JPH07162681A - 画像入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造的及び光学的な問題を有する多階調濃度
の補正パターンを使用することなくイメージセンサの出
力特性を補正することにより、簡単な構成でイメージセ
ンサの出力特性を多階調濃度にわたって補正すること。 【構成】 蓄積型のイメージセンサ５を使用した画像入
力装置において、原稿の読み取りに先立って白色の補正
パターン４をイメージセンサ５で読み取る。このとき、
光源６の点灯時間を、照明系制御回路７により短，中，
長の３段階に切り換えて、多階調濃度の補正パターン４
を読み取ったときと同様なイメージセンサ出力を得、こ
れらの出力を多階調の補正データとして記憶素子９，１
１，１３に記憶しておく。原稿読み取り時には、照明系
制御回路７により光源６の点灯時間を一定としてイメー
ジセンサ５により原稿２を読み取り、補正回路８，１
０，１２において、先に求めた多階調の補正データによ
りイメージセンサ出力を補正してセンサ出力特性を補正
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原稿を走査して画像の
読取を行う画像入力装置に関し、特に画像の読取り操作
に先行してイメージセンサ出力特性補正を行うようにし
た画像入力装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像入力装置においては、原稿からの反
射光がイメージセンサに結像され、イメージセンサから
は原稿画像の濃淡に応じたレベルを有する画像信号が出
力される。イメージセンサの出力レベルは原稿画像の濃
淡に対して直線的に比例することが望ましい。しかしな
がら、実際にはイメージセンサの特性のバラツキのため
に、イメージセンサの出力特性の直線性にばらつきが生
じる。

【０００３】この問題を解決するため、従来の白レベル
と黒レベルの補正に加えて灰色レベルの補正を行う装置
が本出願人により出願され、特開平１−６２９６２号公
報として公開されている。

【０００４】同公報に記載の装置においては、原稿が載
置されるプラテンガラスと同一高さの面に、白色帯，灰
色帯，黒色帯の補正パターンシートを設け、イメージセ
ンサでこの補正パターンシートを読み取ったときの、白
色帯，灰色帯，黒色帯のそれぞれに対応する出力レベル
を検出し、これらの出力レベルが直線上に位置するよう
に信号の出力特性を補正していた。

【０００５】しかしながら、上記公報に記載の装置にお
いては、白色帯，灰色帯，黒色帯の３つのパターンを読
みとらなければならないため、補正パターンを従来の補
正パターンより大きくする必要があり設置スペースの確
保が困難であるという問題があった。また、白色帯，灰
色帯，黒色帯はそれぞれ同じ大きさとする必要がある
が、製造誤差が存在するので完全に同一とすることは困
難であり、また、各帯がイメージセンサに対して完全に
同じ光学的位置関係となるように配置することは困難で
あった。また、補正パターンの反射率の制御が難しいと
いう問題もあった。

【０００６】更に、三つの濃度レベルのみに基づいて補
正を行うので、これらの濃度レベル以外では直線性が保
証されないという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上述
した構造的及び光学的な問題を有する多階調濃度の補正
パターンを使用することなくイメージセンサの出力特性
を補正することにより、簡単な構成でイメージセンサの
出力特性を多階調濃度にわたって補正することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、原稿が載置されるプラテンガラスと、該プ
ラテンガラスの上面と略同一面上に設けられた基準白色
部材と、前記原稿及び前記基準白色部材を照明する光源
と、前記原稿及び前記基準白色部材からの反射光が入射
する蓄積型のイメージセンサと、前記光源の点灯期間を
少なくとも短，中，長の３段階に切り換える照明系制御
回路と、各段階の点灯期間において前記イメージセンサ
により前記基準白色部材を読み取ったときの各出力を暗
補正用，中間調補正用及び明補正用の補正用データとし
て記憶する記憶素子と、前記光源の点灯期間を一定とし
て前記該イメージセンサにより前記原稿を読み取ったと
きの出力を前記記憶素子に記憶されている各補正用デー
タに基づいて補正する補正回路とを備えていることを特
徴とする。

【０００９】

【作用】基準白色部材は光源からの光により照射され、
基準白色部材からの反射光はイメージセンサに入射して
画像信号に変換される。イメージセンサが蓄積型のイメ
ージセンサであるときには、イメージセンサの出力レベ
ルは照明時間に比例するので、光源の点灯期間を短，
中，長の３段階に切り換えると、イメージセンサから
は、基準黒色、基準灰色、基準白色を読み取ったときと
同様なレベルを有する信号が出力される。これにより、
多階調補正パターンを使用することなく、各階調におけ
る各出力レベルを検出して補正データを得ることがで
き、この補正データを使用してイメージセンサの出力特
性を補正することができる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例に基づいて
本発明の特徴を具体的に説明する。

【００１１】図１は、画像入力装置における補正パター
ンと原稿との関係を示す模式図である。図２は、本発明
の画像入力装置の実施例を模式的に示すブロック図であ
る。

【００１２】画像入力装置１の上面には、原稿２を載置
するためのプラテンガラス３が設けられており、このプ
ラテンガラス３の走査開始側端部には、プラテンガラス
３と略同一面に帯状の補正パターン４が設けられてい
る。この補正パターン４は、出力特性補正のための基準
白色部材として機能するもので、後述するイメージセン
サ側の全面が白色である。

【００１３】プラテンガラス３の下方には、矢印方向に
移動して補正パターン４と原稿２を読み取るイメージセ
ンサ５が設けられている。本実施例においては、イメー
ジセンサ５としてＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセン
サ等の蓄積型のイメージセンサを使用している。また、
イメージセンサ５と一体的に移動して補正パターン４と
原稿２を照明する発光ダイオードアレイ等の線状の光源
６が設けられている。光源６により補正パターン４と原
稿２が照明され、補正パターン４と原稿２からの反射光
がイメージセンサ５により検知され、電気信号に変換さ
れる。なお、図２において示されている補正パターン４
と原稿２は、光源６からの光が補正パターン４と原稿２
で反射してイメージセンサ５に入射することを模式的に
示すために描かれているものであって、その配置や大き
さには特別の意味はない。

【００１４】上記光源６には照明系制御回路７が接続さ
れており、この照明系制御回路７により光源６の点灯か
ら消灯までの時間の制御、すなわち、点灯時間制御が行
われる。イメージセンサ５の出力は、暗補正回路８、明
補正回路１０及び中間調補正回路１２に順次供給され
る。各補正回路８，１０，１２には、それぞれＲＡＭ
（ランダムアクセスメモリ）等からなる暗補正用データ
記憶素子９、明補正用データ記憶素子１１、中間調補正
用データ記憶素子１３が接続されている。各補正の詳細
については後述するが、基本的には、原稿２の読取に先
立ってイメージセンサ５により補正パターン４を読み取
って、基準の黒部、白部及び灰色部に対応する各基準出
力信号を得、この各基準出力信号のレベルを、一旦、暗
補正用データ記憶素子９、明補正用データ記憶素子１
１、中間調補正用データ記憶素子１３にそれぞれ補正用
データとして記憶させる。次に、原稿２の読取時にイメ
ージセンサ５からの出力を、各記憶素子９，１１，１３
に記憶されている補正用データに基づいて、暗部、明
部、中間部で補正することによりイメージセンサ５の出
力の直線性を補正するものである。

【００１５】次に、上述した画像入力装置の動作につい
て詳細に説明する。

【００１６】先ず、原稿２の読み取りに先立ち補正パタ
ーン４が読み取られる。すなわち、光源６により補正パ
ターン４が照明され、補正パターン４からの反射光がイ
メージセンサ５に結像し、補正パターン４の反射率に対
応したレベルを有する画像信号が得られる。この補正パ
ターン４が読み取りに際しては、照明系制御回路７によ
り光源６が周期的に点滅され、更にその点灯時間が可変
とされる。

【００１７】図３は、光源６の点灯制御信号（同図
（ａ）参照）とイメージセンサ出力（同図（ｂ）参照）
の関係を示したタイミングチャートである。蓄積型のイ
メージセンサ５においては、光源点灯制御信号と同期を
とると、Ａのタイミングで照明したときに補正パターン
４からの反射光を読み取って得た信号はイメージセンサ
５で蓄積され、次の照明のタイミング、すなわち、イメ
ージセンサ出力のａ’のタイミングで出力される。イメ
ージセンサ５は常に照明された期間に光を蓄積して次の
タイミングで信号を出力する。従って、照明期間と出力
期間の関係は、図３に示すように、Ａ→ａ’，Ｂ→
ｂ’，Ｃ→ｃ’，Ｄ→ｄ’のタイミングになる。

【００１８】次にイメージセンサ５の出力は蓄積型であ
るから、図４（ａ），（ｂ）及び図５に示されるよう
に、イメージセンサ５から得られる信号の出力Ｖは照射
時間Ｔに比例する。本発明はこの性質を利用して、白の
補正パターン４のみを用いて光源６の点灯時間を制御
し、白，灰色，黒のパターンの反射光量が入力したとき
と同等のレベルの信号をイメージセンサ５から出力する
ようにしたものである。すなわち、図６（ａ），（ｂ）
に示すように、照射時間ＴをＴ_W ，Ｔ_G ，Ｔ_B と段階的
に短くすることにより、イメージセンサ５の出力レベル
ＶがＶ_W ，Ｖ_G ，Ｖ_B と段階的に低くなり、明補正用基
準信号、中間調補正用信号、暗補正用基準信号がそれぞ
れ得られる。イメージセンサ５の出力レベルＶ_W ，
Ｖ_G ，Ｖ_B は、照射時間を一定にして、同図（ｃ）に示
す従来の白色帯，灰色帯，黒色帯からなる補正パターン
をイメージセンサ５で読み取ったときのレベルに対応し
ている。

【００１９】ところで、実際のイメージセンサの出力
は、素子毎に直線性が異なっている。図６（ｂ）に示す
出力レベルＶ_G は、実際のイメージセンサ５の中間調で
の信号であるため、これを利用して実際のセンサ特性を
理想信号に補正をすることが可能である。

【００２０】以下この補正方法について説明する。いま
仮に、 Ｘ＝入射光、Ｙ＝信号出力 として、図７に示すように Ｙ＝ｆ（Ｘ） を理想センサ出力とすると、 Ｙ＝Ｇ（Ｘ）・Ｇ^-1（Ｘ） となる逆関数Ｇ^-1（Ｘ）を、中間調補正用基準信号を取
り入れて得られる信号関数Ｇ（Ｘ）から求めておき、原
稿読取時に補正したい原稿の信号に掛ける事により、直
線性を補正することができる。

【００２１】すなわち、中間調補正回路１２の内部に、
中間調補正用基準信号から逆関数Ｇ^-1（Ｘ）を求める逆
関数算出回路と乗算回路とを設けておき、先ず、照射時
間ＴをＴ_G として補正パターン４を読み取ったときに得
られる出力レベルがＶ_G の中間調補正用基準信号から逆
関数Ｇ^-1（Ｘ）を求め、この逆関数Ｇ^-1（Ｘ）を中間調
補正用データ記憶素子１３に記憶させておき、次に、原
稿２を読み取るときに光源の照射時間ＴをＴ_W として原
稿を一定の明るさで照射し、原稿の読み取りに同期して
中間調補正用データ記憶素子１３から逆関数Ｇ^-1（Ｘ）
を読み出して乗算回路においてイメージセンサ５の出力
と乗算することにより、出力レベルがＶ_G からＶ_Gideal
に補正され、図７に実線で示す理想的センサ特性が得ら
れる。

【００２２】また、同様に、暗補正回路８及び明補正回
路１０においても、照射時間ＴをＴ_B 或いはＴ_W として
補正パターン４を読み取ったときに得られる出力レベル
がＶ_B 或いはＶ_W の基準信号に基づいて、イメージセン
サ５の出力の暗レベルと明レベルが予め決められた値に
設定される。上述した実施例においては、中間調で１点
Ｖ_M のみ実際のデータを取得して直線性を補正している
が、イメージセンサの特性が、図８に一点鎖線で示すよ
うな、期待した関数（破線で示す）と異なる応答をした
場合に、図８において丸で囲んだ部分においては完全な
補正ができないおそれがある。そこで以下に説明する本
発明の他の実施例では、中間調の多点で実際のデータを
取得して直線性を補正することにより、イメージセンサ
の特性が期待外の特性を示しても理想特性に補正するこ
とができるようにしている。

【００２３】図９は、本発明の画像入力装置の他の実施
例を模式的に示すブロック図である。なお、図２に示す
実施例と対応する部分には同一符号を付し説明は省略す
る。明補正回路１０までの動作は、図２に示す実施例と
同様である。明補正回路１０の出力は、中間調補正用デ
ータ記憶素子１４と中間調補正回路１５に供給される。
図９に示す実施例の動作は、基本的には図２に示す実施
例と同じであるが、図２に示す実施例においては、中間
調で１点のみ実際のデータを取得して直線性を補正して
いるが、図９に示す実施例においては、映像信号の全て
の中間調において実際のデータを取得して直線性を補正
している点が異なっている。

【００２４】たとえば、画像信号が、イメージセンサ５
或いは暗補正回路８に設けられた８ビットのＡ／Ｄコン
バータでアナログ・デジタル変換される場合には、画像
信号のレベルの階調は２５６階調となるので、直線性を
補正するための補正データを得るために、光源６の照射
時間Ｔを、表１に示すように、２５６段階に、すなわ
ち、実質的に連続的に変化させて原稿を照明する。

【００２５】

【表１】 このようにして得られた入出力特性ｙ＝ｇ（ｔ）は、本
来、図１０に実線で示すような理想特性になるべきであ
るが、実際のイメージ・センサの直線性を反映した破線
で示すようなデータになる。このｙ＝ｇ（ｔ）を中間調
補正用データ記憶素子１３に記憶する。なお、中間調補
正用データ記憶素子１３には、下式で示される記憶容量
が必要となる。

【００２６】記憶容量＝階調数×センサ数 なお、センサ数はイメージセンサを構成するセンサ素子
の総数である。

【００２７】図１０から判るように、理想特性は、 ｙ＝Ａ・ｔ 但し、ｔ…時間，Ａ…変換定数 で表される。したがって、実際の特性を理想特性に補正
するためには、 △ｙ＝ｇ（ｔ）−Ａ・ｔ の演算を行って補正データ△ｙを求め、ｇ（ｔ）から△
ｙを減算する演算を行うか、或いは、実際のセンサの全
階調の直線性を調べて入力と出力のルックアップテーブ
ルを作成し、入力に応じてルックアップテーブルを参照
して、ｙ＝Ｂの時ｙ’＝Ｆ（Ｂ）になるようにすること
により、全階調の直線性を補正することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明においては、
光源の点灯時間を変えることにより、イメージセンサか
ら等価的に中間調に対応するレベルの中間調基準信号を
発生させ、この中間調基準信号に基づいて直線性の補正
を行っている。これにより、構造的及び光学的な問題を
有する多階調濃度の補正パターンを使用することなくイ
メージセンサの直線性を容易に補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 画像入力装置における補正パターンと原稿と
の関係を示す模式図である。

【図２】 本発明の画像入力装置の実施例を模式的に示
すブロック図である。

【図３】 点灯制御信号とイメージセンサ出力の関係を
示したタイミングチャートである。

【図４】 蓄積型のイメージセンサにおける照射時間と
出力の関係を示す波形図である。

【図５】 蓄積型のイメージセンサにおける照射時間と
出力の関係を示すグラフである。

【図６】 照射時間を段階的に変えたときのイメージセ
ンサ５の出力レベルの変化を示す説明図である。

【図７】 センサ特性の補正を説明するためのグラフで
ある。

【図８】 中間調の１点のみで補正を行う場合の不都合
を示すグラフである。

【図９】 本発明の画像入力装置の他の実施例を模式的
に示すブロック図である。

【図１０】 中間調の多点で補正を行う場合を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１…画像入力装置、２…原稿、３…プラテンガラス、４
…補正パターン、５…イメージセンサ、６…光源、７…
照明系制御回路、８…暗補正回路、９…暗補正用データ
記憶素子、１０…明補正回路、１１…明補正用データ記
憶素子、１２…中間調補正回路、１３…中間調補正用デ
ータ記憶素子、１４…中間調補正用データ記憶素子、１
５…中間調補正回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿が載置されるプラテンガラスと、 該プラテンガラスの上面と略同一面上に設けられた基準
   白色部材と、 前記原稿及び前記基準白色部材を照明する光源と、 前記原稿及び前記基準白色部材からの反射光が入射する
   蓄積型のイメージセンサと、 前記光源の点灯期間を少なくとも短，中，長の３段階に
   切り換える照明系制御回路と、 各段階の点灯期間において前記イメージセンサにより前
   記基準白色部材を読み取ったときの各出力を暗補正用，
   中間調補正用及び明補正用の補正用データとして記憶す
   る記憶素子と、 前記光源の点灯期間を一定として前記該イメージセンサ
   により前記原稿を読み取ったときの出力を前記記憶素子
   に記憶されている各補正用データに基づいて補正する補
   正回路とを備えていることを特徴とする画像入力装置。