JP2657648B2 - 画像入力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ワードプロセッサやパーソナルコンピュ
ータなどの画像処理装置に接続され、単純２値画像例え
ば文字や中間調画像例えば写真などの画像情報を入力す
るハンドスキャナ（イメージリーダ）などの画像入力装
置に関する。

〔従来の技術〕

最近、画像処理装置例えばワードプロセッサは、画像
を手軽に入力可能なハンドスキャナを備えたものが登場
している。

このハンドスキャナはCCD（Charge Coupled Device）
を読取部に有し、原稿上を手で移動させることにより読
み取っている。

このようなハンドスキャナは文字を読み取る場合と写
真を読み取る場合とで、読み取り方式を切り換えてい
る。即ち、文字はいわゆる単純２値方式により読み取
り、写真はいわゆるディザ方式により読み取っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようなハンドスキャナにおいては、白黒を判定す
るコンパレートレベルを文字を読み取る時と写真を読み
取る時とで切り換えなければならない。即ち、別々の回
路が必要になる。

また、白黒の濃度レベルを原稿の種類に応じて変化さ
せるためには、コンパレートレベルにオフセットを加え
る別の能動素子を伴った回路が必要であり、更に文字を
読み取る時と写真を読み取る時とでオフセットレベルを
別々にしなければならない。更に、文字の場合と写真の
場合とで読み取りモードを切り換える時には、それぞれ
の濃度レベルを合わせなければならない。

また、シェーディング補正を行わなければならない。

このようにたくさんの要素が加わり、多くの能動素子
を必要とし、かつそれぞれの要素が絡み合い複雑になっ
ていた。

〔発明の目的〕

この発明は、中間調画像の時のコンパレートレベルの
変化、濃度レベルの変化、シェーディング補正を独立に
行うことができる簡易な画像入力装置を得ると共に、単
純２値画像と中間調画像とを切り換えても濃度差が生じ
ることのない画像入力装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は上記の目的を達成するために、文字などの
単純２値画像と写真などの中間調画像の２値化コンパレ
ートレベルを、演算増幅器で構成した電流電圧変換回路
により作成してコンパレータに与え、前記コンパレータ
によりイメージセンサからの画像のビデオ信号を２値化
する画像入力装置において、 単純２値画像モードと中間調画像モードとを切り換え
るモード切り換え回路と、 前記モード切り換え回路により中間調画像モードに切
り換えられた場合にはディザパターンの値を出力し、ま
た単純２値画像モードに切り換えられた場合には予め決
められた固定値を出力するデコーダ回路とを設けると共
に、 前記電流電圧変換回路を構成する演算増幅器の入力抵
抗を、前記ビデオ信号のエンベロープ検出回路の出力を
分圧して得たシェーディング補正用出力に基づく電流値
を加減する可変抵抗と、前記デコーダ回路の出力を受け
その出力に応じた電流値を定めるマトリクス抵抗回路
と、前記画像の読み取り濃度を変化させる可変抵抗とを
並列に接続して構成し、 前記マトリクス抵抗回路の値により前記ディザパター
ンの値の変化幅を定めるようにした。

そして、この画像入力装置において、前記デコーダ回
路の入力側に２値オフセット設定回路を接続し、この２
値オフセット設定回路により作成される濃度バイアス情
報は、中間調画像モードから単純２値画像モードに切り
換えた場合、その濃度変化をなくすオフセット値を有す
る固定値を前記デコーダ回路から出力させるように定め
るのが好ましい。

〔作用〕

２値化コンパレートレベルを与える電流電圧変換回路
を演算増幅器で構成し、その入力抵抗を、シェーディン
グ補正用出力に基づく電流値を加減する可変抵抗とマト
リクス抵抗回路と画像読み取り濃度を変化させる可変抵
抗との並列接続による合成抵抗で構成しているため、画
像読み取り濃度を変化させる可変抵抗による濃度の変化
のDCレベルと、シェーディング補正用出力に基づく電流
値を加減する可変抵抗によるビデオ波形の補正分と、マ
トリクス抵抗回路による例えば16段階に動くDCレベル分
とを、それぞれ独立に加えたレベルが白黒の判定を行う
コンパレートレベルとなる。従って、これらシェーディ
ング補正用出力に基づく電流値を加減する可変抵抗、マ
トリクス抵抗回路及び画像読み取り濃度を変化させる可
変抵抗の抵抗値を可変することによって、シェーディン
グ量補正、ディザ方式の変化幅の決定、濃度レベルの可
変を独立に行うことができる。

また、マトリクス抵抗回路は、中間調画像モードの場
合にディザパターンの値を出力するデコーダ回路の出力
を受け、その写力パターンに応じて電流値を定めるた
め、容易にディザのパターンにあうような電圧変動を生
ぜしめることができる。

このデコーダ回路及びマトリクス抵抗回路は、単純２
値画像モードの場合においても中間調画像モードのもの
が共通に使用され、即ちマトリクス抵抗回路の値が文字
などの単純２値画像モードの場合にも使用されるため、
回路要素の少ない簡易な構成の画像入力装置が得られ
る。従って、ハンディスキャナ等の回路として適する。

また、デコーダ回路の入力側に接続された２値オフセ
ット設定回路は、濃度バイアス情報として、中間調画像
モードから前記単純２値画像モードに切り換えた場合、
その濃度変化をなくすオフセット値を有する固定値を作
成するため、単純２値画像モードと中間調画像モードと
を切り換えても濃度差を生じなくなる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例について、図面を参照して
説明する。

＜構成＞ 第１図のようにワードプロセッサやパーソナルコンピ
ュータのイメージ入力用のハンドスキャナ１は、できる
限り幅広く画像を入力できると共に、握り易くかつ操作
し易いように、グリップ３の幅が頭部５の幅よりせまく
なっている。

また、グリップ３と頭部５との間には、移動方向左右
に段部7,9が形成されている。これらの段部7,9は互いに
移動方向に段違いに位置し、グリップ３を握った時、親
指が段部７に接触し、人差し指が段部９に接触するよう
に配置してある。

そして、ハンドスキャナ１の底面には第３図及び第４
図のように読み取り口11が設けられ、上面にはこの読み
取り口11を通して画像情報記録物例えば原稿Ｐの状態を
見る覗き窓13が設けられている。

読み取り口11は第３図のようにプラテンガラス12で覆
われている。このプラテンガラス12は周囲が黒く縁取り
され、この縁取りの境界を基準にして原稿Ｐを読み取り
位置にセットできるようにしてある。

また、覗き窓13はガラスや透明プラスチックで形成さ
れ、第４図のように内面が傾斜している。そして、覗き
窓13から覗いた時、例えば後述のローラ17の接線前方に
見える位置を読み取り基準位置にしてある。

このような形状のハンドスキャナ１は、原稿Ｐに接触
し回転軸15を中心に回転するゴムなどにより形成された
ローラ17と、原稿Ｐに光を照射する光源例えば緑色光
（赤色光でも良い）を発するLEDアレイ19と、原稿から
の光を反射する鏡などの反射板21と、この反射板21から
の光を集光するレンズユニット23と、このレンズユニッ
ト23により集光された光を受光するイメージセンサ例え
ばCCD25（ラインセンサ）と、読み取り開始ボタン39
と、読み取り濃度ボリューム41と、読み取りモードスイ
ッチ43と、制御基板27とを備えている。

ローラ17の回転軸15にはギヤ29が取り付けられ、ギヤ
31,33を介してクロック板35をローラ17の回転につれて
駆動するようになっている。なお、クロック板35には同
心円周上に等間隔に複数の穴が設けられ、フォトインタ
ラプタ37により回転量を検出するようになっている。

ギヤ31,33及びクロック板35は、支持部材45により支
持されている。この支持部材45は第８図〜第10図に示す
ように左右の側板47L,47Rを備えている。

側板47Lはギヤ31を回転自在に支持する支持ピン49
と、ギヤ33及びクロック板35の回転軸51の一方の軸受を
形成する支持段部53L及びアーム55Lとを備えている。

また側板47Rは回転軸51の他方の軸受を形成する支持
段部35R及びアーム55Rを備えている。

尚、アーム55L,55Rは弾性変形可能で、回転軸51を着
脱できるようになっている。

読み取り開始ボタン39は、押すことにより副走査検出
回路112がアクティブになり読み取りが行なわれる。

読み取り濃度ボリューム41は、回すことにより読み取
り濃度を調節できる。

読み取りモードスイッチ43は、読み取る情報が文字の
ような単純２値画像か、写真のような中間調（ハーフト
ーン）画像であるかによりモードを切り換えることがで
きる。尚、写真モードは複数のモード（例えば写真１、
写真２）を設けるようにしても良い。

制御基板27には、第11図のように前記CCD25と、タイ
ミング発生回路102と、デコーダ回路103と、ビデオ増幅
回路104と、エンベロープ検出回路105と、エンベロープ
分割回路106と、切り換え回路107と、シェーディング量
補正回路108と、マトリクス抵抗回路109と、オフセット
回路110と、電流電圧変換回路111と、副走査検出回路11
2と、単純２値オフセット設定回路113と、縮小拡大入力
回路114と、コンパレータ125とが設けられている。

タイミング発生回路102は、CCD25を駆動するためのタ
イミングクロックをCCD25に供給すると共に、CCD25の１
画素の出力に同期したクロックパルスをデコーダ回路10
3に出力する。

デコーダ回路103は、写真のとき選択されたディザマ
トリクスのDC出力電圧を作るように、J0〜J3をマトリク
スに応じてグランド側にスイッチングする。

ビデオ増幅回路104は、抵抗R1〜R5と、可変抵抗VR1,V
R5と、オペアンプ121,122とを備え、CCD25のビデオ信号
Ａを入力し、第13図のように増幅信号Ｂを出力する。

エンベロープ検出回路105は、ダイオードD1と、コン
デンサC1,C2と、トランジスタQ1,Q2と、抵抗R6,R8,R9と
を備え、コンデンサC1,C2と抵抗R6とで決まる時定数、
あるいはコンデンサC1と抵抗R6とで決まる時定数により
エンベロープを検出する。

エンベロープ分割回路106は、抵抗R7と、可変抵抗VR2
と、オペアンプ123とを備え、エンベロープ検出回路105
で検出したエンベロープを電圧分割してシェーディング
補正幅を決める。

切り換え回路107は、前記読み取りモードスイッチ43
と抵抗R10とを備え、文字モードと写真モードとの切り
換えを行う。

シェーディング量補正回路108は可変抵抗VR3を備え、
シェーディング補正用出力Ｅに対しての補正量を決め
る。

マトリクス抵抗回路109は写真の疑似２値の基準電圧
を変えるもので、抵抗r0〜r3を備え、デコーダ回路103
の中でグランド若しくは5Vに半導体スイッチによって接
続されている。尚、抵抗r0〜r3は例えばr0＝８×r3、r1
＝４×r3、r2＝２×r3のような値で構成されている。

オフセット回路110は、前記読み取り濃度ボリューム4
1と抵抗R11とを備え、濃度レベルの調整に用いる。尚、
読み取り濃度ボリューム41は、原稿の濃度により白、黒
のレベルを決めるコンパレート電圧Ｆにオフセツトを任
意にかけるものである。

電流電圧変換回路111は、オペアンプ124と、抵抗R12
と、可変抵抗VR4とを備え、オペアン124の−側からグラ
ンドに流れる電流値に抵抗R12と可変抵抗VR5との和を掛
けた値のコンパレート電圧Ｆを出力する。

コンパレート電圧Ｆは第12図の電圧Ｇと等価で、次式
のようになる。

Ｇ＝Rf×（5/Ri）＋５〔Ｖ〕 この式は、Ｈ点からグランドへ向けて流れる電流値
に、フィードバック抵抗値を掛けたものが、＋側の電圧
5Vの上にのせることを示している。

従って、抵抗Riの部分を第11図のようにシェーディン
グ量補正回路108と、マトリクス抵抗回路109と、オフセ
ット回路110とに独立して構成できる。言い替えると、
独立した要素がそれぞれに２値化のコンパレート電圧Ｆ
を動かすことができる。

副走査検出回路112は、CCD25のスキャン方向と垂直方
向に用紙を送るか、ローラ17の回転を検出して任意の量
移動したときにパルスが発生する回路で、任意の量移動
したところで１パルス発生する。

単純２値オフセット設定回路113は、抵抗R13〜R16及
びスイッチSW1〜SW4を備え、スイッチSW1〜SW4の状態に
よりJ0〜J3をグランド若しくは5Vに接続する。

縮小拡大入力回路114は、縮小スイッチSW5及び拡大ス
イッチSW6と、抵抗R17,R18とを備え、２倍拡大、1/2縮
小の時にそれぞれLow,Highで入力される。第11図でいえ
ばスイッチSW5,SW6がそれぞれONのときがアクティブで
あり、１倍のときは両方のスイッチSW5,SW6がオープン
である。

２値化コンパレータ125は、ビデオ信号Ａの増幅信号
Ｂと２値化のコンパレート電圧Ｆにより白黒の２値化を
行う。

＜動作＞ まずハンドスキャナ１に電源が加えられると、第４図
のLEDアレイ19が発光する。そして、読み取り開始ボタ
ン39をONしながらハンドスキャナ１を引くと、ローラ17
の回転に伴い、副走査検出回路112からデコーダ回路103
にパルスが供給される。

一方、第11図のタイミング発生回路102によりCCD25を
駆動して、光を電気信号に変換する。その信号をビデオ
信号Ａとして出力する。

ビデオ信号Ａは、ビデオ増幅回路104により第13図の
ように増幅される。この増幅信号Ｂはそのまま２値化コ
ンパレータ125と、ビデオ波形のシェーディング補正を
するためのエンベロープ検出回路105に供給される。

エンベロープ検出回路105は、読み取りモードスイッ
チ43により単純２値と疑似２値、言い替えると文字と写
真（またはディザ方式）に切り換えられ、エンベロープ
検出の時定数を文字の時はC1＋C2とR6、写真の時はC1と
R6とに切り換える。従って、時定数は写真の時の方が文
字の時よりも小さい。エンベロープ検出回路105の出力
Ｃは、ボルテージフォロアにより出力Ｄとなる。この出
力Ｄの波形は第14図のようになる。

この出力Ｄは可変抵抗VR2によりある比をもった出力
Ｅに分割され、可変抵抗VR3を通して、オペアンプ124に
供給される。

シェーディング量補正回路108はシェーディング補正
用出力Ｅに対しての補正量を決める。

そして、電流電圧変換回路111と、この電流電圧変換
回路111に電流を与えるシェディング量補正回路108と、
写真の時の基準電圧を変えるマトリクス抵抗回路109
と、オフセット及びマニュアルでの読み取り濃度ボリュ
ーム41のオフセット回路110とにより、２値化のコンパ
レート電圧Ｆが得られる。

デコーダ回路103からのマトリクス抵抗回路109の抵抗
r0〜r3への出力は、読み取りモードスイッチ43により写
真いわゆるディザモードが選択されたとき、ディザのパ
ターンにあうような電圧変動を起こすようにスイッチン
グされる。この時の主走査方向のパターンの変化は、タ
イミング発生回路102のCCD25の駆動に同期し、また副走
査のパターン変化は副走査検出回路112からのクロック
に従って行う。

読み取りモードスイッチ43が単純２値側にあるとき
は、予め決められたパターン、言い替えるとコンパレー
ト電圧Ｆに決められたオフセット電圧を固定で与える。
この決められた値とは、単純２値オフセット設定回路11
3のスイッチSW1〜SW4によって決められる。

縮小拡大入力回路114の出力により、ディザモードの
時のディザパターンの動きをデコーダ回路103より変調
する。

２値化のコンパレート電圧Ｆは、第11図のシェーディ
ング量補正回路108と、マトリクス抵抗回路109と、オフ
セット回路110とに流れ出す電流値で決まる。コンパレ
ート電圧Ｆは、オフセツト回路110の抵抗R11と読み取り
濃度ボリューム41の電流と、可変抵抗VR3へ流れる電流
と、マトリクス抵抗回路109による16レベルの電流値と
なる。

ところで、白の画像を読んだ時のコンパレートレベル
を各要素別に示したのが第15図であり、各レベルを重ね
合わせたのが第16図である。

オフセット回路110による濃度の変化分のDCレベル
と、シェーディング量補正回路108によるビデオ波形の
補正分と、マトリクス抵抗回路109による16段階に動くD
Cレベル分とを、それぞれ独立に加えたレベルが白黒の
判定を行うコンパレートレベルとなる。

文字の時を示したのが第17図であり、各レベルを重ね
合わせたのが第18図である。この時、マトリクス抵抗回
路109の働きは、単純２値オフセット設定回路113から供
給された文字と写真の濃度バイアス情報に基づきDCオフ
セットを文字の時に加える。これにより、白黒で出力さ
れた画像の文字と写真の濃度差を無いようにできる。

以上説明した実施例によれば、文字などの単純２値画
像と写真などの中間調画像の白黒を判定するコンパレー
トレベルを作る電流電圧変換回路111にオペアンプ124
（能動素子）を設け、中間調画像の時のコンパレートレ
ベルの変化、濃度レベルの変化、シェーディング補正を
独立に行うようにした。

このため、明るい画像が欲しければ、読み取り濃度ボ
リューム41を回すことにより任意に変えることができ
る。

また、ディザ方式の変化幅を大きくしたい場合には、
マトリクス抵抗回路109の抵抗値を小さくすることによ
り、好みの画像を取り出すことができる。

更に、文字と写真のコンパレートレベルの変化を写真
の時のコンパレートレベルの変化を行うマトリクス抵抗
回路109と共通に使用することによって、即ちマトリク
ス抵抗回路109のパターンを文字の時も共用することに
よって、外部の簡単な入力法（例えばディップスイッ
チ）でオフセット分をコントロールでき、文字と写真の
切り換えによる濃度変化を簡単に無くすことができる。

また、独立したパラメータは、総て抵抗であるため、
並列に接続するだけで良く、白黒を判定するコンパレー
トレベルは、１つのオペアンプ（演算増幅器）124を使
うだけで構成できる。

尚、この発明は前記実施例に限定されるものではな
く、種々変形可能なことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上要するに、特許請求の範囲第１項の発明によれ
ば、２値化コンパレートレベルを与える電流電圧変換回
路を演算増幅器で構成し、その入力抵抗を、シェーディ
ング補正用出力に基づく電流値を加減する可変抵抗とマ
トリクス抵抗回路と画像読み取り濃度を変化させる可変
抵抗との並列接続による合成抵抗で構成しているため、
画像読み取り濃度を変化させる可変抵抗による濃度の変
化分のDCレベルと、シェーディング補正用出力に基づく
電流値を加減する可変抵抗によるビデオ波形の補正分
と、マトリクス抵抗回路による例えば16段階に動くDCレ
ベル分とを、それぞれ独立に加えたレベルが白黒の判定
を行うコンパレートレベルとなる。従って、これらシェ
ーディング補正用出力に基づく電流値を加減する可変抵
抗、マトリクス抵抗回路及び画像読み取り濃度を変化さ
せる可変抵抗の抵抗値を可変することによって、シェー
ディング量補正、ディザ方式の変化幅の決定、濃度レベ
ルの可変を独立に行うことができる。

また、マトリクス抵抗回路は、中間調画像モードの場
合にディザパターンの値を出力するデコーダ回路の出力
を受け、その出力パターンに応じて電流値を定めるた
め、容易にディザのパターンにあうような電圧変動を生
ぜしめることができる。

しかも、デコーダ回路及びマトリクス抵抗回路は、単
純２値画像モードの場合においても中間調画像モードの
ものが共通に使用され、即ちマトリクス抵抗回路の値が
文字などの単純２値画像モードの場合にも使用されるた
め、回路要素の少ない簡易な構成の画像入力装置が得ら
れる。従って、ハンディスキャナ等の回路として適す
る。

また、特許請求の範囲第２項でデコーダ回路の入力側
に接続された２値オフセット設定回路は、濃度バイアス
情報とし、中間調画像モードから前記単純２値画像モー
ドに切り換えた場合、その濃度変化をなくすオフセット
値を有する固定値を作成するため、単純２値画像モード
と中間調画像モードとを切り換えても濃度差を生じなく
なる。従って、コンパレートレベルを文字を読み取ると
きと写真を読み取るときとで切り換える必要がなくな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第18図はこの発明の一実施例を示したもので、
各図は次のものを表している。 第１図はハンドスキャナの平面図、第２図はハンドスキ
ャナの内部構造を示す図、第３図はハンドスキャナの底
面図、第４図はハンドスキャナの断面図、第５図はハン
ドスキャナの左側面図、第６図はハンドスキャナの断面
図、第７図はハンドスキャナの右側面図、第８図〜第10
図はギヤ31,33及びクロック板35の支持部材の構造を示
す図、第11図は制御回路図、第12図は補助説明図、第13
図はビデオ増幅回路の入力と出力の電圧波形図、第14図
はエンベロープ検出回路105の入力とエンベロープ検出
の出力電圧波形図、第15図は写真モードの時、ビデオ波
形に対して各回路の出力が２値化のコンパレートレベル
に対する影響の度合を示した特性図、第16図は写真モー
ドの時、第15図に示した各要素を重ね合わせて２値化の
コンパレートレベルを示した特性図、第17図は文字モー
ドの時、ビデオ波形に対して各回路の出力が２値化のコ
ンパレートレベルに対する影響の度合を示した特性図、
第18図は文字モードの時、第17図に示した各要素を重ね
合わせて２値化のコンパレートレベルを示した特性図で
ある。 25……CCD 102……タイミング発生回路 103……デコーダ回路 104……ビデオ増幅回路 105……エンベロープ検出回路 106……エンベロープ分割回路 107……切り換え回路 108……シェーディング量補正回路 109……マトリクス抵抗回路 110……オフセット回路 111……電流電圧変換回路 112……副走査検出回路 113……単純２値オフセット設定回路 114……縮小拡大入力回路 125……コンパレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−119562（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−8961（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−66266（ＪＰ，Ａ) トランジスタ技術編集部編「実用電子 回路ハンドブック（３）」第４版（昭54 −９−15）ＣＱ出版（株）Ｐ．99〜101

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】文字などの単純２値画像と写真などの中間
   調画像の２値化コンパレートレベルを、演算増幅器で構
   成した電流電圧変換回路により作成してコンパレータに
   与え、前記コンパレータによりイメージセンサからの画
   像のビデオ信号を２値化する画像入力装置において、 単純２値画像モードと中間調画像モードとを切り換える
   モード切り換え回路と、 前記モード切り換え回路により中間調画像モードに切り
   換えられた場合にはディザパターンの値を出力し、また
   単純２値画像モードに切り換えられた場合には予め決め
   られた固定値を出力するデコーダ回路とを設けると共
   に、 前記電流電圧変換回路を構成する演算増幅器の入力抵抗
   を、前記ビデオ信号のエンベロープ検出回路の出力を分
   圧して得たシェーディング補正用出力に基づく電流値を
   加減する可変抵抗と、前記デコーダ回路の出力を受けそ
   の出力に応じた電流値を定めるマトリクス抵抗回路と、
   前記画像の読み取り濃度を変化させる可変抵抗とを並列
   に接続して構成し、 前記マトリクス抵抗回路の値により前記ディザパターン
   の値の変化幅を定めるようにしたことを特徴とする画像
   入力装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の画像入力装置
   において、前記デコーダ回路の入力側に２値オフセット
   設定回路を接続し、この２値オフセット設定回路により
   作成される濃度バイアス情報は、中間調画像モードから
   単純２値画像モードに切り換えた場合、その濃度変化を
   なくすオフセット値を有する固定値を前記デコーダ回路
   から出力させるように定めたことを特徴とする画像入力
   装置。