专利名称：电子图像拷贝机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子图像拷贝机(electrographiccopyingmachine)，或更明确地说，它涉及一种电子数字彩色图像拷贝机。该拷贝机利用扫描器阅读由胶片投影仪投射于原像玻璃平台上的影像并进行拷贝。
通常，胶片投影仪如
图10所示安装在电子数字彩色图像拷贝机上。参考数字1表示投影仪部分，它包括作为光源的灯泡(未示出)，投影透镜2和用于固定正片或负片(镶嵌片或剥离片mountedorstrippedfilm)的固定架3。参考数字4代表了光学镜单元，它包含了反射镜5和费涅尔透镜(色散平板)6。来自灯泡的光线照射在胶片上。由胶片透射过来的光线经过投影透镜2、反射镜5和费涅尔透镜6被导引到原像玻璃平台上，从而将胶片上的影像投射于该原像玻璃平台上。
为在原像玻璃平台上获得清晰的影像，必须调整投影透镜2的位置。通常，所获影像是否清晰是通过该拷贝机的彩色扫描器8读出原像玻璃平台7上的影像而决定的，并且，借助基于上述决定结果的控制信号，投影透镜2的位置自动地被调整(称为自动聚焦)。为调整投影透镜2的位置，投影仪部分1的步进电机9的驱动如图11所示，即利用来自拷贝机的控制信号并通过变速齿轮10、11和12以及齿形装置13A前后移动安放投影透镜2的柱体13。
具体地说，投影透镜2通过步进电机9以预定的步长由起始位置(最前端)移到最末端，而彩色扫描器8的R、G、B线结构电荷耦合器件(CCD)位于投影区(影像区)的中心附近。在投影透镜2的移动过程中，每一步位置上的影像数据由CCD读出。在这种情况下，每一行读出大约4800个像素的绿色影像数据(256个色调)。然后，取得4800对相邻像素影像数据的差分值。投影透镜2被移动并最终固定在上述差分值总和为最大的步进位置上。
例如，当投射影像为字母“A”时，若位于焦点处的影像如图12所示，则在A-A'位置主扫描方向上由CCD取样(读出)的影像(色调)数据如图13所示。若如图14所示，该影像散焦，则影像轮廓(密度)不再清晰尖锐，例如黑色看似灰色，从而在A-A'位置主扫描方向上由CCD取样的影像(色调)数据为平缓的，如图15所示。因此，当如图16所示取得透镜处A-A'位置上相邻像素间差分值总和时(投影透镜2由最前端移到最末端)，该差分值总和在透镜位置“1”为最大，其时影像聚焦，而该差分值总和在透镜位置“2”处相当小，其时影像散焦。
通常，在获得上述差分值总和时，先计算相邻像素点影像数据的差分然后对该差分进行平方(这样可避免该差分结果为负值)，例如如图1所示，(100色调-104色调)2＝(-4)2，这样可进一步获得每一行差分值的总和。所以，当求得许多像素点差分值总和时，该计算结果是一个非常大的值。其结果，计算占用了很长时间。如果减少作为取样点的像素点数目，计算量以及处理时间将会减少;然而，此时将不能准确测定透镜的聚焦位置。
另外，由于影像数据间的差分是通过每个相邻的像素点而取得的，所以当含有噪声分量的像素点的影像数据急剧增加时，噪声分量的影响便直接反映在差分值中。例如，当一定数量的高值噪声分量混杂于透镜位置“3”，则如图2所示，由于该噪声分量的影响，将会产生一个差分值总和的虚假峰值，从而可能使投影透镜2被误定在透镜位置“3”上。
再有，由于自动聚焦CCD的取样位置固定在投影影像中心附近，当取样位置的影像为(举例而言)如图12和14所示B-B'位置上的影像时，则每一行影像数据如图17和18所示缺少变化，透镜处B-B'位置上相邻像素点间差分值的总和将十分平缓且总体来说数值很小，如图19所示。因此，透镜位置“1”(在该位置上取得清晰聚焦影像，如图12所示)处差分值总和很小并且有可能低于判定透镜位置是否为聚焦位置所必须的门限值。在这种情况下，自动聚焦操作不能进行。
本发明的目的在于提供一种电子图像拷贝机，它可以在短时间内正确地完成自动聚焦操作，利用扫描器读入胶片投影仪投射于原像玻璃平台上的影像并对其进行拷贝。
为实现上述目的，根据本发明，由处于预定阅读位置上的扫描器所取得的影像数据以多个像素点为一组进行平均，再求得该平均数据间的差分，则当该差分值总和为最大时完成聚焦。具体来说，自动聚焦装置每隔4个像素点对由扫描器所取得的影像数据进行平均，并在这些平均值中用较大的数据值减去较小的数据值从而获得相应的差分值。在差分值的求和过程中可进行稀疏处理。
在聚焦之前，扫描器被自动设置在预定的、适合于影像聚焦的阅读位置上。
有了这些特点，在投影影像的自动聚焦过程中，扫描器(CCD)可以被设置在最适合聚焦的影像阅读位置上。由于从设定的扫描器得到的影像数据被每隔4个像素点进行平均，且平均后影像数据间的差分值是通过用较大数据值减去较小数据值而得到的，所以其计算结果和处理时间可以减小。另外，通过平均，混杂于影像数据中的噪声分量所引起的聚焦误差可控制在最低限度。
附图简要说明结合所给出的特定方案并参考如下各附图，对本发明上述以及其它目的和特性的描述将变得清楚明了。
图1是一个辅助示图，它说明在通常情况下如何取得差分值;
图2给出了含有噪声分量影响的差分值总和的一个例子;
图3给出了本发明的一种电路框图;
图4给出了相应自动聚焦装置的一个特例;
图5为相应自动聚焦程序的流程图;
图6是相应CCD阅读位置确定程序的流程图;
图7是相应主取样程序的流程图;
图8为相应二次取样程序的流程图;
图9是一个辅助示图，它说明了如何取得差分值;
图10给出了本发明所采用的胶片投影仪;
图11给出了相应透镜位置调制方案的一个例子;
图12给出了聚焦影像的一个例子;
图13给出了相应A-A'位置的影像数据;
图14给出了散焦影像的一个例子;
图15给出了相应A-A'位置的影像数据;
图16给出了A-A'处差分值总和;
图17给出了图12B-B'处影像数据的一个例子;
图18给出了图14B-B'处影像数据的一个例子;
图19给出了B-B'处差分值总和。
以下将结合附图介绍本发明的一种技术方案而实现的电子数字彩色图像拷贝机，该机上装有胶片投影仪。与现有技术相同的部分和元件用同样的参考标志标明且不再进行介绍。
参考图3，它给出了该电子数字彩色图像拷贝机的电路框图。参考数字14代表了胶片投影仪，它包含装有投影透镜2的投影仪身和光学镜单元4。参考数字15表示影像处理装置，它用于进行信号处理(将影像数据转换成为具有色调密度和色彩矫正信息的影像数据代码)，该信号处理是对来自彩色扫描器8的影像数据进行影像构造所必需的。该彩色扫描器8属于近距传感器，它包含灯泡、光学镜和CCD。
参考数字16表示打印装置，当收到来自影像处理装置15的输出信号时，该打印装置用黄、红和青色调在纸上印出彩色影像。参考数字17表示自动聚焦处理装置，它进行信号处理(平均彩色扫描器8所获的影像数据，在此种情况下是每4个像素点平均一次，再在上述平均后的影像数据中用较大的数据值减去较小的数据值从而获得影像数据间的差分值)，该信号处理是对胶片投影仪14投射在原像玻璃平台7上的影像进行自动聚焦所必需的。参考数字18表示控制装置(包含微型计算机(CPU))，它根据操作装置所提供的指示控制彩色扫描器8、影像处理装置15、打印装置16、自动聚焦处理装置17和胶片投影仪14。例如，对于胶片投影仪14，被控制的是作为光源的灯泡的开关和自动聚焦过程中投影透镜2的运动。
参考图4，它给出了自动聚焦处理装置的一种特定方案。其中，实线描述了影像数据传输的数据线，虚线则描述了控制信号传输的控制线。参考数字19代表线记忆装置(FIFO)，它用于存贮来自彩色扫描器8的CCD的一行影像数据。参考数字20代表了平滑处理装置，它用于对影像数据每隔4个像素点进行平均并将结果输出。参考数字21代表线记忆装置(FIFO)，它用于存贮一行平均后的影像数据。参考数字22代表数据比较装置，它用于比较平均后的影像数据以便从较大的数据值中减去较小的数据值。参考数字23代表减法器，它用于获得平均后影像数据的差分值。参考数字24代表差分值求和装置，它用于求出一行影像数据差分值的总和。该差分值求和装置24包含加法器24A，它用于依次将来自减法器23的差分值加入来自存贮装置的输出之中;存贮装置24B，它用于存贮上述相加之后的结果。
参考数字25代表自动聚焦计算区生成装置，它用于设定平滑处理装置所平均像素点的数目(在本方案中，该像素点数目设置为4)，以及设定差分值求和装置24对差分值迭加的具体方式(例如，每隔一个数值对差分值进行相加)。参考数字26代表时钟生成装置。参考数字27是时钟生成装置26的时钟控制装置。参考数字28代表CPU数据控制装置。例如，利用差分值求和装置24求得的一行差分值总和的结果通过CPU数据控制装置28被控制装置18读出并存入该控制装置18的随机存取记忆装置(RAM)之中。SPGT表示由扫描器8传来的影像数据(256色调)的阅读信号。该SPGT信号在CCD的具有约4800个像素点的影像数据传输过程中是有效的。
接下来，将参考流程图5至8介绍本方案中控制装置18的控制操作过程。在设置好胶片投影仪时按下自动聚焦按钮(或拷贝按钮)，便启动了图5所示的自动聚焦程序。在步骤＃5，执行CCD阅读位置确定的处理子程序。考察图6，它给出了CCD阅读位置的处理子程序。在步骤＃35，胶片投影仪14的光源灯泡被接通，以便将影像投射在原像玻璃平台7上。然后，在步骤＃40，控制步进电机9移动投影透镜2并将其固定在中心位置(起始端与最末端之间的中心点)。在步骤＃45，CCD(彩色扫描器8)被从投影区中心位置向该拷贝机CCD起始位置移动2毫米，然后被固定在该位置上。
接着，在步骤＃50，利用CCD对一行影像数据(大约含4800个像素)进行取样，并利用自动聚焦装置17进行信号处理。具体而言，每隔4个像素利用平滑处理装置20对取样影像数据进行平均，并利用减法器23以较大数据值减去较小数据值从而获得该平均影像数据的差分值。然后，该差分值总和由差分值求和装置24求出并被存入RAM。
在步骤＃55，确定CCD是否位于上述中心位置向该拷贝机末端(扫描器运动的最末端)偏移2毫米的位置上。当确定CCD未被从中心位置向上述末端移动2毫米，则程序转入步骤＃60，将CCD向该末端移动1毫米。然后，程序返回步骤＃50，利用CCD进行取样并利用自动聚焦处理装置17进行信号处理。接着，反复进行步骤＃50、＃55和＃60，直到在步骤＃55确定出CCD位于向该末端偏移2毫米的位置上为止。
当在步骤＃55确定出CCD位于从中心位置向该末端方向偏移2毫米的位置时，程序转入步骤＃65，将CCD移到利用它取样而获得的差分值总和最大值所表示的位置上并将其固定在作为阅读位置的该位置上。然后，程序返回控制流程图5。
在步骤＃5完成CCD阅读位置确定的处理子程序之后，程序转入步骤＃10，执行主取样处理子程序。参考图7，它给出了主取样处理子程序。在步骤＃70，控制步进电机9将投影透镜2从中心位置向起始位置(最前端)移动。然后，在步骤＃75，利用位于以上述方式确定的位置上的CCD进行一行影像数据的取样，并借助自动聚焦处理装置17进行信号处理。具体来说，每隔4个像素对取样影像数据进行平均并用较大数据值减去较小数据值以获得上述平均影像数据的差分值。接着，对差分值进行求和。
在步骤＃80，投影透镜2当时的位置和取样结果差分值的总和被存入RAM。然后，在步骤＃85，确定投影透镜2是否位于最末端。当确定出投影透镜2不在最末端时，程序转入步骤＃90，将该投影透镜2的位置向该最末端移动10个步长(在这种方案下，透镜的最大移动范围大约为10毫米，最大步进数为150，而每个步长大约为0.6毫米)。然后，程序返回到步骤＃75。接着，反复进行步骤＃80、＃85和＃90，直到在步骤＃85确定出投影透镜2位于最末端时为止，从而获得每10个步长透镜位置上的取样结果。
当在步骤＃85确定出投影透镜2位于该最末端时，程序转入步骤＃95以取得在投影透镜2相应位置上取样值差分总和的最大值。然后，程序返回控制流程图5。
在步骤＃10执行完主取样处理子程序之后，程序转入步骤＃15，判断取样过程中获得的差分值总和的最大值是否高于判定透镜聚焦位置所必需的门限值。当判定该最大值低于该门限值时，由于不能进行自动聚焦，所以该自动聚焦过程结束。当判定该最大值大于该门限值，则在步骤＃20执行二次取样处理子程序。
参考图8，它给出了二次取样处理子程序。在步骤＃100，投影透镜2被从主取样过程中差分值总和为最大的位置上向起始位置(最前端)移动10个步长。然后，在步骤＃105，利用位于以前述方式确定的位置上的CCD进行一行影像数据的取样，并利用自动聚焦处理装置17进行信号处理。具体来说，每隔4个像素点对取样影像数据进行平均，并利用较大数据值减去较小数据值以获得该平均后影像数据的差分值。接着，对该差分值进行求和。
然后，在步骤＃110，投影透镜2当时所处的位置和作为取样结果的差分值总和被存入RAM。在步骤＃115，确定投影透镜2是否从二次取样起始位置向最末端方向移动了20个步长。当判定投影透镜2未移动20个步长，则程序转入步骤＃120以将该投影透镜2向该最末端方向移动2个步长。然后，程序返回步骤＃105。接着，反复进行步骤＃105、＃110、＃115和＃120，直到在步骤＃115确定出该投影透镜2移动了20个步长为止，从而获得每2个步长透镜位置上的取样结果。
当在步骤＃115确定出投影透镜2已向该最末端移动了20个步长，则程序转入步骤＃125以将该投影透镜2移到各个取样值差分总和为最大的位置。然后，程序返回控制流程图5。在利用主取样程序粗略移动投影透镜2而得到聚焦点大概位置并通过在该大概位置附近少量移动投影透镜2而得到精确聚焦位置之后，在步骤＃30将所确定的精确透镜位置存贮起来。接着，自动聚焦过程结束。
当每隔4个像素点对来自CCD的影像数据进行平均并利用较大数据值减去较小数据值而获得平均后影像数据的差分值时，该差分值总和的计算结果相对而言较小，即使在其最大值情况下也是如此。该最大值如下所示256×1200＝307200(20位)其中影像数据为0至255个色调(8位)，而在主扫描方向上CCD一行像素(点)的数目约为4800。按照常规的方法，差分值的获得在每个相邻像素点间进行，且该差分值被平方以求得其总和，此时相应的最大值非常巨大，即如下所示2562×4800＝314572800(32位)例如，若差分值依次由平均后101色调-22色调，94色调-22色调，…而获得，即如图9所示，且该差分值总和的获得不是对所有值求和而是每隔一个值进行求和，如对差分70，差分63，…进行求和此时计算结果可进一步减小，即256×600＝153600(20位)当CPU为16位时，由于可一次(在同一时间)读入的数据为16位，则该20位中较低的4位可能作为误差范围而被删除掉。较高的16位数据被用作计算结果。这样，CPU的计算速度进一步提高。
平均像素点数设置成4是为了在用400dPI(一个像素点约为0.00635毫米)的CCD阅读0.5毫米线长的影像时也能够进行聚焦。例如，若每隔16个像素进行平均，且平均是针对0.5毫米长的线以及白色背景(即无影像的部分)进行，则该0.5毫米长的线影像数据将丢失，从而不能进行聚焦。
如上所述，根据本发明的电子图像拷贝机，在其对胶片投影仪投射的影像进行自动聚焦时，所需计算量和占用的时间大幅度减少。另外，由于限制了噪声的影响，该自动聚焦得以正确地进行。
显然，按照上面的介绍可以在本发明基础上进行许多修改与演变。因而，应当明确的是，在附加的权利要求范围内，本发明的实施可能与上述的细节不一致。
权利要求
1.电子图像拷贝机，它利用扫描器阅读胶片投影仪投射在原像玻璃平台上的影像并对其进行拷贝，其中备有自动聚焦装置，它每隔若干个像素点对来自预定阅读位置上扫描器的影像数据进行平均，求得该平均影像数据的差分值，进而完成对投射在原像玻璃平台上的影像的自动聚焦。
2.按照权利要求1所述的电子图像拷贝机，其中该自动聚焦装置每隔4个像素点对来自扫描器的影像数据进行平均。
3.按照权利要求1所述的电子图像拷贝机，其中该自动聚焦装置获得各个差分值的方式，是在平均后的影像数据中用较大数据值减去较小数据值。
4.按照权利要求1所述的电子图像拷贝机，其中该自动聚焦装置对所获得的差分值进行稀疏处理。
5.电子图像拷贝机，它利用扫描器阅读胶片投影仪投射在原像玻璃平台上的影像并对其进行拷贝。其中备有自动聚焦装置，它用以选择适合于对投射在原像玻璃平台上的影像进行聚焦的扫描器阅读位置。
全文摘要
本发明涉及一种电子图像拷贝机，它利用扫描器阅读胶片投影仪投射在原像玻璃平台上的影像并对其进行拷贝。该图像拷贝机备有含有CCD的彩色扫描器，用以阅读投射影像；平滑处理装置，用于每隔4个像素点对来自彩色扫描器的像素色调数据进行平均；差分值求和装置，用于对平均后色调数据间的差分值进行求和；控制装置，用于进行胶片投影仪的聚焦操作，以使得上述差分值的总和为最大。该投射影像的聚焦过程是自动完成的。
文档编号G02B7/28GK1110850SQ9411895
公开日1995年10月25日 申请日期1994年12月3日 优先权日1993年12月3日
发明者林信二, 藤本昌也, 天川胜己 申请人:三田工业株式会社