JPH0795805B2

JPH0795805B2 - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH0795805B2
Application number: JP61024137A
Authority: JP
Inventors: 竹内　　昭彦; 哲雄斉藤; 猪一郎山本; 行弘大関; 基加藤; 高広井上; 裕志笹目
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-02-07
Filing date: 1986-02-07
Publication date: 1995-10-11
Anticipated expiration: 2010-10-11
Also published as: JPS62183676A

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、デイ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つた。

一方これとは別に、比較的簡単な装置構成で、高解像度
を保つ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、入力したデジタル
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ツク図の
一例を示す。

デジタル画像入力信号はビデオクロツク11に同期してラ
ツチ回路１にラツチされる。このビデオクロツク11は、
マスタクロツク12をＪ−Ｋフリツプフロツプ４で２分周
したクロツクである。なお、マスタクロツク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つてもよい。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
知のビームデイテクト（BD）信号であつてもよい。ラツ
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、マスタクロツク12は、分周器５及
び周期切換信号によつて所定の周期に分周され、更にＪ
−Ｋフリツプフロツプ８で２分周され、デユーテイ比50
％のクロツク信号14となる。このクロツク信号14とビデ
オクロツク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のリツプルキヤリイアウト（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
ロツク信号14とは、各ライン毎に完全に同期がとられて
いる。クロツク信号14はバツフア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15のダイナミツ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
イナミツクレンジ調整用のバツフア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つて、分周器５に入力する周期切換
信号を切り換え、これによつてクロツク信号14の周期
を、例えば解像度重視の場合はビデオクロツク11と同周
期に、中間調の再現性重視の場合はビデオクロツク11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］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値処理やデイ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値処理やデイザ法において大きな問題であつた、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、条件によつては目立つ場合があることもまた明らか
となつた。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、一例としては、中間調の再現性を重視す
るために、クロツク信号の周期をビデオクロツクの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、特に細線をシヤープに出す
ために、周知のエツジ強調等の処理を行つた様な場合に
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］上記目的を達成するために本発明の画像処理装置は以下
のような構成を備える。即ち、記録媒体上をライン走査することによって画像形成する
装置のための画像処理装置であって、画像信号を入力す
る入力手段と、前記入力手段により入力された画像信号
の特性を変換し、その変換特性を選択可能な変換手段
と、前記変換手段により変換された画像信号を所定周期
のパターン信号に応じてパルス幅変調したパルス幅変調
信号を生成するパルス幅変調信号発生手段と、前記パタ
ーン信号の位相をライン単位で移相し、その移相量を選
択可能な移相手段とを有する。

［作用］以上の構成において、入力された画像信号の特性を変換
し、その変換特性を選択可能にし、その変換された画像
信号を所定周期のパターン信号に応じてパルス幅変調し
たパルス幅変調信号を生成する。このパターン信号の位
相をライン単位で移相し、その移相量を選択可能にする
とともに、その移相量の選択に伴って変換手段の変換特
性が選択されるように動作する。

［実施例］第１図に示す実施例の画像処理装置は、変換手段のD/D
変換器24と、多値画像情報をアナログ画像信号に変換す
る手段のD/A変換器２と、比較手段のコンパレータ３
と、決定手段の遅延信号発生回路16、セレクト信号出力
器19、アナログスイツチ17及び分周器15とを備える。

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はプリセツト回路25に予め設定されたモー
ドに従つて、水平同期信号13の入力に対応してセレクト
信号20を切換える。アナログスイツチ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つの信号を選
択して出力する。デジタル画像信号はD/D変換器24によ
つてγ変換がなされ、その出力値がラツチ回路１にラツ
チされて、D/A変換器２によつてアナログ画像信号15に
変換される。尚、このD/D変換器24は、プリセツト回路2
5の設定値に基づいて、γ変換特性を変更する。

分周器５はマスタクロツク12の分周比を決定し、アナロ
グスイツチ17の出力に同期して前記分周比に従つて信号
を出力し、Ｊ−Ｋフリツプフロツプ８を通してパルスパ
ターン発生器10に入力する。パルスパターン発生器10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（PW
M）を行い、２値信号26として出力する。

以下、添付図面に従つ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
幅変調回路のブロツク図である。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はマスタクロツク
12を入力しているため、遅延時間はマスタクロツク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
グスイツチである。このアナログスイツチ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
によつてなされる。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、プリセツト回路25に設定され
ている値に従つて、カウント値に対応してセレクト信号
20を決定している。このようにプリセツト回路25にはセ
レクト信号20の種類と、その繰り返しパターンなどの情
報がセツトされている。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、例えば複数のγ変換
テーブルを有し、プリセツト回路25と周期切換信号によ
つて、１つのγ変換テーブルが選択されるようになつて
いる。なお、セレクト信号20はｎ種類（ｎ≦ｍ）のコー
ド又は信号レベルから成るものとし、水平同期信号13に
同期して順次切り換えられるものとする。

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ツク12の３パルス分
である信号ｂ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19には水
平同期信号13が入力されるたびに、信号ａと信号ｂが交
互に選択されるように、アナログスイツチ17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、マスタクロツク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ｂは
信号ａの立上りよりマスタクロツクの３パルス分遅れた
タイミングT₁で立上つている。マスタロツク12を３分周
する分周器５の出力信号は、Ｊ−Ｋフリツプフロツプ８
により更に２分周され、デユーテイ比50％の信号とな
る。そして信号ａが選択されたときのＪ−Ｋフリツプフ
ロツプ８の出力であるクロツク信号22はクロツクａ′
で、信号ｂが選択されたときのクロツク信号22はクロツ
クｂ′で示されている。クロツクａ′は信号ａの立下り
（水平同期信号13の立下り）（タンミングT₂）、クロツ
クｂ′は信号ｂ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
タクロツク12の６周期分の周期で、デユーテイ50％の方
形波として出力され続ける。

Ｊ−Ｋフリツプフロツプ４から出力されるビデオクロツ
ク11は、図に示す如くマスタクロツク12を２分周したク
ロツクで、水平同期信号13によりリセツトされ、タイミ
ングT₂で水平同期信号13が立下がり、マスタクロツク12
の立上がることによつてHIGHとなり、以降、水平同期信
号13が入力されるまで、前述の周期をもつクロツク信号
として出力される。このビデオクロツク11に同期してD/
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、T₀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である。

また信号ａが選択されたときのパルスパターン発生器10
の出力である三角波のパターン信号23（23-1）と、信号
ｂ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値信号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ツチ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ｂ
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。従つ
て、アナログ画像信号15が２ライン続けて第３図のよう
な波形となつた場合、コンパレータ３の出力の２値信号
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））］上述の動作を行つ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
オクロツクの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つ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＝2.54cm）の画像リーダ及びレー
ザビームプリンタを用い、新聞や公告で最も多く使われ
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
つた。

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ユレーシヨンした結果を
示す。本図において各円は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つて処
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。従つ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７
図（ａ）〜（ｃ））］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
つ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。従つて、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。
すなわち、第４図の（ａ），（ｂ）及び第６図の（ａ）
〜（ｃ）に示したように各走査ライン毎のパターン信号
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、D/D変換器24のγテーブルも同一のも
のを用いて画出しを行なうと、出力画像の階調性がそれ
ぞれいずれの場合も異なつてしまうという事実である。
この傾向は縦に強い相関が現れている第４図（ａ）が最
もγが寝ており、また特に強い相関の現れていない第４
図（ｂ）が最もγが立つているという点に起因する。こ
れは概略次の理由によると思われる。

第７図（ａ）〜（ｄ）を用いて説明すると、先ず、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によ
り画素間の相関の強い第７図（ａ）の方が濃くみえるた
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MTF等の特性がこれに加味されることも十分に考えら
れる。そこで、これを補正するために、第１図のプリセ
ツト回路25の信号によりD/D変換器24のγテーブルを切
り換えて、第４図（ａ）．（ｂ）や第６図（ａ）〜
（ｃ）の様な様々な場合において、出力画像が常に最適
な階調となる様にしてやれば良い。

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ツク12の整数倍にとつて説明
したが、これは前述の様に、（整数＋α）倍（０＜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つてもよいことはも
ちろんである。

［他の実施例の説明（第１図）（第８図）］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ツク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ツク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
がマスタクロツク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
イツチ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はマスタクロツク12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８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）をマスタクロツク12の１倍とせずに、
（整数＋α）倍（０＜α＜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８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、マスタクロツク12の１周期分（即ちビデ
オクロツク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。

本実施例においては、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D/D変換器24のγ変換テーブ
ルを選択することは有効である。尚、前述した様に分周
器５の周期切換信号とプリセツト回路25の出力の組合せ
で、１通りのγ変換テーブルが決定される様になつてい
る。

更に、図示していないが、プリセツト回路25の出力とエ
ツジ強調量の間に、一方により他方が決定される様な関
係を作り、例えばパターン信号の位相ずらしの度合いに
応じてエツジ強調量を変えてやれば、より精密な画像の
調節が可能となる。

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20として発生し、アナログスイツチ17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によつて任意
に切り換えるような回路構成として、周期的或るいはラ
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、パターン信号23
の位相を水平ラインの各ライン毎に調整するとともに、
画像信号のγを調整することにより、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。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］以上説明したように本発明によれば、パルス幅変調処理
に用いられるパターン信号の位相をライン単位で移相
し、その移相量を選択可能にするとともに、その移相量
の選択に伴って画像信号の特性を変換する変換手段の変
換特性が選択されるので、再生画像にモアレや縞などが
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
調処理回路のブロツク図、第２図は以前に提案された回路のブロツク図、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
イミングチヤート、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）はシミユレーシヨン結果を示す図、第６図（ａ）〜（ｃ）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図は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……ラツチ回路、２……D/A変換器、３……コ
ンパレータ、4,8……Ｊ−Ｋフリツプフロツプ、５……
分周器、10……パルスパターン発生器、11……ビデオク
ロツク、12……マスタクロツク、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
……アナログスイツチ、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、25……プリセツト回路、26……２値信号である。

フロントページの続き (72)発明者大関行弘東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者加藤基東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者井上高広東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者笹目裕志東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開昭58−25768（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−59859（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体上をライン走査することによって
画像形成する装置のための画像処理装置であって、画像信号を入力する入力手段と、前記入力手段により入力された画像信号の特性を変換
し、その変換特性を選択可能な変換手段と、前記変換手段により変換された画像信号を所定周期のパ
ターン信号に応じてパルス幅変調したパルス幅変調信号
を生成するパルス幅変調信号発生手段と、前記パターン信号の位相をライン単位で移相し、その移
相量を選択可能な移相手段とを有し、前記移相量の選択に伴い、前記変換手段の変換特性が選
択されることを特徴とする画像処理装置。