JP4389828B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、被写体、特に、強い反射光を有する被写体を撮影して得られる画像信号の処理を行う画像処理装置に関する。

コピー機では、金糸や銀糸等を織り込んだ布地や、宝石や時計の貴金属類等を原稿としてコピーがとられる場合がある。このような原稿は、立体的な構造を有する場合がほとんどであるため、読み取り面となる光沢面が部分的に湾曲したり、曲がりが生じており、コピー機のプラテンガラス面に密着することがない。このため、コピー機のランプが照射する照明光が光沢面の一部で全反射する場合がある。この反射光がコピー機において光を検出するＣＣＤ（Charged Coupled Device）センサに入力されると、紙等の原稿の画像読み取りにおいて想定されているレベル以上の画像信号がＣＣＤセンサから出力されてしまう場合がある。このような高レベルの画像信号が出力されることを防止すべく、特許文献１乃至３に記載の技術が提案されている。
特開平９−２８４５４９号公報 特開平９−３３１４２３号公報 特開２００１−２４５１０６号公報

従来、ＣＣＤセンサの後段のアナログ処理回路（ＡＦＥ）は、５Ｖあるいはそれ以上の電源電圧で動作しているため、入力段のダイナミックレンジが大きく、上述したような全反射に対応する高レベルの画像信号が入力されても、問題なく動作可能であった。しかしながら近年、画像処理の高速化に伴って回路系の電源電圧が低下傾向にあるため、ＡＦＥの入力段のダイナミックレンジが小さくなっており、全反射に対応する高レベルの画像信号が入力されると、誤動作が起き、読み取り画像に欠陥が生じる場合がある。

本発明は、前述したような従来の問題を解決するためになされたもので、画像読み取りを適切に行うことが可能な画像処理装置を提供するものである。

本発明の画像処理装置は、光を検出して光量に応じたレベルの画像信号を出力する撮像センサと、前記撮像センサからの画像信号のレベルを制限して出力する信号レベル制御部とを有し、前記信号レベル制御部は、スイッチ、基準電圧源、及び第１トランジスタを有し、前記スイッチがオン状態のときに、前記基準電圧源の電圧を前記第１トランジスタのベースに印加し、前記第１トランジスタのエミッタ電圧の上限値を設定することによって、前段の黒色に対応する画像信号のレベル値を設定するクランプ回路と、前記基準電圧源に接続される複数のトランジスタ及び前記複数のトランジスタのカソードがベースに接続される第２トランジスタを有し、前記基準電圧源に接続される複数のトランジスタの電圧降下による前記第２トランジスタのエミッタ電圧の下限値を制限することによって、後段の前記画像信号のレベルを制限するリミッタ回路とを有する。

この構成により、画像信号のレベルが制限されるため、後段の回路における入力段のダイナミックレンジが小さい場合にも、当該後段の回路の誤動作を防止することができ、画像読み取りを適切に行うことが可能となる。

また、本発明の画像処理装置は、前記信号レベル制御部が、前記画像信号のレベルを、後段に接続される回路の入力段のダイナミックレンジ以内に制限する。

この構成により、後段の回路の誤動作を確実に防止することができる。

本発明によれば、画像信号のレベルが制限されるため、後段の回路における誤動作を防止して、画像読み取りを適切に行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態の画像処理装置について、図面を用いて説明する。図１は、画像処理装置を内蔵するコピー機の構成を示す図である。図１に示すコピー機１０は、自動原稿送り部３００、原稿セット部３１０、原稿排出部３２０、本体３３０によって校正される。これらのうち、本体３３０には、Ｆ／Ｒキャリッジ３４０、Ｈ／Ｒキャリッジ３５０、レンズ３６０、撮像部１００及び信号処理部２００により構成される。これらのうち、撮像部１００と信号処理部２００によって画像処理装置が構成される。なお、Ｆ／Ｒキャリッジ３４０及びＨ／Ｒキャリッジ３５０は、原稿の画像読み取りの際に、本体３３０内を水平方向に移動する。

Ｆ／Ｒキャリッジ３４０は、原稿に光を照射してその反射光を受ける。図２及び図３は、Ｆ／Ｒキャリッジ３４０の詳細な構成を示す図であり、図２はコピー機１０を構成するプラテンガラス３７０上に紙の原稿５０２が配置され、当該原稿５０２の画像が読み取られる場合を示し、図３はプラテンガラス３７０上に貴金属等の光沢面を有する原稿５０４が配置され、当該原稿５０４の画像が読み取られる場合を示す。

これら図２及び図３に示すように、Ｆ／Ｒキャリッジ３４０は、ランプ３４２、反射鏡３４４及び３４６によって構成される。図２に示す原稿５０２の画像が読み取られる場合には、ランプ３４２からの光が直接に原稿５０２に照射されるとともに、反射鏡３４４で反射した光が原稿５０２に照射される。そして、原稿５０２の照射面で反射した光が反射鏡３４６で更に反射して後段のＨ／Ｒキャリッジ３５０に入射される。

一方、図３に示す原稿５０４の画像が読み取られる場合には、照明３４２からの光が原稿５０４に照射される。原稿５０４の照射面が光沢を有し、原稿面の傾きによっては、このランプ３４２からの光が全反射する場合がある。このため、原稿５０４の照射面で反射した光は、原稿５０２の照射面で反射した光よりも光量の大きい正反射光となる。この正反射光は、プラテンガラス３７０に対する原稿５０４の照射面が所定の角度の場合に、反射鏡３４６に入射され、更に、この反射鏡３４６で反射して後段のＨ／Ｒキャリッジ３５０に入射される。

再び、図１に戻って説明する。Ｈ／Ｒキャリッジ３５０は、反射鏡を内蔵しており、前段のＦ／Ｒキャリッジ３４０からの光を反射鏡で反射させて後段のレンズ３６０に入射させる。レンズ３６０は、Ｈ／Ｒキャリッジ３５０からの光を集光して撮像部１００に入射させる。

撮像部１００は、前段のレンズ２６０によって集光された光を検出して、その光量に応じたレベルの画像信号を生成し、信号処理部２００へ出力する。信号処理部２００は、この画像信号について所定の処理を行う。図４は、撮像部１００及び信号処理部２００からなる画像処理装置の構成を示す図である。

図４に示すように、撮像部１００は、カラー（ＣＬ）センサ用ＴＧ１０２、Ｘｔａｌ１０４、白黒（ＢＷ）センサ用ＴＧ１０６及びＣＣＤ１０８によって構成される。図５は、ＣＣＤ１０８の構成を示す図であり、図６は、ＣＣＤ１０８の更に詳細な構成を示す図である。

これら図５及び図６に示すように、ＣＣＤ１０８は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色を検出するセンサと、モノクロ（白黒）を検出するセンサとを内蔵した４ラインＣＣＤである。このＣＣＤ１０８は、コピー機１００がモノクロモードの場合には、白黒を検出するセンサによって高速に読み取りを行うことができる。

ＣＣＤ１０８は、これら白黒を検出するセンサによって光を検出して、その検出光の光量に応じたレベルの画像信号ＢＷ１乃至ＢＷ４を出力する。また、ＣＣＤ１０８は、赤色を検出するセンサによって光を検出して、その検出光の光量に応じたレベルの画像信号Ｒ１、Ｒ２を出力する。同様に、ＣＣＤ１０８は、緑色を検出するセンサによって光を検出して、その検出光の光量に応じたレベルの画像信号Ｇ１、Ｇ２を出力し、青色を検出するセンサによって光を検出して、その検出光の光量に応じたレベルの画像信号Ｂ１、Ｂ２を出力する。

再び、図４に戻って説明する。信号処理部２００は、信号レベル制御部２０２−１乃至２０２−４（以下、これら信号レベル制御部２０２−１乃至２０２−４をまとめて、適宜「信号レベル制御部２０２」と称する）、アナログ処理回路２０４及び画像処理回路２１０により構成される。これらのうち、アナログ処理回路２０４は、アナログ信号処理回路（ＡＦＥ）２０６−１乃至２０６−４（以下、これらＡＦＥ２０６−１乃至２０６−４をまとめて、適宜「ＡＦＥ２０６」と称する）と、Ａ／Ｄ変換器２０８−１乃至２０８−４（以下、これらＡ／Ｄ変換器２０８−１乃至２０８−４をまとめて、適宜「Ａ／Ｄ変換器２０８」と称する）とにより構成される。

信号レベル制御部２０２−１は、ＣＣＤ１０８からの画像信号ＢＷ１乃至ＢＷ４のレベルを制御する。また、信号レベル制御部２０２−２は、ＣＣＤ１０８からの画像信号Ｒ１１、Ｒ２のレベルを制御する。同様に、信号レベル制御部２０２−３は、ＣＣＤ１０８からの画像信号Ｇ１、Ｇ２のレベルを制御し、信号レベル制御部２０２−４は、ＣＣＤ１０８からの画像信号Ｂ１、Ｂ２のレベルを制御する。

図７は、信号レベル制御部２０２の構成を示す図である。図７に示す信号レベル制御部１０８は、ＣＣＤ１０８とＡＦＥ２０６との間に構成されるものであり、アンプ（ＡＭＰ）２５２、コンデンサ２５４、クランプ回路２５６及びリミッタ回路２５８によって構成される。一方、図８は、従来のＣＣＤ６０２とＡＦＥ６０８の間の構成を示すものであり、ＡＭＰ６０４及びコンデンサ６０６とによって構成される。

図７に示す信号レベル制御部２０２は、図８と比較すると、新たにクランプ回路２５６及びリミッタ回路２５８を有する。なお、信号レベル制御部２０２は、ＡＭＰ２５２を有しない構成であっても良い。

クランプ回路２５６は、アンプ２５２及びコンデンサ２５４を介して画像信号を入力する。そして、クランプ回路２５６は、画像信号の黒レベルを後段のＡＦＥ２０６の入力の黒レベルの限界値を超えないレベル（ＯＰＢレベル）に設定する。黒レベル設定後の画像信号は、クランプ回路２５６からリミッタ回路２５８へ出力される。

リミッタ回路２５８は、クランプ回路２５６からの黒レベル設定後の画像信号を入力する。次に、リミッタ回路２５８は、黒レベル設定後の画像信号のレベルをＡＦＥ２０６の入力の白レベルの限界値を超えないレベルに制限して、ＡＦＥ２０６に出力する。

図９は、リミッタ回路２５８に入力される画像信号の波形を示し、図１０は、リミッタ回路２５８から出力される画像信号の波形を示す。図９及び図１０は、貴金属等の光沢面を有する原稿５０４の画像が読み取られる場合の画像信号の波形であり、ＡＦＥ２０６の入力の白レベルは、紙の原稿５０２の画像が読み取られる場合における白レベルの限界値に対応するレベルに設定されている。

リミッタ回路２５８は、ＣＣＤ１０８から出力され、更にクランプ回路２５６によって黒レベルが設定された図９に示すような波形の画像信号を入力する。ＣＣＤ１０８は、原稿５０４の照射面で全反射した光量の大きい正反射光を受光する。このため、図９に示すように、ＣＣＤ１０８から出力されてリミッタ回路２５８に入力される画像信号の波形のレベルは、一部がＡＦＥ２０６の入力の白レベルを超えてしまっている。

このため、リミッタ回路２５８は、ＡＦＥ２０６において誤動作が起き、読み取り画像に欠陥が生じることを防止すべく、図１０に示すように、画像信号のレベルを、ＡＦＥ２０６の入力の白レベルを越えないレベルに制限する。このような動作の結果、ＡＦＥ２０６に入力される画像信号のレベルは、当該ＡＦＥ２０６の入力の黒レベルの限界値及び白レベルの限界値の間の範囲、すなわち、ＡＦＥ２０６の入力ダイナミックレンジの範囲内となる。

なお、ＡＦＥ２０６の入力ダイナミックレンジは、光沢面のない通常の原稿である原稿５０２等の画像読み取りが行われる場合における画像信号のレベルが収まる大きさに設定されている。従って、リミッタ回路２５８は、光沢面のない通常の原稿である原稿５０２等の画像読み取りが行われる場合には、入力した画像信号のレベルを制限することなく、そのまま出力することになる。

図１１は、信号レベル制御部２０２の回路構成を示す図である。同図に示すように、信号レベル制御部２０２は、トランジスタ２６２、抵抗２６４、コンデンサ２５４、スイッチ２６８、基準電圧源２７０、トランジスタ２７２、抵抗２７４、ダイオード２７６、２７８、２８０、トランジスタ２８２、抵抗２８４及びコンデンサ２８６により構成される。

ＡＭＰ２５２は、トランジスタ２６２及び抵抗２６４により構成される。トランジスタ２６２のベースは、ＣＣＤ１０８と接続され、エミッタは、コンデンサ２５４と一端が接地された抵抗２６４とが接続される。

クランプ回路２５６は、スイッチ２６８、基準電圧源２７０、トランジスタ２７２及び抵抗２７４により構成される。トランジスタ２７２のベースは、スイッチ２６８と接続される。このスイッチ２６８は、基準電圧源２７０に接続される。また、トランジスタ２７２のエミッタは、トランジスタ２８２のベース、ダイオード２７６のカソード、及び、一端が接地された抵抗２７４と接続される。このクランプ回路２５６では、スイッチ２６８がオン状態のときに、基準電圧源２７０の電圧がトランジスタ２７２のベースに印加されることによって、トランジスタ２７２のエミッタ電圧の上限値、換言すれば、画像信号の黒レベルがＯＰＢレベルに設定される。

リミッタ回路２５８は、基準電圧源２７０、直列に接続されたダイオード２７６、２７８、２８０、トランジスタ２８２、抵抗２８４及びコンデンサ２８６により構成される。トランジスタ２８２のベースには、ダイオード２７６のカソードが接続され、エミッタは、コンデンサ２８６と一端が接地された抵抗２８４とが接続される。また、ダイオード２８０のアノードは、基準電圧源２７０に接続される。このリミッタ回路２５８では、基準電圧源２７０に接続されたダイオード２７６、２７８及び２８０の電圧降下によって、トランジスタ２７２のエミッタ電圧の下限値、換言すれば、画像信号の白レベルがＡＦＥ２０６の入力の白レベルを越えないレベルに制限される。

再び、図１に戻って説明する。アナログ処理部２０４内のＡＦＥ２０６は、信号レベル制御部２０２からの画像信号に対して、整流等の所定の信号処理を行い、処理後の画像信号をＡ／Ｄ変換器２０８へ出力する。上述したように、ＡＦＥ２０６に入力される画像信号のレベルは、信号レベル制御部２０２によって、ＡＦＥ２０６の入力ダイナミックレンジの範囲内に制限されているため、当該ＡＦＥ２０６の信号処理において誤動作が生じることはない。

Ａ／Ｄ変換器２０８は入力したアナログの画像信号をデジタルの画像データに変換して画像処理回路２１０へ出力する。画像処理部２１０は、この画像データのデータ形式を変換する等の所定の画像処理を行って、処理後の画像データを外部に出力する。

このように、コピー機１０内の撮像部１００及び信号処理部２００によって構成される画像処理装置では、信号処理部２００内の信号レベル制御部２０２が、撮像部１００内のＣＣＤ１０８からの画像信号のレベルを、後段のＡＦＥ２０６の入力ダイナミックレンジの範囲内となるように制限する。従って、ＡＦＥ２０６に入力ダイナミックレンジを超えるレベルの画像信号が入力されて誤動作が起き、読み取り画像に欠陥が生じることが防止される。

以上、説明したように、本発明に係る画像処理装置は、画像読み取りを適切に行うことが可能という効果を奏し、画像処理装置として有用である。

コピー機の構成を示す図である。 Ｆ／Ｒキャリッジの詳細な構成を示す図である。 Ｆ／Ｒキャリッジの詳細な構成を示す図である。 画像処理装置の構成を示す図である。 ＣＣＤの構成を示す図である。 ＣＣＤの詳細な構成を示す図である。 信号レベル制御部の構成を示す図である。 従来の信号レベル制御部に相当する部分の構成を示す図である。 リミッタ回路に入力される画像信号の波形を示す図である。 リミッタ回路から出力される画像信号の波形を示す図である。 信号レベル制御部の回路構成を示す図である。

符号の説明

１０ コピー機
１００ 撮像部
２００ 信号処理部
１０２ ＣＬセンサ用ＴＧ
１０４ Ｘｔａｌ
１０６ ＢＷセンサ用ＴＧ
１０８ ＣＣＤ
２０２−１乃至２０２−４ 信号レベル制御部
２０４ アナログ処理回路
２０６−１乃至２０６−４ ＡＦＥ
２０８−１乃至２０８−４ Ａ／Ｄ変換器
２５２ ＡＭＰ
２５４ コンデンサ
２５６ クランプ回路
２５８ リミッタ回路
２１０ 画像処理回路
３００ 自動原稿送り部
３１０ 原稿セット部
３２０ 原稿排出部
３３０ 本体
３４０ Ｆ／Ｒキャリッジ
３５０ Ｈ／Ｒキャリッジ
３６０ レンズ

Claims (2)

1. 光を検出して光量に応じたレベルの画像信号を出力する撮像センサと、
   前記撮像センサからの画像信号のレベルを制限して出力する信号レベル制御部とを有し、
   前記信号レベル制御部は、
   スイッチ、基準電圧源、及び第１トランジスタを有し、前記スイッチがオン状態のときに、前記基準電圧源の電圧を前記第１トランジスタのベースに印加し、前記第１トランジスタのエミッタ電圧の上限値を設定することによって、前段の黒色に対応する画像信号のレベル値を設定するクランプ回路と、
   前記基準電圧源に接続される複数のトランジスタ及び前記複数のトランジスタのカソードがベースに接続される第２トランジスタを有し、前記基準電圧源に接続される複数のトランジスタの電圧降下による前記第２トランジスタのエミッタ電圧の下限値を制限することによって、後段の前記画像信号のレベルを制限するリミッタ回路とを有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記信号レベル制御部は、前記画像信号のレベルを、後段に接続される回路の入力段のダイナミックレンジ以内に制限することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。

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