CN1132404C - 图像扫描设备和方法,以及反光镜驱动方法和机构 - Google Patents

Abstract

本发明能够利用由一个位于固定位置的一维图像传感器和一反光镜构成的简单结构，在副扫描方向上对放置在平台上的扫描介质上的图像进行扫描。一具有固定转速的驱动源被用于使反光镜做非线性角速度变化的转动。驱动源的转动被一连接有四节点连杆机构的驱动机构传递给反光镜，并使反光镜做非线性角速度变化的转动，从而使扫描介质上的扫描位置可在副扫描方向上以固定的线速度进行移动。

Description

图像扫描设备和方法，以及反光镜 驱动方法和机构

技术领域

本发明涉及一种用于对读入介质(如一张纸)上的图像进行扫描的图像扫描设备和方法，以及一种用于驱动反光镜旋转的反光镜驱动方法和机构。

背景技术

一般来说，平台式图像扫描仪已经被广泛地用于读入/扫描位于读入介质(如稿件)表面上的图像。这种平台式图像扫描仪一般含有一个以水平方向放置的接触玻璃以作为介质摆放装置。在此接触玻璃之下，装有图像扫描机构。

这个图像扫描机构包括，例如，一个图像传感器，它含有多个在主扫描方向上排列的成像单元，以及一个支撑体，它用于支撑图像传感器并使其位置与接触玻璃相平行，而且还可使图像传感器在副扫描方向上移动。在这种平台式图像扫描仪中，位于接触玻璃上的读入介质的图像可被扫描为在副扫描方向上的多个连续主扫描行。

应该注意，这种平台式图像扫描仪具有一种模式，即，图像传感器被固定，有一对扫描镜在副扫描方向上移动以对读入介质上的图像进行扫描。另有一种图像扫描设备，其图像传感器也是固定的，只是接触玻璃在副扫描方向上移动。还有一种图像扫描设备，其图像传感器固定，是作为读入介质的稿件被送纸机构带动而在副扫描方向上移动。

在上述使用接触玻璃的图像扫描设备中，读入介质被图像朝下地放置在接触玻璃上，因而用户不能观察正在进行扫描的图像。

另外，在具有固定图像传感器的模式中，读入介质则被图像朝上地放置在送纸机构上，因而用户可以观察到正在进行扫描的图像。但是，当在纸张传送机构上放置相对薄一些的纸张时，可能造成纸张传送机构出现夹纸现象。

这些问题已经由日本专利申请No.6-13307和No.6-294160中所揭示的图像扫描设备所解决。这些图像扫描设备包括一个作为介质放置装置的平台，读入介质就置于其上，在这个平台的上方，有一个由支撑臂支撑的扫描头。

这个扫描头含有一个图像传感器，一个光学成像系统，以及一个置于扫描头内的反光镜。该反光镜由一旋转轴支撑，此旋转轴与主扫描方向平行。反光镜可将一束图像光(即，从读入介质发出或反射的光)向与主扫描方向垂直相交的预定方向反射。

图像传感器具有一维结构，它由多个在主扫描方向上排列的成像单元构成，以用于读入由大量点构成的主扫描行。另外，反光镜的旋转可使得主扫描行的读入位置向副扫描方向移动。因此，一个二维图像可作为在副扫描方向上的多个连续主扫描行而被读入/扫描。

在具有上述结构的图像扫描设备中，读入介质是图像朝上地放置在平台上。也就是说，用户可以观察正在进行扫描的图像。另外，它也不需要由送纸机构来传送读入介质。因此，在对一张很薄的纸或厚书上一页纸上的图像进行读入时就不会出现问题。

上述图像扫描设备中，在反光镜转动以执行对扫描介质进行副扫描时会出现一个问题，即，如果反光镜以一固定角速度转动，则扫描介质上扫描位置的副扫描速度将产生波动。

也就是说，当处于中心位置的图像被以直角扫描时，副扫描的线速度变得最小，而且随着扫描位置从稿件的中心向两边部分移动，此线速度将逐渐增大。如果在这种状态下，图像传感器以一固定间隔读入主扫描行，则中心部分的图像数据将被扩展，而两端的图像数据则将被压缩。

例如，可以采用电子控制的方法来控制图像传感器的扫描间隔(它对应于反光镜的转动角度)，或者也可对扫描得到的图像数据进行数据处理。但是，这些都需要进行复杂的处理工作。在前者的情况中，图像传感器的光接收量将被改变，而在后者的情况下，图像数据的分辨率将被最终降低。

为了解决上述问题，一般来说，反光镜的角速度都以非线性方式而变化，这样就可使扫描介质上的扫描位置以一固定线速度在副扫描方向上移动。因此，为了控制反光镜的转动角速度，将采用音圈电机作为驱动源以对反光镜的旋转进行伺服控制。但是，这将使电路的结构变得复杂，从而既降低了生产率而且还不能减小设备的尺寸。

发明内容

因此本发明的一个目的就是提供这样一种图像扫描方法和设备，它们利用反光镜旋转来进行副扫描，而且其反光镜转动的角速度被一简单结构控制成非线性变化，从而使副扫描速度保持固定。

根据本发明所述的图像扫描方法包括以下步骤：用反光镜将图像光(它由介质上的图像产生，该介质在一平面上在主扫描方向和副扫描方向上连续排列)向与主扫描方向垂直相交的预定方向反射；将经反射的图像光入射至一光学成像系统，以便在图像传感器(它由多个按与主扫描方向平行的方向而排列的成像单元构成)的位置上获得成像；用驱动源的驱动力使反光镜(它由一与主扫描方向平行的转轴来支承旋转)转动，以便使介质上图像传感器的扫描位置在副扫描方向上移动；

上述驱动源提供固定角速度的旋转，该固定角速度旋转经一四节点连杆机构的转换，就可使反光镜以非线性变化的角速度而转动，这样就可使介质上图像传感器的扫描位置在副扫描方向上以固定线速度移动。

因此，从待扫描图像上产生的图像光被反光镜向与主扫描方向垂直相交的预定方向反射，从而使光学成像系统在图像传感器的光接收位置上成像，进而使图像光被图像传感器的多个成像单元作为主扫描行而读入。此处，反光镜的转动使得扫描介质上图像传感器的扫描位置在副扫描方向上移动。因此，一个二维图像就被扫描成为在副扫描方向上的多个连续主扫描行。驱动源的固定角速度被一个四节点连杆机构转换为反光镜旋转的非线性变化角速度，从而使得扫描介质上图像传感器的扫描位置在副扫描方向上以固定线速度移动。

应该注意，术语“图像光”代表了一个可反映扫描介质上图像的光波。例如，图像光可以是扫描介质上图像的反射光或是通过扫描介质图像而发出的光。另外，主扫描方向代表了图像传感器中多个成像单元的排列方向，而副扫描方向则代表与投射到扫描介质表面上的主扫描方向垂直相交的方向。

根据本发明所述的图像扫描设备包括：介质放置装置，它可将表面上有待扫描图像的扫描介质按照连续主扫描方向和副扫描方向放置在一个平台上；一反光镜，它可将由所述介质放置装置安放的所述介质上的所述图像产生的图像光向与所述主扫描方向垂直相交的预定方向反射；一图像聚光系统，它可使所述经反射的反射图像光在一个预定位置聚焦；一位于所述图像聚光系统的聚焦位置上的图像传感器，它由多个按与所述主扫描方向平行的方向排列的成像单元构成；一用于在固定的角速度下旋转的驱动源；一镜支撑机构，用于支承所述反光镜，以通过与所述主扫描方向平行安置的转轴，使所述反光镜能转动；以及一具有与所述驱动源相连接的四节点连杆机构的镜驱动机构，用于使所述反光镜以非线性变化的角速度旋转，从而使得所述介质上的所述图像传感器的扫描位置按所述副扫描方向以固定线速度移动，其中所述四节点连杆机构包括：连接到所述驱动源的小曲柄形驱动连杆；连接到所述反射镜的长曲柄形从动连杆；以及用于连接所述驱动连杆的一末端及所述从动连杆一末端的互锁连杆。

因此，扫描介质被按照连续主扫描方向和副扫描方向放置在稿件区域的平台上。由扫描介质产生的图像光被反光镜向与主扫描方向垂直相交的预定方向反射。经反射的图像光被光学成像系统聚焦在一个预定位置。形成图像的图像光被图像传感器中在主扫描方向上排列的多个成像单元作为一个一维主扫描行而读入。

此处，被反光镜支撑机构上与主扫描方向平行的转轴支撑的反光镜由一个以驱动源来驱动的反光镜驱动机构来驱使转动，从而使扫描图像上图像传感器的扫描位置向副扫描方向移动。因此，一个二维图像可作为在副扫描方向上的多个连续主扫描行而被读入/扫描。应该注意，驱动源固定角速度的旋转被反光镜驱动机构转换为反光镜的非线性变化角速度旋转，从而使得扫描介质上图像传感器的扫描位置在副扫描方向上以固定线速度移动。

根据本发明的另一方面，反光镜驱动机构含有一个四节点连杆机构。此四节点连杆机构可将驱动源固定角速度的旋转转换为反光镜的非线性变化角速度旋转。

仍根据本发明的另一方面所述，连杆机构含有：一与驱动源相连的小曲柄形驱动连杆；一与反光镜相连的长曲柄形从动连杆；以及一个用于将驱动连杆的一端与从动连杆的一端相连起来的互锁连杆。其中，当进入反光镜的图像光的光路与扫描图像约成直角相交时，驱动连杆与互锁连杆也约成直角。

这样，当与驱动源相连的驱动连杆被以一固定角速度转动时，与互锁连杆相连的从动连杆也被转动。当互锁连杆与驱动连杆约成直角时，互锁连杆移动的速度最大。在这种状态下，从动连杆也具有最大的角速度。

根据本发明所述的一种用于移动一可转动的反光镜的镜驱动方法，用于以一种方式反射从所述扫描介质的扫描图像产生的并由图像传感器接收的图像光，所述方式为与所述图像传感器有关的所述图像光的聚焦点在副扫描方向上作直线移动；其中用四节点连杆机构使驱动源固定角速度的转动被转换为反光镜非线性变化角速度的转动，从而使在所述图像传感器上所述图像光的所述聚焦点在副扫描方向上以一固定线速度移动。

因此，固定角速度的旋转就被四节点连杆机构转换为反光镜非线性变化角速度的旋转，从而使得光路与平面的交叉点以固定线速度移动。

根据本发明所述的反光镜驱动机构包括：一短曲柄形驱动连杆，其被驱动做固定角速度旋转；一长曲柄形从动连杆，其与支承在转轴上的反光镜相连；以及一互锁连杆，其用于将所述驱动连杆的一端与所述从动连杆的一端连接起来；其中，当从扫描介质的扫描图像产生并由所述反射镜反射的图像光由图像传感器接收并以直角进入所述图像传感器时，所述驱动连杆也与所述互锁连杆近似垂直。

当驱动连杆以一固定角速度旋转时，则通过互锁连杆与驱动连杆相连的从动连杆也将转动。当互锁连杆与驱动连杆近似垂直时，互锁连杆将具有最大移动速度。在这种状态下，从动连杆也就具有最大角速度。

附图说明

图1是一个截面图，它显示了一个可作为根据本发明实施例图像扫描设备的立式扫描仪的扫描块的内部结构。

图2是立式扫描仪整体外观的平面图。

图3是立式扫描仪整体外观的正视图。

图4A示意性地显示了正好处于扫描之后，进行枕形(pincushion)校正之前的图像数据；而图4B则示意性地显示了进行枕形校正之后的图像数据。

图5是一个截面图，它显示了图像扫描初始阶段时立式扫描仪中图像扫描块的内部状态。

图6是一个截面图，它显示了图像扫描中间阶段时立式扫描仪中图像扫描块的内部状态。

图7是一个截面图，它显示了图像扫描末了阶段时立式扫描仪中图像扫描块的内部状态。

具体实施方式

以下将参考附图对一个可作为根据本发明实施例所述图像扫描设备的立式扫描仪进行说明。应该注意，图1是一个截面图，它显示了一个扫描块的内部结构，而该扫描块是立式扫描仪的一个重要组成部分。图2和图3分别是此立式扫描仪整体外观的平面图和正视图。图4示意性地显示了对待扫描图像进行扫描所得到的图像数据。图4A是处于枕形校正之前图像数据的状态，图4B则是处于枕形校正之后图像数据的状态。图5到图7显示了扫描过程中扫描头内部状态的变化。图5是初始状态，图6是中间状态，图7则是扫描过程的末了状态。

如图2和图3所示，根据本发明实施例所述的立式扫描仪1包括一用来放置介质的稿件平台2。在此平台的左部有一个稿件区域3。在图2中，稿件的前端在上，尾端在下。主扫描方向是沿稿件区从左向右，而副扫描方向则沿稿件区从上向下，因此形成了一个连续的平面。

在支撑臂4上安装有一个扫描头5，而支撑臂4则从稿件区域左上部的外侧竖直伸出。如图3所示，扫描头5包括一个盒状扫描块7和一个与支撑臂4相连的支撑块6。扫描块7含有一个空室8，在空室8中有一个扫描窗9，它与图2中稿件区域的左上角相对应。

现在参考图1，扫描头5的扫描块7包括一个反光镜11，它位于扫描窗9的上方。该反光镜被支撑为使其反射面与扫描头5的水平方向以及稿件区域的垂直方向都约呈45度角。应该注意，此反光镜11由一反光镜支撑机构12可旋转地支撑。而反光镜支撑机构12具有一个与主扫描方向(即，沿稿件区域从左到右的方向)相平行的转轴13。

在反光镜旁有一个单焦透镜14。作为光学成像系统的单焦透镜14，其光轴沿与副扫描方向平行的方向伸出。该单焦透镜14由构件支撑机构支撑(未画出)，构件支撑机构由一导轨和一镜柱以这样一种方式组成，即，它可使单焦透镜14沿与副扫描方向平行的方向移动。

扫描块7还包括一个位于扫描块深处的图像传感器15。图像传感器15包括多个成像单元16，它们由电荷耦合器件(CCD)或类似器件构成，这些器件在主扫描方向上排列成一维结构。

在根据本发明所述的立式扫描仪1中，扫描光路是从稿件平台2上的稿件区3到反光镜11，再从反光镜通过单焦透镜14到图像传感器15而形成。图像传感器15被放置在单焦透镜14对扫描区域内扫描图像成像所在的位置。

另外，在根据本实施例所述的立式扫描仪1中，扫描头5的扫描块7还包括一个内置步进电机21以作为一个有固定角速度的驱动源。此步进电机21通过一齿轮组22与连杆机构23和凸轮机构24相连。

连杆机构23与可旋转的反光镜11相连。因此，齿轮组22和连杆机构23构成了反光镜驱动机构25以用于转动反光镜11。凸轮机构与可移动的单焦透镜14相连接。凸轮机构24和连杆机构23都与齿轮组22相连。因此，凸轮机构24可作为移动校正机构以用于结合反光镜11的旋转来移动单焦透镜14。

更具体地说，齿轮组22中的最后的齿轮26是扇形的，它只能以一预定角度进行往返运动。该最后的齿轮26的转轴27与连杆机构23相连，并构成了一个四节点连杆机构。

也就是说，齿轮组22中最后的齿轮26的转轴27直接与一个驱动连杆28相连接，该连杆相对较短，而反光镜支撑机构12的转轴13则直接与一个从动连杆29相连接，该连杆相对较长。

这些连杆28和29的底部通过一互锁连杆30相连。当图像传感器15扫描至正好位于反光镜11之下的稿件区域位置时，连杆28和29几乎处于相互垂直的位置。也就是说，当从反光镜11发出的光路近似垂直于稿件区域3的表面时，连杆28和29都近似地垂直于互锁连杆30。

由于连杆机构23具有上述结构，所以即使步进电机21的角速度和最后的齿轮26的角速度都是固定的，反光镜11的转动角速度也会发生变化。即，在本实施例所述的立式扫描仪1中，如上所述，扫描头5的扫描窗9被直接放置在稿件区域3左上角的上方。连杆机构23的形成使得当稿件区域3上的扫描位置正好位于扫描窗9之下时，反光镜11具有最高的角速度，而当稿件区域3上的扫描位置从扫描窗的正下方移开时，反光镜11的角速度也随之减小。

另外，作为修正机构的凸轮33被直接连接到一从动齿轮31(它是齿轮组22的最后几个齿轮之一)的转轴32上。凸轮33与凸轮顶杆34相邻，该凸轮33具有一种螺旋结构，其外围表面逐渐远离凸轮中心。凸轮顶杆34就与此外围表面相邻。

凸轮顶杆34的轴向臂结构以近似竖直的方向伸出。凸轮顶杆34由其底部支撑从而使它可以作往返运动。凸轮顶杆34可以被一弹性机构(如弹簧线圈)(未画出)推向凸轮33。因此，凸轮顶杆34的顶端与凸轮33的外围表面相邻，其中心部分则与单焦透镜14连接。

具有上述结构的高速凸轮结构24的构成使得单焦透镜14可以以一非固定的速度进行往返运动，即使步进电机21和从动齿轮31根据图像扫描而以一个固定速度按固定方向转动时也是如此。亦即，在本实施例所述的立式扫描仪1中，如上所述，扫描头5的扫描窗9被置于稿件区域3左上角的上方。凸轮机构24的构成如下，当稿件区域3中的待扫描位置正好位于扫描窗9的下方时，单焦透镜14和图像传感器15之间的距离最短，随着扫描位置从稿件区域3左上角移开，这个距离也逐渐变大。

应该注意的是，如图2所示，根据本实施例所述的立式扫描仪1包括一个内置的击打式打印机42。此击打式打印机42的端面上有一个位置导轨43，它对应于稿件区域3的上端。另外，在击打式打印机42和稿件区域3的右边有一个工作区域44以用于操纵稿件。

此外，在根据本发明所述的立式扫描仪1中，如上所述，扫描头5的扫描块7包括多个内置的光学元件和可移动机构，它们由一个驱动控制电路板(未画出)和一个图像处理电路板(未画出)一起来控制和驱动，该驱动控制电路板包含在扫描头5的支撑块6中。支撑块6中内置电路的导线包含在支撑臂4中并且与一个位于稿件平台2侧面或内部的接口(未画出)相连。

如上所述，在根据本发明所述的立式扫描仪1中，扫描头5的扫描块7被放置在稿件区域3左上角的上方。因此，如图4A所示，由扫描获得的图像数据是这样的，即，稿件的低端被移向左侧。在例如扫描头5的支撑块6之中的内置图像处理电路中含有用于将图像数据恢复为正确形式的控制程序和处理参数，如图4B所示。

上述图像处理通常被称为枕形校正。扫描头扫描一个稿件，即，图像数据的解析度高于末了阶段所需的解析度。主扫描的数字数据被提交给使用与副扫描位置相对应的转换表的数据处理过程，从而将如图4A所示的变形数据校正为如图4B所示的正常直角形式，这样就可在主扫描行的整个长度内获得一致性。

另外，在根据本实施例所述的立式扫描仪1中，如上所述，扫描头5由支撑臂4支撑并位于稿件区域3左上角的上方。支撑臂4由一个臂轴支撑机构(未画出)支撑，该机构位于稿件平台内，它使得支撑臂4可以在水平方向上向上旋转。支撑臂4被一臂锁机构(未画出)固定支持，从而使扫描块7放置在稿件区域3左上角的上方。当此臂锁机构被松开后，支撑臂4就可以在水平方向中转动，从而使扫描头5从稿件区域左上角的上方移向打印机的背面。

使用此立式扫描仪1的用户例如可以坐在稿件平台2前面，对稿件45边扫描边阅读。由于稿件45无需用送纸机构来传送，也就不会出现夹纸现象。

放置在稿件区域3中的稿件45被由支撑臂4支撑的扫描头5中的扫描块7来扫描。此处，当扫描位置因反光镜11的旋转而在副扫描方向上移动时，主扫描行将被固定在扫描块7之中的一维图像传感器15所扫描。因此，扫描块7无需移出稿件区域。

如上所述，处于固定位置的扫描块7通过反光镜11的旋转将扫描位置向副扫描方向移动，因此，扫描光路的长度将随反光镜11的旋转而发生变化。在根据本发明的立式扫描仪1中，单焦透镜14与反光镜11的旋转互锁，从而使它沿光轴方向移动上，这样就可以总保持在图像传感器15上的成像较好。

更具体地说，图5显示了反光镜11的初始位置，此时反光镜11与水平面成的角度最大，且扫描光路稍微倾斜于竖直方向。在这种状态下，扫描块7将对稿件顶部进行扫描。

此处，在连杆机构23中，连杆28和29的低端在背面位置被支撑。在凸轮机构24中，凸轮推杆34与凸轮33的最大直径部分相邻接。因此，单焦透镜14轻微地离开图像传感器15。在这种状态下，由单焦透镜14所产生的稿件区域的成像位置与图像传感器15的光接收位置相符合，而且从稿件上扫描得到的图像也较好地形成于图像传感器15的位置上。

扫描操作从上述的初始状态开始，如图6所示，反光镜11被转动，使得它与水平面的角度减小且光路位于竖直方向。接下来，如图7所示，反光镜11进一步转动，它与水平面的角度也进一步减小且光路也被倾斜，从而实现对稿件底部的扫描。这样，扫描位置就从稿件45的顶部移动到底部。

此处，在连杆机构23中，随着凸轮33按顺时针旋转，连杆28和29的低端也将向副扫描方向移动。凸轮推杆34先与凸轮33较小直径的部分接合，再与凸轮33最大直径部分相接合。因此，单焦透镜14将先接近图像传感器15然后再原路返回。

如上所述，在根据本实施例所述的立式扫描仪1中，当从稿件45的顶部到底部进行扫描时，光路长度将首先轻微减小然后再增加。这样，被扫描的图像总能够较好地形成于图像传感器15的位置上。即，被固定支撑的扫描块7能够较好地扫描位于稿件区域中的整个稿件。

另外，在根据本实施例所述的立式扫描仪中，反光镜11转动的角速度首先增加然后减小，从而使稿件上副扫描的线速度保持固定。因此，如果图像传感器15以固定的间隔执行读操作，就可以固定的间隔从稿件45的图像上读出主扫描行。

还有，在根据本发明所述的立式扫描仪1中，如上所述，反光镜的旋转速度以非线性的方式变化，因而使得单焦透镜14也以非线性变化的速度做作往返运动。这些操作由连杆机构23和凸轮机构24来实现。其中凸轮机构24被以固定速度转动的步进电机21驱动。

因此，上述反光镜11和单焦透镜14的操作不需要由电子控制来操纵。用一简单的结构就可以精确地控制反光镜11和单焦透镜14的位置。另外，用于转动反光镜11的连杆机构23和用于移动单焦透镜14的凸轮机构24被机械互锁并由一个步进电机21驱动。这样就减少了所需的部件数目并减少了设备的总重量，同时还提高了生产效率。因此，上述结构可适当地将反光镜11的操作和单焦透镜14的操作互锁起来，而后者的操作是与前者的操作不同的。

根据本发明所述的立式扫描仪1利用单焦透镜14作为光学成像系统，从而将从稿件区域3扫描到的图像成像于图像传感器15上。即，此光路也非常简单。聚焦点位置的校正仅由一个光学元件(即，单焦透镜14)的移动来完成。这种简单结构减少了步进电机21的负荷。

应该注意，在根据本发明所述的立式扫描仪1中，如上所述，击打式打印机42被安置在稿件区域3之后且工作区44位于其右侧。这就保证为用户提供了较好的可操作性。另外，位于击打式打印机42前端的位置导轨43可以将稿件45精确地放入稿件区域3中。

还有，在本实施例的立式扫描仪1中，用于对稿件区域3中的稿件45进行扫描的扫描头5没有被放在稿件区域3中心的上方，而是放在稿件区域3左上角的上方。这就为手动更换稿件45提供了较好的可操作性。

另外，支撑扫描头5的支撑臂4可被旋转。如果需要的话，可松开臂锁机构以转动支撑臂4，从而将扫描头5移出稿件区域3。这样，当没有稿件要扫描时，稿件区域3可作为工作区域44的延续区域来使用，这也提高了可操作性。

另外，由于扫描头5没有被置于稿件区域3中心的上方，如图4所示，所以扫描得到的图像数据将发生变形，但是因为图像数据被提交给图像处理电路并进行了枕形校正，因而可以向外输出正常状态的图像数据。

还有，在根据本实施例所述的立式扫描仪1中，扫描块7通过支撑块6与支撑臂4相连。此用于恰当放置扫描块7的支撑块6还可用于容纳各种电路。因此支撑块6的内部空间也得到了有效利用，从而减少了所需的整体空间。

应该注意，本发明并不受上述实施例的限制，对它可以作多种方式的修改而不脱离本发明的精神。例如，在上述实施例中，扫描头5被置于稿件平台2的上方，从而使处于稿件表面上的图像在被扫描的同时，也可被用户观察到。

但是，也可以将上述扫描头的内部结构反转过来，并将扫描头5置于接触玻璃之下，这样就构成了一个平台型扫描仪(未画出)。在这种情况下，可将接触玻璃之下的机构减少，因为没有必要移动图像传感器15和一对扫描镜。

另外，在上述实施例中，单焦透镜14可以移动以校正与稿件45上的副扫描位置相对应的聚焦点位置。另一方面，也可以移动图像传感器15而不动单焦透镜14，或者可使图像传感器15和单焦透镜14都移动。但是，移动连有导线的图像传感器15并不好，最好是如上所述移动单焦透镜14。

另外，在上述实施例中，为了简化结构，上述光学成像系统仅包括一个单焦透镜14。另一方面，也可用多个透镜来构成这个光学成像系统。但是，最好使这个光学成像系统就包括一个单焦透镜14，因为这样就只需移动一个部件。

还有，在上述实施例中，反光镜11是由连杆机构23以非线性变化的速度转动，因而单焦透镜14是由凸轮机构24以非线性变化的速度而带动的。另一方面，也可以用凸轮机构来转动反光镜11，而用连杆机构来移动单焦透镜14。

另外，在上述实施例中，图像传感器15含有在主扫描方向上排成一列的成像单元16。当然，也可以将成像单元排成多列以便同时扫描多个主扫描行，或者可使成像单元16交错排列以增加时分扫描方法的解析度。

还有，在上述实施例中，扫描头被放置在稿件区域3左上角的上方，以便在图像数据进行枕形校正时提高可操作性。另一方面，也可以将扫描头5安置在稿件区域3上所需位置的上方。

例如，如果将扫描头5安置在稿件区域3中心的上方，则图像数据将左右对称，从而可以简化校正过程。如果扫描头5被安置在稿件区域3中心的上方，图像不光左右对称而且还上下对称，从而可以进一步简化校正过程。

在将扫描头5置于稿件区域中心上方的情况下，图像数据左右和上下都对称，但是从可操作性(如更换稿件)的角度来看，则最好将扫描头5安置在稿件区域3左上角的上方。

还有，在上述实施例中，以固定速度转动的步进电机21通过齿轮组33与连杆机构23和反光镜驱动机构25相连接，从而使反光镜11以非线性变化的角速度而转动，进而使得图像传感器15在副扫描方向上、以固定速度来扫描稿件区域3。

上述反光镜驱动机构25也可以用于对由激光源产生的激光束所反射的光进行扫描，从而可在无需使用fθ透镜的情况下，实现激光打印机(未画出)(即，以一固定速度将主扫描行写入光敏材料的表面上)和图像投影设备(未画出)(即，以一固定速度将主扫描行显示在墙面上)的功能。

本发明具有上述结构，其特点如下。

根据本发明的图像扫描方法包括以下步骤：用反光镜将图像光(它由介质上的图像产生，该介质在一平面上在主扫描方向上和副扫描方向连续排列)向与主扫描方向垂直相交的预定方向反射；将经反射的图像光入射至一光学成像系统，以便在图像传感器(它由多个按与主扫描方向平行的方向而排列的成像单元构成)的位置上获得成像；用驱动源的驱动力使反光镜(它由一与主扫描方向平行的转轴来支承旋转)转动，以便使介质上图像传感器的扫描位置在副扫描方向上移动；上述驱动源所提供的固定角速度的旋转经一四节点连杆机构的转换，就可使反光镜以非线性变化的角速度而转动，这样就可使介质上图像传感器的扫描位置在副扫描方向上以固定线速度移动。

因此，可以在副扫描方向上以一固定线速度来移动扫描介质上图像传感器的扫描位置，从而可以用一个简单的结构就能较好地对扫描介质上的图像进行扫描。

根据本发明的图像扫描设备包括：介质放置装置，它可将表面上有待扫描图像的扫描介质按照连续主扫描方向和副扫描方向放置在一个平台上；一反光镜，它可将图像光(它由介质上的图像产生，该介质由介质放置装置来安放)向与主扫描方向垂直相交的预定方向反射；一光学成像系统，它可使经反射的图像光在一个预定位置成像；一位于该光学成像系统的成像位置上的图像传感器，它由多个按与主扫描方向平行的方向而排列的成像单元构成；一用于产生预定驱动力的驱动源；一反光镜支撑机构，它含有一个用于支承反光镜的转轴，从而使该机构能以与主扫描方向相平行的方向转动；以及一与驱动源相连接的反光镜驱动机构，它能使反光镜以非线性变化的角速度旋转，从而使得扫描介质上图像传感器的扫描位置在副扫描方向上以固定线速度移动。

因此，可以在副扫描方向上以一固定线速度来移动扫描介质上图像传感器的扫描位置，从而可以用一个简单的结构就能较好地对扫描介质上的图像进行扫描。

根据本发明的这种图像扫描设备的特征还在于其反光镜驱动机构由一四节点连杆机构构成。

此四节点连杆机构能够很容易地将具有固定角速度的驱动源的转动转换为反光镜的非线性变化角速度的转动。

根据本发明的这种图像扫描设备的特征还在于其连杆机构含有：一与驱动源相连的小曲柄形驱动连杆；一与反光镜相连的长曲柄形从动连杆；以及一个用于将驱动连杆的一端与从动连杆的一端相连起来的互锁连杆。其中，当进入反光镜的图像光的光路与扫描图像约成直角相交时，驱动连杆与互锁连杆也约成直角。

这样，利用此简单结构就可以获得扫描介质上扫描位置的固定线速度。

根据本发明所述的反光镜驱动方法能驱动一可转动的反光镜，并使其反射的光路能以这样一种方式穿过一预定点和一预定平面，即，使该光路与平面的交叉点作直线运动。其中固定角速度的转动转换为非线性变化角速度的转动，从而使交叉点能以一固定线速度移动。

因此，利用此简单结构就可以使光路和平面的交叉点以固定线速度移动。

根据本发明所述的反光镜驱动机构包括：一短曲柄形驱动连杆，它被驱使做固定角速度旋转；一长曲柄形从动连杆，它与支承在转轴上的反光镜相连；以及一互锁连杆，它用于将驱动连杆的一端与从动连杆的一端连接起来，这种机构的特征在于，如果由反光镜反射的光路穿过一预定点和一预定平面，则当光路与该平面近似垂直相交时，驱动连杆也与互锁连杆近似垂直。

因此，利用此简单结构就可以使光路和平面的交叉点以固定线速度移动。

本发明可以用其它的具体形式来体现而不脱离其精神或主要特征。因此，本发明的实施例在各方面都应被认为是说明性的，而不是限制性的。本发明的范围由附加权利要求而不是上述说明来确定，所有从权利要求的含义和范围中引申出来的变化都包括在本发明之内。

日本专利申请No.09-253348(于1997年9月18日申请)——包括说明书、权利要求、附图及摘要——都一并作为本文的参考。

Claims (5)

1.一种图像扫描方法，其特征在于包括以下步骤：用反光镜将在一平面上在主扫描方向和副扫描方向上连续排列的介质所产生的图像光向与主扫描方向垂直相交的预定方向反射；将上述经反射的图像光入射至一光学成像系统，以便在由多个按与所述主扫描方向平行的方向排列的成像单元构成的传感器的位置上获得成像；用驱动源的驱动力使由一与所述主扫描方向平行的转轴支承的所述反光镜转动，以便使所述介质上所述图像传感器的扫描位置按所述副扫描方向移动；

其中所述驱动源的特征在于它提供一固定角速度的旋转，该固定角速度的旋转经一四节点连杆机构转换，使所述反光镜以非线性变化的角速度进行所述转动，这样就可使所述介质上所述图像传感器的扫描位置按所述副扫描方向以固定线速度移动。

2.一种图像扫描设备，其特征在于包括：

介质放置装置，它可将表面上有待扫描图像的扫描介质按照连续主扫描方向和副扫描方向放置在一个平台上；

一反光镜，它可将由所述介质放置装置安放的所述介质上的所述图像产生的图像光向与所述主扫描方向垂直相交的预定方向反射；

一图像聚光系统，它可使所述经反射的反射图像光在一个预定位置聚焦；

一位于所述图像聚光系统的聚焦位置上的图像传感器，它由多个按与所述主扫描方向平行的方向排列的成像单元构成；

一用于在固定的角速度下旋转的驱动源；

一镜支撑机构，用于支承所述反光镜，以通过与所述主扫描方向平行安置的转轴，使所述反光镜能转动；以及

一具有与所述驱动源相连接的四节点连杆机构的镜驱动机构，用于使所述反光镜以非线性变化的角速度旋转，从而使得所述介质上的所述图像传感器的扫描位置按所述副扫描方向以固定线速度移动，

其中所述四节点连杆机构包括：连接到所述驱动源的小曲柄形驱动连杆；连接到所述反射镜的长曲柄形从动连杆；以及用于连接所述驱动连杆的一末端及所述从动连杆一末端的互锁连杆。

3.如权利要求2所述的图像扫描设备，其中，当进入所述反光镜的图像光的光路与所述扫描图像交叉成直角时，所述驱动连杆与所述互锁连杆也约成直角。

4.一种用于移动一可转动的反光镜的镜驱动方法，用于以一种方式反射从扫描介质的扫描图像产生的并由图像传感器接收的图像光，所述方式为与所述图像传感器有关的所述图像光的聚焦点在副扫描方向上作直线移动；

其中用四节点连杆机构使驱动源固定角速度的转动被转换为反光镜非线性变化角速度的转动，从而使在所述图像传感器上所述图像光的所述聚焦点在副扫描方向上以一固定线速度移动。

5.一种镜驱动机构，其特征在于包括：一短曲柄形驱动连杆，其被驱动做固定角速度旋转；一长曲柄形从动连杆，其与支承在转轴上的反光镜相连；以及一互锁连杆，其用于将所述驱动连杆的一端与所述从动连杆的一端连接起来；

其中，当从扫描介质的扫描图像产生并由所述反射镜反射的图像光由图像传感器接收并以直角进入所述图像传感器时，所述驱动连杆也与所述互锁连杆近似垂直。

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