DE3411684C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bildverarbeitungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Fig. 1 zeigt eine derartige Bildverarbeitungseinrichtung nach dem Stand der Technik. Bei dieser Bildverarbeitungseinrichtung gibt ein Bildleser 1 synchron mit einer Frequenz f ω Bilddaten ab, die um einen Faktor 0 bis 2 vergrößert oder verkleinert werden können. Ein Taktgenerator 2 erzeugt ein Taktsignal mit der Frequenz f ω und ein Taktsignal mit einer Frequenz 2f ω, welches zum Vergrößern der Bilddaten um einen Faktor bis zu "2" verwendet wird.

Das Taktsignal mit der Frequenz 2f ω wird einer Taktänderungsschaltung 3 zugeführt, die die Frequenz des Taktsignals entsprechend einem Vergrößerungsfaktor- Steuersignal SA mit einem Faktor M( 0 M 1) multipliziert, um ein Schreibtaktsignal zu erzeugen, das zum Einschreiben der Bilddaten in einen Speicher 4 verwendet wird. Die eingeschriebenen Bilddaten werden aus dem Speicher 4 synchron mit einem Taktsignal ausgelesen, das eine Frequenz f _R hat und von einem Taktgenerator 5 erzeugt wird.

In der in Fig. 1 gezeigten Schaltung werden die Bilddaten zum Vergrößern des Bilds mit einem Schreibtaktsignal eingeschrieben, das eine Frequenz hat, die höher als f ω ist, nämlich M × 2f ω beträgt (0,5 ≦ M ≦ 1), so daß die Bilddaten interpoliert werden.

Andererseits werden zum Verkleinern des Bilds die Bilddaten in den Speicher 4 unter Einsatz eines Schreibtaktsignals mit einer Frequenz M × 2f ω (0 ≦ M < 0,5) eingeschrieben, die niedriger als die Frequenz f ω ist, so daß die Bilddaten verschachtelt werden. Wenn die Frequenz des Schreibtaktsignals gleich f ω ist, werden die Bilddaten für den Maßstab 1 : 1 erzeugt.

Bei dieser Bildverarbeitungseinrichtung ist folglich zum Vergrößern des Bildes um den Faktor "2" ein Taktsignal mit der Frequenz 2f ω erforderlich. Infolgedessen müssen die Taktänderungsschaltung 3, die beispielsweise durch einen Verhältnis-Multiplizierer oder Frequenzteiler gebildet sein kann, und der Speicher 4 (wie z. B. ein schneller statischer Schreib/Lesespeicher) im Bereich hoher Frequenzen arbeiten können, wobei Probleme hinsichtlich eines stabilen Arbeitens der Schaltung auftreten können.

Wenn die Frequenz f ω 10 MHz ist und ein Vergrößerungsfaktor "10" gefordert wird, müssen die Taktänderungsschaltung 3 und der Speicher 4 mittels eines Schreibtaktsignals mit einer Frequenz bis zu 10f ω = 100 MHz arbeiten. Dies ist schwierig zu realisieren.

Da ferner bei der Vergrößerung die Daten interpoliert werden, muß der Speicher eine Kapazität haben, die gleich der mit dem Vergrößerungsfaktor (<1) multiplizierten Bilddatenmenge ist. Daher muß bei einer Anzahl von 4096 Bits für eine Zeile der Bilddaten der Speicher 4 eine Kapazität von 4096 × 2 = 8192 Bit je Zeile haben, um die Bilddaten in der Hauptabtastrichtung um den Faktor "2" vergrößern zu können. Gegebenenfalls sind dann zwei Schreib/Lesespeicher erforderlich. Dadurch werden die Kosten gesteigert.

Eine dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechende Bildverarbeitungseinrichtung ist aus der DE 29 26 642 A1 bekannt. Diese Bildverarbeitungseinrichtung weist eine Bilddaten-Generatoreinrichtung zum Erzeugen von Bilddaten, eine Speichereinrichtung zum Speichern dieser Bilddaten sowie Taktsignal-Generatoreinrichtungen zum Erzeugen eines Lesetaktsignals, eines Schreibtaktsignals, eines Übertragungstaktsignals sowie eines Ausgabetaktsignals auf. Entsprechend diesen Taktsignalen werden die Bilddaten in den Speicher geschrieben bzw. aus diesem ausgelesen und zur Aufzeichnung weitergegeben. Um eine Bildverkleinerung zu erreichen, wird die Frequenz des Lesetaktsignals gegenüber der normalen Taktfrequenz erhöht.

Gemäß der DE 31 16 223 A1 wird zur Maßstabsänderung die Abtastfrequenz zur Erzeugung von Vorlagenbildsignalen entsprechend dem Maßstabsfaktor variiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bildverarbeitungseinrichtung zu schaffen, bei der sowohl Vergrößerungen als auch Verkleinerungen einfach und sicher realisierbar sind.

Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Erfindungsgemäß wird also bei einer Bildverkleinerung die Frequenz des Schreibtaktsignals in Übereinstimmung mit einem Maßstabsfaktor verringert, während bei einer Bildvergrößerung die Frequenz des Lesetaktsignals in Übereinstimmung mit dem Maßstabsfaktor verringert wird. Sowohl die Verkleinerung als auch die Vergrößerung des Bildes erfolgt somit durch Verringerung von Taktsi­ gnalfrequenzen. Folglich ist in keinem Fall eine Frequenzerhöhung der Taktsignale erforderlich, so daß eine dazu notwendige, verhältnismäßig aufwendige Schaltung entfallen kann. Eine Frequenzverringerung ist leichter und zudem mit größerer Stabilität durchführbar. Zudem ist auch keine erhöhte Speicherkapazität erforderlich, wie sie im Falle einer Frequenzerhöhung der Schreibtaktsignale nötig wäre. Somit sind sowohl Vergrößerungen als auch Ver­ kleinerungen des Bildes einfach und zuverlässig erreichbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläu­ tert. Es zeigt

Fig. 1 eine Bildverarbeitungseinrichtung mit Ver­ größerungs/Verkleinerungsfunktion nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine Außenansicht eines Kopiergeräts, bei dem die erfindungsgemäße Bildverarbeitungseinrichtung anwendbar ist,

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Lese/Druckgeräts,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel der Bildverarbeitungseinrichtung gemäß der Erfindung, und

Fig. 5 eine Bildverarbeitungseinrichtung mit einer Ditherverarbeitungsschaltung.

Fig. 2 zeigt eine Außenansicht eines Kopiergeräts, bei dem die erfindungsgemäße Bildverarbeitungseinrichtung an­ wendbar ist. Das Kopiergerät weist zwei Haupteinheiten auf, nämlich einen Leser A und einen Drucker B. Der Leser und der Drucker sind mechanisch und funktionell getrennt, so daß sie getrennt und einzeln für sich ein­ gesetzt werden können, und miteinander über elek­ trische Kabel verbunden. Der Leser B weist ein Bedienungs­ feld auf, über das ein Vergrößerungs/Verkleinerungsfaktor und eine Kopienanzahl gewählt werden.

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht des Lesers A und des Druckers B. Ein Vorlagenblatt wird mit der Bildseite nach unten auf eine Vorlagenauflage-Glasplatte 33 aufgelegt. Als Bezugsauflegestellung dient die linke Innenseite, von vorne gesehen. Das Vorlagenblatt wird mittels einer Vor­ lagenabdeckung 34 an die Glasplatte 33 angedrückt. Das Vorlagenblatt wird mittels einer Fluoreszenzlampe 32 beleuchtet, während das von der Vorlage reflektierte Licht über Spiegel 35 und 37 und ein Objektiv 36 auf der Ebene einer Ladungskopplungsvorrichtung (CCD) 31 fokussiert wird. Die Spiegel 37 und 35 werden unter einem Geschwindigkeitsverhältnis von 2 : 1 bewegt. Eine optische Einheit, die die Lichtquelle bzw. Lampe 32 und die Spiegel 35 und 37 enthält, wird mittels eines Phasen­ regelkreises (PLL) durch einen Gleichstrom-Servomotor mit konstanter Geschwindigkeit von links nach rechts be­ wegt, um eine Unterabtastung der Vorlage auszuführen.

Eine Hauptabtastrichtung steht senkrecht zu der Unterab­ tastrichtung. Bei diesem Gerät erfolgt die Hauptabtastung der Vorlage auf elektrische Weise mittels eines Ladungs­ kopplungs-Zeilensensors.

Es wird nun der gemäß Fig. 3 unterhalb des Lesers A ange­ ordnete Drucker B beschrieben. Ein in dem Leser erzeugtes bitserielles Bildsignal wird synchron mit einem Ausgabe­ taktsignal zu dem Drucker übertragen und einer optischen Laserabtasteinheit 25 zugeführt, die eine Lasertreiber­ stufe, einen Halbleiterlaser, eine Kollimatorlinse, einen umlaufenden Polygonalspiegel, eine f-R-Linse, ein op­ tisches Korrektursystem usw. aufweist. Das Bildsignal wird der Lasertreiberstufe der optischen Laserabtastein­ heit 25 zugeführt. Die Lasertreiberstufe steuert den Halbleiterlaser entsprechend dem Bildsignal an, so daß das abgegebene Licht entsprechend den Bildsignalen "0" und "1" moduliert ist. Das modulierte Licht wird in der optischen Laser­ abtasteinheit 25 auf den umlaufenden Polygonalspiegel gerichtet, wobei durch das Umlaufen des Spiegels die Hauptabtastung herbeigeführt wird. Das abgegebene Ab­ tastlicht wird über die f-R-Linse und das optische Korrektursystem der Laserabtasteinheit 25 derart auf einen Umlenkspiegel 24 gerichtet, daß durch den Umlenk­ spiegel 24 eine bestimmte Stelle an einer photoempfind­ lichen Trommel 8 bestrahlt wird, um die Hauptabtastung einer photoempfindlichen Fläche herbeizuführen.

Die photoempfindliche Trommel 8 wird mit konstanter Geschwindigkeit in Pfeilrichtung gedreht, so daß auf der photoempfindlichen Fläche ein Bild in der Unterab­ tastrichtung erzeugt wird.

Die photoempfindliche Trommel 8 kann drei Schichten auf­ weisen, nämlich eine leitende Schicht, eine photoleit­ fähige Schicht und eine Isolierschicht. An der Trommel 8 sind Reproduktions-Baueinheiten zur Bilderzeugung ange­ ordnet, nämlich ein Vorentlader 9, eine Vorbelichtungs­ lampe 10, ein Primärlader 11, ein Sekundärlader 12, eine Totalbelichtungslampe 13, eine Entwicklungseinheit 14, eine Papierkassette 15, eine Papierzuführwalze 16, eine Papierzuführführung 17, eine Registrierwalze 18, ein Übertragungslader 19, eine Ablösewalze 20, eine Förderführung 21, eine Fixiereinheit 22 und ein Ablage­ tisch 23.

Die bestrahlten Stellen tragen die Bildelement-Informa­ tion "schwarz" und werden durch die um die photoempfind­ liche Trommel 8 herum angeordneten Hochspannungs-Lader 9, 11 und 12 zu einem Ladungsbild geformt sowie dann durch die Entwicklungseinheit 14 durch Toner zu einem sichtbaren Bild entwickelt.

Wenn in der Papierkassette 15 Kopierpapier enthalten ist, wird das Kopierpapier durch die Papierzuführwalze 16 über die Papierzuführführung 17 in die Nähe der photoempfind­ lichen Trommel 8 befördert, wonach es unter die photo­ empfindliche Trommel 8 gelangt, sobald eine Kupplung für die Registrierwalze 18 betätigt wird. Durch eine an den Übertragungslader 19 angelegte Übertragungshochspan­ nung wird das durch den Toner sichtbar gemachte Bild auf das Kopierpapier übertragen, wonach das Kopierpapier mit dem darauf übertragenen Tonerbild durch die Ablöse­ walze 20 zu der Förderführung 21 befördert wird. Auf diese Weise wird das Bildsignal von dem Vorlagenblatt auf das Kopierpapier übertragen. Da bei diesem Zustand der Toner lediglich auf dem Kopierpapier abgelagert ist, wird das Kopierpapier von der Förderführung 21 zu der Fixiereinheit 22 befördert, die das Tonerbild durch hohe Temperatur und hohen Druck fixiert, um ein bestän­ diges Bild zu erzeugen. Danach wird das Kopierpapier auf den Ablagetisch 23 ausgestoßen.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Bildverarbeitungseinrichtung, die in dem Leser A enthalten sein kann. In Fig. 4 entsprechen ein Bild­ leser 81, ein Taktgenerator 82, ein Speicher 84 und ein Taktgenerator 85 jeweils dem Bildleser 1, dem Taktgene­ rator 2, dem Speicher 4 bzw. dem Taktgenerator 5 nach Fig. 1, wobei der Bildleser 81 die Ladungskopplungsvor­ richtung 31 enthält.

Unterschiede zwischen den Einrichtungen gemäß den Fig. 4 und 1 bestehen darin, daß der Taktgenerator 85 nur ein Taktsignal mit der Frequenz f l abgibt, während die veränderbare Taktschaltung bzw. Taktänderungsschaltung 3 in veränderbare Taktschaltungen bzw. Taktänderungsschal­ tungen 80 und 86 aufgeteilt ist.

Die Taktänderungsschaltung (Schreibtaktsignal-Generatoreinrichtung) 80 ändert entsprechend einem Vergrößerungs/Verkleinerungs-Steuersignal SB die Frequenz f ω um einen Faktor X (0 ≦ X ≦ 1), während die Taktände­ rungsschaltung (Lesetaktsignal-Generatoreinrichtung) 86 entsprechend einem Vergrößerungs/Ver­ kleinerungs-Steuersignal SC die Frequenz f _R um einen Faktor Y ändert (0 ≦ Y ≦ 1). Wenn X = 1 und Y = 1 gilt, wird das Bild in dem Maßstab 1 : 1 reproduziert. Da die höchsten Frequenzen der von den Taktänderungsschaltungen 80 und 86 abgegebenen Taktsignale jeweils f ω bzw. f _R sind, ist ein stabiler Betrieb der Schaltung gewähr­ leistet.

Wenn das Bild verkleinert werden soll, wird der Faktor Y auf "1" gestellt und nur der Faktor X verändert. Das heißt, die Frequenz Xf l zum Abrufen der Bilddaten wird kleiner als die Frequenz f ω des Bilddaten-Übertragungs­ taktsignals gewählt, um zum Verkleinern des Bilds die Bilddaten zu verschachteln. Da die verschachtelten Bild­ daten in dem Speicher 84 eingeschrieben werden, werden sie durch das Taktsignal mit der Frequenz f _R ausgelesen, so daß das Bild um den Faktor X verkleinert wird.

Wenn das Bild vergrößert werden soll, wird der Faktor X auf "1" eingestellt und nur der Faktor Y verändert. Die Bilddaten werden aus dem Speicher 84 synchron mit dem Taktsignal mit der Frequenz Yf _R ausgelesen und mittels eines Ausgabetaktsignals mit der Frequenz f _R abgefragt, so daß die Bilddaten interpoliert werden. Infolgedessen werden die Bilddaten vergrößert. Der Vergrößerungsfaktor ist gleich ¹/ _Y .

Bei der vorstehend beschriebenen Vergrößerung und Ver­ kleinerung ist zwar zur Vereinfachung der Erläuterung angenommen, daß einer der Faktoren X und Y auf "1" fest­ gelegt und der andere Faktor verändert wird, jedoch können auch beide Faktoren X und Y gleichzeitig verändert werden. In letzterem Fall ist der Vergrößerungsfaktor durch ^X / _Y gegeben.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Über­ tragungstaktfrequenz f ω und die Lesetaktfrequenz f _R von­ einander verschieden, da die Übertragungsgeschwindigkeit der Eingabebilddaten aus der Ladungskopplungsvorrichtung und die Abtastgeschwindigkeit in der Hauptabtastrichtung des Druckers voneinander verschieden sind. Falls die Übertragungsgeschwindigkeit der Eingabebilddaten und die Abtastgeschwindigkeit des Druckers gleich sind, kann die gleiche Taktfrequenz verwendet werden.

Nachstehend wird die Vergrößerung bzw. Verkleinerung in der Unterabtastrichtung erläutert. Da bei dem beschrie­ benen Ausführungsbeispiel die Umlaufgeschwindigkeit der photoempfindlichen Trommel 8 des Druckers B konstant ist, ist die Vergrößerung bzw. Verkleinerung in der Unterab­ tastrichtung auf einfache Weise dadurch erzielbar, daß die Abtastgeschwindigkeit in der Unterabtastrichtung der optischen Einheit des Lesers A umgeschaltet wird. Durch Verringerung der Abtastgeschwindigkeit der optischen Ein­ heit wird das reproduzierte Bild in der Unterabtastrich­ tung vergrößert, während durch Steigerung der Abtastge­ schwindigkeit der optischen Einheit das reproduzierte Bild in der Unterabtastrichtung verkleinert wird. Durch voneinander unabhängiges Einstellen des Vergrößerungs/ Verkleinerungsfaktors für die Hauptabtastrichtung und des Vergrößerungs/Verkleinerungsfaktors in der Unterab­ tastrichtung können die Längsabmessungen und die Quer­ abmessungen des Vorlagenbilds unabhängig voneinander vergrößert oder verkleinert werden.

Die Steuersignale SB und SC können durch einen Mikro­ computer entsprechend einem bestimmten Vergrößerungs/ Verkleinerungsfaktor oder mittels eines Schalters erzeugt werden, der mit einem Wählhebel oder einer Wähltaste für die Vergrößerung bzw. Verkleinerung gekoppelt ist. Die Steuersignale SB und SC können auch durch das Vorlagen­ blattformat und/oder das Kopierblattformat festgelegt werden.

Der Speicher 84 kann ein Seitenspeicher sein oder eine Kapazität für zwei Zeilen in der Hauptabtastrichtung haben, falls das Gerät das Bild in Echtzeit reproduziert.

Durch die Verarbeitung der vergrößerten oder verkleinerten Bilddaten nach dem Ditherverfahren mittels einer Dither­ verarbeitungsschaltung 40 gemäß Fig. 5 kann das Bild vergrößert oder verkleinert werden, ohne daß das Dither­ muster zerstört wird. In diesem Fall ist das Ausgabetakt­ signal ein Zeitsteuersignal für die Ditherverarbeitung. Dem Drucker werden nach der Ditherverarbeitung Bilddaten "1" und "0" zugeführt.

Die eingegebenen Bilddaten müssen nicht Daten aus dem Leser sein, sondern können auch Bilddaten sein, die aus einer elektronischen Datei, einem Faksimilegerät oder dergleichen übertragen werden.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung kann mit der erfin­ dungsgemäßen Bildverarbeitungseinrichtung das Bild mit einem einfachen Aufbau ohne Verwendung eines Hochfrequenz- Taktsignals vergrößert werden.

Da die Bilddaten dann vergrößert werden, wenn sie aus dem Speicher ausgelesen werden, kann die Kapazität des Spei­ chers klein sein.

Da bei X = 1 der Vergrößerungsfaktor durch ¹/ _Y gegeben ist, ergibt sich keine Einschränkung durch den Arbeitstakt usw., so daß eine Vergrößerung in einem weiten Bereich erzielbar ist.

Die Erfindung ergibt somit eine preiswerte Bildverar­ beitungseinrichtung mit Vergrößerungs/Verkleinerungs­ funktion.

Die Bildverarbeitungseinrichtung weist somit einen Bildleser für die Eingabe von Bilddaten, einen Speicher zum Spei­ chern der Bilddaten, einen Lesetaktgenerator zum Erzeu­ gen eines Lesetaktsignals für das Auslesen der Bilddaten aus dem Speicher und einen Schreibtaktgenerator zum Erzeugen eines Schreibtaktsignals für das Einschreiben der Bilddaten in den Speicher auf. Die Frequen­ zen der jeweiligen Taktsignale des Lesetaktge­ nerators und des Schreibtaktgenerators sind entsprechend dem Vergrößerungs/Verkleinerungsfaktor veränderbar.

Claims (6)

1. Bildverarbeitungseinrichtung mit einer Bilddaten- Erzeugungseinrichtung, die Bilddaten liefert, einer Speichereinrichtung zum Speichern der Bilddaten, einer Übertragungstaktsignal-Generatoreinrichtung zum Erzeugen eines Übertragungstaktsignals konstanter Frequenz, wobei die Bilddaten von der Erzeugungseinrichtung zur Speichereinrichtung in einer mit dem Übertragungstaktsignal in Übereinstimmung stehenden Rate übertragbar sind, einer Schreibtaktsignal-Generatoreinrichtung zum Erzeugen eines Schreibtaktsignals, wobei die Bilddaten in einer mit dem Schreibtaktsignal in Einklang stehenden Rate in den Speicher schreibbar sind, einer Lesetaktsignal- Generatoreinrichtung zum Erzeugen eines Lesetaktsignals, wobei die in der Speichereinrichtung gespeicherten Bildda­ ten in einer mit dem Lesetaktsignal in Einklang stehenden Rate aus dem Speicher auslesbar sind, und einer Ausgabetaktsignal-Generatoreinrichtung zum Erzeugen eines Ausgabetaktsignals, wobei die aus der Speichereinrichtung ausgelesenen Bilddaten in einer mit dem Ausgabetaktsignal in Einklang stehenden Rate abtastbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibtaktsignal-Generatorein­ richtung (80) derart arbeitet, daß die Frequenz des Schreibtaktsignals (Xf ω), die maximal der Frequenz des Übertragungstaktsignals entspricht, in Übereinstimmung mit einem Maßstabsfaktor (X) verringert wird, wenn eine Bildverkleinerung erfolgt, und daß die Lesetaktsignal- Generatoreinrichtung (86) derart arbeitet, daß die Frequenz des Lesetaktsignals, die maximal der Frequenz des Ausga­ betaktsignals entspricht, in Übereinstimmung mit dem Maßstabsfaktor (¹/ _Y ) verringert wird, um eine Bildvergrößerung zu bewirken.

2. Bildverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Lesetaktsignals immer gleich der Frequenz des Ausgabetaktsignals ist, wenn eine Bildverkleinerung durchgeführt wird.

3. Bildverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Frequenz des Lesetaktsignals (YfR) zur Frequenz des Ausgabetaktsignals konstant ist, wenn eine Bildverkleinerung erfolgt, und daß das Verhältnis der Frequenz des Schreibtaktsignals zu der Frequenz des Übertragungstaktsignals konstant ist, wenn eine Bildvergrößerung erfolgt.

4. Bildverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Ausgabetaktsignals konstant ist.

5. Bildverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Schreibtaktsignals immer gleich der Frequenz des Übertragungstaktsignals ist, wenn eine Bildvergrößerung erfolgt.

6. Bildverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen des Schreibtaktsignals, des Übertragungstaktsignals, des Lesetaktsignals und des Ausgabetaktsignals gleich sind, wenn eine 1 : 1-Wiedergabe erfolgt.