DE4013729C2 - Bildaufzeichnungsverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bildaufzeichnungsverfahren, bei dem Halbtonbilder bildpunktweise aufgelöst werden, für jeden Bildpunkt ein Halbtonwert ermittelt wird, der jeweils durch ein pulsbreitenmoduliertes Schreibsignal dargestellt wird und bei dem die Phasenlage der pulsbreitenmodulierten Schreibsignale abhängig vom Halbtonwert benachbarter Bildpunkte festgelegt wird.

Aus der JP 62-233 980 A2 ist eine Bildaufzeichnungseinrichtung bekannt, die dafür ausgebildet ist, Bilder aufzuzeichnen, indem Bilddaten gelesen werden, die dadurch erzeugt worden sind, daß das Bild Bildelement für Bildelement abgetastet und quantisiert wird und das quantisierte Bildsignal pulsbreitenmoduliert und zur Ansteuerung eines Lasers verwendet wird. Dazu wird es nach einer Digital/Analog-Wandlung mit einer periodischen Sägezahnspannung verglichen. Die Periodendauer der Sägezahlspannung entspricht einem Bildelementintervall. Wird dabei stets ein ansteigender Sägezahl verwendet, ergibt sich die übliche Pulsbreitenmodulation und feine Linien in einer Vorlage spalten sich in zwei Anteile auf. Neben dem jeweils betrachteten Bildelement wird zur Laser-Ansteuersignalerzeugung noch dessen Vorläufer und Nachfolger mit berücksichtigt. Im einzelnen wird abhängig von der Umgebung sowohl der Beginn der Sägezahnperiode verschoben als auch die Steigung von ansteigend zu abfallend variiert. Diese bekannte Vorrichtung bietet damit im Prinzip die Möglichkeit, ein Bildelement bestimmter Amplitude im Aufzeichnungsintervall nach links oder auch nach rechts zu verschieben. Eine mittlere Aufzeichnungsposition ergibt sich dann, wenn die Periode des Sägezahns nicht am Rande des Aufzeichnungsintervalls beginnt.

Mit der Verschiebung wird erreicht, daß auch ein aufzuzeichnendes Bild mit einem Halbton-Haarstrich, welches sich über zwei benachbarte Bildelemente in einer Hauptabtastrichtung erstreckt, originalgetreu aufgezeichnet wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Bildaufzeichnungsverfahren der eingangs definierten Art zu schaffen, bei welchem die Güte des aufgezeichneten Bildes noch verfeinert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

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 zur Durchführung des Verfahrens nach 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 Impulse erzeugenden 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 der Haarstrich I entlang einer Lese-Abtastlinie l₁ gelesen und entlang einer Schreib-Abtastlinie l₂ 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 i₁ und i₂ 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 l₂ 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 zur Durchführung des Verfahrens 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 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 wird. 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 auf der 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 erzeugte, 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 25, 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 D₆ bis D₁ 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 CK0 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 P₃₀ bis P₀₀ stellen ein 4-Bit-Pulscode-Signal dar, welches dem in Fig. 3 dargestellten Bildsignal P entspricht. Der Festwertspei­ cher (ROM) 76 hat Adressensignal-Anschlüsse A₈ bis A₀. Von diesen erhalten die oberen drei Bits A₈ bis A₆, die mitt­ leren drei Bits A₅ bis A₃ und die unteren drei Bits A₂ bis A₀ 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 D₆ bis D₄ und einem Takt CK0 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 CK1 ein Bildelementtakt bezeichnet, der an den Schreibabschnitt 50 angelegt worden ist und eine Rate von 80 ns pro Bildelement hat. Ein derartiger Takt CK1, welcher sich von dem vorher erwähnten Bildelement-Takt CK0 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 CK1 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 P₃₁, P₂₁; P₁₁ und P₀₁ abgese­ hen von der Geschwindigkeit identisch mit den in Fig. 7 dar­ gestellten Pulscode-Signalen P₃₀, P₂₀, P₁₀ und P₀₀. Während die Pulsecode-Signale P₃₀, P₂₀, P₁₀ und P₀₀ synchron mit dem an den Bildverarbeitungsabschnitt 40 angelegten Bildelement-Takt CK0 sind, sind insbesondere die Pulscode-Signale P₃₁, P₂₁, P₁₁ und P₀₁ synchron mit dem Bildelement-Takt CK1, der an den Schreibabschnitt 50 angelegt ist. Infolge dieses Unter­ schieds werden die Pulscode-Signale P₃, P₂₀, P₁₀ und P₀₀, welche von dem Bildverarbeitungsabschnitt 40 synchron mit dem Bildelement-Takt CK0 abgegeben und in den Schreibab­ schnitt 50 eingegeben worden sind, synchron mit dem Bild­ element-Takt CK0 in einen nicht dargestellten Zeilenpuffer in dem Schreibabschnitt 50 geschrieben. Derartige Pulscode- Signale P₃ bis P₀₀ werden synchron mit dem Bildelement-Takt CK1 aus dem Zeilenpuffer ausgelesen. Bei einer solchen Pro­ zedur wird die Geschwindigkeit von dem Takt CK0 auf den Takt CK1 umgeschaltet. Es ist jedoch herkömmlich und braucht da­ her auch nicht im einzelnen dargestellt oder beschrieben zu werden.

Die Pulscodes P₃₁, P₂₁, P₁₁ und P₀₁ werden zeitlich gesteu­ ert durch das Halteglied und ferner zeitlich gesteuert durch das Halteglied 86 geformt. Durch das Halteglied 86 wird dem­ entsprechend die Größe einer Verzögerung der Ausgangssignale O₀ bis O₁₃ des Impulsgenerators 80 gemessen von den Ein­ gangssignalen O₀ bis O₁₃ 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 CK2 für ein Halten in Verbindung mit den Pulserzeugungszeitpunkten. Das Taktsignal CK2 wird an das Halteglied 86 angelegt, um die vorerwähnte Funktion des Halteglieds 86 durchzuführen. Auf diese Weise werden die dem Pulscode zugeordneten Signale P₃₁, P₂₁, P₁₁ und P₀₁ 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 W₆ 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 Tonpegeln 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 Qualität 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 zur Durchführung des Verfahrens nach 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 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 (3)

1. Bildaufzeichnungsverfahren, bei dem Halbtonbilder bildpunktweise aufgelöst werden, für jeden Bildpunkt ein Halbtonwert ermittelt wird, der jeweils durch ein pulsbreitenmoduliertes Schreibsignal dargestellt wird und bei dem die Phasenlage der pulsbreitenmodulierten Schreibsignale abhängig vom Halbtonwert benachbarter Bildpunkte festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Halbtonwertbereich in eine vorbestimmte Anzahl von Stufen unterteilt wird und jede Stufe eine bestimmte Impulsbreite tabellarisch zugeordnet wird,
daß für jeden Bildpunkt aus der Stufentabelle gemäß seinem Halbtonwert die zugehörige Impulsbreite ermittelt wird,
daß für je einen Bildpunkt die Halbtonwerte seiner Nachbarbildpunkte ermittelt werden und daraus eine Tonwertdifferenz errechnet wird,
daß den möglichen Tonwertdifferenzen eine Anzahl von Phasenlagen tabellarisch zugeordnet wird,
daß für jeden Bildpunkt aus der Phasenlagentabelle anhand der für ihn errechneten Tonwertdifferenz die Phasenlage ermittelt wird, und
daß für jeden Bildpunkt ein Schreibsignal mit der so ermittelten Impulsbreite und Phasenlage abgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für je einen Bildpunkt der Halbtonwert eines ersten, dem betreffenden Bildpunkt in der Hauptabtastrichtung vorausgehenden Nachbarbildpunktes und der Halbtonwert eines zweiten, dem betreffenden Bildpunkt in der Hauptabtastrichtung nachfolgenden Nachbarbildpunktes ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die möglichen Phasenlagen drei Phasenlagen gemäß einer vorderen Position, einer zentralen Position und einer rückwärtigen Position, gesehen in der Hauptabtastrichtung, umfassen.