JP2973596B2

JP2973596B2 - 画像読取装置

Info

Publication number: JP2973596B2
Application number: JP3148670A
Authority: JP
Inventors: 雅敏加藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-06-20
Filing date: 1991-06-20
Publication date: 1999-11-08
Anticipated expiration: 2014-11-08
Also published as: JPH04371073A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、原稿上の画像情報を
電気信号に変換する画像読取装置、特にそのガンマ特性
の補正方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、一般的な画像読取装置を示す構
成図であり、図において、１はガラス板２の上に置かれ
た原稿、３は原稿１を照明するための蛍光灯、４はイメ
ージセンサ、５は原稿１の像をイメージセンサ４の上に
結像するためのロッドレンズアレイ、６はイメージセン
サ４からの出力信号をディジタル信号に変換するＡＤ変
換器、７はＡＤ変換器からの画像信号に対してシェーデ
ィング補正、ガンマ補正などを行う信号補正部、８は信
号処理部である。

【０００３】イメージセンサ４は受光素子複数個を一線
上に配設したものであり（この配設方向を以下、主走査
方向という）、各受光素子に入射された光量に比例した
アナログ信号を出力する。このようなイメージセンサ４
には、例えば、ＣＣＤイメージセンサ、フォトトランジ
スタイメージセンサ、アモルファスシリコンイメージセ
ンサなどがある。このイメージセンサ４により、原稿１
上のある一線上の画像はイメージセンサ４により光電変
換される。上記イメージセンサ４、ロッドレンズアレイ
５、および、蛍光灯３は、一体となり図中の矢印Ａの方
向（この方向を以下、副走査方向という）にパルスモー
タ（図示せず）などにより移動し、原稿１の全体の画像
は順次イメージセンサ４により光電変換される。

【０００４】上記イメージセンサ４により光電変換され
たアナログ信号は、ＡＤ変換器６によりディジタル信号
に変換され、信号補正部７に導かれる。信号補正部７
は、蛍光灯の照明むら、イメージセンサ４の感度不均一
性、レンズの特性などによって引き起こされるシェーデ
ィングを補正し、必要な場合には、イメージセンサ４の
黒レベル補正、ガンマ補正などが行われる。ただし、シ
ェーディング補正は場合によってはＡＤ変換の前で行わ
れることもある。信号補正部７で補正された画像データ
は、次に信号処理部８に導かれる。信号処理部８では、
解像度変換、エッジ強調、疑似中間調処理などが行わ
れ、この出力信号がこの種の画像入力装置の出力信号と
なる。

【０００５】図６は、例えば特開平２−１４８９７１号
公報に示された画像入力装置を示すブロック図である。
図において、９ａから９ｃはＣＣＤイメージセンサであ
り、７は信号補正部であり、図５のＡＤ変換器６を取り
込んだ構成になっているが、基本的には同じ動作を行
う。信号補正部７は、図のようにマルチプレクサ１０、
シェーディング補正回路１１、ＡＤ変換器６、および、
信号補正回路１２により構成されている。

【０００６】ＣＣＤイメージセンサ９ａから９ｃは、受
光素子が光学的には一線上にあるように構成されてい
る。ＣＣＤイメージセンサ９ａから９ｃからの出力信号
は、マルチプレクサ１０により一つの信号にまとめら
れ、シェーディング補正回路１１にてＣＣＤイメージセ
ンサ９ａから９ｃの暗時出力電圧に伴うオフセット量、
および、蛍光灯３の照明むら、ＣＣＤイメージセンサ９
ａから９ｃの感度不均一性によるばらつきが補正され
る。シェーディング補正回路１１の出力は、ＡＤ変換器
６、および、信号補正回路１２を介して、信号処理部８
へと導かれる。

【０００７】上記、ＡＤ変換器６と信号補正回路１２
は、図７のように構成されている。図において１３は、
バスライン１４を介して、補正テーブル１５にデータを
書き込むことのできるように構成されたＣＰＵ、１７は
画素カウンタ、１６はＡＤ変換器６の出力と、補正テー
ブル１５からの補正デーテを加算演算する加算器であ
り、この加算器１６の出力が上記信号補正部７の出力信
号となる。

【０００８】次に、このような信号補正部７による画像
信号の補正方法について説明する。まず、ＣＣＤイメー
ジセンサ９ａから９ｂを遮光状態とし、ＣＣＤイメージ
センサ９ａから９ｂの暗時出力電圧に伴うオフセット量
を測定し、ＣＣＤイメージセンサ９ａから９ｂのオフセ
ット調整を行う。

【０００９】次に、白色基準板（図示せず）をＣＣＤイ
メージセンサ９ａから９ｃによって読み取る。この時の
ＣＣＤイメージセンサ９ａから９ｃからのアナログ出力
は、蛍光灯３のシェーディング特性、ＣＣＤイメージセ
ンサ９ａから９ｃの感度むら、ロッドレンズアレイ５の
特性により、各受光素子に対する値が一様ではない。そ
こで、このシェーディング補正回路１１では、白色基準
板読取時のＡＤ変換出力がどの受光素子に対しても一定
のある値（例えば、２００）になるように、ゲイン調整
を行う。このように、シェーディング補正回路１１は動
作するため、ＡＤ変換器６の出力は、上記ＣＣＤイメー
ジセンサ９ａから９ｃに光が入射しない時には０が、白
色基準板を読み取った時には、２００というディジタル
値となる。

【００１０】図４は、ＣＣＤイメージセンサ９ａから９
ｃへの入射光量と、ＡＤ変換器６の出力値の関係を示し
たものである。縦軸、横軸共に最大値で規格化してあ
る。ＣＣＤイメージセンサ９ａから９ｃの出力特性は、
理想的には図のａの直線のように入射光量に対してリニ
アな特性になる。しかしながら、実際には、必ずしもリ
ニアではなく、各受光素子により、図のｂまたはｃのよ
うな特性になってしまう。

【００１１】つまり、図のＩという光量がＣＣＤイメー
ジセンサ９ａから９ｃに入射したとすると、ｃという特
性を持つ受光素子からはＶｃという値が出力され、ｂと
いう特性を持つ受光素子からはＶｂという値が出力され
る。従って、上述したようなシェーディング補正回路１
１を動作させても、ＡＤ変換器からの出力信号には、一
様な原稿を読み取っているにもかかわらず、Ｖｃ−Ｖｂ
というレベル差が生じてしまう。

【００１２】そこで、信号補正回路１２では、以下のよ
うな処理を行って、このレベル差を補正している。ま
ず、基準濃度板（図示せず）を用意し、これをＣＣＤイ
メージセンサ９ａから９ｃで読み取る。この時のＡＤ変
換器６の出力をＣＰＵ１３はバスライン１４を介して読
み取る。そしてＣＰＵ１３は、全画素の平均値を求め、
その平均値と各画素の差を４ビットの補正データとし
て、補正テーブル１５に書き込む。

【００１３】図７の例では、ＡＤ変換器６の出力の上位
５ビットを補正テーブル１５に導入しているため、同様
の方法で、合計、２⁵ ＝３２種類の基準濃度板を読み取
り、上記補正テーブル１５に補正データを書き込む。

【００１４】以上の様な補正手段を行った後、実際の原
稿１を読み取る。読み取られたデータは、シェーディン
グ補正回路で画素ごとのオフセット調整、ゲイン調整を
行った後、ＡＤ変換される。ＡＤ変換されたデータは、
そのデータ自身の上位５ビットと画素カウンタ１７から
の画素番号指定信号によって補正テーブル１５より読み
出された補正データと加算器１６により加算されて、信
号処理部８へ出力される。このデータは、図４に示した
画素ごとに異なった入出力特性をもつＣＣＤイメージセ
ンサ９ａから９ｃの出力信号を補正したものとなってい
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来の画像読取装置は
以上のように構成されているため、以下のような問題点
があった。第一には、上記従来例ではＡＤ変換器６から
の出力の上位５ビットのみを用いて、補正データを補正
テーブル１５より読み出しているため、補正後のデータ
は必ず、ＡＤ変換器６の出力データで８レベルおきに不
連続点を生じてしまう。第二には、上記従来例では、画
素カウンタ１７からの画素番号指定信号とＡＤ変換器６
の出力信号の上位５ビットが補正テーブル１５の入力ア
ドレスとして動作するため、例えば、２¹²＝４０９６画
素の画像読取装置の場合（Ａ３の原稿を４００ＤＰＩの
解像度で読み取る画像読取装置に相当する）、２¹⁷＝１
３１，０７２個もの多くの補正データを用意する必要が
ある。さらに、上記補正データを作成するためには、基
準濃度板を３２種類装置内に配設する必要があり、装置
コスト面からみても、動作速度からみても不利である。

【００１６】この発明は、上記のような問題点を全て解
消するためになされたもので、不必要な不連続点を生じ
ず、少ない補正テーブルで、数少ない基準濃度板によ
り、イメージセンサの画素ごとの入出力特性を補正でき
る画像読取装置を得ることを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る画像読取
装置は、イメージセンサが持つ画素ごとのガンマ特性の
ばらつきを、イメージセンサの画素数より少ないガンマ
補正テーブルから画素ごとに選択することにより補正す
るガンマ補正手段を備えたものである。

【００１８】

【００１９】

【作用】この発明における画像読取装置は、イメージセ
ンサのガンマ特性のばらつきを、複数のガンマ補正テー
ブルから画素ごとに選択することにより補正するため、
ガンマ補正テーブルの容量を減少させることができる。

【００２０】

【００２１】実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明する。図１
において、１は従来例と同様に、ガラス板２の上に載置
された原稿、１８は白色基準板、１９は基準濃度板であ
り、白色基準板１８、および基準濃度板１９は共に、押
さえ板２６により、上記ガラス板２および筐体（図示せ
ず）に固定されている。また、３は原稿１を照明するた
めの蛍光灯、５は原稿１上の像をイメージセンサ４上に
結像するためのロッドレンズアレイ、６はＡＤ変換器、
２０は黒補正回路、２１は白補正回路、２２はガンマ補
正回路、２３，２４，２５はそれぞれ黒補正、白補正、
ガンマ補正用のＲＡＭであり、これらはいずれもＣＰＵ
１３からアクセスできる構成になっている。

【００２２】まず、最初に、上記ＲＡＭ２３，２４，２
５には所定の補正データが記憶されているとして、画像
読取動作について説明する。蛍光灯３によって照明され
た原稿１上の像は、ロッドレンズアレイ５によってイメ
ージセンサ４上に結像される。イメージセンサ４上に
は、例えば６３．５μｍピッチで受光素子（図示せず）
が一線上に配設されており、イメージセンサ４からは各
受光素子に入射された光量に比例したアナログ信号が、
時系列に出力される。

【００２３】このようなイメージセンサ４には、例えば
図３に示すようなものがあり、セラミック基板３６の上
に、イメージセンサチップ３７を配設したものであり、
このイメージセンサチップ３７は、ＣＣＤイメージセン
サ、あるいはフォトトランジスタアレイで構成されてい
る。

【００２４】上記イメージセンサ４からのアナログ信号
はＡＤ変換器６により８ビットのディジタル信号ＤＡに
変換され、黒補正回路２０へ導かれる。黒補正回路２０
では、内蔵された画素カウンタの値を補正データの格納
されたＲＡＭ２３のアドレスに出力し、補正データＢを
得る。次に、入力データＤＡから補正データＢの下位４
ビットを減算し、黒補正回路２０の出力信号ＤＢを得
る。この動作は、上述した従来例のオフセット調整に相
当する。

【００２５】また、上記補正データＢの上位４ビット
は、後述するガンマ補正のインデックスデータＧとし
て、出力信号ＤＢと共に、黒補正回路から出力される。

【００２６】信号ＤＢおよびインデックスデータＧは、
続いて白補正回路２１に入力される。白補正回路２１で
は内蔵された画素カウンタの値を補正データの格納され
たＲＡＭ２４のアドレスに出力し、補正データＷを得
る。つぎに、入力信号ＤＢにこの補正データＷを乗算
し、白補正回路２１の出力信号ＤＣとする。この動作
は、上述した従来例のゲイン調整に相当する。また、入
力信号ＤＢとともに入力されたインデックスデータＧ
は、そのまま、つぎのガンマ補正回路２２に出力する。

【００２７】ガンマ補正回路２２では、入力された信号
ＤＣと、インデックスデータＧを合わせてアドレス信号
として、ＲＡＭ２５に出力し、このＲＡＭ２５に格納さ
れているデータを新たな信号ＤＤとして、ガンマ補正回
路２２の出力信号とする。つまり、ＲＡＭ２５には、イ
ンデックスデータＧが４ビットであるので、１６種類の
ガンマ変換デーブルが格納されており、画素ごとにこの
中の１つを選択して変換することになる。

【００２８】イメージセンサ４の図４に示した様な入出
力特性は、通常、出力レベルが、入力光量のγ乗にな
り、このγの値は、０．９から１．０の間の値をとる。
従って、１６種類のガンマ補正テーブルを持つことによ
り、γ値で０．０１２５の精度で、ガンマ補正が実現で
きることになる。以上のように、構成されているため、
ガンマ補正テーブルの容量は、２５６×１６＝４０９６
バイトですむことになる。

【００２９】つぎに、上記、補正データの作成方法につ
いて、説明する。まず、読取動作に先だって、蛍光灯３
を消灯し、イメージセンサ４を動作させる。この時の読
取データをそのまま、ＲＡＭ２３に、画素ごとに入力す
る。この動作で、黒補正用の補正データＢが準備できた
ことになる。

【００３０】つぎに、蛍光灯３を点灯し、蛍光灯３、ロ
ッドレンズアレイ５、イメージセンサ４を、白色基準板
１８を読み取れる位置に移動させ、読取動作を行う。こ
の時、黒補正回路２０は、上述した通常の原稿１の読取
動作と同じ動作を行う。白補正回路２１は、入力された
信号ＤＢをそのまま、ＲＡＭ２４に画素ごとに書き込
む。書き込まれたデータはＣＰＵ１３によって読み込ま
れ、ＣＰＵ１３ではＷ＝ＫＷ／ＤＢなる演算を行い得られたデータＷを補正データして、Ｒ
ＡＭ２４にオーバーライトする。ただし、ＫＷは、白色
基準板を読み取った時の白補正後の値であり、所定の値
（例えば２００）に設定されている。この動作で、白補
正用の補正データＷが得られる。

【００３１】さらに、蛍光灯３を点灯したまま、蛍光灯
３、ロッドレンズアレイ５、イメージセンサ４を、基準
濃度板１９を読み取れる位置に移動させ、読取動作を行
う。この時、黒補正回路２０、白補正回路２１、およ
び、ガンマ補正回路２２は、上述した通常の読取動作と
同じ動作を行う。ＲＡＭ２５には、γ値が１である補正
テーブルが１６個、ＣＰＵ１３により予め書き込まれて
おり、ガンマ補正回路２２の出力ＤＤは、ガンマ補正の
行われていないデータとなる。通常、このあとの信号処
理部８には、ラインメモリが存在するため、このライン
メモリに上記データＤＤを蓄える。

【００３２】ＣＰＵ１３では、イメージセンサ４の入出
力特性は、出力レベルは、入力光量のγ乗に比例すると
し、画素ごとのγ値を求める。つぎに、得られたγ値の
ばらつきを求め、その最大値と最小値の間を１６等分
し、この１６等分されたγの中心値に対して逆補正でき
るガンマ変換テーブルを１６個、ＲＡＭ２５に書き込
む。同時に、ＣＰＵ１３はＲＡＭ２３の上位４ビット
に、その画素がどのガンマ変換テーブルを選択使用する
かを定めるインデックスデータＧを書き込む。

【００３３】以上のようにして各ＲＡＭ２３，２４，２
５の中の補正データが準備でき、上述したような補正動
作が可能となる。

【００３４】上述した回路構成のＡＤ変換器６の周辺回
路の構成を図２に示す。図において、２７はセレクタ、
２８はイメージセンサ４の出力を増幅するアンプであ
る。セレクタ２７は、ＡＤ変換器６の負側の基準電圧Ｒ
ＥＦ−を、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の抵抗で分割された
電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の中から一つを選んで供給
する。このように構成することにより、環境温度が上昇
し、イメージセンサ４の暗時出力電圧が増加した時に、
２ビットのセレクト信号ＳＥＬをＣＰＵ１３から供給す
ることにより、ＡＤ変換器の基準電圧ＲＥＦ−を適正な
値に選択し、上記黒補正用の４ビットの補正データがオ
ーバーフローすることを防ぐことができる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、イメ
ージセンサが持つ画素ごとのガンマ特性のばらつきを、
イメージセンサの画素数より少ないガンマ補正テーブル
から画素ごとに選択することにより補正するガンマ補正
手段を設けたため、イメージセンサの出力レベルによる
不連続部は存在せず、さらに少ない補正テーブルによ
り、画素ごとのガンマ補正が行えることにより、物理的
には他のＲＡＭとの共通化が図れることもあるため、安
価に構成できるという効果がある。

【００３６】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による画像読取装置を示す
ブロック図である。

【図２】この発明の一実施例による画像読取装置の一部
を示すブロック図である。

【図３】イメージセンサの概略構成を示す外形図であ
る。

【図４】イメージセンサの入出力特性を示す図である。

【図５】一般的な画像読取装置の構成図である。

【図６】従来の画像読取装置を示す構成図である。

【図７】従来の画像読取装置の信号補正回路の詳細を示
すブロック図である。

【符号の説明】

４イメージセンサ６ＡＤ変換器１３ＣＰＵ２０黒補正回路２２ガンマ補正回路２３〜２５ＲＡＭ２７セレクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 1/40 - 1/409

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の画素を配設したイメージセンサを
用いて原稿上の画像を光電変換し、ＡＤ変換手段により
ディジタルデータとして出力する画像読取装置におい
て、前記イメージセンサの前記画素ごとのガンマ特性の
ばらつきを、前記画素数より少ない数のガンマ補正テー
ブルから前記画素ごとに選択使用することにより補正す
るガンマ補正手段を備えた画像読取装置。