JPH02272879A - 画像読み取り装置 - 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］ 本発明は複写機、ファクシミリ、イメージスキャナ等の
画像読み取り装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来の画像読み取り装置２１１は、第２２図に示すよう
にホストコンピュータ２１２と接続されており、ホスト
コンピュータ２１２は出力表示装置２１３に接続されて
いる。複写機、ファクシミリにおいては内部に備えてい
る。

画像読み取り装置２１１の画像信号処理部は、第２１図
に示すように、波形整形回路２０１、波形増幅回路２０
２およびＡ／Ｄ変換器２０３により構成されている。

このように構成された画像読み取り装置によりコントラ
ストの悪い画像が読み取られた場合、画像データはホス
トコンピュータに送られ、画像が一旦、出力表示装置に
表示される。画像読み取り装置の階調精度が、例えば、
８ビツト２５６階調だった場合、−旦、表示される画像
の階調ヒストグラムの一例を第２３図に示す。この例の
ように、階調情報が階調×、と×２の間の非常にせまい
範囲に集まっている場合、ホストコンピュータ２１２に
より、例えば、コンピュータ画像入門（総研出版）田村
秀行Ｐ９６に示された第２３図から得られる式（１）に
従って濃度変換が行なわれ、濃度変換された画像が出力
表示装置に表示される。

Ｄ＝人力画像デジタル値（画像読み取り装置からのデー
タ）、Ｄ’：出力画像デジタル値（ホストコンピュータ
からの出力表示装置へのデータ）に、−旦、格納した後
、階調ヒストグラムを取り階調ヒストグラムに応して画
像データを濃度変換するようにしたので、メモリが多数
必要であった。

（２）ホス１−コンピュータ処理負荷が大きくなり、高
速処理に限界があった。

（３）ホストコンピュータによりデジタル値で濃度変換
演算を行うようにしたので、階調精度が下がり、濃度の
微妙な変化が失なわれてしまった。

本発明の目的は上記のような問題点を解決し、高速に濃
度変換できるとともに、微妙な濃度変化を強調できる画
像読み取り装置を提供するにある。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の画像読み取り装置は、階調性の偏りが大きい原稿
画像を読み取る場合、次の（１）〜（３）の問題点があ
った。

（１）画像データをホストコンピュータのメモリ［課題
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、本発明は、発生頻度
が最高値をとる濃度レベルより白い所定の濃度レベルと
発生頻度が最高値の濃度レベルより黒い所定の濃度レベ
ルとの間を所定の階調に拡大する階調拡大手段を備えた
ことを特徴とする。

［作　用］ 本発明では、発生頻度が最高値をとる濃度レベルより白
い所定の濃度レベルと前記発生頻度が最高値の濃度レベ
ルより黒い所定の濃度レヘルとの間を所定の階調に階調
拡大手段により拡大する。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す。図において、１１は
ラインイメージセンサ６６からの画像信号波形を整形す
る画像信号波形整形回路である。１２は画像信号波形整
形回路１１により波形整形された画像信号を可変増幅す
る画像信号可変増幅回路、１３は画像信号波形整形回路
１１からの画像信号から黒レベルを画像信号可変増幅回
路１２に対して減算させる黒レベル電圧を出力する黒レ
ベル可変回路、１４は画像信号可変増幅回路１２からの
アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ
変換器、１５はＡ／Ｄ変換器１４で変換されたデジタル
画像信号のヒストグラムを記憶する階調ヒストグラム記
憶回路である。１６はｃｐｕで、階調拡大手段として、
発生開度が最高値をとる濃度レベルより白い所定の濃度
レベルを首記発生頻度が最高値の濃度レベルより黒い所
定の濃度レベルとの間を所定のＩＮ！！ｌ調に拡大する
ものである。

第２図は第１図に示す画像信号波形整形回路１１の構成
を示す。

図において、　２１はアンプ２３の負帰還ループ上に設
けられ、帰還量を可変するＤ／Ａ変換器、２２は記憶回
路２４およびラッチ回路２５のいずれか一方のデジタル
値をＤ／Ａ変換器２２に切り換える切り換え回路、２４
はＡ／Ｄ変換器１４の出力ＩＡのデジタル値を１ライン
分だけ信号波形整形するために記憶する記憶回路、２５
は基準白色板より得られ、波形記憶時に使うデータをセ
ットするラッチ回路、２３はＤハ変換器２１の帰還１に
応じて信号波形１Ｇを波形整形するアンプである。

第３図は第１図に示す画像信号可変増幅回路１２の構成
を示す。

図において、３１はＤ／Ａ変換器３２にセットするデジ
タル値をラッチするラッチ回路、３２はアンプ３３の負
帰還ループ上に設けられ、帰還量を可変するＤ／Ａ変換
器、３３はＤハ変換器３２の帰還量に応じて画像信号波
形整形回路１１からの波形整形された画像信号を可変増
幅するアンプ、３４はＡ／Ｄ変換器１４に人力される信
号ＩＥのレベルの電圧ｖＲ以上をカットするダイオード
、３５は負電圧をカットするダイオードである。

第４図は第１図に示す黒レベル可変回路１３の構成を示
す。

図において、４１は画像信号可変増幅回路１２に黒レベ
ル電圧値を設定し、黒レベルを画像信号ＩＤレベルから
減算するＤハ変換器、４２は０ハ変換器４１にデジタル
値を設定するラッチ回路、第５図は第１図に示す階調ヒ
ストグラム記憶回路１５の構成を示す。

５１は記憶回路５２出力５ｂ（デジタル値）を＋１人力
５ａとを加算し、＋１する加算器、５２は原稿画像情報
の各濃度レベルの発生頻度を記憶する記憶回路、５３は
Ａ／Ｄ変換器１４ノ出力ＩＡデータで、（：ＰＵ１６か
らのアドレスデータ１ｍとのいずれか一方を記憶回路５
２に切り換え、アドレス５ｄを出力する切り換え回路、
５４は記憶回路５２からのデータをＣＰＵデータバスＩ
Ｂに出力するバッファ回路である。

第６図は画像読み取り装置の光学系を示す。

図において、６９は読み取りヘッドで、光源６１、反射
鏡６２〜６４、レンズ６５およびラインイメージセンサ
６６により構成されている。

光源６１は原稿ガラス台６７に載置された原稿６８面を
照明するものである。反射鏡６２〜６４、レンズ６５は
原稿６８面からの反射光をラインイメージセンサ６６に
導くものである。ラインイメージセンサ６６は、反射光
を光電変換するものである。７０は基準となる基準白色
板である。

第７図に原稿ガラス台６７と基準白色板７０を示す。

次に、補正波形読み込みモードにおける動作を説明する
。

読み取りヘッド６９を基準白色板７０に位置させ、光？
１ｒｉｉ６１により基準白色板７０を照明し、基準白色
板７０が走査される。ラインイメージセンサ６６の出力
波形は、ラインイメージセンサ６６の画素が複数個であ
るが、第８図に示すようになり、ラインイメージセンサ
６６からの出力は端子ＩＣを介して画像信号波形整形回
路１１に人力される。その時、ＣＰＵ１６から８ビツト
の双方向性データバス１Ｂに出力されたラッチクロック
ｌｉにより、データ「２ｎ−１」がラッチ回路２５にセ
ットされ、切り換え信号ｌｈに基づき切り換え回路２２
により信号線２ｂが選択され、信号線２Ｃを通り、Ｄ／
Ａ変換器（ｎビット）２１にデータ「２°−１」がセッ
トされる。ｎ＝８ビツトの場合２５５である。そして、
アンプ２３の負帰還ループ上のＤ／Ａ変換器２１により
帰還量が変化され、出力電圧Ｖ。ｕｔは式（２）に示す
ようになる。

ただし、Ｖｉｎ　　：入力端子 Ｖｏｕｔ：出力電圧 り二〇〜２ｎ−１ 従って、画像信号波形整形回路１１の出力電圧は Ｖ　ｏ　ｕ　ｔ　舛Ｖ　ｌ　ｎ　となり、その出カイ８
号は第９図に示すようになる。

ただし、ｎ　：　Ｄ／Ａ変換器の分解精度そして、黒レ
ベル可変回路１３のラッチ回路４２に（：ＰＬ１１６か
らデータバス１Ｂを通してラッチ信号１ｋが人力され、
ラッチ回路４２にデータ値「Ｏ」がセットされると、Ｄ
／Ａ変換器４１から電圧値−ｖＲＸ２°／Ｄが出力され
、Ｄ／Ａ変換器４１の出力ＩＦの電圧値はＯ［Ｖ］　　
となる。ただし、ＤはＤ／Ａ変換器４１のデジタル人力
４ａにセットされる値、０はＤ／Ａ変換器４１の分解精
度である。

端子ＩＤを介して画像信号可変増幅回路１２に入力され
た信号は゛、Ｄ／Ａ変換器３２により帰還量、すなわち
、増幅度を変化させたアンプ３３により増幅され、Ａ／
Ｄ変換器１４の基準電圧ｖ８と同一になる。このとき、
第９図に示すように信号電圧の絶対値の最大値がＡ［ｖ
ｌである場合、ＣＰ１１１６により検出されるＡ／Ｄ変
換器１４のデジタル値かＶＲ／Ａ　　になるように、デ
ータバスＩｎを通し、ラッチ回路３１にラッチ信号ｌｊ
によりデジタル値がセットされる。その結果、最大値ｖ
Ｒのアナログ信号が信号線ＩＥに出力される。Ａ／［１
変換器１４のビデオ入力端子に人力されるアナログ信号
の波形を第１０図に示す。

１主走査（期間）Ｔの間のラインイメージセンサ６６出
力の各画素の番号をｍとし、最大光量電圧■８に対し、
光学系およびラインイメージセンサ６６に起因する不均
一感度比をにｍとすると、不均一感度比Ｋｍはに＋ｎ＝
　Ｅｍ／２　　となる。ただし、Ｏ＜Ｅｍ≦２’−１，
、ＱはＡＤ変換器１４の変換精度ビット数である。そし
て、この値ＥｍがＡ／Ｄ変換器１４のデジタル出力ＩＡ
から出力され、記憶回路２４に各画素ごとに書き込み信
号１ｇにより記憶される。この時、Ａ／［＋変換器１４
の精度ＬビットとＤハ変換器２１の変換精度ｎビットが
ｎ＝ρてあればそのまま記ｔ、＠てぎる。

第１１図はＣＰＵ１６による階調拡大手順の一例を示す
フローチャートである。

ステップＳｌにて、読み取りヘット６９を移動させて原
稿画像を副走査し、ラインイメージセンサ６Ｇにより画
像情報を光電変換する。第１３図にラインイメージセン
サ６６の信号波形の一例を示す。そして、ステップＳ２
にて、画像信号波形整形回路１１の切り換え回路２２に
よりデジタル信号線２ａを選択し、記憶回路２４に記憶
されたデジタル値Ｅｍを読み出し、［１／Ａ変換器２１
にセットする。基準白色板７０の走査時、ラインイメー
ジセンサ６６の各画素電圧はＡＸＫｍ（ただし、Ｋｍ＝
　Ｅｍ／２°）であり、この電圧は画像信号波形整形回
路ｊｌによりＫｍで除算され、電圧値Ａに補正され、第
８図に示す信号波形を第１２図に示す波形にする。ｔｏ
期間はラッチ回路２５を選択し、「０」で除算されない
ようにする。

画像信号可変増幅回路１２のラッチ回路３１、黒レベル
変換回路１３のラッチ回路４２に適正なデジタル値かセ
ットされているので、ステップＳ３にて、基準白色板７
０の反射率が１００％の場合、原稿画像情報を０〜１０
０％の反射率で表わす。

すなわち、ラインイメージセンサ６６の各画素電圧へｍ
　（＝　Ａ　Ｘ　Ｋｍｘ　Ｓｍ）を画像信号波形整形回
路１１によりＡｍ／にｍ（＝　Ａ　ｘ　Ｓｍ）に補正し
、次に、画像信号可変増幅回路１２により（Δｍ／Ｋｆ
ｆ１）　Ｘ　（ＶＲ／Ａ）　　（＝　Ａ×（ｖＲ／Δ）
ｘＳｍ）に補正する。第１４図に画像信号可変増幅回路
１２の出力信号波形の一例を示す。そしてＡ／Ｄ変換器
１４の基準電圧がｖＲであるので、信号成分Ｓｍ　（＝
　（Ａ＋＋＋／Ｋｍ）　Ｘ　（ｖＲハ）Ｘ　（１／ＶＲ
）、Ｋｍ＝Ｘｍ／２ｇＬ、０≦Ｘｍ≦２Ｌ−１）だけを
取り出し、Ａ／Ｄ変換器１４のデジタル出力ＩＡからＸ
ｍを出力する。ステップＳ４にて、デジタル値×ｍに基
づき、階調ヒストグラム記ｆ怠回路１５の記憶回路５２
に各濃度レベルの発生頻度を記憶する。記憶回路５２で
は階調番号とアドレス番号を対応させてあり、格納され
るデータは原稿画像情報の各ＩＩ調番号に対応する画素
数である。記憶回路１５に記ｆ、２された階調ヒストグ
ラム、の−例を第１５図に示す。この場合、その階調番
号は記憶回路５２のアドレス番号と一致している。この
とき、切り換え回路５３により、Ａ／Ｄ変換回路１４の
デジタル出力ＩＡを選択し、出力ｌ。をコントロールし
、記憶回路のアドレスを読み出すごとに、加算器５１に
より記憶回路５２のデータを＋１する。原稿画像を読み
取り後、ステップＳ５にて、切り換え回路５３によって
、読み取りアドレス１ｍを選択し、バッファ回路５４に
よりデータバス１［１を開く。

ステッカ６にて、階調番号０と階調番号２９−”の間の
最大画素数、すなわち、第１５図の点Ｐをサーチし、点
Ｐの階調番号をＸＰとし、画素数をＹＰとする。そして
、ステップＳ７にて、画素数がＹｐ／２となる画素数を
黒画階調番号０からｘ′までの間でサーチし、画素数が
ＹＰ／２に対応する階調番号をｘ１′　とし、同様に、
ステップＳ８にて、画素数がＹＰ／２となる画素数を白
側階調番号２ｔ−１からＸ２’の間でサーチし、画素数
がＹ、／２に対応する階調番号を×２′　とする。つい
で、ステップＳ９にて、黒画階調番号Ｏからｘ；′の間
の総画数、すなわち面積αと、白側階調番号ｘ、′　か
らＸ２’　の間の総画数、すなわち、面積βと、白側階
調番号Ｘ２’から２９−１の間の総画数、すなわち、面
積γとの間の関係がα＝γ＝βｘ　ｏ、ｏｓとなる階調
番号ｘ、′ｘ２′　を求める。

ステップＳ１０にて、黒レベル可変回路１３のＤ／Ａ変
換器４１ニ、Ａ　Ｘ　（ｘｌ／２’）　＝　ＶＲＸ　（
Ｘ／２°）、０≦Ｘ≦２°−１、Ｘ　”Ｆ　（Ａ　／Ｖ
Ｒ）　Ｘ　（２°／２Ｌ）　　Ｘｘ、となる整数値Ｘを
セットし、画像信号可変増幅回路１２（７）　Ｄ／Ａ変
換器３２ニ、Ｙ　”Ｆ　（Ａ／ＶＲ）　Ｘ　（Ｘ２　　
Ｘ１）　　ｘ（２に／２’）　となる整数値Ｙをセット
する。そして、ステップＳｌｌにて、読み取りヘッド６
９を心動させて原稿画像を副走査し、ラインイメージセ
ンサ６６により画像情報な光電変換する。ステップ５１
２にて、画像信号波形整形回路１１により波形整形する
。この場合、画像信号出力１０は第１８図に示すように
なる。ついで、画像信号可変増幅回路１２のＤ／Ａ変換
器・３２にセットされた値Ｙおよび黒レベル可変回路１
３のＤ／Ａ変換器４１にセットされた値Ｘに基づき、画
像信号可変増幅回路１２により増幅する。この場合の画
像信号出力ＩＥは第１７図に示すにようになる。増幅後
のアナログ信号をＡ／Ｄ変換器１４によりデジタル変換
し、その出力を信号線ＩＡに出力する。

このようにした場合、ヒストグラム記憶回路１５に記憶
される階調ヒストグラムは、第１６図に示すようになる
。

本実施例では上記のように構成したので、Ａ／Ｄ変換器
１４の精度１ビツトの全範囲で変換することができる。

（他の実施例） 本実施例は一実施例との比較で言えば、階調拡大範囲が
相違する。すなわち、一実施例では第１５図に示す階調
番号Ｘ、と×２の範囲を拡大したが、本実施例では第１
９図に示す階調番号×３と×４の範囲と、階調番号×４
とＸ、の範囲を拡大した。階調番号Ｘ３＋Ｘ４．ＸＳは
第１９図に示す階調ヒストグラムの谷に相当する番号で
ある。このようにしたので、値ＸとしテＸ＝　（Ａ／Ｖ
Ｒ）Ｘ　（２°／２’）　ＸＸ３（整数値）をセットシ
、値Ｙとし−ｃ　ｙ　＝　（Ａ　／ＶＦＩ）　ｘ　（Ｘ
Ｊ−Ｘ３）　ｘ（２に／２Ｑ）（整数値）をセットした
場合、第１９図の階調部分を拡大して第２０図の画像Ａ
の部分の微妙な（４度変化を強調することができる。ま
た、値ＸとしてＸ　＝　（Ａ　／ＶＲ）　Ｘ　（２°／
２’）ＸＸ４をセットし、値ＹとしテＹ　＝　（Ａ／Ｖ
Ｒ）　Ｘ　（ＸＳ−ＸＪ）　Ｘ　（２’／２’　）ヲ（
！ットした場合、第１９図のＸＪ−ＸＳの階調部分を拡
大して第２０図の画像Ｂの部分の微妙な濃度変化を強調
することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、上記のように構
成したので、高速に濃度変換できるとともに、微妙な濃
度変化を強調することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の画像読み取り装置を示すブロ
ック図、 第２図は第１図に示す画像信号波形整形回路１１の構成
を示すブロック図、 第３図は第１図に示す画像ｆ８号可変増幅回路１２の構
成を示すブロック図、 第４図は第１図に示す黒レベル可変回路１３の構成を示
すブロック図、 第５図は第１図に示す階調ヒストグラム記憶回路１５の
構成を示すブロック図、 ′ｆＪ６図は一実施例画像読み取り装置の光学系を示す
ブロック図、 第７図は第６図に示す原稿ガラス台の６７と基準白色板
７０の平面図、 第８図は階調拡大前の白色基準板走査時におけるライン
イメージセンサ６６の出力信号波形の一例を示す図、 第９図は階調拡大前の白色基準板走査時における画像信
号波形整形回路１２の出力信号波形の一例を示す図、 第１０図は階調拡大前の白色基準板走査時における画像
信号可変増幅回路１２の出力信号波形の一例を示す図、 第ｔｉ図はＣＰＵ１６による階調拡大手順の一例を示す
フローチャート、 第１２図は階調拡大前の白色基準板走査時における画像
信号波形整形回路１１の出力信号波形の一例を示す図、 第１３図は階調拡大前の原稿画像走査時におけるライン
イメージセンサ６６の信号波形を示す図、第１４図は階
調拡大前の原稿画像走査時における画像信号可変増幅回
路１２の出力信号波形の一例を示す図、 第１５図は階調拡大前の原稿画像階調ヒストグラムの一
例を示す図、 第１δ図は階調拡大後の原稿画像階調ヒストグラムの一
例を示す図、 第１７図は階調拡大後の画像信号可変増幅回路１２の出
力信号波形の一例を示す図、 第１８図は階調拡大後の画像信号波形整形回路１１の出
力信号波形の一例を示す図、 第１９図は他の実施例における原稿画像階調ヒストグラ
ムの一例を示す図、 第２０図は他の実施例における原稿画像の一例を示す図
、 第２１図は従来の画像読み取り装置の構成を示すブロッ
ク図、 第２２図は従来の画像読み取り装置、ポストコンピュー
タおよび出力表示装置の接続例を示すブロック図、 第２３図は従来例の階調ヒストグラムの一例を示す図、 第２４図は従来の濃度変換曲線の一例を示す図である。 第２図 第 図 二〇− 第 図 第 図 ＋　Ｏ 第 １０図 第 １２図 第１３ 図 第 図 第 図 弔 １６図 下ｆＴ用 第 １９図 第 ２０図 第 １７図 第 １８図 第 ２２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）発生頻度が最高値をとる濃度レベルより白い所定の
   濃度レベルと前記発生頻度が最高値の濃度レベルより黒
   い所定の濃度レベルとの間を所定の階調に拡大する階調
   拡大手段を備えたことを特徴とする画像読み取り装置。