TWM544742U - 影像掃描裝置 - Google Patents

Description

影像掃描裝置

本創作是有關一種影像掃描裝置，特別是一種可提高掃描影像清晰度之影像掃描裝置。

為了提高掃描解析度，傳統的影像掃描裝置通常是採用二次以上掃描過程，先以較低解析度進行第一次掃描以取得整體影像之焦點圖(focus map)，再調整至實際需求解析度並依據前述焦點圖調整高度方向焦距，以進行第二次掃描。因此，傳統的影像掃描裝置，需進行二次的聚焦及掃描過程，始能獲得高清晰度之掃描影像，導致其操作複雜且掃描時間冗長。

有鑑於此，提供一種可提高掃描影像清晰度之影像掃描裝置便是目前極需努力的目標。

本創作提供一種影像掃描裝置，其是利用一影像處理單元及一影像擷取單元，在每一掃描位置上擷取一物件對應不同高度之多個影像，分析多個影像之清晰度以選出最佳之一局部影像，並結合不同掃描位置之局部影像，以產生物件之一掃描影像，藉此提高掃描影像之清晰度

本創作一實施例之影像掃描裝置包含一掃描光源、一影像擷取單元、一第一驅動單元、一第二驅動單元以及一影像處理單元。掃描光源提供一光線照射一物件。第一驅動單元驅動影像擷取單元與物件在多個掃描位置間相對移動，以掃描物件。第二驅動單元與影像擷取單元連接，且第二驅動單元驅動影像擷取單元沿一高度方向移動，其中高度方向垂直於物件之表面。影像處理單元與影像擷取單元、第一驅動單元以及第二驅動單元電性連接，其中影像擷取單元在每一掃描位置，擷取物件對應不同高度之多個影像並傳送至影像處理單元，且影像處理單元輸出多個影像其中之一以作為掃描位置之一局部影像，並結合不同之每一掃描位置之局部影像，以產生物件之一掃描影像。

以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本創作之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

以下將詳述本創作之各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細說明之外，本創作亦可廣泛地施行於其它的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本創作之範圍內，並以申請專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本發明有較完整的瞭解，提供了許多特定細節；然而，本創作可能在省略部分或全部特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中，以避免對本發明形成不必要之限制。圖式中相同或類似之元件將以相同或類似符號來表示。特別注意的是，圖式僅為示意之用，並非代表元件實際之尺寸或數量，有些細節可能未完全繪出，以求圖式之簡潔。

請一併參照圖1，本創作之一實施例之影像掃描裝置包含一掃描光源10、一影像擷取單元20、一第一驅動單元30、一第二驅動單元40以及一影像處理單元50。掃描光源10提供一光線L照射一物件A。第一驅動單元30驅動影像擷取單元20與物件A在多個掃描位置間沿一掃描方向X相對移動，以掃描物件A。於一實施例中，物件A若為一透光材質，且掃描光源10與影像擷取單元20分別設置於物件A之相反兩側，則影像擷取單元20接收穿透物件A之光線L，以實現一穿透式影像掃描裝置，但不以此為限。於另一實施例中，掃描光源(未繪示)與影像擷取單元20分別設置於物件A之相同側，則影像擷取單元20接收物件A所反射之光線L，以實現一反射式影像掃描裝置。第二驅動單元40與影像擷取單元20連接，且第二驅動單元40驅動影像擷取單元20沿一高度方向Z移動，其中高度方向Z垂直於物件A之表面，亦垂直於一掃描方向X。於一實施例中，影像擷取單元20包含一線形感光元件。於一實施例中，影像擷取單元20包含一電荷耦合元件(CCD)，可搭配一單透鏡或一透鏡組，但不限於此。於另一實施例中，影像擷取單元20包含一接觸型影像感應器(CIS)，其僅需多個微小之桿透鏡即可成像且更靠近物件A，使光線L之光路徑大幅縮短，而直接提升掃描影像的對比度。

於一實施例中，第一驅動單元30或第二驅動單元40包含一脈衝驅動單元；舉例而言，第一驅動單元30或第二驅動單元40為一步進馬達。可以理解的是，脈衝驅動單元是藉由脈衝控制而以特定角度逐步轉動的驅動裝置，通常採用開迴路控制方式處理，因此不需要位置檢出和速度檢出的回授裝置，即能達成精確的位置和速度控制，且穩定性佳，故可節省龐雜的硬體組裝空間，以達成輕薄化的設計效果，並降低生產成本。

接續上述說明，影像處理單元50與影像擷取單元20、第一驅動單元30以及第二驅動單元40電性連接。影像擷取單元50在每一掃描位置，擷取物件對應不同高度之多個影像並傳送至影像處理單元50。

此外，影像處理單元50接受多個影像並輸出多個影像其中最清晰者作為掃描位置之一局部影像，並結合不同掃描位置之局部影像，以產生物件A之一掃描影像。

請一併參照圖1及圖2，於一實施例中，影像處理單元50更包含一記憶單元503，其儲存物件A之局部影像，例如一條狀區域之局部影像，以供影像處理單元50結合不同掃描位置之不同局部影像。於另一實施例中，影像處理單元50更包含一比較單元501，其計算多個影像所對應之多個調制轉換函數值(Modulation transfer function value)，並輸出局部影像，其中局部影像之調制轉換函數值為最大值，即具有最佳之清晰度。於一實施中，影像處理單元50更包含一控制單元502，其依據局部影像，產生一第一控制訊號至第一驅動單元30。第一驅動單元30依據第一控制訊號，驅動影像擷取單元20與物件A相對移動至相鄰之掃描位置。舉例而言，影像處理單元獲得一掃描位置之局部影像後，表示已在該掃描位置上取得聚焦品質最佳之局部影像，因此可命令第一驅動單元驅動影像擷取單元移動至另一掃描位置，以擷取物件對應不同高度之多個影像，並重複前述調制轉換函數(MTF)分析與篩選影像之步驟，以在該另一掃描位置上取得聚焦品質最佳之另一局部影像。

於另一實施例中，影像處理單元50亦可透過控制單元502，產生一第二控制訊號至第二驅動單元40，以驅動影像擷取單元20在同一掃描位置上沿一高度方向Z移動，同時影像處理單元50控制影像擷取單元20擷取物件對應不同高度之多個影像。

需說明的是，在同一掃描位置上擷取多個影像之擷取次數，主要決定於影像擷取單元20之一景深值D以及物件之一最大高度值H。於一實施例中，若物件A表面之最大高度值為H，而影像擷取單元20之景深值為D，則影像擷取單元20在同一掃描位置擷取多個影像之擷取次數大於或等於物件A之一最大高度值H除以影像擷取單元20之一景深值D之商；舉例而言，一表面不平整之物件A，其表面具有一最大高度值5 mm，而影像擷取單元20之景深值為2 mm，則影像擷取單元20在同一掃描位置擷取多個影像之擷取次數大於或等於[5/2]之整數值，即至少為3次。換言之，第二驅動單元40需驅動影像擷取單元20沿一高度方向Z移動至少3次，且影像處理單元50控制影像擷取單元20在不同Z軸高度上擷取3次影像。於另一實施例中，影像處理單元50可預設一擷取次數為10次，在不同高度的Z軸上，取得10個影像，以進行後續的影像分析，例如前述MTF分析及篩選影像。可以理解的是，掃描影像之聚焦品質，可透過高度方向Z軸上之擷取次數作調整；舉例而言，在同一掃描位置上擷取20條影像，相較於擷取10條影像者，應具有較佳之聚焦品質，而獲得較佳之局部影像。具有通常知識者，當可自行修飾變換，但不以此為限。

請參照圖3，於一實施例中，影像掃描裝置更包含一平台60，平台60具有一透光材質，其中物件A亦為一透光材質，且掃描光源10與影像擷取單元20分別設置於平台60之相反兩側，以實現一穿透式影像掃描裝置。請參照圖4，於另一實施例中，掃描光源10與影像擷取單元20分別設置於平台60之相同側，以實現一反射式影像掃描裝置。於另一實施例中，第一驅動單元30與平台60連接，且第一驅動單元30驅動平台50沿著掃描方向X移動，以掃描物件A。於另一實施例中，第一驅動單元30與影像擷取單元20連接，以驅動影像擷取單元20掃描物件A。於又一實施例中，掃描光源10透過連桿組件與第一驅動單元30相連接，可與影像擷取單元20同步掃描物件A。具有通常知識者當可自行修飾變換，但不以此為限。

綜合上述，本創作之影像掃描系統，其是利用一影像處理單元及一影像擷取單元，在每一掃描位置上擷取一物件對應不同高度之多個影像，分析多個影像之清晰度以選出最佳之一局部影像，並結合不同掃描位置之局部影像，以產生物件之一掃描影像，藉此提高掃描影像之清晰度。因此，本創作之影像掃描系統經由一次性掃描過程，即可獲得高清晰度之掃描影像。此外，相較於傳統的影像掃描裝置，更可節省龐雜的硬體組裝空間，以達成輕薄化的設計效果，並降低生產成本。

以上所述之實施例僅是為說明本創作之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本創作之內容並據以實施，當不能以此限定本創作之專利範圍，即大凡依本創作所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本創作之專利範圍內。

A‧‧‧物件
D‧‧‧景深
H‧‧‧最大高度
L‧‧‧光線
X‧‧‧掃描方向
Z‧‧‧高度方向
10‧‧‧掃描光源
20‧‧‧影像擷取單元
30‧‧‧第一驅動單元
40‧‧‧第二驅動單元
50‧‧‧影像處理單元
501‧‧‧比較單元
502‧‧‧控制單元
503‧‧‧記憶單元
60‧‧‧平台

圖1為一示意圖，顯示本創作一實施例之影像掃描裝置。 圖2為一示意圖，顯示本創作一實施例之影像處理單元。 圖3為一示意圖，顯示本創作另一實施例之影像掃描裝置。 圖4為一示意圖，顯示本創作再一實施例之影像掃描裝置。

A‧‧‧物件

L‧‧‧光線

X‧‧‧掃描方向

Z‧‧‧高度方向

10‧‧‧掃描光源

20‧‧‧影像擷取單元

30‧‧‧第一驅動單元

40‧‧‧第二驅動單元

50‧‧‧影像處理單元

Claims (12)

1. 一種影像掃描裝置，包含： 一掃描光源，用以提供一光線照射一物件； 一影像擷取單元，與該物件相對設置； 一第一驅動單元，用以驅動該影像擷取單元與該物件在多個掃描位置間相對移動，以掃描該物件； 一第二驅動單元，與該影像擷取單元連接，用以驅動該影像擷取單元沿一高度方向移動，其中該高度方向垂直於該物件之表面；以及 一影像處理單元，與該影像擷取單元、該第一驅動單元以及該第二驅動單元電性連接，其中該影像擷取單元在每一該掃描位置，擷取該物件對應不同高度之多個影像並傳送至該影像處理單元，且該影像處理單元輸出該多個影像其中之一以作為該掃描位置之一局部影像，並結合不同之每一該掃描位置之該局部影像，以產生該物件之一掃描影像。
2. 如請求項1所述之影像掃描裝置，其中該影像處理單元更包含一比較單元，用以計算該多個影像之多個調制轉換函數值(Modulation transfer function value)，並輸出該局部影像，其中該局部影像之該調制轉換函數值為最大值。
3. 如請求項1所述之影像掃描裝置，其中該影像處理單元更包含一控制單元，用以依據該局部影像，產生一控制訊號至該第一驅動單元，且該第一驅動單元依據該控制訊號，驅動該影像擷取單元與該物件相對移動至相鄰之該掃描位置。
4. 如請求項1所述之影像掃描裝置，其中該影像處理單元更包含一記憶單元，用以儲存該局部影像。
5. 如請求項1所述之影像掃描裝置，其中該第二驅動單元包含一步進馬達。
6. 如請求項1所述之影像掃描裝置，其中該影像擷取單元在同一掃描位置擷取多個影像之擷取次數大於或等於該物件之一最大高度值除以該影像擷取單元之一景深值之商。
7. 如請求項1所述之影像掃描裝置，其中該第一驅動單元包含一步進馬達，與該影像擷取單元連接。
8. 如請求項1所述之影像掃描裝置，其中該影像擷取單元包含一電荷耦合元件或一接觸型影像感應器。
9. 如請求項1所述之影像掃描裝置，其中該影像擷取單元包含一線形感光元件。
10. 如請求項1所述之影像掃描裝置，其中該掃描光源與該影像擷取單元設置於該物件之相反兩側。
11. 如請求項1所述之影像掃描裝置，其中該掃描光源與該影像擷取單元設置於該物件之相同側。
12. 如請求項1所述之影像掃描裝置，更包含一平台，該平台具有一透光材質。