JPS61199370A - 画像読取装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、原稿の画像を読み取る画像読取装置に関し、
特に広い濃度範囲をもつ原稿の画像を低濃度部分から高
濃度部分まで高分解能で読み取るためのデータを得るこ
とができるようにした画像読取装置に関する。

（従来技術） 一般的に、画像読取装置の読取センサとして使用される
光検知器は、第７図に示すような感度特性を持ち、セン
サへの入射光ＩＥをキ★知するに際して、良好なＳ／Ｎ
比で検出できる範囲には限界がある。第７図において、
横軸は光量Ｅの対数、縦軸は光検知器の出力電圧■であ
る。この第７図は、入射光量の増加に対し出力信号電圧
が正の方向に変化する例であるが、反対の場合も考え方
は同じである。また、入射光強度がほぼ零の時に出力信
号に対して正又は負のバイアスがががっている場合があ
るが、その場合も本発明との対比上が考え方は同じであ
る。以下、光検知器の特性が第７図のような場合を例に
して説明する。

出力電圧■には実際にはノイズ成分が含まれるので、光
ｉＥの少ない部分では、検知信号がノイズに埋もれてＳ
／Ｎ比が劣化し、また光量Ｅの多い部分では出力電圧■
が飽和し、極端な場合には強い光量での光検知器破損と
いうこともある。従って、光検知器の有効検知範囲が制
限されてくる。

尚、この有効検知範囲は、一般にダイナミックレンジと
呼ばれる。

光検知器としてＣＣＤイメージセンサを使用する場合、
このＣＣＤイメージセンサは、その出力電圧Ｖが、入射
光の強度Ｐ（ｔ）と蓄積時間ｔの積分による光量Ｅ１ Ｅ−Ｊ：Ｐ（ｔ）ｄＬ で決まってくるが、そのダイナミックレンジは、１０′
程度であり、光電子増倍管（１０５程度）よりも相当狭
い。

写真のような濃度階調のある画像（以下、階調画像とい
う。）の原稿をＣＣＤイメージセンサで読み取る場合、
原稿濃度に対する出力電圧の特性（原稿濃度読取特性）
は第８図〔この特性は、濃度りが大きくなる（′ａくな
る）はど、原稿で反射して光検知器に入射する入射光量
Ｅは少なくなるので、第７図の特性とはほぼ逆の特性と
なる。〕に示すようになる。

そして、このような階調の画像の原稿を読む必要のある
場合には、原稿濃度に対するＣＣＤイメージセンサの読
取条件は、おおまかに分けると第９図に示すようになる
。曲線Ａは標準的な読取条件、曲線Ｂはやや暗い濃度を
もつ部分を読み取る場合に好適な読取条件、曲線Ｃはや
や明るい濃度をもつ部分を読み取る場合に好適な読取条
件の特性である。

例えば、曲線Ａに示す標準的な読取条件で読み取った場
合、濃度の高い部分でも低い部分でもその曲線の傾きが
小さいので、それらの部分の濃度検知信号がノイズに埋
もれて原稿濃度を正確に弁別することは難しい。

従って、明るい部分（ハイライト部分）や暗い部分（シ
ャドウ部分）の像はある程度犠牲にして、中間調の像を
良好に読み取ることに限定するか、或いは曲線Ｂ、Ｃの
ように、いずれか一方の部分のみを良好に読み取るよう
にして他方の部分を完全に犠牲にせざるを得なかった。

このように、従来では原稿の濃度範囲が広い場合に、そ
の全範囲に亘って小さな濃度差を正しく弁別することが
できず、良好な画像を得ることができなかった。

（発明の目的） 本発明はかかる点に鑑みて成されたもので、その目的は
、広い濃度範囲を持つ画像を読み取る場合に、その広い
濃度範囲の全てに亘って高分解能で読み取るためのデー
タを得ることができるようにして、終局的に良好な画質
を得ることができるようにした画像読取装置を提供する
ことである。

（発明の構成） このために本発明の画像読取装置は、読取条件を変えて
上記原稿の少なくとも一部の箇所を重複して読み取る手
段を具備するようにしている。

〈実施例） 前記したように、第９図の特性において、曲線Ａは中間
調の部分に対して高分解能を持ち、曲線Ｂはシャドウ部
分に対して高分解能を持ち、更に曲線Ｃはハイライト部
分に対して高分解能を持つ。

従って、特定画像のハイライト部分からシャドウ部分ま
で、広い範囲に亘って高分解能で画像読取を行うために
は、少なくとも曲線Ａ、Ｂ、Ｃに対応した特性によって
、その特定画像の少なくとも一部を同時に重複して、或
いは時間をずらして複数回読み取って、それをｆａ）平
均化（算術平均、重み平均、幾何平均環）したり、或い
は（ｂｌ原稿（読み取る部分（例えば画素）〕の濃度検
出信号レヘルに応じて曲線Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかの特性
によって得たデータを選択する。以下、（ｂｌについて
説明する。

第１図（第９図と同じ）において、曲線Ａの特性によっ
て読み取って得られた出力電圧を■ｏ、曲線Ｂの特性に
よって読み取って得られた出力電圧を■ｏ、曲線Ｃの特
性によって読み取って得られた出力電圧をＶｃ　とする
。また、曲線Ａの高分解能の得られる範囲Ｘの下限の電
圧をＶｌ、上限の電圧をＶ２とする。そして、電圧■１
において曲線Ａで得られる濃度Ｄ＋　と同一濃度での曲
線Ｂにおける電圧までの差電圧をΔＶｌ　、また電圧■
２において曲線Ａで得られる濃度Ｄ２と同一濃度のでの
曲線Ｃにおける電圧までの差電圧をΔＶ２とする。そこ
で、 Ｖ＜Ｖｌ　　　　　・・・■８ ■１　≦■≦■２・・・ΔＶｌ　　＋Ｖ＾ｖ２＜ｖ　　
　　・・・Δ■１　＋Δ■２＋ＶＣのように、３種の出
力電圧を処理すれば、第２図に示すように、低濃度部分
から高濃度部分までの広い濃度範囲に亘って、第１図に
示した範囲Ｘと同様な若しくは同程度の傾きの特性曲線
を得ることができる。よって、その広い範囲に亘って優
れた濃度分解能で画像読取ができるようになる。

１個の光検知器を使用して、画像曲線Ａ、Ｂ、Ｃを得る
（特性をシフトする）ためには、原稿照明光の強弱（複
数光源或いは単独光源による）や照射合計時間の変更、
読取光の事後的強弱変更、光検知器の感度変更、光検知
器の読取継続時間の変更等がある。

具体的には、例えば次のように行う。曲線Ａを標準的な
読取条件とすると、曲線Ｂを得るためには、■光強度を
増す、■フィルタの光透過率を上げる、■フィルタを光
透過率の高いものに切り換える（又は、フィルタを除去
する。）、■照明用光源の原稿照射時間を長くする、■
光検知器の有効検知時間を長くする、■光検知器に外部
から正バイアスを与えている場合にはそのバイアスを上
昇させる（逆バイアスの場合は降下させる）、■光学系
の絞りを大きく　（絞りを除去する）のいずれか１つ或
いはそれらの組合せを利用する。

一方、曲線Ｃを得るためには、曲線Ｂを得る場合と逆に
、■′光強度を減少する、■′フィルタの光透過率を下
げる、■′フィルタを光透過度の低いものに切り換える
、■′照明用光源の原稿照射時間を短くする、■′光検
知器の有効検知時間を短くする、■光検知器に外部から
正バイアスを与えている場合にはそのバイアスを降下さ
せる（逆バイアスの場合は上昇させる）、■′光学系の
絞りを小さくするのいずれか１つ或いはそれらの組合せ
を利用する。

第３図は本発明の第一実施例を示すものである。

１は読み取るべき画像が描かれた原稿、２はその原稿の
画像を照明するＬＥＤ等の照明手段で、この照明手段は
照明制御手段３により制御されるようになっている。４
はフィルタ駆動手段５により制御されるフィルタ、６は
レンズ、７はＣＣＤラインセンサやＭＯ３型ラインセン
サ等の光検知器で、この光検知器７は光検知器制御手段
８により制御されるようになっている。９は増幅器、１
０はＡ、　／　Ｄ変換器、１１はラインメモリ　（１走
査線分を記憶する。）或いはフレームメモリ　（１画面
分を記憶する。）等のメモリ、１２は前述の処理（ａｌ
又は（ｂ）を行う演算部であり、これら符号９〜１２の
部分は処理部１３を構成している。即ち、処理部１３か
らの出力は、新たな画像データとなる。

なお、原稿１は主走査されながら読取装置に対して相対
的にａ方向酸いはその反対方向に移動させられ副走査さ
れる。

従って、前記した読取条件の変更は、照明制御手段３、
フィルタ駆動手段５、光検知器制御手段８等により、所
定の部分を制御して行うことができる。

読取状態を第５図に示す。第５図中、Ａ＋　・・・Ａｋ
・・・Ａｎは曲線Ａを得る条件、Ｂ１・・・Ｂｋ・・・
Ｂｎは曲線Ｂを得る条件、Ｃ＋・・・Ｃｋ・・・Ｃｎは
曲線Ｃを得る条件で読み取ったラインである。この図で
は、説明を容易にするためにず°らして表示した。そし
て、Ａｋ、Ｂｋ、Ｃｋからの信号に前述の処理（ａｌ或
いは処理ｆｂｌを行って、次表のＸｋという１ライン文
の信号を得るように構成する。

メモリ１１において、フレームメモリを使用する場合に
は、１画面の画素数がそれほど多くない場合には好適で
あるが、画素数が多くなると、メモリのコストが高くな
り、実用的でなくなる。ただ、このフレームメモリを使
用する場合には、上記した■、■′　（光源として螢光
灯やタングステンハロゲンランプを用いる場合）、■、
■′、■、■′のような高速切換が困難な方法を採る場
合に好適である。

ラインメモリを使用する場合は、各走査線毎に条件を変
更する必要があり、低速度での切り換えは１画面の処理
に時間がかかるので、前記した■、■′、■、■′、■
、■′のような高速切り換えが好適である。ただ、■、
■′の場合はフラッシュランプのようにパルス的な光源
の発光時間を切り換えることになるが、光検知器７にＣ
ＣＤラインセンサを使用する場合はその光源２としてハ
ロゲンランプや螢光燈のような連続点灯光源を使用する
のが一般であり、■、■′、■、■′の方法が通してい
る。このれらの方法はＣＣＤラインセンサを駆動する電
子回路で実現することができる。

このＣＣＤラインセンサの制御に関しては良＜知られて
いるので説明は省略する。

第二実施例として、上記第一実施例における光検知器７
を二次元検知方式のＣＣＤ面センサやＭＯ８型面センサ
で構成することができる。この場合、処理部１３のメモ
リ１１としてはラインメモリではなくフレームメモリで
なければならない。

よって、切換の手段は低速のものでも使用できることに
なるが、二次元検知方式を採用する場合は一画面全部を
ほぼ同時に処理できるという特徴をもっており、その特
徴を生かすためには高速の切換手段を使用することが望
ましい。また切換に時間がかかるということは、その間
に種々の条件変動が生じる可能性（例えば、温度変化に
よる光源強度の変化、光検知器の感度のドリフト等）が
あり、この面からも高速切換が好ましい。

第４図は第三実施例を示すものである。この実施例はレ
ーザ光発生部２０からのレーザ光をポリゴンミラー等の
光偏向器２１により偏向してレンズ２２を介して副走査
方向に相対的に移動する原稿１の上でほぼ焦点を結ばせ
て主走査し、その原稿１からの反射光を光フアイバ群等
の光収束器２３で収束して光電子増倍管やＰＩＮホトダ
イオード等の光検知器２４で検知して、その検知信号を
第３図に示した処理部１３と同様の処理部２５において
処理するようにしたものである。この実施例では、照明
光源の強度や照明時間の長さの切換は、レーザ光発生部
２０からの光路の途中に音響光学変調器のような高速の
変調器を配置することにより容易に行うことができる。

また、光検知器２４の有効検知期間の切換も比較的容易
である。この第三実施例と前記した第一、第二実施例と
の相違は、１回の主走査の内に、前記した第一、第二実
施例では光検知器７が多数の素子からなり各素子が原稿
上の位置と１対１に対応して位置情報を得るのに対して
、本実施例では光検知器２４が反射光を時系列的に受は
取り、時間が位置情報を持っていることである。

第６図は第四実施例を示すものである。本実施例では、
２個の光検知器３１．３２を使用し、またその光透過率
が２５％、反射率が７５％のビームスプリンタ３０を使
用して、一方の光検知器３１の受光する光と他方の光検
知器３２の受光する光とが３：１となるようにして、第
１図に示した曲線Ａの特性が光検知器３１の出力電圧か
ら、また曲線Ｂの特性が光検知器３２から得られるよう
にしている。なお、３３．３４は光検知器制御手段、３
５は処理部である。

この実施例では原稿の読み取りが１回であっても、読取
条件の異なる出力電圧を２種得ることができ、同一場所
を重複して読み取った場合と等価となる。よって、ビー
ムスプリフタを２段以上使用して同様の構成とすれば、
同一画像について同時に３個以上の特性曲線を得ること
ができ、第２図に示した特性をよりきめ細かにすること
ができる。また、光検知器３１．３２を適宜Ｍｉ制御す
ることにより、そこからの出力電圧にビームスプリッタ
３０の反射率や透過率で決まる１：３以外の比率とする
ことができ、よって得られる特性曲線の相互シフト量も
自由とすることができる。

なお、以上の各実施例にいて、光検知器の特性としては
、低濃度、即ち光検知器への入射光強度が大きいほどそ
の検知器の出力電圧が大きくなる特性の例で説明したが
、その逆の特性の光検知器を使用する場合でも、同様な
考えにより通用できることば勿論である。

（発明の効果） 以上から本発明によれば、同一画像を読取条件を変更し
て重複して読み取るようにしているので、得られる特性
曲線をシフトさせることができ、よってその結果得られ
たデータを適宜処理することによって、広い濃度範囲を
もつ原稿を高い分解能をもって読み取ることができる。

即ち、グイナミノクレンジを拡げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は読み取り条件を変えて原稿を読み取った場合の
原稿濃度読取特性図、第２図は第１図の特性を処理して
得た広い濃度範囲に亘って同一感度をもつ原稿濃度読取
特性図、第３図、第４図は本発明の実施例を示す図、第
５図は重複読取状態の説明図、第６図は本発明の別の実
施例を示す図、第７図は光検知器の感度特性図、第８図
は光検知器の原稿濃度読取特性図、第９図は高分解能範
囲の異なる原稿濃度読取特性図である。 １・・・原稿、２・・・原稿照明手段、３・・・照明制
御手段、４・・・フィルタ、５・・・フィルタ駆動手段
、６・・・レンズ、７、・・・光検知器、８・・・光検
知器制御手段、９・・・増幅器、１０・・・Ａ／Ｄ変換
器、１１・・・メモリ、１２・・・演算部、１３・・・
処理部、２０・・・レーザ光発生部、２１・・・光偏向
器、２２・・・ｆθレンズ、２３・・・光収束器、２４
・・・光検知器、２５・・・処理部、３０・・・ビーム
スプリフタ、３１．３２・・・光検知器、３３．３４・
・・光検知器制御手段、３５・・・処理部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、照明手段により原稿を照明し、該原稿からの反
   射光を検知することにより該原稿の画像を読み取る画像
   読取装置において、 読取条件を変えて上記原稿の少なくとも一部の箇所を重
   複して読み取る手段を具備することを特徴とする画像読
   取装置。
2. （２）、上記読取条件を、原稿照明光の強弱差、原稿照
   明光の照射合計時間差、読取光の事後的強弱差、光検知
   器の感度差、光検知器の読取継続時間差の１つ或いは２
   つ以上の組合せによって変えるようにしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の画像読取装置。
3. （３）、上記重複して読み取ったデータに基づいて新た
   な画像データを形成するようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の画像読取装置。