DE3507933A1

DE3507933A1 - Bildaufnahmeeinrichtung

Info

Publication number: DE3507933A1
Application number: DE19853507933
Authority: DE
Inventors: Takashi Kyoto Sakamoto
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1984-03-08
Filing date: 1985-03-06
Publication date: 1985-09-19
Also published as: GB2155730B; JPS60189372A; GB8504801D0; GB2155730A

Description

D 9534 - osdi 05.03.1985

Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd, Kyoto, Japan

Bildaufnahmeeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine elektronische Bildaufnahmeeinrichtung.

Allgemein beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit dem elektronischen Auslesen eines unterschiedliche optische Dichte aufweisenden Bildes mit sehr hoher Gradation und guter Wirklichkeitstreue. Derartige Bilder mit einem sehr großen Bereich der optischen Dichte sind z.B. Farbfilme od.dgl. Bei entsprechenden Bildaufnahmeeinrichtungen werden Bildwandler verwendet, welche eine Vielzahl in Matrixform angeordneter Wandlerzellen aufweisen. Jede dieser Wandlerzellen arbeitet als ladungsgekoppelter Lichtdetektor. Derartige Lichtdetektoren werden in der englischen Sprache als "charge coupled device" (CCD) bezeichnet. In dem Bildwandler ist eine Vielzahl derartiger photoelektrischer Wandlerzellen entweder in linearer Anordnung oder in flächenhafter Anordnung enthalten.

Liest man mit einem solchen ladungsgekoppelten Bildwandler ein Originalbild elektronisch aus, so muß man die vom Bildwandler abgegebenen Bildelementsignale korrigieren, da sich die photoelektrischen Umsetzcharakteristiken der verschiedenen

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Wandlerzellen voneinander unterscheiden.

Bei einer herkömmlichen elektronischen Bildaufnahmeeinrichtung, wie sie in der Japanischen Gebrauchsmusterschrift 19566/1983 beschrieben ist, wird jedes elektronisch ausgelesene Bild dadurch korrigiert, daß man zuvor ermittelte Daten abspeichert, welche die Lichtempfindlichkeit der verschiedenen Zellen betreffen. Beim Auslesen des jeweils interessierenden Bildes multipliziert man dann die von den jeweiligen Wandlerzellen abgegebenen Bildelementsignale mit denjenigen Signalen, welche die Lichtempfindlichkeit der entsprechenden Wandlerzellen wiedergeben.

Bei der oben beschriebenen Art und Weise der Bildelementsignal-Korrektur werden Korrekturkoeffizienten dadurch bestimmt, daß man sowohl die Belichtungsbedingungen als auch die Umsetzcharakteristiken der einzelnen Wandlerzellen parallel berücksichtigt. Das elektronische Aufnehmen eines jeden Bildes wird somit durch Schwankungen in der Lichtempfindlichkeit der einzelnen Wandlerzellen dann nicht beeinträchtigt, wenn man unter Beleuchtungsbedingungen mit hoher Beleuchtungsstärke arbeitet, die denjenigen gleich sind, welche zur Bestimmung der gespeicherten Korrekturdaten verwendet wurden. Liest man jedoch ein Bild aus, dessen optische Dichte sich in einem großen Bereich ändert, z.B. einen Farbfilm, so arbeitet das oben beschriebene Korrekturverfahren insofern nachteilig, als es zwischen den einzelnen Wandlerzellen des Bildwandlers Unterschiede im Dunkelstrom gibt. Damit kann kein präzises elektro-

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niBChes Auslesen des Bildes erfolgen, insbesondere in den dunklen Partien der Vorlage, da ja die Empfindliclikeitsunterschiede zwischen den verschiedenen Wandlerzellen nur für hohe Helligkeit korrigiert werden.

Um bei der Korrektur ein Aufintegrieren von Bildelementsignalen durchführen zu können, werden ein D/A-Wandler und ein anlog arbeitender Multiplizierkreis oder ein sehr rasch arbeitender digitaler Multiplizierkreis benötigt. Selbst wenn man die Korrekturgenauigkeit z.B. zu etwa 1% wählt, benötigt man für die Multiplikation mit einem dreistelligen Korrekturkoeffizienten wie 1,10 oder 0.95 eine Speicherkapazität von 7 Bits (0 bis 2' -1). Dementsprechend wird die elektrische Schaltung entsprechend aufwendig und teuer. Aus diesem Grunde sind der Genauigkeit der Korrektur Grenzen auferlegt.

Durch die vorliegende Erfindung soll eine optimierte elektronische Bildaufnahmeeinrichtung geschaffen werden, welche die Empfindlichkeitscharakteristiken der einzelnen Wandlerzellen eines ladungsgekoppelten Bildwandlers korrigieren kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst, durch eine elektronische Bildaufnahmeeinrichtung gemäß Anspruch 1.

Aufgrund ihres Aufbaus ermöglicht die erfindungsgemäße Bildaufnahmeeinrichtung die Korrektur der Konversionscharakteristiken der einzelnen Wandlerzellen des ladungsgekoppelten Bildwandlers

COPY

sowohl im Bereich der Dunkelwerte als auch bei Beaufschlagung mit dem Weißpegel entsprechendem Standardlicht. Demzufolge wird die Genauigkeit der Korrektur der vom Bildwandler abgegebenen Bildelementsignale verbessert, und gleichzeitig werden die Weißpegel-Referenzsignale logarithmiert, bevor sie später additiv oder subtraktiv zur Korrektur verwendet werden. Durch die vorliegende Erfindung wird somit die Arbeitsgeschwindigkeit der Bildelementsignal-Korrektur und die Zuverlässigkeit dieser Korrektur gleichzeitig verbessert. Auch der Aufbau der Bildaufnahmeeinrichtung ist verhältnismäßig einfach.

Darüberhinaus kann man die Korrekturgrößen vor dem Abtasten einer Vorlage voreinstellen. Auf diese Weise kann man insbesondere die Nachteile ausräumen, die sich aus der im Laufe der Zeit eintretenden Änderung verschiedener Parameter ergeben, von welchen die Konversionscharakteristiken der einzelnen Wandlerzellen abhängen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform

einer elektronischen Bildaufnahmeeinrichtung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform

einer elektronischen Bildaufnahmeeinrichtung;

Pig. 5 ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungs-

form einer elektronischen Bildaufnahmeeinrichtung ; und

Fig. 4 eine graphische Darstellung, in welcher die

Beziehung zwischen der Lichtmenge e_, welche auf eine ladungsgekoppelte Wandlerzelle auffällt, und dem Ausgangssignal ▼ , das von dieser Wandlerzelle abgegeben wird, dargestellt ist.

Die vorliegende Erfindung läßt sich bei elektronischen Bildaufnahmeeinrichtungen verwenden, bei welchen ein Pestkörper-Bildwandler aus einer Vielzahl photoelektrischer Wandlerzellen besteht, welche linear oder flächig regelmäßig angeordnet sind. Ein solcher Bildwandler wird hier kurz als ladungsgekoppelter Bildwandler bezeichnet.

Ein ladungsgekoppelter Bildwandler erzeugt an seinem Ausgang grob gesprochen elektrische Bildelementsignale,welche proportional zu der über einen einzigen Tastzyklus integrierten Lichtmenge sind. Wie aus der graphischen'Darstellung von Pig. 4 ersichtlich, in welcher das Ausgangssignal ν über der einfallenden Lichtmenge e_ aufgetragen ist, unterscheiden sich die Ausgangssignale v. der verschiedenen Wandlerzellen geringfügig voneinander, sowohl was die Empfindlichkeit a. als auch was die Nullpunktverschiebung b. einer jeden Zelle betrifft.

In der Regel ist jedoch die Linearität der Konversionscharakteristik bzw. Wandlercharakteristik eingehalten. Man kann daher die Beziehung zwischen e_ und v. durch die nachstehende Gleichung ausdrücken:

Wird beim Aufnehmen einer Vorlage Licht auf den Bildwandler gegegeben, so sind die einzelnen Wandlerzellen mit Teilmengen des Lichtes beaufschlagt, die einzelnen Bildelemente entsprechen. Die einzelnen Wandlerzellen erzeugen dann Ausgangssignale, welche den Belichtungsbedingungen, der Helligkeit der Vorlage von Hause aus und der Helligkeitsverteilung entsprechen; darüberhinaus ist aber noch das cos rir-Gesetz, die Lichtverminderung durch das optische Aufnahmesystem usw. zu berücksichtigen, und alle diese Parameter gehen in die einfallende Lichtmenge £ mit ein, was die exakte Behandlung sehr schwierig macht.

Betrachtet man die-jenigen Parameter, welche eine einzelne Wandlerzelle jeweils betrifft für sich, so kann man die einfallende Lichtmenge durch die nachstehende Gleichung wiedergeben:

^ei " ¹I* ^Ri * ⁰⁰S⁴^i' ^T (2)

In dieser Gleichung bedeuten :

I.: die Beleuchtungsstärke des zur Beleuchtung der Vorlage dienenden Lichtes an derjenigen Stelle, welche

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der iten Wandlerzelle S. entspricht;

R.: der Reflexionsgrad oder der Transmissionsgrad der Vorlage bei derselben Stelle;

i: der Winkel zwischen einer Linie, welche von dem der Wandlerzelle S. entsprechenden Punkt zum Mittelpunkt der Optik verläuft, und der optischen Achse;

T: die Integrationszeit für die auf die Wandlerzelle S₁ fallende Lichtmenge.

Löst man die obige Gleichungen (1) und (2) nach dem Reflexionsgrad oder Transmissionsgrad R. auf, der nun bestimmt werden soll, so erhält man die nachstehenden Gleichungen:

v. » a. · I. · R- « cos *-/■ · T + b.

.La-J-X J- J-

= C₁ · R_± + b_± (3)

wobei C₁ = S₁* I₁* cos ^₁* T ist.

Dabei kann man c als Gesamt-Gammawert ansehen, welcher sowohl die Beleuchtungsbedingungen als auch die Integrationszeit berücksichtigt. Durch Festlegen dieser Größe C₁ und des Dunkel-Ausgangsignales b. sind die Ausgangskenngrößen einer jeden Wandlerzelle vorgegeben.

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Im einzelnen gilt, daß die Integrationszeit T der gleiche Parameter ist wie die Abtastzeit des ladungsgekoppelten Bildwandlers (Ladungs-Transferzeit). Selbst in solchen Fällen, bei welchen beim elektronischen Auslesen einer Vorlage unterschiedliche Abtastzeiten verwendet werden, kann die erfindungsgemäße Bildaufnahmeeinrichtung mit jeder Abtastgeschwindigkeit fertig werden. Anders gesagt: sie kann einer jeden unterschiedlicher Ladungs-Transferzeiten gerecht werden, welche der ladungsgekoppelte Bildwandler auch brauchen mag.

Obwohl die obigen Gleichungen (1), (2) und (3) zur Vereinfachung der Beschreibung das eindimensionale Abtasten der Vorlage betreffen, so kann man doch dieselben Gleichungen auch für ein zweidimensionales Abtasten verwenden, wenn man jeden der Indices ". " durch einen Doppelindex "·.·" ersetzt.

Um ein sehr genaues Auslesen des Lichtes zu erhalten, welches den Bildelementen einer jeden Vorlage mit sich änderndem Dichtebereich zugeordnet ist, ohne die verschiedenen Diahtewerte der Vorlage zu ändern, jedoch gleichzeitig Änderungen in der Lichtempfindlichkeit zu unterdrücken, hängt erfindungsgemäß das Ausgangssignal v^ ausschließlich vom Reflexionsgrad oder Transmissionsgrad R. der Vorlage ab, auch dann, wenn c. und b.in Gleichung (3) unterschiedliche Werte annehmen.

- Sf-

Nunmehr wird auf Fig. 1 der Zeichnung Bezug genommen. In dieser ist eine Kamera 1 wiedergegeben, welche mit einem ladungsgekoppelten Bildwandler ausgestattet ist. Dieser Bildwandler ist mit einem Umschalter 2 verbunden. Ein jedes der vom Bildwandler der Kamera 1 abgegebenen Signale v. wird über den Umschalter 2 entweder auf einen A/D-Wandler 3 (Analog/Digital-Wandler) oder auf die positive Eingangsklemme eines analog arbeitenden Addier/ Subtrahierkreises 4- gegeben.

Soll derjenige Anteil des Signales gespeichert werden, welcher dem Dunkelstrom entspricht, so wird der Umschalter so gestellt, daß er eine Verbindung zum A/D-Wandler 3 herstellt. Das am Ausgang des A/D-Wandlers 3 erhaltene Signal wird auf einen Speicher 5 gegeben. Dort werden die dem Dunkelstrom entsprechenden Signalanteile b. gespeichert, wobei die Stelle (Stellennummer) i_ der entsprechenden Zelle S. als Adresse verwendet wird, wie noch genauer beschrieben wird.

Nachdem der dem Dunkelstrom entsprechende Signalanteil gespeichert worden ist, wird der Umschalter 2 wieder in diejenige Stellung gestellt, in welcher er eine Verbindung zu dem analog arbeitenden Addier/Subtrahierkreis 4· herstellt.

Ein jedes der aus dem Speicher 5 ausgelesenen Signale gelangt dann über einen D/A-Wandler 6(Digital/Analog-Wandler) auf die negative Eingangsklemme des Addier/Subtrahierkreises 4.

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-it

Andererseits wird das Bildelementsignal ν. , welches von der entsprechenden Wandlerzelle S. infolge des Auslesens einer Vorlage durch die Kamera 1 synchron mit dem Einlesen des Ausgangssignales bereitgestellt wird, über den Umschalter 2 auf die positive Eingangsklemme des Addier/Subtrahierkreises 4· gegeben.

Am Ausgang des Addier/Subtrahierkreises 4 erhält man somit ein Signal v. - b., welches dadurch erhalten wurde, daß man von der entsprechenden Wandlerzelle S. abgegebenen Bildelementsignal v. den Dunkelstromanteil b. abzieht.

Ein jedes der Ausgangssignale des Addier/Subtrahierkreises 4 gelangt über einen logarithmischen Konverter 7 auf einen Umschalter 8. Das entsprechende logarithmierte und korrigierte Bildelementsignal log (ν. - b.) wird entweder auf die positive Eingangsklemme eines Addier/Subtrahierkreises 9 oder auf die positive Eingangsklemme eines Addier/Subtrahierkreises 10 gegeben.

Wird durch die Kamera 1 ein Signal ausgelesen, welches einer weißen Bildfläche beleuchtet durch eine Standardlichtquelle entspricht, so wird der Umschalter 8 so gestellt, daß die Signale auf den Addier/Subtrahierkreis 9 gelangen.

Wünscht man nur den sich ändernden Anteil des zugeführten Signales zu berücksichtigen, so erhält der Addier/Subtrahierkreis 9 an

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Al

seiner negativen Eingangsklemme ein zweites Eingangssignal E konstanter Größe, welches dem nicht veränderlichen Signalanteil entspricht. An der Ausgangsklemme des Addier/Subtrahierkreises 9 erhält man dann ein Signal der Größe log (ν. - b.) - E. Dieses Signal der Größe log (ν - b.) - E wird dann über

i ^x

einen A/D-Wandler 11 auf einen Speicher 12 gegeben.

Das Referenzsignal wurde im logarithmischen Konverter 7 logarithmiert, wobei von demjenigen Signal ausgegangen wurde, welches von der entsprechenden Wandlerzelle S. dann abgegeben wird, wenn weißes Standardlicht in die Kamera 1 eintritt. Geht man nun davon aus, daß die gesamte Oberfläche der Vorlage einen Reflexionsfaktor R. = 1 aufweist, und setzt man dies in die Gleichung (3) ein, so erhält man die nachstehende Gleichung:

log (v^ - b₁) = log ο_±Ή._±

= log c_± + log R_±

= log c. (da log 1=0)

Der Speicher 12 speichert den Wert log ^ - E, der dadurch erhalten wurde, daß man die Konstante E von dem Wert log c. abzieht, was in dem Addier/Sübtrahierkreis 9 erfolgt. Dies Ausgangsklemme des Speichers 12 ist über einen D/A-Wandler 15 niit der negativen Eingangsklemme des Addier/Subtrahierkreises 10 verbunden.

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Die oben beschriebenen Arbeiten sind vorbereitende Arbeiten, welche Voraussetzungen für das produktive Arbeiten der elektronischen Bildaufnahmeeinrichtung sind. Wenn man die Bildinformation R. eines jeden Bildelementes der Vorlage durch die Kamera 1 ausliest, um das Bild in elektrische Signale umzusetzen, so wird der Umschalter 2 in derjenigen Stellung gehalten, in welcher er eine Verbindung zum Addier/Subtrahierkreis M- herstellt. Der Umschalter 8 wird so gestellt, daß er eine Verbindung zum Addier/Subtrahierkreis 10 herstellt.

Im Addier/Subtrahierkreis 10 werden folgende Signale miteinander verknüpft: das Signal der Größe log (V₁ - b.)» mit welchem die positive Eingangsklemme beaufschlagt ist; das konstanten Wert aufweisende Signal E, welches der negativen Eingangsklemme zugeführt wird; und das Signal log c - E, welches über dem D/A-Wandler 13 aus dem Speicher 12 ausgelesen wird. Wie aus Gleichung (3) ersichtlich, läßt sich das der positiven Eingangsklemme zugeführte Signal durch die nachstehende Gleichung wiedergeben:

log (V₁ - ^) β log C₁ . R₁

= log C₁ + log R₁ (4)

Andererseits ist das Signal, mit welchem die negative Eingangsklemme beaufschlagt ist_ylog C₁ - E + E = log c.. Daher wird der Bruchteil C₁ von einem Signal abgezogen, welches an der Ausgangsklemme des Addier/Subtrahierkreises 10 erhalten werden

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soll, so daß man als Ausgangssignal ein Signal der Größe log R. erhält.

Die Gesamtarbeitsweise der elektronischen Bildaufnahmeeinrichtung und die Korrektur der Bildelementsignale wird nachstehend kurz beschrieben.

Das Korrigieren der Bildelementsignale erfolgt in den nachstehend näher beschriebenen drei Schritten:

1. Schritt:

Ein jeder der Dunkelstrom-Signalanteile b^ wird in diesem Arbeitsschritt abgespeichert.

Die Kamera 1 hat normalerweise einen Verschluß. Die Bildelementsignale, welche unter vollständigem Lichtausschluß aufgenommen werden, werden über den Umschalter 2 auf den A/D-Wandler 3 gegeben. Ein jeder Dunkelstrom-Signalanteile b. der entsprechenden Wandlerzelle S. der Kamera Λ wird im Speicher 5 als digitaler Wert gespeichert.

Da die Menge des in die Kamera einfallenden Lichtes 0 ist, gilt gemäß Gleichung (1) offensichtlich v_i = b_i (Dunkelstrom-Signalanteil). Wie aus Fig* 4 ersichtlich, sind die Änderungen des Dunkelstrom-Signalanteiles b. klein. Infolgedessen wählt man die Genauigkeit des A/D-Wandlers 3 im Hinblick darauf, ein wie großes

Vielfaches der Änderung bezogen auf eine gewünschten Dynamik-Berich auftritt.

Ist der Dynamikbereich 1000 : 1 und liegt b. beispielsweise immer unter 15» so reicht es, wenn der A/D-Wandler 3 einen Genauigkeitspegel von etwa 4 Bit aufweist. Es versteht sich, daß es dann auch ausreicht, wenn der Speicher 5 Speicherzellen sowie jeweils 4 Bit für jede der Wandlerzellen aufweist.

Der Dunkelstrom-Signalanteil b. ist eine für jede Wandlerzelle charakteristische Größe. Ist der verwendete Bildwandler ein solcher, in welchem die Wandlerzellen linear angeordnet sind, so kann man den Dunkelstrom-Signalanteil dadurch erhalten, daß man die auf einer einzigen Linie angeordneten Wandlerzellen nacheinander abtastet. Handelt es sich bei dem ladungsgekoppelten Bildwandler um einen solchen mit flächig verteilten Wandlerzellen, so müssen zur Bestimmung der Dunkelstrom-Signalanteile alle Wandlerzellen in vorgegebener Reihenfolge abgetastet werden.

2. Schritt;

Dieser Schritt dient dazu, einen Weißpegel-Standard "einzustellen. Es handelt sich also um einen Schritt, bei dem ein Korrekturwert für weiße Vorlagenbereiche bestimmt wird.

Das einfallende weiße Licht mit Standardbeleuchtungsstärke wird von der Kamera 1 unter denjenigen Belichtungen aufgenommen, wie sie bei der Aufnahme eines weißen Papieres vorliegen. Man hat

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4}

also einen Reflexionsfaktor R = 1, oder dann, wenn man nicht mit Reflexions-Yorlagen arbeitet, einen Transmissionsgrad R «= Die erhaltenen Äusgangssignale, welche durch die entsprechenden Wandlerzellen des Bildwandlers auf photoelektrischem Wege in elektrische Signale umgesetzt worden sind, werden über den Umschalter 2 auf die positive Eingangsklemme des Addier/Subtrahierkreises 4 gegeben. Hier werden die Dunkelstrom-Signalanteile b. der Wandlerzellen S. abgezogen, wobei das Auslesen dieser Korrektursignale nacheinander aus dem Speicher 5 heraus synchron zur Abtastung der Kamera 1 erfolgt. Diese Korrektursignale werden dann im D/A-Wandler 6 wieder in analoge Signale umgesetzt. Die so wieder in analoge Signale rückübersetzten Korrektursignale gelangen auf die negative Eingangsklemme des Addier/Subtrahierkreises 4, und die entsprechenden Dunkelstrom-Signalkomponenten b. werden dort von den Ausgangssignalen v. der entsprechenden Wandlerzellen S. der Kamera 1 abgezogen.

An der Ausgangsklemme des Addier/Subtrahierkreises 4 erhält man somit das nachstehende Signal:

C₁.

c. · R. = c. (da R. = 1)

Jl -I- J- J-

Das so erhaltene Signal wird dann durch den logarithmischen Konverter 7 logarithmisch komprimiert.

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/W

- Kg. -

Dadurch, daß man den Umschalter 8 in derjenigen Stellung hält, in welcher er eine Verbindung zu dem Addier/Subtrahierkreis 9 herstellt, und daß man zunächst den Schwankungsbereich der logarithmierten Referenzsignale log c vorab abschätzt, kann man von den logarithmierten Referenzsignalen log c. im Addier/Subtrahierkreis 9 ein konstantes Signal der Größe E abziehen welches kleiner ist als der Änderungsbereich. Damit wird allein die Änderung ^c. (■= log c. - E) in dem A/D-Wandler 11 verarbeitet und im Speicher 12 abgespeichert.

Zur Vereinfachung der Erläuterung sei angenommen, daß der Empfindlichkeits-KorrekturwertAc^ unter Aufnahmebedingungen erhalten wurde, die R = 1 entsprechen. Es ist auch möglich, den Empfindlichkeits-Korrekturwert dadurch zu erhalten, daß man als Eingangsgröße ein Originalbild verwendet, ein reflektierendes Original oder ein in Transmission zu betrachtendes Original, dessen Oberfläche über seine Gesamtheit hinweg gleichförmig ist und im wesentlichen einen Wert R = 1 hat.

Ist der ladungsgekoppelte Bildwandler ein solcher mit linear angeordneten Wandlerzellen, so kann man die Empfindlichkeits-Korrekturwerte Δ0. ., welche der zweidimensionalen Beleuchtungsstärke I. . entsprechen, nacheinander bestimmen, indem man

IQ

den Linien-Bildwandler in der sekundären Abtastrichtung verschiebt .

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Es ist vorteilhaft, wenn man den oben beschriebenen 1. Schritt und 2. Schritt für jede Vorlage durchführt, bevor die Vorlage in elektrische Bildsignale umgesetzt wird. Man kann diese Schritte jedoch auch auslassen, wenn jeder Parameter stabil bleibt.

Nach Durchführung des oben beschriebenen ersten Schritts und zweiten Schritts sind die Dunkelstrom-Signalanteile b· der einzelnen Wandlerzellen S. und die Änderungen & c^ der Weißpegel-Referenzsignale im Speicher 12 bzw. im Speicher 12 abgespeichert .

Der oben erläuterte erste und zweite Schritt stellen die schon angesprochenen Vorbereitungsarbeiten dar. Der nachstehende dritte Schritt wird ständig durchgeführt, während die Vorlage von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen wird.

3» Schritt:

Dies ist ein Schritt, der üblicherweise durchgeführt wird, nämlich der Schritt der Korrektur der Roh-Bildelementsignale.

Wird die Originalvorlage durch die Kamera 1 aufgenommen, so wird der Umschalter 2 in derjenigen Stellung gehalten, in welcher er eine Verbindung zu dem Addier/Subtrahierkreis 4 herstellt. Gleichzeitig wird der Umschalter 8 in derjenigen Stellung gehalten, in welcher er eine Verbindung zum Addier/ Subtrahierkreis herstellt.

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-ASr-

Synchron zum Auslesen eines jeden Bildelementsignales v. aus der Kamera 1 werden nun die Dunkelstrom-Signalanteile b. aus der entsprechenden Zelle des Speichers 5 ausgelesen. Im Addier/Subtrahierkreis 4 wird dann der DunkeIstrom-Signalanteil von dem Bildelementsignal abgezogen. Anschließend wird ein logarithmisch transformiertes Bildelementsignal log (v. - v.) erzeugt. Synchron mit der Erzeugung der logarithmierten Bildelementsignale wird die Änderung Ac. des Weißpegel-Referenzsignales aus der entsprechenden Speicherzelle des Speichers 12 ausgelesen. Die ÄnderungAc- wird dann über den D/A-Wandler auf den Addier/Subtrahierkreis 10 gegeben, wo sie von dem entsprechenden, logarithmisch transformierten Bildelementsignal abgezogen wird.

Die oben näher beschriebene Signalkorrektur läßt sich durch die nachstehende Gleichung wiedergeben:

log (v_± - V₁) - A C₁ - E

= log (C₁^R₁ + b_± - b_i) - (log C₁ - E) -E

» log C₁* R₁ - log C₁

= log C₁ + log R₁ - log C₁

= log R₁ (6)

In der oben beschriebenen Art und Weise werden die Änderungen der Dunkelstrom-Signalanteile der einzelnen Wandlerzellen S₁ und die Faltungswerte C₁ der entsprechenden Parameter entfernt, wobei diese Faltungswerte den Gesamt-Gammawerten entsprechen.

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Infolgedessen erhält man am Ausgang des Addier/Subtrahierkreises 10 Signale, welche das Reflexionsvermögen oder das Transmissionsvermögen E. des Originales wiedergeben, nämlich die Ausgangssignale der Größe log R..

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Bildelementsignale im Schritt $ in der Form verarbeitet, in der sie anfallen, nämlich in Form analoger Signale. Damit sind auch die erhaltenen Ausgangssignale der Größe log R^ analoge Signale, welche der optischen Dichte der Bildelemente per se zugeordnet sind. Wenn daher die so von der Vorlage ausgelesenen Bildelementsignale weiterer analoger Signalverarbeitung unterworfen werden (in weiteren Schaltkreisen), so erhält man eine sehr hohe Zuverlässigkeit der Signalverarbeitung.

Nunmehr wird auf Fig. 2 Bezug genommen, in welcher ein zweites Ausführungsbeispiel einer elektronischen Bildaufnahmeeinrichtung gezeigt ißt.

Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist der zweite Rechenkreis digitalisiert worden. Man hat nun einen digitalen Addier / Subtrahierkreis 14. Zwischen dem logarithmischen Konverter und dem Umschalter 8 ist ein A/D-Wandler vorgesehen. Der D/AWandler des ersten Ausführungsbeispieles entfällt dagegen.

Durch den oben beschriebenen Aufbau der Bildaufnahmeeinrichtung entfällt somit der D/A-Wandler 13 und man erhält auch die Ausgangssignale der Größe log R. als digitale Signale. Eine nachstehende Signalverarbeitung kann somit ebenfalls durch digitale Schaltkreise erfolgen. Man erhält so eine digitale Signale bereitstellende Bildaufnahmeeinrichtung.

Nunmehr wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispieleiner elektronischen Bildaufnahmeeinrichtung beschrieben. Bei ihm werden diejenigen Signale, welche an dem Ausgängen der photoelektrischen Wandlerzellen erhalten werden, direkt in digitale Signale umgesetzt. Hierzu ist ein A/D-Wandler 15 vorgesehen, während der D/A-Wandler 6 des ersten und zweiten Ausführungsbeispieles entfällt.

Auch die weitere Signalverarbeitung hinter dem Addier/Subtrahierkreis 4' erfolgt somit durchweg digital. Auch ein logarithmischer Konverter 16 ist ein digitaler Schaltkreis mit einer digitalen logarithmischen Transformationstabelle.

Dadurch, daß man die Bildaufnahmeeinrichtung in der soeben beschriebenen Art und Weise ausbildet, kann man auch den A/D-Wandler und den D/A-Wandler weglassen, welcher bei den früher beschriebenen Ausführungsbeispielen vor dem Speicher bzw. hinter dem Speicher 12 angeordnet war. Hierdurch läßt sich der Schaltungsaufbau weiter vereinfachen.

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Neben den oben beschriebenen Abwandlungen lassen sich noch weitere vornehmen: z.B. kann man den Speicher 5* der ja dazu benötigt wird, die Dunkelstrom-Signalanteile b. von den Bildelementsignalen abzuziehen, weglassen und den Addier/ Subtrahierkreis 4 auf dem entsprechenden Eingang mit einem Signal beaufschlagen, welches dem Mittelwert der Dunkelstrom-Signalanteile b. entspricht, vorausgesetzt, daß die Schwankung der Dunkelstrom-Signalanteile b. vernachlässigbar klein ist. Läßt man den Speicher 5 weg, so kann man nicht nur den Aufbau der Schaltung weiter vereinfachen, auch im Hinblick auf die Signalverarbeitungsschritte ergibt sich eine Vereinfachung, da der erste Schritt weggelassen werden kann. Je nach den Anforderungen an die Genauigkeit, läßt sich die vorliegende Erfindung somit in vielfältiger Weise abwandeln.

Bei jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele lassen sich Digitalisierungsfehler in den A/D-Wandler 3, 11 und 15 usw. vermindern, wenn die im Speicher 5 bzw. 12 gespeicherten Signale b- bzw.-6c. in Form von Mittelwerten über diese Signale gespeichert werden, welche man dadurch erhält, daß diese Signale dann abgespeichert werden, wenn die einzelnen Wandlerzellen des Bildwandlers mehrmals abgetastet worden sind.

Claims

D 9534 - osdi 05.03.1985

Dainippon Screen Seizo Mfg. Co. Ltd., Kyoto, Japan

Bildaufnahmeeinrichtung

Patentansprüche

Bildaufnahmeeinrichtung, gekennzeichnet durch

a) einen Bildwandler (1), welcher in Matrixform angeordnete ladungsgekoppelte Wandlerzellen aufweist, welche die auf sie einfallende Lichtmenge jeweils photoelektrisch in ein entsprechendes Bildelementsignal umsetzen;

t>) einen ersten Rechenkreis (4), welcher von den vom Bildwandler (1) abgegebenen Bildelementsignalen die dem Dunkelstrom entsprechen Signalanteile abzieht;

c) einen logarithmischen Konverter (7), der die vom ersten Rechenkreis (4) abgegebenen Bildelementsignale in entsprechende logarithmische Werte umsetzt;

d) einen Speicher (12), der logarithmierte Referenzsignale speichert, welche ausgehend von denjenigen Bildelementsignalen erhalten werden, die vom Bildwandler (1) dann abgegeben werden, wenn dieser mit dem Bild einer weißen Standardfläche unter weißen Standardbeleuchtung beaufschlagt ist; und

e) einen zweiten Rechenkreis (10), der die von den Wandlerzellen des Bildwandlers (1) abgegebenen und anschließend logarlthmierten Bildelementsignale korrigiert, indem er zu diesen die aus den entsprechenden Speicherzellen des Speichers (12) ausgelesenen Weißpegel-Referenzsignale hinzuaddiert oder diese Weißpegel-Referenzsignale von den logarithmierten Bildelementsignalen abzieht.
2. Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zweiten Speicher (5) zum Speichern der dem Dunkelstrom zugeordneten Signalanteile für eine jede der Wandlerzelllen des Bildwandlers (1).