CN1527089A - 数组光源的排列最佳化的方法 - Google Patents

Abstract

一种数组光源的排列最佳化的方法，适用于一光学扫描模块，其具有一组数组光源及一组由其它器件所组成的次系统，首先固定光学扫描模块的次系统的光反应特性，并分别测得光学扫描模块及数组光源的光反应矩阵函数的量测值，用以计算出次系统的光反应数组函数的固定值，接着设定光学扫描模块的光反应数组函数的最佳值，用以计算出数组光源的光反应矩阵函数的最佳值，并对应此最佳值而设定一组最佳化数组光源的排列方式。

Description

数组光源的排列最佳化的方法

技术领域

本发明是有关于一种数组光源的排列最佳化的方法，且特别是有关于一种可应用于光学扫描模块的数组光源的排列最佳化的方法。

背景技术

近年来，随着计算机性能的大幅进步，再加上因特网与多媒体技术的高度发展，除了可以利用数字相机(Digital Camera，DC)来直接撷取影像图案之外，其它有关任何文件或图片的影像输入作业，均需要透过光学扫描仪(Optical Scanner)来撷取文件或图片上的模拟影像，并转换成数字信号加以输出，故有助于使用者在计算机或其它电子产品上，进行电子影像文件的显示、辨识(OCR)、编辑、储存及输出等动作。依照文件影像的输入方式来作区分，光学扫描仪可分为掌上型扫描仪、馈纸式扫描仪(Sheet Feed Scanner)、滚筒式扫描仪(Drum Scanner)及平台式扫描仪(Flatbed Scanner)等。

无论是掌上型扫描仪、馈纸式扫描仪、滚筒式扫描仪或平台式扫描仪等类型的光学扫描仪，均需要配设一光源，用以发出光线至文件表面，且光线经过文件表面的反射之后，再由光学扫描仪内部的感光器件(sensor)所接收，而转换成电子信号加以输出，其中感光器件例如电荷耦合器件(Charge-Coupled Device，CCD)，或接触式影像传感器(Contact ImageSensor，CIS)。

以下仅以平台式扫描仪为例，请参考图1，其为公知的平台式扫描仪的运作示意图。平台式扫描仪的顶部配设有一透光文件平台30，并于透光文件平台30的下方配设有一可作往复移动的光学扫描模块10，而光学扫描模块的顶部配设有光源(lamp)12及聚光板(reflector)14，用以发出光线至透光文件平台30上的文件40，且光线在经过文件40的表面反射之后，接着进入光学扫描模块10的内部，并依序经过反射镜(mirror)16的反射及镜头(lens)18的会聚之后，而由光学扫描模块10的内部的感光器件20所接收，再转换成电子信号加以输出。

就公知技术而言，传统的光学扫描仪以灯管作为光源，但随着发光二极管(Light Emitting Diode，LED)技术的高度发展，目前发出红光、绿光、蓝光及白光的LED均已经进入量产，因而有以LED取代灯管作为光学扫描仪的光源的设计出现。请参考图2，其为公知的线性LED光源的示意图。公知以线性排列的方式，将多颗LED装配于载板上，用以作为光学扫描仪于扫描时所需的光源。此处同样以平台式扫描仪为例，由于平台式扫描仪的光学扫描模块具有光源、聚光板、反射镜、镜头及感光器件，然而各器件对于红光、绿光及蓝光的反应(response)均不相同，如此将导致光学扫描模块所扫描出的数字影像文件对于红、绿及蓝三原色的反应，与实际文件表面的图像之间产生些微的差异。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数组光源的排列最佳化的方法，主要以LED数组光源，用以作为光学扫描仪的光学扫描模块的光源，并对应光学扫描模块的其它器件的对于光反应的加总，而设定LED数组光源的排列分布，用以最佳化光学扫描仪的扫描影像的色彩均匀性，因而降低其与实际文件表面的图像之间产生的色彩差异，进而提升光学扫描仪的扫描影像的真实性。

基于本发明的上述目的，本发明提出一种数组光源的排列最佳化的方法，首先固定光学扫描模块的其它器件的光反应特性，并测得光学扫描模块及LED数组光源的光反应矩阵函数的量测值，用以计算出其它器件的光反应数组函数的固定值，接着设定光学扫描模块的光反应数组函数的最佳值，用以计算出LED数组光源的光反应矩阵函数的最佳值，并以此最佳值设定一组最佳化LED数组光源的排列方式，因而提升光学扫描模块所扫描出的数字影像的色彩均匀性，进而提升扫描影像的真实性。

为让本发明的上述目的、特征和优点能明显易懂，下文特举一较佳实施例并配合所附图标，作详细说明。

附图说明

图1为公知的平台式扫描仪的运作示意图；

图2为公知的线性LED光源的示意图；以及

图3A～图3C分别为三种LED数组光源的不同排列方式的示意图。

标示说明

10：光学扫描模块       12：光源

14：聚光板             16：反射镜

18：镜头               20：感光器件

30：透光文件平台       40：文件

具体实施方式

本发明的实施例以平台式扫描仪为例作说明如下。平台式扫描仪的顶部配设有一透光文件平台，并于透光文件平台的下方配设有一可作往复移动的光学扫描模块，而光学扫描模块的顶部配设有LED数组光源及聚光板，用以发出三原色(红、绿及蓝色)的光线至一放置于透光文件平台上的文件表面，在经过文件表面的反射之后，再进入光学扫描模块的内部，并依序经过反射镜的反射及镜头的折射之后，最后由感光器件所接收。

值得注意的是，由于光学扫描模块的LED数组光源、聚光板、反射镜、镜头及感光器件，各器件对于红光、绿光及蓝光的反应均不相同，如此使得光学扫描模块所扫描产生的数字影像，其对于红、绿、蓝三原色的色彩均匀度不佳，因而与实际文件表面的图案之间具有较大的色彩偏差。因此，本发明按照不同光学扫描模块的各器件对于各色光的反应加总，而对应产生一组LED数组光源的排列方式，并可将之实际应用于LED数组光源，故可使光学扫描模块所扫描产生的数字影像，其对于红绿蓝三原色的色彩均匀度较佳，因而与实际文件表面的图案之间具有较小的色彩偏差。

假设光学扫描模块、LED数组光源、聚光板、反射镜、镜头及感光器件的光反应数组函依序为

$\mathrm{System}{\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}},\mathrm{Lamp}{\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}},\mathrm{reflector}{\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}},\mathrm{Mirror}{\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}},\mathrm{Lens}{\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}}$

及 $\mathrm{Sensor}{\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}},$

而上述各光反应数组函数之间的关系为

$\mathrm{System}{\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}}=\mathrm{Lamp}{\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}}\×\mathrm{reflector}{\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}}\×\mathrm{Mirror}{\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}}\×$

$\mathrm{Lens}{\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}}\×\mathrm{Sensor}{\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}},$

其中，光学扫描模块的光反应数组函数的最佳值为(R，G，B)＝(1，1，1)。为了提高光学扫描模块的色彩均匀性，本发明对应聚光板、反射镜、镜头及感光器件的光反应数组函数的加总，而对应产生一组最佳化的LED数组光源的排列方式，使得光学扫描模块的光反应数组函数的(R，G，B)＝(1，1，1)。

承上所述，可预先固定聚光板、反射镜、镜头及感光器件的光反应特性，并令聚光板、反射镜、镜头及感光器件的各个光反应数组函的加总为一次系统(sub-system)的光反应数组函数，即

$\mathrm{Sub}-\mathrm{system}{\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}}=\mathrm{reflector}{\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}}\×\mathrm{Mirror}{\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}}\×$

$\mathrm{Lens}{\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}}\×\mathrm{Sensor}{\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}},$

因此，当光学扫描模块在进行第一次测试时，为了求得次系统的光反应数组函数，可将次系统的光反应数组函数取代聚光板、反射镜、镜头及感光器件的光反应数组函数，而得到

$\mathrm{System}{\left[\begin{array}{c}{R}_1\\ G_1\\ B_1\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}}=\mathrm{Lamp}{\left[\begin{array}{c}{R}_1\\ G_1\\ B_1\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}}\×\mathrm{Sub}-\mathrm{system}{\left[\begin{array}{c}{R}_1\\ G_1\\ B_1\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}}$

其中经过量测可得到光学扫描模块及LED数组光源的光反应数组函数的

量测值，即

$\mathrm{System}{\left[\begin{array}{c}{R}_2\\ G_1\\ B_1\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}}$ 及 $\mathrm{Lamp}{\left[\begin{array}{c}{R}_1\\ G_1\\ B_1\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}},$

因此，次系统的光反应数组函数等于光学扫描模块的光反应数组函数除以LED数组光源的光反应数组函数，即

$\mathrm{Sub}-\mathrm{system}{\left[\begin{array}{c}{R}_1\\ G_1\\ B_1\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}}=\mathrm{System}{\left[\begin{array}{c}{R}_1\\ G_1\\ B_1\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}}/\mathrm{Lamp}{\left[\begin{array}{c}{R}_1\\ G_1\\ B_1\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}}.$

为了对应上述的次系统的光反应特性，而计算出一组LED数组光源的排列方式，使光学扫描模块的光反应特性得以最佳化，也就是使光学扫描模块的光反应数组函数的最佳值为(R，G，B)＝(1，1，1)，即

$\mathrm{System}{\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}}=\mathrm{System}{\left[\begin{array}{c}1\\ 1\\ 1\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}}.$

因此，LED数组光源的光反应数组函数的最佳值为

$\mathrm{Lamp}{\left[\begin{array}{c}{R}_{\mathrm{ideal}}\\ G_{\mathrm{ideal}}\\ B_{\mathrm{ideal}}\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}}=\mathrm{System}{\left[\begin{array}{c}1\\ 1\\ 1\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}}/\mathrm{Sub}-\mathrm{system}{\left[\begin{array}{c}{R}_1\\ G_1\\ B_1\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}},$

其中次系统的光反应数组函数的固定值

$\mathrm{Sub}-\mathrm{system}{\left[\begin{array}{c}{R}_1\\ G_1\\ B_1\end{array}\right]}_{\mathrm{respond}}$

已由之前求得。

因此，经过上述方程式的推导获得LED数组光源的光反应数组函数的最佳值，再对应此最佳值来获得LED数组光源的最佳化排列方式，如此将使光学扫描模块所扫描产生的数字影像具有较佳的色彩均匀性，因而降低其与实际文件表面的图像之间产生的色彩差异，进而提升扫描影像的真实性。

依照LED的颜色及数目的不同，使得LED数组光源具有非常多种排列方式，若以三色LED的排列为例，如图3A所示，可将各色LED分组横向线性排列于载板上，又如图3B所示，亦可将各色LED分组纵向线性排列于载板上，再如图3C所示，更可将各色LED交错排列于载板上。因此，本发明利用先前的算法，来得到LED数组光源的光反应数组函数的最佳值，再对应此最佳值来提供一组最佳化数组光源的排列方式。此外，本发明除了可最佳化LED数组光源的排列以外，对于由多个点光源所组成的数组光源，本发明亦可最佳化此数组光源的排列，而提升光学扫描模块所扫描出的数字影像的色彩均匀性。

综上所述，本发明的数组光源的排列最佳化的方法先固定光学扫描模块的其它器件的光反应特性，并测得光学扫描模块及LED数组光源的光反应矩阵函数的量测值，用以计算出其它器件的光反应数组函数的固定值，接着设定光学扫描模块的光反应数组函数的最佳值，用以计算出LED数组光源的光反应矩阵函数的最佳值，并以此最佳值设定一组最佳化LED数组光源的排列方式，因而提升光学扫描模块所扫描出的数字影像的色彩均匀性，进而提升扫描影像的真实性。

虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (8)

1、一种数组光源的排列最佳化的方法，适用于一光学扫描模块，其特征在于：该光学扫描模块具有一次系统及一数组光源，而该光学扫描模块的光反应矩阵函数等于该次系统的光反应矩阵函数乘以该数组光源的光反应矩阵函数，该数组光源的排列最佳化的方法包括：

固定该次系统的光反应特性，而取得该光学扫描模块的光反应矩阵函数的量测值及该数组光源的光反应矩阵函数的量测值；

将该光学扫描模块的光反应矩阵函数的量测值除以该数组光线的光反应矩阵函数的量测值，而取得该次系统的光反应矩阵函数的固定值；

设定该光学扫描模块的光反应矩阵函数的最佳值，并将该光学扫描模块的光反应矩阵函数的最佳值除以该次系统的光反应矩阵函数的实际值，而取得该数组光源的光反应矩阵函数的最佳值；以及

对应该数组光源的光反应矩阵函数的最佳值，而最佳化该数组光源的排列。

2、如权利要求1所述的数组光源的排列最佳化的方法，其特征在于：该数组光源组成自复数个点光源。

3、如权利要求2所述的数组光源的排列最佳化的方法，其特征在于：该数组光源组成自复数个发光二极管。

4、如权利要求2所述的数组光源的排列最佳化的方法，其特征在于：该些点光源的色彩包括红色、绿色及蓝色。

5、如权利要求1所述的数组光源的排列最佳化的方法，其特征在于：该次系统包括聚光板，用以使该数组光源的光线朝同一方向射出。

6、如权利要求1所述的数组光源的排列最佳化的方法，其特征在于：该次系统包括反射镜，用以反射来自该数组光源的光线。

7、如权利要求1所述的数组光源的排列最佳化的方法，其特征在于：该次系统包括镜头，用以折射来自该数组光源的光线。

8、如权利要求1所述的数组光源的排列最佳化的方法，其特征在于：该次系统包括感光器件，用以接收来自该数组光源的光线。

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