JP3912977B2 - 画像読取装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像読取装置に関し、詳細には、ＲＧＢ３ラインＣＣＤイメージセンサで読み取った画像のアナログ信号をデジタル化して、良好な白黒画像に変換する画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写装置等の画像読取装置においては、光源から原稿に光を照射して、原稿からの反射光をミラーやレンズ等の光学素子を介してＣＣＤ（Charge Coupled Device ）に入射させ、ＣＣＤで電気的なアナログ画像信号に光電変換して、ゲイン調整アンプに出力する。ゲイン調整アンプは、光源やＣＣＤ等の特性のばらつきの影響を吸収するために、画像を読み取る毎に増幅器のゲイン調整を行い、当該ゲイン調整した増幅器でＣＣＤから入力されるアナログの画像信号を増幅して、Ａ／Ｄコンバータ及び地肌除去処理部に出力する。Ａ／Ｄコンバータは、ゲイン調整アンプから入力されたアナログの画像信号をデジタル画像信号に変換するが、この際、地肌除去処理部がＡ／Ｄコンバータのリファレンス電圧を調整することで画像の地肌の除去処理を行う。Ａ／Ｄコンバータは、デジタル変換したデジタル画像信号をデジタル信号処理部に出力し、デジタル信号処理部は、デジタルデータに変換された画像データに対して、シェーディング補正、フィルター処理等の画像処理を行う。
【０００３】
そして、一般に、カラー画像読取装置においては、原稿画像の読み取りを行うのにカラーイメージセンサ、例えば、ＲＧＢ３ラインＣＣＤが用いられており、各ＣＣＤの出力ラインに、Ａ／Ｄ変換器が個別に接続されて、これらのＡ／Ｄ変換器の参照電圧値を変化させることで、地肌の除去を行っている。
【０００４】
また、ゲイン調整アンプは、一般に、差動増幅したアナログ出力をＡ／Ｄ変換器に出力し、Ａ／Ｄ変換器は、このゲイン調整アンプの差動アナログ出力を上限値と下限値で設定される基準値に基づいてデジタル化している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の画像読取装置にあっては、ＣＣＤイメージセンサの出力するアナログ信号をゲイン調整アンプで差動増幅して、ゲイン調整アンプの差動アナログ出力をＡ／Ｄ変換器で上限値と下限値に基づいてデジタル変換しているため、差動アナログ出力が不安定となり、適切な地肌除去処理を行うことが困難であり、画質を向上させる上で改良の必要があった。
【０００６】
そこで、請求項１記載の発明は、ＲＧＢ３ラインのＣＣＤイメージセンサで原稿の画像を読み取ったアナログ信号を、信号処理回路の備えているゲインアンプで差動増幅し、当該ゲインアンプの差動アナログ出力を上限値と下限値の基準値に基づいてＡ／Ｄ変換器でデジタル化して白黒画像に信号処理するに際して、ゲインアンプの差動アナログ出力を信号処理回路から取り出して、単極性のアナログ信号に変換し、当該単極性のアナログ信号を所定のタイミングでクランプして、Ａ／Ｄ変換器の基準値とし、原稿の地肌を除去する地肌除去回路を設けることにより、Ａ／Ｄ変換器の基準値の直流成分を安定させるとともに、Ａ／Ｄ変換器の基準値を変化させることで、画像の劣化を防止しつつ、地肌を適切に除去し、画像品質を向上させることのできる画像読取装置を提供することを目的としている。
【０００７】
請求項２記載の発明は、地肌除去回路が、ゲインアンプの差動アナログ出力を単極性に変換したアナログ信号を、光学的黒画素領域でゲインアンプの下限側出力レベルにクランプし、当該クランプした単極性のアナログ信号の電圧レベルをピックホールドして、所定量増幅し、Ａ／Ｄ変換器の上限値としてＡ／Ｄ変換器に出力することにより、Ａ／Ｄ変換器に入力される上限値を調整して、白黒原稿の地肌をより一層適切に除去し、例えば、新聞などの地肌は厳密には白ではないがこの原稿の地肌をピーク値として検出して、このピーク値を白として地肌を飛ばす信号処理を行って、原稿面の文字や画像情報を明確にし、画像品質をより一層向上させることのできる画像読取装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の画像読取装置は、原稿の画像を読み取ってアナログ信号を出力するＲＧＢ３ラインのＣＣＤイメージセンサと、前記ＣＣＤイメージセンサの出力する前記アナログ信号をゲインアンプで差動増幅し、当該ゲインアンプの差動アナログ出力を上限値と下限値の基準値に基づいてＡ／Ｄ変換器でデジタル化して信号処理する信号処理回路と、を備えた画像読取装置であって、前記ゲインアンプの差動アナログ出力を前記信号処理回路から取り出して、前記差動アナログ出力を差信号に対応する単極性のアナログ信号に変換し、当該単極性のアナログ信号を所定のタイミングでクランプして、前記Ａ／Ｄ変換器の前記基準値とし、前記原稿の地肌を除去する地肌除去回路を備えることにより、上記目的を達成している。
【００１０】
上記構成によれば、ＲＧＢ３ラインのＣＣＤイメージセンサで原稿の画像を読み取ったアナログ信号を、信号処理回路の備えているゲインアンプで差動増幅し、当該ゲインアンプの差動アナログ出力を上限値と下限値の基準値に基づいてＡ／Ｄ変換器でデジタル化して白黒画像に信号処理するに際して、ゲインアンプの差動アナログ出力を信号処理回路から取り出して、単極性のアナログ信号に変換し、当該単極性のアナログ信号を所定のタイミングでクランプして、Ａ／Ｄ変換器の基準値とし、原稿の地肌を除去する地肌除去回路を設けているので、Ａ／Ｄ変換器の基準値の直流成分を安定させることができるとともに、Ａ／Ｄ変換器の基準値を変化させることで、画像の劣化を防止しつつ、地肌を適切に除去することができ、画像品質を向上させることができる。
【００１１】
この場合、例えば、請求項２に記載するように、前記地肌除去回路は、前記ゲインアンプの差動アナログ出力を差信号に対応する単極性に変換したアナログ信号を、光学的黒画素領域で前記ゲインアンプの下限側出力レベルにクランプし、当該クランプした単極性のアナログ信号の電圧レベルをピークホールドして、所定量増幅し、前記Ａ／Ｄ変換器の前記上限値とするものであってもよい。
【００１２】
上記構成によれば、地肌除去回路が、ゲインアンプの差動アナログ出力を単極性に変換したアナログ信号を、光学的黒画素領域でゲインアンプの下限側出力レベルにクランプし、当該クランプした単極性のアナログ信号の電圧レベルをピックホールドして、所定量増幅し、Ａ／Ｄ変換器の上限値としてＡ／Ｄ変換器に出力するので、Ａ／Ｄ変換器に入力される上限値を調整して、白黒原稿の地肌をより一層適切に除去することができ、例えば、新聞などの地肌は厳密には白ではないがこの原稿の地肌をピーク値として検出して、このピーク値を白として地肌を飛ばす信号処理を行って、原稿面の文字や画像情報を明確にすることができ、画像品質をより一層向上させることができる。
【００１４】
上記構成によれば、ＲＧＢ３ラインのＣＣＤイメージセンサのアナログ信号のうち、グリーンのアナログ信号を用いて上記信号処理を行うので、分光特性として取り扱いやすく、人間の目の視感度の最も優れているグリーン（Ｇ）を信号処理の対象とすることで、安価にかつ適切に信号処理を行うことができ、安価にかつより一層画像品質を向上させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００１６】
図１〜図３は、本発明の画像読取装置の一実施の形態を示す図であり、図１は、本発明の画像読取装置の一実施の形態を適用したカラー画像読取装置１の要部概略構成正面断面図である。
【００１７】
図１において、カラー画像読取装置１は、本体筐体２内に、主走査方向に延在して配設された第１走行体３、第２走行体４、レンズユニット５、ＲＧＢ３ライン型のＣＣＤ（Charge Coupled Device ）イメージセンサ６及び信号処理基板７等が収納されており、本体筐体２の上部にコンタクトガラス８及び白基準板９が配設されている。なお、カラー画像読取装置１は、コンタクトガラス８上に読取対象の原稿１０がセットされ、この原稿１０をコンタクトガラス８上面に押しつける圧板（図示略）が設けられている。
【００１８】
第１走行体３は、光源としてのハロゲンランプ１１と第１ミラー１２を搭載しており、第２走行体４は、第２ミラー１３と第３ミラー１４を搭載している。第１走行体３に搭載されたハロゲンランプ１１は、コンタクトガラス８上の原稿１０及び白基準板９に光を照射し、原稿１０または白基準板９で反射された光を第１ミラー１２で、第２走行体４に搭載されている第２ミラー１３方向に反射する。第２ミラー１３は、入射光を第３ミラー１４方向に反射し、第３ミラー１４は、入射光をレンズユニット５方向に反射する。レンズユニット５は、入射光をＣＣＤイメージセンサ８に集光照射し、ＣＣＤイメージセンサ８は、基板１５に取り付けられている。ＣＣＤイメージセンサ８は、入射光を光電変換して、基板１５と信号処理基板７を接続する接続ケーブル１６を通して信号処理基板７に出力する。
【００１９】
白基準板９は、光の照射される面が白色に施されており、読取光学系による各種のひずみを補正するためのものである。
【００２０】
カラー画像読取装置１は、図示しない駆動機構を制御することにより、第１走行体３と第２走行体４を副走査方向に移動させつつ、主走査して、コンタクトガラス８上の原稿１０の画像を読み取る。このとき、第１走行体３と第２走行体４は、第２走行体４が第１走行体３の１／２の速度で従動して、第１走行体３と第２走行体４の２対１の速度比による副走査系が構築されている。
【００２１】
そして、カラー画像読取装置１は、その読取方式がカラーリニアセンサ方式であり、カラーリニアセンサ方式とは、リニアセンサであるＣＣＤイメージセンサ６にカラーフィルタ（赤、緑、青）をオンチップで搭載して、ＣＣＤイメージセンサ６自体で色分解を行う方式である。カラー画像読取装置１は、上記信号処理基板７に、アナログ信号処理回路２０と制御回路４０が搭載されており、アナログ信号処理回路（信号処理回路）２０は、１対のアナログクランプ部２１、２２、一対の相関二重サンプリング／サンプルホールド部２３、２４、一対のゲインアンプ２５、２６、一対の１０ビットＡ／Ｄコンバータ２７、２８、一対の黒ラベルクランプ部２９、３０、一対のオフセットＤＡＣ３１、３２、マルチプレクサ３３及び８ビットＩ／Ｏコントロール３４等を備えている。
【００２２】
制御回路４０は、タイミングジェネレータを備えており、このタイミングジェネレータは、ＣＣＤイメージセンサ６に読出信号を出力するとともに、後述するように、タイミング信号及びクランプ信号を出力する。
【００２３】
ＣＣＤイメージセンサ６は、制御回路４０のタイミングジェネレータから入力される読出信号に同期して、アナログのセンサ出力信号を相関二重サンプリング／サンプルホールド部２３、２４に出力するが、このとき、主走査方向のセンサ出力信号のＯＤＤ（奇数画素のセンサ出力信号）を相関二重サンプリング／サンプルホールド部２３に、ＥＶＥＮ（偶数画素のセンサ出力信号）を相関二重サンプリング／サンプルホールド部２４に出力する。
【００２４】
相関二重サンプリング／サンプルホールド部２３、２４は、それぞれ入力されるセンサ出力信号を一旦アナログクランプ２１、２２に出力して、アナログクランプ２１、２２にクランプさせ、次のブロックで、相関二重サンプリング／サンプルホールド部２３、２４で、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）モードとサンプルホールドモードに選択する。ＣＤＳとは、Correlated Double Sampling（相関二重サンプリング）の略で、ＣＣＤイメージセンサ６の出力回路で発生するノイズを低減されるための回路方式をいい、ＣＣＤイメージセンサ６の出力のプリチャージ部とデータ部のノイズの相関を利用することにより、ノイズを抑圧する。そして、本実施の形態では、相関二重サンプリング／サンプルホールド部２３、２４は、そのサンプルホールドモードを使用している。
【００２５】
相関二重サンプリング／サンプルホールド部２３、２４は、上記アナログクランプ２１、２２にクランプしたアナログのセンサ出力信号をサンプリングモードで取り込んで、ノイズを低減させた後、ゲインアンプ２５、２６に出力し、ゲインアンプ２５、２６は、入力されるアナログ信号を差動増幅して差動アナログ出力として、１０ビットＡ／Ｄコンバータ２７、２８に出力する。
【００２６】
１０ビットＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ変換器）２７、２８は、ゲインアンプ２５、２６から入力されるアナログ信号を１０ビットのデジタル信号に変換して、マルチプレクサ３３及び黒レベルクランプ２９、３０に出力し、マルチプレクサ３３は、１０ビットＡ／Ｄコンバータ２７と１０ビットＡ／Ｄコンバータ２８から入力されるデジタル信号を順次選択して、一連の主走査方向のデジタルの画像信号として、次段の回路に出力する。
【００２７】
黒レベルクランプ２９、３０は、それぞれ１０ビットＡ／Ｄコンバータ２７、２８の出力するデジタル信号をクランプしてオフセットＤＡＣ３１、３２に出力し、オフセットＤＡＣ３１、３２は、その黒レベル補正回路でＣＣＤ暗出力（光学的黒画素領域の出力）のレベルのばらつきを補正し、黒レベルを基準とした信号に変換する。
【００２８】
オフセットＤＡＣ３１、３２は、黒レベルクランプ２９、３０のクランプしたデジタル信号に上記変換処理を施して、ゲインアンプ２５、２６に出力する。ゲインアンプ２５、２６は、このオフセットＤＡＣ３１、３２から入力されるクランプ信号と上記相関二重サンプリング／サンプルホールド部２３、２４からの入力信号を差動増幅して、１０ビットＡ／Ｄコンバータ２７、２８に出力している。したがって、黒レベル補正された１０ビットディジタル出力が得られ、また、白基準板９を読み込むことによって、ゲイン調整を行って白レベル補正することができる。
【００２９】
また、アナログ信号処理回路２０は、８ビットＩ／Ｏコントロール回路３４を備えて、シリアル通信機能を実現しており、上記信号処理を１チップで実現している。
【００３０】
また、カラー画像読取装置１は、図３に示すような地肌除去機能信号処理回路（地肌除去回路）５０を備えており、地肌除去機能信号処理回路５０は、差動アナログアンプ５１、アナログスイッチ５２、５３、ピークホールド回路５４及びゲインアンプ５５等を備えている。
【００３１】
すなわち、カラー画像読取装置１は、ＣＣＤイメージセンサ６で読み取る原稿の画像での光の反射率が大きい場合、ＣＣＤイメージセンサ６の出力する出力信号も大きくなるため、一般的には、画像の背景部分である地肌部分が読取時の信号レベルが最大となる。
【００３２】
そこで、地肌除去機能信号処理回路５０は、上記アナログ信号処理回路２０のゲインアンプ２５の出力する差動アナログ出力をＡＯＵＴ＋、ＡＯＵＴ−から取り出し、差動アナログアンプ５１に入力させ、差動アナログアンプ５１で差動増幅して、アナログスイッチ５３に入力し、アナログスイッチ５３で、制御回路４０からのクランプ信号により光学的黒画素領域でVREFB （リファレンス電圧ボトム側）にクランプするとともに、アナログスイッチ５２にピーク値を検出するタイミング信号（地肌検出の期間を設定する信号）によってその区間の、ＤＣ成分（直流成分）を保証する。
【００３３】
アナログスイッチ５２の出力信号のピーク値をピークホールド回路５４で保持し、ゲインアンプ５５に出力する。ゲインアンプ５５は、ピークホールド回路５４の保持したピーク値に所定のゲインを持たせて、アナログ信号処理回路２０の１０ビットＡ／Ｄコンバータ２７、２８にVREFT （リファレンス電圧トップ側）としてフィードバックする。
【００３４】
なお、ゲインアンプ５５は、何段階かに増幅器のゲインを調整可能となっている。また、VREFB 、VREFT は、アナログ信号処理回路２０でアナログ信号を量子化する際の１０ビットＡ／Ｄコンバータ２７、２８の基準電圧のことである。この１０ビットＡ／Ｄコンバータ２７、２８の上限値と下限値の間をダイナミックレンジと定義すると、上述のように信号処理することで、１０ビットＡ／Ｄコンバータ２７、２８のダイナミックレンジを縮小することができ、原稿上のピーク値である地肌部分が振りきれてしまい、白として認識することができる。
【００３６】
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の画像読取装置によれば、ＲＧＢ３ラインのＣＣＤイメージセンサで原稿の画像を読み取ったアナログ信号を、信号処理回路の備えているゲインアンプで差動増幅し、当該ゲインアンプの差動アナログ出力を上限値と下限値の基準値に基づいてＡ／Ｄ変換器でデジタル化して白黒画像に信号処理するに際して、ゲインアンプの差動アナログ出力を信号処理回路から取り出して、単極性のアナログ信号に変換し、当該単極性のアナログ信号を所定のタイミングでクランプして、Ａ／Ｄ変換器の基準値とし、原稿の地肌を除去する地肌除去回路を設けているので、Ａ／Ｄ変換器の基準値の直流成分を安定させることができるとともに、Ａ／Ｄ変換器の基準値を変化させることで、画像の劣化を防止しつつ、地肌を適切に除去することができ、画像品質を向上させることができる。
【００３８】
請求項２記載の発明の画像読取装置によれば、地肌除去回路が、ゲインアンプの差動アナログ出力を単極性に変換したアナログ信号を、光学的黒画素領域でゲインアンプの下限側出力レベルにクランプし、当該クランプした単極性のアナログ信号の電圧レベルをピックホールドして、所定量増幅し、Ａ／Ｄ変換器の上限値としてＡ／Ｄ変換器に出力するので、Ａ／Ｄ変換器に入力される上限値を調整して、白黒原稿の地肌をより一層適切に除去することができ、例えば、新聞などの地肌は厳密には白ではないがこの原稿の地肌をピーク値として検出して、このピーク値を白として地肌を飛ばす信号処理を行って、原稿面の文字や画像情報を明確にすることができ、画像品質をより一層向上させることができる。
【００３９】
請求項３記載の発明の画像読取装置によれば、ＲＧＢ３ラインのＣＣＤイメージセンサのアナログ信号のうち、グリーンのアナログ信号を用いて上記信号処理を行うので、分光特性として取り扱いやすく、人間の目の視感度の最も優れているグリーン（Ｇ）を信号処理の対象とすることで、安価にかつ適切に信号処理を行うことができ、安価にかつより一層画像品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像読取装置の一実施の形態を適用したカラー画像読取装置の要部概略構成正面断面図。
【図２】図１のカラー画像読取装置のアナログ信号処理回路の回路ブロック図。
【図３】図１のカラー画像読取装置の地肌除去機能信号処理回路の回路ブロック図。
【符号の説明】
１ カラー画像読取装置
２ 本体筐体
３ 第１走行体
４ 第２走行体
５ レンズユニット
６ ＣＣＤイメージセンサ
７ 信号処理基板
８ コンタクトガラス
９ 白基準板
１０ 原稿
１１ ハロゲンランプ
１２ 第１ミラー
１３ 第２ミラー
１４ 第３ミラー
１５ 基板
１６ 接続ケーブル
２０ アナログ信号処理回路
２１、２２ アナログクランプ部
２３、２４ 相関二重サンプリング／サンプルホールド部
２５、２６ ゲインアンプ
２７、２８ １０ビットＡ／Ｄコンバータ
２９、３０ 黒ラベルクランプ部
３１、３２ オフセットＤＡＣ
３３ マルチプレクサ
３４ ８ビットＩ／Ｏコントロール
４０ 制御回路
５０ 地肌除去機能信号処理回路
５１ 差動アナログアンプ
５２、５３ アナログスイッチ
５４ ピークホールド回路
５５ ゲインアンプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像読取装置に関し、詳細には、ＲＧＢ３ラインＣＣＤイメージセンサで読み取った画像のアナログ信号をデジタル化して、良好な白黒画像に変換する画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写装置等の画像読取装置においては、光源から原稿に光を照射して、原稿からの反射光をミラーやレンズ等の光学素子を介してＣＣＤ（Charge Coupled Device ）に入射させ、ＣＣＤで電気的なアナログ画像信号に光電変換して、ゲイン調整アンプに出力する。ゲイン調整アンプは、光源やＣＣＤ等の特性のばらつきの影響を吸収するために、画像を読み取る毎に増幅器のゲイン調整を行い、当該ゲイン調整した増幅器でＣＣＤから入力されるアナログの画像信号を増幅して、Ａ／Ｄコンバータ及び地肌除去処理部に出力する。Ａ／Ｄコンバータは、ゲイン調整アンプから入力されたアナログの画像信号をデジタル画像信号に変換するが、この際、地肌除去処理部がＡ／Ｄコンバータのリファレンス電圧を調整することで画像の地肌の除去処理を行う。Ａ／Ｄコンバータは、デジタル変換したデジタル画像信号をデジタル信号処理部に出力し、デジタル信号処理部は、デジタルデータに変換された画像データに対して、シェーディング補正、フィルター処理等の画像処理を行う。
【０００３】
そして、一般に、カラー画像読取装置においては、原稿画像の読み取りを行うのにカラーイメージセンサ、例えば、ＲＧＢ３ラインＣＣＤが用いられており、各ＣＣＤの出力ラインに、Ａ／Ｄ変換器が個別に接続されて、これらのＡ／Ｄ変換器の参照電圧値を変化させることで、地肌の除去を行っている。
【０００４】
また、ゲイン調整アンプは、一般に、差動増幅したアナログ出力をＡ／Ｄ変換器に出力し、Ａ／Ｄ変換器は、このゲイン調整アンプの差動アナログ出力を上限値と下限値で設定される基準値に基づいてデジタル化している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の画像読取装置にあっては、ＣＣＤイメージセンサの出力するアナログ信号をゲイン調整アンプで差動増幅して、ゲイン調整アンプの差動アナログ出力をＡ／Ｄ変換器で上限値と下限値に基づいてデジタル変換しているため、差動アナログ出力が不安定となり、適切な地肌除去処理を行うことが困難であり、画質を向上させる上で改良の必要があった。
【０００６】
そこで、請求項１記載の発明は、ＲＧＢ３ラインのＣＣＤイメージセンサで原稿の画像を読み取ったアナログ信号を、信号処理回路の備えているゲインアンプで差動増幅し、当該ゲインアンプの差動アナログ出力を上限値と下限値の基準値に基づいてＡ／Ｄ変換器でデジタル化して白黒画像に信号処理するに際して、ゲインアンプの差動アナログ出力を信号処理回路から取り出して、単極性のアナログ信号に変換し、当該単極性のアナログ信号を所定のタイミングでクランプして、Ａ／Ｄ変換器の基準値とし、原稿の地肌を除去する地肌除去回路を設けることにより、Ａ／Ｄ変換器の基準値の直流成分を安定させるとともに、Ａ／Ｄ変換器の基準値を変化させることで、画像の劣化を防止しつつ、地肌を適切に除去し、画像品質を向上させることのできる画像読取装置を提供することを目的としている。
【０００７】
請求項２記載の発明は、地肌除去回路が、ゲインアンプの差動アナログ出力を単極性に変換したアナログ信号を、光学的黒画素領域でゲインアンプの下限側出力レベルにクランプし、当該クランプした単極性のアナログ信号の電圧レベルをピックホールドして、所定量増幅し、Ａ／Ｄ変換器の上限値としてＡ／Ｄ変換器に出力することにより、Ａ／Ｄ変換器に入力される上限値を調整して、白黒原稿の地肌をより一層適切に除去し、例えば、新聞などの地肌は厳密には白ではないがこの原稿の地肌をピーク値として検出して、このピーク値を白として地肌を飛ばす信号処理を行って、原稿面の文字や画像情報を明確にし、画像品質をより一層向上させることのできる画像読取装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の画像読取装置は、原稿の画像を読み取ってアナログ信号を出力するＲＧＢ３ラインのＣＣＤイメージセンサと、前記ＣＣＤイメージセンサの出力する前記アナログ信号をゲインアンプで差動増幅し、当該ゲインアンプの差動アナログ出力を上限値と下限値の基準値に基づいてＡ／Ｄ変換器でデジタル化して信号処理する信号処理回路と、を備えた画像読取装置であって、前記ゲインアンプの差動アナログ出力を前記信号処理回路から取り出して、前記差動アナログ出力を差信号に対応する単極性のアナログ信号に変換し、当該単極性のアナログ信号を所定のタイミングでクランプして、前記Ａ／Ｄ変換器の前記基準値とし、前記原稿の地肌を除去する地肌除去回路を備えることにより、上記目的を達成している。
【００１０】
上記構成によれば、ＲＧＢ３ラインのＣＣＤイメージセンサで原稿の画像を読み取ったアナログ信号を、信号処理回路の備えているゲインアンプで差動増幅し、当該ゲインアンプの差動アナログ出力を上限値と下限値の基準値に基づいてＡ／Ｄ変換器でデジタル化して白黒画像に信号処理するに際して、ゲインアンプの差動アナログ出力を信号処理回路から取り出して、単極性のアナログ信号に変換し、当該単極性のアナログ信号を所定のタイミングでクランプして、Ａ／Ｄ変換器の基準値とし、原稿の地肌を除去する地肌除去回路を設けているので、Ａ／Ｄ変換器の基準値の直流成分を安定させることができるとともに、Ａ／Ｄ変換器の基準値を変化させることで、画像の劣化を防止しつつ、地肌を適切に除去することができ、画像品質を向上させることができる。
【００１１】
この場合、例えば、請求項２に記載するように、前記地肌除去回路は、前記ゲインアンプの差動アナログ出力を差信号に対応する単極性に変換したアナログ信号を、光学的黒画素領域で前記ゲインアンプの下限側出力レベルにクランプし、当該クランプした単極性のアナログ信号の電圧レベルをピークホールドして、所定量増幅し、前記Ａ／Ｄ変換器の前記上限値とするものであってもよい。
【００１２】
上記構成によれば、地肌除去回路が、ゲインアンプの差動アナログ出力を単極性に変換したアナログ信号を、光学的黒画素領域でゲインアンプの下限側出力レベルにクランプし、当該クランプした単極性のアナログ信号の電圧レベルをピックホールドして、所定量増幅し、Ａ／Ｄ変換器の上限値としてＡ／Ｄ変換器に出力するので、Ａ／Ｄ変換器に入力される上限値を調整して、白黒原稿の地肌をより一層適切に除去することができ、例えば、新聞などの地肌は厳密には白ではないがこの原稿の地肌をピーク値として検出して、このピーク値を白として地肌を飛ばす信号処理を行って、原稿面の文字や画像情報を明確にすることができ、画像品質をより一層向上させることができる。
【００１４】
上記構成によれば、ＲＧＢ３ラインのＣＣＤイメージセンサのアナログ信号のうち、グリーンのアナログ信号を用いて上記信号処理を行うので、分光特性として取り扱いやすく、人間の目の視感度の最も優れているグリーン（Ｇ）を信号処理の対象とすることで、安価にかつ適切に信号処理を行うことができ、安価にかつより一層画像品質を向上させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００１６】
図１〜図３は、本発明の画像読取装置の一実施の形態を示す図であり、図１は、本発明の画像読取装置の一実施の形態を適用したカラー画像読取装置１の要部概略構成正面断面図である。
【００１７】
図１において、カラー画像読取装置１は、本体筐体２内に、主走査方向に延在して配設された第１走行体３、第２走行体４、レンズユニット５、ＲＧＢ３ライン型のＣＣＤ（Charge Coupled Device ）イメージセンサ６及び信号処理基板７等が収納されており、本体筐体２の上部にコンタクトガラス８及び白基準板９が配設されている。なお、カラー画像読取装置１は、コンタクトガラス８上に読取対象の原稿１０がセットされ、この原稿１０をコンタクトガラス８上面に押しつける圧板（図示略）が設けられている。
【００１８】
第１走行体３は、光源としてのハロゲンランプ１１と第１ミラー１２を搭載しており、第２走行体４は、第２ミラー１３と第３ミラー１４を搭載している。第１走行体３に搭載されたハロゲンランプ１１は、コンタクトガラス８上の原稿１０及び白基準板９に光を照射し、原稿１０または白基準板９で反射された光を第１ミラー１２で、第２走行体４に搭載されている第２ミラー１３方向に反射する。第２ミラー１３は、入射光を第３ミラー１４方向に反射し、第３ミラー１４は、入射光をレンズユニット５方向に反射する。レンズユニット５は、入射光をＣＣＤイメージセンサ８に集光照射し、ＣＣＤイメージセンサ８は、基板１５に取り付けられている。ＣＣＤイメージセンサ８は、入射光を光電変換して、基板１５と信号処理基板７を接続する接続ケーブル１６を通して信号処理基板７に出力する。
【００１９】
白基準板９は、光の照射される面が白色に施されており、読取光学系による各種のひずみを補正するためのものである。
【００２０】
カラー画像読取装置１は、図示しない駆動機構を制御することにより、第１走行体３と第２走行体４を副走査方向に移動させつつ、主走査して、コンタクトガラス８上の原稿１０の画像を読み取る。このとき、第１走行体３と第２走行体４は、第２走行体４が第１走行体３の１／２の速度で従動して、第１走行体３と第２走行体４の２対１の速度比による副走査系が構築されている。
【００２１】
そして、カラー画像読取装置１は、その読取方式がカラーリニアセンサ方式であり、カラーリニアセンサ方式とは、リニアセンサであるＣＣＤイメージセンサ６にカラーフィルタ（赤、緑、青）をオンチップで搭載して、ＣＣＤイメージセンサ６自体で色分解を行う方式である。カラー画像読取装置１は、上記信号処理基板７に、アナログ信号処理回路２０と制御回路４０が搭載されており、アナログ信号処理回路（信号処理回路）２０は、１対のアナログクランプ部２１、２２、一対の相関二重サンプリング／サンプルホールド部２３、２４、一対のゲインアンプ２５、２６、一対の１０ビットＡ／Ｄコンバータ２７、２８、一対の黒ラベルクランプ部２９、３０、一対のオフセットＤＡＣ３１、３２、マルチプレクサ３３及び８ビットＩ／Ｏコントロール３４等を備えている。
【００２２】
制御回路４０は、タイミングジェネレータを備えており、このタイミングジェネレータは、ＣＣＤイメージセンサ６に読出信号を出力するとともに、後述するように、タイミング信号及びクランプ信号を出力する。
【００２３】
ＣＣＤイメージセンサ６は、制御回路４０のタイミングジェネレータから入力される読出信号に同期して、アナログのセンサ出力信号を相関二重サンプリング／サンプルホールド部２３、２４に出力するが、このとき、主走査方向のセンサ出力信号のＯＤＤ（奇数画素のセンサ出力信号）を相関二重サンプリング／サンプルホールド部２３に、ＥＶＥＮ（偶数画素のセンサ出力信号）を相関二重サンプリング／サンプルホールド部２４に出力する。
【００２４】
相関二重サンプリング／サンプルホールド部２３、２４は、それぞれ入力されるセンサ出力信号を一旦アナログクランプ２１、２２に出力して、アナログクランプ２１、２２にクランプさせ、次のブロックで、相関二重サンプリング／サンプルホールド部２３、２４で、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）モードとサンプルホールドモードに選択する。ＣＤＳとは、Correlated Double Sampling（相関二重サンプリング）の略で、ＣＣＤイメージセンサ６の出力回路で発生するノイズを低減されるための回路方式をいい、ＣＣＤイメージセンサ６の出力のプリチャージ部とデータ部のノイズの相関を利用することにより、ノイズを抑圧する。そして、本実施の形態では、相関二重サンプリング／サンプルホールド部２３、２４は、そのサンプルホールドモードを使用している。
【００２５】
相関二重サンプリング／サンプルホールド部２３、２４は、上記アナログクランプ２１、２２にクランプしたアナログのセンサ出力信号をサンプリングモードで取り込んで、ノイズを低減させた後、ゲインアンプ２５、２６に出力し、ゲインアンプ２５、２６は、入力されるアナログ信号を差動増幅して差動アナログ出力として、１０ビットＡ／Ｄコンバータ２７、２８に出力する。
【００２６】
１０ビットＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ変換器）２７、２８は、ゲインアンプ２５、２６から入力されるアナログ信号を１０ビットのデジタル信号に変換して、マルチプレクサ３３及び黒レベルクランプ２９、３０に出力し、マルチプレクサ３３は、１０ビットＡ／Ｄコンバータ２７と１０ビットＡ／Ｄコンバータ２８から入力されるデジタル信号を順次選択して、一連の主走査方向のデジタルの画像信号として、次段の回路に出力する。
【００２７】
黒レベルクランプ２９、３０は、それぞれ１０ビットＡ／Ｄコンバータ２７、２８の出力するデジタル信号をクランプしてオフセットＤＡＣ３１、３２に出力し、オフセットＤＡＣ３１、３２は、その黒レベル補正回路でＣＣＤ暗出力（光学的黒画素領域の出力）のレベルのばらつきを補正し、黒レベルを基準とした信号に変換する。
【００２８】
オフセットＤＡＣ３１、３２は、黒レベルクランプ２９、３０のクランプしたデジタル信号に上記変換処理を施して、ゲインアンプ２５、２６に出力する。ゲインアンプ２５、２６は、このオフセットＤＡＣ３１、３２から入力されるクランプ信号と上記相関二重サンプリング／サンプルホールド部２３、２４からの入力信号を差動増幅して、１０ビットＡ／Ｄコンバータ２７、２８に出力している。したがって、黒レベル補正された１０ビットディジタル出力が得られ、また、白基準板９を読み込むことによって、ゲイン調整を行って白レベル補正することができる。
【００２９】
また、アナログ信号処理回路２０は、８ビットＩ／Ｏコントロール回路３４を備えて、シリアル通信機能を実現しており、上記信号処理を１チップで実現している。
【００３０】
また、カラー画像読取装置１は、図３に示すような地肌除去機能信号処理回路（地肌除去回路）５０を備えており、地肌除去機能信号処理回路５０は、差動アナログアンプ５１、アナログスイッチ５２、５３、ピークホールド回路５４及びゲインアンプ５５等を備えている。
【００３１】
すなわち、カラー画像読取装置１は、ＣＣＤイメージセンサ６で読み取る原稿の画像での光の反射率が大きい場合、ＣＣＤイメージセンサ６の出力する出力信号も大きくなるため、一般的には、画像の背景部分である地肌部分が読取時の信号レベルが最大となる。
【００３２】
そこで、地肌除去機能信号処理回路５０は、上記アナログ信号処理回路２０のゲインアンプ２５の出力する差動アナログ出力をＡＯＵＴ＋、ＡＯＵＴ−から取り出し、差動アナログアンプ５１に入力させ、差動アナログアンプ５１で差動増幅して、アナログスイッチ５３に入力し、アナログスイッチ５３で、制御回路４０からのクランプ信号により光学的黒画素領域でVREFB （リファレンス電圧ボトム側）にクランプするとともに、アナログスイッチ５２にピーク値を検出するタイミング信号（地肌検出の期間を設定する信号）によってその区間の、ＤＣ成分（直流成分）を保証する。
【００３３】
アナログスイッチ５２の出力信号のピーク値をピークホールド回路５４で保持し、ゲインアンプ５５に出力する。ゲインアンプ５５は、ピークホールド回路５４の保持したピーク値に所定のゲインを持たせて、アナログ信号処理回路２０の１０ビットＡ／Ｄコンバータ２７、２８にVREFT （リファレンス電圧トップ側）としてフィードバックする。
【００３４】
なお、ゲインアンプ５５は、何段階かに増幅器のゲインを調整可能となっている。また、VREFB 、VREFT は、アナログ信号処理回路２０でアナログ信号を量子化する際の１０ビットＡ／Ｄコンバータ２７、２８の基準電圧のことである。この１０ビットＡ／Ｄコンバータ２７、２８の上限値と下限値の間をダイナミックレンジと定義すると、上述のように信号処理することで、１０ビットＡ／Ｄコンバータ２７、２８のダイナミックレンジを縮小することができ、原稿上のピーク値である地肌部分が振りきれてしまい、白として認識することができる。
【００３６】
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の画像読取装置によれば、ＲＧＢ３ラインのＣＣＤイメージセンサで原稿の画像を読み取ったアナログ信号を、信号処理回路の備えているゲインアンプで差動増幅し、当該ゲインアンプの差動アナログ出力を上限値と下限値の基準値に基づいてＡ／Ｄ変換器でデジタル化して白黒画像に信号処理するに際して、ゲインアンプの差動アナログ出力を信号処理回路から取り出して、単極性のアナログ信号に変換し、当該単極性のアナログ信号を所定のタイミングでクランプして、Ａ／Ｄ変換器の基準値とし、原稿の地肌を除去する地肌除去回路を設けているので、Ａ／Ｄ変換器の基準値の直流成分を安定させることができるとともに、Ａ／Ｄ変換器の基準値を変化させることで、画像の劣化を防止しつつ、地肌を適切に除去することができ、画像品質を向上させることができる。
【００３８】
請求項２記載の発明の画像読取装置によれば、地肌除去回路が、ゲインアンプの差動アナログ出力を単極性に変換したアナログ信号を、光学的黒画素領域でゲインアンプの下限側出力レベルにクランプし、当該クランプした単極性のアナログ信号の電圧レベルをピックホールドして、所定量増幅し、Ａ／Ｄ変換器の上限値としてＡ／Ｄ変換器に出力するので、Ａ／Ｄ変換器に入力される上限値を調整して、白黒原稿の地肌をより一層適切に除去することができ、例えば、新聞などの地肌は厳密には白ではないがこの原稿の地肌をピーク値として検出して、このピーク値を白として地肌を飛ばす信号処理を行って、原稿面の文字や画像情報を明確にすることができ、画像品質をより一層向上させることができる。
【００３９】
請求項３記載の発明の画像読取装置によれば、ＲＧＢ３ラインのＣＣＤイメージセンサのアナログ信号のうち、グリーンのアナログ信号を用いて上記信号処理を行うので、分光特性として取り扱いやすく、人間の目の視感度の最も優れているグリーン（Ｇ）を信号処理の対象とすることで、安価にかつ適切に信号処理を行うことができ、安価にかつより一層画像品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像読取装置の一実施の形態を適用したカラー画像読取装置の要部概略構成正面断面図。
【図２】図１のカラー画像読取装置のアナログ信号処理回路の回路ブロック図。
【図３】図１のカラー画像読取装置の地肌除去機能信号処理回路の回路ブロック図。
【符号の説明】
１ カラー画像読取装置
２ 本体筐体
３ 第１走行体
４ 第２走行体
５ レンズユニット
６ ＣＣＤイメージセンサ
７ 信号処理基板
８ コンタクトガラス
９ 白基準板
１０ 原稿
１１ ハロゲンランプ
１２ 第１ミラー
１３ 第２ミラー
１４ 第３ミラー
１５ 基板
１６ 接続ケーブル
２０ アナログ信号処理回路
２１、２２ アナログクランプ部
２３、２４ 相関二重サンプリング／サンプルホールド部
２５、２６ ゲインアンプ
２７、２８ １０ビットＡ／Ｄコンバータ
２９、３０ 黒ラベルクランプ部
３１、３２ オフセットＤＡＣ
３３ マルチプレクサ
３４ ８ビットＩ／Ｏコントロール
４０ 制御回路
５０ 地肌除去機能信号処理回路
５１ 差動アナログアンプ
５２、５３ アナログスイッチ
５４ ピークホールド回路
５５ ゲインアンプ
Claims (2)
- 原稿の画像を読み取ってアナログ信号を出力するＲＧＢ３ラインのＣＣＤイメージセンサと、前記ＣＣＤイメージセンサの出力する前記アナログ信号をゲインアンプで差動増幅し、当該ゲインアンプの差動アナログ出力を上限値と下限値の基準値に基づいてＡ／Ｄ変換器でデジタル化して信号処理する信号処理回路と、を備えた画像読取装置であって、前記ゲインアンプの差動アナログ出力を前記信号処理回路から取り出して、前記差動アナログ出力を差信号に対応する単極性のアナログ信号に変換し、当該単極性のアナログ信号を所定のタイミングでクランプして、前記Ａ／Ｄ変換器の前記基準値とし、前記原稿の地肌を除去する地肌除去回路を備えたことを特徴とする画像読取装置。
- 前記地肌除去回路は、前記ゲインアンプの差動アナログ出力を差信号に対応する単極性に変換したアナログ信号を、光学的黒画素領域で前記ゲインアンプの下限側出力レベルにクランプし、当該クランプした単極性のアナログ信号の電圧レベルをピークホールドして、所定量増幅し、前記Ａ／Ｄ変換器の前記上限値とすることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
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