JPH0440741A - 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】 肢先分立 本発明は、画像読取装置に関し、より詳細には、高密度
で画像情報を取り込むことのできる画像読取装置に関す
る。

ｋ束投先 複写機、ファクシミリ、画像ファイル装置等で入力とな
る原稿画像を読み取るのにＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏ
ｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ　；電荷結合デバイス）セン
サ等の光電変換素子が使われている。これらの光電変換
素子は１ライン構成で１閣を数本〜数十水の分解能で読
み取れるだけの微小セルからなっている。読み取りは、
ライン方向にはセンサ自身の電気的な走査（主走査）で
、これと垂直の方向には光電変換素子全体を移動させる
こと（副走査）により行なう。このような装置の例とし
ては、例えば特開昭６２−２３５８７２号公報などがあ
る。

また、これらの装置で近年カラー化が進み、色分解して
画像情報を取り込む一つの方法としてカラーフィルタを
チップ上に有するカラーセンサを用いるものがある。こ
のような装置の例としては、例えば特開平１−２６４０
５８号公報や特開平１−２３３８８０号公報等がある。

一般に階調性のあるカラー情報を得ようとすると各々の
画素に対する情報量は、モノクロに比べて３倍（例えば
Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）。

Ｂ（ブルー））必要になる。このためモノクロセンサの
一画素の占める面積を３つに分けてＲ画素、Ｂ画素、Ｇ
画素を配置したカラーセンサが用いられ、これによりモ
ノクロと同一の解像度でカラー化が達せられるが、それ
ぞれのカラー画素は１／３の大きさになる。したがって
、限られたセンサの微細加工技術のもとでは、高解像度
（高密度化）とカラー化とは相反する一要求となる。ま
た感度を確保する意味でも画素面積はなるべく大きい方
が望ましい。

■−−枚 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
カラー画素の大きさを変えずに、より高密度な読み取り
のできるカラーセンサとこれを用いた画像読取装置を提
供することを目的としてなされたものである。

碧−−」文 本発明は、上記目的を達成するために、（１）肉眼の視
覚特性にほぼ等しい分光分布特性、あるいは視覚が分光
感度を有する波長領域をカバーする分光分布特性を有し
、総画素数の少なくとも１７２以上の画素をおおう第１
の光学フィルタと、ある特定の波長領域で分光感度を有
し、残りの画素をおおう第２の光学フィルタ及び第３の
光学フィルタと、前記画素をモザイク状に配列し、原稿
の濃度に応じた電気信号を得るラインセンサと、前記第
一の光学フィルタに対応する画素の出力と、前記第２の
光学フィルタ及び第３の光学フィルタに対応する画素の
出力とを用いて演算する演算手段から成り、色相の３つ
の成分の信号を得ること、更には、（２）前記演算手段
が、前記第一の光学フィルタに対応する画素の出力に含
まれる高域周波数成分を前記色相の３つの成分の信号の
高域周波数成分として持たせるように演算することを特
徴としたものである。

すなわち、肉眼の視覚特性を利用することにより以下の
ように達せられる。視覚特性には、明るさ（輝度）の変
化に対してはより細かい絵柄まで解像するが、色相の変
化に対しては解像能力が劣るという性質がある。このた
め読み取るべき情報として、色相をある密度で得る場合
に、輝度はそれに比べ高い密度で得ることがより高密度
なカラー画像情報として必要なことになる。したがって
、モノクロをカラー化して３倍に増加するセンサの画素
総数のうち、輝度を直接読む画素への割当てを色相を読
む画素の割当て以上の数にする。例えば、総数のうち半
分を輝度を読む画素にし、残りを色相に割り当てる。−
色相に割り当てられた画素のうちの半数は、色相の第一
の成分（例えばＲ）を読む画素で、残りの半数は色相の
第二の成分（例えばＢ）を読む画素にする。このことに
より輝度の読み取り解像能力は、画素数がモノクロ時の
３／２倍となることから１．５倍に増加する。

色相に関しては３／４倍に減少するが、視覚特性から言
ってこれでも輝度の方が細かい絵柄を読んだ時に劣化が
目につきやすく問題ない。したがってもとのＲ，Ｇ、Ｂ
それぞれ同一画素数のセンサに比べ、画素面積を変えず
に実質的に解像度が１．５倍の読み取りが達せられる。

また信号処理においてこの輝度成分、Ｒ成分、Ｂ成分の
３次元情報から新たにＧ成分、Ｒ成分、Ｂ成分を作り出
すことによって、輝度成分がもっている周波数の高い空
間周波数成分を失うことなく読み取りの出力とすること
ができる。

読み取り画素配列を通常のＲ，Ｇ、Ｂ、Ｒ。

Ｇ、Ｂ、・・・に対しＹ、Ｒ，Ｙ、Ｂ、Ｙ、Ｒ，Ｙ。

Ｂ、・・・とする。ここでＹは輝度を示し、一般にＹ＝
ｒＲ＋ｇＧ＋ｂＢ　（ｒ＋ｇ＋ｂ＝１）と表現できる。

またＹの光学フィルタの分光分布特性は肉眼の視感度特
性曲線とほぼ等しく設定するか、視覚が分光感度を有す
る波長領域をカバーする分光分布特性にする。これによ
り、読み取ったＹ、Ｒ，ＢよりＧ＝　（Ｙ−ｒＲ−ｂＢ
）／ｇを計算し、Ｒ，Ｇ、Ｂを出力する。この情報によ
り、形成される画像は輝度成分として高密度情報を持っ
ているので、肉眼上で再び高解像画像として再生される
。以下、本発明の実施例に基づいて説明する。

第１図は、本発明により画像読取装置の一実施例を説明
するための構成図で、図中、１はＣＣＤセンサ、２はサ
ンプルホールド回路（以下、Ｓ＆Ｈと略記する。）、３
はＡ／Ｄ変換回路、４はシェーディング補正回路、５は
デマルチプレクサ、６はクロックジェネレータ、７は補
正メモリ、８はラッチ回路、９はＧ″信号の出力端子、
１０はＲ信号の出力端子、１１はＢ信号の出力端子、］
、２はタイミング補正回路、１３はＧ′の演算回路であ
る。

第２図（、）〜（ｇ）は、カラー画素配置（ａ）と信号
処理過程における出力信号（ｂ）〜（ｇ）を示すもので
、第１図中の（ｂ）〜（ｇ）に対応している。

ＣＣＤセンサ１はラインセンサであり、そのカラー画素
配置は第２図（ａ）のようにＹ、Ｒ，Ｙ。

Ｂ、・・・となっている。ＣＣＤセンサ１はクロックジ
ェネレータ６により光電変換電荷が転送される毎にライ
ンの出力を発する。この出力をＳ＆Ｈ２に導いて転送り
ロック成分を取り除く０次にＡ／Ｄ変換回路３に導き、
ディジタル信号に変換してシェーディング補正回路４に
供給する。シェーディング補正回路４は照明系、結像系
による明るさのバラツキやＣＣＤセンサの感度バラツキ
等を補正する働きをする。これはあらかじめ記憶されて
いるデータを補正メモリ７から呼び出して画素ごとに演
算することにより行われる。シェーディング補正された
出力は、第２図（ｂ）のように順次信号になっている。

これをデマルチプレクサ５に導き、Ｒ信号、Ｂ信号、Ｙ
信号に分ける。これはそれぞれ第２図（ｃ）、（ｄ）、
（ｅ）のようになる。

これら３つの信号のうちＹ信号をタイミング補正回路１
２に導き、第２図（ｆ）のタイミングまで遅られて演算
回路１３に供給する。Ｒ信号、Ｂ信号は、演算回路１３
およびラッチ回路８に導く。

演算回路１３ではＧ’　＝　（Ｙ−ｒＲ−ｂＢ）／ｇの
演算により、第２図（ｇ）に示すようなＧ″信号を画素
毎に求め、これをラッチ回路８に導く。

ラッチ回路８はＧ″信号、Ｒ信号、Ｂ信号のタイミング
をそろえるものであり、これにより最終出力信号をそれ
ぞれ端子９，１０．１１に得る。

第３図（ａ）〜（ｆ）は、第２図に示した各信号の周波
数分布を示す図である。デマルチプレクサ５の出力、す
なわちＲ，Ｂ、Ｙはそれぞれ第３図（ａ）、（ｂ）、（
ｃ）のような関係にある。っまりＹはＲ，Ｈに対して画
素密度が２倍であることから周波数帯域も２倍になって
いる。またＹ信号はＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の線形結合
で表されるので第３図（ｄ）のようになっている。演算
回路１３で行なわれる演算のうちＹ　−ｒ　Ｒ−ｂ　Ｂ
により第３図（ｅ）が求められ、ざらにｇで割ることに
より第３図（ｆ）のようなＧ″信号が求められる（ここ
でｙ、はＹの高域（高解像度）成分を表す。）。すなわ
ち、Ｙの持っていた高解度成分はＧ′の高域側に折り込
まれていることがわかる。

これにより、再生される画像は微細な画像情報をも再現
されることが示される。なお、Ｒ，Ｂ、Ｙに対応する光
学フィルタの分光分布特性の例として第１３図に示され
るような特性を用いることができる。この時はぼｒ＝０
．３．ｇ＝０．６．ｂ＝０．１である。

第４図は本発明による画像読取装置の他の実施例を示す
図である。１４は演算回路、１５．１６はタイミング補
正回路、１７はＧ′演算回路、１８はＲ′演算回路、１
９はＢ′演算回路で、その化第１図と同じ作用をする部
分は第１図と同一の参照番号を付しである。

第５図（ａ）〜（ｍ）はカラー画素配！！（ａ）と信号
処理過程における出力信号（ｂ）〜（ｍ）を示すもので
、第４図中の（ｂ）〜（ｍ）に対応している。

第１図に示した実施例との違いは、Ｇ′出力において含
まれるＹの高域成分のレベルを過大にしないようにした
ことである。すなわち、第１図の実施例においては、第
３図（ｆ）に示されるようにＧ′出力の高域成分はその
低域成分あるいはＲ出力、Ｂ出力のレベルに対して大き
い。これは必要とするビット数がＲ，Ｂ信号に対して多
くなることを示している。この不都合をなくすために第
４図に示す実施例ではデマルチプレクサ５の出力の一つ
であるＹ信号を演算回路１４に導き、これをその高域成
分ＹＨと低域成分ＹＬとに分離する。演算回路１４の動
作は第５図（ｅ）に示される入力から１データ遅れた同
図（ｆ）を内部に作り出し、ＹＬ□−ｚ＝Ｙ、、ｘ−＝
　（Ｙ□−、＋ｙ□）／２の演算により、第５図（ｇ）
に示すようにＹ。

を、またＹＨ＝Ｙ　　ＹＬにより、第５図（ｊ）に示す
ようにＹ８を作り出すことである。Ｙ、、はＧ′演算回
路１７に、Ｙ）ｌはＧ′演算回路１７およびＲ″演算回
路１８および−Ｂ″′−演算回路１９にそれぞれ供給す
る。一方、Ｒ信号、Ｂ信号は第５図（ｈ）。

（ｉ）に示すようにタイミング補正回路１５．１６でタ
イミングを補正した後、Ｒ信号はＧ′演算回路１７およ
びＲ′演算回路１８に、Ｂ信号はＧ′演算回路１７およ
びＢ″演算回路１９にそれぞれ導く。Ｇ′演算回路１７
．Ｒ’演算回路１８゜Ｂ′演算回路１９はそれぞれＧ’
　＝Ｙ、＋　（ＹＬ−ｒＲ−ｂＢ）７ｇ、Ｒ’　＝Ｙ）
Ｂ＋Ｒ，Ｂ’　＝Ｙ、＋Ｂの演算を行なう。これらはそ
れぞれ第５図（ｋ）。

（１）、（ｍ）のようになる。なお、第５図（ａ）〜（
ｄ）は第２図（ａ）〜（ｄ）と同じである。

第６図（ａ）〜（ｊ）は第５図に示した各信号の周波数
分布を示す図である。すなわち演算回路１４の出力ｙＬ
、ｙ）ｌはそれぞれ第６図（ｄ）、（ｅ）であり、この
うちＹ。はＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の線形結合として第
６図（ｆ）のような内訳を持っているので、演算回路１
７の演算のうち（Ｙ　Ｌ−ｒＲ−ｂＢ）７ｇで第６図（
ｇ）が作られ、さらにＹＨを加えることにより結局Ｇ′
は第６図（ｈ）のようになる。またＲ′信号は第６図（
１）のように、Ｂ′信号は第６図（ｊ）のようになる。

しタカって、Ｇ′信号、Ｒ′信号、Ｂ′信号ともにレベ
ルの最大値はフラットであり、特定の信号だけビット数
が多く必要となることがない。なお、第６図（ａ）〜（
ｃ）は第３図（ａ）〜（ｃ）と同じである。

第７図は、本発明による画像読取装置の更に他の実施例
を示す図である。２０はＧ′演算回路、２１はＲ１演算
回路、２２はＢ′演算回路、２３は演算回路で、その化
第１図と同じ作用をする部分は第１図と同一の参照番号
を付しである。

第８図（ａ）〜（ｏ）は、カラー画素配Ｍ（ａ）と信号
処理過程における出力信号（ｂ）〜（ｏ）を示すもので
、第７図中の（ｂ）〜（ｏ）に対応している。

第４図に示した実施例との違いは、Ｙ、をＹ、ゎ−４＝
Ｙ、、□＝（ｙ□−ｔ　＋　Ｙ　ｚ−）　／　２とＹ、
。

＝ＹＬ□＋１＝（Ｙ□＋Ｙｚ−＋ｘ）　／　２との２種
類作るようにしたことである。前者は画素配列がら見て
Ｒ画素と位相を合わせたものであり、後者はＢ画素と位
相を合わせたものである。これを区別するために前者の
表現をＹ」、後者をＹＬＢとする。

これらに対応してＹ、もＹ）ｌｌ＝Ｙ　　Ｙ□とＹＨＢ
＝Ｙ　　ＹＬＢの２種類作る。これらの演算は演算回路
２３で行なう。すなわち、第８図（ｅ）に示すような演
算回路２３の入力からその内部に第８図（ｆ）を作り出
し、これらによって第８図（ｇ）に示すようなＹＬＲ，
（ｈ）に示すようなＹＬ、。

（ｉ）に示すようなＹ、ｘｔ（ｊ）に示すようなＹ。

を出力する。そしてＲ′演算回路２１ではＲ画素と位相
を合わせたＹ、、を用いてＲ’　＝Ｙ）ｌＩＩ＋Ｒの演
算を行い、第８図（ｎ）に示すような演算結果になり、
Ｂ′演算回路２２ではＢ画素と位相を合わせたＹ、Ｂを
用いてＢ　’　”　Ｙ　ＨＢ　＋　Ｈの演算を行い、第
８図（０）に示すような演算結果となる。またＧ′演算
回路２ｏではＹ　Ｈｘ　、Ｙ　ＬＲから導かれるＧ’　
　（＝Ｙｏｉ＋　（ＹＬＲｒＲｂＢ）７ｇ）と、Ｙｌ（
！ｌ、　ＹＬＢから導かれるＧ’　　（＝ＹＩ（Ｂ＋　
（ＹｌａｒＲ−ｂＢ）７ｇ）との加重平均値（通常は１
：１）を計算する。これが第８図（ｍ）である。これら
により、第４図の実施例に比べてより微細な画像情報に
忠実な読み取りが行なわれる。なお、第８図の（ａ）−
（ｄ）は第２図及び第５図（ａ）〜（ｄ）と同じである
。

第９図は、本発明による画像読取装置の更に他の実施例
を示す図である。２４．２８は位置補正演算回路、２５
はＧ″演算回路、２６はＲ′演算回路、２７はＢ′演算
回路、２９は演算回路で、その他第１図と同じ作用をす
る部分は第１図と同一の参照番号を付しである。

第１０図（ａ）〜（ｒ）は、カラー画素配置（ａ）と信
号処理過程における出力信号（ｂ）〜（ｒ）を示すもの
で、第９図中の（ｂ）〜（ｒ）に対応している。

第４図に示した実施例との違いは、Ｙ画素の位置に対応
してＲ画素、Ｂ画素の読み取り位置ずれを補正するよう
にしたことである。すなわち、第１０図（ａ）の画素配
列において、例えばＹ３の位置におけるＲ成分は、Ｒ工
とＲ２とを用いてＲ＝　（Ｒ□＋３Ｒ２）／ｉ−同じ位
置のＢ成分はＢ＝（３Ｂ□十Ｂ２）／４として求めるの
が妥当性がある。このような加重平均によって求められ
た値をここではＸ、ｎ＋＋　（＝　（３Ｘ、＋Ｘ、＋ｔ
）　／　４　）　。

ｘ、、ｔ、、（＝　（Ｘ、＋３Ｘ、、１）／４）（ただ
しＸ＝Ｒ，Ｂ）と表現する。Ｒｍ１ｍ＋ｌｙＲｍ＋□、
８を求める演算を位置補正演算回路２８で行ない。

Ｂｏ、。。□、　Ｂｍ＋ｔ、。を求める演算を位置補正
演算回路２４で行う、すなわち、第１０図（ｃ）に示す
ような位置補正演算回路２８に入力されるＲ信号に対し
、第１０図（ｈ）、（ｉ）に示すような遅延した信号を
その内部に作り出し、これらにより第１０図（１）のよ
うに出力する。また、第１０図（ｄ）に示すように位置
補正演算回路２４に入力されるＢ信号に対し、第１０図
（ｊ）、（ｋ）に示すような遅延した信号をその内部に
作り出し、これらにより第１０図（ｍ）のように出力す
る。

これらを第４図の実施例のタイミング補正回路１５、タ
イミング補正回路１６の出力と同様に扱い、Ｇ＃演算回
路２５、Ｒ′演算回路２６、Ｂ′演算回路２７に導く。

これらの演算回路２５〜２７は、第４図に示す実施例の
演算回路１７〜１９とそれぞれ同様の働きをする。また
、第１０図（ｅ）に示すように演算回路２９に入力され
るＹ信号に対し、第１０図（ｆ）に示すような遅延した
信号をその内部に作り出し、これによりＹＬ倍信号Ｙ１
信号をそれぞれ第１０図（ｇ）、（ｏ）に示すように出
力する。以上により、Ｇ′倍信号Ｒ′倍信号Ｂ１信号は
第１０図（ｐ）、（ｑ）。

（ｒ）に示すように求められる。なお、第１０図（ｂ）
は第５図（ｂ）と同じである。この実施例においては、
色成分に関して読み取り色ずれのより少ない出力を得る
ことができる。

第１１図は、本発明による画像読取装置の更に他の実施
例を示す図である。３０はＧ″演算回路。

３１はＲ′演算回路、３２はＢ１演算回路、３３は演算
回路で、その他第１図と同じ作用をする部分は第１図と
同一の参照番号を付しである。

第１２図（ａ）〜（１）は、カラー画素配置（ａ）と信
号処理過程における出力信号（ｂ）〜（１）を示すもの
で、第１１図中の（ｂ）〜（１）に対応している。

この第１１図に示す実施例は、第７図に示す実施例と第
９図に示す実施例の特徴を合わせ持つたものである。す
なわち、第１２図（ｅ）に示される演算回路３３の入力
から第１２図（ｆ）に示すような遅延した信号をその内
部に作り出し、これらにより、第１２図（ｇ）に示すよ
うなＹＬ、Ｉ。

（ｈ）に示すようなＹＬｍｙ（Ｐ）に示すようなＹ、、
。

（ｑ）に示すようなＹＫｌｌを出力する。したがって、
Ｇ′演算回路３０は第７図の実施例に示す演算回路２０
と同様に動作し、Ｒ′演算回路３１、Ｂ１演算回路３２
も第７図の実施例の演算回路２１゜２２とそれぞれ同様
に動作する。第１２図の（ｉ）〜（０）は第１０図（ｈ
）〜（ｍ）と同じであり、第１２図の（ａ）〜（ｄ）は
第１０図（ａ）〜（ｄ）と同じである。したがって、最
終出方Ｇ′Ｒ“、Ｂ′も同様に求められる。この実施例
では微細な画像情報により、忠実でかつ読み取り色ずれ
のより少ない出力を得ることができる。

仇−一来 以上の説明から明らかなように、本発明によると、以下
のような効果がある。

（１）請求項Ｊ２に対応する効果ｉ明るさ（輝度）を直
接読み取る画素の数を、色相を読み取る画素数以上に設
定しているので、通常のＲ，Ｇ、Ｂ画素のセンサに比べ
て画素面積を変えずに高解像な画像情報を得ることがで
きる。

（２）請求項２に対応する効果；前記請求項１の効果と
同様に高解像な画像情報を得ることができ、これを高密
度のＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号として出力することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明による画像読取装置の一実施例を説明
するための構成図、第２図は、カラー画素配置と信号処
理過程の出力信号を示す図、第３図は、第２図に示した
各信号の周波数分布を示す図、第４図は、本発明による
画像読取装置の他の実施例を示す図、第５図は、第４図
におけるカラー画素配置と信号処理過程の出力信号を示
す図、第６図は、第５図に示し−た各信号の周波数分布
を示す図、第７図は、本発明による画像読取装置の更に
他の実施例を示す図、第８図は、第７図におけるカラー
画素配置と信号処理過程の出力信号を示す図、第９図は
、本発明による画像読取装置の更に他の実施例を示す図
、第１０図は、第９図におけるカラー画素配置と信号処
理過程の出力信号を示す図、第１１図は、本発明による
画像読取装置の更に他の実施例を示す図、第１２図は、
第１１図におけるカラー画素配置と信号処理過程の出力
信号を示す図、第１３図は、光学フィルタの分光分布特
性を示す図である。 １・・・ＣＣＤセンサ、２・・・サンプルホールド回路
（Ｓ＆Ｈ）、３・・Ａ／Ｄ変換回路、４・・・シェーデ
ィング補正回路、５・・・デマルチプレクサ、６・・ク
ロックジェネレータ、７・・・補正メモリ、８・・ラッ
チ回路、９・・・Ｇ′倍信号出力端子、１０・・・Ｒ信
号の出力端子、１１・・・Ｂ信号の出力端子、１２・・
・タイミング補正回路、１３・・・Ｇ′の演算回路。 第２図 第３図 第 図 第１３図 （ｍ） 第 図 −茨　　説　　−戊　　鼾 第 図 （○） −目　閾　民　−ｍｌ　− 第１０図 （ｒ） 国■可り口！

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、肉眼の視覚特性にほぼ等しい分光分布特性、あるい
   は視覚が分光感度を有する波長領域をカバーする分光分
   布特性を有し、総画素数の少なくとも１／２以上の画素
   をおおう第１の光学フィルタと、ある特定の波長領域で
   分光感度を有し、残りの画素をおおう第２の光学フィル
   タ及び第３の光学フィルタと、前記画素をモザイク状に
   配列し、原稿の濃度に応じた電気信号を得るラインセン
   サと、前記第一の光学フィルタに対応する画素の出力と
   、前記第２の光学フィルタ及び第３の光学フィルタに対
   応する画素の出力とを用いて演算する演算手段から成り
   、色相の３つの成分の信号を得ることを特徴とする画像
   読取装置。２、前記演算手段が、前記第一の光学フィル
   タに対応する画素の出力に含まれる高域周波数成分を前
   記色相の３つの成分の信号の高域周波数成分として持た
   せるように演算することを特徴とする請求項１記載の画
   像読取装置。