專(zhuān)利名稱(chēng)：分配成像的掃描方法及其掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分配成像的掃描方法及其掃描裝置，特別涉及一種可將 文件分配成多個(gè)圖像區(qū)域，將各區(qū)域成像取像后，再以圖像處理的方式合并 為完整文件感測(cè)圖像信號(hào)的分配成像的掃描方法及其掃描裝置，而可快速輸 出文件圖像及改善現(xiàn)有技術(shù)中因掃描震動(dòng)而影響掃瞄質(zhì)量。
背景技術(shù)：
掃描儀尤其是圖像掃描儀，經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，已成為重要的計(jì)算機(jī)周 邊商品，圖像掃描儀可以將文件、文字頁(yè)、照片、底片、甚至平面物品等， 都可以通過(guò)掃描儀擷取物品圖像。圖像擷取的方式是先將光線(xiàn)投射到文件上， 因文件明暗不同的區(qū)域，使反射光有不同的強(qiáng)度，由電荷耦組件
(Charge-Coupled Device, CCD)或接觸式圖像傳感器(CMOS Image Sensor, CIS)等感光組件將反射回來(lái)的光轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)由掃描軟件讀入該數(shù) 字信號(hào)，最后組成數(shù)字圖像，掃描后的圖像可以?xún)?chǔ)存的文檔格式有TIFF、EPS、 BMP、 GIF與PCX等圖像格式。商品化的掃描儀主要可分成三種 一為平臺(tái) 式(Flat-bed)掃描儀，用來(lái)掃瞄照片或印刷品等。以CCD為感光組件的掃描儀 為例，其于掃描儀上設(shè)置一個(gè)玻璃或透光塑料所制成的透光板，可放置待掃 瞄的文件，CCD模塊(CCDM)通過(guò)軌道移動(dòng)，以逐列掃描(sequence line scanning)的方式將文件的圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，此為最常使用的掃描儀；類(lèi) 似原理制成的掃描儀，依據(jù)文件與CCDM的相對(duì)移動(dòng)，尚有掌上型掃描儀 (Handheld Scanner),饋紙型掃描儀(Sheetfed Scanner)。第二種為光罩式 (Transparent Media Adapter)掃描儀，通過(guò)在掃描儀上設(shè)置可均勻投射光源的 光罩，以專(zhuān)門(mén)用來(lái)掃瞄透明片和底片等透射稿件。第三種為滾筒式掃描儀 (Drum Scanner)，其采用光電倍增管(photomultiplier tube, PMT)作為感光組件。 PMT技術(shù)可以一次將一束極亮的光線(xiàn)聚焦于圖像的一個(gè)極小區(qū)域，從而使?jié)L 筒式掃描儀能夠在原稿密度很高的區(qū)域再現(xiàn)出所有的層次。主要提供大圖輸 出中心或是專(zhuān)業(yè)廣告及圖像制作機(jī)構(gòu)所使用。
5圖1和圖2分別為現(xiàn)有技術(shù)的平臺(tái)式掃描儀的立體圖及剖視示意圖。掃
描儀包含框體11、透光板12、圖像感測(cè)模塊13及導(dǎo)軌14。透光板12設(shè)置 于框體11上方，且在透光板12上方放置文件15。圖像感測(cè)模塊13設(shè)置于 框體ll內(nèi)。導(dǎo)軌14設(shè)置于框體11內(nèi)兩側(cè)，用以導(dǎo)引圖像感測(cè)模塊13移動(dòng)。 圖像感測(cè)模塊13包括光源，其光源可為氙氣燈(Xenon)或冷陰極光源管 (CCFL)131，反射座132、柱面鏡133、線(xiàn)性圖像傳感器(line image sensor) 134 及印刷電路板135。冷陰極光源管131用以投射光源。反射座132用以將冷 陰極光源管131發(fā)出的光線(xiàn)聚焦至文件15上。柱面鏡133用以將光源聚焦至 線(xiàn)性圖像傳感器134上。印刷電路板135承載及電性連接線(xiàn)性圖像傳感器134。 在不同的線(xiàn)性圖像傳感器134，可使用線(xiàn)性電荷耦合組件(linearCCD)的圖像 傳感器或使用接觸式圖像傳感器CIS(Contact Image Sensor)。在這二種圖像傳 感器選用上，CCD目前技術(shù)較成熟，噪聲較少，色彩較豐富，且景深較深可 以?huà)呙橛悬c(diǎn)折皺的紙張。但CIS(分類(lèi)上包含金氧半導(dǎo)體圖像傳感器CMOS) 的制造簡(jiǎn)便且具輕薄性，可以用來(lái)制造超薄型的掃描儀，其缺點(diǎn)為景深較短， 要求掃描的稿件必須比較平整，不能掃描立體實(shí)物，且抗噪(噪聲)能力較差而 影響文件成像質(zhì)量。
當(dāng)掃瞄文件15時(shí)，利用步進(jìn)馬達(dá)(step motor)帶動(dòng)導(dǎo)軌14移動(dòng)，使導(dǎo)軌 14驅(qū)動(dòng)圖像感測(cè)模塊13朝掃描方向移動(dòng)，使圖像感測(cè)模塊13依序掃描文件 15。然而，這種現(xiàn)有技術(shù)掃描儀的缺點(diǎn)在于導(dǎo)軌14需帶動(dòng)圖像感測(cè)模塊13 朝掃描方向移動(dòng)以完成文件15全份掃描，導(dǎo)致掃描速度緩慢。且由于步進(jìn)馬 達(dá)通過(guò)齒輪與齒輪相互嚙合的方式驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌14移動(dòng)，若公差精度不足，容易 產(chǎn)生振動(dòng)而造成圖像感測(cè)模塊13無(wú)法準(zhǔn)確感測(cè)文件15導(dǎo)致成像質(zhì)量不佳。 在目前商品上的發(fā)展，圖像感測(cè)模塊13的光學(xué)分辨率(Optical Resolution),是 指感光組件每英寸能捕捉到的圖像點(diǎn)數(shù)，其可達(dá)2400dpi以上，但以一般市 場(chǎng)上可接受的商品價(jià)格而言，步進(jìn)馬達(dá)與導(dǎo)軌14的機(jī)械分辨率(Mechanical Resolution),是指帶動(dòng)感光組件的步進(jìn)馬達(dá)每英寸可移動(dòng)的步數(shù)，僅為 1200dpi，若步進(jìn)馬達(dá)使用高精度滾珠軸承帶動(dòng)，其分辨率可再提高，但將導(dǎo) 致生產(chǎn)成本提高。因此于目前制造技術(shù)并無(wú)法使光學(xué)分辨率與機(jī)械分辨率相 互匹配，使實(shí)際成像分辨率無(wú)法進(jìn)一步提升。
現(xiàn)有技術(shù)的平臺(tái)式掃描儀的另外缺點(diǎn)在于現(xiàn)行掃描儀因輕薄短小的需 求，造成文件15距線(xiàn)性圖像傳感器13的距離過(guò)小而導(dǎo)致場(chǎng)視角(Field of View,FOV)較大，若文件15產(chǎn)生皺折，則皺折處的文件15因焦距偏移(focus deviation)而無(wú)法精確成像至線(xiàn)性圖像傳感器134上，導(dǎo)致文件圖像模糊。
由于以導(dǎo)軌驅(qū)動(dòng)感光組件的掃描方式有其限制，為改善此缺點(diǎn)，日本專(zhuān) 利JP1186077 ^是出以五個(gè)CCD圖像感測(cè)組件對(duì)文件以分割區(qū)域方式進(jìn)行耳又 像，但若以該種技術(shù)應(yīng)用于掃描儀上，其CCD圖像感測(cè)組件與成像透鏡(image forming lens)對(duì)于目標(biāo)文件(文件15)與需要相當(dāng)長(zhǎng)的距離，以使成像透鏡能聚 焦文件圖像至圖像感測(cè)組件上，此形成掃描儀需要相當(dāng)厚的高度，不符合使 用要求。同樣，倘若使用廣角短后焦(wide angle short back focal length)的成像 透鏡，雖可縮短成像距離，但也可能造成景深不足的缺點(diǎn)。再如日本專(zhuān)利 JP6098098提出的掃描儀，通過(guò)折射的文件圖像，對(duì)于不同圖像區(qū)域分別由多 個(gè)成像透鏡成像于圖像傳感器上；然而該技術(shù)仍存在文件與圖像傳感器相對(duì) 移動(dòng)的機(jī)械分辨率問(wèn)題。
隨著圖像傳感器發(fā)展快速，面掃瞄圖像傳感器(Area image sensor)擷取整 張二維(Two dimensional)圖像信息，在一次曝光時(shí)間內(nèi)，可擷取整個(gè)圖像信 息，在應(yīng)用上可以不需要移動(dòng)文件或感應(yīng)器，這有助于應(yīng)用在掃描儀上。近 年來(lái)面掃瞄圖像傳感器價(jià)格也隨大幅下降，應(yīng)可發(fā)展應(yīng)用于掃描儀上。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種分配成像 的掃描方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中逐列掃描以完成文件成像的方式造成掃描速 度緩慢且難以提高分辨率的問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提供一種分配成像的掃描方法，用于掃瞄裝置，掃 描裝置具有至少一個(gè)光源模塊、多個(gè)反射鏡及多個(gè)圖像感測(cè)模塊，該分配成 像的掃描方法包含下列步驟首先，分配文件成多個(gè)圖像區(qū)域，每個(gè)圖像區(qū) 域設(shè)置相對(duì)應(yīng)的反射鏡及圖像感測(cè)模塊，然后啟動(dòng)光源模塊照射每個(gè)圖像區(qū) 域的文件以形成文件圖像，通過(guò)反射鏡反射該圖像區(qū)域的文件圖像至圖像感 測(cè)模塊，并通過(guò)圖像感測(cè)模塊將感測(cè)圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)，最后通過(guò)圖 像處理模塊合并各數(shù)字圖像信號(hào)，使其成為完整文件感測(cè)圖像信號(hào)。
其中，圖像處理模塊以梯形校正的方式校正數(shù)字圖像信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明 的另外目的，提供一種掃描裝置，包含框體、多個(gè)反射鏡、多個(gè)圖像感測(cè)模 塊、以及光源模塊。
7反射鏡間隔設(shè)置于框體內(nèi)，以分配出多個(gè)圖像區(qū)域。光源模塊包含至少 一個(gè)光源模塊，設(shè)置于框體內(nèi)。圖像感測(cè)模塊設(shè)置于框體內(nèi)，并分別將多個(gè) 對(duì)應(yīng)圖像區(qū)域的文件圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號(hào)。其中光源照射文件，依據(jù)多 個(gè)圖像區(qū)域分別產(chǎn)生多個(gè)文件圖像，各文件圖像分別通過(guò)反射鏡反射而入射 至圖像感測(cè)模塊，且文件圖像經(jīng)由圖像感測(cè)模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號(hào)，所述 各數(shù)字圖像信號(hào)通過(guò)圖像處理模塊進(jìn)行圖像處理，以輸出完整文件感測(cè)圖像 信號(hào)。
其中，圖像感測(cè)模塊包括圖像面?zhèn)鞲衅骷俺上耒R片單元；成像鏡片單元 由至少一個(gè)鏡片所構(gòu)成，將反射后的文件圖像聚焦于圖像面?zhèn)鞲衅?，由圖像 面?zhèn)鞲衅鲗D像轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號(hào)。
其中，成像鏡片單元還可進(jìn)一步包含fB透鏡組，傷透鏡組可修正反射后 的文件圖像所產(chǎn)生的梯形現(xiàn)象。
承上所述，根據(jù)本發(fā)明的分配成像方法及其掃描裝置，其可具有一或多 個(gè)下述優(yōu)點(diǎn)
G)所述掃描裝置的圖像感測(cè)模塊，通過(guò)各圖像感測(cè)模塊對(duì)相對(duì)應(yīng)的圖 像區(qū)域取像，而不需通過(guò)圖像感測(cè)模塊移動(dòng)或移動(dòng)待掃描文件即可掃描圖像， 因此可快速掃描文件。
(2) 所述掃描裝置不需通過(guò)導(dǎo)軌驅(qū)動(dòng)圖像感測(cè)模塊移動(dòng)來(lái)掃描文件即可 掃描圖像，不但可避免因圖像感測(cè)模塊遭受震動(dòng)而影響掃描質(zhì)量，而且避免 機(jī)械分辨率低于光學(xué)分辨率，導(dǎo)致成像質(zhì)量無(wú)法進(jìn)一步提升的問(wèn)題。
(3) 所述掃描裝置掃描因通過(guò)反射鏡虛像成像而可縮小圖像感測(cè)模塊的 取像鏡頭的場(chǎng)視角，使圖像的景深加大，掃描略有皺褶的文件仍可清楚成像。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)掃描儀的立體圖； 圖2為現(xiàn)有"I支術(shù)掃描儀的剖^L示意圖； 圖3為本發(fā)明分配成像的掃描方法的步驟流程圖4為本發(fā)明分配成像的掃描方法的圖像處理模塊圖像處理方式的步驟 流程圖5為本發(fā)明的圖像處理模塊校正橫向梯形圖像的示意圖； 圖6為本發(fā)明的圖像處理模塊校正縱向梯形圖像的示意圖；圖7為本發(fā)明圖像處理模塊的擇優(yōu)修去校正方式的示意圖8為本發(fā)明掃描裝置的第一實(shí)施例的立體圖9為本發(fā)明掃描裝置的成像示意圖IO為本發(fā)明掃描裝置的圖像感測(cè)模塊示意圖11為本發(fā)明掃描裝置的光路示意圖12為本發(fā)明掃描裝置的圖像處理示意圖13為本發(fā)明掃描裝置的第二實(shí)施例的立體圖14為本發(fā)明掃描裝置的第二實(shí)施例的視圖15為本發(fā)明掃描裝置的第二實(shí)施例的俯視圖16為本發(fā)明掃描裝置的第二實(shí)施例以L(fǎng)ED燈源作為實(shí)施方式的示意
圖17為本發(fā)明掃描裝置的第三實(shí)施例的立體圖； 圖18為本發(fā)明掃描裝置的第三實(shí)施例的圖像處理示意圖；以及 圖19為本發(fā)明掃描裝置的fB透鏡組修正梯形圖像的示意圖。附圖中主要符號(hào)說(shuō)明
11、31、 71、 81:框體；12、32、 72、 82:透光4反;
13:圖像感測(cè)模塊；131:冷陰極光源管；
132:反射片；133:柱面鏡；
134:線(xiàn)性圖像傳感器；135、353:印刷電路板；
14:導(dǎo)軌；15、36、 76:文件；
311、811:分配線(xiàn)；33、73、 83:反射鏡；
34、74、 84:光源模塊；341、741:反射片；
35:圖像感測(cè)模塊；351:成^象鏡片單元；
352:圖像感測(cè)單元；354、851:文件圖像；
355、855:完整文件感測(cè)圖像信號(hào)；361:反射光源；
37、712、 812:圖^f象區(qū)i或；38、88:圖像處理模塊；
381、881:梯形校正;382、882: 4奪優(yōu)消去校正;
851:f6透鏡組；75、85:圖1象感測(cè)才莫^:。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明更加明確詳實(shí)，茲列舉優(yōu)選實(shí)施例并配合下列圖示，將本發(fā)
9明的結(jié)構(gòu)及其技術(shù)特征詳述如后本發(fā)明以下所揭示的實(shí)施例，是針對(duì)本發(fā) 明分配成像的掃描方法及運(yùn)用該方法的掃描裝置的主要構(gòu)成組件而作說(shuō)明，
因此本發(fā)明以下所揭示的實(shí)施例雖是應(yīng)用于A4或A3尺寸的文件掃描中，但 就一4殳具有掃描儀設(shè)計(jì)及應(yīng)用而言，在本領(lǐng)域中熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人士了解， 本發(fā)明所揭示分配成像的掃描方法的分配圖像區(qū)域可為二個(gè)或三個(gè)或三個(gè)以 上，而以文件尺寸、分辨率等所考慮；其圖像處理的方法或圖像運(yùn)算方法也 并不限制于以下所揭示的圖像處理的方法；本發(fā)明所揭示掃描儀的構(gòu)成組件 并不限制于以下所揭示的實(shí)施例結(jié)構(gòu)，也就是該掃描儀各構(gòu)成組件是可以進(jìn) 行許多改變、修改、甚至等效變更的，例如光源模塊可使用冷陰極燈管、 發(fā)光二極管或氙氣燈等設(shè)計(jì)并不限制；或鏡頭模塊的取像鏡頭使用的鏡片數(shù)、 屈光度組合、鏡片光學(xué)設(shè)計(jì)并不限制；或面圖像傳感器使用CCD、 CIS或 CMOS也不限制。
圖3為本發(fā)明分配成像的掃描方法的步驟流程圖。適用于該分配成像的 掃描方法的掃描裝置具有至少一個(gè)光源模塊、多個(gè)反射鏡、多個(gè)圖像感測(cè)模 塊、以及圖像處理模塊，所述分配成像的掃描方法包含下列步驟 步驟S31:把文件分配成二個(gè)或二個(gè)以上的多個(gè)圖〗象區(qū)域； 步驟S32:設(shè)置反射鏡及圖像感測(cè)模塊于相對(duì)應(yīng)的圖像區(qū)域內(nèi)； 步驟S33:啟動(dòng)光源模塊照射每個(gè)圖像區(qū)域的文件，并分別形成文件圖 像；其中照射方式可同時(shí)照射各圖像區(qū)域或分別照射各圖像區(qū)域； 步驟S34:通過(guò)反射鏡反射文件圖像至圖像感測(cè)模塊； 步驟S35:通過(guò)圖像感測(cè)模塊取像并轉(zhuǎn)換文件圖像為數(shù)字圖像信號(hào)；以
及
步驟S36:通過(guò)圖像處理模塊圖像處理各數(shù)字圖像信號(hào)，使其成為完整 文件的感測(cè)圖像信號(hào)。
圖4為本發(fā)明分配成像的掃描方法的圖像處理模塊的圖像處理方式步驟 流程圖。其中，步驟S36的圖像處理模塊的圖像處理方式，以下列步驟來(lái)實(shí) 施
步驟S361:使用梯形校正(trapezoid calibration)法修正各圖像區(qū)域的文件
圖像；
步驟S362:依序排列各文件圖像的位置；
步驟S363:使用擇優(yōu)消去法校正各圖像區(qū)域的重疊部分；
10步驟S364:合并對(duì)應(yīng)各圖像區(qū)域的數(shù)字圖像信號(hào)成完整文件感測(cè)圖像信 號(hào)；以及
步驟S365:完成文件掃描。
其中，步驟S36的圖像感測(cè)模塊可再進(jìn)一步使用圖像內(nèi)插算法(Image Interpolation Algorithm),將圖像像素再提高，以增加圖像分辨率；
向)梯形校正。
為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明分配成像的掃描方法的圖像感測(cè)模塊梯形校正的實(shí)施 方式，以下參見(jiàn)圖5及圖6,其中圖5為本發(fā)明的圖像處理模塊校正橫向梯 形圖像的示意圖。其中，橫向梯形圖像定義各平行于橫向梯形圖像底邊及頂 邊的像素組(pixd unit)為一列，各數(shù)據(jù)點(diǎn)的距離以Mcx倍率放大，并以為橫 向(x方向)梯形校正，才交正公式可用式(l)表示
她,
l一
_J_
其中，2p為橫向梯形圖像的底邊長(zhǎng)度、Cx為列距離橫向梯形圖像底邊的 距離、2q為橫向梯形圖像的頂邊長(zhǎng)度、h為橫向梯形圖像的高度、Mcx為橫 向數(shù)據(jù)點(diǎn)間距離放大的倍率。
該梯形4交正方法進(jìn)一步可用于縱向的梯形才交正，如圖6所示。其中，縱 向梯形圖像定義各平行于縱向梯形圖像底邊及頂邊的像素組(pixel unit)為一 列。各數(shù)據(jù)點(diǎn)的距離以McY倍率放大，并以為縱向(y方向)梯形校正，校正 公式可用式(2)表示
<formula>formula see original document page 11</formula>
其中，2p為縱向梯形圖像的底邊長(zhǎng)、Cy為列距離橫向梯形圖像底邊的距
離、2q為縱向梯形圖像的頂邊長(zhǎng)、h為縱向梯形圖像的高度、McY為橫向數(shù) 據(jù)點(diǎn)間距離放大的倍率。
在修正文件圖像的梯形時(shí)，另可在圖像感測(cè)模塊的成像鏡片單元中，設(shè)置f9透4竟組，如圖19,傷4竟片可由4斧像曲面(Anamorphic optical surface)、環(huán)像曲面(Toric optical surface)或其它不同型式的曲面構(gòu)成，可通過(guò)不同曲率造成折射角度的差異，將兩點(diǎn)相對(duì)距離以不同折射角度而加大，以修正梯形文件圖像。fB透鏡組由具有二個(gè)光學(xué)面的非球面所構(gòu)成，X軸方向或Y軸方向非J求面曲面以下列曲面方程式表示
1:橫像曲面方程式(Anamorphic equation)
Z= , (Cx)f督2 +4(1,2+闊小
l + Vi-(i + ^0(Cx)2;r2 -(1 + &)(0)2"dp)x2+(i + "》"]5 (3)
其中，Z為鏡片上任一點(diǎn)以光軸方向至原點(diǎn)切平面的距離(SAG); G與^分別為X方向及Y方向的曲率(curvature); ^與^分別為X方向及Y方向的圓錐系數(shù)(Conic coe伍cient);毛、& 、 c*與仄分別為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)(rotationallysymmetric portion)的四次、六次、乂\次與十次冪的圓《,變形系凄丈(deformationfrom the conic); 、 5p 、 cp與"戶(hù)分另'J為一一S走專(zhuān)爭(zhēng)^f ^爾 (non-rotationallysymmetric components)的四次、六次、次、十次冪的圓4偉變形系凄史(deformation from the conic);當(dāng)C^ = Cy ， =尺y且爿尸二 & = CP == 0日于，貝,j
筒化為單一非球面。
2:環(huán)像曲面方程式(Toric equation)
Z = Zy +
1 +Jl_(Gcy)2,1
(l/Cx)_Zy
其中，Z為鏡片上任一點(diǎn)以光軸方向至原點(diǎn)切平面的距離(SAG); G與G分別Y方向與X方向的曲率(curvature);^為Y方向的圓錐系數(shù)(Conic
12coe伍cient);仄、^ 、札與^。分別為四次、六次、八次、十次冪的系數(shù)(4th 10th
ordercoefficientsdeformationfrom theconic); 當(dāng) '_ >■ 且
^ = 4 = A = cP = A = o時(shí)，則簡(jiǎn)化為單一球面。
由于fB鏡片為非球面光學(xué)面，可將入射于fB鏡片的文件圖像依據(jù)非球面光學(xué)面的曲面形成不同的出射角，而修正每一列像素組各光點(diǎn)之間的距離，使成梯形修正。
為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明圖像處理模塊的擇優(yōu)修去校正方式，以下參見(jiàn)圖7。圖中，A及B為交互重疊的第一文件圖像及第二文件圖像，第一個(gè)文件圖像A的像素al與第二個(gè)文件圖像B的像素bl部分相互重疊，圖像處理模塊從相互重疊的部分選用圖像質(zhì)量較佳的部分；對(duì)于第一個(gè)文件圖像A的像素a2與第二個(gè)文件圖像B的像素b2部分相互重疊，圖像處理模塊從相互重疊的部分選用圖像質(zhì)量較佳的部分。借此，可消除兩文件圖像A、 B消除的重復(fù)部分，以合并為一個(gè)圖像。
圖8為本發(fā)明掃描裝置的第一實(shí)施例的立體圖。圖中，掃描裝置包含框體31、透光板32、兩個(gè)反射鏡33、兩個(gè)光源模塊34及四個(gè)圖像感測(cè)模塊35。其中，透光板32設(shè)置于框體31上，且透光板32上方用以放置文件36。反射鏡33分別由框體31的底側(cè)兩端朝中心延伸相交，并與透光板32形成角度為-,且反射鏡33與分配線(xiàn)311界定出四個(gè)圖像區(qū)域37(參見(jiàn)圖9)。光源模塊34具有用以聚光的反射片341,用以將光線(xiàn)才殳射至文件36上，文件36的反射光線(xiàn)經(jīng)由反射鏡33反射形成虛像，依據(jù)分配線(xiàn)311所界定出四個(gè)圖像區(qū)域37,而分別由四個(gè)圖像感測(cè)模塊35擷取圖像。
圖9及圖10分別為本發(fā)明掃描裝置的成像示意圖及圖像感測(cè)模塊示意圖。圖像感測(cè)模塊35包括成像鏡片單元351、圖像面?zhèn)鞲衅?52、以及印刷電路板353,其中圖像面?zhèn)鞲衅?52可用圖像面?zhèn)鞲衅?area image sensor)來(lái)實(shí)施。圖像感測(cè)模塊35設(shè)置于框體31的兩側(cè)，并分別對(duì)應(yīng)圖像區(qū)域37。成像鏡片單元(lenses)351設(shè)置于文件36下方，用以將掃瞄光線(xiàn)聚焦至圖像面?zhèn)鞲衅?52上。印刷電路板353承載及電性連接圖像面?zhèn)鞲衅?52及圖像處理單元(圖未示)。圖9中，待掃描文件36可分配成四個(gè)圖像區(qū)域37,其各圖像區(qū)域37經(jīng)照射后，各圖像區(qū)域37圖像經(jīng)反射鏡(未繪制于本圖中)反射的反射光線(xiàn)361，經(jīng)由圖像感測(cè)模塊35的成像鏡片單元351成像于圖像面?zhèn)鞲衅?52上，再經(jīng)由印刷電路板353傳輸至外界。為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明掃描裝置的成像方式，以下參見(jiàn)圖8及圖11,其中圖
11為本發(fā)明掃描裝置的光路示意圖。圖中，取單個(gè)圖像區(qū)域37為說(shuō)明，圖像感測(cè)模塊35的圖像面?zhèn)鞲衅?52設(shè)置于圖像區(qū)域37的下方，圖像面?zhèn)鞲衅?52中心點(diǎn)至文件36垂直距離為d，圖像感測(cè)模塊35以水平方向?qū)ο蚍瓷溏R73;在不同應(yīng)用上，圖像感測(cè)模塊35能夠以不同的角度對(duì)向反射鏡73;反射鏡73可將圖像區(qū)域37的圖像以反射鏡73為對(duì)稱(chēng)，形成虛像，圖像感測(cè)模塊35擷取該虛像，轉(zhuǎn)成數(shù)字圖像信號(hào)。為能將圖像區(qū)域37的圖像完整地?cái)X取，其圖像感測(cè)模塊35的成像鏡片單元351的場(chǎng)視角及有效焦距依據(jù)下列方程式所決定
^/-cos- 0.15
其中，20為圖像感測(cè)模塊成像鏡片單元的場(chǎng)視角、-為反射鏡與待掃描文件之間的夾角、21為圖像區(qū)域的對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度、T為圖像感測(cè)模塊的圖像面?zhèn)鞲衅餮貓D像感測(cè)模塊取像鏡頭中心光軸至反射鏡表面的距離、d為圖像面?zhèn)鞲衅髦行狞c(diǎn)至文件底面的垂直距離、2Y為圖像面?zhèn)鞲衅饔行Ц袦y(cè)面的對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)、EFL為成像鏡片單元的有效焦距(effective focal length),說(shuō)明如圖11所示。
為便于了解本發(fā)明掃描裝置的圖像感測(cè)模塊取像鏡頭的場(chǎng)視角及有效焦距，以一個(gè)A4尺寸文件分配成四個(gè)圖像區(qū)域37為說(shuō)明，每個(gè)圖像區(qū)域37分割為均等尺寸，其每個(gè)圖像區(qū)域?yàn)?50 x 105mm(公厘)，其對(duì)角線(xiàn)2/ = 18L8ram ,垂直距離d為60mm，圖像面?zhèn)鞲衅?52至反射鏡73表面的距離T為96.5mm,使用500萬(wàn)像素的CCD、 2.5〃的圖像面?zhèn)鞲衅?52，其有效對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)為27 = 6.4畫(huà)，反射鏡73與水平夾角為30。，由式(l)計(jì)算得知，可選用場(chǎng)一見(jiàn)角為56°,有效焦距為6.018mm的成傳4竟片單元351。本實(shí)施例的場(chǎng)一見(jiàn)角滿(mǎn)足式(5)， EFL可由式(6)計(jì)算得知。
FOF = ^ = 28° >tan_1(.頁(yè)
￡7^丄=-=6.018ww
tan/9
在本實(shí)施例中，以A4尺寸文件為設(shè)計(jì)的掃描儀，依據(jù)本發(fā)明分配成像的掃描方法，對(duì)于不同的反射鏡33角度^及圖像感測(cè)模塊35位置，設(shè)計(jì)的成像鏡片單元351光學(xué)參數(shù)如表一
表一、第一實(shí)施例的不同應(yīng)用的參數(shù)表
第一應(yīng)用第二應(yīng)用第三應(yīng)用
d(mm)60.050.040.0
0 (deg.)304560
T(mm)96.5100.5114.7
6(deg.)from Eq(5)27.5621.8113.58
FOV564530
EFL(mm)6.0187,92012.834
框體最小高度(mm)110.290.067.6
參見(jiàn)圖8及圖12，其中圖12為本發(fā)明掃描裝置的圖像處理示意圖。當(dāng)掃描裝置進(jìn)行掃描時(shí)，驅(qū)動(dòng)光源模塊34產(chǎn)生光線(xiàn)以照射文件36，因文件36反射所產(chǎn)生的反射光線(xiàn)361分別通過(guò)圖像區(qū)域37而產(chǎn)生四個(gè)文件圖像354。文件圖像354經(jīng)由圖像感測(cè)模塊35轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號(hào)，各數(shù)字圖像信號(hào)再通過(guò)圖像處理模塊38進(jìn)行圖像處理，以輸出完整文件感測(cè)圖像信號(hào)355。圖像處理模塊38可包含梯形校正381或/及擇優(yōu)消去校正382。
其中，上述光源模塊34為冷陰極燈管(cold cathode fluorescent lamp)、發(fā)光二極管燈管及氙氣燈管中的一個(gè)。
參見(jiàn)圖13、 14、 15,其分別為本發(fā)明掃描裝置的第二實(shí)施例的立體圖、側(cè)視圖及俯視圖。掃描裝置具有框體71、透光板72、兩個(gè)反射鏡73、兩個(gè)光源才莫塊74及四個(gè)圖^象感測(cè)才莫塊75。其與第一實(shí)施例不同之處在于，四個(gè)圖像感測(cè)模塊75安排在掃描儀中心，反射鏡73設(shè)置于掃描儀兩側(cè)。該實(shí)施例中，透光板72設(shè)置于框體71上方，用以承載文件76。反射鏡73間隔設(shè)置于框體71內(nèi)，由底部分別朝框體71外側(cè)向外延伸，且反射鏡72與分配線(xiàn)711分配出四個(gè)圖像區(qū)域712。光源模塊74分別圍繞于圖像感測(cè)模塊75的上端部與框體71之內(nèi)，用以提供文件76光源，并具有反射片741,反射片741可將光源發(fā)出的光線(xiàn)聚集而投射于文件76,并以避免于反射鏡72上產(chǎn)生亮點(diǎn)。因第二實(shí)施例的掃描方式與圖像處理方式與第一實(shí)施例相同，在此不予贅述。其中，光源^^莫塊74若以L(fǎng)ED燈源實(shí)施，則如第16圖所示。
在本實(shí)施例中，以A3尺寸文件為設(shè)計(jì)的掃描儀，依據(jù)本發(fā)明分配成像的掃描方法，對(duì)于不同的反射鏡33角度^及圖像感測(cè)模塊35位置，設(shè)計(jì)的成像鏡片單元351光學(xué)參數(shù)如表二
表二、第二實(shí)施例的不同應(yīng)用的參數(shù)表
第一應(yīng)用第二應(yīng)用第三應(yīng)用
d(mm)60.050.040.0
0 (deg.)304560
T(mm)96.5100.5114,7
9(deg.) from Eq.(5)38.5830.5219.00
FOV786238
EFL(mm)3.9525.3269.293
框體最小高度(mm)136.8109.179.3
參見(jiàn)圖17及18,其分別為本發(fā)明掃描裝置的第三實(shí)施例的立體圖及圖像處理示意圖。掃瞄裝置具有框體81、透光板82、兩個(gè)反射鏡83、光源模塊84及三個(gè)圖像感測(cè)模塊85。第三實(shí)施例與第二實(shí)施例的差異在于以?xún)蓚€(gè)分配線(xiàn)811，反射鏡83與分配線(xiàn)811界定出六個(gè)圖像區(qū)域812。當(dāng)掃描文件時(shí)，驅(qū)動(dòng)光源模塊84產(chǎn)生光線(xiàn)以照射文件，并通過(guò)文件反射而分別通過(guò)圖像區(qū)域812而入射至對(duì)應(yīng)的圖像感測(cè)模塊85，使其產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的六個(gè)文件圖像851;圖像感測(cè)模塊85進(jìn)一步包含有傷透鏡組851,傷透鏡組851設(shè)置于圖像感測(cè)模塊85的成像鏡片單元(圖未示)與反射鏡83之間，fB透鏡組851可具有Y方向(橫向)的像曲修正，也可具X方向(縱向)的像曲修正，如第19圖所示。參見(jiàn)圖18及19,文件圖像851通過(guò)圖像處理模塊88合成處理后，輸出完整文件感測(cè)圖像信號(hào)855。 fB透鏡組851將式(l)的橫向放大倍率Mcx及式(2)的縱向放大的倍率McY，以非球面曲面設(shè)計(jì)，通過(guò)非球面光學(xué)設(shè)計(jì)，將角度與距離關(guān)系轉(zhuǎn)成僅為距離的關(guān)系。本實(shí)施例中也可不使用fB透鏡組851
16做梯形圖像校正，而使用圖像感測(cè)模塊進(jìn)行梯形校正881。
本實(shí)施例中，反射鏡83及圖像感測(cè)模塊84的位置關(guān)系，且光路行進(jìn)方式如圖ll所示。在本實(shí)施例中，以A3尺寸文件為設(shè)計(jì)的掃描儀，依據(jù)本發(fā)明分配成像的掃描方法，對(duì)于不同的反射鏡85角度^及圖像感測(cè)模塊86位置，設(shè)計(jì)的成像鏡片單元351光學(xué)參數(shù)如表三
表三、第三實(shí)施例之不同應(yīng)用的參數(shù)表
第一應(yīng)用第二應(yīng)用第三應(yīng)用
d(mm)60.050.040.0
0 (deg.)304560
T(mm)89.491.694.3
0(deg.) from Eq.(5)32.1825.7016.95
FOV665234
EFL(mrrO4.9276.56110.467
框體最小高度(mm)116.194.068.6
歸納上述，本發(fā)明掃描裝置的功效在于通過(guò)圖像感測(cè)模塊直接接收反射光線(xiàn)，并通過(guò)圖像處理模塊處理計(jì)算而合并成文件感測(cè)圖像，不需利用導(dǎo)軌帶動(dòng)以?huà)呙栉募虼思涌鞉呙杷俣取?br> 本發(fā)明掃描裝置的另外功效在于因圖像感測(cè)模塊不需利用導(dǎo)軌帶動(dòng)以?huà)呙栉募?，因此避免?dǎo)軌產(chǎn)收震動(dòng)而引響掃描質(zhì)量。
本發(fā)明掃描裝置的再另外功效在于通過(guò)反射鏡將文件虛像成像以增加成l象距離，進(jìn)而縮小場(chǎng)一見(jiàn)角，而能掃描具有皺折的文件。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇，而對(duì)其進(jìn)行的等效修改或變更，均應(yīng)包含于權(quán)利要求的范圍中。
1權(quán)利要求
1、一種分配成像的掃描方法，用于掃描裝置，該掃描裝置具有至少一個(gè)光源模塊、多個(gè)反射鏡、多個(gè)圖像感測(cè)模塊、以及圖像處理模塊，該分配成像的掃描方法包含下列步驟把文件分配成多個(gè)圖像區(qū)域；設(shè)置所述反射鏡及所述圖像感測(cè)模塊于相對(duì)應(yīng)的所述圖像區(qū)域內(nèi)；啟動(dòng)所述光源模塊照射每個(gè)所述圖像區(qū)域的所述文件，并分別形成文件圖像；通過(guò)所述反射鏡反射所述文件圖像至所述圖像感測(cè)模塊；通過(guò)所述圖像感測(cè)模塊轉(zhuǎn)換所述文件圖像為數(shù)字圖像信號(hào)；以及通過(guò)所述圖像處理模塊處理所述數(shù)字圖像信號(hào)，使其成為完整文件感測(cè)圖像信號(hào)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分配成像的掃描方法，其特征在于所述圖像處 理模塊以梯形校正的方式校正所述數(shù)字圖像信號(hào)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的分配成像的掃描方法，其特征在于所述梯形校 正的方式校正橫向梯形圖像，該橫向梯形圖像定義各平行于所述橫向梯形圖 像的底邊及頂邊的像素組為一列，并滿(mǎn)足下列條件其中，2p為所述橫向梯形圖像的底邊長(zhǎng)、Cx為所述列距離所述橫向梯形 圖像的底邊的距離、2q為所述橫向梯形圖像的頂邊長(zhǎng)、h為所述橫向梯形圖 像的高度、Mcx為橫向數(shù)據(jù)點(diǎn)間距離放大的倍率。
4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的分配成像的掃描方法，其特征在于所述梯形校 正的方式校正縱向梯形圖像，該縱向梯形圖像定義各平行于所述縱向梯形圖 像的底邊及頂邊的像素組為一列，并滿(mǎn)足下列條件<formula>formula see original document page 2</formula>其中，2p為所述縱向梯形圖像的底邊長(zhǎng)、CY為所述列距離所述縱向梯形圖像的底邊的距離、2q為所述縱向梯形圖像的頂邊長(zhǎng)、h為所述縱向梯形圖 像的高度、McY為橫向數(shù)據(jù)點(diǎn)間距離放大的倍率。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分配成像的掃描方法，其特征在于所述圖像處 理模塊通過(guò)擇優(yōu)消去校正方式校正合并所述數(shù)字圖像信號(hào)所產(chǎn)生的重復(fù)圖像。
6、 一種掃描裝置，包含 框體；多個(gè)反射鏡，間隔設(shè)置于所述框體內(nèi)，以分配出多個(gè)圖像區(qū)域；光源模塊，包含至少一個(gè)光源，設(shè)置于所述框體內(nèi)；多個(gè)圖像感測(cè)模塊，設(shè)置于所述框體內(nèi)，并分別將多個(gè)對(duì)應(yīng)所述圖像區(qū) 域的文件圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號(hào)；以及圖像處理模塊，接收多個(gè)圖像感測(cè)模塊的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行圖像處理；其中所述光源照射文件，依據(jù)所述圖像區(qū)域分別產(chǎn)生所述文件圖像，所 述各文件圖像分別通過(guò)所述反射鏡反射而入射至所述圖像感測(cè)模塊，且所述 文件圖像經(jīng)由所述圖像感測(cè)模塊轉(zhuǎn)換成多個(gè)數(shù)字圖像信號(hào)，所述各數(shù)字圖像 信號(hào)通過(guò)所述圖像處理模塊進(jìn)行圖像處理，以輸出完整文件感測(cè)圖像信號(hào)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的掃描裝置，其特征在于所述光源為冷陰極燈管、 發(fā)光二極管燈管及氙氣燈管中的一個(gè)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的掃描裝置，其特征在于所述圖像處理模塊還進(jìn) 一步具有梯形校正功能，可將所述文件圖像的所述數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行梯形校 正。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的掃描裝置，其特征在于所述圖像感測(cè)模塊進(jìn)一 步包括圖像感測(cè)單元及成像鏡片單元。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的掃描裝置，其特征在于所述成像鏡片單元的 場(chǎng)視角及其有效焦距滿(mǎn)足下列方程式 <formula>formula see original document page 3</formula>其中，20為所述圖像感測(cè)模塊的成像鏡片單元的場(chǎng)視角、^為所述反射鏡與所述文件之間的夾角、21為所述圖像區(qū)域的對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度、T為所述圖像感測(cè)模塊的所述圖像感測(cè)單元沿所述圖像感測(cè)模塊:取像鏡頭中心光軸至所述反射鏡表面的距離、d為所述圖像感測(cè)單元中心點(diǎn)至所述文件底面的垂直距 離、2Y為所述圖像感測(cè)單元的有效感測(cè)面的對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度、EFL為所述成像鏡 片單元的有效焦距。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的掃描裝置，其特征在于所述圖像感測(cè)單元為 圖像面?zhèn)鞲衅鳌?br> 12、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的掃描裝置，其特征在于所述成像鏡片單元還 具有傷透鏡組，該fB透鏡組用以將所述反射鏡所反射的所述文件圖像進(jìn)行梯 形校正。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種分配成像的掃描方法及運(yùn)用該方法的掃描裝置，分配成像的掃描方法將待掃描的文件，分配成多個(gè)圖像區(qū)域，將各區(qū)域成像取像后合成完整文件感測(cè)圖像，其運(yùn)用于掃描裝置，該掃描裝置于框體中包含多個(gè)反射鏡、多個(gè)光源模塊及多個(gè)圖像感測(cè)模塊。反射鏡間隔設(shè)置于框體內(nèi)并對(duì)應(yīng)于多個(gè)圖像區(qū)域；光源模塊照射圖像區(qū)域以產(chǎn)生文件圖像，經(jīng)由相對(duì)應(yīng)的圖像感測(cè)模塊進(jìn)行取像而轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號(hào)，再通過(guò)圖像處理單元圖像處理成完整文件感測(cè)圖像信號(hào)。據(jù)此，本發(fā)明的應(yīng)用分配成像方法的掃描裝置可快速完成文件掃描。
文檔編號(hào)H04N1/04GK101668102SQ200810214978
公開(kāi)日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2008年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月3日
發(fā)明者林清源, 汪康生 申請(qǐng)人:一品光學(xué)工業(yè)股份有限公司