DE10200651A1

DE10200651A1 - Optikbildscanner, der eine Vorscan- und Nachscankompensation einer Beleuchtungsungleichmäßigkeit verwendet

Info

Publication number: DE10200651A1
Application number: DE10200651A
Authority: DE
Inventors: Kurt E Spears; Kip O Morgan; Hans A Lichtfuss
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2001-04-02
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2002-10-17
Also published as: GB2375681A; US20020140996A1; GB2375681B; GB0206583D0

Abstract

Ein Scanner führt vor einem Scannen eine anfängliche Kalibrierung für eine Lampenintensität und nach dem Scannen eine abschließende Kalibrierung für eine Lampenintensität durch. Unter Verwendung von Kalibrierungswerten, die durch ein Interpolieren zwischen den anfänglichen Kalibrierungswerten und den abschließenden Kalibrierungswerten berechnet werden, wird zumindest ein gewisses Maß an Kompensation durchgeführt, nachdem das Scannen abgeschlossen ist. Folglich ist die Gesamtzeit beträchtlich verringert, da ein Scannen beginnen kann, ohne darauf zu warten, daß sich die Lampe stabilisiert. Es kann eine lineare Interpolation verwendet werden, oder ein zusätzlicher Kalibrierungsstreifen entlang der Seite des Bildes, das gerade gescannt wird, kann Kalibrierungsdaten für eine nicht-lineare Interpolation liefern.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Bild scanner und im einzelnen auf eine Kompensation von Änderun gen der Intensität und Farbe während eines Aufwärmens einer Lampe, die zum Bildscannen verwendet wird.

Bildscanner, auch als Dokumentscanner bekannt, wandeln ein sichtbares Bild auf einem Dokument oder auf einer Photogra phie, oder ein Bild in einem transparenten Medium, in eine elektronische Form um, die zum Kopieren, Speichern oder Verarbeiten durch einen Computer geeignet ist. Ein Bild scanner kann eine separate Vorrichtung oder ein Bestandteil eines Kopiergerätes, ein Bestandteil eines Faxgerätes oder ein Bestandteil einer Mehrzweckvorrichtung sein. Reflektie rende Bildscanner weisen üblicherweise eine gesteuerte Lichtquelle auf, und es wird Licht von der Oberfläche eines Dokuments durch Optiksystem und auf ein Array aus lichtemp findlichen Vorrichtungen reflektiert. Transparentbildscan ner leiten Licht durch ein transparentes Bild, beispiels weise ein photographisches Positivdia, durch ein Optiksy stem und daraufhin auf ein Array aus lichtempfindlichen Vorrichtungen. Das Optiksystem fokussiert mindestens eine Linie, Abtastlinie genannt, auf dem gerade gescannten Bild auf das Array aus lichtempfindlichen Vorrichtungen. Die lichtempfindlichen Vorrichtungen wandeln empfangene Licht intensität in ein elektronisches Signal um. Ein Ana log/Digital-Wandler wandelt das elektronische Signal in computerlesbare Binärzahlen um, wobei jede Binärzahl einen Intensitätswert darstellt.

Bei manchen Konfigurationen ist die Lichtquelle eine lange Röhre, die ein schmales Lichtband liefert, das sich zu je der Kante des Dokumentes in einer Dimension, oder über die Kanten hinaus erstreckt. Bei Entladungslampen, beispiels weise Kaltkathodenleuchtstofflampen, ist die Intensität und Farbe eine Funktion der Leistung und Temperatur. Die Tempe ratur des Dampfes oder Gases und der Leuchtstoffe beein flußt indirekt die Intensität. Aufgrund von Wärmezeitkon stanten in der Lampe variieren Lichtintensität und Farbe, wenn eine solche Lampe zunächst eingeschaltet wird, dyna misch entlang der Länge der Röhre, bis sich die Gesamttem peratur der Lichtquelle stabilisiert.

Die für eine vollständige Stabilisierung erforderliche Zeit kann in der Größenordnung von vielen Minuten liegen. Bild scanner, die eine solche Lichtquelle verwenden, warten in der Regel, bis eine gewisse Stabilisierung stattgefunden hat, bevor sie das Dokument scannen, üblicherweise minde stens mehrere zehn Sekunden. Im allgemeinen verlängert eine solche Verzögerung jeden Scanvorgang um einen zusätzlichen Zeitraum. Computereingabe-/-ausgabegeschwindigkeiten haben sich verbessert, und die Leistungsfähigkeit von Scannern hat sich ebenfalls in dem Maße verbessert, wie die Scanzeit und die Computereingabe-/-ausgabezeit weniger als eine Lam penaufwärmzeit betragen kann. Da sich Scanzeiten verrin gern, gewinnt ein Verringern der Verzögerung aufgrund einer Lampenaufwärmung besonders an Bedeutung.

Zusätzlich zur Intensität ist eine Lampenaufwärmung wichtig für die Farbgenauigkeit. Das menschliche Auge enthält drei unterschiedliche Arten von Farbrezeptoren (-kegeln) die be züglich Spektralbändern, die ungefähr rotem, grünem und blauem Licht entsprechen, empfindlich sind. Spezifische Empfindlichkeiten variieren von Mensch zu Mensch, jedoch wurde die durchschnittliche Empfindlichkeit für jeden Re zeptor quantifiziert und ist als der "CIE-Standard- Beobachter" bekannt. Eine genaue Reproduktion einer Farbe erfordert eine Lichtquelle, die in jedem der Spektralemp findlichkeitsbereiche der drei Typen von Rezeptoren im menschlichen Auge eine angemessene Intensität aufweist. Wenn man von einem Satz von Zahlenwerten für Photosensor empfindlichkeiten für ein Pixel, zum Beispiel rot, grün und blau, ausgeht, werden die Zahlen mathematisch in der Regel als ein Vektor behandelt. Der Vektor wird mit einer Farb transformationsmatrix multipliziert, um einen unterschied lichen Satz von Zahlen zu erzeugen. Allgemein kompensieren die Koeffizienten in der Farbtransformationsmatrix Unter schiede zwischen der Empfindlichkeit von Photosensoren und der Empfindlichkeit des CIE-Standard-Beobachters, und die Koeffizienten in der Matrix können eine Kompensation des Spektrums der Beleuchtungsquelle umfassen. Siehe beispiels weise U.S.-Patent Nr. 5,793,884 und U.S.-Patent Nr. 5,753,906. Eine beispielhafte Ausgabe der Matrix ist ein Satz von Koordinaten in dem CIE-L*A*B*-Farbraum. Üblicher weise sind Matrixkoeffizienten feststehend und werden unter Verwendung einer stabilen Beleuchtungsquelle in einer ein maligen Werkskalibrierung erhalten. Bei feststehenden Ma trixwerten wird in der Regel angenommen, daß das Spektrum der Beleuchtungsquelle entlang der Länge der Lampe konstant ist und während des Scanvorgangs konstant ist. Dementspre chend ist es üblich, vor dem Scannen abzuwarten, bis sich die Lampe stabilisiert, um sicherzustellen, daß das Spek trum der Beleuchtung nahe dem in den Matrixwerten angenom menen Spektrum ist.

Es gibt bisher viele Ansätze, eine Lampenaufwärmzeit zu be rücksichtigen oder die Lampenaufwärmzeit zu verringern. Bildscanner können einfach in einem offenen Regelkreis eine den schlimmsten Fall darstellende Lampenaufwärmzeit lang warten, bevor sie einen Scanvorgang einleiten. Als eine Al ternative zu einem Warten in einem offenen Regelkreis las sen manche Bildscanner die Lampe kontinuierlich an. Leucht stofflampen für Bildscanner arbeiten mit einer relativ ge ringen Leistung, so daß eine kontinuierliche Nutzung nicht viel Leistung verschwendet, jedoch sind Kunden über die Verschwendung von Leistung und eine mögliche verringerte Lebensdauer besorgt.

Bei manchen Bildscannern wird die Lampe warmgehalten, ohne kontinuierlich eingeschaltet zu sein. Bei manchen Bildscan nern wird die Lampe beispielsweise während langer Inaktivi tätszeiträume jede Stunde periodisch einige Minuten lang eingeschaltet (siehe U.S.-Patent Nr. 5,153,745). Bei man chen Scannern ist die Lampe von einer Heizdecke umgeben (bis auf eine Öffnung für eine Lichtemission), die die Lam pe kontinuierlich warm hält (siehe U.S.-Patent Nr. 5,029,311).

Als eine weitere Alternative übersteuern manche Bildscanner die Lampe anfänglich, um die Aufwärmzeit zu verringern (siehe U.S.-Patent Nr. 5,907,742; siehe auch U.S.-Patent Nr. 5,914,871). Bei '742 wird der Lampenstrom auch zwischen einzelnen Scanvorgängen auf einem niedrigen Pegel aufrecht erhalten, um die Lampe warmzuhalten.

Ein weiterer Ansatz besteht darin, während des Aufwärmens einen Lampenparameter zu überwachen und ein Scannen zu ver zögern, bis der Parameter stabil ist. Siehe beispielsweise U.S.-Patent Nr. 5,336,976, bei dem eine an die Lampe gelie ferte Leistung überwacht wird und ein Scannen verzögert wird, bis sich die Leistung stabilisiert.

Auch bei einer warmen Lampe variiert die Intensität entlang der Länge der Lampe. Insbesondere ist bei einer warmen Lam pe die Mittelregion der Lampe in der Regel heller als die Enden der Lampe. Reflektierende Dokumentenscanner und Ko piergeräte weisen üblicherweise eine transparente Auflage platte auf, auf der ein Dokument zum Scannen plaziert wird. Reflektierende Dokumentenscanner und Kopiergeräte weisen üblicherweise entlang einer Abtastlinienabmessung, in der Regel entlang einer Kante der unteren Oberfläche der Aufla geplatte, einen Kalibrierungsstreifen in einer feststehen den Position auf. Dieser Kalibrierungsstreifen wird verwen det, um eine Empfindlichkeitsschwankung einzelner Photosen soren (Ungleichmäßigkeit der Photoempfindlichkeit oder PRNU; PRNU = photo-response non-uniformity) und eine Schwankung der Lichtintensität entlang der Länge der Ab tastlinie zu kompensieren. Siehe beispielsweise U.S.-Patent Nr. 5,285,293.

PRNU ist ein Maß des Ausgangssignals jedes Photosensors im Vergleich zu der erwarteten Spannung für einen bestimmten angestrebten Kalibrierungsstreifen und eine bestimmte ange strebte Beleuchtungsquelle. Der Kalibrierungsvorgang kom pensiert mindestens vier verschiedene Faktoren: (1) un gleichmäßige Photosensorempfindlichkeit, (2) ungleichmäßige Beleuchtung, (3) Cosinus-Vierter-Abfall von Licht in einem Winkel bezüglich der optischen Achse einer Linse, und (4) Verunreinigung in dem optischen Weg (beispielsweise Staub auf einer Linse oder anderen optischen Komponenten). Wäh rend eines Scanvorgangs sind der erste, dritte und vierte Faktor in der Regel konstant. Der zweite Faktor kann wäh rend eines Scanvorgangs variieren, wenn sich die Lampentem peratur nicht stabilisiert hat. Der Hauptbelang der vorlie genden Patentschrift ist der variable zweite Faktor, jedoch umfaßt der PRNU-Kalibrierungs- und Kompensationsprozeß auch eine Kalibrierung und Kompensation der anderen Faktoren.

Fig. 1 (Stand der Technik) veranschaulicht ein Beispiel ei nes Systems zum Durchführen einer PRNU-Kompensation während eines Scannens. Es ist nicht beabsichtigt, daß Fig. 1 buch stäblich ein bestimmtes System darstellt, sondern soll statt dessen die ausgeführten Kompensationsfunktionen ver anschaulichen. In Fig. 1 überträgt ein Photosensorarray 100 Ladungen an ein Ladungsschieberegister 102. Ladungen werden von dem Ladungschieberegister 102 seriell verschoben und zu Spannungen umgewandelt. Die sich ergebenden Spannungen lau fen durch einen Summierübergang 104 zu einem Verstärker 106. Ein Prozessor 110 weist einen zugeordneten Speicher 108 auf. Ausgangssignale von dem Verstärker 106 werden durch einen Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) 116 für ein Lesen durch den Prozessor 110 umgewandelt. Digitale Ausgangssignale aus dem Prozessor 110 werden durch Digi tal/Analog-Wandler (D/A-Wandler) 112 und 114 umgewandelt.

Vor einem Scannen werden Ausgangssignale aus den Photosen soren 100 ohne eine Belichtung gemessen, um ein thermisches Rauschen (auch als Dunkel-Rauschen bezeichnet) zu messen. Die sich ergebenden digitalen Dunkel-Rauschen-Werte werden in dem Speicher 108 gespeichert. Ebenfalls vor einem Scan nen werden die Photosensoren 100 mit Licht von einem Kali brierungsstreifen belichtet, und die sich ergebenden digi talen Werte werden verwendet, um Verstärkerverstärkungswer te zu berechnen, die in dem Speicher 108 gespeichert sind. Im wesentlichen stellen die Verstärkerverstärkungswerte si cher, daß die Ausgangssignale des Verstärkers nach einer Kompensation für alle Photosensoren identisch sind, wenn der Kalibrierungsstreifen betrachtet wird. Während des Scannens werden dann gespeicherte Dunkel-Rauschen-Werte durch den D/A-Wandler 112 zu Spannungen umgewandelt, und die sich ergebenden Spannungen werden von entsprechenden Bildspannungen an dem Summierübergang 104 subtrahiert. Ge speicherte Verstärkerverstärkungswerte werden durch den D/A-Wandler 114 zu Spannungen umgewandelt, und die sich er gebenden Spannungen werden verwendet, um die Verstärkung des Verstärkers 106 zu steuern. Die sich ergebenden Bild spannungen, mit einem Rauschen-Versatz und einer Verstär kungskompensation, werden durch den A/D-Wandler 116 umge wandelt und werden daraufhin in der Regel an einen Hostcom puter oder an ein anderes Ziel zum Speichern, Drucken oder Transmittieren gesandt.

Wenn eine PRNU-Kalibrierung durchgeführt wird, während sich die Intensität der Lichtquelle immer noch dynamisch ändert, kann es zu einer ungenauen Sensorkalibrierung kommen. Ob wohl die Intensität der Lichtquelle während des Großteils des Scanvorgangs stabil sein kann, sind die Sensoren auf grund einer ungenauen anfänglichen Kalibrierung folglich während des gesamten Scanvorgangs ungenau. Dementsprechend ist es üblich, darauf zu warten, daß sich die Lampe stabi lisiert, bevor die PRNU-Kalibrierung durchgeführt wird.

Auch nachdem die Lampe warm ist, kann eine gewisse Intensi tätsschwankung über die Zeit vorliegen. Reflektierende Do kumentenscanner und Kopierer sehen üblicherweise auch einen zweiten Kalibrierungsstreifen entlang einer Kante der Auf lageplatte in der Richtung der Scanbewegung vor. Dieser zweite Kalibrierungsstreifen wird verwendet, um eine Schwankung der Lampenintensität während eines Scanvorgangs zu kompensieren. Im wesentlichen wird angenommen, daß, so bald die Lampe warm ist, die relative Intensitätsschwankung entlang der Länge der Lampe konstant ist, so daß es ausrei chend ist, die Intensität in der Nähe eines Endes der Lampe zu messen. Siehe beispielsweise U.S.-Patent Nr. 5,278,674. Es ist auch bekannt, die Farbe der Lampe (wiederum ledig lich in der Nähe eines Endes) zum Zwecke einer Verstär kungskompensation zu überwachen. Bei Scannern, die einen sich bewegenden Wagen aufweisen, wobei sich die Lampe in dem sich bewegenden Wagen befindet, ist es ferner bekannt, zum Zwecke einer Intensitätsüberwachung an einem Ende der Lampe, an dem sich bewegenden Wagen einen kleinen Vorsprung vorzusehen. Siehe U.S.-Patent Nr. 6,028,681. Desgleichen ist es für einen in der Hand haltbaren Scanner bekannt, in dem Scanner, in der Nähe der Enden der Lichtquelle, kleine Intensitätskalibrierungsbereiche vorzusehen, und der gesam te Scanner bewegt sich relativ zu einem gerade gescannten Dokument. Siehe U.S.-Patent Nr. 5,995,243.

Bei einer früheren deutschen Anmeldung derselben Anmelderin mit dem Titel Optical Image Scanner with Color and Intensi ty Compensation during Lamp Warmup (Optikbildscanner mit Farb- und Intensitätskompensation während einer Lampenauf wärmung), die gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereicht wird, wird ein Photosensorarray während eines Scannens auf eine Abtastlinie fokussiert, und ein separates Photosensorarray wird verwendet, um die Lampe während eines Scannens zu überwachen. Bei einem separaten Photosensorar ray kann ein Scannen beginnen, ohne daß man darauf wartet, daß sich die Lampe aufwärmt, und Kompensationswerte werden während eines Scannens aktualisiert. Die genannte Anmeldung offenbart überdies ein Scannen mehrerer Abtastlinien für jedes Abtasten der Intensität und Farbe der Lampe und eine Verwendung von interpolierten Lampenüberwachungsabtastwer ten als Kompensationswerte.

Es besteht ein fortwährender Bedarf, die mit einer Lampen aufwärmung zusammenhängende Verzögerung zu verringern.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfah ren und eine Vorrichtung zum Bildscannen zu schaffen, so daß ein Bildscannen weniger aufwendig ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 so wie eine Vorrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst.

Ein Scanner führt vor einem Scannen eine anfängliche Kali brierung bezüglich einer Lampenintensität, und nach dem Scannen eine abschließende Kalibrierung bezüglich einer Lampenintensität durch. Mindestens ein gewisses Maß an Kom pensation wird durchgeführt, nachdem das Scannen abge schlossen ist, wobei Kalibrierungswerte verwendet werden, die durch ein Interpolieren zwischen den anfänglichen Kali brierungswerten und den abschließenden Kalibrierungswerten berechnet werden. Folglich wird die Gesamtzeit beträchtlich verringert, da ein Scannen beginnen kann, ohne darauf zu warten, daß sich die Lampe stabilisiert. Es kann eine li neare Interpolation verwendet werden, oder ein zusätzlicher Kalibrierungsstreifen entlang der Seite des Bildes, das ge rade gescannt wird, kann Kalibrierungsdaten für eine nicht lineare Interpolation liefern. Optional wird die Lampenin stabilität durch kontinuierliches Heizen verringert. Vorzugsweise werden die Auswirkungen einer Lampeninstabilität ferner verringert, indem jeder Scan vorgang innerhalb einer Zeit abgeschlossen wird, die geringer ist als die Wärmezeitkonstanten, die bei der Lampe von Belang sind. Das heißt, daß ein Scannen vorzugsweise abgeschlossen ist, bevor sich die Lampenintensität und Lampenfarbe deutlich ändern. Es sind keine zusätzlichen dem. Es sind keine zusätzlichen Photosensorarrays oder an dere teure Teile erforderlich.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 (Stand der Technik) ein Blockdiagramm eines Systems für eine Verstärkungskompensation während eines Scannens;

Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht eines Beispiels eines Scanners, der zu einer Kompensation fähig ist, gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine Draufsicht der Unterseite einer in Fig. 2 ver anschaulichten Auflageplatte, die zwei in Fig. 2 veran schaulichte Kalibrierungsstreifen und einen optionalen dritten Kalibrierungsstreifen zeigt.

Fig. 2 veranschaulicht ein Beispiel eines Scanners, der zu einer Kompensation fähig ist, gemäß der Erfindung. In Fig. 2 ist ein Dokument 200 mit der Vorderseite nach unten auf einer transparenten Auflageplatte 202 plaziert. An der Un terseite der Auflageplatte befinden sich zwei Kalibrie rungsstreifen, 204 und 206. Eine Lampenanordnung umfaßt zwei Lampen (208 und 210) und einen Reflektor 212. Licht von der Lampenanordnung, das von dem Kalibrierungsstreifen 204 gestreut ist, wird durch eine Linse 214 auf Photosenso ren 216 an einer Photosensoranordnung 218 fokussiert. Die Lampen, Linse und Photosensoranordnung sind in einem Wagen 220 enthalten. Der Wagen 220 bewegt sich bezüglich des Do kuments 200, wie durch einen Pfeil 222 gezeigt ist.

Die Konfiguration der Fig. 2 ist lediglich ein Beispiel, und für die Zwecke der Erfindung sind viele Variationen gleichermaßen geeignet. Beispielsweise kann die Lampenan ordnung eine Lampe oder mehr als zwei Lampen enthalten. Üb licherweise wird der optische Weg in dem Wagen für linsen basierte Scanner durch Spiegel umgelenkt. Die Erfindung ist gleichermaßen auf Scanner anwendbar, die Kontaktabbildungs sensoren verwenden. Im allgemeinen ist es bedeutungslos, ob sich die optische Anordnung bezüglich eines stationären Do kumentes bewegt oder ob sich das Dokument bezüglich einer stationären optischen Anordnung bewegt. Wie nachstehend nä her erörtert wird, ist der zweite Kalibrierungsstreifen 206 bevorzugt, jedoch optional. Die Kalibrierungsstreifen sind vorzugsweise grau oder weiß und sollten einen Luminanzfak tor aufweisen, der gleichmäßig und bekannt ist. Die Kali brierungsstreifen können auf die Auflageplatte aufgemalt sein oder sie können befestigt sein, beispielsweise Papier streifen mit Klebstoff-Rückseite. Die Erfindung ist glei chermaßen auf Scanner für transparente Bilder anwendbar, solange die Photosensorempfindlichkeit und Lampenintensität vor und nach dem Scannen kalibriert werden können.

Vor dem Scannen erhält der Scanner anfängliche PRNU- Kalibrierungsdaten von einem Kalibrierungsstreifen, bei spielsweise dem Kalibrierungsstreifen 204. Das heißt, daß bei einem Licht, das von dem Kalibrierungsstreifen, der auf das Photosensorarray fokussiert ist, gestreut ist, die sich ergebende Spannung von jedem Abbildungsphotosensor gemessen wird. Die anfänglichen Kalibrierungsdaten können, müssen aber nicht, während des Scannens für eine Verstärkungs steuerung verwendet werden, wie in Fig. 1 veranschaulicht ist. Nach dem Scannen des Dokuments 100 werden abschließen de PRNU-Kalibrierungsdaten erhalten. Für die abschließenden Kalibrierungsdaten kann das Photosensorarray auf einen zweiten Kalibrierungsstreifen (beispielsweise den Kalibrie rungsstreifen 206 in Fig. 2) fokussiert werden, oder der Wagen kann zurück zu der Startposition bewegt werden, so daß das Photosensorarray wiederum auf den für die anfängli che Kalibrierung verwendeten Kalibrierungsstreifen fokus siert wird. Daten, die aus der letzten Kalibrierung erhal ten werden, können mit den Daten aus der anfänglichen Kali brierung verglichen werden. Wenn die zwei Sätze von Kali brierungsdaten sehr ähnlich sind, so kann entweder der eine oder der andere Datensatz oder ein Mittelwert aus den bei den Datensätzen verwendet werden. Bestehen beträchtliche Unterschiede, können die dazwischenliegenden interpolierten Sätze von Kalibrierungsdaten berechnet und verwendet wer den, um die Bilddaten zu modifizieren, wie nachstehend aus führlicher erörtert wird.

Das Photosensorarray 216 kann eine einzige Reihe aus Photo sensoren oder mehreren Reihen aus Photosensoren aufweisen. Insbesondere ist es üblich, über eine oder mehrere Reihen aus Photosensoren zu verfügen, die ein Band von Wellenlän gen (z. B. rot) empfängt, eine andere Reihe oder andere Rei hen aus Photosensoren, die ein zweites Band von Wellenlän gen (z. B. blau) empfangen, und so weiter. Vorzugsweise wird jede Reihe oder Reihen, die für ein bestimmtes Band von Wellenlängen reserviert ist bzw. sind, getrennt kalibriert. Wenn sich die Lampenfarbe während des Scannens ändert, wird dann die Farbänderung durch den unten beschriebenen Kali brierungs- und Kompensationsvorgang kompensiert.

Fig. 3 veranschaulicht die Unterseite der Auflageplatte 202, wobei sich die Kalibrierungsstreifen 204 und 206 je an einem der beiden Enden eines Scanbereichs 300 befinden. Ebenfalls in Fig. 3 veranschaulicht ist ein optionaler dritter Kalibrierungsstreifen 302. Wie nachstehend ausführ licher beschrieben wird, kann der Kalibrierungsstreifen 302 verwendet werden, um während des Scannens eine Lichtinten sität von einem Ende der Lampe zu überwachen. Wie nachste hend ausführlicher beschrieben wird, können Daten von dem dritten Kalibrierungsstreifen verwendet werden, um eine nicht-lineare Interpolation zu berechnen. Als Alternative zu dem Kalibrierungsstreifen 302 kann ein kleiner Vorsprung an dem Wagen (Fig. 2, 220) verwendet werden, um während des Scannens eine Lichtintensität von einem Ende der Lampe zu überwachen, wie in der US-Patentschrift Nr. 6,028,681 ge lehrt wird.

Man nehme an, daß für einen Photosensor N, für jede Farbe C, die gemessene Spannung während einer anfänglichen PRNU- Kalibrierung V_anfänglich(N,C) lautet und die voraussichtliche Spannung V_{voraussichtlich} lautet. Man nehme an, daß für den Pho tosensor N, für die Farbe C, die gemessene Spannung während der abschließenden PRNU-Kalibrierung V_{abschließend}(N,C) lautet und die voraussichtliche Spannung wiederum V_{voraussichtlich} lau tet.

Die anfängliche PRNU-Verstärkungseinstellung für den Photo sensor N, für die Farbe C, lautet wie folgt:

G_anfänglichN,C) = V_{voraussichtlich}/V_anfänglich(N,C)

Die abschließende PRNU-Verstärkungseinstellung für den Pho tosensor N, für die Farbe C, lautet wie folgt:

G_{abschließend}(N,C) = V_{voraussichtlich}/V_{abschließend}(N,C)

Es gibt mehrere Alternativen für eine Interpolation. Als erste Alternative nehme man an, daß ein Scannen kontinuier lich ist (kein Start/Stop) und daß der dritte Kalibrie rungsstreifen 302 nicht verwendet wird. Man nehme an, daß für jede Farbe Y gesamte Abtastlinien in dem Scanbereich vorliegen. Eine lineare Interpolation kann auf der Abtast linienanzahl basieren. Die PRNU-Verstärkungseinstellung für den Photosensor N, für jede Farbe C, für die Abtastlinie y, lautet wie folgt:

G(N,C,y) = G_anfänglich(N,C) + (y/Y).([G_{abschließend}(N,C) - G_anfänglich(N,C)

Wenn beim Scannen einige Pausen auftreten, beispielsweise wenn sich ein Hostcomputer-Pufferspeicher füllt, was es er forderlich macht, daß der Scanner pausiert, kann eine li neare Interpolation auf der Basis der Zeit anstelle der Ab tastlinienanzahl durchgeführt werden. Man nehme an, daß die anfängliche PRNU-Kalibrierung zur Zeit T_anfänglich stattfin det, daß die abschließende PRNU-Kalibrierung zur Zeit T_{abschließend} stattfindet und daß Daten für den Photosensor N, für die Farbe C, in der Abtastlinie y, zur Zeit T(N,C,y) erhalten werden. Die PRNU-Verstärkungseinstellung für den Photosensor N, für jede Farbe, für die Abtastlinie y, lau tet wie folgt:

G(N,C,y) = G_anfänglich(N,C) + [(T(N,C,y) - T_anfänglich)/T_{abschließend} - T_anfänglich)].(G_{abschließend}(N,C) - G_anfänglich(N,C)

Schließlich kann ein dritter Kalibrierungsstreifen (Fig. 3, 302) oder ein kleiner Vorsprung an dem Wagen verwendet wer den, um eine Interpolation zu unterstützen. Insbesondere kann ein dritter Kalibrierungsstreifen oder Vorsprung ver wendet werden, um während eines numerischen Verarbeitens nach dem Scannen eine nicht-lineare Interpolation zu ermög lichen. Man nehme an, daß mehrere Photosensoren die Inten sität des dritten Kalibrierungsstreifens 302 überwachen. Für die Abtastlinie y wird die PRNU jedes der Photosenso ren, die den Kalibrierungsstreifen 302 überwachen, kali briert. Das heißt, daß für jede Abtastlinie, für jeden Pho tosensor, der den Kalibrierungsstreifen 302 überwacht, wenn ein tatsächlicher Spannungsausgang V_tatsächlich(N,C) gegeben ist, eine Verstärkung als V_{voraussichtlich}/V_tatsächlich(N,C) be rechnet wird. Die durchschnittliche Verstärkung für alle Photosensoren, die den Kalibrierungsstreifen 302 überwa chen, für die Farbe C, für die anfängliche PRNU- Kalibrierung, beträgt G_{anfängl.Durchschnitt}(C). Die durchschnitt liche Verstärkung für alle Photosensoren, die den Kalibrie rungsstreifen 302 überwachen, für die Farbe C, für die ab schließende PRNU-Kalibrierung, beträgt G_{abschließend.Durchschnitt}(C). Für die Abtastlinie y lautet die durch schnittliche Verstärkung für alle Photosensoren, die den Kalibrierungsstreifen 302 überwachen, für die Farbe C, G_Durchschnitt (y,C). Die PRNU-Verstärkungseinstellung für den Photosensor N, für die Farbe C, für die Abtastlinie y, lau tet wie folgt:

G(N,C,y) = G_anfänglich(N,C) + [(G_Durchschnitt(y,C)/(G_{abschließend.Durchschnitt}(C) - G_{anfängl.Durchschnitt}(C))].[G_{abschließend}(N,C) - G_anfänglich(N,C)

Die gesamte Verstärkungseinstellung in den obigen Gleichun gen kann durch ein numerisches Verarbeiten nach dem Scannen implementiert werden. Alternativ dazu kann die anfängliche kalibrierte Verstärkung (Ganfänglich (N,C)) während des Scan nens in Echtzeit verwendet werden, wie in Fig. 1, und der verbleibende Abschnitt jeder Gleichung kann durch ein nume risches Verarbeiten nach dem Scannen implementiert werden (man beachte bei jedem der obigen Beispiele, daß der erste Ausdruck (Ganfänglich (N,C)) lautet). Ein Verwenden der anfäng lichen kalibrierten Verstärkung in Echtzeit ist vorzuzie hen, da das Signal/Rausch-Verhältnis verbessert ist, wenn der dynamische Bereich des Ausgangssignals jedes Photosen sors an den dynamischen Bereich des zugeordneten Ana log/Digital-Wandlers angepaßt ist.

Durch Verwenden einer PRNU-Kalibrierung nach dem Scannen kann das Scannen beginnen, ohne darauf warten zu müssen, daß sich die Lampentemperatur stabilisiert. Es ist jedoch immer noch vorzuziehen, jegliche Lampeninstabilität zu mi nimieren. Optional kann die Lampeninstabilität durch ein kontinuierliches Heizen verringert werden. Eine Möglichkeit besteht darin, zwischen einzelnen Scanvorgängen einen nied rigen Strom durch die Lampe aufrechtzuerhalten, wie in dem US-Patent Nr. 5,907,742 erörtert wird. Eine weitere Mög lichkeit ist eine Verwendung einer externen Heizvorrich tung. Beispielsweise gibt es im Handel erhältliche Kaltka thoden-Leuchtstofflampen, bei denen ein Nickelchromdraht um das Äußere der Lampe gewickelt ist. Solche Glühbirnen sind beispielsweise von Stanley Iwaki Works Co., Ltd., 50 Hamai ba, Shiramizu-Machi, Uchigo, Iwaki-Shi, Fukushima-Ken, 973 Japan, erhältlich. Ein Durchleiten eines Stromes durch den Nickelchromdraht erhitzt die Röhrenwand. Ein Reflektor, beispielsweise Fig. 1, 212, oder Diffusor, diffundiert Licht ausreichend, um eine gleichmäßige Beleuchtung entlang einer Abtastlinie zu liefern, auch wenn ein Teil der Ober fläche der Lampe durch einen Draht verdeckt ist.

Vorzugsweise werden die Auswirkungen einer Lampeninstabili tät weiter verringert, indem jeder Scanvorgang in einer Zeit abgeschlossen wird, die geringer ist als die Wärme zeitkonstanten, die bei der Lampe von Belang sind. Das heißt, daß ein Scannen vorzugsweise abgeschlossen wird, be vor sich die Lampenintensität und Lampenfarbe beträchtlich ändern. Insbesondere wird es bei vorgeschlagenen Hoch geschwindigkeits-Personal-Computer-Schnittstellen möglich sein, in ungefähr fünf Sekunden ein Bild zu scannen und die Daten in einen Hostcomputer zu übertragen.

Claims

1. Verfahren zum Scannen, das folgende Schritte aufweist:
Kalibrieren einer anfänglichen Verstärkung für Daten von einem Photosensor (216) vor einem Scannen;
Erhalten von Bilddaten von dem Photosensor (216);
Kalibrieren einer abschließenden Verstärkung für den Photosensor (216) nach dem Erhalten der Bilddaten; und
Verwenden der anfänglichen Verstärkung und der ab schließenden Verstärkung, um die Bilddaten von dem Photosensor (216) zu modifizieren.

2. Verfahren zum Scannen gemäß Anspruch 1, bei dem der Schritt des Kalibrierens einer anfänglichen Verstär kung ferner folgenden Schritt aufweist:
Scannen eines ersten Kalibrierungsstreifens (204).

3. Verfahren zum Scannen gemäß Anspruch 2, bei dem der Schritt des Kalibrierens einer abschließenden Verstär kung ferner folgenden Schritt aufweist:
Scannen eines zweiten Kalibrierungsstreifens (206).

4. Verfahren zum Scannen gemäß Anspruch 3, bei dem der Photosensor (216) ein erster Photosensor ist, und wo bei das Verfahren ferner folgende Schritte aufweist:
Scannen eines dritten Kalibrierungsstreifens (302) mit einem zweiten Photosensor während des Schrittes des Erhaltens von Bilddaten;
Kalibrieren einer Verstärkung für den zweiten Photo sensor; und
Verwenden der Verstärkung für den zweiten Photosensor, und der anfänglichen Verstärkung und der abschließen den Verstärkung, um die Bilddaten von dem ersten Pho tosensor zu modifizieren.

5. Verfahren zum Scannen gemäß Anspruch 3 oder 4, bei dem der Photosensor (216) ein erster Photosensor ist, wo bei das Verfahren ferner folgende Schritte aufweist:
Scannen eines Abschnittes eines sich bewegenden Wagens (220) mit einem zweiten Photosensor während des Schrittes des Erhaltens von Bilddaten;
Kalibrieren einer Verstärkung für den zweiten Photo sensor; und
Verwenden der Verstärkung für den zweiten Photosensor, und der anfänglichen Verstärkung und der abschließen den Verstärkung, um die Bilddaten von dem ersten Pho tosensor zu modifizieren.

6. Verfahren zum Scannen gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem der Schritt des Kalibrierens einer ab schließenden Verstärkung ferner folgenden Schritt auf weist:
Scannen des ersten Kalibrierungsstreifens (204) ein zweites Mal.

7. Vorrichtung zum Bildscannen, die folgende Merkmale aufweist:
eine Auflageplatte (202) zum Aufnehmen eines zu scan nenden Bildes (200), wobei die Auflageplatte ein er stes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende aufweist und wobei eine Scanrichtung von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende verläuft;
einen ersten Kalibrierungsstreifen (204) in der Nähe des ersten Endes; und
einen zweiten Kalibrierungsstreifen (206) in der Nähe des zweiten Endes.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, die ferner folgendes Merkmal aufweist:
einen dritten Kalibrierungsstreifen (302) entlang ei ner Seite, die das erste Ende mit dem zweiten Ende verbindet.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, die ferner fol gendes Merkmal aufweist:
einen Kalibrierungsvorsprung an einem Wagen (220).

10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, die ferner folgendes Merkmal aufweist:
eine Lampe (208, 210) zum Beleuchten des zu scannenden Bildes, wobei die Lampe (208, 210) ein externes Heiz system aufweist, das die Lampe (208, 210) warmhält, wenn die Lampe (208, 210) nicht beleuchtet ist.