CN1395216A - 可自动定位影像读取装置的光学扫描仪 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种可自动定位影像读取装置的光学扫描器，是利用一驱动装置同时驱动第一、第二移动装置以二比一的速度及平行于文件的方向移动。其中第一移动装置内部设有第一反射镜，第二移动装置内部分别设有第二、三反射镜，文件影像经过上述三个反射镜的反射后朝平行于引导路径的方向射出，再通过镜头的会聚使文件影像成像于影像扫描系统上。其中在第二/第三反射镜的适当位置处设有一传感标记，当驱动装置驱动第二移动装置使得其内部的第二/第三反射镜的传感标记进入镜头与扫描文件之间所形成的光锥时，影像扫描系统将可以感测到该标记并推断出影像读取装置的位置。

Description

可自动定位影像读取装置的光学扫描仪

技术领域：

本发明是有关于一种光学扫描仪，特别是有关于一种可以自动定位影像读取装置位置的光学扫描仪。

背景技术：

光学扫描仪是一种利用光电转换原理，将扫描对象的影像转换成数字信号的计算机周边产品。其扫描方式主要是利用扫描光源照射在扫描文件上，再利用影像扫描系统(例如CCD)扫描文件影像，最后再通过光电转换原理将影像信号转换成数字信号输出至计算机进行处理。

请参阅图1A，是公知技术光学扫描仪的示意图。包括一透明材料的文稿承载板10，其上方是可以承载扫描文件11，其下方则设有一影像读取装置用来读取文件11的影像数据。

请参阅图1B，该影像读取装置是由一驱动装置12、一第一移动装置13、一第二移动装置14以及一影像扫描系统15组成，驱动装置12设有一引导路径16以及一动力源(图中未示)，该引导路径16可以是二平行于扫描文件11的导轨，而动力源则为一步进马达可驱动影像读取装置进行扫描，上述第一、第二移动装置13、14是分别设于驱动装置12的引导路径16，并通过步进马达的驱动使其可以在引导路径16上同方向进行往复移动。其中第一移动装置13设有一扫描光源17以及一第一反射镜18，第二移动装置14设有第二反射镜19以及第三反射镜20，该扫描光源17可以扫描置于承载板10上方文件11的影像，而第一反射镜18则可以接收文件11所反射的影像，并朝平行于扫描文件11的方向(正X方向)射出；第二移动装置14的第二反射镜19则是用来接收第一反射镜18所射出的文件影像并将该影像反射至第三反射镜20，当第三反射镜20接收到文件影像之后，会再次地将该影像以平行于扫描文件11的方向(负X方向)射出，而所射出的文件影像最后将通过镜头21会聚于影像扫描系统15(例如CCD)上，并进行文件影像数据的读取。

对于扫描仪所扫描的文件11宽度，A4宽度为210mm，A3宽度为297mm，但是一般扫描仪所使用的影像扫描系统15长度通常在40mm到60mm之间，因此如果要让范围较大的文件影像能够被范围较小的影像扫描系统15完全读取，其必须要通过上述三个反射镜18、19、20以及镜头21所提供的光程AB，才能够将文件影像会聚在影像扫描系统15之上(如图2所示)。由于扫描仪的光程AB必须保持一定，因此第一移动装置13的移动速度必须为第二移动装置14的二倍，且在扫描时第一移动装置13必须是从扫描起始位置向扫描终点位置移动，而第二移动装置14必须是从扫描中间位置向扫描终点位置移动，如此一来，第一、第二移动装置13、14才可以在同一时间到达扫描终点位置。

但是扫描仪的影像读取装置在进入扫描起始位置进行正式扫描之前，通常会先进行扫描校正的动作，包括对位置、色饱和度、明暗度以及方向进行校正等，由于这些校正动作必须是在影像读取装置进入扫描起始位置之前完成，因此影像读取装置的扫描起动点必须是在扫描起始位置之前的适当距离处，影像读取装置从扫描起动点的位置开始起动并经过一段距离的扫描校正后，将会到达扫描起始位置并正式对文件进行扫描。

从上一段说明可知，影像读取装置要能够进行影像扫描，必须要让控制扫描仪内部的韧体感测到影像读取装置到达扫描起动点的位置，才能够对文件进行影像扫描。请再参阅图1A、图1B，因此公知技术的扫描仪主要是在其内部前端靠近起动点的位置处装设一传感器22，该传感器22是由一发射端和一接收端组成的，又第一移动装置13在与传感器22相对应的位置处设有一档片23，当扫描仪在进行文件11扫描时，是先通过驱动装置12控制影像读取装置向负X方向移动，直到第一移动装置13的档片23插入传感器22之中，并阻断发射端与接收端之间的信号传输之后，才由驱动装置12控制影像读取装置向正X方向移动并执行扫描校正动作，直到第一移动装置13到达扫描起始位置时才进行正式的文件扫描。

但由于公知技术是用传感器感测第一移动装置的档片来判断影像读取装置的位置，使得扫描仪的制造成本提高，此外利用传感器判断影像读取装置不但准确性低且判断速度较慢，因此如何发明一种不需要通过传感器就可以直接判断影像读取装置的位置，以降低扫描仪制造成本和提高位置判断的准确性，为从事扫描仪制造研发人员首要解决的任务。

发明内容：

本发明的主要目的在于提供一种可自动定位影像读取装置的光学扫描仪，可以不需要通过传感器就可以判断出影像读取装置的位置，因此可降低扫描仪的制造成本。

本发明的次要目的在于提供一种可自动定位影像读取装置的光学扫描仪，可以更快速、正确判断出影像读取装置的位置，以获得质量更高的光学扫描仪。

本发明的具有可自动定位影像读取装置的光学扫描仪，包括一透明承载板上方可承载扫描文件，下方则设有一驱动装置可驱动影像读取装置扫描文件影像，该影像读取装置包括一第一移动装置、一第二移动装置、一镜头以及一影像扫描系统。其中第一移动装置是设于扫描起始位置而第二移动装置则是设于扫描中间位置，且驱动装置是以二比一的速度同时驱动第一、第二移动装置，以同向且平行于文件的方向进行文件扫描。其中在第一移动装置内部是设有第一反射镜，在第二移动装置内部是设有第二、三反射镜，其中第一反射镜可以将文件影像以平行于扫描文件的方向射出，并经过第二、三反射镜反射之后再次地将文件影像以平行于扫描文件的方向射出，最后再经过镜头的会聚使文件影像成像于影像扫描系统之上，以进行文件影像的读取。

其中文件影像从文件射出经过三个反射镜的反射进入镜头的范围称为“光锥”，但由于扫描时第一移动装置与第二移动装置的移动速度为二比一，因此光锥的形状将维持一定，且第一反射镜与透镜间的距离保持不变，但是第二、第三反射镜的位置则会随着第二移动装置的移动而改变。因此本发明主要利用第二反射镜(或第三反射镜)在光锥的位置，与第二移动装置在引导路径位置上的相互对应关系，将影像读取装置的确实位置推断出来。其实施方式是在第二反射镜(或第三反射镜)表面设置一传感标记，当传感标记因为驱动装置驱动影像读取装置而进入光锥时，影像扫描系统可以立即感测出该传感标记，再由传感标记的位置对应出影像读取装置在引导路径中的位置。

因此，本发明的可自动定位影像读取装置的光学扫描仪，并不需要设置传感器就可以立即将影像读取装置的位置判断出来，不仅可以降低生产成本且可以更快速、更准确地方式判断出影像读取装置的实际位置。

附图说明：

为使贵审查委员能对本发明的目的、特征及功效有更进一步的了解与认同，现配合附图详细说明如下：

图1A、图1B为公知的光学扫描仪的示意图；

图2为文件影像在影像读取装置内部的光程路径图；

图3A、图3B为本发明的可自动定位影像读取装置的光学扫描仪示意图；

图4为本发明的影像读取装置的光锥示意图；

图5为线性光源照射在扫描文件的亮度分布图；

图6A为在第二反射镜表面设置传感标记的示意图；

图6B为第二反射镜表面的亮度分布图；

图7为本发明的光学扫描仪的扫描方法流程图。

附图标记说明：

10：承载板          11：文件

12：驱动装置        13：第一移动装置

14：第二移动装置    15：影像扫描系统

16：引导路径        17：扫描光源

18：第一反射镜      19：第二反射镜

20：第三反射镜      21：镜头

22：传感器          23：档片

30：传感标记

具体实施万式：

本发明是一种可自动定位影像读取装置的光学扫描仪，主要是利用影像读取装置内部的反射镜在光锥中的位置，判断出影像读取装置在扫描路径中的实际位置，其实施方式将通过下列文章加以说明。

请参阅图3A、图3B，是本发明的可自动定位影像读取装置的光学扫描仪示意图。是由一文稿承载板10a、一驱动装置12a以及一影像读取装置组成。该文稿承载板10a是透明材料(例如玻璃或压克力)，上方设有扫描文件11，下方设有影像读取装置，并通过驱动装置12a的驱动进行文件11扫描。该驱动装置12a可提供影像读取装置一平行于扫描文件11的引导路径16a，该引导路径16a是包括二平行的导轨以及一步进马达(图中未示)，步进马达是做作为驱动装置12a的动力源用来驱动影像读取装置进行扫描。该影像读取装置是包括一第一移动装置13a、一第二移动装置14a、一镜头21a以及一影像扫描系统15a，由于其在结构上以及扫描的动作方式均与公知技术相同，因此不再对这部分进行描述，并在相同的元件符号后方加上“a”以示区别。其中，本发明光学扫描仪与公知技术间的最大区别在于，本发明不需要设置传感器和档片就可以判断出影像读取装置的位置，其实施方式说明如下。

请参阅图4，为影像读取装置的光椎示意图。在此先对“光锥”这个名词进行定义，在本文中所指的光锥指的是文件影像由文件11下方发出，经过第一、第二以及第三反射镜18a、19a、20a的反射后到达镜头21a的距离。在整个影像扫描的过程中，无论影像读取装置移动到任何位置光锥的形状始终维持一定，但是第二、第三反射镜19a、20a在光锥中位置却会随着第二移动装置14a的移动而改变。以第二反射镜19a为例，在扫描过程中，第二移动装置14a在引导路径12a中的位置以及第二反射镜19a在光锥中所对应的位置均是唯一的(即一对一的对应)。此外，由第二移动装置14a的位置也可以计算出第一移动装置13a的位置，因此本发明对于影像读取装置的位置判断，可以通过第二反射镜14a在光锥中的位置经过计算后对应出来。

请参阅图5，为线性光源照射扫描文件的亮度分布图。该亮度分布图在经过反射镜的反射后其形状也大致相同。请参阅图6A，本发明的主要特征在于第二反射镜19a的至少一侧表面(B`处)设有一传感标记30，该传感标记30必须是在第二反射镜19a所形成的亮度分布区范围内，且其颜色以非感光颜色为最好(例如黑色)，当驱动装置12a驱动影像读取装置在扫描仪的引导路径16a中来回移动时，第二移动装置14a内部的第二反射镜19a也会在光锥中来回移动，当设于B`的传感标记30一进入光锥的范围内，影像扫描系统15a会立即产生感测到该处的亮度产生明显的变化(如图6B所示)，并计算出第二反射镜19a目前的位置所在，同时进一步的将第二移动装置14a以及第一移动装置13a的位置推算出来。

因此本发明可以将扫描仪在进入扫描起始位置之前所需要的校正距离计算出来，并依据该校正距离推出扫描仪的扫描起动点，最后再推断出影像读取装置在该位置时第二反射镜19a在光锥中所对应的位置。此时便可将传感标记30设在第二反射镜19a表面且恰好要进入光锥范围的位置处，如此一来，不论影像读取装置在引导路径16a上的任何位置，只要扫描仪一启动，驱动装置12a就驱动影像读取装置向负X方向(扫描起动点方向)移动，一直到影像扫描系统15a感测到传感标记30时，则表示影像读取装置到达扫描的起动点，此时便可以控制影像读取装置转向并进行扫描校正工作，当扫描校正工作完成之后，影像读取装置也恰好到达扫描起始位置，扫描仪便可以正式开始进入扫描区进行文件影像扫描的工作。

请参阅图7所示，为本发明的光学扫描仪的扫描方法流程图。其步骤包括：首先驱动读取装置向负X方向移动直到影像扫描系统感测到传感标记(71)；再驱动读取装置向正X方向移动至扫描仪的校正位置，其中在该校正位置处是设有黑白相间的校正板(72)；记录传感标记与校正位置的像素(pixel)差距并储存于内存中(73)；驱动读取装置进入扫描区并进行影像扫描工作(74)；驱动读取装置复位，并依据步骤(73)的像素差距寻找扫描起动点(75)。

综上所述，本发明的光学扫描仪由于本身可以通过感测第二反射镜在光锥中的位置，进而推断出影像读取装置在引导路径中的位置，其对于影像读取装置的位置判断并不需要通过类似公知技术的传感器以及档片的设计，因此可以大幅地降低扫描仪的制造成本。此外，本发明是利用感测第二反射镜在光锥中的位置，自动地将影像读取装置的位置推断出来，其判断的速度与准确性均比公知技术高，因此可以提高光学扫描仪的扫描质量。又本发明也可以将传感标记设在第三反射镜上，其原理与方法均与设在第二反射镜相同，因此不再描述。

当然，以上所述的仅为本发明的可自动定位影像读取装置的光学扫描仪的实施例，其并非用来限制本发明的实施范围，任何熟悉该项技术的人在不违背本发明的精神所做的修改均应属于本发明的范围，因此本发明的保护范围以权利要求书为依据。

Claims (10)

1.一种可自动定位影像读取装置的光学扫描器，其特征为：包括：

一驱动装置，是一平行于扫描文件的引导路径；

一第一移动装置，是设于该引导路径上并受到驱动装置所驱动，其内部设有第一反射镜可以将文件影像反射并以平行于引导路径的方向射出；

一第二移动装置，是设于该引导路径上并受到驱动装置以同向且低于第一移动装置一半速率驱动，其内部设有第二、三反射镜可反射第一反射镜所传送的文件影像，并再次将文件影像朝平行于引导路径的方向射出；以及

一影像扫描系统，是利用一镜头将第三反射镜所反射的影像会聚于影像扫描系统上以进行文件影像扫描；

其中影像读取装置在镜头与扫描文件之间所形成的锥形取样范围为“光锥”，而在第二移动装置内部至少有一个反射镜表面设有一传感标记，当传感标记因为驱动装置的移动而进入光锥时，该影像扫描系统可以由对该传感标记的感测推断出影像读取装置的位置所在。

2.如权利要求1所述的可自动定位影像读取装置的光学扫描器，其特征为：该影像读取装置设在一透明的文稿承载板的下方，且在该文稿承载板的上方放置扫描文件。

3.如权利要求1所述的可自动定位影像读取装置的光学扫描器，其特征为：该驱动装置所提供的引导装置为二平行于扫描文件的导轨。

4.如权利要求1所述的可自动定位影像读取装置的光学扫描器，其特征为：该驱动装置是利用一步进马达作为扫描的动力源。

5.如权利要求1所述的可自动定位影像读取装置的光学扫描器，其特征为：第一移动装置还包括一线性光源作为扫描文件时的光源。

6.如权利要求1所述的可自动定位影像读取装置的光学扫描器，其特征为：该传感标记是设在第二移动装置的第二反射镜上。

7.如权利要求1所述的可自动定位影像读取装置的光学扫描器，其特征为：该传感标记是设在第二移动装置的第三反射镜上。

8.如权利要求1所述的可自动定位影像读取装置的光学扫描器，其特征为：该影像扫描系统为电荷耦合元件(CCD)。

9.如权利要求1所述的可自动定位影像读取装置的光学扫描器，其特征为：该传感标记是非感光颜色。

10.一种光学扫描器的扫描方法，其特征为：其步骤包括：

a.首先驱动读取装置向扫描起动点方向移动直到影像扫描系统感测到传感标记；

b.驱动读取装置向扫描方向移动至扫描器的校正位置；

c.记录传感标记与校正位置的像素(pixel)差距并储存于内存中；

d.再驱动读取装置进入扫描区并进行影像扫描工作；

e.驱动读取装置复位，并依据步骤(c)的像素差距寻找扫描起动点。

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