專利名稱：掃描儀及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種掃描儀及其方法，且特別是有關(guān)于一種具有可作反饋控制的動(dòng)力源的掃描儀及其方法。
背景技術(shù)：
隨著科技的進(jìn)步，掃描儀逐漸成為人們不可或缺的影像擷取裝置。馬達(dá)更是驅(qū)動(dòng)光感測組件進(jìn)行影像擷取的重要裝置。由于直流馬達(dá)具備了小體積、低噪音、低消耗功率以及低成本等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，因此，以直流馬達(dá)為基礎(chǔ)的掃描儀逐漸成為掃描儀市場的新趨勢。
請參考圖1A，其顯示已知以直流馬達(dá)為基礎(chǔ)的掃描儀結(jié)構(gòu)示意圖。掃描儀100包括掃描平臺(tái)110、光學(xué)模塊120、直流馬達(dá)130以及特殊應(yīng)用集成電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)140。直流馬達(dá)130是以勻速驅(qū)動(dòng)光學(xué)模塊120移動(dòng)，同時(shí)由光學(xué)模塊120中的光感測組件(未顯示于圖中)，例如是電荷耦合組件(Charge Coupled Device，CCD)，對掃描平臺(tái)110上的待掃描文件111進(jìn)行多條掃描線的影像擷取。直流馬達(dá)130具有編碼器132用來輸出位置反饋信號(hào)PF。ASIC 140根據(jù)位置反饋信號(hào)PF控制直流馬達(dá)130，用來對光學(xué)模塊120的移動(dòng)作精密的定位。因此，可確保每一條掃描線所擷取到的影像非常均勻。
然而，由于直流馬達(dá)130定速控制上的稍微變化，會(huì)使得不同的掃描線曝光時(shí)間不一致。如圖1B所示，掃描儀100是利用位置反饋信號(hào)PF的觸發(fā)來決定光感測組件感測待掃描文件111的曝光時(shí)間T1、T2、T3。當(dāng)直流馬達(dá)130驅(qū)動(dòng)光學(xué)模塊120的速度為預(yù)設(shè)的定速時(shí)，感測一條掃描線的曝光時(shí)間設(shè)為T1＝t2-t0；當(dāng)直流馬達(dá)130驅(qū)動(dòng)光學(xué)模塊120感測某一條掃描線的速度比預(yù)設(shè)的定速稍快時(shí)，感測此條掃描線的曝光時(shí)間設(shè)為T2＝t1-t0；而當(dāng)直流馬達(dá)130驅(qū)動(dòng)光學(xué)模塊120感測某一條掃描線的速度比預(yù)設(shè)的定速稍慢時(shí)，感測此條掃描線的曝光時(shí)間設(shè)為T3＝t3-t0。由于不同掃描線的曝光時(shí)間T1、T2、T3不一致，并根據(jù)公式曝光量＝待掃描文件111的光密度(Light Density)×光感測組件的響應(yīng)系數(shù)(Responsibility)×曝光時(shí)間×模擬前端(Analog Front End，AFE)增益值。因此，感測每一條掃描線的曝光量也不相同，因而降低掃描影像的品質(zhì)。
請參考圖1C，其顯示美國專利案案號(hào)6037584所揭露的以直流馬達(dá)為基礎(chǔ)的掃描儀線路框圖。由于待掃描文件111的光密度以及光感測組件的響應(yīng)系數(shù)在整個(gè)掃描過程中通常為定值，為了解決上述不同掃描線的曝光量不一致問題，此專利案動(dòng)態(tài)調(diào)整AFE增益值來補(bǔ)償曝光時(shí)間的不一致，使得每一條掃描線的曝光量一致。
掃描儀150利用直流馬達(dá)160驅(qū)動(dòng)光學(xué)模塊170來掃描待掃描文件(未顯示于圖中)。直流馬達(dá)160具有編碼器162，用來輸出位置反饋信號(hào)PF至ASIC 180的定時(shí)器182。曝光控制單元184根據(jù)位置反饋信號(hào)PF，控制光學(xué)模塊170中CCD 172感測待掃描文件每一條掃描線的曝光時(shí)間。CCD 172感測待掃描文件所得的資料輸出至模擬放大單元174加以放大。此專利案的ASIC 180還包括增益控制單元186，接受曝光控制單元184以及定時(shí)器182的控制，動(dòng)態(tài)調(diào)整模擬放大單元174的AFE增益值，以補(bǔ)償CCD 172感測不同掃描線的曝光量不一致。
然而，上述專利案所揭露的掃描儀為了動(dòng)態(tài)調(diào)整AFE增益值，必須在ASIC 180中加入增益控制單元186等的復(fù)雜線路，而且AFE增益補(bǔ)償是根據(jù)前一條掃描線的曝光量誤差來補(bǔ)償下一條掃描線的曝光量，且在作增益的過程中易受到外界干擾，以致無法作出準(zhǔn)確的補(bǔ)償。另外，此種模擬信號(hào)補(bǔ)償?shù)木€性度也較差。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的就是提供一種掃描儀，利用后處理的方式，對所擷取到的CCD資料進(jìn)行數(shù)字增益補(bǔ)償，使得感測每一條掃描線的曝光量一致，以提高掃描影像的品質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種掃描儀，其包括光學(xué)模塊、動(dòng)力源、數(shù)字增益單元以及定時(shí)器。光學(xué)模塊包括光感測組件，用來感測待掃描文件的多條掃描線，且光學(xué)模塊輸出數(shù)字元影像資料。動(dòng)力源是用來驅(qū)動(dòng)光學(xué)模塊，且動(dòng)力源具有位置偵測裝置，用來輸出對應(yīng)光學(xué)模塊的位置反饋信號(hào)。數(shù)字元增益單元是用來對數(shù)字元影像資料進(jìn)行數(shù)字增益。定時(shí)器是用來根據(jù)位置反饋信號(hào)控制數(shù)字元增益操作，以動(dòng)態(tài)補(bǔ)償每一條掃描線的曝光量差異。
定時(shí)器是根據(jù)位置反饋信號(hào)計(jì)算感測每一條掃描線的曝光時(shí)間，并控制數(shù)字元增益操作，以動(dòng)態(tài)補(bǔ)償每一條掃描線的曝光量差異。因此，利用數(shù)字元增益單元對影像資料進(jìn)行后處理的曝光量補(bǔ)償，可達(dá)到穩(wěn)定的掃描影像品質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種掃描方法，使用于掃描儀，用來掃描待掃描文件的N條掃描線，其中N為自然數(shù)。本方法的步驟簡述如下設(shè)定K值為1；驅(qū)動(dòng)光學(xué)模塊感測待掃描文件的第K條掃描線，并輸出第K影像資料；根據(jù)光學(xué)模塊感測第K條掃描線的第K曝光時(shí)間，對第K影像資料進(jìn)行數(shù)字增益，以補(bǔ)償?shù)贙曝光時(shí)間；以及判斷K值是否小于N，若K值小于N，則K值累加1，并回到驅(qū)動(dòng)光學(xué)模塊的步驟。
動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)光學(xué)模塊至第K位置，并由動(dòng)力源輸出對應(yīng)第K位置的第K位置反饋信號(hào)。動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)光學(xué)模塊至對應(yīng)待掃描文件的第K+1位置，并由動(dòng)力源輸出對應(yīng)第K+1位置的第K+1位置反饋信號(hào)。光學(xué)模塊通過第K位置反饋信號(hào)對第K條掃描線進(jìn)行曝光，并通過第K+1位置反饋信號(hào)對該第K條掃描線結(jié)束曝光?；蛘邉?dòng)力源帶動(dòng)待掃描文件到對應(yīng)光學(xué)模塊的第K位置，并由動(dòng)力源輸出對應(yīng)第K位置的第K位置反饋信號(hào)。動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)待掃描文件到對應(yīng)光學(xué)模塊的第K+1位置，并由動(dòng)力源輸出對應(yīng)第K+1位置的第K+1位置反饋信號(hào)。光學(xué)模塊通過第K位置反饋信號(hào)對第K條掃描線進(jìn)行曝光，并通過第K+1位置反饋信號(hào)對第K條掃描線結(jié)束曝光。第K曝光時(shí)間由第K位置反饋信號(hào)以及第(K+1)位置反饋信號(hào)決定。因此，利用數(shù)字元增益的后處理方式，可補(bǔ)償每一條掃描線的曝光量，提高掃描影像品質(zhì)。
為讓本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式作詳細(xì)說明。


圖1A顯示已知以直流馬達(dá)為基礎(chǔ)的掃描儀結(jié)構(gòu)示意圖；圖1B顯示圖1A中CCD曝光時(shí)序控制圖；圖1C顯示美國專利案案號(hào)6037584所揭露的以直流馬達(dá)為基礎(chǔ)的掃描儀線路框圖；圖2顯示依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例掃描儀的結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖3顯示依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的掃描方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的主要特點(diǎn)在于以直流馬達(dá)為動(dòng)力源的掃描儀中，采用后處理的方式對光感測組件所擷取到的影像資料進(jìn)行數(shù)字增益，補(bǔ)償光感測組件感測每一條掃描線的曝光時(shí)間差異，以達(dá)到影像品質(zhì)一致的目的。
請參考圖2，其顯示依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例掃描儀的結(jié)構(gòu)示意圖。掃描儀200包括掃描平臺(tái)210、光學(xué)模塊220、直流馬達(dá)230以及ASIC 240。掃描平臺(tái)210用來承載待掃描文件211(以反射式文件為例)。光學(xué)模塊220包括光源222、反射鏡224、光感測組件226以及模擬前端增益單元228，其中光感測組件226例如是CCD或是接觸式影像傳感器(Contact ImageSensor，CIS)。
光源222用來對待掃描文件211發(fā)射感測光L。感測光L經(jīng)由待掃描文件211以及反射鏡224的反射后，由光感測組件226接收。光感測組件226用來感測待掃描文件211的N(N為自然數(shù))條掃描線(未顯示于圖中)，并輸出對應(yīng)每一條掃描線的影像資料。例如對分辨率為600dpi的掃描儀而言，光感測組件226對每英寸的待掃描文件211感測600條掃描線。光感測組件226感測所得的影像資料再透過AFE增益單元228進(jìn)行AFE增益，并輸出對應(yīng)每一條掃描線的數(shù)字元影像資料Di。
直流馬達(dá)230是用來經(jīng)由時(shí)序帶(Timing Belt)232驅(qū)動(dòng)光學(xué)模塊220。直流馬達(dá)230具有編碼器234，且編碼器234輸出對應(yīng)光學(xué)模塊220相對位置的位置反饋信號(hào)PF。另外，ASIC 240包括數(shù)字增益單元241、定時(shí)器242以及影像處理單元243。數(shù)字增益單元241是用來對AFE增益單元228輸出的數(shù)字元影像資料Di進(jìn)行數(shù)字增益。本發(fā)明的數(shù)字增益操作，是在于已知補(bǔ)償同一條掃描線的像素響應(yīng)不均勻(Pixel Response Non-uniformity，PRNU)操作之前，對不同掃描線之間的曝光量差異進(jìn)行數(shù)字補(bǔ)償。
定時(shí)器242根據(jù)位置反饋信號(hào)PF，計(jì)算光感測組件226感測每一條掃描線的曝光時(shí)間，并控制數(shù)字元增益操作，以動(dòng)態(tài)補(bǔ)償不同掃描線之間的曝光量差異。本發(fā)明的重點(diǎn)在于不使用已知的AFE增益來補(bǔ)償每一條掃描線的曝光時(shí)間差異，而是利用后處理的數(shù)字元增益方式，在影像資料Di送至影像處理單元243進(jìn)行處理之前，補(bǔ)償每一條掃描線的曝光量差異。因而，不會(huì)有已知補(bǔ)償延遲的問題產(chǎn)生。數(shù)字增益單元241與定時(shí)器242以如圖2所示，設(shè)置在平臺(tái)式掃描儀200的機(jī)座上，也可以設(shè)置在光學(xué)模塊220上。
請參考圖3，其顯示依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的掃描方法流程圖。首先，在步驟300，設(shè)定K值為1，其中K為正整數(shù)。接著，在步驟310，利用直流馬達(dá)230驅(qū)動(dòng)光學(xué)模塊220感測待掃描文件211的第K條掃描線，并輸出對應(yīng)的第K影像資料。直流馬達(dá)230是驅(qū)動(dòng)光學(xué)模塊220移動(dòng)至第K位置，且編碼器234輸出對應(yīng)第K位置的第K位置反饋信號(hào)PF。光學(xué)模塊220根據(jù)第K位置反饋信號(hào)PF，感測待掃描文件211的第K條掃描線。
在步驟320，根據(jù)光學(xué)模塊220感測第K條掃描線的第K曝光時(shí)間T(k)，對第K影像資料進(jìn)行數(shù)字增益操作，以補(bǔ)償?shù)贙條掃描線的曝光量。由ASIC240的定時(shí)器242根據(jù)第K位置反饋信號(hào)以及第(K+1)位置反饋信號(hào)，計(jì)算第K曝光時(shí)間T(K)，并控制第K條掃描線的數(shù)字增益值Gain(K)，使得T(K)與Gain(K)的乘積值固定，其中K＝1~N。最后，在步驟330，判斷K值是否小于N，若K值小于N，則在步驟340，將K值累加1，并回到步驟310。若K值不小于N，則完成掃描動(dòng)作。
如上所述，本發(fā)明雖以反射式的待掃描文件211及直流馬達(dá)230為例作說明，然本發(fā)明也可適用于透射式的待掃描文件，以及其它動(dòng)力源，例如是步進(jìn)馬達(dá)。另外，上述的較佳實(shí)施例中，是以平臺(tái)式掃描儀為例作說明，然本發(fā)明也可以適用于饋紙式掃描儀(Sheet-fed Scanner)，由馬達(dá)帶動(dòng)待掃描文件接受光感測組件的感測。同樣可利用后處理的數(shù)字元增益方式，來補(bǔ)償每一條掃描線的曝光量差異，達(dá)到穩(wěn)定的掃描影像品質(zhì)，因此不脫離本發(fā)明的技術(shù)范圍。
根據(jù)上述的較佳實(shí)施例，本發(fā)明的掃描儀有下列幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)1.利用數(shù)字元的后處理方式，來調(diào)整感測每一條掃描線所需補(bǔ)償曝光量變化的增益值，可提高掃描影像品質(zhì)且其線性度較佳。
2.利用數(shù)字元增益的后處理方式，來補(bǔ)償每一條掃描線的曝光量差異，可提高掃描影像品質(zhì)且不會(huì)有已知補(bǔ)償延遲的問題產(chǎn)生。
3.利用數(shù)字元的補(bǔ)償方式，提高掃描影像品質(zhì)，不僅可以實(shí)施例中ASIC硬件的方式來控制，也可以計(jì)算機(jī)軟件處理方式來進(jìn)行，在設(shè)計(jì)上具有較佳的彈性。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用來限定本發(fā)明，任何熟習(xí)本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書的內(nèi)容為準(zhǔn)。
附圖標(biāo)號(hào)說明100、150、200掃描儀110、210掃描平臺(tái)111、211待掃描文件120、170、220光學(xué)模塊130、160、230直流馬達(dá)132、162、234編碼器140、240ASIC172CCD174模擬放大單元182、242定時(shí)器184曝光控制單元186增益控制單元222光源224反射鏡226光感測組件228AFE增益單元232時(shí)序帶241數(shù)字增益單元243影像處理單元
權(quán)利要求
1.一種掃描儀，其特征在于，包括一光源，用來對一待掃描文件發(fā)射一感測光；一光學(xué)模塊，包括一光感測組件，用來接收自所述待掃描文件的反射光，用來感測所述待掃描文件的多條掃描線，并據(jù)此輸出一對應(yīng)的數(shù)字元影像資料；一動(dòng)力源，用來使所述光學(xué)模塊與所述待掃描文件產(chǎn)生一相對移動(dòng)，所述動(dòng)力源包括一位置偵測裝置，用來偵測所述光學(xué)模塊與所述待掃描文件的一相對位置并據(jù)此輸出對應(yīng)的一位置反饋信號(hào)；一數(shù)字增益單元，用來對所述數(shù)字元影像資料進(jìn)行數(shù)字增益處理；以及一定時(shí)器，用來根據(jù)所述位置反饋信號(hào)控制所述數(shù)字元增益處理，以動(dòng)態(tài)補(bǔ)償所述這些掃描線的曝光量。
2.如權(quán)利要求1所述的掃描儀，其特征在于，所述定時(shí)器是根據(jù)所述位置反饋信號(hào)計(jì)算感測所述這些掃描線的一曝光時(shí)間，并根據(jù)所述曝光時(shí)間控制所述數(shù)字元增益處理，以動(dòng)態(tài)補(bǔ)償所述這些掃描線的曝光量差異。
3.如權(quán)利要求1所述的掃描儀，其特征在于，所述位置偵測裝置包含一編碼器。
4.如權(quán)利要求1所述的掃描儀，其特征在于，所述光感測組件為一電荷耦合組件。
5.如權(quán)利要求1所述的掃描儀，其特征在于，所述光感測組件為一接觸式影像傳感器。
6.如權(quán)利要求1所述的掃描儀，其特征在于，所述待掃描文件為一反射式文件。
7.如權(quán)利要求1所述的掃描儀，其特征在于，所述待掃描文件為一透射式文件。
8.如權(quán)利要求1所述的掃描儀，其特征在于，所述掃描儀為一平臺(tái)式掃描儀，還包含一承載所述待掃描文件的一掃描平臺(tái)，且所述動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)所述光學(xué)模塊對所述待掃描文件產(chǎn)生所述相對移動(dòng)。
9.如權(quán)利要求1所述的掃描儀，其特征在于，所述掃描儀為一饋紙式掃描儀，還包含一饋紙裝置，且所述動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)所述饋紙裝置以帶動(dòng)所述待掃描文件對所述光學(xué)模塊產(chǎn)生所述相對移動(dòng)。
10.如權(quán)利要求1所述的掃描儀，其特征在于，所述動(dòng)力源為一直流馬達(dá)。
11.如權(quán)利要求1所述的掃描儀，其特征在于，所述動(dòng)力源為一步進(jìn)馬達(dá)。
12.如權(quán)利要求1所述的掃描儀，其特征在于，所述數(shù)字增益單元及所述定時(shí)器是設(shè)置在所述光學(xué)模塊上。
13.一種掃描方法，使用于一掃描儀，用來掃描一待掃描文件，所述掃描儀包括一光源、一光學(xué)模塊以及一動(dòng)力源，所述光學(xué)模塊包括一光感測組件，所述光源用來對所述待掃描文件發(fā)射一感測光，所述光感測組件接收來自于所述待掃描文件的所述感測光，用來感測所述待掃描文件的N條掃描線，其中N為自然數(shù)，所述動(dòng)力源是用來使所述光學(xué)模塊與所述待掃描文件產(chǎn)生一相對移動(dòng)；并根據(jù)所述光學(xué)模塊與所述待掃描文件的一相對位置輸出對應(yīng)的一位置反饋信號(hào)，所述方法包括設(shè)定一K值為1；所述光學(xué)模塊通過所述相對移動(dòng)感測所述待掃描文件的第K條掃描線，并輸出對應(yīng)的第K影像資料；所述光學(xué)模塊感測所述第K條掃描線的第K曝光時(shí)間；以及根據(jù)所述第K曝光時(shí)間對所述第K影像資料進(jìn)行數(shù)字增益處理，以補(bǔ)償所述第K條掃描線的曝光量。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括一判斷步驟；所述判斷步驟為判斷所述K值是否小于N，若所述K值小于N，則所述K值累加1，并回到所述光學(xué)模塊感測所述待掃描文件的第K條掃描線的步驟。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在所述光學(xué)模塊感測所述待掃描文件的第K條掃描線的步驟中還包括；所述動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)所述光學(xué)模塊到對應(yīng)所述待掃描文件的第K位置，并由所述動(dòng)力源輸出對應(yīng)所述第K位置的第K位置反饋信號(hào)；所述動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)所述光學(xué)模塊到對應(yīng)所述待掃描文件的第K+1位置，并由所述動(dòng)力源輸出對應(yīng)所述第K+1位置的第K+1位置反饋信號(hào)；以及所述光學(xué)模塊通過所述第K位置反饋信號(hào)對所述第K條掃描線進(jìn)行曝光，并通過所述第K+1位置反饋信號(hào)對所述第K條掃描線結(jié)束曝光。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述第K曝光時(shí)間由所述第K位置反饋信號(hào)以及所述第(K+1)位置反饋信號(hào)決定。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在所述光學(xué)模塊感測所述待掃描文件的第K條掃描線的步驟中還包括；所述動(dòng)力源帶動(dòng)所述待掃描文件到對應(yīng)所述光學(xué)模塊的第K位置，并由所述動(dòng)力源輸出對應(yīng)所述第K位置的第K位置反饋信號(hào)；所述動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)所述待掃描文件到對應(yīng)所述光學(xué)模塊的第K+1位置，并由所述動(dòng)力源輸出對應(yīng)所述第K+1位置的第K+1位置反饋信號(hào)；以及所述光學(xué)模塊通過所述第K位置反饋信號(hào)對所述第K條掃描線進(jìn)行曝光，并通過所述第K+1位置反饋信號(hào)對所述第K條掃描線結(jié)束曝光。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述第K曝光時(shí)間由所述第K位置反饋信號(hào)以及所述第(K+1)位置反饋信號(hào)決定。
19.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述數(shù)字增益處理提供對應(yīng)第K條掃描線的第K增益值，且所述第K增益值與所述第K曝光時(shí)間的乘積為一固定值。
全文摘要
掃描儀包括光學(xué)模塊、動(dòng)力源、數(shù)字增益單元以及定時(shí)器。光學(xué)模塊包括光感測組件，用來感測待掃描文件的N條掃描線，且光學(xué)模塊輸出數(shù)字元影像資料。動(dòng)力源用來驅(qū)動(dòng)光學(xué)模塊，且動(dòng)力源具有位置偵測裝置，用來輸出對應(yīng)光學(xué)模塊的位置反饋信號(hào)。數(shù)字元增益單元用來對數(shù)字元影像資料進(jìn)行數(shù)字增益。定時(shí)器根據(jù)位置反饋信號(hào)控制數(shù)字元增益操作。設(shè)定K值為1；驅(qū)動(dòng)光學(xué)模塊感測待掃描文件的第K條掃描線，并輸出第K影像資料；計(jì)算光學(xué)模塊感測第K條掃描線的第K曝光時(shí)間，并對第K影像資料進(jìn)行數(shù)字增益；以及判斷K值是否小于N，若K值小于N，則K值累加1，并回到驅(qū)動(dòng)光學(xué)模塊的步驟。
文檔編號(hào)H04N1/04GK1708087SQ20041002508
公開日2005年12月14日 申請日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月10日
發(fā)明者許明福, 許四福, 許弘毅, 陳星嘉 申請人:虹光精密工業(yè)(蘇州)有限公司