专利名称：扫描装置、扫描方法和使用方法
技术领域：
本发明涉及一种扫描装置、该扫描装置的扫描方法和该扫描装置的使用方法。
背景技术：
随着国内计算机产业和信息产业的飞速发展，PC外设产品市场在此带动下得以不 断扩大，作为PC的主要外设产品扫描仪更是在工作和生活中日益普及，保持着持续、高速 的增长态势。目前市场上最常见的扫描仪主要包括五个组成部分上盖、原稿台、光学成像部分 (扫描头)、光电转换部分和机械传动部分。机械传动部分又主要包括步进电机、驱动皮带、 滑动导轨和齿轮组等，用于精确控制扫描头的位置和移动速度。传统扫描仪有着扫描速度快，扫描精度高的特点，比较适用于不需要常移动位置 的使用场合。但是，随着移动办公的兴起，这种传统扫描仪的若干缺点逐渐显现出来1.传统的扫描仪均需要复杂的机械传动部分，因此，个体比较庞大，不利于或者根 本不能够随身携带，而且需要消耗大量电力来驱动机械传动部分；2.传统扫描仪一般只能支持几种标准规格的待扫描纸，如通常家用的扫描仪一般 只能支持A4、A5规格的待扫描纸，一般的办公用扫描仪也只能支持A3、A4、A5规格的待扫 描纸，并且支持的纸型越多，扫描仪的体积越庞大，这使得不仅需要占据大量空间而且导致 设备成本急剧上升；3.传统扫描仪需要使用220V交流供电，能耗较高，难以用电池供电，一旦电网停 电就不能使用。鉴于上述技术问题，实有必要设计一种体积小、便于随身携带、省电且不拘泥于纸 型的新型扫描设备。
发明内容
因此，本发明的至少一个目的在于提供一种体积小、便于随身携带、省电、且不拘 泥于纸型的新型扫描设备。根据本发明的一方面，提供一种扫描装置，所述扫描装置通过在待扫描纸的表面 上自由移动来执行扫描操作，其中，所述扫描装置包括扫描头；定位装置，所述定位装置 用于检测扫描头相对于原点的位置；和控制器，所述控制器控制扫描头获取与定位装置所 检测到的扫描头的位置对应的、待扫描纸上的图像数据。根据本发明的一个实施性实施例，所述定位装置包括至少两个位置传感器。根据本发明的另一个实施性实施例，所述定位装置包括至少一个位置传感器和至 少一个角度传感器。根据本发明的一个实施性实施例，所述位置传感器为反射式光学位置传感器，其 包括光发射器，所述光发射器向待扫描纸的表面发射光束；和光接收器，所述光接收器接 收从待扫描纸的表面反射的光束信息。
根据本发明的另一个实施性实施例，所述扫描头为CCD(电荷藕合元件，Charge Coupled Device)扫描头、CIS (接触式感光器件)扫描头、PMT (光电倍增管，Photo Multiplier Tube)扫描头或 CMOS (互补金属氧化物半导体，Complementary Metal-Oxide Semiconductor)扫描头。根据本发明的又一个实施性实施例，所述扫描装置通过USB电源或者内置电池供 电，例如，通过内置的5V电池供电。根据本发明的再一个实施性实施例 ，所述扫描装置还包括与PC机、笔记本或PDA 连接的USB接口。根据本发明的再一个实施性实施例，所述扫描装置还包括与局域网或因特网连接 的有线或无线网络接口。根据本发明的另一方面，提供一种上述扫描装置的使用方法，所述使用方法包括 如下步骤将所述扫描装置放置在待扫描纸的表面上，并使扫描装置的扫描头位于原点位 置处；和在待扫描纸的表面上自由移动扫描装置直至完成全部扫描操作。根据本发明的又一方面，提供一种扫描方法，包括如下步骤Sl 将扫描装置放置在待扫描纸的表面上，并使扫描装置的扫描头位于原点位置 处；S2 在待扫描纸的表面上移动扫描装置，同时，定位装置检测出扫描头相对于原点 位置的当前位置；S3:控制器判断与该当前位置对应的图像数据是否已经被扫描，如果判断结果为 ‘否’，则执行步骤S4,如果判断为‘是’，则执行步骤S6 ；S4 控制器控制扫描头扫描与该当前位置对应的图像数据；S5 保存该当前位置和与该当前位置对应的图像数据；和S6 控制器判断全部扫描操作是否完成，如果判断结果为‘否’，则执行步骤S2，如 果判断为‘是’，则结束扫描。与现有技术相比，由于本发明的扫描装置利用定位装置来定位检测扫描头在待扫 描纸上的移动位置，因此，能够通过在待扫描纸的表面上自由移动扫描装置来执行扫描操 作，从而能够适用于任何尺寸的待扫描纸，而不受待扫描纸规格的限制，并且该扫描装置不 需要庞大的机械传动部分，因此，体积小、便于随身携带、且能够节省大量电力。
图1显示本发明的扫描装置的第一实施例的结构示意图；图2显示图1所示的扫描装置的光学位置传感器的工作原理；图3显示图1所示的扫描装置的扫描方法；图4显示图1所示的扫描装置的使用方法或使用过程的示意图；图5显示采用两个独立的光学位置传感器来检测扫描头相对于原点的位置的原 理图；图6显示本发明的扫描装置的第二实施例，其采用一个光学位置传感器和一个角 度传感器来检测扫描头相对于原点的位置；和图7显示本发明的扫描装置的第三实施例的结构示意附图标记控制器1
扫描头2定位装置3光学位置传感器301，302，311光发射器3a光接收器3b角度传感器312待扫描纸4扫描装置MP外部通信接口5外部设备具体实施例方式下面详细描述本发明的实例性的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中相同 或相似的标号表示相同或相似的元件。下面参考附图描述的实施例是示例性的，旨在解释 本发明，而不能解释为对本发明的限制。第一实施例图1至图5显示本发明的扫描装置的实例性的第一实施例。具体地，图1显示本 发明的扫描装置的第一实施例的结构示意图；图2显示图1所示的扫描装置的光学位置传 感器的工作原理；图3显示图1所示的扫描装置的扫描方法；图4显示图1所示的扫描装置 的使用方法或使用过程的示意图；图5显示采用两个独立的光学位置传感器来检测扫描头 相对于原点的位置的原理图。如图1所示，在本实施例中，扫描装置包括控制器1、扫描头2和定位装置3。在本实施例中，定位装置3用于实时地检测扫描头相对于原点(或称为初始位置) 的当前位置，请注意，这里提及的‘原点’根据实际需要确定，例如，如图4所示，可以把‘原 点’确定为待扫描纸的左上角，但是，本发明不局限于此，根据实际需要，‘原点’可以位于待 扫描纸的任意一个位置处。在本实施例中，控制器1用于控制扫描头2去扫描获取与定位装置3所检测到的 扫描头2的当前位置对应的、待扫描纸4上的图像数据(如图4所示)。根据本发明的一个优选实施例，如图5所示，扫描装置的定位装置由两个独立的 光学位置传感器构成。图5显示采用两个独立的光学位置传感器来检测扫描头相对于原点 的位置的原理图。在如图5所示的实施例中，扫描装置包括两个独立的光学位置传感器和 七个独立的扫描头(每个独立的扫描头包括一组反光镜和一个电荷耦合器件CCD)。具体 地，在图5中，将两个独立的光学位置传感器分别标示为第一光学位置传感器301和第二光 学位置传感器302，将七个独立的扫描头分别标示为第一扫描头201、第二扫描头202、第三 扫描头203、第四扫描头204、第五扫描头205、第六扫描头206和第七扫描头207。不妨假设 当扫描装置移动到某一位置时，第一光学位置传感器301相对于原点的位置为(XS1，YS1)， 第二光学位置传感器302相对于原点的位置为(XS2，YS2)，第一扫描头201相对于原点的位置为(XP1，YP1)，第一扫描头201与第一光学位置传感器301之间的距离为Li，第一扫描 头201与第二光学位置传感器302之间的距离为L2，那么可以获得如下公式(XSl-XPl)2+(YSl-YPl)2 = Ll2(1)
(XS2-XP1)2+(YS2-YP1)2 = L22(2)其中，第一光学位置传感器301相对于原点的位置(XS1，YSl)可由第一光学位置 传感器301直接测得，第二光学位置传感器302相对于原点的位置(XS2，YS2)可由第二光 学位置传感器302直接测得，距离L1，L2可预先测得。因此，能够根据上面的两个公式(1) 和(2)计算出第一扫描头201相对于原点的位置(XP1，YPl)。以此类推，还可以分别计算 出第二扫描头202、第三扫描头203、第四扫描头204、第五扫描头205、第六扫描头206和第 七扫描头207相对于原点的位置。尽管图5显示了采用两个独立的光学位置传感器的实施例，但是，本发明不局限 于此，也可以设置三个或三个以上的光学位置传感器，这样，能够更精确和更可靠地检测扫 描头相对于原点的位置。如图2所示，在本发明的一个优选实施例中，构成定位装置3的第一光学位置传感 器301和第二光学位置传感器302均为反射式光学位置传感器，其包括光发射器3a和光接 收器3b。如图2所示，光发射器3a向待扫描纸4的表面发射光束，然后，光接收器3b接收 从待扫描纸2的表面反射的光束，并根据所接收到的信息来计算扫描头2相对于原点的当 前位置。在计算出扫描头2相对于原点的当前位置后，控制器1根据所获得的当前位置来 驱动扫描头2在待扫描纸4上执行扫描操作。需要说明的是，尽管在本发明的上述优选实施例中采用了光学位置传感器，但是， 本发明不局限于此，也可以采用现有技术中存在的其它类型的位置传感器，例如，声学位置 传感器，或者采用现有技术中存在的任何一种合适的位置传感器。另外，还需要说明的是，尽管在本发明的上述优选实施例中扫描头包括七个独立 的扫描头，但是，这仅是为了说明之用，扫描头还可以包括一个、两个、三个、四个、五个、六 个、八个或更多个独立的扫描头。这些变化均应落入本发明的保护范围内。事实上，扫描头 (或电荷耦合器件CCD)的个数越多，分辨率越高，即扫描精度越高。根据本发明的一个优选实施例，扫描头还可以采用接触式感光器件CIS、光电倍增 管PMT或互补金属氧化物半导体CMOS等感光器件。根据本发明的又一个优选实施例，控制器1采用ARM处理器，但是，本发明不局限 于此，也可以采用其它任何适当的低功耗处理器。根据本发明的又一个优选实施例，扫描装置配备有5V的内置电池，作为供电电 源。但是，请注意，本发明不局限于此，本发明也可以通过5V变压器与外部电源连接，或通 过USB接口与外部供电设备连接，如PC机。这些变化理应落入本发明的保护范围内。图4显示图1所示的扫描装置的使用方法或使用过程的示意图。如图4所示，在 本实施例中，首先，将扫描装置放置在待扫描纸4的表面上，并使扫描装置的扫描头2位于 原点位置处，例如图4所示的Pl位置；然后，在待扫描纸4的表面上自由移动扫描装置，例 如从图4所示的Pl位置移动到P2位置，再从P2位置移动到P3位置，如此移动下去，直至 完成全部扫描操作。例如，在图4中，在扫描装置从Pl移动到P2、再从P2移动到P3之后， 扫描装置将图4中的‘扫描图片’的黑色部分的图像数据扫描到内存中，而‘扫描图片’的灰色部分则还未被扫描。图3显示图1所示的扫描装置的扫描方法。如图3所示，在本实施例中，该扫描方 法包括步骤Sl 将扫描装置放置在待扫描纸的表面上，并使扫描装置的扫描头位于原点位置 处； S2 在待扫描纸的表面上移动扫描装置，同时，定位装置检测出扫描头相对于原点 位置的当前位置；S3:控制器判断与该当前位置对应的图像数据是否已经被扫描，如果判断结果为 ‘否’，则执行步骤S4,如果判断为‘是’，则执行步骤S6 ；S4 控制器控制扫描头扫描与该当前位置对应的图像数据；S5 保存该当前位置和与该当前位置对应的图像数据；和S6 控制器判断全部扫描操作是否完成，如果判断结果为‘否’，则执行步骤S2，如 果判断为‘是’，则结束扫描。需要说明的是，在本实施例的步骤S5中，当前位置和与该当前位置对应的图像数 据之间必须建立一一对应的关系。第二实施例图6显示本发明的扫描装置的第二实施例，其采用一个光学位置传感器311和一 个角度传感器312来检测扫描头相对于原点的位置。如图6所示，本发明的第二实施例所示的扫描装置与第一实施例所示的扫描装置 的区别仅在于第二实施例的扫描装置的定位装置由一个光学位置传感器311和一个角度 传感器312构成，而不是由两个光学位置传感器构成。在图6中，虚线表示未旋转时的扫描装置，实线表示旋转后的扫描装置。在本实施例中，如图6所示，光学位置传感器311能够实时获得该光学位置传感器 311相对于原点的当前位置(XS1，YS1)，角度传感器312能够实时获得扫描装置相对于初始 时刻的旋转角度α”因此，可以得到下面的计算公式XPl = XS1-L1*C0S ( α 0+ α ^(3)YPl = YSl_Ll*SIN(a。+α》(4)在公式(3)和(4)中，Citl为扫描装置在初始时刻时的初始角度，其可以预先测得； Ll为第一扫描头201与光学位置传感器311之间的距离，其可以预先测得；光学位置传感 器311相对于原点的当前位置(XS1，YSl)可由光学位置传感器311直接测得。尽管图6显示了采用一个独立的光学位置传感器和一个独立的角度传感器的实 施例，但是，本发明不局限于此，也可以设置二个或二个以上的光学位置传感器和两个或两 个以上的角度传感器，这样，能够更精确和更可靠地检测扫描头相对于原点的位置。第三实施例图7显示本发明的扫描装置的第三实施例的结构示意图。如图7所示，本发明的第三实施例所示的扫描装置MP与第一实施例所示的扫描装 置的区别仅在于第三实施例的扫描装置MP设有与外部设备6进行通信的外部通信接口 5，该外部通信接口 5通过数据线与扫描装置MP的控制器1连接。这样，扫描装置MP就能 够与外部设备6进行通信，例如，通过外部设备6对扫描装置MP的扫描参数进行设置，或者扫描装置MP将扫描数据传输到外部 设备6中。在本发明的一个优选实施例中，外部设备6为PC机，而外部通信接口 5为USB接 口。这样，如图5所示，整个扫描装置MP就如同连接到外部PC机的鼠标一样，可以在放置 在桌面的待扫描纸上自由移动进行扫描。需要说明的是，在该优选实施例中，外部设备6不 局限于PC机，还可以是笔记本或PDA等任何一种计算机设备。同样，外部通信接口 5不局 限于USB接口，还可以是其它任何适当的通信接口，例如，IEEE1394接口。此外，还需要说明的是，在第三实施例中，如果不需要执行扫描操作，扫描装置MP 完全可以作为一个普通的鼠标使用。这样，就进一步扩展了扫描装置MP的用途，S卩，在第三 实施例中，扫描装置MP还可以说成具有扫描功能的鼠标。其它可能的变化例尽管已经描述了两种不同实施例，但是，本发明还存在其它可能的变化例，例如， 扫描装置还能够包括无线或有线通信接口(未图示)，这样，扫描装置就可以通过无线或有 线通信接口与局域网或因特网连接，从而成为一台网络扫描设备。这些变化例理应落入本 发明的保护范围内。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本发明的范围由 所附权利要求及其等同物限定。
权利要求
一种扫描装置，所述扫描装置通过在待扫描纸(4)的表面上自由移动来执行扫描操作，其特征在于，所述扫描装置包括扫描头(2)；定位装置(3)，所述定位装置(3)用于检测扫描头(2)相对于原点的位置；和控制器(1)，所述控制器(1)控制扫描头(2)获取与定位装置(3)所检测到的扫描头(2)的位置对应的、待扫描纸(4)上的图像数据。
2.根据权利要求1所述的扫描装置，其特征在于，所述定位装置(3)包括至少两个位置 传感器(301，302)。
3.根据权利要求1所述的扫描装置，其特征在于，所述定位装置(3)包括至少一个位置 传感器(311)和至少一个角度传感器(312)。
4.根据权利要求2或3所述的扫描装置，其特征在于，所述位置传感器(301，302，311) 为反射式光学位置传感器，其包括光发射器(3a)，所述光发射器(3a)向待扫描纸(4)的表面发射光束；和光接收器(3b)，所述光接收器(3b)接收从待扫描纸(4)的表面反射的光束信息。
5.根据权利要求1所述的扫描装置，其特征在于，所述扫描头为CCD扫描头、CIS扫描 头、PMT扫描头或CMOS扫描头。
6.根据权利要求1所述的扫描装置，其特征在于，所述扫描装置通过USB电源或者内置 电池供电。
7.根据权利要求1所述的扫描装置，其特征在于，所述扫描装置还包括与PC机、笔记本 或PDA连接的USB接口。
8.根据权利要求1所述的扫描装置，其特征在于，所述扫描装置还包括与局域网或因 特网连接的有线或无线网络接口。
9.根据权利要求1所述的扫描装置的使用方法，包括如下步骤将所述扫描装置放置在待扫描纸(4)的表面上，并使扫描装置的扫描头(2)位于原点 位置处；和在待扫描纸(4)的表面上自由移动扫描装置直至完成全部扫描操作。
10.根据权利要求1所述的扫描装置的扫描方法，包括如下步骤51将扫描装置放置在待扫描纸的表面上，并使扫描装置的扫描头位于原点位置处；52在待扫描纸的表面上移动扫描装置，同时，定位装置检测出扫描头相对于原点位置 的当前位置；53控制器判断与该当前位置对应的图像数据是否已经被扫描，如果判断结果为‘否’， 则执行步骤S4,如果判断为‘是’，则执行步骤S6 ；54控制器控制扫描头扫描与该当前位置对应的图像数据；55保存该当前位置和与该当前位置对应的图像数据；和56控制器判断全部扫描操作是否完成，如果判断结果为‘否’，则执行步骤S2，如果判 断为‘是’，则结束扫描。
全文摘要
本发明公开一种扫描装置，所述扫描装置通过在待扫描纸的表面上自由移动来执行扫描操作，其中，所述扫描装置包括扫描头；定位装置，所述定位装置用于检测扫描头相对于原点的位置；和控制器，所述控制器控制扫描头获取与定位装置所检测到的扫描头的位置对应的、待扫描纸上的图像数据。与现有技术相比，由于本发明的扫描装置利用定位装置来定位检测扫描头在待扫描纸上的移动位置，因此，能够通过在待扫描纸的表面上自由移动扫描装置来执行扫描操作，从而能够适用于任何尺寸的待扫描纸，而不受待扫描纸规格的限制，并且该扫描装置不需要庞大的机械传动部分，因此，体积小、便于随身携带、且能够节省大量电力。
文档编号H04N1/04GK101958993SQ20091005509
公开日2011年1月26日 申请日期2009年7月21日 优先权日2009年7月21日
发明者高国明 申请人:上海同畅信息技术有限公司;银精工株式会社