專利名稱：倍增分辨率的掃描儀及其掃描方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種單次掃描且可倍增分辨率的掃描儀。該掃描儀具有掃描寬度W的線性傳感器，以及安裝于一殼體中的兩個(gè)移動(dòng)機(jī)架。一移動(dòng)機(jī)架支撐至少一個(gè)反射鏡，且該反射鏡從該掃描儀的縱軸45度方向，以及另一移動(dòng)機(jī)架支撐線性傳感器，例如一具有“n”像素元素的電荷耦合裝置，與一透鏡模塊。
背景技術(shù)：
平臺(tái)掃描儀與用于增加該種掃描儀的分辨率的技術(shù)是現(xiàn)有的。然而，現(xiàn)有的掃描儀增加分辨率的技術(shù)在整個(gè)影像上需要多次來回掃描，且需要計(jì)算機(jī)的應(yīng)用軟件在各次的來回掃描期間以串接一預(yù)設(shè)掃描線的各部分的方式將影像結(jié)合在一起。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一單次掃描且可倍增分辨率的掃描儀，其中亦可將傳統(tǒng)的平臺(tái)掃描儀加以修改來增加分辨率。該掃描儀由沿著一單一掃描線利用兩個(gè)獨(dú)立移動(dòng)機(jī)架來提供多重掃描，其一移動(dòng)機(jī)架支撐一線性傳感器與透鏡模塊，且另一移動(dòng)機(jī)架支撐至少一反射鏡，該反射鏡在沿著掃描儀的縱軸移動(dòng)機(jī)架的移動(dòng)方向上的45度角的方位。
本發(fā)明的另一目的是提供一具有單次掃描且可倍增分辨率的平臺(tái)掃描儀，使用兩個(gè)獨(dú)立移動(dòng)機(jī)架。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明為一種倍增分辨率的平臺(tái)掃描儀，包含一殼體，具有沿一第一軸y延伸的長度、沿一第二軸x延伸的掃描寬度W、以及沿一第三軸z延伸的高度，該等軸y，x與z彼此正交；一玻璃平臺(tái)安裝于前述殼體；一第一軌道，安裝于前述殼體的內(nèi)部且沿著前述y軸延伸；一第二軌道，安裝于前述殼體的內(nèi)部，且平行于前述第一軌道延伸；一第一移動(dòng)機(jī)架，安裝在前述第一或第二軌道的至少一軌道；一第二移動(dòng)機(jī)架，安裝在前述第一或第二軌道的至少一軌道；一第一馬達(dá)，連接到前述第一移動(dòng)機(jī)架且用以沿前述y軸往復(fù)移動(dòng)前述第一移動(dòng)機(jī)架；一第二馬達(dá)，連接到前述第二移動(dòng)機(jī)架且用以沿前述y軸往復(fù)移動(dòng)前述第二移動(dòng)機(jī)架；一第一反射鏡、一第二反射鏡、一第三反射鏡與一第四反射鏡，安裝在前述第一移動(dòng)機(jī)架上，且該第四反射鏡以相對(duì)于前述y軸45度角安裝，前述第一、第二、第三與第四反射鏡用以提供從沿著前述玻璃平臺(tái)的一掃描線到前述透鏡的光路徑；一透鏡與一具有n像素的光學(xué)傳感器，安裝于前述第二移動(dòng)機(jī)架；以及計(jì)算機(jī)實(shí)施軟件，用以使前述第一移動(dòng)機(jī)架以W/2n的距離遞增前進(jìn)，且對(duì)于前述第一移動(dòng)機(jī)架的W/2n的每次前進(jìn)后，使前述第二移動(dòng)機(jī)架以W/2n的距離前進(jìn)，以將前述掃描儀的分辨率增加為2n/W。
本發(fā)明另外提出一種倍增分辨率平臺(tái)掃描儀，包含一殼體，具有一玻璃平臺(tái)，該玻璃平臺(tái)安裝在該殼體的一平面與一第一高度；該殼體包含一第一移動(dòng)機(jī)架，該第一移動(dòng)機(jī)架安裝在該玻璃平臺(tái)下方一第二高度且沿著該殼體的長度方向移動(dòng)，且該殼體包含一第二移動(dòng)機(jī)架，該第二移動(dòng)機(jī)架安裝在該玻璃平臺(tái)下一第三高度且沿著該長度方向移動(dòng)；一電荷耦合裝置傳感器與透鏡模塊，安裝在前述第一移動(dòng)機(jī)架上，該電荷耦合裝置具有n像素，該等像素在該殼體的寬度方向延伸跨越W英寸的掃描寬度；一反射鏡模塊，包括至少一反射鏡，該反射鏡安裝在該殼體的內(nèi)部的前述第二移動(dòng)機(jī)架上，且該反射鏡相對(duì)于前述殼體的長度方向的45度角；前述第一移動(dòng)機(jī)架與第二移動(dòng)機(jī)架沿著長度方向彼此可獨(dú)立地移動(dòng)；前述反射鏡模塊與前述電荷耦合裝置與透鏡模塊用以對(duì)焦一影像到前述電荷耦合裝置傳感器，該影像從放置在前述玻璃平臺(tái)上的被掃描文件的一掃描線Y的n區(qū)段；前述第一移動(dòng)機(jī)架用以W/2n英寸的距離移動(dòng)；以及前述第二移動(dòng)機(jī)架用以W/2n英寸的距離移動(dòng)，如此對(duì)于一掃描線Y的讀取沿著該掃描線Y做所有區(qū)段X的兩次讀取，且每一區(qū)段X具有一W/2n的寬度，每一掃描線Y具有一W/2n的高度，從而產(chǎn)生2n像素/W英寸的分辨率。
本發(fā)明另外指出一種提供倍增分辨率的掃描方法，該被掃描文件放置在一平臺(tái)掃描儀的一玻璃平臺(tái)上，其特征在于，該掃描方法包含下列步驟提供一平臺(tái)掃描儀，該平臺(tái)掃描器具有n像素的電荷耦合裝置傳感器與一W英寸的掃描寬度；在該掃描儀中，提供兩個(gè)獨(dú)立移動(dòng)機(jī)架，每一移動(dòng)機(jī)架具有W/2n的遞增前進(jìn)的分辨率；提供一透鏡與反射鏡模塊，該透鏡與反射鏡模塊包括一反射鏡，該反射鏡安裝于沿著該移動(dòng)機(jī)架的移動(dòng)方向的45度角方向；放置被掃描文件在前述玻璃平臺(tái)上；對(duì)于每一移動(dòng)機(jī)架，建立一預(yù)指定起始位置；使一第一掃描線Y曝光一第一時(shí)間且收集掃描資料；移動(dòng)該第二移動(dòng)機(jī)架W/2n的距離；使該第一掃描線Y曝光一第二時(shí)間且收集掃描資料；移動(dòng)前述第一移動(dòng)機(jī)架W/2n的距離；使一第二掃描線Y+1曝光前述第一時(shí)間且收集掃描資料；移動(dòng)前述第二移動(dòng)機(jī)架W/2n的距離；使該第二掃描線曝光前述第二時(shí)間且收集掃描資料；以及重復(fù)移動(dòng)前述第一移動(dòng)機(jī)架W/2n的距離，且從兩次曝光每一隨后的掃描線Y收集掃描資料，直到全部被掃描文件被掃描過，以提供具有每W英寸有2n像素的分辨率的被掃描文件的掃描影像。


圖1為本發(fā)明的第一實(shí)施例的俯視、側(cè)邊立體圖。
圖2為圖1所示掃描儀的俯視、剖視圖，顯示兩個(gè)位置用于兩次讀取一單一掃描線Y，其一位置以實(shí)線顯示且第二位置以虛線顯示。
圖3A、3B、3C與3D圖解圖1所示實(shí)施例的簡化俯視、剖視圖，顯示兩個(gè)掃描位置用于兩次讀取兩掃描線Y與Y+1的每一掃描線。
圖4A、4B、4C與4D圖解一示意表示圖，顯示經(jīng)由使用圖1的實(shí)施例如何達(dá)到增加分辨率。
圖5沿圖2的線5-5，顯示圖1實(shí)施例的剖視圖。
圖6沿圖2的線6-6，顯示圖1實(shí)施例的剖視圖。
圖7沿圖2的線7-7，顯示圖1實(shí)施例的剖視圖。
圖8顯示圖1實(shí)施例的下移動(dòng)機(jī)架58的部分俯視圖。
圖9顯示圖1實(shí)施例的上移動(dòng)機(jī)架56的部分俯視圖。
圖10顯示一計(jì)算機(jī)實(shí)施軟件程序的功能方塊圖，用于圖1實(shí)施例的操作。
具體實(shí)施例方式
如圖1至圖10所示，本發(fā)明關(guān)于一種單次掃描且可倍增分辨率的平臺(tái)掃描儀。該平臺(tái)掃描儀包括一殼體(housing)，該殼體上定位一玻璃平臺(tái)(class platen)，且一般有利用鉸鏈固定的蓋板定位在玻璃平臺(tái)上。傳統(tǒng)平臺(tái)掃描儀還包括一移動(dòng)機(jī)架在該殼體內(nèi)部。在掃描儀的操作期間，該移動(dòng)機(jī)架經(jīng)由一步進(jìn)馬達(dá)的操作，而沿著掃描儀長度方向的一或多個(gè)軌道上往復(fù)移動(dòng)。該步進(jìn)馬達(dá)連接到一環(huán)形皮帶，而該皮帶嚙合該移動(dòng)機(jī)架。平臺(tái)掃描儀可對(duì)反射式(reflective)或穿透式(transmissive)文件進(jìn)行掃描，或在一些應(yīng)用中，平臺(tái)掃描儀同時(shí)配置提供反射式或穿透式文件的掃描平臺(tái)。一般，被掃描文件被放在玻璃平臺(tái)上。一光源照射被掃描文件，且沿著該被掃描文件的一掃描線Y的影像被反射進(jìn)入該殼體，且經(jīng)由一或多個(gè)反射鏡將影像反射到一透鏡，該透鏡對(duì)焦該掃描線Y的影像到一線性傳感器。該傳感器一般是具有n像素的電荷耦合裝置數(shù)組。就如傳統(tǒng)的，從掃描儀的一端到另一端的移動(dòng)方向通常被定義為長度，縱軸或Y方向。沿著掃描儀的寬度或橫軸方向通常被定義為X方向。當(dāng)移動(dòng)機(jī)架沿著Y方向移動(dòng)，掃描每一掃描線Y，Y+1，Y+2...，以每一掃描線Y+i，i＝0，1，2...，該掃描線包括該掃描儀寬度的整個(gè)區(qū)段X，X+1，X+2...，以投射一影像于線性傳感器的整個(gè)寬度上。傳感器像素的數(shù)目除以掃描儀的寬度一般就表示為掃描儀的分辨率，即(n/W)每單位長度的像素?cái)?shù)，當(dāng)長度的單位為英寸時(shí)，通常縮寫為ppi。移動(dòng)機(jī)架在Y方向從掃描儀一端到另一端的掃描動(dòng)作稱為一次掃描動(dòng)作(scan pass)。
一般而言，傳統(tǒng)的平臺(tái)掃描儀包括一單獨(dú)的移動(dòng)機(jī)架，其上安裝有電荷耦合裝置。該單獨(dú)的移動(dòng)機(jī)架支撐有對(duì)焦透鏡，及一個(gè)或一個(gè)以上的反射鏡。在操作期間，該移動(dòng)機(jī)架沿著掃描儀殼體前后往復(fù)移動(dòng)。根據(jù)像素在線性傳感器上的數(shù)目和每一線Y的寬度，以及沿著掃描儀長度從一掃描線Y到下一掃描線Y+1移動(dòng)所增加的長度，此種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)提供一預(yù)定的分辨率。例如，一具有2000像素讀取一8英寸線的電荷耦合裝置，每英寸將提供250像素，或250ppi。在一些傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，有利用第一次掃描動(dòng)作來取得掃描儀的一半寬度，而掃描儀的另一半寬度則以第二次掃描動(dòng)作來取得，以達(dá)到接近兩倍的分辨率。在此類設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用軟件需要連結(jié)掃描線Y第一半部的掃描信息至掃描線Y第二半部的掃描信息，且會(huì)因連結(jié)區(qū)域的像素重疊使分辨率降低。這些嘗試在實(shí)際上很難有令人滿意的結(jié)果出現(xiàn)。
依照本發(fā)明的原理，一平臺(tái)掃描儀適合容納兩個(gè)移動(dòng)機(jī)架，由獨(dú)立的步進(jìn)馬達(dá)和環(huán)狀皮帶使各個(gè)移動(dòng)機(jī)架獨(dú)立移動(dòng)。依照本發(fā)明的原理，電荷耦合裝置或其它具有n像素的線性傳感器定位于第一移動(dòng)機(jī)架上，且一45°角度的反射鏡定位在第二移動(dòng)機(jī)架上。雖然本實(shí)施例的描述使用一電荷耦合裝置，然而其它的線性傳感器也可以使用于本發(fā)明，就其它實(shí)施例的考慮是均等的。然后對(duì)掃描線Y作掃描，之后讀取電荷耦合裝置的數(shù)據(jù)，并將沿著掃描線Y間隔線區(qū)段X、X+2、X+4...的像素資料寫入資料矩陣。然后，在縱深方向上對(duì)包含線性傳感器的第一移動(dòng)機(jī)架移動(dòng)一距離W/2n。由于在第二移動(dòng)機(jī)架上45°切換鏡的呈現(xiàn)，相同掃描線Y的線區(qū)段X+1、X+3、X+5...對(duì)焦于電荷耦合裝置上。該電荷耦合裝置又被曝光后讀取電荷耦合裝置的資料，并將沿著掃描線Y間隔線區(qū)段X+1、X+3、X+5...的像素資料寫入到n像素的資料矩陣。因此，對(duì)于每一掃描線Y以及對(duì)于每次電荷耦合裝置分辨率，可達(dá)到兩倍于原分辨率的分辨率。
如圖1所示，顯示第一實(shí)施例掃描儀20的部分組件立體圖，包括具有雙重移動(dòng)機(jī)架模塊24的殼體22、沿掃描儀的Y軸縱向延伸的第一軌34與第二軌36，該第二或下軌道36定位在Z軸的高度低于第一或上軌道34的高度。雙重移動(dòng)機(jī)架掃描儀模塊24包括一線性傳感器電荷耦合裝置模塊，具有殼體30、透鏡32與電荷耦合裝置數(shù)組31。該電荷耦合裝置殼體30與透鏡32定位在該模塊24的下移動(dòng)機(jī)架58上，如圖2與圖8所示，且該反射鏡50定位在該模塊24的上移動(dòng)機(jī)架56，如圖2與圖9所示。
圖1還顯示傳統(tǒng)的光源26與28作為上掃描儀移動(dòng)機(jī)架56的一部分。下移動(dòng)機(jī)架58安裝于殼體22，且由一環(huán)狀皮帶38驅(qū)動(dòng)，沿著掃描儀的長度方向往復(fù)移動(dòng)，而環(huán)狀皮帶38由下步進(jìn)馬達(dá)40經(jīng)由一齒輪與輪軸模塊42來依序驅(qū)動(dòng)。上移動(dòng)機(jī)架56安裝于殼體22且沿著掃描儀的長度方向由環(huán)狀皮帶44驅(qū)動(dòng)而往復(fù)移動(dòng)，并由上步進(jìn)馬達(dá)46經(jīng)由一上齒輪與輪軸模塊48來依序作動(dòng)。
雖然在本發(fā)明的精神與范圍之內(nèi)可以使用其它的構(gòu)件來形成其它的實(shí)施例，然而圖1實(shí)施例較佳地利用一傳統(tǒng)72公厘長且每色有8000像素的3色電荷耦合裝置，該電荷耦合裝置由Kodak制造的構(gòu)件，型號(hào)KL-8013A。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器較佳為Toshiba構(gòu)件，型號(hào)TA8435H。較佳的步進(jìn)馬達(dá)是Teco構(gòu)件，型號(hào)4H4018X1604。較佳的透鏡是Kyocera構(gòu)件，型號(hào)1425，A型，型號(hào)RVH1000Y具有8英寸∶72公厘或2.822∶1的影像物鏡。再者，較佳的齒輪模塊包括一第一齒輪22T由Microtek制造的構(gòu)件，型號(hào)147-4115；一第二齒輪88T/22T，由Microtek制造的構(gòu)件，型號(hào)147-4116；以及一第三齒輪110T/25P，由Microtek制造的構(gòu)件，型號(hào)147-4117以提供一種實(shí)施例的齒輪比。用于本發(fā)明的較佳環(huán)狀皮帶，為傳統(tǒng)裸背模型650MXL皮帶，型號(hào)515T80。在本發(fā)明中使用的較佳微處理器是AMD構(gòu)件，型號(hào)N80C186-20。協(xié)同上述的構(gòu)件，每一步進(jìn)馬達(dá)提供每周轉(zhuǎn)200步，伴隨著提供沿著Y軸線性移動(dòng)的每步0.0005英寸的齒輪與皮帶模塊。本發(fā)明第一實(shí)施例中使用的四個(gè)反射鏡，較佳為型號(hào)147-003245，147-003229，147-003230，和147-003246的反射鏡，由Tatguguchi制造。較佳的透鏡對(duì)焦8英寸寬掃描線的影像到較佳的8000像素電荷耦合裝置，并且產(chǎn)生1000ppi的分辨率，不使用本發(fā)明的位移加乘原理，以每步0.0005英寸的第一移動(dòng)機(jī)架移動(dòng)，完成本發(fā)明的第一實(shí)施例，達(dá)到2000ppi的加乘分辨率。
參考圖2，顯示雙重移動(dòng)機(jī)架的兩個(gè)位置，用于單一掃描線Y的雙重掃描。沿著殼體22的內(nèi)側(cè)軌道34與36位置是上移動(dòng)機(jī)架56(第二移動(dòng)機(jī)架)，其上安裝45°切換反射鏡50。同樣地，下移動(dòng)機(jī)架58(第一移動(dòng)機(jī)架)沿著軌道34與36安裝于下方。下移動(dòng)機(jī)架58安裝有透鏡32、電荷耦合裝置殼體30與電荷耦合裝置數(shù)組31。如圖8所示，該下移動(dòng)機(jī)架58與透鏡32、電荷耦合裝置殼體30及電荷耦合裝置數(shù)組31一同安裝于軌道34與36。如圖9所示，上移動(dòng)機(jī)架56與反射鏡50、52、54和59以及光源26與28，一同安裝于軌道34與36上。再者顯示于圖2是第一反射鏡52與掃描線Y。在掃描線Y的第一次掃描中，光線從第一反射鏡52反射到第二反射鏡54，顯示為72。然后光線向下反射到第三反射鏡59，并越過第四反射鏡50然后到達(dá)透鏡32，顯示為80。在掃描線Y的第二次掃描中，下移動(dòng)機(jī)架58已遞增前進(jìn)1/2M，其中M＝W/n，顯示為66與74。此遞增前進(jìn)導(dǎo)致該掃描線Y的不同部分被對(duì)焦到電荷耦合裝置數(shù)組31。此遞增的不同掃描線亦被表示為76，78與60，以表現(xiàn)距離1/2M的差異。對(duì)于第二反射鏡的反射光路徑以虛線表示，在70處開始，且結(jié)束于透鏡的中心點(diǎn)的新位置，顯示為64。該透鏡的新位置與電荷耦合裝置數(shù)組分別為62與60。
圖10是一控制流程方塊圖，表示本發(fā)明在微處理器的軟件控制模塊中使用的計(jì)算機(jī)-實(shí)施軟件的操作步驟。該軟件程序由進(jìn)入開始控制步驟102進(jìn)行該軟件控制程序，在步驟104控制兩步進(jìn)馬達(dá)向前步進(jìn)一預(yù)定位置。接著，掃描儀曝光一掃描線Y，且在步驟106將資料位移出電荷耦合裝置。接著，詢問該系統(tǒng)以決定在步驟108掃描線Y所掃描的資料是否足夠。如果掃描線Y的資料不足夠，則在步驟112，X步進(jìn)馬達(dá)向前步進(jìn)一距離M/2到下一位置。然后，為了下一系列X位置的資料再次曝光掃描線Y，如此，步驟106的動(dòng)作再次被執(zhí)行，即以資料寫入電荷耦合裝置，接著將資料位移出電荷耦合裝置。再一次，在步驟108詢問系統(tǒng)，當(dāng)在掃描線Y上所有的X位置所掃描的數(shù)據(jù)是足夠，則詢問的答案為YES，即114。
如果在步驟116下一個(gè)詢問的答案為NO，即編號(hào)118，在步驟120，Y步進(jìn)馬達(dá)(即上馬達(dá)46)被作動(dòng)且在步驟120向前步進(jìn)一距離M/2以掃描下一掃描線Y+1。步驟106的動(dòng)作又再次被執(zhí)行，第一次掃描該掃描線Y+1。接著，對(duì)于掃描線Y+1在步驟108、110、112被重復(fù)直到該系統(tǒng)決定該掃描線Y+1所掃描的資料已足夠，如此沿著掃描線Y+1的所有X位置已被掃描。在此時(shí)，該系統(tǒng)從步驟114移動(dòng)到116且步驟120的程序被重復(fù)，如此直到將所有該掃描的物體都掃描，即完成整個(gè)掃描工作。在此時(shí)，在步驟124兩個(gè)步進(jìn)馬達(dá)將向后步進(jìn)到起始位置，且在步驟126此操作將結(jié)束。
本發(fā)明的一掃描儀的動(dòng)作，參考各個(gè)圖標(biāo)，說明本發(fā)明實(shí)施例的操作。關(guān)于圖1實(shí)施例所述的本發(fā)明平臺(tái)掃描儀被操作用于一反射文件掃描，該文件放置在圖5所示的玻璃平臺(tái)88。該掃描文件(未顯示)可為一張有文字的紙或一圖像的影像。該掃描可能是黑白(例如文字)、灰階、或彩色，依據(jù)傳統(tǒng)的技術(shù)完成該掃描。再者，參考圖5，單一掃描線Y被掃描。如圖5所示，該掃描線Y向下方延伸且超出圖的頁面，各種X位置或沿著掃描線Y的區(qū)段也向下延伸到頁面或沿著掃描線Y超出頁面。該電荷耦合裝置數(shù)組31與透鏡32安裝在下移動(dòng)機(jī)架58，該移動(dòng)機(jī)架在圖5所示的58處沿著掃描儀的高度或Z軸定位。該第一反射鏡52以45度角安裝在上移動(dòng)機(jī)架56的平臺(tái)90上且在玻璃平臺(tái)88之下，如圖5所示。第一反射鏡52從玻璃平臺(tái)88上的掃描文件反射光線沿著路線區(qū)段53跨過移動(dòng)機(jī)架到第二反射鏡54。第二反射鏡54以相同于反射鏡52的高度安裝在上移動(dòng)機(jī)架56的平臺(tái)91上，具有45度角且用于反射光線至第三反射鏡59，如圖5所示。第三反射鏡59安裝在上移動(dòng)機(jī)架56的表面93上，低于第二反射鏡54且同樣以45度角定位來反射光線至第四反射鏡或是切換反射鏡50。反射鏡52、54和59的位置用來作為光線從掃描文件反射的路徑，在掃描線Y以區(qū)段51往下傳至反射鏡52，然后反射且經(jīng)過路徑區(qū)段53到反射鏡54，在那里沿路徑區(qū)段55往下反射至反射鏡59。從反射鏡59反射的光線沿光路徑區(qū)段57傳到反射鏡50，該反射鏡50安裝于移動(dòng)機(jī)架56的底板上。切換反射鏡50轉(zhuǎn)動(dòng)掃描線Y的光路徑90度，如此掃描線Y跨過頁面延伸到左邊與右邊。
從反射鏡50反射的光線傳送經(jīng)過透鏡32以曝光該電荷耦合裝置數(shù)組31。下步進(jìn)馬達(dá)40的操作遞增前進(jìn)下移動(dòng)機(jī)架58一距離M/2，在圖5表現(xiàn)在37。在目前所描述的實(shí)施例中，每條掃描線Y、Y+1、Y+2、...被掃描兩次，如此以加乘或增加掃描儀的分辨率為沒有本發(fā)明的雙重移動(dòng)機(jī)架的傳統(tǒng)掃描儀的分辨率的兩倍。執(zhí)行系統(tǒng)軟件詢問以決定掃描線Y的單一掃描是不足的來忽視從步驟108到步驟116，如圖10所示。因此，在步驟110系統(tǒng)被詢問且決定掃描線Y的第一次掃描期間所掃描的數(shù)據(jù)是不足夠的。在第一次掃描的數(shù)據(jù)被顯示在圖4A，字母“L”的掃描，以“M”表示像素的寬度。然后控制步進(jìn)馬達(dá)40以步進(jìn)下移動(dòng)機(jī)架58向前一距離M/2，如此掃描線Y的第二次掃描可提供數(shù)據(jù)點(diǎn)的掃描，如圖4B所示。在掃描線Y的每次掃描中所收集的數(shù)據(jù)由樣式化像素元素而表示在圖4C的96與97，該等樣式化像素元素如所顯示帶有灰階數(shù)據(jù)值從0(白)到10(黑)，分別對(duì)圖4A與圖4B的“L”掃描。在圖4D的98顯示對(duì)掃描線Y的結(jié)合數(shù)據(jù)矩陣，其中每一資料區(qū)段P1A、P1B、P2A、P2B、...、PnA、PnB沿著對(duì)應(yīng)一距離M/2。對(duì)于掃描線Y可達(dá)到2n/W的分辨率。例如，表示0.0005英寸的單一像素的資料可以具有0.0010英寸的像素間距的傳感器來達(dá)成。此操作也顯示在圖3A與圖3B，以掃描線Y的第一次掃描沿著掃描線Y對(duì)位置X、X+2、X+4、...的數(shù)據(jù)矩陣98產(chǎn)生數(shù)據(jù)，且第二次掃描沿著掃描線Y對(duì)位置X+1、X+3、X+5、...的資料矩陣98產(chǎn)生資料，如圖4D所示。
在圖5的顯示，掃描線Y的第二次掃描再次產(chǎn)生一影像，該影像在區(qū)段51中往下反射從玻璃平臺(tái)到第一反射鏡52。光的路徑沿著線53從第一反射鏡52被反射到第二反射鏡54當(dāng)作先前的掃描。同樣地，沿著路徑55從第二反射鏡54反射的光再次經(jīng)第三反射鏡59沿路徑57反射到第四反射鏡，即切換反射鏡50，且從那時(shí)起到透鏡32與電荷耦合裝置數(shù)組31。然而，因?yàn)橄乱苿?dòng)機(jī)架58已被移動(dòng)一距離M/2，該電荷耦合裝置數(shù)組31可接收位移M/2距離的影像資料，如圖4B的94以及表示在圖4C的97。如圖5所示，顯示透鏡32的初始位置，以實(shí)線表示的圓。關(guān)于下移動(dòng)機(jī)架58已從第一位置以對(duì)應(yīng)M/2的差異移動(dòng)到第二位置，可以清楚了解在步驟106掃描線Y的第二次曝光將產(chǎn)生掃描數(shù)據(jù)，如在圖4B的94與圖4C的97所示。關(guān)于掃描儀設(shè)定且改裝以加倍分辨率，在第二次經(jīng)過步驟106從n/W到2n/W，如圖10所示，將對(duì)步驟108的詢問產(chǎn)生“是”的回答，如此在步驟114，系統(tǒng)將執(zhí)行詢問步驟116有關(guān)整個(gè)工作所掃描資料是否足夠。在第一次對(duì)掃描線Y掃描的情形中，在步驟116詢問的回答將是“否”，步進(jìn)馬達(dá)46將被控制以步進(jìn)上移動(dòng)機(jī)架56前進(jìn)載體到下一掃描線Y+1。執(zhí)行曝光106來對(duì)掃描線Y+1進(jìn)行掃描，如前所述，相同于掃描線Y的第一次掃描。然后，在步驟108處，該系統(tǒng)將會(huì)判斷對(duì)于掃描線Y+1沒有足夠的資料，而控制步進(jìn)馬達(dá)40使下移動(dòng)機(jī)架58前進(jìn)M/2的距離，以執(zhí)行掃描線Y+1的第二次掃描，如前所述，相同于掃描線Y的第二次掃描。掃描線Y和掃描線Y+1二條掃描線的二次掃描顯示于圖3A，3B，3C和3D。
對(duì)被掃描文件的每條掃描線Y、Y+1、Y+2、...進(jìn)行兩次掃描，并重復(fù)該程序直到掃描整個(gè)被掃描文件。在此時(shí)，在步驟116處的詢問的結(jié)果便是“是”，而步驟112處兩個(gè)步進(jìn)馬達(dá)將向后移動(dòng)到起始位置，且在步驟126此操作將結(jié)束。
圖3顯示代表掃描線Y和Y+1的一連串兩次掃描。在圖的右上方顯示一連串的掃描線，被定義為掃描線Y、Y+1、...，而掃描線Y會(huì)第一個(gè)被掃描到。圖3A顯示一旦兩個(gè)移動(dòng)機(jī)架在步驟104處被控制，且移動(dòng)機(jī)架置于預(yù)設(shè)的第一位置以讀取掃描線Y。在此位置，掃描線Y被讀取，符合圖10中步驟106產(chǎn)生資料，例如圖4C的96的電荷耦合裝置像素元素P1至Pn。該資料被儲(chǔ)存至圖4D中98的資料矩陣X、X+2、X+4、...等等。在從圖3A頂端位置(讀取掃描線Y)至圖3B第二位置(讀取掃描線Y)的移動(dòng)中，可看作帶有透鏡32和電荷耦合裝置數(shù)組31的下移動(dòng)機(jī)架58已向右沿著掃描儀的Y軸移動(dòng)一距離M/2。相應(yīng)于圖10的步驟112處，該處X步進(jìn)馬達(dá)40被控制向前移動(dòng)下移動(dòng)機(jī)架58。反射電荷耦合裝置數(shù)組31的光路徑在圖3B中以虛線表示，而下移動(dòng)機(jī)架58移動(dòng)一距離M/2則顯示于33處。一旦掃描線Y被掃描兩次，則Y步進(jìn)馬達(dá)46便被控制，以使上移動(dòng)機(jī)架56沿著掃描儀的Y軸向前移動(dòng)，顯示于圖10步驟120處，而能讀取或掃描下一個(gè)掃描線Y+1，顯示于圖3C。Y步進(jìn)馬達(dá)移動(dòng)上移動(dòng)機(jī)架56的距離是M/2，顯示于圖3C上的35處，如此該掃描線Y+1位于讀取的位置。為每條掃描線Y、Y+1、Y+2、...所收集的資料進(jìn)入到在98的資料矩陣，且沿著Y軸被指定1/2M的范圍以組合完整的掃描文件影像。因?yàn)檠刂鴴呙鑳x的Y軸介于相鄰掃描線的遞增位移僅為1/2M，沿著Y軸達(dá)到2/M＝2n/M的分辨率，即分辨率是兩倍大的1/(像素線間隔M)。例如，以具有像素線間隔0.0010英寸的傳感器達(dá)到2000ppi的分辨率。然后該掃描線Y+1在步驟106與108被掃描，重復(fù)步驟110與112，由此X步進(jìn)馬達(dá)40再次前進(jìn)下移動(dòng)機(jī)架58一單位距離，在此例子即為M/2，顯示在37處，以定位掃描儀第二次讀取掃描線Y+1。由此為掃描線Y+1掃描足夠的數(shù)據(jù)以加倍沿著X軸或掃描儀的橫向尺寸的分辨率，如圖4C圖所示。
如圖6與圖7所示，下移動(dòng)機(jī)架58包括負(fù)載承載表面或平臺(tái)，該下移動(dòng)機(jī)架沿著上軌道34可移動(dòng)地安裝，在傳統(tǒng)的方式中以沿著軌道34滑動(dòng)。在其相對(duì)端，下移動(dòng)機(jī)架58的平臺(tái)是附著于鐵氟龍長條，顯示在84處，如此它可被支撐，且容易地沿著下軌道69滑動(dòng)。而上移動(dòng)機(jī)架56最好包括光源與反射鏡52、54、59與50，該等反射鏡用來引導(dǎo)光線從掃描文件到電荷耦合裝置。上移動(dòng)機(jī)架56亦移動(dòng)地沿著軌道34安裝，且有一對(duì)應(yīng)鐵氟龍承載長條82，如此沿著下軌道36能輕易地滑動(dòng)，如圖6所示。
在傳統(tǒng)掃描儀的操作中，單一掃描線Y沿著橫軸被掃描，該橫軸垂直于掃描儀的縱軸。名義上，一8英寸長的掃描線Y被掃描到一8000元素的電荷耦合裝置，產(chǎn)生1000ppi(每英寸的像素?cái)?shù))的單一掃描分辨率。
在本發(fā)明中，兩移動(dòng)機(jī)架56、58是對(duì)齊的，如此8英寸長的掃描線Y被掃描到該8000像素的電荷耦合裝置傳感器有兩倍的分辨率，如上所示，因此提供了2000ppi的分辨率。在掃描線Y的第一次掃描之后，下移動(dòng)機(jī)架58前進(jìn)0.0005英寸，如此對(duì)焦到鏡頭的影像保持在掃描線Y，但影像在橫向或?qū)挾确较蛏掀?.0005英寸，即M/2，因此沿著X軸產(chǎn)生總共2000ppi的分辨率。實(shí)質(zhì)上，第一次掃描的結(jié)果是在資料矩陣98的位置X、X+2、X+4、...填入掃描線Y的所有X像素元素。一旦下移動(dòng)機(jī)架58沿著縱深或Y軸向前遞增一0.0005英寸，則掃描相同的掃描線Y，以便填入數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)矩陣98的位置X+1、X+3、X+5、...。
在此例中，使用傳統(tǒng)掃描儀設(shè)計(jì)中產(chǎn)生只有1000ppi掃描分辨率的電荷耦合裝置傳感器，使得該掃描儀的分辨率同時(shí)在縱深與橫向方向上能夠加倍到2000ppi。在相同的型式中，分辨率增加的倍數(shù)可以由增加下移動(dòng)機(jī)架移動(dòng)的遞增數(shù)量來獲得，該下移動(dòng)機(jī)架相對(duì)于上移動(dòng)機(jī)架的每一次移動(dòng)，并且適當(dāng)?shù)販p少下移動(dòng)機(jī)架每次移動(dòng)及上鏡移動(dòng)機(jī)架每次移動(dòng)的前進(jìn)距離。
在此所附的申請(qǐng)專利范圍之內(nèi)與前述說明書所述的內(nèi)容，可以明白了解的是一些特征與次結(jié)合是具有實(shí)用性，且可以無須參考其它的特征與次結(jié)合便能被利用。當(dāng)描述本發(fā)明的較佳實(shí)施例與應(yīng)用之后，對(duì)于那些熟悉該項(xiàng)技術(shù)者顯而易見的是本發(fā)明的目的與特征僅被限制于在此所附的權(quán)利要求范圍中。
權(quán)利要求
1.一種倍增分辨率的掃描儀，其特征在于，包含一殼體，具有沿一第一軸y延伸的長度、沿一第二軸x延伸的掃描寬度W、以及沿一第三軸z延伸的高度，該等軸y，x與z彼此正交；一玻璃平臺(tái)安裝于前述殼體；一第一軌道，安裝于前述殼體的內(nèi)部且沿著前述y軸延伸；一第二軌道，安裝于前述殼體的內(nèi)部，且平行于前述第一軌道延伸；一第一移動(dòng)機(jī)架，安裝在前述第一或第二軌道的至少一軌道；一第二移動(dòng)機(jī)架，安裝在前述第一或第二軌道的至少一軌道；一第一馬達(dá)，連接到前述第一移動(dòng)機(jī)架且用以沿前述y軸往復(fù)移動(dòng)前述第一移動(dòng)機(jī)架；一第二馬達(dá)，連接到前述第二移動(dòng)機(jī)架且用以沿前述y軸往復(fù)移動(dòng)前述第二移動(dòng)機(jī)架；一第一反射鏡、一第二反射鏡、一第三反射鏡與一第四反射鏡，安裝在前述第一移動(dòng)機(jī)架上，且該第四反射鏡以相對(duì)于前述y軸45度角安裝，前述第一、第二、第三與第四反射鏡用以提供從沿著前述玻璃平臺(tái)的一掃描線到前述透鏡的光路徑；一透鏡與一具有n像素的光學(xué)傳感器，安裝于前述第二移動(dòng)機(jī)架；以及計(jì)算機(jī)實(shí)施軟件，用以使前述第一移動(dòng)機(jī)架以W/2n的距離遞增前進(jìn)，且對(duì)于前述第一移動(dòng)機(jī)架的W/2n的每次前進(jìn)后，使前述第二移動(dòng)機(jī)架以W/2n的距離前進(jìn)，以將前述掃描儀的分辨率增加為2n/W。
2.一種倍增分辨率的掃描儀，其特征在于，包含一殼體，具有一玻璃平臺(tái)，該玻璃平臺(tái)安裝在該殼體的一平面與一第一高度；該殼體包含一第一移動(dòng)機(jī)架，該第一移動(dòng)機(jī)架安裝在該玻璃平臺(tái)下方一第二高度且沿著該殼體的長度方向移動(dòng)，且該殼體包含一第二移動(dòng)機(jī)架，該第二移動(dòng)機(jī)架安裝在該玻璃平臺(tái)下一第三高度且沿著該長度方向移動(dòng)；一電荷耦合裝置傳感器與透鏡模塊，安裝在前述第一移動(dòng)機(jī)架上，該電荷耦合裝置具有n像素，該等像素在該殼體的寬度方向延伸跨越W英寸的掃描寬度；一反射鏡模塊，包括至少一反射鏡，該反射鏡安裝在該殼體的內(nèi)部的前述第二移動(dòng)機(jī)架上，且該反射鏡相對(duì)于前述殼體的長度方向的45度角；前述第一移動(dòng)機(jī)架與第二移動(dòng)機(jī)架沿著長度方向彼此可獨(dú)立地移動(dòng)；前述反射鏡模塊與前述電荷耦合裝置與透鏡模塊用以對(duì)焦一影像到前述電荷耦合裝置傳感器，該影像從放置在前述玻璃平臺(tái)上的被掃描文件的一掃描線Y的n區(qū)段；前述第一移動(dòng)機(jī)架用以W/2n英寸的距離移動(dòng)；以及前述第二移動(dòng)機(jī)架用以W/2n英寸的距離移動(dòng)，如此對(duì)于一掃描線Y的讀取沿著該掃描線Y做所有區(qū)段X的兩次讀取，且每一區(qū)段X具有一W/2n的寬度，每一掃描線Y具有一W/2n的高度，從而產(chǎn)生2n像素/W英寸的分辨率。
3.一種提供倍增分辨率的掃描方法，該被掃描文件放置在一平臺(tái)掃描儀的一玻璃平臺(tái)上，其特征在于，該掃描方法包含下列步驟提供一平臺(tái)掃描儀，該平臺(tái)掃描器具有n像素的電荷耦合裝置傳感器與一W英寸的掃描寬度；在該掃描儀中，提供兩個(gè)獨(dú)立移動(dòng)機(jī)架，每一移動(dòng)機(jī)架具有W/2n的遞增前進(jìn)的分辨率；提供一透鏡與反射鏡模塊，該透鏡與反射鏡模塊包括一反射鏡，該反射鏡安裝于沿著該移動(dòng)機(jī)架的移動(dòng)方向的45度角方向；放置被掃描文件在前述玻璃平臺(tái)上；對(duì)于每一移動(dòng)機(jī)架，建立一預(yù)指定起始位置；使一第一掃描線Y曝光一第一時(shí)間且收集掃描資料；移動(dòng)該第二移動(dòng)機(jī)架W/2n的距離；使該第一掃描線Y曝光一第二時(shí)間且收集掃描資料；移動(dòng)前述第一移動(dòng)機(jī)架W/2n的距離；使一第二掃描線Y+1曝光前述第一時(shí)間且收集掃描資料；移動(dòng)前述第二移動(dòng)機(jī)架W/2n的距離；使該第二掃描線曝光前述第二時(shí)間且收集掃描資料；以及重復(fù)移動(dòng)前述第一移動(dòng)機(jī)架W/2n的距離，且從兩次曝光每一隨后的掃描線Y收集掃描資料，直到全部被掃描文件被掃描過，以提供具有每W英寸有2n像素的分辨率的被掃描文件的掃描影像。
全文摘要
本發(fā)明為一種倍增分辨率的平臺(tái)掃描儀，該平臺(tái)掃描儀包含具有n像素且掃描寬度為W的電荷耦合裝置(Charge Coupled Device，CCD)傳感器，且該電荷耦合裝置傳感器提供的像素距離為W/n。該平臺(tái)掃描儀還包含兩個(gè)獨(dú)立移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)架，該移動(dòng)機(jī)架能夠遞增前進(jìn)W/2n的距離。如此，對(duì)于一掃描線Y的讀取沿著該掃描線Y做所有區(qū)段X的兩次讀取，且每一區(qū)段X為一半像素距離W/2n的寬度，以及每一掃描線Y為一半像素距離W/2n的高度，以倍增所產(chǎn)生的影像的分辨率。
文檔編號(hào)G02B26/10GK1648714SQ200410039350
公開日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2004年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月30日
發(fā)明者林啟耀 申請(qǐng)人:全友電腦股份有限公司