Brevet FR2844417A1 — publié le 20040312

NUM RISEUR OPTIQUE POUR LA CAPTURE NUMERIQUE D'INFORMATIONS D'IMAGE L'invention concerne un numériseur optique pour la capture numérique d'informations d'images d'un document ou modèle, avec au moins un dispositif capteur optique pour capter l'information d'image et au moins un dispositif d'éclairement, réalisé de manière qu'il illumine le document ou modèle chaque fois uniquement dans une zone partielle qui varie et l'explore segment par segment, en 15 particulier ligne par ligne. Un tel scanneur numérique explore surtout des documents et des livres de grand format. Dans l'intervalle, on détecte de plus en plus des documents et on les transforme sous format de données numériques, pour les retraiter et les archiver par exemple de façon électronique, les maintenir en stock dans une banque de données électronique 20 et pour les publier par l'Internet. Pour assurer une qualité suffisante aux documents électroniques obtenus, il faut disposer d'une capture numérique ayant une haute résolution et un grand nombre de niveaux de gris, respectivement avec une profondeur de couleurs élevée par pixel. La saisie numérique par photographie avec une caméra CCD pour la qualité requise, en 25 particulier pour des documents de grand format, est actuellement encore irréalisable économiquement, ou bien à peine réalisable (techniquement). Dans la pratique de ce fait, on a utilisé le plus souvent ce que l'on appelle des scanneurs à plan plat, pour lesquels le document ou modèle, avec la face à explorer tournée vers le bas, est posé sur le verre de pose de document ou modèle du scanneur 30 à plan plat, et le modèle étant exploré par une ligne de capteurs CCD. La ligne de capteur CCD se trouve alors sur un chariot mobile. En plus, on monte sur le chariot mobile un dispositif d'éclairement qui illumine le document ou modèle dans le domaine de la zone explorée au moment respectif Ce mode de fonctionnement pose cependant des problèmes, en particulier pour 35 les documents de grand format. D'une part, il faut que le scanneur et le verre de pose de document ou modèle soit fabriqué à une taille correspondante, ce qui en particulier pose problème du point de vue des cots. En plus, la ligne d'exploration (usuellement une puce électronique à éléments CCD allongée) doit être R:\Brevets\21500\21577.doc - 4 septembre 2003 - 1/10 de taille correspondante, ou bien, il faut installer des éléments d'illustration optique supplémentaires. Ceci mène facilement à des problèmes d'ordre mécanique, du fait qu'en particulier les masses à déplacer sont relativement grandes. En plus, on subit un allongement important des temps d'exploration, du fait de la longueur des courses 5 de déplacement à parcourir pendant un processus d'exploration. Enfin, la pose du document ou modèle est difficile et prend du temps, et l'ensemble du processus de manutention est désavantageux, surtout lorsqu'on a à faire à des documents anciens, le cas échéant, peu stables. Ayant connaissance de ces conditions, l'inventeur s'est donné comme but 10 d'éliminer les inconvénients décrits des dispositifs scanneurs connus, et de proposer un nouveau numériseur optique, à l'aide duquel on puisse explorer également des documents de grand format, rapidement, de façon économique et avec une très haute résolution et une très haute profondeur de couleur. Un avantage particulier de la solution proposée consiste en ce que le processus d'exploration ne soit pas seulement 15 convivial pour l'utilisateur, mais également peu nuisible au document à explorer. L'invention propose un numériseur optique pour la capture numérique d'informations d'images d'un document ou modèle, avec au moins un dispositif capteur optique pour capter l'information d'image et au moins un dispositif d'éclairement, réalisé de manière qu'il illumine le document ou modèle chaque fois 20 uniquement dans une zone partielle qui varie et l'explore segment par segment, en particulier ligne par ligne. Selon l'invention, il est proposé qu'au ledit au moins un capteur optique et/ou ledit au moins un dispositif d'éclairement soient disposés à distance du document ou modèle pendant le processus d'exploration. Selon un mode de réalisation, cet espacement est supérieur à la course maximale, parcourue par le/les dispositifs d'éclairement(s), et de préférence est un multiple, et en particulier, avantageusement, est compris entre le double et le quintuple de cette course, car des essais ont alors montré que l'espacement était, de façon particulièrement avantageuse, compris entre le double et le quintuple de la 30 course parcourue par le ou les dispositifs d'éclairement. Dans ce cas, ainsi, tant les conditions dimensionnelles, que les dimensions globales du numériseur optique, sont considérées comme étant particulièrement avantageuses. On peut ainsi entre autres obtenir une grande netteté de profondeur de champ. Il est possible de prévoir au moins un dispositif de réception pour accueillir le 35 document ou modèle à explorer, de préférence le dispositif de réception est réalisé séparément d'au moins un dispositif d'éclairement et/ou au moins d'un dispositif capteur. Avec un tel dispositif de réception, on favorise l'obtention d'un espacement R:\Brevets\21500\21577.doc - 4 septembre 2003 - 2/10 optimal entre le dispositif d'éclairement, le dispositif capteur et le document ou modèle. En outre, la zone d'exploration est clairement visible pour l'utilisateur. Il est avantageux qu'au moins une zone partielle du dispositif de réception soit réalisée de façon à être réglable, en particulier à être réglable en hauteur et en 5 inclinaison. De cette manière, l'espacement, entre le dispositif d'éclairement, le dispositif capteur et la surface à explorer, peut être réglé de façon optimale, même si l'on doit explorer un objet plus épais, tel que, par exemple, un livre épais. En particulier pour des livres, il est avantageux que le dispositif de réception soit réalisé de manière à pouvoir déplacer des parties différentes de la surface de pose à des 10 hauteurs différentes. En outre, lorsqu'on a au moins un dispositif de réception, on peut prévoir un dispositif de fixation, tel qu'en particulier un panneau transparent. De ce fait, on peut éliminer par lissage les défauts de planéité de surface du document ou modèle, de sorte qu'on peut obtenir un résultat d'exploration particulièrement bon. De préférence au moins un dispositif d'éclairement est réalisé sous la forme de fente source lumineuse. La source lumineuse illumine donc sur la surface à explorer uniquement une zone partielle du genre de lignes très minces. Il est ainsi possible d'obtenir, d'une part, une intensité d'éclairement nécessaire pour avoir un résultat d'exploration qualitativement élevé, et de réduire encore la charge lumineuse infligée 20 à des documents sensibles, du fait que la charge lumineuse prévue pour chaque zone partielle individuelle du document ou modèle n'est que de quelques fractions d'une seconde. Il est avantageux de faire irradier par au moins un dispositif d'éclairement pratiquement exclusivement de la lumière dans la plage visible du spectre. De ce fait, 25 on réduit encore la charge lumineuse infligée au document ou modèle, du fait qu'il n'y a dans les zones spectrales aucune charge qui ne participe pas au résultat de l'exploration. Des essais ont montré qu'au moins un dispositif d'éclairement était réalisé de façon particulièrement avantageuse sous la forme de source de lumière froide. Il est particulièrement avantageux que la largeur de la au moins une zone partielle en forme de bande, illuminée par le dispositif d'éclairement dans le plan de la surface à explorer, corresponde pratiquement à la résolution d'exploration souhaitée. L'obtention d'un résultat d'exploration encore amélioré est de ce fait favorisée, avec une charge lumineuse moindre. Une construction particulièrement avantageuse du dispositif d'exploration est obtenue si au moins un dispositif d'éclairement et/ou au moins un dispositif capteur optique sont disposés de façon à pouvoir tourner autour d'un centre de rotation. Dans R:\Brevets\21500\21577 doc - 4 septembre 2003 - 3/10 ce cas, le déplacement linéaire de la zone partielle illuminée est produit à partir d'un mouvement rotatif Un résultat d'exploration amélioré peut être obtenu si le dispositif d'exploration présente en plus au moins un dispositif de correction qui corrige l'espace entre la 5 zone partielle illuminée du document ou modèle, ainsi qu'au moins un dispositif d'éclairement et/ou au moins un dispositif capteur. La correction peut alors se faire mécaniquement au moyen d'une modification de longueur, par le fait qu'au moins un dispositif de correction est réalisé sous la forme de dispositifs de déplacement. Il est également possible qu'au moins un dispositif de correction soit réalisé sous la forme de dispositif de focalisation optique. Dans ce cas, par exemple, au moyen d'un système d'objectifs, on modifie la distance focale d'une optique d'illustration, installée en amont du capteur proprement dit. Evidemment, on peut également combiner ensemble les deux principes de 15 correction. On obtient une construction particulièrement simple si au moins un dispositif d'éclairement et au moins un dispositif capteur sont réalisés sous la forme d'ensemble monobloc. Dans ce cas, le cot mécanique du dispositif d'exploration peut être diminue. Enfin, on rassemblera encore une fois les avantages du dispositif d'exploration proposé: - Exploration particulièrement rapide également de documents de grand format avec une haute résolution optique (300 ppp et plus) et une haute profondeur de couleurs (par exemple 36 bit). - Faible charge lumineuse infligée au document ou modèle, du fait que la charge lumineuse pour chaque point-image du document ou modèle ne dure que quelques fractions de seconde. - Haute définition en profondeur (par exemple de 50 mm) de sorte qu'également on peut capter sur des documents ondulés ou incurvés, avec une netteté constante. D'autres avantages caractéristiques et détails de l'invention résultent de la description ci-après d'exemples de réalisation préférés ainsi qu'à l'aide du dessin, dans lequel: la figure 1 représente une vue en coupe d'un numériseur optique; la figure 2 représente une vue en élévation en perspective d'un numériseur 35 optique en une première position, au début d'un processus d'exploration; la figure 3 représente le numériseur optique représenté à la figure 2 en une deuxième position, à la fin du processus d'exploration; R:\Brevets\21500\21577.doc - 4 septembre 2003 - 4/10 la figure 4 représente un exemple d'un poste de travail au scanneur, avec un numériseur optique tel que proposé. Un numériseur optique 10 présente un support 14 - fonné sur les figures 1 à 3 de deux tubes 12 légèrement incurvés --, d'une source lumineuse 18, produisant une 5 bande lumineuse 16 mince et appartenant à une unité de scanneur 20. Cette source lumineuse est ici réalisée sous la forme de source de lumière froide et sa lumière est focalisée, par l'intermédiaire d'un réflecteur 22, dans le plan d'un document ou modèle 24 pour former chaque bande de lumière 16 mince. La source de lumière froide peut cependant être construite d'une autre manière. La largeur de la bande de 10 lumière 16 est avantageusement adaptée à la précision d'exploration souhaitée. Le support 14 du numériseur optique 10 est relié à un tourne-pages 26 sur lequel se trouve le document ou modèle 24 à explorer. Il peut s'agir ici d'une feuille de papier, d'un certificat, d'une photo, d'un livre ou cependant d'un objet -- le cas échant également légèrement ondulé -- dont la surface doit être explorée. Le 15 document ou modèle 24 est exploré ligne par ligne, par le fait que la bande lumineuse 16 mince se déplace dans la direction d'exploration A au-dessus du document ou modèle 24; la bande lumineuse 16 s'étend perpendiculairement au plan du dessin. Pendant un processus d'exploration, l'ensemble de la course C, entre les deux positions finales de l'unité d'exploration 20, est balayé. Dans le cas présent, la source lumineuse est munie du réflecteur 22, ainsi que d'un dispositif capteur 28. Le dispositif capteur 28 est réalisé sous la forme de lignes d'éléments CCD avec une optique installée en amont, optique exempte de toutes distorsions et réglable, faisant qu'on peut avoir une mise au point modifiable. Le tourne-pages 26 et la source lumineuse à titre de dispositif d'éclairement 25 ainsi que l'unité d'exploration 20 comprenant le dispositif capteur 28, sont reliés ensemble par les tubes 12. La fixation de l'unité d'exploration 20 sur les tubes 12 se fait par l'intermédiaire d'un guidage linéaire 30. Ce dernier est susceptible de piloter à l'aide d'un tourillon de palier, autour d'un centre de rotation 15 par rapport au tube ou à l'appui 12. L'unité d'exploration 20 est fixée sur le guidage linéaire 30 de manière à 30 pouvoir être déplacée le long de celui-ci. L'espacement entre le centre de rotation 15 et l'unité d'exploration 20 -le long d'une ligne radiale 17 partant du centre de rotation 15, et placée sous un angle aigu par rapport à cette ligne médiane M - se fait en fonction de l'angle de rotation entre l'unité d'exploration 20 et le tube ou l'appui 12, respectivement le tourne-pages 26. 35 Cet espacement est prédéterminé par l'intermédiaire d'un rouleau 32, associé à l'unité d'exploration 20 et se trouvant en contact avec un étrier de focalisation 34 - relié rigidement aux tubes ou aux appuis 12. R:\Brevets\21500\2 1577.doc - 4 septembre 2003 - 5/10 Le déplacement, effectué de façon contrainte au moyen du rouleau 32 et de l'étrier de focalisation 34, du guidage linéaire 30 est tel que l'espacement B, entre l'unité d'exploration 20 et la zone partielle, actuellement illuminée par la ligne lumineuse du document ou modèle 24, est maintenu à une valeur pratiquement constante. L'objectif réglable qui, dans l'exemple de réalisation, se trouve à l'avant de la ligne d'éléments CCD est dimensionné de manière à obtenir une grande définition en profondeur. Ainsi on peut également explorer avec une haute qualité des documents 24 ondulés ou non plans, du fait qu'une légère variation de l'espacement B ne mène 10 qu'à de faibles dégradations du résultat d'exploration. En variante ou en complément du mécanisme de réglage décrit le long du guidage linéaire 30, il est également envisageable que l'optique d'illustration du dispositif capteur 28 soit l'objet d'une reprise de réglage de manière correspondante à la variation d'espacement B par rapport au document ou modèle 24. La figure 2 représente en vue oblique le dispositif d'exploration 10 illustré sur la figure 1. Ici le numériseur optique 10 se trouve au début du processus d'exploration à la position initiale 10a. On procède à l'exploration d'un document 24 se trouvant sur le tourne-pages 26. Ce dispositif d'exploration 10 est illustré à sa position finale 10e à la fin du processus d'exploration. Par une comparaison entre la figure 2 et la figure 3, on peut bien identifier le déplacement de l'unité d'exploration 20, formée du dispositif d'éclairement et du dispositif capteur 28, le long du guidage linéaire 30. Le mode de fonctionnement du rouleau 32 en liaison avec l'étrier de focalisation 34 est également bien visible. Après la fin du processus d'exploration, soit l'unité d'exploration 20 est 25 ramenée de la position finale à la position initiale, soit la position finale sert au processus d'exploration immédiatement subséquent, en tant que nouvelle position initiale. Sur la figure 4 enfin, on a représenté un système d'exploration 40 complet. Sur le côté gauche se trouve, sur une table 38, l'unité d'exploration 20 décrite. La surface 30 de pose 27 du tourne-pages 26 est subdivisée en deux moitiés. Ainsi, la moitié gauche de la surface de pose 27 peut être réglée en hauteur, indépendamment de la moitié droite. De ce fait, il est en particulier possible de placer les pages d'un livre épais, pendant le processus d'exploration, pratiquement dans un plan, même si les pages se trouvant dans la zone initiale et la zone finale du livre doivent être 35 explorées. Une plaque en verre 36 peut être abaissée par pivotement sur le document ou modèle et, ainsi, d'une part, fixer le document ou modèle et, d'autre part, réduire les éventuelles ondulations subsistantes du document ou modèle. R:\Brevets\21500\21577.doc - 4 septembre 2003 - 6110 L'unité d'exploration 20 est reliée, par un bus de données, à un ordinateur personnel PC classique, représenté en 42. Le résultat d'exploration peut être contrôlé sur un poste de travail à écran 44. Avec le système représenté, on peut explorer des documents de format DIN AI en couleurs avec une résolution de 300 ppp (points par 5 pouce) et 36 bits de profondeur de couleurs, ceci en seulement trois secondes. La quantité de données à transmettre est d'à peu près 150 mégaoctets et est envoyée au calculateur par un bus de données SCSI-Ultrawide avec un débit de données de mégaoctets par seconde. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation 10 décrits à titre d'exemple en référence aux figure, et l'homme de l'art comprendra que des variantes et modifications peuvent être apportées au numériseur tel que décrit sans pour autant s'éloigner de l'étendu de l'invention. R:\Brevets\21500\21577.doc - 4 septembre 2003 - 7/10 REVENDICATIONS 1. Numériseur optique (10) pour la capture numérique d'informations d'images d'un document ou modèle (24), avec au moins un dispositif capteur 5 optique (28) pour capter l'information d'image et au moins un dispositif d'éclairement (22), réalisé de manière qu'il illumine le document ou modèle chaque fois uniquement dans une zone partielle (l6) qui varie et l'explore segment par segment, en particulier ligne par ligne, caractérisé en ce que ledit au moins un dispositif capteur optique (28) et/ou ledit au moins un dispositif d'éclairement (22), pendant le processus d'exploration, sont disposés à une distance (B) par rapport au document ou modèle (24). 2. Numériseur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espacement (B) est supérieur à la course (C) maximale, parcourue par le/les dispositifs d'éclairement(s) (22), et de préférence est un multiple, et en particulier, avantageusement, est compris entre le double et le quintuple de cette course. 3. Numériseur optique selon la revendication l ou 2, caractérisé en ce qu'au moins un dispositif de réception (26) est prévu pour accueillir le document ou modèle (24), le dispositif de réception étant réalisé séparément d'au moins un dispositif d'éclairement (22) et/ou d'au moins un dispositif capteur (28). 4. Numériseur optique selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'au moins une zone partielle du dispositif de réception (26) est réglable, en particulier pour être réglée en hauteur et/ou être inclinée. 5. Numériseur optique selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'au moins à un dispositif de réception (26) est associé un dispositif fixateur (36), 30 en particulier un panneau transparent. 6. Numériseur optique selon au moins l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins un dispositif d'éclairement (22) est réalisé sous la forme d'une fente source. 35 7. Numériseur optique selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par au moins un dispositif d'éclairement (22), R-\Brevets\21500\21577.doc - 4 septembre 2003 - 8/10 confonré pour irradier pratiquement exclusivement de la lumière dans la plage visible du spectre. 8. Numériseur optique selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un dispositif d'éclairement (22) est réalisé sous la forme de source de lumière froide. 9. Numériseur optique selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la largeur de la zone partielle en 10 forme de bande, illuminée par au moins un dispositif d'éclairement (22) dans le plan du document ou modèle (24), correspond sensiblement à la résolution d'exploration respective. 10. Numériseur optique selon au moins l'une quelconque des 15 revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un dispositif d'éclairement (22) et/ou ledit au moins un dispositif capteur optique (28) est/sont disposé(s) de façon à pouvoir tourner autour d'un centre de rotation (15). il. Numériseur optique selon au moins l'une quelconque des 20 revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un dispositif de correction (30, 32, 34) est prévu, à l'aide duquel l'espacement (B), entre la zone partielle (16) illuminée du document ou modèle (24) ainsi qu'au moins un dispositif d'éclairement (22) et/ou au moins un dispositif capteur (28), peut être corrigé. 12. Numériseur optique selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'au moins un dispositif de correction est réalisé sous la forme de dispositif de déplacement (30, 32, 34). 13. Numériseur optique selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce 30 qu'au moins un dispositif de correction est réalisé sous la forme de dispositif de focalisation optique. 14. Numériseur optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un dispositif d'éclairement (22) et au 35 moins un dispositif capteur (28) sont réalisés sous la forme d'unité (20) monobloc. R:\Brevets\21500'21577.doc - 4 septembre 2003 - 9/10