JP5488853B1 - 収差補正機能付き画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学素子の持つ収差歪みによって走査開始端から画面中央までと画面中央から走査終了端までのそれぞれ相反する画素の遅れ／進みによって生ずる色ずれを１方向のデジタルフィルタで補正する画像読取装置を提供する。
【解決手段】収差補正手段８が基準色光の読み取り画像信号を予め遅延する遅延手段２３と各色光ごとに配設されたデジタルフィルタ群９、２２、１０と基準色光の画像信号と他の色光の画像信号間のそれぞれの遅延量の計測値に基づいてデジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御する遅延制御手段１７と遅延量の計測値を記憶するメモリ１８ｂ、１９ｂとを備え、収差補正手段８が遅延手段２３で任意画素数遅延した基準色光の遅延画像信号を基準として、他の色光の画像信号を遅延量の計測値と任意画素数遅延した前記基準色光の画像信号の遅延量との加算値で前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御して色ずれを補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、原稿等の読取画像を結像する光学素子による収差を補正する収差補正機能付き画像読取装置に関する。

原稿等の読取画像を結像する光学素子としてのレンズには収差があり、その一つである色収差はガラスの屈折率が波長によって少しずつ異なる（分散）ため生じる。
これは、軸上色収差及び倍率色収差となって現れ、カラー用として３個のラインイメージセンサを使用するときはＲＧＢそれぞれの波長に合わせて対応するラインイメージセンサを結像点位置に配設する必要がある。

また、上記の収差はいずれも結像画像のボケ、結像位置及び像の大小に関するものであるが、その他に像の形状全体の歪みに関する収差として歪曲収差がある。
通常、四角な図形が樽状に歪む樽型歪曲収差と、糸巻き状に歪む糸巻き型歪曲収差がある。この歪曲収差は結像画像の中心付近はほとんど歪みは無いが、周辺になるにしたがってその歪みが変化し、かつ大きくなっていく特性がある。
ラインイメージセンサにおいても、その主走査方向で同様の歪曲収差の影響を受ける。

近年は画像読取装置の高解像度化が進み、そのため使用するラインイメージセンサの有効画素数が多く、かつ小型化のための高密度化、画素サイズ及び画素ピッチの縮小化が図られている。
このため、従来では許容された色収差や歪曲収差によって生ずる色ずれが問題となり、使用レンズの選定と、収差の補正手段が組み込まれた画像読取装置が要求されている。

そこで、特許文献１特開平０６−０８６０８２号公報では、その請求項１で、「原稿面を走査しこれを透過又は反射して得られた光を結像レンズにより集光して光電変換素子に入射して前記原稿面の反射率又は透過率に応じた電気信号を画像信号として検出し、この検出された画像信号を赤、青、緑の各信号成分の信号処理部にそれぞれ導くことによりカラー画像情報を得る画像読取装置において、
赤信号成分、青信号成分の前記信号処理部の後段に、主走査方向にパラメータの変化するデジタルフィルタ手段をもちかつそれらのパラメータ設定が空間位置に関して互いにほぼ逆の重みである読取位置ずれ補正回路を接続したことを特徴とする画像読取装置。」の発明が開示されている。

具体的には、図２の説明として段落［００２１］で、「…。まず、Ｒ成分の演算の主走査の前半においては、一画素遅らせたＧ信号に対して非遅延のＲ信号を当初は大きな重みで、一画素遅延のＲ信号を当初は小さな重みで混合するように行う。一方、主走査の中央部にいくに従って、重みを逆転させるように操作する。」とする。

また、「Ｒ成分の演算の主走査の後半においては、…、Ｇ信号の連続性を確保するためやはり一画素分遅延させて、その分、Ｒ信号も全体的に一画素分遅延回路２０で遅延させる。そして、主走査の前半と後半とでスイッチ回路３２を切換えて、Ｒ信号の読取色ずれ補正出力はＦＩＦＯメモリ３３を介して出力端子３５に導かれる。」と記述されている。

Ｂ成分の読み取り位置ずれ補正は、Ｒ成分の補正方法に準じて行われ、いずれもＧ成分を基準として、Ｒ成分、Ｂ成分の演算処理を行っている。

特開平０６−０８６０８２号公報

特許文献１では、その演算処理のため基準となるＧ成分もデジタルフィルタで遅延処理し、さらに主走査の演算後半のＲ成分又は前半のＢ成分において、Ｒ信号、Ｂ信号共に全体的に一画素分遅延回路２０で遅延させるため、デジタルフィルタを２度通過させている。

したがって、基準となるＧ成分は１種類、Ｒ／Ｂ成分はそれぞれ２種類のデジタルフィルタを通過させる必要があり、また当初大きな重みを発生させるための係数ＲＯＭ、当初小さな重みを発生させるための係数ＲＯＭ、及び混合するための乗算回路、加算回路が必要となり、また、主走査の前半と後半でスイッチの切り換えを要し回路が複雑化するなど解決すべき課題があった。

そこで、基準色光の結像画像の画面横幅に対し、光学素子の持つ色収差や歪曲収差の影響を受けて他の色光の結像画像の画面横幅が広くなったとき、又は狭くなったときに生ずる結像画像の走査開始端から画面中央までと、画面中央から走査終了端までとはそれぞれ相反する画素の遅れ／進みを生ずるが、スイッチで切り換えることなく１方向のみのデジタルフィルタにより色収差や歪曲収差によって生ずる色ずれを補正できる収差補正機能付き画像読取装置を提供する。

本発明者は、上記課題を下記の手段により解決した。
（１）被写体像光をそれぞれ光電変換する複数のラインイメージセンサと、各ラインイメージセンサ上に読取画像を結像する光学素子の倍率色収差及び歪曲収差の少なくともいずれかの収差を補正する収差補正手段を有する収差補正機能付き画像読取装置であって、
前記収差補正手段は、前記ラインイメージセンサの読取画像のデジタル化された画像信号を入力し、前記ラインイメージセンサの読取画像ごとの前記光学素子の収差による遅延時間で制御される複数の色光の一つを基準色光とし、残りの色光を他の色光として、各色光ごとにそれぞれ配設された複数のデジタルフィルタで構成するデジタルフィルタ群と、
前記基準色光の読み取り画像のみ予め任意画素数を遅延する遅延手段と、
前記基準色光の画像信号と前記他の色光の画像信号間のそれぞれの遅延量の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御する遅延制御手段と、
前記遅延量の計測値と前記各画像信号を記憶するメモリとを備え、
前記遅延制御手段は、前記基準色光の画像信号と前記他の色光の画像信号間のそれぞれの遅延量の計測値を前記メモリに書き込み、
前記遅延手段で予め任意画素数遅延した前記基準色光の走査開始端画素信号と同相で前記他の色光の走査開始端画素信号を前記メモリから読み出し、
前記任意画素数遅延した前記基準色光の遅延画像信号を基準として、前記他の色光の画像信号の前記メモリから読み出した遅延量の計測値と任意画素数遅延した前記基準色光の画像信号の遅延量との加算値で前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御し、前記光学素子による収差歪みによる色ずれを補正してなることを特徴とする収差補正機能付き画像読取装置。
（２）被写体像光をそれぞれ光電変換する複数のラインイメージセンサと、各ラインイメージセンサ上に読取画像を結像する光学素子の倍率色収差及び歪曲収差の少なくともいずれかの収差を補正する収差補正手段を有する収差補正機能付き画像読取装置であって、
前記収差補正手段は、前記ラインイメージセンサの読取画像のデジタル化された画像信号を入力し、前記ラインイメージセンサの読取画像ごとの前記光学素子の収差による遅延時間で制御される複数の色光の一つを基準色光とし、残りの色光を他の色光として、各色光ごとにそれぞれ配設された複数のデジタルフィルタで構成するデジタルフィルタ群と、
前記ラインイメージセンサの画像読み出しクロックと前記複数の色光の画像信号間のそれぞれの遅延量の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御する遅延制御手段と、
前記遅延量の計測値と前記各画像信号を記憶するメモリとを備え、
前記複数の色光の結像画像が前記ラインイメージセンサの有効画素幅に合致して結像され、又は前記ラインイメージセンサの有効画素幅を満たさずに結像され、かつ光学素子の倍率色収差及び歪曲収差の少なくともいずれかの収差を受けているとき、
前記収差補正手段は、前記ラインイメージセンサの前記複数の色光結像画像の走査開始端画素と走査終了端画素間の画素読み出しクロックと前記複数の色光の結像画像画素間との遅延量の計測値を前記メモリに書き込み、
予め任意画素数遅らせた前記ラインイメージセンサの読み出しクロックで前記複数の色光の結像画像の走査開始端画素を読み出し、
前記メモリから読み出した前記遅延量の計測値に前記ラインイメージセンサの前記予め任意画素数遅らせた読み出しクロック数を加算した遅延量によって前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御し、前記光学素子による収差歪みによる色ずれを補正してなることを特徴とする収差補正機能付き画像読取装置。
（３）前記収差補正手段は、前記他の色光の結像画像、又は前記基準色光を基準として前記光学素子の収差によって生ずる色ずれが補正された前記他の色光の画像信号と、前記読み出しクロックを基準として前記光学素子の収差によって生ずる色ずれが補正された前記複数の色光のいずれか一つの画像信号間の遅延量の計測値を前記メモリに書き込み、前記メモリから読み出した前記遅延量の計測値に基づいて前記他の色光用デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御することにより前記光学素子の収差によって生ずる色ずれを補正してなることを特徴とする前項（１）又は（２）に記載の収差補正機能付き画像読取装置。
（４）前記遅延手段による基準色光の遅延量、又は前記予め任意画素数遅らせた読み出しクロック数は、
前記基準色光画素と他の色光画素間、又は前記ラインイメージセンサの読み出しクロックと前記複数の色光画素間の前記光学素子による倍率色収差及び歪曲収差で生ずる最大色ずれ量の画素数、又はそれ以上の画素数であることを特徴とする前項（１）〜（３）のいずれか１項に記載の収差補正機能付き画像読取装置。
（５）前記収差補正手段は、前記デジタルフィルタ群の複数のデジタルフィルタ個数に相当する前記遅延量の計測値をメモリに書き込む操作を繰り返して全画素分行い、順次読み出した全画素分の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御し、前記光学素子の収差歪みによる色ずれを補正してなることを特徴とする前項（１）〜（４）のいずれか１項に記載の収差補正機能付き画像読取装置。
（６）前記収差補正手段は、前記ラインイメージセンサの全画素数の整数分の１の画素数を１セットとし、セット単位でフィルタ係数を制御して前記光学素子の収差歪みによる色ずれを補正してなることを特徴とする前項（１）〜（５）のいずれか１項に記載の収差補正機能付き画像読取装置。
（７）前記整数分の１のセット単位の画素数は、結像画面中央近辺の歪曲収差が少ない領域は画素数を多くし、画面中央近辺から走査開始端又は走査終了端に近づくにしたがって画素数を少なくするように制御されていることを特徴とする前項（１）〜（６）のいずれか１項に記載の収差補正機能付き画像読取装置。
（８）前記基準色光は緑色光であり、前記他の２色光は赤及び青色光であることを特徴とする前項（１）〜（７）のいずれか１項に記載の収差補正機能付き画像読取装置。

本発明により次のような効果が発揮される。
〈１〉本発明は、
被写体像光をそれぞれ光電変換する複数のラインイメージセンサと、各ラインイメージセンサ上に読取画像を結像する光学素子の倍率色収差及び歪曲収差の少なくともいずれかの収差を補正する収差補正手段を有する収差補正機能付き画像読取装置であって、
前記収差補正手段は、
前記ラインイメージセンサの読取画像のデジタル化された画像信号を入力し、前記ラインイメージセンサの読取画像ごとの前記光学素子の収差による遅延時間で制御される複数の色光の一つを基準色光とし、残りの色光を他の色光として、各色光ごとにそれぞれ配設された複数のデジタルフィルタで構成するデジタルフィルタ群と、
前記基準色光の読み取り画像のみ予め任意画素数を遅延する遅延手段と、
前記基準色光の画像信号と前記他の色光の画像信号間のそれぞれの遅延量の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御する遅延制御手段と、
前記遅延量の計測値と前記各画像信号を記憶するメモリとを備え、
前記遅延制御手段は、
前記基準色光の画像信号と前記他の色光の画像信号間のそれぞれの遅延量の計測値を前記メモリに書き込み、
前記遅延手段で予め任意画素数遅延した前記基準色光の走査開始端画素信号と同相で前記他の色光の走査開始端画素信号を前記メモリから読み出し、
前記任意画素数遅延した前記基準色光の遅延画像信号を基準として、前記他の色光の画像信号の前記メモリから読み出した遅延量の計測値と任意画素数遅延した前記基準色光の画像信号の遅延量との加算値で前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御することにより、基準色光に対し他の色光の主走査の前半と主走査の後半において前記光学素子の収差歪みによる色ずれが相反していても一方向のデジタルフィルタ群のみによって他の色光の全走査域画素の収差歪みによる色ずれを補正できる。

さらに、前記光学素子による結像画像が樽型歪曲特性又は糸巻き型歪曲特性を持ったときの歪曲収差による色ずれが、基準色光に対し他の色光の主走査の前半と主走査の後半において色ずれが相反していてもスイッチで切り換える必要は無く、他の色光ごとに配設された一方向のみのデジタルフィルタ群で前記光学素子による色収差や歪曲収差によって生ずる全走査域画素の色ずれを順次補正できるので回路を簡略化でき、したがって製品コストを低減することができる。

〈２〉本発明は、
被写体像光をそれぞれ光電変換する複数のラインイメージセンサと、各ラインイメージセンサ上に読取画像を結像する光学素子の倍率色収差及び歪曲収差の少なくともいずれかの収差を補正する収差補正手段を有する収差補正機能付き画像読取装置であって、
前記収差補正手段は、
前記ラインイメージセンサの読取画像のデジタル化された画像信号を入力し、前記ラインイメージセンサの読取画像ごとの前記光学素子の収差による遅延時間で制御される複数の色光の一つを基準色光とし、残りの色光を他の色光として、各色光ごとにそれぞれ配設された複数のデジタルフィルタで構成するデジタルフィルタ群と、
前記ラインイメージセンサの画像読み出しクロックと前記複数の色光の画像信号間のそれぞれの遅延量の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御する遅延制御手段と、
前記遅延量の計測値と前記各画像信号を記憶するメモリとを備え、
前記複数の色光の結像画像が前記ラインイメージセンサの有効画素幅に合致して結像され、又は前記ラインイメージセンサの有効画素幅を満たさずに結像され、かつ光学素子の倍率色収差及び歪曲収差の少なくともいずれかの収差を受けているとき、
前記収差補正手段は、
前記ラインイメージセンサの前記複数の色光結像画像の走査開始端画素と走査終了端画素間の画素読み出しクロックと前記複数の色光の結像画像画素間との遅延量の計測値を前記メモリに書き込み、
予め任意画素数遅らせた前記ラインイメージセンサの読み出しクロックで前記複数の色光の結像画像の走査開始端画素を読み出し、
前記メモリから読み出した前記遅延量の計測値に前記ラインイメージセンサの前記予め任意画素数遅らせた読み出しクロック数を加算した遅延量によって前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御することにより、画素読み出しクロックに対し前記複数の色光結像画像の主走査の前半と主走査の後半において歪曲収差による色ずれが異なっていてもスイッチで切り換える必要は無く、一方向のデジタルフィルタ群のみによって他の色光の全走査域画素の光学素子による収差歪みによる色ずれを補正できる。

さらに、前記光学素子による結像画像が樽型歪曲特性又は糸巻き型歪曲特性を持ったときの歪曲収差による色ずれが、前記読み出しクロックに対し前記複数の色光の主走査の前半と主走査の後半において色ずれが相反していてもスイッチで切り換える必要は無く、他の色光ごとに配設された一方向のみのデジタルフィルタ群で前記光学素子による色収差や歪曲収差によって生ずる全走査域画素の色ずれを順次補正できるので回路を簡略化でき、したがって製品コストを低減することができる。

〈３〉本発明は上記の効果に加えて、
前記収差補正手段は、前記他の色光の結像画像、又は前記基準色光を基準として前記光学素子の収差によって生ずる色ずれが補正された前記他の色光の画像信号と、前記読み出しクロックを基準として前記光学素子の収差によって生ずる色ずれが補正された前記複数の色光のいずれか一つの画像信号間の遅延量の計測値を前記メモリに書き込み、前記メモリから読み出した前記遅延量の計測値に基づいて前記他の色光用デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御することにより前記光学素子の収差によって生ずる色ずれを補正出来るので、画素読み出しクロックと前記複数の色光のいずれか一つの画像信号間の色ずれを補正してから、前記他の色光の結像画像間、又は色ずれが補正された前記他の色光の画像信号間の色ずれを補正することにより、完全に倍率色収差や歪曲収差が補正され色ずれが全く無い画像信号を得ることができる。

〈４〉本発明は上記の効果に加えて、
前記遅延手段による基準色光の遅延量、又は前記予め任意画素数遅らせた読み出しクロック数は、
前記基準色光画素と他の色光画素間、又は前記ラインイメージセンサの読み出しクロックと前記複数の色光画素間の前記光学素子による倍率色収差及び歪曲収差で生ずる最大色ずれ量の画素数、又はそれ以上の画素数であることから、最も少ない遅延量の遅延手段を選択できることから経済的に装置を構成できる。

〈５〉本発明は上記の効果に加えて、
前記収差補正手段は、前記デジタルフィルタ群の複数のデジタルフィルタ個数に相当する前記遅延量の計測値をメモリに書き込む操作を繰り返して全画素分行い、順次読み出した全画素分の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御し、前記光学素子の収差歪みによる色ずれを補正できるので、各色光ごとに配設されたデジタルフィルタを最も少ない個数でデジタルフィルタ群を構成することができることから経済的に装置を構築できる。
また、一定速度で駆動されるラインコンベア上の計測対象物を副走査することによって計測するとき、前記メモリに記憶された計測値を順次読み出し、前記各色光ごとに配設されたデジタルフィルタ群を制御することにより連続して計測できる。

〈６〉本発明は上記の効果に加えて、
前記収差補正手段は、前記ラインイメージセンサの全画素数の整数分の１の画素数を１セットとし、セット単位でフィルタ係数を制御して前記光学素子の収差歪みによる色ずれを補正しているので、
画素数の多いラインイメージセンサであっても全画素数の整数分の１の画素数を１セットして前記光学素子による収差歪みによる色ずれを補正することにより、基準色光の結像画像と他の色光の結像画像間、又は画素読み出しクロックと前記複数色光結像画像間の前記メモリに記憶されたそれぞれの１セット単位ごとに設定された遅延量の計測値に基づいて順次前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御して全結像画像の色ずれを補正できるので画像処理の高速化が図られると同時に経済的である。

〈７〉本発明は上記の効果に加えて、
前記整数分の１のセット単位の画素数を、結像画面中央近辺の歪曲収差が少ない領域は画素数を多くし、画面中央近辺から走査開始端又は走査終了端に近づくにしたがって画素数を少なくするように制御すれば、さらに画像処理の高速化を図ることができる。

〈８〉本発明は上記の効果に加えて、
前記基準色光は緑色光であり、前記他の２色光は赤及び青色光であることから、前記緑色光は、ラインイメージセンサの分光感度特性から緑色光に対する感度特性がよく他の２色光よりも比較的高いレベルと高Ｓ／Ｎ比で応答レスポンスの優れたの画像信号が得られるため基準光として優れている。

本発明の収差補正機能付き画像読取装置実施例の回路ブロック図 本発明の収差補正機能付き画像読取装置実施例１の基準色光と他の色光の樽型歪みによる収差補正の説明図 本発明の収差補正機能付き画像読取装置実施例１の基準色光と他の色光の糸巻き型歪みによる収差補正の説明図 （ａ）本発明の基準色光用のデジタルフィルタ群の実施例図、（ｂ）本発明のフィルタ係数の入れ方の一例の説明図 本発明の収差補正機能付き画像読取装置実施例２の読み出しクロックと基準色光の樽型歪みによる収差補正の説明図 本発明の収差補正機能付き画像読取装置実施例２の読み出しクロックと基準色光の糸巻き型歪みによる収差補正の説明図

本発明は、被写体像光をそれぞれ光電変換する複数のラインイメージセンサと、各ラインイメージセンサ上に読取画像を結像する光学素子の倍率色収差及び歪曲収差の少なくともいずれかの収差を補正する収差補正手段を有する画像読取装置であって、
前記基準色光の結像画像と前記他の色光の結像画像間、又は前記画素読み出しクロックと前記複数の色光結像画像間のそれぞれの遅延量の計測値に基づいて、光学素子による樽型歪み収差又は糸巻き型収差による収差歪みが画面の走査開始端から中央位置までと、画面の中央位置から走査終了端まででは相反する進み／遅れが生ずることと、さらに前記相反する収差歪みに加えて光学素子による倍率色収差によって生じる前記基準色光画像と他の色光画像間、又は前記画素読み出しクロックと前記複数の色光結像画像間の色ずれの重複収差歪みによるＲＧＢ信号の色ずれをスイッチで切り換えることなく一方向のみの遅延用デジタルフィルタ群で補正できる収差補正機能付き画像読取装置を提供するものである。

図において、１は収差補正機能付き画像読取装置、２は光学素子、３はラインイメージセンサ、４はＳ／Ｈ回路、５はＡ／Ｄ変換回路、６はシェーディング補正回路、７は補正メモリ、８は収差補正手段、９はＲ用デジタルフィルタ群、１０はＢ用デジタルフィルタ群、１１、１２、１３はＦＩＦＯメモリ、１４、１５、１６は出力端子、１７は遅延制御手段、１８ａは樽型歪み補正手段、１８ｂは樽型歪み補正用メモリ、１９ａは糸巻き型歪み補正手段、１９ｂは糸巻き型歪み補正用メモリ、２０はセンサ駆動手段、２１はＣＰＵ、２２はＧ用デジタルフィルタ群、２３は遅延手段ＤＬである。

図１において、収差補正機能付き画像読取装置１は、被写体を撮像する単レンズに代表される光学素子２と、それぞれが固体撮像素子で構成した複数の画素から成り、前記光学素子２によって結像された画像を光電変換するＲＧＢセンサ３個が配設された３ライン型ラインイメージセンサ３と、該ラインイメージセンサ３から出力された画像信号の固体撮像素子固有の雑音信号を除去するＳ／Ｈ（サンプリング／ホールド）回路４と、前記雑音信号が除去された画像信号をアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ変換回路５と、デジタル変換されたそれぞれの画像信号のシェーディングを補正するシェーディング補正回路６及びその補正量が記憶された補正メモリ７と、収差補正手段８（３個のデジタルフィルタ群９、１０、２２と、基準色光画像を予め任意画素数を遅延する遅延手段ＤＬ２３と、樽型歪み補正手段１８ａ、樽型歪み補正用メモリ１８ｂ及び糸巻き型歪み補正手段１９ａ、糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂで構成。）と、該収差補正手段８から出力された基準色光像信号と収差が補正された他の色光像信号それぞれの画像信号を記憶するＦＩＦＯ（First in First out)メモリ１１、１２及び１３と、ＦＩＦＯメモリ１１、１２及び１３から読み出したＲ、Ｇ、Ｂ信号を出力する出力端子１４、１５及び１６と、前記ラインイメージセンサ３を駆動するセンサ駆動手段２０と、装置内各部を制御するＣＰＵ２１とで構成されている。

また、前記３ライン型ラインイメージセンサ３は、赤信号用ラインイメージセンサ３ｒ、緑信号用ラインイメージセンサ３ｇ及び青信号用ラインイメージセンサ３ｂとで構成されている。

さらに、前記収差補正手段８は、前記ラインイメージセンサ３の全画素数を１画素以内で遅延制御する７タップのデジタルフィルタで構成するＲ（赤）用デジタルフィルタ群９と、Ｂ（青）用デジタルフィルタ群１０及び基準色光像となるＧ（緑）用デジタルフィルタ群２２と、基準色光画像を予め任意画素数遅延する３タップ×２で構成する遅延手段ＤＬ２３と、前記基準色光像のＧ信号と他の色光像のＲ信号及びＢ信号、又は画素読み出しクロックと複数の色光像の結像画像間とのそれぞれの遅延量の計測値に基づいて前記３つのデジタルフィルタ群９、１０及び２２のフィルタ係数を制御する樽型歪み補正手段１８ａと樽型歪み補正用メモリ１８ｂ及び糸巻き型歪み補正手段１９ａと糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂを備えた遅延制御手段１７とで構成されている。

被写体を撮像する単レンズに代表される光学素子２よってラインイメージセンサ３上に結像された被写体像は、赤信号用ラインイメージセンサ３ｒ、緑信号用ラインイメージセンサ３ｇ及び青信号用ラインイメージセンサ３ｂで光電変換されＲ、Ｇ、Ｂ信号としてそれぞれのＳ／Ｈ回路４で固体撮像素子固有の雑音が除去されＡ／Ｄ変換回路５でアナログ／デジタル変換され、シェーディング補正回路６へ入力される。

前記シェーディング補正回路６は、ラインイメージセンサ３ｒ、３ｇ及び３ｂ個々の感度特性の違い、被写体の照明系及び結像系による明るさのバラツキ等から生じるシェーディング補正データが格納されたそれぞれの補正メモリ７から前記シェーディング補正データを読み出し画素ごとに演算することによりシェーディングが補正され、収差補正手段８へ入力される。

本実施例は、予め任意画素数（本実施例では３画素）遅延させた基準色光であるＧ画像信号を基準として、前記レンズ２の樽型歪み又は糸巻き型歪み、あるいは倍率色収差によって生ずるＲ画像信号及びＢ画像信号のＧ画像信号に対する色ずれを補正できる収差補正機能付き画像読取装置１である。

図１において、シェーディング補正量が記憶された補正メモリ７から読み出した補正値によってシェーディング等が補正され、それぞれのシェーディング補正回路６から出力された画像信号の内Ｇ画像信号は、予め任意画素数（本実施例では３画素分）遅延するデジタルフィルタで構成された遅延手段ＤＬ２３と、該遅延手段ＤＬ２３の出力信号をＧ用デジタルフィルタ群２２を経由しＦＩＦＯメモリ１２を介してＧ出力端子１５に接続されている。
また、Ｒ画像信号はＲ用デジタルフィルタ群９とＦＩＦＯメモリ１１を介してＲ出力端子１４に接続されている。
同様に、Ｂ画像信号はＢ用デジタルフィルタ群１０とＦＩＦＯメモリ１３を介してＢ出力端子１６に接続されている。

同時に、前記シェーディング補正回路６のそれぞれから出力されたＲＧＢ各画像信号は、樽型歪み補正手段１８ａ、樽型歪み補正用メモリ１８ｂと糸巻き型歪み補正手段１９ａ、糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂにそれぞれ入力される。

前記レンズ２によって発生する収差で、読取画像の画面の左右によって基準色光に対し進み／遅れが異なる樽型歪み又は糸巻き型歪みと倍率収差の重複作用によって生じるＲＢ信号の色ずれの遅延量の計測値が前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂと糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂの各メモリに書き込まれる。

前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂと糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂの各メモリから読み出された前記遅延量の計測値に基づいて、Ｒ用デジタルフィルタ群９、Ｂ用デジタルフィルタ群１０の複数のデジタルフィルタのフィルタ係数を制御する。

図２にしたがって、収差補正機能付き画像読取装置実施例１の樽型歪み及び倍率収差に起因する収差補正の演算方法について述べる。

図２で白丸印は基準色であるＧ画素列を示し、黒丸印はＲ画素列を示し、走査方向は「←走査方向」で表示されている。
白丸・黒丸で示された画素列は、図２（ａ）はＧ、Ｒ画素列の補正前のステップＳ−０（補正前）であり、図２（ｂ）はステップＳ−１（Ｇ’３画素遅延）でＧ’画素列が３画素遅延時の画素列Ｇ’、Ｒであり、図２（ｃ）は補正後のステップＳ−２（補正後）の画素列Ｇ’、Ｒ’を示す。

図２において、図２（ａ）のステップＳ−０（補正前）の画素列では、前記Ｇ画素の結像画像の画面横幅に対し、Ｒ画素の結像画像の画面横幅が倍率収差の影響を受けて広く、かつ樽型歪みの影響も受けて画像の左右端の画素が１／２画素分ずれている例を示す。画素列の数値1、2、3、4〜ｎ−3、ｎ−2、ｎ−1、ｎは画素番号を表す。
そして、結像画像の走査開始端のＲ画素1はＧ画素1に対し１／２画素分進み位相であり、走査終了端のＲ画素ｎはＧ画素ｎに対し１／２画素分遅れ位相であることを示す。

図２（ｄ）において、横軸方向は画面幅を示し、縦軸方向はＧ画素の零位相レベルに対しＲ画素の進み／遅れ位相を示し、Ｇ画素線を零位相レベル位置としたときＲ画素線の走査開始端のＲ画素1はＧ画素1に対し上方へ１／２画素分進み位相位置であり、Ｒ画素線の走査終了端のＲ画素ｎはＧ画素ｎに対し下方へ１／２画素分遅れ位相位置であることを示す。

Ｒ画素線の傾きは、走査開始端画素の進み位相位置から走査終了端画素の遅れ位相位置まで徐々に変化し、画面の中央部付近ではほとんど進み／遅れは無い。

前記Ｒ画素線は、理解しやすいように直線の傾きで示してあるが、その傾きと非直線性は光学素子であるレンズ２の持つ倍率収差．歪曲収差特性に依存する。

前記収差補正手段８は、前記図２（ａ）のステップＳ−０（補正前）の画素列状態において、入力されたＧ画像信号の画素1〜ｎを基準として、Ｒ画素1〜ｎの進み／遅れ量を計測しその計測データを前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂに書き込む。そのメモリされた計測値を実測値Ｘとする。

図２（ｂ）のＧ’・Ｒ画素列のステップＳ−１（Ｇ’３画素遅延）位置において、前記Ｇ’画素列1〜ｎは、遅延手段ＤＬ２３によって予め３画素分遅延されている。

図２（ｅ）において、前記Ｒ画素列1〜ｎの全画素に対し３画素分加算することによって＋３画素かさ上げされたＲ画素線となり、その結果、零レベル位相としたＧ’画素列1〜ｎの全画素に対しそれぞれ進み位相となる。

このことから、前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂから前記Ｒ画素列1〜ｎの進み／遅れ計測データ実測値Ｘを読み出し、該実測値Ｘに前記Ｒ画素列1〜ｎにそれぞれ３画素分を加算する。
３画素分加算された進み位相の補正値を補正値Ｙとし、該補正値Ｙを再度前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂに書き込む。

その結果、図２（ｃ）のＧ’Ｒ’画素列のステップＳ−２（補正後）位置において、３画素加算された前記補正値Ｙを樽型歪み補正用メモリ１８ｂから読み出し、前記補正値ＹにしたがってＲデジタルフィルタ群９のフィルタ係数を制御し前記Ｒ画素列1〜ｎを補正することにより、前記Ｒ’画素列1〜ｎと、Ｇ’画素列1〜ｎのそれぞれの画素は同位相となり、したがって色ずれは解消されている。

前記補正値Ｙによって色ずれが解消された前記Ｒ’画素列1〜ｎは、前記Ｒデジタルフィルタ群９から出力され、ＦＩＦＯメモリ１１を介してＲ出力端子１４から外部へ出力される。
同様に、Ｇ’画素列1〜ｎは、Ｇデジタルフィルタ群２２から出力され、ＦＩＦＯメモリ１２を介してＧ出力端子１５から外部へ出力される。

図３において、収差補正機能付き画像読取装置実施例１の糸巻き型歪み及び倍率収差に起因する収差補正の演算方法について述べる。

図３で白丸印は基準色であるＧ画素列を示し、黒丸印はＢ画素列を示し、走査方向は「←走査方向」で表示されている。
白丸・黒丸で示された画素列は、図３（ａ）は補正前のＧ、Ｂ画素列がステップＳ−０（補正前）であり、図３（ｂ）はステップＳ−１（Ｇ’３画素遅延）でＧ’画素列が３画素遅延時の画素列Ｇ’、Ｂであり、図３（ｃ）は補正後のステップＳ−２（補正後）の画素列Ｇ’、Ｂ’を示す。

図３において、図３（ａ）のステップＳ−０（補正前）の画素列では、前記Ｇ画素の結像画像の画面横幅に対し、Ｂ画素の結像画像の画面横幅が倍率収差の影響を受けて狭く、かつ糸巻き型歪みの影響も受けて画像の左右端の画素が１／２画素分ずれている例を示す。画素列の数値1、2、3、4〜ｎ−3、ｎ−2、ｎ−1、ｎは画素番号を表す。
そして、結像画像の走査開始端のＢ画素1はＧ画素1に対し１／２画素分遅れ位相であり、走査終了端のＢ画素ｎはＧ画素ｎに対し１／２画素分進み位相であることを示す。

図３（ｄ）において、横軸方向は画面幅を示し、縦軸方向はＧ画素の零位相レベルに対しＢ画素の進み／遅れ位相を示し、Ｇ画素線を零位相レベル位置としたときＢ画素線の走査開始端のＢ画素1はＧ画素1に対し下方へ１／２画素分遅れ位相位置であり、Ｂ画素線の走査終了端のＢ画素ｎはＧ画素ｎに対し上方へ１／２画素分進み位相位置であることを示す。

Ｂ画素線の傾きは、走査開始端画素の遅れ位相位置から走査終了端画素の進み位相位置まで徐々に変化し、画面の中央部付近ではほとんど進み／遅れは無い。

前記Ｂ画素線は、理解しやすいように直線の傾きで示してあるが、その傾きと非直線性は光学素子であるレンズ２の持つ倍率収差．歪曲収差特性に依存する。

前記収差補正手段８は、前記図３（ａ）のステップＳ−０（補正前）の画素列状態において、入力されたＧ画像信号の画素1〜ｎを基準として、Ｂ画素1〜ｎの遅れ／進み量を計測しその計測データを前記糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂに書き込む。そのメモリされた計測値を実測値Ｘ’とする。

図３（ｂ）のＧ’・Ｂ画素列のステップＳ−１（Ｇ’３画素遅延）位置において、前記Ｇ’画素列1〜ｎは、遅延手段ＤＬ２３によって予め３画素分遅延されている。

図３（ｅ）において、前記Ｂ画素列1〜ｎの全画素に対し３画素分加算することによって＋３画素かさ上げされたＢ画素線となり、その結果、零レベル位相としたＧ’画素列1〜ｎの全画素に対しそれぞれ進み位相となる。

このことから、前記糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂからＧ画素列1〜ｎに対する遅れ／進み位相である前記Ｂ画素列1〜ｎの前記実測値Ｘ’を読み出し、該実測値Ｘ’に前記Ｂ画素列1〜ｎにそれぞれ３画素分を加算する。
３画素分加算された進み位相の補正値を補正値Ｙ’とし、該補正値Ｙ’を再度糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂに書き込む。

その結果、図３（ｃ）のＧ’Ｂ’画素列のステップＳ−２（補正後）位置において、３画素加算された前記補正値Ｙ’を糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂから読み出し、前記補正値Ｙ’にしたがってＢデジタルフィルタ群１０のフィルタ係数を制御し前記Ｂ画素列1〜ｎを補正することにより、前記Ｂ’画素列1〜ｎと、Ｇ’画素列1〜ｎのそれぞれの画素は同位相となり、したがって色ずれは解消されている。

前記補正値Ｙ’によって色ずれが解消された前記Ｂ’画素列1〜ｎは、前記Ｂデジタルフィルタ群１０から出力され、ＦＩＦＯメモリ１３を介してＢ出力端子１６から外部へ出力される。
同様に、Ｇ’画素列1〜ｎは、Ｇデジタルフィルタ群２２から出力され、ＦＩＦＯメモリ１２を介してＧ出力端子１５から外部へ出力される。

ここで、前記収差補正手段８は、前記デジタルフィルタ群９，２２及び１０それぞれの複数のデジタルフィルタ個数に相当する前記遅延量の補正値を前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂと糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂの各メモリに書き込む操作を繰り返して全画素分行い、順次読み出した全画素分の補正値に基づいて前記デジタルフィルタ群９，２２及び１０の複数のデジタルフィルタのフィルタ係数を制御し、基準色光の画素Ｇに対し他の色光の画素Ｒ／Ｂの前記光学素子２による収差歪みによる全結像画像の色ずれを補正できる。

以上の説明において、前記遅延手段ＤＬ２３による遅延量を３画素分としたが、前記基準色光画素と他の色光画素間の前記光学素子２による倍率色収差及び歪曲収差で生ずる最大色ずれ量の画素数、又は最大色ずれ量以上の任意画素数としても良い。

図４は本発明の収差補正手段を構成するデジタルフィルタの説明図で、図４（ａ）はデジタルフィルタ群の１例であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のフィルタ係数入力Ｍ１〜Ｍ３、Ｋ０〜Ｋ６及びＰ１〜Ｐ３に入力するフィルタ係数の入れ方の一例の説明図である。
ここでは、有効画素数４０９６のラインイメージセンサを用いた画像読取装置に適用した場合の当該デジタルフィルタ群の構成と作用について説明する。

図４（ａ）において、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光ごとに配設された複数のデジタルフィルタで構成するデジタルフィルタ群９（Ｒ用）、２２（Ｇ用）、１０（Ｂ用）は、画素読み出しクロックによって読み出された前記ラインイメージセンサ３（３ｒ、３ｇ、３ｂ）の画像出力信号において、予め前記遅延手段ＤＬ２３によって複数画素（本実施例では３画素）遅延させた基準色光（Ｇ）の画像信号に対し、進み位相となった他の色光（Ｒ、Ｂ）の画像信号の画素をそれぞれ前記デジタルフィルタのフィルタ係数を制御することにより、前記光学素子の色収差や歪曲収差によって生ずる色ずれを補正できる。

図４（ａ）において、前記Ｇ用デジタルフィルタ群２２は、１画素単位で進み／遅れを制御するそれぞれＭ１〜Ｍ３及びＰ１〜Ｐ３の各３タップのデジタルフィルタと（前記遅延手段ＤＬ２３に相当）、１画素以内で遅延制御するＫ０〜Ｋ６の７タップのデジタルフィルタで構成され、図４（ｂ）において、前記ラインイメージセンサ３の全画素数の整数分の１（本実施例では３２画素）の画素数を１セットとし、セット単位でフィルタ係数を入力する。

前記デジタルフィルタ群はＦＩＲフィルタ（有限インパルス応答フィルタ）であり、Ｄ１〜Ｄ１２は単位遅延デジタルフィルタであり、Ｍ１〜Ｍ３、Ｋ０〜Ｋ６、Ｐ１〜Ｐ３はフィルタ係数入力であり、白丸に×印はフィルタ係数設定レジスタ（乗算器）であり、白丸に＋印は加算器であり、ＩＮ（ｎ）は画像信号入力、ＯＵＴ（ｎ）は画像信号出力を示す。
ここで、１タップは前記単位遅延デジタルフィルタ、乗算器及び加算器の各１個で構成している。
なお、上記回路はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、又はＡＳＩＣ（Application Spesific Integrated Circuit )等のＤＳＰ（Digital Signal Processor）で構成されている。

本実施例ではＦＩＲフィルタ用の公知のデジタルフィルタ設計ツールを利用して特性を得るため該設計ツールの入力条件をデザインする必要があり、まずフィルタの種別として低域通過型（ローパス）フィルタで、タップ数は周波数特性が満足できる程度として７タップ（Ｋ０〜Ｋ６）とし、かつ位相ひずみが低い窓関数を選択する。

その他、フィルタ係数の最大値は２¹⁴（１６３８４）とし、カットオフ周波数は画素読み出しクロック周波数８０ＭＨｚの１／２の４０ＭＨｚとし、画素の最小位相制御量を画素間隔の０〜１／１６までとし、また総画素数４０９６画素を１２８セットに分けて３２画素／１セットとして一括して位相制御することとしている。

以上の入力条件で前記デジタルフィルタ設計ツールを利用し、デジタルフィルタ群を制御する。

その結果、補正前の画素列状態において、前記収差補正手段８がＧ画素列1〜ｎを基準としてＲ・Ｂ画素列1〜ｎの進み／遅れ量を計測した前記実測値Ｘ（又はＸ’）から得た前記補正値Ｙ（又はＹ’）を前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂ（又は糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂ）から読み出して各乗算器に入力し、入力された前記補正値Ｙ（又はＹ’）によって７個のタップのフィルタ係数設定レジスタＫ０〜Ｋ６によって１画素以内の位相を制御する。

例えば、総画素数４０９６画素構成のラインイメージセンサの場合、前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂ（又は糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂ）は、３２画素×１２８セットの１セット中にＫ０〜Ｋ６の７タップを制御する７つのフィルタ係数設定値を保存している。

また、ＣＰＵ２１は、３画素分加算された進み位相の補正値Ｙ（又はＹ’）の位相設定値に合わせたフィルタ係数を前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂ（又は糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂ）に保存する。

実画面では、前記メモリから呼び出した補正値Ｙ（又はＹ’）によって、３２画素で１セットのフィルタ係数が更新されるように構成され、よって、第１番画素〜第３２番画素は第１セット目のフィルタ係数で制御され、続いて第３３番画素〜第６４番画素は第２セット目のフィルタ係数で制御される。

したがって、３２画素×１２８セット分のフィルタ係数が用意され４０９６画素全てに対応することができる。

または、前記整数分の１のセット単位の画素数を、結像画面中央近辺の歪曲収差が少ない領域は１セットの画素数を多くし、画面中央近辺から走査開始端又は走査終了端に近づくにしたがって１セットの画素数を少なくするように制御するようにしても良い。
あるいは、図２及び図３に関して記述したように１画素ごとの補正値によってフィルタ係数を制御するようにしても良い。

前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂ（又は糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂ）から読み出された補正値Ｙ（又はＹ’）のデジタルフィルタのフィルタ係数設定値は、セット番号又は画素番号（１番〜４０９６番）を入力することによって自動的に読み出されフィルタ特性を順次切り換えてＯＵＴ（ｎ）から遅延制御され色ずれのない画像出力信号を出力することができる。

図４（ｂ）は、図４（ａ）の１画素単位で遅延を制御するＭ１〜Ｍ３及びＰ１〜Ｐ３のフィルタ係数の入れ方と、１画素以内の遅延を制御するＫ０〜Ｋ６のフィルタ係数の入れ方の一例でり、３２画素を１セットとして行単位でＳｅｔ１〜Ｓｅｔ７・・・Ｓｅｔ１２８までフィルタ係数が入力され、光学素子２による全画素分の倍率色収差及び歪曲収差が補正される。

前記１画素単位で遅延を制御するフィルタ係数入力Ｍ１〜Ｍ３及びＰ１〜Ｐ３は、Ｇ用デジタルフィルタ群２２では常時３画素遅延用としてフィルタ係数Ｆ１〜Ｆ３及びＦ４〜Ｆ６が入力される。
ここで、前記フィルタ係数入力Ｍ１〜Ｍ３は１画素単位の遅延用であり、Ｐ１〜Ｐ３は１画素単位で進み用であり、両者を備えていることで光学素子２の変更にともなう倍率色収差及び歪曲収差の変化に対応することを可能としている。

Ｒ用及びＢ用デジタルフィルタ群９，１０のフィルタ係数入力Ｍ１〜Ｍ３及びＰ１〜Ｐ３は、遅延量の計測時は前記フィルタ係数Ｆ１〜Ｆ３、Ｆ４〜Ｆ６は遅れ／進みが零となるように制御され、計測によって得た前記実測値Ｘ（又はＸ’）から前記補正値Ｙ（又はＹ’）を生成する際は３画素遅延用として制御される。 前記１画素以内の遅延を制御するフィルタ係数入力Ｋ０〜Ｋ６は、前記補正値Ｙ（又はＹ’）から得たセットごとのフィルタ係数Ｇ１〜Ｇ７／Ｇ８〜Ｇ１４／・・・／Ｇ８９０〜Ｇ８９６（７×１２８セット）で制御される。

本発明実施例２は、電気的に時間間隔が正確で歪みの無い画素読み出しクロックと基準色光又は他の色光である各色光のＷ（ＲＧＢ）画像信号の結像画像画面とを比較し、光学素子による色収差や歪曲収差によって生ずる前記Ｗ画像信号の収差歪みを補正することによって、全く収差歪みのないＲＧＢ画像信号が得られる収差補正機能付き画像読取装置である。

図５にしたがって、収差補正機能付き画像読取装置１実施例２のＲ画素、Ｇ画素及びＢ画素で構成されるＷ画像信号の結像画像が樽型歪み収差及び倍率収差に起因する収差補正の演算方法について述べる。

前記Ｗ画像信号の結像画像が前記ラインイメージセンサ３の有効画素幅に合致して結像され、かつ光学素子２の倍率色収差及び歪曲収差を受けているとき、前記遅延制御手段８は、前記ラインイメージセンサ３のＷ画像信号結像画像の走査開始端画素と走査終了端画素間の画素読み出しクロックと前記Ｗ画像信号の結像画像画素間との遅延量の計測値を前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂに書き込み、
前記Ｗ画像信号の前記遅延手段ＤＬ２３を使用せず遅延を零とし、予め任意画素数（本実施例では３画素）遅らせた前記ラインイメージセンサ３の読み出しクロックで前記Ｗ画像信号結像画像の走査開始端の画素を読み出し、前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂから読み出した前記遅延量の計測値に前記ラインイメージセンサ３の前記３画素遅らせた読み出しクロック数を加算した遅延量によって前記デジタルフィルタ群９、２２及び１０のフィルタ係数を制御し、前記光学素子２による樽型歪み収差及び倍率収差に起因する収差補正している。

図５において、白丸印は読み出しクロック列Ｃを示し、黒丸印は複数の色光であるＷ画素列を示し、走査方向は「←走査方向」で表示されている。
白丸・黒丸で示された読み出しクロック列Ｃ及び画素列Ｗにおいて、図５（ａ）は読み出しクロック列Ｃ、画素列ＷがステップＳ−０（補正前）であり、図５（ｂ）はステップＳ−１（Ｃ’は３画素分遅延のクロック）時のクロック列Ｃ’、画素列Ｗであり、図５（ｃ）はステップＳ−２（補正後）のクロック列Ｃ’、画素列Ｗ’を示す。

図５（ａ）のステップＳ−０（補正前）のクロック列Ｃ、画素列Ｗでは、前記Ｗ画像信号のＷ画素1〜ｎの結像画像が前記ラインイメージセンサ３の有効画素幅に合致して結像されたとき、前記ラインイメージセンサ３のＷ画像信号の走査開始端画素と走査終了端画素間の読み出しクロックＣに対し、Ｗ画素の結像画像の画面横幅が倍率収差の影響を受けて広く、かつ樽型歪みの影響も受けて画像の左右端の画素が１／２画素分ずれている例を示す。
また、画素列の数値1、2、3、4〜ｎ−3、ｎ−2、ｎ−1、ｎは画素番号を表す。
そして、走査開始端Ｗ画素1はクロックＣ1に対し１／２画素分進み位相であり、走査終了端Ｗ画素ｎはクロックＣｎに対し１／２画素分遅れ位相であることを示す。

図５（ｄ）において、横軸方向は画面幅を示し、縦軸方向はクロックＣの零位相レベルに対しＷ画素の進み／遅れ位相を示し、クロックＣ線を零位相レベル位置としたときＷ画素線の走査開始端Ｗ画素1はクロックＣ1に対し上方へ１／２画素分進み位相位置であり、Ｗ画素線の走査終了端Ｗ画素ｎはクロックＣｎに対し下方へ１／２画素分遅れ位相位置であることを示す。

Ｗ画素線の傾きは、走査開始端画素の進み位相位置から走査終了端画素の遅れ位相位置まで徐々に変化し、画面の中央部付近ではほとんど進み／遅れは無い。

前記Ｗ画素線は、理解しやすいように直線の傾きで示してあるが、その傾きと非直線性は光学素子であるレンズ２の持つ倍率収差．歪曲収差特性に依存する。

前記収差補正手段８は、前記図５（ａ）のステップＳ−０（補正前）のクロック列Ｃ、画素列Ｗの状態において、前記クロック列ＣのＣ1〜ｎを基準として、Ｗ画素列のＷ1〜ｎの進み／遅れ量を計測しその計測データを樽型歪み補正用メモリ１８ｂに書き込む。そのメモリされた計測値を実測値Ｕとする。

図５（ｂ）のクロックＣ’と画素列ＷのステップＳ−１（Ｃ’３画素遅れ）位置において、前記クロックＣ’1〜ｎは、Ｗ画素列1〜ｎの読み出しを３画素分遅らせたクロック位置から読み出しを開始している。

その結果、前記Ｗ画素列1〜ｎの全画素は、クロックＣ’1〜ｎに対しそれぞれ３画素以上の進み位相となっている。

しかる後に、前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂから前記Ｗ画素列1〜ｎの前記実測値Ｕを読み出し、該実測値Ｕに前記Ｗ画素列1〜ｎのそれぞれに３画素分を加算する。加算された補正値を補正値Ｖとし、該補正値Ｖを再度前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂに書き込む。

その結果、図５（ｃ）のクロックＣ’画素列Ｗ’のステップＳ−２（補正後）位置において、３画素分加算された前記補正値Ｖを樽型歪み補正用メモリ１８ｂから読み出し、前記補正値Ｖにしたがってデジタルフィルタ群９、２２及び１０のフィルタ係数を制御し前記Ｗ画素列1〜ｎを補正することにより、前記画素列Ｗ’1〜ｎと、クロック列Ｃ’1〜ｎのそれぞれの位相は同位相となり、したがって色ずれは解消されている。

前記補正値Ｖによって色ずれが解消された前記画素列Ｗ’1〜ｎは、前記ＲＧＢ各デジタルフィルタ群から出力され、各ＦＩＦＯメモリを介してそれぞれの出力端子から外部へ出力される。

図６にしたがって、収差補正機能付き画像読取装置１実施例２のＲ、Ｇ及びＢ画素で構成されるＷ画像信号の結像画像が糸巻き型歪み及び倍率収差に起因する収差補正の演算方法について説明する。

図６で白丸印はクロック列Ｃを示し、黒丸印は基準色である画素列Ｗを示し、走査方向は「←走査方向」で表示されている。
白丸・黒丸で示された画素列は、図６（ａ）のクロックＣ、画素列ＷがステップＳ−０（補正前）であり、図６（ｂ）がステップＳ−１（Ｃ’３画素遅延）時のクロック列Ｃ’、画素列Ｗであり、図６（ｃ）はステップＳ−２（補正後）のクロック列Ｃ’、画素列Ｗ’を示す。

図６（ａ）のステップＳ−０（補正前）では、前記ラインイメージセンサ３のＷ画像信号の走査開始端画素と走査終了端画素間の読み出しクロック列Ｃに対し、画素列Ｗの結像画像の画面横幅が倍率収差の影響を受けて狭く、かつ糸巻き型歪みの影響も受けて画像の左右端の画素が１／２画素分ずれている例を示す。画素列の数値1、2、3、4〜ｎ−3、ｎ−2、ｎ−1、ｎは画素番号を表す。 そして、走査開始端画素Ｗ1はクロックＣ1に対し１／２画素分遅れ位相であり、走査終了端画素ＷｎはクロックＣｎに対し１／２画素分進み位相であることを示す。

図６（ｄ）において、横軸方向は画面幅を示し、縦軸方向はクロック列Ｃの零位相レベルに対し画素列Ｗの進み／遅れ位相を示し、クロックＣ線を零位相レベル位置としたとき画素列Ｗ線の走査開始端画素Ｗ1はクロックＣ1に対し下方へ１／２画素分遅れ位相位置であり、画素列Ｗ線の走査終了端画素ＷｎはクロックＣｎに対し上方へ１／２画素分進み位相位置であることを示す。

画素列Ｗ線の傾きは、結像画像の走査開始端画素の遅れ位相位置から走査終了端画素の進み位相位置まで徐々に変化し、画面の中央部付近ではほとんど進み／遅れは無い。

前記画素列Ｗ線は、理解しやすいように直線の傾きで示してあるが、その傾きと非直線性は光学素子であるレンズ２の持つ倍率収差．歪曲特性に依存する。

前記収差補正手段８は、前記図６（ａ）のステップＳ−０（補正前）の画素列状態において、読み出しクロックＣ1〜ｎを基準として、画素Ｗ1〜ｎの遅れ／進み量を計測しその計測データを糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂのメモリに書き込む。そのメモリされた計測値を実測値Ｕ’とする。

図６（ｂ）のクロック列Ｃ’・Ｗ画素列のステップＳ−１（Ｃ’３画素遅延）位置において、前記クロックＣ’1〜ｎは、Ｗ画素列1〜ｎの読み出しを３画素分遅らせたクロック位置から読み出しを開始している。

その結果、前記画素列Ｗ1〜ｎの全画素は、クロック列Ｃ’1〜ｎに対しそれぞれ３画素以上の進み位相となっている。

しかる後に、前記糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂからクロックＣ列1〜ｎに対し進み位相である前記画素列Ｗ1〜ｎの前記実測値Ｕ’を読み出し、該実測値Ｕ’に前記画素列Ｗ1〜ｎにそれぞれ３画素分を加算する。
３画素分加算された進み位相の補正値を補正値Ｖ’とし、該補正値Ｖ’を再度糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂに書き込む。

その結果、図６（ｃ）のクロック列Ｃ’画素列Ｗ’のステップＳ−２（補正後）位置において、３画素分加算された前記補正値Ｖ’を糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂから読み出し、前記補正値Ｖ’にしたがってデジタルフィルタ群９、２２及び１０のフィルタ係数を制御し前記画素列Ｗ1〜ｎを補正することにより、画素列Ｗ’1〜ｎと、クロック列Ｃ’1〜ｎのそれぞれの位相は同位相となり、したがって色ずれは解消されている。

前記補正値Ｖ’によって色ずれが解消された前記画素列Ｗ’1〜ｎの画像信号は、前記ＲＧＢ各デジタルフィルタ群から出力され、各ＦＩＦＯメモリを介してそれぞれの出力端子から外部へ出力される。

また、他の方法として、クロック列Ｃに対しても正確に収差が補正されたＲ、Ｇ及びＢ画素である前記画素列Ｗ’1〜ｎの一つであるＧ画素列を基準として選択すれば、ステップＳ−０（補正前）の前記画素列Ｒ1〜ｎ及び画素列Ｂ1〜ｎ、又は、ステップＳ−２（補正後）の前記画素列Ｒ’1〜ｎ及び画素列Ｂ’1〜ｎの収差を補正することにより完全に収差補正された画像を得ることができる。

上記以外の構成及び作用については実施例１に準ずる。

ここで、画像出力端子１４、１５及び１６から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ信号は各種画像解析装置やＦＡ（ファクトリオートメーション）用計測装置等が接続され、光学素子の色収差歪み、歪曲収差歪みが補正され色ずれのない画像出力によって駆動できるので、高精細なラインイメージセンサの使用と相まって高精度の計測・画像解析が可能となる。

前記実施例において、３ライン型ラインイメージセンサを使用したが、この他にプリズム等の色分解光学系と複数個の高解像度モノクローム方式ラインイメージセンサを組み合わせＲＧＢ信号を得る構成でも良い。

また、１個の高解像度モノクローム方式ラインイメージセンサと、ＲＧＢ色を順次発光する発光ダイオード等を用いた照明装置とを組み合わせた面順次方式の撮像方式でＲＧＢ信号を得る構成でも良い。

被写体像光をそれぞれ光電変換する複数のラインイメージセンサと、各ラインイメージセンサ上に読取画像を結像する光学素子の倍率色収差及び歪曲収差を補正する収差補正手段を有する収差補正機能付き画像読取装置において、
前記収差補正手段は、前記基準色光の結像画像の画面横幅に対し、光学素子の持つ色収差や歪曲収差の影響を受けて他の色光の結像画像の画面横幅が広くなったとき、又は狭くなったときに生ずる結像画像の走査開始端から画面中央までと、画面中央から走査終了端までとはそれぞれ相反する画素の遅れ／進みを生ずるが、スイッチで切り換えることなく１方向のみのデジタルフィルタにより色収差や歪曲収差によって生ずる色ずれを補正できる。

１：収差補正機能付き画像読取装置
２：光学素子
３：ラインイメージセンサ
４：Ｓ／Ｈ回路
５：Ａ／Ｄ変換回路
６：シェーディング補正回路
７：補正メモリ
８：収差補正手段
９：Ｒ用デジタルフィルタ群
１０：Ｂ用デジタルフィルタ群
１１、１２、１３：ＦＩＦＯメモリ
１４、１５、１６：出力端子
１７：遅延制御手段
１８ａ：樽型歪み補正手段
１８ｂ：樽型歪み補正用メモリ
１９ａ：糸巻き型歪み補正手段
１９ｂ：糸巻き型歪み補正用メモリ
２０：センサ駆動手段
２１：ＣＰＵ
２２：Ｇ用デジタルフィルタ群
２３：ＤＬ（遅延手段）

Claims (8)

1. 被写体像光をそれぞれ光電変換する複数のラインイメージセンサと、各ラインイメージセンサ上に読取画像を結像する光学素子の倍率色収差及び歪曲収差の少なくともいずれかの収差を補正する収差補正手段を有する収差補正機能付き画像読取装置であって、
   前記収差補正手段は、
   前記ラインイメージセンサの読取画像のデジタル化された画像信号を入力し、前記ラインイメージセンサの読取画像ごとの前記光学素子の収差による遅延時間で制御される複数の色光の一つを基準色光とし、残りの色光を他の色光として、各色光ごとにそれぞれ配設された複数のデジタルフィルタで構成するデジタルフィルタ群と、
   前記基準色光の読み取り画像のみ予め任意画素数を遅延する遅延手段と、
   前記基準色光の画像信号と前記他の色光の画像信号間のそれぞれの遅延量の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御する遅延制御手段と、
   前記遅延量の計測値と前記各画像信号を記憶するメモリとを備え、
   前記遅延制御手段は、
   前記基準色光の画像信号と前記他の色光の画像信号間のそれぞれの遅延量の計測値を前記メモリに書き込み、
   前記遅延手段で予め任意画素数遅延した前記基準色光の走査開始端画素信号と同相で前記他の色光の走査開始端画素信号を前記メモリから読み出し、
   前記任意画素数遅延した前記基準色光の遅延画像信号を基準として、前記他の色光の画像信号の前記メモリから読み出した遅延量の計測値と任意画素数遅延した前記基準色光の画像信号の遅延量との加算値で前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御し、前記光学素子による収差歪みによる色ずれを補正してなることを特徴とする収差補正機能付き画像読取装置。
2. 被写体像光をそれぞれ光電変換する複数のラインイメージセンサと、各ラインイメージセンサ上に読取画像を結像する光学素子の倍率色収差及び歪曲収差の少なくともいずれかの収差を補正する収差補正手段を有する収差補正機能付き画像読取装置であって、
   前記収差補正手段は、
   前記ラインイメージセンサの読取画像のデジタル化された画像信号を入力し、前記ラインイメージセンサの読取画像ごとの前記光学素子の収差による遅延時間で制御される複数の色光の一つを基準色光とし、残りの色光を他の色光として、各色光ごとにそれぞれ配設された複数のデジタルフィルタで構成するデジタルフィルタ群と、
   前記ラインイメージセンサの画像読み出しクロックと前記複数の色光の画像信号間のそれぞれの遅延量の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御する遅延制御手段と、
   前記遅延量の計測値と前記各画像信号を記憶するメモリとを備え、
   前記複数の色光の結像画像が前記ラインイメージセンサの有効画素幅に合致して結像され、又は前記ラインイメージセンサの有効画素幅を満たさずに結像され、かつ光学素子の倍率色収差及び歪曲収差の少なくともいずれかの収差を受けているとき、
   前記収差補正手段は、
   前記ラインイメージセンサの前記複数の色光結像画像の走査開始端画素と走査終了端画素間の画素読み出しクロックと前記複数の色光の結像画像画素間との遅延量の計測値を前記メモリに書き込み、
   予め任意画素数遅らせた前記ラインイメージセンサの読み出しクロックで前記複数の色光の結像画像の走査開始端画素を読み出し、
   前記メモリから読み出した前記遅延量の計測値に前記ラインイメージセンサの前記予め任意画素数遅らせた読み出しクロック数を加算した遅延量によって前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御し、前記光学素子による収差歪みによる色ずれを補正してなることを特徴とする収差補正機能付き画像読取装置。
3. 前記収差補正手段は、前記他の色光の結像画像、又は前記基準色光を基準として前記光学素子の収差によって生ずる色ずれが補正された前記他の色光の画像信号と、前記読み出しクロックを基準として前記光学素子の収差によって生ずる色ずれが補正された前記複数の色光のいずれか一つの画像信号間の遅延量の計測値を前記メモリに書き込み、前記メモリから読み出した前記遅延量の計測値に基づいて前記他の色光用デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御することにより前記光学素子の収差によって生ずる色ずれを補正してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の収差補正機能付き画像読取装置。
4. 前記遅延手段による基準色光の遅延量、又は前記予め任意画素数遅らせた読み出しクロック数は、
   前記基準色光画素と他の色光画素間、又は前記ラインイメージセンサの読み出しクロックと前記複数の色光画素間の前記光学素子による倍率色収差及び歪曲収差で生ずる最大色ずれ量の画素数、又はそれ以上の画素数であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の収差補正機能付き画像読取装置。
5. 前記収差補正手段は、前記デジタルフィルタ群の複数のデジタルフィルタ個数に相当する前記遅延量の計測値をメモリに書き込む操作を繰り返して全画素分行い、順次読み出した全画素分の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御し、前記光学素子の収差歪みによる色ずれを補正してなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の収差補正機能付き画像読取装置。
6. 前記収差補正手段は、前記ラインイメージセンサの全画素数の整数分の１の画素数を１セットとし、セット単位でフィルタ係数を制御して前記光学素子の収差歪みによる色ずれを補正してなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の収差補正機能付き画像読取装置。
7. 前記整数分の１のセット単位の画素数は、結像画面中央近辺の歪曲収差が少ない領域は画素数を多くし、画面中央近辺から走査開始端又は走査終了端に近づくにしたがって画素数を少なくするように制御されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の収差補正機能付き画像読取装置。
8. 前記基準色光は緑色光であり、前記他の２色光は赤及び青色光であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の収差補正機能付き画像読取装置。
   

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