DE3636658A1 - Einrichtung zum verarbeiten von farbbildinformationen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Farbbild-Verarbeitungseinrichtungen wie beispielsweise digitale Farbkopiergeräte oder digitale Farbfaksimilegräte.

Bei herkömmlichen Farbbild-Verarbeitungseinrichtungen dieser Art wird eine Farbvorlage in Form von drei voneinander verschiedenen Farbsignalen auf die Weise eingegeben, daß zum Auszug entsprechender Farben aufeinanderfolgend drei verschiedene Farbfilter (für Rot, Grün und Blau) gewählt werden und die entsprechenden Bilder mittels optischer Systeme verkleinert und auf Fotoempfängern wie einer eindimensionalen Ladungskopplungsvorrichtung (CCD) bzw. einem Zeilensensor fokussiert werden, um die Farbsignale zu lesen.

In der letzten Zeit wird häufig ein eindimensionaler Kontakt- bzw. Direkt-Farbsensor benutzt, um zum Verbessern des Nutzsignal/Störsignal-Verhältnisses bzw. Störabstands die auf eine Ladungskopplungsvorrichtung fallende Lichtmenge zu steigern, die Außenmaße des Farbvorlagenlesers zu verringern und die Einstellung von optischen Systemen wie Linsen zu erleichtern.

Nach Fig. 2A enthält der Kontakt- bzw. Direkt-Farbsensor fünf Ladungskopplungs- bzw. Sensorplättchen 200 bis 204 mit jeweils ungefähr 75 mm Länge, die unter Versetzung derart angeordnet sind, daß damit die 297 mm lange Seite eines Blattes bzw. einer Seite im Format A4 gelesen werden kann. Die Filter für den Farbauszug werden dadurch gebildet, daß gemäß Fig. 2B auf den Sensor drei Schichten mit rotem, grünem und blauem Farbstoff aufgebracht werden.

Bei dem Lesen eines Vorlageblattes mittels dieser fünf Ladungskopplungssensoren 200 bis 204 infolge von Abweichungen der Eigenschaften der Farbauszugfilter zwischen diesen fünf Kanälen, Abweichungen der Spektralempfindlichkeit der Fotoempfänger und dergleichen die Ausgewogenheit zwischen den drei Farben an den fünf Kanälen verloren geht und sich dadurch die Farben von Kanal zu Kanal ändern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum Ausschalten dieses Nachteils eine Farbbildinformations-Verarbeitungseinrichtung zu schaffen, die das Einstellen des Farbgleichgewichts zwischen den Leserelementen ermöglicht, um damit ausgeglichene Farbsignale zu erhalten.

Ferner soll mit der Erfindung eine Farbbildinformations- Verarbeitungseinrichtung geschaffen werden, die das automatische Einstellen des Farbausgleichs zwischen eingegebenen Farbsignalen ermöglicht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Blockdarstellung eines Signalverarbeitungssystems eines Farbkopiergeräts als Ausfühungsbeispiel der Farbbildinformations-Verarbeitungseinrichtung.

Fig. 2A zeigt einen Direkt-Farbsensor mit fünf Ladungskopplungsvorrichtungen.

Fig. 2B zeigt auf die Ladungskopplungsvorrichtungen aufgeschichtete Farbfilter für Rot, Grün und Blau.

Fig. 3 ist eine Blockdarstellung einer Farbsignal-Abgleicheinrichtung.

Fig. 4A und 4B sind Ablaufdiagramme zum Erläutern des Abgleichs von Farbsignalen.

Fig. 5 zeigt den Zusammenhang zwischen einem Vorlagen- Punktflächenanteil und einem Dichtesignal Di.

Fig. 6 ist eine Blockdarstellung einer Farbauszugschaltung.

Fig. 7 ist eine Blockdarstellung einer Koeffizienteneinstelleinrichtung.

Farbkopiergerät (Fig. 1)

Die Fig. 1 ist eine Blockdarstellung eines Signalverarbeitungssystems eines Farbkkopiergeräts als Ausführungsbeispiel der Verarbeitungseinrichtung für Farbbildinformationen.

Mit 1 bis 5 sind fünf Kanal-Ladungskopplungsvorrichtungen bzw. -sensoren bezeichnet, die den Sensoren 200 bis 204 nach Fig. 2A entsprechen. Das von einer Vorlage reflektierte Licht wird an den Sensoren 1 bis 5 gesammlet, die in der Richtung einer Hauptabtastung der Vorlage aufgereiht sind. Die nachstehend als Signale r, g und b bezeichneten Farbsignale für Rot, Grün bzw. Blau aus den Sensoren 1 bis 5 werden seriell in Farbauszugsschaltungen 6 eingegeben und in Signale gleicher Phase umgesetzt. Eine Farbauszugkorrektur erfolgt nach folgender linearer Matrixgleichung:

r ₁ = r - α ₁ g
g ₁ = g - α ₂ r (1)
b ₁ = b - α ₃ b

Die Signale r ₁, g ₁ und b ₁ aus den Signalen r, g und b werden mit Analog/Digital- bzw. A/D-Wandlern 7 in entsprechende digitale 8-Bit-Signale umgesetzt, mit logarithmischen Umsetzungsschaltungen 8 aus Intensitätsdaten in Färbungsgrad- bzw. Dichtedaten umgesetzt und dann in eine Einzeilen-Verarbeitungsschaltung 11 eingegeben. Diese Verarbeitungsschaltung 11 korrigiert die auf der Anordnung der Sensoren 1 bis 5 beruhenden Raumphasendifferenzen zwischen den Daten aus den fünf Kanal-Sensoren 1 bis 5 und erzeugt Einzeilendaten mit 8-Bit-Dichtedaten Dr für Rot, Dg für Grün und Db für Blau.

Eine Farbkorrekturschaltung 12 führt auf digitale Weise eine Korrektur von Abweichungen von idealen Spektralkennlinien an in einem Drucker 15 benutzten drei Farbstoffen für Gelb (Y), Magenta (M) und Cyan (C) aus, um damit Signale Y, M und C zu bilden. Eine Gamma-Umsetzschaltung 13 stellt die Ausgewogenheit einer durch Überlagerung der drei Farben Y, M und C erhaltenen Graufärbung ein und gibt Signale Y ₁, M ₁ und C ₁ ab. Eine Ditherschaltung 14 führt eine Halbtonverarbeitung aus, um den Drucker 15 1-Bit- Daten Y ₂, M ₂ und C ₂ zuzuführen, welche jeweils dem Vorliegen bzw. Fehlen eines Punktes entsprechen.

Eine Farbsignal-Abgleicheinrichtung 10 empfängt die digitalen 8-Bit-Daten nach der logaritmischen Umsetzung, führt an den Daten einen nachfolgend beschriebenen Abgleichrechenvorgang aus und leitet das Ergebnis in Form von digitalen 8-Bit-Daten den Farbauszugschaltungen 6 zu. Mit der Abgleicheinrichtung können unter Verwendung eines Wählers jeweils Teile der eingegebenen Daten gewählt werden, um damit die Farbauszugschaltungen 6 für die fünf Kanäle einzustellen.

Farbsignal-Abgleicheinrichtung (Fig. 3 bis 5)

Die Fig. 3 ist ein Blockschaltbild der Farbsignal-Abgleicheinrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Diese Abgleicheinrichtung bzw. Abgleichschaltung enthält eine Zentraleinheit (CPU) 30, einen Festspeicher (ROM) 31, einen Schreib/Lesespeicher bzw. Arbeitspeicher (RAM) 32, der gemessene Daten und berechnete Daten speichert, eine Ausgabeeinheit 33 für die Ausgabe von Abgleichkoeffizientendaten an die Farbauszugschaltungen 6, eine Eingabeeinheit 34, die die Farbsignaldaten aus den logarithmischen Umsetzungsschaltungen 8 empfängt, ein Bedienungsfeld 35 und eine diese Einheiten verbindene interne Sammelleitung 36. An die Ausgabeeinheit 33 und die Eingabeeinheit 34 sind jeweils entsprechend den Kanälen Ausgabestufen 37 bis 41 bzw. Eingabestufen 42 bis 46 angeschlossen, über die jeweils selektiv die entsprechenden Eingabedaten und Ausgabedaten ein- bzw. ausgegeben werden.

Es wird nun der Abgleich mit der Farbsignal-Abgleicheinrichtung 10 beschrieben.

Allgemein sind die von den logarithmischen Umsetzschaltungen 8 abgegebenen Farbdichtesignale Dr, Dg und Db zu dem jeweiligen Punktflächenanteil in einem Farbdruck proportional, der eine Vorlage darstellt. Infolge von Abweichungen der Eigenschaften der Farbauszugfilter und der Spektralempfindlichkeiten der Sensoren sind die Signale jedoch an den fünf Kanälen voneinander verschieden. Die Abgleicheinrichtung 10 führt einen Abgleichvorgang in der Weise aus, daß die Differenzen zwischen diesen Signalen und einem Ziel- bzw. Sollwert in einen vorbestimmten Bereich ±ε eingeschränkt werden.

Fig. 4A ist ein Ablaufdiagramm einer Hauptprogrammschleife mit drei Subroutinen in Schritten S 10 bis S 12.

Bei dem Schritt S 10 wird das Signal Dr mit einer Cyan- Farbprobe verarbeitet, bei dem Schritt S 11 wird das Signal Dg mit einer Magenta-Farbprobe verarbeitet und bei dem Schritt S 12 wird das Signal Db mit einer Gelb-Farbprobe verarbeitet.

Die Fig. 4B ist ein Ablaufdiagramm einer in Fig. 4A gezeigten Subroutine für die Farbsignalverarbeitung. Die Signale Dr, Dg und Db sind dabei allgemein als Signal Di bezeichnet. Es wird hierbei der Abgleich des Rot-Dichtesignals Dr beschrieben. Zuerst wird bei einem Schritt S 1 als Vorlage eine Farbprobe in dem zu Rot komplementären Cyan- Farbton eingesetzt und die Cyan-Farbprobe mittels der Sensoren 1 bis 5 gelesen. Bei einem Schritt S 2 wird die mit 42 bezeichnete Eingabestufe für den ersten Kanal gewählt, wonach über diesen Kanal der Datenwert Dr eingegeben wird und die Differenz zwischen diesem Datenwert und einem Zielwert bzw. Sollwert Dt berechnet wird (Schritt S 3). Wenn bei einem Schritt S 4 der gemessene Wert größer als der Sollwert ist, schreitet das Programm zu einem Schritt S 5 weiter, bei dem Daten D ₁ bis D ₃ abgegeben werden, mit denen der Koeffizient α in der Gleichung (1) verkleinert wird. Wenn im Gegensatz dazu bei einem Schritt S 6 der gemessene Wert kleiner als der Sollwert ist, schreitet das Programm zu einem Schritt S 7 weiter, bei dem an die Farbauszugschaltung 6 Daten für das Vergrößern des Koeffizienten α abgegeben werden. Diese Schritte werden wiederholt durchlaufen, bis die Differenz in den Bereich ±ε fällt. Über einen Schritt S 8 werden diese Vorgänge bis zu dem fünften Kanal wiederholt.

Gleichermaßen werden das Grün-Dichtsignal Dg und das Blau-Dichtesignal Db jeweils unter Verwendung von Farbproben für Magenta bzw. Gelb erfaßt und an die entsprechenden Sollwert angenähert. Falls die dabei benutzten Farbproben eine Punkteflächenanteil von ungefähr 90% haben, wird der Abgleich einfach.

Die Fig. 5 zeigt den Zusammenhang zwischen einer auf der Abzisse aufgetragenen Punktefläche (in %) einer Vorlage und auf der Ordinate aufgetragenen Signalen Dr, Dg und Db, die in Fig. 5 als Signal Di dargestellt sind. Auf der Ordinate sind Werte aufgetragen, die durch ein Signal normiert sind, welches für den Drucker zum Erzeugen von Punkten auf der ganzen Oberfläche eines Druckblatts erforderlich ist, d. h., einer Dichte 100% des normierten Signals entspricht.

In der Fig. 5 sind für den Punkteflächenanteil von 90% durch Pfeile die Richtungen der Änderung des Sollwerts Dt und das Angleichens des Koeffizienten α darstellt.

Farbauszugschaltung (Fig. 6)

Die Fig. 6 ist ein Blockschaltbild einer der Farbauszugschaltungen 6.

Die von den Sensoren 1 bis 5 seriell abgegebenen Signale 60 für Rot, Grün und Blau (r, g und b) werden durch einen Vorverstärker 61 auf einen vorbestimmten Pegel verstärkt und jeweils mittels einer Abfrage/Halteschaltung 62 unter Äderung des jeweiligen Abfragezeitpunkts als Signale 63 (r), 64 (g) und 65 (b) gleicher Phase aufgenommen. Es wird nun das r-Signal 63 betrachtet. Nachdem das Signal 63 eine Puffer 66 durchlaufen hat, werden mit einem Tiefpaßfilter 67 Störsignale ausgeschieden. Danach wird das Signal in Multiplizierern 68 und 69 jeweils der Multiplikation mit Faktoren "1" bzw. "-1" multipliziert und dann in einem Addierer 70 der in der Gleichung (1) dargestellten Matrixberechnung unterzogen. Das sich ergebende Signal durchläuft einen Puffer 71 und wird das r ₁-Signal 72 an den A/D-Wandler 7 abgegeben, wobei r ₁ = r - α ₁ g gilt.

Mit einer Koeffizienteneinstelleinrichtung 73 wird der Koeffizient α ₂ der Gleichung (1) eingestellt. Die Einstelleinrichtung erhält aus der Abgleicheinrichtung 10 durch das Signal D ₁ die dem Koeffizienten α ₂ entsprechenden 8-Bit-Daten und bildet ein Signal 76, das "-α ₂ r" entspricht. Gleichermassen bilden Koeffizienteneinstelleinrichtung 74 und 75 unter Benutzung der jeweiligen Signale D ₂ bzw. D ₃ Signale 77 bzw. 78, die jeweils"-α ₁ g" bzw. "-α ₃ g" entsprechen.

Durch Addierer 79 und 80 werden jeweils ein g ₁-Signal 81 bzw. ein b ₁-Signal 82 gebildet, die "g - α ₂ r" bzw. "b - α ₃ g" entsprechen.

Koeffizienteneinstelleinrichtung (Fig. 7)

Die Fig. 7 ist ein ausführliches Blockschaltbild der Koeffizienteneinstelleinrichtungen 73, 74 und 75.

Die Verstärkung einer Eingangsspannung Vin bzw 90 wird mit einem digitalen Verstärkungsregler 91 (wie z. B. dem Regler AD 7524 von Analog Devices Co.) eingestellt.

Der Zusammenhang zwischen einem Ausgangssignal V′ bzw. 92 des Verstärkungsreglers 91 und der Eingangsspannung Vin ist durch V′ = -Vin/D gegeben, wobei D die digitalen8- Bit-Daten aus der Farbsignal-Abgleicheinrichtung 10 sind. Zwischen D und jeweiligen Bits DB ₀ bis DB ₇ dieser Daten besteht folgender Zusammenhang:

Damit wird mit einer Änderung der Bits DB ₀ bis DB ₇ in der sedezimalen Darstellung zwischen 80 und FF eine verstärkung zwischen 1 und 2 eingestellt. Das Signal aus dem Verstärkungsregler 91 wird hinsichtlich des Vorzeichens durch einen Inverter 93 invertiert. Ein Differenzverstärker 94 bildet die Differenz zwischen Vin und dem Signal aus dem Inverter 93 und gibt über einen Puffer 95 ein Ausgangssignal Vout bzw. 96 ab.

Infolgedessen bessteht zwischen dem Eingangssignal Vin bzw. 90 und dem Ausgangssignal Vout bzw. 96 folgender Zusammenhang:

Vout = -α Vin (3)

wobei α ein Wert zwischen 0 und 1 ist.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der eingestellte Sollwert Dt für ein Farbsignal bei dem Lesen der Komplementär-Farbprobe festgelegt. Es ist jedoch vorteilhaft die Differenz zwischen dem gelesenen Signalwert für eine Schwarzprobe und dem gelesenen Signalwert für die Komplementär-Farbprobe dadurch zu verringern, daß Schwarzproben benutzt werden, deren Komplementärfarben den gleichen Punkteflächenanteil haben. Dies ist offensichtlich leicht dadurch erreichbar, daß bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel zusätzlich eine Programmfolge zum Lesen des Farbsignals einer Schwarzprobe vorgesehen wird.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird mit dem beschriebenen Ausführungsbeispiel automatisch in der Farbauszugsschaltung der Farbausgleich so eingestellt, daß eine Abweichung der Farbausgewogenheit zwischen den Kanälen nicht merkbar wird, wobei die für die Einstellung erforderliche Zeit beträchtlich verkürzt ist.

Es wird eine Farbbildinformations-Verarbeitungseinrichtung angegeben, die mehrere Farbauszugschaltungen für das Trennen eingegebener Informationen in Bildinformationen für die jeweiligen Farben entsprechend Konstanten sowie eine Zentraleinheit für das Vergleichen der Bildinformationen für die jeweiligen Farben mit einem vorbestimmten Wert enthält, wobei an jeder Farbauszugschaltung die entsprechenden Konstanten gemäß dem Ergebnis des Vergleichs durch die Zentraleinheit geändert werden.

Claims (8)

1. Einrichtung zum Verarbeiten von Farbbildinformationen, gekennzeichnet durch mehrere Eingabeinheiten (1 bis 5) für die Eingabe der Farbbildinformationen, mehrere Auszugeinrichtungen (6) zum Trennen der Farbbildinformationen in Bildinformationen für jeweilige Farben gemäß entsprechenden Konstanten (α) und eine Vergleichseinrichtung (10) zum Vergleichen der Bildinformationen für die jeweiligen Farben mit einem vorbestimmten Wert, wobei an den mehreren Auszugeinrichtungen die entsprechenden Konstanten gemäß den Ergebnissen des Vergleichs durch die Vergleichseinrichtung veränderbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung (10) die Bildinformationen für die jeweiligen Farben mit dem vorbestimmten Wert jeweils in bezug auf jede der mehreren Eingabeeinheiten (1 bis 5) vergleicht.

13. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung (10) Dichteinformationen (Di) für jede der Farben mit dem vorbestimmten Wert (Dt) vergleicht.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Eingabeeinheit (1 bis 5) einen Leser (200 bis 204) zum Lesen einer Vorlage aufweist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leser (1 bis 5; 200 bis 204) in der Richtung einer Hauptabtastung der Vorlage angeordnet sind.

6. Einrichtung zum Verarbeiten von Farbbildinformationen, gekennzeichnet durch mehrere Leser (1 bis 5) zum Lesen einer Farbvorlage für die Ausgabe mehrerer Farbkomponentensignale, eine Korrektureinrichtung (6) zum Korrigieren des Farbausgleichs zwischen den jeweils von den mehreren Lesern abgegebenen Farbkomponentensignalen, eine Meßeinrichtung (8) zum Erfassen der jeweiligen Ausgangspegel der Farbkomponentensignale aus den mehreren Lesern und eine Steuereinrichtung (10) zum Steuern einer Korrekturgröße für die Korrektur für jeden Leser durch die Korrektureinrichtung gemäß einem entsprechenden Ausgangssignal der Meßeinrichtung.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (10) die jeweiligen Ausgangspegel der Meßeinrichtung (8) mit einem vorbestimmten Pegel vergleicht, um aus dem Vergleichsergebnis die Korrekturgröße zu erhalten.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Leser (1 bis 5) in der Richtung einer Hauptabtastung der Vorlage angeordnet sind.