KR20070026444A - 2차원 타겟의 결상을 위한 배열 및 방법 - Google Patents

Abstract

고가 또는 박물관 서적이 상대적으로 작은 각도인 45˚를 살짝 초과하는 각도로 펼쳐지도록 하는 방식으로, 2차원 타겟(T)을 결상하고 서적-페이지들의 전체 면의 최초 스캐닝, 사진촬영 및 디지털화를 확실하게 하기 위한 것으로, 입사하는 광선의 방향에 영향을 추기 위해 채용된 적어도 한 개의 광학 유닛을 타겟(T)과 매칭시키는 단계;와 광학적 기록 수단을 광학 유닛에 향하게 하고 광학적 기록 수단을 이격시켜 배치시키되, 타겟(T)의 중심으로부터 연장된 광축(OA)에 대해 곡선 경로에서 소정의 각도 α에서 타겟(T)의 평면으로부터 기록하는 방식으로 배치시키며 거울(M)을 상기 광학적 기록 수단의 상기 변위량의 절반으로, 즉 α/2의 각도로 기울이면서 타겟(T)을 조명하는 단계;와, 타겟(T)에 직각으로 타겟(T)의 화소로부터 기인한 광선을 광학 유닛을 통해 광학적 기록 수단의 감지 수단으로 투영함으로써, 광학적 기록 수단의 광학적 각도의 전 범위에서 광학 수단을 통해 광학적 기록 수단에 도달하는 타겟의 화소들을 맵핑하는 단계;를 구비하는 방법이 제공된다.

타겟, 서적, 광학적 기록 수단, 광학 수단, 조명, 거울

Description

2차원 타겟의 결상을 위한 배열 및 방법{Method and arrangement for imaging a primarily two-dimensional target}

본 발명은 2차원 타겟의 결상 방법에 관한 것으로, 입사하는 광선의 방향에 영향을 추기 위해 채용된 적어도 한 개의 광학 유닛을 타겟과 매칭시키는 단계;와 광학 유닛에 광학적 기록 수단을 향하게 하면서 타겟을 조명하는 단계;와, 타겟에 직각으로 타겟의 화소로부터 기인한 광선을 광학 유닛을 통해 광학적 기록 수단의 감지 수단으로 투영함으로써, 광학적 기록 수단의 광학적 각도의 전 범위에서 광학 수단을 통해 광학적 기록 수단에 도달하는 타겟의 화소들을 맵핑하는 단계;를 구비한다. 본 발명은 또한 2차원 타겟의 결상을 위한 배열에 관한 것으로, 입사하는 광선의 방향에 영향을 추기 위해 채용된 적어도 한 개의 광학 유닛과, 광학 유닛으로 향해진 광학적 기록 수단과 타겟을 조명하는 광원을 포함하며, 이러한 배열은 45˚를 살짝 초과하는 상대적으로 작은 각도로 서적이 펼쳐진 상태에서 서적의 페이지의 전체 면을 스캔하고 사진촬영하며 디지털화할 수 있도록 한다.

통상적인 도서관 실무 및 기록 실무에서 데이터를 기록하기 위해 사진촬영 및 마이크로필름촬영을 하는 것이 사용되고 있다. 최신식 디지털 데이터 기록은 이러한 방법들에 대한 수요를 증가시켰다. 개별적인 페이지들 및 서적의 디지털화를 위해 매우 많은 서로 다른 고속 스캐너들이 사용된다. 그러나 도서관 물품 등 고가 서적의 처리에 있어서는 그러한 스캐너들의 이용은 제한적일 수 밖에 없는데, 이는 이 경우 서적이 적어도 90˚ 또는 많은 경우 심지어 180˚로 펼쳐져야만 하기 때문이다. 이렇게 서적을 강제적으로 펼칠 경우 커버 및 페이지들이 손상될 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 사진촬영될 페이지를 완전히 평탄화하지는 않고 약간 굴곡지더라도 관계없는 기술이 개발되었다. 그 후 맵핑 또는 노출 왜곡은 소프트웨어적 수단으로 수정된다.

US 2002/191,994는 1차원 센서로 스캔하는 것을 개시한다. 이러한 해결서적의 장점은 스캔이 센서 또는 결상 시스템의 이동에 의해 이루어진다는 것이나, 이는 장시간이 소요되는 반면 서적의 등(spine)에 인접한 곳의 스캔은 적절하게 이루어지지 않는다는 문제점이 있었다.

사진촬영과 관련된 매우 신속한 스캔 방법은 CN 1,354,441에 개시되어 있다. 그러나 그것은 스캔하는 것을 설명하지 않고 있으며, 서적과 그와 유사하게 제한된 각도로 펼쳐질 수 밖에 없는 서류들의 경우에 필요한 균일한 조명방법에 대해 설명하지 않고 있다.

이론적으로, 2차원 이미지들, 상세하게는 서적의 페이지들을 디지털화하는 방법으로는 세 가지가 있다.

첫 번째 방법은, 개별적인 이미지 화소들의 정보 내용을 하나씩 차례로 기록하는 것이다. 이는 속도가 느리기 때문에 서적의 디지털화에는 사용되지는 않지만, 동일한 이론적 배경을 바탕으로 작동하는 CD/DVD 리더기에서 또는 초점을 공유하 는(con-focal) 레이저 현미경에서 중요한 역할을 한다.

두 번째 방법은, 물체 즉 타겟의 표면에 직각으로 1차원 선형 센서가 이동하여, 이러한 방식으로 기록된 라인들로부터 이미지가 구성된다. 대부분의 사진 복사기(photocopier) 및 몇몇 스캐너들이 이 원리를 바탕으로 한다. US 4,585,334, US 4,633,080, US 6,603,580, US 5012275, CS 2,253,522 또는 US 6,587,227은 그러한 유형의 장치 및 방법을 보여준다. 이 원리의 단점은 선형 센서 그 자체, 즉 조인트 조명 솔루션 및 필요한 이동 메커니즘이 심지어 90˚ 로 펼쳐졌을 때에도 서적의 등(spine)에 인접한 부분의 스캐닝에 적합하지 않다는 것이다. 수십년동안 이 문제를 해결하기 위한 많은 노력이 있었으나, 오늘날까지 유용한 결과가 도출되지 않았다. 최신 스캐너는 소위 LIDE 센서를 장착하고 있는데, 이것은 조명 LED와 센서 유닛과 광학요소들이 단일 반도체 테잎 상에 집적되어 있는 것이다. 그러나 심지어 이러한 센서도 스캔되는 평면으로부터, 즉 서적의 펼쳐진 페이지로부터 돌출된 장애물에 10mm보다 더 근접하여 접근할 수 없다는 문제점이 있었다. 1차원 이미지 수신 유닛을 기초로 하는 상기와 같은 각각의 해결서적의 경우, 서적은 적어도 직각으로 펼쳐져야만 하며, 또한 각 해결서적은 스캔할 수 없는 서적의 등(spine)에 인접한 공간의 양에 대해 언급하고 있지 않다.

세 번째 방법은, 디지털화될 면이 센서에 완전히 투영되었을 때 마이크로필름촬영에 사용된 고전적인 기술을 이용하는 것이다. 물론 최근 이 방법을 개선하기 위한 몇몇 해결서적들이 제안되었다. 현재 제안된 해결서적들은 디지털 촬영의 분야에 직접 적용될 수 있다. 센서와 2차원 CCD 및 CMOS 광학 센서 해상도가 급격하 게 높아짐에 따라, 이 세 번째 해결서적은 이 분야에서 주된 해결서적이 될 것이다. "Bookscanner"라는 제하로 미국 Palo Alto Research Centre에 의해 제공된 서류들에 의해, 독일의 Zeutschel라는 회사의 "OMNISCAN 3000"이라는 제품에 의해, 또는 미국의 Reality Imaging Systems Co. 라는 회사의 "PageScan 150"이라는 제품에 의해 유사한 장비 및 해결서적들이 도입되었다. 그러나 유감스럽게도 여전히 서적을 직각보다 작은 각도로 펼칠 수 있는 기회는 매우 제한되어 있다. 이 이슈의 중요성을 감안하여 이에 대해 각각 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

Palo Altoo Research Centre의 "Bookscanner"는 90°로 서적을 펼치기 위한 전형적인 해결서적이다. 여기서 직각으로 펼쳐지고 등을 대고 놓인 서적이 상부로부터 사진촬영되어 디지털화되는데, 즉 45°의 각도로 우측과 좌측으로부터 사진촬영되어 디지털화되는데, 다시 말하자면 각 페이지에 수직으로 사진촬영되어 디지털화된다. 여기서 반복되어 언급된 45°는 각 측, 즉 등을 대고 놓인 채 펼쳐진 서적의 각 페이지가 들어올려진 각도를 의미한다. 통상적으로 이러한 해석을 바탕으로 하면, 각 측에서의 0°의 각도는 완전하게 -180°의 각도로- 펼쳐진 서적을 의미하며, 각 측이 45°의 각도로 들어올려진 것은 90°의 각도로 펼쳐진 서적을 의미한다. 그러나 여전히 문제점이 존재하는데, 서적이 적어도 가능한 각도로 펼쳐지더라도 서적의 등(spine)까지 사진촬영될 수 있느냐 하는 문제점이 해결되지 않는다는 것이다.

이러한 문제점을 이론적으로 완벽하게 해결할 수 있는 해결서적이 US 5,359,207호에 개시되어 있다. 여기서 서적-페이지 사이즈의 얇은 센서가 페이지들 사이에 배치되는데, 이 센서는 조명 및 센서 유닛을 갖는다. 센서의 최소 두께는 가능한 최소 각도로 서적을 펼치는 것을 가능하게 한다. 그러나 유일한 문제점은 그러한 두께를 갖는 광학 센서는 여전히 존재하지 않는다는 것이다.

광학적으로 완벽한 해결서적은 OMNIA의 "OK301P" 장치를 설명하는 "The Unique Prism Camera System"이라는 제하의 문서에서 찾을 수 있다. 여기서 60°의 고체 광학 프리즘이, 60°로 펼쳐진 서적의 완전한 180° 이미지를 관찰한다는 문제점을 해결한다. 프리즘의 상부면은 단순한 창(window)으로 간주될 수 있으나, 두 개의 하부 부분들은 동시에 2중(twofold) 작업을 수행한다. 좌측면은 좌측 서적-페이지에 대해서는 창(window)인데, 광이 최소의 손실로 그것을 거의 직각으로 통과하기 때문이다. 그러나 우측 서적-페이지의 투시로부터 그것(좌측면)은 전반사 거울과 같이 작용하는데, 광학적으로 더 두꺼운 매질 즉 프리즘의 중심으로부터의 광은 그것(좌측면)에 대해 60°의 입사각으로 입사하는 바, 따라서 이미지 기록 수단으로서 기능하는 카메라 방향으로 이미지를 보내기 때문이다. 프리즘의 우측면도 유사하게 2중 작업을 수행한다. 이 두 면들은 조명에 대해 유사하게 기능한다. 광학 거울은 쌍안경의 광 분배기 및 특정한 망원경에서 역상 이미지를 뒤집기 위해 수백년 동안 작은 스케일로 사용되어 왔다. 이 해결서적을 고려하면, 60°가 이론적인 각도라는 것을 고려해야만 하는데, 그것을 수정하거나 감소시키는 방법이 없기 때문이다. 한편, 프리즘 가 자체는 공기(유리, 섬유유리, 투명 유체 등)보다 굴절율이 훨씬 더 큰 물질로 만들어져야만 한다. A3 서적-페이지의 경우 프리즘의 가장자리 길이는 적어도 600mm이어야 하고 높이는 적어도 420mm이어야 한다. 필요한 광학적 균일도 및 품질을 갖는 그러한 프리즘을 제조하는 것은 극도로 어려운 일이다(천체 망원경의 렌즈 및 거울의 기초 재료는 이 크기 범위인데, 제조 공정 중 발생하는 응력을 제거하기 위하여 냉각 처리가 수년 동안 지속된다). 프리즘의 양 역시 상당하여 그 무게는 10kg에 이른다. 또한 프리즘의 면이 완벽하게 깨끗하고 어떠한 접촉도 없는 상태에서만 2중 역할을 수행할 수 있다는 문제점이 있다. 이러한 상황의 민감성은 검출용 풋프린트(footprint) 스캐너에서 그러한 전반사 프리즘을 이용하는 것으로부터도 알 수 있는데, 피부 주름이 유리와 접촉하는 지점에서의 전반사 중지는 극단적으로 콘트라스트가 강한 이미지의 결과를 가져온다.

GB 2,292,281은 상부 조명의 경우 45°의 각도로 서적이 펼쳐져야만 하는 상황을 나타내고 있다. 그러나 그 설명은 실행가능성에 대해 어떠한 언급도 하고 있지 않을 뿐만 아니라 설명된 웨지(wedge)에 무엇이 있는지 암시하고 있지도 않다. 추측컨대 45° 각도로 위치한 거울이 적용될 것이다. 그러나 유한한 거리에 카메라가 위치한 경우에 대한 우리의 실험 및 경험에 따르면, 페이지를 프레싱하는 유리와 거울 사이에 해로운 반사가 발생하여, 우수한 품질의 이미지를 얻는 것을 방해한다.

조명으로부터 발생하는 문제들 및 반사들은 종래의 해결서적들의 공통된 단점으로 간주될 수 있으며, 이는 본 발명에서 해결하고자 하는 주 목적이다.

본 발명의 다른 목적은 가능한 최소 각도로 펼쳐 고서(古書) 및 유사한 물체와 같이 기계적으로 민감한 서류들의 우수한 품질의 스캐닝을 가능하게 하는 것이다.

진보된 광학적 디자인 프로그램은 유해한 반사의 효과를 분석하기 위하여 소위 "고스트 초점 생성기(ghost focus generator)" 모듈을 포함하지만, 그것은 평면거울 상에 생성된 고스트 이미지를 분석하는 데에는 적합하지 않다.

본 발명의 핵심 아이디어는 카메라 및 거울의 각도를 적절하게 세팅함으로써, 서적 스캐닝에 있어서 전술한 맵핑 시스템의 장점을 가지면서도 유해한 광학적 반사를 피하는 그러한 광학적 배열이 만들어질 수 있는데, 작은 각도로 서적을 펼치더라도 소위 서적의 페이지가 등(spine)에 인접한 곳에 이르기까지 스캐닝될 수 있다.

본 발명은, 만일 서적 안에 위치된 거울을 이용하여 왜곡 없이 광의 경로를 적절하게 조절할 수 있다면 서적을 45°의 각도로 또는 더 작은 각도로 펼쳐도 충분하다는 인식을 기초로 한다. 그러나 사진촬영될 페이지는 어떠한 비율로든 프레싱되어야 하는데, 그것을 카메라의 초점 레벨 내에 유지하기 위해서이다. 이 프레싱 도구 또는 궁극적으로는 반짝이는 서적 페이지는 페이지 또는 광원의 그늘진 고스트 이미지로서 이미지 내에 나타나는 2차 반사를 유발할 수도 있다. 프레싱 판의 반사는 적절한 코팅에 의해 방지될 수 있지만, 이 경우 그것을 요구되는 0.1%의 수준 이하로 줄이는 것은 기술적으로 불가능하며, 스캐닝되는 물체 즉 서적의 페이지의 광학적 매개변수를 수정하는 것이 불가능하다는 것은 말할 것도 없다.

본 발명에 따른 해결서적은 주로 2차원 타겟의 결상방법을 기초로 하는데, 그 방법은 입사하는 광선의 방향에 영향을 추기 위해 채용된 적어도 한 개의 광학 유닛을 타겟과 매칭시키는 단계;와 광학 유닛에 광학적 기록 수단을 향하게 하면서 타겟을 조명하는 단계;와, 타겟에 직각으로 타겟의 화소로부터 기인한 광선을 광학 유닛을 통해 광학적 기록 수단의 감지 수단으로 투영함으로써, 광학적 기록 수단의 광학적 각도의 전 범위에서 광학 수단을 통해 광학적 기록 수단에 도달하는 타겟의 화소들을 맵핑하는 단계;를 구비한다. 이 방법의 신규성은 광학적 기록 수단이, 타겟의 중심으로부터 연장된 광축에 대해 곡선 경로에서 소정의 각도로 타겟의 평면으로부터 기록하는 방식으로 이격되어 배치되며, 거울은 광학적 기록 수단의 변위의 양의 절반만큼 기울여진다는 것이다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 맵핑을 위한 평평한 면을 얻기 위해 타겟의 표면을 프레싱하는 단계를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 광학적 기록 수단의 광학적 각도의 적어도 절반을 초과하는 각도 α의 값을 선택할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 매칭은 면거울을 이용하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 프레싱 유리판 및 면 거울로 구성된 웨지(wedge) 형상의 광학요소가 사용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 조정가능한 전방 갈퀴(front rake)를 구비한 광학요소가 사용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 스캐닝은, 웨지 형상의 요소에 장착되어 그 경계를 구성하는 유리판들 사이로부터 웨지 형상의 요소를 제거하지 않고 기울여질 수 있는 거울에 의해 타겟으로서 사용된 펼쳐진 서적의 양 페이지들을 연속적으로 스캐닝하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 균일한 산란광을 제공하는 광원이 사용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 광원은 복수개의 불연속 광원들의 결합일 수 있다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 2차원 타겟의 결상을 위한 배열을 제공하는데, 이 배열은 입사하는 광선의 방향에 영향을 추기 위해 채용된 적어도 한 개의 광학 유닛과, 광학 유닛으로 향해진 광학적 기록 수단과 타겟을 조명하는 광원을 포함하고, 광학 유닛으로 향해진 동안 광학적 기록 수단은, 타겟의 중심으로부터 연장되며 원칙적으로는 타겟의 면으로부터 45˚의 각도로 연장된 광축에 대해 곡선 경로에서 소정의 각도에서 타겟의 평면으로부터 기록하는 방식으로 이격되어 배치되며, 거울은 광학적 기록 수단의 변위의 양의 절반만큼 기울여진다.

이러한 본 발명에 따르면, 제한된 가동성을 가진 물리적으로 민감한 서류 즉 고서(古書) 및 성경사본을, 60˚보다 작게 펼치면서도 왜곡이 없으며 더욱 중요하게는 반사 및 고스트 이미지가 없는 스캐닝된 이미지를 제공하도록 스캔할 수 있다. 본 발명에 따른 방법 및 배열은 다소 입체경적이어서 다른 보조적인 측정수단들 없이도 3D 유형 물체들의 맵핑 및 스캐닝에 적용될 수도 있다.

도 1A, 1B는 실제 전망(real perspective) 및 개선된 진행된 전망(developed perspective)에서 광학적 기록 수단으로서 작용하는 카메라의 초점 평면 상의 타겟의 반사된 이미지의 광 경로를 도시하는 이론적인 다이어그램이다.

도 2A, 2B는 종래 방법으로 기록된 타겟의 반사된 이미지를 도시한다.

도 3A, 3B는 본 발명에 따른 실제 전망(real perspective) 및 개선된 전망(developed perspective)에서 물체의 반사된 이미지를 도시한다.

도 4는 본 발명에 따른 방법에 영향을 주는 배열의 일 실시예를 도시한다.

도 5는 두 페이지 스캐닝에 적용된 도 4의 배열을 개략적으로 도시하는 다이어그램이다.

도 1은 잘 알려진 기초적인 상황을 도시한다. 화살표로 표시된 타겟(T)은 반사하는 물체가 아니며 이미지(I)는 광학적 기록 수단 예컨대 카메라를 나타내는 지점(R)으로 타겟(T)의 평면으로부터 45˚의 각도로 연장된 평면 상에 위치한 거울(M)에 의해 이송된다는 것을 가정한다.

도 1B는 진행된 광 경로를 도시한다. 사실, 이것은 카메라 또는 인간의 눈이 이미지를 보는 방법을 나타낸다. 점선은 지점(R)(즉, 카메라의 위치)으로부터는 볼 수 없는 적어도 한 개의 반사면을 나타낸다. 결상될 타겟(T)은, 지점(R)으로부터 연장되며 중간 반사면들(RS) 상에서 굴절될 결상의 축(OA)이 그 면에는 수직이면서 최종적으로 타겟(T)의 초점을 통과하는 방식으로 위치해야만 한다.

도 2A는 상기 배열의 변형예를 도시하는 것으로서, 심지어 타겟(T) 그 자체 (또는 프레싱 요소, 즉 유리)가 반사성이다. 도 2B는 타겟(T)의 맵핑된 이미지(I)가 도 1B에서와 동일한 장소에 위치하지만 3중 반사(거울(M)에서 두 번 반사되며 그것의 반짝이는 반사면(RS) 상에서 한번 반사된다. 점선을 참조하라)의 결과로 하부에 고스트 이미지(GI)도 존재한다. 음영으로 표현된 영역은 시야 영역(field of vision)으로부터 배재된 빈 영역(EA)을 나타낸다. 타겟의 실상(I) 하부에 희미하면서 평평한 이미지로서 나타나는 고스트 이미지(GI)가 완전히 시야 영역 내에 위치한다는 것을 주목해야만 한다.

도 3A 및 3B는 카메라를 나타내는 지점(R)이 전술한 도면에 도시된 것과 같은 통상적인 위치로부터 이동한 경우를 도시하는데, 카메라는 타겟(T)의 초점으로부터 연장된 광축(OA)에 대해 각도 α로 도면에 표시된 방향으로 곡선 경로에서 상부로 이격되어, 광축(OA)이 타겟(T)의 초점을 심지어 이 경우에도 그 면에 직각으로 통과하도록 하고, 거울(M)은 또한 지점(R)의 변위각의 절반(α/2)만큼 기울어지도록 한다.

다중 반사의 결과인 고스트 이미지(GI)가 이제 음영으로 표시된 빈 공간(EA), 즉 광학적 기록수단 예컨대 카메라의 시야 영역 외측에 위치하게 됨을 알 수 있다.

카메라를 나타내는 지점(R)이 타겟(T)의 초점으로부터 연장된 광축(OA)에 대해 반대 방향으로 배치될 경우(도면에 따르면 하측 방향으로 배치될 경우), 고스트 이미지(GI)는 더욱 시야 영역 내에 위치하게 될 것이며, 따라서 이러한 경우가 되어서는 안된다.

따라서, 만일 광학적 기록 수단이 도 1A에서의 이론적인 각도인 90˚의 각도로 위치한 광축(OA)에 대해 카메라의 시야각의 절반에 대응하는 각도 α로 상부에 배치되면서 직각 전망을 얻기 위하여 거울(M)이 이론적인 각도인 45˚로부터 상기 변위 각도 α의 절반에 해당하는 각도로 이동된다면, 강한 조명을 필요로 하는 타겟들과 그것들의 반사된(그리고 다중 반사된) 가상 이미지들은 카메라의 시야 영역 외측에 위치하게 될 것이고, 반면 공지의 수단으로 어둡게 유지될 수 있는 영역들(S)은 카메라의 시야 영역 내에 위치하게 될 것이므로, 따라서 이미지(I)를 방해하지 않을 것이다. 더욱이, 이 배열로 물리적으로 사용된 시야각으로 빈 공간(ES)이 생성되고, 그 이미지는 어떠한 초기 또는 후속 반사들에 의해서도 카메라의 시야 영역에 들어오지 않을 것이며, 조명 광원은 선택적으로 배치될 수 있다(도 4 참조). 그것들의 적절한 세팅을 통해 균일한 조명이 제공될 수 있다.

상술한 바와 같은 해결서적을 실시할 수 있는 몇몇 실제적인 선택사항들이 있다. 가장 단순한 경우, 타겟(T) 예컨대 펼쳐진 서적의 한 페이지를 스캔하고 결상할 수 있는 배열이 세팅될 수 있는데, 이는 광원들 뿐만 아니라 카메라의 적절한 배치 및 프레싱 거울판(G)과 면거울(M)의 적합한 각도로의 결합에 의해, 그리고 몇몇 어두운 물질로 고스트 이미지 생성의 관점으로부터 민감한 공간을 덮음으로써 이루어질 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 도시한다. 80mm의 초점거리를 가진 렌즈의 경우 상업적으로 이용가능한 사진 카메라(예컨대 라이카(Leica))의 매개변수들로 계산해 보면, 물체의 시야각이 17˚일 때 A4 페이지의 이미지 촬영을 위해 필요한 광학적 총 길이(전장)는 700mm이다. 상기와 같은 사항을 기초로하여 카메라의 위치(R)는 타겟(T)의 면에 대해 수직으로 연장된 광축(OA)에 대해 적어도 α=8.5˚ 들어올려져야만 한다. 사실, 약간 더 큰 각도 예컨대 α=10˚를 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우 거울(M)은 5˚의 각도로 상방으로 기울어져야만 한다. 이러한 배열에서, 타겟(T)에 대응하는 서적은 오직 50˚의 각도로만 펼쳐지면 되는데, 이는 서적의 관점으로는 실질적으로 더욱 관대한(tolerant) 핸들링을 의미한다. 상기와 같은 사항들이 고려될 시, 카메라의 적절한 선택에 따라 서적을 펼칠 각도는 더욱 줄어들 수 있으며, 그 비율은 서적의 페이지들 사이에 삽입될 거울(M)의 물리적인 치수에 의해서만 제한된다.

본 발명의 다른 실시예에 다르면, 스캐닝될 서적은 웨지 형상의 유닛의 면 상에 배치될 수 있는데, 여기서 웨지 형상의 유닛의 측면들 중 하나는 프레싱 유리판(G)이고 다른 하나는 거울(M)이다.

거울(M)과 프레싱 유리판(G)의 두께가 모두 3mm라고 가정하자. 이 경우 거울(M)과 유리판(G)으로 형성된 웨지의 외측 가장자리로부터 내측으로 6mm에 위치한 타겟(T)의 부분은 스캐닝된 이미지(I)에 이미 나타날 것이라는 것을 용이하게 계산할 수 있다.

광 경로 상에 오직 한 개의 거울(M)만이 배치되기 때문에, 이미지(I)는 타겟(T)에 대해 뒤집힐 것이지만, 현대 디지털 처리 시스템을 이용하여 소프트웨어 또는 하드웨어 솔루션으로 용이하게 수정될 수 있다.

프레싱 유리판(G)과 거울(M)의 기초 재료는 BK7 유형의 평판 광학 거울일 수 있지만, 더 우수한 품질의 플로트(창) 유리 또한 충분하다. 거울(M)은 바람직하게는 기초 유리판의 외측면 상에 반사층이 위치한 면거울이다. 광학 응용제품에서 광범위하게 사용되는 그러한 거울은 예컨대 Unioptik Ltd., Hungary에 의해 제조된다. 이러한 해결서적에 의해, 원본과 동일한 사이즈로 나타나지만 거울(M)의 유리의 두께에 따라 1-2mm 쉬프트되어 나타나는, 비-면거울(non-surface mirror)의 면 상에서의 반사에 의해 나타나는 고스트 이미지들은 제거될 수 있다.

대물렌즈는 모든 수단에 의해 요구되는데, 그것이 화소들을 이미지 수신 세선들로 맵핑할 수 있는 것이기 때문이다. 이 목적을 위하여 Rodenstock Rodagon 시리즈의 적절한 버전(상이한 초점 거리를 가진 것들이 이용가능하다) 또는 독일의 Schneider Company(홈페이지: http://www.schneider-kreuznach.com)의 적절한 버전이 사용될 수 있다.

이미지 수신 센서의 두 가지 주요 유형으로서 (고전적인 필름 외에) CCD 및 CMOS 센서들이 사용될 수 있다. 후자의 업그레이드된 버전은 Foveon company의 "X3" 유형이다.

조명은 경험에 의해 세팅되어야만 한다. 심지어 반복된 반사를 거친 후에도 카메라의 시야 영역에 위치하지 않는 빈 공간(ES)을 확인하는데 도면들이 도움을 줄 것이다. 균일한 조명을 얻기 위해서, 복사 기술에서 적용된 공지의 해결서적과 유사한, 확산광을 제공하면서 큰 조명면을 가진 복수개의 광원들(L)을 사용하는 것이 바람직하다.

일반적으로 서적을 디지털화할 시, 좌측 페이지와 우측 페이지 모두가 필요 하다. 민감한 서적을 스캔할 때, 서적이 움직일 필요 없이 동일한 위치에서 양 페이지들이 사진촬영될 수 있다면 이는 매우 큰 장점일 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 다른 방법 및 배열은 이를 가능하게 한다.

이 경우 서적(B)은 개방된 상부와 평행한 가장자리를 가진 자기-조정(self-aligning) 크래들(C)에 배치되는데, 그 개방된 각도는 제안된 맵핑 배열의 각도에 대응한다. 이 배열의 전방 부분은 개방 각도에 대응하는 각도로 세팅된 두 개의 유리판들(G)로 구성된 웨지 형상의 유닛인데, 상부로부터 펼쳐진 서적(B)에 맞도록 배치되어 양 페이지들을 반듯하게 한다. 양측이 코팅되어 있으며 기울여지고 회전될 수 있도록 장착된 면거울(M)은 웨지의 내측에 위치해 있는데, 실질적으로 하부 가장자리에 더 근접해 있다. 물론 광원들의 그룹으로서 장착될 수도 있는 조명 광원(L)과 두 개의 카메라들이 서적(B) 상부에 대칭이 되도로 ㄱ구정되어 있다. 거ㅏ울(M)을 좌측으로 기울이면서 우측 페이지의 이미지가 좌측의 광원(L)을 이용하여 우측의 카메라로 촬영될 수 있고, 그 후 거울(M)을 반대 방향으로 기울인 후 대칭인 요소들을 이용하여 좌측 페이지의 이미지가 촬영될 수 있다. 웨지 형상 유닛이 들어올려진 후, 페이지는 넘겨지고 그 다음 페이지에 대해 단계가 진행된다. 거울(M)의 기울임은 손으로 이루어지거나 또는 작동 장치를 이용하여 이루어질 수 있다.

두 개의 카메라들은 한 개의 카메라로 대체될 수 있는데, 이 경우 카메라는 거울(M)과 동시에 그러나 반대 방향으로 이동한다. 더욱이, 만일 기울여진 거울(M)과 동시에 움직이는 다른 공지의 광학 유닛(미도시)을 이용하여 필요한 방향으로 광을 편향시킨다면, 카메라는 고정되어 있을 수도 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배열에서, 전체 광학 유닛은 고정되어 있고, 서적(B)을 지지하는 크래들(C)이 상하로 이동할 수도 있다. 상부개 개방된 크래들(C)의 수평 위치는 사실상 유지되어야 하는데, 그것이 페이지를 넘기는 것을 용이하게 하기 때문이다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배열에서, 서적(B)을 지지하는 크래들(C)이 고정되고 광학 유닛이 상하로 이동할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에서, 유리판(G)과 거울(M)이 위치를 변화시키면서, 광학 유닛의 웨지 형상 요소가 중심 수직 회전축 상에서 180˚ 회전될 수 있으며, 웨지 형상 요소가 내려앉을 때 서적(B)의 다른 페이지가 거울(G)을 이용하여 스캐팅될 수 있다. 이 해결서적의 주요한 장점은 한 개의 웨지 형상 요소를 이용하여 양 페이지들이 서적(B)을 움직이지 않고도 스캔될 수 있다는 것이다.

비용의 관점에서는 비록 덜 바람직하다고 할지라도, 광학 유닛이 두 배로 되어 거울(G)이 일측 상의 부분-유닛들 중 하나에 위치하고 다른 하나는 타측 상의 다른 부분-유닛에 위치하며 펼쳐진 서적이 놓인 크래들(C)이 두 개의 부분-유닛들 아래에서 수평 상에서 여기저기로 이동할 수도 있다. 이 해결서적의 주요 장점은 광학 부분-유닛들이 오직 수직 경로를 따라 이동가능할 것이 요구되며, 따라서 유용한 것으로 증명된 세팅을 보존할 수 있다는 것이다.

물론 이 배열은 광학 유닛이 하부에 배치되고 상방을 향하는 웨지 형상 요소 상에 서적(B)이 배치되는 방식으로 반대가 될 수도 있는데, 여기서 페이지들을 반 들반들하게 하는 것은 서적(B) 자체의 무게에 의해 이루어질 수 있다.

최근의 기술적 발전의 결과로서 다른 바람직한 실시예 또한 가능한데, 여기서 웨지 형상 요소의 양 측은 제어가능한 판들로 구성되며, 이 판은 제어신호의 특성에 따라 완전히 투명하거나 또는 완전히 반사하는 요소로서 작용한다. 이 해결서적을 이용할 시, 두 페이지들을 동시에 스캔하기 위하여 웨지 형상 요소에서 움직이는 부분들(양측 상의 면거울(M)들)을 적용할 필요성을, 없앨 수 있다.

페이지를 넘기는 프로세스는 인쇄 또는 복사 기술에서 사용되는 공지의 기술을 이용하여 자동으로 제어될 수 있다.

본 발명에 따른 방법 및 배열은 종이의 내비치는 무늬(watermark) 스캔 또한 가능하게 한다. 이를 위하여 TFT 디스플레이의 배경 조명용으로 사용된 전계발광 소스와 같은 얇으면서도(0.1-0.5mm) 실질적인 2차원 균일 조명 장치가 사용될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

고가의 서적의 사진촬영 및 디지털화를 함에 있어서 서적이 작은 각도로 펼쳐진 상태에서 페이지의 이미지를 왜곡 없이 스캐닝할 수 있는 장치의 제조분야에 적용될 수 있다.

Claims (11)

1. 입사하는 광선의 방향에 영향을 추기 위해 채용된 적어도 한 개의 광학 유닛을 타겟(T)과 매칭시키는 단계;와

   광학 유닛에 광학적 기록 수단을 향하게 하면서 타겟(T)을 조명하고, 타겟(T)에 직각으로 타겟(T)의 화소로부터 기인한 광선을 광학 유닛을 통해 광학적 기록 수단의 감지 수단으로 투영함으로써, 광학적 기록 수단의 광학적 각도의 전 범위에서 광학 수단을 통해 광학적 기록 수단에 도달하는 타겟의 화소들을 맵핑하는 단계;를 구비하며,

   광학적 기록 수단을 이격시켜 배치시키되, 타겟(T)의 중심으로부터 연장된 광축(OA)에 대해 곡선 경로에서 소정의 각도 α에서 타겟(T)의 평면으로부터 기록하는 방식으로 배치시고, 거울(M)을 상기 광학적 기록 수단의 상기 변위량의 절반으로, 즉 α/2의 각도로 기울이는 것을 특징으로 하는,

   2차원 타겟(T)을 결상하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   타겟(T)의 면을 프레싱하여 맵핑을 위한 평평한 면을 얻는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   광학적 기록 수단의 광학적 각도의 적어도 절반을 초과하는 각도 α의 값을 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   거울(M)을 광학 요소로서 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제4항에 있어서,

   면거울(M)을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   프레싱 유리판(G) 및 면거울(M)로 구성된 웨지 형상의 광학 요소를 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제6항에 있어서,

   조정가능한 전방 갈퀴(front rake)를 갖는 광학 요소를 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   타겟(T)으로 사용된 펼쳐진 서적(B)의 양 페이지들을, 웨지 형상의 요소에 장착되어 요소의 경계를 구성하는 유리판들(G) 사이로부터 웨지 형상의 요소를 제 거하지 않으면서 기울여질 수 있는 거울에 의해, 연속적으로 스캐닝하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   균일한 확산광을 제공하는 광원(L)을 적용하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제9항에 있어서,

    복수개의 불연속 광원들이 결합된 광원(L)을 적용하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 2차원 타겟(T)을 결상하기 위한 배열로서,

    입사하는 광선의 방향에 영향을 추기 위해 채용된 적어도 한 개의 광학 유닛과, 타겟(T)을 조명하는 광원(L)과, 광학 유닛을 향한 광학적 기록 수단을 포함하며,

    광학 유닛을 향한 상태에서, 광학적 기록 수단은 이격되어 배치되되, 타겟(T)의 중심으로부터 연장되고 원칙적으로는 타겟(T)의 면으로부터 45˚의 각도로 연장된 광축(OA)에 대해 곡선 경로에서 소정의 각도 α에서 타겟(T)의 평면으로부터 기록하는 방식으로 배치되고, 거울(M)은 상기 광학적 기록 수단의 상기 변위 각도의 절반, 즉 α/2의 각도만큼 증가된 양만큼 기울여지는 것을 특징으로 하는,

    배열.

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