專利名稱：電子圖像拷貝機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電子圖像拷貝機(electrographiccopyingmachine)，或更明確地說，它涉及一種電子數(shù)字彩色圖像拷貝機。該拷貝機利用掃描器閱讀由膠片投影儀投射于原像玻璃平臺上的影像并進行拷貝。
通常，膠片投影儀如

圖10所示安裝在電子數(shù)字彩色圖像拷貝機上。參考數(shù)字1表示投影儀部分，它包括作為光源的燈泡(未示出)，投影透鏡2和用于固定正片或負片(鑲嵌片或剝離片mountedorstrippedfilm)的固定架3。參考數(shù)字4代表了光學鏡單元，它包含了反射鏡5和費涅爾透鏡(色散平板)6。來自燈泡的光線照射在膠片上。由膠片透射過來的光線經過投影透鏡2、反射鏡5和費涅爾透鏡6被導引到原像玻璃平臺上，從而將膠片上的影像投射于該原像玻璃平臺上。
為在原像玻璃平臺上獲得清晰的影像，必須調整投影透鏡2的位置。通常，所獲影像是否清晰是通過該拷貝機的彩色掃描器8讀出原像玻璃平臺7上的影像而決定的，并且，借助基于上述決定結果的控制信號，投影透鏡2的位置自動地被調整(稱為自動聚焦)。為調整投影透鏡2的位置，投影儀部分1的步進電機9的驅動如圖11所示，即利用來自拷貝機的控制信號并通過變速齒輪10、11和12以及齒形裝置13A前后移動安放投影透鏡2的柱體13。
具體地說，投影透鏡2通過步進電機9以預定的步長由起始位置(最前端)移到最末端，而彩色掃描器8的R、G、B線結構電荷耦合器件(CCD)位于投影區(qū)(影像區(qū))的中心附近。在投影透鏡2的移動過程中，每一步位置上的影像數(shù)據(jù)由CCD讀出。在這種情況下，每一行讀出大約4800個像素的綠色影像數(shù)據(jù)(256個色調)。然后，取得4800對相鄰像素影像數(shù)據(jù)的差分值。投影透鏡2被移動并最終固定在上述差分值總和為最大的步進位置上。
例如，當投射影像為字母“A”時，若位于焦點處的影像如圖12所示，則在A-A'位置主掃描方向上由CCD取樣(讀出)的影像(色調)數(shù)據(jù)如圖13所示。若如圖14所示，該影像散焦，則影像輪廓(密度)不再清晰尖銳，例如黑色看似灰色，從而在A-A'位置主掃描方向上由CCD取樣的影像(色調)數(shù)據(jù)為平緩的，如圖15所示。因此，當如圖16所示取得透鏡處A-A'位置上相鄰像素間差分值總和時(投影透鏡2由最前端移到最末端)，該差分值總和在透鏡位置“1”為最大，其時影像聚焦，而該差分值總和在透鏡位置“2”處相當小，其時影像散焦。
通常，在獲得上述差分值總和時，先計算相鄰像素點影像數(shù)據(jù)的差分然后對該差分進行平方(這樣可避免該差分結果為負值)，例如如圖1所示，(100色調-104色調)2＝(-4)2，這樣可進一步獲得每一行差分值的總和。所以，當求得許多像素點差分值總和時，該計算結果是一個非常大的值。其結果，計算占用了很長時間。如果減少作為取樣點的像素點數(shù)目，計算量以及處理時間將會減少;然而，此時將不能準確測定透鏡的聚焦位置。
另外，由于影像數(shù)據(jù)間的差分是通過每個相鄰的像素點而取得的，所以當含有噪聲分量的像素點的影像數(shù)據(jù)急劇增加時，噪聲分量的影響便直接反映在差分值中。例如，當一定數(shù)量的高值噪聲分量混雜于透鏡位置“3”，則如圖2所示，由于該噪聲分量的影響，將會產生一個差分值總和的虛假峰值，從而可能使投影透鏡2被誤定在透鏡位置“3”上。
再有，由于自動聚焦CCD的取樣位置固定在投影影像中心附近，當取樣位置的影像為(舉例而言)如圖12和14所示B-B'位置上的影像時，則每一行影像數(shù)據(jù)如圖17和18所示缺少變化，透鏡處B-B'位置上相鄰像素點間差分值的總和將十分平緩且總體來說數(shù)值很小，如圖19所示。因此，透鏡位置“1”(在該位置上取得清晰聚焦影像，如圖12所示)處差分值總和很小并且有可能低于判定透鏡位置是否為聚焦位置所必須的門限值。在這種情況下，自動聚焦操作不能進行。
本發(fā)明的目的在于提供一種電子圖像拷貝機，它可以在短時間內正確地完成自動聚焦操作，利用掃描器讀入膠片投影儀投射于原像玻璃平臺上的影像并對其進行拷貝。
為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，由處于預定閱讀位置上的掃描器所取得的影像數(shù)據(jù)以多個像素點為一組進行平均，再求得該平均數(shù)據(jù)間的差分，則當該差分值總和為最大時完成聚焦。具體來說，自動聚焦裝置每隔4個像素點對由掃描器所取得的影像數(shù)據(jù)進行平均，并在這些平均值中用較大的數(shù)據(jù)值減去較小的數(shù)據(jù)值從而獲得相應的差分值。在差分值的求和過程中可進行稀疏處理。
在聚焦之前，掃描器被自動設置在預定的、適合于影像聚焦的閱讀位置上。
有了這些特點，在投影影像的自動聚焦過程中，掃描器(CCD)可以被設置在最適合聚焦的影像閱讀位置上。由于從設定的掃描器得到的影像數(shù)據(jù)被每隔4個像素點進行平均，且平均后影像數(shù)據(jù)間的差分值是通過用較大數(shù)據(jù)值減去較小數(shù)據(jù)值而得到的，所以其計算結果和處理時間可以減小。另外，通過平均，混雜于影像數(shù)據(jù)中的噪聲分量所引起的聚焦誤差可控制在最低限度。
附圖簡要說明結合所給出的特定方案并參考如下各附圖，對本發(fā)明上述以及其它目的和特性的描述將變得清楚明了。
圖1是一個輔助示圖，它說明在通常情況下如何取得差分值;
圖2給出了含有噪聲分量影響的差分值總和的一個例子;
圖3給出了本發(fā)明的一種電路框圖;
圖4給出了相應自動聚焦裝置的一個特例;
圖5為相應自動聚焦程序的流程圖;
圖6是相應CCD閱讀位置確定程序的流程圖;
圖7是相應主取樣程序的流程圖;
圖8為相應二次取樣程序的流程圖;
圖9是一個輔助示圖，它說明了如何取得差分值;
圖10給出了本發(fā)明所采用的膠片投影儀;
圖11給出了相應透鏡位置調制方案的一個例子;
圖12給出了聚焦影像的一個例子;
圖13給出了相應A-A'位置的影像數(shù)據(jù);
圖14給出了散焦影像的一個例子;
圖15給出了相應A-A'位置的影像數(shù)據(jù);
圖16給出了A-A'處差分值總和;
圖17給出了圖12B-B'處影像數(shù)據(jù)的一個例子;
圖18給出了圖14B-B'處影像數(shù)據(jù)的一個例子;
圖19給出了B-B'處差分值總和。
以下將結合附圖介紹本發(fā)明的一種技術方案而實現(xiàn)的電子數(shù)字彩色圖像拷貝機，該機上裝有膠片投影儀。與現(xiàn)有技術相同的部分和元件用同樣的參考標志標明且不再進行介紹。
參考圖3，它給出了該電子數(shù)字彩色圖像拷貝機的電路框圖。參考數(shù)字14代表了膠片投影儀，它包含裝有投影透鏡2的投影儀身和光學鏡單元4。參考數(shù)字15表示影像處理裝置，它用于進行信號處理(將影像數(shù)據(jù)轉換成為具有色調密度和色彩矯正信息的影像數(shù)據(jù)代碼)，該信號處理是對來自彩色掃描器8的影像數(shù)據(jù)進行影像構造所必需的。該彩色掃描器8屬于近距傳感器，它包含燈泡、光學鏡和CCD。
參考數(shù)字16表示打印裝置，當收到來自影像處理裝置15的輸出信號時，該打印裝置用黃、紅和青色調在紙上印出彩色影像。參考數(shù)字17表示自動聚焦處理裝置，它進行信號處理(平均彩色掃描器8所獲的影像數(shù)據(jù)，在此種情況下是每4個像素點平均一次，再在上述平均后的影像數(shù)據(jù)中用較大的數(shù)據(jù)值減去較小的數(shù)據(jù)值從而獲得影像數(shù)據(jù)間的差分值)，該信號處理是對膠片投影儀14投射在原像玻璃平臺7上的影像進行自動聚焦所必需的。參考數(shù)字18表示控制裝置(包含微型計算機(CPU))，它根據(jù)操作裝置所提供的指示控制彩色掃描器8、影像處理裝置15、打印裝置16、自動聚焦處理裝置17和膠片投影儀14。例如，對于膠片投影儀14，被控制的是作為光源的燈泡的開關和自動聚焦過程中投影透鏡2的運動。
參考圖4，它給出了自動聚焦處理裝置的一種特定方案。其中，實線描述了影像數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)線，虛線則描述了控制信號傳輸?shù)目刂凭€。參考數(shù)字19代表線記憶裝置(FIFO)，它用于存貯來自彩色掃描器8的CCD的一行影像數(shù)據(jù)。參考數(shù)字20代表了平滑處理裝置，它用于對影像數(shù)據(jù)每隔4個像素點進行平均并將結果輸出。參考數(shù)字21代表線記憶裝置(FIFO)，它用于存貯一行平均后的影像數(shù)據(jù)。參考數(shù)字22代表數(shù)據(jù)比較裝置，它用于比較平均后的影像數(shù)據(jù)以便從較大的數(shù)據(jù)值中減去較小的數(shù)據(jù)值。參考數(shù)字23代表減法器，它用于獲得平均后影像數(shù)據(jù)的差分值。參考數(shù)字24代表差分值求和裝置，它用于求出一行影像數(shù)據(jù)差分值的總和。該差分值求和裝置24包含加法器24A，它用于依次將來自減法器23的差分值加入來自存貯裝置的輸出之中;存貯裝置24B，它用于存貯上述相加之后的結果。
參考數(shù)字25代表自動聚焦計算區(qū)生成裝置，它用于設定平滑處理裝置所平均像素點的數(shù)目(在本方案中，該像素點數(shù)目設置為4)，以及設定差分值求和裝置24對差分值迭加的具體方式(例如，每隔一個數(shù)值對差分值進行相加)。參考數(shù)字26代表時鐘生成裝置。參考數(shù)字27是時鐘生成裝置26的時鐘控制裝置。參考數(shù)字28代表CPU數(shù)據(jù)控制裝置。例如，利用差分值求和裝置24求得的一行差分值總和的結果通過CPU數(shù)據(jù)控制裝置28被控制裝置18讀出并存入該控制裝置18的隨機存取記憶裝置(RAM)之中。SPGT表示由掃描器8傳來的影像數(shù)據(jù)(256色調)的閱讀信號。該SPGT信號在CCD的具有約4800個像素點的影像數(shù)據(jù)傳輸過程中是有效的。
接下來，將參考流程圖5至8介紹本方案中控制裝置18的控制操作過程。在設置好膠片投影儀時按下自動聚焦按鈕(或拷貝按鈕)，便啟動了圖5所示的自動聚焦程序。在步驟＃5，執(zhí)行CCD閱讀位置確定的處理子程序?？疾靾D6，它給出了CCD閱讀位置的處理子程序。在步驟＃35，膠片投影儀14的光源燈泡被接通，以便將影像投射在原像玻璃平臺7上。然后，在步驟＃40，控制步進電機9移動投影透鏡2并將其固定在中心位置(起始端與最末端之間的中心點)。在步驟＃45，CCD(彩色掃描器8)被從投影區(qū)中心位置向該拷貝機CCD起始位置移動2毫米，然后被固定在該位置上。
接著，在步驟＃50，利用CCD對一行影像數(shù)據(jù)(大約含4800個像素)進行取樣，并利用自動聚焦裝置17進行信號處理。具體而言，每隔4個像素利用平滑處理裝置20對取樣影像數(shù)據(jù)進行平均，并利用減法器23以較大數(shù)據(jù)值減去較小數(shù)據(jù)值從而獲得該平均影像數(shù)據(jù)的差分值。然后，該差分值總和由差分值求和裝置24求出并被存入RAM。
在步驟＃55，確定CCD是否位于上述中心位置向該拷貝機末端(掃描器運動的最末端)偏移2毫米的位置上。當確定CCD未被從中心位置向上述末端移動2毫米，則程序轉入步驟＃60，將CCD向該末端移動1毫米。然后，程序返回步驟＃50，利用CCD進行取樣并利用自動聚焦處理裝置17進行信號處理。接著，反復進行步驟＃50、＃55和＃60，直到在步驟＃55確定出CCD位于向該末端偏移2毫米的位置上為止。
當在步驟＃55確定出CCD位于從中心位置向該末端方向偏移2毫米的位置時，程序轉入步驟＃65，將CCD移到利用它取樣而獲得的差分值總和最大值所表示的位置上并將其固定在作為閱讀位置的該位置上。然后，程序返回控制流程圖5。
在步驟＃5完成CCD閱讀位置確定的處理子程序之后，程序轉入步驟＃10，執(zhí)行主取樣處理子程序。參考圖7，它給出了主取樣處理子程序。在步驟＃70，控制步進電機9將投影透鏡2從中心位置向起始位置(最前端)移動。然后，在步驟＃75，利用位于以上述方式確定的位置上的CCD進行一行影像數(shù)據(jù)的取樣，并借助自動聚焦處理裝置17進行信號處理。具體來說，每隔4個像素對取樣影像數(shù)據(jù)進行平均并用較大數(shù)據(jù)值減去較小數(shù)據(jù)值以獲得上述平均影像數(shù)據(jù)的差分值。接著，對差分值進行求和。
在步驟＃80，投影透鏡2當時的位置和取樣結果差分值的總和被存入RAM。然后，在步驟＃85，確定投影透鏡2是否位于最末端。當確定出投影透鏡2不在最末端時，程序轉入步驟＃90，將該投影透鏡2的位置向該最末端移動10個步長(在這種方案下，透鏡的最大移動范圍大約為10毫米，最大步進數(shù)為150，而每個步長大約為0.6毫米)。然后，程序返回到步驟＃75。接著，反復進行步驟＃80、＃85和＃90，直到在步驟＃85確定出投影透鏡2位于最末端時為止，從而獲得每10個步長透鏡位置上的取樣結果。
當在步驟＃85確定出投影透鏡2位于該最末端時，程序轉入步驟＃95以取得在投影透鏡2相應位置上取樣值差分總和的最大值。然后，程序返回控制流程圖5。
在步驟＃10執(zhí)行完主取樣處理子程序之后，程序轉入步驟＃15，判斷取樣過程中獲得的差分值總和的最大值是否高于判定透鏡聚焦位置所必需的門限值。當判定該最大值低于該門限值時，由于不能進行自動聚焦，所以該自動聚焦過程結束。當判定該最大值大于該門限值，則在步驟＃20執(zhí)行二次取樣處理子程序。
參考圖8，它給出了二次取樣處理子程序。在步驟＃100，投影透鏡2被從主取樣過程中差分值總和為最大的位置上向起始位置(最前端)移動10個步長。然后，在步驟＃105，利用位于以前述方式確定的位置上的CCD進行一行影像數(shù)據(jù)的取樣，并利用自動聚焦處理裝置17進行信號處理。具體來說，每隔4個像素點對取樣影像數(shù)據(jù)進行平均，并利用較大數(shù)據(jù)值減去較小數(shù)據(jù)值以獲得該平均后影像數(shù)據(jù)的差分值。接著，對該差分值進行求和。
然后，在步驟＃110，投影透鏡2當時所處的位置和作為取樣結果的差分值總和被存入RAM。在步驟＃115，確定投影透鏡2是否從二次取樣起始位置向最末端方向移動了20個步長。當判定投影透鏡2未移動20個步長，則程序轉入步驟＃120以將該投影透鏡2向該最末端方向移動2個步長。然后，程序返回步驟＃105。接著，反復進行步驟＃105、＃110、＃115和＃120，直到在步驟＃115確定出該投影透鏡2移動了20個步長為止，從而獲得每2個步長透鏡位置上的取樣結果。
當在步驟＃115確定出投影透鏡2已向該最末端移動了20個步長，則程序轉入步驟＃125以將該投影透鏡2移到各個取樣值差分總和為最大的位置。然后，程序返回控制流程圖5。在利用主取樣程序粗略移動投影透鏡2而得到聚焦點大概位置并通過在該大概位置附近少量移動投影透鏡2而得到精確聚焦位置之后，在步驟＃30將所確定的精確透鏡位置存貯起來。接著，自動聚焦過程結束。
當每隔4個像素點對來自CCD的影像數(shù)據(jù)進行平均并利用較大數(shù)據(jù)值減去較小數(shù)據(jù)值而獲得平均后影像數(shù)據(jù)的差分值時，該差分值總和的計算結果相對而言較小，即使在其最大值情況下也是如此。該最大值如下所示256×1200＝307200(20位)其中影像數(shù)據(jù)為0至255個色調(8位)，而在主掃描方向上CCD一行像素(點)的數(shù)目約為4800。按照常規(guī)的方法，差分值的獲得在每個相鄰像素點間進行，且該差分值被平方以求得其總和，此時相應的最大值非常巨大，即如下所示2562×4800＝314572800(32位)例如，若差分值依次由平均后101色調-22色調，94色調-22色調，…而獲得，即如圖9所示，且該差分值總和的獲得不是對所有值求和而是每隔一個值進行求和，如對差分70，差分63，…進行求和此時計算結果可進一步減小，即256×600＝153600(20位)當CPU為16位時，由于可一次(在同一時間)讀入的數(shù)據(jù)為16位，則該20位中較低的4位可能作為誤差范圍而被刪除掉。較高的16位數(shù)據(jù)被用作計算結果。這樣，CPU的計算速度進一步提高。
平均像素點數(shù)設置成4是為了在用400dPI(一個像素點約為0.00635毫米)的CCD閱讀0.5毫米線長的影像時也能夠進行聚焦。例如，若每隔16個像素進行平均，且平均是針對0.5毫米長的線以及白色背景(即無影像的部分)進行，則該0.5毫米長的線影像數(shù)據(jù)將丟失，從而不能進行聚焦。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的電子圖像拷貝機，在其對膠片投影儀投射的影像進行自動聚焦時，所需計算量和占用的時間大幅度減少。另外，由于限制了噪聲的影響，該自動聚焦得以正確地進行。
顯然，按照上面的介紹可以在本發(fā)明基礎上進行許多修改與演變。因而，應當明確的是，在附加的權利要求范圍內，本發(fā)明的實施可能與上述的細節(jié)不一致。
權利要求
1.電子圖像拷貝機，它利用掃描器閱讀膠片投影儀投射在原像玻璃平臺上的影像并對其進行拷貝，其中備有自動聚焦裝置，它每隔若干個像素點對來自預定閱讀位置上掃描器的影像數(shù)據(jù)進行平均，求得該平均影像數(shù)據(jù)的差分值，進而完成對投射在原像玻璃平臺上的影像的自動聚焦。
2.按照權利要求1所述的電子圖像拷貝機，其中該自動聚焦裝置每隔4個像素點對來自掃描器的影像數(shù)據(jù)進行平均。
3.按照權利要求1所述的電子圖像拷貝機，其中該自動聚焦裝置獲得各個差分值的方式，是在平均后的影像數(shù)據(jù)中用較大數(shù)據(jù)值減去較小數(shù)據(jù)值。
4.按照權利要求1所述的電子圖像拷貝機，其中該自動聚焦裝置對所獲得的差分值進行稀疏處理。
5.電子圖像拷貝機，它利用掃描器閱讀膠片投影儀投射在原像玻璃平臺上的影像并對其進行拷貝。其中備有自動聚焦裝置，它用以選擇適合于對投射在原像玻璃平臺上的影像進行聚焦的掃描器閱讀位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子圖像拷貝機，它利用掃描器閱讀膠片投影儀投射在原像玻璃平臺上的影像并對其進行拷貝。該圖像拷貝機備有含有CCD的彩色掃描器，用以閱讀投射影像；平滑處理裝置，用于每隔4個像素點對來自彩色掃描器的像素色調數(shù)據(jù)進行平均；差分值求和裝置，用于對平均后色調數(shù)據(jù)間的差分值進行求和；控制裝置，用于進行膠片投影儀的聚焦操作，以使得上述差分值的總和為最大。該投射影像的聚焦過程是自動完成的。
文檔編號G02B7/28GK1110850SQ9411895
公開日1995年10月25日 申請日期1994年12月3日 優(yōu)先權日1993年12月3日
發(fā)明者林信二, 藤本昌也, 天川勝己 申請人:三田工業(yè)株式會社