JP2513630B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はアナログ画像データを入力し２値化して出力
する画像処理装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、中間調画調を含む画像を２値化する方法と
して、閾値マトリクスを用いた、例えばデイザ法、濃度
パターン法がよく知られている。これらの方法により、
特に網点画像を２値化した場合は、網点と閾値マトリク
スとの周期的構造のビートによりモアレ縞が生じ、著し
く画質が劣化するという欠点があつた。このため、アナ
ログ画像信号と基準信号とを比較して２値化する方法が
提案されているが、この基準信号のゆらぎやレベル変化
により２値化データが変動して画質が劣化するという問
題があつた。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、２値化
のための基準となるパターン信号のレベル変化の影響を
受けることなく、安定した、かつ高階調の画像信号を得
ることができる画像処理装置を提供することを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明の画像処理装置は以
下のような構成を備える。即ち、 デジタル画像信号を入力する入力手段と、 前記デジタル画像信号に応じてアナログ画像信号を出
力する出力手段と、 所定周期のパターン信号を発生する発生手段と、 前記パターン信号と前記アナログ画像信号とを比較し
て２値化する比較手段と、 前記パターン信号の電圧値を検出する検出手段とを有
する。

［作用］ 以上の構成において、入力手段より入力したデジタル
画像信号に応じたアナログ画像信号を出力し、発生手段
よりの所定周期のパターン信号と、そのアナログ画像信
号とを比較手段により比較して２値化する。このとき、
検出手段によりパターン信号の電圧値を検出し、その検
出結果に基づいて比較手段に出力するアナログ画像信号
のレベルを変化させる。

［実施例］ 以下、添付図面に従つて本発明の実施例を詳細に説明
する。

［画像処理装置の説明（第１図、第３図）］ 第１図は本実施例における画像処理装置の概略ブロツ
ク図を示すものである。

図中、１はビデオデータ出力部であり、図示されない
CCDサンサやビデオカメラ等からのアナログ画像信号をA
/D変換し、濃度情報を持つた所定ビツト（本例では８ビ
ツト）のデジタル画像データ11を、タイミング信号発生
回路３よりの画素クロツク14に同期して出力する。

デジタル画像データ11は、次段のバツフアメモリ２へ
入力され、画素クロツク13に同期して格納される。これ
により入力されるデジタル画像データ11と、本実施例の
画像処理部100、および印刷機構部101との間で同期がと
られる。バツフアメモリ２には、タイミング信号発生回
路３からの画素クロツク14、および水平同期信号（HSYN
C）13が入力されており、画素クロツク14に同期して画
像データ18がバツフアメモリ２より出力される。

タイミング信号発生回路３よりのスクリーンクロツク
15は、パターンパルス発生回路６により所定の形状、例
えば三角波等のパターンパルス16に変換される。このパ
ターンパルスはPWM（パルス幅変調）による画像データ1
8の２値化のために、コンパレータ９の一方の端子に入
力される。

次に、PWM動作について説明する。

バツフアメモリ２により、パターンパルス16と同期が
とられた画像データ18は、D/A変換器８によりアナログ
量の画像信号19に変換され、その１つ１つの絵素が順次
比較回路（コンパレータ）９のもう一方の端子に入力さ
れる。コンパレータ９では、アナログ変換された画像信
号19と、例えば三角波のパターンパルス16のレベルとが
比較され、パルス幅変調されたPWM信号20が出力され
る。このPWM信号20は印刷機構部101に入力され、印刷が
行なわれる。

第３図は印刷機構部101がレーザビームプリンタの場
合の構成を示した図で、画像処理部100よりのPWM信号20
は、レーザビームを変調する変調回路（レーザドライバ
31）へ入力される。半導体レーザ32よりのレーザ光はコ
リメータレンズ33を通して、回転多面鏡34に入力され
る。レーザ光は回転多面鏡34により偏向され、ｆθレン
ズ35を介して感光ドラム36上を走査する。感光ドラム36
上に作られた光の像は静電潜像を形成し、通常の複写機
のプロセスで可視画像の出力が行なわれる。

［タイミング発生回路の説明（第２図）］ 第２図はタイミング信号発生回路３のブロツク図であ
る。

マスタクロツク発生回路４よりのマスタクロツク12
と、印刷機構部101のHSYNC発生回路５よりの水平同期信
号13を入力して、画素クロツク14およびスクリーンクロ
ツク15とを出力している。マスタクロツク12はカウンタ
21により分周されて、画素クロツク14となる。この分周
の程度は、後述するようにスクリーンクロツク15の各ラ
イン毎に生じる“ゆらぎ”をどの程度に押えるかに応じ
て決定されるが、本実施例では1/4にしている。即ち、
４つのマスタクロツク12に対して１つの画素クロツク14
が発生する。

また画素クロツク14は水平同期信号（HSYNC）発生回
路５から、各ライン毎に発生する水平同期信号13に同期
して、カウンタ21から出力される。なお、水平同期信号
13は内部的に発生しても良いし、外部から与えられるも
のであつても良い。本実施例はレーザビームプリンタに
適用したものであるので、水平同期信号13は周知のビー
ムデイテクト（BD）信号を用いている。

22は1/3分周回路で、画素クロツク14をさらに３分周
して３倍粗いスクリーンクロツク15を作成している。

［パターンパルス発生回路の説明 （第４図）（第１図）］ 第４図はパターンパルス発生回路６の回路例を示す図
である。

タイミング信号発生回路３よりのスクリーンクロツク
15はバツフア41に入力された後、抵抗42とコンデンサ43
によつて積分され、三角波の振幅が決定される。可変抵
抗44,45は三角波のバイアスを変えるものであり、46は
電流増幅回路である。

従つて、抵抗、コンデンサ等の各回路素子の温度ドリ
フト、あるいは電源電圧の変動等により、三角波の振
幅、あるいはDCレベルが変動するため、たとえ画像デー
タが一定であつても三角波とコンパレートされて得られ
るPWM信号は、一定の幅にはならない。つまり、安定し
た濃度の画像が得られないことになる。

そこで本実施例では第１図に示すように、まずパター
ンパルス16をピークホールド回路７に入力して、パター
ンパルス16のピークレベルを検出してホールドし、ホー
ルドされた信号17を乗算型D/Aコンバータ８のアナログ
入力端子に入力する。

一方、乗算型D/Aコンバータ８のデジタル入力には画
像データ18が入力されており、D/Aコンバータ８のアナ
ログ出力19は、前述のピークホールド回路７からのアナ
ログ入力に比例したものになる。すなわち、三角波が変
動しても、アナログ信号19は三角波の変動に応じて変化
するため、PWM信号20は三角波の変動の影響を受けるこ
とはなくなる。

［ピークホールド回路の説明（第６図）］ 第６図はピークホールド回路７の一例を示す回路図で
ある。

図中、60、61はオペアンプ、62、63はオペアンプ60、
61の多重帰還による発振を防止するためのコンデンサで
ある。初段のオペアンプ60とダイオード64は非反転ダイ
オードを形成し、パターンパルス16の立上り信号が入力
されると、ダイオード65を通してホールドコンデンサCh
が充電される。つぎにパターンパルス16のレベルが下が
つても、ダイオード65によつてホールドコンデンサChの
充電値が保持され、ピーク値出力17はコンデンサChの値
を出力し続ける。このようにホールドコンデンサChの充
電値よりも大きい電圧値を有するパターンパルス16が入
力されない限り、ホールドコンデンサChの値は変わらず
に出力される。いま端子66に水平同期信号13が入力され
ると、ホールドコンデンサChは放電されて、ピークホー
ルド出力17はリセツトされる構成になつている。これは
レーザ光による各走査線の走査毎にピークホールド出力
17を更新させるためである。

［タイミング説明（第５図）］ 第５図は第１図の装置の各部の信号波形のタイミング
チヤートである。

マスタクロツク12はマスタクロツク発生回路４の出力
であり、水平同期信号13は前述したように、例えばBD信
号である。画素クロツク14は、マスタクロツク発生回路
４よりのマスタクロツク12をタイミング信号発生回路３
で分周したものである。即ち、画素クロツク14はタイミ
ング信号発生回路３により水平同期信号13と同期を取ら
れ、マスタクロツク12を４分の１周期に分周した信号で
ある。スクリーンクロツク15はタイミング信号発生回路
３によつて得られた画素クロツク14を、さらにタイミン
グ信号発生回路３の中で３分の１周期に分周して得られ
たものである。スクリーンクロツク15は三角波のパター
ンパルス16の発生のための同期信号であり、パターンパ
ルス発生器６に入力される。

アナログ画像信号19は、ピークホールド回路７、及び
乗算型D/Aコンバータ８により、三角波のレベルに応じ
てD/A変換された画像データを示すもので、図に示す如
く画素クロツク14に同期したアナログレベルの画素デー
タである。尚、そのアナログレベルは上に行く程、濃度
は高く（黒に近く）なるものとする。

パターンパルス発生器６の出力である三角波のパター
ンパルス16は、スクリーンクロツク15に同期して発生
し、コンパレータ９に入力される。同図の破線21はD/A
コンバータ８によりアナログ化された画像データであ
り、コンパレータ９でパターンパルス発生器６からの三
角波のパターンパルス16と比較され、パルス幅変調され
た２値化データであるPWM信号20となる。

このように本実施例における２値化処理は、デジタル
画像データをパターンパルス16の電圧レベルに対応させ
てアナログ画像データに変換した後、所定周期のパター
ンパルス16と比較することによりほぼ連続的なパルス幅
変調が可能となり、高階調の画像出力が得られるもので
ある。

また本実施例によれば、パターンパルス16（本実施例
の場合は三角波である）発生のための同期信号の周波数
より高い周波数（本実施例の場合は三角波の12倍の周波
数）のマスタクロツク12を用いて、水平同期信号13に同
期したスクリーンクロツク15を形成しているので、パタ
ーンパルス発生回路６から発生するパターンパルス16の
「ゆらぎ」（例えば１ライン目と２ライン目のパターン
信号のずれ）は本実施例ではパターンパルス周期の12分
の１となる。従つて、「ゆらぎ」の少ないパターン信号
を用いて濃淡情報をほぼ無段階にパルス幅変調している
ので、高品位の再生画像を得ることができる。

以上のようにして発生したパルス幅変調されたビデオ
出力は、D/Aコンバータ８が入力８ビツトのものであれ
ば、256レベルのアナログ出力を得るので、256レベルの
パルス幅変調出力を得る。

以上説明したように本実施例によれば、２値化画像信
号がパターンパルスのレベル変化の影響を受けないた
め、デジタル画像データとの関係が常に一定となり、安
定した、かつ高階調の画像を得ることができるという効
果がある。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、２値化画像信号
を得るためのパターン信号の電圧値を検出し、その検出
結果に基づいてアナログ画像信号のレベルを変化させて
２値化処理を行っているので、２値化画像信号がパター
ン信号のレベル変化の影響を受けないため、デジタル画
像データとの関係が常に一定となって安定し、且つ高階
調の画像信号を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の画像処理装置のブロツク図、 第２図はタイミング信号発生回路のブロツク図、 第３図は印刷機構部のブロツク図、 第４図はパターンパルス発生回路の一例を示す回路図、 第５図はパルス幅変調の動作のタイミングチヤート、 第６図はピークホールド回路の回路例を示す図である。 図中、１…ビデオデータ出力部、２…バツフアメモリ、
３…タイミング信号発生回路、４…オシレータ（マスタ
クロツク発生回路）、５…水平同期信号（HSYNC）発生
回路、６…パターンパルス発生回路、７…ピークホール
ド回路、８…乗算型D/Aコンバータ、９…コンパレー
タ、11,18…デジタル画像データ、12…マスタクロツ
ク、13…水平同期信号（HSYNC）、14…画素クロツク、1
5…スクリーンクロツク、16…パターンパルス、19…ア
ナログ画像信号、20…PWM信号、21…カウンタ、31…レ
ーザドライバ、32…半導体レーザ、33…コリメータレン
ズ、34…回転多面鏡、35…ｆθレンズ、36…感光ドラ
ム、44、45…可変抵抗、60、61…オペアンプ、64、65…
ダイオード、100…画像処理部、101…印刷機構部であ
る。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】デジタル画像信号を入力する入力手段と、 前記デジタル画像信号に応じたアナログ画像信号を出力
   する出力手段と、 所定周期のパターン信号を発生する発生手段と、 前記パターン信号と前記アナログ画像信号とを比較して
   ２値化する比較手段と、 前記パターン信号の電圧値を検出する検出手段とを有
   し、 前記出力手段は前記検出手段の検出結果に基づいて前記
   比較手段に出力するアナログ画像信号のレベルを変化さ
   せることを特徴とする画像処理装置。