扫描仪的制作方法
【专利说明】扫描仪
【背景技术】
[0001] 扫描仪是一种用于根据置于扫描床上的打印页面或三维对象创建数字图像的设 备。存在许多类型的扫描仪，例如馈纸式扫描仪、平板扫描仪、独立扫描仪以及集成到多功 能打印机（MFP)中的扫描仪。
【附图说明】
[0002] 图1是示例性平板扫描仪100的等距视图。
[0003] 图2是扫描仪100的一部分的示例性近视剖面图。
[0004] 图3是从三个不同颜色的LED发射的光的示例性曲线图。
[0005] 图4是示例性多功能一体机（MFP)的侧视图。
[0006] 图5是MFP的示例性框图。
[0007] 图6是联接至存储器504的处理器502的示例性框图。
[0008] 图7是扫描的不例性流程图。
【具体实施方式】
[0009] 扫描仪用于创建置于扫描仪上的文档或三维对象的数字图像。一些扫描仪仅捕获 黑白或灰度图像。彩色扫描仪从被扫描的对象捕获彩色图像。为了描述对象的颜色，通常 需要颜色空间的三个不同颜色值或分量。最通用的颜色分量是RGB颜色空间的红色、绿色 和蓝色（RGB)。彩色扫描仪捕获被扫描的对象中每个较小区域的红色值、绿色值和蓝色值。 这些较小的区域通常被称为像素。
[0010] 存在两种捕获每个颜色分量的颜色值的常规方式。第一种方式是扫描仪使用宽带 光源以及位于传感器顶部的三个不同颜色的滤光器。宽带光源产生覆盖所有三个颜色分量 的光。宽带光源通常产生白光。宽带光源用于照射待扫描的对象被放置的扫描区域。
[0011] 扫描仪利用位于传感器顶部的颜色滤光器将光分成三个颜色分量，其中各传感器 接收来自扫描区域的光。扫描仪可具有三排传感器，每排被不同颜色的滤光器覆盖。一个 滤光器将允许红光穿过，到达该排中的传感器，其它两排将具有分别允许绿光和蓝光穿过 的滤光器。三排传感器相对于扫描区域移动，使得所有三个传感器均捕获对象的图像。这 允许扫描仪捕获对象上的每个区域的RGB值。此类型的扫描仪产生高质量的彩色图像，但 也需要三排不同的传感器及宽带光源。
[0012] 捕获每个颜色分量的颜色值的第二种方式是使用三个不同颜色的光源以及单排 宽带传感器。三种颜色的光源通常分别产生红色、绿色和蓝色波段的光。通常，光源为发光 二极管（LED)。宽带传感器对于三种光源产生的所有三个波段范围的光敏感。
[0013]在一个示例中，扫描仪将宽带传感器举至第一位置，然后使用三个不同颜色的光 源中的每一个进行三次不同的曝光，同时传感器保持固定。然后，扫描仪将宽带传感器举至 下一个位置，重复三次曝光。每组三次曝光以针对每个像素捕获的三个不同颜色值构成彩 色扫描线。此方法捕获被扫描的每个物理位置的所有三个颜色值。
[0014] 在另一个示例中，扫描仪以恒定速度移动宽带传感器，并依次使用三个不同的光 源重复进行三次曝光。例如，在第一次曝光期间使用红光，针对第二次曝光使用绿光，并且 针对第三次曝光使用蓝光。每组三次曝光用于产生彩色扫描线。由于传感器在曝光期间保 持移动，因此页面上的每个物理位置仅使用三个光源中的一个即可被捕获。每次曝光中捕 获的物理位置非常小，且如此靠近，以致于将三次不同的曝光合并成一个彩色扫描线产生 了被扫描区域的较好彩色表示。
[0015] 传感器移动的速度取决于传感器大小、传感器敏感度以及传感器接收的光的量。 传感器中的每个像素可比作储存器（bucket)。用光装满储存器的时间取决于储存器多大以 及光填充储存器的速率。越多的光照射待扫描的对象，储存器越快充满。当储存器快速充 满时，传感器可快速移动，导致更短的扫描时间。
[0016] 照射扫描区域的光的量取决于可用于驱动光源的功率、光源的效率以及光源在不 会过热或恶化的情况下可产生的最大功率。到达传感器的光的量受用于确定系统的有效口 径的光路（例如，透镜和镜子）的影响。在此类型扫描仪中使用的光源通常是产生三种不 同波段光的三组LED。三种不同波段是红色、绿色以及蓝色。三组不同LED中的每一个通常 以该LED可操控的最大功率被驱动，使得每个LED以LED在不会过热或恶化的情况下可产 生的最大光量照射待扫描的对象。LED产生的照射量可基于产生的光的颜色而变化。扫描 速度受具有最小照射量的LED的颜色的限制。因此，每次曝光仅使用一种颜色光的扫描仪 具有有限的扫描速度。
[0017] 在一个示例中，通过每次曝光使用三组LED中的两组，使照射待扫描对象的光的 量加倍。每条彩色扫描线的第一次曝光使用产生红色波段光和绿色波段光的LED。每条彩 色扫描线的第二次曝光使用产生蓝色波段光和绿色波段光的LED。每条彩色扫描线的第三 次曝光使用产生红色波段光和蓝色波段光的LED。通过使照射扫描区域的光的量加倍，储存 器装满的速度快了 2倍，从而将扫描时间减半。
[0018] 图1是示例性平板扫描仪100的等距视图。平板扫描仪100包括扫描仪底座102、 顶部面板104、扫描滚筒106以及扫描头108。扫描仪底座102通常为中空矩形盒，绕其边 缘支撑扫描滚筒106。顶部面板104装在扫描滚筒106的顶部，且附接至扫描仪底座102， 从而使扫描滚筒106处于适当的位置。扫描滚筒106由透明材料（例如玻璃）制成。扫描 滚筒的顶面形成平板扫描区域。扫描仪底座102还支撑驱动系统（为了清楚未示出），驱动 系统沿扫描滚筒106下面（如箭头110示出的）移动扫描头108。
[0019] 平板扫描仪100相对于置于平板扫描区域上的对象移动扫描头108。馈纸式扫描 仪保持扫描头固定，并且使用自动文档馈纸器（ADF)使页面移动通过扫描头。馈纸式扫描 仪的扫描区域邻近扫描头，在扫描头处扫描传感器的图像与ADF的纸张路径交叉。
[0020] 图2是扫描仪100的示例性近视剖面图。图2显示了位于扫描滚筒106下方的扫 描头108。页面218位于平板扫描区域中扫描滚筒106的顶面上。扫描头108包括传感器 212以及多个光源。一排光源216沿传感器212的左侧行进，另一排光源214沿传感器212 的右侧行进。在其它示例中，可能仅存在一排光源。光源（214和216)以及传感器212不是 按比例绘制的，且为了清楚起见已被放大。光源216和214向位于扫描滚筒106顶部以及 页面281下面的扫描区域引导光（如箭头220示出的）。来自页面222的光被传感器212 接收并被转换成电信号。
[0021] 在一个不例中，光源（214和216)包括三种不同颜色的发光二极管（LED)，例如， 红色、绿色以及蓝色。每排光源（214和216)具有沿传感器212行进的重复序列的LED颜 色，例如，红色LED，然后绿色LED，且随后蓝色LED，然后该序列从另一个红色LED重新开始。 在又一个示例中，光源可包括每个颜色的单个LED，且来自每个LED的光使用光学部件（例 如镜子或光导管）沿扫描线发散开。图3是从三种不同颜色的LED发射的光的示例性曲线 图。垂直轴是相对功率分布，水平轴是发射的光的波长。
[0022] 线330是第一LED颜色的功率对波长的曲线图。线330在450nm附近具有峰值， 且是蓝色LED。线332是第二LED颜色的功率对波长的曲线图。线332在520nm附近具有 峰值，且为绿色LED。线334是第三LED颜色的功率对波长的曲线图。线334在625nm附近 具有峰值，且是红色LED。
[0023] 在操作期间，针对三次不同曝光中的每一次，利用两种不同颜色的（每排中的）所 有LED照射页面。例如，针对第一次曝光使用所有红色LED以及所有绿色LED。针对第二次 曝光使用所有红色LED以及所有蓝色LED。针对第三次曝光使用所有绿色LED以及所有蓝 色LED。由于针对每次曝光使用具有两种不同颜色的两组LED，因此与仅使用单个颜色的一 组LED相比，两倍量的光被引向页面218下面。这允许每次曝光的曝光时间为仅使用单个 颜色的一组LED的曝光时间的一半。
[0024] 合并红色光和绿色光产生了品红色的光。合并红色光和绿色光产生黄色的光。合 并蓝色光和绿色光产生青色的光。由于传感器是宽带传感器，因此当针对每次曝光使用三 种RGB光中的两种时，扫描仪捕获具有替代RGB的青色、品红色、以及黄色（CMY)的值的图 像。
[0025] -个颜色空间的各分量的颜色值可被转换为其它颜色空间的颜色值。例如，CMY颜 色值可被转换成RGB值。可使用下面简单的等式将CMY转换成RGB:
[0026] 红色=品红色+黄色-青色
[0027] 绿色=青色+黄色-品红色
[0028] 蓝色=青色+品红色-黄色
[0029] 还可通过将CMY颜色值转换成标准颜色模型，且随后将颜色值从标准颜色模型转 化成RGB颜色空间，来从一个颜色空间转变或转换到另一个颜色空间。存在多个标准颜色 模型，例如，国际照射委员会（CIE)LAB空间以及CIEXYZ空间。
[0030] 在一个示例中，由扫描仪中的宽带传感器创建的CMY颜色值被转换成CIEXYZ标 准模型，且随后，CIEXYZ值被转换为RGB颜色空间。这允许扫描仪以与每次曝光仅使用RGB 光源中的一个进行扫描相比两倍的速度产生RGB颜色空间中的彩色图像文件。可使用下面 的矩阵变换来将CMY颜色值转换到CIEXYZ空间（采用D65白点）：
[0032]一旦CMY值在CIEXYZ颜色空间内，它们就可被转换到RGB颜色空间。CIEXYZ值 可通过3X3矩阵变换被转换到RGB空间。为了从XYZ转换到RGB(采用D65白点），使用的 矩阵变换为：
[0034] -旦已将颜色数据转换到RGB空间，则可将数据保存为彩色图像文件或显示在屏 幕上。在一个示例中，在扫描仪中，可使用硬件或硬件和固件的结合，来进行从一个颜色空 间到另一个颜色空间的转换。固件是在扫描仪内部运行的、用于控制及操作扫描仪的代码。 在另一示例中，扫描仪使用CMY颜色空间内的值输出图像，另一个设备（例如，计算机）将 进行颜色转换。
[0035] 打印机通常将GRB数据从图像文件转换成CMY或CMYK数据，以驱动其打印引擎， 其中K表示黑色。这是由于打印机通常使用青色、品红色、黄色以及黑色的油墨，而不是红 色、绿色以及蓝色。在一些示例中，扫描仪不将CMY颜色数据转换成RGB颜色数据。替代地， 扫描仪直接向打印机输出CMY数据，以供打印机使用。在一些示例中，打印机可将