DE3117556A1 - METHOD AND DEVICE FOR CORRECTING REPEATING NON-LINEARITIES IN THE POSITION OF OPTICAL IMAGE SCANTERS - Google Patents

Description

Patentanwälte L· Patent Attorneys L

Dr. rer. nat. Thomas Berendt • Dr.-Ing. Hans Leyh Innere Wiener Str. 20 - D 8000 Machen 89 Dr. rer. nat. Thomas Berendt • Dr.-Ing. Hans Leyh Innere Wiener Str. 20 - D 8000 Make 89

Unser Zeichen: A 14 Lh/fiOur reference: A 14 Lh / fi

Ferranti LimitedFerranti Limited

Bridge House,Park Road, Gatley, Cheadle, Cheshire., EnglandBridge House, Park Road, Gatley, Cheadle, Cheshire., England

Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur von sich wiederholenden Nicht-Linearitäten in der Position von optischen BildabtasternMethod and apparatus for correcting repetitive non-linearities in the position of optical image scanners

Ferranti Ltd. A 14-483 ■Ferranti Ltd. A 14-483 ■

Beschreibungdescription

Die Erfindung betrifft die Korrektur von sich wiederholenden Nicht-Linearitäten hinsichtlich der Position von optischen Bildabtastern. The invention relates to the correction of repetitive non-linearities in the position of optical image scanners.

Ein Beispiel eines optischen Bildabtasters ist eine Kathodenstrahlröhre mit fliegendem Punkt, bei welcher ein Lichtpunkt auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre erzeugt und wiederholt über den Schirm geführt wird in Form einer Zeilenabtastung. Licht von dem Punkt wird nach dem · Auftreffen auf ein Objekt erfaßt und die gemessene Stärke ist ein Anzeichen für eine optische Eigenschaft des Objektes, z.B. seiner Reflexion, Diffusion, Durchlässigkeit oder seines Absorptionsvermögens. Insbesondere⁵jede Veränderung der gemessenen Stärke ein Anzeichen für eine Veränderung der optischen Eigenschaft. Der Abstand des Punktes vom Beginn der Abtastung ist eine Funktion der an den Elektronenstrahl der Kathodenstrahlröhre angelegten Ablenkspannung und diese wird nach einer vorgegebenen Funktion der Zeit variiert, um eine lineare Abtastung fixierter Dauer zu erhalten, d.h. die Position des Lichtpunktes ist eine Funktion der Zeit, die verstrichen ist seit Beginn der Abtastung, und.diese Zeit wird' nachfolgend als Abtastzeit bezeichnet.An example of an optical image scanner is a flying spot cathode ray tube in which a point of light is created on the screen of the cathode ray tube and is repeatedly scanned across the screen in the form of a line scan. Light from the point is detected after it hits an object and the measured strength is an indication of an optical property of the object, for example its reflection, diffusion, transmittance or its absorption capacity. ^5, each particular change in the measured strength is indicative of a change in optical property. The distance of the point from the start of the scan is a function of the deflection voltage applied to the electron beam of the cathode ray tube and this is varied according to a predetermined function of time in order to obtain a linear scan of a fixed duration, i.e. the position of the light point is a function of time, which has elapsed since the start of sampling, and this time is referred to below as the sampling time.

Durch Verwendung der Kenntnis der Punkt-Position während der Abtastung kann der Bildabtaster geeignet zur Bildkodierung verwendet werden, d.h. quantitative Messungen der optischen Eigenschaften ausführen, durch Abfragen des Detektorsignales, ob es einen oder mehrere vorgegebene Schwell werte überschritten hat und zwar im Bezug zur Abtastzeit des Auftretens dieser Oberschreitungen. Diese abgefragten Signale oder Werte können aufgezeichnet oder gespeichert und reproduziert oder weiterverarbeitet werden als eine Aussage über das Bild, das durch den Lichtpunkt während der Abtastung erzeugt wird.By using the knowledge of the point position during the scan the image scanner can be used suitably for image coding, i.e. to carry out quantitative measurements of the optical properties Queries the detector signal as to whether it has exceeded one or more predetermined threshold values in relation to the sampling time of the Occurrence of these excesses. These queried signals or values can be recorded or stored and reproduced or further processed as a statement about the image passed through the point of light generated during the scan.

Bei diesen und anderen Typen von Bildabtastern, wie z.B. Fernsehkameraröhren oder rotierenden Spiegeln oder Prismenabtastern, können jedoch Nicht-Linearitäten im Verhältnis zwischen der Lichtpunkt-Position (oder seines Äquivalents) und der Abtastzeit auftreten, die sich von Abtastung zu Abtastung wiederholen, die jedoch eine Funktion des einzelnen Abtasters sind.-Die Abtastzeit,zu welcher diese Proben bzw. Signale aufgezeichnet werden, wie sie entstehen, kann daher einen Fehler enthalten in einer Größe, die den Abtaster ungeeignet für genaue quantitative Messungen macht". Da ferner solche Nicht-Linearitäten besonders für einzelne Teile der Vorrichtung gelten, kann eine generelle Kompensation nicht leicht an der Abtaststeuerung vorgenommen werden, insbesondere im .Falle von rotierenden mechanischen Abtastern, bei denen die Trägheit •merkliche Veränderungen bzw. Beaufschlagungen der Abtastgeschwindigkeit innerhalb einer Abtastperiode verhindert.In these and other types of image scanners such as television camera tubes or rotating mirrors or prism scanners, however, non-linearities in the relationship between the light spot position (or its equivalent) and the sampling time, which repeat from sample to sample, but which are a function of the individual sampler - The sampling time at which these samples or signals are recorded as they arise, therefore, may contain an error of a size that makes the scanner unsuitable for accurate quantitative measurements makes ". Since furthermore such non-linearities especially for individual Parts of the device apply, a general compensation cannot can easily be made on the scanning control, especially in .Falle of rotating mechanical scanners, in which the inertia • prevents noticeable changes or impacts on the scanning speed within a scanning period.

Während es unpraktisch ist, den Versuch zu machen, das Auftreten von Nicht-Linearitäten zu verhindern, ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung, zu schaffen, um sich wiederholende Nicht-Linearitäten zu korrigieren.While it is impractical to attempt to prevent the occurrence of To prevent non-linearities, it is an object of the invention to provide a method and an apparatus to avoid repetitive Correct non-linearities.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Abtaster benutzt wird, um ein Eich-Objekt abzutasten, das genau positionierte optische Diskontinuitäten aufweist, daß die wirklichen Abtastzeiten, zu denen diese Diskontinuitäten festgestellt werden, mit ihren theoretischen Feststell-Zeiten verglichen werden, um eine Mehrzahl von Abtastzeit-Fehlersignalen abzuleiten, um welche der Abtaster von den theoretischen Feststell-Zeiten abweicht, daß diese Fehlersignale gespeichert werden, daß dann in jeder Abtastung.eines zu bearbeitetden Objektes jede Überschreitung von vorgegebenen Schwellwerten durch das Bild und die zugehörige Abtastzeit festgestellt werden, daß jede Abtastzeit entsprechend mit einem gespeicherten Fehlersignal, das sich auf diese Abtastzeit bezieht, .gekoppelt und eine Information erzeugt wird, die jeweils die Erfassung'oder· Feststellung eines Schwellwertes und.die zugehörige linear korrigierte Abtastzeit dieser Feststellung des Schwellwertes darstellt. . .According to the invention this is achieved by using the scanner is used to scan a calibration object that has precisely positioned optical discontinuities that the actual scan times at which these discontinuities are detected, compared with their theoretical detection times, to obtain a plurality of sample time error signals to deduce which of the samplers from the theoretical Detection times deviate so that these error signals are stored, that then in every scanning of an object to be processed every exceeding from predetermined threshold values through the image and the associated sampling time are determined that each sampling time accordingly with a stored error signal that relates to this sampling time Detection 'or · determination of a threshold value and the associated linearly corrected sampling time of this determination of the threshold value represents. . .

■ . 3117.SBG■. 3117.SBG

: 7.: 7.

Vorzugsweise werden die Abtastzeiten gemessen als Anzahl von Impulsen, die von einem Taktgeber abgeleitet werden und die vom Beginn der Abtastung an gezählt werden, und die entsprechenden Fehlersignale werden als Anzahlen von Impulsen dargestellt, die digital als Fehlerworte in einem digitalen Speicher aufgezeichnet werden.The sampling times are preferably measured as the number of pulses which are derived from a clock and which are counted from the beginning of the sampling, and the corresponding error signals become represented as numbers of pulses, which are digitally represented as error words in recorded in a digital memory.

Nach der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Korrektur von sich wiederholenden Nicht-Linearitäten in der Abtastzeit von optischen Bildabtastern vorgesehen,'mit einem Photodetektor, der in jeder Abtastung eines Objektes ein Detektorsignal mit einem.Parameter .erzeugt, der auf das Licht bezogen ist, das von dem abgetasteten Objekt empfangen wird, einer Schwellwertschaltung, die ein Abtastsignal oder Abfragesignal abgibt, das anzeigt, wenn ein Detektorsignal einen vorgegebenen Schwell wert von einem Bereich von Werten oder Größen zu einem anderen überschreitet, eine Timing-Schaltung, die auf den Beginn jeder Abtastung anspricht und ein Abtastzeitsignal produziert, das kontinuierlich •während der Abtastung die Abtastzeit angibt, eine Torschaltung, die auf jedes Abtastsignal anspricht und veranlaßt, daß ein Abtastzeitsignal von der Timing-Schaltung gelesen wird, eine E/ichvorrichtung mit einem Eich-Objekt, das so angeordnet ist, daß es vom Abtaster optisch abgetastet wird, derart, daß Veränderungen der optischen Eigenschaften des Eich-Objektes in Positionen auftreten, für welche entsprechende theoretische Abtastzeiten gespeichert sind, eine Subtrahier-Schaltung, die während einer Abtastung des Eichobjektes tätig wird und Abtastzeitsignale von den gespeicherten theoretischen Abtastzeiten subtrahiert, um Fehlersignale zu erzeugen, die den Fehler anzeigen, um welchen jede gemessene Abtastzeit von ihrem theoretischen Wert abweicht, ferner mit einem Fehlersignal-Speicher zur Speicherung dieser Fehlersignale in Speicherstellen, die durch die gemessenen Abtastzeitsignale spezifiziert sind, eine Korrekturschaltung für die Abtastzeit- · signale, die auf jedes während der Abtastung eines Objektes erzeugte Abtastsignal anspricht, um das zugehörige Abtastzeitsignal sowohl an den Fehler-Speicher zur Wiedererlangung des der Abtastzeit entsprechenden Fehlersignales, als auch an eine Addierschaltung anzulegen, in welcher das Fehlersingal algebraisch hinzuaddiert wird, um einen linear-korrigicrten Wert des Abtastzeitsignal es zu erzeugen.According to the invention there is also a device for correcting per se repetitive non-linearities in the scanning time provided by optical image scanners, 'with a photodetector in each scan of an object generates a detector signal with a parameter that is based on the light received by the object being scanned is related to a threshold circuit which is a scanning signal or interrogation signal emits that indicates when a detector signal exceeds a predetermined threshold value from one range of values or quantities to another, a timing circuit that acts on the start of each sample responds and produces a sampling time signal that is continuous • indicates the sampling time during the sampling, a gate circuit which responds to each sampling signal and causes a sampling time signal is read by the timing circuit, an I / O device with a calibration object arranged to be read by the scanner is optically scanned in such a way that changes in the optical properties of the calibration object occur in positions for which corresponding theoretical sampling times are stored, a subtracting circuit, which is active while the calibration object is being scanned and scanning time signals from the stored theoretical scanning times subtracted to generate error signals indicating the error by which each measured sample time deviates from its theoretical value, furthermore with an error signal memory for storing these error signals in memory locations determined by the measured sampling time signals are specified, a correction circuit for the sampling time signals generated on each during the scanning of an object Sampling signal responds to the associated sampling time signal both to the error memory for recovery of the sampling time corresponding Error signal, as well as to an adding circuit in which the error signal is algebraically added to a linearly corrected Value of the sampling time signal to generate it.

Der Parameter des Detektorsignales, aufgrund welchem die Überschreitung des Schwellwertes festgestellt wird, kann die Signalgröße sein.The parameter of the detector signal, on the basis of which the exceedance the threshold value is determined, the signal size can be.

Die Timing-Schaltung kann einen Oszillator aufweisen zur Erzeugung eines Zuges von Taktimpulsen, sowie einen Zähler, der auf den Beginn jeder Abtastung anspricht und Taktimpulse während der Abtastung zählt und'ein Abtastzähl signal erzeugt, welches das Abtastzeitsignal darstellt. Das Abtastzählsignal kann als binäres Wort erzeugt werden und die theoretischen Abtastzeiten können als Anzahlen von Taktimpulsen in binärer Form in einem digitalen Speicher gespeichert werden.The timing circuit can have an oscillator for generation a train of clock pulses and a counter which is responsive to the beginning of each scan and which counts clock pulses during the scan und'ein sampling count signal is generated which represents the sampling time signal. The sample count signal can be generated as a binary word and the theoretical sample times can be generated as numbers of clock pulses in binary form can be stored in a digital memory.

Das Eich-Objekt ist vorzugsweise ein Strichgitter, das in alternierende Bereiche unterteilt ist, die optische Eigenschaften haben, derart, daß ein an die Schwellwert-Schaltung angelegtes Detektorsignal entweder über oder unter einem Eich-Schwellwert liegt.The calibration object is preferably a line grid that is in alternating Areas is subdivided, which have optical properties, such that a detector signal applied to the threshold value circuit either via or is below a calibration threshold.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben, in derAn example embodiment of the invention is based on the following the drawing described in the

Fig. 1a in graphischer Darstellung die Detektorsignal-Größe über der Zeit für eine einzige Abtastung eines Bildabtasters und seinen Zusammenhang mit drei Schwellwerten der Detektorsignal größe zeigt.Fig. 1a in a graphical representation of the detector signal size over the Time for a single scan of an image scanner and its relationship with three threshold values of the detector signal size shows.

Fig. 1b zeigt in graphischer Darstellung das an diesen Schwellwerten abgetastete bzw. abgefragte Detektorsignal, aufgezeichnet über der Abtastzeit, die durch Taktimpulse dargestellt ist.Fig. 1b shows in a graphical representation that which is scanned at these threshold values or interrogated detector signal, recorded over the sampling time, which is represented by clock pulses.

Fig. 2a zeigt im Schnitt ein zur Eichung verwendetes Eichgitter.2a shows in section a calibration grid used for calibration.

Fig. 2b zeigt den Zusammenhang zwischen dem Detektorsignal, das durch einen . Teil der Abtastung des Eichgitters erzeugt worden ist, und der Abtastzeit, die durch eine Anzahl von Taktimpulsen dargestellt ist.Fig. 2b shows the relationship between the detector signal generated by a . Part of the scanning of the calibration grid has been generated, and the scanning time, which is represented by a number of clock pulses.

Fig. 3 zeigt graphisch die Veränderung des Abtastzeitfehlers E als Funktion der Abtastzeit oder der Lichtpunktwanderung.Fig. 3 graphically shows the change in the sampling time error E as Function of the scanning time or the light point migration.

Fig. 4 zeigt schematisch einen Bildabtaster und die Korrekturschaltung der Erfindung bei Verwendung zur Eichung.Fig. 4 schematically shows an image scanner and the correction circuit of the invention when used for calibration.

Fig. 5 zeigt schematisch die Korrekturschaltung bei Verwendung zur Korrektur.Fig. 5 shows schematically the correction circuit when used for Correction.

Fig. 1 zeigt ein Detektorsignal, das von einem Photodetektor während einer Abtastung eines Objektes mittels.eines Lichtpunktes eines Abtasters erzeugt worden ist, wobei die Größe des Signales während der Abtastung eine Funktion des von dem Objekt abgegebenen Lichtes ist. Solche Abtaster und ihre Detektorsignale sind bekannt. Das Detektorsignal ist über der Abtastzeit einer einzigen Abtastung aufgetragen. Ferner sind drei vorgegebene Spannungswerte V₁ bis Vo dargestellt, die vier Bereiche der Detektorsignalgröße definieren, nämlich O bis V₁, V₁ bis V₂; V₂ bis V₃ und mehr als V₃, Die Zeiten, zu denen das Detektorsignal die Schwellwerte überschreitet und in einen anderen Größenbereich eintritt, sind mit t.., t₂ etc. be- ■ zeichnet.1 shows a detector signal which has been generated by a photodetector during scanning of an object by means of a light point of a scanner, the size of the signal during the scanning being a function of the light emitted by the object. Such scanners and their detector signals are known. The detector signal is plotted against the sampling time of a single sampling. Furthermore, three predetermined voltage values V ₁ to Vo are shown, which define four ranges of the detector _{signal variable, namely O to V 1} , V ₁ to V ₂ ; V ₂ to V ₃ and more than V ₃ , the times at which the detector signal exceeds the threshold values and enters a different size range are denoted by t..., T _2, etc..

Das Detektorsignal kann digitiert werden durch Abfragen des Signals bei den Überschreitungen der Schwellwerte und Aufzeichnung der Zeiten t,., t₂ etc. dieser Überschreitungen, ausgedrückt als eine Anzahl rip n₂ etc. von Taktimpulsen, wobei eine relativ kleine Anzahl von Abtastungen für weitere Verarbeitung oder weitere Verwendung zur Aufzeichnung erforderlich ist. Aus einer kleinen Anzahl von aufgezeichneten Abtastungen kann eine vereinfachte Form der Darstellung realisiert werden, wie in Fig. 1b gezeigt, in der die Wirkungen der Digitierung dargestellt sind. Die Grobheit der Digitierungsschritte längs der vertikalen Achse kann verändert werden durch Variieren der Größen der Schwellwertspannungen und der Anzahl der verwendeten Schwellwerte.The detector signal can be digitized by querying the signal when the threshold values are exceeded and recording the times t,., T ₂ etc. of these exceedances, expressed as a number rip n ₂ etc. of clock pulses, with a relatively small number of samples for further Processing or further use for recording is required. From a small number of recorded samples, a simplified form of representation can be realized, as shown in FIG. 1b, in which the effects of digitization are shown. The coarseness of the digitizing steps along the vertical axis can be changed by varying the sizes of the threshold voltages and the number of threshold values used.

Die Erfindung umfaßt die Verwendung einer Eichung mittels eines Eichgitters, wie in Fig.. 2a gezeigt, das regelmäßige und gut abgegrenzte alternierende,durchlässige und nicht-durchlässige Bereiche hat. Das Detektorsignal einer Abtastung des Eichgitters ist in Fig. 2b dargestellt,The invention comprises the use of a calibration by means of a calibration grid, as shown in Fig. 2a, which has regular and well-delimited alternating, permeable and non-permeable areas. That Detector signal of a scan of the calibration grid is shown in Fig. 2b,

aufgezeichnet liber einer Anzahl von Abtastimpulsen, wobei die Spitzen eine höhere Größe als eine Eich-Schwellwertspannung Vc haben. Wenn das Eichgitter genau bezüglich dem Abtaster positioniert ist, dann sollte jede der Signaldiskontinuitäten nach einer bekannten konstanten Anzahl . von Taktimpulsen auftreten und irgendwelche Differenzen zwischen der Zählung bis zu den theoretischen Meßpunkten und der bis zu den wirklichen Meßpunkten stellen Fehler infolge einer Nicht-Linearität der Abtastung dar.recorded over a number of sampling pulses, with the peaks have a larger magnitude than a calibration threshold voltage Vc. If that Calibration grid is precisely positioned with respect to the scanner, then each of the signal discontinuities should be after a known constant number . of clock pulses occur and any differences between the count up to the theoretical measuring points and that up to the real ones Measurement points represent errors due to non-linearity of the scan.

Fig. 3 zeigt einen nicht-linearen Abtastzeitfehler E als Funktion der Abtastposition (oder Abtastzeit) für einen typischen Abtaster, und der Fehler kann ausgedrückt werden als eine Anzahl von Taktimpulsen nr für den Fehler in der Abtastzeit und ausgedrückt in η für die Position des Fehlers. · " ·Fig. 3 shows a non-linear sampling time error E as a function of Sample position (or sample time) for a typical sampler and the error can be expressed as a number of clock pulses nr for the error in the sampling time and expressed in η for the Location of the fault. · "·

Fig. 4 zeigt einen Bildabtaster 10 mit einer nicht-linearen Korrektureinrichtung im Eich-Betrieb. Eine Kathodenstrahlröhre 11 erzeugt einen· Abtast-Lichtstrahl 12 mittels eines Kippgenerators 13. Ein Eichgitter 14 ist auf einem transparenten Tisch 15 angeordnet, unter welchem ein das Licht zusammenfassendes Gehäuse 16 angeordnet ist, um Licht, das vom Gitter durchgelassen worden ist, auf einen Photodetektor 17 zu richten. Ein SchwelIwertdetektor 18 hat einen Eingang 19, der mit dem Photodetektor verbunden ist, um das Detektorsignal zu empfangen, •sowie einen weiteren Eingang 20, der mittels eines Potentiometers 21 an eine Eichspannung Vc gelegt ist. Ein Taktimpulsgenerator 22'liefert Taktimpulse an einen Zähler 23. Der Zähler 23 zählt in jeder Abtastung die Anzahl von Impulsen, die vom Beginn der Abtastung an erzeugt wird und gibt kontinuierlich in parallel binärer Form die akkumulierte Gesamtzahl an eine Torschaltung 24. Die Torschaltung 24 wird durch den SchweTlwert-Detektor 18 jedesmal getriggert, wenn das Detektorsignal den Eich-Schwellwert überschreitet und sie läßt dann die gegenwärtige oder laufende Abtastzahl durch. Die Torschaltung 24 gibt die Abtastzahl sowohl an eine Subtrahierschaltung 25 als auch an den Adresseneingang 26 eines Fehler-Speichers 27. Ein vorprogrammierter Speicher4 shows an image scanner 10 with a non-linear correction device in calibration mode. A cathode ray tube 11 generates a · Scanning light beam 12 by means of a tilt generator 13. A calibration grid 14 is arranged on a transparent table 15, under which a housing 16 summarizing the light is arranged to allow light, which has been transmitted by the grating to a photodetector 17. A SchwelIwertdetektor 18 has an input 19, which with connected to the photodetector to receive the detector signal, • as well as a further input 20, which by means of a potentiometer 21 is applied to a calibration voltage Vc. A clock pulse generator 22 'supplies Clock pulses to a counter 23. The counter 23 counts in each scan the number of pulses generated from the start of the scan and continuously gives the accumulated total number in parallel binary form to a gate circuit 24. The gate circuit 24 is triggered by the threshold value detector 18 each time the detector signal exceeds the calibration threshold and then leaves the current one or running number of samples. The gate circuit 24 outputs the sample number both to a subtracter circuit 25 and to the address input 26 of an error memory 27. A preprogrammed memory

enthält Worte, die theoretische Abtastzahlen für die bekannten und genau positionierten Diskontinuitäten im Eichgitter darstellen und diese werden in paralleler binärer Form an die Subtrahierschaltung 25 synchron mit der Abtastung zum Vergleich mit den wirklichen Abtastzahlen gegeben. Die Differenz für jede Zahl bzw. Zählung, die den Zahl-Fehler nr darstellt, wird an den Eingang 29 des Fehlerspeichers 27 gelegt und in einer Speicherstelle gespeichert, die durch die Abtastzahl definiert ist, welche den Adresseneingang 26 adressiert.contains words that represent the theoretical sample numbers for the known and accurate represent positioned discontinuities in the calibration grid and these are synchronized in parallel binary form to the subtraction circuit 25 given with the sampling for comparison with the real sampling numbers. The difference for each number or count that caused the number error nr is applied to input 29 of error memory 27 and stored in a memory location designated by the sample number which addresses the address input 26 is defined.

Im Eichbetrieb ist das Eichgitter 14 auf dem Tisch 23 genau angeordnet, derart, daß die Diskontinuitäten an Orten auftreten, für welche die theoretisch gespeicherten Abtastzeiten geeignet sind.In calibration mode, the calibration grid 14 is precisely arranged on the table 23, such that the discontinuities occur at locations for which the theoretically stored sampling times are suitable.

Das Gitter wird vom Abtaster abgetastet und während der Abtastung verursacht jede Erfassung einer Diskontinuität im Gittermuster,daß vom Tor 24 eine Abtastzahl erzeugt und an die Subtrahierschaltung 25 zusammen mit der theoretischen Abtastzahl gelegt wird. Die Differenz zwischen ihnen, d.h. der Abtastzeit-Fehler, wird im. Fehlerspeicher 27 an einer Speicherstelle gespeichert, die einzig der gemessenen Abtastzahl zugeordnet ist, die den Eingang 26 adressiert. Am Ende der Abtastung ist der Fehlerspeicher mit Abtastfehlerzahlen n_£ für alle Abtastpositionszahlen η gefüllt.The grid is scanned by the scanner and during the scan any detection of a discontinuity in the grid pattern causes a sample number to be generated by gate 24 and applied to subtracter circuit 25 along with the theoretical sample number. The difference between them, ie the sampling time error, is shown in the. Fault memory 27 is stored in a memory location which is only assigned to the measured number of samples that addresses input 26. At the end of the scanning, the error memory is _{filled with scanning error numbers n £} for all scanning position numbers η.

Fig. 5 zeigt den Abtaster in Korrekturbetrieb, wenn ein Objekt 14', das auf dem Tisch angeordnet ist, abgetastet wird. Der Taktimpulsgenerator, der Zähler und die Torschaltung 22, 23 und 24 werden ebenfalls verwendet, aber jetzt sind drei Schwellwert-Detektoren 30, 31 und 32 vorgesehen, von denen jeder Signale vom Photodetektor 17 empfängt, und diese entsprechend mit den Schwell Wertspannungen V,,, Vo und V₃ ' vergleicht, die in Verbindung mit Fig. 1a genannt worden sind. Es kann natürlich einer der SchwelIwerte-Detektoren im Eichbetrieb als SchwelIwert-Detektor 14 mit einer geeigneten Schwellwertspannung benutzt werden.Fig. 5 shows the scanner in correction mode when an object 14 'placed on the table is scanned. The clock pulse generator, the counter and the gate circuit 22, 23 and 24 are also used, but now three threshold detectors 30, 31 and 32 are provided, each of which receives signals from the photodetector 17 and these correspondingly with the threshold voltages V ,, Compares Vo and V ₃ 'mentioned in connection with Fig. 1a. One of the threshold value detectors can of course be used in calibration mode as threshold value detector 14 with a suitable threshold value voltage.

Jeder der Detektoren 30, 31 und 32 hat entsprechend eine Ausgangskiemme •33, 34 und 35, die an eine Kodierschaltung 36 gelegt sind, welche ein Signal erzeugt, das anzeigt, welche Schwellwerte überschritten worden sind, d.h. in welchem Bereich die Detektorsignale liegen, zur weiteren Verarbeitung oder Speicherung.Each of the detectors 30, 31 and 32 has an exit gate, respectively • 33, 34 and 35, which are applied to a coding circuit 36 which generates a signal which indicates which threshold values have been exceeded i.e. in which range the detector signals are for further processing or storage.

Das durch die Toschaltung 24 durchgelassene Signal wird an den Adressenanschluß 26 des Fehlerspeichers 27 und außerdem an einen Eingang 37 einer Addierschaltung 38 gelegt. Ein zweiter Eingang 39 der Addierschaltung 38 ist mit einem Ausgang 40 des Fehlerspeichers verbunden. Der Addierkreis' 38 hat einen Ausgangsanschluß 41.The signal passed through the to circuit 24 is applied to the address terminal 26 of the error memory 27 and also applied to an input 37 of an adding circuit 38. A second input 39 of the adding circuit 38 is connected to an output 40 of the fault memory. The adder circuit 38 has an output terminal 41.

Im Meßbetrieb zählt somit der Zähler 23 Taktimpulse vom Beginn der Abtastung an und die Zahl zu jedem Zeitpunkt, d.h. die Abtastzahl, stellt die Abtastzeit dar. Die Detektoren 30, 31 und 32 empfangen das Photodetektorsignal und jedesmal wenn das Signal einen Schwellwert von einem Bereich zum andern Bereich überschreitet, erzeugt die Kodierschaltung 36 ein Signal in binärer Form, das diesen Bereich angibt, und die Schwellwertschaltung betätigt die Torschaltung 24, damit diese die Abtastzahl für diese Schwellwert-Überschreitung angibt. Die Abtastzahl wird an den ersten Eingang 37 der Addierschaltung 38 und außerdem an den Adresseneingang des·Fehlerspeichers 27 gelegt, aus welchem das Fehlersignal, das dieser Abtastzahl entspricht, wieder entnommen und an·den zweiten Eingang 39 der Addierschaltung gelegt wird. Die Addierschaltung erzeugt eine linear korrigierte Abtastzahl, die mit dem kodierten Signal der Kodierschaltung 36 gekoppelt wird, um den Abtastpunkt des Detektorsignals zu identifizieren. Die Detektorsignale von der Kodierschaltung und die Abtastzeit-Signale, die beide in digitaler Form vorliegen, eignen sich zur Speicherung, zur weiteren Verarbeitung oder zur Darstellung in graphischer Form. Wie bei anderen Formen der Digitierung von kontinuierlichen Ereignissen durch Abtasten, hängt die Genauigkeit der Reproduktion vom Abtastintervall ab, in diesem Fall von der Anzahl und dem Abstand der Schwellwerte und von der Anzahl der Abtastzeiten, für welche eine Korrektur verfügbar ist.In the measuring mode, the counter counts 23 clock pulses from the beginning of the Sample at and the number at each point in time, i.e. the sample number, represents the sampling time. The detectors 30, 31 and 32 receive the photodetector signal and each time the signal reaches a threshold value from one area to another area, the coding circuit 36 generates a signal in binary form representative of that area indicates, and the threshold value circuit operates the gate circuit 24 so that this indicates the number of samples for this threshold value violation. The number of samples is applied to the first input 37 of the adder circuit 38 and also to the address input of the error memory 27, from which the error signal, which corresponds to this number of samples, is taken again and to the second input 39 of the adding circuit is placed. The adding circuit generates a linearly corrected sample number, which are coupled to the coded signal of the coding circuit 36 to identify the sampling point of the detector signal. The detector signals from the coding circuit and the sampling time signals, both of which are available in digital form are suitable for storage, further processing or display in graphic form. As with other forms of digitizing continuous events by sampling, the accuracy of the reproduction depends on the sampling interval from, in this case on the number and spacing of the threshold values and on the number of sampling times for which a correction is available.

Dieses letztere Merkmal hängt davon ab, ob eine ausreichende Anzahl von Fehlerworten in ausreichend kleinen Zeitintervallen erzeugt wird (eine Funktion der Gitterauflösung und der Taktfrequenz) sowie von' den Speicherstellen für jedes erzeugte Wort.This latter characteristic depends on having a sufficient number is generated by error words in sufficiently small time intervals (a function of the grid resolution and the clock frequency) and of ' the storage locations for each word generated.

Der Fehlerwort-Speicher muß Worte ausreichender Länge enthalten, die den schlimmsten Fehler, der in der Vorrichtung erwartet werden kann, berücksichtigen, sowie eine ausreichende Anzahl von Worten für die schlechteste zu erwartende Änderungsrate der Fehleramplitude:The error word memory must contain words of sufficient length that take into account the worst error that can be expected in the device and a sufficient number of words for the worst rate of change of the error amplitude to be expected:

Die wirklichen Werte, die für die verschiedenen Parameter gewählt werden, hängen vom Typ des Abtasters ab, ferner von den gemessenen optischen Eigenschaften und von der Veränderung der letzteren.The real values chosen for the various parameters depend on the type of scanner and also on those measured optical properties and from the change in the latter.

In dem obigen Beispiel ist der Parameter des Detektorsignales, der zum Vergleich mit den Schwellwerten gewählt wurde, die 'Signalgröße. Das Detektorsignal kann aber auch mit einem anderen Parameter'erzeugt werden, z.B. der Frequenz, die auf die Menge oder Stärke des Lichtes bezogen ist,und die Schwellenwerte werden dann in eine entsprechende geeignete Form, z.B. Frequenzen, verändert. Ebenso ist die übertragung bzw. Weitergabe des Lichtes durch das Eichgitter und durch das zu beobachtende Objekt und die Sammlung des Gesamtlichtes nur beispielsweise genannt. Das Licht (unabhängig ob es innerhalb oder außerhalb des sichtbaren Spektrums liegt), das von dem Gitter und dem Objekt austritt bzw. abgegeben wird, kann insgesamt oder auch nur teilweise durch geeignete Anordnung der Photodetektor-Einrichtung und der Lichtsammei-Einrichtung gemessen werden.In the example above, the parameter of the detector signal is the was selected for comparison with the threshold values, the 'signal size. The detector signal can, however, also be generated with a different parameter e.g. the frequency, which is related to the amount or strength of the light, and the threshold values are then converted into a corresponding suitable form, e.g. frequencies, changed. The same applies to the transmission or forwarding of the light through the calibration grid and given by the object to be observed and the collection of the total light only as an example. The light (independent whether it is inside or outside the visible spectrum) emanating from the grid and the object, can be measured entirely or only partially by suitable arrangement of the photodetector device and the light collecting device will.

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Claims (7)

Ferranti Ltd. - A 14 483 - ·Ferranti Ltd. - A 14 483 - PatentansprücheClaims Verfahren zur Korrektur von sich wiederholenden Nicht-Linearitäten in der Abtastzeit von optischen Bildabtastern, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Abtaster ein Eich-Objekt abgetastet wird, das genau positionierte optische Diskontinuitäten aufweist,-daß die wirklichen Abtastzeiten, zu denen diese Diskontinuitäten erfaßt werden, verglichen werden mit ihren theoretischen Erfassungszeiten, um eine Mehrzahl von Abtastzeit-Fehlersignalen abzuleiten, um die der Abtaster von den theoretischen Erfassungszeiten bzw. Meßzeiten abweicht und diese Fehlersignale'gespeichert werden,- daß dann bei dem abzutastenden Gegenstand jede Überschreitung von vorgegebenen Schwellenwerten durch das Bild und die Abtastzeit jeder · derartigen Überschreitung festgestellt wird, daß.jede Abtastzeit in Übereinstimmung mit einem gespeicherten Zeit-Fehlersignal, das sich auf diese Abtastzeit bezieht, korrigiert und eine.Information erzeugt wird, die die Erfassung jedes Schwellenwertes mit der linear-korrigierten Abtastzeit dieser Erfassung oder Messung darstellt. Method for correcting repetitive non-linearities in the scanning time of optical image scanners, characterized in that a calibration object is scanned with the scanner that has precisely positioned optical discontinuities, -that the actual sampling times at which these discontinuities are detected are compared with their theoretical detection times, in order to derive a plurality of sampling time error signals in order to determine which the sampler is different from the theoretical acquisition times or Measuring times deviates and these error signals are stored, - that then, in the case of the object to be scanned, each exceeding of predetermined threshold values by the image and the scanning time of each such exceeding is determined that.each sampling time in accordance with a stored time error signal, the refers to this sampling time, corrected and an information which represents the acquisition of each threshold value with the linearly corrected sampling time of that acquisition or measurement. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastzeiten gemessen werden als Zahlen von Impulsen, die von einem Taktgeber abgeleitet und vom Beginn der Abtastung an gezählt werden, und daß die entsprechenden Zeit-Fehlersignale dargestellt werden als Anzahlen von Taktimpulsen, die digital als Fehlerworte . in einem digitalen Speicher aufgezeichnet werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the sampling times are measured as numbers of pulses derived from a clock and counted from the beginning of the sampling and that the corresponding time error signals are represented as numbers of clock pulses, which are digitally used as error words. recorded in a digital memory. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Photodetektor, um bei jeder Abtastung eines Gegenstandes ein Detektorsignal zu erzeugen, das einen Parameter aufweist, der auf das Licht bezogen ist, das von dem abzutastenden Gegenstand empfangen wird, einer Schwellwert-Schaltung zur Erzeugung eines Abtastsignales, das anzeigt,3. Apparatus for performing the method according to claim 1, with a Photodetector for generating a detection signal with each scan of an object which has a parameter which relates to the light which is received by the object to be scanned, a threshold value circuit for generating a scanning signal which indicates m- 0K ~ . -m- 0K ~. - wenn ein Detektorsignaleinen vorgegebenen Schwellwert von einem Bereich zu einem anderen Bereich überschreitet, eine Timing-Schaltung, die während der Abtastung kontinuierlich auf die Abtastzeit anspricht, eine Torschaltung, die auf jedes Abtastsignal anspricht, damit ein Abtast-Zeitsignal von der Timing-Schaltung gelesen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eichvorrichtung mit einem Ei.ch-Objekt vorgesehen ist, die vom Abtaster optisch abgetastet . wird, derart, daß Veränderungen der optischen Eigenschaften des Eich-Objektes in Positionen-auftreten, für welche entsprechende theoretische Abtastzeiten gespeichert sind, eine Subtrahierschaltung,, die bei jeder Abtastung des Eich-Objektes Abtast-Zeitsignale, die von der Schweilwert-Schaltung kommen, von den theoretischen Abtastzeiten subtrahiert werden, um Fehlersignale zu erzeugen, die den Fehler angeben, um den jede gemessene Abtastzeit von ihrem theoretischen Wert abweicht, ferner durch einen Fehlersignal-Speicher zum Speichern dieser Fehlersignale in Speicherstellen, die durch die gemessenen ■ Abtast-Zeitsignale spezifiziert sind, sowie durch eine Korrekturschaltung für die Abtast-Zeitsignale, die auf jedes abgetastete Signal, das bei der Abtastung des Gegenstandes erzeugt wird, anspricht, um das zugehörige Abtast-Zeitsignal an den Fehlerspeicher zu legen, um das der Abtastzeit entsprechende Fehlersignal wiederzuerlangen, und an eine Addierschaltung zu legen, in der das Fehlersignal algebraisch hinzuaddiert wird, um einen linear-korrigierten Wert des Abtast-Zeitsignales zu erhalten.when a detector signal exceeds a predetermined threshold of a range to another area, a timing circuit that continuously responds to the sampling time during the sampling, a gate circuit responsive to each sample signal for a sample timing signal to be read from the timing circuit thereby characterized in that a calibration device is provided with an Ei.ch object which is optically scanned by the scanner . is, in such a way that changes in the optical properties of the calibration object occur in positions for which corresponding theoretical sampling times are stored, a subtraction circuit ,, the sampling time signals, which come from the welding value circuit, from the theoretical sampling times for each scan of the calibration object can be subtracted to produce error signals indicative of the error by which each measured sample time is from its theoretical value differs, further by an error signal memory for storing these error signals in memory locations that are measured by the ■ Sampling time signals are specified, as well as by a correction circuit for the sampling time signals that are applied to each sampled Signal generated when the object is scanned responds, the associated sampling time signal to the fault memory to apply in order to recover the error signal corresponding to the sampling time, and to apply to an adder circuit in which the error signal algebraically is added to a linearly-corrected To get the value of the sampling time signal. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzei chnet , daß der Parameter des Detektorsignales, aufgrund welchem die Schwell-Wertüberschreitung festgestellt wird, die Signal größe ist. "4. Apparatus according to claim 3, characterized in that that the parameter of the detector signal on the basis of which the threshold value is exceeded it is determined that the signal size is correct. " 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Timing-Schaltung einen Oszillator aufweist zur Erzeugung eines Zuges von Taktimpulsen, sowie einen Zähler, der auf den Beginn jeder Abtastung anspricht, um Taktimpulse während der Abtastung zu zählen und ein Abtast-Zählsignal zu erzeugen, das das Abtast-Zeitsignal darstellt.5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that that the timing circuit has an oscillator for generating a train of clock pulses, and a counter that on responsive to the beginning of each sample to count clock pulses during the sample and generate a sample count signal representative of the Represents sampling time signal. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß das Abtast-Zählsignal als binäres Wort erzeugt wird, und daß. die theoretischen Abtastzeiten als Anzahlen von Taktimpulsen in binärer Form in einem digitalen Speicher gespeichert werden.6. Apparatus according to claim 5, characterized that the sample count signal is generated as a binary word, and that. the theoretical sampling times as numbers of clock pulses in binary form can be stored in a digital memory. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Eich-Objekt ein Strichgitter ist, das in alternierende Bereiche mit optischen Eigenschaften unterteilt ist, um zu bewirken, daß ein an die Schwellwertschaltung angelegtes Detektors"!gnal entweder über oder unter einem Eich-Schwellwert liegt. . ■ 7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the calibration object is a line grid which is subdivided into alternating areas with optical properties in order to cause a detector applied to the threshold value circuit to signal is either above or below a calibration threshold.. ■