JPH1042111A

JPH1042111A - 画像読取装置

Info

Publication number: JPH1042111A
Application number: JP8215318A
Authority: JP
Inventors: Kazue Taguchi; 和重田口; Yutaka Hasegawa; 裕長谷川; Yoshihiro Sakai; 良博堺; Hiroshi Soga; 浩史曽我; Manabu Izumikawa; 学泉川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1996-07-26
Publication date: 1998-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】より簡便な手順で画像データの緻密なリニア
リティの補正を可能とする画像読取装置を得る。【解決手段】同一板の表裏の面に白基準板と黒基準板
とを設定させ、この同一板を基準板移動パルスモータの
より回転可動に構成する。光学系が原稿画像となる同一
板の白または黒の基準板面を照明し、照明された原稿画
像の画像信号をＣＣＤが光電変換し、光電変換されたア
ナログ信号をＡ／Ｄ変換器がデジタル信号へ変換する。
少なくとも２種類の基準原稿から複数種類の補正のため
のシェーディングデータを取得し、この基準原稿による
シェーディングデータを用いて画像信号のリニアリティ
を補正する。よって、複数種類のシェーディングデータ
を効率よく取得し、各階調の偶奇差を算出して、中間調
部においても偶奇差のない良好な画像データの出力が可
能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像読取装置に関
し、特に、イメージセンサの出力信号のリニアリティ補
正を強化した画像読取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像読取装置は一般に、画像デー
タの黒レベルおよび白レベルの絶対値を設定し、シェー
ディング補正を行う。例えば、従来例１の特開昭６２−
１２２３７６号公報によると、副走査方向に基準板を相
対的に移動して、基準データの取り込みを行う技術が開
示されている。本従来技術では、黒基準を設けることに
より、主走査にわたり奇数・偶数画素別に加算平均し、
出力差を補正することを意図している。また、従来例２
の特開平３−７９１６１号公報では、白基準板あるいは
選択した黒基準板より、それぞれの基準データを記憶す
る技術が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例１では、黒基準部で奇数・偶数の差を検出してい
るため、白部や中間量部では奇数偶数画素の出力差は不
明であり、階調によっては縞模様が大きくなる場合があ
る。また、各従来例では、複数の基準画像の画像データ
の読取手順が、ハード的／ソフト的に、煩雑となる。こ
のため、特に中間調の基準画像データの取得まで及ばな
いのが現状である。

【０００４】この中間濃度レベル（グレースケール）の
取り込みを行いＣＣＤの偶奇差補正を行う従来例につい
て図１１および図１２で具体的に説明する。図１１のＡ
／Ｄコンバータからシェーディングゲートアレイまでの
３ラインＣＣＤからのＲ信号のデジタル処理回路を示
す。Ｇ、Ｂ信号も同様な構成となっている。

【０００５】図１１において、ＣＣＤからのＲ−ＥＶＥ
ＮとＲ−ＯＤＤアナログ信号は、増幅され、Ａ／Ｄコン
バータ２０１、２０２でデジタル変換し、合成（セレク
タ）回路（ＡＬＳ１５７）２０３により２系統の信号を
１系統に合成しシェーディングゲートアレイ２０４に入
力される。シェーディングゲートアレイに接続された黒
メモリ２０５と白メモリ２０６により画素毎のバラツキ
が補正される。当然のことながらＯＤＤ、ＥＶＥＮ差も
白側および黒側で補正されるが、ＯＤＤとＥＶＥＮでリ
ニアリティが異なると白側と黒側では、バラツキは補正
されるが、中間調部（図１２参照）では補正することが
困難である。

【０００６】一般に奇数画素用ＣＣＤシフトレジスタと
偶数画素用ＣＣＤシフトレジスタを持つ固体イメージセ
ンサは、２つのＣＣＤシフトレジスタの微妙な特性の違
いにより出力レベルの差が生じることがある。特に３ラ
インＣＣＤのような複数ラインもＣＣＤシフトレジスタ
を有するセンサにおいては、レジスタ同士の干渉が避け
られないため、ＯＤＤ−ＥＶＥＶ差（偶奇差）が問題と
なっている。ハード的およびソフト的に簡便な手法で、
多種多様の基準画像データの取得と、読み取った画像デ
ータのリニアリティの補正を可能とする技術が求められ
ている。

【０００７】本発明は、より簡便な手順で画像データの
緻密なリニアリティの補正を可能とする画像読取装置を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の画像読取装置は、原稿画像を照明する光学
系と、この光学系により照明された原稿画像の画像信号
を光電変換する光電変換手段と、光電変換手段により変
換されたアナログ信号をデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ
変換手段と、少なくとも２種類の基準原稿が一体的に設
置され構成された同一体と、この同一体を回転させる回
転手段と、基準原稿によるシェーディングデータを用い
て画像信号のリニアリティを補正するシェーディング補
正手段とを有し、回転手段により同一体を回転させ複数
種類の補正のためのシェーディングデータを取得するこ
とを特徴としている。

【０００９】また、上記の同一体は同一板であり、基準
原稿は黒基準板と白基準板とであり、この黒基準板と白
基準板とが同一板の表と裏とに設置されて同一体が構成
され、あるいは同一体を多面体の立方体とし、この多面
体へは黒および白を含む複数種類の基準原稿を設置し、
さらに、基準原稿の少なくとも一つを紙幣認識のための
校正用とするとよい。

【００１０】なお、同一体の回転は、光学系を搭載した
スキャナを移動し退避させて行うとよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よる画像読取装置の実施の形態を詳細に説明する。図１
〜図１０を参照すると本発明の画像読取装置の一実施形
態が示されている。

【００１２】図１に示す主な制御機能としては、モー
タ制御、アナログ系の自動設定、デジタル信号処理
設定、原稿検知処理、本体通信、プロジェクタ対
応等である。スキャナ部は、スキャナ制御基板１、ＣＣ
Ｄ基板２、スキャナドライバ基板３の各制御基板から構
成されている。以下に各基板上の機能について説明す
る。

【００１３】スキャナ制御基板１上のワンチップマイク
ロコンピュータ（以降、単にマイコンとも言う）１２
は、ＲＯＭ１３に格納されたプログラムを実行し、ＲＡ
Ｍ１４にデータ等を読書きすることでスキャナ部の全体
の制御を行っている。また、メイン制御部１０１とシリ
アル通信で接続されており、コマンドおよびデータの送
受信により指令された動作を行う。さらに、メイン制御
部１０１は、操作表示部１０２とシリアル通信で接続さ
れており、ユーザからのキー入力指示により動作モード
等の指示を設定することができる。

【００１４】マイコン１２は、中継処理しているスキャ
ナドライバ基板３を通してＩ／Ｏであるランプレギュレ
ータ４、原稿検知センサ７、ＨＰセンサ９、圧板開閉セ
ンサ８、冷却ファン５および６、スキャナ開閉センサ１
０等に接続され、検知およびＯＮ／ＯＦＦの制御をして
いる。スキャナドライバ基板３は、マイコン１２のポー
ト出力によりデコードされたモータ励磁パターン出力用
ＲＯＭ４２により、励磁パルスシーケンスを発生し、原
稿走査駆動用のパルスモータ１１を駆動する。また、モ
ータドライバ部４３は、プリドライバとＦＥＴドライバ
とで構成されている。

【００１５】原稿画像は、ランプレギュレータ４により
駆動されたハロゲンランプ４４の光量出力により光信号
を、複数ミラーおよびレンズを通りＣＣＤ基板２上の３
ラインＣＣＤ３５に結像される。３ラインＣＣＤ３５
は、スキャナ制御基板１のタイミング発生用ゲートアレ
イ１５により各駆動クロックを与えられる。アナログゲ
ートアレイは、ＰＭＳＹＮＣ信号をカウントするＦＧＡ
ＴＥスタートカウンタを内蔵し、マイコン１２からの出
力ポート信号によりカウントスタートさせ、これにより
画像読取り制御信号のＦＧＡＴＥを発生する。

【００１６】ＣＣＤ基板２上の増幅器３６〜４１には、
黒レベル調整および暗電流補正を行うためのフィードバ
ック電圧が印加されている。これは、マイコン１２にバ
ス接続されているパラレルインシリアルアウト・データ
・バッファ１６からのシリアルデータにより、８ｃｈの
Ｄ／Ａコンバータ１７と１２ｃｈのＤ／Ａコンバータ１
８とにより駆動される。このフィードバック電圧によ
り、増幅器出力から黒レベル１および黒レベル２のオフ
セット調整（ＤＡ１、ＤＡ２）されたアナログ画像デー
タが、スキャナ制御基板１のＡ／Ｄコンバータ２１〜２
６へ入力される。

【００１７】Ａ／Ｄコンバータ２１〜２６のＶｒｅｆ
は、アナログ画像データのゲインに対応するように先程
のＤ／Ａコンバータ１７、１８からの電圧により調整
（ＤＡ３）される。Ａ／Ｄコンバータ２１〜２６は、ア
ナログ画像データをデジタル信号に変換し、ＯＤＤおよ
びＥＶＥＮがセレクタ２７〜２９によりデジタル合成さ
れ、シェーディングゲートアレイ３０〜３２へ入力され
る。シェーディングゲートアレイ３０〜３２は、照明系
の光量不均一やＣＣＤの画素出力のバラツキを補正する
機能を持っている。

【００１８】黒基準板上でランプ点灯時に出力データ
を、シェーディングアレイ３０〜３２に接続された不図
示のメモリ（黒メモリ）へセットする黒補正を行い、濃
度基準板（白基準板）においてランプを点灯して、シェ
ーディングゲートアレイに接続された不図示のメモリ
（白メモリ）をセットする白補正を行う。

【００１９】この黒メモリ、白メモリのデータより画像
読取りデータが演算処理されて、シェーディング補正後
のデータが出力される。また、シェーディングゲートア
レイ３０〜３２は、シェーディング補正以外にゲート信
号により１ライン分の画像データの連続した８画素の加
算平均した最大値を、ＯＤＤ、ＥＶＥＮ別に内部レジス
タへ格納し、バス接続されたマイコン１２からリードす
ることができる機能（最大値検出機能）と、シェーディ
ング演算を実行しない画像データ出力の機能（データス
ルーモード）とを有している。

【００２０】シェーディング補正された画像データは、
ライン間補正メモリ３３、３４へ入力されて、３ライン
ＣＣＤ３５のＢとＧ、ＢとＲのライン数の画像データ
を、メモリで遅延させてＢＲＧの読取画像の位置合わせ
を行い、ＩＰＵ１００へ出力する。ライン間補正メモリ
３３、３４の設定は、タイミングゲートアレイ１５によ
り、倍率（読取り速度）に応じて制御されている。

【００２１】次に、図２〜図４に示す、基準板の表と裏
にそれぞれ白基準と黒基準を設けたシェーディング補正
動作の取り込みについて説明する。先ず、図２で黒基準
板上にてランプＯＮ状態でシェーディングゲートアレイ
に接続された黒メモリへ黒データを取り込む。次に、図
３で示すようにスキャナを移動し、基準板が回転しても
当たらない位置まで退避させる。その後、基準板移動パ
ルスモータで基準板を反転させ、読取り面側が白基準側
になるようにパルスを印加する。最後に図４で示すよう
に白基準板上にてランプＯＮ状態で白メモリへ白データ
を取り込む動作を行う。

【００２２】次に図５〜図７で示す、基準板を４角柱に
し、それぞれの面を白基準、黒基準、チャート１、チャ
ート２を設けた、シェーディング補正動作の取り込みに
ついて説明する。チャート１とチャート２は白から黒へ
の各々の異なる中間濃度レベルに設定してある。先ず、
図５で黒基準板上にてランプＯＮ状態でシェーディング
ゲートアレイに接続された黒メモリへ黒データを取り込
む。

【００２３】次に、図６で示すようにスキャナを移動
し、基準角柱が回転しても当たらない位置まで退避させ
る。その後、基準板移動パルスモータで基準角柱を矢印
方向に回転させ、読取り面側が白基準側になるようにパ
ルスを印加する。図７で示すように白基準板上にてラン
プＯＮ状態で白メモリへ白データを取り込む動作を行
う。同様にして、チャート１とチャート２について、中
間濃度レベルの取り込みを行う。

【００２４】この中間濃度レベル（グレースケール）の
取り込みを行いＣＣＤの偶奇差補正を行う実施例につい
て図８で具体的に説明する。図８のＡ／Ｄコンバータか
らシェーディングゲートアレイまでの３ラインＣＣＤか
らのＲ信号のデジタル処理回路を示す。Ｇ、Ｂ信号も同
様な構成となっている。

【００２５】従来例で説明した通り、一般に奇数画素用
ＣＣＤシフトレジスタと偶数画素用ＣＣＤシフトレジス
タを持つ固体イメージセンサは、２つのＣＣＤシフトレ
ジスタの微妙な特性の違いにより出力レベルの差が生じ
ることがある。特に３ラインＣＣＤのような複数ライン
のＣＣＤシフトレジスタを有するセンサにおいては、レ
ジスタ同士の干渉が避けられない。本実施形態は、これ
を解決すべく図８に示す通り、Ａ／Ｄコンバータ２０
１、２０２から合成（セレクタ）回路２０３の間に偶奇
差補正回路２０８を挿入し、シェーディングゲートアレ
イ２０４の前述した機能以外に白メモリと黒メモリに保
持している内容を接続しているマイコン２０７により、
リード、ライトする機能を使用して、各画素毎のバラツ
キを読み取ることができる。

【００２６】マイコン２０７は、例えば、ディジタル画
像前処理ＬＳＩ（ＭＢ８７８０８Ａ）を用いる。このデ
ィジタル画像前処理ＬＳＩ（ＭＢ８７８０８Ａ）は、Ｃ
ＣＤラインイメージセンサの出力信号に対して、シェー
ディング歪みを補正するための専用の画像前処理ＬＳＩ
である。基準角柱を回転させて白メモリ２０６へ読み込
みをシェーディングゲートアレイ２０４を介してマイコ
ン２０７から読出し、マイコンにより基準チャート毎の
ＯＤＤ−ＥＶＥＶ差を求めて偶奇差補正回路のＲＡＭ２
１１、２１２へデータをルックアップガンマテーブルと
して書込を行う。

【００２７】マイコン２０７と偶奇差補正回路のＲＡＭ
２１１、２１２のアドレスバスの接続は、２０９、２１
０のセレクタ回路で行われる。この接続関係の具体例と
して、詳細を図示しないが、ＡＬＳ２４４の２段により
アドレスバスの接続とＡＬＳ２４１とで、画像読取時の
γテーブル切換をマイコンの出力ポート切換により実現
する。これらの切換はＣＥ端子によりアクティブするこ
とにより実現する。なお、ＲＡＭ２１１、２１２は、バ
ッテリバックアップされているので電源ＯＦＦしてもデ
ータは記憶されている。また、データバスは２１３、２
１４のセレクタ回路で行っている。この接続関係は、詳
細不図示のＡＬＳ２４５とＡＬＳ２４４とで、データバ
スのＲＡＭへの接続と合成回路２０３との接続の切換を
ＣＥ信号によって実行する。ＲＡＭへの書込が行われな
い時はＲＡＭ２１１、２１２のデータは合成回路へ接続
する。

【００２８】この補正動作は、装置の電源ＯＮ後に補正
フラグがセットされ、偶奇補正動作として実行する。図
９に偶奇補正動作のフローチャートを示す。但し、電源
ＯＮ後の初期設定実行時に偶奇補正回路のＲＡＭ１１、
１２に同じリニアγ補正データが設定されているとして
説明する。図９のフローチャートを説明する。偶奇補正
動作を電源ＯＮ毎に毎回行うかどうか切換できるように
なっている。これは、ディップＳＷやＳＰモードの入力
による補正フラグのセット／リセットにより切換でき
る。フローチャートにおいて補正フラグがセットされて
いるかを判断し（Ｓ１１）、セットされていなければＲ
ＥＴし（Ｓ２７）、処理を終了する。

【００２９】セットされているとスキャナを基準板上か
ら退避し停止させる（Ｓ１２、Ｓ１３）。露光ランプ電
圧の設定後にランプＯＮし（Ｓ１４、Ｓ１４、Ｓ１５、
Ｓ１６）、ランプの立ち上り時間（６００ｍｓｅｃ）が
経過した後に（Ｓ１８／Ｙｅｓ）、シェーディングゲー
トアレイへ白メモリのセットを行う（Ｓ１９）。白メモ
リセットでは基準板上の信号を１６回読取り、平均化し
て白メモリヘセットする（Ｓ２０）。その後、シェーデ
ィングゲートアレイに白メモリテストモードを設定する
（Ｓ２１）。

【００３０】白メモリテストモードは、白メモリをマイ
コンからレジスタを通してリード・ライトすることがで
きる機能である。これにより、メモリリード動作と偶
数、奇数画素毎にある範囲において平均化処理しマイコ
ンのワーキングＲＡＭへストアする（Ｓ２２）。その
後、白メモリテストモードリセットし（Ｓ２３）、設定
回数ｎをインクリメントし（Ｓ２４）、グレー読取りと
比較して（Ｓ２５）、それ以下ならば基準移動モータの
移動パルス数をセットする（Ｓ２６）。

【００３１】セットされる前述した同様な動作を繰り返
す（Ｓ１１以降）。この繰り返しをグレー読取り数（図
５〜図７のチャート１、チャート２参照）を実行する
と、偶奇算出データをもとにγ補正テーブルをセットし
て処理を終了する。γ補正テーブルのセットは８ビット
の読取りであるならば、２５６階調となるが、基準板移
動ステップ数によりグレー読取数を読取分解能分とるこ
とは困難なので、代表値を数段（本実施例ではグレー２
段）とり、この偶奇差データより補間処理で読取分解能
分のテーブルデータを算出し、ＲＡＭテーブル１１、１
２にセットする。本フローチャートでは説明簡略化のた
めスキャナ移動しながら白メモリセット（白メモリ取り
込み）動作は省略した。

【００３２】このようにして、基準板を回転してグレー
読取りを行うことで各階調の偶奇差を算出してＲＡＭテ
ーブルのルックアップテーブル値をセットすることによ
り中間調部においても偶奇差のない良好な画像出力がで
きる。このグレースケールによる補正の他の利用法とし
ては、中間調レベルの白データや黒データをシェーディ
ングゲートアレイの白メモリと黒メモリに取り込むこと
で、原稿画像データの濃度に応じたダイナミックレンジ
を確保することができる。このため、Ａ／Ｄコンバータ
の分解能を高くすることなく良好な画像を出力すること
ができる。

【００３３】本実施例では、基準角柱を４角柱で説明し
たが６、８、１２角等の多角柱にすることにより、偶奇
差補正の精度をさらに向上させることができる。また、
チャート１、２等に設置するものはグレースケールチャ
ート以外にカラーパッチや細線パターン等を設置するこ
とにより、後段での画像処理での様々な補正が可能とな
る。

【００３４】さらに、図１０は上記実施形態の応用例を
示す図である。ＣＣＤで読み取る以外のセンサ、例え
ば、紙幣認識センサの校正用板を取付けることもでき
る。その他には全反射センサ等の校正用として使用でき
る。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の
画像読取装置は、少なくとも２種類の基準原稿が一体的
に設置され構成された同一体を回転させ、複数種類の補
正のためのシェーディングデータを取得し、この基準原
稿によるシェーディングデータを用いて画像信号のリニ
アリティを補正する。よって、同一体に複数種類の基準
原稿を装備させて複数種類のシェーディングデータを効
率よく取得し、各階調の偶奇差を算出して、中間調部に
おいても偶奇差のない良好な画像データの出力が可能と
なる。さらに、中間調レベルの白データや黒データをシ
ェーディングゲートアレイの白メモリと黒メモリに取り
込むことで、原稿画像データの濃度に応じたダイナミッ
クレンジを確保することができる。このため、Ａ／Ｄコ
ンバータの分解能と高くすることなく良好な画像を出力
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像読取装置の実施形態を示す構成ブ
ロック図である。

【図２】基準画像と光学系の関係を示す概念的な構成図
である。

【図３】基準画像と光学系の関係を示す概念的な構成図
である。

【図４】基準画像と光学系の関係を示す概念的な構成図
である。

【図５】基準画像と光学系の関係を示す概念的な構成図
である。

【図６】基準画像と光学系の関係を示す概念的な構成図
である。

【図７】基準画像と光学系の関係を示す概念的な構成図
である。

【図８】偶奇差補正処理部およびその周辺部の回路構成
例を示すブロック図である。

【図９】動作例を示すフローチャートである。

【図１０】基準画像と光学系の応用例を説明するための
図である。

【図１１】従来の偶奇差補正処理部の回路構成例を示す
ブロック図である。

【図１２】従来の偶奇差補正処理回路の特性図である。

【符号の説明】

１スキャナ制御基板２ＣＣＤ基板３スキャナドライバ基板４ランプレギュレータ５、６冷却ファン７原稿検知センサ８圧板開閉センサ９ＨＰセンサ１０スキャナ開閉センサ１１パルスモータ１２ワンチップマイクロコンピュータ（マイコン）１３ＲＯＭ１４ＲＡＭ１５タイミング発生用ゲートアレイ１６パラレルインシリアルアウト・データ・バッファ１７、１８Ｄ／Ａコンバータ２１〜２６Ａ／Ｄコンバータ３５３ラインＣＣＤ３６〜４１増幅器４２モータ励磁パターン出力用ＲＯＭ４３モータドライバ部４４ハロゲンランプ１０１メイン制御部１０２操作表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者曽我浩史東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者泉川学東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原稿画像を照明する光学系と、該光学系により照明された前記原稿画像の画像信号を光
電変換する光電変換手段と、該光電変換手段により変換されたアナログ信号をデジタ
ル信号へ変換するＡ／Ｄ変換手段と、少なくとも２種類の基準原稿が一体的に設置され構成さ
れた同一体と、該同一体を回転させる回転手段と、前記基準原稿によるシェーディングデータを用いて前記
画像信号のリニアリティを補正するシェーディング補正
手段とを有し、前記回転手段により前記同一体を回転させ複数種類の前
記補正のためのシェーディングデータを取得することを
特徴とする画像読取装置。
【請求項２】前記同一体は同一板であり、前記基準原
稿は黒基準板と白基準板とであり、該黒基準板と白基準
板とが前記同一板の表と裏とに設置されて前記同一体が
構成されていることを特徴とする請求項１記載の画像読
取装置。
【請求項３】前記同一体は多面体の立方体であり、該
多面体へは黒および白を含む複数種類の基準原稿が設置
されていることを特徴とする請求項１記載の画像読取装
置。
【請求項４】前記基準原稿の少なくとも一つが、紙幣
認識のための校正用であることを特徴とする請求項３記
載の画像読取装置。
【請求項５】前記同一体の回転は、前記光学系を搭載
したスキャナを移動し退避させることを特徴とする請求
項１から４の何れか１項に記載の画像読取装置。