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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine optische Abtastvorrichtung, insbesondere eine optische Abtastvorrichtung
zum Abtasten von lichtdurchlässigen
und reflektierenden Objekten.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Aktuelle Entwicklungen bei der Verwendung von
preisgünstigen,
digitalen, elektronischen Hochgeschwindigkeits-Bildgebungssystemen
zum Verarbeiten, Übertragen
und Darstellen digitaler Information haben die Nachfrage nach optischen
Abtastern zum Konvertieren der Information in digitale, elektronische
Form wesentlich erhöht.
Eine Vielfalt von optischen Abtastern, inklusive Faxgeräten und
digitalen Kopierern, wurde entwickelt, um diese ansteigende Nachfrage
zu befriedigen. Die optischen Abtaster zerfallen generell in zwei
Kategorien, Reflektionsabtaster für opake Objekte, wie z. B.
Dokumente und Photographien, und Transmissionsabtaster für lichtdurchlässige Objekte,
wie z. B. Dias und Folien. Reflektionsabtaster, die mit opaken Objekten
verwendet werden, projizieren Licht auf die Seite des Objektes, die
abgetastet werden soll. Das Objekt, dass durch das reflektierte
Licht beleuchtet wird, wird dann von einer digitalen Kamera aufgenommen,
die das Bild in eine digitale, elektronische Form konvertiert. Transmissionsabtaster,
die mit lichtdurchlässigen
Objekten verwendet werden, projizieren Licht durch das abzutastende
Objekt hindurch. Das lichtdurchlässige
Objekt wird auch von einer digitalen Kamera aufgezeichnet, um dann
in digitaler, elektronischer Form gespeichert zu werden. Die wachsende
Nachfrage, sowohl nach Reflektionsabtastern als auch nach Transmissionsabtastern
resultierte in einem Bedarf an einem Abtaster, der beide Fähigkeiten
bereitstellt.
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Gegenwärtige Bauweisen dualer Abtastar, wie
in 7 dargestellt, verwenden
einen konventionellen Basis-Reflektionsabtaster 20. Diese
Art des Abtasters umfaßt
eine digitale Kamera und eine Reflektionslichtquelle (nicht dargestellt),
die auf Schienen montiert sind und durch einen Motor innerhalb des
Basisgehäuses
angetrieben werden, um das Dokument entlang seiner Länge abzutasten.
Die Lichtquelle projiziert Licht auf den Anteil des Objektes, der sich
innerhalb des Blickfeldes der Kamera befindet. Dokumente und Photographien
werden auf einer Glasplatte 22 abgelegt. Die Lichtquelle
und die Kamera bewegen sich unter der Glasplatte schrittweise in
Längsrichtung über das
Dokument, um ein Bild Zeile für
Zeile abzutasten. Diese konventionelle Bauweise eines Reflektionsabtasters
wurde durch eine zusätzliche,
zweite Lichtquelle 24 für
lichtdurchlässige
Objekte modifiziert. Diese Lichtquelle wird vorzugsweise hinter
einer zweiten Glasplatte 26 angeordnet, innerhalb eines
Deckels 28 der die Basis 20 bedeckt. Die Lichtquelle 24 ist
beweglich auf ein Paar von Schienen montiert und mit der Reflektionsabtasterbasis
elektronisch fest verdrahtet, um Licht innerhalb des Blickfeldes
der Kamera durch einen Teil eines lichtdurchlässigen Objektes zu werfen.
Der Mechanismus der Tranmissionslichtquelle umfaßt einen Motor 28,
um durch schrittweises Bewegen entlang der Schienen in dem Deckel
das Licht direkt in das Blickfeld der Kamera zu leiten, synchron
zur Bewegung der Kamera.
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Um von der gegenwärtig verwendeten Bauweise die
beste Bildqualität
zu erhalten, muß die
im Deckel enthaltene Lichtquelle zu jedem Zeitpunkt während des
Abtastens in synchroner Ausrichtung mit der Kamera gehalten werden.
Die elektronische Kommunikation zwischen der Deckellichtquelle und der
Abtasterbasis ist notwendig, um die synchrone Bewegung aufrechtzuhalten.
Zusätzlich
zu einem zweiten Antriebsmechanismus benötigt ein solcher Abtaster deshalb
zusätzliche
elektronische Schaltkreise, sowohl im Abtaster als auch im Abtasterdeckel,
um die Lichtquelle 24 mit der Kamera auszurichten. Dies
verursacht bei der Herstellung des Geräts zusätzliche Kosten.
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Desweiteren muß die Glasplatte 22,
die auf der Abtasterbasis 20 plaziert ist, physikalische
Eigenschaften aufweisen, um Verzerrungen sowohl von der Reflektionslichtquelle
unterhalb der Basisglasplatte als auch der Transmissions lichtlichtquelle
innerhalb des Deckels zu eliminieren. Dieses Problem beschränkt sich
ausschließlich
auf den dualen Transmissions- und Reflektionsabtaster, weil herkömmliche
Transmissionsabtaster keine Glasplatte zwischen dem Bild und dem
Abtaster besitzen, sondern vielmehr aufgebaut sind, um das abzutastende
Objekt direkt innerhalb des Blickfeldes der Kamera zu positionieren,
um die Bildqualität
zu verbessern. Für Transmissionsabtaster
ist die verbesserte Bildqualität
wichtig, weil es eine große
Nachfrage nach hochauflösender,
graphischer Reproduktion gibt.
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Wie oben beschrieben, sind konventionelle Transmissions-
und Reflektionsabtaster ungeeignet, um einen unversperrten Pfad
für das
Tranmissionsabtabtasten des Objekts bereitzustellen. Sie benötigen ebenfalls
mehr bewegliche Teile und erhöhte elektronische
Verschaltung, was zu höheren
Herstellungskosten führt.
Deshalb existiert der Bedarf an einem Transmissions- und Reflektionsabtaster,
der preiswert und einfach herzustellen ist, und einen unversperrten
Pfad bereitstellt, zur Entwicklung hochqualitativer Transmissionsbilder,
und auch die Fähigkeit
zur Reflektionsabtastung einschließt.
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Die europäische Patentanmeldung EP-A-0431
396 beschreibt einen Mikrofilmleser, der nach dem Lesen eines vergrößerten und
projizierten Bildes eines Mikrofilms und dem Verarbeiten des Bildes
einen Ausgang zu einer Bilddarstellungsvorrichtung bereitstellt,
z. B. einem Laserdrucker oder einem Tintenstrahldrucker, und der
offenbart weder einen Abtaster hat, der ein entfernbares Transmissions-Abtastbett
besitzt, noch einen Abtaster hat, bei dem das Abtastbett beweglich
unter einem Reflektions-Abtastbett positioniert ist.
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US-Patent Nr. 5,140,443 offenbart
einen Abtaster, der bewegliche Reflektions- und Transmissions-Abtastbetten sowie
eine stationäre
Abtastkamera besitzt.
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US-Patent 5,404,206 bezieht sich
auf einen Mechanismus zur Bildabtastung, der einen direkten Antriebsmechanismus
benutzt, in welchem das Reflektions- und Transmissions-Abtastbett offensichtlich
direkt in Vorwärts-
und Rückwärtsbewegung
angetrieben werden, und der eine stationäre Linse und ein stationäres photoempfindliches
Element umfasst, wie z. B. einen CCD-Sensor.
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Es wird anerkannt werden, dass die
besondere Kombination von Merkmalen in der vorliegenden Anmeldung,
das entfernbare Transmissions-Abtastbett in Kombination mit einer
beweglich positionierten Kamera und den verschiedenen Kombinationen
von Spiegeln, die einen Lichtdurchtritt durch den optischen Pfad
formen, eine nicht offensichtliche, wechselseitige Beziehung und
den überraschenden Effekt
produzieren, dass sie duales Abtasten, d. h. sowohl Reflektionsabtasten
als auch Transmissionsabtasten in einem Abtaster ermöglicht,
der innerhalb eines Gehäuses
derselben Ausmaße
eines Flachbettabtasters des Standes der Technik untergebracht werden
kann.
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Gegenstand
und Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist ein Gegenstand der vorliegenden
Erfindung, eine optische Abtastvorrichtung zum Transmissions- und
Reflektionsabtasten von Bildern bereitzustellen.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt
der vorliegenden Erfindung wird eine optische Abtastvorrichtung
zur Erzeugung digitaler elektronischer Bilder bereitgestellt, die
opake und lichtdurchlässige
Objekte wiedergibt, umfassend ein Reflektions-Abtastbett, mit einer
rechteckigen Glasplatte (46), um ein opakes Objekt darauf
abzulegen, einem Transmissions-Abtastbett (45), das angepasst
ist, während
der Transmissionsabtastung stationär zu bleiben und ein lichtdurchlässiges Objekt
zu tragen, gekennzeichnet dadurch, dass die Vorrichtung des weiteren
umfasst: Eine Abtastkamera (50), die als Teil davon beweglich unter
dem Reflektions-Abtastbett (42) positioniert mindestens
eine Lichtquelle zum Beleuchten des Transmissions-Abtastbettes und
eine Digitalkamera (66), die entweder zur Betrachtung des
Reflektions-Abtastbettes (42) oder des Transmissions-Abtastbettes
(45) ausgerichtet ist, umfasst.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
kann das Reflektions-Abtastbett von konventioneller Art sein und
eine Glasplatte umfassen, die auf der oberen Oberfläche des
Gehäuses
plaziert ist. Die Abtastkamera und die Reflektionslichtquelle sind
auf Schienen unterhalb der Glasplatte plaziert und bewegen sich schrittweise
entlang der Schienen, um das Objekt Zeile für Zeile abzutasten. Ein Deckel,
der durch ein Scharnier mit dem hinteren Ende der Glasplatte verbunden
ist, kann rotierend positioniert sein, um die Glasplatte zu bedecken,
um Umgebungslicht abzublocken. Ein Dokument oder eine Photographie
kann zwischen dem Deckel und der Glasplatte positioniert werden.
Ein optischer Schalter ist dazwischen geschaltet, um den Reflektionsabschnitt
mit dem Blickfeld der Kamera auszurichten. Licht der Reflektionslichtquelle,
die auf der Abtastkamera plaziert ist, wird durch die Glasplatte
auf einen Teil des Dokuments oder der Photographie innerhalb des
Blickfeldes der Kamera projiziert. Eine digitale Repräsentation
dieses Teils des Bildes wird dann durch den Abtaster gespeichert.
Die Abtastkamera bewegt sich dann in Längsrichtung über die
Glasplatte zu der nächsten Position
die abgetastet wird und wiederholt den Prozeß solange, bis das Reflektions-Abtastbett
vollständig
abgetastet wurde.
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Das Transmissions-Abtastbett, das
unterhalb der Abtastkamera plaziert ist, kann ebenfalls in einer ähnlichen
Art und Weise abgetastet werden. Der optische Schalter ist so eingestellt,
dass der Transmissionsabschnitt innerhalb des Blickfeldes der Abtastkamera
ausgerichtete wird. Einmal ausgerichtet, kann ein Dia oder eine
Folie auf dem Transmissions-Abtastbett in derselben Art und Weise
abgetastet werden wie ein reflektierendes Objekt.
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Der optische Schalter ist ein Spiegel,
der innerhalb des Blickfeldes der Abtastkamera wahlweise positioniert
werden kann, um den Blick der Abtastkamera zwischen dem Reflektions-Abtastbett
und dem Transmissions-Abtastbett umzulenken. Durch das Positionieren
des Spiegels zum Verändern
der Position des von der Abtastkamera zu erblickenden Objektes,
können
zwei unterschiedlich gestaltete Abtastbetten von derselben Abtastkamera
verwendet werden. Der optische Schalter ermöglicht das Abtasten von reflektierenden
und lichtdurchlässigen
Objekten mittels separater Abtastbetten, wobei jedes der Abtastbetten
geeignet konstruiert ist, um die optimale Abtastumgebung für den jeweiligen
Bildtyp zu erzeugen. Der optische Schalter und der optische Pfad
erreichen diese duale Abtastfähigkeit
mit einer minimalen Anzahl von zusätzlichen Teilen. Weitere Merkmale
und Vorteile dieser Erfindung werden offenbar durch die Beschreibung
der Figuren und die detaillierten Beschreibung der Erfindung.
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Kurzbeschreibung
der Figuren
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Die Gegenstände und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung und
die beiliegenden Figuren für
den durchschnittlichen Fachmann offenbar:
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1 ist
eine perspektivische Ansicht des optischen Abtasters der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
ein seitliches Schnittbild des optischen Abtasters aus 1 entlang der Linie 2-2,
das eine Abtastkammera zeigt;
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3 ist
eine teilweise perspektivische Explosionsdarstellung der Abtastkamera
aus 2;
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4 ist
eine diagrammartige Seitenansicht der Abtastkamera der vorliegenden
Erfindung, die das optische Abtasten eines opaken Objektes zeigt;
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5 ist
eine diagrammartige Seitenansicht der Abtastkamera der vorliegenden
Erfindung, die das optische Abtasten eines lichtdurchlässigen Objektes
zeigt;
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6a ist
eine perspektivische Teilansicht einer sich bewegenden Abtastkamera
aus 3, die einen optischen
Schalter zeigt, der zum Abtasten eines opaken Objektes eingerichtet
ist;
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6b ist
eine perspektivische Teilansicht einer sich bewegenden Abtastkamera
aus 3, die den optischen
Schalter beim Wechsel der Abtastmodi zeigt;
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6c ist
eine perspektivische Teilansicht einer sich bewegenden Abtastkamera
aus 3, die den optischen
Schalter zeigt, der zum Abtasten eines lichtdurchlässigen Objektes
eingerichtet ist;
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7 ist
eine perspektivische Ansicht eines konventionellen optischen Abtasters;
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8 ist
ein Blockdiagramm eines Kontrollschaltkreises der vorliegenden Erfindung;
und
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9 ist
ein Flußdiagramm
einer Abtastbett-Auswahlroutine der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung
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Bezugnehmend auf die Figuren zum
Zwecke der Illustration, besteht die vorliegende Erfindung grundsätzlich aus
einem optischen Transmissions- und Reflektionsabtaster, wie er in 1 illustriert ist. Der Abtaster
besitzt grundsätzlich
ein rechteckiges Gehäuse 40 mit
einem Reflektions-Abtastbett 42 und einem Anschluß 44,
um ein Transmissions-Abtastbett 45 zu sichern. Angebracht
auf der Rückseite
des Gehäuses
besitzt der Abtaster Stecker, um den Abtaster mit einer Energiequelle
zu verbinden und eine Standardschnittstelle zur Verbindung mit einem
Personalcomputer (nicht dargestellt). In konventioneller Art und
Weise benutzt, empfängt
der Personalcomputer digitale Daten, die die vom optischen Abtaster abgetasteten
Bilder representieren.
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Das Reflektions-Abtastbett 42 besteht
aus einer rechteckigen Glasplatte 46, die in eine Öffnung innerhalb
der oberen Oberfläche
des Gehäuses
eingelassen ist. Ein Deckel 48, der durch ein Scharnier an
dem hinteren Ende des Gehäuses
angebracht ist, kann rotierend positioniert werden, um die Glasplatte 46 zu
bedecken, um Umgebungslicht abzublocken. Das beschriebene Reflektions-Abtastbett
ist von konventioneller Ausgestaltung.
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Unterhalb des Reflektions-Abtastbettes
und gesichert an Schienen 49 ist eine Abtastkamera 50, die
längsweise
entlang einer inneren Aussparung in dem Gehäuses läuft. Die Abtastkamera 50 enthält ein Kamerachassis 52,
das eine Vielzahl von Trägen 54 enthält, die
beweglich an die Schienen 49 gekoppelt sind. Ein endloses
Band 56 erstreckt sich längsweise entlang der Schiene 49 und
verbindet die entgegengesetzten Enden der Schienen mit einer frei
beweglichen Rolle 58 und einer Rolle 60, die mit
der Antriebsachse eines konventionellen Schrittmotors 62 verbunden
ist. Das Chassis 52 ist auf herkömmliche Art und Weise durch
Halterungen an dem endlosen Band 56 gesichert. Der Schrittmotor 62,
der elektrisch mit einem Kontrollschaltkreis 64 verbunden
ist, reagiert auf den Kontrollschaltkreis 64, um das Band 56 in
zwei Richtungen zu rotieren und dadurch das Chassis 52 schrittweise
an jedem Punkt entlang der Schienen zu positionieren. Eine CCD-Kamera 66,
als bevorzugter Typ von optoelektrischen Signalgebern, die an dem
unteren, hinteren Ende des Chassis 52 montiert ist, wobei
ein Blickfeld in Richtung der Front des Chassis gerichtet ist, ist
mit einer zentral angebrachten Linse 68 mit fixiertem Fokus
ausgerichtet. Die CCD-Kamera 66, die in einem elektrischen Schaltkreis
mit dem Kontrollschaltkreis 64 verbunden ist, wird veranlasst,
elektrische Signale an den Kontrollschaltkreis 64 zu senden,
die die Bilder repräsentieren,
die von der CCD-Kamera
aufgezeichnet werden.
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Das Blickfeld der CCD-Kamera 66,
dass sich durch die Linse in Richtung der Front des Chassis erstreckt,
ist mit einem optischen Pfad 70 ausgerichtet, der durch
eine Vielzahl von präzise
ausgerichteten Spiegeln 72 bis 75 und einen optischen
Schalter 76 definiert ist. Die Spiegel 72 bis 75 sind
auf dem Chassis konventionell mit Gummihalterungen montiert, um die
Spiegel während
des Bewegens des Abtasters zu schützen. Die Spiegel, die konventionell
zur Benutzung in optischen Instrumenten gestaltet sind, besitzen
eine reflektierende Oberfläche
auf der Seite, die dem Reflektionslicht entgegengerichtet ist, um
jedwede Verzerrung zu minimieren, die auftreten würde, wenn
Licht durch das Glas zu einer reflektierenden Oberfläche auf
der Rückseite
reflektiert würde.
Der optische Pfad funktioniert wie ein Periskop, wobei die Spiegel
ausgerichtet sind, um das Aufzeichnen eines Bildes aus der Entfernung
durch eine CCD-Kamera zu ermöglichen.
Der Hauptteil 78 des optischen Pfades empfängt Licht,
das in einen oberen horizontalen Teil 79 des Chassis umgelenkt
wird. Das Licht wird durch zwei parallele Spiegel 72 bis 73 reflektiert.
Ein oberer Spiegel 73 reflektiert Licht nach unten in Richtung
eines unteren Spiegels 72, der das Licht in eine horizontale
Richtung umlenkt, durch die Linse zu der CCD- oder Digitalkamera.
Zur Reflektionsabtastung dringt das Licht von einem Reflektionsabschnitt 80 des
optischen Pfades in den oberen horizontalen Teil des Chassis ein.
Der Reflektionsabschnitt 80 besitzt eine obere röhrenförmige, fluoreszierende
Lampe 82, die auf die obere Seite des Chassis montiert
ist, um Licht in einem spitzen Winkel nach oben zu projizieren,
durch einen Teil der Glasplatte 46, die von dem Reflektions-Abtastbett
umfaßt
wird. Ein Reflektionsabtastspiegel 74, der sich direkt
unterhalb des beleuchteten Teils der Glasplatte befindet, lenkt
Licht, das von dem Reflektions-Abtastbett nach unten projiziert
wird, um, in den oberen horizontalen Teil des Chassis, in Richtung
des Hauptteils des optischen Pfades. Deshalb wird ein Dokument oder
eine Photographie, die auf der Oberseite der Glasplatte 46 plaziert
ist, durch die obere Lichtbirne 82 beleuchtet. Das reflektierte
Licht wird dann durch den optischen Pfad geleitet, zur Aufnahme
durch die CCD-Kamera. Es wird vom Fachmann anerkannt werden, dass
die Position der Lichtquelle in einem spitzen Winkel im Bezug auf
die Position des Reflektionsabtastspiegels jedwede Verzerrung minimiert,
die durch Brechung des Lichtes entsteht, das von dem abgetasteten
Objekt durch die Glasplatte 46 tritt.
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Der optische Schalter 76 ist
innerhalb des oberen horizontalen Teils des Chassis beweglich positioniert.
Der optische Schalter 76 enthält einen beweglichen Schalterspiegel 84,
der in dem oberen horizontalen Teil des Chassis positioniert sein
kann, um dem Hauptteil des optischen Pfades entgegenzublicken, um
Licht von einem Transmissionsabschnitt 86 des optischen
Pfades in Richtung des Hauptteils des optischen Pfades umzulenken.
Falls er positioniert ist, um das Transmissions-Abtastbett aufzuzeichnen, wird
Licht von dem Reflektionsabschnitt durch den Schalterspiegel 84 blockiert.
Der optische Schalter 76, der rotierend an dem Chassis
angebracht ist, umfasst eine Achse 88, die sich in der
Breite über
das Chassis fortsetzt und durch die Öffnungen 90 und 91 in
die Seitenwände
des Chassis stößt. Die
Achse umfasst ein freies Ende 92, das von dem Chassis wegführt und
sich in einem rechten Winkel gebogen nach unten in den Raum des
Abtastergehäuses
fortsetzt. Ein Rahmen 94, der den Schalterspiegel beherbergt, ist
entlang seiner längsgerichteten
Kante 96 starr an die Achse montiert. Der Rahmen, der abgesondert und
mit Abstand zwischen den gegenüberliegenden Seitenwänden des
Chassis positioniert ist, umfasst ein Paar von abgefederten Vorschubkolben 98 und 99,
die zwischen die Seitenwände
des Chassis und die unteren Enden 100 des Rahmens gekoppelt
sind. Der optische Schalter 76 ist daher konfiguriert,
um den Schalterspiegel zwischen einer nahezu horizontalen Position
außerhalb
des optischen Pfades zur Reflektionsabtastung und einer Positon
innerhalb des optischen Pfades zur Transmissionsabtastung hin und
her zu schalten, wobei die Quelle der von der CCD-Kamera aufzuzeichnenden
Bilder verändert wird.
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Der Zweck der Vorschubkolben 98 und 99 ist es,
eine Fehlstellung des Spiegels 84 zu verhindern, indem
eine ausreichende Kraft angewandt wird, um den Spiegel in der jeweiligen
Reflektions- oder Transmissionsposition zu halten. Bezugnehmend
auf die Vorschubkolben 98 der 6a bis 6c,
umfassen die Vorschubkolben der bevorzugten Ausführungsform eine Kolbenstange 110,
die an ihrem unteren Ende einen Zapfen 102 hat, der rotierend
an die Chassis-Seitenwand
gekoppelt ist. Ein Flachkopfende 104 ist an dem oberen
freien Ende des Kolbens angebracht. Gekoppelt an die untere Ecke 106 des
Rahmens ist das untere Ende von der Achse radial beabstandet, wobei
ein zweiter rotierbarer Zapfen 108 einen Kragen 110 umfasst,
der über
dem Schaft der Kolbenstange gekoppelt ist und sich teleskopartig entlang
des Schaftes bewegt. Eine angespannte Spulenfeder 112 ist
konzentrisch über
dem Kolbenschaft zwischen dem untern Ende des Kolbens und dem Kragen
montiert. Die angespannte Spulenfeder 112 bewirkt eine
Kraft entlang des Kolbenschaftes und gegen den Kragen in der Richtung
des freien Endes des Kolbens. Diese Kraft wird in ein Drehmoment über der
Schalterachse 88 umgewandelt, wobei das untere Ende des
Rahmens zur Rotation um die Achse in der Richtung des freien Endes
des Kolbens veranlaßt
wird. Es soll angemerkt werden, dass es kein durch die Kraft der
Spulenfeder verursachtes Drehmoment um die Achse gibt, falls das
freie Ende des Kolbens in Richtung der Achse gerichtet ist.
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Die Winkelbewegung des Spiegels während der
Rotation um die Achse ist durch Anschläge 104, 114 und 116 beschränkt, die
eine weitere Rotation des Spiegels verhindern. Ein Paar von Reflektionsabtastungs-Anschlägen 104 und 114,
ein jeder plaziert an dem freien Ende des Kolbenstabes, stoppt die
Rotation entgegen dem Uhrzeigersinn des Spiegels an der nahezu horizontalen
Position zum Reflektionsabtasten. Ein Transmissionsabtastungs-Anschlag 116,
plaziert auf der oberen Oberfläche
des Linsen- und CCD-Gehäuses,
stoppt die entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtete Vorwärtsrotation
des unteren Endes des Spiegels, um Licht von dem Transmissionsabschnitt
in Richtung des Hauptteils des optischen Pfades zu leiten. Der Transmissionsabtastungs-Anschlag 116 umfasst
eine Kuststoffscheibe 112, die mit einer Schraube 119 an
das Linsengehäuse
montiert ist. Der Montagepunkt und der Scheibendurchmesser sind
so berechnet, daß der Schalterspiegel
in einer präzisen
Ausrichtung mit dem Transmissions- und optischen Hauptpfad stoppt.
Die Vorschubkolben, Spiegel und Anschläge kooperieren, um einen optischen
Schalter zum Hin- und Herschalten der Abtastmodi, zwischen Reflektions-
und Transmissionsabtastung, zu bilden.
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Der Transmissionsabschnitt umfasst
eine untere röhrenförmige Fluoreszenzlampe 118,
die einzeln unterhalb des Chassis mit Abstand zum Chassis angebracht
ist. Die Lichtbefestigung und die Birne erstrecken sich entlang
der Breite unter dem Chassis zwischen einem Paar von Montageklammern 122 bis 123,
die die unten liegende Befestigung an der unteren Seite des Chassis
sichern. Diese untere Lichtbirne 118 projiziert Licht nach
oben durch den Teil des Transmissions-Abtastbettes 45,
der direkt über
der Lichtquelle liegt. Ein Transmissions-Abtastspiegel 75,
der direkt über
den beleuchteten Teil des Transmissions-Abtastbettes liegt, leitet
Licht von dem Transmissions-Abtastbett auf den Schalterspiegel 84,
der das Licht wiederum in Richtung des Hauptteils des optischen
Pfades leitet. Deshalb ist ein Dia oder eine Folie, die auf dem
Transmissions-Abtastbett liegt, beleuchtet durch die untere Lichtbirne 118. Das
transmittierte Licht wird dann durch den optischen Pfad geleitet,
zur Aufnahme durch die CCD-Kamera. Weil das Licht des beleuchteten,
lichtdurchlässigen
Objektes, das den optischen Pfad betritt, nicht durch Glas oder
andere Objekte mit einem Brechungsindex, der sich von dem der Luft
unter scheidet, behindert wird, wird der Fachmann anerkennen, dass
die Verzerrung des Bildes durch optische Interferenz minimiert wird.
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Das Transmissions-Abtastbett 45 ist
entnehmbar positioniert auf einem Paar von Anschlußbahnen 128 und 129,
die parallel mit den Schienen in Längsrichtung durch das Abtastgehäuse laufen.
Die Anschlußbahnen
erstrecken sich durch eine Lücke zwischen
dem Chassis und der unteren Lichtquelle. Das Transmissions-Abtastbett 45 ist
durch einen Anschluss 44 auf der vorderen Seite des Abtastgehäuses entlang
der Anschlußbahn
eingefügt.
Eine optionale Haube 130, die mit einem Scharnier an der
Front des Abtasters angebracht ist, kann heruntergelassen werden,
um den Anschluß 44 vor
jedwedem Umgebungslicht zu schützen.
Das Transmissions-Abtastbett 45 bietet einen sicheren Halter
für ein
Dia oder eine Folie. Derartige Transmissions-Abtastbetten gibt es
in einer Vielzahl von Konfigurationen, wobei jede dieser Konfigurationen
zurechtgeschnitten auf einen bestimmten Typ von abzutastenden transparenten Medien
ist. Beispiele für
Transmissions-Abtastbetten, die für diesen Zweck geeignet sind,
sind im US-Patent 5546144 offenbart.
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Das Gehäuse umfasst einen konventionellen Energiekreis 132,
der an den Kontrollschaltkreis anschließt. Der Kontrollschaltkreis 64 umfasst
einen Read-Only-Speicher (ROM) zum speichern eines Abtastbetriebsprogramms,
das von einem Prozessor 135 ausgeführt wird, um die Lichtquellen 82 und 118, den
Antriebsmotor 62 und die CCD-Kamera 66 konventionell
zu kontrollieren und mit dem Personalcomputer (PC) 136 zu
kommunizieren. Der Kontrollschaltkreis umfasst ebenfalls Analog/Digital-Wandler (A/D),
die mit der CCD-Kamera 66 verbunden sind. Die A/D-Wandler
konvertieren analoge Signale in digitale Form. Konventionelle, digitale
Signalverarbeitungstechniken können
dann auf die abgetasteten Bilddaten durch die CPU des Abtasters
angewendet werden, um das Bild zu verbessern. Die Bilddaten werden
dann an den PC 136 zum Speichern gesendet. Die Hardware-Konfigurationen
für diese
Schaltkreise können
von jedem beliebigen konventionell erhältlichen Typ sein, die heutzutage
in konventionellen Abtastern benutzt werden und die im hohen Masse abhängig sind
von dem Typ der benutzten Digitalkamera.
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Ein Magnetspulenrelais 140 ist über einen Schaltkreis
mit einem Unterbrechnungsanschluß innerhalb des Kontrollschaltkreises
verbunden. Das Magnetspulenrelais 140, das auch als Kolbenrelais bezeichnet
wird, umfasst einen beweglichen Kern 142 oder einen Kolben,
der sich als Antwort auf eine Magnetspulentätigkeit aus einem Ende des
Magnetspulenrelais erstreckt, die durch einen elektrischen Strom
bewirkt wird, der von dem Kontrollschaltkreis 64 zu dem
Magnetspulenrelais gesendet wird. Wenn der Kontrollschaltkreis die
Energiezufuhr zu dem Magnetspulenrelay stoppt, wird der bewegliche
Kern 142 zurück
in die Magnetspule 140 gezogen. Der bewegliche Kern des
Magnetspulenrelais wird benutzt, um den optischen Schalter 76 elektronisch
hin und her zu schalten. Das freie Ende 92 der Schalterachse erstreckt
sich nach unten in das Abtastgehäuse
hinein, fort von dem Chassis. Wenn das Chassis über die Schienen 49 gezogen
wird, bewegt sich das freie Ende 92 der Achse durch das
Abtastgehäuse,
entlang des Chassis. Die Magnetspule 140 ist innerhalb des
Abtastgehäuses
montiert, so dass der bewegliche Kern 142, wenn er sich
aus dem Magnetspulenrelais erstreckt, den freien Arm 92 der
Achse schneidet. Deshalb wird der freie Arm um die Achse rotieren und
die Kraft der gespannten Feder überwinden,
was das Rotieren des Schalterspiegels bewirkt, wenn der freie Arm
der Achse und das Magnetspulenrelais ineinander greifen, während das
Chassis sich bewegt. Da die Kolbenstangen den Punkt des Null-Drehmoments
passieren, kehrt sich die Richtung des Drehmoments um, und die Kraft,
die durch die Vorschubkolben bereitgestellt wird, rotiert den Spiegel
solange, bis er auf die Anschläge 104, 114 und 116 trifft. Der
Betrieb der Magnetspule 140 und die Kontrolle der beiden
Lichtquellen wird mittels einer Abtastbett-Auswahlsubroutine durchgeführt, die
in der Abtaster-Software enthalten ist, die in dem Kontrollschaltkreis-ROM 134 gespeichert
ist. Ein Knopf, der auf der Oberfläche des Abtasters angebracht
ist oder eine Eingabeaufforderung innerhalb einer kommerziellen
Software, die in dem Personalcomputer enthalten ist, stellt eine
Benutzerschnittstelle 144 bereit, die es dem Betreiber
erlaubt, die Abtastbett-Auswahlsubroutine zu aktivieren, um ein
gewünschtes
Abtastbett zu selektieren.
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Vor dem oben beschriebenen Betrieb
des Abtasters, wird der Abtaster an eine konventionelle Steckdose
und an einen Personalcomputer 136 angeschlossen, der eine
kommerzielle Abtaster-Software hat, die in der Lage ist den Abtaster
zu betreiben. Weil der Abtaster zwei Abtastplattformen 42 und 45 umfasst,
kann der konventionelle Abtastbetrieb nur auftreten, nachdem entweder
das Transmissions- oder das Reflektions-Abtastbett ausgewählt wurden.
In der vorliegenden Ausführungsform
wird die Auswahl eines Abtastbettes durch einen Bediener unter Benutzung
der Benutzerschnittstelle 144 durchgeführt, wie z. B. einem Knopf
oder Schalter, der auf dem Abtaster plaziert ist, oder mittels einer Softwareanordnung,
die der auf dem Personalcomputer befindlichen Software beigefügt wird.
Ein Auswahlsignal wird an den Prozessor 135 von dem Kontrollschaltkreis
gesendet, welches die Abtastbett-Auswahlroutine 150 aktiviert.
Das Auswahlsignal muß in
der Lage sein, der CPU auf zwei Signalebenen zu signalisieren. Eine
erste Signalebene zum Anzeigen der Auswahl des Transmissions-Abtastbettes und
eine zweite Ebene zum Anzeigen der Auswahl des Reflektions-Abtastbettes.
Die Abtastbett-Auswahlroutine 152 umfasst eine Transmissions-Abtastbett-Routine
und eine Reflektions-Abtastbett-Routine 154.
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Die Transmissions-Routine 152 aktiviert
den Schrittmotor, um das Chassis entlang der Schienen in eine Ausgangsposition
zurückzuführen, ungefähr am vorderen
Ende des Abtasters 158. Das Magnetspulenrelais ist aktiviert 158,
um den Kern in den Pfad des freien Endes der Achse zu erstrecken.
Der Schrittmotor 62 wird dann aktiviert 160, um
das Chassis entlang der Schienen 49 in Richtung des hinteren
Endes zu bewegen. Ein Schrittzähler
wird initialisiert 162 und verfolgt die Bewegung des Chassis entlang
der Schienen durch Zählen 164 der
schrittweisen Rotation 166 des Schrittmotor-Antriebsschaftes,
welcher in der bevorzugten Ausführungsform zweihundert
(200) Schritte pro Rotation durchführt. Das Chassis bewegt sich
entlang der Schienen in Richtung des hinteren Endes des Abtastgehäuses. Wenn
der optische Schalter zum Reflektionsabtasten konfiguriert ist,
wird das freie Ende 92 der Achse mit dem Magnetspulenkern 142 in
Eingriff kommen. Sobald das Chassis sich in Richtung des hinteren
Endes des Abtastgehäuses
bewegt, wird die Bewegung des freien Endes der Achse das Magnetspulenrelais ergreifen.
Durch das Einkuppeln des Magnetspulenrelays überwindet das freie Ende der
Achse die ausgerichtete Kraft der gespannten Feder und rotiert den Spiegel
in Richtung der Transmissi ons-Abtastposition. Während das Chassis fortfährt sich
entlang der Schienen 49 zu bewegen, wird ein Umschaltpunkt
erreicht, wenn das Drehmoment, das durch die ausgerichtete Kraft
generiert wird, umgedreht wird. Nach dem passieren des Umschaltpunktes
drücken
die Vorschubkolben 98 und 99 das freie Ende des
Spiegels in Richtung des Transmissions-Abtastbettanschlages 116.
Sobald der Zähler
einen Wert erreicht, der anzeigt, dass der Umschaltpunkt erreicht
wurde 168, wird die Magnetspule abgeschaltet 170.
Das Chassis fährt
fort zu dem hinteren Ende des Gehäuses. Bei dem Erreichen des
hinteren Endes des Abtastgehäuses
kehrt das Chassis in die Ausgangsposition zurück 172. Die untere
Lichtquelle wird dann abgeschaltet 174. Wenn der Spiegel
ordnungsgemäß positioniert
ist und das Licht arbeitet, wird Licht durch den Transmissionsabschnitt 86 geleitet
und durch den optischen Schalter in den Hauptpfad in Richtung der
Linse und der CCD-Kamera umgelenkt. Der Kontrollschaltkreis überprüft dann
die CCD-Kamera, um sicherzustellen, dass das Licht empfangen wurde 176.
Wenn das Licht empfangen wurde, kann der Abtaster mit einer konventionellen
Abtastung von dem Transmissions-Abtastbett 178 beginnen.
Anderenfalls wird eine Fehlermeldung generiert 180, die angibt,
dass das Licht von der unteren Lichtquelle nicht empfangen wurde.
Es wird anerkannt werden, dass falls der Spiegel bereits zur Transmissionsabtastung
positioniert wurde, das freie Ende der Achse die Magnetspule nicht
kontaktiert, während
der Periode, in der sich die Magnetspule fortsetzt während der
Kern zurückgezogen
wird, aufgrund des Passierens des Umschaltpunktes.
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Die Reflektionsroutine 154 aktiviert
ebenfalls den Schrittmotor, um das Chassis in eine Ausgangsposition 190 entlang
der Schienen zurückzuführen, nahe
dem vorderen Ende des Abtasters. Der Schrittmotor wird dann aktiviert,
um das Chassis entlang der Schienen zu bewegen, in Richtung des
hinteren Endes des Gehäuses 192.
Bei Erreichen des hinteren Endes des Abtastgehäuses, wird das Magnetspulenrelais
aktiviert 194, um den Kern herauszustrecken in den Pfad
des freien Endes der Achse. Der Schrittzähler wird initialisiert 196 und
das Chassis bewegt sich dann zurück
entlang der Schienen in Richtung der Ausgangsposition. Ein Zähler verfolgt
die Bewegung des Chassis entlang der Schienen durch Zählen der
schrittweisen Rotation des Schrittmotor-Antriebsschaftes 198.
Das Chassis bewegt sich entlang der Schienen in Richtung der Front
des Abtastgehäuses 200.
Falls der optische Schalter zum Transmissionsabtasten konfiguriert
ist, wird das freie Ende der Achse den Magnetspulenkern kontaktieren. Während sich
das Chassis in Richtung des vorderen Endes des Abtastgehäuses bewegt,
greift das freie Ende der Achse in das Magnetspulenrelais. Durch das
Eingreifen in das Magnetspulenrelais überwindet das freie Ende der
Achse die ausgerichtete Kraft der gespannten Feder und rotiert den
Spiegel in Richtung der Reflektions-Abtastposition. Während das
Chassis fortfährt
sich entlang der Schienen zu bewegen, wird ein Umschaltpunkt erreicht,
wenn das Drehmoment, das durch die ausgerichtete Kraft erzeugt wird, sich
umkehrt. Nachdem der Umschaltpunkt passiert wurde, rücken die
Zuführkolben
das freie Ende des Spiegels in Richtung des Reflektions-Abtastbettanschlages.
Sobald der Zähler
einen Wert erreicht, der anzeigt, dass der Umschaltpunkt erreicht
wurde 202, wird die Magnetspule abgeschaltet 204.
Das Chassis fährt
fort zu dem vorderen Ende des Gehäuses 206. Die obere
Lichtquelle wird dann angeschaltet 208. Wenn der Spiegel
ordnungsgemäß außerhalb
des optischen Pfades positioniert ist und die Lichtquelle arbeitet,
wird Licht durch den Reflektionsabschnitt in den Hauptpfad in Richtung
der Linse und der CCD-Kamera geleitet. Der Kontrollschaltkreis überprüft dann
die CCD-Kamera, um sicherzustellen dass das Licht empfangen wird 210.
Falls das Licht empfangen wird, kann der Abtaster mit dem konventionellen
Abtasten von dem Reflektions-Abtastbett 22 beginnen.
Anderenfalls wird eine Fehlermeldung generiert 214, die
anzeigt, dass das Licht von der oberen Lichtquelle nicht empfangen
wurde.
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Sobald das Transmissions- oder Reflektions-Abtastbett
ausgewählt
wurde, ist der Abtaster bereit, um Dokumente auf diesem Abtastbett
in einer konventionellen Art und Weise abzutasten. Wenn der Abtaster
eingerichtet ist, um Licht von dem Reflektions-Abtastbett in Richtung
der Linse und der CCD-Kamera umzuleiten, wird ein Dokument oder eine
Photographie auf der Glasplatte plaziert. Der Deckel wird geschlossen,
die obere Lampe wird aktiviert und der Schrittmotor zieht das Chassis
schrittweise unter der Glasplatte entlang. Falls der Abtaster eingerichtet
ist, um Licht von dem Transmissions-Abtastbett in Richtung der Linse
und der CCD-Kamera umzuleiten, wird ein Dia oder eine Folie auf
dem Transmissions-Abtastbett plaziert. Das Transmissions-Abtastbett
wird in den Anschluß entlang
der Anschlußbahn
eingeführt
und die Klappe wird geschlossen. Die untere Lampe wird aktiviert
und der Schrittmotor zieht das Chassis mit der Lampe schrittweise über das
Transmissions-Abtastbett.
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Es wird vom Fachmann anerkannt werden, dass
der hier offenbarte optische Schalter durch andere Bauteile ausgebildet
werden kann, wie z. B. durch einen Einweg-Reflektionsspiegel, der
keine Rotation des Spiegels benötigt.
Zusätzlich,
falls Phaseroptikkabel den optischen Pfad ersetzen, können andere
optische Schalter, die in der Phaseroptik bekannt sind, verwendet
werden, um zwischen den beiden Abtastbetten umzuschalten. Schließlich kann auch
ein mechanischer Schalter auf der Außenseite des Abtasters eingesetzt
werden, um den in der bevorzugten Ausführungsform offenbarten vorliegenden
elektromechanischen Schalter zu ersetzen.
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Es wird vom den Fachmann anerkannt
werden, dass, wenn eine Linse mit fixiertem Fokus verwendet wird,
die Länge
des optischen Pfades gleich sein muß, wenn Transmissionsabtastung
eingestellt ist, und wenn Reflektionsabtastung eingestellt ist.
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Es ist selbstverständlich,
das bestimmte Merkmale und Unterkombinationen von Nutzen sind und
ohne einen Bezug auf andere Merkmale und Unterkombinationen, wie
sie in den Ansprüchen
erwähnt
werden, eingesetzt werden. Während
die bevorzugte Ausführungsform
und die Anwendung der Erfindung beschrieben wurde, ist es für den Fachmann
offensichtlich, dass die Gegenstände
und Merkmale der vorliegenden Erfindung nur so beschränkt sind,
wie es in den beigefügten
Ansprüchen dargelegt
ist.