DE3531339C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen einer Bildinformation nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der US 44 58 264 ist es bereits bekannt, zur Reproduktion einer Vorlage diese unter Verwendung einer Mehrzahl von Lichtquellen mit unterschiedlicher Wellenlänge zu beleuchten und das entstehende Bild auf einem CCD-Sensorfeld abzubilden.

Das vorbekannte Verfahren erlaubt es jedoch nicht, bei einer Wandlung des Bildes der Vorlage in elektrische Signale für einfarbige Wiedergabe den Anteil, den die einzelnen Farben der Vorlage bei der einfarbigen Wiedergabe haben, zu wählen.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, das vorbekannte Verfahren derart auszubilden, daß bei einer Wandlung des Bildes in elektrische Signale für einfarbige Wiedergabe der Anteil, den die einzelnen Farben der Vorlage bei der einfarbigen Wiedergabe haben, wählbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens an.

Zum Stand der Technik wird noch auf die DE 30 41 184 A1 hingewiesen, die sich mit den Problemen befaßt, die sich bei der einfarbigen Wiedergabe einer mehrfarbigen Vorlage ergeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine Grafik bezüglich der Perioden T _R , T _G und T _B , über die die drei Lichtquellen eingeschaltet sind während einer Lade- oder einer Integrationsperiode von ladungsgekoppelten Elementen einer fotoempfindlichen Einrichtung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung,

Fig. 3 die Spektralverteilung für drei Lampen von drei verschiedenen Grundfarben,

Fig. 4 die Spektralempfindlichkeitsverläufe für die fotoempfindliche Einrichtung und

Fig. 5 eine grafische Darstellung eines Spektralantwortverlaufs der fotoempfindlichen Einrichtung.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, wie sie zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Gewinnung von Bildinformation geeignet ist, um ein einfarbiges Bild aus einem Farbbild zu gewinnen.

Die Vorrichtung weist, wie Fig. 1 zeigt, eine Abtasteinrichtung zum Abtasten eines Farbbildes 1 auf. Die Vorrichtung beinhaltet drei verschiedenfarbige Lichtquellen 3 (in der gezeigten Ausführungsform eine rote Lichtquelle 3 _R , eine grüne Lichtquelle 3 _G und eine blaue Lichtquelle 3 _B ) zum Beleuchten des Farbbildes 1. Eine Linse 4 ist vorgesehen, um Farbauszugssignale von jeder der Lichtquellen zu fokussieren, die entweder das Farbbild1 durchdringen oder aber, wie bei der gezeigten Ausführungsform, von dem Farbbild auf eine fotoempfindliche Einrichtung reflektiert werden, die ein Feld 5 von fotoempfindlichen Elementen aufweist. Die fotoempfindlichen Elemente sind jeweils so angeordnet, daß sie über eine Linse Licht von dem Farbbild 1 über eine vorgegebene Zeitdauer empfangen und ein Signal liefern, das die von ihnen über die Zeitdauer empfangenen akkumulierten Farbauszugssignale darstellt. Insbesondere können die farbempfindlichen Elemente ein Signal liefern, das die Summe der über die Zeitdauer empfangenen Farbauszugssignale oder ein Integral dieser über die genannte Zeitdauer darstellt. Das Feld 5 besteht aus einem linearen Feld 5 a von CCD-Elementen (es kann sich dabei jedoch auch um Eimerkettenelemente (BBD) handeln, die durch Metalloxidhalbleiter (MOS) bestehen).

Das lineare Feld 5 ist so angeordnet, daß das Farbbild 1 über die Linse 4 in der parallel zu dem linearen Feld und in der in Fig. 1 gezeigten Anordnung in einer sich senkrecht zu der Bildebene erstreckenden Richtung abgetastet wird. Das Farbbild 1 wird in einer Nebenabtastrichtung, die durch den Pfeil A dargestellt ist, abgetastet, indem eine Relativbewegung zwischen dem Feld 5, dem Farbbild 1 und der Linse 4 bewirkt wird, beispielsweise durch Bewegen des Feldes 5, der Linse 4 oder des Farbbilds 1 in Richtung des Pfeiles A von Fig. 1. Das fotoempfindliche Feld 5 ist so eingerichtet, daß das gesamte Farbbild 1 abgetastet werden kann. Das Farbbild 1 wird durch serielles Lesen der Ausgänge der fotoempfindlichen Elemente in der Hauptabtastrichtung abgetastet. Die Abtastgeschwindigkeit ist natürlich mit der Zeitperiode der fotoempfindlichen Elemente synchronisiert, so daß der Ausgang jeder fotoempfindlichen Einheit am Ende jeder der Zeitperioden ausgelesen wird. Das optische Bild wird so bei jeder Bewegung in der Hauptabtastrichtung durch die jeweiligen fotoempfindlichen Elemente umgewandelt, so daß das Bildsignal in einem Durchlauf gelesen werden kann.

Eine Steuereinheit 2 steuert die jeweiligen Zeitperioden T _R , T _G , T _B , für die die drei Lichtquellen 3 _R , 3 _G , 3 _B betätigt oder eingeschaltet sind, also deren Leuchtdauer, wie dies grafisch in Fig. 2 gezeigt ist. Die Leuchtperioden sind mit der Hauptabtastrichtung innerhalb der Zeitperiode T _int der fotoempfindlichen Elemente des Feldes 5 synchronisiert, um Signale für das gewünschte einfarbige Bild zu gewinnen.

Die Antwort der fotoempfindlichen Elemente während der Zeitperiode auf das Licht der drei Lichtquellen wird in Fig. 5 wiedergegeben und wird durch folgende Gleichungen angegeben:

E (λ) = {∫S (λ) · L _R (λ) d λ} · T _R
+ {∫S (λ) · L _G (λ) d λ} · T _G
+ {∫S (λ) · L _B (λ) d λ} · T _B (1)

wobei:
S (λ) die Spektralempfindlichkeit des Sensors 5,
L _R (λ) die Spektralenergieverteilung der Lichtquelle 3 _R des roten Lichts,
L _G (λ) die Spektralenergieverteilung der Lichtquelle 3 _G des grünen Lichts, und
L _B (λ) die Spektralenergieverteilung der Lichtquelle 3 _B des blauen Lichts ist.

Da die Spektralantwort E der fotoempfindlichen Einheit 5 eine Funktion der Wellenlänge λ ist, ist es möglich, die Charakteristiken des Spektralantwortverlaufs E (g) frei zu ändern durch Auswahl oder Änderung der Zeitdauern T _R , T _G , T _B . Wenn die Zeitperiode T _R , T _G und T _B geeignet gewählt werden, kann der Spektralantwortverlauf E so eingestellt werden, daß er dem Spektralantwortverlauf e des menschlichen Auges weitgehend entspricht. Dieser Spektralantwortverlauf e des menschlichen Auges wird in Fig. 5 gezeigt. Alternativ kann der Spektralantwortverlauf E geeignet eingestellt werden. Beispielsweise kann die Spektralantwort E (λ) für rotes Licht verstärkt werden, wie dies durch die gestrichelte Linie in Fig. 5 gezeigt ist. Dies ist dann vorzunehmen, wenn ein Bild mit einer warmen Farbe wiederzugeben ist, in dem die Zeitperiode T _R relativ zu den Zeitperioden T _G und T _B verlängert wird.

Wenn der Spektralantwortverlauf E (λ) eine große Ähnlichkeit mit dem Spektralantwortverlauf e des menschlichen Auges hat, werden dieselben Modulationen oder Veränderungen der Dichte durch das menschliche Auge sowohl für die Vorlage als auch für die einfarbige Reproduktion beobachtet, so daß die einfarbige Reproduktion eine sanfte und natürliche Dichteverteilung oder Modulation ohne eine fremdartige Wirkung wiedergibt.

Die sogenannten Tastverhältnisse T _R /T _int , T _G /T _int , T _B /T _int zwischen den jeweiligen Zeitdauern T _R , T _G , T _B der Lichtquellen 3 _R , 3 _G und 3 _B und der Integrationszeit T _int können geeignet variiert werden, um über die Farbemission oder ein Farbungleichgewicht der Farbvorlage zu korrigieren. Wenn, beispielsweise, die Farbvorlage eine Rotverschiebung hat, die Rotkomponente also zu stark ist, kann die Beleuchtungsdauer T _R der Lichtquelle 3 _R reduziert werden relativ zu den Leuchtperioden T _G und T _B der grünen bzw. der blauen Lichtquelle.

Vorzugsweise wird dafür Sorge getragen, daß der maximale Gesamtbetrg des Lichts E _max , der von dem Feldsensor 5 a ausgenommen wird, also deren maximale Belichtung, geringer ist als die Sättigungsbelichtung des Sensors, insbesondere wenn die Zeitperioden T _R , T _G und T _B verändert werden, so daß ein Überstrahlungseffekt vermieden wird. Die Zeitdauer können jedoch so variiert werden, wie dies gewünscht ist.

Wenn die Beleuchtungsdauern T _R , T _G und T _B jeder Lichtquelle 3 _R , 3 _G , 3 _B variiert wird zur Korrektur der Überstrahlung von Farbe, d. h., wo ein Farbbild Farbsignale abgibt, die zu stark sind, kann die Gesamtbelichtung in einer solchen Zeitdauer variiert werden um Δ E, um eine Sättigung der fotoempfindlichen Elemente und des Ausgangspegels von dem Abtastpunkt zu vermeiden.

Um die Variation des Ausgangspegels oder die Gesamtbelichtung zu kompensieren, wird der Verstärkungsfaktor K entsprechend der folgenden Gleichung (2) gesteuert, so daß der Verstärkungsfaktor G des Verstärkers konstant gehalten wird:

K = G (E + Δ E) (2)

Vorzugsweise ist der maximale Gesamtbereich der Belichtung E _MAX der fotoempfindlichen Elemente so gewählt, daß er geringer als die Sättigungsbelichtung ist, aber in deren Nähe liegt,um den dynamischen Bereich der Vorrichtung auszudehnen. Es ist daher günstig, die Beleuchtungsperioden der anderen Lichtquelle zu variieren, wenn die Beleuchtungsdauer einer gewünschten oder gewählten Lichtquelle variiert wird, in Abhängigkeit von der Änderung der Beleuchtungsdauer der gewählten Lichtquelle, so daß der maximale Gesamtbereich der Belichtung E _MAX der fotoempfindlichen Elemente konstant gehalten wird.

Bei einer anderen Ausführungsform werden lediglich zwei Lichtquellen, beispielsweise die rote Lichtquelle 3 _R und 3 _G oder andere Farblichtquellen (und zwar Lichtquellen von unterschiedlichen überwiegenden Wellenlängen) verwendet, deren Zeitdauer gesteuert werden, um besondere Bildsignale zur Erzeugung von Sondereffekten bei der einfarbigen Widergabe zu bewirken. Alternativ ist es natürlich möglich, mehr als drei Lichtquellen zu verwenden in Abhängigkeit von der überwiegenden Lichtquelle der gewählten Quellen.

Die Lichtquellen können durch jegliche geeigneten Lichtquellen dargestellt werden, beispielsweise durch verschiedenfarbige (bei der bevorzugten Ausführungsform rote, grüne und blaue) lichtaussendende Dioden.

Anstelle des eindimensionalen Feldsensors, wie er oben beschrieben worden ist, kann ein zweidimensionaler Matrixsensor verwendet werden. In diesem Fall kann - abhängig von der Größe der Matrix - auf eine Relativbewegung des Farbbilds 1, des Sensors 5 und der Linse 4 zueinander verzichtet werden.

Es können Bildaufnahme- oder fotoempfindliche Elemente verwendet werden, die einen Matrixsensor beinhalten, die bei einem Durchgang einen Rahmen eines Bildes erfaßt, wie eine Fernsehkamera.

Obwohl bei den oben beschriebenen Anordnungen Lichtquellen von verschiedenen Hauptwellenlängen verwendet werden, um die Farbauszugssignale zu schaffen, wäre es auch möglich, geeignete Filter zu verwenden, um derartige Farbauszugssignale zu bilden. Auch hängen die Wellenlängen der Farbauszugssignale natürlich von den verschiedenfarbigen Lichtquellen oder Filtern ab, die verwendet werden, die Farbauszugssignale brauchen nicht rot, grün und blau zu sein.

Verfahren und Vorrichtung benötigen lediglich wenige Arten von Transmissionsfiltern verschiedener Wellenlängen, die elektrischen Schaltkreise und das Beleuchtungssystem ist einfach und kostengünstig.

Claims (4)

1. Verfahren zum Gewinnen einer Bildinformation, bei dem eine Farbvorlage durch eine Vielzahl von Lichtquellen mit unterschiedlicher Hauptwellenlänge beleuchtet und ein optisches Bild der Farbvorlage auf ein CCD- Sensorfeld fokussiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• - zur Wandlung des Bildes in elektrische Signale für eine einfarbige Wiedergabe,
• - die Beleuchtungsdauern (T _R , T _G , T _B ) der Lichtquellen (3 _B , 3 _G , 3 _R ) mit der Integrationsperiode des CCD-Sensorfeldes (5 a) des Sensors (5) synchronisiert sind,
• - die Beleuchtungsdauern (T _R , T _G , T _B ) der Lichtquellen (3 _B , 3 _G , 3 _R ) in den Integrationsperioden (T _int ) des CCD-Sensorfelds (5 a) individuell gesteuert werden,
• - mit der Maßgabe, daß die maximale Gesamtbelichtung der Einheit nicht den Bereich der Sättigung des CCD- Sensorfeldes (5 a) erreicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Gesamtbelichtung des Sensorfeldes entsprechend der jeweiligen Beleuchtungsdauern der einzelnen Lichtquellen durch einen Verstärker kompensiert wird.

3.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Änderung der Beleuchtungsdauer einer bestimmten Lichtquelle die Beleuchtungsdauern der anderen Lichtquellen entsprechend so geändert wird, daß die Gesamtbelichtung des Sensorfeldes unverändert bleibt.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen rotes, grünes bzw. blaues Licht ausstrahlen.