JP2008301090A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パフォーマンスや機能が異なる様々な画像処理装置に適用可能で拡張性が高い画像処理部を最適なコストで実現する。
【解決手段】画像処理に必要な最低限の機能を備えた基本機能ASIC[A]のみを使用して、低機能画像処理装置を最適コストで構成する。ASIC[A]と高機能ASIC[B]を使用して、多機能の高性能画像処理装置を構成する。ASIC[B]をオプションとする拡張性のある画像処理部を構成する。機器構成と使用形態に応じて機器パラメータを設定する。各ASICへの画像処理パラメータをDMACで設定する。機器パラメータに従って画像処理経路を切り替えて、複数の制御用CPUで分担して各ASICを制御して画像処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像処理装置に関し、特に、基本的な画像処理を行う低機能ASICと高機能ASICとを組み合わせて構成する画像処理装置に関する。

最近の複写機の傾向として、複数のASICで構成されていた種々の処理回路を、１つのASICに統合することが進められてきている。半導体製造プロセスの進化により、ASICは大規模になりつつある。それにより、大規模ASICを開発することで、１つのASICに多くの機能を搭載でき、様々なパフォーマンスのシステムが実現できる。大規模ASICを採用する場合、画像処理のパラメータや、各種のコピー処理に必要なステッピングモータ制御のパラメータなど、かなり多くの制御パラメータを設定する必要がある。パラメータの設定を効率的に行うために、種々の工夫がこらされている。以下に、これに関連する従来技術の例をいくつかあげる。

特許文献１に開示された「画像形成装置」は、汎用性を高めて、接続された画像入出力手段に応じた最大の処理能力を発揮できるようにしたものである。画像メモリに記憶されたデータを、ディスクリプタ情報に基づいて、DMAデータ転送する。ディスクリプタ情報を参照して、１画面中の総データ転送ライン数を算出する。DMAコントローラのデータ入力速度とデータ出力速度との差を、画像データのライン数に換算する。総データ転送ライン数と、設定された画像データライン数を比較する。比較結果に基づいて、データ入力速度とデータ出力速度に差がある場合のデータ転送開始タイミングを正確に検出する。データ転送速度の異なる画像入出力手段が接続された場合でも、最適なデータ転送ができ、任意の画像入出力手段の組み合わせに対して、最大のパフォーマンスを達成できる。

特許文献２に開示された「画像形成装置」は、共有のバスを占有することなく、上位装置に負荷をかけないものである。画像データを、複数の変換装置で同期をとって変換して転送する。このとき、画像データは、システムメモリとメディアリンクボードの間を１往復するのみである。こうして、共有のバスの占有を最小限に抑える。

特許文献３に開示された「画像処理システム」は、デバイス間の画像データなどの転送を妨げないものである。CPUからのメインメモリに対するメモリアクセスが発生した場合にも、MFPコントローラとI/Oコントロールハブを直接接続したデータ転送経路を経由してデータ転送する。コントローラの同時並行動作ができ、MFPコントローラとI/Oコントロールハブの間の画像データ転送を妨げない。
特開2002-244994号公報 特開2004-299387号公報 特開2007-095025号公報

しかし、従来の画像処理装置では次のような問題がある。１つの大規模ASICに多くの機能を盛り込むと、ASICの単価が非常に高くなる。そのため、高性能のシステムで共通に利用するASICであっても、搭載できる機能が制限される。したがって、大規模ASICを使っても、多機能高性能と低コストとの両立は困難である。

本発明の目的は、上記従来の問題を解決して、性能や機能が異なる様々な画像処理装置に適用可能で拡張性が高い画像処理部を最適なコストで実現することである。

上記の課題を解決するために、本発明では、画像処理装置を、画像処理に必要な最低限の機能を有する基本画像処理部と、スキャナから画像データを入力する画像入力手段と、画像データをプロッタへ出力する画像出力手段と、画像処理パラメータが設定されるパラメータレジスタと、DMA転送手段とを備える基本機能画像処理モジュールと、DMA転送手段を有し基本機能画像処理モジュールを制御する主制御CPUと、処理対象の画像データに対応した画像メモリとを具備する構成とした。さらに、基本画像処理部には無い高度な画像処理機能を有する高機能画像処理部と、画像処理パラメータが設定されるパラメータレジスタと、DMA転送手段とを備える高機能画像処理モジュールを設け、基本機能画像処理モジュールを制御する副制御CPUを設けた。

さらに、設定された機器パラメータに従って、各DMA転送手段により画像処理パラメータを書き換えるように制御する手段と、画像処理経路を切り替える手段と、画像処理モジュールを選択する手段を備える。

上記のように構成したことにより、低機能の画像処理装置は低コストで構成でき、高機能の画像処理装置には多くの機能を付加できる。すなわち、画像処理に必要な最低限の機能を備えた基本機能ASICと、高機能ASICとを用意し、画像処理装置に要求される機能に応じて、高機能ASICを選択的に搭載し、１つまたは複数の制御CPUで各ASICを選択的にアクセスして画像処理ができるようにすることで、種々の機能の画像処理装置を最適コストで実現できる。共通のASICを利用するので、ソフトウエアの共通利用ができ、ソフト作成工数を削減できる。

さらに、機器構成と使用形態に応じて機器パラメータを設定することで、煩雑な操作なしに起動できる。すなわち、機器パラメータに従って、必要な処理が選択され、画像処理経路が切り替わるため、共通のプログラムで様々なバリエーションのシステムが実現でき、煩雑な操作も不要になる。さらに、画像処理モジュールの画像処理パラメータをDMACが設定するため、CPUがASICの設定レジスタエリアをアクセスする必要がなくなり、その間CPUは他の処理ができる。また、スキャナの読取速度に応じた適切な画像メモリを選択できるため、共通のASICを使用しても、機能に応じたコストの画像処理装置が実現できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。

本発明の実施例は、基本的な画像処理を行う基本機能ASICと、高機能ASICとを組み合わせて使用し、機器構成と使用形態に応じて機器パラメータを設定し、各ASICへの画像処理パラメータをDMACで設定し、機器パラメータに従って画像処理経路を切り替えて処理を選択し、複数のCPUで分担して各ASICを制御して画像処理を行う画像処理装置である。

図１は、本発明の実施例における画像処理装置の概略的な構成を示すブロック図である。コントローラ10とエンジン20が接続された構成である。サーバー100とPC端末101が、ネットワークI/F18とLANを介して接続されている。エンジン20は、ASIC[A]22とASIC[B]24とCPU[B]25とROM26を有し、スキャナ40とプロッタ50に接続されている。コントローラ10は、システムメモリ11とメモリ12とCPU[A]13とNVRAM16と給電制御手段17で構成されている。

図１において、コントローラ10は、画像処理装置全体のシステム制御を行う制御部である。システムROM11は、プログラムを格納した固定記憶装置である。画像メモリ12は、画像データや各種データを格納するための記憶装置である。揮発性メモリと不揮発性メモリからなるメモリユニットであり、処理対象の画像データに対応した速度と容量のメモリである。CPU[A]13は、機器全体の制御とASIC[B]24の制御と各種伝送制御などを行う処理装置である。NVRAM16は、ID含む制御データ格納用の不揮発性メモリである。給電制御手段17は、各部への電力供給を制御する手段である。ネットワークI/F18は、LANインタフェースである。エンジン20は、画像処理を行う処理装置である。エンジン20は、コントローラ10とPCI-Expressバス（PCI-Ex）で接続してある。画像処理部Ａ21は、スキャナγ補正処理やフィルタ処理や色補正や階調処理などの画像処理を行う装置である。

ASIC[A]22は、基本的な画像処理を行う専用LSIである。画像処理部Ｂ23は、画像入力や印刷のための画像処理を行う手段である。ASIC[B]24は、高度な画像処理を行う専用LSIである。CPU[B]25は、ASIC[A]22を制御する処理装置である。ROM26は、画像処理制御用のプログラムを格納した固定記憶装置である。操作部30は、表示部やキーボードなどのユーザーインタフェースである。スキャナ40は、画像を取り込む手段である。プロッタ50は、印刷装置である。ADF60は、シート状の画像原稿をスキャナに供給する装置である。PSU70は、AC電源からDC電源を生成して、各ユニットへ給電する電源装置である。AC電源入力71は、商用電源から交流100V電力などを受け入れる手段である。サーバー100は、各種データ処理を行う装置である。端末PC101は、各種の画像処理要求などを行うクライアント端末である。大容量記憶装置102は、HDD装置などのファイル装置である。

図２は、ASIC[A]とASIC[B]の構成を示す機能ブロック図である。図３は、ASIC[A]のみを用いた画像処理装置の概略的な構成を示すブロック図である。図４は、ASIC[B]をオプション構成とした画像処理装置の概略的な構成を示すブロック図である。

上記のように構成された本発明の実施例における画像処理装置の機能と動作を説明する。最初に、画像処理装置の機能の概要を説明する。スキャナより画像データを入力し、基本機能ASIC[A]と高機能ASIC[B]で処理して、画像データを画像メモリへ蓄積する。画像メモリから画像データを読み出して、ASIC[A]とASIC[B]で処理してプロッタへ出力する。ASIC[A]とASIC[B]は、複数のCPUからアクセスされて画像処理を実行する。その際、機器パラメータに従って、各ASICが選択されて画像処理経路が切り替えられる。各ASICの画像処理パラメータは、DMACで設定する。

次に、図１を参照しながら、高機能構成の画像処理装置の動作を説明する。高機能の画像処理装置では、高機能ASIC[B]を搭載してエンジン制御を行う。コントローラ10は、画像処理装置全体の制御を行い、描画を制御し、通信を行い、操作部30からの入力を制御する。スキャナ40からの入力画像データを処理した後、RGB画像フォーマットで蓄積するか、CMYKへ色変換して各色bit数を削減した後に画像メモリへ蓄積する。ASIC[B]24内の圧縮器で画像データを圧縮してから画像メモリ12へ蓄積することで、メモリ容量を削減できる。プロッタ50への出力時には、蓄積したRGBデータをCMYKデータへ色変換して、γ補正処理をすることで、プリンタに合った印刷出力を行う。RGBで画像を蓄積すれば、画像データを再利用する場合にメリットがある。コスト優先のシステムでは、RGBで画像蓄積することが不要な場合もある。また、低機能の画像処理装置には、多bit数演算による画像処理が不要な場合がある。各ASICの画像処理パラメータの一部については、DMACを用いて設定する。例えば、レジスタ数の多いスキャナγ補正部やフィルタブロックの画像処理パラメータは、DMACを用いて設定する。

画像データを圧縮処理して蓄積し再利用する時には、ASIC[B]24で伸張処理してCPU[A]13の画像メモリ12に格納し、そのデータを読み出してASIC[A]22へ送る。エンジン20とコントローラ10は、この例では、PCI-Expressバスで接続してある。CPU[A]13とASIC[B]24との間のデータ転送速度を上げるためには、バス幅を広げるか、高速シリアルバス（PCI-Ex）のレーン数を増やす。CPU[A]13のアドレス空間上に、ASIC[B]24の画像処理パラメータ設定エリアをマッピングすることで、ASIC[B]24との画像伝送制御のパラメータや画像処理パラメータを、CPU[A]13から直接アクセスできる。画像データ転送用のバスとCPUアクセス用のバスを別々に備えたパラレルバス構成としてもよい。

ASIC[B]25が搭載される画像処理装置では性能を重視するので、ASIC[A]22を制御するCPU[B]25は、エンジン系に絡む割込みや制御等のASIC[A]22のレジスタアクセスを全て司る。CPU[A]13の負荷を軽減するために、CPU[A]13内のDMACとASIC[B]24のDMACを用いて、画像メモリ12上に蓄積した画像処理パラメータを、CPU[A]13の介在なしにASIC[B]24に設定する。ASIC[A]22の入力ポート端子のレベルに従って、ROM11に格納されているCPU[A]13の起動プログラムとROM26に格納されているCPU[B]25の起動プログラムの動作を選択する。

次に、図２を参照しながら、基本機能ASIC[A]と高機能ASIC[B]について説明する。ASIC[A]22では、２bitまでの階調処理演算ができる構成である。高性能の画像処理装置では、４bitまでの階調処理演算ができる高機能画像処理ASIC[B]24を使用する。４bitの階調処理演算を必要とする場合、ASIC[A]22をスルーしてASIC[B]24で４bit処理する画像処理経路を構成することもできるし、ASIC[A]22で２bit処理して、不足分をASIC[B]24で処理する画像処理パスを構成することもできる。入力画像データをRGB蓄積する処理において、基本機能ASIC[A]22では、必要な最低限の画像処理、すなわち、スキャナγ補正処理、フィルタ処理、色補正等ができる。高機能ASIC[A]22では、RGBとCMYKのいずれかを選択的に出力できる。ASIC[A]22の端子レベルまたはレジスタ設定値に従ってセレクタを制御して、階調処理モジュールをスキップするパスに切り替えることができる。レジスタ設定値は、プログラムでレジスタにアクセスして設定する。端子レベルは、DIPスイッチを端子に接続することなどにより設定する。両者を総称して、設定された機器パラメータとよぶことにする。

次に、図３を参照しながら、ASIC[A]のみを用いた画像処理装置について説明する。低機能の画像処理装置には、基本機能ASIC[A]22のみを備える。スキャナ40とプロッタ50の各種ステッピングモータの制御とチューニング制御を、CPU[A]13のみで行うことで、コストが低く抑えられる。コントローラ10で、ASIC[A]22のパラメータ設定等を行う。ASIC[A]22用のCPUの有無によって、ASICのパラメータの設定インタフェースを切り替える。ASIC[A]22用のCPUを搭載しない場合は、DMACを使ってコントローラ10側からDMAで画像処理パラメータを設定できる。画像処理ASIC[B]24未搭載の画像処理装置では、エンジン系に絡む割り込み制御も、CPU[A]13が行う。

次に、図４を参照しながら、ASIC[B]をオプション構成とした画像処理装置について説明する。CPU[A]13のPCI-Expressバスのレーン数に空きがあれば、ASIC[A]22搭載ユニットとは別のASIC[B]24を含む高機能オプションユニットをCPU[A]13へ接続できる。用途に応じユニット単位で着脱できるオプション構成にする。ASIC[A]22が直接CPU[A]13に接続される構成の場合でも、ASIC[A]22への画像処理パラメータの設定時には、ASIC[A]22内のDMACを利用して、CPU[A]13の負荷を下げる。この例は、スキャナとプロッタの画像処理を、ASIC[A]22のみで実行する構成であるが、スキャナ用とプロッタ用として、それぞれ別々のASICを備えてもよい。オプションユニット構成の場合に、ASIC[B]24が接続されたか否かをASIC[A]22が検出し、検出結果に応じて画像処理のパスと各ASICの利用を選択する。高機能ASIC[B]24の増設に対応して、CPU[A]13の制御パラメータを切り替え、PCI-Exを使って、画像パラメータをDMA転送する。

上記のように、本発明の実施例では、画像処理装置を、基本的な画像処理を行う基本機能ASICと、高機能ASICとを組み合わせて使用し、機器構成と使用形態に応じて機器パラメータを設定し、各ASICへの画像処理パラメータをDMACで設定し、機器パラメータに従って画像処理経路を切り替えて処理を選択し、複数のCPUで分担して各ASICを制御して画像処理を行う構成としたので、低機能の画像処理装置を低コストで構成でき、高機能の画像処理装置には多くの機能を付加できる。

本発明の画像処理装置は、スキャナ、プリンタ、FAX、複写機、これらのうち複数の機能を有する複合機等の画像処理部を有する画像処理装置として最適である。

本発明の実施例における画像処理装置の概略的な構成を示すブロック図である。 本発明の実施例における画像処理装置のASIC[A]とASIC[B]の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施例における画像処理装置でASIC[A]のみを用いた構成を示すブロック図である。 本発明の実施例における画像処理装置でASIC[B]をオプションとした構成を示すブロック図である。

符号の説明

10・・・コントローラ、11・・・システムROM、12・・・画像メモリ、13・・・CPU[A]、16・・・NVRAM、17・・・給電制御手段、18・・・ネットワークI/F、20・・・エンジン、21・・・画像処理部Ａ、22・・・ASIC[A]、23・・・画像処理部Ｂ、24・・・ASIC[B]、25・・・CPU[B]、26・・・ROM、30・・・操作部、40・・・スキャナ、50・・・プロッタ、60・・・ADF、70・・・PSU、71・・・AC電源入力、100・・・サーバー、101・・・端末PC、102・・・大容量記憶装置。

Claims (9)

1. 画像処理に必要な最低限の機能を有する基本画像処理部と、スキャナから画像データを入力する画像入力手段と、画像データをプロッタへ出力する画像出力手段と、画像処理パラメータが設定されるパラメータレジスタと、ＤＭＡ転送手段とを備える基本機能画像処理モジュールと、ＤＭＡ転送手段を有し前記基本機能画像処理モジュールを制御する主制御ＣＰＵと、処理対象の画像データに対応した画像メモリとを具備することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記基本画像処理部には無い高度な画像処理機能を有する高機能画像処理部と、画像処理パラメータが設定されるパラメータレジスタと、ＤＭＡ転送手段とを備える高機能画像処理モジュールを設けたことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記基本機能画像処理モジュールを制御する副制御ＣＰＵを設けたことを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
4. 設定された機器パラメータに従って前記各ＤＭＡ転送手段により画像処理パラメータを書き換えるように制御する手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像処理装置。
5. 設定された機器パラメータに従って画像処理経路を切り替える手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像処理装置。
6. 設定された機器パラメータに従って前記画像処理モジュールを選択する手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像処理装置。
7. 画像処理に必要な最低限の機能を有する基本画像処理部に、前記基本画像処理部には無い高度な画像処理機能を有する高機能画像処理部が付加されているか否かを判断し、機器パラメータに従って各画像処理部のどの処理機能単位を使用するかを選択して画像処理経路を設定し、画像処理パラメータを前記各画像処理部のパラメータレジスタにＤＭＡ転送し、スキャナから画像データを入力し、前記各画像処理部で画像処理して、処理された画像データを画像メモリへ蓄積し、前記画像メモリから画像データをプロッタへ出力することを特徴とする画像処理装置制御方法。
8. 請求項７記載の画像処理装置制御方法をコンピュータで実行するための処理手順を記述したコンピュータプログラム。
9. 請求項８記載のコンピュータプログラムを格納した記録媒体。

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