專利名稱：光纖多路傳像的圖像光電掃描技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)涉及一種圖像光電處理掃描技術(shù)領(lǐng)域，以光纖束組成的封閉式光路取代現(xiàn)有技術(shù)中的開放式光路，光纖束在輸出端分為N路，將整幅圖像分割為N個局部，由N個光電傳感器同時以并行處理的形式完成光電轉(zhuǎn)換。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的掃描儀等圖像光電掃描技術(shù)中，圖像掃描的光信號需要經(jīng)過多面折鏡和透鏡組成的光路，才能從被掃描物傳輸?shù)焦怆妭鞲衅?CCD或CMOS等)。這種由折鏡和透鏡組成的開放式光路不僅容易受到外界污染，而且容易產(chǎn)生幾何畸變和色差等圖像失真。同時由于現(xiàn)有技術(shù)的局限，圖像只能是以整幅方式連續(xù)掃描的，所以圖像的光電轉(zhuǎn)換只能由1片三色光電傳感器或3片單色光電傳感器完成。受傳感器性能的限制，掃描分辨率越高，掃描速度就越慢。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有光電掃描技術(shù)在提高分辨率和提高掃描速度之間的矛盾，本技術(shù)提供一種新型光電掃描技術(shù)，該技術(shù)以光纖束組成的封閉式光路，并且光纖束在輸出端分為N路，將整幅圖像分割為N個局部掃描，每個局部都由一路光纖束將光信號傳輸至一個光電傳感器，N個光電傳感器同時并行完成光電轉(zhuǎn)換。
本技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的方案是掃描時在光源的照射下，被掃描物反射回來的圖像光信號被光纖束的輸入端接收。光纖束是由M根平行并列的光纖組成的線陣列，以下在本文中統(tǒng)稱為光纖線陣列。以A4版面的平面掃描儀為例，光纖線陣列一端的橫截面為輸入端，接收被掃描圖像的反射光，例如副掃描(掃描平臺的寬度)方向上最高分辨率為2400dpi，掃描平臺寬度為8.5英寸，則光纖輸入端按掃描儀最高分辨率時掃描平臺像素之間的點距，沿掃描平臺寬度平行排列為一線陣列，每英寸長度上有2400根光纖，光纖總數(shù)量M＝2400×8.5＝20400根。輸入端相鄰兩根光纖中心之間的點距din＝25.4/2400dpi＝10.58(微米)，光纖的直徑D應(yīng)小于din，才能平行排列為一線陣列。
光纖線陣列的另一端為輸出端，將被掃描圖像的光信號輸出至光電傳感器的感光面上。在輸出端，光纖線陣列分割為N路，掃描圖像也因此分割為N個局部。在每路光纖線陣列的輸出端和一個光電傳感器的感光面以透明膠質(zhì)粘合為一體，N路光纖線陣列就有N個光電傳感器。每根光纖輸出端的橫截面都對準(zhǔn)光電傳感器上相對應(yīng)的一個感光像素，準(zhǔn)確的傳輸和轉(zhuǎn)換圖像光信號的每個掃描像素。光纖輸出端相鄰兩根光纖中心之間的點距為dout，和光電傳感器上相鄰兩個感光像素中心之間的點距相同排列。光纖的直徑D應(yīng)小于dout，光纖之間才能平行并列。每根光纖的排列位置和順序不能出現(xiàn)混亂，使圖像光信號中每個像素都按正確的空間位置和時間順序在掃描后還原。由于光纖具有撓性，各個光電傳感器的安裝方向選擇性很大，并可安置在密封體中，避免雜光的干擾。
由于掃描圖像時掃描平臺的尺寸遠(yuǎn)大于光電傳感器的尺寸，所以光纖線陣列輸入端的點距din也遠(yuǎn)大于輸出端的點距dout。當(dāng)光纖的直徑為固定值時，如果輸入端光纖之間的點距din太大，則掃描圖像輸入時每個像素上的光信號只有部分被光纖接收，使光信號的利用率下降，造成輸出的掃描電信號信/噪比和圖像掃描質(zhì)量下降。因此，在設(shè)計中正確選擇光纖的直徑，采用感光像素尺寸大的光電傳感器和增大光纖線陣列分路的數(shù)量N，能使光纖線陣列輸入端的點距din和輸出端的點距dout相近，形成良好的光耦合，提高圖像光信號的利用率，提高圖像的信/噪比和掃描質(zhì)量。
N個光電傳感器同時處理N個局部圖像的光電轉(zhuǎn)換，在相同的時鐘頻率下并行工作，再通過并/串轉(zhuǎn)換電路，將N個光電傳感器同時輸出的局部圖像電信號組合成整幅圖像電信號。
在平面掃描儀中使用本技術(shù)時，和現(xiàn)有技術(shù)一樣，光纖線陣列組成的封閉式光路也是安裝在滑動小車上，依靠步進伺服電機驅(qū)動滑動小車在滑軌上沿主掃描(掃描平臺長度)方向的移動，完成對整幅圖像的掃描。
在滾筒式掃描儀中使用本技術(shù)時，和現(xiàn)有技術(shù)一樣，光纖線陣列組成的封閉式光路也是固定不動的，依靠步進伺服電機驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)，沿主掃描(掃描滾筒圓周)方向的移動，完成對整幅圖像的掃描。
以上所述是采用三色光電傳感器的方案，和現(xiàn)有技術(shù)一樣，光纖多路傳像的平面掃描儀也可以采用單色光電傳感器的方案，其不同之處在于當(dāng)采用單色光電傳感器時，因為每個掃描像素分為G、B、R三路單色光信號，所以每個掃描像素需要3根光纖分別傳輸三種不同的單色光信號。在相同的掃描分辨率和掃描平臺尺寸條件下，采用單色光電傳感器方案時，光纖的數(shù)量是采用三色光電傳感器方案的3倍，光電傳感器的數(shù)量也是采用三色光電傳感器方案的3倍，共有3M根光纖傳輸光信號至3N個單色光電傳感器完成光電轉(zhuǎn)換。
本技術(shù)比較現(xiàn)有圖像掃描技術(shù)，具有以下主要特點1.掃描質(zhì)量高，性能穩(wěn)定。
光纖傳像取代了現(xiàn)有技術(shù)光路中多面折鏡和透鏡，消除了由此造成的圖像失真和色彩失真。光纖傳像是封閉式光路，和開放式光路相比，抗灰塵、抗霉變、抗結(jié)霧、抗震動。
2.分辨率和掃描速度提高，成本降低。
由N個高集成度的光電傳感器同時工作，能在利用現(xiàn)有電子元件的條件下，大幅提升掃描儀的分辨率。多個光電傳感器并行處理的形式，提高了掃描速度。N個中低檔的光電傳感器等效為一個高檔的光電傳感器工作，有利于降低成本。
3.適用性強，靈活多變。
本技術(shù)不僅可以使用在平面掃描儀上和滾筒式掃描儀上，而且可以使用在其它可以用光電掃描技術(shù)工作的設(shè)備上(電子分色機、傳真機、復(fù)印機、數(shù)碼照像機、數(shù)碼攝像機等)。可以根據(jù)所需要的掃描分辨率和制造成本，選擇N路光纖線陣列的N值和光電傳感器的像素數(shù)量，使產(chǎn)品在性能和成本之間靈活定位?？梢允褂妹骊嚵泄怆妭鞲衅?Array image sensor)取代現(xiàn)有技術(shù)的線陣列光電傳感器(Linear image sensor)，使設(shè)計有更大的靈活性。要保證各像素之間的位置和時序不發(fā)生錯誤，在光纖的輸出端必須按面陣列形式正確排列。
以下結(jié)合附圖
和實施例對本技術(shù)的工作原理進一步說明。這項在A4版面的平面掃描儀上實施本技術(shù)的實例，采用了單色光電傳感器方案。
此實施例的圖紙和說明并不構(gòu)成對本技術(shù)實施的限制。
附圖是本技術(shù)實施例的結(jié)構(gòu)側(cè)視簡圖。圖中(1)掃描儀玻璃平臺，(2)滑動小車，(3)光纖線陣列，(4)被掃描物，(5)光源，(6)光電傳感器，(7)撓性導(dǎo)線，(8)電路板。
具體實施方式
掃描儀玻璃平臺(1)下方的滑動小車(2)上，安裝光纖線陣列(3)，光纖線陣列共有3個，分別傳輸圖像掃描的G、B、R單色光信號。光纖線陣列輸入端的光纖按固定間距排成一行，粘合為一體，盡量接近掃描平臺上的被掃描物(4)。
在本項實施實例中，分別傳輸圖像掃描的G、B、R單色光信號的這3個光纖線陣列的輸入端在掃描平臺下沿主掃描(掃描平臺長度)方向排成三行。當(dāng)掃描儀開始掃描工作時，光源(5)照射掃描儀平臺上的被掃描物，反射的圖像光信號通過3個光纖線陣列輸入端，傳輸至各個光電傳感器(6)。每個光纖線陣列在輸出端分為N路，本實例中N＝3，將圖像分割為3個局部，每個局部由3個光電傳感器同時并行處理。
3個光纖線陣列分別傳輸圖像掃描的G、B、R單色光信號，在輸出端共分為3N路，3N＝3×3＝9，共有9路，共有9個光電傳感器在同時并行工作，完成光電轉(zhuǎn)換處理。每個光電傳感器上感光像素的數(shù)量和每路光纖線陣列輸出端的數(shù)量相同，每路光纖線陣列輸出端的點距dout和每個光電傳感器上感光像素的點距相同。
以傳輸G(綠色)光信號這路光纖線陣列為例圖像掃描時輸入光纖線陣列的是全色光信號，傳輸至處理G(綠色)光信號的3個光電傳感器，傳感器是線陣列形式。光纖線陣列的輸出端和光電傳感器的感光面之間有濾色膜層，阻擋了光纖中除了G(綠色)光信號之外的其它光信號進入光電傳感器。光纖線陣列的輸出端和光電傳感器的感光面以透明膠粘合為一體，形成了封閉式光路。3個光電傳感器同時工作，以并行處理的形式高速工作，完成G(綠色)光信號的光電轉(zhuǎn)換。
其它兩路傳輸B(藍(lán)色)、R(紅色)光信號的光纖線陣列結(jié)構(gòu)和工作原理，與上述傳輸G(綠色)光信號這路光纖線陣列相同。只是在輸出端和光電傳感器的感光面之間的濾色膜層濾色特性不同。
光源、3個光纖線陣列和所有的光電傳感器及A/D電路等均安裝在滑動小車上，依靠步進伺服電機驅(qū)動滑動小車在滑軌上沿主掃描(掃描儀長度)方向的移動，完成對整幅圖像的光學(xué)掃描。光電傳感器輸出的信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，經(jīng)由一列撓性導(dǎo)線(7)從移動的滑動小車傳輸?shù)焦潭ǖ碾娐钒?8)上，通過并/串轉(zhuǎn)換和圖像處理后從接口輸出，完成對整幅圖像的電子掃描。在整個掃描過程中，各電路在統(tǒng)一的時鐘頻率下工作，保證信號的時序同步無誤。
權(quán)利要求1.一種圖像光電掃描技術(shù)，其特征在于由M根平行并列的光纖組成的光纖線陣列在掃描平臺和光電傳感器之間傳遞光信號，光纖線陣列由M根平行并列的光纖組成，每根光纖在輸入端接受掃描圖像中一個像素的全色光信號，在輸出端和全色光電傳感器上的一個相對應(yīng)的感光像素點實現(xiàn)光耦合，光纖線陣列內(nèi)光纖的數(shù)量M由掃描的尺寸和最高分辨率決定；光纖線陣列在輸出端分為N路，每路的光纖數(shù)量為M÷N根，圖像的一列光信號被分割為N個局部分別處理，每個局部的圖像光信號各傳輸至一個光電傳感器的感光面上，共N個光電傳感器在同一時鐘頻率下以并行處理的形式完成光電轉(zhuǎn)換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電掃描技術(shù)，其特征在于共有3個由M根平行并列的光纖組成的光纖線陣列在掃描平臺和光電傳感器之間傳遞光信號，3個光纖線陣列分別傳遞綠色G、藍(lán)色B和紅色R的單色光信號，由于每個掃描像素需要3根光纖分別傳輸綠色G、藍(lán)色B和紅色R這3路單色光信號，每個掃描像素需要3個相對應(yīng)的單色感光像素點，在掃描尺寸和分辨率相同的條件下，所需光纖數(shù)量和光電傳感器的數(shù)量是上述全色光電傳感器方案的3倍，共有3M根光纖傳輸光信號和3N個單色光電傳感器完成光電轉(zhuǎn)換。
專利摘要本實用新型涉及一種光電掃描新技術(shù)，在成像面至光電傳感器之間，以具有撓性可彎曲并且可分成多路的光纖束組成封閉式光路，光纖束的輸入端接收被掃描圖像的光信號，光纖束的另一端為輸出端，將被掃描圖像的光信號點對點的輸出至光電傳感器的感光面上。光纖傳像消除了各種幾何失真和色彩失真，抗灰塵抗霉變，抗結(jié)霧抗震動。同時可根據(jù)需要在輸出端分為N路，將整幅圖像分割為N個局部，分別由N個光電傳感器同時以并行處理的形式完成光電轉(zhuǎn)換。能在使用現(xiàn)有技術(shù)水平的光電傳感器時，獲得更高的掃描分辨率和更快的掃描速度，并有利于降低成本。本實用新型能應(yīng)用在各種以圖像光電掃描技術(shù)為工作原理的光電設(shè)備中。
文檔編號H04N5/30GK2766473SQ20042006552
公開日2006年3月22日 申請日期2004年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月26日
發(fā)明者王威 申請人:王威