CN100345070C - 影像成像系统的光路切换装置 - Google Patents

Abstract

一种影像成像系统的光路切换装置，是使用于多功能事务机器中，不但可执行光学影像扫瞄与打印程序，还具有影印与传真的功能。此影像成像系统的光路切换装置包含一滚筒、一镜头、一反射单元、一光接收器、一光发射器与一光分配单元。当执行扫瞄或打印程序时，该光分配单元切换光信号传输路径，以共用光传输元件。本发明的另一态样，还包含一文件滚筒，并使用一光路径选择装置取代光分配单元，使影像成像系统的光路切换装置具有同时扫瞄与打印的功能。

Description

影像成像系统的光路切换装置

(1)技术领域

本发明有关一种光学切换装置，特别是有关一种光学影像成像系统的光路切换装置。

(2)背景技术

随着光学科技与半导体技术的进步，办公室中的事务机器，如传真机、打印机、扫描器与影印机等等，不仅体积日渐减小，其精确度也不断的提升。

其中激光打印机已广为使用于文件的打印，激光打印机的工作原理，是先于感光鼓表面均匀布满静电荷，再将光线照射于感光鼓上，使感光鼓上产生静电潜像，再经由电场的作用而把带电的碳粉(Toner)吸附于感光鼓上而成像，然后再将感光鼓上的碳粉转印于纸上。

扫描器则被用来进行文件与图片的读取。扫描器是利用光源照射在被扫描的文件上，然后经由镜头将文件的影像反射，并聚集在电荷耦合元件(Charge CoupledDevice；CCD)或接触型影像传感器(Contact Image Sensor；CIS)上，再由光的信号转变为电的信号，接着，经由模拟/数字转换器(Analog/Digital Converter；A/DConverter)将模拟信号转变为数字信号，而产生出数字影像数据，最后再将这些数字影像数据储存，以完成扫描动作。

传真机是利用影像读取的原理，将影像传送至远方的另一传真机，以将影像再现。影印机则是利用影像读取的原理，将影像在近端再现。上述的事务机器的功能与原理均有部分重复。因此，目前还有多功能事务机器的产生，其将多种功能的影像处理功能整合于单一的事务机器中，目前应用较为广泛的为整合打印机、扫描器、影印机与传真机的多功能事务机器。

以目前多功能事务机器而言，一般使用平台式的扫描器，进行影像的读取，再利用打印机的功能将影像印出。所以其不但具有扫描器与打印机的功能，同时，也具有影印机与传真机的功能。虽然，多功能事物机将习知的多种事务机器整合为一台事务机器，有效地减少办公室的使用面积。但是，多功能事务机器本身的体积依然占据了办公桌面上一块相当大的面积。因此，如何有效地降低多功能事务机器的体积，以减少所占用的面积，为多功能事物机的使用者与设计者所殷殷企盼的。

(3)发明内容

鉴于上述的发明背景中，习知的多功能事务机器占据办公桌面上一块相当大的面积，因此，就要求提供一种小体积的多功能事务机器，不仅可降低占用办公桌的空间，更可以进一步整合多功能事务机器的影像传输元件，以降低多功能事务机器的生产成本。

本发明的目的之一是提供一种影像成像系统的光路切换装置，有效地整合多功能事物机的影像传输元件。

本发明的另一目的是提供一种影像成像系统的光路切换装置，有效地降低多功能事物机的体积。

本发明的又一目的是提供一种影像成像系统的光路切换装置，有效地降低多功能事物机的生产成本。

根据以上所述的目的，本发明揭示一种使用于多功能事务机器的影像成像系统的光路切换装置，其不但具有扫瞄与打印功能，还具有影印与传真的功能。此影像成像系统的光路切换装置包含一感光鼓、一镜头、一反射单元、一光接收器、一光发射器与一光分配单元。该反射单元，具有使反射光线的反射角度来回摆动的能力，此反射光线的来回摆动角度涵盖扫瞄与打印所需的范围。该光接收器，则使用于扫瞄程序中，用以接收扫瞄文件所产生的光扫瞄信号，并将其转换成为数字信号。该光发射器，是于执行打印程序时，用来输出第一光输出信号。而该光分配单元是用来切换光信号至不同的传输路径。

当进行扫瞄功能时，感光鼓转动一文件，并配合镜头及反射单元的来回摆动扫瞄，将文件上的每一位置的影像传送至光接收器，光接收器将这些影像扫瞄信号转换成为数字信号。另外，也可在反射单元及光接收器之间的光路径当中加入一光分配单元，在该光分配单元的另一光路径的端点加入一光发射器当作文件的照明光源使用，由于光接收器及光发射器在经过光分配单元后的路径相同，故光发射器照明在文件的位置跟光接收器接收的影像位置为同一个点，大大增加照明效率，将不必使用现有的线型灯，而可使用一般的半导体点光源，如发光二极管(Light Emitting Diode；LED)或激光二极管(Laser Diode)。

当执行打印程序时，光发射器发射第一光输出信号至光分配单元。而光分配单元将这些第一光输出信号经由镜头传送至反射单元，反射单元在上述来回摆动下并配合感光鼓转动，使这些第一光输出信号经由镜头得以来回扫瞄传送至感光鼓上，并在感光鼓上形成静电潜像，然后转印至一输出媒体上。

当进行影印功能时，则先进行扫瞄功能，再进行打印功能。当进行传真功能时，先进行扫瞄功能，再利用电话传输装置，将这些数字信号传送至一远端传真机。

其中上述的光发射器包含一发光二极管(Light Emitting Diode；LED)，或激光二极管(Laser Diode)。而上述的光接收器包含一光电二极管(Photo Diode)。光分配单元则可使用机械式的光路径切换开关，或微机电式(MEMS，Micro ElectroMechanical System)光路径切换开关，或使用光束分光器(Beam Splitter)。

本发明的另一态样还包含另一感光鼓，且将上述的光分配单元由一光路径选择装置取代，使本发明的影像成像系统的光路切换装置具有同时扫瞄与打印的功能，这样可加快影印的速度，更可在扫瞄的同时进行打印。而光路径选择装置，具有同时分开传送第一光输出信号与光扫瞄信号的能力。

其中上述的光路径选择装置包含分光镜(Beam Splitter)、内部全反射分光棱镜(Total Internal Reflection Prism；TIR Prism)或光路由器(Optical Router)。

因此，本发明的影像成像系统的光路切换装置，可降低多功能事务机器的体积，因此减少了所需占用办公桌的面积，更因为共用影像传输元件，因此有效地降低生产成本。

(4)附图说明

图1A为本发明影像成像系统的光路切换装置的第一实施例的正视示意图；

图1B为本发明影像成像系统的光路切换装置的第一实施例的侧视示意图；

图2A为本发明影像成像系统的光路切换装置的第二实施例的正视示意图；以及

图2B为本发明影像成像系统的光路切换装置的第二实施例的侧视示意图。

(5)具体实施方式

本发明有效地降低多功能事务机器的体积，更减少占用办公桌的面积，同时进一步整合多功能事务机器的影像传输元件，有效降低生产成本。以下将以图示及详细说明清楚说明本发明的精神，如熟悉此技术的人员在了解本发明的较佳实施例后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及替换，其并不脱离本发明的精神与范围。

请参阅图1A及图1B。图1A为本发明影像成像系统的光路切换装置的第一较佳实施例的正视示意图。图1B为图1A中切换装置的侧视示意图。如图1A及图1B所示，本发明影像成像系统的光路切换装置200包含一滚筒210、一镜头220、一反射单元230、一光分配单元270、一光发射器290与一光接收器300。本发明的影像成像系统的光路切换装置200可有效地将光学接收系统与光学发射系统结合于同一结构中，使扫描器与打印机的主要光学影像传输路径相互结合，有效地降低多功能事务机器所需的元件数量，不仅可以降低成本，更可以缩小其体积，使多功能事物机更适合使用于一般的办公室。

若欲执行扫瞄程序时，切换装置200会扫瞄在滚筒210上的文件，以接收光线240至光线245之间的光信号，其代表扫描器的扫瞄范围250。扫描器由图中光线240的位置沿着滚筒扫瞄至光线245的位置，而滚筒210则提供文件另一方向的移动。因此，配合反射单元230的摆动角度280所构成的扫瞄范围250，再加上滚筒210所提供的转动，本发明的影像成像系统的光路切换装置可完整地扫瞄原稿的整个页面。

此时，光线240至光线245之间所扫瞄而得的光信号，经由镜头220而后传送至反射单元230，并在经由镜头220反射至光分配单元270，而光分配单元270会随着切换装置目前的工作要求进行切换。当进行扫瞄程序时，反射单元230所反射来的光线260会传送至光接收器300。接着，光接收器300将这些光线260转换成为数字数据，并加以储存，即完成扫瞄的工作。

一般而言，进行扫瞄工作时，现有的扫描器是使用一线型灯照射文件。本发明的影像成像系统的光路切换装置200，还可利用光发射器290以作为文件的照明光源使用。由于光接收器300及光发射器290在经过光分配单元270后的路径相同，故光发射器290照明在文件的位置跟光接收器300接收的影像位置为同一个点，大大提高照明效率与准确性，更不必使用现有的线型灯。其中光发射器290，可使用一般的半导体点光源，如发光二极管(Light EmittingDiode；LED)或激光二极管(Laser Diode)，进行照明。

当欲执行打印程序时，切换装置200会指示光发射器290发射出光信号至光分配单元270。此时，光分配单元270会随着切换装置200目前的工作要求切换，将这些光信号所构成的光线260经由镜头220传送至反射单元230。而反射单元230接着进行相对应的摆动，再将光线260反射，经由镜头220传送至滚筒210。此外，反射单元230的摆动角度280，会使得由反射单元230反射的光信号，可在光线240至光线245之间摆动。而滚筒210则提供另一方向的转动，因此由光发射器290所发射的光信号在滚筒210上形成静电潜像，再经由电场的作用而把带电的碳粉(Toner)吸附于滚筒210上而成像，最后再将滚筒210上的碳粉转印于一媒体上，例如纸上，即完成打印的工作。

于本实施例中，滚筒210是为一感光鼓，故可进行打印与卷动文件的工作。且由于扫描器与打印机的光学元件被有效的结合于相同的结构中，因此利用具有本发明的切换装置的多功能事务机器，较习知的多功能事务机器具有较小的体积，可大幅减少办公桌上所占用的空间。此外，镜头220则可使用相同或不同的镜头，以进行光信号的接收与传送。另外，分配单元270是使光信号能切换至不同目的输出端口的装置，其可为机械式的光开关，即利用步进马达(StepMotor)等机械动力移动光纤、镜面、棱镜或其他元件以改变光路，亦可为微机电式(MEMS，Micro Electro Mechanical System)光开关，其是使用如硅等半导体材料雕刻出的微小机电结构，也可以利用如分光镜(Beam Splitter)与内部全反射分光棱镜(Total Internal Reflection Prism；TIR Prism)使接收与发射的光信号分离，其均不脱离本发明的范围。

请参阅图2A及图2B。图2A为本发明影像成像系统的光路切换装置的第二较佳实施例的正视示意图。图2B为图2A中切换装置的侧视示意图。如图2A及图2B所示，本实施例的切换装置500包含两滚筒310、400、一镜头320、一反射单元330、一光路径选择装置370、一光发射器390以及一光接收器430。其中滚筒310是为一感光鼓，而滚筒400是为一般的滚筒。

本实施例的切换装置500与第一实施例的切换装置200的不同之处在于，切换装置500具有可同时执行扫瞄与打印的功能。当文件在滚筒400上被扫瞄时，其产生的光信号构成光线410会经由镜头320传送至反射单元330，而文件在扫瞄范围350之间，可藉由反射单元330的摆动角度380执行扫瞄程序。此外，滚筒400会提供另一方向的运动(转动)，使元件上的文字与图案得以完整的被扫瞄。

当光线410被反射单元330反射后，经由镜头320传送至光路径选择装置370，经由光路径选择装置370的路径选择，将扫瞄所得的信号沿着光线420的路径传送至光接收器430，以产生扫瞄影像的数字信号并加以储存。

此外，若欲同时进行文件影像的打印，则可由光发射器390产生光信号，构成光线360，传送至光路径选择装置370，之后，再依预定的路径经由镜头320传送至反射单元330。反射单元330则将这些光信号沿着光线340的路径经由镜头320传送至滚筒310，也就是感光鼓。当光信号经由滚筒310提供的转动与光信号在光线340与光线345之间藉由反射单元330的摆动角度380所构成的扫瞄范围350中扫瞄。因此，由光发射器390所发射的光信号，将在滚筒310上形成静电潜像，接着，再经由电场的作用把带电的碳粉吸附于滚筒310上而成像，最后再将滚筒310上的碳粉转印于纸上，即完成打印文件的工作。

在第二实施例中，影像扫瞄与影像打印是利用两个不同的滚筒所执行。而其他的光学传输元件则具有共用性。所以，本发明的第二实施例的影像成像系统的光路切换装置500，不仅可以同时进行扫瞄影像，且可以同时进行影像的打印，经由不同的光学传输路径的选择，而同时并存于相同的传输元件中。因此，使用本发明第二实施例的多功能事务机器可在扫瞄的同时进行打印的动作。

镜头320亦可使用相同的镜头，或使用不同的镜头来进行光信号的接收与传送。而光路径选择装置370，是将来自于不同的输入端口的光信号传送至不同目的输出端口的装置，其可使用如分光镜、内部全反射分光棱镜，或光路由器(Optical Router)等光学元件，使接收与发射的光信号分离而产生不同的传送路径，且互不干涉。一般而言，影印的功能是结合扫瞄功能与打印的功能，因此，使用本发明第二实施例的多功能事物机可加速影印的速度。此外，本发明的影像成像系统的光路切换装置还可以再结合电话传输装置，当扫瞄完成后，将数字信号传送至远端的传真机。

其中在进行扫瞄的工作时，第二实施例的切换装置500，还可结合如第一实施例中的光发射器290及光接收器300，经由光分配单元270后，使用相同路径，以同时进行文件的照明与扫瞄，使照明与接收的影像位置为同一个点，从而大大提高照明效率与准确性。

如熟悉此技术的人员所了解的，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或替换，均应包含在下述的权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种影像成像系统的光路切换装置，其特征在于，至少包含：

一感光鼓(210，310)；

一反射单元(230，330)，其可在一预定的角度下来回摆动；

一镜头(220，320)，设置于该感光鼓(210，310)与该反射单元(230，330)之间；

一光接收器(300，430)，当进行扫瞄功能时，接收扫瞄产生的光扫瞄信号转换成为数字信号；

一光发射器(290，390)，当进行打印时产生第一光输出信号；以及

一光分配单元(270，370)，具有切换光信号传输路径的功能；

其中，当该影像成像系统的光路切换装置切换至扫瞄功能时，该感光鼓(210，310)转动一文件并配合该反射单元(230，330)的来回摆动，以进行扫瞄该文件的每一位置的影像并产生这些光扫瞄信号，这些光扫瞄信号经由该镜头(220，320)传送至该反射单元(230，330)，该反射单元(230，330)再将这些光扫瞄信号经由该镜头(220，320)反射至该光分配单元(270，370)，而该光分配单元(270，370)再将这些光扫瞄信号传送至该光接收器(300，430)，该光接收器(300，430)将这些光扫瞄信号转换成为这些数字信号；当该影像成像系统的光路切换装置切换至打印功能时，该光发射器(290，390)发射这些第一光输出信号至该光分配单元(270，370)，该光分配单元(270，370)将这些第一光输出信号经由该镜头(220，320)传送至该反射单元(230，330)，该反射单元(230，330)在该预定的角度下摆动并配合该感光鼓(210，310)转动使这些第一光输出信号经由该镜头(220，320)传送至该感光鼓(210，310)上，并在该感光鼓(210，310)上形成静电潜像，然后在一输出媒体上转印该静电潜像。

2.如权利要求1所述的影像成像系统的光路切换装置，其特征在于，所述的影像成像系统的光路切换装置还包含有一影印的功能，当进行影印程序时，该影像成像系统的光路切换装置先执行扫瞄程序，再进行打印动作。

3.如权利要求1所述的影像成像系统的光路切换装置，其特征在于，所述的影像成像系统的光路切换装置还包含有一传真的功能，当进行传真程序时，该影像成像系统的光路切换装置先执行扫瞄程序，再利用一电话传输装置，将这些数字信号传送至一远端传真机。

4.如权利要求1所述的影像成像系统的光路切换装置，其特征在于，所述的光发射器(290，390)是为一发光二极管或一激光二极管。

5.如权利要求1所述的影像成像系统的光路切换装置，其特征在于，所述的光接收器(300，430)包含一光电二极管。

6.如权利要求1所述的影像成像系统的光路切换装置，其特征在于，所述的光分配单元(270，370)是为一机械式的光路径切换开关或一微机电式光路径切换开关。

7.如权利要求1所述的影像成像系统的光路切换装置，其特征在于，所述的影像成像系统的光路切换装置还包含一文件感光鼓(210，310)且该光分配单元(270，370)由一光路径选择装置取代，使该影像成像系统的光路切换装置具有同时扫瞄与打印的功能，当同时执行扫瞄与打印程序时，该光路径选择装置将这些第一光输出信号与这些光扫瞄信号分别传送至该感光鼓(210，310)与该光接收器(300，430)以形成该静电潜像以及这些数字信号。

8.如权利要求7所述的影像成像系统的光路切换装置，其特征在于，所述的光路径选择装置是为一分光镜、一内部全反射分光棱镜或一光路由器。

9.如权利要求1所述的影像成像系统的光路切换装置，其特征在于，当该影像成像系统进行扫瞄功能时，还使用该光发射器(290，390)产生照明光线，其经由该光分配单元(270，370)、该镜头(220，320)与该反射单元(230，330)，再反射经该镜头(220，320)，而到达该文件，且同时该光接收器(300，430)接收由该光发射器(290，390)在该文件上所反射而成的这些光扫瞄信号，并转换成为这些数字信号，其中该光分配单元(270，370)可同时将该照明光线传送至该感光鼓(210，310)上的该文件与将这些光扫瞄信号传送至该光接收器(300，430)。

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