JPH06225146A - 画像信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速クロックでＣＣＤセンサを駆動しても、
安定して高いＭＴＦ値が得られるようにサンプリングを
行ない、画像信号の出力レベルの精度を高める。 【構成】 ドライブ回路７は駆動クロックをＣＣＤセン
サ８と位相設定回路３とに出力し、ＣＣＤセンサ８は駆
動クロックに同期した画像信号をサンプルホールド回路
２に出力する。ディレイライン３１は順に位相の遅れた
複数の駆動クロックを出力し、マルチプレクサ３２はＣ
ＰＵ６から入力するセレクト信号に応じてそのうちの１
個を選択し、パルス生成回路４は選択された駆動クロッ
クに位相同期したパルスを出力する。サンプルホールド
回路２は入力するパルスがオンの時に画像信号をホール
ドし、出力バッファ２３を介して出力する。ＣＰＵ６が
最適なタイミングのセレクト信号を出力すれば、サンプ
ルホールド回路２からはＭＴＦ値の高い画像信号が安定
して出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、イメージスキャナや
デジタル複写機等において、ＣＣＤイメージセンサによ
って原稿の画像を読み取る際にその画像信号をサンプリ
ングするための画像信号処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像のデジタル処理が盛んになるに供っ
て、イメージスキャナやデジタル複写機が次第に高速化
し、しかも高解像，高画質が求められるようになって来
た。したがって、その初段に用いられる画像信号処理装
置に対する高速，高解像，高画質化の要求も厳しくなっ
て来ている。

【０００３】ＣＣＤイメージセンサ（以下「ＣＣＤセン
サ」という）例えばＣＣＤラインスキャナを駆動する駆
動クロックの周波数は、高速化により短縮された１頁分
の処理時間に反比例して高くなる。また、高解像化によ
り画素密度ＤＰＩ（ドット／インチ）が増加すれば、走
査線密度ＬＰＩ（ライン／インチ）も比例して増加する
から、駆動クロックの周波数は画素密度ＤＰＩの自乗に
比例して高くなる。

【０００４】このように駆動クロックの周波数が高くな
る一方、高画質化によって各画素の階調数の増大が求め
られるため、各ＣＣＤ素子の出力レベルの精度も上げな
ければならない。

【０００５】高速クロックでＣＣＤセンサを駆動する場
合、出力波形の歪みやノイズが出力レベルの精度を低下
させたり、１画素当りの出力時間が短かくなるという問
題があるため、一般にＣＣＤセンサの駆動クロックに同
期したサンプリングパルスで作動するサンプルホールド
回路を設けて、波形歪み，ノイズ，出力時間によるトラ
ブルを解決している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来は
サンプルホールド回路を作動させるサンプリングパルス
の位相が、ＣＣＤセンサの駆動クロックの位相に対して
固定されていた。一方、ＣＣＤセンサの出力画像信号の
波形歪みやノイズは、ＣＣＤの各素子の特性のバラツキ
や周囲環境の状態によって変化し、各装置によっても固
有の癖がある。

【０００７】特に高速クロックで駆動する場合は、波形
歪み等により有効サンプリング期間が短かいので、上記
のバラツキがあると出力画像信号を劣化することなく波
形整形することが困難になり、ＭＴＦ（変調伝達関数）
の値の変動や低下として現れるから、画像信号の出力レ
ベルの精度が上げられないという問題があった。

【０００８】この発明は上記の点に鑑みてなされたもの
であり、高速クロックでＣＣＤセンサを駆動した場合で
も安定して高いＭＴＦ値が得られるようなサンプリング
を行ない、画像信号の出力レベルの精度を高めることを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、画像信号処理装置を、ＣＣＤイメージセ
ンサの出力画像信号をその駆動クロックに同期したサン
プリングパルスによりサンプリングするサンプルホール
ド回路と、駆動クロックに対するサンプリングパルスの
位相を可変設定するサンプリング位相設定手段とにより
構成したものである。

【００１０】また、上記サンプリング位相設定手段を、
サンプルホールド回路の出力から得られるＭＴＦ値が最
高になるように位相を設定する手段としたものである。

【００１１】

【作用】上記のように構成した画像信号処理装置は、サ
ンプリング位相設定手段により駆動クロックに対するサ
ンプリングパルスの位相を可変設定することが可能であ
るから、駆動クロックの周波数やＣＣＤの特性，周囲の
状態に対して、サンプルホールド回路の出力が最適にな
るように位相を設定することが出来る。

【００１２】また、サンプリング位相設定手段をＭＴＦ
値が最高になるように位相を設定する手段とすることに
より、出力が最適になる位相の設定が極めて容易にな
り、位相の自動設定も可能になる。

【００１３】

【実施例】図１は、この発明の一実施例である画像信号
処理装置とその周辺装置の一例を示す回路図である。図
１に示した画像信号処理装置１は、サンプルホールド回
路２と、サンプリング位相設定手段である位相設定回路
３と、入力する駆動クロックに同期してサンプリングパ
ルスを出力するパルス生成回路４とから構成されてい
る。

【００１４】サンプルホールド回路２は、低出力インピ
ーダンスの入力バッファ２１と、アナログ信号のスイッ
チ２２と、コンデンサＣ及び高入力インピーダンスの出
力バッファ２３とからなり、サンプリングパルスがオン
（ハイレベル）の間に入力した信号レベルをコンデンサ
Ｃにホールドし、サンプリングパルスがオフ（ローレベ
ル）の間はホールドした信号レベルを出力している。

【００１５】位相設定回路３は、マルチタップ型のディ
レイライン３１と、アナログのマルチプレクサ３２とか
らなる。ディレイライン３１は入力する信号を一定の時
間差で順に遅延させることにより、互に位相遅れの異な
る８個の信号をマルチプレクサ３２に出力し、マルチプ
レクサ３２はＣＰＵ６から入力する３ビットのセレクト
信号に応じて、８個の入力信号のうちの１個を選択して
パルス生成回路４に出力する。

【００１６】パルス生成回路４は例えば単安定マルチバ
イブレータからなり、マルチプレクサ３２から入力する
信号に同期してパルス幅（オンデューティ）の短かいサ
ンプリングパルスを生成し、サンプルホールド回路２の
スイッチ２２に出力する。

【００１７】したがって、位相設定回路３のディレイラ
インにＣＣＤセンサを駆動する駆動クロックが入力すれ
ば、ＣＰＵ６からのセレクト信号（０〜７）の値に応じ
て、パルス生成回路４からは駆動クロックに対して順に
位相の遅れたサンプリングパルスが出力される。

【００１８】図１において、ドライブ回路７は、ＣＰＵ
６の指令に応じて高速の駆動クロックをＣＣＤセンサ８
に出力する。ＣＣＤセンサ８は駆動クロックに同期し
て、各ＣＣＤ素子に入射した光量に比例した電気信号
を、１走査ライン毎に画像信号としてサンプルホールド
回路２に出力する。

【００１９】同時に、位相設定回路３のディレイライン
３１にも駆動クロックが入力するから、ＣＰＵ６が設定
したセレクト信号の値に応じた位相遅れのサンプリング
パルスが、パルス生成回路４からサンプルホールド回路
２のスイッチ２２に出力され、サンプルホールド回路２
は、サンプリングパルスがオンの間の画像信号レベルを
ホールドして出力する。

【００２０】図２は、駆動クロック，サンプリングパル
ス及びＣＣＤセンサ８，サンプルホールド回路２がそれ
ぞれ出力するＣＣＤ画像信号，ＳＨＬ画像信号のタイミ
ング関係の一例を示す波形図である。

【００２１】図２に示したように、駆動クロックの立上
りに対してサンプリングパルスの立上りは、ＣＰＵ６が
設定したセレクト信号の値に対応した時間Ｔｐだけ遅れ
ている。一方、駆動クロックの立上り時にスタートした
ＣＣＤ画像信号は、ゼロから徐々にレベルが上昇してリ
セット時の直前に最高値に達した後、リセットされて急
速にゼロに復帰する。

【００２２】サンプルホールド回路２のスイッチ２２
は、サンプリングパルスがオンの間だけ、入力バッファ
２１により低インピーダンス化されたＣＣＤ画像信号を
通過させるから、ＳＨＬ画像信号として示したコンデン
サＣの端子間電圧は、サンプリングパルスが立上るとそ
れ以前にホールドしていたレベルから急速に新しいＣＣ
Ｄ画像信号のレベルに達する。

【００２３】サンプリングパルスが立下るとスイッチ２
２はオフになり、出力バッファ２３は高入力インピーダ
ンスであるから、コンデンサＣの端子間電圧はそのレベ
ルをホールドし、出力バッファ２３はホールドされたレ
ベルをＳＨＬ画像信号として出力する。

【００２４】したがって、サンプリングパルスのオン時
間は、コンデンサＣの端子間電圧がＣＣＤ画像信号のレ
ベルに十分近づくだけの長さにしなければならないが、
入力バッファ２１の出力インピーダンスを低くし、コン
デンサＣの容量を小さくすることによりオン時間を短か
くとれるから、高速クロックにも十分に対応することが
出来る。

【００２５】図３は、画像信号処理装置１の特性試験の
一種であるマンセンチャートテストのＣＣＤ画像信号と
ＳＨＬ画像信号の一例を示す波形図であり、図３の
（Ａ）はＣＣＤ画像信号、同図の（Ｂ）はＳＨＬ画像信
号の各波形（の包絡線）をそれぞれ示している。

【００２６】マンセンチャートは、例えば反射率５０％
を中心とした細かい（空間周波数の高い）濃度波形の濃
度振幅を正弦波形に変化させてなる図形チャートであ
り、画像信号に変換した場合に解像度が不足したり、階
調特性が良くないと画像信号の振幅が低下（ＭＴＦ値の
低下）するようになっている。

【００２７】ここでは、位相遅れに対応する時間遅れＴ
ｐによるサンプリング特性の変化を調べる目的であるか
ら、原チャートの振幅に対するＭＴＦ値が問題ではな
く、ＣＣＤ画像信号に対するＳＨＬ画像信号のＭＴＦ値
について考える。

【００２８】あるいは、図３に示したように、一般にＳ
ＨＬ画像信号（Ｂ）の振幅はＣＣＤ画像信号（Ａ）の振
幅より劣っているから、実際上は遅れＴｐを変えて得ら
れたＳＨＬ画像信号の最大振幅に対する実際に得られた
信号の振幅の比（又は差）を問題とする。さらには、そ
の値が安定していることが、出力レベルの精度を上げる
ためには重要である。

【００２９】図４は、図２に示したＣＣＤ画像信号の一
部を拡大して示す波形図である。図示しないが、ＣＣＤ
センサ８が出力する原信号はレベルは極めて低いけれど
も、受光量に比例した波高値を有する矩形波に近い比較
的きれいな波形である。

【００３０】しかしながら、原信号が増幅回路や処理回
路を通る間に波形歪が現れてくる。特に、駆動クロック
が高速になるほど波形歪が顕著になって来て、図４に示
したようにコンデンサの充電特性に近似した立上り特性
をもつようになる。

【００３１】したがって、立上り初期例えばタイミング
ＴａでサンプリングするとＳＨＬ画像信号のレベルＬａ
が低いだけでなく、タイミングの変動に対するレベルの
変化が大きいから、その変化分の信号レベルに対する相
対値はさらに大きなものになる。そのため、サンプリン
グはなるべく遅らせた方がよいことは明らかである。

【００３２】タイミングＴｃでサンプリングすると、最
高のレベルＬｃが得られる。しかしながら、タイミング
が少し遅れると波形のリセット部にかかるため、タイミ
ングＴｄのようにレベルＬｄが急激に低下する恐れがな
いとはいえない。反対に、タイミングが少し進んでもレ
ベルの変化が緩やかになっているから、タイミングＴｂ
におけるレベルＬｂのように、最高レベルＬｃと殆んど
変らないレベルが得られる。

【００３３】実施例（図１）にマンセンチャートテスト
（図３）を実行する場合、先ず駆動クロックの周波数に
応じて、リセット開始の時点を含めて遅れ時間Ｔｐの調
整範囲を決め、次にセレクト信号が０の時は調整範囲の
最短時間に、７の時は最長時間になるように、予めディ
レイライン３１を選択し決定しておく。

【００３４】それ以降は、必要な時にＣＰＵ６がセレク
ト信号を０〜７に変えながらマンセンチャートテストを
行なって、各セレクト信号値に対応するＭＴＦ値を計算
して求め、ＭＴＦ値が最高になったセレクト信号値（モ
ードＡ）、又はそれより１つ少ない値（モードＢ）を最
適なセレクト信号値として、再びテストを行なうまで画
像信号処理毎に最適セレクト信号値を設定すれば、最適
な位相が得られる。

【００３５】図５は、このモードＡ，Ｂの最適セレクト
信号値を自動決定する調整モードルーチンの一例を示す
フロー図であり、同図及び以下の説明においてステップ
を「Ｓ」と略記する。調整モードルーチンがスタートす
ると、先ずＳ１でＭＴＦ値の最高値を記憶するＭＡＸ
と、セレクト信号値であるＳＥＬをクリアしてゼロにす
る。

【００３６】次に、Ｓ２でＳＥＬの内容をセレクト信号
として出力した後、Ｓ３でサンプルホールド回路２の出
力をデータとして読取る。続いて、Ｓ４でＣＰＵ６が読
取ったデータからＭＴＦ値を計算してＭＴＦに格納す
る。

【００３７】Ｓ５では、計算されたＭＴＦがＭＡＸ以上
であるか否かを判定して、否であればＳ７にジャンプ
し、ＭＴＦ≧ＭＡＸであればＳ６に進んで、その時のＳ
ＥＬの内容をＢＥＳＴに、ＭＴＦの内容をＭＡＸにそれ
ぞれ格納して、Ｓ７に進む。

【００３８】Ｓ７でＳＥＬの内容を１つインクリメント
した後、Ｓ８で繰返し終了すなわちＳＥＬの内容が７を
超えたか否かを判定し、否すなわち繰返し未了であれば
Ｓ２に戻り、終了であればＳ９に進んで、ＢＥＳＴの内
容をモードＡの、ＢＥＳＴの内容から１減じた値をモー
ドＢのそれぞれ最適セレクト信号値として、エンドにな
る。

【００３９】例えばマンセンチャートを装置に内蔵し比
較的頻繁にテストを行なってセレクト信号を自動的に更
新する場合はモードＡを、必要な時に手動でマンセンチ
ャートをセットしてテストを行なう場合はモードＢを、
それぞれセレクト信号としてＣＰＵ６から出力するとよ
い。

【００４０】このようにすれば、サンプリングパルスの
位相が、駆動クロックの位相に対して、常にＭＴＦ値が
最高又は殆んど最高に近い状態でサンプリング出来るよ
うに設定されるから、駆動クロックの周波数に応じてＣ
ＣＤの特性，周囲の温度・湿度の影響を受けることな
く、レベルの安定した出力が得られる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明による画
像信号処理装置は、高速クロックでＣＣＤイメージセン
サを駆動した場合でも、安定して高いＭＴＦ値が得られ
るようにサンプリングを行ない、画像信号の出力レベル
の精度を高めることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である画像信号処理装置と
その周辺装置の一例を示す回路図である。

【図２】駆動クロック，サンプリングパルス及び画像信
号の一例を示す波形図である。

【図３】マンセンチャートテストによる画像信号の一例
を示す波形図である。

【図４】図２に示したＣＣＤ画像信号の一部を拡大して
示す波形図である。

【図５】セレクト信号の最適値を決定するルーチンの一
例を示すフロー図である。

【符号の説明】

１ 画像信号処理装置 ２ サンプルホールド回路 ３ 位相設定回路（サンプリング位相設定手段） ４ パルス生成回路 ６ ＣＰＵ ８ ＣＣＤセンサ（ＣＣＤイメージセンサ） ２２ スイッチ ３１ ディレイライン ３２ マルチプレクサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣＣＤイメージセンサの出力画像信号を
   その駆動クロックに同期したサンプリングパルスにより
   サンプリングするサンプルホールド回路と、前記駆動ク
   ロックに対する前記サンプリングパルスの位相を可変設
   定するサンプリング位相設定手段とからなることを特徴
   とする画像信号処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の画像信号処理装置におい
   て、 前記サンプリング位相設定手段が、前記サンプルホール
   ド回路の出力から得られるＭＴＦ値が最高になるように
   前記位相を設定する手段であることを特徴とする画像信
   号処理装置。