DE3539713A1

DE3539713A1 - Bildleseeinrichtung

Info

Publication number: DE3539713A1
Application number: DE19853539713
Authority: DE
Inventors: Fumikazu Yamatokoriyama Nara Nagano; Seiichi Osaka Tanaka
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1984-11-09
Filing date: 1985-11-08
Publication date: 1986-05-22
Also published as: JPH0365710B2; US4620236A; JPS61114647A; GB2169168B; DE3539713C2; GB8527567D0; GB2169168A; CA1247532A

Description

BILDLESEEINRICHTÜNG

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bildleseeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Bildleseeinrichtung kann beispielsweise in einem Farbscanner zum Einsatz kommen.
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In der Vergangenheit wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen, um bei Bildleseeinrichtungen der genannten Art das Auflösungsvermögen zu erhöhen. Durch sie konnte das Auflösungsvermögen erheblich verbessert werden. In einigen Fällen war jedoch bei angelassenem Auflösungsvermögen eine höhere Lesegeschwindigkeit erforderlich. Zur Verbesserung des Auflösungsvermögens wurden darüber hinaus Bildelementverdünnungen, Bildelementabgleiche durch analoge oder digitale Hardwareschaltungen oder Bildelementabgleiche durch Softwareverfahren vorgeschlagen.

Durch Bildelementverdünnung, bei dem die Bildelemente unabhängig von den urngabenden Bildeleiaenten verdünnt bzw. verkleinert werden, wird bei unausgeglichener bzw. ungleichmäßiger Bilddichte das wahre Auflösungsvermögen nicht beeinflußt.

Die analogen oder digitalen Hardwareschaltungen zum Abgleich der Bildelemente sind sehr kompliziert aufgebaut, . was zu einer Verteuerung der Bildleseeinrichtung führt.

Bei einem digitalen Softwareabgleich von Bildelementen läßt sich die Bildleseeinrichtung nicht im Echtzeitverfahren betreiben.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bildleseeinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sie einen einfacheren schaltungstechnischen Aufbau besitzt, eine Veränderung der Bildauflösung durch Bildelementabgleich bzw.-ausgleich gestattet und im Echtzeitverfahren bei geringem Auflösungsgrad betreibbar ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegeben.

Eine Bildleseeinrichtung nach der Erfindung besitzt eine Lichtquelle zum Bestrahlen einer Originalvorlage mit Licht, beispielsweise zum Bestrahlen einer Originalkopie, eine Serie von entlang einer Linie oder Zeile angeordneten Sensoren zur Erfassung der Dichte kleiner Bereiche der Originalvorlage durch das von der Originalvorlage reflektierte Licht, eine Leseschaltung zur aufeinanderfolgenden Ausgabe von durch die Sensoren gelieferten Bilddichtesignalen für die kleinen Bereiche der Originalvorlage, sowie einen Pufferspeicher zur Speicherung und Ausgabe der nacheinander von der Leseschaltung erhaltenen Bilddichtesignale, der nach konstanten Intervallen in seinen Ausgangszustand rücksetzbar ist. Die Bildleseeinrichtung zeichnet sich aus durch eine Einstelleinrichtung zur Eingabe eines Bildleseeinrichtungs-Auflösungswertes K , eine mit dem Pufferspeicher verbundene Steuerschaltung zur Erzeugung eines Rücksetzpulses für den Pufferspeicher nach einer Periode, in der Bilddichtesignale bis zu einem Zählwert k aufgespeichert worden sind, der dem über die Einstelleinrichtung eingegebenen Auflösungswert K entspricht, eine mit der Lichtquelle verbundene Lichtmengensteuerschaltung zur Einstellung der von der Lichtquelle emittierten Lichtmenge, und durch eine mit der Lichtmengensteuerschaltung verbundene Steuereinrichtung, durch die die Lichtmengensteuerschaltung so ansteuerbar ist, daß sie die von der Lichtquelle emittierte Lichtmenge bei einem Auflösungswert K entsprechend dem reziproken Zählwert l/k einstellt.

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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigen:

Figur 1 ein Blockdiagramm einer Bildleseeinrichtung nach der vorliegenden Anmeldung,

Figur 2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise einer Lichtmengensteuerschaltung in Abhängigkeit eines Auflösungsgrades der Bildleseeinrichtung, und Figur 3 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung der

Betriebsweise der Bildleseeinrichtung nach Figur 1.

Ein Ausführungsbeispiel einer Bildleseeinrichtung nach der vorliegenden Anmeldung ist in Form eines Blockdiagramms in der Figur 1 gezeigt. Ein Sensorblock 1 besitzt einen Sensor S, ein Übertragungstor 2 und ein Schieberegister SR. Das Schieberegister SR, das auch als Leseschaltung angesehen werden kann, ist mit einem Pufferspeicher 3 verbunden. Der Sensor S enthält eine Anzahl η von CCD's (Charge Coupled Devices), die entlang einer Linie bzw. Geraden an einer Position angeordnet sind, die der Position einer Originalkopie 13 entspricht. Der aus einer Anzahl η von CCD's (ladungsgekoppelten Einrichtungen) bestehende Sensor S empfängt Licht, das an der Originalkopie 13 reflektiert worden ist. Das empfangene Licht wird durch photoelektrische Umwandlung in ein elektrisches Signal übertragen. Die Originalkopie 13 wird durch Licht von einer Lichtquelle 12 bestrahlt, deren abgestrahlte Lichtmenge durch eine Lichtmengensteuerschaltung 11 steuerbar ist.

Das Übertragungstor 2 wird durch einen Übertragungspuls 0 geöffnet, so daß die vom Sensor S ausgelesenen Dichtesignale der Originalkopie 13 in das Schieberegister SR übertragen werden können, das in Übereinstimmung mit der Anzahl η von CCD's eine Anzahl von η Registern besitzt.

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Mit Hilfe von Schiebetaktpulsen 0. und 0~ werden die Dichtesignale nacheinander vom Schieberegister SR zum Pufferspeicher 3 übertragen, und zwar beginnend mit dem in Figur 1 rechts außen liegenden Register SR,. Der Sensor S besitzt eine Anzahl η von Sensorelementen S, bis S , während das Schieberegister SR eine Anzahl von Registern SR, bis SR aufweist.

Der Pufferspeicher 3 besitzt einen nicht geerdeten bzw.

IQ schwimmenden Kondensator C, einen MOS-Transistor TR, einen Ladewiderstand R und ein Rücksetztor RT. Im Pufferspeicher 3 werden die durch das Schieberegister SR eingegebenen Dichtesignale innerhalb des schwebenden bzw. schwimmenden Kondensators C in Form elektrischer Ladung gespeichert. Der schwimmende Kondensator C liegt zwischen dem Gate-Anschluß und dem Drain-Anschluß des MOS-Transistors TR, um auf diese Weise den Strom zwischen dem Source-Anschluß und dem Drain-Anschluß des MOS-Transistors TR steuern zu können. Wird eine elektrische Ladung q i^m schwimmenden Kondensator C gespeichert, so tritt ein Spannungsaotall entsprechend dem Wert ν = q/C auf. Die resultierende Spannung kann am Ausgang als Spannung V abgenommen werden, nachdem sie am Source-Folger erscheint, der den Ladewiderstand R enthält, welcher mit dem Source-Anschluß des MOS-Transistors TR verbunden ist. Die Spannung V am Ausgang des MOS-Transistors TR (Feldeffekttransistor) wird nachfolgend als Ausgangssignal V bezeichnet. Der Ladewiderstand R ist an seinem dem Source-Anschluß abgewandten Ende geerdet.

Das Ausgangssignal V des MOS-Transistors TR wird einem Analogverstärker 5 zugeführt. Das Rücksetztor RG liegt parallel zum schwimmenden Kondensator C. Dieses Rücksetztor RG wird durch einen Rücksetzpuls 0„ geöffnet, auf den

5 weiter unten genauer eingegangen wird, so daß der schwimmende Kondensator C zur Durchführung des Rücksetzvorganges

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mm "7 —

elektrisch entladen werden kann.

Wie bereits erwähnt, gelangt das Ausgangssignal V vom Pufferspeicher 3 in einen Analogverstärker 5, der einen Operationsverstärker besitzt, durch den das Ausgangssignal V entsprechend einem Verstärkungsfaktor μ verstärkt wird. Das verstärkte Ausgangssignal wird einer Abtasthalteschaltung 4 zugeführt. In der Abtasthalteschaltung 4 wird das vom Analogverstärker 5 gelieferte

"L0 verstärkte Ausgangssignal durch einen Abtastpuls 0„„ abgetastet und gehalten, wie weiter unten genauer beschrieben wird. Das durch die Abtasthalteschaltung 4 abgetastete und gehaltene Dichtesignal V wird dann zu einem Analog/Digitalwandler 6 (A/D-Konverter) geliefert, um in ein digitales Signal umgewandelt zu werden. Dieses digitale Signal wird einem Mikrocomputer 8 zugeführt.

Ein Taktgenerator 9 gibt den Übertragungspuls 0 , die Schiebetaktpulse 0, und 0₂, ein Abtasttaktpuls T und ein Rücksetztaktpuls T₀ aus, und zwar aufgrund einer Steuerung durch den Mikrocomputer 8. Der Übertragungspuls 0 wird vor den anderen Pulsen jedesmal dann ausgegeben, wenn der Sensor S eine Kopie bzw. Kopiedichte detektiert. Die Schiebetaktpulse 0, und 0_O v/erden durch

Kombination von Pulsen unterschiedlicher Pulsbreite T und Ts gebildet, wie in Figur 3 dargestellt ist. Der Abtasttaktpuls T_ctr dient zur Bildung des Abtastpulses 0_SH, während der Rücksetztaktpuls T_R zur Bildung des

Rücksetzpulses 0_n dient.

κ.

Die Schiebetaktpulse 0, und 0« werden zum Schieberegister SR übertragen, während der Übertragungspuls 0 zum Übertragungstor 2 und zum Tor Gl einer Zähleinheit 10 übertragen wird. Dagegen wird der Rücksetztaktpuls T zu einem Tor G2 und G3 der Zähleinheit 10 übertragen, während der Abtasttaktpuls T zu einem Tor G4 der Zähleinheit 10 übertragen wird.

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Die Zähleinheit 10 besteht unter anderem aus einem Zähler CNT und den genannten Toren Gl, G2, G3 und G4. Der Zähler CNT ist ein binärer Vier-Ziffern-Zähler (mit vier Stellen), der dann überläuft, wenn der Zählwert 16 erreicht ist.

Der Mikrocomputer 8 führt vorgeschriebene arithmetische Operationen auf der Grundlage eines Wertes K durch (K = 2, 3, 4, 6, 12, usw.), der durch einen Einstellschalter 7 entsprechend einer gewünschten Auflösung der Bildleseeinrichtung eingestellt bzw. vorgegeben werden kann. Das entsprechende Arbeitsergebnis (voreingestellter Wert) wird dann durch den Mikrocomputer 8 zum Zähler CNT über die Anschlußklemmen A, B, C und D übertragen. Der so übertragene voreingestellte Wert wird mit einem Zählpuls (umgekehrter bzw. invertierter Rücksetztaktpuls T_) multipliziert, der über eine Takteingangsklemme CLK eingegeben wird. Ist das Produkt zu groß, so daß ein Zählerüberlauf auftritt, wird an der Ausgangsklemme RCO des Zählers CNT ein Η-Signal (Signal mit hohem logischen Pegel) ausgegeben. Der voreingestellte Wert ist durch den Auflösungswert K bestimmt. Im folgenden sei angenommen, daß der voreingestellte Anfangswert m ist. Der Wert für m wird durch den Ausdruck 16 - k erhalten (m = 16-k). (16 ist hierbei der maximale Zählwert des Zählers CNT . Eine Ladeanschlußklemme LD des Zählers CNT ist mit dem Ausgang des Tores Gl verbunden, durch das der Übertragungspuls 0 und das an der Anschlußklemme RCO erscheinende Ausgangssginal hindurchlaufen und in den Zähler CNT eingegeben werden. Das Tor Gl liefert an seinem Ausgang jedesmal dann ein L-Signal (Signal mit niedrigem logischen Pegel), wenn an irgendeinem seiner Eingänge ein Η-Signal anliegt. Auf diese Weise wird der voreingestellte Wert m im Zähler CNT voreingestellt. Der invertierte Rücksetztaktpuls T wird durch das Tor G2 zur Takteingangsklemme CLK des Zählers CNT geliefert. Das Tor G3 ist ein UND-Tor, das an einem Eingang den Rücksetztaktpuls T und am anderen Eingang das an der Anschlußklemme RCO erscheinende Aus-

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gangssignal empfängt. Dieses Tor G3 liefert an seinem Ausgang ein Η-Signal, wenn an seinen beiden Eingängen gleichzeitig Η-Signale anliegen. Das Tor G4 ist ebenfalls ein UND-Tor, das an seinem einen Eingang den Abtasttaktpuls " und an seinem anderen Eingang das an der Anschlußklemme RCO erscheinende Ausgangssignal empfängt. Dieses Tor G4 liefert ein Η-Signal an seinem Ausgang, wenn an seinen beiden Eingängen gleichzeitig Η-Signale liegen. Der Ausgang des Tores G3 ist mit dem Rücksetztor RG verbunden, während der Ausgang des Tores G4 mit der Abtasthalteschaltung 4 verbunden ist. Das Tor G2 ist beispielsweise ein Inverter, während das Tor Gl ein NICHT-ODER-Tor ist.

Mit anderen Worten bildet die Zähleinheit 10 eine Puffersteuereinrichtung zur Einstellung des Zyklus des Rücksetzpulses 0_., durch den der Pufferspeicher 3 nach einer κ

Periode zurückgesetzt wird, in der Bilddichtesignale (geliefert vom Schieberegister SR) bis zu einem Wert k aufgespeichert worden sind, der dem Wert K entspricht, welcher durch den Einstellschalter 7 vorgegeben worden ist.

Zusätzlich zu der arithmetischen Berechnung des voreingestellten Wertes für den Zähler CNT auf der Grundlage des Auflösungswertes K₇ der durch einen Einstellschalter 7 eingegeben wird, steuert der Mikrocomputer 8 die Lichtmengensteuerschaltung 11 (Lichtquellensteuerschaltung), um die von der Lichtquelle 12 emittitierte Strahlungsmenge auf den Wert l/k in Übereinstimmung mit dem Wert K der gewünschten Auflösung einzustellen. Die emittierte Lichtmenge wird auf den Wert l/k eingestellt, so daß die auf dem Sensor S bzw. Sensorblock 1 auftreffende Lichtmenge in Übereinstimmung mit dem Wert K der gewünschten Auflösung steht. Dementsprechend werden sich der Ausgang des Sensors S bzw. Sensorblocks 1 und der Ausgang des A/D-Wandlers 6 dann nicht mit dem Wert K für die gewünschte Auflösung ändern, wenn die Kopiedichte gleichbleibt bzw. identisch ist.

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Im Nachfolgenden wird der Betrieb des Mikrocomputers 8 zur Steuerung der von der Lichtquelle 12 emittierten Lichtmenge genauer beschrieben.

Ein entsprechendes Flußdiagramm zur Steuerung ist in Figur 2 dargestellt· Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird zur Einstellung der Lichtmenge die Pulsbreite verändert. Selbstverständlich könnte die emittierte Lichtmenge auch durch Steuerung der Treiberspannung der Lichtquelle 12 eingestellt werden.

Wird ein bestimmter Wert K (beispielsweise K = 3) für die Auflösung bzw. Bildauflösung durch den Einstellschalter 7 eingegeben, so berechnet der Mikrocomputer 8 einen voreingestellten Wert entsprechend der Auflösung 3 und gibt diesen berechneten voreingestellten Wert in den Zähler CNT ein.

Sodann liefert der Mikrocomputer 8 zur Lichtmengensteuerschaltung 11 einen Treiberbefehl, woraufhin die Lichtquelle 12 Licht emittiert. Auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen dem Ausgangssignal des A/D-Wandlers 6, das bei dieser ersten Emission erhalten wird, und einem Referenz-A/D-Umwandlungsausgangssignal (Referenzwert) liefert der Mikrocomputer 8 ein Pulsbreiten-Steuersignal (Emissions-'breite) an die Lichtmengensteuerschaltung 11. Ist das so erhaltene Ausgangssignal größer als der Referenzwert, so wird ein Signal zur Reduzierung der Pulsbreite ausgegeben. Ist dagegen umgekehrt das erhaltene Ausgangssignal kleiner als der Referenzwert, so wird ein Signal ausgegeben, um die Pulsbreite zu vergrößern. Diese Steuerung wird solange fortgesetzt, bis das Ausgangssignal vom A/D-Wandler 6 gleich dem Referenzwert ist.

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Aufgrund dieser Lichtmengensteuerung durch den Mikrocomputer 8 ändern sich die Ausgangssginale vom Sensorblock 1 bzw. Sensor S und vom A/D-Wandler 6 nicht mit dem Wert K, vorausgesetzt, daß sich dia Kopie- bzw. Bilddichte nicht ändert bzw. dieselbe bleibt.

Im Nachfolgenden wird der Betrieb der Bildleseeinrichtung nach Figur 1 anhand des Signaldiagramms nach Figur 3 näher beschrieben.

Wenn durch den Einstellschalter 7 (Auflösungseinstellschalter) die Auflösung K eingegeben wird, so wird dieser eingegebene Wert K zum Mikrocomputer 8 weitergeleitet. Der Mikrocomputer 8 führt dann eine Steueroperation ent-

]_5 sprechend dem Flußdiagramm von Figur 2 durch, um die von der Lampe 12 emittierte Lichtmenge entsprechend dem eingegebenen Wert K einzustellen.

Nach Beendigung der Lichtmengeneinstellung beginnt eine Kopierleseoperation.

Zunächst wird der Anfangswert m in den Zähler CNT eingegeben bzw. dort voreingestellt. Dann detektiert der Sensor S die Dichte bzw. Bilddichte eines sehr kleinen Bereichs der Originalkopie bzw. ersten Kopie. Der Taktgenerator 9 gibt den Übertragungspuls 0 aus, damit das Dichtesignal zum Schieberegister SR übertragen werden kann. Gleichzeitig beginnt der Zähler CNT seinen Zählbetrieb aufgrund der erhaltenen Rücksetztaktpulse T . Der Taktgenerator 9 (Taktschaltung) gibt weiterhin die Schiebetaktpulse

0. und 0„ aus, so daß die Ausgangssignale des Schieberegisters SR nacheinander im Kondensator C gespeichert werden können, der ungeerdet ist bzw. frei schwimmt. Wenn die Ausgangssignale bis zur Anzahl k aufgespeichert worden sind, gibt der Zählerblock 10 bzw. die Zählereinheit einen Abtastpuls 0_otJ aus, so daß die Abtasthalteschaltung 4

on

das Ausgangssignal V des Analogverstärkers 5 abtastet

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und hält. Wenn also im schwimmenden Kondensator C Daten bzw. Signale bis zum Wert k gesammelt bzw. aufgespeichert worden sind, ist der Rücksetztaktpuls T_. k-mal ausgegeben worden. Der Zähler CNT läuft dann über und liefert ein Η-Signal an seiner Ausgangsklemme RCO. Dementsprechend wird ein Abtastpuls 0_ vom Tor G4 an die Abtasthalteschaltung 4 ausgegeben, um eine Abtast- und Halteoperation auszulösen. Gleichzeitig wird ein Rücksetzpuls 0_ vom Tor

R G3 zum Rücksetztor RG geliefert, um den schwimmenden Kondensator C rückzusetzen bzw. zu entladen. Das Ausgangssignal V der Abtasthalteschaltung 4 wird dann zum Analog/Digitalwandler 6 geliefert.

Die oben beschriebene Operation wird solange wiederholt, bis das Dichtesignal von jedem Schieberegister bzw. Register verschoben bzw. erfaßt worden ist.

Mit Hilfe des genannten Verfahrens ist es möglich, den Auflösungsgrad bzw. Grad der Bildauflösung ohne BiIdelernentverdünnung zu verändern, sondern eine derartige Veränderung des Auflösungsgrades unter Zugrundelegung der mittleren Dichte einer Vielzahl von Bildelementen vorzunehmen.

Bei CCD's mit zwölf Punkten bzw. Zeichen pro Millimeter werden Auflösungsgrade von 6, 4, 3, 2 und 1 Punkt pro Millimeter erhalten, wenn jeweils durch den Auflösungseinstellschalter 7 Auflösungswerte K auf k = 2, 3, 4, 6 und 12 festgesetzt werden.

Entsprechend der obigen Beschreibung wird zunächst der Auflösungswert K in die Bildleseeinrichtung eingegeben. Entsprechend dem vorgegebenen Auflösungsgrad K wird die von der Lampe 12 emittierte Lichtmenge auf den TJert l/k eingestellt. Der Rücksetzpulszyklus für den Puffer-

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speicher 3 wird darüber hinaus auf den Wert K festgesetzt. Demzufolge benötigt die Bildleseeinrichtung nach der vorliegenden Anmeldung keine komplizierten Hardware- oder Software-Einrichtungen zum Bildelementabgleich, so daß sie einen sehr einfachen Aufbau besitzt. Darüber hinaus ist ein Echtzeitbetrieb auch bei niedriger Auflösung möglich, da kein Bildelementabgleich durch Software-Einrichtungen erforderlich ist.

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Claims

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER

PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl. Ing. H. Steinmeister

Artur-Ladebeck-Strasse 51

45
D-8000 MÜNCHEN 80 D-4800 BIELEFELD 1

2708-GER-PT-A

Mü/Ur/b 08. November 1985

SHARP KABUSHIKI KAISHA 22-22, Nagaike-cho,
Abeno-ku, Osaka 545, Japan

BILDLESEEINRICHTUNG

Priorität: 9. November 1984, Japan, Ser.No. 59-237115 (P)

PATENTANSPRUCH

Bildleseeinrichtung, mit

- einer Lichtquelle zum Bestrahlen einer Originalvorlage mit Licht,

- einer Serie von entlang einer Linie angeordneten Sensoren zur Erfassung der Dichte kleiner Bereiche der Originalvorlage durch das von der Originalvorlage reflektierte Licht,

- einer Leseschaltung zur aufeinanderfolgenden Ausgabe von durch die Sensoren gelieferten Bilddichtesignalen für die kleinen Bereiche der Originalvorlage, und mit

- einem Pufferspeicher zur Speicherung und Ausgabe der nach-

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einander von der Leseschaltung erhaltenen Bilddichtesignale, der nach konstanten Intervallen in seinen Ausgangszustand rücksetzbar ist,
gekennzeichnet durch

- eine Einstelleinrichtung (7) zur Eingabe eines Bildleseeinrichtungs-Auflösungswertes (K),

- eine mit dem Pufferspeicher (3) verbundene Steuerschaltung zur Erzeugung eines Rücksetzpulses (0 ) für den Pufferspeicher (3) nach einer Periode, in der Bilddichtesignale bis zu einem Zählwert (k) aufgespeichert worden sind, der dem über die Einstelleinrichtung (7) eingegebenen Auflösungswert (K) entspricht,

- eine mit der Lichtquelle (12) verbundene Lichtmengensteuerschaltung (11) zur Einstellung der von der Lichtquelle (12) emittierten Lichtmenge, und durch

- eine mit der Lichtmengensteuerschaltung (11) verbundene Steuereinrichtung (8), durch die die Lichtmengensteuerschaltung (11) so ansteuerbar ist, daß sie die von der Lichtquelle (12) emittierte Lichtmenge in Abhängigkeit des Auflösungswertes (K) entsprechend dem reziproken Zählwert (l/k) einstellt.