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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Scannen eines aufgeschlagenen Buches. Solche
Vorrichtungen werden insbesondere zur Digitalisierung von gedruckten
Büchern
eingesetzt, bei denen die eingescannte Buchseite nachfolgend digital
gespeichert wird. Auch werden die eingescannten Buchseiten beispielsweise
durch eine Schrifterkennungssoftware (OCR = optical character recognition)
gelesen, um so nicht nur ein gescanntes Bild des Buches, sondern
auch den gedruckten Text digital zur Verfügung zu haben.
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Aus
US
5,978,102 ist ein solcher Buchscanner bekannt, bei dem
das aufgeschlagene Buch mit zwei Buchseiten auf einen optischen
Sensor abgebildet wird. Der als Zeilen sensor ausgebildete Sensor wird
in seiner sogenannten Subscan-Richtung ausgelesen, die quer zu dem
Buchfalz, also entlang der gedruckten Zeilen verläuft. Da
die abzutastenden Buchseiten unterschiedlich nahe zu dem Objektiv
mit seinem Sensor verlaufen, wird beispielsweise in einem dem Scanvorgang
vorgeschalteten Durchlauf der Abstand von Buchseite und Sensor gemessen. Die
gewonnenen Daten werden zur Fokussierung der Buchseite eingesetzt.
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Aus
DE
101 33 747 ist ein Kopiergerät bekannt, daß die Schärfe beim
Abtasten eines aufgeschlagenen Buches nachführt. Hierbei kann während des
Durchlaufs die Höhe
des Buches entlang einer Randkante gemessen werden. Während des
Scanvorgangs wird die aufgrund der Wölbung der Buchseite entstehende
Unschärfe
ausgeglichen, indem anhand von gemessenen Daten die Schärfe nachgeführt wird.
Hierdurch kann auch in den Buchfalzbereich hinein die gedruckte
Schrift scharf abgebildet werden.
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Aus
JP-336393 ist
ein Lesegerät
bekannt, bei dem der Lesekopf aus einer Mittelsenkrechten über dem
Buchfalz herausgeschwenkt und schräg auf die einzelnen Buchseiten
gerichtet werden kann, um so „tiefer" in den Bereich des
Buchfalzes zu schauen. Hierbei erfolgt die Schärfeeinstellung über einen
schräg
an die Buchkante angelegten Spiegel, über dessen Reflexion die Höhe der Buchseite
bestimmt werden kann. Eine genaue Bestimmung der Buchhöhe und eine
exakte Nachführung
der Schärfe ist
bei diesem Buchscanner von besonderer Bedeutung, da durch die schräge Betrachtung
der Buchseite der Seitenrand wesentlich weiter von dem Sensor entfernt
ist als der Buchfalz und so Verzerrungen und Unschärfe entstehen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Scannen eines aufgeschlagenen
Buches bereitzustellen, die mit einfachen Mitteln eine scharfe Abbildung
der zu scannenden Buchseiten liefert.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine
Vorrichtung zum Scannen mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen dieser Vorrichtung bilden den Gegenstand der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt mindestens
einen Lesekopf, der mindestens einen lichtempfindlichen Sensor und
eine Optik besitzt. Ferner besitzt die Vorrichtung einen Ablagebereich für das zu
scannende Buch, auf den der Lesekopf gerichtet ist. Ferner weist
die Vorrichtung eine Steuereinrichtung zum Auslesen von Daten aus
dem Sensor auf. Die Optik bildet jede Buchseite unter einem Neigungswinkel
auf dem Sensor ab. Der Neigungswinkel der optischen Achse des Lesekopfs
schließt mit
einer Normalenrichtung des Ablagebereichs einen spitzen Winkel ein
und ist zu einer Flächennormale
der Buchseite im Falzbereich hin geneigt. Es erfolgt also ein „Blick" schräg auf die
Buchseite in den Falzbereich hinein. Erfindungsgemäß sind Optik
und Sensor derart zueinander angeordnet, daß jeweils die gesamte Buchseite
vom Falzbereich bis zum Seitenrand hin scharf auf den Sensor abgebildet
wird. Bei der erfindungsgemäßen Scanvorrichtung
entfällt der
aufwendige Meßvorgang,
die Buchhöhe
zu erfassen und während
des Scanvorgang eine Fokussierung der Optik nachzuführen. Es
wird durch Anordnung von Optik und Sensor vielmehr erzielt, daß der gesamte
Höhenbereich
der abzubildenden Buchseite für
eine nachgeschaltete OCR hinreichend scharf auf dem Sensor abgebildet
ist.
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Bei der schrägen Betrachtung der Buchseite entstehen
optische Verzerrungen in der Abbildung, die gelegentlich auch als
stürzende
Linien bezeichnet werden. Beim zeilenweise gedruckten Buch verringert
sich dabei der Durchschuß der
Zeilen hin zum Seitenrand. Eine solche optische Verzerrung verfälscht die
Abbildung der Buchseite und erschwert einer OCR-Software die Erkennung.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
werden daher diese Verzerrungen optisch korrigiert. Eine elektronische Nachkorrektur
der Abbildung ist zwar denkbar, jedoch erfolgt eine optische Korrektur über den
Lesekopf. Zur optischen Korrektur der Verzerrung wird die Buchseite
nur über
einen Teil des Öffnungswinkels des
Objektives auf dem Sensor abgebildet.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
weist die Optik in dem Lesekopf zwei Spiegelsysteme auf, die jeweils
auf eine Buchseite eines auf der Ablagefläche liegenden Buches gerichtet
sind. Bevorzugt ist jedes Spiegelsystem jeweils auf eine Vorsatzlinse
gerichtet, die die jeweilige Buchseite unter einer virtuellen Abstandsvergrößerung oder
im Unendlichen abbildet. Diese Abbildung im vergrößerten Abstand
oder im Unendlichen erzeugt einen Tiefenschärfebereich, der groß genug
ist, um die gewölbte
Buchseite über
den gesamten Bereich scharf abzubilden. Bei dieser Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird also durch eine Vorsatzlinse ein ausreichender Tiefenschärfebereich
erzeugt, der eine Nachführung
der Schärfe
während
des Scanvorgangs überflüssig macht.
Bevorzugt bildet die Vorsatzlinse auf ein optisches Element ab,
das die optische Achse der Abbildung derart umlenkt, daß die Umlenkung
einer Parallelverschiebung zwischen Hauptobjektivebene und Bildebene
entspricht. Diese Verschiebung bewirkt, daß nur über einen Teilbereich des Öffnungswinkels der Optik
die Buchseite auf den Sensor abgebildet wird und so die durch den
unterschiedlich langen optischen Weg erzeugten stürzenden
Linien korrigiert werden.
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Für
das optische Element bieten sich Linsenkeile und/oder Drehkeilpaare
an. Solche Linsenkeile besitzen die Eigenschaft, die optische Achse
einer Abbildung umzulenken. Auch können Prismen zur Korrektur
der Verzerrung eingesetzt werden.
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Bei der bevorzugten Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird jede Buchseite über das
Spiegelsystem und das optische Element derart abgebildet, daß Bildebene
und Objektivhauptebene zu einer Vorlagenebene für das Buch hin geneigt sind.
Bevorzugt schneiden sich Bildebene, Objektivhauptebene und Vorlagenebene
ungefähr
in einem Punkt, wobei dieser Punkt auch im Unendlichen liegen kann.
Eine solche Abbildung stellt sicher, daß die gesamte Buchseite mit
einer ausreichenden Schärfe abgebildet
werden kann.
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In einer alternativen Ausgestaltung
ist der Lesekopf der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Sensoren
ausgestattet, auf die über
je eine Optik jeweils eine Buchseite von ihrem Falzbereich bis zum
Seitenrand hin abgebildet wird. Bei dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erfolgt die Korrektur der Verzerrung für jede Buchseite durch eine
Parallelverschiebung von Bildebene des Sensors und Hauptobjektivebene
der abbildenden Optik. Alternativ oder unterstützend kann die Korrektur der
Verzerrung für
jede Buchseite auch durch einen Keil oder ein Drehkeilpaar im Strahlengang
erfolgen, der bzw. das die optische Achse umlenkt. Auch ist es möglich, die
Korrektur der Verzerrung für
jede Buchseite über
ein Planlinsenpaar im Strahlengang vorzunehmen, das eben falls die
optische Achse umlenkt. Durch das Umlenken der optischen Achse erfolgt
die Abbildung der Buchseite auf den Sensor lediglich über einen
Teil des Öffnungsbereich,
so daß die
stürzenden
Linien auf der Buchseite vermindert werden.
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Um bei der alternativen Ausgestaltung
die gesamte zu erfassende Buchseite scharf abzubilden, werden Bildebene
des Sensors und/oder Hauptobjektivebene der abbildenden Optik zur
Vorlageebene hin geneigt. In einer bevorzugten Ausgestaltung schneiden
sich Bildebene, Hauptobjektivebene und Vorlageebene annähernd in
einem Punkt. Auch ist es denkbar, durch Vorsatzlinsen alternativ
oder zusätzlich
die Buchseite im Unendlichen abzubilden und so den Tiefenschärfebereich
ausreichend zu vergrößern.
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Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 eine
schematische Ansicht des Strahlengangs eines Buchscanners mit einem
Lesekopf.
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2 die
Geometrie einer aufgeschlagenen Buchseite,
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3 zeigt
die bei der Perspektive aus 2 auftretenden
stürzenden
Linien zum Seitenrand hin,
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4 zeigt
die perspektivische Verzerrung bei einer schrägen Betrachtung der Buchseite
und deren Korrektur,
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5 und 6 die stürzenden Linien auf der senkrecht
von oben abgebildeten Buchseite,
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7 zeigt
die Korrektur durch einen Parallelversatz des Sensors,
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8 zeigt
Linsen zur Umlenkung der optischen Achse,
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9 zeigt
den erforderlichen Tiefenschärfenbereich
bei einer schrägen
Abbildung der Buchseite,
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10 zeigt
den Tiefenschärfenbereich
bei einer Neigung von Bildebene und Hauptobjektivebene zur Vorlageebene
hin,
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11 zeigt
die Aufteilung der Bildebene bei schräger Abbildung für eine aufgeschlagene
Buchseite,
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12 zeigt
den Strahlengang bei der Verwendung von zwei Sensorelementen in
dem Scankopf mit einer Vorsatzlinse und verschobenem Sensor,
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13 zeigt
den Strahlengang für
zwei Sensoren in dem Scankopf bei der Verwendung eines Linsenkeils
und Neigung von Bildebene und Objektivebene,
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14 zeigt
den schematischen Aufbau eines Buchscanners mit Beleuchtung und
Stativ und
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15 zeigt
Subscan-Richtung und Mainscan-Richtung für einen Lesekopf mit zwei Sensorelementen.
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1 zeigt
schematisch den Strahlengang für
einen Buchscanner mit einem lichtempfindlichen Sensor 10,
auf den beide Buchseiten 12 und 14 abgebildet
werden. Das Buch 16 liegt flach aufgeschlagen, wodurch
sich im Falzbereich 18 eine Seitenkrümmung hin zum Buchrücken ergibt.
Das Buch 16 kann ebenfalls auf einer eigens dafür vorgesehenen Buchwippe
liegen, die eine Höhenanpassung
der aufgeschlagenen Buchseiten erlaubt. Derartige Buchwippen und
ihr Einsatz beim Scannen von Büchern
sind bekannt. Auch ist es denkbar, durch das Auflegen einer Glasscheibe
auf die Buchseiten 12 und 14 die Krümmung der
Buchseiten zu reduzieren. Jedoch hat sich herausgestellt, daß hierdurch
sowohl die Seiten als auch die Bindung des Buchs belastet werden,
was gerade bei älteren
Büchern
zu vermeiden ist.
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Der Scankopf 20 besitzt
zwei Paare von jeweils aufeinander ausgerichteten Spiegeln 22 bis 28. Bezogen
auf die Darstellung in 1 ist
das rechte Spiegelpaar 22, 24 auf die linke Buchseite 14 gerichtet.
Das linke Spiegelpaar 26, 28 ist dagegen auf die rechte
Buchseite 12 gerichtet, so daß die eingezeichneten Strahlen
sich kreuzen. Durch die Spiegelanordnung ist es möglich, schräg auf die
Buchseiten zu blicken und unter einem flachen Winkel den steilen Buchfalzbereich 18 abzubilden.
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Beide Spiegelpaare 22, 24 und 26, 28 sind auf
eine Vorsatzlinse 30 gerichtet. Die Vorsatzlinse 30 kann
auch in das abbildende Objektiv 32 integriert sein. Die
Vorsatzlinse 30 bildet die Buchseiten 12 und 14 jeweils
ins Unendliche ab, d.h. die aus den Spiegelpaaren kommenden Strahlen
werden als annähernd
paralleles Strahlenbündel
auf das Objektiv 32 abgebildet.
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Das Objektiv 32 bildet über zwei
Prismenteile 34 und 36 die Buchseite jeweils ortsrichtig
auf den Sensor 10 ab. Bei dem Sensor 10 kann es
sich um einen CCD-Zeilensensor handeln, der von einer nicht dargestellten
Ausleseelektronik ausgelesen wird und digitalisierte Bilder der
Buchseiten 12 und 14 erzeugt.
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1 ist
bereits zu entnehmen, daß für den einmal
justierten Scankopf keine Fokussierung auf die Buchseiten 12 und 14 erfolgen
muß, während die Buchseiten
abgetastet werden. Dies wird durch den Aufbau des Scankopfs und
seine optischen Elemente, insbesondere die Vorsatzlinse erzielt,
wie nachfolgend anhand der Verzerrungen und der Schärfe näher erläutert wird.
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2 zeigt
schematisch den Strahlengang für
die Buchseite 12. Um die Buchseite vollständig zu erfassen,
werden die Randstrahlen 50 und 52 über eine
in 2 nicht dargestellte
Optik abgebildet. Der gestrichelt eingezeichnete Mittelstrahl 54 trifft
schräg unter
einem Winkel S zu einer Normalenrichtung 56 im Auflagenbereich
auf. Anders als bei herkömmlichen
Fotokopierern, bei denen das Buch flach auf eine Glasscheibe gelegt wird,
ist hier die Betrachtungsrichtung 54 aus der Normalenrichtung
in den Bereich des Buchfalzes geneigt.
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3 zeigt
die bei dieser Betrachtungsweise entstehende Abbildung eines aufgeschlagenen Buchs.
Im oberen Teil der 3 ist
das aufgeschlagene Buch von der Seite dargestellt, während im
unteren Teil die gewonnene Abbildung des Buchs bei der in 2 dargestellten schrägen Betrachtung
gezeigt ist. Auf den Buchseiten eingezeichnete Hilfslinien 58 laufen
zu den Seitenrändern 60 hin
zusammen. Diese Verzerrung wird auch als „stürzende Linien" bezeichnet. Die
stürzenden
Linien 58 verschlechtern deutlich die Abbildungsqualität und erschweren
ein Lesen der abgebildeten Buchseite durch eine nachgeschaltete
OCR.
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4 verdeutlicht
die in 2 eingezeichneten
Strahlen 50, 52 und 54 mit einer herkömmlich ausgerichteten
Optik 62 und einem Sensor 64. Durch die unterschiedliche
Wegstrecke der Randstrahlen 50 und 52 treten die
zum Seitenrand hin stürzenden Linien 58 auf.
Während
der linke Teil von 4 zeigt, wie
ein herkömmlicher
Scankopf bei einer geneigten Betrachtungsweise die Buchseite abbildet,
zeigt der rechte Teil von 4 die
erfindungsgemäße Abbildung
der Buchseite. Durch die geänderte
Anordnung von Sensor 68 und Optik 66, die nachfolgend
mit Bezug auf 7 noch
im Detail erläutert
wird, wird erreicht, daß die
unterschiedliche Weglänge
der optischen Randstrahlen 52 und 50 ausgeglichen
und die Abbildung der Buchseite trotz einer schrägen Betrachtung entzerrt wird.
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Die auftretende Verzerrung der Buchseiten wird
in bezug auf die 5 und 6 erläutert. 5 zeigt die Abbildung von zwei Buchseiten
mit parallel zum Falzbereich verlaufenden Hilfslinien 70.
Wie in 5 dargestellt,
verringert sich der Abstand zwischen den Hilfslinien 70 im
Falzbereich, bei einer Betrachtung der Buchseite bei der die optische
Achse 72 senkrecht auf der Auflagefläche 74 steht. Die
Verdichtung der Hilfslinien 70 erfolgt, da eine Tangente 76 an
die Buchseite 12 im Falzbereich einen spitzen Winkel W2
mit der optischen Achse einschließt. Je spitzer der Winkel W2,
um so stärker
die Verzerrung. Wie in 2 dargestellt,
wird bei der schrägen
Betrachtung im Falzbereich der Winkel zwischen optischer Achse und
Tangente an den Falzbereich vergrößert, so daß der Abstand zwischen den
eingezeichneten Hilfslinien 70 sich nicht in dem Maße verringert.
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6 verdeutlicht
eine Abbildungsweise aus dem Stand der Technik, bei der, wie in 6, die optische Achse 72 senkrecht
auf der Ablagefläche 74 steht.
Zusätzlich
wird angenommen, daß die
optische Achse 72 in der Mitte der Buchseite auf das aufgeschlagene
Buch trifft. Deutlich zu erkennen in 6 ist,
daß die
quer zum Buchfalz verlaufenden Hilfslinien 78 in den Bereich
des Buchfalzes geneigt sind. Lediglich die Hilfslinie 80,
die von dem optischen Sensor unter einem Winkel von 0° abgebildet
wird, verläuft
gerade. Je weiter die Hilfslinie 78 von der 0°-Hilfslinie
entfernt ist, um so stärker
stürzen
die Linien im Bereich des Buchfalzes.
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7 zeigt
am Beispiel einer Optik 82, die auf einen Sensor 84 abbildet,
wie die Entzerrung der Abbildung erreicht wird. Die Entzerrung wird
durch eine Parallelverschiebung des Sensorelements bewirkt. Bei
der Parallelverschiebung in der Bildebene wird nicht länger über den
gesamten Öffnungsbereich
W der Sensor 84 beleuchtet, sondern lediglich ein reduzierter Öffnungswinkel
W1 wird über
die Optik 82 abgebildet. Hierdurch wird das Bild weitgehend entzerrt.
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Gleichwirkend mit einer Parallelverschiebung,
bei der der Sensor parallel gegenüber der Optik verschoben wird,
um lediglich von einem Teil des Öffnungswinkels
belichtet zu werden, kann auch durch Linsenelemente ein Umlenken
der optischen Achse erfolgen. Bei der umgelenkten optischen Achse
wird dann ebenfalls nur noch ein Teil des Öffnungswinkels auf den Sensor
abgebildet. 8 zeigt einen
Linsenkeil 86, der auch als Prisma angesehen werden kann.
Durch die Hintereinanderanordnung von zwei Linsenkeilen 88 kann
durch eine Drehung eine variable Umlenkung eingestellt werden. Ein Planlinsenpaar 90 erlaubt
durch seinen Schwenkwinkel α ebenfalls
eine einstellbare Umlenkung der optischen Hauptachse.
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9 verdeutlicht
die bei der schrägen
Betrachtung einer Buchseite auftretende Schärfenproblematik. Der Tiefenschärfebereich
ist in 9 durch die Hilfslinien 92 und 94 dargestellt.
Um die gesamte Buchseite 12 scharf bei einer schrägen Betrachtung abbilden
zu können,
ist der dargestellte Tiefenschärfebereich
erforderlich, der sich vom Falzbereich der Buchseite 12 bis
zum Seitenrand erstreckt. Ein solcher Tiefenschärfebereich läßt sich
mit einer günstigen
Optik nicht erzielen.
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10 zeigt,
wie bei dem erfindungsgemäßen Buchscanner
die Bildebene 96 und die Objektivebene 98 sich
gemeinsam in einer Fokusebene 100 schneiden. Durch den
gemeinsamen Schnittpunkt der Ebenen 96, 98 und 100 entsteht
ein zur Ablagefläche
paral leler Tiefenschärfebereich,
der durch die eingezeichneten Hilfslinien 102 und 104 begrenzt wird.
Wie aus dem Vergleich mit 9 ersichtlich,
ist dieser Tiefenschärfebereich
deutlich kleiner als der erforderliche Tiefenschärfebereich aus dem Stand der
Technik und kann mit vergleichsweise einfachen Optiken bereits erzielt
werden. Hinzu kommt, daß der Tiefenschärfebereich
bereits die gesamte Buchseite umfaßt, so daß keine automatische Fokussierung oder
Nachführung
der Fokussierung erforderlich ist.
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Die optischen Abbildungszusammenhänge sind
zusammenfassend in 11 dargestellt:
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Eine Buchseite 12 wird über eine
Optik abgebildet, deren optische Achse 54 eine Normale 56 auf dem
Auflagenbereich 74 unter einem Winkel S schneidet. Die
optische Achse 54 ist dabei zum Buchfalz geneigt. Der Buchfalzbereich
F wird unter einem Winkel K abgebildet, der klein ist. Es sei H
der Punkt, in dem die Krümmung
der Buchseite 12 wesentlich von der Flächennormalen abweicht und der kritische
Buchfalzbereich beginnt.
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Die Strecke C wird über einen
kleinen Öffnungswinkel
K abgebildet, wodurch stürzende
Linien in diesem Bereich gering gehalten werden. Indem zusätzlich noch
der Sensor entlang dem Buchfalz verfahren wird, kann der gesamte
Bereich C unter dem kleinen Öffnungswinkel
K abgetastet werden. Die Strecke D füllt den größeren Teil des Öffnungswinkels
und verursacht durch den Betrachtungswinkel S die stürzenden
Linien zum Seitenrand G hin. Diese stürzenden Linien werden durch
den in den 8 und 9 dargestellten Shift von
Objektiv und Sensor und/oder das Einführen eines optischen Elements
in den Strahlengang ausgeglichen. In 11 ist
nicht dargestellt, der Tiefenschärfebe reich
der Abbildung, der so gelegt ist, daß die Grenze für die Tiefenschärfe parallel
zu der Auflagefläche 74 erfolgt
und die gesamte Buchseite 12 sich innerhalb des Tiefenschärfebereichs
befindet.
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Vor dem Hintergrund der vorausgegangenen Erläuterung
wird die Funktionsweise der optischen Anordnung in 1 besser verständlich. Der in 1 dargestellte Scankopf 20 erfaßt beide
Buchseiten 12 und 14 unter einem schrägen Betrachtungswinkel.
Die Spiegelpaare 22, 24 und 26, 28 lenken
die Strahlen um. Durch die Vorsatzlinse 30 wird der Tiefenschärfebereich
der abbildenden Optik 32, 34, 36 vergrößert. Die
dargestellten Prismenelemente lenken die optische Achse derart um,
daß die
stürzenden
Linien zur Vorlagenaußenkante
korrigiert und ortsrichtig auf den Sensor 10 abgebildet
werden. Die in 10 erläuterte Kippung
und damit die Verstellung des Tiefenschärfebereichs ist bei der in 1 dargestellten Abbildung
nicht unbedingt erforderlich, da durch die Vorsatzlinse 30 der
Tiefenschärfebereich
vergrößert wird.
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12 zeigt
einen Scankopf 106, der mit zwei Sensoren 108 und 110 ausgestattet
ist. Bei diesem Scankopf wird durch eine Verschiebung der Sensoren 108 und 110 gegenüber den
optischen Hauptachsen 112, 114 die Korrektur der
stürzenden Linien
vorgenommen. Hilfsweise ist W1 eingezeichnet, der die Verschiebung
des Sensors 108 gegenüber
der abbildenden Optik 116 verdeutlicht. Die Vorsatzlinsen 118 und 120 vergrößern den
Tiefenschärfebereich
ausreichend, so daß die
gesamte abzubildende Buchseite scharf auf die Sensoren 108, 110 abgebildet
wird.
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13 zeigt
eine weitere Variante eines Scankopfs 122 bei dem die Einstellung
der Tiefenschärfe
durch das in 10 dargestellte
Prinzip der Verkippung erfolgt. Hierzu sind die Bildebene 128 und
die Objektivhauptebene 130 in einem Winkel W derart zueinander
geneigt, daß sie
die Vorlagefläche ungefähr in einem
Punkt schneiden. In Scankopf 122 dargestellt ist ebenfalls
ein Prismenkeil 132, der den Shift des Sensors 124 bewirkt
und so die stürzenden Linien
vermeidet. In 13 wird
deutlich sichtbar, daß bei
diesem Abbildungsansatz zwei Scanköpfe erforderlich sind und nicht
eine Schwenkung eines einzigen Scankopfs ohne eine Neuausrichtung
von Optik und Sensor ausreicht, um die zwei Seiten eines Buches
abzubilden.
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14 zeigt
den beispielhaften Aufbau für einen
erfindungsgemäßen Buchscanner.
In einem Scankopf 134 sind zwei optische Sensoren je auf eine
Buchseite 12 und 14 gerichtet. Die Abbildung der
Buchseiten 12 und 14 erfolgt scharf auf den Sensor.
Der Tiefenschärfebereich
des abbildenden Systems ist an einem Anlagebrett 140 durch
die beiden Markierungen 142 und 144 eingezeichnet.
Markierung 144 wird in der dargestellten Ansicht durch
das Buch verdeckt und ist daher gestrichelt gezeichnet. Der Scankopf 134 wird
an einem Stativarm 146 entlang der mit A bezeichneten Richtung
verfahren. Beleuchtet werden die Buchseiten durch zwei Beleuchtungskörper, die
für eine
gute Ausleuchtung des Falzbereichs ebenfalls schräg in das
Buch leuchten. Es ist aber auch denkbar, einen sich über die
Buchbreite erstreckenden Leuchtkörper
an dem Stativarm 146 vorzusehen, der beispielsweise mit
dem Scankopf 134 verfahren wird. Die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
auftretenden Abtastrichtungen sind in 15 zur
besseren Übersicht
noch einmal dargestellt. Die als Zeilen-Sensoren ausgebildeten Sensoren
werden in den durch die Pfeile B dargestellten Richtungen ausgelesen,
was einem zeilen weise Auslesen des Buchs entspricht. Verfahren wird
der Scankopf in Richtung A, wodurch bei einem aufgeschlagenen Buch
im wesentlichen jede Zeile des Buchs gleich abgebildet wird.
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Ein Scanzyklus erfolgt hierbei mit
folgenden Schritten, nach einem Einschalten des Geräts und Starten
der Applikationen zum Auslesen der Sensoren wird der Buchscanner
mit Referenzdaten hinsichtlich Normierung, Gamma und Skalierungsmaske
initialisiert. Auch Parameter zur Oberflächenkontur, Format und dergleichen
können
eingegeben oder erfaßt
werden. Das Buch liegt aufgeschlagen auf einer nicht dargestellten
Buchwippe und ist an der Anlagekante 140 innerhalb der
Markierung 142 und 144 ausgerichtet. Eventuell
muß das
Buch an seinen Außenkanten
fixiert werden, damit die einzelnen Seiten nicht unbeabsichtigt
umschlagen oder sich aus dem Bereich der Schärfenmarkierungen 142, 144 erheben.
Der Scanzyklus wird beispielsweise durch einen nicht dargestellten
Fußschalter
ausgelöst.
Die Beleuchtung wird eingeschaltet und das vom Buch reflektierte
Licht wird auf die beiden Kameras 136, 138 abgebildet.
Der Scankopf 134 wird rechtwinklig zu der CCD-Zeilenausrichtung
in seine Subscanning-Richtung A bewegt. Die CCD-Zeilen werden kontinuierlich
in der Mainscanning-Richtung B ausgelesen. Die aus den Zeilen zusammengesetzte
Abbildung ergibt jeweils eine Buchseite. Eine Normierung hinsichtlich
von Weißgammut
und Gamma und eine Skalierung der Bilddaten kann an den Buchaußenkanten
in Echtzeit erfolgen. Die Bilddaten werden in einem internen Speicher
der Steuerelektronik zwischengespeichert. Es ist kein Start/Stop-Betrieb
in der Subscanning-Richtung erforderlich. Die Bilddaten werden über eine
Schnittstelle zum Hostrechner übertragen,
wo sie weiter verarbeitet werden.