(57)【要約】【課題】照明強度の変動に起因する画像信号中の変化を補償する装置を提供することである。【解決手段】光源（１）から放射され、光路に沿って伝播する光の変動を補償する装置であって、  第１の光センサを有し、該第１の光センサは光強度を光路に沿った第１の個所で空間的に分解して検出し、電気画像信号を形成し、  第２の光センサ（２７，２８，２９，５２，５４）を有し、該第２の光センサは光強度を光路に沿った第２の個所で検出し、電気出力信号を形成する形式の装置において、  第２のセンサは光強度を空間的に分解して検出し、  評価回路（２６）が設けられており、該評価回路は第１のセンサの出力信号も、第２のセンサの出力信号も入力信号として受信し、  該評価回路は、第１のセンサから発する入力信号を、第２のセンサから発する入力信号に依存して補正し、  当該補正は、評価回路の出力信号が実質的に光強度の変動に依存しないように行われる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源（１）から放射され、光路に沿って伝播する光の変動を補償する装置であって、
第１の光センサを有し、該第１の光センサは光強度を光路に沿った第１の個所で空間的に分解して検出し、電気画像信号を形成し、
第２の光センサ（２７，２８，２９，５２，５４）を有し、該第２の光センサは光強度を光路に沿った第２の個所で検出し、電気出力信号を形成する形式の装置において、
第２のセンサは光強度を空間的に分解して検出し、
評価回路（２６）が設けられており、該評価回路は第１のセンサの出力信号も、第２のセンサの出力信号も入力信号として受信し、
該評価回路は、第１のセンサから発する入力信号を、第２のセンサから発する入力信号に依存して補正し、
当該補正は、評価回路の出力信号が実質的に光強度の変動に依存しないように行われる、ことを特徴とする装置。
【請求項２】
第２のセンサはラインセンサ（２９）として構成されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
第２のセンサ（２９）は第１のセンサよりも低い空間的分解能を有する、請求項１記載の装置。
【請求項４】
第２のセンサは、相互に離間された２つのフォト検出器（２７，２８，５２，５４）から形成されている、請求項３記載の装置。
【請求項５】
第２のセンサは、光のスペクトル分布を検出するよう構成されている、請求項１または４記載の装置。
【請求項６】
フォト検出器は積分シリンダ（１９）に配置されている、請求項４記載の装置。
【請求項７】
フォト検出器（５２，５４）の１つは光学的結合素子（５１，５３）と照明装置の光路で入力結合されている、請求項４記載の装置。
【請求項８】
光源（１１）から放射される光の変動を補正する方法において、
ａ）照明強度を空間的に分解して検出し、
ｂ）照明強度の公称目標値からの偏差を計算し、
ｃ）画像センサから出力された画像信号を補正し、照明強度の目標値からの偏差を補償する、ことを特徴とする方法。
【請求項９】
照明強度の平均値（３６）を求める、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
照明強度の平均値を、空間的に分解して検出した個別値から減算する、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
照明強度の個別値の間で補間する、請求項８記載の方法。
【請求項１２】
画像信号を乗算的補正係数により補正し、該補正係数は種々異なる照明強度を補償する、請求項８記載の方法。
【請求項１３】
請求項１から７までのいずれか１項記載の照明装置を装備したフィルムスキャナ。
【請求項１４】
請求項８から１２までのいずれか１項記載の方法を実施するためのフィルムスキャナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源により放射される光の変動を補償する装置に関する。さらに本発明はそのような装置が装備されたフィルムスキャナに関する。
【背景技術】
【０００２】
用語「変動」とは、スペクトル分布および空間分布での変動の意味で使用され、光源により放射される光の強度変動の意味でもある。この一般的意味での変動は例えばガス放電ランプに発生する。このランプでは、光はプラズマにより放射され、プラズマは放電ランプのアノードとカソードの間で点弧する。プラズマの物理的特性、例えば温度もその空間的分布もガス放電ランプの動作中に完全には安定しない。この理由から前記の変動がガス放電ランプに発生する。この変動は特別の適用、例えばガス放電ランプがフィルムスキャナの照明装置の光源として使用される場合には不所望のものである。フィルムの走査中に走査されるフィルムの照明が変動すると、不所望の作用が電子画像信号に発生する。
【０００３】
ＵＳ６２１９１４０には、光源のスペクトル変動を補償するための装置が開示されている。この装置はフォトダイオードを有し、このフォトダイオードは光源の赤、緑および青スペクトル領域を検出する。フォト検出器により検出された画像信号は、フォトダイオードにより検出されたスペクトル強度分布と関連して補正され、照明のスペクトル変動に起因する画像信号中の変化を補償する。
【特許文献１】ＵＳ６２１９１４０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、照明強度の変動に起因する画像信号中の変化を補償する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は本発明により、光源から放射され、光路に沿って伝播する光の変動を補償する装置であって、
第１の光センサを有し、該第１の光センサは光強度を光路に沿った第１の個所で空間的に分解して検出し、電気画像信号を形成し、
第２の光センサを有し、該第２の光センサは光強度を光路に沿った第２の個所で検出し、電気出力信号を形成する形式の装置において、
第２のセンサは光強度を空間的に分解して検出し、
評価回路が設けられており、該評価回路は第１のセンサの出力信号も、第２のセンサの出力信号も入力信号として受信し、
該評価回路は、第１のセンサから発する入力信号を、第２のセンサから発する入力信号に依存して補正し、
当該補正は、評価回路の出力信号が実質的に光強度の変動に依存しないように行われるように構成した装置によって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
光源により放射され、光路に沿って伝播する光の変動を補償する本発明の装置は第１の光センサを有する。この第１の光センサは、光路に沿った第１の位置での光強度を空間的に分解して検出し、電気画像信号を形成する。さらに第２の光センサが設けられており、この第２の光センサは光強度を光路に沿った第２の位置で検出し、電気出力信号を発生する。本発明の特異的構成は、第２のセンサもまた光強度を空間的に分解して検出することである。第１のセンサと第２のセンサの出力信号を受信する評価回路は、第１のセンサから発生する入力信号を第２のセンサから発生する入力信号に依存して補正する。この補正は、評価回路の出力信号が実質的に光強度の変動に依存しないように行われる。このようにして、照明変動が第１のセンサにより発生された画像信号に及ぼす影響が低減される。
【０００７】
ラインセンサを第２のセンサとして設けることができる。なぜなら照明強度の変動は局所的にだけ発生するので、第２のセンサは第１のセンサよりも低い空間分解能で十分だからである。実施例では、第２のセンサは相互に離間して配置された２つのフォト検出器だけにより形成される。
【０００８】
本発明の改善形態では、第２のセンサは光のスペクトル分布を検出するように構成されている。本発明のこのような構成では、照明のスペクトル変動を補償することもできる。第２のセンサが２つのフォト検出器により形成されている場合、検出器の１つまたは両方をスペクトル検出器に構成することができる。
【０００９】
第２のセンサのフォト検出器は積分シリンダに配置することができる。しかしフォト検出器の１つを、光学的結合素子を用いて照明装置の光路に結合することもできる。
【００１０】
本発明の第２の課題は、照明の変動を補償する方法を提供することである。
【００１１】
この課題は請求項８記載の方法により解決される。本発明の方法は次のステップにより光源から放射される光の変動を補正する：すなわち、
ａ）照明強度を空間的に分解して検出し、
ｂ）照明強度の公称目標値からの偏差を計算し、
ｃ）画像センサから出力された画像信号を補正し、照明強度の目標値からの偏差を補償するのである。
【００１２】
本発明による方法の利点はとりわけ、これにより照明強度の空間的変動の影響を補償できることである。この照明強度の空間的変動は、積分変動にもスペクトル変動にも発生しない。
【００１３】
本発明の方法の変形実施例では、照明強度の平均値を検出する。この変形により照明強度の積分変動も考慮することができる。
【００１４】
本発明の発展形態では、照明強度の平均値が、空間的に分解されて検出された個別力減算される。
【００１５】
別の変形実施例では、照明強度の個別値の間で補間が行われる。
【００１６】
最後に画像信号を、種々の照明強度を補償する乗算的補正係数により補正することができる。
【００１７】
本発明の別の課題は、本発明による照明装置を装備したフィルムスキャナを提供することである。この課題は請求項１３記載のフィルムスキャナにより解決される。
【００１８】
最後の本発明のさらなる課題は、本発明の方法を実施するためのフィルムスキャナを提供することである。この課題は、請求項１４記載のフィルムスキャンにより解決される。
【実施例】
【００１９】
図１は、従来技術から公知のフィルムスキャナの照明装置を概略的に示す。ガス放電ランプ１１を光源として用いる。プラズマはアノード１２とカソード１３の間で点弧する。プラズマにより放射された光は放物線ミラー１４から反射され、ランプ１１を平行ビーム束１５として去る。２つの凸レンズ１６，１７により簡単に示した結像装置がビーム束をガラスロッド１８の端面に収束する。このガラスロッドは集積ロッドとして動作する。光は集積ロッド１８を去り、積分シリンダ１９に入射する。ここで光はさらに積分されできるだけ等方性にされる。光学的画像形成を分かり易くするため、図１には光軸２０が示されている。光は積分シリンダ１９を、ギャップ２１を通って去り、フィルム２２を照明する。フィルムはギャップ２１を通過するようにフィルム搬送装置により搬送されるが、このフィルム搬送装置は図示されていない。凸レンズ２３により示された結像光学系はフィルムをラインセンサ２４に結像する。３つの基本色、赤、緑、青のそれぞれに対して結像光学系から所属のセンサに至るビーム経路が存在する。しかし簡単にするため、図１には青色に対するビーム経路とセンサだけが示されている。機能および構造に応じて、結像光学系のいくつかの素子をすべてのビーム経路が通過する必要はない。このような結像光学系は公知であり、本発明の対象ではない。
【００２０】
すべてのラインセンサの出力信号は信号処理ユニット２６に供給され、それらからビデオ信号が種々の選択可能なフォーマットで形成される。最後に別のセンサ２７が設けられており、この別のセンサは積分シリンダ１９内の光強度を表わす出力信号を出力する。センサ２７の出力信号はさらに信号処理ユニット２６の入力信号となる。信号処理ユニットは最後に述べた信号をビデオ出力信号の補正に使用する。この補正は、照明強度の変動により生じた画像信号の変化を補償するように行われる。具体的には、線形アレイ信号の出力信号は補正係数と乗算される。照明強度はラインセンサの出力信号の振幅に影響を与える要因だからである。
【００２１】
付加的にランプ電流、すなわちガス放電ランプ１１の光束を、センサ２７の出力信号を使用して相応の制御ループにより制御することができる。この付加的制御も図１には示されていない。
【００２２】
実際には、発光するプラズマはアノード１２とカソード１３との間で往復運動し、損結果、発光強度の分布も同様に安定しないことが示されている。このようなプラズマ不安定性の結果、ラインセンサに沿った照明強度も変化する。このことは積分された全体強度とそのスペクトル分布が変化しない場合でも当てはまる。これの意味するのは、この変数を監視し、そこから制御信号を導出するセンサを用いては、プラズマの運動に起因するラインセンサの出力信号の変動を補償するのは不可能であるということである。この種の不安定性を補償するためには、第２の検出装置を設け、この検出装置が照明強度の空間的分布を検出するように構成しなければならない。
【００２３】
この目的を達成することのできる本発明の実施例が図２ａに示されている。ここで図１に関連してすでに説明したのと同じ素子または類似の素子には同じ参照符号が付してある。分かり易くするため、照明装置は部分的にだけ示されている。照明すべきフィルムおよび、フィルムをラインセンサに結像する結像光学系は省略されている。なぜなら装置のこの部分は実質的に図１に示した従来技術に相当するからである。
【００２４】
図２ａに示された本発明の実施例と従来技術との重要な相違は、積分シリンダ１９に配置された第２のセンサ２８である。このセンサ２８はセンサ２７と仮想線上にあり、個のか層線は積分シリンダ１９のギャップ２１に対して平行に延在する。センサ２７と２８は、これらが走査すべき画像ラインのほぼ始端部と終端部にあるよう位置決めされる。センサ２７ないし２８により検出された照明強度は、走査すべき画像ラインの始端部ないし終端部における照明強度にほぼ相応する。センサにより異なる照明強度が検出されると、画像信号は極値間の線形補間により補正される。
【００２５】
センサ２７，２８の測定点が走査される画像ラインの始端部ないし終端部にない場合、測定された照明強度は画像ラインの始端部ないし終端部まで外挿される。
【００２６】
補正精度を改善するために、積分シリンダ１９に配置されるセンサの数を増やし、より多数の支持点を補正計算のために得ることもできる。このために特に有利には、図２ｂに示すようにラインセンサ２９を用いる。ラインセンサ２９は複数の部分センサを有している。照明強度は位置の関数として、画像内容の変化と比較して比較的緩慢にしか変化しないから、センサ２９はラインセンサ２４と同じ空間分解能を有する必要はない。もちろんラインセンサ２４と２９が同じ空間分解能を有することもできる。
【００２７】
照明強度の変動を補償するため、画像信号を補正するのに必要なステップを以下、図３に基づいて説明する。
【００２８】
電流供給部３１から給電されるランプ１１はフィルムを、積分シリンダ１９のギャップ２１を通して照明する。光学的信号は各基本色、赤、緑、青ごとにそれぞれ１つのラインセンサ２４により電気信号に変換される。ラインセンサはＣＣＤセンサ（電荷結合素子）として構成することができる。しかし本発明はこのセンサ技術に限定されるものではない。基本的に他の適切なセンサ技術も使用することができる。分かり易くするため、以下では１つの基本色に対する１つのラインセンサについてだけ述べる。実際には以下に説明する演算は３つの基本色すべてに対して実行される。
【００２９】
センサ２９により測定された照明強度はＡ／Ｄ変換器３２でデジタル値に変換される。センサ２９の個々の部分センサを時間的に順次問い合わせることにより、各デジタル値を走査されたラインＬの所定の個所に割り当てることができる。このようにして照明の空間的に分解された強度分布が図３ａに示すように得られる。縦軸には照明強度が任意の単位でプロットされている。横軸には振幅値の位置が走査すべきラインＬを基準にしてプロットされている。
【００３０】
図３の回路では、Ａ／Ｄ変換器３２の出力値が一方では平均値段３３に供給され、この平均値段はセンサ２９のすべての部分センサの測定値から平均値を計算し、減算段３４に出力する。平均値は図３ｂの線図では水平ライン３６として示されている。他方でＡ／Ｄ変換器３２の出力値は減算段３４にも供給される。減算段３４では平均値がＡ／Ｄ変換器３２の個別値から減算され、ここから図３ｃに示す、振幅の低減された分布が得られる。
【００３１】
再び図３を参照すると、補間段３７では図３ｃに示された分布の個別値間で補間された中間値が計算される。これによりほぼ連続的な強度分布が得られる。これが図３ｄに示されている。図３ｄの強度分布はラインセンサ２４の各ピクセルに対して所定の強度を指示する。このようにして所定のピクセルごとに検出された各正目位置は符号を反転して、照明の公称１００％値に相応する値に加算される。このようにして実際の照明強度と公称照明強度との偏差が検出される。この計算ステップは処理段３８で行われ、その出力信号は補正係数としてピクセルごとに画像信号と乗算器３９で乗算的に結合される。乗算器３９の出力信号は、照明強度の変動に対して補償された画像信号である。小さな照明強度に起因する比較的に小さな画像信号振幅がこのようにして補償される。同じように大きな照明強度に起因する比較的に大きな画像信号振幅も相応に補償される。所定の適用に対しては減算段３４と補間段３７との間に付加的にローパスフィルタを設けると有利であるが、このことは図３には示されていない。
【００３２】
図４ａには本発明の別の実施例が示されている。この実施例は照明強度を検出するセンサの点で図２ａに示されたものと相違する。積分シリンダ１９に配置されたセンサ２７の他に、積分ロッド１８に結像された光束には光学的結合素子５１によりセンサ５２が入力結合される。センサ５２により検出される光束の部分は、センサ２７により検出される部分とは別の走査ラインの個所に入射する。このようにして図２ａに示した実施例とまったく同じように、強度をラインセンサ２４の各ピクセルに対して、２つの測定値に基づき補間、ないし必要な場合は外挿することができる。
【００３３】
本発明の別の実施例が図４ｂに示されている。図４ａに示した実施例との相違は、さらに別の光学的結合素子５３により別のセンサ５４が光束に入力結合されることである。センサ５２と５４により検出された光束のそれぞれの部分は走査される画像ラインの異なる個所に結像される。これにより図４ａと関連して説明した補間ないし外挿を、照明強度のピクセルごとに検出のために実行することができる。２つのセンサ５２，５４は図４ａおよび図４ｂに示した変形実施例ではいわゆるＲＧＢセンサとして構成されている。このセンサは測定された光強度のスペクトル分布も検出する。これに適したセンサはLaser Compnents社のＭＣＳ 3AT/BT（Olchingen,ドイツ）またはHamamatsuのＳ７７０５である。このようなＲＧＢセンサは図２ａに示した変形実施例でもセンサ２７，２８として使用することができる。
【００３４】
前記の説明では画像データの検出のためにラインセンサを使用したが、照明強度の十分な支持点が検出され、これらをセンサ面全体の照明強度の計算に使用できれば、面センサを使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来技術から公知の照明装置を示す図である。
【００３６】
【図２】図２ａは本発明の照明装置の第１実施例を、図２ｂは第２実施例を示す。
【００３７】
【図３】本発明の照明装置の概略図であり、照明強度の変動を補償するために付加的にコンポーネントも示されている。また図３ａ，ｂ，ｃ，ｄには回路で発生する測定値が示されている。
【００３８】
【図４】図４ａは本発明の照明装置の第３実施例を示し、図４ｂは第４実施例を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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