JP2578461B2

JP2578461B2 - 画像入力装置

Info

Publication number: JP2578461B2
Application number: JP63018809A
Authority: JP
Inventors: 公司梶田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-01-29
Filing date: 1988-01-29
Publication date: 1997-02-05
Anticipated expiration: 2012-02-05
Also published as: JPH01194657A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は画像入力装置に関し、画像を複数領域に分割
して読み取りを行う画像入力装置に関するものである。

〔従来の技術〕

フアクシミリやデジタル複写機に用いられる画像入力
装置では、通常CCDのような光・電気変換素子を用い
る。この時、光学系及び変換素子の特性から、素子の入
力に対する感度が同じ素子内部でも位置によって異なる
ため、そのままでは正しい画像信号が得られない。この
ため通常シエーデイング回路を設け、見かけ上均一な感
度が得られるよう電気的な補正を行うのが普通である。
即ち、参照用の白色データと黒色データを読みとらせ、
それらが各画素間で均一データになる様に数学的演算を
行う。通常この補正値算出の為の基準データのサンプリ
ングは原稿画像の読み取りに先だって、例えば、原稿台
のホームポジシヨンに設けられた標準白色板等を読み取
ることにより行われ、そのサンプリングの後、実際の原
稿の読み取りを行う。

また、光電変換素子の読み取り可能な原稿サイズより
大なるサイズの原稿画像を読取るために、原稿画像を帯
状の複数エリアに分け、エリア毎に画像を順次読取る方
式の画像入力装置が提案されている。

〔発明が解決しようとしている問題点〕

しかしながら、大サイズの原稿を複数回の走査で入力
する場合、走査回数が増えるに従い次の様な現象が生じ
る。

まず、原稿台のたわみ等による光学系の機械的変位
が、シエーデイングデータをサンプリングしたホームポ
ジシヨンから遠ざかるにつれ増加する。また、遠方の領
域を走査するまでの時間の経過により、入力系の温度等
の経時変化も増加する。

従って、このような現象によって、入力感度が当初の
状態と変わってしまい、正しいシエーデイングが行なわ
れなくなるという事態が生ずる。即ち、一般的には、読
み取り範囲の入力感度が当初にくらべ一方に傾むいてく
る傾向があるため、得られる画像データは、走査の継目
において不連続なオフセツトが加わり、実画像と相異し
てくる。この様に、画像上に濃度の不連続な境界線が生
じるため、画質の劣化が著しい。いわゆるシエーデイン
グ不良となる。

これを回避するために次の様ないくつかの手段が存在
する。

（ｉ）入力素子の読み取り領域を広くし、画像を分割せ
ずに入力する。

（ii）シエーデイング不良を起こす前に、再度シエーデ
イング用データをサンプリングしなおす。

このうち（ｉ）の方法は根本的な解決策ではあるが、
例えばA1版の原稿を読み取るだけの大きさを持つ素子の
製造は極めて困難かつ高価になる。また、それに伴う後
続の処理回路もそれに応じて大規模なものになるため、
実現的手段ではない。

一方、（ii）の方法は、さしたる技術的・コスト的な
困難は存在しないが、シエーデイングデータのサンプリ
ングに時間がかかる為、入力装置の読み取り速度が遅く
なるという短所がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、読み取る
べき画像を複数領域に分け各領域の画像を読み取る画像
読取手段と、複数の読み取り領域の境界部分の画像デー
タの不連続成分を検出する手段と、前記不連続成分に応
じて画像データの不連続を補正するデータを算出する手
段と、前記補正データと読み取った元の画像データから
前記境界部分における不連続成分を除去する除去手段と
を有する画像入力装置を提供するものである。

〔実施例〕

第１図は本発明を適用した画像入力装置の電気回路構
成の一例である。CCD1r,1g,1bにより光を色画像の各色
成分を表わす電気信号R₁，G₁，B₁に変換しA/Dコンバー
タ2r,2g,2bにてその各色毎の電気信号を画素毎にデジタ
ルデータR₂，G₂，B₂に変換する。R₂，G₂，B₂のデータは
シエーデイング補正回路２により感度むらを補正されて
R₃，G₃，B₃となり、更に入力マスキング回路３にて光学
フイルタの分光感度の補正をうける。以上の処理を受け
た信号R₄，G₄，B₄は一部は平滑化回路５により雑音成分
を低減した後、シエーデイング不良検出信号R₅，G₅，B₅
として、また平滑化されないもとの信号はR₄，G₄，B₄は
そのまま、それぞれ傾き補正回路６に入力され、シエー
デイング不良の補正を受け、最終的な色毎の画像信号
R₆，G₆，B₆になる。

第２図は、第１図の電気回路を使用する画像入力装置
の機械的構造を示したものである。

CCDユニツト７は第１図示のCCD1r,1G,1BからなるCCD
8,レンズ９等より構成されるユニツトであり、レール10
上に固定された主走査モータ11、プーリ12、プーリ13、
ワイヤ14よりなる主走査方向の駆動系によりレール10上
を矢印Ａ方向及びその反対方向に移動し、Ａ方向への移
動時に原稿台ガラス15上に載置された原稿の画像の主走
査方向の読み取りを行う。また、レール10はレール16,1
7の上に乗っており、副走査モータ18、プーリ19,20,21,
22、軸23,24、ワイヤ25,26よりなる副走査方向の駆動系
により矢印Ｂ方向及びその反対方向に移動される。

第３図はCCDユニツト７を用いて原稿を読み取る際のC
CD8の走査する様子を簡略化して描いたものである。CCD
8は主走査方向にホームポジシヨンHPから１走査だけ移
動し、次の走査を行うため主走査方向のホームポジシユ
ンHPに戻るとともに、副走査方向に画像の読み取り巾分
移動し、次の走査にはいる。ここで注意することは、CC
D8の読み取り巾と、実際の読み出し巾は、前者の方が広
いことである。したがって、隣り合った走査間、例えば
走査めと走査めの境界の、線分AB上の点は２回の走
査でそれぞれ画像信号として読み出すことができる。

第４図（Ａ）は、副走査方向の原稿ガラス板15の断面
とシエーデイング補正出力を表わしている。この図では
ガラス15のたわみをわかりやすくするため誇張して示し
てあり、実際のたわみそのものではない。また、ガラス
15のたわみ以外の種々の変異も等価的にガラス板15のた
わみに付加して表現しているものとする。このような変
位のため、本来望ましいシエーデイング量は副走査方向
の位置により異なる。副走査方向に関して異なるシエー
デイング補正を行なった本素子を第４図（Ｂ）に示すに
もかかわらず、標準白色板RWの下における画像データの
みにより固定のシエーデイングを行った場合、理想的な
シエーデイング量からのずれにより、均一濃度の原稿を
読み取っても（Ｃ）のように副走査位置により出力デー
タが均一にならない。このため、副走査方向について、
１走査区間内では濃度むら、各走査区間の境界には段差
が生じ、画質の劣化を招く。特に後者の境界における濃
度の不連続は、読み取った画像データを誤差拡散法等に
よって出力を行う時、非常に明瞭な雑音成分として影響
を及ぼす。

参考図は実際に画像を入力したものを誤差拡散法によ
り２値化して出力したもので、（ａ）はシエーデイング
不良が生じてない場合、（ｂ）はシエーデイングデータ
が傾いている場合であり、（ｂ）は（ａ）に比べて画質
の劣化が顕著に見られる。

以上の様な副走査方向に関するシエーデイング不良を
除去するのが第１図の回路の、平滑化回路５と傾き補正
回路６である。平滑化回路５は入力信号に含まれる雑音
成分を低減する為のもので、所定単位にのブロツク内、
例えば３×３画素の範囲で適合な重みづけを行って平均
値を出力する。傾き補正回路６は、この平滑化された画
像データを、シエーデイング不良によるオフセツトの傾
き検出に用いる。

第５図に傾き補正回路６の構成例を示す。メモリ27は
１走査前の境界部分の平滑化された画像データを記憶す
る。ゲート28はCCD8の読み出しの終り、つまりその走査
と次の走査の境界のデータの入って来るタイミングに、
平滑化回路５からの入力データをメモリ27を渡し、CCD8
の読み出しのはじめ、つまり前の走査とその走査の境界
データが入ってくるタイミングに、メモリ27から減算器
30へデータを渡す。アドレス制御回路29はメモリ27の読
み書きアドレスを制御する。

減算器30は平滑化回路５から入力されたデータHDから
メモリ27から読出された１走査前のデータを引き算する
ことにより隣り合った副走査間の境界における段差を検
出する回路で、シフタ31はそれをCCD8の１ライン分の読
み出し画素数分に対応した値で除算することにより隣り
合った画素間の補正値を検出するもので、この結果はラ
ツチ32にCCD8が１ライン読み出される間記憶保存され
る。一方、メモリ27から読出された一走査前の境界デー
タから平滑化回路５から入力される現在の走査のデータ
HDを引くことにより隣り合った副走査間の境界における
段差を検出するのが減算器33で、この減算器33の出力は
セレクタ34およびラツチ35を経て、加算器36にてラツチ
32の出力と加算され、補正データCDが算出される。この
補正データCDを加算器37で入力マスキング回路４からの
画像データMDに加え、補正を行う。この時ラツチ38に記
憶された補正データCDは、セレクタ34、ラツチ35を経
て、再びラツチ32の出力と加算され、次の画素に対する
補正データとなる。即ち、ラツチ32の記憶する内容は、
補正値の１画素毎の変化分に等しい。

この回路構成では、補正値の変化分は２のべき乗に固
定されるが、CCD8の読み出し画素数が２のべき乗でない
場合は、適当なタイミングにおいてラツチ信号LATCH2を
与えてやれば、任意の長さの読み取り幅に対応できる。
このためにタイミング信号発生回路39はCPU40から指定
されたタイミングでLATCH1,LATCH2を含む各種信号を発
生する。CPU40は、それ以外に、シフタ31のソフト量、
アドレス制御部29の初期データ設定も行う。

第５図にはR,G,Bの３色の色信号のうち１色分の構成
しか表現していないが、各色毎にこの回路を設けてもよ
いし、ラツチ32,35を各色毎に設けて逐次的にシリアル
データを処理してもよい。

なお、第１図においては、入力マスキング回路４の後
に傾き補正回路６を置いたが、シエーデイング回路以
降、多値データの処理を行う他の部分に置くことも可能
である。

第６図に、傾き補正回路６への平滑化回路５から入力
HDと、傾き補正データCD及びその両者を加えた出力デー
タMD′を示す。HSはCCD8の１ラインの読み出しの同期信
号であり、又、第ｉ走査めのCCD読み出しエリア終りの
Ｘ点と、第ｉ＋１走査めのCCD読み出しエリア最初のＹ
点が、原稿上の同一点に対する画像データとする。これ
は、主走査が１回終る毎に、CCD読出しエリアの長さだ
け副走査が進むことによる。

第ｉ＋１走査に対する補正データCD_i+1は、Ｙ点の時
刻では、第ｉ走査における平滑化入力データHD_iのＸ点
のデータＡから第ｉ＋１走査における平滑化入力データ
HD_iのＹ点のデータＢを減算したものに等しく、その後C
CD1ラインを読み出しがなされるに従い一次関数的に補
正量は０に近づき、読み出しエリア後端において０とな
る。この補正データCD_i+1を画像データMDに加えること
で、シエーデイング不良による画像データの傾き、境界
領域の段差が除去される。尚、第７図では画像データMD
は平滑化入力データMDと等しいものと仮定して示してあ
る。また、第５図の回路構成によると、第６図で示した
補正動作と、CCD8のデータ読み出しに同期して実時間で
行うことができる。

第７図に、タイミング発生回路39から第６図の回路の
各部分に与えるタイミング信号の様子を示す。ゲート38
はSEL信号がローベルの時、メモリ27へデータHDを書き
込む方向に開き、ハイレベルの時いメモリ27からデータ
HDを読み出す方向に開く。セレクタ34はSEL信号がロー
レベルの時に減算器33からのＡ入力が、ハイレベルの時
にラツチ38からのＢ入力が選択される。ラツチ32,35,38
は、それぞれラツチ信号LATCH1,LATCH2,LATCH2によりラ
ツチ動作を行う。補正データCDは、信号LATCH2にあわ
せ、ラツチ32の保持する内容だけ変化してゆく。したが
って、この信号のタイミングを変えることで、補正デー
タの変化点を自由に変更でき、拡大や縮小といった不特
定長の読み取り幅に対応できる。こうしたタイミングの
設定はCPU40が行う。READ,WRITEの信号は、メモリ27の
読み出し、書き込みのタイミングである。

以上の如くにより、シエーデイング不良により生じる
隣り合った副走査間の境界におけるレベル段差及び隣り
合った画素間のレベル段差の補正がなされた画像データ
を得ることができ、従って再生画像に濃度レベルの変
化、段差等を生じる不都合を除去可能となる。

〔第２の実施例〕第８図に、別の回路構成をとった場合の傾き補正回路
６の一例を示す。メモリ27、ゲート28、アドレス制御回
路29、減算器30及びラツチ32は第５図の回路構成と同じ
く主走査の境界線上の、前回の走査とのデータの差を算
出するものである。この差に、カウンタ46の値を乗算器
47で乗じ、位あわせのためシフタ48で割算して補正デー
タCDを得、補正データCDと入力データMDを加算器49で加
えて補正を行う。カウンタ46はCCD読み出し画素数を最
初にセツトし、CCDの読み終りで０になるようカウント
ダウンすることにより、補正データを各画素毎に更新し
てゆく。

この第８図示の回路も、R,G,Bの３色に対して夫々設
けてもよいし、また、ラツチ32を各色毎に設けることに
より、R,G,Bのシリアル入力に対応できる。第９図に、C
PU51が設定しタイミング発生回路50が発生する各種タイ
ミング信号を示す。COU51はタイミングの設定以外に、
アドレス制御部29の初期値、カウンタ46の初期値、シフ
タ48のシフト量の設定を行なう。

またゲート28は、セレクト信号SELがローレベルで平
滑化入力５からメモリ27へデータHDを渡し、ハイレベル
の時にメモリ27から減算器30へデータを渡す。ラツチ32
はLATCH信号が入ってくると減算器30の出力結果をラツ
チする。カウンタ46はCOUNT信号に合わせ、カウント動
作を行う。

〔第３の実施例〕第10図は、別の構成をとった場合の画像入力装置の電
気回路の構成を示している。CCD52r,52g,52bで読み取ら
れた各色毎の画像の電気信号R₁，G₁，B₁は、ゲイン可変
アンプ53r,53g,53bで適当な大きさに増幅または減衰さ
れ、A/Dコンバータ54r,54g,54bによりデジタル信号R₃，
G₃，B₃に変換される。シエーデイング補正回路55により
CCDの光・電気変換に伴う不均一を修正された信号R₄，G
₄，B₄は、入力マスキング回路56によりCCDの分光感度の
補正を受け、R₅，G₅，B₅として出力される。

一方、得られた信号R₅，G₅，B₅は平滑化回路57によっ
て雑音成分を低減した後、CCD読み取りエリアの後端の
信号はゲート58を通ってメモリ59に蓄えられ、読み取り
エリアの先端の信号は平滑化回路57から減算器61へ入力
される。減算器61では、平滑化回路57の出力である読み
出しエリアの先端の信号HDと、メモリ59から読み出し
た、前回の走査時の蓄えられた読み出しエリア後端の信
号HD′の差を演算し、ラツチ62に保持する。

この保持された値に、カウンタ63の値を、乗算器64で
掛けあわせ、傾き補正信号CDを算出する。この信号CDを
D/Aコンバータ65でアナログ信号にした後、ゲイン可変
アンプ53r,53g,53bの各ゲイン制御信号として入力し、C
CD52r,52g,52bの各出力の振幅を補正することによりシ
エーデイング不良による画像データの傾き補正を行う。

CCDの読み出しに伴う補正データの更新はカウンタ63
の内容をカウントダウンもしくはカウントアツプするこ
とで行う。アドレス制御回路60はメモリ59の読み書きの
アドレスを制御する。タイミング信号発生回路67は、CP
U66により設定されたタイミングで各種の信号を繰り返
し発生する。CPU66はまたカウンタ63の初期値、アドレ
ス制御回路60の初期値等を設定する。

この実施例においてタイミング信号発生回路67から与
えられるタイミング信号は、第９図に示した実施例２の
場合と発生のさせ方、動作等と同じである。

尚、第10図において、R,G,B各色に同一のシエーデイ
ング傾き補正を行なっているが、もちろん各色毎に独立
した回路を設けて、別々に補正をかけてもよい。

この実施例では、第１及び第２の実施例が補正を行う
際、画像データに補正データを加え、近似的にシエーデ
イング不良を補正しているのに対し、ゲイン可変アンプ
で画像データと補正データを乗じることで、近似によら
ない補正を行うことが可能である。

〔第４の実施例〕第11図は、第２の実施例で説明した第８図示の傾き補
正回路６を、RGB3色のデータがシリアルに入力される場
合に対応するようにしたものである。第８図との違い
は、減算器30の出力をラツチするラツチがRGB各色毎に
設けてあること、それらのラツチ72r,72g,72bの出力を
切替えるセレクタ73が設けられていること、タイミング
信号LATCH R,G,Bを発生するようタイミング発生回路79
が変更されることである。セレクタ73のカラーセレクト
信号CSEL0,CSEL1はタイミング発生回路79で作ってもよ
いし、傾き補正回路６の外部から与えてやってもよい。
セレクタ74によりCSEL1,0共にハイレベルの時ラツチＲ
が、CSEL1がハイレベル、CSEL0がローレベルのときラツ
チＧが、CSEL1がローレベル、CSEL0がハイレベルのとき
ラツチＢがそれぞれセレクトされるものとする。これら
のタイミング信号を第12図に示す。

この実施例でわかるとおり、傾き補正処理をシリアル
データに対し行う場合、ラツチ回路72r,72g,72bとセレ
クタ回路74を追加するだけで他の回路はほとんど共通に
使える。これは例えば、ライン状に配列された複数の受
光素子にR,G,Bフイルタを周期的に配列したカラーセン
サを用いた場合の如く、CCDの読み出し信号がRGBシリア
ルに得られる場合、特に有効である。もちろん第２の実
施例だけでなく、第１の実施例及び第３の実施例につい
ても同様いシリアル対応の回路構成が可能である。

以上のとおり、以上の実施例構成によれば、入力画像
を複数領域に分割して読み取る画像入力装置において、
シエーデイング不良による画像データの傾き成分を補正
することにより、何度もシエーデイングの為のデータサ
ンプリングを行うことなく画像の走査つなぎ部分の不連
続変化を除去し、画質を改善することができる。尚、本
実施例ではフルカラー画像読取りについて説明したが、
白黒画像読取りや２色,3色等の多色読取りを行なう装置
に対しても適用可能なことは言う迄もない。

〔効果〕以上説明した様に、本発明によると、読み取るべき画
像を複数領域に分け各領域の画像を読み取る際に、複数
の読み取り領域の境界部分の画像データの不連続成分を
検出して、不連続成分に応じて画像データの不連続を補
正するデータを算出し、この補正データと読み取った元
の画像データから溶解部分における不連続成分を除去す
るので、シエーデイング不良による画像データの変動や
段差を効率良く除去し、良好な画像データを得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した画像入力装置のブロツク図、
第２図は画像入力装置のメカ構成を示す図、第３図は画
像読み取り時の動作を示す図、第４図はシエーデイング
不良の発生する機構を示す図、第５図はシエーデイング
不良の傾き補正回路の構成例を示す図、第６図は傾き補
正回路の動作を示す図、第７図は第５図のタイミング信
号発生回路の発生するタイミング信号を示す図、第８図
は第２の実施例の傾き補正回路の構成を示す図、第９図
は第８図のタイミング発生回路の発生するタイミング信
号を示す図、第10図は第３の実施例の画像入力装置の回
路例のブロツク図、第11図は第４の実施例の傾き補正回
路の構成例を示す図、第12図は第11図の回路のタイミン
グを示す図である。 1r,1g,1b,52r,52g,52b,……CCD 2r,2g,2b……A/Dコンバータ３……シエーデイング補正回路４……入力マスキング回路５……平滑化回路６……傾き補正回路７……CCDユニツト８……CCD 15……原稿ガラス 27,59……メモリ 28,58……ゲート 29,60……アドレス制御回路 40,51,66,80……CPU 39,50,67,79……タイミング信号発生回路 53r,53g,53b……ゲイン可変アンプ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】読み取るべき画像を複数領域に分け各領域
の画像を読み取る画像読取手段と、複数の読み取り領域
の境界部分の画像データの不連続成分を検出する手段
と、前記不連続成分に応じて画像データの不連続を補正
するデータを算出する手段と、前記補正データと読み取
った元の画像データから前記境界部分における不連続成
分を除去する除去手段とを有することを特徴とする画像
入力装置。