JP3761725B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電荷結合素子（ＣＣＤ）等の光電変換素子を用いて原稿画像から画像信号を生成する画像読取装置に関し、特に、光電変換素子により原稿画像から読み取った黒データに対して補正を行う画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電荷結合素子（ＣＣＤ）等の光電変換素子を用いて原稿画像から電気的な画像信号を生成する画像読取装置においては、光電変換素子により原稿画像から読み取った黒データに対して補正を行っており、その方法は、次のようなものである。
一般的にＣＣＤから出力される画像信号は、ＣＣＤの受光量の多寡により変動しない暗電流による信号成分と、ＣＣＤの受光量に応じて変動する信号成分とから構成されている。ここで、画処理に有効な信号成分は、ＣＣＤの受光量に応じた信号成分のみである。従って、後段の画処理部に出力する信号成分を得るためには、暗電流による信号成分をＣＣＤからの画像信号出力から差し引く補正（黒補正）が必要となる。
この暗電流による信号成分は、例えば、ＣＣＤにより画像原稿の読み取りを行う前に、ＣＣＤの一部（主走査方向の先端部分）に設けられたオプティカルブラック（ＯＰＢ）部の出力を１ライン毎に平均して求めることができる。尚、このＣＣＤにおけるＯＰＢ部とは、例えば、ＣＣＤの１列に並んだ光電変換素子の画素の内、主走査方向への走査がスタートする側の数個の画素のみの表面にアルミ蒸着等を行い、黒基準レベルを得るようにした部分である。
図３は、画像読取装置における前記補正（黒補正）を行うための従来の黒シェーディング部及びその周辺回路の一例を示すブロック図である。
図３の画像読取装置は、原稿画像から画像信号を生成するＣＣＤ部１と、ＣＣＤ部１から出力されたアナログ信号の処理を行う信号処理部２と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／ＤコンバータであるＡ／Ｄ変換部３と、原稿の地肌レベルを検出するためのピークホールド（Ｐ／Ｈ）部４と、黒データに対する補正を行う黒シェーディング部５と、白データに対する補正を行う白シェーディング部６と、から構成される。黒シェーディング部５は、さらに、黒基準レベルを得るためのＯＰＢ部をＣＣＤ部１が読み取った場合の出力の平均値を演算する平均値回路７と、原稿画像から読み取った黒データから平均値回路７で演算した値を減算する減算器８とを備えている。
【０００３】
図３において、ＣＣＤ部１から出力されたアナログ信号の画像信号は、信号処理部２による信号処理を受けた後、Ａ／Ｄ変換部３に入力されてデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換部３から出力されたデジタル信号の画像信号は、黒シェーディング部５に入力されて黒データの補正を受けて出力される。黒シェーディング部５から出力された画像信号は、白シェーディング部６に入力する。白シェーディング部６では、白基準板等により得られた白基準データにより白データの補正が画像信号に行われた後、不図示の画処理ブロックに出力される。
黒シェーディング部５では、平均値回路７において、原稿画像の読み取りの最初にＣＣＤ部１におけるＯＰＢ部の出力から１ライン分の黒基準レベルのデータを得て、その平均値をＤopb として出力する。平均値Ｄopb の出力を受けた減算部８は、入力される画像読み取りデータＤ０から平均値Ｄopb を減算して白シェーディング部６に出力する。すなわち、黒シェーディング部５は、ＣＣＤ中のＯＰＢ部の出力データを１ライン毎に平均することにより、黒オフセットレベルを補正するための黒基準レベルのデータを求めている。尚、上記の平均値回路７における平均値の演算は、ＣＣＤ部１においてＯＰＢ部の読み込みを行っている時間を示す信号であるＯＰＢＧＡＴＥ信号を平均値回路７が受けている間だけ行われる。
【０００４】
また、図３の信号処理部２とＡ／Ｄ変換部３との間には、ピークホールド（Ｐ／Ｈ）部４が並列に接続されており、信号処理部２からの出力のピーク値をホールドしてＡ／Ｄ変換部３のリファレンス電圧として入力するようにしている。このＰ／Ｈ部４は、画像原稿の地肌の色レベルを検出してＡ／Ｄ変換部３にリファレンス電圧として供給することにより、Ａ／Ｄ変換部３から出力される画像信号中における原稿地肌の色の影響を無くすためのものである。
ここで、Ｐ／Ｈ部４からの出力は、読み取る対象としての画像原稿の地肌（通常は白であるが赤等の着色用紙の場合もある）の色の変化によりピーク値が変動するため、Ａ／Ｄ変換部３に入力するリファレンス電圧も変動する。その結果、Ａ／Ｄ変換部３からの出力も変動することから、黒シェーディング部５における黒データの補正を行うための黒オフセットレベルも相対的に変動する。従って、黒シェーディング部５における黒オフセットレベルの補正は、画像原稿の地肌を読み取った画像信号が処理される時と同時（リアルタイム）に行われる必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＯＰＢ部に使用できる光電変換素子の画素数には限りがあることから、シグナル／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が悪い画像読取装置においては、上記した１ライン毎の黒基準レベルの平均値にばらつきが発生する。その結果、黒オフセットレベルの補正がライン毎に異なることから、原稿画像においては同レベルのラインが副走査方向に連続していても読み取った画像上ではライン毎に黒データのレベルが異なることになる。その場合には、読み取った画像上に横筋が発生するという問題があった。
本発明は、上述した如き従来の問題を解決するためになされたものであって、上記したリアルタイム性を無くさず、ライン毎の黒基準レベルの平均値の変動を抑えることができる画像読取装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、請求項１に記載の本発明の画像読取装置は、原稿画像を光学的に読み取ることにより得た画像情報を光電変換して画像信号として出力する光電変換素子と、原稿画像の読み取りを開始する時に光電変換素子の一部に形成された光シールド部を１ライン毎に読み取ることにより検出された黒データの基準レベルデータに基づいて、原稿画像の各ラインを順次に読み取る時の黒データを補正する黒シェーディング部と、を備え、前記黒シェーディング部は、現在のラインまでの複数ライン各々の黒データの基準レベルデータを用いて、該現在のラインの黒データを補正することを特徴とする。
請求項２の本発明は、請求項１に記載の画像読取装置において、前記黒シェーディング部は、原稿画像の最初のラインから現在のラインまでの複数ライン各々の黒データの基準レベルデータを用いて該現在のラインの黒データを補正することを特徴とする。
請求項３の本発明は、請求項１または２記載の画像読取装置において、前記黒シェーディング部は、前記複数ライン各々の黒データの基準レベルデータの平均値を用いて、該現在のラインの黒データを補正することを特徴とする。
請求項４の本発明は、請求項３に記載の画像読取装置において、前記黒シェーディング部は、前記複数ライン各々の黒データの基準レベルデータの重加算平均値を用いて、該現在のラインの黒データを補正することを特徴とする。
請求項５の本発明は、請求項４に記載の画像読取装置において、前記黒シェーディング部は、現在のラインの重みが大きくなるような重加算平均値を用いて、該現在のラインの黒データを補正することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示した実施形態に基づいて説明する。
図１は、本発明の画像読取装置における前記補正（黒補正）を行うための黒シェーディング部及びその周辺回路の一実施形態を示すブロック図である。
図１に示す様に、本実施形態の画像読取装置は、原稿画像から画像信号を生成するＣＣＤ部１と、ＣＣＤ部１から出力されたアナログ信号の処理を行う信号処理部２と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／ＤコンバータであるＡ／Ｄ変換部３と、原稿の地肌レベルを検出するピークホールド（Ｐ／Ｈ）部４と、黒データに対する補正を行う黒シェーディング部１５と、白データに対する補正を行う白シェーディング部６と、から構成される。
尚、本図１における黒シェーディング部１５を除いた構成は、図３に示した従来の画像読取装置の構成と同様である。
黒シェーディング部１５は、さらに、黒基準レベルを得るためのＯＰＢ部をＣＣＤ部１が読み取った場合の出力の平均値を演算する平均値回路１７と、平均値回路１７の出力値に対して、さらに重加算平均する重加算回路１９と、原稿画像から読み取った黒データから重加算回路１９で演算した値を減算する減算器１８とを備えている。
図１において、ＣＣＤ部１から出力されたアナログ信号の画像信号は、信号処理部２により信号処理が行われた後、Ａ／Ｄ変換部３に入力してデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換部３から出力されたデジタル信号の画像信号は、黒シェーディング部１５に入力して黒データの補正が行われて出力される。黒シェーディング部１５から出力された画像信号は、白シェーディング部６に入力する。白シェーディング部６では、白基準板等により得られた白基準データにより白データの補正が画像信号に行われた後、不図示の画処理ブロックに出力される。
【０００８】
黒シェーディング部１５では、平均値回路７において、原稿画像の読み取りの最初にＣＣＤ部１におけるＯＰＢ部の出力から１ライン分の黒基準レベルのデータを得て、その平均値をＤopb として出力する。平均値Ｄopb を受ける重加算回路１９は、最初のラインの平均値Ｄopb,１から現在のラインの平均値Ｄopb,n まで重加算平均の演算を繰り返した結果である重加算平均値Ｄb,n を減算器１８に出力する。減算器１８は、入力される画像読み取りデータＤ０から重加算平均値Ｄb,n を減算して白シェーディング部６に出力する。尚、平均値回路１７における平均値の演算は、ＣＣＤ部１においてＯＰＢ部の読み込みを行う時間を示すＯＰＢＧＡＴＥ信号を平均値回路１７が受けている間だけ行われる。
また、図１の本実施形態においても、図３に示した従来の例のように、図１の信号処理部２とＡ／Ｄ変換部３との間には、ピークホールド（Ｐ／Ｈ）部４が並列に接続されており、信号処理部２からの出力のピーク値をホールドしてＡ／Ｄ変換部３のリファレンス電圧として入力するようにしている。また、このＰ／Ｈ部４の動作についても、図３に示した従来の例と同様であるので以下の説明は省略する。
【０００９】
上記のように図１の本実施形態の黒シェーディング部１５では、上記したように、ＣＣＤ中のＯＰＢ部の出力データを最初の読み取りラインの分から順次重加算平均することにより、黒オフセットレベルを補正するための黒基準レベルのデータを求めている。この場合の重加算平均値Ｄb,n は、例えば、次の式（数１）により表される。
Ｄb,n ＝Ｄopb,n ／Ｄb,n-1 ×（Ａ−１）／Ａ ・・・・・・ （数１）
但し、Ｄb,n ：ｎラインの黒オフセット減算値
Ｄopb,n ：ｎラインのＯＰＢ部の平均値
Ａ ：定数（重加算平均計数）
ここで、画像読取装置のＳ／Ｎ比が不良で、１ライン毎の黒基準レベルの平均値Ｄopb,n にばらつきが出てしまう場合を考えると、平均値平均値Ｄopb,n は次の式（数２）により表される。
Ｄopb,n ＝Ｄb,n-1 ＋α ・・・・・・ （数２）
但し、α ：ノイズによる変動分
この数式（数１）に数式（数２）を代入することにより次の数式（数３）が得られる。
Ｄb,n ＝Ｄb,n-1 ＋α／Ａ ・・・・・・ （数３）この数式（数３）からは、本発明に示した如く重加算平均を行うことにより、ノイズによる変動分αが１／Ａ倍に減少していることがわかる。
【００１０】
図２は、図１における重加算回路１９の内部構成を示すブロック図である。
図２の重加算回路１９は、平均値回路１７からの平均値Ｄopb.n に（Ａ−１）を乗算する乗算器２１と、乗算器２１の出力値と重加算回路１９から出力された前のラインの重加算平均値Ｄb,n-1 とを加算する加算器２０と、加算器２０からの出力値を１／Ａに除算して重加算平均値Ｄb,n を出力する除算器と、から構成される。
図１及び図２のブロック図に示した構成とすることにより、上記数式（数３）に示すような重加算平均された値を減算器１８に出力することができる。従って、本実施形態では、ノイズによる変動分αを１／Ａ倍に減少させることができることになる。
このように、重加算回路１９を用いることにより、画像読取装置のＳ／Ｎ比が悪化することに対して、非常に簡単な構成であると共に安価に対策を実施することができる。
また、重加算回路の特徴として、上記数式（数１）に示されたように、重加算回路は最終データの影響を最も強くうけることから、重加算回路１９を用いることにより、黒レベル変動に対する追従性も確保されることになる。
尚、例えば、上記重加算回路１９をハードウエアで構成する場合には、上記数式（数１）、（数３）等に用いられている定数Ａを２の階乗値（例えば、２、４、８等）とすると、演算をレジスタ値のシフトのみにより実施することができるので、ハードウエアの構成を非常に簡単にすることができる。
【００１１】
ところで、本発明の上記実施形態における重加算平均の演算を、各ライン毎の黒基準レベルの単純な平均を求める演算とした場合でも、画像読取装置のＳ／Ｎ比は改善することができる。従って、本発明は、上記実施形態の重加算平均を求める演算や構成を、単純な平均を求める演算や構成に置き換えた場合でも実施できることになる。
しかし、本発明の実施形態において単純な平均を求める演算や構成を用いた場合には、次の点で重加算平均を用いた場合よりも劣ることになる。
単純な平均を求める構成を用いた場合には、例えば、黒基準レベルの精度を上げようとすると、平均するための基の黒基準レベルの個数を多くする必要が有る。すると、レジスタが多く必要になることから、回路規模を大きくしてしまうという問題がある。また、その場合、基の黒基準レベルの個数が多くなることから、黒レベルの変化に対して追従性が悪くなるという問題がある。
そこで、この黒レベルの変化に対しての追従性を良くしようとすると、今度は、平均するための基の黒基準レベルの個数を少なくする必要が有る。すると、黒基準レベルの精度が悪くなるので画像読取装置のＳ／Ｎ比の改善量は少なくなる。Ｓ／Ｎ比の改善量は、例えば、上記数式（数３）におけるＡの値が２或いは３等になってしまう。従って、本発明には、単純な平均を求める演算や構成を用いることもできるが、重加算平均を求める演算や構成を用いる方が優れていることになる。
上記のように、本発明は、黒シェーディング部における黒基準レベルを得るために、各ライン毎の黒基準レベルの重加算平均又は平均を用いるようにしたので、リアルタイム性を保ったまま、ライン毎の黒基準レベルの平均値の変動を抑えることができ、従って、画像上のライン単位毎の黒データのレベル変動を抑えることができる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、黒シェーディング部において、現在のラインまでの複数ライン各々の黒データの基準レベルデータを用いて、現在のラインの黒データを補正するようにしたことで、リアルタイム性を保ったまま、ライン毎の黒基準レベルの平均値の変動を抑えることができ、従って画像上のライン単位毎の黒データのレベル変動を抑えることができる。
また、黒シェーディング部に重加算回路を用いることにより、Ｓ／Ｎ比の悪化に対する対策を非常に簡単な構成で、且つ低コストで実現することができる。
さらに重加算回路により現在のラインの重みが大きくなるように重加算平均値を用いることにより、黒レベル変動に対する追従性を確保することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像読取装置における前記補正（黒補正）を行うための黒シェーディング部及びその周辺回路の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１における重加算回路１９の内部構成を示すブロック図である。
【図３】画像読取装置における前記補正（黒補正）を行うための従来の黒シェーディング部及びその周辺回路の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１・・・ＣＣＤ部、２・・・信号処理部、３・・・Ａ／Ｄ変換部、４・・・Ｐ／Ｈ部、５、１５・・・黒シェーディング部、６・・・白シェーディング部、７、１７・・・平均値回路、８、１８・・・減算器、２０・・・加算器、２１・・・乗算器、２２・・・除算器

Claims (5)

1. 原稿画像を光学的に読み取ることにより得た画像情報を光電変換して画像信号として出力する光電変換素子と、原稿画像の読み取りを開始する時に光電変換素子の一部に形成された光シールド部を１ライン毎に読み取ることにより検出された黒データの基準レベルデータに基づいて、原稿画像の各ラインを順次に読み取る時の黒データを補正する黒シェーディング部と、を備え、
   前記黒シェーディング部は、現在のラインまでの複数ライン各々の黒データの基準レベルデータを用いて、該現在のラインの黒データを補正することを特徴とする画像読取装置。
2. 前記黒シェーディング部は、原稿画像の最初のラインから現在のラインまでの複数ライン各々の黒データの基準レベルデータを用いて該現在のラインの黒データを補正することを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 前記黒シェーディング部は、前記複数ライン各々の黒データの基準レベルデータの平均値を用いて、該現在のラインの黒データを補正する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. 前記黒シェーディング部は、前記複数ライン各々の黒データの基準レベルデータの重加算平均値を用いて、該現在のラインの黒データを補正することを特徴とする請求項３記載の画像読取装置。
5. 前記黒シェーディング部は、現在のラインの重みが大きくなるような重加算平均値を用いて、該現在のラインの黒データを補正することを特徴とする請求項４記載の画像読取装置。

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