專利名稱：掃描儀及其方法
技術領域：
本發明是有關于一種掃描儀及其方法，且特別是有關于一種具有可作反饋控制的動力源的掃描儀及其方法。
背景技術：
隨著科技的進步，掃描儀逐漸成為人們不可或缺的影像擷取裝置。馬達更是驅動光感測組件進行影像擷取的重要裝置。由于直流馬達具備了小體積、低噪音、低消耗功率以及低成本等多項優點，因此，以直流馬達為基礎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為基礎的掃描儀結構示意圖。掃描儀100包括掃描平臺110、光學模塊120、直流馬達130以及特殊應用集成電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)140。直流馬達130是以勻速驅動光學模塊120移動，同時由光學模塊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110上的待掃描文件111進行多條掃描線的影像擷取。直流馬達130具有編碼器132用來輸出位置反饋信號PF。ASIC 140根據位置反饋信號PF控制直流馬達130，用來對光學模塊120的移動作精密的定位。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130定速控制上的稍微變化，會使得不同的掃描線曝光時間不一致。如圖1B所示，掃描儀100是利用位置反饋信號PF的觸發來決定光感測組件感測待掃描文件111的曝光時間T1、T2、T3。當直流馬達130驅動光學模塊120的速度為預設的定速時，感測一條掃描線的曝光時間設為T1＝t2-t0；當直流馬達130驅動光學模塊120感測某一條掃描線的速度比預設的定速稍快時，感測此條掃描線的曝光時間設為T2＝t1-t0；而當直流馬達130驅動光學模塊120感測某一條掃描線的速度比預設的定速稍慢時，感測此條掃描線的曝光時間設為T3＝t3-t0。由于不同掃描線的曝光時間T1、T2、T3不一致，并根據公式曝光量＝待掃描文件111的光密度(Light Density)×光感測組件的響應系數(Responsibility)×曝光時間×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。
請參考圖1C，其顯示美國專利案案號6037584所揭露的以直流馬達為基礎的掃描儀線路框圖。由于待掃描文件111的光密度以及光感測組件的響應系數在整個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，此專利案動態調整AFE增益值來補償曝光時間的不一致，使得每一條掃描線的曝光量一致。
掃描儀150利用直流馬達160驅動光學模塊170來掃描待掃描文件(未顯示于圖中)。直流馬達160具有編碼器162，用來輸出位置反饋信號PF至ASIC 180的定時器182。曝光控制單元184根據位置反饋信號PF，控制光學模塊170中CCD 172感測待掃描文件每一條掃描線的曝光時間。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以及定時器182的控制，動態調整模擬放大單元174的AFE增益值，以補償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態調整AFE增益值，必須在ASIC 180中加入增益控制單元186等的復雜線路，而且AFE增益補償是根據前一條掃描線的曝光量誤差來補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，以致無法作出準確的補償。另外，此種模擬信號補償的線性度也較差。

發明內容
有鑒于此，本發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資料進行數字增益補償，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。
根據本發明的目的，提出一種掃描儀，其包括光學模塊、動力源、數字增益單元以及定時器。光學模塊包括光感測組件，用來感測待掃描文件的多條掃描線，且光學模塊輸出數字元影像資料。動力源是用來驅動光學模塊，且動力源具有位置偵測裝置，用來輸出對應光學模塊的位置反饋信號。數字元增益單元是用來對數字元影像資料進行數字增益。定時器是用來根據位置反饋信號控制數字元增益操作，以動態補償每一條掃描線的曝光量差異。
定時器是根據位置反饋信號計算感測每一條掃描線的曝光時間，并控制數字元增益操作，以動態補償每一條掃描線的曝光量差異。因此，利用數字元增益單元對影像資料進行后處理的曝光量補償，可達到穩定的掃描影像品質。
根據本發明的目的，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。本方法的步驟簡述如下設定K值為1；驅動光學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；根據光學模塊感測第K條掃描線的第K曝光時間，對第K影像資料進行數字增益，以補償第K曝光時間；以及判斷K值是否小于N，若K值小于N，則K值累加1，并回到驅動光學模塊的步驟。
動力源驅動光學模塊至第K位置，并由動力源輸出對應第K位置的第K位置反饋信號。動力源驅動光學模塊至對應待掃描文件的第K+1位置，并由動力源輸出對應第K+1位置的第K+1位置反饋信號。光學模塊通過第K位置反饋信號對第K條掃描線進行曝光，并通過第K+1位置反饋信號對該第K條掃描線結束曝光。或者動力源帶動待掃描文件到對應光學模塊的第K位置，并由動力源輸出對應第K位置的第K位置反饋信號。動力源驅動待掃描文件到對應光學模塊的第K+1位置，并由動力源輸出對應第K+1位置的第K+1位置反饋信號。光學模塊通過第K位置反饋信號對第K條掃描線進行曝光，并通過第K+1位置反饋信號對第K條掃描線結束曝光。第K曝光時間由第K位置反饋信號以及第(K+1)位置反饋信號決定。因此，利用數字元增益的后處理方式，可補償每一條掃描線的曝光量，提高掃描影像品質。
為讓本發明的上述目的、特征、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式作詳細說明。


圖1A顯示已知以直流馬達為基礎的掃描儀結構示意圖；圖1B顯示圖1A中CCD曝光時序控制圖；圖1C顯示美國專利案案號6037584所揭露的以直流馬達為基礎的掃描儀線路框圖；圖2顯示依照本發明一較佳實施例掃描儀的結構示意圖；以及圖3顯示依照本發明一較佳實施例的掃描方法流程圖。
具體實施例方式
本發明的主要特點在于以直流馬達為動力源的掃描儀中，采用后處理的方式對光感測組件所擷取到的影像資料進行數字增益，補償光感測組件感測每一條掃描線的曝光時間差異，以達到影像品質一致的目的。
請參考圖2，其顯示依照本發明一較佳實施例掃描儀的結構示意圖。掃描儀200包括掃描平臺210、光學模塊220、直流馬達230以及ASIC 240。掃描平臺210用來承載待掃描文件211(以反射式文件為例)。光學模塊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發射感測光L。感測光L經由待掃描文件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)條掃描線(未顯示于圖中)，并輸出對應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進行AFE增益，并輸出對應每一條掃描線的數字元影像資料Di。
直流馬達230是用來經由時序帶(Timing Belt)232驅動光學模塊220。直流馬達230具有編碼器234，且編碼器234輸出對應光學模塊220相對位置的位置反饋信號PF。另外，ASIC 240包括數字增益單元241、定時器242以及影像處理單元243。數字增益單元241是用來對AFE增益單元228輸出的數字元影像資料Di進行數字增益。本發明的數字增益操作，是在于已知補償同一條掃描線的像素響應不均勻(Pixel Response Non-uniformity，PRNU)操作之前，對不同掃描線之間的曝光量差異進行數字補償。
定時器242根據位置反饋信號PF，計算光感測組件226感測每一條掃描線的曝光時間，并控制數字元增益操作，以動態補償不同掃描線之間的曝光量差異。本發明的重點在于不使用已知的AFE增益來補償每一條掃描線的曝光時間差異，而是利用后處理的數字元增益方式，在影像資料Di送至影像處理單元243進行處理之前，補償每一條掃描線的曝光量差異。因而，不會有已知補償延遲的問題產生。數字增益單元241與定時器242以如圖2所示，設置在平臺式掃描儀200的機座上，也可以設置在光學模塊220上。
請參考圖3，其顯示依照本發明一較佳實施例的掃描方法流程圖。首先，在步驟300，設定K值為1，其中K為正整數。接著，在步驟310，利用直流馬達230驅動光學模塊220感測待掃描文件211的第K條掃描線，并輸出對應的第K影像資料。直流馬達230是驅動光學模塊220移動至第K位置，且編碼器234輸出對應第K位置的第K位置反饋信號PF。光學模塊220根據第K位置反饋信號PF，感測待掃描文件211的第K條掃描線。
在步驟320，根據光學模塊220感測第K條掃描線的第K曝光時間T(k)，對第K影像資料進行數字增益操作，以補償第K條掃描線的曝光量。由ASIC240的定時器242根據第K位置反饋信號以及第(K+1)位置反饋信號，計算第K曝光時間T(K)，并控制第K條掃描線的數字增益值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，則完成掃描動作。
如上所述，本發明雖以反射式的待掃描文件211及直流馬達230為例作說明，然本發明也可適用于透射式的待掃描文件，以及其它動力源，例如是步進馬達。另外，上述的較佳實施例中，是以平臺式掃描儀為例作說明，然本發明也可以適用于饋紙式掃描儀(Sheet-fed Scanner)，由馬達帶動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字元增益方式，來補償每一條掃描線的曝光量差異，達到穩定的掃描影像品質，因此不脫離本發明的技術范圍。
根據上述的較佳實施例，本發明的掃描儀有下列幾個優點1.利用數字元的后處理方式，來調整感測每一條掃描線所需補償曝光量變化的增益值，可提高掃描影像品質且其線性度較佳。
2.利用數字元增益的后處理方式，來補償每一條掃描線的曝光量差異，可提高掃描影像品質且不會有已知補償延遲的問題產生。
3.利用數字元的補償方式，提高掃描影像品質，不僅可以實施例中ASIC硬件的方式來控制，也可以計算機軟件處理方式來進行，在設計上具有較佳的彈性。
綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其并非用來限定本發明，任何熟習本領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本發明的保護范圍當以權利要求書的內容為準。
附圖標號說明100、150、200掃描儀110、210掃描平臺111、211待掃描文件120、170、220光學模塊130、160、230直流馬達132、162、234編碼器140、240ASIC172CCD174模擬放大單元182、242定時器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時序帶241數字增益單元243影像處理單元
權利要求
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射一感測光；一光學模塊，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，并據此輸出一對應的數字元影像資料；一動力源，用來使所述光學模塊與所述待掃描文件產生一相對移動，所述動力源包括一位置偵測裝置，用來偵測所述光學模塊與所述待掃描文件的一相對位置并據此輸出對應的一位置反饋信號；一數字增益單元，用來對所述數字元影像資料進行數字增益處理；以及一定時器，用來根據所述位置反饋信號控制所述數字元增益處理，以動態補償所述這些掃描線的曝光量。
2.如權利要求1所述的掃描儀，其特征在于，所述定時器是根據所述位置反饋信號計算感測所述這些掃描線的一曝光時間，并根據所述曝光時間控制所述數字元增益處理，以動態補償所述這些掃描線的曝光量差異。
3.如權利要求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.如權利要求1所述的掃描儀，其特征在于，所述掃描儀為一平臺式掃描儀，還包含一承載所述待掃描文件的一掃描平臺，且所述動力源驅動所述光學模塊對所述待掃描文件產生所述相對移動。
9.如權利要求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，且所述動力源驅動所述饋紙裝置以帶動所述待掃描文件對所述光學模塊產生所述相對移動。
10.如權利要求1所述的掃描儀，其特征在于，所述動力源為一直流馬達。
11.如權利要求1所述的掃描儀，其特征在于，所述動力源為一步進馬達。
12.如權利要求1所述的掃描儀，其特征在于，所述數字增益單元及所述定時器是設置在所述光學模塊上。
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、一光學模塊以及一動力源，所述光學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，所述動力源是用來使所述光學模塊與所述待掃描文件產生一相對移動；并根據所述光學模塊與所述待掃描文件的一相對位置輸出對應的一位置反饋信號，所述方法包括設定一K值為1；所述光學模塊通過所述相對移動感測所述待掃描文件的第K條掃描線，并輸出對應的第K影像資料；所述光學模塊感測所述第K條掃描線的第K曝光時間；以及根據所述第K曝光時間對所述第K影像資料進行數字增益處理，以補償所述第K條掃描線的曝光量。
14.如權利要求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，并回到所述光學模塊感測所述待掃描文件的第K條掃描線的步驟。
15.如權利要求13所述的方法，其特征在于，在所述光學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；所述動力源驅動所述光學模塊到對應所述待掃描文件的第K位置，并由所述動力源輸出對應所述第K位置的第K位置反饋信號；所述動力源驅動所述光學模塊到對應所述待掃描文件的第K+1位置，并由所述動力源輸出對應所述第K+1位置的第K+1位置反饋信號；以及所述光學模塊通過所述第K位置反饋信號對所述第K條掃描線進行曝光，并通過所述第K+1位置反饋信號對所述第K條掃描線結束曝光。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于，所述第K曝光時間由所述第K位置反饋信號以及所述第(K+1)位置反饋信號決定。
17.如權利要求13所述的方法，其特征在于，在所述光學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；所述動力源帶動所述待掃描文件到對應所述光學模塊的第K位置，并由所述動力源輸出對應所述第K位置的第K位置反饋信號；所述動力源驅動所述待掃描文件到對應所述光學模塊的第K+1位置，并由所述動力源輸出對應所述第K+1位置的第K+1位置反饋信號；以及所述光學模塊通過所述第K位置反饋信號對所述第K條掃描線進行曝光，并通過所述第K+1位置反饋信號對所述第K條掃描線結束曝光。
18.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述第K曝光時間由所述第K位置反饋信號以及所述第(K+1)位置反饋信號決定。
19.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述數字增益處理提供對應第K條掃描線的第K增益值，且所述第K增益值與所述第K曝光時間的乘積為一固定值。
全文摘要
掃描儀包括光學模塊、動力源、數字增益單元以及定時器。光學模塊包括光感測組件，用來感測待掃描文件的N條掃描線，且光學模塊輸出數字元影像資料。動力源用來驅動光學模塊，且動力源具有位置偵測裝置，用來輸出對應光學模塊的位置反饋信號。數字元增益單元用來對數字元影像資料進行數字增益。定時器根據位置反饋信號控制數字元增益操作。設定K值為1；驅動光學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；計算光學模塊感測第K條掃描線的第K曝光時間，并對第K影像資料進行數字增益；以及判斷K值是否小于N，若K值小于N，則K值累加1，并回到驅動光學模塊的步驟。
文檔編號H04N1/04GK1708087SQ20041002508
公開日2005年12月14日 申請日期2004年6月10日 優先權日2004年6月10日
發明者許明福, 許四福, 許弘毅, 陳星嘉 申請人:虹光精密工業(蘇州)有限公司