专利名称：扫描仪以及扫描仪内的扫描模块的设计方法
技术领域：
本发明是有关于一种扫描仪以及扫描仪内的扫描模块的设计方法，且特别是有关于一种设计一小型化、轻量化的扫描模块的方法。
背景技术：
随着电子研发技术不断地演进，消费性电子产品在功能上更强、更快速的驱使下，不断地推陈出新，就电子产品外观而言，也朝向轻、薄、短、小的趋势设计，而扫描仪亦朝向此趋势。就市面上常见的平台式扫描仪(flatbed scanner)而言，其具有一扫描平台(flatbed)以及一扫描模块(chassis)，而扫描平台以容纳一张A4纸的宽度为考量，因此扫描仪的扫描平台的窗口大小，在设计上必须大于等于一张A4纸的宽度。此外，扫描模块在设计上，其长度相对于扫描平台的大小而定，且扫描仪的内部必须有足够的移动空间，以供扫描模块对文件进行扫描时移动之用。
因此，在此设计的理念下所设计出的影像扫描架构，包括如何缩小扫描模块的体积、灯管的类型以及缩短灯管的长度等设计，一旦技术有所突破，均可降低其生产的成本以及创造高倍的利润。
另一方面，就制造成本上的考量，物料的成本为整体制造成本的一大因素，而业者无不希望在降低成本以及保持竞争力的双赢优势下，以得到最大的获利空间。
请参照图1，其为公知扫描仪的侧视示意图。一般设计上，首先会在扫描仪100的外壳102上形成一开口部104，开口部104例如为一矩形开口，其尺寸可容纳一张A4纸大小的宽度。另外，将扫描平台106配置于开口部104上，而扫描平台106可通过双面胶(未绘示)而贴附于外壳102的内壁上，且扫描平台106的尺寸(或面积)可大于开口部104的尺寸(或面积)，以利于扫描平台106的外侧周围可贴附于外壳102的内壁上，如此扫描平台106会形成一透光大小如开口部104的窗口，用以放置欲扫描文件108。另外，扫描仪100的外壳102内部具有一扫描模块110，其利用一灯管112投射一线性光113至扫描平台106上，并利用光学成像原理将文件108的影像撷取下来。
请同时参考图1以及图2，其中图2为公知扫描模块的光路线设计示意图，其中扫描模块110具有一组光学成像架构包括一灯管112、多个反射镜片114、一镜头116以及一影像传感器118，灯管112配置于扫描模块110的壳体111上，显而易见，而反射镜片114、镜头116以及影像传感器118依照成像的顺序配置于扫描模块110的壳体111中，其中灯管112所产生的线性光113会先投射在扫描平台106上，之后经由文件108反射(或透射文件)所产生的影像会依序经过第一、第二、第三反射镜片114，且形成一光锥并聚焦在镜头116上，接着文件108的影像再由镜头116的另一端投射出另一光锥，并且成像在影像传感器118上。
值得注意的是，在模块壳体111的设计朝向小型化，以节省物料成本。但是由于模块壳体111内部配置一组光学成像架构，其光路径的设计必须在有限的壳体空间中来达成成像的效果，才不会发生影像失真的现象。尤其是如果灯管112以及反射镜片114的长度无法缩短，则将会影响到模块壳体111的长度，造成扫描模块110的制造成本居高不下。然而灯管112以及反射镜片114的长度设计依照扫描平台106的扫描窗口(即文件最大容许宽度)的大小而定，如此灯管112的长度无法缩短，否则灯管112将无法在扫描平台106上形成可供扫描文件的扫描光线，而且如果将扫描平台106的尺寸变小，则待扫描文件108的宽度势必要跟着缩小尺寸，因而无法进行宽度大于A4纸宽的文件扫描作业，使得此产品失去了竞争力。
另外，请参考图3，其为公知扫描仪扫描书本的示意图。公知的灯管112的长度较长于扫描平台106的宽度，而灯管112投射至扫描平台106的光线由于受到开口部104尺寸的限制，以及开口部104周围的壳体102遮蔽的影响，致使扫描文件必须放置于扫描平台106的窗口内，才能进行扫描。然而对于非平面的文件例如封装的书本150或较大尺寸的文件，尤其在宽度方向上，由于窗口宽度不足，而使书本150的边缘或封装处无法得到足够的亮度，故扫描效果不佳。
因此如何在诸多限制下，设计出一个更小型的扫描模块，其模块壳体空间可更小、更短，而且灯管、反射镜片的长度亦可配置在如此小型化扫描模块中，且不会影响可供扫描文件的扫描线长度以及扫描平台的尺寸，乃为本发明的首要重点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在提出一种扫描仪，具有一发散式灯源的扫描模块以及一大透光窗口的扫描平台，而发散式灯源可提供大于等于文件尺寸大小的扫描线的长度，且扫描平台的窗口大小可加宽，以容纳大于一张A4纸宽度的文件，进而提高产品的竞争力。
本发明的另一目的在提出一种扫描模块的设计方法，其中模块壳体的体积可更小，而且灯管、反射镜片的长度缩短以配置在模块壳体中，进而降低物料的成本，以达到扫描模块小型化、轻量化的目的。
本发明的又一目的在提出一种扫描仪的壳体，以使扫描书本的边缘或封装处可以得到足够的亮度，改善扫描效果。
为达本发明的上述目的，提出一种扫描仪，适于扫描一文件，扫描仪主要是由一外壳、一扫描平台、一扫描模块、一线性导引机构以及一驱动装置所构成。其中，外壳具有一开口部，而扫描平台配置于开口部上，扫描模块主要是由一模块壳体、一发散式灯源、多个反射镜片、一镜头以及一影像传感器所构成。扫描模块配置于外壳中，通过线性引导机构以及驱动装置的带动，以沿着一扫描方向移动，并对文件进行扫描，而模块壳体具有一长边，长边的长度小于扫描平台垂直于扫描方向的长度。此外，发散式灯源配置于模块壳体上，用以产生一线性光，反射镜片、镜头以及影像传感器系配置于模块壳体中，而线性光投射于扫描平台之后，会依序投射在反射镜片以及镜头，最后到达影像传感器。
为达本发明的上述目的，提出一种扫描模块的设计方法，适用于一扫描仪，扫描仪具有一扫描平台以及一扫描模块，而扫描模块沿着一扫描方向移动，以对放置于扫描平台的一文件进行扫描，其中扫描模块的设计方法至少包括提供一模块壳体，而模块壳体具有一长边，且长边的长度小于扫描平台垂直于扫描方向的长度；接着提供一发散式灯源，配置于模块壳体上，用以产生一线性光，且发散式灯源的长度小于等于模块壳体的长边的长度；接着提供多个反射镜片、一镜头以及一影像传感器，配置于模块壳体中，其中线性光投射于扫描平台之后，会依序投射在反射镜片以及镜头，最后到达影像传感器。
为达本发明的上述目的，提出一种扫描仪的外壳及扫描平台，其中外壳具有一开口部，而开口部的底缘具有一承载面。扫描平台配置于承载面上，且扫描平台的面积与开口部的面积相当。
图1为公知的扫描仪的前视示意图；图2为公知的扫描模块的光路径设计示意图；图3为公知扫描仪扫描书本的示意图；图4、图5为本发明一较佳实施例的一种扫描仪的不同视角的前视图以及侧视图；图6为本发明一较佳实施例的扫描模块的光路径设计示意图；以及图7为本发明的扫描仪扫描书本的示意图。
100、200扫描仪102、202外壳104、204开口部106、210扫描平台108、206文件110、220扫描模块111、221模块壳体112灯管113、229线性光114、222反射镜片116、224镜头118、226影像传感器120、240线性导引机构204a承载面221a长边228发散式灯源230驱动装置150、250书本L1、L2、L3、L4、L5、L6长度F扫描方向
具体实施例方式
图4以及图5为本发明一较佳实施例的一种扫描仪的不同视角的前视图以及侧视图。请先参考图4，扫描仪200的外壳202具有一开口部204，且外壳202的开口部的底缘还具有一承载面204a，用以承载一扫描平台210，而扫描平台210例如为一透光玻璃平台或一透光压克力平台。扫描平台210与承载面204a的接合处例如以双面胶贴合固定，如此扫描平台210可提供大面积的透光窗口，其长度L5可大于A4纸的宽度，甚至可达B4纸的宽度，以供放置文件206之用。此外，由于扫描平台210的窗口加宽，因此在进行大于A4纸宽的文件扫描作业时，其文件206边缘不会被外壳202受限而无法扫描，故可增加扫描文件206的扫描长度L3。
另外，请参考图5，扫描仪200内部还具有一扫描模块220、一驱动装置230以及一线性导引机构240，其中扫描模块220可通过线性导引机构240的引导以及驱动装置230的驱动而沿着一扫描方向F移动，用以撷取文件206的影像。此外，驱动装置230例如包括一马达(未绘示)以及一传动皮带(未绘示)，传动皮带可连接于扫描模块以及马达，而马达可通过传动皮带以对扫描模块作定位以及速度之控制。线性导引机构240例如为一轴棒，其两端固定于外壳202上，且其延伸方向可平行于扫描方向F。
值得注意的是，公知的扫描模块之模块壳体与灯管的设计，依照扫描平台的大小而定，而本发明所不同之处，在于配置一发散式灯源于模块壳体上，而发散式灯源例如为一发散式灯管。请同时参考第4、5图，因为发散式灯源228所产生的线性光229可提供大于等于扫描平台210大小的扫描线的长度L5，如此模块壳体221的长边221a的长度L4与发散式灯源228的长度L4可以不依照扫描平台210的大小而定，反而是由发散式灯源228投射于扫描平台210上的扫描光线的长度L5，来决定扫描平台210对应于模块壳体221的长边221a的长度。此种设计方式与公知恰好相反，因此，本发明的扫描模块200可设计成小型化、轻量化，以节省物料成本，但欲扫描文件206的宽度或扫描平台210的大小不会因为扫描模块220的缩小而改变，仍然可维持在大于等于A4纸大小的宽度，故可进一步提高产品的竞争力。
请同时参考图4以及图6，其中图6为本发明一较佳实施例的扫描模块的光路径设计示意图。扫描模块200的内部还具有多个反射镜片222、一镜头224以及一影像传感器226。在扫描模块200的光路设计中，首先发散式灯源228投射一线性光229于扫描平台210上，以得到一扫描线，并定义扫描线的长度L6为文件206的最大扫描宽度，且定义扫描线的长度L6为扫描平台210的最佳窗口宽度。接着依序配置不同长度的反射镜片在文件206之后的光路径上，接着再将镜头224、影像传感器226依序配置在反射镜片222之后的光路径上。如此，发散式灯源228投射于扫描平台210的线性光229，经由文件206反射后，会依序经过第一、第二及第三反射镜片222，以形成一光锥并聚焦于镜头224上，接着文件206的影像会再由镜头224的另一端投射出一光锥，最后成像在影像传感器226上。
由此可知，利用较短的发散式灯管所形成的发散光源与公知的利用较长的灯管所形成的平行光源，在设计上有很大的不同，本发明以灯源来设计最佳化的扫描平台，如此不仅能缩短灯管的长度，更可有效缩小扫描模块的模块壳体的长度，且壳体内部的反射镜片亦可进一步缩短，如此大大降低制造的成本，且扫描平台可设计成最大容许长度，以提高产品的竞争力。
另一方面，请参考图7，其为本发明的扫描仪扫描书本的示意图。由于书本250无法以平面的方式放置于扫描平台210上，且为了在扫描书本250时，开口部204周围的壳体202不会遮蔽到书本的边缘或封装处，因此扫描平台210的宽度可尽量逼近外壳202的侧边，并使扫描平台210的面积与外壳202的开口部204的面积相当。由此可知，发散式灯管228投射至扫描平台210的光线不会受到开口部204尺寸的限制，而使书本250的边缘或封装处可以得到足够的亮度，改善扫描效果。另外，扫描平台210的面积亦可达到最佳化的利用。
综上所述，本发明的扫描仪以及扫描仪内的扫描模块的设计方法至少具有下列优点1.本发明的扫描仪利用一发散式灯管作为灯源，用以产生一线性光，如此灯源的长度以及反射镜片的长度可缩短，且模块壳体的体积可进一步缩小，以设计一小型化、轻量化的扫描模块，进而降低物料成本。
2.本发明的扫描仪通过具有一发散式灯源的扫描模块，来设计最佳化的扫描平台，而扫描平台的窗口大小不会因扫描模块缩小而改变，仍然可维持容纳大于A4纸宽的文件，进而提高产品的竞争力。
3.本发明的扫描仪的扫描平台的宽度可尽量逼近外壳的侧边，并使扫描平台的面积与外壳的开口部的面积相当，因此可使扫描平台的面积达到最佳化的利用。
权利要求
1.一种扫描模块的设计方法，适用于一扫描仪，该扫描仪具有一扫描平台以及一扫描模块，而该扫描模块沿着一扫描方向移动，以对放置于该扫描平台的一文件进行扫描，其特征是，该扫描模块的设计方法至少包括提供一模块壳体，该模块壳体具有一长边，该长边的长度小于该扫描平台垂直于该扫描方向的长度；提供一发散式灯源，配置于该模块壳体的该长边上，其产生一线性光，该发散式灯源的长度小于等于该模块壳体的该长边的长度；提供多个反射镜片，配置于该模块壳体中；提供一镜头，配置于该模块壳体中；以及提供一影像传感器，配置于该模块壳体中，其中该线性光投射于该扫描平台之后，会依序投射在该些反射镜片以及该镜头，最后到达该影像传感器。
2.如权利要求1所述的扫描模块的设计方法，其特征是，该些反射镜片的长度小于等于该发散式灯源的长度。
3.如权利要求1所述的扫描模块的设计方法，其特征是，该线性光投射于该扫描平台的长度，大于等于该扫描平台垂直于该扫描方向的长度。
4.如权利要求1所述的扫描模块的设计方法，其特征是，该发散式灯源为一发散式灯管。
5.一种光路径的设计方法，适用于一扫描仪，该扫描仪具有一扫描平台以及一扫描模块，而该扫描模块适于沿着一扫描方向移动，以对放置于该扫描平台的一文件进行扫描，其特征是，该光路径的设计方法至少包括提供一发散式灯源，配置于该扫描模块上；该发散式灯源投射一线性光于该扫描平台上，以得到一扫描线；定义该扫描线的长度为该文件的最大扫描宽度；提供多个反射镜片，依序配置在该文件之后的光路径上；提供一镜头，配置在该些反射镜片之后的光路径上；以及提供一影像传感器，配置在该镜头之后的光路径上，其中该线性光投射于该扫描平台之后，会依序投射于该些反射镜片以及该镜头，最后到达该影像传感器。
6.如权利要求5项所述的光路径的设计方法，其特征是，该发散式灯源为一发散式灯管。
7.如权利要求5项所述的光路径的设计方法，其特征是，该些反射镜片的长度小于等于该发散式灯源的长度。
8.如权利要求5项所述的光路径的设计方法，其特征是，该扫描线的长度为该扫描平台的最佳窗口宽度。
9.一种扫描仪的外壳及扫描平台，其特征是，其至少包括一外壳，具有一开口部，该开口部的底缘具有一承载面；以及一扫描平台，配置于该承载面上，其中该扫描平台的面积与该开口部的面积相当。
10.如权利要求9所述的扫描仪的外壳及扫描平台，其特征是，该扫描平台为一透光玻璃平台。
11.如权利要求9所述的扫描仪的外壳及扫描平台，其特征是，该扫描平台为一透光压克力平台。
12.一种扫描模块，适用于一扫描仪中，该扫描仪具有一扫描平台，用以放置一文件，而该扫描模块沿着一扫描方向移动，以对该文件进行扫描，其特征是，该扫描模块至少包括一模块壳体，具有一长边，该长边的长度小于该扫描平台垂直于该扫描方向的长度；一发散式灯源，配置于该模块壳体的该长边上，其产生一线性光，该发散式灯源的长度小于等于该模块壳体的该长边的长度；多个反射镜片，配置于该模块壳体中；一镜头，配置于该模块壳体中；以及一影像传感器，配置于该模块壳体中，其中该线性光投射于该扫描平台之后，会依序投射于该些反射镜片以及该镜头，最后到达该影像传感器。
13.如权利要求12所述的扫描模块，其特征是，该发散式灯源为一发散式灯管。
14.如权利要求12所述的扫描模块，其特征是，该些反射镜片的长度小于等于该发散式灯源的长度。
15.一种扫描仪，适于扫描一文件，其特征是，该扫描仪至少包括一外壳，具有一开口部；一扫描平台，配置于该开口部上，其放置该文件；一扫描模块，配置于该外壳中，沿着一扫描方向移动，以对该文件进行扫描，其中该扫描模块包括一模块壳体，具有一长边，该长边的长度小于该扫描平台垂直于该扫描方向的长度；一发散式灯源，配置于该模块壳体的该长边上，用以产生一线性光，该发散式灯源的长度小于等于该模块壳体的该长边的长度；多个反射镜片，配置于该模块壳体中；一镜头，配置于该模块壳体中；以及一影像传感器，配置于该模块壳体中，其中该线性光投射于该扫描平台之后，会依序投射在该些反射镜片以及该镜头，最后到达该影像传感器；该扫描仪还包括一线性导引机构，配置于该外壳中，其导引该扫描模块；以及一驱动装置，配置于该外壳中，其驱动该扫描模块。
16.如权利要求15所述的扫描仪，其特征是，该发散式灯源为一发散式灯管。
17.如权利要求15所述的扫描仪，其特征是，该外壳的该开口部的底缘还具有一承载面，其承载该扫描平台。
18.如权利要求15所述的扫描仪，其特征是，该扫描平台为一透光玻璃平台。
19.如权利要求15所述的扫描仪，其特征是，该扫描平台为一透光压克力平台。
20.如权利要求15所述的扫描仪，其特征是，该线性导引机构为一轴棒，该轴棒的延伸方向与该扫描方向平行。
21.如权利要求15所述的扫描仪，其特征是，该驱动装置包括一马达以及一传动皮带，该传动皮带连接于该马达与该扫描模块，以使该马达通过该传动皮带驱动该扫描模块。
全文摘要
一种扫描仪，主要具有一外壳、一扫描平台、一扫描模块、一驱动装置以及一线性导引机构。另外，扫描模块由一模块壳体、一发散式灯源、多个反射镜片、一镜头以及一影像传感器所组成，且扫描模块沿着一扫描方向移动，其中模块壳体具有一长边，而长边的长度小于扫描平台垂直于扫描方向的长度，且发散式灯源的长度可小于等于长边的长度。如此可设计一小型化、轻量化的扫描模块，进而减少物料成本，且不会影响可供扫描文件的扫描线长度以及扫描平台的尺寸。另外，扫描平台的面积也可达到最佳化的利用。
文档编号G06K9/22GK1517939SQ0310036
公开日2004年8月4日 申请日期2003年1月13日 优先权日2003年1月13日
发明者许全裕, 曾仁寿 申请人:力捷电脑股份有限公司