JPH0256174A - 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、ファクシミリ、ディジタル複写機等に用いら
れる多階調で原稿の画像データの読み取りを行うことの
できる画像読み取り装置に関するものである。

従来の技術 近年、ディジタル複写機を始めとして原稿の平面的画像
データを多階調でディジタル的に読み出し中間調の再現
をすることのできる画像読み取り装置が多く利用される
ようになってきた。

中間調を含む原稿の画像データを多階調で精度よ（読み
取るために、例えば時開６１−２６１２９５等には、以
下に述べる。ように白シェーディング補正と黒シエーデ
イング補正を組み合わせて、光源の光量ばらつきやイメ
ージセンサの各画素ごとの感度のばらつきや暗電流によ
る各画素ごとの暗時出力電圧のばらつき等を補正して画
像データのＳ／Ｎ比を上げるとともに、入力原稿の濃度
に対するダイナミックレンジを大きくする方法が提第６
図は、従来の画像読み取り装置の機能ブロック図であり
、１は原稿、２は光源、３はレンズ、４は自己走査形の
イメージセンサ、５は光源２、レンズ３、イメージセン
サ４を保持し、矢印Ａで示す副走査方向に移動可能なキ
ャリッジである。

６は光源の反射率が１に近い材質で構成されている白基
準板、７は光源の反射率がＯに近い材質で構成されてい
る黒基準板である。

第５図は、従来の画像読み取り装置の回路ブロック図で
あり、１０１はイメージセンサ４に走査開始信号トｌ５
ＹＮＣ及び走査クロック信号ＶＣＬＫを与える駆動回路
、１０２はイメージセンサ４よりの画像信号をディジタ
ル値である画像データへ変換するＡ／Ｄ変換器、１０３
は画像データを分岐するデータセレクタである。

１０４は、白基準板の読み取り画像データである白基準
データを記憶する白基準ＲＡＭ、１０５は黒基準板を読
み取った黒基準データを記憶する黒基準ＲＡＭ、１０６
は、白基準ＲＡＭ及び黒基準ＲＡＭに対し、書き込み読
みだしアドレスを与えるアドレスカウンタ、１０７は、
第一の減算器で、白基準ＲＡＭの出力データである白基
準データより、黒基準ＲＡＭの出力データである黒基準
データを差し引いたデータを出力する。

１０８は第二の減算器で、原稿の画像データより黒基準
データを差し引いたデータを出力する。

１０９は演算器で、第一の減算器と第二の減算器の出力
データを入力して、所定の演算を行った結果を補正され
た画像データとして出力する。

以上のように構成された画像読み取り装置について以下
にその動作について第５図を参照しながら説明する。

まずキャリッジ５は、白基準板の位置に移動し、光源２
よりの光は、白基準板６に照射され、その反射光はレン
ズ３により集光され、イメージセンサ４の受光部（図で
は省略されている。）へ導かれる。

駆動回路１０１はイメージセンサ４に走査開始信号Ｈ８
ＹＮＣおよび走査クロック信号Ｖ　ＣＬ　Ｋを与える。

　イメージセンサ４の受光部には、原稿の主走査方向に
一列の受光素子が配列されており、各受光素子は、原稿
のそれぞれの位置（各画素）の白黒階調に比例した画像
信号を出力するように構成されている。

従って白基準板を読み取った主走査方向１ライン分の画
像信号は、走査開始信号ＨＳ　Ｙ　Ｎ　Ｃ及び走査クロ
ック信号に同期して出力される。

読み取られた画像信号は、Ａ／Ｄ変換器によりディジタ
ル化された画像データに変換される。

この時に、白シェーディング信号ＷＨＴを「Ｈ」とする
と、データセレクタ１０３は、画像データを白基準ＲＡ
Ｍに書き込みデータとして与える。

この際に白基準ＲＡＭは、Ｒ／Ｗ信号が「Ｌ」となり、
次に説明するアドレスカウンタ１０６のアドレスに従っ
て１ライン分の画像データの書き込みが行われ、白基準
データＤｗを記憶する。この白シェーディング処理が終
了すると、白シェーディング信号は「Ｌ」に戻す。　書
き込まれた白基準データＤｗは、読み取り画像データの
最大のレベルとなる。

次にキャリッジ５を黒基準板の位置へ移動し、黒シエー
デイング信号を「Ｈ」にする。白シｘ−ディング処理と
同様にしてデータセレクタ１０３により、黒基準板の１
ライン分の画像データを黒基準ＲＡＭの書き込みデータ
として与え、黒基準ＲＡＭに黒基準データＤｂとして記
憶する。この黒シエーデイング処理が終了すると、黒シ
エーデイング信号Ｂ　Ｌ　Ｋはｒｌ、に戻す。　この黒
基準データＤｂは、画像データの黒レベルを示すデータ
であり、読み取り画像データの最小レベルを示す。

ここで、白シェーディング信号Ｗ　ＨＴ及び黒シエーデ
イング信号Ｂ　Ｌ　Ｋが共に「Ｌ」とし、キャリッジ５
を原稿１の先端位置へ移動して原稿の画像データＤｆの
読み出しを開始する。原稿の１ライン分の画像データは
、データセレクタ１０３により第二の減算器１０８に入
力され、黒基準データＤｂが差し引かれたデータ（Ｄｆ
−Ｄｂ）を得る。　また第一の減算器１０７では、白基
準データＤｗより黒基準データＤｂを差し引いたデータ
（Ｄｗ−Ｄｂ）を得る。

この２つのデータは、演算器１０９に入力され、下に示
す式の演算を行ない、演算器１０９の出力には白シェー
ディング補正及び黒シエーデイング補正が行われて正規
化された補正画像データＤｒを得る。

Ｄｒ＝２５５ｘ　（Ｄｆ　　Ｄｂ）／　＜Ｄｗ−Ｄｂ）
演算器として、ＦＲＯＭを用いて上位アドレスに＜Ｄｆ
−Ｄｂ）を入力し、下位アドレスに（Ｄｗ　−Ｄ　ｂ　
）を入力して入力アドレスに対する演算結果をテーブル
方式であらかじめＦＲＯＭに書き込んでおく　ＲＯＭテ
ーブル方式を用いることができる。

ここまで説明したようにして、原稿の先頭の１ラインの
画像データに対して、走査開始信号Ｈ３ＹＮＣ及び走査
クロック信号ＶＣＬＫに同期した補正データＤｒを得る
ことができる。さらに１ライン分の画像データを得る度
にキャリッジ５を副走査方向に１ライン分の移動距離ず
つ移動させて行くことによりＮ稿の画像データを平面的
に読み取ることができる。

その具体的な例について第７図に示している。

第７図は、Ｎ槁の１ライン分の読み取り画像データ及び
、それに対応する白基準データと、黒基準データを示し
ている。　今イメージセンサの素子Ｖｒｌに対応する黒
基準データが１０であり、ＶＦ６に対応する黒７！準デ
ータが５であったとする。

また白基準データＤｗも、Ｖ　ｒ　１　、Ｖ　ｒ　２に
対応するデータがそれぞれ、２５０と１．５０であった
とする。

次に原稿の読み取りを行った場合、まず素子Ｖｒ２の画
像データＤｆが出力される。今画像データＤｆの値を１
３０とする。　このとき素子Ｖｒ２に対応する黒基準デ
ータＤｂおよび白基準データＤｗが、白基準ＲＡＭ１０
４及び黒基準ＲＡＭ１０５より出力され、減算器１０７
及び１０８でそれぞれの計算が行われ、Ｄｆ−Ｄｂ倍信
号じて値１２０が、Ｄｗ−Ｄｂ倍信号して値１４５が出
力される。　そしてこの２つの値は演算器１０９に入力
され、対応する値１０９が補正された画像データとして
出力される。

この計算がイメージセンサの各素子の画像データごとに
順次行われ、素子Ｖｒｌの場合も同様に、画像データＤ
ｆの値を２００とすると、Ｄｆ−Ｄｂ倍信号として値１
９０が、Ｄｗ−Ｄｂ倍信号として値２４０が出力され補
正データＤｒとして値１００が出力される。

この様に従来例では、各画素ごとに白基準データと黒基
準データをとり、その差を等分して画像データとするた
めに、光源の光量ムラ、光学系の歪、またイメージセン
サの各受光素子ごとの感度ばらつき及びイメージセンサ
の各受光素子ごとの暗電流による暗時出力電圧等の画像
データを歪ませる要因を補正して正規化することができ
、Ｓ／Ｎ比を向上させ、読み取り原稿の黒濃度のダイナ
ミックレンジを広げた多階調の画像データの読み取りが
できる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記従来の構成では、黒基準データの読み
取りに於て黒基準板を読み取った画像信号の電圧レベル
が低いために、イメージセンサの画像信号に含まれるラ
ンダムノイズ電圧レベルと比較して、相対的にＳ／Ｎ比
が低（なり、黒基準ＲＡＭに書き込まれた黒基準データ
は、確度の低いデータとなる。

合筆８図（ａ）に示すような信号レベルの低い画像信号
を読み取るとする。　画像信号レベルが低いということ
は、読み取り原稿の黒濃度が高く光源の反射率が低いと
いうことである。　従って黒基準を読み取った黒基準信
号のレベルに近（なる。これらの信号により補正画像デ
ータを得ると、ここまで説明してきた補正により第８図
（ｂ）に示すように、補正画像データは一定の小さな値
となるはずである。

しかしＡ／Ｄ変換器により変換されるデジタル値のデー
タの絶対値が小さいために、Ａ／Ｄ変換の量子化誤差と
、減算器や演算器によるディジタル値の計算の丸め誤差
が相対的に大きくなる。第８図（ｃ）に黒基準信号を゛
Ａ、／ＤＡ／Ｄ変換器データを生成する際の量子化誤差
を示す。その結果実際に得られる補正画像データは、第
８図（ｄ）に示すように量子化誤差により誤差が現われ
た画像データとなる。

このため、全体的に黒濃度の高い原稿の画像データの読
み取りを行うと、画像データの平均的なＳ／Ｎ比が下が
る。　その上、階調性を持った熱昇華方式などのプリン
タで画像データの印画を行うためには、画像データを反
射率系より濃度系に変換しなければならないが、低反射
率の画像データは、濃度に変換されると、誤差が大きく
拡大され、目視すると非常に目たつものである。

このように、原稿が全体的に低反射率つまり高濃度であ
る場合には、画像データのＳ／Ｎ比は下がり、しかも誤
差は、低濃度の明るい原稿を読み取る場合に比べてはる
かに目立ちやす（なる。

そのうえ、これらのノイズ成分は副走査方向に関係なく
、一定のパターンの縦すじとして現れるため、画像デー
タの読み取り品位を著しく傷つけていた。

課題を解゛決するための手段 本発明は、従来の構成に加えて、白規準データの読み取
りの際と黒基準データの読み取りの際とで、Ａ／Ｄ変換
器の変換基準値となるリファレンス電圧値を変えてこの
レファレンス電圧によって白規準データと黒規準データ
とをディジタル量に変換して記憶し、記憶されたデータ
によってシェーディング補正を行う構成でなる。

作用 上記構成により、黒基準データのデジタル値を相対的に
太き（取ることができるので、Ａ／Ｄ変換器の量子化誤
差は相対的に小さくなり、黒基準ＲＡＭに記憶された黒
基準データは充分信頼できるデータとなる。

またシェーディング演算器へ入力される黒基準データが
大きくなるために、ディジタル演算による丸め誤差が減
少し、画像データの高濃度域の読み取り品位を著しく向
上させることができる。

実施例 第１図は、本発明の１実施例に於ける画像読み取り装置
の回路ブロック図であり、１０１はイメージセンサ４に
走査開始信号Ｈ８ＹＮＣ及び走査クロック信号ＶＣＬＫ
を与える駆動回路、１０２はイメージセンサ４よりの画
像信号をディジタル値である画像データへ変換するＡ／
Ｄ変換器である。このＡ／Ｄ変換器は、後述するリファ
レンス電圧を変換基準値とする。１０３は画像データを
分岐するデータセレクタである。

１１０は、基準電圧発生器で、Ａのタップよりは２ＶＸ
Ｂのタップよりは１／４の０．５Ｖを出力する。１１１
は、Ａ／Ｄ変換器１０２に対してディジタル変換の基準
となるリファレンス電圧を供給するデータセレクタであ
る。

１０４は、白基準板の読み取り画像データである白基準
データを記憶する白基準ＲＡＭ、１０５は黒基準板を読
み取った黒基準データを記憶する黒基準ＲＡＭ、１０６
は、白基準ＲＡＭ及び黒基準ＲＡＭに対し、書き込み読
みだしアドレスを与えるアドレスノ１ウンタである。

１０７は第一の減算器で白基準ＲＡＭの出力データであ
る白基準データより、黒基準ＲＡＭＩ○５の出力データ
である黒基準データを差し引いたデータを出力する。

１０８は第二の演算器で、原稿の画像データより黒基準
データを差し引いたデータを出力する。１０９は演算器
で、第一の減算器１０７と第二の演算器１０８の出力デ
ータを入力して所定の演算を行なった結果を補正された
画像データとして出力する。

以上のように構成された画像読み取り装置について以下
にその動作について第３図を参照しなが詳細に説明する
。

まずキャリッジ５は、白基準板の位置に移動し、光源２
よりの光は、白基準板６に照射され、その反射光はレン
ズ３により集光され、イメージセンサ４の受光部（図で
は省略されている。）へ導かれる。

駆動回路１０１はイメージセンサ４に走査開始信号Ｈ８
ＹＮＣおよび走査クロック信号ＶＣＬＫを与える。　イ
メージセンサ４の受光部には、原稿の主走査方向に一列
の受光素子が配列されており、各受光素子は、原稿のそ
れぞれの位置（各画素）の白黒階調に比例した画像信号
を出力するように構成されている。

従って白基準板を読み取った主走査方向１ライン分の画
像信号は、走査開始信号Ｈ３ＹＮＣ及び走査クロック信
号に同期して出力される。

読み取られた画像信号は、Ａ／Ｄ変換器によりディジタ
ル化された画像データに変換される。

この時に、白シェーディング信号ＷＨＴを「Ｈ」とする
と、データセレクタ１０３は、画像データを白基準ＲＡ
Ｍに書き込みデータとして与える。

この際に白基準ＲＡＭは、Ｒ／Ｗ信号が「Ｌ」となり、
次に説明するアドレスカウンタ１０６のアドレスに従っ
て１ライン分の画像データの書き込みが行われ、白基準
データＤｗを記憶する。この白シェーディング処理が終
了すると、白シェーディング信号は「Ｌ」に戻す。　書
き込まれた白基準データＤｗは、読み取り画像データの
最大のレベルとなる。

次にキャリッジ５を黒基準板の位置へ移動し、黒シエー
デイング信号をｒＨ，にする。白シｘ−ディング処理と
同様にしてデータセレクタ１０３により、黒基準板の１
ライン分の画像データを黒基準ＲＡＭの書き込みデータ
として与え、黒基準ＲＡＭに黒画像データとして記憶す
る。

走査開始信号から、次の走査開始信号までの時間は、イ
メージセンサのライン蓄積時間となり、画像出力信号の
電圧はこのライン蓄積信号の長さに比例する。　本実施
例では、黒基準読み取りに於けるライン蓄積時間を原稿
の画像データ読み取り時間に対して４倍に設定して、従
来例に比較して４倍の黒基準信号電圧を得るようにして
いる。

この黒シエーデイング処理が終了すると、黒シエーデイ
ング信号ＢＬＫは「Ｌ」に戻す。

ここで、白シェーディング信号ＷＨＴ及び黒シエーデイ
ング信号ＢＬＫが共に「Ｌ」とし、キャリッジ５を原稿
１の先端位置へ移動して原稿の画像データの読み出しを
開始する。　このとき原稿の先頭１ライン分の画像デー
タが、走査開始信号Ｈ８ＹＮＣ及び走査クロック信号Ｖ
　ＣＬ　Ｋに同期して出力されると共に、先述した白基
準ＲＡＭに書き込まれた白基準データと、黒基準ＲＡＭ
に書き込まれた黒画像データが、原稿の画像データに対
応して読み出され出力される。

黒基準ＲＡＭより読み出された画像データは、次に加算
器１１１に入力される。

乱数発生器１１０は、ランダムなディジタル値を走査ク
ロック信号に同期して出力する。発生するランダム値は
、Ｑ、−２、＋２の３種類であり、この値は加Ｗ器１１
１に入力される。加算器１１１は、黒基準ＲＡＭ　１０
５より読み出された画像データと乱数発生器１１０の出
力データを加算して出力する。次にこの出力データは、
除算器１１２により４で割られて黒基準データＤｂとし
て出力される。　ここよりは、従来例と同様にして、原
稿の１ライン分の画像データＤｆは、データセレクタ１
０３により第二の減算器１０８に入力され、黒基準デー
タＤｂが差し引かれたデータ（Ｄｆ−Ｄｗ）を得る。　
また第一の減算器１０７では、白基準データＤｗより黒
基準データＤｂを差し引いたデータ（Ｄｗ−Ｄｂ） を得る。

この２つのデータは、演算器１０９に入力され、下に示
す式の演算を行ない、演算器１０９の出力には白シェー
ディング補正及び黒シエーデイング補正が行われて正規
化された補正画像データＤｒを得る。

Ｄｒ＝２５５Ｘ　（Ｄｆ−Ｄｂ）／　（Ｄｗ−Ｄｂ）演
算器として、ＦＲＯＭを用いて上位アドレスに（Ｄｆ−
Ｄｂ）を入力し、下位アドレスに（Ｄｗ−Ｄｂ）を入力
して入力アドレスに対する演算結果をテーブル方式であ
らかじめＦＲＯＭに書き込んでおくＲＯＭテーブル方式
を用いることができる。

ここまで説明したようにして、原稿の先頭の１ラインの
画像データに対して、走査開始信号Ｈ３ＹＮＣ及び走査
クロック信号ＶＣＬＫに同期した補正データＤｒを得る
ことができる。さらに１ライン分の画像データを得る度
にキャリッジ５を副走査方向に１ライン分の移動距離ず
つ移動させて行くことにより原稿の画像データを平面的
に読み取ることができる。

その具体的な例について第３図に示している。

第３図は、原稿の１ライン分の読み取り画像データ及び
、それに対応する白基準データと、黒基準データを示し
ている。　今イメージセンサの素子Ｖｒｌに対応する黒
基準信号が１０であり、Ｖｒ２に対応する黒基準信号が
５であったとする。このとき、Ａ／Ｄ変換器１０２のリ
ファレンス電圧には、１／４の電圧が加えられているた
めに、Ａ／Ｄ変換器の対応する出力データはそれぞれ４
０及び２０であり、このデータが、黒基準ＲＡＭに書き
込まれる。

また白基準データＤｗも、Ｖｒ　１、Ｖｒ２に対応する
データがそれぞれ、２５０と１５０であったとする。

次に原稿の読み取りを行った場合、まず素子Ｖｒ２の画
像データＤｆが出力される。今画像データＤｆの値を１
３０とする。　このとき素子Ｖｒ２に対応する黒基準デ
ータＤｂ＝２０が黒基！１１！ＲＡＭより出力されるが
、この出力は、除算器１１２へ入力されて、１／４の値
である５が出力される。　白基準データＤｗとしては、
白基準ＲＡＭ１０４より１５０が出力される。、減算器
１０７及び１０８でそれぞれの計算が行われ、Ｄｆ−Ｄ
ｂ倍信ｉとして値１２５が、Ｄ　ｗ　−Ｄ　ｂ信号口と
して値１４５が出力される。　そしてこの２つの値は演
算器１０９に入力され、対応する値１０９が補正された
画像データとして出力される。

この計算がイメージセンサの各素子の画像データごとに
順次行われ、素子Ｖｒｌの場合も同様に、画像データＤ
ｆの値を２００とすると、Ｄｆ−Ｄｂ倍信ｉとして値１
９０が、Ｄｗ−Ｄｂ倍信ｎとして値２４０が出力され補
正データＤｒとして値１００が・出力される。　ここま
では、従来例と同様の動作を行っている。

次に高濃度原稿の読み取りを行う場合について、第４図
とともに説明する。高濃度原稿の補正画像データの誤差
成分が増大する原因は、従来例で説明したように黒基準
データＤｂの精度が低下するためである。　その影響は
、補正画像データＤｒを算出する式Ｄｒ＝２５５Ｘ　（
Ｄｆ＝Ｄｂ）／（Ｄｗ−Ｄｂ）に於て、分母の（Ｄｗ−
Ｄｂ）では無視できる程度であり、おもに（Ｄｆ−Ｄｂ
）に表れるため、以後は福正画像データとして（Ｄｆ−
Ｄｂ）をもって話をすすめる。

第４図（ａ）は従来例における黒基準データを示してい
る ここで本実施例に示すように黒基準読み取りに際して、
Ａ／Ｄ変換器のリファレンス電圧を１／４にすると、そ
の読み取り画像データは第４図（ｂ）に示すように４倍
の出力となる。ここで除算器により黒基準データを１／
４にして、原稿読み取り時の画像データとレベルを合致
させる。第４図（ｃ）に示すように得られた黒基準デー
タは、量子化誤差が抑制され、１．５≦（Ｄ　ｗ　−Ｄ
　ｂ　）く２．５となる。第４図（ｄ）に示すように（
Ｄｆ−Ｄｂ）で得られる補正画像データは常に２となり
精度は向上する。

発明の効果 このように本実施例では、画像データを補正する黒基準
データを得る際に、Ａ／Ｄ変換器のディジタル変換の基
準値となるリファレンス電圧を１／４としたために、４
倍の黒基準データを得ることが出来、除算器により１／
４とした黒基準データを得るようにしたために得られる
補正画像データのＡ／Ｄ変換による量子化誤差を抑制す
ることができる。

このため、原稿の黒濃度の大小を問わない高階調の画像
読み取りを精度よく行うことができる。

ここで、黒規準データを得る際のＡ／Ｄ変換器のｌファ
レンス電圧を１／４としたが、これは他の値でもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における画像読み取り装置の
回路ブロック図、第２図は第１図に示す画像読み取り装
置の機能ブロック図、第３図は読み取り画像データと白
黒規準データとの関係を示すグラフ、第４図は画像信号
と規準信号との関係を示す図、第５図は従来の画像読み
取り装置の構成を示す回路ブロック図、第６図は第５図
に示す従来の画像読み取り装置の機能ブロック図、第７
図は従来の画像データと白黒規準データとの関係を示す
グラフ、第８図は従来の画像信号と規準信号との関係を
示すグラフである。 １・・・原稿、２・・・光源、３・・・レンズ、４・・
・イメージセンサ、５・・・キャリッジ、６・・・白規
準板、７・・・黒規準板、１０１・・・駆動回路、１０
２・・・Ａ／Ｄ変換器、１０３・・・データセレクタ、
１０４・・・白規準ＲＡＭ、１０５・・・黒規準ＲＡＭ
、１１０・・・規準電圧発生器 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名湯 図 Ｓ１０＠摸尭 七　フ Ｄｒ−−ｍ−１１ナータ Ｄｂ−・−層１＆１１手−タ ｒ２ 優圓−伽Ｉへ−臥 ぶ　　） １ＩＩｌ ＾／。を捜昏 出力 り、−一臼甚這≠−タ Ｄｔ　−−−ａ瑚ナータ Ｄムー」暮１ヰータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 白色と黒色との規準画像からの反射光を受けて、反射光
   の強さに対応した電圧を出力するセンサと、前記センサ
   から出力される電圧をディジタル量に変換する変換手段
   と、 前記変換手段の規準となる電圧を発生する規準電圧発生
   手段と、 前記規準電圧発生手段から出力される電圧を前記センサ
   が白色からの反射光を受けている場合よりも黒色からの
   反射光を受けている場合の方を小さくする規準電圧切替
   手段と、 前記センサが白色からの反射光を受けている場合と前記
   センサが黒色からの反射光を受けている場合との、前記
   変換手段からのディジタル量を記憶する記憶手段と、 を有し、前記記憶手段に記憶されたデータによってシェ
   ーディング補正を行うことを特徴とする画像読み取り装
   置。