JPH04150473A - カラー画像読取装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はカラー画像読取装置に関し、詳しくは、アナロ
グ信号であるカラーイメージセンサ色画素出力をデジタ
ル信号に変換するカラー画像読取装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ カラー画像をＣＣＤ等のカラーリニアイメージセンサを
用いて色成分毎に読取り、デジタルカラー信号を形成す
るカラー画像読取装置が提供されている。

従来、この種の装置は、カラーリニアイメージセンサが
出力するアナログ振幅色画素信号を振幅制御し、振幅レ
ベルにてＡ／Ｄ変換を行うという系が主流となっていた
。

［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、上記従来例においては、回路構成上イメ
ージセンサからＡ／Ｄ変換点の信号伝達経路が長（なり
、電子回路にて発生する雑音成分の混入が増加してくる
為、画像信号のＳ／Ｎ比が下がり、結果として読取再生
画像にガサツキを生じ、画像再現向上に対し一つの障害
となっていた。また回路構成が大規模となる為構成に対
しても高いコストを要していた。

［課題を解決するための手段］ 本発明では、従来、色画素振幅信号を振幅制御しデジタ
ル信号へ変換していたものを、色画素パルス幅変調信号
に変換し、このパルス幅変調信号を超高速カウンタへの
ゲート信号とする事により、振幅制御回路バスを最短と
する事でＳ／Ｎを向上させ従来にない高画質原稿読取を
実現した。

［実施例］ 第１図は本発明を適用したカラー画像読取装置の実施例
、第２図、第３図は実施例主要タイミング図を示す。

第１図に於て、１０は原稿台上のカラー原稿画像を読取
る密着型カラーリニアイメージセンサで、構造は、１〜
５なる独立した５本のイメージセンサチップが同一基板
上に配列され、これらイメージセンサチップ１〜５によ
り原稿主走査方向を分割して読取る。

３０は密着型リニアイメージセンサ１０をドライブする
為のイメージセンサドライバ回路、４０，８０，９０゜
１００．１１０はイメージセンサチップ１５毎に設けら
れたセンサ信号処理回路である。処理回路４０，８０゜
９０．１００，１１０は同一構成であって、ここでは代
表として処理回路４０内の詳細を説明する。４１はリニ
アイメージセンサチップ１からの色画素振幅信号を受け
るバッファアンプＢｌ、４２はバッファアンプＢｌ　（
４２）の出力から色画素振幅安定部分を切り抜くサンプ
ルアンドホールド回路である。４３はＳ／Ｈ回路４２の
出力を受け、リニアカラーイメージセンサ振幅色画素信
号中に含まれる暗時出力レベルに色画素振幅信号をレベ
ルシフトする為のクランプコンデンサＣＩ、４４はクラ
ンプ用アナログスイッチＳＷＩである。４５はクランプ
コンデンサＣＩ　（４３）、クランプスイッチ４４によ
りレベルシフトされた振幅色画素信号をパルス幅変調色
画素信号に変換する為の高速画像コンパレータＨ１であ
り、４６は高速コンパレータ４５に比較基準となるリニ
アランプ波を供給する為のバッファ回路Ｂ２，４７．４
８はバッファ回路４６の回路固定抵抗Ｒ１，Ｒ２である
。４９〜５１は高速コンパレータ４６の比較基準である
リニアランプ波に対し、色画素毎にオフセット電圧を印
加する為のアナログスイッチＷ８２〜ＳＷ４である。

５２は電流源６４〜６６、アナログ５Ｗ６１〜６３、コ
ンデンサＣ２（５９）、リセットスイッチＳＷ８　（６
０）から成るリニアランプ波発生回路からの出力を、制
御部１４０からの指示により電子可変抵抗５７、Ｄ／Ａ
変換器５６と相まって任意増幅するオペアンプＢ３であ
り、また、５３〜５５は制御部１４０がらのデジタル制
御データにより色画素毎に対応するリニアランプ波のオ
フセット電圧を発生するＤ／Ａ変換器である。

Ｄ／Ａ変換器５６は制御部１４０からのデジタル制御デ
ータにより、オペアンプ５２の利得決定を行う電子可変
抵抗ＵＲＩ　（５７）の動作電圧を発生する。

５８は電子抵抗５７と相まって５２Ｂ３オペアンプの増
幅率を決定する固定抵抗器、５９は定電流源６４゜６５
．６６からの電流によりリニアランプ波を発生するコン
デンサＣ２，６０はコンデンサＣ２（５９）の電荷をリ
セットする為のリセットアナログスイッチである。

６１〜６３は色画素毎に値の異なる電流源を切り換え、
異なる振幅ダイナミックレンジのリニアランプ波を発生
する為のアナログスイッチ、６４〜６６はリニアランプ
波を発生させる為の電流源である。

６７はコンパレータ４５により生成されたパルス幅変調
色画素信号を受はパルス幅分だけクロックカウントを行
い、パルス幅信号をデジタルデータ信号に変換する超高
速カウンタである。

１２０は本画像読取装置の動作タイミングパルスを発生
するためのタイミングジェネレータで、１２１はカラー
リニアイメージセンサ１０へ駆動パルスを伝送するセン
サドライブ信号線、１２２はＳ／Ｈ回路４２を駆動する
Ｓ／Ｈパルス線、１２３はクランプスイッチ４４を駆動
するクランプパルス線、１２４〜１２６はオフセット切
換用のアナログスイッチ４９〜５１を切換駆動するセレ
クトパルス線、１２７〜１２９は電流源６４〜６６から
の電流を切換えるべくスイッチ６１，６２．６３を駆動
する電流源切換セレクト線、１３０はリセットスイッチ
６０を駆動するリセットパルス線、１３１は超高速カウ
ンタ６７を駆動する超高速クロック線、１３２は超高速
カウンタ６７をクリアするためのクリアパルス線、１３
３は超高速カウンタ６７の動作を制御するゲート信号線
である。

１４０は本画像読取装置の動作を制御する制御部、１５
０は本画像読取装置の動作を制御部１４０に指示する為
の操作部である。１６０は原稿台上の原稿画像を照明す
る為の照明光源であるランプ電源、１７０は照明用ラン
プである。

１８０はデジタルデータとなった色画素信号を所望の画
像読取装置出力としてさまざまな画像処理をほどこすデ
ジタル画像処理部、１８１〜１８５はデジタル色画素デ
ータをデジタル画像処理部へ伝送するデジタル画像デー
タ線、１８６は本画像読取装置出力を伝送する画像デー
タ出力線、１３４は画像データ出力に対応するタイミン
グクロックを伝送するタイミングクロック線である。

１４１は制御部１４０からの制御データをセンサ信号処
理回路４０，８０，９０，１００，１１０へ伝送する制
御バス線、１４２は制御部１４０と操作部１５０を接続
する操作バス線、１４３はランプ電源１６０に適正ラン
プ電圧を発生させる為のランプ電圧制御線、１４４はデ
ジタル画像処理部１８０に適正動作をさせる為のデジタ
ル処理部制御線、１４５は本画像読取装置と外部機器間
にて通信を行う為の通信線である。

上記構成に於て、カラーリニアイメージセンサ１０によ
り、白板を読取った場合、センサ１０からの色画素振幅
出力はバッファ回路４１を通しＳ／Ｈ回路４２に供給さ
れ、第２図にて示されるようにＳ／Ｈされ色画素毎に振
幅レンジの異なる安定振幅信号へと変換される。次にＳ
／Ｈ出力信号は、クランプコンデンサ４３及びアナログ
スイッチ４４から成るクランプ回路により、ＧＮＤ、（
ＯＵ）を基準として負方向に振幅する振幅色画素信号が
形成されコンパレータ４５の入力端子へ与えられる。

ここにおいて、振幅色画素信号がデジタル色画素データ
に変換される。従って、本実施例に於ては、バッファ、
Ｓ／Ｈ，クランプ各一般にて振幅処理終了となる為、イ
メージセンサ１０の色画素信号中に混入する雑音成分は
最小限に押さえられている。

次に、コンパレータ４５へ入力をデジタル色画素データ
に変換する構成を説明する。パルス幅を超高速カウンタ
６７のゲート信号とし、ゲート開時間に何パルス、クロ
ックが入ったかを数える事でパルス幅をデジタルデータ
とする。本方式を用いた場合、白色板を読取った時の画
素振幅が色画素全てに渡り均一であれば良いが、通常、
カラーリニアイメージセンサの色画素出力の比率は、色
画素によって大きく異なっており、第３図（２）で示す
通り色画素全てに渡り同一のリニアランプ波（点線）に
より、入力色画素を比較した場合コンパレータ４５のパ
ルス幅出力（３）は、小振幅信号はパルス幅ダイナミッ
クレンジが小となってしまい、これをカウンタゲート信
号とした場合カウントダイナミックレンジが小となり大
振幅信号と比較するとデジタル誤差が太き（なる。

この現象を防ぐ為に本実施例においてはリニアランプ波
発生部に於て、大振幅を持つ色画素（例えばＧｒｅｅｎ
）出力に対しては比較基準となるリニアランプ波のダイ
ナミックレンジが大となるように、小振幅である色画素
（例えばＢｌｕｅ）出力に対してはリニアランプ波のダ
イナミックレンジが小となるようにする。即ち、アナロ
グスイッチ６１〜６３により定電流源６４〜６６を切換
え、第２図（２）。

（３）、（４）に示すように異なる振幅を持つ色画素に
対しても、コンパレータ４５からの変換パルス幅が白板
読取時に均一となりカウント値つまりデジタルデータ出
力は色画素振幅差のない等量データとなる。

画像出力設定には上記白レベル設定と他に画像黒レベル
設定を要する。これはオペアンプ４６．５２にて生ずる
微小オフセット電圧、及び高速コンパレータ４５のスレ
シホールドレベル電圧差による回路誤差が発生する為で
あり、色画素信号によって暗レベルが若生なから異なる
。特に本実施例の様な複数のイメージセンサチップを用
いた複数回路構成から成る系については、隣接するチャ
ネル間にて上述回路誤差が微小な濃度差となって現われ
原稿全面にわたる画像均一再現を妨げる。

この回路誤差を打消す為に本実施例では、制御部１４０
のデジタルデータチエツクにより、Ｄ／Ａ変換器５３〜
５５を用いたオフセット電圧打消しを色画素に対して行
う。

即ち、オペアンプ５２の出力として現われた色画素によ
ってダイナミックレンジの異なるリニアランプ波に対し
、アナログスイッチ４９〜５１を色画素毎に切り換え、
バッファアンプ４６のバイアス電圧を時系列に切換える
事により、色画素による不要オフセット差を打消し、原
稿全面にわたる画像の均一再現を実現する。

上記詳細を持って動作を説明すると、画像再現基準とな
る標準白板を読み取った時のコンパレータ４５への画像
信号入力は、色画素毎に振幅比率を決定され、制御部１
４０の制御によりＤ／Ａコンバータ５６を介してオペア
ンプ５２の利得を設定することにより、全体振幅を決定
されたリニアランプ波形と比較され、この比較結果によ
り発生した色画素パルス幅振幅は超高速カウンタ６７の
ゲート信号としてクロックパルス数をカウントさせる。

このカウント数がデジタル色画素データとしてビデオデ
ータ線１８１を介しデジタル処理部１８０へ伝送される
。ここにて制御部１４０はデジタル処理部制御線１４４
を通じ読取った白板レベルがカウンタのオーバーフロー
つまりデジタル信号最大値を超えていないかチエツクし
、もしオーバフローしている場合は制御バス線１４１及
びＤ／Ａ変換器５６、可変抵抗器５７を介しバッファア
ンプＢ３　（５２）の利得を下げる。また反対の時はバ
ッファアンプＢ３（５２）の利得を上げ、データダイナ
ミックレンジを最大とさせる。

次に、制御部１４０は、ランプ電圧制御線１４３により
ランプ１７０をＯＦＦ状態にし、黒レベル調整動作を行
う。制御部１４０はランプ無点灯時の色画素レベルをデ
ジタル制御線１４４を介し読み取った後、その読み値が
基準設定値から上にはずれた場合、Ｄ／Ａコンバータ５
３〜５５へのデータを下げあるいは逆に下にはずれた場
合データを上げバッファアンプＢ２　（４６）のリニア
ランプ波オフセット電圧を制御し、色画素毎の暗時出力
データを一致させる。

この動きを複数回くり返す事により、デジタルデータダ
イナミックレンジが最大で、しかも暗時レベルか色画素
で一致したデジタル色画素データが得られる。

以上説明した本実施例に於ては、リニアランプ発生回路
及びリニアランプ波振幅制御回路をイメージセンサチッ
プ毎に設けているが、この部分はイメージセンサチップ
の特性が均一になる事により、全イメージセンサチップ
に対し共通化する事が可能であり、よつて回路構成がさ
らに縮小可能となり、コストダウンにさらに寄与する事
が出来る。

［発明の効果］ 以上説明の通り、従来、カラーリニアイメージセンサの
電圧振幅色画素出力を、多段なるアナログ電圧振幅処理
回路にて処理後Ａ／Ｄ変換していた系を、最小限のアナ
ログ電圧振幅処理回路に押え、色画素振幅に対応したダ
イナミックレンジを持つリニアランプ波によりパルス幅
振幅に変換後、直接カウンタゲート信号としてデジタル
データ変換する事により、画像信号のＳ／Ｎ向上がはか
られると共に、回路系が簡単になる事によって、系の構
成規模が縮小され、系のコストダウンに寄与する事が出
来た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例構成図、 第２図は本発明の実施例主要タイミング図、第３図は本
発明の実施例主要タイミング図。 ＩＯは密着型カラーリニアイメージセンサ、１〜５は独
立したイメージセンサ、３０はイメージセンサドライブ
回路、４０，８０．９０，１００，１１０はセンサ信号
処理回路、４１はバッファアンプ、４２はサンプルアン
ドホールド回路、４３はクランプコンデンサ、４４はク
ランプスイッチ、４５は高速コンパレータ、４６はバッ
ファ回路、４７．４８は固定抵抗、４９〜５１はアナロ
グスイッチ、５２はオペアンプ、５３〜５５はＤ／Ａ変
換器、５６はＤ／Ａ変換器、５７は電子可変抵抗器、５
８は固定抵抗器、５９はコンデンサ、６０はリセットア
ナログスイッチ、６１〜６３はアナログスイッチ、６４
〜６６は電流源、６７は超高速カウンタ、１２０はタイ
ミングジェネレータ、１２１はセンサドライブ信号線、
１２２はＳ／Ｈパルス線、１２３はクランプパルス線、
１２４〜１２６，１２７〜１２９は色画素セレクトパル
ス線、１３０はリセットパルス線、１３１は超高速クロ
ック線、１３２はクリアパルス線、１３３はゲート信号
線、１４０は制御部、１５０は操作部、１６０はランプ
電源、１７０は照明用ランプ、１８０はデジタル画像処
理部、１８１〜１８５はデジタル画像データ線、１８６
は画像データ出力線、１３４はタイミングクロック線、
１４１は制御バス線、１４２ハ操作バス線、１４３はラ
ンプ電圧制御線、１４４はデジタル処理部制御線、１４
５は通信線である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）リニアカラーイメージセンサが出力する時系列な
   複数のアナログ色画素振幅信号を複数の色画素毎のデジ
   タルパルス幅信号へ変換する第１変換手段と、前記変換
   手段から出力されたデジタルパルス幅信号をゲート信号
   としてカウント動作しデジタルデータ信号へ変換する第
   ２変換手段とを有する特徴とするカラー画像読取装置。
2. （２）リニアカラーイメージセンサが出力する、色種に
   より振幅ダイナミックレンジの異なる色画素振幅信号を
   、これに対応したデジタルパルス幅信号に変換する為の
   比較基準となるリニアランプ波信号の振幅ダイナミック
   レンズを、比較する色画素毎に変化させることを特徴と
   するカラー画像読取装置。
3. （３）リニアランプ波信号の振幅ダイナミックレンジの
   変化比率は、基準白板読取時における色種により異なる
   色画素信号振幅比の平均値にすることを特徴とする特許
   請求の範囲第（２）項のカラー画像読取装置。
4. （４）リニアランプ波の振幅ダイナミックレンジは基準
   白板読取時のセンサ色画素振幅最大値を越えないように
   設定可能であることを特徴とする特許請求の範囲第（２
   ）項のカラー画像読取装置。
5. （５）リニアランプ波のオフセット電圧が色画素により
   可変可能であることを特徴とする特許請求の範囲第（２
   ）項のカラー画像読取装置。