图像扫描设备和图像扫描方法与流程

本公开涉及一种图像扫描设备和图像扫描方法，更具体地，涉及一种通过控制扫描光源的曝光时间来改善光源在副扫描方向上的图像的分辨率性能的图像扫描设备以及图像扫描方法。

背景技术：

图像扫描设备是用于扫描原始图像(诸如，文档、图片或胶片)并将原始图像转换为数字数据的设备。在这种情况下，数字数据可显示在计算机的监视器上，或者由打印机打印，以生成为输出图像。所述设备的代表性示例包括扫描仪、复印机、传真机、一体实现这些功能的多功能外围设备(mfp)。

图像扫描设备通过使纸或扫描模块运动来执行扫描作业。这样，在纸或扫描模块在副扫描方向上运动的条件下执行扫描作业，待扫描的单位像素的实际扫描面积是在主扫描方向上的精确的一个像素面积的至少两倍的单位像素面积。

传统的图像扫描设备针对主扫描方向上的灵敏度特性的调制传递函数(mtf)相对于副扫描方向上的灵敏度特性的调制传递函数减小。

技术实现要素：

技术问题

示例的一方面涉及提供一种用于通过控制扫描光源的曝光时间来改善光源在副扫描方向上的调制传递函数的图像扫描设备和图像扫描方法。

技术方案

根据示例，提供了一种图像扫描设备，所述图像扫描设备包括：照明单元，用于使用led光源将光照射到纸上；扫描单元，用于通过使用由纸反射的光扫描出纸的图像信息来生成扫描图像；以及处理器，用于控制所述照明单元在纸沿副扫描方向运动过程期间按照预定占空比将光照射每个单位像素上。

所述处理器可控制所述照明单元在预定时间点连续地将光照射在每个单位像素上，并且在与所述预定占空比相对应的时间之后不照射光。

所述处理器可控制所述照明单元照射亮度值与所述预定占空比成反比的光。

所述预定占空比可以在5％和50％之间。

所述图像扫描设备还可包括：驱动器，用于使纸或扫描单元运动。

所述处理器可根据所述驱动器的操作速度和所述预定占空比来生成针对led光源的控制信号，并且将所述控制信号提供给所述照明单元。

所述扫描单元可包括图像传感器，在所述图像传感器中，多个电荷耦合器件(ccd)成行设置在纸的主扫描方向上。

所述图像扫描设备还可包括：图像形成单元，用于打印生成的扫描图像。

所述图像扫描设备可以是复印机、传真机或多功能外围设备(mfp)中的一种。

根据示例，提供了一种图像扫描设备的图像扫描方法，所述方法包括：在纸沿副扫描方向运动过程期间，使用led光源按照预定占空比将光照射在每个单位像素上；以及使用由纸反射的光扫描出纸的图像信息并生成扫描图像。

所述照射的步骤可包括：在预定时间点连续地将光照射在每个单位像素上，并且在与所述预定占空比相对应的时间之后不照射光。

所述照射的步骤可包括：照射亮度值与所述预定占空比成反比的光。

所述预定占空比可以在5％和50％之间。

所述方法还可包括：根据纸或扫描单元的运动速度以及所述预定占空比来生成针对led光源的控制信号。

所述生成扫描图像的步骤可包括：使用在纸的主扫描方向上成行布置有多个电荷耦合器件(ccd)的图像传感器。

所述方法还可包括：打印生成的扫描图像。

所述图像扫描设备可以是复印机、传真机或多功能外围设备(mfp)中的一种。

有益效果

如上所述，根据示例的图像扫描设备100基于行将光源开启持续非常短的时间段，并且其余时间关闭光源，因此实际图像获取宽度可减小。因此，图像扫描设备100可改善在副扫描方向上的灵敏度和mtf功能。

附图说明

图1是用于说明根据示例的图像扫描设备的简单配置的框图；

图2是用于说明根据示例的图像扫描设备的详细配置的框图；

图3是示出图1的扫描单元的详细配置的示图；

图4是示出图1的扫描单元的形式的示图；

图5是用于说明平板形式的扫描单元和位置传感器的操作的示图；

图6是用于说明自动供应装置形式的扫描单元和位置传感器的操作的示图；

图7是示出在副扫描方向上的实际扫描灵敏度图案的示图；

图8是示出根据图像传感器的像素尺寸的在主扫描方向/副扫描方向上的扫描灵敏度的示图；

图9是用于说明传统的光源控制方法的示图；

图10是用于说明根据示例的光源控制方法的示图；

图11和图12是示出根据示例的仿真结果的示图；

图13是示出根据led光源的占空比的扫描灵敏度的示图；

图14是示出根据led光源的占空比的mtf值的表；

图15是示出根据led光源的占空比的mtf值的示图；以及

图16是用于说明根据示例的图像扫描方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细地描述本公开的各个示例。以下描述的示例也可以以各种形式被修改。为了更清楚地描述示例的特征，将省略对示例所属领域的技术人员公知的内容的详细描述。

同时，在说明书中，任意组件与另一组件“连接”的情况包括任意组件“直接连接”到另一组件的情况以及任意组件“连接到另一组件同时具有其它组件介于其间”的情况。此外，除非明确地相反描述，否则任意组件“包括”另一组件的情况意味着任意组件可进一步包括其它组件，而不排除其它组件。

在此使用的表述“图像形成作业”可指诸如图像的形成或图像文件的生成/存储/传输的与图像有关的各种作业(例如，打印、扫描或传真)，并且在此使用的表述“作业”不仅可指图像形成作业，还可指执行图像形成作业所需的一系列处理。

此外，“图像扫描设备”是指用于扫描纸上的图像并生成扫描图像的设备。上述图像扫描设备的示例可包括扫描仪、复印机、传真机、多功能打印机(mfp)(通过单个设备复合地实现扫描仪、复印机、传真机的功能)等。当图像扫描设备是可执行图像形成作业的扫描仪、复印机、传真机、多功能打印机(mfp)时，可将图像扫描设备称为图像形成设备。

此外，“图像形成设备”是指用于将从诸如计算机的终端生成的打印数据打印在记录纸上的设备。上述图像形成设备的示例可包括复印机、打印机、传真机、多功能打印机(mfp)(通过单个设备复合地实现复印机、打印机、传真机的功能)等。图像形成设备可表示能够执行图像形成任务的全部设备，诸如，打印机、扫描仪、传真机、多功能打印机(mfp)、显示装置等。

在此使用的表述“硬复制”可指在诸如纸等的打印介质上输出图像的操作，并且表述“软复制”可指在诸如tv、监视器等的显示装置上输出图像的操作。

在此使用的表述“内容”可指作为图像形成作业的对象的任何类型的数据，诸如，图片、图像、文档文件等。

在此使用的表述“打印数据”可指转换成可由打印机打印的格式的数据。同时，当打印机支持直接打印时，文件本身可以是打印数据。

在此使用的表述“扫描数据”可指由扫描单元生成的包括各种文件格式(例如，bmp、jpg、tiff、pdf等)的扫描图像，诸如，块图像以及彩色图像。

在此使用的表述“主扫描方向”可指扫描单元的扫描方向，具体地，与打印纸的运动方向垂直的方向。

在此使用的表述“副扫描方向”可指纸的运动方向。

在此使用的表述“用户”可指使用图像形成设备或者有线地或无线地连接到图像形成设备的装置来执行与图像形成作业相关的操纵的人。此外，在此使用的表述“管理员”可指具有访问图像形成设备的全部功能和系统的权限的人员。“管理员”和“用户”可指同一个人。

图1是用于说明根据示例的图像扫描设备的简单配置的框图。

参照图1，图像扫描设备100可包括照明单元110、处理器130和扫描单元200。

照明单元110可使用led光源将光照射到纸上。led光源的亮度值可被调节。led光源可输出与输入电流的大小相对应的亮度值的光。可根据led光源的电流是否被输入而连续或间断地输出光。照明单元110可接收针对亮度值信息和操作占空比信息的控制信号。led光源可以是wled光源或组合了rled、gled和bled的模块。

照明单元110还可包括诸如偏振板的构件，以便将光均匀地照射到纸上。

扫描单元200可通过对纸进行扫描来生成扫描图像。扫描单元200可通过使用由纸反射的光扫描出纸的图像信息来生成扫描图像。将参照图3详细地描述扫描单元200的配置和操作。扫描单元200可被实施为呈平板的形式和/或自动输稿器(adf)的形式。

处理器130可控制图像扫描设备100的每个组成部件。处理器130可被实施为cpu、asic等，并且检测是否从用户接收到扫描命令。扫描命令可通过设置在图像扫描设备100中的操作输入单元160被输入，或者作为外部装置的信号通过通信器140被输入。

当扫描命令被输入时，处理器130可控制照明单元110和扫描单元200执行扫描作业。

处理器130可控制照明单元110在纸在副扫描方向上的运动期间按照预定占空比(或预定时间、或预定距离(例如，42μm))将光照射在每个单位像素处。例如，处理器130可控制照明单元110以在预定时间点连续地将光照射在每个单位像素上，并且在与预定占空比相对应的时间之后不照射光。预定时间点可以是ccd的sh信号值转变的点。预定占空比可以是5％至50％。处理器130可根据驱动器的操作速度和预定占空比来生成针对led光源的控制信号，并将控制信号提供给照明单元110。

处理器130可控制照明单元110照射亮度值与预定占空比成反比的光。对于该操作，处理器130可生成包括与led光源的亮度值相对应的电流值信息的控制信号，并将控制信号提供给照明单元110。

对于该操作，处理器130可根据驱动器的操作速度和预定占空比来生成针对led光源的控制信号，并将控制信号提供给照明单元110。

处理器130可控制扫描单元200在纸沿副扫描方向运动期间基于像素在主扫描方向上扫描多个图像信息。

当扫描单元200生成扫描图像时，处理器130可控制图像扫描设备100的组成部件将扫描图像存储在存储器170中，通过通信器140将扫描图像发送到外部装置，或者在图像形成单元180中打印扫描图像。

图像扫描设备100可基于行在非常短的时间段内开启光源，并且在剩余时间关闭光源，并因此可减小实际图像获取宽度。因此，图像扫描设备100可改善副在扫描方向上的灵敏度和mtf功能。

如上所述，已经示出和描述了图像扫描设备的简单配置，但是在实施方式中，可进一步添加各种配置。将参照图2描述其具体实施方式。

图2是用于说明根据示例的图像扫描设备的详细结构的框图。

参照图2，图像扫描设备100可包括照明单元110、处理器130、通信器140、显示器150、操作输入单元160、存储器170、图像形成单元180和扫描单元200。

已经参照图1描述了照明单元110的操作、处理器130的操作和扫描单元200的操作，因此，将省略冗余的描述。

通信器140可连接到终端装置(未示出)(诸如，移动装置(智能电话和平板电脑)、pc、膝上型计算机、pda、数字相机等)，并且可从终端装置(未示出)接收文件和打印数据。通信器140可将图像扫描设备100连接到外部装置，并且通过局域网(lan)或因特网以及通用串行总线(usb)端口或无线通信(例如，wifi802.11a/b/g/n、nfc、蓝牙等)连接到终端装置。

通信器140可将由扫描单元200生成的扫描图像或预先存储在存储器170中的扫描图像发送到其它终端装置。

显示器150可显示由图像扫描设备100提供的各种信息。显示器150可显示用于对由图像扫描设备100提供的各种功能进行选择的用户界面窗口。

显示器150可以是诸如lcd、crt、oled等的监视器，或者可以是被实施为同时也执行操作输入单元160的功能的触摸屏。

显示器150可显示用于执行图像扫描设备100的功能的控制菜单。用户可在显示的用户界面窗口上输入扫描命令。扫描命令可以是用于仅执行扫描作业的命令，并且该命令可以是扫描至服务器、扫描至dlna、扫描至云等用于将扫描图像发送到特定的服务器的命令。

当图像扫描设备100是能够打印和复印的mfp时，扫描命令可以是用于使用扫描功能的复印命令。示例描述了通过操作输入单元160接收扫描命令，但是在实施方式中，可通过通信器140从主机装置(未示出)接收扫描命令。

显示器150可显示生成的扫描图像和关于扫描图像的信息。显示的扫描图像可以是扫描图像本身或扫描图像的预览图像。

操作输入单元160可从用户接收功能选择和针对所选择的功能的控制命令。功能可包括打印、复印、扫描、传真传输等。操作输入单元160可通过在显示器150上显示的控制菜单来接收功能选择和控制命令。

操作输入单元160可被实施为多个按钮、键盘或鼠标，或者被实施为也能够执行显示器150的功能的触摸屏。

存储器170可存储通过通信器140接收到的打印数据。存储器170可存储由扫描单元200生成的扫描图像。

存储器170可存储关于预定占空比的信息，并且以查找表的形式存储与多个占空比以及与多个占空比中的每个相对应的亮度值(或电流值)有关的信息。

存储器170可被实施为图像扫描设备100中的存储介质和外部存储介质，例如，包括usb存储器的可移除磁盘、连接到主机装置的存储介质、通过网络的web服务器等。

图像形成单元180可对打印数据进行打印。图像形成单元180可通过各种打印方法(诸如，电子照相方法、喷墨方法、热转印方法和直接热方法)在记录介质上形成图像。例如，图像形成单元180可通过包括曝光、显影、转印和定影的一系列处理将图像打印在记录介质上。

图1和图2示出了照明单元110在处理器130的控制下执行光照射，但是在实施方式中，照明单元110可在扫描单元200的控制下执行定影功能。此外，在实施方式中，照明单元110可被实施为在扫描单元200中的配置。

此外，图1和图2示出和描述了图像扫描设备100的一般功能，但是图像扫描设备还可包括用于执行扫描的扫描单元、用于发送和接收传真的传真收发器等。

图3是示出图1的扫描单元的详细配置的示图。图3的扫描单元可被实施为单独的扫描装置，而不是上述图像扫描设备。

参照图3，扫描单元200可包括传感器电路211、转换电路220、图像处理器230、存储器电路240、电机驱动器250、照明驱动器260和通信电路270。

传感器电路211可扫描纸的图像信息。传感器电路211可包括在主扫描方向上成行布置的多个电荷耦合器件(ccd)或多个cmos图像传感器(cis)。

转换电路220可将由传感器电路211扫描的信号转换为数字信号。具体地，在ccd和数字cis的情况下，扫描信号可被转换为数字信号以被输出，但是在cmos图像传感器(cis)的情况下，扫描信号可被输出为模拟信号。因此，当传感器电路211包括cis时，可使用转换电路220将扫描信号转换为数字信号，并且可将数字信号发送到图像处理器230。

图像处理器230可对扫描信号执行图像处理。图像处理器230可使用通过传感器电路211或转换电路220接收到的信号生成扫描图像。

图像处理器230可控制扫描单元200的每个组成部件。图像处理器230可控制传感器电路211在扫描命令被输入时执行扫描操作。

图像处理器230可控制驱动器(未示出)。图像处理器230可使用电机驱动器250对供应到电机的用于使纸或扫描单元200运动的电力进行控制，以控制纸或传感器电路211的操作速度、位置等。

图像处理器230可控制照明单元110。图像处理器230可通过使用照明驱动器260对供应到照明单元110的电力的大小和施加时间进行控制，来控制照射在纸上的光的量。

图像处理器230可控制照明单元110在纸沿副扫描方向的运动期间按照预定占空比将光照射每个单位像素上。例如，图像处理器230可控制照明单元110在预定时间点连续地将光照射在每个单位像素上，并且在与预定占空比相对应的时间之后不照射光。预定时间点可以是ccd的sh信号值转变的时间点。预定占空比可以是5％至50％。

图像处理器230可控制照明单元110照射亮度值与预定占空比成反比的光。

存储器电路240可存储用于图像处理的数据。存储器电路240可包括闪速存储器241和ram242，闪速存储器241用于存储执行图像处理器230的图像处理所需的程序，ram242用于存储由图像传感器电路211扫描的信号和由图像处理器230处理的数据。

电机驱动器250可控制供应到驱动器(未示出)的用于使纸或扫描单元200运动的电力。电机驱动器250可在图像处理器230的控制下控制供应到驱动器的电力，并控制纸或图像传感器电路211的运动速度和位置。

照明驱动器260可控制供应到照明单元110的电力。照明驱动器260可在图像处理器230的控制下控制照明单元110的光源的光照射间隔和亮度值。

通信电路270可使用数字方法输出被图像处理器230处理的数据。通信电路270可以是将图像处理器230连接到外部控制器或外部装置的连接器，例如，usb连接器。

图4是示出图1的扫描单元的形式的示图。

参照图4，扫描单元200可包括用于扫描板上的纸的呈平板形式的第一扫描单元201以及用于连续扫描自动输稿器上的纸的自动馈送形式的第二扫描单元202。

根据示例，描述了扫描单元200包括两个扫描配置，但在实施方式中，扫描单元200可包括所述扫描配置中的任意一个，或者甚至包括三个扫描配置。

第一扫描单元201可以是平板形式的扫描装置，纸可设置在板上，并且板下方的扫描模块可运动并对纸进行扫描。将参照图5详细地描述第一扫描单元201的构造和操作。

第二扫描单元202可以是自动馈送形式的扫描装置。纸可被放置在自动输稿器上并且顺序地运动到纸运动路径，并且设置在纸运动路径上的扫描模块可对纸进行扫描。将参照图6详细地描述第二扫描单元202的构造和操作。第二扫描单元202可以是用于对纸的单面进行扫描的单面扫描装置，或者是能够对纸的双面进行扫描的双面扫描装置。

如上所述，描述了第一扫描单元201和第二扫描单元202具有单独的扫描模块，但在实施方式中，第一扫描单元201和第二扫描单元202中可共用单个扫描模块。

图5是用于说明平板形式的扫描单元和位置传感器的操作的示图。

参照图5，第一扫描单元201的扫描模块210可设置在平板下方，并且根据扫描命令而从凹槽区域运动到纸张区域。照明单元110可设置在扫描模块210上以向上照射光。

当扫描模块210运动到纸张区域时，照明单元110可在预定时间点连续地将光照射在每个单位像素上，并且可在与预定占空比相对应的时间之后不照射光。这种处理可被重复执行至纸的末端。

图6是用于说明自动供应装置形式的扫描单元和位置传感器的操作的示图。

参照图6，第二扫描单元202的扫描模块210可设置在纸运动路径上的预定区域中，并且照明单元110可设置在扫描模块210上以向上照射。

当纸在纸运动路径上运动时，照明单元110可在预定时间点连续地将光照射在每个单位像素上，并且可在与预定占空比相对应的时间之后不照射光。这种处理可被重复执行，直到纸通过纸运动路径为止。

图7是示出在副扫描方向上的实际扫描灵敏度图案的示图。

参照图7，与主扫描方向上的扫描灵敏度不同，副扫描方向上的扫描灵敏度可具有三角形形状或梯形形状。

具体地，参照图7a，用于连续地扫描图像的图像传感器可在以单位像素长度扫描图像的同时在副扫描方向上运动。

因此，参照图7b，图像传感器对图像进行扫描持续单位时间的区域在主扫描方向上可具有单位像素长度，但是在副扫描方向上具有比单位像素长度大的长度(大约是单位像素长度的两倍)。

图7c是示出一个区域的扫描灵敏度的形状的示图，并且图7d是示出在副扫描方向上的多个单位像素的扫描灵敏度的形状的示图。

同时，近来，可使用在副扫描方向上具有比单位像素长的长度(例如，单位像素长度的1.6倍)的图像传感器来改善灵敏度。在这种情况下，参照图8，针对副扫描方向的灵敏度宽度可以是单位像素长度的2.6倍。

然而，参照图8，针对副扫描方向的灵敏度宽度可以是单位像素长度的两倍或2.6倍，并且因此，在副扫描方向上的调制传递函数(mtf)可显著小于在主扫描方向上的调制传递函数(mtf)。

在这方面，根据示例，可通过控制照射在纸上的光的量的曝光时间来改善在副扫描方向上的灵敏度，从而减少在副扫描方向上的调制传递函数(mtf)的劣化。

针对用于控制光的量的曝光时间的方法，以下将对传统的光源控制方法和根据示例的光源控制方法进行比较。

图9是用于说明传统的光源控制方法的示图，图10是用于说明根据示例的光源控制方法的示图。

参照图9，传统上，扫描模块可在照明光源连续开启的同时基于行而在主扫描方向上获得图像。

然而，根据示例，照明光源可开启持续非常短的时间段，并且在剩余时间关闭。因此，实际上，扫描模块的在副扫描方向上的图像获取宽度可减小。

具体地，当使图像传感器或纸在副扫描方向上运动一个像素距离所需的时间称为行曝光时间时，如果光源可开启持续10％的行曝光时间，并且关闭持续90％的行曝光时间，则灵敏度宽度可从2像素显著增大到1.1像素。优选的是，光源开启的时间不是断开而是连续的。例如，当光源开启持续2％的行曝光时间5次以使光源开启持续总曝光时间的10％时，作为现有技术，光源开启时感测到的区域可以是两个像素距离。

因为在行曝光时间期间光源开启的时间减少，所以照射在纸上的光的量也可能减少。因此，扫描单元200可将led光源的亮度值增大到与开启光源的时间的比率(或占空比)相对应，以保持照射在纸上的光的总量，以便均衡照射在纸上的光的量。

参照图10，光源可连续地开启持续40％的行曝光时间，并且可在剩余的60％的行曝光时间关闭。因此，可看出，灵敏度宽度可以是1.4像素，并且与现有的2.6像素相比，灵敏度函数显著增大。

图11和图12是示出根据示例的仿真结果的示图。具体地，图11是示出计算mtf的处理的示图，图12是示出其计算结果的示图。

参照图12，当将开启光源的时间的占空比从100％调节到10％时，mtf性能可从65.5％提高到73％。因此，根据示例生成的扫描图像在副扫描方向上可具有改善的图像质量。

图13是示出根据led光源的占空比的扫描灵敏度的示图。

参照图13，当led光源的占空比为100％时，与在主扫描方向上的扫描灵敏度不同，在副扫描方向上的扫描灵敏度可具有三角形形状。

然而，当占空比变小时，在副扫描方向上的扫描灵敏度可增大到具有梯形形状。

图14是示出根据与图12的系统不同的系统中的占空比的mtf值的表。图14是用于示出根据led光源的占空比的mtf值的表，图15是示出根据led光源的占空比的mtf值的示图。

参照图14和图15，随着光源开启的时间的占空比减小，mft性能可逐渐增加。特别地，当占空比等于或小于40％时，mtf性能可以是65％或更高，以具有针对副扫描方向的改善的图像质量。

图16是用于说明根据示例的图像扫描方法的流程图。

参照图16，在操作s1610，在纸在副扫描方向上运动期间，可使用led光源按照预定占空比将光照射在每个单位像素上。具体地，可在预定时间点连续地将光照射在每个单位像素上，并且可在与预定占空比相对应的时间之后照射光。可照射亮度值与预定占空比成反比的光。

在操作s1620，可使用由纸在单位像素上反射的光来扫描出纸的图像信息。

可在纸的全部区域中执行上述照射和扫描处理，并且在操作s1630，可通过组合关于全部区域的图像信息来生成扫描图像。

当生成扫描图像时，可将生成的扫描图像发送到主机装置，或者可针对扫描图像执行打印作业。

因此，根据示例中公开的图像扫描方法，光源可逐行开启非常短的时间段，并且剩余时间关闭以减小实际图像获取宽度。因此，所述图像扫描方法可改善在副扫描方向上的灵敏度和mtf性能。参照图16的图像扫描方法可具有图1或图2的配置的图像扫描设备或具有图3的配置的扫描装置执行。此外，所述扫描方法可在具有其它配置的图像形成设备或扫描装置上被执行。

此外，上述图像扫描方法可被实施为用于执行上述图像扫描方法的至少一种执行程序，并且所述执行程序可存储在计算机可读记录介质中。

因此，本公开的每个块可被实施为计算机可读记录介质上的计算机可写代码。计算机可读记录介质可以是能够存储可由计算机系统读取的数据的装置。

尽管已经示出和描述了示例，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离本公开的原理和精神的情况下，可对这些示例做出改变。因此，本公开的范围不被解释为限于所描述的示例，而是由权利要求及其等同物限定。