JPH0813082B2 - ラスタ入力スキャナの非同期動作方法及び走査装置 - Google Patents

ラスタ入力スキャナの非同期動作方法及び走査装置

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JPH0813082B2 JP1041469A JP4146989A JPH0813082B2 JP H0813082 B2 JPH0813082 B2 JP H0813082B2 JP 1041469 A JP1041469 A JP 1041469A JP 4146989 A JP4146989 A JP 4146989A JP H0813082 B2 JPH0813082 B2 JP H0813082B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ラスタ入力スキャナ、より詳細にはラスタ
入力スキャナを非同期方式で動作させる方法に関するも
のである。
発明が解決しようとする課題 ラスタ入力スキャナは、一般に１個またはそれ以上の
走査アレー、たとえばCCDを用いて走査する。走査アレ
ーは走査した各画像線を一連の電荷に変換する。その一
連の電荷を適当に処理した後、画像信号すなわち画素と
してエンド・ユーザーへ出力される。この形式のスキャ
ナは透明プラテンを使用しており、そのプラテンの上に
原稿書類を下向きに置く。原稿種類の画像と走査アレー
の間に必要な相対運動を与えるために、たとえばプラテ
ンの下で前後に移動するキャリッジの上に走査アレーを
支持することができる。上記の方式の代わりに、走査ア
レーを固定して、原稿種類を移動させるなど、別の構造
も考えられる。光学装置は走査アレーのピントを画像の
上に合わせる。画像を照明するランプが１個またはそれ
以上設置されている。
典型的な走査方法では、走査アレーの各感光素子は、
視野に入った画像領域を、画像のグレーレベルを表す電
荷ポテンシャルに変換する。走査は、あらかじめ定めた
持続時間の積分期間において実行される。積分期間の
後、画像電荷は一対のアナログ・シフト・レジスタへ転
送される。この動作順序により、積分期間において先に
走査した画像線からの画像電荷はシフト・レジスタから
クリヤされ、シフト・レジスタは次の積分期間から画像
電荷を自由に受け取ることができる。積分期間の持続時
間は、走査中の画像線を完全に積分する十分な長さでな
ければならないが、走査アレーの感光素子が飽和してし
まうほどの長さではなく、一定レートのクロック信号
（ここでは、シフトパルスと呼ぶ）によって定められ
る。
スキャナが同期方式で動作する場合は、走査アレーと
画像の相対走査運動の速度は一定である。これにより、
シフトパルスと次の画像線信号（ここでは、積分信号と
呼ぶ）を要求する信号のタイミングが互いに同期する。
しかし、スキャナが非同期方式で動作する場合は、走査
アレーと画像の相対運動の速度は一定でなく、要求によ
って変化することがある。その結果、積分信号のタイミ
ングが変わるので、一定レートのシフトパルスと同期し
なくなることがある。このために、積分期間が短くなっ
て、走査中の画像線の積分が不完全になることがある。
従来の技術 米国特許第4,541,061号は、走査装置において、走査
ミラーの既知の繰返し運動に基づくさまざまのクロック
レートが記憶されているメモリと、記憶場所をアドレス
するアドレス指定手段を用いて、走査ミラーの変化する
速度に見合ったレートで動作クロック信号を与える方式
を開示している。また、米国特許第4,587,415号は、情
報の記憶と光検出器の情報読出しプロセスを制御するタ
イミング制御器を備えた光検出器を開示している。また
米国特許第4,628,368号は、イメージリーダーの走査周
波数を制御する方式を開示している。イメージリーダー
の速度、加速、および減速は、バッファ記憶装置に記憶
されているイメージ情報に従って調整される。
課題を解決するための手段 これに対して、本発明は、積分期間において画像を走
査する少なくとも１列のセンサと、積分期間の後前記セ
ンサが発生した画像信号電荷を受け取る少なくとも１個
のシフトレジスタを有する走査アレーを非同期方式で動
作させる方法を提供する。本方法は、（ａ）連続する所
定の積分インターバルを定める積分パルスを一定のクロ
ックレートで周期的に発生させること、（ｂ）画像線信
号の要求に応じて積分開始信号を発生させること、
（ｃ）前記積分開始信号が生じる時間と前記積分パルス
が生じる時間が違っているときには、前記積分開始信号
に応じて前記所定の積分インターバルのうちの現在積分
インターバルを割り込ませることにより、前記所定の積
分インターバルの新しい積分インターバルを開始させて
前記画像線信号を得ること、（ｄ）前記積分パルスと前
記積分開始信号が互いに時間的に同期するように、前記
積分パルスをリセットすることの諸ステップから成って
いる。
本発明は、更に、画像を列毎に非同期方式で走査する
少なくとも１つの走査アレーを有し、このアレーが積分
期間中に画像を走査する少なくとも１列のセンサと、積
分期間に続いてセンサの発生した画像信号電荷を受け取
る少なくとも１つのシフト・レジストとを有する走査装
置を提供する。この走査装置は、（ａ）一連の積分パル
スを周期的に発生し、各連続した対の積分パルスのイン
ターバルが所定の一定長さの積分期間を与えるようにな
っているクロック手段と、（ｂ）列の画像信号について
の要求に応答して積分開始信号を発生する手段と、
（ｃ）この積分開始信号に応答して前記積分開始信号が
前記積分パルスと同期していないときに前記積分期間の
うちの現行積分期間を中断して次の積分期間を開始させ
る制御手段とを包含し、（ｄ）前記制御手段が前記積分
パルスの続行積分パルス部分を変位させて前記積分開始
信号と時間的に同期させる手段を包含することを特徴と
する。
実施例 第１図は、本発明の原理に従って非同期方式で動作さ
せる典型的なラスタ入力スキャナ10を示す。スキャナ10
のハウジング12は、底板13と２つの側壁15と２つの端板
16を有し、ハウジング12の上板18には、走査する最大原
稿書類22に見合った寸法の長方形の透明プラテン20（普
通はガラス）がはめ込まれている。走査する原稿種類22
は、手差し、または適当な自動原稿取扱装置または原稿
送り装置（図示せず）によってプラテン20の上に置かれ
る。ハウジング12の中には、走査キャリッジ26が、底板
13の上の１個またはそれ以上の縦に伸びたレール29上
に、プラテン20の下で往復運動ができるように支持され
ている。走査キャリッジ26には、駆動スクリュー30の形
のキャリッジ駆動手段が結合されている。駆動スクリュ
ー30が可逆ステップモーター32により時計方向または反
時計方向に回転すると、走査キャリッジ26は第１図の矢
印で示すように前後に移動する。
プラテン20上に載っている原稿種類を走査するため
に、走査アレー35、たとえば電荷結合素子（CCD）が走
査キャリッジ26上に、プラテン20に対し所定の位置に取
り付けられている。走査キャリッジ26の移動方向に垂直
にプラテン20の端から端まで伸びた線状領域の上に走査
アレー35のピントを合わせるために、ここではレンズ37
と反射ミラー38で例示した適当な光学装置が設置されて
いる。走査アレー35のピントが合わされる線状領域を照
明するために、ランプ40が設置されている。クロック・
パルスΦSHおよび変換パルスΦ1，Φ2を含むクロック信
号を走査アレー35へ提供するために、適当なクロック45
（第２図参照）が設置されている。走査アレー35が発生
した画像信号は、アナログ・ディジタル（A/D）変換器4
7（第３図参照）によってディジタル形に変換される。
ここでは単一走査アレー35について説明するが、代わ
りに複数の走査アレーを想定してもよい。
以下の説明において、積分信号（INT）は、次の画像
線信号の要求を意味する。クロック・パルスΦSHに応じ
て起こる周期的積分は、積分期間（INT PERIOD）と呼
ぶ。
スキャナ10は、パプリッシング・ワークステーショ
ン、パーソナル・コンピュータ、プリンタ、等を含むエ
ンド・ユーザーすなわちワークステーション48による画
像信号の要求に応じて可変走査周波数で非同期方式で動
作する。次に第２図について説明すると。走査アレー35
からの画像信号は、ディジタル変換を含む適当な処理が
なされた後、比較的小型の先入れ先出し（FIFO）バッフ
ァ50を介してワークステーション48へ出力される。バッ
ファ容量センサ51はバッファ50の残記憶容量を連続監視
する。バッファ容量センサ51からの信号はスキャナ制御
器53へ出力される。スキャナ制御器53は、適当なモータ
ー制御器56を介してキャリッジ・モーター32を制御し、
走査キャリッジ26の移動方向およびキャリッジ走査速度
を制御する。後者はバッファ50の残記憶容量を制御する
ためである。この結果、バッファ50が一杯になればなる
ほど、走査速度が遅くなり、逆の場合は走査速度が速く
なる。キャリッジ26の動きは、モーター制御器56を介し
て、適当なキャリッジ位置センサ58が追跡する。走査キ
ャリッジ26と走査アレー35が１走査線に等しい距離だけ
動くと、制御器53が積分信号（INT）を出力する。各積
分信号（INT）ごとに、完全な１走査線の画像信号がバ
ッファ50へ出力されることは理解されよう。米国特許第
4,748,514号に上記形式の可変レート走査装置が開示さ
れている。
次に第３図と第４図について説明する。シフトパルス
ΦSHは、一定のクロックレートで周期的に走査アレー35
へ入力される。連続するシフトパルスΦSH間の時間は、
走査アレー35のフォトサイト62に電荷が蓄積することが
許される「時間長さ」すなわち積分期間（INT PERIOD）
が決まる。個々のフォトサイト62上の電荷ポテンシャル
は、各フォトサイト62の視野に入った画像線領域のグレ
ーレベルの関数である。シフトパルスΦSHがあったと
き、シフトゲート60,61は、それぞれ、フォトサイト62
上に蓄積した画像信号電荷を一対のアナログ・シフトレ
ジスタ63,64へ転送する。奇数番号のフォトサイト（1,
3,5,...n−１）からの電荷は、シフトレジスタ63の連続
ステージ65へ転送され、偶数番号のフォトサイト（2,4,
6,..n＋１）からの電荷は、シフトレジツタ64の連続ス
テージ65へ転送される。
第５図に示すように、各画像線（すなわち、画像線Ｎ
＋２）が走査され積分されている間に、前の画像線（す
なわち、画像線Ｎ＋１）からシフトレジスタ63,64へ転
送された電荷が、クロック・パルスΦ1，Φ2によって交
互にマルチプレクサ67（MULT）へクロックアウトされ、
マルチプレクサ67は、画像信号電荷の流れをA/D変換器4
7へ転送する。A/D変換器47で変換れたディジタル画像信
号は、シェーディング回路70を介してバッファ50からワ
ークステーション48へクロックアウトされる。ある画像
線が積分されている時に、シフトレジスタ63,64からそ
の前の画像線からの画像信号電荷が取り出されるよう
に、積分期間に、シフトレジスタ63,64がクリヤされる
ように調時されている。
所定の時間インターバルすなわち時間枠内に画像信号
電荷がクリヤされなければ、走査アレー35のフォトサイ
ト62が飽和する可能性があることは理解されるであろ
う。走査アレー35などのアレーの典型的な飽和インター
バルは、6msである。フォトサイト62の飽和を防止する
ために、シフトパルスΦSH（このパルスは積分期間を定
める）は、通常、飽和インターバルよりも大きな率で発
生する。シフトパルスΦSHの典型的な発生率は、2msで
ある。
A/D変換器47から出力されたディジタル画像信号は、
さらにシェーディング回路70によって処理される（第２
図参照）。シェーディング回路70は積分信号（INT）に
応じて、アレー35から受け取った画像線信号を、次の処
理回路（図示せず）を介して、バッファ50そしてワーク
ステーション48へ転送する。積分信号（INT）が無い場
合には、連続走査中のアレー35から受け取った像信号は
捨てられる。たとえば、バッファ50の残記憶容量があら
かじめ定めた最小限以下に減少した場合には、走査キャ
リッジが停止するので、積分信号（INT）は発生しな
い。したがって、アレー35から受け取ってた画像信号は
捨てられる。
次に第６図を説明する。非同期動作の場合は、キャリ
ッジ26の移動速度（したがって、積分信号の発生率）
は、バッファ50の残記憶容量が反映されて、エンド・ユ
ーザーの要求に応じて変化することがある。したがっ
て、走査キャリッジ26の加速の際、減速の際、定常走査
速度のときでも、積分期間の間のインターバルが不規則
になることがある。この結果、積分信号（INT）は、積
分期間の長さを決める現在シフトパルスΦSHと必ずしも
一致しているとは限らない。
このことを考慮して、必要な積分インターバルが確保
されるようにシフトパルスΦSHと積分信号（INT）との
間に同期を再確立するために、シフトパルスと積分信号
（INT）が同期しなくなったとき、シフトパルスΦSHが
リセットされる。
第２図および第６図を参照すると、バッファ50の残記
憶容量に所定の増加があると、バッファ容量センサ51が
制御器53に対し画像線信号（NEXT LINE）の要求を出
す。その要求に応じて、制御器53は、モーター制御器56
を作動させてキャリッジ駆動モーター32を動かす、すな
わち走査キャリッジ26の走査速度を調整する。走査キャ
リッジ26が１画像線に等しい距離だけ移動すると、キャ
リッジ位置センサ58が積分信号（INT）を制御器53へ出
力し、走査アレー35に次の画像線（画像線Ｎ）の走査を
開始するよう命令する。この命令に応じて、制御器53は
積分信号（INT）をシェーディング回路70へ出力し、か
つシフトパルス・リセット信号（RESET）をクロック45
へ出力する。クロック45は、シフトパルスΦSHのタイミ
ングを現在シフトパルスΦSHにリセットして、シフトパ
ルスを積分信号（INT）に一致させる、すなわち同期さ
せる。これにより、走査アレー35の視野に入った画像線
（画像線Ｎ）を積分するために必要な積分期間（INT PE
RIOD）が確保される。次のシフトパルスΦSHのとき、積
分期間が終わり、蓄積した画像データがシフトレジスタ
63,64へ転送される。次の積分期間のとき、その画像デ
ータは、マルチプレクサ87およびA/D変換器47を介して
シェーディング回路70へ転送される。シェーディング回
路70は、走査した画像線（画像線Ｎ）を表す画像信号
を、次の処理回路（図示せず）を介してバッファ50へ転
送する。
ワークステーション48による画像信号の要求が一定で
ある場合には、走査カリッジ26の走査速度も一定であ
る。その結果、平衡状態に達し、各画像線信号がバッフ
ァ50からワークステーション48へ出力されると、走査ア
レー35が新しい画像線信号をバッファ50へ供給する。こ
の場合には、積分信号（INT）はシフトパルスΦSHと同
期しているので、シフトパルスのタイミングの調整は不
要である。
ワークステーション48による画像信号の要求が変化す
る場合には、それに応じて、走査キャリッジ26の走査速
度が変化する。その結果、積分信号（INT）はもはやシ
フトパルスΦSHと同期しない。この場合には、前に述べ
たやり方で、積分信号（INT）をシフトパルスに同期し
た状態で保つために、制御器53からの信号（RESET）が
シフトパルスΦSHのタイミングを調整する。
積分信号（INT）のタイミングがシフトパルスΦSHと
違う場合には、処理中の積分期間（INT PERIOD）は、積
分信号を受け取った時点で終了するので、終了が早過ぎ
る。この結果、次の走査から電荷を受け取る前に行われ
る。走査アレー35のシフトレジスタ63,64の全ステージ
のクリヤが不完全になることがある。このため、画像信
号出力にある程度のゆがみ、すなわち不正確さが生じる
かも知れないが、そのようなゆがみは、通常は、スレッ
シュホールディングまたはスクリーニングなどの画像処
理によって除くことができる。また、スキャナの製造費
をでいるだけ低く押さえるためある程度の画像のゆがみ
が許容される低コスト・スキャナの場合には、発生する
かも知れない多少のゆがみよりは、装置の低コストのほ
うが重要視される。
典型的なスキャナについて説明したが、原稿書類と走
査アレーの相対走査運動を行わせるために、他の適当な
スキャナ構造や形式、たとえば原稿搬送装置で原稿種類
を搬送して走査スリットを通過させ、固定した走査アレ
ーで原稿書類を走査する形式のスキャナを考えてみても
よい。また、本発明は、説明した特定のアレー形式に限
定されるものではなく、非同期動作に起因するアレーの
シフトレジスタの残留電荷をできるだけ少なくすること
が望ましいすべてのアレー形式を想定している。
発明の効果 本発明によれば、一定のクロックレートで周期的に発
生する積分パルスの生じる時間と、画像線信号の要求に
応じて発生する積分開始信号が生じる時間とが違ってい
るとき、積分開始信号に応じて現在積分インターバルを
割り込ませて新しい積分インターバルを開始させ、積分
パルスと積分開始信号が互いに時間的に同期するように
積分パルスをリセットするので、センサと画像の相対速
度が変化する非同期動作において、走査アレーの積分期
間が変化しても、画像データ保管用のメモリ等の余分な
構成を必要とすることなく、一定の速度で出力する積分
信号に対して積分期間の開始を調整するという簡単な構
成によって、画像入力を適正に行うことが可能になっ
た。
開示した構造について説明したが、本発明は、記載し
た細部構造に限定されるものではなく、特許請求の範囲
に入る修正物や変更物を包含しているものと考える。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に従って非同期動作をさせるのに適し
たラスタ入力スキャナの略図、 第２図は、第１図に示したスキャナの基本的動作要素を
示す略ブロック図、 第３図は、第１図のスキャナに使用した走査アレーの細
部を示す略図 第４図は、積分期間（INT PERIOD）を定めるシフトパル
スとシフトレジスタのクロックパルスの間のタイミング
関係を示すタイミング図、 第５図は、画像線の積分と画像線のダンプの間の一般的
なタイミング関係を示す図、 第６図は、本発明の非同期式スキャナを可能にする、積
分信号（INT）とシフトパルス間のタイミング関係を示
す略図である。 符号の説明 10……ラスタ入力スキャナ、12……ハウジング、13……
底板、15……側壁、16……端壁、18……上板、20……透
明プラテン、22……原稿書類、26……走査キャリッジ、
29……レール、30……駆動スクリュー、32……可逆モー
ター、35……走査アレー、37……レンズ、38……反射ミ
ラー、40……ランプ、45……クロック、47……A/D変換
器、48……ワークステーション、50……FIFOバッファ、
51……バッファ容量センサ、53……スキャナ制御器、56
……モーター制御器、58……キャリッジ位置センサ、6
0,61……シフト・ゲート、62……フォトサイト、63,64
……アナログ・シフト・レジスタ、65……ステージ、67
……マルチプレクサ、70……シェーディング回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/107 1/19 Ｇ０６Ｆ 15/64 ３２５ Ｄ (72)発明者 レオン シー ウィリアムズ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14526 ペンフィールド ペンブルック ドライ ヴ 520

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】積分期間において画像を走査する少なくと
    も１列のセンサと、積分期間の後、前記センサが発生し
    た画像信号電荷を受け取る少なくとも１個のシフトレジ
    スタを有する走査アレーを非同期方式で動作させる方法
    であって、 （ａ）連続する所定の積分インターバルを定める積分パ
    ルスを一定のクロックレートで周期的に発生させ、 （ｂ）画像線信号の要求に応じて積分開始信号を発生さ
    せ、 （ｃ）前記積分開始信号が生じる時間と前記積分パルス
    が生じる時間が違っているときは、前記積分開始信号に
    応じて前記所定の積分インターバルのうち現在積分イン
    ターバルを割り込ませることにより、前記所定の積分イ
    ンターバルのうちの新しい積分インターバルを開始させ
    て前記画像線信号を得て、 （ｄ）前記積分パルスと前記積分開始信号が互いに時間
    的に同期するように、前記積分パルスをリセットする ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】画像を列毎に非同期方式で走査する少なく
    とも１つの走査アレーを有し、このアレーが積分期間中
    に画像を走査する少なくとも１列のセンサと、積分期間
    に続いてセンサの発生した画像信号電荷を受け取る少な
    くとも１つのシフト・レジスタとを有する走査装置にお
    いて、 （ａ）一連の積分パルスを周期的に発生し、各連続した
    対の積分パルスのインターバルが所定の一定長さの積分
    期間を与えるようになっているクロック手段と、 （ｂ）列の画像信号についての要求に応答して積分開始
    信号を発生する手段と、 （ｃ）この積分開始信号に応答して前記積分開始信号が
    前記積分パルスと同期していないときに前記積分期間の
    うちの現行積分期間を中断して次の積分期間を開始させ
    る制御手段とを包含し、 （ｄ）前記制御手段が、前記積分パルスの続行積分パル
    ス部分を変位させて前記積分開始信号と時間的に同期さ
    せる手段を包含する ことを特徴とする走査装置。
JP1041469A 1988-02-29 1989-02-21 ラスタ入力スキャナの非同期動作方法及び走査装置 Expired - Fee Related JPH0813082B2 (ja)

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