JP2003087556A - カラー信号補正回路及び画像読取装置 - Google Patents
カラー信号補正回路及び画像読取装置Info
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Abstract
きるカラー信号補正回路及び画像読取装置を提供する。 【解決手段】 本発明のカラー信号補正回路は、1次元
イメージセンサ装置からの出力信号が処理されて得られ
た、色成分が異なる3種類の色信号の画素データと、各
色信号の解像度より高いモノクロ信号の画素データとが
入力され、これらの画素データを色の特性を表すデータ
に変換する第1の変換手段と、得られた色の特性を表す
データを、再度、変換後の色信号の解像度がモノクロ信
号の解像度に一致するように、3種類の色信号の画素デ
ータに逆変換する第2の変換手段とを有する。本発明の
画像読取装置は本発明のカラー信号補正回路を有するも
のである。
Description
及び画像読取装置に関し、例えば、カラー原稿対応の複
写機、画像処理複合機(プリンタ機能やFAX機能や複
写機機能などを有するもの)、イメージスキャナなどの
画像読取構成を有する装置に適用し得るものである。
は、従来、図17に示すような1次元イメージセンサ装
置(以下、3ラインCCD装置と呼ぶ)や、図18に示
すような1次元イメージセンサ装置(以下、4ラインC
CD装置と呼ぶ)が適用されていた。
3は、3原色R、G、B毎の画像読取構成からなり、各
画像読取構成はそれぞれ、フォトダイオードアレイ2
R、2G、2Bと、2個(2チャンネル)のシフトゲー
ト3RO及び3RE、3GO及び3GE、3BO及び3
BEと、2個(2チャンネル)のCCDアナログシフト
レジスタ4RO及び4RE、4GO及び4GE、4BO
及び4BEと、2個(2チャンネル)のリセットゲート
5RO及び5RE、5GO及び5GE、5BO及び5B
Eと、2個(2チャンネル)のクランプ回路6RO及び
6RE、6GO及び6GE、6BO及び6BEと、2個
(2チャンネル)のアンプ7RO及び7RE、7GO及
び7GE、7BO及び7BEとを有している。
チャンネルの構成要素は、フォトダイオードアレイ2
R、2G、2Bにおける奇数番目のフォトダイオードの
蓄積電荷を処理するものであり、符号末尾に「E」が付
与されているチャンネルの構成要素は、フォトダイオー
ドアレイ2R、2G、2Bにおける偶数番目のフォトダ
イオードの蓄積電荷を処理するものである。
Bにはそれぞれ、図示は省略しているが、担当する原色
用の色フィルタを介して、白色光を原稿に照射した際の
原稿からの反射光が到達するようになされている。各フ
ォトダイオードアレイ2R、2G、2Bはそれぞれ、主
走査方向に所定数のフォトダイオードが配置されてお
り、受光光量に応じた電荷を蓄積する(光電変換する)
ものである。フォトダイオードアレイ2R、2G、2B
を構成している各フォトダイオードの受光面積は、全て
同一になされている。
Bの蓄積電荷は、ゲート制御信号SH−R、SH−G、
SH−Bに応じて開状態になった、対応するシフトゲー
ト3RO、3RE、3GO、3GE、3BO、3BEを
介して、対応するCCDアナログシフトレジスタ4R
O、4RE、4GO、4GE、4BO、4BEに移行さ
れる。
4RE、4GO、4GE、4BO、4BEは、移行され
た蓄積電荷を、クロック信号に応じて、シリアル信号
(1次元画像信号)として出力する。この際、各フォト
ダイオード(画素)毎の信号が他の画素に影響を与えな
いように、リセットゲート5RO、5RE、5GO、5
GE、5BO、5BEを介して、リセット処理された後
に次の画素の信号が出力される。その後、各クランプ回
路6RO、6RE、6GO、6GE、6BO、6BEに
よってクランプされ、さらに、対応するアンプ7RO、
7RE、7GO、7GE、7BO、7BEによって増幅
されて出力される。
号を付して示す図18において、4ラインCCD装置1
−4は、3原色R、G、B毎の画像読取構成に加え、モ
ノクロ(B/W)用の画像読取構成を有する。
画像読取構成は1チャンネル構成であり、モノクロ用の
画像読取構成は2チャンネル構成である。
読取構成の構成要素は、上述した3ラインCCD装置1
−3の場合と同様である。
も、フォトダイオードアレイ2R、2G、2B、2B/
Wを構成している各フォトダイオードの受光面積は、全
て同一になされている。
おいては、原稿の読取モードとして、カラー原稿を読み
取る際のカラーモードと、モノクロ原稿を読み取る際の
モノクロモードとがある。
した複写機においては、カラーモードもモノクロモード
も、3原色R、G、Bの光電変換構成からの出力を用い
てその後の処理を行っている。すなわち、モノクロモー
ドにおいては、得られた3原色信号(R、G、B出力)
からモノクロ信号を合成して得て、その後の処理を行っ
ている。
を適用した複写機においては、カラーモードでは3原色
R、G、Bの画像読取構成からの出力を用いてその後の
処理を行い、モノクロモードではモノクロの画像読取構
成からの出力を用いてその後の処理を行っている。
たような1次元イメージセンサ装置を適用した従来の画
像読取装置は、以下のような課題を有するものであっ
た。
R、G、Bの光成分を選択させる色フィルタでの光減衰
を考慮して、各フォトダイオードの受光面積が大きくな
されている。そのため、3ラインCCD装置1−3が大
型化し、コストが高いものとなっていた。
ードの受光面積を小さくしなければならない。受光面積
を小さくした場合において、カラーモードでの副走査方
向の移動速度をモノクロモードと同様にしたときには、
小さい受光面積のためにカラー画質が低下する。
タの特性のバラツキなどにより、カラー画質が低下(色
収差)する恐れがあった。
した画像読取装置が、原稿を走行させながら読取動作を
行うものである場合、R、G、B用のフォトダイオード
アレイ間の距離が、受光面積が大きいために大きくなっ
ており、原稿の波打ちやしわがある箇所で画質が多少悪
くなる恐れがあった。すなわち、スルーパスリード特性
に多少の課題を有するものであった。
は、3原色R、G、B毎の光電変換構成に加え、モノク
ロ(B/W)用の光電変換構成を有することを考慮し、
各フォトダイオードの受光面積をかなり小さくしており
(例えば、従来の3ラインCCD装置1−3の1/
4)、その結果、4ラインCCD装置1−3全体の構成
を小型、安価にしている。しかし、フォトダイオードの
受光面積が小さいので、色フィルタでの光減衰と相まっ
て、カラーモードでの画質が劣化しているという課題が
ある。
での副走査方向での読取速度を、モノクロモードでの副
走査方向での読取速度より遅くすることを要し、カラー
原稿の読取動作に長時間を要するという課題が生じる。
また、副走査方向に原稿又は照射光学ユニット(白色光
源やミラーなど)を走行させるための駆動モータとし
て、可変速度型の駆動モータを適用するなど、副走査方
向への2速度に対応しなければならないという課題も生
じる。
た画像読取装置は、上述したように、フォトダイオード
の受光面積が小さいので、カラースルーパスリード特性
がかなり劣っているという課題も有する。
度を、モノクロモードでの副走査方向の速度と等しくし
た場合でのカラー画質の不十分さをデジタル画像処理な
どにより、補償することも考えられるが、得られた3原
色R、G、Bの信号を利用した処理であるので、画質の
向上度合は小さい。
あり、カラー画質を一段と高めることがカラー信号補正
回路及び画像読取装置を提供しようとしたものである。
め、第1の本発明のカラー信号補正回路は、(1)1次
元イメージセンサ装置からの出力信号が処理されて得ら
れた、色成分が異なる3種類の色信号の画素データと、
上記各色信号の解像度より高いモノクロ信号の画素デー
タとが入力され、これらの画素データを色の特性を表す
データに変換する第1の変換手段と、(2)得られた色
の特性を表すデータを、再度、変換後の色信号の解像度
が上記モノクロ信号の解像度に一致するように、上記3
種類の色信号の画素データに逆変換する第2の変換手段
とを有することを特徴とする。
の反射光を光電変換する複数の受光素子を主走査方向に
配列した色成分が異なる3種類の受光素子アレイと、原
稿からの反射光を光電変換する複数の受光素子を主走査
方向に配列した、上記色成分用の受光素子アレイと受光
素子構成が同じであるモノクロ用の受光素子アレイとを
有する1次元イメージセンサ装置を備えたものであっ
て、(1)上記1次元イメージセンサ装置に対し、モノ
クロ信号の副走査方向の解像度が色信号の解像度より高
くなるタイミング信号を与えるタイミング発生回路と、
(2)第1の本発明のカラー信号補正回路とを有するこ
とを特徴とする。
置の第1の実施形態を図面を参照しながら詳述する。
ロック図である。
装置10は、1次元イメージセンサ装置11、アナログ
処理回路12、アナログ/デジタル変換回路(A/D変
換回路)13、シェーディング補正回路14、ライン間
補正回路15、第1の実施形態のカラー信号補正回路1
6、ページメモリ17、出力用画像処理回路18、タイ
ミング発生回路19、制御部(CPU)20、メモリ2
1、コントロールパネル22、機構系駆動回路23及び
白色ランプ24などを有する。
納されているプログラムやデータに従い、また、メモリ
21をワーキングメモリとして用いながら、当該画像読
取装置10の全体を制御するものである。
やモノクロモードなどの動作モードや印刷枚数などのユ
ーザによる入力情報などを制御部20に与えるものであ
る。機構系駆動回路23は、制御部20の制御下で、副
走査方向の移動機構などを駆動するものである。白色ラ
ンプ24は、制御部20の制御下で、原稿に白色光を照
射するものである。
査方向の移動機構における移動速度は、カラーモードで
もモノクロモードでも同一であり、機構系駆動回路23
は、カラーモードとモノクロモードとを区別することな
く駆動動作する。
制御下で、1次元イメージセンサ装置11、アナログ処
理回路12、アナログ/デジタル変換回路13、シェー
ディング補正回路14、ライン間補正回路15、カラー
信号補正回路16、ページメモリ17などに対するタイ
ミング信号を生成して与えるものである。
示すような構成を備え、後述するように、3原色R、
G、Bについてはそれぞれ1チャンネル、モノクロにつ
いては2チャンネルの計5チャンネルの読取信号(アナ
ログ信号)を得てアナログ処理回路12に出力するもの
である。
時間的に完全に切り分けられていることに応じ、従来、
3原色R、G、Bの出力ラインと、モノクロの出力ライ
ンとを選択して(切り替えて)アナログ処理回路に入力
させ、アナログ処理回路以降の処理系の一部回路をカラ
ーモードとモノクロモードとで共用させるものもあった
が、この第1の実施形態は、1次元イメージセンサ装置
11からの5チャンネルの読取信号(アナログ信号)が
並列してアナログ処理回路12に入力される。
成でなり、1次元イメージセンサ装置11からの読取信
号(アナログ信号)をデジタル信号へ変換するのに適し
た信号にするアナログ処理を行う。各チャンネルの構成
はそれぞれ、従来と同様に、カップリングコンデンサ、
CDS回路(又はサンプルホールド回路)、ゲインアン
プ、オフセット除去回路などのレベルシフトしたり、ノ
イズ成分を除去したり、増幅したりするなどの各要素か
ら構成されている。
ログ処理回路12から出力された3原色R、G、Bの読
取信号や、モノクロの読取信号をデジタル信号に変換し
てシェーディング補正回路14に与えるものである。な
お、モノクロの2チャンネル(の読取信号)は、後述す
るようにフォトダイオードアレイの奇数番目のフォトダ
イオードからのチャンネルと、フォトダイオードアレイ
の偶数番目のフォトダイオードからのチャンネルとにな
っており、このアナログ/デジタル変換回路13におい
て、各チャンネルの読取信号がデジタル信号に変換され
た後、1系統の読取信号にまとめられる。
R、G、Bやモノクロのデジタル信号に対し、フォトダ
イオード毎の感度ばらつきや、白色ランプ24の照明む
ら(特に主走査方向の照明むら)などを補正してライン
間補正回路15に与えるものである。
B用のフォトダイオードアレイや、モノクロ用のフォト
ダイオードアレイの副走査方向の位置の相違などを考慮
して、シェーディング補正回路14からの出力信号に対
して、副走査方向に3原色R、G、Bやモノクロのライ
ンを一致させた際の信号に変換して、カラー信号補正回
路16に与えるものである。
補正回路15は、後述するように、1次元イメージセン
サ装置11から、カラーの出力(R出力、G出力、B出
力)が1回(1ライン分)なされる間に、モノクロの出
力(B/W出力1及びB/W出力2)が2回(2ライン
分)なされるので、カラーの出力に対して、副走査方向
のライン数(解像度)を2倍にする補間処理も行う。こ
の補間処理としては、例えば、上下2ラインの信号の平
均をその中間の位置(仮想位置)のラインの信号にする
ことを適用できる。
施形態の画像読取装置10で始めて導入されたものであ
る。
で機能するものであり、ライン間補正回路15からのモ
ノクロの出力信号の情報を利用して、ライン間補正回路
15からの3原色R、G、Bの出力信号が有する解像度
を高めた3原色信号(カラー信号)に変換するものであ
る。例えば、300dpiのカラー信号を600dpi
のカラー信号に変換する。なお、カラー信号補正回路1
6の詳細については後述する。
を記憶するものである。カラーモードにおいては、カラ
ー信号補正回路16が処理した後の画像信号(カラー信
号)を記憶する。また、モノクロモードにおいては、ラ
イン間補正回路15から出力され、カラー信号補正回路
16をそのまま通過した画像信号(モノクロ信号)を記
憶する。
正回路16から直接与えられた画像信号や、ページメモ
リ17に一旦格納され、ページメモリ17から読み出さ
れた画像信号を、当該画像読取装置10からの出力形式
などに応じて画像処理するものである。例えば、当該画
像読取装置10がイメージスキャナに設けられている場
合には、外部のパソコンやプリンタに与えるように画像
信号を処理する。また例えば、当該画像読取装置10が
カラー対応の複写機に搭載されている場合であれば、感
光ドラムへの潜像を形成させる光学系を駆動し得るよう
な画像処理が実行される。
センサ装置11の詳細構成を示すブロック図であり、上
述した従来例に係る図30及び図31との同一、対応部
分には同一、対応符号を付して示している。なお、図2
に示す1次元イメージセンサ装置11の全体が、例えば
1チップとして実現されている。
11は、3原色R、G、B毎の画像読取構成と、モノク
ロ用の画像読取構成とからなる。
ぞれ、フォトダイオードアレイ2R、2G、2Bと、シ
フトゲート3R、3G、3Bと、CCDアナログシフト
レジスタ4R、4G、4Bと、リセットゲート5R、5
G、5Bと、クランプ回路6R、6G、6Bと、アンプ
7R、7G、7Bとを有する。
トダイオードアレイ2B/Wと、2個(2チャンネル)
のシフトゲート3B/WO及び3B/WEと、2個のC
CDアナログシフトレジスタ4B/WO及び4B/WE
と、2個のリセットゲート5B/WO及び5B/WE
と、2個のクランプ回路6B/WO及び6B/WEと、
2個のアンプ7B/WO及び7B/WEとを有する。
シフトレジスタ4B/WO、リセットゲート5B/W
O、クランプ回路6B/WO及びアンプ7B/WOは、
フォトダイオードアレイ2B/Wにおける奇数番目のフ
ォトダイオードの蓄積電荷を処理するものであり、シフ
トゲート3B/WE、CCDアナログシフトレジスタ4
B/WE、リセットゲート5B/WE、クランプ回路6
B/WE及びアンプ7B/WEは、フォトダイオードア
レイ2B/Wにおける偶数番目のフォトダイオードの蓄
積電荷を処理するものである。
ート、CCDアナログシフトレジスタ、リセットゲー
ト、クランプ回路及びアンプの機能については、従来と
同様である。
レイ2R、2G、2B及びモノクロ用のフォトダイオー
ドアレイ2B/Wは、主走査方向の位置が揃えて配置さ
れていると共に、副走査方向には、図3に示すように、
各フォトダイオードアレイ2R、2G、2B、2B/W
のセンターライン(1点鎖線で図示)間の間隔が読取り
ピッチの整数倍になるように配置されている。
レイ2R、2G、2B及びモノクロ用のフォトダイオー
ドアレイ2B/Wの各フォトダイオードの受光面は例え
ば正方形状になされている。
G、B用のフォトダイオードアレイ2R、2G、2Bの
各フォトダイオードの受光面積に対して、モノクロ用の
フォトダイオードアレイ2B/Wの各フォトダイオード
の受光面積が1/4になされている。なお、3原色R、
G、B用のフォトダイオードアレイ2R、2G、2Bの
各フォトダイオードの受光面積は同一である。3原色
R、G、B用のフォトダイオードの受光面は、モノクロ
用のフォトダイオードの受光面に比較して、主走査方向
及び副走査方向共に2倍の長さに選定されている。従っ
て、モノクロ用のフォトダイオードアレイ2B/Wのフ
ォトダイオード数は、3原色R、G、B用のフォトダイ
オードアレイ2R、2G、2Bのフォトダイオード数の
2倍となっている。
ら1次元イメージセンサ装置11に与えられるタイミン
グ信号は、例えば、以下のようになっている。
3G、3Bに与えられ、フォトダイオードアレイ2R、
2G、2Bの蓄積電荷をCCDアナログシフトレジスタ
4R、4G、4Bに移行させることを指示するシフト指
令信号SH−R、SH−G、SH−Bは同一のものとな
っている。これに対して、モノクロ用の2個のシフトゲ
ート3B/WO及び3B/WEに共通に与えられ、フォ
トダイオードアレイ2B/Wの蓄積電荷をCCDアナロ
グシフトレジスタ4B/WO及び4B/WEに移行させ
ることを指示するシフト指令信号SH−B/Wは、上述
した3原色用のシフト指令信号SH−R、SH−G、S
H−Bの1/2の周期のものとなっている(後述する図
7参照)。
スタから、蓄積電荷をシリアルに取り出すためのクロッ
ク信号は、全てのCCDアナログシフトレジスタ4R、
4G、4B、4B/WO及び4B/WEに共通なものと
なっている(後述する図7参照)。
1の構成、及び、1次元イメージセンサ装置11へ与え
るタイミング信号の構成により、1次元イメージセンサ
装置11からのモノクロに係る出力信号(B/W出力1
及びB/W出力2)の解像度が、主走査方向及び副走査
方向共に、カラーに係る出力信号(R出力、G出力、B
出力)の解像度の2倍になっている。
レイ2B/Wのフォトダイオード数(画素数)が750
0個の場合であれば、図4のイメージ図に示すように、
R出力、G出力、B出力として1〜3750番目のフォ
トダイオードの蓄積電荷が順次出力されているときに、
B/W出力1として、1、3、…、7499番目(奇数
番目)のフォトダイオードの蓄積電荷が順次出力される
と共に、B/W出力2として、2、4、…、7500番
目(偶数番目)のフォトダイオードの蓄積電荷が並行し
て順次出力される。なお、モノクロ用のシフト指令信号
SH−B/Wが、3原色用のシフト指令信号SH−R、
SH−G、SH−Bの1/2の周期となっているので、
B/W出力1及びB/W出力2が蓄積電荷の有効な出力
となっているときに、R出力、G出力、B出力がなにも
出力していない周期も生じる。
回路16の詳細構成を示すブロック図であり、図6は、
このカラー信号補正回路16の処理の概要説明図であ
る。
は、CrCb算出回路30、RGB解像度補正回路3
1、パラメータ保存メモリ32、2個の1画素遅延バッ
ファ33及び34、並びに、データセレクタ35を有す
る。
り、カラー信号補正回路16には、図6(A)及び
(B)に示すような関係にあるモノクロ画素データK
(i,j)と、3原色画素データR(k,j)、G
(k,j)、B(k,j)とが、原稿に対するラスタス
キャン状に入力される。この補正前においては、副走査
方向の画素数(ライン数)はモノクロとカラーで同じで
あるが、主走査方向の画素数は、モノクロがカラーの2
倍であるので、3原色画素データR(k,j)、G
(k,j)、B(k,j)が入力されているときには、
モノクロについては、K(2k,j)及びK(2k+
1,j)が入力される。
延バッファ33は、(1)式〜(4)式に示すYCrC
b変換を行うものである。すなわち、輝度信号(Y)、
第1の色差信号(Cr:R−Y成分)及び第2の色差信
号(Cb:B−Y成分)に変換するものである。
できるので、入力されたモノクロ信号K(i,j)=K
(2k+1,j)を(2)式に従う輝度信号Y(2k+
1,j)として、RGB解像度補正回路31に入力する
ことができ、入力されたモノクロ信号K(i,j)を1
画素遅延バッファ33を介して1画素期間だけ遅延させ
ることで(1)式に従う輝度信号Y(2k,j)をRG
B解像度補正回路31に入力することができる。
2の色差信号(Cb:B−Y成分)は、周知のように、
また、(3)式及び(4)式に示したように、輝度信号
がなくても、3原色R、G、Bの信号から形成すること
ができ、CrCb算出回路30は、パラメータ保存メモ
リ32に格納されているパラメータar0、ag0、ab0、
ar1、ag1、ab1を用いて、(3)式及び(4)式の演
算を実行することにより、第1の色差信号の画素データ
Cr(k,j)及び第2の色差信号の画素データCb
(k,j)を得てRGB解像度補正回路31に入力す
る。
(10)式に従う、RGB逆変換を実行して、主走査方
向への解像度(画素数)を高めた3原色R’、G’、
B’を得るものである。
(Cr)及び第2の色差信号(Cb)を3原色信号
R’、G’、B’に変換することができる。この第1の
実施形態においては、輝度信号(Y=K)の主走査方向
の画素数が第1の色差信号(Cr)及び第2の色差信号
(Cb)の主走査方向の画素数の倍であることを利用
し、変換後の3原色信号R’、G’、B’における主走
査方向の画素数を、変換前の輝度信号(Y=K)と同じ
画素数にするようにしている。
3原色信号R’、G’、B’における偶数番目に画素位
置のデータの算出式であり、上述した(8)式〜(1
0)式は、変換後の3原色信号R’、G’、B’におけ
る奇数番目に画素位置のデータの算出式であり、RGB
解像度補正回路31は、これら(5)式〜(10)式
を、パラメータ保存メモリ32に格納されているパラメ
ータbr0、br1、bb0、bb1を用いてほぼ並列に演算す
る。
(7)式に従って得られた偶数番目に画素位置の3原色
信号R’(2k,j)、G’(2k,j)、B’(2
k,j)をデータセレクタ35に第1の選択入力として
与えると共に、(8)式〜(10)式に従って得られた
奇数番目に画素位置の3原色信号R’(2k+1,
j)、G’(2k+1,j)、B’(2k+1,j)
を、1画素遅延バッファ34を介して1画素期間だけ遅
延させて、データセレクタ35に第2の選択入力として
与える。なお、図5は、カラーモードにおいても、輝度
信号、すなわち、モノクロ信号K(2k,j)、K(2
k+1,j)をカラー信号補正回路16から出力する場
合を示している。
路19からの主走査方向の画素位置の奇偶の識別信号
(図5ではOdd/Even画素識別信号と表記)に応
じ、奇数番目ではR’(2k+1,j)、G’(2k+
1,j)、B’(2k+1,j)を選択し、偶数番目で
はR’(2k,j)、G’(2k,j)、B’(2k,
j)を選択して出力するものである。
する。以下では、カラーモードでの動作を中心に説明す
る。
御部20は、コントロールパネル22から、カラーモー
ドでの原稿読取りが指示されると、白色ランプ24を点
灯させたり、機構系駆動回路23によって読取機構系を
駆動させたりすると共に、タイミング発生回路19を介
して間接的に又は直接的に、1次元イメージセンサ装置
11、アナログ処理回路12、アナログ/デジタル変換
回路13、シェーディング補正回路14、ライン間補正
回路15、カラー信号補正回路16、ページメモリ17
などの電気処理系を起動させたりする。
動速度は、カラーモードの場合も、モノクロモードの場
合と同一である。
ジセンサ装置11に対しては、図7及び図8のタイミン
グチャートに示すようなシフト指令信号SH−R、SH
−G、SH−B、SH−B/Wやクロック信号やリセッ
ト信号やクランプ信号を与える。
3原色R、G、B用のフォトダイオードアレイ2R、2
G、2Bに光電変換により蓄積された電荷は、シフト指
令信号SH−R、SH−G、SH−Bに従い、シフトゲ
ート3R、3G、3Bを介してCCDアナログシフトレ
ジスタ4R、4G、4Bに移行され、クロック信号に従
って、フォトダイオードアレイ2R、2G、2Bが次の
光電変換、電荷蓄積している期間内で、CCDアナログ
シフトレジスタ4R、4G、4Bからシリアルに出力さ
れ、その後、リセットゲート5R、5G、5B、クラン
プ回路6R、6G、6B、アンプ7R、7G、7Bを順
次介して、アナログ処理回路12に与えられる。
ト5R、5G、5Bには、クロック信号の有意パルス期
間の前半期間でリセット信号が与えられ、画素間の信号
が確実に切り分けられ、また、クランプ回路6R、6
G、6Bには、クロック信号の有意パルス期間の後半期
間でクランプ信号が与えられ、読み出された画素信号を
クランプする。
ードアレイ2B/Wに光電変換により蓄積された電荷
は、シフト指令信号SH−B/Wに従い、シフトゲート
3B/WO、3B/WEを介して奇数画素及び偶数画素
用の各CCDアナログシフトレジスタ4B/WO、4B
/WEに移行され、クロック信号に従って、フォトダイ
オードアレイ2B/Wが次の光電変換、電荷蓄積してい
る期間内で、各CCDアナログシフトレジスタ4B/W
O、4B/WEからシリアルに出力され、その後、それ
ぞれ、リセットゲート5B/WO、5B/WE、クラン
プ回路6B/WO、6B/WE、アンプ7B/WO、7
B/WEを順次介して、アナログ処理回路12に与えら
れる。
3原色用のシフト指令信号SH−R、SH−G、SH−
Bの1/2の周期のものとなっているので、図7に示す
ように、1次元イメージセンサ装置11から、モノクロ
出力(B/W出力1及びB/W出力2)が、副走査方向
に2ライン分だけ出力されているときに、カラー出力
(R、G、B出力)は、副走査方向に1ライン分だけ出
力される。
置11から出力された3原色R、G、Bの出力信号や、
モノクロの2チャンネルの信号は、アナログ処理回路1
2において、レベルシフトやノイズ除去や増幅などが施
された後、アナログ/デジタル変換回路13において、
デジタル信号に変換される。なお、モノクロの2チャン
ネルの信号は、アナログ/デジタル変換回路13におい
て、デジタル信号に変換されるだけでなく、1チャネル
の信号への統一も行われる。その後、3原色R、G、B
の信号(デジタル信号)及びモノクロ信号(デジタル信
号)は、シェーディング補正回路14において、照明む
らなどに対するシェーディング補正がなされてライン間
補正回路15に与えられる。
号は、ライン間補正回路15において、3原色R、G、
B用のフォトダイオードアレイや、モノクロ用のフォト
ダイオードアレイの副走査方向の位置の相違などが考慮
されて、副走査方向に3原色R、G、Bやモノクロのラ
インを合わせた際の信号に変換され、さらに、カラー信
号(R、G、B)については、副走査方向に倍密度の信
号に変換されてカラー信号補正回路16に与えられる。
したように、入力されたカラー信号(R、G、B)及び
モノクロ信号(K)に対するYCrCb変換、その変換
後の信号に対するRGB逆変換処理を行い、ライン間補
正回路15からの3原色R、G、Bの出力信号が有する
解像度を副走査方向に高めた(2倍にした)3原色R、
G、Bの信号(カラー信号)を得る。
7に一旦格納された後読み出されて、又は、直接、出力
用画像処理回路18に与えられ、出力形式などに応じた
画像処理が施されて、当該画像読取装置10から出力さ
れる。
は、1次元イメージセンサ装置11から、カラー信号が
出力されていても、モノクロ信号に対する処理系だけを
有効に機能させれば良い。
した画像読取装置10によれば、以下の効果を奏するこ
とができる。
置11においては、R、G、Bの光成分を選択させる色
フィルタでの光減衰を考慮しても、各フォトダイオード
の受光面積が大きくなされているため、階調が良好であ
ることを期待できる。
が大きくても、カラー用の各フォトダイオードアレイの
蓄積電荷の取り出し構成は1チャンネル構成であると共
に、モノクロ用の各フォトダイオードの受光面積は小さ
いので、1次元イメージセンサ装置11の小型化し、低
コスト化が期待できる。
光面積が大きいので、カラーモードでの副走査方向の速
度を、モノクロモードでの副走査方向の速度に等しくし
て処理させてもカラー画質の低下を最低限にすることが
できる。このこと(単一速度)は、副走査方向の移動機
構やその駆動回路などを簡易にできることを意味する。
ライン間補正回路15やカラー信号補正回路16による
補正処理により補償することができ、カラー画質を十分
なものとすることができる。
信号の補正(主走査方向の高解像化)に、それより解像
度が高いモノクロ信号の情報を利用するという新規なア
イデアによっており、既存のカラー信号の補正技術よ
り、補正によるカラー画質の向上が大きい。
ドの受光面積が大きく、しかも、上述したカラー信号補
正回路16による補正処理を行っているので、カラース
ルーパスリード特性の向上も期待できる。
置の第2の実施形態を図面を参照しながら説明する。以
下、第2の実施形態のカラー信号補正回路及び画像読取
装置を、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
次元イメージセンサ装置11の構成を示すブロック図で
あり、第1の実施形態に係る上述した図2との同一、対
応部分には同一、対応符号を付して示している。
サ装置11も、画像読取装置10の全体に対する位置
は、第1の実施形態のものと同様に、上述した図1に示
した位置である。
メージセンサ装置11において、3原色R、G、B用の
フォトダイオードアレイ2R、2G、2Bも、モノクロ
用のフォトダイオードアレイ2B/Wも、主走査方向の
フォトダイオード数(画素数)は同一になされており、
各フォトダイオードの受光面の主走査方向の長さは等し
くなされている。
アレイ2R、2G、2B、2B/Wにおける各フォトダ
イオードの受光面の副走査方向の長さは異なっている。
すなわち、副走査方向の長さは、色フィルタ(図示せ
ず)の透過特性を含め、各フォトダイオードの受光面
(受光部)の感度と、以下の点が考慮されて選定されて
いる。
生回路19(図1参照)からのゲート制御信号は、モノ
クロのゲート制御信号SH−B/Wが2回生じる毎に、
3原色のゲート制御信号SH−R、SH−G、SH−B
が1回生じるようになっている。すなわち、モノクロ信
号を副走査方向に2ライン分得る間に、カラー信号を副
走査方向に1ライン分得るようになされている。このよ
うな光電変換、電荷蓄積時間の相違をもフォトダイオー
ドの感度に加えて考慮して、各原色信号に係るフォトダ
イオードの受光面の副走査方向の長さが選定されてい
る。
が設けられていないのでモノクロが最も感度が良く、そ
のため、モノクロのフォトダイオードの受光面における
副走査方向の長さが最も短くなっており、他は、感度の
良い順(一例である)である、緑(G)、赤(R)、青
(B)の順に副走査方向の長さが最も短くなっている。
の副走査方向の長さは異なっているが、この1次元イメ
ージセンサ装置11においても、副走査方向に、図10
に示すように、各フォトダイオードアレイ2R、2G、
2B、2B/Wのセンターライン(1点鎖線で図示)間
の間隔が読取りピッチの整数倍になるように配置されて
いる。
においては、3原色R、G、B用のフォトダイオードア
レイ2R、2G、2Bのフォトダイオード数(画素数)
がモノクロ用のフォトダイオードアレイ2B/Wのフォ
トダイオード数(画素数)に等しいので、モノクロ用の
フォトダイオードアレイ2B/Wの蓄積電荷の出力構成
と同様に、3原色R、G、B用のフォトダイオードアレ
イ2R、2G、2Bの蓄積電荷の出力構成も、奇数番目
及び偶数番目のフォトダイオード毎の2チャンネル構成
を採用している。
ルのシフトゲート3RO、3GO、3BO、3RE、3
GE、3BE、CCDアナログシフトレジスタ4RO、
4GO、4BO、4RE、4GE、4BE、リセットゲ
ート5RO、5GO、5BO、5RE、5GE、5B
E、クランプ回路6RO、6GO、6BO、6RE、6
GE、6BE、及び、アンプ7RO、7GO、7BO、
7RE、7GE、7BEが設けられている。
ージセンサ装置11の動作を示すタイミングチャートで
ある。
1次元イメージセンサ装置11に与えられる、3原色
R、G、B用のゲート制御信号SH−R、SH−G、S
H−Bは、モノクロ用のゲート制御信号SH−B/Wの
周期の2倍の周期を有するものであり、また、図9に示
したように、CCDアナログシフトレジスタ4RO、4
GO、4BO、4RE、4GE、4BEに対するクロッ
クは共通なものである。
では、カラー及びモノクロについて同様なタイミングで
2チャンネルの信号(B/W出力1、B/W出力2、R
出力1、R出力2、G出力1、G出力2、B出力1、B
出力2)が並列に出力され、次の副走査ラインのタイミ
ングでは、モノクロについてのみ2チャンネルの信号
(B/W出力1、B/W出力2)が並列に出力され、以
下、このような出力パターンが繰り返し実行される。
おいて、アナログ処理回路12以降の読取画像信号の処
理系の動作は、第1の実施形態のものとほぼ同様である
が、以下の点が異なっている。
タル変換回路13は、3原色R、G、Bの各信号に関し
て2チャンネルの処理系を有し、アナログ/デジタル変
換回路13は、変換された2チャンネルの各原色信号
を、フォトダイオードの配置順番を考慮して1チャンネ
ルの原色信号に統合する。アナログ処理回路12及びア
ナログ/デジタル変換回路13におけるモノクロ信号に
対する処理は、第1の実施形態と同様である。
R、G、B用のフォトダイオードアレイや、モノクロ用
のフォトダイオードアレイの副走査方向の位置の相違な
どを考慮して、シェーディング補正回路14からの出力
信号に対して、副走査方向に3原色R、G、Bやモノク
ロのラインを一致させた際の信号に変換して出力する。
とモノクロ信号とで、副走査方向のライン数(解像度)
が異なる場合には、ライン間補正回路15で、3原色
R、G、Bの信号について、副走査方向に倍密度にする
変換を行うことも考えられるが、この第2の実施形態で
は、カラー信号補正回路16によって、副走査方向に倍
密度にする変換を行うこととしている。
は、モノクロ信号の情報を利用して、カラー信号(3原
色信号)の副走査方向の解像度(ライン数)を高めよう
としたものである。
正回路16の詳細構成を示すブロック図であり、図13
は、このカラー信号補正回路16の処理の概要説明図で
ある。なお、図12において、第1の実施形態に係る図
5との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示し
ている。
信号補正回路16は、CrCb算出回路30、RGB解
像度補正回路31、パラメータ保存メモリ32、ライン
メモリ36、及び、データセレクタ35を有する。
路15は、カラー信号補正回路16に、図13(A)及
び(B)に示すような関係にあるモノクロ画素データK
(i,2k)及びK(i,2k+1)、3原色画素デー
タR(i,k)、G(i,k)、B(i,k)とを並行
して入力する。
イン分K(i,2k)及びK(i,2k+1)の同時入
力をライン間補正回路15内のラインメモリ15Aの機
能で行う場合を図12は示しているが、カラー信号補正
回路16にそれに該当するラインメモリを設けて2ライ
ン分のモノクロ画素データK(i,2k)及びK(i,
2k+1)を得るようにしても良い。
素データと、パラメータ保存メモリ32に記憶されてい
るパラメータar0、ag0、ab0、ar1、ag1、ab1を用
いて、(11)式〜(14)式に示すYCrCb変換を
行うものである。
2に格納されているパラメータbr0、br1、bb0、bb1
を用いて、(15)式〜(20)式に従う、RGB逆変
換を実行して、副走査方向への解像度(画素数)を高め
た(2倍にした)3原色R’、G’、B’を得るもので
ある。
(Cr)及び第2の色差信号(Cb)を3原色信号
R’、G’、B’に変換することができる。この第2の
実施形態においては、輝度信号(Y=K)の副走査方向
の画素数が第1の色差信号(Cr)及び第2の色差信号
(Cb)の主走査方向の画素数の倍であることを利用
し、変換後の3原色信号R’、G’、B’における副走
査方向の画素数を、変換前の輝度信号(Y=K)と同じ
画素数にするようにしている。
後の3原色信号R’、G’、B’における偶数ラインの
画素位置のデータの算出式であり、上述した(18)式
〜(20)式は、変換後の3原色信号R’、G’、B’
における奇数ラインの画素位置のデータの算出式であ
る。
数ラインの画素位置の3原色信号R’(i,2k)、
G’(i,2k)、B’(i,2k)をデータセレクタ
35に第1の選択入力として与えると共に、得られた奇
数ラインの画素位置の3原色信号R’(i,2k+
1)、G’(i,2k+1)、B’(i,2k+1)
を、ラインメモリ36を介して1副走査期間だけ遅延さ
せて、データセレクタ35に第2の選択入力として与え
る。なお、図12は、カラーモードにおいても、輝度信
号、すなわち、モノクロ信号K(i,2k)、K(i,
2k+1)をカラー信号補正回路16から出力する場合
を示している。
路19からの副走査ラインの奇偶の識別信号(図12で
はOdd/Evenライン識別信号と表記)に応じ、奇
数ラインではR’(i,2k+1)、G’(i,2k+
1)、B’(i,2k+1)を選択し、偶数ラインでは
R’(i,2k)、G’(i,2k)、B’(i,2
k)を選択して出力するものである。
れを適用した画像読取装置によっても、第1の実施形態
のものとほぼ同様な効果を奏することができる。
置の第3の実施形態を図面を参照しながら簡単に説明す
る。以下、第1の実施形態との相違点を中心に説明す
る。
1次元イメージセンサ装置11の構成を示すブロック図
であり、第1の実施形態に係る図2との同一、対応部分
には同一、対応符号を付して示している。
サ装置11も、画像読取装置10全体に対する位置は、
第1の実施形態の1次元イメージセンサ装置11と同様
に、上述した図1に示した位置である。
サ装置11においては、3原色R、G、B用のフォトダ
イオードアレイ2R、2G、2Bの主走査方向のフォト
ダイオード数(画素数)は、モノクロ用のフォトダイオ
ードアレイ2B/Wの主走査方向のフォトダイオード数
(画素数)の2/3になされており、そのため、3原色
R、G、B用のフォトダイオードの受光面の主走査方向
の長さは、モノクロ用のフォトダイオードの受光面の主
走査方向の長さの3/2倍になされている。例えば、主
走査方向について、カラーが5000画素(400dp
i)、モノクロが7500画素(600dpi)の画像
読取装置に適用し得るものである。
トダイオードの受光面の主走査方向の長さの相違に応
じ、副走査方向についても、3原色R、G、B用のフォ
トダイオードの受光面の長さがモノクロ用のものより長
くなされている。
の出力構成は、3原色R、G、B用もモノクロ用も同様
である。
関し、1チャンネルずつのシフトゲート3R、3G、3
B、3B/W、CCDアナログシフトレジスタ4R、4
G、4B、4B/W、リセットゲート5R、5G、5
B、5B/W、クランプ回路6R、6G、6B、6B/
W、及び、アンプ7R、7G、7B、7B/Wが設けら
れている。
メージセンサ装置11の動作を示すタイミングチャート
である。
1次元イメージセンサ装置11に与えられる、3原色
R、G、B用のゲート制御信号SH−R、SH−G、S
H−Bも、モノクロ用のゲート制御信号SH−B/Wも
同様なものであり、また、図15に示したように、CC
Dアナログシフトレジスタ4RO、4GO、4BO、4
RE、4GE、4BEに対するクロックは共通なもので
ある。すなわち、3原色R、G、B用とモノクロ用とで
主走査方向の解像度(画素数;フォトダイオード数)が
異なるが、同時駆動を可能なようにしている。
クロ用とでクロックを共通にしているが、リセットゲー
ト5R、5G、5B、5B/Wやクランプ回路6R、6
G、6B、6B/Wに与える制御信号を調整することに
より、有効の画素領域を、3原色R、G、Bとモノクロ
とで異なるように、言い換えると、解像度に応じたもの
にすることができる。
て、アナログ処理回路12以降の読取画像信号の処理系
の動作は、第1の実施形態のものとほぼ同様であるが、
以下の点が異なっている。
B用のフォトダイオードアレイや、モノクロ用のフォト
ダイオードアレイの副走査方向の位置の相違などを考慮
して、シェーディング補正回路14からの出力信号に対
して、副走査方向に3原色R、G、Bやモノクロのライ
ンを一致させた際の信号に変換して出力するが、1次元
イメージセンサ装置11−9からのカラー出力とモノク
ロ出力の副走査方向のライン数が一致しているので、第
1の実施形態とは異なり、ライン間補正回路15は、カ
ラーの出力に対して、副走査方向のライン数(解像度)
を2倍にする補間処理は実行しない。
ついて、モノクロ信号の情報を利用して、3原色R、
G、Bの信号の解像度を高める。この場合も、YCrC
b変換、RGB逆変換を順次行って解像度を高めるが、
モノクロの3画素の区間とカラーの2画素の区間とが一
致するので、RGB逆変換の際には、それらを考慮して
行う。
(K)、Cr、Cbの場合、K1の画素位置に対する3
原色R1、G1、B1は、K1、Cr1、Cb1に対す
る逆変換で求め、K2の画素位置に対する3原色R2、
G2、B2は、K2、(Cr1+Cr2)/2、(Cb
1+Cb2)/2に対する逆変換で求め、K3の画素位
置に対する3原色R1、G1、B1は、K3、Cr3、
Cb3に対する逆変換で求める。
やそれを適用した画像読取装置10によっても、第1の
実施形態のものとほぼ同様な効果を奏することができ
る。
さらに、以下に例示するような変形実施形態を挙げるこ
とができる。
が同じで副走査方向の長さが異なる受光面のフォトダイ
オードを有する複数のフォトダイオードアレイからのカ
ラー信号と、モノクロ信号とを処理する画像読取装置に
図14に示すカラー信号補正回路を適用したものを示し
たが、1次元イメージセンサ装置からのカラー出力とモ
ノクロ出力とで副走査方向のライン数が異なる場合であ
れば、第2の実施形態のカラー信号補正回路を広く適用
することができる。
て、従来の技術の項で説明した4ラインCCD装置1−
4を適用し、その3原色R、G、B用のフォトダイオー
ドアレイ2R、2G、2Bの蓄積電荷を転送起動させる
ゲート制御信号SH−R、SH−G、SH−Bを、モノ
クロ用のフォトダイオードアレイ2B/Wの蓄積電荷を
転送起動させるゲート制御信号SH−B/Wの周期の2
倍として、1次元イメージセンサ装置(4ラインCCD
装置1−4)からのカラー出力の副走査方向のライン数
をモノクロ出力の副走査方向のライン数の半分にした場
合にも、第2の実施形態のカラー信号補正回路を適用す
ることができる。なお、この場合の1次元イメージセン
サ装置(4ラインCCD装置1−4)の動作タイミング
チャートは、上述した図11と同様である。
素数がモノクロ信号とカラー信号とで3:2の場合にお
けるカラー信号補正回路について説明したが、副走査方
向のライン数がモノクロ信号とカラー信号とで3:2の
場合においても、RGB逆変換後の適宜のラインについ
ては、変換前の複数のラインのCr、Cbの画素データ
の重み付け平均したものを利用することで、カラー信号
を補正することができる。
主走査方向の画素数比や、モノクロ信号とカラー信号と
の主走査方向のライン数比が、上記実施形態以外の場合
であっても、Cr、Cbの画素データの重み付け平均し
たものを利用することなどにより、カラー信号を補正す
ることができる。
原稿を読取るカラーモードでも、モノクロ原稿を読取る
モノクロモードでも、副走査方向の移動速度が同じ場合
を示したが、異なる場合にも、本発明を適用することが
できる。
ノクロ信号の情報を利用して、主走査方向又は副走査方
向の一方の解像度変換を行うものを示したが、主走査方
向及び副走査方向の双方の解像度変換を行うようにして
も良い。例えば、第1の実施形態のように、カラーのフ
ォトダイオードの受光面がモノクロのものに対して、主
走査方向及び副走査方向に2倍である場合、まず、副走
査方向にモノクロ信号の情報を利用して倍密度化し(例
えば第2の実施形態のカラー信号の補正方法による)、
その後、主走査方向にモノクロ信号の情報を利用して倍
密度化するようにしても良い。
モノクロ信号の情報は、カラー信号を得る読取動作とは
異なる読取動作で得るようにしても良い。言い換える
と、原稿に対する2度読みで、モノクロ信号とカラー信
号とを別個に得るようにしても良い。
路が、YCrCb変換、RGB逆変換を順次行うものを
示したが、YCrCb変換用の式と、RGB逆変換用の
式とを整理して、YCrCb変換及びRGB逆変換を統
合して行う式を得、それに従い、YCrCb変換及びR
GB逆変換を統合して行うようにしても良い。なお、カ
ラー信号補正回路は、ハードウェアで構成されていても
良く、ソフトウェアで構成されていても良い。
ージセンサ装置が、カラー信号として、3原色信号
(R、G、B)を出力するものであったが、イエロー、
シアン、マゼンタなどの他の色成分の組合せを出力する
ものにも、本発明を適用することができる。
号補正回路によれば、1次元イメージセンサ装置から出
力された、モノクロ信号の解像度より解像度が劣る色信
号(カラー信号)の解像度をモノクロ信号の解像度と同
程度に高めることができる。
1の本発明のカラー信号補正回路を備えるので、色信号
の読取性能がモノクロ信号の読取性能より低くても、十
分な色信号を得ることができる。
ロック図である。
詳細構成を示すブロック図である。
各フォトダイオードアレイの副走査方向の配置位置の説
明図である。
らの出力の概要を示すタイミングチャートである。
示すブロック図である。
概要を示す説明図である。
動作を示すタイミングチャート(1)である。
動作を示すタイミングチャート(2)である。
詳細構成を示すブロック図である。
の各フォトダイオードアレイの副走査方向の配置位置の
説明図である。
の動作を示すタイミングチャートである。
ブロック図である。
の概要を示す説明図である。
の詳細構成を示すブロック図である。
の動作を示すタイミングチャートである。
の補助説明図である。
イメージセンサ装置の第1例を示すブロック図である。
イメージセンサ装置の第2例を示すブロック図である。
7)
Claims (4)
- 【請求項1】 1次元イメージセンサ装置からの出力信
号が処理されて得られた、色成分が異なる3種類の色信
号の画素データと、上記各色信号の解像度より高いモノ
クロ信号の画素データとが入力され、これらの画素デー
タを色の特性を表すデータに変換する第1の変換手段
と、 得られた色の特性を表すデータを、再度、変換後の色信
号の解像度が上記モノクロ信号の解像度に一致するよう
に、上記3種類の色信号の画素データに逆変換する第2
の変換手段とを有することを特徴とするカラー信号補正
回路。 - 【請求項2】 上記第1の変換手段が、色成分が異なる
3種類の色信号の画素データ、及び、モノクロ信号の画
素データを、上記色信号の画素位置に対応した第1及び
第2の色差信号の画素データ、並びに、上記モノクロ信
号の画素位置に対応した輝度信号の画素データに変換す
るものであり、 上記第2の変換手段が、得られた第1及び第2の色差信
号の画素データと輝度信号の画素データとを、変換後の
色信号の解像度が上記モノクロ信号の解像度に一致する
ように、上記3種類の色信号の画素データに逆変換する
ものであることを特徴とする請求項1に記載のカラー信
号補正回路。 - 【請求項3】 上記3種類の色信号が3原色信号である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のカラー信号補
正回路。 - 【請求項4】 原稿からの反射光を光電変換する複数の
受光素子を主走査方向に配列した色成分が異なる3種類
の受光素子アレイと、原稿からの反射光を光電変換する
複数の受光素子を主走査方向に配列した、上記色成分用
の受光素子アレイと受光素子構成が同じであるモノクロ
用の受光素子アレイとを有する1次元イメージセンサ装
置を備えた画像読取装置において、 上記1次元イメージセンサ装置に対し、モノクロ信号の
副走査方向の解像度が色信号の解像度より高くなるタイ
ミング信号を与えるタイミング発生回路と、請求項1〜
3のいずれかに記載のカラー信号補正回路とを有するこ
とを特徴とする画像読取装置。
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