專利名稱：全寬度陣列掃描分光光度計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此在實(shí)施例中披露了一種全寬度陣列彩色分光光度計(jì)掃描系統(tǒng)，其特別適用于高速在線文檔顏色分析(包括灰度級(jí)分析)，具有至少一個(gè)全寬度陣列多色照射系統(tǒng)和使用低成本全寬度陣列成像器條帶(imager bar)的全寬度陣列多色光電檢測器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
本領(lǐng)域已知有多種彩色分光光度計(jì)系統(tǒng)，包括用于測量和控制彩色打印機(jī)的打印輸出的在線系統(tǒng)。下面舉例說明公開或出版的Xerox公司的專利公開文獻(xiàn)Fred F.Hubble III等人，2002年5月7日公開的題為“Spectrophotometer For Color Printer Control withDisplacement Insensive Optics”的美國專利No.6,384,918 B1(律師記錄No.D 995111)；Fred F.Hubble，III等人，于2003年10月14日公開的題為“Angular，Azimuthal and Displacement InsensitiveSpectrophotometer For Color Printer Color Control Systems”的美國專利No.6,663,382 B2(律師記錄No.D/A1024)；Fred F.Hubble，III等人，于2003年10月28日公開的題為“Diagnostics for ColorPrinter On-Line Spectrophotometer Control System”的美國專利No.6,639,669B2(律師記錄No.D/A 0103)；Lingappa K.Mestha，于2002年2月26日公開的題為“Color Printer Color Control Systemwith Automatic Spectophotometer Calibration System”的美國專利No.6,351,308(律師記錄No.D/99511Q)；以及Lingappa K.Mestha，于2003年3月25日公開的題為“Color Printer Color Control SystemUsing Dual Mode Banner Color Test Sheets”的美國專利No.6,538,770(律師記錄No.D/99511Q1)。還有上述同樣由L.K.Mestha等人于2004年1月16日遞交的題為“Reference Database and Method forObtaining Spectra Using Measurements From an LED Color Sensor andMethod of Generating a Reference Database”的美國申請No.10/758,096。
特別著名的為Jagdish C.Tandon和Lingappa K.Mestha，于2004年2月10日公開的題為“Color Imager Bar based SpectrophotometerFor Color Printer Color Control System”的Xerox公司美國專利No.6,690,471 B2；和Jagdish C.Tandon和Lingappa K.Mestha，于2003年9月16日公開的題為“Color Imager Bar basedSpectrophotometer For Color Printer Color Control System”的Xerox公司美國專利No.6,621,576B2(律師記錄No.D/99660)。
此外著名的背景參考文獻(xiàn)有Jagdish C.Tandon等人，于2003年5月20日公開的題為“Simultaneous Plural Colors AnalysisSpectrophotometer”的美國專利No.6,567,170(律師記錄No.D/99660Q1)；Lingappa K.Mestha，于2002年9月10日公開的題為“System and Method for Reconstruction of Spectral Curves，Using Measurements from a Color Sensor and StatisticalTechniques”的美國專利No.6,449,045(律師記錄No.D/99803)；Lingappa K.Mestha等人，于2003年4月29日公開的題為“System andMethod for Reconstruction of Spectral Curves Using Measurementsfrom a Color Sensor and Spectral Measurement System Model”的美國專利No.6,556,932(律師記錄No.D/A0098)；Lingappa K.Mestha等人，于2003年6月24日公開的題為“Systems And Methods ForDetermining Spectra Using Dynamic Karhunen-Loeve Algorithms WithMeasurements From Led Color Sensor”的美國專利No.6,584,435(律師記錄No.D/A1225)；Daniel E.Viassolo等人，于2003年7月1日公開的題為“Systems and Methods for Determining SpectraUsing Fuzzy Inference Algorithms with Measurements from LED ColorSensor”的美國專利No.6,587,793(律師記錄No.D/A1303)；以及FredF.Hubble，III等人，于2001年11月20日公開的題為“Light Collectorfor an LED Array”的美國專利No.6,320,182(律師記錄No.D/99570)。此外，還有Xero公司Steven J.Harrington美國專利No.6,178,007B1。
另外根據(jù)背景技術(shù)，當(dāng)前的文檔掃描儀通常檢測用RGB坐標(biāo)表示的顏色，RGB坐標(biāo)接近人視覺系統(tǒng)。通常，描述掃描儀的特性要求將所掃描的RGB數(shù)值(掃描儀輸出信號(hào))轉(zhuǎn)換成色度(即視覺)信號(hào)。大多數(shù)掃描儀與人視覺系統(tǒng)的差異在于，隨所掃描的介質(zhì)和墨水而存在不同。為了解決這一問題，對(duì)于不同的介質(zhì)或墨水，可建立不同的特性描述或分布或?qū)Ψ植嫉男Ｕ?。這通常通過在具有已知色度值的試驗(yàn)用紙樣上掃描檢測碎片而實(shí)現(xiàn)，針對(duì)每個(gè)碎片提取出掃描儀RGB信號(hào)，并構(gòu)建出將掃描儀RGB映射到色度空間的分布圖。然后對(duì)于多種不同的檢測介質(zhì)片重復(fù)這一過程。從而可使用打印輸出顏色信息控制多個(gè)打印或打印機(jī)參數(shù)。注意上述專利和申請以及此處引用的其他技術(shù)，和L.K.Mestha等人于1999年10月5日公開的題為“OptimalReconstruction of Tone Reproduction Curve”的Xerox公司美國專利5,963,244中的描述。
所述的當(dāng)前掃描儀特性描述解決方案中至少存在兩個(gè)問題(1)用戶必須根據(jù)特定打印介質(zhì)和特定墨水(此處廣義而言包括液態(tài)或固態(tài)墨水或調(diào)色劑)選擇對(duì)給定掃描進(jìn)行處理的正確的分布圖，(2)即使選擇了正確的分布圖，即便給定打印介質(zhì)類內(nèi)輸入材料也存在充分的差異，會(huì)導(dǎo)致在掃描儀顏色校正系統(tǒng)中產(chǎn)生有害的誤差。在最近的研究中，超過50％的被詢問的用戶，通過檢查照相、平版印刷和噴墨打印機(jī)產(chǎn)生的印刷物，不能正確地識(shí)別出介質(zhì)。選擇不適當(dāng)?shù)膾呙鑳x分布圖會(huì)產(chǎn)生的誤差相當(dāng)大。如果針對(duì)照相介質(zhì)校正掃描儀，并且也是由相同的介質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)掃描，則發(fā)現(xiàn)對(duì)于264片檢測組，平均掃描儀校正誤差為ΔE＝0.95。如果針對(duì)平版印刷介質(zhì)校正掃描儀，且檢測掃描是照相介質(zhì)，則誤差增大到ΔE＝4.68。檢查圖片圖像表明，使用不正確的分布圖會(huì)產(chǎn)生有害的彩色電視送放。即使選擇了正確的分布圖，給定介質(zhì)類內(nèi)的輸入材料中可能存在足夠大的差異，會(huì)在掃描儀顏色校正中產(chǎn)生有害的誤差。
為了解決這些問題，Raja Balasubramanian，Lingappa K.Mestha和Robert J.Rolleston在2003年3月6日公開的題為“Use of SpectralSensors for Automatic Media Identification and Improved ScannerCorrection”的美國申請No.10/093,220(律師記錄No.D/A1223)中提出了一種掃描儀校準(zhǔn)系統(tǒng)，其使用固定到掃描儀上的分光光度傳感器。在圖像經(jīng)過掃描之后，掃描裝置內(nèi)的圖像處理部件分析該圖像，在圖像中找出滿足下述兩個(gè)判據(jù)中任何一個(gè)的一小組(例如，10個(gè))位置(i)它們是平滑改變區(qū)域，和(ii)顏色彼此充分地不同，它們適當(dāng)?shù)母采w顏色空間。然后使用這些位置驅(qū)動(dòng)分光光度計(jì)在這些位置的每一個(gè)處進(jìn)行光譜測量。接下來使用測量結(jié)果改善對(duì)所掃描的特定圖像進(jìn)行的顏色校正。如果可使用分光光度計(jì)校正各個(gè)顏色/像素，則輸出就可以與裝置和介質(zhì)無關(guān)。盡管該系統(tǒng)確實(shí)涉及到分光光度計(jì)用于校正掃描儀的在線使用，不過由于其太龐大并且用于校正各個(gè)像素時(shí)太慢、以及其他差別，認(rèn)為不能產(chǎn)生通用的全寬度陣列掃描分光光度計(jì)。
Shen-Ge Wang，于2000年2月29日公開的題為“Apparatus andMethod for Attribute Identification in Color ReproductionDevices”的美國專利No.6,031,618(D/98015)給出了一種通過用附加顏色涂覆線性檢測器陣列中的一個(gè)傳感器，而進(jìn)行自動(dòng)介質(zhì)識(shí)別的方法。該信號(hào)與未涂覆傳感器的輸出的估計(jì)相結(jié)合以便為每個(gè)通道產(chǎn)生6個(gè)信號(hào)，表明提供了一種介質(zhì)識(shí)別的可靠方法。不過，該方法沒有解決前段中(ii)中的問題。
Gunter Bestmann于1996年2月2日公開的美國專利No.5,481,380給出了一種掃描儀校正方法，其中對(duì)包含已知色度值的碎片的檢測對(duì)象進(jìn)行掃描。使用簡單的掃描儀模型將所產(chǎn)生的掃描儀RGB數(shù)值轉(zhuǎn)換成色度值的估計(jì)值，然后通過已知測量改善這些估計(jì)值。這種方法沒有解決掃描儀校正無需用戶干涉等問題。根據(jù)這種Bestmann方法，用戶將針對(duì)不同的打印樣品判讀不同的檢測對(duì)象(例如，檢測對(duì)象#1用于平版印刷，檢測對(duì)象#2用于靜電復(fù)印，等等)，并構(gòu)建和存儲(chǔ)掃描儀分布圖，用于根據(jù)它們的匹配樣品進(jìn)行印刷。不過，這對(duì)于用戶來說將是一個(gè)乏味和耗時(shí)的過程。用戶必須要耗費(fèi)時(shí)間，通過確定其文檔的印刷技術(shù)來設(shè)計(jì)各個(gè)檢測對(duì)象，然后構(gòu)建校正分布圖。必須通過昂貴的分光光度計(jì)來判讀對(duì)象。從而Bestmann方法對(duì)于自動(dòng)構(gòu)建掃描儀分布而言并不吸引人，不過其能夠產(chǎn)生與此處所披露的掃描分光光度計(jì)類似的最終結(jié)果。
本發(fā)明人已經(jīng)撰文描述了一種具有多個(gè)光電位置的彩色圖像傳感器芯片(如用在成像陣列或成像條中)，如在上面引用的Jagdish C.Tandon和Lingapa K.Mestha，于2003年9月16日公開的題為“ColorImager Bar Based Spectrophotometer For Color Printer ColorControl System”的Xerox公司美國專利No.6,621,576B2(律師記錄No.D/99660)。此外，Jagdish C.Tandon等人，于2003年4月29日公開的題為“Color Imager Bar Based SpectrophotometerPhotodetector Optical Orientation”的美國專利No.6,556,300(律師記錄No.D/99660Q)以及Jagdish C.Tandon等人，于2003年5月20日公開的題為“Simultaneous Plural Colors AnalysisSpectrophotometer”的美國專利No.6,567,170(律師記錄No.D/99660Q1)，以及上面引用的其他專利，提到了用于快速、低成本分光光度計(jì)裝置的檢測器和數(shù)據(jù)獲取組件。此處披露的全寬度陣列分光光度計(jì)實(shí)施例可使用通過粘結(jié)多個(gè)這種具有光檢測器和濾色器的彩色成像條芯片而制造的全寬度陣列光電檢測器組件成像條，如，例如上面所述的美國專利No.6,621,576B2中所述。不過，應(yīng)該注意，此處所公開的照射系統(tǒng)并不相同。
上面引用的Xerox公司專利的多種低成本小型分光光度計(jì)，能測量印刷文檔和其他物品的顏色質(zhì)量，如此處所描述的。(可包括彩色打印機(jī)的灰度平衡。)例如，在大小為18.4mm×18.4mm的微小移動(dòng)碎片上的2.4mm×5.6mm小成像面積上，測量印刷檢測紙張上的顏色碎片(針對(duì)大約795mm/sec的進(jìn)紙速度進(jìn)行計(jì)算)。通常，目前需要大約4毫秒來檢測碎片讀數(shù)，并且在讀出期間，進(jìn)紙速度為大約795mm/sec，即顏色檢測碎片將移動(dòng)大約3.2mm。
不過，在有些情況下，需要實(shí)時(shí)地在整個(gè)文檔上進(jìn)行光譜測量。為了解決上面提到的問題和爭論點(diǎn)，此處披露了一種基于全文檔寬度彩色成像(圖像傳感器)條的低成本掃描分光光度計(jì)，如Xerox和其他文檔掃描儀中所使用的。如上面引用的美國專利No.6,621,576B2中所述，這種商業(yè)批量制造的低成本文檔成像條由多個(gè)單獨(dú)的芯片構(gòu)成，每個(gè)芯片具有多個(gè)非常小和緊密間隔的光電位置。每一個(gè)這種芯片為大約16mm長。通常每個(gè)這種芯片具有三行由用于紅、綠和藍(lán)色的各個(gè)完整的濾色器制造出的光電位置。所述美國專利No.6,621,576B2中所述的分光光度計(jì)使用這種芯片作為光電檢測器。每個(gè)所述芯片以x方向?yàn)?00 SPI，y方向?yàn)?00 SPI的分辨率進(jìn)行讀數(shù)，并產(chǎn)生248個(gè)光敏電池，電池之間為63.5微米間隔。電池內(nèi)包含內(nèi)置的積分硬件以便積累光生電子，并放大信號(hào)?？梢韵蜻@些芯片中加入第四行這種光電位置或光電池，用于白光或其他檢測。在目標(biāo)照射源被相繼照射時(shí)，從這些成像條電池(光電位置)采集數(shù)據(jù)。然后使用光譜重建算法處理光電池輸出，如此處所引用的專利或申請或者本文中所描述的那些算法，產(chǎn)生反射光譜信號(hào)。從而所測量像素的質(zhì)量與裝置無關(guān)，因此可用在各種介質(zhì)、墨水或調(diào)色劑上。
因此，此處的描述僅需要說明本系統(tǒng)特有的細(xì)節(jié)，包括產(chǎn)生全寬度陣列掃描分光光度計(jì)的獨(dú)特的照射光學(xué)系統(tǒng)和掃描儀結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
此處披露的具體實(shí)施例的特征在于提供用于對(duì)印刷打印介質(zhì)紙張進(jìn)行全寬度掃描顏色分析的全寬度陣列分光光度計(jì)，該分光光度計(jì)包括被設(shè)置成至少四種不同顏色的多重重復(fù)圖案的多種不同顏色發(fā)射的緊密間隔的多個(gè)LED照射源的至少一個(gè)大致線性細(xì)長的照射陣列，所述照射陣列在所述大致線性尺寸內(nèi)充分延伸以便大致橫向覆蓋打印紙路徑，以便用所述多種顏色發(fā)射相繼照射在沿所述紙張路徑運(yùn)動(dòng)的印刷打印介質(zhì)紙張上橫向延伸的橫向照射帶；還包括全寬度陣列光成像條，所述全寬度陣列光成像條包括多個(gè)緊密間隔的多色光電檢測器的細(xì)長陣列，該細(xì)長陣列靠近于并且大致平行于所述多種不同顏色發(fā)射的緊密間隔的多個(gè)LED照射源的至少一個(gè)大致線性陣列延伸，所述光成像條被設(shè)置成接收從所述橫向照射帶反射的光，其中所述橫向照射帶在沿所述紙張路徑運(yùn)動(dòng)的所述打印介質(zhì)紙張上橫向延伸。
此處實(shí)施例單獨(dú)或者組合披露的進(jìn)一步具體的特征，包括多種不同顏色發(fā)射的緊密間隔的多個(gè)LED照射源的兩個(gè)大致線性陣列，所述陣列在所述大致線性尺寸內(nèi)充分延伸以便大致橫向地覆蓋打印紙路徑，從而用多種顏色相繼照射在沿所述紙張路徑運(yùn)動(dòng)的所述打印介質(zhì)紙張上橫向延伸的所述橫向照射帶，所述多種不同顏色發(fā)射的緊密間隔的多個(gè)LED照射源的兩個(gè)大致線性陣列被安裝在所述全寬度陣列光成像條的相對(duì)兩側(cè)上，并且均定向成照射相同的在沿所述紙張路徑運(yùn)動(dòng)的所述打印介質(zhì)紙張上橫向延伸的所述橫向照射帶，和/或其中將SELFOC透鏡設(shè)置在所述全寬度陣列成像條與在沿所述紙張路徑運(yùn)動(dòng)的所述打印介質(zhì)紙張上橫向延伸的所述橫向照射帶之間；和/或其中SELFOC透鏡在操作上位于所述全寬度陣列光成像條與在沿所述紙張路徑運(yùn)動(dòng)的所述打印介質(zhì)紙張上橫向延伸的所述橫向照射帶之間；和/或其中所述全寬度陣列光成像條具有3或4行不同顏色過濾的所述多個(gè)緊密間隔的光電檢測器；和/或其中多種不同顏色發(fā)射的緊密間隔的多個(gè)LED照射源的所述大致線性細(xì)長陣列被設(shè)置成至少四種不同顏色的多重重復(fù)圖案在所述大致線性尺寸內(nèi)充分延伸以便橫向大致覆蓋打印紙路徑，用所述多種顏色發(fā)射對(duì)在沿所述紙張路徑運(yùn)動(dòng)的印刷打印介質(zhì)紙張上橫向延伸的所述橫向照射帶進(jìn)行的相繼照射是按照沿緊密間隔的多個(gè)LED照射源的所述大致線性細(xì)長陣列延伸的至少四種不同顏色的所述多重重復(fù)圖案進(jìn)行的相繼照射；和/或全寬度陣列分光光度計(jì)，其用于對(duì)在檢測對(duì)象路徑中橫向擴(kuò)展的顏色檢測對(duì)象進(jìn)行全寬度掃描顏色分析，包括至少三種不同顏色的多重重復(fù)圖案的多個(gè)不同LED的多種不同顏色發(fā)射的多個(gè)服射源的至少一個(gè)大致線性細(xì)長陣列，所述照射源的大致線性細(xì)長陣列橫向覆蓋所述檢測對(duì)象路徑，并以至少三種不同顏色LED的所述重復(fù)圖案相繼照射所述檢測對(duì)象路徑的橫向照射帶，以及一個(gè)平行于所述多個(gè)照射源的至少一個(gè)大致線性細(xì)長陣列安裝的細(xì)長的光成像條，所述光成像條包括多個(gè)緊密間隔的不同顏色敏感光電檢測器的細(xì)長陣列，該光成像條設(shè)置成檢測和分析所述橫向照射帶所反射的光；和/或其中在檢測對(duì)象路徑中橫向擴(kuò)展的所述顏色檢測對(duì)象為在靜電彩色打印機(jī)路徑中運(yùn)動(dòng)的彩色打印紙；和/或用全寬度陣列分光光度計(jì)對(duì)檢測對(duì)象路徑中橫向擴(kuò)展的顏色檢測對(duì)象進(jìn)行全寬度掃描顏色分析的方法，該方法包括相繼照射設(shè)置成至少三種不同顏色LED的多重重復(fù)圖案的多種不同顏色發(fā)射的緊密間隔的多個(gè)LED照射源的至少一個(gè)大致線性細(xì)長陣列，所述緊密間隔的多個(gè)照射源的所述大致線性細(xì)長陣列橫向覆蓋所述檢測對(duì)象路徑，以便以至少三種不同顏色LED的所速重復(fù)圖案相繼照射所述檢測對(duì)象路徑中所述顏色檢測對(duì)象的橫向照射帶，以及用平行于所述多個(gè)照射源的至少一個(gè)大致線性細(xì)長陣列安裝的細(xì)長的光成像條檢測和分析從所述相繼照射的橫向照射帶反射的光，所述光成像條包括平行和相應(yīng)的多個(gè)緊密間隔的不同顏色敏感的光電檢測器的細(xì)長陣列；和/或用全寬度陣列分光光度計(jì)對(duì)在彩色打印機(jī)路徑中運(yùn)動(dòng)的彩色打印紙張進(jìn)行全寬度掃描顏色分析的方法，包括相繼照射設(shè)置成不同顏色的多重重復(fù)圖案在所述大致線性尺寸內(nèi)充分延伸以便大致橫向覆蓋所述彩色打印機(jī)路徑的多種不同顏色發(fā)射的緊密間隔的多個(gè)LED照射源的至少一個(gè)大致線性的細(xì)長陣列，以便用所述多種顏色發(fā)射相繼照射在沿所述彩色打印機(jī)路徑運(yùn)動(dòng)的所述彩色打印紙張上橫向延伸的橫向照射帶，以及用全寬度陣列光成像條檢測從所述相繼照射的橫向照射帶反射的光，所述光成像條包括靠近且大致平行于所述多種不同顏色發(fā)射的緊密間隔的多個(gè)LED照射源的所述至少一個(gè)大致線性陣列延伸的多個(gè)緊密間隔的多色光電檢測器的細(xì)長陣列，所述光成像條設(shè)置成接收從完全處于沿所述紙張路徑運(yùn)動(dòng)的所述打印介質(zhì)紙張上的所述橫向照射帶所反射的光。
可通過常規(guī)控制系統(tǒng)的適當(dāng)操作，操縱和控制所披露的系統(tǒng)。眾所周知且優(yōu)選通過用于常規(guī)或通用微處理器的軟件指令編程和執(zhí)行這種控制功能和邏輯，如多個(gè)在先專利和商品給出的教導(dǎo)。這種編程或軟件當(dāng)然隨特定功能、軟件類型和所利用的微處理器或其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)而變，不過無需經(jīng)過過多的試驗(yàn)，其通過由如此處所引用的在先專利和申請中所提到的功能描述，和/或常規(guī)功能的現(xiàn)有知識(shí)以及軟件和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的一般知識(shí)，就可以獲得或者易于編程?；蛘?，可以使用標(biāo)準(zhǔn)的邏輯電路或單芯片VLSI設(shè)計(jì)，用硬件部分或全部實(shí)現(xiàn)所披露的控制系統(tǒng)或方法。
此處所使用的術(shù)語“復(fù)制裝置”或“打印機(jī)”廣義而言包含各種打印機(jī)、復(fù)印機(jī)或多功能機(jī)器或系統(tǒng)，靜電復(fù)印或其他方式的印刷裝置。此處術(shù)語“紙張”通常指的是紙、塑料或其他對(duì)圖像適宜的物理物質(zhì)的薄物理片，不管按規(guī)格剪裁還是卷筒紙。
作為本發(fā)明設(shè)備或方法的特定部件或者其替代物，可知在正常情況下，已知某些這種部件本身存在于其他設(shè)備或裝置中，此處可以增加或者替代使用，包括此處所引用的文獻(xiàn)中的部件。例如，各位工程師和其他人員可知，此處提供的許多特定部件和部件動(dòng)作或者驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)僅是示例性的，并且許多其他的已知或易于獲得的替代物可提供相同的新穎功能。所有引用的參考文獻(xiàn)以及它們的參考文獻(xiàn)，在此引作參考，給出適當(dāng)?shù)母郊踊蛱娲?xì)節(jié)、特征的教導(dǎo)和/或技術(shù)背景。此處不必對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的內(nèi)容進(jìn)行描述。


本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)下面示例和權(quán)利要求中所述的特定設(shè)備和其操作或方法，顯然可以想到上述的多種和其他特征及優(yōu)點(diǎn)。從而，根據(jù)包括附圖(大致依照比例)的該特定實(shí)施例的描述將更好地理解本發(fā)明，其中圖1為本發(fā)明全寬度掃描分光光度計(jì)的一個(gè)示例的示意側(cè)面圖，表示掃描處于靜電打印機(jī)輸出路徑中的印刷紙張；圖2為其頂視圖，沒有任何印刷紙張或者不存在其他顏色檢測對(duì)象；以及圖3為圖1和2的全寬度掃描分光光度計(jì)使用的具有多種不同顏色檢測碎片的印刷檢測紙張的一個(gè)例子。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖更詳細(xì)地描述實(shí)施例，其表示全寬度陣列掃描分光光度計(jì)系統(tǒng)10的主要概念。如下面將要進(jìn)一步描述的，通過雙側(cè)LED照射器14、16用照射帶12A照射待掃描的文檔12。可使用SELFOC透鏡18將照射帶12A的中央?yún)^(qū)域垂直成像到3或4行全寬度陣列(FWA)圖像傳感器20上。由照射器14、16，透鏡18和FWA圖像傳感器20組成的整個(gè)分光光度計(jì)成像模塊10可以是固定的，文檔以恒定的速度傳輸在其上面移動(dòng)，如同在常規(guī)的彩色打印機(jī)的正常紙張輸出路徑中那樣，如圖1中所示(在上面所引用的參考文獻(xiàn)中可看到其他示例)，或者別的方式。或者，文檔是固定的，圖像模塊以恒定的速度移動(dòng)，如許多壓印文檔掃描儀中那樣。
正如上述參考文獻(xiàn)，如美國6,690,471B2中另外討論的那樣，通過相繼啟動(dòng)LED照射器14、16中四種不同顏色的輸出LED，使用3或4行圖像傳感器陣列20可進(jìn)行8或12個(gè)不同的光譜測量。然后使用上面所引用的參考文獻(xiàn)中的算法或者其他方法，將這些測量值轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)墓庾V或L*a*b*值。從而，與簡單的RGB掃描儀相比，由于與僅僅3個(gè)測量不同進(jìn)行所述8到12個(gè)測量，這種掃描分光光度計(jì)10可提供更高質(zhì)量的顏色信息。不過，與在一次測量時(shí)僅提供單個(gè)區(qū)域、單個(gè)檢測碎片、讀出點(diǎn)的所述現(xiàn)有技術(shù)分光光度計(jì)相比，還可以使這種FWA分光計(jì)10更快。
此處照射器包括兩個(gè)線性LED陣列14、16，每個(gè)LED陣列處于SELFOC透鏡18和成像條20的一側(cè)上，如圖所示。(作為一種選擇，還可以使用單個(gè)LED陣列。)在LED陣列中可使用三種或四種不同類型的LED。在圖2中為了清楚起見，放大表示出照射器線性陣列14中的4個(gè)分別相鄰的LED 14A，14B，14C，14D的連續(xù)圖案。LED 14A，14B，14C，14D可以分別為白光，430nm，505nm和595nm LED。希望將一種類型的所有LED(例如，所有14A LED)一起點(diǎn)亮，它們組合的橫向相鄰的圖像傳感器陣列20，使大致同時(shí)獲取的輸出信號(hào)成倍增加。隨著用被點(diǎn)亮的下一組白光，430nm，505nm和595nm LED接下來照射檢測帶12A的下一橫向部分，并通過沿成像器陣列20的4行3或4種不同顏色濾色的光電檢測器進(jìn)行檢測，可快速重復(fù)這一過程，依次類推。如前面所述，在這種線性照射陣列中4種LED照射顏色中的至少一個(gè)為白色LED發(fā)出的白光，或者僅使用三種不同顏色的LED?？墒褂弥虚g成形的塑料光導(dǎo)分裂或者擴(kuò)展從全寬度照射器的一端處的光源發(fā)出的光，提供全寬度照射陣列，如Canon在描述文檔掃描儀的美國6,473,154中所披露的。如上所述，通過一次選擇一組4個(gè)不同顏色的LED，照射4行(4種顏色)的圖像傳感器20，可一次進(jìn)行12個(gè)不同的顏色測量(用3行圖像傳感器進(jìn)行8個(gè)測量)。
圖1表示照射系統(tǒng)的兩個(gè)LED陣列14、16(通常安裝到單個(gè)印刷電路板上)，這兩個(gè)LED陣列相對(duì)于它們都照射的檢測帶12A以大約45度相對(duì)取向。從而允許它們垂直取向，在LED陣列14與16之間，為從12A經(jīng)過SELFOC透鏡18到達(dá)成像器陣列20的線性反射光光路。不過，這并非必然是LED的最有效或最佳設(shè)置。還可以使用光導(dǎo)或透鏡結(jié)構(gòu)，使光從LED傳輸?shù)轿臋n12。在某些上述參考文獻(xiàn)中可尋找出這些結(jié)構(gòu)的示例和細(xì)節(jié)。此外，并非如圖所示使用2個(gè)LED陣列14和16，可在一側(cè)使用LED陣列，在另一側(cè)使用反射鏡，如同當(dāng)前使用熒光照射器的文檔掃描儀同樣的結(jié)構(gòu)那樣。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，F(xiàn)WA掃描分光光度計(jì)10和其部件的設(shè)計(jì)速度和分辨率將決定四組LED中每一組的最大“點(diǎn)亮”時(shí)間，以及圖像傳感器陣列20上不同行光電位置的最大積分時(shí)間。LED“點(diǎn)亮”時(shí)間和光電位置行積分時(shí)間都可以通過調(diào)節(jié)，以便為8到12個(gè)測量中的每一個(gè)提供適當(dāng)?shù)男盘?hào)。由所選擇的圖像傳感器20的分辨率控制掃描分光光度計(jì)10的x或橫向分辨率，通常為每英寸400至600個(gè)采樣或像素。Y或進(jìn)程方向分辨率取決于文檔12的速度以及所用LED的不同類型LED的數(shù)量。
如同在普通的文檔圖像掃描儀中，掃描分光光度計(jì)10可使用像素值增益和偏移校正。增益校正補(bǔ)償LED照射器的空間改變以及圖像傳感器20改變。應(yīng)當(dāng)對(duì)于每種LED進(jìn)行增益校正。偏移校正補(bǔ)償整個(gè)陣列上圖像傳感器陣列和電子裝置改變。如果不同類型的LED使用相當(dāng)不同的積分時(shí)間，則希望對(duì)每種不同類型的LED重復(fù)進(jìn)行偏移校正。
在上面引用的美國專利U.S.5,963,244等中表示出五種光譜重建算法的例子。在所引用的6,690,471B2和6,621,576B2中也有提及。從而將光譜值轉(zhuǎn)換成用于每個(gè)像素的三色數(shù)字(L*a*b或XYZ等)。通常由其計(jì)算速度恒量這種算法的復(fù)雜性。研究表明，如果能構(gòu)造良好的參考數(shù)據(jù)庫，則上面所引用的美國申請No.10/758,096中所述的DLS算法可產(chǎn)生高精度。為了提高速度，DLS算法可使用單元化數(shù)據(jù)庫(cellularized database)?？梢栽谇度胧轿⑻幚砥髦袌?zhí)行算法。通過800MHz微處理器，每個(gè)光譜重建將耗時(shí)大約30ms。從而，可進(jìn)行進(jìn)一步的速度優(yōu)化，這樣就易于通過減小速度產(chǎn)生良好的光譜精度。
可使用與現(xiàn)有的分光光度計(jì)類似的技術(shù)針對(duì)每個(gè)掃描分光光度計(jì)構(gòu)建和定制參考數(shù)據(jù)庫。在構(gòu)建參考數(shù)據(jù)庫時(shí)，可使用精確的參考分光光度計(jì)描述本發(fā)明所提出的LED掃描分光光度計(jì)的特征。
顏色領(lǐng)域技術(shù)人員可知，可使用這些FWA掃描分光光度計(jì)光譜測量更好地分析和控制一個(gè)或多個(gè)彩色打印機(jī)產(chǎn)生的顏色。例如包括1)輸出機(jī)器頁面非均勻性測量及其校正；2)對(duì)于半色調(diào)陣列精細(xì)地量化空間灰度平衡(色調(diào)降質(zhì)更加平滑，色調(diào)產(chǎn)生時(shí)分辨率提高，輪廓免于校正)，如Van de Capelle等人，在2003年1月15日遞交的題為“Iterative Printer Control and Color Balancing System andMethod Using a High Quantization Resolution Halftone Array toAchieve Improved Image Quality with Reduced Processing Overhead”的Xerox公司美國申請No.10/342,873中所述(計(jì)劃
公開日為07/15/2004，律師記錄No.D/A1732)；3)遠(yuǎn)程診斷；4)遠(yuǎn)程軟件檢驗(yàn)與裝置和介質(zhì)無關(guān)的圖像。
除了上述應(yīng)用以外，可解決某些其他當(dāng)前問題。如前面所述，用戶在通過檢查照相、平版印刷和噴墨打印機(jī)的印刷物，為處理給定的掃描選擇正確的分布圖時(shí)，有可能發(fā)生錯(cuò)誤。選擇不正確的掃描儀分布會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的誤差。相反，可以將本本發(fā)明FWA掃描分光光度計(jì)設(shè)計(jì)成對(duì)于所有打印介質(zhì)、墨水等，包括一個(gè)分布。即使在選擇了正確的分布時(shí)，在給定介質(zhì)類內(nèi)在輸入材料中可能存在足夠大的差異，從而在顏色校正時(shí)產(chǎn)生有害的誤差。作為后一種情形的一個(gè)例子，如果已知介質(zhì)為照片，則掃描儀的響應(yīng)在相當(dāng)大的程度上取決于打印介源(例如，柯達(dá)或富士)而變化，并且有時(shí)在相同來源內(nèi)從一個(gè)批料到另一批料會(huì)發(fā)生不同。針對(duì)不同印刷樣品產(chǎn)生不同檢測對(duì)象是一種乏味和耗時(shí)的過程(即檢測對(duì)象#1用于平版印刷，檢測對(duì)象#2用于靜電印刷，等等)，從而可避免構(gòu)建校正分布圖，因此為消費(fèi)者節(jié)省生產(chǎn)力。
圖3僅為彩色打印機(jī)打印出的檢測對(duì)象30的紙張12的一個(gè)例子，紙張12具有不同顏色的檢測碎片行31，以及定時(shí)或觸發(fā)標(biāo)記33。如所描述和圖1中所表示出的，該以全寬度掃描對(duì)象30的形式印刷出的紙張12可以沿箭頭40的方向相對(duì)于FWA分光光度計(jì)10移動(dòng)，或者相反。與上面所引用的專利中所示的檢測紙張相比，發(fā)現(xiàn)用相同檢測紙張可執(zhí)行更多顏色檢測，從而需要少得多的檢測紙張。這也可以減小顏色重新校正，不同打印工作或不同打印介質(zhì)中斷打印，或者機(jī)器參數(shù)在操作期間漂移。不過，本發(fā)明系統(tǒng)不限于使用這種檢測紙張。
可知，可將上面披露的多個(gè)和其他特征以及功能，或其替代特征組合成許多其他不同的系統(tǒng)或裝置。并且下列權(quán)利要求還包含本領(lǐng)域技術(shù)人員隨后可進(jìn)行的多種目前無法預(yù)料或沒有預(yù)期的替代、變型、改變或改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)印刷打印介質(zhì)紙張進(jìn)行全寬度掃描顏色分析的全寬度陣列分光光度計(jì)，包括被設(shè)置成至少四種不同顏色的多重重復(fù)圖案的多種不同顏色發(fā)射的緊密間隔的多個(gè)LED照射源的至少一個(gè)大致線性細(xì)長的照射陣列，所述照射陣列在所述大致線性尺寸內(nèi)充分延伸以便大致橫向覆蓋打印紙路徑，以便用所述多種顏色發(fā)射相繼照射在沿所述紙張路徑運(yùn)動(dòng)的印刷打印介質(zhì)紙張上橫向延伸的橫向照射帶；還包括全寬度陣列光成像條，所述全寬度陣列光成像條包括多個(gè)緊密間隔的多色光電檢測器的細(xì)長陣列，該細(xì)長陣列靠近于并且大致平行于所述多種不同顏色發(fā)射的緊密間隔的多個(gè)LED照射源的至少一個(gè)大致線性陣列延伸，所述光成像條被設(shè)置成接收從所述橫向照射帶反射的光，其中所述橫向照射帶在沿所述紙張路徑運(yùn)動(dòng)的所述打印介質(zhì)紙張上橫向延伸。
2.如權(quán)利要求1所述的用于對(duì)印刷打印介質(zhì)紙張進(jìn)行全寬度掃描顏色分析的全寬度陣列分光光度計(jì)，包括多種不同顏色發(fā)射的緊密間隔的多個(gè)LED照射源的兩個(gè)大致線性陣列，所述陣列在所述大致線性尺寸內(nèi)充分延伸以便大致橫向地覆蓋打印紙路徑，從而用多種顏色相繼照射在沿所述紙張路徑運(yùn)動(dòng)的所述打印介質(zhì)紙張上橫向延伸的所述橫向照射帶，所述多種不同顏色發(fā)射的緊密間隔的多個(gè)LED照射源的兩個(gè)大致線性陣列被安裝在所述全寬度陣列光成像條的相對(duì)兩側(cè)上，并且均定向成照射相同的在沿所述紙張路徑運(yùn)動(dòng)的所述打印介質(zhì)紙張上橫向延伸的所述橫向照射帶，
3.如權(quán)利要求1所述的用于對(duì)印刷打印介質(zhì)紙張進(jìn)行全寬度掃描顏色分析的全寬度陣列分光光度計(jì)，其中將SELFOC透鏡設(shè)置在所述全寬度陣列成像條與在沿所述紙張路徑運(yùn)動(dòng)的所述打印介質(zhì)紙張上橫向延伸的所述橫向照射帶之間。
4.如權(quán)利要求2所述的用于對(duì)印刷打印介質(zhì)紙張進(jìn)行全寬度掃描顏色分析的全寬度陣列分光光度計(jì)，其中SELFOC透鏡在操作上設(shè)置于所述全寬度陣列光成像條沿與在所述紙張路徑運(yùn)動(dòng)的所述打印介質(zhì)紙張上橫向延伸的所述橫向照射帶之間。
5.如權(quán)利要求1所述的用于對(duì)印刷打印介質(zhì)紙張進(jìn)行全寬度掃描顏色分析的全寬度陣列分光光度計(jì)，其中所述全寬度陣列光成像條具有三或四行不同顏色過濾的所述多個(gè)緊密間隔的光電檢測器。
6.如權(quán)利要求1所述的用于對(duì)印刷打印介質(zhì)紙張進(jìn)行全寬度掃描顏色分析的全寬度陣列分光光度計(jì)，其中多種不同顏色發(fā)射的緊密間隔的多個(gè)LED照射源的所述大致線性細(xì)長陣列被設(shè)置成至少四種不同顏色的多重重復(fù)圖案在所述大致線性尺寸內(nèi)充分延伸以便橫向大致覆蓋打印紙路徑，用所述多種顏色發(fā)射對(duì)在沿所述紙張路徑運(yùn)動(dòng)的印刷打印介質(zhì)紙張上橫向延伸的所述橫向照射帶進(jìn)行的相繼照射是按照沿緊密間隔的多個(gè)LED照射源的所述大致線性細(xì)長陣列延伸的至少四種不同顏色的所述多重重復(fù)圖案進(jìn)行的相繼照射。
7.一種用于對(duì)檢測對(duì)象路徑上橫向延伸的顏色檢測對(duì)象進(jìn)行全寬度掃描顏色分析的全寬度陣列分光光度計(jì)，包括至少三種不同顏色的多重重復(fù)圖案的多個(gè)不同LED的多種不同顏色發(fā)射的多個(gè)照射源的至少一個(gè)大致線性細(xì)長陣列，所述照射源的大致線性細(xì)長陣列橫向覆蓋所述檢測對(duì)象路徑，并以至少三種不同顏色LED的所述重復(fù)圖案相繼照射所述檢測對(duì)象路徑的橫向照射帶，以及一個(gè)平行于所述多個(gè)照射源的至少一個(gè)大致線性細(xì)長陣列安裝的細(xì)長的光成像條，所述光成像條包括多個(gè)緊密間隔的不同顏色敏感光電檢測器的細(xì)長陣列，該光成像條設(shè)置成檢測和分析所述橫向照射帶所反射的光。
8.如權(quán)利要求7所述的全寬度陣列分光光度計(jì)，其中所述在檢測對(duì)象路徑中橫向延伸的顏色檢測對(duì)象為沿靜電復(fù)印彩色打印機(jī)路徑運(yùn)動(dòng)的彩色打印紙張。
9.一種用全寬度陣列分光光度計(jì)對(duì)在檢測對(duì)象路徑中橫向延伸的顏色檢測對(duì)象進(jìn)行全寬度掃描顏色分析的方法，包括相繼照射設(shè)置成至少三種不同顏色LED的多重重復(fù)圖案的多種不同顏色發(fā)射的緊密間隔的多個(gè)LED照射源的至少一個(gè)大致線性細(xì)長陣列，所述緊密間隔的多個(gè)照射源的大致線性細(xì)長陣列橫向覆蓋所述檢測對(duì)象路徑，以便以至少三種不同顏色LED的所述重復(fù)圖案相繼照射所述檢測對(duì)象路徑中所述顏色檢測對(duì)象的橫向照射帶，以及用平行于所述多個(gè)照射源的至少一個(gè)大致線性細(xì)長陣列安裝的細(xì)長的光成像條檢測和分析從所述相繼照射的橫向照射帶反射的光，所述光成像條包括平行和相應(yīng)的多個(gè)緊密間隔的不同顏色敏感的光電檢測器的細(xì)長陣列。
10.一種用全寬度陣列分光光度計(jì)對(duì)在彩色打印機(jī)路徑中運(yùn)動(dòng)的彩色打印紙張進(jìn)行全寬度掃描顏色分析的方法，包括相繼照射設(shè)置成不同顏色的多重重復(fù)圖案在所述大致線性尺寸內(nèi)充分延伸以便大致橫向覆蓋所述彩色打印機(jī)路徑的多種不同顏色發(fā)射的緊密間隔的多個(gè)LED照射源的至少一個(gè)大致線性的細(xì)長陣列，以便用所述多種顏色發(fā)射相繼照射在沿所述彩色打印機(jī)路徑運(yùn)動(dòng)的所述彩色打印紙張上橫向延伸的橫向照射帶，以及用全寬度陣列光成像條檢測從所述相繼照射的橫向照射帶反射的光，所述光成像條包括靠近且大致平行于所述多種不同顏色發(fā)射的緊密間隔的多個(gè)LED照射源的所述至少一個(gè)大致線性陣列延伸的多個(gè)緊密間隔的多色光電檢測器的細(xì)長陣列，所述光成像條設(shè)置成接收從完全處于沿所述紙張路徑運(yùn)動(dòng)的所述打印介質(zhì)紙張上的所述橫向照射帶所反射的光。
全文摘要
一種用于對(duì)顏色檢測對(duì)象進(jìn)行全寬度掃描顏色分析的全寬度陣列分光光度計(jì)，具有橫向覆蓋打印紙路徑的并且被相繼照射的至少三或四種不同顏色的多重重復(fù)圖案的多種不同顏色發(fā)射的緊密間隔的多個(gè)LED照射源的一個(gè)或兩個(gè)大致線性細(xì)長的照射陣列以便相繼照射在沿所述紙張路徑運(yùn)動(dòng)的打印紙張上的橫向照射帶；還包括相應(yīng)的細(xì)長的低成本光成像條，所述光成像條包括平行的和相應(yīng)的多個(gè)緊密間隔的不同顏色敏感(三或四行顏色過濾)的光電檢測器的細(xì)長陣列，該成像條被設(shè)置成檢測和分析從橫向相繼照射的帶所反射的光。
文檔編號(hào)G01J3/50GK1699937SQ20051006774
公開日2005年11月23日 申請日期2005年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月27日
發(fā)明者L·K·梅斯塔, J·C·坦頓, S·B·波爾特 申請人:施樂公司