JP2804568B2

JP2804568B2 - 画像読取装置

Info

Publication number: JP2804568B2
Application number: JP1335277A
Authority: JP
Inventors: 修高瀬
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1989-12-25
Filing date: 1989-12-25
Publication date: 1998-09-30
Anticipated expiration: 2013-09-30
Also published as: US5249068A; JPH03195177A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、デジタル複写機、ファクシミリ、画像ファ
イル装置等における画像読取装置に関する。

従来の技術一般に、この種の装置で入力となる原稿画像の読取り
には多数の光電変換素子、例えばCCDからなるラインセ
ンサが用いられる。このようなラインセンサでは、１ラ
インについて1mmを数本〜数十本の分解能で読取るだけ
のセル（光電変換素子）を備えている。よって、２次元
的な読取りはライン方向にはセンサ自身の電気的な走査
（主走査）、これに直交する方向にはラインセンサに対
する走査光学系を移動させる副走査で行うことになる。
このような点は、例えば特開昭62−235872号公報等に示
されている。

ここに、このような画像読取装置において、同一原稿
の読取りに際して読取りレベルが変動する要因として、
照明系の輝度変動がある。

また、同一の原稿内においても全体的に白い領域中に
存在する小さな黒領域（画像）は実際より明るく読取ら
れ、逆に、全体的に黒い領域中に存在する小さな白領域
は実際より暗く読取られる現象がある。これは、照明の
再帰反射光による起因することが多い。このような現象
により主走査方向の基準白色板の読取り出力値がその付
近の画像の明るさにより変化することも変動要因の一つ
である。

即ち、前者は、原稿の明るさ（＝反射率）が実際には
照明の明るさとの積で読取られているためである。この
対策として、センサ主走査方向の有効画像読取領域外
（即ち、原稿外）に白色基準板を設け、この部分のセン
サ出力値を明るさの基準として有効画像読取領域中のセ
ンサ出力値を正規化することで、照明系の明るさ変動に
よらず、原稿の明るさを読取れるようにしている。

発明が解決しようとする課題ところが、後者の現象は、基準白色板自身の読取り出
力値が有効読取領域（即ち、原稿）の明るさによって変
化してしまうという現象であり、上記の対策により照明
系の明るさ変動の影響を受けない条件にあっても、基準
が変化するため、読取られる明るさが原稿自身によって
変化してしまう。よって、原稿によっては正しい読取レ
ベルが確保されず不十分な読取りとなってしまう。

課題を解決するための手段多数の光電変換素子からなるラインセンサを用いて原
稿濃度に応じた電気信号による画像信号を得るようにし
た画像読取装置において、明るさの基準となる対象を撮
像した前記光電変換素子の出力をサンプリングして保持
するサンプルホールド回路を設けるとともに、前記光電
変換素子出力に基づき前記原稿の特定領域の明るさに応
じた量を算出する演算回路を設け、前記サンプルホール
ド回路の出力から前記演算回路により算出された補正量
を減ずる減算回路を設け、この減算回路の出力を新たな
明るさの基準として前記光電変換素子の原稿読取レベル
を正規化する正規化手段を設けた。

この場合、演算回路は、少なくとも、明るさの基準と
なる対象からの距離に応じて原稿の特定領域中の特定点
の明るさに重み係数を掛ける乗算手段と、この乗算手段
の出力を前記特定領域全体について積算する積算手段と
を有するものとした。

作用有効画像読取領域なる原稿のうち、明るさの基準とな
る対象の読取レベルに影響を与える特定領域の読取レベ
ルに応じてセンサ読取レベルを正規化補正しているの
で、原稿の明るさに影響されず、明るさの基準となる対
象の読取レベルを一定に保ち、常に正しい読取レベルを
確保できる。

特に、明るさの基準となる対象の読取レベルに影響を
与える特定領域の影響度をこの対象からの距離に応じて
重み付けし、その結果に基づきセンサ読取レベルを正規
化補正しているので、原稿の部分的な明るさによらず、
正しい読取りが可能となる。

実施例本発明の第一の実施例を第１図ないし第５図に基づい
て説明する。

まず、概要を説明する。有効画像読取領域のうち、基
準白色板（＝基準となる対象）の読取レベルに影響を与
える特定領域の読取レベルに応じて、この基準白色板の
読取レベルを補正することにより、正しい読取レベルが
確保される。具体的には、影響を与える特定領域中の各
点毎の読取レベルをその影響度に応じて重み付けし、そ
の積算により補正量を算出し、基準白色板の生の読取レ
ベルからこの補正量を減じればよい。

基準白色板の生の読取レベルy_iと、これに影響を与え
ている特定領域の各点の読取レベルy_j,y_j+1,…,y_j+mと
の関係は、 y_i＝x_i＋a_j-ix_j＋a_j-i+1x_j+1＋… ＋a_j-i+mx_j+m ……（１）ただし、x_kはy_kに対応して再帰反射光などがない理想
状態で読取られた時の読取レベル、a_kはその点の影響度
に応じた重み係数である。

従って、基準白色板の真の読取レベルとして求められ
るべきレベルx_iは、 x_i＝y_i−（a_j-ix_j＋a_j-i+1x_j+1＋… ＋a_j-i+mx_j+m） ……（２）となる。つまり、（２）式の括弧内が補正量となる。こ
こに、x_j〜x_j+mは実際には求められていないので、補正
量自身がy_iに対してそれほど大きな値とはならないこと
を前提として、x_j〜x_j+mを各々y_j〜y_j+mで近似して、 x_i＝y_i−（a_j-iy_j＋a_j-i+1y_j+1＋… ＋a_j-i+my_j+m） ……（３）により、基準となる読取レベルx_iを求めることができ
る。

第１図は、上記の処理を行う画像読取装置の構成例を
示し、まず、多数の光電変換素子をアレイ状に配列して
なるラインセンサとしてのCCDセンサ１が設けられてい
る。このCCDセンサ１出力は、サンプルホールド（S/H）
回路２、暗時出力補正回路３による処理を経て、本実施
例の特徴とする回路部分に入力される。即ち、一方では
サンプルホールド（S/H）回路４に入力され、他方では
正規化手段となるA/D変換回路５に入力されている。A/D
変換回路５からの正規化された出力がシェーディング補
正等に供されるが、一方では演算回路６に入力され、原
稿の特定領域の明るさに応じた量の算出に供される。こ
の演算回路６の出力は、D/A変換回路７を介して乗算回
路８に入力され、前記S/H回路４からの出力との乗算に
供される。また、この乗算回路８からの出力と前記S/H
回路４からの出力とは減算回路９に入力され、両者の減
算処理に供される。この減算回路９の出力はリファレン
ス電圧Vref発生アンプ10を経て前記A/D変換回路５に入
力されている。

このような回路構成において、まず、CCDセンサ１の
出力の１ライン分は例えば第２図（ａ）に示すような波
形のものとなる。図中、DSは、CCDセンサ１中で暗時出
力レベルを補正する目的で設けられた光シールドされた
ダミー光電変換素子の出力であり、図示のように微小レ
ベルが出力される。また、WSは原稿の有効画像読取領域
外に設けられた基準白色板を読取った光電変換素子出力
である。これに引き続き、原稿の有効画像読取領域が読
取られる。これらの１ライン出力波形は、S/H回路２に
よりサンプリング及びホールドされてCCD転送クロック
波形が除去され、第２図（ｂ）に示すような波形とされ
る。さらに、暗時出力補正回路３によりDS出力分も補正
され、第２図（ｃ）に示すような波形となる。ただし、
ここでは極性も反転させている。このDS処理後の出力が
A/D変換回路５の入力信号となる。同時に、DS処理後の
出力は、WB期間（即ち、基準白色板読取り期間）につい
て、S/H回路４によりサンプリング及びホールドされ
る。このS/H回路４の出力は、後述のように算出生成さ
れた補正量が入力されている減算回路９で減算処理を受
ける。この減算結果はリファレンス電圧Vref発生アンプ
10によりある増幅率で増幅され、A/D変換回路５に第２
図（ｄ）に示すようなリファレンス電圧Vrefとして入力
される。即ち、これが新たな明るさの基準となる。な
お、アンプ10で増幅するのは、一般に、照明にはシェー
ディングが生じ端部が中央部に比べて暗く、基準白色板
読取り出力もそれだけ小さくなるので、A/D変換回路５
に入力される最大値に揃えるためである。A/D変換回路
５のリファレンス電圧Vrefをデジタル化される入力アナ
ログ信号の最大値に設定することによってデジタル出力
のフルスケールにわたり、入力アナログ信号を量子化で
きることになる。また、リファレンス電圧Vrefは照明の
明るさが変動することによってCCDセンサ１の出力が変
化すれば、それに応じて変化するので、A/D変換回路５
の出力でみれば変化とはならない。つまり、照明の変動
によらず、原稿の明るさ（＝反射率）が得られることに
なる。A/D変換回路５の出力は、その後、シェーディン
グ補正処理を受けシェーディングの影響が除去されて出
力される。

ここに、減算回路９の減算入力、即ち、補正量の生成
について説明する。上述したWB期間の出力をサンプルホ
ールド回路４によりサンプリング及びホールドした出力
は、WBに隣接する原稿の読取り領域（有効画像読取領
域）の明るさ＝読取レベルの影響を受けている。これ
は、前述したように照明の再帰反射光（原稿で反射した
光が再び照明等に戻り原稿面を再照射することによる）
による影響が大きい。即ち、第３図に示すように、WB期
間の読取レベルy_iは、これに隣接する特定領域Ｅ（斜線
を施して示す）の原稿読取レベルy_j〜y_j+mの影響を受け
ている。従って、真のWBの読取レベルx_iは、前述した
（３）式で求められる。補正量は、（３）式の括弧内の
演算で求められる。y_j〜y_j+mはA/D変換器５の出力では
デジタル値で出力され、演算回路６により係数a_j-1〜a
_j-1+mと順次加算し積算する。これをD/A変換器７により
アナログ量に変換する。このアナログ量を乗算回路８に
おいて補正前のWB出力値と乗算することにより、照明の
明るさに応じた補正量が得られる。この補正量が減算回
路９の減算入力側に与えられ、サンプルホールドされた
WB出力値から減算される。このような補正によりリファ
レンス電圧V_refは照明の明るさが変動していない時に
は、原稿の明るさによらず一定となる。即ち、生のWB読
取レベルy_iは、（１）式となり、原稿の明るさy_j〜y_j+m
により変動するが、補正後のWBの読取レベルに対応する
x_iは、y_iとy_j〜y_j+mとから、y_j〜y_j+mの影響を除くよう
に求められるからである。なお、照明の明るさが変化し
た場合には、これらの補正を行なわなかった場合と同様
に、明るさに応じてリファレンス電圧V_refが変化し、A/
D変換回路５の出力が変動することはない。

ころで、補正のための係数a_j-i〜a_j-i+mとしては第４
図に示すようなものでよい。同図（ａ）はcos²xの形で
あり、実際の影響度の分布と比較的合わせやすい特徴が
ある。同図（ｂ）は影響度の分布を１次関数で近似した
もので、ハードウエアを簡便なものとすることができ
る。分布の関数は、他にも例えばガウス分布の中心から
右半分を用いる、といったことも可能であり、また、一
々各点の影響度を測定して最適化した関数を用いること
もできる。

また、演算回路６としては、第５図のように構成でき
る。即ち、係数a_j-i〜a_j-i+mの値を書き込んだROM11に
対してアドレス入力を更新することにより順次係数a_j-i
〜a_j-i+mを出力させ、乗算回路（乗算手段）12で各々y_j
〜y_j+mと乗算し、その出力をアキュームレータ（積算手
段）13で累算し、累算が完了したある適当な時点のラッ
チタイミング信号でラッチ回路14に取り込む。このラッ
チ回路14の出力が前述したD/A変換回路８に出力され
る。

つづいて、本発明の第二の実施例を第６図により説明
する。前記実施例で示した部分と同一部分は同一符号を
用いて示す。また、暗時出力補正回路３以前の構成は省
略してある。本実施例は、前記実施例の演算回路６、リ
ファレンス電圧Vref発生アンプ10に代えて演算回路15、
リファレンス電圧Vref発生アンプ16を設け、かつ、乗算
回路８、減算回路９に代えて、スイッチ回路17を設けた
ものである。

このような構成において、本実施例では、（３）式右
辺中の括弧内部分だけでなく、右辺全体を演算回路15に
より行うようにしたものである。即ち、減算処理も実行
される。

スイッチ回路17はA/D変換回路５にリファレンス電圧V
refの初期値を与える場合のみ、S/H回路４・リファレン
ス電圧Vref発生アンプ16間を接続する状態に切換えら
れ、通常は、図示のように、D/A変換回路８・リファレ
ンス電圧部位ref発生アンプ16間を接続する状態にあ
る。電圧Vrefの初期値を与えるのは最初の１ラインある
いは数ラインで十分である。

本実施例方式によっても、前記実施例の場合と同様
に、原稿画像の部分的な明るさによらない読取り基準レ
ベルが作られ、正しい読取りが可能となる。

発明の効果本発明は、上述したように構成し、有効画像読取領域
なる原稿のうち、明るさの基準となる対象の読取レベル
に影響を与える特定領域の読取レベルに応じてセンサ読
取レベルを正規化補正するようにしたので、原稿の明る
さに影響されず、明るさの基準となる対象の読取レベル
を一定に保ち、常に正しい読取レベルを確保することが
でき、特に、明るさの基準となる対象の読取レベルに影
響を与える特定領域の影響度をこの対象からの距離に応
じて重み付けし、その結果に基づきセンサ読取レベルを
正規化補正しているので、原稿の部分的な明るさによら
ず、正しい読取りが可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例を示すブロック図、第２
図は各部の出力波形図、第３図は読取レベル例を示す特
性図、第４図は補正係数のための関数例を示す特性図、
第５図は演算回路構成例を示すブロック図、第６図は本
発明の第二の実施例を示すブロック図である。１……ラインセンサ、４……サンプルホールド回路、５
……正規化手段、６……演算回路、９……減算回路、12
……乗算手段、13……積算手段、Ｅ……特定領域

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の光電変換素子からなるラインセンサ
を用いて原稿濃度に応じた電気信号による画像信号を得
るようにした画像読取装置において、明るさの基準とな
る対象を撮像した前記光電変換素子の出力をサンプリン
グして保持するサンプルホールド回路を設けるととも
に、前記光電変換素子出力に基づき前記原稿の特定領域
の明るさに応じた補正量を算出する演算回路を設け、前
記サンプルホールド回路の出力から前記演算回路により
算出された補正量を減ずる減算回路を設け、この減算回
路の出力を新たな明るさの基準として前記光電変換素子
の原稿読取レベルを正規化する正規化手段を設けたこと
を特徴とする画像読取装置。
【請求項２】演算回路が、少なくとも、明るさの基準と
なる対象からの距離に応じて原稿の特定領域中の特定点
の明るさに重み係数を掛ける乗算手段と、この乗算手段
の出力を前記特定領域全体について積算する積算手段と
を有することを特徴とする請求項１記載の画像読取装
置。