專(zhuān)利名稱(chēng)：圖像讀取裝置和圖像讀取系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于特別讀取彩色原件圖像的圖像讀取裝置和利用該圖像讀取裝置的圖像讀取系統(tǒng)。


圖13是顯示圖像傳感器的一個(gè)例子的截面圖。該傳感器包括一個(gè)傳感器陣列1，該傳感器陣列是通過(guò)在傳感器板102上安裝傳感器IC 101制成的，一個(gè)透鏡組2，一個(gè)具有三個(gè)不同LED 301，302，和303的LED陣列6，用作對(duì)原件照明的光源，蓋板玻璃4，框架5，用于保持這些元件就位。
LED陣列6是通過(guò)在一個(gè)板上安裝多個(gè)不同類(lèi)型的LED元件301，302，和303構(gòu)成的，例如在每行上設(shè)置20個(gè)或更多的元件，以便當(dāng)讀取A4尺寸的原件時(shí)獲得原件的均勻的照度分布。
三種不同的元件301，302和303的發(fā)射峰波長(zhǎng)分別為對(duì)應(yīng)于藍(lán)色的430(nm)，對(duì)應(yīng)于綠色的570(nm)和對(duì)應(yīng)于紅色的660(nm)。
透鏡組2通過(guò)在一條線(xiàn)上設(shè)置多個(gè)圓筒形的透鏡元件形成，通過(guò)在周邊部分和中心部分之間設(shè)置逐漸不同的折射率來(lái)提供透鏡功能。
而且，對(duì)于透鏡組2，具有較小孔徑角(張角)的透鏡被選擇，由于某些彩色原件具有圖畫(huà)并在其表面具有三維圖像，因此，需要具有0.5(mm)的焦距。此外，具有較小色差的透鏡組被選擇，使得在相應(yīng)的傳感器R，G和B光束可獲得基本相同的分辯率。
總的來(lái)說(shuō)，具有12度孔徑角的透鏡組被采用，作為原件和傳感器之間的距離的共軛長(zhǎng)度需要18.3(mm)。
但是，由于上述的傳統(tǒng)的圖像傳感器使用了具有較小孔徑角的透鏡組，光量傳輸效率較低，在原件閱讀速度方面受到限制。
此外，在具有較小孔徑角的透鏡組中，從原件表面到傳感器的距離較大，使得利用該透鏡組的圖像傳感器的尺寸變得較大。
此外，在上述的傳統(tǒng)的圖像傳感器的實(shí)施例中，由于透鏡組向傳感器陣列均等地輸入R，G，B光束，出現(xiàn)莫爾(moiré)現(xiàn)象，即，在讀取的原件中出現(xiàn)一個(gè)很細(xì)的線(xiàn)，在輸出的圖像中呈現(xiàn)一條粗線(xiàn)。這種現(xiàn)象在彩色原件輸出圖像中特別明顯。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一個(gè)圖像讀取裝置和系統(tǒng)，可以在短時(shí)間內(nèi)完成讀取工作。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一個(gè)小型的廉價(jià)的圖像裝置和系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是在讀取彩色圖像過(guò)程中消除莫爾噪聲的產(chǎn)生。
為了取得上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種圖像讀取裝置包括一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)照明裝置，具有一個(gè)具有第一，第二和第三顏色的光源，其發(fā)射波長(zhǎng)以命名的次序變長(zhǎng)；一個(gè)成象部件，用于將從原件通過(guò)照明裝置照射所反射的光成象到光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)支撐部件，用于支撐原件，其中從成象部件的中心到光電轉(zhuǎn)換元件的光學(xué)距離被設(shè)為等于具有波長(zhǎng)長(zhǎng)于第二顏色的光源的發(fā)射波長(zhǎng)的峰值的光的共軛長(zhǎng)度的1/2，從成象部件的中心到由支撐部件支撐的原件之間的光學(xué)距離被設(shè)為具有比所述共軛長(zhǎng)度短的共軛長(zhǎng)度的發(fā)射波長(zhǎng)的光的共軛長(zhǎng)度的1/2。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種圖像讀取系統(tǒng)包括一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)照明裝置，具有一個(gè)具有第一，第二和第三顏色的光源，其發(fā)射波長(zhǎng)以命名的次序變長(zhǎng)；一個(gè)成象部件，用于將從原件通過(guò)照明裝置照射所反射的光成象到光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)支撐部件，用于支撐原件，一個(gè)控制裝置，用于控制光電轉(zhuǎn)換元件和照明裝置，其中從成象部件的中心到光電轉(zhuǎn)換元件的光學(xué)距離被設(shè)為等于具有波長(zhǎng)長(zhǎng)于第二顏色的光源的發(fā)射波長(zhǎng)的峰值的光的共軛長(zhǎng)度的1/2，從成象部件的中心到由支撐部件支撐的原件之間的光學(xué)距離被設(shè)為具有比所述共軛長(zhǎng)度短的共軛長(zhǎng)度的發(fā)射波長(zhǎng)的光的共軛長(zhǎng)度的1/2。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種圖像讀取裝置包括一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)照明裝置，具有一個(gè)具有第一，第二和第三顏色的光源，其發(fā)射波長(zhǎng)以命名的次序變長(zhǎng)；一個(gè)成象部件，用于將從原件通過(guò)照明裝置照射所反射的光成象到光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)支撐部件，用于支撐原件，其中從成象部件的中心到光電轉(zhuǎn)換元件的光學(xué)距離被設(shè)為等于第三顏色的光源的發(fā)射波長(zhǎng)的共軛長(zhǎng)度的1/2，從成象部件的中心到由支撐部件支撐的原件之間的光學(xué)距離被設(shè)為第二顏色的光源的發(fā)射波長(zhǎng)的共軛長(zhǎng)度的1/2。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種圖像讀取系統(tǒng)包括一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)照明裝置，具有一個(gè)具有第一，第二和第三顏色的光源，其發(fā)射波長(zhǎng)以命名的次序變長(zhǎng)；一個(gè)成象部件，用于將從原件通過(guò)照明裝置照射所反射的光成象到光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)支撐部件，用于支撐原件，控制裝置，用于控制光電轉(zhuǎn)換元件和照明裝置，其中從成象部件的中心到光電轉(zhuǎn)換元件的光學(xué)距離被設(shè)為等于第三顏色的光源的發(fā)射波長(zhǎng)的共軛長(zhǎng)度的1/2，從成象部件的中心到由支撐部件支撐的原件之間的光學(xué)距離被設(shè)為第二顏色的光源的發(fā)射波長(zhǎng)的共軛長(zhǎng)度的1/2。
利用上述設(shè)置，讀取時(shí)間可被縮短，同時(shí)可以使讀取裝置和系統(tǒng)減小尺寸和降低成本。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種圖像讀取裝置包括一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)照明裝置，具有一個(gè)具有第一，第二和第三顏色的光源，其發(fā)射波長(zhǎng)以命名的次序變長(zhǎng)；一個(gè)成象部件，用于將從原件通過(guò)照明裝置照射所反射的光成象到光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)支撐部件，用于支撐原件，其中成象部件的共軛長(zhǎng)度TC被設(shè)為滿(mǎn)足A≤TC≤B，其中，A為第二顏色的光源的發(fā)射波長(zhǎng)的共軛長(zhǎng)度的1/2，B為第三顏色的光源的發(fā)射波長(zhǎng)的共軛長(zhǎng)度的1/2。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種圖像讀取系統(tǒng)包括一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)照明裝置，具有一個(gè)具有第一，第二和第三顏色的光源，其發(fā)射波長(zhǎng)以命名的次序變長(zhǎng)；一個(gè)成象部件，用于將從原件通過(guò)照明裝置照射所反射的光成象到光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)支撐部件，用于支撐原件，一個(gè)控制裝置，用于控制光電轉(zhuǎn)換元件和照明裝置，其中成象部件的共軛長(zhǎng)度TC被設(shè)為滿(mǎn)足A≤TC≤B，其中，A為第二顏色的光源的發(fā)射波長(zhǎng)的共軛長(zhǎng)度的1/2，B為第三顏色的光源的發(fā)射波長(zhǎng)的共軛長(zhǎng)度的1/2。
利用上述的結(jié)構(gòu)，可提供一個(gè)小型的，廉價(jià)的圖像讀取裝置和系統(tǒng)，在讀取彩色圖像時(shí)出現(xiàn)的摩爾現(xiàn)象可被消除。
本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)和附圖的描述將會(huì)變得更加明晰。
圖1為顯示圖像傳感器的結(jié)構(gòu)的截面圖2為顯示圖像傳感器的結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖3是圖1的照明裝置的放大截面圖；圖4是圖1的照明裝置的放大側(cè)面圖；圖5顯示了照明裝置中各個(gè)光源的頻譜特性的曲線(xiàn)；圖6顯示了圖1所示的透鏡組的成象范圍；圖7是顯示透鏡組色差的曲線(xiàn)；圖8是顯示透鏡組中共軛長(zhǎng)度波動(dòng)和MTF之間的關(guān)系的示意圖；圖9是顯示透鏡組的焦距特性的示意圖；圖10是顯示R，G和B焦距特性的示意圖；圖11是顯示利用圖像傳感器的信息處理裝置的結(jié)構(gòu)的示意截面圖；圖12是顯示利用圖像傳感器的信息處理裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖13是顯示圖像傳感器的截面圖。
下面參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1和圖2分別為顯示根據(jù)本發(fā)明的圖像傳感器的結(jié)構(gòu)的截面圖和俯視圖。該傳感器構(gòu)成如下，一個(gè)透鏡組1，通過(guò)在例如根據(jù)要閱讀的原件的長(zhǎng)度的玻璃曝光傳感器板102上精確地設(shè)置每個(gè)都在多個(gè)行具有多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件的線(xiàn)性陣列的傳感器IC制成，透鏡組2，用于將從原件反射的光成象到傳感器陣列1上，一個(gè)照明裝置3，用于向原件照射光，一個(gè)蓋板玻璃4包括一個(gè)透明的透光部件用于支撐原件，一個(gè)框架5，用于這些部件就位并由金屬例如鋁或類(lèi)似物或者由樹(shù)脂，例如聚碳酸酯或類(lèi)似物構(gòu)成。
具有上述結(jié)構(gòu)的傳感器的機(jī)理如下。即，照明裝置3以45度的傾斜角度向壓在蓋板玻璃4上并由其支撐的原件上依次照射R，G和B三種顏色的光束，透鏡組2將從原件上反射的R，G和B三種光信息信號(hào)成象到傳感器IC101。傳感器IC將三種R，G和B光信息信號(hào)光電地轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并送到系統(tǒng)。系統(tǒng)處理三種R，G和B電信號(hào)產(chǎn)生彩色圖像。
如放大的圖3和圖4所示，照明裝置3由三種顏色的RGB LED芯片31組成，芯片31包括R，G和B LED元件311，312和313作為單封裝光源，光導(dǎo)部件32將由這些元件發(fā)出的光束導(dǎo)向所需的方向，并且利用具有高透光率特性的部件例如丙希酸樹(shù)脂。而且，在圖3和圖4中，引腳314被連接到芯片31上，光導(dǎo)部件32具有一個(gè)鋸齒部分321和一個(gè)凸起部分322。
R，G和B LED元件的峰發(fā)射波長(zhǎng)分別被選為620(nm)，530(nm)，和470(nm)，以便進(jìn)可能地改善還原性并降低色差。注意這些峰發(fā)射波長(zhǎng)只需落入590-630(nm)，510-550(nm)和450-490(nm)的范圍內(nèi)。
LED芯片31被設(shè)置從光導(dǎo)部件32的長(zhǎng)度方向的一個(gè)邊緣部分輸入光束到光導(dǎo)部件32，輸入光在光導(dǎo)部件32的內(nèi)部傳播并在光導(dǎo)部件32和空氣之間的界面上重復(fù)地發(fā)生全反射。
如圖3和圖4所示，在光導(dǎo)部件32上形成有小間距的鋸齒部分321在其縱向方向延伸。在光導(dǎo)部件內(nèi)部傳播的光分量中，只有進(jìn)入鋸齒部分321的光分量與在其它表面的反射不同，被較大地反射向原件表面，并在光導(dǎo)部件32和空氣之間的下一個(gè)界面不在滿(mǎn)足全反射條件。這樣，該光分量被以所需的方向輸出。
這種鋸齒部分321可通過(guò)淀積鋁或印刷銀墨，白墨或類(lèi)似物或利用鋸齒形和空氣之間的界面處的全反射來(lái)準(zhǔn)備一個(gè)反射表面來(lái)形成。
另外，替代形成一個(gè)鋸齒形狀，印刷白墨或使表面粗糙化也可簡(jiǎn)單地提供同樣的效果。
為了取得在原件表面上的均勻的照明，當(dāng)距光源的距離變大時(shí)，鋸齒部分321可被削寬一些，或者在簡(jiǎn)單的白墨印刷的情況下，印刷區(qū)可逐漸地?cái)U(kuò)展。
光導(dǎo)部件32也可以蓋上一個(gè)例如，除了向原件的光輸出部分，具有高反光率的白色部件，因此，增加了在原件表面上的照度。
圖5顯示了照明裝置3的光源的頻譜特性，即，R，G和B波長(zhǎng)(nm)和相對(duì)發(fā)射強(qiáng)度之間的關(guān)系。
該實(shí)施例中使用的透鏡組2是通過(guò)線(xiàn)性對(duì)準(zhǔn)多個(gè)具有0.6(mm)直徑的圓筒狀的透鏡元件形成的，通過(guò)利用例如離子交換從周邊部分向中心部分設(shè)置較高的折射率來(lái)提供透鏡功能。
圖6顯示了透鏡組2的成象范圍。傳統(tǒng)的彩色圖像傳感器由于是由具有較小色差的玻璃材料構(gòu)成的，具有一個(gè)最大的孔徑角θ＝12(度)。但是，由于采用了具有適當(dāng)色差的玻璃材料，本實(shí)施例的透鏡組2可以具有θ＝20(度)或更大的孔徑角。
由于孔徑角變大，由透鏡拾取的光量增加。由于這個(gè)原因，光量傳輸效率得以改善，并且，具有θ＝20(度)的孔徑角的透鏡組提供的亮度大約是孔徑角θ＝12(度)的傳統(tǒng)的透鏡組的4倍。
另一方面，在孔徑角θ＝12(度)的透鏡組2中，共軛長(zhǎng)度TC(從原件表面到傳感器表面的距離)為18.3(mm)，在孔徑角θ＝20(度)的透鏡組2中，共軛長(zhǎng)度為9(mm)。
圖7顯示了透鏡組2的色差。如圖7所示，共軛長(zhǎng)度TC(從原件表面到傳感器表面的距離)按照光源的波長(zhǎng)被改變，以獲得最大的分辯率。
在該實(shí)施例中，一個(gè)具有峰值波長(zhǎng)λ＝620(nm)的R LED元件，一個(gè)具有峰值波長(zhǎng)λ＝530(nm)的G LED元件，一個(gè)具有峰值波長(zhǎng)λ＝470(nm)的B LED元件被選擇作為光源。由于這個(gè)原因，對(duì)應(yīng)于這些元件的最大分辯率的共軛長(zhǎng)度分別為9.4(mm)，8.8(mm)和8.2(mm)。
在該實(shí)施例中，框架5和蓋板玻璃4的尺寸被調(diào)整，使得傳感器和透鏡中心之間的光學(xué)距離TC/2被設(shè)置為R元件的共軛長(zhǎng)度的一半4.7mm，蓋板玻璃表面和透鏡中心之間的光學(xué)距離TC/2被設(shè)置為G元件的共軛長(zhǎng)度的一半4.4mm，而總共軛長(zhǎng)度TC被設(shè)置為9.1(mm)，幾乎等于R和G元件的共軛長(zhǎng)度之間的中間長(zhǎng)度。
但是，這些尺寸的選擇是假定透鏡的光學(xué)路徑長(zhǎng)度是基于空氣計(jì)算的。但是，如果在光路上不是空氣存在玻璃(折射率n＝1.51)的話(huà)，玻璃的厚度必須通過(guò)將光路長(zhǎng)度乘以玻璃的折射率來(lái)設(shè)定。
圖8顯示了當(dāng)TC波動(dòng)時(shí)在200DPI的MTF(％)的改變，作為該實(shí)施例的透鏡組特性。圖9也示出了由于從傳感器到透鏡中心的光學(xué)距離TC/2和從原件表面到透鏡中心的光學(xué)距離TC/2之間的差在200DPI的MTF的改變。如圖8和圖9中所示，當(dāng)這些距離相互相等時(shí)，可以獲得最高的MTF值。
圖10所示的R，G和B焦點(diǎn)深度特性是當(dāng)該實(shí)施例的蓋板玻璃表面假定為0時(shí)從圖8和圖9中得出的。
R和G焦點(diǎn)深度可以在0到0.5(mm)的寬的原件表面位置范圍保證20％或更多的MTF值，對(duì)于B，在整個(gè)范圍的絕大部分，不能得到200DPI的分辯率。但是，只要R，G和B三基色的R和G分辯率可得到的話(huà)，即可得到實(shí)際滿(mǎn)意的輸出圖像。
當(dāng)利用三色LED元件讀取彩色原件時(shí)，圖像的對(duì)比度通過(guò)三色的平均值可被確定。因此，一個(gè)非常細(xì)的線(xiàn)的邊緣部分被B適當(dāng)?shù)哪ǖ袅?，因此可以得到?jīng)]有莫爾現(xiàn)象的較佳的彩色輸出圖像。
即使當(dāng)B分辯率低于R，G和B三基色中剩下的兩種色的分辯率時(shí)，對(duì)彩色圖像的不利影響可被最小化。
當(dāng)閱讀包括許多字符或類(lèi)似的單色原件時(shí)，當(dāng)R和G原件的一個(gè)或者兩個(gè)被接通，而B(niǎo)元件關(guān)斷時(shí)，即使原件在蓋板玻璃4上有輕微的浮動(dòng)，也可獲得具有所需分辯率的圖像。
在該實(shí)施例中，共軛長(zhǎng)度TC被調(diào)整到R和G的共軛長(zhǎng)度的中心。而且，當(dāng)共軛長(zhǎng)度TC被調(diào)整到落入R和G的共軛長(zhǎng)度TC之間的范圍時(shí)，即，滿(mǎn)足(R的TC)≥TC≥(G的TC)，也可與上述相同的效果。
下面將描述上述的圖像傳感器的制造方法。
透鏡組2和照明裝置3分別被插入在圖1中所示的框架5的預(yù)定位置。照明裝置3被插入使得光導(dǎo)部件32的三個(gè)側(cè)面分別與框架5的水平和垂直表面貼合。這樣，可以精確地獲得在光軸的旋轉(zhuǎn)方向的定位。
接下來(lái)，蓋板玻璃4通過(guò)粘合劑沿著框架5的縱向被粘到兩個(gè)平面，——被設(shè)置為大約為與光導(dǎo)部件32的上表面上形成的凸起部分322的上表面相同的平面，和透鏡組2的上表面，并且被設(shè)置將照明裝置3和透鏡組2夾在中間。
當(dāng)框架5和蓋板玻璃4被相互粘結(jié)在一起時(shí)，透鏡組2和照明裝置3可以以規(guī)則的方式被固定。
最后，LED芯片31的四個(gè)引腳314通過(guò)例如焊接的方式被電連接到傳感器板。這樣，上述的圖像傳感器被完成。
圖11是顯示利用上述圖像傳感器的信息處理裝置的結(jié)構(gòu)的示意截面圖。圖11示例了用于在記錄介質(zhì)P上記錄原件PP的圖像的打印機(jī)。
在圖11中，該設(shè)備包括一個(gè)操作板20，一個(gè)傳感器單元100，一個(gè)供紙輥104，壓紙輥106和112，一個(gè)記錄頭110，一個(gè)系統(tǒng)控制電路板130，一個(gè)分離件140，和電源150。
該設(shè)置的整體控制是通過(guò)安裝在系統(tǒng)控制電路板上的微計(jì)算機(jī)進(jìn)行的。此外，微計(jì)算機(jī)也執(zhí)行上述圖像傳感器的控制，即，照明裝置3的開(kāi)關(guān)和傳感器1的驅(qū)動(dòng)控制。由傳感器單元100讀出的圖像信號(hào)經(jīng)過(guò)用于記錄到記錄介質(zhì)P上的處理，或者經(jīng)過(guò)用于通過(guò)系統(tǒng)控制電路板130上的信號(hào)處理電路進(jìn)行外部輸出圖像信號(hào)的圖像處理。該信號(hào)處理電路也是由微計(jì)算機(jī)控制的。
圖12顯示了利用各個(gè)實(shí)施例中描述的圖像傳感器構(gòu)成的信息處理設(shè)備。在該例中，具有內(nèi)置的圖像傳感器200的圖像讀取裝置被連接到一個(gè)個(gè)人計(jì)算機(jī)160以構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，讀出的信息被送到個(gè)人計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。下面將描述該例。
參見(jiàn)圖12，圖像讀取裝置150包括CPU170作為用于控制整個(gè)圖像讀取裝置150的第一控制裝置，由上述光源構(gòu)成的彩色圖像傳感器200，一個(gè)CCD行傳感器，或類(lèi)似部件，用作將原件的圖像轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)的讀取單元，和一個(gè)模擬信號(hào)處理單元116，用于執(zhí)行模擬處理，例如用于從彩色圖像傳感器200輸出的模擬圖像信號(hào)的增益調(diào)整。
而且，裝置150包括一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器118，用于將從模擬信號(hào)處理單元116的輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，一個(gè)數(shù)字圖像處理單元180，例如存儲(chǔ)器122對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)據(jù)執(zhí)行例如黑點(diǎn)校正，γ校正，可變放大處理或類(lèi)似處理，一個(gè)接口124，用于輸出由數(shù)字圖像處理電路180處理的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)到一個(gè)外部設(shè)備。接口124符合計(jì)算機(jī)中通常使用的例如SCSI，Bi-Centronics，或類(lèi)似標(biāo)準(zhǔn)，并連接到個(gè)人計(jì)算機(jī)160。這些模擬信號(hào)處理電路116，A/D轉(zhuǎn)換器118，圖像處理電路180，和存儲(chǔ)器122構(gòu)成一個(gè)信號(hào)裝置。
個(gè)人計(jì)算機(jī)160用作第二控制裝置，配備一個(gè)外部存儲(chǔ)裝置或輔助存儲(chǔ)裝置132，一個(gè)磁光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，一個(gè)軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，或類(lèi)似設(shè)備。個(gè)人計(jì)算機(jī)160包括用于顯示個(gè)人計(jì)算機(jī)操作的顯示器134，用于向個(gè)人計(jì)算機(jī)輸入指令等的鼠標(biāo)/鍵盤(pán)133。個(gè)人計(jì)算機(jī)還包括用于與圖像讀取裝置交換數(shù)據(jù)，命令和圖像讀取裝置的狀態(tài)信息的接口135。
個(gè)人計(jì)算機(jī)160的CPU136允許使用者利用鼠標(biāo)/鍵盤(pán)133向圖像讀取裝置的CPU170輸入讀取指令。當(dāng)讀取指令由鼠標(biāo)/鍵盤(pán)133輸入時(shí)，CPU136通過(guò)接口135向圖像讀取裝置的CPU170發(fā)送一個(gè)讀取命令。個(gè)人計(jì)算機(jī)160的CPU136根據(jù)存儲(chǔ)在ROM137中的控制程序信息控制圖像讀取裝置的CPU170，CPU170控制光源，CCD的驅(qū)動(dòng)和信號(hào)處理裝置。注意該控制程序可被存儲(chǔ)在例如磁光盤(pán)，軟盤(pán)，或類(lèi)似介質(zhì)中載入到輔助存儲(chǔ)裝置132中，也可被載入到個(gè)人計(jì)算機(jī)160由CPU136執(zhí)行。
這樣，上述的圖像傳感器可被應(yīng)用到該設(shè)備中，提供了實(shí)際有效的設(shè)備。
如上所述，在包括用于接收光的光電轉(zhuǎn)換元件組，從較短的波長(zhǎng)側(cè)依次發(fā)射第一，第二和第三三色光束的照明裝置，用于將原件上反射的光成象到光電轉(zhuǎn)換元件組的透鏡，或類(lèi)似部件的圖像傳感器中，透鏡的共軛長(zhǎng)度TC被設(shè)置滿(mǎn)足A≤TC≤B，其中A是第二色的光源的發(fā)射波長(zhǎng)的共軛長(zhǎng)度，B是第三色的光源的發(fā)射波長(zhǎng)的共軛長(zhǎng)度，從而，在B光電轉(zhuǎn)換元件組成象的光的分辯率低于R和G光電轉(zhuǎn)換元件組的分辯率，在讀取時(shí)在輸出圖像中的一個(gè)很細(xì)的線(xiàn)的邊緣可被適當(dāng)?shù)哪ㄈ?，在彩色輸出圖像中特別明顯的莫爾現(xiàn)象可被減輕，因此，獲得較佳色彩的高質(zhì)量的圖像。
在讀取需要用于字符的高分辯的單色原件時(shí)，R和G光電轉(zhuǎn)換元件組的一個(gè)或兩個(gè)被接通，B光電轉(zhuǎn)換元件組被關(guān)閉，因此，獲得所需的圖像。而且當(dāng)R和G光電轉(zhuǎn)換組被同時(shí)接通時(shí)，讀取時(shí)間可被縮短。
由于使用了小色差的透鏡材料，具有20(度)或更大孔徑角的明亮的透鏡被選用。因?yàn)檫@個(gè)原因，在光電轉(zhuǎn)換元件組上的照度可被增加，信噪比可被改善，讀取速度可被增加，因此，取得較高的性能。
此外，由于照明裝置是由光源和用于將光源發(fā)出的光匯聚并輸出到所需方向的光導(dǎo)部件構(gòu)成的，因此，通過(guò)較少的發(fā)光元件即可在原件表面上獲得均勻的照度，因此，實(shí)現(xiàn)了較大幅度地降低成本。
而且，在下面的包括用于接收光的光電轉(zhuǎn)換元件組，從較短的波長(zhǎng)側(cè)依次發(fā)射第一，第二和第三三色光束的照明裝置，用于將原件上反射的光成象到光電轉(zhuǎn)換元件組的透鏡，或類(lèi)似部件的圖像傳感器中，從光電轉(zhuǎn)換元件到透鏡的中心的光學(xué)距離被設(shè)為具有波長(zhǎng)長(zhǎng)于第二顏色的光源的發(fā)射波長(zhǎng)的峰值的光的共軛長(zhǎng)度(TC)的1/2，從蓋板部件的原件支撐表面到透鏡中心之間的光學(xué)距離被設(shè)為具有比TC短的共軛長(zhǎng)度的發(fā)射波長(zhǎng)的光的共軛長(zhǎng)度(TC)的1/2，從而，即使當(dāng)短焦點(diǎn)時(shí)，具有孔徑角20(度)或更大并具有短焦點(diǎn)深度的等放大型透鏡組被用作透鏡，幾乎等于具有孔徑角為12(度)的傳統(tǒng)透鏡的焦點(diǎn)深度的焦點(diǎn)深度對(duì)于各色可被獲得，在讀取在彩色圖像讀取中經(jīng)常使用的附有圖片的原件時(shí)可以獲得滿(mǎn)意的輸出圖像。
由于具有20度的孔徑角的短焦點(diǎn)，等放大型透鏡組，從原件到光電轉(zhuǎn)換元件組的光量傳輸效率可被改善，原件的讀取速度可被增加。此外，由于共軛長(zhǎng)度(TC)被縮短，也減小了圖像傳感器和利用該圖像傳感器的信息處理設(shè)備的尺寸。
此外，由于照明裝置是由光源和用于將光源發(fā)出的光匯聚并輸出到所需方向的光導(dǎo)部件構(gòu)成的，因此，通過(guò)較少的發(fā)光元件即可在原件表面上獲得均勻的照度，因此，實(shí)現(xiàn)了較大幅度地降低成本。
在不脫離本發(fā)明的精神的范圍內(nèi)可以對(duì)本發(fā)明做出各種不同的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于說(shuō)明書(shū)中的特定的實(shí)施例，并由附后的權(quán)利要求書(shū)限定。
權(quán)利要求
1.一種圖像讀取裝置包括一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)照明裝置，具有一個(gè)具有第一，第二和第三顏色的光源，其發(fā)射波長(zhǎng)以命名的次序變長(zhǎng)；一個(gè)成象部件，用于將從原件通過(guò)照明裝置照射所反射的光成象到光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)支撐部件，用于支撐原件，其中從成象部件的中心到光電轉(zhuǎn)換元件的光學(xué)距離被設(shè)為等于具有波長(zhǎng)長(zhǎng)于第二顏色的光源的發(fā)射波長(zhǎng)的峰值的光的共軛長(zhǎng)度的1/2，從成象部件的中心到由支撐部件支撐的原件之間的光學(xué)距離被設(shè)為具有比所述共軛長(zhǎng)度短的共軛長(zhǎng)度的發(fā)射波長(zhǎng)的光的共軛長(zhǎng)度的1/2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中彩色原件是通過(guò)按順序地和有選擇地導(dǎo)通第一，第二和第三色的三色光束來(lái)讀取的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中當(dāng)讀取單色原件時(shí)，第一色的光或基于第一色的光的信息未被使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其中當(dāng)單色原件被讀取時(shí)，至少第二和第三色的發(fā)射波長(zhǎng)的光源中的一個(gè)被導(dǎo)通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述的成象部件包括一個(gè)具有不小于20度的孔徑角的短焦點(diǎn)，等放大型柱狀透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述的照明裝置包括一個(gè)用于按所需方向?qū)騺?lái)自光源的光并輸出該光的光導(dǎo)部件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中光源使用三個(gè)不同的LED，用于分別發(fā)射第一，第二和第三光束。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中第一色的發(fā)射峰波長(zhǎng)落入對(duì)應(yīng)于藍(lán)色的450到490nm的范圍，第二色的發(fā)射峰波長(zhǎng)落入對(duì)應(yīng)于綠色的510到550nm的范圍，第三色的發(fā)射峰波長(zhǎng)落入對(duì)應(yīng)于紅色的590到630nm的范圍。
9.一種圖像讀取裝置包括一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)照明裝置，具有一個(gè)具有第一，第二和第三顏色的光源，其發(fā)射波長(zhǎng)以命名的次序變長(zhǎng)；一個(gè)成象部件，用于將從原件通過(guò)照明裝置照射所反射的光成象到光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)支撐部件，用于支撐原件，其中從成象部件的中心到光電轉(zhuǎn)換元件的光學(xué)距離被設(shè)為等于具有波長(zhǎng)長(zhǎng)于第二顏色的光源的發(fā)射波長(zhǎng)的峰值的光的共軛長(zhǎng)度的1/2，從成象部件的中心到由支撐部件支撐的原件之間的光學(xué)距離被設(shè)為第二色光源的發(fā)射波長(zhǎng)的共軛長(zhǎng)度的1/2。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其中彩色原件是通過(guò)按順序地和有選擇地導(dǎo)通第一，第二和第三色的三色光束來(lái)讀取的。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其中當(dāng)讀取單色原件時(shí)，第一色的光或基于第一色的光的信息未被使用。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中當(dāng)單色原件被讀取時(shí)，至少第二和第三色的發(fā)射波長(zhǎng)的光源中的一個(gè)被導(dǎo)通。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其中所述的成象部件包括一個(gè)具有不小于20度的孔徑角的短焦點(diǎn)，等放大型柱狀透鏡。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其中所述的照明裝置包括一個(gè)用于按所需方向?qū)騺?lái)自光源的光并輸出該光的光導(dǎo)部件。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其中光源使用三個(gè)不同的LED，用于分別發(fā)射第一，第二和第三光束。
16.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其中第一色的發(fā)射峰波長(zhǎng)落入對(duì)應(yīng)于藍(lán)色的450到490nm的范圍，第二色的發(fā)射峰波長(zhǎng)落入對(duì)應(yīng)于綠色的510到550nm的范圍，第三色的發(fā)射峰波長(zhǎng)落入對(duì)應(yīng)于紅色的590到630nm的范圍。
17.一種圖像讀取裝置包括一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)照明裝置，具有一個(gè)具有第一，第二和第三顏色的光源，其發(fā)射波長(zhǎng)以命名的次序變長(zhǎng)；一個(gè)成象部件，用于將從原件通過(guò)照明裝置照射所反射的光成象到光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)支撐部件，用于支撐原件，其中成象部件的共軛長(zhǎng)度TC被設(shè)為滿(mǎn)足A≤TC≤B，其中，A為第二顏色的光源的發(fā)射波長(zhǎng)的共軛長(zhǎng)度的1/2，B為第三顏色的光源的發(fā)射波長(zhǎng)的共軛長(zhǎng)度的1/2。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中彩色原件是通過(guò)按順序地和有選擇地導(dǎo)通第一，第二和第三色的三色光束來(lái)讀取的。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中當(dāng)讀取單色原件時(shí)，第一色的光或基于第一色的光的信息未被使用。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的裝置，其中當(dāng)單色原件被讀取時(shí)，至少第二和第三色的發(fā)射波長(zhǎng)的光源中的一個(gè)被導(dǎo)通。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中所述的成象部件包括一個(gè)具有不小于20度的孔徑角的短焦點(diǎn)，等放大型柱狀透鏡。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中所述的照明裝置包括一個(gè)用于按所需方向?qū)騺?lái)自光源的光并輸出該光的光導(dǎo)部件。
23.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中光源使用三個(gè)不同的LED，用于分別發(fā)射第一，第二和第三光束。
24.根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中第一色的發(fā)射峰波長(zhǎng)落入對(duì)應(yīng)于藍(lán)色的450到490nm的范圍，第二色的發(fā)射峰波長(zhǎng)落入對(duì)應(yīng)于綠色的510到550nm的范圍，第三色的發(fā)射峰波長(zhǎng)落入對(duì)應(yīng)于紅色的590到630nm的范圍。
25.一種讀取系統(tǒng)包括一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)照明裝置，具有一個(gè)具有第一，第二和第三顏色的光源，其發(fā)射波長(zhǎng)以命名的次序變長(zhǎng)；一個(gè)成象部件，用于將從原件通過(guò)照明裝置照射所反射的光成象到光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)支撐部件，用于支撐原件；一個(gè)控制裝置，用于控制光電轉(zhuǎn)換元件和照明裝置，其中從成象部件的中心到光電轉(zhuǎn)換元件的光學(xué)距離被設(shè)為等于具有波長(zhǎng)長(zhǎng)于第二顏色的光源的發(fā)射波長(zhǎng)的峰值的光的共軛長(zhǎng)度的1/2，從成象部件的中心到由支撐部件支撐的原件之間的光學(xué)距離被設(shè)為具有比所述共軛長(zhǎng)度短的共軛長(zhǎng)度的發(fā)射波長(zhǎng)的光的共軛長(zhǎng)度的1/2。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中彩色原件是通過(guò)按順序地和有選擇地導(dǎo)通第一，第二和第三色的三色光束來(lái)讀取的。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中當(dāng)讀取單色原件時(shí)，第一色的光或基于第一色的光的信息未被使用。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的裝置，其中當(dāng)單色原件被讀取時(shí)，至少第二和第三色的發(fā)射波長(zhǎng)的光源中的一個(gè)被導(dǎo)通。
29.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中所述的成象部件包括一個(gè)具有不小于20度的孔徑角的短焦點(diǎn)，等放大型柱狀透鏡。
30.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中所述的照明裝置包括一個(gè)用于按所需方向?qū)騺?lái)自光源的光并輸出該光的光導(dǎo)部件。
31.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中光源使用三個(gè)不同的LED，用于分別發(fā)射第一，第二和第三光束。
32.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中第一色的發(fā)射峰波長(zhǎng)落入對(duì)應(yīng)于藍(lán)色的450到490nm的范圍，第二色的發(fā)射峰波長(zhǎng)落入對(duì)應(yīng)于綠色的510到550nm的范圍，第三色的發(fā)射峰波長(zhǎng)落入對(duì)應(yīng)于紅色的590到630nm的范圍。
33.一種圖像讀取系統(tǒng)包括一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)照明裝置，具有一個(gè)具有第一，第二和第三顏色的光源，其發(fā)射波長(zhǎng)以命名的次序變長(zhǎng)；一個(gè)成象部件，用于將從原件通過(guò)照明裝置照射所反射的光成象到光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)支撐部件，用于支撐原件；控制裝置，用于控制光電轉(zhuǎn)換元件和照明裝置，其中從成象部件的中心到光電轉(zhuǎn)換元件的光學(xué)距離被設(shè)為等于第三顏色的光源的發(fā)射波長(zhǎng)的共軛長(zhǎng)度的1/2，從成象部件的中心到由支撐部件支撐的原件之間的光學(xué)距離被設(shè)為第二顏色的光源的發(fā)射波長(zhǎng)的共軛長(zhǎng)度的1/2。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，其中彩色原件是通過(guò)按順序地和有選擇地導(dǎo)通第一，第二和第三色的三色光束來(lái)讀取的。
35.根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，其中當(dāng)讀取單色原件時(shí)，第一色的光或基于第一色的光的信息未被使用。
36.根據(jù)權(quán)利要求35裝置，其中當(dāng)單色原件被讀取時(shí)，至少第二和第三色的發(fā)射波長(zhǎng)的光源中的一個(gè)被導(dǎo)通。
37.根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，其中所述的成象部件包括一個(gè)具有不小于20度的孔徑角的短焦點(diǎn)，等放大型柱狀透鏡。
38.根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，其中所述的照明裝置包括一個(gè)用于按所需方向?qū)騺?lái)自光源的光并輸出該光的光導(dǎo)部件。
39.根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，其中光源使用三個(gè)不同的LED，用于分別發(fā)射第一，第二和第三光束。
40.根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，其中第一色的發(fā)射峰波長(zhǎng)落入對(duì)應(yīng)于藍(lán)色的450到490nm的范圍，第二色的發(fā)射峰波長(zhǎng)落入對(duì)應(yīng)于綠色的510到550nm的范圍，第三色的發(fā)射峰波長(zhǎng)落入對(duì)應(yīng)于紅色的590到630nm的范圍。
41.一種圖像讀取系統(tǒng)包括一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)照明裝置，具有一個(gè)具有第一，第二和第三顏色的光源，其發(fā)射波長(zhǎng)以命名的次序變長(zhǎng)；一個(gè)成象部件，用于將從原件通過(guò)照明裝置照射所反射的光成象到光電轉(zhuǎn)換元件；一個(gè)支撐部件，用于支撐原件；一個(gè)控制裝置，用于控制光電轉(zhuǎn)換元件和照明裝置，其中成象部件的共軛長(zhǎng)度TC被設(shè)為滿(mǎn)足A≤TC≤B，其中，A為第二顏色的光源的發(fā)射波長(zhǎng)的共軛長(zhǎng)度的1/2，B為第三顏色的光源的發(fā)射波長(zhǎng)的共軛長(zhǎng)度的1/2。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的裝置，其中彩色原件是通過(guò)按順序地和有選擇地導(dǎo)通第一，第二和第三色的三色光束來(lái)讀取的。
43.根據(jù)權(quán)利要求41的裝置，其中當(dāng)讀取單色原件時(shí)，第一色的光或基于第一色的光的信息未被使用。
44.根據(jù)權(quán)利要求43的裝置，其中當(dāng)單色原件被讀取時(shí)，至少第二和第三色的發(fā)射波長(zhǎng)的光源中的一個(gè)被導(dǎo)通。
45.根據(jù)權(quán)利要求41的裝置，其中所述的成象部件包括一個(gè)具有不小于20度的孔徑角的短焦點(diǎn)，等放大型柱狀透鏡。
46.根據(jù)權(quán)利要求41的裝置，其中所述的照明裝置包括一個(gè)用于按所需方向?qū)騺?lái)自光源的光并輸出該光的光導(dǎo)部件。
47.根據(jù)權(quán)利要求41的裝置，其中光源使用三個(gè)不同的LED，用于分別發(fā)射第一，第二和第三光束。
48.根據(jù)權(quán)利要求41的裝置，其中第一色的發(fā)射峰波長(zhǎng)落入對(duì)應(yīng)于藍(lán)色的450到490nm的范圍，第二色的發(fā)射峰波長(zhǎng)落入對(duì)應(yīng)于綠色的510到550nm的范圍，第三色的發(fā)射峰波長(zhǎng)落入對(duì)應(yīng)于紅色的590到630nm的范圍。
全文摘要
在圖像傳感器中,在彩色輸出圖像中的莫爾噪聲被消除,原件讀取時(shí)間被縮短,并且降低了成本。為了該目的,一個(gè)用于將原件圖像成象在傳感器陣列上的透鏡組,一個(gè)使用能發(fā)射R,G和B色的LED的照明裝置,和蓋板玻璃被支撐并固定到一個(gè)框架上。透鏡組的共軛長(zhǎng)度被設(shè)置落入R和G發(fā)射波長(zhǎng)之間的范圍。壓在蓋板玻璃上的原件被照明裝置照射,由原件反射的光由透鏡組轉(zhuǎn)換成電信號(hào),從而讀取原件圖像。
文檔編號(hào)H04N1/028GK1177783SQ9711531
公開(kāi)日1998年4月1日 申請(qǐng)日期1997年8月1日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月2日
發(fā)明者田端雅己, 川合達(dá)人 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社