CN1124021C - 扫描器的图像扫描方法 - Google Patents

Abstract

一种扫描器的图像扫描方法，包括下列步骤：依据一预设解析度，决定一驱动电动机的驱动信号、一激发信号及一电动机的运转步数，驱动信号的周期T_G与激发信号的周期T_M、运转步数N之间符合T_M＝T_G*N关系；依据激发信号，将一影像信号送出；在激发信号周期内，储存影像信号；驱动信号的周期及运转步数依据预设解析度，经查表后决定；所述储存影像信号的步骤包括：将影像信号转换为数字信号；在激发信号周期内，储存所述数字信号。

Description

扫描器的图像扫描方法

技术领域

本发明有关于一种扫描器的图象扫描方法，特别是有关于一种依据解析度的设定值，可决定马达的驱动信号周期及运转步数，并计算出光感测元件的激发信号周期时间，以提高扫描速率的扫描方法。

背景技术

早期设计扫描器时，由于光感测元件的激发信号周期时间，受到曝光时间及储存每一像素所耗费时间的限制，使光感测元件的激发信号周期时间有一最小的极限，故习知方法，都以光感测元件的激发信号为最基础的时脉信号，亦即马达的驱动信号为光感测元件的激发信号的整倍数，这种做法限制了扫描的速率，以下举一例子予以说明。

请参照图1A，图1A表示习知的一种电荷耦合元件(Charge Coupled Device，以下简称CCD)模组激发方式。CCD模组10包括3条CCD感测器，在制作CCD感测器时，可针对红绿蓝三种不同波长的有色光分别制作不同的CCD感测器，以针对三原色曝光信号分别加以接收，而后经由三原色信号组合，使彩色重现；在此，可经由红光感测器100、绿光感测器110及蓝光感测器120三者达到上述功能。当然，亦可仅拾取单一颜色的影像信号，以单色显现接收到的曝光信号。习知的作法，当图像受光源照射时，会产生相对应于图像的曝光信号，光感测元件接收曝光后，由激发信号15对红光感测器100、绿光感测器110及蓝光感测器120同时激发，便可分别拾取出红光、绿光及蓝光影像信号。因此在作法上，便可将信号线105、115及125互相短接，使激发信号15可同时由信号线105、115及125分别馈入红光感测器100、绿光感测器110及蓝光感测器120，由于信号线105、115及125互相短接，因此所接收到的激发信号相同。

信号线102、112及122可分别将三原色影像信号同时馈入转换模组130，作为数据转换用。转换模组130可包括数个独立的模拟/数字转换器及一多工器140。藉由模拟/数字转换器104、114及124的作用，可将红光影像信号转换为红光数字信号、将绿光影像信号转换为绿光数字信号以及将蓝光影像信号转换为蓝光数字信号。而后，红光数字信号，绿光数字信号及蓝光数字信号可分别由信号线108、118及128同时馈入多工器140，此时多工器140可视实务应用需求，在红光数字信号、绿光数字信号与蓝光数字信号可分别由信号线108、118及128同时馈入多工器140，此时多工器140可视实务应用需求，在红光数字信号、绿光数字信号与蓝光数字信号间选择其一，并经由信号线142馈入储存装置中储存。

习知方法，可在激发信号15出现至下一激发信号再出现的周期时间内，多工器140并不切换其选择，亦即实际上一个激发信号仅固定拾取储存对应于一种光颜色的数据。另外一种做法，在一激发信号周期时间内，每一像素的周期时间内，多工器140可切换3次，用以依序拾取3种光颜色的数字信号并馈入储存装置150中储存。

一般CCD模组10是由马达4驱动，当然亦有其他如马达驱动被扫描文件而非CCD模组等情形，在此以马达4驱动CCD模组10为例加以说明。另一方面，在扫描器执行扫描工作之前，使用者可预先对扫描解析度进行设定，再依据预设解析度对图像进行扫描。一般而言，预设解析度愈高，所需的三原色数据愈多，所耗费的扫描时间也愈长，因此，CCD模组10的行进速率，与预设解析度有密切的关系；故马达4的运转速度得依据预设解析度而定。但由于习知方法，都以光感测元件的激发信号为最基础的时脉信号，因此，在作法上可将激发信号15馈入驱动器2，作为驱动器2的基础驱动时脉信号，再藉由驱动器2的作用，将驱动信号馈入马达4，使马达4得以带动CCD模组10，依序对图像进行扫描。而激发信号15与驱动信号间的关系如图1B所示。

请参照图1B，其表示习知方法中激发信号与驱动信号间的关系。马达4的运转方式由驱动信号所控制，驱动信号频率则与扫描器的预设解析度及激发信号15有关。举例来说，当预设解析度为300点/寸(dots per inch，以下简称dpi)时，相对于激发信号15的脉波160-166，驱动信号具有脉波170、173及176，也就是说，CCD模组10每激发三次后，使马达转动一步，信号间的相互关系如图所示。由于在马达运转的时间间隔内可将CCD模组10激发三次，当应用在每一激发信号周期时间内，多工器140不切换其选择的情况，藉由图1A电路运作，可储存三组数据，亦即储存对应于三种光颜色的数字信号，且每激发一次只储存一种颜色的光数字信号；当应用在每一像素的周期时间内，多工器140切换3次的情况，3种光颜色的数字信号，可在一激发信号周期时间内就储存完毕，为使马达维持定速运转及缓冲存储器容量有限之故，其他二次激发并不储存数据。

以下皆以每一激发信号周期时间内，多工器140不切换其选择的情况为例，加以说明。

当预设解析度为200dpi时，驱动信号相对于激发信号15具有脉冲180-186(180，182，184，186)，也就是说，CCD模组10每激发两激发两次后，使马达转动一步，信号间的相对关系如图所示。由于在马达运转的时间间隔内可将CCD模组10曝光两次，因此藉由图1A的电路运作，可储存两组数字信号。

当预设解析度为100dpi及75dpi时，驱动信号相对于激发信号15具有脉冲190-196(190，191，192，193，194，195，196)，也就是说，CCD模组10每激发一次，马达即随之转动一步，信号间的相对关系如图所示。由于马达运转的时间间隔与CCD模组10的激发信号周期相同，因此藉由图1A的电路运作，马达每运转一步可储存一组数据。

上文中提及，激发信号15具有脉波160-166，用以激发CCD模组10，每当CCD模组10被激发一次，即可经由上述信号处理程序，自三原色数据间选择其一并加以储存；由于影像重建需由三原色数字信号组合而得，因此三原色数字信号的需求量，与扫描器的预设解析度有关，解析度愈高，所需的颜色数据也愈多；一般而言，当解析度为300dpi时，所需的数据量约为100dpi时的3倍。由于颜色的取拾方式与本发明无关，因此不在此多加探讨。

如果CCD模组10被激发一次仅能拾取一种颜色数据，当CCD模组10需要在同一位置拾取3组颜色数据时，马达4便需要等待激发信号3个周期，待3组颜色数据自CCD模组10输出完毕后，方可将CCD模组10移动至下一个位置；再者，即使CCD模组10在每个位置仅需拾取单一颜色数据，马达也必须等待一个周期，在周期时间内将颜色数据自CCD模组10输出完毕后，方可将CD模组10移动至下一个位置，以拾取下一组数据。换句话说，马达的运转速度受限于激发信号15的频率，无法突破。

如果CCD模组10被激发一次就能拾取3组颜色数据，亦即在每一像素的周期时间内，多工器140切换3次的情况，3种光颜色的数字信号数据，在一激发信号周期时间内就已经储存完毕。但由于马达以激发信号为基础驱动时脉，因此马达的运转速度仍然受限于激发信号15的频率；更甚者，其他二次激发并不储存数据，使总体资源造成浪费。

综观以上所述，习知的扫描器所采用的图像扫描方法存在以下缺点：

一、如果光感测元件如CCD模组每激发一次，仅可在三原色数字信号间择一储存，则不仅扫描效率低，扫描速度亦无法突破。

二、由于马达以激发信号为基础驱动时脉信号，驱动信号频率无法超越激发信号频率，使扫描速度无法突破。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种驱动信号频率不受激发信号频率限制的图像扫描方法，以提高马达的运转速率。

本发明的另一目的，在于提供一种图像扫描方法，仅需将光感测元件激发一次，即可同时拾取三原色数字信号或只拾取一原色数字信号并加以储存，可大大提高扫描效率。

为达到上述目的，本发明采取如下方案：

本发明的扫描器图像扫描方法，包括下列步骤：

第一步骤，依据一预设解析度，决定一驱动信号的周期、一激发信号的周期及一运转步数，驱动信号的周期T_G与激发信号周期T_M、运转步数N之间符合T_M＝T_G*N的关系，其中N≥1；

第二步骤，依据驱动信号驱动电动机；

第三步骤，依据激发信号，将影像信号送出；以及

第四步骤，在激发信号的周期时间内，储存所述影像信号。

所述的方法，其中，所述驱动信号的周期依据所述预设解析度，经查表后决定。

所述的方法，其中，所述运转步数依据所述预设解析度，经查表后决定。

所述的方法，其中，所述激发信号的周期依据所述预设解析度，经查表后决定。

所述的方法，其中所述第四步骤还包括：将影像信号转换为数字信号；在所述激发信号的周期时间内，储存所述数字信号。

结合附图及较佳实施例，对本发明的特点详细说明如下：

附图说明：

图1A表示习知的一种CCD模组的电路方框示意图；

图1B表示习知激发信号与驱动信号间的关系；

图2为本发明的一较佳实施例，所提供的一种驱动信号示意图。

具体实施方式

如图1A所示，CCD模组可自一曝光信号中同时拾取三原色影像信号，其电路运作原理与习知方式相似，在此不再赘述；所不同的是，在同一激发信号周期内，当三原色数字信号(红光数字信号、绿光数字信号以及蓝光数字信号)分别经由信号线108、118及128馈入多工器140时，多工器140可将三原色数字信号一并馈入储存装置150中储存，或只选择其中一原色数字信号储存。当同时储存三原色数字信号时，本发明中的多工器140所采用的时序信号频率为三原色数字信号频率的3倍，因此，在数字信号每变化一次的周期时间内，多工器140可切换3次，用以依序拾取3组数字信号并馈入储存装置150中储存。当然，也可将某储存信号的周期加以分割，利用信号上升缘、下降缘与信号准位部分分别储存三原色数字信号，以达到同时储存三组数据的目的。

请参照图2，其表示本发明的一较佳实施例所提供的一种驱动信号示意图。如图所示，激发信号可包括脉波200，201，脉波200与201的时间间隔T即为激发信号周期。当扫描器的预设解析度为300dpi时，马达的驱动信号可包括脉波210，211，脉冲210，211的出现时机与激发信号的脉波相同，即马达每驱动CCD模组移动一步，即拾取一次曝光信号。因此在作法上，可视预设解析度的不同，决定驱动信号周期与马达所需的运转步数，并依据驱动信号周期与运转步数的乘积决定激发信号的周期，信号间的相对关系将于下文中加以叙述。

当扫描器的预设解析度为100dpi时，马达的驱动信号可包括脉波220，221，222，223，与驱动信号周期相比，此时的周期时间T为驱动信号周期的3倍，即马达每驱动CCD模组移动3步，才拾取一次曝光信号，因此解析度为300dpi时的1/3。

当扫描器的预设解析度为75dpi时，马达的驱动信号可包括脉波230，231，232，233，与驱动信号周期相比，此时的周期时间T为驱动信号周期的4倍，即马达每驱动CCD模组移动4步，才拾取一次曝光信号，因此解析度为300dpi时的1/4。

需要注意的是，在不同解析度下，驱动信号的周期不一定不同，亦不一定全然相同，这需视使用时机与设计者理念不同而有所差异；但重点在于本发明所提供的方法，不以激发信号为系统的最基础时脉，激发信号与驱动信号视为两独立的信号，一般取激发信号周期为驱动信号周期之整倍数，其倍率大于等于运转步数，具体实施时，由驱动信号周期与运转步数的乘积决定激发信号周期，因此驱动信号周期必不大于激发信号周期，是以马达的运转速度不受激发信号周期时间所限制，可大大提高马达运转速度，在低解析度时尤其明显。激发信号周期为驱动信号周期与运转步数的乘积，或驱动信号周期为激发信号周期除以运转步数是本发明的重要技术特征之一。

再者，虽本实施例是针对同时储存三原色影像信号的作法加以说明，但也可将此原理应用于拾取单色影像信号，此等作法亦不达本发明的精神。

在此分别就习知技术与本发明的作法列表说明如下：表1

解析度	300dpi	100dpi	75dpi
				激发信号周期	3ms	3ms	3ms
激发次数	3	1	1
				单位运转时间	9ms	3ms	3ms

表1是习知的中一激发周期内仅储存一组颜色数据的图像扫描方法，以扫描析度300dpi、100dpi与75dpi为例加以说明。第2列为激发信号周期，激发信号是用以激发CCD模组，并在激发信号的周期时间内，将拾取到的三原色影像信号输出。由于CCD模组自接收一曝光信号起，至影像信号输出完毕为止，需要一段操作时间，因此激发信号周期必须配合操作时间，方能发挥作用。因此假设操作时间为3毫秒(ms)，则激发信号周期便不可小于3ms，否则便会造成数据尚未输出完毕便被激发信号截断，使数据丧失；反之，若激发信号周期大于操作时间，便会造成数据传送完毕后无法立即将CCD模组曝光，使系统处于间置状态，降低扫描效率。因此，可以3ms作为激发信号周期，使数据的正确性与扫描速率得以兼顾。

第3列为激发次数，定义为马达每带动CCD模组移动1步，需要将CCD模组激发的次数。由于CCD模组每激发一次仅可储存一组颜色数据，因此解析度愈高，CCD模组在同一位置所需拾取的颜色数据愈多，激发次数亦随之增加。由表中可知，当解析度为300dpi时的3倍。由上文中可知，  驱动信号周期不小于激发信号周期，因此激发次数至少为1。

第4列为单位运转时间，定义为马达每带动CCD模组移动1步所需的时间，也就是马达每步的运转时间，与解析度高低有关。表2

解析度	300dpi	100dpi	75dpi
				激发信号周期	6ms	6ms	6ms
运转次数	1	3	4
				单位运转时间	6ms	2ms	1.5ms

表2是本发明的一较佳实施例，所提供的一种图像扫描方法，以扫描解析度300dpi、100dpi与75dpi为例加以说明。

第2列为激发信号周期，其设定的依据，将配合图1A详细说明如下：

首先说明第3列的运转步数，定义在激发信号的周期时间内，马达需要带动CCD模组移动的步数。同理，当解析度高时，所需显示的量较多，因此运转步数较低。举例来说，当解析度为300dpi时，可将CCD模组激发1次，待拾取三原色影像信号后，由马达带动行进3步，并将其激发，以拾取该处的影像信号，并重复此步骤，直至扫描完成；同理，当解析度为75dpi时，在激发信号周期时间内可将CCD模组移动4步。依此原则，当解析度愈低时，扫描速率愈快。因此，在实际应用中，可将解析度与相对应的马达运转步数列表，便可得知在不同解析度下，每拾取一次影像信号马达所需的运转步数；在执行扫描工作前，即可藉由预设解析度的设定，以查表方式得知所需的运转步数。

上文中提及，本发明所提供的图像扫描方法，仅需一次曝光程序，即可同时储存三原色数字信号，其作法是利用多工器140依序储存三组或单一颜色数据，其工作原理于上文中已详加说明，在此不再赘述。由于激发信号周期与CCD模组的操作时间有关，操作时间愈短的CCD模组成本愈高，因此基于生产成本等考量，在实际应用中，激发信号周期有一下限，无法依比例缩减。当然在理论上，所需的激发信号周期，可依解析度的设定值，作比例上的增减，例如解析度为100dpi时，所需的激发信号周期仅为300dpi时的1/3。因此，在实际应用中，可将解析度与相对应的马达驱动信号周期时间列表，计算激发信号周期时间等于驱动信号周期时间与运转步数的乘积，便可得知在不同解析度下，所需的激发周期时间，在执行扫描工作前，即可藉由预设解析度的设定，得知所需的激发信号周期。

第4列为单位运转时间，定义为马达每带动CCD模组移动1步所需的时间，也就是驱动信号周期时间，如上述所说，可列表查知，其与解析度高低有关。解析度愈低，单位运转时间愈短，扫描速率也愈快。

由上文可知，由于习知的马达驱动信号是依据激发信号而生，因此马达每步运转时间无法小于激发信号的周期时间；而本发明的驱动信号周期则可视解析度的需求，由激发信号周期切割而得，因此不大于激发信号的周期时间，故而可有效降低马达每步运转时间，此现象在低解析度时尤其明显。且由于应用本发明，可有一较长的激发信号周期时间，基于CCD模组的基本特性，其信号杂讯比亦可增加，也降低了系统对光源的亮度要求。

综观以上所述，本发明具有以下效果：

一、仅需将CCD模组激发一次即可同时拾取三原色或单色数字信号并加以储存，可大大提高扫描效率。

二、驱动信号周期不受激发信号周期的限制，可有效提高马达的运转速率，在低解析度时效果尤其显著。

三、激发信号周期时间较长，使信号杂讯比增加，并降低了系统对光源的亮度要求。

上述实施例是针对光感测元件中的CCD模组加以说明，但光感测元件的其他种类皆可适用于本发明。

Claims (11)

1.一种扫描器的图像扫描方法，其特征在于，包括：

第一步骤，依据一预设解析度，决定一驱动信号的周期、一激发信号的周期及一运转步数，驱动信号的周期T_G与激发信号周期T_M、运转步数N之间符合T_M＝T_G*N的关系，其中N≥1；

第二步骤，依据驱动信号驱动电动机；

第三步骤，依据激发信号，将影像信号送出；以及

第四步骤，在激发信号的周期时间内，储存所述影像信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动信号的周期依据所述预设解析度，经查表后决定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运转步数依据所述预设解析度，经查表后决定。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激发信号的周期依据所述预设解析度，经查表后决定。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第四步骤还包括：

将影像信号转换为数字信号；

在所述激发信号的周期时间内，储存所述数字信号。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述第一步骤包括依据一预设解析度，经查表后决定一电动机的运转步数及一驱动信号周期，并依据所述运转步数及驱动信号周期决定一激发信号的周期，且该激发信号周期T_M与该驱动信号周期T_G、运转步数N之间具有T_M＝T_G*N的关系，其中N≥1；

所述第三步骤包括依据激发信号，将一第一影像信号、一第二影像信号以及一第三影像信号送出；以及

所述第四步骤包括在激发信号的周期时间内，储存第一影像信号、第二影像信号以及第三影像信号。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述第一步骤包括依据一预设解析度，经查表后决定一电动机的运转步数及一激发信号周期，并依据所述运转步数及激发信号周期决定一驱动信号的周期，且该驱动信号周期T_G与该激发信号周期T_M、运转步数N之间具有T_G＝T_M/N的关系，其中N≥1；

所述第三步骤包括依据激发信号，将一第一影像信号、一第二影像信号以及一第三影像信号送出；以及

所述第四步骤包括在激发信号的周期时间内，储存第一影像信号、第二影像信号以及第三影像信号。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于：所述储存第一影像信号、第二影像信号以及第三影像信号的步骤还包括：

将第一影像信号转换为一第一数字信号；

将第二影像信号转换为一第二数字信号；

将第三影像信号转换为一第三数字信号；以及

在所述激发信号的周期时间内，储存第一数字信号、第二数字信号以及第三数字信号。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述第一步骤包括依据一预设解析度，经查表后决定一电动机的运转步数及一驱动信号周期，并依据所述运转步数及驱动信号周期决定一激发信号的周期，且该激发信号周期T_M与该驱动信号周期T_G、运转步数N之间具有T_M＝T_G*N的关系，其中N≥1；

所述第三步骤包括依据激发信号，将一第一影像信号、一第二影像信号以及一第三影像信号送出；以及

所述第四步骤包括在激发信号的周期时间内，储存第一影像信号、第二影像信号以及第三影像信号三者择一的信号。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述第一步骤包括依据一预设解析度，经查表后决定一电动机的运转步数及一激发信号周期，并依据所述运转步数及激发信号周期决定一驱动信号的周期，且该驱动信号周期T_G与该激发信号周期T_M、运转步数N之间具有T_G＝T_M/N的关系，其中N≥1；

所述第三步骤包括依据激发信号，将一第一影像信号、一第二影像信号以及一第三影像信号送出；以及

所述第四步骤包括在激发信号的周期时间内，储存第一影像信号、第二影像信号以及第三影像信号三者择一的信号。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述储存第一影像信号、第二影像信号以及第三影像信号三者择一的信号的步骤还包括：

将第一影像信号转换为一第一数字信号；

将第二影像信号转换为一第二数字信号；

将第三影像信号转换为一第三数字信号；以及

在所述激发信号的周期时间内，储存第一数字信号、第二数字信号以及第三数字信号三者择一的信号。

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