DE3507113A1

DE3507113A1 - Lesegeraet

Info

Publication number: DE3507113A1
Application number: DE19853507113
Authority: DE
Inventors: Masamichi Yokohama Kanagawa Tateoka
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-02-28
Filing date: 1985-02-28
Publication date: 1985-09-05
Also published as: GB2157527B; US4661858A; GB8505061D0; DE3507113C2; GB2157527A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Original-Lese- odor Abtastgerät. , bei den eine Festkörper-Bildaufnahnevorrichtung zur Anwendung kommt, und insbesondere auf ein Lesegerät, das für ein Abbildungsgerät derjenigen Art geeignet ist, womit Bilder durch eine Anhäufung von Bildpunkten wiedergegeben werden, wie beispielsweise ein Laserstrahl- oder ein Leuchtdiodendrucker.

In einem Original-Lesegerät wird die Abbildung eines Originals an einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, wie einem Ladimgsverschiebeelement (CCD), an dem photoelektrische !Vand-

lerelemente in großer Anzahl dicht angeordnet sind, gebildet, und diese Abbildung wird an der Vorrichtung elektrisch abgetastet sowie in ein zeitserielles elektrisches Signal umgewandelt. Wenn die Abbildung unter Verwendung dieses Signals wiedergegeben werden soll, so wird häufig das sog. Dither-Systom angewendet, um eine Abstufung oder Farbtönung hervorzubringen.

Verschiedene Originale umfassen nun sog. Punktnetzoriginale. Durch die Schwebungsdauer der Netzpunkte eines solchen Punktnetzoriginals mit den Bildelementen (photoelektrischen Wandlerelementen) der Festörper-Bildaufnahmevorrichtung oder - in einer systematischen Dither-Methode - durch die Periode des minimalen Bildelements, in der eine Mehrzal von Bildelementen, wie 4x4- oder 8x8- Bildelemente, in einem

Block gestaltet werden, wird eine reguläre oder regelmäßige Ungleichmäßigkeit hervorgerufen. Das heißt, durch die Interferenz zwischen der räumlichen Netzpunktfrequenz von der bereits zu Punktnetzen geformten Abbildung und die räumliche Abtastzeilenfrequenz des minimalen, durch die Bildelemente von der Bildaufnahmevorrichtung zusammengestellten Bildelements wird ein Moire" erzeugt. Die Moire"frequenz (die Frequenz mit der das Moir£ hervorgerufen wird) und die Moi^amplitude (die Breite des Moires) hängen von mehreren Parametern ab, von denen die Größe der Punktnetze, der Winkel des Schirms, die Größe des minimalen Bildelements und die Ditherart die bedeutungsvollsten sind. Das in

der wiedergegebenen Abbildung erscheinende Moire hat sich als großes Hindernis erwiesen und verschlechtert die Qualität der Abbildung, weshalb bereits zahlreiche Vorschläge gemacht wurden, um ein Moire während der Wiedergabe von Abbildungen zu verhindern. So ist beispielsweise bereits ein Verfahren zur Oberführung eines Abtastschwellenwerts in ein Rauschen (regellose Störungen) bekannt, und bei diesem Verfahren wird ein Rausch- oder Störsignal einem Schwellenwert-Bezugssignal zugefügt, und somit wird auch in diesem Fall die Abbildung wieder unstabil wie darüber hinaus die Qualität der Abbildung verschlechtert wird.

Die Originale umfassen aber auch solche mit harmonischen Tönungen, wie Photographien, oder Punktnetzoriginale und Originale ohne eine harmonische Tönung, wie Zeichen od. dgl., und beide Arten von Originalen müssen gut und richtig gelesen werden.

Es ist insofern die Aufgabe der Erfindung, ein Original-Lesegerät von einfachem Aufbau zu schaffen, das ein erzeugtes Moire¹, selbst wenn ein Punktnetzoriginal gelesen und dessen Abbildung wiedergegeben wird, herabsetzen kann, d.h. die Erscheinung oder das Auftreten eines Moires in einem solchen Ausmaß vermindern kann, daß es praktisch kein Problem bietet oder darstellt.

Ein Ziel der Erfindung liegt ferner darin, ein Lesegerät zu

— O —

schaffen, das ein Original mit einem ausreichenden Auflösungsvermögen in Hbereinstimmung mit der Art des Orignals liest und Störungen, wie z.B. ein Moire", herabsetzt.

Bei dem Lesegerät gemäß der Erfindung wird im Strahlengang eines optischen Systems zur Ausbildung der Abbildung eines Originals an einer Bildaufnahmevorrichtung ein optisches Tiefpaß- oder Sperrfilter angeordnet, so daß die Erzeugung eines Moires verhindert wird. Dieses Tiefpaßfilter teilt den einfallenden Lichtstrahl in zwei oder mehr Lichtstrahlen auf, und durch eine derartige Anordnung dieses Tiefpaßfilters wird eine Mehrzahl von Abbildungen des Originals auf dem ßildaufnahmeelement gebildet, wobei diese geringfügig voneinander abgelenkt werden.

Ferner werden bei dem Lesegerät gemäß der Erfindung, wenn ein Original, das ein Moire nicht erzeugt, gelesen werden soll, das Tiefpaßfilter aus dem Strahlengang des optischen Abbildungssystems herausgezogen und eine Korrektureinrichtung für die optische Weglänge vorgesehen, um die Längenänderung in der Weglänge zwischen dem Original und der Bildaufnahmevorrichtung, die durch das Entfernen des Tiefpaßfilters hervorgerufen wurde, zu berichtigen und die Oberfläche des Originals sowie die Bildaufnahmevorrichtung in bezug auf das optische Abbildungssystem in eine optisch konjugierte Beziehung zu bringen. Als eine solche Korrektureinrichtung der optischen Weglänge kann ein optisches Bauteil, z.B. ein Umlenkspiegel, das bzw. der zwischen dem Original und der

ORIGINAL

. ₉ . 3 5 G 7113

Bildaufnahmevorrichtung angeordnet ist, bewegt werden, oder es kann ein transparentes Bauteil mit einer zum Tiefpaßfilter äquivalenten optischen Weglänge in den Strahlengang eingesetzt werden, wenn das Tiefpaß- oder Sperrfilter aus diesem Strahlengang genommen wird.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform eines Lesegeräts gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Beispiel einer Dither-Matrix;

Fig. 3,4 und 5 weitere Ausführungsformen von Lesegeräten gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine Ausführungsform für ein Bildaufzeichnungsgerät mit einem gemäß der Erfindung ausgebildeten Lesegerät.

Wenn, wie in Fig. 1 gezeigt ist, ein Original 1 auf einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 5, wie einem Ladungsverschiebeelement (CCD), mittels eines Objektivs (einer Linse) 2 abgebildet werden soll und eine Doppelbrechungsplatte 3, z.B. ein Bergkristall, in den Bild-Lichtstrahl des Objektivs 2 eingesetzt ist, so wird die Originalabbildung 4 B von einem anormalen Licht Lg um Δ χ in der Hauptabtastrichtung a der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 5 mit Bezug zur Originalabbildung 4 A von einem normalen Licht L« abgelenkt. Die optische Achse Q der Doppelbrechungsplatte 3 ist parallel

ORIGINAL INSPECTED

zur Abbildungsebene, auf der sich die Vorrichtung 5 befindet, und mit einer Neigung zur Hauptabtastrichtung a angeordnet.

V/ie gesagt wurde, werden zwei Abbildungen eines Originals unter Ablenkung voneinander um Δ χ gebildet, weshalb dieses eine Doppelbrechungsplatte umfassende Filter als ein optisches Tiefpaßfilter wirkt. In jedem Fall wird durch diese Verwendung des optischen Tiefpaßfilters die hohe räumliche Frequenzkomponente in einem Punktnetzoriginal ausgesondert, womit die Entwicklung von falschen Signalen vermindert wird, so daß es möglich wird, die Erzeugung eines Moires in einer wiedergegebenen Abbildung herabzusetzen.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird das Punktnetzoriginal gelesen und die Signale werden zur Wiedergabe der Abbildung nach der Dither-Methode verarbeitet. Durch Einstellen der Bildtrenncharakteristik und der Lage des optischen Tiefpaßfilters, so daß der Betrag der Ablenkung Ax zwischen den beiden Abbildungen ein Wert ist, der kleiner ist als das minimale, von einer Dither-Matrix dargestellte Bildelement, wird die Verschlechterung des Auflösungsvermögens in der wiedergegebenen Abbildung klein gemacht und das Moire wird in einem solchen Ausmaß vermindert, daß es sich in der Praxis nicht als Hindernis erweist. Hierauf wird im folgenden nä-her eingegangen.

Die Fig. 2 zeigt ein Beispiel der Dither-Matrix in der wie-

dergegebenen Abbildung. Die Matrix besteht aus vier Spalten und vier Zeilen, d.h. aus 4x4 Rildelementen, und die Nummer eines jeden Bildelements gibt dessen Schwellenwert an. Durch diese Aufteilung des das Signal von jeden photoelektrischen Wandlerelement der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung auswählenden Schwellenwerts in 16 Teile wird dio Hither-Matrix von Fig. 2 ein minimales Bildelement und kann 16 Tönungen erlangen. Wenn beispielsweise ein Bildsignal einen Schwellenwert von 8 oder darunter hat, so werden die Bilder der Nr. 1 - 8 von Fig. 2 aufgezeichnet. Ein derartiges Dither-System ist allgemein bekannt. Wenn beispielsweise der Bildleseabstand von der Festkörper-Bildaufnahraevorrichtung 16 Pel (Bildelemente/mm) beträgt und ein 4 χ 4-Dither-Vorgang, wie oben beschrieben wurde, ausgeführt werden soll, und wenn die Abstandsbreite Δχ der Abbildungen an der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung durch das optische Tiefpaßfilter zwei Bildelementen entspricht, so sind vier Linien /mm die erste Ficquenz, an der die Auflösung zum Verschwinden kommt; wenn jedoch die Abstandsbreite darüber hinaus erhöht wird, so wird die erste Frequenz, bei der die Auflösung zum Verschwinden kommt, niedrig und die wiedergegebene Abbildung wird vom Standpunkt des Auflösungsvermögens unbrauchbar. Ferner wird, wenn die Abstandsbreite Δχ einem Bildelement entsprechend gemacht wird, ein Punkt auftreten, an dem die Auflösung für acht Linien/mm dann Null sein wird; wenn jedoch die Abstandsbr'.;ite darunter liegt, so werden das von der Dither-Matrix hervorgerufene Moire und die Periode der Netzpunkte des Originals auf der wiedergegebenen Abbildung deutlich, womit die

ORIGINAL INSPECTED

Abbildung unbrauchbar wird. Demzufolge wird eine Abstandsbroite Δ χ in der Größenordnung von 1/4 - 2/4 der Größe der Pither-Matrix als angemessen und geeignet angesehen.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Lesegeräts gemäß der Erfindung, bei dem der Aufbau teilweise entsprechend der Art des Originals geändert wird.

Hin auf einer Original-Tragplatte aus Glas gelagertes Original 21 wird von einer Lampe 22 beleuchtet, und das davon zurückgeworfene Licht wird durch Spiegel 23, 24 sowie 25 reflektiert und durch ein Objektiv 26 auf einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung (einem CCD) 27 abgebildet.

Oberblendungs- oder Umschalteinrichtungen, die nicht gezeigt sind, sind zwischen dem Objektiv 26 und dem CCD 27 vorgesehen, und in Hbereinstimmung wit der Art des Orignals werden eine Doppelbrechungsplatte 28 und eine ebene Glasplatte 29 umgeschaltet.

Die Spiegel 23, 24 und 25 werden in Richtung des Pfeils 3o be\\^regt, um eine Nebenabtastung des Originals zu bewirken, wahrend die ilauptabtastung durch das CCD 27 erfolgt.

Das Verhältnis in den Bewegungsstrecken des Spiegels 23 zu den Spiegeln 24 sowie 25 während der Nebenabtastung ist 2:1.

BAD ORIGINAL

1 ο

Die Fig. 4 zeigt den Strahlengang, wenn ein harmonische Farbtönungen aufweisendes Original gelesen wird. In Fall eines Punktnetzoriginals 21 wird die Doppelbrechungsplatte 23 zwischen das Objektiv 26 und das CCD 27 eingesetzt.

In Fig. 4 tritt der Lichtstrahl von einer Punktnetzabbildung in die Hoppelbrechungsplatte 28 ein, so daß er in einen ordinären Lichtstrahl Lq und einen extraordinären Lichtstrahl Lß geteilt wird. Durch den ordinären Lichtstrahl Lq sowie den extraordinären Lichtstrahl L^ werden auf dem CCD 27 eine Abbildung 32 A bzw. eine Abbildung 32 B nit einer Ablenkung Δχ zwischen diesen gebildet. Demzufolge werden diejenigen Teile der Abbildungen 32 A und 32 B, die einander überdekken, von dem CCD 27 gelesen (abgetastet), und somit wird die Hochfrequenzkomponente ausgeblendet und die Erzeugung eines Moires vermindert.

Die Fig. 5 zeigt den Strahlengang, wenn ein Original, das keine harmonische Tönung hat, z.B. Schriftzeichen od. dgl., gelesen wird.

Wenn ein Schriftzeichenoriginal in binärer oder trinärer Forn¹ gelesen werden soll, dann wird die Doppelbrechungsplatte 28entfernt, weil das Auflösungsvermögen vermindert wird, wenn sie eingesetzt bleibt. Durch das Entfernen der Doppelbrechungsplatte 28 wird nun jedoch die Länge des Strahlenganges zwischen dem Objektiv 26 und dem CCD 27 verändert und die

BAD ORIGINAL

an der Oberfläche des CCD 27 erzeugte Abbildung wird unscharf oder verschleiert. Um das zu verhindern, wird die ebene Glasplatte 29, die eine optische Weglänge hat, die optisch derjenigen der Doppelbrechungsplatte 28 gleichwertig ist, eingesetzt.

rnär Fig. 5 tritt der Lichtstrahl von einer Zeichenabbildung 13 durch die ebene Glasplatte 29, wodurch der Strahlengang einreguliert wird, und eine Abbildung 34 von hohen Auflösungsvermögen wird an der Oberfläche des CCD 27 erzeugt.

Ein Beispiel|für ein Bildaufzeichnungsgerät mit einem Original-Lesegerät gemäß der Erfindung ist in Fig. 6 gezeigt, wobei ein Original (ein Punktnetzoriginal) 41, eine Lampe zur Beleuchtung des Originals und Spiegel 47, 48 sowie 49, die den in Fig. .3 gezeigten Abtastspiegeln gleich sind, vorhanden sind. Die Spiegel 47, 48, 49 können in Richtung des Pfeils b bewegt werden, wobei sie jeweils die Positionen 47', 48' bzw. 49' erreichen und das Original in der zur Richtung a rechtwinkligen Nebenabtastrichtung b abtasten. Alternativ kann das Original bewegt werden, um eine Nebenabtastung auszuführen. Din Abbildungsobjektiv 42 dient dazu,eine Abbildung des Originals an einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung zu erzeugen. Zwischen den Objektiv 42 und der Bildaufnahmevorrichtung 45 ist als optisches Tiefpaßfilter eine Doppelbreclumgsplatte 43 aus Bergkristall eingesetzt. Die Wirkungsrichtung (Trennungsrichtung der Originalabbildung) der Dop-

BAD GFUGINAL

ic - 35G7113

pelbrechungsplatte 43 ist die zur Zeichnungsebene von Pig. senkrechte Richtung. Die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 45 tastet die Originalabbildung in der Hauptabtastrichtung ab und wandelt sie photoelektrisch um. Das Signal von der Vorrichtung 45 \\rird einem üblichen Dither-Verarbeitungskreis 5o zugeführt und in ein Reproduktionsbildsignal durch das Dither-System ungesetzt. Dieses Reproduktionsbildsignal wird zu einem Laser-Treiberkreis 51 übertragen, der einen Halbleiterlaser 52 im Ansprechen auf dieses Signal flimmernd betreibt. Somit sendet der Laser 52 einen dem Bildsignal entsprechenden modulierten Laserstrahl aus, der durch ein drehbares Ablenkungselement 53, z.B. einen Polygonspiegel, in der Hauptabtastrichtung überstreichend geführt wird und durch eine Linse 54 ein in der angegebenen Pfeilrichtung (die Nebenabtastrichtung) gedrehtes lichtelektrisch empfindliches Medium 55 bestrahlt. Somit wird auf diesem Medium 55 die Abbildung durch eine Anhäufung von Punkten wiedergegeben, und die erhaltene Abbildung ist voll oder reich in ihrer Harmonie, weil das Dither-System zur Anwendung kommt. Als elektrophotographischer Prozeß zur Ausbildung einer Abbildung auf dem lichtempfindlichen Medium 55 und zu dessen Übertragung kann ein üblicher Prozeß herangezogen werden. Bine Reihe aus Leuchtdioden oder aus Flüssigkristallzellen kann anstelle des Lasers zur Anwendung gelangen, wie auch irgendein anderes Bildwiedergabesystem, z.B. ein solches, das einen Vielfachschreibstift (Multistylus) verwendet, zum Einsatz kommen kann.

BAD ORIGINAL

" - 16 - 35C-113

Obwohl bei der beschriebenen Ausführungsform als Beispiel für das optische Tiefpaßfilter zur Erlangung einer multiplexen Abbildung Bergkristall (Kristallglas) genannt worden ist, ist auch eine Substanz, wie Flüssigkristall, wenn sie die Doppelbrechungseigenschaft hat, verwendbar. Ferner kann als das Tiefpaßfilter zur Erzeugung von Multiplexabbildungen an der Bildaufnahmevorrichtung ein Bauteil, wie ein Gitter oder ein Linsenraster, zur Anwendung kommen.

— Leerseite -

Claims

Patentansprüche

1. Gerät zum Lesen der Abbildung eines Originals, gekennzeichnet

- durch eine die Abbildung des Originals (1 , 21, 41) erzeugende Abbildungseinrichtung (2, 26, 42),

- durch eine Bildaufnahmevorrichtung (5, 27, 45), die an einer Stelle, an der die Abbildung durch die Abbildungseinrichtung gebildet wird, angeordnet ist und die Abbildung des Originals photoelektrisch in ein elektrisches Signal umwandelt, und

- durch eine zwischen dem Original sowie der Bildaufnaimevorrichtung angeordnete Einrichtung (3, 28, 43), die den Lichtstrahl vom Original aufteilt und mehrere Abbildungen (4A, 4 B, 32 A, 32 B) des Originals an der Bildaufnahmevorrichtung erzeugt. _t

2, Herat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Hinrichtung (3, 28, 43) aus einer Substanz mit ^opnol'irec'iungseigenschaften besteht, die unterschiedliche ^T$rcchungskoeffizienten für einen Lichtstrahl, der -luoinandcr rechtwinklige Polarisationsebenen hat, auf-UOist %

.). Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz mit Doppelbrechungseigenschaft Bergkristall ist.

•1. ferrit nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dnß die Abbildungsabstandsbreite (Δ χ) von der optischen Hinrichtung (3, 28, 43) ein Viertel bis die Halfte der Größe einer Dither-Matrix ist.

S. Gerät zum Lesen der Abbildung eines Originals, gekennzeichnet

- durch eine die Oberfläche eines Originals (21, 41) abtastende Abtasteinrichtung (23, 24, 25, 47, 48, 49),

- durch ein optisches Abbildungssystem ( 26, 42), das den Lichtstrahl von der Abtasteinrichtung abbildet,

- durch einen eindimensionalen Zeilensensor (27, 45), der an einer Stelle, an der die Abbildung des Originals von dem optischen Abbildungssystem gebildet wird, angeordnet ist und auf den die Abbildung der Oberfläche des Originals durch die Abtasteinrichtung sowie das optische Abbildungssystem projiziert wird, und

BAD

- durch ein zwischen dem Original (21, 41) sowie dem Zeilensensor (27,45) angeordnetes optisches Tiefpaßfilter (28, 43), das den Lichtstrahl vom Original in mehrere, in Längsrichtung des Zeilensensors verschobene Lichtstrahlen (Lq, Lp,) aufteilt, um an dem Zeilensensor mehrere, in Längsrichtung des Zeilensensors geringfügig verschobene Abbildungen (32 A, 32 R) des Originals zu erzeugen.

6, Gerät zum Lesen der Abbildung eines Originals, gekennzeichnet

- durch eine die Abbildung des Originals (21) erzeugende Abbildungseinrichtung (26),

- durch eine Bildaufnahmevorrichtung (27), die an einer Stelle, an der die Abbildung durch die Abbildungseinrichtung gebildet wird, angeordnet ist und die Abbildung des Originals in ein elektrisches Signal umwandelt,

- durch eine zwischen dem Original sowie der RiIdeaufnahmevorrichtung entfernbar angeordnete Einrichtung (28), die den Lichtstrahl vom Original aufteilt und mehrere Abbildungen des Originals an der Bildeaufnahmevorrichtung erzeugt, und

- durch eine zwischen dem Original sowie der Bild aufnahmevorrichtung angeordnete Korrektureinrichtung (29) für die optische Weglänge, die das Original und die BiEdaufnahmevorrichtung bei Entfernen der Trenneinrichtung (28) aus dem Strahlengang zwischen dem Original

ORIGINAL INSPECTED

sowie der Bildaufnahmevorrichtung in optisch konjugierter Beziehung hält.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die optische Weglänge korrigierende Hinrichtung (29) ein transparentes, im Strahlengang zwischen dem Original (21) und der Bildaufnahmevorrichtung (27) entfernbar angeordnetes Bauteil ist, das eine zur optischen Weglänge der Trenneinrichtung (28) gleiche optische Weglänge hat.

ORIGINAL INSPECTED