CN100340095C

CN100340095C - 扫描仪及其扫描方法

Info

Publication number: CN100340095C
Application number: CNB2004100250836A
Authority: CN
Inventors: 许明福; 许四福; 许弘毅; 陈星嘉
Original assignee: Hongguang Precision Industry Suzhou Co Ltd
Current assignee: Hongguang Precision Industry Suzhou Co Ltd
Priority date: 2004-06-10
Filing date: 2004-06-10
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2024-06-10
Also published as: CN1708087A

Abstract

扫描仪包括光学模块、动力源、数字增益单元以及定时器。光学模块包括光感测组件，用来感测待扫描文件的N条扫描线，且光学模块输出数字影像信息。动力源用来驱动光学模块，且动力源具有位置侦测装置，用来输出对应光学模块的位置反馈信号。数字增益单元用来对数字影像信息进行数字增益。定时器根据位置反馈信号控制数字增益操作。设定K值为1；驱动光学模块感测待扫描文件的第K条扫描线，并输出第K影像信息；计算光学模块感测第K条扫描线的第K曝光时间，并对第K影像信息进行数字增益；以及判断K值是否小于N，若K值小于N，则K值累加1，并回到驱动光学模块的步骤。

Description

扫描仪及其扫描方法

技术领域

本发明是有关于一种扫描仪及其扫描方法，且特别是有关于一种具有可作反馈控制的动力源的扫描仪及其扫描方法。

背景技术

随着科技的进步，扫描仪逐渐成为人们不可或缺的影像撷取装置。马达更是驱动光感测组件进行影像撷取的重要装置。由于直流马达具备了小体积、低噪音、低消耗功率以及低成本等多项优点，因此，以直流马达为基础的扫描仪逐渐成为扫描仪市场的新趋势。

请参考图1A，其显示已知以直流马达为基础的扫描仪结构示意图。扫描仪100包括扫描平台110、光学模块120、直流马达130以及特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)140。直流马达130是以匀速驱动光学模块120移动，同时由光学模块120中的光感测组件(未显示于图中)，例如是电荷耦合组件(Charge Coupled Device，CCD)，对扫描平台110上的待扫描文件111进行多条扫描线的影像撷取。直流马达130具有编码器132用来输出位置反馈信号PF。ASIC 140根据位置反馈信号PF控制直流马达130，用来对光学模块120的移动作精密的定位。因此，可确保每一条扫描线所撷取到的影像非常均匀。

然而，由于直流马达130定速控制上的稍微变化，会使得不同的扫描线曝光时间不一致。如图1B所示，扫描仪100是利用位置反馈信号PF的触发来决定光感测组件感测待扫描文件111的曝光时间T1、T2、T3。当直流马达130驱动光学模块120的速度为预设的定速时，感测一条扫描线的曝光时间设为T1＝t2-t0；当直流马达130驱动光学模块120感测某一条扫描线的速度比预设的定速稍快时，感测此条扫描线的曝光时间设为T2＝t1-t0；而当直流马达130驱动光学模块120感测某一条扫描线的速度比预设的定速稍慢时，感测此条扫描线的曝光时间设为T3＝t3-t0。由于不同扫描线的曝光时间T1、T2、T3不一致，并根据公式：曝光量＝待扫描文件111的光密度(Light Density)×光感测组件的响应系数(Responsibility)×曝光时间×模拟前端(Analog Front End，AFE)增益值。因此，感测每一条扫描线的曝光量也不相同，因而降低扫描影像的品质。

请参考图1C，其显示美国专利案案号6037584所揭露的以直流马达为基础的扫描仪线路框图。由于待扫描文件111的光密度以及光感测组件的响应系数在整个扫描过程中通常为定值，为了解决上述因扫描线的曝光时间不一致所导致每一条扫描线的曝光量不一致的问题，此专利案动态调整AFE增益值来补偿扫描线的曝光量，使得每一条扫描线的曝光量一致。

扫描仪150利用直流马达160驱动光学模块170来扫描待扫描文件(未显示于图中)。直流马达160具有编码器162，用来输出位置反馈信号PF至ASIC 180的定时器182。曝光控制单元184根据位置反馈信号PF，控制光学模块170中CCD 172感测待扫描文件每一条扫描线的曝光时间。CCD 172感测待扫描文件所得的信息输出至模拟放大单元174加以放大。此专利案的ASIC 180还包括增益控制单元186，接受曝光控制单元184以及定时器182的控制，动态调整模拟放大单元174的AFE增益值，以补偿CCD 172感测每一条扫描线的曝光量。

然而，上述专利案所揭露的扫描仪为了动态调整AFE增益值，必须在ASIC 180中加入增益控制单元186等的复杂线路，而且AFE增益补偿是根据前一条扫描线的曝光量误差来补偿下一条扫描线的曝光量，且在作增益的过程中易受到外界干扰，以致无法作出准确的补偿。另外，此种模拟信号补偿的线性度也较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是提供一种扫描仪，利用数字的方式，对所撷取到的C CD信息进行数字增益补偿，使得感测每一条扫描线的曝光量一致，以提高扫描影像的品质。

根据本发明的目的，提出一种扫描仪，其包括光学模块、动力源、数字增益单元以及定时器。光学模块包括光感测组件，用来感测待扫描文件的多条扫描线，且光学模块输出数字影像信息。动力源是用来驱动光学模块，且动力源具有位置侦测装置，用来输出对应光学模块的位置反馈信号。数字增益单元是用来对数字影像信息进行数字增益。定时器是用来根据位置反馈信号控制数字增益操作，以动态补偿每一条扫描线的曝光量。

定时器是根据位置反馈信号计算感测每一条扫描线的曝光时间，并控制数字增益操作，以动态补偿每一条扫描线的曝光量。因此，利用数字增益单元对影像信息进行后处理的曝光量补偿，可达到稳定的扫描影像品质。

根据本发明的目的，提出一种扫描方法，使用于扫描仪，用来扫描待扫描文件的N条扫描线，其中N为自然数。本方法的步骤简述如下：设定K值为1；驱动光学模块感测待扫描文件的第K条扫描线，并输出第K影像信息；根据光学模块感测第K条扫描线的第K条扫描线的曝光量，对第K影像信息进行数字增益，以补偿第K曝光时间；以及判断K值是否小于N，若K值小于N，则K值累加1，并回到驱动光学模块的步骤。

动力源驱动光学模块至第K位置，并由动力源输出对应第K位置的第K位置反馈信号。动力源驱动光学模块至对应待扫描文件的第K+1位置，并由动力源输出对应第K+1位置的第K+1位置反馈信号。光学模块通过第K位置反馈信号对第K条扫描线进行曝光，并通过第K+1位置反馈信号对该第K条扫描线结束曝光。或者动力源带动待扫描文件到对应光学模块的第K位置，并由动力源输出对应第K位置的第K位置反馈信号。动力源驱动待扫描文件到对应光学模块的第K+1位置，并由动力源输出对应第K+1位置的第K+1位置反馈信号。光学模块通过第K位置反馈信号对第K条扫描线进行曝光，并通过第K+1位置反馈信号对第K条扫描线结束曝光。第K曝光时间由第K位置反馈信号以及第(K+1)位置反馈信号决定。因此，利用数字增益的后处理方式，可补偿每一条扫描线的曝光量，提高扫描影像品质。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式作详细说明。

附图说明

图1A显示已知以直流马达为基础的扫描仪结构示意图；

图1B显示图1A中CCD曝光时序控制图；

图1C显示美国专利案案号6037584所揭露的以直流马达为基础的扫描仪线路框图；

图2显示依照本发明一较佳实施例扫描仪的结构示意图；以及

图3显示依照本发明一较佳实施例的扫描方法流程图。

具体实施方式

本发明的主要特点在于以直流马达为动力源的扫描仪中，根据光学模块感测每一条扫描线的曝光时间，采用数字的方式对光感测组件所撷取到对应每一条扫描线的影像信息进行数字增益，补偿光感测组件感测的每一条扫描线的曝光量，以达到影像品质一致的目的。

请参考图2，其显示依照本发明一较佳实施例扫描仪的结构示意图。扫描仪200包括扫描平台210、光学模块220、直流马达230以及ASIC 240。扫描平台210用来承载待扫描文件211(以反射式文件为例)。光学模块220包括光源222、反射镜224、光感测组件226以及模拟前端增益单元228，其中光感测组件226例如是CCD或是接触式影像传感器(Contact ImageSensor，CIS)。

光源222用来对待扫描文件211发射感测光L。感测光L经由待扫描文件211以及反射镜224的反射后，由光感测组件226接收。光感测组件226用来感测待扫描文件211的N(N为自然数)条扫描线(未显示于图中)，并输出对应每一条扫描线的影像信息。例如：对分辨率为600dpi的扫描仪而言，光感测组件226对每英寸的待扫描文件211感测600条扫描线。光感测组件226感测所得的影像信息再透过AFE增益单元228进行AFE增益，并输出对应每一条扫描线的数字影像信息Di。

直流马达230是用来经由时序带(Timing Belt)232驱动光学模块220。直流马达230具有编码器234，且编码器234输出对应光学模块220相对位置的位置反馈信号PF。另外，ASI C240包括数字增益单元241、定时器242以及影像处理单元243。数字增益单元241是用来对AFE增益单元228输出的数字影像信息Di进行数字增益。本发明的数字增益操作，是在于已知补偿光感测组件的像素响应不均匀(Pixel Response Non-uniformity，PRNU)操作之前，对扫描线的曝光量进行数字补偿。

定时器242根据位置反馈信号PF，计算光感测组件226感测每一条扫描线的曝光时间，并控制数字增益操作，以动态补偿扫描线之间的曝光量，以使得每一条扫描线的曝光量一致。本发明的重点在于不使用已知的AFE增益来补偿每一条扫描线的曝光量，而是利用数字增益的方式，在影像信息Di送至影像处理单元243进行处理之前，补偿每一条扫描线的曝光量。因而，不会有已知补偿延迟的问题产生。数字增益单元241与定时器242可以如图2所示，设置在平台式扫描仪200的机座上，也可以设置在光学模块220上。

请参考图3，其显示依照本发明一较佳实施例的扫描方法流程图。首先，在步骤300，设定K值为1，其中K为正整数。接着，在步骤310，利用直流马达230驱动光学模块220感测待扫描文件211的第K条扫描线，并输出对应的第K影像信息。直流马达230是驱动光学模块220移动至第K位置，且编码器234输出对应第K位置的第K位置反馈信PF。光学模块220根据第K位置反馈信号PF，感测待扫描文件211的第K条扫描线。

在步骤320，根据光学模块220感测第K条扫描线的第K曝光时间T(k)，对第K影像信息进行数字增益操作，以补偿第K条扫描线的曝光量。由ASIC240的定时器242根据第K位置反馈信号以及第(K+1)位置反馈信号，计算第K曝光时间T(K)，并控制第K条扫描线的数字增益值Gain(K)，使得T(K)与Gain(K)的乘积值固定，其中K＝1~N。最后，在步骤330，判断K值是否小于N，若K值小于N，则在步骤340，将K值累加1，并回到步骤310。若K值不小于N，则完成扫描动作。

如上所述，本发明虽以反射式的待扫描文件211及直流马达230为例作说明，然本发明也可适用于透射式的待扫描文件，以及其它动力源，例如是步进马达。另外，上述的较佳实施例中，是以平台式扫描仪为例作说明，然本发明也可以适用于馈纸式扫描仪(Sheet-fed Scanner)，由马达带动待扫描文件接受光感测组件的感测。同样可利用数字增益的方式，来补偿每一条扫描线的曝光量，达到稳定的扫描影像品质，因此不脱离本发明的技术范围。

根据上述的较佳实施例，本发明的扫描仪有下列几个优点：

1.利用数字增益的方式，来调整感测每一条扫描线所需补偿曝光量变化的增益值，可提高扫描影像品质且其线性度较佳。

2.利用数字增益的方式，来补偿每一条扫描线的曝光量，可提高扫描影像品质且不会有已知补偿延迟的问题产生。

3.利用数字的补偿方式，提高扫描影像品质，不仅可以实施例中ASIC硬件的方式来控制，也可以计算机软件处理方式来进行，在设计上具有较佳的弹性。

综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用来限定本发明，任何熟习本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求书的内容为准。

附图标号说明

100、150、200：扫描仪

110、210：扫描平台

111、211：待扫描文件

120、170、220：光学模块

130、160、230：直流马达

132、162、234：编码器

140、240：ASIC

172：CCD

174：模拟放大单元

182、242：定时器

184：曝光控制单元

186：增益控制单元

222：光源

224：反射镜

226：光感测组件

228：AFE增益单元

232：时序带

241：数字增益单元

243：影像处理单元

Claims

1.一种扫描仪，其特征在于，包括：

一光源，用来对一待扫描文件发射一感测光；

一光学模块，包括：一光感测组件，用来接收自所述待扫描文件的反射光，用来感测所述待扫描文件的多条扫描线，并据此输出与所述多条扫描线中的每条扫描线对应的数字影像信息；

一动力源，用来使所述光学模块与所述待扫描文件产生一相对移动，所述动力源包括一位置侦测装置，用来侦测所述光学模块与所述待扫描文件的一相对位置并据此输出对应的一位置反馈信号；

一数字增益单元，用来对所述数字影像信息进行数字增益处理；以及

一定时器，用来根据所述位置反馈信号计算所述光学模块感测的与所述多条扫描线中的每条扫描线对应的曝光时间，并根据所述曝光时间控制所述数字增益处理，以动态补偿各所述多条扫描线的曝光量。

2.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述位置侦测装置包含一编码器。

3.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述光感测组件为一电荷耦合组件。

4.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述光感测组件为一接触式影像传感器。

5.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述待扫描文件为一反射式文件。

6.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述待扫描文件为一透射式文件。

7.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述扫描仪为一平台式扫描仪，还包含一承载所述待扫描文件的一扫描平台，且所述动力源驱动所述光学模块对所述待扫描文件产生所述相对移动。

8.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述扫描仪为一馈纸式扫描仪，还包含一馈纸装置，且所述动力源驱动所述馈纸装置以带动所述待扫描文件对所述光学模块产生所述相对移动。

9.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述动力源为一直流马达。

10.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述动力源为一步进马达。

11.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述数字增益单元及所述定时器是设置在所述光学模块上。

12.一种扫描方法，使用于一扫描仪，用来扫描一待扫描文件，所述扫描仪包括一光源、一光学模块以及一动力源，所述光学模块包括一光感测组件，所述光源用来对所述待扫描文件发射一感测光，所述光感测组件接收来自于所述待扫描文件的所述感测光，用来感测所述待扫描文件的N条扫描线，其中N为自然数，所述动力源是用来使所述光学模块与所述待扫描文件产生一相对移动；并根据所述光学模块与所述待扫描文件的一相对位置输出对应的一位置反馈信号，所述方法包括：

设定一K值为1；

所述光学模块通过与所述待扫描文件相对移动，感测所述待扫描文件的第K条扫描线，并输出对应所述第K扫描线的第K影像信息；

获得所述光学模块感测所述第K条扫描线的第K曝光时间；

根据所述第K曝光时间对所述第K影像信息进行数字增益处理，以补偿所述第K条扫描线的曝光量；以及

判断所述K值是否小于N，若所述K值小于N，则所述K值累加1，并回到所述光学模块感测所述待扫描文件的第K条扫描线的步骤。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述光学模块感测所述待扫描文件的第K条扫描线的步骤中还包括；

所述动力源驱动所述光学模块到对应所述待扫描文件的第K位置，并由所述动力源输出对应所述第K位置的第K位置反馈信号；

所述动力源驱动所述光学模块到对应所述待扫描文件的第K+1位置，并由所述动力源输出对应所述第K+1位置的第K+1位置反馈信号；以及

所述光学模块通过所述第K位置反馈信号对所述第K条扫描线进行曝光，并通过所述第K+1位置反馈信号对所述第K条扫描线结束曝光。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第K曝光时间由所述第K位置反馈信号以及所述第(K+1)位置反馈信号决定。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述光学模块感测所述待扫描文件的第K条扫描线的步骤中还包括；

所述动力源带动所述待扫描文件到对应所述光学模块的第K位置，并由所述动力源输出对应所述第K位置的第K位置反馈信号；

所述动力源驱动所述待扫描文件到对应所述光学模块的第K+1位置，并由所述动力源输出对应所述第K+1位置的第K+1位置反馈信号；以及

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第K曝光时间由所述第K位置反馈信号以及所述第(K+1)位置反馈信号决定。

17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述数字增益处理提供对应第K条扫描线的第K增益值，且所述第K增益值与所述第K曝光时间的乘积为一固定值。