KR100364877B1 - 소정의 화상 판독폭을 유지하면서 촛점 길이를 짧게 할 수있는 광학 렌즈를 가진 광학 시스템의 화상 판독기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 판독 대상물에 광을 조사하는 광원; 조사된 광에 의거하여 판독 대상물 상의 화상을 판독하는 판독장치; 및 상기 화상을 판독장치 상에 결상시키며 중앙부로부터 단부로 가면서 왜곡율이 증가되는 특성을 갖는 렌즈를 구비하는 화상 판독기에 관한 것이다. 단부에서의 왜곡율은 판독된 화상을 정정할 필요가 없는 값으로 설정되어 있다.
Description
본 발명은 광학 렌즈를 구비하는 광학 시스템을 가지는 화상 판독기에 관한 것이다.
화상 판독기는 인쇄된 화상을 판독할 때 사용된다. 화상 판독기로는 스캐너를 예로 들 수 있다. 화상 판독기는 광원, 광학 렌즈와 판독 장치를 구비하는 광학 시스템을 가지고 있다. 판독된 화상은 광학 시스템을 통해서 판독 장치 상에 형성된다. 판독 장치는 판독된 화상을 전기 신호로 변환한다.
도 1 은 종래 기술에서의 화상 판독기의 주요부를 도시한다. 도 1 에서 기호 (1) 는 광원을 나타낸다. 기호 (2) 는 판독 장치를 나타낸다. 기호 (3) 는 광학 렌즈를 나타내며, 기호 (S) 는 판독 대상물(인쇄된 화상)을 나타낸다.
광원 (1) 은 판독 대상물 (S) 의 판독면에 배치된다. 광원 (1) 은 빛을 판독 대상물 (S) 에 조사한다. 판독 장치 (2) 는 판독 대상물 (S) 의 전면에 배치된다. 인쇄된 화상은 판독 대상물 (S) 의 표면에 형성된다. 광원 (1) 으로부터의 빛은 인쇄된 화상의 그림자를 발생시킨다. 판독 장치 (2) 는 판독 대상물 (S) 의 표면을 스캔한다. 판독 장치 (2) 는 그림자에 의거해서 판독 대상물 (S) 의 표면 상에 형성된 화상을 판독한다. 광학 렌즈 (3) 는 판독 대상물 (S) 과 판독 장치 (2) 사이에 설치된다. 광학 렌즈 (3) 는 판독 장치 (2) 의 화상 형성 표면 (2a) 상에 화상을 형성한다. 광학 장치는 예컨대, 600dpi 의 해상도 특성을 갖는다. 광학 렌즈 (3) 의 촛점 길이 (L1) 는 통상적인 판독폭 (W1) 에 대해 설정되어 있다. 촛점 길이 (L1) 는 예컨대, 300mm이다. 판독 장치 (2) 에 입력되어 판독된 화상은 전기 신호로 변환된다. 전기 신호는 화상 처리기(도시하지 않음)로 전송된다. 전기 신호에 따라 화상 처리기는 왜곡이 적은 화상으로 재구성한다.
판독폭을 넓히기 위해서, 광각 렌즈가 광학 렌즈로 사용되는 구성이 공지되어져 있다. 도 2 는 광각 렌즈가 사용되는 종래 기술의 화상 판독기의 주요부를 도시한다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 판독폭을 통상적인 폭 (W1) 에서 광폭 (W2) 으로 확대하기 위해서, 광학 시스템은 광각 렌즈 (3') 를 구비하고 있다. 광폭 (W2) 은 추가폭 (A1, A2) 을 가진다. 광각 렌즈 (3') 의 촛점 길이 (L2) 는 촛점 길이 (L1) 와 같다. 광각 렌즈 (3') 는 통상폭 (W1) 에 대해서는 왜곡이 거의 없는 화상을 형성한다. 광각 렌즈 (3') 는 추가폭 (A1, A2) 에 대해서는 왜곡이 큰 화상을 형성한다. 추가폭 (A1, A2) 에 대한 판독된 화상에 있어서의 해당 부분은 누락된다. 판독된 화상의 누락은 왜곡때문에 발생된다. 예시된 화상 판독기에서는, 누락된 화상을 보완하기 위한 후처리 단계가 행해진다. 후처리 단계에서는, 의사(疑似) 정보로 누락된 화상을 보완하게 된다.
도 1 및 도 2 에 도시된 화상 판독기의 판독 장치 (2) 는 컬러 CCD 화상 장치를 구비한다.
도 3 은 컬러 CCD 가 화상 장치로 사용되는 종래의 기술을 도시한다. 도 3 에 도시된 컬러 CCD 에서, R(적) 라인, G(녹) 라인 및 B(청) 라인의 3색이 부주사 방향으로 배치된다. 간격 N(N 라인 간격)은 배치를 위해 설정된다. 이 배치는 광학 렌즈의 왜곡율을 억제하는 작용을 하게 된다. 적어도 2×N 라인들이 컬러를 혼합하기 위해 화상 판독기에 설치된다.
도 1 에 도시된 판독 장치 (2) 에서, 만약 광학 시스템의 촛점 길이가 소정의 길이(L1, L2)보다 짧게 설정되면, 판독 장치 (2) 의 화상 형성 성능이 저하된다. 화상 판독기의 소형화는 촛점 길이에 의존한다. 도 1 에 도시된 화상 판독기에서는, 화상 형성 성능과 화상 판독기의 소형화(촛점 길이를 줄이는 것)를 동시에 확보하는 것은 곤란하다.
화상 판독기의 유형은 소형의 광학 시스템이 사용되는 유형으로 한정되지 않는다. 접촉형 화상 감지기가 다른 유형의 화상 판독기에서 사용된다. 다른 유형의 화상 판독기는 소형의 광학 시스템을 사용하는 화상 판독기보다 판독 속도가 느리다. 다른 유형의 화상 판독기는 깊은 촛점 길이를 설정할 수 없다. 다른 유형의 화상 판독기는 고가이다. 이러한 조건을 갖는 또다른 유형의 화상 판독기는 그것의 용도에 있어서 한계가 있다.
본 발명의 관련 분야에서의 종래의 기술이 일본국 특개평 (JP-A S64-86664, JP-A H5-176323, JP-A H5-260248, JP-A H8-9109 및 JP-A H9-261523) 에 공개되어 있다.
화상 판독기의 시장에서는 고속으로 화상을 판독할 수 있고 저가로 구입가능한 화상 판독기가 요구되고 있다. 이러한 조건을 만족하는 화상 판독기는 CCD 카메라를 구비한 광학 시스템을 사용하는 화상 판독기이지만, 이 화상 판독기를 소형화하는 것은 어렵다.
그러므로, 본 발명의 목적은 그것의 광학 시스템이 작고, 판독 속도가 고속이며, 제조가격이 싼 화상 판독기를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 화상 판독기는 광원, 판독 장치 및 렌즈를 구비한다. 광원은 판독 대상물에 빛을 조사한다. 판독 장치는 판독 대상물에서 반사된 빛에 의거하여 판독 대상물 상의 화상을 판독한다. 렌즈는, 그 화상을 판독 장치에 촛점을 맞추고, 렌즈의 단부에서의 왜곡율이 렌즈의 중앙부에서의 왜곡율보다 큰 광학 특성을 갖는다. 단부의 왜곡율은 판독 화상의 정정이 필요치 않는 값으로 세트된다.
상기 화상 판독기에서, 렌즈로는 광각 렌즈 또는 어안 렌즈가 사용된다.
상기 화상 판독기에서, 광원은 판독 대상물의 후면에 배치된다.
상기 화상 판독기에서, 판독 장치는 판독 대상물의 전면에 배치된다. 또한, 판독 장치의 화상이 판독 장치에 촛점이 모아지도록 판독 대상물과 판독 장치 사이에 렌즈가 배치된다.
상기 화상 판독기에서, 광원과 판독 장치는 판독 대상물의 전면에 배치된다. 또한, 판독 장치의 화상이 판독 장치에 촛점이 모아지도록 판독 대상물과 판독 장치 사이에 렌즈가 배치된다.
상기 화상 판독기에서, 단부에 대한 해상도는 200 dpi이상으로 세트된다. 또한 중앙부에 대한 해상도는 300 dpi이상으로 세트된다.
상기 화상 판독기에서, 판독 장치는 판독된 화상의 화상 데이터를 저장하는 라인 메모리를 구비한다.
상기 화상 판독기에서, 판독 장치는 판독된 화상에 의거한 신호를 발생시킬 수 있는 CCD 를 구비한다.
상기 화상 판독기에서, 거울은 판독 대상물과 렌즈 사이의 광로 상에 배치되고 반사된 빛 또는 판독 대상물로부터 렌즈로 전송된 빛을 반사한다.
상기 화상 판독기에서, 판독 대상물과 판독 장치 사이의 거리가 30 mm에서 250mm 사이가 되도록 렌즈의 촛점 길이가 설정된다.
상기 화상 판독기에서, 판독 장치의 해상도는 200 dpi이상으로 세트된다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 화상 판독 방법은 조사와 촛점 설정을 하는 단계를 포함한다. 빛을 조사함으로써, 광원으로부터 판독 대상물로 빛이 조사된다. 판독 대상물 상의 화상을, 왜곡율이 렌즈의 중앙부에서 단부로 가면서 증가하는 판독 장치에 촛점을 설정한다.
상기 방법에서, 렌즈로는 광각 렌즈 또는 어안 렌즈가 사용된다.
상기 방법에서, 광원은 판독 대상물의 후면에 배치된다.
상기 방법에서, 판독 장치는 판독 대상물의 전면에 배치된다. 또한, 판독 장치의 화상이 판독 장치에 촛점이 모아지도록 판독 대상물과 판독 장치 사이에 렌즈가 배치된다.
상기 방법에서, 광원과 판독 장치는 판독 대상물의 전면에 배치된다. 또한, 판독 장치의 화상이 판독 장치에 촛점이 모아지도록 판독 대상물과 판독 장치 사이에 렌즈가 배치된다.
상기 방법에서, 단부에 대한 해상도는 200 dpi이상으로 세트된다. 또한,중앙부에 대한 해상도는 300 dpi이상으로 세트된다.
상기 방법에서, 판독 장치는 판독된 화상의 화상 데이터를 저장하는 라인 메모리를 구비한다.
상기 방법에서, 판독 장치는 판독된 화상에 의거한 신호를 발생시킬 수 있는 CCD 를 구비한다.
상기 방법에서, 거울은 판독 대상물과 렌즈 사이의 광로 상에 배치되고 반사된 빛 또는 판독 대상물로부터 렌즈로 전송된 빛을 반사한다.
상기 방법에서, 판독 대상물과 판독 장치 사이의 거리가 30 mm에서 250mm 사이가 되도록 렌즈의 촛점 길이가 설정된다. 상기 화상 판독기에서, 판독 장치의 해상도는 200 dpi이상으로 세트된다.
광학 렌즈는 판독 장치와 판독 대상물의 표면 사이에 배치된다. 광학 렌즈에서, 단부에서의 왜곡율(곡률 반경)은 중앙부에서의 왜곡율(곡률 반경이 작다)보다 높게 설정되어 있다. 단부의 왜곡율이 더 커지더라도, 단부에서의 화질(해상도)을 유지하도록 중앙부에서의 해상도가 더 높게 설정된다. 중앙부의 해상도가 더 높게 설정되면, 중앙부의 것보다 더 큰 왜곡율을 갖는 단부의 해상도는 정보가 결코 누락되지 않는 상태로 유지된다.
상기 화상 판독기에서, 광학 렌즈 단부의 왜곡율은 더 크게 설정된다. 상기 왜곡율은 화상의 유효 판독폭을 넓힌다. 만약 이 광학 렌즈가 사용되면, 광로의 길이가 짧게 되더라도 종래의 화상 판독기의 것과 같은 유효 판독폭을 유지하는 것이 가능하다. 화상 판독기에서 장치는 소형화될 수 있다.
상기 화상 판독기에서, 광학 렌즈 중앙부의 해상도는 높게 설정될 수 있다. 상기 해상도는, 정보가 더 큰 왜곡율을 갖는 단부에서 누락되는 것을 막는다. 정보의 누락을 방지함으로써 판독 수행이 일정하게 이루어지도록 한다.
상기 화상 판독기에서는, 반사 거울이 설치되어 광로를 휘게하고 변경시킨다. 광로가 휘고 변경되므로, 판독 장치의 배치는 변경될 수 있다. 광로의 전체 길이를 유지하면서 판독 대상물과 판독 장치 사이의 거리를 짧게할 수 있다. 이로 인해 장치의 소형화가 이루어진다.
도 1 은 종래의 화상 판독기의 일례를 도시한 개략적인 구성도.
도 2 는 종래의 화상 판독기에서 광각 렌즈가 사용될 때의 유효 판독폭을 도시한 상태 설명도.
도 3 은 종래의 화상 판독기에 설치되어 있는 컬러 CCD 에서의 R, G, B 각 라인의 배치를 도시한 개략도.
도 4 는 본 발명에 의한 화상 판독기의 일실시예를 도시한 개략 구성도.
도 5 는 도 4 의 광학 렌즈에 부여된 광학 특성을 도시한 그래프.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명.
1 : 광원 2 : 판독 장치
2a : 화상 형성면 3, 10 : 광학 렌즈
3' : 광각 렌즈 S : 판독 대상물
도 4 및 도 5 를 참조하여, 본 발명에 의한 화상 판독기의 실시예를 설명한다. 도 4 에서, 기호 (1) 는 광원을 나타낸다. 기호 (2) 는 판독 장치를 나타낸다. 기호 (10) 은 광학 렌즈를 나타내며, 기호 (S) 는 문자와 그림이 전면 상에 그려지는 판독 대상물을 나타낸다.
광원 (1) 은 판독 대상물 (S) 의 후면(문자와 그림이 도시되지 않는 면)에 배치된다. 광원 (1) 으로부터의 빛은 판독 대상물 (S) 의 뒤쪽으로 조사된다. 판독 장치 (2) 는 판독 대상물 (S) 의 전면(문자와 그림이 그려지는)측에 배치된다. 광원 (1) 으로부터의 빛에 의거한 문자와 그림(화상)의 그림자가 스캐닝함으로써 판독된다. 광학 렌즈 (10) 는 판독 대상물 (S) 과 판독 장치 (2) 사이에 배치된다. 광학 렌즈 (10) 는 판독 장치 (2) 의 화상 형성 표면 (2a) 상에 화상을 형성한다. 판독 장치 (2) 에 입력된 화상 정보는 전기 신호로 변환된다. 판독 장치 (2) 는 라인 메모리(도시하지 않음)와 화상 처리기(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 판독 장치는 예컨대 CCD 감지기 같은 경우에, 1200dpi 의 해상도 특성을 갖는다. 전기 신호는 라인 메모리에 저장된다. 화상 처리기는 저장된 전기 신호에 따라서 왜곡이 적은 화상을 재구성한다. 광학 렌즈 (10) 있어서는, 판독 장치의 주사 방향으로 중심에 위치한 렌즈의 단부에서의 왜곡율이 광학 렌즈 (10) 의 중앙부에서의 왜곡율보다 큰 왜곡 특성을 갖는다. 광학 렌즈 (10) 의 단부는 주사 방향에서의 양 단부의 부근을 암시한다. 이러한 특성을 가진 렌즈를 우리는 통상, 광각 렌즈 또는 어안(魚眼) 렌즈라고 한다. 광각 렌즈 (10) 에서, 중심부의 해상도는 단부의 해상도보다 높게 세트된다. 예컨대, 만약 단부의 해상도가 600dpi라면, 중심부의 해상도는 1200dpi로 세트된다.
광학 렌즈 (10) 에서 단부의 왜곡율은, 도 2 에 도시된 바와 같이 크게 세트된다. 이러한 왜곡율 특성은, 유효 판독폭에 대한 판독 작동이 짧은 길이의 광학폭(촛점 길이)으로 수행될 수 있게 한다. 촛점 길이 (L3) 는 촛점 길이 (L1:도 1) 와 촛점 길이 (L2:도 1) 보다 짧다. 광학 렌즈 (10) 를 사용함으로써, 광로의 길이가 짧게 만들어진 경우에도 종래의 렌즈와 같은 값을 가지는 유효 판독폭으로 보존된다. 만약 광로의 길이가 짧게 만들어진다면, 장치는 소형화될 수 있다.
광학 왜곡이 작은 중심부의 해상도는 단부의 해상도보다 높게 세트된다. 이러한 특성으로 인하여, 왜곡율이 큰 단부의 해상도는 바람직한 값으로 유지되고 따라서 정보의 누락을 방지한다. 이러한 특성으로 인해, 판독 작업이 유효 판독폭에 관한 어떠한 위치에 있어서의 소정의 기준과 동등하게 또는 더 높게 이루어질 수 있게 한다. 이러한 특성으로 인해서 정보의 누락을 보완하기 위한 공정의 필요성이 사라진다.
단부의 왜곡율이 높게 됨으로 인해서, 형성된 화상은 점차로 단부의 중심부보다 작아진다. 유효 판독폭의 단위 길이당 메모리의 소비량은 단부로 갈수록 줄어든다. 즉, 화상을 저장하는데 사용된 라인 메모리의 수는, 일정한 왜곡율을 가진 렌즈가 사용되는 경우에 비해서 줄어들 수 있다. 줄어든 라인 메모리의 용량은 등식(장치의 요구 해상도/렌즈 중앙부의 해상도)에 의해 도시된다.
도 5 는 본 발명에 관련된 해상도 곡선과 왜곡 곡선을 도시한다. 본 발명에 관련된 해상도 곡선과 왜곡 곡선은 둘다 단조 증가와 감소를 나타내는 직선으로 나타나 있다. 이러한 특성을 가진 광학 렌즈 (10) 이외에 비선형 곡선으로 나타난 특성을 가지는 광학 렌즈가 사용될 수 있다.
만약, 광로가 반사 거울에 의해 틀어지면, 판독 장치의 배치가 변경될 수 있다. 이로 인해 광로의 전체 길이가 고정되어 판독 대상물과 판독 장치 사이의 거리(촛점 길이)가 짧게 될 수 있다. 이러한 경우에, 종래의 핸드 스캐너(또는 핸디 스캐너)는 접촉형 화상 감지기를 사용하지 않고 소형화될 수 있다. 또한, 제조 비용도 저가로 될 수 있다.
이 실시예에서 기술된 화상 판독기에서 광원 (1) 은 판독 대상물(S)의 후면 상에 배치된다. 본 발명은, 광원이 판독 대상물(S)의 전면 상에 배치되는 구성에도 적용할 수 있다.
본 발명에 의한 화상 판독기는 컬러 화상 입력과 흑백 화상 입력 어느 것에나 대응할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 화상 판독기에서 단부의 왜곡율은, 광학 렌즈의 주사 방향에서의 중심부의 왜곡율보다 크게 세트된다. 광학 렌즈의 해상도에 있어서, 중앙부의 해상도는 소정의 해상도가 단부에서 얻어질 수 있도록 세트된다. 이렇게 세팅하여 단부의 해상도를 일정하게 하고 또한 화상의 유효 판독폭이 넓어질 수 있게 한다. 이러한 특성을 가진 광학 렌즈가 사용되면, 광로의 길이가 짧게 되는 경우라도 종래의 화상 판독기의 것과 동일한 유효 판독폭을 유지할 수 있다. 광로가 축소됨으로써 화상 판독기가 소형화될 수 있게 된다.
Claims (20)
- 판독 대상물에 빛을 조사하는 광원;상기 판독 대상물의 전면측에 배치되어, 상기 판독 대상물로부터의 반사광에 기초하여 상기 판독 대상물 상의 화상을 판독하는 판독장치; 및상기 판독 대상물과 상기 판독장치와의 사이에 배치되어, 상기 판독 대상물의 상기 화상을 상기 판독장치 상에 결상시키는 렌즈로서, 상기 렌즈의 단부에서의 왜곡율이 상기 렌즈의 중앙부에서의 왜곡율보다 큰 광학특성을 갖는 상기 렌즈를 구비하며,상기 단부에서의 상기 왜곡율은, 상기 판독된 화상을 정정할 필요가 없는 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 판독기.
- 제 1 항에 있어서,상기 렌즈는 광각 렌즈 또는 어안 렌즈인 것을 특징으로 하는 화상 판독기.
- 제 1 항에 있어서,상기 광원은 상기 판독 대상물의 후면측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 판독기.
- 제 1 항에 있어서,상기 광원은 상기 판독 대상물의 전면측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 판독기.
- 제 1 항에 있어서,상기 단부에 대한 해상도가 200dpi 이상으로 세트되고,상기 중심부에 대한 해상도가 300dpi 이상으로 세트되는 것을 특징으로 하는 화상 판독기
- 제 1 항에 있어서,상기 판독 장치는 판독된 화상의 화상 데이터를 저장하는 라인 메모리를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 판독기.
- 제 1 항에 있어서,상기 판독 장치는 판독된 화상에 의거한 신호를 발생시킬 수 있는 CCD를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 판독기.
- 제 1 항에 있어서,판독 대상물과 렌즈 사이의 광로 상에 배치되어 판독 대상물로부터 반사된 빛을 렌즈로 반사시키는 거울을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 판독기.
- 제 1 항에 있어서,판독 대상물과 판독 장치 사이의 거리가 30mm 내지 250mm 로 설정되도록 렌즈의 촛점 길이가 세트되는 것을 특징으로 하는 화상 판독기.
- 제 1 항에 있어서,판독 장치의 해상도가 200 dpi이상으로 세트되는 것을 특징으로 하는 화상 판독기.
- 광원으로부터의 광을 판독 대상물에 조사하는 단계; 및상기 판독 대상물 상의 화상을, 그의 단부에서의 왜곡율이 그의 중앙부에서의 왜곡율보다 큰 광학특성을 갖는 렌즈에 의해 판독장치에 결상하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 판독 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 렌즈는 광각 렌즈 또는 어안 렌즈인 것을 특징으로 하는 화상 판독 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 광원이 상기 판독 대상물의 후면에 배치되고상기 판독 장치가 상기 판독 대상물의 전면에 배치되며,상기 판독 대상물의 화상이 상기 판독 장치 상에 결상되도록 상기 렌즈가 상기 판독 대상물과 상기 판독 장치의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 화상 판독 방법
- 제 11 항에 있어서,상기 광원과 상기 판독 장치가 상기 판독 대상물의 전면에 배치되고,상기 판독 장치의 화상이 상기 판독 장치 상에 결상되도록 상기 렌즈가 상기 판독 대상물과 상기 판독 장치의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 화상 판독 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 단부에 대한 해상도가 200dpi 이상으로 세트되고,상기 중심부에 대한 해상도가 300dpi 이상으로 세트되는 것을 특징으로 하는 화상 판독 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 판독 장치는 판독된 화상의 화상 데이터를 저장하는 라인 메모리를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 판독 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 판독 장치는 판독된 화상에 의거한 신호를 발생시킬 수 있는 CCD를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 판독 방법.
- 제 11 항에 있어서,판독 대상물과 렌즈 사이의 광로 상에 배치되어 판독 대상물로부터 반사된 빛을 렌즈로 반사시키는 거울을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 판독 방법.
- 제 11 항에 있어서,판독 대상물과 판독 장치 사이의 거리가 30mm 내지 250mm 로 설정되도록 렌즈의 촛점 길이가 세트되는 것을 특징으로 하는 화상 판독 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 장치의 해상도가 200dpi 이상으로 세트되는 것을 특징으로 하는 화상 판독 방법.
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