(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号を読み取る画像信号読取手段と、
基準クロックに対して所定の拡散周期で連続的に発振周波数を変調させて周波数拡散クロックを発生する周波数拡散手段と、
前記画像信号読取手段によって、周波数拡散をOFFしたときに読み取った白基準画像信号をもとにシェーディングデータを取得するシェーディングデータ取得手段と、
前記シェーディングデータ取得手段が取得したシェーディングデータを保持するシェーディングデータ保持手段と、
前記画像信号読取手段によって、周波数拡散クロックで読み取った白基準画像信号をもとに前記周波数拡散手段が発生する周波数拡散クロックにより画像信号に発生するノイズを補正するためのノイズ補正データを取得する手段と、
前記ノイズ補正データ取得手段が取得したノイズ補正データを保持する補正データ保持手段と、
前記シェーディングデータ保持手段が保持するシェーディングデータと前記補正データ保持手段が保持するノイズ補正データとに基づいて、通常読み取り時に前記画像信号読取手段によって周波数拡散クロックで読み取られた画像信号を同時に補正する補正手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記補正データ保持手段が保持するノイズ補正データは、前記拡散周期分のノイズ補正データであることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記拡散周期に基づいて前記補正データ保持手段が保持するノイズ補正データを参照することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記補正手段は、前記シェーディングデータとノイズ補正データを合わせ、１つの補正データとして前記画像信号に対する補正演算を行うようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載された画像処理装置の構成を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、原稿読み取り画像データに基づいて画像を再生する複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置に適用し得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、この画像データにより画像を形成すると、ノイズによる縞模様が画像上に現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、この方法によると、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、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、この方法によると、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、好ましくない。また、ノイズ補正データは走査ラインに対応するデータであるから、ライン同期信号（ＬＳＹＮＣ）と同期をとって適用しなければならず、そのための手段を必要とする。
【０００４】
本発明は、上記した従来法の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、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、周波数拡散クロックにより画像に発生するノイズ成分を補正・除去することにより、ノイズのばらつきが起きることがなく安定的に放射ノイズレベルを低減させ、かつ、ノイズ成分の補正・除去を行う際に必要なメモリ容量の低減化を図り、ライン同期信号との同期を必要としない簡素な回路を用いることを可能にする前記画像処理装置、該画像処理装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、画像信号を読み取る画像信号読取手段と、基準クロックに対して所定の拡散周期で連続的に発振周波数を変調させて周波数拡散クロックを発生する周波数拡散手段と、前記画像信号読取手段によって、周波数拡散をOFFしたときに読み取った白基準画像信号をもとにシェーディングデータを取得するシェーディングデータ取得手段と、前記シェーディングデータ取得手段が取得したシェーディングデータを保持するシェーディングデータ保持手段と、前記画像信号読取手段によって、周波数拡散クロックで読み取った白基準画像信号をもとに前記周波数拡散手段が発生する周波数拡散クロックにより画像信号に発生するノイズを補正するためのノイズ補正データを取得する手段と、前記ノイズ補正データ取得手段が取得したノイズ補正データを保持する補正データ保持手段と、前記シェーディングデータ保持手段が保持するシェーディングデータと前記補正データ保持手段が保持するノイズ補正データとに基づいて、通常読み取り時に前記画像信号読取手段によって周波数拡散クロックで読み取られた画像信号を同時に補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする画像処理装置である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の画像処理装置において、前記補正データ保持手段が保持するノイズ補正データは、前記拡散周期分のノイズ補正データであることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の画像処理装置において、前記拡散周期に基づいて前記補正データ保持手段が保持するノイズ補正データを参照することを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の画像処理装置において、前記補正手段は、前記シェーディングデータとノイズ補正データを合わせ、１つの補正データとして前記画像信号に対する補正演算を行うようにしたことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載された画像処理装置の構成を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【０００９】
【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、ラインイメージセンサ及びセンサ出力信号のアナログ処理及びデジタル処理の動作を制御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要部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。
この実施例でも、この種の装置において通常行われていると同様に、装置全体にわたって動作のタイミングをとるために基準クロックを有しおり、発振器１において、その基準クロックを発生する。本例では、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・シェーディング補正部５、デジタル画像処理部６の各ブロックが画像信号や補正データ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（詳細は、省略するが、複写機、ファクシミリ装置、イメージスキャナ装置等の画像読み取り部として周知である）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た後、ノイズ補正・シェーディング補正部５でシェーディング補正が施される。ここでは、後記で詳述するノイズ（周波数拡散クロックを用いたタイミング動作により前段の処理過程で発生するノイズ）補正を同時に行う。補正された画像データは、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処理され、出力される。
【００１０】
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である。
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。
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い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。
【００１１】
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、同図に示す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。
ここで発生させた拡散周期SYNC信号は、周波数拡散クロックによるノイズの補正処理（後記に詳述）を行うときに、その動作信号として用いるために、周波数拡散回路２１からノイズ補正・シェーディング補正部５に出力させる。
また、周波数拡散回路２１に制御信号を入力しているが、この制御信号は、この回路により基準クロックに変調をかけ、拡散機能を動作（ON）させるか、もしくは、変調をかけずに基準クロックがそのままの形で出力する、拡散機能を動作させない（OFF)、のいずれかのOFF/ON動作を制御するものである。この動作は、ノイズ補正に用いるノイズ補正データの取得処理（後述）に必要となる
【００１２】
ここで、上記した周波数拡散クロックによりイメージセンサ出力画像に生じるノイズの補正処理に係わる実施例を詳細に説明する。
本実施例では、予め用意したノイズ補正データによりセンサ出力画像を補正することにより、ノイズの除去を行う方式を採用する。このために、装置を実際に動作させたときに周波数拡散クロックにより画像に発生するノイズデータを検出し、ノイズデータからノイズ補正データを生成し、メモリに保持させておく。このとき、メモリに保持するノイズ補正データを、拡散に用いた変調信号の１周期分のみのデータとしてメモリ容量の低減化を図る。補正時には、メモリから読み出したノイズ補正データによりセンサ出力画像を補正することにより、ノイズの除去を行う、というやり方による。
こうした補正方式、つまり変動（ノイズ）データを取得して、出力の一定化を図る補正方式は、センサ出力画像に行う補正処理として、通常行われているシェーディング補正と同様の方式である。本発明では、この点に着目したもので、ここでは、これらの補正データ、即ちノイズ補正データとシェーディングデータを合わせて、一つの補正データとして補正処理を行うことができるようなやり方を採用する。そこで、ノイズ補正データ、シェーディングデータを保持する各メモリからそれぞれのデータに適したタイミングで補正データを参照し、補正演算に用いるデータを一つにして各画像データに対して一度の演算で補正を済ませるようにする。つまり、ノイズとシェーディングの補正処理を同時に行うことを可能にする。
また、周波数拡散クロックによるノイズを補正するためのデータを取得する方法として、ここでは、基準白板をイメージセンサで読み取った白基準画像信号に基づいて、求めるようにする。
【００１３】
図４は、ノイズ補正に係わる処理を行うノイズ補正・シェーディング補正部５（図１）をより詳細に示す。
図４を参照して、ノイズ補正・シェーディング補正部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・シェーディング補正部５は、ノイズ補正部４１、シェーディング補正部４２と補正演算部４３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、シェーディング補正を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。
デジタル変換された画像データとそのタイミング信号は、それぞれノイズ補正部４１、シェーディング補正部４２、補正演算部４３に入力される。シェーディング補正部４２では、内部にシェーディングデータを取得するためのメモリを持ち、シェーディングデータ取得動作時に、入力された画像データをもとに生成したシェーディングデータを該メモリに保持する。ノイズ補正部４１では、内部にノイズ補正データを取得するためのメモリと処理部を持ち、ノイズ補正データ取得動作時に、入力された画像データ及びシェーディングデータに基づいて生成したノイズ補正データ（生成方法は後記で詳述）を該メモリに保持する。補正演算部４３では、原稿読み取り画像等の通常の画像データ読み取り動作時に、入力された画像データに、シェーディング補正部４２、ノイズ補正部４１に保持した補正データを用いて、ノイズ補正、シェーディング補正を施すための演算を行い、補正され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。なお、ノイズ補正動作のタイミング信号として拡散周期ＳＹＮＣ信号をノイズ補正部４１及び補正演算部４３に入力する。
【００１４】
ここで、シェーディングデータ取得動作時、ノイズ補正データ取得動作時及び通常の画像データ読み取り動作時のデータ処理、並びに該処理に係わる各部の動作について詳細に説明する。
シェーディングデータは、従来から複写機等の原稿読み取り装置において普通に用いられている方法を適用して、そのデータを取得する。即ち、基準白板を読み取ったイメージセンサからの画像データをシェーディング補正部４２に入力し、シェーディングデータを生成し、後述する補正演算用のパラメータとしてシェーディング補正部４２の内部メモリに保持する。なお、このシェーディングデータの取得動作時に、タイミング信号生成部２で発生させるタイミング信号に拡散周波数の変調をかけない、即ち周波数拡散部２１をOFFにした状態で基準白板の読み取りを行う。この設定で白基準画像データを得るようにすると、周波数拡散によるノイズの影響を受けない状態でシェーディングデータを生成することができる。
このようにして生成され、メモリに保持したシェーディングデータは、通常読み取り時に、シェーディング補正に用いるが、それ以外に、ノイズ補正データを生成する時にも使用される。
【００１５】
ノイズ補正データの取得は、上記したシェーディングデータの場合と違い、周波数拡散させたタイミング信号により基準白板の読み取り動作をさせた時に検出される、ノイズの影響を受けた画像データに基づいて行う。即ち、ノイズ補正データの取得時に、タイミング信号生成部２で周波数拡散部２１をONにし、発生させた拡散周波数による変調をかけたタイミング信号により基準白板を読み取り、読み取ったイメージセンサからの画像データをノイズ補正部４１に入力する。このとき読み取ったデータには、シェーディング補正が施されていないのでノイズ分に加えてシェーディングが重畳されている。
一方、ここでは、ライン同期SYNC信号と拡散変調周期SYNC信号が非同期であることや、保持するノイズ補正データのメモリ容量の低減化のために、拡散周波数の単位周期分（１ライン分ではなく）の補正データを得るようにする。このために、白基準画像データから拡散周波数の単位でノイズデータ分を抽出するという操作を必要とする。そこで、ノイズ補正部４１には、さらに、先にシェーディング補正部４２で検出されたシェーディングデータを入力することに加え、又、拡散周波数の単位周期分のノイズデータを抽出する操作を行うために周波数拡散部２１から拡散周期SYNC信号も入力する。
ノイズデータの抽出は、拡散周波数で読み取り動作を行い得た白基準画像データから、先に周波数拡散をOFFした状態で取得したシェーディングデータを用いて光源やＣＣＤの素子ばらつき等の影響を除去することにより、純粋な周波数拡散によるノイズ分の抽出を行うことができる。このとき、拡散周波数の変調周期SYNC信号によって読み取り画像データを切り出し、その画像データから拡散周波数の単位周期分のノイズ補正データを算出することが可能となる。このときに用いる白基準画像データは、拡散周期SYNC信号により切り出されたデータから任意に定めたデータとすることができるが、諸種の平均化処理を適用して得たデータとしても良い。
【００１６】
ここで、補正演算部４３で使用する補正演算パラメータとしてのノイズ補正データの算出過程を説明する。
図５は、ノイズ補正データの算出過程を説明するための信号線図である。
図５を参照すると、周波数拡散がかかっている状態で白基準画像データ検出し、このデータにシェーディングデータを用いてシェーディング分を削除する補正をすると、入力画像データは、例えば、図５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拡散ノイズの乗ったデータとなる。
そこで、この入力信号に含まれるノイズ信号を検出し、補正用パラメータを算出する。このときの手順としては、図５中の拡散周期SYNC信号(b)で表される変調周期SYNC信号の単位周期分の入力信号のデータをとり（最低１周期分で、平均化処理等を行う場合、必要な単位数分）、補正用パラメータの算出用データとして、一時保管する。この後、保管されたデータを用いて入力信号をノイズのない均一データにするための補正用パラメータを算出する。パラメータの算出は、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５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５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。
【００１７】
通常の画像データ読み取り時の動作を説明する。通常読み取り時には、周波数拡散させたタイミング信号により原稿の読み取り動作をさせるので、拡散ノイズが入力画像信号に含まれる。拡散ノイズの補正演算は、補正用パラメータに基づいて、入力画像信号を補正する。図５の例にとると、拡散ノイズを含む図５の入力信号(a)に補正用パラメータ(c)を適用することにより、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補正演算を行う。
この実施例では、拡散ノイズの補正を、通常入力画像信号対して行われるシェーディング補正と同時に補正演算部４３により行う。即ち、補正演算部４３は、ノイズ補正部４１及びシェーディング補正補正部４２で生成し、内部メモリに保持した補正パラメータを参照し、設定された補正パラメータを同時に入力画像信号に適用して、補正演算を行い、補正により適正化された画像信号を出力する。この時、補正パラメータの設定動作を、タイミング信号発生部２が発するライン同期信号に基づく動作タイミング信号及び拡散周期ＳＹＮＣ信号により行う。
【００１８】
なお、このときに、正確な補正するためには、補正演算部４３で、拡散周期SYNC信号を基に画像データとノイズ発生分との同期化を図ってデジタル遅延のないように補正する事が重要である。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ようにする。そうすると、適切なパラメータを参照することができ、正確な補正が行われることになる。
このように、ＣＣＤの感度ムラ照度ムラなどのシェーディング補正には拡散OFF時のデータから得たシェーディング補正パラメータを、又、拡散ノイズの補正にはノイズ分を抽出して得たノイズ補正パラメータを、それぞれに適したタイミングで用いることにより、精度の高い補正を可能としている。また、拡散ノイズに対しては、拡散周期ごとに補正することにより、拡散周期分のパラメータが必要となるだけなので、メモリ容量を低減することができる。
【００１９】
本発明の画像処理装置を装備させた画像形成装置、その一つとして、例えば、デジタル複写機を構成するためには、上記に示した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、画像処理装置の出力側に、画像形成部を備える必要がある。ここでは、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。構成要素として用い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。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、シェーディングデータ及び拡散周期分のノイズ補正データをそれぞれに保持するメモリを参照して得た補正データを同時に、通常（原稿）読み取り時の入力画像信号に適用して補正を行うようにしたことにより、シェーディング及び拡散ノイズを適正に補正・除去し、その際に必要なメモリ容量を低減化し、回路構成の簡素化を図ることができる。
【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要部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】  図１に示したノイズ補正・シェーディング補正部をより詳細に示す。
【図５】  ノイズ補正データの算出・適用過程を説明するための信号線図である。
【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、
４１…ノイズ補正部、                  ４２…シェーディング補正部、
４３…補正演算部、
５…ノイズ補正・シェーディング補正部、
６…デジタル画像処理部。
【図１】
0004090006.tif 000002
【図２】
0004090006.tif 000003
【図３】
0004090006.tif 000004
【図４】
0004090006.tif 000005
【図５】
0004090006.tif 000006