JP2663963B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は画像処理装置に関し、特
に記録媒体上をライン走査することによって画像形成す
る装置のための画像処理装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、ディザ法や濃度パターン法を用い
て、中間調画像を再現する方法が知られている。しか
し、いずれの場合でも、小さいサイズの閾値マトリクス
を用いたのでは、十分な階調性が得られない。このた
め、大きいサイズの閾値マトリクスを用いて階調性を表
現しようとすると、解像力が極端に低下してしまうとい
う問題があった。 【０００３】一方これとは別に、比較的簡単な装置構成
で、高解像度を保ったまま階調性を表現する新規な手法
が本件出願人により提案されている。その手法とは、デ
ジタル画像信号を２値化してレーザビームプリンタ等で
画像形成する際に、中間調の階調性を得るために、入力
したデジタル画像信号をアナログ信号に変換し、この変
換した信号を、例えば三角波の様な周期的なパターン信
号と比較することでパルス幅変調をかけた２値化信号を
発生させるものである。 【０００４】図２にこの手法を実現するための回路のブ
ロック図の一例を示す。 【０００５】デジタル画像入力信号はビデオクロック１
１に同期してラッチ回路１にラッチされる。このビデオ
クロック１１は、マスタクロック１２をＪ−Ｋフリップ
フロップ４で２分周したクロックである。なお、マスタ
クロック１２は、水平同期信号１３と予め同期がとられ
ているものとする。ここで水平同期信号１３は、内部的
に発生してもよいし、外部から与えられるものであって
もよい。また、本装置がレーザビームプリンタに適用す
るものであれば、例えば周知のビームディテクト（Ｂ
Ｄ）信号であってもよい。ラッチ回路１のデジタル画像
信号はＤ／Ａ変換器２でアナログ画像信号に変換され、
コンパレータ３の一方の入力端子に入力される。 【０００６】一方、マスタクロック１２は、分周器５及
び周期切換信号によって所定の周期に分周され、更にＪ
−Ｋフリップフロップ８で２分周され、デューティ比５
０％のクロック信号１４となる。このクロック信号１４
とビデオクロック１１の周期の比率は、分周器５の分周
比に相当している。また分周器５は、前述した水平同期
信号１３と、分周器５のリップルキャリイアウト（ＲＣ
Ｏ）信号とのＯＲ信号で分周比がロードされるため、画
像信号１５とクロック信号１４とは、各ライン毎に完全
に同期がとられている。クロック信号１４はバッファ９
を通してパルスパターン発生器１０に入力され、三角波
に変換されるとともに、画像信号１５のダイナミックレ
ンジとのマッチングがとられる。なお、パルスパターン
発生器１０は、例えば抵抗とコンデンサにより構成され
る周知の積分回路と、ダイナミックレンジ調整用のバッ
ファアンプ等から構成されている。そして、パルスパタ
ーン発生器１０から出力された三角波のパターン信号
は、前述のコンパレータ３のもう一方の入力端子に入力
されてアナログ画像信号１５と比較され、画像信号１５
のパルス幅変調が行われる。 【０００７】ここで、画像の画調、即ち文字画像のよう
に中間調よりも解像度を重視するか、写真画像のように
中間調の再現性を重視するかによって、分周器５に入力
する周期切換信号を切り換え、これによってクロック信
号１４の周期を、例えば解像度重視の場合はビデオクロ
ック１１と同周期に、中間調の再現性重視の場合はビデ
オクロック１１の２〜４倍周期に切り換えている。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】以上の手法を用いた装
置において、本件出願人が検討の結果、文字画像等の高
解像度を要求されるもの、或いは銀塩写真等の微妙な階
調性を要求される原稿に関しては、従来の２値処理やデ
ィザ法等による画像より数段優れた高解像な画像が得ら
れた。一方、アミ点画像等、特定方向に周期性を有する
画像を原稿とした場合、従来の２値処理やディザ法にお
いて大きな問題であった、いわゆるモアレ現象もまた大
幅に減少することが判明したが、条件によっては目立つ
場合があることもまた明らかとなった。この条件とは、
出力画像の周期性が強調される様な場合で、一例として
は、中間調の再現性を重視するために、クロック信号の
周期をビデオクロックの２倍以上とした様な場合であ
り、また他の例としては、解像度を重視する画像におい
て、特に細線をシャープに出すために、周知のエッジ強
調等の処理を行った様な場合に発生していた。 【０００９】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、高品位な再生画像が得られる画像処理装置を提供す
ることを目的とする。 【００１０】 【課題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、記録媒体上をライン走査することによって画像形
成する装置のための画像処理装置であって、画像信号を
入力する入力手段と、前記入力手段により入力された画
像信号を、所定周期の第１のパターン信号或いは前記第
１のパターン信号より周期の長い第２のパターン信号に
応じて変調したパルス幅変調信号を選択的に出力するパ
ルス幅変調信号発生手段とを有し、前記パターン信号の
位相はライン単位で移相し、その移相量は前記第１のパ
ターン信号の方が前記第２のパターン信号より小さいこ
とを特徴とする。 【００１１】 【作用】以上の構成により、画像信号のライン単位でそ
の位相が移相する第１と第２のパターン信号に応じて、
入力した画像信号をパルス幅変調して選択的に出力す
る。このとき、その移相量は第１のパターン信号の方
が、第１のパターン信号より周期の長い第２のパターン
信号より小さく設定されている。 【００１２】 【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の好適な実
施例を詳細に説明する。 【００１３】［パルス幅変調回路の説明 （図１）］図
１は本発明の一実施例を示す画像処理装置のパルス幅変
調回路のブロック図である。ここで図２と同一部分は同
一記号で示している。これら同一部分の説明は前述した
のと同じであるため省略する。 【００１４】１６は水平同期信号を入力し、これに複数
種類の異なる遅延をかけた複数（ｍ個）の出力信号を出
力する遅延信号発生回路である。遅延信号発生回路１６
はマスタクロック１２を入力しているため、遅延時間は
マスタクロック１２の整数倍、又は（整数＋α）倍（０
＜α＜１）とすることができる。１７は遅延信号発生回
路１６より出力されたｍ個の遅延信号１８のうちの１つ
の遅延信号を選択するアナログスイッチである。このア
ナログスイッチ１７における選択指示は、セレクト信号
出力器１９よりのセレクト信号２０によってなされる。
セレクト信号出力器１９は、水平同期信号１３をカウン
トしており、プリセット回路２５に設定されている値に
従って、カウント値に対応してセレクト信号２０を決定
している。このようにプリセット回路２５にはセレクト
信号２０の種類と、その繰り返しパターンなどの情報が
セットされている。また２４はデジタル画像信号の階調
を調整するためのＤ／Ｄ変換器で、例えば複数のγ変換
テーブルを有し、プリセット回路２５と周期切換信号に
よって、１つのγ変換テーブルが選択されるようになっ
ている。なお、セレクト信号２０はｎ種類（ｎ≦ｍ）の
コード又は信号レベルから成るものとし、水平同期信号
１３に同期して順次切り換えられるものとする。 【００１５】いま、遅延ゼロ、即ち水平同期信号１３と
等しいタイミングの信号ａと、遅延量がマスタクロック
１２の３パルス分である信号ｂの２つの信号が発生され
る様に、遅延信号発生回路１６に設定を行い、セレクト
信号出力器１９には水平同期信号１３が入力されるたび
に、信号ａと信号ｂが交互に選択されるように、アナロ
グスイッチ１７にセレクト信号２０を出力する様に設定
する。次に同期切換信号により分周器５にて、マスタク
ロック１２が３分周される様に設定する。 【００１６】［タイミング説明 （図３）］上記の設定
のもとでの各々の信号のタイミングを図３に示す。 【００１７】図３において信号ａ，ｂはそれぞれ前述し
た遅延信号発生回路１６よりの遅延時間の異なる出力信
号で、信号ｂは信号ａの立上りよりマスタクロックの３
パルス分遅れたタイミングＴ1で立上っている。マスタ
クロック１２を３分周する分周器５の出力信号は、Ｊ−
Ｋフリップフロップ８により更に２分周され、デューテ
ィ比５０％の信号となる。そして信号ａが選択されたと
きのＪ−Ｋフリップフロップ８の出力であるクロック信
号２２はクロックａ′で、信号ｂが選択されたときのク
ロック信号２２はクロックｂ′で示されている。クロッ
クａ′は信号ａの立下り（水平同期信号１３の立下り）
（タイミングＴ2）、クロックｂ′は信号ｂの立下り
（タイミングＴ3）でそれぞれ立上げられ、次に水平同
期信号１３が入力されるまで、マスタクロック１２の６
周期分の周期で、デューティ５０％の方形波として出力
され続ける。 【００１８】Ｊ−Ｋフリップフロップ４から出力される
ビデオクロック１１は、図に示す如くマスタクロック１
２を２分周したクロックで、水平同期信号１３によりリ
セットされ、タイミングＴ2で水平同期信号１３が立下
がり、マスタクロック１２が立上がることによってハイ
レベルとなり、以降、水平同期信号１３が入力されるま
で、前述の周期をもつクロック信号として出力される。
このビデオクロック１１に同期してＤ／Ａ変換器２か
ら、例えば図３に示す様なアナログ画像信号１５が出力
される。ここで、Ｔ0は水平同期信号１３の発生より、
実際に描画がなされるまでの非画像領域である。 【００１９】また信号ａが選択されたときのパルスパタ
ーン発生器１０の出力である三角波のパターン信号２３
（２３−１）と、信号ｂが選択されたときの三角波のパ
ターン信号２３（２３−２）もそれぞれ示されており、
それに対応した２値信号２６の波形もそれぞれ示されて
いる。 【００２０】前述した様に、セレクト信号出力器１９よ
りのセレクト信号２０は、水平ラインの１ライン毎にア
ナログスイッチ１７を切り換えて、遅延信号発生回路１
６よりの信号ａと信号ｂとを交互に出力するため、パタ
ーン信号２３は１ライン毎に図３の三角波２３−１と２
３−２のように変化する。従って、アナログ画像信号１
５が２ライン続けて図３のような波形となった場合、コ
ンパレータ３の出力の２値信号２６は各三角波２３−１
と２３−２に対し、各々、出力信号３０，３１の様にな
る。 【００２１】［画素の成長に関する説明 （図４〜図
７）］上述の動作を行った場合の画素の成長する様子を
図４及び図５に示す。 【００２２】図４は図２の回路を使用した場合の画素の
成長を示す図で、図５は本実施例の図１の回路を使用し
た場合の再生画素の一例を示す図で、前述した通りのも
のである。いま、パターン信号２３の周期はビデオクロ
ックの３倍であるため、各画素は各々の３画素分の中心
近傍の斜線で示した部分を中心に成長する。 【００２３】ここで、図４の場合、垂直方向に３ドット
間隔で強い相関がラインとなって現れているのがわか
る。これに対し、図５では垂直方向の相関が弱められて
おり、斜方向に弱い相関が新たに現れているものの、全
体として強い相関が消滅しているのがわかる。 【００２４】レーザビームプリンタによりアミ点画像を
再現した場合のモアレの程度を調べるために、実際に解
像度４００（ｄｐｉ）ドット／インチ（１インチ＝２．
５４ｃｍ）の画像リーダ及びレーザビームプリンタを用
い、新聞や公告で最も良く使われる７５線の網点原稿の
画像を画像リーダで読み取り、レーザビームプリンタで
再生してみた。この結果、図２に示した回路を用いた時
は、副走査方向にほぼ１５ドット間隔でライン状のモア
レが発生したが、本実施例の図１の回路を用いた時は、
実用上殆ど問題のないレベルであった。 【００２５】なお、上記のモアレは、網点画像と出力画
素の同期性による、うなり現象が原因と思われるが、こ
のことを確かめるために図６及び図７に、コンパレータ
３の出力レベルで前述のことがらをシミュレーションし
た結果を示す。これらの図において、各円は７５線の網
点原稿の１ドットを示し、各マス目は４００ｄｐｉの解
像度で表された１画素を示している。 【００２６】図６は図２に示された構成の回路によって
処理された時のコンパレータ３の出力レベルを示したも
ので、主走査方向の第１列目と第４列目という様に、４
列目毎に他のドット列に比べて幅の広いドットが出現し
ている。従って、このドット間隔でモアレが発生する。 【００２７】一方、本実施例を適用した図７では、主走
査方向の各列のドットはほぼ同じ大きさを有し、各ドッ
ト間に殆ど相関がみられないのがわかる。 【００２８】［他の画素成長例の説明 （図８〜図１
０、図１１（Ａ）〜（Ｃ））］図８〜図１０は、図５の
場合とパターン信号２３の発生タイミングを変えた場合
の画素成長の一例を示す図である。 【００２９】図４に比べて、斜線で示した画素の成長中
心が分散し、モアレは減少している。しかし図９では、
副走査方向の相関が消えているが、この代りにやや弱め
られてはいるものの、斜め方向に左上から右下に向って
ラインが現れるため、これが原因となるモアレが生じ
る。従って、図８〜図１０においては、図９の形よりは
図８又は図１０の形の方がモアレが生じにくい傾向があ
る。 【００３０】ところで、上記の検討において、次の事実
が判明した。すなわち、図４、図５及び図８〜図１０に
示したように、各走査ライン毎のパターン信号のタイミ
ングをずらし、デジタル画像信号として同じ画像信号を
入力し、Ｄ／Ｄ変換器２４のγテーブルも同一のものを
用いて画出しを行なうと、出力画像の階調性がそれぞれ
いずれの場合も異なってしまうという事実である。この
傾向は縦に強い相関が現れている図４が最もγが寝てお
り、また特に強い相関の現れていない図５が、最もγが
立っているという点に起因する。これは概略次の理由に
よると思われる。 【００３１】図１１（Ａ）〜（Ｄ）を用いて説明する
と、先ず、濃度が薄い領域においては各画素間の相関が
少ない図１１（Ｂ）の方が図１１（Ａ）より濃度が薄く
なる。これは電子写真の現像特性におけるエッジ効果や
視覚特性により、画素間の相関の強い図１１（Ａ）の方
が濃くみえるためである。逆に、濃度がある程度より濃
い領域では、同じ理由から図１１（Ｄ）の方が図１１
（Ｃ）よりも濃くなるためであると推察される。もちろ
ん、更には感光体のＭＴＦ等の特性がこれに加味される
ことも十分に考えられる。そこで、これを補正するため
に、図１のプリセット回路２５の信号によりＤ／Ｄ変換
器２４のγテーブルを切り換えて、図４，図５や図８〜
図１０の様な様々な場合において、出力画像が常に最適
な階調となる様にすれば良い。 【００３２】なお本実施例では、いずれもパターン信号
２３の主走査方向のずらし量をマスタクロック１２の整
数倍にとって説明したが、これは前述の様に、（整数＋
α）倍（０＜α＜１）でもよいのはもちろんである。ま
た、副走査方向のずらし方も、前記説明では主走査２〜
４ライン周期毎に元に戻る様な場合を例に上げて説明し
ているが、周期自体はこれより大きな任意の周期を取っ
てもよいことはもちろんである。 【００３３】［他の実施例の説明（図１）（図１２）］
前述の実施例では、中間調の再現性を重視するためにパ
ターン信号２３の周期をビデオクロック１１の３倍とし
て説明した。これに対し、解像度を重視する場合は、パ
ターン信号２３の周期をビデオクロック１１と等倍にす
るのがよいことが確かめられている。このようにして網
点画像を再現しても、モアレは殆ど発生しないことが多
いが、例えば、周知のエツジ強調処理等を施すことによ
り周期性が強調され、モアレが目立ち易くなる場合も生
じる。この様な場合にも、前記実施例と同様にモアレを
目立たなくすることが可能である。 【００３４】具体例を述べると、図１の遅延信号発生回
路１６に、例えば前述の実施例と同様に遅延ゼロの信号
ａと、遅延量がマスタクロック１２の１周期分である信
号ｃが発生するように設定を行う。また、セレクト信号
出力器１９には、水平同期信号１３が入力する毎に、前
記記号ａと信号ｃが交互に選択されるようにする。これ
により、アナログスイッチ１７より、各走査ライン毎に
信号ａと信号ｃが交互に出力される。分周器５はマスタ
クロック１２を分周しない、ヌルの状態に周期切換信号
により設定される。 【００３５】以上の如く設定された図１の回路により出
力された出力画像の画素を図１２に示す。本図におい
て、各出力画像の画素は、斜線で示した部分を中心に成
長する。 【００３６】もちろん、この場合においても、パターン
信号のずらし量（主走査方向）をマスタクロック１２の
１倍とせずに、（整数＋α）倍（０＜α＜１）でもよい
のはもちろんである。ただし、ずらし量をあまり大きく
とると、線画等にゆがみが目立つので、特に解像度を重
視する画像の場合は、ずらし量は０〜±１画素の範囲内
にとどめておくのが望ましい。 【００３７】図１２をみてわかる通り、１ライン目と２
ライン目のパターン信号は、マスタクロック１２の１周
期分（即ちビデオクロック１１の１／２）遅れているた
め、１ライン目と２ライン目の各画素は１／２画素ずれ
ている。このようにして副走査方向の縞の発生やモアレ
が抑えられている。 【００３８】本実施例においては、設定が解像度を重視
するためのものであるから、階調性の劣化そのものに対
しては、前述の実施例の場合はど重視されない傾向があ
る。しかし、前述の実施例の場合と同様に、Ｄ／Ｄ変換
器２４のγ変換テーブルを選択することは有効である。
尚、前述した様に分周器５の周期切換信号とプリセット
回路２５の出力の組合せで、１通りのγ変換テーブルが
決定される様になっている。 【００３９】更に、図示していないが、プリセット回路
２５の出力とエッジ強調量の間に、一方により他方が決
定される様な関係を作り、例えばパターン信号の位相ず
らしの度合いに応じてエッジ強調量を変えてやれば、よ
り精密な画像の調節が可能となる。 【００４０】なお、図１において、セレクト信号出力器
１９の代りに乱数発生器を用い、水平同期信号１３に同
期して乱数をセレクト信号２０として発生し、アナログ
スイッチ１７に入力して遅延信号発生回路１６の出力信
号をランダムに選択する様にしてもよい。 【００４１】更にまた、セレクト信号出力器１９を用い
る代りに、遅延信号発生回路１６の遅延量を、水平同期
信号１３によって任意に切り換えるような回路構成とし
て、周期的或いはランダムにパターン信号２３の位相を
ずらす様にしてもよいのはもちろんである。 【００４２】以上説明したように本実施例によれば、パ
ターン信号２３の位相を水平ラインの各ライン毎に調整
するとともに、画像信号のγを調整することにより、網
点画像等の周期性を有する画像を再現する場合に問題と
なるモアレ現象を、実用上問題のないレベルまで目立た
なくすることができる。またこのとき、出力画像の画素
配列から垂直方向（副走査方向）の強い相関がなくな
り、結果として網点以外の画像においても画素が分散し
て、見た目に自然な画質になるという効果もある。 【００４３】 【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、モアレ
や縞等がなくなり、高品質な再生画像が得られるという
効果がある。 【００４４】

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例の画像処理装置のパルス幅変
調処理回路のブロック図である。 【図２】以前に提案された回路のブロック図である。 【図３】本実施例の回路の各部信号波形の一例を示すタ
イミングチャートである。 【図４】図１の回路を用いた時の画素の成長を示す図で
ある。 【図５】図１の回路を用いた時の画素の成長を示す図で
ある。 【図６】シミュレーション結果を示す図である。 【図７】シミュレーション結果を示す図である。 【図８】本実施例回路においてパターン信号の発生タイ
ミングを変えた場合の画素成長を示す図である。 【図９】本実施例回路においてパターン信号の発生タイ
ミングを変えた場合の画素成長を示す図である。 【図１０】本実施例回路においてパターン信号の発生タ
イミングを変えた場合の画素成長を示す図である。 【図１１】図１１（Ａ）（Ｂ）は理想的なドット配列の
一例を示す図、図１１（Ｃ）（Ｄ）は、図１１（Ａ）
（Ｂ）を印刷したときの画素の状態を示す図である。 【図１２】他の実施例における画素成長の一例を示す図
である。 【符号の説明】 １ ラッチ回路 ２ Ｄ／Ａ変換器 ３ コンパレータ ４，８ Ｊ−Ｋフリップフロップ ５ 分周器 １０ パルスパターン発生器 １１ ビデオクロック １２ マスタクロック １３ 水平同期信号 １５ アナログ画像信号 １６ 遅延信号発生回路 １７ アナログスイッチ １９ セレクト信号出力器 ２０ セレクト信号 ２３ パターン信号 ２４ Ｄ／Ｄ変換器 ２５ プリセット回路 ２６ ２値信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大関 行弘 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 加藤 基 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 井上 高広 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 笹目 裕志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−14669（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．記録媒体上をライン走査することによって画像形成
   する装置のための画像処理装置であって、 画像信号を入力する入力手段と、 前記入力手段により入力された画像信号を、所定周期の
   第１のパターン信号或いは前記第１のパターン信号より
   周期の長い第２のパターン信号に応じて変調したパルス
   幅変調信号を選択的に出力するパルス幅変調信号発生手
   段とを有し、 前記第１及び第２のパターン信号の位相はライン単位で
   移相し、その移相量は前記第１のパターン信号の方が前
   記第２のパターン信号より小さい ことを特徴とする画像
   処理装置。