專利名稱：彩色圖像傳感器模組及其所使用的彩色光罩的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種掃描儀中所使用的圖像傳感器模組及其上的光罩，尤指一種彩色圖像傳感器模組及其所使用的彩色導光板光罩。
背景技術：
隨著數碼相機的普及，越來越多的數碼愛好者或專業攝影師嘗試用掃描儀將正、負底片掃描成電子文件，這樣既便于照片的歸納整理，又便于給朋友或客戶欣賞。普通消費者還可以應用掃描儀的底片掃描功能，輕松實現底片掃描，在家中便可通過打印機打印輸出，而不必再將照片底片送到沖印店去沖洗。而且，直接掃描底片還有一個好處，那就是色彩和分辨率等可以根據用戶的要求進行調整，最終可以得到高清晰度、高質量的圖像，并可以保留底片的原始數據。所以，帶有底片掃描功能的掃描儀一經推出，便成為市場的焦點。目前市面上比較常見的能夠掃描底片的掃描儀主要包括兩類，一類為純底片式掃描儀，這類掃描儀結構簡單、體積小、重量輕，但價格十分昂貴，普通家庭很難承受；另一類為平板掃描儀加透掃適配器或者使用雙平臺技術的可掃描正負片的掃描儀，這種掃描儀使用光罩從待掃描底片的上方照射，透射過底片的光線由圖像傳感器模組接收光學明暗變化而將光信號轉換為電信號，最后交由計算機進行圖像處理。
上面提到的圖像傳感器模組為掃描儀內部的圖像擷取裝置，是掃描儀的核心部件之一，設于掃描儀的掃描平臺軌道內，由掃描儀系統藉由固定軌道及機械連動裝置操控來回運作，為掃描儀讀取待掃描的文件，將待掃描文件的信息經由光波轉換成數據信號，再由軟件將這些數據信號編排組合成電子圖像文件。
傳統的能結合底片掃描功能的掃描儀中的圖像傳感器模組主要有以下三種架構。第一種圖像傳感器模組的大致結構請參照圖1所示，其包括白色光罩101、透鏡組103以及高密度彩色圖像傳感器104。在進行掃描時，光線經白色光罩101發出，透過待掃描底片102后，藉由透鏡組103折射縮小圖像投射至高密度彩色圖像傳感器104。采用這種架構的圖像傳感器模組，由于光學透鏡組103需使用多片反射鏡與透鏡的關系，使得圖像傳感器整體體積較厚，不夠輕薄短小，很難滿足越發小型化的掃描設備的需求。
第二種圖像傳感器模組的大致結構請參照圖2所示，其包括白色光罩111、柱狀透鏡113以及一長列的彩色圖像傳感器114。當待掃描文件112為反射式文件時，點亮待掃描文件112下方的白色光源(未圖示)，并以彩色圖像傳感器114透過柱狀透鏡113感測經反射式文件反射回來的光信號，光信號藉由彩色圖像傳感器轉換成電信號。當待掃描文件112為正負底片時，點亮上方的白色光罩111，光罩111發出的白光穿透底片，并經由柱狀透鏡113匯聚后，聚焦在彩色圖像傳感器114上。此圖像傳感器模組解決了第一種架構中體積較大的問題，但是由于其使用了一長列價格昂貴的彩色圖像傳感器114，造成了成本的大幅提升，因而也不利產品的市場推廣。
第三種圖像傳感器模組的大致結構請參照圖3所示，其利用一長列的單色圖像傳感器124搭配柱狀透鏡123來解決上述第二種圖像傳感器的成本高的問題。當待掃描文件122為反射式文件時，點亮反射式文件下方的彩色光源(未圖示)，并以一長列的單色圖像傳感器124透過柱狀透鏡123接受光學明亮變化，再轉換成電信號進行圖像處理；當待掃描文件122為正負片時，點亮上方的彩色光罩121，從上方照射的彩色光穿透正負片后并以單色圖像傳感器124穿透柱狀透鏡123接受光學明亮變化，再轉換成電信號進行圖像處理。上述彩色光罩121的結構請參照第四圖所示，其包含載體平板305以及兩組由紅、綠、藍發光二極管(LED)組成的發光二極管組件306與307。掃描正負片時需先由彩色光罩121將正負片壓平貼于掃描平臺(通常系一平板玻璃)上，然后上述兩組發光二極管組件306、307中的六個發光二極管同時發射六束彩色光線進行掃描。雖然用單色圖像傳感器124取代彩色圖像傳感器可以降低圖像傳感器模組的成本，但由于采用了含有多組發光二極管組件306與307的彩色光罩121，使得彩色光罩121的成本提高，因此掃描儀的整體成本還是得不到有效的控制；而且采用多組發光二極管組件306與307導致耗電量增大，因此，這種掃描儀比較費電。另一方面，在掃描正負片時，彩色光罩121需壓平正負片，使之貼于掃描平臺的表面，這樣很容易造成正負片表面被刮傷，從而損壞底片原稿，并影響掃描效果。
鑒于上述原因，本發明提供一種成本低、耗電少、且能夠防止正負片表面被刮傷的彩色光罩及彩色圖像傳感器模組。
發明內容本發明的主要目的在于提供一種在具有底片掃描功能的掃描儀等事務機內部使用的成本低、耗電量小、適合市場推廣的彩色光罩。
本發明的另一目的在于提供一種使用上述彩色光罩的可結合正負片掃描功能的彩色圖像傳感器模組，該模組具有體積小、成本低、且能夠保護待掃描底片表面不被刮傷的優點。
為實現上述目的，本發明采用如下技術方案本發明提供一種彩色光罩，其包括導光板、覆蓋于導光板一表面的反光層、位于導光板另一表面的凸透鏡以及組立于導光板一側的發光二極管組件。發光二極管組件包括依次排列于一行的紅色發光二極管、綠色發光二極管和藍色發光二極管，或加上遠紅外線(IR)發光二極管。發光二極管組件發出的光線經反光層反射后射向凸透鏡，再經凸透鏡折射后呈扇面展開，最終照射到比發光二極管組件自身所占寬度更寬的范圍。
為實現上述目的，本發明還提供一種采用上述彩色光罩的彩色圖像傳感器模組。該彩色圖像傳感器模組包括彩色光罩、單色圖像傳感器以及柱狀透鏡。其中彩色光罩包括導光板、組立于導光板一側的發光二極管組件以及將光線向四周折射的凸透鏡。發光二極管組件發出的光線經凸透鏡折射后照射到正負片上，至少能夠覆蓋正負片的寬度，該光線再穿過柱狀透鏡而匯聚至單色圖像傳感器，由單色圖像傳感器將感受光線明亮變化而產生的光信號轉換為電信號。
與現有技術相比，本發明彩色光罩節省了一組發光二極管組件，既降低了成本，又減少了耗電量，而且該彩色光罩的光線射出范圍能夠覆蓋正負片的寬度。又，在本發明彩色圖像傳感器模組中，上述彩色光罩并未直接接觸待掃描文件，故不會刮傷待掃描文件，從而有效地保護了待掃描文件的原稿。
圖1是習知的圖像傳感器模組的組成示意圖。
圖2是另一習知的圖像傳感器模組的組成示意圖。
圖3是又一習知的圖像傳感器模組的組成示意圖。
圖4是圖3所揭示的圖像傳感器模組中彩色光罩的結構示意圖。
圖5是本發明彩色圖像傳感器模組各主要構件之間的位置關系的正面示意圖。
圖6是本發明彩色圖像傳感器模組各主要構件之間的位置關系的側面示意圖。
圖7是本發明彩色圖像傳感器模組中調焦機構的位置示意圖。
圖8是第四圖中調焦機構的結構示意圖。
圖9是本發明彩色光罩的俯視示意圖。
圖10是本發明彩色光罩沿其長度方向的側視示意圖。
圖11是本發明彩色光罩沿其寬度方向的側視示意圖。
具體實施方式本發明彩色圖像傳感器模組1主要應用于結合有反射式文件掃描功能與正負片掃描功能的掃描儀或相關的事務機中。請參閱圖5至圖8所示，本發明彩色圖像傳感器模組1主要包括一列單色圖像傳感器11、彩色光源(未圖示)、彩色光罩13、柱狀透鏡14、搭載圖像傳感器11的印刷電路板15以及分列于圖像傳感器11兩側的兩調焦機構16。所述掃描儀除主要包括該彩色圖像傳感器模組1之外，另包括有一掃描平臺17(如平板玻璃)，用于放置待掃描文件18，待掃描文件18可以是反射式文件，也可以是正負片等。在本實施例中，彩色光源是一導光板光源，安裝于掃描平臺17的下方，供掃描反射式文件時提供光線；彩色光罩13是一導光板光罩，不接觸地位于掃描平臺17的上方，供掃描正負片時提供光線；調焦機構16剛好位于掃描平臺17兩側的下方。
在掃描過程中，當待掃描文件18為反射式文件時，掃描儀點亮掃描平臺下方的彩色光源向反射式文件照射彩色光，彩色光由反射式文件反射生成有效的光信號，該光信號包含反射式文件上不同區域上的明暗變化訊息，掃描儀可分析此光信號從而解讀出該光信號所表示的反射式文件上的內容。所述光信號經柱狀透鏡14傳播匯聚，聚集至單色圖像傳感器11上，單色圖像傳感器11感測光信號的強弱，并將光信號轉換為電信號送至搭載印刷電路板15的信號處理電路(未圖示)中，從而完成將反射式文件轉化為電子文件的工作。
當待掃描文文件18為底片時，先切換調焦機構16，使焦距符合文件尺寸的改變，再點亮上方的彩色光罩13，彩色光罩13發出的彩色光穿透正負片而產生強弱不同的光信號，光信號透過柱狀透鏡14送達至單色圖像傳感器11，該單色圖像傳感器11感測光信號的明暗變化并將光信號轉換成電信號送至搭載印刷電路板15上的信號處理電路中進行圖像處理，從而獲得底片上圖像信號的數字格式文件。
上述調焦機構16的結構和切換方法請參閱圖8所示。該調焦機構16包括導桿162和支撐部件163。導桿162上具有兩突出部1620，當沿圖中箭頭D方向推動導桿162時，突出部1620會擠壓支撐部件163，使之向上運動；反之，當沿與箭頭D相反的方向拉動導桿162時，突出部1620逐漸遠離支撐部件163，最終使支撐部件163下降，以此來調節焦點高度，滿足掃描不同類型文件的需要。
上述彩色光罩13的具體結構和工作原理請參閱圖9至圖11所示。該彩色光罩13包括由樹脂材質制成的具有一定厚度的導光板136、覆蓋于導光板136上的白色反光層137、組立于導光板136一側的發光二極管組件138，以及組裝于導光板136下方的冠狀凸透鏡139。發光二極管組件138由一個紅色發光二極管1381、一個綠色發光二極管1382和一個藍色發光二極管1383所組成，該三個發光二極管1381，1382，1383沿導光板136的寬度方向(即彩色圖像傳感器模組1的長度方向)依次排列。導光板136的表面印刷有反光圖紋或模具刻蝕圖紋1360，以使得上述三個發光二極管1381、1382和1383所發出的光線可向四周均勻漫射。發光二極管組件138沿導光板136的長度方向打光，并朝向反光層137(請參照圖9和圖10中箭頭A所示)，該光線經由反光層137反射后，穿過導光板136繼而向下射向待掃描文件18(請參照圖10中箭頭B所示)，又由于受到導光板136下方的凸透鏡139的折射，該光線向四周發散，呈扇面打開，最終射向待掃描文件18。圖11中箭頭C1、C2表示光線在彩色圖像傳感器模組1的長度方向的射出范圍。凸透鏡139的選擇使得該長度方向的射出范圍剛好能夠覆蓋整個正負片的寬度。
請再結合圖5和圖6所示，掃描正負片時，先把正負片平放在掃描平臺17上與彩色光罩13相對應的位置，然后按照上述調節方法調節調焦機構16，使得待掃描的正負片處于適當的位置，保證彩色光罩13和正負片之間并未接觸，而是留有間隙，故彩色光罩13不會刮到正負片，再點亮上方的彩色光罩13，由于彩色光罩13所發出光線可以覆蓋整個正負片的寬度，故根據正負片上的明暗不同，單色圖像傳感器11通過柱狀透鏡14會收集到正負片寬度方向的一組光信號，并將其轉換為電信號，交由印刷電路板15處理。在完成一行掃描之后，彩色圖像傳感器模組1會在掃描儀內部的傳導機構的帶動下沿正負片的長度方向移動，與上述過程類似，單色圖像傳感器11依次收集第二組、第三組......光信號，并及時將每一組光信號轉換為電信號而傳遞給印刷電路板15。待彩色圖像傳感器模組1沿正負片的長度方向從一端移動至另一端后，掃描完畢。
通過上述分析可知，本發明彩色圖像傳感器模組1中彩色光罩13與待掃描文件之間不會接觸，故可以有效的防止光罩刮傷待掃描文件的情況發生。另一方面，本發明之彩色光罩13只使用了一組包含有紅色、綠色、藍色發光二極管1381、1382、1383的發光二極管組件138，與習知技術相比，既減小了體積、降低了成本，也減小了耗電量，但由于使用了凸透鏡，其照射的范圍并未因此而減小；同時，本發明的彩色光罩中也可以再加入一個遠紅外線(IR)發光二極管以增加其效能。最后，本發明彩色圖像傳感器模組1，相較于圖1至圖3所揭示的習知技術而言，從體積小和成本低等方面綜合考慮，最具優勢、最利于市場推廣。
權利要求
1.一種可結合透射式掃描功能的彩色圖像傳感器模組，包括單色圖像傳感器、彩色光罩以及第一透鏡；其特征在于彩色光罩包括提供光線的發光二極管組件以及將所述光線向四周折射的第二透鏡，經第二透鏡折射后的光線照射到待掃描物上至少能夠覆蓋待掃描物的寬度，照射到待掃描物上的光線穿過待掃描物和第一透鏡后而匯聚至單色圖像傳感器，單色圖像傳感器將其接收到的光信號轉換為電信號。
2.如權利要求1所述的彩色圖像傳感器模組，其特征在于所述第一透鏡為匯聚透鏡，第二透鏡為發散透鏡。
3.如權利要求1所述的彩色圖像傳感器模組，其特征在于所述第一透鏡為柱狀透鏡，第二透鏡為冠狀凸透鏡。
4.如權利要求1或2所述的彩色圖像傳感器模組，其特征在于所述彩色光罩為導光板光罩，其包括導光板及覆蓋于導光板上的反光層。
5.如權利要求4所述的彩色圖像傳感器模組，其特征在于所述發光二極管組件組立于導光板的一側，其包括一個紅色發光二極管、一個綠色發光二極管和一個藍色發光二極管，該發光二極管組件是掃描待掃描物時唯一的光線來源。
6.如權利要求1所述的彩色圖像傳感器模組，其特征在于所述發光二極管中還具有一個遠紅外線發光二極管。
7.如權利要求1所述的彩色圖像傳感器模組，其特征在于該彩色圖像傳感器模組還可以對反射式文件進行掃描，該彩色圖像傳感器模組包括彩色光源，掃描反射式文件時，彩色光源發出的光線經過第一透鏡后匯聚至單色圖像傳感器。
8.如權利要求1或7所述的彩色圖像傳感器模組，其特征在于該彩色圖像傳感器模組還包括一個調焦機構，用于調節單色圖像傳感器和待掃描文件之間的距離。
9.如權利要求8所述的彩色圖像傳感器模組，其特征在于所述調焦機構位于單色圖像傳感器的兩側下方，每一側的調焦機構都包括導桿和支撐部件，推動或拉動導桿可使得支撐部件上升或下降，從而帶動單色圖像傳感器和第一透鏡升高或降低，以改變第一透鏡聚焦焦點的位置。
10.一種彩色光罩，包括導光板、組立于導光板一側的發光二極管組件以及覆蓋于導光板一表面的反光層；其特征在于該彩色光罩還包括組裝于導光板另一表面的發散透鏡。
11.如權利要求10所述的彩色光罩，其特征在于所述發光二極管組件包括一個紅色發光二極管、一個綠色發光二極管和一個藍色發光二極管。
12.如權利要求11所述的彩色光罩，其特征在于所述導光板上靠近反光層的表面印刷有反光圖紋或模具刻蝕圖紋，以使得發光二極管所發出的光線向四周均勻漫射。
13.如權利要求11所述的彩色光罩，其特征在于所述紅色發光二極管、綠色發光二極管和藍色發光二極管沿導光板寬度方向依次排列，該三個發光二極管發出的光線均沿導光板的長度方向射出。
14.如權利要求12或13所述的彩色光罩，其特征在于所述發光二極管組件發出的光線經反光層反射后射向凸透鏡。
15.如權利要求14所述的彩色光罩，其特征在于所述射向凸透鏡的光線經凸透鏡折射后呈扇面展開，能夠照射到比發光二極管組件自身所占寬度更寬的范圍。
全文摘要
本發明提供一種彩色圖像傳感器模組及其所使用的彩色光罩。彩色圖像傳感器模組包括彩色光罩、單色圖像傳感器以及柱狀透鏡。其中彩色光罩包括導光板、組立于導光板一側的發光二極管組件以及將光線向四周折射的凸透鏡。發光二極管組件發出的光線經凸透鏡折射后呈扇面打開，照射到正負片上，至少能夠覆蓋正負片的寬度，該光線再穿過柱狀透鏡而匯聚至單色圖像傳感器，由單色圖像傳感器將感受光線明亮變化而產生的光信號轉換為電信號。本發明體積小、成本低、耗電量小，適于市場推廣。
文檔編號H04N1/024GK1889624SQ20051008087
公開日2007年1月3日 申請日期2005年6月30日 優先權日2005年6月30日
發明者王韶華, 薛翔文 申請人:亞泰影像科技股份有限公司