专利名称：扫描仪及其曝光控制方法
技术领域：
本发明是有关于一种扫描仪及其曝光控制方法，且特别是有关于一种解决动力源速度不均匀的扫描仪及其曝光控制方法。
背景技术：
请参考图1A，其显示已知扫描仪结构示意图。扫描仪100包括扫描平台110、光学模块120、动力源130以及特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)140。动力源130是以匀速驱动光学模块120移动，同时由光学模块120中的光感测组件122，例如是电荷耦合组件(Charge Coupled Device，CCD)，对扫描平台110上的待扫描文件111进行多条扫描线的影像撷取。动力源130具有编码器132，用来输出位置相关信号PF。ASIC 140根据位置相关信号PF控制动力源130，用来对光学模块120的移动作精密的定位。因此，可确保每一条扫描线所撷取到的影像宽度非常均匀。
然而，由于动力源130定速控制上的稍微变化，会使得不同的扫描线曝光时间不一致。如图1B所示，扫描仪100是利用位置相关信号PF的触发来决定光感测组件122感测待扫描文件111的曝光时间T1、T2、T3。当动力源130驱动光学模块120的速度为预设的定速时，感测一条扫描线的曝光时间设为T1＝t2-t0；当动力源130驱动光学模块120感测某一条扫描线的速度比预设的定速稍快时，感测此条扫描线的曝光时间设为T2＝t1-t0；而当动力源130驱动光学模块120感测某一条扫描线的速度比预设的定速稍慢时，感测此条扫描线的曝光时间设为T3＝t3-t0。由于不同扫描线的曝光时间T1、T2、T3不一致，并根据公式曝光量＝待扫描文件111的光密度(Light Density)×光感测组件122的响应系数(Responsibility)×曝光时间×模拟前端(Analog Front End，AFE)增益值。因此，在曝光起始时间点与结束时间点都由位置反馈控制下，感测每一条扫描线的曝光量也不相同，因而降低扫描影像的品质。
请参考图1C，其显示美国专利案案号6037584所揭露的以直流马达作位置反馈控制为基础的扫描仪线路方块图。由于待扫描文件111的光密度以及光感测组件122的响应系数在整个扫描过程中通常为定值，为了解决上述不同扫描线的曝光量不一致问题，此专利案动态调整AFE增益值来补偿曝光时间的不一致，使得每一条扫描线的曝光量一致。
扫描仪150利用直流马达160驱动光学模块170来扫描待扫描文件(未显示在图中)。直流马达160具有编码器162，用来输出位置相关信号PF至ASIC 180的定时器182。曝光控制单元184根据位置相关信号PF，控制光学模块170中CCD 172对待扫描文件每一条扫描线的曝光时间。CCD 172感测待扫描文件所得的资料输出至模拟放大单元174加以放大。此专利案的ASIC 180还包括增益控制单元186，接受曝光控制单元184以及定时器182的控制，动态调整模拟放大单元174的AFE增益值，以补偿CCD 172感测不同扫描线因曝光时间不同导致曝光量不一致。
然而，上述专利案所揭露的扫描仪为了动态调整AFE增益值，必须在ASIC 180中加入增益控制单元186等的复杂线路，增加设计制造成本；而且此专利案所揭露的AFE增益补偿乃属于模拟信号补偿，需要数字信号转换成模拟信号的时间，且模拟信号在传送过程中容易受到外界干扰。另外，此种模拟信号补偿的线性度也较差，无法提高扫描影像品质。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是提供一种扫描仪及其曝光控制方法。由曝光控制单元根据动力源的位置反馈信号，控制光感测组件感测每一条扫描线的曝光时间一致，以提供稳定的扫描影像品质。
根据本发明的目的，提出一种扫描仪，其包括光学模块、动力源、侦测装置以及曝光控制单元。光学模块包括光感测组件，用来感测一待扫描文件的多条扫描线。动力源是用来使光学模块与待扫描文件产生一相对移动。侦测装置用来侦测光学模块与待扫描文件产生的相对移动状态，并据此输出一位置相关信号到曝光控制单元。曝光控制单元包括定时器，用来根据位置相关信号，控制光感测组件感测每条扫描线的曝光时间为固定值。利用曝光控制单元内部控制信号来控制光感测组件，可使得感测每一条扫描线的曝光一致，线路结构简单并可有效提高扫描影像品质。
光感测组件可具有快门，且定时器是控制快门使得曝光时间为固定值。曝光控制单元是根据位置相关信号，控制光感测组件感测各条扫描线的曝光起始时间。此固定值是小于光感测组件感测扫描线中任两条相邻扫描线的曝光起始时间的差值。光感测组件也包括多个光二极管(Photo Diode)及转移闸，且曝光控制单元包括信号产生器，用来输出控制信号，触发转移闸将光二极管中累积的电荷移出。根据本发明的目的，提出一种扫描方法，使用于扫描仪，用来扫描待扫描文件。扫描仪包括一光学模块以及一动力源。动力源用来使光学模块与待扫描文件产生一相对移动。侦测装置用来侦测光学模块与待扫描文件间的相对移动状态。曝光控制单元用来控制光感测组件感测各条扫描线的曝光时间。光学模块具有至少一光感测组件，用来感测待扫描文件的N条扫描线，其中N为自然数，本方法的步骤简述如下设定K值为1；通过动力源使光学模块与待扫描文件处于第K相对位置；侦测装置侦测第K相对位置并据此产生第K相对位置相关信号；根据第K相对位置相关信号，决定对第K条扫描线曝光的第K起始时间点；控制光感测组件对第K条扫描线依起始时间点进行固定时间的曝光；以及判断K值是否小于N，若K值小于N，则K值累加1，并回到驱动光学模块的步骤。
对第K条扫描线进行固定时间的曝光的步骤还包括利用光感测组件的快门，控制光感测组件对第K条扫描线曝光的第K结束时间。其中第K结束时间与第K起始时间的差值为此固定时间，而且固定时间是小于第(K+1)起始时间与第K起始时间的差值。
对第K条扫描线进行固定时间的曝光的步骤也可以包括对第K条扫描线进行曝光，并在光感测组件中累积第K电荷量；以及进行曝光经过此固定时间后，将第K电荷量自光感测组件的转移闸移出。相关信号直接控制光感测组件对每一条扫描线的曝光时间一致，可达到稳定的扫描影像品质。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图作详细说明。
图1A显示已知以动力源为基础的扫描仪结构示意图；图1B显示图1A中CCD曝光时序控制图；图1C显示美国专利案案号6037584所揭露的以直流马达为基础的扫描仪线路方块图；图2A显示依照本发明一较佳实施例扫描仪的结构示意图；图2B显示依照本发明的另一较佳实施例扫描仪的结构示意图；图2C显示依照本发明图2A的实施例扫描仪的方法流程图；图2D显示依照本发明图2B的实施例扫描仪的方法流程图；图2E显示依照本发明曝光控制单元控制光感测组件的结构示意图；图2F显示已知与依照本发明的光感测组件曝光时序控制比较图。
具体实施例方式
请参考图2A，其显示依照本发明一较佳实施例扫描仪的结构示意图。扫描仪200包括扫描平台210、光学模块220、动力源230(在此以一直流马达为例)以及曝光控制单元240。曝光控制单元240为一应用特殊集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)。扫描平台210是用来承载待扫描文件211(以反射式文件为例)。光学模块220包括光源222、反射镜224以及光感测组件226，其中光感测组件226例如是CCD或是接触式影像传感器(Contact Image Sensor，CIS)。待扫描文件211反射自光源222发射出的光线L经反射镜224反射后，由光感测组件226接收，其中光感测组件226是用来感测待扫描文件211的N(N为自然数)条扫描线(未显示于图中)。例如对分辨率为600dpi的扫描仪而言，待扫描文件211上每英寸有600条扫描线。
动力源230是用来经由时序带(Timing Belt)232驱动光学模块220。动力源230具有侦测装置(例如编码器)234以侦测光学模块220与待扫描文件211间的相对位置关系，并据此输出位置相关信号PF。另外，ASIC 240包括定时器242，且定时器242根据位置相关信号PF，控制光感测组件226对每条扫描线的曝光时间为固定值。ASIC 240还用来控制直流马达230的转速以及旋转方向。
请参考图2B，为其显示依照本发明的另一较佳实施例扫描仪的结构示意图。扫描仪200包括馈纸装置212、光学模块220、动力源230(在此以一直流马达为例)以及曝光控制单元240。与图2A的实施例不同的地方在于动力源230是驱动馈纸装置212馈送待扫描文件211并使其与一固定式光学模块产生一相对移动。其余曝光控制部分与图2A的实施例相同，在此不在赘述。
请参考图2C，其显示依照本发明图2A的实施例的扫描方法流程图。首先，在步骤300，设定K值为1。接着，在步骤310，利用动力源230驱动光学模块220移动至第K位置，以感测待扫描文件211的第K条扫描线。在步骤320，由侦测装置234侦测此第K位置，并输出对应第K位置的第K位置相关信号PF。在步骤330，由ASIC 240的定时器242根据第K位置相关信号PF，决定对第K条扫描线曝光的第K起始时间点。接着步骤340，控制光感测组件226依第K起始时间点，对第K条扫描线进行固定时间T的曝光。最后，在步骤350，判断K值是否小于N，若K值小于N，则在步骤360，将K值累加1，并回到步骤310。若K值不小于N，则完成扫描动作。
请参考图2D，其显示依照本发明图2B的实施例的扫描方法流程图。与图2C不同处在于步骤410是利用动力源驱动馈纸装置以馈送待扫描文件至第K位置，让光学模块感测待扫描文件211的第K条扫描线。其余步骤都与上述图2C大致相同，在此不在赘述。
如前所述，由于动力源230虽以定速来驱动光学模块220，实际上，光学模块220每移动一步距离所花的时间会有稍微差异。因此，光感测组件226感测每一条扫描线的曝光时间不同，因而曝光量也不同，进而影响扫描影像的品质。本发明的目的就是要使得感测每一条扫描线的曝光时间相同，以达到相同的曝光量。
请参考图2E，其显示依照本发明曝光控制单元240控制光感测组件226的结构示意图。光感测组件226包括电子快门(Shutter)223、光二极管225以及模拟移位缓存器(ShiftRegister)229，且光二极管225具有转移闸(Transfer Gate)227。电子快门223是用来控制光二极管225接收光线的时间点。当电子快门223成通路状态时，光二极管225上的电荷是不断地流出，此时光二极管225无法累积电荷。当电子快门成闭路状态时，光二极管225才能开始累积电荷。曝光控制单元240包括信号产生器241以及定时器242。信号产生器242是用来发出控制信号TG给转移闸227，控制累积在光二极管225的电荷转移到移位缓存器229。
请同时参考图2F，其显示已知与依照本发明图2A实施例的光感测组件226曝光时序控制比较图。定时器242根据位置相关信号PF，经由信号产生器241控制光感测组件226感测每条扫描线的曝光起始时间tON(k)，其中k＝1~N。已知技术中，感测第k条扫描线的曝光结束时间tOFF(k)，同时是感测第(k+1)条扫描线的曝光起始时间tON(k+1)，如图2F中的上半图所示。对应每一条扫描线的曝光结束时间tOFF(k)会因为动力源230驱动光学模块220移动的速度差异而不同，因而造成曝光时间Te(k)(＝tOFF(k)-tON(k))不一致。
然而，本发明是利用定时器242控制电子快门223，并以电子快门223的关闭决定曝光结束时间tOFF’(k)。因此，曝光时间Te’(k)(＝tOFF’(k)-tON(k))可以控制为固定值，如图2F中的下半图所示。而且，此固定值Te’(k)是稍小于光感测组件226感测任两条相邻扫描线的曝光起始时间间隔，即tON(k+1)-tON(k)，其中k＝1~N。因此，可确保光感测组件226感测每一条扫描线的曝光时间足够且一致，提高扫描影像品质。上述的实施例中，虽以反射式的待扫描文件211为例作说明，然本发明也可适用于透射式的待扫描文件。本发明所使用动力源并不限定于直流马达，凡是能够被侦测到光学模块与待扫描文件的相对位置状态都适用于本发明。
本发明的精神在于利用侦测装置侦测到的光学模块与待扫描文件的相对位置状态而产生一位置相关信号，并据此决定光感测组件的曝光起始时间点。而利用扫描仪内的曝光控制单元控制光感测组件的曝光时间为一固定值。
本发明的优点不但解决了已知技术的马达速度不均匀的问题，且不需象美国案US6037584一样另外增设一复杂的动态调AFE增益值电路设计在扫描仪中，增加了设计制造成本。同时达到稳定的扫描影像品质。综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用来限定本发明，任何熟习本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种变动与修饰，因此本发明的保护范围当视本发明的权利要求书的内容的范围为准。
附图标号说明100、150、200扫描仪110、210扫描平台
111、211待扫描文件120、170、220光学模块122、226光感测组件130、230动力源132、162编码器140、180、240ASIC160直流马达172CCD174模拟放大单元182、242定时器184曝光控制单元186增益控制单元211待扫描文件212馈纸装置222光源223电子快门224反射镜225光二极管227转移闸229模拟移位缓存器232时序带234侦测装置241信号产生器
权利要求
1.一种扫描仪用来扫描一待扫描文件的多条扫描线，其特征在于，所述扫描仪包括一光学模块，包括至少一光感测组件，用来对所述待扫描文件的多条扫描线曝光，据此产生相对应的影像资料；一动力源，用来使所述光学模块与所述待扫描文件产生一相对移动；一侦测装置，用来侦测所述光学模块与所述待扫描文件间的相对移动状态，并据此产生一相对应的信号；以及一曝光控制单元，包含一定时器，用来控制所述光感测组件感测这些扫描线的曝光时间为一固定值；其中，所述曝光控制单元是依据所述信号决定所述曝光时间的起始时间点。
2.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述光感测组件包括多个光二极管及一转移闸，且所述曝光控制单元包括一信号产生器，用来输出一控制信号，以触发所述转移闸转移出所述多个光二极管中累积的电荷。
3.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述光感测组件包括一快门，且所述曝光控制单元是控制所述快门，使得所述曝光时间为所述固定值。
4.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述动力源为一直流马达。
5.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述信号为所述光学模块与所述待扫描文件间的一相对位置相关信号。
6.如权利要求5所述的扫描仪，其特征在于，所述侦测装置包含一编码器，用来输出所述位置反馈信号至所述曝光控制单元。
7.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述固定值小于所述光感测组件感测这些扫描线中任两条相邻扫描线的所述曝光起始时间的差值。
8.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述光感测组件为一电荷耦合组件。
9.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述光感测组件为一接触式影像传感器。
10.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，所述相对移动是由所述动力源驱动所述光学模块而产生。
11.如权利要求1所述的扫描仪，其特征在于，还包含一馈纸装置，其中所述相对移动是由所述动力源驱动所述馈纸装置馈送所述待扫描文件而产生。
12.一种扫描方法，使用于一扫描仪，用来扫描一待扫描文件，所述扫描仪包括一光学模块、一动力源、一侦测装置以及一曝光控制单元，所述动力源用来使所述光学模块与所述待扫描文件产生一相对移动，所述侦测装置用来侦测所述光学模块与所述待扫描文件间的所述相对移动状态，所述曝光控制单元用来控制所述光感测组件感测这些扫描线的一曝光时间，所述光学模块具有至少一光感测组件，用来感测所述待扫描文件的N条扫描线，其中N为自然数，所述方法包括设定一K值为1；通过所述动力源使所述光学模块与所述待扫描文件处于对应第K条扫描线的第K相对位置；所述侦测装置侦测所述第K相对位置并据此产生第K相对位置相关信号；根据所述第K相对位置相关信号，决定对所述第K条扫描线曝光的第K起始时间点；控制所述光感测组件对所述第K条扫描线依所述第K起始时间点进行固定时间的曝光；以及判断所述K值是否小于N，若所述K值小于N，则所述K值累加1，并回到驱动所述动力源的所述步骤。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，对所述第K条扫描线进行固定时间的曝光的步骤还包括利用所述光感测组件的快门，控制所述光感测组件对所述第K条扫描线曝光的第K结束时间，其中所述第K结束时间与所述第K起始时间的差值为所述固定时间。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述固定时间小于所述第(K+1)起始时间与所述第K起始时间的差值。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，对所述第K条扫描线进行固定时间的曝光的步骤包括对所述第K条扫描线进行曝光，并在所述光感测组件中累积一第K电荷量；以及曝光经过所述固定时间后，将所述第K电荷量自所述光感测组件的一转移闸移出。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述动力源为一直流马达，且所述侦测装置为一编码器，用来产生所述第K相对位置相关信号。
17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第K相对位置由所述动力源驱动所述光学模块相对于所述待扫描文件移动所形成。
18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第K相对位置是由所述动力源带动所述待扫描文件相对于所述扫描模块移动所形成。
全文摘要
扫描仪包括扫描平台、光学模块、动力源以及曝光控制单元。扫描平台是用来承载待扫描文件。光学模块包括光感测组件，用来感测待扫描文件的N条扫描线。动力源是用来驱动光学模块，且动力源包括编码器，用来输出对应光学模块的位置信号。曝光控制单元包括定时器，用来根据位置信号，控制光感测组件感测每条扫描线的曝光时间为固定值。由动力源驱动光学模块，逐步感测待扫描文件的各条扫描线，并输出对应的位置信号；根据位置信号，控制光感测组件对各条扫描线进行固定时间的曝光，重复上述步骤直到感测完N条扫描线。
文档编号H04N1/04GK1700724SQ200410018559
公开日2005年11月23日 申请日期2004年5月21日 优先权日2004年5月21日
发明者许弘毅, 许四福, 许明福, 陈星嘉 申请人:虹光精密工业(苏州)有限公司