JPS62183670A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

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、人力したデジタル
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ック図の
一例を示す。

デジタル画像入力信号はビデオクロック１１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−にフリップフロップ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（ＢＤ）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。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−にフリップフロップ８で２分周さ
れ、デユーティ比５０％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
ャリイアウド（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１
５のダイナミッ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。

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１
１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１ 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、−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、周知のエツジ強調等の処理を行った様な場合に発生
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］ 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
グスイッチ１７と、周期設定手段の分周器５及びＪ−に
フリップフロップ４と８とを備える。

［作用コ 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って
、水平同期信号１３を複数回入力する毎に、指示された
モードに従ってセレクト信号２０を切換える。アナログ
スイッチ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はマスタクロック１２の分周比を決定し、アナログ
スイッチ１７の出力に同期して前記分周比に従って信号
を出力し、Ｊ−にフリップフロップ８を通してパルスパ
ターン発生器１０に人力する。パルスパターン発生器１
０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値化号２６として出力する
。

［実施例］ 以下、添付図面に従っ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
ロック図である。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
ック１２を人力しているため、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、そ
の計数値に対応して、画像書き出し信号２４によって設
定されたモードに従ってセレクト信号２０を決定してい
る。セレクト信号２０はｎ種類（１５ｍ）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、例えは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周期切換信号によ
って１つのガンマ変換テーブルが選択されるようになっ
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ック１２の３パル
ス分である信号すの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１
９には水平同期信号１３が人力されるたびに、信号ａと
信号すが交互に選択されるように、アナログスイッチ１
７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。

［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
すは信号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１
２を３分周する分周器５の出力信号は、Ｊ−にフリップ
フロップ８により更に２分周され、デユーティ比５０％
の信号となる。そして信号ａが選択されたときのＪ−に
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、信号す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′は信号すの立下り（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、デユーティ５０％の方形波として出力され続ける。

Ｊ−にフリップフロップ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１２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の立上がることによってＨＩＧＨとなり、
以降、水平同期信号１３が人力されるまで、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
、Ｔｏ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てある。

また信号ａが選択されたときのパルスパターン発生器１
０の出力である三角波のパターン信号２３　（２３−１
）と、信号す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値化号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ッチ
１７を切り換えて、遅延信号発生回路１６よりの信号ａ
と信号す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。

従って、アナログ画像信号１５が２ライン続けて第３図
のような波形となった場合、コンパレータ３の出力の２
値化号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
動作を行っ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。

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っ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インチェ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
いレベルであった。

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ュレーションした結果を
示す。本図において各日は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
目毎に他のドツト列に比べて幅の広いドツトが出現して
いる。従っ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
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、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っ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が立っていることに起因
する。

これは概路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Ｍ
ＴＦ特性がこれに加味されることも十分に考えられる。

従って、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く
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。

［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ドツト（マスタ
クロックで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
て画出しを行ったところ、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）コ前述の
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。

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１
２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）をマスタクロック１２の１倍とせずに
、（整数＋α）倍（０くαく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。

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、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２ｏとして発生し、アナログスイッチ１
７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
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。

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
ロッ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
調処理回路のブロック図、 第２図は以前に提案された回路のブロック図、 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
シミュレーション結果を示す図、 第６図（ａ）〜（ｅ）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・・・ラッチ回路、２・・・Ｄ／Ａ変換器、３
・・・コンパレータ、４．８・・・Ｊ−にフリップフロ
ップ、５・・・分周器、１０・・・パルスパターン発生
器、１１・・・ビデオクロツタ、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、２６・・・２値化号である。 特許出願人　　キャノン株式会社 藷７図　（０）　　　第７図　（Ｃ） 第７図（ｂ）　　　第７図（ｄ） Ｌ−８図（ａ）　　　　ノー　８図　（り斧　　　　　
　　　　　　　　　　　　　な−助危葡力肯

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）クロック信号に同期して画像情報を入力し基準信
   号と比較してパルス幅変調を行う画像処理装置であつて
   、水平同期信号に対する前記基準信号の遅れ量を設定す
   る設定手段と、複数の水平同期信号に対応して前記遅れ
   量を切換える切換手段と、前記基準信号の周期を前記ク
   ロック信号の周期に対応して設定する周期設定手段とを
   備えたことを特徴とする画像処理装置。
2. （２）基準信号の遅れ量を設定する設定手段は、水平同
   期信号に対し異なる遅れ量を有する複数の遅延信号を発
   生する手段を備え、切換手段により複数走査ライン毎に
   前記遅延信号のいずれかを選択して出力するようにした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像処理
   装置。
3. （３）入力した画像情報のガンマ変換を行うガンマ変換
   手段を備え、該ガンマ変換手段は切換手段あるいは周期
   設定手段の少なくともいずれかに対応してガンマ変換係
   数を変更するようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の画像処理装置。