CN101668102A - 分配成像的扫描方法及其扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种分配成像的扫描方法及运用该方法的扫描装置，分配成像的扫描方法将待扫描的文件，分配成多个图像区域，将各区域成像取像后合成完整文件感测图像，其运用于扫描装置，该扫描装置于框体中包含多个反射镜、多个光源模块及多个图像感测模块。反射镜间隔设置于框体内并对应于多个图像区域；光源模块照射图像区域以产生文件图像，经由相对应的图像感测模块进行取像而转换成数字图像信号，再通过图像处理单元图像处理成完整文件感测图像信号。据此，本发明的应用分配成像方法的扫描装置可快速完成文件扫描。

Description

分配成像的扫描方法及其扫描装置

技术领域

本发明涉及一种分配成像的扫描方法及其扫描装置，特别涉及一种可将文件分配成多个图像区域，将各区域成像取像后，再以图像处理的方式合并为完整文件感测图像信号的分配成像的扫描方法及其扫描装置，而可快速输出文件图像及改善现有技术中因扫描震动而影响扫瞄质量。

背景技术

扫描仪尤其是图像扫描仪，经过近几年的发展，已成为重要的计算机周边商品，图像扫描仪可以将文件、文字页、照片、底片、甚至平面物品等，都可以通过扫描仪撷取物品图像。图像撷取的方式是先将光线投射到文件上，因文件明暗不同的区域，使反射光有不同的强度，由电荷耦组件(Charge-Coupled Device，CCD)或接触式图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)等感光组件将反射回来的光转换为数字信号，再经由扫描软件读入该数字信号，最后组成数字图像，扫描后的图像可以储存的文档格式有TIFF、EPS、BMP、GIF与PCX等图像格式。商品化的扫描仪主要可分成三种：一为平台式(Flat-bed)扫描仪，用来扫瞄照片或印刷品等。以CCD为感光组件的扫描仪为例，其于扫描仪上设置一个玻璃或透光塑料所制成的透光板，可放置待扫瞄的文件，CCD模块(CCDM)通过轨道移动，以逐列扫描(sequence linescanning)的方式将文件的图像转换成数字信号，此为最常使用的扫描仪；类似原理制成的扫描仪，依据文件与CCDM的相对移动，尚有掌上型扫描仪(Handheld Scanner)、馈纸型扫描仪(Sheetfed Scanner)。第二种为光罩式(Transparent Media Adapter)扫描仪，通过在扫描仪上设置可均匀投射光源的光罩，以专门用来扫瞄透明片和底片等透射稿件。第三种为滚筒式扫描仪(Drum Scanner)，其采用光电倍增管(photomultiplier tube，PMT)作为感光组件。PMT技术可以一次将一束极亮的光线聚焦于图像的一个极小区域，从而使滚筒式扫描仪能够在原稿密度很高的区域再现出所有的层次。主要提供大图输出中心或是专业广告及图像制作机构所使用。

图1和图2分别为现有技术的平台式扫描仪的立体图及剖视示意图。扫描仪包含框体11、透光板12、图像感测模块13及导轨14。透光板12设置于框体11上方，且在透光板12上方放置文件15。图像感测模块13设置于框体11内。导轨14设置于框体11内两侧，用以导引图像感测模块13移动。图像感测模块13包括光源，其光源可为氙气灯(Xenon)或冷阴极光源管(CCFL)131，反射座132、柱面镜133、线性图像传感器(line image sensor)134及印刷电路板135。冷阴极光源管131用以投射光源。反射座132用以将冷阴极光源管131发出的光线聚焦至文件15上。柱面镜133用以将光源聚焦至线性图像传感器134上。印刷电路板135承载及电性连接线性图像传感器134。在不同的线性图像传感器134，可使用线性电荷耦合组件(linear CCD)的图像传感器或使用接触式图像传感器CIS(Contact Image Sensor)。在这二种图像传感器选用上，CCD目前技术较成熟，噪声较少，色彩较丰富，且景深较深可以扫瞄有点折皱的纸张。但CIS(分类上包含金氧半导体图像传感器CMOS)的制造简便且具轻薄性，可以用来制造超薄型的扫描仪，其缺点为景深较短，要求扫描的稿件必须比较平整，不能扫描立体实物，且抗噪(噪声)能力较差而影响文件成像质量。

当扫瞄文件15时，利用步进马达(step motor)带动导轨14移动，使导轨14驱动图像感测模块13朝扫描方向移动，使图像感测模块13依序扫描文件15。然而，这种现有技术扫描仪的缺点在于导轨14需带动图像感测模块13朝扫描方向移动以完成文件15全份扫描，导致扫描速度缓慢。且由于步进马达通过齿轮与齿轮相互啮合的方式驱动导轨14移动，若公差精度不足，容易产生振动而造成图像感测模块13无法准确感测文件15导致成像质量不佳。在目前商品上的发展，图像感测模块13的光学分辨率(Optical Resolution)，是指感光组件每英寸能捕捉到的图像点数，其可达2400dpi以上，但以一般市场上可接受的商品价格而言，步进马达与导轨14的机械分辨率(MechanicalResolution)，是指带动感光组件的步进马达每英寸可移动的步数，仅为1200dpi，若步进马达使用高精度滚珠轴承带动，其分辨率可再提高，但将导致生产成本提高。因此于目前制造技术并无法使光学分辨率与机械分辨率相互匹配，使实际成像分辨率无法进一步提升。

现有技术的平台式扫描仪的另外缺点在于现行扫描仪因轻薄短小的需求，造成文件15距线性图像传感器13的距离过小而导致场视角(Field of View，FOV)较大，若文件15产生皱折，则皱折处的文件15因焦距偏移(focusdeviation)而无法精确成像至线性图像传感器134上，导致文件图像模糊。

由于以导轨驱动感光组件的扫描方式有其限制，为改善此缺点，日本专利JP1186077提出以五个CCD图像感测组件对文件以分割区域方式进行取像，但若以该种技术应用于扫描仪上，其CCD图像感测组件与成像透镜(imageforming lens)对于目标文件(文件15)与需要相当长的距离，以使成像透镜能聚焦文件图像至图像感测组件上，此形成扫描仪需要相当厚的高度，不符合使用要求。同样，倘若使用广角短后焦(wide angle short back focal length)的成像透镜，虽可缩短成像距离，但也可能造成景深不足的缺点。再如日本专利JP6098098提出的扫描仪，通过折射的文件图像，对于不同图像区域分别由多个成像透镜成像于图像传感器上；然而该技术仍存在文件与图像传感器相对移动的机械分辨率问题。

随着图像传感器发展快速，面扫瞄图像传感器(Area image sensor)撷取整张二维(Two dimensional)图像信息，在一次曝光时间内，可撷取整个图像信息，在应用上可以不需要移动文件或感应器，这有助于应用在扫描仪上。近年来面扫瞄图像传感器价格也随大幅下降，应可发展应用于扫描仪上。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种分配成像的扫描方法，以解决现有技术中逐列扫描以完成文件成像的方式造成扫描速度缓慢且难以提高分辨率的问题。

根据本发明的目的，提供一种分配成像的扫描方法，用于扫瞄装置，扫描装置具有至少一个光源模块、多个反射镜及多个图像感测模块，该分配成像的扫描方法包含下列步骤：首先，分配文件成多个图像区域，每个图像区域设置相对应的反射镜及图像感测模块，然后启动光源模块照射每个图像区域的文件以形成文件图像，通过反射镜反射该图像区域的文件图像至图像感测模块，并通过图像感测模块将感测图像转换为数字图像信号，最后通过图像处理模块合并各数字图像信号，使其成为完整文件感测图像信号。

其中，图像处理模块以梯形校正的方式校正数字图像信号。根据本发明的另外目的，提供一种扫描装置，包含框体、多个反射镜、多个图像感测模块、以及光源模块。

反射镜间隔设置于框体内，以分配出多个图像区域。光源模块包含至少一个光源模块，设置于框体内。图像感测模块设置于框体内，并分别将多个对应图像区域的文件图像转换成数字图像信号。其中光源照射文件，依据多个图像区域分别产生多个文件图像，各文件图像分别通过反射镜反射而入射至图像感测模块，且文件图像经由图像感测模块转换成数字图像信号，所述各数字图像信号通过图像处理模块进行图像处理，以输出完整文件感测图像信号。

其中，图像感测模块包括图像面传感器及成像镜片单元；成像镜片单元由至少一个镜片所构成，将反射后的文件图像聚焦于图像面传感器，由图像面传感器将图像转换成数字图像信号。

其中，成像镜片单元还可进一步包含fθ透镜组，fθ透镜组可修正反射后的文件图像所产生的梯形现象。

承上所述，根据本发明的分配成像方法及其扫描装置，其可具有一或多个下述优点：

(1)所述扫描装置的图像感测模块，通过各图像感测模块对相对应的图像区域取像，而不需通过图像感测模块移动或移动待扫描文件即可扫描图像，因此可快速扫描文件。

(2)所述扫描装置不需通过导轨驱动图像感测模块移动来扫描文件即可扫描图像，不但可避免因图像感测模块遭受震动而影响扫描质量，而且避免机械分辨率低于光学分辨率，导致成像质量无法进一步提升的问题。

(3)所述扫描装置扫描因通过反射镜虚像成像而可缩小图像感测模块的取像镜头的场视角，使图像的景深加大，扫描略有皱褶的文件仍可清楚成像。

附图说明

图1为现有技术扫描仪的立体图；

图2为现有技术扫描仪的剖视示意图；

图3为本发明分配成像的扫描方法的步骤流程图；

图4为本发明分配成像的扫描方法的图像处理模块图像处理方式的步骤流程图；

图5为本发明的图像处理模块校正横向梯形图像的示意图；

图6为本发明的图像处理模块校正纵向梯形图像的示意图；

图7为本发明图像处理模块的择优修去校正方式的示意图；

图8为本发明扫描装置的第一实施例的立体图；

图9为本发明扫描装置的成像示意图；

图10为本发明扫描装置的图像感测模块示意图；

图11为本发明扫描装置的光路示意图；

图12为本发明扫描装置的图像处理示意图；

图13为本发明扫描装置的第二实施例的立体图；

图14为本发明扫描装置的第二实施例的视图；

图15为本发明扫描装置的第二实施例的俯视图；

图16为本发明扫描装置的第二实施例以LED灯源作为实施方式的示意图；

图17为本发明扫描装置的第三实施例的立体图；

图18为本发明扫描装置的第三实施例的图像处理示意图；以及

图19为本发明扫描装置的fθ透镜组修正梯形图像的示意图。

【附图中主要符号说明】

11、31、71、81：框体；            12、32、72、82：透光板；

13：图像感测模块；                131：冷阴极光源管；

132：反射片；                     133：柱面镜；

134：线性图像传感器；             135、353：印刷电路板；

14：导轨；                        15、36、76：文件；

311、811：分配线；                33、73、83：反射镜；

34、74、84：光源模块；            341、741：反射片；

35：图像感测模块；                351：成像镜片单元；

352：图像感测单元；               354、851：文件图像；

355、855：完整文件感测图像信号；  361：反射光源；

37、712、812：图像区域；          38、88：图像处理模块；

381、881：梯形校正；              382、882：择优消去校正；

851：fθ透镜组；                  75、85：图像感测模块。

具体实施方式

为使本发明更加明确详实，兹列举优选实施例并配合下列图示，将本发明的结构及其技术特征详述如后：本发明以下所揭示的实施例，是针对本发明分配成像的扫描方法及运用该方法的扫描装置的主要构成组件而作说明，因此本发明以下所揭示的实施例虽是应用于A4或A3尺寸的文件扫描中，但就一般具有扫描仪设计及应用而言，在本领域中熟悉该项技术的人士了解，本发明所揭示分配成像的扫描方法的分配图像区域可为二个或三个或三个以上，而以文件尺寸、分辨率等所考虑；其图像处理的方法或图像运算方法也并不限制于以下所揭示的图像处理的方法；本发明所揭示扫描仪的构成组件并不限制于以下所揭示的实施例结构，也就是该扫描仪各构成组件是可以进行许多改变、修改、甚至等效变更的，例如：光源模块可使用冷阴极灯管、发光二极管或氙气灯等设计并不限制；或镜头模块的取像镜头使用的镜片数、屈光度组合、镜片光学设计并不限制；或面图像传感器使用CCD、CIS或CMOS也不限制。

图3为本发明分配成像的扫描方法的步骤流程图。适用于该分配成像的扫描方法的扫描装置具有至少一个光源模块、多个反射镜、多个图像感测模块、以及图像处理模块，所述分配成像的扫描方法包含下列步骤：

步骤S31：把文件分配成二个或二个以上的多个图像区域；

步骤S32：设置反射镜及图像感测模块于相对应的图像区域内；

步骤S33：启动光源模块照射每个图像区域的文件，并分别形成文件图像；其中照射方式可同时照射各图像区域或分别照射各图像区域；

步骤S34：通过反射镜反射文件图像至图像感测模块；

步骤S35：通过图像感测模块取像并转换文件图像为数字图像信号；以及

步骤S36：通过图像处理模块图像处理各数字图像信号，使其成为完整文件的感测图像信号。

图4为本发明分配成像的扫描方法的图像处理模块的图像处理方式步骤流程图。其中，步骤S36的图像处理模块的图像处理方式，以下列步骤来实施：

步骤S361：使用梯形校正(trapezoid calibration)法修正各图像区域的文件图像；

步骤S362：依序排列各文件图像的位置；

步骤S363：使用择优消去法校正各图像区域的重叠部分；

步骤S364：合并对应各图像区域的数字图像信号成完整文件感测图像信号；以及

步骤S365：完成文件扫描。

其中，步骤S36的图像感测模块可再进一步使用图像内插算法(ImageInterpolation Algorithm)，将图像像素再提高，以增加图像分辨率；

其中，步骤S361的梯形校正可包含纵向(y方向)梯形校正及/或横向(x方向)梯形校正。

为详细说明本发明分配成像的扫描方法的图像感测模块梯形校正的实施方式，以下参见图5及图6，其中图5为本发明的图像处理模块校正横向梯形图像的示意图。其中，横向梯形图像定义各平行于横向梯形图像底边及顶边的像素组(pixel unit)为一列，各数据点的距离以Mc_x倍率放大，并以为横向(x方向)梯形校正，校正公式可用式(1)表示：

${\mathrm{Mc}}_x=\frac{1}{1-\frac{p-q}{p}\frac{c_x}{h}}---\left(1\right)$

其中，2p为横向梯形图像的底边长度、C_x为列距离横向梯形图像底边的距离、2q为横向梯形图像的顶边长度、h为横向梯形图像的高度、Mc_x为横向数据点间距离放大的倍率。

该梯形校正方法进一步可用于纵向的梯形校正，如图6所示。其中，纵向梯形图像定义各平行于纵向梯形图像底边及顶边的像素组(pixel unit)为一列。各数据点的距离以Mc_Y倍率放大，并以为纵向(y方向)梯形校正，校正公式可用式(2)表示：

${\mathrm{Mc}}_Y=\frac{1}{1-\frac{p-q}{p}\frac{c_y}{h}}---\left(2\right)$

其中，2p为纵向梯形图像的底边长、C_y为列距离横向梯形图像底边的距离、2q为纵向梯形图像的顶边长、h为纵向梯形图像的高度、Mc_Y为横向数据点间距离放大的倍率。

在修正文件图像的梯形时，另可在图像感测模块的成像镜片单元中，设置fθ透镜组，如图19，fθ镜片可由横像曲面(Anamorphic optical surface)、环像曲面(Toric optical surface)或其它不同型式的曲面构成，可通过不同曲率造成折射角度的差异，将两点相对距离以不同折射角度而加大，以修正梯形文件图像。fθ透镜组由具有二个光学面的非球面所构成，X轴方向或Y轴方向非球面曲面以下列曲面方程式表示：

1：横像曲面方程式(Anamorphic equation)

$Z=\frac{\left(\mathrm{Cx}\right)X^2+\left(\mathrm{Cy}\right)Y^2}{1+\sqrt{1-(1+\mathrm{Kx}){\left(\mathrm{Cx}\right)}^2{X}^2-(1+\mathrm{Ky}){\left(\mathrm{Cy}\right)}^2{Y}^2}}+A_R{[(1-A_P)X^2+{(1+A_P)Y}^2]}^2+$

$B_R{[(1-B_P)X^2+(1+B_P)Y^2]}^3+C_R{[(1-C_P)X^2+(1+C_P)Y^2]}^4+$

$D_R{[(1-D_P)X^2+(1+D_P)Y^2]}^5---\left(3\right)$

其中，Z为镜片上任一点以光轴方向至原点切平面的距离(SAG)；C_x与C_y分别为X方向及Y方向的曲率(curvature)；K_x与K_y分别为X方向及Y方向的圆锥系数(Conic coefficient)；A_R、B_R、C_R与D_R分别为旋转对称(rotationallysymmetric portion)的四次、六次、八次与十次幂的圆锥变形系数(deformationfrom the conic)；A_P、B_P、C_P与D_P分别为非旋转对称(non-rotationallysymmetric components)的四次、六次、八次、十次幂的圆锥变形系数(deformation from the conic)；当C_x＝C_y，K_x＝K_y且A_P＝B_p＝C_p＝D_p＝0时，则简化为单一非球面。

2：环像曲面方程式(Toric equation)

$Z=\mathrm{Zy}+\frac{\left(\mathrm{Cxy}\right)X^2}{1+\sqrt{1-{\left(\mathrm{Cxy}\right)}^2{X}^2}}$

$\mathrm{Cxy}=\frac{1}{(1/\mathrm{Cx})-\mathrm{Zy}}$

$\mathrm{Zy}=\frac{\left(\mathrm{Cy}\right)Y^2}{1+\sqrt{1-(1+\mathrm{Ky}){\left(\mathrm{Cy}\right)}^2{Y}^2}}+B_4{Y}^4+B_6{Y}^6+B_8{Y}^8+B_{10}{Y}^{10}---\left(4\right)$

其中，Z为镜片上任一点以光轴方向至原点切平面的距离(SAG)；C_y与C_x分别Y方向与X方向的曲率(curvature)；K_y为Y方向的圆锥系数(Coniccoefficient)；B₄、B₆、B₈与B₁₀分别为四次、六次、八次、十次幂的系数(4th～10thorder coefficients deformation from the conic)；当C_x＝C_y且K_y＝A_P＝B_p＝C_p＝D_p＝0时，则简化为单一球面。

由于fθ镜片为非球面光学面，可将入射于fθ镜片的文件图像依据非球面光学面的曲面形成不同的出射角，而修正每一列像素组各光点之间的距离，使成梯形修正。

为详细说明本发明图像处理模块的择优修去校正方式，以下参见图7。图中，A及B为交互重叠的第一文件图像及第二文件图像，第一个文件图像A的像素a1与第二个文件图像B的像素b1部分相互重叠，图像处理模块从相互重叠的部分选用图像质量较佳的部分；对于第一个文件图像A的像素a2与第二个文件图像B的像素b2部分相互重叠，图像处理模块从相互重叠的部分选用图像质量较佳的部分。借此，可消除两文件图像A、B消除的重复部分，以合并为一个图像。

图8为本发明扫描装置的第一实施例的立体图。图中，扫描装置包含框体31、透光板32、两个反射镜33、两个光源模块34及四个图像感测模块35。其中，透光板32设置于框体31上，且透光板32上方用以放置文件36。反射镜33分别由框体31的底侧两端朝中心延伸相交，并与透光板32形成角度为φ，且反射镜33与分配线311界定出四个图像区域37(参见图9)。光源模块34具有用以聚光的反射片341，用以将光线投射至文件36上，文件36的反射光线经由反射镜33反射形成虚像，依据分配线311所界定出四个图像区域37，而分别由四个图像感测模块35撷取图像。

图9及图10分别为本发明扫描装置的成像示意图及图像感测模块示意图。图像感测模块35包括成像镜片单元351、图像面传感器352、以及印刷电路板353，其中图像面传感器352可用图像面传感器(area image sensor)来实施。图像感测模块35设置于框体31的两侧，并分别对应图像区域37。成像镜片单元(lenses)351设置于文件36下方，用以将扫瞄光线聚焦至图像面传感器352上。印刷电路板353承载及电性连接图像面传感器352及图像处理单元(图未示)。图9中，待扫描文件36可分配成四个图像区域37，其各图像区域37经照射后，各图像区域37图像经反射镜(未绘制于本图中)反射的反射光线361，经由图像感测模块35的成像镜片单元351成像于图像面传感器352上，再经由印刷电路板353传输至外界。

为详细说明本发明扫描装置的成像方式，以下参见图8及图11，其中图11为本发明扫描装置的光路示意图。图中，取单个图像区域37为说明，图像感测模块35的图像面传感器352设置于图像区域37的下方，图像面传感器352中心点至文件36垂直距离为d，图像感测模块35以水平方向对向反射镜73；在不同应用上，图像感测模块35能够以不同的角度对向反射镜73；反射镜73可将图像区域37的图像以反射镜73为对称，形成虚像，图像感测模块35撷取该虚像，转成数字图像信号。为能将图像区域37的图像完整地撷取，其图像感测模块35的成像镜片单元351的场视角及有效焦距依据下列方程式所决定：

$\tan \mathrm{\θ}>\frac{l\·\cos \mathrm{\φ}}{T+\frac{d}{\cos \mathrm{\φ}}}+\frac{0.15}{T}---\left(5\right)$

$\mathrm{EFL}=\frac{Y}{\tan \mathrm{\θ}}---\left(6\right)$

其中，2θ为图像感测模块成像镜片单元的场视角、φ为反射镜与待扫描文件之间的夹角、2l为图像区域的对角线长度、T为图像感测模块的图像面传感器沿图像感测模块取像镜头中心光轴至反射镜表面的距离、d为图像面传感器中心点至文件底面的垂直距离、2Y为图像面传感器有效感测面的对角线长、EFL为成像镜片单元的有效焦距(effective focal length)，说明如图11所示。

为便于了解本发明扫描装置的图像感测模块取像镜头的场视角及有效焦距，以一个A4尺寸文件分配成四个图像区域37为说明，每个图像区域37分割为均等尺寸，其每个图像区域为150×105mm(公厘)，其对角线2l＝181.8mm，垂直距离d为60mm，图像面传感器352至反射镜73表面的距离T为96.5mm，使用500万像素的CCD、2.5″的图像面传感器352，其有效对角线长为2Y＝6.4mm，反射镜73与水平夹角为30°，由式(1)计算得知，可选用场视角为56°，有效焦距为6.018mm的成像镜片单元351。本实施例的场视角满足式(5)，EFL可由式(6)计算得知。

$\mathrm{EFL}=\frac{Y}{\tan \mathrm{\θ}}=6.018\mathrm{mm}$

在本实施例中，以A4尺寸文件为设计的扫描仪，依据本发明分配成像的扫描方法，对于不同的反射镜33角度φ及图像感测模块35位置，设计的成像镜片单元351光学参数如表一：

表一、第一实施例的不同应用的参数表

参见图8及图12，其中图12为本发明扫描装置的图像处理示意图。当扫描装置进行扫描时，驱动光源模块34产生光线以照射文件36，因文件36反射所产生的反射光线361分别通过图像区域37而产生四个文件图像354。文件图像354经由图像感测模块35转换成数字图像信号，各数字图像信号再通过图像处理模块38进行图像处理，以输出完整文件感测图像信号355。图像处理模块38可包含梯形校正381或/及择优消去校正382。

其中，上述光源模块34为冷阴极灯管(cold cathode fluorescent lamp)、发光二极管灯管及氙气灯管中的一个。

参见图13、14、15，其分别为本发明扫描装置的第二实施例的立体图、侧视图及俯视图。扫描装置具有框体71、透光板72、两个反射镜73、两个光源模块74及四个图像感测模块75。其与第一实施例不同之处在于，四个图像感测模块75安排在扫描仪中心，反射镜73设置于扫描仪两侧。该实施例中，透光板72设置于框体71上方，用以承载文件76。反射镜73间隔设置于框体71内，由底部分别朝框体71外侧向外延伸，且反射镜72与分配线711分配出四个图像区域712。光源模块74分别围绕于图像感测模块75的上端部与框体71之内，用以提供文件76光源，并具有反射片741，反射片741可将光源发出的光线聚集而投射于文件76，并以避免于反射镜72上产生亮点。因第二实施例的扫描方式与图像处理方式与第一实施例相同，在此不予赘述。其中，光源模块74若以LED灯源实施，则如第16图所示。

在本实施例中，以A3尺寸文件为设计的扫描仪，依据本发明分配成像的扫描方法，对于不同的反射镜33角度φ及图像感测模块35位置，设计的成像镜片单元351光学参数如表二：

表二、第二实施例的不同应用的参数表

参见图17及18，其分别为本发明扫描装置的第三实施例的立体图及图像处理示意图。扫瞄装置具有框体81、透光板82、两个反射镜83、光源模块84及三个图像感测模块85。第三实施例与第二实施例的差异在于以两个分配线811，反射镜83与分配线811界定出六个图像区域812。当扫描文件时，驱动光源模块84产生光线以照射文件，并通过文件反射而分别通过图像区域812而入射至对应的图像感测模块85，使其产生对应的六个文件图像851；图像感测模块85进一步包含有fθ透镜组851，fθ透镜组851设置于图像感测模块85的成像镜片单元(图未示)与反射镜83之间，fθ透镜组851可具有Y方向(横向)的像曲修正，也可具X方向(纵向)的像曲修正，如第19图所示。参见图18及19，文件图像851通过图像处理模块88合成处理后，输出完整文件感测图像信号855。fθ透镜组851将式(1)的横向放大倍率Mc_x及式(2)的纵向放大的倍率Mc_Y，以非球面曲面设计，通过非球面光学设计，将角度与距离关系转成仅为距离的关系。本实施例中也可不使用fθ透镜组851做梯形图像校正，而使用图像感测模块进行梯形校正881。

本实施例中，反射镜83及图像感测模块84的位置关系，且光路行进方式如图11所示。在本实施例中，以A3尺寸文件为设计的扫描仪，依据本发明分配成像的扫描方法，对于不同的反射镜85角度φ及图像感测模块86位置，设计的成像镜片单元351光学参数如表三：

表三、第三实施例之不同应用的参数表

归纳上述，本发明扫描装置的功效在于通过图像感测模块直接接收反射光线，并通过图像处理模块处理计算而合并成文件感测图像，不需利用导轨带动以扫描文件，因此加快扫描速度。

本发明扫描装置的另外功效在于因图像感测模块不需利用导轨带动以扫描文件，因此避免导轨产收震动而引响扫描质量。

本发明扫描装置的再另外功效在于通过反射镜将文件虚像成像以增加成像距离，进而缩小场视角，而能扫描具有皱折的文件。

以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求的范围中。

Claims (12)

1、一种分配成像的扫描方法，用于扫描装置，该扫描装置具有至少一个光源模块、多个反射镜、多个图像感测模块、以及图像处理模块，该分配成像的扫描方法包含下列步骤：

把文件分配成多个图像区域；

设置所述反射镜及所述图像感测模块于相对应的所述图像区域内；

启动所述光源模块照射每个所述图像区域的所述文件，并分别形成文件图像；

通过所述反射镜反射所述文件图像至所述图像感测模块；

通过所述图像感测模块转换所述文件图像为数字图像信号；以及

通过所述图像处理模块处理所述数字图像信号，使其成为完整文件感测图像信号。

2、根据权利要求1所述的分配成像的扫描方法，其特征在于所述图像处理模块以梯形校正的方式校正所述数字图像信号。

3、根据权利要求2所述的分配成像的扫描方法，其特征在于所述梯形校正的方式校正横向梯形图像，该横向梯形图像定义各平行于所述横向梯形图像的底边及顶边的像素组为一列，并满足下列条件：

${\mathrm{Mc}}_x=\frac{1}{1-\frac{p-q}{p}\frac{c_x}{h}}$

其中，2p为所述横向梯形图像的底边长、c_x为所述列距离所述横向梯形图像的底边的距离、2q为所述横向梯形图像的顶边长、h为所述横向梯形图像的高度、Mc_x为横向数据点间距离放大的倍率。

4、根据权利要求2所述的分配成像的扫描方法，其特征在于所述梯形校正的方式校正纵向梯形图像，该纵向梯形图像定义各平行于所述纵向梯形图像的底边及顶边的像素组为一列，并满足下列条件：

${\mathrm{Mc}}_Y=\frac{1}{1-\frac{p-q}{p}\frac{c_y}{h}}$

其中，2p为所述纵向梯形图像的底边长、c_Y为所述列距离所述纵向梯形图像的底边的距离、2q为所述纵向梯形图像的顶边长、h为所述纵向梯形图像的高度、Mc_Y为横向数据点间距离放大的倍率。

5、根据权利要求1所述的分配成像的扫描方法，其特征在于所述图像处理模块通过择优消去校正方式校正合并所述数字图像信号所产生的重复图像。

6、一种扫描装置，包含：

框体；

多个反射镜，间隔设置于所述框体内，以分配出多个图像区域；

光源模块，包含至少一个光源，设置于所述框体内；

多个图像感测模块，设置于所述框体内，并分别将多个对应所述图像区域的文件图像转换成数字图像信号；以及

图像处理模块，接收多个图像感测模块的数字信号进行图像处理；

其中所述光源照射文件，依据所述图像区域分别产生所述文件图像，所述各文件图像分别通过所述反射镜反射而入射至所述图像感测模块，且所述文件图像经由所述图像感测模块转换成多个数字图像信号，所述各数字图像信号通过所述图像处理模块进行图像处理，以输出完整文件感测图像信号。

7、根据权利要求6所述的扫描装置，其特征在于所述光源为冷阴极灯管、发光二极管灯管及氙气灯管中的一个。

8、根据权利要求6所述的扫描装置，其特征在于所述图像处理模块还进一步具有梯形校正功能，可将所述文件图像的所述数字图像信号进行梯形校正。

9、根据权利要求6所述的扫描装置，其特征在于所述图像感测模块进一步包括图像感测单元及成像镜片单元。

10、根据权利要求9所述的扫描装置，其特征在于所述成像镜片单元的场视角及其有效焦距满足下列方程式：

$\tan \mathrm{\θ}>\frac{l\·\cos \mathrm{\φ}}{T+\frac{d}{\cos \mathrm{\φ}}}+\frac{0.15}{T};$ 及

$\mathrm{EFL}=\frac{Y}{\tan \mathrm{\θ}}$

其中，2θ为所述图像感测模块的成像镜片单元的场视角、φ为所述反射镜与所述文件之间的夹角、2l为所述图像区域的对角线长度、T为所述图像感测模块的所述图像感测单元沿所述图像感测模块取像镜头中心光轴至所述反射镜表面的距离、d为所述图像感测单元中心点至所述文件底面的垂直距离、2Y为所述图像感测单元的有效感测面的对角线长度、EFL为所述成像镜片单元的有效焦距。

11、根据权利要求9所述的扫描装置，其特征在于所述图像感测单元为图像面传感器。

12、根据权利要求9所述的扫描装置，其特征在于所述成像镜片单元还具有fθ透镜组，该fθ透镜组用以将所述反射镜所反射的所述文件图像进行梯形校正。

Images