JPS5899062A - 画像走査読取系のテストチヤ−ト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はファクシミリなど画像走査系の読取り性能検査
用のテストチャートに関するものである。

今日、画像走査装置は一般事務南ファクシミリをはじめ
、新聞、印刷関連システムから宇宙通信用に及ぶ広範な
用途を有している。これらの装置は半導体技術をはじめ
とする多種多様な要素技術の組合せによって高速、高解
像度、高信頼性等の高性能化が計られており、画像品質
も各部要素間の整合によって保障されるところとなって
きている。ここにおいて設計、評価の指針となる効果的
な画質評価法と評価基準が不可欠である。

ファクシミＩＪ分野においては、装置の調整用ならびに
画質評価用のテストチャートとして、たとえばわが国に
おいては画像電子学会から標準テストチャート〔浜田「
ディジタルファクシミリ用テストチャート（爲３および
爲４）について」画像電子学会誌第９巻第３号（１９８
０）　ｐｐ、　１９９〜２０６つが、捷た国際的にもＣ
ＣＩＴＴから提供されるものが一般の利用に供されてい
る。

装置の調整、評価にあたっては、テスト結果からどの部
分の性能がどの程度発揮されているかを的確に判定でき
ることが望まれるが、一般に客観評価のみによって画質
判定を下すことは現在のところ困難であり、代って主観
的評価の方法が併用されている。

たとえば画像走査系の基本過程としての走査光電変換は
、各種用途の画像走査装置に共通する原理であり、これ
によって走査系の解像性能ならびに読取り濃度が規定さ
れる。

前記学会から発表されているチャートにおいても解像性
能や濃度を判定するパターンが様々に構成さｈている。

しかしながら、これらのテストチャートによっては走査
画像に固有の問題として付随するモアレや、２値判別を
行う場合の閾値と画質との関係が明確に判定できない点
が指摘される。

そこで本願発明者は、この問題点を解決すべく走査光電
変換光学系について鋭意研究努力を行なって来たところ
、以下のような結果を得た。

第１図は走査光電変換光学系の概念図である。

原稿面（テストチャート）１は光源２で照明され、レン
ズ３ならびに周辺光量補正用フィルタ４を介して１次元
イメージセンサ６の開口上に結像される。この図面はレ
ンズ元軸と副走査方向を示す矢印Ａを含む断面で示され
ており、さらにフィルタ４の光軸方向からみた断面をも
合わせて説明している。フィルタを通過する光束４１１
，４１２゜４１３などは各々原稿１の周辺ならびに中央
部の各点に対応しており、これら光束のシェーディング
（周辺部での光量低下）を補正するために所定パターン
４１の半透明膜がガラス基板４２上に設けられている。

さて、イメージセンサ５土では、開口列、たとえば２０
４８画素からなる自己走査型光電変換素子によって画像
情報は時系列の電気信号に変換される。もし原稿が白、
黒の格子状パターンであって、しかも格子像ピッチの１
層とセンサ開ロビノチが等しい場合、イメージセンサ６
の出力を測定してみると、第２図の如き特性となること
がわかる。

第２図Ａ、Ｂにおいて横軸は、前記格子バター７を主走
査方向に任意位置から０　、０２　ｍａｎづつ変移させ
た場合の変移量で、縦軸はイメージセンサ６の出力レベ
ルを示す。第２図Ａにおいで、５１゜６０１および５２
，６０２はそれぞれ注目する一画素および隣接する一方
の画素の値を示している。

５１と６２の対は格子状パターンの白線と黒線の幅ａ、
ｂが互いに等しい場合で、６ｏ１と６０２は黒線幅ａが
白線幅すより６０係程度大きい場合に対応している。こ
こで白・黒信号出力が各々交叉する出力レベル６０．な
らびに６００ば、もしそのレベルに閾値が設けられたな
らば、格子パターンの判別（白又は黒）は常に正確に行
なわれることになるが、レベル６ｏとレベル６００は一
致していないので、一般に単一の閾値レベルではそのよ
うな完全な２値判別を実現させることはできないことが
わかる。第２図Ｂにおいても５３゜６４あるいは６０３
．５０４も同様に格子の白、黒部分に対応する出力の対
を示す。第２図Ａに示す特性は第２図Ｂに示す特性に比
べて光学系の解像特性が良く、矩形波格子の白、黒部分
に対応する出力比が大きい場合である。信号出力の最大
コントラストは、５１．５２の場合Ｖａ＝７．５゜Ｖｂ
＝＝１．ｓ　　（任意単位）であるから６４の最大コン
トラストはＶａ”　６　、　ｖｂ＝　３よりＶａ−Ｖｂ −’＝Ｆ　０　、３３　　である。このような白、ｖａ
十■ｂ 黒線幅が等しい格子パターンに対する信号出方での最大
コントラストは矩形波レスポンス、あるいはＭＴ　Ｆ　
（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃ
ｔｉｏｎ）と称される。ＭＴＦは正確には正弦波状格子
パターンに対するものであるが、実用上は矩形波格子を
代用して用い、光学系の解像特性を比較する尺度として
よいと考えられる。従って第２図Ａ、ＢけＭＦＴ＝−０
，６７ならびにＭＴＦ＝−０，３３の各場合における格
子パターンの光電変換後の出力がそれぞれ比較されてい
るわけである。

以上のごとき実験データから種々の白、黒線幅比に対す
る信号出力を想定した場合、固定の２値化レベルが設定
されるとすると明らかにＭＴＦの値が高い程、格子パタ
ーン解像特性は一トる事情にあること、捷たその中でも
特定格子（白線・黒線の線幅を各々指定）に対して最適
の閾値レベルが存在することがわかる。

捷た、す、上の説明は通常の格子パターンに関して光電
変換系で見られる一般的事項であるが、実際に例えばフ
ァクシミリ装置で格子パターンを読取る場合を考えてみ
ると、格子パターンピッチの２分の１をイメージセンサ
の開ロビノチに等しくして走査・光電変換するとしても
、主走査方向での格子位置とセッサ開口位置の位相関係
は一致せず、出力信号を再生、記録させたとき、格子パ
ターンのつぶれ、ないしは白抜けが起る。また、この位
相のずれと光学系の倍率誤差との相互作用によってモア
レが生じる。そこで装置を最適条件に調整する立場で考
えてみると、（１）　　再生された格子像のつぶれは光
学系の解像特性たとえばレンズ焦点合わせが不充分であ
る故に生じたものか、それとも（１１）非常に解像特性
は良好であるが、た捷たま格子像とセンサ開口位置の位
相関係が悪かったために生じたものであるか、甘た（ｉ
ｉｉ）　　以上を判定する場合の２値判別レベル設定は
最適であったかを合わせて評価すればよいことが明らか
となった。

本発明は一ト述のような評価を簡便に行なえる画像走査
読取系のテストチャートを提供することを目的とする。

すなわち、（１）原稿面上で局部的に（はぼ同一点にて
）同時に位相の異なる格子像を読取って再生できること
、（＋Ｄ　　その場合、その読取点附近の２値判別閾値
レベルが同時に再生画像から判別されること、（ｉｉｉ
）　　装置が読取り、再生する代表的パターン例を７ミ
ーレーシヨンできるよう各種線幅比で構成される格子パ
ターン、もしくは格子状パターンを主要部に含む抽象化
字字が用意されること。の３条件が満足されているテス
トチャートを提供することを目的とする。

さて、第３図は本発明の一実施例であるテストチャート
の部分拡大図てあり、１対の矩形格子が互いに格子ピッ
チの−、即ち位相的に−の変移を４　　　　　　　　　
　　　２ 生じた様態のもとに配列されているノーターンの一部を
示している。一般にはピッチＰと線幅ａ、ｂに対して位
相変移Ｓを設定できるが、本例では１８１を用いる場合
であり、しかもピッチＰはイメージセンサ開口上で、セ
ンサの画素ピッチの２倍に一致するようパターンを設計
している。このようにする・と第２図の説明で述べた如
く、一方の格子で白、黒判別が最悪状態となった場合に
、他方の格子は最大コントラストを示す位置にあり、両
者の再生状態を同一場所で判別できることになる。

第４図は本発明の一実施例の他の部分拡大概略図であり
、第３図の拡大図を包含している。

１２　１３、、、、、、、．１１８は各ピッチが１組／
馴、１．６組／咽９．＊＊ｅｅ＋　、　９組／朋（黒と
白で１組）の矩形格子列の対で、各格子対の位相変移量
は等しく０．０６２５　ｍｍである。ここでたとえば１
８はピッチが４組／嘔の格子対で、第３図においてＰ−
０，２５０ｍ＋ｎ　、　ａ　＝ｂ＝０．１２５　ｗｎ　
、　Ｓ＝０、ｏ６２６Ｉ＋１＋＋１とした場合に相当し
ている。本パターンは、読取光学系の結像倍率を０．１
１２とし、イメージセンサの画素ピッチＰ＝０．１２５
Ｘ０．１１２鴨＝０．０１４＋＋Ｉ＋Ｉ＋で設計された
ファクシミリ装置で用いるものである。

また、第６図および第６図は本発明の一実施例の他の部
分拡大図であり、位相関係を明確にし、かつ線幅ａ１．
ｂ１（副走査方向）、ａ２（主走査方向、ａ３（斜め方
向）を明朝体あるいはゴシック体など各種文字に対応さ
せることにより、再生結果から読取時の光電変換系の特
性を客観的に判定できる。なお、第６図のパターンは画
像電子学会で作成されたファク７ミリテストチャート爲
２に表現されたパターンの位相をずらしたものである。

第６図は特に漢字のたて線、よこ線の線幅が書体によっ
て一定の割合をなすことＶこ着眼した抽象化文字のパタ
ーンを示し、漢字「１１」の如き部分のパターン８０，
８１．８２．８３は各々主走査、副走査方向に対して位
相変移Ｓを生じている。

明朝体の場合は、たて線幅ａ１は比較的太いが、よこ線
幅ａ２は非常に細く、８ポイントの文字では０．１ｍｍ
以下の書体も見られる。他方ゴシック体ではａｌ−ｂｌ
−ａ２−ｂ２　　となる例も見られるといった具合であ
る。

第７図は本発明の一実施例であるテストチャートの構成
図である。このテストチャートには第３図ないし第６図
を用いて説明したパターンが含まれると共に、２値判別
閾値レベルを再生画像から読み取るためのパターンも含
まれている。すなわち濃度パター７２００．２０１，２
０２．２０３および２０４は６段階の反射率（白地部分
２ｏ○の反射率を１００係として、２０１から順に６０
％、５０％、４０％、３０％の相対値）をとっている。

これら濃度パターンの再生状態から閾値レベルがどこに
設定されたかが読み取られ、他の格子対部分１０１，１
０２，１０３等の解像状態に参照して評価に供せられる
。他の部分７０１゜７１１は第６図ないし第６図によっ
て構成される抽象化文字列であって、両者の解読状態の
バランスを見ることによって様々の異なる原稿を想定し
た最適条件に系を調整して評価することが可能である。

ここで格子対１０１は第４図に示した各種ピッチの格子
対であり、白、黒線幅比を等しくしてあり、１０２，１
０３はそれぞれ線幅比の異なる格子対の組としている。

また９０．９１は１６段階の反射率を有するごとく濃度
パターンを更に細かく設けている。なお８０．８１のブ
ロックには各種の文字書体を配列しており、主観評価に
よって実際の文字の読取り、再生結果を判定し、再生さ
れた各種２相格子対の判別結果と対比させて、その客観
性を視覚的、心理的角度から検証することを可能として
いる。

第８図は本テストチャートの効果を客観的に評価するも
のであり光学系の解像特性ＭＴＦと再生画像の画質（解
像限界）Ｑの関係を測定したものである。横軸に光学系
の総合Ｍ　Ｔ　Ｆ　Ｔ　を８本／朝の矩形格子に対する
レスポンスで表わし、たて軸は解像限界を示す空間周波
数（本／胴）であって、実際に第４図の如き格子対を用
いて得られたファクシミリ画像から解像限界を判別して
プロットしている。Ｍ　Ｔ　Ｆ　Ｔはレンズのフメーカ
シングによって６段階を定めた。捷た２値判別閾値は、
第２図ニ示すとと＜　　ＶＳ？０．４３　ＶＷとＶＳ−
，０、５８について行ない、２本の直線６０．６１をそ
れぞれ得た。ここで格子の白、黒線幅比は黒線が３０〜
６０％程度太きいものを用いている。

以上のように、本発明によれば走査′ｊｔ電変換系の解
像特性と２値判別閾値レベルが再成画像に直接反映する
ごとく構成されているので、装置の調整に当って明朝体
あるいはゴシック体などの文字種に対して最適条件を容
易に判定・評価しうるものである。したがって特に専門
的知識を有しない作業者によっても評価は容易であり、
また装置の設計・開発に有意なデータが極めて簡単に、
すなわち単に本テストチャートを読み取らせて画像を可
成させるだけで入手できるなど多大の効果がもたらされ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は走査光電変換元学系の概念図、第２Ｍは被走査
体の変移量と光電変換系の出力との関係を示す図面、第
３図ないし第６図は本発明の一実施例であるテストチャ
ートの部分拡大図、第７図は前記一実施例の概略構成図
、第８図は本発明の詳細な説明するだめの特性図である
。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 １走令方自Ｊ＊移 ＭＴＦ六ρ、〆７ （Ａ） ＨＴＦ七４３３ 第３図 ／１８θ 第４図 第５図 θ−日一一７ き 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 検査対象となる画像走査読取系の走査ピッチの２分の１
   の長さだけ互いに位相変移を与えたパターンと複数種の
   濃度を有するパターン七を有する画像走査読取系のテス
   トチャート。