CN1059532C - 增加行进方向取样频率的扫描装置 - Google Patents

Abstract

一种增加行进方向取样频率的扫描装置，其藉由调变CCD内部之晶格结构，纵向宽度与横向宽度之比例，以减少取样宽度而增加扫描器在行进方向的取样频率，达到图像空间频率增强，改善图像品质的目的。

Description

增加行进方向取样频率的扫描装置

本发明涉及一种增强图像空间频率的扫描器，特别是关于一种增加行进方向取样频率的扫描装置。

如图1所示，扫描器的光感元件10是由电荷耦合元件(charge-coupleddevice；CCD)12所组成。CCD12具三条扫描线，即为多个电荷耦合元件晶格(CCDCrystal)所组成之红(R)、绿(G)、蓝(B)三色扫描线，用以扫描图像及各别转换图像中红色、绿色和蓝色部分成为三个电信号。参见图2所示，传统扫描器的电荷耦合元件CCD之晶格结构是一种比例为方型的方型电荷耦合元件晶格(Square CCDCrystal)，其在外观上可为正方型、多边型或者为圆形，而内部实质之纵向宽度x与横向宽度y约为等长(x＝y＝1 pixellength)。传统扫描器之方型CCD晶格结构外观，取正方型为例，如图3A所示，当扫描器在作扫描动作时，在电动机行进方向(扫描器行进方向；y方向)上，扫描器是以一等速前进。接着参见图3B，3C所示，传统扫描器其取样积分面积所占的取样宽度相当大(对单一积分面积30而言，其取样宽度32为2像素(pixel)宽)。因此，由取样定理及富立叶转换所得到的空间频率相当有限，且影响扫描后图像的品质。接着参见图4A所示，当原始图像像素值为100、0、100、0……时，经过传统扫描器扫描后，图像像素值变为50、50、50、50……，如图4B所示。由此可知，传统扫描器之方型CCD晶格结构会对图像品质造成严重失真。上述内容在第5,703,640号美国专利中有相应的描述，该美国专利也作为与本申请相关的参考资料引用。

本发明之目的在于改善传统扫描器，提供一种增加行进方向取样频率的扫描装置，用以改善在电动机行进方向的取样宽度，且藉以提高空间取样频率，增高图像的空间频率，及提升图像品质。

根据本发明的增加行进方向取样频率的扫描装置，它包括：

—红色扫描装置，用以扫描和转换一图像之红色部分成为一第一电信号，且该红色扫描装置由多个电荷耦合元件构成元素所组成；

—绿色扫描装置，用以扫描和转换一图像之绿色部分成为一第二电信号，且该绿色扫描装置由多个电荷耦合元件构成元素所组成；和

—蓝色扫描装置，用以扫描和转换一图像之蓝色部分成为一第三电信号，且该蓝色扫描装置由多个电荷耦合元件构成元素所组成。

根据以上所述之目的，本发明提供了一种增加行进方向取样频率的扫描装置。经由所想要调变传统具方型CCD晶格结构之扫描器的取样频率倍数，换算出非方型CCD晶格结构中纵向宽度x与横向宽度y之倍数关系，并藉由取样积分面积得到较窄的取样宽度，和较高的空间取样频率，以达到改善图像品质的目的。

图1为光感元件之电荷耦合元件CCD结构图。

图2A为传统方型CCD晶格结构图。

图2B为本发明非方型CCD晶格结构图。

图3A，3B为传统方型CCD晶格在扫描器行进方向上之取样积分面积之示意图。

图3C为传统方型CCD晶格扫描时，在单一取样积分面积下之取样宽度示意图。

图4A为扫描前的图像像素值示意图。

图4B为传统扫描器扫描后的图像像素值示意图。

图4C为本发明之扫描器扫描后的图像像素值示意图。

图5A，5B为本发明之非方型CCD晶格在扫描器行进方向上之取样积分面积的示意图。

图5C为本发明之非方型CCD晶格扫描时，在单一取样积分面积下的取样宽度示意图。

参见图2B所示，本发明非方型CCD晶格结构是一种比例为非方型之非方型CCD晶格(Nonsquare CCD Crystal)，其外观上可为矩型、多边型或者为椭圆形，而内部实质之纵向宽度x较横向宽度y为宽(x≠y，y＜x＝1 pixel length)。本发明扫描器之非方型CCD晶格结构外观，取矩形为例，如图5A所示，本发明之非方型CCD晶格结构在x＝2y＝1像素宽时，其在电动机行进方向(扫描器行进方向；y方向上)，扫描器是以一等速前进。接着参见图5B，5C所示，本发明之非方型CCD晶格结构在x＝2y＝1像素宽时，其取样积分面积所占的取样宽度相对缩减(对单一取样积分面积50而言，其取样宽度52由传统扫描器之方型CCD晶格结构外观为正方型时之取样宽度2像素宽缩减为3/2像素宽)。根据以上所述，当传统扫描器之方型CCD晶格结构外观为正方型与本发明扫描器之非方型CCD晶格结构外观为矩形时，如图4A所示，当原始图像像素值为100、0、100、0……时，经过传统扫描器扫描后之图像像素值变为50、50、50、50……，如图4B所示，而经过本发明之扫描器扫描后的图像像素值变为75、25、75、25……，如图4C所示。因此，本发明之具非方型CCD晶格结构的扫描装置，改善了传统扫描器所造成的图像品质失真。

在CCD晶格结构中，藉由不同的纵向与横向宽度比，可得到不同的取样积分面积，和造成不同取样宽度。在本发明中，扫描器行进方向上得到较窄的取样宽度，并藉由取样定理及富立叶转换，可得到较高的空间取样频率。当使用较高的空间取样频率时，可扫描的图像空间频率也较高，图像品质也较好。如上所述，取传统扫描器之方型CCD晶格结构外观取正方型与本发明扫描器之非方型CCD晶格结构外观取矩形为比较，当非方型CCD晶格结构外观为矩型(x＝2y＝1像素宽)时，取样宽度较方型晶格结构外观为正方型(x＝y＝1像素宽)时为窄，其大约为((3/2)/2)＝3/4倍，因此，空间取样频率升高为(1/(3/4))＝4/3倍。

在运用本发明之技术时，当非方型CCD晶格结构外观为矩型(x＝ny＝1像素宽)时，其空取样宽度变为方型晶格结构外观为正方型(x＝y＝1像素宽)时的((n+1)/2n)倍，空间取样频率变为(2n/(n+1))倍，其中n≥1且n为正实数。换言之，可藉由所想要调变传统具方型CCD晶格结构之扫描器的取样频率倍数，换算出本发明非方型CCD晶格结构中纵向宽度x与横向宽度y之倍数关系，以达到改善图像品质的目的。

以上所述仅为本发明之较佳实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求范围；凡其它未脱离本发明所揭示之精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在所附的权利要求内。

Claims (9)

1.一种扫描装置，用以增加该扫描装置行进方向取样频率，该装置包括：

一红色扫描装置，用以扫描和转换一图像之红色部分成为一第一电信号，且该红色扫描装置由多个非方型电荷耦合元件晶格所组成，其中该非方型电荷耦合元件晶格之纵向宽度较横向宽度为宽，大约为正实数n倍；

一绿色扫描装置，用以扫描和转换一图像之绿色部分成为一第二电信号，且该绿色扫描装置由多个非方型电荷耦合元件晶格所组成，其中该非方型电荷耦合元件晶格之纵向宽度较横向宽度为宽，大约为正实数n倍；和

一蓝色扫描装置，用以扫描和转换一图像之蓝色部分成为一第三电信号，且该蓝色扫描装置由多个非方型电荷耦合元件晶格所组成，其中该非方型电荷耦合元件晶格之纵向宽度较横向宽度为宽，大约为正实数n倍。

2.如权利要求1所述的扫描装置，其特征在于所述非方型电荷耦合元件晶格其外观为矩型。

3.如权利要求1所述的扫描装置，其特征在于所述非方型电荷耦合元件晶格其外观为多边型。

4.如权利要求1所述的扫描装置，其特征在于所述非方型电荷耦合元件晶格其外观为椭圆型。

5.如权利要求1所述的扫描装置，其特征在于，其取样宽度较纵向宽度与横向宽度约等长的晶格之取样宽度为窄，且约为(n+1)/2n倍。

6.如权利要求1所述的扫描装置，其特征在于，其取样频率较纵向宽度与横向宽度约等长的晶格之取样频率为大，且约为2n/(n+1)倍。

7.如权利要求1所述的扫描装置，其特征在于，该晶格之该纵向宽度是该横向宽度的二倍。

8.如权利要求7所述的扫描装置，其特征在于，其取样宽度较纵向宽度与横向宽度约等长的晶格之取样宽度为窄，且约为四分之三倍。

9.如权利要求7所述的扫描装置，其特征在于，其取样频率较纵向宽度与横向宽度约等长的晶格之取样频率为大，且约为三分之四倍。

Images