CN104601853B - 图像扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像扫描装置。该图像扫描装置包括：光源，其中，光源发出的光照射在原稿上，形成反射光，并且光源发出的光包括红外光；图像传感器，其中，在图像传感器内设置感光芯片，感光芯片上镀有滤光膜，反射光中的红外光能透过图像传感器中的滤光膜，图像传感器用于对过滤过的反射光进行处理，得到模拟信号；以及控制单元，用于对模拟信号执行转换处理，生成原稿的图像。通过本发明，解决了现有技术中图像扫描装置在保证能扫描彩色图像同时不能扫描红外图像的问题。

Description

图像扫描装置

技术领域

本发明涉及图像传感器领域，具体而言，涉及一种图像扫描装置。

背景技术

早期在感光芯片上镀或者覆一层薄薄的红绿蓝滤光膜，主要是为了扫描合成一副彩色图像，如图1所示，其工作原理为红色滤光膜(Rf)只允许透过红光，绿色滤光膜(Gf)只允许透过绿光，蓝色滤光膜(Bf)只允许透过蓝光，这三色滤光膜下光孔1R，1G，1B的输出作为彩色图像所必须的红绿蓝三色光分量输出，合成彩色图像的一个像素点1S，最后合成一副行像素为N的彩色图像。

上述接触式图像传感器功能单一，只能生成彩色图像，如果要实现红外光的扫描，只能牺牲掉一个颜色的滤光膜，例如，去掉蓝色滤光膜，用这些光孔来扫描红外光，如图2所示，但这种方法就无法实现彩色图像的扫描；另一种方法是增加一个不镀膜的光孔专门用于读取红外光，如图3所示，但这种方法由于一个像素组合多了一个感光光孔，降低了图像的整体分辨率。

针对现有技术中图像扫描装置在保证能扫描彩色图像同时不能扫描红外图像的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种图像扫描装置，以解决现有技术中图像扫描装置在保证能扫描彩色图像同时不能扫描红外图像的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种图像扫描装置。

根据本发明的图像扫描装置包括：光源，其中，光源发出的光照射在原稿上，形成反射光，并且光源发出的光包括红外光；图像传感器，其中，在图像传感器内设置感光芯片，感光芯片上镀有滤光膜，反射光中的红外光能透过图像传感器中的滤光膜，图像传感器用于对过滤过的反射光进行处理，得到模拟信号；以及控制单元，用于对模拟信号执行转换处理，生成原稿的图像。

进一步地，控制单元包括光源控制机构，光源与光源控制机构连接，光源控制机构用于控制光源发光。

进一步地，光源控制机构用于控制光源交替发出白光和红外光，其中，每间隔第一预设时间周期发白光，每间隔第二预设时间周期发红外光。

进一步地，图像传感器还包括透镜，图像传感器用于通过以下方法得到模拟信号：光源控制机构控制光源发出的光照射在原稿上，形成反射光；透镜将反射光汇集在镀有滤光膜的感光芯片；以及感光芯片对反射光执行光电转换处理，得到模拟信号。进一步地，滤光膜为红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜中的一种或多种。

进一步地，控制单元还包括采样机构，采样机构用于按照预设的采样周期对模拟信号进行采样处理。

进一步地，控制单元还包括模数转换单元和补正单元，控制单元通过以下方法生成原稿的图像：采样机构将采样到的模拟信号发送至模数转换单元；模数转换单元接收模拟信号；模数转换单元将接收到的模拟信号转换成数字信号；补正单元对数字信号经过信号执行处理，得到补正后数字信号，其中，补正单元用于对数字信号进行补正；以及根据补正后数字信号，生成原稿的图像。

进一步地，感光芯片上的多个感光光孔作为生成原稿的图像的一个像素。

进一步地，多个感光光孔为3个感光光孔。

进一步地，多个感光光孔为2个感光光孔。

本发明提供的图像扫描装置，通过光源发出的光照射在原稿上，形成反射光，并且光源发出的光包括红外光；在图像传感器内设置感光芯片，感光芯片上镀有滤光膜，反射光中的红外光能透过图像传感器中的滤光膜，图像传感器用于对过滤过的反射光进行处理，得到模拟信号；以及控制单元对模拟信号执行转换处理，生成原稿的图像，解决了现有技术中图像扫描装置在保证能扫描彩色图像同时不能扫描红外图像的问题，进而实现了该图像扫描装置不仅能生成彩色图像，还能生成红、绿、蓝和红外四种光的单色光图像。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中感光芯片镀膜后感光光孔的示意图；

图2是现有技术中一种镀膜图像传感器读取红外图像采取的镀膜方式的示意图；

图3是现有技术中另一种镀膜图像传感器读取红外图像采取的镀膜方式的示意图；

图4是根据本发明的图像扫描装置的实施例的示意图；

图5是根据本发明的图像扫描装置的实施例的简要结构的示意图；

图6是根据本发明的图像扫描装置的实施例的三色滤光膜的分光曲线；

图7是根据本发明的图像扫描装置的实施例的镀膜感光芯片的红外光输出的示意图；

图8是根据本发明的图像扫描装置的实施例的本发明图像读取装置的一种采样的示意图；

图9是根据本发明的图像扫描装置的实施例的本发明图像读取装置的另一种采样的示意图；

图10是根据本发明的图像扫描装置的实施例的本发明图像读取装置的另一种采样的示意图；以及

图11是本根据本发明的图像扫描装置的实施例的发明图像读取装置的另一种采样的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明的实施例，提供了一种图像扫描装置。

图4是根据本发明的图像扫描装置的实施例的示意图。如图4所示，该图像扫描 装置包括：光源10，图像传感器20和控制单元30。

光源10，其中，光源发出的光照射在原稿上，形成反射光，并且光源发出的光包括红外光。

光源10发出的光照射在原稿上，原稿反射光源10发出的光，形成反射光。光源发出的光包括红光、蓝光、绿光和红外光。

图像传感器20，其中，在图像传感器内设置感光芯片，感光芯片上镀有滤光膜，反射光中的红外光能透过图像传感器中的滤光膜，图像传感器用于对过滤过的反射光进行处理，得到模拟信号。

图5是根据本发明的图像扫描装置的实施例的简要结构的示意图。如图5所示，图像传感器20内设置感光芯片和透镜，该透镜将反射光汇集在镀有滤光膜的感光芯片，感光芯片对反射光执行光电转换处理，得到模拟信号。

控制单元30，用于对模拟信号执行转换处理，生成原稿的图像。

控制单元30将模拟信号转换成数字信号，根据数字信号生成原稿的图像。

优选地，在本发明实施例提供的图像扫描装置中，该控制单元还包括模数转换单元和补正单元，控制单元通过以下方法生成原稿的图像：采样机构将采样到的模拟信号发送至模数转换单元；模数转换单元接收模拟信号；模数转换单元将接收到的模拟信号转换成数字信号；补正单元对数字信号经过信号执行处理，得到补正后数字信号，其中，补正单元用于对数字信号进行补正；以及根据补正后数字信号，生成原稿的图像。

通过补正单元对数字信号进行补正，达到了提高生成原稿的图像的准确性的效果。

例如，图像扫描装置包括接触式图像传感器20和控制单元30，当图像扫描装置工作时，通过光源控制机构(即光源控制部)控制光源(1)发光及发光顺序、光源发出的光经原稿(2)反射，形成反射光，该反射光经透镜(3)汇聚于感光芯片(4)上，经感光芯片(4)将光信号转换成电信号后，经过数据采样，A/D模数转换，再由补正单元对信号补正而获得原稿的图像信息。其特征在于感光芯片(即光电转换芯片)上覆或镀了一层薄薄的膜，如图2所示，红色膜Rf只允许红光透过，绿色膜Gf只允许绿光透过，蓝色膜Bf只允许蓝光透过，但有一个共同特点，这三种膜红外光都可以透过。图6是根据本发明的图像扫描装置的实施例的三色滤光膜的分光曲线。如图6所示，红外光能透过三色滤光膜。图7是根据本发明的图像扫描装置的实施例的镀膜感光芯片的红外光输出的示意图。红外光能透过三色滤光膜后，镀膜感光芯片的输出的红外光的信号。当红外光发光时，所有的感光芯片上的感光光孔都能接收到红外光， 因此传感器除了能扫描彩色图像外，还能扫描红外图像。

本发明实施例提供的图像扫描装置，通过光源发出的光照射在原稿上，形成反射光，并且光源发出的光包括红外光；在图像传感器内设置感光芯片，感光芯片上镀有滤光膜，反射光中的红外光能透过图像传感器中的滤光膜，图像传感器用于对过滤过的反射光进行处理，得到模拟信号；以及控制单元对模拟信号执行转换处理，生成原稿的图像，解决了现有技术中图像扫描装置在保证能扫描彩色图像同时不能扫描红外图像的问题，进而实现了该图像扫描装置不仅能生成彩色图像，还能生成红、绿、蓝和红外四种光的单色光图像。

在本发明实施例提供的图像扫描装置中，控制单元还包括采样机构，采样机构用于按照预设的采样周期对模拟信号进行采样处理。

通过按照预设的采样周期对模拟信号进行采样，及时对模拟信号进行采样，将该模拟信号转换为数字信号，根据该数字信号，生成原稿的图像。保证了图像扫描装置的扫描效率。

优选地，当图像扫描装置工作时，通过光源控制机构(即光源控制部)控制光源(1)发光及发光顺序、光源发出的光经原稿(2)反射，经透镜(3)汇聚于感光芯片(4)上，经感光芯片将光信号转换成电信号后，经过数据采样，A/D模数转换，再由补正单元对信号补正而获得原稿的图像信息。图8是根据本发明的图像扫描装置的实施例的本发明图像读取装置的一种采样的示意图。如图8所示，光源的光交替发光，红光发光时只有覆红色滤光膜的感光窗口有输出，其它覆绿色、蓝色滤光膜的感光窗口输出为零，绿光发光时只有覆绿色滤光膜的感光窗口有输出，其它覆红色、蓝色滤光膜的感光窗口输出为零。蓝光发光时只有覆蓝色滤光膜的感光窗口有输出，其它覆绿色、红色滤光膜的感光窗口输出为零。在数据处理过程中，需要红光图像时，数据采样1R至nR的输出合成红光图像；需要绿光图像时，数据采样1G至nG的输出合成红光图像；需要蓝光的图像时，数据采样1B至nB的输出合成红光图像。需要彩色图像时，数据采样所有的感光像素输出，控制单元将R，G，B三个光孔的输出作为彩色像素所必须的红绿蓝三基色分量，合成一个彩色像素。上述所有图像的行像素为n，n＝(一个图像传感器感光芯片上的窗口数)/3。红外光发光后，由于感光芯片感光窗口上覆的滤光膜都能透过红外光，因此每个感光窗口都有红外光输出，经过数据处理可以形成行像素最大为3n(即一个图像传感器感光芯片上的窗口数)的红外图像。

优选地，在本发明实施例提供的图像扫描装置中，控制单元30还包括光源控制机构，光源与光源控制机构连接，光源控制机构用于控制光源发光。光源控制机构用于控制光源交替发出白光和红外光，其中，每间隔第一预设时间周期发白光，每间隔第二预设时间周期发红外光。

通过控制光源红绿蓝同时发光形成白光，控制白光和红外光交替发光，从而所有感光光孔同时输出信号，从而缩短了采样周期，提高了采样单元的采样率，减少了图像扫描装置时间，提升了图像扫描装置扫描效率。

具体地，当图像扫描装置工作时，通过光源控制机构(即光源控制部)控制光源(1)发光及发光顺序、光源发出的光经原稿(2)反射，经透镜(3)汇聚于感光芯片(4)上，经感光芯片将光信号转换成电信号后，经过数据采样，A/D模数转换，再由补正单元对信号补正而获得原稿的图像信息。光源控制机构用于控制红绿蓝光同时发光合成白光，红外光单独发光，图9是根据本发明的图像扫描装置的实施例的本发明图像读取装置的另一种采样的示意图，如图9所示，合成的白光同红外光交替发光。在白光照射下，镀有红色滤光膜Rf的感光像素吸收白光中的红光成分，镀有绿色滤光膜Gf的感光像素吸收白光中的绿光成分，镀有蓝色滤光膜Bf的感光像素吸收白光中的蓝光成分。通过数据采样，1R至nR的输出合成红光图像，1G至nG的输出合成绿光图像，1B至nB的输出合成蓝光图像，1R，1G，1B的输出合成一个彩色像素输出，上述所有图像的行像素为n，n＝(一个图像传感器感光芯片上的窗口数)/3。红外光发光，所有感光窗口吸收红外光，经过数据处理可以形成像素最大为3n(一个图像传感器感光芯片上的窗口数)的红外图像。

通过光源控制合成的白光同红外光交替发光，所有感光光孔同时输出信号，从而缩短了采样周期，提高了采样单元的采样率，减少了图像扫描装置时间，提升了图像扫描装置扫描效率。

在本发明实施例提供的图像扫描装置中，在图像传感器中感光芯片上镀有的滤光膜为红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜中的一种或多种。

优选地，为了提高了感光芯片的感度，在本发明实施例提供的图像扫描装置中，感光芯片上的多个感光光孔作为生成原稿的图像的一个像素。优选地，多个感光光孔为2个感光光孔。

具体地，例如，当图像扫描装置工作时，通过光源控制机构(即光源控制部)控制光源(1)发光及发光顺序、光源发出的光经原稿(2)反射，经透镜(3)汇聚于感光芯片(4)上，经感光芯片将光信号转换成电信号后，经过数据采样，A/D模数转换，再由补正单元对信号补正而获得原稿的图像信息。其特征在于光电转换芯片上覆或镀了一层薄薄的膜，如图2所示，红色膜Rf只允许红光透过，绿色膜Gf只允许绿光透过，蓝色膜Bf只允许蓝光透过，但有一个共同特点，这三种膜红外光都可以透过，图6是根据本发明的图像扫描装置的实施例的三色滤光膜的分光曲线。如图6所示，当红外光发光时，所有的感光芯片上的感光光孔都能接收到红外光，因此本实施例提供的图像扫描装置除了能扫描彩色图像外，还能扫描红外图像。图10是根据本发明的图 像扫描装置的实施例的本发明图像读取装置的另一种采样的示意图，如图10所示，为了弥补红外光亮度弱，红外光输出低的问题，将两个感光光孔作为一个像素对外输出信号，提高了感光芯片的感度，经过数据处理可以形成行像素为3n/2的一副红外图像。

优选地，为了提高了感光芯片的感度，在本发明实施例提供的图像扫描装置中，感光芯片上的多个感光光孔作为生成原稿的图像的一个像素。优选地，多个感光光孔为3个感光光孔。

具体地，当图像扫描装置工作时，通过光源控制机构(即光源控制部)控制光源(1)发光及发光顺序、光源发出的光经原稿(2)反射，经透镜(3)汇聚于感光芯片(4)上，经感光芯片将光信号转换成电信号后，经过数据采样，A/D模数转换，再由补正单元对信号补正而获得原稿的图像信息。图11是根据本发明的图像扫描装置的实施例的本发明图像读取装置的另一种采样的示意图，如图11所示，为了弥补红外光亮度弱，红外光输出低的特点，将两个感光光孔合成一个像素对外输出信号，经过数据处理可以形成行像素为n的一副红外图像。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种图像扫描装置，其特征在于，包括：

光源，其中，所述光源发出的光照射在原稿上，形成反射光，并且所述光源发出的光包括红外光；

图像传感器，其中，在所述图像传感器内设置感光芯片，所述感光芯片上镀有滤光膜，所述反射光中的红外光能透过所述图像传感器中的滤光膜，所述图像传感器用于对过滤过的反射光进行处理，得到模拟信号；以及

控制单元，用于对所述模拟信号执行转换处理，生成所述原稿的图像，

其中，所述光源发出的光还包括红光、蓝光和绿光，所述光源的光交替发光，红光发光时覆红色滤光膜的感光窗口有输出，覆绿色、蓝色滤光膜的感光窗口输出为零，绿光发光时覆绿色滤光膜的感光窗口有输出，覆红色、蓝色滤光膜的感光窗口输出为零，蓝光发光时覆蓝色滤光膜的感光窗口有输出，覆绿色、红色滤光膜的感光窗口输出为零，

其中，所述图像扫描装置生成图像包括：彩色图像，红、绿、蓝和红外四种光的单色光图像。

2.根据权利要求1所述的图像扫描装置，其特征在于，所述控制单元包括光源控制机构，所述光源与所述光源控制机构连接，所述光源控制机构用于控制所述光源发光。

3.根据权利要求2所述的图像扫描装置，其特征在于，所述光源控制机构用于控制所述光源交替发出白光和红外光，其中，每间隔第一预设时间周期发白光，每间隔第二预设时间周期发红外光。

4.根据权利要求2所述的图像扫描装置，其特征在于，所述图像传感器还包括透镜，所述图像传感器用于通过以下方法得到所述模拟信号：

所述光源控制机构控制所述光源发出的光照射在原稿上，形成反射光；

所述透镜将所述反射光汇集在镀有所述滤光膜的感光芯片；以及

所述感光芯片对所述反射光执行光电转换处理，得到所述模拟信号。

5.根据权利要求1所述的图像扫描装置，其特征在于，所述滤光膜为红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的图像扫描装置，其特征在于，所述控制单元还包括采样机构，所述采样机构用于按照预设的采样周期对所述模拟信号进行采样处理。

7.根据权利要求6所述的图像扫描装置，其特征在于，所述控制单元还包括模数转换单元和补正单元，所述控制单元通过以下方法生成所述原稿的图像：

所述采样机构将采样到的模拟信号发送至所述模数转换单元；

所述模数转换单元接收所述模拟信号；

所述模数转换单元将接收到的所述模拟信号转换成数字信号；

所述补正单元对所述数字信号经过信号执行处理，得到补正后数字信号，其中，所述补正单元用于对所述数字信号进行补正；以及

根据所述补正后数字信号，生成所述原稿的图像。

8.根据权利要求1所述的图像扫描装置，其特征在于，所述感光芯片上的多个感光光孔作为生成所述原稿的图像的一个像素。

9.根据权利要求8所述的图像扫描装置，其特征在于，所述多个感光光孔为3个感光光孔。

10.根据权利要求8所述的图像扫描装置，其特征在于，所述多个感光光孔为2个感光光孔。