JP3818790B2 - カラー画像読み取り装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原稿画像を分解色毎に分解して読み取るカラー画像読み取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のカラー画像読み取り装置では、原稿からの反射光を分解色毎の光電変換素子により分解して読み取り、読み取った画像信号をＡ／Ｄ変換してシェーディング補正、ガンマ変換等のデジタル画像処理を施して後段のプリンタ、パソコンなどの装置に伝送する。光電変換素子としてはＣＣＤが殆どであり、また、高解像度化、コストダウン化が進むに伴ってＣＣＤの高画素化、小画素化が進んでいる。画素サイズが小さくなると、各画素が一定時間内に取り込むことができる光量が少なくなるが、この光量不足を補うためにＣＣＤの内部又は外部のアンプ等によりゲインを高くすることにより、画素サイズが大きいＣＣＤの場合と同じ出力レベルを得ることができる。
【０００３】
しかしながら、アンプ等により増幅するとＣＣＤ自体によるノイズや他の処理系によるノイズも増幅するので、画素サイズが小さくなるとＳ／Ｎ比が悪化する。ＣＣＤ自体によるノイズは、一定露光量における１画素毎の出力幅の揺らぎが主成分であり、このノイズ量（揺らぎ量）はＣＣＤにより光電変換される信号電荷量の平方根に比例する。したがって、画素サイズが小さいＣＣＤの場合には、ある程度のＳ／Ｎ比を確保するために露光量を増やして信号電荷量を増やす必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、原稿画像をＲ、Ｇ、Ｂの分解色毎に分解して読み取るＣＣＤの場合には、ＣＣＤの受光面にコーティングされているＲ、Ｇ、Ｂのフィルタの分光感度特性や、原稿を照明するランプの分光特性やレンズの透過率などの影響により各色の感度は必ずしも揃っていない。すなわち、フィルタ、ランプ、レンズの特性により同一露光量であっても感度が高い色と感度が低い色がある。このため、感度が低い色のＳ／Ｎ比を確保するために前述したように露光量を増やすと、感度が高い色の信号が飽和してしまい、３原色共に十分なＳ／Ｎ比を確保することができないという問題点がある。
【０００５】
ところで、従来例としては、例えば特開昭６１−９７２６１号公報、特開平１−２７４１２４号公報、特開平９−２４７３８９号公報には、ネガ／ポジフィルムなどの透過原稿を読み取る場合に、透過原稿の透過率に応じて光量調整用のＮＤフィルタを光路に挿入する方法が示されているが、この方法では、カラーＣＣＤにより３原色共に十分なＳ／Ｎ比を確保することができない。
【０００６】
本発明は上記従来例の問題点に鑑み、原稿画像を分解色毎に分解して読み取る場合に、全ての分解色に対して十分なＳ／Ｎ比を確保することができるカラー画像読み取り装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の手段は上記目的を達成するために、原稿の反射光を分解色毎に分解し、時分割して読み取る複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子の内、感度が比較的高い光電変換素子の読み取り時にＮＤフィルタを光路に配置し、感度が比較的低い光電変換素子の読み取り時に前記ＮＤフィルタを光路から退避させるＮＤフィルタ切り替え手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
第２の手段は上記目的を達成するために、原稿の反射光を分解色毎に分解し、時分割して読み取る複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子の内、感度が比較的高い光電変換素子の読み取り時の透過光量よりも、感度が比較的低い光電変換素子の読み取り時の透過光量の方が大きくなるように、光電変換素子への透過光量を調整可能な透過光量調整手段とを備えたことを特徴とする。
第３の手段は、第２の手段において、前記透過光量調整手段が、前記複数の光電変換素子の受光面の前に固定された液晶の透過光量を、感度が比較的高い光電変換素子と感度が比較的低い光電変換素子の読み取り時毎に制御することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明に係る画像読み取り装置の一実施形態を示す構成図、図２は図１のカラーイメージセンサを詳しく示す構成図、図３は図２のカラーイメージセンサの内部構成を示すブロック図、図４は図１の画像読み取り装置の主要回路を示すブロック図、図５は図２のＲＧＢイメージセンサの各感度を示す説明図、図６は露光量を増加した場合のＲＧＢイメージセンサの各出力レベルを示す説明図、図７は本発明のＲＧＢイメージセンサの各出力レベルを示す説明図、図８は図３のカラーイメージセンサにおける転送タイミングを示すタイミングチャート、図９は図１のＮＤフィルタ切り替えユニットを模式的に示す説明図である。
【００１０】
図１において、コンタクトガラス１上に載置された原稿１４と白色基準板１５はハロゲンランプ２により照明され、その反射光が第１ミラー３、第２ミラー４、第３ミラー５により順次反射され、次いでＮＤフィルタ切り替えユニット１６ａ、レンズユニット８を介して３ライン型カラーイメージセンサ９により受光される。ハロゲンランプ２と第１ミラー３は第１キャリッジ６に搭載され、第２ミラー４と第３ミラー５は第２キャリッジ７に搭載され、第１キャリッジ６と第２キャリッジ７は不図示のステッピングモータにより副走査方向Ａに移動可能である。
【００１１】
３ライン型カラーイメージセンサ９は図２に詳しく示すように、分解色がＲＧＢの各フィルタをコーティングした縮小型のＲ−ＣＣＤ１６、Ｇ−ＣＣＤ１７、Ｂ−ＣＣＤ１８を副走査方向に離間して配列した構成であり、また、Ｒ−ＣＣＤ１６、Ｇ−ＣＣＤ１７、Ｂ−ＣＣＤ１８は主走査方向の画素位置が副走査方向Ａに一定間隔だけずれるように構成されている。
【００１２】
図３はＲ−ＣＣＤ１６、Ｇ−ＣＣＤ１７、Ｂ−ＣＣＤ１８の内部構成を示している。ＲＧＢの各ＣＣＤ１６、１７、１８にはそれぞれ、ＲＧＢの各受光部１２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂに対して偶数画素Ｅと奇数画素Ｏ用のレジスタ（１２２ＲＥ、１２２ＲＯ）、（１２２ＧＥ、１２２ＧＯ）、（１２２ＢＥ、１２２ＢＯ）が設けられている。そして、ＲＧＢの各受光部１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂに蓄積された各電荷がシフト信号ＳＨに基づいてパラレルに、それぞれレジスタ（１２２ＲＥ、１２２ＲＯ）、（１２２ＧＥ、１２２ＧＯ）、（１２２ＢＥ、１２２ＢＯ）に転送される。
【００１３】
レジスタ（１２２ＲＥ、１２２ＲＯ）、（１２２ＧＥ、１２２ＧＯ）、（１２２ＢＥ、１２２ＢＯ）に転送された各電荷は、偶数画素Ｅと奇数画素Ｏ毎の転送クロックφ１、φ２により内部をシリアルにシフトされ、次いで出力バッファ（１２３ＲＥ、１２３ＲＯ）、（１２３ＧＥ、１２３ＧＯ）、（１２３ＢＥ、１２３ＢＯ）を介してアナログ画像信号（ＶRE、ＶRO）、（ＶGE、ＶGO）、（ＶBE、ＶBO）として、図４に示すアナログ信号処理回路２０に出力される。
【００１４】
ここで、各受光部１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂは次のシフトパルスＳＨが入力するまで電荷を蓄積する。また、転送クロックφ１、φ２は、周波数がこの蓄積時間内に全画素を転送可能なように高速であり、また、シフトパルスＳＨがアクティブ期間中に位相が動かないことが条件となる。出力バッファ（１２３ＲＥ、１２３ＲＯ）、（１２３ＧＥ、１２３ＧＯ）、（１２３ＢＥ、１２３ＢＯ）はリセット信号φＲＳによりリセットされる。
【００１５】
アナログ信号処理回路２０では、まず、イメージセンサ９から出力される３×２パラレルのアナログ画像信号Ｖｏがプリアンプ回路２０−１により増幅され、次いでサンプルホールド回路２０−２によりタイミングジェネレータ２３からのサンプルパルスに基づいてサンプリングしてホールドして、連続したアナログ画像信号に変換され、次いで黒レベル補正回路２０−３によりＣＣＤ９の暗出力のレベルのバラツキを補正して、黒レベルを基準とするアナログ画像信号に変換される。
【００１６】
続くＡ／Ｄ変換回路２１はアナログ信号処理回路２０からのアナログ画像信号を、タイミングジェネレータ２３からのサンプルパルス等に基づいてデジタル画像信号に変換する。続くシェーディング補正部２４はＣＣＤ９の各画素の感度バラツキや照明系（ランプ２等）の配光ムラをシェーディング補正するために、白色基準板１５を読み取った信号で原稿１４を読み取った信号を補正する。
【００１７】
図５は原稿の反射率（０〜１００％）に応じたＲ−ＣＣＤ１６、Ｇ−ＣＣＤ１７、Ｂ−ＣＣＤ１８の出力レベル（ｍＶ）を示している。ここで、ＣＣＤ９全体の感度は、Ｒ−ＣＣＤ１６、Ｇ−ＣＣＤ１７、Ｂ−ＣＣＤ１８の各フィルタの分光分布と、ハロゲンランプ２の分光分布とレンズユニット８の透過率により決定されるので、その組み合わせによってＲ−ＣＣＤ１６、Ｇ−ＣＣＤ１７、Ｂ−ＣＣＤ１８の出力レベルに差が発生し、例えば図５に示すようにＢ＜Ｒ＜Ｇとなる。
【００１８】
そして、感度が低いＢ−ＣＣＤ１８、Ｒ−ＣＣＤ１６の出力信号のＳ／Ｎ比を確保することができない場合に、Ｓ／Ｎ比を向上させるために露光量を増加すると、図６に示すように感度が最も高いＧ−ＣＣＤ１７の出力レベルが飽和するという問題が発生する。そこで、Ｇ−ＣＣＤ１７の読み取り時にはＮＤフィルタを光路に配置し、他のＲ−ＣＣＤ１６、Ｂ−ＣＣＤ１８の読み取り時にはＮＤフィルタを光路から退避させることにより、感度が最も高いＧ−ＣＣＤ１７の出力レベルが飽和することを防止しながら、他のＲ−ＣＣＤ１６、Ｂ−ＣＣＤ１８の出力信号のＳ／Ｎ比を確保することができる。
【００１９】
次に図８を参照してＣＣＤ９の転送タイミングについて説明する。まず、第１ライン区間ではＲ−ＣＣＤ１６の受光部１２１Ｒに蓄積された電荷がシフト信号ＳＨ−Ｒに基づいてパラレルにレジスタ（１２２ＲＥ、１２２ＲＯ）に転送されて転送クロックφ１、φ２により内部をシリアルにシフトされる。続く第２ライン区間ではＧ−ＣＣＤ１７の受光部１２１Ｇに蓄積された電荷がシフト信号ＳＨ−Ｇに基づいてパラレルにレジスタ（１２３ＧＥ、１２３ＧＯ）に転送されて転送クロックφ１、φ２により内部をシリアルにシフトされ、続く第３ライン区間ではＢ−ＣＣＤ１８の受光部１２１Ｂに蓄積された電荷がシフト信号ＳＨ−Ｂに基づいてパラレルにレジスタ（１２３ＢＥ、１２３ＢＯ）に転送されて転送クロックφ１、φ２により内部をシリアルにシフトされる。このとき、感度が最も高いＧ−ＣＣＤ１７の蓄積期間にＮＤフィルタが光路に配置され、感度が低いＲ−ＣＣＤ１６、Ｂ−ＣＣＤ１８の蓄積期間にＮＤフィルタが光路から退避する。
【００２０】
図９はＮＤフィルタ切り替えユニット１６ａを模式的に示している。受け台２９上には回転部２８を介して支持板２５が９０°の角度で開閉可能に取り付けられ、支持板２５にはスリット窓２６が形成されている。そして、このスリット窓２６を覆うようにＮＤフィルタ２４がクリップ２７を介して支持板２５に取り付けられている。なお、各受光部１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂにコーティングされている色フィルタは、製造ロットに依って色むらがある場合があり、このためＲ−ＣＣＤ１６、Ｇ−ＣＣＤ１７、Ｂ−ＣＣＤ１８の各感度がばらつくので、バラツキに応じたＮＤフィルタ２４が取り付けられる。
【００２１】
ここで、ライン期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３毎に図９に示すように機械的にＮＤフィルタ２４を光路に配置したり、光路から退避させることは微小時間内では困難である。そこで、ＮＤフィルタ２４を液晶により構成して、液晶の透過光量をＲ−ＣＣＤ１６、Ｇ−ＣＣＤ１７、Ｂ−ＣＣＤ１８の各蓄積時毎に制御することにより高速で切り替えることができる。
【００２２】
【発明の効果】
これまでの説明で明らかなように、本発明によれば、原稿画像を分解色毎に分解して読み取る場合に、全ての分解色に対して十分なＳ／Ｎ比を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像読み取り装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】図１のカラーイメージセンサを詳しく示す構成図である。
【図３】図２のカラーイメージセンサの内部構成を示すブロック図である。
【図４】図１の画像読み取り装置の主要回路を示すブロック図である。
【図５】図２のＲＧＢイメージセンサの各感度を示す説明図である。
【図６】露光量を増加した場合のＲＧＢイメージセンサの各出力レベルを示す説明図である。
【図７】本発明のＲＧＢイメージセンサの各出力レベルを示す説明図である。
【図８】図３のカラーイメージセンサにおける転送タイミングを示すタイミングチャートである。
【図９】図１のＮＤフィルタ切り替えユニットを模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１６ａ ＮＤフィルタ切り替えユニット
１６ Ｒ−ＣＣＤ
１７ Ｇ−ＣＣＤ
１８ Ｂ−ＣＣＤ
２４ ＮＤフィルタ

Claims (3)

1. 原稿の反射光を分解色毎に分解し、時分割して読み取る複数の光電変換素子と、
   前記複数の光電変換素子の内、感度が比較的高い光電変換素子の読み取り時にＮＤフィルタを光路に配置し、感度が比較的低い光電変換素子の読み取り時に前記ＮＤフィルタを光路から退避させるＮＤフィルタ切り替え手段と、
   を備えたカラー画像読み取り装置。
2. 原稿の反射光を分解色毎に分解し、時分割して読み取る複数の光電変換素子と、
   前記複数の光電変換素子の内、感度が比較的高い光電変換素子の読み取り時の透過光量よりも、感度が比較的低い光電変換素子の読み取り時の透過光量の方が大きくなるように、光電変換素子への透過光量を調整可能な透過光量調整手段と、
   を備えたカラー画像読み取り装置。
3. 前記透過光量調整手段は、前記複数の光電変換素子の受光面の前に固定された液晶の透過光量を、感度が比較的高い光電変換素子と感度が比較的低い光電変換素子の読み取り時毎に制御することを特徴とする請求項２記載のカラー画像読み取り装置。

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