JP2007097143A - マルチメディアイメージを捕捉するイメージシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】メディアイメージを捕捉するイメージシステムを提供する。
【解決手段】メディアイメージを捕捉するイメージシステムは、照明システムと光学モジュールからなり、両者の結合によりメディアのスキャンを実行する。照明システムは、管状拡散プラテン、光源、反射器からなる。光学モジュールは、イメージ素子を囲繞旋転する旋転光学プラテンを有し、且つ、イメージ素子は、レンズアレイ、光学素子、線的センサーアレイ、相互接続回路、及び、ハウジング、からなり、光学プラテンは透過型で、イメージ素子が透過型メディアのイメージを補足できると共に、透過型メディアを精確に最適な焦点面に定位させる。
【選択図】図1

Description

本発明は、光学領域に関するものであって、特に、反射、及び、透過メディアからイメージを捕捉するスキャン装置に関するものである。
人々のコンピュータ、PDA、携帯電話、ファクシミリ、及び、その他の装置間のテキスト、グラフィック、及び、イメージ情報等の様々なデータの送受信への依存も高まりが、コミュニケーションネットワークを発展させている。多くの業者がシステムを構築し、電子手段によりデータの保存、伝送、受信、更には、ハードコピー(hard copy)を実行している。多くの状況において、電子型のデータによる作業の実行は便利であり、例えば、データは非常に速い速度で同僚やその他の会社の手に渡る。
しかし、現在多くのスキャンシステムは通常、相当な大きさと電力が必要で、電子型式のハードコピーに対し高品質の複製結果を提供する。例えば、デスクトップスキャナー(desktop scanners)と多機能周辺機器multi−function peripherals 、MFP) は、平面走査ソリューション(flatbed scanning solutions)を使用するので、往々にして、デスクトップ領域を占有する。このような方式は、スキャンしたいドキュメントと同じ大きさの平面の平台プラテンガラスが必要である。この他、あるシステムは小さい光学表面によりドキュメントを伝送して、平面プラテンを減少させることができる。しかし、この方式は、機械式のメディアプロセッサが余分に必要となる。また、メディアは光学ウィンドウの上方を通過するので、使用時間が長くなると、光学ウィンドウも損傷を受けやすい。よって、交換可能な光学ウィンドウが必要である。この他、脆弱なメディアは固定式の光学ウィンドウを通過することにより損壊する恐れがある。
更に、多くの小型スキャンシステムは屈折率分布型(gradient index 、grin)レンズアレイを使用し、非常に短い焦点距離と非常に限られた焦点深さを有する。これらのシステム中、メディアを適当な焦点面に定位させないと、人々が容認できるイメージ品質が獲得できない。
よって、精確、且つ、効果的に反射光と透光メディアからのイメージを捕捉する小型のスキャン装置が必要とされる。
上述の問題を達成するため、本発明は、メディアイメージを捕捉するイメージシステムを提供し、光学モジュールを有し、スキャンメカニズムに対し旋転する管状プラテンを利用して、メディア物件のスキャンイメージを生成することを目的とする。
本発明は、イメージシステムを提供し、照明システムと光学モジュールを結合することにより、メディアのスキャンを実行し、照明システムは、管状拡散プラテン、光源、反射器からなる。光学モジュールは、イメージ素子を囲繞旋転する旋転光学プラテンを有し、且つ、イメージ素子は、レンズアレイ、光学素子、線的センサーアレイ、相互接続回路、及び、ハウジング、からなり、光学プラテンは透過型で、イメージ素子が透過型メディアのイメージを補足できると共に、透過型メディアを精確に最適な焦点面に定位させる。
本発明は、透過型メディアイメージを捕捉するイメージシステムを提供し、照明システムは、透過型メディアの一側に設置されて、透過型メディアのバックライトとなり、且つ、イメージシステムは、このバックライトの透過型メディアを捕捉し、透過型光学プラテンはイメージシステムを囲繞して旋転し、透過型メディアの位置を定位させる。
本発明は、イメージシステムを提供し、照明と光学のサブシステムは独立した旋転光学プラテン内に包括され、イメージシステムは、不透光のドキュメントが光学モジュールの位置の同一辺から受光する時、不透過ドキュメントに対しスキャン作業を実行する。
本発明のメディアイメージを捕捉するイメージシステムは、照明システムと光学モジュールからなり、両者の結合によりメディアのスキャンを実行する。照明システムは、管状拡散プラテン、光源、反射器からなる。光学モジュールは、イメージ素子を囲繞旋転する旋転光学プラテンを有し、且つ、イメージ素子は、レンズアレイ、光学素子、線的センサーアレイ、相互接続回路、及び、ハウジング、からなり、光学プラテンは透過型で、イメージ素子が透過型メディアのイメージを補足できると共に、透過型メディアを精確に最適な焦点面に定位させる。
本発明により、精確、且つ、効果的に反射光と透光メディアからのイメージを捕捉する小型のスキャン装置が提供される。
図1は、本発明の好ましい実施例によるイメージシステム10の断面図である。イメージシステム10は、照明システム12と光学モジュール14からなる。照明システム12と光学モジュール14は、通常一緒に使用されて、透過メディア(transparent media)16に対しスキャンを実行する。
照明システム12は三つの主要素子からなり、管状拡散プラテン20、光源22、及び、反射器24である。管状拡散プラテン20の材質は、例えば、ガラス、或いは、プラスチックで、光源22からの光線を拡散し、透過型メディア16を精確に好ましい焦点面に定位させることができるものである。光源は、制御可能な光源で、例えば、蛍光ランプの白色光、或いは、日本板硝子(Nippon Sheet Glass)、或いは、米国のピクソン(Pixon Corporation)社による発光ダイオード照明光導体(light guide)の有色光である。また、反射器24は白色光、或いは、銀白光反射器で、光線を反射させると共に、透過型メディアに向かって照射する。
光学モジュール14は、旋転光学プラテン30とハウジング40からなる。旋転光学プラテン30は、イメージ素子を囲繞して旋転し、イメージ素子は、レンズアレイ32、光学素子34、線的センサーアレイ36、相互接続回路38、及び、ハウジング40、からなり、光学プラテン30は光学プラスチック、或いは、ガラスからなり、透過型で、イメージ素子が透過型メディア16のイメージを補足できると共に、透過型メディア16を精確に最適な焦点面に定位させる。イメージ素子のレンズアレイ32は単一倍率(unity magnification)のレンズアレイで、例えば、日本板硝子、或いは、三菱レーヨン(Mitsubishi Rayon)による屈折率分布型レンズアレイで、屈折率分布型レンズアレイを使用するレンズアレイは、二個の反射光が光学素子34を通過後、透過型メディア16のイメージを線的センサーアレイ(linear sensor array)36上で構築する。また、光学素子34は褶曲光学経路(folded optical path)の実施例中に使用でき、非褶曲光学経路(non−folded optical path)の実施例中、光学素子34を除去してもよい。また、光学素子34は、イメージ素子の尺寸を縮小することができ、旋転光学プラテン30の尺寸も更に小さくなり、光学素子34は、光学プリズム、或いは、複数の多ミラー(multiple mirrors)を含む。これらの多ミラーは、一つ、或いは、それ以上の反射の光学経路により設計され、ハウジング40上に設置される。線的センサーアレイ36は、光センサーの線的アレイを有し、画素とも称され、電荷結合装置(charge−coupled device、CCD)、シーモス(Complementary Metal Oxide Semiconductor、CMOS)技術、或いは、その他の光センサー技術により製作される。線的センサーアレイ36中の画素素子は、光エネルギーを電荷に転換し、電圧信号を生成し、デジタル化した後、透過型メディア16上のスキャンラインに対応するデジタルデータを提供する。この他、相互接続回路38が使用されて、線的センサーアレイ36からの出力信号を制御、取得する。また、ハウジング40は、イメージ素子の全素子を容納、排列でき、これらの素子は、周辺、或いは、迷光(stray light)の光学経路から隔離し、その構造の完全性を提供し、外部の機械素子を接続して、旋転光学プラテン30内の光学素子34が適当に定位するようにする。照明システム12、光学モジュール14と透過型メディア16、管状拡散プラテン20と旋転光学プラテン30は、制御システムにより制御を協調させる。この制御システムは、電子、ファームウェア、ソフト、電気機械部品、或いは、それらの群の組み合わせで、イメージシステム10は外部の各素子、或いは、ストレージ(storage)に接続される。
図1Bは、照明システム12の照明形態と光学モジュール14の透過型メディア16に対する光学経路の細部断面図である。多辺形50は光源22と透過型メディア16間を介する照明空間で、光源22に存在する光線は、直線A−Bに沿い、主に、直線C−D方向に伝送されて、透過型メディア16を照明し、直線C−Dの中央は最高輝度を生成する。直線52は、透過型メディア16の物面から線的センサーアレイ36で生成されるイメージ面の光学路径の中心線を示す。
図1Cは、イメージシステム10の位置のスキャン操作期間での移動を示す図である。透過型メディア16は、矢印60方向のように、左から右へ移動すると同時に、旋転拡散プラテン20は矢印62方向のように反時計回りで、旋転拡散プラテン30は矢印64方向のように時計回りである。本発明のその他の実施例中、運行する方向は反対でもよい。これらの実施例中、透過型メディア16は、矢印60の反対方向に移動し、同時に、拡散プラテン20は、矢印62の反対方向に時計回りで旋転し、光学プラテン30は、矢印64の反対方向に反時計回りに旋転する。
図2は、本発明の実施例による非褶曲光学経路を結合した光学システムの断面図である。非褶曲光学経路は、光学経路中心線152により設計される。本実施例中、透過型メディア16からの光線は、旋転光学プラテン30を通過し、レンズアレイ32により捕捉、焦点し、その後、線的センサーアレイ36に進入する。
図3は、本発明の実施例による二個以上の反射器を有する光学プリズム134を結合した光学システムの断面図である。図3ではハウジングが示されておらず、光学プリズム134が銀をめっきし、且つ、レンズアレイ32と線的センサーアレイ36の介面以外の場所が不透光である場合、ハウジングは消去、或いは、減少してもよい。光学経路は、光学路径中心線252により設計される。本実施例中、透過型メディア16からの光線は、旋転光学プラテン30を通過し、レンズアレイ32により捕捉され、光学プリズム134内で三回反射し、その後、線的センサーアレイ36に集光する。
図4は、本発明の実施例による照明と光学サブシステムを、一つの独立した旋転光学プラテン30中に包括させたことを示す図である。本実施例は、不透過ドキュメントをスキャンし、このドキュメントは、光学モジュール114の位置の同一辺から受光する。光学モジュール114は、図1の光学モジュール14の全ての素子を含み、光源122、反射器124からなる照明素子も含む。図4は、光学モジュール114の照明形態と光学モジュール114のメディア116に相対する光学路径を示す。多辺形150は、光源122とメディア116間を介する照明空間を示し、光源122に存在する光線は、直線E−Fに沿い、且つ、主に、直線G−Hの方向に伝送されて、照明は反射光メディア116を照明すると共に、直線G−Hの中央で最高輝度を生成する。メディア116から散射される光線は、旋転光学プラテン30を穿過し、レンズアレイ32と光学素子34により捕捉し、線的センサーアレイ36に集光する。光学経路中心線352は、メディア116から線的センサーアレイ36までの光学経路を示す。線的センサーアレイ36は、アレイ中の各画素上で光線を電荷に転換し、電荷の量は光線の量と比例し、且つ、電荷は累積でき、同時に、余分な電子装置から読み取り、電圧に転換して出力する。
図5は、本発明の実施例による二個の光学モジュールを示し、つまり、上光学モジュール114Aと下光学モジュール114Bを使用し、透光、或いは、不透光のメディア216に対しスキャンする多重スキャン功能を実行する。照明が、上光学モジュール114A、或いは、下光学モジュール114Bから提供されるのかは各種メディアが透光か不透光かによる。メディア216が透過なら、上光学モジュール114Aはメディア316のバックライト照明を提供し、下光学モジュール114Bは、イメージ捕捉を実行する。メディア216が不透光の場合、上光学モジュール114Aはメディア216の頂側をスキャンし、下光学モジュール114Bは、メディア216の底側をスキャンする。また、これらのモジュールが同時スキャン、或いは、連続スキャンを実行するのは、イメージシステムの功能によって決まる。
図6は、本発明の実施例による光学システムを使用する方法のフローチャートである。本方法の各工程は、それぞれ、以下のようである。工程600で、まず、スキャン作業の初期化を実行し、その後、工程602で、メディアの位置をスキャンラインの外側に定位させ、続いて、工程604〜608において、スキャンシステムの補正を実行する。補正の工程については、工程604で、消灯し、所謂ダーク補正(dark calibration)で、ダーク補正は照明が欠乏する下でデータを測量し、センサーの変異に対し補償を実行する。工程606中、照明を点灯する。続いて、工程608で、白補正を実行し、照明システムと光学システム中の変異を測量する。ダーク補正と白補正のデータは、システム中で使用し、システムの各項変異を除去すると共に、スキャン品質を改善する。その後、工程610で、メディアはイメージ経路中に移動する。工程612で、現在のスキャンラインのデータを捕捉し、その後、工程614中、スキャンライン毎に、メディアに対しスキャンを進める。工程616で、スキャン作業が完成したか確認する。スキャン作業は予め決定されたスキャンライン数量により実行するか、或いは、システムはその他の方式によりスキャン作業が完成したか確認する。例えば、メディアが不足する状況に対し、独立したセンサーを使用するか、或いは、スキャンデータを検査することにより、メディアが不足するか確認する。スキャン作業が未完成の場合、工程612で、別のスキャンラインの捕捉を実行する。システムが工程616〜618の順に従って、スキャンの完成を確認した後、この方法のスキャン作業を完成する。
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
本発明の実施例による光学モジュールを有するイメージシステム を示した図である。 本発明の実施例によるイメージシステムの照明形態と光学経路を示す図である。 本発明の実施例によるプラテンとメディアのスキャン操作期間の移動を示す図である。 本発明のもう一つの実施例による光学モジュールを有するイメージシステムを示した図である。 本発明のもう一つの実施例による光学モジュールを有するイメージシステムを示した図である。 本発明のもう一つの実施例による光学モジュールを有するイメージシステムを示した図である。 本発明のもう一つの実施例による光学モジュールを有するイメージシステムを示した図である。 本発明の実施例によるドキュメントをスキャンする方法を示した図である。
符号の説明
10 イメージシステム
12 照明システム
14 光学モジュール
16 透過型メディア
20 管状拡散プラテン
22 光源
24 反射器
30 旋転光学プラテン
32 レンズアレイ
34 光学素子
36 線性センサーアレイ
40 ハウジング
50 多辺形
52 直線
60 矢印
62 矢印
64 矢印
114 光学モジュール
114A 上光学モジュール
114B 下光学モジュール
116 メディア
122 光源
124 反射器
134 光学プリズム
150 多辺形
152 光学経路中心線
154 光学経路中心線
216 メディア
352 光学経路中心線

Claims (28)

  1. メディアイメージを捕捉するイメージシステムであって、
    メディアのスキャンイメージを生成する光学モジュールからなり、前記光学モジュールは、
    スキャンメカニズムと、
    前記スキャンメカニズムに対し旋転する管状光学プラテンと、
    からなることを特徴とするメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  2. 前記スキャンメカニズムは、
    光線を生成する光源と、
    前記メディアに向けて前記光線を反射する反射器と、
    イメージ素子と、
    からなることを特徴とする請求項1に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  3. 前記イメージ素子は、
    前記メディアのイメージを捕捉する線的センサーアレイと、
    前記メディアの前記イメージを前記線的センサーアレイ上に構築するレンズアレイと、
    前記線的センサーアレイの出力信号を制御、及び、取得する相互接続回路と、
    前記イメージ素子の複数の素子を容納、排列するハウジングと、
    からなることを特徴とする請求項2に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  4. 前記イメージ素子は、更に、
    前記イメージ素子の尺寸を縮小する光学素子を有することを特徴とする請求項3に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  5. 更に、前記イメージシステムを複数の外部素子、或いは、ストレージに接続する制御システムを有することを特徴とする請求項3に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  6. 前記線的センサーアレイは、電荷結合装置(charge−coupled device、CCD)、或いは、シーモス(Complementary Metal Oxide Semiconductor、CMOS)技術を含むことを特徴とする請求項3に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  7. 前記制御システムは、一つ以上の電子、ファームウェア、ソフト、電気機械部品、或いは、その群の組み合わせからなることを特徴とする請求項5に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  8. 前記光学素子は、光学プリズム、或いは、複数の鏡を含むことを特徴とする請求項4に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  9. 前記レンズアレイは、単一倍率(unity magnification)のレンズアレイであることを特徴とする請求項3に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  10. メディアイメージを捕捉するイメージシステムであって、
    前記メディアを照明する照明システムと、
    前記メディアのイメージを捕捉する光学モジュールからなり、前記光学モジュールは、
    イメージ素子と、
    前記イメージ素子に対し旋転し、前記メディアを精確に適当な焦点面に定位させる管状光学プラテンと、
    からなることを特徴とするメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  11. 前記照明システムは、
    光線を生成する光源と、
    前記メディアに向けて前記光線を反射する反射器と、
    からなることを特徴とする請求項10に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  12. 前記照明システムは、更に、
    前記光源からの光線に対し拡散を実行する管状拡散プラテンを有することを特徴とする請求項11に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  13. 前記イメージ素子は、
    前記メディアのイメージを捕捉する線的センサーアレイと、
    前記メディアの前記イメージを前記線的センサーアレイ上に構築するレンズアレイと、
    前記線的センサーアレイの出力信号を制御、及び、取得する相互接続回路と、
    前記イメージ素子の複数の素子を容納、排列するハウジングと、
    からなることを特徴とする請求項10に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  14. 前記イメージ素子は、更に、
    前記イメージ素子の尺寸を縮小する光学素子を有することを特徴とする請求項13に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  15. 更に、前記イメージシステムを複数の外部素子、或いは、ストレージに接続する制御システムを有することを特徴とする請求項10に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  16. 前記線的センサーアレイは、電荷結合装置(charge−coupled device、CCD)、或いは、シーモス(Complementary Metal Oxide Semiconductor、CMOS)技術を含むことを特徴とする請求項13に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  17. 前記制御システムは、一つ以上の電子、ファームウェア、ソフト、電気機械部品、或いは、その群の組み合わせからなることを特徴とする請求項15に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  18. 前記光学素子は、光学プリズム、或いは、複数の鏡を含むことを特徴とする請求項14に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  19. 前記レンズアレイは、単一倍率(unity magnification)のレンズアレイであることを特徴とする請求項13に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  20. メディアイメージを捕捉するイメージシステムであって、
    光線を生成する光源と、メディアに向けて前記光線を反射する反射器と、からなる照明システムと、
    イメージ素子と、前記イメージ素子に対し旋転し、前記メディアを精確に適当な焦点面に定位させる管状光学プラテンと、からなる光学モジュールと、
    からなることを特徴とするメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  21. 前記照明システムは、更に、
    前記光源からの光線に対し拡散を実行する管状拡散プラテンを有することを特徴とする請求項20に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  22. 前記イメージシステムは、
    前記メディアのイメージを捕捉する線的センサーアレイと、
    前記メディアの前記イメージを前記線的センサーアレイ上に構築するレンズアレイと、
    前記線的センサーアレイの出力信号を制御、及び、取得する相互接続回路と、
    前記イメージ素子の複数の素子を容納、排列するハウジングと、
    からなることを特徴とする請求項20に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  23. 前記イメージ素子は、更に、
    前記イメージ素子の尺寸を縮小する光学素子を有することを特徴とする請求項20に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  24. 更に、前記イメージ素子を複数の外部素子、或いは、ストレージに接続する制御システムを有することを特徴とする請求項20に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  25. 前記線的センサーアレイは、電荷結合装置(charge−coupled device、CCD)、或いは、シーモス(Complementary Metal Oxide Semiconductor、CMOS)技術を含むことを特徴とする請求項22に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  26. 前記制御システムは、一つ以上の電子、ファームウェア、ソフト、電気機械部品、或いは、その群の組み合わせからなることを特徴とする請求項24に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  27. 前記光学素子は、光学プリズム、或いは、複数の鏡を含むことを特徴とする請求項23に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
  28. 前記レンズアレイは、単一倍率(unity magnification)のレンズアレイであることを特徴とする請求項22に記載のメディアイメージを捕捉するイメージシステム。
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