KR102248965B1 - 평면 및 곡면 이미지 스캐너 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 렌즈와 센서로 이루어지는 스캐너를 다수개로 구성하여 이미지를 스캔하려는 목표물을 다수개의 렌즈와 센서가 각각의 위치에 따라서 목표물의 해당지점만 스캔하므로 렌즈 또는 센서에 따라서 발생했던 왜곡이 발생하지 않고 평면의 이미지뿐만 아니라 곡면의 이미지도 왜곡 없이 스캔을 할 수 있는 평면 및 곡면 이미지 스캐너에 관한 것으로서, 종래의 기존 라인 스캔 카메라와 비교하여 시스템의 구성이 매우 간단하므로 유지비용과 제작비용이 경제적이고, 기존 스캐너보다 작은 공간에 설치가 가능하므로 효율적인 공간 활용이 가능하며, 센서와 렌즈 및 LED를 다수개로 구성하여 이미지의 형상에 맞도록 각각 전진 또는 후진하면서 스캔하므로 스캔하려는 목표물과 센서의 거리가 모든 위치에서 동일하고 균일한 이미지의 획득이 가능하며 또한, 더욱 넓은 심도에서의 선명한 이미지의 스캔이 가능하고, 사용자의 필요에 따라서 스캔하는 길이 및 해상도와 속도 등을 조절할 수 있는 효과가 있다.

Description

평면 및 곡면 이미지 스캐너 시스템{Flat and Surface Image Scanner system}

본 발명은 평면 및 곡면의 이미지를 스캔하는 스캐너에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 렌즈와 센서로 이루어지는 스캐너를 다수개로 구성하여 이미지를 스캔하려는 목표물을 다수개의 렌즈와 센서가 각각의 위치에 따라서 목표물의 해당지점만 스캔하므로 렌즈 또는 센서에 따라서 발생했던 왜곡이 발생하지 않고 평면의 이미지뿐만 아니라 곡면의 이미지도 왜곡 없이 스캔을 할 수 있는 평면 및 곡면 이미지 스캐너 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 스캐너(scanner)는 소형화와 저가격화를 이뤄낸 화상 정보 입력 장치로서, 컴퓨터 부에서는 도형이나 일러스트레이션은 모두 도트 패턴(dot pattern), 즉 점으로 표현된다. 그래서 도형 정보를 CCD(전하 결합 고체 촬영 소자) 카메라로 촬영하고, 그 정보를 다시 디지털 신호로 컴퓨터에 넣는 것을 생각할 수 있다. 그때 카메라는 비디오카메라처럼 2차원 평면 화상을 표현하지 않아도 1차원 화상을 축 방향으로 스캔(scan)함으로써 같은 효과를 얻을 수 있다. 이러한 원리를 바탕으로 장치의 소형화와 저렴한 가격을 현실화시킬 수 있다.

스캐너는 산업화와 함께 다양한 방면에서 사용하고 있다. 예를 들어 바코드 스캐너는 해당 물품에 대한 정보를 스캔하고, 그 결과를 해당 프로그램을 통해 메인 컴퓨터로 전송한 후, 메인 컴퓨터로부터 결과를 확인하는 방식을 채택하고 있고, 병원에서는 인체의 내부를 스캔하여 환자의 환우를 특정할 수 있으며 또한, 사무실에서는 다양한 문서 또는 이미지를 스캐너를 이용하여 컴퓨터에서 작업할 수 있는 다양한 형식의 파일로 만들 수 있다.

컴퓨터와 연동시켜 쓰는 스캐너의 종류는 매우 다양하지만 일반적으로 사용하는 스캐너는 핸드 스캐너, 평판 스캐너 등으로 한정된다. 핸드 스캐너는 상점과 같은 곳에서 상품에 찍혀있는 바코드를 읽는 용도로 주로 사용한다. 스캐너가 비쌌던 시대에는 비교적 저렴한 가격 덕분에 사용되었지만 현재는 해상도의 문제로 별로 사용하지 않는다. 평판 스캐너는 플랫베드 스캐너라고도 하는데, 다루기 쉽고 편리하기 때문에 복합기가 보급되기 이전에는 독립형 평판 스캐너를 많이 사용했다. 또한, 복합기를 구성하는 구성요소로서 들어가는 스캐너 역시 보통은 평판 스캐너인 경우가 많기 때문에 독립형 평판 스캐너가 자취를 감추고 있는 오늘날에도 넓은 의미에서 보면 여전히 널리 사용되고 있는 종류라고 할 수 있다.

스캐너의 작동원리는 스캐너의 종류에 따라 다르지만, 기본적으로 스캐닝할 물체를 올려놓는 마운팅 포인트와 스캐닝용 광원과 스캐너 헤드와 스캐너 헤드를 움직이는 스텝모터와 PCB로 이루어진다.

스캐너의 종류에는 평판 스캐너와 문서 스캐너와 드럼 스캐너와 가상 드럼 스캐너와 가이드 스캐너와 바코드 스캐너와 3D 스캐너와 비파괴 스캐너 등이 있다. 이 중에서 평판 스캐너는 일반적인 것으로 다루기 쉽고 편리하다는 장점이 있고, 부피가 작으며 가격대도 저렴한 편이다. 평평한 원고 혹은 두꺼운 원고 등 다양한 매체를 스캔할 수 있는 장점이 있다.

구동방식은 가이드 기어를 따라 움직이는 방식과 벨트를 사용해 움직이는 방식 두 가지가 있는데, 가이드 기어를 사용하는 제품은 톱니가 사출 시 미리 성형되어 있고, 기어가 스캐닝 헤드에 붙어서 움직인다. 단점으로는 진동에 취약하고, 위치를 정확히 이동하지 못하는 경우가 많다. 그러나 내구성이 높고 이동위치를 보정하여 작동하기 때문에 대부분의 스캐너에 많이 사용된다.

상기와 같이 현대사회에서는 여러 분야에서 사용되고 있고, 없어서는 안될 필수 기술이 되어 있다. 이와 같이 스캐너와 관련된 종래의 선행기술로는 국내 공개특허공보 공개번호 제10-1994-0013109호에 판독 라인의 위치에서 원고의 표면의 법선 방향으로 광을 선정된 경사각으로 방출하는 광원, 상기 광원으로부터 상기 판독 라인으로 광을 유도하고, 원고를 지지하는 원고 지지부재, 상기 원고 표면으로부터의 광을 수광하기 위한 광전 변환 장치부 및 광원으로부터의 광의 일부를 반사시켜서 상기 판독 라인으로 유도하기 위한 반사 표면을 포함하고, 상기 반기 표면은 판독 라인에 대해 광원을 배열 측면에 대향하는 측면 상에 배치된 상기 원고 지지 부재의 최소한 일부에 제공하는 밀착형 이미지 센서가 개시되어 있고, 국내 공개특허공보 공개번호 제10-2018-0102466호에 마우스피스 형상으로 제작되어 환자가 입을 벌리지 않고 입안에 물고 있는 상태에서 환자의 구강 형상을 스캔함에 따라 치아의 위치확인이 간편하여 치아의 형태를 데이터로 변환하는 속도가 빨라지는 마우스피스 형상의 구강스캐너가 개시되어 있으며, 국내 공개특허공보 공개번호 제10-2018-0113262호에 바코드를 판독하도록 마련되는 바코드 스캐너와 상기 판독된 바코드와 매칭된 상품 정보를 출력하도록 마련되는 모바일 단말 및 상기 바코드 스캐너 및 상기 모바일 단말 중 적어도 하나를 거치하도록 마련되는 거치대를 포함하고 이에 의해, 바코드 스캐너와 결합하며 모바일 단말의 크기와 상관없이 모바일 단말을 고정하여 거치할 수 있는 거치대를 제공함은 물론, 바코드 스캐너와 무선 통신하는 모바일 단말을 통해 상품 정보를 출력함으로써 손쉽게 재고조사 등의 업무가 가능한 모바일 단말을 이용한 바코드 스캔 시스템이 개시되어 있다.

그러나 상기의 종래의 선행기술들은 상부 스캐너와 하부 스캐너가 지정된 위치에서 상, 하부의 치아를 스캔하거나 평면에 이미지화된 바코드를 스캔하는 단순한 스캐너의 기술구성이 개시되어 있다.

본 발명은 스캐너를 구성하는 렌즈와 센서를 다수개로 형성하여 왜곡이 발생하지 않는 평면 및 곡면 이미지 스캐너 시스템을 완성하였다.

본 발명은 상기와 같은 종래 선행기술들의 문제점을 해결하고 보완하기 위하여 기술구성한 것으로서, 평면의 이미지뿐만 아니라 곡면의 이미지도 스캔할 수 있도록 센서와 렌즈 및 LED를 한 조로 형성하고, 상기 한 조의 센서와 렌즈 및 LED를 다수개로 구성하여 이미지의 형상에 맞도록 전진 또는 후진하면서 스캔하므로 평면뿐만 아니라 곡면의 이미지도 왜곡이 없이 스캔할 수 있는 평면 및 곡면 이미지 스캐너 시스템의 제공을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 평면 또는 곡면의 이미지를 스캔하는 스캐너 시스템으로서, 가장 하부에 외측의 이미지인 스캐닝라인(70)의 상을 왜곡 없이 투영시키는 글래스(40)가 위치하고, 상기 글래스(40)의 상부 주변부에 스캐닝라인(70)을 특정하여 비추는 엘이디(30)를 형성하며, 상기 주변부에 형성한 엘이디(30)의 중앙부에 스캐닝라인(70)의 상을 촬영하는 렌즈(20)를 형성하고, 상기 렌즈(20)의 상부에 위치하며 렌즈(20)에서 촬영한 스캐닝라인(70)의 상이 최종 도달하는 센서(10)와 상기 센서(10)와 렌즈(20)와 엘이디(30) 및 글래스(40)를 내측에 형성한 프레임(50)과 상기 센서(10)에 입력된 이미지의 데이터를 제어하는 제어부(60)를 포함하는 본체(1)로 구성한다.

상기 제어부(60)와 프레임(50)의 내측에 형성한 센서(10)와 렌즈(20)와 엘이디(30) 및 글래스(40)를 하나로 묶어서 한 패키지로 하고, 상기 하나의 패키지를 일렬로 다수개 형성하여 구성한다.

상기와 같이 하나의 패키지는 프레임(50)과 제어부(60)로 구성하는데, 상기 프레임(50)의 내측에는 센서(10)와 렌즈(20)와 엘이디(30)와 글래스(40)로 형성한다.

상기 하나의 패키지는 다수개로 형성하며, 일렬로 구성한다. 그러므로 하나의 패키지에 속하는 센서(10)와 렌즈(20)는 목표물의 스캐닝라인(70) 중에서 각자 담당하는 특정 포인트만 촬영하게 되므로 왜곡이 없이 균일한 이미지를 획득할 수 있다.

상기 제어부(60)는 하나의 패키지마다 형성하거나 또는 다수개의 패키지에 단 하나의 제어부(60)를 형성하는 것 중에서 어느 하나를 선택하여 형성한다. 그리고 상기 프레임(50)은 승강 동작이 가능하여 목표물의 스캐닝라인(70)에 따라서 상기 스캐닝라인(70)에 가까워지거나 또는 멀어질 수 있도록 구성한다.

상기 프레임(50) 승강 동작의 제어는 제어부(60)에서 실시하고, 프레임(50) 각각의 승강 동작은 목표물의 스캐닝라인(70)에 따라서 개별적이다.

상기와 같이 다수개의 패키지를 이용하여 목표물의 스캐닝라인(70)을 스캔하는 데 있어서, 스캐닝라인(70)이 평면이라면 다수개의 패키지를 이루는 각각의 패키지는 승강 동작이 없이 스캔할 수 있다. 스캐닝라인(70)과 각각의 렌즈(20)의 거리가 동일하므로 각각의 패키지는 승강동작이 없는 것이다.

그러나 스캐닝라인(70)이 곡면이라면 다수개의 패키지를 이루는 각각의 패키지는 승강동작이 발생하게 되고 이후 스캔이 가능하다. 각각의 패키지가 담당하고 있는 특정 포인트인 스캐닝라인(70)과 렌즈(20)의 거리가 각각 다르므로 각각의 패키지에서 승강동작이 이뤄진다. 곡면의 스캐닝라인(70)과 각각의 패키지인 렌즈(20)의 거리가 모두 다르므로 상기 스캐닝라인(70)에 맞춰서 프레임(50)이 스캐닝라인(70)에 가깝게 또는 멀게 승강 동작을 하여 스캔이 이루어지므로 균일한 이미지를 획득할 수 있다.

상기와 같이 목표물의 스캐닝라인(70)과 렌즈(20)와의 거리를 측정하여 프레임(50)을 스캐닝라인(70)에 가깝게 하거나 또는 멀게 하는 동작을 하도록 하여 다양한 곡면 형태의 목표물의 스캐닝라인(70)을 균일하게 스캔하여 정확한 이미지를 획득할 수 있도록 구성하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명인 평면 및 곡면 이미지 스캐너 시스템은 종래의 기존 라인 스캔 카메라와 비교하여 시스템의 구성이 매우 간단하므로 유지비용과 제작비용이 경제적이고, 기존 스캐너보다 작은 공간에 설치가 가능하므로 효율적인 공간 활용이 가능하며, 센서와 렌즈 및 LED를 다수개로 구성하여 이미지의 형상에 맞도록 각각 전진 또는 후진하면서 스캔하므로 스캔하려는 목표물과 센서의 거리가 모든 위치에서 동일하고 균일한 이미지의 획득이 가능하며 또한, 더욱 넓은 심도에서의 선명한 이미지의 스캔할 수 있고, 사용자의 필요에 따라서 스캔하는 길이 및 해상도와 속도 등을 조절할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명인 평면 및 곡면 이미지 스캐너 시스템의 구성도이다.
도 2는 기존 스캐너의 동작도이다.
도 3은 본 발명인 평면 및 곡면 이미지 스캐너 시스템의 동작도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 하며, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하였다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 평면 및 곡면 이미지 스캐너 시스템의 구성도이고, 도 2는 기존 스캐너의 동작도이며, 도 3은 평면 및 곡면 이미지 스캐너 시스템의 동작도로서,

도 1을 참조하여 상세하게 설명하면,

본체(1)는 프레임(50)과 제어부(60)로 구성하며, 상기 프레임(50)은 가장 하부에 외측의 이미지인 스캐닝라인(70)의 상을 왜곡 없이 투영시키는 글래스(40)가 위치하고, 상기 글래스(40)의 상부 주변부에 스캐닝라인(70)을 특정하여 비추는 엘이디(30)를 형성하며, 상기 주변부에 형성한 엘이디(30)의 중앙부에 스캐닝라인(70)의 상을 촬영하는 렌즈(20)를 형성하고, 상기 렌즈(20)의 상부에 위치하며 렌즈(20)에서 촬영한 스캐닝라인(70)의 상이 최종 도달하는 센서(10)로 구성한다.

상기 센서(10)와 렌즈(20)와 엘이디(30) 및 글래스(40)를 내측에 형성한 프레임(50)과 상기 센서(10)에 입력된 이미지의 데이터를 제어하는 제어부(60)를 포함하는 본체(1)로 구성하는 것이다.

상기 목표물인 스캐닝라인(70)은 좌측에서 우측으로 자동으로 이동하게 되고, 프레임(50)은 고정되어 스캐닝라인(70)을 스캔하는 것이다.

이때, 엘이디(30)는 스캐닝라인(70)을 밝게 비추어 균일하고 또렷한 이미지를 얻을 수 있도록 하고, 글래스(40)를 통해 투영된 스캐닝라인(70)의 이미지가 렌즈(20)에 촬영되며, 상기 렌즈(20)에 촬영된 이미지는 센서(10)에 입력된다.

상기 센서(10)에 입력된 이미지 데이터는 제어부(60)에서 조합하여 제어한다.

도 1과 같이 스캐닝라인(70)이 평면일 때는 프레임(50)의 내측의 렌즈(20)와 스캐닝라인(70)의 거리가 동일하여 스캔이 되지만, 스캐닝라인(70)이 곡면일 때는 프레임(50)의 내측의 렌즈(20)와 스캐닝라인(70)의 거리가 달라지므로 프레임(50)을 상하로 이동시켜서 렌즈(20)와 스캐닝라인(70)의 거리를 조정해야한다.

이와 같이 본체(1)를 이루는 프레임(50)을 일렬로 다수개 구성하면 각각의 렌즈(20)는 위치한 지점에 따라서 스캐닝라인(70)의 특정 지점만 촬영하면 된다. 그러면 스캐닝라인(70)의 특정 지점마다 담당하는 각각의 렌즈(20)가 존재하므로 더욱 균일한 이미지와 정확한 이미지를 스캔할 수 있게 된다.

즉, 본체(1)를 다수개 준비하여 측면으로 나란하게 배치하면 더욱 세밀한 이미지 스캔을 할 수 있다. 그리고 각각의 본체(1)를 따로 제어하면 곡면에 형성한 스캐닝라인(70)을 스캔할 때 본체(1)마다 승강 동작의 높낮이가 달라지므로 정확한 이미지 스캔이 가능하다.

상기 곡면에 형성한 스캐닝라인(70)의 형상과 일렬로 나란히 배치된 렌즈(20)의 단면 형상이 동일하게 되는 것이다. 볼록한 부분의 스캐닝라인(70)을 담당하는 렌즈(20)는 평평한 부분의 스캐닝라인(70)을 담당하는 렌즈(20)보다 높은 위치에서 촬영을 하는 것이고, 오목한 부분의 스캐닝라인(70)을 담당하는 렌즈(20)는 평평한 부분의 스캐닝라인(70)을 담당하는 렌즈(20)보다 낮은 위치에서 촬영을 하는 것이다.

상기와 같이 각각의 본체(1)의 승강 동작의 제어는 제어부(60)에서 담당하고, 상기 제어부(60)는 각각 본체(1)마다 형성하거나 또는 모든 본체(1)를 통합하여 하나의 제어부(60)를 형성하는 것이 바람직하다.

도 2와 도 3을 참조하여 상세하게 설명하면,

도 2와 같이 기존의 종래 스캐너는 스캐닝라인(70)을 촬영하는 렌즈(20)를 도면과 같이 구성하므로 스캐닝라인(70)의 이미지가 반전되어 원하지 않는 왜곡이 발생하여 센서(10)에 입력된다. 상기와 같이 스캐닝라인(70)의 범위가 넓어질수록 렌즈(20)에서 촬영해야 할 범위도 넓어지므로 왜곡이 발생하는 부분이 많아지게 된다. 이를 입력받은 센서(10)에서 이미지를 보정하기 위하여 소프트웨어적으로 또는 하드웨어적으로 보정을 하게 된다.

이를 위하여 추가적인 비용과 추가적인 기술구성이 필요하므로 구성이 복잡해지는 문제점이 발생한다.

도 3과 같이 본 발명은 스캐닝라인(70)의 지점마다 담당하는 렌즈(20)를 지정하여 모든 스캐닝라인(70)을 효과적으로 스캔하므로 균일하고 정확한 이미지를 촬영하여 센서(10)에 입력할 수 있다.

이를 위하여 승강동작이 가능하도록 구성한 본체(1)를 다수개 측면으로 나란히 배열하여 각각의 본체(1)에 속한 렌즈(20)와 센서(10)를 이용하여 스캐닝라인(70)을 스캔하고, 곡면의 스캐닝라인(70)을 스캔할 때는 각각의 본체(1)에 속한 렌즈(20)가 곡면의 스캐닝라인(70)을 따라서 상하로 이동하여 촬영하므로 왜곡되어 입력되는 이미지가 아니라 정확하고 균일한 이미지를 획득할 수 있다.

본 발명에서 상기 실시 형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 하고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

1. 본체
10. 센서
20. 렌즈
30. 엘이디
40. 글래스
50. 프레임
60. 제어부
70. 스캐닝라인

Claims (5)

1. 이미지를 스캔하는 스캐너 시스템에 있어서,
   가장 하부에 외측의 이미지인 스캐닝라인(70)의 상을 왜곡 없이 투영시키는 글래스(40)가 위치하고, 상기 글래스(40)의 상부 주변부에 스캐닝라인(70)을 특정하여 비추는 엘이디(30)를 형성하며, 상기 주변부에 형성한 엘이디(30)의 중앙부에 스캐닝라인(70)의 상을 촬영하는 렌즈(20)를 형성하고, 상기 렌즈(20)의 상부에 위치하며 렌즈(20)에서 촬영한 스캐닝라인(70)의 상이 최종 도달하는 센서(10)와 상기 센서(10)와 렌즈(20)와 엘이디(30) 및 글래스(40)를 내측에 형성한 프레임(50)과 상기 센서(10)에 입력된 이미지의 데이터를 제어하는 제어부(60)를 포함하는 본체(1)로 구성하고,
   상기 제어부(60)와 프레임(50)의 내측에 형성한 센서(10)와 렌즈(20)와 엘이디(30) 및 글래스(40)를 하나로 묶어서 한 패키지로 하고, 상기 하나의 패키지를 일렬로 다수개 형성하여 구성하며,
   상기 프레임(50)은 승강 동작이 가능하여 목표물의 스캐닝라인(70)에 따라서 상기 스캐닝라인(70)에 가까워지거나 또는 멀어질 수 있도록 구성하고,
   승강동작이 가능하도록 구성한 본체(1)를 다수개 측면으로 나란히 배열하여 각각의 본체(1)에 속한 렌즈(20)와 센서(10)를 이용하여 스캐닝라인(70)을 스캔하고, 곡면의 스캐닝라인(70)을 스캔할 때는 각각의 본체(1)에 속한 렌즈(20)가 곡면의 스캐닝라인(70)을 따라서 상하로 이동하여 촬영하므로 정확하고 균일한 이미지를 획득할 수 있는 것을 특징으로 하는 평면 및 곡면 이미지 스캐너 시스템.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부(60)는 하나의 패키지마다 형성하거나 또는 다수개의 패키지에 단 하나의 제어부(60)를 형성하는 것 중에서 어느 하나를 선택하여 형성하는 것을 특징으로 하는 평면 및 곡면 이미지 스캐너 시스템.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 프레임(50) 승강 동작의 제어는 제어부(60)에서 실시하고, 프레임(50) 각각의 승강 동작은 목표물의 스캐닝라인(70)에 따라서 개별적인 것을 특징으로 하는 평면 및 곡면 이미지 스캐너 시스템.

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