JP2005269054A - 信号処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 黒レベルの変動の無い画像データを提供可能な信号処理装置を実現することである。
【解決手段】 入力アナログ画像信号Siに対して設定すべき基準黒レベルSrbを供給する基準黒レベル供給部231と、入力アナログ画像信号Siの黒レベルを検出して保持する入力黒レベル検出部232と、入力黒レベル検出部232により検出された黒レベルと基準黒レベル供給部231から供給された基準黒レベルとを減算して第1演算値Ss1を算出する第1差動増幅部233と、入力アナログ画像信号Siと第1演算値Ss1とを減算して第2演算値Ss2を算出し、算出された第2演算値Ss2を出力アナログ画像信号Soとして出力する第2差動増幅部234と、を有する第1黒レベル調整回路230aを備えた信号処理装置。
【選択図】図5
【解決手段】 入力アナログ画像信号Siに対して設定すべき基準黒レベルSrbを供給する基準黒レベル供給部231と、入力アナログ画像信号Siの黒レベルを検出して保持する入力黒レベル検出部232と、入力黒レベル検出部232により検出された黒レベルと基準黒レベル供給部231から供給された基準黒レベルとを減算して第1演算値Ss1を算出する第1差動増幅部233と、入力アナログ画像信号Siと第1演算値Ss1とを減算して第2演算値Ss2を算出し、算出された第2演算値Ss2を出力アナログ画像信号Soとして出力する第2差動増幅部234と、を有する第1黒レベル調整回路230aを備えた信号処理装置。
【選択図】図5
Description
本発明は、信号処理装置に関し、詳しくは原稿等の被写体に光を照射して得られる光学像を電気信号に変換する撮像素子から出力されるアナログ画像信号に対する信号処理に関する。
近年、原稿等の被写体に光を照射して得られる光学像を電気信号に変換し画像データを取得する画像読取装置がある。このような画像読取装置は、CCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子を用いて光学像をアナログ画像信号に変換し、アナログ画像信号に増幅等の信号処理を施してデジタル画像信号に変換する信号処理装置を備えている。
ところで、撮像素子は、原稿画像に対する主走査方向にライン状に配列された複数の画素から構成されていおり、有効信号画素領域の他に、画像信号の基準となる黒レベルの基準値を得るために光学的に遮光された光学的黒画素(オプティカルブラック画素)領域が設けられている。そして、アナログ画像信号を処理する際は、オプティカルブラック領域から得られる黒レベルの基準値に基づいて行われるが、黒レベルは、電源電圧の変動や周辺温度の変化の影響を受け易く、常に不安定な状態である。また、アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するA/D変換器のA/D変換範囲が予め決まっているため、A/D変換範囲を有効に利用する必要性がある。
このような不具合を解消する方策として、撮像素子から出力されたアナログ画像信号の直流成分を遮断し所定の直流電位を加えて直流再生するクランプ処理を施し、黒レベルの安定化を図っている。
例えば、CCD固体撮像素子から第1の増幅器を介して供給されるアナログ画像信号を第2の増幅器にAC結合するコンデンサと、所定の基準電圧を発生する基準電圧源と、CCD固体撮像素子のダミーセル画素期間(オプティカルブラック信号期間)にスイッチングを行う第1のスイッチとを有するクランプ回路において、コンデンサと第2の増幅器を結ぶ経路中に抵抗を設けるとともに、この抵抗の両端を選択的に短絡する第2のスイッチを設け、第2のスイッチを第1のスイッチの動作に対して相補的に作動させる構成の画像入力装置が開示されている(特許文献1参照)。
特開平8−172504号公報
しかしながら、撮像素子から出力されるアナログ画像信号は、原稿画像の1主走査毎の画像データが連続されたデータである。したがって、上記のようなクランプ処理での黒レベルの調整は、アナログ画像信号の1ライン出力期間内に存在するオプティカルブラック信号期間の出力信号に基づいてライン毎に黒レベルが調整されるため、この周期より短い周期での黒レベルの変動に応答することができず、画像読取装置で読み取った画像データを記録媒体上に記録する場合、副走査方向に沿って主走査方向の横スジや濃淡むらによる画質の低下を招くという問題がある。
本発明の課題は、黒レベルの変動の無い画像データを提供可能な信号処理装置を実現することである。
請求項1に記載の発明は、撮像素子から入力された入力画像信号の黒レベルを調整し、調整された黒レベルの出力画像信号を出力する黒レベル調整手段を備える信号処理装置において、前記黒レベル調整手段は、前記入力画像信号に対して設定すべき黒レベルの基準値を供給する基準黒レベル供給手段と、前記入力画像信号の黒レベルを検出して保持する入力黒レベル検出手段と、前記入力黒レベル検出手段により検出された黒レベルと前記基準黒レベル供給手段から供給された黒レベルの基準値とを減算して第1演算値を算出する第1演算手段と、前記入力画像信号と前記第1演算値とを減算して第2演算値を算出し、算出された第2演算値を出力画像信号として出力する第2演算手段と、を備えたことを特徴としている。
請求項2に記載の発明は、撮像素子から入力された入力画像信号の黒レベル値を調整し、調整された黒レベル値の出力画像信号を出力する黒レベル調整手段を備える信号処理装置において、前記黒レベル調整手段は、前記入力画像信号に対して設定すべき黒レベルの基準値を供給する基準黒レベル供給手段と、前記入力画像信号の黒レベルを検出して保持する入力黒レベル検出手段と、前記入力黒レベル検出手段により検出された黒レベルと前記基準黒レベル供給手段から供給された黒レベルの基準値とを減算して第1演算値を算出する第1演算手段と、前記出力画像信号の黒レベルを検出して保持する出力黒レベル検出手段と、前記出力黒レベル検出手段により検出された黒レベルと前記基準黒レベル供給手段から供給された黒レベルの基準値とを減算して第2演算値を算出する第2演算手段と、前記第1演算値と第2演算値とを減算して第3演算値を算出する第3演算手段と、前記入力画像信号と前記第3演算値とを減算して第4演算値を算出し、算出された第4演算値を出力画像信号として出力する第4演算手段と、を備えたことを特徴としている。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の信号処理装置において、前記撮像素子は、ライン状に配列された複数のオプティカルブラック画素を有し、前記出力黒レベル検出手段は、前記出力画像信号のオプティカルブラック信号期間のサンプリングを行うことを特徴としている。
請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか一項に記載の信号処理装置において、前記撮像素子は、ライン状に配列された複数のオプティカルブラック画素を有し、前記入力黒レベル検出手段は、前記入力画像信号のオプティカルブラック信号期間のサンプリングを行うことを特徴としている。
請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれか一項に記載の信号処理装置において、当該黒レベル調整手段は、サンプルホールド手段又は信号振幅増幅手段の前段に備えられることを特徴としている。
請求項1に記載の発明によれば、撮像素子から入力された入力画像信号の黒レベルを調整し、調整された黒レベルの出力画像信号を出力する黒レベル調整手段を備える信号処理装置において、黒レベル調整手段は、入力画像信号に対して設定すべき黒レベルの基準値を供給する基準黒レベル供給手段と、入力画像信号の黒レベルを検出して保持する入力黒レベル検出手段と、入力黒レベル検出手段により検出された黒レベルと基準黒レベル供給手段から供給された黒レベルの基準値とを減算して第1演算値を算出する第1演算手段と、入力画像信号と第1演算値とを減算して第2演算値を算出し、算出された第2演算値を出力画像信号として出力する第2演算手段と、を備えたことにより、入力画像信号の黒レベルを黒レベルの基準値に適合するように設定するフィードフォワード制御が行われ、黒レベルの変動の無い画像データを提供可能な信号処理装置を実現することができる。
請求項2に記載の発明によれば、撮像素子から入力された入力画像信号の黒レベル値を調整し、調整された黒レベル値の出力画像信号を出力する黒レベル調整手段を備える信号処理装置において、黒レベル調整手段は、入力画像信号に対して設定すべき黒レベルの基準値を供給する基準黒レベル供給手段と、入力画像信号の黒レベルを検出して保持する入力黒レベル検出手段と、入力黒レベル検出手段により検出された黒レベルと基準黒レベル供給手段から供給された黒レベルの基準値とを減算して第1演算値を算出する第1演算手段と、出力画像信号の黒レベルを検出して保持する出力黒レベル検出手段と、出力黒レベル検出手段により検出された黒レベルと基準黒レベル供給手段から供給された黒レベルの基準値とを減算して第2演算値を算出する第2演算手段と、第1演算値と第2演算値とを減算して第3演算値を算出する第3演算手段と、入力画像信号と第3演算値とを減算して第4演算値を算出し、算出された第4演算値を出力画像信号として出力する第4演算手段と、を備えたことにより、入力画像信号の黒レベルを黒レベル設定手段の変動要因の影響を打ち消しすように設定するフィードバック制御が行われ、更に、黒レベルの変動の無い画像データを提供可能な信号処理方法を実現することができる。
請求項3に記載の発明によれば、請求項2と同様の効果を得られるのは勿論のこと、撮像素子は、ライン状に配列された複数のオプティカルブラック画素を有し、出力黒レベル検出手段は、出力画像信号のオプティカルブラック信号期間のサンプリングを行うことにより、精度の高い黒レベルを検出することができる。
請求項4に記載の発明によれば、請求項1から3のいずれか一項と同様の効果を得られるのは勿論のこと、撮像素子は、ライン状に配列された複数のオプティカルブラック画素を有し、入力黒レベル検出手段は、入力画像信号のオプティカルブラック信号期間のサンプリングを行うことにより、精度の高い黒レベルを検出することができる。
請求項5に記載の発明によれば、請求項1から4のいずれか一項と同様の効果を得られるのは勿論のこと、当該黒レベル調整手段は、サンプルホールド手段又は信号振幅増幅手段の前段に備えられることにより、黒レベルの変動の無い出力画像信号から画像データを得ることができる。
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明が適用可能な装置例としては、撮像素子を用いて光学像を得るスキャナ、デジタル複写機及び複合機等の画像読取装置である。本実施の形態では、本発明を画像読取装置に適用した例を説明する。
本発明が適用可能な装置例としては、撮像素子を用いて光学像を得るスキャナ、デジタル複写機及び複合機等の画像読取装置である。本実施の形態では、本発明を画像読取装置に適用した例を説明する。
[実施の形態1]
まず、構成を説明する。
図1に、本実施の形態1における画像読取装置1の断面構成を示す。
図1に示すように、画像読取装置1は、原稿搬送部10、画像読取部20を備えて構成されている。
まず、構成を説明する。
図1に、本実施の形態1における画像読取装置1の断面構成を示す。
図1に示すように、画像読取装置1は、原稿搬送部10、画像読取部20を備えて構成されている。
原稿搬送部10は、複数の原稿を一枚毎に画像読取部20へ搬送する。
画像読取部20は、原稿搬送部10から搬送された原稿画像を有する原稿を載置するコンタクトガラスの下部に備えて構成され、原稿の画像を読み取る。画像読取部20は、光源、複数のミラー等からなる光学系21、レンズ22、撮像素子としてのCCD(Charge Coupled Device)23、図示しない駆動モータ等からなる駆動部などによって構成される。光源から原稿へ照明走査した光の反射光を結像して光電変換することにより原稿の画像を読み取り、読み取ったアナログ画像信号をアナログ信号処理した後、デジタル画像信号に変換して図示しないデジタル信号処理部に出力する。ここでは、画像は図形や写真などの画像データに限らず文字や記号などのテキストデータなども含む。
画像読取部20は、原稿搬送部10から搬送された原稿画像を有する原稿を載置するコンタクトガラスの下部に備えて構成され、原稿の画像を読み取る。画像読取部20は、光源、複数のミラー等からなる光学系21、レンズ22、撮像素子としてのCCD(Charge Coupled Device)23、図示しない駆動モータ等からなる駆動部などによって構成される。光源から原稿へ照明走査した光の反射光を結像して光電変換することにより原稿の画像を読み取り、読み取ったアナログ画像信号をアナログ信号処理した後、デジタル画像信号に変換して図示しないデジタル信号処理部に出力する。ここでは、画像は図形や写真などの画像データに限らず文字や記号などのテキストデータなども含む。
図2に、CCD23から出力される1主走査期間に対応するアナログ画像信号のタイミングチャートを示す。
CCD23は、原稿画像の1主走査毎に画像データを読み取り、1主走査分の画像データのアナログ画像信号を奇数列及び偶数列の画像データ信号に分けて出力する。ここでは、奇数列の入力アナログ画像信号Siを示す。CCD23から出力された偶数列及び奇数列の入力アナログ画像信号Siは、後述するアナログ信号処理部においてそれぞれ信号処理が施され、後段のデジタル信号処理部で合成され、再び1ラインの画像データに戻される。
CCD23は、原稿画像の1主走査毎に画像データを読み取り、1主走査分の画像データのアナログ画像信号を奇数列及び偶数列の画像データ信号に分けて出力する。ここでは、奇数列の入力アナログ画像信号Siを示す。CCD23から出力された偶数列及び奇数列の入力アナログ画像信号Siは、後述するアナログ信号処理部においてそれぞれ信号処理が施され、後段のデジタル信号処理部で合成され、再び1ラインの画像データに戻される。
入力アナログ画像信号Siは、ラインクロック信号SHの1周期中に、空送り期間と、オプティカルブラック信号期間と、実画像データである有効信号期間と、空送り期間とが順に経過する1ライン出力期間を有する。オプティカルブラック信号期間とは、CCD23の撮像画素(以下、画素と言う。)の端をアルミ箔などのシールド部材によって覆い、光学的に遮光されたオプティカルブラック画素から出力される信号である。また、空送り時間とオプティカルブラック信号期間を含む期間を、有効信号期間と対比する意味においての無効信号期間とする。
なお、偶数列の入力アナログ画像信号は、奇数列の入力アナログ画像信号と同様であるため、説明は省略する。
なお、偶数列の入力アナログ画像信号は、奇数列の入力アナログ画像信号と同様であるため、説明は省略する。
まず、従来の信号処理装置Aについて説明する。
図3に、従来の信号処理装置Aの制御ブロック図を示す。
図3に示すように、信号処理装置Aは、アナログ信号処理部100、CCD駆動部30、A/D変換回路部40、駆動パルス供給部50等から構成される。
図3に、従来の信号処理装置Aの制御ブロック図を示す。
図3に示すように、信号処理装置Aは、アナログ信号処理部100、CCD駆動部30、A/D変換回路部40、駆動パルス供給部50等から構成される。
アナログ信号処理部100は、バッファ110、AC結合コンデンサ120、プリクランプ回路130、サンプルホールド回路140、VCA(Voltage Controlled Amplifier)回路150、AC結合コンデンサ160、メインクランプ回路170、バッファ180等を備える。
アナログ信号処理部100に入力されたアナログ画像信号は、バッファ110を介してAC結合コンデンサ120に入力される。
AC結合コンデンサ120は、入力されたアナログ画像信号の直流成分を遮断し、プリクランプ回路130と共にクランプ回路を構成する。プリクランプ回路130は、入力されたアナログ画像信号に予め設定された黒レベルの基準値としての直流電位を加え(直流再生)クランプ処理を施し、黒レベルを調整する。ここでの黒レベルの基準値(以下、基準黒レベルと言う。)は、オプティカルブラック信号期間内の画像信号レベルの平均値である。
クランプ処理されたアナログ画像信号は、サンプルホールド回路140へ出力される。
AC結合コンデンサ120は、入力されたアナログ画像信号の直流成分を遮断し、プリクランプ回路130と共にクランプ回路を構成する。プリクランプ回路130は、入力されたアナログ画像信号に予め設定された黒レベルの基準値としての直流電位を加え(直流再生)クランプ処理を施し、黒レベルを調整する。ここでの黒レベルの基準値(以下、基準黒レベルと言う。)は、オプティカルブラック信号期間内の画像信号レベルの平均値である。
クランプ処理されたアナログ画像信号は、サンプルホールド回路140へ出力される。
サンプルホールド回路140は、プリクランプ回路130から入力されるアナログ画像信号に対して、画像データを示す画像信号レベルを抽出し、VCA回路150へ出力する。VCA回路150は、画像信号レベルが抽出されたアナログ画像信号をA/D変換範囲に適合するよう増幅調整し、AC結合コンデンサ160を含むメインクランプ回路170へ出力する。
AC結合コンデンサ160は、入力されたアナログ画像信号の直流成分を再度遮断し、メインクランプ回路170と共にクランプ回路を構成する。メインクランプ回路170は、入力されたアナログ画像信号に再度クランプ処理を施し、黒レベルを再調整する。そして、バッファ180を介してA/D変換部40へ出力する。
CCD駆動部30は、駆動パルス供給部50から出力される制御信号に基づいてタイミングパルスを出力し、CCD23の駆動制御を行う。
A/D変換部40は、アナログ信号処理部100から出力されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換し、後段の図示しないデジタル信号処理部へ出力する。
駆動パルス供給部50は、図示しない本体制御部から出力される制御信号に基づいて、駆動パルスを出力し、CCD23、アナログ信号処理部100、A/D変換部40の駆動制御を行う。
したがって、プリクランプ回路130及びメインクランプ回路170での黒レベルの調整は、オプティカルブラック信号期間が出力される周期、即ち、ラインクロック信号の1周期毎(一主走査期間毎)にしか黒レベルを調整することができないため、この周期より短い周期での黒レベルの変動に応答することができないという問題がある。
次に、本実施の形態1の信号処理装置としての信号処理装置B1について説明する。
図4に、本実施の形態1の信号処理装置B1の制御ブロック図を示す。
図4に示すように、信号処理装置B1は、アナログ信号処理部200a、CCD駆動部30、A/D変換回路部40、駆動パルス供給部50等から構成される。
本発明における信号処理装置B1の構成において、従来と同一部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略し、異なる機能部分のみ説明する。具体的には、従来のクランプ回路に替えて、直流結合を採用したアナログ信号処理部200aである。
図4に、本実施の形態1の信号処理装置B1の制御ブロック図を示す。
図4に示すように、信号処理装置B1は、アナログ信号処理部200a、CCD駆動部30、A/D変換回路部40、駆動パルス供給部50等から構成される。
本発明における信号処理装置B1の構成において、従来と同一部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略し、異なる機能部分のみ説明する。具体的には、従来のクランプ回路に替えて、直流結合を採用したアナログ信号処理部200aである。
アナログ信号処理部200aは、バッファ110、ローパスフィルタ210、バッファ220、黒レベル調整手段としての第1黒レベル調整回路230a、サンプルホールド回路140、ローパスフィルタ260、VCA回路150、黒レベル調整手段としての第2黒レベル調整回路270a、バッファ180等を備えている。
ローパスフィルタ210は、CCD23から入力されるアナログ画像信号に含まれる高周波ノイズを除去し、高周波ノイズ除去後のアナログ画像信号をバッファ220を介して第1黒レベル調整回路230aに出力する。
第1黒レベル調整回路230aは、CCD23から高周波ノイズ除去された入力画像信号としての入力アナログ画像信号の黒レベル(以下、入力黒レベルと言う。)を検出し、検出された入力黒レベルと予め決定された黒レベルの基準値としての基準黒レベルとの差分をとって、当該第1黒レベル調整回路230aの出力画像信号としての出力アナログ画像信号の黒レベルを調整し、サンプルホールド回路140へ出力する。
サンプルホールド回路140は、第1黒レベル調整回路230aから入力されたアナログ画像信号に対して、画像データを示す画像信号レベルの信号値を抽出し、ローパスフィルタ260へ出力する。
ローパスフィルタ260は、サンプルホールド回路140から入力されたアナログ画像信号がサンプルホールド処理時に混入された折り返しノイズを除去し、VCA回路150に出力する。VCA回路150は、入力されたアナログ画像信号をA/D変換範囲に適合するよう増幅調整し、第2黒レベル調整回路270aへ出力する。
第2黒レベル調整回路270aは、VCA回路150から入力された入力画像信号としての入力アナログ画像信号の黒レベル(以下、入力黒レベルと言う。)を検出し、検出された入力黒レベルと予め決定された黒レベルの基準値としての基準黒レベルとの差分をとって、当該第2黒レベル調整回路270aから出力される出力画像信号としての出力アナログ画像信号の黒レベルの安定化を図る処理を行い、バッファ180を介してA/D変換部40へ出力する。
図5に、本実施の形態1の第1黒レベル調整回路230aの構成図を示す。
第1黒レベル調整回路230aは、基準黒レベル供給手段としての基準黒レベル供給部231と、入力黒レベル検出手段としての入力黒レベル検出部232と、第1演算手段としての第1差動増幅部233と、第2演算手段としての第2差動増幅部234と、を備える。
第1黒レベル調整回路230aは、基準黒レベル供給手段としての基準黒レベル供給部231と、入力黒レベル検出手段としての入力黒レベル検出部232と、第1演算手段としての第1差動増幅部233と、第2演算手段としての第2差動増幅部234と、を備える。
基準黒レベル供給部231は、外部から予め設定された設定電圧値に基づいて、入力アナログ画像信号Siの基準黒レベルSrbを設定し、設定された基準黒レベルSrbを第1差動増幅部234に出力する。
入力黒レベル検出部232は、CCD23からバッファ、ローパスフィルタ等を介して入力される入力アナログ画像信号Siに対し、1ライン毎にオプティカルブラック信号期間の画像信号レベル(即ち、入力黒レベルSib)をサンプルパルスSaに基づいて複数検出し、オプティカルブラック信号期間以降、次のラインのデータ入力まで入力黒レベルSibを保持する。また、保持している入力黒レベルSibを第1差動増幅部233に出力する。図6に、入力アナログ画像信号SiとサンプルパルスSaとのタイミングチャート例を示す。
入力黒レベル検出部232としては、サンプルパルスSaに基づいてON/OFF動作するサンプルスイッチと、サンプルスイッチがONのとき入力アナログ画像信号Siの入力黒レベルSibの電位を保持するコンデンサ等から成るサンプルホールド回路を用いることができる。なお、サンプルスイッチのOFF抵抗が高く、コンデンサが接続される後段のアンプの入力が高インピーダンスであること(即ち、ドループが低いこと)が好ましい。
サンプルホールド回路の特性としては、前段のアンプの出力インピーダンス、サンプルスイッチのスピード(サンプリングパルスSaの周波数)、サンプルスイッチのON抵抗、コンデンサの容量、後段のアンプの入力インピーダンスでほぼ決まるため、一般的に高速動作をさせるとノイズの影響を受けやすく、低速動作をさせるとノイズの影響を受けにくくなることが公知である。
したがって、前段のアンプの出力インピーダンスを大きく、サンプルスイッチのスピードを遅く、サンプルスイッチのON抵抗を大きく、コンデンサの容量大きく設定すると、動作速度が遅くなるが、安価でノイズに強い回路となる。しかし、動作速度が遅くなっているため、サンプルした電位までコンデンサに充電する時間(アクイジョンタイム)が長くなり、アナログ画像信号の1画素内の信号期間で完全に目的の電位にコンデンサを充電できなくなる。そのため、オプティカルブラック信号期間の画像信号レベルは、ほぼ同じ電位なので、複数サンプリングすることにより、コンデンサの充電電位をオプティカルブラック信号期間の画像信号レベルと同じ電位にする事ができ、適切な入力黒レベルSibを検出することができる。また、サンプル数は多ければ多いほど正確でノイズの影響にない入力黒レベルSibの検出が可能になる。
なお、サンプルホールド回路のスピードが速ければ1画素だけのサンプルでも大きな問題とははならないが、回路が高価になりノイズの影響に注意が必要となる。
第1差動増幅部233は、基準黒レベル供給部231から入力された基準黒レベルSobと入力黒レベル検出部232から入力された入力黒レベルSibとを減算し、算出された第1演算値Ss1を第2差動増幅部234へ出力する。
第2差動増幅部234は、第1差動増幅部233から算出された第1演算値Ss1と、入力アナログ画像信号Siとを減算して第2演算値Ss2を算出し、算出された第2演算値Ss2を出力アナログ画像信号Soとしてサンプルホールド回路140へ出力する。
即ち、第1黒レベル調整回路230aにおいて、基準黒レベル供給部231、入力黒レベル検出部232、第1差動増幅部233、第2差動増幅部234によって基準黒レベルSrbに適合するよう入力されるアナログ画像信号Siの黒レベルを設定するフィードフォワード制御が行われる。
例えば、基準黒レベル供給部231によって決定された基準黒レベルSrb(3V)、入力黒レベル検出部232から検出された入力黒レベルSib(5V)である場合、第1差動増幅部233から第1演算値Ss1(2V)が出力される。第2差動増幅部234において、入力アナログ画像信号Siと第1演算値Ss1(2V)とが減算され、黒レベルが基準黒レベルSrb(3V)と等しい出力アナログ画像信号がサンプルホールド回路140へ出力される。
第2黒レベル調整回路270aは、第1黒レベル調整回路230と同様の構成であるため、その構成の図示及び説明は省略する。
以上のように、直流結合を採用することで、クランプ処理による直流再生が不要となり、クランプ処理を行うことによって生じていたクランプ処理の周期(一主走査期間)より短い周期での黒レベルの変動そのものが無くなり、必然的に黒レベルを一定に保つことができ、黒レベルの変動の無い画像データを提供可能な信号処理装置を実現することができる。
[実施の形態2]
この実施の形態2における画像読取装置1の構成、CCD23から出力される1主走査期間に対応するアナログ画像信号のタイミングチャート、従来の信号処理装置Aの制御ブロック図は実施の形態1と同様な構成であるので、その図示及び説明は省略する。
この実施の形態2における画像読取装置1の構成、CCD23から出力される1主走査期間に対応するアナログ画像信号のタイミングチャート、従来の信号処理装置Aの制御ブロック図は実施の形態1と同様な構成であるので、その図示及び説明は省略する。
次に、本実施の形態2の信号処理装置としての信号処理装置B2について説明する。
図7に、本実施の形態1の信号処理装置B2の制御ブロック図を示す。
図7に示すように、信号処理装置B2は、アナログ信号処理部200b、CCD駆動部30、A/D変換回路部40、駆動パルス供給部50等から構成される。
本発明における信号処理装置B2の構成において、従来と同一部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略し、異なる機能部分のみ説明する。具体的には、従来のクランプ回路に替えて、直流結合を採用したアナログ信号処理部200bである。
図7に、本実施の形態1の信号処理装置B2の制御ブロック図を示す。
図7に示すように、信号処理装置B2は、アナログ信号処理部200b、CCD駆動部30、A/D変換回路部40、駆動パルス供給部50等から構成される。
本発明における信号処理装置B2の構成において、従来と同一部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略し、異なる機能部分のみ説明する。具体的には、従来のクランプ回路に替えて、直流結合を採用したアナログ信号処理部200bである。
アナログ信号処理部200bは、バッファ110、ローパスフィルタ210、バッファ220、第1黒レベル調整回路230b、サンプルホールド回路140、ローパスフィルタ260、VCA回路150、第2黒レベル調整回路270b、バッファ180等を備えている。
ローパスフィルタ210は、CCD23から入力されるアナログ画像信号に含まれる高周波ノイズを除去し、高周波ノイズ除去後のアナログ画像信号をバッファ220を介して第1黒レベル調整回路230bに出力する。
第1黒レベル調整回路230bは、CCD23から高周波ノイズ除去された入力画像信号としての入力アナログ画像信号の黒レベル(以下、入力黒レベルと言う。)を検出すると共に、更に、サンプルホールド回路140に入力される前段、即ち、当該第1黒レベル調整回路230bから出力される出力画像信号としての出力アナログ画像信号の黒レベル(以下、出力黒レベルと言う。)を検出し、予め決定された黒レベルの基準値としての基準黒レベルに調整し出力アナログ画像信号の黒レベルの安定化を図る処理を行い、サンプルホールド回路140へ出力する。
サンプルホールド回路140は、第1黒レベル調整回路230bから入力されたアナログ画像信号に対して、画像データを示す画像信号レベルの信号値を抽出し、ローパスフィルタ260へ出力する。
ローパスフィルタ260は、サンプルホールド回路140から入力されたアナログ画像信号がサンプルホールド処理時に混入された折り返しノイズを除去し、VCA回路150に出力する。VCA回路150は、入力されたアナログ画像信号をA/D変換範囲に適合するよう増幅調整し、第2黒レベル調整回路270bへ出力する。
第2黒レベル調整回路270bは、VCA回路150から入力された入力画像信号としての入力アナログ画像信号の黒レベル(以下、入力黒レベルと言う。)を検出すると共に、更に、第2黒レベル調整回路270bから出力されA/D変換されたデジタル画像信号を出力画像信号としてデジタル画像信号の黒レベル(以下、出力黒レベルと言う。)を検出し、A/D変換部40へ出力されるアナログ画像信号の黒レベルが予め決定された基準黒レベルに安定されるよう処理を行い、バッファ180を介してA/D変換部40へ出力する。
図8に、本実施の形態2の第1黒レベル調整回路230bの構成図を示す。
第1黒レベル調整回路230bは、基準黒レベル供給手段としての基準黒レベル供給部231と、入力黒レベル検出手段としての入力黒レベル検出部232と、第1演算手段としての第1差動増幅部233と、出力黒レベル検出手段としての出力黒レベル検出部235と、第2演算手段としての第2差動増幅部236と、第3演算手段としての第3差動増幅部237と、第4演算手段としての第4差動増幅部238と、を備える。
第1黒レベル調整回路230bは、基準黒レベル供給手段としての基準黒レベル供給部231と、入力黒レベル検出手段としての入力黒レベル検出部232と、第1演算手段としての第1差動増幅部233と、出力黒レベル検出手段としての出力黒レベル検出部235と、第2演算手段としての第2差動増幅部236と、第3演算手段としての第3差動増幅部237と、第4演算手段としての第4差動増幅部238と、を備える。
基準黒レベル供給部231は、外部から予め設定された設定電圧値に基づいて、アナログ画像信号の基準黒レベルSrbを設定し、設定された基準黒レベルSrbを第1差動増幅部233、第2差動増幅部236にそれぞれ出力する。
入力黒レベル検出部232と、第1差動増幅部233は、実施の形態1と同様であるため、詳細な説明は省略する。
出力黒レベル検出部235は、第2黒レベル調整回路230bからサンプルホールド回路140へ出力される出力画像信号としてのアナログ画像信号(以下、出力アナログ画像信号と言う。)Soに対し、1ライン毎にオプティカルブラック信号期間の画像信号レベル(即ち、出力黒レベルSob)をサンプルパルスSbに基づいて複数検出し、オプティカルブラック信号期間以降次のラインのデータ入力まで出力黒レベルSobを保持する。また、保持している出力黒レベルSobを第3差動増幅部235に出力する。なお、出力黒レベル検出部235の構成及び検出動作は、入力黒レベル検出部232と同様であるため、説明は省略する。
第2差動増幅部236は、基準黒レベル供給部231から出力された基準黒レベルSrbと出力黒レベル検出部235から出力された出力黒レベルSobとを減算し、算出された第2演算値Ss2を第3差動増幅部237へ出力する。
第3差動増幅部237は、第1差動増幅部233から算出された第1演算値Ss1と、第2差動増幅部236から算出された第2演算値Ss2とを減算し、算出された第3演算値Ss3を第4差動増幅部238へ出力する。
第4差動増幅部238は、CCD23からバッファ、ローパスフィルタ等を介して入力される入力アナログ画像信号Siと、第3差動増幅部237から算出された第3演算値Ss3とを減算して第4演算値Ss4を算出し、算出された第4演算値Ss4を出力アナログ画像信号Soとしてサンプルホールド回路140へ出力する。
即ち、第1黒レベル調整回路230bにおいて、基準黒レベルSrbに適合するよう入力される入力アナログ画像信号Siの黒レベルを設定するフィードフォワード制御と、第1黒レベル調整回路230bの変動要因の影響を打ち消してアナログ画像信号Siの黒レベルを設定するフィードバック制御とが行われる。
例えば、第1黒レベル調整回路230bの変動要因が無く、基準黒レベル供給部231によって決定された基準黒レベルSrb(3V)、入力黒レベル検出部232から検出された入力黒レベルSib(5V)である場合、第1差動増幅部233から第1演算値Ss1(2V)が出力される。出力黒レベル検出部235から出力される出力黒レベルSobは、変動要因が無い場合には基準黒レベルSrb(3V)と等しいため、第2差動増幅部235から第2演算値Ss2(0V)が出力される。そして、第3差動増幅部237において、第1演算値Ss1(2V)と第2演算値Ss2(0V)とが減算され、第3演算値Ss3(2V)が第4差動増幅部238へ出力される。第4差動増幅部238において、入力アナログ画像信号Siと第3演算値Ss3(2V)とが減算され、黒レベルが基準黒レベルSrb(3V)と等しいアナログ画像信号がサンプルホールド回路140へ出力される。
一方、第1黒レベル調整回路230bの変動要因(0.1V)が有る場合、第4差動増幅部238から出力される第4演算値Ss4に変動要因が加えられる。したがって、出力黒レベル検出部235から出力黒レベルSob(3.1V)が検出され、第2差動増幅部236へ出力される。第2差動増幅部236において、基準黒レベルSrb(3.0V)と入力された出力黒レベルSob(3.1V)とが減算され、第2演算値Ss2(−0.1V)が第3差動増幅部237へ出力される。そして、第3差動増幅部237において、第1演算値Ss1(2V)と第2演算値Ss2(−0.1V)とが減算され、第3演算値Ss3(2.1V)が第4差動増幅部238へ出力される。第4差動増幅部238において、入力アナログ画像信号Siと第3演算値Ss3(2.1V)とが減算され、黒レベルが2.9Vのアナログ画像信号がサンプルホールド回路140へ出力される。しかし、サンプルホールド回路140へ出力される際には、変動要因(0.1V)が加えられた出力アナログ画像信号So、即ち、黒レベルが基準黒レベルSrb(3V)と等しいアナログ画像信号が出力される。
図7に、第2黒レベル調整回路270bの構成図を示す。
第2黒レベル調整回路270bの構成において、第1黒レベル調整回路230bと同一部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略し、異なる機能部分のみ説明する。具体的には、第1黒レベル調整回路230bの出力レベル検出部235に替えて、出力レベル検出部275としている。
第2黒レベル調整回路270bの構成において、第1黒レベル調整回路230bと同一部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略し、異なる機能部分のみ説明する。具体的には、第1黒レベル調整回路230bの出力レベル検出部235に替えて、出力レベル検出部275としている。
出力黒レベル検出部275は、第2黒レベル調整回路230b出力されるアナログ画像信号がバッファ180を介してA/D変換部40に入力される。ここで、A/D変換されたデジタル画像信号Sdにおけるオプティカルブラック信号期間の画像信号レベルをサンプルパルスSbに基づいて1ライン毎にラッチ回路275aにラッチし保持する。保持している黒レベルデジタル信号をD/A変換回路D/A3によりアナログ信号の黒レベルSbdとし、第2差動増幅部236に出力する。なお、出力黒レベル検出部275は、ラッチ回路275aとD/A変換回路D/A3から構成されており、アナログ信号処理での入力黒レベル検出部232とは異なる。
即ち、第2黒レベル調整回路270において、基準黒レベルSrbに合わせて入力されるアナログ画像信号Siの黒レベルを設定するフィードフォワード制御と、A/D変換後のデジタル画像信号に生じた第4差動増幅部238及びA/D変換部40における変動要因の影響を打ち消してアナログ画像信号Siの黒レベルを設定するフィードバック制御とが行われる。
以上のように、直流結合を採用することで、クランプ処理による直流再生が不要となり、クランプ処理を行うことによって生じていたクランプ処理の周期(一主走査期間)より短い周期での黒レベルの変動そのものが無くなり、必然的に黒レベルを一定に保つことができ、黒レベルの変動の無い画像データを提供可能な信号処理装置を実現することができる。
なお、以上の実施の形態1及び2における記述は、本発明に係る好適な信号処理装置の一例であり、これに限定されるものではない。例えば、実施の形態1に示された第1黒レベル調整回路230aと実施の形態2に示された第2黒レベル調整回路270bとを組み合わせて構成された信号処理装置でよく、この限りではない。
また、以上の実施の形態における各部の細部構成及び細部動作に関して、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
また、以上の実施の形態における各部の細部構成及び細部動作に関して、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
1 画像読取装置
10 原稿搬送部
20 画像読取部
21 光学系
22 レンズ
23 CCD
30 CCD駆動部
40 A/D変換部
50 駆動パルス供給部
100、200 アナログ信号処理部
110、180、220 バッファ
120、160 AC結合コンデンサ
130 プリクランプ回路
140 サンプルホールド回路
150 VCA回路
170 メインクランプ回路
210、260 ローパスフィルタ
230a、230b 第1黒レベル調整回路
231 基準黒レベル供給部
232 入力黒レベル検出部
233 第1差動増幅部
234 第2差動増幅部
235、275 出力黒レベル検出部
236 第2差動増幅部
237 第3差動増幅部
238 第4差動増幅部
270a、270b 第2黒レベル調整回路
275a ラッチ回路
A、B1、B2 信号処理装置
Sa、Sb サンプルパルス
Sd デジタル画像信号
SH ラインクロック信号
Si 入力アナログ画像信号
Sib 入力黒レベル
So 出力アナログ画像信号
Sob、Sdb 出力黒レベル
Srb 基準黒レベル
Ss1 第1演算値
Ss2 第2演算値
Ss3 第3演算値
Ss4 第4演算値
10 原稿搬送部
20 画像読取部
21 光学系
22 レンズ
23 CCD
30 CCD駆動部
40 A/D変換部
50 駆動パルス供給部
100、200 アナログ信号処理部
110、180、220 バッファ
120、160 AC結合コンデンサ
130 プリクランプ回路
140 サンプルホールド回路
150 VCA回路
170 メインクランプ回路
210、260 ローパスフィルタ
230a、230b 第1黒レベル調整回路
231 基準黒レベル供給部
232 入力黒レベル検出部
233 第1差動増幅部
234 第2差動増幅部
235、275 出力黒レベル検出部
236 第2差動増幅部
237 第3差動増幅部
238 第4差動増幅部
270a、270b 第2黒レベル調整回路
275a ラッチ回路
A、B1、B2 信号処理装置
Sa、Sb サンプルパルス
Sd デジタル画像信号
SH ラインクロック信号
Si 入力アナログ画像信号
Sib 入力黒レベル
So 出力アナログ画像信号
Sob、Sdb 出力黒レベル
Srb 基準黒レベル
Ss1 第1演算値
Ss2 第2演算値
Ss3 第3演算値
Ss4 第4演算値
Claims (5)
- 撮像素子から入力された入力画像信号の黒レベルを調整し、調整された黒レベルの出力画像信号を出力する黒レベル調整手段を備える信号処理装置において、
前記黒レベル調整手段は、
前記入力画像信号に対して設定すべき黒レベルの基準値を供給する基準黒レベル供給手段と、
前記入力画像信号の黒レベルを検出して保持する入力黒レベル検出手段と、
前記入力黒レベル検出手段により検出された黒レベルと前記基準黒レベル供給手段から供給された黒レベルの基準値とを減算して第1演算値を算出する第1演算手段と、
前記入力画像信号と前記第1演算値とを減算して第2演算値を算出し、算出された第2演算値を出力画像信号として出力する第2演算手段と、
を備えたことを特徴とする信号処理装置。 - 撮像素子から入力された入力画像信号の黒レベル値を調整し、調整された黒レベル値の出力画像信号を出力する黒レベル調整手段を備える信号処理装置において、
前記黒レベル調整手段は、
前記入力画像信号に対して設定すべき黒レベルの基準値を供給する基準黒レベル供給手段と、
前記入力画像信号の黒レベルを検出して保持する入力黒レベル検出手段と、
前記入力黒レベル検出手段により検出された黒レベルと前記基準黒レベル供給手段から供給された黒レベルの基準値とを減算して第1演算値を算出する第1演算手段と、
前記出力画像信号の黒レベルを検出して保持する出力黒レベル検出手段と、
前記出力黒レベル検出手段により検出された黒レベルと前記基準黒レベル供給手段から供給された黒レベルの基準値とを減算して第2演算値を算出する第2演算手段と、
前記第1演算値と第2演算値とを減算して第3演算値を算出する第3演算手段と、
前記入力画像信号と前記第3演算値とを減算して第4演算値を算出し、算出された第4演算値を出力画像信号として出力する第4演算手段と、
を備えたことを特徴とする信号処理装置。 - 請求項2に記載の信号処理装置において、
前記撮像素子は、ライン状に配列された複数のオプティカルブラック画素を有し、
前記出力黒レベル検出手段は、前記出力画像信号のオプティカルブラック信号期間のサンプリングを行うこと、
を特徴とする信号処理装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の信号処理装置において、
前記撮像素子は、ライン状に配列された複数のオプティカルブラック画素を有し、
前記入力黒レベル検出手段は、前記入力画像信号のオプティカルブラック信号期間のサンプリングを行うこと、
を特徴とする信号処理装置。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の信号処理装置において、
当該黒レベル調整手段は、サンプルホールド手段又は信号振幅増幅手段の前段に備えられること、
を特徴とする信号処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004076555A JP2005269054A (ja) | 2004-03-17 | 2004-03-17 | 信号処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004076555A JP2005269054A (ja) | 2004-03-17 | 2004-03-17 | 信号処理装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005269054A true JP2005269054A (ja) | 2005-09-29 |
Family
ID=35093154
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004076555A Pending JP2005269054A (ja) | 2004-03-17 | 2004-03-17 | 信号処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2005269054A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009147946A (ja) * | 2007-12-17 | 2009-07-02 | Olympus Medical Systems Corp | 撮像装置、画像表示装置、および画像表示システム |
-
2004
- 2004-03-17 JP JP2004076555A patent/JP2005269054A/ja active Pending
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JP2009147946A (ja) * | 2007-12-17 | 2009-07-02 | Olympus Medical Systems Corp | 撮像装置、画像表示装置、および画像表示システム |
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