JP4437620B2

JP4437620B2 - 画像処理装置及び画像形成装置

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Publication number: JP4437620B2
Application number: JP2001075324A
Authority: JP
Inventors: 智司大川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2021-03-16
Also published as: JP2002281252A; US7069460B2; US20040013321A1

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置に適用しうる画像処理装置に関し、より詳細には、ＣＣＤ等のラインイメージセンサにより読み取られた画像信号を処理するための動作信号に周波数拡散されたタイミング信号を用いる画像処理装置及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ等のラインイメージセンサにより読み取られた画像信号を、画像再生用のデータとして処理する複写機、ファクシミリ装置等に適用しうる画像処理装置において、処理回路の制御・駆動を行う動作クロックの高速化に伴い起きる高周波放射ノイズが、近年、問題となっている。この対策として、周期的に動作クロックに発振周波数を連続的に変化させる周波数拡散を行い、特定の周波数に高周波放射ノイズが集中することを回避するという提案がなされている。
しかしながら、周波数拡散技術を用いて画像処理系を動作させると、周波数拡散された動作クロック（タイミング信号）を用いることによりデジタル信号系では特に起きない問題が、アナログ信号系に発生する。つまり、ＣＣＤラインセンサのように、デバイスを駆動するクロック信号の位相関係とパルス幅とに関連したアナログ信号波形をデバイスの出力信号として処理する場合に、周波数拡散の周期とＣＣＤラインセンサの駆動周期の同期がとれないことや、ＣＣＤラインセンサの駆動クロック信号の周波数拡散の影響によって微妙に変化するＣＣＤラインセンサの出力信号波形とサンプリング位置のデータ変動の影響から、周波数拡散の周期に応答し、ライン走査の基準信号に非同期なノイズが画像データに含まれ、画像形成時にこのノイズによる縞模様が画像上に形成されてしまう場合がある、という問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記した画像データに含まれるノイズへの対応策として、次に示す二つの方法が提案された。第１の方法は、ＣＣＤの1主走査ライン毎に主走査の同期信号により周波数拡散の周期をリセットし、ノイズを主走査の基準点から一定の位置に発生させるようにすることにより、印刷出力した画像に現れるノイズのばらつきを一定位置にして、見かけ上のノイズの低減を図るとしている（特開2000-138805、参照）。しかしながら、第１の従来法によると、拡散を一定期間でしかも、拡散周期に非同期にリセットが入っているために、安定した放射ノイズレベルの低減効果を保つことができない。
第２の方法は、発生したノイズ分を補正してノイズ除去を行うようにするもので、1ライン分のノイズ成分を予め求めておき、1ライン毎に画像データに含まれるノイズを、予め求めておいたノイズ分により補正する方法である（特開2000-22959、参照）。しかしながら、近年、ＣＣＤの解像度上昇に伴い、ラインごとのメモリ容量は増量する一方であり、特に、カラー複写機においては、例えば、入力画像信号がRGBと3色ある。従って、第２の従来法によると、各色の系統毎に1ラインのノイズ成分を保存するためのメモリが必要になり、メモリ容量を増大させてしまうことになり、望ましくない。
【０００４】
本発明の第１の目的は、上記した第１の従来法の問題点に鑑みてなされたものであり、周波数拡散された動作クロック（タイミング信号）を用いて、ＣＣＤ等のラインイメージセンサにより読み取られた画像信号を、画像再生用のデータとして処理する画像処理装置及び該画像処理装置を備えた画像形成装置において、安定的に放射ノイズレベルを低減させ、周波数拡散クロックの副作用として画像に現れるノイズのばらつきをなくし、見かけ上のノイズの低減化を図ることにある。
また、本発明の第２の目的は、上記した第２の従来法の問題点に鑑みてなされたものであり、周波数拡散された動作クロック（タイミング信号）を用いて、ＣＣＤ等のラインイメージセンサにより読み取られた画像信号を、画像再生用のデータとして処理する画像処理装置及び該画像処理装置を備えた画像形成装置において、放射ノイズレベルを低減させ、周波数拡散クロックの副作用として画像に現れるノイズ成分を補正・除去し、かつ、補正・除去に必要なメモリ容量の低減化を図ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、イメージセンサにより読み取られた画像信号を処理する画像処理手段と、所定の周期で連続的に発振周波数を変調させる周波数拡散手段と、前記周波数拡散手段が発生する周波数拡散クロックを用いて前記画像処理手段の動作を制御するためのタイミング信号を生成するタイミング信号生成手段と、周波数拡散における変調周期分の補正データを保持する保持手段と、を有する画像処理装置であって、イメージセンサのライン周期を周波数拡散における変調周期の２以上の整数倍にするとともに、前記保持手段に保持されている変調周期分の補正データを変調周期で繰り返し参照し得られた補正データによって、前記タイミング信号生成手段が生成するタイミング信号により画像に発生するノイズを補正することを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載された画像処理装置において、均一な光量をイメージセンサにより読み取ったときの入力信号に含まれるノイズ信号に基づいて、前記保持手段に保持する補正データを作成することを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載された画像処理装置において、前記保持手段に保持した補正データの参照を周波数拡散における変調周期に同期して行うようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載された画像処理装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明を添付する図面とともに示す以下の実施例に基づき説明する。
本発明は、周波数が連続的に変調するクロック（周波数拡散されたクロック）信号をもとに生成されるタイミング（動作）信号を用いて、アナログ信号、および、デジタル信号を処理する画像処理装置に関する。なお、以下に示す本発明の実施例は、画像形成装置としてのデジタル複写機に適用可能な画像処理装置の一例を示す。
図１は、本発明の実施例に係わる画像処理装置の構成を概略図として示すものである。
図１を参照して、実施例に係わる画像処理装置のブロック構成とその動作について、述べる。
この実施例の装置は、基準クロックを有している。発振器１において、その基準クロックを発生する。発生した基準クロックをもとに、タイミング信号生成部２において、入力される画像信号の処理系を構成するアナログ信号処理部３、Ａ／Ｄ変換部４、デジタル画像処理部６の各ブロックが画像信号を処理するのに必要なタイミング信号を生成する。タイミング信号生成部２において生成された信号に基づいて各処理部の動作タイミングが制御される。
アナログ信号処理部３においては、タイミング信号生成部２の信号を用いて、ＣＣＤ等を用いたスキャナ部によってアナログ画像信号を生成する。生成された画像信号は、Ａ／Ｄ変換部４においてデジタル画像信号に変換され、画像処理部６によって、それぞれの媒体への作像用のデータとして生成され、出力される。
【００１２】
図２は、図１に示したタイミング信号生成部２をより詳細に示す。
図２を参照して、タイミング信号生成部２の構成とその動作について、以下に説明する。
タイミング信号生成部２は、周波数拡散回路２１とタイミング信号生成回路２２を備える。周波数拡散回路２１には、基準となるクロックが入力され、ここで、クロックの周波数を少しずつ変化させながら発振させ、周波数拡散を行う。
発振器１は、通常、発生する基準クロックとして高精度（例えば、１００ＰＰＭ，５０ＰＰＭ）のものを採用する。周波数拡散回路２１は、基準クロックを周期性を持った変調発振状態で出力する。周波数を変調させて拡散させるときの変調パターンの一例を図３に示す。図３において、縦軸は周波数、横軸は時間である。
図３の変調パターンは、基準クロックの周波数を中心として、±0.5％或いは±1.0％といった所定の幅で＋方向（周期が短くなる）と−方向（周期が長くなる）に同じパターンで滑らかに変化するように単位周期を定め、このパターンに従い一定拡散周期の変調サイクルを繰り返し、発振周波数を制御する。
【００１３】
また、周波数拡散回路２１からは拡散周期SYNC信号を出力する。拡散周期SYNC信号は、周波数拡散回路２１において周波数変調に用いている変調周期を表したタイミング信号である。例えば、周波数拡散で使用されている周期が図３のようになっている場合、拡散周期ごとに、図示のようなタイミングで拡散周期SYNC信号を発生させる。なお、このときに、拡散周期SYNC信号は周波数拡散における、周期の中間位置(図３の発生位置)もしくは、最上部、最下部などにおいて発生されたほうが望ましいが、それに限る必要はない。
この周波数拡散回路２１によって周波数変調したクロックを用いてタイミング信号生成回路２２で発生されるタイミング信号は、すべて周波数拡散されたクロックに基づき、拡散周期SYNC信号と同期をとった信号として生成されて各処理部に出力されることになる。それにより、システム全体の放射ノイズの低減効果が得られる。
【００１４】
ここで、タイミング信号生成回路２２で発生するタイミング信号について、詳細に説明する。
周波数拡散クロックの副作用として画像データに含まれるノイズへの対応策として提案された従来の第１の方法（上記「発明が解決しようとする課題」の項、参照）は、拡散周期に非同期にリセットが入っているために、安定した放射ノイズレベルの低減効果を保つことができなかった。
そこで、本発明では、ライン周期と拡散周期を同期させるようにする。こうすることにより、拡散周期が常に維持され、従来のように周期が乱れることがないので、安定的に放射ノイズレベルが低減されるとともに、周波数拡散クロックの副作用として画像に現れるノイズのばらつきをなくすことができ、見かけ上の画像ノイズの低減を図るようにするものである。
【００１５】
図４は、この実施例のライン周期と拡散周期を同期させた状態にあるそれぞれの同期信号の関係を示すものである。
図４に示すように、ＣＣＤセンサの主走査1ラインに1回発生する同期信号(以降、「ラインSYNC信号」と呼ぶ)は、周波数拡散回路２１の出力信号である拡散周期SYNC信号と同期させる。こうする事により、周波数拡散を用いた場合に生じる変調周期の微妙なずれを補正できる。
このとき、ラインSYNC信号は、スキャナの主走査1ラインごとに発生する信号なので、スキャナが副走査方向へ一定速度で動作するために一定の周期であることが望ましく、そうした設定がなされる。しかし、ラインSYNC信号と拡散周期SYNC信号の同期化だけだと、ライン周期Yと、拡散周期SYNC信号で表される周波数拡散回路２１の拡散周期Xは、画素CLK周期に対して非常に大きく、また、周期YとXの関係も時間的に長いために、1ラインごとの基準CLK数が大幅に変わってしまい、一定速度で移動するスキャナの読み取りにおいて、副走査方向の読み取りタイミングが狂ってしまう。読み取りタイミングが狂うと、画像ノイズのばらつきが出るという結果になる。
そこで、拡散周期SYNC信号で表される周波数拡散回路２１の拡散周期Xと、主走査1ラインに1回発生するラインSYNC信号の周期Yの同期化の関係を、
Y ≒ a×X (aは整数) ・・・ ▲１▼
とする。
このように、基準クロックの周波数拡散に用いる変調周期とラインイメージセンサのライン周期を整数倍の関係にすることにより、ラインSYNC信号と、拡散周期SYNC信号の同期条件だけでは、ラインSYNC信号の周期の長さが変わることがあっても、この整数倍の関係付けにより、ラインSYNC信号の周期の長さが変わることなく同期化出来る。なお、周期Yの変動が、その画像処理装置における変動範囲内であれば良いので、そのため、式▲１▼は近似式となっている。
【００１６】
次に、本出願に係わるもう一つの画像処理装置について、その実施例を示す。
上記実施例に示した画像処理装置は、周波数拡散クロックの副作用として画像に現れるノイズを見かけ上、低減をさせるものであったが、ここに示す画像処理装置は、前記したノイズを補正することにより除去するものである。なお、以下に示す実施例でも、画像形成装置の一つであるデジタル複写機に適用可能な画像処理装置としての例を示す。
図５は、本発明の実施例に係わる画像処理装置の構成を概略図として示すものである。
図５を参照して、実施例に係わる画像処理装置のブロック構成とその動作について、述べる。
この実施例の装置は、基準クロックを有している。発振器１において、その基準クロックを発生する。発生した基準クロックをもとに、タイミング信号生成部２０において、入力される画像信号の処理系を構成するアナログ信号処理部３、Ａ／Ｄ変換部４、ノイズ補正部５、デジタル画像処理部６の各ブロックが画像信号を処理するのに必要なタイミング信号を生成する。タイミング信号生成部２０において生成された信号に基づいて各処理部の動作タイミングが制御される。
アナログ信号処理部３においては、タイミング信号生成部２の信号を用いて、ＣＣＤ等を用いたスキャナ部によってアナログ画像信号を生成する。生成された画像信号は、Ａ／Ｄ変換部４においてデジタル画像信号に変換され、変換されたデジタル画像データに、後記で詳述するノイズ補正（周波数拡散クロックを用いたタイミング信号の動作により画像に発生するノイズの補正）を施しノイズを除去した後、画像処理部６によって、それぞれの媒体への作像用のデータとして生成され、出力される。
【００１７】
図６を参照して、タイミング信号生成部２０の構成とその動作について説明する。図示のように、タイミング信号生成部２０は、周波数拡散回路２１とタイミング信号生成回路２２を備えている。この構成は、基本的に上記した実施例のタイミング信号生成部２と変わりがない。
従って、本実施例のタイミング信号生成部２０については、図２、図３にもとづく先の説明を参照することとして、重複した説明をしない。本実施例で異なる点は、後述するノイズ補正部５に、その動作信号として用いるために、拡散周期SYNC信号（拡散周期SYNC信号についても、上記した実施例、参照）を周波数拡散回路２１から出力させる点にある。
【００１８】
次いで、ノイズ補正部５について、詳細に説明する。
周波数拡散クロックの副作用として画像データに含まれるノイズへの対応策として提案された従来の第２の方法（上記「発明が解決しようとする課題」の項、参照）は、ノイズ除去のために1ラインのノイズ成分を保存するためのメモリが必要になり、メモリ容量を増大させてしまう、という問題点があった。
そこで、本発明では、ノイズの補正・除去に必要なメモリ容量をできる限り低減化することを意図するものである。
図７は、この実施例のノイズ補正部５（図５参照）をより詳細に示す。
図７を参照して、ノイズ補正部５の構成とその動作について、以下に説明する。
ノイズ補正部５は、補正データメモリ５１と補正演算部５２を備え、前段のＡ／Ｄ変換部４で変換された画像データに補正を施し、ノイズを除去した画像データを後段のデジタル画像処理部６に出力する。
ノイズ補正部５にはデジタル変換された画像データが入力されるが、入力データは、図７に示すように、補正データメモリ５１及び補正演算部５２の両方に入力することができるようになされている。補正演算部５２では、原稿読み取り画像等の通常の画像データを処理する場合に、入力された画像データを取り込み、処理する。取り込んだ画象データは、補正演算部５２で、予め補正データメモリ５１に記憶されている補正データを参照し、得た補正データを用いて画像データに含まれている周波数拡散によるノイズの除去・補正を行う。また、補正データメモリ５１では、補正データを作成する場合に、入力された画像データを取り込み、処理する。取り込んだ画象データは、補正データを作成するために補正データメモリ５１上で操作された後、補正演算部５２の上記したノイズの除去・補正処理に用いるために、作成された補正データを補正データメモリ５１に保持する。
【００１９】
ここで、ノイズの除去・補正処理に用いるかかる補正データの作成方法について説明する。
まず、周波数拡散によるノイズが含まれた画像データを補正データメモリ５１に、補正パラメータ作成用データとして記憶する。このとき記憶される補正パラメータ作成用の画像データは、データに含まれている周波数拡散によるノイズ成分が抽出可能なデータ、即ち有効画像領域内においてＣＣＤセンサが均一な光量を読み取ったときのデータである。
図８は、ノイズの除去・補正処理を説明するための各種の信号を示す線図である。均一な光量を読み取り、入力される画像データは、本来、周波数拡散クロックを使わない場合は、デジタルにおいても均一データである。ここでは、入力に周波数拡散を用いているために、そのデータは、例えば、図８の入力信号(a)で表されるような、均一レベル（拡散なし）を中心に周波数拡散周期で増減するノイズの乗ったデータとなる。
【００２０】
そこで、この入力信号に含まれるノイズ信号を抽出し、補正用パラメータを作成する。このときの手順としては、図８中の変調周期SYNC信号(b)で表される変調周期SYNC信号の1周期分の入力信号のデータをとり、補正用データとして、変調周期SYNC信号を基準として一時、保管する。そして、保管された補正用データを用いて入力信号を均一データにするためのパラメータを演算する。この演算は、均一レベルをもとにノイズ信号成分を取り出し、ノイズ信号成分の＋，−を逆にした、図８の補正用パラメータ(c)に示すようなデータをパラメータとして求める。この演算により求めた補正用パラメータに基づいて、入力画像信号を補正すると、図８の出力信号(d)のようにノイズが除去された均一レベル信号を得ることができる。
【００２１】
また、上記のようにして予め作成され補正データメモリ５１に保持された補正用パラメータを用いて補正演算部５２において正確な補正するためには、拡散周期SYNC信号を基に、画像データと画像データに用いる一拡散周期分の補正パラメータの参照を周波数拡散に用いた変調周期と同期化させることにより、デジタル遅延のないように補正することが必要である。拡散周期SYNC信号を基準に動作して、かつ、時間的タイミングを同時にすることにより、補正パラメータと画像データの時間的タイミングが合うので、適切なパラメータを参照する事ができ、正確な補正ができる。
このように、拡散周期ごとに補正することにより、拡散周期分の補正パラメータが必要となるだけなので、拡散周期の最低1周期分のメモリ容量のみで周波数拡散によるノイズを補正することができ、メモリ容量の低減化が図れる。
【００２２】
本発明の画像処理装置を装備させたデジタル複写機を構成するためには、上記実施例の画像処理装置の入力側に、原稿画像の読み取りを行うスキャナ部を備え、スキャナ部のＣＣＤラインセンサからの画像信号を画像処理装置への入力とし、画像処理装置の出力側に、画像形成部を備え、画像処理装置から画像形成部へ作像に必要な画像データを送り出すように、これらの構成要素を結合し、全体装置を構成する。スキャナ部及び画像形成部は、既存の技術を用いることにより実施可能である。
【００２４】
【発明の効果】
（１）本発明によれば、予め求められた周波数拡散における変調周期分の補正データを、変調周期で繰り返して参照するようにしたことにより、補正データを保持するメモリ容量が拡散周期分の容量ですむので、メモリ容量の低減化を図ることが可能になる。
（２）また、補正データの参照を基準クロックの周波数拡散に用いた変調周期に同期して行うようにしたことにより、適切な補正データを参照する事ができ、正確な補正が可能になる。
（３）画像形成装置において上記（１）、（２）の効果を実現することにより、画像形成装置の性能を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係わる画像処理装置の構成を概略図として示す。
【図２】図１に示したタイミング信号生成部をより詳細に示す。
【図３】基準クロックを周波数拡散させるときに用いる変調パターンの一例を示す。
【図４】同期させた状態にあるＣＣＤのラインSYNC信号と拡散周期SYNC信号を示す。
【図５】本発明の実施例に係わる画像処理装置の構成を概略図として示す。
【図６】図５に示したタイミング信号生成部をより詳細に示す。
【図７】図５に示したノイズ補正部をより詳細に示す。
【図８】ノイズの除去・補正処理を説明するための各種の信号線図を示す。
【符号の説明】
１…発振器、２…タイミング信号生成部、
２１…周波数拡散回路、２２…タイミング信号生成回路、
３…アナログ信号処理部、４…Ａ／Ｄ変換部、
５…ノイズ補正部、５１…補正データメモリ、
５２…補正演算部、６…デジタル画像処理部、
７…操作部。

Claims

イメージセンサにより読み取られた画像信号を処理する画像処理手段と、
所定の周期で連続的に発振周波数を変調させる周波数拡散手段と、
前記周波数拡散手段が発生する周波数拡散クロックを用いて前記画像処理手段の動作を制御するためのタイミング信号を生成するタイミング信号生成手段と、
周波数拡散における変調周期分の補正データを保持する保持手段と、
を有する画像処理装置であって、
イメージセンサのライン周期を周波数拡散における変調周期の２以上の整数倍にするとともに、前記保持手段に保持されている変調周期分の補正データを変調周期で繰り返し参照し得られた補正データによって、前記タイミング信号生成手段が生成するタイミング信号により画像に発生するノイズを補正することを特徴とする画像処理装置。
請求項１に記載された画像処理装置において、
均一な光量をイメージセンサにより読み取ったときの入力信号に含まれるノイズ信号に基づいて、前記保持手段に保持する補正データを作成することを特徴とする画像処理装置。
請求項１又は２に記載された画像処理装置において、
前記保持手段に保持した補正データの参照を周波数拡散における変調周期に同期して行うようにしたことを特徴とする画像処理装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載された画像処理装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。