JPH08130608A - 画像読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 反射指向性の高い原稿による蓄積電荷のあふ
れを防止し、読み取り画像の誤情報の発生を阻止するこ
とを目的とする。 【構成】 原稿からの反射光又は透過光を光電変換し、
蓄積電荷を画像信号とするイメージセンサを備えた画像
読み取り装置において、読み取り画像の各画素の蓄積電
荷量を検出する蓄積電荷量検出手段１１８〜１２０と、
検出している蓄積電荷量を有する画素の原稿面上の座標
を検出する原稿面座標検出手段１２４とを具備し、蓄積
電荷量検出手段から得られる蓄積電荷量が、あらかじめ
決められた閾値以上の時、原稿面座標検出手段により、
原稿面上の位置座標を検出し、該位置に、照明し蓄積電
荷量が閾値以下になる様に照明光量を調整することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像読み取り装置の中
で、特に金属物や、金糸、銀紙などにより織り込んだ織
り物など、光沢性の強い物体の読み取り動作やプロジェ
クターによる画像読み取りを行なうリニアイメージセン
サを用いた装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、リニアイメージセンサを用い
たカラー画像読み取り装置として、図４、図５に示す構
成のものがある。

【０００３】図４に示すカラー画像読み取り装置は、原
稿台ガラス２１１上の反射原稿２１２を照明光源２１
０、および、反射笠２０９で照明し、原稿画像をミラー
１（２０８）、２（２０５）、３（２０６）およびレン
ズ２０２により、ＣＣＤ（カラーイメージセンサ）２０
１の受光面上に結像させる構成となっている。

【０００４】まず、原稿の読み取りに先立ち基準白色板
を読み取り、リニアイメージセンサの各画素及び原稿か
らの反射光が各画素に至るまでの光学的バラツキを補正
するために、各画素からの光電変換後の画像信号による
濃淡を一定化するため、シェーディング補正を行なう。

【０００５】また、図４で、破線２０７に含まれる部分
が、図中矢印方向に速度Ｖで移動し、破線２０３に含ま
れる部分を図中矢印方向に速度Ｖ／２で移動すること
で，ＣＣＤ２０１は原稿２１２全体の画像を、読み取る
ことができる。

【０００６】また、フィルム原稿等の透過型原稿をプロ
ジェクターを使用して読み取る画像読み取り装置の構成
を図５に示して説明する。本プロジェクター使用時は、
光源２１０は消灯し、かわりに光源２１３を点灯し、ポ
ジ／ネガの３５ｍｍフィルム等の透過原稿２１６を投影
し、ミラー５（２１５）を介し、原稿台ガラス２１１を
透過する。そうして、原稿台ガラス２１１上に投影され
た画像は以下、反射型原稿と同様にして、透過型原稿の
画像読み取りが行なわれる。

【０００７】また、図６には、従来のカラー画像読み取
り装置に使用されるＣＣＤリニアイメージセンサ２０１
の構成例を示す。図６において、３０１、３０２、３０
３は、それぞれＲ、Ｇ、Ｂ各色カラーフィルタを有する
ＣＣＤ等のラインセンサの受光部である。この受光部に
は、光子を電荷に変換する光電変換のためのフォトダイ
オードが各画素ごとに配列構成されていて、所定時間の
受光により電気信号に変換されて電荷蓄積の後、蓄積さ
れた電荷は、それぞれ、ＯＤＤ（配列奇数番目）画素用
のＣＣＤ転送部３０４、３０６、３０８、および、ＥＶ
ＥＮ（配列偶数番目）画素用のＣＣＤ転送部３０５、３
０７、３０９へシフトされる。

【０００８】受光部３０１〜３０３からＣＣＤ転送部３
０４〜３０９へシフトされた電荷は、各色受光部３０１
〜３０３が走査方向に次のラインの受光、光電変換、電
荷蓄積を行なっている間に、ＣＣＤ転送部３０４〜３０
９内で、順次一定方向に向かって、シフトされ、各色ア
ナログアンプ３１０〜３１６により、順次・電圧信号に
変換されて出力される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような画像読み
取り装置において、図４に示す原稿２１２の種類には、
印刷物や銀塩写真などの一般画像原稿にとどまらず、金
箔やアルミ箔などのシート状金属、衣類などの繊維、時
計や装飾品などの貴金属物体等、多種多様な物が読み取
られている。

【００１０】しかしながら、前記従来例で説明したよう
に、ＣＣＤリニアイメージセンサを用いた画像読み取り
装置は、照明光源から照射された光が原稿に照明され、
その反射光をＣＣＤ受光部が受け取り、光子を光電変換
し、電荷を蓄積し、ＣＣＤ転送部に蓄積電荷をシフト
し、ＣＣＤ転送部から後段の画像処理回路方向に向かっ
て順次電荷が繰り出され、出力された電荷の電荷量の大
小、延いては、電圧信号に変換された電圧の大小によっ
て、原稿画像情報を読み取るのが、読み取りの原理であ
る。よって、原稿として、金属など極めて、光沢性の高
い、すなわち反射光拡散性が低く、指向性の高い原稿に
対しては、ＣＣＤ受光部に入射する光量が印刷物などに
較べて極めて大きくなり、非常に多くの光量が光電変換
される。そうすると、蓄積される電荷がＣＣＤ受光部１
画素に蓄積できる容量を越え、隣接画素へと順次オーバ
ーフローしていき、最終的な読み取り画像は、蓄積電荷
があふれ出た場所を起点とし、次々と電荷があふれ込ん
だ画像分のすじが、読み取り画像中に発生するという問
題があった。

【００１１】また、原稿透過用のプロジェクター使用時
においては、原稿画像中に極めて明るい物体、例えば、
ポジフィルム上の太陽などが写っている場合や、３５ｍ
ｍフィルムのパーフォレーション（フィルムを巻き上げ
る時のつめ穴）部が読み取り画像領域に含まれる場合
も、プロジェクターの光源光量がダイレクトにＣＣＤ受
光部に入射し、その結果、蓄積電荷がオーバーフロー
し、電荷が隣接画素にあふれ込んで、前述と同様な問題
が発生した。

【００１２】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、前
記反射指向性の高い原稿による蓄積電荷のあふれを防止
し、読み取り画像の誤情報の発生を阻止するものであ
り、そのために、蓄積電荷のあふれを検出する蓄積電荷
量検出手段と、蓄積電荷のあふれ発生場所を検出する電
荷あふれ位置検出手段とを有し、蓄積電荷量検出手段で
電荷のあふれが発生した事を検知すると、あふれ発生場
所の位置検出手段で、光あふれ発生場所まで装置の光学
系が移動し、電荷あふれ検出の蓄積電荷量検出手段が、
蓄積電荷のあふれを検出しなくなるまで、照明光源の照
明光量を下げるように動作する。

【００１３】具体的には、原稿面上の原稿からの反射光
又は透過光を光電変換し、蓄積電荷を画像信号とするイ
メージセンサを備えた画像読み取り装置において、イメ
ージセンサの各画素の蓄積電荷量を検出する蓄積電荷量
検出手段と、検出した蓄積電荷量を有する画素の原稿面
上の座標を検出する原稿面座標検出手段とを具備し、蓄
積電荷量検出手段から得られる蓄積電荷量が、あらかじ
め決められた閾値以上の時、原稿面座標検出手段により
原稿面上の位置座標を検出し、該位置に照明し、蓄積電
荷量が閾値以下になるように照明光量を調整することを
特徴とする。

【００１４】また、原稿の読み取りに先立ち基準白色板
を読み取り、シェーディング補正を行ない、照明光量の
調整が行なわれた時、改めて基準白色板の読み取り、原
稿画像の読み取り、シェーディング補正を行なうことを
特徴とする。

【００１５】

【実施例】本発明による一実施例を、図面を参照しつつ
説明する。図１は、上述した図４や図５に示す画像読み
取り装置やプロジェクターに内蔵された要部を示したブ
ロック図である。図１において、照明光源１２１は、通
常あらかじめ定められた印加電圧Ｖ_e を照明光源電源１
２２から供給され、読み取り画像の対象物の原稿を照明
・照射する。

【００１６】原稿からの反射光は、反射ミラーや収束レ
ンズを経て、例えば図６に示すＣＣＤリニアイメージセ
ンサ２０１のような、各色の受光部１０１〜１０３で受
光し、原稿からの反射光の光量に応じた蓄積電荷に変換
される。この蓄積電荷は各色のＣＣＤ転送部１０４〜１
０６へシフトし、各色の電荷信号Ｑはそれぞれアナログ
アンプ１０８〜１１０で増幅されて各色の出力Ｖとな
り、サンプルホールド回路１１１〜１１３でサンプルホ
ールドされて、各画素毎の信号が滑らかなアナログ画像
信号となり、Ａ／Ｄ変換回路１１４〜１１６でデジタル
画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂに変換される。

【００１７】ここで、例えば、図２に示すように、読み
取り原稿が、金属部を有する時計４０３であったとす
る。ＣＣＤイメージセンサ４０１は原稿面４０２上を図
中矢印方向に走査し、画像信号を読み取っていくが、時
計４０３中金属部のＡ点で、ＣＣＤイメージセンサ４０
１の受光面へＣＣＤイメージセンサ４０１に内蔵された
照明光源１２１からの反射光が、強い指向性で多量に入
射したとする。そうすると、ＣＣＤイメージセンサ４０
１の画素内の電荷蓄積部である電位の井戸に電荷が蓄積
され、蓄積電荷量が飽和し、ついにはオーバーフローし
て、隣接する他の画素へ流出する。この時、画像のＡ／
Ｄ変換回路１１４、１１５又は１１６のデジタル画像信
号の出力値Ｒ、Ｇ、Ｂは、最大値を示し飽和電圧に到達
する。そうして、蓄積電荷量検出回路Ｒ、Ｇ、Ｂ１１８
〜１２０は、Ａ／Ｄ変換回路１１４〜１１６の出力値
Ｒ、Ｇ、Ｂから、蓄積電荷量のオーバーフローを検出す
る。ＣＰＵ１２５はこの蓄積電荷量を逐次監視してい
る。

【００１８】その原理は、例えば、図３で示すように、
ＣＣＤイメージセンサ４０１の画素Ｒ_n （例としてＲ信
号の場合を考える）による蓄積電荷量検出回路Ｒ１１８
の出力信号は、閾値としてのスレッショルドと大小比較
される。このスレッショルドは、図３に示すように、基
準白レベルに比べて充分、大きな値で設定されていて、
通常の画像ではＣＣＤイメージセンサ４０１の出力信号
は基準白レベル以下の値を取る。ここで、基準白レベル
は、例えば図４において、装置の原稿挿入部前面部に位
置された白線部を、破線部２０７のスタートポイントと
してＣＣＤイメージセンサ２０１が読み込んだものであ
り、この基準白レベルに基づいて、光学系とＣＣＤイメ
ージセンサの各画素による濃淡のバラツキを補正するシ
ェーディング補正を行なう。また、この基準白レベル
は、ＣＰＵ１２５によってその内蔵メモリに記憶され、
さらにＣＰＵ１２５はその基準白レベルを越える閾値を
設定しておいて、イメージセンサの画素の光電変換後の
電気信号レベルを監視する。

【００１９】そうして、図３において、今、ｎ番目の画
素がスレッショルドを越える出力値を取り、続く画素
（Ｒ_n+1，Ｒ_n+2 ，…）についてもスレッショルドを越
える出力、又は基準白レベルを越える出力が連続してい
る。ＣＰＵ１２５は、スレッショルドレベルを越える画
素の発生と、その連続性から蓄積電荷量のオーバーフロ
ーを検知する。また、同時にｎ番目の画素から、原稿面
上でのオーバーフロー発生位置座標ｘを検出する。

【００２０】一方、ＣＰＵ１２５は、オーバーフローが
発生した時、その発生事実を電荷あふれ位置検出回路１
２４に伝え、ステッピングモータなどから構成される光
学系駆動部１２３の走査方向位置Ｙをモニタリングし、
オーバーフロー発生位置座標ｙを検出する。このように
してオーバーフロー発生箇所Ａの座標（ｘ₁ ，ｙ₁ ）が
検出される。

【００２１】さらに、原稿面上に、別の金属物４０４が
あり、位置Ｂで電荷のオーバーフローが発生しても、同
様の動作で発生位置座標（ｘ₂ ，ｙ₂ ）が検出される。

【００２２】以上のように、オーバーフロー発生箇所を
検出後、ＣＰＵ１２５は照明光源電源１２２の印加電圧
Ｖｅを下げ、照明光量を下げて、光源、レンズ、イメー
ジセンサを含む光学系（図２の破線２０７部分）が、座
標Ａ（ｘ₁ ，ｙ₁ ）まで移動し、再度、照明画像読み取
りを行なう。この時、蓄積電荷検出回路１１８、１１
９、１２０の出力によって、ＣＰＵ１２５は出力信号
Ｒ、Ｇ、Ｂを常時モニタリングし、図３に示すようにス
レッショルドを超えている間、ＣＰＵ１２５は照明光源
電源１２２の印加電圧Ｖｅを下げ、照明光量を下げるよ
う指示する。

【００２３】そうして、座標Ａ（ｘ₁ ，ｙ₁ ）での出力
値がスレッショルド以下になる所まで、照明光源電源１
２２からの印加電圧Ｖ_e を下げて、照明光量を下げ終わ
ったら、ＣＰＵ１２５は電荷あふれ位置検出回路１２４
を呼び出し、他にオーバーフロー発生位置がないかを検
索しつつ走査する。

【００２４】図２のように、他の発生位置Ｂ（ｘ₂ ，ｙ
₂ ）が存在している時は、位置Ａでの照明光量を初期値
として、同様の動作を繰り返す。発生位置Ｂの飽和電荷
量が位置Ａに比べて小さい時は、既にＡで決定された照
明量でオーバーフローは解消しているし、逆にＢの飽和
量が多い場合は、同様のルーチンを、原稿面上の全オー
バーフロー発生箇所について実行することで、原稿面上
一枚の全面についてのオーバーフロー発生が解消され
る。

【００２５】以上のように、原稿面上全面についてオー
バーフローが解消された後、再度、決定された照明光量
で基準白色板を読み取り、シェーディング補正のための
シェーディングデータのサンプリングが行なわれ、さら
に、原稿の読み取り、シェーディング補正が実施され
る。

【００２６】上記ではＣＣＤ転送部を１ラインのシフト
レジスタとしたが、図６に示すようにＯＤＤとＥＶＥＮ
があってもよい。この場合、ＯＤＤ又はＥＶＥＮのいず
れかの電荷出力信号のいずれかのＣＣＤイメージセンサ
の画素が飽和レベルに至ってスレッショルドレベルを越
えていたならば、照明光源電源１２２からの印加電圧Ｖ
_e を下げて、照明光源１２１の照明光量を下げて、原稿
の画像信号を再読取を行なう。

【００２７】また、上記実施例では、受光部Ｒについて
説明したが、他色の受光部においても同様に処理できる
ことは勿論であり、光沢のある対象物に対応していずれ
かの受光部の画素が所定のスレッショルドレベルを越え
た場合は、照明光量を下げて、スレッショルドレベル以
下の、オーバーフローが解消されるまで下げた後、基準
白色板を読み取り、シェーディングデータのサンプリン
グを行って、後段の画像処理を行ない、またこのシェー
ディング補正後にγ補正も正確に行なえ、これらの画像
読取の結果から印画紙等による再生等を行なう。

【００２８】さらに、上記実施例においては、図２に示
す画像読み取り装置の態様で説明したが、図４又は図５
についても、原稿の一部に反射光又は透過光の強い画像
や光沢のある画像があれば、画素の蓄積電荷を飽和させ
ずに適切な光量を照射して読み取ることができ、またシ
ェーディング補正等の処理も最適になされることは当然
である。

【００２９】なお、上記蓄積電荷量検出回路におけるオ
ーバーフローの態様を図３に示したが、この図で画素Ｒ
_nの隣接画素Ｒ_n+1、Ｒ_n+2、……の内ピーク光量を示す
画素は、連続するオーバーフロー画素の中心画素の可能
性が高く、そのピーク光量を示す画素を座標ｘ_nとし、
それに対応する座標ｙ_nを電荷あふれ位置検出回路によ
り読み取って、発生位置座標（ｘ_n，ｙ_n）を読み取るよ
うにすることで、オーバーフロー座標を即座に検出で
き、その座標点でスレッショルドレベル以下とする照明
光量に設定することで、再読み取りの回数も少なくで
き、読み取り時間も短くなる。すなわち、ＣＰＵ１２５
の座標読取の内蔵プログラム処理によってスピードアッ
プが図られる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
金属面など、反射指向性の強い画像読み取りに発生する
ＣＣＤ受光部の蓄積電荷のオーバーフローを防止し、読
み取り画像中の誤情報による異常画像を阻止することが
できる。

【００３１】また、反射形の原稿や透過型の原稿であっ
ても、光沢のある原稿に対し、隣接画素へと順次オーバ
ーフローしていき、次々と電荷があふれ込んだ画像分の
すじが、読み取り画像中に発生することを防止できる。

【００３２】さらに、光沢のある原稿である場合でも、
適切な照明光量で照明した後に、シェーディング補正等
を行なうこととしたので、原稿全面に亘って正確な補正
が可能となり、結果的にコントラストの高い、ダイナミ
ックレンジの広い画像読み取り信号を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例の画像読み取り装置の構
成ブロック図である。

【図２】本発明による一実施例の動作を説明するための
原稿画像と電荷あふれの発生位置を示す概念図である。

【図３】本発明による一実施例の動作を説明するための
蓄積電荷量検出回路の出力と撮像画素との関係グラフで
ある。

【図４】従来の画像読み取り装置の光学系を示す構成図
である。

【図５】従来の画像読み取り装置の光学系を示す構成図
である。

【図６】従来のＣＣＤイメージセンサの周辺の回路図で
ある。

【符号の説明】

１０１、１０２、１０３ 受光部 １０４、１０５、１０６ ＣＣＤ転送部 １０８、１０９、１１０ アンプ １１１、１１２、１１３ サンプルホールド回路 １１４、１１５、１１６ Ａ／Ｄ変換回路 １１８、１１９、１２０ 蓄積電荷量検出回路 １２１ 照明光源 １２２ 照明光源電源 １２３ 光学系駆動部 １２４ 電荷あふれ位置検出回路 １２５ ＣＰＵ ２０１ ＣＣＤ ２０２ レンズ ２０５ ミラー２ ２０６ ミラー３ ２０８ ミラー１ ２０９ 反射笠 ２１０、２１３ 光源 ２１１ 原稿台ガラス ２１２ 原稿 ３０１ 受光部Ｒ ３０２ 受光部Ｇ ３０３ 受光部Ｂ ３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、３０９ Ｃ
ＣＤ転送部 ３１０、３１１、３１２、３１３、３１４、３１５ ア
ンプ ４０１ ＣＣＤイメージセンサ部 ４０２ 原稿台ガラス ４０３ 原稿１ ４０４ 原稿２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から原稿を照明し、原稿面上の前記
   原稿からの反射光又は透過光を光電変換し、蓄積電荷を
   画像信号とするイメージセンサを備えた画像読み取り装
   置において、 前記イメージセンサの各画素の蓄積電荷量を検出する蓄
   積電荷量検出手段と、 前記画素による前記原稿面上の座標を検出する原稿面座
   標検出手段と，を具備し、 前記蓄積電荷量検出手段から得られる蓄積電荷量が、あ
   らかじめ決められた閾値以上の時、前記原稿面座標検出
   手段により前記原稿面上の位置座標を検出し、該位置座
   標の画素の前記蓄積電荷量を減少し、前記蓄積電荷量が
   前記閾値以下になるように前記光源からの照明光量を調
   整することを特徴とする画像読み取り装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の画像読み取り装置にお
   いて、原稿の読み取りに先立ち基準白色板を読み取り、
   シェーディング補正を行なう画像読み取り装置であっ
   て、前記照明光量の調整が行なわれた時、再度基準白色
   板を読み取り、原稿画像を読み取り、シェーディング補
   正を行なうことを特徴とする画像読み取り装置。