JP3052767B2 - イメージセンサの画像信号処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、イメージデータを読
み込むために用いられるイメージセンサの画像信号処理
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ファクシミリ等の画像入力デバイスとし
て、たとえば、三菱電機複合電子デバイスカタログＨ−
Ｃ０２７４−Ｃ 本−９１０９（ＲＯＤ）に見られるよ
うなフォトトランジスタセンサ素子を用いた密着型イメ
ージセンサが用いられている。このイメージセンサの読
み取り画像信号に対して行われるイメージの拡大縮小処
理は、単に原稿の拡大縮小を目的とするだけでなく、入
力デバイスと出力デバイスのサイズあるいは分解能の不
一致を補うことも目的としており、極めて重要な処理技
術である。拡大縮小処理の方法として、２値化したあと
に行う間引きや重畳、補間等が一般的である。

【０００３】この種のものには、特開平4-315360号、特
開平4-332255号において示されたものがある。これら
は、比較的簡単なロジック回路により自由度の高い拡大
縮小処理が可能となるものである。この処理方法によれ
ば、拡大縮小率はプログラマブルであり、誤差も少な
い。また、基本となるシステムクロックも比較的低い周
波数ですむ。

【０００４】図１３に従来のイメージセンサの画像信号
処理装置の機能ブロック図を、図１４にこのイメージセ
ンサの画像信号処理装置の画像入出力タイミング図を、
それぞれ示す。

【０００５】図１３において、イメージセンサ１は、外
部から入力されるスタートパルスＳＩ及びクロックパル
スＣＬＫ１に基づき、読み込んだイメージデータＳＩＧ
を順次出力する。イメージデータＳＩＧは直列信号であ
る。サンプルホールド回路２は、外部から入力されるサ
ンプルホールドパルスＳ／Ｈに基づき、イメージデータ
ＳＩＧを一定期間保持する。ＡＤ変換器３は、サンプル
ホールド回路２が出力するイメージデータＳＩＧ０を受
け、外部から入力されるＡＤ変換クロックＡＤＣ ＣＬ
ＯＣＫに基づき、これをアナログ信号からデジタル信号
に変換する。タイミング発生回路４は、外部から入力さ
れるシステムクロックφ、スタートパルスＳＩＩ、この
画像信号処理装置の動作モードを設定するための制御信
号ＰＡＲＡＭＥＴＥＲ ＤＡＴＡに基づき、タイミング
信号ＳＩ，ＣＬＫ１，Ｓ／Ｈを発生する。ＡＤ変換クロ
ック発生器５は、システムクロックφ、スタートパルス
ＳＩＩ、制御信号ＰＡＲＡＭＥＴＥＲ ＤＡＴＡに基づ
き、ＡＤ変換クロックＡＤＣ ＣＬＯＣＫを発生する。
システムクロック(SYSTEM CLOCK)発生器６は、システム
クロックφを発生する。なお、スタートパルスＳＩＩ及
び制御信号ＰＡＲＡＭＥＴＥＲ ＤＡＴＡは、必要に応
じて、図示しないＣＰＵまたはシステムから入力され
る。

【０００６】次に動作について、図１４に基づき説明す
る。図１４は縮小処理を行う場合のタイミング例を示し
ている。すなわち、画像処理側のシステムクロックφの
分周値をｍ１＝８とし、画像入力側のシステムクロック
φの分周値をｍ２＝６とし、さらに、これに分周値５の
ものを３回に１回の割合で混入させたときのタイミング
を示している。

【０００７】同図において、システムクロック発生器６
により供給されるシステムクロックを８分周して生成さ
れた画像処理側タイミングに同期して、図示しない画像
処理装置は画像を取り込む処理を行う（図１４の矢
印）。

【０００８】同図の下部の画像入力側タイミングチャー
トにおいて、ＣＴＲ０〜２は、タイミング発生回路４に
内蔵される、図示しないカウンタの出力ビットを示した
ものである。このカウンタによりシステムクロックがカ
ウントされ、その分周値は５、６、６と変化する。これ
らの信号に基づいてクロックパルスＣＬＫ１やサンプル
ホールドパルスＳ／Ｈが作成される。

【０００９】イメージセンサ１からのイメージデータＳ
ＩＧは、クロックパルスＣＬＫ１に同期して出力され
る。図１４では、イメージデータＳＩＧとして、順番に
ａ，ｂ，ｃ，・・・，ｊが読み出されている。サンプル
ホールドパルスＳ／Ｈは、イメージデータＳＩＧをクラ
ンプするための信号で、イメージデータＳＩＧがピーク
値となる、クロックパルスＣＬＫ１の立ち上がりの直前
に、所定の時間”Ｈ”となる。サンプルホールドパルス
Ｓ／ＨによりイメージデータＳＩＧはＳＩＧ０となる。
イメージデータＳＩＧ０は、イメージデータＳＩＧに対
応して、ａ，ｂ，ｃ，・・・，ｊとなる。イメージデー
タＳＩＧ０は、画像処理側に同図の矢印のタイミングで
取り込まれていく。

【００１０】ところで、前述のように、画像処理側タイ
ミングと画像入力側タイミングとではシステムクロック
の分周値が異なるから、イメージデータＳＩＧと画像処
理側に読み込まれるデータとは１対１に対応しない。画
像処理側に読み込まれるデータは、順番に、ａ，ｃ，
ｄ，ｆ，ｇ，ｈ（又はｉ），ｊである。すなわち、１０
個のイメージデータａ，・・・，ｊから７つのイメージ
データが読み込まれる。一般的に、画像処理側の画素
数、画素クロック周波数をそれぞれＮ１、ｆ１、画像入
力側（イメージセンサ側）の画素数、画素クロック周波
数をそれぞれＮ２、ｆ２としたとき、Ｎ１×ｆ２＝Ｎ２
×ｆ１の関係が成り立つ。

【００１１】以上の動作を可能にする回路を組み込むこ
とで、画像の単純な拡大縮小以外にセンサの画素密度を
自由に変換できるようになる。つまり、１６ｄｏｔ／ｍ
ｍのセンサでも３００ＤＰＩの画像信号を容易に取り出
せる等、１種類の画素密度で極めて自由度の高い画素密
度が実現できる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１４のタ
イミングＡ部に着目する。このタイミングでは、画像処
理側に画像データの取り込みがなされるタイミングと、
イメージデータＳＩＧ０の変化のタイミングが重なって
しまう。このＡ部において、イメージデータＳＩＧ０は
ステップ状に変化するから、取り込まれるデータは不安
定であり、画像処理側は正確な画情報を取り込むことが
できない。このため、出力画像に周期的なたてスジが生
じる。そして、Ａ部の重なりは、画像処理側タイミング
及び画像入力側タイミングがいずれも同一のシステムク
ロックφに基づき生成されるため、周期的に発生するこ
とは避けられない。

【００１３】さらに、拡大処理を行う場合には、次のよ
うな問題も生じる。拡大処理を行う場合、クロックパル
スＣＬＫ１の周波数は、倍率が１００％の時に比べて低
く設定される。図１５は、クロックパルスＣＬＫ１、サ
ンプルホールドパルスＳ／Ｈ、及びイメージデータＳＩ
Ｇ、ＳＩＧ１の関係を、１００％（等倍）と２００％
（２倍）に処理する場合を例にとり、示したものであ
る。

【００１４】同図からわかるように、２００％のクロッ
クパルスＣＬＫ１の”Ｌ”期間は、１００％のクロック
パルスＣＬＫ１のそれよりも長い。ところで、イメージ
データＳＩＧは、イメージセンサ１からクロックパルス
ＣＬＫ１の”Ｌ”時に積分波形として出力される。した
がって、クロックパルスＣＬＫ１の”Ｌ”期間が長い
と、イメージデータＳＩＧの出力波形のピーク値Ｖは増
大していくが、次第に飽和していく。図１５において
は、イメージデータの読み出し開始点から測って、２０
０％処理時のサンプルホールド点は、１００％処理時の
サンプルホールド点よりも後にある。ここで、Ｖ１００
％＜Ｖ２００％であり、倍率によってイメージデータの
レベルが一定にならない。また、イメージデータＳＩＧ
は積分波形であるから、Ｖ１００％とＶ２００％とは直
線的関係になく、これらのレベルを補正するのは困難で
ある。以上のように、従来のイメージセンサの画像信号
処理装置は、縮小拡大処理において画質が低下するとい
う問題点があった。

【００１５】この発明は、縮小拡大処理において画質が
低下することがないイメージセンサの画像信号処理装置
を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るイメージ
センサの画像信号処理装置は、第１のシステムクロック
を発生する第１のシステムクロック発生器と、上記第１
のシステムクロックと位相の異なる第２のシステムクロ
ックを発生する第２のシステムクロック発生器と、上記
第１のシステムクロックをそれぞれ分周してクロックパ
ルス及びサンプルホールドパルスを発生するタイミング
発生回路と、上記クロックパルスに基づきイメージデー
タを出力するイメージセンサと、上記サンプルホールド
パルスに基づき上記イメージデータを一定時間保持して
出力するサンプルホールド回路と、上記第２のシステム
クロックを上記第１のシステムクロックの分周の分周値
と異なる分周値により分周してＡＤ変換クロックを発生
するＡＤ変換クロック発生器と、そのＡＤ変換クロック
に基づいて上記サンプルホールド回路の出力をデジタル
信号に変換するＡＤ変換器とを備えたものである。

【００１７】請求項２に係るイメージセンサの画像信号
処理装置は、システムクロックを発生するシステムクロ
ック発生器と、そのシステムクロックを分周してクロッ
クパルス及びサンプルホールドパルスを発生するタイミ
ング発生回路と、上記分周と異なる分周値により上記シ
ステムクロックを分周してＡＤ変換クロックを発生する
ＡＤ変換クロック発生器と、上記クロックパルスに基づ
きイメージデータを出力するイメージセンサと、上記サ
ンプルホールドパルスに基づき上記イメージデータを一
定時間保持して出力するサンプルホールド回路と、上記
ＡＤ変換クロックに基づいて上記サンプルホールド回路
の出力をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、上記サ
ンプルホールドパルスと上記ＡＤ変換クロックとの時間
間隔が短くなったとき両信号の相対位相を変化させる位
相判別器とを備えたものである。

【００１８】請求項３に係るイメージセンサの画像信号
処理装置は、システムクロックを発生するシステムクロ
ック発生器と、そのシステムクロックを分周してＡＤ変
換クロックを発生するＡＤ変換クロック発生器と、上記
分周と異なる分周値により上記システムクロックを分周
してイメージデータ読み出しクロック及びサンプルホー
ルドパルスを発生するタイミング発生回路と、上記イメ
ージデータ読み出しク ロックに基づきイメージデータの
出力を開始するイメージセンサと、上記サンプルホール
ドパルスに基づき上記イメージデータを一定時間保持し
て出力するサンプルホールド回路と、上記ＡＤ変換クロ
ックに基づいて上記サンプルホールド回路の出力をデジ
タル信号に変換するＡＤ変換器と、上記イメージデータ
読み出しクロックのパルス幅を変化させるかまたは上記
サンプルホールドパルスの発生タイミングをずらすこと
により画像の拡大縮小にかかわらずイメージデータの読
み出し開始からサンプルホールドするまでの期間を一定
とする一定化手段とを備えたものである。

【００１９】

【作用】請求項１に係るイメージセンサの画像信号処理
装置は、画像入力側のクロックパルスおよびサンプルホ
ールドパルスの分周値（ｆ２に対応）と画像出力側のＡ
Ｄ変換クロックの分周値（ｆ１に対応）を異ならせて画
像を拡大縮小する構成において、位相の異なる２つのシ
ステムクロックの一方を分周してクロックパルスおよび
サンプルホールドパルスとし、他方を分周してＡＤ変換
クロックとすることにより、イメージデータがＡＤ変換
器により画像処理側に取り込まれるタイミングとイメー
ジデータが変化するタイミングの重なりを防止する。

【００２０】請求項２に係るイメージセンサの画像信号
処理装置は、画像入力側のクロックパルスおよびサンプ
ルホールドパルスの分周値（ｆ２に対応）と画像出力側
のＡＤ変換クロックの分周値（ｆ１に対応）を異ならせ
て画像を拡大縮小する構成において、サンプルホールド
パルス及びＡＤ変換クロックの時間間隔が短くなったと
き両信号の相対位相を変化させる位相判別器を設けるこ
とにより、イメージデータがＡＤ変換器により画像処理
側に取り込まれるタイミングとイメージデータが変化す
るタイミングの重なりを防止する。

【００２１】請求項３に係るイメージセンサの画像信号
処理装置は、画像入力側のイメージデータ読み出しクロ
ックパルスおよびサンプルホールドパルスの分周値（ｆ
２に対応）を変化させることにより画像の拡大縮小を行
う場合において、イメージデ ータ読み出しクロックのパ
ルス幅を変化させるかまたはサンプルホールドパルスの
発生タイミングをずらすことにより画像の拡大縮小にか
かわらずイメージデータの読み出し開始からサンプルホ
ールドするまでの期間を一定とする一定化手段を設ける
ことにより、イメージデータを読み出してからサンプル
ホールドするまでの期間が変化して、サンプルホールド
されるイメージデータのレベルが一定にならず画質が低
下する不都合を解消する。

【００２２】

【実施例】実施例１． 以下、この発明の一実施例について図１〜図３に基づき
説明する。図１は、この実施例１に係るイメージセンサ
の画像信号処理装置の機能ブロック図である。同図にお
いて、イメージセンサ１は、外部から入力されるスター
トパルスＳＩ及びクロックパルスＣＬＫ１に基づき、読
み込んだイメージデータＳＩＧを順次出力する。イメー
ジデータＳＩＧは直列信号である。サンプルホールド回
路２は、外部から入力されるサンプルホールドパルスＳ
／Ｈに基づき、イメージデータＳＩＧを一定期間保持す
る。ＡＤ変換器３は、サンプルホールド回路２が出力す
るイメージデータＳＩＧ０を受け、外部から入力される
ＡＤ変換クロックＡＤＣ ＣＬＯＣＫに基づき、これを
アナログ信号からデジタル信号に変換する。タイミング
発生回路４は、外部から入力されるシステムクロックφ
１、スタートパルスＳＩＩ、この画像信号処理装置の動
作モードを設定するための制御信号ＰＡＲＡＭＥＴＥＲ
ＤＡＴＡに基づき、タイミング信号ＳＩ，ＣＬＫ１，
Ｓ／Ｈを発生する。ＡＤ変換クロック発生器５は、シス
テムクロックφ２、スタートパルスＳＩＩ、制御信号Ｐ
ＡＲＡＭＥＴＥＲ ＤＡＴＡに基づき、ＡＤ変換クロッ
クＡＤＣ ＣＬＯＣＫを発生する。

【００２３】システムクロック(SYSTEM CLOCK)発生器６
ａ、６ｂは、それぞれ、システムクロックφ１、φ２を
発生する。ここで、システムクロックφ１、φ２は、図
３に示されるように、同一の周期で位相が１８０°異な
るクロックである。なお、スタートパルスＳＩＩ及び制
御信号ＰＡＲＡＭＥＴＥＲ ＤＡＴＡは、必要に応じ
て、図示しないＣＰＵまたはシステムにより入力され
る。

【００２４】また、図２は、タイミング発生回路４の内
部構成を示す機能ブロック図である。同図において、Ｓ
Ｉ発生器４１は、スタートパルスＳＩＩを受けてＳＩ信
号を発生し、同期回路４４に対し出力する。ＣＬＯＣＫ
カウンタ４２は、システムクロックφ１に基づきカウン
トする。分周ブロックカウンタ４３は、ＣＬＯＣＫカウ
ンタ４２の出力に基づきシステムクロックを分周する。
同期回路４４は、ＳＩ信号をクロックパルスＣＬＫ１に
同期させてから出力する。ＣＬＫ１発生器４５及びＳ／
Ｈ発生器４６は、ＣＬＯＣＫカウンタ４２の出力及びデ
ータセレクタ４７の出力に基づき、それぞれクロックパ
ルスＣＬＫ１及びサンプルホールドパルスＳ／Ｈを発生
する。データセレクタ（ＤＡＴＡ ＳＥＬＥＣＴＯＲ）
４７は、外部のシステムあるいはＣＰＵから入力される
パラメータデータ（ＰＡＲＡＭＥＴＥＲ ＤＡＴＡ）に
基づき分周ブロックカウンタ４３の出力を適宜選択して
ＣＬＯＣＫカウンタ４２、ＣＬＫ１発生器４５、Ｓ／Ｈ
発生器４６に対し出力する。すなわち、タイミング発生
回路４は、外部からの制御信号であるパラメータデータ
に基づき出力信号の周期及び位相を変化させることがで
きる。

【００２５】次に動作について、図３に示すタイミング
チャートに基づき説明する。同図において、タイミング
発生回路４は、システムクロック発生器６ａから供給さ
れるシステムクロックφ１を５あるいは６分周して、ク
ロックパルスＣＬＫ１及びサンプルホールドパルスＳ／
Ｈ信号を発生する。一方、ＡＤ変換クロック発生器５
は、システムクロック発生器６ｂから供給されるシステ
ムクロックφ２を８分周してＡＤ変換クロックＡＤＣ
ＣＬＯＣＫを発生する。

【００２６】クロックパルスＣＬＫ１により、イメージ
センサ１からイメージデータＳＩＧが読み出される。イ
メージデータＳＩＧの波形は積分波形であり、立ち上が
りが比較的急峻であるが、時間の経過とともに一定値に
飽和する性質を有する。サンプルホールド回路２は、サ
ンプルホールドパルスＳ／Ｈに基づきイメージデータＳ
ＩＧを保持し、イメージデータＳＩＧ０として出力す
る。

【００２７】ところで、前述のように、画像処理側タイ
ミングと画像入力側タイミングとではシステムクロック
の分周値が異なるから、イメージデータＳＩＧと画像処
理側に読み込まれるデータとは１対１に対応しない。図
３に示されるタイミングの場合、縮小処理がなされる。
一般的に、画像処理側の画素数、画素クロック周波数を
それぞれＮ１、ｆ１、画像入力側（イメージセンサ側）
の画素数、画素クロック周波数をそれぞれＮ２、ｆ２と
したとき、Ｎ１×ｆ２＝Ｎ２×ｆ１の関係が成り立つ。

【００２８】この実施例１の画像信号処理装置におい
て、図３のＡ部に示されるように、ＡＤ変換クロックＡ
ＤＣ ＣＬＯＣＫの立ち下がりと、サンプルホールドパ
ルスＳ／Ｈ ＣＬＯＣＫの立ち上がりとがもっとも接近
したときでも、これらは一致しない。これは、それぞれ
のタイミング信号は、位相が異なる２つのタイミング信
号φ１、φ２に基づいて、それぞれ生成されるからであ
る。したがって、ＡＤ変換器３がサンプルホールド回路
２により保持された信号ＳＩＧ０をアナログからデジタ
ルに変換するタイミングであるＡＤ変換クロックＡＤＣ
ＣＬＯＣＫの立ち下がりにおいて、サンプルホールド
回路２はデータを保持したままであるから、信号ＳＩＧ
０は安定している。したがって、ＡＤ変換器３は、常
に、正確なイメージデータを取り込むことができて、出
力画像に周期的にたてスジが生じるということはない。

【００２９】以上のように、この実施例１のイメージセ
ンサの画像信号処理装置によれば、同じ周期をもち、互
いに位相が異なる２種類のシステムクロックに基づき、
サンプルホールド回路の制御信号及びＡＤ変換器の制御
信号が、それぞれ生成されるように構成したので、画像
データを取り込むタイミングでイメージデータＳＩＧ０
が急激に変化することを防止できる。したがって、ＡＤ
変換器は、常時正確な画像情報を得ることができて、拡
大縮小時、出力画像に周期的に生じするたてスジを効果
的に防止することができる。このことにより、イメージ
センサの出力画像の画質が向上する。

【００３０】なお、以上の説明において、２種類のシス
テムクロックは同じ周期を有していたが、これに限らず
異なる周期を有していてもよい。また、これらシステム
クロックの位相差は１８０°であったが、これに限らず
他の位相差でもよい。要は、ＡＤ変換器がデータを正確
に得られるように、クロックの周期及びこれらの位相差
が、サンプルホールドパルスとＡＤ変換クロックとの間
に所定の時間差を与えればよい。

【００３１】実施例２． 上記実施例１において２つのシステムクロック発生器を
用いてタイミングの位相の重なりを防止したが、位相判
別器を用いてタイミングが重なりそうになったときにタ
イミングを調整して位相の重なりを防止するようにして
もよい。

【００３２】図４は、この実施例２に係るイメージセン
サの画像信号処理装置の機能ブロック図である。同図に
おいて、７はＡＤ変換クロックＡＤＣ ＣＬＯＣＫの立
ち下がり（ＡＤ変換の動作点）とサンプルホールドパル
スＳ／Ｈの立ち上がり（サンプルホールドの動作点）と
の時間間隔を監視し、この間隔が短くなったときにタイ
ミングが重なったと判断する位相判別器である。また、
イメージセンサ１〜システムクロック発生器６は、実施
例１の図１に示されたものと同一または相当部分であ
る。

【００３３】次に動作について、図５のタイミングチャ
ートに基づき説明する。位相判別器７は、ＡＤ変換クロ
ックＡＤＣ ＣＬＯＣＫ及びサンプルホールドパルスＳ
／Ｈを監視している。これらタイミング間の時間間隔が
長いときは、従来の装置の動作と同じである。しかし、
この間隔が短くなり、位相が重なったとみなされると
き、位相判別器７は、位相が重なったことを示す信号を
ＡＤ変換クロック発生器５に対し出力する。

【００３４】ＡＤ変換クロック発生器５は、入力された
信号に基づき、ＡＤ変換クロックＡＤ ＣＬＯＣＫのＨ
レベル部分を延長してその立ち下がりを延期する。この
ことにより、ＡＤ変換クロックＡＤＣ ＣＬＯＣＫの立
ち下がりがサンプルホールド回路２の出力であるイメー
ジデータＳＩＧ０が安定となる時間までずれる。このと
きの延長量は、たとえばシステムクロックの半周期ある
いは１周期に対応する時間である。

【００３５】以上のように、この実施例２のイメージセ
ンサの画像信号処理装置によれば、位相判別器を備え、
タイミングの位相が異なったときにタイミングをずらす
ので、同一のシステムクロックを使った場合でもタイミ
ングの位相の重なりを防止できて、出力画像の画質が向
上する。

【００３６】実施例３． 上記実施例１及び２は、タイミングの重なりを防止する
ことにより、拡大縮小処理時のたてスジを防止した。こ
の実施例３のイメージセンサの画像信号処理装置は、タ
イミングの調整を行う代わりにサンプルホールド回路の
出力に低周波フィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter)を設
けたものである。

【００３７】図６は、この実施例３のイメージセンサの
画像信号処理装置の機能ブロック図である。同図におい
て、８はサンプルホールド回路２の出力信号の変化を緩
やかにするＬＰＦである。また、イメージセンサ１〜シ
ステムクロック発生器６は、実施例１の図１に示された
ものと同一または相当部分である。

【００３８】次に、動作について、図７のタイミングチ
ャートに基づき説明する。この実施例の装置のタイミン
グ信号は、従来例のものと同じである。また、イメージ
データＳＩＧも同様である。しかし、サンプルホールド
回路２の出力にＬＰＦ８が設けられているから、その出
力であるイメージデータＳＩＧ０は、図に示されるよう
に変化が非常に緩やかになる。なお、サンプルホールド
回路２の出力は点線で示されるステップ状である。

【００３９】イメージデータＳＩＧ０の波形が滑らかで
あれば、ＡＤ変換クロックＡＤＣＣＬＯＣＫの立ち下が
りとサンプルホーロドパルスＳ／Ｈの立ち上がりとが一
致しても（Ａ部）、ＡＤ変換器３により得られるデータ
は安定し、出力画面にたてスジが生じることがなくな
る。つまり、イメージデータＳＩＧ０が、点線のステッ
プ状に変化しないから、タイミングが重なった場合で
も、ＡＤ変換動作中にイメージデータＳＩＧ０が急激に
変化することがない。したがって、安定な画像データを
得ることができる。

【００４０】以上のように、この実施例３のイメージセ
ンサの画像信号処理装置によれば、サンプルホールド回
路の出力信号の変化を緩やかにする低周波フィルタを備
えたので、タイミングが重なった場合でも、ＡＤ変換動
作中にイメージデータが急激に変化することがなく、出
力画像の画質が向上する。すなわち、画像の取り込みは
必然的に常時安定することになる。

【００４１】実施例４． この実施例４のイメージセンサの画像信号処理装置は、
拡大処理時に生じるイメージデータの飽和現象による画
質の低下をさけるため、拡大処理あるいは縮小処理時に
おいて、イメージデータを読み出してからイメージデー
タをサンプルホールドするまでの期間を一定にする読出
期間一定化機能をタイミング発生回路に備えた。

【００４２】図８は、この実施例４のイメージセンサの
画像信号処理装置の機能ブロック図である。同図におい
て、タイミング発生回路４は、図２に示されたものと同
じものである。外部からのパラメータデータにより、タ
イミング発生回路４はこの実施例４の機能を果たすよう
に設定される。

【００４３】このときの機能ブロック図が図８に示され
たものである。４８ａは、システムクロックφを受けて
イメージデータ読み出しクロックＣＬＫ（図１のＣＬＫ
１に相当）を生成するイメージデータ読出クロック発生
器、４８ｂはクロックＣＬＫを受けて、イメージデータ
を読み出だしてからイメージデータをサンプルホールド
するまでの期間が一定となるクロックパルスＣＬＫ２を
イメージセンサ１に対し出力する読出期間一定化手段、
４９ａはシステムクロックφを受けてサンプルホールド
パルスＳ／Ｈを生成してサンプルホールド回路２に対し
出力するサンプルホールドクロック発生器である。ま
た、イメージセンサ１、サンプルホールド回路２、ＡＤ
変換器３、ＡＤ変換クロック発生器５、システムクロッ
ク発生器６は、実施例１の図１に示されたものと同一ま
たは相当部分である。

【００４４】次に動作について、図９のタイミングチャ
ートに基づき説明する。同図の上側４つのタイミングは
拡大処理も縮小処理も行わない１００％処理時のタイミ
ングを示す。また、同図の下側の４つのタイミングは２
００％の拡大処理時のタイミングを示す。

【００４５】まず、１００％処理時のタイミングについ
て説明する。クロックパルスＣＬＫ２により、イメージ
センサからイメージデータＳＩＧが読み出される。クロ
ックパルスＣＬＫ２がＬレベルのときにイメージデータ
が読み出される。そして、Ｈレベルのときに読み出しが
中止され、ＳＩＧのレベルは接地レベル（ＧＮＤレベ
ル）に落ちていく。そして、再び、クロックパルスＣＬ
Ｋ２がＬレベルになると次のイメージデータが読み出さ
れる。また、イメージセンサ１の出力は積分波形である
から、Ｌレベルにおいて、イメージデータＳＩＧのレベ
ルは徐々に上昇する。このＬレベルの期間はＴ１であ
る。

【００４６】サンプルホールド回路２は、サンプルホー
ルドパルスＳ／ＨがＨレベルのときのイメージデータＳ
ＩＧを保持する。この保持された信号がイメージデータ
ＳＩＧ０となる。このイメージデータＳＩＧ０の出力レ
ベルをＶ１００％とする。

【００４７】次に、２００％処理時のタイミングについ
て説明する。２００％拡大処理時において、クロックパ
ルスＣＬＫ２は、倍率が１００％の場合に比べて、その
周波数は低く設定される。もし、読出期間一定化手段４
８ｂがないとすれば、サンプルホールド回路２は、積分
波形であるイメージデータＳＩＧが飽和した部分のデー
タを保持してしまう。そこで、イメージセンサ１からの
出力がクロックパルスＣＬＫ２のＬレベル期間に出力さ
れることに着目する。つまり、１００％の時のＣＬＫ２
のＬレベルの期間で発生するＳＩＧ波形と同様の波形が
得られるように、図９のようにタイミングを修正する。

【００４８】クロックパルスＣＬＫ２の２００％拡大処
理時のＬレベルの期間を、１００％処理時のＬレベル期
間Ｔ１に合わせ、両者を一致させる。サンプルホールド
パルスＳ／Ｈは、１００％処理時と同様に、イメージデ
ータＳＩＧがピーク値となるクロックパルスＣＬＫ２の
立ち上がり直前において、規定時間だけＨレベルとな
る。

【００４９】このことにより、サンプルホールド回路２
は、１００％処理及び２００％拡大処理いずれの場合で
も、積分波形であるイメージデータＳＩＧの立ち上がり
から同じ部分を保持する。したがって、積分波形が飽和
した部分を保持して信号の直線性が劣化するということ
がなくなる。すなわち、１００％処理時の出力レベルＶ
１００％と２００％拡大処理時の出力レベルＶ２００％
とは、ほぼ同じである。なお、２００％拡大処理時のイ
メージデータＳＩＧの点線部分は、従来のクロックパル
スが用いられたときの出力波形を示している。

【００５０】以上のことを、具体的な波形に基づいて説
明する。図１０は、３．７５ＭＨｚの高速クロックで動
作させたときの、クロックパルスＣＬＫとイメージデー
タＳＩＧとの関係を示している。同図において、横軸は
時間軸であり、１目盛りは５０ｎｓを意味している。ま
た、縦軸は、クロックパルスＣＬＫに関しては１目盛り
は５Ｖを、イメージデータＳＩＧに関しては１目盛りは
１００ｍＶを、それぞれ意味している。また、波形１０
２ａは白原稿を読み取ったときのものであり、波形１０
２ｂは黒原稿を読み取ったときのものである。

【００５１】以下、波形１０２ａについて説明する。イ
メージデータＳＩＧは、積分波形の立ち上がり部である
ため、クロックパルスＣＬＫがＬレベルである期間にお
いて、ほぼリニアに増加する。また、その立ち上がり
は、クロックパルスＣＬＫに対して約８０〜１００ｎｓ
の遅延が生じている。

【００５２】サンプルホールドパルスＳ／Ｈは、サンプ
ルホールド回路２がクロックパルスＣＬＫの立ち上がり
のポイントで信号を保持するように、供給される。この
ポイントにおけるイメージデータＳＩＧの波高Ｖｅは、
クロックパルスＣＬＫがＬレベルである時間ｔに対し、
以下の式で近似される。 Ｖｅ＝（２８０／１２５）ｔ−２８０ ［ｍＶ］ ・・・（１）

【００５３】たとえば、図１０の例では、ｔ＝２５０ｎ
ｓにおいて、Ｖｅ（１００％）＝２８０ｍＶである。次
に、２００％拡大処理をする場合について考える。この
とき、クロックパルスＣＬＫは、３．７５÷２ＭＨｚ＝
１．８７５ＭＨｚとなる。もし従来のように、読出期間
一定化手段４８ｂをもたないとすれば、ｔ＝４００ｎｓ
となる。したがって、上記（１）式により、Ｖｅ（２０
０％）＝６１６ｍＶである。すなわち、２００％拡大処
理時のイメージデータＳＩＧ０の出力レベルは、１００
％処理時のそれに比べて２．２倍である。このことは、
図８の画像信号処理装置の後段に設けられた、図示しな
い変動補正回路の負担を著しく増加させ、処理時間が長
くなったり、画質が低下する等の問題を生じさせる。実
際には、このＶｅの変動を±２０％以内に抑えることが
望ましい。

【００５４】任意の拡大率についてサンプルポイントの
時刻ｔを一定にしようとしても、実際には演算上の量子
化誤差も入るため、必ずしも同一にはならない。したが
って、時刻ｔを一定の範囲内に納めるようにする。ここ
で、この範囲について検討する。図１０において、Ｖｅ
の変動が±２０％以内であるためには、（Ｖｅの変動）
＜５６ｍＶでなければならない。これに対応して許容さ
れる時刻ｔの変動は、上記（１）式から２５ｎｓであ
る。これは、標準的な時刻ｔ＝２５０ｎｓの１０％であ
る。このように、通常は、拡大処理時のクロックパルス
ＣＬＫ１のＬレベルの期間Ｔ１が、１００％処理時の期
間Ｔ１の９０％から１１０％の範囲に入るように設定す
るのが、実用的である。

【００５５】この実施例４によれば、拡大縮小処理時に
イメージデータの読み出し期間を一定にする機能をタイ
ミング発生回路４に備えたので、積分波形として出力さ
れる画像信号は、拡大縮小処理の際のクロック周波数の
変化に関係なく、１００％処理の時と同じタイミングで
リセットされる。したがって、画像信号が飽和するおそ
れはない。さらに、拡大率の変化による出力値の変動幅
を少なくできるため、ＡＬＣのような変動補正回路の負
担も軽減される。なお、この実施例４は、拡大時のみで
はなく、縮小の時でも適用できる。

【００５６】実施例５． 上記実施例４の画像信号処理装置は、イメージデータを
読み出す時間が一定になるようにクロックパルスを変化
させた。この実施例５の画像信号処理装置は、サンプル
ホールドパルスの位置を変化させて同様の効果を得るよ
うにした。

【００５７】図１１は、この実施例４のイメージセンサ
の画像信号処理装置の機能ブロック図である。同図にお
いて、タイミング発生回路４は、図２に示されたものと
同じものである。外部からのパラメータデータにより、
タイミング発生回路４はこの実施例５の機能を果たすよ
うに設定される。

【００５８】このときの機能ブロック図が図１１に示さ
れたものである。４８ａは、システムクロックφを受け
てイメージデータ読み出しクロックＣＬＫ（図１のＣＬ
Ｋ１に相当）を生成してイメージセンサ１に対して出力
するイメージデータ読出クロック発生器、４９ａはシス
テムクロックφを受けてサンプルホールドパルスＳ／Ｈ
を生成するサンプルホールドクロック発生器、４９ｂは
サンプルホールドクロック発生器４９ａの出力を受け、
サンプルホールドパルスＣＬＫの周期あるいはＬレベル
の期間が変化したときでも、常に、イメージデータが読
み出されてから一定時間経過後にサンプルホールドパル
スＳ／Ｈを発生させてサンプルホールド回路２に対して
出力するサンプルタイミング一定化手段である。

【００５９】また、イメージセンサ１、サンプルホール
ド回路２、ＡＤ変換器３、ＡＤ変換クロック発生器５、
システムクロック発生器６は、実施例１の図１に示され
たものと同一または相当部分である。

【００６０】次に動作について、図１２のタイミングチ
ャートに基づき説明する。図１２において、クロックパ
ルスＣＬＫ１のデューティは一定であるが、２００％拡
大処理時のサンプルホールドパルスＳ／Ｈの位置は、１
００％処理時の場合（同図の点線の位置）に比べてＴ２
だけ前になっている。すなわち、サンプルタイミング一
定化手段４９ｂは、拡大あるいは縮小処理時のサンプル
ホールドパルスＳ／ＨのＨレベルのタイミングを、１０
０％処理時の位置と同じになるように、サンプルホール
ドクロック発生器４９ａが発生するタイミングをＴ２だ
けずらすのである。このことによる作用・効果は、実施
例４の場合と同様である。この時間Ｔ２は、クロックパ
ルスＣＬＫの変化に伴い生じたＣＬＫのＬレベルの時間
変化に対応する。

【００６１】この実施例のイメージセンサの画像信号処
理装置によれば、拡大縮小処理時にイメージデータの同
じ位置をサンプルホールドする機能をタイミング発生回
路４に備えたので、積分波形として出力される画像信号
は、拡大縮小処理の際のクロック周波数の変化に関係な
く、１００％処理の時と同じタイミングでサンプルホー
ルドされる。したがって、画像信号が飽和するおそれは
ない。さらに、拡大率の変化による出力値の変動幅を少
なくできるため、ＡＬＣのような変動補正回路の負担も
軽減される。なお、この実施例４は、拡大時のみではな
く、縮小の時でも適用できる。

【００６２】また、実施例４の場合と同様に、サンプル
ホールドパルスの位置を、通常１００％の時の９０％か
ら１１０％の範囲で設定することが実用的である。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、画像入力側のクロックパルスおよびサンプルホール
ドパルスの分周値（ｆ２に対応）と画像出力側のＡＤ変
換クロックの分周値（ｆ１に対応）を異ならせて画像を
拡大縮小する構成において、位相の異なる２つのシステ
ムクロックの一方を分周してクロックパルスおよびサン
プルホールドパルスとし、他方を分周してＡＤ変換クロ
ックとしたので、イメージデータがＡＤ変換器により画
像処理側に取り込まれるタイミングとイメージデータが
変化するタイミングの重なりを防止できる。

【００６４】また、請求項２の発明によれば、画像入力
側のクロックパルスおよびサンプルホールドパルスの分
周値（ｆ２に対応）と画像出力側のＡＤ変換クロックの
分周値（ｆ１に対応）を異ならせて画像を拡大縮小する
構成において、サンプルホールドパルス及びＡＤ変換ク
ロックの時間間隔が短くなったとき両信号の相対位相を
変化させる位相判別器を設けたので、イメージデータが
ＡＤ変換器により画像処理側に取り込まれるタイミング
とイメージデータが変化するタイミングの重なりを防止
できる。

【００６５】また、請求項３の発明によれば、画像入力
側のイメージデータ読み出しクロックパルスおよびサン
プルホールドパルスの分周値（ｆ２に対応）を変化さて
画像の拡大縮小を行う場合において、イメージデータ読
み出しクロックのパルス幅を変化させるかまたはサンプ
ルホールドパルスの発生タイミングをずらすことにより
画像の拡大縮小にかかわらずイメージデータの読み出し
開始からサンプルホールドするまでの期間を一定とする
一定化手段を設けたので、イメージデータを読み出して
からサンプルホールドするまでの期間が変化して、サン
プルホールドされるイメージデータのレベルが一定にな
らず画質が低下する不都合を解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１に係るイメージセンサの
画像信号処理装置の機能ブロック図である。

【図２】 この発明の実施例１に係るタイミング発生回
路の機能ブロック図である。

【図３】 この発明の実施例１に係るイメージセンサの
画像信号処理装置の画像の取り込みタイミング図であ
る。

【図４】 この発明の実施例２に係るイメージセンサの
画像信号処理装置の機能ブロック図である。

【図５】 この発明の実施例２に係るイメージセンサの
画像信号処理装置の画像の取り込みタイミング図であ
る。

【図６】 この発明の実施例３に係るイメージセンサの
画像信号処理装置の機能ブロック図である。

【図７】 この発明の実施例３に係るイメージセンサの
画像信号処理装置の画像の取り込みタイミング図であ
る。

【図８】 この発明の実施例４に係るイメージセンサの
画像信号処理装置の機能ブロック図である。

【図９】 この発明の実施例４に係るイメージセンサの
画像信号処理装置の画像の取り込みタイミング図であ
る。

【図１０】 クロックパルスとイメージデータの波形の
具体例である。

【図１１】 この発明の実施例５に係るイメージセンサ
の画像信号処理装置の機能ブロック図である。

【図１２】 この発明の実施例５に係るイメージセンサ
の画像信号処理装置の画像の取り込みタイミング図であ
る。

【図１３】 従来のイメージセンサの画像信号処理装置
の機能ブロック図である。

【図１４】 従来のイメージセンサの画像信号処理装置
の画像の取り込みタイミング図である。

【図１５】 拡大処理を説明するための画像の取り込み
タイミング図である。

【符号の説明】

１ イメージセンサ、２ サンプルホールド回路、３
ＡＤ変換器、４ タイミング発生回路、５ ＡＤ変換ク
ロック発生器、６ システムクロック発生器、７ 位相
判別器、８ 低周波フィルタ（ＬＰＦ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/40 - 1/409 H04N 1/46 H04N 1/60

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のシステムクロックを発生する第１
   のシステムクロック発生器と、上記第１のシステムクロ
   ックと位相の異なる第２のシステムクロックを発生する
   第２のシステムクロック発生器と、上記第１のシステム
   クロックをそれぞれ分周してクロックパルス及びサンプ
   ルホールドパルスを発生するタイミング発生回路と、上
   記クロックパルスに基づきイメージデータを出力するイ
   メージセンサと、上記サンプルホールドパルスに基づき
   上記イメージデータを一定時間保持して出力するサンプ
   ルホールド回路と、上記第２のシステムクロックを上記
   第１のシステムクロックの分周の分周値と異なる分周値
   により分周してＡＤ変換クロックを発生するＡＤ変換ク
   ロック発生器と、そのＡＤ変換クロックに基づいて上記
   サンプルホールド回路の出力をデジタル信号に変換する
   ＡＤ変換器とを備えたことを特徴とするイメージセンサ
   の画像信号処理装置。
2. 【請求項２】 システムクロックを発生するシステムク
   ロック発生器と、そのシステムクロックを分周してクロ
   ックパルス及びサンプルホールドパルスを発生するタイ
   ミング発生回路と、上記分周と異なる分周値により上記
   システムクロックを分周してＡＤ変換クロックを発生す
   るＡＤ変換クロック発生器と、上記クロックパルスに基
   づきイメージデータを出力するイメージセンサと、上記
   サンプルホールドパルスに基づき上記イメージデータを
   一定時間保持して出力するサンプルホールド回路と、上
   記ＡＤ変換クロックに基づいて上記サンプルホールド回
   路の出力をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、上記
   サンプルホールドパルスと上記ＡＤ変換クロックとの時
   間間隔が短くなったとき両信号の相対位相を変化させる
   位相判別器とを備えたことを特徴とするイメージセンサ
   の画像信号処理装置。
3. 【請求項３】 システムクロックを発生するシステムク
   ロック発生器と、そのシステムクロックを分周してＡＤ
   変換クロックを発生するＡＤ変換クロック発生器と、上
   記分周と異なる分周値により上記システムクロックを分
   周してイメージデータ読み出しクロック及びサンプルホ
   ールドパルスを発生するタイミング発生回路と、上記イ
   メージデータ読み出しクロックに基づきイメージデータ
   の出力を開始するイメージセンサと、上記サンプルホー
   ルドパルスに基づき上記イメージ データを一定時間保持
   して出力するサンプルホールド回路と、上記ＡＤ変換ク
   ロックに基づいて上記サンプルホールド回路の出力をデ
   ジタル信号に変換するＡＤ変換器と、上記イメージデー
   タ読み出しクロックのパルス幅を変化させるかまたは上
   記サンプルホールドパルスの発生タイミングをずらすこ
   とにより画像の拡大縮小にかかわらずイメージデータの
   読み出し開始からサンプルホールドするまでの期間を一
   定とする一定化手段とを備えたことを特徴とするイメー
   ジセンサの画像信号処理装置。