JPH08223378A - 走査システムにおける画素オーバーサンプリングのための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走査システムにおいて、高物理的空間解像度
を有するスキャナを利用せずに効果的に高い解像度で走
査して電気、光学的雑音の効果を消滅できるオーバーサ
ンプリング方法ないし装置を提供する。 【解決手段】 物理的空間解像度で定義された走査線を
走査中にＣＣＤアレイの物理的画素をサンプリングして
Ｎサンプル画素値を生成する。Ｎは２に等しいかそれ以
上の整数で、Ｎサンプル画素値は設定物理的空間解像度
以上の解像度を示す。更に、Ｎサンプル画素値に基づい
て平均値から物理的画素に関する画像データを生成す
る。生成した画像データは設定物理的空間解像度に等し
い解像度を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスキャナの物理的空
間解像度よりも高い解像度で画像をサンプリングするシ
ステムに関し、特に画像をオーバーサンプリングし、ス
キャナの物理的空間解像度に等しい解像度を有する画像
データを生成するシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の走査システムでは、ＣＣＤラスタ
入力スキャナを用いて原稿から反射された光を一連の画
素（画像要素）に変換している。それらの画素は原稿上
の定義区域に対応する画像をディジタル表示したもので
ある。画素は画像処理ルーチンで処理して走査画質を向
上し、処理画像データはプリンタないし印刷装置で原稿
画像をコピーするのに利用できる様式に変換する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、コピ
ーの品質はエッジ強化、エラー拡散、スクリーニングな
どの様々な画像処理ルーチンで向上することができる。
しかしそれらの動作では、品質を劣化させることのある
１つの態様、即ちスキャナないし走査システムから受け
取る画像データ内の電気的ないし光学的雑音に対して適
切な対処をしていない。

【０００４】高物理的空間解像度スキャナは高品質のコ
ピーを生成することができるが、それらの走査システム
は従来、それらの高い製造コスト故に低、中間量の走査
システムでは利用されていない。詳述すると、物理的空
間解像度の増大はＣＣＤアレイでインチ（２５．４ｍ
ｍ）当りの画素数を増加することで達成される。即ちス
キャナを製造するコストに大きく加えられるのは、この
画素数の増大、画素の実際の物理的な大きさの削減であ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の１つの態様は、
設定物理的空間解像度を有するＣＣＤアレイから画像デ
ータを生成する方法である。その方法では、物理的空間
解像度で定義された走査線を走査中にＣＣＤアレイの物
理的画素をサンプリングしてＮサンプル画素値を生成す
る。Ｎは２に等しいかそれ以上の整数で、Ｎサンプル画
素値は設定物理的空間解像度以上の解像度を示す。その
方法では更に、Ｎサンプル画素値に基づいて平均値から
物理的画素に関する画像データを生成する。生成した画
像データは設定物理的空間解像度に等しい解像度を有す
る。

【０００６】本発明の別の態様は、画像データを生成す
るシステムである。そのシステムでは、設定物理的空間
解像度を有するＣＣＤアレイを有して、物理的空間解像
度で定義された走査線を走査中にＣＣＤアレイの物理的
画素をサンプリングしてＮサンプル画素を生成する走査
手段を含む。Ｎは２に等しいかそれ以上の整数で、Ｎサ
ンプル画素値は設定物理的空間解像度以上の解像度を示
す。更に解像度変換手段でＮサンプル画素値から平均値
を算出し、それから物理的画素に関する画像データを生
成する。生成した画像データは設定物理的空間解像度に
等しい解像度を有する。

【０００７】本発明の第３の態様は、原稿からコピーを
生成するディジタル複写機である。ディジタル複写機
は、設定物理的空間解像度を有するＣＣＤアレイを有す
るスキャナと、スキャナと動作上接続され、原稿とスキ
ャナ間の相対運動をもたらす駆動手段とを含む。相対運
動は、物理的空間解像度により定義された走査線を走査
中にＣＣＤアレイの物理的画素をサンプリングするとき
に、Ｎサンプル画素がスキャナにより生成されるように
するものである。Ｎは２に等しいかそれ以上の整数で、
Ｎサンプル画素値は設定物理的空間解像度以上の解像度
を示す。更に解像度変換手段をスキャナに動作上接続
し、Ｎサンプル画素から物理的画素に関する画像データ
を生成する。生成された画像データは設定物理的空間解
像度に等しい解像度を有する。更に解像度変換手段に印
刷システムを接続する。

【０００８】本発明の更なる目的と利点は以下の本発明
の様々な実施例や特徴の説明から明らかになろう。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下は本発明で例示する図面の詳
細な説明である。この説明並びに図面では、同様の参照
符号は同様の装置、回路、ないし相当する機能を果たす
回路を示す。

【００１０】以下の説明では、本発明を説明するために
いくつかの用語を使用する。本発明のより包括的な理解
を容易にするため、それらの用語の各々を簡潔に説明す
る。

【００１１】「低速走査方向」という用語は、固定文書
ないしプラテン走査システム内で文書に関してＣＣＤア
レイが移動する方向を指す。尚、低速走査方向は又、一
定速度転送ないし固定走査システムで同様に、ＣＣＤア
レイに関して文書を移動する方向を指す。従って低速走
査方向は、文書と走査システム間の相対運動を指す。

【００１２】「高速走査方向」という用語は、ＣＣＤア
レイから画像データを捕獲する方向を指す。言い替えれ
ば、プラテン走査システムで、ＣＣＤアレイが１本の走
査線を読み取るために配置されると、走査システムはＣ
ＣＤアレイから画像データを右から左あるいはその逆の
方法で捕獲する。高速走査方向は言い替えれば、ＣＣＤ
アレイの電子サブ走査を指す。

【００１３】「物理的空間解像度」という用語は、画像
データの走査線を生成するのに使用するＣＣＤアレイ内
の実際の画素数を指す。言い替えれば単一ラインスキャ
ナを想定し、スキャナの長さが１１インチ（２７９ｍ
ｍ）ならば、８００ｓｐｉスキャナは８８００ＣＣＤセ
ルを有する。スキャナの長さが８．５インチ（２１６ｍ
ｍ）ならば、単一ラインスキャナを想定して、８００ｓ
ｐｉスキャナは６８００ＣＣＤセルを有することにな
る。物理的空間解像度はＣＣＤアレイの物理的構成によ
り製造時に設定する。

【００１４】「サンプリング解像度」という用語は、Ｃ
ＣＤアレイにより生成される文書ないし原稿の直線イン
チ当りの画素数を指す。例えばＣＣＤアレイが直線イン
チ当り８００画素を生成するならば、ＣＣＤアレイは８
００ｓｐｉのサンプリング解像度を有する。低速走査方
向のサンプリング解像度は文書と走査システム間の相対
運動の速度ないしＣＣＤアレイの積分時間に依存する。
言い替えれば、文書と走査システム間の相対運動の速度
を削減し積分時間を一定に保持していれば、あるいは積
分時間を削減し文書と走査システム間の相対運動の速度
を一定に保持すれば、スキャナのサンプリング解像度は
増大する。

【００１５】「物理的画素」という用語は、ＣＣＤアレ
イ内の実際の物理的なＣＣＤ要素を指す。「サンプリン
グ画素」という用語は、物理的画素により電子的に生成
された画素画像値を指す。

【００１６】図１はＣＣＤアレイのサンプリング解像度
がスキャナの空間解像度に等しく、ＣＣＤアレイのサン
プリング画素が低速走査方向に移動するときの文書上の
空間画像に対応するサンプリング画素のグラフ的な時間
／空間関係を示す。例えば積分期間（０）中、走査線１
内の最初の画素をサンプリングする。次の積分期間（Ｔ
_INT）中、走査線２内の最初の画素をサンプリングす
る。積分期間（２Ｔ_INT）中、走査線３内の最初の画素
をサンプリングする。最後に積分期間（３Ｔ_INT）中、
走査線４内の最初の画素をサンプリングする。尚、水平
線の各々の間の距離はスキャナの物理的空間解像度を示
す。言い替えれば、水平線はスキャナの物理的空間解像
度で定義される走査線の物理的幅を示している。従って
図１はサンプリング解像度がＣＣＤアレイの物理的空間
解像度に等しい１対１の走査を例示している。

【００１７】図２はサンプリング解像度がスキャナの物
理的空間解像度に等しくない、低速走査方向にサンプリ
ング画素が移動するときの文書上の空間画像に対応する
サンプリング画素の時間／空間関係を示す。この状況で
は、ＣＣＤアレイと文書間の相対運動の速度は積分時間
を一定に保持しつつ削減する。尚、図２は又、ＣＣＤア
レイと文書間の相対運動の速度を一定に保持したときに
積分時間を削減した状況に対応する。詳述すると、図２
はサンプリング解像度がスキャナの物理的空間解像度の
２倍のシナリオを例示している。図２では、各々の太い
水平線の間の距離はスキャナの物理的空間解像度を表し
ている。言い替えれば、太い水平線はスキャナの物理的
空間解像度で定義される走査線の物理的幅を示してい
る。

【００１８】スキャナの低速走査方向の速度を削減ない
し積分時間を２倍増することで、ＣＣＤアレイの同じ物
理的空間解像度に付いて２つの画素サンプルを収集す
る。詳述すると、図２に例示する走査線１に付いて、同
一物理的空間画素に付いて２つのサンプルが収集され、
第１のサンプルは積分期間（０）中に収集され、第２の
サンプルは積分期間（Ｔ_INT）中に収集される。言い替
えれば速度を半分、ないし積分時間を半分に削減するこ
とでＣＣＤアレイを４００ｓｐｉの物理的空間解像度を
有するように構成すると、４００ｓｐｉＣＣＤアレイは
低速走査方向に８００ｓｐｉの解像度を生成し、それに
より低物理的空間解像度スキャナで高解像度画像を効率
的に作り出す。

【００１９】更にＣＣＤアレイの画素が４００ｓｐｉス
キャナで第２の走査線を走査すると、ＣＣＤアレイの画
素は２つのサンプル（図２のサンプル３、４）を収集す
る。第３のサンプルは積分期間（２Ｔ_INT）中に収集さ
れ、第４のサンプルは積分期間（３Ｔ_INT）中に収集さ
れる。尚、図２に例示する各々のサンプルは、第１のサ
ンプルと第２のサンプルの間、並びに第３のサンプルと
第４のサンプルの間の変数は、時間ないし低速走査方向
の距離だけとなるようにＣＣＤアレイ上の同じ画素位置
で収集される。更に最初の２つのサンプルの組は４００
ｓｐｉ空間解像度に基づいて１走査線だけ、第３と第４
のサンプルの組と異なる。このサンプリング（オーバー
サンプリング）ルーチンはオーバーサンプル画像デー
タ、即ち物理的画素当り２ないしそれ以上のサンプリン
グ画素の画像データを生成する。

【００２０】図３はオーバーサンプル画像データを処理
する回路を例示している。尚、図３はＣＣＤアレイ上の
単一の物理的画素からの画像データを処理する単一チャ
ネルを例示している。この回路ないしチャネルはＣＣＤ
アレイ上の各々の物理的画素に付いて冗長的に反復する
ことができる。

【００２１】図３に示すように、ＣＣＤアレイ上の単一
の物理的画素のセンサ１は積分期間中に生成された画像
データをアナログ−ディジタル変換器３に出力する。ア
ナログ−ディジタル変換器３はアナログ画像データをデ
ィジタル画像データに変換し、このディジタルデータを
加算器７に出力する。

【００２２】加算器７が受け取る画像データがスキャナ
の物理的空間解像度で定義された走査線でその物理的画
素に付いて収集された最初にサンプリングされた画素な
らば、画像データは単に加算器７を通過するだけで、ゼ
ロの値が画像データに付加され、一時的にバッファない
しレジスタ５に記憶される。スキャナの物理的空間解像
度で定義された同じ走査線のその物理的画素に対する次
のサンプルが収集されると、このサンプルの画像データ
はバッファしたサンプルに加えられる。

【００２３】このサンプルがこの走査線に付いて収集さ
れる最後のサンプルでなければ、加算器７による総計結
果は特定の物理的画素に付いて収集される次のサンプル
に加えるために一時的にバッファ５に保管される。しか
しサンプルがその走査線内の特定の物理的画素に付いて
収集される最後のサンプルならば、加算器７からの総計
は走査線の特定の物理的画素に付いての平均画像データ
値を決定する平均化回路９に供給される。この平均値は
物理的空間解像度と同じ解像度を有する画像データであ
り、電子サブシステムないし画像処理システム（図示せ
ず）で利用して、印刷システム（図示せず）で利用して
原稿のコピーを生成できる画像データを生成する。

【００２４】図４は上述のオーバーサンプリング過程を
利用するシステムを例示している。図４で、ユーザイン
ターフェイス１１によりユーザはオペレータが所望す
る、原稿を走査するサンプリング解像度を入力すること
ができる。尚、ユーザインターフェイスはこの入力機能
を持たないことがあるが、スキャナは常にスキャナの物
理的空間解像度以上の設定サンプリング解像度で走査す
る。オペレータがサンプリング解像度をユーザインター
フェイス１１を通して入力できれば、この情報はスキャ
ナ１３とプリンタ１７の作動を制御する制御器１５に供
給される。制御器１５は受け取ったないし事前に設定し
たサンプリング解像度に基づいて文書と走査システム間
の相対運動の速度あるいは走査システムの積分時間を制
御する。

【００２５】スキャナ１３は、制御器１５がバッファ５
と加算器７の機能を制御するように図３に示すオーバー
サンプリング処理回路を含む。詳述すると、サンプリン
グ解像度が物理的空間解像度に等しいと、制御器１５は
バッファ５内のゼロ値を維持し、加算器７からの出力が
バッファ５に格納されるのを防ぐ。しかしサンプリング
解像度が物理的空間解像度以上であれば、制御器１５は
加算器７からの出力がバッファ５に格納されるのを許可
する。スキャナ１３には更に、画質を向上するのに必要
などの様な画像処理モジュールを含めることができる。
処理された画像データは次に走査した原稿のコピーを生
成できるようにプリンタ１７に供給される。

【００２６】上述したように、物理的画素当りのサンプ
リング画素数を増やすことで、即ち物理的空間解像度を
一定に保持しつつサンプリング解像度を増大すること
で、物理的画素に関連した電気的ないし光学的雑音をサ
ンプリング画素について削減することができ、それによ
り画像データ内の雑音の効果を削減ないし除去すること
ができる。雑音は性質的にシヌソイドであり、雑音を多
くのサンプルにかけて平均化することで雑音の効果を削
減する。そこでオーバーサンプル情報を平均化してＣＣ
Ｄアレイの物理的空間解像度に等しい解像度を有する画
像データを生成することができる。オーバーサンプリン
グで画像データ内の電気的、光学的雑音を削減し、平均
化で画像データをスキャナの物理的空間解像度に等しい
解像度に回復し、それによりＣＣＤアレイの物理的空間
解像度を増大せずに電気的、光学的雑音を消滅する。

【００２７】サンプリング解像度を２倍に増大すること
に関して本発明を説明したが、本発明の概念はサンプリ
ング解像度を２以上の整数倍で増大することに容易に適
用することができる。詳述すると、例えば走査システム
の物理的空間解像度が２００ドット／インチと２００ド
ット／インチ（高速走査解像度と低速走査解像度）であ
り、文書を２００ドット／インチと８００ドット／イン
チで走査すると、オーバーサンプリングが低速走査方向
に生じる。この場合、ＣＣＤアレイ内の単一の物理的画
素は２００ｓｐｉの物理的空間解像度に対応して走査線
当り４つのサンプルを生成する。それらの４つのサンプ
ルを次に互いに平均化して、２００ドット／インチと２
００ドット／インチの解像度を有する画像データを生成
する。

【００２８】本発明を以上詳述したが、本発明の趣旨を
逸脱せずに様々な変形を実施することができる。例えば
本発明の実施例を印刷システムに関して説明したが、画
素オーバーサンプリング方法は容易に表示システムで実
施することができる。

【００２９】更に本発明を物理的空間解像度と同じ解像
度を有する画像データを生成することに関して説明した
が、画像データの解像度は、最終的に画像データを処理
するシステムで要求される任意の解像度とすることがで
きることが本発明で予期される。例えば物理的空間解像
度を２００ｓｐｉとし、サンプリング解像度を８００ｓ
ｐｉとすることができるが、画像データの解像度を４０
０ｓｐｉとすることができる。この場合、物理的画素の
第１と第２のサンプル画素を平均化し、物理的画素の第
３と第４のサンプル画素を平均化して画像データの２つ
の画素を生成する。

【００３０】尚、上述の過程は高速走査方向で実施する
ことができるが、高速走査方向でこの過程を実施すると
低い解像度をもたらすことになる。

【００３１】要約すると、本発明は走査システムにおい
て、高物理的空間解像度を有するスキャナを利用せずに
効果的に高い解像度で走査して電気、光学的雑音の効果
を消滅できるオーバーサンプリング方法ないし装置を提
供する。

【００３２】本発明を上記に開示した様々な実施例に付
いて説明したが、それは上述の詳細に限定されず、添付
する特許請求項の範囲内でなされる変形や変更にも適用
されるものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】 スキャナの空間解像度に等しいサンプリング
解像度を有する従来の走査システムのグラフ的な時間／
空間関係を示す。

【図２】 画素オーバーサンプリング過程を有する走査
システムのグラフ的な時間／空間関係を示す。

【図３】 本発明の実施例の画素オーバーサンプリング
回路を示すブロック図である。

【図４】 本発明の概念を利用したシステムを例示する
ブロック図である。

【符号の説明】

１ センサ、３ アナログ−ディジタル変換器、５ バ
ッファ、７ 加算器、９平均化回路、１１ ユーザイン
ターフェイス、１３ スキャナ、１５ 制御器、１７
プリンタ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 次のステップを有する、設定物理的空間
   解像度を有するＣＣＤアレイを用いて文書から画像デー
   タを生成する方法： （ａ） 物理的空間解像度で定義される走査線の走査中
   にＣＣＤアレイの物理的画素をサンプリングしてＮサン
   プル画素値を生成するステップ；ここで、Ｎは２に等し
   いかそれ以上の整数で、Ｎサンプル画素値は設定物理的
   空間解像度以上の解像度を示す。 （ｂ） Ｎサンプル画素値に基づいて平均値から物理的
   画素に関する画像データを生成するステップ；ここで、
   生成した画像データは設定物理的空間解像度に等しい解
   像度を有する。
2. 【請求項２】 次のものを有する、文書から画像データ
   を生成する装置： 設定物理的空間解像度を有するＣＣＤアレイを有して、
   物理的空間解像度で定義された走査線を走査中にＣＣＤ
   アレイの物理的画素をサンプリングしてＮサンプル画素
   値を生成する走査手段；ここで、Ｎは２に等しいかそれ
   以上の整数で、Ｎサンプル画素値は設定物理的空間解像
   度以上の解像度を示す。 Ｎサンプル画素値に基づいて平均値を算出し、それから
   物理的画素に関する画像データを生成する解像度変換手
   段；ここで、生成した画像データは設定物理的空間解像
   度に等しい解像度を有する。
3. 【請求項３】 次のものを有する、原稿からコピーを生
   成するディジタル複写機： 設定物理的空間解像度を有するＣＣＤアレイを有するス
   キャナ；前記スキャナと動作上接続され、原稿とスキャ
   ナ間の相対運動をもたらす駆動手段；ここで、相対運動
   は、物理的空間解像度により定義された走査線を走査中
   にＣＣＤアレイの物理的画素をサンプリングするとき
   に、Ｎサンプル画素が前記スキャナにより生成されるよ
   うにするもので、Ｎは２に等しいかそれ以上の整数で、
   Ｎサンプル画素値は設定物理的空間解像度以上の解像度
   を示す。 前記スキャナに動作上接続され、Ｎサンプル画素から物
   理的画素に関する画像データを生成する解像度変換手
   段；ここで、生成された画像データは設定物理的空間解
   像度と等しい解像度を有する。前記解像度変換手段に接
   続された印刷システム。