DE10121545A1 - Staub- und Kratzererfassung für einen Bildabtaster - Google Patents

Abstract

Mehrere Abtastungen des gleichen Gegenstands werden erhalten, wenn für jede gegebene Linie auf dem abzutastenden Gegenstand der Beleuchtungswinkel für jede Abtastung unterschiedlich ist. Die unterschiedlichen Abtastungen werden von unterschiedlichen Reihen von Photosensoren erhalten, die voneinander getrennt sind. Da die Beleuchtungswinkel unterschiedlich sind, können die daraus resultierenden Schatten in jeder Abtastung unterschiedlich sein. Die mehreren Abtastungen können in ein einziges zusammengesetztes Farbbild kombiniert werden. Bei einem zusammengesetzten Bild kann ein Staubpartikel eine Reihe von überlappenden Schatten erzeugen, wobei jeder Schatten eine unterschiedliche Farbe aufweist. Das Durchsuchen des zusammengesetzten Bildes nach dem einzigartigen Farbmuster kann Artefakte oder Defekte identifizieren. Alternativ können die Daten für ein abgetastetes Bild mit den Daten für ein anderes abgetastetes Bild verglichen werden, und Unterschiede können durch Schatten aufgetreten sein, die Defekte anzeigen können.

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Vorrichtungen zum digitalen elektronischen Abtasten von Bildern und ins­ besondere auf die Erfassung von Staub und Kratzern und an­ deren Oberflächendefekten.

Elektronische Bildabtaster bzw. Scanner wandeln ein opti­ sches Bild in eine elektronische Form um, die für Speiche­ rung, Übertragung oder Drucken geeignet ist. Bei einem ty­ pischen Bildabtaster wird Licht von einem Bild zum Abtasten jeweils einer Linie auf lineare Arrays von Photosensoren fokussiert. Ein zweidimensionales Bild wird durch Schaffen einer relativen Bewegung zwischen den linearen Sensorarrays und dem Originalbild abgetastet. Zum Graustufenabtasten kann nur ein einziges lineares Array von Photosensoren vor­ liegen. Im allgemeinen mißt ein Farbabtaster die Intensität von mindestens drei relativ schmalen Wellenlängenbändern sichtbaren Lichts, beispielsweise Bänder von Rot, Grün und Blau.

Bei Bildabtastern kann das digitalisierte Bild durch Vor­ handensein von Artefakten auf der Oberfläche des Objekts, das abgetastet wird, wie z. B. Staub und Fingerabdrücke, oder Defekten in der Oberfläche des Objekts, das abgetastet wird, wie z. B. Kratzer, Falten oder texturierte Oberflä­ chen, verschlechtert sein. Mehrere Verfahren zum Erfassen von Defekten auf transparenten Medien wurden offenbart. Siehe beispielsweise U.S.-Patent-Nummer 5,266,805, U.S.- Patent-Nummer 5,969,372, und EP 0 950 316 A1. Einige der Verfahren in den angeführten Patentdokumenten nutzen die Tatsache, daß die Färbemittel bei transparentem Farbfilm für Infrarot-Licht im wesentlichen transparent sind, wobei Staub und Kratzer relativ undurchsichtig sind. Andere of­ fenbarte Verfahren nutzen Dunkelfeldabbilden, wobei das Licht, das die Photosensoren erreicht, durch Defekte re­ flektiert oder gebeugt wird und nicht durch den Film.

Abtaster für undurchsichtige Medien sind anders konfigu­ riert als Abtaster für transparente Medien, und es werden unterschiedliche Erfassungsverfahren benötigt. Es gibt Be­ darf nach automatischem Unterscheiden von Oberflächenarte­ fakten und Defekten auf reflektierenden Medien.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfah­ ren zum Erfassen von Defekten von abzutastenden Oberflächen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 ge­ löst.

Mehrere Abtastungen des gleichen Gegenstands werden erhal­ ten, wobei für eine gegebene Linie auf dem abzutastenden Gegenstand der Beleuchtungswinkel für jede Abtastung unter­ schiedlich ist. Die unterschiedlichen Abtastungen werden von unterschiedlichen Reihen von Photosensoren erhalten, die voneinander getrennt sind. Da die Beleuchtungswinkel unterschiedlich sind, sind die sich ergebenden Schatten bei jeder Abtastung unterschiedlich. Die mehreren Abtastungen können in ein einziges zusammengesetztes Farbbild kombi­ niert werden. Bei einem zusammengesetzten Bild kann ein Staubpartikel eine Reihe von überlappenden Schatten erzeu­ gen, wobei jeder Schatten eine andere Farbe ist. Das Durch­ suchen des zusammengesetzten Bildes nach dem einzigartigen Farbmuster kann Artefakte oder Defekte identifizieren. Al­ ternativ können die Daten für ein abgetastetes Bild mit den Daten für ein anderes abgetastetes Bild verglichen werden, wobei Unterschiede aufgrund von Schatten aufgetreten sein, die Defekte anzeigen können.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Seitenansicht einer Beispiel­ konfiguration eines digitalen Bildabtasters.

Fig. 2 eine vereinfachte Seitenansicht eines Dokuments, das mit mehreren Lichtquellen abgetastet wird, die darstellt, wie ein Staubpartikel für jede Lichtquelle einen unterschiedlichen Schatten wirft.

Fig. 3A, 3B und 3C vereinfachte Seitenansichten eines Abta­ sters wie in Fig. 1, die die drei Positionen der Abtastoptik hinsichtlich eines Staubpartikels darstellen.

Fig. 4 eine Draufsicht eines Bildes, bei einer zusammen­ gesetzten Abtastung, eines Staubpartikels, das mit einer Lampe und drei verschobenen Reihen von Photosensoren abgetastet wurde.

Fig. 5 eine vereinfachte Draufsicht einer Photosensoran­ ordnung mit mehreren Photosensorarrays für eine Farbe.

Fig. 6 eine vereinfachte Draufsicht einer alternativen Photosensoranordnung mit mehreren Photosensorar­ rays für eine Farbe.

Fig. 7 ein Flußdiagramm eines Verfahrens gemäß der Er­ findung.

Fig. 1 stellt eine Beispielkonfiguration für einen digita­ len elektronischen Bildabtaster dar. Ein Dokument 100 wird durch eine Lampe 102 beleuchtet. Licht von der Lampe 102 reflektiert von dem Dokument 100, verläuft durch eine Linse 104 und trifft auf eine Photosensoranordnung 106. Die Pho­ tosensoranordnung 106 umfaßt drei Reihen von Photosensoren (108, 110, 112), die jeweils gefiltert sind, um einen un­ terschiedlichen Wellenlängenbereich des Lichts zu empfan­ gen.

In Fig. 2 wird ein Dokument 200 durch eine von zwei unter­ schiedlichen Lichtquellen (202, 204) beleuchtet. Ein Staub­ partikel 206 (zur Veranschaulichung übertrieben darge­ stellt) wird ebenfalls beleuchtet. Wenn das Staubpartikel 206 durch die Lampe 202 beleuchtet wird, wirft das Partikel einen Schatten nach unten. Wenn das Staubpartikel 206 durch die Lampe 204 beleuchtet wird, wirft das Partikel einen Schatten nach oben. Man nehme an, daß eine erste Abtastung des Dokuments 200 durchgeführt wird, bei der die Lampe 202 beleuchtet ist, und eine zweite Abtastung des Dokuments 200 durchgeführt wird, bei der die Lampe 204 beleuchtet ist. Falls die Daten von der zweiten Abtastung mit den Daten von der ersten Abtastung verglichen werden, können Unterschiede Schatten anzeigen, die Oberflächenartefakte oder Defekte anzeigen können.

Statt mehreren Lampen können auch eine Lampe und mehrere Reihen von Photosensoren verwendet werden. Die Fig. 3A-3C stellen einen Einzellampenabtaster wie in Fig. 1 dar, der ein Staubpartikel abtastet. In den Fig. 3A-3C wird angenommen, daß die Photosensorreihe 108 rotes Licht, die Reihe 110 grünes Licht und die Reihe 112 blaues Licht er­ faßt. In Fig. 3A blockiert ein Staubpartikel 300 Licht, das normalerweise auf die rote Photosensorreihe 108 auftreffen würde. Das heißt, die Photosensorreihe 108 bildet einen Schatten ab. Man nehme an, daß das Dokument 100 durch Bewe­ gen der Lampe 102, der Linse 106 und der Photosensoranord­ nung 106 bezüglich eines festen Dokuments 100 nach unten abgetastet wird, wie aus Fig. 3A ersichtlich. In Fig. 3B haben sich die Lampe, Linse und Photosensoranordnung bezüg­ lich des Dokuments 100 nach unten bewegt, und ein Schatten des Staubpartikels 300 wird durch die grüne Photosensorrei­ he 110 abgebildet. In Fig. 3C haben sich die Lampe, Linse und Photosensoranordnung weiter nach unten bewegt, und ein Schatten des Staubpartikels 300 wird durch die blaue Photo­ sensorreihe 112 abgebildet. Man beachte aufgrund der Licht­ strahlenspuren, daß der Schatten, der durch das Staubparti­ kel 300 erzeugt wird, wenn er durch die rote Photosensor­ reihe 108 abgetastet wird, etwas länger ist als der Schat­ ten, der erzeugt wird, wenn er durch die grüne Photosensor­ reihe 110 abgetastet wird. Gleichartig dazu ist der Schat­ ten, der von dem Staubpartikel 300 erzeugt wird, wenn er durch die grüne Photosensorreihe 110 abgetastet wird, etwas länger als der Schatten, der erzeugt wird, wenn er durch die blaue Photosensorreihe 112 abgetastet wird.

Fig. 4 stellt ein Bild eines Staubpartikels und seiner Schatten in einem zusammengesetzten Bild unter Verwendung von Daten von allen drei Sensorreihen dar. Die rote Photo­ sensorreihe sieht den längsten Schatten 400. Falls das Do­ kument weiß ist, ist der äußere Teil des Schattens 400 in dem zusammengesetzten Bild von der Farbe her Cyan, da grü­ nes und blaues Licht reflektiert werden, aber rot nicht re­ flektiert wird. Die grüne Photosensorreihe sieht den nächst längsten Schatten 402, der einen äußeren Bereich aufweist, der von der Farbe her blau ist (wenn man von einem weißen Dokument ausgeht, bei dem blau reflektiert wird, aber rot und grün blockiert sind). Schließlich sieht die blaue Pho­ tosensorreihe den kürzesten Schatten 404, der völlig grau oder schwarz ist. Dieses spezifische Farbmuster bei dem zu­ sammengesetzten Bild kann das Vorliegen eines Defekts an­ zeigen. Selbstverständlich werden die Farben der Schatten bei einem zusammengesetzten Farbbild eines Farbdokuments durch die Farben des Dokuments beeinflußt. Defekte können jedoch immer noch als kleine schwarze oder graue Bereiche mit einem unterschiedlichen benachbarten Farbmuster auftre­ ten.

Typischerweise liegen die Photosensorreihen bei Photosen­ soranordnungen, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, relativ eng zusammen, wodurch alle Schattenlängen und Unterschiede relativ klein werden. Es wurden andere Photosensorkonfigu­ rationen vorgeschlagen, bei denen es eine zusätzliche Reihe von Photosensoren für weißes Licht gibt. Siehe beispiels­ weise U.S.-Patent Nummer 5,773,814. Eine Reihe von Photo­ sensoren für weißes Licht ist nützlich zum Erhöhen der Ab­ tastgeschwindigkeit schwarzweißer Dokumente, wie z. B. Text. Fig. 5 stellt ein Beispiel einer Photosensoranordnung mit zwei Reihen von Photosensoren zum Erfassen weißen Lichts dar. Die beiden äußeren Reihen (500, 508) erfassen weißes Licht, und die drei inneren Reihen (502, 504, 506) erfassen rotes, grünes und blaues Licht. Durch Hinzufügen einer zweiten Weiß-Reihe kann man zwei getrennte Weiß- Abtastungen erhalten, eine mit Reihe 500 und eine mit Reihe 508, und die beiden Abtastungen vergleichen. Die beiden Weiß-Reihen können relativ weit voneinander entfernt pla­ ziert werden, um die Unterschiede bei den Schattenlängen zu erhöhen.

Statt zwei Weiß-Reihen könnte man zu einer dreireihigen Photosensoranordnung eine vierte Farbreihe hinzufügen, wo­ bei die vierte Reihe Licht der gleichen Farbe erfaßt wie eine andere Reihe. Beispielsweise könnte eine zusätzliche Grün-Reihe hinzugefügt werden, und die beiden Grün- Abtastungen könnten auf Unterschiede untersucht werden. Beide Abtastungen haben die gleiche Farbe und Unterschiede können Schatten anzeigen, die Artefakte oder defekte anzei­ gen können. Es wurden andere Photosensorkonfigurationen vorgeschlagen, bei denen es zwei Reihen von Photosensoren für jede Farbe gibt, wobei für jede Farbe eine Reihe rela­ tiv große Photosensoren aufweist und eine Reihe relativ kleine Photosensoren. Die Linien mit relativ kleinen Sen­ sorbereichen werden für hohe eigene Eingangsabtastraten verwendet, und die Linien mit relativ großen Sensorberei­ chen werden für hohe Farbgenauigkeit und Geschwindigkeit verwendet. Fig. 6 stellt ein Beispiel einer Photosensoran­ ordnung mit drei Reihen von relativ großen Photosensoren (600, 602 und 604) und drei Reihen von relativ kleinen Pho­ tosensoren (606, 608 und 610) dar. Jedes Farbband wird von einer Reihe großer Photosensoren und einer Reihe kleiner Photosensoren erfaßt. Beispielsweise können rote Wellenlän­ gen durch die Reihen 600 und 606, grüne Wellenlängen können durch die Reihen 602 und 608 und blaue Wellenlängen durch die Reihen 604 und 610 erfaßt werden. Eine Photosensoran­ ordnung, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, kann verwendet werden, um unter Verwendung zweier unterschiedlicher Abta­ stungen der gleichen Farbe Schatten zu erfassen. Beispiels­ weise kann eine Abtastung, die die Photosensorreihe 600 verwendet, mit einer Abtastung, die die Photosensorreihe 606 verwendet, verglichen werden. Beide Abtastungen haben die gleiche Farbe und Unterschiede können Schatten anzei­ gen, die Artefakte oder Defekte anzeigen können.

Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren gemäß der Erfindung darstellt. Bei den Schritten 700 und 702 werden zwei Abtastungen mit getrennten Photosensoranordnungen (beispielsweise getrennte Reihen innerhalb einer Anordnung) durchgeführt. Falls ein zusammengesetztes Bild gebildet wird (Schritt 704), dann kann das zusammengesetzte Bild nach Schattenmustern (Schritt 706) durchsucht werden. Al­ ternativ können getrennte Abtastungen verglichen werden, um Unterschiede zu erfassen. Schattenmuster oder Unterschiede können Schatten anzeigen, die Oberflächenartefakte oder De­ fekte anzeigen können.

Es wird darauf hingewiesen, daß die obige Erläuterung sich auf Staub konzentrierte, aber Kratzer, texturierte Oberflä­ chen und selbst Fingerabdrücke können Schatten erzeugen, die für die Erfassung geeignet sind. Zusätzlich ist darauf hinzuweisen, daß es viele Konfigurationen von Photosensor­ arrays gibt, und es ist die einzige Anforderung für die Er­ findung, in der Lage zu sein, mindestens zwei unterschied­ liche Schatten zu erzeugen und zu erfassen.

Claims (5)

1. Ein Verfahren zum Erfassen eines Defekts auf einer Oberfläche, die abgetastet wird, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Abtasten (700) eines ersten Schattens (400), der durch den Defekt erzeugt wird, unter Verwendung einer ersten Photosensoranordnung (108, 500, 600);
Abtasten (702) eines zweiten Schattens (402), der durch den Defekt erzeugt wird, unter Verwendung einer zweiten Photosensoranordnung (110, 508, 606), wobei die erste und zweite Photosensoranordnung so voneinan­ der beabstandet sind, daß eine Länge des ersten Schat­ tens unterschiedlich ist zu der Länge des zweiten Schattens;
Erfassen (706, 708) des ersten und des zweiten Schat­ tens aus Daten von den abgetasteten Schatten; und
Bestimmen, daß ein Defekt vorliegt, wenn Schatten von unterschiedlichen Längen erfaßt werden.

2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der erste und der zweite Schatten durch die gleiche Lichtquelle (102) erzeugt werden.

3. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die erste Pho­ tosensoranordnung ein erstes Lichtwellenlängenband er­ faßt, und die zweite Photosensoranordnung ein zweites Lichtwellenlängenband erfaßt, wobei das erste und das zweite Band unterschiedlich sind.

4. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die erste und die zweite Photosensoranordnung Licht erfassen, das im wesentlichen das gleiche Wellenlängenband aufweist.

5. Das Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem beide Wellen­ längenbänder im wesentlichen weißes Licht sind.