JPS61169073A - 画信号処理装置 - 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】 皮擢九乱 本発明はスキャナにより原稿の画像を画素単位で読み取
った画信号の処理方式に係り、特にその画信号をサンプ
ルホールド処理する画信号処理方式に関する。

１棗１１ 従来、デジタル式の画像読取システムにあっては、スキ
ャナにより原稿面を光走査することにより得られた元画
情報をＣＯＤなどのイメージセンサにより画素単位で読
み取った画信号を１段のサンプルホールドによって処理
することにより、イメージセンサのオン、オフに起因し
て画信号中に派生する同期化されたリセットノイズを除
去するようにしている。

しかしこのようなイメージセンサから出力される画信号
を１段のサンプルホールドによって処理するのでは、イ
メージセンサ内での各クロックラインとの静電結合によ
るノイズが画信号に重畳してうねりのある画信号波形と
して出力される場合、画信号のサンプル期間にそのうね
り成分が出力されてしまい、それが後処理として行なわ
れるスキャナにおける照度ムラの影響などを排除するた
めのシェーディング補正にニセのデータを与えることに
なって再生される画像の劣化をきたしてしまうという問
題がある。その際、サンプル期間を短くすればよいが、
サンプルホールド回路の高速処理性が要求されており、
また原理的に０にはできないものとなっている。

ｌ莢 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、原稿の画
像情報を画素単位で読み取るスキャナのイメージセンサ
から出力される画信号のサンプルホールド処理を行なわ
せる際、その画信号中に含まれるリセットノイズおよび
うねり成分の除去を同時に行なわせることができるよう
にした画信号処理方式を提供するものである。

１氏 本発明はその目的達成のため、イメージセンサから出力
される画信号を２段にわたってサンプルホールドする手
段をとるようにしている。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について詳
述する。

第４図は原稿画像を読み取るスキャナの一構成例を示す
もので、コンタクトガラスｌ上にのせられた原稿２をそ
れと平行に副走査方向に速度Ｖでガイド３に沿って８動
する第】走行体４に取り寸けられた光源５によって下側
から主走査方向に順次照明し、その原稿面からの反射光
を同じく第１走行体４に取り付けられた第１ミラー６、
速度Ｖ／２でガイド３に沿って副走査方向に移動する第
２走行体７に取り付けられた光路長補正用の第２ミラー
８および固定側に設けられた結像レンズ９を介して画素
単位によるＣＯＤなどの固体撮像素子が主走査方向にｌ
ライン分配設されたイメージセンサ１０に送って原稿画
像を順次読み取るように構成されている。なおここでは
副走査送りの線速Ｖが１８０１１Ｉ＋１／Ｓｅｅで、読
取密度が主走査、副走査方向ともに４００画素／インチ
となるようにしている。したがって、１画素当りの走査
時間は約７０ｎＳｅｃ　（１４，３ＭＨｚ）となる。ま
たイメージセンサｌＯは画素数５０００で、その出力が
奇数画素列と偶数画素列との２チヤンネルに分かれたも
のを使用し、その奇数、偶数の各画素列による出力デー
タをそれぞれ並列的に処理し、１画素当りの処理時間を
みかけ上１４０ｎＳｅｃとなるようにしている。

第５図に１画像読取システムにおける制御系およびデー
タ処理系の構成例を示している。ここでプリンタなどと
のインタフェース５１としては、システムの構成などに
よって種々に変化するが、ここでは基本的なものをあげ
ている。コマンドＣ５としては、画像読取システムのス
タート、ストップあるいは異常状態時などの制御に関す
るものと、データ処理方法の選択などの制御に関するも
のとに分かれている。そのコマンド入力は、そのほとん
どが操作パネルなどを介してオペレータによって入力さ
れることになる。コマンドＣ５はいったんコントローラ
５２に与えられ、コン１−ローラ５′２においてシステ
ムの状態をチェックしたうえでそれぞれ必要なところに
送られることになる。

データ処理に関するコマンドとしては、原稿サイズ、変
倍率の指定、地肌ノイズ除去、ＭＴＦ補正のオン、オフ
指定および文書モード／写真モード。

濃度ポジションの選択指定などがある。

第５図の構成にあって、コントローラ５２がスキャナス
タートのコマンドを受は取ると、サーボモータＭを駆動
して光学系をスタートさせて原稿画像の読取りを開始さ
せる。その際サーボモータＭはエンコーダを用いて位置
および速度のフィードバック制御がなされて、線速１８
０ｍｍ／Ｓｅｃに対して±２％以内の精度に保持される
ようになっている。また、そのとき原稿サイズ、変倍率
のコマンドに応じて光学系のリターン位置、線速が制御
される。またその際、クロック発生器５３は、イメージ
センサ１０．ビデオ信号処理回路５４および画像処理装
置５５に制御クロックＣＬＫを与える。イメージセンサ
１０は主走査方向におけるｌラインごとの原稿の画情報
を読み取る。その際、スキャナの読取密度が４００画素
／インチ、線速が１８０ｍｍ／Ｓｅｅにより、１ライン
当りの読取時間は３５３μＳｅｃとなる。

イメージセンサ１０からクロックＣＬＫにより時系列的
に読み出された奇数画素列ｏｄｄと偶数画素列ｅｖｅｎ
との各データがビデオ信号処理回路５４に送られ、そこ
で第１図に示す回路構成にあって、まずカレントバッフ
ァＣＢＩを介してビデオ増幅器ＡＭＰによりデータ増幅
がなされる。

その際、イメージセンサ１０の出力信号の大きさは最大
（白レベル）で１２０〜２００ｍＶとなるために、それ
を１ｖ近くに増幅する。

次に、イメージセンサ１０から出力される画信号すなわ
ちビデオ増幅されてカレントバッファＣＢ２を通してと
り出された画信号中には、第２図中のＣＢ２出力波形に
示すように、前述した周期的に発生するリセットノイズ
と画信号のうねりとが存在するため（図中ｔ１はリセッ
トノイズ期間を、ｔ２は画信号期間をそれぞれ示してい
る）。

ＭＯ３ＦＥＴＩおよびカレントバッファＣＢ３を介して
設けられた次段のＭＯ３ＦＥＴ２を用いて逐次サンプル
ホールドさせることにより、そのリセットノイズと画信
号のうねりとをそれぞれ除去させる。

すなわち、ますカレントバッファＣＢ２から出力される
画信号が前段のＭＯ５ＦＥＴＩのサンプルホールドスイ
ッチに与えられ、そこで第２図中に示すＭＯ５ＦＥＴＩ
のドライブ信号Ｄ１のタイミングでスイッチングをなし
、画信号期間ｔ２に画信号をサンプリングし、リセット
ノイズの期間ｔ１をホールドすることによってリセット
ノイズを除去させる。第２図中に、リセットノイズが除
去された画信号をＣＢ３出力波形として示している。

次に後段のＭＯ；　　ＦＥＴ２において、第２図中に示
すＭＯ５ＦＥＴ２のドライブ信号Ｄ１のタイミング、す
なわち前段のＭＯ５ＦＥＴＩがホールドしているときに
後段のＭＯ５ＦＥＴ２がサンプリングするようなタイミ
ングでスイッチングを行なわせることにより、画信号中
のうねり成分を除去させる。第２図中に、うねり成分が
除去された画信号をカレントバッファＣＢ４の出力波形
として示している。

なお、ＭＯＳ　　ＦＥＴ１とＭＯ５ＦＥＴ２との各スイ
ッチングのタイミングとしては、前段のＭＯＳ　　ＦＥ
ＴＩをオフするタイミングが画信号期間ｔ２内で、かつ
後段のＭＯ３ＦＥＴ２とオン時間が重ならないようにす
る必要がある。また実際に使用するサンプルホールド回
路の性能によっては、互いに全く逆相となるサンプリン
グ信号を用いるようにしてもよい。

またこのような２段のサンプルホールド手段をとれば、
サンプル期間を画信号の周期に比して特に速くする必要
がなくなり、２段目のサンプルモードの時定数を制限し
て画信号間のつなぎをなめらかにすることができるよう
になる。

第３図はイメージセンサ１０から出力される画信号のビ
デオ増幅およびサンプルホールド処理するための具体的
な構成例を示すもので、ここではイメージセンサ１０か
ら出力される画信号をエミッタホロア回路３１を通した
うえで２段に設けられた高速用のサンプルホールド回路
３２．３３においてサンプリング信号ＳＰＬに応じて逐
次リセットノイズおよびうねり成分除去のための処理を
行なわせ、その処理された画信号をビデオ増幅器３４に
より必要なレベルに増幅してＤＣ基準を作るためのゼロ
クランプ回路３５に与えるようにしている。ゼロクラン
プ回路３５は、イメージセンサ１０がダミーセンサ出力
を生じている間にゼロクランプ信号ＺＣＬによりクラン
プスイッチＳＷがオンされてＯｖにクランプさせるよう
になっている。このゼロクランプ回路３５はサンプルホ
ールド回路３２の前に設けることも可能であるが。

その場合にはクランプスイッチＳＷのオンを画信号期間
にしなければならないとともに、以後の回路をＤＣ結合
にさせる必要がある０図中、ＣＢはカレントバッファで
ある。

さらにビデオ信号処理回路５４において１以上のように
してサンプルホールド処理によってリセットノイズおよ
びうねり成分が除去されてきれいなボックスカー波形に
整形され、かつビデオ増幅された画信号にもとづき、ス
キャナにおける光源の照度ムラなどによるシェーディン
グの補正および原稿の地肌除去を行ない、最終的にＡＤ
変換により画信号を６ビツトのデジタル信号に変換して
画像処理装置５５に送る。なお、地肌除去はコマンドＣ
５によって適宜オン、オフされる。

しかして本発明によれば、サンプルホールド処理によっ
てリセットノイズおよびうねり成分が除去されてきれい
なボックスカー波形に整形された画信号を得ることがで
きるので、ＡＤ変換時に画信号の安定期間が長いために
アクイジションタイムを長くとることができるようにな
る。また、ＡＧＣをかけるためのピークホールド回路に
対して正確な画信号を与えることができるようになる。

したがって、原稿画像の読取精度の高い正確な画信号を
得ることができる。

また画像処理装置５５にあっては、第６図に示すように
、ビデオ信号処理されたデジタル画信号ＢＳ　（ここで
は奇数画素列の画信号ＢＳＩと偶数画素列の画信号ＢＳ
２との２チヤンネルに分離されている）を入力とし、文
字などのパターン画像用の最適２値化処理を行なわせる
ＭＴＦ補正回路６１および２値化回路６２からなる第１
の処理系統と、同じく入力画信号ＢＳの写真などの濃淡
画像用の最適２値化処理を行なわせる中間調処理回路６
３からなる第２の処理系統とが並列的に設けられており
、各処理系統により第５図のコントローラ５２から出さ
れるコマンドＣ８に応じて選択的に処理されたデータを
一時蓄積させて順次出力させる出力バッファ回路６４（
ここでは奇数画素列の処理データ蓄積用のＲＡＭと偶数
画素列の処理データ蓄積用のＲＡＭとからなっている）
とによって構成されている。

ＭＴＦ補正回路６１は、イメージセンサ１０における画
信号の転送むら、スキャナにおける光学系でのＭＴＦ劣
化および副走査送り時の振動などにより高周波数域で生
じた画像のぼやけをラプラシアンフィルタを用いて補正
するもので、例えば第７図（ａ）に示す３Ｘ３の係数マ
トリクスからなるフィルタと同じく第７図（ｂ）に示す
３×３の画素領域における各画素データＡ−Ｄとのコン
ボリューション積分を行なわせることにより、処理対象
となる３Ｘ３の画素領域の中心にある注目画素の処理デ
ータＡ′が求められる。

Ａ’　＝に１・Ａ−に２　（Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）・・・（
１）ここで、係数に１およびに２はに１＝３．に２＝１
７２である。

なお係数フィルタのＤＣゲインが定数ｎになるようにす
ると。

Ｋ１＝４に２＋ｎ　　　（Ｋ２≧Ｏ）・　（２）の関係
が成立し、係数Ｋｌ、に２を変えることによって、第８
図に示すように空間周波数特性を変化させることができ
るようになる。

第９図はＭＴＦ補正回路６１の具体的な構成例を示すも
ので、ここでは２つの各１ライン分のシフトレジスタＳ
Ｒおよび４つのフリッププロップＦＦの組合せにより画
信号ＢＳ中から３×３の画素領域におけるＡ−Ｅの画素
データを順次抽出させ、その各抽出された画素データＢ
−Ｈの全加算を加算器９１〜９３により行なわせ、その
全加算されたデータに乗算器９４により係数に２を乗じ
、また抽出された画素データＡに乗算器９５により係数
に１を乗じ、引算器９６において乗算器９４の出力デー
タから乗算器９５の出力データを減することにより目的
とする処理データＡ′を得るようにしている。Ｋｌ、に
２の各係数信号は、コマンド解釈するＭＰＵで（２）式
にしたがって計算された値を与える。

また第１０図は他の構成例を示すもので、この場合は第
９図における乗算器９４．９５の代わりに予め計算結果
が書き込まれたＲＯＭ９７．９８を用いたルックアップ
テーブル式とし、そのＲＯＭ９７．９８からそれぞれ読
み出されたデータを加算器９９により加算して処理デー
タＡ′を得るようにしている。ここで、ＲＯＭ９７，９
８および加算器９９を１つのＲＯＭに置き換えることも
可能であるが、その場合にはアドレスラインが７＋３＋
６＝１６本となり、そのためＲＯＭ容量が６５５３６バ
イト以上必要となり、第１０図の構成ではＲＯＭ９７が
１０２４バ、１’ト、ＲＯＭ９８が５１２バイトとなり
、それに比較してＲＯＭ容量が大きくなりすぎて実用的
でなくなる。テーブルセレクト信号ＴＳはコマンドによ
って発生させるが、ＲＯＭ９７．９８をそれぞれＲＡＭ
に換えてＭＰＵによってテーブル変換可能な形をとるよ
うにしてもよい。またテーブルは１乗算器で不可能な非
線形データをも可能にしている。

ＭＴＦ補正された画信号は最終的に２値化回路６２にお
いて単純２値化処理される。そのしきい値レベルは濃度
ポジションコマンドによって数段に選定可能となってい
る。第１１図は２値化回路６２の具体的な構成例を示す
もので、濃度ポジション信号Ｐに応じて所定のしきい値
のデータが読み出されるＲＯＭＩＩＩと、画信号ＢＳを
その読み出されたしきい値と比較して２値化する比較器
１１２とからなっている。ここで画信号ＢＳは原稿面の
光反射率Ｒに比例したデータであり、画像濃度りとの関
係はＲ＝１０＝すなわち対数関係となる。いま画信号Ｂ
ＳのデータＮとして反射率１のときＯ２反射率０のとき
２５５とすると、Ｎ＝２５５−２５５ＸＲより、Ｎ＝２
５５−２５ｓｘ１０−Ｄとなり、その特性は第１２図に
示すようになる。人間の視覚は濃度に対してリニアにな
るため、濃度ポジションの選択は濃度に比例したしきい
値を発生させなければならない。したがってＲＯＭＩＩ
Ｉには、第１２図の特性を満足するような各濃度ポジシ
ョンＰＩ、Ｐ２．Ｐ３．・・・に対する画信号ＢＳのデ
ータＮの変換テーブルが格納されている。実際にはＲＯ
ＭＩＩＩに変換テーブルを複数群もたせ、原稿の種類お
よび編集の動作モードに応じて変換テーブルを使い分け
るようにしている。またＲＯＭＩＩＩ内に非線形データ
によるテーブルも格納されている。このＲＯＭＩＩＩと
同じ役割りをＭＰＵにやらせても実現可能である。

また中間調処理回路６３は、ディザ法と濃度パターン法
との各長所を組み合せた部分マトリクス法によるしきい
値マトリクスと部分平均値化によって階調性を考慮した
画信号ＢＳの２値化処理を実現させている。

蛙 以上、本発明による画信号処理方式にあっては。

スキャナにおけるイメージセンサから出力される画信号
を２段にわたってサンプルホールドさせることにより画
信号中に含まれるリセットノイズおよびうねり成分の除
去を同時に行なわせることができるという優れた利点を
有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による画信号処理方式を具体的に実施す
るための基本的な回路構成を示すブロック図、第２図は
第１図の回路構成における各部信号のタイムチャート、
第３図は本発明による画信号処理方式を実施したときの
実際の回路構成を示す電気的結線図、第４図はスキャナ
の一構成例を示す簡略図、第５図は画像読取システムに
おける制御系およびデータ処理系の構成例を示すブロッ
ク図、第６図はその画像処理装置の構成例を示すブロッ
ク図、第７図（ａ）はＭＴＦ補正用のラプラシアンフィ
ルタ構成を示す図、同図（ｂ）はＭＴＦ補正対象となる
一定の画素領域におけるデータ構成を示す図、第８図は
空間周波数特性を示す図、第９図および第１０図はＭＴ
Ｆ補正回路の具体的な構成例をそれぞれ示すブロック図
、第１１図は２値化回路の具体的な構成例を示すブロッ
ク図、第１２図は画像濃度に対する画信号のデータ特性
を示す図である。 １０・・・イメージセンサ　５１・・・インタフェース
５２・・・コントローラ　５３・・・クロック発生器　
５４・・・ビデオ信号処理回路　５５・・・画像処理装
置６１・・・ＭＴＦ補正回路　６２・・・２値化回路　
６３・・・中間調処理回路　６４・・・出力バッファ回
路　３２．３３・・・サンプルホールド回路　ＡＭＰ・
・・ビデオ増幅器　ＣＢ、ＣＢＩ〜ＣＢ４・・・カレン
トバッファ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原稿の画像情報を画素単位で読み取るスキャナのイ
   メージセンサから出力される画信号を２段にわたってサ
   ンプルホールドする手段をとるようにした画信号処理方
   式。 ２、２段にわたって画信号をサンプルホールドする際、
   前段と後段の各サンプリングタイミングが互いにオーバ
   ラップしないように設定されたことを特徴とする前記第
   １項の記載による画信号処理方式。