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Das
Gebiet dieser Erfindung bezieht sich auf digitale Scanner und spezieller
auf einen digitalen Scanner, der die Lampenaufwärmzeit nach einem Vorschauscanvorgang
optimiert.
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Elektronische
Dokumentenscanner und Faxgeräte
wandeln ein optisches Bild eines Dokuments in ein elektrisches Signal
um, das zum Speichern, Anzeigen, Drucken oder zur elektronischen Übertragung
geeignet ist. Diese Geräte
verwenden typischerweise Beleuchtungssysteme und optische Systeme
zum Beleuchten des Objekts und fokussieren einen kleinen Bereich
des beleuchteten Objekts, der üblicherweise
als die „Scanlinie" bezeichnet wird,
auf ein optisches Photosensorarray. Diese Richtung wird typischerweise
als die Scanbreite oder X-Richtung bezeichnet. Das gesamte Objekt
wird dann durch Überstreichen
der beleuchteten Scanzeile über
dem gesamten Objekt gescannt, entweder durch Bewegen des Objekts
im Hinblick auf die Beleuchtungsanordung und die optischen Anordnung
oder durch Bewegen der Beleuchtungsanordung und der optischen Anordnung
relativ zum Objekt. Dies wird typischerweise als die Scanlänge oder
Y-Richtung bezeichnet.
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Ein
optischer Scanner weist eine native oder optische Auflösung auf,
die die maximale Abtastrate des Objekts, das gescannt werden soll,
ist. Bei einem typischen Scanner beträgt die Auflösung üblicherweise 600 oder 1.200
Abtastwerte oder ppi (ppi = pixel per inch = Pixel pro Zoll). Typischerweise
kann ein Scanner bei einem Bereich von Auflösungen oder Abtastraten scannen,
der von einem kleinen Bruchteil (1/20) der optischen Auflösung bis
zu zweimal der optischen Auflösung
reicht. Ein Scanner mit einer optischen Auflösung von 600 ppi könnte beispielsweise unter
Verwen dung einer Auflösung,
die von 30 ppi bis zu 1.200 ppi reicht, scannen.
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Von
Scannern gescannte Bilder reichen größenmäßig von kleinen Objekten oder
Photos bis zu Scanvorgängen
von vollen Seiten. Typischerweise ermöglichen Scanner, daß die Größe des gescannten
Bereichs oder Fensters angepaßt
werden kann, um mit der Größe des Objekts,
das gescannt werden soll, überein
zu stimmen. Ein typischer Scanner ermöglicht, daß das Fenster in die x- und
die y-Richtung von einem Pixel in der Länge bis zu einer vollen Größe des Scanbetts
eingestellt werden kann. Viele Scanner ermöglichen dem Benutzer, den Scanbereich
auszuwählen
oder anzupassen, indem ein Niedrigauflösungsscanvorgang vorgenommen
wird und die Ergebnisse auf einem Computermonitor angezeigt werden.
Der Benutzer kann dann die Maus verwenden, um den Scanbereich für den finalen
Scanvorgang auszuwählen.
Sobald der finale Scanbereich ausgewählt worden ist, wird ein finaler
Hochauflösungsscanvorgang
vorgenommen und im Computerspeicher oder auf der Festplatte gesichert.
Der Niedrigauflösungsscanvorgang
kann als ein Vorschauscanvorgang bezeichnet werden.
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Das
Beleuchtungssystem enthält
in den meisten Scannern eine Lampe. Der Typ von Lampe für viele
Scanner ist ein Leuchtstofflampenkolben. Leuchtstofflampenkolben
sind aus zahlreichen Gründen
für Scanner
sehr gut geeignet: sie sind relativ energieeffizient, sie weisen
eine große
Vielfalt an Phosphoren auf, die verfügbar sind, um ein richtiges
Farbgleichgewicht zu ermöglichen,
und sie weisen eine relativ lange Lebensdauer auf. Leuchtstofflampenkolben
weisen aber gewisse Nachteile auf. Ein Nachteil ist die Zeit, die
es dauert, bis sich ein Leuchtstofflampenkolben aufwärmt und
ein relativ konstantes Lichtprofil entlang der Länge des Lampenkolbens erzeugt. Scanner
lösen dieses
Problem auf viele verschiedene Weisen. Einige Scanner schalten die
Lampe niemals aus. Dies ermöglicht
schnelle Scanvorgangsstarts, verringert jedoch die Nutzlebensdauer
des Scanners und verschwendet Energie. Andere Scanner schalten
das Licht kurz vor einem Scanvorgang an und warten, bis sich der
Lampenkolben stabilisiert hat, bevor der Scanvorgang begonnen wird.
Dieses Verfahren verwendet weniger Energie, jedoch muß der Benutzer
länger
warten, bis der Scanvorgang startet. Einige Scanner schalten das
Licht einfach ein und scannen, bevor sich das Licht stabilisiert
hat. Dies ermöglicht
einen schnellen Scanvorgangsstart, führt jedoch typischerweise zu
Intensitätsschwankungen über dem
Scanbereich, was zu einem Scanvorgang einer schlechten Qualität führt.
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Die
JP 2001-230910 A beschreibt
einen Ansatz zum Verkürzen
der Zeitdauer, die erforderlich ist, um ein Bild durch einen Scanner
abzutasten. Ein erster und ein zweiter Abtastprozess wird verwendet, wobei
während
des ersten Abtastprozesses ausschließlich ungeradzahlige Zeilen
abgetastet werden und während
des zweiten Abtastprozesses nur geradzahlige Zahlen abgetastet werden.
Die ungeradzahlig abgetasteten Zeilen werden abgetastet, bevor die
Lampe die erforderlichen Betriebsbedingungen erreicht. Die erste
Abtastung wird korrigiert und mit der zweiten Abtastung kombiniert,
um das abschließende
Bild zu erzeugen.
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Die
EP 0 905 969 A2 beschreibt
ein Bilderfassungssystem, bei dem zur Erzeugung eines abgetasteten
Bildes mit der Abtastung bereits begonnen wird, bevor eine Abtastlampe
den Betriebszustand erfüllt
hat. Während
dieser ersten Abtastung in einer Vorwärtsrichtung wird während der
Zeit, während
der die Betriebsbedingungen der Lampe noch nicht erreicht sind,
nur allgemeine Informationen über
das Vorliegen eines Dokuments und Ähnliches erfasst, und erst
nachdem die Betriebsbedingungen der Lampe erreicht sind, erfolgt
eine Erfassung von Bilddaten eines letzten Abschnitts der Abtastbewegung
in der ersten Richtung. Nach Ende der Abtastbewegung in der ersten
Richtung folgt eine Abtastung entgegen der ersten Richtung, während der
diejenigen Bereiche abgetastet werden, die während des Abtastens in der
ersten Richtung nicht abgetastet wurden, so dass abschließend ein
komplettes, abgetastetes Bild erzeugt wird.
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Die
JP 58-219 545 A ,
die
JP 2001-068291
A und die
DE
199 38 797 A1 beschreiben Ansätze, um eine Lichtquelle, beispielsweise
eine Lichtquelle für einen
Scanner, zu steuern.
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Es
besteht ein Bedarf einer Scanlösung,
die den ersten Scanvorgang schnell startet und für den letzten Scanvorgang eine
hohe Qualität
einbehält.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein
Scansystem zu schaffen, die eine Optimierung der Benutzung während einer Aufwärmehase
einer Scannerlampe ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und ein System
gemäß Anspruch
12 gelöst.
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Ein
Scansystem, das einen schnellen Start für den ersten Scanvorgang ermöglicht und
den Qualitätspegel
des finalen Scanvorgangs beibehält,
wird offenbart. Der erste Scanvorgang oder Vorschauscanvorgang erfolgt,
ohne darauf zu warten, daß sich die
Lampe stabilisiert. Der Zeitraum zwischen dem Vorschauscanvorgang
und dem finalen Hochqualitätsscanvorgang,
wenn der Benutzer den Scanbereich auswählt, wird verwendet, um ein
Vorausschaubild anzuzeigen und die Lampe zu stabilisieren, wobei
während
des ersten Scanvorgangs Intensitätsschwankungen
der Lampe zwischen jeder Scanlinie korrigiert werden.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachstehend, Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm eines digitalen Bilderzeugungssystems,
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2 einen
Graphen des Intensitätsprofils entlang
der Länge
Lampenkolbens bei drei unterschiedlichen Temperaturen und
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3 ein
Flußdiagramm
zum Scannen in einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung.
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Ein
typisches Scansystem weist eine Lampe 102 auf, die einen
Scanbereich 104 beleuchtet. Eine Linse 106 wird
verwendet, um den Scanbereich auf einen Photosensor 108 (typischerweise
ein CCD; CCD = charged coupled device = ladungsgekoppeltes Gerät) zu fokussieren.
Spiegel (nicht gezeigt) können
verwendet werden, um den optischen Weg in einen kleineren Raum zu
falten. Ein Motor 110 wird verwendet, um die Lampe, Linse
und das CCD relativ zu dem zu scannenden Objekt zu bewegen. Ein
Prozessor (nicht gezeigt) wird verwendet, um die Funktionen des
Scanners zu steuern. Zum Beispiel Einschalten und Steuern der Lampe,
Steuern der Bewegung des Motors und Kommunizieren mit einem Hostcomputer
(nicht gezeigt). Der Scanner kann einen DSP (nicht gezeigt) (DSP;
DSP = digital signal processor = digitaler Signalprozessor) oder
eine ASIC (ASIC = application specific integrated circuit = anwendungsspezifische
integrierte Schaltung) aufweisen, um die Bilddaten während eines
Scanvorgangs zu manipulieren.
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Einige
Scanner verwenden Lampentypen, die nur eine konstante Energieeingabe
erfordern, um eine konstante Lichtmenge zu erzeugen, z. B. eine Xenon-Lampe.
Andere Lampentypen weisen Lampenintensitäten auf, die mit der Temperatur
variieren, z. B. Leuchtstofflampen. Diese Typen von Lampen erfordern
typischerweise ein Steuerungssystem, das die Lampenhelligkeit durch
Variieren der Energieeingabe in die Lampe beibehält. Das Steuerungssystem mißt die Lampenhelligkeit
und paßt
die Leistung an die Lampe an, um einen vorbestimmten Intensitätspegel
beizubehalten.
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Einige
Scanner weisen weiße
Streifen auf, die entlang dem Scanbett unterhalb des Scannerdeckels
verlaufen. Das CCD ist konzipiert, so daß es den weißen Streifen
während
des Scanvorgangs scannen kann. Das Steuerungssystem verwendet diesen
weißen
Streifen, um die reflektierte Intensität der Lampe während des
Scanvorgangs zu messen. Der Scanner kann auch einen weißen Streifen
entlang der Oberseite des Scanners unterhalb des Deckels aufweisen.
Dieser weiße
Streifen kann verwendet werden, um bei der Kalibrierung des CCD
zu helfen und das Intensitätsprofil
der Lampe entlang der Länge
der Lampe zu messen. Andere Scanner können Photosensoren 112 neben
dem Haupt-CCD aufweisen, die auf die Lampe gerichtet sind, um die Lampenintensität zu messen.
Diese zusätzlichen Photosensoren
können
an einer Zahl von Positionen entlang der Lampenlänge positioniert sein. Der
Vorteil, daß zusätzliche
Photosensoren entlang der Lampenlänge vorliegen, ist, daß das Intensitätsprofil
entlang der Lampe während
eines Scanvorgangs gemessen werden kann.
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Lampen,
die Intensitätsschwankungen
mit der Temperatur aufweisen, benötigen typischerweise eine gewisse
Zeit, um sich aufzuwärmen,
bevor sie eine relativ konstante Lichtausgabe erzeugen. Diese Typen
von Lampen verändern
ihre Intensität
in zwei Weisen, wenn sie aus einem Kaltzustand heraus gestartet
werden. Zuerst nimmt die Gesamtintensität der Lampe zu, während sich
die Lampe aufwärmt. Sobald
die Lampe die Mindestmenge an Licht, die für einen Scanvorgang erforderlich
ist, erzeugt, kann die Veränderung
der Helligkeit durch das Steuerungssystem gesteuert werden, indem
die Leistung an die Lampe reduziert wird. Die zweite Veränderung
ist eine ziemlich schnelle Veränderung
des Intensitätsprofils
entlang der Länge
des Lampenkolbens (siehe 2). Typischerweise ist die Mitte
des Lampenkolbens anfänglich
viel heller als die Enden des Lampenkolbens. Während sich die Glühbirne aufwärmt, nimmt
die Gesamthelligkeit zu, und der Unterschied zwischen der Mitte
und den Enden des Lampenkolbens nimmt ab. Diese Veränderung
des Intensitäts profils
kann durch das Steuerungssystem nicht gesteuert werden. Derzeit
schalten viele Scanner die Lampe ein und ermöglichen, daß die Lampe einen stabilen
Zustand erreicht, bevor ein Scanvorgang gestartet wird.
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Es
gibt eine Anzahl von Verfahren, die verwendet werden können, um
die Stabilität
der Lampe zu bestimmen. Eines der einfachsten Verfahren ist, eine
vorbestimmte Zeitdauer abzuwarten. Dieses Verfahren funktioniert
dann gut, wenn der Lampenkolben kalt ist. Wenn eine Anzahl von Scanvorgängen soeben
abgeschlossen worden ist und der Lampenkolben warm ist, kann dieses
Verfahren jedoch den Start eines Scanvorgangs verzögern, wenn
der Lampenkolben bereits eventuell stabil ist. Ein anderes Verfahren
steuert die Lampenintensität
servomäßig, indem
die Helligkeit an einer Stelle (typischerweise einem Ende des Lampenkolbens)
und anschließendes
die Veränderungsrate
der Lampenleistung für
die servomäßig gesteuerte
Intensität
gemessen wird. Sobald die Veränderungsrate
für die
Leistung einen Schwellenwert unterschritten hat, gilt die Lampe
als stabil. Ein weiteres Verfahren mißt das Intensitätsprofil
zwischen der Mitte des Lampenkolbens und den Kanten des Lampenkolbens.
Wenn der Unterschied zwischen der Mittenintensität und den Kantenintensitäten einen
Schwellenwert unterschreitet, gilt die Lampe als stabil. Sobald
die Lampe stabil ist, startet der Scanner den Scanvorgang. Wenn
der Scanvorgang abgeschlossen worden ist, schalten einige Scanner
die Lampe aus. Wenn ein neuer Scanvorgang angefordert wird, startet
der Scanner seine Lampenaufwärmung
und -stabilisierung in der gleichen Weise wie bei dem vorhergehenden
Scanvorgang. Einige Scanner lassen das Licht für eine vorbestimmte Zeitdauer
nach jedem Scanvorgang eingeschaltet, z. B. zehn Minuten. Unter
Verwendung dieses Verfahrens muß ein
Benutzer nicht darauf warten, bis sich die Lampe aufgewärmt hat,
wenn ein weiterer Scanvorgang innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer
erfolgt.
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Bei
vielen Scannern ist der erste Scanvorgang, der ausgeführt wird,
ein Niedrigauflösungsscanvorgang
des vollen Scannerbetts. Dieser erste Niedrigauflösungsscanvorgang
kann als ein Vorschauscanvorgang bezeichnet werden. Die Ergebnisse
dieses Scanvorgangs werden angezeigt, so daß der Benutzer den Bereich
von Interesse, der gesichert werden soll, auswählen kann. Sobald der Benutzer
den Bereich von Interesse ausgewählt
hat, kann ein zweiter Hochauflösungsscanvorgang
ausgeführt
und die Daten von dem zweiten Scanvorgang als das gescannte Bild
gesichert werden. Die Daten von dem Vorschauscanvorgang werden typischerweise
nur für
Anzeigezwecke verwendet und nicht permanent gesichert. Weil der
Vorschauscanvorgang nicht gesichert wird, muß die Lampe im Vergleich zu einem
finalen Scanvorgang nicht so stabil sein.
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Einige
Scanner verwenden das Vorschaubild für mehr als nur eine Bereichsauswahl
für den
finalen Scanvorgang. Einige Scanner ermöglichen dem Benutzer, die Farbe
oder den Kontrast eines Vorschaubildes zu modifizieren. Das Scansystem
verwendet dann die Informationen von den Modifizierungen, um Einstellungen
am Scanner vor dem Ausführen
des finalen Scanvorgangs vorzunehmen. In diesen Fällen kann
das Erscheinungsbild des Vorschaubildes wichtiger sein, als wenn
das Vorschaubild nur verwendet wird, um die Position des finalen
Scanvorgangs zu bestimmen.
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Heutzutage
verwenden die Scanner typischerweise für alle Scanvorgänge das
gleiche Lampenstabilisierungsverfahren. Das Lampenstabilisierungsverfahren
ist typischerweise konzipiert, um eine Lampe zu erzeugen, die für einen
Scanvorgang, bei dem Daten gesichert werden, stabil genug ist. Weil das
gleiche Lampenstabilisierungsverfahren für den Vorschauscanvorgang verwendet
wird, muß der
Benutzer eventuell länger
als erforderlich auf den Start des Vorschauscanvorgangs warten.
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Bei
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wartet der Scanner nicht darauf, daß die Lampe
ihren stabilisierten Zustand erreicht, bevor ein Vorschauscanvorgang
gestartet wird. Der Scanner schaltet die Lampe 302 ein, und
wenn die Helligkeit der Lampe einen Mindestpegel erreicht hat, führt der
Scanner einen Vorschauscanvorgang 304 aus. Nach dem Ende
des Vorschauscanvorgangs läßt der Scanner
die Lampe laufen. Die Ergebnisse des Vorschauscanvorgangs werden
angezeigt, um dem Benutzer zu ermöglichen, einen Scanbereich
auszuwählen.
Während
der Zeitdauer, in der das Vorschaubild angezeigt worden ist und
der Benutzer die Auswahl für
den Scanbereich trifft, ermöglicht
der Scanner, daß die
Lampe die Stabilisierung erreicht. Sobald sich die Lampe in dem stabilisierten
Zustand befindet, könnte
der Scanner einen zweiten Scanvorgang 308 ausführen. Bei
diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel
könnte
der Scanner die Zeit, während
der die Rückkehr
des Scanmechanismus in seine Startposition erfolgt, als Teil der
Lampenstabilisierungszeit umfassen.
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Bei
einem anderen beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung nimmt der Scanner den Vorschauscanvorgang vor, bevor sich die
Lampe vollständig
stabilisiert hat. Das Vorschaubild wird in bezug auf Lichtschwankungen
während des
Scanvorgangs korrigiert und dann dem Benutzer angezeigt. Wenn der
Benutzer einen Scanbereich auswählte
und einen zweiten Scanvorgang initialisierte, würde der Scanner den zweiten
Scanvorgang nur starten, wenn das Licht einen stabilen Zustand erreicht
hätte.
Bei einem Ausführungsbeispiel
würde das
Vorschaubild in die Y-Richtung auf einer Linie-um-Linie-Basis korrigiert
werden. Die Intensität von
jeder Scanlinie könnte
beispielsweise abhängig von
der gemessenen Lampenintensität
während
des Scannens der entsprechenden Scanlinie nach oben oder nach unten
eingestellt werden.
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Bei
einem weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wird das Vorschaubild in die X- Richtung korrigiert. Diese Korrektur
kompensiert die Intensitätsschwankungen
entlang der Länge
des Lampenkolbens. Die Korrekturen können auf gemessenen Veränderungen
oder prognostizierten Veränderungen
basieren. Wenn der Scanner die Fähigkeit
aufweist, die Lampenintensität entlang
der Länge
des Lampenkolbens während
eines Scanvorgangs zu messen, kann der Scanner die gemessenen Profile
verwenden, um jede Scanlinie des Vorschaubildes zu korrigieren.
Wenn der Scanner nicht in der Lage ist, das Lampenprofil während eines
Scanvorgangs zu messen, können
die Korrekturen am Vorschaubild basierend auf einem Modellieren
der Profilveränderungen
im Lampenkolben vorgenommen werden. Kurz bevor der Scanvorgang startet,
kann das Intensitätsprofil
des Lampenkolbens gemessen werden. Dabei wird festgelegt, wo in dem
Modell das Lampenprofil startet. Die Zeit, während der jede Scanlinie des
Vorschauscanvorgangs belichtet wird, kann bestimmt werden. Unter
Verwendung dieser Informationen kann das prognostizierte Profil
der Lampenintensität
für jede
Vorschauscanvorgangslinie berechnet werden. Jede Vorschauscanlinie
kann dann in bezug auf die Intensitätsschwankungen im Lampenkolben
während
des Vorschauscanvorgangs korrigiert werden.