CN107370904A - 取像装置及电子系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种取像装置及一种电子系统。取像装置用以采集一物件的光学影像，取像装置包含壳体、发光单元、透光件、数个影像感知件、对焦透镜及至少一位置感知模组。发光单元位于壳体中并用以产生光束。透光件安装于壳体上。影像感知件沿着一轴线排列地安装于壳体中，影像感知件的感知面面对物件，影像感知件用以采集该物件反射该光束所产生的光学影像。对焦透镜位于透光件及影像感知件之间。位置感知模组设于壳体上并位于透光件的至少一侧面，位置感知模组用以采集物件的光学影像，并依据所采集到的物件的光学影像进行取像装置的移动距离的运算。

Description

取像装置及电子系统

技术领域

本发明是关于取像装置，且特别是有关于应用在电子系统的小型化取像装置。

背景技术

接触式影像感知器(contact image sensor)为线型影像感知器的一种，可供应用于扫描器、传真机及多功能事务机中，用以将平面的图像或文件扫描成电子格式，以便于储存、显示或传输。

接触式影像感知器的工作原理是将光源所产生的光束照射到待扫描的图像或文字上，并利用对焦透镜组以将图像或文字反射的光束(以下称反射光束)聚集于电荷耦合元件(charge-coupled device, CCD)或是互补式金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor, CMOS)等感知元件上。感知元件会将反射光束转换成为相对应的电信号，并进一步地产生类比或数位画素(pixel，数字像素)资料。

手持式扫描器因具备方便携带的特点，因而深受消费者的喜爱。传统的手持式扫描器在进行图像或文字的扫描时，是利用组装其上的马达及齿条配合运算手持式扫描器的移动距离，以便于在后续进行影像处理时使用；然而，安装在手持式扫描器上的马达及齿条具有一定的体积，致使手持式扫描器的整体体积无法有效地缩小。

发明内容

本发明提供一种取像装置，其利用光学式的位置感知件以感知的移动距离，使取像装置具备小型化的特点。

根据本发明提供的取像装置，用以采集一物件的光学影像。取像装置包含壳体、发光单元、透光件、数个影像感知件、对焦透镜及至少一位置感知模组。发光单元位于壳体中并用以产生光束。透光件安装于壳体上。影像感知件沿着一轴线排列地安装于壳体中，影像感知件的感知面面对物件，影像感知件用以采集该物件反射该光束所产生的光学影像。对焦透镜位于透光件及影像感知件之间。位置感知模组设于壳体上并位于透光件的至少一侧面，位置感知模组用以采集物件的光学影像，并依据所采集到的物件的光学影像进行取像装置的移动距离的运算。

本发明另提供一种电子系统，其包含可携式电子装置及前述取像装置，电子系统可以采集物件的光学影像，并可进行取像装置移动距离的运算。

根据本发明提供的电子系统包含取像装置及可携式电子装置，可携式电子装置电连接于取像装置，取像装置用以采集物件的光学影像，并将光学影像转换成为相对应的数位影像信号后传递至可携式电子装置。

附图说明

图1绘示依照本发明第一实施方式的电子系统的立体组合图；

图2绘示依照本发明第一实施方式的电子系统的立体分解图；

图3绘示依照本发明第一实施方式的取像装置的剖视图；

图4绘示依照本发明第一实施方式的电子系统的电路方块图；

图5绘示依照本发明第一实施方式的取像装置的局部分解图；

图6绘示依照本发明第二实施方式的取像装置的立体图；以及

图7绘示依照本发明第二实施方式的电子系统的电路方块图。

【符号说明】

1、1a取像装置

10电路板

12影像感知件

121、21光轴

122感知面

14承载座

140通孔

16对焦透镜

162出光面

164入光面

18透光件

20发光单元

200发光件

202导光件

204反光件

22位置感知模组

220承载板

222位置感知件

224信号传输件

23运算单元

24 连接件

26储存单元

28微处理单元

30壳体

300穿孔

302卡槽

31电池

32盖体

34接触件

36结合件

4可携式电子装置

40连接座

42卡合件

44显示单元

46储电件

48通讯单元

5物件

θ夹角。

具体实施方式

请参阅图1及图2，图1绘示依照本发明第一实施方式的电子系统的立体组合图，图2绘示依照本发明第一实施方式的电子系统的立体分解图。由图1及图2可知，电子系统(未另标号)包含取像装置1及可携式电子装置4，取像装置1安装于可携式电子装置4的一侧边(例如为长边)；电子装置4可例如为行动电话或平板电脑。可携式电子装置4可进一步包含控制单元(Control Unit)、显示单元(Display Unit)44、储存单元(Storage Unit)、暂储存单元(RAM)或其组合。

请同时参阅图3，图3系绘示依照本发明第一实施方式的取像装置的剖视图。取像装置1用以撷取形成在物件5上的(以下简称物件5的光学影像)，并将光学影像转换成数位（数字）影像信号后传递至可携式电子装置4。取像装置1包含电路板10、影像感知件12、承载座14、对焦透镜16、透光件18、发光单元20及位置感知模组（模块）22(如图1及图2所示)。

电路板10为印刷电路板(printed circuit board, PCB)，影像感知件12设于电路板10上，且影像感知件12的光轴121平行于Z轴，并用以感知物件5的光学影像。取像装置1可包含数个沿着取像装置1的长边方向(即Y轴方向)呈线性排列的影像感知件12，且影像感知件12可以为电荷耦合元件、互补式金属氧化物半导体或其它具有光电转换特性的元件。

承载座14设于电路板10上，且其上开设有沿着Z轴方向延伸的通孔140。对焦透镜16收容于承载座14的通孔140内，并位于影像感知件12的正上方，对焦透镜16的出光面162面对影像感知件12的感知面122，以将光学影像对焦在影像感知件12上。对焦透镜16可例如是柱状透镜；对焦透镜16的数量相同于影像感知件12的数量，且每个对焦透镜16分别位于其中的一个影像感知件12的正上方。

透光件18呈平板状，并位于对焦透镜16的入光面164前方；换言之，对焦透镜16是排列在影像感知件12及透光件18之间，且影像感知件12的感知面122面对对焦透镜16及透光件18。透光件18至少可以提供保护对焦透镜16及发光单元20的效果；透光件18可例如使用具有高透射率的玻璃或透明树脂材料制作而成，借以防止光束被透光件18所吸收或散射。

发光单元20用以产生线型光束。发光单元20具有光轴21，发光单元20的光轴21与影像感知件12的光轴121具有夹角θ；其中，夹角θ为锐角。

发光单元20包含发光件200、导光件202及反光件204。发光件200可例如为发光二极管(light emitting diode, LED)，并用以产生沿着Y轴方向传递的点状光束。导光件202呈条状，可透光，通常由压克力(PMMA)或塑胶(PC)制成。导光件202设置邻近于发光件200，接收发光件200产生的点状光束，并可例如是利用全反射原理以将发光件200产生的点状光束转换成为线型光束后照射物件5。

反光件204设在承载座14上，并包覆导光件202非用以出射线型光束的部分表面，用以将泄漏出导光件202的光线再次引导回导光件202内，以提高发光单元20的光利用效率。反光件204是使用具有低透射率(transmittance)的材质制作而成，且反光件202的整体或面对导光件202表面可以经设计而为具有高反射率(reflectance)的颜色，例如白色或银色。

取像装置1还包含壳体30，前述的电路板10、影像感知器12、承载座14、对焦透镜16及透光件18依照前述排列方式分别安装在壳体30中。当使用取像装置1感知物件5的光学影像时，电子系统会站立在物件5上，透光件18邻近物件5，并使影像感知件12的感知面122面对物件5，如图3所示。使用者可以借由握持并移动可携式电子装置4来改变电子系统的影像感知路径。

发光单元20产生的线型光束会沿着光轴21射出，并通过透光件18照射物件5。物件5反射线型光束并形成光学影像，此光学影像会通过透光件18进入对焦透镜16，并由对焦透镜16对焦在影像感知件12。影像感知件12会将所采集到的光学影像转换成数位影像信号，以利后续储存及传输之用(详见后述)。

此外，取像装置1的壳体30上还设有接触件34。在取像装置1进行物件5的光学影像的采集时，接触件34会接触物件5，让取像装置1与物件5之间的距离为一定值，借以维持所采集到的光学影像的品质的一致性。由取像装置1的侧剖面观之(即图3所示)，接触件34是位在透光件18两侧而不遮蔽透光件18。

壳体30上还更进一步设有卡槽302(如图2所示)，卡槽302设在壳体30供与可携式电子装置4相结合的侧面上，并用以与形成在可携式电子装置4一侧面的卡合件42对应接合；借此，可以提高取像装置1及可携式电子装置4之间的结合强度。

请参阅图4，其绘示依照本发明第一实施方式的电子系统的电路方块图。在图4中，取像装置1更进一步包含储存单元26及微处理单元28。储存单元26用以存放数位影像信号。微处理单元28连接影像感知件12、发光件200、位置感知模组22中的位置感知件222，以及储存单元26；微处理单元28可依据使用者的操作而启动取像装置1，并控制影像感知件12、发光件200、位置感知件222及储存单元26间的沟通及个别操作状态。

影像感知件12提供的数位影像信号会依据微处理单元28的控制而选择存放于储存单元26或通过连接件24传递至可携式电子装置4；当然，微处理单元28也可以将存放于储存单元26的数位影像信号通过连接件24传递至可携式电子装置4。如图3所示，连接件24是(电性)连接在电路板10上，部分露出壳体30外，并如图2所示般供与可携式电子装置的连接座40对应接合。

在此要特别说明的是，对应接合的连接件24及连接座40除了可以将数位影像信号由取像装置1传递至可携式电子装置4，并将数位影像信号以画素资料显示于显示单元44之外，也可以将使用者通过安装在可携式电子装置4上的应用程序产生的操作指令传递至取像装置1，以控制取像装置1的操作。

对应接合的连接件24及连接座40更可以将可携式电子装置4内储电件46的所提供的电力传递至取像装置1。也就是说，取像装置1可以是利用储电件46提供的电力以进行物件5的光学影像的采集；借此，取像装置1便不需要额外安装电池，并可具备小型化的特点。当然，在实际实施时，取像装置1也可以额外增设电池而不使用可携式电子装置4的电力。

微处理单元28还可以控制发光件200的发光强度，并与可携式电子装置4沟通，以确定数位影像信号是否传递至可携式电子装置4。进一步地，微处理单元28更可以依据位置感知模组22所提供的位置感知信号以确定取像装置1的移动距离(详见后述)。

请参照图5，其绘示依照本发明第一实施方式的取像装置的局部分解图。位置感知模组22包含承载板220、位置感知件222及信号传输件224，承载板220可例如是印刷电路板，位置感知件222及信号传输件224分别设于承载板220的相反二板面。

壳体30上设有穿孔300。如图1及图2所示，穿孔300可例如是两个，并分别位在透光件18的短边方向；接触件34设在穿孔300在X轴方向的两侧，并沿着Y轴方向延伸。位置感知模组22安装在穿孔300中，并可通过图5所示的结合件36以与壳体30相结合；也就是说，位置感知模组22及透光件18是沿着垂直于影像感知件12的光轴121的Y轴方向排列。在图5中，结合件36为螺丝，并螺合在形成于壳体30上的螺孔304中；然而，在实际实施时，位置感知模组22及壳体30可以是利用卡扣或胶材相结合。

当位置感知模组22与壳体30结合后，信号传输件224位于壳体30邻近于可携式电子装置4的一侧；换言之，位置感知件222设置远离可携式电子装置4。借此，当取像装置1在进行物件5的光学影像的采集时，位置感知件222同时也会采集光学影像并进行取像装置1移动距离的运算。位置感知件222可以是不间断地采集光学影像，或者，位置感知件222也可以是每隔一段时间再进行光学影像的采集。

要特别说明的是，位置感知模组22可以只具备采集光学影像的功能，并将所采集到的光学影像转换成为位置感知信号，并通过信号传输件224传递至可携式电子装置4，由可携式电子装置4进行取像装置1移动距离的运算；或者，位置感知模组22依据所采集到的光学影像产生的位置感知信号也可以是传递至微处理单元28，由微处理单元28进行取像装置1移动距离的运算。

在前述的两种情况下，由位置感知模组22传递给可携式电子装置4或微处理单元28的位置感知信号并不包含任何关于取像装置1移动距离的资讯，也就是说，位置感知模组22并无法进行取像装置1的移动距离的运算。然而，在实际实施时中，位置感知模组22也可以是输出包含取像装置1移动距离的资讯的位置感知信号。

进一步地，当取像装置1具备多个位置感知模组22时，电子系统便能够依据多个位置感知模组22输出的位置感知信号判定电子系统的影像感知路径是否产生歪斜或偏移，其影像感知路径是否歪斜或偏移可以是借由比较多个位置感知信号，或者借由比较多个位置感知信号及数位影像信号来达成；借此，可以针对数位影像信号所要呈现的画素资料进行位置及排列上的修正，使显示在显示单元44上的画素资料能够完美呈现物件的光学影像。

取像装置1还可以包含安装在壳体30上的盖体32。盖体32可转动式地枢接在壳体30上。当取像装置1在进行物件5的光学影像的采集时，盖体32可转动至如图1至图3所示，未覆盖透光件18及位置感知模组22的位置上，以利取像装置1进行物件5的光学影像的采集。然而，当取像装置1不进行物件5的光学影像的采集时，盖体32可以经转动而覆盖透光件18及位置感知模组22，以避免粉尘附着或异物损坏透光件18或位置感知模组22，而影响感知结果。

请参阅图6及图7，图6绘示依照本发明第二实施方式的取像装置的立体图，图7绘示依照本发明第二实施方式的电子系统的电路方块图。图6绘示的取像装置1a与图3绘示的取像装置1类似，且相同的元件标示以相同的符号。值得注意的是，两者的差异在于:图6所绘示的取像装置1a仅包含单一个位置感知模组22a，且位置感知模组22a还包含运算单元23。

运算单元23电连接于位置感知件222，并依据位置感知件222采集光学影像所产生的位置感知信号以运算取像装置1移动距离，并将运算结果传递给微处理单元28。

进一步地，图7所绘示的取像装置1a还包含电池31。在取像装置1a具备电池31的条件下，取像装置1a可利用无线收发单元33与可携式电子装置4进行数位影像信号及控制指令的传输。又，在此条件下，如图2所绘示的连接件24及连接座40便可以被省略。

无线收发单元33可例如是蓝芽收发器或红外线收发器。当然，取像装置1也不排除是通过互联网以与可携式电子装置4的通讯单元48进行沟通，以完成数位影像信号及控制指令的传递与接收。

当取像装置1a与可携式电子装置4形成配对而产生(电性)连接后，使用者可例如是通过安装在可携式电子装置4内部的应用程序启动取像装置1，并驱使微处理单元28控制影像感知件12、发光件200、位置感知模组22及储存单元26的操作状态。取像装置1a的各元件的功用与相关说明，实际上与第一实施方式的取像装置1相同，在此不予赘述。取像装置1a至少可达到与取像装置1相同的功能。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (14)

1.一种取像装置，用以采集一物件的光学影像，其特征在于，该取像装置包含:

一壳体；

一发光单元，位于该壳体中并用以产生一光束；

一透光件，安装于该壳体上；

数个影像感知件，沿着一轴线排列地安装于该壳体中，该影像感知件的一感知面面对该物件，该影像感知件用以采集该物件反射该光束所产生的光学影像；

一对焦透镜，位于该透光件及该影像感知件之间；以及

至少一位置感知模组，设于该壳体上并位于该透光件的至少一侧面，该位置感知模组用以采集该物件的光学影像，并依据所采集到的该物件的光学影像进行该取像装置的移动距离的运算。

2.如权利要求1所述的取像装置，其特征在于，该位置感知模组及该透光件沿着该轴线排列在该壳体上。

3.如权利要求1所述的取像装置，其特征在于，该取像装置包含数个位置感知模组，所述位置感知模组分别采集该物件的光学影像，并依据所采集到的光学影像以进行该取像装置的影像感知路径是否偏移进行判断。

4.如权利要求3所述的取像装置，其特征在于，所述位置感知模组及该透光件沿着该轴线交错地排列在该壳体上。

5.如权利要求2或4所述的取像装置，其特征在于，该影像感知件的一光轴与该发光单元的一光轴间的一夹角为锐角，该影像感知件的该光轴垂直于该轴线。

6.如权利要求2或4所述的取像装置，其特征在于，该位置感知模组更包含:

一位置感知件，用以采集该物件的光学影像；以及

一运算单元，电连接于该位置感知件，并依据该位置感知件所采集的光学影像进行该取像装置移动距离的运算。

7.如权利要求6所述的取像装置，其特征在于，该位置感知模组更包含:

一信号传输件；

一承载板，该位置感知件及该信号传输件分别位于该承载板的两相反侧；以及

一结合件，用以结合该承载板及该壳体。

8.如权利要求7所述的取像装置，其特征在于，该发光单元包含:

一发光元件，供产生一点状光束；

一导光件，接收该点状光束并将该点状光束转换成为线型光束；以及

一反光件，包覆部分的该导光件。

9.如权利要求8所述的取像装置，其特征在于，其更包含一接触件，设于该壳体上，并排列在该位置感知模组的两侧。

10.如权利要求9所述的取像装置，其特征在于，其更包含一盖体，可转动地枢接于该壳体。

11.一种电子系统，其特征在于，其包含:

如权利要求1至10中任一权利要求所述的取像装置；以及

一可携式电子装置，电连接于该取像装置。

12.如权利要求11所述的电子系统，其特征在于，该取像装置更包含:

一无线接收单元，电连接于该影像感知件及该位置感知模组，该无线接收单元供与该可携式电子装置进行沟通；以及

一电池，用以提供该取像装置操作所需电力。

13.如权利要求12所述的电子系统，其特征在于，该取向装置更包含一连接件，电连接于该影像感知件，该连接件用以与该可携式电子装置的一连接座对应接合后以进行信号及电力的传输。

14.如权利要求13所述的电子系统，其特征在于，该壳体上设有一卡槽，该取像装置安装在该可携式电子装置的一侧边，该卡槽与形成在该可携式电子装置该侧边的一卡合件对应接合。