JPS63214078A

JPS63214078A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPS63214078A
Application number: JP62046781A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Takeuchi; 昭彦竹内
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-03-03
Filing date: 1987-03-03
Publication date: 1988-09-06
Anticipated expiration: 2009-11-16
Also published as: JPH0693751B2

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］本発明は入力画像から出力画像を形成する画像処理装置
、詳しくは多階調画像を形成する画像処理装置に関する
ものである。

［従来の技術］従来より、中間調画像を表現する手法として良く知られ
ているものには、ディザ法や濃度パターン法等が挙げら
れる。しかし、いずれの場合でも、小さいサイズの閾値
マトリクスでは、十分な階調性が得られない。そこで、
より大きいサイズの閾値マトリクスを用いることが考え
られるが、この場合、今度は解像度が極端に低下してし
まうという問題点があった。

一方、これとは別に、比較的簡単な装置構成により、高
解像度を保ったまま、階調性を向上させる手法が、本願
出願人により既に提案されている。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など
で画像形成をする際、中間調の階調性を得るために、デ
ジタル画像信号をアナログ信号に一旦変換し、このアナ
ログ信号を、例えば三角波の様な周期的なパターン信号
と比較させることでパルス幅変調をかけた２値化信号を
発生させ、この２値化信号をレーザ光源の駆動信号とし
て利用するものである。このときのアナログ信号と三角
波のレベル、及びパルス幅変調された結果発生する２値
化信号の一例を第１０図に示す。

この様にして、デジタル画像信号をパルス幅変調するこ
とで、高解像と高い階調性を両立させることが可能にな
る。もちろん、この様な変換を行う際に、オリジナルに
忠実な階調を再現しようとした場合、原稿読み取り系の
入力特性、或いはプリンタの出力濃度特性等を考慮して
補正しなければならない。

第１１図は先に説明した本願出願人により既に提案され
ているパルス幅変調方式による、γ補正（階調補正）を
含む画像形成装置の主要ブロック図である。

不図示の原稿から反射された光学的画像情報はＣＣＤＩ
　ｔ　ｉによりアナログ電気信号に変換される。ＣＣＤ
Ｉ　１１から出力されたアナログ電気信号は増幅器１１
２によって適当なレベルに増幅され、Ａ／Ｄ変換器でも
ってアナログ信号からデジタル信号に変換する。このデ
ジタル信号は階調（γ）補正器１１４で、画像入力から
画像出力までの間の様な箇所で発生する階調変動を補正
する。

一般には、システム全体の階調補正定数を記憶させたＲ
ＯＭ等を利用することにより、入力された特定の階調信
号は、その時の階調補正定数を書き込んだルックアップ
テーブルを参照して得られる所定の補正が成された階調
信号に変換される。補正後のデジタル画像信号は再びＤ
／Ａ変換器１１５でもってアナログ信号に変換され、三
角波発生回路１１７によって得られる三角波信号と比較
される。１１６はこのための比較器で、比較器１１６の
出力は結果的に濃度に応じてパルス幅変調された２値化
画像信号になる。この２値化画像信号はプリンタ１１８
へ出力され、例えばレーザ発光のＯＮ１０　Ｆ　Ｆの制
御に用いられ、中間調表現による画像を出力することに
なる。すなわち、レーザ発売時間を制御して中間調の画
像を形成するわけである。

ところで、γ特性を決定する主な要因には入力特性（即
ちＣＣＤ１１１からアナログ電気信号に変換するときの
特性）と、出力特性（即ち、プリンタ１１８のパルス幅
変調量から最終記録画像を形成するとぎの濃度特性）が
ある。ＣＣＤＩＩＩは一般に光量に対し単調な変化を示
す特性を有しており、またプリンタ１１８は各装置の方
式に応じ、様々な特性を有する。

第１２図に入力特性及び電子写真方式によるレーザビー
ムプリンタを用いた場合の入出力特性の代表例と、この
ときのγ補正テーブルの一例を示す。

図中の第１１象限で示される濃度に対して、ＣＣＤ１１
１の濃度は第１象限に示される特性がある。そこで、入
力濃度に対して忠実な出力特性を得るためにはＣＣＤ！
１１によって入力された濃度値に対して第ｒ■象限に示
されるＹ補正しなければならない。そこで、第１１図の
階調（γ）補正器！１４に第■象限に示す補正テーブル
を設ければ良いことがわかる。

［発明が解決しようとする問題点］ところが、第１２図からもわかるように、第１Ｉ象限で
示されるリニアな階調性を得るためには、第■象限に示
すデジタル人力−出力特性に大きな量子化誤差が生じる
要因が有り、特に淡い濃度領域において、顕著な疑似輪
郭の発生することが判明した。即ち、第■象限に於ける
淡い領域でのデジタル人力−出力特性の傾きが非常に低
下していて、その傾き１１５〜１／１０位になっている
。

このため、入力画像の階調が例えば６４階調あったとし
ても、出力時点では１２階調、最悪の場合には６階調位
にも低下してしまう。つまり、傾きが１１５とするなら
ば、入力が５段階変化して、ようやく出力が１段階変化
することになるので、階調の再現性がこの量子化誤差の
ために１１５等に低下してしまうわけである。更には、
製造段階において、例えば同じ製品のＣＣＤ或いはプリ
ンタであっても、個体差がないとは言いきれず、それら
各部分要素の個体差が重なり合い、結果的に同一原稿に
対して違った出力画像を形成することが考えられる。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたものであり、装置
自身の特性に対応して入力画像情報の補正を調整するこ
とを可能にし、高精細な画像を出力する画像処理装置を
提供するものである。

［問題点を解決するための手段］この問題を解決するために本発明は以下に示す構成から
なる。

すなわち、原稿画像を読取る読み取り手段と、読取られ
た画像情報中の階調値を補正する複数の補正手段と、補
正された画像情報に基づいて出力画像を形成する画像形
成手段と、前記補正手段にかかる基本補正量を格納する
第１の格納手段と、前記基本補正量を更に補正する補正
量を格納する第２の格納手段とを備える。

［作用］かかる本発明の構成において、第１の格納手段で格納さ
れた基本補正量を第２の格納手段内に格納された補正量
でもって補正し、その補正された補正量でもって読取り
手段で読取られた画像情報を補正手段で補正し、画像形
成手段で像を形成するものである。

［実施例］以下、添付図面に従って本発明に係る実施例を詳細に説
明する。

［主要構成の説明（第１図）コ第１図は、本実施例における画像形成装置のブロック構
成図であり、本実施例ではレーザビームプリンタに応用
した場合を説明する。すなわち、原稿の読み込みに同期
して感光ドラム上にレーザ光を走査して線材画像を形成
する場合を説明する。

まず、原ｇ４９をＣＣＤ　１により読み込み、得られた
アナログ画像信号は増幅器２でもって所定レベルまで増
幅され、Ａ／Ｄ変換器３により８ビツト（０〜２５５階
調）のデジタル画像信号に変換される。次に、このデジ
タル画像信号はγ変換器（２５６バイトのＲＡＭで構成
されたルックアップテーブル）１０．１１を通過した後
、セレクタ１２により、このうちの１つが選択される（
この選択は、主走査毎に行うものであり、詳細は後述す
る）。尚、これらγ変換器１０．１１に格納されるγ補
正値は、基準γ変換テーブル２９内に格納された基準γ
値に補正テーブル３０内にある△γ、及び補正テーブル
３１内の△γ２をそれぞれ加算した値になっている。す
なわち、γ変換器１０は基準γ＋△γ、（＝γ１として
いる）の補正値でもって変換処理し、γ変換器１１は基
準γ＋△γ２　（＝：γ２としている）の補正値でもっ
て変換処理するものである。

さて、デジタル画像信号はγ３．γ２のγ変換器１０．
１１を通過しそれぞれγ補正されるが、セレクタ１２で
はこれら（補正された）画像データの１つを選択し、Ｄ
／Ａ変換器１４に出力する。Ｄ／Ａ変換器１４に入力さ
れたデジタル信号は再びアナログ信号に変換されて、コ
ンパレータ１６で三角波発生回路１５から発生する所定
周期の信号と比較し、パルス幅変調される。このパルス
幅変調された２値化画像信号はレーザ駆動回路１７にそ
のまま入力され、レーザダイオード１８の発光のオン・
オフ制御用信号に用いられる。このレーザダイオード１
８から出射されたレーザ光は、周知のポリゴンミラー１
９により主走査方向に走査され、ｆ／θレンズ２０及び
反射ミラー２１を経て矢印方向に回転している感光ドラ
ム２２上に照射され、静電潜像を形成することになる。

尚、本実施例において、この感光ドラム２２は経時変化
に対して電位の安定したａ−ｓｉ感光ドラムを用いてお
り、露光器２８で均一に除電を受けた後に帯電気２３に
より、均一にプラスにｆ電される。その後、前述したレ
ーザ光を受けて、表面に画像信号応じた静電潜像を形成
する。また、本実施例では、現像を行う部分を（黒画素
）を露光する。いわゆるイメージスキャン方式を行うの
で、現像器２４では周知の反転現像方式により、感光ド
ラム２２のレーザにより除電を受けた部分にプラスの帯
電特性を有するトナーを付着し、これを顕像化する。そ
して、感光ドラム２２上に形成された顕像（プラス電荷
を有するトナー像）は転写帯電器２５により、マイナス
のコロナ帯電で転写材（一般には紙を用いる）２６上に
転写される。また転写効率の関係上、一部転写されずに
、感光ドラム２２上に残った残留トナーは、その後クリ
ーナー２７でかき落とされ、再び前述の一連のプロセス
を繰り返すことになる。

［γ変換器の説明（第２図（ａ）〜第４図（ｂ））１次に、第１図の基準γ変換テーブル２９及び補正テーブ
ル３０．３１に基づいてγ変換器１ｏ。

１１について説明する。

先ず、補正テーブル３０．３１を使用しない場合（すな
わち、γ補正器が１つの場合と等価）で、デジタル人力
−出力特性が第１２図第■象限の様な場合を第２図（ａ
）（濃度が低い領域での量子化誤差が大きい場合）の実
線に示し、別の場合を第２図（ｂ）（濃度が中間の領域
と高い領域での量子化誤差が大きい場合）の実線に示す
。いずれにせよ、第２図（ａ）、（ｂ）では人出力の濃
度特性曲線は図示の一点頭線のごとくなるのが理想であ
る。そこで、基準γ変換テーブル２９（ＲＯＭで構成さ
れている）内の情報としては、第２図（ａ）、（ｂ）に
て一点鎖線で示されるγ補正データ、即ち、補正時の量
子化誤差が考慮された理想的なデータを予め採用し、補
正テーブル３０．３１　（ＲＯＭで構成されている）内
の情報としでは、第３図（ａ）、（ｂ）に示すデータ、
即ち補正時の量子化誤差を減じるための補正データを採
用する。そして、本装置の動作開始前にγ変換器１０（
ＲＡＭで構成されている）には基準γ変換テーブル２９
のデータに補正テーブル（八γＩ）３０のデータを加え
た結果を記憶させ、一方のγ変換器１１（同様にＲＡＭ
で構成されている）には基準γ変換テーブル２９のデー
タに補正テーブル（△γ２）３１のデータを加えた結果
を記憶させるわけである。

さて、このγ変換器１０．ｉｆの切換えは主走査ライン
の３ラインを１周期として使用する。そして、ｎライン
とｎ＋２ラインのγ補正にはγ。

の補正を行ったγ変換器１０を用い、ｎ＋１ラインのγ
補正にはγ２の補正を行ったγ変換器１１を用いる。こ
れによりシステムの見かけ上のγ特性を第２図（ａ）、
（ｂ）の実線の状態（補正なし）から一点鎖線（補正後
）に改善することが可能となるわけである。本実施例で
は第２図（ａ）及び第３図（ａ）ではΔγ亀の淡い領域
でのγ変換特性の量子化誤差を補正し、Δγ２は補正ゼ
ロとした。また、第２図（ｂ）及び第３図（ｂ）におい
ては、△γ１で濃い方の領域の補正も若干行っている。

また、このとき、濃い方の領域で、△γ１の代りにΔγ
１°、△Ｙ２の代りにΔγ２゜を用いてもよい。尚、こ
の様な補正を行った場合の、感光ドラム上での画像パタ
ーンを電気信号に基づいて記述した例を第４図（ａ）、
（ｂ）に示す。第４図（ａ）は第２図（ａ）の場合の淡
い方の領域、第４図（ｂ）は第２図（ｂ）の場合の濃い
方の領域における例である。図中、斜線部分がレーザＯ
Ｎの領域である。ただし、この図はあくまでも理論上の
画像信号に基づいて、記述した図であって、′実際の感
光ドラム上に形成される潜像や現像とは異なる。これは
、潜像形成時にはレーザ駆動回路やレーザの応答性、レ
ーザのスポット径、感光ドラムのＭＴＦ等が関係するた
めで、また、現像時には現像剤の粒形、現像特性（ハー
フトーン再現性）、エツジ効果等が関係するためである
。従って、最終的な濃度再現性が第４図（ａ）、（ｂ）
の斜線部分の面積と大きく異なるのは、第１２図の第■
■象限に示したプリンタの出力特性が複雑な非線型の形
をしていることから自明のことである。

以上の様にして、補正テーブル３０．３１を使用するこ
とで、基準γ変換テーブル２９の直線性を格段に向上さ
せることが出来る。尚、このとき補正テーブル３１の△
γ２は、殆ど補正データを与えていないが、これは、△
γ２に対応する主走査成分上に３×３ドツトマトリクス
の画素の中心が形成されるため、画質上重要な役割を占
めるからであって、この部分を補正データで歪めると、
疑似輪郭が生じ易いからである。

［第２の実施例の説明（第５図〜第７図）］本本実例に
おいては、基準γ変換テーブル２９を補正テーブル３０
．３１から独立させることが挙げられる。前記実施例で
は基準γ変換テーブル２９をＲＯＭで構成したが、これ
をＲＡＭで構成し、バックアップ電源で記憶を保持すれ
ば、システムの特性を合わせてγ特性を書き換えること
が可能となる。

−そこで、この場合について、第５図の図面をもとに説
明する。第５図は、第１図のＲＯＭでもって構成された
基準γ補正テーブル２９の代りにＲＡＭ３２を用い、ま
たデータの変換を行わないスルーのＲＯＭ３３と、０〜
２５５のデータを順次出力するジェネレータ３４を付加
したものである。

システムのγ特性を測定するための一例として、以下に
述べる方法を用いる。まず、前記実施例と同様の方法で
、ＲＡＭ３２の代りに、スルーのＲＯＭ３３を用い、こ
れに、△γ１とΔγ２の補正を加えたものをγ変換器１
０．１１に各々記憶する。そして、ジェネレータ３４に
より、白レベルである“０“から黒レベルの“２５５”
までのデータを順次連続的に出力し、γ変換器１０゜１
１を経由させて、プリンタに例えばＡ３全面の画像にな
る様に出力する。このときの出力例を第６図に示す。次
にこのプリントを原稿９の代りに不図示の読取り部にセ
ットし、ＣＣＤＩで読み込む。この読取り結果の累積頻
度ヒストグラムを第７図に示す。第７図において、横軸
がリーダーから読んだ入力レベル、縦軸が各レベルのデ
ータ数すなわち頻度を累積したもので、この累積頻度ヒ
ストグラムが、例えば第２図（ａ）の破線のカーブとな
る。従って、マイクロコンピュータ１３を用いて累積頻
度を計算し、累積頻度の最大値が２５５となる様に規格
化して、ＲＡＭ３２の０から２５５番地までにデータと
して割り当てれば良い。

以上の例は一例であるが、この様に基準γ変換テーブル
２９をＲＡＭで構成して補正テーブルからは独立させて
おくことで、システムのγ特性も簡単に作ることができ
、画像の入力部やプリンタ部での特性が変化した場合で
も即座に対応することができる。

［第３の実施例の説明（第８図、第９図）］以上、２つ
の実施例を説明したが、補正テーブルの代りに、所定周
期パターン信号を複数個用いることでも同様の効果が得
られる。この場合のブロック構成図を第８図に示す。ま
た、パターン信号発生回路３６．３７の波形の一例を各
々第９図のａ、ｂに示す。また、３５はアナログスイッ
チで、パターン信号発生回路３６．３７からのパターン
信号（三角波）を切換で比較器１６に出力するものであ
る。この構成により、走査線毎にパターン発生回路３６
から出力される三角波（三角波ａという）とパターン発
生回路３７からのもの（三角波すという）とをす、ａ、
ｂの順にアナログスイッチでもって切換え、パルス幅変
調し像形成することになる。尚、前述の第１の実施例に
従えば、三角波すが補正テーブル３１の機能に相当する
ことになる。

以上説明した様に本実施例に従えば、１ライン分の人力
画像毎にγ変換の変換テーブル、或いは出力画像を形成
するときのパルス幅変調を決定するパターン信号を切換
ることにより、出力画像形成時に階調性を向上させると
供に、疑似輪郭の発生を防ぐことが可能となる。また、
γ変換器１０．１１及び、基準γ変換テーブル２９を書
換え可能なＲＡＭで構成し、サンプル出力画像を読取っ
てγ補正器内のγテーブルの値を微調整することにより
、システム全体の特性或いはシステムが置かれている環
境（例えば明暗のある部屋等）に左右されず、良好な出
力画像を形成することができる。

尚、前述までの全実施例において、γ２を画素中心を形
成するテーブルとし、γ１をγ２の入力と出力の量子化
誤差を減少させるためのテーブルとして使用したが、γ
１．γ２以外にも同様の機能のテーブルを複数設けても
良いのはもちろんである。また、第１の実施例において
、主走査方向の書き出し位置を任意にずらし、第４図（
ａ）。

（ｂ）に示すような画像を形成すると、なお一層視覚的
に画素の繰り返し周期を見えにくくさせる効果がある。

この場合、プリンタの出力特性は第２図や第１２図と異
ってくるが、本実施例はまったく同様に適用可能である
。

また、本実施例では入力画像の各走査単位に補正テーブ
ル或いはパターン信号を切換えてパルス幅変調し、出力
画像を形成したが、例えば印刷装置自身がより高解像度
出力を可能にするものであれば、１ライン分の入力画像
を基に３回或いはそれ以上の回数で出力操作し、像を形
成する様にしても全く構わない。

更に、本実施例ではプリンタとしてレーザビームプリン
タを用いた例を示したが、例えば多数の微小発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）を並べたＬＥＤアレイを使用し、このア
レイの各ＬＥＤを変調信号に対応して点滅制御して電子
写真感光体を露光することにより画像を形成するように
した画像形成装置にも本実施例は適用出来るし、他の方
式のプリンタ例えば熱転写式のサーマルプリンタにおい
ても、ヘッドの発熱時間をパルス幅変調により制御する
ことで、本実施例は全く同様に適用可能である。特に出
力画像中の画素面積を変化せしめるプリンタ全てに適応
することができる。

更に、以上の例ではイメージスキャンによる反転現像法
の場合について述べたが、背景の白地部を光走査するバ
ックグラウンドスキャンによる正現像法でも本発明は全
く同様に適用出来る。

更にまた、忠実な像再現を意識しなければ、基準γ変換
テーブル或いは補正テーブルを操作することにより、様
々な出力画像を形成することが可能である。

［発明の効果］以上説明した様に本発明によれば、基本補正量を更に補
正し、最適の補正量でもって画像を補正するものである
から、良好な出力画像を形成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例のブロック構成を示す図、第２図（ａ
）、（ｂ）はそれぞれ画像の補正前と補正後の人出力特
性を示す図、第３図（ａ）、（ｂ）は本実施例における補正テーブル
３０．３１の特性曲線を示す図、第４図（ａ）は比較的
淡い濃度のときの本実施例における出力画像を示す図、第４図（ｂ）は比較的濃い濃度のときの本実施例におけ
る出力画像を示す図、第５図は第２の実施例におけるブロック構成を示す図、第６図は第５図の実施例において、人出力特性を調整す
るための出力画像の一例を示す図、第７図は第６図の画
像を入力したときの頻度ヒストグラムを示す図、第８図は第３の実施例におけるブロック構成を示す図、第９図は第８図におけるパターン信号発生回路からの出
力信号波形を示す図、第１０図はパルス幅変調の原理を示す図、第１１図は本
願出願人によって既に提案されているブロック構成概略
図、第１２図は画像の人出力特性曲線を示す図である。図中、１，１１１・・・ＣＯＤ、２．１１　ｚ・−ｙン
ブ、３，１１３−ＡＤ変換器、１０，１１，１１４・・
・γ変換器、１２セレクタ、１３・・・マイクロコンピ
ュータ、１４，１１５・・・Ｄ／Ａ変換器、１５．１１
７・・・三角波発生回路、１６，１１８・・・比較器、
１７・・・レーザ駆動回路、１８・・・レーザダイオー
ド、１９・・・ポリゴンミラー、２ｏ・・・ｆ／θレン
ズ、２１・・・折り返しミラー、２２・・・感光ドラム
、２３・・・帯電器、２４・・・現像器、２５・・・転
写帯電器、２６・・・転写紙、２７・・・クリーナー、
２８・・・前露光ランプ、２９・・・基準γ変換テーブ
ル、３０．３１・・・補正テーブル、３２・・・ＲＡＭ
、３３・・−ＲＯＭ１３４・・・ジェネレータ、３５・
・・アナログスイッチ、３６．３７・・・パターン信号
発生回路である。特許出願人　　キャノン株式会社（“−・代理人　弁理士　　人尿原種（他１名）　　・第４図　
（０）第４図　（ｂ）へ甲だ　　　　　　　Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）原稿画像を読取る読み取り手段と、読取られた画
像情報中の階調値を補正する複数の補正手段と、補正さ
れた画像情報に基づいて出力画像を形成する画像形成手
段と、前記補正手段にかかる基本補正量を格納する第１
の格納手段と、前記基本補正量を更に補正する補正量を
格納する第２の格納手段とを備え、前記第１、第２の格
納手段でもって格納された夫々の補正量に基づいて前記
補正手段の補正量を設定することを特徴とする画像処理
装置。
（２）補正手段はγ補正である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）補正手段は書込み可能なルックアップテーブルで
あって、第１、第２の格納手段に格納された補正量に基
づいて生成された補正量は前記ルックアップテーブルに
転送される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。
（４）第２の格納手段に格納される補正量は読取り手段
及び画像形成手段にかかる特性に基づく量であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像処理装置。