JP3792956B2 - 画像入力装置及びそれを用いた画像入力システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光電変換によって被写体の画像情報を取得する画像入力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、リニアイメージセンサを用いた画像入力装置がある。
【0003】
図1には、従来の画像入力装置に使用されているリニアCCDイメージセンサの構成を示す。
【0004】
図1において101はリニアCCDイメージセンサの受光画素列、102および103は受光画素列の各画素に蓄積された電荷をODD(奇数)画素とEVEN(偶数)画素に分離し、各々順番に読み出すためのアナログ・シフトレジスタ、104および105は、102、103のアナログ、シフトレジスタから読み出される電荷を電圧信号に変換して出力するための出力アンプである。
【0005】
さらに、図8に示すリニアCCDイメージセンサにおいて、101の受光画素列の各画素列に蓄積された電荷をODDとEVENに分けて読み出すのは、102,103のアナログ、ソフトレジスタでの転送速度に限界があり、所定速度以上の読み出し速度を達成するために必要なためであった。
【0006】
しかし近年、従来以上に読取速度の早い画像読取装置への要望が高まっており、図8に示すようなODD/EVEN分離読出タイプのリニアCCDイメージセンサでは達成できない読取速度の達成が必要になってきている。
【0007】
このような状況下、ODD/ENEN分離読出しタイプのリニアCCDイメージセンサでの読取速度の2倍の読取速度を実現できるリニアCCDイメージセンサとして、図1に示すように、ODD/ENENの分離読出しに加え、受光画素列を左/右に分割して読み出す構造のリニアCCDイメージセンサが提案されている。
【0008】
図1に示すリニアCCDイメージセンサは、受光画素列を中央を境に左右に2分割し、それぞれさらにODD/ENENに分離して読み出すためのアナログ・シフトレジスタを4本(302〜305)有している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図1に示す左右分割読出し方式のリニアCCDイメージセンサを使用した場合、以下のような問題が生ずる。
【0010】
すなわち、計4chの出力信号の各々に含まれる僅かなオフセット差により、左右の読取信号にレベル差が生ずるため、左右の分割位置を境に、左右で読取信号レベル段差が発生してしまうのである。
【0011】
従来のリニアCCDイメージセンサの様に、ODD/ENEN分割読出しだけであるならば、ODD/ENENで信号レベル差が発生しても、画像上では非常に細かな繰返しパターンが僅かに画像に加わるだけであるが、左右に分割位置を境に読取信号レベルに段差が発生した場合、僅かな信号段差であっても非常に目立つ。
【0012】
このような、オフセット成分は、一般的に何らかの手段で、調整あるいは補正されている。
【0013】
しかし、この補正は通常、原稿読取りの直前に1回、行われるのみで、原稿読み取り中にはCCDセンサ、アナログ・ビデオ回路等の温度変動によるオフセット変動が発生しており、この結果、図9に示すように、読取り信号レベルに変動成分が発生しており、これが前述の左右分割方式のリニアCCDイメージセンサを用いた画像読取り装置において発生した場合、画像の左と右で、ハッキリとした信号レベル差が発生するという問題となっていた。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の画像入力装置は、各々が有効画素部と空送り画素部を備える複数の領域に分割され、各領域に対応した複数の出力部から信号を出力する光電変換手段と、被写体画像情報の取得期間外に前記有効画素部から出力される第1の信号に基いてオフセット補正値を求めるとともに、前記被写体画像情報の取得期間外に前記空送り画素部から出力される第2の信号及び前記被写体画像情報の取得期間内に前記空送り画素部から出力される第3の信号に基いて前記オフセット成分の変動を求めるように制御する制御手段と、前記オフセット成分の変動に基いて前記オフセット補正値を更新し、更新した前記オフセット補正値を用いて前記被写体画像情報の取得期間内に前記有効画素部から出力される第4の信号のオフセット成分を補正する補正手段と、を有することを特徴とする。
【0015】
また、請求項3に記載の画像入力装置は、各々が有効画素部と空送り画素部を備える複数の領域に分割され、各領域に対応した複数の出力部から信号を出力する光電変換手段と、被写体画像情報の取得期間外に前記有効画素部から出力される第1の信号に基いてオフセット補正値を求めるとともに、前記被写体画像情報の取得期間内に各領域の前記空送り画素部から出力される信号を領域毎に加算平均した第2の信号及び複数領域の前記第2の信号を加算平均した第3の信号から前記オフセット成分の変動を求めるように制御する制御手段と、前記オフセット成分の変動に基いて前記オフセット補正値を更新し、更新した前記オフセット補正値を用いて前記被写体画像情報の取得期間内に前記有効画素部から出力される第4の信号のオフセット成分を補正する補正手段と、を有することを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
図1から図5を用いて本発明の第1の実施の形態について説明する。
【0018】
図3において、501〜504は、図1に示した光電変換手段である左右分割読出し構造のりにあCCDイメージセンサからの出力信号を増幅するためのアンプ、505〜508はリニアCCDイメージセンサからの出力信号をデジタル信号に変換するためのAD変換回路、509〜512は各chの画像信号の任意の区間を加算するための演算手段である加算回路、513〜516は各chから黒オフセット成分を減算するための減算手段である減算回路、517〜520は前記減算回路で減算する調整手段である黒補正値設定用のレジスタ、521〜524は各chの画像信号に対してシェーディング補正を行うためのシェーディング補正回路、525は左右分割読み出し構造のCCDから出力される画像信号の順序(図2に示す)を所定の順序に並べ替えるためのメモリ回路である。また、526は、上記の加算回路および黒補正値設定レジスタ等を制御するCPUである。
【0019】
ここで、加算回路、減算回路、黒補正値設定レジスタによって、原稿等の被写体の画像情報を取得中に生じる、CCDイメージセンサから出力された信号に含まれるオフセット成分の変動を調整して、オフセット成分を補正するため補正手段を構成する。
【0020】
次に、図5に示すフローチャートに従い、本発明の第1の実施の形態の動作について説明する。
【0021】
図8のフローチャートは、
▲1▼原稿読取り前に行う、黒オフセット補正値の設定
▲2▼原稿読取り中に行う、黒オフセット補正値の更新(変更)
に分離される。
【0022】
図4には、1ライン(1H)中の画像信号例を示すが、上記▲1▼の黒オフセット補正値算出のためのものは、ランプを消灯したときの画像信号(図4の波線部)を使用し、▲2▼の黒オフセット補正値算出のためのものには、空送り部の信号(非画像区間)を使用することを、最初に述べておく。
【0023】
図5では、まず801でランプを消灯し、802で有効画素部の画像信号の加算平均値Bを加算回路509〜512によって求める。このBは、ランプを消した状態での画像信号の平均値であるため、この値を803で黒補正として設定する。
【0024】
また次に、ランプを消した状態のまま、804で空送り部の加算平均値Kを加算回路509〜512によって求めておく。
【0025】
805では、ランプを点灯し、原稿読取りを開始する。
【0026】
806では、ランプ点灯した状態のまま、空送り部の信号の加算平均RKを加算回路509〜512によって求める。そして、807で非原稿読取り期間(原稿読取り終了から、次の原稿を読取るまでの間)であることを確認し、808で黒補正値を黒星値設定レジスタ517〜520によって更新(変更)する。これは、原稿読取り中に黒補正値が変化した場合の画像への影響を考慮したからである。
【0027】
ここで、黒補正値の変更後の値は、
“B+(RK−K)”
であり、刻々と変化するオフセット変動をキャンセルする値となる。
【0028】
ここで、図4に示すように、ランプ消灯時の有効画素部から出力された画像信号のレベルと、空送り部のレベルには、僅かであるが図7に“Δ”で示すような差がある。しかし、この差は、受光画素部に受光期間(蓄積時間)に蓄積されたCCD受光部(フォトダイオード)の暗電流成分があるためであるが、左右分割方式のCCDセンサを使用するような高速読取りを要求される装置では、蓄積時間そのものが非常に短いということから、ほとんど一定とみなせる。
【0029】
このため、空送り部の信号を基準に黒補正値を変更(更新)しても、画像信号の黒オフセットは正しく補正される。
【0030】
また、空送り部ではなく、図4に示す黒基準画素部を使用という方法も考えられるが、一般に黒基準画素部は、AD変換回路までのアナログ回路中に含まれるクランプ回路等で発生するクランプ・パルス傷(クランプパルスからのクロストークのようなもの)が付加されてしまう場合が多いので、精度が多少落ちる。もちろんクランプ傷等が付いていなければ、空送り部と同様、精度よく黒補正に使用可能である。
【0031】
(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態は、黒補正値を変更(更新)するための更新値の計算方法が第1の実施の形態と異なり、それ以外の部分については、第1の実施の形態と同じである。
【0032】
図8に、第2の実施の形態の動作を示す。
【0033】
第1の実施の形態では、ランプを点灯した状態での空送り部の加算平均値RKと、ランプを消した状態での、空送り部の加算平均値Kとの差分値によって、黒補正値を変更(更新)するための更新値を設定(808)していたが、第2の実施の形態では、ランプを点灯した状態での空送り部の加算平均値RKと、ランプを点灯すた状態での4chの空送り部の加算平均値の差分によって、黒補正値を変更(更新)するための更新値を設定(908)している。
【0034】
以上の第1の実施の形態又は第2の実施の形態では、光電変換手段としてCCDイメ−ジセンサを示したが、例えばMOS型のイメ−ジセンサ等であっても同様な効果を得ることが出来る。
【0035】
また、更新値も被写体の画像情報を取得中に生じるオフセット成分の変動を調整できる値であれば、他の値であってもよい。
【0036】
さらにまた、左右分割読み出し構造のリニアCCDイメ−ジセンサについて説明したが、分割読み出し構造でないイメ−ジセンサであっても、例えば1画素毎にフォトダイオ−ドの信号を増幅して出力するMOSトランジスタを有する構造のものは、画素毎のMOSトランジスタのばらつきが大きく、これらのばらつきを補正する必要が生じる。そのために、上記第1の実施の形態又は第2の実施の形態で説明した被写体の画像情報取得中に生じる、光電変換手段から出力された信号に含まれるオフセット成分の変動を調整して、オフセット成分を補正するための補正手段を適用することによって、良好な画像を得ることができる。
【0037】
(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態は、上記の第1の実施の形態又は第2の実施の形態で説明した画像入力装置を用いた画像入力システムである。
【0038】
図7において、201は原稿台ガラス、202は原稿、203は原稿を照明するための照明ランプ、207は原稿画像を上記の第1又は第2の実施の形態の画像入力装置208の受光面に結像させるためのレンズ、204〜205は、原稿からの反射光をレンズ207へ到達させるための、第1、第2及び第3ミラ−、209はシェ−ディング補正処理の基準として読み取るための白色版、210は白色面と原稿面を画像入力装置208から見て同等な光学距離にするためのダミ−ガラスである。
【0039】
そして、原稿読取りの際には、各ミラ−が副走査方向に移動することにより、原稿を2次元的に読み取りが可能となる。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、光電変換手段からの信号に含まれるオフセット成分の変動を調整して、良好な画像信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】左右分割読み出しCCDセンサを表す図である。
【図2】左右分割読み出しCCDセンサからの出力画像信号を表す図である。
【図3】本発明の第1及び第2の実施の形態を説明するための図である。
【図4】本発明の第1及び第2の実施の形態を説明するための図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態を説明するための図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態を説明するための図である。
【図7】本発明の第3の実施の形態を説明するための図である。
【図8】従来のCCDセンサを表す図である。
【図9】従来の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
501〜504 アンプ
505〜508 AD変換回路
509〜512 加算回路
513〜516 減算回路
517〜520 黒補正値設定レジスタ
521〜524 シェ−ディング補正回路
525 メモリ
526 CPU
Claims (8)
- 各々が有効画素部と空送り画素部を備える複数の領域に分割され、各領域に対応した複数の出力部から信号を出力する光電変換手段と、
被写体画像情報の取得期間外に前記有効画素部から出力される第1の信号に基いてオフセット補正値を求めるとともに、前記被写体画像情報の取得期間外に前記空送り画素部から出力される第2の信号及び前記被写体画像情報の取得期間内に前記空送り画素部から出力される第3の信号に基いて前記オフセット成分の変動を求めるように制御する制御手段と、
前記オフセット成分の変動に基いて前記オフセット補正値を更新し、更新した前記オフセット補正値を用いて前記被写体画像情報の取得期間内に前記有効画素部から出力される第4の信号のオフセット成分を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする画像入力装置。 - 前記第1の信号、前記第2の信号、及び前記第3の信号は、各領域から出力された信号を領域毎に加算平均した信号であることを特徴とする請求項1に記載の画像入力装置。
- 各々が有効画素部と空送り画素部を備える複数の領域に分割され、各領域に対応した複数の出力部から信号を出力する光電変換手段と、
被写体画像情報の取得期間外に前記有効画素部から出力される第1の信号に基いてオフセット補正値を求めるとともに、前記被写体画像情報の取得期間内に各領域の前記空送り画素部から出力される信号を領域毎に加算平均した第2の信号及び複数領域の前記第2の信号を加算平均した第3の信号から前記オフセット成分の変動を求めるように制御する制御手段と、
前記オフセット成分の変動に基いて前記オフセット補正値を更新し、更新した前記オフセット補正値を用いて前記被写体画像情報の取得期間内に前記有効画素部から出力される第4の信号のオフセット成分を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする画像入力装置。 - 前記第1の信号は、各領域から出力された信号を領域毎に加算平均した信号であることを特徴とする請求項3に記載の画像入力装置。
- 前記オフセット補正値の更新を前記被写体画像情報の取得期間外に行うことを特徴とする請求項1又は3に記載の画像入力装置。
- 前記光電変換手段の複数の領域からの信号は左右方向に分割して読み出されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像入力装置。
- 前記オフセット成分は、前記複数の領域から出力される信号間のレベル差を含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像入力装置。
- 原稿を置くための原稿台と、
前記原稿台に置かれた原稿を照明するための照明ランプと、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像入力装置と、
前記照明ランプによる照明によって、前記原稿からの反射光を前記画像入力装置の前記光電変換手段に結像するためのレンズとを有することを特徴とする画像入力システム。
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