JP2871706B2

JP2871706B2 - 画像処理装置

Info

Publication number: JP2871706B2
Application number: JP1011010A
Authority: JP
Inventors: 宏一賀門
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1989-01-21
Filing date: 1989-01-21
Publication date: 1999-03-17
Anticipated expiration: 2014-03-17
Also published as: JPH02193462A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、原稿画像情報をCCDなどのラインイメージ
センサを用いて、光学的に読み取り、電気信号に変換
し、最終的にプリンタ等の記録措置で原稿画像情報を再
生させるデジタル複写機に係り、特にその２値化回路に
特徴のある画像処理装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、デジタル複写機においては、従来よりモアレ
を防止し良好な画像を得るために、誤差分散と呼ばれる
方式が採用されている。

これは、ある特定の画素を２値化した際の誤差ERを隣
接する周囲の画素に分散させるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の画像処理装置では、この方式を
利用して良好な画像の得られる原稿の種類は、網点原稿
に限られており、他の原稿に対しては余り良い画像は得
られないという問題があった。

本発明はこのような背景に基づいてなされたものであ
り、網点原稿のみならず、他の原稿に対しても、解像力
を落とさず階調性を得て、さらにモアレを防止すること
のできる画像処理装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するために、本発明は、多値の画像デ
ータとしきい値データとを比較することによって画像デ
ータを黒と白に２値化する画像処理装置において、前記
２値化の結果が黒であるときに第１の設定値と前記画像
データとの差分を誤差値とし、前記２値化の結果が白で
あるときに第１の設定値より白側の第２の設定値と前記
画像データとの差分を誤差値とする誤差値出力手段と、
該誤差値出力手段からの誤差値を周囲画素に分散する分
散手段とを備えることを特徴としている。

〔作用〕

本発明では上述のように、２値化の結果が黒であると
きに第１の設定値と画像データとの差分を誤差値とし、
２値化の結果が白であるときに第１の設定値より白側の
第２の設定値と画像データとの差分を誤差値として分散
するので、従来の誤差値を分散するよりも解像力を落と
すことがなく、また、誤差値を分散させていることから
階調性を得ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第２図は本発明の一実施例に係るデジタル複写機を構
成する原稿読取り装置を示している。

同図において、読取り原稿を載置するためのコンタク
トガラス１は、光源2a,2bによつて照明され、読取り原
稿の画像面からの反射光は、ミラー3,4,5,6,7およびレ
ンズ８を介してCCDイメージセンサ９の受光面に結像さ
れる。また光源２およびミラー３は、コンタクトガラス
１の下面をコンタクトガラス１と平行に移動する走行体
11に搭載されている。主走査はCCDイメージセンサ９の
固体走査によつて行われる。原稿画像はCCDイメージセ
ンサ９によつて１次元的に読み取られ、光学系が移動す
る（副走査）ことで原稿全面が走査される。

本実施例では読み取りの密度は、主、副走査共に16画
素/mmに設定され、A3判（297mm×420mm）の原稿まで読
み取り可能になつている。16画素/mmのサンプリング密
度で読み取られた画像信号は、第１図のブロック図で示
されるように、まず増幅器33で予め決められた電圧振幅
に増幅され、その後A/D変換部343で１画素数階調（実施
例では64階調）のデジタルデータに変換される（階調数
は２のｎ乗で、ｎビツトのバイナリ信号として取り扱
う）。A/D変換された信号は、実施例では６ビツトの信
号となり、その後、光源の照度むらおよびCCDセンサ32
の素子間の感度ばらつきを補正するシエーデイング補正
を、シエーデイング補正部35で行う。

シエーデイング補正されたデータは、次のフイルタ部
に送られ、空間フイルタによつて周波数特性の変換をさ
れる。このとき原稿の種類に応じて、あるいは出力モー
ドに対応させて、複数のフイルタを持つ場合もある。実
施例では文字画像モード、写真画像モード、文字・写真
混在モードの３種類の出力モードに対応させて、３つの
空間フイルタ36,37,38を持つている。フイルタ36は文
字画像モードに対応し、解像力を高めるように、ハイ・
パス・フイルタ（H.P.F）を用いる。このH.P.Fの周波数
特性は、理想的には光学系、レンズ、センサを含む入力
系のMTFを表す入力系周波数特性の逆関数になれば良い
が、実際にはノイズ成分に対する考慮が必要で、そうも
いかず、逆関数よりも補正量の少ないMTF補正を行うフ
イルタになつている。フイルタ37は写真画像モードに
対応し、階調性を重要視してロー・パス・フイルタ（L.
P.F）を用いる。このL.P.Fの周波数特性は、解像力を出
来るだけ落とさず、しかも、網点原稿（133線／インチ
〜175線／インチ程度の網点）に対して出力画像にモア
レが発生しなくなるような周波数特性を選らぶ。フイル
タ38は文字・写真混在モードに対応し、フイルタ36
とフイルタ37の中間的な特性を示すようなフイルタを
選ぶ。例えば、フイルタ36よりも補正量が少ないH.P.
Fまたはフイルタ37よりも高い周波数まで通るL.P.F、
またはノイズ成分のうち、ナイキスト周波数に近い分だ
け少し抑えるようなL.P.Fなどが例としてあげられる。
あるいはフイルタ38は空間フイルタを通さず、シエー
デイング補正後のデータを、そのまま通過させてもよ
い。

このようにして並列に複数の空間フイルタを通過して
得られた複数のデータからセレクタ39によつて１つを選
ぶ（装置によつては１つのフイルタのみあるいはフイル
タなしでセレクタの必要がない場合もある）。セレクタ
39のセレクト条件は、操作者は操作パネル上で出力モー
ドを選択することによつて、あるいは読取り装置自体
が、原稿情報から適正モードを判別することによつて、
あるいは画像データを出力する先（例えばレーザプリン
タかフアクシミリ送信部か、デイスク等へのフアイル装
置かなど）によつて、等で決める。セレクタ39によつて
選択されたデータは、実施例では次に変倍される。これ
は主走査方向のみの補間演算による変倍である。

この種の装置における変倍方法は、（１）レンズを含めた光学系の縮小率を変えることによ
る主走査方向の変倍と光学系移動速度を変え、副走査方
向の読取り密度を変えることによる副走査方向の変倍、（２）等倍時のデータを用いて、変倍時のサンプリング
点でのデータを補間演算によつて求める主走査方向の変
倍と、（１）と同じ副走査方向の変倍、（３）等倍時のデータを使つて、主・副走査同時に２次
元の補間を行うことによる変倍、などがある。実施例では（２）を用いる。

変倍されたデータは、次にγ変換部40でγ変換され
る。γ変換は出力濃度特性の変換であり、複写機、フア
クシミリ等でコピー濃度を変える操作に相当する。デジ
タル複写機、フアクシミリ等では、２値化する際の閾値
を変えることによつて濃度変換することもあるが、本実
施例では画像データ自体を変換テーブルによつて、操作
者あるいは装置自体が選んだ濃度に対応した変換を行
う。γ変換された後、画像データは１画素当たり「黒」
か「白」の２値データに変換されるパスと、１画素当た
り数階調の変調ができる、プリンタに合わせた多値デー
タ（実施例で１画素10値のPWM変調ができるプリンタ装
置に合わせ、４ビツトのコード化されたデータ）に変換
されるパスの２つに分かれる。２つに分けられたデータ
はそのままプリンタ部または他の出力装置部へ送られ
る。

実施例の場合、このとき多値データと２値データが同
時に送出されないように、どちらか一方が選択されて出
力されるようになつている。これは、出力装置部で２値
データと多値データを区別しセレクトする必要をなくす
ためであり、信号ラインはハード的にはそれぞれ独立で
ありながら、信号自体はどちらか一方だけしかつながら
ないということである。システムによつては信号自体も
独立にすることもあり得るし、可能である。

次に本発明のデジタル複写機を構成するレーザプリン
タ装置について簡単に説明する。

第３図は構造図を示す。

原稿読取り装置とレーザプリンタとは一体構造の場合
と、構造は別々で電気的にのみ接続される場合とがあ
る。レーザプリンタには、レーザ書込み系、画像再生
系、給紙系等が備わつている。レーザ書込み系はレーザ
出力ユニット12,結像レンズ13,ミラー14を備えている。
レーザ出力ユニット12の内部には、レーザ光源であるレ
ーザダイオードおよびモータによつて高速で定速回転す
る多角形ミラー（ポリゴンミラー）が備わつている。レ
ーザ書込み系から出力されるレーザ光が、画像再生系に
備わつた感光体ドラム15に照射される。感光体ドラム15
の周囲には、帯電チヤージヤ16,イレーサ17,現像ユニツ
ト18,転写チヤージヤ19,分離チヤージヤ20,分離爪21,ク
リーニングユニツト22等が備わつている。尚、感光体ド
ラム15の一端近接のレーザビームを照射される位置に、
主走査同期信号（MSYNC）を発生するビームセンサ（図
示せず）が配置されている。

像再生のプロセスを簡単に説明する。感光体ドラム15
の表面は帯電チヤージヤ16によつて一様に高電位に帯電
する。その面にレーザ光が照射されると、照射された部
分は電位が低下する。レーザ光は記録画素の黒／白に応
じてオン／オフ制御されるので、レーザ光の照射によつ
て、感光体面に記録画像に対応する電位分布、即ち静電
潜像が形成される。静電潜像が形成された部分が現像ユ
ニツト18を通ると、その電位の工程に応じてトナーが付
着し、静電潜像を可視化したトナー像が形成される。ト
ナー像が形成された部分に、所定のタイミングで記録シ
ートが送り込まれ、トナー像に重なる。このトナー像は
転写チヤージヤ19によつて記録シートに転写し、分離チ
ヤージヤ20によつて感光体ドラム15から分離される。分
離された記録シートは、搬送ベルト23によつて搬送さ
れ、ヒータを内蔵した定着ローラ24によつて熱定着され
た後、排紙トレイ25に排出される。

実施例では、給紙系は２系統になつている。一方の給
紙系には、給紙カセツト26が備わつており、もう一方の
給紙系には、給紙カセツト27が備わつている。給紙カセ
ツト26内の記録シートは、給紙コロ28によつて給紙され
る。給紙カセツト27内の記録シートは給紙コロ29によつ
て給紙される。給紙された記録シートは、レジストロー
ラ30に当接した状態で一旦停止し、記録プロセスの進行
に同期したタイミングで、感光体ドラム15に送り込まれ
る。尚、図示しないが、各給紙系には、カセツトのシー
トサイズを検知するサイズセンサが備わつている。

ここで、もう一度、γ変換後の画像信号の説明に戻
る。

前述の２つのパスのうち、まず２値化するパスについ
て説明する。

本発明では２通りの２値化方法を持ち、モードによつ
てどちらかを選択する。

１つの方法は、通常の２値化で、γ変換後のデータと
閾値とを比較し、データの方が閾値よりも大きいか等し
いときに、例えば“1"（１を黒とする）とし、小さいと
きに“0"（０は白）と決め、２値化回路47で２値化す
る。閾値は、これもモードによつて固定閾値44か、組織
化されたデイザ閾値45かのどちらかをセレクタ46で選択
する。例えば、文字モードのときは固定閾値44で、写真
モードのときはデイザ閾値45、文字・写真混在モードの
ときは固定閾値44だつたりデイザ閾値45だつたりという
具合に予め決める。また、γ変換から２値化する間に、
誤差分散法（誤差分散部43）という、従来より知られて
いるモアレ防止のための画像データ処理を実行するパス
と実行しないパスを設け、どちらかを選択する。

これらの閾値の選択やデータ処理方法の選択は、各モ
ードに対して複数の組み合わせが考えられる。つまり各
モードに対する最適な設定が、機械の使用目的や原稿の
種類によつて変わることがあるので、これに対応するこ
とによつてユーザに対する便宜が図れる。

対応方法としては、デイツプスイツチまたは操作パネ
ル上からの特殊キーの操作（諸機能設定のためのサービ
スキー、プログラムモードなど）によつて組み合わせを
変更する方法などがある。この組み合わせの設定および
変更は、オペレータが通常時に行うのではなく、機械設
置あるいは納入時の設定またはユーザの希望により途中
での変更をサービスマン等が行う。勿論、ユーザ、オペ
レータが操作しても差し支えない。実施例ではデイツプ
スイツチによつて切り換え、表１のような組み合わせを
選んだ。

表１のデータ処理方式の組み合わせと各モードのフイ
ルタ処理の周波数特性の違いにより、各モードに適した
２値化画像を得ることができる。

次に多値書き込みに合わせた多値データ処理について
説明する。レーザプリンタは、かつては全くの２値プリ
ンタであり、１つの画素がすべて“白”か“黒”つまり
“1"か“0"の再生しかできなかつたが、最近では１画素
について複数階調表現するような方法が幾つか提案され
ている。レーザダイオードを駆動するためのパルス信号
のパルス幅を制御することによつて、１画素の階調性を
持たせるようにしたPWMも、そのうちの１つである。

実施例では、PWMを使つて１画素多値の書き込みを行
つている。

第１図でγ変換されたデータは、前述した２値化する
パスと別に、PWMコード化部42へ送られ、そこでコード
化される。コード化とは、レーザダイオードを駆動する
ためのパルスそのものを生成することではなく、所望の
パルス幅に対応する数値データに変換することである。
必要なパルス幅の駆動パルスにするのは、プリンタ部で
行う。プリンタ部へは、画像データは前述のように２値
化された信号DA2と多値コド化されたDAMとが並行して送
られる。但し、前述したように信号ラインは並行してい
るけれども、信号自身は同時には共存しない。どちらか
が有効のとき、他方は無効となり、信号ラインの出力
は、ハイインピーダンスあるいは「１」か「０」、どち
らかのレベルに固定となる。このことによつてプリンタ
側では両方の信号をワイヤードORあるいは論理的にORす
るだけで、２値とも多値とも意識せずに画像信号を受け
る取ることができる。例えば、多値コード化を３ビツト
とし、無効となる信号を「０」に固定するようにし、
「111」を全黒、「000」を全白とし、その間を中間調と
してコードを設定すれば、第６図のような回路構成によ
つて２値信号DA2と多値コード信号DAMを合成できる。プ
リンタ部へ入る２値信号はスキヤナからの信号DA2だけ
でなく、フアクシミリ受信信号やフアイリング装置等か
らの信号もあり、プリンタ部ではそれらの信号との合成
も必要となる。２値信号を総て合成した後、２値信号と
多値信号を合成する。

次に２値化する際の誤差分散を実行する方法と、実行
するパス、しないパスを切り換える方法について説明す
る。

第４図が実施例の誤差分散と２値化の回路ブロック図
である。誤差分散の方法は第５図に示すようにCCDの固
体走査を主走査、スキヤナの移動方向を副走査とし、そ
れらの方向を図のようにしたとき、２値化した際の誤差
ERを図中の矢印の４隣接画素に配分する。配分のための
重み付けは、そのシステムによつて種々考えられるが、
実施例では均等配分とした。すなわち４つの画素に1/4
ずつ配分する。配分する画素も第５図のような配分だけ
でなく、周囲総てに配分する方法など、幾つか方法があ
る。また、誤差ERの考え方も幾つかある。誤差は２値化
の誤差であり、ある閾値を境に「１」か「０」になり、
例えば、64階調（０〜63）で32を閾値したとき、０〜31
が「０」となり、32〜63が「１」となるとすると、２値
の「０」と「１」が64階調の、どのレベルに当たるかを
決め、その値をそれぞれth0,th1とする。このth0,th1の
設定よつて、ERの意味が変わる。つまり誤差ERはデータ
ｄを２値化した結果「０」となつた場合、ER＝ｄ−th0
となり、２値化の結果が「１」のときはER＝ｄ−th1と
する。th0＝0,th1＝63が一般的な考え方になるが、スキ
ヤナシステム等によつて、あるいは考え方によつて異な
る設定とする。実施例ではth0＝０とし、th1＝47とし
た。第４図のブロツク図でDATAは画像入力データで、第
５図で言うと、下段のライのデータである。このDATAは
転送クロツク（画素クロツクDCK）で、次段、次々段で
ラツチされ、それぞれの段で前ラインから発生したERを
分散させ、加算器51,52,53で誤差を付加される。３回に
わたつて誤差を付加されると、このデータはラインメモ
リ61に格納される。ERは正負であるので、このデータは
符号付きデータである。１ラインの走査が終わり次のラ
インになると、ラインメモリ61に格納されたデータを順
次取り出す。これが第５図の上段のラインである。この
データは、その１画素前のデータから発生した誤差を一
度だけ付加される。この時点でそのデータは第４回誤差
を付加されたことになり、このデータは０〜63の範囲外
になつていることがあるので、リミツタ55でこれを０〜
63に戻す。つまり、データ＜０のときはデータ＝０、デ
ータ＞63のときはデータ＝63にする。そして閾値THで２
値化を行い、２値化の結果から、ER＝データ（２値化
「０」のとき）かER＝データ−47（２値化「１」からセ
レクタ57で選択し、このERを1/4ずつ周囲画素に分散さ
せている。ここでセレクタ57でER＝０を選択させれば誤
差分散しないため、このセレクタ57でのERの分散方法に
よつて誤差分散を行うか否かを選択できる。これがパス
を切り換える方法である。尚、48,49,50,58,60はラツ
チ、54,56は加算器、59は比較器である。このようにし
て、種々の画像処理を同時にあるいは共通のハードウエ
アで実施することができる。あとはそのシステムで、多
くの種類、組み合わせの中から、どれをどのようにして
選択していくかが問題となる。

前述したように、現在はデジタル複写機としては、プ
リンタの１画素当たりの階調表現技術が進んで来ている
ので、これを利用して、画像品質を高めていく必要、要
求があり、１画素多値の利用が進んでいるが、デジタル
複写機をフアクシミリへ応用したり、フアイリングシス
テムなどへの拡張を考えていくと、情報量を出来るだけ
少なくかつ画質も良くという要求は未だ強く、２値画像
の応用範囲も未だ未だ広い。また、複写機としてだけ考
えてみても、複雑な編集や画像加工等の要求も増してお
り、これらの機能と多値との組み合わせは、非常に複雑
となる。これを防ぐために実施例の装置によつて複雑な
編集、加工時はソフトウエアで２値データを選択する方
法が有効となる。また、原稿の種類、内容によつても２
値で充分なもの、２値の方が良いものなどもあり、これ
らをシステムが自動判別あるはオペレータの選択で、２
値、多値を切り換える方法もある。そして２値の中から
は表１のような複数のモードもあり、これらからも、シ
ステムがシステムなりに選択できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、２値化の結果
が黒であるときに第１の設定値と画像データとの差分を
誤差値とし、２値化の結果が白であるときに第１の設定
値よりも白側の第２の設定値と画像データとの差分を誤
差値とする誤差値出力手段と、該誤差値出力手段からの
誤差値を周囲画素に分散する分散手段とを備えているの
で、解像力を落とすことなく、階調性を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るデジタル複写機のシス
テムブロツク図、第２図はデジタル複写機を構成する原
稿読取り装置の概略図、第３図は同、プリンタ装置の概
略図、第４図は誤差分散と２値化のブロツク図、第５図
は誤差分散の説明図、第６図は２値信号と多値コード信
号の合成回路図である。 47……２値化回路、48,49,50,58,60……ラツチ、51,52,
53,54,56……加算器、57……セレクタ。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 1/40 - 1/409 H04N 1/46 H04N 1/60

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多値の画像データとしきい値データとを比
較することによって画像データを黒と白に２値化する画
像処理装置において、前記２値化の結果が黒であるときに第１の設定値と前記
画像データとの差分を誤差値とし、前記２値化の結果が
白であるときに第１の設定値より白側の第２の設定値と
前記画像データとの差分を誤差値とする誤差値出力手段
と、該誤差値出力手段からの誤差値を周囲画素に分散する分
散手段と、を備えていることを特徴とする画像処理装置。