KR20080006773A - 백광 ｌｅｄ를 이용한 화상독취유닛을 포함하는화상형성장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 백광 LED를 이용한 화상독취유닛을 포함하는 화상형성장치 에 관한 것으로, 백광 LED 광원을 통해 스캔된 원고의 광학적 화상 신호를 전기적 화상 신호로 변환하여 출력하는 화상 독취 유닛과, 상기 화상 독취 유닛의 백광 LED 광원을 정해진 주파수에 따라 고속으로 온/오프(on/off) 제어하기 위한 드라이버 IC와, 상기 화상 독취 유닛의 백광 LED 광원의 광량을 단계별로 제어하기 위한 파워 컨트롤러 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

백광 ＬＥＤ를 이용한 화상독취유닛을 포함하는 화상형성장치{IMAGE FORMING DEVICE INCLUDING IMAGE READING UNIT WITH WHITE LIGHT EMITTING DIODE}

도 1은 종래에 따른 Contact Image Sensor 형태의 화상독취유닛의 구조를 나타내는 도면.

도 2는 종래에 따른 Image Sensor 형태의 조명 장치 부분의 측면도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 백광 LED와 Light guide 구조의 조명계를 이용한 화상독취장치의 구조를 나타내는 도면.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백광 LED Array 구조의 조명계를 이용한 화상독취장치의 구조를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명에 따른 화상 독취 장치를 이용한 복합기의 구성을 나타내는 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 화상 독취 유닛 110,150 : White LED

120 : light guide 130,170 : 렌즈 어레이

140,180 : 광전변환소자 160 : 글래스 윈도우

200 : 이미지 처리 유닛 300 : 드라이버 IC

400 : 파워 컨트롤러 유닛 500 : 모터 구동 컨트롤러

600 : 제어부

본 발명은 백광 LED를 이용한 화상독취유닛을 포함하는 화상형성장치 에 관한 것으로, 특히 스캐너, 복사기 등의 기능을 수행하는 복합기에서 이미지 센서(image sensor)로 사용되는 화상독취장치(image reading apparatus)에서의 고속 이미지 독취(image reading)시 발생되는 화상의 왜곡을 방지하고 깨끗한 화상을 재현하기 위해 광원을 빠른 속도로 블링킹(blinking) 하는 백광 LED를 이용한 화상독취유닛을 포함하는 화상형성장치 에 관한 것이다.

일반적으로 화상형성장치는 컴퓨터가 처리한 결과를 확인 및 보관하며 타인에게 전달하기 위해 문서 형태로 출력하는 가장 보편화된 수단이다.

최근 들어 프린터는 날로 발전하고 있는 스캐너 및 팩시밀리 등과 같은 사무 자동화 기기들과 더불어 수요가 급증하고 있음에 따라, 각각의 사무자동화 기기들은 각기 고유의 기능을 확장하기 위해 고성능으로 개발되고 있다.

이와 더불어, 독자적으로 사용되던 각각의 사무 자동화 기기를 일체형으로 개발하여 사용자에게 경제적 부담과 설치 공간을 경감시켜주면서 동시에 복합 문서 출력 기능을 수행하는 복합기가 생산, 판매되고 있는 추세이다.

특히, 이러한 복합기에는 원고의 화상을 독취하는 화상독취장치가 포함되어진다. 하기에서는 이러한 종래에 일반적으로 사용되고 있는 화상독취장치에 대해 첨부된 도 1 및 도 2를 참조하여 살펴보기로 한다.

도 1은 종래에 따른 Contact Image Sensor 형태의 화상독취유닛의 구조를 나타내는 도면이고, 도 2는 종래에 따른 Image Sensor 형태의 조명 장치 부분의 측면도이다.

도시된 바와 같이, 화상독취장치(image reading apparatus)는 도 1의 light guide(2) 및 Red, Green, Blue LED(1)를 포함하는 조명장치(illumination device), 또는 도 2의 light guide(4) 양쪽에 Red, Green, Blue LEDs(3)를 위치시킨 형태의 조명 장치와, 스캔된 화상을 광전변환소자(6)로 포커싱(focusing) 해주는 렌즈 어레이(lens array)(5), 그리고 렌즈 어레이(lens array)(5)를 통하여 입력되는 광학적 화상 신호를 전기적 화상 신호로 변환시켜 주는 광전변환소자(photoelectric conversion elements)(6) 및 광전변환소자(6)로부터 출력되는 전기적 화상 신호를 처리하는 컨트롤러(미도시됨)로 구성된다.

이와 같이 구성되는 종래의 화상 독취 장치의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 contact type image sensor의 경우, 도 1에서와 같이 Red, Green, Blue LED(1)를 light guide(2)의 한쪽 방향에 두거나, 도 2에서와 같이 Red, Green, Blue LED(3)를 light guide(4)의 양쪽 방향에 두어 조명 계(illumination device)를 형성하고, 스캔된 원고(original image)의 출력 이미지(output image)를 렌즈 어레이(lens array)(5)를 통하여 광전변환소자(예, CMOS sensor)(6)로 입력하면 광전변환소자(6)는 컨트롤러(controller, 미도시됨)로 출력 화상 신호를 보내어 화상이 처리된다.

즉, 조명 장치에 의해 조명된 원고의 이미지(image)는 렌즈 어레이(lens array)(5)를 통하여 광전변환소자(6)로 입력되고 전기적 신호로 변환된 출력 화상 신호가 컨트롤러로 보내져 처리되는 것이다.

다시 말해, 종래의 단일 또는 복수개의 Red, Green, Blue LED를 이용하고 light guide를 이용한 조명 장치를 갖는 화상 독취 장치(image reading apparatus)는 원고(original image)를 보다 정확하게 읽어들이기 위하여 펄스폭 변조(pulse width modulation) 방식을 이용하여 각각의 LED를 순차적으로 정해진 시간만큼 발광하도록 하는 원리를 사용하고 있다.

그러나 이러한 방법은 해상도에 따른 스캔 속도의 변화나, 고속으로 이미지를 스캔하는 경우에 color misregistration 및 image quality reduction 등의 문제를 가지게 된다.

또한, white LED를 이용하는 경우 기존의 Lamp 광원과 같이 image reading process(image scan) 동안에 LED를 연속 점등하여 두게 되면 LCD 등의 디스플레이(display)에서 고속으로 동작하는 이미지의 경우 화상 흐림이 일어나는 것과 유사한 화상 흐림 현상이 스캔 속도 증가에 따라 일어나게 된다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존 Red, Green, Blue LED 대신에 white LED를 사용하여 Red, Green, Blue 각 LED의 순차적인 발광으로 인한 광량차에 따라 생기는 color misregistration, image quality reduction 등의 문제를 해결하고, 또한 스캔 속도 증가에 따라 생기는 화상의 흐림을 방지할 수 있도록 한 백광 LED를 이용한 화상독취유닛을 포함하는 화상형성장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 백광 LED를 이용한 화상독취유닛을 포함하는 화상형성장치의 일 측면에 따르면, 백광 LED 광원을 통해 스캔된 원고의 광학적 화상 신호를 전기적 화상 신호로 변환하여 출력하는 화상 독취 유닛과, 상기 화상 독취 유닛의 백광 LED 광원을 정해진 주파수에 따라 고속으로 온/오프(on/off) 제어하기 위한 드라이버 IC와, 상기 화상 독취 유닛의 백광 LED 광원의 광량을 단계별로 제어하기 위한 파워 컨트롤러 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 화상 독취 유닛은 단일 또는 복수개의 백광 LED 광원과 광 가이드(light guide)를 포함하는 조명장치와, 상기 조명 장치를 통해 스캔된 화상을 포커싱하기 위한 렌즈 어레이와, 상기 렌즈 어레이에 의해 포커싱되어 입력되는 광학적 화상 신호를 전기적 화상 신호로 변환하는 광전변환소자를 포함하여 구성된 다.

또한, 상기 화상 독취 유닛은 다수개의 백광 LED가 바(Bar) 형태로 배열되는 백광 LED 어레이 조명장치와, 상기 백광 LED 어레이 조명장치를 통해 스캔된 화상을 포커싱하기 위한 렌즈 어레이와, 상기 렌즈 어레이에 의해 포커싱되어 입력되는 광학적 화상 신호를 전기적 화상 신호로 변환하는 광전변환소자를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 드라이버 IC는 상기 백광 LED 광원의 고속 온/오프 변조를 통하여 자동 셔터(mechanical shutter) 기능을 수행한다.

그리고, 상기 파워 컨트롤러 유닛은 이미지 스캔 속도 변화에 따라 전류를 단계별로 조정하여 백광 LED 광원의 광량을 조정하게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 참조번호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 백광 LED와 Light guide 구조의 조명계를 이용한 화상독취장치의 구조를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예 에 따른 백광 LED Array 구조의 조명계를 이용한 화상독취장치의 구조를 나타내는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명 일실시예에 따른 화상 독취 장치(image reading apparatus)는 White LED(110) 및 light guide(120)를 포함하는 조명장치와, 조명장치를 통해 스캔된 화상을 광전변환소자(140)로 포커싱(focusing) 해주기 위한 렌즈 어레이(lens array)(130) 및 렌즈 어레이(lens array)(130)를 통하여 입력되는 광학적 화상 신호를 전기적 화상 신호로 변환시켜 주는 광전변환소자(photoelectric conversion elements)(140) 및 광전변환소자(140)로부터 출력되는 전기적 화상 신호를 처리하는 컨트롤러(미도시됨)로 구성된다. 특히, 본 발명에서는 Red, Green, Blue LED 대신 단일 또는 복수의 White LED(110)를 사용하게 된다.

한편, 도4에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상 독취 장치의 구조에서는, White LED Array(150)와, document surface가 형성되는 글래스 윈도우(glass window)(160)와, 글래스 윈도우(glass window)(160)로부터 반사되는 광을 광전변환소자(180)로 포커싱(focusing) 해주기 위한 렌즈 어레이(lens array)(170) 및 렌즈 어레이(lens array)(170)를 통하여 입력되는 광학적 화상 신호를 전기적 화상 신호로 변환시켜 주는 광전변환소자(photoelectric conversion elements)(180) 및 광전변환소자(180)로부터 출력되는 전기적 화상 신호를 처리하는 컨트롤러(미도시됨)로 구성된다. 특히, 상기 White LED(150)는 다수개의 White LED를 BAR 형태로 배열하여 사용하게 된다.

이와 같은 구성을 갖는 화상 독취 장치가 적용된 복합기의 구성 및 동작에 대해 첨부된 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 화상 독취 장치를 이용한 복합기의 구성을 나타내는 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 화상 독취 장치를 이용한 복합기는 화상 독취 유닛(image reading unit)(100)과, 이미지 처리 유닛(image processing unit)(200)과, 드라이버 IC(300)와, 파워 컨트롤러 유닛(light output power controller unit)(400)과, 모터 구동 컨트롤러(motor driver controller)(500) 및 제어부(600)로 구성된다.

화상 독취 유닛(100)은 단일 혹은 복수개의 white LED와 light guide system을 이용하거나, 복수개의 white LED 를 Bar 형태로 배열한 조명계와, 복수의 reflectors, focusing lens, 및 CCD sensor로 구성된 CCD module을 포함하는 스캔 모듈(scan module)로서 동작한다.

이미지 처리 유닛(200)은 제어부(600)의 제어에 따라 화상 독취 유닛(100)으로부터 출력되는 전기적 화상 신호에 대해 Red, Green, Blue 합성에 의해 오리지널 화상(원고)을 생성하게 된다.

드라이버 IC(300)는 제어부(600)의 제어에 따라 화상 독취 유닛(100)에서 광원인 white LED 광원을 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하게 된다.

즉, 드라이버 IC(300)는 화상 독취 유닛(100)의 white LED 광원을 정해진 주 파수로 고속으로 온/오프(on/off)하여 white LED 휘도 변동(luminance fluctuation)에 의한 이미지 질(image quality) 저하나 스캔 속도 증가에 의하여 발생하는 화상 흐림 및 이미지 왜곡(image distortion : 디스플레이 화면상에서 백 라이트 광원을 연속으로 온(on) 하였을 때 발생하는 고속 motion picture의 이미지 왜곡 현상이나 고속 셔터 기능이 없는 CMOS 센서에서 발생하는 이미지 왜곡과 유사) 현상을 방지하고 고화질의 화상을 얻을 수 있게 된다.

다시 말해, 고속으로 white LED를 온/오프(on/off)하는 동작은 LED 온도 상승 및 전류신호 변화에 의한 LED 광량의 변화를 감소시킬 뿐 아니라, photo electric conversion sensor(예를 들면 ,CMOS, CCD sensor)에 디지털 카메라(digital camera)와 같은 셔터(shutter) 기능으로 작용하여 스캔 이미지 질(scan image quality)을 증가시키게 된다.

파워 컨트롤러 유닛(400)은 제어부(600)의 제어에 따라 white LED 광량을 제어하기 위한 white LED 전류제어 회로로 구성된 유닛으로, 이미지 스캔 속도 변화에 따라 전류를 단계별로 조정함으로써 화상 독취 유닛(100)의 white LED 광량이 단계별로 제어되어 스캔 속도에 따른 전력 소모가 줄어들게 된다.

모터 구동 컨트롤러(500)는 제어부(600)의 제어에 따라 복합기의 윈도우 롤러를 구동시키게 된다.

제어부(600)는 상술한 화상 독취 유닛(100)과, 이미지 처리 유닛(200), 드라이버 IC(300), 파워 컨트롤러 유닛(400), 모터 구동 컨트롤러(500)의 동작을 각각 제어하여 복합기의 이미지 스캔 및 처리가 정상적으로 수행될 수 있도록 제어하게 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 기존의 Red, Green, Blue LED를 사용하여 개개의 광원을 정해진 시간 동안 발광시켜 원고(original image)를 스캔하는 장치의 단점인 스캔 속도 변화에 따른 color registration 문제 및 image quality 저하 문제를 해결하고, 단수 혹은 복수개의 white LED를 스캔 동작 시간 동안 연속으로 점등하여 이미지를 스캔하는 화상독취장치의 조명계에서 LED luminance의 fluctuation 및 스캔 속도 증가에 따른 image quality 저하(예를 들면, LCD 디스플레이에 있어서 백라이트의 연속 On 에 의한 고속 동작 이미지의 상 흐림 현상 등) 등을 해결할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명에서 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.

본 발명에 따르면, 종래의 단수 혹은 복수개의 LED를 조명 광원으로 이용한 Image reading device에서 광원을 빠른 속도로 on/off(display에서 사용되는 blinking method 같은 방법으로)함으로써 current fluctuation에 의한 luminance fluctuation을 줄이고, 스캔 속도 증가에 따른 화상 흐림, 화상 왜곡(image distortion) 현상을 방지하여 scan image quality의 향상을 가져오며, 또한 스캔 속도에 따라 on/off 속도 및 광량의 단계별 제어를 통해 전력소모를 줄일 수 있는 효과를 가져온다.

Claims (5)

1. 화상형성장치에에 있어서,

   백광 LED 광원을 통해 스캔된 원고의 광학적 화상 신호를 전기적 화상 신호로 변환하여 출력하는 화상 독취 유닛과,

   상기 화상 독취 유닛의 백광 LED 광원을 정해진 주파수에 따라 고속으로 온/오프(on/off) 제어하기 위한 드라이버 IC와,

   상기 화상 독취 유닛의 백광 LED 광원의 광량을 단계별로 제어하기 위한 파워 컨트롤러 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 백광 LED를 이용한 화상독취유닛을 포함하는 화상형성장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 화상 독취 유닛은,

   단일 또는 복수개의 백광 LED 광원과 광 가이드(light guide)를 포함하는 조명장치와,

   상기 조명 장치를 통해 스캔된 화상을 포커싱하기 위한 렌즈 어레이와,

   상기 렌즈 어레이에 의해 포커싱되어 입력되는 광학적 화상 신호를 전기적 화상 신호로 변환하는 광전변환소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 백광 LED를 이용한 화상독취유닛을 포함하는 화상형성장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 화상 독취 유닛은,

   다수개의 백광 LED가 바(Bar) 형태로 배열되는 백광 LED 어레이 조명장치와,

   상기 백광 LED 어레이 조명장치를 통해 스캔된 화상을 포커싱하기 위한 렌즈 어레이와,

   상기 렌즈 어레이에 의해 포커싱되어 입력되는 광학적 화상 신호를 전기적 화상 신호로 변환하는 광전변환소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 백광 LED를 이용한 화상독취유닛을 포함하는 화상형성장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 드라이버 IC는,

   상기 백광 LED 광원의 고속 온/오프 변조를 통하여 자동 셔터(mechanical shutter) 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 백광 LED를 이용한 화상독취유닛을 포함하는 화상형성장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 파워 컨트롤러 유닛은,

   이미지 스캔 속도 변화에 따라 전류를 단계별로 조정하여 백광 LED 광원의 광량을 조정하는 것을 특징으로 하는 백광 LED를 이용한 화상독취유닛을 포함하는 화상형성장치.

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