DE3634355A1 - Einrichtung zum digitalen lesen eines bildes auf einer vorlage - Google Patents

Einrichtung zum digitalen lesen eines bildes auf einer vorlage

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Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum digitalen Lesen eines Bildes auf einer Vorlage und betrifft insbesondere einen Bildleser für einen Digitalkopierer u. ä., bei welchem ladungsgekoppelte Einrichtungen, sogenannte CCD-Einheiten und andere Elemente verwendet sind, um ein Bild auf einer Vorlage in Form einer digitalen Information zu lesen.
Im allgemeinen wird in einem digitalen Bildleser eine CCD- oder eine ähnliche Bildleseeinrichtung zum Lesen eines Bildes auf einer Vorlage verwendet, welche in bekannter Weise schlitzbelichtet wird. Ein solcher digitaler Bildleser erlaubt es, daß im Vergleich zu einem analogen Kopierer u. ä. Bilder auf sehr verschiedene Weise aufbereitet werden können. Eine Voraussetzung bei einem digitalen Bildleser, Bilder zu erzeugen, welche mit denen vergleichbar sind, welche mittels eines analogen Systems erzeugt worden sind, ist die Erhöhung der Bildelementdichte. Wenn eine zu lesende Vorlage eine Zeichnung u. ä. ist, welche beispielsweise eine Größe von A1 oder A0 hat, ist die Anzahl der Bildelemente so groß, daß die Bildelemente nicht mittels einer einzigen CCD-Einheit erfaßt werden können. Da insbesondere die maximale Anzahl von Bildelementen, welche derzeit mit einer CCD erhaltbar und damit verfügbar sind, bei einer Bildelementdichte von beispielsweise 16 Bildelementen pro Millimeter bei 5000 liegt, kann nur ein Vorlagenbild, welches etwa 300 mm breit ist, erfaßt werden. Hieraus folgt, daß, um beispielsweise ein Vorlagenbild der Größe A0 zu lesen, dessen Breite 841 mm beträgt, bei einer Bildelementdichte von 16 Bildelementen/mm drei CCD-Einheiten erforderlich sind, da die erforderliche Anzahl Bildelemente 841 × 16 = 1845 beträgt.
Üblicherweise werden eine Anzahl CCD-Einheiten in einer Reihe auf einer Grundplatte angebracht. Um zu verhindern, daß ein Vorlagenbild an einer Stoßstelle von benachbarten CCD-Einheiten verlorengeht, lesen die benachbarten CCD-Einheiten ein Vorlagenbild, das der Stoßstelle entspricht, in einer überdeckenden Beziehung und dann werden die Bilddaten, welche durch eine der beiden CCD-Einheiten gelesen und damit bereitgestellt worden sind, gelöscht. In diesem Fall muß jede der CCD-Einheiten mit einer beachtlichen Genauigkeit an der Grundplatte positioniert sein. Da jedoch die Grundplatte üblicherweise in Form einer ebenen, glatten Stahlplatte ausgeführt ist, ändert sich deren Temperatur während des Betriebs des Bildlesers mit dem Ergebnis, daß sich dessen Abmessungen infolge von thermischer Ausdehnung verändern. Eine Änderung in den Abmessungen der Grundplatte hat dann auch eine Änderung in dem Verhältnis des überdeckenden Teils eines Vorlagenbildes zur Folge, welches der Schnittstelle von benachbarten CCD-Einheiten entspricht, und wird durch die CCD-Einheiten in einem Überdeckungsverhältnis gelesen, was dann wieder zu ungenauen Bildleseoperationen führt. Daher muß in einem Bildleser mit einer Anzahl CCD-Einheiten, die in einer entsprechenden Anordnung auf einer Grundplatte angeordnet sind, die Lagebeziehung, d. h. der Abstand zwischen den auf der Grundplatte angebrachten CCD-Einheiten und den durch diese Einheiten gelesenen Daten ausgeglichen werden, wenn sich die Abmessungen der Grundplatte durch Wärmeausdehnung ändern.
Gemäß der Erfindung soll daher eine Einrichtung zum digitalen Lesen eines Bildes bzw. ein Bildleser geschaffen werden, welche(r) mit hoher Genauigkeit betreibbar ist, indem der Abstand zwischen benachbarten Leseeinrichtungen infolge von Temperaturänderungen auf einen vernachlässigbaren Grad unterdrückt wird. Ferner soll gemäß der Erfindung ein Bildleser geschaffen werden, bei welchem verhindert ist, daß Daten an einer Schnittstelle von benachbarten Leseeinrichtungen verlorengehen, selbst wenn sich der Abstand zwischen den Leseeinrichtungen infolge einer Temperaturänderung verändert.
Gemäß der Erfindung ist dies bei einer Einrichtung zum digitalen Lesen eines Bildes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Durch die Erfindung ist somit ein insgesamt verbesserter Bildleser geschaffen, bei welchem eine Anzahl CCD-Einheiten verwendet sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist durch die Erfindung somit ein Einrichtung zum digitalen Lesen eines Bildes auf einer Vorlage mit mindestens 2 CCD-Einheiten geschaffen, welche in einer Reihe angeordnet sind, um gemeinsam einen Überdeckungsbereich des Bildes zu lesen, welcher einer Schnittstelle der CCD-Einheiten entspricht; hierbei weist die erfindungsgemäße Einrichtung eine erste und eine zweite CCD-Einheit mit jeweils einer vorbestimmten Anzahl CCD-Elementen, eine Grundplatte, welche die erste und zweite CCD-Einheit fest trägt, welcher in einer Reihe angeordnet sind, einen an der Grundplatte angebrachten Temperaturfühler zum Fühlen der Temperatur der Grundplatte und eine Betriebssteuereinheit auf, um eine Expansion und eine Kontraktion der Grundplatte entsprechend einer Temperatur der Grundplatte zu berechnen, welche mittels des Temperaturfühlers gefühlt worden ist, und um Bildelementdaten, welche mittels der CCD-Einheiten gelesen worden sind, in der Weise zu verarbeiten, daß entsprechend der Expansion und der Kontraktion Daten, welche von den Leseelementen einer der beiden CCD-Einheiten abgegeben worden sind, welche gemeinsam den überdeckenden Teil des Bildes gelesen haben, gelöscht werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen.
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines herkömmlichen Bildlesers mit einer Anzahl CCD- Einheiten;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Grundausführung des Bildlesers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 und 4 eine zweite Ausführungsform der Erfindung in Draufsicht bzw. in Form eines Teils einer vergrößerten Schnittansicht;
Fig. 5 im Schnitt eine schematische Seitenansicht einer Grundausführung einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6A und 6B vergrößerte Ansichten von zwei verschiedenen Zuständen eines Überdeckungsbereichs eines Vorlagenbildes, welches mittels der beiden benachbarten CCD-Einheiten zu lesen ist;
Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Betriebssteuersystems gemäß einer Ausführungsform der Fig. 5, und
Fig. 8 einen Graph, in welchem eine Beziehung zwischen einem Temperaturanstieg und der Anzahl abgewichener Bildelemente dargestellt ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird zuerst kurz ein herkömmlicher Bildleser anhand von Fig. 1 beschrieben. Der herkömmliche Bildleser 10 weist eine Auflageplatte 12, auf welcher eine Vorlage 14 liegt, eine Lampe 16, um die Vorlage 14 mittels Schlitzbelichtung zu beleuchten, drei CCD-Einheiten 18 a bis 18 c, die in einer Reihe auf einer Grundplatte 20 angebracht sind, Linsenanordnungen 22 a bis 22 c, um Bilder auf den CCD-Einheiten 18 a bis 18 c scharf einzustellen, und seitliche Platten 24 a und 24 b auf, welche vorgesehen sind, um die Auflagenplatte 12, die Lampe 16 und die Grundplatte 20 sowie andere Teile zu tragen und zu halten.
In Fig. 1 soll die Vorlage 14 auf der Platte 12 eine Größe A0 haben, deren Breite l 0 841 mm (13 456 Bildelemente) beträgt, und soll CCD-Einheiten 18 a bis 18 c mit jeweils 5000 Elementen aufweisen, die nacheinander in Abständen l 1 von 280 mm angeordnet sind. Um zu verhindern, daß von einem Vorlagenbild an einem Schnittstellenbereich von jeweils benachbarten CCD-Einheiten etwa verlorengeht, muß ein Bildteil der Vorlage 14, welcher gemeinsam von den benachbarten CCD-Einheiten 18 a und 18 b oder 18 b und 18 c zu lesen ist, d. h. ein Überdeckungsbereich mit einer Abmessung Δ l vorgesehen sein, was 130 Bildelementen entspricht. Die sich überdeckenden 130 Bildelemente werden mittels der CCD-Einheiten 18 a, 18 b und 18 c gelesen, damit so dann sich überdeckende Bildsignaldaten geliefert werden. In diesem Fall werden dann die Daten, welche von einer der CCD-Einheiten 18 a und 18 b, welche von einer der CCD-Einheiten 18 b und 18 c abgegeben werden, gelöscht, wodurch dann Bildsignaldaten geliefert werden, welche dann insgesamt fortlaufend sind.
Wenn nunmehr die Abstände der lichtempfindlichen Elemente jeder CCD-Einheit 7 Mikron beträgt, und wenn die Bildelementdichte zum Lesen einer Vorlage 16 Bildelemente pro Millimeter ist, dann wird die Abbildungsvergrößerung m eines Vorlagenbildes in jeder CCD-Einheit ausgedrückt als m = b/a, wobei a der Abstand zwischen der Vorlage und der Linsenanordnung und b der Abstand zwischen der Linse und der CCD- Einheit ist, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Insbesondere ist dann die Vergrößerung m annähernd 1/8, 926.
Wenn die Grundplatte 20 durch eine ebene Stahlplatte gebildet ist, ist deren Wärmeausdehnungskoeffizient annähernd 11 × 10-6. Wenn nunmehr die Temperaturänderung an dem Bildleser 10 20°C ist, dann ändern sich die Abmessungen der Abstände l 1 = 280 mm der CCD-Einheiten 18 a bis 18 c um 280 × 20 × 11 × 10-6 = 0,062 mm. Dies entspricht dann ungefähr 9 lichtempfindlichen Elementen der CCD-Einheiten 18 a bis 18 c und in Form von Abmessungen auf der Vorlage 14 0,062 × 8,926 = 0,553 mm. Solche Temperaturänderungen werden teilweise durch Änderungen in der Umgebungstemperatur und teilweise durch Temperaturanstiege in der Einrichtung 10 selbst infolge einer Aktivierung einer Energiequelle, einer Lampe usw. hervorgerufen. Obwohl in einem solchen Fall die Anzahl Elemente, die einander überdecken jedesmal in Abhängigkeit von dem Betriebstemperaturbedingungen ausgewählt werden können, ist ein solches Vorgehen vom Standpunkt des Betriebswirkungsgrades unerwünscht. Angesichts dieser Tatsache wird dann der Überdeckungswert üblicherweise als ein Wert festgelegt, welcher einer Normtemperatur zugeordnet ist.
Jedoch besteht dann die Schwierigkeit bei einem festgelegten Überdeckungswert darin, daß, wenn die Abstände der CCD-Einheiten 18 a bis 18 c beispielsweise um 0,062 mm länger werden, an jeder Schnittstelle auf der Vorlage 14 Bilddaten auf einer Länge von 0,553 mm verloren gehen; Wenn dagegen die Abstände kürzer werden, werden sich überlappende Bilddaten in dem Schnittstellenbereich erzeugt. Bei einem festgelegten Überdeckungswert ist es folglich nicht möglich, Temperaturveränderungen vollständig auszugleichen und somit Bilder mit der geforderten Genauigkeit zu lesen.
Obwohl die Grundplatte 20 aus einem Material, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient klein ist, wie z. B. Invar hergestellt werden kann, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient 1,2 × 10-6 beträgt, kann bei einem solchen Material die erforderliche Genauigkeit nicht erreicht werden, und darüber hinaus erhöhen sich die Erstellungskosten. Eine weitere bekannte Maßnahme, um die Abmessungen bezüglich der Temperatur auszugleichen ist ein Aufbau, welcher mit einem Uhrpendel versehen ist. Es ist jedoch schwierig, einen solchen Aufbau bei einer CCD-Halterungseinrichtung anzuwenden, bei welcher eine beträchtliche Genauigkeit gefordert wird.
Auf jeden Fall ist es in der Praxis vorteilhaft, daß die Dimensionensänderungen der Grundplatte 20 infolge von Temperaturänderungen auf weniger als den halben Bildelementabstand der CCD-Einheiten 18 a bis 18 c unterdrückt werden können. Auch müssen die CCD-Einheiten 18 a bis 18 c und die ihnen zugeordneten Linsenanordnungen 22 a bis 22 b als eine Einheit auf der Grundplatte 20 angebracht sein, um sie so in einer vorherbestimmten Lagebeziehung zu halten.
In Fig. 2 ist ein in seiner Gesamtheit mit 30 bezeichneter Bildleser gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Bildleser 30 weist zwei CCD-Einheiten 32 und 34 auf. Insbesondere die CCD-Einheit 32, welche als eine Bezugsleseeinrichtung dient, ist an einer vorherbestimmten Stelle auf einer Grundplatte 36 angebracht, welche mit einem Ende an einem der beiden Seitenplatten 38 a und 38 b befestigt ist. Die andere CCD-Einheit 34 ist nicht unmittelbar an der Grundplatte 36 angebracht, d. h. sie ist auf einer Tragplatte 40 gehaltert. Obwohl das eine Ende der Tragplatte 40, welches auf der der CCD-Einheit 32 abgewandten Seite liegt, mittels einer Schraube 42 an der Grundplatte 36 befestigt ist, ist das andere Ende der Platte 40 freigelassen, obwohl es durch ein Führungsteil 44 gestützt ist. Die CCD-Einheit 34 ist nahe bei dem freien Ende der Platte 40 angeordnet. Die Grundplatte 36 hat einen Wärmeausdehnungskoeffizient α 1 von 11 × 10-6 und ist beispielsweise aus einer ebenen Stahlplatte hergestellt. Die Tragplatte 40 dagegen ist aus einem Material hergestellt, das sich hinsichtlich des Wärmeausdehnungskoeffizienten von der Grundplatte 36 unterscheidet. In der speziellen Ausführungsform ist die Platte 40 aus einer Aluminiumlegierung hergestellt, deren Wärmeausdehnungskoeffizient α 2 bei 23 × 10-6 liegt.
Nachstehend werden nun die Einbauabmessungen u. ä. der CCD- Einheiten 32 und 34 beschrieben. Wenn die Anbringungsstellen der CCD-Einheiten 32 P 0 und die der CCD-Einheit 34 P 1 ist, dann ist die Stelle, an welcher die Elementtragplatte 40 an der Grundplatte 36 mittels der Schraube 42 befestigt ist, P 2 und der erforderliche Abstand zwischen den Stellen P 0 und P 1 ist L 0 und beträgt 280 mm. In dieser speziellen Ausführungsform ist das Verhältnis eines Abstandes L 1 zwischen den Stellen P 2 und P 0 zu einem Abstand L 2 zwischen den Stellen P 2 und P 1, d. h. L 1/L 2, so gewählt, daß er umgekehrt proportional zu dem Verhältnis des Wärmeausdehnungskoeffizienten α 2 der Grundplatte 36 zu dem Koeffizienten α 1 der Tragplatte 40 ist, d. h. L 1/L 2 = α 2/α 1. Wenn bei dieser Ausführung die Abstände oder Längen L 1 und L 2 bei einer Temperatur t sich in L′ 1 bzw. L′ 2 ändern, bleibt der Abstand L 0 zwischen den CCD-Einheiten 32 und 34 unverändert. Das heißt, grundsätzlich läßt sich der Abstand L 0 ausdrücken als
L 0 = L 1 - L 2
Bei der Temperatur t gelten die Gleichungen
L′ 1 = L 1 (1 + α 1·t)
L′ 2 = L 2 (1 + α 2·t)
Daher wird die Länge L′ 0 erzeugt durch
L′ 0 = L′ 1 - L′ 2
⊹ ≡ ∲‴ ⇆≡ ∲‴ ∳‴ ⇆ ∳‴ ≡ ∲‴α1·t) - L 2(1 + α 2·t)
⊹ ≡ ∲‴ ⇆≡ ∲‴ ∳‴ ⇆ ∳‴ - L 2) + (L 1· α 1 - L 2·α 2)t
Infolge der vorher festgelegten Dimensionsbeziehung L 1/L 2 = α 2/α 1 wird der Ausdruck (L 1·α 1 - L 2·α 2) auf welchen die Temperatur bezogen ist null und folglich gilt:
L′ 0 = L′ 1 - L′ 2
⊹ ≡ ∲‴ ⇆≡ ∲‴ ∳‴ ⇆ ∳‴ - L 2 = L 0
Bezüglich der speziellen Werte L 1 und L 2 gilt, da
L 1 = L 0 + L 2 = 280 + L 2 ist: L 2 ist 256,7 mm lang und L 1 ist 536,7 mm lang.
In Fig. 3 und 4 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei dieselben oder ähnliche Elemente wie die in Fig. 2 dargestellten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Der Bildleser 50 weist drei CCD-Einheiten 32, 34 a und 34 b auf. Insbesondere die CCD-Einheiten 34 a und 34 b sind in einer Reihe angeordnet, wobei dazwischen die CCD- Einheit 32 vorgesehen ist, welche als Bezugseinheit dient. Die Bezugs-CCD-Einheit 32 ist in der Mittel P 0 der Grundplatte 32 gehaltert (Fig. 4). Zwei unabhängige Tragplatten 40 a und 40 b sind in entsprechender Weise angeordnet, so daß die CCD-Einheit 32 dazwischen gehaltert ist. Ein Ende der Platte 40 a ist mittels einer Schraube 42 a und einer Mutter 44 a an der Grundplatte 36 befestigt, um so einen Verbindungspunkt P 2 festzulegen. Ferner ist ein Ende der Platte 40 b an der Grundplatte 36 mittels einer Schraube 42 b und einer Schraubmutter 44 b befestigt, um einen weiteren Verbindungspunkt P 2 festzulegen. Die CCD-Einheit 34 a ist an dem anderen oder freien Ende der Platte 40 a und die CCD-Einheit 40 b ist an dem anderen oder freien Ende der Platte 40 b gehaltert. Die Abstände L 0, L 1 und L 2 und andere Abmessungen sind genau so gewählt wie in der Ausführungsform der Fig. 2 Schrauben 46 a und 46 b sind in die freien Enden der Platten 40 a bzw. 40 b geschraubt, wobei die freien Enden der Schrauben 40 a und 40 b auf der Grundplatte 36 aufsitzen. Die Schrauben 46 a und 46 b werden verwendet, um den parallelen Verlauf sowie die Höhe der zugeordneten Platten 40 a und 40 b bezüglich der Grundplatte 36 einzustellen. Exzentrische Führungsstäbe 48 a und 48 b sind außerhalb der freien Enden der Platten 40 a bzw. 40 b angeordnet, um die CCD-Einheiten 34 a und 34 b bezüglich der CCD- Einheit 32 auszurichten. Ferner sind Federn 49 a und 49 b jeweils an den freien Enden der Platten 40 a und 40 b so befestigt, daß sie die zugeordneten Platten 40 a und 40 b nach außen gegen die Führungsstäbe 48 a und 48 b ständig vorspannen. Wie in Fig. 4 dargestellt, verläuft jede der Federn 39 a und 49 b etwas nach unten, um noch eine weitere Funktion zu erfüllen, nämlich das untere Ende der Einstellschrauben 46 a oder 46 b in Anlage an der Grundplatte 46 zu halten und um dadurch zu verhindern, daß das freie Ende der Platte 40 a oder 40 b hochsteht. Unterlagen 52, 54 a und 54 b, die zur Korrektur einer Fehlausrichtung verwendet werden, sind den CCD-Einheiten 32, 34 a bzw. 34 b zugeordnet.
Bei der Ausführungsform der Fig. 3 und 4, welche auf dem in Fig. 2 dargestellten Grundgedanken basiert, ist verhindert, daß der Abstand L 0 zwischen jeder der CCD-Einheiten 34 a und 34 b und der CCD-Einheit 32 durch Temperatur beeinflußt wird, so daß der Bildleser 80 Bilder unter Bedingungen lesen kann, welche anfangs eingestellt werden.
Wie bereits dargestellt und beschrieben, werden bei den ersten beiden Ausführungsformen gemäß der Erfindung eine Grundplatte, auf welcher eine Bezugsleseeinrichtung gehaltert ist, und eine Tragplatte verwendet, welche einen bezüglich der Grundplatte unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat. Die Tragplatte ist mit einem Ende an der Grundplatte befestigt und an ihrem anderen oder freien Ende mit einer weiteren Leseeinrichtung versehen. Verschiedene Abmessungen sind basierend auf dem Verhältnis des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Grundplatte und der Trägerplatte gebildet. Bei einer Temperaturänderung werden bei einer solchen Ausführung Temperaturfaktoren infolge des Unterschieds im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Grundplatte und der Trägerplatte annulliert, wodurch es zu einer minimalen Änderung in dem Abstand zwischen den Leseeinrichtungen kommt. Hierdurch wird ein Bildlesen ohne ein Überdecken oder ohne einen Bildverlust gefördert, wozu es sonst an der Schnittstelle von benachbarten Leseeinrichtungen gekommen ist.
Anhand von Fig. 5 bis 8 wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Obwohl der Bildleser 60 bei dieser Ausführungsform im wesentlichen der Ausführungsform der Fig. 1 ähnlich ist, sollen, um die Beschreibung zu vereinfachen, die beiden CCD-Einheiten 18 a und 18 b auf einer Linie auf der Grundplatte 20 angeordnet sein, wie in Fig. 5 dargestellt ist. In Fig. 5 sind gleiche oder ähnliche Elemente wie diejenigen, welche in Fig. 1 dargestellt sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ein Überdeckungsbereich, dessen Länge Δ l ist, ist auf denjenigen Bereich der Vorlage 14 festgelegt, welche mittels der CCD-Einheiten 18 a und 18 b gelesen wird. In dieser speziellen Ausführungsform hat jede der CCD-Einheiten 18 a und 18 b 5000 Elemente. Wie in Fig. 6A dargestellt, überdecken bei einer Temperatur von 0°C, welche die Bezugstemperatur ist, die CCD-Einheiten 18 a und 18 b einander um 50 Bildelemente. Insbesondere die Elemente Nr. 4950 bis 5000 der CCD-Einheit 18 a und Elemente Nr. 1 bis 50 der CCD-Einheit 18 b überdecken einander.
Wie in Fig. 5 dargestellt, ist ein Thermistor 62 an der Grundplatte 20 angebracht, um als ein Temperaturfühler zu dienen, welcher empfindlich auf die Temperatur der Grundplatte 20 anspricht. Wie in Fig. 7 dargestellt, bildet der Thermistor 62 zusammen mit drei Widerständen 64, 66 und 68 eine Brückenschaltung 70. Der Ausgang des Thermistors 62 wird über einen Operationsverstärker (OP AMP) 72 zu einem Analog-Digital-(AD)Umsetzer geleitet. Eine Kennlinie des Thermistors 62 dieser speziellen Ausführungsform, wobei die Temperatur (°C) bezüglich der Ausgangsspannung V 0(V) aufgetragen ist, ist in der nachstehenden Tabelle aufgeführt.
Der AD/Umsetzer 64 ist vorgesehen, um digitale Ausgangssignale beispielsweise von den Elementen 50 bis 0 entsprechend den Ausgangswerten des Thermistors 62 zu erzeugen, welche Temperaturen der Grundplatte 20 von beispielsweise 0°C bis 100°C darstellen.
Die Ausgänge der CCD-Einheiten 18 a und 18 b sind mit Verstärkern 76 und 78 verbunden, welche ihrerseits mit AD/Umsetzern 80 bis 82 verbunden sind, wodurch Bilddaten, welche mittels der CCD-Einheiten 18 a und 18 ausgelesen worden sind, in digitale Signale umgesetzt werden. Die Ausgänge der AD-Umsetzer 80 und 82 werden mit einem vorherbestimmten Wert (einem einzigen Schwellenwert im Falle von Zeichendaten und mit sogenannten Zitterdaten im Falle von Bildern oder Aufnahmen) verglichen, welche von einer Zentraleinheit (CPU) 64 dieser zugeführt werden. Die sich ergebenden Ausgangssignale mit zwei Pegeln der Vergleicher 66 und 88 werden an Schiebespeicher 90 bzw. 92 angelegt.
Die Zentraleinheit (CPU) spielt die Rolle einer Betriebssteuereinrichtung, mit welcher ein Festwertspeicher (ROM) 94 und ein Randomspeicher (RAM) 96 verbunden sind. Während die Grundplatte 20 zusammen mit den darauf angebrachten CCD-Einheiten 18 a und 18 b infolge von Temperaturänderungen expandiert und kontrahiert, um den Abstand zwischen den CCD-Einheiten 18 a und 18 b zu ändern, wird eine Kompensationstabelle, welche den Temperaturdaten zugeordnet ist, in dem Randomspeicher (ROM) 94 gespeichert. Wie in Fig. 8 dargestellt, weist die Kompensationstabelle einen Graphen auf, welcher eine Beziehung zwischen den Temperaturen der Grundplatte und der Anzahl der abgewichenen Bildelemente in dem Überdeckungsbereich der CCD-Einheiten 18 a und 18 b darstellt.
Wenn die Temperatur der Grundplatte 20 0°C ist, überdecken die CCD-Einheiten 18 a und 18 b einander um 50 Bildelemente in dem Überlappungsbereich, wie in Fig. 6A dargestellt ist. In diesem Zustand werden die Bildelementdaten, welche mittels der Elemente der Elemente der CCD-Einheit 18 a bis zu dem Element Nr. 4975 gelesen worden sind, als wirksame Bildelementdaten betrachtet, und die Bildelementdaten, welche mittels der Elemente Nr. 26 fortschreitend der CCD-Einheit 18 b gelesen werden, werden so betrachtet, wie sie sind. Hierdurch ist ein Verlust und eine Überdeckung von Bilddaten in dem Schnittstellenbereich der CCD-Einheiten 18 a und 18 b ausgeschaltet.
Der Thermistor 62 soll nunmehr gefühlt haben, daß die Grundplatte 20 auf einer Temperatur 20°C liegt. Dementsprechend nimmt die Zentraleinheit (CPU) 64 Bezug auf die in dem Randomspeicher (ROM) 94 gespeicherte Kompensationstabelle, um zu sehen, daß auf dem Graphen der Fig. 8 eine Abweichung von 9 Bildelementen bei der Temperatur von 20°C eingetreten ist. Fig. 6B zeigt diesen Zustand, wobei infolge der Abweichung von neun Bildelementen, nämlich der Elemente Nr. 4960 bis 5000 der CCD-Einheit 18 a diese sich mit Elementen Nr. 1 bis 41 der CCD-Einheit 18 b überdecken. Durch das Feststellen einer Expansion um 9 Bildelemente ändert dann die Zentraleinheit (CPU) 84 die Positionen, welche Bildelemente als wirksam festzusetzen sind. Insbesondere unter dieser Voraussetzung sollten die Bildelementdaten bis zu denjenigen in dem Element Nr. 4975 der CCD-Einheit 18 b und diejenigen in dem Element Nr. 26 fortlaufend der CCD-Einheit 18 b als wirksame Bildelementdaten verarbeitet werden, wie es der Fall ist bei der 0°C-Bedingung, da sonst 9 Bildelemente eines Bildes zwischen den CCD-Einheiten 18 a und 18 b verlorengehen würden.
Da in dieser Ausführungsform die Zentraleinheit (CPU) 84 entscheidet, daß eine Expansion um 9 Bildelemente vorgekommen ist, werden die 9 Bildelemente in vier und fünf Bildelemente unterteilt (bzw. halbiert, wenn die Zahl gradzahlig ist), so daß die Bildelementedaten, die mittels der Elemente der CCD-Einheit 18 a bis zu dem Element Nr. 4979 gelesen worden sind, und die Bildelementdaten, welche mittels der Elemente Nr. 21 fortlaufend der CCD-Einheit 18 b gelesen worden sind, als wirksame Bildelementdaten verarbeitet. Derartige Positionsänderungsdaten werden aus der Kompensationstabelle des Randomspeichers (ROM) 94 unter der Steuerung der Zentraleinheit (CPU) 84 ausgewählt und dann an die Scheibespeicher 90 und 92 angelegt, wodurch die ersten und die letzten auszulesenden Adressen gebildet sind.
Auf die vorstehend beschriebene Weise werden die Positionen in dem Überdeckungsteil der Bildelementdaten, wenn sie durch die CCD-Einheiten 18 a und 18 b gelesen sind, wobei die Daten als wirksame Bildelementdaten zu verarbeiten sind, entsprechend einer Temperatur der Grundplatte 20 geändert. Daher ist trotz einer Verschiebung in der Lage der Grundplatte 20 und der dadurch bedingten Verschiebungen der CCD-Einheiten 18 a und 18 b eine genaue Leseverarbeitung ohne einen Verlust oder eine Überdeckung von Daten an dem Schnittstellenbereich der CCD-Einheiten 18 a und 18 b durch Verarbeiten von ausgelesenen Bildelementdaten sichergestellt.
Wie vorstehend beschrieben, wird bei der dritten Ausführungsform der Erfindung ein Temperaturfühler, der bezüglich Temperaturen einer Grundplatte empfindlich ist, auf welchen Leseelemente angebracht sind, und eine Operationssteuereinrichtung verwendet, welche entsprechend einem Ausgangssignal des Temperaturfühlers eine Expansion oder eine Kontraktion berechnet, um Bildelementpositionen, an welchen Bildelementdaten zu verarbeiten sind, als wirksame Bildelementdaten in einem Überdeckungsteil von Leseeinrichtungen zu ändern. Hierdurch ergibt sich der gewaltige Vorteil, daß, selbst wenn der Abstand zwischen den Leseelementen durch Temperaturänderungen beeinflußt wird, eine genaue Bildleseverarbeitung ohne einen Verlust oder eine Überlappung von Daten in einem Schnittstellenbereich der Leseeinrichtungen erreichbar ist.

Claims (11)

1. Einrichtung zum digitalen Lesen eines Bildes auf einer Vorlage mit Hilfe einer Anzahl Leseeinrichtungen, welche auf einer Linie angeordnet sind, gekennzeichnet durch
eine erste Leseeinrichtung (32), welche in einer Bezugslage angeordnet ist;
eine Grundplatte (36), welche die erste Leseeinrichtung (32) fest in der Bezugslage trägt;
eine Tragplatte (40; 40 a), welche ein Ende, welches fest mit der Grundplatte (36) verbunden ist, an einer Verbindungsstelle auf der Grundplatte aufweist, und deren anderes Ende ein freies Ende ist, wobei die Tragplatte (40; 40 a) einen Wärmeausdehnungskoeffizienten (α 2) hat, welcher von dem Koeffizienten (α 1) der Grundplatte (36) verschieden ist, und
eine zweite Leseeinrichtung (34; 34 a), die an einer Stelle auf der Tragplatte (40) nahe dem freien Ende befestigt ist, wobei ein Verhältnis (L 1/L 2) eines Abstandes (L 1) zwischen der Verbindungsstelle an der Grundplatte (36) und der ersten Leseeinrichtung (32) zu einem Abstand (L 2) zwischen der Verbindungsstelle und der zweiten Leseeinrichtung (34; 34 a) umgekehrt proportional zu einem Verhältnis (α 1/α 2) des Wärmeausdehnungskoeffizienten (α 1) der Grundplatte (36) und dem Koeffizienten (α 2) der Tragplatte (40) ist, d. h. L 1/L 2 = α 2/α 1).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leseeinrichtungen (32, 34; 34 a) ladungsgekoppelte Einrichtungen (CCD-Einheiten) aufweisen.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Führungsteile (44; 46 a, 46 b; 48 a, 48 b) zum Führen des freien Endes der Tragplatte (40).
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (36) ein ebenes, strukturiertes Stahlblech mit einem Reibungskoeffizienten (α 1) von 11 × 10-6 aufweist, und daß die Tragplatte (40) ein Aluminiumlegierungsblech mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten (α 2) von 23 × 10-6 aufweist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine zweite Tragplatte (40 b), von welcher ein Ende, welches fest mit der Grundplatte (36) verbunden ist, an einer zweiten Verbindungsstelle an der Grundplatte (36) vorgesehen ist, und deren anderes Ende ein freies Ende ist, wobei die zweite Grundplatte (40 b) einen Wärmeausdehnungskoeffizienten (α 3) hat, der verschieden ist von dem Koeffizienten (α 1) der Grundplatte (36), und
eine dritte Leseeinrichtung (34 b), welche in einer Linie mit der ersten und zweiten Leseeinrichtung (32; 34 a) angeordnet ist und in der Nähe der zweiten Tragplatte (40 b) gehaltert ist,
wobei ein Verhältnis (L 3/L 4) eines Abstandes (L 3) zwischen der zweiten Verbindungsstelle und der zweiten Leseeinrichtung (34 a) zu einem Abstand (L 4) zwischen der zweiten Verbindungsstelle und der dritten Leseeinrichtung (34 b) umgekehrt proportional zu einem Verhältnis (α 3/α 1) des Wärmeausdehnungskoeffizienten (α 1) der Grundplatte (36) zu dem Koeffizienten (α 3) der zweiten Tragplatte (40 b) ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Leseeinrichtung (34 b) eine CCD-Einheit aufweist.
7. Einrichtung zum digitalen Lesen eines Bildes auf einer Vorlage mit mindestens zwei CCD-Einheiten, welche in einer Linie angeordnet sind, um gemeinsam einen sich überdeckenden Teil des Bildes zu lesen, welcher einer Schnittstelle der CCD-Einheiten entspricht, gekennzeichnet durch
eine erste und zweite CCD-Einheit (18 a, 18 b), die jeweils eine vorherbestimmte Anzahl von CCD-Elementen haben; eine Grundplatte (30), welche die ersten und zweiten CCD-Einheiten (18 a, 18 b) fest trägt, welche in einer Reihe bzw. Zeile angeordnet sind;
einen an der Grundplatte (20) angebrachten Temperaturfühler (62) zum Fühlen der Temperaturen der Grundplatte (20) und eine Operationssteuereinrichtung (84, 94, 96) zum Berechnen einer Expansion und einer Kontraktion der Grundplatte (20) entsprechend einer Temperatur der Grundplatte (20), welche mittels des Temperaturfühlers (62) gefühlt worden ist, und zum Verarbeiten von Bildelementdaten, welche mittels der CCD-Einheiten (18 a, 18 b) gelesen worden sind, so daß entsprechend der Expansion und Kontraktion Daten, welche von den Leseelementen einer der ersten und zweiten CCD-Einheiten (18 a, 18 b) abgegeben worden sind, welche gemeinsam den Überdeckungsteil des Bildes gelesen haben, gelöscht werden.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede der ersten und zweiten CCD-Einheiten (18 a, 18 b) 5000 CCD-Elemente aufweist.
9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler einen Thermistor (62) aufweist.
10. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationssteuereinrichtung einen Randomspeicher (ROM 94) zum Speichern einer Kompensationstabelle, welche Abweichungen einer Anzahl der Leseelemente der ersten und zweiten CCD-Einrichtungen (18 a, 18 b) infolge von Änderungen in der Temperatur der Grundplatte (20) darstellt und
eine Zentraleinheit (CPU 84) aufweist, um eine Abweichung der Anzahl der Leseelemente durch Bezugnahme auf die in dem Randomspeicher (ROM 94) gespeicherte Kompensationstabelle zu berechnen.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Schiebespeicher (90, 92) um basierend auf dem Berechnungsergebnis von der Zentraleinheit (CPU 84) eine erste und eine letzte Leseadresse festzusetzen, welche von der ersten und der zweiten CCD-Einheit (18 a, 18 b) durchgeführt wird.
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