JPH0828815B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は画像情報を入力し、パルス幅変調により２値
画像情報として出力する画像処理装置に関する。

［従来の技術］ 従来、デイ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つ
た。

一方これとは別に、比較的簡単な装置構成で、高解像
度を保つ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。

第２図にこの手法を実現するための回路のブロツク図
の一例を示す。

デジタル画像入力信号はビデオクロツク11に同期して
ラツチ回路１にラツチされる。このビデオクロツク11
は、マスタクロツク12をＪ−Ｋフリツプフロツプ４で２
分周したクロツクである。なお、マスタクロツク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つてもよい。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
ば周知のビームデイテクト（BD）信号であつてもよい。
ラツチ回路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。一方、マスタクロツク12は、分周器
５及び周期切換信号によつて所定の周期に分周され、更
にＪ−Ｋフリツプフロツプ８で２分周され、デユーテイ
比50％のクロツク信号14となる。このクロツク信号14と
ビデオクロツク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のリツプルキヤリイアウト（RCO）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
クロツク信号14とは、各ライン毎に完全に同期がとられ
ている。クロツク信号14はバツフア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のダイナミツクレンジとのマツチングが
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
イナミツクレンジ調整用のバツフア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。

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つて、分周器５に入力する周期切
換信号を切り換え、これによつてクロツク信号14の周期
を、例えば解像度重視の場合はビデオクロツク11と同周
期に、中間調の再現性重視の場合はビデオクロツク11の
２〜４倍周期に切り換えている。

［発明が解決しようとする問題点］ 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値処理やデイ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値処理やデイザ法において大きな問題であつた、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、条件によつては目立つ場合があることもまた明らか
となつた。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、クロツク信号の周期をビデオクロツクの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、特に細線をシヤープに出す
ために、周知のエツジ強調等の処理を行つた様な場合に
発生していた。

本発明は上述の様な欠点を改良するためになされたも
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。

［問題点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１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、 所定周期を有し、その一周期の内側に極値を有するパ
ターン信号を発生するパターン信号発生手段と、 前記入力手段により入力された画像信号を前記パター
ン信号発生手段により発生されたパターン信号に応じて
パルス幅変調信号を生成するパルス幅変調手段と、 前記パターン信号発生手段より発生されるパターン信
号の位相を複数ライン毎に異ならせる制御手段とを有す
る。

［作用］ 以上の構成において、入力された画像信号をパターン
信号に応じてパルス幅変調する際、パターン信号発生手
段より発生されるパターン信号が所定周期を有し、その
一周期の内側に極値をパターン信号であり、そのパター
ン信号の位相を複数ライン毎に異ならせるように動作す
る。

［実施例］ この問題を解決する一手段として、例えば第１図に示
す実施例の画像処理装置は、設定手段の遅延信号発生回
路16と、切換手段のセレクト信号出力器19及びアナログ
スイツチ17と、周期設定手段の分周器５及びＪ−Ｋフリ
ツプフロツプ４と８とを備える。

かかる第１図の構成において、遅延信号発生回路16は
水平同期信号13を予め設定されている時間遅延した複数
の異なる遅延時間をもつ遅延信号18を出力する。セレク
ト信号出力器19は予め設定されたモードに従つて、水平
同期信号13を複数回入力する毎に、指示されたモードに
従つてセレクト信号20を切換える。アナログスイツチ17
はこのセレクト信号20に対応して、遅延信号18のうちの
１つを選択して出力する。一方、分周器５はマスタクロ
ツク12の分周比を決定し、アナログスツチ17の出力に同
期して前記分周比に従つて信号を出力し、Ｊ−Ｋフリツ
プフロツプ８を通してパルスパターン発生器10に入力す
る。パルスパターン発生器10は入力した信号と同じ周期
をもつパターン信号23をコンパレータ３に出力する。コ
ンパレータ３ではアナログ画像信号15とパターン信号23
とを比較してパルス幅変調（PWM）を行い、２値信号26
として出力する。

以下、添付図面に従つて本発明の実施例を詳細に説明
する。

［パルス幅変調回路の説明（第１図）］ 第１図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ツク図である。ここで第２図と同一
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。

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はマスタクロツ
ク12を入力しているため、遅延時間はマスタクロツク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
ログスイツチである。このアナログスイツチ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によつてなされる。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、その計数値に対応して、画
像書き出し信号によつて設定されたモードに従つてセレ
クト信号20を決定している。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り、水平同期
信号13に同期して切り換えられる。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
数のガンマ変換テーブルを有し、画像書出し信号または
同期切換信号によつて１つのガンマ変換テーブルが選択
されるようになつている。

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ツク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、アナログスイツチ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、マスタクロツク12が３分周される様
に設定する。

［タイミング説明（第３図）］ 上記の設定のもとでの各々の信号のタイミングを第３
図に示す。

第３図において信号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ツクの３パルス分遅れ
たタイミングT₁で立上つている。マスタクロツク12を３
分周する分周器５の出力信号は、Ｊ−Ｋフリツプフロツ
プ８により更に２分周され、デユーテイ比50％の信号と
なる。そして信号ａが選択されたときのＪ−Ｋフリツプ
フロツプ８の出力であるクロツク信号22はクロツクａ′
で、信号ｂが選択されたときのクロツク信号22はクロツ
クｂ′で示されている。クロツクａ′は信号ａの立上り
（水平同期信号13の立上り）（タイミングT₂）、クロツ
クｂ′は信号ｂの立上り（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
タクロツク12の６周期分の周期で、デユーテイ50％の方
形波として出力され続ける。

Ｊ−Ｋフリツプフロツプ４から出力されるビデオクロ
ツク11は、図に示す如くマスタクロツク12を２分周した
クロツクで、水平同期信号13によりリセツトされ、タイ
ミングT₂で水平同期信号13が立下がり、マスタクロツク
12の立上がることによつてHIGH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ツク信
号として出力される。このビデオクロツク11に同期して
D/A変換器２から、例えば第３図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。

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。

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ツチ17
を切り換えて、遅延信号発生回路16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
毎に第３図の三角波23−１と23−２のように変化する。
従つて、アナログ画像信号15が２ライン続けて第３図の
ような波形となつた場合、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。

［画素の成長に関する説明（第４図（ａ）（ｂ），第５
図（ａ）（ｂ））］ 上述の動作を行つた場合の画素の成長する様子を第４
図（ａ）（ｂ）に示す。

第４図（ａ）は第２図の回路を使用した場合の画素の
成長を示す図で、第４図（ｂ）は本実施例の第１図の回
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
デオクロツクの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。

ここで、第４図（ａ）の場合、垂直方向に３ドツト間
隔で強い相関がラインとなつて現れているのがわかる。
これに対し、第４図（ｂ）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は消滅しているのがわかる。

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ド
ツト／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、第２図
に示した回路を用いた時は、副走査方向にほぼ15ドツト
間隔でライン状のモアレが発生したが、本実施例の第１
図の回路を用いた時は、実用上殆ど問題のないレベルで
あつた。

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
めるために第５図（ａ）（ｂ）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ユレーシヨンした結果
を示す。本図において各円は75線の網点原稿の１ドツト
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。

第５図（ａ）は第２図に示された構成の回路によつて
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
列目毎に他のドツト列に比べて幅の広いドツトが出現し
ている。従つてこのドツト間隔でモアレが発生する。一
方、本実施例を適用した第５図（ｂ）では、主走査方向
の各列のドツトはほぼ同じ大きさを有し、各ドツト間に
殆ど相関がみられないのがわかる。

［他の画素成長例の説明（第６図（ａ〜ｃ）〜第８図
（ａ〜ｄ）］ 第６図（ａ）〜（ｃ）は第４図（ｂ）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。

第４図（ａ）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。しかし第６図（ｂ）
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
向つ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。従つて、第６図（ａ）〜（ｃ）においては、第
６図（ｂ）の形よりは第６図（ａ）又は第６図（ｃ）の
形の方がモアレが生じにくい傾向がある。

ところで、上記の検討において、次の事実が判明し
た。即ち、第４図（ａ）（ｂ）、及び第６図（ａ〜ｃ）
に示したように、各走査ライン毎に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
を入力して、D/D変換器24のガンマテーブルも同じもの
を用いて画出しを行うと、出力画像の階調性がそれぞれ
いずれの場合も異なつてしまうという事である。

この傾向は縦（副走査方向）に強い相関が現れている
第４図（ａ）が最もγが寝ており、又特に強い相関の現
れていない第４図（ｂ）が最もγが立つていることに起
因する。

これは概略次の理由によるものと思われる。第７図
（ａ〜ｄ）を用いて説明すると、まず濃度が薄い領域に
おいては、各画素間の相関が少ない第７図（ｂ）の方が
第７図（ａ）より濃度が薄くなる。これは電子写真の現
像特性におけるエツジ効果や、視覚特性などにより、画
素間の相関の強い第７図（ａ）の方が濃く見えるためで
ある。逆に、濃度がある程度より濃い領域では、同じ理
由から第７図（ｄ）の方が第７図（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MT
F特性がこれに加味されることも十分に考えられる。従
つて、これを改善するためには、巨視的にはある程度画
素が集合するように、画素の配列を変更するとともに、
D/D変換器24のテーブルを周期切換信号や画像書出し信
号に対応して切換えを行うようにすると良い。

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ツク12の整数倍にとつて説
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つてもよいことは
もちろんである。

［他の実施例の説明（第８図）］ 具体的には第８図のように、副走査方向に２ライン以
上まとめる方法がある。

第８図（ａ）、（ｃ）は２ライン、第８図（ｂ）
（ｄ）は３ラインまとめて主走査方向に1.5ドット（マ
スタクロツクで３クロツク相当）ずつ交互に位相をずら
したものである。実際に前記条件でレーザビームプリン
タにて画出しを行つたところ、階調性は大幅に改善さ
れ、特に第８図（ｂ）または第８図（ｃ）の様に主走査
方向に３ラインまとめて位相をずらしてやれば、第７図
（ａ）又は第７図（ｃ）の位相をずらさない場合と巨視
的に見てほぼ差のない階調性の画質が得られ、かつモア
レが大幅に改善できた。

［他の実施例の説明（第１図、第９、10図）］ 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ツク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ツク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。

具体例を述べると、第１図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
量がマスタクロツク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
グスイツチ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はマスタクロツク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。

以上の如く設定された第１図の回路により出力された
出力画像の画素を第９図に示す。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。

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）をマスタクロツク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。

第９図をみてわかる通り、１ライン目と２ライン目の
パターン信号は、マスタクロツク12の１周期分（即ちビ
デオクロツク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。

この実施例においては、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ほ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、主走査方向に数ライ
ンまとめて位相をずらしてやれば、階調性は改善され
る。

第10図は主走査方向に３ライン毎に1/2画素分位相を
変えるようにした場合の一例を示す図である。

なお、第１図において、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、アナログスイツチ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。

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によつて
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。

以上説明したように本実施例によれば、主走査方向の
ラインで複数ラインまとめたものを１ブロツクとし、各
ブロツク間でパターン信号の位相を切換えることによ
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。更に階調性をそこなうこ
となく網点や写真画等の再現することができという効果
がある。

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。

［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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の画像処理装置のパルス幅変
調処理回路のブロツク図、 第２図は以前に提案された回路のブロツク図、 第３図は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、 第４図（ａ）（ｂ）はそれぞれ第２図と第１図の回路を
用いた時の画素の成長を示す図、 第５図（ａ）（ｂ）はシミユレーシヨン結果を示す図、 第６図（ａ）〜（ｃ）は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、 第７図（ａ）（ｂ）は理想的なドツト配列の一例を示す
図、 第７図（ｃ）（ｄ）はそれぞれ第７図（ａ）（ｂ）を印
刷したときの画素の状態を示す図、 第８図（ａ）（ｂ）はそれぞれ複数ラインまとめたとき
の理想的なドツト配列の一例を示す図、 第８図（ｃ）（ｄ）は第８図（ａ）（ｂ）を印刷したと
きの画素の状態を示す図、 第９図は他の実施例における画素成長の一例を示す図、 第10図は３ライン毎にまとめた他の実施例における画素
成長の一例を示す図である。 図中、１……ラツチ回路、２……D/A変換器、３……コ
ンパレータ、4,8……Ｊ−Ｋフリツプフロツプ、５……
分周器、10……パルスパターン発生器、11……ビデオク
ロツク、12……マスタクロツク、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
……アナログスイツチ、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、26……２値信号である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 猪一郎 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 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 (56)参考文献 特開 昭58−25768（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−127272（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録媒体上を１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、 所定周期を有し、その一周期の内側に極値を有するパタ
   ーン信号を発生するパターン信号発生手段と、 前記入力手段により入力された画像信号を前記パターン
   信号発生手段により発生されたパターン信号に応じてパ
   ルス幅変調信号を生成するパルス幅変調手段と、 前記パターン信号発生手段より発生されるパターン信号
   の位相を複数ライン毎に異ならせる制御手段と、 を有することを特徴とする画像処理装置。