JP2009189012A - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】色ずれ補正を行った場合であっても、コントラスト感度の低下による画質低下を抑制することのできる画像処理装置、及び画像処理方法を提供する。
【解決手段】カラーラインセンサで読み取られた画像の画素毎のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）信号を入力する信号入力部と、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号の内の１つのカラー信号を基準とし、残りの２つのカラー信号と基準としたカラー信号とを比較して、残りの２つのカラー信号に画素毎に所定の色ずれ補正を実行する色ずれ補正部（１３Ａ，１３Ｂ）とを備え、色ずれ補正部は、補正しようとする注目画素が所定の条件を満たすか否かによって当該注目画素の補正方法を切り替えて実行する画像処理装置である。
【選択図】図１５

Description

本発明は、画像の色ずれを補正する画像処理技術に関する。

撮像装置あるいは画像読取装置などでは、被写体像を例えばＣＣＤセンサに導き結像させるためにレンズが用いられている。しかしながら、レンズは、一般に光の波長によって屈折率が異なるため、結像位置において色ずれが発生する。

例えば、ＣＣＤセンサでは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色に分離した被写体像を検出するが、緑を基準とすると、波長の長い赤と波長の短い青とでは、結像位置が互いに異なる方向にずれることとなる。この結果、例えば、画像において階調度が大きく変化する境界部（エッジ部）では、赤と青が分離して色がにじんで視認される。

この色ずれを補正する方法として、入力された画像の各画素位置に対応する色ずれ量を格納する色ずれ量テーブルを備え、入力された画像を色ずれ量テーブルに基づいて補正する技術が開示されている。この技術では、注目画素値、隣接する画素値及び注目画素位置の色ずれ量を用いて色ずれ補正値を計算する。

特開平１０−４２１５７号公報

しかし、特許文献１に記載された技術では、色ずれについての補正を行うことにより、コントラスト感度が低下し、文字再現などの画質の低下が発生する。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、色ずれ補正を行った場合であっても、コントラスト感度の低下による画質低下を抑制することのできる画像処理装置、及び画像処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、カラーラインセンサで読み取られた画像の画素毎のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）信号を入力する信号入力部と、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ信号の内の１つのカラー信号を基準とし、残りの２つのカラー信号と前記基準としたカラー信号とを比較して、前記残りの２つのカラー信号に画素毎に所定の色ずれ補正を実行する色ずれ補正部とを備え、前記色ずれ補正部は、補正しようとする注目画素が所定の条件を満たすか否かによって当該注目画素の補正方法を切り替えて実行する画像処理装置である。

また本発明は、カラーラインセンサで読み取られた画像の画素毎のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）信号を入力し、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ信号の内の１つのカラー信号を基準とし、残りの２つのカラー信号と前記基準としたカラー信号とを比較して、前記残りの２つのカラー信号に画素毎に所定の色ずれ補正を実行し、前記色ずれ補正の実行では、補正しようとする注目画素が所定の条件を満たすか否かによって当該注目画素の補正方法を切り替えて実行する画像処理方法である。

この発明によれば、色ずれ補正を行った場合であっても、コントラスト感度の低下による画質低下を抑制することのできる画像処理装置、及び画像処理方法を提供することができる。

本実施の形態の画像処理装置が適用される複写装置の構成を示す図。 画像読取装置の構成を示す図。 画像形成装置の構成を示す図。 ＣＣＤラインセンサの概略の構成を示す図。 ＣＣＤラインセンサの動作を示すタイムチャート。 各ラインセンサからの信号出力タイミングを示す図。 ＣＣＤラインセンサＲ、Ｇ、Ｂの分光感度特性を示す図。 キセノン光源の分光分布の一例を示す図である。 画像読取装置に設けられた制御回路系の概略の構成を示す図。 アナログ処理回路の概略の構成を示す図。 アナログ処理回路におけるアナログ処理を説明する図。 画像処理回路の構成を示す図。 副走査方向に伸びる黒細線を読み取った時の出力レベルの例を説明するグラフ。 副走査方向に伸びる黒細線を備えたテストチャート。 倍率色収差補正部のブロック図。 式で示す色ずれ補正の内容を説明する図。 主走査方向の色収差に起因するＲ、ＧおよびＢ間の最大読み取り位置ずれ量を表す図。 位置ずれ量の１次式による近似を示す図。 位置ずれ量の３次式による近似を示す図。 位置ずれ量の３つの直線による近似を示す図。 位置ずれ量の複数の１次式による近似を示す図。 テストパターンを読取って出力される信号を示す図。 補正演算後の信号を示す図。 判定式を用いたアルゴリズムで補正した結果を示す図。 エッジ部判定の有無によるＭＴＦの値の変化を示す図。 画像読取装置と画像形成装置で構成した複写装置の概念図。

図１は、本実施の形態の画像処理装置が適用される複写装置１００の構成を示す図である。

複写装置１００は、原稿を読み取って画像データを生成する画像読取装置１０１と、読取った画像データに基づいて複写画像を形成し媒体に記録する画像形成装置１０２とを備えている。

図２は、画像読取装置１０１の構成を示す図である。図２を参照しつつ、画像読取装置１０１の構成及び動作を説明する。

画像読取装置１０１では原稿ｏｒｇが原稿台ガラス１４上に下向きに載置される。開閉自在に設けられた原稿固定用のカバー１５を閉めることで、原稿ｏｒｇは原稿台ガラス１４に押さえつけられて密着する。

原稿ｏｒｇは光源１からの光で照射される。原稿ｏｒｇからの反射光は、第１ミラー３、第２ミラー５、第３ミラー６、及び集光レンズ８を介し、ＣＣＤラインセンサ９のセンサ面上に結像する。ＣＣＤラインセンサ９は、ＣＣＤセンサ基板１０に実装されている。

第１キャリジ４は光源１と第１ミラー３とを備えている。第２キャリジ７は、第２ミラー５と第３ミラー６とを備えている。第１キャリジ４と第２キャリジ７は、キャリジ駆動用モータ（不図示）によって図の左右方向に移動する。第１キャリジ４と第２キャリジ７が移動することで、原稿ｏｒｇ上を光源１からの照射光が走査する。また、第１キャリジ４の移動速度は第２キャリジ７の移動速度の２倍に制御される。これによって、原稿ｏｒｇからＣＣＤラインセンサ９までの光路長が一定に保たれる。

このようにして原稿ガラス１４上に置かれた原稿ｏｒｇはＣＣＤラインセンサ９により１ライン毎に順次読み取られる。ＣＣＤラインセンサ９は、反射光を光信号の強度に応じたアナログ電気信号に変換する。変換されたアナログ電気信号は、ハーネス１２を介しＣＣＤセンサ関連の制御信号を扱う制御基板１１に入力する。制御基板１１において、アナログ信号はデジタル信号に変換され、各種のデジタル信号処理が施される。例えば、集光レンズ８による低周波歪み補正、ＣＣＤラインセンサ９の感度バラツキにより生じる高周波歪みを補正するシェーディング（歪み）補正等のデジタル信号処理が施される。なお、アナログ電気信号をデジタル信号に変換する処理はＣＣＤセンサ基板１０で行ってもよい。

シェーディング補正を行う際、黒の基準となる信号（黒基準信号）と白の基準となる信号（白基準信号）が必要となる。黒基準信号は光源１を消灯状態として、ＣＣＤラインセンサ９に光が照射しない状態でのＣＣＤラインセンサ９の出力信号を用いる。白基準信号は光源１を点灯状態として白基準板１３を読取った際のＣＣＤラインセンサ９の出力信号を用いる。また、これらの基準信号を生成する際は、特異点や量子化誤差による影響を低減させるために複数ライン分の信号を平均化することが一般的に行われている。

図３は、画像形成装置１０２の構成を示す図である。図３を参照しつつ、画像形成装置１０２の構成及び動作を説明する。

画像形成装置１０２は、画像処理基板１１４、レーザ光学系ユニット１１５、画像形成部１１６、搬出ローラ１２５及び排紙トレイ１２６を備えている。そして、画像形成部１１６には、感光体ドラム１１７、帯電器１１８、現像器１１９、転写チャージャ１２０、剥離チャージャ１２１、クリーナ１２２、用紙搬送機構１２３及び定着器１２４が設けられている。

画像形成装置１０２は、ＣＣＤラインセンサ９で読取った画像データに対して、画像を生成するために必要な処理を実行する。例えば、画像処理基板１１４では、色変換処理、フィルタ処理、階調処理などの画像処理が実行される。処理された画像データは、半導体レーザ等の発光素子が配置されたレーザ光学系ユニット１１５に出力される。

感光体ドラム１１７は、副走査方向（感光体ドラム１１７の周方向）に回転する。感光体ドラム１１７の周辺近傍には、帯電器１１８が配置されている。帯電器１１８は、感光体ドラム１１７の表面を均一に帯電する。レーザ光学系ユニット１１５から出射されるレーザ光は、ポリゴンミラーなどの偏向器によって主走査方向（感光体ドラム１１７の回転軸方向）に走査する光となる。そしてレンズ等の光学系によって、レーザ光は感光体ドラム１１７上に照射される。帯電した感光体ドラム１１７にレーザ光が照射されると、照射された部位の電位が低下し、静電潜像が形成される。

現像器１１９は、現像剤を感光体ドラム１１７に塗布することで、感光体ドラム１１７上にトナー像を形成する。一方、画像形成装置１０２の底部には用紙トレイ（不図示）が設けられている。用紙トレイ内の用紙Ｐは、感光体ドラム１１７の転写位置まで搬送される。転写チャージャ１２０は、供給される用紙Ｐにトナー像を転写する。剥離チャージャ１２１は、感光体ドラム１１７から用紙Ｐを剥離する。

トナー像が転写された用紙Ｐは、用紙搬送機構１２３によって搬送される。定着器１２４は、トナー像を用紙Ｐに定着させる。排出ローラ１２５は、排紙トレイ１２６に画像が印刷された用紙Ｐを排出する。
また、用紙Ｐへトナー像の転写が終了した後、感光体ドラム１１７上の残留トナーはクリーナ１２２によって取り除かれる。感光体ドラム１１７は、初期状態に復帰し、次の画像形成の待機状態となる。

次に、ＣＣＤラインセンサ９の構成と動作を説明する。

図４は、ＣＣＤラインセンサ９の概略の構成を示す図である。ＣＣＤラインセンサ９には、受光面に青色、緑色、赤色（以下、それぞれＢ、Ｇ、Ｒと記す）の色フィルタをそれぞれ配置した３つのラインセンサと、それぞれのラインセンサに対応して設けられたシフトゲート、アナログシフトレジスタを備えている。

ラインセンサＢ、Ｇ、Ｒはフォトダイオードアレイからなり、光電変換動作を実行する。ラインセンサＲ、Ｇ、Ｂに光が照射されると、それぞれのラインセンサを構成する受光素子が画素ごとに照射光量および照射時間に応じて電荷を発生する。それぞれのシフトゲートにＳＨ信号が入力されると、シフトゲートを介してそれぞれの画素に対応した電荷がアナログシフトレジスタに供給される。アナログシフトレジスタは転送クロックＣＬＫ１、２に同期して各ラインセンサから画素に対応した電荷（画像情報）をシリアルに出力する。ここで、ＣＬＫ１、２は、電荷を高速に移動させるために、互いに逆位相のディファレンシャル信号を形成している。

Ａ４サイズの原稿は、長手方向に２９７ｍｍ、短手方向に２１０ｍｍである。長手方向を主走査方向、短手方向を副走査方向としてＡ４サイズの原稿を読取る場合、ＣＣＤラインセンサ９のフォトダイオードアレイの有効画素数は最低でも７０１６画素必要となる。従って、７５００画素のセンサを用いる。

図５は、ＣＣＤラインセンサ９の動作を示すタイムチャートである。

ラインセンサには、７５００個の有効画素の前段に光が入射しないように受光素子をアルミなどで遮光した光シールド画素部分およびダミー画素、空送り部分が設けられている。

従って、ラインセンサの信号出力をすべて外部に転送するには、７５００画素分を超える転送クロック（ＣＬＫ）数が必要となる。ここで光シールド画素部分、空送り部分、ダミー画素部分の合計を５００画素分とすると、１ライン分のＣＣＤラインセンサに蓄積された電荷を全てＣＣＤラインセンサの外部に出力するためには８０００画素分の転送クロックが必要となり、この時間が１ラインの光蓄積時間（ｔＩＮＴ）を決定付ける大きな要素となっている。

即ち、ラインセンサ内の受光素子は、１ライン分の光蓄積時間（ｔＩＮＴ）の間、原稿からの反射光に応じて電荷を発生し、ＳＨ信号が入力されることで、その電荷がアナログレジスタに転送され、次の光蓄積時間（ｔＩＮＴ）の間で、転送クロックに同期して外部に信号を出力するという動作を連続的に繰り返す。

なお、ラインＣＣＤセンサ９の画像転送周波数ｆ＝２０ＭＨｚと仮定すると、１ライン分のラインＣＣＤセンサに蓄積された電荷を全て外部に出力するためには、８０００（ＣＬＫｓ）×（１／２０ＭＨｚ）＝４００μｓの時間が必要である。この時間がラインＣＣＤセンサの副走査方向１ライン分の光蓄積時間（ｔＩＮＴ）となる。

また、ＣＣＤラインセンサ９の出力信号の特徴として、電気的な基準レベル（ＧＮＤ）に対し、ある一定値だけオフセットした電圧レベルを基準として信号が出力される。この基準となる電圧レベルを信号出力直流電圧（オフセットレベル：Ｖｏｓ）と呼ぶ。

図５に示すＣＣＤラインセンサ９の動作を詳細に説明する。

１ライン光蓄積時間（ｔＩＮＴ）内のＳＨ信号が“Ｌ”レベルである間は、ラインセンサに照射された光エネルギーはフォトダイオードに電荷として蓄積される。ＳＨ信号が“Ｈ”レベルになった時に、蓄積された電荷はフォトダイオードに隣接したシフトゲートを通り更に隣接したアナログシフトレジスタに転送される。この転送動作が終了した時、ＳＨ信号を“Ｌ”レベルにして、電荷がフォトダイオード外に漏れないようにシフトゲートを操作し、再度フォトダイオードで電荷蓄積動作をはじめる。

アナログシフトレジスタに転送された電荷は画素単位で転送ＣＬＫの周期で外部に転送されていく。この動作のため、ＳＨ信号によりフォトダイオードからシフトゲートを通り電荷がアナログシフトレジスタに移動している期間は、転送ＣＬＫは停止する。

図６は、各ラインセンサからの信号出力タイミングを示す図である。

ＣＣＤラインセンサ９からは、Ｂ、Ｇ、Ｒの信号が同期して出力される。上述のように、ＣＣＤラインセンサ９の全ての有効画素領域が画像として用いられるのではない。ラインセンサ有効画素領域の内、読取り画像に適した画素が有効画像領域として選択される。図６では、ＨＤＥＮ信号の“Ｌ”レベルの期間が、有効画像領域である。

なお、他の実施例として、転送ＣＬＫを常時入力し、ＣＣＤラインセンサ内部でＳＨ信号に合わせて転送ＣＬＫを停止する場合も内部の電荷転送動作は同様となる。また、ＣＣＤラインセンサにより、上記ＳＨ信号及び転送ＣＬＫの極性は図６と異なる場合もあるが、センサの内部動作は同様である。

図７は、ＣＣＤラインセンサＲ、Ｇ、Ｂの分光感度特性を示す図である。ＣＣＤラインセンサ９は前記のように色フィルタを配置したラインセンサＲ、Ｇ、Ｂで構成されている。これらのラインセンサに光源からの光を一様に照射した場合、ラインセンサＲ、Ｇ、Ｂは特定領域の波長にしか感度を持たない。参考としてキセノン光源の分光分布の一例を図８に記載する。

図９は、画像読取装置１０１に設けられた制御回路系の概略の構成を示す図である。

ＣＣＤセンサ基板１０には、ＣＣＤセンサ制御回路１０Ａ、ＣＣＤドライバ１０Ｂ及びＣＣＤセンサ９が設けられている。制御基板１１は、処理ＩＣ１１Ａ、タイミング生成回路１１Ｂ、アナログ処理回路１１Ｃ、ラインメモリ回路１１Ｄ及び画像処理回路１１Ｅを備えている。

処理ＩＣ１１Ａは、ＣＣＤラインセンサ９の信号処理系を制御するＣＰＵである。また処理ＩＣ１１Ａは、アドレスバスとデータバス等の制御信号を用い、光源制御回路１７及び駆動系制御回路１８を制御する。光源制御回路１７は、光源１の制御を行う。駆動系制御回路１８は、第１キャリジ４と第２キャリジ７を移動させるためのモータ１９を制御する。

タイミング生成回路１１Ｂは、図５に示したＳＨ信号や転送ＣＬＫ１、２等、ＣＣＤラインセンサ９を駆動するために必要な信号を生成する。またタイミング生成回路１１Ｂは、後述する各種アナログ処理に必要な信号を生成する。タイミング生成回路１１Ｂで生成したＣＣＤラインセンサ９の駆動に必要な信号はＣＣＤセンサ制御回路１０Ａでタイミング調整を行い、信号振幅レベル合せ、または、波形整形のためのＣＣＤドライバ１０Ｂを介しＣＣＤラインセンサ９に入力される。なお、ＣＣＤセンサ制御回路１０Ａはタイミング生成回路１１Ｂに含まれていても良い。

図１０は、アナログ処理回路１１Ｃの概略の構成を示す図である。

アナログ処理回路１１Ｃは、カップリングコンデンサ２０、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）回路またはサンプルホールド回路２１、ゲインアンプ部２２、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）２３、オフセット除去回路２４と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ（Analog to Digital Converter）２５を備えている。ＣＤＳ回路またはサンプルホールド回路２１は、ＣＣＤラインセンサの出力信号から所定のノイズを除去する。オフセット除去回路２４は、出力信号のオフセット成分を除去する。

図１１は、アナログ処理回路１１Ｃにおけるアナログ処理を説明する図である。

ＣＣＤラインセンサからの出力信号は、上述のように信号出力直流電圧（Ｖｏｓ）を基準とした電位レベルである。この信号出力直流電圧（Ｖｏｓ）はＣＣＤラインセンサ毎に異なり、例えば＋１２Ｖ電源を使用するＣＣＤラインセンサの場合、３〜８Ｖ程度のバラツキを持つ。この不確定なレベルを有する信号の直流成分を除去する目的で直列にカップリングコンデンサ２０を接続する。この際、ＣＤＳ回路またはサンプリング回路２１の処理のため、図５に示したダミー画素部分、または光シールド部分の電位が基準電位（Ｖｒｅｆ）を基準とした信号になるようにレベルシフトを行う。

続いて、ゲインアンプ部２２により信号を増幅し、オフセット除去回路２４で信号が後段のＡＤＣ２５の入力レンジに適合するようにレベルシフトを行う。オフセット除去回路２４は、ＡＤＣ２５の変換動作に必要な‘Ｈ’レベル側の基準電圧をＡＤＣ基準１（ｒｅｆ（＋））、‘Ｌ’レベル側の基準電圧をＡＤＣ基準２（ｒｅｆ（−））とし、この電圧範囲内に入るように処理を行う。この際、ＡＤＣ基準１（ｒｅｆ（＋））を上まわったり、ＡＤＣ基準２（ｒｅｆ（−））を下回る信号が入力されるとＡＤＣ２５の出力が飽和してしまうため、これらの基準を外れないようにする。

ＡＤＣ２５は入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。この際、ＡＤＣ２５の出力信号は、ＤＡＣ２３にも入力される。ＤＡＣ２３では、直流電圧を生成し、ＣＤＳ回路またはサンプルホールド回路２１及びオフセット除去部２４に出力する。ＣＤＳ回路またはサンプルホールド回路２１及びオフセット除去部２４では。この直流電圧に基づいて、入力される信号の直流成分の調整を行う。

このようにして、ＣＣＤラインセンサ９からの出力はアナログ処理回路１１Ｃに入力されて各種アナログ処理が行われる。なお、アナログ処理回路１１Ｃを制御基板１１の構成要素として記載したが、アナログ処理回路１１ＣをＣＣＤセンサ基板１０に配置しても機能的に問題はない。

ＣＣＤラインセンサ９は、図４に記載した様に各ラインセンサが物理的に離れて配置されているため、各ラインセンサの読取り位置にはズレが生じている。ラインメモリ回路１１Ｄは、その読取り位置ズレを補正する。画像処理回路１１Ｅは、ラインメモリ回路１１Ｄの制御を行う他に、デジタル信号に変換された画像信号に対して行うシェーディング補正、ＬＯＧ変換、色ずれ補正の処理を行う。これら処理の詳細は後述する。各種処理が施されたＲＧＢ信号は、画像処理基板１１４へ出力される。

図１２は、画像処理回路１１Ｅの構成を示す図である。

画像処理回路１１Ｅは、シェーディング補正部１２Ａ、Ｌｏｇ変換部１２Ｂ、ライン間補正部１２Ｃ及び倍率色収差補正部１２Ｄを備えている。

アナログ処理回路１１Ｃから入力されたＲＧＢ信号は、シェーディング補正部１２Ａに入力され、ＣＣＤの感度ムラや光源のムラなどが補正される。次にＬｏｇ変換部１２Ｂに入力され、階調変換がなされる。ライン間補正部１２Ｃでは、ＣＣＤの物理的なラインずれが補正される。その後、倍率色収差補正１２Ｄに入力され、レンズの倍率色収差による位置ずれの補正が行われる。

続いてレンズの倍率色収差について説明する。

ＣＣＤラインセンサ９の各ラインセンサＲ，Ｇ，Ｂからの出力信号は、ライン間補正部１２Ｃで補正されて同位置の映像を表しているにもかかわらず、上述のレンズ色収差の影響を受け、Ｒ、ＧおよびＢの信号間でピーク位置がずれ、出力分布が重ならない。

図１３は、読取解像度が、６００ｄｐｉ（dot per inch）である画像読取装置１０１を用い、図１４に示す、副走査方向に伸びる黒細線を読み取った時の出力レベルの例を説明するグラフである。

横軸は、主走査方向の画素位置、縦軸は、その画素におけるセンサ出力を、白を０、黒を２５５とした２５６階調で正規化したものである。なお、図１３において、曲線ａはラインセンサＲの出力、曲線ｂはラインセンサＧの出力、曲線ｃはラインセンサＢの出力を、それぞれ、示している。位置ずれ量が画素サイズより小さい微少量であっても、センサ出力でみるとこの差は大きい。例えばグラフの２画素目においては、ＲとＢとの間の出力レベルの差は、２５６階調のうちの３０階調に達している。このことは、黒線のエッジ部において、個々のラインセンサの出力のバランスが大きく崩れ、黒線エッジ部に、色づき（カラーゴースト）が発生することを示している。

なお、色収差は、一般に、個々のレンズの性能およびそれらのレンズの組み合わせ方により増減されるが、コストの制約もあり、光学的な補正には、限界がある。このため、倍率色収差補正部１２Ｄでは、３つの色成分の画像信号の位相を整合している。

次に、倍率色収差補正部１２Ｄの構成について説明する。図１５は倍率色収差補正部１２Ｄのブロック図である。入力されるＲＧＢ信号のうち、Ｒｅｄ信号とＢｌｕｅ信号に対して色ずれ補正を行う。色ずれ補正はＧｒｅｅｎ信号を基準信号として補正を行うので、Ｇｒｅｅｎ信号については色ずれ補正を行わない。

色ずれ補正部１３Ａ、１３Ｂに対して、あらかじめ算出された画素ずれ量が補正データとして入力される。補正データは、基準信号Ｇｒｅｅｎ信号に対するＲｅｄ信号の画素ずれ量Ｒと、同様にＧｒｅｅｎ信号に対するＢｌｕｅ信号の画素ずれ量Ｂを表すデータである。

色ずれの補正は、画素ずれ量を用いた式（１）に従って実施する。この式は画素ずれ量を用いた補間演算を行うことに相当する。なお、式（１）はＲｅｄ信号の補正演算式を示している。Ｂｌｕｅ信号についても同様に算出することができる。

Ｒout＝（１−ＤＲ（ｉ））×Ｒ（ｉ）＋ＤＲ（ｉ）×Ｒ（ｉ＋１）・・式（１）
Ｒｏｕｔは、補正後のＲｅｄ信号の主走査ｉ画素目の信号値である。Ｒ(i)はＲｅｄ信号の主走査ｉ画素目の信号値であり、Ｒ(i+1)はｉ＋１画素目の信号値である。また、ＤＲ(i)はｉ画素目のＧｒｅｅｎ信号に対するＲｅｄ信号の画素ずれ量Ｒである。

図１６は、式（１）で示す色ずれ補正の内容を説明する図である。

横軸は主走査方向の位置を表し、縦軸は信号値を表している。主走査ｉ画素が画素ずれ量ＤＲ（ｉ）だけずれた位置の映像信号を画素値としているとすると、隣接する画素間の位置差＝１として、補正後の主走査ｉ画素目の信号値Ｒｏｕｔは、Ｒ（ｉ）とＲ（ｉ＋１）とを補間した値として求めることができる。

次に、主走査ｉ画素目の画素ずれ量ＤＲ(i)を算出する方法について説明する。

式（１）から容易に理解されるように、各ラインセンサから出力された画像信号の位置ずれを高い精度で補正するためには、最小の１画素のサイズより小さな位置ずれ量を測定しなければならない。また、色収差は、主走査位置によって変化するため、位置ずれ量を測定する際には、主走査方向の全域について測定する必要がある。

図１７は、一般的な画像読取装置での主走査方向の色収差に起因するＲ、ＧおよびＢ間の最大読み取り位置ずれ量を表す図である。横軸が主走査方向の位置（単位は画素数／１０）を表し、縦軸がＲ、ＧおよびＢ間の読み取り位置の最大ずれ量（単位は画素数）を表している。この図からは、主走査方向の全域に関して、概ね０．３５画素に相当する大きなうねりが存在し、主走査方向の個々の位置において、０．１画素程度の幅を有していることが認められる。

このことからも、最小の１画素のサイズより小さな位置ずれ量を獲得することが必要であることが理解できる。本実施の形態では、上述したテストチャートである万線原稿の画像を読み取って得られる白黒ペアラインに対応する個々のラインセンサからの出力信号の出力分布の重心位置を各色毎に求め、重心位置ずれを算出して、出力信号の位置ずれを補正する。なお、各ラインセンサからの出力信号の出力分布の重心位置を求めるためには白黒ペアライン画像をＣＣＤセンサで読み取って得られた全ての点の出力データが利用されるため、このようにして求めた位置ずれ量がノイズの影響を受けにくいことは明白である。

詳細には、図１３に示した出力信号分布において、一対の白黒ペアラインの出力分布が「ｊ」画素目から「ｋ」画素目の点で形成される場合（図１３では、ｊ＝０、ｋ＝６）、Ｒ信号の重心位置Ｐ_Ｒは、式（２）により求めることができる。
Ｐ_Ｒ＝Σ（Ｒｉ×ｉ）／ΣＲｉ（ｉ＝ｊ to ｋ） ・・・式（２）
同様に、Ｇ信号およびＢ信号の重心位置Ｐ_Ｇ、Ｐ_Ｂは、それぞれ式（３）、式（４）で求められる。

Ｐ_Ｇ＝Σ（Ｇｉ×ｉ）／ΣＧｉ（ｉ＝ｊ to ｋ） ・・・式（３）
Ｐ_Ｂ＝Σ（Ｂｉ×ｉ）／ΣＢｉ（ｉ＝ｊ to ｋ） ・・・式（４）
（ただし、ｊ、ｋは、各色で異なる場合もある）。

式（２）乃至式（４）式から、Ｒ−Ｇ、Ｂ−Ｇ間の位置ずれ量Ｄ_ＲおよびＤ_Ｂは、重心位置Ｐ_Ｒ、Ｐ_ＧおよびＰ_Ｂに関して、式（５）及び式（６）で示される。

Ｄ_Ｒ＝Ｐ_Ｒ−Ｐ_Ｇ ・・・式（５）
Ｄ_Ｂ＝Ｐ_Ｂ−Ｐ_Ｇ ・・・式（６）
ところで、主走査方向に対する位置ずれ量の分布は、同じ設計基準で作られた画像読取装置相互では、類似した形状を示すので、関数で近似することができる。この場合、任意の位置における位置ずれ量を、実測データから得られる近似式により求めることができるので、近似式を表す数個の補正データのみを格納するだけでよい。従って、全画素における位置ずれ量を全て格納しておく必要が無くなり、位置ずれ量を記憶するための格納メモリの容量を大幅に削減できる。

例えば、図１７に示すようなパターンの位置ずれ量の分布を有する画像読取装置においては、図１８Ａに示すような１次式、図１８Ｂに示すような３次式、または図１８Ｃに示すような３つの直線等のいずれかの形式で近似することができる。

例えば、図１８Ａに示す１次式を用いる場合、各画素位置ｉにおけるＧ信号から見たＲ信号およびＢ信号の位置ずれ量（Ｄ_ＲおよびＤ_Ｂ）を、式（７）、式（８）で表すことができる。

Ｄ_Ｒ＝Ｋ_Ｒ×ｉ＋Ｌ_Ｒ ・・・式（７）
Ｄ_Ｂ＝Ｋ_Ｂ×ｉ＋Ｌ_Ｂ ・・・式（８）
従って、僅か４個の補正データ（Ｋ_Ｒ、Ｌ_Ｒ、Ｋ_ＢおよびＬ_Ｂ）だけを格納できるメモリを用意すればよい。また、位置ずれ量の分布形状が既に確認できているならば、全ての画素位置に関して位置ずれ量を求める必要はなく、特徴的な位置（極大値、極小値、両端および中央またはそれぞれの近傍等）のみでデータを取得すればよい。

また、図１８Ｃのように直線で近似する場合は、図１９に示すように複数の一次式で近似しても良い。この例では、３つの近似式を用いるため、上述の例に比較すると補正データは３倍になるが、位置ずれ量を記憶するための格納メモリの容量を大幅に削減できる。

画素ずれ補正は上述の補正演算により実現することができる。しかし、この補正方式のみではＭＴＦ（Modulation Transfer Function）の低下、即ちコントラスト感度の低下が発生する。発明者は、この原因について検討を重ねると共に、その解決方法を考案した。

図１４に示すテストパターンの画像信号を例として説明する。図１４に示すテストパターンを読取って出力される図２０に示す様な信号に対して、式（１）に従って全ての画素で補正演算を行うと、図２１に示す様に信号のピーク位置での信号が低下する。これは、式（１）の補正を行ったために生じた現象である。

即ち、主走査ｉ画素目の信号値とｉ＋１画素目の信号値とを用いた補間演算を行うと、結果として算出される信号値は両信号値の中間の値となる。従って、全画素について式（１）の補間演算を行った場合は、図２１に示すように信号の振幅が小さくなる。

これがＭＴＦの低下の原因となり文字再現の劣化が発生すると考えられる。ＭＴＦの低下の程度としては、補正前である図２０に示す信号のＭＴＦが３６％に対して、補正後である図２１に示す信号のＭＴＦは２８％と低下している。

そこで、本実施の形態では、色ずれ補正演算の対象となる画素を選択することで、色ずれの補正を行うと共に、上述のＭＴＦ低下の発生を防止する。発明者は、色ずれが顕著に視認される部位は、映像の内のエッジ部であることに着目した。そうすると、映像の内のエッジ部について上述の補正演算を実行することで色ずれを緩和することができる。一方、図２０、図２１で示すピーク位置はエッジ部ではないため、エッジ部以外の部位については補正演算を行わないことでＭＴＦ低下を防止することができる。

本実施の形態では、式（９）に基づいて注目画素がエッジ部か否かを判定する。

if((R(i)−R(i-1)＞thr1 and R(i+1)−R(i)＞thr2) or
(R(i-1)−R(i)＞thr3 and R(i)−R(i+1)＞thr4)) ・・・式（９）
この条件式はｉ画素目および前後の画素の関係が、右肩上がりに信号が変化しているか、若しくは右肩下がりで信号が変化しているかを判定している。条件式に用いられているthr１〜４はあらかじめ決められた閾値である。

この条件が真となる場合には、ｉ画素目はエッジ部の可能性を備えているため、色ずれ補正演算を行う。即ち、式（１）に従って信号値を補正する。一方、この条件が偽となる場合には、エッジ部の可能性が少ない非エッジ部であるため色ずれ補正を行わず、ｉ画素目の信号値をそのまま出力する。即ち、Ｒout＝Ｒ（ｉ）とする。なお、この条件は、「ｉ画素とその前後の画素の区間において、信号値が単調に増加あるいは減少している場合は補正演算を行い、それ以外の場合は補正演算を行わない」と表現することができる。

図２２は、式（９）に示す判定式を用いて上述のアルゴリズムで補正した結果を示す図である。図２２に示す様にＭＴＦの低下を発生させる事無く、色ずれ補正を行う事が可能となっている。

図２３は、エッジ部判定の有無によるＭＴＦの値の変化を示す図である。これは２つのケースについての色ずれ補正に関し、補正後のＭＴＦ値をサンプリングして求めた結果をまとめたものである。２つのケースは、Ｂ．式（１）のみの補正、Ｃ．エッジ判定を伴う補正である。なお、この補正では、Ｇ信号を基準としている。

また、ＭＴＦの測定については、画像を９つの領域に分割し、それぞれの領域について補正後のＭＴＦ値を求めた。９つの領域は、画像読取装置１０１の画像原稿が積載される原稿台の位置に対応している。即ち、先端Rear、先端Center、先端Front、中央Rear、中央Center、中央Front、後端Rear、後端Center、後端Frontの９つの部分である。

この結果によれば、Ａ．倍率色収差補正なしの場合と比較すると、Ｂ．式（１）のみの補正では、Ｒ信号及びＢ信号共にＭＴＦが低下していることがわかる。それに対して、Ｃ．エッジ判定を伴う補正では、Ｒ信号及びＢ信号共にＭＴＦの低下が生じていないことがわかる。

次に、本実施の形態の画像処理方法を適用した複写装置の動作について説明する。

図２４は、画像読取装置１０１と画像形成装置１０２で構成した複写装置１００の概念図である。

複写装置１００は、画像読取装置１０１、画像形成装置１０２に加え、システム制御部１０３及びコントロールパネル１０４を備えている。システム制御部１０３は、複写装置１００の各部を統括して制御する。また、複写装置１００には、ネットワークに接続して外部コンピュータＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３、・・・が接続可能である、外部コンピュータは、複写装置１００をスキャナとして使用することができる。

ユーザが画像読取装置１０１に複写したい原稿ｏｒｇをセットし、コントロールパネル１０４から所望の設定を行う。コントロールパネルには、コピー／スキャナ・ボタン、原稿モード指定ボタン、表示部、複写枚数設定部、リセットボタン、ストップボタン及びスタートボタンが設けられている。

コピー／スキャナ・ボタンは、複写装置１００で複写作業を行うか、スキャナとして使用するかを設定するボタンである。原稿モード指定ボタンからは原稿モードを指定する。表示部は、拡大／縮小処理や、設定した枚数を表示する。複写枚数設定部には、所望の枚数を入力するためのボタンと、入力した数値をクリアするためのクリアボタンが設けられている。

リセットボタンは、コントロールパネル１０４で設定した条件を初期化するためのボタンである。ストップボタンは、コピー動作またはスキャナ動作を途中で中止するためのボタンである。スタートボタンは、コピー動作またはスキャナ動作を開始するためのボタンである。

なお、コントロールパネル１０４上の各種設定ボタンは、例えば、液晶を用いたタッチパネルで構成され、表示部と併用されていても良い。

ユーザは、コントロールパネル１０４を使用して、原稿の種類、原稿サイズに対して出力する用紙サイズ、１枚の原稿について複写する枚数等を設定する。そして、ユーザがスタートボタンを押印することで複写動作が開始する。

画像入力装置で読み取った画像情報は、記憶媒体であるメモリに一時的に蓄積される。このメモリは、最大複写可能なサイズの画像情報を全て格納できる容量より大きな容量を持つページメモリで構成される。このメモリから出力される画像信号は画像処理部でフィルタ処理、階調処理等の処理が行われて、半導体レーザの制御信号に変換され、後段のレーザ光学系に入力される。レーザ光学系で画像信号が半導体レーザの光出力に変換され、画像形成部の感光体へ照射する。画像形成部は電子写真プロセスにより画像を形成する。

尚、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明は、色ずれ補正を行った場合であっても、コントラスト感度の低下による画質低下を抑制することのできる画像処理装置を製造する産業で利用することができる。

１０…ＣＣＤセンサ基板、１０Ａ…ＣＣＤセンサ制御回路、１０Ｂ…ＣＣＤドライバ、１１…制御基板、１１Ａ…処理ＩＣ、１１Ｂ…タイミング生成回路、１１Ｃ…アナログ処理回路、１１Ｄ…ラインメモリ回路、１１Ｅ…画像処理回路、１２…ハーネス、１２Ａ…シェーディング補正部、１２Ｂ…Ｌｏｇ変換部、１２Ｃ…ライン間補正部、１２Ｄ…倍率色収差補正部、１３Ａ、１３Ｂ…色ずれ補正部、１００…複写装置、１０１…画像読取装置、１０２…画像形成装置、１０３…システム制御部、１０４…コントロールパネル、１１４…画像処理基板、１１５…レーザ光学系ユニット、１１６…画像形成部。

Claims (15)

1. カラーラインセンサで読み取られた画像の画素毎のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）信号を入力する信号入力部と、
   前記Ｒ，Ｇ，Ｂ信号の内の１つのカラー信号を基準とし、残りの２つのカラー信号と前記基準としたカラー信号とを比較して、前記残りの２つのカラー信号に画素毎に所定の色ずれ補正を実行する色ずれ補正部とを備え、
   前記色ずれ補正部は、補正しようとする注目画素が所定の条件を満たすか否かによって当該注目画素の補正方法を切り替えて実行することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記所定の条件は、前記注目画素と前後の画素との区間において、これら画素の画素値が単調増加又は単調減少であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記色ずれ補正部は、前記所定の条件が成立する場合は前記注目画素に対して前記色ずれ補正を実行し、前記所定の条件が成立しない場合は前記注目画素に対して前記色ずれ補正を実行しないことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記色ずれ補正は、前記画像の各画素位置に対応して設けられた画素ずれ量に基づいて、前記残りの２つのカラー信号の各画素位置の信号値を補正することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記画素ずれ量は、１画素のサイズよりも小さく、
   前記色ずれ補正は、前記注目画素と隣接する画素との間での、前記画素ずれ量を用いた補間処理であることを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
6. 前記色ずれ補正は、倍率色収差に起因する色ずれを補正することを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
7. 前記画素ずれ量は、テストチャートに対応する前記カラーラインセンサからのＲ，Ｇ，Ｂ信号の出力分布の重心位置ずれを補正する値であることを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
8. 前記画素ずれ量は、テストチャートに対応する前記カラーラインセンサからのＲ，Ｇ，Ｂ信号の実測データから得られる近似式により求めることを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
9. 前記近似式は少なくとも一つの一次式で表されることを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
10. カラーラインセンサで読み取られた画像の画素毎のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）信号を入力し、
    前記Ｒ，Ｇ，Ｂ信号の内の１つのカラー信号を基準とし、残りの２つのカラー信号と前記基準としたカラー信号とを比較して、前記残りの２つのカラー信号に画素毎に所定の色ずれ補正を実行し、
    前記色ずれ補正の実行では、補正しようとする注目画素が所定の条件を満たすか否かによって当該注目画素の補正方法を切り替えて実行することを特徴とする画像処理方法。
11. 前記所定の条件は、前記注目画素と前後の画素との区間において、これら画素の画素値が単調増加又は単調減少であることを特徴とする請求項１０に記載の画像処理方法。
12. 前記色ずれ補正の実行では、前記所定の条件が成立する場合は前記注目画素に対して前記色ずれ補正を実行し、前記所定の条件が成立しない場合は前記注目画素に対して前記色ずれ補正を実行しないことを特徴とする請求項１１に記載の画像処理方法。
13. 前記色ずれ補正の実行では、前記画像の各画素位置に対応して設けられた画素ずれ量に基づいて、前記残りの２つのカラー信号の各画素位置の信号値を補正することを特徴とする請求項１２に記載の画像処理方法。
14. 前記画素ずれ量は、１画素のサイズよりも小さく、
    前記色ずれ補正は、前記注目画素と隣接する画素との間で、前記画素ずれ量を用いて補間処理を実行することを特徴とする請求項１３に記載の画像処理方法。
15. 前記色ずれ補正の実行では、倍率色収差に起因する色ずれを補正することを特徴とする請求項１４に記載の画像処理方法。

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