JPH0265586A - 画像入力装置 - 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］ 本発明は画像入力装置に関するものである。

［従来技術］ 従来、この種の画像入力装置は、第４図に示すような構
造を取っている。同図において、装置５０前而に取付け
られたレンズ５１により被写体５２からの光が結像する
位置には、固体撮像素子（以下ＣＯＤと称す）５３が設
けられ、そのＣ０Ｄ５３に至る光路上には、フィルタユ
ニット５４が取付けられている。このフィルタユニット
５４は第５図に示すように、レッド、グリーン、ブルー
の色フィルタ５５Ｒ，５５Ｇ、５５Ｂ及び透明フィルタ
５６が配置されている。このフィルタユニット５４は、
回転軸５４Ｃを中心に回転することにより前記各フィル
タを択一的に前記光路上に置くことができる。この回転
軸５４Ｃはステップモータ５７が取付けられている。前
記Ｃ０Ｄ５３には、出力されるデータをアナログ−デジ
タル変換するための変換器５８を介してメモリ５９に接
続されている。また各部材を統括的に制御するための制
御装置６０が取付けられている。

以上のように構成された装置において、まず透明フィル
タ５６が光路上に配置された状態で、輝度調整、焦点距
離調整等が行われる。次にステップモータ５７が回転し
、前記光路上にレッドのフィルタ５５Ｒを置く。すると
ＣＣＤ５３は被写体像のレッド成分のみが結像する。Ｃ
ＣＤ５３は制御装置６０の制御に従い所定期間だけ光を
受光し、その間に受光した光の輝度の積分値のデータを
出力する。このデータは変換器５８によりデジタルのデ
ータに変換され、メモリ５９に貯えられる。

次にステップモータ５７が９０″毎に回転し、グリーン
及びブルーのフィルタ５５Ｇ、５５Ｂを順次光路上に配
置し、それぞれ同様にして被写体像のグリーン及びブル
ーの成分のデジタルのデータを、メモリ５９に記憶させ
る。

また第６図に示すように、ＣＣＤ６１の各入力素子６１
ａをレッド、グリーン、ブルーの小フィルタ６２Ｒ，６
２Ｇ、６２Ｂで覆うことにより、−度にカラー画像を取
込むこともできる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら前者の構成ではフィルタを間歇回転する必
要があり、振動等が多く、また−枚の画像の取込みに必
要な時間が長いといった問題点があった。また後者の構
成では解像度が３分の１程度となるといった問題点があ
った。

本発明では上記問題点を解決するためになされたもので
、その目的は振動が少なく且つ解像度が高く、−枚の画
像を取込むのに必要な時間も充分に短い画像入力装置を
提供することである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明は複数の光入力素子が
縦及び横方向に配列されてなり、各入力素子の入力した
光の輝度の積分値を垂直同期信号に同期して出力する撮
像手段と、回転軸を中心とする所定円周上に等間隔で配
置された少なくとも２個の色フィルタと該色フィルタの
間に設けられた遮光部材とを、前記回転軸を中心とした
回転に伴ない順次前記撮像手段に至る光路上に配置する
フィルタユニットと、前記垂直同期信号の一周期の間に
３６０°を前記色フィルタの数で割った角度だけ等速回
転させるフィルタ駆動手段とを有したことを要旨とする
。

［作用］ 上記構成を有す本発明において、前記フィルタユニット
は前記条件を満たす速度で等速回転する。

この回転により色フィルタが光路を横切ると、その色に
対応する波長の光が透過し、撮像手段に至る。撮像手段
は光路上に色フィルタが入る時点より抜けるまでの間そ
の光を入力し、その光の輝度を積分する。つまり前記フ
ィルタユニットにおける遮光部は、シャッタの役割をは
たし、積分時間はフィルタの幅及びフィルタユニットの
回転速度により制御される。

［実施例］ 以下に本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。

本実施例の画像入力装置の構成を示す第１図において、
本装置前面に取付けられたレンズ機構１１の後方にはＣ
ＣＤ１２が取付けられている。このレンズ機構１１は複
数のレンズにより構成され、各レンズの位置を調整する
ことにより、任意の距離を隔てた位置にある被写体１３
の実像を前記ＣＣＤ１２上に結像することが可能である
。

このレンズ機構１１とＣＣＤ１２との間には、フィルタ
ユニット１３が取付けられている。このフィルタユニッ
ト１３は、第２図に示すように、円板形状で、同周上に
同一形状のレッドフィルタ１４Ｒ，グリーンフィルタ１
４Ｇ、ブルーフィルタ１４Ｂが同一間隔で設けられてお
り、更にその間には遮光部材１５が取付けられている。

このフィルタユニット１５は、中央部に設けられた回転
軸１３Ｃを中心に回転可能に軸支され、その回転に応じ
て各色フィルタ１４Ｒ，１４Ｇ、１４Ｂあるいは遮光部
１５を前記光路中に挿入可能である。

この回転軸１３Ｃは直流モータ１６の出力軸に接続され
ている。

前記光路は図示しない黒色の遮光壁で囲まれており、前
記各色フィルタ１４Ｒ，１４Ｇ、１４Ｂ及び遮光部１５
は、その光路の断面を隙間無く覆うことが可能である。

また遮光部１５の位置には、回転角度検出用の３個の磁
石１７．１８が設けられている。この３個の爪の内、レ
ッドフィルタ１４Ｒ及びブルーフィルタ１４Ｂの間に設
けられた磁石１８は、他の２個より長く、原点検出用を
兼ねている。前記回転軸１３Ｃを中心としたフィルタユ
ニット１３の回転により、前記磁石１７．１８が横切る
位置には、ホール素子より構成されるホールＩＣ（集積
回路）１９が取付けられている。

このホールＩＣ１９は、前記磁石１７．１８がホールＩ
Ｃを横切る毎に、パルスを発生する。このパルスの列を
以下角度信号と称す。また前記原点検出用の磁石１８が
ホールＩＣ横切る毎に別の端子よりパルスを発生する。

このパルスの列を以下原点信号と称す。

前記ホールＩＣ１９は、位相比較器２１に接続され、前
記角度信号は位相比較器２１の一方の入力端子に入力さ
れている。この位相比較器２１の他方の入力端子には、
垂直同期信号が入力されている。この位相比較器２１は
双方の入力端子に入力される垂直同期信号と角度信号の
各パルスの立上りにおける位相差を比較し、その位相差
に対応する正あるいは負の電圧を出力する。この位相比
較器２１の出力端子は、積分特性を有すローパスフィル
タ２２に接続されている。このローパスフィルタ２２は
、前記位相比較器２１の出力する電圧を積分すると共に
波形の平滑化を行う。このローパスフィルタ２２の出力
端子にはパルス幅モジュレータ２３が取付けられている
。このパルス幅モジュレータ２３は、前記ローパスフィ
ルタ２２の出力する電圧に関連して電源２４の出力する
電圧をパルス幅変調し、前記直流モータ１６に供給する
。

前記ＣＣＤ１２は、可変利得増幅器３１及びアナログ−
デジタルコンバータ（以下Ａ／Ｄコンバータと称す）３
２を介してメモリ３３に接続されている。

また各部材を統括的に制御する制御回路４ｏが設けられ
ている。

以上のように構成された本装置の作用を以下に説明する
。

まずフィルタユニット１３の回転の制御について説明す
る。直流モータ１６に電源２４より電力が供給され、そ
の回転軸１３Ｃが回転する。この回転に伴いフィルタユ
ニット１３が回転する。この回転に伴い前記磁石１７．
１８がホールＩＣｌ９を横切る毎に、ホールＩＣ１９は
角度信号及び原点信号を発生する。この角度信号は、前
記位相比較器２１の一方の入力端子に入力される。この
位相比較器２１はこのパルス列の位相と、他方の入力端
子に入力される第３図に示される垂直同期信号との位相
を比較し、その位相差に関連する電圧を出力する。この
電圧は二つの入力の位相差及び周波数差が大きいほど絶
対値が大きく、またその極性は垂直同期信号に比べ前記
パルス列の位相が遅れているかもしくは周波数が低けれ
ばプラス、逆であればマイナスとなる。この位相比較器
２１の出力は、前記ローパスフィルタ２２に入力される
。このローパスフィルタ２２は、この位相比較器２１の
出力する電圧を積分特性ををす所定の伝達特性で伝達す
る。前記パルス幅モジュレータ２３は、このローパスフ
ィルタ２２の出力する電圧に応じて前記直流モータ１６
に供給される電流をパルス幅変調し、該電流のパルスの
デユーティを線形に変化させる。従って前記垂直同期信
号に比ベ前記ホールＩＣ１９の出力するパルス列の位相
が遅れているかもしくは周波数が低ければ、前記直流モ
ータ１６に入力される電流のパルスのデユーティが高く
なり、回転数が高くなる。また逆に位相が進んでいるか
もしくは周波数が高ければデユーティが低くなり、回転
数が低くなる。そのため、第３図に示されるように、角
度信号のパルス列と垂直同期信号の位相差が零となって
収束する。

従ってフィルタユニット１３は、等速で垂直同期信号３
周期分で１回転する。また垂直同期信号のパルス発生時
において前記光路には遮光部が挿入される。

このようにしてフィルタユニット１３が回転し、光路中
を各色フィルタ１４Ｒ，１４Ｇ、１４Ｂが次々に横切り
、ＣＣＤ１２上に各色の像が順に結像する。

制御回路４０は、ホールＩＣ１９の出力する原点信号を
入力し、そのパルスの立上り（第３図ａ点）よりＣＣＤ
１２に画像の読取を開始させる。

まず制御回路は角度信号のパルス立上り時（ここでは原
点信号のパルス立上り時と同一時刻）にＣＣＤ１２の各
入力素子に入力された光の輝度の積分値をリセットする
。フィルタユニット１３が回転すると、光路上にレッド
フィルタ１４Ｒが挿入される。前記ＣＣＤ１２はこのレ
ッドフィルタ１４Ｒを介して結像した光学像Ｒ１を各入
力素子において受光する。各入力素子は、受光した光の
輝度を積分していく。遮光部１５が光路を遮っている間
は、ＣＣＤ１２に光が至らないため、実質的な積分時間
はフィルタユニット１３の回転速度及びフィルタの幅に
より決定される。この回転速度は前述のように一定であ
るので、本装置では積分時間を決定する特別な回路を設
ける必要がない。

次に角度信号の次のパルスが立上ると（同図す点）制御
回路４０はＣＣＤ１２の各入力素子の積分した積分値に
対応する電荷を内蔵するバッファに移す。すると前記積
分値はリセットされ、次の緑色の光学像Ｇ１の読取りの
準備が完了する。更にフィルタユニット１３が回転し、
グリーンフィルタ１４Ｇが光路中に侵入すると、緑色の
光学像Ｇ１の読取りが開始される。それと同時に、前記
バッファに移された電荷（積分値）が制御回路４０の出
力するタイミング信号に従って順に出力されていく。こ
の出力された電荷に対応する電圧は前記可変利得増幅器
３１により増幅され、Ａ／Ｄコンバータ３２によりデジ
タル化された後、前記メモリ３３に記憶される。このと
き前記可変利得増幅器３１は、制御回路４０により制御
され、その光学像の色に対応する増幅率で増幅し、各色
フィルタ１４Ｒ，１４Ｇ、１４Ｂの透過率の差やＣＣＤ
１２の各色に対する特性の差を補正する。また赤色の光
学像Ｒ１の記憶は、緑色の光学像Ｇ１の読取時間内に終
了するように制御回路により制御される。次の角度信号
のパルスが発生すると（同図Ｃ点）、前記緑色の光学像
Ｇ１の記憶と青色の光学像Ｂ１の読取を行う。同様にフ
ィルタユニット１３が回転し、角度信号のパルスに同期
して次の赤色の光学像Ｒ２、次の緑色の光学像Ｇ２、次
の青色の光学像Ｂ２・・・の読取り及び記憶が行われて
いく。

本装置より画像のデータを出力する場合は、任意の原点
信号のパルスの発生の後の次の角度信号のパルス発生時
において、メモリ３３に記憶されているデータを保存し
、そのデータを所定のフォーマットで出力していく。

またモノクロ画像のデータが必要な場合は、各色のデー
タを加算することにより該データを得る。

尚、本実施例ではＣＣＤの各色に対する感度特性の差等
を可変利得像幅器により補正しているが、各色フィルタ
の幅を調整することにより補正することもできる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明では、解像度を落すことなく
短時間に画像を読取ることができる。更にフィルタユニ
ットを間歇回転させる必要がないため、振動が少なく、
制御も簡単であるといった優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を説明するもので
、第１図は本実施例の装置の構成を示す図、第２図はフ
ィルタユニットを示す図、第３図は本装置の作用を示す
タイミングチャートである。 また第４図乃至第６図は従来技術を説明する図で第４図
はその構成を示す図、第５図はフィルタユニットの図、
第６図は他の構成を示す図である。 図中、１２は撮像手段に対応するＣＣＤ、１３はフィル
タユニット、１４Ｒ，１４Ｇ、１４Ｂは色フィルタ、１
５は遮光部材に対応する遮光部、１６はフィルタ駆動手
段に対応する直流モータ、１つは信号発生手段に対応す
るホールＩＣ１２１は位相差信号発生手段に対応する位
相比較器、２２は伝達形に対応するローパスフィルタ、
３１は可変利得増幅器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の光入力素子が縦及び横方向に配列されてなり
   、各入力素子の入力した光の輝度の値を垂直同期信号に
   同期して出力する撮像手段と、回転軸を中心とする所定
   円周上に等間隔で配置された少なくとも２個の色フィル
   タと該色フィルタの間に設けられた遮光部材とを、前記
   回転軸を中心とした回転にともない順次前記撮像手段に
   至る光路上に配置するフィルタユニットと、 前記垂直同期信号の一周期の間に３６０°を前記色フィ
   ルタの数で割った角度だけ等速回転させるフィルタ駆動
   手段とを有したことを特徴とする画像入力装置。 ２、請求項１記載の画像入力装置において、前記フィル
   タユニットが一回転する間に前記色フィルタの数に対応
   する個数のパルスを等間隔で発生する信号発生手段と、 該信号発生手段の発生するパルスの位相と、前記垂直同
   期信号の位相の差に対応する信号を発生する位相差信号
   発生手段と、 該位相差信号発生手段の発生する信号の示す位相差の値
   を入力する少なくとも積分特性を含む伝達系とを更に有
   し、 前記フィルタ駆動手段は前記伝達系からの出力に基いて
   フィルタユニットの回転を制御することにより、前記二
   つの信号の位相差を常に一定に保つようにしたことを特
   徴とする画像入力装置。 ３、請求項１あるいは２記載の画像入力装置において前
   記光路中に配置される色フィルタの色に応じて利得が変
   化する可変利得増幅器を更に有すことを特徴とする画像
   入力装置。