DE69931210T2

DE69931210T2 - Scannerbeleuchtung

Info

Publication number: DE69931210T2
Application number: DE69931210T
Authority: DE
Inventors: Eastman Kodak Company Joel Dennis Rochester DeCaro; Eastman Kodak Company Mark Eldon Rochester Shafer
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2019-03-20
Also published as: JP2009065710A; EP0948191B1; US5982957A; JPH11331508A; EP0948191A3; EP0948191A2; DE69931210D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein den Bereich der Beleuchtungseinrichtungen und insbesondere Scanner, die mit derartigen Systemen ausgestattet sind.
Scanner wandeln analoge Hardcopybilder auf einem Medium in Bildsignale um, üblicherweise in Form digitaler Daten. Das Medium kann entweder transparent (beispielsweise ein fotografisches Negativ) oder reflektierend (beispielsweise Papier) sein. Die Verwendung von Scannern ist für eine Vielzahl von Anwendungen weit verbreitet, einschließlich der Speicherung, Manipulation, Übertragung und Darstellung oder des Druckens von Kopien der Bilder. Beispielsweise können Bilder, die auf fotografischen Medien erfasst werden, in digitale Daten umgewandelt und auf Compact Discs gespeichert werden, um als Videobild ausgelesen und angezeigt oder mit verschiedenen Arten von Farbdruckern ausgedruckt zu werden. Um das fotografische Bildsignal zu erfassen, wird ein Bildfeld mit Licht abgetastet, beispielsweise einer Lichtzeile, und das durch das Bild übertragene Licht wird erfasst, typischerweise in Form von drei Primärfarben-Lichtstärkesignalen, und dann digitalisiert. Die digitalisierten Werte können in einen Standard für die Videoanzeige formatiert und auf Compact Disc, magnetischen Medien oder anderen geeigneten Speichermedien gespeichert werden. Derartige Scanner können in unterschiedlicher Form ausgebildet sein; verschiedene allgemeine Aspekte der Filmdigitalisierung, insbesondere die Zeilenbeleuchtung und lineare, CCD-basierende Digitalisierer, werden detaillierter in US-A-5,012,346 beschrieben. Beispielsweise wird bei einer gängigen Scannerbauart ein eindimensionaler Sensor (üblicherweise als Zeilensensor oder eindimensionales Array bezeichnet) benutzt, und die Beleuchtungsquelle lenkt eine Lichtzeile auf das bildtragende Medium, die dann jeweils um eine Zeile bewegt wird, um das vollständige Bild zeilenweise abzutasten. Bei einer andere Scannerbauart wird ein zweidimensionaler Sensor (üblicherweise als zweidimensionales oder Flächenarray bezeichnet), benutzt, und die Beleuchtungsquelle beleuchtet das gesamte Bild gleichzeitig, so dass das vollständige Bild in einer einzelnen Belichtung abgetastet wird. Scanner mit Flächenarrays sind einfacher zu bauen und werden oft bevorzugt. Scanner mit Zeilensensoren liefern allerdings eine höhere Auflösung bei niedrigeren Gerätekosten. Eine Sensorbaugruppe eines typischen Farbscanners umfasst sowohl den Sensor und geeignete Elektronik, als auch ein mehrfarbiges Kanalausgangssignal, das das gescannte Bild darstellt, wobei jeder Farbkanal einem anderen Spektralbereich entspricht (z.B. roter, grüner und blauer Kanal oder blaugrüner, purpurroter und gelber Kanal). EP-A-711995 beschreibt eine Infrarot-Beleuchtungsquelle, die eine bewegliche, sensibilisierte Bahn beleuchtet.
Um Bildsignale zu erhalten, die ein gescanntes Bild genau wiedergeben, muss die in einem Scanner verwendete Beleuchtungsquelle bestimmte Anforderungen erfüllen. Eine Anforderung betrifft die ausreichende Stärke der Lichtquelle. Dies lässt sich zwar durch Einsatz leistungsstarker Lichtquellen erreichen, was aber zu einer stärkeren Wärmeentwicklung führt und entsprechende Maßnahmen zur Eindämmung der Wärme notwendig macht, worunter die Lebensdauer der Lichtquelle oft leidet. Die Beleuchtungsquelle sollte zudem eine gleichmäßige Beleuchtungsstärke liefern, so dass der Signal-Störabstand beim Scannen eines Mediums nicht über das Bild hinweg variiert. Zwar kann die Korrektur des Bildsignals benutzt werden, um die Auswirkungen derartiger Ungleichmäßigkeiten zu beseitigen, aber dies führt dazu, dass Bereiche mit schwacher Beleuchtung ein stärkeres Rauschen aufweisen als Bereiche mit starker Beleuchtung, weil diese höher verstärkt werden müssen. Da das zu beleuchtende Medium Fehler, wie beispielsweise Kratzer, enthalten kann, lässt sich die Sichtbarkeit dieser Fehler bekanntermaßen reduzieren, indem man das Licht auf das Medium in Einfallswinkeln von bis zu +–45 Grad verteilt. Hierzu wird entweder ein Diffusor verwendet, beispielsweise ein geschliffenes Glas oder eine diffus integrierende Kammer mit oder ohne einen optischen Wellenleiter in enger Beabstandung zu dem Medium. Viele dieser wünschenswerten Merkmale (wie Intensität und Gleichmäßigkeit der Beleuchtung) sind in Flächen-Arrayscannern schwerer zu erzielen.
Es ist möglich, eine Lichtquelle, ein Breitband, eine Weißlichtquelle mit geeigneten Filtern zur Entfernung unerwünschter Spektralkomponenten zu verwenden. Eine derartige Anordnung nach dem Stand der Technik ist in 1 dargestellt. In 1 ist eine Breitband-Weißlichtquelle in Form einer Glühlampe 2 in einem Reflektor 4 angeordnet, um Licht auf ein mehrschichtiges Interferenzfilter 6 zu werfen (auch als dichroitisches Filter bezeichnet). Das Interferenzfilter 6 ist so aufgebaut, dass Infrarotlicht (gegenüber dem ein Scannersensor empfindlich sein könnte) abgewiesen wird. Das Filter kann auch so aufgebaut sein, dass die Farbbalance verbessert wird, indem unerwünschte Komponenten des sichtbaren Lichts entfernt werden. Die Farbbalance ist die Balance zwischen den roten, grünen und blauen Kanälen. Diese Interferenzfilter sind im Aufbau aufwändig. Das Licht von Filter 6 tritt dann in einen nicht abbildenden optischen Lichtkonzentratorkegel 8 und durch eine Eintrittsöffnung 11 einer Integrationskammer 50 ein. Die Innenseite der Integrationskammer 50 besteht aus einem diffus reflektierenden Material, so dass ein relativ gleichmäßiger Lichtstrahl eine Austrittsöffnung 12 zu einem abzutastenden Medium verlässt und auf einen Flächenarraysensor fällt. Das vorstehend genannte Beleuchtungssystem ist relativ effektiv. Es ist allerdings relativ fest in dem Sinne, dass eine bestimmte Ausgabe erzeugt wird, es sei denn, man ergänzt es um mechanische Filterräder oder ähnliche Anordnungen, um eine gewisse Freiheit in Bezug auf die Lichtquellensteuerung zu erhalten. Es ist also nicht leicht, eine Lichtquellensteuerung über die Farbbalance oder die Gesamtbelichtung hinaus zu erhalten.
Auf der anderen Seite beschreibt US-A-5,191,406 einen Lichtscanner, in dem Zeilen verschiedenfarbiger Leuchtdioden (LED) verwendet werden, um Beleuchtungszeilen aus unterschiedlichen Farben zu erzeugen. Die relativen Einschaltzeiten der verschiedenfarbigen LED lassen sich so abstimmen, dass eine gewünschte Farbbalance zwischen den roten, grünen und blauen Zeilen erzielt wird, die den roten, grünen und blauen Farbkanälen des Sensors entspricht. Auch hier ist es nicht leicht, eine Lichtquellensteuerung über die Farbbalance hinaus von einem derartigen Zeilenscanner zu erhalten. US-A-5,003,379 beschreibt einen Scanner, in dem relativ komplexe, unterschiedlich geformte Filtersätze verwendet werden, damit die Spektralempfindlichkeit des Scanners die Farbabsorptionsspitzen in einem negativen oder positiven Bild überlagert. US-A-5,099,359 beschreibt einen Scanner, in dem für einen gegebenen Filmtyp die Anforderungen an Farbbalance, IR-Abweisung und Sperrfilterung mit einem einzigen Interferenzfilter erreicht werden. Die Scanner nach US-A-5,003,379 und US-A-5,099,359 verwenden unterschiedliche Filter für unterschiedliche Filme, wodurch mechanische Filterwechselvorrichtungen erforderlich sind, weshalb diese auf die Fähigkeit zur Beeinflussung der Scanner-Spektralempfindlichkeit mittels Filtertechnologie beschränkt sind. Filter können nur Licht subtrahieren, das sie von einer Lichtquelle empfangen. Außerdem sind einige Filter aufwändig in ihrem Aufbau. Darüber hinaus bewirkt Filterung Leistungsverluste und kann unnötige Wärme verursachen.
Es wäre ein Scanner wünschenswert, welcher eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweist, nämlich, dass die Scannerempfindlichkeit nicht nur bezüglich der Farbbalance zwischen den Farbkanälen gesteuert wird, sondern auch ein leicht formbares Empfindlichkeitsspektrum innerhalb eines oder mehrerer Farbkanäle bereitstellt, welcher nicht durch Filtertechnologie eingeschränkt ist, welcher die Form des Scanner-Empfindlichkeitsspektrums für verschiedene abzutastende Medien einfach variieren und genau ändern kann, ohne dass umständliche Filterwechsel erforderlich wären, welcher einen relativ hohen Wirkungsgrad aufweist und welcher weiterhin eine gute Lichtgleichmäßigkeit für ein abzutastendes Bild bereitstellt und dessen Beleuchtungsquelle relativ wenig Wärme entwickelt.
Ein von der vorliegenden Erfindung gewürdigter Sachverhalt betrifft die Tatsache, dass in einem Scanner die Scanner-"Spektralempfindlichkeit" innerhalb jedes Farbkanals die Genauigkeit beeinträchtigen kann, mit der Farben in einem gescannten Bild erfasst werden. Die Scanner-Spektralempfindlichkeit ist eine kombinierte Funktion, die das Beleuchtungsspektrum umfasst, das von der Beleuchtungsquelle und der Sensor-Spektralempfindlichkeit für jeden Kanal erzeugt wird. Die Scanner-Spektralempfindlichkeit bestimmt demnach, wie ein Scanner ein Bild „sehen" kann (dies ist die Fähigkeit des Scanners, Absorption in dem Bild bei verschiedenen Wellenlängen zu erfassen). Die vorliegende Erfindung berücksichtigt zudem, dass für einen gegebenen Sensor die Spektralempfindlichkeit des Scanners in einem gegebenen Farbkanal leicht durch Steuerung der Form des Beleuchtungsspektrums steuerbar ist, das von der Beleuchtungsquelle für diesen Farbkanal des Scanners erzeugt wird.
Demnach stellt die vorliegende Erfindung nach einem Aspekt einen Scanner bereit, der einen Sensor zum Aufnehmen von Licht von einem Bild umfasst, und der ein dem Bild entsprechendes Bildsignal erzeugt, welches eine Vielzahl von Farbkanälen umfasst, die die unterschiedlichen, von dem Scanner erfassten Spektralbereiche darstellen. Der Scanner ist mit einer Halterung versehen, die ein das Bild tragendes Medium halten kann. Eine Scanner-Beleuchtungseinrichtung beleuchtet das Bild eines gehaltenen Mediums derart, dass Licht von dem Bild auf den Sensor fällt. Die Beleuchtungseinrichtung weist eine Vielzahl von lichtemittie renden Elementen auf. Jedes der lichtemittierenden Elemente weist eine unterschiedliche Spektralausgabe auf. Die Anzahl der Elemente mit unterschiedlicher Spektralausgabe ist größer als die Anzahl der Farbkanäle. Die Vielzahl der lichtemittierenden Einrichtungen ist mindestens zu einem Teilsatz aus mindestens zwei unterschiedlichen lichtemittierenden Einrichtungen gruppiert, derart, dass sie gemeinsam den Spektralbereich für einen der Farbkanäle bilden.
Die Beleuchtungseinrichtung umfasst zudem einen Integrator zwischen den lichtemittierenden Elementen und der Medienhalterung, um die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung auf dem Bild zu verbessern. Obwohl die vorliegende Erfindung auch die Möglichkeit vorsieht, keinen Integrator zu verwenden, ist eine derartige Anordnung weniger wünschenswert, da der Integrator eine bessere spektrale Gleichmäßigkeit der Beleuchtung des Bildes erzielen kann.
Nach einem Aspekt liegt bei den Elementen jedes Satzes ein Hauptteil ihrer integrierten Spektralausgabe innerhalb eines Spektralbereichs, der durch einen entsprechenden Farbkanal dargestellt wird. Mit "integrierter Spektralausgabe" ist der gesamte Bereich unter einer Kurve der Ausgangsleistung zur Wellenlänge gemeint. Der Integrator verbessert vorzugsweise die spektrale Gleichmäßigkeit der Beleuchtung von mindestens einem ersten Satz aus lichtemittierenden Elementen.
Die vorliegende Erfindung stellt zudem ein Verfahren zur spektralen Kalibrierung eines erfindungsgemäßen Scanners bereit. Bei einem derartigen Verfahren wird ein Teilsatz aus lichtemittierenden Elementen derselben Spektralausgabe, die einem Farbkanal entsprechen, für vorbestimmte Zeiten oder Leistungen betrieben. Die Signale in dem einen Farbkanal der Sensorvorrichtung, der den in dem vorausgehenden Schritt betriebenen Elementen entspricht, werden gemessen. Die beiden vorausgehenden Schritte werden für jeden Teilsatz aus Elementen einer unterschiedlichen Spektralausgabe wiederholt, die demselben einen Farbkanal entsprechen. Die so erhaltenen charakteristischen Istwerte werden mit Sollwerten verglichen. Wenn Ist- und Sollwerte um mehr als eine vorbestimmte Toleranz voneinander abweichen, kann die im ersten Schritt genannte Zeit oder Leistung variiert werden, und alle Schritte können nach Bedarf wiederholt werden, bis die charakteristischen Istwerte und die Sollwerte um nicht mehr als die vorbestimmte Toleranz voneinander abweichen, so dass eine erste spektrale Sollempfindlichkeit des Scanners erzielt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt zudem ein Verfahren zur Verwendung eines erfindungsgemäßen Scanners bereit. Bei diesem Verfahren wird das Bild mit der Beleuchtungseinrichtung beleuchtet, nachdem das Licht durch den Integrator getreten ist. Das Bildsignal wird an der Sensorbaugruppe erzeugt und kann nach Bedarf verwendet werden.
Erfindungsgemäße Scanner stellen ein relativ einfaches und genaues Mittel bereit, mit dem die spektrale Verteilung der Belichtung von der Scanner-Beleuchtungsquelle in einem Farbkanal oder in mehreren Farbkanälen abgestimmt werden kann. Erfindungsgemäße Scanner können zudem ein Mittel bereitstellen, mit dem die konventionelle Farbbalance zwischen den Kanälen gesteuert werden kann. Eine derartige Steuerung der spektralen Belichtungsverteilung ist ein einfaches Mittel zur Abstimmung der Spektralempfindlichkeit des Scanners in einem oder mehreren Farbkanälen. Die Art einer derartigen Steuerung der Scanner-Spektralempfindlichkeit ermöglicht eine einfache spektrale Kalibrierung des Scanners, um eine gewünschte Scanner-Sollwert-Spektralempfindlichkeit zu erfüllen. Diese Steuerung lässt sich einfach anpassen, um eine Kommunikation der Steuerdatensätze, die unterschiedlichen Scanner-Sollwert-Spektralempfindlichkeiten entsprechen, von einem entfernten Hostsystem zu ermöglichen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine typische Scanner-Beleuchtungsquelle nach dem Stand der Technik, wie vorstehend beschrieben;
2 eine wünschenswerte Scanner-Sollwert-Spektralempfindlichkeit (Volllinien), die eine Kombination aus Beleuchtungsquellenspektrum und Sensorempfindlichkeitsspektrum darstellt, wobei eine Scanner-Istwert-Empfindlichkeit (Strichlinien) in einem Scanner mit typischer Beleuchtungsquelle erzielt wird;
3 die Spektralempfindlichkeit eines bestimmten ersten Filmtyps, der aus verschiedenen neutralen oder „grauen" Belichtungsstufen resultiert;
4 Fehler in der Farberfassung für jeden roten ("r"), grünen ("g") und blauen ("b") Farbkanal, wenn die Scanner-Istwert-Empfindlichkeit aus 2 beim Scannen des Filmtyps aus 3 verwendet wird;
5 eine ähnliche Darstellung wie 4, aber mit Darstellung der Fehler nach einer mathematischen Filmkalibrierung;
6 und 7 eine ähnliche Darstellung wie 5, aber unter Verwendung unterschiedlicher zweiter und dritter Filmtypen mit gleicher Scannerempfindlichkeit und mathematischer Kalibrierung wie in 5;
8 eine ähnliche Darstellung wie 2, aber mit Darstellung einer Scanner-Istwert-Spektralempfindlichkeit (Strichlinien), wie von einem erfindungsgemäßen Scanner erzielt;
9 eine ähnliche Darstellung wie 5, aber mit Darstellung der Farbfehler, die aus dem Abtasten des ersten Filmtyps mit einem Scanner resultieren, der die Scanner-Istwert-Spektralempfindlichkeit aus 8 aufweist;
10 und 11 eine ähnliche Darstellung wie 9, aber mit Darstellung der Farbfehler, die aus dem Scannen der zweiten und dritten Filmtypen mithilfe desselben Scanners resultieren, der mathematisch für den ersten Filmtyp kalibriert ist;
12 die spitzennormalisierte Spektralleistung verschiedener Leuchtdioden (LED), die in einem erfindungsgemäßen Scanner verwendbar sind;
13 die spitzennormalisierte Spektralleistung von drei der LED aus 12 nach Filterung;
14 das Spektralansprechen eines in dem erfindungsgemäßen Scanner verwendeten CCD-Sensors (Charge Coupled Device);
15 die Spektralempfindlichkeit eines Scanners unter Verwendung der einzelnen LED aus 12 und 13 bei Verwendung in Kombination mit dem CCD-Sensor aus 14;
16 die Art und Weise der Verwendung der vorliegenden Erfindung zur Realisierung eines Scanners, dessen Spektralempfindlichkeit nahe der Sollwertspektralempfindlichkeit aus 2 und 8 unter Verwendung ausgewählter LED aus 12, gefilterter LED aus 13 und dem CCD-Sensor aus 14 liegt;
17 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Scanners;
18 und 19 weitere Details der Beleuchtungseinrichtungsquelle des Scanners aus 17; und
20 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur spektralen Kalibrierung eines Scanners.
In sämtlichen Zeichnungen wurden gleiche Bezugsziffern zur Bezugnahme auf gleiche Teile verwendet, soweit möglich.
In der vorliegenden Erfindung meint „Scanner-Spektralempfindlichkeit" eine kombinierte Funktion des Beleuchtungsspektrums für die Belichtung in jedem Farbkanal, das von der Beleuchtungsquelle bereitgestellt wird, und die Sensor-Spektralempfindlichkeit, wie vorstehend besprochen. „Belichtung" meint die integrierte Leistung in Bezug zur Zeitdauer, so dass die Belichtung von einer Lichtquelle variabel ist, indem die Leistung und/oder die Gesamtzeit variiert werden. Einer Sensorbaugruppe des Scanners bezeichnet die Scannerkomponenten, die gemeinsam das durch das Bild getretene Licht und die Vielzahl der Farbkanalkomponentensignale erzeugen. In dem Fall, in dem ein Zeilen- oder Flächen-Arraysensor verwendet wird und die Sätze der lichtemittierenden Elemente nacheinander eingeschaltet werden, hat der Sensor selbst möglicherweise keine Mittel zur Unterscheidung einer wahrgenommenen Farbe von einer anderen. In diesem Fall umfasst die Sensorbaugruppe eine geeignete Schaltung, die vorsieht, dass jedes Signal für einen bestimmten Spektralbereich steht (also Rot-, Grün- und Blausignale). Wenn ein Sensor verwendet wird, der getrennte Elemente zur Erkennung von Licht unterschiedlicher Farbe hat (d.h. unterschiedliche Spektralbereiche), kann die Sensorbaugruppe einfach der Sensor selbst sein, da jedes Signal bereits einem bestimmten Farbkanal zugeordnet ist, nämlich dadurch, dass es von einem bestimmten Sensorelement kommt. Sensoren des letztgenannten Typs umfassen trilineare Sensoren mit einem gefilterten linearen Sensorelement für jeden roten, grünen und blauen Farbkanal sowie Flächenarrays, die bemusterte Farbfilterarrays verwenden. Bei diesen Sensortypen werden die verschiedenen Sätze der lichtemittierenden Elemente normalerweise gleichzeitig eingeschaltet. Mit Bezug auf rote, grüne und blaue Farbbereiche, die roten, grünen und blauen Farbkanälen entsprechen, umfassen derartige Bereiche normalerweise die Spektralbereiche zwischen 600–750 nm, 500–600 nm bzw. 400–500 nm. Selbstverständlich braucht nicht jeder Farbkanal selbst einem einzelnen Spektralbereich zu entsprechen (wie in einem subtraktiven Farbsystem oder einem Farbdifferenzsystem). Es sei darauf hingewiesen, dass in dieser Anmeldung ein „Satz" (oder ein Teilsatz) ein Element oder mehrere Elemente umfasst. Die verschiedenen Kanäle müssen keine physisch unterschiedlichen elektrischen Bahnen aufweisen, statt dessen können die unterschiedlichen Signale in einer anderen Weise (an einem bestimmten Punkt in der Vorrichtung oder in dem Verfahren) auf der gleichen Signalbahn unterscheidbar sein (beispielsweise durch zeitliche Trennung). In der vorliegenden Erfindung kann Licht aus lichtemittierenden Elementen von unterschiedlicher Spektralausgabe verwendet werden, um eine Belichtung für denselben Farbkanal eines Scanners zu erzeugen.
Unter Bezugnahme auf 1 bis 10 wird das erfindungsgemäße Konzept der Steuerung der Spektralverteilung innerhalb eines Kanals zur Steuerung der Spektralempfindlichkeit eines Scanners innerhalb des Kanals sowie dessen Bedeutung erläutert. Es besteht in der Technik Bedarf nach Bereitstellung einer Scanner-Istwert-Spektralempfindlichkeit über einem Farbkanal oder über mehreren Farbkanälen (vorzugsweise über sämtliche Scannerfarbkanäle), der sich einem gewünschten Sollwert nähert (der „Scanner-Sollwert-Spektralempfindlichkeit"). Transparenter Negativfilm ist im Allgemeinen so konstruiert, dass er optisch auf fotografisches Papier kopiert werden kann, so dass die Kurve der Schwärzung zum Logarithmus der einwirkenden Lichtmenge der blaugrünen, purpurroten und gelben Filmfarbstoffe, wie vom Papier „gesehen", im Wesentlichen parallele Kurven sind, so dass unter unterschiedlichen Filmszenen-Belichtungsbedingungen neutrale Tonwertskalen beibehalten werden. Um die gleichen Neutraltonwertskalen beizubehalten, ist eine gute Scanner-Sollwert-Spektralempfindlichkeit für Negativfilm ein Wert, der gleich oder ähnlich der Spektralempfindlichkeit eines konventionellen optischen fotografischen Printers mit einem typischen Papier wäre, wie als „Druckdichten-Spektralempfindlichkeit" bezeichnet (z.B. siehe Seite 247 aus „The Reproduction of Colour", von R. W. G. Hunt, 4. Auflage.
Positivbilder (typischerweise Dias oder Auflichtmedien) werden normalerweise mit einer Weißlichtquelle beleuchtet und direkt betrachtet. Eine gute Scanner-Sollwert-Spektralempfindlichkeit wäre die des menschlichen Auges in Kombination mit einer derartigen Lichtquelle. Die Commission Internationale De L'Eclairage (CIE) hat genormte Spektralkurven für die trichromatische Farbabstimmung (entspricht näherungsweise dem Ansprechen des menschlichen Auges) und die Betrachtungsbeleuchtungseinrichtungen, die in Kombination eine Scanner-Sollwert-Spektralempfindlichkeit ergeben würden. Beispielsweise könnte man den 2-Grad CIE-Normalbetrachter von 1931 und eine D5000 Normbeleuchtung verwenden, wie in Abschnitt 2 und 4 aus „Measuring Colour" von R. W. G. Hunt beschrieben.
Die Volllinien aus 2 zeigen eine Scanner-Sollwert-Spektralempfindlichkeit in jedem der roten, grünen und blauen Farbkanäle („Ssoll r", „Ssoll g" bzw. „Ssoll b") und stellen näherungsweise eine typische Druckdichten-Spektralempfindlichkeit dar. Die Strichlinien zeigen eine typische Scanner-Istwert-Spektralempfindlichkeit für die roten, grünen und blauen Farbkanäle („Sist r", „Sist g" bzw. „Sist b") unter Verwendung eines trilinearen Sensors und einer gefilterten Wolframlampen-Beleuchtungsquelle. 4 zeigt den Grad des Farbfehlers, der aus der Verwendung der Scanner-Istwertempfindlichkeit aus 2 mit einem ersten Filmtyp resultiert (dem Übertragungsspektrum, das in 3 bei verschiedenen Neutraldichten gezeigt wird). Der Farbfehler wird wie nachstehend beschrieben ermittelt.
Wie in 2 gezeigt, gibt es 3 Farbkanäle für jeden der beiden Kurvensätze. S(i, l) steht für die Spektralempfindlichkeit des i^ten Kanals des Satzes. 3 zeigt die Spektraldichte von 10 Neutralbelichtungsfeldern eines bestimmten Farbnegativfilmtyps (Filmtyp 1), und zwar eine Kurve für jedes Feld. Der Spektraltransmissionsgrad des j^ten Farbfeldes wird mit T(j, l) bezeichnet. In dieser Figur resultiert die Spektraldichte der gezeigten 10 Farbfelder aus der Variation der Neutral- oder Graubelichtung des Films. In den folgenden Ergebnissen wurden für die Berechnungen insgesamt 70 Felder verwendet, die unterschiedliche Farben und wechselnde Belichtungsstärken darstellen. Der verwendete Scanner entsprach dem in US-A-5,099,359 beschriebenen Typ. Für jeden Farbkanal und jedes Farbfeld berechnet sich der Transmissionsgrad wie folgt:
Die entsprechende Dichte, berechnet als der Logarithmus zur Basis 10 des Transmissionsgrads ist dann: D(i, j) = –log10(τ(i, j))
Für eine Scanner-Sollwert-Spektralempfindlichkeit („aim" tiefgestellt geschrieben) kann der Sollwert-Spektraltransmissionsgrad für jeden Kanal und jedes Feld berechnet werden als:
Der Dichtesollwert jedes Kanals und Feldes ist: Daim(i, j) = –log10(τaim(i, j))
Für einen Satz der Scanner-Istwert-Spektralempfindlichkeit („actual/Istwert" tiefgestellt geschrieben) werden der Scanner-Transmissionsgrad und die Dichtewerte für jeden Kanal und jedes Feld in ähnlicher Weise berechnet. Der Dichtefehler zwischen Soll- und Ist-Ansprechen für jeden Kanal ist: Derror(i, j) = Dactual(i, j) – Daim(i, j)
Eine Fehlerkurve für die vorstehend aus Filmtyp 1 beschriebenen Felder unter Verwendung der Scanner-Istwert-Spektralempfindlichkeit (Strichlinien) und Scanner-Sollwert-Spektralempfindlichkeit (Volllinien), wie in 2 gezeigt, fuhrt zu der Kurve aus 4. Sobald eine Scannerempfindlichkeit erreicht wurde, die eng genug war, wurde zuvor der verbleibende Fehler durch mathematische Kalibrierung reduziert (in der Technik allgemein als „Farbkalibrierung" bezeichnet). Es wird somit ein mathematisches Modell postuliert, das die Ist-Dichtewerte so transformiert, dass der Restdichtefehler zwischen dem mathematisch kalibrierten Ist- und Soll-Ansprechen minimiert wird.
Das Spektrum mathematischer Kalibrierungsmodelle kann von einfachen linearen Modellen bis hin zu komplexen nicht linearen Modellen reichen. Geeignete mathematische Kalibrierungsmodelle, wie die lineare Regression, sind in der Technik bekannt. 5 wurde in gleicher Weise wie 4 abgeleitet, zeigt jedoch den Restfehler nach mathematischer Kalibrierung. Das verwendete mathematische Kalibrierungsmodell war eine relativ einfache 3 × 3 Matrix plus einem Versatz aus multipler linearer Regression.
Zwar erzielt die mathematische Kalibrierung eine gewisse Fehlerreduzierung, aber aus 5 wird deutlich, dass der Restfehler auch mit mathematischer Kalibrierung noch groß ist. Nach einer solchen mathematischen Kalibrierung wurde der Restfehler erneut in gleicher Weise wie in Verbindung mit 5 ermittelt, jedoch unter Verwendung verschiedener Farbnegativfilmtypen, die hier als Filme des TYPS 2 und TYPS 3 bezeichnet werden. Die resultierenden Fehlerkurven werden in 6 (Film TYP 2) und 7 (Film TYP 3) gezeigt. Es sei darauf hingewiesen, dass Farbfehler mit derartigen Filmen auch bei einem mathematisch kalibrierten Scanner sehr groß werden. Daran ist zu erkennen, dass Farbfehler inakzeptabel groß werden, wenn die Ist- und Sollwerte für die Spektralempfindlichkeiten nicht genau aufeinander abgestimmt werden.
8 entspricht im Wesentlichen 2, zeigt jedoch eine andere Scanner-Istwert-Spektralempfindlichkeit (Strichlinien) als 2, verglichen mit derselben in 2 gezeigten Scanner-Sollwert-Spektralempfindlichkeit (Volllinien). Wie anhand eines Vergleichs der 8 und 2 zu erkennen ist, sind die Istwerte und die Sollwerte der Scanner-Spektralempfindlichkeit in 8 am besten aufeinander abgestimmt. Ein Scanner gemäß 17–19 wurde benutzt, um die Scanner-Sollwert-Spektralempfindlichkeit zu ermitteln, indem ein erfindungsgemäßes Scanner-Spektralkalibrierungsverfahren verwendet wurde, wie nachfolgend detaillierter beschrieben. Nach einer solchen Spektralkalibrierung wurde eine mathematische Kalibrierung auf gleiche Weise wie zuvor in Verbindung mit 5 beschrieben anhand eines Films des TYPS 1 durchgeführt, und der Farbfehler wurde erneut wie in 5 abgetragen. Die resultierende Farbfehlerkurve wird in 9 gezeigt. Aus 9 und 5 wird deutlich, dass ein erfindungsgemäßer Scanner, der spektral kalibriert worden ist, eine deutlich verbesserte Farbgenauigkeit aufweist. Anhand des gleichen Verfahrens, wie in Verbindung mit 6 und 7 beschrieben, jedoch mit dem spektral kalibrierten Scanner, der mathematisch auf Film TYP 1 kalibriert worden war, um 9 zu erhalten, wurden Fehlerkurven für die Filme TYP 2 (10) und TYP 3 (11) erstellt. Aus dem Vergleich von 10 mit 11 und 6 mit 7 wird deutlich, dass Farbfehler für andere Filmtypen wesentlich reduziert werden, wenn ein erfindungsgemäß spektral kalibrierter Scanner verwendet wird, im Unterschied zu Farbfehlern, die aus der Verwendung eines Scanners nach dem Stand der Technik resultieren. Erfindungsgemäße Scanner sind vorzugsweise mithilfe verschiedener Sätze und Teilsätze aus Halbleiter-Leuchtvorrichtungen in Form von LEDs aufgebaut. LEDs haben einen geringen Stromverbrauch, sind kompakt, erzeugen wenig Wärme und die von ihnen erzeugte Belichtung lässt sich leicht variieren, indem ihre Einschaltdauer oder die Leistung während der Einschaltdauer abgestimmt wird. Das Emissionsspektrum einer LED ist häufig sehr schmal oder kann bei Bedarf mit einem scharfen Kantenfilter auf ein schmales Band begrenzt werden, wobei LEDs mit Spitzenemissionen über das gesamte sichtbare Spektrum leicht erhältlich sind. Dies ist in 12 zu sehen, die die spitzennormalisierte Leistung von LEDs mit ungefähren Emissionsspitzen bei 458 nm, 474 nm, 500 nm, 530 nm, 574 nm, 592 nm, 609 nm, 622 nm, 635 nm, 660 nm und 704 nm zeigt. Die vorstehenden LEDs wurden aus den in Tabelle 1 nachstehend aufgeführten Quellen entnommen:
Tabelle 1
Um die Scanner-Istwert-Spektralempfindlichkeit aus 8 (Strichlinien) zu erhalten, wird nicht nur ein LED-Typ mit einer Spitzenemission (und integrierter Spektralausgabe) in jedem Farbkanal verwendet, sondern die roten und grünen Kanäle verwenden mehrere LED-Typen. Diese LED-Typen für die blauen, grünen und roten Farbkanäle weisen die Spitzen 200, 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214, 216, 218 und 220 auf, wie in 12 gezeigt. Ein festes Kurzwellenpassfilter (Filter 230 in 17) wird mit den LEDs 200, 202 verwendet, und ein festes Bandpassfilter (Filter 240 in 17) wird mit LED 206 verwendet, um die entsprechenden engeren Kurven 200a, 202a und 206a zu erhalten, wie in 13 gezeigt. Geeignete Filter sind von Optical Coating Laboratories, Incorporated, Kalifornien, USA, erhältlich. Das verwendete Kurzwellenpassfilter scheidet die Wellen im Wesentlichen bei 485 nm ab, während das Bandpassfilter im Wesentlichen um 550 nm mittig mit einem 25 nm breiten Durchgangsband angeordnet war.
Um eine Scanner-Spektralempfindlichkeit zu erzielen, die aus der Verwendung ausgewählter Sätze von LEDs resultiert, muss das LED-Emissionsspektrum mit der Sensor-Spektralempfindlichkeit multipliziert werden. Ein typischer CCD-Sensor („Charge Coupled Device") hat eine Spektralempfindlichkeit (in dieser Anmeldung auch als Ansprechempfindlichkeit oder ähnlich bezeichnet), wie in 14 gezeigt. 14 bezieht sich insbesondere auf einen Full-Frame-CCD-Sensor, erhältlich von Eastman Kodak Company, New York, USA. Es wird davon ausgegangen, dass keine weiteren Elemente als die Beleuchtungsquelle und der Sensor wesentlich zur Scanner-Spektralempfindlichkeit beitragen. Wenn ein gefilterter Sensor verwendet wird, kann die Sensorempfindlichkeit als die Empfindlichkeit eines Sensors in Verbindung mit dem Filter betrachtet werden. Weitere Elemente, wie ein Scannerlinsensystem, haben tendenziell wenig Wirkung auf die Scanner-Spektralempfindlichkeit. Wenn allerdings solche Komponenten verwendet werden, die eine wesentliche Wirkung haben könnten, sollt dies in ähnlicher Weise wie die CCD-Empfindlichkeit berücksichtigt werden. Die resultierenden Spektralempfindlichkeiten der LED-Emissionsspektren aus 12 und 13 in Kombination mit der CCD-Spektralempfindlichkeit aus 14 werden in 15 gezeigt (für jeden LED-Typ flächennormalisiert). In 15 entsprechen die Scanner-Spektralempfindlichkeitsspitzen 200a', 202a', 204', 206', 206a', 208', 210', 212', 214', 216', 218' und 220' den LED-Spitzen 200a, 202a, 204, 206, 206a, 208, 210, 212, 214, 216, 218 bzw. 220.
Die Scanner-Istwert-Spektralempfindlichkeit ist eine Summe der Scanner-Spektralempfindlichkeit, die von jedem LED-Typ erzeugt und vom CCD-Sensor erfasst wird. Aus 15 und 16 wird deutlich, dass die Scanner-Istwert-Spektralempfindlichkeit aus 16 (durch Volllinien angezeigt) nur dann erzielt wird, wenn die von jedem Farbkanal bereitgestellte Belichtung gesteuert wird, und wenn die Belichtung der unterschiedlichen LED-Typen, die einem einzelnen Farbkanal entsprechen, ebenfalls gesteuert werden. Ein geeigneter erfindungsgemäßer Scanner, der eine derartige Steuerung vorsieht, wird in 17–19 gezeigt.
17–19 zeigen einen Scanner mit einer Sensorbaugruppe, die einen CCD-Sensor 140, einen Signalaufbereiter 160 (der einen Analog-/Digitalwandler umfasst) und einen Vollbildpuffer 162 umfasst. Der Vollbildpuffer 162 empfängt jedes Vollbild vom CCD-Sensor und erzeugt eine Ausgabe auf Leitung 164 in Form eines einzelnen Bildsignals mit den Farbkanalkomponenten r, g, b (für rote, grüne und blaue Spektralbereiche) für jedes gescannte Bild. Als Alternative könnte der Vollbildpuffer 162 ein Bildsignal mit blaugrünen, purpurroten und gelben Farbkanalkomponenten liefern (entsprechend den subtraktiven Kombinationen der roten, grünen und blauen Spektralbereiche), oder es könnte eine andere Farbkanalkonfiguration verwendet werden. Der Sensor 140 ist derart angeordnet, dass er Licht aus einer Linsenbaugruppe 120 von einem Bild 112 auf einem Medium empfängt, beispielsweise einem transparenten Film 110. Jedes Bild des Films 110 kann in Folge hinter einer Öffnung 102 eines Medienhalters in Form eines Bildfensters 101 angeordnet werden. Eine Beleuchtungseinrichtung erzeugt die Beleuchtung für jedes Bild 112, die von dem Bild moduliert wird, bevor sie auf einen Sensor 140 fällt. Die Beleuchtungseinrichtung wird detaillierter in 18 und 19 gezeigt und umfasst eine Vielzahl von LED-Baugruppen 20, 22, 24, die auf entsprechenden Leiterplatten 8a, 8b und 8c angeordnet sind. Die Baugruppe 20 setzt sich aus den LEDs 200, 202 zusammen, die Baugruppe 22 setzt sich aus mehreren LEDs 206 zusammen und die Baugruppe 24 setzt sich aus den LEDs 204, 206, 208, 210, 212, 214, 216, 218 und 220 zusammen. Jede Baugruppe hat die Form eines zweidimensionalen Arrays in gleicher Weise wie für die Baugruppe 20 in 18 gezeigt.
Jede LED-Baugruppe ist so ausgerichtet, dass sie Licht von ihren LEDs auf eine Einlassseite 41 entsprechender nicht abbildender optischer Lichtkonzentratorkegel 40 richtet (das Licht der Baugruppen 20, 22 tritt zunächst durch entsprechende Filter 230, 240, wie zuvor beschrieben, während Licht aus der Baugruppe 24 durch ein Infrarotfilter 250 tritt). Die Kegel 40 richten ihr Licht auf eine hohle Lichtintegrationskammer 50. Die Innenseite der Integrationskammer 50 besteht aus einem diffus reflektierenden Material, so dass ein relativ gleichmäßiger Lichtstrahl eine Austrittsöffnung 60 verlässt, um ein abzutastendes Bild 112 zu beleuchten. Die Lichtkonzentratorkegel 40 können hohl oder massiv sein, wie in der Technik bekannt, und können einen kreisförmigen, elliptischen oder einen zusammengesetzt elliptischen Querschnitt aufweisen. Die Lichtintegrationskammer 50 kann kugelförmig oder ähnlich geformt sein, beispielsweise gestreckt sphäroid. Hierunter ist eine Kugel mit einer verlängerten Achse zu verstehen (im vorliegenden Fall erstreckt sich die Verlängerung entlang der optischen Bebilderungsachse). Eine an den Polen abgeflachte sphäroide Form wird durch Drehen einer Ellipse um ihre Hauptachse gebildet, die in diesem Fall mit einer optischen Bebilderungsachse ausgerichtet ist (durch eine Mittellinie definiert, die sich vertikal in die Austrittsöffnung 60 erstreckt, wie in 19 gezeigt, und lotrecht und mittig in das Bild 112, die Linsenbaugruppe 120 und den Sensor 140). Die optische Bebilderungsachse verläuft lotrecht zu einer Achse des Lichtkonzentratorkegels 40. Selbstverständlich sind auch andere Anordnungen möglich. Beispielsweise könnten alle LEDs einfach an der Innenfläche der Lichtintegrationskammer 50 unter Auslassung der Lichtkonzentratorkegel 40 angeordnet sein. Eine derartige Anordnung ist jedoch zumindest in Situationen weniger wünschenswert, in denen mindestens ein LED-Typ gefiltert werden soll. Auch könnten Lichtintegratoren mit linearen Lichtausgabeöffnun gen und ihren zugehörigen Lichteingabeanordnungen zusammen mit den vorstehend beschriebenen LEDs verwendet werden, sofern ein linearer Sensor in dem Scanner verwendet wird.
Im Falle des Scanners aus 17 dient die Lichtintegrationskammer 50 nicht nur zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Lichtstärke über dem beleuchteten Bereich des Bildes 112, sondern auch zur Verbesserung der spektralen Gleichmäßigkeit der LED-Baugruppen 20 und 24. Wie nachstehend beschrieben wird, ist dies der Fall, weil die verschiedenen LED-Typen üblicherweise simultan eingeschaltet werden. Aufgrund der vielfachen diffusen Reflexionen, die innerhalb der Integrationskammer 50 stattfinden, bevor Licht aus der Austrittsöffnung 60 treten kann, wird die spektrale Gleichmäßigkeit verbessert.
Es sei darauf hingewiesen, dass die LEDs in den gezeigten Baugruppen so angeordnet sind, dass sie bestimmte Filterungsanforderungen erfüllen, und dass eine Baugruppe nicht notwendigerweise einem gegebenen „Satz" von LEDs entspricht. Beim Aufbau der beschriebenen Beleuchtungsquelle stellen die LEDs 200, 202 den Satz aus LEDs dar, der zum Aufbau eines blauen Farbkanals für Farbnegativfilm verwendet wird, während die LEDs 204 aus der Baugruppe 24 und die LEDs 206 aus der Baugruppe 22 zusammen verwendet werden, um einen Grünfarbkanal für Farbnegativfilm aufzubauen. Die LEDs 210–220 dienen dazu, den Rotfarbkanal für Farbnegativfilm aufzubauen, während die LED 206 in Baugruppe 24 nicht für Farbnegativfilm verwendet wird. Jeder LED-Typ innerhalb eines Satzes stellt einen Teilsatz dar. Dies lässt sich besser aus der nachstehenden Tabelle 2 ersehen.
Der Scanner umfasst zudem ein einstellbares Netzteil 180 zur Ansteuerung aller LEDs. Das Netzteil 180 vermag unter Steuerung eines Prozessors 179 die gesamte relative Belichtung durch die verschiedenen LED-Baugruppen 20, 22, 24 einzustellen. Da die Belichtung durch die gesamte Ausgabeleistung im zeitlichen Verlauf dargestellt wird, kann das Netzteil 180 diese relative Belichtung steuern, indem es die Einschaltdauer der LED-Sätze oder die während der Einschaltdauer abgegebene Leistung steuert. Vorzugsweise wird die Steuerung der Einschaltdauer verwendet, weil Schwankungen der Leistung kleine Abweichungen in den Spektralemissionskurven der LEDs verursachen können. Das Netzteil 180 kann zudem jeden Teilsatz von LEDs mit unterschiedlichen Spektralausgängen innerhalb eines gegebenen Kanals unabhängig steuern. Auch hier ist eine Steuerung der Zeitdauer oder der Leistung möglich, wobei erstere bevorzugt wird. Das Netzteil 180 kann somit unter Steuerung des Prozessors 170 die relativen Belichtungen durch die LED-Sätze derart ändern, dass die Farbbalance eingestellt wird, und es kann jeden Teilsatz innerhalb eines Satzes steuern, um die Scanner-Spektralempfindlichkeit innerhalb jedes entsprechenden Farbkanals einzustellen. Das Netzteil 180 wird von einem Prozessor 170 gesteuert, welcher mit einem Speicher 174 und einem Kommunikationsmodul 176 kommuniziert und der Eingaben über eine Bedieneroberfläche 172 entgegennehmen kann (beispielsweise hinsichtlich des zu scannenden Medientyps, also beispielsweise Dias oder Farbnegative). Der Prozessor 170 kann ein universeller Mikroprozessor sein, der in geeigneter Weise programmiert ist, um die erforderlichen Schritte auszuführen, oder es kann sich dabei um eine äquivalente Kombination aus Hardware und/oder Software handeln. Der Speicher 174 kann eine geeignete magnetische, optische oder Halbleitervorrichtung sein. Beispielsweise kann der Speicher 174 ein magnetisches oder optisches Plattenlaufwerk sein. Das Kommunikationsmodul ermöglicht dem Scanner die Kommunikation über eine Telefonleitung oder eine Netzwerkverbindung (optisch, verdrahtet oder drahtlos) mit einem entfernten Hostsystem. Mit „entfernt" ist in diesem Zusammenhang ein Hostsystem gemeint, das sich zumindest in einem anderen Raum desselben Gebäudes befindet, in dem sich der Scanner befindet, und typischerweise in einem anderen Gebäude, das mindestens eine, fünf oder zehn oder mehr Meilen (1, 6, 8, 16 oder mehr km) vom Scanner entfernt ist. Der Prozessor 170 empfängt Eingabesignale von einem Lesegerät 190, der einen magnetischen und/oder optischen maschinenlesbaren Code vom Film 110 zu lesen vermag. Der Prozessor 170 empfängt zudem eine Ausgabe vom Sensor 140 und führt eine räumliche Mittelung der Belichtung von jedem Teilsatz der LEDs über sämtliche Pixel des Sensors 140 durch, so dass das Signal von jedem wie nachfolgend beschrieben gemessen und abgestimmt werden kann.
Der Speicher 174 kann unterschiedliche Steuerdatensätze enthalten, um den Prozessor 170 anzuweisen, wie die von den verschiedenen LED-Sätzen und den verschiedenen Teilsätzen innerhalb jedes Satzes erzeugten Belichtungen einwandfrei für verschiedene Medien so zu steuern sind, dass eine gewünschte Scanner-Sollwert-Spektralempfindlichkeit für dieses Medium erzielt wird. Der Speicher 174 kann zudem mathematische Kalibrierungsdaten speichern. Beispielsweise kann der Speicher 174 einen Datensatz für einen typischen Farbnegativfilm enthalten sowie einen Datensatz für einen typischen Diafilm, von denen jeder im Wesentlichen verschiedene Scanner-Sollwert-Spektralempfindlichkeiten aufweist, wie zuvor erläutert.
Vor dem Betrieb des vorstehend beschriebenen Scanners wird dieser zunächst einem Farbabgleich und einer Spektralkalibrierung unterzogen. Dies kann auf die im Ablaufdiagramm von 20 dargestellte Weise erfolgen. Zunächst wird die Leistung oder Einschaltdauer (vorzugsweise die Einschaltdauer) für einen Teilsatz unter Rückgriff auf eine in dem Speicher 174 für einen bestimmten abzutastenden Medientyp gespeicherte Transformationstabelle eingestellt (304). Derselbe Teilsatz wird dann unter Verwendung dieses Werts bearbeitet (306). Das resultierende Signal von dem CCD-Sensor 140 wird gemessen (308) und räumlich gemittelt. Das Istsignal wird dann mit einem Sollwert für den im Speicher 174 gespeicherten Teilsatz verglichen (310). Wenn die Ist- oder Sollwerte nicht innerhalb eines vorbestimmten Toleranzwerts liegen, werden die vorausgehenden Schritte nach Bedarf wiederholt, bis der Istwert und der Sollwert innerhalb des vorbestimmten Toleranzwerts liegen. Ein typischer Toleranzwert wäre 3 bis 5%. Wenn dies nicht der letzte Teilsatz (312) für einen gegebenen Farbkanal ist, wird das vorausgehende Verfahren wiederholt, um jeden Teilsatz dieses Kanals jeweils zu kalibrieren. Sobald der letzte Teilsatz eines Farbkanals kalibriert (314) worden ist, wird der Prozess für die übrigen Farbkanäle jeweils wiederholt. Selbstverständlich brauchen diese Schritte nicht in der vorausgehenden Reihenfolge durchgeführt zu werden. Beispielsweise könnten zunächst Belichtungsmessungen von allen Teilsätzen erfasst werden, wonach der Vergleich und die Abstimmung (soweit notwendig) für alle Sätze erfolgt. Die mathematische Kalibrierung des Scanners kann in bekannter Weise durchgeführt werden.
Für den vorstehend beschriebenen Scanner können die folgenden relativen Belichtungsverteilungen für Farbnegative und Farbumkehrdias verwendet werden.
Tabelle 2 Relative Belichtungen jedes LED-Typs für Farbnegativfilm
Tabelle 3 Relative Belichtungen jedes LED-Typs für Farbumkehrfilm
Nach der spektralen und mathematischen Kalibrierung kann ein Bild nach einem erfindungsgemäßen Verfahren gescannt werden. Mit einem in den Scanner eingelegten Film 110 kann das Lesegerät 190 den zu scannenden Filmtyp anhand eines optischen und/oder magnetischen Codes auf dem Film 110 erkennen. Alternativ hierzu kann der Bediener eine derartige Kennung über die Bedieneroberfläche 172 nach Sichtprüfung des Filmtyps, nach Kontrolle der Filmpatrone, der Verpackung oder ähnlicher Anzeigen direkt eingeben, die dem Film zugeordnet sind und die dem Bediener gegenüber den Filmtyp anzeigen. Der Prozessor 170 kann dann automatisch einen geeigneten Steuerungsdatensatz aus dem Speicher 174 abhängig von dieser Kennung auswählen und die von jedem LED-Satz und jedem Teilsatz jedes Satzes bereitgestellte Belichtung gemäß dem ausgewählten Steuerungsdatensatz steuern. In dem beschriebenen Scanner werden die LED-Sätze nacheinander eingeschaltet (d.h. einer nach dem anderen), wobei aber sämtliche Teilsätze in einem Satz (konkret sechs Teilsätze des roten Satzes 24) für Farbnegative gleichzeitig eingeschaltet werden (siehe Tabelle 2). Dass die Teilsätze gleichzeitig eingeschaltet werden, bedeutet, dass sich ihre Einschaltdauer überlagert, es bedeutet aber nicht, dass alle Teilsätze eines gegebenen Satzes für dieselbe Zeit eingeschaltet sind (da unterschiedliche Einschaltdauern erforderlich sein können, um die Scanner-Sollwert-Spektralempfindlichkeit zu erzielen). Für jeden LED-Satz wird dann ein entsprechendes Rot-, Grün- oder Blaukanalsignal von dem Sensor 140 erfasst. Vom Prozessor 170 wird ein Synchronisationssignal an den Vollbildpuffer 162 angelegt, so dass der Vollbildpuffer 162 jedes empfangene Vollbild als Rot-, Grün- oder Blaukanalsignal identifizieren kann, das er vorübergehend in einem internen Speicher speichert. Diese derart identifizierten Farbvollbilder werden dann von dem Vollbildpuffer 162 kombiniert (der sich außerhalb des Scanners befinden kann) und als ein einzelnes Vollbildsignal mit Blau-, Grün- und Rotfarbkanalkomponenten auf der Leitung 164 für jedes gescannte Bild 112 ausgegeben. Jedes Vollbildsignal auf Leitung 164 kann dann nach Bedarf gespeichert, verarbeitet oder übertragen werden.
Falls Informationen in den Steuerdatensätzen geändert werden sollen, beispielsweise aufgrund einer Änderung der gewünschten Scanner-Sollwert-Spektralempfindlichkeit oder aufgrund der Hinzunahme oder der Änderung des Filmtyps, für den ein spezieller Steuerdatensatz benötigt wird, können neue oder modifizierte Steuerdateninformationen an den Scanner von einem entfernten Hostsystem über das Kommunikationsmodul 176 übertragen werden. Derartige Informationen können beispielsweise für den Film eines bestimmten Herstellers geliefert werden, um die speziellen Eigenschaften des Films zu berücksichtigen. Wenn der Hersteller eine entsprechende, von Menschen lesbare Kennung in Verbindung mit einem derartigen Film bereitstellt oder einen geeigneten Code auf dem Film 110 zur Erfassung durch das Lesegerät 190 anordnet, kann die nötige Steuerung der Beleuchtungseinrichtung praktisch automatisch mit geringfügigen oder gar keinen Bedienereingriffen erfolgen. Der Prozessor 170 könnte zudem so programmiert werden, dass er über das Kommunikationsmodul 176 mit einem entfernten Hostsystem kommuniziert, wenn eine von dem Lesegerät 190 gelesene Kennzeichnung des Filmtyps oder eine von dem Bediener über die Bedieneroberfläche 172 eingegebene Kennzeichnung nicht einem im Speicher 174 gespeicherten Filmtyp entspricht. Auf dem Film 110 könnte sogar die entsprechende Kommunikationsadresse codiert sein, unter der der Prozessor ein entferntes Hostsystem mit den neuen Steuerdaten der Beleuchtungseinrichtung in dieser Situation erreichen kann, wodurch die Notwendigkeit entfällt, dass der Bediener eine Telefonnummer oder eine andere Kommunikationsadresse eingeben muss.
Obwohl der vorstehend beschriebene Scanner alle Farbkanalinformationen nacheinander erzeugt, ist es dennoch möglich, dass diese gleichzeitig erzeugt werden, indem ein mit einem Farbfilterarray versehener Flächensensor oder ein gefilterter Dreizeilensensor in einer Weise verwendet wird, wie dies bereits von herkömmlichen Scannern bekannt ist.

Claims

Scanner mit: a) einer Sensoranordnung (140), die einen Sensor zum Aufnehmen von Licht von einem Bild (112) aufweist und die ein dem Bild entsprechendes Bildsignal erzeugt, welches eine Vielzahl von Farbkanälen umfasst, von denen jeder Farbkanal einen unterschiedlichen, vorbestimmten Spektralbereich darstellt; b) einer Halterung (101) für ein das Bild tragende Speichermedium; und c) einer Beleuchtungseinrichtung (20, 22, 24) zum Beleuchten des Bildes eines gehalterten Speichermediums derart, dass Licht vom Bild auf den Sensor fällt, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung umfasst: (i) eine Vielzahl von Licht ausstrahlenden Einrichtungen (200, 202, 206, 204, 206, 208, 210, 212, 214, 216, 218, 220), welche in allen Spektralbereichen für Beleuchtung sorgen, wobei die Licht ausstrahlenden Einrichtungen jeweils unterschiedliche spektrale Ausgänge haben, wobei die Anzahl an Licht ausstrahlenden Einrichtungen mit unterschiedlichen spektralen Ausgängen größer ist als die Anzahl an Farbkanälen und wobei die Vielzahl Licht ausstrahlender Einrichtungen in mindestens einen Teilsatz aus mindestens zwei unterschiedlichen, Licht ausstrahlenden Einrichtungen gruppiert wird, derart, dass sie gemeinsam den spektralen Bereich für einen der Farbkanäle bilden; und (ii) eine Integrationseinrichtung (50) zwischen den Licht ausstrahlenden Einrichtungen und der Halterung für das Speichermedium zum Integrieren des von der Vielzahl von Licht ausstrahlenden Einrichtungen stammenden Lichts, welches das Bild beleuchtet.
Scanner nach Anspruch 1, worin der mindestens eine Teilsatz eine Vielzahl von Teilsätzen umfasst und wobei die Mehrzahl der integrierten spektralen Ausgänge der Licht ausstrahlenden Einrichtungen eines jeden Teilsatzes innerhalb eines spektralen Bereichs liegt, der von einem der Farbkanäle dargestellt wird.
Scanner nach Anspruch 1, worin die Integrationseinrichtung (50) die spektrale Gleichförmigkeit der Beleuchtung des mindestens einen Teilsatzes verbessert.
Scanner nach Anspruch 2, zusätzlich mit einer variablen Stromversorgung (180), die alle von den Licht ausstrahlenden Einrichtungen bereitgestellten relativen Belichtungen einzustellen vermag und die unterschiedliche Teilsätze von Licht ausstrahlenden Einrichtungen unabhängig voneinander derart steuert, dass die spektrale Verteilung der Belichtung innerhalb mindestens eines Farbkanals aus der Vielzahl von Farbkanälen einstellbar ist.
Scanner nach Anspruch 1, worin die Sensoreinrichtung ein Bildsignal bereitstellt, welches Farbkanäle aufweist, welche die roten, grünen und blauen Spektralbereiche oder die cyan, magenta und gelben Spektralbereiche darstellen.
Scanner nach Anspruch 4, zusätzlich mit: einem Prozessor (170) zum Steuern der variablen Stromversorgung (180); und einem mit dem Prozessor (170) kommunizierenden Speicher (174) zum Speichern unterschiedlicher Steuerungsdatensätze für jeweils unterschiedliche bildtragende Speichermedien; worin der Prozessor (170) die Stromversorgung (180) steuert, um die relativen Belichtungen zu verändern, die von den unterschiedlichen, Licht ausstrahlenden Einrichtungen zur Steuerung der Farbbalance bereitgestellt werden, und worin der Prozessor die Teilsätze jeweils unabhängig voneinander steuert, um die spektrale Empfindlichkeit des Scanners innerhalb mindestens des ersten Farbkanals für unterschiedliche bildtragende Speichermedien gemäß vom Speicher (174) gespeicherter Steuerungsdatensätze zu steuern.
Scanner nach Anspruch 6, zusätzlich mit einem Kommunikationsmodul (176) zum Empfangen von Belichtungsdatensätzen von einem dezentralen Hostrechner.
Scanner nach Anspruch 6, zusätzlich mit einem Lesegerät (190) zum Lesen eines dem Speichermedium zugeordneten Codes, der das das zu scannende Bild tragende Speichermedium anzeigt, und worin der Prozessor (170) automatisch einen Steuerungsdatensatz in Abhängigkeit von der Anzeige auswählt.
Verfahren zum spektralen Eichen eines Scanners nach Anspruch 1, mit den Schritten: a) Betreiben mindestens eines Teilsatzes aus Licht ausstrahlenden Einrichtungen in einer Beleuchtungseinrichtung im Scanner eine vorbestimmte Zeit lang oder mit vorbestimmter Leistung; b) Messen eines Signals in einem Farbkanal einer Vielzahl von Farbkanälen im Bildsignal einer Sensoranordnung, welches dem Signal entspricht, das sich ergibt aus dem Betrieb des mindestens eines Teilsatzes gemäß Schritt a); c) Vergleichen des charakteristischen Istwertes des Signals mit einem Sollwert; d) Einstellen einer in Schritt a) verwendeten Zeit oder Leistung, wenn der Ist- und der Sollwert sich um mehr als eine vorgegebene Toleranz unterscheiden; e) Wiederholen von Schritt a) bis d) bei Bedarf, bis der charakteristische Istwert und der Sollwert sich um nicht mehr als die vorgegebene Toleranz unterscheiden; und f) Wiederholen von Schritt a) bis e) für jeden der mindestens einen Teilsätze aus Licht ausstrahlenden Einrichtungen mit unterschiedlichem spektralem Ausgang, der demselben, einen Farbkanal entspricht.
Verwendung des einen Scanner nach Anspruch 1 verwendenden Speichermediums, mit den Schritten: a) Beleuchten des Bildes mit der Beleuchtungseinrichtung (20, 22, 24), nachdem das Licht durch die Integrationseinrichtung (50) gefallen ist; b) Erzeugen des Bildsignals auf der Sensoranordnung (140).