JPH0359622B2

JPH0359622B2 -

Info

Publication number: JPH0359622B2
Application number: JP56209563A
Authority: JP
Inventors: Naoto Kawamura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1981-12-26
Filing date: 1981-12-26
Publication date: 1991-09-11
Also published as: US4553173A; JPS58114570A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、入力画像信号を処理し、中間調を有
する画像を出力する画像処理装置に関し、特に出
力画像のドツト間ピツチを一定にすることにより
出力表示する中間調画像の解像度および階調性を
ともに高めるようにした画像処理装置に関するも
のである。

一般に、回転多面鏡や振動ミラーを用いた走査
系は、走査角度を大きくとれること、色分散が少
ないこと等により、レーザを用いたフアクシミリ
装置、各種デイスプレイ装置、印刷装置等に多く
用いられており、特に、回転多面鏡を用いる場合
には、高速の走査装置として広く使用されてい
る。

かかる走査系においては、従来、中間調画像を
記録、表紙するために、記録、表示面における１
画素を、ｎを正の整数としてｎ×ｎ個の微画素よ
りなるマトリツクス構造により構成し、そのそれ
ぞれの微画素を塗り潰すか否かの明暗、すなわ
ち、白色微画素と黒色微画素との配分により中間
調を再現するようにしている。すなわち、例え
ば、第１図に示すように、１画素を２×２個の微
画素のマトリツクス構造により構成し、画素１を
微画素２の明暗の組合わせにより中間調を再現す
るには、同図の（０）〜(4)に示すように順次に微
画素２を塗り潰していくことにより、０，１，
２，３，４の５段階の明度を得るようにしてお
り、一般に、１画素をｎ×ｎ個の微画素よりなる
微画素マトリツクスにより構成し、ｎ×ｎ＋１段
階の階調を再現するようにしている。

上述のような態様による中間調画像出力方式の
利点は、 (1) 各微画素の記録を白黒２値のデイジタル信号
により制御し得るのでシステムの構成が簡単と
なる。

(2) したがつて、感光体のガンマ特性は、非線形
であつてもよく、感光体の選択が任意となる。

等を上げることができる。

かかる画像出力方式による画像処理系の概略構
成を第２図に示す。図示の構成においては、画像
のサンプル点ｉにおける明度情報を表わす入力信
号（X_i）３を比較器４により一定の比較値（C_i）
５と比較し、その大小に応じて出力信号（Y_i）６
を得る。その比較値C_iは、第３図Ｂに示すよう
に、一般に、ｊ×ｋ個の小区画よりなるマトリツ
クス構造を有する比較マトリツクスによつて設定
してあり、第３図Ａに例示した明度レベルの入力
信号X_iをこの比較マトリツクスの各小区画に設定
した闘値レベルとそれぞれ比較し、明度レベルが
闘値レベルを越えた小区画に対応する微画素のみ
を黒レベルすなわち論理レベル“１”とする出力
信号Y_iをｊ×ｋ個形成する。かかるｊ×ｋ個の微
画素マトリツクスが表わす明暗の組合わせよりな
る濃度パターンは、入力画素の各画素をｊ×ｋ個
の微画素に区分し、各微画素を組織的に塗り潰す
ことによつて形成する。

上述のようにして形成した出力画像信号Y_iを第
２図示の構成におけるメモリ７に一旦記憶した
後、あるいは、直接に、出力装置に供給して記
録、表示する。例えば、第３図Ａ〜Ｃに順次示す
ように、入力信号X_iが X_i＝5.3×１／16 であり、また、比較マトリツクスC_iが C_i＝１／16×13 9 5 14 4 0 1 10 8 3 2 6 12 7 11 15 なる４×４個の闘値区画からなるものとする。な
お、入力信号X_iの最大値X_imax＝1.0とする。

その結果、得られる出力信号Y_iは Y_i＝００１０１１１００１１０００００となる。かかる明暗決定を画像中の各画素につい
て行なつた結果をメモリ７に記憶させる。

上述のような明暗の決定を行なう比較器４の動
作を態様を第４図に示し、比較マトリツクスの構
成例を第５図に示し、また、その結果得られる濃
度パターンの例を第６図に示す。

各図に例示するように、入力画像データ（X_i）
３を６ビツト構成とし、その６ビツト構成の画像
データX_iにより０〜64の段階よりなる65階調を表
わし、その65階調を比較、決定する比較マトリツ
クス（C_i）５を８×８個の小区画をもつて構成
し、65階調に対する64段階の闘値１〜64を第５図
に示すように各小区画にそれぞれ設定する。しか
して、図示の比較マトリツクスにおいては、８×
８マトリツクスを４個の４×４マトリツクスより
なる４領域に分割する。しかして、画素の濃度レ
ベルが各闘値レベルを越えた微画素を黒色にする
ものとすれば、例えば画素の濃度レベルX_i＝13の
ときには、出力画像濃度レベルY_iの黒白の構成は
第６図に示すようになる。かかる４領域の比較マ
トリツクスとの比較により決定した出力画像の解
像度は、各領域をなす４×４マトリツクスを単位
として表わされ、一方、出力画像の階調性は４領
域を総合した８×８マトリツクスを単位として表
わされるのであるから、出力画像の解像度と階調
性とが、視覚特性に対して巧みに適合することに
なる。すなわち、視覚特性としては、空間周波数
の低域成分、例えば人物像の肌の部分等に対して
は階調性を強く必要とするが、空間周波数の高域
成分、例えば人物像の輪郭等に対しては、階調性
は多少低下しても、解像度を高くする必要がある
ので、解像度決定の単位としては小さい４×４マ
トリツクスを用い、また、階調性決定の単位とし
ては多段の闘値比較が可能な８×８マトリツクス
を用いることにより、視覚的に良好な結果が得ら
れることになる。

しかしながら、かかる態様の微画素マトリツク
スの濃度レベル決定においては、濃度パターン
中、黒色ドツトの配分数が少ない画像部分におけ
る再生画像の忠実性が損なわれるという問題が生
ずる。すなわち、画素を構成する微画素マトリツ
クスが表わす濃度パターンが、第７図Ａ〜Ｄに示
すように順次に変化すると、黒色ドツトの配分数
が増していくに従つて各ドツト間のピツチが狭く
なり、かかる濃度パターンの集合よりなる画像の
解像度が画素の濃度レベルの増大とともに増大す
ることになる。すなわち、第７図Ａの状態におい
ては黒ドツト間のピツチが、縦横ともに、微画素
のサイズをａとしたとき、８ａとなるのに対し、
同図Ｂの状態においては斜め方向に４√２ａピツ
チとなり、同図Ｃの状態においては、縦横とも
に、４ａピツチと８ａピツチとの混在となり、同
図Ｄの状態においては縦横ともに４ａのピツチと
なる。

上述のように、濃度の増大に伴う黒ドツト配分
数の増大によつて黒ドツト間のピツチが変化する
と、記録、表示した画像の空間周波数に対する依
存性が強い場合には、画像の濃度レベルが黒ドツ
ト配分数に比例して忠実に再現されず、所期の濃
度レベルより濃くなつたり、薄くなつたりし、出
力画像の階調性が著しく低下することにもなるの
で、上述した解像度の変化とともに、出力画像の
画質を著しく劣化させ、高画質の出力画像を得る
ことが困難となるという欠点が生ずる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、
出力画像のドツト間ピツチを一定にすることによ
り解像度および階調性がともに優れた出力画像を
得ることができる画像処理装置を提供することを
目的とする。すなわち、本発明の画像処理装置は
画像信号を入力する入力手段と、前記入力手段に
より入力した画像信号を入力画像信号に応じたパ
ターンを発生させるためのマトリクスを用いて複
数の単位画素により構成されるドツトパターンに
変換処理し、前記ドツトパターンを表す再生信号
を出力する処理手段とを有し、前記処理手段は、
前記ドツトパターンによつて表現される出力画像
のドツト間ピツチを一定にすべく、前記入力画像
信号が低濃度データの場合は前記ドツトパターン
の１単位画素の幅よりも幅のせまい領域内でパル
ス幅を変化させたパルス幅信号を再生信号として
出力するパルス幅変調手段と、前記入力画像信号
が中高濃度データの場合は前記入力画像信号の濃
度に応じて前記ドツトパターンの記録されるべき
前記単位画素の数を変化させて再生信号として出
力するパルス数変調手段とを有することを特徴と
する。

以下に図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

まず、本実施例の画像処理装置を適用するのに
好適な画像記録装置として、レーザビームプリン
タの構成例を第８図乃至第１０図につき説明す
る。第８図および第９図において、１１Ａは感光
ドラム、１１Ｂは転写ドラムであり、それぞれ矢
印の方向に回転する。感光ドラム１１Ａの周囲に
は、その回転方向に沿い、一次帯電器１２、露光
同時帯電部１３、全面露光器１４、現像器１５、
転写帯電器１６およびクリーニング部１７を順次
に配置してある。また、１８は、第１０図に示す
光学系のうち、集光レンズ１９に到るまでの光ビ
ーム走査部である。

つぎに、第１０図に示す光学系において、半導
体レーザ２３から出射した光ビーム２０は、コリ
メータレンズ２４により平行光束となつて、高速
回転中の回転多面鏡２５に入射し、その反射鏡面
２５−１にて反射された後に、結像手段としての
集光レンズ１９を透過して感光ドラム１１Ａ上に
結像し、回転多面鏡２５の回転に伴う反射鏡面２
５−１の反射角の変化に応じて主走査を行なう。
なお、副走査は感光ドラム１１Ａの回転によつて
行なう。かかる状態にて入力信号を半導体レーザ
２３に供給し、そ入力信号によつて光強度を変調
したレーザビーム光により感光ドラム１１Ａの面
上に画像を形成する。しかして、各回の主走査の
開始位置を揃える水平同期信号を発生させるため
に、レーザビームの主走査開始位置よりわずかに
外側をレーザビームが通過する際に、そのビーム
光をミラー２１を介して光検出器２２に導き、ビ
ーム光の入射に応じて水平同期信号を発生させ
る。その水平同期信号発生の時点から所定の時間
が経過したときを主走査開始点として入力信号の
半導体レーザ２３に対する供給を開始する。

しかして、第８図および第９図に示した構成の
レーザビームプリンタにおいては、一次帯電器１
２により直流コロナ放電を回転中の感光ドラム１
１Ａの表面との間に生成させ、感光ドラム１１Ａ
の表面における感光体を一様に正もしくは負に帯
電させる。また、露光同時帯電部１３において
は、上述の一次帯電とは逆極性の直流コロナ放電
もしくは交流コロナ放電を感光体に対して生成さ
せると同時に、回転多面鏡２５によつて主走査を
する光ビームを感光ドラム１１Ａの表面に照射し
てその表面上に静電潜像を形成する。ついで、螢
光灯などの全面照射器１４により感光体面上の静
電潜像に対して均一に光の照射を施すことによ
り、記録用レーザビーム光が入射した個所と当ら
ない個所との間の表面電位差を増大させて、高コ
ントラストの静電潜像を感光ドラム１１Ａの表面
上に形成する。

ついで、かかる高コントラストの静電潜像を現
像器１５により顕像化するが、かかる現像にはマ
グネツトブラシ法あるいはフアーブラシ法を用い
るのが好適であり、その現像により生じたトナー
像を転写帯電器１６により転写ドラム１１Ｂに巻
回した記録紙上に静電的に転写する。なお、現像
器１５は、イエロー（Ｙ）１５Ｙ、マゼンタ
（Ｍ）１５Ｍ、シアン(C)１５Ｃの３色に対応した
３個のユニツトからなり、３回の現像、すなわ
ち、感光ドラム１１Ａの３回転により１枚のカラ
ー画像を転写ドラム１１Ｂの上の記録紙に転写し
て記録するとともに、トナー像転写後の感光ドラ
ム１１Ａ上にある残余のトナーをクリーニング部
１７のローラによつて拭き取つてクリーニングを
施す。

つぎに、上述のような電子写真における静電潜
像および現像・転写のMTF値の空間周波数に対
する変化の例を第１１図に示す。そのMTF値は、
図から明らかなように、空間周波数の上昇に伴つ
て急激に低下している。したがつて、前述したよ
うに、第５図示のように構成した比較マトリツク
スを用いて画素毎のドツトパターンを記録した場
合には、第７図につき前述したように、低濃度で
あつて黒ドツト配分数の少ない領域においては基
本空間周波数がその黒ドツト配分数の変化により
顕著な変化を呈するので、出力画像の画質および
記録濃度が初期の程度には得られなくなる。した
がつて、基本空間周波数すなわち、黒ドツト相互
間のピツチがつねに一定値であることが望ましい
ことになる。

これに対し、本実施例により一定の基本空間周
波数を呈するドツトパターンが形成されるように
した比較マトリツクスの構成例を第１２図に示
す。図示の比較マトリツクスにおける順次の闘値
の構成配置の態様は、第５図に示した従来の比較
マトリツクスにおけるとほぼ同様であるが、闘値
１，２，３，４については、図示のように、１微
画素区画を４個の小区画に再区分して、それら４
個の小区画に４段階の闘値１，２，３，４をそれ
ぞれ設定し、例えばパルス幅変調の形態にて黒ド
ツトが表わす濃度を変化させる。したがつて、第
１２図示の本発明による比較マトリツクスを用い
れば、低濃度の領域においても、従来とは格段に
異なり、ほぼ同一ピツチのドツトパターンによる
網点画像が形成される。

かかる同一ピツチのドツトパターンによる出力
画像の例を第１３図Ａ〜Ｄに順次に示す。図示の
出力画像を第７図Ａ〜Ｄに順次に示した従来の出
力画像と比較すれば明らかなとおりに、ドツトパ
ターンによる基本格子のピツチがつねに一定とな
り、前述した従来の問題、すなわち、出力画像の
解像度および階調性が入力画像におけるとは比例
しなくなる問題が全く生じなくなる。

つぎに、本実施例による上述のような出力画像
を得るための出力画像信号形成回路の構成例を第
１４図に示す。図示の回路構成においては、アナ
ログ・デイジタル変換器３１からの６ビツト構成
の入力デイジタル画像信号X_iを比較器４ａ，４
ｂ，４ｃ，４ｄに並列に供給する。しかして、比
較器４ａにおいては、上述の比較マトリツクスを
格納したリードオンメモリ３４から読み出した一
つの闘値C_i５と入力画像信号X_iとのレベル比較を
行ない、X_i＞C_iであれば、出力デイジタル画像信
号Y_i＝１を得、つぎの１パネル発生器３２ａによ
り１微画素に相当するパルス幅の１パルス信号を
発生させる。なお、その比較マトリツクスは第１
５図に示すように、４以上の闘値レベルを設定し
たものであり、したがつて、入力画像信号X_iが闘
値レベル１，２，３に対応するものであれば、上
述した出力デイジタル画像信号Y_i＝１は得られな
い。

一方、比較器４ｂ，４ｃ，４ｄはそれぞれ闘値
レベルC_iを１，２，３に固定した比較レベルをそ
れぞれ内蔵しており、それらの比較器４ｂ，４
ｃ，４ｄにそれぞれ対応させて1/4パルス発生器
３２ｂ、2/4パルス発生器３２ｃ、3/4パルス発生
器３２ｄをそれぞれ接続してあり、入力画像信号
X_iがそれぞれX_i＝１、X_i＝２、X_i＝３であつたと
きに、１微画素幅に対し、1/4のパルス幅を有す
る1/4パルス信号、2/4のパルス幅を有する2/4パ
ルス信号、3/4のパルス幅を有する3/4パルス信号
を各パルス発生器３２ｂ，３２ｃ，３２ｄからそ
れぞれ発生させ、前述した１パルス信号とともに
多入力オア回路３３にて組合わせ、出力画像信号
を形成して取出す。

以上説明したように本発明の画像処理装置によ
れば、出力画像のドツト間ピツチを一定とするこ
とにより、解像度、階調性ともに優れた画像を再
現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は微画素マトリツクスの構造の態様の例
を順次に示す線図、第２図は画像処理系の概略構
成を示すブロツク線図、第３図Ａ，Ｂ，Ｃは画
素、比較マトリツクス、ドツトパターンの例をそ
れぞれ示す線図、第４図は比較器の動作の態様を
示す線図、第５図は従来の比較マトリツクスにお
ける闘値設定の例を示す線図、第６図はドツトパ
ターンの構成例を示す線図、第７図Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄは濃度パターンの濃度変化の態様の例を順次に
示す線図、第８図および第９図はレーザビームプ
リンタの構成例をそれぞれ示す斜視図および側面
図、第１０図は同じくその光学系の構成例を示す
斜視図、第１１図は同じくそのMTF値特性の例
を示す特性曲縮図、第１２図は本発明による比較
マトリツクスの構成例を示す線図、第１３図Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄは本発明による濃度パターンの濃度変
化の態様の例を順次に示す線図、第１４図は本発
明による画像処理回路の構成例を示すブロツク線
図、第１５図は本発明による比較マトリツクスの
他の構成例を示す線図である。１……画素、２……微画素、３……入力信号、
４……比較器、５……比較値、６……出力信号、
７……メモリ、１１Ａ……感光ドラム、１１Ｂ…
…転写ドラム、１２……一次帯電器、１３……露
光同時帯電器、１４……全面露光器、１５……現
像器、１６……転写帯電器、１７……クリーニン
グ部、１８……光ビーム走査部、１９……集光レ
ンズ、２０……光ビーム、２１……ミラー、２２
……光検出器、２３……半導体レーザ、２４……
コリメータレンズ、２５……回転多面鏡、２５−
１……反射鏡面、３１……アナログ・デイジタル
変換器、３２ａ……１パルス発生器、３２ｂ……
１／４パルス発生器、３２ｃ……2/4パルス発生器、
３２ｄ……3/4パルス発生器、３３……多入力オ
ア回路、３４……比較マトリツクス用ROM、３
５……出力信号。

Claims

【特許請求の範囲】１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した画像信号を入力画
像信号に応じたパターンを発生させるためのマト
リツクスを用いて複数の単位画素により構成され
るドツトパターンに変換処理し、前記ドツトパタ
ーンを表す再生信号を出力する処理手段とを有
し、前記処理手段は、前記ドツトパターンによつて
表現される出力画像のドツト間ピツチを一定にす
べく、前記入力画像信号が低濃度データの場合は
前記ドツトパターンの１単位画素の幅よりも幅の
せまい領域内でパルス幅を変化させたパルス幅信
号を再生信号として出力するパルス幅変調手段
と、前記入力画像信号が中高濃度データの場合は
前記入力画像信号の濃度に応じて前記ドツトパタ
ーンの記録されるべき前記単位画素の数を変化さ
せて再生信号として出力するパルス数変調手段と
を有することを特徴とする画像処理装置。