DE19842313A1 - Beleuchtungseinrichtung sowie Verwendung der Beleuchtungseinrichtung in einer Vorrichtung zur Digitalisierung von halbtransparenten und transparenten Vorlagen - Google Patents

Abstract

Bei einer Beleuchtungseinrichtung, insbesondere zur Durchstrahlung halbtransparenter und transparenter Vorlagen wie Mikrofilme Jackets, Mikrofiches, Röntgenbilder und dgl. zur Herstellung digitalisierter Aufnahmen dieser Vorlagen mittels mindestens einer mit einem Flächen-CCD-Chip ausgerüsteten Kamera, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß in einer Ebene matrixförmig nebeneinander angeordnete LEDs, die elektrisch miteinander verbunden sind, angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung, insbeson­ dere zur Durchstrahlung halbtransparenter und transparenter Vorlagen wie Mikrofilm-Jackets, Mikrofiches, Röntgenbilder und dgl. zur Herstellung digitalisierter Aufnahmen dieser Vorlagen mittels mindestens einer mit einem Flächen-CCD-Chip ausgerüste­ ten Kamera gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Gleichzeitig betrifft die Erfindung die Verwendung der Beleuch­ tungseinrichtung in einer Vorrichtung zur Digitalisierung halb­ transpartenter und transparenter Vorlagen, insbesondere Mikro­ fiches.

Die Digitalisierung von bisher lediglich analog vorhandenen Da­ ten, beispielsweise auf Röntgenbildern, Mikrofiches, Mikrofilm- Jackets etc. wird im Hinblick auf besseren Zugriff, bessere Re­ cherchierbarkeit und Zuordnung sowie platzsparende Speicherung immer wichtiger.

So ist beispielsweise aus der DE 197 29 142 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Digitalisierung derartiger Vorlagen be­ kannt, bei dem/ der im One-Shot-Verfahren die Vorlagen auf einen flächigen CCD-Chip der Kamera abgebildet und digitali­ siert werden und sodann die gewonnenen Bilddaten an einen PC zur Weiterverarbeitung und Speicherung weitergeleitet werden.

Bei der bekannten Vorrichtung wird zur Beleuchtung ein Lampen­ system benutzt, beispielsweise aus Leuchtstoffröhren, welches relativ viel Platz beansprucht, träge reagiert und infolge sei­ ner räumlichen Ausdehnung eine Abschirmung in Form von automa­ tisch oder manuell einstellbaren Masken bedarf, was einen großen mechanischen Aufwand mit sich bringt.

Darüber hinaus sind derartige Lampensysteme energieintensiv und verursachen im Gerät eine nicht unerhebliche Hitzeentwicklung. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Beleuchtungssystem der eingangs genannten Art so auszuge­ stalten, daß eine gezielte Durchleuchtung der Vorlagen und Be­ lichtung des CCD-Chips bei geringem Stromverbrauch und geringer Wärmeentwicklung und minimalem Platzbedarf ermöglicht wird.

Die Erfindung löst diese Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch, daß in einer Ebene matrixförmig neben­ einander angeordnete LEDs, die elektrisch miteinander verbunden sind, angeordnet sind. Die matrixförmig zusammengefaßten LEDs bilden ein Panel, das eine gleichmäßige Lichtverteilung bei kleiner Baugröße realisiert. Das (eventuell austauschbare) Panel ist genau an die zu durchleuchtende Fläche der Vorlagen anpassbar, so daß die bekannten mechanischen Maskierungen ent­ fallen können. Stromverbrauch und Wärmeentwicklung sind mini­ miert, sowie die Reaktionszeit beim An- und Abschalten, so daß kein Nachleuchten erfolgt und gemäß Anspruch 2 bequem die Be­ lichtungszeit des CCD-Chips mit der Leuchtzeit des Panels syn­ chronisiert werden kann.

Zur Steigerung der Effektivität wird gemäß Anspruch 3 zwischen der LED-Matrix und dem CCD-Chip, vorteilhafterweise direkt vor dem Chip, ein auf die Wellenlänge des von den LEDs ausgestrahl­ ten Lichts abgestimmter Farbfilter vorgesehen.

Um die Beleuchtung noch weiter zu vergleichmäßigen, sieht die Erfindung gemäß Anspruch 4 vor, daß die LEDs durch eine dünne Schicht aus einem lichtstreuenden und -durchlässigen Material abgedeckt sind.

Bevorzugt werden im Hinblick auf die CCD-Chip-Empfindlichkeit LEDs gewählt, die Licht im roten Wellenlängenbereich emittie­ ren, wie es der Anspruch 5 vorschlägt, denen gemäß Anspruch 3 somit ein Rotfilter zugeordnet wird.

Gemäß Anspruch 6 ist das LED-Panel in mehrere jeweils getrennt stromversorgbare Untereinheiten aufteilbar, so daß durch ge­ eignete Auswahl der Untereinheit(en) die Leuchtfläche auf ver­ schiedene Vorlagengrößen oder Bildausschnitte eingestellt wer­ den kann und nicht aktivierte LED-Bereiche eine Maskierung bil­ den, die im Gegensatz zu den bekannten völlig verschleißfrei arbeitet.

Darüber hinaus ist gemäß Anspruch 7 vorgesehen, daß die Hellig­ keit der LED-Matrix durch Veränderung der Stromstärke des LED- Stroms zur Anpassung an die CCD-Chip-Belichtungszeit regelbar ist.

Die erfindungsgemäß ausgestaltete Beleuchtungseinrichtung wird bevorzugt in einer Vorrichtung gemäß Anspruch 9 eingesetzt, die neben der Beleuchtungseinrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß zwei CCD-Kameras vorgesehen sind, wobei die erste Kamera ein Bild der gesamten Vorlage als Übersichtsaufnahme aufnimmt, die insbesondere ein Mikrofiche sein kann, hierauf jedoch nicht beschränkt ist.

Anhand des aufgenommenen Übersichtsbildes werden Position, Dichte, Größe etc. der einzelnen auf der Vorlage befindlichen Dokumente sowie der geeignete Aufnahmerahmen für die Aufnahme durch die zweite CCD-Kamera bestimmt, die anhand der ermittel­ ten Daten nacheinander automatisch die einzelnen Dokumente er­ faßt, aufnimmt und digitalisiert, wobei Dokumente, die größer als der gewählte Aufnahmerahmen sind, in mehrere dem Aufnah­ merahmen entsprechende Ausschnitte aufgeteilt werden.

Hierbei kommt der oben angesprochene besondere Vorteil der Be­ leuchtungseinrichtung zum Tragen, daß nämlich die LED-Matrix in mehrere jeweils getrennt voneinander stromversorgbare Unterein­ heiten aufteilbar ist, so daß zur Aufnahme des Übersichtsbildes beispielsweise die LEDs des gesamten Panel aktiviert werden und zur Aufnahme und Digitalisierung des dem Aufnahmerahmen ent­ sprechenden Dokuments bzw. Dokumenten-Ausschnitts lediglich eine dem Aufnahmerahmen entsprechende Untereinheit des Panels mit Strom versorgt wird. Die Vorrichtung weist eine Software- Schnittstelle (ähnlich einer handelsüblichen Scanner-Schnitt­ stelle z. B.: TWAIN) auf, die sowohl die Steuerung des Geräts als auch die Übertragung digitalisierter Daten (Bilder und Indizierungsinformationen) von einem Fremdprogramm aus erlaubt. Das Fremdprogramm ist dabei vorzugsweise ein Dokumenten-Manage­ ment-System.

Die Positionsermittlung, Steuerung der Kameras und Beleuch­ tungsquellen, evtl. Texterkennung und Digitalisierung erfolgt dabei vollautomatisch innerhalb der vom Fremdprogramm einzubin­ denden Softwarebibliothek (Software-Schnittstelle).

Insbesondere bei Mikro-Fiches existiert in der Regel eine Indi­ zierungsinformation beinhaltende OCR-lesbare Kopfzeile, die bei der Erstellung der Übersichtsaufnahme mittels der ersten Kamera miteingelesen wird und der Zuordnung der Dokumente dient.

Dabei arbeitet die Beleuchtungseinrichtung pulsartig getaktet und mit der Belichtungszeit des CCD-Chips synchronisiert, was den Stromverbrauch und die Wärmeentwicklung nochmals reduziert und das Einfallen von Störlicht während der Auslesezeit des Chips (Full-Frame-Chip) unterdrückt. Die Taktung wird durch Ein- und Ausschalten der Stromzufuhr unter Zuhilfenahme des di­ gitalen Kamera-Synchronisationssignals und einer einfachen elektronischen Schaltung erreicht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen darge­ stellt und erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Beleuchtungseinrichtung in ihrer An­ ordnung unter der aufzunehmenden Vorlage,

Fig. 2 Taktung und Synchronisation von Leuchtzeit und Be­ lichtungszeit,

Fig. 3 Vorrichtung in Vorderansicht (schematisch),

Fig. 4 Vorrichtung in Aufsicht,

Fig. 5 Ansicht eines Mikro-Fiches (schematisch).

In der Fig. 1 ist rein schematisch die Beleuchtungseinrichtung in Form eines Panels 1 dargestellt, welches aus in einer Ebene eng benachbart matrixförmig angeordneten LEDs besteht. Darüber ist eine zu digitalisierende Vorlage 2, beispielsweise ein Mi­ kro-Fiche, wie er in der Fig. 3 dargestellt ist, angeordnet. Diese kann auf einer nicht dargestellten Vorlagenhaltevorrich­ tung liegen, aber auch direkt auf dem LED-Panel 1.

Oberhalb der Vorlage 2 sind zwei Digitalkameras 10, 11 mit je einem flächigen CCD-Chip angeordnet, wobei die optischen Achsen der Kameras mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet sind.

Die Lage der Aufnahmeposition wird durch eine Relativverschie­ bung von Kamera 10, 11 und Vorlage 2 erreicht. Vorzugsweise wird dabei die Vorlage 2 samt Beleuchtungsunterlage 1 unter der starr befestigten Kamera 10, 11 von einem innerhalb eines Rah­ mens 13 angeordneten 2-achsigen Positioniertisch bewegt. Der jeweilige Achsenantrieb kann über eine Spindel oder einen Rie­ men erfolgen, der von einem Schrittmotor angetrieben wird. Die Anzahl der zu verfahrenden Schritte ist dabei der anzufahrenden Position proportional und wird vorab für beide Achsen getrennt kalibriert. Mit Hilfe dieser Kalibration ist eine Umrechnung der aus dem Übersichtsbild errechneten Positionsdaten in Stell­ koordinaten bzw. Motorschrittzahlen möglich.

Die Übersichtskamera 10 befindet sich an einer von der Aufnah­ mekamera 11 verschiedenen Position, vorzugsweise seitlich dane­ ben und in der Ebene versetzt (s. Fig. 3 und 4).

Das LED-Panel 1 ist elektrisch mit den Kameras 10, 11 verbun­ den, so daß die Leuchtzeit des Panels 1 pulsartig getaktet mit der Belichtungszeit des jeweiligen CCD-Chips synchronisiert werden kann (s. Fig. 2).

Im vorliegenden Beispiel ist das LED-Panel 1 größer als die Vorlage 2. Zur Durchstrahlung der Vorlage 2 wird der überste­ hende Randbereich 3 des LED-Panels 1 durch Abschalten der Stromversorgung der LEDs dieses Randbereichs 3 deaktiviert.

Mittels der ersten Kamera 10 wird eine Übersichtsaufnahme der gesamten Vorlage 2 hergestellt, die Auskunft über Position, Größe, Dichte etc. der auf der Vorlage 2 vorhandenen Dokumente 4, 5 (s. Fig. 5) gibt, Daten, die über eine Schnittstelle an einen PC übermittelt werden.

Anhand dieser ermittelten Daten wird nun die zweite Kamera 11 sowie die Beleuchtungseinrichtung 1 gesteuert, was insbesondere Position, Aufnahmerahmen 6, Belichtungszeit, Leuchtzeit, Hel­ ligkeit und Größe der Panel-Untereinheit betrifft.

Die zweite Kamera nimmt nun das Dokument 4 auf, wobei Beleuch­ tungsfläche des Panels 1 und Aufnahmerahmen 6 in etwa deckungs­ gleich sind. Nur die dem Aufnahmerahmen 6 zugeordneten LEDs sind aktiviert.

Das Dokument 5 ist doppelt so groß wie Dokument 4, also auch doppelt so groß wie der Aufnahmerahmen 6. Von diesem Dokument 5 werden nacheinander zwei Aufnahmen gemacht und digitalisiert.

Zur Bildverbesserung ist vor dem jeweiligen CCD-Chip ein nicht dargestellter Farbfilter angeordnet, dessen Durchlaßbereich auf die Wellenlänge des LED-Lichts abgestimmt ist.

Aufgrund der spektralen Empfindlichkeit des CCD-Chips werden vorzugsweise rotes Licht emittierende LEDs eingesetzt, so daß ein Rotfilter verwendet wird.

Zur Beleuchtungsvergleichmäßigung sind die LEDs von einem dün­ nen streuenden lichtdurchlässigen Material abgedeckt (nicht dargestellt).

Die Kopfzeile 7 auf dem in Fig. 3 dargestellten Mikro-Fiche 2 enthält OCR-lesbare Informationen, die ebenfalls bei der Er­ stellung des Übersichtsbildes mittels der ersten Kamera einge­ lesen werden und der korrekten Zuordnung der digitalisierten Daten dienen.

Claims (13)

1. Beleuchtungseinrichtung, insbesondere zur Durchstrahlung halbtransparenter und transparenter Vorlagen wie Mikro­ filme Jackets, Mikrofiches, Röntgenbilder und dgl. zur Herstellung digitalisierter Aufnahmen dieser Vorlagen mit­ tels mindestens einer mit einem Flächen-CCD-Chip ausgerüsteten Kamera, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ebene matrixförmig nebeneinander angeordnete LEDs, die elektrisch miteinander verbunden sind, angeord­ net sind.

2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtzeit der LED-Matrix (1) mit der Belichtungs­ zeit des CCD-Chips synchronisiert pulsartig taktbar ist.

3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen LED-Matrix (1) und CCD-Chip ein auf die Wel­ lenlänge des LED-Lichts abgestimmter Farbfilter vorgesehen ist.

4. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die LEDs durch eine dünne Schicht aus einem licht­ streuenden und -durchlässigen Material abgedeckt sind.

5. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die LEDs Licht im roten Wellenlängenbereich emittie­ ren.

6. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die LED-Matrix (1) in mehrere jeweils getrennt strom­ versorgbare Untereinheiten aufteilbar ist.

7. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Helligkeit der LED-Matrix (1) durch Veränderung der Stromstärke des LED-Stroms regelbar ist.

8. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die LED-Matrix (1) flächenmäßig so dimensioniert ist, daß sie mindestens gleich ist der Flächengröße der Vorlage (2).

9. Verwendung der Beleuchtungseinrichtung gemäß den Ansprü­ chen 1 bis 8 in einer Vorrichtung zur Digitalisierung von halbtransparenten und transparenten Vorlagen, insbesondere von Mikrofiches mit mindestens einer CCD-Kamera, einer Vorlagenhaltevorrichtung und einer Beleuchtungseinrich­ tung, gekennzeichnet durch zwei mit jeweils einem Flächen-CCD-Chip ausgerüstete Kame­ ras, eine Vorlagenhaltevorrichtung sowie eine software- Schnittstelle zur Übertragung der ermittelten Bilddaten und Informationen an einen PC sowie zum Datenaustausch mit dem PC.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Kamera zur Aufnahme eines Übersichtsbildes der Vorlage vorgesehen ist und eine zweite CCD-Kamera zur Aufnahme eines ausgewählten Ausschnittes der Vorlage und zur Digitalisierung dieses Bildausschnitts, wobei die zweite Kamera und die Beleuchtungseinrichtung (1) mittels der von der ersten Kamera ermittelten Vorlagendaten steu­ erbar sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kameras (10, 11) nebeneinander und gegenein­ ander versetzt angeordnet sind und die Beleuchtungsein­ richtung zusammen mit der Vorlage (2) relativ zu den Kame­ ras (10, 11) in x- und y-Richtung verfahrbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der ersten Kamera auf der Dokumentenvorlage vorhandene Indizierungsinformationen per OCR einlesbar sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten, nämlich Bilder und Indizierungsinformatio­ nen über eine Schnittstelle an ein Dokumenten-Management­ system zur Archivierung leitbar sind.