TWI499274B - 影像讀取裝置及方法 - Google Patents

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Description

影像讀取裝置及方法
本發明有關於一種影像讀取裝置及方法。
通常，作為用於電腦輸入的影印機、傳真機或掃描器已經在使用的是自動地讀出文件的影像資訊的影像讀取裝置。在現有技術的影像讀取裝置中，垂直於文件的傳送路徑的方向所延伸的光源用來將光照射在文件上，並且由成像感測器接收從被照射的文件反射的光以便讀出文件上的影像。
JP-A-2005-051566提出了一種影像讀取裝置，該影像讀取裝置包括：N個光源，每個光源將光照射在文件或基準板上並且能夠調整光量；一光學讀取單元，其將從文件或基準板反射的光轉換成類比信號；一調整單元，其對類比信號執行增益處理；一A/D轉換器，其將經過增益處理的類比信號轉換成數位信號；以及一控制單元，其對調整單元設定增益值。控制單元單獨點亮N個光源以便讀取和掃描基準板從而獲得各個光源的N個增益值，其中，A/D轉換器的輸入信號在A/D轉換器的最大輸入位準和最小輸入位準之間，該最小輸入位準大致為接近於該最大輸入位準的位準的1/N倍。控制單元還對調整單元設定從N個增益值中選出的單個增益值，並且對除具有所選出的增益值的光源之外的光源來調整光量以便讀取文件的影像。
在此，在一些情況下，根據文件的讀取類型來改變文件的讀取速度。因此，即使改變文件的讀取速度，也需要使所讀出的影像不容易發生變化。
[1]　根據本發明的一個態樣，一種影像讀取裝置包括一光源、一讀取單元、一移動單元、一移動速度控制單元和一點亮時間控制單元。該光源將光照射在一文件上。該讀取單元接收從文件反射的光、將接收到的光轉換成電荷、並累積電荷作為一影像信號。該移動單元使該光源和該文件相對地移動。該移動速度控制單元根據該影像讀取裝置的讀取模式來控制該移動單元的移動速度，以便控制該讀取單元中的讀取速度。該點亮時間控制單元基於該讀取單元累積電荷時的讀取模式將該光源控制為在一給予時段內熄滅，以便防止蓄積在該讀取單元中的電荷達到一飽和量。
[2]　第[1]項的影像讀取裝置還包括一放大器單元，該放大器單元以給予的一放大因數來放大影像信號，其中，在該光源持續地點亮的同時累積在該讀取單元中的電荷沒有達到該飽和量的情況下，該放大器單元基於讀取速度來改變該放大因數。
[3]　在第[1]項或第[2]項的影像讀取裝置中，該讀取單元包括一半導體設備，該半導體設備水平地及垂直地傳送由電荷耦合設備所累積的電荷，以便讀出電荷作為該影像信號，並且該點亮時間控制單元將該給予時段設定在電荷水平地傳送的期間內，以便控制該光源的點亮時間。
[4]　在第[1]項或第[2]項的影像讀取裝置中，該讀取單元包括一半導體設備，該半導體設備水平地及垂直地傳送由電荷耦合設備所累積的電荷，以便讀出電荷作為該影像信號，並且在包括電荷垂直地傳送的期間的起始時間及結束時間的一預定時間內，該點亮時間控制單元不點亮或熄滅該光源。
[5]　根據本發明的另一個態樣，一種影像讀取方法包括：控制光源，該光源將光照射在一文件上；控制一讀取單元，該讀取單元接收從該文件反射的光、將接收到的光轉換成電荷、並累積電荷作為一影像信號；以及控制一移動速度控制單元，該移動速度控制單元根據影像讀取裝置的讀取模式來控制該移動單元的一移動速度，以便控制該讀取單元中的讀取速度，該移動單元使該光源和該文件相對地移動，其中，在控制該光源的步驟中，基於該讀取單元累積電荷時的讀取模式將該光源控制為在一給予時段內熄滅，以便防止累積在該讀取單元中的電荷達到一飽和量。
[6]　第[5]項的影像讀取方法還包括：控制一放大器單元，該放大器單元以給予的一放大因數放大該影像信號，其中，在該光源持續地點亮的同時累積在該讀取單元中的電荷沒有達到該飽和量的情況下，該放大器單元基於讀取速度來改變該放大因數。
如第[1]項的構造，與不採用第[1]項構造的情況相比，可以提供一種影像讀取裝置，即使改變該文件的讀取速度，該影像讀取裝置也能使所讀取的影像難以發生變化。
如第[2]項的構造，與不採用第[2]項構造的情況相比，可以獲得雜訊較小的一讀取影像。
如第[3]項的構造，與不採用第[3]項構造的情況相比，難以在所讀取的影像中產生顏色變化。
如第[4]項的構造，與不採用第[4]項構造的情況相比，由光源點亮或熄滅所引起的顏色變化難以影響影像。
如第[5]項的結構，與不採用第[5]項構造的情況相比，可以允許電腦實現這樣的功能：即使改變該文件的讀取速度，也能使所讀取的影像難以發生變化。
如第[6]項所述的結構，與不採用第[6]項構造的情況相比，可以獲得雜訊較小的一讀取影像。
 ＜整個影像讀取裝置的描述＞
在下文中，參照附圖來詳細地描述本發明的實施例。
圖1示出了根據本發明的實施例的影像讀取裝置1的示例性構造。圖1所示的影像讀取裝置1不僅能夠讀取固定的文件的影像，而且能夠讀取正在被傳送的文件的影像。因此，影像讀取裝置1包括文件輸送設備10和讀取設備50，其中，文件輸送設備10從裝載的一叢文件中依次送出文件，而讀取設備50掃描文件以便讀取影像。
文件輸送設備10包括文件裝載單元11和排出文件裝載單元12，其中，文件裝載單元11裝載由多個文件組成的一叢文件，而排出文件裝載單元12位於文件裝載單元11下方並且裝載已經被讀取的文件。文件輸送設備10包括紙張傳送輥13，紙張傳送輥13取出並傳送文件裝載單元11的文件。在紙張傳送輥13的文件傳送方向的下游設置有處理機構14，處理機構14利用一輸送輥和一阻滯輥來逐一地處理紙張。在傳送文件的第一傳送路徑31中，從文件傳送方向的上游按順序設置有預定位輥15、定位輥16、壓紙輥17和外輥18。在文件輸送設備10內部設置有CIS(contact image sensor，接觸式影像感測器)單元40。
預定位輥15將逐一經過處理的文件朝向下游的輥傳送並且形成文件的迴路(loop)。定位輥16暫時停止旋轉然後按照適當的時序重新開始旋轉，並且在調整相對於下面將要描述的讀取設備50的定位(偏移)的同時輸送文件。壓紙輥17輔助傳送正在由讀取設備機構50讀入的文件。外輥18將由讀取設備50讀入的文件傳送到更下游。文件傳送方向在外輥18的更下游設置有第二傳送路徑32，第二傳送路徑32將文件引導至排出文件裝載單元12。在第二傳送路徑32中設置有排出輥19。
在影像讀取裝置1中，在外輥18的出口和預定位輥15的入口之間設置有第三傳送路徑33，使得能夠在一次處理過程中讀取形成在文件的兩個面上的影像。上述排出輥19還具有使文件正反面翻轉並且將文件傳送到第三傳送路徑33的功能。
在影像讀取裝置1中，當讀取文件的兩個面時，設置第四傳送路徑34，以便在將文件排出到排出文件裝載單元12上時使文件再一次正反面翻轉。第四傳送路徑34設置在第二傳送路徑32上方。上述排出輥19還具有使文件正反面翻轉並且將文件傳送到第四傳送路徑34的功能。
在此期間，讀取設備50支撐文件輸送設備10以便能夠打開和關閉、允許由設備框架51支撐文件輸送設備10、並且讀取由文件輸送設備10傳送的文件的影像。讀取設備50包括設備框架51、第一平板玻璃52A和第二平板玻璃52B，其中，設備框架51形成機殼，第一平板玻璃52A裝載在停止狀態下被讀取影像的文件，而第二平板玻璃52B具有用以光來讀取由文件輸送設備10傳送的文件的開口。在此，第二平板玻璃52B可以由細長的透明玻璃板來建構而成。
讀取設備50包括全速率載具53和半速率載具54，其中，全速率載具53在第二平板玻璃52B下方停止或者掃描橫越第一平板玻璃52A以讀入影像，而半速率載具54將由全速率載具53獲得的光提供給成像單元。全速率載具53設置有光源55、第一反射鏡57A和第二反射鏡57B，其中，點亮光源55以將光照射在文件上，第一反射鏡57A反射來自光源55的光以便將光照射在文件上，而第二反射鏡57B反射從文件獲得的反射光。半速率載具54包括第三反射鏡57C和第四反射鏡57D，第三反射鏡57C和第四反射鏡57D將從第二反射鏡57B獲得的光提供給成像單元。讀取設備50包括例如電動機等驅動源(未示出)，該驅動源使半速率載具54和具有光源55的全速率載具53朝副掃描方向移動。該驅動源作為移動手段的實例，該移動單元使光源55和文件相對地移動。
讀取設備50包括成像透鏡58和電荷耦合設備(CCD)影像感測器59，CCD影像感測器59作為讀取單元的實例，該讀取單元接收從文件反射的光且然後對接收到的光進行光電轉換，以累積電荷作為影像信號從而讀取文件的影像。成像透鏡58對從第四反射鏡57D獲得的光學影像進行光學縮減。CCD影像感測器59對由成像透鏡58形成的光學影像進行光電轉換。也就是說，讀取設備50利用所謂的縮減式光學系統在CCD影像感測器59上形成影像。例如，CCD影像感測器59由三行彩色CCD感測器建構而成。CCD影像感測器59以在像素單位中對從文件反射的光進行光電轉換以輸出R(紅色)、G(綠色)和B(藍色)的類比影像信號(在下文中稱為“RGB信號”)作為影像信號。讀取設備50包括在第一平板玻璃52A和第二平板玻璃52B之間的引導件56A，引導件56A引導在文件輸送設備10中被傳送的文件。在引導件56A下方安裝有白色基準平板56B和彩色基準平板56C，其中，白色基準平板56B沿著主掃描方向延伸，而彩色基準平板56C作為彩色基準構件的實例。
讀取設備50還包括作為控制單元的實例的一控制/影像處理單元60。控制/影像處理單元60對從設置在接觸式影像感測器單元40和CCD影像感測器59中的影像感測器(未示出)所輸入的文件的影像資料執行預定處理。控制/影像處理單元60控制影像讀取裝置1的讀取操作中各部件的個別操作。
接下來，對影像讀取裝置1讀取文件的情況進行描述。例如，當讀取放置在第一平板玻璃52A上的文件的影像時，全速率載具53和半速率載具54按照2:1的比率朝掃描方向(以箭頭表示的方向)移動。在這種情況下，光從全速率載具53的光源55經由第一反射鏡57A照射在文件的待讀取的面上。接下來，從文件反射的光被反射在第二反射鏡57B上。
此後，反射光依序由第三反射鏡57C和第四反射鏡57D反射，從而被引導至成像透鏡58。被引導至成像透鏡58的光成像在CCD影像感測器59的受光表面上。CCD影像感測器59是一維感測器，並且對與一行影像感測器執行一同時處理，下文將對此進行詳細描述。如果完成朝行方向(主掃描方向)讀取一行，則全速率載具53向與主掃描方向垂直的方向(副掃描方向)移動，且從而讀取文件的下一行。對整個大小文件執行這樣的處理，且於是完全讀取一頁文件。
在此期間，當讀取由文件輸送設備10傳送的文件的影像時，由文件輸送設備10傳送的文件在第二平板玻璃52B上通過。在此時，全速率載具53和半速率載具54停止在圖1中以實線表示的位置。從已經通過了文件輸送設備10的壓紙輥17的文件的一行所反射的光經由第二反射鏡57B、第三反射鏡57C和第四反射鏡57D被引導至成像透鏡58。在這種情況下，文件輸送設備10作為移動手段的實例，該移動手段使光源55和文件相對地移動。
由成像透鏡58將反射光形成影像，並且由CCD影像感測器59讀取該影像。在作為一維感測器的CCD影像感測器59對主掃描方向上的一行同時執行處理之後，讀入由文件輸送設備10傳送的文件的主掃描方向上的下一行。此後，文件的後端經過第二平板玻璃52B的讀取位置，使得朝副掃描方向完全讀取一個頁面。這裡，根據本實施例，當由CCD影像感測器59讀取文件的第一面時，由接觸式影像感測器單元40可以同時讀取文件的第二面。
＜光源的描述＞
圖2是示出根據本實施例的光源55的構造實例的視圖。
圖2所示的光源55包括發光二極體(LED)晶片551、固定孔552和導光板560，其中，LED晶片551在多層基板550上排列成一行，固定孔552形成在多層基板550中以固定光源55，而導光板560朝LED晶片551的發光方向設置以引導來自LED晶片551的光並且使光以預定的光分佈圖案照射。
本實施例的多層基板550是玻璃環氧樹脂基板，並且由包括多個層疊的單個基板構成。在多層基板550的排列有LED晶片551的表面(正面)、與正面相反的表面(背面)和單個基板之間設置有配線，該配線由銅等材料製成的金屬膜構成。
LED晶片551包括形成在其中的GaN基半導體層並且產生藍色光成分。然而，由施加在LED晶片551的表面上的螢光材料來改變色彩，使得發射出白色光成分。LED晶片551在多層基板550上朝主掃描方向排列成行，其中，該等晶片之間的間隙是均一的。
導光板560由諸如丙烯等透明樹脂製成，並且如上所述朝LED晶片551的發光方向設置以引導來自LED晶片551的光。在導光板560的發出光的發光表面560a上設置有圖中未示出的濾光片。在濾光片上，形成有具有預定圖案的凹凸結構。因此，可以利用凹凸結構以預定的光分佈圖案發出光。導光板560利用托架(未示出)進行安裝和固定，並且與多層基板550具有預定距離。
＜控制/影像處理單元的描述＞
接下來，對圖1所示的控制/影像處理單元60進行描述。
圖3是示出控制/影像處理單元60的方塊圖。應用本實施例的控制/影像處理單元60包括信號處理單元70和設備控制器80，其中，信號處理單元70處理從CCD影像感測器59(見圖1)獲得的影像資訊，而設備控制器80控制文件輸送設備10和讀取設備50。
信號處理單元70在CCD影像感測器59的輸出上執行預定的影像處理。從信號處理單元70的輸出係輸出到諸如印表機的影像輸出終端(IOT)或PC等主機系統。
圖4是示出信號處理單元70的方塊圖。圖4所示的信號處理單元70包括取樣及保持電路71、黑色位準調整電路72、作為放大器手段的實例的輸出放大器電路73、A/D轉換電路74、影像處理電路(數位訊號處理器，DSP)75和影像記憶體76。
取樣及保持電路71從CCD影像感測器59接收作為類比影像資料的RGB信號、對信號進行取樣、並且將信號保持預定的時間段。由黑色位準調整電路72調整RGB信號的黑色亮度位準，且然後由輸出放大器電路73以預定的放大率將RGB信號放大為預定的輸出位準。
接下來，由A/D轉換電路74對CCD影像感測器59的每個像素將係為類比信號的RGB信號轉換成數位信號，以成為作為數位影像資料的DR、DG和DB信號。例如，在A/D轉換後的數位影像資料用8位元濃度(256個灰度級)來表示，並且最小濃度0輸出為黑色位準而最大濃度255輸出為白色位準。因此，下面將要詳細描述由影像處理電路75對DR、DG和DB信號執行諸如明暗校正或伽瑪校正等影像處理，並且輸出這些信號。
回到圖3，設備控制器80包括：影像讀取控制器81，其控制讀取文件的一個面或兩個面並且整體地控制文件輸送設備10和讀取設備50；CCD控制器82，其控制CCD影像感測器59；光源控制器83，其在適當的讀取時序控制光源55；掃描控制器84，其控制讀取設備50中的電動機的開/關(on/off)或移動速度，以控制全速率載具53和半速率載具54的掃描操作；以及傳送機構控制器85，其控制文件輸送設備10中的電動機、各種輥的操作、輸送離合器的操作和閘板的切換操作。控制信號從各種控制器輸出到文件輸送設備10和讀取設備50，並且該等控制器可以基於控制信號來控制該等操作。
影像讀取控制器81基於來自主機系統的控制信號或者例如藉由自動選擇讀取功能所檢測到的感測器輸出以及使用者經由使用者介面(UI)的選擇來設定讀取模式(讀取類型)，並且控制文件輸送設備10和讀取設備50。在讀取模式時，可以考慮的是藉由將文件裝載在第一平板玻璃52A上來讀取文件的文件固定讀取模式或者諸如利用一次通過的單面讀取模式和利用翻轉通過的翻轉雙面讀取模式等文件流動讀取模式。此外，例如，可以設定字元影像讀取模式(字元模式)或圖片影像讀取模式(圖片模式)，其中，該字元模式是藉由讀取文件而獲得的影像資料來執行預定的影像處理以輸出能保證容易地讀出字元影像的影像資料，而該圖片模式藉由讀取文件而獲得的影像資料來執行預定的影像處理以輸出能保證容易地看出圖片影像的影像資料。並且，可以設定將文件讀取為黑白影像的黑白讀取模式或者將文件讀取為彩色影像的彩色讀取模式。此外，還有放大或縮小影像的放大/縮小模式。
＜影像處理電路的操作的描述＞
接下來，對影像處理電路75的操作進行詳細描述。
圖5-1和5-2是示出影像處理電路75的操作實例的流程圖。
首先，影像處理電路75從A/D轉換電路74接收作為數位影像資料的DR、DG和DB信號(步驟S101)。將影像資料儲存在影像記憶體76中(步驟S102)。接下來，從影像記憶體76中讀出影像資料並且對影像資料執行明暗校正(步驟S103)。接著，對影像資料執行伽瑪校正(步驟S104)。然後，檢測文件的背景顏色並且執行去除背景顏色的處理(步驟S105)。再次將執行上述影像處理的影像資料儲存在影像記憶體76中(步驟S106)。
接下來，影像處理電路75判斷是否要執行將影像縮小50%的處理(步驟S107)。如果想要將影像縮小50%(在步驟S107中為“是”)，則影像處理電路75從影像記憶體76中讀取影像資料，並且朝主掃描方向和副掃描方向每隔一個像素刪除一個像素的影像資料(步驟S108)。因此，可以將影像縮小50%。在將影像縮小50%之後，再次將影像資料儲存在影像記憶體76中(步驟S109)。
接下來，影像處理電路75判斷是否要朝主掃描方向放大/縮小影像(步驟S110)。如果想要朝主掃描方向放大/縮小影像(在步驟S110中為“是”)，則影像處理電路75從影像記憶體76中讀出影像資料，並且執行朝主掃描方向放大/縮小影像的預定處理(步驟S111)。在朝主掃描方向執行放大/縮小處理之後，再次將影像資料儲存在影像記憶體76中(步驟S112)。
影像處理電路75判斷是否要朝副掃描方向放大/縮小影像(步驟S113)。如果想要朝副掃描方向放大/縮小影像(在步驟S113中為“是”)，則影像處理電路75從影像記憶體76中讀出影像資料，並且執行朝副掃描方向放大/縮小影像的預定處理(步驟S114)。在朝副掃描方向執行放大/縮小處理之後，再次將影像資料儲存在影像記憶體76中(步驟S115)。
影像處理電路75從影像記憶體76中讀出影像資料，並且執行平滑/加強濾波處理(步驟S116)。藉由執行這些處理，可以去除包含在影像中的隨機雜訊，可以減少每個像素的濃度的細微變化(平滑化)，並且可以強化(加強)字元的邊緣處的濃度值的變化(加強)。在執行這些處理之後，再次將影像資料儲存在影像記憶體76中(步驟S117)。
例如，判斷是否要執行上述將影像縮小50%的處理、朝主掃描方向放大/縮小影像的處理、朝副掃描方向放大/縮小影像的處理係取決於使用者是否已經使用UI來指定該處理。在執行朝主掃描方向對影像的放大/縮小處理以及朝副掃描方向對影像的放大/縮小處理之前，單獨地執行將影像縮小50%的處理。這是由於可以簡單地執行縮小50%的處理，因而能夠減輕影像處理電路75中的負荷。
根據本實施例，影像處理電路75使用軟體來執行上述處理。如上所述，當執行對影像的放大/縮小處理時，需要單獨處理。因此，該處理所需的負荷增加。如上所述，會頻繁地將影像資料儲存在影像記憶體76中以及從影像記憶體76中讀出。然而，由於頻繁的讀出操作和儲存操作使影像處理電路75的處理能力受到限制，所以無法一次處理大量的影像。基本上，這是由於在處理一個影像之後，需要重複將影像儲存在影像記憶體76中且然後從影像記憶體76中讀出影像以執行下一影像的處理的操作。因此，由上述處理使影像處理電路75中的負荷增加。基於此理由，影像處理電路75的處理無法滿足對讀取影像的速度。在讀取彩色影像時，以上缺點更為顯著。讀取彩色影像的情況下，影像信號的數量是讀取黑白影像的影像信號的數量的三倍以上。因此，影像處理電路75中的負荷也隨著影像信號的數量的增加而增加。
根據本實施例，如果讀取模式是彩色影像讀取模式並且兼有放大/縮小處理，則藉由降低讀取文件的速度來執行處理。更具體來說，如果讀取模式是彩色影像讀取模式並且兼有放大/縮小處理，則降低諸如上述驅動源的移動手段的移動速度，以降低CCD影像感測器59中的文件讀取速度。在本實施例中，掃描控制器84執行上述速度控制。因此，掃描控制器84根據讀取模式來控制移動手段的移動速度，從而用作移動速度控制單元的實例，該移動速度控制單元調整CCD影像感測器59中的讀取速度。
當藉由降低移動手段的移動速度來降低CCD影像感測器59中的文件的讀取速度時，累積在CCD影像感測器59中的電荷係飽和而超過CCD影像感測器59的飽和輸出電壓。因此，藉由降低文件的讀取速度，使得CCD影像感測器59的光電累積時段變長，這導致曝光量的增大。因此，如果文件的讀取速度低於預定速度，則由CCD影像感測器59接收到的光量變得大於飽和曝光量，從而累積在CCD影像感測器59中的電荷達到飽和量(飽和電荷量)。在這種情況下，難以正常地讀取文件。
因此，根據本實施例，在上述情況下，基於讀取模式來設定光源的熄滅時段以控制光源的點亮時段，從而防止累積在CCD影像感測器59中的電荷達到飽和量。也就是說，光源控制器83用作點亮時間控制單元的實例。
＜光源和CCD影像感測器的操作的描述＞
圖6是示出允許光源控制器83操作光源55的控制信號以及允許CCD控制器82操作CCD影像感測器59的控制信號的視圖。
在該圖式中，上部示出了允許光源控制器83操作光源55的控制信號的時序圖。下部示出了允許CCD控制器82操作CCD影像感測器59的控制信號的時序圖。
具體來說，時序圖中下部示出的是CCD驅動時脈CLK。在本實施例中，時間「a」至時間「d」的時段是對於主掃描方向上的一行的影像資訊的傳送時段以及對於主掃描方向上的一行的光的累積時段。傳送時段劃分成兩個時段，即垂直傳送時段和水平傳送時段。
圖7是示出在CCD影像感測器59中傳送一光電轉換電荷的操作的視圖。
在CCD影像感測器59中，接收從文件反射的光的受光表面上成行地排列有光二極體。根據本實施例，與R(紅色)、G(綠色)和B(藍色)色彩對應的光二極體排列成三行，以便能夠以RGB色彩讀取記錄在文件上的影像。根據本實施例，例如，7500個光二極體排列成一行。圖7示出了作為實例的一行光二極體。
圖7中的光二極體P朝主掃描方向排列成一行，並且當影像讀取裝置1(見圖1)讀取文件時，一個光二極體P對應於一個像素。因此，如果光照射在光二極體P上，則發生光電轉換從而使電荷累積在光二極體P中。累積的電荷量與累積時間(累積時段)和照射的光量成比例。在光二極體P中，電荷在預定的儲存時段內累積且作為影像信號輸出。一般來說，CCD影像感測器59執行垂直傳送和水平傳送以輸出電荷。也就是說，蓄積在光二極體P中的電荷垂直地傳送且然後轉送到電荷傳送單元D中。電荷傳送單元D是由電荷耦合設備(CCD)形成的半導體設備。電荷依序地從電荷傳送單元D水平地傳送，從而作為一行的影像信號而輸出電荷。
回到圖6，如參照圖7所述，累積在光二極體P中的電荷在垂直傳送時段的時間a和時間b之間從光二極體P垂直地傳送到電荷傳送單元D。然後，在電荷傳送單元D中，在時間「c1」和時間「c2」之間進行第一水平傳送。在時間「c3」和時間「c4」之間進行第二水平傳送。重複水平傳送，直到一行的電荷全部且水平地傳送為止。在進行垂直傳送和水平傳送期間的時間「a」和時間「d」之間的時段內，下一行的電荷接受光電轉換並累積在光二極體P中。因此，電荷在接下來的時段期間垂直地和水平地傳送，並且輸出如影像資訊到CCD影像感測器59的外部。
根據本實施例，如上部的時序圖所示，在CCD影像感測器59的充電時段期間將光源點亮信號從ON切換為OFF，以便設定光源55熄滅的時段(時間「L1」和時間「L2」之間的時段)。藉由這樣做，減少累積在CCD影像感測器59中的電荷。因此，能夠防止累積在CCD影像感測器59中的電荷達到飽和量。
在光源55持續地點亮同時，CCD影像感測器59的曝光量超過飽和曝光量且累積在CCD影像感測器59中的電荷達到飽和電荷量的情況下，設定光源55的熄滅時段。也就是說，即使光源55持續地點亮，如果CCD影像感測器59的曝光量低於飽和曝光量，則也沒有必要設定熄滅時段。因此，在移動手段的移動速度超過預定速度因而對文件的讀取速度超過預定的讀取速度的情況下，CCD影像感測器59的曝光量係低於飽和曝光量。在這種情況下，由於累積在CCD影像感測器59中的電荷沒有達到飽和電荷量，所以沒有必要設定光源55的熄滅時段。
在此，較佳地將光源55的熄滅時段設定在CCD影像感測器59水平地傳送電荷期間的時段內。如上所述，例如，光源55使用由LED發出的光。然而，在點亮和熄滅LED之前及之後，色調容易改變。因此，當光源55的熄滅時段設定在CCD影像感測器59垂直地傳送電荷期間的時段內時，由於LED的顏色改變的影響會導致無法正常地讀取文件。
如同樣的原因，較佳的是：在包括由CCD影像感測器59垂直地傳送電荷期間的時段的起始時間(時間a)和終止時間(時間b)的預定時間內不點亮或熄滅光源。上述預定時間如圖6所示，其中，時間「a」插在時間「a1」和時間「a2」之間，而時間「b」插在時間「b1」和時間「b2」之間。因此，時間「a1」至時間「a2」的時間段和時間「b1」至時間「b2」的時間段是光源55的色調容易發生變化的時間期間，所以較佳地將光源55的熄滅時間設定為避開上述時段。
根據本實施例，如果光源55持續地點亮而累積在CCD影像感測器59中的電荷沒有達到飽和電荷量，則基於讀取速度來改變輸出放大器電路73(見圖4)的放大因數。
圖8是示出CCD影像感測器59的讀取速度和輸出放大器電路73的放大因數之間的關係的概念圖。在圖8中，橫軸表示讀取速度，而縱軸表示輸出放大器電路73的放大因數。
在圖8中，如果讀取速度低於V1，則在光源55持續地點亮的同時累積在CCD影像感測器59中的電荷會達到飽和電荷量。在讀取速度超過V1的速度區域內，輸出放大器電路73的放大因數增大。換言之，在讀取速度超過V1的速度區域內，如果CCD影像感測器59的光儲存時段係短的，則增加輸出放大器電路73的放大因數，以及如果CCD影像感測器59的光儲存時段係長的，則減少輸出放大器電路73的放大因數。藉由這樣做，輸出放大器電路73的輸出位準實質上係恒定。因此，該輸出位準變得難以相依於CCD影像感測器59的光儲存時段。如果CCD影像感測器59的光儲存時段係長的，則可以使更多的光經光電轉換而成為影像資訊。因此，可以獲得更佳的S/N比(信號對雜訊比)。
圖9A至9C是改變讀取模式時的光源點亮信號的時序圖。
圖9A是在讀取黑白影像時沒有執行放大/縮小處理的光源點亮信號的時序圖。圖9B是在讀取黑白影像時執行放大/縮小處理的光源點亮信號的時序圖。圖9C是在讀取彩色影像時沒有執行放大/縮小處理的光源點亮信號的時序圖。
如圖9A所示，由CCD影像感測器59對一行的讀取時間是時間「e」和時間「f」之間的時段。具體來說，該時間為例如300 μs。也就是說，CCD影像感測器59的光除純時段對應於時間「e」和時間「f」之間的時段。在儲存時段期間，由於累積在CCD影像感測器59中的電荷沒有達到飽和電荷量，所以光源點亮信號保持ON狀態，從而光源55不熄滅而保持點亮狀態。
如圖9B所示，對一行的讀取時間是圖9A中對一行的讀取時間的兩倍，並且對應時間「e」和時間「g」之間的時段。因此，CCD影像感測器59的光儲存時段對應於時間「e」和時間「g」之間的時段。即使該儲存時段是圖9A中的儲存時段的兩倍，由於累積在CCD影像感測器59中的電荷沒有達到飽和電荷量，所以光源點亮信號仍為ON，而且光源55不熄滅而保持點亮狀態。然而，由於與設定光源的熄滅時段的情況相比從CCD影像感測器59輸出的影像信號的強度變為兩倍，所以藉由使輸出放大器電路73(見圖4)的放大因數變為圖9A中輸出放大器電路73的放大因數的二分之一來使輸出放大器電路73的輸出位準與圖9A中輸出放大器電路73的輸出位準幾乎相同。藉由這樣做，與圖9A所示的情況相比，可使得所讀取的影像的S/N比變得比圖9A的影像的S/N更佳。
如圖9C所示，對一行的讀取時間是圖9A中對一行的讀取時間的四倍，並且對應時間「e」和時間「i」之間的時段。因此，CCD影像感測器59的光儲存時段是時間「e」和時間「i」之間的時段。該儲存時段是圖9A中的儲存時段的四倍。根據本實施例，在光源55點亮的同時，累積在CCD影像感測器59中的電荷達到飽和電荷量。因此，在時間「g」和時間「i」之間將光源點亮信號從ON切換為OFF以設定光源的熄滅時段。在這種情況下，從CCD影像感測器59輸出的影像信號的強度與圖9B中從CCD影像感測器59輸出的影像信號的強度幾乎相同。因此，輸出放大器電路73的放大因數變為與圖9B中輸出放大器電路73的放大因數相同，並且輸出放大器電路73的輸出位準與圖9A和9B中輸出放大器電路73的輸出位準幾乎相同。
＜設備控制器的全部操作的描述＞
接下來，將對設備控制器80的全部操作(包括光源55和CCD影像感測器59的控制)進行描述。
圖10是示出設備控制器80的操作實例的流程圖。
首先，影像讀取控制器81基於感測器輸出和使用者使用UI的選擇來設定讀取模式(步驟S201)。影像讀取控制器81基於所設定的讀取模式來確定移動手段的移動速度(掃描速度)(步驟S202)。
影像讀取控制器81確定光源55的熄滅時段(步驟S203)。可以基於讀取模式和掃描速度中的任一個來確定熄滅時段。如上所述，根據讀取模式，也可以不設定熄滅時段。
光源控制器83藉由將光源點亮信號從OFF切換為ON而點亮光源55(步驟S204)。掃描控制器84以在步驟S202中確定的掃描速度開始進行掃描(步驟S205)。
接下來，CCD影像感測器59在預定時序讀取第一行(步驟S206)。如圖6和7所示，根據從CCD控制器82輸出的CCD驅動時脈而藉由CCD影像感測器59垂直地和水平地傳送由光電轉換電荷來執行該讀取操作。
在水平傳送時段的期間，光源控制器83在由影像讀取控制81確定的熄滅時段期間將光源點亮信號從ON切換為OFF，以熄滅光源55(步驟S207)。如果完成了對第一行的讀取操作，則影像讀取控制器81判斷是否還有待讀取的行(步驟S208)。如果沒有待讀取的行(在步驟S208中為“否”)，則完成對文件的讀取操作。如果有待讀取的行(在步驟S208中為“是”)，則執行對下一行的讀取操作。
設備控制器80執行上述控制，使得即使改變讀取速度，也可以防止累積在CCD影像感測器59中的電荷達到飽和電荷量。因此，即使改變讀取速度，也使所得讀取的影像難以改變。
根據上述實施例，可以藉由軟體和硬體資源的合作來實現由信號處理單元70或設備控制器80執行的處理。即，設置在影像讀取裝置1中的控制電腦中的CPU(未示出)執行程式，以實現設置在影像讀取裝置1中的信號處理單元70或設備控制器80的功能並且實現組件的功能。
由參照圖10描述的設備控制器80執行的處理以允許電腦執行下述功能：點亮控制功能，其控制光源55之點亮，以將光照射在文件上；讀取單元控制功能，其控制CCD影像感測器59，該CCD影像感測器59接收從文件反射的光並對接收到的光進行光電轉換，以將累積電荷作為影像信號；以及移動速度控制功能，其根據讀取模式來控制移動手段的移動速度，該移動手段使光源55與文件相對地移動。可以由程式來實現點亮控制功能：該程式藉由基於在CCD影像感測器59累積電荷期間的時段中的讀取模式來設定光源55熄滅期間的時段來控制光源55的點亮時間，使得累積在CCD影像感測器59中的電荷不會達到飽和電荷量。
為了解釋和說明起見，已經提供了對本發明的示例性實施例的以上描述。本發明並非意在列舉或將本發明限制在所揭露的具體形式。顯然，許多修改和變型對於本領域的技術人員而言是顯而易見的。這些實施例的選取和描述是為了更好地解釋本發明的原理及其實際應用，從而使本領域的其他人員能夠理解本發明適用於各種實施例，並且本發明的各種變型適合於所設想的特定用途。本發明意在用申請專利範圍及其等同內容來限定本發明的保護範圍。
1．．．影像讀取裝置
10．．．文件輸送設備
11．．．文件裝載單元
12．．．排出文件裝載單元
13．．．紙張傳送輥
14．．．處理機構
15．．．預定位輥
16．．．定位輥
17．．．壓紙輥
18．．．外輥
19．．．排出輥
31．．．第一傳送路徑
32．．．第二傳送路徑
33．．．第三傳送路徑
34．．．第四傳送路徑
40．．．接觸式影像感測器單元
50．．．讀取設備
51．．．設備框架
52A．．．第一平板玻璃
52B．．．第二平板玻璃
53．．．全速率載具
54．．．半速率載具
55．．．光源
56A．．．引導件
56B．．．白色基準平板
56C．．．彩色基準平板
57A．．．第一反射鏡
57B．．．第二反射鏡
57C．．．第三反射鏡
57D．．．第四反射鏡
58．．．成像透鏡
59．．．電荷耦合設備(CCD)影像感測器
60．．．控制/影像處理單元
70．．．信號處理單元
71．．．取樣及保持電路
72．．．黑色位準調整電路
73．．．輸出放大器電路
74．．．A/D轉換電路
75．．．影像處理電路
76．．．影像記憶體
80．．．設備控制器
81．．．影像讀取控制器
82．．．CCD控制器
83．．．光源控制器
84．．．掃描控制器
85．．．傳送機構控制器
550．．．多層基板
551．．．發光二極體(LED)晶片
552．．．固定孔
560．．．導光板
560a．．．發光表面
基於下列附圖，詳細地描述本發明的示例性實施例，其中：
圖1示出根據本發明的實施例的影像讀取裝置的示例性構造；
圖2示出根據該實施例的光源的示例性構造；
圖3是示出控制/影像處理單元的方塊圖；
圖4是示出信號處理單元的方塊圖；
圖5-1是示出影像處理電路的示例性操作的流程圖；
圖5-2是示出影像處理電路的示例性操作的流程圖；
圖6示出使光源控制器操作光源的控制信號以及使CCD控制器操作CCD影像感測器的控制信號；
圖7示出在CCD影像感測器中傳送(轉移)一光電轉換電荷的操作；
圖8是示出CCD影像感測器的讀取速度和輸出放大器電路的放大因數之間的關係的概念圖；
圖9A至9C是當改變讀取模式時的光源點亮信號的時序圖；以及
圖10是示出設備控制器的示例性操作的流程圖。
1．．．影像讀取裝置
10．．．文件輸送設備
11．．．文件裝載單元
12．．．排出文件裝載單元
13．．．紙張傳送輥
14．．．處理機構
15．．．預定位輥
16．．．定位輥
17．．．壓紙輥
18．．．外輥
19．．．排出輥
31．．．第一傳送路徑
32．．．第二傳送路徑
33．．．第三傳送路徑
34．．．第四傳送路徑
40．．．接觸式影像感測器單元
50．．．讀取設備
51．．．設備框架
52A．．．第一平板玻璃
52B．．．第二平板玻璃
53．．．全速率載具
54．．．半速率載具
55．．．光源
56A．．．引導件
56B．．．白色基準平板
56C．．．彩色基準平板
57A．．．第一反射鏡
57B．．．第二反射鏡
57C．．．第三反射鏡
57D．．．第四反射鏡
58．．．成像透鏡
59．．．電荷耦合設備(CCD)影像感測器
60．．．控制/影像處理單元

Claims (5)

  1. 一種影像讀取裝置，其特徵在於，其包括有：光源，其進行點亮並將光照射在文件上；讀取單元，其接收從上述文件反射的光，將所接收的光進行光電轉換，並累積作為影像信號的電荷；移動單元，其使上述光源和上述文件相對地移動；移動速度控制單元，其根據讀取模式來控制上述移動單元的移動速度，藉此調節上述讀取單元中的讀取速度；點亮時間控制單元，其係以如下方式控制上述光源的點亮時間：於上述讀取單元累積電荷的期間中根據讀取模式設置使該光源熄滅的期間，藉此防止該讀取單元所累積的電荷達到飽和量；以及放大器單元，其係以預定的放大率來放大上述影像信號；上述放大器單元係在使上述光源處於連續點亮狀態時，於累積在上述讀取單元的電荷沒有達到飽和量的情況下，根據上述讀取速度來改變上述放大率。
  2. 如申請專利範圍第1項的影像讀取裝置，其中，上述讀取單元包括半導體設備，該半導體設備垂直地和水平地傳送使用電荷耦合設備所累積的上述電荷，藉此讀出該等電荷作為上述影像信號，上述點亮時間控制單元係在水平地傳送上述電荷的期間中設置使上述光源熄滅的期間，藉此控制上述點亮時間。
  3. 如申請專利範圍第1項的影像讀取裝置，其中，上述讀取單元包括半導體設備，該半導體設備垂直地和水平地傳送使用電荷耦合設備所累積的上述電荷，藉此讀出該等電荷作為上述影像信號，上述點亮時間控制單元係在垂直地傳送上述電荷之期間的起始時和終止時之間的預定時間內，不進行上述光源的點亮或熄滅。
  4. 一種影像讀取方法，其特徵在於，其包括有：點亮控制步驟，其控制光源進行點亮並將光照射在文件上；讀取單元控制步驟，其控制讀取單元接收從上述文件反射的光，將所接收的光進行光電轉換，並累積作為影像信號的電荷；移動速度控制步驟，其根據讀取模式來控制使上述光源和上述文件相對地移動之移動單元的移動速度，藉此調節上述讀取單元中的讀取速度；以及放大器單元控制步驟，其控制放大器單元以預定的放大率來放大上述影像信號；在上述點亮控制步驟中，係以如下方式控制上述光源的點亮時間：於上述讀取單元累積電荷的期間中根據讀取模式設置使該光源熄滅的期間，藉此防止該讀取單元所累積的電荷達到飽和量， 在使上述光源處於持續點亮狀態時，於累積在上述讀取單元的電荷沒有達到飽和量的情況下，根據上述讀取速度來改變上述放大率。
  5. 一種影像讀取裝置，其特徵在於，其包括有：光源，其進行點亮並將光照射在文件上；讀取單元，其接收從上述文件反射的光，將所接收的光進行光電轉換，並累積作為影像信號的電荷；移動單元，其使上述光源和上述文件相對地移動；移動速度控制單元，其根據讀取模式來控制上述移動單元的移動速度，藉此調節上述讀取單元中的讀取速度；點亮時間控制單元，其係以如下方式控制上述光源的點亮時間：於上述讀取單元累積電荷的期間中根據讀取模式設置使該光源熄滅的期間，藉此防止該讀取單元所累積的電荷達到飽和量；以及放大器單元，其係以預定的放大率來放大上述影像信號；上述放大器單元係在使上述光源處於連續點亮狀態時，於累積在上述讀取單元的電荷達到飽和量的情況下，不對上述讀取速度變更上述放大率，而於累積在上述讀取單元的電荷沒有達到飽和量的情況下，當該讀取速度越大時使該放大率越大。
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