JP2601468B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光源から発射された光を原稿に照射して
得られる反射光を受光し、電気信号に変換する光電変換
素子を有する画像形成装置に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、光源から発射された光を原稿に照射して得られ
る反射光を受光して電気信号に変換する光電変換素子を
有する画像形成装置が数多く実用化されている。

このうち、原稿読み取り手段となる光電変換素子は、
数千個以上もの受光素子と走査機能を持たせるためのド
ライブ回路とから構成され、原稿走査に応じて各画素に
対応した原稿画像信号が出力され、出力されるアナログ
の電気信号をA/D変換器によりディジタル画像データに
変換して取り込まれ、所定の画像処理、シェーディング
補正処理が行われる。

シェーディング補正処理は、光源により発生する濃度
ムラの画像データへの影響を除去するために必要な処理
である。通常、原稿照射用ランプには蛍光灯あるいはハ
ロゲンランプが採用されている。特に蛍光灯はその特性
として中央部で光量が多く両端部で光量が低下する光量
分布となる。このため、均一濃度の原稿を光変換素子で
読み取っても両端で濃度が低下した出力画像データとな
ってしまう。この光源による濃度ムラを補正するために
シェーディング補正を行うが、この補正のため画像処理
回路が複雑化してしまうため、画像処理前に実行されて
いる。

ところで、近年においては、変倍，マスキング，トリ
ミング等の様々な画像処理技術以外にもより高品位な画
像を得るための画像処理技術が開発されてきた。

従来、ディジタル出力画像においては、細い文字や細
かい模様などの線がとぎれてしまったり、ぼけてしまっ
たりしていて、非常に質の落ちる出力画像であった。そ
こで、この問題の解決のためにエッジ強調処理技術が開
発されてきた。例えば源信号の２次微分を源信号から差
し引く処理により極めてエッジ効果の高い画像データを
作成する処理である。

第８図はエッジ強調処理動作を説明する特性図であ
り、縦軸は電位を示し、横軸は画素に対応する。

この図において、ａは源信号で、白地の中に１本の細
い黒線が描かれた原稿を走査した場合に光電変換素子か
ら出力された信号波形である。ｂは１次微分信号で、源
信号ａの１次微分したものに相当する。ｃは２次微分信
号で、１次微分信号ｂを再度微分した信号波形に相当す
る。ｄはエッジ強調信号で、源信号ａから２次微分信号
ｃを差し引いた信号波形に相当する。このように、源信
号ａが白地から黒地に緩やかに上昇するような画像信号
が得られた場合に、上記のように源信号ａを２次微分し
て、その成分を源信号ａから差し引くことにより、源信
号ａのエッジを、すなわち濃度変化を急峻にして文字の
シャープネス，コントラストを向上させることができ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、第９図に示すように従来の画像処理回路で
上記エッジ強調処理を実行すると、第10図に示すように
出力画像にスジが入ってしまう問題点があった。以下、
第11図〜第13図を参照しながら出力画像におけるスジ発
生現象メカニズムについて説明する。

第９図は従来の画像処理装置における画像処理回路の
一例を説明するブロック図であり、11はオリジナル原稿
で、原稿照射ランプ12により光が照射され、光学レンズ
13を介してその光学像が、例えばアレイ状に配設された
CCDからなる光電変換素子14に結像する。15はA/D変換器
で、光電変換素子14から出力される電気信号をディジタ
ル信号に変換し、シェーディング補正回路16に出力す
る。17はエッジ強調回路で、シェーディング補正された
画像データからこの画像データの２次微分を差し引いて
エッジ強調した画像データを画像処理回路18に出力す
る。

オリジナル原稿11が原稿照射ランプ12により照射され
ると、その光学像が光学レンズ13を介して光電変換素子
14に結像する。結像した光学像は後段のA/D変換器15でA
/D変換され、シェーディング補正回路16により光源ムラ
が補正され、光源ムラが補正された状態でエッジ強調回
路17により画像のエッジ処理がなされ、エッジが強調さ
れた画像データが画像処理回路18に導かれる。

このように、従来の画像取り込み段階においては、シ
ェーディング補正プロセスを終了した後にエッジ強調プ
ロセスに移行するため、第10図に示すようなスジが発生
する。

第10図は従来の画像取り込み処理により発生する画像
データのスジ現象を説明する模式図であり、e₁は出力画
像で、画像データe₂に基づいて再現された画像である。
なお、縦軸は電位を示し、上限が黒電位を示し、下限が
白電位を示す。

この図から分かるように、白電位と黒電位との境界に
おいて、黒／白のスジ現象が発生する。

次に第11図〜第13図を参照しながらこのスジ発生現象
のメカニズムについて説明する。

第11図はシェーディング補正前のディジタル画像デー
タの電位特性を説明する図であり、縦軸は画素の出力電
位を示し、横軸は光電変換素子14の受光素子位置を示
し、Ａ〜Ｇのブロック毎に分割された光電変換素子群に
より画像データがサンプリングされる場合を示してあ
る。なお、図中の横軸の中央部は光電変換素子14の配列
の中央を示し、両端は光電変換素子14の端部を示す。

この図から分かるように、各ブロックＡ〜Ｇまでの光
電変換素子源から出力される出力電位は光電変換素子群
の両端において減衰する特性となる。これは上述したよ
うに、原稿照射ランプ12の光源特性により発生し、すな
わち、ブロックＡにおいての補正電位はEaを必要とし、
ブロックＢにおいての補正電位はEbを必要とし、ブロッ
クＣにおいては補正電位Ecを必要とし、ブロックＥにお
いての補正電位はEeを必要とし、ブロックＦにおいての
補正電位はEfを必要とし、ブロックＧにおいての補正電
位はEgを必要とする。そこで第12図に示すようなシェー
ディング補正を必要とする。

第12図は第11図に示した出力電位データに対してシェ
ーディング補正を施した場合の画像データ特性を示す模
式図であり、縦軸は画素の出力電位を示し、横軸は光電
変換素子14の受光素子位置を示す。

この図から分かるように、第９図に示したシェーディ
ング補正回路16によりA/D変換器15から出力される、例
えば第11図に示す画像データはブロックＡにおいては、
出力電位が補正電位Ea分シフトし、ブロックＢにおいて
は、出力電位が補正電位Eb分シフトし、ブロックＣにお
いては、出力電位が補正電位Ec分シフトし、ブロックＥ
においては、出力電位が補正電位Ee分シフトし、ブロッ
クＦにおいては、出力電位が補正電位Ef分シフトし、ブ
ロックＧにおいては、出力電位が補正電位Eg分シフトす
る。このため、第12図に示すように、各ブロックＡ〜Ｇ
の境界ｈにおいては、画素の出力電位に極めて顕著な段
差が発生し、これを第９図に示したエッジ強調回路17に
よりエッジ強調すると、第13図に示すように境界ｉにお
いて第10図に示したようなスジが発生することになる。

このため、このようなスジ現象を除去するために、例
えば画像データを２ビット以上まとめてシェーディング
補正を行う装置においては、エッジを強調してからシェ
ーディング補正処理を実行させている。これにより、出
力画像でスジ原因となる各ブロックＡ〜Ｇの境界の大き
な電位段差のエッジ強調による特異な画像データを生じ
させることなくエッジ強調し、光源ムラによる画像デー
タの出力電位ムラを補正することが可能となり、より高
品位な出力画像が得られるようになった。

ところが、第９図に示した光電変換素子14中の各受光
素子の感度特性は第14図に示すように一様ではないた
め、光電変換素子14中の各受光素子に蓄積される電荷量
は均一とはならない。このため、均一濃度の原稿を読み
取っても、他の受光素子と大きく感度の違う受光素子が
存在した場合、その部分（後述する）だけ特異な出力濃
度となってしまう。

第14図は第９図に示したA/D変換器15から出力される
画像データの特性を説明する図であり、第11図と同一の
ものには同じ符号を付してある。

この図において、ｋは感度ムラが有する受光素子から
出力される特異電位画素である。

第15図は第14図に示した画像データに対してシェーデ
ィング補正した画像データの電位特性を説明する図であ
り、第12図と同一のものには同じ符号を付してある。

この図から分かるように、各ブロックＡ〜Ｇの光電変
換素子14の境界においては電位段差を生じるとともに、
第14図に示した特異電位画素ｋに対してシェーディング
補正を施しても依然として特異電位画素ｋとしての特性
を有している。これを第９図に示したようにエッジ強調
回路17によりエッジ強調処理を施すと、第16図に示すよ
うな特性を有する画像データとなる。

第16図は第15図に示したシェーディング補正終了後の
画像データに対してエッジ処理を施した場合の画像デー
タの電位特性を説明する図であり、第13図と同一のもの
には同じ符号を付してある。

この図から分かるように、各ブロックＡ〜Ｇの境界に
おける電位段差および特異電位画素ｌはそのまま強調さ
れ、この画像データを出力した場合には、第10図に示す
ようなスジが発生する。そこで、上述したように、第14
図に示した画像データに対してエッジ強調処理を施して
から、第15図に示したシェーディング補正処理を実行す
れば、光電変換素子14の各ブロックＡ〜Ｇにおける電位
段差によるスジ現象を抑えることはできるものの、第14
図に示した特異電位画素ｋのスジ現象を抑制することは
できず、極めて画質の低下した画像出力となってしまう
重大な問題点があった。

この発明は、上記の問題点を解消するためになされた
もので、各ブロックの光電変換素子の平均電位レベルを
あらかじめ求めておき、この平均電位レベルに基づいて
原稿画像データのシェーディング補正を行うことによ
り、光電変換素子の感度バラツキによる出力画像の劣化
を防止して、常に高品位の画像を出力できる画像形成装
置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る画像形成装置は、反射率一定の標準原
稿からの反射光を光電変換素子で受光して各ブロックの
平均電位レベルをA/D変換手段の出力から演算する平均
電位演算手段と、この平均電位演算手段により演算され
た各ブロックの平均電位レベルデータを記憶する電位デ
ータ記憶手段と、光電変換手段から出力される任意の原
稿に対する画像電位データを電位データ記憶手段に記憶
された各ブロックの平均電位レベルデータに基づいて各
ブロック単位に電位補正する電位補正手段と、この電位
補正手段により補正された各ブロックの電位レベルをブ
ロック全体の平均レベルに補正するシェーディング補正
手段とを設けたものである。

〔作用〕

この発明におては、標準原稿から得られる反射光を光
電変換素子で受光すると、平均電位演算手段が各ブロッ
クの平均電位レベルを演算し、演算された各ブロック毎
の平均電位データを電位データ記憶手段に記憶する。こ
の状態の下で、光電変換手段から出力される任意の原稿
に対する画像電位データを電位補正手段が電位データ記
憶手段に記憶された各ブロックの平均電位レベルに基づ
いて各ブロック単位に補正し、さらにシェーディング補
正手段により、各ブロックの電位レベルをブロック全体
の平均レベルに補正する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す画像形成装置の制
御構成を説明するブロック図であり、第９図と同一のも
のには同じ符号を付してある。

この図において、１はこの発明の平均電位演算手段1
a,電位データ記憶手段1b,電位補正手段1c等を兼ねる特
異出力補正回路で、標準原稿となる標準白板（図示しな
い）を原稿照射ランプ12で照射して得られる反射光を光
学レンズ13を介して光電変換素子14で受光し、ブロック
全体の平均電位データδ（後述する）および各ブロック
（例えば８画素を１ブロックとする）Ａ〜Ｇ毎の受光素
素子群の平均電位レベルを演算し、各ブロックＡ〜Ｇ毎
に演算された平均電位レベルデータα（ブロックＡに対
応），β（ブロックＢに対応），γ（ブロックＣに対
応）を内部のRAM（電位データ記憶手段1b）に記憶す
る。２はこの発明のシェーディング補正手段をなすシェ
ーディング補正回路で、任意の原稿読取り時に、原稿照
射ランプ12で照射して得られる反射光を光学レンズ13を
介して光電変換素子14で受光し、A/D変換器15によりA/D
変換された各ブロックＡ〜Ｇ毎のディジタル画像データ
に対して特異出力補正回路１の内のRAMに格納された各
ブロックＡ〜Ｇに対応する平均電位データに補正し、さ
らにあらかじめ演算して格納したブロック全体の平均電
位データδまたはブロックＤの平均電位データδに基づ
いて補正された各ブロックＡ〜Ｇの電位データをそれぞ
れ平均電位データδの補正するシェーディング補正処理
を行い、各画素の電位レベルを均一化する。

次に第２図，第３図を参照しながらこの発明による平
均電位データ演算格納動作について説明する。

第２図は標準原稿読取り時に各光電変換素子から電位
レベル変動特性を説明する図であり、第14図と同一のも
のには同じ符号を付してある。

この図において、ｊは特異電位画素で、例えばＡブロ
ック内に存在する場合を示してある。

第２図に示すようなディジタル画像データがA/D変換
器15より出力されると、特異出力補正回路１が各ブロッ
クＡ〜Ｇ毎に電位平均演算処理を実行し、平均電位レベ
ルデータα（ブロックＡに対応），β（ブロックＢに対
応），γ（ブロックＣに対応）をそれぞれ演算し、図示
しないRAMに記憶する。この際、平均電位データδとし
ては、各ブロックＡ〜Ｇ全体の平均電位データから算出
してもいいし、中央ブロックとなるブロックＤの平均電
位データを採用してもよい。

第３図はこの発明による各ブロックの平均電位レベル
データ特性を説明する図であり、第２図と同一のものに
は同じ符号を付してある。

この図から分かるように、各ブロックＡ〜Ｇ毎に平均
化された平均電位レベルデータα，β，γが演算される
ことにより、例えばブロックＡに発生した特異電位画素
ｊの影響を除去できる。

次に第４図〜第７図を参照しながらこの発明によるシ
ェーディング補正およびエッジ強調制御動作について説
明する。

第４図は第９図に示したオリジナル原稿11の読取り時
の各光電変換素子から出力されるディジタル画像データ
の電位レベル変動特性を説明する図であり、ｍは特異電
位画素を示す。

この図から分かるように、オリジナル原稿11の光学像
が光電変換素子14に結像されると、第４図に示すような
ディジタル画像データ（電位データ）がA/D変換器15か
ら出力される。このとき、RAMに格納した各ブロックＡ
〜Ｇ毎の平均電位データを読み出し、A/D変換器15から
出力される各ブロックＡ〜Ｇに対応するオリジナル原稿
11の電位レベルを補正すると、第５図に示すような電位
特性を示す電位データが生成され、この電位データがシ
ェーディング補正回路２に出力される。シェーディング
補正回路２は特異出力補正回路１により補正された各ブ
ロックＡ〜Ｇの各平均電位データをRAMに格納された平
均電位データδに補正するシェーディング補正処理を行
い、各ブロックＡ〜Ｇの電位レベルを均一化した、第６
図に示すディジタル画像データを生成する。

次いで、エッジ強調回路17によりエッジ強調処理を施
すと、第７図に示すようなエッジ強調されたディジタル
画像データが生成される。このように、各ブロックＡ〜
Ｇ毎の電位レベルの平均処理を実行することにより、光
源の光量ムラによる影響および光電変換素子14の感度ム
ラ等により発生するノイズの影響を除去した状態で、エ
ッジ強調処理がなされ、従来のような各ブロックＡ〜Ｇ
の境界で発生する電位段差を生ずることなく、エッジ強
調がなされ、原稿の文字，模様のみを効果的に強調でき
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明は反射率一定の標準原
稿からの反射光を光電変換素子で受光して各ブロックの
平均電位レベルをA/D変換手段の出力から演算する平均
電位演算手段と、この平均電位演算手段により演算され
た各ブロックの平均電位レベルデータを記憶する電位デ
ータ記憶手段と、光電変換手段から出力される任意の原
稿に対する画像電位データを電位データ記憶手段に記憶
された各ブロックの平均電位レベルデータに基づいて各
ブロック単位に電位補正する電位補正手段と、この電位
補正手段により補正された各ブロックの電位レベルをブ
ロック全体の平均レベルに補正するシェーディング補正
手段とを設けたので、各ブロック毎に平均光電変換素子
の感度ムラによるノイズ成分を除去した状態で、光源の
光量ムラを精度よく補正できるので、シェーディング補
正により発生する各ブロック境界での電位段差が発生す
ることなく、従来のような再生画像のスジ現象発生を未
然に防止して、常に高品位な画像を形成できる優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す画像形成装置の制御
構成を説明するブロック図、第２図は標準原稿読取り時
に各光電変換素子から電位レベル変動特性を説明する
図、第３図はこの発明による各ブロックの平均電位レベ
ルデータ特性を説明する図、第４図は第９図に示したオ
リジナル原稿の読取り時の各光電変換素子から出力され
るディジタル画像データの電位レベル変動特性を説明す
る図、第５図〜第７図は第１図の動作を説明する図、第
８図はエッジ強調処理動作を説明する特性図、第９図は
従来の画像処理装置における画像処理回路の一例を説明
するブロック図、第10図は従来の画像取り込み処理によ
り発生する画像データのスジ現象を説明する模式図、第
11図はシェーディング補正前のディジタル画像データの
電位特性を説明する図、第12図は第11図に示した出力電
位データに対してシェーディング補正を施した場合の画
像データ特性を示す模式図、第13図は第12図に示したシ
ェーディング補正終了後の画像データに対してエッジ強
調処理を施した場合の画像データの電位特性を説明する
図、第14図は第９図に示したA/D変換器から出力される
画像データの特性を説明する図、第15図は第14図に示し
た画像データに対してシェーディング補正した画像デー
タの電位特性を説明する図、第16図は第15図に示したシ
ェーディング補正終了後の画像データに対してエッジ処
理を施した場合の画像データの電位特性を説明する図で
ある。 図中、１は特異出力補正回路、２はシェーディング補正
回路、11はオリジナル原稿、12は原稿照射ランプ、13は
光学レンズ、14は光電変換素子、15はA/D変換器であ
る。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原稿に光を照射して得られる光学像を少な
   くとも２画素以上の光電変換素子でブロック単位に読み
   取り電気信号に変換する光電変換手段と、この光電変換
   手段の出力をディジタルデータに変換するA/D変換手段
   とを有する画像形成装置において、反射率一定の標準原
   稿からの反射光を前記光電変換素子で受光して各ブロッ
   クの平均電位レベルを前記A/D変換手段の出力から演算
   する平均電位演算手段と、この平均電位演算手段により
   演算された各ブロックの平均電位レベルデータを記憶す
   る電位データ記憶手段と、前記光電変換手段から出力さ
   れる任意の原稿に対する画像電位データを前記電位デー
   タ記憶手段に記憶された各ブロックの平均電位レベルデ
   ータに基づいて各ブロック単位に電位補正する電位補正
   手段と、この電位補正手段により補正された各ブロック
   の電位レベルをブロック全体の平均レベルに補正するシ
   ェーディング補正手段とを具備したことを特徴とする画
   像形成装置。
2. 【請求項２】標準原稿は標準白坂で構成することを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項記載の画像形成装置。