專利名稱：掃描器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種掃描器，特別是一種應(yīng)用LED作為光源的掃描器。
背景技術(shù)：
掃描器是除鍵盤和鼠標(biāo)之外被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)的輸入設(shè)備。你可以利用掃描器輸入照片而建立自己的電子影集；輸入各種圖片而建立自己的網(wǎng)站；掃描手寫信函再用E-mail發(fā)送出去以代替?zhèn)髡鏅C(jī)；還可以利用掃描器配合OCR(Optical Character Recognition，即光學(xué)字符識別)軟件輸入報(bào)紙或書籍的內(nèi)容，免除鍵盤輸入漢字的辛苦。所有這些都為我們展示了掃描器不凡的功能，它讓我們在辦公、學(xué)習(xí)和娛樂等方面提高了效率。
從掃描器的圖像數(shù)字化的過程來看，燈管發(fā)出光線，照射到掃描器玻璃板上的反射稿件上，根據(jù)稿件不同地方的亮暗程度的不同，形成強(qiáng)弱不等的反射光線，然后通過一列反射鏡，聚焦在鏡頭另一端的CCD上，CCD將光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，即模擬信號，這些信號最終通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)所能識別的數(shù)字信號，然后經(jīng)不同的接口，例如EPP(EnhancedParallel Port，即增強(qiáng)型并口)、USB(Universal Serial Bus，即通用串行總線)或SCSI(Small Computer System Interface，即微機(jī)系統(tǒng)接口)傳送到計(jì)算機(jī)。
A/D轉(zhuǎn)換器是將模擬仿真量(Analog)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量(Digital)的半導(dǎo)體元件。從CCD獲取的電信號是對應(yīng)于圖像明暗的仿真信號，就是說圖像由暗到亮的變化可以用從低到高的不同電位來表示，它們是連續(xù)變化的，即所謂仿真量。
然而，對于掃描器而言，光源是非常重要的，因?yàn)镃CD上所感受的光線，全部來自于掃描器自身的燈管。光源不純或偏色，會(huì)直接影響到掃描結(jié)果。專業(yè)掃描器或一些高端的家用或商用掃描器，在掃描前會(huì)自動(dòng)檢測燈管發(fā)出的光線強(qiáng)度，特別是在掃描器剛激活時(shí)，由于燈管未進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，掃描器有一定的預(yù)熱時(shí)間，只有當(dāng)光線強(qiáng)度足夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)內(nèi)的光源檢測傳感器才會(huì)發(fā)出通過指令。而這時(shí)的掃描器才能以最佳的工作狀態(tài)進(jìn)行掃描，因?yàn)槿魺艄芄饩€強(qiáng)度不夠?qū)o法有效表現(xiàn)出原稿中的暗部細(xì)節(jié)。
而傳統(tǒng)的掃描器使用的燈源均以冷陰極熒光燈管(CCFL)為主，此種燈管的主要缺點(diǎn)即在于每次開機(jī)時(shí)，需要一段如前所述的預(yù)熱時(shí)間以將燈管的輝度慢慢提升至穩(wěn)定的狀態(tài)。這段預(yù)熱時(shí)間在常溫下，需時(shí)約1-3分鐘不等，不僅冗長而令使用者難以忍受，且往往造成使用者誤以為是系統(tǒng)當(dāng)機(jī)而要求退貨處理，此情況在低溫環(huán)境下尤其明顯而嚴(yán)重。
有鑒于此，如何在兼顧品質(zhì)的情況下，提供有效而快速的掃描與預(yù)覽，并減少冷機(jī)掃描前的等待時(shí)間，遂成為大家共同追求的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的即為提供一種以LED作為光源的掃描器，藉以解決傳統(tǒng)掃描器暖機(jī)時(shí)間過長的缺點(diǎn)。
為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的掃描器利用LED燈組發(fā)射出光線，并穿過透光板照射到待掃描的物件上，同時(shí)依據(jù)掃描物件不同地方亮暗程度的不同，形成強(qiáng)弱不等的反射光線，然后反射光線再穿過透光板并通過反射鏡組將光線反射聚焦至影像傳感器進(jìn)行感測。具體地講，本發(fā)明的掃描器包括一LED燈組，由至少一個(gè)以上的LED燈所組成，用以作為光源；一透光板，一側(cè)對應(yīng)于該LED燈組，而另一側(cè)對應(yīng)于待掃描的物件，使該LED燈組所發(fā)出的光線通過該透光板照射至待掃描的物件；一反射鏡組，由至少一個(gè)以上的反射鏡所組成，用以接收自該LED燈組照射至待掃描物件后所反射出的光線，并給予適當(dāng)?shù)姆瓷渚劢梗灰约耙挥跋駛鞲衅?，用以接收自該反射鏡組所反射出的光線，并將接收到的光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號后輸出。
此處的影像傳感器為電荷耦合器件(CCD，Charge Couple Device)。
此外，LED燈組的鄰近處可設(shè)置有至少一個(gè)以上的柱形透鏡，則LED燈組所發(fā)出的光線，即可通過此柱形透鏡作適當(dāng)?shù)恼凵洳⒕劢怪猎撏腹獍澹垣@得足夠且均勻性佳的輝度表現(xiàn)。
另外，LED燈組除可通過設(shè)置柱形透鏡以增加及均勻輝度表現(xiàn)外，亦可通過在其周邊適當(dāng)位置處設(shè)置至少一個(gè)以上的反射面，使LED燈組所發(fā)出的光線可通過反射面將離散的光線反射聚焦至該透光板，從而獲得足夠且均勻性佳的輝度表現(xiàn)。
而且，本發(fā)明的掃描器還可通過在LED燈組的鄰近適當(dāng)位置處設(shè)置至少一個(gè)以上的增光片或擴(kuò)散片，使LED燈組所發(fā)出的光線可通過該增光片或擴(kuò)散片將離散的光線聚焦至該透光板，從而使LED燈組所發(fā)出的光線分布更加均勻，達(dá)到提高亮度的目的。上述柱形透鏡、反射面、增光片以及擴(kuò)散片均設(shè)置于該發(fā)光二極管燈組與該透光板的光學(xué)路徑之間。


圖1為本發(fā)明掃描器的第一實(shí)施例示意圖；圖2為本發(fā)明掃描器的第二實(shí)施例示意圖；以及圖3為本發(fā)明掃描器的第三實(shí)施例示意圖。
其中，附圖標(biāo)記說明如下11透光板12LED燈組13反射鏡組14影像傳感器15柱形透鏡16反射面17增光片具體實(shí)施方式
為使對本發(fā)明的目的、構(gòu)造特征及其功能得到有進(jìn)一步地了解，現(xiàn)結(jié)合附圖詳細(xì)說明如下請參考圖1所示，為本發(fā)明掃描器的第一實(shí)施例示意圖，如圖所示此掃描器包括有一透光板11、一LED燈組12、一反射鏡組13以及一影像傳感器14所組成。
此LED燈組12，由至少一個(gè)以上的LED燈所組成，用以作為光源，發(fā)出光線。
此透光板11，一側(cè)對應(yīng)于LED燈組12，而另一側(cè)對應(yīng)于待掃描的物件(圖中未示)，則LED燈組12所發(fā)出的光線即可通過此透光板11照射至待掃描的物件。
此反射鏡組13，由至少一個(gè)以上的反射鏡所組成，用以接收自LED燈組12照射至待掃描物件后所反射出的光線，并給予適當(dāng)?shù)姆瓷渚劢埂?br> 此影像傳感器14，為電荷耦合器件(CCD，Charge Couple Device)，用以接收自反射鏡組13所反射出的光線，并將接收到的光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為模擬信號后輸出。
CCD是Charge Couple Device的縮寫，稱為電荷耦合器件，它是利用微電子技術(shù)制成的表面光電器件，可以實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換功能。CCD在攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和掃描器中應(yīng)用廣泛，只不過攝像機(jī)中使用的是點(diǎn)陣CCD，即包括x、y兩個(gè)方向用于攝取平面圖像，而掃描器中使用的是線性CCD，它只有x一個(gè)方向，y方向掃描由掃描器的機(jī)械裝置來完成。CCD芯片上有許多光敏單元，它們可以將不同的光線轉(zhuǎn)換成不同的電荷，從而形成對應(yīng)原稿光圖像的電荷圖像。如果我們想增加圖像的分辨率，就必須增加CCD上的光敏單元數(shù)量。實(shí)際上，CCD的性能決定了掃描器的x方向的光學(xué)分辨率。
本發(fā)明的掃描器所采取的光源以LED燈組取代傳統(tǒng)的冷陰極熒光燈管，LED為發(fā)光二極管(Light Emitting Diode)的簡稱。LED為通電時(shí)可發(fā)光的電子元件，是半導(dǎo)體材料制成的發(fā)光元件，材料使用III-V族化學(xué)元素(如磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)等)，發(fā)光原理是將電能轉(zhuǎn)換為光，也就是對化合物半導(dǎo)體施加電流，通過電子與空穴的結(jié)合，過剩的能量會(huì)以光的形式釋出，達(dá)到發(fā)光的效果，屬于冷性發(fā)光，壽命長達(dá)十萬小時(shí)以上。
由于LED無須暖機(jī)時(shí)間(idling time)且反應(yīng)速度很快，故可有效解決冷陰極熒光燈管暖機(jī)時(shí)間過長的缺點(diǎn)，從而提高預(yù)覽與掃描的速度，大幅減少冷機(jī)掃描的等待時(shí)間。
由于LED通常為點(diǎn)光源且亮度不足，但是掃描器通常需要線光源或面光源以方便掃描作業(yè)的進(jìn)行，故本發(fā)明的掃描器遂于LED燈組12的鄰近處，即LED燈組12與該透光板的光學(xué)路徑之間設(shè)置有至少一個(gè)以上的柱形透鏡15，則LED燈組12所發(fā)出的光線，即可通過此柱形透鏡15作適當(dāng)?shù)恼凵?，以獲得足夠且均勻性佳的輝度表現(xiàn)。
因此，本發(fā)明的掃描器的工作原理是，先將待掃描的物件(圖中未示)置放于透光板11的一側(cè)，然后位于透光板11另一側(cè)的LED燈組12即發(fā)出光線，所發(fā)出的光線經(jīng)柱形透鏡15予以折射聚焦后，即穿過透光板11照射到掃描物件上，并依據(jù)掃描物件不同地方亮暗程度的不同，形成強(qiáng)弱不等的反射光線，然后反射光線再穿過透光板11并通過反射鏡組13將光線反射聚焦至影像傳感器14進(jìn)行感測。
請參考圖2所示，為本發(fā)明掃描器的第二實(shí)施例示意圖，如圖所示本發(fā)明的掃描器除可通過設(shè)置柱形透鏡15以增加及均勻LED燈組12的輝度表現(xiàn)外，亦可通過在LED燈組12的周邊適當(dāng)位置處，即LED燈組12與該透光板的光學(xué)路徑之間設(shè)置至少一個(gè)以上的反射面16，則LED燈組12所發(fā)出的光線，即可通過反射面16將離散的光線反射聚焦，從而獲得足夠且均勻性佳的輝度表現(xiàn)。
再請參考圖3所示，為本發(fā)明掃描器的第三實(shí)施例示意圖，如圖所示本發(fā)明的掃描器還可通過在LED燈組12的鄰近適當(dāng)位置處，即LED燈組12與該透光板的光學(xué)路徑之間設(shè)置至少一個(gè)以上的增光片17(BEF，Brightness Enhancement Film)或擴(kuò)散片(Diffuser)，以使LED燈組12所發(fā)出的光線分布更加均勻，達(dá)到提高亮度的目的。
雖然本發(fā)明以前述的較佳實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明的實(shí)施范圍，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)前述較佳實(shí)施例所作的均等變化與修飾，皆為本發(fā)明的權(quán)利要求書所界定的專利保護(hù)范圍所涵蓋，因此本發(fā)明的專利保護(hù)范圍以權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種掃描器，其包括有一發(fā)光二極管燈組，由至少一個(gè)以上的發(fā)光二極管燈所組成，用以作為光源；一透光板，一側(cè)對應(yīng)于該發(fā)光二極管燈組，而另一側(cè)對應(yīng)于待掃描的物件，使該發(fā)光二極管燈組所發(fā)出的光線通過該透光板照射至待掃描的物件；一反射鏡組，由至少一個(gè)以上的反射鏡所組成，用以接收自該發(fā)光二極管燈組照射至待掃描物件后所反射出的光線，并給予適當(dāng)?shù)姆瓷渚劢梗灰约耙挥跋駛鞲衅?，用以接收自該反射鏡組所反射出的光線，并將接收到的光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號后輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的掃描器，其特征在于，該影像傳感器為電荷耦合器件。
3.如權(quán)利要求1所述的掃描器，其特征在于，還包括有至少一個(gè)以上的柱形透鏡，該柱形透鏡設(shè)置于能夠折射聚焦該發(fā)光二極管燈組所發(fā)出的光線至該透光板的該發(fā)光二極管燈組的鄰近適當(dāng)位置處。
4.如權(quán)利要求3所述的掃描器，其特征在于，該一個(gè)以上的柱形透鏡設(shè)置于該發(fā)光二極管燈組與該透光板的光學(xué)路徑之間。
5.如權(quán)利要求1所述的掃描器，其特征在于，還包括有至少一個(gè)以上的反射面，該反射面設(shè)置在能夠反射聚焦該發(fā)光二極管燈組所發(fā)出的光線至該透光板的該發(fā)光二極管燈組的周邊適當(dāng)位置處。
6.如權(quán)利要求5所述的掃描器，其特征在于，該一個(gè)以上的反射面設(shè)置于該發(fā)光二極管燈組與該透光板的光學(xué)路徑之間。
7.如權(quán)利要求1所述的掃描器，其特征在于，還包括有至少一個(gè)以上的增光片，該增光片設(shè)置于能夠聚焦該發(fā)光二極管燈組所發(fā)出的光線至該透光板的該發(fā)光二極管燈組的鄰近適當(dāng)位置處。
8.如權(quán)利要求7所述的掃描器，其特征在于，該一個(gè)以上的增光片設(shè)置于該發(fā)光二極管燈組與該透光板的光學(xué)路徑之間。
9.如權(quán)利要求1所述的掃描器，其特征在于，還包括有至少一個(gè)以上的擴(kuò)散片，該擴(kuò)散片設(shè)置于能夠聚焦該發(fā)光二極管燈組所發(fā)出的光線至該透光板的該發(fā)光二極管燈組的鄰近適當(dāng)位置處。
10.如權(quán)利要求9所述的掃描器，其特征在于，該一個(gè)以上的擴(kuò)散片設(shè)置于該發(fā)光二極管燈組與該透光板的光學(xué)路徑之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種掃描器，可避免傳統(tǒng)掃描器使用冷陰極熒光燈管作為光源所造成暖機(jī)時(shí)間過長的缺點(diǎn)，本發(fā)明的掃描器應(yīng)用發(fā)光二極管作為光源以大幅縮短暖機(jī)時(shí)間，并搭配柱形透鏡、反射面、增光片或擴(kuò)散片等器件以提升并均勻發(fā)光二極管的輝度。
文檔編號G02B26/10GK1658010SQ200410005099
公開日2005年8月24日 申請日期2004年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月17日
發(fā)明者李達(dá)義, 張榮喬 申請人:光寶科技股份有限公司