DE69421567T2

DE69421567T2 - Einrichtung und Verfahren für die Kompensation von Offset- und Verstärkungsdrift, die während einer Datenkommunikation auftritt

Info

Publication number: DE69421567T2
Application number: DE69421567T
Authority: DE
Inventors: Donald J. Gusmano; Frederick O. Hayes; Whynn V. Lovette; Robert J. Rossi
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1993-07-01
Filing date: 1994-07-01
Publication date: 2000-05-04
Anticipated expiration: 2014-07-02
Also published as: EP0862320B1; JP3737142B2; CA2125055A1; EP0862320A3; US5519441A; EP0632644A3; EP0632644A2; JPH0774953A; EP0862320A2; DE69428723T2; CA2125055C; BR9402608A; DE69421567D1; DE69428723D1; EP0632644B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Einrichtung zum Kompensieren des Offset- und des Verstärkungsdrifts, der in der Kommunikation von elektronischen Daten und insbesondere in der Kommunikation von Bilddaten in einer Bildverarbeitungsvorrichtung auftritt.
Ein bei der Kommunikation von elektronischen Daten und insbesondere von Bild- oder Videodaten auftretendes Problem ist der Offsetdrift und der Verstärkungsdrift. Der Offset- und der Verstärkungsdrift werden durch die Eigenschaften von individuellen Komponenten verursacht, die für die Verarbeitung oder Kommunikation der Bilddaten verantwortlich sind; d. h. ein als Puffer für die von einer ladungsgekoppelten Einrichtung (CCD) empfangenen Signale funktionierendes Verschiebungsregister kann einzigartige inhärente Offset- und Verstärkungseigenschaften aufweisen oder ein Scanner kann wegen der gegebenen Betriebsbedingungen wie etwa der Betriebstemperatur, der Lichttemperatur, der Alterung usw. zu einem Offset- und Verstärkungsdrift beitragen. Weiterhin kann der Offset- und der Verstärkungsdrift auf die individuellen Eigenschaften des Kanals zurückgeführt werden, der die Daten während des Verarbeitungszyklus von einer Komponente zur nächsten transportiert. Wenn der Offsetdrift oder der Verstärkungsdrift nicht entsprechend berücksichtigt wird, d. h. wenn das verarbeitete Signal nicht angepaßt wird, um dem Offset- oder den Verstärkungsdrift entgegenzuwirken, dann ist die Verarbeitung des Signals nicht genau, was bei einem Bildverarbeitungssystem dafür sorgen kann, daß das erzeugte Bild eine niedrigere Qualität aufweist.
In Systemen, welche Bildansichtseinrichtungen wie etwa ladungsgekoppelte Einrichtungen (CCDs) für die Ansicht durch das Rasterscannen eines Originals verwenden, umfaßt das durch die CCD erzeugte Ausgabesignal ein auf die inhärenten Betriebseigenschaften des CCDs zurückzuführendes Potential. Um das Bildausgabesignal des CCD auf einen wahren oder absoluten Wert zurückzusetzen, muß das im CCD erhaltene Potential, das als Offsetpotential oder -signal bezeichnet wird, aus dem Bildsignal entfernt werden. Wenn jedoch das entfernte Offsetsignal größer oder kleiner als das tatsächliche Offsetsignal ist, dann kann eine wahrnehmbare Aberration oder Verzerrung im Bildausgabesignal erzeugt werden. Da die Betriebseigenschaften eines CCDs häufig stark zwischen verschiedenen CCDs variieren und auch über die Zeit bei demselben CCD für verschiedene Integrationsraten variieren können, ist die genaue Bestimmung des zu entfernenden Offsetsignals häufig schwierig. Das Problem ist in Systemen, in denen mehrere CCDs verwendet werden, noch größer.
Betriebssysteme, welche die oben genannten Bildansichtseinrichtungen verwenden, sind für eine fixe Bildsignalverstärkung ausgerichtet. Da jedoch die Betriebseigenschaften eines einzelnen CCD in einer Abbildungseinrichtung variieren können, kann die Signalverstärkung zwischen verschiedenen CCDs oder sogar bei ein und derselben CCD variieren. Wenn also ein System für eine besondere CCD optimiert ist, die mit einer bestimmten Geschwindigkeit betrieben wird, dann muß das System neu ausgerichtet oder neu kalibriert werden, um einer Änderung in der Verstärkung angepaßt zu werden, die auf die Betriebseigenschaften der CCD oder darauf zurückzuführen ist, daß die CCD durch eine andere ausgetauscht wird.
Um diese Probleme zu berücksichtigen, führen typische Bildverarbeitungssysteme oder Bildscannsysteme nach jeweils einer vorbestimmten Anzahl von Scanns eine Kalibrierung des Bildsensors durch. In den meisten Fällen ist die vorbestimmte Anzahl von Scanns kleiner als zehn, wobei aber viele Systeme den Bildsensor vor jedem Scann kalibrieren. Obwohl diese Systeme das Problem des Offset- und des Verstärkungsdrifts berücksichtigen, kompensieren die in diesen Systemen verwendeten Kompensationstechniken die integralen Änderungen in den Offset- oder Verstärkungseigenschaften nicht vollständig und können nicht einfach auf Systeme angewendet werden, welche Daten mit hoher Geschwindigkeit verarbeiten müssen, wie etwa auf eine Bildverarbeitungsvorrichtung mit konstanter Transportgeschwindigkeit.
Ein anderes mit der Korrektur des Offset- und des Verstärkungsdrifts verbundenes Problem besteht in der Erstellung von Bezugswerten durch die Kalibrierung. Bei einer typischen Scannkonfiguration mit einer Auflagefläche ist die Kalibrierung kein wesentliches Problem, weil der Wagen das Kalibrierungsziel vor dem Sannen jedes einzelnen Dokuments scannen kann. Bei einem System mit konstanter Transportgeschwindigkeit jedoch ist der Wagen stationär vorgesehen, so daß es praktisch unmöglich ist, ein Kalibrierungsziel vor jedem einzelnen Scannen eines Dokuments zu scannen. Bei einem System mit konstanter Transportgeschwindigkeit ist es deshalb erforderlich, ein Kalibrierungssystem vorzusehen, bei dem eine unbegrenzte Anzahl von Scanns zwischen der tatsächlichen Erzeugung von Kalibrierungswerten gemacht werden kann, wobei der Offset- und der Verstärkungsdrift trotzdem aufgrund der vorherrschenden Betriebsbedingungen adäquat kompensiert werden.
Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die Faktoren korrigiert werden, die eine Neukalibrierung des Systems erforderlich machen. Diese Faktoren sind typischerweise Profildrifts, die auf thermische Veränderungen im Sensorbalken, auf Videoschaltungen oder das Beleuchtungssystem zurückzuführen sind. Die Drifts können in der Form von Offset- oder von Verstärkungsveränderungen vorliegen und können in der Schnellscannrichtung oder in der Langsamscannrichtung auftreten. Dabei ist zu beachten, daß es viele Verfahren gibt, die sich mit der Korrektur des Drifts in der Langsamscannrichtung beschäftigen.
Diese verschiedenen Verfahren können jedoch weder die Veränderungen korrigieren, die in der Form eines Offsets oder einer Verstärkung in der Schnellscannrichtung auftreten, noch sind diese Verfahren bei einem System mit konstanter Transportgeschwindigkeit effektiv. Mit der jüngsten Entwicklung von Vollbreitenmatrixsystemen werden die effektiven Driftänderungen in der Schnellscannrichtung vorherrschender, unabhängig davon, ob ein Auflageflächenscannsystem oder ein System mit konstanter Transportgeschwindigkeit verwendet wird. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Vollbreitenmatrizen aus mehreren kleineren Matrizen bestehen, die aneinanderstoßen oder aufeinander gestapelt sind.
Der Schnellscann-Offsetdrift wird durch Temperaturänderungen und Differenzen zwischen den einzelnen Sensorchips oder Videokanälen verursacht. Andererseits werden die Schnellscann-Verstärkungsänderungen entweder durch Veränderungen im Profil der Lampe aufgrund der thermischen Betriebsbedingungen der Lampe oder durch einen Verstärkungsdrift im tatsächlichen Sensorchip oder in den Videokanälen verursacht.
Andere Komponenten eines Bildverarbeitungssystems, die Probleme mit dem Verstärkungs- und dem Offsetdrift verursachen, sind die tatsächlichen Kanäle, die zum Übertragen und Kommunizieren der Bilddaten zwischen Punkten innerhalb des Bildverarbeitungssystems verwendet werden. Insbesondere bei analogen Videosystemen, bei denen mehrere Kanäle mit Bild- oder Videodaten vorgesehen sind, ist es wichtig, daß jeder Kanal dieselbe Übertragungsfunktion oder dieselben Antworteigenschaften aufweist. Differenzen zwischen den Kanälen können Differenzen im Endbild erzeugen, wie etwa eine Band- oder Streifenbildung im Kanal. Obwohl die Kanäle jeweils einen identischen Aufbau aufweisen, sind verschiedene Toleranzen mit den Komponenten jedes Kanals assoziiert, so daß immer eine leichte Differenz in der Leistung jedes Kanals gegeben ist. Dieses Problem wird auch in unserer gleichzeitig anhängigen Ausscheidungsanmeldung EP-A-0862320 behandelt.
Die Schwierigkeit mit den Kompensationssystemen aus dem Stand der Technik besteht darin, daß diese Systeme den Offset- und den Verstärkungsdrift in der Schnellscannrichtung nicht kompensieren können und nicht einfach in einer wie in Fig. 1 dargestellten Hochgeschwindigkeitskopiergerät-Konfiguration implementiert werden können. Das Kompensationssystem muß die Einstellungen des Offsets und der Verstärkung schnell an Änderungen der Betriebseigenschaften und insbesondere an charakteristische Änderungen entlang der Schnellscannrichtung anpassen können.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren oder ein System anzugeben, das schnell auf Offset- und Verstärkungsänderungen in der Schnellscannrichtung antwortet und für Hochgeschwindigkeitskopiergeräte angepaßt werden kann.
Dementsprechend gibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung in Übereinstimmung mit den beigefügten Ansprüchen an.
In einer Ausführungsform kompensiert die vorliegende Erfindung einen Offsetdrift in der Schnellscannrichtung und einen Verstärkungsdrift in der Schnellscannrichtung.
In einer anderen Ausführungsform kompensiert die vorliegende Erfindung einen Offsetdrift in einem Kommunikationskanal und einen Verstärkungsdrift in einem Kommunikationskanal.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht ein System vor, das sich kontinuierlich an einen Offset- und/oder einen Verstärkungsdrift in einem Hochgeschwindigkeitskopiergerät anpassen kann, welches keinen Neukalibrierungsprozeß nach einem einzelnen Scannen eines Dokuments erfordert.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht ein Verfahren und ein System vor, das einen Offset- und/oder einen Verstärkungsdrift kompensiert, wenn ein System mit einer konstanten Transportgeschwindigkeit verwendet wird.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung korrigiert einen Verstärkungsdrift in der Schnellscannrichtung während des Bilderzeugungsprozesses in einer Abbildungsvorrichtung. Diese Ausführungsform samplet eine Vielzahl von aktiven Pixeln während des Scannens eines Kalibrierungsstreifens. Die vorliegende Erfindung berechnet dann einen Verstärkungskorrekturwert aus dem erfaßten Sample. Die vorliegende Erfindung samplet auch die aktiven Pixel während des Scannens eines Auflagehintergrunds. Aus diesen Samples wird der Verstärkungskorrekturwert kontinuierlich in Übereinstimmung mit einer Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Samples des Auflagehintergrunds angepaßt und auf die durch aktive Pixel erzeugten Bilddatensignale angewendet.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung gleicht eine Offseteigenschaft für ein Multikanalsystem in einer Abbildungsvorrichtung aus, die Bildsensoren, welche eine Vielzahl von aktiven Pixeln und permanent dunklen Pixeln umfassen, sowie eine entsprechende Steuerschaltung umfaßt. Das System samplet eine Ausgabe jedes Kanals. Eine Kanaloffsetschaltung erzeugt und legt eine separate Kanaloffsetspannung an jedem Kanal an, wobei sich die Kanaloffsetspannung kontinuierlich in Übereinstimmung mit sequentiellen Samples jedes Kanals ändert.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung gleicht eine Verstärkungseigenschaft für ein Multikanalsystem in einer Abbildungsvorrichtung aus. Das System samplet eine Ausgabe jedes Kanals. Eine Kanalverstärkungsschaltung erzeugt und legt dann eine separate Kanalverstärkung an jedem Kanal an, wobei sich die Kanalverstärkung kontinuierlich in Übereinstimmung mit sequentiellen Samples jedes Kanals ändert.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Beispiel eines Systems mit konstanter Transportgeschwindigkeit,
Fig. 2 ein Beispiel eines Vollbreitenmatrixsystems, das durch die vorliegende Erfindung verwendet wird,
Fig. 3 ein Blockdiagramm, das eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, die einen Verstärkungsdrift in der Schnellscannrichtung kompensiert,
Fig. 4 ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, die einen Offset- und einen Verstärkungsdrift kompensiert.
Fig. 5 ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform darstellt, die auch in der oben genannten Ausscheidungsanmeldung beschrieben ist und einen Offsetdrift unter Berücksichtigung auf die besonderen Eigenschaften eines Kanals kompensiert,
Fig. 6 ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform darstellt, die auch in unserer oben genannten Ausscheidungsanmeldung beschrieben ist und einen Verstärkungsdrift unter Berücksichtigung der besonderen Eigenschaften eines Kanals kompensiert,
Fig. 7 ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform darstellt, die auch in unserer oben genannten Ausscheidungsanmeldung beschrieben ist und einen Offset und einen Verstärkungsdrift unter Berücksichtigung der besonderen Eigenschaften eines Kanals kompensiert,
Fig. 8 ein Flußdiagramm des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, das einen Verstärkungsdrift unter Berücksichtigung der Schnellscannbeziehung kompensiert.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung detailliert mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der Beschreibung wie in den Zeichnungen geben gleiche Bezugszeichen Einrichtungen oder Schaltungen oder äquivalente Schaltungen an, welche identische oder äquivalente Funktionen durchführen.
In der vorliegenden Erfindung kann ein Sensor eine Einrichtung eines beliebigen Typs sein, welche in der Lage ist, Bilddaten auf optische Weise zu empfangen. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Sensoren ladungsgekoppelte Einrichtungen (CCDs), die angeordnet sind, um eine Vollbreitenmatrix zu bilden. Diese Vollbreitenmatrix kann entweder durch das Aneinanderreihen von kleineren Matrizen aus ladungsgekoppelten Einrichtungen (Sensorchips) oder durch das Stapeln von kleineren Matrizen aus ladungsgekoppelten Einrichtungen gebildet werden. Bei diesen ladungsgekoppelten Einrichtungen werden einzelne aktive Pixel verwendet, um das empfangene Licht festzustellen und um ein dasselbe wiedergebendes elektrisches Signal zu erzeugen.
Ein Beispiel für eine als Vollbreitenmatrix ausgebildete ladungsgekoppelte Einrichtung 10 ist in Fig. 2 gezeigt. In Fig. 2 sind eine Vielzahl von Pixeln auf einzelnen Sensorchips 11 angeordnet. Diese Pixel umfassen einen Satz von aktiven Pixeln 13, welche verwendet werden, um das empfangene Bild in elektrische Signale umzuwandeln, sowie einen kleinen Satz von benachbarten permanent dunklen Pixeln 12, die bei der Bestimmung des Offsetkorrekturwerts verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jeder einzelne Sensorchip 11 mit einer Vielzahl von aktiven Pixeln 13 sowie mit einem kleinen Satz von permanent dunklen Pixeln 12 assoziiert. Es ist jedoch möglich, ein einziges permanent dunkles Pixel für jedes einzelne aktive Pixel anstelle einer Gruppe von permanent dunklen Pixeln 12 für einen größeren Satz von aktiven Pixeln 13 vorzusehen.
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm, das eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, die einen Verstärkungsdrift in der Schnellscannrichtung oder in einem System mit konstanter Transportgeschwindigkeit korrigiert. Fig. 3 zeigt einen Multiplexer 30, einen Addierer 1, einen Analog-Digital-Wandler 2, einen Multiplizierer 3 und eine Verstärkungskorrekturwert-Erzeugungsschaltung 45. Die Verstärkungskorrekturwert-Erzeugungsschaltung 45 umfaßt einen Vergleicher 41 und einen Multiplizierer 40. Nach dem Hochfahren der Schaltungsanordnung in Übereinstimmung mit den Bildsensoren wird ein Sample eines Kalibrierungsstreifens genommen und ein pixelweiser Verstärkungskorrekturwert bestimmt.
Weiterhin wird der Auflagehintergrund gesamplet und der resultierende Wert als Bezugswert für das Schnellscannprofil gespeichert. Dieser Bezugswert entspricht dem in den Vergleicher 41 eingegebenen Weißdrift- oder Verstärkungsdriftsollwert.
In der vorliegenden Erfindung kann der pixelweise Verstärkungskorrekturwert in eine Vielzahl von Segmenten geteilt werden, wobei ein Segment einem Sensorchip entsprechen kann. Die Segmentierung kann jedoch größer sein, d. h. mehr als ein Segment pro Chip vorsehen, oder kleiner sein, d. h. mehr als einen Chip pro Segment vorsehen. Dabei ist zu beachten, daß die Wahl der Segmentierung die Bildqualität beeinflussen kann. Dabei werden jedoch die Verstärkungsbezugswerte für jedes Segment gemittelt, um einen einzelnen Bezugswert zu erzeugen. Dabei ist zu beachten, daß die Weißbezugssignale von jedem Chip isoliert werden können, so daß ein Verstärkungsbezugswert für jeden Chip gespeichert werden kann, um den Verstärkungskorrekturwert für jeden Chip individualisieren zu können.
Wenn sich der Wagen zwischen einzelnen Scanns eines Dokuments in einer Parkposition befindet (diese Position ist in Fig. 1 mit Bezug auf ein System mit konstanter Transportgeschwindigkeit dargestellt, wobei der Scanner 23 den Auflagehintergrund 22 samplen kann, der zwischen den einzelnen Dokumenten 21 vorgesehen ist), dann wird der Auflagehintergrund 22 wieder gesamplet, um ein Weißbezugssignal als Sensorvideodaten zu erzeugen, die der Multiplexer 30 auswählt, um sie in den Addierer 1 einzugeben. Das Weißbezugssignal wird in den Vergleicher 41 eingegeben, um mit dem Verstärkungs- oder Weißdriftsollwert verglichen zu werden. Der Vergleicher 41 vergleicht das Weißbezugssignal mit dem Verstärkungs- oder Weißdriftsollwert, um zu bestimmen, ob eine Veränderung in den Verstärkungseigenschaften des Sensorchips oder des Vollbreitenmatrixsystems aufgetreten ist.
Wenn eine Differenz zwischen dem Weißdriftsollwert und dem Weißbezugssignal gegeben ist, erzeugt der Vergleicher ein Anpassungssignal oder einen dieser Differenz entsprechenden Wert. Wenn die Methodologie zur Verstärkungskompensation eine Segmentierung erfordert, wird das Anpassungssignal in Übereinstimmung mit einem Gewichtungsschema aufgegliedert, wobei einzelne Anpassungssignale verwendet werden, um individuelle Anpassungen an dem segmentierten pixelweisen Verstärkungskorrekturwert vorzunehmen. Das Gewichtungsschema kann zum Beispiel einen Faktor von 0,1 für jedes Segment verwenden, wenn zehn Segmente vorgesehen sind, oder Faktoren von 0,1, 0,2, 0, 0,1, 0,5, 1,5, 0,75, 1,25, 0 und 2 verwenden, wenn zehn Segmente vorgesehen sind. Das tatsächliche Aktivierungsschema kann implementiert werden, um den einzigartigen Eigenschaften des Scanners zu entsprechen.
Diese Anpassungssingale werden in einen Multiplizierer 40 eingegeben, der die Anpassungssignale mit den pixelweisen Verstärkungskorrekturwerten multipliziert, um angepaßte Verstärkungskorrekturwerte zu erzeugen. Der Multiplizierer 40 gibt die angepaßten Verstärkungskorrekturwerte zu einem Multiplizierer 3, der die tatsächlichen Bilddaten multipliziert, um einen Verstärkungsdrift in den Segmenten zu kompensieren. Wiederum kann diese Anpassung für jeden Sensorchip individualisiert werden, ohne dabei ein vorbestimmtes Gewichtungsschema zu verwenden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Verstärkung auf herkömmliche Weise bestimmt. Insbesondere wird ein Bezugssignal, das einen Vollichtwert wiedergibt und zum Beispiel 5 Volt aufweist, in das System eingegeben. Wenn ein Offset korrigiert werden muß, wird nach der Korrektur für den Offset der verbleibende Wert des vom System ausgegebenen Signals mit 5 Volt verglichen. Wenn das ausgegebene Signal zum Beispiel 8 Volt aufweist, dann wird der Verstärkungskorrekturwert als 0,625 bestimmt und in folgenden Scanns verwendet, so daß alle ausgegebenen Vollichtwerte 5 Volt aufweisen. Wenn andererseits das ausgegebene Signal zum Beispiel 4 Volt aufweist, dann wird der Verstärkungskorrekturwert als 1,25 bestimmt und in folgenden Scanns verwendet. Dabei ist zu beachten, daß ein beliebiger anderer Bezugswert als 5 Volt verwendet werden kann.
Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, die einen Offset- und einen Verstärkungsdrift in entweder der Schnellscannrichtung oder in einem wie in Fig. 1 dargestellten System mit konstanter Transportgeschwindigkeit kompensiert.
Wie in Fig. 4 gezeigt, wird ein Video- oder Bildsignal von einem Sensor in einen Multiplexer 30 eingegeben. Weiterhin empfängt der Multiplexer 30 Schwarzbezugssignale als Teil der Sensorvideodaten an vorbestimmten Positionen innerhalb des Datenstroms. Diese Schwarzbezugssignale werden durch das Samplen von wie in Fig. 2 dargestellten permanent dunklen Pixeln 12 erzeugt. Das Schwarzbezugssignal ist ein Signal, das die Situation wiedergibt, in der ein Sensor kein Licht empfängt. Die durch die aktiven Pixel 13 erzeugten Bildsignale werden als Sensorvideodaten in den Multiplexer 30 eingegeben. Die Schwarzbezugssignale werden durch die permanent dunklen Pixel 12 erzeugt.
Der Multiplexer 30 ist mit einem Addierer 1 verbunden, der zu den Sensorvideodaten einen zuvor bestimmten Offsetkorrekturwert addiert. Während der anfänglichen Kalibrierung ist dieser Wert null, so daß ein anfänglicher Offset aus den permanent dunklen Pixeln 12 bestimmt werden kann. Nach dem Addieren des Offsetkorrekturwerts, gibt der Addierer 1 ein Signal zu einem Analog-Digital-Wandler 2 aus. Der Analog-Digital-Wandler 2 wandelt die analogen Daten, die bezüglich des Offsets korrigiert sind, zu einem digitalen Signal um und gibt das digitale Signal in einem Multiplizierer 3 ein. Der Multiplizierer 3 multipliziert das vom Analog-Digital-Wandler 2 empfangene digitale Signal mit einem Verstärkungskorrekturwert, der weiter unten ausführlicher erläutert wird.
Um den Offsetkorrekturwert zu bestimmen, wird wie in Fig. 4 gezeigt eine Schaltung verwendet, die einen Vergleicher 33, einen Addierer 32 und eine Digital-Analog-Umwandlungsschaltung 31 umfaßt. Diese drei Schaltungen bilden die Offsetkorrekturwert-Erzeugungsschaltung 35.
Um den Verstärkungsdrift in der Schnellscannrichtung oder in einem System mit konstanter Transportgeschwindigkeit zu korrigieren, umfaßt Fig. 4 eine Verstärkungskorrekturwert-Erzeugungsschaltung 45. Diese Verstärkungskorrekturwert-Erzeugungsschaltung 45 umfaßt einen Vergleicher 41 und einen Multiplizierer 40 und funktioniert genauso wie die oben mit Bezug auf Fig. 3 beschriebene Verstärkungskorrekturwert-Erzeugungsschaltung. Dabei ist zu beachten, daß Fig. 4 ein System darstellt, in welchem der Offset vor der Berechnung und Korrektur der Verstärkung korrigiert wird. Dies dient dazu, eine richtige Kalibrierung der Verstärkungseigenschaften sicherzustellen.
Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm, das eine andere Ausführungsform darstellt, die einen Offsetdrift in einem Kommunikationskanal korrigiert. Fig. 5 umfaßt einen Multiplexer 30, einen Addierer 1, einen Analog-Digital-Wandler 2 und eine Kanaloffset-Kompensationsschaltung 55. Die Kanaloffset-Kompensationsschaltung 55 umfaßt eine variable Spannungsquelle 51, eine Schaltschaltung 52 und einen Vergleicher 53. Zu Beginn wird ein Kanalschwarzbezugssignal über einen Multiplexer 30 auf einen Kanal gegeben. Dieses Kanalschwarzbezugssignal wird durch den Vergleicher 53 gesamplet und mit einem Schwarzsignalzielwert verglichen, um einen anfänglichen Offsetsollwert zu erzeugen; d. h. der Vergleicher 53 bestimmt den Offsetwert des Kanals unter Berücksichtigung der Differenz zwischen dem Kanalschwarzbezugssignal und dem Schwarzsignalzielwert.
Wenn der Offsetwert bestimmt ist, gibt die Vergleicherschaltung 53 ein dem Offsetwert entsprechendes Signal aus. Das Signal wird über eine Schaltschaltung 52 geführt und an der variablen Spannungsquelle 51 angelegt. Die variable Spannungsquelle 51 erzeugt ein Off setsignal in Antwort auf das von der Schaltschaltung 52 empfangene Signal. Diese Offsetspannung wird dann durch den Addierer 1 an dem gesampleten Kanal angelegt, um den Offsetdrift in diesem Kanal zu kompensieren.
Während des Betriebs der Einrichtung samplet der Vergleicher 53 die folgenden Übertragungen eines Kanalschwarzbezugssignals, die entlang eines Kanals gesendet werden, um zu bestimmen, ob die Offseteigenschaften des Kanals sich aufgrund der Betriebsbedingungen verändert haben. Der Vergleicher 53 vergleicht die im folgenden gesampleten Kanalschwarzbezugssignale mit demselben Zielwert (Schwarzsignalsollwert), um zu bestimmen, ob eine Differenz zwischen den im folgenden gesampleten Kanalschwarzbezugssignal und demselben Zielwert besteht. Wenn eine Differenz zwischen den Signalen besteht, erzeugt der Vergleicher 53 ein der Differenz entsprechendes neues Signal, um kontinuierlich die Veränderungen der Offseteigenschaften zu überwachen. Dieses neue durch den Vergleicher 53 erzeugte Signal wird über die Schaltschaltung 52 zu der variablen Spannungsquelle 51 ausgegeben. In Antwort auf dieses vom Vergleicher 53 empfangene neue Signal erzeugt die variable Spannungsquelle 51 eine neue Offsetspannung, die über den Addierer 1 an dem Kanal angelegt wird, um eine Veränderung in den Offseteigenschaften des Kanals zu kompensieren.
Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm, das eine andere Ausführungsform darstellt, die einen Verstärkungsdrift in einem Kommunikationskanal kompensiert. Fig. 6 zeigt einen Multiplexer 30, einen Multiplizierer 60, einen Analog-Digital-Wandler 2 und eine Kanalverstärkungs- Kompensationsschaltung 65.
Die Kanalverstärkungs-Kompensationsschaltung 65 umfaßt einen variablen Signalerzeuger 61, eine Schaltschaltung 62 und einen Vergleicher 63. Zu Beginn wird ein Kanalweißbezugssignal über den Multiplexer 30 auf einen Kanal gegeben. Das Kanalweißbezugssignal wird durch den Vergleicher 63 gesamplet und mit einem Weißsignalzielwert verglichen, um einen anfänglichen Verstärkungssollwert zu erzeugen; d. h. der Vergleicher 63 bestimmt den Verstärkungswert des Kanals unter Berücksichtigung der Differenz zwischen dem Weißbezugssignal und dem Weißsignalzielwert.
Wenn der Verstärkungswert bestimmt ist, gibt die Vergleicherschaltung 63 ein Signal aus, das dem Verstärkungswert entspricht. Das Signal wird über eine Schaltschaltung 62 geführt und an dem variablen Signalerzeuger 61 angelegt. Der variable Signalerzeuger 61 erzeugt ein Signal in Antwort auf das von der Schaltschaltung 62 empfangene Signal. Dieses Signal wird dann an dem Multiplizierer 60 des gesampleten Kanals angelegt, um den Verstärkungsdrift in diesem Kanal zu kompensieren.
Während des Betriebs der Einrichtung samplet der Vergleicher 63 die folgende Übertragung eines Kanalweißbezugssignals, die entlang eines Kanals gesendet wird, um zu bestimmen, ob die Verstärkungseigenschaften des Kanals sich aufgrund der Betriebsbedingungen verändert haben. Der Vergleicher 63 vergleicht die im folgenden gesampleten Kanalweißbezugssignale mit demselben Zielwert (Weißsignalsollwert), um zu bestimmen, ob eine Differenz zwischen den im folgenden gesampleten Kanalweißbezugssignal und demselben Zielwert besteht. Wenn eine Differenz zwischen den Signalen besteht, erzeugt der Vergleicher 63 ein der Differenz entsprechendes neues Signal, um kontinuierlich die Veränderungen der Verstärkungseigenschaften zu überwachen. Dieses neue durch den Vergleicher 63 erzeugte Signal wird über die Schaltschaltung 62 zu dem variablen Signalerzeuger 61 ausgegeben. In Antwort auf dieses vom Vergleicher 63 empfangene neue Signal erzeugt der variable Signalerzeuger 61 ein neues Signal, das am Multiplizierer 60 des Kanals angelegt wird, um eine Veränderung in den Verstärkungseigenschaften des Kanals zu kompensieren.
Fig. 7 zeigt ein Blockdiagramm, das eine andere Ausführungsform darstellt, die sowohl einen Offset- wie einen Verstärkungsdrift in einem Kommunikationskanal kompensiert. Fig. 7 zeigt einen Multiplexer 30, einen Addierer 1, einen Multiplizierer 60, einen Analog-Digital-Wandler 2, eine Kanaloffset-Kompensationsschaltung 55 und eine Kanalverstärkung-Kompensationsschaltung 65.
Die Kanaloffset-Kompensationsschaltung 55 und die Kanalverstärkung-Kompensationsschaltung 65 funktionieren wie oben jeweils mit Bezug auf Fig. 5 und 6 beschrieben, weshalb hier auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird. Dabei ist zu beachten, daß die Offsetkompensation vor der Verstärkungskompensation durchgeführt wird, um eine richtige Verstärkungsberechnung sicherzustellen.
Fig. 8 stellt ein Verfahren der vorliegenden Erfindung dar, das einen Verstärkungsdrift in der Schnellscannrichtung oder in einem System mit einer konstanten Transportgeschwindigkeit korrigiert. Dieses Verfahren korrigiert einen Schnellscann-Verstärkungsdrift in den von aktiven Pixeln einer Abbildungsvorrichtung ausgegebenen Signalen, indem es die folgenden Schritte ausführt.
In Schritt s10 scannt die vorliegende Erfindung einen Kalibrierungsstreifen und samplet ein anfängliches Ausgabesignal von jedem aktiven Pixel, das als Ergebnis des Scannens des Kalibrierungsstreifens ausgegeben wird. In Schritt s11 wird ein Verstärkungskorrekturwert aus der in Schritt s10 gesampleten Ausgabe berechnet und gespeichert. In Schritt s12 wird eine Ausgabe von jedem aktiven Pixel während eines anfänglichen Scannens eines Hintergrunds gesamplet. Dann wird in Schritt s13 ein durchschnittlicher Verstärkungswert aus der in Schritt s12 gesampleten Ausgabe berechnet und als ein Bezugswert gespeichert. Das Verfahren samplet wiederum eine Ausgabe von jedem aktiven Pixel, die als Ergebnis eines Scannens eines Hintergrunds zwischen einem vollständigen Scannen eines Bildes in Schritt s14 erzeugt wird. Aus diesen aufeinanderfolgenden Samples wird in Schritt s15 ein neuer durchschnittlicher Verstärkungswert berechnet. In Schritt s16 bestimmt die vorliegende Erfindung, ob eine Differenz zwischen dem gespeicherten Bezugswert und dem in Schritt s15 berechneten durchschnittlichen Verstärkungswert besteht. Wenn Schritt s16 eine Differenz bestimmt, paßt Schritt s17 den Verstärkungskorrekturwert in Übereinstimmung mit der in Schritt s16 bestimmten Differenz an. In Schritt s18 wird in Abhängigkeit von der Bestimmung von Schritt s16 entweder der angepaßte Korrekturverstärkungswert oder der nicht angepaßte Korrekturverstärkungswert angelegt. Durch das derartige neue Anpassen des Korrekturverstärkungswerts kann die vorliegende Erfindung einen Schnellscann-Verstärkungsdrift in den von den aktiven Pixel ausgegebenen Signalen kompensieren.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausführlich beschrieben, wobei jedoch verschiedene andere Modifikationen implementiert werden können, ohne daß von dem durch die beigefügten Ansprüche definierten Erfindungsumfang abgewichen wird. Zum Beispiel wurde die vorliegende Erfindung mit Bezug auf einen Bildverarbeitungskontext beschrieben, wobei die Verfahren und Konzepte ebenso in anderen Umgebungen angewendet werden können. Zum Beispiel können Offsetdrift- und Verstärkungsdrift-Kompensationschemata ebenso auf Daten verarbeitende Systeme angewendet werden, in denen die Komponenten verschiedenen Betriebsbedingungen unterworfen sind, was einen Standard-Kompensationswert weniger effektiv machen würde. Insbesondere unterscheiden sich der Offset- und der Verstärkungsdrift für einen nahe dem absoluten Nullpunkt betriebenen Sensor von dem Offset- und dem Verstärkungsdrift eines bei Raumtemperatur betriebenen Sensors.
Weiterhin kann der Kanal-Kompensationsprozeß auf einen beliebigen Kommunikationspfad angewendet werden, dessen Übertragungsfunktion sich kontinuierlich in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen ändert. Insbesondere sind die Kommunikationskanäle nicht auf eine Festverdrahtung in einer Bildverarbeitungseinrichtung beschränkt, sondern können Telefonleitungen, Radiofrequenzen oder andere Kommunikationskanäle sein, die externen Bedingungen unterworfen sind oder eine Kompensation für indvidualisierte Übertragungsfunktionen erfordern. In der bevorzugten Ausführungsform überträgt ein Multikanalsystem ein einzelnes Bild, das in kleine Fragmente partitioniert oder unterteilt wurde, die parallel zueinander zwischen den Sensoren und dem Bildprozessor oder einer anderen Einrichtung kommuniziert werden. Dieses Multikanalsystem kann jedoch auch eine Vielzahl von Bildern übertragen, wobei ein einzelnes Bild einem einzelnen Kanal zugewiesen wird, wenn das System eine einheitliche Übertragungsfunktion für jeden Kanal erfordert, so daß der Typ der über die Kanäle kommunizierten Daten nicht auf Fragmente eines einzelnen Bildes beschränkt ist.
Schließlich können der Weißdriftsollwert für die Pixelverstärkung-Korrekturschaltung und der Weißdriftsollwert für die in der oben genannten gleichzeitig anhängigen Ausscheidungsanmeldung beschriebene Kanalverstärkung-Korrekturschaltung jeweils identische oder unterschiedliche Werte sein. In der bevorzugten Ausführungsform unterscheiden sich die zwei Weißdriftsollwerte.

Claims

1. Verfahren zum Korrigieren eines Verstärkungsdrifts in der Schnellscannrichtung während eines Bilderzeugungsprozesses in einer Abbildungsvorrichtung mit Bildsensoren, die eine Vielzahl von aktiven Pixeln und permanent dunklen Pixeln umfassen, und mit einer entsprechenden Steuerschaltung, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

a. Samplen der Vielzahl von aktiven Pixeln während des Scannens eines Kalibrierungsstreifens,

b. Berechnen eines Verstärkungskorrekturwertes aus den während des Scannens des Kalibrierungsstreifens erfaßten Samples, um einen Verstärkungssollwert vorzusehen,

c. Samplen der aktiven Pixel während des Scannens eines Auflagehintergrunds,

d. Berechnen der Differenz zwischen dem in Schritt (b) erhaltenen Verstärkungssollwert und den in Schritt (c) erfaßten Samples, um einen angepaßten Verstärkungskorrekturwert vorzusehen,

e. kontinuierliches Anpassen des angepaßten Verstärkungskorrekturwertes in Übereinstimmung mit der Differenz und Anwenden des angepaßten Verstärkungskorrekturwertes auf durch die aktiven Pixel erzeugte Bilddatensignale.

2. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin folgende Schritte umfaßt:

f. Samplen der Vielzahl von permanent dunklen Pixeln beim Hochfahren der Bildsensoren und der entsprechenden Steuerschaltung, um einen Offsetsollwert zu erzeugen, und Samplen derselben während eines Scannprozesses eines Bildes, um einen Offsetkorrekturwert vorzusehen,

g. Berechnen der Differenz zwischen dem Offsetsollwert und dem Offsetkorrekturwert, um einen Pixeloffsetwert zu erzeugen, und

h. Erzeugen und Anwenden des Pixeloffsetwertes auf die durch die aktiven Pixel erzeugten Bilddatensignale, wobei sich der Pixeloffsetwert kontinuierlich in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen dem Offsetsollwert und dem Offsetkorrekturwert für aufeinanderfolgende Samples der permanent dunklen Pixel ändert.

3. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin folgende Schritte umfaßt:

f. Speichern des Verstärkungskorrektunrwertes,

g. Berechnen eines durchschnittlichen Verstärkungswertes aus der in Schritt (c) gesampleten Ausgabe,

h. Speichern der durchschnittlichen Verstärkungswertes als Bezugswert,

i. Samplen einer Ausgabe von jedem aktiven Pixel, die als Ergebnis eines Scannens eines Hintergrunds zwischen einem vollständigen Scannen eines Bildes erzeugt wird,

j. Berechnen eines durchschnittlichen Verstärkungswertes aus der in Schritt (i) gesampleten Ausgabe, und

k. Bestimmen der Differenz zwischen dem gespeicherten Bezugswert und dem in Schritt (j) berechneten durchschnittlichen Wert,

wobei Schritt (e) kontinuierlich den Verstärkungskorrekturwert in Übereinstimmung mit der in Schritt (k) bestimmten Differenz anpaßt.

4. Abbildungsvorrichtung mit Bildsensoren (11), die eine Vielzahl von aktiven Pixeln (13) und von permanent dunklen Pixeln (12) umfassen, sowie mit einer entsprechenden Steuerschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein System zum Korrigieren des Verstärkungsdrifts in der Schnellscannrichtung während eines Bilderzeugungsprozesses unter Verwendung eines Auflagehintergrunds (22) umfaßt, wobei das System umfaßt:

eine Sampleeinrichtung (23) zum Samplen der Vielzahl von aktiven Pixeln während des Scannens eines Kalibrierungsstreifens, eine erste Einrichtung, die operativ mit der Sampleeinrichtung verbunden ist, um einen Verstärkungskorrekturwert aus den während des Scannens des Kalibrierungsstreifens erfaßten Samples zu berechnen, um einen Verstärkungsollwert vorzusehen,

wobei die Sampleeinrichtung (23) die aktiven Pixel während des Scannens des Auflagehintergrundes (22) samplet,

eine Pixelverstärkungseinrichtung (45) zum Anpassen des Verstärkungskorrekturwertes in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen dem Verstärkungssollwert und den während des Scannens des Auflagehintergrunds erfaßten Samples und zum Anwenden eines angepaßten Verstärkungskorrekturwertes auf durch die aktiven Pixel erzeugte Bilddatensignale, um den Schnellscann-Verstärkungsdrift zu kompensieren.

5. Abbildungsvorrichtung in Übereinstimmung mit Anspruch 4, wobei die Sampleeinrichtung die Vielzahl von permanent dunklen Pixeln (12) nach dem Hochfahren der Bildsensoren samplet, um einen Offsetsollwert vorzusehen, wobei dann die Sampleeinrichtung die permanent dunklen Pixel während eines Schnellscanns eines Bildes samplet, um einen Offsetkorrekturwert vorzusehen,

wobei eine Vergleichseinrichtung (33) den Offsetsollwert und den Offsetkorrekturwert vergleicht, um einen Pixeloffsetwert zu erzeugen, und

wobei die Pixeloffseteinrichtung (1) den Pixeloffsetwert auf Bilddatensignale anwendet, die durch die Vielzahl von aktiven Pixeln erzeugt werden, um den Schnellscan-Offsetdrift zu kompensieren.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 zum Ausgleichen einer Offseteigenschaft für ein Multikanalsystem, wobei die Vorrichtung mehr als einen Kanal umfaßt, wobei die Sampleeinrichtung die Ausgabe jedes Kanals samplet, wobei dann eine Vergleichseinrichtung und eine Kanaloffseteinrichtung einen Kanaloffsetsollwert erzeugen und auf jeden Kanal in Übereinstimmung mit der Ausgabe der Sampleeinrichtung für diesen besonderen Kanal anwenden.