TW202218402A

TW202218402A - 執行平台式掃描的多模式掃描裝置

Info

Publication number: TW202218402A
Application number: TW109135939A
Authority: TW
Inventors: 陳琰成
Original assignee: 虹光精密工業股份有限公司
Priority date: 2020-10-16
Filing date: 2020-10-16
Publication date: 2022-05-01
Also published as: CN216437266U; TWI778430B; CN113612896A; US11528379B2; US20220124211A1

Abstract

一種多模式掃描裝置包含一非透明元件、一透光平台、一第一光源、一第二光源以及一光學模組。第一光源發出可見光照射非透明元件及透光平台上的一原稿而分別產生第一光線及第二光線。第二光源發出不可見光照射非透明元件及原稿的組合而產生第三光線與第四光線。可移動的光學模組接收第一光線、第二光線、第三光線及第四光線而產生多個感測信號，藉此依據此些感測信號獲得代表原稿的可見光資訊及不可見光資訊。原稿位於非透明元件與光學模組之間，第一光源與光學模組位於非透明元件的同一側，光學模組與第二光源位於非透明元件的不同側。

Description

執行平台式掃描的多模式掃描裝置

本發明是有關於一種執行平台式掃描的多模式掃描裝置，且特別是有關於一種利用非透明元件傳輸不可見光，且利用非透明元件反射可見光來執行平台式掃描的多模式掃描裝置。

傳統的掃描器在掃描有孔洞的文件後所獲得的可見光影像會在對應於孔洞處呈現全黑的影像。使用者若將此影像列印出來，就會浪費很多碳粉在列印全黑的孔洞影像上，目前市面上的複印機就是直接將全黑的孔洞影像列印出來。雖然可以透過影像處理的軟體來移除孔洞，但是這樣的後處理並不精確且十分佔據效能，浪費了使用者的時間，且對不熟悉電腦的使用者而言是個阻礙。

另一方面，雖然可以利用預覽掃描來設定框選的邊界，以排除掃描到孔洞或破損之處，但是若孔洞旁的資訊不會被掃描到，掃描將會不完整，而且這樣的操作方法亦相當複雜。

目前，使用者對於掃描器或多功能事務機的功能的需求逐漸增加，因此，如何提供一種掃描裝置，其不但具有掃描文件的可見光影像的功能，而且可以獲得輪廓資訊，甚至修復孔洞的影像，實為本案所欲解決的問題。

因此，本發明的一個目的是提供一種執行平台式掃描的多模式掃描裝置，其不但具有掃描文件的可見光影像的功能，而且可以利用可見光影像所必須的校正元件配合不可見光源來獲得不可見光(輪廓)資訊，甚至修復孔洞的影像。

為達上述目的，本發明提供一種多模式掃描裝置，用於掃描一原稿，並且包含一非透明元件、一透光平台、一第一光源、一第二光源以及一光學模組。透光平台承載原稿，使原稿位於透光平台與非透明元件之間。第一光源發出可見光照射非透明元件及原稿而分別產生第一光線及第二光線。第二光源發出不可見光照射非透明元件及原稿的組合而產生第三光線與第四光線。光學模組可移動地設置，並接收第一光線、第二光線、第三光線及第四光線而產生多個感測信號，藉此依據此些感測信號獲得代表原稿的可見光資訊及不可見光資訊。原稿位於非透明元件與光學模組之間，第一光源與光學模組位於非透明元件的同一側。光學模組與第二光源位於非透明元件的不同側。

藉由上述的實施例，可以提供一種執行平台式掃描的多模式掃描裝置，其不但具有掃描文件的可見光影像的功能，而且可以利用可見光影像所必須的校正元件配合不可見光源來獲得輪廓資訊，甚至修復孔洞的影像。本發明採用非透明元件，可以一舉解決背景參考及輪廓資訊擷取的功能，利用非透明元件傳輸不可見光，且利用非透明元件反射可見光，有助於影像掃描及影像修復的技術發展。

為讓本發明的上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

D:原稿

D1,D2:膠帶

H:孔洞

IVL:不可見光

L1:第一光線

L2:第二光線

L3:第三光線

L4:第四光線

S1:感測信號

S2:校正信號

VL:可見光

10:非透明元件

15:透光元件

20:第一光源

30:第二光源

40:光學模組

50:處理器

60:掃描模組

65:機體

66:鉸鏈

70:饋送機構

71,72,73,74:滾輪

75:通道

80:透光平台

90:驅動機構

95:上蓋

100:多模式掃描裝置

〔圖1A〕顯示依據本發明較佳實施例的掃描裝置的示意圖。

〔圖1B〕顯示〔圖1A〕的掃描裝置進行可見光影像掃描的示意圖。

〔圖1C〕顯示〔圖1A〕的掃描裝置進行可見光校正的示意圖。

〔圖1D〕顯示〔圖1A〕的掃描裝置進行不可見光影像掃描的示意圖。

〔圖2〕顯示〔圖1A〕的第一變化例的掃描裝置的示意圖。

〔圖3A〕至〔圖3C〕顯示〔圖2〕的掃描裝置掃描一原稿的像素索引對紅色、綠色及紅外光強度值的曲線圖。

〔圖4〕顯示原稿的示意圖。

〔圖5〕顯示掃描原稿後所獲得的可見光影像。

〔圖6〕顯示掃描原稿後所獲得的不可見光影像。

〔圖7〕顯示〔圖1A〕的第二變化例的掃描裝置的示意圖。

〔圖8〕顯示〔圖1A〕的第三變化例的平台掃描裝置的示意圖。

〔圖9〕顯示〔圖1A〕的第四變化例的平台掃描裝置的示意圖。

〔圖10〕顯示〔圖1A〕的第五變化例的平台掃描裝置的示意圖。

〔圖11〕顯示〔圖1A〕的第六變化例的平台掃描裝置的示意圖。

〔圖12〕顯示〔圖11〕的另一視角的示意圖。

以下所有例子的結構，可以作適當的組合、替換及修改，仍能達成本發明的效果。

目前，使用者對於掃描器或多功能事務機的功能的需求逐漸增加，使用者希望可以利用一般的掃描器或多功能事務機來獲得文件的可見光影像，最好是可以修復孔洞的影像，或者甚至獲得文件的輪廓的資訊。

圖1A顯示依據本發明較佳實施例的掃描裝置的示意圖。圖1B至圖1D分別顯示圖1A的掃描裝置進行可見光影像掃描、可見光校正及不可見光影像掃描的示意圖。由於可以進行可見光及不可見光等模式的掃描，所以本實施例的掃描裝置可以稱為是一種多模式掃描裝置。如圖1A至圖1D所示，一種多模式掃描裝置100用於掃描一原稿D，並且包含一非透明元件10、一第一光源20、一第二光源30以及一光學模組40。非透明元件10是針對人眼可視的光線而言，也可以稱為是參考元件。上述的架構可以適用於饋送式與平台式的原稿掃描。值得注意的是，原稿D的上側與下側可以各設有一玻璃片(玻璃基板)，以保護非透明元件10與光學模組40免受於原稿D所帶入的異物的干擾。在饋送式掃描器中，此處的"非透明"是相對應透明的玻璃基板而言的校正片，非透明可以為任何顏色；在平台式掃描器中，非透明元件則為背景片。

非透明元件10與光學模組40相對。第一光源20發出可見光VL照射非透明元件10及原稿D而分別產生第一光線L1及第二光線L2。第二光源30發出不可見光IVL照射非透明元件10及原稿D的組合而產生第三光線L3與第四光線L4。光學模組40接收第一光線L1、第二光線L2、第三光線L3及第四光線L4而產生多個感測信號S1。藉此，依據此些感測信號S1獲得代表原稿D的可見光資訊及代表原稿D的高對比輪廓的不可見光資訊。於本實施例中，原稿D位於非透明元件10與光學模組40之間，第一光源20與光學模組40位於非透明元件10的同一側。

依據上述架構，即可達成本發明的效果，不但具有掃描文件的可見光影像的功能，而且可以利用可見光影像所必須的校正元件配合不可見光源來獲得輪廓資訊，甚至可以利用輪廓資訊來修復孔洞的影像。上述架構有別於傳統的具有缺陷修復功能的底片掃描器，其為專用機，所以不會設置非透明元件當作不可見光的背景或讓不可見光穿透。

值得注意的是，進行掃描時，可以同時開啟可見光源與不可見光源來讓光學模組40的可見光接收單元及不可見光接收單元分時地取得可見光及不可見光信號，也可以分時開啟可見光與不可見光進行分時掃描。

多模式掃描裝置100可更包含一處理器50。於一校正模式下，非透明元件10當作一校正片(Calibration Sheet)使用，第一光源20發出可見光VL照射非透明元件10而產生第一光線L1(參見圖1B)，光學模組40接收第一光線L1而產生一校正信號S2，處理器50依據校正信號S2進行光學校正，也就是利用非透明元件10進行標準白(標準色彩)的光學校正(包含亮度校正)。於一例子中，修復孔洞的影像以及獲得文件的輪廓的資訊是在處理器50中執行。於另一例子中，修復孔洞的影像以及獲得文件的輪廓的資訊是在與多模式掃描裝置100連接的電腦、事務機或伺服器(未顯示)中執行。

為了便於說明起見，於此先定義第一光線L1與第二光線L2。可見光VL穿過原稿D的一孔洞H照射非透明元件10而產生第一光線L1(參見圖1A或圖1C)，也就是可見光VL直接照射非透明元件10後，會被非透明元件10反射而產生第一光線L1。於校正模式下，沒有原稿D的存在，產生的也是第一光線L1(參見圖1B)。在原稿D存在的情況下，可見光VL直接穿透孔洞H而照射非透明元件10，產生的也是第一光線L1(參見圖1C)。另一方面，當原稿D存在時，可見光VL照射原稿D的孔洞H以外的部位(無孔洞部位，又稱實體部位)而產生第二光線L2，也就是可見光VL被原稿D反射而產生第二光線L2(參見圖1C)。值得注意的是，當原稿D的透光率較高時，可見光VL也可能穿透原稿D而被非透明元件10反射，再穿透原稿而產生的光線也可以稱為是第二光線L2。

如圖1A與圖1D所示，第二光源30與光學模組40位於非透明元件10的兩側，且不可見光IVL穿透非透明元件10及原稿D的組合而產生第三光線L3與第四光線L4。不可見光IVL依序穿透非透明元件10及原稿D的孔洞H而產生第四光線L4，由於孔洞H是完全透光的，所以不會對不可見光IVL有阻擋的效果，不可見光IVL的強度僅受到非透明元件10的減損。另一方面，不可見光IVL依序穿透非透明元件10及原稿D的實體部位而產生第三光線L3，不可見光IVL的強度受到非透明元件10及原稿D的雙重減損。因此，可以清楚獲得孔洞H的資訊，也同時可以獲得原稿D的輪廓資訊。不可見光IVL包含但不限於紫外線、紅外線及遠紅外線等。於圖1A中，第一光源20與光學模組40的組合可以稱為是一掃描模組60。

圖2顯示圖1A的第一變化例的掃描裝置的示意圖。如圖2所示，多模式掃描裝置100更包含一饋送機構70，將原稿D饋送通過非透明元件10與光學模組40之間的一通道75。饋送機構70包含滾輪71、72、73與74。藉此，可以完成饋送式的原稿掃描。

圖3A至圖3C顯示圖2的掃描裝置掃描一原稿的像素索引對紅色、綠色及紅外光強度值的曲線圖。如圖3A至圖3C所示，橫軸表示紅色、綠色及紅外線(IR)感測像素的像素索引(Pixel Index)，也就是代表光學模組40裡面的影像感測器的感測像素的編號(從1到2592)，影像感測器譬如是電荷耦合元件影像感測器(Charge-coupled device (CCD)type image sensor)，或者是接觸式影像感測器(Contact Image Sensor,CIS)，圖3A至圖3C的縱軸分別代表紅色、綠色及紅外線(IR)強度值。圖3A的曲線代表紅色感測像素的結果，圖3B的曲線代表綠色感測像素的結果，圖3C的曲線代表不可見光(紅外線)感測像素的結果。原稿的分佈範圍大約是從像素索引400到2170。值得注意的是，由於是處於試驗階段，所以是採用一排紅外線感測像素貼合於一條CIS影像感測器(具有三排紅色、綠色及藍色感測像素)，所以在設置位置及角度上可能有些許誤差，造成左右側的結果有些差異，但是在邊界處會有劇烈下降的特性(從無原稿處到有原稿處)。以靠左側的IR感測像素的感測結果而言，依據圖3C的結果，可以讓上述的處理器50依據代表不可見光資訊的不可見光強度值與光學模組40的像素索引的關係圖來判斷原稿D的輪廓，其中不可見光強度值沿著像素索引有劇烈下降的部位代表輪廓。譬如，在像素索引400往右的方向，不可見光感測像素的不可見光強度值的劇烈下降的數值在像素索引400附近大約是110至180之間。這樣的範圍對於影像感測器的靈敏度及圖像處理是相當適合來判斷原稿的輪廓。

或者，處理器50也可以依據代表可見光資訊的可見光強度值及代表不可見光資訊的不可見光強度值與光學模組40的像素索引的關係圖來判斷原稿D的輪廓，其中不可見光強度值沿著像素索引有劇烈下降以及可見光強度值沿著像素索引有劇烈上升的部位代表輪廓。譬如，不可見光強度值的劇烈下降的數值已經說明於上，而紅色可見光強度值的劇烈上升的數值大約介於40與70之間，綠色可見光強度值的劇烈上升的數值大約介於30與80之間。因此，可以將劇烈下降的數值(負值)與劇烈上升的數值(正值)的差距(正值的絕對值與負值的絕對值的和)設定成介於40與140之間。這樣的範圍對於影像感測器的靈敏度及圖像處理也是相當適合來判斷原稿的輪廓。因此，IR強度值劇烈下降的數值大約是可見光強度值的劇烈上升的數值的1.5倍到5倍之間。若單以可見光強度值的劇烈上升的數值來判斷，可能會因為感測誤差而造成判斷困難，因此使用IR強度值劇烈下降的數值有其特別的優勢。

圖4顯示原稿的示意圖。如圖4所示，具有孔洞H的原稿D上側與下側貼有膠帶D1與D2，原稿D的周圍也有直線狀的圖案，利用本發明的掃描裝置掃描後的結果如圖5與圖6所示。圖5顯示掃描原稿後所獲得的可見光影像，以綠色感測像素的感測結果做為例子來說明。圖6顯示掃描原稿後所獲得的不可見光影像，以紅外線感測像素的感測結果做為例子來說明，感測結果為強度值，轉換成可見光的灰階圖形。比較圖5與圖6可以得知，利用可見光來進行輪廓偵測是比較有困難的，因為背景與原稿的對比不大，且對應於原稿的上側的部分容易產生陰影(圖5)。另一方面，利用不可見光來進行輪廓偵測是比較容易的，因為原稿與背景的對比較大，相當適合於作影像處理。

圖7顯示圖1A的第二變化例的掃描裝置的示意圖。如圖7所示，本變化例類似於圖1A，差異點在於多模式掃描裝置100更包含一透光元件15，設置於非透明元件10與原稿D之間，也就是設置於光學模組40與非透明元件10之間。透光元件15譬如是透光玻璃，非透明元件10的實施型態有多種，譬如是貼合於透光元件15的薄片(Mylar)或者是塗佈於透光元件15上的塗層。藉此，可以讓透光元件15 保護非透明元件10免於受到原稿的污染與磨損。

值得注意的是，圖7的透光元件15及非透明元件10的各種實施方式，也可被適當地應用於以下的每一個例子。另外，雖然圖3到圖6的測試是以饋送式掃描進行的，但是亦適用於以下的平台式掃描。

圖8顯示圖1A的第三變化例的平台掃描裝置的示意圖。如圖8所示，本變化例提供一種執行平台式掃描的多模式掃描裝置100，用於掃描原稿D，並且包含非透明元件10、一透光平台80、第一光源20、第二光源30以及光學模組40。透光平台80承載原稿D，使原稿D位於透光平台80與非透明元件10之間。第一光源20發出可見光VL照射非透明元件10及原稿D而分別產生第一光線L1及第二光線L2。第二光源30發出不可見光IVL照射非透明元件10及原稿D的組合而產生第三光線L3與第四光線L4。光學模組40可移動地設置，並接收第一光線L1、第二光線L2、第三光線L3及第四光線L4而產生多個感測信號S1。藉此，可以依據此些感測信號S1獲得代表原稿D的可見光資訊及輪廓資訊。原稿D位於非透明元件10與光學模組40之間，第一光源20與光學模組40位於非透明元件10的同一側，光學模組40與第二光源30位於非透明元件10的不同側(兩側)。於此例子中，可實現平台式掃描，非透明元件10的涵蓋範圍大於或等於掃描裝置的掃描範圍，其中第一光源20、第二光源30、光學模組40及非透明元件10皆為可移動，而原稿D固定不動。第一光源20與第二光源30為直線狀光源。此外，多模式掃描裝置100更包含一驅動機構90，驅動第一光源20、第二光源30、光學模組40及非透明元件10相對於原稿D移動。非透明元件10與原稿D隔開一段距離。

圖9顯示圖1A的第四變化例的平台掃描裝置的示意圖。如圖9所示，本例類似於圖8，差異點在於驅動機構90驅動第一光源20、第二光源30及光學模組40相對於原稿D及非透明元件10移動，非透明元件10將原稿D往透光平台80加壓。於此例子中，可實現平台式掃描，其中非透明元件10壓住原稿D，非透明元件10與原稿D都是不可動，而第一光源20、第二光源30及光學模組40都是可動。

圖10顯示圖1A的第五變化例的平台掃描裝置的示意圖。如圖10所示，本例類似於圖8，差異點在於驅動機構90驅動第一光源20及光學模組40相對於原稿D及非透明元件10移動，非透明元件10將原稿D往透光平台80加壓。於此例子中，可實現平台式掃描，第一光源20及光學模組40可動，非透明元件10與第二光源30不可動，可以用面光源來實現來第二光源30。

圖11顯示圖1A的第六變化例的平台掃描裝置的示意圖。圖12顯示圖11的另一視角的示意圖。如圖11與12所示，本例類似於圖8，非透明元件10同樣不壓住原稿D，差異點在於驅動機構90驅動第一光源20及光學模組40相對於原稿D及非透明元件10移動。非透明元件10固定於一上蓋95上，但不壓住原稿D，非透明元件10與原稿D夾出一個非零的預設角度(譬如15度到60度之間)，這可依據連接機體65與上蓋95的鉸鏈(hinge)66來實施，可將非透明元件10鎖定在上述角度。於此情況下，處理器50可以依據相對應的資料庫(出廠前的校正)獲得圖12的水平方向的不可見光的亮度的分佈，藉此也可以達成本發明的效果。於此例子中，可實現平台式掃描，其中上蓋95不蓋上，非透明元件10及第二光源30皆不可動。至於上蓋95不蓋上所造成的不可見光的強度差異，可以藉由上述預設角度來計算得到以做為補償的依據。

藉由上述實施例，可以提供一種執行平台式掃描的多模式掃描裝置，其不但具有掃描文件的可見光影像的功能，而且可以利用可見光影像所必須的校正元件配合不可見光源來獲得輪廓資訊，甚至修復孔洞的影像。以習知技術的作法，是不會利用非透明元件(特別是校正用的非透明元件)來讓不可見光穿透，以提供輪廓資訊的擷取用。本發明克服習知技術的偏見，採用非透明元件，可以一舉解決背景參考及輪廓資訊擷取的功能，利用非透明元件傳輸不可見光，且利用非透明元件反射可見光，有助於影像掃描及影像修復的技術發展。

在較佳實施例的詳細說明中所提出的具體實施例僅用以方便說明本發明的技術內容，而非將本發明狹義地限制於上述實施例，在不超出本發明的精神及申請專利範圍的情況下，所做的種種變化實施，皆屬於本發明的範圍。