DE2918710A1 - Bildsignalempfaenger/aufzeichner - Google Patents
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Description
Bildsignalempfänger/Aufzeichner
Die Erfindung betrifft einen Bildsignalempfänger/Aufzeiehner für Faksimile-Bilder und dergleichen und mehr im einzelnen BildsigräL-empfänger
der Art, wie sie zur Wiedergabe eines jbildes geeignet
sind, das Bildhelligkeitsabstufungen besitzt.
Die Abstufung von Helligkeitswerten eines Bildes erfolgt gewöhnlich
durch veränderliche Amplituden eines Bildsignals. Das gilt auch für die Faksimile-übertragung, wo das Bildsignal
sich durch optisches Abtasten des Bildes Zeile um Zeile mit Reflektionslichtstrahlen von abgetasteten Bereichen unterschiedlicher
Intensität ergibt, so daß Photodetektoren in der Lage sind, ein Bildsignal mit veränderlichen Amplituden abzugeben.
In herkömmlichen Bildreproduktions- una/oder Aufzeiehnungstechniken
für Faksimileanlagen und dergleichen sind die veränderlichen Amplituden die einzige Information für die Reproduktion
der Bildhelligkeitsabstufung. Die Entwicklung verschiedener Arten von Aufzeichnungspapieren hat es möglich gemacht, andere
Wege zu beschreiten. Ein typisches Beispiel ist das wärmeempfindliche Papier, bei dem die Bildhelligkeiten des reproduzierten
Bildelementes in erster Linie von der ZerMauer eines Signalabschnittes mit konstanter Amplitude abhängt. Auf der
Grundlage der Besonderheiten einer gestuften Bildhelligkeitsreproduktion
wurde in den japanischen Auslegeschriften Nr. 51-12 35 10 und Nr. 51-12 35 H eine Steuerung des Gesamtbetrages
der Zeit·vorgeschlagen, während der eine Signalspannung mit
konstanter Amplitude an den Empfänger abgegeben wird. Ein ähnlicher Vorsehlag ist in dem Artikel (in japanisch) "An Experiment
on the Reproduction of the Shade laue Gradation " von Y. Sekimoto
u.a., veröffentlicht in Proceedings of the 36 Conference of the Institute of Visual Image and Electronics, Vol. Π-05 (Dezember
1977)j Seiten 1 bis 6, beschrieben.
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Mehr im einzelnen werden in der vorgeschlagenen Steuerung die ankommenden analogen Bildsignale zuerst in ein 3-bit-paralleles
binäres Signal (Der Analog-Digital-Wandler kann entbehrlich sein, wenn das ankommende Signal ein digitalisiertes Lichtsignal
ist, das von einem magnetischen Bandspeicher oder dergleichen abgegeben ist) umgewandelt und anschließend in einem Pufferspeicher
gespeichert, der drei Ein-Zeilenspeicher aufweist, die parallel angeordnet sind, um die drei entsprechenden parallelen
Bits zu erhalten, welche jedes Muster des Bildsignals mit acht Umwandlungsniveaus representieren. Der Pufferspeicher ist daher
vorgesehen, ein Ein-Zeilensegment des Bildsignals in der 3-bitparallelen
Binärform zu speichern. Das gespeicherte Bildsignal für ein Ein-Zeilensegment wird zyklisch 10-mal ausgelesen, währenddessen
das wärmeempfindliche Papier unbewegt gehalten wird. Für jede Auslesung wird ein logischer Kreis gesetzt, damit eine
spezifische Amplitudenlromponente hindurchlaufen kann und zwar zum Aufzeichnungskopf. Die Steuerung des spezifischen Amplitudenwertes
von Null bis sieben Umwandlungsniveaus erlaubt dem logischen Kreis als ein Amplituden-Impulszahlkonverter zu
arbeiten, dessen Ausgang die veränderlichen Bildhelligkeitswerte auf das wärmeempfindliche Papier gibt.
Während der 10-fachen Auslesung wird das unmittelbar folgende Ein-Zeilensegment des ankommenden Bildsignals in einem anderen
Pufferspeicher gespeichert, der parallel zu dem oben erwähnten
Pufferspeicher angeordnet sein kann, um die vorstehend erwähnte 10-fache Auslesung zu erlauben. Die abwechselnde Speicherung
der Ein-Zeilensegmente des ankommenden Bildsignals in den zwei parallelen Pufferspeichern erlaubt die kontinuierliche "Verarbeitung
der aufeinanderfolgendenEin-Zeilensegmente des ankommenden Bildsignals.
Wie sieh aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, ermöglicht
das vorgeschlagene System die vollständige Zeitdauer der Aktivierung des Aufzeichnungskopfes für jedes Bildelement genau
zu steuern, indem die Zahl der Einheitszeitlängen, während derer der Impuls mit konstanter Amplitude dem Aufzeichnungskopf aufgegeben
wird, gesteuert wird, wobei Bilder mit abgestuften
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Helligkeitswerten reproduziert werden.
Wie auch immer verlangt das vorgeschlagene Steuerungssystem einen
Analog-Digitalwandler und eine beträchtliche Anzahl von Hochgeschwindigkeitsspeichern
und logischen Elementen. Außer seiner Kompliziertheit ist er in der Herstellung besonders aufwendig
und teuer.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen wesentlich vereinfachten Bildsignalempfänger/Aufzeichner für ein
Faksimilesignal und dergleichen Signal anzugeben, das keinen teueren Hochgeschwindigkeitsspeicher und zugehörige logische
Elemente benötigt und daher mit wesentlich geringerem Aufwand und geringeren Kosten als das herkömmliche System herstellbar
ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen nach
der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche und/oder der nachfolgenden Beschreibung.
Gemäß der Erfindung wird von einer analogen Steuerung als einer sogenannten CCD-Einrichtung (Charge Coupled Device) und einer
BBD-Einrichtung (Bucket Brigade Device) für den Ein-Zeilenspeicher
ausgegangen. Zwei solche analoge Ein-Zeilenspeichervorrichtungen
sind parallel angeordnet, um die aufeinanderfolgenden Ein-Zeilensegmente
des Signals alternativ zu speichern. Während der Einschreibperiode für ein Ein-Zeilensegment wird das unmittelbar
vorangehende Ein-Zeilensegment einem Amplitudenvergleich für jedes Bildelement ausgesetzt, in welchem die Vergleichsreferenzspannung
geändert wird entsprechend dem Bildhelligkeitswert in Beziehung zur Zeitcharakteristik des Aufzeichnungspapiers.
Der Amplitudenvergleich übersetzt die Amplitudeninformation der Speicherauslesung in die Breite des Vergleichsausgangssignals
für jedes Bildelement, definiert durch das Maß der CCD- oder BBD-Elemente.
Mit der Vergleichsreferenzspannung, die gemeinsam mit allen Amplitudenkomparatoren abgegeben wird, welche gleich
in der Zahl Bildelemente in einer Abtastzeile sind, haben die
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arallelen Ausgangssignale der parallelen Amplitudenkomparatoren ■verschiedene Impulsbreiten, die representativ sind mit den
Amplituden der entsprechenden Bildelemente. Hierdurch ist die Reproduktion eines Bildes, das Bildhelligkeitsabstufungen besitzt,
realisiert.
Die Erfindung wird anhand einer schematischen Zeichnung für Ausführungsbeispiele mehr im einzelnen beschrieben und erläutert.
In der Zeichnung zeigt
Fig. la ein Blockdiagramm einer Ausführung des Bildsignalempfängers
gemäß der Erfindung,
Fig. Ib ein Zeitregistrierstreifen des Bildsignals,
Fig. 2 ein Maß der Färbung gegenüber einer Signalenergiecharakteristikkurve
eines wärmeemfpindlichen Papiers,
Fig. 3 eine ähnliche Kurve zur Erläuterung der Funktion der Erfindung,
Fig. 4 einen integrierenden Kreis für eine abgewandelte
Ausführung nach der Erfindung
Fig. 5a ein Blockdiagramm einer Zeitimpulsquelle für eine erfindungsgemäße Ausführung,
Fig. 5b einen Zeitregistrierstreifen für die Zeitimpulsquelle,
Fig. 6a einen Vergleichsreferenzspannungsgenerator für eine Ausführung nach der Erfindung und
Fig. 6b einen Zeitregistrierstreifen des Generators nach
Fig. 6a.
Der Bildsignalempfänger nach Fig. 1 umfaßt zwei Analogspeicher
1 und 2, von denen Jeder ein CCD- oder BBD-Element aufweist,
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an die ein ankommendes Bildsignal an dem Eingang a durch den
Schalter 3 alternativ geschaltet ist und zwar durch die Steuerung eines Zeitimpulses P2 einer Zeitimpulsquelle 4. Jeder der
Analogspeicher 1 und 2, diemit Umsteuerimpulsen F^ bzw& beaufschlagt
sind, hat die gleiche Anzahl von Speicherelementen, welche die Bildelemente entsprechend definieren. Die Speicherelemente
des Speichers 1 sind mit einem von zwei festen Kontakten der entsprechenden Bildelementschaltglieder 5-1»- 5-2,... 5~n
verbunden, die einen Bildelementschalter 5 darstellen. In gleicher Weise sind die Speicherelemente des Speichers 2 mit
dem anderen der beiden festen Kontakte der entsprechenden Bildelementschaltglieder 5-1, 5-2 ... 5~n des Bildelementschalters
5 verbunden. Durch die Steuerung eines Zeitimpulses P? der
Impulsquelle 4 und in zeitlicher Beziehung mit dem Schalter
legt der Schalter 5 alternativ die entsprechenden Bildelementausgänge
der Speicher 1 und 2 an die nicht invertierten Eingangsanschlüsse der entsprechenden Komparatorelemente 6-1, 6-2,...
und 6-n, die einen Komparator 6 bilden.
An den invertierten Eingangsanschlüssen dieser Komparatorelemente
6-1, 6-2, ... und 6-n wird eine Vergleichsreferenzspannung eines Referenzspannungsgenerators 7 gegeben, die durch
einen Zeitimpuls P^ der Impulsquelle 4 gesteuert wird. Die
Ausgänge der Komparatorelemente 6-1, 6-2, ... und 6-n werden jeweils durch Verstärkerelemente 8-1, 8-2, ... und 8-n verstärkt,
deren Ausgänge werden Schreibelektroden 9~lj 9~2, ... und 9-n
aufgeschaltet, die ein Aufzeichnungskopf bilden, an dem ein
wärmeemfpindliches Papier zur Reproduktion und Aufzeichnung des erhaltenen Bildes vorbeibewegt wird.
Bezugnehmend auf Fig. 5a und 5b umfaßt die Zeitimpulsquelle
einen nicht dargestellten Taktimpttlsgeber für Taktimpulse K,
die von dem Zähler 15 rückwärts gezählt werden, um Zeitimpulse P1
abzugeben, die dem Referenzspannungsgenerator 7 aufgeschaltet
werden. Der Rückwärtszählausgang P^ wirdeiner D-Typ Flip-Plop-Schaltung
16 aufgeschaltet, die wechselseitig an Ausgängen Q und Q komplementäre Zeitimpulse P2 und P, abgibt, von denen der
Zeitimpuls P2 an den Schaltern 3 und 5 liegt. Die Impulse P?
und P, liegen außerdem an UND-Gattern 4l und 42, welche Schiebeimpulse
F. und P2 durchlassen, wenn an den Eingängen der
UND-Gatter außer den Zeitimpulsen P~ und P, Taktimpulse K anstehen.
Aus Fig. 5b folgt, daß die Speicher 1 und 2 vorgesehen sind, um aufeinanderfolgende Ein-Zeilensegmente von ankommenden Bildsignalen
alternativ zeitweise zu speichern, so daß ein Ein-Zeilenwegment, das in dem Speicher 1 bespeichert ist, weiterverarbeitet
werden kann, während das unmittelbar folgende Ein-Zeilenwegment in dem Speicher 2 gespeichert wird und umgekehrt.
Bezugnehmend auf Fig. Ib wird das erste Ein-Zeilensegment S^,
des Bildsignals S„ in den 1-sten, 2-ten, ... und η-ten Speicher-
elementen, des Speichers 1 gespeichert. Während das gespeicherte
Segment S^ weiterverarbeitet wird, wird das nächste Segment S„
in dem Speicher 2 in gleicher Weise gespeichert. Dann wird während der Weiterbehandlung des Segments Sp das nächste Segment
S, in dem Speicher 1 gespeichert. Dieselbe abwechselnde
Ein- und Ausschreiboperation wird wiederholt, um eine kontinuierliche Reproduktion des Signals zu erhalten.
In Fig. 2 sind auf der Ordinate Färbungswerte des wärmeempfindlichen
Papiers und auf der Abszisse die intergrierten Beträge der Energie aufgetragen, die durch den Aufzeichnungskopf auf
das Papier aufgegeben wird. Die Charakteristik der Kurve zeigt, daß sie einen unwesentlichen linearen Abschnitt aufweist, wo
die Schattierungs- bzw. Helligkeits(Färbungs-)Werte des reproduzierten
Bildes gesteuert werden können in Abhängigkeit von dem abgegebenen Energiebetrag, d.h. dem Amplitudensignal oder
der Zeitdauer der Einwirkung des Spannungssignals. Die Erfindung bezieht sich auf die Steuerung der Zeitdauer für die Helligkeitswertsteuerung,
während die Amplitude des Eingangssignals des Aufzeichnungskopfes konstant gehalten wird.
Gemäß Pig. 3 wird ein Bildelement mit einem Zwischenhelligkeit swert D1 während der Zeitdauer T. reproduziert, bei der
der Eingang des Aufzeichnungskopfes belegt bleibt. In gleicher Weise wird ein anderes Bildelement mit einem etwas größeren
Helligkeitswert D2 während der Zeitdauer T2 reproduziert, bei
der der Aufzeichnungskopf belegt bleibt. In entsprechender Weise wird der größte Helligkeitswert D während der Zeitspanne
T reproduziert.
Um zu erreichen, daß die Dauer der Steuerung des Einganges für den Aufzeichnungskopf abhängig ist von den Amplituden der gespeicherten
Signale jedes Bildelement.es, werden die Komparatorelemente 6-1, 6-2, und 6-n an ihren entsprechenden invertierten
Eingängen gemeinsam mit der Vergleichsreferenzspannung des Generators 7 belegt, die eine der Wellengestalt der Kurve
in Fig. 3 angenäherte Gestalt aufweist und in Abhängigkeit von dem Zeitimpuls P1 wiederholt vorhanden ist, d.h. einmal für jede
Zeilenabtastperiode.
Pig. 6a veranschaulicht, daß der Referenzspannungsgenerator 7 einen Sägezahnwellenoszillatorkreis 17 und einen Annäherungskreis 18 umfaßt. Der Zeitimpuls P1 liegt an einem Transistor TR1
um den Kondensator C1 zu entladen, der dann über den Widerstand
R1 rasch aufgeladen wird, wodurch ein Operationsverstärker 20
auf hoher Impedanz gehalten ist, um eine graduelle Zuwachsspannung V- vorzusehen. Der Transistor TR1 schaltet erneut in
Abhängigkeit von einem unmittelbar folgenden Impuls P1 und gibt
der Spannung V^ eine im wesentlichen Sägezahnform. Die Spannung V.
wird an den Näherungsschaltkreis 18 gelegt, der zwei Operationsverstärker
21 und 22 aufweist. An dem invertierten Eingang des Verstärkers 21 ist ein Widerstand R«Q gelegt, an dem die Spannung
V^ liegt. Der Widerstand R„o ist nebengeschlossen der
Serienschaltung aus dem Widerstand RR1, der DiodeD-, und dem
Widerstand R^1, während die in Serie geschalteten Diode D1 und
der Widerstand R.^ einer anderen •Serienschaltung aus dem Widerstand
Rgo' ^er Diode D2 und dem Widerstand RÄ2 nebengeschlossen
sind, wobei der Widerstand Rß2 und die Diode D2 über den Widerstand
Rq1, an einer negativ vorgespannten Spannungsquelle liegt.
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In ähnlicher Weise sind der Ausgang und der invertierte Eingang des Operationsverstärkers 21 miteinander verbunden und
zwar durch einen rückgekoppelten Kreis, der folgende Elemente umfaßt: Einen Widerstand R , eine Serienschaltung aus dem
C O
Widerstand R„2j der Diode D^ und dem Widerstand R01 im Nebenschluß
zum Widerstand RC0J eine Serienschaltung aus dem Widerstand
Rc1j der Diode D^ und dem Widerstand R02 im Nebenschluß
zu der Serienschaltung aus dem Widerstand R ~ und der Diode
D, und schließlich einem Widerstand R0^, in Verbindung mit
der positiv vorgespannten Spannungsquelle.
Beim Operationsverstärker 21 ist der nicht invertierte Eingang geerdet, dessen Eingangskreis aus einem Netzwerk aus den Widerständen
R.Q bis Rn2J rri und RR2 und Dioden D1 und D2 besteht
und dessen Rückkopplungskreis aus dem Netzwerk mit den Widerständen Rco bis Rc2j Rd1 und R02 und den Dioden D-, und D^
besteht. Angenommen, daß die Referenzcharakteristiken für die vorstehend wiedergegebenen Widerstände auch für die entsprechenden
Widerstandswerte stehen, genügen die Widerstandswerte den Forderungen
RBi<£RAj ; RDi«RCj
wobei i für 1, 2 oder 3 und j für 1 oder 2 steht.
wobei i für 1, 2 oder 3 und j für 1 oder 2 steht.
Die oben angegebenen Beziehungen zwischen den Widerstandswerten bewirken, wenn die Spannung V- angelegt ist, daß die Diode D1
zum Zeitpunkt t^, die Diode D2 zum Zeitpunkt t2, die Diode Ό-,
zum Zeitpunkt t? und die Diode 4 zum Zeitpunkt t^ schaltet. Die
AusgangsSpannung V am Ausgang des Operationsverstärkers 22,
der zur Umschaltung dient, west daher einen Zeitgradienten auf, der sich zu den Zeitpunkten t^, t~» t^ und th ändert, wie Pig.6b
verdeutlicht. Es wird hervorgehoben, daß die Spannung V eine gute Annäherung an die Charakteristik der Kurve in Fig.3 darstellt.
Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, macht es die vorliegende Erfindung möglich, den Fäsimileempfänger zu vereinfachen, der die
Reproduktion von abgestuften Helligkeitswerten erlaubt. Sogar wenn das ankommende Signal ein Zwei-Pegelsignal und nicht ein
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mehrpegeliges Analogsignal ist, wird das reproduzierte Bild von einer leichten Abstufung der Helligkeitswerte an den Bildkanten
bestimmt. Das macht die reproduzierten Bilder für die Zukunft noch komfortabler. Wie auch immer ist ein-Zwei-Pegelfaksimile
signal günstiger hinsichtlich einer unkorrekten Unterscheidung zwischen hohen und niedrigen Pegeln.
Wenn an den Bildkanten solche unrichtigen Unterscheidungen auftreten, sieht das reproduzierte Bild "verwackelt" aus, wodurch
das Bild undeutlich ist.
Zur Vermeidung dieses Problems kann das ankommende Bildsignal bezüglich eines Bildelementes zeitintegriert sein durch eine
Bildelementbasis, bevor eine Aufgabe auf die Analogspeicher 1 und 2 erfolgt ist. Fig. 4 zeigt eine Schaltung 40 mit einem
integrierten Kreis, der für solche Zwecke geeignet ist.
In Fig. 4 umfaßt, die Schaltung 40 den integrierten Kreis 4l und in Kaskade einen polarisierten Inverter 42. Der Kreis 41
ist ein gewöhnlicher Integrationskreis mit einem Operationsverstärker 10, einem Widerstand 11 und einem angeschlossenen
Kondensator 12, wobei die Bildsgnale an dem Eingang C anliegen.
Der Kondensator 12 ist im Nebenschluß zu einem Hoengeschwindigkeitsschaltelement,
der von Taktimpulsen K bei jeder Austaktperiode zwischen Ein-Zeilensegmenten der Bildsignale gesteuert
ist, abhängig. Das Aus- und Einschalten des Schalters erlaubt die Zeitintegration eines Signalpegels für jedes Bildelement.
Hierdurch ist die Unterscheidung zwischen dem hohen und dem niedrigen Signalpegeln der Zweipegel-Bildsignale klarer für jedes
Bildelement. Mit anderen Worten ist der Rauschabstand des Bildsignals wesentlich verbessert. Der polarisierte Ausgang des integrierten
Kreises 4l ist invertiert und dem Eingang a in Fig.
aufgeschaltet. Der integrierte Kreis 40 kann nicht nur verwendet werden, wenn das ankommende Bildsignal ein Zwei-Pegelsignal
ist sondern auch, wenn es ein gewöhnliches analoges Mehr-Pegelsignal
mit niedrigem Rauschabstand ist.
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- I'd -
Es ist zu bemerken, daß das Konzept der vorliegenden Erfindung auch auf andere Aufzeichnungsmediens wie ein elektrostatisches
oder elektrolytisches Aufze-ichnungspapier, anwendbar ist.
Es ist außerdem klar, daß die Polarität der Referenzspannung
invertiert werden kann3 wenn die Eingangsverbindung an dem
Spannungskomparatoren 6-I3 6-2, ... und 6-n umgeschaltet ist.
Weiterhin können die Anzahl der analogen Speichereinrichtungen größer als zwei sein, wobei dann die Schalter 3 und 5 entsprechend
modifiziert sind.
909883/
Leerseite
Claims (2)
- NIPPON ELECTRIC COMPANY, LTD. 31-I3 Shiba Gochome, Minato-ku Tokio, JAPANPatentansprüche:Μ..Ί Empfänger /Auf zeichner bzw. Vervielfältiger von Faksimilesignalen oder dergleichen, bestehend aus einer Folge von Ein-Zeilensegraenten, die durch eine Austastungsperiode getrennt werden, gekennzeichnet durch folgende Teile: wenigstens zwei analoge Speichereinrichtungen (1, 2) von denen jeder eine bestimmte Anzahl von Speicherelementen zur Speicherung der Ein-Zeilensegmente enthält, wobei die Speicherelemente die Bildelemente eines zu reproduzierenden Bildes in Abhängigkeit von dem Faksimilesignal genau festlegen bzw. abgrenzen;Vorrichtungen zur Verteilung des Faksimilesignals an die Speichereinrichtungen alternierend auf ein Segment durch eine Segmentbasis und in einer bestimmten Ordnung; Vorrichtungen angeschlossen an die Speicherelemente jeder Speichereinrichtung zum Auslesen des Inhalts der Speichereinrichtungen, während das Signalelement dort nicht zugeleitet wird;Vorrichtungen zur Erzeugung eines Referenzsignals in zeitlicher Beziehung mit den Segmenten und der Austastperiode, wobei das Referenzsignal im wesentlichen eine Wellenform aufweist, die den Aufzeichnungscharakteristiken eines Aufzeichnungsmediums entspricht, auf dem das Signal reproduziert werdensoll; 909883/0801Vorrichtungen zur Steuerung der Operations zeit der Speichereinrichtungen , im Zusammenhang mit Verteilereinrichtungen, Ableseeinrichtungen und Referenzsignalgeneratoreinrichtungen;Vorrichtungen zum Vergleich des Ausganges der Ableseeinrichtungen mit den Referenzsignalen, um für jedes der Bildelemente ein Impulsausgang vorzusehen, dessen Breite dem Signalpegel des Ausganges der Ableseeinrichtungen in Beziehung zu dem Referenzsignal entspricht; Vorrichtungen zum Verstärken der Impulsausgänge; Vorrichtungen, die auf den Ausgang der Verstärkervorrichtungen ansprechen, um eine sichtbare Aufzeichnung auf dem Aufzeichnungsmedium zu bewerkstelligen undVorrichtungen zum Transport des Aufzeichnungsmediums entsprechend dem Ausgang der Verstärkereinrichtungen auf das Aufzeichnungsmedium .
- 2. Empfänger/Aufzeichner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen an eine Stufe vor den analogen Speichereinrichtungen gekuppelt sind zur Zeitintegrierung des Bildsignals auf ein Bildelement durch ein Basisbildelement.Beschreibung909883/080 1
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