CN1972365A - 图像处理设备、图像读取设备和图像形成设备 - Google Patents

Abstract

一种设备，包括读取原稿图像的CCD，调整图像信号的偏移量和增益并对图像信号进行A/D转换的模拟前端单元(AFE)，对数字图像信号施加诸如黑点校正、输入伽马校正、颜色校正、MTF校正、输出伽马校正的图像处理的图像处理IC，以及基于源振荡时钟产生扩频时钟的扩频频率IC，其中图像处理单元的前半模块采用源振荡时钟来驱动，后半模块采用扩频时钟来驱动。图像信号经由外部存储器控制器从前半模块被异步转送到后半模块。

Description

图像处理设备、图像读取设备和图像形成设备

技术领域

本发明通常涉及可应用于扫描仪、数字复印机、数字彩色复印机、传真机等的图像处理设备、图像读取设备和图像形成设备，并更具体涉及使执行已读取的图像的信号处理的图像处理IC以特定频率的时钟和扩频时钟工作并降低EMI而不使图像质量劣化的图像处理设备、图像读取设备和图像形成设备。

背景技术

近年来，随着电子器件的速度和密度越来越高，来自电子器件的EMI(电磁干扰)却在增加。因为从电子器件辐射的EMI影响其它电子器件，所以EMI受到各种标准的限制，为了满足这些标准，有效降低EMI噪声的扩频时钟技术变得更加重要。

对于可应用于扫描仪、数字复印机、数字彩色复印机、传真机等的图像读取设备，关于其EMI对策的已知技术，可以是日本待审查专利公开第2001-94734和2001-268325号中公开的那些技术。根据这些技术，CCD被用于把从要读取的原稿反射的光束光电转换成图像数据，源振荡时钟被用作控制模拟前端(AFE)的信号，模拟前端调整图像数据的偏移量和增益，并且除了以上的其它图像处理单元使用频率扩展的扩频时钟。

更具体地，日本待审查专利公开第2001-94734号中公开的图像读取设备适于将图像读取设备的时标电路分成模拟信号处理系统时钟发生电路和数字信号处理系统时钟发生电路，以在模拟信号处理系统时钟发生电路中使用来自基准时钟发生器的基准时钟，并在数字信号处理系统时钟发生电路中使用来自扩频时钟发生器的扩频时钟。

日本待审查专利公开第2001-268325号中公开的图像读取设备适于将图像读取设备的时标信号发生单元分成模拟信号处理系统时钟发生单元和数字信号处理系统时钟发生单元，以便能够通过使由扩频时钟发生单元产生的扩频时钟的调制宽度相异而选择对于每个系统最优的调制宽度，从而能够抑制图像噪声的产生，并能够获得EMI降低效果。

在图像读取设备的扫描仪单元中，处理模拟信号的线性图象传感器(CCD)和模拟前端(AFE)需要以特定频率的时钟工作。然而，特定频率的时钟对于关于EMI对策的规制是不利的，因此，通常使用扩频时钟用于数字信号处理部。

类似地，在日本待审查专利公开第2001-94734和2001-268325号中公开的每个图像读取设备中，处理模拟信号的CCD和模拟前端以特定频率的时钟工作，并且处理数字信号的图像处理部以扩频时钟工作。

然而，尽管特定频率时钟的频率和扩频时钟的频率在求平均值时是相等的，但是每个周期中的时标不一定相同，因此，在同步转送过程中，在图像处理的前级保持数据的期间和图像处理的后级捕获数据的时机之间产生了差异。图像处理电路被设计成取一个余量，使得即使当在时机之间产生差异时也能够准确地传递数据。然而，当进一步要求关于分辨率、灰度级和读取速度的更高性能并且转送速度变得更高时，设计变得很困难。因此，很难充分确保用于锁存从模拟前端(AFE)输入到后级中的包括ASIC等的图像处理IC中的图像信号的时机。

发明内容

应注意位于模拟前端的后级中的图像处理电路的电路配置，该电路配置被分成前半模块和后半模块，本发明的目的是提供一种图像处理设备，其能够便于降低图像噪声和降低EMI，并能够在设备从前半模块向后半模块高速转送图像信号时容易并可靠地锁存图像信号。

本发明的另一目的是提供一种图像处理设备，通过在设备从前半模块向后半模块高速转送图像数据时，使外部存储器控制电路介入前半模块和后半模块之间，避免了为该图像处理设备设置异步电路的需要。

本发明的又一个目的是提供一种图像处理设备，其包括读取原稿图像的光电转换单元；调整已读取的图像信号的偏移量和增益并将图像信号转换成数字图像信号的模拟前端单元；对数字图像信号施加图像处理的图像处理单元；产生源振荡时钟的源振荡时钟发生单元；以及基于源振荡时钟产生扩频时钟的扩频时钟发生单元，其中图像处理单元包括以源振荡时钟工作并对输入的图像信号施加第一图像处理的前半模块；和异步地接收在前半模块中被施加了图像处理的图像信号、以扩频时钟工作、并施加第二图像处理的后半模块。

本发明的又一个目的是提供一种图像处理设备，其包括读取原稿图像的光电转换单元；调整已读取的图像信号的偏移量和增益并将图像信号转换成数字图像信号的模拟前端单元；对数字图像信号施加图像处理的图像处理单元；产生源振荡时钟的源振荡时钟发生单元；以及基于源振荡时钟产生扩频时钟的扩频时钟发生单元，其中图像处理单元包括以源振荡时钟工作并对输入的图像信号施加第一图像处理的前半模块；异步地接收在前半模块中被施加了图像处理的图像信号并执行向外部存储器的写入和从外部存储器的读取的外部存储器控制器；和以扩频时钟工作、异步地接收由外部存储器控制器读取的图像信号、并施加第二图像处理的后半模块。

本发明的又一个目的是提供一种图像处理设备，其包括产生频率高于扩频时钟的频率的第二扩频时钟的第二扩频时钟发生单元，其中外部存储器控制器以第二扩频时钟工作。

本发明的又一个目的是提供一种图像处理设备，其中图像处理单元对数字图像信号施加黑点校正处理、输入伽玛校正处理、颜色校正处理、MTF校正处理等，并且后半模块施加至少颜色校正处理。

本发明的又一个目的是提供一种图像处理设备，其中图像处理单元包括控制信号生成单元，并基于源振荡时钟生成控制光电转换单元和模拟前端单元的控制信号。

本发明的又一个目的是提供一种图像处理设备，其中控制信号生成单元向光电转换单元和模拟前端单元提供源振荡时钟，并把从光电转换单元和模拟前端单元返回的源振荡时钟连同数字图像信号一起提供给前半模块。

本发明的又一个目的是提供一种图像读取设备，其包括图像处理设备。

本发明的又一个目的是提供一种图像形成设备，其包括图像读取设备。

附图说明

图1是应用了本发明的图像形成设备的整体配置的框图；

图2是图像处理设备的第一实施例的框图；

图3示出了图像处理IC的内部配置的相关部分；

图4是图像处理设备的第二实施例的框图；

图5是图像处理设备的第三实施例的框图；

图6A和6B示出了时钟对图像信号进行锁存的状态；和

图7分别示出了源振荡时钟和通过采用预定频率调制源振荡时钟而形成的扩频时钟的频谱。

具体实施方式

现将参考图1至7在下面描述本发明的各实施例。

(第一实施例)

图1是应用了本发明的图像形成设备的整体配置的框图。图1示出了一个实例，其采用数字复印机1作为图像形成设备，并且扫描仪单元2和打印机引擎3分别与对已读取的图像执行图像处理的图像控制器4相连接。图像控制器4与图像处理LSI5和页面存储器6连接，并且图像控制器4通过PCI总线14与系统控制器11连接；图像控制器4能够：对由扫描仪单元2读取的图像施加各种类型的处理加工；使打印机引擎3输出硬拷贝；以及使页面存储器6存储图像数据。

数字复印机1包括与主接口7相连接的I/O控制器9；数字复印机1可通过USB、LAN等与外部个人计算机、图像形成设备等连接；数字复印机1能从外部接收图像数据；并且还能向外部发送图像数据。数字复印机1包括通过硬盘(HDD)控制器10连接的硬盘(HDD)8；数字复印机1能存储由扫描仪单元2读取的图像数据和从主接口7输入的图像数据；并且能从硬盘(HDD)8获得图像数据，并能使打印机引擎3输出其硬拷贝。

整个数字复印机1的控制是通过PCI总线14由系统控制器11执行的，系统控制器11由基于存储在系统存储器(RAM)12中的程序工作的CPU 13控制。本发明的图像处理设备涉及图1所示的数字复印机1的扫描仪单元2的内部配置。

图2是应用了本发明的图像处理设备的第一实施例的框图。第一实施例的图像处理设备包括处理模拟信号的扫描仪部20和处理数字信号的图像处理部30，并且部20和30分别安装在CCD/AFE电路板和图像处理板上。

例如，扫描仪部20取线性传感器的纵向方向作为主扫描方向，其中的线性传感器使用作为光电转换单元的CCD(电荷耦合器件)21；扫描仪部20基于CCD控制信号扫描原稿，沿相对于原稿的副扫描方向移动线性传感器，来读取原稿；并且扫描仪部20向模拟前端单元(下文中，“AFE”)22输出沿主扫描方向延伸的每条线的包括分别代表红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的颜色信号的模拟图像信号。

AFE 22调整由CCD 21读取的模拟图像信号的偏移量和增益，使得模拟图像信号的白电平和黑电平与后续的A/D转换的输入范围相匹配，并使用未示出的A/D转换器将R、G和B信号转换成例如每个像素的10比特的数字图像信号。

图像处理部30是生成从扫描仪部20向打印机引擎3提供数字图像信号的信号的部分，并包括第一石英晶体振荡器31、第一扩频频率IC 32、第二石英晶体振荡器33、第二扩频频率IC 34、外部存储器35和诸如ASIC(专用集成电路)的图像处理IC 36。图像处理IC 36包括图像处理前半模块(下文中，“前半模块”)37、外部存储器控制器38、图像处理后半模块(下文中，“后半模块”)39和CCD/AFE控制信号生成模块40。第一和第二扩频频率IC 32和34可包括在图像处理IC 36中。可以通过对第一扩频频率进行倍频或分频，来生成适当频率的扩频时钟，而不将第二扩频IC 34设置为单独的组件。石英晶体振荡器对应于本发明的源振荡时钟发生单元。扩频频率IC对应于本发明的扩频时钟发生单元。CCD/AFE控制信号生成模块对应于本发明的控制信号生成单元。

图像处理IC 36被分成前半模块37和后半模块39。前半模块37和后半模块39对要处理的图像信号施加黑点校正处理、输入伽玛校正处理、线间隙校正、颜色校正处理、MTF校正处理、输出伽玛校正处理等。在这些处理中，颜色校正处理需要使分别输出R、G和B信号的时机相匹配，因此，需要由作为线间隙校正处理单元(未示出)后面的一级的后半模块39执行。因此，如下图3所示，将黑点校正处理单元37a和输入伽玛校正处理单元37b布置在前半模块37中，并将颜色校正处理单元39a、MTF校正处理单元39b和输出伽玛校正处理单元39c布置在后半模块39中。如下所述，线间隙校正处理单元是通过外部存储器控制器38和外部存储器35实现的。图像处理IC 36中的处理不限于以上的处理，并且在必要时，可以添加输入格式转换处理、区域分离处理、中间调处理、非必要线检测置换处理、输出格式转换处理等。

图3示出了图像处理IC的内部配置的相关部分。黑点校正处理单元37a施加黑点校正处理，并将要处理的图像转换成不含有光量分布的图像数据，其中黑点校正处理是，除去要处理的图像中包含的由于扫描仪部20的照明系统、图像形成系统和图像拍摄系统引起的各种畸变而产生的光量分布。

输入伽玛校正处理单元37b施加把要处理的图像校正成与CCD的敏感度呈线性关系的输入伽玛校正处理，使得已经被施加了黑点校正处理的要处理的图像的特性在由后半模块39进行的图像处理中容易操作。

颜色校正处理单元39a对已经被施加了输入伽玛校正处理的RGB多值数据施加颜色校正处理，并将数据提供给执行滤波处理的MTF校正处理单元39b。颜色校正处理单元39a校正光学系统和光电转换器件(CCD)的颜色特性，并将颜色特性改善成如上图1中所示的扫描仪单元2的预定的颜色特性。

MTF校正处理单元39b对来自颜色校正处理单元39a的要处理的图像的每个像素施加二维FIR(有限脉冲响应)滤波器，并校正光学系统和线传感器的空间频率特性。

输出伽玛校正处理单元39c校正已被施加了MTF校正处理的要处理的图像的特性，并把被施加了与后半模块39后面的模块的特性相匹配的灰度级校正的图像数据提供给后部的模块。例如，在复印的情况下，在上图1中，图像控制器4为了打印机引擎3使用图像处理LSI 5对由扫描仪单元2施加了以上处理的图像施加图像处理，并将图像作为输出图像提供给打印机引擎3。

现将描述操作扫描仪单元20和图像处理部30的每个组件的时钟。

图7分别示出了源振荡时钟和通过用预定频率调制源振荡时钟形成的扩频时钟的频谱。图2中所示的第一石英晶体振荡器31产生具有窄频带和高峰值的源振荡时钟，并将产生的时钟输入到第一扩频频率IC 32中。扩频频率IC 32通过以预定频率缓慢调制输入的源振荡时钟来扩展如图7所示的频谱，并降低峰值时刻的能量。对于第二石英晶体振荡器33和第二扩频频率IC 34，也类似于以上描述。然而，由第二石英晶体振荡器33产生的频率高于由第一石英晶体振荡器31产生的频率。

在图2中，图像处理IC 36中的CCD/AFE控制信号生成模块被输入由第一石英晶体振荡器31产生的源振荡时钟，并产生时钟以操作CCD控制信号、AFE控制信号和前半模块37。从图像处理IC 36一侧到CCD 21和AFE 22的命令，以及从CCD 21和AFE 22到图像处理IC 36的数据，是与特定频率的时钟同步的时钟信号，因此不会使图像质量劣化。然而，使用LVDS(低电压差分信令)来转送信号，即，使用低电压的差分信号，以便抑制来自这些电缆的不必要的辐射。

从图像处理IC 36输出到AFE 22的AFE控制信号和从AFE 22输入到图像处理IC 36的图像信号中的每个，在其各个转送路径中产生延迟。通过使源振荡时钟经由CCD/AFE电路板返回到图像处理板，以与图像信号相同的路径转送锁存输入的图像信号的源振荡时钟，可使二者的延迟量相互匹配。由此，从AFE 22接收图像信号的前半模块37以与模拟电路相同的特定频率的时钟(源振荡时钟)工作，因此，能够容易并可靠地锁存图像信号。另一方面，后半模块39以由第一扩频频率IC 32产生的扩频时钟工作，并且该扩频时钟被部分地使用，从而抑制了EMI。通过将外部存储器控制器38布置在前半模块37和后半模块39之间，从前半模块37到外部存储器控制器38的图像信号的转送，和从外部存储器控制器38到后半模块39的图像信号的转送分别是异步转送。

图6A和6B示出了图像信号被时钟锁存的状态。图6A示出了时钟是源振荡时钟的情况，图6B示出了时钟是扩频时钟的情况。在本发明中，前半模块37和CCD/AFE控制信号生成单元40以由第一石英晶体振荡器31产生的相同的源振荡时钟工作，从而即使在高速转送中，如图6A所示，也能比图6B所示的扩频频率时钟的情况更容易地确保更长的建立时间和更长的保持时间。因此，能够可靠地锁存图像信号。

例如，对于彩色复印机，由扫描仪部20中的分别用于R、G和B的三个CCD线传感器同时读取的线，是原稿上不同的线。因此，获得的图像信号具有线间隙，并且当沿副扫描方向进行扫描时，原稿上同一条线的R、G和B读取信号以被顺序地分别延迟预定的线的方式输出。因此，为了通过等待并匹配延迟而将同一条线的R、G和B信号结合为RGB信号，设置了存储多条线的数据的外部存储器35，并在前半模块37和后半模块39之间设置了外部存储器控制器38。

从外部存储器35读取和向其中写入的数据除了图像数据外，还包括命令和状态通信。因此，提供给外部存储器控制器38的时钟的平均频率需要被设置成高于之前和之后的图像处理的频率，并且之前和之后的图像处理与外部存储器控制器38之间的转送也需要是异步的。

因此，在图2所示的实例中，设置了第二石英晶体振荡器33和第二扩频频率IC 34，它们产生高于由第一石英晶体振荡器31和第一扩频频率IC 32产生的时钟频率的频率，由此，由第二扩频频率IC 34产生的更高频率的扩频时钟被提供给外部存储器控制器38。当用于从特定频率时钟向扩频时钟传递的异步转送单元的功能与布置在前半模块37和后半模块39之间的外部存储器控制器38合并时，不需要单独地设置异步转送单元。异步电路通常是复杂的，并且很难设计，因此，优选的是不添加该电路。

(第二实施例)

图4是图像处理设备的第二实施例的框图。第二实施例的图像处理设备包括扫描仪部20和图像处理部30。扫描仪部20具有与第一实施例的图像处理设备相同的配置。图像处理部30包括石英晶体振荡器31、扩频频率IC 32和诸如ASIC的图像处理IC 36。尽管图像处理IC 36包括前半模块37、后半模块39和CCD/AFE控制信号生成模块40，但IC 36不包括第一实施例的图像处理设备中包含的外部存储器控制器和第二扩频频率IC。在前半模块37和后半模块39中施加到图像数据的处理与第一实施例的图像处理设备中的处理相同。

在第二实施例的图像处理设备中，由石英晶体振荡器31产生的源振荡时钟被提供给CCD/AFE控制信号生成模块40；由CCD/AFE控制信号生成模块40生成的CCD控制信号被提供给CCD 21；并且AFE控制信号被提供给AFE 22。由石英晶体振荡器31产生的源振荡时钟被提供给前半模块37，并便于锁存来自AFE 22的输入信号。向图像处理IC 36的后半模块39提供由扩频频率IC 32产生的扩频时钟，从而抑制EMI。从前半模块37到后半模块39的数据转送是异步的。

(第三实施例)

图5是图像处理设备的第三实施例的框图。第三实施例的图像处理设备包括扫描仪部20和图像处理部30。扫描仪部20和图像处理部30的配置与第一实施例的图像处理设备的配置相同。在前半模块37和后半模块39中施加到图像数据的处理也与第一或第二实施例的图像处理设备中的处理相同。

在第三实施例的图像处理设备中，由石英晶体振荡器31产生的源振荡时钟被提供给CCD/AFE控制信号生成模块40；由CCD/AFE控制信号生成模块40生成的CCD控制信号被提供给CCD 21；并且AFE控制信号被提供给AFE 22。关于被提供给前半模块37的时钟，通过使源振荡时钟经由CCD 21和AFE 22的电路板返回到图像处理板，可使在锁存输入的图像信号的过程中源振荡时钟的延迟量与图像信号的延迟量相匹配。

在第三实施例的图像处理设备中，提供给前半模块37的时钟也是通过将石英晶体振荡器31产生的源振荡时钟延迟预定量而形成的时钟，因此，便于锁存从AFE 22输入的信号。由扩频频率IC 32产生的扩频时钟被提供给后半模块39，并且可通过使用扩频时钟来抑制EMI。从前半模块37到后半模块39的数据转送是异步的。

根据本发明，可获得以下效果。

本发明适于将例如ASIC的图像处理IC中的图像处理模块分成前半模块和后半模块两个模块，并使前半模块以源振荡时钟工作，使后半模块以扩频频率时钟工作，因此，能够便于降低图像噪声和降低EMI。通过用相同的源振荡时钟操作前半模块和CCD/AFE控制信号生成单元，即使在高速转送中，也能够比使用扩频频率时钟的情况更容易地确保建立时间和保持时间，因此，能够容易并可靠地锁存数据。

有利的是，前半模块和后半模块之间的数据转送是即使在高速转送中也能够稳定地传递数据的异步转送。当设置了外部存储器控制器时，因为除了数据之外还与外部存储器通信控制信号，所以使外部存储器控制器的时钟频率高于控制器周围模块的频率，由此，通常与周围模块异步地执行转送。本发明采用将设备分成中间夹有外部存储器控制器的前半模块和后半模块的配置，并且外部存储器控制器也可作为前半模块和后半模块之间的异步转送电路，因此，不需要特别设置复杂的并且难以设计的任何异步转送电路。

本发明包括控制信号生成单元，其基于驱动前半模块的源振荡时钟生成控制光电转换单元和模拟前端单元的控制信号，因此，可基于源振荡时钟将高精度的控制信号提供给光电转换单元和模拟前端单元。

本发明的控制信号生成单元将驱动前半模块的源振荡时钟提供给光电转换单元和模拟前端单元的电路板侧，并将从光电转换单元和模拟前端单元的电路板返回的源振荡时钟连同输入的图像信号一起输入到前半模块中。因此，输入的图像信号和源振荡时钟各自的延迟量可相互匹配。

Claims (8)

1.一种图像处理设备，包括：

光电转换单元，其读取原稿图像；

模拟前端单元，其调整已读取的图像信号的偏移量和增益，并将所述图像信号转换成数字图像信号；

图像处理单元，其对所述数字图像信号施加图像处理；

源振荡时钟发生单元，其产生源振荡时钟；和

扩频时钟发生单元，其基于所述源振荡时钟产生扩频时钟，其中

所述图像处理单元包括：

前半模块，其以所述源振荡时钟工作并对输入的图像信号施加第一图像处理；和

后半模块，其异步地接收在所述前半模块中被施加了所述图像处理的图像信号，以所述扩频时钟工作，并施加第二图像处理。

2.一种图像处理设备，包括：

光电转换单元，其读取原稿图像；

模拟前端单元，其调整已读取的图像信号的偏移量和增益，并将所述图像信号转换成数字图像信号；

图像处理单元，其对所述数字图像信号施加图像处理；

源振荡时钟发生单元，其产生源振荡时钟；和

扩频时钟发生单元，其基于所述源振荡时钟产生扩频时钟，其中

所述图像处理单元包括：

前半模块，其以所述源振荡时钟工作并对输入的图像信号施加第一图像处理；

外部存储器控制器，其异步地接收在所述前半模块中被施加了所述图像处理的图像信号，并执行向外部存储器的写入和从外部存储器的读取；和

后半模块，其以所述扩频时钟工作，异步地接收由所述外部存储器控制器读取的图像信号，并施加第二图像处理。

3.如权利要求2所述的图像处理设备，包括产生频率高于所述扩频时钟的频率的第二扩频时钟的第二扩频时钟发生单元，其中，所述外部存储器控制器以所述第二扩频时钟工作。

4.如权利要求1或2所述的图像处理设备，其中，所述图像处理单元对所述数字图像信号施加黑点校正处理、输入伽玛校正处理、颜色校正处理、MTF校正处理等，并且所述后半模块施加至少颜色校正处理。

5.如权利要求1或2所述的图像处理设备，其中，所述图像处理单元包括控制信号生成单元，并基于所述源振荡时钟生成控制所述光电转换单元和所述模拟前端单元的控制信号。

6.如权利要求5所述的图像处理设备，其中，所述控制信号生成单元向所述光电转换单元和所述模拟前端单元提供所述源振荡时钟，并把从所述光电转换单元和所述模拟前端单元返回的所述源振荡时钟连同所述数字图像信号一起提供给所述前半模块。

7.一种图像读取设备，其包括如权利要求1或2所述的图像处理设备。

8.一种图像形成设备，其包括如权利要求7所述的图像读取设备。

Images