JP3087684B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、文字や画像を読取
りデジタルデータに変換する画像読取装置に関し、特
に、リニアイメージセンサと副走査機構とから構成さ
れ、部分画像を合成して２次元画像を得る画像読取装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像読取装置は一般に、２次元の
画像データの読取り装置として構成される。この画像読
取装置の画像読取りセンサとして、２次元のイメージセ
ンサとリニアイメージセンサとがある。

【０００３】一般的に用いられている２次元のイメージ
センサは、画素数が３０万から８０万画素程度である。
これに対してリニアイメージセンサで読込まれる画像が
２千×３千画素以上であり、２次元のイメージセンサ
は、リニアイメージセンサと比較して画素数が少なく、
解像度が不足する問題がある。

【０００４】画像−電気信号変換素子としてリニアイメ
ージセンサを用いた場合、副走査の動作を組み合わせて
２次元の画像を読み込む画像読取装置として構成され
る。本構成の画像読取装置には、その形態から、箱型の
装置に原稿面を裏返して読み込ませるフラットベッド
型、使用者が装置を原稿面上に動かすことにより副走査
を行って取り込むハンディ型、さらに原稿面とリニアイ
メージセンサを備えた読込みユニットとが離れている間
接型イメージスキャナに大別できる。

【０００５】原稿面と読込みユニットとが離れている間
接型のイメージスキャナとしては、チノン（株）から発
売されている型式「ＤＳ−３０００」、カシオ計算機
（株）から発売されている商標「大判速写」のイメージ
スキャナがある。これらの間接型で読込むイメージスキ
ャナの場合には、明るさを天井灯や自然光あるいは専用
の補助光源によって確保しなければならない。上記のチ
ノン（株）製およびカシオ計算機（株）のイメージスキ
ャナ装置においては、補助光源を使用せずに天井灯によ
ってのみ明るさを確保している。

【０００６】専用の補助光源を用いた間接型イメージス
キャナの例としては、従来例１の特願平６−１３７０３
５号（特開平８−９１０２号）の「画像読取り装置」が
ある。本従来例１では、卓上電気スタンドとイメージス
キャナユニットを組み合わせてあり、卓上電気スタンド
を専用の補助光源として明るさを確保している。しか
し、間接型イメージスキャナにおいては、専用の補助光
源を用いた装置であっても遮蔽しない限りは天井灯の光
が回り込んでいるのが普通であり、取込み時間を高速に
していくと、天井灯に流れている電灯線交流の点滅（フ
リッカ）により、リニアイメージセンサのライン方向の
縞線となって取り込む画像に悪影響を与える。

【０００７】上記の天井灯による悪影響を低減する手法
として、従来例２の特願平７−３０８７４８号（特開平
９−１５３９８８号）の「画像読取装置」では、電灯線
交流に起因する天井灯の明るさの変化を、リニアイメー
ジセンサとは別の光センサを設け、この出力信号を反転
させて画像信号に加算させることにより、画像に補正を
かける手法を提案している。

【０００８】また、従来例３の特開平７−３３６５８６
号公報の「撮像装置」では、光源である照明光検出手段
より検出した信号を解析して、その周波数成分に対応さ
せた露光時間をラインセンサに設定することにより、フ
リッカの影響を除去する手法を開示している。

【０００９】また、別のセンサを設けずに画像信号のな
かから照明変化に伴う変化成分を除去する手法として、
キャノン（株）から従来例４の特公平１−１９３１１号
公報の「画像情報処理装置」が出されている。この特許
発明では、副走査方向に数十画素配列した受光素子群
（セミマルチセンサ）を主走査方向に移動させて副走査
方向における一定の幅を読込ませる。そして読込ませた
幅だけ原稿を副走査方向にスライドさせて、再びセミマ
ルチセンサを主走査方向に移動させることを繰り返す手
法をとることにより、２次元の原稿を読み込んでいる。

【００１０】照明変化に伴う変化成分の除去は、原稿画
像の前に光量リファレンス用として基準部材を設け、セ
ミマルチセンサ複数画素のうちの一部の画素に基準部材
の画像を読込ませ、ピークホールド回路を用いて照明情
報としている。はじめの照明情報に後続の照明情報が一
致するように、ＡＧＣ回路によって画像信号に補正をか
ける。あるいは、スイッチを設け照明情報の信号出力期
間と画像信号期間とで切り替えて、比較器で画像信号に
補正をかけるようになっている。

【００１１】日立電子（株）より出願されている従来例
５の特開平７−２０３２８６号公報の「ラインセンサカ
メラ」においては、ラインイメージセンサを撮像素子に
用いると同時にラインイメージセンサの一部をそのまま
フリッカを検出するためのセンサとして用いており、フ
リッカ検出用に出力された信号はサンプルホールドさ
れ、反転されたあと画像信号の増幅回路に加算されて逆
補正を行うものである。

【００１２】日本電装（株）から出願されている従来例
６の特開平６−３２５１９４号公報の「撮像装置」で
は、照明の脈動周期を複数分割し、受光した電荷を分割
した回数分だけ蓄積した後に画像信号として出力するこ
とにより、照明の脈動変化を吸収するものである。電荷
の蓄積に代わって加算によって複数回の撮像結果を処理
している例としては、キャノン（株）より従来例７の特
開平７−２９８１２９号公報の「撮像装置」が出願され
ている。これは画像信号を加算器と遅延回路を組み合わ
せて複数回の撮像結果を合わせて光源のフリッカ成分を
除去するものである。

【００１３】上記の各従来例は、撮像素子として受光素
子がライン状（１次元的に）に配列したデバイスを使用
した例であるが、受光素子が２次元的に配列された２次
元イメージセンサ（エリアＣＣＤ）を用いた画像入力装
置においても、外乱光の変化であるフリッカが問題とな
っている。このような問題を解決するための手段とし
て、従来例８の特開平１−２４６９７１号公報の「撮像
装置の露光制御方法」は、撮像基本周期を光源の発光周
期の最小公倍数周期にするか、あるいはその整数倍の周
期となるように露光時間を定めることにより、光源の明
るさ周期により発生するフリッカを除去するものであ
る。また、従来例９の特開平２−２３５４８３号公報の
「画像処理装置」では、電源に供給される交流周期から
フリッカの原因である光量変化分を推定して補正をかけ
るものである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
各従来例において、天井灯は電力会社から供給されてい
る交流（５０Hz〜６０Hz）によって駆動され、蛍光燈の
場合ではこの交流に対応した周波数で明るさが変化して
いる。リニアイメージセンサによる蓄積時間が交流周期
にほぼ等しい場合（東日本では約１０ｍｓ）には、縞線
による悪影響は少ないが、交流周期よりも短くなるにし
たがって、リニアイメージセンサの数ライン分を周期と
して読込み画像にも明暗が出るようになり、天井灯によ
る悪影響が顕著に確認される。

【００１５】このため、チノン（株）およびカシオ
（株）による従来の装置では、読込み時間を十分にとっ
て（２０秒から４０秒）天井灯の点滅を平滑化して読込
みを行っている。たとえば、読込み時間の長さは、リニ
アイメージセンサ１ライン当たりの蓄積時間が上述のよ
うに１０ｍｓを超える必要があり、一枚の画像で２００
０ライン以上とるとすれば２０秒以上かかる。よって、
この手法では、読込み速度を上げることが困難である。

【００１６】また、従来例２の特願平７−３０８７４８
号公報では、天井灯の明るさについての時間変化を光セ
ンサを設けて画像に補正を施す手法を提案している。し
かし、天井灯の明るさの時間変化を検出する補正用の光
センサと、画像を読込むリニアイメージセンサとの感度
には差異がある。このため、リニアイメージセンサが画
像とともに取込んでいる天井灯の明るさ変化分に、補正
用光センサが受光している明るさ変化分のレベルと振幅
を合わせ込む調整が必要となってくる。補正用の光セン
サとリニアイメージセンサとでは、明るさに対する感度
ばかりでなく分光感度にも差異がある。

【００１７】すなわち、それぞれのセンサが反応する光
の波長ピークが異なり、リニアイメージセンサで入力さ
れた天井灯の悪影響が正しく低減されないことが生じ
る。さらにリニアイメージセンサと補正用センサとの感
度に関する線形性が同じであるとは限らない。このため
に反射率の異なる階調画像、すなわちグレー画像におい
て中間の濃度に対しては、両者のセンサからの出力に差
異が生じる。このため濃さによっては最適な補正量を確
保することが困難となり、横縞線が現れる結果となる。

【００１８】従来例３の特開平７−３３６５８６号公報
の「撮像装置」においては、照明光を検出しその周波数
成分を解析した結果でリニアイメージセンサの露光時間
を決めるので、照明光により露光時間が制約を受けるこ
とになる。このためリニアイメージセンサを高速で動か
そうとしても、露光時間を短くすることに制限があり、
先のチノン（株）やカシオ（株）の例と同様に、読込み
時間の高速化には限界が生じる問題がある。

【００１９】セミマルチセンサを撮像素子に用いた従来
例４の特許平１−１９３１１号公報の「画像情報処理装
置」では、２次元の原稿を読込むために、副走査方向に
平行に設けられたセミマルチセンサを主走査方向に動か
し、さらに副走査方向に原稿をずらすことによって一回
の主走査を行う。この動作を繰り返すことで２次元画像
を読込むので、１枚の読込みに時間を要するばかりでな
く、主走査および副走査とも可動部が多くなり装置が複
雑になる。またフリッカ補正のための基準部材は、副走
査とともに動かす必要があり、装置がさらに複雑になる
ばかりでなく、照明情報を決定する際にピークホールド
回路を用いているので、主走査の始めにおいて基準部材
の照明情報がゆらいでいた場合に、その時のゆらぎの最
大照度をその主走査全体の基準明るさとしてしまう。こ
のため基準部材の最大照度がゆらぎをもつ場合、それが
ノイズとなって基準明るさに悪影響を与え、主走査毎の
縞線となり、画質を劣化させる恐れがある。

【００２０】従来例５の特開平７−２０３２８６号公報
の「ラインセンサカメラ」においては、ラインイメージ
センサの一部をそのままフリッカ補正に用いているため
に、フリッカ補正用に使用されているラインイメージセ
ンサ上の画素に結像されている原稿面上に明暗濃度の差
がある物体や画像が置かれていた場合には、これをフリ
ッカの変動分と誤って検出し、フリッカ補正の部分だけ
でなくそのライン全体に悪影響を与えることになる。さ
らに、信号処理においてフリッカ検出信号をサンプルホ
ールドした後に反転させて画像信号に加える構成となっ
ているが、このフリッカ現象は光源自身の強弱により生
じ、その光が原稿画像に反射してくるものなので、画像
信号に対しては反射の割合で効いてくる。このため画像
信号に対してフリッカ信号を反転と加算によって補正を
加えようとしても、フリッカ補正用の画素に対応した明
るさと同じ濃度をもつ原稿画像を除き、いろいろな濃度
をもつ（中間色）原稿画像に対してフリッカ補正が適切
にかからないことが生じる。

【００２１】従来例６の特開平６−３２５１９４号公報
の「撮像装置」および従来例７の特開平７−２９８１２
９号公報の「撮像装置」では、リニアイメージセンサで
光電変換した画像信号を複数回重ねあわせることによ
り、光源のフリッカによる悪影響を除去するものであ
る。これらの各装置では、複数回リニアイメージセンサ
により撮像する必要があり、またそのタイミングも光源
のフリッカ周期によって決まってくるために、１ライン
当たりの画像を取得するまでの時間に制約を受け、画像
を高速に読込む場合には光源のフリッカ周期によって限
界を生じることになる。

【００２２】さらに、従来例８の特開平１−２４６９７
１号公報および従来例９の特開平２−２３５４８３号公
報は、リニアイメージセンサとは異なり２次元のイメー
ジセンサを用いた例である。２次元のイメージセンサで
は、一枚当たりの画像は１／３０〜１／６００秒程度と
高速に読込むことが可能である。一枚当たりの取込み時
間が短いので、光源のフリッカに対する悪影響を防止す
るために講じる手段に対する考え方も異なっている。例
えば従来例８の特開平１−２４６９７１号公報において
は、光源のフリッカ周期に対応させて露光時間を定めて
いるが、２次元のイメージセンサでは、一枚当たりの取
込みを同時に行うので問題にならない。従来例９の特開
平２−２３５４８３号公報は、光源のフリッカ周期を電
源交流から算出して補正をかけるものであり、受光素子
が２次元に配列しているためにその受光素子からのデー
タの取り出し順とそれに対応する補正値の算出を工夫し
ている。

【００２３】本発明は、リニアイメージセンサを用いて
高解像度且つ高画質の２次元の画像読取装置を提供する
ことを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の画像読取装置は、画像からの光を電気信号
である画像信号に変換するリニアイメージセンサと、読
取り画像の光を結像させるレンズと、画像の所望の部分
画像からの光を順次前リニアイメージセンサへ入力する
ための副走査機構と、リニアイメージセンサから出力さ
れる画像信号の一部を取り出すサンプルホールド回路
と、サンプル期間とホールド期間とを制御するサンプル
ホールド制御信号をサンプルホールド回路へ供給するリ
ニアイメージセンサ駆動回路と、サンプルホールド回路
の出力信号である帰還信号を制御信号としてリニアイメ
ージセンサにより変換された画像信号の増幅率を変化さ
せる増幅率制御回路とを有し、帰還信号により増幅率を
変化させることにより画像の明るさ以外の要因を除去し
た２次元の画像信号を読取ることを特徴としている。

【００２５】また、上記のリニアイメージセンサの受光
面の前方の少なくとも一部に、拡散板または／およびリ
ファレンス用の反射鏡を設けるとよい。

【００２６】さらに、サンプルホールド回路と増幅率制
御回路との間にフリッカ補正用のフィルタを設け、この
フィルタを、低域通過フィルタまたは帯域通過フィルタ
とするとよい。

【００２７】

【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よる画像読取装置の実施の形態を詳細に説明する。図１
〜図１０を参照すると本発明の画像読取装置の一実施形
態が示されている。

【００２８】本発明による画像読取装置の第１の実施形
態の構成例を図１、図２に示す。第１の実施形態は、画
像を電気信号に変換するリニアイメージセンサ３と、読
取り画像の像をイメージセンサ面上に結像させるための
レンズ５と、所望方向の部分画像をリニアイメージセン
サ３へ順次入力させるための副走査機構４と、リニアイ
メージセンサ３と接続線ｈで接続されるフリッカ低減回
路８ａと、およびフリッカ低減回路８ａからの出力を受
けてデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路９と、リ
ニアイメージセンサ３にクロック信号を入力して駆動す
るリニアイメージセンサ駆動回路１０とから構成され
る。

【００２９】なお、本発明はリニアイメージセンサと副
走査機構および結像用のレンズからなる読込みユニット
と、読込まれる原稿画像とが離れた間接型イメージスキ
ャナを中心に述べている。しかし、装置の小型化や、薄
型化などに伴って原稿画像からリニアイメージセンサま
での光路を折り曲げた屈折光学系をもつイメージスキャ
ナにおいて、原稿画像に照射される光源にフリッカ成分
が存在する場合にも本発明の構成が適用できる。また、
間接型イメージスキャナの場合には、リニアイメージセ
ンサと副走査機構とからなる画像読取り機構は、読取り
原稿より離れており、天井灯の光が原稿面上に反射して
画像と共に読込まれる。図１および図２に記載してある
天井灯２３は、本発明に必要な構成要素ではないが、一
般の天井灯２３の光源が原稿面上に回り込む様子を示し
ている。

【００３０】画像読取装置の副走査機構としては、図１
および図２に示したように、読み取り画像の部分画像を
所望方向に反射させるための反射鏡６とこの反射鏡６を
回転させる副走査機構４とを備えている。本構成によれ
ば、反射鏡６を回転させて所望の部分画像をリニアイメ
ージセンサ３に投影することにより副走査を行う手法、
また反射鏡６を回転させるのではなくて平行移動させる
ことによって所望方向の部分画像を順次投影することに
より副走査を行う手法、さらに、反射鏡は無くかわりに
レンズによって像が結ばれている面上をリニアイメージ
センサ自身が移動することにより部分画像を順次取り込
むことで副走査を行う手法等がある。以上挙げたリニア
イメージセンサと副走査機構とを組み合わせて原稿画像
を２次元画像に読込む構成であるならば、本発明の副走
査機構として用いることができる。

【００３１】また、リニアイメージセンサは、１次元イ
メージセンサ、ラインイメージセンサ、ラインＣＣＤ、
リニアＣＣＤなどと呼ばれる場合もあるが、受光素子が
１次元的に配列され、一方向の平行移動によって２次元
画像（焦点深度で許される立体物を含む）を読込む機能
をもつので、本発明のリニアイメージセンサの替わりと
して使用できる。このリニアイメージセンサは、ライン
状に配置されたフォトトランジスタあるいはフォトダイ
オードといった光半導体を画素として構成し、この光半
導体に光を照射させて光電変換を行いながら光の強さに
応じて電荷の大きさとして所定の期間中（以降、この長
さを蓄積時間ともよぶ）蓄積させる。そしてライン当た
りに一定間隔で与えられるトリガ信号によって蓄積され
た電荷を各画素に対応したレジスタに移し、転送クロッ
ク信号に同期して順次隣のレジスタに移送し、各画素に
蓄積されていた電荷が次々と転送されて、時間の経過と
ともに画素の並びに対応した信号が出力される。このよ
うにして、結像受光面に位置したそれぞれの画素が同じ
蓄積時間中同時に原稿画像の明るさに応じて電荷が蓄積
され、その電荷を順次転送していくことによって画素に
対応した明るさ変化が時間的に変化する電気信号となっ
て画像信号が出力される。

【００３２】さて、図２に示した本発明の特徴の一構成
要素であるフリッカ低減回路８ａは、前処理回路１１、
増幅率制御回路１２と、サンプルホールド回路１３とを
有して構成される。図２の各ブロックから入出力する信
号の形態例を、図４に示す。増幅率制御回路１２には、
リニアイメージセンサからの出力信号（ｈ）のオフセッ
トや反転増幅してゲインを調整する前処理回路１１を経
たアナログ信号である補正後出力（ｂ）と、増幅率を制
御する負の帰還信号（ａ）とが入力される。増幅率制御
回路１２からの補正後出力（ｃ）は、Ａ／Ｄ変換回路９
に入力されるが、その一部はサンプルホールド回路１３
にも入力される。サンプルホールド回路１３には、サン
プル期間とホールド期間とを制御するサンプルホールド
制御信号（ｄ）がリニアイメージセンサ駆動回路１０よ
り供給されている。

【００３３】サンプルホールド回路１３は、リニアイメ
ージセンサから出力され前処理回路１１を経た信号の前
処理出力（ｂ）のうち、サンプル期間で決定されるリフ
ァレンス受光領域１５の画素を、ここでは前処理出力の
信号を、サンプルしそのサンプル値をホールド期間で決
定される期間中保持している。サンプルホールド回路１
３からの帰還信号（ａ）は、フリッカ低減回路８ａの増
幅率制御回路１２に制御信号として入力する。従って、
サンプル期間中には、画像信号を入力とし、処理信号を
出力とし、増幅率を制御量とする負帰還回路を構成す
る。またホールド期間中は、サンプル期間中に設定され
た増幅率を保持して画像信号を制御している。

【００３４】前処理回路１１の調整の一例としては、リ
ニアイメージセンサが黒を読込んだ時に、前処理回路１
１からの前処理出力ｂの信号が、増幅率制御回路１２に
制御信号として帰還信号（ａ）の“０”を入力した時に
出力される信号とほぼ同じになるようにオフセットを調
整する。また、白を読込んだときにリニアイメージセン
サから得られた信号が、増幅率制御回路１２に制御信号
として帰還信号（ａ）の最大レベルを入力した時に出力
される信号と、ほぼ同じになるようにゲインを設定す
る。すなわち増幅率が“０”であるときの増幅率制御回
路１２の補正後出力（ｃ）と、画像信号が黒レベルのと
きの増幅率制御回路１２の補正後出力（ｃ）とが同じに
なるように、“０”点を合わせて設定する。最大レベル
に関しては白レベルに合わせる。

【００３５】図３にフリッカ低減回路のうち、増幅率制
御回路１２とその周辺回路の一例をより具体的に示し
た。リニアイメージセンサからの信号（ｈ）は、反転オ
ペアンプによる前処理回路１１に入力され、オフセット
とゲインが調整される。前処理回路１１の出力信号
（ｂ）は、増幅率制御回路１２に入力される。増幅率制
御回路１２は、逆対数変換回路を応用し帰還信号（ａ）
を制御信号として、また前処理出力（ｂ）を入力信号と
し、前処理出力（ｂ）の増幅率を制御する回路である。

【００３６】増幅率制御回路１２からの補正後出力信号
（ｃ）のうち一部はサンプルホールド回路１３に入力さ
れ、同時にＡ／Ｄ変換回路９への出力信号となってい
る。サンプルホールド回路１３では、負帰還をかけるた
めに信号を反転させたのちサンプルホールド用のバッフ
ァアンプに入力され、サンプルホールド制御信号（ｄ）
によって回路内のアナログスイッチを開閉して、サンプ
ルとホールドの動作をさせる。出口のバッファアンプを
経て、負帰還のゲインを決定する反転増幅とオフセット
を調整するためのオペアンプに入力され、その出力信号
である帰還信号（ａ）が増幅率制御回路１２の制御信号
として入力される。従って、サンプル期間中には、サン
プルホールド回路１３のアナログスイッチが閉じた状態
であるので増幅率を制御する負帰還回路が構成される。
ホールド期間中にはサンプル期間中に設定された制御信
号の値が保持された状態で動作する。

【００３７】サンプル／ホールドのタイミングに関して
は、リニアイメージセンサを駆動しているクロックに同
期している。リニアイメージセンサ駆動回路１０より出
力されるクロックは、その周期により大きく２種類あ
り、一つは１次元的に配列されたそれぞれの画素に蓄積
された電荷を移送するためのシフトクロック（ｆ）と、
画素全体の電荷を一斉に制御するトランスファーゲート
クロック（ｅ）とがある。この他の駆動信号群（ｇ）と
して、各画素に信号をサンプルホールドするためのクロ
ックや電荷をリセットするためのクロックなどを入力す
る場合がある。

【００３８】シフトクロック（ｆ）は各画素に対応して
おり、シフトクロック（ｆ）の周期に画素数をかけた時
間より長い周期にトランスファークロック（ｅ）の周期
が設定されるのが一般的である。トランスファークロッ
ク（ｅ）のパルス間に、リニアイメージセンサ１ライン
分の画像が収まるように周期が設定されている。サンプ
ルホールド回路１３に入力するサンプルホールドタイミ
ングの周期は、このトランスファークロック（ｅ）に同
期しており、リファレンス受光領域１５で光電変換さ
れ、電気信号として出力されている時間をサンプル期
間、それ以外をホールド期間に設定する。

【００３９】サンプル期間中に処理される画像信号は、
リファレンス受光領域１５にある画素で光電変換された
信号である。前述したようにフリッカ低減回路が負帰還
動作を行っているサンプル期間中においては、フリッカ
を含んだ画像信号が、増幅率制御回路を経てサンプルホ
ールド回路に入力されたのち、再び制御信号として増幅
率制御回路に入力される。しかし、このときフリッカ成
分が加わって画像信号がある値より大きい場合には画像
信号の増幅率を下げるように、画像信号がある値よりも
小さい場合には画像信号の増幅率を大きくするように、
増幅率の制御信号値が負帰還量として決定される。

【００４０】リファレンス領域の負帰還量が決定された
後にサンプルホールド回路は、ホールド期間に入るよう
に制御する。ホールド期間中に増幅率の制御信号は変化
しないので、画像信号は固定された増幅率によって処理
される。リファレンス領域以外の原稿画像は、一定の増
幅率により処理されて画像として読み取られる。この動
作は、リニアイメージセンサの１ライン毎に行われる動
作である。よって、１ラインの始めにあるリファレンス
領域に相当するサンプル期間中の出力信号は、ライン毎
によらず一定の同じレベルに収束する。一方ホールド期
間において原稿領域に対応する信号は、リファレンス領
域の信号を基準値とし原稿画像の明るさに応じた信号と
なって出力される。

【００４１】さて、原稿面と同じ平面上にあるリファレ
ンス領域から得られる画像信号は、リファレンス領域に
原稿画像面と同様に照射される光とリファレンス領域の
濃淡、すなわち照射された光を反射する度合いによって
値が決まっている。本発明で取り上げている間接型イメ
ージスキャナの場合には、照射される光は窓等から入る
自然光、蛍光燈などの天井灯、および原稿面を主に照ら
す目的で備え付けられた補助光源がある。なかでも天井
灯と補助光源のうち、電力会社から供給される電灯線交
流周期（通常、５０Hz〜６０Hz）を整流せずに用いた光
源においては、２倍から４倍の周期で点滅を繰り返して
いる。このため人間の目には一定に点灯しているようで
も、実際に光量を測量すると、明るさピーク時を１００
とした点滅の暗い期間では４０程度にまで落ち込んでい
る。

【００４２】いま、電灯線の交流を整流せずに用いてい
る天井灯によってのみ原稿面の原稿画像とリファレンス
領域を照射した場合を想定する。前述したように点滅の
度合いは、ピーク時に比べて暗い期間では４０％とす
る。このときリファレンス領域が８０％を反射し、リニ
アイメージセンサに結像しているとすると（この画像を
グレー８０画像とする）、フリッカによって８０％の反
射の明るさから３２％の明るさまで、天井灯の点滅に応
じてリニアイメージセンサのリファレンス受光領域に入
射される明るさが変化することになる。また、リファレ
ンス領域ではなく原稿画像の部分についてみると、原稿
画像面ではさまざまな反射率の模様や文字が描かれてい
る。この例として、５０％の反射率をもつグレー画像
（グレー５０画像とする）に着目してみる。この部分画
像は、天井灯のフリッカによって５０％から２０％まで
明るさが変化しつつリニアイメージセンサに取り込まれ
ていく。

【００４３】一方、フリッカ補正回路では、リファレン
ス領域にサンプルされた制御信号によって、もっともフ
リッカの暗い期間に入力されてくる１ラインにおいては
１００／４０倍（すなわち２．５倍）に、もっとも明る
い期間に入力されてくる１ラインにおいては１００／１
００倍（すなわち１倍）に、画像信号の増幅率がホール
ドされる。フリッカの別の期間に対しても１倍から２．
５倍の間でライン毎に増幅率がその都度ホールドされて
いる。

【００４４】フリッカのもっとも暗い期間に先のグレー
５０画像が読込まれてきたとする。このとき反射率の換
算で２０％の明るさフリッカ補正回路では２．５倍に補
正されるので５０％に補正され、フリッカがもっとも明
るい期間にリニアイメージセンサに入力されたのと同じ
になる。また、グレー８０画像が入力された場合にも同
様に、もっとも暗い期間で３２％の画像信号が補正回路
によって８０％に補正される。このようにしてサンプル
期間中に定められホールドされた増幅率によって補正を
かけることにより、フリッカによる原稿画像の明暗が補
正されることがわかる。

【００４５】図５に示す第２の実施形態においてはリニ
アイメージセンサの前面、リファレンス受光領域１５前
面に拡散板１６を設けている。これは第１の実施形態で
説明した構成では、原稿面上のリファレンス領域１４に
濃淡のある紙片や筆記用具などが載ってしまっている場
合には、増幅率がそのリファレンス領域１４の濃淡によ
り変化してしまうためライン毎に一定レベルの値を保持
できず、原稿画像の信号に対しても悪影響が生じる場合
がある。このため本発明の第２の実施形態は、リニアイ
メージセンサ３の前面のリファレンス受光領域１５に拡
散板１６を設け、リファレンス領域１４の細かい濃淡に
左右されないような増幅率制御信号を生成する。

【００４６】リニアイメージセンサ３の前面に設けられ
た拡散板１６は、サンプル期間中に信号処理される画素
のリニアイメージセンサ前面に結像された像を拡散さ
せ、文字のような細かい濃淡画像や、誤ってリファレン
ス領域１４に置かれたペン等の濃淡画像をぼやかす役目
をする。すなわち、リファレンス領域１４に現れる画像
の急激な濃淡変化を減少させ、フリッカのような時間的
に変化する明暗を中心にリニアイメージセンサ３へ通過
させるものである。拡散板の拡散度合いは大きい方が好
ましいが拡散板によっては透過光が暗くなっていくので
限界がある。

【００４７】第１、第２の実施形態において、サンプル
ホールド回路でフリッカ変動分をサンプルするためのリ
ファレンス領域は、リニアイメージセンサ前面のリファ
レンス受光領域１５に結像された画像の一部を利用して
おり、原稿面の左端や右端といった、偏った特定の場所
にリファレンス領域１４が設定されている。そこで、第
３の実施形態の構成例として、図６に示すように、リニ
アイメージセンサ３の受光面前方のうち少なくとも一部
に小型のリファレンス用反射鏡１２を設け、原稿画像の
一部を反射させることにより、リファレンス領域を原稿
面の左端や右端に限定することなくフリッカを除去する
ための信号を取り出すことができる。

【００４８】例えば、原稿面の主走査方向中央にある画
像は、リニアイメージセンサ上のほぼ中央に結像するこ
とになる。しかし、図７に示すように、リニアイメージ
センサ３とレンズ５との中間地点、つまりリニアイメー
ジセンサに対し中央の位置に小さなリファレンス用反射
鏡１２を取り付け、レンズ５より集光されリニアイメー
ジセンサ受光面中央にいくはずの画像の一部を、フリッ
カ補正用に出力されるリファレンス受光領域１５にある
素子上に投影されるようにする。リファレンス受光領域
１５にある受光素子は、リニアイメージセンサの端の部
分を利用していたとしても、リファレンス用反射鏡１２
を設けることによって、真中部分の画像からフリッカ補
正用の信号を取り出すことが可能になり、必要とする原
稿画像位置に最適なフリッカ補正を行うことができる。

【００４９】さらに、リファレンス用反射鏡は一つに限
定する必要はなく、複数個用意してリニアイメージセン
サとレンズとの間に分散させて設けることにより、画像
の真中だけでなくさまざまな原稿面上のフリッカ情報を
補正用の信号に混入させることにより、より細やかなフ
リッカ補正が可能となる。

【００５０】第４の実施形態の構成例を図８に示す。第
４の実施形態の構成例では、原稿面からリニアイメージ
センサに至る光路の途中に、第３の実施形態のリファレ
ンス用反射鏡１２に加えて、リファレンス用反射鏡１２
の前方に拡散板１６を設けてある。リファレンス用反射
鏡１２には原稿画像の一部が反射され、リニアイメージ
センサ３の受光面の一部にフリッカ補正用画像として投
影されるが、リファレンス用反射鏡１２に投影される原
稿画像に濃淡画像がある場合には、第２の実施形態で示
したようなフリッカ補正に誤りが生じることがある。こ
のため拡散板１６を原稿面からリファレンス受光領域１
５に至る光路上に設け、原稿面上に置かれた原稿をぼか
すことによって、フリッカ補正値が原稿面の局所的な濃
淡に左右されないようにしている。なお、図８において
は拡散板１６をリファレンス用反射鏡１２前方に設けた
が、リファレンス用反射鏡１２からリニアイメージセン
サのリファレンス受光領域１５に至る光路上に設けても
よい。

【００５１】さらに、第５の実施形態の構成例を図９に
示す。第５の実施形態は、第１の実施形態で説明したサ
ンプルホールド回路１３と増幅率制御回路１２との間に
低域通過フィルタ１７を設けることによりフリッカ低減
回路８ｂを構成し、フリッカ補正のためのリファレンス
領域に濃淡画像があっても、原稿画像信号への悪影響を
低減することが可能になる。低域通過フィルタ１７の時
定数としては、少なくともフリッカ成分は通過させなく
てはならないので、１００Hz以上のところにカットオフ
周波数を設定する必要がある。

【００５２】このような低域通過フィルタ１７を挿入す
ることによって、画像による濃淡画像がフリッカ補正の
リファレンス領域に混入していた場合でも、画像の濃淡
による周波数成分がフリッカ信号がもつ周波数以上であ
る場合には、補正の対象にはならない。このため誤った
補正が低減できる。なお、図９においては、低域通過フ
ィルタをサンプルホールド回路と増幅率制御回路との間
に設けたが、サンプルホールド回路と補正後出力信号
（ｃ）との間に設けても同様の効果を得ることができ
る。

【００５３】第６の実施形態の構成例を図１０に示す。
第６の実施形態は、第５の実施形態で説明した低域通過
フィルタの代わりに、帯域通過フィルタ１８を設けるこ
とによりフリッカ低減回路８ｃを構成している。本構成
により、フリッカにより生じる縞線間隔と比較し、より
大きな範囲に濃淡が存在するような原稿画像がフリッカ
補正のためのリファレンス領域に置かれていても、原稿
画像信号への悪影響を低減することが可能となる。帯域
通過フィルタ１８の時定数としては、フリッカ成分を通
過させるように、例えば１００Hzから２００Hz通過帯域
として設定する。

【００５４】このような帯域通過フィルタ１８を挿入す
ることによって、画像による濃淡画像がフリッカ補正の
リファレンス領域に混入していた場合、混入した画像が
大きな濃淡をもつものであっても、また細かい濃淡をも
つ画像であっても、補正の対象にはならずに、誤ったフ
リッカ補正を低減することができる。なお、図１０にお
いては、帯域通過フィルタをサンプルホールド回路と増
幅率制御回路との間に設けたが、サンプルホールド回路
と補正後出力信号（ｃ）との間に設けても、同様の効果
を得ることができる。

【００５５】上記の実施形態によれば、画像読取装置
は、画像データを電気信号に変換する手段としてリニア
イメージセンサを用い、読取り画像を結像させるレンズ
および所望方向の部分画像を順次入力するための副走査
機構とを組み合わせた２次元の画像データに変換する画
像読取装置である。本構成において、リニアイメージセ
ンサから出力される画像信号の一部を取り出すサンプル
ホールド回路と、リニアイメージセンサの出力信号を増
幅（減衰）する増幅率をサンプルホールド回路から出力
される負帰還入力信号に応じて変化させる増幅率制御回
路とから構成される。

【００５６】また、リニアイメージセンサ受光面の一部
前方に拡散板を設け、リニアイメージセンサの受光面前
方のうち少なくとも一部に、原稿画像からの光を反射さ
せるリファレンス用の反射鏡を設ける。さらに、リファ
レンス用の反射鏡に加え、リニアイメージセンサの受光
面前方のうち少なくとも一部に拡散板を設ける。

【００５７】あるいは、サンプルホールド回路と増幅率
制御回路との間に低域通過フィルタ、または帯域通過フ
ィルタを設ける。

【００５８】尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施
の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。

【００５９】

【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の
画像読取装置は、リニアイメージセンサにより画像から
の光を画像信号に変換し、変換した画像信号の一部を取
り出し、増幅または減衰する増幅率をサンプルホールド
回路から出力される負帰還入力信号に応じて変化させ
る。この変化によれば、リニアイメージセンサからの画
像信号の一部を画像信号の増幅率に負帰還をかける構成
であるので、電灯線に対応した周波数の明暗変化が原因
で画像信号に与えている悪影響を除去する際に、リニア
イメージセンサの露光時間に関係なく補正をかけること
ができる。よって、読込み速度の高速化に効果があるほ
か、別の光センサからの信号をフリッカ補正に利用した
場合に比べて補正量の最適化を図ることができる。さら
に、加算による補正でなく負帰還により増幅率を設定す
る回路を組み合わせているので、中間調の濃度原稿に対
しても調整を少なくして、的確な補正がなされ画質向上
に効果がある。

【００６０】また、拡散板や低域通過フィルタ、帯域通
過フィルタを用いることによって、補正用の原稿領域に
濃淡画像が存在していた場合であっても誤った補正を低
減することができ画質向上に効果がある。さらに原稿画
像とリニアイメージセンサとの光路中に補正用反射鏡を
設けることによって、補正用の原稿領域が端部に制限さ
れることがなく、補正の最適化が図られ画質向上に効果
がある。

【００６１】なお、リニアイメージセンサを用いている
ので、セミマルチセンサを用いた画像読込みの装置に比
べて簡単な構成で、２次元イメージセンサを使用した装
置にくらべ比較的安価に高解像度でフリッカを除去した
画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像読取装置の第１の実施形態を示す
斜視図である。

【図２】第１の実施形態の回路構成を示すブロック図で
ある。

【図３】第１の実施形態の具体的な回路構成例を示す説
明図である。

【図４】第１の実施形態の各信号のタイミング関係を示
す説明図である。

【図５】第２の実施形態を示す斜視図である。

【図６】第３の実施形態を示す斜視図である。

【図７】第３の実施形態を上から見た説明図である。

【図８】第４の実施形態を示す説明図である。

【図９】第５の実施形態を示すブロック図である。

【図１０】第６の実施形態を示すブロック図である。

【符号の説明】

３ リニアイメージセンサ ４ 副走査機構 ５ レンズ ６ 反射鏡 ７ 読取り原稿 ８ フリッカ低減回路 ９ Ａ／Ｄ変換回路 １０ リニアイメージセンサ駆動回路 １１ 前処理回路 １２ 増幅率制御回路 １３ サンプルホールド回路 １４ リファレンス領域 １５ リファレンス受光領域 １６ 拡散板 １７ 低域通過フィルタ １８ 帯域通過フィルタ ２３ 天井灯

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像からの光を電気信号である画像信号
   に変換するリニアイメージセンサと、 読取り画像の前記光を結像させるレンズと、 前記画像の所望の部分画像からの前記光を順次前記リニ
   アイメージセンサへ入力するための副走査機構と、 前記リニアイメージセンサから出力される画像信号の一
   部を取り出すサンプルホールド回路と、サンプル期間とホールド期間とを制御するサンプルホー
   ルド制御信号を前記サンプルホールド回路へ供給するリ
   ニアイメージセンサ駆動回路と、 前記サンプルホールド回路の出力信号である帰還信号を
   制御信号として前記リニアイメージセンサにより変換さ
   れた前記画像信号の増幅率を 変化させる増幅率制御回路
   とを有し、前記帰還信号により前記増幅率を変化させることにより
   前記画像の明るさ 以外の要因を除去した２次元の画像信
   号を読取ることを特徴とする画像読取装置。
2. 【請求項２】 前記リニアイメージセンサの受光面の前
   方の少なくとも一部に、拡散板または／およびリファレ
   ンス用の反射鏡を設けたことを特徴とする請求項１記載
   の画像読取装置。
3. 【請求項３】 前記サンプルホールド回路と前記増幅率
   制御回路との間にフリッカ補正用のフィルタを設けたこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の画像読取装置。
4. 【請求項４】 前記フィルタは、低域通過フィルタまた
   は帯域通過フィルタであることを特徴とする請求項３記
   載の画像読取装置。