JP3259145B2 - 画像読み取り装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリやディジ
タル複写機などに用いられる多階調の原稿画像を読み取
る画像読み取り装置に係わり、その画質を向上させる手
段に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディジタル複写機など、原稿の平
面的画像を多階調でディジタル的に読み出して、中間調
の画像も再現できる画像読み取り装置が多く利用される
ようになってきた。

【０００３】中間調を含む原稿の画像データを多階調で
精度よく読み取るために、たとえば、特開昭６１−２６
１２９５号公報などにおいて、白シェーディング補正と
黒シェーディング補正とを組み合わせて、光源の光量ば
らつき、イメージセンサの各画素ごとの感度のばらつ
き、および暗電流による各画素ごとの暗時出力電圧のば
らつきなどを補正することにより、画像データのＳ／Ｎ
比を上げるとともに、原稿の濃度に対するダイナミック
レンジを大きくする手段が提案されている。

【０００４】図４は、従来の画像読み取り装置の構成を
示す概略側面図である。図において、１は原稿、２は光
源、３はレンズ、４は自己走査形のイメージセンサ、５
は光源２、レンズ３、およびイメージセンサ４を保持
し、矢印Ａで示す副走査方向に移動可能なキャリッジで
ある。６は反射率が１に近い材質で構成されている白基
準板、７は反射率が０に近い材質で構成されている黒基
準板である。また、８は駆動手段であり、駆動プーリ
９、受動プーリ１０、駆動ワイヤ１１、およびモータ１
２で構成され、キャリッジ５を原稿面の副走査方向に移
動させる。

【０００５】図５は、従来の画像読み取り装置の構成を
示す回路ブロック図であり、１０１はイメージセンサ４
に走査開始信号ＨＳＹＮＣおよび走査クロックＶＣＬＫ
を与えるイメージセンサ駆動回路、１０２はイメージセ
ンサ４が出力するアナログの画像信号を８ビットディジ
タルの画像データに変換するＡ／Ｄ変換器、１０３は前
記ディジタルの画像データを白基準ＲＡＭ１０４、黒基
準ＲＡＭ１０５、または減算器１１０に切り換えて出力
するデータマルチプレクサである。１０４は白基準板６
を読み取ったディジタルの画像データを白基準データと
して記憶するランダムアクセスメモリ（以下、ＲＡＭと
記す）である白基準ＲＡＭ、１０５は黒基準板７を読み
取ったディジタルの画像データを黒基準データとして記
憶する黒基準ＲＡＭ、１０６は白基準ＲＡＭ１０４およ
び黒基準ＲＡＭ１０５に対して書き込みおよび読み出し
のアドレスを与えるアドレスカウンタ、１０７は白シェ
ーディング信号ＷＨＴを反転して、白基準ＲＡＭ１０４
の読み出し、または書き込みを選択するＲ／Ｗ信号を与
えるインバータ、１０８は黒シェーディング信号ＢＬＫ
を反転して、黒基準ＲＡＭ１０５の読み出し、または書
き込みを選択するＲ／Ｗ信号を与えるインバータであ
る。

【０００６】１０９は白基準ＲＡＭ１０４が出力する白
基準データから、黒基準ＲＡＭ１０５が出力する黒基準
データを減算したデータを出力する第１の減算器、１１
０は原稿を読み取った画像データから黒基準ＲＡＭ１０
５が出力する黒基準データを減算したデータを出力する
第２の減算器、１１１は第１の減算器１０９の出力デー
タと第２の減算器１１０の出力データを入力して、所定
の演算により補正した画像データを出力する演算器、１
１２は外部からのモータ駆動信号に従ってモータ１２を
駆動することによりキャリッジ５を原稿副走査方向の任
意の位置に移動させるモータ駆動回路である。

【０００７】上記構成においてその動作を説明する。ま
ず、駆動手段８によりキャリッジ５を移動して、光源２
の出射光が白基準板６を照射する位置に停止させる。光
源２から出射した光が白基準板６を照射し、その反射光
がレンズ３により集光されてイメージセンサ４の受光部
（図示せず）に結像する。つぎに、イメージセンサ駆動
回路１０１がイメージセンサ４に走査開始信号ＨＳＹＮ
Ｃおよび走査クロックＶＣＬＫを与えて原稿１を主走査
方向に走査する。イメージセンサ４の受光部には原稿１
の主走査方向に対応して複数個の受光素子が一列に配列
されており、各受光素子は結像した原稿１の主走査方向
の１ライン上のそれぞれの位置の白黒階調に比例した画
像信号を出力するように構成されている。白基準板６を
読み取った主走査方向１ライン分の画像信号は、走査開
始信号ＨＳＹＮＣおよび走査クロック信号に同期して出
力される。このアナログの画像信号はＡ／Ｄ変換器１０
２により８ビットディジタルの画像データに変換され
る。

【０００８】このとき、白シェーディング信号ＷＨＴを
「Ｈ」に設定することにより、データマルチプレクサ１
０３が画像データを白基準ＲＡＭ１０４に書き込みデー
タとして与え、また、インバータ１０７によってＲ／Ｗ
信号を「Ｌ」とすることにより、白基準ＲＡＭ１０４は
アドレスカウンタ１０６が与えるアドレスに従って１ラ
イン分の画像データを白基準データＤｗとして記憶す
る。この白シェーディング処理が終了すると、白シェー
ディング信号ＷＨＴを「Ｌ」に戻す。書き込まれた白基
準データＤｗは、読み取り画像データの最大のレベルを
与えるものである。なお、アドレスカウンタ１０６は１
ラインごとにイメージセンサ駆動回路１０１から出力さ
れる水平同期信号ＨＳＹＮＣによりリセットされ、ビデ
オクロック信号ＶＣＬＫにより１カウントずつカウント
アップするように構成されている。したがって、白基準
ＲＡＭ１０４および黒基準ＲＡＭ１０５の読み出し、ま
たは書き込みの順序がイメージセンサ４の受光素子の主
走査方向位置に対応するアドレスを生成する。

【０００９】つぎに、駆動手段８によりキャリッジ５を
移動して、光源２の出射光が黒基準板７を照射する位置
に停止させる。黒シェーディング信号ＢＬＫを「Ｈ」に
設定することにより白シェーディング処理と同様にデー
タマルチプレクサ１０３が黒基準板７の１ライン分の画
像データを黒基準ＲＡＭ１０５の書き込みデータとして
与え、黒基準ＲＡＭ１０５はそれを黒基準データＤｂと
して記憶する。この黒シェーディング処理が終了する
と、黒基準信号ＢＬＫを「Ｌ」に戻す。この黒基準デー
タＤｂは画像データの黒レベルを示すデータであり、読
み取り画像データの最小のレベルを示す。

【００１０】つぎに、白シェーディング信号ＷＨＴおよ
び黒シェーディング信号ＢＬＫをともに「Ｌ］とし、駆
動手段８によりキャリッジ５を原稿１の先端位置へ移動
して原稿１の主走査方向１ライン分の画像データＤｆの
読み出しを開始する。このとき、白基準ＲＡＭ１０４お
よび黒基準ＲＡＭ１０５は、インバータ１０７および１
０８により読み出し状態になり、アドレスカウンタ１０
６が出力するアドレスに従って、データを書き込んだと
きの順序で白基準データＤｗおよび黒基準データＤｂを
出力する。いま、１ライン分の白基準データＤｗのう
ち、イメージセンサ４の素子Ｖｒｎに対応する白基準デ
ータをＤｗｎ、１ライン分の黒基準データＤｂのうち、
素子Ｖｒｎに対応する黒基準データをＤｂｎ、また、１
ライン分の画像データＤｆのうち、素子Ｖｒｎに対応す
る画像データをＤｆｎとする。

【００１１】減算器１１０はデータマルチプレクサ１０
３により原稿１の１ライン分の画像データＤｆを画素ご
とに順次入力し、受光素子ごとの黒基準データＤｂn を
減算したデータ（Ｄｆn−Ｄｂn）を順次出力する。ま
た、減算器１０９は１ライン分の白基準データＤｗを受
光素子ごとに順次入力し、受光素子ごとの黒基準データ
Ｄｂn を減算したデータ（Ｄｗn−Ｄｂn）を順次出力す
る。この２つのデータは演算器１１１に入力される。演
算器１１１は下記に示す演算式に従って演算を行ない、
白シェーディング補正および黒シェーディング補正を受
光素子ごとに行って正規化された補正画像データＤｒn
を順次出力する。

【００１２】 Ｄｒn＝２５５×（Ｄｆn−Ｄｂn）／（Ｄｗn−Ｄｂn） 演算器１１１は、たとえば、任意のｎに対してデータ
（Ｄｆ−Ｄｂ）を上位アドレス、データ（Ｄｗ−Ｄｂ）
を下位アドレスとするアドレスに上記演算結果をあらか
じめランダムアクセスメモリＰ−ＲＯＭなどに記憶させ
たルックアップテーブルにより実現できる。

【００１３】以上のように、原稿１の先頭の１ライン分
の画像データＤｆに対して、走査開始信号ＨＳＹＮＣお
よび走査クロック信号ＶＣＬＫに同期した１ライン分の
補正データＤｒを得ることができる。さらに、１ライン
分の移動距離ずつ副走査方向に順次移動させていくこと
により２次元の原稿を補正しながら平面的に読み取って
いくことができる。

【００１４】以下、読み取った原稿の画像データ例とそ
の処理について具体的に説明する。なお、図５における
Ａ／Ｄ変換器１０２は画像データＤｆを８ビットデータ
で取り扱い、データの値の範囲を０〜２５５とする。図
６は原稿の１ライン分の画像データＤｆと、それに対応
する白基準データＤｗおよび黒基準データＤｂとを特性
図で示す。図において、イメージセンサ４の受光素子Ｖ
ｒ1 に対応する黒基準データの値が１０、白基準データ
の値が２５０であり、受光素子Ｖｒ2 に対応する黒基準
データの値が５、白基準データの値が１５０である。原
稿１を読み取った場合、まず、素子Ｖｒ2 の画像データ
Ｄｆ2 が出力される。いま、その画像データＤｆ2 の値
が１３０であり、このとき、素子Ｖｒ2 に対応して記憶
されている黒基準データＤｂ2 と白基準データＤｗ2 と
がそれぞれ白基準ＲＡＭ１０４と黒基準ＲＡＭ１０５か
ら出力され、減算器１０９および減算器１１０において
計算が行われ、データ（Ｄｆ2−Ｄｂ2）の値として１２
５、データ（Ｄｗ2−Ｄｂ2）の値として１４５が出力さ
れる。この２つの値は演算器１１１に入力され、対応す
る値２２０が補正された正規化画像データとして出力さ
れる。

【００１５】以上の演算と同様に、イメージセンサの各
素子の読み取り画像データごとに演算が順次行われる。
たとえば、素子Ｖｒ1 の画像データＤｆの値が２００で
あり、（Ｄｆ1−Ｄｂ1）の値として１９０が、また、
（Ｄｗ1−Ｄｂ1）の値として２４０が出力され、補正さ
れた正規化画像データの値として２０２が出力される。

【００１６】以上のように、イメージセンサ４で読み取
る各受光画素ごとに白基準データと黒基準データとを読
み取り、その差を等分して画像データとすることによ
り、光源の光量むら、光学系の歪、イメージセンサの各
受光素子ごとの感度ばらつき、および各受光素子ごとの
暗電流の差異による暗示電圧のばらつきなどによる読み
取り画像データの歪や読み取り精度の低下を補正して正
規化し、Ｓ／Ｎ比を向上させ、読み取り原稿の黒濃度の
ダイナミックレンジを広げて多階調の画像データを読み
取っている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の画像
読み取り装置では、黒基準板を読み取った黒基準信号の
電圧レベルが低いため、Ａ／Ｄ変換にともなう量子化誤
差が相対的に大きくなり、黒基準データのＳ／Ｎ比が低
下するので、黒基準ＲＡＭに書き込まれた黒基準データ
は確度の低いデータとなっている。

【００１８】いま、反射率が一定かつ低い原稿を読み取
った場合について説明する。図７はこのような原稿を読
み取った場合の画像信号をＡ／Ｄ変換した画像データＤ
ｆと、それに対応する黒基準データＤｂとを特性図で示
す。原稿の反射率が低いということは、原稿の黒濃度が
高いということであり、読み取った画像信号の信号レベ
ルは図７（ａ）に示したように黒基準板を読み取った黒
基準信号のレベルに近くなる。この画像信号および黒基
準信号をＡ／Ｄ変換し、得られた画像データＤｆを白基
準データＤｗと黒基準データＤｂとにより補正したとき
には、図７（ｂ）に示したような一定の小さい値の補正
画像データを得ることが期待される。

【００１９】しかるに、現実には図７（ｃ）に示したよ
うにＡ／Ｄ変換器により変換されたディジタルデータ
は、その値の絶対量が小さいために、Ａ／Ｄ変換の量子
化誤差と、減算器や演算器によるディジタル値の計算の
丸め誤差が相対的に大きくなる。このときの黒基準信号
の量子化誤差は、図７（ｄ）に示したように画像データ
Ｄｆに対して相対的に大きな値となる。その結果、実際
に得られる補正画像データは、一定になるはずが、図７
（ｅ）に示したように、一定でない補正画像データとな
ってしまう。このため、全体的に黒濃度の高い原稿の画
像データを読み取ると、画像データの平均的なＳ／Ｎが
非常に低下する。また、１ドットごとに階調を再現でき
る熱昇華方式などのプリンタで画像データの印画を行う
ためには、画像データを濃度系に変換しなければならな
が、図８に示したように、反射率系の画像データの値が
小さい、すなわち反射率が低い場合、反射率の変化に対
応する濃度変化は反射率が小さくなるほど顕著になる。
そのため画像の高濃度部の誤差はさらに大きく拡大され
て非常に目だったものとなり、画像品質の低下を招いて
いる。

【００２０】この課題を解決するためには、変換ビット
数の大きい、高精度のＡ／Ｄ変換器を用いればよいが、
Ａ／Ｄ変換器の変換ビット数を大きくすると回路規模が
非常に大きくなって製造コストの大幅な上昇を招くとと
もに、変換速度の大幅な低下をも招くので、Ａ／Ｄ変換
器の変換ビット数を単純に増加させることが困難であっ
た。

【００２１】本発明は上記の課題を解決するもので、Ａ
／Ｄ変換器のビットを大きくしないで黒基準データおよ
び画像データの精度を高くし、画質を向上できる画像読
み取り装置を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、１次元の自己走査形のイメージセンサに
より白基準、黒基準または前記原稿の画像を主走査方向
の１ラインごとに読み取ってアナログの画像信号を出力
する画像読み取り手段と、複数個のＡ／Ｄ変換器が互い
に異なる基準電圧により前記画像信号をアナログ・ディ
ジタル変換してそれぞれ出力するＡ／Ｄ変換手段と、前
記Ａ／Ｄ変換手段のＡ／Ｄ変換器がそれぞれ出力するデ
ィジタルデータのうち、その値がオーバーフローしない
最大の１つを選択し、そのデータの値をアナログ入力レ
ベルに等倍な値のデータに変換して出力するデータ値変
換手段と、白基準を読み取ったときの前記データ値変換
手段の出力データを白基準データとして記憶する白基準
記憶手段と、黒基準を読み取ったときの前記データ値変
換手段の出力データを黒基準データとして記憶する黒基
準記憶手段と、原稿の画像を読み取ったときの前記デー
タ値変換手段の出力データを前記白基準データおよび前
記黒基準データを用いて所定の演算により正規化して補
正するシェーディング演算手段とを備えた画像読み取り
装置である。

【００２３】

【作用】本発明は上記の構成において、Ａ／Ｄ変換手段
の複数のＡ／Ｄ変換器が相異なる基準電圧によりそれぞ
れアナログの画像信号をＡ／Ｄ変換してディジタルのデ
ータを出力する。オーバーフローしないＡ／Ｄ変換器の
出力データのうち、値が最大となるデータがアナログ入
力信号を最も拡大したデータであり、データ値変換手段
がそれぞれ選択してアナログ入力信号のレベルに等倍な
値に変換することにより、拡大した精度のディジタルデ
ータを出力する。シェーディング演算手段はそのデータ
を用いて正規化することによりシェーディング補正を行
う。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の画像読み取り装置の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。図１は本発明の画
像読み取り装置の実施例の構成を示す回路ブロック図で
ある。なお、図１において、図５に示した従来例と同じ
構成要素には同一番号を付与した。また、本発明の画像
読み取り装置の構成を概略側面図で示すと図４に示した
従来例と同じになるので説明を省略する。本発明が従来
例と異なる点は、Ａ／Ｄ変換器を複数個備え、レベルが
小さい信号のＡ／Ｄ変換データをリファレンス電圧の低
いＡ／Ｄ変換器から求め、ビット数を拡張して演算する
ことにより読み出しを精度よく行うことにある。図１に
おいて、１０１はイメージセンサ４に走査開始信号ＨＳ
ＹＮＣおよび走査クロック信号ＶＣＬＫを与えるイメー
ジセンサ駆動回路、１０２と２０１はそれぞれイメージ
センサ４が出力するアナログの画像信号を８ビットディ
ジタルの画像データに変換する第１のＡ／Ｄ変換器と第
２のＡ／Ｄ変換器である。２０２は出力端子Ａから２
Ｖ、出力端子Ｂから２Ｖの１／１６、すなわち０．１２
５Ｖを出力する基準電圧発生器であり、出力端子Ａの出
力は第１のＡ／Ｄ変換器１０２のリファレンス電圧とし
て入力され、出力端子Ｂの出力は第２のＡ／Ｄ変換器２
０１のリファレンス電圧として入力され、それぞれアナ
ログ信号を８ビットディジタルのデータに変換するため
の基準電圧となる。

【００２５】２０３は第１のＡ／Ｄ変換器１０２または
第２のＡ／Ｄ変換器２０１の出力をマグニチュードコン
パレータ２０５の出力により切り換えて出力する第１の
データセレクタ、２０４はマグニチュードコンパレータ
２０５の出力により第１のデータセレクタ２０３が出力
する８ビットデータ出力の上位または下位に４ビットの
０を付加して出力し、データの有効ビット数を増加させ
る第２のデータセレクタ、２０５は第１のＡ／Ｄ変換器
１０２が出力する８ビットデータの値の大きさを検出
し、その結果を第１のデータセレクタ２０３および第２
のデータセレクタに出力するマグニチュードコンパレー
タ、１０３は第２のデータセレクタ２０４が出力する画
像データを白基準ＲＡＭ１０４、黒基準ＲＡＭ１０５、
または第２の減算器１１０に切り換えて出力するデータ
マルチプレクサである。

【００２６】１０４は白基準板６を読み取った白基準デ
ータを記憶する白基準ＲＡＭ、１０５は黒基準板７を読
み取った黒基準データを記憶する黒基準ＲＡＭ、１０６
は白基準ＲＡＭ１０４および黒基準ＲＡＭ１０５に書き
込みまたは読み出しのアドレスを与えるアドレスカウン
タ、１０９は白基準ＲＡＭ１０４が出力する白基準デー
タから黒基準ＲＡＭ１０５が出力する黒基準データを減
算したデータを出力する第１の減算器、１１０はデータ
マルチプレクサ１０３が出力する原稿の画像データから
黒基準ＲＡＭ１０５が出力する黒基準データを減算した
データを出力する第２の減算器、１１１は第１の減算器
１０９と第２の減算器１１０の出力データを入力し、所
定の演算を行うことによりシェーディング補正した画像
データを出力する演算器、２０６は演算器１１１が出力
するデータを入力し、画像を反射率で読み取った反射率
系データをプリンタで印画するための濃度系データに変
換する反射率−濃度変換器、１１２は外部からのモータ
駆動信号に従ってモータ１２を駆動してキャリッジ５を
原稿１の副走査方向の任意の位置に移動させるモータ駆
動回路である。

【００２７】マグニチュードコンパレータ２０５は第１
のＡ／Ｄ変換器１０２が出力する画像データの値を検出
し、その上位４ビットがすべて０でなければ、すなわ
ち、データの値が１６以上であれば、第１のデータセレ
クタ２０３により第１のＡ／Ｄ変換器１０２が出力する
画像データを選択して出力し、第２のデータセレクタ２
０４により入力データの末尾に４ビットの０を付加する
ことにより、下位４ビットが小数点以下を示す１２ビッ
トのデータに変換して出力させる。この変換により第１
のＡ／Ｄ変換器１０２が出力する値が１６以上の８ビッ
トのデータは、小数点以下が０である１２ビットのデー
タに変換される。また、マグニチュードコンパレータ２
０５は、第１のＡ／Ｄ変換器１０２が出力する画像デー
タの値が１６未満であることを検出すると、第１のデー
タセレクタ２０３により第２のＡ／Ｄ変換器２０１が出
力する画像データを選択して出力させ、第２のデータセ
レクタ２０４により先頭に４ビットの０を付加し、下位
４ビットが小数点以下を示す１２ビットのデータに変換
して出力させる。

【００２８】すでに述べたように、第２のＡ／Ｄ変換器
２０１のリファレンス電圧は第１のＡ／Ｄ変換器１０２
のリファレンス電圧の１／１６に設定したので、第２の
Ａ／Ｄ変換器２０１は８ビットでオーバーフローしない
レベルが１６未満の信号に対して、第１のＡ／Ｄ変換器
１０２が出力するデータの値の１６倍の値のデータを出
力する。（レベルが１６以上の信号は８ビットでオーバ
ーフローする。）このデータをＬＳＢ方向に４ビットシ
フトして値を１／１６倍すれば第１のＡ／Ｄ変換器１０
２と等倍率のデータを得ることができる。そのために第
２のＡ／Ｄ変換器２０１の出力データを第２のデータセ
レクタ２０４に入力し、その先頭に４ビットの０を付加
し、下位４ビットが小数点以下を示す１２ビットのデー
タを生成している。したがって、第１のＡ／Ｄ変換器１
０２による画像データの値が１６未満であるときは、第
２のＡ／Ｄ変換器２０１と第２のデータセレクタとが小
数点以下４ビットを検出できる１２ビットのＡ／Ｄ変換
器として動作し、第１のＡ／Ｄ変換器１０２の１６倍の
精度でＡ／Ｄ変換することになる。

【００２９】上記構成において、その動作を説明する。
まず、キャリッジ５を駆動手段８により白基準板６を読
み取る位置に移動する。光源２の出射光が白基準板６を
照射し、その反射光はレンズ３により集光されてイメー
ジセンサ４の受光部（図示せず）に導かれる。イメージ
センサ駆動回路１０１はイメージセンサ４に走査開始信
号ＨＳＹＮおよび走査クロックＶＣＬＫを与え、イメー
ジセンサ４からは読み取った主走査方向１ライン分の画
像信号が走査開始信号ＨＳＹＮＣおよび走査クロック信
号ＶＣＬＫに同期して出力される。

【００３０】白基準板６を読み取ったアナログの画像信
号は、第１のＡ／Ｄ変換器１０２および第２のＡ／Ｄ変
換器２０１によりそれぞれ８ビットのディジタル化され
た画像データに変換される。いま、白基準板６の反射率
は非常に高いため、第１のＡ／Ｄ変換器１０２が出力す
るデータの上位４ビットはすべて０とはならないので、
すなわち、値が１６以上となるので、第１のＡ／Ｄ変換
器１０２の画像データ出力が選択され、その末尾に４ビ
ットの０を付加したデータが第２のデータセレクタ２０
４から出力される。

【００３１】このとき、白シェーディング信号ＷＨＴを
「Ｈ」に設定するとデータマルチプレクサ１０３により
上記データが白基準ＲＡＭ１０４に書き込みデータとし
て与えられ、また、白基準ＲＡＭ１０４はインバータ１
０７により白シェーディング信号ＷＨＴを反転したＲ／
Ｗ信号が「Ｌ」となって記録状態になり、アドレスカウ
ンタ１０６が出力するアドレスに従って白基準６を読み
取った１ライン分の画像データ、すなわち、白基準デー
タＤｗを記憶する。この白シェーディング処理が終了す
ると、白シェーディング信号ＷＨＴを「Ｌ」に戻す。書
き込まれた白基準データＤｗは読み取り画像データの最
大のレベルとなる。

【００３２】つぎに、キャリッジ５を駆動手段８により
黒基準板７を読み取る位置に移動し、イメージセンサ４
により黒基準板７の１ライン分の画像を読み取り、黒シ
ェーディング信号ＢＬＫを「Ｈ」にして、黒基準データ
Ｄｂを黒基準ＲＡＭ１０５に記録する。このとき、黒基
準板７の反射率がほとんど０に近く、第１のＡ／Ｄ変換
器１０２の出力は上位４ビットが０になるので、マグニ
チュードコンパレータ２０５は第１のデータセレクタ２
０３に第２のＡ／Ｄ変換器２０１の出力データを選択し
て出力させ、第２のデータセレクタによりデータの先頭
に４ビットの０を付加した１２ビットのデータに変換し
て出力させる。この黒シェーディング処理が終了する
と、黒シェーディング信号ＢＬＫを「Ｌ」に戻す。この
黒基準データＤｂは画像データの黒レベルを示すデータ
であり、読み取り画像データの最小レベルを示す。

【００３３】なお、アドレスカウンタ１０６は１ライン
ごとにイメージセンサ駆動回路１０１から出力される水
平同期信号ＨＳＹＮＣによりリセットされ、ビデオクロ
ック信号ＶＣＬＫにより１ずつカウントアップされるよ
うに構成されている。このため、白基準ＲＡＭ１０４お
よび黒基準ＲＡＭ１０５の読み出しと書き込みにおい
て、イメージセンサ４が画像データを出力する画素の主
走査方向位置に対応するアドレスを生成している。

【００３４】そののち、白シェーディング信号ＷＨＴお
よび黒シェーディング信号ＢＬＫをともに「Ｌ」とし、
キャリッジ５を駆動手段８により原稿１の先端位置に移
動して原稿の１ライン分の画像データＤｆの読み出しを
開始する。この画像データは従来例と同様に受光素子Ｖ
ｒn ごとに順次第２の減算器１１０に入力され、黒基準
ＲＡＭ１０５が出力する黒基準データＤｂn を引いたデ
ータ（Ｄｆn−Ｄｂn）を得る。また、第１の減算器１０
９により、白基準データＤｗn から黒基準データＤｂn
を引いたデータ（Ｄｗn−Ｄｂn）を得る。

【００３５】この２つのデータは演算器１１１に入力さ
れる。演算器１１１は下記に示す演算式に従って演算を
行い、白シェーディング補正および黒シェーディング補
正により正規化した補正画像データＤｒn を順次出力す
る。

【００３６】 Ｄｒn＝２５５×（Ｄｆn−Ｄｂn）／（Ｄｗn−Ｄｂn） 演算器１１１は、たとえば、任意のｎに対して上位アド
レスをデータ（Ｄｆ−Ｄｂ）、下位アドレスをデータ
（Ｄｗ−Ｄｂ）とするアドレスに上記演算結果をあらか
じめ記憶させた、書き込み可能なランダムアクセスメモ
リＰ−ＲＯＭなどによるルックアップテーブルにより実
現できる。

【００３７】つぎに、反射率−濃度変換器２０６が上記
補正画像データＤｒnを順次入力し、図８に示した変換
特性に従って画像データ入力系である反射率系画像デー
タから印画を行うための出力系である濃度系画像データ
Ｄｄn に順次データ変換してプリンタなどの外部装置へ
出力する。

【００３８】反射率−濃度変換器２０６は、演算器１１
１と同様に、Ｐ−ＲＯＭを使用したルックアップテーブ
ルを用いて実現することができ、また、演算器１１１の
ルックアップテーブルとともに１個のルックアップテー
ブルで実現することも可能である。

【００３９】以上の動作により、原稿の先頭の１ライン
分の画像データに対して走査開始信号ＨＳＹＮＣおよび
走査クロックＶＣＬＫに同期して濃度系画像データＤｄ
を得ることができる。さらに、１ライン分の画像データ
を得るたびに、キャリッジ５を駆動手段８により副走査
方向に１ライン分の移動距離づつ順次移動させていくこ
とにより２次元の原稿の画像を平面的に読み取っていく
ことができる。

【００４０】以下、上記の読み取り動作について、実際
の原稿の画像データを例にして説明する。図２は原稿の
１ライン分の読み取り画像データおよびそれに対応する
白基準データと黒基準データとを特性図で示す。いま、
イメージセンサ４が黒基準板７を読み取って、受光素子
Ｖｒ1 における第１のＡ／Ｄ変換器１０２のデータの値
が１０、第２のＡ／Ｄ変換器の値が１６５であり、ま
た、受光素子Ｖｒ2 における第１のＡ／Ｄ変換器のデー
タの値が５、第２のＡ／Ｄ変換器２０１のデータの値が
８４であったとする。第１のＡ／Ｄ変換器のデータの値
はいづれも１６以下であり、したがって、マグニチュー
ドコンパレータ２０５は第１のデータセレクタ２０３に
より第２のＡ／Ｄ変換器２０１の出力を選択し、第２の
データセレクタ２０４により１６５と８４なる値のデー
タにそれぞれ先頭に４ビットの０を付加し、下位４ビッ
トが小数点以下を示すデータに変換することにより、１
０．３と５．２なる黒基準データを黒基準ＲＡＭ１０５
に記憶させる。このように第１のＡ／Ｄ変換器１０２で
は１０と５のように概略の値でしか検出できなかった黒
基準データを１０．３と５．２として細かく検出する。

【００４１】また、白基準データＤｗについては、受光
素子Ｖｒ1、 Ｖｒ2 に対応する第１のＡ／Ｄ変換器１０
２のデータの値がそれぞれ２５０と１５０であり、１６
以上であるので、マグニチュードコンパレータ２０５は
第１のデータセレクタ２０３と第２のデータセレクタ２
０４とにより、それぞれ小数点以下を０とする２５０．
０と１５０．０に変換して白基準ＲＡＭ１０４に記憶さ
せる。

【００４２】つぎに、原稿１を読み取った場合、まず、
素子Ｖｒ2 の画像データＤｆ2 が出力される。いま、画
像データＤｆ1 の値が１３０であったとすると、値が１
６以上であるので１３０．０として出力される。このと
き素子Ｖｒ2 に対応して記憶されている黒基準データＤ
ｂ2 と白基準データＤｗ2 とが白基準ＲＡＭ１０４と黒
基準ＲＡＭ１０５からそれぞれ出力される。

【００４３】減算器１０９および減算器１１０において
１２ビットの計算が行われ、データ（Ｄｆ2−Ｄｂ2）の
値として１２４．８が、データ（Ｄｗ2−Ｄｂ2）の値と
して１４４．８が出力される。この２つの値は演算器１
１１に入力されて前述の演算が実行され、対応する２１
９．８が補正された正規化画像データＤｒ2 の値として
出力される。同様の演算がイメージセンサの各素子の読
み取り画像データごとに順次行われ、たとえば、素子Ｖ
ｒ1 の場合も同様に、画像データの値を２００とする
と、（Ｄｆ1−Ｄｂ1）の値として１８９．７が、（Ｄｗ
1−Ｄｂ1）の値として２３９．７が出力され、補正され
た正規化画像データＤｒ1 の値として値２０１．８が出
力される。

【００４４】図３は本実施例の画像読み取り装置により
読み取った結果を特性図で示す。高濃度で反射率が低い
原稿を読み取る場合、従来例で説明したように黒基準デ
ータＤｂの精度が低下するとともに、図３（ａ）に示し
たように画像信号のレベルが黒基準信号に近い値とな
り、補正画像データＤｒN を算出する演算式 Ｄｒn＝２５５×（Ｄｆn−Ｄｂn）／（Ｄｗn−Ｄｂn） による演算において、量子化誤差は分母の（Ｄｗn−Ｄ
ｂn）演算では無視できる程度の大きさであるが、従来
の画像読み取り装置では図７に示したように分子の（Ｄ
ｆn−Ｄｂn）の演算で大きく現れる。しかし、本発明の
実施例の画像読み取り装置では、小数点以下４ビットま
で黒基準データおよび画像データを読み取れるので、図
３（ｂ）に示したように、Ａ／Ｄ変換器による量子化誤
差は実用上ほとんど無視できるレベルとなる。したがっ
て、補正した１ライン分の画像データＤｒとして、図３
（ｃ）に示したように、ほとんど量子化誤差が現れない
平坦なデータを得ることができる。さらに、高濃度部の
読み取り誤差が小さいため、得られたデータを反射率−
濃度変換器２０６により濃度データに変換し、読み取っ
たデータを高品位でプリントアウトすることができる。

【００４５】以上のように本発明の実施例によれば、第
１のＡ／Ｄ変換器と第２のＡ／Ｄ変換器とを備え、第２
のＡ／Ｄ変換器の基準電圧を第１のＡ／Ｄ変換器の１／
１６、すなわち２の４乗分の１に設定し、マグニチュー
ドコンパレータとデータセレクタとにより、第１のＡ／
Ｄ変換器の出力データの値が小さいとき（実施例では１
６未満）は第２のＡ／Ｄ変換器が１６倍に拡大して出力
した値を選択して１／１６倍することにより、信号レベ
ルの小さい黒基準および反射率の低い原稿の画像信号を
Ａ／Ｄ変換器のビット数を大きくすることなく高精度に
Ａ／Ｄ変換でき、量子化誤差が小さい状態でシェーディ
ング補正を実行できる。また、演算用のルックアップテ
ーブルを備え、そのルックアップテーブルにより演算を
実行することにより、高速で正確な演算ができる。

【００４６】以上の実施例では、Ａ／Ｄ変換器を２個用
いる場合について説明したが、３個以上のＡ／Ｄ変換器
を用い、オーバーフローしないＡ／Ｄ変換器の最大の出
力データを選択してデータ値変換してもよいことは言う
までもない。たとえば、８ビットＡ／Ｄ変換器を３個用
い、基準電圧をそれぞれ１、１／１６、１／２５６の割
合で設定し、第１のＡ／Ｄ変換器の出力データの値が１
６未満であれば第２のＡ／Ｄ変換器の出力データを選択
して１／１６倍し、さらに第２のＡ／Ｄ変換器の出力デ
ータの値が１６未満であれば、第３のＡ／Ｄ変換器の出
力データを選択して１／２５６倍すればよい。したがっ
て、オーバーフローしないＡ／Ｄ変換器の出力データの
うち、値が最大となるものを選んでデータ値変換を行え
ばよいことになる。また、本実施例では第２のＡ／Ｄ変
換器に与えるリファレンス電圧を第１のＡ／Ｄ変換器の
リファレンス電圧の１／１６の電圧としたが、これは他
の任意の値でもよく、また、２のべき乗分の１に設定す
ることによりデータ値変換の割り算をビットシフトだけ
で簡単にできる。また、Ａ／Ｄ変換器は８ビットに限る
ものではない。

【００４７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、１次元の自己走査形のイメージセンサにより白基
準、黒基準または前記原稿の画像を主走査方向の１ライ
ンごとに読み取ってアナログの画像信号を出力する画像
読み取り手段と、複数個のＡ／Ｄ変換器が互いに異なる
基準電圧により前記画像信号をアナログ・ディジタル変
換してそれぞれ出力するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ
変換手段のＡ／Ｄ変換器がそれぞれ出力するディジタル
データのうち、その値がオーバーフローしない最大の１
つを選択し、そのデータの値をアナログ入力レベルに等
倍な値のデータに変換して出力するデータ値変換手段
と、白基準を読み取ったときの前記データ値変換手段の
出力データを白基準データとして記憶する白基準記憶手
段と、黒基準を読み取ったときの前記データ値変換手段
の出力データを黒基準データとして記憶する黒基準記憶
手段と、原稿の画像を読み取ったときの前記データ値変
換手段の出力データを前記白基準データおよび前記黒基
準データを用いて所定の演算により正規化して補正する
シェーディング演算手段とを備えているから、Ａ／Ｄ変
換器のビット数を大きくすることなく、単一のＡ／Ｄ変
換器では得られない高い精度で画像データを出力できる
ようになり、補正演算でとくに信号レベルの低い反射率
の画像信号の検出で問題となる量子化誤差の影響を大幅
に抑制することができる。また、原稿の反射率が高い低
濃度部についても従来例と同様以上の精度を保てること
は言うまでもない。したがって、原稿の黒濃度の大小を
問わず、階調再現性が高く、画像品質のよい画像読み取
り装置を提供することができ、外部出力装置によりプリ
ントアウトしてコピーを得るときにも高濃度の再現性が
よい印字画像を得られるようになるなど、その効果は大
なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像読み取り装置の一実施例の構成を
示す回路ブロック図

【図２】本発明の画像読み取り装置の一実施例における
画像データ、白基準データおよび黒基準データを示す特
性図

【図３】本発明の画像読み取り装置の一実施例における
高濃度原稿読み取り時の信号とデータとを示す特性図

【図４】画像読み取り装置の構成を示す概略側面図

【図５】従来の画像読み取り装置の構成を示す回路ブロ
ック図

【図６】従来の画像読み取り装置における画像データ、
白基準データおよび黒基準データを特性図

【図７】従来の画像読み取り装置における高濃度画像み
取り時の信号とデータおよび量子化誤差を示す特性図

【図８】反射系の画像データを濃度系の画像データに変
換するための反射率−濃度変換曲線を示す特性図

【符号の説明】

１ 原稿 ６ 白基準板（白基準） ７ 黒基準板（黒基準） １０４ 白基準ＲＡＭ（白基準記憶手段） １０５ 黒基準ＲＡＭ（黒基準記憶手段） ２０７ 画像読み取り手段 ２０８ Ａ／Ｄ変換手段 ２０９ データ値変換手段 ２１０ シェーディング演算手段

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 (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １次元の自己走査形のイメージセンサに
   より白基準、黒基準または前記原稿の画像を主走査方向
   の１ラインごとに読み取ってアナログの画像信号を出力
   する画像読み取り手段と、複数個のＡ／Ｄ変換器が互い
   に異なる基準電圧により前記画像信号をアナログ・ディ
   ジタル変換してそれぞれ出力するＡ／Ｄ変換手段と、前
   記Ａ／Ｄ変換手段のＡ／Ｄ変換器がそれぞれ出力するデ
   ィジタルデータのうち、その値がオーバーフローしない
   最大の１つを選択し、そのデータの値をアナログ入力レ
   ベルに等倍な値のデータに変換して出力するデータ値変
   換手段と、白基準を読み取ったときの前記データ値変換
   手段の出力データを白基準データとして記憶する白基準
   記憶手段と、黒基準を読み取ったときの前記データ値変
   換手段の出力データを黒基準データとして記憶する黒基
   準記憶手段と、原稿の画像を読み取ったときの前記デー
   タ値変換手段の出力データを前記白基準データおよび前
   記黒基準データを用いて所定の演算により正規化して補
   正するシェーディング演算手段とを備えた画像読み取り
   装置。
2. 【請求項２】 複数のＡ／Ｄ変換器の基準電圧の値が互
   いに２のべき乗で異なる値とし、データ値変換手段がデ
   ィジタル出力データをＬＳＢ方向にシフトすることによ
   りアナログ入力信号のレベルに等倍なデータに変換する
   ようにした請求項１記載の画像読み取り装置。
3. 【請求項３】 シェーディング演算手段が、白基準デー
   タをＤｗ、黒基準データをＤｂ、画像データをＤｆとし
   て、イメージセンサの受光素子ごとのデータで（Ｄｆ−
   Ｄｂ）／（Ｄｗ−Ｄｂ）なる所定の演算を行い、画像デ
   ータを正規化して補正するようにした請求項１ないし請
   求項２のいずれかに記載の画像読み取り装置。
4. 【請求項４】 複数のＡ／Ｄ変換器のそれぞれの出力デ
   ータの値の大きさをマグニチュードコンパレータにより
   検出するようにした請求項１ないし請求項３のいずれか
   に記載の画像読み取り装置。
5. 【請求項５】 シェーディング演算手段の出力画像デー
   タを反射率系から濃度系に変換する反射率−濃度変換器
   を備えた請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画
   像読み取り装置。
6. 【請求項６】 シェーディング演算手段と反射率ー濃度
   変換器とが、あらかじめ演算した結果を記憶した１個の
   ルックアップテーブルを備えた請求項５記載の画像読み
   取り装置。