DE4013729A1 - Bildaufzeichnungseinrichtung - Google Patents
BildaufzeichnungseinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Bildaufzeichnungseinrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, und betrifft insbe
sondere eine Bildaufzeichnungseinrichtung zum Aufzeichnen
eines Bildes, indem mittels eines Laserstrahls ein photo
leitfähiges Element abgetastet wird.
Ein Laser- und ein digitaler Drucker sind typische Beispie
le einer Bildaufzeichnungseinrichtung der Art, bei welcher
ein sichtbares Bild oder ein elektrostatisches latentes Bild,
das auf einem photoleitfähigen Element erzeugt worden ist,
durch Behandeln eines Laserstrahls aufgezeichnet wird, wel
cher mittels Bilddaten moduliert worden ist, welche Bild
element für Bildelement quantisiert worden sind. Zum Erzeu
gen eines Mehrpegel-Bildes durch Behandeln eines Laserstrahls
wird oft eine Pulsbreiten-Modulation (PWM) angewendet. Eine
Bildaufzeichnungseinrichtung mit einem PWM-System ist in
der japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 74 368/1988
beschrieben. Die dort beschriebene Bildaufzeichnungseinrich
tung weist eine Laserschreib-Steuereinrichtung auf, um ein
Mehrpegel-Ausgangssignal mittels Pulsbreiten-Modulation (PWM)
zu erzeugen. Die Schreibsteuereinrichtung kann, wenn es ver
langt wird, mit dem Schreiben von Bilddaten von rechts oder
von links beginnen. Wenn diese Art Bildaufzeichnungseinrich
tung zum Wiedergeben von Tonstufen durch Kombination von
PWM- und Zitter-Verfahren verwendet wird, wird ein Punkt-
Konzentrationsmuster erzeugt, dessen Tonstufen sich mäßig
ändern.
Bei den herkömmlichen, vorstehend beschriebenen Bildauf
zeichnungseinrichtungen ist jedoch, wie nachstehend ausge
führt, eine Schwierigkeit ungelöst geblieben. Ein aufzu
zeichnendes Bild soll einen Halbton-Haarstrich haben, wel
che sich über zwei benachbarte Bildelemente in einer Haupt
abtastrichtung erstreckt. Der Haarstrich wird dann mit Hil
fe von zwei Impulsen geschrieben, welche jeweils mit einer
mittleren Pulsbreite moduliert worden sind, welche schmaler
als ein Bildelement ist. Obwohl der ursprüngliche Haarstrich
eine einzige Linie ist, wird er als zwei gesonderte Segmente
wiedergegeben, welche jeweils dünner sind als der ursprüng
liche Haarstrich. Zu dieser Art Aufspaltung kann es nicht
nur bei einem derartigen Haarstrich, sondern auch bei einem
Bildteil, bei welchem ein Übergang von einer niedrigen auf
eine hohe Dichte bzw. von einem niedrigen auf einen hohen
Schwärzungsgrad stattfindet, bei Kanten einer dicken Linie,
bei Zeichen, welche durch Linien gebildet sind, bei Figuren
usw. kommen.
Ein Laserstrahldrucker mit Pulsbreiten-Modulation, welcher
die zu schreibende Pulsbreite entsprechend einer Dichte-
bzw. Schwärzungsgradinformation eines Bildsignals mit einer
Mehrpegel-Dichteinformation steuert, ist auch in japanischen
Patentveröffentlichungen Nr. 30 792/1986 und Nr. 23 535/1979
behandelt.
Gemäß der Erfindung sollen daher die vorstehend in Verbindung
mit dem Stand der Technik angeführten Nachteile beseitigt
werden, und es soll eine Bildaufzeichnungseinrichtung ge
schaffen werden, welche ein Bild hoher Güte aufzeichnet,
wobei verhindert ist, daß ein Bild in Segmente gespalten wird.
Gemäß der Erfindung ist dies bei einer Bildaufzeichnungsein
richtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, 2, 3 oder 4
durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des jeweiligen
Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegen
stand der auf die einzelnen Ansprüche rückbezogenen Unteran
sprüche. Durch die Erfindung ist somit eine insgesamt ver
besserte Bildaufzeichnungseinrichtung mit Pulsbreiten-Modu
lation (PWM) geschaffen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Aus
führungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeich
nungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a und 1b ein ursprüngliches Bild und ein Bild, das
mittels einer herkömmlichen PWM-Bildaufzeichnungs
einrichtung erzeugt worden ist;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Bildaufzeich
nungseinrichtung gemäß der Erfindung, welche bei
spielsweise als ein digitales Kopiergerät ausge
führt ist;
Fig. 3 ein Blockdiagramm, in welchem schematisch eine
in dem Kopierer durchgeführte Verarbeitung darge
stellt ist, um Bilddaten zu verarbeiten;
Fig. 4 ein schematisches Blockdiagramm der Ausführung
eines Schreibabschnitts, welcher in der wiedergege
benen Ausführungsform vorgesehen ist;
Fig. 5 und 6 Tabellen, welche jeweils einen Algorithmus dar
stellen, der in einem Bildverarbeitungsabschnitt
der dargestellten Ausführungsform verwendet wird,
um gelesene Bilddaten in einen Pulscode zu trans
formieren;
Fig. 7 ein Diagramm, welches eine Logik darstellt, um den
Algorithmus von Fig. 5 und 6 auszuführen;
Fig. 8 Wellenformen, welche Ausgangsimpulse darstellen,
welche mittels eines Schreibabschnitts in der dar
gestellten Ausführungsform erzeugt worden sind
und jeweils einem verschiedenen Pulscode entspre
chen;
Fig. 9 ein Blockdiagramm, das schematisch eine impuls
erzeugende Schaltung und eine Logik wiedergibt,
welche einem Abschnitt zugeordnet ist, welcher
einen Impuls entsprechend einem Ausgangsimpuls
code der impulseerzeugenden Schaltung auswählt;
Fig. 10A bis 10G eine spezifische Bildverarbeitung, welche
mittels der dargestellten Ausführungsform durch
geführt wird, und eine spezifische Bildverarbei
tung, welche gemäß dem Stand der Technik durchge
führt wird;
Fig. 11A bis 11C ein ursprüngliches Bild und dessen aufge
zeichnete Bilder;
Fig. 12 einen Algorithmus, welcher in einem Bildverarbei
tungsabschnitt angewendet wird, in welchem gele
sene Bilddaten in einen Impulscode transformiert
werden, und eine alternative Ausführungsform der
Erfindung darstellt, und
Fig. 13A bis 13H eine spezifische Bildverarbeitung, welche
mit Hilfe der alternativen Ausführungsform durch
geführt wird, und eine spezifische Bildverarbei
tung, welche mit Hilfe des Standes der Technik
durchgeführt wird.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden zuerst die
Schwierigkeiten erläutert, die sich bei einer herkömmlichen
Bilderzeugungseinrichtung mit Pulsbreitenmodulation (PWM)
ergeben haben.
Wie in Fig. 1A dargestellt, soll ein aufzuzeichnendes Bild
einen Halbton-Haarstrich I aufweisen, welcher über zwei be
nachbarte Bildelemente, das dritte und vierte Bildelement
in Fig. 1, in einer Hauptabtastrichtung x verläuft und in
einer Unterabtastrichtung y kontinuierlich ist. Ferner soll
Haarstrich I entlang einer Lese-Abtastlinie l 1 gelesen und
entlang einer Schreib-Abtastlinie l 2 geschrieben werden.
Dann wird der Haarstrich I mit Hilfe von zwei Impulsen ge
schrieben, welche jeweils zu einer mittleren Impulsbreite
moduliert werden, welche schmaler als eine Bildelement
breite ist.
Obwohl der ursprüngliche Haarstrich I eine einzige Linie
ist,wie in Fig. 1A dargestellt ist, wird er dadurch in Form
von zwei getrennten Segmenten I 1 und i 2 wiedergegeben, wel
che jeweils dünner sind als der Haarstrich I, wie in Fig.
1B dargestellt ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß
der Haarstrich I auf das dritte und vierte Bildelement ver
teilt ist, und jeweils von dem Anfang der Schreibzeit des
zugeordneten Bildelements der Schreib-Abtastzeile l 2 über
eine Breite geschrieben wird, welcher dem gelesenen Schwär
zungsgrad zugeordnet ist. Diese Art Aufteilung kommt nicht
nur bei einem solchen Haarstrich, sondern auch bei einem
Bildteil, welcher einen Übergang von einem niedrigen zu
einem hohen Schwärzungsgrad aufweist, an einer Kante einer
dicken Linie, bei einem durch Linien gebildeten Zeichen,
einer Figur u.ä. vor.
In Fig. 2 ist eine Bildaufzeichnungseinrichtung gemäß der
Erfindung dargestellt, die beispielsweise als ein digitaler
Kopierer ausgeführt ist. Wie dargestellt, weist das in sei
ner Gesamtheit mit 10 bezeichnete Kopiergerät auf der Ober
seite eine Glasplatte 12 und am oberen Ende der Vorderseite
F ein Bedienungsfeld 14 auf. Zwei Papierkassetten 16 und 18
sind, von der Vorderseite F aus gesehen, auf der rechten
Seite herausnehmbar an dem Kopiergerät 10 gehaltert, während
eine Kopienablage 20 auf der linken Seite an dem Kopierge
rät 10 angebracht ist. Eine obere Abdeckung 22 ist an der
Oberseite des Kopiergeräts 10 auf die Glasplatte 12 zu und
von dieser weg verschwenkbar gehaltert. In dem Kopiergerät
10 befinden sich ein photoleitfähiges Element, optische Ein
richtungen für eine bildmäßige Belichtung, eine Entwicklungs
einheit, eine Fixiereinheit und weitere Prozeßeinheiten,
welche bei einem digitalen Kopierer üblich sind, sowie eine
Steuereinheit zum Steuern der Prozeßeinheit.
Eine nicht dargestellte Vorlage wird mit der zu kopierenden
Seite nach unten auf die Glasplatte 12 gelegt. Mittels einer
Beleuchtungseinrichtung, einer Fokussiereinrichtung und ei
nes ladungsgekoppelten (CCD-)Zeilensensors, welche nicht
dargestellt sind, wird die Vorlage in einer Hauptabtast
richtung gelesen, wie durch einen Pfeil x angezeigt ist.
Gleichzeitig werden die Beleuchtungs- und Fokussiereinrich
tungen bewegt, um die Vorlage in einer Unterabtastrichtung
zu lesen, wie durch einen Pfeil y angezeigt ist. Die sich
ergebenden Bilddaten werden verschiedenen Bildverarbeitungs
prozessen unterzogen, wie beispielsweise einer Korrektur
und einer Umsetzung.
Ein Laserstrahl wird mit den verarbeiteten Bilddaten modu
liert, um elektrostatisch ein latentes Bild auf dem photo
leitfähigen Element zu erzeugen. Danach wird das Bild der
Vorlage auf einem Papierblatt, welches aus einer der Papier
kassetten 16 und 18 zugeführt worden ist, durch ein elek
trophotographisches Verfahren wiedergegeben. Das Vorlagen
bild wird mit einer Auflösung von annähernd 16 Bildelemen
ten pro Millimeter (400 Punkten pro Inch) gelesen und ge
schrieben.
In Fig. 3 ist ein funktionelles Blockdiagramm der Arbeits
weise des digitalen Kopiergeräts 10, insbesondere der Fluß
von Bilddaten, wiedergegeben. In Fig. 3 werden Bilddaten,
welche mittels eines Leseabschnitts 30 gelesen sind, einem
Bildverarbeitungsabschnitt 40 als ein digitales Signal D
zugeführt, welches Bildelement für Bildelement durch sechs
Bits in 64 Tönen wiedergegeben wird. Der Bildverarbeitungs
abschnitt 40 codiert das digitale Signal D in vier Bits,
was ein zum Schreiben geeignetes Format ist. Die Ausgangs
signale des Bildverarbeitungsabschnitts 40 werden an einen
Schreibabschnitt 50 angelegt. Ein Steuerabschnitt 60 steuert
den Leseabschnitt 30, den Bildverarbeitungsabschnitt 40 und
den Schreibabschnitt 50.
In Fig. 4 ist ein wesentlicher Teil des Schreibabschnitts
50 dargestellt. Der Schreibabschnitt 50 hat einen Impulsge
nerator 502, welcher eine Gruppe von Impulssignalen W mit
unterschiedlichen Impulsbreiten und Phasen erzeugt. Das co
dierte Bildsignal P von dem Bildverarbeitungsabschnitt 40
wird einem Pulsselektor 504 als ein Auswahl-Zustandssignal
zugeführt, wobei eine der verschiedenen Arten von Impulsen
W gewählt ist. Der Pulsselektor 504 gibt ein digitales Im
pulssignal Y ab. Eine Laserdioden-(LD-)Ansteuereinheit 506
setzt das digitale Impulssignal Y in ein Ansteuersignal I
um und gibt es an eine Laserdiode (LD) 508 ab, worauf dann
die Laserdiode 508 entsprechend dem LD-Ansteuersignal I
Licht emittiert. Der Laserstrahl durchläuft nicht dargestell
te optische Einrichtungen, und trifft auf eine photoleit
fähige Trommel 510 auf. Mittels eines rotierenden Polygo
nalspiegels 512 wird mittels des Laserstrahls die Trommel
510 in der Hauptabtastrichtung abgetastet, während die Trom
mel 510 infolge der Drehbewegung durch den Laserstrahl in
der Unterabtastrichtung abgetastet wird. Der Schreibabschnitt
50 ist auf der PWM-Basis betreibbar. Insbesondere ist die
lmpulsbreite der Belichtungsmenge und -fläche auf der Trom
mel 510 und gegebenenfalls der Fläche von schwarz (Toner)
pro Flächeneinheit bei einer Wiedergabe zugeordnet. Ferner
wird die Impulsbreite von dem Betrachter als die Dichte bzw.
der Schwärzungsgrad eines Bildes und die Breite einer Zeile
erkannt.
In Fig. 5 und 6 ist der Algorithmus für den Bildverarbei
tungsabschnitt 40 tabellarisch wiedergegeben, um die ge
lesenen Bilddaten oder ein digitales Signal D in ein Puls
code-Signal zu transformieren. Das in Fig. 3 dargestellte,
digitale Signal D wird in dem Bildverarbeitungsabschnitt
40 verschiedenen Behandlungsarten unterzogen, wie einer
Schattierungs- oder Tönungskorrektur, einer Modulations-
Transferfunktions- (MTF-) Korrektur und einer Gamma-Korrek
tur. Diese Behandlungen sind in Verbindung mit der Erfindung
nicht unmittelbar von Bedeutung und werden daher nicht im
einzelnen beschrieben.
Das sich bei der vorstehend beschriebenen Behandlung er
gebende 6-Bit-Bildsignal P stellt einen der in Fig. 5 darge
stellten Tonpegel dar. Insbesondere kann ein 6-Bit-Bildsig
nal 64 Tonpegel von einem Tonpegel 0 (weiß) bis einem Ton
pegel 63 (schwarz) haben. Wie in Fig. 5 dargestellt, sind
die 64 Tonpegel in sechs aufeinanderfolgende Stufen 0 bis
5 klassifiziert. Jeder der Tonstufen 0 bis 5 ist zum
Schreiben eine andere Impulsbreite zugeordnet. Die Impuls
breite ist mit der Schreibgeschwindigkeit verknüpft, d.h.
80 ns ist einem Bildelement in der Hauptabtastrichtung zuge
ordnet. Beispielsweise entspricht eine Impulsbreite von
80 ns dem ganzen Bildelement in schwarz, während eine Im
pulsbreite von 20 ns einem Viertel oder 25% eines Bildele
ments in schwarz und dem Rest in weiß entspricht. Streng ge
nommen wird jedoch infolge des Brennpunkts des Laserstrahls,
der Empfindlichkeit eines photoleitfähigen Elements, der
Partikelgröße von Toner, Schwankungen in den Prozeßbedin
gungen usw. nicht genau ein Viertel eines Bildelements in
schwarz wiedergegeben.
Die Tabelle in Fig. 5 enthält eine Spalte "Rechte und
Linke Stufendifferenz Δ = Links-Rechts". Dabei ist zu
beachten, daß sich die Worte "rechts" bzw. "links" auf ein
Bildelement beziehen, das einem interessierenden Bildele
ment in der Hauptabtastrichtung x unmittelbar vorausgeht
(ein linkes Bildelement auf einer Vorlage) und auf ein
Bildelement beziehen, das unmittelbar auf das interessieren
de Bildelement folgt (das rechte Bildelement auf einer Vor
lage). Beispielsweise soll in Fig. 10A bis 10G, welche
nachstehend noch beschrieben werden, wenn das Bildelement,
mit Tonpegel 38 das interessierende Bildelement ist, das
linke Bildelement einen Tonpegel 2, und das rechte Bildele
ment einen Tonpegel 7 haben. Dann ist die Differenz Δ
der Unterschied zwischen den Stufen, zu welchen die Tonpe
gel des rechten und linken Bildelements gehören, und die
Phase eines Impulses wird auf der Basis der Differenz Δ be
stimmt. Die "Phase" eines Impulses kann in die "Position"
eines Impulses übertragen werden. Insbesondere wird, wenn
die Impulsbreite dieselbe bleibt, ein Impuls bezüglich der
Beziehung zwischen dem rechten und linken Bildelement hin
sichtlich des Schwärzungsgrades nach links, wenn er in einer
Phase I ist, in die Mitte, wenn er in einer Phase II ist,
und nach rechts verschoben, wenn er in einer Phase III ist.
Die Impulsphasen I bis III werden, wie in Fig. 5 dargestellt,
in Abhängigkeit von der Tonstufe des interessierenden Bild
elements und der Differenz Δ zugeteilt. Folglich sind vier
zehn verschiedene Pulscodes Oh bis Dh (wobei h "hexadezimal"
bedeutet) in der Form von Kombinationen der Impulsbreiten
und Phasen verfügbar. Diese Pulscodes sind das Bildsignal P,
welches von dem Bildverarbeitungsabschnitt 40 (Fig. 3) abge
geben worden ist.
Eine Tabelle in Fig. 6 stellt eine Ergänzung zu der Tabelle
der Fig. 5 dar und zeigt eine zusätzliche Verarbeitung. Wenn
das interessierende Bildelement zu einem der Tonstufen 1
bis 4 gehört, während entweder das rechte oder das linke
Bildelement zu der Tonstufe 0 gehört, wird eine Pulsphase
oder ein Pulscode entsprechend der Tabelle in Fig. 6 zuge
teilt. Wenn das Bildelement auf der rechten Seite des in
teressierenden Bildelements zu der Stufe 0 gehört, wird die
Pulsphase I zugeteilt, d.h. der Impuls wird nach links ver
schoben. Wenn dagegen das linke Element zu der Stufe 0 ge
hört, wird die Pulsphase III zugeteilt, wodurch der Impuls
nach rechts verschoben wird.
In Fig. 7 ist eine Logik zum Durchführen des vorstehend an
hand von Fig. 5 und 6 beschriebenen Algorithmus dargestellt.
Obwohl in Fig. 7 D 6 bis D 1 6-Bit-Bilddaten darstellen,
genügen nur die oberen drei Bits, da die Tonpegel in Ton
stufen umgeformt werden, wie in Fig. 5 dargestellt ist.
Ein Bildelement-Takt CK 0 wird an dem Bildverarbeitungsab
schnitt 40 angelegt. Die Schaltungsanordnung von Fig. 7
weist Halteglieder bzw. Signalspeicher 70, 72 und 74 und
einen Festwertspeicher (ROM) 76 auf. Signale P 30 bis P 00
stellen ein 4-Bit-Pulscode-Signal dar, welches dem in Fig. 3
dargestellten Bildsignal P entspricht. Der Festwertspei
cher (ROM) 76 hat Adressensignal-Anschlüsse A 8 bis A0. Von
diesen erhalten die oberen drei Bits A 8 bis A 6, die mitt
leren drei Bits A 5 bis A3 und die unteren drei Bits A 2
bis A 0 den Tonpegel eines interessierenden Bildelements,
den Tonpegel eines linken Bildelements (das vor dem interes
sierenden Bildelement abgetastet worden ist) bzw. den Ton
pegel eines rechten Bildelements. Insbesondere bilden die
Tonpegel von drei Bildelementen einschließlich des rechten
und linken Bildelements, welche für die Pulscodierung von
Fig. 5 notwendig sind, die Adresse des Festwertspeichers 76.
Der Festwertspeicher 76 wird mit 4-Bit-Pulscodes, welche
mittels des Algorithmus von Fig. 5 und 6 bestimmt worden
sind, in Verbindung mit den individuellen Adressen geladen.
Diese Pulscodes werden selektiv aus dem Festwertspeicher
76 in Verbindung mit dem interessierenden Bildelement und
synchron mit den Bilddaten D 6 bis D 4 und einem Takt CK 0 aus
gelesen. Das Halteglied oder der Signalspeicher 70 sind zum
Zwecke einer Formung der Zeitabläufe vorgesehen.
In Fig. 8 sind die Wellenformen der Gruppe von Impulsen dar
gestellt, welche der Impulsgenerator 502 des Schreibabschnitts
50 erzeugt und welche den Pulscodes entsprechen. In Fig. 8
ist mit CK 1 ein Bildelementtakt bezeichnet, der an den
Schreibabschnitt 50 angelegt worden ist und eine Rate von
80 ns pro Bildelement hat. Ein derartiger Takt CK 1, welcher
sich von dem vorher erwähnten Bildelement-Takt CK 0 unter
scheidet, wird aus der Differenz in der wirksamen Abtastrate
zwischen der Lese- und der Schreib-Hauptabtastung abgeleitet.
Wie dargestellt, werden Impulse, welche den verschiedenen,
in Fig. 5 dargestellten Pulsbreiten und Phasen entsprechen,
den einzelnen Pulscodes zugeordnet. Hierbei sind die Suffixe
"1" und "0" in Fig. 8 die logischen Pegel der Impuls-Wellen
formen. Die Wellenformen, welche den Codes Oh und Dh ent
sprechen, sind nicht mit dem Symbol W versehen, welches ei
nen Signalnamen anzeigt, da sie über ein Bildelement entweder
"0" oder "1" sind, und folglich ist es unwirtschaftlich, mit
tels des Impulsgenerators 502 Extraimpulse zu erzeugen.
In Fig. 9 ist eine impulserzeugende Schaltung und eine Lo
gik dargestellt, um einen Impuls entsprechend einem Impuls
codesignal auszuwählen, welches von der impulserzeugenden
Schaltung abgegeben worden ist. Die Logik weist grundsätz
lich einen Impulsgenerator 80, einen Selektor 82 und zwei
Halteglieder bzw. Signalspeicher 84 und 86 auf. Entsprechend
dem Eingangssignal CK 1 erzeugt der Impulsgenerator 80 ver
schiedene Arten von Verzögerungssignalen mit Hilfe von Ver
zögerungselementen und erzeugt die in Fig. 8 dargestellten
Signale durch UND- oder ODER-Verknüpfungen der Verzögerungs
signale. Eine solche impulserzeugende Logik kann auf ver
schiedene Weise modifiziert werden, wie dem Fachmann ohne
weiteres geläufig ist, und braucht daher nicht im einzelnen
beschrieben zu werden.
In Fig. 9 sind Pulscode-Signale P 31, P 21; P 11 und P 01 abgese
hen von der Geschwindigkeit identisch mit den in Fig. 7 dar
gestellten Pulscode-Signalen P 30, P 20, P 10 und P 00. Während
die Pulsecode-Signale P 30, P 20, P 10 und P 00 synchron mit dem
an den Bildverarbeitungsabschnitt 40 angelegten Bildelement-
CK 0 sind, sind insbesondere die Pulscode-Signale P 31, P 21,
P 11 und P 01 synchron mit dem Bildelement-Takt CK 1, der an
den Schreibabschnitt 50 angelegt ist. Infolge dieses Unter
schieds werden die Pulscode-Signale P 3, P 20, P 10 und P 00,
welche von dem Bildverarbeitungsabschnitt 40 synchron mit
dem Bildelement-Takt CK 0 abgegeben und in den Schreibab
schnitt 50 eingegeben worden sind, synchron mit dem Bild
element-Takt CK 0 in einen nicht dargestellten Zeilenpuffer
in dem Schreibabschnitt 50 geschrieben. Derartige Pulscode-
Signale P 3 bis P 00 werden synchron mit dem Bildelement-Takt
CK 1 aus dem Zeilenpuffer ausgelesen. Bei einer solchen Pro
zedur wird die Geschwindigkeit von dem Takt CK 0 auf den Takt
CK 1 umgeschaltet. Es ist jedoch herkömmlich und braucht da
her auch nicht im einzelnen dargestellt oder beschrieben zu
werden.
Die Pulscodes P 31, P 21, P 11 und P 01 werden zeitlich gesteu
ert durch das Halteglied und ferner zeitlich gesteurt durch
das Halteglied 86 geformt. Durch das Halteglied 86 wird dem
entsprechend die Größe einer Verzögerung der Ausgangssignale
O 0 bis O 13 des Impulsgenerators 80 gemessen von den Ein
gangssignalen O 0 bis O 13 des Selektors 32, bis zum Signal Y,
und die Größe einer Verzögerung bis zu dem Zeitpunkt zeit
lich gesteuert, an welchem die Abgabe des Signals Y auf der
Basis der Auswahlvoraussetzungen A, B, C und D entschieden
wird, so daß die Pulsbreite des Eingangsimpulses genau an
dem Ausgangssignal erscheinen kann.
Der Impulsgenerator 80 erzeugt ein Taktsignal CK 2 für ein
Halten in Verbindung mit den Pulserzeugungszeitpunkten. Das
Taktsignal CK 2 wird an das Halteglied 86 angelegt, um die
vorerwähnte Funktion des Halteglieds 86 durchzuführen. Auf
diese Weise werden die dem Pulscode zugeordneten Signale
P 31, P 21, P 11 und P 01 ausgewählt und dann als das Signal Y
abgegeben. Wenn der Pulscode beispielsweise 6h ist, dann
sind die logischen Werte der Wählzustandssignale D, C, B und
A jeweils "0", "1", "1" bzw. "0" und folglich wird der in
Fig. 8 dargestellte Impuls W 6 ausgewählt und als das Signal Y
abgegeben. Das Signal Y der Fig. 9 entspricht dann dem Signal
Y der Fig. 4.
In Fig. 10A bis 10G und 11A bis 11C sind Abläufe wiedergege
ben, welche mit den in Fig. 2 bis 9 dargestellten Ausführun
gen und Operationen erzielbar sind. Fig. 10A bis 10G zeigen
eine Beziehung zwischen den Tonpegeln eines gelesenen Bildes
und eines diesem zugeordneten, wiedergegebenen Bildes. Der
Einfachheit halber sei angenommen, daß eine Zeile, welche im
wesentlichen eine Breite von einem Bildelement hat und sich
in der Richtung y erstreckt, wie in Fig. 11A dargestellt ist,
in der Richtung x abgetastet wird. Die folgende Beschreibung
konzentriert sich auf einen Teil eines solchen Bildes, wel
cher auf einer Abtastzeile liegt. Wenn ein solches Bild ge
lesen wird, kommt es infolge einer Modulations-Transferfunk
tion (MTF; einer Ortsfrequenz-Charakteristik) des Lesesy
stems zu einem Verwischen, so daß die gelesenen Bilddaten
Pegel haben, wie sie in Fig. 10A dargestellt sind. Die in
Fig. 10A dargestellten Daten werden auch erzeugt, wenn ein
Haarstrich, dessen Breite im wesentlichen einem Bildelement
entspricht, sich über zwei Bildelemente erstreckt, d.h. auf
zwei benachbarten Bildelementen auf einem CCD-Zeilensensor
fokussiert wird. In Fig. 10A, 10B, 10C, 10E und 10G stellt
ein Rahmen ein Bildelement dar.
Fig. 10B zeigt Tonstufen, welche den Tonpeglen der Fig. 10A
entsprechen. Die Tonpegel können ohne weiteres mit Hilfe des
Algorithmus der Fig. 5 in derartige Stufen klassifiziert wer
den. Die in Fig. 10B dargestellten Pulsphasen I und III kön
nen ebenfalls ohne weiteres auf der Basis der Beziehung zwi
schen dem interessierenden Bildelement und angrenzenden
Bildelementen sowie dem Algorithmus der Fig. 5 bestimmt wer
den.
Fig. 10C zeigt Pulscodes, welche der Fig. 10B entsprechen, und
welche ohne weiteres mit Hilfe von Fig. 5 bestimmt werden
können. Fig. 10D zeigt eine Schreibwellenform (Signal) Y
(Fig. 4 und 9), welche den Pulscodes der Fig. 10C entspricht.
Insbesondere ist ein Impuls, dessen Breite 20 ns ist, an der
Position der Pulsphase III vorhanden, und ein Puls, dessen
Breite 32 ns ist, ist an der Position der Impulsphase I des
nächsten Bildelements vorhanden und hängt mit dem vorherigen
Impuls zusammen. Das Ergebnis ist ein Schreibimpuls, welcher
ein Impuls mit einer Dauer von 20+32=52 ns ist.
Fig. 10A zeigt ein Bild an, welches durch den Impuls von
Fig. 10D erzeugt worden ist, d.h. ein schwarzes Bild mit
einem Bereich, welcher der Pulsbreite von 52 ns zugeordnet
ist, wird erzeugt und hat einen Durchmesser, welcher im we
sentlichen einem Bildelement entspricht. Fig. 10F zeigt die
Wellenform eines Schreibimpulses, welcher gemäß dem Stand
der Technik erzeugt werden würde und in Fig. 10F ist die
Pulsphase ständig festgelegt, und eine Impulsbreite, welche
der Tonstufe 2 oder 3 entspricht, wird ausgewählt, was dann
auf zwei diskrete Impulse hinausläuft, deren Impulsbreiten
20 ns und 32 ns sind. Die zwei in Fig. 10F dargestellten Impul
se geben zwei gesonderte, schwarze Bilder wieder, von welchen
jedes schmaler ist als eine Bildelementbreite und die sich
in der Größe voneinander unterscheiden.
Es ist jedoch zu bedenken, daß in Fig. 10D bis 10G das Ver
hältnis von Impulsbreite zu der Zeit von 80 ns, welche einem
Bildelement zugeordnet ist, und das Verhältnis der Fläche
eines schwarzen Bildes zu der Fläche eines Bildelements
(Größe eines Rahmens) nicht immer linear zueinander in Be
ziehung stehen.
Fig. 11A zeigt einen Haarstrich, welcher auf der Vorlage
parallel zu der y-Achse verläuft. Fig. 11B stellt ein Bild
dar, welches Fig. 10 entspricht und durch die dargestellte
Ausführungsform wiedergegeben ist. Das Bild der Fig. 11B hat
im wesentlichen dieselbe Breite wie der ursprüngliche Haar
strich von Fig. 11A. Fig. 11C zeigt ein Bild, welches Fig. 10G
entspricht und gemäß dem Stand der Technik wiedergegeben
worden ist; das Bild ist in zwei getrennte Linien mit ver
schiedenen Breiten zerlegt. Abgesehen von einer geraden Li
nie, welche sich, wie dargestellt und beschrieben, in der
Richtung y erstreckt, erscheint, wenn eine gerade Linie et
was schräg bezüglich der y-Achse oder in Abhängigkeit von
der Fokussierposition auf einem CCD-Zeilensensor geneigt
ist, eine einzige Linie in einigen Teilen als zwei getrennte
Linien und in den übrigen Teilen als eine Linie; selbst wenn
sie als eine Linie wiedergegeben ist, ändert sie sich wahr
scheinlich in der Breite. Im Gegensatz hierzu wird mit der
dargestellten Ausführungsform ein einziger Haarstrich er
zeugt, dessen Breite im wesentlichen dieselbe wie der ur
sprüngliche Haarstrich ist. Mit der dargestellten Ausfüh
rungsform kann somit nicht nur eine solche gerade Linie,
sondern auch eine Kurve, ein linearer Teil eines Zeichens
oder einer Figur und sogar eine Kante eines Bildes vorbild
getreu wiedergegeben werden, wodurch die Qualtität der Bild
wiedergabe erheblich verbessert ist.
Mit der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform
sind neue, bisher noch nicht dagewesene Vorteile erreicht,
wie sie nachstehend aufgezählt werden.
- 1) Die Codierposition eines interessierenden Bildelements ist auf der Basis des Vorhandenseins/Fehlens von Bildelementda ten von Bildelementen steuerbar, welche an ein interes sierendes Bildelement angrenzen. Hierdurch läßt sich der Schwärzungsgrad/die Dichte und/oder die Form eines Bildes erheblich verbessern, wodurch eine Bildwiedergabe hoher Qua lität gefördert wird.
- 2) Die Steuerschaltung ist einfach und wirtschaftlich, da ein Laserstrahl auf einer Pulsbreitenbasis moduliert wird und da die Aufzeichnungsposition durch Steuern der Phase oder des Timing des Impulses gesteuert wird.
- 3) Durch Pulsbreitenmodulation (PWM) können Impulse von zwei benachbarten Elementen verbunden werden, um einen ein zigen Impuls mit einer neuen Impulsbreite zu erzeugen. Auch hierdurch wird die Freiheit gesteigert, den Schwärzungsgrad/ die Dichte/oder die Form eines Bildes wiederzugeben, wodurch eine Bildwiedergabe hoher Güte gefördert wird. Insbesondere ist verhindert, daß ein sich über zwei Bildelemente erstreckender Haarstrich und ein Kantenteil eines Bildelements auf geteilt werden.
- 4) In einem einzigen Bildelementintervall sind in der Hauptabtastrichtung drei verschiedene Aufzeichnungspositio nen vorhanden, d.h. eine Vorwärtsposition, eine mittlere Po sition und eine Rückwärtsposition. Wenn daher Bildelemente, welche einem interessierenden Bildelement vorausgehen oder folgen, in der Dichte/dem Schwärzungsgrad merklich verschie den sind, kann das interessierende Bildelement in der Posi tion nahe dem Bildelement mit einem höheren Schwärzungsgrad wiedergegeben werden; wenn der Schwärzungsgradunterschied nicht bemerkenswert ist, kann das interessierende Bildele ment in der Mitte aufgezeichnet werden. Folglich können, selbst wenn der Schwärzungsgrad, d.h. die Impulsbreite, die selbe bleibt, Bilddaten wiedergegeben werden, wobei eine Kante eines Bildes und eine gleichförmige Halbtonfläche un terschieden werden.
- 5) Die Selektorschaltung, welche als Einrichtung dient, eine Gruppe digitaler Impulse zu erzeugen, und um aus ihnen zu einer bestimmten Zeit auszuwählen, kann leicht und wirt schaftlich mittels herkömmlicher digitaler Logik ausgeführt werden.
- 6) Information, welche der Pulsphase zugeordnet ist, wird durch ein codiertes Signal dargestellt, so daß die Arten von Signalleitungen und die Schaltungsanordnung vereinfacht sind.
- 7) Phasen- und Pulsbreiten-Informationen werden zusammen codiert, um Impulsinformation zu erzeugen, wobei wiederum die Arten von Signalleitungen und die Schaltungsanordnung vereinfacht sind. Wenn drei Arten von Phaseninformationen (zwei Bits) und sechs Arten von Pulsinformationen (drei Bits) wie in der dargestellten Ausführungsform zur Verfügung ste hen, kann die Pulsinformation in Form einer Kombination einer derartigen Information auf vierzehn Arten Oh bis Dh, wie durch die Pulscodes in Fig. 5 angezeigt ist, d.h. durch vier Bits, erzeugt werden.
Erforderlichenfalls kann die Umsetzung eines Tonpegels in
einen Pulscode mittels eines anderen Algorithmus als dem in
Fig. 5 dargestellten Algorithmus und mittels einer anderen
Logik als der Logik der Fig. 7 durchgeführt werden. Der Puls
code kann auf der Basis der Beziehung zwischen einem Tonpe
gel und benachbarten Bildelementen durchgeführt werden, d.h.
ohne Einordnen von Tonpegeln. Ferner können die Arten von
Pulscodes, von Impulsen, von Phasen, die Erzeugung der Im
pulsgruppen sowie Einzelheiten der Logik des Selektors er
forderlichenfalls modifiziert werden.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung wird nachste
hend beschrieben. Diese Ausführungsform entspricht der vor
herigen Ausführungsform bezüglich des Aufbaus und der Opera
tionen verschiedener Abschnitte des Kopierers. Folglich sind
nur hinsichtlich des Aufbaus, der Operationen und der Funk
tionen der alternativen Ausführungsform nur die Abweichungen
bezüglich der vorherigen Ausführungsform beschrieben.
Fig. 12 ist eine Ergänzung zu Fig. 5 und stellt die alternati
ve Ausführungsform gemäß der Erfindung dar. Insbesondere
zeigt Fig. 12 die Zeilen der Tabelle der Fig. 5 im einzelnen,
welche den Tonpegeln 0 bis 15 und 16 bis 32 zugeordnet sind.
Wie in Fig. 12 dargestellt, ist bezüglich dieser speziellen
Tonpegel die Tonstufe zusätzlich zu dem Pegel des interes
sierenden Bildelements auf der Basis der Pegel von aneinan
dergrenzenden Bildelementen bestimmt, und eine Pulsphase
wird der bestimmten Tonstufe auf der Basis der Tonpegel der
aneinandergrenzenden Bildelemente zugeteilt. Soweit ein
Teil, in welcher der Tonpegel niedrig ist, betroffen ist,
stellen, wenn Bildelemente, welche ein interessierendes
Bildelement verbinden, sich im Pegel stark voneinander un
terscheiden, diese eine Kante eines Bildes dar, und daher
ist der Algorithmus der Fig. 5 in vorteilhafter Weise ver
wendbar. Wenn jedoch die Tonpegel des vorhergehenden und des
folgenden Bildelementes in der Hauptabtastrichtung ebenfalls
niedrig sind, wie in Fig. 12 dargestellt ist, ist es wahr
scheinlich, daß sie einen gleichförmigen und hellen Halbton
oder einen hellen Haarstrich darstellen. In einem solchen
Fall ist das Anheben der Stufe um eins und ein Zuteilen der
Phase II, wie in Fig. 12 gezeigt ist, vorteilhaft im Hinblick
auf die Verbesserung der Wiedergabequalität.
Fig. 13A bis 13H zeigen eine Beziehung zwischen dem Tonpegel
und dem wiedergegebenen Bild, sowie insbesondere die Arbeits
weise und den Vorteil, welche mit dem Algorithmus der Fig. 12
erreichbar sind.
Wie vorstehend ausgeführt, lassen sich mit der alternativen
Ausführungsform nicht nur die vorstehend beschriebenen Vor
teile bezüglich der ersten Ausführungsform, sondern auch
noch ein weiterer Vorteil erreichen, daß nämlich die Signal
arten und der Aufbau einer Verarbeitungsschaltung verein
facht werden, da Pulsinformation codiert wird. Sollten nur
die Phaseninformation durch zwei Bits und die Pulsbreiten-In
formation durch drei Bits und sonst nichts codiert und in
Tonstufen oder Tonpegeln wiedergegeben werden, würden mehr
als fünf Signalleitungen benötigt, und um den zusätzlichen
in Fig. 12 dargestellten Algorithmus durchzuführen, würden
zusätzliche Signalleitungen und eine Verarbeitungsschaltung
erforderlich, wodurch der Aufbau weiter verkompliziert wür
de.
Claims (6)
1. Bildaufzeichnungseinrichtung zum Aufzeichnen eines Bildes,
durch Behandeln eines Laserstrahls, welcher mittels Bildda
ten moduliert worden ist, welche dadurch erzeugt worden
sind, daß das Bild Bildelement für Bildelement quantisiert
wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein interes
sierendes Bildelement an einer einer Vielzahl von Aufzeich
nungsstellen, welche in einem Bildelement-Intervall festge
legt sind, auf der Basis von Bilddaten von Bildelementen
aufgezeichnet wird, welche dem interessierenden Bildelement
benachbart sind.
2. Bildaufzeichnungseinrichtung zum Aufzeichnen eines Bildes,
indem Bilddaten gelesen werden, die dadurch erzeugt worden
sind, daß das Bild Bildelement für Bildelement quantisiert
wird, die gelesenen Bilddaten einer Bildverarbeitung unter
zogen werden, und dann ein Laserstrahl behandelt wird, wel
cher mittels Pulsbreitenmodulation moduliert worden ist,
gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum Erzeugen von Phaseninformation, welche eine Aufzeichnungsposition in dem Bildelementintervall, an welcher ein interessierendes Bildelement aufzuzeichnen ist, auf der Basis von Bildelementdaten von zwei Bildelementen darstellt, welche dem interessierenden Bildelement in der Hauptabtastrichtung des Laserstrahls vorangehen und auf die ses folgen;
eine Impulse erzeugende Einrichtung, um eine Anzahl Impulse zu erzeugen, die jeweils eine andere Phase in einem Bildele mentintervall haben, und
eine Impulswähleinrichtung, um einen aus einer Anzahl Impul se, die von der Impulse erzeugenden Einrichtung erzeugt wor den sind, entsprechend der Phaseninformation auszuwählen, welche von der Phaseninformation erzeugenden Einrichtung er zeugt worden ist.
eine Einrichtung zum Erzeugen von Phaseninformation, welche eine Aufzeichnungsposition in dem Bildelementintervall, an welcher ein interessierendes Bildelement aufzuzeichnen ist, auf der Basis von Bildelementdaten von zwei Bildelementen darstellt, welche dem interessierenden Bildelement in der Hauptabtastrichtung des Laserstrahls vorangehen und auf die ses folgen;
eine Impulse erzeugende Einrichtung, um eine Anzahl Impulse zu erzeugen, die jeweils eine andere Phase in einem Bildele mentintervall haben, und
eine Impulswähleinrichtung, um einen aus einer Anzahl Impul se, die von der Impulse erzeugenden Einrichtung erzeugt wor den sind, entsprechend der Phaseninformation auszuwählen, welche von der Phaseninformation erzeugenden Einrichtung er zeugt worden ist.
3. Bildaufzeichnungseinrichtung zum Aufzeichnen eines Bildes,
indem Bilddaten gelesen werden, die dadurch erzeugt worden
sind, daß das Bild Bildelement für Bildelement gelesen wird,
die gelesenen Daten einer Bildverarbeitung unterzogen werden
und dann ein Laserstrahl, welcher durch Pulsbreitenmodulati
on moduliert worden ist, manipuliert wird, gekenn
zeichnet durch
eine Einrichtung zum Erzeugen einer Phaseninformation, wel che eine Aufzeichnungsposition in einem Bildelementintervall, an welcher ein interessierendes Bildelement aufzuzeichnen ist, auf der Basis von Bildelementdaten von zwei Bildelemen ten darstellt, welche dem interessierenden Bildelement in einer Hauptabtastrichtung des Laserstrahls vorangehen und auf dieses folgen;
eine Einrichtung zum Erzeugen von Pulsbreiteninformation, welche eine Pulsbreite darstellt, um das interessierende Bildelement entsprechend Bilddaten des interessierenden Bild elements aufzuzeichnen;
eine Impulse erzeugende Einrichtung, um wahlweise einen von einer Anzahl Impulsen zu erzeugen, die jeweils eine unter schiedliche Phase oder eine unterschiedliche Pulsbreite in einem Bildelement haben, und
eine Laserstrahl modulierende Einrichtung, um einen der An zahl Impulse entsprechend der Phaseninformation von der Pha seninformation erzeugenden Einrichtung und entsprechend der Pulsbreiteninformation von der Pulsbreiteninformation erzeu genden Einrichtung auszuwählen, und um den Laserstrahl auf der Basis des ausgewählten Impulses zu modulieren.
eine Einrichtung zum Erzeugen einer Phaseninformation, wel che eine Aufzeichnungsposition in einem Bildelementintervall, an welcher ein interessierendes Bildelement aufzuzeichnen ist, auf der Basis von Bildelementdaten von zwei Bildelemen ten darstellt, welche dem interessierenden Bildelement in einer Hauptabtastrichtung des Laserstrahls vorangehen und auf dieses folgen;
eine Einrichtung zum Erzeugen von Pulsbreiteninformation, welche eine Pulsbreite darstellt, um das interessierende Bildelement entsprechend Bilddaten des interessierenden Bild elements aufzuzeichnen;
eine Impulse erzeugende Einrichtung, um wahlweise einen von einer Anzahl Impulsen zu erzeugen, die jeweils eine unter schiedliche Phase oder eine unterschiedliche Pulsbreite in einem Bildelement haben, und
eine Laserstrahl modulierende Einrichtung, um einen der An zahl Impulse entsprechend der Phaseninformation von der Pha seninformation erzeugenden Einrichtung und entsprechend der Pulsbreiteninformation von der Pulsbreiteninformation erzeu genden Einrichtung auszuwählen, und um den Laserstrahl auf der Basis des ausgewählten Impulses zu modulieren.
4. Bildaufzeichnungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl
Aufzeichnungspositionen in einer Bildelementperiode eine Vor
wärtsposition, eine mittlere Position und eine Rückwärtspo
sition bezüglich einer Hauptabtastrichtung sind.
5. Bildaufzeichnungseinrichtung zum Aufzeichnen eines Bildes,
indem Bilddaten gelesen werden, welche dadurch erzeugt wer
den, daß das Bild Bildelement für Bildelement quantisiert
wird, die gelesenen Bilddaten einer Bildverarbeitung unterzo
gen werden, und dann ein Laserstrahl manipuliert wird, wel
cher durch Pulsbreitenmodulation moduliert worden ist,
gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum Erzeugen von Pulsinformation, welche eine Phase und eine Breite eines Impulses darstellt, um ein interessierendes Bildelement entsprechend Bilddaten von zwei Bildelementen, welche dem interessierenden Bildelement in einer Hauptabtastrichtung des Laserstrahls vorausgehen und auf dieses folgen, und entsprechend Bilddaten des interes sierenden Bildelements aufzuzeichnen;
eine Impulse erzeugende Einrichtung, um selektiv einen aus einer Anzahl Impulse zu erzeugen, die jeweils eine unter schiedliche Phase oder eine unterschiedliche Pulsbreite in einem Bildelementintervall haben, und
eine Laserstrahl modulierende Einrichtung, um wahlweise einen Impuls entsprechend der Pulsinformation von der Puls information erzeugenden Einrichtung zu erzeugen und den La serstrahl mittels des Impulses zu modulieren.
eine Einrichtung zum Erzeugen von Pulsinformation, welche eine Phase und eine Breite eines Impulses darstellt, um ein interessierendes Bildelement entsprechend Bilddaten von zwei Bildelementen, welche dem interessierenden Bildelement in einer Hauptabtastrichtung des Laserstrahls vorausgehen und auf dieses folgen, und entsprechend Bilddaten des interes sierenden Bildelements aufzuzeichnen;
eine Impulse erzeugende Einrichtung, um selektiv einen aus einer Anzahl Impulse zu erzeugen, die jeweils eine unter schiedliche Phase oder eine unterschiedliche Pulsbreite in einem Bildelementintervall haben, und
eine Laserstrahl modulierende Einrichtung, um wahlweise einen Impuls entsprechend der Pulsinformation von der Puls information erzeugenden Einrichtung zu erzeugen und den La serstrahl mittels des Impulses zu modulieren.
6. Bildaufzeichnungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Anzahl verschiedener
Phasen Phasen aufweisen, welche jeweils einer von drei ver
schiedenen Pulspositionen zugeordnet sind, welche eine Vor
wärtsposition, eine zentrale Position oder eine Rückwärts
position sind.
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