JP2872864B2 - イメージセンサの非線形性改善方法及びその方法を実施する画像読取装置 - Google Patents

イメージセンサの非線形性改善方法及びその方法を実施する画像読取装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、CCD等のイメージ
センサを用いてモノクロ画像及びカラー画像を読取る際
のイメージセンサの非線形性改善方法及びその方法を実
施する画像読取装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は、モノクロ画像を対象とした従来
の画像読取装置の構成を示す図である。同図において、
光源10により照射された原稿等の被読取画像9は、
レンズ1を介してCCD等のイメージセンサ(例えばラ
インセンサ)2により光学的に読み取られる。イメー
ジセンサ2により読み取られた画像情報はそこで光電
変換信号GSに変換され、その光電変換信号GSはアナ
ログ/ディジタル(A/D)変換回路3に入力され
る。A/D変換回路3に入力された光電変換信号GS
はそこでアナログ信号からディジタル信号に変換され、
ディジタル画像信号GDとして出力される。
【0003】図4(A)は、カラー画像を対象とした従
来の第1の画像読取装置の構成を示す図である。この第
1の画像読取装置においては、図3に示したモノクロ画
像を対象とした画像読取装置と比較して光源に光の3原
色であるB(青),G(緑),R(赤)の波長をそれぞ
れ個別に発光できる光源10を採用し、各色ごとに時
間的に順次読み取るようにした装置である。
【0004】図4(B)は、カラー画像を対象とした従
来の第2の画像読取装置の構成を示す図である。この第
2の画像読取装置においては、光源に光の3原色である
B,G,Rの波長を同時に発光できる光源10を採用
すると共にレンズ1の前段にB,G,Rの3色の光学フ
ィルタ8を入れ替えるようにし、各色ごとに順次読み取
るようにした装置である。
【0005】図4(C)は、カラー画像を対象とした従
来の第3の画像読取装置の構成を示す図である。この第
3の画像読取装置においては、光源に光の3原色である
B,G,Rの波長を同時に発光できる光源10を採用
すると共にイメージセンサ2の全面にダイクロイック
プリズム7を設置し、そのダイクロイックプリズム7に
より光源10からの光をB,G,Rに色分解し、イメ
ージセンサ2は各色ごとに配置した3個のイメージセ
ンサで構成され、それぞれが同時に読み取るというもの
である。イメージセンサ2からは各色ごとの光電変換
信号GSB,GSG,GSRが出力され、A/D変換回
路3はそれぞれをディジタル信号に変換してディジタ
ル画像信号GDB,GDG,GDRを得るというもので
ある。
【0006】図4(D)は、カラー画像を対象とした従
来の第4の画像読取装置の構成を示す図である。この第
4の画像読取装置においては、カラー読取り対応のイメ
ージセンサ2のチップを採用し、そのイメージセンサ
にはB,G,Rに対応した独立した3個の光学フィ
ルタ及びフォトダイオードが内蔵されている。これによ
り特別なフィルタやプリズムを設けることなくそのまま
カラー画像の読取りが行なえる。
【0007】ここで、図5(A)は、従来のイメージセ
ンサ2の特性図である。従来のイメージセンサは受光部
のフォトダイオードから熱的に発生する暗電流により、
例えば蓄積時間10mSのとき入射光がない状態でも同
図に示すように飽和出力の1/100程度の暗時出力を
持っていた。ところで、写真などの反射原稿においてそ
の原稿濃度DはD=2.5(明暗比300:1)程度で
あり、リバーサルフィルム等の透過原稿に至ってはD=
3.5(明暗比3000:1)にも達する。この結果、
原稿濃度の高い領域(D≧2.0)において読取りが不
可能であった。
【0008】しかしながら、この種の特性を持つイメー
ジセンサに関しては、イメージセンサ自体を冷却する
ことにより暗電流を低減する、原稿を照明する光源の
強度を上げてイメージセンサに蓄積時間を短くすること
により、相対的に暗電流の比率を小さくする、信号処
理回路において予め暗電流を計測しておき、読取信号の
値から差し引く、等の方式が可能であった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、半導
体デバイスプロセス技術の向上のおかげで、フォトダイ
オードの暗電流を1/100以下に低減したイメージセ
ンサが供給された。図5(B)は、その新しいイメージ
センサの特性図である。同図に示すように、この新しい
イメージセンサにおいては、以前のイメージセンサでは
その大きな暗電流によりその影響が無視できた内部のシ
フトレジスタ等の回路起因による非直線性要因が現れて
しまう。ここで、暗電流が正のオフセットであったのに
対してこの場合には負のオフセットが発生し、低い入射
光量の領域でその信号出力が0となるので従来のイメー
ジセンサに対する補正方法は全く適用できないという問
題点があった。
【0010】この発明は上述のような事情から成された
ものであり、この発明の目的は、原画に忠実な画像情報
を得ることができるイメージセンサの非線形性改善方法
及びその方法を実施する画像読取装置を提供することに
ある。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明は、CCD等の
イメージセンサを用いてモノクロ画像及びカラー画像を
読取る際のイメージセンサの非線形性改善方法及びその
方法を実施する画像読取装置に関するものであり、この
発明の上記目的は、低光量領域において基準光量をイメ
ージセンサに与えてアナログ/ディジタル変換の後得ら
れたディジタル画像信号と前記基準光量に基づく得られ
るべき画像信号とを比較し、前記イメージセンサにその
不一致を補うための補助光を照射し、前記比較の結果が
一致するような強度で前記補助光を設定した後、一般の
画像の読取りを行なうことによって達成される。
【0012】また、画像の読取りを行なうイメージセン
サと、そのイメージセンサから出力されるアナログ画像
信号をディジタル画像信号に変換する変換手段と、前記
イメージセンサに補助光を照射する補助光源と、低光量
領域における基準光量を前記イメージセンサに与えた際
に得られるディジタル画像信号と前記基準光量に基づく
得られるべき画像信号とを比較し、その比較の結果に基
づき、両者が一致するような補助光を前記補助光源が前
記イメージセンサに与えるように前記補助光源に対する
信号を供給する演算手段とを備えることによって達成さ
れる。
【0013】
【作用】この発明にあっては、低光量領域において基準
光量をイメージセンサに与え、得られたディジタル画像
信号と基準光量に基づく得られるべき画像信号とを比較
し、イメージセンサにその不一致を補うための補助光を
照射し、比較の結果が一致するような強度で補助光を設
定した後、一般の画像の読取りを行なうようにしている
ので、イメージセンサの非線形性が改善される。
【0014】
【実施例】以下、図面に基づいてこの発明の実施例につ
いて詳細に説明する。図1(A)は、この発明の画像読
取装置における一実施例の構成図であり、図3に示した
モノクロ画像を対象とした従来の画像読取装置に対応す
る図である。従来と同一部材については同一符号を付し
て説明を省略する。ここでは、A/D変換回路3から
出力されたディジタル画像信号GDを入力する演算回路
と、演算回路4から出力される増加減信号SDを
入力する駆動回路5と、駆動回路5から出力される
駆動信号DDを入力して発光する補助光源6とを備え
ている。
【0015】そこで、先ず濃度が十分高く(例えばD≧
3.5)また既知である標準原稿11を読取る等するこ
とにより基準光量をイメージセンサ2に与える。演算
回路4は、A/D変換回路3から入力したそのとき
のディジタル画像信号GDと前記標準原稿11の既知で
ある一定の濃度から得られるべき画像信号とを比較す
る。そして、演算回路4はそれらが一致するように増
加減信号SDを出力する。すなわち、増加減信号SDは
駆動回路5に入力され、駆動回路5はそれに基づい
て駆動信号DDを出力し、補助光源6は駆動信号DD
に応じた強度で発光する。したがって、補助光源6
よる分だけディジタル画像信号GDの大きさは増加し、
最終的にディジタル画像信号GDと前記標準原稿11の
既知の一定の濃度から得られるべき画像信号と等しくな
るように演算回路4は増加減信号SDを設定する。以
上の動作によりいわゆるキャリブレーションが終了す
る。この処理の後、一般の被読取原稿9を読み取れば、
原稿の高濃度領域においても望ましい直線感度特性とな
る。図2は、調整が行なわれた装置についての線形性の
特性図である。
【0016】一方、カラーの場合は、原稿の高濃度領域
におけるフォトダイオードの非線形性はB,G,Rの各
色について異なっておりかつ独立である。したがって、
図4(C)及び図4(D)に示したカラー画像を対象と
した従来の画像読取装置については、イメージセンサ2
の前面にダイクロイックプリズム7や光学フィルタ等の
光学的波長分離手段が組み込まれているので、仮にB,
G,Rの各色について非線形性が同一であるならば図1
に示す装置構成をそのまま適用できるものの上述のよう
に各色について独立かつ異なっているのでB,G,R各
波長ごとに補助光源の光量を独立して調整しなければな
らず、装置構成はそれに応じたものとなる。
【0017】図1(B)及び図1(C)は、それぞれこ
の発明の画像読取装置における他の実施例の構成図であ
り、それぞれ図4(C)及び図4(D)に示したカラー
画像を対象とした従来の画像読取装置に対応する図であ
る。これらの実施例では、B,G,Rの各発光波長をす
べて有し、それらを独立して調整可能な発光ダイオード
を補助光源6として採用する。そこで、この場合B,
G,Rの各色について独立して調整を行なう。すなわ
ち、先ず例えばB色の標準原稿を読み取ることにより演
算回路4から出力される増加減信号SDBを決定す
る。同様に、G色及びR色についても増加減信号SDG
及びSDRを決定する。
【0018】
【発明の効果】以上のようにこの発明の画像読取装置に
よれば、モノクロ画像,カラー画像のいずれにおいて
も、原稿の高濃度領域すなわち低光量の領域におけるイ
メージセンサの非線形性を補正しているので、原稿に忠
実な画像信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の画像読取装置における一実施例の構
成図である。
【図2】この発明の画像読取装置において、調整が行な
われた後の線形性の特性図である。
【図3】モノクロ画像を対象とした従来の画像読取装置
の構成を示す図である。
【図4】カラー画像を対象とした従来の4つの画像読取
装置の構成を示す図である。
【図5】従来のイメージセンサの特性図である。
【符号の説明】
1 レンズ 2 イメージセンサ 3 A/D変換回路 4 演算回路 5 駆動回路 6 補助光源 7 ダイクロイックプリズム 8 光学フィルタ 9 被読取画像 10 光源 11 標準原稿

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低入射光量領域において基準光量をイメ
    ージセンサに与えてアナログ/ディジタル変換の後得ら
    ディジタル画像信号と前記基準光量に基づ得られ
    るべき画像信号とを比較し、その不一致を補うための
    助光源からの補助光を前記イメージセンサに照射し、前
    記比較の結果が一致するように前記イメージセンサの出
    力画像信号レベルを測定して前記補助光の強さを演算決
    定した後、一般の画像の読取りを行なうようにしたこと
    を特徴とするイメージセンサの非線形性改善方法。
  2. 【請求項2】 B,G,Rそれぞれごとに前記基準光量
    を与えてB,G,Rそれぞれごとの前記補助光の強さ
    設定するようにした請求項1に記載のイメージッセンサ
    の非線形性改善方法。
  3. 【請求項3】 高濃度の基準原稿を読み取ることにより
    前記基準光量を与えるようにした請求項1または請求項
    2に記載のイメージセンサの非線形性改善方法。
  4. 【請求項4】 画像の読取りを行なうイメージセンサ
    と、そのイメージセンサから出力されるアナログ画像信
    号をディジタル信号に変換する変換手段と、前記イメー
    ジセンサに補助光を照射する補助光源と、低入射光量領
    域における基準光量を前記イメージセンサに与えた際に
    得られるディジタル画像信号と前記基準光量に基き得
    られるべき画像信号とを比較し、その比較の結果に基づ
    き、両者が一致するように前記補助光源からの補助光を
    前記イメージセンサに照射し、該イメージセンサの出力
    画像信号レベルを測定して前記補助光の強さを決定する
    演算手段と、を備えることを特徴とする画像読取装置。
  5. 【請求項5】 前記イメージセンサは、B,G,Rのぞ
    れぞれの色ごとに光電変換してアナログ信号を出力する
    ことが可能であり、前記変換手段及び前記演算手段は
    B,G,Rのそれぞれの色ごとに処理を行なうように構
    成されており、前記補助光源は、B,G,Rの各発光波
    長をすべて有し、入力されるB,G,Rのそれぞれに対
    応した信号に応じて独立してB,G,Rの各色の発光強
    度制御が可能であるような請求項4に記載の画像読取装
    置。
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