JP4771569B2

JP4771569B2 - 歪み補正方法、及び歪み補正装置

Info

Publication number: JP4771569B2
Application number: JP35379799A
Authority: JP
Inventors: ピー．ロスロバート; イー．バントンマーティン; ジェイ．ハリントンスティーブン
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2019-12-14
Also published as: US6529643B1; JP2000228715A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広く電子的位置合わせに関し、特に、ラスタ出力スキャナのビーム走査軌道の歪みを電子的に補正することにより、画像の位置合わせ精度を向上させるシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真マーキングは公知であり、原稿（ドキュメント）をコピー又はプリントするのに一般的に用いられている方法である。
【０００３】
カラー画像の生成において、望ましくない色縁やその他の位置合わせエラーのないプリント画像構造を得るには、色層を正確に位置合わせする技能が必要である。単一パス装置において色層を正確に位置合わせするには、１つのＲＯＳから次のＲＯＳへ正確に位置合わせすることが必要とされる。マルチＲＯＳシステムにおける位置ずれの１つの主な原因は、画像形成システムにおける各ＲＯＳのビーム走査軌道が異なることである。
【０００４】
一般的に、従来のＲＯＳは、所定のラスタ走査パターンに従って、受光体表面上のデータ変調された光ビームを繰り返し走査して、画像を生成する。典型的には、従来のＲＯＳは、レーザダイオード又は同種のデバイスを備えて光ビームを生成し、この光ビームは、受信したデータに応じて変調される。ＲＯＳはさらに、回転式多面鏡ブロックを備え、受光体を横切る光ビームを繰り返し走査する。受光体が処理方向に進むと、ＲＯＳは処理方向に対して直角である高速走査方向に、受光体の表面を横切る変調光ビームを繰り返し走査する。
【０００５】
理想的には、受光体を横切る光ビームの各走査（本明細書中では概略的にビーム走査とする）は、処理方向への受光体の動きに対して実質的に直角である、受光体の表面を横切る直線をたどるように行われる。しかし、回転式多面鏡の角速度におけるばらつき、並びに回転式多面鏡の側壁又は小面の形状におけるばらつきによって、各ビーム走査の軌道を歪めるピクセル位置決めエラーが生じることがある。典型的には、各ＲＯＳによって、そのビーム走査を歪める異なったピクセル位置決めエラーが生じる。従って、複数のＲＯＳを備えた装置においては、各ＲＯＳのビーム走査軌道は異なるであろう。
【０００６】
望ましくない位置合わせエラーのないカラー画像を生成するのに必要な位置合わせを達成するには、各ＲＯＳのビーム走査軌道は、ＲＯＳのビーム走査軌道毎の間隔が±５μｍというような、比較的厳密な範囲内でなければならない。このような厳密な位置合わせ許容範囲を、ＲＯＳ内の光学−機械的手段によってのみ達成するのは非常に困難であり、また非常に費用がかかる。
【０００７】
カリー(Curry)による米国特許第５，４３０，４７２号には、オーバースキャンモードで機能する二次元高アドレス可能度プリンタにおいて、合成光強度プロファイルを制御し、その光強度プロファイルがゼログラフィック閾値と交差する空間位置を移相することにより、位置ずれや湾曲を除去する方法及び装置が開示されている。
【０００８】
カリーによる米国特許第５，７３２，１６２号には、プリンタにおける位置合わせエラーを精密な補助走査により修正するシステムが開示されている。このシステムは、画像データの連続ラスタを記憶するメモリデバイスと、メモリデバイスに連結された補間器とを備える。この補間器は、増倍率に応じてメモリデバイスから画像データのラスタを用い、補間リサンプル値を計算する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、連続階調画像データ内のピクセルを再調整して、出力スキャナのビーム走査軌道における歪みを補正し、色層の位置合わせ精度を向上させる方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ビーム走査軌道の歪みを補正するワーピングコントーン画像を生成するシステムが提供される。このシステムは、受信したコントーン画像の一部を記憶する画像バッファを備える。補間係数生成器は、ワーピングピクセルを識別する入力信号に応じて、ワーピングコントーン画像内のワーピングピクセルに対応する補間係数をもたらす。ピクセル補間器は、画像バッファ及び補間係数生成器に連結されており、ワーピングコントーン画像内のワーピングピクセルを識別する出力信号をもたらす。さらにピクセル補間器は、補間係数を用いて、画像バッファに記憶されたコントーン画像からピクセルを検索し、その検索したピクセルを１つのピクセル値に結合することにより、ワーピングピクセルを生成する。
【００１１】
本発明のもう１つ別の態様によれば、プリント準備の整ったデータに応じて出力ドキュメントを生成するプリントエンジンと、プリントするべき画像を表す画像データに対して機能して、プリントエンジンに送られるプリント準備の整ったデータを生成する画像処理システムとを備える、プリントシステムが提供される。この画像処理システムは、プリントエンジンにより引き起こされるピクセル位置決めエラーを補正するワーピングコントーン画像を生成する、ワーピングプロセッサを備える。このワーピングプロセッサは、コントーン画像の一部を受信し記憶するために連結された画像バッファと、ワーピングピクセルを識別する入力信号に応じて、ワーピングコントーン画像内のワーピングピクセルに対応する補間係数をもたらす補間係数生成器と、画像バッファ及び補間係数生成器に連結されたピクセル補間器とを備える。このピクセル補間器は、ワーピングピクセルを識別する出力信号をもたらし、ワーピングピクセルに対応する補間係数に応じて、画像バッファに記憶されたコントーン画像からピクセルを検索し、その検索したピクセルを１つのピクセル値に結合することにより、ワーピングピクセルを生成する。
【００１２】
本発明のさらにもう１つ別の態様によれば、連続階調画像データ内のピクセルを再調整して、第１の出力スキャナのビーム走査軌道における歪みを補正し、色層の位置合わせ精度を向上させる方法が提供される。この方法は、複数の走査線から成る前記連続階調画像データを受信するステップと、ワーピング走査線内のワーピングピクセルを識別するステップと、前記ビーム走査軌道における前記歪みを補正する、前記受信した連続階調画像データ内のピクセルを識別するステップと、前記受信した連続階調画像データから識別した前記ピクセルを、望ましい出力位置に基づいて検索するステップと、前記検索したピクセルから前記ワーピングピクセルを生成するステップとから成る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
「ビーム走査」とは、受光体を横切るＲＯＳからの変調光ビーム出力の通過のことである。「ビーム走査軌道」とは、受光体の表面を横切るビーム走査の経路のことである。
【００１４】
本発明は、本明細書中において、連続階調（コントーン）画像データを処理するものとして述べられる。しかし、本発明は、各カラー分解画像がグレイスケール又はコントーン画像として効果的に扱われる、カラー画像の処理にも同様に適用される、ということは理解されたい。従って、本明細書中でコントーン画像の処理と言えば、カラー分解画像の処理も含むことが意図される。コントーン画像データは複数の走査線から成り、各走査線はさらに複数のマルチビットデジタルピクセルから成る。ＲＯＳによる感光面を横切る各ビーム走査は、光ビームを変調するのに１本の走査線を必要とする。走査線内の各ピクセルに対して、ＲＯＳは１つ以上の点を感光面上に描く。
【００１５】
本発明は、本明細書中において、ＲＯＳのビーム走査軌道における歪みを補正するものとして述べられる。本明細書中で用いられているように、ビーム走査軌道における歪み（ビーム走査軌道の歪み）とは、ビーム走査軌道に沿ったピクセル位置と、基準ビーム走査軌道に沿ったピクセル位置との幾何学的配置のずれを言う。基準ビーム走査軌道は、所定のＲＯＳのビーム走査軌道を含むあらゆる望ましいビーム走査軌道であってよい。ＲＯＳのビーム走査軌道における歪みを補正するということは、ＲＯＳの軌道が所定のＲＯＳの軌道に合うように、ＲＯＳのビーム走査軌道内の歪みを取り除くことを含むことが意図される、ということは理解されたい。さらに、１つのＲＯＳの軌道をもう１つ別のＲＯＳの軌道に合わせるために、ＲＯＳのビーム走査軌道における歪みを取り除くということは、ピクセル位置決めエラーをビーム走査軌道に伝えることと同様に、ビーム走査軌道におけるピクセル位置決めエラーを取り除くことを含むことが意図される、ということも理解されたい。
【００１６】
まず全体的な説明として、ＲＯＳビーム走査軌道を歪めるピクセル位置決めエラーの４つの一般的なタイプが、図１に示されている。後述する４つのタイプの歪みはそれぞれ例示目的で示されているが、ビーム走査軌道は、図１に示された４つのタイプのうちの１つ又は２つ以上のあらゆる組み合わせにより歪められ得る、ということは理解されるであろう。図１の各基準線は、高速走査方向（ｘ）に受光体を横切るビーム走査の軌道を示している。ビーム走査軌道１０〜１２は第１のタイプの歪みを示しており、この第１のタイプでは、ビーム走査の配置が高速走査方向及び／又は処理方向に寄っている。見てわかるように、軌道１０〜１２はそれぞれ、高速走査方向における開始点がわずかに異なっている。同様に、ビーム走査軌道１１の位置は処理方向（ｙ）に寄っており、ビーム走査の位置がビーム走査軌道１０の方へずれている。
【００１７】
第２のタイプの歪みは、スキューとして知られている。ビーム走査スキューを伴うと、いくつかのビーム走査が他のビーム走査に関係してわずかな角度傾いて生成される。スキューはビーム走査軌道１３及び１４に関して見られ、これらの軌道１３及び１４は、互いにだけでなく軌道１０〜１２にも関係してわずかな角度傾いて生成されている。湾曲と呼ばれる第３のビーム走査の歪みにおいて、ビーム走査の軌道は、軌道１５により示されているようにカーブしている。もう１つ別のタイプの歪みは、ビーム走査の非線形性である。非線形ビーム走査を伴うと、ＲＯＳにより生成される点と点との離間距離が均一でない。非線形ビーム走査の伸縮効果がビーム走査軌道１６で示されており、この軌道１６において、ビームに沿った点の配置は、ビーム走査の中心ではより密に縮められ、両端では離間して伸ばされている。図１には示されていない第５のタイプの歪みは、ビーム走査にわたる輝度のばらつきである。このタイプの歪みを伴うと、ＲＯＳの出力輝度がビーム走査に沿った点毎に異なる。
【００１８】
ここで図２を参照すると、本発明の特徴を有するデジタル画像形成システムを備える、プリント装置２６の１つの実施の形態が示されている。プリントするべき画像を表す画像データ２０は、画像処理システム（ＩＰＳ）２２により受信される。このＩＰＳ２２は、当業界においてデジタルフロントエンド（ＤＦＥ）として公知であるものを備えていてもよい。ＩＰＳ２２は、受信した画像データ２０を処理して、プリント準備の整った二進データ２４を生成し、この二進データ２４は、プリントエンジン２６に送られる。ＩＰＳ２２は、オリジナルドキュメント、コンピュータ、ネットワーク、又は、画像形成システムと通信するあらゆる類似の若しくは同等の画像入力端末から、或いは画像を取得する入力スキャナから、画像データ２０を受信することができる。
【００１９】
本発明は、図２に示したＩＰＳ２２の態様に関する。特に、本発明の意図は、ＩＰＳ２２内にワーピングプロセッサを備えることに関する。このワーピングプロセッサは、コントーン画像データ内のピクセルを再調整することにより、コントーン画像データをワーピングして、ＲＯＳビーム走査軌道の歪みを補正し、色層の位置合わせ精度を向上させて、ビーム走査軌道特性の異なるスキャナで描かれた場合に、カラー分解画像の重なりが一致してプリントされるようにする。ＩＰＳ２２は、各ＲＯＳが同じビーム走査軌道を用いて画像を描いたように見えるように、コントーン画像データをワーピングすることができる。或いはまた、ＩＰＳ２２は、各「カラー」ＲＯＳのビーム走査軌道とブラックＲＯＳのビーム走査軌道とが一致した状態で、画像が描かれたように見えるように、コントーン画像データをワーピングすることができる。ブラック分解画像をワーピングしない場合には、ブラック分解画像をワーピングする際に生じ得る望ましくない人工的エラー(artifacts)を生成することなく、分解画像を正確に位置合わせすることができる、という利点がある。
【００２０】
ここで図３を参照すると、本発明による、ワーピングプロセッサを含むように修正された、ＩＰＳ２２内のコントーン画像プリント経路を通るデータの流れを示す、ブロック図が示されている。特に、この図３のデータの流れは、ＩＰＳ２２が受信した画像データ２０（図２）に対して、画像分析を行い、背景検出、セグメント化、ウィンドウ化、スケーリング、或いはカラー調整を含む処理機能を行った後に受信される、コントーン画像データ４０を示している。コントーン画像データ４０は、ワーピングプロセッサ５０へ送られる。プロセッサ５０はコントーン画像４０をワーピングして、ワーピングコントーン画像６０を生成する。ワーピングコントーン画像６０は、複数のワーピング走査線から成り、さらにこの走査線はそれぞれ、複数のワーピングマルチビットデジタルピクセルから成る。プロセッサ５０により生成されたワーピングコントーン画像６０は、コントーン画像データ４０の走査線数及び１走査線あたりのピクセル数が等しいことが有益である。
【００２１】
一般的に、ワーピングプロセッサは、コントーン画像４０内のピクセルを再調整して、ＲＯＳのビーム走査軌道における歪みを補正するワーピング走査線にする。簡単に説明すると、各ワーピングピクセルに対して、ワーピングプロセッサ５０は、ＲＯＳのビーム走査軌道に基づいて、ワーピングピクセルの出力位置を識別する。この出力位置から、プロセッサ５０は、ＲＯＳビーム走査軌道を補正する、コントーン画像データ４０内のピクセルを識別する。次に、ワーピングプロセッサ５０は、コントーン画像４０から識別したピクセルを検索し、検索したピクセルの値を補間又は平均することにより、検索したピクセルを１つのワーピングピクセルに結合する。プロセッサ５０は、ワーピング走査線の各ワーピングピクセルに対して、またワーピング画像内の各ワーピング走査線に対して、上記の行程を繰り返すことにより、ワーピング画像６０を生成する。ワーピングプロセッサ５０の機能については、図５〜９と関連させながらさらに詳細に説明する。
【００２２】
コントーン画像４０をワーピングして、ビーム走査軌道の歪みを補正した後、このワーピングコントーン画像６０は、「非ワーピング」コントーンデータと同じように処理（レンダリング）されて、プリント準備の整った二進データとなる。つまり、ワーピングコントーン画像６０は、ＡＡＴ（エイリアス除去タグ付け）モジュール６２、及びＴＲＣ（階調再生曲線）モジュール６４へ送られる。ＡＡＴモジュール６２は、エイリアス除去することが決定されたワーピングピクセルにタグを付け、そのエイリアス除去タグをＴＲＣモジュール６４へ出力する。グレイピクセルのレンダリングは、そのグレイピクセルがエイリアス除去エッジを表しているか、均一領域を表しているかによって、異なった処理を行うのが望ましいので、ピクセルを分類する必要がある。ＡＡＴモジュール６２は、グレイピクセル近傍の分析を行って、そのグレイピクセルが真のグレイ値を表しているか、エイリアス除去エッジを表しているかを決定する。そのグレイピクセルが、暗領域と明領域との急激な変わり目にある（例えば、一方の側にほぼ飽和した（黒）ピクセルがあり、その反対側には背景（白）ピクセルがある）場合には、そのピクセルはエイリアス除去エッジを表している、とするのが適当である。一方、そのグレイピクセル近傍の値が全て類似している場合には、そのピクセルはエイリアス除去エッジではなく、真のグレイ値であろう。
【００２３】
ＡＡＴモジュール６２により生成されたタグは、ＴＲＣモジュール６４で、対応するワーピングピクセル値に対して用いられ、このワーピングピクセル値は公知の方法で変更される。次に、変更されたピクセル及びそれに対応するタグは、一組の処理モジュール、つまり、ＨＴ（ハーフトーニング）モジュール６８及びＡＡＲ（エイリアス除去レンダリング）モジュール７０へ送られる。ハーフトーニングモジュール６８は、ワーピング走査線内の真のグレイピクセルを、ＲＯＳを駆動するのに用いられるプリント準備の整ったデータに変換する。ＡＡＲモジュール７０は、エイリアス除去エッジとしてタグ付けされたグレイピクセルに対して機能し、そのピクセルをプリント準備の整ったデータに変換する。図ではこれらの処理は並列な機能として示されているが、この２つのモジュールで実行される処理は、直列に機能する１つの処理ブロックを用いて行われてもよい。タグは両方のモジュールに送られてそこでの処理を制御し、また、ＭＵＸ（マルチプレクサ）７２においても選択信号として用いられる。マルチプレクサ７２は、ＴＲＣモジュール６４から受信したタグに応じて、ハーフトーニングモジュール６８又はＡＡＲモジュール７０からＲＯＳ７４へ、プリント準備の整ったデータを選択的に送る。
【００２４】
図４は、コントーン画像プリント経路を通るデータの流れを示しており、この流れにおいて、コントーン画像データ４０とそれに対応するあらゆるエイリアス除去タグ４０’との両方はワーピングされる。図４には、コントーン画像データ４０に対して機能して、エイリアス除去エッジとしてピクセルを識別するエイリアス除去タグを生成する、ＡＡＴモジュール６２が示されている。しかし、エイリアス除去タグ４０’は、ＡＡＴモジュール６２以外の手段或いは場所によっても生成することができる、ということは理解されるであろう。例えば、画像データが入力スキャナから受信される場合、走査されたデータに対応するタグはそこで生成することができ、コントーンデータと共にワーピングプロセッサ５０へ送られる。
【００２５】
ワーピングプロセッサ５０は、コントーン画像データ４０をタグ４０’と共に受信し、ワーピングコントーン画像６０及びワーピングタグ６０’を生成する。一般的に、ワーピング走査線は、コントーン画像データ４０内の１本以上の走査線からのマルチビットデジタルピクセル間を補間することにより生成される。しかし、タグは特定の意味を持っているので、ワーピングタグ６０’を生成するのに、補間のような方法を用いることはできない。ワーピングプロセッサは、補間に用いる非ワーピングピクセルに関するワーピングピクセルの出力位置に基づいて、ワーピングタグを生成する。
【００２６】
次に、ワーピングコントーン画像６０及びワーピングタグ６０’は、ＴＲＣモジュール６４、ハーフトーニングモジュール６８、ＡＡＲモジュール７０、及びマルチプレクサ７２を介する従来の方法で処理（レンダリング）されて、プリント準備の整った二進データとなる。つまり、ワーピングコントーン画像６０及びワーピングタグ６０’はＴＲＣモジュール６４へ送られて、このＴＲＣモジュール６４で、ワーピング走査線内のピクセル値は公知の方法で変更される。ＴＲＣモジュール６４から、変更されたピクセルは、ハーフトーニングモジュール６８及びＡＡＲモジュール７０へ送られる。ハーフトーニングモジュール６８は、真のグレイピクセルとしてワーピング走査線内のグレイピクセルを処理して、ＲＯＳを駆動するのに用いられるプリント準備の整ったデータを生成する。ＡＡＲモジュール７０は、エイリアス除去エッジとしてタグ付けされたグレイピクセルに対して機能し、そのピクセルをプリント準備の整ったデータに変換する。ＴＲＣは、ワーピングタグを選択信号として、マルチプレクサ７２へ送る。マルチプレクサ７２はそのタグに応じて、適切なプリント準備の整ったデータをＲＯＳ７４へ送る。
【００２７】
ここで図５を参照すると、本発明によるワーピングプロセッサ５０の１つの実施の形態が示されている。ワーピングプロセッサ５０は、画像バッファ５２、補間係数生成器５４、ピクセル補間器５６、及びエッジ復元器５８を備える形態で示されている。画像バッファ５２は、ＩＰＳ２２からコントーン画像データ４０と共にあらゆるタグを受信し、ワーピングピクセルを生成するのに必要な画像データの一部を一時的に記憶する。バッファ５２は、コントーン画像４０の一部及びそれに対応するあらゆるタグを記憶する、高速でＦＩＦＯタイプのメモリであるのが有益である。１つの実施の形態において、バッファ５２は、コントーン画像のいくつかの走査線と共にそれに対応するあらゆるタグを記憶する。
【００２８】
補間係数生成器５４は、ワーピング画像内の各ワーピングピクセルを生成するのに用いられるコントーン画像４０内のピクセルを識別する、補間係数をもたらす。係数生成器５４は、望ましいビーム走査軌道の理想ピクセル格子を横切るＲＯＳのビーム走査軌道をたどることにより、所定のＲＯＳのビーム走査軌道の歪みを補正するコントーン画像４０内のピクセルを識別するのが有益である。望ましい軌道の理想ピクセル格子は、望ましいビーム走査軌道となるにはコントーン画像４０内の各ピクセルがどこに描かれればよいかを示す。ピクセル位置に等しい間隔でＲＯＳのビーム走査軌道に沿ってステッピングを行うと、理想ピクセルに関するワーピングピクセルの出力位置が識別される。軌道に沿ったピクセルと理想ピクセル格子内のピクセルとの交差部分は、所定のＲＯＳのビーム走査軌道を補正するのに必要な、コントーン画像内のピクセルを識別する。ピクセルを識別するこの方法については、図６に示されている。
【００２９】
図６には、歪みのない望ましいビーム走査軌道の理想ピクセル格子１０２を横切る軌跡である、湾曲したビーム走査軌道１００が示されている。格子１０２の行１０３〜１０７はそれぞれ、コントーン画像４０の１走査線を表している。それぞれワーピングピクセルに対応するピクセル１１０〜１１４は、軌道１００に沿ったピクセルの出力位置を示している。ピクセル１１０〜１１４と格子１０２内のピクセルとの交差部分は、ワーピングピクセルの値が得られるピクセルを識別する。つまり、ピクセル１１０の値は、走査線１０６及び１０７内の第１ピクセルを補間することにより決定される。
【００３０】
図５に戻るが、あらゆるワーピングピクセルに対する補間係数は、望ましいビーム走査軌道の理想ピクセル格子に対応したＲＯＳの軌道を表現する補正軌道を定義することにより、ＲＯＳのビーム走査軌道から容易に識別することができる。１つの実施の形態において、補間係数生成器５４は、軌道に沿った各ピクセルの（相対的な或いは絶対的な）出力位置をもたらす補正軌道値を記憶する。この実施の形態において、補正軌道値はピクセル位置を座標ｘ(ｐ)、ｙ(ｐ)により定義することができる。次に、このｘ(ｐ)及びｙ(ｐ)の値は、整数部分と小数部分とに分解され、この値から、理想ピクセル格子に関するピクセルの出力位置を識別することができ、また補間係数を得ることができる。
【００３１】
この実施の形態を単純化するには、補正軌道が、所定のコントーン走査線からオフセットとして記憶された補間係数により定義することができるのが有益である。つまり、軌道１００がワーピング走査線ｎの軌道を表し、行１０５がコントーン画像データ内のｎ番目の走査線を表しているとすると、補正軌道は、例えば、ピクセル１１０に対してはｙ方向に１．５ピクセル、ピクセル１１１に対しては１．３ピクセル、ピクセル１１２に対しては０．９ピクセルというように、軌道に沿った各ピクセルのピクセルオフセット値を示す。同様に、高速走査方向（ｘ）におけるオフセットに関する情報、及びワーピングピクセル値に割合を掛けるのに用いられる輝度重み（ｗ）に関する情報を記憶することにより、あらゆる歪みのあるあらゆる軌道を表現することができる。このような実施の形態に関して、係数生成器５４は、ピクセル毎に３つのピクセルオフセット値を記憶する必要がある。しかし、ビーム走査軌道は低速変化関数である傾向にあるので、かなりの数のピクセルに対して、ピクセルオフセット値（補間係数）は、定数で適切な正確さをもつ。従って、軌道を記憶するこの方法は、補間係数をコンパクトに記憶することができる。
【００３２】
もう１つ別の実施の形態において、補間係数生成器５４は、補正軌道を曲線としてモデル化し、軌道を生成するためのいくつかの曲線定義パラメータを記憶する。例えば、補正軌道は二次方程式としてモデル化することができ、ここで、処理方向におけるワーピングピクセルｐの位置は、次の式により求められる。
ｙ(ｐ)＝ｙ₂ｐ²＋ｙ₁ｐ＋ｙ₀ （１）
このような軌道のモデル化において、垂直方向の位置合わせ全般はｙ₀を介して調整され、ビーム走査スキューはｙ₁及びｙ₀を用いてモデル化され、湾曲した軌道はｙ₂、ｙ₁及びｙ₀によりモデル化される。高速走査方向（ｘ）における非線形ビーム走査の伸縮は、次のような三次方程式を用いてモデル化することができる。
ｘ(ｐ)＝ｘ₃ｐ³＋ｘ₂ｐ²＋ｘ₁ｐ＋ｘ₀ （２）
同様に、輝度重み情報ｗ(ｐ)も、必要に応じて二次方程式又は三次方程式としてモデル化することができる。
【００３３】
二次及び三次の多項式関数の生成は公知であり、ハードウェア又はソフトウェアにおいて容易に実行することができる。コンピュータグラフィックスにおいて曲線を生成するのに一般的に用いられる１つの方法は、ステッピングと呼ばれ、レジスタへの一連の加算により実行することができる。例えば、二次ステッパは次のように行う。
ｓ₁＝ｓ₁＋ａ₁ （３）
ｓ₂＝ｓ₂＋ｓ₁＋ａ₂ （４）
ここで、ａ₁及びａ₂は多項式の係数に対応する定数である。この定数ａ₁及びａ₂、並びに初期値ｓ₁及びｓ₂は、二次曲線のふるまいを決定する。三次生成プログラムに対しては、次の式により求められる第３のラインが必要である。
ｓ₃＝ｓ₃＋ｓ₂＋ｓ₁＋ａ₃ （５）
【００３４】
この実施の形態に関しては、ステッピングパラメータが設定されて、望ましい軌道に関するビーム走査軌道が定義される。つまり、ステッピングパラメータが補正軌道を定義する。次に、補正軌道は、方程式(３)、(４)、及び(５)により与えられるステッピング関数を繰り返すことによって生成される。このステッピング関数は、各ステップｐに対する値ｙ(ｐ)、ｘ(ｐ)、及びｗ(ｐ)をもたらす。次に、値ｘ(ｐ) 及びｙ(ｐ)は、整数部分と小数部分とに分解され、この値から補間係数が得られる。ここで再び繰り返すが、補正軌道は、絶対軌道として又は相対軌道として定義することができ、また、軌道に沿った各ピクセルに対する出力位置をもたらすことができる。或いはまた補正軌道は、補間係数により定義することができ、これにより所定のコントーン走査線からオフセットをもたらすことができる。
【００３５】
ピクセル補間器５６は、コントーン画像４０内からのマルチビットデジタルピクセルを１つのピクセルに結合することにより、ワーピングピクセルを生成する。さらに、プロセッサ５０がコントーン画像と共にタグを受信する場合、ピクセル補間器５６は、このタグを結合することによりワーピングタグを生成する。またピクセル補間器５６は、ワーピング画像の生成やプロセッサ５０内のデータの流れも制御する。ワーピングピクセルを生成するために、ピクセル補間器は、生成するべき現在のワーピングピクセルを識別し、係数生成器５４から現在のワーピングピクセルの補間係数を得る。これらの補間係数を用いて、補間器５６は、画像バッファ５２に記憶されたコントーン画像走査線から、ピクセル（及びそれに対応するあらゆるタグ）を検索する。
【００３６】
ピクセル補間器５６はまず、検索したピクセルの値を平均又は補間することにより、検索したピクセルを１つのワーピングピクセルに結合し、次に、非ワーピングピクセルに関するワーピングピクセルの位置に基づいて、検索したタグを１つのタグに結合する。最も単純な形式において、ピクセル補間器は、検索したピクセルの値を平均することにより、ワーピングピクセルの値を得る。よりロバストな結合においては、ピクセル補間器５６は、ワーピングピクセルと交差するピクセルを補間することにより、ワーピングピクセルの値を得る。ビーム走査軌道に対する補正が一方向のみ、例えば処理方向のみにおいて行われる場合、ワーピングピクセル値を得るには、２つのピクセル間を線形補間することが必要とされる。しかし、ビーム走査軌道を高速走査方向及び処理方向の両方において補正する必要がある場合には、補間器５６は、ワーピングピクセルと交差する４つのピクセルに対して双一次補間を行う。
【００３７】
双一次補間処理については、さらに図７を参照しながら説明する。この図７には、理想ピクセル格子内のピクセル１２２、１２３、１２４、及び１２５に関する、ワーピングピクセル１２０の位置が示されている。ピクセルの出力位置を座標ｘ(ｐ)、ｙ(ｐ)により定義すると、理想ピクセル格子に関する出力位置は、次の小数点以下切り捨て(floor)関数から識別することができる。
ｉ(ｐ)＝floor(ｘ(ｐ))、ｊ(ｐ)＝floor(ｙ(ｐ)) （６）
上に示した切り捨て関数を用いると、理想ピクセルはＩ(ｉ，ｊ)、Ｉ(ｉ＋１，ｊ)、Ｉ(ｉ，ｊ＋１)、Ｉ(ｉ＋１，ｊ＋１)で表される。ここでパラメータｐは予めわかっている。ワーピングピクセル１２０がｘ，ｙに位置し、４つのピクセル１２２〜１２５の値がそれぞれＩ(ｉ，ｊ)、Ｉ(ｉ＋１，ｊ)、Ｉ(ｉ，ｊ＋１)、Ｉ(ｉ＋１，ｊ＋１)で表されるとすると、ワーピングピクセル値に対する双一次補間出力Ｒは、次の式により求められる。
R=I(i,j)+f・(I(i+1,j)-I(i,j))+g・(I(i,j+1)-I(i,j))
+f・g・(I(i+1,j+1)-I(i+1,j)-I(i,j+1)+I(i,j)) （７）
ここでｆ及びｇは、ｘ及びｙの小数部分により決定される補間重みであり、次の式により求められる。
ｆ＝ｘ−ｉ、及びｇ＝ｙ−ｊ（８）
【００３８】
図５に戻るが、ワーピングプロセッサがコントーン画像データと共にタグを受信する場合、ピクセル補間器５６は、補間に用いられる非ワーピングピクセルに関するワーピングピクセルの位置に基づいて、タグを結合する。ワーピングタグは、ワーピングピクセルの位置に最も近い、理想ピクセル格子内の非ワーピングピクセルのタグを用いるのが有益である。例えば、非ワーピングピクセル１２２、１２３、１２４、及び１２５に関する、ワーピングピクセル１２０の出力位置が、図７に示されているような位置である場合、ワーピングタグは、ピクセル１２４に対応するタグを用いる。この処理は、ファジィ論理アプローチを用いた拡張によって４つのピクセルのタグを結合することもできる。
【００３９】
エッジ復元器５８は、ピクセル補間器５６で生成されたワーピング画像に対して機能し、補間の際に膨張したエッジを復元（収縮）する。補間器５６により行われるピクセル補間は、グレイピクセルをエッジにしてしまうことがよくある。エイリアス除去によって既にエッジにグレイピクセルがある場合、補間によってこのグレイ境界は２ピクセル分に広げられる。現在行われているエイリアス除去タグ付け及びエイリアス除去レンダリングでは、この広げられたエッジはエイリアス除去されるものとして見なされないので、ハーフトーン化されて、望ましくない玉構造を引き起こしてしまう。エッジ復元器５８は、これらの広げられた境界を識別し、そのエッジを１ピクセル幅のグレイに復元する。
【００４０】
エッジ復元器５８は、ワーピングコントーン画像に対して機能し、２ピクセル幅のグレイエッジを１ピクセル幅のエッジに縮小する。特に、グレイピクセルが２ピクセル幅のグレイエッジ内にあると決定された場合、復元器５８はワーピングピクセルの処理に焦点を合わせる。エッジ復元器５８は、ワーピングコントーン画像データに対して機能し、拡散グレイエッジ内にあるグレイピクセルを識別し適切に処理する。エッジ復元器５８は、ターゲットピクセル、及びそのターゲットピクセル近傍の又は周囲のピクセル群を分析して、そのターゲットピクセルが拡散グレイエッジ内にあるかどうかを決定する。ほぼ飽和した（黒）ピクセルから背景（白）ピクセルへの変わり目に、少なくとも２つのグレイピクセルがある場合に、拡散グレイエッジがあると推定される。拡散グレイエッジがあると決定されると、続いて収縮処理が行われ、この処理においてグレイは、飽和ピクセルからより離れた１つ以上のグレイピクセルから、飽和ピクセルに隣接しているグレイピクセルに移動（贈与）される。ピクセルＡ及びＢが拡散グレイエッジ内にあるグレイピクセルであり、ピクセルＢが飽和ピクセルに隣接しており、飽和ピクセルの値が２５５であるとすると、グレイはピクセルＡ及びＢ間において、次のように移動させることができる。
Ｂ'＝ min(２５５，Ｂ＋Ａ) （９）
Ａ'＝Ａ−[min(２５５，Ｂ＋Ａ)]＋Ｂ＝Ａ−Ｂ'＋Ｂ（１０）
ここでＡ'及びＢ'は、グレイ移動後のピクセルの値である。
【００４１】
機能において、ワーピングプロセッサ５０は、所定のＲＯＳのビーム走査軌道を補正するワーピングコントーン画像を生成する。ワーピング画像の生成は、生成するべき現在のワーピングピクセルの識別で始められる。最も単純な形式において、生成するべき現在のワーピングピクセルは、ワーピング走査線、及びワーピングピクセルが位置する走査線内のピクセル位置により識別される。
【００４２】
次に、現在のワーピングピクセルに対する補間係数が得られる。前述したように、あらゆるワーピングピクセルに対する補間係数は、理想ピクセル格子に対応する軌道を定義することにより、ＲＯＳのビーム走査軌道から容易に識別することができる。さらに、ＲＯＳがマルチビームである場合には、各ビームの軌道を記憶することができる。またさらに、各面に対する異なる軌道を識別することもできる。ワーピング走査線の識別に基づいて、ワーピング走査線を描いているビーム及び面を決定することができ、適切なビーム走査軌道が検索される。この軌道から、ワーピング走査線内のワーピングピクセルの位置に基づいて、補間係数を決定することができる。
【００４３】
補間係数が決定されると、その係数に対応するピクセル及びそのピクセルに対応するあらゆるタグが、バッファ５２に記憶されたコントーン画像データから検索される。コントーン画像から検索されたマルチビットデジタルピクセルは、１つのマルチビットワーピングピクセルに結合される。上述したように、検索されたピクセルは、その検索されたピクセルの値を補間することにより、結合することができる。プロセッサ５０は、ワーピング走査線内の各ワーピングピクセルに対して、また、ワーピング画像内の各ワーピング走査線に対して、上記のステップを繰り返す。多数のワーピング走査線を生成した後、ワーピングプロセッサは、２ピクセル幅のあらゆるグレイエッジを識別し、そのエッジを１ピクセル幅のエッジに収縮することを始める。
【００４４】
ここで図８を参照すると、本発明によるワーピングプロセッサのもう１つ別の実施の形態が示されている。図８では、ワーピングプロセッサ５０’は、画像バッファ５２、補間係数生成器５４、及びピクセル補間器５６’を備える形態で示されている。ワーピングプロセッサ５０’は、図４に示したように、エイリアス除去タグがコントーン画像データと共に受信される場合に、特に有益である。簡単に説明すると、エイリアス除去とは、中間レベルの輝度を用いてライン及びテキストのエッジを推定する技法である。ピクセルの輝度は、オブジェクトと重なるピクセルの量を示す。エイリアス除去画像の主な利点は、中間グレイ値のピクセルがコントラストの強い飽和オブジェクトのエッジに含まれる点であり、これはオブジェクトエッジの解像度を視覚的に高める。グレイピクセルがエイリアス除去エッジを表す場合、ビーム走査軌道の位置における変化は、ピクセル内のエッジ位置の変化となる。
【００４５】
上述したように、図５のワーピングプロセッサは、エッジ復元器５８を用いてエッジ位置における変化を推定し、グレイを、飽和ピクセルからより離れたピクセルから、飽和ピクセルに隣接しているグレイピクセルに移動させる。しかし、ピクセルが、ワーピングプロセッサへ送られる前に、エイリアス除去されるものとしてタグ付けされている場合には、そのエイリアス除去タグを用いて、非ワーピングピクセル内のエッジ位置を推定することができる。従って、非ワーピングピクセルに関するワーピングピクセルの出力位置を識別する場合、ワーピングピクセル内のエッジ位置、よってワーピング画像内のエッジの位置を、容易に決定することができる。ワーピングプロセッサ５０’において、ピクセル補間器５６’は超解像度法を用い、非ワーピングピクセルが超解像度パターンに拡張される。エイリアス除去されるものとしてタグ付けされたピクセルは、この拡張により、拡張ピクセル内のエッジの位置が識別（推定）される。拡張されると、拡張ピクセルに関するワーピングピクセルの出力位置が決定され、ワーピングピクセル内の超解像度パターンに関して、ワーピングピクセルの値が生成される。
【００４６】
図８において、画像バッファ５２及び補間係数生成器５４は、上述した方法と実質的に同じ方法で機能する。つまり、高速でＦＩＦＯタイプのメモリであるのが有益な画像バッファ５２は、ＩＰＳ２２からコントーン画像データ４０と共にあらゆるタグ４０’を受信し、ワーピングピクセルを生成するのに必要な画像データの一部を一時的に記憶する。補間係数生成器５４は、望ましいビーム走査軌道の理想ピクセル格子に対応するＲＯＳの軌道を表現する、補正軌道を定義することにより、所定のＲＯＳのビーム走査軌道の歪みを補正するピクセルを識別する、補間係数をもたらす。補間係数生成器５４は、補正軌道を記憶することができる、又は曲線定義パラメータから補正軌道を生成することができる。
【００４７】
ピクセル補間器５６’は、コントーン画像４０内からのマルチビットデジタルピクセルを１つのピクセルに結合することにより、ワーピングピクセルを生成する。またピクセル補間器５６’は、ワーピング画像の生成やプロセッサ５０’内のデータの流れも制御する。ワーピングピクセルを生成するために、ピクセル補間器は、生成するべき現在のワーピングピクセルを識別し、係数生成器５４から現在のワーピングピクセルに対する補間係数を得る。これらの補間係数を用いて、補間器５６’は、画像バッファ５２に記憶されたコントーン画像走査線から、ピクセル及びそれに対応するあらゆるタグを検索する。
【００４８】
検索したピクセルがどれもエイリアス除去ピクセルとしてタグ付けされていない場合、補間器５６’は、前述した補間方法を用いてそれらのピクセルを結合する。エイリアス除去タグがコントーン画像データと共に受信される場合には、ピクセル補間器５６’は、それらのピクセル及びタグを、超解像度法を用いる１つの補間ステップで結合する。ピクセルの超解像度を用いるこの１つのステップによる補間方法については、さらに図９を参照しながら説明する。図９において、格子１３５はオリジナルピクセルを示しており、このうちピクセル１３２及び１３３はエイリアス除去されるものとしてタグ付けされている。オリジナルピクセルを超解像度パターンへ拡張したものが、格子１３５’で示されている。
【００４９】
次に、４つの理想ピクセル１３１〜１３４が超解像度パターンに拡張され、各拡張ピクセル１３１’〜１３４’の輝度は、超解像度格子内に位置するサブピクセル１３６’により表されている。図９において、斜線を引いたサブピクセルは飽和した又はほぼ飽和した（黒い）サブピクセルを表しており、印の付いていない（白い）サブピクセルは背景サブピクセルを示している。拡張されると、理想ピクセル１３１〜１３４に関するワーピングピクセル１３０の出力位置が、上述したように決定される。次に、そのワーピングピクセル内に含まれているサブピクセルを平均することにより、ワーピングピクセル値を決定することができる。ワーピングピクセルがエッジを含む場合、そのピクセルはエイリアス除去されるものとしてタグ付けされる。
【００５０】
エイリアス除去されるものとしてタグ付けされたピクセルに対する拡張パターンは、そのタグ付けされたピクセル及びその近傍のピクセルの輝度に基づいて決定することができる。黒と白との間のエッジに対してのみエイリアス除去が行われる場合、ピクセル拡張パターンは表参照により決定することができる。その表の索引は、タグ付けされたピクセルの輝度及びそのすぐ近傍の４つのピクセルの輝度から構成されている。ピクセル輝度が４分割によって拡張されると、黒及び白の１６のサブピクセルから生成することのできる、１７の輝度レベルが可能である。従って、タグ付けされたピクセルの輝度は１７レベルに量子化することができ、その４近傍のピクセルの輝度は３レベル、即ち黒、白、又はグレイに量子化することができ、これにより１３７７のエントリ（３×３×３×３×１７）が生じる。表のエントリは、１６ビットのビットマップの拡張ピクセルパターンから成る。４つの拡張ピクセルパターンが組み合わされると、ワーピングピクセルに対する拡張ピクセルパターンが、シフト及びマスク操作により生成される。次に、そのワーピングピクセルの拡張ピクセルパターン内のサブピクセルを平均することにより、ワーピングピクセルの出力輝度が決定される。ワーピングピクセル内に黒と白の両方のピクセルがある場合、これは、そのワーピングピクセルがエッジを含んでおり、エイリアス除去されるものとしてタグ付けされるべきである、ということを示す。
【００５１】
上述したように、単純化した拡張方法は、ピクセルが黒か白か或いはタグ付けされている場合に用いる。ピクセルがさらに非エイリアス除去グレイピクセルを含んでいる場合を考えると、グレイピクセルを拡張する方法を用いなければならない。そのような１つの方法では、エイリアス除去ピクセルの拡張パターンの決定において、非エイリアス除去グレイピクセルを黒或いは白として扱い、ディザパターンを用いて、又はその非エイリアス除去グレイピクセルと同じ輝度であるサブピクセルを用いて、その輝度に基づいて、その非エイリアス除去グレイピクセルを拡張する。エイリアス除去グレイピクセルに対する拡張パターンを決定するのに、非エイリアス除去グレイピクセルは、その輝度がエイリアス除去グレイピクセルよりも明るくない限り黒として扱われ、明るい場合には、その非エイリアス除去グレイピクセルは白として扱われる。エイリアス除去ピクセルが拡張された後、非エイリアス除去グレイピクセルがディザパターンを用いて拡張され、グレイレベルが表される。或いはまた、グレイレベルは、非エイリアス除去グレイピクセルと同じ輝度であるサブピクセルを用いて表すこともできる。次に、４つの拡張ピクセルパターンが組み合わされ、拡張ピクセルに関するワーピングピクセルの出力位置が決定される。次に、上述した方法と同じ方法でサブピクセルを平均することにより、ワーピングピクセルの輝度レベルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により補正することのできる、ＲＯＳビーム走査軌道の歪みの４つの一般的なタイプを示す図である。
【図２】本発明の特徴を備えたプリント装置の略正面図である。
【図３】本発明による画像プリント経路を通る、一般化したデータの流れを示す図である。
【図４】本発明による第２の画像プリント経路を通る、一般化したデータの流れを示す図である。
【図５】本発明によるワーピングプロセッサのブロック図である。
【図６】ＲＯＳのビーム走査軌道における歪みを補正する、ピクセルの識別を示す略図である。
【図７】ワーピングピクセルと、理想ピクセル格子内の４つのピクセルとの交差部分を示す図である。
【図８】本発明によるワーピングプロセッサの、もう１つ別の実施の形態のブロック図である。
【図９】ピクセルの超解像度パターンへの拡張を示す図である。
【符号の説明】
１０〜１６、１００ビーム走査軌道
２０画像データ
２４二進データ
２６プリント装置（プリントエンジン）
４０コントーン画像データ
４０’ エイリアス除去タグ
５０、５０’ ワーピングプロセッサ
５２画像バッファ
５４補間係数生成器
５６、５６’ ピクセル補間器
５８エッジ復元器
６０ワーピングコントーン画像
６０’ ワーピングタグ
１０２、１３５、１３５’ 理想ピクセル格子
１０３〜１０７行
１１０〜１１４、１２２〜１２５ピクセル
１２０、１３０、１３０’ ワーピングピクセル
１３１〜１３４理想ピクセル
１３１’〜１３４’ 拡張ピクセル
１３６’ サブピクセル

Claims

画像データ内のピクセルを再調整して、出力スキャナのビーム走査軌道における歪みを補正する歪み補正方法であって、
複数のピクセルデータが複数の走査線に対応して位置決めされた画像データを受信するステップと、
回転する回転多面鏡に光を照射すると共に、該回転多面鏡から反射した光で被画像形成媒体を走査する際の予め定められた歪みのある走査線であるワーピング走査線内に位置するピクセルであるワーピングピクセルを識別するステップと、
前記受信した画像データにおける複数のピクセルの内の前記識別されたワーピングピクセルに対応する補正対象のピクセルを識別するステップと、
前記被画像形成媒体を走査する際の走査線に歪みがないとした場合に、前記受信した画像データに基づいて前記被画像形成媒体に形成される所望の画像の複数のピクセルの内、該複数のピクセルに前記ワーピング走査線を重ねた場合に前記ワーピングピクセルと少なくとも一部が重なる複数のピクセルを検出するステップと、
前記検出された複数のピクセルの値に基づいて、前記補正対象のピクセルの値を生成するステップと、
を有し、
前記補正対象のピクセルの値を生成するステップでは、前記検出された複数のピクセルの値を平均すること、又は、前記検出された複数のピクセルが２つのピクセルの場合には、該２つのピクセルの値を線形補間し、前記検出された複数のピクセルが４つのピクセルの場合には、該４つのピクセルのうちの１つのピクセルの値、該１つのピクセルと隣接する２つのピクセル各々と該１つのピクセルの値との差、該１つのピクセルと隣接しない残りの１つのピクセルの値と該１つのピクセルと隣接する２つのピクセルの値の和との差に該１つのピクセルの値を足した値、及び所定の重みの値に基づいて非線形補間を行うことを特徴とする歪み補正方法。
画像データ内のピクセルを再調整して、出力スキャナのビーム走査軌道における歪みを補正する歪み補正装置であって、
複数のピクセルデータが複数の走査線に対応して位置決めされた画像データを受信する受信手段と、
回転する回転多面鏡に光を照射すると共に、該回転多面鏡から反射した光で被画像形成媒体を走査する際の予め定められた歪みのある走査線であるワーピング走査線内に位置するピクセルであるワーピングピクセルを識別する第１の識別手段と、
前記受信した画像データにおける複数のピクセルの内の前記識別されたワーピングピクセルに対応する補正対象のピクセルを識別する第２の識別手段と、
前記被画像形成媒体を走査する際の走査線に歪みがないとした場合に、前記受信した画像データに基づいて前記被画像形成媒体に形成される所望の画像の複数のピクセルの内、該複数のピクセルに前記ワーピング走査線を重ねた場合に前記ワーピングピクセルと少なくとも一部が重なる複数のピクセルを検出する検出手段と、
前記検出された複数のピクセルの値に基づいて、前記補正対象のピクセルの値を生成する生成手段と、
を有し、
前記生成手段は、前記検出された複数のピクセルの値を平均し、又は、前記検出された複数のピクセルが２つのピクセルの場合には、該２つのピクセルの値を線形補間し、前記検出された複数のピクセルが４つのピクセルの場合には、該４つのピクセルのうちの１つのピクセルの値、該１つのピクセルと隣接する２つのピクセル各々と該１つのピクセルの値との差、該１つのピクセルと隣接しない残りの１つのピクセルの値と該１つのピクセルと隣接する２つのピクセルの値の和との差に該１つのピクセルの値を足した値、及び所定の重みの値に基づいて非線形補間を行うことを特徴とする歪み補正装置。