JPS63209275A - 画信号処理装置 - 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】 〔技術分野〕 本発明はＣＣＤ等のイメージセンサにより原稿画像を読
取って得た画像信号を処理する画信号処理装置に関する
。

〔従来技術〕

従来よりデジタル複写機の構成として、画像記録出力部
に電子写真技術を用いた既知のレーザービームプリンタ
を用い、画像読取部としてＣＣＤ等のラインセンサによ
る主走査の光電変換読取りを行うスキャナが用いられて
いる。このスキャナの副走査方向の読取りは光電変換素
子の読取り方向と垂直の方向に原稿を機械的に相対移動
することで行われる。

この装置構成で出力画像の変倍を行う場合、レーザービ
ームプリンタの感光体の軸方向への主走査レーザースキ
ャン、ならびにそれと垂直方向の副走査ドラム回転の両
方とも走査速度を安定に変更するのは極めて困難なため
、変倍の操作はもっばらスキャナ側で行われる。

すなわち、副走査方向の変倍はドラムの回転速度に対し
てスキャナの原稿走査速度を速くすることで縮少、遅く
することで拡大を行う。また主走査方向の変倍はライン
センサで読取った主走査−ライン分の画像信号を所定の
画素毎に間引くことで縮小が行われ、−ライン分の画像
信号を所定の画素毎に重複して記録することで拡大が行
われる。

一方、読取り画像の輪郭を強調し、シャープな画像を得
るためにエツジ強調処理と呼ばれる処理がなされる。こ
のエツジ強調処理の例としては、ラプラシアンフィルタ
により主走査方向及び副走査方向に二次微分を行い、こ
の二次微分結果に基づいて注目画素を補正することが知
られている。

第８図にエツジ強調処理回路の一例を示す。

■ライン毎に入力するデジタル画像信号８０１は３ライ
ン分の遅延バッファメモリ８０２の各ラインメモリ８２
０．　８２１．　８２２に格納され、このバッファメモ
リ８０２より、現ラインの画像信号８０３．］ライン前
の画像信号８０４．２ライン前の画像信号８０５の３ラ
イン分の画像信号が出力される。これらの画像信号は、
ラッチ８０６によって画素単位に遅延される。

ここで注目画素は、１ライン前の画像信号８０４を２画
素遅延させた信号８０７てあり、乗算器８１０において
この注目画素８０７を２倍主走査方向の前後の画素８０
８，８０９を（−１）倍した結果を加算器８］１で加算
し、注目画素に対する主走査方向の２次微分信号３１２
を得る。

さらに、注目画素と同じ主走査位置関係の前後のライン
の画素信号８１３．８１４を乗算器８１５で（−１）倍
し、注目画素信号８０７を２倍した結果を加算器８１６
で加算し、注目画素に対する副走査方向の２次微分信号
８１７を得る。

これらの２次微分信号８１２．８１７を加算器８１８で
注目画素に加えることで、エツジ強調された画像信号８
１９を得る。

以上説明した変倍手法とエツジ強調処理により出力画像
に種々の悪影響があることが明らかになった。

まず第１に、均一の濃度の原稿を読み取ったとしてもデ
ジタル画像信号は均一にならないことが挙げられる。こ
の原因としては、第９図に示すようにＣＣＤラインセン
サの内部構成にも一因がある。

即ち、受光セル６０１の各画素出力は偶数画素。

奇数画素毎に別々の電荷転送部６０２，６０３で転送さ
れ、各々別個の増幅器６０４．６０５を通って、マルチ
プレクサ６０６で１ラインの画像信号として出力される
。

従って、各受光セル毎の感度ばらつきや、転送部の違い
による直流的なオフセット量のばらつき、さらには増幅
器の微小信号による非直線性増幅などがデジタル画像信
号の画素毎のばらつきの原因となっている。

このばらつきを補正するために直流ドリフト除去し、シ
ェーディング補正等の補正手段が各種提案されているが
、いずれもＣＣＤラインセンサの出力は光蛍に対してリ
ニアであるという性質を用いており微小光量に対する受
光素子の非直線性や、増幅器の非直線性などがあると補
正しきれなくなる。

この補正エラーは微小光量である黒情報に多く含まれ、
前述のＣＣＴ）の構成により、第１０図（ａ）に示すよ
うに１画素毎にばらつきのあるものになる。

この主走査方向のばらつきは、第８図示のエツジ強調回
路により第１Ｏ図（１））のように強調される。

このばらつきは、前述の画像まびきによる画像縮小処理
により第１Ｏ図（ｃ）のようにさらに強調される。すな
わちＣ−１部のように濃度の濃い部分がまびかれた部分
は明るい画素が連続することになりコピー出力としては
シャープな白線として目立つ。また、（、−２部のよう
に濃度のうすい部分がまびかれた部分は暗い画素が連続
することになり、コピー出力としてはシャープな黒線と
して目立つことになる。

一方、拡大の場合は第１０図（ｄ）のようにエツジ強調
処理された画情報が主走査方向に水ましされるので、濃
度ばらつきが１画素あたりの出力面積が増えた分強調さ
れて出力される。

このように従来はエツジ強調で強調されたＣＣＤのむら
が、主走査変倍処理によってさらに強調されるという欠
点があった。

また、副走査においても同様に変倍とエツジ強調のミス
マツチによる不具合があった。

第１１図（ａ）に示すようにＣＣＤラインセンサの一画
素は、主走査方向、副走査方向ともにある開口長を有し
ている。図では両方とも長さａで示している。この副走
査方向にａという開口長を有するＣＣＤラインセンサて
、原稿に対して副走査方向にｂだけ移動走査して１画素
の原稿読取りを行うと第１１図（ｂ）のように原稿の　
ａｘ（ａ＋ｂ）　の面積を１画素として読み取ることに
なる。

ここで副走査方向の読取り移動ｉ１ｂを等倍読取り時の
スキャン長とすると、第１１図（Ｃ）のようにある走査
ラインで８１という原稿領域で読み取った画像はプリン
タでＰｌという画素て記録され、次の走査ラインで同一
画素によりＳ２という原稿領域で読み取った画像はプリ
ンタてＰ２という画素で記録され、このＰｌとＰ２の各
画素には、斜線で図示したＣＣＤラインセンサの開口面
積に相当する部分がぼけとして共通に含まれる。

ここで記録画像】画素当りのぼけの割合いは次に、第１
１図（ｄ）に示すように、１画素当りの副走査方向の原
稿読取り移動量を一−−ｂとして副走査方向の記録倍率
を４００％とすると、同様にとなり拡大倍率が大きくな
ることで、副走査長が減少してぼけの割合いの式の分母
が少なくなった分ぼけは増大することがわかる。

このように、従来は固定の強さの副走査方向のエツジ強
調を用いることにより拡大倍率が大きくなるにつれ、画
像に含まれるぼけ蛍が増大する欠点があった。

〔目　的〕

本発明は上記の従来構成における欠点に鑑みなされたも
ので、変倍による主走査のすじむらを軽減するとともに
、拡大倍率の増大による副走査のぼけの増加を取り除く
ことを目的とする。

〔実施例〕

ツ、下、本発明を好ましい実施例を用いて説明する。

第１図は本発明を適用した原稿読取装置（以下スキャナ
ーと呼ぶ）の−例を示す図である。原稿カバー１００に
より押さえられ、原稿台ガラス１０１上に置かれた原稿
１０２の画像情報を読み取る為に１ライン上に複数個の
受光素子が配列されたＣＣＤラインセンサ１０３が使用
され、光源１０４からの照明光が原稿１０２面上で反射
されてミラー１０５．１０６゜１０７を介してレンズ１
８によりＣＣＤＣＣラインセンサ１０３結像される。

光源】０４．ミラー１０５からなる光学ユニット１１３
とミラー１０６．　１０７からなる光学ユニット１１４
は２・１の相対速度で移動するようになっている。この
光学ユニットはＤＣサーボモータ１０９によってＰ　Ｌ
　Ｌ制御をかけながら一定速度で左から右へ移動する。

この移動速度は往路では倍率に応じて可変で、等倍時は
１８０　ｍ　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃであり８００％拡大時
は２２．５ｍｍ／ｓｅｃ、　５０％縮小時は３６０　ｍ
　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃである。この光学ユニットの移動
する副走査方向（以下Ｘ方向と呼ぶ）に直交する主走査
方向（以下Ｙ方向と呼ぶ）をＣＣＤラインセンサ】０３
により４００ｄｏｔｓ／インチの解像度で読取りながら
光学ユニットを左端のボームボンジョンから右の力へ所
定の位置迄移動させた後、再びホームポジション迄復動
させて１回の走査を終える。遮光板１１１がフォトイン
タラプタ−からなるホームポジションセンサ１１０を横
切ることでホームポジションを検出する。標準濃度板１
１２はシェーディング補正、光源１０４の光量制御の為
に用いられ、ホームポジションセンサ１１０が遮光板１
１１を検出している位置が、標準濃度板１１２をＣＣＤ
ラインセンサ１０３により読取り可能な位置となる。

第２図は、画像読取りから記録までの信号処理のブロッ
ク図である。２０１はレーザー発光部であり、ここから
発光されたレーサー光は一定速度で高速回転しているポ
リゴンスキャナ２０２により定速度で回転するドラム２
０３の表面を軸方向に走査される。この際走査線の延長
線上にトラムに近接して配置されたフォトダイオード２
０４によりレーサー光の通過が検出され、主走査同期信
号２０５が生成される。

この同期信号２０５に同期して、基準クロック発生部２
０６からの２相クロック２０７，２０８てＣＣＤライン
メモリ１０３から読み出された１ライン分の画像信号は
、アンプ２０９で増幅された後、Ａ／Ｄコンバータ２１
０において画素クロック２１１に同期した画素毎の８ｂ
ｉｔデジタル画像信号２１２に変換された後、エツジ強
調回路２１３に入力される。

このエツジ強調回路２１３は３ライン遅延バツフアによ
るラプラシアンフィルタにより成り、主走査方向、副走
査方向独立に二次微分を行い、エツジ強調処理を行う。

このようにエツジ強調回路２］３でエツジ強調された画
像信号はダブルバッファメモリ２１４のラインメモリ２
２７，２２８にライン毎に一担書き込まれ、再度読み出
すことで主走査方向の変倍処理が行われる。

この変倍処理を行うための書き込み用アドレスカウンタ
（以下Ｗ−アドレスカウンタ）２１５と読み出し用アド
レスカウンタ（以下Ｒ−アドレスカウンタ）２１６は、
各々主走査同期信号２０５に同期して動作する。

変倍処理はＷ−アドレスカウンタとＲ−アドレスカウン
タの動作速度の割り合いを変えて行われる。このカウン
タの動作速度を変えるために、第１、第２クロツク制御
回路２１７．　２１８が用いられる。

Ｗ−アドレスカウンタ２１５用の第１クロック制御回路
２１７は、例えば型番７４１６７のＴＴＬを２個カスケ
ードに接続したものが用いられ、後述する主走査倍率を
設定するロークリエンコーダＳＷからの倍率信号ＭＭに
従って、入力する１００クロツク中の通過クロック数を
制御する。

また、Ｒ−アドレスカウンタ２１６用の第２クロック制
御回路は例えば型番７４９７のＴＴＬを２個カスケード
に接続したものが用いられ、第１クロック制御回路２１
７と同様に倍率信号ＭＭに従って、入力する４０９６ク
ロツク中の通過クロック数を制御する。

以下、縮小の場合と拡大の場合を倍率５０％と２００％
を例に取って説明する。

５０％に縮小する場合は、第３図に示すように第１クロ
ック制御回路２１７により画素クロック２１１を２クロ
ツクでｌクロックの割合いで間引き制御することにより
書き込みクロック２２０を形成する。この書き込みクロ
ック２２０に従ってＷ−アドレスカウンタ２１６で生成
されるＷ−アドレス２２１は、エツジ強調処理された書
込画像信号２画素に何き１アドレス変化することになり
、メモリ２１４には書き込み画像信号２１９の偶数番目
の画素のみが書き込まれる。このメモリ２１４に書かれ
た画像信号を画素クロック２１１を第２クロック制御回
路２１８で間引き処理せずにそのまま出力することによ
り形成した読出しクロック２２２に従ってＲ−アドレス
カウンタ２１６で生成されるＲ−アドレス２２３で読み
出す。この様にしてメモリ２１４から読出された画像信
号２２４は、書込画像信号２１９を主走査方向に５０％
変倍したものとなる。

以上説明したように縮小率Ｍ（％）は第１クロック制御
回路２１７に設定する１００クロツク中のクロック通過
数Ｐにより次式のように決定される。

Ｍ（％）　　　　　　Ｐ すなわち、縮小率Ｍ（％）と同じ値をクロック通過数Ｐ
として設定することになる。

一方、２００％に拡大する場合は第４図に示すように書
き込み画像信号をそのままメモリ２１４に書き込むため
に、第１クロック制御回路２１７で画素クロック２１１
を間引き処理せずに、そのままＷ−アドレスカウンタ２
１５に供給する。

このメモリ２１４に書き込まれた画像信号を読み出す際
に第２クロック制御回路２１８にて画素クロック２１１
を２クロツクに１クロツクの割り合いて通過させること
により読出しクロック２２２を作る。この読出しクロッ
ク２２２に従って、Ｒ−アドレスカウンタ２１６で生成
されるＲ−アドレス２２３により読み出される画像信号
２２４は１画素の周期が書き込み画像信号２１９の倍に
なり、主走査方向に２００％変倍されたものとなる。

以上説明したように拡大率Ｍ（％）は、第２クロック制
御回路２１８に設定する４０９６クロツク中の通過クロ
ック数Ｑにより次式のように決定される。

１００　　　　　Ｑ このように主走査方向に変倍された画像信号はＤ／Ａ変
換器２２５によりアナログ信号に変調された後アンプ２
２６によって増幅されて、レーザードライバ２０１で１
画素に相当するレーザーの発光量を制御する。この発光
量制御されたレーザー光によりドラム２０３上の電荷量
が制御され、ドラム２０３上には画像信号に対応した静
電潜像が１ラインずつ形成され、この潜像を図示しない
電子写真プロセスにより１画素毎に濃度変調されたトナ
ー現像画像として出力される。

２３０４は光学ユニットを往復動せしめるための駆動力
を発生するＤＣサーボモータであり、２３１はモータ２
３０の回転に同期したクロック信号２３９を発生するエ
ンコーダである。

２３６はモータ２３０の回転制御の基準クロックを発生
する基準クロック発生部であり、基準クロック発生部２
３６からの基準クロックは分周回路２３５で所定周波数
のクロック信号２３７に分周された後、第３クロック制
御回路２３４により副走査方向倍率を設定するロータリ
ーエンコーダＳＷからの倍率信号ＳＭに従ってクロック
信号の通過クロック数を制御する。

第３クロック制御回路２３４からのクロック信号２３８
はＰ　Ｌ　Ｌ制御回路２３３に入力され、ＰＬＬ制御回
路２３３はクロック信号２３８とクロック信号２３９と
が一致する様に、ドライバ２３２へ駆動信号を出力し、
これによりモータ２３０の回転を制御して光学ユニット
を変倍率に応じた速度で往動せしめる。

第５図に第２図示のエツジ強調回路の詳細な構成を示す
。

Ａ／Ｄコンバータ（第２図２１Ｏ）から入力する画像信
号は、３ライン分のラインメモリ８１０〜８１２を有し
た遅延バッファ３０２において遅延せしめられる。

すなわち、■ライン分の画素を識別するアドレスカウン
タ３０１の出力によりアドレッシングされる３ライン分
の遅延バッファメモリ３０２によって、現ラインの画像
信号３０３．１ライン前の画像信号３０４゜２ライン前
の画像信号３０５の３ライン分の画像信号が出力される
。また、これらの画像信号はラッチ３０６によって画素
単位に遅延される。

ここで注目画素は、１ライン前の画像信号３０４を２画
素遅延させた画素信号３０７であり、乗算器３１０にお
いてこの注目画素３０７を２倍、主走査方向の前後の画
素信号３０８．３０９を（−１）倍した結果を加算器３
１１で加算し、注目画素に対する主走査方向の２次微分
信号３１２を得る。

さらに、注目画素と同じ主走査位置関係の前後のライン
の画素信号３１３．３１４を乗算器３１５て（＝１）倍
し、注目画素信号３０７を２倍した結果を加算器３１６
で加算し、注目画素に対する副走査方向の２次微分信号
３１７を得る。

８０１は主走査エツジ強調信号３１２を増減するための
乗算器であり、８０３は主走査倍率をパーセント単位で
設定するロータリーエンコーダ５Ｗ８０５の出力をアド
レスとして入力し、それに対応した主走査エツジ強調信
号乗算係数８０７を出力するＲＯＭである。８０２は副
走査エツジ強調信号３１７を増減するための乗算器であ
り、８０４は副走査倍率をパーセント単位で設定するロ
ータリーエンコーダ５Ｗ８０６の出力をアドレスとして
入力し、それに対応した副走査エツジ強調信号乗算係数
８０８を出力するＲＯＭである。

係数ＲＯＭ８０３は、主走査方向の縮小による白すしや
黒すじや、拡大による画素濃度ムラが面積的にさらに強
されるのを防ぐため第６図のように構成される。

第６図で横軸はロータリーエンコーダ５Ｗ８０５で設定
される主走査倍率であり、縦軸は出力される乗算係数８
０７の値を示す。

この図でわかるように倍率１００％の時の乗算係数を１
とし、倍率の減少にともなう白すし、黒すじの増加にと
もない乗算係数を小さくして倍率５０％で乗算係数を０
．５としている。５０％以下の倍率では情報の欠落を防
（意味で乗算係数を減少させることはしていない。

また、倍率１００％以」二の拡大の場合は、２００％程
度から出力の濃度ムラの面積的な強調が顕著になるので
乗算係数を徐々に減少せしめ、６００％になるとデジタ
ル画像信号２１２に含まれる濃度ムラでさえ面積の増大
で顕著に目立つようになるので、乗算係数をＯとして主
走査方向のエツジ強調がかからなくしている。

このように、本実施例では画素毎の濃度ムラが変倍画像
処理により目立つのを防ぐために、係数ＲＯＭ８０３で
主走査倍率に応じて主走査のエツジ強調量を制御してム
ラ量を加減している。

一方、副走査エツジ強調信号乗算係数を出力するＲＯＭ
８０４は、副走査方向の倍率の増大による１画素中に含
まれるボケ量の増大に対応して第７図のように構成され
ている。

すなわち、倍率１００％における乗算係数を１とし倍率
８００％での係数２を直線で結んで、１００％から８０
０％までの係数を決定している。尚８００％以上の倍率
で乗算係数を増やさないのは、エツジ強調のききすぎに
よる出力画像の濃淡エツジ部の輪郭が強調されて出力さ
れるのを防ぐためである。

また、倍率１００％以下で乗算係数を減らさないのは、
副走査速度が上がって画素に含まれるボケが減少しても
レンズ等光学系に含まれる一定量のボケを取り除くため
である。

この様にして、乗算器８０１及び８０２により夫々主走
査倍率及び副走査倍率に応じて独立に増減された主走査
方向の２次微分信号３１２及び副走査方向の２次微分信
号３１７を加算器３１８にて注目画素の画素信号３０７
に加算することにより、エツジ強調された画像信号２１
９を得る。

この画像信号２１９は前述したダブルバッファメモリ２
１４に入力されて変倍率に応じた主走査方向に関する変
倍処理が実行される。

尚、変倍処理される画像信号は変倍率を考慮したエツジ
強調処理がなされているので、変倍処理により画像に濃
度ムラやスジが発生することを極力防止できる。

尚本実施例では、乗算器を用いて２次微分信号を変倍率
に応じて増減する構成としたが、ラインバッファメモリ
３０２の遅延ライン数を大きくして二次微分を取るライ
ンを注目ラインの前後ラインだけでなく前前ライン、後
後ラインというようにラプラシアンフィルタの物理的サ
イズを変倍率に応じて増減させることも有効である。

以上説明したように、本実施例では主走査方向。

副走査方向おのおの独立にエツジ強調の強さが設定でき
、それにより主走査、副走査独自のボケ要因に対して最
適の処理を加えることで最良の出力が得られる。

また、変倍処理等の他の画像処理とのかねあいで一方だ
け補正量を抑圧しなければならない場合でも、他方の補
正に与える影響がないので制御が単純になる。

また、変倍率によりエツジ強調量を可変することにより
主走査方向の変倍すじゃ、濃度ムラ、副走査方向のボケ
等の変倍によって生ずる画像の劣化を抑え倍率に影響さ
れない均一の出力画像が得られる。

〔効　果〕

以上説明した様に本発明によると、変倍率に応じてエツ
ジ強調の強さを変えることにより１．変倍処理による濃
度ムラやスジの発生を押えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は画像読取装置の断面図、 第２図は画像処理回路のブロック図、 第３図は主走査縮小処理のタイミングチャート図、第４
図は主走査拡大処理のタイミングチャート図、第５図は
エツジ強調回路の構成例を示す図、第６図は主走査エツ
ジ強調乗算係数テーブルを示す図、 第７図は副走査エツジ強調乗算係数テーブルを示す図、 第８図はエツジ強調回路の従来例を示す図、第９図は画
像読取りラインセンサの構成図、第１．０図はエツジ強
調と変倍による主走査画素ムラを示す図、 第１１図は副走査方向の走査ボケを示す図であり、１０
３はＣＣＤラインセンサ、２１３はエツジ強調回路、２
１４はダブルバッファメモリ、３０１はアドレスカウン
タ、３０２は遅延バッファメモリ、８０３及び８０４は
ＲＯＭ、８０５及び８０６はロータリーエンコーダＳＷ
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原稿画像を光電変換素子により電気的に読取る読
   取手段と、前記読取手段からの画像信号に対してエッジ
   強調処理を行う処理手段を有し、エッジ強調の強さを画
   像の読取り倍率に基いて変えることを特徴とする画信号
   処理装置。
2. （２）特許請求の範囲第（１）項において、主走査方向
   、副走査方向おのおののエッジ強調の強さをそれぞれの
   方向の画像変倍率に基いて決定することを特徴とする画
   信号処理装置。