JP2582074B2

JP2582074B2 - カラ−画像信号のデ−タ変換方法

Info

Publication number: JP2582074B2
Application number: JP62140059A
Authority: JP
Inventors: 敬徳伊東
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1987-06-05
Filing date: 1987-06-05
Publication date: 1997-02-19
Anticipated expiration: 2012-02-19
Also published as: JPS63304774A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明はカラー画像信号、特に光や色の３原色に分光
して得られるカラー画像信号のデータ変換方法に関す
る。

（従来技術）風景や原稿等の色を読み取る場合は、対象物体からの
反射光を分光（通常はRGB3原色に分光）して、CCD等の
受光素子で受光して光電変換を行い、その光量に比例し
た信号がカラー画像信号として出力される。しかし、こ
のようにして得られた反射光量に比例したカラー画像信
号の大きさと人間の色覚で感じられる量とは比例関係に
ないので、カラー画像信号のSN比を高くする必要があつ
た。また、このような信号をデジタル処理する場合には
信号のビツト数を大きくする必要があるため、装置が複
雑となる欠点がある。

このため、CCD等で受光した信号を対数アンプで増幅
する等の処理を行い、反射濃度に比例した信号をカラー
画像信号とする方法が使われることが多い。しかし、後
述するように濃度に変換しても不十分であり、冗長が多
いことが判明した。

一方、色を表現する方法として、CIE1976L^＊ｕ^＊ｖ^＊
やCIE1976L^＊ａ^＊ｂ^＊均等色空間が知られている。この
方法は人間の色覚で感じられる量に近くなるように定め
られているので、この方法によつてカラー画像信号を構
成することにより、冗長を少なくすることができる。し
かしこの方法を適用するためには、CCD等で受光した信
号に複雑な処理（信号相互への演算処理）を加えて変換
する必要が生じるが、この変換処理は複雑であるために
実現が困難であるという欠点がある。

（目的）本発明はこの様な背景に基づいてなされたものであ
り、対象物体からの光を分光してから受光して得たカラ
ー画像信号から、冗長分に除去することができるカラー
画像信号のデータ変換方法を提供する事を目的とする。

（構成）そのために本発明は、対象物体（特に原稿等の反射物
体）からの光を分光し、分光された光をそれぞれCCD等
の受光素子で受光し光電変換を行い、対象物体の色を表
すカラー画像信号を得る方法に関し、受光素子でそれぞ
れ受光した光量の略３乗根に比例した信号にそれぞれ変
換することを特徴としている。

以下では、カラー原稿からの反射光をRGBの３色に分
光する場合、（例えばラツテンフイルタNo.25,58,47
等）を例に本発明の概要を説明する。

第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）は受光素子で検出可能
な原稿の濃度範囲をRGB共に0.05〜1.5とした時に（ａ）
受光素子で検出した光量（反射率）に比例した信号を8b
itで量子化（ｂ）受光素子で検出した光量の対数（濃度）に比例し
た信号を8bitで量子化（ｃ）受光素子で検出した光量の３乗根に比例した信号
を8bitで量子化した場合の分布図である。

即ち、各場合の量子化レベル（x:0〜255）を反射率ｒ
で表すと、以上３種類の変換を行つた時に、各色空間の格子上の
色（２^８×３色をCIE1976L^＊ｕ^＊ｖ^＊表色系に換算し、
隣接する格子間の色差ΔＥ^＊＝（ΔＬ^＊＋Δｕ^＊＋Δｖ
^＊）^1/2の分布に推定した結果である。

第３図（ａ）に示す様に、光量（反射率）に比例した
信号を量子化した場合、分布のピークの式差は小さいも
のの、色の大きいところまで分布が拡がつていることが
分かる（分布が０となるのはΔＥ^＊≧2.8である）。

第３図（ｂ）に示す様に、光量の対数（濃度）に比例
した信号を量子化した場合、（ａ）に比べ分布が大きく
なるものの、分布の拡がりは小さいことが分かる（分布
が０となるのはΔＥ^＊≧1.8である）。第３図（ｃ）に
示す様に、光量（反射型）の３乗根に比例した信号を量
子化した場合、（ｂ）より更に分布の拡がりを小さくす
ることができる（分布が０となるのはΔＥ^＊≧1.2であ
る）。このことは、色空間において色差のむらが少な
く、より均一であることを意味しているので、光量（反
射率）の３乗根で、子化を行えば、冗長をより少なくで
き、無駄の少ないカラー画像信号を得ることが可能とな
る。

また上記格子上の色をCIE1976L^＊ａ^＊ｂ^＊表色系に換
算しても、色差の分布は同様な傾向を示す。

第１図に、本発明を実施する一形式のデジタルカラー
複写機の機構部の構成要素を示し、第２図に電装部の構
成概要を示す。

まず第１図を参照すると、原稿１はプラテン（コンタ
クトガラス）２の上に置かれ、原稿照明用蛍光灯3₁,3₂
により照明され、その反射光が移動可能な第１ミラー
4₁,第２ミラー4₂および第３ミラー4₃で反射され、結像
レンズ５を経て、ダイクロイツクプリズム６に入り、こ
こで３つの波長の光、レツド（Ｒ），グリーン（Ｇ）お
よびブルー（Ｂ）に分光される。分光された光は固体撮
像素子であるCCD7r,7gおよび7bにそれぞれ入射する。す
なわち、レツド光はCCD7rに、グリーン光はCCD7gに、ま
たブルー光はCCD7bに入射する。

螢光灯3₁,3₂と第１ミラー4₁が第１キヤリツジ８に搭
載され、第２ミラー4₂と第３ミラー4₃が第２キヤリツジ
９に搭載され、第２キヤリツジ９が第１キヤリツジ８の
1/2の速度で移動することによつて、原稿１からCCDまで
の光路長が一定に保たれ、原稿像読み取り時には第１お
よび第２キヤリツジが右から左に走査される。キヤリツ
ジ駆動モータ10の軸に固着されたキヤリツジ駆動プーリ
11に巻き付けられたキヤリツジ駆動ワイヤ12に第１キヤ
リツジ８が結合され、第２キヤリツジ９上の図示しない
動滑車にワイヤ12が巻き付けられている。これにより、
モータ10の正、逆転により、第１キヤリツジ８と第２キ
ャリツジが往動（原画像読み取り走査），復動（リター
ン）し、第２キヤリツジ９が第１キヤリツジ８の1/2の
速度で移動する。

第１キヤリツジ８が第１図に示すホームポジシヨンに
あるとき、第１キヤリツジ８が反射形のフオトセンサで
あるホームポジシヨンセンサ39で検出される。第１キヤ
リツジ８から露光走査で左方に駆動されてホームポジシ
ヨンから外れると、センサ39は非受光（キヤリツジ非検
出）となり、第１キヤリツジ８からリターンでホームポ
ジシヨンに戻ると、センサ39は受光（キヤリツジ検出）
となり、非受光から受光に変わつたときにキヤリツジ８
が停止される。

ここで第２図を参照すると、CCD7r,7g,7bの出力は、
アナログ／デジタル変換されて画像処理ユニツト100で
必要な処理を施されて、記録色情報であるブラツク（B
K），イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ）およびシアン
（Ｃ）それぞれの記録付勢用の２値化信号に変換され
る。２値化信号のそれぞれは、レーザドライバ112bk,11
2y,112mおよび112cに入力され、各レーザドライバが半
導体レーザ43bk,43y,43mおよび43cを付勢することによ
り、記録色信号（２値化信号）で変調されたレーザ光を
出射する。

再度第１図を参照する。出射されたレーザ光は、それ
ぞれ、回転多面鏡13bk,13y,13mおよび13cで反射され、
ｆ−θレンズ14bk,14y,14mおよび14cを経て、第４ミラ
ー15bk,15y,15mおよび15cと第５ミラー16bk,16y,16mお
よび16cで反射され、多面鏡面倒れ補正シリンドリカル
レンズ17bk,17y,17mおよび17cを経て、感光体ドラム18b
k,18y,18mおよび18cに結像照射する。

回転多面鏡13bk,13y,13mおよび13cは、多面鏡駆動モ
ータ41bk,41y,41mおよび41cの回転軸に固着されてお
り、各モータは一定速度で回転し多面鏡を一定速度で回
転駆動する。多面鏡の回転により、前述のレーザ光は、
感光体ドラムの回転方向（時計方向）と垂直な方向、す
なわちドラム軸に沿う方向に走査される。

また第１図を参照すると、感光体ドラムの表面は、図
示しない負電圧の高圧発生装置に接続されたチヤージス
コロトロン19bk,19y,19mおよび19cにより一様に帯電さ
せられる。記録信号によつて変調されたレーザ光が一様
に帯電された感光体表面に照射されると、光導電現象で
感光体表面の電荷がドラム本体の機器アースに流れて消
滅する。ここで、原稿濃度の濃い部分はレーザを点灯さ
せないようにし、原稿濃度の淡い部分はレーザを点灯さ
せる。これにより感光体ドラム18bk,18y,18mおよび18c
の表面の、原稿濃度の濃い部分に対応する部分は−800V
の電位に、原稿濃度の淡い部分に対応する部分は−100V
程度になり、原稿の濃淡に対応して静電潜像が形成され
る。この静電潜像をそれぞれ、ブラツク現像ユニツト20
bk,イエロー現像ユニツト20y,マゼンダ現像ユニツト20m
およびシアン現像ユニツト20cによつて現像し、感光体
ドラム18bk,18y,18mおよび18cの表面にそれぞれ、ブラ
ツク，イエロー，マゼンタおよびシアントナー画像を形
成する。

尚、現像ユニツト内のトナーは撹拌により正に帯電さ
れ、現像ユニツトは、図示しない現像バイアス発生器に
より−200V程度にバイアスされ、感光体の表面電位が現
像バイアス以上の場所に付着し、原稿に対応したトナー
像が形成される。

一方、転写紙カセツト22に収納された記録紙が、送り
出しローラ23の給紙動作により送り出されて、レジスト
ローラ24で、所定のタイミングで転写ベルト25に送られ
る。転写ベルト25に載せられた記録紙は、転写ベルト25
の移動により、感光体ドラム18bk,18y,18mおよび18cの
下部を順次に通過し、各感光体ドラム18bk,18y,18mおよ
び18cを通過する間、転写ベルトの下部で転写用コロト
ロン29bk,29y,29m,29cの作用により、ブラツク，イエロ
ー，マゼンタおよびシアンの各トナー像が記録紙上に順
次される。転写された記録紙は、次に熱定着ユニツト36
に送られ、そこでトナーが記録紙に固着され、記録紙は
トレイ37に排出される。

記録紙を送る転写ベルト25はアイドルローラ26,28,3
0、駆動ローラ27で張架されており、駆動ローラ27で反
時計方向に回転駆動される。駆動ローラ27は、軸32に枢
着されたレバー31の左端に枢着されている。レバー31の
右端には図示しな黒モード設定ソレノイドのプランジヤ
35が枢着されている。プランジヤ35と軸32の間に圧縮コ
イルスプリング34が配設されており、このスプリング34
がレバー31に時計方向の回転力を与えている。

黒モード設定ソレノイドが非通電（カラーモード）で
あると、第１図に示すように、記録紙を載せる転写ベル
ト25は感光体ドラム44bk,44y,44mおよび44cに接触して
いる。この状態で転写ベルト25に記録紙を載せて全ドラ
ムにトナー像を形成すると記録紙の移動に伴つて記録紙
上に各像のトナー像が転写する（カラーモード）。黒モ
ード設定ソレノイドが通電される（黒モード）と、圧縮
コイルスプリング34の反発力に抗してレバー31が反時計
方向に回転し、駆動ローラが5mm降下し、転写ベルト25
は、感光体ドラム44y,44mおよび44cより離れ、感光体ド
ラム44bkには接触したままとなる。この状態では、転写
ベルト25上の記録紙は感光体ドラム44bkに接触するのみ
であるので、記録紙にはブラツクトナー像のみが転写さ
れる（黒モード）。記録紙は感光体ドラム44y,44m,およ
び44cに接触しないので、記録紙には感光体ドラム44y,4
4mおよび44cの付着トナー（残留トナー）が付かず、イ
エロー、マゼンタ、シアン等の汚れが全く現れない。す
なわち黒モードでの複写では、通常の単色黒複写機と同
様なコピーが得られる。コンソールボード300には、コ
ピースタートスイツチ、各モード指定スイツチ302、並
びにその他の入力キースイツチ、キヤラクタデイスプレ
イおよび表示灯等が備わつている。

次に第２図を参照して電装部の構成要素を説明する。
スキヤナーユニツト102において、CCD7r,7g,7bの出力信
号は図示しない増幅器で信号増幅されA/D変換器に入力
される。次に、A/D変換器によりデジタル変換された各
出力信号はシエーデイング補正回路101に入力される。
シエーデイング補正回路101は、CCD読取光学系の照度む
らや、CCD受光セルの感度バラツキを補正してRGB各10ビ
ットのデータを出力する。

画像処理ユニツト100において、103はγ変換回路で、
スキヤナーユニツト102の出力する各10ビツトデータの
リニアリテイを補正し、後段処理回路の想定している階
調特性に適合する階調性に変換・圧縮すると共にコンソ
ール300の操作ボタン操作によつて指定されたγ特性に
変換し、各８ビツトの色信号を出力する。

色補正処理回路104はコンソール300の操作ボタンの操
作によつて指示され各モードに応じて各色信号を処理
し、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラツクの各記録量
を表す各６ビツトの記録信号c,m,y,bkを出力する。例え
ば、通常のフルカラーモード時には、色補正処理回路10
4では使用される各トナーの不要色成分等が考慮され、
再現性に優れた最適な組み合わせが出力される。

デイザ処理回路105では、入力される各記録信号に応
じて所謂組織的デイザ処理を行い、所望の記録階調特性
を実現するレーザ付勢用の画信号を出力する。

プリンタユニツト109において、バツフアメモリ108c,
108m,108yは第１図の感光体ドラム（44c,44m,44y,44b
k）間距離に対応するタイムデイレイを発生させるため
のものであり、画像処理ユニツト102の出力する画信号
は直接あるいはバツフアメモリ108を通してレーザドラ
イバ112c,112m,112y,112bkに入力される。

同期制御回路114は、上記各要素の付勢タイミングを
定め、各要素間のタイミングを整合させる。200は以上
に説明した第２図に示す要素全体の制御、すなわち複写
機としての制御を行うマイクロプロセツサシステムであ
る。このプロセツサシステム200が、コンソールで設定
された各種モードの複写制御を行い、第２図に示す画像
読取−記録系は勿論、感光体動力系、露光系、チヤージ
ア系、現像系、定着系等々のシーケンスを行う。

第４図は本発明に係るデータ変換を行うカラー複写機
のγ変換処理回路103の一実施例である。

以下では、スキヤナーユニツト102が原稿の反射率に
比例した各10ビツトとRGBデータを出力するものとして
いる。

第４図において、103y,103g,103bkはデータ変換用の
数値テーブルを記録したROMであり、スキヤナーユニツ
ト102から入力されたデータおよび同期制御回路114から
入力されるγ選択信号をアドレスデータとした時に対応
する原稿の反射率の略３乗根に比例した８ビツトの色信
号を出力する。

以上の様に、本実施例では受光素子で光電変換された
受光光量に比例した信号をリニアに増幅してA/D変換
し、この光量に比例したデジタル信号をROMを用いて変
換し、光量の３乗根に比例した信号を得ている。

本実施例の様に、アナログレベルではリニアに増幅し
A/D変換した後で３乗根に比例したデータ変換を行えば
素子のバラツキや経時変化は問題とならず、安定したデ
ータ変換を達成することができる。

一方、本発明は光電変換された受光光量に比例した信
号を３乗根に比例した増幅特性を有する増幅器で増幅し
ても実現可能である。

同様に、光電変換された受光光量に比例した信号を対
数アンプで増幅してA/D変換を行い、この濃度に比例し
たデジタル信号を第４図と同様のROMテーブル用いて受
光光量の３乗根に比例した信号を得てもよい。

但し、上述した対数アンプや３乗根に比例した増幅特
性を有する増幅器を用いる等、アナログ信号を変換する
場合は使用する素子のバラツキや経時変動といつた問題
を解決する必要がある。

また、本発明は（３）式に示した量子化レベル例に限
定されることなく、略受光光量あるいは反射率の３乗根
に比例したデータ変換を行えば、本発明の所期の効果を
達成することができる。

（効果）本発明は以上述べた通りであり、対象物体からの光を
分光し、分光された光をそれぞれ受光素子で受光し、光
電変換を行い、対象物体の色を表すカラー画像信号を得
る方法において、受光素子で受光した光量の略３乗根に
比例した信号にそれぞれ変換することによつて、形成さ
れる色空間における色差のムラ（格子間の色差の分布の
拡がり）を小さくすることができる。

また、方法は分光して得られた信号を個別に処理する
たけで良い（各信号を独立して処理できる）ので、変換
処理が単純で装置化が容易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する一形式のデジタルカラー複写
機の概略構成図、第２図はその電装部のブロツク図、第
３図（ａ），（ｂ），（ｃ）は受光素子で検出した光
量、光量の対数、光量の３乗根に係る分布特性図、第４
図は本発明に係るデータ変換を行うγ変換処理回路の一
例を示す図である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】対象物体からの光を分光し、上記分光され
た光を受光素子で受光して光電変換したカラー画像信号
を、上記受光素子で受光した光量の略３乗根に比例した
量に変換することを特徴としたカラー画像信号のデータ
変換方法。