DE3507113C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Lesen und Wiedergeben der Abbildung eines Originals.

Ein bekanntes Gerät dieser Art umfaßt eine Abtasteinrich­ tung, die die Oberfläche des Originals abtastet, ein op­ tisches Abbildungssystem, das ein von der Abtasteinrich­ tung ausgehendes Strahlenbündel abbildet, einen eindimen­ sionalen Zeilensensor, der in der Bildebene des optischen Abbildungssystems angeordnet ist, sowie eine Wiedergabe­ einrichtung, bei der eine Farbabstufung durch ein Dither-Ver­ fahren unter Verwendung einer periodischen Dither-Ma­ trix erzeugt wird. Die Wiedergabeeinrichtung kann bei­ spielsweise als Laserstrahl- oder Leuchtdiodendrucker ausgebildet sein.

Ein solches Gerät ermöglicht es, die Bilder von Origina­ len mit harmonischen Tonwerten mit ausreichender Grada­ tion, d. h. mit einer größeren Anzahl von Grau- bzw. Zwi­ schenwerten, wiederzugeben. Solche Originale mit harmoni­ schen Tönungen werden durch Photographien oder auch durch bereits gerasterte Originale gebildet. Gemäß dem Dither-Ver­ fahren ist einem Wandlerelement des Zeilensensors in der Wiedergabeeinrichtung eine Dither-Matrix zugeordnet, die ihrerseits eine vorgegebene Anzahl von Elementen, beispielsweise 4·4 Elemente oder 8·8 Elemente, auf­ weist. Je nach der Höhe des vom zugeordneten Wandlerele­ ment gelieferten Signals werden mehr oder weniger Elemente der Dither-Matrix aufgezeichnet und dadurch sichtbar gemacht, so daß die wiedergegebene Abbildung die gewünschte Farbabstufung aufweist. Es ist festgestellt worden, daß es insbesondere bei der Wiedergabe von Rasteroriginalen zu einem Moir´ kommen kann, das durch die Interferenz zwischen der Ortsfrequenz des Rasters und der Ortsfrequenz der Dither-Matrix verursacht ist. Es versteht sich, daß ein solches Moir´ die Qualität der wiedergegebenen Abbildung verschlechtert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte Gerät dahingehend weiterzubilden, daß in der wiedergegebenen Abbildung das Moir´ weitgehend unter­ drückt ist, wobei zugleich eine gute Auflösung vorhanden sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Gerät gemäß Patentanspruch 1 gelöst, bei dem zusätzlich zwischen dem Original und dem Zeilensensor eine optische Einrichtung angeordnet ist, die das einfallende Strahlenbündel in mehrere, in Längsrichtung des Zeilensensors um eine Ab­ bildungsabstandsbreite versetzte Strahlenbündel aufteilt, wobei die Abbildungsabstandsbreite 1/4 bis 1/2 der Größe der Dither-Matrix beträgt. Die genannte optische Einrich­ tung führt zur Überlagerung von zwei Abbildungen des Ori­ ginals auf dem eindimensionalen Zeilensensor und hat auf diese Weise die Wirkung eines Tiefpaßfilters, das der Entstehung von Moir´ in der wiedergegebenen Abbildung vorbeugt. Durch die vorgeschriebene, in Bezug zur Größe der Dither-Matrix gesetzte Abbildungsabstandsbreite ist für hinreichend gute Auflösung im wiedergegebenen Bild gesorgt.

Durch die zum Stand der Technik gemäß 3 Abs. 2 PatG gehörende Veröffentlichung DE 33 15 585 A1 ist ein Video- Aufnahme- bzw. -Wiedergabegerät bekannt, das eine Abtasteinrichtung, die die Oberfläche eines Originals abtastet, ein optisches Abbildungssystem, das ein von der Abtasteinrichtung ausgehendes Strahlenbündel abbildet, einen eindimensionalen Zeilensensor, der in der Bildebene des optischen Abbildungssystems angeordnet ist, sowie eine optische Einrichtung in Form einer doppelbrechenden Platte aufweist, die zwischen dem Original und dem Zeilensensor angeordnet ist und das einfallende Strahlenbündel in mehrere, in Längsrichtung des Zeilen­ sensors um eine Abbildungsabstandsbreite versetzte Strah­ lenbündel aufteilt. Bei diesem bekannten Gerät soll durch die doppelbrechende Platte dem Moir´ durch die Überla­ gerung der einzelnen Farben vorgebeugt werden. Die Abbil­ dungsabstandsbreite ist angepaßt an die Ortsfrequenz des Zeilensensors und erzeugt um ein ganzzahliges Vielfaches der Breite der Wandlerelemente gegeneinander versetzte Abbildungen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei der Ausbildung gemäß Patentanspruch 4 ist vorgesehen, daß das Gerät zusätzlich zu der optischen Einrichtung, die für eine Versetzung der Strahlenbündel sorgt, eine gegen die optische Einrichtung austauschbare Korrektur­ einrichtung aufweist, die dann zum Einsatz kommt, wenn das Original nur zwei Tonwerte hat und keine Moir´bildung bei der Wiedergabe auftritt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch und ausschnittsweise den Leseabschnitt eines Gerätes zum Lesen und Wiedergeben der Abbildung eines Originals gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 ein Beispiel für eine Dither-Matrix;

Fig. 3, 4 und 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Leseabschnitts; und

Fig. 6 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Gerätes zum Lesen und Wiedergeben der Abbildung eines Originals.

Wenn, wie in Fig. 1 gezeigt ist, ein Original 1 auf einem Zeilensensor 5, wie beispielsweise einem Ladungsverschie­ beelement (CCD), mittels eines optischen Abbildungssy­ stems in Form eines Objektivs 2 abgebildet wird und eine doppelbrechende optische Einrichtung, beispielsweise eine Doppelbrechungsplatte 3 aus Bergkristall, im Strahlengang angeordnet ist, so wird eine Originalabbildung 4B durch ein außerordentliches Strahlenbündel L_E um eine Abbil­ dungsabstandsbreite Δ x in der Hauptabtasteinrichtung a des Zeilensensors 5 relativ zu einer Originalabbildung 4A durch ein ordentliches Strahlenbündel L_O versetzt abge­ bildet. Die optische Achse Q der Doppelbrechungsplatte 3 ist parallel zur Bildebene, in der sich der Zeilensensor 5 befindet, und mit einer Neigung zur Hauptabtastrichtung a angeordnet.

Wie bereits gesagt wurde, werden zwei um Δ x gegeneinander versetzte Abbildungen eines Originals gebildet, weshalb die Doppelbrechungsplatte als ein optisches Tiefpaßfilter wirkt, durch das die hohe Ortsfrequenz eines Rasterorigi­ nals ausgesondert wird. Dadurch wird der Entstehung stö­ render Signale vorgebeugt, so daß es möglich wird die Erzeugung eines Moir´s bei der Wiedergabe der Abbildung herabzusetzen.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird das Rasteroriginal gelesen, und die Signale werden zur Wie­ dergabe der Abbildung nach einem Dither-Verfahren verar­ beitet, um bei der Wiedergabe eine Farbabstufung zu be­ wirken. Durch Einstellen des optischen Tiefpaßfilters in der Weise, daß die Abbildungsabstandsbreite Δ x zwischen den beiden Abbildungen kleiner ist als die Größe der Dither-Matrix, d. h. als das durch eine Dither-Matrix dar­ gestellte Bildelement, wird die Verschlechterung des Auf­ lösungsvermögens in der wiedergegebenen Abbildung klein gemacht und zugleich das Moir´ in einem solchen Ausmaß vermindert, daß es sich in der Praxis nicht als Hindernis erweist. Hierauf wird im folgenden näher eingegangen.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel der Dither-Matrix in der mit­ tels einer noch zu erläuternden Wiedergabeeinrichtung wiedergegebenen Abbildung. Die Dither-Matrix besteht aus vier Spalten und vier Zeilen, d. h. aus 4·4 Elementen, und die Nummer eines jeden Elementes gibt dessen Schwel­ lenwert an. Durch diese Aufteilung des Signals von jedem Photoelektrischen Wandlerelement des Zeilensensors mit Hilfe von 16 Schwellenwerten wird die Dither-Matrix von Fig. 2 ein Bildelement, das 16 verschiedene Tonwerte er­ langen kann. Wenn beispielsweise ein Bildsignal einen Schwellenwert von 8 hat, so werden die Elemente mit den Nummern 1 bis 8 von Fig. 2 aufgezeichnet. Ein derartiges Dither-Verfahren ist allgemein bekannt.

Wenn beispielsweise der Zeilensensor 16 pel (Wandlerele­ ment je mm) aufweist und ein 4·4-Dither-Verfahren, wie oben beschrieben wurde, ausgeführt werden soll, und wenn die Abbildungsabstandsbreite Δ x der Abbildungen auf dem Zeilensensor aufgrund des optischen Tiefpaßfilters zwei Bildelementen entspricht, so sind vier Linien/mm die erste Frequenz, bei der die Auflösung zum Verschwinden kommt. Wenn die Abbildungsabstandsbreite darüberhinaus erhöht wird, so wird die erste Frequenz, bei der die Auf­ lösung zum Verschwinden kommt, noch niedriger und die wiedergegebene Abbildung wird unter dem Gesichtspunkt der Auflösung unbrauchbar. Wenn die Abbildungsabstandsbrei­ te Δ x einem Bildelement entsprechend gewählt wird, wird die Auflösung für acht Linien/mm zu Null. Wenn die Abbildungsabstandsbreite zu klein wird, so wird das von der Dither-Matrix und der Periode der Rasterpunkte des Originals auf der wiedergegebenen Abbildung hervorgerufe­ ne Moir´ deutlich, womit die wiedergegebene Abbildung unbrauchbar wird. Demzufolge wird eine Abbildungsab­ standsbreite Δ x im Bereich von 1/4 bis 2/4 der Größe der Dither-Matrix als angemessen und geeignet angesehen.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Leseab­ schnitts, bei dem entsprechend der Art des Originals eine Umschaltung erfolgt.

Ein 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 so­ wie 25 reflektiert und mittels eines optischen Abbil­ dungssystems in Form eines Objektivs 26 auf einem Zeilensensor 27 abgebildet. Eine Umschalteinrichtung, die nicht gezeigt ist, ist zwischen dem Objektiv 26 und dem Zeilen­ sensor 27 vorgesehen, und entsprechend der Art des Origi­ nals wird zwischen einer doppelbrechenden Einrichtung, beispielsweise einer Doppelbrechungsplatte 28, und einer ebenen Glasplatte 29 umgeschaltet.

Die Spiegel 23, 24 und 25 werden in Richtung des Pfeils 30 bewegt, um eine Nebenabtastung des Originals zu bewir­ ken, während die Hauptabtastung durch den Zeilensenor 27 erfolgt.

Das Verhältnis der Bewegungsstrecke des Spiegels 23 zu der Bewegungsstrecke der Spiegel 24 sowie 25 während der Nebenabtastung ist 2:1. Fig. 4 zeigt den Strahlengang, wenn ein harmonische Tonwerte aufweisendes Original, bei­ spielsweise ein Rasteroriginal 31, gelesen wird. Dabei ist die Doppelbrechungsplatte 28 zwischen das Objektiv 26 und dem Zeilensensor 27 eingesetzt.

In Fig. 4 tritt das Strahlenbündel von dem Rasteroriginal 31 in die Doppelbrechungsplatte 28 ein, so daß es in ein ordentliches Lichtbündel L_O und ein außerordentliches Lichtbündel L_E geteilt wird. Durch das ordentliche Licht­ bündel L_O sowie das außerordentliche Lichtbündel L_E wer­ den auf dem Zeilensenor 27 eine Abbildung 32A und eine Abbildung 32B mit einer Abbildungsabstandsbreite Δ x zwi­ schen diesen gebildet. Demzufolge wird vom Zeilensensor 27 eine Überlagerung der beiden Abbildungen 32A und 32B gelesen, und somit wird die hohe Ortsfrequenzkomponente ausgeblendet und der Erzeugung eines Moir´s vorgebeugt.

Fig. 5 zeigt den Strahlengang, wenn ein Original 33, das keine harmonischen Tonwerte hat, beispielsweise Schrift­ zeichen oder dergleichen, gelesen wird.

Wenn ein Schriftzeichenoriginal mit zwei Tonwerten gele­ sen und wiedergegeben werden soll, dann wird die Doppel­ brechungsplatte 28 entfernt, weil das Auflösungsvermögen vermindert wird, wenn sie eingesetzt bleibt. Durch das Entfernen der Doppelbrechungsplatte 28 wird nun jedoch die Länge des optischen Weges zwischen dem Objektiv 26 und dem Zeilensensor 27 verändert, und die auf dem Zei­ lensensor 27 erzeugte Abbildung wird unscharf. Um das zu verhindern, wird als Korrektureinrichtung eine ebene Glasplatte 29 eingesetzt, die eine optische Weglänge hat, die gleich der der Doppelbrechungsplatte 28 ist.

Gemäß Fig. 5 tritt das Strahlenbündel von dem Original 33 durch die ebene Glasplatte 29, wodurch die optische Weglänge korrigiert wird, und eine Abbildung mit hoher Auflösung wird auf der Oberfläche des Zeilensensors 27 erzeugt.

Ein Beispiel für ein Gerät zum Lesen und Wiedergeben der Abbildung eines Originals ist in Fig. 6 gezeigt. Dieses umfaßt eine Lampe 46 zur Beleuchtung eines Originals 41, das beispielsweise ein Rasteroriginal ist, und Spiegel 47, 48 sowie 49, die den in Fig. 3 gezeigten Spiegeln gleichen. Diese Spiegel 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. Ein Objektiv 42 dient dazu, eine Abbildung des Originals auf einem Zeilensensor 45 zu erzeugen. Zwi­ schen dem Objektiv 42 und dem Zeilensensor 45 ist als op­ tisches Tiefpaßfilter eine Doppelbrechungsplatte 43 aus Bergkristall eingesetzt, die die Einrichtung zur Auftei­ lung des einfallenden Strahlenbündels bildet. Die Wir­ kungsrichtung, in der die Doppelbrechungsplatte 43 die austretenden Strahlenbündel gegeneinander versetzt, ist die zur Zeichnungsebene von Fig. 6 senkrechte Richtung. Der Zeilensensor 45 tastet die Originalabbildung in der Hauptabtastrichtung ab und wandelt sie photoelektrisch um. Das Signal vom Zeilensensor 45 wird einer üblichen Dither-Verarbeitungsschaltung 50 zugeführt und in ein Wiedergabesignal nach dem Dither-Verfahren umgesetzt. Dieses Wiedergabesignal wird zu einem Laser-Treiberkreis 51 übertragen, der einen Halbleiterlaser 52 entsprechend diesem Signal ansteuert. Somit sendet der Halbleiterlaser 52 einen dem Wiedergabesignal entsprechenden modulierten Laserstrahl aus, der durch ein drehbares Ablenkungsele­ ment 53, beispielsweise einen Polygonspiegel, in der Hauptabtastrichtung abgelenkt wird und durch ein Objektiv 54 ein in der angegebenen Pfeilrichtung, die der Nebenab­ tastrichtung entspricht, gedrehtes lichtelektrisch emp­ findliches Medium 55 bestrahlt. Somit wird auf diesem Me­ dium 55 die Abbildung durch eine Anhäufung von Punkten wiedergegeben. Die wiedergegebene Abbildung weist harmo­ nische Tonwerte auf, weil das Dither-Verfahren zur Anwen­ dung kommt. Als elektrophotographischer Prozeß zur Aus­ bildung einer Abbildung auf dem lichtempfindlichen Medium 55 und zu dessen Übertragung kann ein üblicher Prozeß herangezogen werden. Eine Anordnung aus Leuchtdioden oder aus Flüssigkristallzellen kann anstelle des Lasers zur Anwendung gelangen, wie auch irgendein anderes Bildwie­ dergabesystem, z. B. ein solches, das einen Nadeldrucker aufweist, zum Einsatz kommen kann.

Obwohl bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform als Beispiel für die optische Einrichtung zur Erzeugung versetzter Strahlenbündel und Abbildungen Bergkristall genannt worden ist, ist auch eine andere Substanz wie beispielsweise ein Flüssigkristall verwendbar, wenn sie Doppelbrechungseigenschaft hat. Ferner kann ein Gitter oder ein Linsenraster zur Anwendung kommen.

Claims (5)

1. Gerät zum Lesen und Wiedergeben der Abbildung eines Originals, mit
einer Abtasteinrichtung (23, 24, 25; 47, 48, 49), die die Oberfläche des Originals (1; 21, 31, 33; 41) ab­ tastet,
einem optischen Abbildungssystem (2; 26; 42), das ein von der Abtasteinrichtung ausgehendes Strahlenbündel abbildet,
einem eindimensionalen Zeilensensor (5; 27; 45), der in der Bildebene des optischen Abbildungssystems angeord­ net ist,
einer Wiedergabeeinrichtung (50 bis 55), bei der eine Farbabstufung durch ein Dither-Verfahren unter Ver­ wendung einer periodischen Dither-Matrix erzeugt wird, und
einer optischen Einrichtung (3; 28; 43), die zwi­ schen dem Original und dem Zeilensensor angeordnet ist und das einfallende Strahlenbündel in mehrere, in Längs­ richtung des Zeilensensors um eine Abbildungsabstands­ breite (Δ x) versetzte Strahlenbündel (L_O, L_E) aufteilt,
wobei die Abbildungsabstandsbreite (Δ x) 1/4 bis 1/2 der Größe der Dither-Matrix beträgt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung (3; 28; 43) aus einer doppelbrechen­ den Substanz besteht, die für einen Lichtstrahl in zuein­ ander rechtwinkligen Polarisationsebenen unterschiedliche Brechzahlen aufweist.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die doppelbrechende Substanz Bergkristall ist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die optische Einrichtung (28) aus­ tauschbar ist gegen eine im optischen Weg zwischen dem Original (33) und dem Zeilensensor (27) angeordnete Kor­ rektureinrichtung (29), die das einfallende Lichtbündel unaufgeteilt durchläßt und im Falle eines Originals (33) mit nur zwei Tonwerten statt der optischen Einrichtung (28) in den optischen Weg eingesetzt wird und die für gleiche optische Weglänge zwischen dem Original und dem Zeilensensor wie bei im optischen Weg vorhandener opti­ scher Einrichtung (28) sorgt.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (29) eine Glasplatte ist, die eine zur optischen Weglänge in der optischen Einrichtung (28) gleiche optische Weglänge hat.