专利名称：提高影像撷取速度的光学装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种提高影像撷取速度的光学装置，特别是一种用于影像扫描装置的光学装置。
目前影像扫描装置的市场已由专业影像处理进入个人事务处理，个人化的市场已隐然形成，为适应市场的转变，影像扫描装置不仅要求提高产品影像处理的解析度，对于产品的价格也具有相当的敏感度，因此生产者在设计上应以方便安装及价格低廉为主要考虑，且如何能以较低的成本获得较高的效能成为重要的指标。
现有用于影像扫描装置的光学装置将投射于待扫描文件的反射光线滤光分色为红、蓝、绿三种色光，再由光电转换元件将反射光转换为电信号，并加以处理送至电脑显示，该光电转换元件通常使用CCD。
一般现有影像撷取装置的CCD曝光时间远大于影像信息处理时间，这是由于CCD在可见光的范围内，不同波长的色光有不同的灵敏度，其中蓝光波段的灵敏度最低，使得照射于CCD的反应时间需最长。
如
图1所示一种现有影像撷取装置的示意图，其具有固定光源1，用以滤光分色的红色滤光片2、绿色滤光片3及蓝色滤光片4，反射镜5，撷取影像的单色CCD6，透镜9及待撷取影像的物件7，另有一用以带动滤光片移动的驱动装置8。
开始撷取影像时，固定光源1发光投射于待撷取影像的物件7，反射光线经由红色滤光片2取得影像的红色光分量，并经由反射镜5传送至单色CCD6，单色CCD6则将红色的光信号转换为电信号；接着由驱动装置8将绿色滤光片3移至工作位置，固定光源1发光投射于待撷取影像的物件7，反射光线经由绿色滤光片3将影像的绿色光分离出来，并经由反射镜5传送至单色CCD6，单色CCD6则将绿色的光信号转换为电信号；接着由驱动装置8将蓝色滤光片4移至工作位置，固定光源1发光投射于待撷取影像的物件7，反射光线经由蓝色滤光片4将影像的蓝色光分离出来，并经由反射镜5传送至单色CCD6，单色CCD6则将蓝色的光信号转换为电信号；在经由三种色光滤光分色处理后，再移动具有固定光源1、反射镜5、CCD6等的机架(Carriage)，以改变影像撷取位置；该现有影像撷取装置除了具有蓝光撷取速度慢的因素之外，其工作步骤繁琐，更因此使影像撷取时间冗长。
如图2、3所示，为了节省前一种现有装置的扫描时间，另一种现有影像撷取装置采用彩色CCD64取代单色CCD6，该彩色CCD64镀有红色膜641、绿色膜642及蓝色膜643三种色膜，以取代上述红色、绿色及蓝色滤光片，该彩色CCD64可将反射光同时转换为红色光分量的电信号、绿色光分量的电信号及蓝色光分量的电信号。
开始撷取影像时，固定光源1发光投射于待撷取影像的物件7，反射光线经由反射镜5经过透镜9传送至第一彩色CCD64，第一彩色CCD64中，红色膜641、绿色膜642及蓝色膜643可分别同时产生影像的红色光分量、绿色光分量及蓝色光分量，并利用光电转换元件将光信号转换为电信号，在经由三种色光滤光分色处理后，再移动具有固定光源1、反射镜5与CCD等的机架以改变影像撷取位置，该现有影像撷取装置采用目前较快的影像撷取方式，但由于蓝光撷取时间较长，因此即使其他色光撷取终止，仍需等待蓝光撷取终止。
本发明的主要目的在于提供一种提高影像撷取速度的滤光分色方法，可有效地提高影像撷取速度，且提高演色率与曝光效率，同时使色彩还原的效率更佳。
本发明的另一目的在于提供一种提高影像撷取速度的光学装置，可有效地提高影像撷取速度，且降低制作成本。
本发明的目的是这样实现的，即提供一种提高影像撷取速度的光学装置，它撷取非蓝光波长的三种其他波长色光的光信号，并藉由色计算方式求出红、绿、蓝三原色光的信号，以供重组影像，其包括一光源；一彩色CCD，包含一滤光分色单元，用以将光线过滤成非蓝光波长的其他波长的数个色光，一光电转换元件，将非蓝光波长的数个色光转换为电信号，且所述电信号与所述光线的强度成正比；一色计算单元，用以将数个色光转换的电信号藉由计算方式转换为红、绿、蓝色光的电信号；经转换的红、绿、蓝色光的电信号则可供一般软件重组影像之用。
以下结合附图，描述本发明的实施例，其中图1为现有利用滤镜方式的影像撷取装置的示意图2为另一种现有影像撷取装置的示意图；图3为第一彩色CCD的俯视图；图4为CCD的灵敏度与波长的关系图；图5为红、绿、蓝色的透光率与波长的关系图；图6为本发明的较佳实施例的示意图；图7为本发明的较佳实施例的第二彩色CCD的俯视图；图8为黄色的透光率与波长的关系图；如图4所示CCD的灵敏度与波长的概略关系图，其中在可见光的范围内(一般为波长400至700nm)，蓝光波长大约为400至500nm，绿光波长大约为500至600nm，红光波长大约为600至700nm，其中CCD对蓝光的灵敏度最低，因此在使用同一光源的情况下，蓝光与CCD需有较长的曝光时间，以得到足够的电荷量，因此对图2所示的现有影像撷取位置而言，虽然红光与绿光的曝光时间较短，但仍需等待蓝光曝光完成后，才能移动机架以改变影像撷取位置，以进行下一条扫描线的扫描。
如图5所示红、绿、蓝色的透光率与波长的关系图，第一曲线12为蓝光，第二曲线13为绿光，第三曲线14为红光，其中各色光的波段约呈常态分布曲线，因此各色光波段之间存在有部分波长能量损失，这种能量损失将影响还原影像的演色率。
如图6、7所示本发明的较佳实施例示意图，该光学装置使用镀有黄色膜644、绿色膜642及无镀膜645的第二彩色CCD64′，取代镀有红色膜、绿色膜及蓝色膜的第一彩色CCD64。开始撷取影像时，固定光源1发光投射于待撷取影像的物件7，反射光线经由反射镜5传送至第二彩色CCD64′，第二彩色CCD64′撷取影像的黄色光波长、红色光波长以及所有光波长的光信号，并将其分别转换为电信号，待三种信号曝光完成及信息转移后，再移动具有固定光源1、反射镜5与CCD等的机架以改变影像撷取位置。
所撷取的黄色光波长信号Y、绿色光波长信号g及所有光波长信号N的三种波长影像信号可经由下列计算方式转换成光的三原色红、绿、蓝波长的分量R+g+B=NY-g=rN-Y=b
若采用黄色光波长信号Y、红色光波长信号r及所有光波长信号N等的信号，则可经由下列转换方式求出所撷取影像的三原色红、绿、蓝波长的分量r+G+B=NY-r=gN-Y=b若采用黄色光波长信号Y与紫红色光波长信号M及所有光波长信号N等的信号，则可经由下列方式将所须撷取影像转换成三原色红、绿、蓝波长的分量R+G+B=NN-M=gN-Y=bN-g-b=r若采用黄色光波长信号Y与蓝绿色光波长信号C及所有光波长信号N等的信号，则可经由下列方式将所须撷取影像转换成三原色红、绿、蓝波长的分量R+G+B=NN-C=rN-Y=bN-r-b=g其中R代表红色，G代表绿色，B代表蓝色，N代表透射光，Y代表黄色，M代表紫红色，C代表蓝绿色，r代表用以重组影像的红色分量，g代表用以重组影像的绿色分量，b代表用以重组影像的蓝色分量。
而各色光对CCD的灵敏度比例大约为N∶Y∶R∶G∶B=20∶10∶4∶6∶3其CCD所需反应时间为灵敏度比例的反比，故撷取时间的比值大约为N∶Y∶G∶B=3∶6∶10∶20在本实施例中，撷取速度受限于绿色光撷取时间，但与蓝色光撷取时间比较则减少二分之一的时间，此外也可减少彩色CCD一次镀膜的制程，从而使成本降低。
如图8所示黄色的透光率与波长的关系图，其中第四曲线15为黄色光的波段，约呈半常态分布曲线，另辅之以全透射光谱，使波段之间的波长能量损失较少，因而其演色率优于红、绿、蓝滤光分色所还原影像的演色率。
因此避免撷取所需时间最长的蓝光，代之以撷取其他波长的色光，可有效提高影像撷取速度，此外并可配合提高演色率与曝光效率，以及降低产品成本。
权利要求
1．一种提高影像撷取速度的光学装置，其特征在于，它撷取非蓝光波长的三种其他波长色光的光信号，并藉由色计算方式求出红、绿、蓝三原色光的信号，以供重组影像，其包括一光源；一彩色CCD，包含一滤光分色单元，用以将光线过滤成非蓝光波长的其他波长的数个色光，一光电转换元件，将非蓝光波长的数个色光转换为电信号，且所述电信号与所述光线的强度成正比；一色计算单元，用以将数个色光转换的电信号藉由计算方式转换为红、绿、蓝色光的电信号；经转换的红、绿、蓝色光的电信号则可供一般软件重组影像之用。
2．如权利要求1所述的提高影像撷取速度的光学装置，其特征在于，所述光源为冷阴极管。
3．如权利要求1所述的提高影像撷取速度的光学装置，其特征在于，所述滤光分色单元为设于CCD上的数个镀色膜。
4．如权利要求3所述的提高影像撷取速度的光学装置，其特征在于，所述数个镀色膜为红色镀膜及黄色镀膜。
5．如权利要求3所述的提高影像撷取速度的光学装置，其特征在于，所述数个镀色膜为绿色镀膜及黄色镀膜。
6．如权利要求3所述的提高影像撷取速度的光学装置，其特征在于，所述数个镀色膜为蓝绿色镀膜及黄色镀膜。
7．如权利要求3所述的提高影像撷取速度的光学装置，其特征在于，所述数个镀色膜为紫红色镀膜及黄色镀膜。
全文摘要
一种提高影像撷取速度的光学装置,其藉由滤光分色机构撷取来自物件的光源中曝光时间较短的三种色光,并转换为电信号后经由色计算单元转换为可供重组影像的红、绿、蓝三色光的信号,为避免撷取所需时间最长的蓝光,代之以撷取其他色光,藉此提高影像撷取速度,并可配合灯管的光谱有效地提高演色率与曝光效率,同时使色彩还原的效率更佳。
文档编号G03B27/72GK1208182SQ9711735
公开日1999年2月17日 申请日期1997年8月11日 优先权日1997年8月11日
发明者江东恺 申请人:全友电脑股份有限公司