DE4331873A1 - Mehrbildkamera - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrbildkamera für die Abtastung flacher Objekte mit einem optischen Sensor, einem Beleuch­ tungssystem zur Beleuchtung des flachen Objekts, einem Abbil­ dungssystem zur Projektion des Bildes des flachen Objekts auf den Sensor und Transportmitteln zum Transport des flachen Objekts während der Abtastung.

Kameras mit Sensorzeilen (z. B. in CCD Technik) werden beispielsweise bei Aufnahmen von Belegen oder Formularen in optischen Scannern verwendet. Diese Aufnahmen bilden dabei einerseits die Grundlage für maschinelles Lesen von Informa­ tionen, andererseits dienen sie Archivierungs- und Kontroll­ zwecken. Dabei ist von Bedeutung, daß Formularstrukturen, die als Hilfen beim Ausfüllen der Formulare dienen und für Kontroll- und Archivierungszwecke nützlich sind, beim automa­ tischen Lesen zu Problemen führen können. Daher ist es üblich die Formularstruktur in einer Blindfarbe zu drucken. Ver­ wendet man z. B. rot als Farbe der Formularstruktur, so werden bei roter Beleuchtung die roten Strukturen unter­ drückt. Bei grüner Beleuchtung werden sie dagegen hervorge­ hoben. Der Ausfülltext, der keine Blindfarbe sein darf, wird bei beiden Beleuchtungen dargestellt. Das Bild ohne sichtbare Belegstrukturen wird dann z. B. als Grundlage für maschinelles Lesen (OCR) herangezogen, während das Bild mit sichtbaren Belegstrukturen zu Kontroll- und Archivierungs­ zwecken verwendet werden kann. Zur Aufnahme solcher Bilder unter unterschiedlicher Beleuchtung werden Aufnahmesysteme mit mehreren Kameras eingesetzt, die jeweils den ver­ schiedenen Beleuchtungen zugeordnet sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer kompakten Kamera, die mehrere Aufnahmefunktionen, die bisher zwei oder mehr Kameras vorausgesetzt haben, zusammenfaßt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.

Bei der erfindungsgemäßen Kamera weist das Beleuchtungssystem n Lichtquellen mit voneinander verschiedener spektraler Abstrahlung auf. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das flache Objekt, z. B. ein Beleg, während der Abtastung wechselweise mit Lichtquellen verschiedener spektraler Abstrahlung beleuchtet und Beleuchtung und Ab­ tastung derart mit dem Transport des flachen Objekts synchro­ nisiert, daß Bilder mit jeweils verschiedener Beleuchtung er­ zeugt werden. Auf diese Weise werden bei einem Aufnahmevor­ gang mehrere Bilder mit jeweils unterschiedlicher Beleuchtung aufgenommen. Durch die unterschiedliche Beleuchtung lassen sich jeweils bestimmte Farben unterdrücken oder besonders sichtbar machen. Die Kombination verschiedener bisher getrennter Aufnahmefunktionen ermöglicht einen extrem kompakten Aufbau des Aufnahmesystems und seine Montage in einem Scanner ohne Justage.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein besonders kompakter Aufbau der Kamera erreicht durch Verwendung eines Selfoc Lens Arrays.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind erste und zweite Lichtquellen jeweils auf gegenüberlie­ genden Seiten des Empfangsstrahlenganges angeordnet. Diese Ausführungsform besitzt einen besonders einfachen Aufbau.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Beleuchtungssystem als Lichtquellen eine erste und zweite LED Zeile auf, auf der jeweils LED′s verschiedener Abstrahlwellenlängen wechselweise angeordnet sind. Damit wird eine homogene zweiseitige Beleuchtung mit jeweils gleicher Abstrahlwellenlänge erreicht.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen sowie der Beschreibung zu entnehmen.

Im einzelnen wird die Erfindung im folgenden anhand von Zeichnungen genauer erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kamera,

Fig. 2 zwei mögliche Beleuchtungssituationen,

Fig. 3 unterschiedliche LED Zeilen zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Kamera.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Kamera bezeichnet 1 eine lichtempfindliche CCD Zeile. Auf die CCD Zeile wird über das optische Abbildungssystem 2 ein Bild eines Belegs oder Formulars 3 projiziert. Hierzu erfolgt durch das Beleuchtungssystem 4 und 5 eine Ausleuchtung der flachen Objekte 3. Zur zeilenweisen Abtastung des gesamten flachen Objekts 3, wird das flache Objekt in weiter unten genauer dargestellter Weise in der Objektebene des optischen Abbildungssystems 2 durch Transportmittel 6 bewegt. Fremd­ lichteinflüsse werden durch ein Kameragehäuse 6a verhindert.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform in der Erfindung wird als Abbildungssystem ein Selfoc Lens Array und als Beleuchtungssystem LED Zeilen 4, 5 mit Stablinsen 4a, 5a eingesetzt. Selfoc Lens Arrays sind im Toshiba CCD Linear Image Sensor Data Book, Toshiba 1989 beschrieben.

Konventionelle Abbildungssysteme benutzen Objektive, jedes mit einer Brennweite von 50 bis 300 mm sowie Spiegel zur Veränderung der Richtung oder Verminderung des optischen Wegs. Gegenüber einem konventionellen Abbildungssystem vermindert ein Selfoc Lens Array die Gesamtlänge des optischen Weges von ca. 600 bis 1200 mm auf 50 mm und ersetzt verschiedene einstellbare Teile durch einen einzigen stationären Teil. Ein Selfoc Lens Array ermöglicht uniforme Auflösung und Lichtstärke über seine gesamte Länge, während konventionelle Objektive zum Rand hin Abbildungsfehler auf­ weisen. Vorzugsweise werden daher erste und zweite Licht­ quellen auf jeweils gegenüberliegenden Seiten eines Selfoc Lens Arrays angeordnet obwohl die Erfindung auch mit einem konventionellen Abbildungssystem realiserbar ist. Es kann sich bei den Lichtquellen um Leuchtstofflampen, Halogenlampen mit oder ohne optische Filter handeln oder um Laser oder LED′s mit geeigneten Abstrahlwellenlängen. Bei einer besonders einfachen Ausführungsform sind Lichtquellen mit z. B. einer Abstrahlung im Grünbereich auf der einen Seite des Selfoc Lens Arrays angeordnet, während Lichtquellen mit einer Abstrahlung im Rotbereich auf der gegenüberliegenden Seite der Selfoc Lens Array angeordnet sind.

In Fig. 2 ist die bei Beleuchtung mit Rot bzw. mit Grün auf­ tretende unterschiedliche Beleuchtung dargestellt. Da die im Rotbereich emitierenden Lichtquellen jeweils auf einer Seite des Selfoc Lens Arrays angeordnet sind, ergibt sich eine ein­ seitig schräge Beleuchtung des flachen Objekts mit Rot. Umge­ kehrt folgt eine einseitig schräge Beleuchtung mit Grün. Mit Rot bedruckte Bereiche des flachen Objekts werden bei roter Beleuchtung unterdrückt, bei grüner Beleuchtung dagegen her­ vorgehoben.

Bei Verwendung von LED Zeilen mit Abstrahlung z. B. im Rot­ bzw. Grünbereich ist es vorteilhaft die Zeilen links und rechts an einem Abtastspalt 7 anzuordnen. Für eine seitliche homogene Beleuchtung von rechts bzw. links ist es vorteilhaft monochrome, rein grüne bzw. rote LED Zeilen 8 zu verwenden, (Fig. 3). Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden LED′s, die in unterschiedlichen Wellenlängen emittieren, wechselweise auf einer Zeile 9 angeordnet. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel sind Rot bzw. Grün emittierende LED′s alternierend auf einer Zeile angeordnet. Bei einer solchen Anordnung auf gegenüberliegenden Seiten des Abtastspalts bzw. des Selfoc Lens Arrays erhält man eine zweiseitige Beleuchtung des Belegs mit Rot bzw. Grün. Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß auch Anordnungen mit drei oder mehr verschiedenen Wellenlängen emittierenden LED′s oder anderen Lichtquellen von der Erfindung umfaßt werden.

Der Transport der flachen Objekte in der Objektebene des Abbildungssystems erfolgt in an sich bekannter Weise durch ein System von Transport- und Andruckrollen. Um eine verzerrungsfreie Abbildung zu gewährleisten müssen Abtast­ geschwindigkeit und Transportgeschwindigkeit aufeinander abgestimmt werden. In Fig. 1 ist zur Vereinfachung lediglich eine Andruckrolle 6 dargestellt, die vorzugsweise von einem Schrittmotor angetrieben wird. Bei einer Kamera mit Rot- und Grünbeleuchtung (Zweibildaufnahme) wird wechselweise eine Zeile mit Rot- bzw. Grünbeleuchtung aufgenommen. Dabei erfolgt der Transport der aufzunehmenden Vorlage mit einem Vorschub pro Zeile der einer halben Bildpunktbreite ent­ spricht, so daß die Einzelbilder ein unverzerrtes Bild ergeben. Vorzugsweise ist auch eine kombinierte, z. B. Rot- Grün-Beleuchtung vorgesehen, um beliebig abgestufte Graubild­ daten zu erhalten. Im folgenden wird das an einem Ablauf­ beispiel illustriert:

• 1. Halbschritt, Beleuchtung Rot (100%), OCR Datenpfad
• 2. Halbschritt, Beleuchtung Grün (80%) und Rot (20%), Archivbild Datenpfad
• 3. Halbschritt, Beleuchtung Rot (100%), OCR Datenpfad
• 4. Halbschritt, Beleuchtung Grün (80%) und Rot (20%), Archivbild Datenpfad.

Für die Steuerung der Kamera wird durch ein Synchronisations­ signal die Zeilenfrequenz vorgegeben. Vorzugsweise besitzt die Kamera einen eigenen Oszillator und erzeugt alle internen Signale selbst. Die Synchronisation mit dem Transport und der flachen Objekte in der Bildebene erfolgt mit einem externen Synchronisationssignal, mit dem die Integrationszeit der Kamera gesteuert wird.

Das Beleuchtungssystem ist derart mit dem Transport der flachen Objekte synchronisiert, daß jeweils eine vorgegebene Anzahl von Bildern mit verschiedener Beleuchtung abgetastet werden. Darüberhinaus wird die Beleuchtungsstärke der optischen Beschaffenheit der jeweils abzutastenden Vorlagen angepaßt.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Kamera gegenüber dem z. B. auf einem Vorlagenglas fest­ liegenden Beleg bewegt.

Claims (8)

1. Mehrbildkamera für die Abtastung flacher Objekte mit einem optischen Sensor einem Beleuchtungssystem zur Beleuchtung des flachen Objekts, einem Abbildungssystem zur Projektion des Bildes des flachen Objekts auf den Sensor, Transportmitteln zum Transport des flachen Objekts während der Abtastung, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungssystem eine Mehrzahl von Licht­ quellen mit voneinander verschiedener spektraler Abstrahlung aufweist.

2. Mehrbildkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flache Objekt während der Abtastung wechselweise von je einer oder mehreren Lichtquellen beleuchtet wird und die Beleuchtung und Abtastung derartig synchroni­ siert mit dem Transport des flachen Objekts erfolgt, daß eine der Anzahl der verschiedenen Beleuchtungen entsprechende Anzahl von Bildern abgetastet wird.

3. Mehrbildkamera nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Abbildungssystem ein zwischen dem flachen Objekt und dem Sensor angeordneter Selfoc Lens Array vorgesehen ist.

4. Mehrbildkamera nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Beleuchtungssystem erste und zweite Lichtquellen aufweist, die jeweils auf gegenüber­ liegenden Seiten des Empfangsstrahlengangs angeordnet sind.

5. Mehrbildkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungssystem als Licht­ quellen eine erste und eine zweite LED Zeile mit voneinander verschiedenen Abstrahlwellenlängen aufweist.

6. Mehrbildkamera nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Beleuchtungssystem als Lichtquellen eine erste und eine zweite LED Zeile aufweist, auf der jeweils LED′s verschiedener Abstrahlwellenlängen wechsel­ weise angeordnet sind.

7. Mehrbildkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquellen Leuchtstofflampen oder Halogenlampen mit oder ohne optische Filter vorge­ sehen sind.

8. Mehrbildkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportmittel durch einen Schrittmotor angetrieben werden.