JPH06501364A

JPH06501364A - 広領域ディジタル・スキャナ

Info

Publication number: JPH06501364A
Application number: JP3518573A
Authority: JP
Inventors: フィリップス，レイモンド・ジェイ; リブキン，マーク; ジレティ，ジョン・オーエン; ストレイヤー，ロナルド・ジェイ; バーゲル，トーマス・ジョン
Original assignee: ガーバー・システム・コーポレーション
Priority date: 1990-10-15
Filing date: 1991-10-11
Publication date: 1994-02-10
Also published as: EP0553286A4; EP0553286A1; WO1992007441A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】広領域ディジタル・スキャナ悦町績本発明は、光学式走査システムに関し、特に広い表面域を走査するための光学式走査システムに関する。

背景技術過去数年間において、光学式走査システムは当技術において一般に知られるようになった。これらのシステムは、テキス）・あるいは２次元イメージをディジタル化するため使用される。次に、ディジタル化された信号は以後のアクセスのためコンピュータのメモリーに格納される。走査システムは、典型的には２つの形式の１つである。フラットベッド型あるいはシート供給型スキャナは、コンピュータの周辺装置において使用され、手用イメージに対してラスク方式でカメラにより走査して対応するディジタル信号を生成する。更に小さな手に持つスキャナは、イメージに対して手で移動され、全く同じようにディジタル信号を生成する。

これらの形式の両スキャナは、写真および文書をコンピュータで使用するためとカメラ間の距離の変動によるイメージ品質に関して依然として制約がある。しかし、大半の基本的制約は、正確に走査することができる文書の制約と大きさである。例えば、公知のシステムでは約数十センチ（数フィート）程度の大きさを持つ青写真を正確に走査することさえ不可能である。

非常に広範囲な大きさにわたる文書を収容する走査システムを提供することが望ましい１．更に、大きな文書を最大限の精度で走査する走査システムを提供することが望ましい。本発明は、このような走査システムを目的とする。

灸呵ｑ碍脣本発明の目的は、非常に大きな文書をディジタル的に走査することが可能なシステムの提供にある。

本発明の別の目的は、比較的大きなディジタル装暑組立体とインターフェース可能な高精度高面域走査システトの提供にある。

本発明の別の目的は、高い光学分解能を特徴とするディジタル走査システムの提供にある。

本発明の更に別の目的は、ソフトウェア選択可能な光学分解能を特徴とする前記形式のディジタル走査システムの提供にある。

本発明の他の目的は、大きな被写界深度を特徴とする前記形式のディジタル走査システムの提供にある。

本発明の一特徴によれば、大きな面域の走査において使用されるシステムは、ある長さとある幅を持つ上面と、前記面に固定され制御信号に応答して四囲を移動させる走査機構と、各々が前記面がら光学イメージを受取りかつ各々がそれを表わす信号を生成する光電素子のアレイを含む走査機構に取付けられたカメラとを含む。照明機構は、面の光学イメージを照射するためカメラと共に構成される。

コントローラは、このカメラから信号を受取り、走査機構に対する走査信号を生成して、各々が光電素子アレイの長さと略々等しい長さを持つ一連の走査ストリップでテーブル面の幅員を横切ってカメラを移動させる機構を含む。カメラ信号をサンプリングする機構と、走査ストリップと対応する信号アレイでサンプリングされた信号をフォーマット化する機構の双方がある。本システムはまた、テーブル面幅を横切って伸びる一連の走査線でサンプリング走査信号アレイを構成する機構と、走査線中の信号を縮小サイズのデータ・フォーマットに圧縮する機構とを含む。

本発明の別の特徴によれば、カメラと表面を制御自在に照射するための機構とで構成された走査機構を備えた走査システムにおける照明を制御する際に使用されるコントローラは、駆動信号をランプに供給してその光強さを増加し、カメラに対する光入力を表わす光フイードバツク装置ＩＣからの信５を測定し、カメラ出ノ１信号を測定してカメラ機構の光飽和を決定するステップを含む方法に従って表面の照明を制御する。本方法はまた、カメラの光飽和時のランプ駆動信号の選択された強さに対応する信号を計算し、既知のカメラ飽和率を生成するよう信号を生じ、要求されるランプ設定を光フイードバツク装置からの信号と比較して、照明が設定強さと等しくなければランプ駆動信号を調整するステップを有する。

本発明の更に別の特徴によれば、表面からの光を受取りこれを表わす出力信号を生じるカメラを備えた走査システムにおいて、カメラが、それぞれ個々の信号利得を持つ複数の光電素子と、コントローラとを含み、該コントローラは、カメラ要素に最小限の強さを持つ光を提供し、この最小限の光強さを表わすカメラ出力信号を生成し、各要素が各最小限の光強さ信号を生じ、最小限の光強さ信号を両信号入力においてそれ自体から要素の各最小限の光信号を差引く信号減算機構に提供することにより補正された最小限の光強さ信号を生成する、ステップを含む方法に従って、信号利得と表面の光における変動を補償する際に使用される。

本方法は更に、各要素が各最大光強さ信号を生じ、カメラがカメラ飽和量以下の固定比率で動作することを許容する最大光強さを表わすカメラ出力信号を生成し、各要素毎にカメラの最小光強さを対応する最大光強さ信号から差引いて差信号を生成し、各要素毎に大きさが各要素の差信号の大きさに依存する利得調整係数と、所望の最大信号強さとを計算し、各要素毎に選択された光強さ信号を利得調整係数で乗じて大きさが所望の最大信号強さと対応する補正された最大信号を生じるステップを含む。

本発明の更に別の特徴によれば、表面からの光を受取りこれから複数のビクセルを有するカメラ出力信号を生じるカメラを備えた走査システムで使用されるコントローラは、カメラ信号を受取りビクセル当たり２ビット以上のディジタル・ビデオ信号を生成するビデオ・プロセッサと、最適ＶＡ値の選択のためディジタル・ビデオ信号と対応するディスプレイ上の視覚的イメージをオペレータに対して表示する機構と、結果を視認しながらビデオ信号の閾値の分岐を反復的に変化させる機構とを含む。所望の閾値が一旦取得されると、この閾値はビデオ・プロセッサへ送られて、（通常の走査中）光学強さの最小および最大レベルと対応するビットへのディジタル・ビデオ信号の閾値分岐を行う。

本発明の更に別の特徴によれば、カメラと表面照射装置とで構成されるスキャナを備えた走査システムにおける照射の制御において使用されるコントローラが、ランプに駆動信号を与えてこれから光強さを最大値へ増加させ、飽和と対応するカメラ出力信号を測定して、カメラ飽和量におけるランプの駆動信号の選択された低下した強さと対応するランプに信号を提供するステップを含む方法に従って、表面の照射を制御する。本方法はまた、低下した強さのランプ駆動信号におけるカメラ信号を測定し、カメラ信号が飽和の大きさから選択された量だけ強さが低下しなければ、ランプ駆動信号を調整するステップを含む。

図面の簡単な説明図１は、本発明により提供される広域走査システムの簡単な概略図、図２は、照射のため使用される図１のシステムの一部の簡単な概略図、図３は、最適の照射を維持する際図１のコントローラにより実行されるアルゴリズムの概略図、図４は、黒の信号補償を行うため使用される図１のコントローラの一部を示す概略図、図５は、白の信号補償を行うため使用される図１のコントローラの一部を示す概略図、図６は、図１のカメラの未補償および補償のダイナミック・レンジを示す概略図、図７は、ビデオ信号処理において使用される図１のコントローラの一部の概略図、図８は、図１のシステムにおけるテーブル面を横切るカメラの相対的運動を示す図１の走査システムの平面図、図９は、図１のシステムにおける閾値選択機構の動作を示す概略図、図１０は、本発明により提供されるコントローラと関連するビデオ・プロセッサの簡単な概略図、図１１は、［２１１のシステｔ１により走査される幾つかの文書の位置を示す図８のテーブル面の簡単な平面図である。

態で示される。本システムは、約１２２Ｘ３７６ｃｍ　（４８ｘ１４８インチ）のアクティブな走査面を持つ走査テーブル１２を含む。カメラと照射光学系とを含むスキャナ・ヘッド１４は、望ましくはガントリ・タイプの走査機構１６で構成される。望ましい走査システムは、Ｇｅ　ｒｂｅ　ｒモデル２７８スキャナによる諸要素を含む。このため、本走査システムは、共に制御信号に応答して、走査機構をテーブルの長手方向に沿って移動させるためのモータ、歯車などを含む装置と、走査ヘッドをテーブルの幅方向にわたり移動させるための同様な装置とからなる。

走査機構と走査ヘッドは共に、以下に詳細に述べる如きコントローラ１８から信号を受取る。要約すれば、このコントローラは、スキャナ・ヘッドにおけるカメラおよび照射機械２３の動作を制御する信号を提供する。更に、コントローラは、スキャナ・ヘッドをテーブル面２０に対して移動させるためスキャナ機構と関連するモータに対する制御信号を生じる。

コントローラは、スキャナ・ヘッドからイメージを表わす信号を、またテーブル面の照射をＭ９ｔｌする際使用される光電フィードバック・センサから信号を受取る。以下に詳細に述べるように、コントローラは受取った信号を処理して、これら信号をコントローラと関連するメモリー２２に記憶してワークステーションのディスプレイ２４に走査された文書のディジタル化イメージを表示する。更に、コントローラは、他のコンピュータ装置により使用される線２６で略図的に示される如きローカル・エリア・ネットワークまたは相等装置に対して信号を与える。

システムｌＯはまた、走査軸３０に沿って延長する走査機構に配置された線形エンコーダ２８を含む。当装置は、本発明の譲受人により販売されるモデル２７８テーブルの如きあるテーブルはｄｌ！型的に回転線形エンコーダを提供し・て、ソフトウェア・アルゴリズムの機構により走査アクセスに沿うスキャナ・ヘッドの正確な位置を決定することが判るであろう。しかし、本発明によれば、これら公知のソフトウェア・アルゴリズｔ１を用いて走査アクセスに沿うスキャナ・ヘッド位置を決定することはあまりに低速である。、その結果、エンコーダ３２の如き線形エンコーダを用いて、走査軸に沿ってスキャナ・ヘッド位置を直接計測する。

従来技術とは異なり、本発明は、走査されるべき文書の改善された均等な照射を行う。一部が図２に示される本スキャナ・ヘッドは、望ましくは図から外に伸びる複数の光フアイバ要素からなる照射機構を含む。光フアイバ要素は、約２゜５４ｃｍ　（１インチ）の適当な全長を持つ１３μｍ心の望ましくは２０４８個のの１３ｘ１３μｍ素子を有するＦａｉｒｃｈｉｌｄ　ＣＣＤ１４３線形７Ｌ／イであるＣＣＤカメラ３８付近に並設された２つのアレイ３４．３６で配列されている。

光源（図示せず）は、受取った制御信号に従う強さで照射を行うようにカメラから離れて配置されている。望ましい実施例の光フアイバ照射機構に対するこの光源は、文書の読取りが困難なコントラストを改善するためフィルタされたカラーとすることができるタングステン−ハロゲン・ランプである。望ましい実施例においては、このランプは、所望のイメージ強さを選択するようにコントローラにより変調されるＤＣ電源により駆動される。スキャナ機構はまた、照射機構要素の動作を局部的に制御するため必要な駆動用電子構成要素を含む。

文書４０上のイメージは、Ｎ１ｐｐｏｎ　５ｈｅｅｔ　Ｇｌａｓｓ社により販売されるＳ　Ｅ　Ｌ　Ｆ　ＯＣレンズの如き線形型の屈折レンズ４２を介してテーブルから送られる。望ましいレンズは、テーブルの凹凸により生じる精度問題の影響を非常に受けにくくするテレセントリック系である。このレンズは、カメラと位置の合ったイメージの部分から反射された光のみをカメラに与えるその能力を特徴とする。第２に、レンズ４２は、走査中イメージ忠実度を保証する良好な被写界深度を有する。この望ましいレンズはまた、高いコントラストを持ち、非常にコンパクトである。

増幅器４６．４８に対してフィードバック信号を生じるため、ダイオード４４の如き光電デバイスもまた含まれる。望ましい実施例においては、照射強さは、図３に概要が示されるアルゴリズム５０に従ってＣＣＤ素子の飽和レベルの約９０％となるように選定される。システムが初めて作動されスキャナ・ヘッドが白い面上に置かれる（ブロック５２．５４）と、コントローラは信号を照射機構に与えてランプの強さをその最大値に上げる（ブロック５６）。コントローラは、カメラ要素（エレメント）あるいはそのサブセットの出ツ１を測定する（ブロック５８）。次に、ランプ出力は徐々に減少され、カメラ要素信号値が監視される（ブロック６０．６２）。望ましい実施例においては、中心の２０００個のカメラ要素が、最初に測定されたレベルから少なくとも５カウントの要素信号の低下について監視される（ブロック６３．６４）。この５カウントの低下は、飽和値以下に低下したＣＣＤ要素の出力信号レベルと対応する。その後、光の強さはフォトダイオードにより測定され（ブロック６５）、必要な時ランプ駆動出力を調整する（ブロック６７）ことによりフォトダイオードからの出力信号を用いて計算されたレベルにランプの光出力を維持する（ブロック６６）。この光出力レベルは、その後、「全」照射量を生じるように規定される。９０％値が望ましいが、用途および目標となる文書に従って別の値を選定することもある。

本システムは、上記の飽和検出方式および以下に詳細に述べる黒白信号レベル補償法を特徴とする較正法を有する。次に図４乃至図６において、黒白信号レヘル補償法のためそれぞれ使用される図１のコントローラの部分６８．７０が略図的に示される。本システムによれば、望ましいカメラには多数（２０４８個）の光学要素があり、それぞれ種々の「０」即ち基底信号レベルを持ち、それぞれ異なる信号利得を有する。本発明は、ＣＣＤアレイのダイナミック・レンジに該当する信号が情報を持つことを保証し、また同様に情報が前記ダイナミック・レンジ限度にあるかあるいはこれを越える状況を排除する信号補償法を提供する。

図４において、暗い即ち「思の」信号レベルに対する補償を生じる図１のコントローラの部分６８が示される。先に述べたように、各要素の出力は、照射なしで走査される文書の最も暗い部分、即ち、黒の即ち暗いイメージと対応する文書部分に対して均等でなければならない。このことは、図６においてカーブ７２としてグラフ的に示される。しかし、各要素における種々の信号オフセットが生じると、異なるＣＣＤ要素ｍｌの初期の信号レベルの比較は、図６におけるカー１７４と更に緊密に近似する。

再び図４において、ブロック７６では、走査される面の最も暗い部分から得たビデオ信号が最初に受取られる。これらの信号は、ランダム・アクセス・メモリー　（ＲＡＭ）７８と同時に減算２３８０に対して与えられる。これからの出力信号は、図６におけるカー１７２により示される如き心の「０」信号レベルと対応している。同様な状態は、図６のカー１８１により示される如く、ＣＣＤ飽和以下の全照射量における最も明るい白のイメージに対しで選択された「最大値」のＣＣＤ要素の出力信号に対して存在する。

本発明による利得の補償は、図５を参照することにより示される。飽和検出アルゴリズムが完了した後、全照射による文書イメージの最も白い即ち最も明るい部分からのビデオ信号が受取られる（ブロック８２）。これらの信号は、ＲＡＭ７８からの信号をも受取る減算器８４へ与えられる。先に述べたように、これらの信号は、照射されない表面の最も暗い部分からの各ＣＣＤ要素に対するビデオ信号と対応する。減算器８４からの出力信号は、この要素の最大の白の信号および最小の黒の信号１８１の各要素の差信号の大きさと対応する。

コントローラは、ブロック８６において各要素毎に要素の利得係数を計算して、ＣＣＤＣＣ飽和以下るレベルにおける最大光強さが予め選定された最大出力信号を生じるように要素の利得を調整する。コントローラにより実行されるアルゴリズムは、全照射量における表面の最も白い部分に対してＣＣＤ要素により出力される最大信号が得られる最大利得と対応することを保証する。望ましい実施例においては、アルゴリズムの計算は下記の通りである。即ち、２５５＋ビデオ信号＝Ｘ但し、Ｘは各ＣＣＤ要素に対する信号補償のための利得係数に等しい。利得係数信号が、ＲＡＭ７８に与えられてその内容をオーバーライドする。各ＣＣＤ９素毎に計算された利得係数は乗算器８７へ入力されて、正規化された「白の」出力信号と対応する線９０に出ツ１信号を生じる。

本コントローラはまた、信号閾値の辺択を行う。周知のように、全８ビツトのグレースケールを用いる走査は実質的なデータ量を生じ、これが本スキャナにより走査されるべき非常に大量の文書により拡大される問題である。図７に略図的に示されるように、本コントローラは、バッファ９８を介して与えられるビデオ信号９６からの全８ビツトのグレースケール情報を処理するためのワークステーション１２２およびグレースケール・プロセッサ・カード９４などを備えた計算アセンブリ９２を含む。

閾値選択モードでは、コントローラはオペレータが走査され全グレースケールでディスプレイ２４上に表示される略々的６゜４５Ｃｍ２（１インチ平方）の規定領域を選択することを要求する。この目的のため、コントローラは以下本文に詳細に述べるように、ビクセル当たり８ビツトの個々のハードウェア経路を含む。

オペレータは、各ビクセル毎に８ビツトのグレースケール情報を分岐するためワークステーションにより使用される閾値を手動で選択する。この分岐は、８ビツトのビデオ・ビクセルがテーブルに対する指標として働くように、ワークステーションにより行われる。テーブルの場所は、黒あるいは白レベルのビクセルを生じる如き値で充填される。この操作は、索引テーブルにおける分岐点を移動することにより閾値を変化させる。

オペレータがキーボード入力により閾値を一旦選定する（ブロック９９）と、ワークステーションは全８ビツト・グレースケール情報を先に述べた如き２進表示で直接再計算する。これは、受入れその他を選択するためオペレータに対して［ σ接表示される。オペレータがこの閾値の選択に満足すると、この選択はビデオ・プロセッサ・ボードへダウンロードされ、通常の走査のため使用されて２レベル・イメージを生じる。これは、他に必要とされるデータの格納および操作能力における実質的な節減を供し、本システムの応答速度を改善する。

図８に略図的に示されるように、望ましいカメラ３８は、約２．　５４ｃｍ　（１インチ）の長さにわたり延長するＣＣＤアレイの如き光電素子１０４の線形アレイ１０２を含む。このアレイからの出力信号は、走査面の１インチ（約２．５４ｃｍ）Ｘ１３μｍの選択に相当する。望ましい実施例においては、このアレイの長さはテーブル長さに配向され、コントローラは、カメラ要素を然るべくサンプリングしながら選択された速度でテーブル幅にわたってアレイを移動させるようプログラムされている。各走査１０６は、約２．５４ｃｍ（１インチ）のテーブル長さにわたりイメージ・データを保持する。表面は、・唯１つの方向で走査されるのが望ましい。コントローラは、ビクセルが整列状態にあること、およびイメ「ミニ・ラスタ」フォーマットとは、サンプリングされるカメラ信号のその時のデータ・フォーマットを記述するため用いられる用語である。各サンプル間隔では、ビデオ信号がテーブル縁部と平行な面の特定のストリップに対するイメージ情報を含む。従って、コントローラに与えられる信号は、この走査における前記ストリップに関する局部座標情報を有する。１回の走査は、テーブル幅方向に伸びる一連のストリップを含む。このデータ・フォーマットは、テーブル面上の各点が一義的な座標対を持ちカメラ信号が走査線に受取られるラスタ・フォーマットと比較して異なる。

本システムは、ソフトウェアで選定可能な分解能を特徴とする。最も高い精度は、２００乃至１２００ＤＰ■（ドツト／インチ）間の分解能を有する望ましいシステムにより供給される。ユーザが所望の分解能を一旦選択すると、変更は下記のように行われる。ＣＣＤアレイは、逐次図８において右から左へ、また下方から上方部分へ進められる。１Ｆ−パス走査法が用いられることが望ましい。次にＣＣＤアレイからの信号はコントローラへ与えられ、このコントローラはこれからＸおよびＹ位置のベクトルと、この走査位置における前記ビクセルに対する強さの値とを有するミニ・ラスタ・フォーマットでビクセル・データを生成する。

有効ビクセルが選択された分解能により定まる如きアレイにおいて隣接するＣＣＤ要素の選択番号部分から信号を積分することにより形成されることに注目されたい。例えば、２００ドツト／インチの分解能は、１２００Ｄｐｒの分解能より、積分されたＣＣＤ要素信号数の６倍となる。一定サンプル率でカメラの前送速度を変化させることにより、分解能は走査方向に変化する。従って、カメラは、１２００ＤＰＩよりも２００ＤＰＴの分解能では６倍速く表面６を横切って前送されることになる。

本発明の従来技術に勝る１つの相違点は、異なる空間周波数を持つカメラの使用を可能にする本システムの能力である。例えば、望ましいカメラは、幅が約２゜５４ｃｍ　（１インチ）のストリップにおいて使用される１３μｍ　（０，０００５１インチ）平方の要素を有する。しかし、このコントローラは、ノ１−ドウエアを一致させることを必要とするのではなく、積分計算における補正によりイングリッシュ空間周波数（Ｅｎｇｌｉｓｈ　５ｐａＬｉａｌ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）への変換を可能にする。

再び図７において、カメラは、クロック１０８により与えられる転送りロックおよびビクセル・クロック信号を必要とする。転送りロック信号は、センサの積分時間を制御し、ビクセル・クロック信号はセンサからのビデオ・データの読出し速度を制御する。センサは、チャンネルＡにおける奇数ビクセル情報と、チャンネルＢにおける偶数ビクセル情報とを生じる（線１１０および１１２）。このビクセル信号情報は、ＣＣＤビデオ−チャンネルに与えられる信号からのＤ−Ｃオフセットを増幅して除去するビデオ信号バッファへ与えられる。また、２つのチャンネルは加算されてディジタル化される。次に８ビット信号がビデオ・プロセッサへ送られる。望ましい実施例では、このビデオ・プロセッサは、既知のＶＭＥバス仕様に一致する単一のＶＭＥ６Ｕボードを含む。先に述べたビデオ閾値機能を実施することに加えて、ビデオ・プロセッサは、下記の諸機能、即ち、ビクセル補償、種々の分解能に対するディジタル再サンプリングおよび積分、および閾値選択プロセス後の２レベルのビデオ信号の生成を行う。閾値選択プロセス中にのみＣＰＵを介してワークステーション１２２ヘゲレースケール・データを与えるため、メモリー直接アクセス（ＤＭＡ）コントローラ経路が提供される。

図９は、閾値選択プロセスにおいて使用されるコントローラの部分１２４の簡単な概略図である。ユーザが定義する面域からの全グレースケール・データは、ワークステーションと関連するコントローラのメモリ一部１２６に存在する。従って、全８ビット幅データは１２８で示される２５５の状態を有する。各ビクセルは、値１３０．１３２の如きこれと関連する信号値を有する。ポインタ１３６を持つ索引テーブル１３４もまた提供される。閾値選択モードに入る前に、データはこれも全グレースケールで索引（ルックアップ）テーブルへ与えられる。しかし、閾値選択モードが一旦選択されると、索引テーブルは、選択された閾値以下の全ての信号を「黒」としてディスプレイへ出力させ、また閾値以上の信号は「白」として出力させるようにプログラムされる。図９において、ポインタ即ち閾値の設定はレベル１４０に設定され、「黒」および「白」はそれぞれ「００」および「ｒ　ｒＪで表示される。ビデオ・ビクセルは、このテーブルに対する指標として働く。望ましい実施例においては、グレースケールの大きさおよび定義された面域におけるその発生周波数のヒストグラムがオペレータに対して示される。８ビツトの閾値レベルの選択は、ワークステーションに記憶されたグレースケール情報に対する影響をオペレータに実時間で示して、また以後の走査のデータの情報内容を表示する。

閾値が選定されてビデオ・プロセッサへ送られた後、８ビツトのビデオ・データ信号は、図１０に示されるように、ディジタル・コンパレータ１３８において１４０で示される閾値レベルと比較される。再び、選定された値以下の値を持つ全てのこれらビクセル信号は「黒」のビクセルとして処理されるが、その値が閾値を越える全ての信号は「白」として処理されることになる。

データ・フォーマツタ１１４が提供され、ＶＭＥバス仕様と一致する単一のＶＭＥ６Ｕボードからなることが望ましい。データ・フォーマツタは、動きの制御およびビクセルの再フォ−マツト化を行う。動きの制御のために、クロック信号がスキャナ・ヘッドを位置決めするスキャナ機構における２軸モータに対する。！１１６に与えられる。コントローラにより読出される位置のカウンタは、スキャナ・ヘッドの実際の位置を表示する。カメラの実際の走査以外のスキャナ・ヘッドの全てのＸ軸（テーブルの長さ）およびＹ軸（テーブルの幅）方向の運動は、コントローラの別の位置で行われる。データ・フォーマツタはまた、ＣＣＤアレイ走査信η・を走査線のフォーマットにおける実際のラスタ・データへ変換するためビデオ信号（この時２値）を再フォ−マツト化する。指令された分解能における２ｍのビクセル・データの全ストリップは、データ・フォーマツタにより受取られて格納される。データ・フォーマツタのメモリーが特定のストリップの特定走査と対応する信号で−１１，ロードされると、このメモリーは、走査ヘッドの復帰サイクルの間走査方向に行用位で読出され、この読出し操作がイメージの再フォ−マツト化を完了する。データの繋ぎ（ステイツチング）もまたこのデータ・フォーマツタにより行われる。ワークステーションにおけるデータの繋ぎは、データ景により非常に係わりの多いプロセスである。その結果、２値データを用いて、望ましい実施態様における計算を簡素化する。

信号圧縮ｇ３］、１８が提供され、ＶＭＥパス仕様と一致する単一のＶＭＥ６Ｕボードからなる１、コントローラのこの部分は、データ・フォーマツタからラスタデータ信号を受取り、これらの圧縮信号を中央処理装置（ＣＰＵ）１２０へ送る前に、これについてランレングス・コード化データ圧縮法（ＲＬＳ）を実行する。

このＲＬＳフォーマットは、文書の変換時間およびファイル・サイズを最小化する有効なデータ圧縮記号である。望ましい実施態様においては、中央処理装置は、１つのＶＭＥ６Ｕボード上にＭｏｔｏｒｏｌａモデル１４７プａセッサを含む。

このＣＰＵは、６８０３０ＣＰＵを持つ２倍精度ＶＭＥモジュールである。このＣＰＵは、メモリー直接アクセス（ＤＭＡ）を備えた小型コンピュータ・システム・インターフェース（ＳＣ３Ｉ）バス・コントローラ、浮動小数点プロセッサ、チック−タイマー、ウォッチドッグ・タイマー、およびバッテリ・バックアップを持つ遅延時間クロツク・カレンダを提供する。ＣＰＵは、スキャナの較正、全スキャナ制御を行い、ビクセル・データをＤｉｇｉｔａｌ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ社製のパーソナルＶＡＸ　（Ｐ−ＶＡＸ）の如きコントローラ・ワークステーションに供給する。再フォ−マツトされたデータは、ランレングス・コード化ショート（ＲＬＳ）コードに圧縮され、ブロック化されて、小型コンピュータ・システム・インターフェース（ＳＣ３Ｉ）バスの機構により遠隔ごンビュータへ送られる。コントローラのワークステージ２ンのファイルに一装置かれると、ＲＬＳデータ・ファイルはＣＣｒＴＴのグループ４データ・フォーマットの如き別のフォーマットへ再び処理することができる１、ワークステーション１２２は、下記の機能を有するビデオ・モニターを備えたモデル９７００Ｓワークステーシヨンを含む。即ち、１）選択可能な走査分解能（走査速度は指示される）、２）ファイル・ネーミング能力、３）ＣＣＩＴＴフォーマット（グループ４）の任意のフォーマット、４）スキャナのディスプレイからの対話的閾値設定、および５）磁気テープへの格納である。リアルタイム処理のためのビデオ信号（７５Ωインピーダンスの複合ビデオ）へのアクセスがスキャナ・ヘッドにおいて行われる。

同様に、本発明についてはその望ましい実施態様に関して示し記述したが、当業者には、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく他の様々な変更、省略および付加力呵能であることが理解されよう。例えば、本システムは、図１１に示される如きシーケンスで幾つかの小さな文書を走査する能力を含む。文書１４２〜１４６は、テーブル面上に置かれる。コントローラが、その限界の座標を決定し、各走査の完了時に１つの座標から次の座標へ進む。更に、本発明は、表示のためのソフトウェア選択可能なズーム能力を含む。コントローラは、選択された走査線（即ち、３本目の線毎）の表示のため１回の選択により非常に広い面域を表示することができる。ズームは、削除された情報あるいはその一部をディスプレイに追加することにより行われる。

当業者はまた、本発明が走査ストリップが長平方向でありスキャナ・ヘッドが分岐状に文書をサンプルするように構成される走査システムを網羅する゛ことが判るであろう。

Ｆ−冷　４戸ＩＱ６叩　８手続補正書（ｊ５カ１．事件の表示ＰＣＴ／ＵＳ９１１０７５１２平成　３年特許願第５１８５７３号２、発明の名称広領域ディジタル・スキャナ３、補正をする者事件との関係　特許出願人名　称　ガーバー・システムス・コーポレーション４、代理人住　所　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６区５、補正命令の日付　平成　５年　９月１４日　Ｃ８旧）６、補正の対象（１）出願人の正確な名称及び代表音名を記載した国内書面（２）委任状及び翻訳文（３）図面翻訳文国際調査報告一一一−＾−ｍ　ｓｏ、　Ｋゴハ巧９１１０７５１２フロントページの続き（７２）発明者　ジレティ、ジョン・オーエンアメリカ合衆国コネチカット州０６００６．バーノン、バーノン・ドライブ　８６（７２）発明者　ストレイヤー、ロナルド・ジェイアメリカ合衆国コネチカット州０６０７４．サウス・ウィンザー、モヒガン・トレイル（７２）発明者　バーゲル、トーマス・ジョンアメリカ合衆国コネチカット州０６０５３．ニュー・プリテン、コンコード・ストリートあ

Claims

【特許請求の範囲】

１．広領域の走査において用いられるシステムにおいて、長さと幅を持つ上面を有するテーブルと、制御信号に応答して移動するように前記面上に置かれる走査機構と、それぞれ前記面から光学イメージを受取り、該光学イメージを表わす信号を生成する光電素子アレイを含む、走査機構に取付けられたカメラ手段と、前記カメラ手段で構成され、前記面の光学イメージを照射する照射手段と、前記カメラ手段から信号を受取るコントローラとを設け、該コントローラは各々が前記光電素子アレイと等しい大きさを有する一連の走査ストリップにおいて前記テーブル面を横切って前記カメラを移動させる、前記走査機構に対する走査信号を生成する手段と、前記カメラ手段の信号をサンプルする手段と、前記走査ストリップと対応する信号アレイにおいて前記サンプルされた信号をフォーマット化する手段と、前記テーブル面を横切って延長する一連の走査線において前記サンプルされた走査信号アレイを構成する手段と、前記走査線における前記信号を縮小されたサイズのデータ・フォーマットへ圧縮する手段とを含む、システム。
２．前記圧縮手段が更に、ランレングス・コード化ショート（ＲＬＳ）データ信号フォーマットに前記データを更に圧縮する請求項１記載のシステム。
３．前記コントローラが更に、前記走査線のサブセットと対応するオペレータ信号に表示するディスプレイを備えたワークステーションを含む請求項１記載のシステム。
４．前記コントローラが更に、前記ワークステーションにより表示される走査線のサブセットの大きさを連続的に変化させる手段を含む請求項３記載のシステム。
５．前記走査機構が更に、前記テーブル面における前記走査機構の位置を表わす信号を生じるエンコーダ手段を含む請求項１記載のシステム。
６．前記照射手段が更に、前記テーブル面の選択された部分に対して光を指向する光ファイバ手段を含む請求項１記載のシステム。
７．前記カメラ手段が更に、カメラ要素の線形アレイを含む請求項１記載のシステム。
８．前記カメラ要素が電荷結合デバイス（ＣＣＤ）を含む請求項７記載のシステム。
９．前記照射手段が更にテレセントリック・レンズを含む請求項１記載のシステム。
１０．前記コントローラが、前記カメラ要素の選択された隣接する要素の積分されたカメラ要素出力信号からなる積分カメラ手段信号を生成することにより分解能の大きさを選択する請求項１記載のシステム。
１１．前記走査機構が前記カメラ手段を１つの方向に前記テーブル幅を横切って運動させる時、前記コントローラが前記カメラ手段の出力信号をサンプルする請求項１記載のシステム。
１２．前記コントローラが更に、前記テーブル面上に同時に形成された複数の文書を逐次走査する手段を含む請求項１記載のシステム。
１３．前記カメラが更に、それぞれ１つの信号利得を有する複数の光電素子を含み、前記コントローラが更に、システムを較正する較正手段を含み、該システムが、ランプに駆動信号を与えて光強さを最大値に増加させ、飽和量と対応するカメラ手段の出力信号を測定し、前記カメラ手段の飽和量における前記ランプ駆動信号の選択された減少した大きさと対応する信号を前記ランプへ与え、前記減少した大きさのランプ駆動信号における前記カメラ手段信号を測定し、前記カメラ手段信号が前記飽和量から選択された量だけ大きさが減少しなければ前記ランプ駆動信号を調整するステップからなる方法に従って前記面の照射を制御する照射手段と、最小強さを持つ光を前記カメラ要素に与え、前記最小光強さを表わすカメラ出力信号を生成し、前記要素の各々が１つの最小光強さの信号を生じ、前記最小光強さ信号を信号減算器に対してその両信号入力で与えて該要素の各最小光信号をそれ自体から差引くことにより補正された最小光強さ信号を生成し、最大強さを持つ光を前記カメラ要素に与え、前記最大光強さを表わすカメラ出力信号を生成して前記要素の各々が各最大光強さ信号を生じ、前記各要素毎に、前記カメラ手段の最大光強さ信号を前記対応する最小光強さ信号から差引いてこれから差信号を生成し、前記各要素毎に、大きさが各要素の差信号の大きさと所望の最大信号の大きさに依存する利得調整係数を計算し、前記各要素毎に、前記最大光強さ信号を前記利得調整係数で乗じて、大きさが前記所望の最大信号の大きさと対応する補正された最大信号を生成するステップからなる方法に従って、前記信号利得および表面光における変化を補償する際に使用される信号補償手段と、を含む請求項１記載のシステム。
１４．前記コントローラが更に、前記カメラ手段から前記ビデオ信号および前記閾値レベル信号を受取り、前記ビデオ信号の大きさが前記閾値信号を越えるならばこれから前記最大レベル信号を生じ、前記ビデオ信号の大きさが前記閾値信号を越えなければこれから前記最小レベル信号を生じるコンパレータ手段を含む請求項１３記載のシステム。
１５．広領域の走査において使用されるシステムにおいて、長さと幅を持つ上面を有するテーブルと、制御信号に応答して運動するように前記面に対して固定された走査機構と、前記走査機構に取付けられ、各々が前記面から光学イメージを受取りこれを表わす信号を生成するカメラ手段と、前記面の光学イメージを照射するため前記カメラ手段により構成された照射手段と、前記カメラ手段から信号を受取り、選択可能な数の隣接する光電素子からの信号を積分して、走査速度が選択された分解能に従って選択される各々が前記光電素子アレイと等しい大きさを持つ一連の走査ストリップでテーブル面幅を横切ってカメラを運動させるため前記走査機構に対する走査信号を生成することによりスキャナの分解能を選択する手段を含むコントローラと、前記走査中前記カメラ手段信号をサンプリングする手段と、前記走査ストリップと対応する信号アレイにおける前記サンプルされた信号をフォーマット化する手段と、前記テーブル面幅を横切って延長する一連の走査線における前記サンプルされた走査信号アレイを構成する手段と、前記走査線における前記信号を縮小した大きさのデータ・フォーマットに圧縮する手段と、を設けてなるシステム。
１６．前記圧縮手段が更に、前記データをランレングス・コード化ショート（ＲＬＳ）データ信号フォーマットに圧縮する請求項１５記載のシステム。
１７．前記コントローラが更に、前記走査線のサブゼットと対応するオペレータ信号に対して表示するディスプレイを備えたワークステーションを含む請求項１５記載のシステム。
１８．前記コントローラが更に、前記ワークステーションにより表示される走査線のサブセットの大きさを連続的に変化させる手段を含む請求項１７記載のシステム。
１９．前記走査機構が更に、前記テーブル面における前記走査機構の位置を表わす信号を生じるエンコーダ手段を含む請求項１５記載のシステム。
２０．前記照射手段が更に、前記テーブル面の選択された部分へ光を指向させる光ファイバ手段を含む請求項１５記載のシステム。
２１．前記カメラ手段が更に、カメラ要素の線形アレイを含む請求項１５記載のシステム。
２２．前記カメラ要素が電荷結合デバイス（ＣＣＤ）を含む請求項１５記載のシステム。
２３．前記照射手段が更に、テレセントリック・レンズを含む請求項１５記載のシステム。
２４．前記コントローラが、前記カメラ要素の選択された隣接する要素の積分されたカメラ要素出力信号からなる積分カメラ手段信号を生成することにより分解能の大きさを選択する請求項１５記載のシステム。
２５．前記走査機構が前記カメラ手段を１つの方向に前記テーブル幅を横切って運動させる時、前記コントローラが前記カメラ手段の出力信号をサンプルする請求項１５記載のシステム。
２６．前記コントローラが更に、前記テーブル面上に同時に形成された複数の文書を逐次走査する手段を含む請求項１５記載のシステム。
２７．前記カメラが更に各々が１つの信号利得を有する複数の光電素子を含み、前記コントローラが更にシステムを較正する較正手段を含み、該システムが、ランプに駆動信号を与えて光強さを最大値に増加させ、飽和量と対応するカメラ手段の出力信号を測定し、前記カメラ手段の飽和量における前記ランプ駆動信号の選択された減少した大きさと対応する信号を前記ランプへ与え、前記減少した大きさのランプ駆動信号における前記カメラ手段信号を測定し、前記カメラ手段信号が前記飽和量から選択された量だけ大きさが減少しなければ前記ランプ駆動信号を調整するステップからなる方法に従って前記面の照射を制御する照射手段と、最小強さを持つ光を前記カメラ要素に与え、前記最小光強さを表わすカメラ出力信号を生成し、前記要素の各々が１つの最小光強さの信号を生じ、前記最小光強さ信号を信号減算器に対してその両信号入力で与えて該要素の各最小光信号をそれ自体から差引くことにより補正された最小光強さ信号を生成し、最大強さを持つ光を前記カメラ要素に与え、前記最大光強さを表わすカメラ出力信号を生成して前記要素の各々が各最大光強さ信号を生じ、前記各要素毎に、前記カメラ手段の最大光強さ信号を前記対応する最小光強さ信号から差引いてこれから差信号を生成し、前記各要素毎に、大きさが各要素の差信号の大きさと所望の最大信号の大きさに依存する利得調整係数を計算し、前記各要素毎に、前記最大光強さ信号を前記利得調整係数で乗じて、大きさが前記所望の最大信号の大きさと対応する補正された最大信号を生成するステップからなる方法に従って、前記信号利得および表面光における変化を補償する際に使用される信号補償手段と、を含む請求項１５記載のシステム。
２８．前記コントローラが更に、前記カメラ手段から前記ビデオ信号および前記閾値レベル信号を受取り、前記ビデオ信号の大きさが前記閾値信号を越えるならばこれから前記最大レベル信号を生じ、前記ビデオ信号の大きさが前記閾値信号を越えなければこれから前記最小レベル信号を生じるコンパレータ手段を含む請求項２７記載のシステム。
２９．表面からの光を受取りこれを表わす出力信号を生じるカメラを設けた走査システムであって、該カメラが各々が１つの信号利得を持つ複数の光電素子を含み、最小強さを持つ光を前記カメラ要素に与え、前記最小光強さを表わすカメラ出力信号を生成し、前記要素の各々が１つの最小光強さの信号を生じ、前記最小光強さ信号を信号減算器手段に対してその再信号入力に与えて該要素の各最小光信号をそれ自体から差引くことにより補正された最小光強さ信号を生成し、最大強さを持つ光を前記カメラ要素に与え、前記最大光強さを表わすカメラ出力信号を生成して、前記要素の各々が各最大光強さ信号を生じ、前記各要素毎に、前記カメラ手段の最小光強さ信号を前記対応する最大光強さ信号から差引いてこれから差信号を生成し、前記各要素毎に、大きさが各要素の差信号の大きさと所望の最大信号の大きさに依存する利得調整係数を計算し、前記各要素毎に、前記最大光強さ信号を前記利得調整係数で乗じて、大きさが前記所望の最大信号の大きさと対応する補正された最大信号を生成するステップを含む方法に従って、前記信号利得および表面光における変化を補償する際に使用されるコントローラ。
３０．表面から光を受取り、これから複数のピクセルを持つカメラ出力信号を生成するカメラを備えた走査システムにおいて使用されるコントローラにおいて、前記カメラ信号を受取り、ピクセル当たり２つ以上の信号レベルのディジタル・ビデオ信号を生成するビデオ・プロセッサと、前記ディジタル・ビデオ信号と対応するディスプレイ上の視覚的イメージをオペレータに対して表示する手段と、前記ディジタル・ビデオ信号を光強さの最小および最大レベルと対応する２つのレベルに分けるレベル閾値と対応する前記レベルの選択され１つを表わす信号を前記ビデオ・プロセッサに対して生成する手段と、前記閾値と対応する前記レベルの１つを表わす信号を前記オペレータから受取る手段と、前記レベル閾値に従って前記受取ったビデオ信号を分ける制御信号を前記ビデオ・プロセッサに与える手段と、を設けてなるコントローラ。
３１．カメラ手段と表面を制御自在に照射する手段とで構成された走査手段を備えた走査システムにおける照射を制御する際に使用されるコントローラであって、駆動信号をランプに与えてその光強さを増加し、前記カメラ手段に対する光入力を表わす光フィードバック手段からの信号を測定し、カメラ手段の出力信号を測定し、前記カメラ手段の光飽和量を決定し、前記カメラ手段の光飽和量における前記ランプ駆動信号の大きさの選択部分と対応する信号を計算し、前記ランプに信号を与えて、これから前記カメラ手段の飽和時の光強さの選択された部分と対応する光出力強さを生成し、前記カメラ手段信号を光フィードバック手段からの信号と比較し、前記カメラ手段信号が前記飽和の大きさの選択部分と等しくなければ、前記ランプ駆動信号を調整するステップを含む方法に従って、前記面照射を制御するコントローラ。
３２．前記飽和の大きさの前記選択部分が前記飽和値の約９０％である請求項３１記載のシステム。
３３．カメラ手段と表面を制御自在に照射する手段とを備えた走査システムにおける照射を制御する際に使用されるコントローラであって、駆動信号をランプに与えてこれからの光強さを最大値に増加させ、カメラ手段の飽和量と対応する出力信号を測定し、前記カメラ手段の飽和時の前記ランプ駆動信号の選択された減少の大きさと対応する信号を前記ランプに与え、前記減少した大きさのランプ駆動信号における前記カメラ手段信号を測定し、前記カメラ装置信号が前記飽和量から選択された量だけ大きさが減少しなければ、前記ランプ駆動信号を調整するステップからなる方法に従って、前記面の照射を制御するコントローラ。
３４．前記飽和量からの前記選択量が前記飽和を達成するため必要な量の約１０％である請求項３３記載のシステム。