JPH0195671A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は被写体画像を撮像素子により変換する際に撮像
素子の出力信号に対して画像処理のための補正を行う画
像読取装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、濃度域が３以上（輝度にすると１０００倍以上
）あるリバーサルフィルムの写真等濃度レンジの広い原
稿を画像読み取り装置が読み取る際には、階調性良く原
稿を読取るために、撮像素子により生じる暗信号のむら
補正を次のような処理を行っている。被写体画像の輝度
信号を１２ビット程度のアナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ
）変換器でディジタル信号に変換する。このとき、被写
体の撮像の前に撮像素子を遮光してデジタルの暗信号を
も求め、暗信１号複数個をメモリに順次に記憶しておく
。このメモリに記憶された複数の暗信号の加算平均を演
算処理装置により行い、この演算結果を撮像して得た被
写体画像のディジタルの輝度信号から差し引き、さらに
ＬＯＧ変換して濃度信号を得るように階調補正処理を行
っている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、一般にＡ／Ｄ変換器のＡ／Ｄ変換特性はリニ
アなので、濃度レンジの広い画像を読み取るためには＾
／Ｄ変換レンジの広いＡ／Ｄ変換器を用いなければなら
ず、結果として、＾／Ｄ変換時間が長くコスト高になる
というＮ１の問題点があった。

さらに、平均すべぎ複数個の暗信号および輝度信号を入
力した後に加算平均の演算を行うので、暗信号のむら補
正処理する時間が長くなるという第２の問題点があった
。

そこで、本発明の目的はこのような問題点を、解決し、
簡単な構成で迅速に光電変換信号を濃度信号に変換する
ことができる画像読み取り装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

このような目的を達成するために、本発明の第１の形態
は、被写体画像を輝度信号に光電変換する光電変換手段
と、光電変換された輝度信号をアナログ−デジタル変換
するアナログ−デジタル変換手段と、光電変換手段を遮
光することにより光電変換手段の暗信号を得る手段と、
アナログ−デジタル変換手段によりアナログ−デジタル
変換された複数の暗信号の平均を求めるための第１演算
テーブルと、第１演算テーブルにより得られた暗信号の
平均値と輝度信号に基いて、輝度信号の補正と補正の行
われた輝度信号の濃度信号への変換を行うための第２演
算テーブルと、動作モードに応じて第１演算テーブルお
よび′ｓ２演算テーブルを択一的に選択する選択手段と
を具えたことを特徴とする。

本発明の第２の形態は、被写体画像を輝度信号に光電変
換する光電変換手段と、その出力範囲は一定で、光電変
換手段により光電変換された輝度信号の所定のレベルに
応じた複数のアナログ−デジタル変換特性を有するアナ
ログ−デジタル変換手段と、光電変換された輝度信号の
レベルに応じて複数のアナログ−デジタル変換特性を択
一的に選択する選択手段と、選択されたアナログ−デジ
タル変換特性に基いて、光電変換された輝度信号を補正
して濃度信号に変換する変換手段とを具えたことを特徴
とする。

（作用〕 本発明の第１の形、態は、輝度信号のレベルに応じて、
複数アナログ−デジタル変換特性の中から　　−適切な
アナログ−デジタル変換特性を選択手段により選択する
ようにしたので、少ないビット数のＡ／Ｄ変換器を使っ
て広いダイナミックレンジの入力信号に対し精度良く濃
度信号に変換できる。

本発明の第２の形態は、例えばメモリを利用した演算テ
ーブルによる演算速度が演算装置による演算速度より早
いことに着目し、暗信号の平均演算および平均化された
暗信号と輝度信号による例えば暗信号のむら補正および
輝度信号から濃度信号への変換に対して演算テーブルを
選択手段により演算タイミングに応じ、択一的に選択し
て行うようにしたので、輝度信号から濃度信号への補正
演算を大幅に短縮することができる。

〔実施例〕

以下に図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。第１図は本発明実施例の構成の一例を示す。

第１図において、１はランプ等を用いた被写体を照明す
る照明装置である。２は被写体である。

３は被写体像をシャッター４を介してＣＣＤラインセン
サ５上に投影するためのレンズ等の撮像光学系である。

４はシャッターである。

５は投影された被写体像を電気信号に変換するための光
電変換素子であり、本例においては撮像素子（Ｃ［：Ｄ
ラインセンサー）を用いている。６はＣＣＤラインセン
サー５の出力を増幅する増幅器である。■は増幅器６の
出力であり、この出力はアナログ信号の画像信号となる
。７は複数のリファレンス電圧により折れ線の＾／Ｄ変
換特性が設定できるＡ／Ｄ変換器である。

１５はＡ／Ｄ変換器７に供給する複数のリファレンス電
圧Ｖｒｅｆｉを発生する参照電圧発生回路である。Ｃは
Ａ／Ｄ変換器７によりＡ／Ｄ変換されて出力されるディ
ジタル信号である。８は演算回路であり、演算回路８は
コントローラｌＯから供給される演算モード信号ｍに応
じてＡ／Ｄ変換器７から出力されるディジタル画像信号
Ｃを、濃度信号に変換するための演算処理と（ＩＩ：Ｄ
５の暗信号ムラの補正演算をＦＩＦＯ（ｆａｓｔ　ｉｎ
　ｆａｓｔ　ｏｕｔ）バッファ９から出力されるディジ
タル信号ｄに基いて行う。

ｙは演算回路８から出力される演算結果である。９は演
算回路８から出力される演算結果ｙを順々に格納したり
、格納しであるデータを順々に読み出して演算回路８に
供給するＦＩＦＯバッファである。１０は画像読取装置
全体のタイミングを制御するための制御回路である。　
１１は演算回路８の出力ｙ（暗信号のむら補正後の濃度
信号）を−時的に読み込みインターフアース１４を介し
て外部装置にデータを転送する際のバッファメモリであ
る。

１３はＣＣＤラインセンサ５をＣＣＤラインセンサの走
査方向（主走査方向）と垂直の方向に副走査させるため
の副走査装置である。１４は外部装置（例えばホストコ
ンピュータ）とのデータ転送及び制御コマンドの授受の
ためのインターフェースである。

第２図は第１図示の演算回路８の構成の一例を示す。

第２図において、１６および１７がトライステートバッ
ファである。１９はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
であり、入力信号に応じた修正データを予め記憶した演
算用テーブルを有する。八ＢはＲＡＭ１９のアドレス入
力端子につながっているアドレスバスであり、被演算デ
ータχを転送する。

ＤＢはＲＡＭ１９のデータ入出力端子につながっている
データバスであり、ＲＡＭ演算テーブル１９による演算
結果（関数出力）ｙをＦＩＦＯバッファ９または１１に
転送する。

第３図および第４図は第１図示のＡ／Ｄ変換器７のＡ／
Ｄ変換特性を示す。

本実施例はＡ／Ｄ変換器７に折れ線特性を持たすことに
より、適切な階調補正を行えるように図っている。第３
図および第４図において、Ｖｒｏ＋ｖｒｌ＋　Ｖ　ｒ２
＋　Ｖ　Ｏ；Ｖ　Ｉｎｖ２＊Ｖ　３＋ｖ４は各々参照電
圧であり、ＣＯ，Ｃ６３，Ｃ１２７，Ｃｌ９１．０２５
５は各々＾／Ｄ変換出力のカウント値である０本実施例
に用いるＡ／Ｄ変換器７は、例えば、分解能８ビツトで
マイクロパワーシステズ社製ＭＰ７６１１４を用いるこ
とができる。このＡ／Ｄ　ｉ換器７はＡ／Ｄ変換器内部
のコンパレータに供給するための電圧を作る抵抗ラダー
の途中に参照電圧が供給できるようになっている構成の
ものであり、０番目、６３番目、１２７番目、１９１番
目、２５５番目の抵抗の端点の電圧が自由に設定できる
ようになっている。これらの端点に対応するディジタル
値をＧｏ、Ｃ６３，（：１２７．Ｃ１９１，（：２５５
として第３図、第４図に示しである。第３図はディジタ
ル値にＣ１２７に対する参照電圧Ｖｒｌを（Ｖｒ２−Ｖ
ｒ＋）　：　　（Ｖｒ＋−Ｖｒｏ）　”７　：　１とな
るように設定した例であり、参照電圧ＶｒＯ〜Ｖｒｌの
間の量子化精度は参照電圧ｖｒｏ〜ｖｒ２の間をリニア
に＾／Ｄ変換した時の４倍になる。

一方第４図に示す＾／Ｄ変換特性はデジタル値Ｃ６３，
Ｃ１２７，Ｃ１９１ニ対する参照電圧ｖｌ　＊　ｖ２　
＋　Ｖ　３を（Ｖ４−Ｖ３　）　：　（Ｖ３−Ｖ２　）
　：　（Ｖ２−ｖｔ）：　　（Ｖ、−Ｖｏ）＝２７：９
：３：１となるように設定した例であり、Ｖｏ〜、ｖｉ
の間の量子化精度は参照電圧Ｖｏ〜ｖ４の間をリニアに
へ／Ｄ変換した時の精度の１０倍になる。

よって、第３図示の特性をＡ／Ｄ変換器７に持たせると
入力電圧Ｖが小さい（画像の濃度が高い）範囲でｌＯビ
ット相当の分解能が得られる。一方、第４図示の特性を
＾／Ｄ変換器７持たせた場合、入力端子Ｖが小さい範囲
で１１．３ピツト相当の分解能が得られるので、濃度域
３程度の写真フィルムに対しても階調性良く画像データ
をＡ／Ｄ変換できる。

次に、上述のＡ／Ｄ変換器７の特性に基いて演算回路８
により行う暗信号補正と階調補正について説明する。

Ａ／Ｄ変換器７の変換特性をｆであられすと、Ｃ冨ｆ　
（Ｖ） と表現できる。ここで、ＶはＡ／Ｄ変換器７の入力電圧
、Ｃは出力のディジタル値である。［ｌ信号電圧をＶｄ
Ａ／Ｄ変換出力をｃｄとすると、Ｃｄ　＋＝ｆ　（Ｖｄ
） となるので、暗信号ムラの補正をした場合に対応する入
力電圧Ｖは Ｖ　ｘ　ｆ−’（ｃ）　−ｆ−’（ｃａ）となる。これ
を濃度信号に変換するための関数、例えばＬＯＧ関数を
ｇとして ｙ　−ｇ　（ｆ−’（ｃ）　−ｆ−’（ｃｄ））を計算
すればディジタル画像信号Ｃと暗信号Ｃ４から暗信号ム
ラの補正がされた濃度信号ｙが求まる。

本実施例においては、シャッタ４を閉じてＣＣＤライン
センサ５に光が当たらないようにして撮像を行い、その
ときの画像信号を暗信号Ｃ４として求めている。

ＣＣＤラインセンサ５により得られる画信号のレベルが
小さい範囲ではランダムノイズの影響が大きく、ランダ
ムノイズが暗信号の誤差を発生するので、本実施例では
暗信号の平均を計算することによって暗信号を精度よく
得るようにしている。

そこで、演算用テーブル１９には暗信号の加算平均を行
うための演算モードを設け、ＦＩＦＯバッファ９に暗信
号の加算結果を記憶するとともに、前回加算して累積さ
れた暗信号の値を順に読み出してＲＡＭテーブル１９に
入力すると共に現在の走査で得られたディジタル画像デ
ータＣを演算テーブル１９に入力することで画像データ
の補正を本実施例は行うようにしている。

ＦＩＦＯバッファ９はビット幅８ビツトでラインセンサ
５の画素数以上の容量を持っているものを使用し、主走
査に同期して順次読出し、順次書き込みできるようにな
っているとする。もともと暗信号レベルは小さいので複
数回加算するまでは８ビツトを越えない０例えば、暗信
号のレベルが１″〜“６３”の範囲にあるとすれば４回
まで加算してもその結果はＦＩＦＯバッファ９に記憶で
きる。５回目に加算した結果を５で割ってＦＩＦＯバッ
ファ９に戻せば５回分の暗信号の平均をとることができ
る。また、さらに、第４図のＡ／Ｄ変換特性の場合ディ
ジタル値Ｃが“０”〜“６３”の間はリニアなので、上
述のように暗電流のレベルを“１″〜“６３＃の範囲に
なるようにしておけば単純な加算平均で暗信号が正しく
求まることになる。

そこで、ＲＡＭ１９に予め書き込む演算テーブルを次の
関数にもとづいて書き込めば上述した輝度信号に応じた
暗信号のむら補正が容易に可能となる。

ｍｘｏのとき、ｙ＝ｇ　（ｆ−’（ｃ）　　−ｆ−’（
ｄ）　　）ｍ＝２のとき、ｙ＝ｃ＋ｄ ｍ＝３のとき、ｙ　＝　１１５　　（ｃ　＋　ｄ　）但
しｆはＡ／Ｄ変換器７の人出力特性、ｇはＬＯＧ変換用
関数、ｍは演算式を選択するための属性情報である。ｍ
ｘｏのとき、信号むらの補正演算が行なわれ、所定レン
ジを越える輝度信号補正も行なわれる。ｍ＝１．ｍ＝２
のときは暗信号の累積加算モード処理、ｍ＝３のときは
暗信号の平均処理が行なわれる。ＣはＡ／Ｄ変換器７の
出力データ、ｄはＦＩＦＯバッファ９の出力データであ
る。

次に、本実施例の動作を第１図を参照して説明する。

照明手段１により被写体２を照明し、撮像光学系３によ
って被写体像をＣＣＤラインセンサ５に投影し、その被
写体像をＣＣＤラインセンサ５で光電変換して電気信号
に変え増幅器６で増幅する。増幅器６はリニアな増幅を
行なう、　　ＣＣＤ５はリニアな光電変換特性（γ＝１
）をもっているので、増幅器６から出力されてくるアナ
ログ画像信号Ｖはもとの画像の輝度に比例するリニアな
特性をもつ信号である。入力電圧ＶはＡ／［１変換器７
に入力され参照電圧Ｖｒｅｆｉに従って非線形に＾／Ｄ
変換されディジタル画像信号Ｃが出力される。

ここで、第３図もしくは第４図に示す如き＾／Ｄ変換器
７のＡ／Ｄ変換特性は入力端子Ｖに応じて参照電圧発生
回路１５の指示により決定される。

以上のようにして＾１０変換されたディジタルの画像信
号（輝度信号）ＣはあらかじめＦｒＦＯバッファ９に記
憶しておいた暗信号データｄに基いて画素毎に演算回路
８により暗信号むらの補正演算（ＬＯＧ変換）が行なわ
れる。

この演算処理が終了すると、ＬＯＧ変換された値ｙが濃
度信号としてＦＩＦＯバッファ１１に出力される。この
とき演算回路８に対しては、演算モードｍ＝ｏがコント
ローラ１０から指示される。このようにして暗信号の影
響が補正され、かつ、ＬＯＧ変換された画像信号ｙはＦ
ＩＦＯバッファ１１、インターフェース１４を介して外
部装置（ホストコンピュータ）に転送される。

これらのタイミング及びシーケンスコントロールはコン
トローラ１０が行なう。また、ＣＣＤラインセンサ５で
主走査を行なう一方、副走査手段１３で被写体像をライ
ンセンサ５の主走査方向と垂直に動かすことにより２次
元走査する。

被写体２の撮像に先立って、ＦＩＦＯバッファ９に暗信
号を書き込む時の動作は以下の手順で行う。

コントローラｌＯによりシャッター４を閉じ、ＣＣＤラ
インセンサ５に光が当たらないようにしておく、そのと
きの＾／Ｄ　変換出力ｃｄが暗信号となる０次に、演算
モードをコントローラｌＯの指示によりｍｗｌとして出
力ｙの上位２ビツトをコントローラｌＯにより監視する
。全ての画素に対して上位２ビツトが常に“Ｏ”であれ
ばＡ／［＋変換出力Ｃ（暗信号出力）は“１”〜“６３
”の範囲にあることがわかる。［信号が“！”〜“６３
”の範囲に入っていないときは参照電圧を変えて暗信号
が１〜６３の範囲に入るようにコントローラ１０が制御
する。

次に、ＣＣＤ　５の１回目の主走査では演算モードをｍ
＝１として、演算回路８により演算した結果ｙをＦＩＦ
Ｏバッファ９に順次に記録する。　ＦＩＦＯバッファ９
は最初、ポインタを主走査に同期して“０”にしておく
。また、演算結果ｙの書き込みは画素毎に発生するクロ
ックに同期して行なう。

次の２回目の主走査では演算モードｆｉ７ｍ＝２として
ＦＩＦＯバッファ９から１回目に書き込んだ暗信号ｄを
読み出し、ＲＡＭ１９のアドレスとし、かつ、２回目の
主走査で得られる暗信号ＣをもＲＡＭ１９のアドレスと
して、ＲＡＭ　１９から出力すべき加算結果を求め、再
度ＦＩＦＯバッファ９に加算結果ｙを書き込む・ 同様に、３回目、４回目も演算モードをｍ＝２として同
様に得られる累積結果ｄと主走査に得られる暗信号ｄと
を加算する。４回目までの演算が終った時点でＦＩＦＯ
バッファ９には４ライン分のデータを画素毎に加算した
結果が残っていることになる。５回目は演算モードをｍ
＝３として加算結果の加算平均を行なうと、演算回路８
の出力ｙには５ライン分の平均値が出力されてくるので
これをＦＩＦＯバッファ９に書き込む。

演算モードｍｗｌ、ｍ＝２．ｍ＝３のときはＦＩＦＯバ
ッファ９への書き込みを行なうがｍ＝ｏのときはＦＩＦ
Ｏバッファ９への書き込みを行なわないようにコントロ
ーラ１０がトライステッドバッファ。

１７に対して指示を行なうようにすると、暗信号の平均
値がＦＩＦＯバッファ９に書き込める。演算モードｍｗ
ｏとなっている期間では暗信号ｄは非破壊読み出しする
。

第５図は本発明実施例の演算回路８の他の構成例を示す
。７ 第５図において、第２図示の回路構成と同様の箇所には
同一の符号を付している。１８はセレクタであり、セレ
クタ１８は信号Ｃの上位２ビツトと信号ｄの上位２ビツ
トを演算モードに応じて切り替える。演算モードｍ＝２
の時とｍ＝３のときはセレクタ１８では信号ｄの上位２
ビツトを選択し、演算モードｍ＝ｏ、１の時はセレクタ
１８では信号Ｃの上位２ビツトを選択するようにしてい
る。この結果、ＲＡＭ１９のアドレス信号が１６ビツト
ですむのでＲＡＭ１９は６４にバイト分のメモリ容量で
良いことになりテーブルを小さく構成できる。

また、参照電圧発生回路１５をＤ／Ａ変換器で構成し、
コントローラ１Ｇにより電圧を可変とすれば様々な折れ
線が可能となり、ＣＯＤの特性に応じた＾／Ｄ変換を行
うことができる。また、その時はＲＡＭ１９の内容も参
照電圧に応じてコントローラ１０から３ステートバツフ
ア１６を介して書き替えるようにしておくことにより、
例えば撮影環境が変化するような場合でも良質な画像を
得ることができる。

このように、本実施例においては、輝度信号のレベルに
応じて折れ線特性を有するＡ／Ｄ変換を行なうことによ
り、広い濃度域にわたって階調性をそこなわずに、かつ
、ビット数が少ないＡ／Ｄ変換器を使用することが可能
となったので、製作コストを上げずに高速に画像処理を
行なうことができるようになる。

また、演算テーブルを持つメモリを利用した演算回路８
に濃度変換や、暗信号ムラ補正のための演算モードを設
は演算テーブルを選択するようにしたので、演算モード
を指定することにより目的に応じた演算処理を演算処理
装置より迅速に行なうことができる。

さらに、撮像素子の暗信号ムラの補正を行なうための非
線形減算と補正後の信号をＬＯＧ変換し、濃度信号にす
る演算を一括して行なうことにより演算のビット落ちに
よる歪を低減し、かつ撮像素子の特性に合った精度の良
い濃度変換ができる。

〔発明の効果〕

以上、説明したように、本発明の第１の形態は、輝度信
号のレベルに応じて、複数アナログ−デジタル変換特性
の中から適切なアナログ−デジタル変換特性を選択手段
により選択するようにしたので、少ないビット数のＡ／
Ｄ変換器を使って広いダイナミックレンジの入力信号に
対し精度良く濃度信号に変換できるという効果が得られ
る。

本発明の第２の形態は、例えばメモリを利用した演算テ
ーブルによる演算速度が演算装置による演算速度より早
いことに着目し、暗信号の平均演算および平均化された
暗信号と輝度信号による例えば暗信号のむら補正および
輝度信号から濃度信号への変換に対して演算テーブルを
選択手段により演算タイミングに応じ、択一的に選択し
て行うようにしたので、輝度信号から濃度信号への補正
演算を大幅に短縮することができるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成の一例を示すブロック図
、 第２図は演算回路８の構成の一例を示すブロック図、 第３図および第４図は第１図示のＡ／Ｄ変換器７の特性
例を示す説明図、 第５図は第１図示演算回路８の第２の実施例の構成例を
示すブロック図である。 １・・・光源、 ３・・・撮像光学系、 ４・・・シャッタ、 ５・・・撮像素子、 ６・・・増幅器、 ７・・・Ａ／Ｄ変換器、 ８・・・演算回路、 ９・・・ＦＩＦＯバッファ、 １０・・・コントローラ、 １５・・・参照電圧発生回路。 ■ｒＯｖｒ、■ｒ２ λカ尾灰Ｖ 本発明大方邑イ列のＡ／Ｄ変づ実話７の出力竹ノ１生も
示す説明図人力篭弐Ｖ オ（庭Ｂ月大力し例のＡ／Ｄ麦挽罵−７の出力特Ｊ陸舎
示す説り■ａ第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被写体画像を輝度信号に光電変換する光電変換手段
   と、 当該光電変換された輝度信号をアナログ−デジタル変換
   するアナログ−デジタル変換手段と、 前記光電変換手段を遮光することにより前記光電変換手
   段の暗信号を得る手段と、 前記アナログ−デジタル変換手段によりアナログ−デジ
   タル変換された複数の暗信号の平均を求めるための第１
   演算テーブルと、 該第１演算テーブルにより得られた暗信号の平均値と前
   記輝度信号に基いて、前記輝度信号の補正と当該補正の
   行われた前記輝度信号の濃度信号への変換を行うための
   第２演算テーブル動作モードに応じて前記第１演算テー
   ブルおよび前記第２演算テーブルを択一的に選択する選
   択手段と を具えたことを特徴とする画像読取装置。 ２）被写体画像を輝度信号に光電変換する光電変換手段
   と、 その出力範囲は一定で、前記光電変換手段により光電変
   換された輝度信号の所定のレベルに応じた複数のアナロ
   グ−デジタル変換特性を有するアナログ−デジタル変換
   手段と、 前記光電変換された輝度信号のレベルに応じて前記複数
   のアナログ−デジタル変換特性を択一的に選択する選択
   手段と、 当該選択されたアナログ−デジタル変換特性に基いて、
   前記光電変換された輝度信号を補正して濃度信号に変換
   する変換手段と を具えたことを特徴とする画像読取装置。