光学扫描仪中光强度的测量和补偿的制作方法

专利名称：光学扫描仪中光强度的测量和补偿的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及物体的光学扫描。更具体地，本发明涉及一种包括多个光传感 器的用于光学扫描的设备，其中光传感器被布置为检测入射在光传感器上的光，该光从光 源发出和从进行光学扫描的物体反射。
背景技术：
光学扫描仪可有利地采用接触式图像传感器(CIS)元件或器件作为图像传感器。 接触式图像传感器中的照明可由发光二极管(LED)提供，LED是很精确的部件，因此可适合 用于诸如大幅面(large format)扫描仪的扫描仪中。通过使用LED作为照明源，CIS将是 高功效的。但是，从LED发出的光的问题在于效率以及由此的LED的光强度随温度变化并 且由于LED的老化而改变。这可导致扫描图像质量的下降。当使用除LED以外的其他光源 时，由于老化和/或温度变化，也可能出现类似的扫描图像质量的下降。JP60123156涉及一种采用发光二极管阵列作为照明源的接触式图像传感器。该接 触式图像传感器包括用于控制到发光二极管阵列的电流的反馈系统。输入到自动增益控制 (AGC)中的图像信号的黑/白幅度根据针对成像系统的文件可透光性的照明强度、光电转 换元件的灵敏度或者扫描文件本身的黑/白密度之间的差而波动。当使用恒定电压驱动的 照明发光二极管(LED)阵列时，发光亮度根据发光效率的个体差异、LED阵列的老化特性和 温度特性而改变，从而文件表面上的照明强度改变，这导致图像信号的黑/白幅度的改变。为了控制到LED的电流，接触式图像传感器配备有光量检测器、基准电压生成器、 差分放大器和传导电流控制单元，它们工作以经由反馈控制保持照明LED阵列的光量恒 定。本发明如下工作光量检测器检测从照明LED阵列发射的照射光的一部分，并且 将与文件表面的照明密度对应的电压输出输入到差分放大器中。差分放大器对与从基准电 压生成器输出的基准文件照明密度对应的电压和光量检测器的输出进行差分放大，并且经 由传导电流控制电路控制传导到照明LED阵列的电流，以使得二者之间的差变为零。通过 这样的反馈控制，可以使从照明LED阵列发出的光照射的文件表面的照明密度保持恒定。 因此，AGC不必具有校正文件的照明密度的功能，因此可将动态范围设置地较窄并且避免将 连续黑信号错误校正为白信号。改进对来自扫描元件(诸如接触式图像传感器)中的光源的强度变化的检测、测 量和补偿仍然是一个问题。

发明内容
所公开的是一种用于光学扫描的设备，包括多个光传感器，其中光传感器被布置为检测入射在光传感器上的光，该光从光源 发出以及从进行光学扫描的物体反射；其中在至少一个光传感器处接收到的光量为
-较大程度上为从光源传送的光；以及-较小程度上为从物体反射的光。因此，以下是有利的在至少一个光传感器中接收到的光在相对较大程度上为从 光源传送的光，而在相对较小程度上为从进行扫描的物体反射或折射的光。光源发射光，并 且一部分光击中物体而另一部分光击中至少一个光传感器。至少一个光传感器可以是多个光传感器，其与多个光传感器的总数相比充分小。较大程度可以是诸如50 %、或者诸如60 %、或者诸如70 %、或者诸如80 %、或者诸 如90 %或者更大，而较小程度可以是诸如40 %、诸如30 %、诸如20 %、诸如10 %或者更小。可替选地或者另外地，在至少一个光传感器处接收的光量可以为-主要为从光源传送的光；以及-从物体反射的可忽略部分的光。主要的量可以为诸如70%、诸如80%、诸如90%或者更大，而可忽略的部分可以 为诸如20%、诸如10%或者更小。借助于至少一个光传感器，可以测量光源的光强度，这是因为光是从光源接收的 而不是从进行扫描的物体反射的。相反，多个光传感器的剩余部分测量从进行扫描的物体 反射或折射的光的光强度，所述多个传感器的剩余部分可以有利地为多个光传感器的主要 部分。由于从光源传送到物体的光的反射或折射而从物体接收到的光用于借助于光传感器 生成物体的图像，如同传统的光学扫描仪所进行的。另外，扫描仪在它们的光传感器处接收 到的光是作为从光源传送的光以及然后该光从物体反射或折射这两者的结果的光。即，光 源本身和进行扫描的物体两者对在光传感器中接收的光强度均有贡献。光源具有光强度， 并且当光从进行扫描的物体反射或折射时，光强度受到影响并且可能被改变。表述“反射光”或“光的反射”也可包括折射光、透射光、光的折射、光的透射等。另外，诸如发光二极管(LED)的光源的光强度可能会随光源的温度而变化并且可 能会由于光源的老化而变化，并且本系统能够使得可在扫描过程期间连续测量光源的光强 度。光源的光强度的测量可用于补偿物体的扫描和成像。通过根据测量的光源的光强 度来校正或补偿从物体的扫描获得的图像数据，可克服并消除光源的光强度变化的缺点。 通过补偿变化的光强度，可以获得扫描图像中更好的色彩强度，并且还可获得扫描图像的 更均勻均质的质量。用于光学扫描的设备可提供从光源到至少一个光传感器的透明路径。透明路径可 提供设置有光反馈路径，从而可以借助于连续测量的光源的光强度补偿来自进行扫描的物 体的扫描的图像数据。另外，由于扫描仪不需要在启动扫描过程之前预热(warm)，因此当可以测量光源 的光强度时，扫描仪的启动可更快。还有一个优点是用于连续测量光源的光强度的该解决方案可以是廉价的，从而该 解决方案可有利于在许多扫描仪、新扫描仪以及现有的扫描仪中实现。从光源传送的光表示没有被进行扫描的物体反射的光。物体将它从光源接收的光反射到光传感器，但是如果物体还接收到来自不同于系 统光源的源的光，则由于用于光学扫描的设备的配置，仍然可执行系统光源的光强度的测
6量。在一个实施例中，设备还包括用于以下的装置-将从光源接收的光传送到至少一个光传感器；以及-为至少一个光传感器遮挡从物体反射的光。提供如下装置是有利的其被配置 为将来自光源的光传送或反射到至少一个光传感器并且为至少一个光传感器遮挡从要扫 描的物体反射的光，这是由于这使得至少一个光传感器可以接收来自光源的、不是从要扫 描的物体反射的光，从而与其余光传感器相比，所述至少一个光传感器可获得基本上仅与 光源有关的数据输出。优选地，其余光传感器构成设备的光传感器的大多数，并且传送或反 射以及遮挡光的装置优选地遮挡光传感器的少数。通过该装置，光可沿着从光源到至少一个光传感器的透明路径传输。在一个实施例中，所述装置包括一个或更多个单元。在一个实施例中，一个或更多个单元执行所述装置被配置执行的功能的一个或更 多个。一个或更多个单元可将从光源接收的光传送到至少一个光传感器并且为至少一个光 传感器遮挡从物体反射的光是有利的。一个单独的单元可执行从光源到至少一个光传感器 的光的传送以及遮挡从物体反射的光两者，则该单元可表示为光反射单元。替选地，一个单 元可执行从光源到至少一个光传感器的光的传送，而不同的单元可执行遮挡从物体反射的 光。替选地，多个单元可联合执行从光源到至少一个光传感器的光的传送，和/或多个单元 可联合执行遮挡从物体反射的光。在一个实施例中，一个或更多个单元中的至少一个具有两个相反的面，一个面向 至少一个光传感器和光源，另一个面向要扫描的物体。本实施例的优点在于一个或更多个 单元中的至少一个具有两个相反的面，从而两个面可具有不同的性质，其可满足单元可以 实现的不同要求。例如，指向光传感器和光源方向的单元的面可具有用于向光传感器发送 光的反射性质，而指向要扫描物体的方向的面可具有用于防止来自物体的光传送到光传感 器的性质。据此，可使用该单元以测量来自光源的光，而不测量从进行扫描的物体反射的 光。另外，单元可以是平面。换言之，单元被布置为提供从光源到至少一个光传感器的光线路径，以使得来自 该光线路径的光是入射在第一光传感器上的光的主要部分。由此入射在至少一个光传感器 上的光的大部分将从该单元而不是从扫描的物体接收。在一个实施例中，一个或更多个单元中的至少一个具有覆盖所述设备的一部分的 范围。一个或更多个单元中的至少一个覆盖所述设备的一部分是有利的，这是因为以这种 方式，可使得光可以根据以上而被反射并发送到至少一个光传感器。在本发明的实施例中，一个或更多个单元中的至少一个适用于提供用于测量光源 的光强度的光反馈。光源的光强度可以借助于光反馈进行测量是有利的，这是由于如上所 述光强度的测量可以用于校正和补偿扫描的图像数据的输出。在本发明的实施例中，所测量的光强度用于补偿光学扫描的输出。可以补偿光学 扫描的输出(即图像数据)是有利的，这是由于由此可改善图像的色彩强度和/或质量。在一个实施例中，补偿输出包括在开环中补偿多个光传感器的输出。补偿光传感 器的输出是有利的，这是由于由此用于扫描仪的电流可以保持恒定，从而光源的光谱也可 以保持恒定。当光源的光谱恒定时，光源的变化可以基本上是由于温度变化和/或老化引起的，从而与存在较大数目的变量时(例如当例如电压也改变时)补偿光强度相比，可易于 光强度的补偿。补偿可如下执行一个或更多个单元中的至少一个将来自CIS元件中的光源的光 传送到至少一个光传感器。扫描设备的预校准提供了系统包含关于在光源稳定之后的光输 出的信息。光输出可被定义为在无穷时间处(即在时间趋向无穷的极限)稳定。在系统的 光补偿或校正部分中，增加或减少输出，以使得所测量的光输出对应于无穷时间处的光。对 CIS元件的所有像素执行该补偿或校正，由此结果为CIS元件被完全光补偿。在一个实施例中，补偿输出包括在闭环中控制和补偿光源的光源控制。控制光源 是有利的，这是因为通过控制光源，可以调整光源的光强度，以使得可以改善由于温度变化 和老化引起的扫描图像的色彩强度和质量的变化。在一个实施例中，以与多个其他类似设备一起的模式布置设备，从而至少两个或 更多个设备具有相互重叠的区域。至少两个设备具有相互重叠的区域是有利的，这是因为 这些相互重叠的区域导致由于两个设备之一的重叠区域可以用于该区域(例如要扫描的 文件的区域)的光学扫描，因此对于物体的光学扫描，另一或第二设备的重叠区域的将不 被使用。设备布置的模式可以是Z字形模式。当用于扫描的设备具有不用于扫描的区域时， 该区域可用于其它目的，诸如用于提供用于测量扫描仪的光源的光强度的光反馈路径。在一个实施例中，一个或更多个单元中的至少一个覆盖的所述设备的部分是关于 与所述设备相似的第二设备的重叠区域中的所述设备的部分，从而设备之一的重叠区域不 用于扫描文件。一个或更多个单元中的至少一个覆盖两个设备的重叠区域是有利的，这是 因为通过将单元布置在重叠区域中，该单元可用于测量设备之一的光源的光强度，而另一 设备上的对应的重叠区域用于扫描物体。在本发明的实施例中，一个或更多个单元中的至少一个至少部分地覆盖有反射材 料。一个或更多个单元中的至少一个覆盖有反射材料是有利的，这是因为该单元被配置为 将来自光源的光反射至设备中的至少一个光传感器，并且反射材料可提供光的反射。在一个实施例中，反射材料至少部分地为光学闪光膜。提供用于反射光的光学闪 光膜是有利的，这是由于光学闪光膜可具有可实现光反射的性质。在一个实施例中，光学闪光膜至少部分地为聚碳酸酯膜。提供聚碳酸酯膜是有利 的，这是因为聚碳酸酯膜可具有光反射性质。在一个实施例中，一个或者更多个单元的至少一个至少部分地包括不透光白色塑 料。提供不透光白色塑料是有利的，这是因为该材料可提供光反射。在一个实施例中，一个或者更多个单元的至少一个至少部分地镀铬(chrome)有 反射材料。用反射材料镀铬或者电镀该单元是有利的，这是因为这能够使得一个或更多个 单元中的至少一个可提供光反射。在一个实施例中，一个或者更多个单元的至少一个借助于反射体传送光。借助于 反射体传送光是有利的，这是因为反射体可导致诸如光波的波前(wave front)的反射。在一个实施例中，反射体是反射镜。借助于反射镜传送光是有利的，这是因为反射 镜可导致光的反射。在一个实施例中，反射体是反射箔。借助于反射箔传送光是有利的，这是因为反射 箔可导致光的反射。
在一个实施例中，反射体是镀金属塑料。借助于镀金属塑料传送光是有利的，这是 因为镀金属塑料可导致光的反射。在一个实施例中，一个或更多个单元中的至少一个包括光导。借助于光导传送光 是有利的，这是因为光导可导致光的传输。替选地，光可借助于光导管、光管等传送。在一个实施例中，光导是棱镜光导。借助于棱镜光导传送光是有利的，这是因为棱 镜光导可导致光的反射或折射。在一个实施例中，一个或更多个单元中的至少一个提供光从至少一个单元出射作 为镜面反射光。在一个实施例中，一个或更多个单元中的至少一个提供光从至少一个单元出射作 为漫反射光。在一个实施例中，一个或更多个单元中的一个的丝网印刷白片提供漫反射光。在一个实施例中，一个或更多个单元中的一个的不光滑端面提供漫反射光。在一个实施例中，一个或更多个单元中的至少一个附着在设备的一端。一个或更 多个单元中的至少一个附着在设备的一端是有利的，这是因为由此该单元可覆盖设备的重 叠端。替选地，单元可附着在它可提供光反馈路径的任何适当的位置。在本发明的实施例中，光源包括一个或更多个发光二极管。在扫描设备中采用发 光二极管(LED)作为光源是有利的，这是因为由于从LED发出的光是窄谱光从而光可以是 非常精确的分量。另外，从LED发出的光的色彩取决于所用的半导体材料的成分和状况，从 而可以根据期望的色彩调整光的色彩。另外，LED可以是小区域源，并且可设置有形成其辐 射图的形状的额外光学器件。采用发光二极管(LED)作为光源的另一个优点是LED可以是 廉价的。在本发明的实施例中，设备是接触式图像传感器。设备是接触式图像传感器(CIS) 是有利的，这是因为与也可用于光学扫描设备中的电荷耦合器件(CCD)相比，CIS可采用低 的功率。CIS元件将图像光传感器放置地与进行扫描的物体靠近直接接触，而不是如同传统 CCD扫描仪中那样使用反射镜将光反射至传感器。在本发明的实施例中，设备还包括-光导，引导来自光源的光以照明进行扫描的物体；-柱透镜阵列，用于收集和引导从物体反射回来的光；以及-其中多个光传感器被布置为阵列并且适用于接收来自柱透镜的光。用于光学扫描的设备还包括光导和柱透镜阵列是有利的，这是因为光导将来自光 源的光导向/引导至物体、单元、表面等，光从物体、单元、表面等可反射至柱透镜阵列。柱 透镜可收集光线并将它们发送至光传感器阵列，由此可生成扫描物体的图像。另外，柱透镜 光学系统是1 1的，即没有成像的放大或缩小。另外，光源可以是光导的集成部分。在一个实施例中，柱透镜被布置为具有平行透镜行的模式，其中一行中的透镜相 对于相邻行中的透镜而移位。以这种模式布置柱透镜是有利的，这是因为这种模式使得柱透镜阵列中可用空间 的利用最优化。柱透镜可偏移它们的直径的一半直径，并且模式可类似于蜂窝模式。在一个实施例中，柱透镜是自聚焦(SELFOC)透镜。柱透镜是SELFOC透镜是有利 的，这是因为在SELFOC透镜中，折射率在透镜材料内是逐渐变化的，由此光线可以平滑且
9连续地向焦点改变方向，从而可在透镜的物理表面上形成实像。测量光学扫描仪中光源的光强度问题的替选解决方案可通过提供具有来自温度 传感器的输入的软件模型获得。借助于该解决方案，也可以保持电流继而光谱恒定。 替选地，可通过提供模拟设备中的主要光源的额外光源获得解决方案，该主要光 源照明要扫描的文件。借助于该方案，通过对额外光源的测量实现主要光源的调节，以便补 偿CIS的光传感器的输出。替选地，可提供用于最大化装置中的动态范围的自动增益控制(AGC)系统以补偿 光强度。在这样的闭环系统中，光强度可用于通过操作作为反向孔径来控制增益。即，当光 强度低时可提高增益，而当光强度高时，可降低增益。在该解决方案中，可恒定地调节增益。本发明涉及包括以上及下面描述的用于光学扫描的设备以及对应的方法、用途、 设备和/或产品装置的不同方面，分别产生结合所提及的第一方面描述的益处及优点中的 一个或者更多个，并且分别具有与结合所提及的第一方面所描述的以及/或者在所附权利 要求中公开的实施例对应的一个或者更多个实施例。根据一个方面，公开了包括多个设备的扫描仪。在该方面的实施例中，至少多个所述数目的设备以如下模式布置由此使得至少 两个或者更多个设备具有相互的、对应的或者相应的重叠区域。根据另一个方面，这里公开了一种用于光学扫描的方法，包括以下步骤-借助于光传感器检测入射在多个光传感器上的光，该光从光源发出并且从进行 光学扫描的物体反射；其中所述方法还包括在至少一个光传感器处接收如下光量-在较大程度上为从光源传送的光；以及-在较小程度上为从物体反射的光。


将参照附图，通过以下对本发明的实施例的示例性的和非限制性的详细描述，对 本发明的以上和/或另外的目的、特征和优点进一步进行阐明，在附图中图1示出了接触式图像传感器的示例；图2示出了光反射单元的功能和位置的示例；图3示出了在大幅面扫描仪中多个CIS元件的布置的示例；图4示出了光反射单元；图5示出了在关于本发明的CIS元件中的光反馈机制的示例的流程图；图6示出了在关于本发明的CIS元件中的光反馈机制的示例的流程图。
具体实施例方式在以下描述中，参照附图，其通过图示示出本发明可如何实现。图1示出了接触式图像传感器(CIS)技术。可借助于多个接触式图像传感器(CIS) 元件构造大幅面文件扫描仪。CIS元件100包括光传感器阵列101、柱透镜阵列102、光源 103和光导104。光源103例如可以是向下照射光导104的发光二极管(LED)，光导104将光引导至并且照明要扫描的文件或者物体(未示出)。光源103可集成在光导104中。文 件或者物体可放在扫描仪的玻璃板上。可有三个LED，例如，红色、绿色和蓝色LED。LED可 每次快速闪烁一个，从而提供扫描中的颜色内容。从文件反射回的光由柱透镜阵列102聚 集并且引导至光传感器阵列101。这一从要扫描的文件反射并且引导至光传感器101的光 可定义为CIS元件100的扫描光线路径。借助于光传感器101接收的光的光强度和/或色彩，可通过将光信号转换为电信 号来记录扫描文件的图像。CIS元件100可如同所提及的与作为光源的三个发光二极管(LED) —起使用，但是 可替选地，CIS可与其他合适的光源一起使用。替选地，LED光源可以是单个白色LED ；发射一种颜色的光的LED，并且其中该 LED覆盖有彩色的涂层，例如发射蓝色光并且覆盖有微黄色的涂层以给出白光印象的LED; 包含两个不同颜色的二极管的双极LED单元，从而允许双色操作或者生成明显颜色的范 围；LED单元，包含被布置为通过具有多于两个电极而被驱动为不同颜色的两个或者更多 个不同颜色的二极管；等等。光传感器101 (即光传感系统)可以是被划分为多个离散方形单元的硅表面，每个 方形单元的尺寸取决于所需要的扫描分辨率而为英寸的分数。光学系统和成像部分是柱透镜阵列102，并且阵列102中的柱透镜105可以是 SELFOC透镜。柱透镜光学系统是1 1的，即不存在成像的放大或者缩小。柱透镜可布置 为具有平行透镜行的模式，其中行中的透镜相对于相邻行中的透镜移位。该模式使得柱透 镜阵列中可用空间的利用最优化。柱透镜可偏移它们的直径的一半直径，并且模式可类似 于蜂窝模式。在SELFOC透镜中，光线遵循正弦路径直到到达透镜的后表面为止，由此可在透镜 的物理表面上形成实像。SELFOC透镜采用径向指数梯度，其中折射率在透镜的中心最高并 且随距轴的径向距离而降低。传统的玻璃透镜仅在其表面弯曲光。在空气与玻璃之间的界 面处，根据折射率的突然变化，光线将改变方向。通过控制透镜表面的形状和平滑度，可以 将线聚焦并且形成图像。相反，在SELFOC透镜中，折射率在透镜材料内逐渐变化，从而光线 可以平滑且连续地朝焦点改变方向。控制的折射率的变化是通过玻璃主材料内的高温离子 交换过程实现的。SELFOC透镜是GRIN(梯度指数)类型的透镜。文件扫描仪可以是大幅面扫描仪、平板扫描仪、滚轴扫描仪、馈纸式扫描仪等。图(2a)示出了根据本发明的CIS元件200的光反射单元206的功能。来自光源 的光207可由光反射单元206传送或者反射作为光波208。传送或者反射例如可借助于光 反射单元206上的覆盖或者涂层212发生，并且光波可被引导至对应的柱透镜和光传感器， 从而可测量光源的光强度。该光线路径可定义为关于用于扫描文件的CIS元件的正常扫描 光线路径的修正光线路径。该扫描光线路径可以在图(2a)中看作来自光源的光209，其在 放置要扫描的物体的玻璃板210处反射或者折射。从文件反射或者折射的光211由柱透镜 阵列聚集并且引导至光传感器阵列，以记录扫描物体的图像。光反射单元206可从或者通过它反射、折射、透射以及/或者导向光波208，并且用 于反射光的单元206可以以任何适当的方式构造，以防止光的一部分被发送至要扫描的物 体，并且确保这部分光被发送到至少一个光传感器，其可以是用于执行光源的光强度测量的多个对应的光传感器。关于图4进一步描述光反射单元(LRU)。可替选地或者另外地，除了如关于图(2a)描述的光反射单元206以外，其他合适 的装置可被设置用于将来自光源的光透射、反射以及/或者折射到至少一个光传感器，并 且用于为至少一个光传感器遮挡从进行扫描的物体反射和/或折射的光。这些其他合适的 装置可包括-一个或更多个单元，包括可提供光反射的、至少部分不透明的白色塑料；-一个或者更多个借助于反射体传送光的单元，其中反射体可以导致诸如光波的 波前的反射。图(2c)示出了反射体213。-反射体可以是可导致光的反射的反射镜；-反射体可以是可导致光的反射的反射箔；-反射体可以是可导致光的反射的镀金属塑料；-一个或者更多个单元，包括可导致光的传输的光导、光导管、光管等。图(2d)示 出了光导214。-光导可以是可导致光的反射或者折射的棱镜光导。图(2e)示出了棱镜光导215。-一个或者更多个单元，提供光从至少一个单元出射作为镜面反射光；-一个或者更多个单元，提供光从至少一个单元出射作为漫反射光；-漫反射光可以由单元的丝网印刷白片提供。图(2f)示出了丝网印刷白片217。-漫反射光可以由单元的不光滑端面提供。以下，表述“光反射单元”和“LRU”可包括上述可替选的合适的装置和单元。图(2b)示出了 CIS元件200上的光反射单元206的可能位置。光反射单元206 可布置在CIS元件200的一端216中，且光反射单元206可覆盖光导204的一部分和柱透 镜阵列202的一部分。光导204和柱透镜阵列202的没有被光反射单元206覆盖的剩余部 分用于物体的正常扫描。图3示出了大幅面扫描仪中多个CIS元件的布置的示例。该图示出了表示为CIS A至CIS F的、以Z字形模式布置的6个CIS元件，该Z字形模式导致CIS元件具有关于其 纵轴的某一重叠313，从而在每个或者一些CIS元件中的一些光传感器不用于扫描，这是因 为该物理重叠导致例如来自CIS A的图像A和来自CIS B的图像B之间的重叠。尽管相对 于CIS A和CIS B重叠区域表示为313，但是应理解所有CIS元件可具有对应于313的重叠 区域。通过将光反射单元306放置在与313对应的各个重叠区域中的所有CIS元件上， 可测量各个CIS元件的光强度并且在物体的扫描图像中补偿各个CIS元件的光强度。由于 光反射单元306放置在重叠区域313中，因此它们将不改变或者影响文件扫描的成像场。在CIS元件的Z字形模式的一端中，一个CIS元件(图3中的CIS Α)可具有被布 置在相对于另一 CIS元件不是重叠区域的位置中的光反射单元，这是因为该CIS A元件是 扫描仪中最外的CIS元件，从而没有其他CIS元件来提供与之重叠的区域。因此相对于另 一 CIS元件没有重叠区域的该最外CIS元件可包括光反射单元，其被布置成使得它被放置 在由扫描仪的玻璃板覆盖的场以外。由此，光反射单元将不遮挡可用于物体的光学扫描的 设备的光传感器。但是光反射单元仍然可以将来自光导的光反射至对应的光传感器，以用 于测量该CIS元件的光源的光强度。
图3另外示出了每个CIS元件的柱透镜阵列302。在该示例中，六个CIS元件以Z 字形模式横跨扫描仪的宽度而布置，并且6个得到的图像将被结合以形成具有整个扫描区 域的宽度的图像。该图像例如可以是44"宽。虽然在图中CIS设备被示出并且提及为以Z字形模式布置，但是CIS设备可以以 任何适当的模式布置。图4a示出了设置有光反射单元(LRU) 406 (S卩，被配置为反射光的单元)的CIS元 件400的重叠端416。LRU 406可以是包括反射光的材料417的单元，由此确保击中该LRU 406的来自光导404的光不被传送至例如要扫描的物体，而是基本上所有击中LRU 406的光 被直接发送至与LRU406对应的一个或者更多个光传感器。这是为了测量光源(例如LED) 的光强度而进行的。通过借助于LRU 406将一部分光从光导404传送至一 些光传感器，可 以执行光源的光强度的测量，这是因为光的该部分没有改变，而是作为用于扫描文件的光。图(4b)示出了光反射单元406可包括或者覆盖有或者涂覆有具有光反射性质的 材料417。材料417可以是光学闪光膜，其在一侧具有反射与其作用的光的大约93%的“镜 式带”，而在另一侧具有“乳色玻璃”或者“乳色塑料”用于将光引导至与LRU 406对应的光 传感器和柱透镜。光学闪光膜可以是3M 2301光学闪光膜或者3M族中的其他膜。2301光学 闪光膜在一侧具有90度棱镜而在另一侧为平滑的。2301光学闪光膜可同时是反射性的或 透射性的，取决于光线照在膜的表面的角度。以最大至关于棱镜的轴大约27. 6°的角度照 在膜的平滑表面的光线将被反射，而以大于大约27. 6°的角度照在膜上的光线将被透射。 替选地，材料可以是3M 3635光学增强膜或者3M族中的其他膜，或者它可以是Axpet乳色 玻璃130 (具有聚酯的不透明物)，或者它可以是Rianyl乳色玻璃(不透明白色PMMA (聚 甲基丙烯酸甲酯))，或者它可以是Lexan 123 Rlll (聚碳酸酯白色不透明物)，或者它可以 是3M 850反射带3微米和/或具有相应光学性质的其他材料。替选地，除了在向下指向柱 透镜的侧面418上之外，LRU 406可被镀铬或者电镀。然后LRU 406应该优选地由不透明 ABS (丙烯腈丁二烯苯乙烯)制成，以便实现该部分的镀铬/电镀。可替选地和/或另外地， LRU406在顶侧419上可以为黑色，以便避免干扰CIS元件的扫描光线路径。通过提供其中来自光导的光可被发送至一个或者更多个不用于扫描的光传感器 的光反馈路径，可获得光源的光强度的测量。该测量可以用于补偿光源的老化和温度变化。补偿可如下执行光反射单元将来自CIS元件中的光源的光传送到至少一个光传 感器。扫描设备的预校准提供系统包含关于光源稳定之后的光输出的信息。光输出可被定 义为在无穷时间处(即，在时间趋向无穷的极限处)稳定。在系统的光补偿或校正部分中， 输出增加或者减少，以使得测量的光输出对应于无穷时间处的光。该补偿或者校正在CIS 元件的所有像素上执行，并且结果是由此CIS元件被完全光补偿。图4a和4b示出了 LRU 406可以是T形的并且可通过在CIS元件的一端216附着 到CIS元件来安放，其中该端可被定义为重叠端。LRU可具有T形以外的任何其他合适的形 状，例如J形、H形等。LRU应当具有如下形状使得它覆盖光导的一部分和柱透镜阵列的一 部分从而也覆盖光传感器阵列的一部分。替选地，LRU可安放在CIS元件上除了在端部以外的不同位置处，例如在CIS元件 的中心或者CIS元件的中心与两端之一之间。取决于CIS元件相对于彼此布置的模式，两个CIS元件可在除了仅在各个CIS元件的一端以外的其他部分重叠。替选地，LRU可安放在扫描仪的玻璃板上的任何适当位置处，在要扫描的文件所 在侧的对侧上，由此LRU将在来自光导的光击中玻璃板继而击中要扫描的文件之前反射该 光。替选地，LRU可以以任何适当的方式安放在扫描仪的CIS元件上或者相对于扫描仪的 CIS元件安放。另外，每个CIS元件可具有一个LRU，或者只有一些CIS元件可具有LRU。另外，多 个CIS元件可共享同一 LRU，然后在这种情况下，该LRU可如此大以覆盖属于该LRU的所有 CIS元件。另外，一个CIS元件可具有多于一个属于它的LRU，由此可以对相同CIS元件在 不同位置处测量光强度。LRU可与一个或者更多个相应的柱透镜以及一个或者更多个相应的光传感器相 关，以便检测光源的光强度。数据处理设备可从扫描的图像数据中提取光反馈信号(即光强度测量)，以便补 偿光源的光强度。可通过与光学扫描仪有关的不同部件而不是本发明的CIS元件来将黑水平信号 考虑在内。图(4c)示出了设置有光反射单元(LRU) 406 (即，被配置为反射光的单元)的CIS 元件400，以确保击中该光反射单元406的来自光导的光不被传送至例如要扫描的物体，而 是基本上所有击中光反射单元406的光被直接发送至与光反射单元406对应的一个或者更 多个光传感器。这里图(4c)中的光反射单元406具有比例如图(4a)中所示的光反射单元 更大的区域。更大的反射区域可导致光反射单元提供对不期望的光的更好遮挡。光可以是 并非源于CIS照明系统的光导的杂散光。因此光反射单元更不受杂散光影响。具有更大反 射区域的光反射单元可以用于避免可以通过光反射单元的边缘的杂散、错误或者不期望的 光。光反射单元406可覆盖CIS元件的端416的相对大的部分。图(4c)中顶部的图示出了与CIS元件400分离的光反射单元406，且图(4c)中底 部的图示出了放置在CIS元件400上的光反射单元406。图5示出了关于本发明的CIS元件中的光反馈机制的示例的流程图。在步骤501中执行光学扫描，包括以下步骤-借助于光传感器检测入射在多个光传感器上的光，所述光从光源发出并且从进 行光学扫描的物体反射。另外，在步骤501中，从设备中的光源接收的光借助于光反射单元反射至设备中 的多个光传感器中的至少一个；并且所述至少一个光传感器被遮挡借助于光反射单元从物 体反射的光。在步骤502中，图像数据从CIS元件中的光传感器输出并且用于记录扫描物体 的图像，并且图像像素从至少一个光传感器输出，其中从光反射单元反射的光被发送至所 述至少一个光传感器。不用于扫描的图像像素用于提供光反馈。在步骤503中，借助于数 据处理设备从扫描的图像数据中提取借助于光反射单元提供的反馈信号。在步骤504中， 所提取的反馈信号用于通过补偿扫描图像的光强度补偿来自扫描图像的图像数据。图6示出了关于本发明的CIS元件中的光反馈机制的示例的流程图。在步骤601 中执行光学扫描，包括以下步骤-借助于光传感器检测入射在多个光传感器上的光，所述光从光源发出并且从进行光学扫描的物体反射。另外，在步骤601中，从设备中的光源接收的光借助于光反射单元 反射至设备中的多个光传感器中的至少一个；并且所述至少一个光传感器被遮挡借助于光 反射单元从物体反射的光。
在步骤602中，图像数据从CIS元件中的光传感器输出并且用于记录扫描物体的 图像，并且图像像素从至少一个光传感器输出，其中从光反射单元反射的光被发送至所述 至少一个光传感器。不用于扫描的图像像素用于提供光反馈。在步骤603中，借助于数据处理设备从扫描的图像数据中提取借助于光反射单元 提供的反馈信号。在步骤604中，所提取的光反馈随后被传递到光源控制，以调整/控制下 次扫描中光源的光强度。虽然已经详细描述并示出了一些实施例，但是本发明不限于这些，而是也可以以 所附权利要求中定义的主题的范围内的其他方式实现。具体地，应该理解，可利用其他实施 例，并且在不背离本发明的范围的情况下，可进行结构和功能的修改。在列举了几种装置的设备权利要求中，这些装置中的几种可以通过硬件的一项和 相同项实现。某些手段在相互不同的从属权利要求中叙述或者在不同的实施例中描述这一 仅有的事实并不表示这些手段的组合不能用于提供优点。应该强调，术语“包括”在本说明书中使用时意在指定所声明的特征、整体、步骤或 者部件的存在，但是并不排除一个或者更多个其他特征、整体、步骤、部件或其组的存在或 添加。
权利要求
一种用于光学扫描的设备，包括多个光传感器，其中所述光传感器被布置为检测入射在所述光传感器上的光，所述光从光源发出以及从进行光学扫描的物体反射；其中在至少一个光传感器处接收的光量为 较大程度上为从所述光源传送的光；以及 较小程度上为从所述物体反射的光。
2.根据权利要求1所述的设备，还包括被配置为以下的装置-将从所述光源接收的光传送至所述至少一个光传感器；以及-为所述至少一个光传感器遮挡从所述物体反射的基本上所有的光。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述装置包括一个或者更多个单元。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述一个或者更多个单元执行所述装置被配置执 行的功能中的一个或者更多个功能。
5.根据权利要求3或4所述的设备，其中所述一个或者更多个单元中的至少一个具有 两个相反的面，一个面向所述至少一个光传感器和所述光源，另一个面向要扫描的所述物 体。
6.根据权利要求3至5中任意一项所述的设备，其中所述一个或者更多个单元中的至 少一个具有覆盖所述设备的一部分的范围。
7.根据权利要求3至6中任意一项所述的设备，其中所述一个或者更多个单元中的至 少一个适用于提供用于测量所述光源的光强度的光反馈。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的设备，其中所测量的光强度用于补偿所述光 学扫描的输出。
9.根据权利要求8所述的设备，其中补偿输出包括补偿来自所述多个光传感器的输出ο
10.根据权利要求8或9任意一项所述的设备，其中补偿输出包括控制/补偿所述光源 的光源控制/输出。
11.根据权利要求1至10中任意一项所述的设备，其中所述设备被布置为与多个其他 类似设备一起的模式，由此至少两个或者更多个设备具有相互重叠的区域。
12.根据权利要求3至11中任意一项所述的设备，其中所述一个或者更多个单元中的 至少一个覆盖的所述设备的部分是处于关于第二设备的重叠区域中的所述设备的部分，由 此设备之一的所述重叠区域不用于扫描所述物体。
13.根据权利要求3至12中任意一项所述的设备，其中所述一个或者更多个单元中的 至少一个至少部分地覆盖有反射材料。
14.根据权利要求13所述的设备，其中所述反射材料至少部分地为光学闪光膜。
15.根据权利要求14所述的设备，其中所述光学闪光膜至少部分地为聚碳酸酯膜。
16.根据权利要求3至15中任意一项所述的设备，其中所述一个或者更多个单元中的 至少一个至少部分地包括不透明白色塑料材料。
17.根据权利要求3至16中任意一项所述的设备，其中所述一个或者更多个单元中的 至少一个至少部分地镀铬有反射材料。
18.根据权利要求3至17中任意一项所述的设备，其中所述一个或者更多个单元中的至少一个借助于一个或者更多个反射体传送光。
19.根据权利要求18所述的设备，其中所述一个或者更多个反射体的至少一个为反射^Mi O
20.根据权利要求18所述的设备，其中所述一个或者更多个反射体的至少一个为反射箔。
21.根据权利要求18所述的设备，其中所述一个或者更多个反射体的至少一个为镀金属塑料。
22.根据权利要求3至21中任意一项所述的设备，其中所述一个或者更多个单元中的 至少一个包括光导。
23.根据权利要求22所述的设备，其中所述光导是棱镜光导。
24.根据权利要求3至23中任意一项所述的设备，其中所述一个或者更多个单元中的 至少一个包括光导管。
25.根据权利要求3至24中任意一项所述的设备，其中所述一个或者更多个单元中的 至少一个提供光从所述至少一个单元出射作为镜面反射光。
26.根据权利要求3至25中任意一项所述的设备，其中所述一个或者更多个单元中的 至少一个提供光从所述至少一个单元出射作为漫反射光。
27.根据权利要求3至26中任意一项所述的设备，其中所述一个或者更多个单元中的 一个的丝网印刷白片提供漫反射光。
28.根据权利要求3至26中任意一项所述的设备，其中所述一个或者更多个单元中的 一个的不光滑面提供漫反射光。
29.根据权利要求3至28中任意一项所述的设备，其中所述一个或者更多个单元中的 至少一个附着在所述设备的一端。
30.根据权利要求1至29中任意一项所述的设备，其中所述光源包括一个或者更多个 发光二极管。
31.根据权利要求1至30中任意一项所述的设备，其中所述设备是接触式图像传感器。
32.根据权利要求1至31中任意一项所述的设备，其中所述设备还包括 -光导，引导来自所述光源的光以照明进行扫描的所述物体；-柱透镜阵列，用于收集和弓I导从所述物体反射回的光；以及-其中所述多个光传感器以阵列布置并且适用于接收来自所述柱透镜的光。
33.根据权利要求32所述的设备，其中所述柱透镜以具有平行透镜行的模式布置，其 中行中的透镜相对于相邻行中的透镜移位。
34.根据权利要求32或33所述的设备，其中所述柱透镜为自聚焦SELFOC透镜。
35.一种包括多个根据权利要求1-34的任意一项所述的设备的扫描仪。
36.根据权利要求35所述的扫描仪，其中至少多个该数目的设备以至少两个或者更多 个设备具有相互重叠区域的模式布置。
37.一种用于光学扫描的方法，包括以下步骤_借助于光传感器检测入射在多个光传感器上的光，所述光从光源发出以及从进行光 学扫描的物体反射；其中所述方法还包括在至少一个光传感器处接收以下光量 “较大程度上为从所述光源传送的光；以及 “较小程度上为从所述物体反射的光。
全文摘要
本发明公开了一种用于光学扫描的设备，包括多个光传感器，其中光传感器被布置为检测入射在光传感器上的光，所述光从光源发出以及从进行光学扫描的物体反射；其中在至少一个光传感器处接收的光量较大程度上为从光源传送的光；以及较小程度上为从物体反射的光。
文档编号H04N1/031GK101939976SQ200980104048
公开日2011年1月5日 申请日期2009年2月6日 优先权日2008年2月6日
发明者尼斯·恩格霍姆, 拉尔斯·埃雷博 申请人:肯特克斯有限公司