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Dokumentenidentifikation DE102004013327A1 13.10.2005
Titel Scan-Vorrichtung zum Digitalisieren von Vorlagen und ein damit durchzuführendes Verfahrens
Anmelder Microbox GmbH, 61231 Bad Nauheim, DE
Erfinder Bläcker, Andreas, 61231 Bad Nauheim, DE
Vertreter Hebing, N., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., 61231 Bad Nauheim
DE-Anmeldedatum 17.03.2004
DE-Aktenzeichen 102004013327
Offenlegungstag 13.10.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.10.2005
IPC-Hauptklasse H04N 1/04
IPC-Nebenklasse G06K 7/10   
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf eine Scan-Vorrichtung. Es soll erreicht werden, dass auch kontrastarme Vorlagen kontrastreich digitalisiert werden können. Dazu besitzt die Vorrichtung eine Lichtleiste, zum Beispiel als Durchlichtquelle, deren Leuchtleistung punkt- oder abschnittsweise auf den aktuellen Grauwert des Hintergrundes der Vorlage abgestellt ist. Dunkle Bereiche werden stark durchleuchtet, während hellere Bereiche nahezu unausgeleuchtet bleiben. Damit entsteht ein in etwa gleichbleibend heller Hintergrund, auf dem sich die eigentlichen Informationen (Striche) deutlich abheben.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Scan-Vorrichtung zum Digitalisieren von Vorlagen mit einer Auflichteinheit oder Durchlichteinheit und einer aus einer Vielzahl von nebeneinanderliegenden, lichtempfindlichen Sensoren bestehenden Messleiste, um jedem Punkt einer Vorlagenzeile einen Helligkeitswert zuordnen zu können, sowie mit einer Vorschubeinrichtung, um die Vorlage und die Messleiste schrittweise relativ zueinander bewegen und dabei die Vorlage zeilenweise abtasten zu können.

Derartige Scan-Vorrichtungen, kurz auch Scanner genannt, sind vielfältig im Einsatz. Bei kontrastreichen Vorlagen, zum Beispiel Konstruktionszeichnungen, bei denen sich lediglich Striche auf einem gleichmäßig hellen, z. B. weißen Hintergrund befinden, ergeben sich keine Schwierigkeiten. Bei vielen Vorlagen ist der Hintergrund aber nicht mehr gleichmäßig, sondern vielmehr auf Grund von unsachgemäß durchgeführten Vervielfältigungen mit einem ungleichmäßigen Grauschleier belegt, in der die Zeichnung nur noch schwer zu erkennen ist. Dementsprechend ist die Digitalisierung entsprechend verrauscht.

Die Erfindung beruht somit auf dem Problem, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der kontrastarme Vorlagen in eine rauscharme Digital-Datei umgewandelt werden können.

Zur Lösung des Problems sieht die Erfindung eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vor mit den weiteren Merkmalen, dass sich parallel zur Messleiste eine Lichtleiste erstreckt, die aus einer Vielzahl von nebeneinanderliegenden, einzeln ansteuerbaren Leuchten besteht, und dass eine Steuereinheit programmgesteuert für jede Leuchte eine bestimmte Helligkeit einzustellen vermag.

Die Leuchtkraft dieser zusätzlichen Lichtleiste ermöglicht es, die Grauschleier oder sonstigen Verdunkelungen des Hintergrundes der Vorlage aufzuhellen und somit einen gleichmäßig hellen Hintergrund zu erzeugen. Da die Leuchten der Messleiste einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sind, kann das Helligkeitsprofil der Messleiste den Verteilungen der Hintergrundverdunkelung der Vorlage angepasst werden.

Bei Scan-Vorrichtungen, die nach dem Auflicht-Prinzip arbeiten, ist die Lichtleiste vorzugsweise als Durchlichtquelle realisiert.

Bei den Leuchten handelt es sich vorzugsweise um Kaltlichtdioden. Diese haben den Vorteil, dass ihre Leuchtfläche relativ klein ist, so dass durch eine Anordnung von einer Vielzahl von solchen Dioden ein relativ gutes Kompensationsprofil dargestellt werden kann. Darüber hinaus benötigen die Kaltlichtdioden nur wenig Energie.

Um einen Pre-Scan (siehe weiter unten) möglichst rasch durchführen zu können, werden dabei nur ein Teil der Kaltlichtdioden aktiviert und die Zwischenwerte interpoliert.

Um die Ansteuerung zu vereinfachen, kann vorgesehen sein, dass jeweils mehrere Kaltlichtdioden ein Cluster bilden, wobei die Kaltlichtdioden eines Clusters eine gemeinsame Ansteuerung aufweisen.

Die Vorrichtung ist auch geeignet, um Farbvorlagen rauscharmer zu scannen. Dazu werden Farb-Leuchtdioden eingesetzt, die eine farbliche Verschleierung des Hintergrundes durch eine entsprechende Komplementärfarbe kompensieren. Um dies zu erreichen, sind die Leuchten gruppenweise zusammengefasst, wobei jede Gruppe aus Komplementärfarben-Kaltlichtdioden zusammengesetzt ist, die zusammen ein weißes Licht ergeben.

Beim Scannen einer Vorlage wird wie folgt vorgegangen:

Durchführen eines Pre-Scan bei eingeschalteter Lichtleiste, deren Leuchten auf gleiche Helligkeitswerte eingestellt sind,

dabei Ermitteln und Speichern der Helligkeit der Vorlage,

schrittweises Digitalisieren der Vorlage, wobei die Leuchten der Lichtleiste angesteuert werden.

Somit wird zunächst die Helligkeitsverteilung der Vorlage unabhängig von der in ihr enthaltenen Informationen ermittelt. Wenn die Lichtleiste als Durchlichtquelle eingesetzt ist, ergeben sich bei dunklen Stellen eine geringe Lichttransmission, so dass dort beim späteren eigentlichen Scan-Vorgang die Lichtleistungen der Leuchtdioden erhöht werden müssen, um die Verschleierung zu überstrahlen, den Hintergrund somit heller erscheinen zu lassen. Umgekehrt verhält es sich bei hellen Stellen in den Vorlagen. Hier müssen die Lichtleistungen der Leuchtdioden zurückgenommen werden, um zu verhindern, dass die eigentlichen Informationen (Striche) überstrahlt werden.

Die so durchgeführte Kompensation kann auf verschiedenen Stufen erfolgen: In einigen Fällen wird es ausreichen, einen Mittelwert festzustellen und die Lichtleiste für den ganzen Scan-Vorgang auf eine gleichmäßige Helligkeit einzustellen, die die in etwa gleichmäßige Verschleierung der Vorlage kompensiert.

In weiteren Fällen wird es ausreichen, aus den gemessenen Helligkeitswerten für jede Zeile einen Mittelwert zu bestimmen, und dass die Lichtleiste beim Digitalisieren der Vorlage zeilenweise auf diesen Mittelwert eingestellt wird.

In besonders schwierigen Fällen wird es notwendig sein, die Kompensation punktweise durchzuführen. Dazu wird aus den gemessenen Helligkeitswerten für jede Zeile ein Helligkeitsprofil bestimmt, wobei die Lichtleiste beim Digitalisieren der Vorlage zeilenweise auf dieses Profil eingestellt wird.

In Einzelfällen kann auch auf ein Pre-Scan verzichtet werden, insbesondere dann, wenn die Vorlage relativ gleichmäßig dunkel, z.B. vergilbt ist. Ein externes Einstellmittel ermöglicht eine manuelle, auf Erfahrungen des Bedieners der Anlage beruhende Einstellung der Leuchtstärke der Lichtleiste.

Des Weiteren kann ein Speicher für typische Profilverläufe vorhanden sein, was es dem Bediener ermöglicht, auf Grund seiner Bewertung der Vorlage ein geeignetes Profil auszusuchen.

Häufig werden eine Anzahl in ähnlicher Weise gedunkelter Vorlagen gescannt. Ein für die erste Vorlage ermitteltes Profil kann gespeichert werden und für die weiteren Vorlagen Verwendung finden, ohne dass für diese Vorlagen weitere Pre-Scans durchgeführt werden müssen.

Ein besonders zeitsparendes Verfahren wird realisiert, wenn das gemessene Profil, das beim Scannen einer Zeile gewonnen wird, zur Ansteuerung der Lichtleiste beim Scannen der folgenden Zeile genutzt wird. Somit ist nur für die erste Zeile ein Pre-Scan notwendig, um ein Startprofil zu erhalten. Für die folgenden Zeilen werden beim Scannen sowohl die Bildinformationen gesammelt als auch das Profil zum Ansteuern der Lichtleiste beim Scannen der folgenden Zeile ermittelt. Damit lassen sich gute Scannergebnisse bei kurzen Scannzeiten erzielen.

Die gewonnenen Profile können auch der digitalen Bildbearbeitung zur Verfügung gestellt werden, um deren Ergebnisse zu optimieren.

Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispieles die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.

2 Diagramme zum Beschreiben der Funktion der Vorrichtung.

Eine Vorlage 1 wird mittels einer Transportvorrichtung 2 durch eine Digitalisierungseinheit 3 geführt. Diese besteht aus einer Sensoreinheit 4 über der Vorlage 1, einer Lichtleiste 5 unterhalb der Vorlage 1 und einer Auflichtquelle 6. Die Vorlage 1 wird schrittweise durch die Digitalisierungseinheit 3 geführt. In jedem Schritt wird die sich jeweils in der Digitalisierungseinheit 1 befindende Zeile der Vorlage 1 abgetastet. Um eine kontrastreiche Aufnahme zu erhalten, wird in einem Pre-Scan zunächst die Helligkeitsverteilung auf der Vorlage 1 ermittelt. Dazu wird lediglich die Lichtleiste mit einer durchgehend gleichen Leuchtleistung eingeschaltet und in jedem Schritt für jede Zeile der Vorlage ein Helligkeitsprofil ermittelt. Im eigentlichen Scan ist die Leuchtleistung punkt- bzw. abschnittsweise auf die dort vorliegende Verdunkelung des Hintergrundes der Vorlage abgestellt. Dunkle Bereiche werden stark durchleuchtet, während hellere Bereiche nahezu unausgeleuchtet bleiben. Damit entsteht ein in etwa gleichbleibend heller Hintergrund.

Die Diagramme der 2 sollen die Funktionsweise der Erfindung näher erläutern. 1a zeigt das Helligkeitsprofil der Zeile einer Vorlage. Im linken Bereich ist die Vorlage gemäß dem Grundprofil 10 hell und im rechten Bereich dunkel. Dadurch werden Striche – erkennbar an aus dem Grundprofil 10 herausragenden Peaks 11, 12 – im linken Bereich kontrastreich dargestellt (Peak 11), während sie im rechten Bereich nahezu im Hintergrundrauschen verschwinden (Peak 12). Bei einem Pre-Scan, bei dem lediglich die Lichtleiste 5 eingeschaltet ist, wird insbesondere die Helligkeit des Hintergrundes ermittelt. Im linken Bereich werden die Sensoren eine hohe Lichttransmission und im rechten Bereich eine starke Abschwächung des Lichtes der Lichtleiste 5 feststellen. Beim eigentlichen Scan wird daher die Lichtleiste gemäß dem in 2b gezeigten Profil angesteuert. Im linken Bereich ist die Leuchtleistung schwach, während sie im rechten Bereich mit dem dunklen Hintergrund eine hohe Leuchtleistung aufweist. Dadurch erhält die Vorlage einen gleichmäßig hellen Hintergrund, auf dem sich die eigentlichen Informationen deutlich und kontrastreich abheben.


Anspruch[de]
  1. Scan-Vorrichtung zum Digitalisieren von Vorlagen mit einer Auflichteinheit oder Durchlichteinheit und einer aus einer Vielzahl von nebeneinanderliegenden, lichtempfindlichen Sensoren bestehenden Messleiste, um jedem Punkt einer Vorlagenzeile einen Helligkeitswert zuordnen zu können, sowie mit einer Vorschubeinrichtung, um die Vorlage und die Messleiste schrittweise relativ zueinander bewegen und dabei die Vorlage zeilenweise abtasten zu können, dadurch gekennzeichnet, dass sich parallel zur Messleiste eine Lichtleiste erstreckt, die aus einer Vielzahl von nebeneinanderliegenden, einzeln ansteuerbaren Leuchten besteht, und dass eine Steuereinheit programmgesteuert für jede Leuchte eine bestimmte Helligkeit einzustellen vermag.
  2. Scan-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Vorrichtung um eine Auflicht-Scan-Vorrichtung handelt und die Lichtleiste als Durchlichtquelle angeordnet ist.
  3. Scan-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchten Kaltlichtdioden sind.
  4. Scan-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltlichtdioden so ansteuerbar sind, dass nur ein Teil der Kaltlichtdioden gleichmäßig über die Lichtleiste verteilt eingeschaltet ist.
  5. Scan-Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mehrere Kaltlichtdioden ein Cluster bilden, wobei die Kaltlichtdioden eines Clusters eine gemeinsame Ansteuerung aufweisen.
  6. Scan-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchten gruppenweise zusammengefasst sind, wobei jede Gruppe aus Komplementärfarben- und Kaltlichtdioden zusammengesetzt ist, die zusammen ein weißes Licht ergeben.
  7. Verfahren zum Scannen einer Vorlage mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit den folgenden Schritten:

    Durchführen eines Pre-Scan bei eingeschalteter Lichtleiste, deren Leuchten auf gleiche Helligkeitswerte eingestellt sind,

    dabei Ermitteln und Speichern der Helligkeit der Vorlage,

    schrittweises Digitalisieren der Vorlage, wobei die Leuchten der Lichtleiste angesteuert werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus den gemessenen Leuchtdichten ein Mittelwert bestimmt wird, und dass die Lichtleiste beim Digitalisieren der Vorlage auf diesen Mittelwert eingestellt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus den gemessenen Helligkeitswerten für jede Zeile ein Mittelwert bestimmt wird, und dass die Lichtleiste beim Digitalisieren der Vorlage zeilenweise auf diesen Mittelwert eingestellt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus den gemessenen Helligkeitswerten für jede Zeile ein Helligkeitsprofil bestimmt wird, und dass die Lichtleiste beim Digitalisieren der Vorlage zeilenweise auf dieses Profil eingestellt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus den gemessenen Helligkeitswerten für eine Zeile ein Helligkeitsprofil bestimmt wird und dass die Lichtleiste beim Digitalisieren der folgenden Zeile auf das Helligkeitsprofil der Vorzeile eingestellt wird.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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