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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一次元に配列された複数の読み取り画素で構成されるイメージセンサチップを主走査方向に複数個配置して構成されるラインイメージセンサにより、副走査される原稿画像を1主走査ラインずつ読み取って前記ラインイメージセンサを構成する各画素毎の画像信号を出力する画像読み取り装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、ファクシミリ装置や複写装置等においては、光路長を短く設定でき、装置の小型化が可能であることから、原稿を読み取るための画像読み取り装置として等倍イメージセンサを用いる場合が多くなってきた。
【0003】
この等倍イメージセンサは、特開昭61−69256号公報記載の「イメージセンサ」に見られるように、複数の読み取り画素が1次元に形成されたイメージセンサチップ(以下単にセンサチップと称する場合もある)を、基材上に画素の配列方向と同一方向に複数個配置して形成したものである。
【0004】
センサチップは、半導体を製造する上で基本となるウェハーサイズによって、その長手方向のサイズが規制されるため、センサチップを用いてA4サイズやA3サイズの原稿を等倍光学系で読み取るラインイメージセンサを得るためには、センサチップを複数個配列して必要な読み取り長さを確保する必要がある。
【0005】
A4サイズの原稿の幅方向(約210mm)を読み取り解像度400DPI(Dot Per Inch:1inchは約25.4mm)で等倍イメージセンサで読み取る場合、画素間隔は、約63.5μmとなる。
【0006】
1つのセンサチップ内部の画素間隔は、当然の事ながら、半導体製造プロセスにおいて得られる高精度で、等間隔にそろえることは容易であるが、複数のセンサチップを基材上に配列してラインイメージセンサを構成する場合、その継ぎ目における画素間隔(境界画素間隔)は、複数のセンサチップを基材上に取り付ける際の精度でしかそろえることができない。しかし、その精度は、半導体製造プロセスにおいて得られる精度よりは低く、センサチップ内部の画素間隔と、前記境界画素間隔とを高精度に一致させることは非常に難しい。
【0007】
一方、センサチップ内部の画素間隔と、前記境界画素間隔とが異なると、読みとり画像に悪影響が生じることがある。
【0008】
例えば、原稿上の斜線を複数のセンサチップの配列で構成されたラインイメージセンサで読みとった場合、その読み取り画像の斜線部にセンサチップの継ぎ目位置で段差が生じる。また、網点原稿を読み取った場合などは、網点のピッチ(空間周波数)と、センサの画素間隔の差異によって生じるモアレが、センサチップの継ぎ目位置で乱れ、縦スジ状に見えたりする場合がある。
【0009】
センサチップ内部の画素間隔に対する隣接するセンサチップ間の前記境界画素間隔との誤差の割合が大きいほど、読みとり画像に発生する悪影響は大きくなる。したがって、センサチップの解像度があがればセンサチップ内部の画素間隔が小さくなり、その結果として、センサチップ間の前記境界画素間隔の誤差が同一でも、センサチップ内部の画素間隔に対する割合が相対的に大きくなり、読み取った画像における影響がいっそう顕著になる。
【0010】
近年、高画質読みとりの要求に従いラインイメージセンサの高解像度化が進んでおり、たとえば600DPIの解像度を有するラインイメージセンサも登場してきている。
【0011】
一方、高解像度化に伴う高画質化を進める上で、センサチップ間の継ぎ目誤差を小さく抑えることは重要であるが、センサチップを配置する上での誤差であるが故にこれを高精度に実現するのは困難となっている。
【0012】
これに対する対策の提案としては特開昭61−256860号公報記載の「画像読取装置」がある。
【0013】
これは、一次元イメージセンサを形成する各画素を複数個のセンサエレメントで構成し、センサチップの配置の位置ずれに応じてエレメントを選択的に使用することにより、位置ずれの影響を補正するようにしたものである。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この提案装置における明らかな欠点は、その補正の精度が粗いということである。つまり、補正の精度は1画素を幾つのエレメントで構成したかで決定されてしまい、構成エレメント数を十分に増やせば補正の精度を高めることができでも、その分、センサエレメント個々の受光部の開ロ面積が大幅に縮小され、1画素当たり十分な光量で、読み取り原稿からの反射光を受光できなくなり、センサ出力のS/Nの低下による読み取り画像の品質の劣化が生じてしまう問題点がある。
【0015】
一方、今後、画像に対する品質の要求が高まると共にイメージセンサの高解像度化はますます進み、この場合、前述のイメージセンサチップのアッセンブリ精度の影響は相対的に増大することになり、高画質化を目指す目的とは裏腹に画質を劣化させる要因が大きくなってしまう。
【0016】
本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、ラインイメージセンサを構成する複数のイメージセンサチップの配置ずれを高精度に補正でき、読み取り画像への悪影響を除去することができる画像読み取り装置を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1記載の画像読み取り装置は、一次元に画素間隔dで配列された複数の画素で構成されるイメージセンサチップを主走査方向に複数個配置して構成されるラインイメージセンサにより、副走査される原稿画像を1主走査ラインずつ読み取って前記ラインイメージセンサを構成する画素毎の画像信号を出力する画像読み取り装置であって、前記画素間隔dと前記各イメージセンサチップの各境界における画素の配置間隔である境界画素間隔の情報を予め記憶しておく記憶手段と、前記ラインイメージセンサを構成する複数のイメージセンサチップにおいて互いに隣接して順に配置されるイメージセンサチップをイメージセンサチップA及びBとし、該イメージセンサチップA及びBについて前記記憶手段に記憶される前記境界画素間隔が境界画素間隔Dであるとするとき、前記イメージセンサチップBの先頭の所定の複数(a)個の画素については該a個の画素の物理的な画素配置に関わらず前記イメージセンサチップAの最後の画素から(d+(D−d)/(a))の等間隔で配置されるとみなすことで、前記ラインイメージセンサを構成する各画素の仮想的画素配置を決定し、前記イメージセンサを構成する各画素のうち、前記仮想的画素配置上の位置と前記イメージセンサにおける物理的画素配置上の位置とが一致する画素については、該画素から出力される画像信号をそのまま該画素についての画像信号として出力する一方、前記仮想的画素配置上の位置と前記イメージセンサにおける物理的画素配置上の位置とが一致しない画素については、前記仮想的画素配置上における該画素の周辺に前記物理的画素配置上において位置する画素である周辺画素と該画素との位置関係及び該周辺画素からの出力される画像信号から所定の近似演算法により算出した画像信号を該画素についての画像信号として出力する補正手段とを備えたことを特徴とする。
【0018】
請求項2記載の画像読み取り装置は、一次元に配列された複数の画素で構成されるイメージセンサチップを主走査方向に複数個配置して構成されるラインイメージセンサにより、副走査される原稿画像を1主走査ラインずつ読み取って前記ラインイメージセンサを構成する各画素毎の画像信号を出力する画像読み取り装置において、前記各イメージセンサチップの境界画素の配置間隔と前記各イメージセンサチップ内での画素間隔の情報を予め記憶しておく記憶手段と、その記憶手段に記憶された情報に基づいて、前記ラインイメージセンサの物理的画素配置を、前記各イメージセンサチップ間の各境界のそれぞれにおける、前記境界画素付近での前記ラインイメージセンサの物理的画素配置と前記仮想的画素配置との画素間隔の差を、前記ラインイメージセンサからの画素の読み出しサイクルに同期して、前記ラインイメージセンサから現在読み出し中の画素が前記各境界から隔たるにつれて所定の割合で小さくしていくことにより、前記各境界において、前記境界画素の配置間隔と前記各イメージセンサチップ内での画素間隔との差を前記境界画素の周辺画素に分散させることにより、仮想的画素配置に補正する第1補正手段と、前記ラインイメージセンサからの各画素毎の画像信号を、前記第1補正手段により前記ラインイメージセンサからの画素の読み出しサイクルに同期して得られる仮想的画素配置からの画像信号に補正する第2補正手段とを備えたことを特徴とする。
【0034】
先ず、本発明の実施の形態に係る画像読み取り装置について詳細に説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る画像読み取り装置のブロック構成を示している。
【0035】
同図において、201は、複数のイメージセンサチップで構成されたラインイメージセンサであり、図示しない副走査機構により副走査される原稿画像を1主走査ラインずつ読み取って各画素毎の画像信号を出力するものである。図2にそのイメージセンサ201の部分構成について示す。
【0036】
図2に示すイメージセンサ201において、101は基板材であり、通常、高抵抗で剛性の高いセラミックやガラスエポキシなどが用いられる。102a及び102bは基板材101上に配置されたイメージセンサチップであり、各々長手方向に複数の画素が形成されている。なお、図においては、基板材101上には、102a及び102bの2つのセンサチップのみを示しているが、実際は、主走査方向の長さの合計が、必要な読み取り幅を越える数のセンサチップが配置されている。103は、各画素の受光用のアパーチャで、それらの各アパーチャの間隔が、イメージセンサチップ内における画素間隔となる。
【0037】
前述のように、読みとり解像度400DPIにおいては、画素間隔dは63.5μm程度の値をとる。Dはセンサチップ102a及び102bの境界での画素間隔(境界画素間隔)であり、イメージセンサチップ102a及びチップ102bの基板材上への取付けの精度でばらつくこととなる。
【0038】
境界画素間隔Dが画素間隔dとほぼ一致する場合は問題がないが、境界画素間隔Dが画素間隔dより大きくなる場合、あるいは小さくなる場合、その程度に応じて読みとり画像に障害が発生する。その障害のうちでも顕著であるのが、原稿上の斜線を読み取った場合で、その読み取り画像の斜線にイメージセンサチップの継ぎ目位置で段差が生じる。また、網点原稿を読みとった場合などは、網点のピッチ(空間周波数)とイメージセンサの画素間隔の差異によって生じるモアレが、継ぎ目位置で乱れ、縦スジ状に見えたりする。モアレに関しては説明された文献などが多数存在するため、ここでは説明を割愛する。
【0039】
図2に示すイメージセンサ201においては、一般的には、基板材上101上にエッチングないしは蒸着などにより導体による回路が形成され、これにより、各イメージセンサチップに給電、信号供給がなされ、画素の読み取り信号が取り出されることになる。
【0040】
さて、図1において、202はイメージセンサ201から出力されるアナログ画像信号をデジタル画像データに変換するA/D変換部であり、図示していないが、変換に先立って必要な増幅やレベル変換などのアナログ信号処理部をも包含している。
【0041】
203はシェーディング補正部であり、黒基準板の読み取り値ないしは照明光源オフ時の読み取り値を黒基準値とし、白基準板読みとり値を白基準値としてイメージセンサ201の出力を正規化し、イメージセンサ201の暗時のオフセット出力の補正や、センサの各画素毎の感度のばらつき、光源やレンズなどの光学部品による照明ばらつきの補正を行う。このシェーディング動作に関しては、公知な技術であるため、ここではこれ以上の説明を省略する。
【0042】
204は継ぎ目補正部であり、イメージセンサ201を構成する複数のセンサチップ間の配置ずれを補正する動作を行うが、このブロックに関する詳細な説明は後述する。
【0043】
205は画像読み取り装置としての種々の画像処理動作を行う画像処理部であり、画像のフィルタリングや変倍(解像度変換)、2値化処理などの公知な処理を実施する。このブロックに関する動作は、本発明には直接関連しないため、これ以上の説明は省略する。
【0044】
イメージセンサ201で読み取られ、各ブロックにより処理された画像信号は、最終的には画像処理部205を経て、図示しない後段の処理部により使用される。例えば、ファクシミリ装置に本発明に係る読み取り装置を適用した場合には、相手装置へ送信するための画像データとして、複写機の場合には、プロッタにより記録出力される画像データとして、スキャナ装置であれば、パソコン等の上位装置に転送される画像データとして使用される。
【0045】
206はクロック発生部で、上記各ブロックに必要なクロックや同期信号などを生成・供給するものである。
【0046】
次に、継ぎ目補正部204の構成及び動作について説明するが、それに先立って、継ぎ目補正部204の動作について、図3を参照して概念的に説明する。
【0047】
同図において、実画素配置(実サンプリング位置)とは、イメージセンサ201において、基板材101上に配置されたイメージセンサチップにおいて、アパーチャ103が存在する位置(画素の物理的な配置位置)を示している。
【0048】
図においては、画素間隔がdで、境界画素間隔Dで隣接配置されたイメージセンサチップAとB(図2におけるイメージセンサチップ102a及び102bの位置関係に相当する)との境界の部分の様子を表している。実サンプリング位置というのは、上記したように実際に画素が存在する物理的な位置という意味である。図中の上段は、境界画素間隔Dが画素間隔dよりも大きい場合(D>d)を示し、下段は、境界画素間隔Dが画素間隔dよりも大きい場合(D<d)を示している。
【0049】
イメージセンサチップA及びBは、N個の画素により構成されており、図においては、イメージセンサチップAの最後の3画素、A(N−2)、A(N−1)、A(N)と、イメージセンサチップBの先頭の6画素B(1)、B(2)、B(3)、B(4)、B(5)、B(6)の存在位置が表現されている。同一イメージセンサチップ内の画素間隔は前述したように全てdであり、イメージセンサチップ境界の画素間隔(境界画素間隔)、つまりA(N)とB(1)の間隔Dが、イメージセンサチップA及びBの取付け精度により、上段に示した(D>d)の場合と、下段に示した(D<d)の場合の、いずれかの場合が生じ得る。
【0050】
このように、規則正しく間隔dで整列している画素の内で、1か所のみ間隔dとはかなり異なる間隔Dの場所があると、画像読みとり性能において、色々な障害を発生させる。前述したように、たとえば、原稿上の斜線を読みとった場合、その読み取り画像の斜線部にイメージセンサチップの継ぎ目位置で段差が生じる。また、網点原稿を読みとった場合などは、網点のピッチ(空開周波数)とイメージセンサの画素間隔の差異によって生じるモアレが、継ぎ目位置で乱れ、縦スジ状に見えたりする。
【0051】
これを防止するためには、イメージセンサチップ間の境界で生じ得る不均等な間隔で、物理的に配置された(実サンプリング位置の)画素が、ほぼ等間隔に並ぶように仮想サンプリング点を設定し、この仮想サンプリング位置に仮に画素が存在したとしたときに、それらの仮想的な配置の画素から出力されるはずの画像信号を、前記物理的に配置された画素のうちの、当該仮想的な配置の画素の周辺に位置する画素から実際に出力される画像信号に基づいて、演算により求めることにより、イメージセンサチップ間の境界で生じ得る不均等な画素間隔を補正すればよい。
【0052】
実サンプリングデータ(実際にイメージセンサの各画素から出力された画素値)から仮想サンプリングデータ(仮想サンプリング位置に配置された仮の画素から出力されるはずの画素値)を演算により算出する方法は、従来より種々の提案がなされており、例えば、特公平8−28810号公報記載の「画像データの変倍処理装置」の第3ページにも、最近画素置換法、近接画素間距離線形配分法、3次関数コンボリューション法等の記載があるが、そのうち、近接画素間距離線形配分法や3次関数コンボリューション法は、本実施の形態に適用可能であり、特に3次関数コンボリューション法は、サンプリング定理に基づく近似演算の精度がよく、本実施の形態に最適である。
【0053】
図3では、黒丸印で示される実サンプリング位置の画素(例えばA(N−2))に対応する、白丸印で示される仮想サンプリング位置の画素をA’(N−2)等と表現して対応関係を示している。同図において、実サンプリング位置の画素と、仮想サンプリング位置の画素の位置がずれているのは、白丸に×印で示されるB’(1)、B’(2)、B’(3)であり、それらの仮想画素のずれにより、境界画素間隔Dと画素間隔dの差(D−d)を4分割して、イメージセンサチップ間の境界で生じる画素間隔の不均等を周辺画素に分散するようにしている。
【0054】
すなわちB’(1)はA’(N)から(d+(D−d)/4)だけ隔たった位置に設定し、また、B’(2)はB’(1)から同様に(d+(D−d)/4)だけ隔たったところに設定し、B’(3)はB’(2)から同様に(d+(D−d)/4)だけ隔たったところに設定する。これにより、センサチップ境界における仮想サンプリング位置と実サンプリング位置のずれ(D−d)が、(D−d)/4ずつ分散され、ついには、B’(4)の位置で仮想サンプリング位置と実サンプリング位置が一致することとなり、イメージセンサチップBから読み出しが続く限り、これは継続される。なお、上段に示した(D>d)の場合と、下段に示した(D<d)の場合とでは、センサチップ境界における仮想サンプリング位置と実サンプリング位置のずれ(D−d)の符号が異なるが、後述するように、この符号を判断することで、仮想サンプリング位置の画素の画素値の算出の際に参照する実サンプリング位置の画素の切換が可能である。
【0055】
なお、本実施の形態では、図3に示したように、境界画素間隔Dと画素間隔dの差を4分割して、イメージセンサチップ間の境界で生じる画素間隔の不均等を周辺画素に分散するようにしているが、4分割に限らず、もっと緩やかに、たとえば後述する8分割や、16分割で実施したほうが、性能的にはよい。但し、その分仮想サンブリングデータを算出する演算の精度が要求される事となる。
【0056】
以上説明した継ぎ目補正部204の概念的動作を踏まえて、継ぎ目補正部204の構成及び動作について図4を参照して説明する。
【0057】
同図において、311は分周器であり、画素毎のタイミングを示す画素クロックPCLKと、イメージセンサ201の1ライン毎の読み取りタイミングを示すライン同期クロックLSYNCと、1ラインでの入力画像信号の有効期間を示すゲート信号LGATEとがクロック発生部206から入力され、1ラインでの入力画像信号の有効期間であるゲート信号LGATEのアサート期間において、イメージセンサ201を構成する複数のセンサチップのそれぞれが保有する画素数分の画素クロックPCLKの計数毎にパルスを出力する。
【0058】
312はアドレスカウンタであり、分周器311の出力を1ライン期間にわたって計数することにより、イメージセンサ201の各画素が先頭から順次読み出されるのに従い、現在の読み出しに対応するイメージセンサチップ番号をアドレスとして出力するものである(図中の信号名はchip_address)。例えば、現在先頭から4個目のイメージセンサチップ上に形成された画素から画像が読み出されているとすると、1だけ小さい3というアドレスが出力される(1個目のイメージセンサチップについては、0というアドレスが出力される)。
【0059】
314は記憶部であり、アドレスカウンタ312の出力アドレスの指定に従い、格納されている各イメージセンサチップの配置間隔のデータが読み出され出力される(図中の信号名はchip_pitch_data)。
【0060】
記憶部314の内部のデータ構成例を図5に示す。同図において、記憶部314の所定の記憶番地に記憶内容としてチップ配置間隔データ(図3における境界画素間隔Dに相当する)が順に格納されている。記憶部314の最初の番地(番地0)には、動作の便宜上、イメージセンサチップ内における本来の画素間隔であるdなる値を格納しておく。いうまでもなく、この値dは、前述の400DPIであれば、63.5μmに該当するデータである。格納しておくチップ配置間隔データの形態はいかようでもかまわないが、ここでは仮に、値dによる正規化されたデータとしておく。つまり、「d」と同じ値であれば0、「d」の20%増しの間隔であれば、+0.2となり、「d」の20%減の間隔であれば−0.2となる。
【0061】
313は、分周器311の出力でリセットされ画素クロックPCLKを計数する画素アドレスカウンタで、読み出し中の画素が、当該イメージセンサチップにおいて、先頭から何画素目かを表すアドレス信号を出力する(図中の信号名は、pixel_address)。
【0062】
315はカウンタ313から出力されるチップ内の画素位置アドレス(pixel_address)に従い、記憶部314から出力されるイメージセンサチップの配置間隔データ(chip_pitch_data)に対し演算を施し、イメージセンサチップの配置誤差に起因する画像異常を除去するために必要な、仮想サンプリング位置情報(実サンプリング位置からの隔たり)(pitch_data)を出力する演算部である。読み出し中の画素が当該イメージセンサチップの先頭画素であるときは、記憶部314の出力する配置間隔データ(chip_pitch_data)に近い値を出力し、読み出しが進むにつれてこれを小さくし、0に近づけていく。この動作は、図3を参照して前述した通りである。
【0063】
この演算動作の処理手順について、図6を参照して説明する。同図において、演算部315は、カウンタ313から入力される画素位置アドレス(pixel_address)が4より小さいかを判断し(判断S01)、4以上である場合(判断S01のNo)は、仮想サンプリング位置情報(pitch_data)に0を代入する(出力する)(処理S03)。4より小さい場合(判断S01のYes)は、仮想サンプリング位置情報(pitch_data)に、(chip_pitch_data×(3−pixel_address)/4)を代入する(出力する)(処理S02)。
【0064】
LUT(Look Up Table)310は、演算部315の出力する仮想サンプリング位置情報(pitch_data)に従い、実際の補正演算動作を行うのに必要な演算計数例数を、乗算器305、306、307及び308に出力する。
【0065】
また乗算器305、306、307及び308には、それぞれ、D−FF(フリップフロップ)304、303、302及び301からの出力が入力され、それらの入力値と、LUT310からの演算係数とを乗算した結果を加算器309に出力する。加算器309は、乗算器305、306、307及び308から入力される値を加算して、画像信号として画像処理部205に出力する。
【0066】
D−FF(フリップフロップ)304、303、302及び301は、同一構成のD−FFであり、シェーディング補正部203からの画像信号を1画素クロックづつ遅延させることにより、乗算器305、306、307及び308にそれぞれ出力する演算項を生成する。図3の例でいうならば、D−FF304にA(N)の画素値が格納されている状態では、D−FF303にはB(1)の画素値が、D−FF302にはB(2)の画素値が、D−FF301には、B(3)の画素値が格納されることになる。
【0067】
LUT310が出力する演算係数の決定法としては、前述の特公平8−28810号公報記載の「画像データの変倍処理装置」の9ページに記載された三次関数コンボリューションの手法を用いた技術が適用可能である。
【0068】
その場合、仮想サンプリング位置の画素の画素値を演算するために参照される、実サンプリング位置の画素は、仮想サンプリング位置情報(pitch_data)の符号によって異なる。
【0069】
なすわち、pitch_dataの符号が正である場合は、図3の例でいうならば、イメージセンサチップの配置間隔データ(chip_pitch_data)、すなわち、(D−d)/dの符号は正であり、同図上段の境界画素間隔D>画素間隔dの場合に対応する。
【0070】
したがって、例えば、仮想サンプリング画素B’(1)の画素値を演算するために参照される、実サンプリング位置の画素は、A(N−1)、A(N)、B(1)及びB(2)であり、仮想サンプリング画素B’(2)の画素値を演算するために参照される、実サンプリング位置の画素は、A(N)、B(1)、B(2)及びB(3)であり、仮想サンプリング画素B’(3)の画素値を演算するために参照される、実サンプリング位置の画素は、B(1)、B(2)、B(3)及びB(4)となる。
【0071】
一方、pitch_dataの符号が負である場合は、図3の例でいうならば、イメージセンサチップの配置間隔データ(chip_pitch_data)、すなわち、(D−d)/dの符号は負であり、同図下段の境界画素間隔D<画素間隔dの場合に対応する。
【0072】
したがって、例えば、仮想サンプリング画素B’(1)の画素値を演算するために参照される、実サンプリング位置の画素は、A(N)、B(1)、B(2)及びB(3)であり、仮想サンプリング画素B’(2)の画素値を演算するために参照される、実サンプリング位置の画素は、B(1)、B(2)、B(3)及びB(4)であり、仮想サンプリング画素B’(3)の画素値を演算するために参照される、実サンプリング位置の画素は、B(2)、B(3)、B(4)及びB(5)となる。
【0073】
また同図上段の境界画素間隔D>画素間隔dの場合、または、下段の境界画素間隔D<画素間隔dの場合のいずれの場合においても、仮想サンプリング画素B’(4)以降の仮想サンプリング画素の画素値は、pitch_dataの値が0であるため、実サンプリング画素B(4)以降の実サンプリング画素の画素値とそれぞれ一致する。
【0074】
したがって、LUT310は、pitch_dataの値の正負に応じて、今画素値を得ようとしている仮想サンプリング画素の画素値を演算するために参照する連続する4つの実サンプリング画素と、当該仮想サンプリング画素の位置関係を論理的に1画素分ずらす。また、LUT310は、pitch_dataの値が0の場合は、今画素値を得ようとしている仮想サンプリング画素に対応する実サンプリング画素からの画素値が格納されている、D−FF302またはD−FF303の値がそのまま、当該仮想サンプリング画素の画素値として、加算器309から出力されるように、乗算器305、306、307及び308に出力する演算係数を切り替える。具体的には、D−FF302またはD−FF303の値を不変とするために、乗算器307または乗算器306に出力する演算係数を1とし、それ以外の乗算器に対しては演算係数として0を出力する。
【0075】
このように、仮想サンプリング位置を設定して、仮想サンプリングデータを算出し画像信号として用いることにより、イメージセンサチップ間の境界で生じる画素間隔の不均等を周辺画素に分散することができ、イメージセンサチップの配置の位置誤差が読み取り画像に与える影響を除去することができる。
【0076】
なお、仮想サンプリングデータは実サンプリングデータより求めるため、演算に先立ってイメージセンサの感度ムラや照明光学系のムラなどは除去されていないと、これを含んだ仮想サンプリングデータが得られてしまい、このあと前述のムラの除去(シェーディング補正)を行うのは構成的に複雑となり、困難なこととなるが、以上説明した本実施の形態に係る画像読み取り装置では、継ぎ目補正部204の前段のシェーディング補正部203において、それらの処理を前もって行っているため、そのような問題が生じることはない。
【0077】
次に、本発明の実施の形態に係るラインイメージセンサについて第1、第2及び第3実施形態に分けて詳細に説明する。先ず、図7は、本発明の第1実施形態に係るラインイメージセンサ401のブロック構成を示している。
【0078】
同図において、501は光電変換部であり、複数のイメージセンサチップで構成されたイメージセンサで、図示しない副走査機構により副走査される原稿画像を1主走査ラインずつ読み取って各画素毎の画像信号を出力するものである。その構成は、図2に示したイメージセンサ201の構成と同一である。図2に示したイメージセンサの構成については、既に前述の本実施の形態に係る画像読み取り装置の説明において詳細に説明したため、ここでは、その説明を援用することで、光電変換部501の構成についての詳細な説明は省略する。また、ラインイメージセンサ401における概念的動作については、前述の本実施の形態に係る画像読み取り装置の継ぎ目補正部204の説明において、図3を参照して説明した動作と同様であるため、ここでは、その説明を援用することで、ラインイメージセンサ401の概念的動作についての詳細な説明は省略する。
【0079】
502は信号処理部であり、光電変換部501の出力を所定レベルの電圧信号に変換、増幅するものである。503は駆動制御部であり、画素毎のタイミングを示す画素クロックPCLKと、光電変換部501の1ライン毎の読み取りタイミングを示すライン同期クロックLSYNCを外部より与えられて、光電変換部501には、センサ画素の出力取出し制御のための駆動制御信号を与える一方、1ラインでの入力画像信号の有効期間を示すゲート信号LGATEを出力する。
【0080】
504は分周器であり、画素毎のタイミングを示す画素クロックPCLKと、光電変換部501の1ライン毎の読み取りタイミングを示すライン同期クロックLSYNCと、1ラインでの入力画像信号の有効期間を示すゲート信号LGATEとが入力され、LGATEのアサート期間において、光電変換部501を構成する複数のセンサチップのそれぞれが保有する画素数分の画素クロックPCLKの計数毎にパルス性の出力をアサートする。
【0081】
505はアドレスカウンタであり、分周器504の出力を1ライン期間にわたって計数することにより、光電変換部501の各画素が先頭から順次読み出されるのに従い、現在の読み出しに対応するイメージセンサチップ番号をアドレスとして出力するものである(図中の信号名はchip_address)。例えば、現在先頭から4個目のイメージセンサチップ上に形成された画素から画像が読み出されているとすると、1だけ小さい3というアドレスが出力される(1個目のイメージセンサチップについては、0というアドレスが出力される)。
【0082】
506は記憶部であり、アドレスカウンタ505の出力アドレスの指定に従い、格納されている各イメージセンサチップの配置間隔のデータが読み出され出力される(図中の信号名はchip_pitch_data)。
【0083】
記憶部506の内部のデータ構成例は、前述の図5に示したものと同様である。同図において、記憶部506の所定の記憶番地に記憶内容としてチップ配置間隔データ(図3における境界画素間隔Dに相当する)が順に格納されている。記憶部506の最初の番地(番地0)には、動作の便宜上、イメージセンサチップ内における本来の画素間隔であるdなる値を格納しておく。言うまでもなく、この値dは、前述の400DPIであれば、63.5μmに該当するデータである。格納しておくチップ配置間隔データの形態はいかようでもかまわないが、ここでは仮に、値dによる正規化されたデータとしておく。つまり、「d」と同じ値であれば0、「d」の20%増しの間隔であれば、+0.2となり、「d」の20%減の間隔であれば−0.2となる。
【0084】
507は、分周器504の出力でリセットされ画素クロックPCLKを計数する画素アドレスカウンタで、読み出し中の画素が、当該イメージセンサチップにおいて、先頭から何画素目かを表すアドレス信号を出力する(図中の信号名は、pixel_address)。
【0085】
508はカウンタ507から出力されるチップ内の画素位置アドレス(pixel_address)に従い、記憶部506から出力されるイメージセンサチップの配置間隔データ(chip_pitch_data)に対し演算を施し、イメージセンサチップの配置誤差に起因する画像異常を除去するために必要な、仮想サンプリング位置情報(実サンプリング位置からの隔たり)(pitch_data)を出力する演算部である。読み出し中の画素が当該イメージセンサチップの先頭画素であるときは、記憶部506の出力する配置間隔データ(chip_pitch_data)に近い値を出力し、読み出しが進むにつれてこれを小さくし、0に近づけていく。この動作は、図3を参照して前述した通りである。
【0086】
この演算動作の処理手順について、図8を参照して説明する。同図において、演算部508は、カウンタ507から入力される画素位置アドレス(pixel_address)が4より小さいかを判断し(判断S101)、4以上である場合(判断S101のNo)は、仮想サンプリング位置情報(pitch_data)に0を代入する(出力する)(処理S103)。4より小さい場合(判断S101のYes)は、仮想サンプリング位置情報(pitch_data)に、(chip_pitch_data×(3−pixel_address)/4)を代入する(出力する)(処理S102)。
【0087】
これにより、図7に示すラインイメージセンサ401からは、信号処理部502からの画像信号が出力されると共に、その画像信号の各画素と同調して演算部508からの仮想サンプリング位置情報(pitch_data)が出力される。
【0088】
図9に、図7に示した第1実施形態に係るラインイメージセンサ401を用いた、イメージセンサチップの配置間隔ムラの影響を除去可能な画像読み取り装置の構成例を示す。
【0089】
図9において、401は、図7に示した構成のラインイメージセンサである。ラインイメージセンサ401から出力される画像信号は402のA/D変換部に入力される。A/D変換部402は、イメージセンサ401から出力されるアナログ画像信号をデジタル画像データに変換するものであり、図示していないが、変換に先立って必要な増幅やレベル変換などのアナログ信号処理部をも包含してる。
【0090】
403はシェーディング補正部であり、黒基準板の読み取り値ないしは照明光源オフ時の読み取り値を黒基準値とし、白基準板読みとり値を白基準値としてイメージセンサ401の出力を正規化し、イメージセンサ401の暗時のオフセット出力の補正や、センサの各画素毎の感度のばらつき、光源やレンズなどの光学部品による照明ばらつきの補正を行う。このシェーディング動作に関しては、公知な技術であるため、ここではこれ以上の説明を省略する。
【0091】
404は補間演算処理部であり、画像読み出しが進行するに従いイメージセンサ401より適切に出力される仮想サンプリング位置情報(pitch_data)に従い、各イメージセンサセンサチップ間の配置ずれを補正する演算を行う。この補間演算部404についての詳細な説明については後述する。
【0092】
405は画像読み取り装置としての種々の画像処理動作を行う画像処理部であり、画像のフィルタリングや変倍(解像度変換)、2値化処理などの公知な処理を実施する。このブロックに関する動作は、本発明には直接関連しないため、これ以上の説明は省略する。
【0093】
イメージセンサ401で読み取られ、各ブロックにより処理された画像信号は、最終的には画像処理部405を経て、図示しない後段の処理部により使用される。例えば、ファクシミリ装置に本発明に係るラインイメージセンサ401を用いた画像読み取り装置を適用した場合には、相手装置へ送信するための画像データとして、複写機の場合には、プロッタにより記録出力される画像データとして、スキャナ装置であれば、パソコン等の上位装置に転送される画像データとして使用される。
【0094】
図10に補間演算処理部404のブロック構成を示す。
【0095】
同図において、LUT(Look Up Table)610は、イメージセンサ401の演算部508の出力する仮想サンプリング位置情報(pitch_data)に従い、実際の補正演算動作を行うのに必要な演算係数を、乗算器605、606、607及び608に出力する。
【0096】
また乗算器605、606、607及び608には、それぞれ、D−FF(フリップフロップ)604、603、602及び601からの出力が入力され、それらの入力値と、LUT610からの演算係数とを乗算した結果を加算器609に出力する。加算器609は、乗算器605、606、607及び608から入力される値を加算して、画像信号として画像処理部405に出力する。
【0097】
D−FF(フリップフロップ)604、603、602及び601は、同一構成のD−FFであり、シェーディング補正部403からの画像信号を1画素クロックづつ遅延させることにより、乗算器605、606、607及び608にそれぞれ出力する演算項を生成する。図3の例でいうならば、D−FF604にA(N)の画素値が格納されている状態では、D−FF603にはB(1)の画素値が、D−FF602にはB(2)の画素値が、D−FF601には、B(3)の画素値が格納されることになる。
【0098】
LUT610が出力する演算係数の決定法としては、前述の特公平8−28810号公報記載の「画像データの変倍処理装置」の9ページに記載された三次関数コンボリューションの手法を用いた技術が適用可能である。
【0099】
その場合、仮想サンプリング位置の画素の画素値を演算するために参照される、実サンプリング位置の画素は、仮想サンプリング位置情報(pitch_data)の符号によって異なる。
【0100】
なすわち、pitch_dataの符号が正である場合は、図3の例でいうならば、イメージセンサチップの配置間隔データ(chip_pitch_data)、すなわち、(D−d)/dの符号は正であり、同図上段の境界画素間隔D>画素間隔dの場合に対応する。
【0101】
したがって、例えば、仮想サンプリング画素B’(1)の画素値を演算するために参照される、実サンプリング位置の画素は、A(N−1)、A(N)、B(1)及びB(2)であり、仮想サンプリング画素B’(2)の画素値を演算するために参照される、実サンプリング位置の画素は、A(N)、B(1)、B(2)及びB(3)であり、仮想サンプリング画素B’(3)の画素値を演算するために参照される、実サンプリング位置の画素は、B(1)、B(2)、B(3)及びB(4)となる。
【0102】
一方、pitch_dataの符号が負である場合は、図3の例でいうならば、イメージセンサチップの配置間隔データ(chip_pitch_data)、すなわち、(D−d)/dの符号は負であり、同図下段の境界画素間隔D<画素間隔dの場合に対応する。
【0103】
したがって、例えば、仮想サンプリング画素B’(1)の画素値を演算するために参照される、実サンプリング位置の画素は、A(N)、B(1)、B(2)及びB(3)であり、仮想サンプリング画素B’(2)の画素値を演算するために参照される、実サンプリング位置の画素は、B(1)、B(2)、B(3)及びB(4)であり、仮想サンプリング画素B’(3)の画素値を演算するために参照される、実サンプリング位置の画素は、B(2)、B(3)、B(4)及びB(5)となる。
【0104】
また同図上段の境界画素間隔D>画素間隔dの場合、または、下段の境界画素間隔D<画素間隔dの場合のいずれの場合においても、仮想サンプリング画素B’(4)以降の仮想サンプリング画素の画素値は、pitch_dataの値が0であるため、実サンプリング画素B(4)以降の実サンプリング画素の画素値とそれぞれ一致する。
【0105】
したがって、LUT610は、pitch_dataの値の正負に応じて、今画素値を得ようとしている仮想サンプリング画素の画素値を演算するために参照する連続する4つの実サンプリング画素と、当該仮想サンプリング画素の位置関係を論理的に1画素分ずらす。また、LUT610は、pitch_dataの値が0の場合は、今画素値を得ようとしている仮想サンプリング画素に対応する実サンプリング画素からの画素値が格納されている、D−FF602またはD−FF603の値がそのまま、当該仮想サンプリング画素の画素値として、加算器609から出力されるように、乗算器605、606、607及び608に出力する演算係数を切り替える。具体的には、D−FF602またはD−FF603の値を不変とするために、乗算器607または乗算器606に出力する演算係数を1とし、それ以外の乗算器に対しては演算係数として0を出力する。
【0106】
このように、仮想サンプリング位置を設定して、仮想サンプリングデータを算出し画像信号として用いることにより、イメージセンサチップ間の境界で生じる画素間隔の不均等を周辺画素に分散することができ、イメージセンサチップの配置の位置誤差が読み取り画像に与える影響を除去することができる。
【0107】
なお、仮想サンプリングデータは実サンプリングデータより求めるため、演算に先立ってイメージセンサの感度ムラや照明光学系のムラなどは除去されていないと、これを含んだ仮想サンプリングデータが得られてしまい、このあと前述のムラの除去(シェーディング補正)を行うのは構成的に複雑となり、困難なこととなるが、第1実施形態に係るラインイメージセンサ401を用いた画像読み取り装置では、補間演算処理部404の前段のシェーディング補正部403において、それらの処理を前もって行っているため、そのような問題が生じることはない。
【0108】
次に本発明の第2実施形態に係るラインイメージセンサについて、説明する。
【0109】
図11は、本発明の第2実施形態に係るラインイメージセンサ701のブロック構成を示している。
【0110】
同図において、802は光電変換セルアレイであり、複数のイメージセンサチップで構成されたイメージセンサで、図示しない副走査機構により副走査される原稿画像を1主走査ラインずつ読み取って各画素毎の画像信号を出力するものである。その光電変換セルアレイ802の構成は、図2に示したイメージセンサ201の構成と同一である。図2に示したイメージセンサの構成については、既に前述の本実施の形態に係る画像読み取り装置の説明において詳細に説明したため、ここでは、その説明を援用することで、光電変換セルアレイ802の構成についての詳細な説明は省略する。
【0111】
801は駆動制御部であり、後述する図15に示す画像読み取り装置のクロック発生部708から供給される、画素毎のタイミングを示す画素クロックPCLKと、光電変換セルアレイ802の1ライン毎の読み取りタイミングを示すライン同期クロックLSYNCを外部より与えられて、光電変換セルアレイ802には、センサ画素の出力取出し制御のための駆動制御信号を与える一方、1ラインの読取期間中における画像信号出力の有効期間と無効期間とを示すゲート信号L_gateや、画素クロックPCLKそのものである信号CLOCKを出力する。803は信号処理部であり、光電変換セルアレイ802の出力を所定レベルの電圧信号に変換、増幅するものである。
【0112】
806は記憶部であり、光電変換セルアレイ802を構成する各センサチッブの配置間隔のデータが格納されている。ここで、記憶部806の内部のデータ構成例を図12に示す。同図において、記憶部806の記憶番地1ないし(n−1)までには、光電変換セルアレイ802を構成するために1列に順番に配置されたイメージセンサチップ1ないしnのそれぞれのチップ配置間隔データ(図2における境界画素間隔Dに相当する)が記憶内容として順に格納されている。記憶部806の最初の番地(番地0)には、動作の便宜上、イメージセンサチップ内における本来の画素間隔であるdなる値を格納しておく。いうまでもなく、この値dは、前述の400DPIであれば、63.5μmに該当するデータである。格納しておくチップ配置間隔データの形態はいかようでもかまわないが、ここでは仮に、値dによる正規化されたデータとしておく。つまり、「d」と同じ値であれば0、「d」の20%増しの間隔であれば、+0.2となり、「d」の20%減の間隔であれば−0.2となる。
【0113】
807はパラレル/シリアル変換部であり、記憶部806からのM(例えば、M=8)bitのパラレルの出力データをシリアル信号に変換するためのものである。804はM分周器で、駆動制御部801が出力する、光電変換セルアレイ802の画像信号出力の有効/無効期間を示すL_gate信号が光電変換セルアレイ802の画像信号出力の無効を示している期間、つまり光電変換セルアレイ802の画像信号出力の無効期間にのみ、画素クロックPCLKそのものであるCLOCK信号をM分周、すなわち、記憶部806の1アドレス当たりのビット数だけ分周したクロックM_clockを出力する。
【0114】
805のカウンタには駆動制御部801からのL_gate信号がリセットとして入力しており、L_gate信号が光電変換セルアレイ802の画像信号出力の有効を示している状態から無効を示している状態に変化した時点、つまり、光電変換セルアレイ802の画像信号出力が無効となった時点にリセットされて、その時点よりM分周器804の出力クロックM_clockの計数を開始する。カウンタ805から出力されるカウント値は、アドレスとして記憶部806に入力される。
【0115】
これにより、記憶部806に入力されるアドレスは、Mサイクル分のCLOCK信号毎にインクリメントされ、記憶部806からは、Mビットのパラレルデータが、Mサイクル分のCLOCK信号毎に出力されることになる。
【0116】
その記憶部806から出力されるパラレルデータは、パラレル/シリアル変換部807に入力される。パラレル/シリアル変換部807は、M分周器804からクロックM_clockが入力されると、記憶部806から入力されているパラレルデータをラッチし、そのラッチしたMビットのデータを、CLOCK信号の1サイクル毎に1ビットずつ出力する。これにより、記憶部806の記憶内容のデータは、光電変換セルアレイ802におけるセンサ画素の出力取り出し用のクロックでもある画素CLKに同期したシリアル信号として、出力選択部808に入力される。
【0117】
出力選択部808には、光電変換セルアレイ802からの画像信号出力が信号処理部803を介して入力されると共に、パラレル/シリアル変換部807からのシリアル信号が入力され、更に、L_gate信号が出力選択信号として入力されている。出力選択部808は、光電変換セルアレイ802からの画像信号出力が有効な期間、すなわち、L_gate信号が光電変換セルアレイ802の画像信号出力の有効を示している期間には、信号処理部803からの画像信号を選択出力し、光電変換セルアレイ802からの画像信号出力が無効な期間、すなわち、L_gate信号が光電変換セルアレイ802の画像信号出力の無効を示している期間には、記憶部806から順次読み出され、パラレル/シリアル変換部807によりシリアル信号に変換された、図12に例示したような各センサチップの配置間隔データや、センサチップ内での画素間隔データを選択出力する。
【0118】
図13に、イメージセンサ701における信号出力選択の概略動作についてのタイミングチャートを示す。
【0119】
同図において、ライン同期信号LSYNCが駆動制御部801に入力されると、駆動制御部801は、ライン同期信号LSYNCの前半がHレベルで、後半がLレベルとなるL_gate信号を出力し、出力選択部808は、そのL_gate信号のHレベル期間中には、光電変換セルアレイ802からのシリアル画像信号を出力し、Lレベル期間中には、記憶部806の記憶内容としての配置間隔データをシリアル信号として出力する。
【0120】
このように各センサチップ間の配置間隔等のデータをシリアル信号化して、画像信号の無効期間に、画像信号と切り替えて外部に出力することにより、イメージセンサ701内の記憶部806に記憶された各センサチップ間の配置間隔等のデータを外部に出力するための専用の接続端子を省略でき、その分イメージセンサ701の外部接続端子数を減少可能で、装置全体の高信頼性化が可能となる。
【0121】
次に、本発明の第3実施形態に係るラインイメージセンサについて、説明する。
【0122】
図14は、本発明の第3実施形態に係るラインイメージセンサ701のブロック構成を示している。
【0123】
図14に示す第3実施形態に係るラインイメージセンサ701の構成は、図11に示した第2実施形態に係るものの構成とほぼ同一であり、対応する構成には同一符号を付して説明を省略する。
【0124】
図14に示す構成のうち、図11に示す構成と異なる点は、駆動制御部801からL_gate信号が出力されてえらず、そのL_gate信号に代えて、出力選択信号SELが外部から入力されている点である。
【0125】
出力選択信号SELは、L_gate信号に代えて、M分周器804に入力され、M分周器804は、出力選択信号SELがLレベルの期間にのみ、画素クロックPCLKそのものであるCLOCK信号をM分周、すなわち、記憶部806の1アドレス当たりのビット数だけ分周したクロックM_clockを出力する。
【0126】
また、出力選択信号SELは、L_gate信号に代えて、カウンタ805のリセット端子に入力され、カウンタ805は、出力選択信号SELがHレベルからLレベルに変化した時点にリセットされて、その時点よりM分周器804の出力クロックM_clockの計数を開始する。カウンタ805から出力されるカウント値は、アドレスとして記憶部806に入力される。
【0127】
また、出力選択信号SELは、L_gate信号に代えて、出力選択信号として出力選択部808に入力されている。出力選択部808は、出力選択信号SELのHレベル期間には、信号処理部803からの画像信号を選択出力し、出力選択信号SELのLレベル期間には、記憶部806から順次読み出され、パラレル/シリアル変換部807によりシリアル信号に変換された、図12に例示したような各センサチップの配置間隔データや、センサチップ内での画素間隔データを選択出力する。
【0128】
このように、各センサチップ間の配置間隔等のデータをシリアル信号化して、外部からの指示に応じて、画像信号と切り替えて外部に出力することにより、イメージセンサ701内の記憶部806に記憶された各センサチップ間の配置間隔等のデータを外部に出力するための専用の接続端子を省略でき、その分イメージセンサ701の外部接続端子数を減少可能で、装置全体の高信頼性化が可能となる。
【0129】
図15に、図11または図14にそれぞれ示した第1または2実施形態に係るラインイメージセンサ701を用いた、イメージセンサチップの配置間隔ムラの影響を除去可能な画像読み取り装置の構成例を示す。
【0130】
図15において、701は、図11または図14に示した構成のラインイメージセンサである。706は、画像読み取り装置各部を制御する制御部である。制御部706は、選択回路707を制御し、イメージセンサ701からシリアル信号として出力される画像信号をA/D変換部702に入力させ、イメージセンサ701からシリアル信号として出力される記憶部806の記憶内容としてのイメージセンサチップの配置間隔等のデータを必要に応じて継ぎ目補正部704に入力させる。
【0131】
原稿画像の読取中にラインイメージセンサ701から出力される画像信号は702のA/D変換部に入力される。A/D変換部702は、イメージセンサ701から出力されるアナログ画像信号をデジタル画像データに変換するものであり、図示していないが、変換に先立って必要な増幅やレベル変換などのアナログ信号処理部をも包含してる。
【0132】
703はシェーディング補正部であり、黒基準板の読み取り値ないしは照明光源オフ時の読み取り値を黒基準値とし、白基準板読みとり値を白基準値としてイメージセンサ701の出力を正規化し、イメージセンサ701の暗時のオフセット出力の補正や、センサの各画素毎の感度のばらつき、光源やレンズなどの光学部品による照明ばらつきの補正を行う。このシェーディング動作に関しては、公知な技術であるため、ここではこれ以上の説明を省略する。
【0133】
704は継ぎ目補正部であり、イメージセンサ701を構成する複数のセンサチップ間の配置ずれを補正する動作を行うが、この継ぎ目補正部704に関する詳細な説明については後述する。
【0134】
705は画像読み取り装置としての種々の画像処理動作を行う画像処理部であり、画像のフィルタリングや変倍(解像度変換)、2値化処理などの公知な処理を実施する。このブロックに関する動作は、本発明には直接関連しないため、これ以上の説明は省略する。イメージセンサ701で読み取られ、各ブロックにより処理された画像信号は、最終的には画像処理部705から出力され、その出力された画像信号は、後段の処理系により処理される。具体的には、プロッタで記録されたり、ファクシミリ送信されたり、ファイリングされたりする。
【0135】
708はクロック発生部で、上記各ブロックに必要なクロックや同期信号等を生成・供給するものである。
【0136】
以上の構成で、制御部706は、原稿の読み取り開始に先立って、選択回路707を制御して、イメージセンサ701の出力を継ぎ目補正部704に切り替えると共に、イメージセンサ701が図14に示した第3実施形態に係るイメージセンサであれば、イメージセンサ701に入力している出力選択信号SELをHレベル状態からLレベル状態に変化させ、その変化に呼応してイメージセンサ701からシリアル信号(図中の信号名は、chip_pitch_data)として出力されてくる記憶部806の記憶内容、すなわち、図12に例示したような各センサチップの配置間隔等のデータを、継ぎ目補正部704の後述する記憶部914に格納させる。
【0137】
また、イメージセンサ701が図11に示した第2実施形態に係るイメージセンサであれば、1ラインの読取周期における画像信号の無効期間にイメージセンサ701からシリアル信号として出力されてくる記憶部806の記憶内容、すなわち、図12に例示したような各センサチップの配置間隔等のデータを、継ぎ目補正部704の後述する記憶部914に格納させる。
【0138】
これにより、継ぎ目補正部704は、イメージセンサ701を構成する各センサチップの配置間隔や、センサチップ内の画素間隔についての情報を得たことになり、その情報に基づいて、イメージセンサ701からの画像信号に対して継ぎ目補正処理を行う。
【0139】
次に、継ぎ目補正部704の構成及び動作について説明するが、それに先立って、継ぎ目補正部704の動作について、図16を参照して概念的に説明する。
【0140】
同図においては、図2に示したように互いに隣接して配置されたセンサチップ102a及び102bをそれぞれセンサチップA及びセンサチップBとして、それらセンサチップの配置位置誤差を補正する場合を想定している。
【0141】
同図(a)に示すセンサチップ配置は、イメージセンサにおけるセンサチップの実際の配置を表しており、図2と同様なものである。
【0142】
同図(b)に示す画素間隔は、各イメージセンサチップに形成された画素のピッチを示していて、イメージセンサチップ内ではdであり、センサチップ間の境界ではDである。同図(c)に示す実画素位置(実サンプリング位置)で、黒ドットで示しているのが実際にイメージセンサの画素が存在する場所である。
【0143】
センチチップA及びBは、それぞれN個の画素により構成されており、同図(c)においては、センサチップAの最後の2画素、A(N−1)及びA(N)と、センサチップBの先頭の9画素B(1)、B(2)、B(3)、B(4)、B(5)、B(6)、B(7)、B(8)及びB(9)の存在位置が、黒ドットで表現されている。なお、実サンプリング位置というのは、実際に画素が存在する位置という意味である。
【0144】
同一センサチップ内の画素ピッチは全て「d」であり、センサチップ境界の画素ピッチ、つまりA(N)とB(1)の間隔が「d」よりもやや広く「D」となっているため、規則正しく間隔「d」で整列している画素の内で、一カ所のみ「d」とは異なる間隔「D」の場所があることになり、画像読みとり性能において、様々な障害を発生させる。つまり、前述したように、例えば、原稿上の斜線を読みとった場合、その読みとり画像の斜線部にセンサチップの継ぎ目位置で段差が生じる。また、網点原稿を読みとった場合などは、網点のピッチ(空間周波数)とイメージセンサの画素ピッチの差異によって生じるモアレが継ぎ目位置で乱れ、縦スジ状に見えたりする。
【0145】
これを防止するためには、画像の乱れが生じない程度に画素ピッチがほぼ等間隔に並ぶように仮想サンプリング点を設定し、この仮想サンプリング位置に仮に画素が存在したとしたときの出力、すなわち、仮想サンプリングデータを画像信号と見なしてやればよい。つまり、継ぎ目位置で一気に発生するピッチ誤差(Δd=D−d)を、画像が乱れない程度の微少な量に複数分割して継ぎ目近傍に発生するようにすればよい。
【0146】
実サンプリングデータ(実画素出力値)から仮想サンプリングデータを演算により算出する方法は、従来より色々提案されており、例えば、特公平8−28810号公報記載の「画像データの変倍処理装置」の第3ページにも記載があるが、たとえば3次関数コンボリューション法と言われる、サンプリング定理に基づく補間演算などが精度の上ではよい方法である。
【0147】
図16(d)においては、同図(c)に示す実画素位置A(K)またはB(K)(ただしKは1ないしNの整数)に対応する仮想サンプリング画素位置をA´(K)またはB´(K)などと表現しているが、間隔「D」と間隔「d」との差「Δd=D−d」を、8分割して分散させ、ピッチムラを徐々に解消するように仮想サンプリング位置を決定している。
【0148】
すなわち、B´(1)はA´(N)から(d´=d+(D−d)/8)だけ隔たった位置に設定し、また、B´(2)はB´(1)から同様に(d+(D−d)/8)だけ隔たったところに設定する。そしてB´(8)の位置で仮想サンプリング位置と実サンプリング位置が再び一致することとなり、チップBから読み出しが続く限り、その一致は、継続される。
【0149】
このように仮想サンプリング点を設定して画像データを演算により算出する事により、継ぎ目位置で一気に発生するピッチ誤差(D−d)は、微少な量((D−d)/8)に分割されることとなり、読みとり画像への悪影響を除去できることになる。
【0150】
以上説明した継ぎ目補正部704の概念的動作を踏まえて、継ぎ目補正部704の構成及び動作について図17を参照して説明する。
【0151】
同図において、911は分周器であり、画素毎のタイミングを示す画素クロックPCLKと、イメージセンサ701の1ライン毎の読み取りタイミングを示すライン同期クロックLSYNCと、1ラインでの入力画像信号の有効期間を示すゲート信号LGATEとがクロック発生部708から入力され、LGATEのアサート期間において、イメージセンサ701を構成する複数のセンサチップのそれぞれが保有する画素数分の画素クロックPCLKの計数毎にパルス性の出力をアサートする。
【0152】
912はアドレスカウンタであり、分周器911の出力を1ライン期間にわたって計数することにより、イメージセンサ701の各画素が先頭から順次読み出されるのに従い、現在の読み出しに対応するイメージセンサチップ番号をアドレスとして出力するものである(図中の信号名はchip_address)。例えば、現在先頭から4個目のイメージセンサチップ上に形成された画素から画像が読み出されているとすると、1だけ小さい3というアドレスが出力される(1個目のイメージセンサチップについては、0というアドレスが出力される)。
【0153】
914は記憶部であり、アドレスカウンタ912の出力アドレスの指定に従い、格納されている各イメージセンサチップの配置間隔のデータが読み出され出力される(図中の信号名はchip_pitch_data)。
【0154】
なお、記憶部914には、前述したように制御部706の制御によりイメージセンサ701からシリアル信号(chip_pitch_data)として出力された記憶部806の記憶内容、すなわち、図12に例示したような、センサチップ内の画素間隔と、各センサチップの配置間隔のデータが予め格納されている。
【0155】
913は、分周器911の出力でリセットされ画素クロックPCLKを計数する画素アドレスカウンタで、読み出し中の画素が、当該イメージセンサチップにおいて、先頭から何画素目かを表すアドレス信号を出力する(図中の信号名は、pixel_address)。
【0156】
915はカウンタ913から出力されるチップ内の画素位置アドレス(pixel_address)に従い、記憶部914から出力されるイメージセンサチップの配置間隔データ(chip_pitch_data)に対し演算を施し、イメージセンサチップの配置誤差に起因する画像異常を除去するために必要な、仮想サンプリング位置情報(実サンプリング位置からの隔たり)(pitch_data)を出力する演算部である。読み出し中の画素が当該イメージセンサチップの先頭画素であるときは、記憶部914の出力する配置間隔データ(chip_pitch_data)に近い値を出力し、読み出しが進むにつれてこれを小さくし、0に近づけていく。この動作は、図16を参照して前述した通りである。
【0157】
この演算動作の処理手順について、図18を参照して説明する。同図において、演算部915は、カウンタ913から入力される画素位置アドレス(pixel_address)が8より小さいかを判断し(判断S201)、8以上である場合(判断S201のNo)は、仮想サンプリング位置情報(pitch_data)に0を代入する(出力する)(処理S203)。8より小さい場合(判断S101のYes)は、仮想サンプリング位置情報(pitch_data)に、(chip_pitch_data×(7−pixel_address)/8)を代入する(出力する)(処理S202)。
【0158】
LUT(Look Up Table)910は、演算部915の出力する仮想サンプリング位置情報(pitch_data)に従い、実際の補正演算動作を行うのに必要な演算例数を、乗算器905、906、907及び908に出力する。
【0159】
また乗算器905、906、907及び908には、それぞれ、D−FF(フリップフロップ)904、903、902及び901からの出力が入力され、それらの入力値と、LUT910からの演算係数とを乗算した結果を加算器909に出力する。加算器909は、乗算器905、906、907及び908から入力される値を加算して、画像信号として画像処理部705に出力する。
【0160】
D−FF(フリップフロップ)904、903、902及び901は、同一構成のD−FFであり、シェーディング補正部703からの画像信号を1画素クロックづつ遅延させることにより、乗算器905、906、907及び908にそれぞれ出力する演算項を生成する。図16の例でいうならば、D−FF904にA(N)の画素値が格納されている状態では、D−FF903にはB(1)の画素値が、D−FF902にはB(2)の画素値が、D−FF901には、B(3)の画素値が格納されることになる。
【0161】
LUT910が出力する演算係数の決定法としては、前述の特公平8−28810号公報記載の「画像データの変倍処理装置」の9ページに記載された三次関数コンボリューションの手法を用いた技術が適用可能である。
【0162】
その場合、仮想サンプリング位置の画素の画素値を演算するために参照される、実サンプリング位置の画素は、仮想サンプリング位置情報(pitch_data)の符号によって異なる。
【0163】
なすわち、pitch_dataの符号が正である場合は、図16の例でいうならば、イメージセンサチップの配置間隔データ(chip_pitch_data)、すなわち、(D−d)/dの符号は正である。したがって、例えば、仮想サンプリング画素B’(1)の画素値を演算するために参照される、実サンプリング位置の画素は、A(N−1)、A(N)、B(1)及びB(2)であり、仮想サンプリング画素B’(2)の画素値を演算するために参照される、実サンプリング位置の画素は、A(N)、B(1)、B(2)及びB(3)であり、仮想サンプリング画素B’(3)の画素値を演算するために参照される、実サンプリング位置の画素は、B(1)、B(2)、B(3)及びB(4)となる。
【0164】
一方、pitch_dataの符号が負である場合は、図16の例でいうならば、イメージセンサチップの配置間隔データ(chip_pitch_data)、すなわち、(D−d)/dの符号は負である。したがって、例えば、仮想サンプリング画素B’(1)の画素値を演算するために参照される、実サンプリング位置の画素は、A(N)、B(1)、B(2)及びB(3)であり、仮想サンプリング画素B’(2)の画素値を演算するために参照される、実サンプリング位置の画素は、B(1)、B(2)、B(3)及びB(4)であり、仮想サンプリング画素B’(3)の画素値を演算するために参照される、実サンプリング位置の画素は、B(2)、B(3)、B(4)及びB(5)となる。
【0165】
また同図において、仮想サンプリング画素B’(8)以降の仮想サンプリング画素の画素値は、pitch_dataの値が0であるため、実サンプリング画素B(8)以降の実サンプリング画素の画素値とそれぞれ一致する。
【0166】
したがって、LUT910は、pitch_dataの値の正負に応じて、今画素値を得ようとしている仮想サンプリング画素の画素値を演算するために参照する連続する4つの実サンプリング画素と、当該仮想サンプリング画素の位置関係を論理的に1画素分ずらす。また、LUT910は、pitch_dataの値が0の場合は、今画素値を得ようとしている仮想サンプリング画素に対応する実サンプリング画素からの画素値が格納されている、D−FF902またはD−FF903の値がそのまま、当該仮想サンプリング画素の画素値として、加算器909から出力されるように、乗算器905、906、907及び908に出力する演算係数を切り替える。具体的には、D−FF902またはD−FF903の値を不変とするために、乗算器907または乗算器906に出力する演算係数を1とし、それ以外の乗算器に対しては演算係数として0を出力する。
【0167】
このように、仮想サンプリング位置を設定して、仮想サンプリングデータを算出し画像信号として用いることにより、イメージセンサチップ間の境界で生じる画素間隔の不均等を周辺画素に分散することができ、イメージセンサチップの配置の位置誤差が読み取り画像に与える影響を除去することができる。
【0168】
なお、仮想サンプリングデータは実サンプリングデータより求めるため、演算に先立ってイメージセンサの感度ムラや照明光学系のムラなどは除去されていないと、これを含んだ仮想サンプリングデータが得られてしまい、このあと前述のムラの除去(シェーディング補正)を行うのは構成的に複雑となり、困難なこととなるが、以上説明した第2または第3実施形態に係るラインイメージセンサを用いた画像読み取り装置では、継ぎ目補正部704の前段のシェーディング補正部703において、それらの処理を前もって行っているため、そのような問題が生じることはない。
【0169】
【発明の効果】
本発明によれば、前記ラインイメージセンサを構成する各イメージセンサチップ間の各境界において、前記境界画素付近における前記ラインイメージセンサの物理的画素配置と、前記仮想的画素配置との画素間隔の差を、前記各境界から画素が隔たるにつれて所定の割合で小さくしていくことにより前記境界画素の配置間隔と前記各イメージセンサチップ内での画素間隔との差を前記境界画素の周辺画素に分散させるため、前記各イメージセンサチップの配置ずれによる画像への悪影響を除去することが可能となる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る画像読み取り装置のブロック構成を示す図である。
【図2】イメージセンサにおけるイメージセンサチップの配置について示す図である。
【図3】イメージセンサチップの継ぎ目補正処理について概念的に説明するための図である。
【図4】継ぎ目補正部の詳細構成を示す図である。
【図5】継ぎ目補正部の記憶部の記憶内容例を示す図である。
【図6】継ぎ目補正部の演算部における演算手順を示すフローチャートである。
【図7】本発明の第1実施形態に係るイメージセンサのブロック構成を示す図である。
【図8】本発明の第1実施形態に係るイメージセンサの演算部における演算手順を示すフローチャートである。
【図9】本発明の第1実施形態に係るイメージセンサを用いた画像読み取り装置のブロック構成を示す図である。
【図10】補間演算処理部の詳細構成を示す図である。
【図11】本発明の第2実施形態に係るイメージセンサのブロック構成を示す図である。
【図12】イメージセンサの記憶部の記憶内容例を示す図である。
【図13】本発明の第2実施形態に係るイメージセンサにおける信号出力選択動作について説明するためのタイミングチャートを示す図である。
【図14】本発明の第3実施形態に係るイメージセンサのブロック構成を示す図である。
【図15】本発明の第2または第3実施形態に係るイメージセンサ用いた画像読み取り装置のブロック構成を示す図である。
【図16】イメージセンサチップの継ぎ目補正処理について概念的に説明するための図3とは別の図である。
【図17】継ぎ目補正部の詳細構成を示す図である。
【図18】本発明の第2または第3実施形態に係るイメージセンサを用いた画像読み取り装置の継ぎ目補正部の演算部における演算手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
101 基板材
101a、101b イメージセンサチップ
103 アパーチャ
201、401、701 イメージセンサ
202、402、702 A/D変換器
203、403、703 シェーディング補正部
204、704 継ぎ目補正部
205、405、705 画像処理部
206、708 クロック発生部
301、302、303、304、601、602、603、604、901、902、903、904 D−フリップフロップ
305、306、307、308、605、606、607、608、905、906、907、908 乗算器
309、609、909 加算器
310、610、910 LUT(ルックアップテーブル)
311、504、911 分周器
312、505、912 アドレスカウンタ
313、507、805、913 カウンタ
314、506、806、914 記憶部
315、508、915 演算部
404 補間演算処理部
501 光電変換部
502、803 信号処理部
503、801 駆動制御部
706 制御部
707 選択回路
802 光電変換セルアレイ
804 1/M分周器
807 パラレル/シリアル変換部
808 出力選択部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present inventionThe document image to be sub-scanned is read one main scanning line at a time by the line image sensor configured by arranging a plurality of image sensor chips each composed of a plurality of reading pixels arranged one-dimensionally in the main scanning direction. Outputs image signals for each pixel constituting the line image sensorThe present invention relates to an image reading apparatus.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in facsimile machines, copying machines, etc., the optical path length can be set short and the apparatus can be miniaturized. Therefore, the same size image sensor is often used as an image reading apparatus for reading a document. .
[0003]
This equal-magnification image sensor is an image sensor chip in which a plurality of read pixels are formed in a one-dimensional manner (hereinafter also referred to simply as a sensor chip), as can be seen in “Image Sensor” described in JP-A-61-69256. Are arranged in the same direction as the arrangement direction of the pixels on the base material.
[0004]
The sensor chip is a line image sensor that uses a sensor chip to read an A4 size or A3 size document with an equal-magnification optical system because the size in the longitudinal direction is regulated by the wafer size that is fundamental in manufacturing semiconductors. In order to obtain the above, it is necessary to secure a necessary reading length by arranging a plurality of sensor chips.
[0005]
When scanning the width direction (about 210 mm) of an A4 size document with a scanning resolution of 400 DPI (Dot Per Inch: about 15.4 mm is about 25.4 mm) with a 1 × magnification image sensor, the pixel interval is about 63.5 μm.
[0006]
The pixel spacing inside one sensor chip is, of course, the high precision obtained in the semiconductor manufacturing process, and it is easy to align them at regular intervals. However, a line image is obtained by arranging multiple sensor chips on a substrate. When configuring a sensor, the pixel interval (boundary pixel interval) at the joint can be aligned only with accuracy when a plurality of sensor chips are mounted on a substrate. However, the accuracy is lower than the accuracy obtained in the semiconductor manufacturing process, and it is very difficult to match the pixel interval inside the sensor chip and the boundary pixel interval with high accuracy.
[0007]
On the other hand, if the pixel interval inside the sensor chip is different from the boundary pixel interval, the read image may be adversely affected.
[0008]
For example, when an oblique line on a document is read by a line image sensor configured by an array of a plurality of sensor chips, a step is generated at the joint position of the sensor chip in the oblique line portion of the read image. Also, when a halftone document is read, the moire caused by the difference between the halftone dot pitch (spatial frequency) and the pixel spacing of the sensor may be disturbed at the joint position of the sensor chip and look like vertical stripes. is there.
[0009]
As the ratio of the error between the boundary pixel interval between adjacent sensor chips with respect to the pixel interval inside the sensor chip is larger, the adverse effect generated in the read image becomes larger. Therefore, if the resolution of the sensor chip is increased, the pixel interval inside the sensor chip is reduced. As a result, even if the error of the boundary pixel interval between the sensor chips is the same, the ratio to the pixel interval inside the sensor chip is relatively large. Thus, the influence on the read image becomes more remarkable.
[0010]
In recent years, in line with the demand for high-quality reading, the resolution of line image sensors has been increasing. For example, line image sensors having a resolution of 600 DPI have also appeared.
[0011]
On the other hand, it is important to keep the seam error between sensor chips small in order to improve the image quality associated with higher resolution, but this is achieved with high accuracy because it is an error in placing sensor chips. It has become difficult to do.
[0012]
As a proposal for countermeasures against this, there is an “image reading apparatus” described in Japanese Patent Laid-Open No. 61-256860.
[0013]
This is because each pixel forming the one-dimensional image sensor is composed of a plurality of sensor elements, and the elements are selectively used according to the positional deviation of the arrangement of the sensor chip, thereby correcting the influence of the positional deviation. It is a thing.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, an obvious drawback of the proposed apparatus is that the accuracy of the correction is rough. In other words, the accuracy of correction is determined by how many elements each pixel is composed of, and even if the number of constituent elements is sufficiently increased, the accuracy of correction can be increased. The open area is greatly reduced, the reflected light from the read original cannot be received with a sufficient amount of light per pixel, and the quality of the read image is deteriorated due to a decrease in the S / N of the sensor output. is there.
[0015]
On the other hand, as the demand for image quality increases in the future, the resolution of the image sensor will continue to increase. In this case, the influence of the assembly accuracy of the image sensor chip described above will be relatively increased, resulting in higher image quality. Contrary to the goal, there are many factors that degrade image quality.
[0016]
The present invention has been made in view of such circumstances, and is an image reading apparatus capable of correcting a displacement of a plurality of image sensor chips constituting a line image sensor with high accuracy and removing an adverse effect on a read image.PlaceThe purpose is to provide.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an image reading apparatus according to
[0018]
Claim2The described image reading apparatus includes a plurality of one-dimensionally arranged image reading apparatuses.PaintingAn original image to be sub-scanned is read one main scanning line at a time by a line image sensor configured by arranging a plurality of elemental image sensor chips in the main scanning direction.Configure the line image sensorIn an image reading apparatus that outputs an image signal for each pixel, storage means for storing in advance information on the arrangement interval of the boundary pixels of each image sensor chip and the pixel interval in each image sensor chip, and the storage Based on the information stored in the means, the physical pixel arrangement of the line image sensor,The difference in pixel spacing between the physical pixel arrangement of the line image sensor and the virtual pixel arrangement in the vicinity of the boundary pixel at each boundary between the image sensor chips is calculated from the line image sensor.In synchronization with the pixel readout cycle,By reducing the pixel currently being read from the line image sensor at a predetermined rate as it is separated from each boundary, at each boundary,A first correction unit configured to correct a virtual pixel arrangement by dispersing a difference between the arrangement interval of the boundary pixels and a pixel interval in each of the image sensor chips in peripheral pixels of the boundary pixels; and the line image sensor An image signal for each pixel from the first correction meansFrom the line image sensorAnd a second correction means for correcting the image signal from the virtual pixel arrangement obtained in synchronization with the pixel readout cycle.
[0034]
First, an image reading apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail. FIG. 1 shows a block configuration of an image reading apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0035]
In the figure,
[0036]
In the
[0037]
As described above, at a reading resolution of 400 DPI, the pixel interval d takes a value of about 63.5 μm. D is a pixel interval (boundary pixel interval) at the boundary between the
[0038]
There is no problem when the boundary pixel interval D substantially coincides with the pixel interval d. However, when the boundary pixel interval D is larger or smaller than the pixel interval d, a failure occurs in the read image depending on the degree. What is conspicuous among the obstacles is that when the oblique line on the original is read, a step is generated at the joint position of the image sensor chip in the oblique line of the read image. Also, when a halftone document is read, moiré caused by the difference between the halftone dot pitch (spatial frequency) and the pixel interval of the image sensor is disturbed at the joint position, and may appear as a vertical stripe. Since there are a large number of literatures on moire, the explanation is omitted here.
[0039]
In the
[0040]
In FIG. 1,
[0041]
A
[0042]
[0043]
An
[0044]
The image signal read by the
[0045]
A
[0046]
Next, the configuration and operation of the
[0047]
In the figure, the actual pixel arrangement (actual sampling position) indicates the position (the physical arrangement position of the pixel) where the
[0048]
In the figure, the state of the boundary portion between the image sensor chips A and B (corresponding to the positional relationship between the
[0049]
The image sensor chips A and B are composed of N pixels. In the figure, the last three pixels of the image sensor chip A, A (N−2), A (N−1), and A (N). The positions of the first six pixels B (1), B (2), B (3), B (4), B (5), and B (6) of the image sensor chip B are expressed. The pixel intervals in the same image sensor chip are all d as described above, and the pixel interval (boundary pixel interval) of the image sensor chip boundary, that is, the interval D between A (N) and B (1) is the image sensor chip A. Depending on the mounting accuracy of B and B, either the case of (D> d) shown in the upper stage or the case of (D <d) shown in the lower stage can occur.
[0050]
As described above, if there is a place having a distance D that is significantly different from the distance d in only one of the pixels regularly arranged at the distance d, various obstacles occur in the image reading performance. As described above, for example, when an oblique line on a document is read, a step is generated at the joint position of the image sensor chip in the oblique line portion of the read image. Further, when a halftone document is read, moire caused by the difference between the halftone dot pitch (open frequency) and the pixel interval of the image sensor is disturbed at the joint position, and may appear as vertical stripes.
[0051]
To prevent this, set the virtual sampling points so that the pixels that are physically arranged (at the actual sampling position) are arranged at approximately equal intervals at unequal intervals that may occur at the boundaries between the image sensor chips. However, if a pixel is present at this virtual sampling position, an image signal that should be output from the pixel in the virtual arrangement is transferred to the virtual pixel of the physical arrangement. What is necessary is just to correct | amend the nonuniform pixel space | interval which may arise in the boundary between image sensor chips by calculating | requiring by calculation based on the image signal actually output from the pixel located in the periphery of the pixel of various arrangement | positioning.
[0052]
A method of calculating virtual sampling data (pixel value that should be output from a temporary pixel arranged at a virtual sampling position) from actual sampling data (pixel values actually output from each pixel of the image sensor) by calculation is as follows: Various proposals have been made so far, for example, the third page of “Image Data Scaling Processing Device” described in Japanese Patent Publication No. 8-28810 also includes a recent pixel replacement method, a distance distribution method between adjacent pixels, Although there is a description of a cubic function convolution method or the like, among them, the linear distribution method between adjacent pixels and the cubic function convolution method are applicable to the present embodiment, and in particular, the cubic function convolution method is The accuracy of the approximation operation based on the sampling theorem is good, and is optimal for this embodiment.
[0053]
In FIG. 3, the pixel at the virtual sampling position indicated by the white circle corresponding to the pixel at the actual sampling position indicated by the black circle (for example, A (N−2)) is expressed as A ′ (N−2) or the like. Show correspondenceHaveThe In the figure, the pixel at the actual sampling position and the pixel at the virtual sampling position are misaligned in B ′ (1), B ′ (2), and B ′ (3) indicated by white circles. Yes, the difference (D−d) between the boundary pixel interval D and the pixel interval d is divided into four by the deviation of these virtual pixels, and the pixel interval non-uniformity generated at the boundary between the image sensor chips is distributed to peripheral pixels I am doing so.
[0054]
That is, B ′ (1) is set at a position separated from A ′ (N) by (d + (D−d) / 4), and B ′ (2) is similarly set to (d + ( D'd) / 4) is set at a position separated from B '(3), and B' (3) is set at a position separated from B '(2) by (d + (D-d) / 4). As a result, the deviation (D−d) between the virtual sampling position and the actual sampling position at the sensor chip boundary is dispersed by (D−d) / 4, and finally the virtual sampling position and the actual sampling position at the position B ′ (4). This is continued as long as the sampling positions match and reading from the image sensor chip B continues. In the case of (D> d) shown in the upper stage and the case of (D <d) shown in the lower stage, the sign of the deviation (D−d) between the virtual sampling position and the actual sampling position at the sensor chip boundary is Although different, as will be described later, by determining this code, it is possible to switch the pixel at the actual sampling position to be referred to when calculating the pixel value of the pixel at the virtual sampling position.
[0055]
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the difference between the boundary pixel interval D and the pixel interval d is divided into four parts, and the non-uniform pixel interval generated at the boundary between the image sensor chips is distributed to the peripheral pixels. However, it is not limited to four divisions, but it is better in terms of performance to carry out more slowly, for example, eight divisions or 16 divisions described later. However, the calculation accuracy for calculating the virtual sampling data is required accordingly.
[0056]
Based on the conceptual operation of the
[0057]
In the figure,
[0058]
[0059]
[0060]
An example of the data configuration inside the
[0061]
[0062]
[0063]
The processing procedure of this calculation operation will be described with reference to FIG. In the figure, the
[0064]
The LUT (Look Up Table) 310 is virtual sampling position information output from the calculation unit 315 (pitch_data) To perform the actual correction operationCountingThe example number is output to the
[0065]
The
[0066]
D-FFs (flip-flops) 304, 303, 302, and 301 are D-FFs having the same configuration, and
[0067]
As a method for determining the calculation coefficient output by the
[0068]
In that case, the pixel at the actual sampling position referred to for calculating the pixel value of the pixel at the virtual sampling position is the virtual sampling position information (pitch_data) Depending on the sign.
[0069]
Nasuchipitch_dataIf the sign of the image sensor chip is positive, in the example of FIG.chip_pitch_data), that is, the sign of (D−d) / d is positive, which corresponds to the case where the boundary pixel interval D> pixel interval d in the upper stage of FIG.
[0070]
Thus, for example, the pixels at the actual sampling position referred to for calculating the pixel value of the virtual sampling pixel B ′ (1) are A (N−1), A (N), B (1) and B ( 2), and the pixels at the actual sampling position referred to for calculating the pixel value of the virtual sampling pixel B ′ (2) are A (N), B (1), B (2), and B (3). ) And the pixels at the actual sampling position, which are referred to for calculating the pixel value of the virtual sampling pixel B ′ (3), are B (1), B (2), B (3), and B (4). It becomes.
[0071]
on the other hand,pitch_dataIf the sign of is negative, in the example of FIG. 3, the arrangement interval data of the image sensor chip (chip_pitch_data), that is, (D−d) / d has a negative sign, which corresponds to the case where the boundary pixel interval D <pixel interval d in the lower part of FIG.
[0072]
Therefore, for example, the pixels at the actual sampling position referred to for calculating the pixel value of the virtual sampling pixel B ′ (1) are A (N), B (1), B (2), and B (3). The pixels at the actual sampling position, which are referred to for calculating the pixel value of the virtual sampling pixel B ′ (2), are B (1), B (2), B (3), and B (4). Yes, the pixels at the actual sampling position, which are referred to for calculating the pixel value of the virtual sampling pixel B ′ (3), are B (2), B (3), B (4), and B (5). .
[0073]
The virtual sampling pixels after the virtual sampling pixel B ′ (4) in both cases where the upper boundary pixel interval D> pixel interval d or the lower boundary pixel interval D <pixel interval d. The pixel value ofpitch_dataIs equal to 0, the pixel values of the actual sampling pixels after the actual sampling pixel B (4) coincide with each other.
[0074]
Therefore, the
[0075]
In this way, by setting the virtual sampling position, calculating the virtual sampling data and using it as an image signal, it is possible to disperse the non-uniform pixel spacing that occurs at the boundary between the image sensor chips to the peripheral pixels. It is possible to eliminate the influence of the position error of the chip arrangement on the read image.
[0076]
Since the virtual sampling data is obtained from the actual sampling data, if the image sensor sensitivity unevenness and illumination optical system unevenness are not removed prior to the calculation, virtual sampling data including this will be obtained. Further, the above-described unevenness removal (shading correction) is complicated in construction and difficult, but in the image reading apparatus according to the present embodiment described above, the shading correction before the
[0077]
Next, the line image sensor according to the embodiment of the present invention will be described in detail by dividing it into first, second and third embodiments. First, FIG. 7 shows a block configuration of the
[0078]
In the figure,
[0079]
A
[0080]
[0081]
[0082]
[0083]
Memory506The internal data configuration example is the same as that shown in FIG. In the figure, chip arrangement interval data (corresponding to the boundary pixel interval D in FIG. 3) is stored in order at a predetermined storage address of the
[0084]
[0085]
508 performs calculation on the arrangement interval data (chip_pitch_data) of the image sensor chip output from the
[0086]
The processing procedure of this calculation operation will be described with reference to FIG. In the figure, the calculation unit 508 determines whether the pixel position address (pixel_address) input from the
[0087]
As a result, the image signal from the
[0088]
FIG. 9 shows an example of the configuration of an image reading apparatus that can eliminate the influence of uneven arrangement intervals of image sensor chips using the
[0089]
In FIG. 9, 401 is a line image sensor having the configuration shown in FIG. An image signal output from the
[0090]
A
[0091]
[0092]
[0093]
The image signal read by the
[0094]
FIG. 10 shows a block configuration of the interpolation
[0095]
In the figure, a LUT (Look Up Table) 610 is a calculation required to perform an actual correction calculation operation according to virtual sampling position information (pitch_data) output from the calculation unit 508 of the image sensor 401.coefficientIs output to the
[0096]
The
[0097]
D-FFs (flip-flops) 604, 603, 602, and 601 are D-FFs having the same configuration, and delay the image signal from the
[0098]
As a method of determining the calculation coefficient output by the
[0099]
In this case, the pixel at the actual sampling position referred to for calculating the pixel value of the pixel at the virtual sampling position varies depending on the sign of the virtual sampling position information (pitch_data).
[0100]
That is, when the sign of pitch_data is positive, in the example of FIG. 3, the arrangement interval data (chip_pitch_data) of the image sensor chip, that is, (D−d)./ DIs positive and corresponds to the case of the boundary pixel interval D> pixel interval d in the upper part of FIG.
[0101]
Thus, for example, the pixels at the actual sampling position referred to for calculating the pixel value of the virtual sampling pixel B ′ (1) are A (N−1), A (N), B (1) and B ( 2), and the pixels at the actual sampling position referred to for calculating the pixel value of the virtual sampling pixel B ′ (2) are A (N), B (1), B (2), and B (3). ) And the pixels at the actual sampling position, which are referred to for calculating the pixel value of the virtual sampling pixel B ′ (3), are B (1), B (2), B (3), and B (4). It becomes.
[0102]
On the other hand, when the sign of pitch_data is negative, in the example of FIG. 3, the arrangement interval data (chip_pitch_data) of the image sensor chip, that is, (D−d)./ DThe sign of is negative and corresponds to the case of the boundary pixel interval D <pixel interval d in the lower part of the figure.
[0103]
Therefore, for example, the pixels at the actual sampling position referred to for calculating the pixel value of the virtual sampling pixel B ′ (1) are A (N), B (1), B (2), and B (3). The pixels at the actual sampling position, which are referred to for calculating the pixel value of the virtual sampling pixel B ′ (2), are B (1), B (2), B (3), and B (4). Yes, the pixels at the actual sampling position, which are referred to for calculating the pixel value of the virtual sampling pixel B ′ (3), are B (2), B (3), B (4), and B (5). .
[0104]
The virtual sampling pixels after the virtual sampling pixel B ′ (4) in both cases where the upper boundary pixel interval D> pixel interval d or the lower boundary pixel interval D <pixel interval d. Since the value of pitch_data is 0, the pixel value of each of the pixel values coincides with the pixel values of the actual sampling pixels after the actual sampling pixel B (4).
[0105]
Therefore, the
[0106]
In this way, by setting the virtual sampling position, calculating the virtual sampling data and using it as an image signal, it is possible to disperse the non-uniform pixel spacing that occurs at the boundary between the image sensor chips to the peripheral pixels. It is possible to eliminate the influence of the position error of the chip arrangement on the read image.
[0107]
Since the virtual sampling data is obtained from the actual sampling data, if the image sensor sensitivity unevenness and illumination optical system unevenness are not removed prior to the calculation, virtual sampling data including this will be obtained. Further, the above-described unevenness removal (shading correction) is structurally complicated and difficult, but in the image reading apparatus using the
[0108]
Next, a line image sensor according to a second embodiment of the present invention will be described.
[0109]
FIG. 11 shows a block configuration of a
[0110]
In the figure,
[0111]
[0112]
[0113]
A parallel /
[0114]
The L_gate signal from the
[0115]
Thus, the address input to the
[0116]
The parallel data output from the
[0117]
An image signal output from the photoelectric
[0118]
FIG. 13 shows a timing chart of the schematic operation of signal output selection in the
[0119]
In this figure, when the line synchronization signal LSYNC is input to the
[0120]
As described above, data such as the arrangement interval between the sensor chips is converted into a serial signal, and is switched to the image signal and output to the outside during the invalid period of the image signal, thereby being stored in the
[0121]
Next, a line image sensor according to a third embodiment of the present invention will be described.
[0122]
FIG. 14 shows a block configuration of a
[0123]
The configuration of the
[0124]
The configuration shown in FIG. 14 is different from the configuration shown in FIG. 11 in that the L_gate signal cannot be output from the
[0125]
The output selection signal SEL is input to the
[0126]
The output selection signal SEL is input to the reset terminal of the
[0127]
The output selection signal SEL is input to the
[0128]
In this manner, data such as the arrangement interval between the sensor chips is converted into a serial signal, and is switched to the image signal and output to the outside in accordance with an instruction from the outside, thereby being stored in the
[0129]
FIG. 15 shows a configuration example of an image reading apparatus that can remove the influence of uneven arrangement intervals of image sensor chips using the
[0130]
In FIG. 15,
[0131]
An image signal output from the
[0132]
A
[0133]
[0134]
[0135]
A
[0136]
With the above configuration, the
[0137]
If the
[0138]
As a result, the
[0139]
Next, the configuration and operation of the
[0140]
In the same figure, it is assumed that the
[0141]
The sensor chip arrangement shown in FIG. 6A represents the actual arrangement of sensor chips in the image sensor, and is the same as that shown in FIG.
[0142]
The pixel interval shown in FIG. 2B indicates the pitch of the pixels formed in each image sensor chip, and is d within the image sensor chip and D at the boundary between the sensor chips. In the actual pixel position (actual sampling position) shown in FIG. 4C, the black dots indicate the locations where the pixels of the image sensor actually exist.
[0143]
Each of the centimeter chips A and B is composed of N pixels. In FIG. 5C, the last two pixels of the sensor chip A, A (N−1) and A (N), and the sensor chip. The first 9 pixels B (1), B (2), B (3), B (4), B (5), B (6), B (7), B (8) and B (9) The existence position is represented by black dots. Note that the actual sampling position means a position where a pixel actually exists.
[0144]
The pixel pitches in the same sensor chip are all “d”, and the pixel pitch at the sensor chip boundary, that is, the interval between A (N) and B (1) is “D”, which is slightly wider than “d”. Among the pixels regularly arranged at the interval “d”, there is a place with an interval “D” that is different from “d” at only one location, which causes various obstacles in image reading performance. That is, as described above, for example, when an oblique line on a document is read, a step is generated at the joint position of the sensor chip in the oblique line portion of the read image. Further, when a halftone document is read, moire generated due to the difference between the halftone dot pitch (spatial frequency) and the pixel pitch of the image sensor is disturbed at the joint position, and may appear as a vertical stripe.
[0145]
In order to prevent this, the virtual sampling points are set so that the pixel pitches are arranged at substantially equal intervals so that the image is not disturbed, and the output when it is assumed that the pixels exist at the virtual sampling positions, that is, The virtual sampling data may be regarded as an image signal. That is, the pitch error (Δd = D−d) that occurs at a stretch at the joint position may be divided into a plurality of minute amounts that do not disturb the image and be generated near the joint.
[0146]
Various methods for calculating virtual sampling data from actual sampling data (actual pixel output values) by calculation have been proposed in the past. For example, a method of “image data scaling processing device” described in Japanese Patent Publication No. 8-28810 is disclosed. Although described on the third page, for example, an interpolation operation based on a sampling theorem, which is called a cubic function convolution method, is a method with good accuracy.
[0147]
In FIG. 16D, the virtual sampling pixel position corresponding to the actual pixel position A (K) or B (K) (where K is an integer from 1 to N) shown in FIG. Alternatively, although expressed as B ′ (K) or the like, the difference “Δd = D−d” between the interval “D” and the interval “d” is divided into 8 parts so as to gradually eliminate pitch unevenness. A virtual sampling position is determined.
[0148]
That is, B ′ (1) is set at a position separated from A ′ (N) by (d ′ = d + (D−d) / 8), and B ′ (2) is the same as B ′ (1). And (d + (D−d) / 8) apart. Then, the virtual sampling position and the actual sampling position coincide with each other at the position B ′ (8), and the coincidence is continued as long as reading from the chip B continues.
[0149]
Thus, by setting the virtual sampling point and calculating the image data by calculation, the pitch error (Dd) that occurs at a stretch at the joint position is divided into a minute amount ((Dd) / 8). Therefore, the adverse effect on the read image can be removed.
[0150]
Based on the conceptual operation of the
[0151]
In the figure,
[0152]
[0153]
[0154]
The
[0155]
[0156]
[0157]
The processing procedure of this calculation operation will be described with reference to FIG. In the figure, the
[0158]
The LUT (Look Up Table) 910 is virtual sampling position information output from the calculation unit 915 (pitch_data), The number of calculation examples necessary for performing the actual correction calculation operation is output to the
[0159]
The
[0160]
D-FFs (flip-flops) 904, 903, 902, and 901 are D-FFs having the same configuration, and
[0161]
As a method for determining the calculation coefficient output by the
[0162]
In that case, the pixel at the actual sampling position referred to for calculating the pixel value of the pixel at the virtual sampling position is the virtual sampling position information (pitch_data) Depending on the sign.
[0163]
Nasuchipitch_data16 is positive, in the example of FIG. 16, the arrangement interval data of the image sensor chip (chip_pitch_data), that is, the sign of (D−d) / d is positive. Thus, for example, the pixels at the actual sampling position referred to for calculating the pixel value of the virtual sampling pixel B ′ (1) are A (N−1), A (N), B (1) and B ( 2), and the pixels at the actual sampling position referred to for calculating the pixel value of the virtual sampling pixel B ′ (2) are A (N), B (1), B (2), and B (3). ) And the pixels at the actual sampling position, which are referred to for calculating the pixel value of the virtual sampling pixel B ′ (3), are B (1), B (2), B (3), and B (4). It becomes.
[0164]
on the other hand,pitch_dataIf the sign of the image sensor chip is negative, in the example of FIG.chip_pitch_data), that is, the sign of (D−d) / d is negative. Therefore, for example, the pixels at the actual sampling position referred to for calculating the pixel value of the virtual sampling pixel B ′ (1) are A (N), B (1), B (2), and B (3). The pixels at the actual sampling position, which are referred to for calculating the pixel value of the virtual sampling pixel B ′ (2), are B (1), B (2), B (3), and B (4). Yes, the pixels at the actual sampling position, which are referred to for calculating the pixel value of the virtual sampling pixel B ′ (3), are B (2), B (3), B (4), and B (5). .
[0165]
In the same figure, the pixel values of the virtual sampling pixels after the virtual sampling pixel B ′ (8) are as follows:pitch_dataIs equal to the pixel value of the actual sampling pixel after the actual sampling pixel B (8).
[0166]
Therefore, LUT 910pitch_dataAccording to the positive / negative of the value of, the sequential relationship between the four actual sampling pixels to be referred to in order to calculate the pixel value of the virtual sampling pixel whose pixel value is to be obtained and the positional relationship between the virtual sampling pixels is logically 1 Shift pixels. In addition, the LUT 910pitch_dataWhen the value of 0 is 0, the value of D-
[0167]
In this way, by setting the virtual sampling position, calculating the virtual sampling data and using it as an image signal, it is possible to disperse the non-uniform pixel spacing that occurs at the boundary between the image sensor chips to the peripheral pixels. It is possible to eliminate the influence of the position error of the chip arrangement on the read image.
[0168]
Since the virtual sampling data is obtained from the actual sampling data, if the image sensor sensitivity unevenness and illumination optical system unevenness are not removed prior to the calculation, virtual sampling data including this will be obtained. Further, it is difficult to remove the unevenness (shading correction) described above, which is structurally complicated and difficult. However, in the image reading apparatus using the line image sensor according to the second or third embodiment described above, Since these processes are performed in advance in the
[0169]
【The invention's effect】
According to the present invention, at each boundary between the image sensor chips constituting the line image sensor, a difference in pixel spacing between the physical pixel arrangement of the line image sensor in the vicinity of the boundary pixel and the virtual pixel arrangement. Is reduced at a predetermined rate as the pixels are separated from each boundary, thereby distributing the difference between the arrangement interval of the boundary pixels and the pixel interval in each image sensor chip to the peripheral pixels of the boundary pixels. Therefore, an effect that it is possible to remove the adverse effect on the image due to the displacement of the image sensor chips is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an image reading apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement of image sensor chips in the image sensor.
FIG. 3 is a diagram for conceptually explaining joint correction processing of an image sensor chip.
FIG. 4 is a diagram illustrating a detailed configuration of a seam correction unit.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of stored contents of a storage unit of a seam correction unit.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a calculation procedure in a calculation unit of the seam correction unit.
FIG. 7 is a diagram showing a block configuration of the image sensor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing a calculation procedure in a calculation unit of the image sensor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram of an image reading apparatus using the image sensor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a detailed configuration of an interpolation calculation processing unit.
FIG. 11 is a diagram showing a block configuration of an image sensor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of stored contents of a storage unit of an image sensor.
FIG. 13 is a timing chart for explaining a signal output selection operation in the image sensor according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a block configuration of an image sensor according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing a block configuration of an image reading apparatus using an image sensor according to a second or third embodiment of the present invention.
16 is a view different from FIG. 3 for conceptually explaining the seam correction processing of the image sensor chip.
FIG. 17 is a diagram illustrating a detailed configuration of a seam correction unit.
FIG. 18 is a flowchart showing a calculation procedure in a calculation unit of a seam correction unit of the image reading apparatus using the image sensor according to the second or third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
101 Substrate material
101a, 101b Image sensor chip
103 aperture
201, 401, 701 Image sensor
202, 402, 702 A / D converter
203, 403, 703 Shading correction unit
204, 704 Seam correction unit
205, 405, 705 Image processing unit
206, 708 clock generator
301, 302, 303, 304, 601, 602, 603, 604, 901, 902, 903, 904 D-flip flop
305, 306, 307, 308, 605, 606, 607, 608, 905, 906, 907, 908 Multiplier
309, 609, 909 adder
310, 610, 910 LUT (Look Up Table)
311 504 911 divider
312, 505, 912 Address counter
313, 507, 805, 913 counter
314, 506, 806, 914 storage unit
315, 508, 915 arithmetic unit
404 Interpolation calculation processing unit
501 Photoelectric converter
502, 803 Signal processor
503, 801 Drive control unit
706 Control unit
707 selection circuit
802 Photoelectric conversion cell array
804 1 / M frequency divider
807 Parallel / serial converter
808 Output selector
Claims (1)
前記画素間隔dと前記各イメージセンサチップの各境界における画素の配置間隔である境界画素間隔の情報を予め記憶しておく記憶手段と、
前記ラインイメージセンサを構成する複数のイメージセンサチップにおいて互いに隣接して順に配置されるイメージセンサチップをイメージセンサチップA及びBとし、該イメージセンサチップA及びBについて前記記憶手段に記憶される前記境界画素間隔が境界画素間隔Dであるとするとき、前記イメージセンサチップBの先頭の所定の複数(a)個の画素については該a個の画素の物理的な画素配置に関わらず前記イメージセンサチップAの最後の画素から(d+(D−d)/(a))の等間隔で配置されるとみなすことで、前記ラインイメージセンサを構成する各画素の仮想的画素配置を決定し、
前記イメージセンサを構成する各画素のうち、
前記仮想的画素配置上の位置と前記イメージセンサにおける物理的画素配置上の位置とが一致する画素については、該画素から出力される画像信号をそのまま該画素についての画像信号として出力する一方、
前記仮想的画素配置上の位置と前記イメージセンサにおける物理的画素配置上の位置とが一致しない画素については、前記仮想的画素配置上における該画素の周辺に前記物理的画素配置上において位置する画素である周辺画素と該画素との位置関係及び該周辺画素からの出力される画像信号から所定の近似演算法により算出した画像信号を該画素についての画像信号として出力する補正手段と
を備えたことを特徴とする画像読み取り装置。A document image to be sub-scanned is scanned one main scanning line at a time by a line image sensor configured by arranging a plurality of image sensor chips composed of a plurality of pixels arranged one-dimensionally at a pixel interval d in the main scanning direction. an image reading apparatus for outputting an image signal of the image Motogoto that make up the line image sensor reads,
Storage means for preliminarily storing information on the pixel interval d and the boundary pixel interval which is the pixel arrangement interval at each boundary of each image sensor chip ;
Image sensor chips A and B are sequentially arranged adjacent to each other in a plurality of image sensor chips constituting the line image sensor, and the boundary stored in the storage unit for the image sensor chips A and B Assuming that the pixel interval is the boundary pixel interval D, the predetermined number (a) of pixels at the head of the image sensor chip B is the image sensor chip regardless of the physical pixel arrangement of the a pixels. By assuming that the pixels are arranged at equal intervals of (d + (D−d) / (a)) from the last pixel of A, a virtual pixel arrangement of each pixel constituting the line image sensor is determined,
Of each pixel constituting the image sensor,
For a pixel in which the position on the virtual pixel arrangement matches the position on the physical pixel arrangement in the image sensor, an image signal output from the pixel is directly output as an image signal for the pixel,
As for a pixel in which the position on the virtual pixel arrangement and the position on the physical pixel arrangement in the image sensor do not match, a pixel located on the physical pixel arrangement around the pixel on the virtual pixel arrangement And a correction means for outputting an image signal calculated by a predetermined approximate calculation method from the positional relationship between the peripheral pixel and the pixel and the image signal output from the peripheral pixel as an image signal for the pixel. An image reading apparatus characterized by the above.
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