JPS62116070A - 原稿読取装置 - 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、原稿の画像情報をイメージセンサにより読取
る原稿読取装置に関する。

［従来の技術］ 画像情報を含む原稿を光電変換により読取る原稿読取装
置に対して、高分解能や小型化およびカラー化（カラー
画像読取可能化）等が求められている。このような要求
に答えられる有力な技術の１つとして固体走査方式があ
る。一般にこの方式では、ホトダイオードアレイとＭＯ
Ｓスイッチとを組合せた固体撮像素子や、デバイス自身
で画素分解機能と光情報蓄積機能を兼ねそなえた半導体
機能素子を用いた固体撮像素子などを使用している。

［発明が解決しようとする問題点］ このような固体撮像素子（固体イメージセンサ）により
、本や書類等の原稿の画像を読取るためには、原稿を光
源により露光し、原稿の反射光を固体イメージセンサで
検出し光電変換すること　　　゛かなされる。そして、
この固体イメージセンサの出力信号に基づいて画像記録
するためには、固体イメージセンサのアナログ出力信号
を画像記録に適した形態とするためのアナログ処理を必
要とする。従って、固体イメージセンサのアナログ出力
信号をアナログ処理回路へ伝送する必要があるが、例え
ば、アナログ処理回路が固体イメージセンサと分離され
ている場合には同軸ケーブル等の伝送線によりアナログ
出力が伝送される。この伝送において、読取りアナログ
出力信号にノイズが乗っている場合、これを伝送線によ
り伝送すると伝送線の話電率等により信号が影響され、
アナログ処理回路に適正な信号が供給される。

また、光電変換素子列の出力信号の信号伝送先のアナロ
グ処理部において出力信号をサンプルホールド（Ｓ／１
４）ｌ、、ている場合に、この出力信号中に不要な高周
波成分が含まれると精度の良いＳ／Ｈができない。

本発明は、イメージセンサからの出力信号の安定な信号
伝送ができ、良好なアナログ処理が可能な原稿読取装置
を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本目的を達成するために、本発明は、光源と、光源によ
り照射される原稿の反射光を光電変換するイメージセン
サと、イメージセンサの出力信号に所定のアナログ処理
を行う処理手段とを有し、イメージセンサの出力信号を
低域通過フィルタを通して処理手段にアナログ伝送する
ことを特徴とする。

［作用］ 本発明では、イメージセンサから出力するアナログ出力
信号を低域通過フィルタ（ローパスフィルタ）を通すよ
うにしたので、光電変換素子列の出力信号に含まれる高
周波信号成分を除去することが可能となり、安定な信号
伝送ができる。

また、本発明では高周波成分が除去されてからＳ／Ｈ（
サンプルホールド）をするので、精度の良いＳ１０がで
きる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

Ａ、原稿読取装置の内部構成 第１図は本発明の一実施例の密着型カラーイメージセン
サを用いた原稿読取装置の内部構成を示す。

第１図において、ｌは原稿読取装置の全体を示す。２は
原稿台、３は原稿台２上の原稿、４は原稿を下方から照
射する線状の光源（露光ランプ）、５は光源４の照射光
を原稿３に集光させる反射笠、６は原稿３からの反射光
を１：１で導く集束性ロッドレンズアレイである。７は
そのロッドレンズアレイ６で導かれた正立の実像を光電
変換により電気信号（画信号）に変える密着型カラーイ
メージセンサであり、本実施例では一例としてＣＯＤ　
（電荷結合素子）アレイを用いている。８は原稿３を走
査するための原稿走査ユニットであり、上述の光源４１
反射笠５．ロッドレンズアレイ６、密着型カラーイメー
ジセンサ（以下、密着型カラーＣＣＤセンサと称する）
７等を搭載して、図示しない駆動源（モータ）により本
図の矢印への副走査方向に往復動する。

第２図は第１図の原稿走査ユニット８の詳細を示す。こ
こで、９は原稿走査ユニット８の移動体、１０は移動体
９上のセンサドライブ基板、１１は移動体９上のバッフ
ァアンプ基板、１２はバッファアンプ基板１１上の信号
伝送部（後述）と本体の電気回路（後述）との接続のた
めの同軸フラットケーブルである。

第３図は第１図のロッドレンズアレイ６等の光学系の詳
細を示す。ここで、１３は赤外線を吸収する赤外吸収フ
ィルタであり、集束性ロッドレンズアレイ６と密着型カ
ラーＣＣＤセンサ７との間の光路内に配置する。また、
本実施例では光源４に線状のハロゲンランプを用いてい
る。

第４図は第１図の密着型カラーＣＣＤセンサ７の外観を
示す。密着型カラーＣＣＤセンサ７は（後述のように一
辺６２．５　ｕ　ｍ　（１７１８ｍｍ）を１画素として
１０２４画素のＣＣＤチップが主走査方向に沿って千鳥
状に５チップ配列されており、各画素は１５．５μＩｘ
　６２．５μｍの大きさに３分割され、その各画素上に
密着して各々Ｃｙ（シアン）、Ｇ（グリーン）　、Ｙｅ
（イエロー）の色フィルタを配設している。

以上の構成において、原稿台２上の原稿３の画像を読取
るべく、上述の原稿走査ユニット８を主走査方向に対し
て垂直な矢印への方向に移動走査すると同時に、原稿走
査ユニット８内のハロゲンンランプ４を点灯すると、原
稿３からの反射光はランプ４の側面付近に配置した集束
性ロッドレンズアレイ６に導かれて、赤外吸収フィルタ
１３を通り、密着型カラーＣＯＤセンサ７に集光する。

この際、線状光源のランプ４から発光した光が反射笠５
により集光されて原稿３を照射し、集束性ロッドレンズ
アレイ６が原稿３からの反射光を何等縮小させることな
く、１対１の関係で密着型カラーＣＣＤセンサ７の複数
のＣＣＤチップ上に正の実像で結像させる。密着型カラ
ーＣＣＤセンサ７の受光部は原稿の一端の長さを十分カ
バーする長さを有する。上述のＣＣＤチップ上に結像さ
れた光学像はＣＣＤの光電変換能力により電荷に変換さ
れる。この電荷はＣＣＯの電荷転送能力により順次画像
転送され画像信号となる。

Ｂ、密着型カラー〇ＣＤセンサ 次に、第１図の密着型カラーＣＣＤセンサ７を詳細に説
明する。

密着型カラー〇〇Ｄセンサ７は、第５図および第６図に
示すように、千鳥状に並べた５個のＣＣＤチップ２１〜
２５と、これらのＣＣＤチップ２１〜２５を一体に保持
するセラミック基板２６と、このセラミック基板２６の
上部を覆うカバー２７と、ＣＣＤチップ２１〜２５の接
続用リード線２８とから成る。

ＣＣＤチップ２１〜２５は、その受光部がｐ−ｎ型のＳ
ｔフォトダイオードから成り、１画素の各色毎の受光部
の大きさは６２．５μｍｘ１５，５μｍである。各ＣＣ
Ｄチップの受光部は第７図に示すように、感光画素と接
続されていない空送画素（領域）　ＤＩ〜Ｄ１２、アル
ミニウムＡｆＬのシールドを施こされた光シールド画素
（領域）０１３〜Ｄ３６．ダミー画素（領域）Ｄ３７〜
Ｄ７２、有効信号画素（領域）　Ｓｌ−５３０７２、お
よび後端ダミー画素（領域）Ｄ７３〜０７６の合計３１
６８ビツトから構成する。

本実施例ではＣＣＤチップ２１〜２５を第５図に示すよ
うに、千鳥状に２列に配列する。隣接する２つのＣＣＤ
チップ（例えば２１と２２）は、第６図に示すように、
各ＣＣＤチップの受光部の中心から所定の距＠ｆｌを保
って、平行に配設する。

本実施例では１＝４画素分の距離を置いている。

また、これらのＣＣＤチップ２１〜２５は配列方向に沿
って、互いに重なりを許して配列している。即−ち、３
０７２ビツトの有効画素領域５１〜５３０７２を含めて
、ＣＣＤチップ２１〜２５の全有効読取領域が３０４ｍ
ｍになるように各ＣＣＤチップ２１〜２５は互いに重な
りを許して配列されている。

ＣＣＤチップ２１〜２５の受光部には、カラー信号を受
るために色フィルタを上述のＳｉフォトダイオード上に
配置する必要がある。この配置方法としては、色フィル
タとＳｉフォトダイオード素子とを接着剤で貼り合わせ
る方法と、Ｓｉフォトダイオード素子上に直接色フィル
タを積層する方法とがある。

前者のフィルタ貼り合わせ方法は色フィルタをガラス基
板上に製作すればよいが、Ｓｉフォトダイオード素子と
の組合せの際に接着という余分な工程が必要となり、し
かも位置合わせ誤差を生じやすい。この場合、接着誤差
を数μｍ以下に抑えることは実際上かなり難しく、色再
現性、シェーデング特性の劣化を来す可能性がある。

一方、後者のフィルタ積層方法は車に色フィルタをＳｉ
フォトダイオード素子の画素の位置に合わせて蒸着法等
で積層製作すれば、カラー受光素子が完成するので、そ
の製作工程は極めて単純で、位置合せ精度を大幅に向上
させることができる。

よって、本実施例におけるＣＣＤチップの色フィルタは
後者のフィルタ積層方法により製作したものを用いてい
る。

Ｃ１色フィルタ 次に、具体的な色フィルタの配列について説明する。

第８図に示すように、本実施例では、シアン（ｃｙ）３
ｔ、グリーン（Ｇ）３２　、イエロー（Ｙｅ）　３３の
フィルタ配列として、Ｃｙ、　Ｇ、Ｙｅの１組３ビツト
を読取時の１画素として構成している。１画素の繰返し
ピッチは８２．５μｍである。

これらの色フィルタ３１，３２．３３の分光特性を第９
図に示す。本図に示すように、Ｙｅのフィルタ３３の透
過率は、鎖線（ａ）で示すように５００ｒ＋＋＋＋の波
長付近から急増している。Ｃｙのフィルタ３１の透過率
は、実線（ｂ）で示すように４８０ｎ１１の波長付近で
ピークを示し、かつ７０Ωｎｍの波長を越えた所から再
び透過率が増加している。またＧのフィルタ３２は、本
実施例ではＣｙフィルタ３１とＹｅフィルタ３３の重ね
合せによって得ているので、その透過率は破線（ｃ）で
示すようにＳＱＱｎｍの波長付近でピークを示している
。第９図から分るように、これらのフィルタ３１，３２
．３３の分光特性において重要な点は、人間の視感度領
域外の７００ｎｍ程度の波長に対しても各透過率が零に
ならない点である。

だが、正確な色情報を得るには３ｍ類の色フィ・　ルタ
３１〜３３とＣＣＤチップ２１〜２５とで、人間の目と
同様な識別機能を果さなければならない。ＣＣＤチップ
２１〜２５の受光部の分光感度特性（相対感度）は、第
１Ｏ図に示すように、５５０ｎｎ＋程度の波長で最大と
なり、１１０００ｎ以上まで有限な相対感度を有してい
る。

すなわち、色フィルタ３１〜３３を付けられたＣＣＤチ
ップ２１〜２５の受光部は、７００ｎｍ以上の波長の光
に対しても応答が存在することになる。これに対して、
人間の目の視感度は７００ｎｍ以上の波長に対しては零
である。従って、単にＣＣＤチップ２１〜２５とＧｙ、
Ｇ、Ｙｅの色フィルタ３１〜３３との組合せだけでは、
人間の目と同一機能を果すことはできない。

よフて、本実施例では、後述するように光学的フィルタ
、例えば赤外吸収フィルタ１３により分光感度を補正し
ている。

Ｄ、集束性ロッドレンズアレイ 次に、集束性ロッドレンズアレイ６について説明する。

上述の第３図に示すように、本実施例での集束性ロッド
レンズアレイ６は、その光の入射側の焦点距離に原稿面
４１があり、光の出射側の焦点距離に２列のＣＣＯチッ
プ列４２が存在する。このように集束性ロッドレンズア
レイ６を配設することにより、原稿面４１とＣＣＯチッ
プ列４２が結像関係となる。すなわち、原稿面上の画像
がｌ対ｌの正立像としてＣＣＤチップ列４２上に結像さ
れる。しかしながら、ＣＣＤチップ２１〜２５が第６図
に示すように１＝４画素分（４ライン分）の間隔を有し
て千鳥状に配列されているのに対し、集束性ロッドレン
ズアレイ６は１本なので、本実施例においてＣＣＤチッ
プ列４２上に結像される正立像は、原稿面４１上におい
ての４ライン分間隔をへだてた画像となってしまう。そ
のため、本実施例では後述するようにＣＣＤチップ２１
〜２５内に搭載されたラインメモリを用いて、この問題
を解決している。

Ｅ、光源 次に、光源４について説明する。

上述のように、本実施例では光源４としてハロゲンラン
プを用いている。原稿読取装置としての密着型カラーイ
メージセンサに要求される機能は、人間の目と同程度の
色を読取る機能である。

第１１図はトムソン・ライト（Ｔｈｏｍｓｏｎ−Ｗｒｉ
ｇｈｔ）の基本曲線を示す。この曲線は、色に応じた人
間の目の視感度特性、つまり赤、緑、青の色光に対する
明るさ感度と光の波長との関係を示している。

Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各曲線から明らかなよ
うに、人間の目は７００ｎｍ以上の長波長光には感じな
い。

一方、ＣＣＤチップ２１〜２５の受光部と色フィルタ３
１〜３３の分光特性は上述したように、７００ｎｍ以上
の長波長の光に対しても有限な感度値を有しており（第
９図、第１０図参照）、このような色フィルタ３１〜３
３を有するＣＣＤチップ２１〜２５の受光部に対して白
色光を入射させると、７００ｎｍ以上の長波長の光にで
も感じてしまう。

また、光源４として用いたハロゲンランプは、−第１２
図に示すように、長波長領域はど、その光エネルギーが
増加する分光特性を有している。

よって、本実施例では、７００ｎｍ以上の長波長領域の
光エネルギーを遮断するために、第３図に示すように、
赤外吸収フィルタ１３を密着型カラー〇ＣＤセンサ７上
に配設している。第１３図は赤外吸収フィルタ１３の分
光透過特性を示す。さらに、本実施例では通常の交流点
灯による光量リップルを防止するために、ハロゲンラン
プ４の直流点灯を行っている。

Ｆ、電気系統の全体の回路構成 次に、第１図の画像読取装置１の電気系統について説明
する。

第１４図は、その電気系統の概略構成例を示す。

第１４図において、１００はＣＣＤチップ２１〜２５を
駆動する駆動回路部、１１０はＣＣＤチップ２１〜２５
からの出力信号（画像信号）を次段へ伝送するための信
号伝送部、１２０は信号伝送部１１０から入力したＣＣ
Ｄチップ２１〜２５からのアナログ出力信号を画像情報
に適した形に変換し、その変換した信号をさらにデジタ
ル信号に変換するアナログ処理部である。１７０はアナ
ログ処理部１２Ｇでデジタル信号に変換されたＢ（ブル
ー）、Ｇ（グリーン）、Ｒ（レッド）の各信号を画像信
号出力用の１ラインに接続するためにＢ、Ｇ、Ｒ信号を
一次記憶するメモリ部であり、１８０は上記各部１００
，１２０，１７０の動作タイミングを制御するタイミン
グパルス発生部である。これらの構成要素１００，１１
０，１２０，１７０および１８０から本実施例の画像読
取装置１の電気系統が構成される。

Ｇ、駆動回路 まず、駆動回路部１００から詳細に説明する。

ただし、以下の説明では、代表としてＣＣＤチップ２１
の駆動回路１００ａとする。この駆動回路１１０ａは、
第１５図に示すように、２相クロツクφ！＾。

φ２＾、最終段転送りロックφ２Ｂ＋走査同期信号ＳＨ
，リセット信号Ｒ５，垂直転送りロックφＶｌ〜φＶ７
＋出力信号Ｏ５のみを扱うこととする。

２相クロツクの一方のクロック信号φ１Ａの入力端子に
は、インバータ１０１が接続され、インバータ１０１の
出力端子には抵抗１０２とスピードアップコンデンサ１
０３とが並列に接続され、さらにＭＯＳ　（メタルオキ
サイドシリコン）のクロックトライバ１０４の入力端子
に接続される。このＭＯＳクロックトライバ１０４の出
力端子はＣＣＤチップ２１のφ１Ａ端子に接続される。

２相クロツクの他方のクロック信号φ２Ａについても上
述のクロック信号φ１Ａと同様である。また、走査同期
端子ＳＨ，リセット信号Ｒ５，垂直転送りロックφν１
〜φ９．についても２相クロツクφＩＡ＋　φ２Ａと同
様にインバータ１０１、抵抗１０２．コンデンサ１０３
　、　ＭＯＳクロックトライバ１０４が接続されている
。

出力信号Ｏ５の端子には、ｎｐｎトランジスタ１０５と
コレクタ抵抗１０６、エミッタ抵抗１０７からなるエミ
ッタフォロワが接続されている。また、ＣＣＤチップ２
１の電源電圧＋Ｖはコンデンサ１０８，１０９を経てＣ
ＣＤチップ２１の００端子に接続されている。

２相クロツクφｌＡ＋　φ２ＡはＣＣＤチップ２１の各
ビットに生じた電荷を順次出力端側に転送するのに必要
な信号である。走査同期信号ＳＨはＣＣＤチップ２１の
電荷の転送において１走査の区別をつける信号であり、
リセット信号Ｒ５はその電荷が転送された後の画素信号
を消去する信号である。

最終段転送りロックφ２Ａはいわゆる高速化転送パルス
であり、第１５図に示すように最終段のＣＣＤ水平アナ
ログシフトレジスタ４の電荷の転送を行う。垂直転送り
ロックφＶｌ〜φｖ７はいわゆるラインシフトパルスで
あり、垂直方向の電荷の転送を行う。このラインシフト
パルスφｖ１〜φｖ７で制御される７個のラインシフト
ゲート■〜■はそれぞれ１ライン分の電荷の蓄積が可能
であり、ライン単位で電荷の転送を行うので、このゲー
トをラインシフトパルスで適当に制御することにより最
大７ラインのラインメモリを構成することが一可能とな
る。よって、本実施例では、ラインシフトゲートパルス
φｖ１〜φｖ７を制御して千鳥配列のＣＣＤセンサ２１
〜２５の受光部間の距＠ｌ１＝４ラインの補正を行って
いる。

出力信号Ｏ５はＣＣＤチップ２１から出力された出力信
号であり、上述した第７図に示すように、有効画素領域
Ｓ１〜５３０７２の有効信号の３０７２ビット分の他に
、ダミー信号と空送り信号および基準黒レベル信号とを
含む。これらの出力信号Ｏ５はビット位置が正確に規定
されており、基準レベル信号はＣＣＤチップ２１の受光
部（光シール部）の暗信号であり、色に応した真の出力
を得るために用いる。

第１６図に上述の各信号のタイミングの一例を示す。

また、駆動回路部１００は上述の第２図に示すセンサド
ライブ基板１０上に搭載されており、このセンサドライ
ブ基板１０は信号伝送部１１０が搭載されるバッフ７ア
ンプ基板１１と分離されている。これらの基板１０．１
１は、駆動回路部１００において高速かつ大振幅のＧＣ
Ｄ駆動パルスによって生ずる電源ノイズや輻射ノイズの
信号伝送部１１０への影響を少なくするために、アナロ
グ系とデジタル系とを分離するためのものである。

Ｈ０信号伝送部 次に、信号伝送部１１０を説明する。

第１７図は信号伝送部１１０の回路構成を示す。信号伝
送部１１０は第１４図に示すように各ＣＣＤチップ２１
〜ｚ５ごとに設けられＣいるが、以下では代表として（
：ＣＤ２１に対する信号伝送回路１１０ａについて説明
する。

第１７図において、ＩｌｌはＣＣＤチップ２１からの出
力信号を一時蓄えるバッファ回路、１１２はバッファ回
路１１１の出力信号のＤＣ（直流）成分を除去するコン
デンサ、１１３はコンデンサ１１２　とＡＣカップリン
グさ右た出力信号を規定レベルまで増幅する増幅器、１
１４は増幅器１１３で増幅されたＣＣＤ出力信号に含ま
れる高周波成分を除去し、信号の変化分だけを取り出す
低域通過フィルタ（ＬＰＦ　）、１１５は低域通過フィ
ルタ１１５の出力信号をアナログ信号処理部１２０へ伝
送するために増幅を行う出力増幅器であり、信号伝送部
１１０はこれらの要素１１１〜１１５から構成されてい
る。

ＣＣＤチップ２１から出力された出力信号は、バッファ
回路１１１により低出力インピーダンスで出力される。

この場合、本実施例では２層りロックφ１＾、φ２Ｂの
周波数を９　ＭＨｚとする。ＣＣＤチップ２１からの出
力信号は約４ｖ程度のオフセットを有しており、そのた
めバッファ回路１１１の出力信号も電圧オフセットを持
つことになる。このオフセットを持ったＣＣＤ出力信号
はコンデンサ１１２によりＤＣ成分が除去され、その出
力レベルによってＤＣレベルがＡＣ（交流）的に変動す
る。このようにＡＣカップリングされた出力信号は増幅
器１１３により指定出力レベルまで増幅され、低域通過
フィルタ１１４に入力する。

一般にＣＣＯ等の固体撮像素子の出力信号には、固体撮
像素子を駆動するため、転送パルスに同期した画像信号
成分と、リセットパルスによる周波数成分、および各ク
ロックパルスによって生ずる高周波成分とが含まれてい
る。このような出力信号を、本実施例の同軸フラットケ
ーブル１２のような同軸線等の電線により、アナログ伝
送を行い、かつその電線を屈曲運動させた場合には、導
体と絶縁物間の容量変動や静電ノイズが画像信号成分以
外の上記の高周波成分に大きく影響を及ぼす。

そこで、低域通過フィルタ１１４によって不要な高周波
成分を除去し、アナログ伝送時の信号の安定化を行って
いる。

このように、低域通過フィルタ１１４ではＣＣＤ出力信
号に含まれる高周波成分を除去し、かつ信号の変化分を
抽出できる通過帯域として、本実施例では２０ＭＨｚの
高域カットオフ周波数を選択している。低域通過フィル
タ１１４により不要な高周波成分を除去された信号は、
出力増幅器１１５を通して出力端子１１６から同軸フラ
ットケーブル１２を通ってアナログ処理部１２０へ伝送
される。

！、アナログ処理部 次に、アナログ処理部１２０を説明する。

第１８図はアナログ処理部１２０の回路構成を示す。こ
のアナログ処理部１２０は、第１４図に示すように、信
号伝送部１１０と同様に各ＣＣＤチップ２１〜２５毎に
設けられている。以下では代表としてＣ０Ｄ２１に対す
るアナログ処理回路１２０ａについて説明する。

第１８図において、１２１は信号伝送部１１０からのＣ
Ｃ［ｌ出力信号を入力して、そのＣＣＤ出力信号の出力
電圧をあらかじめ設定された所定の出力電圧まで自由に
可変にできる可変増幅器である。１２２は可変増幅器１
２１の出力信号を各色信号に分離するマルチプレクサ、
１２３はマルチプレクサ１２２で各色信号に分離された
信号を一定倍率分だけ増幅するバッファ増幅器である。

１２４はバッファ増幅器１２３の出力側に接続し、上述
の色分離された信号の変化分を抽出するための低域通過
フィルタ、１２５は低域通過フィルタ１２４の出力側に
接続し、各色分離された信号（Ｇｙ、Ｇ、Ｙｅ）から、
ブルー（Ｂ）。

グリーンＣＧ）、レッド（Ｒ）の原色信号を作るための
演算信号−Ｃｙ、−Ｇ、−Ｙｅを作る反転増幅器である
。

また、１２６は反転増幅器１２５により作られた演算信
号−Ｃｙ、−Ｇ、−Ｙｅから演算信号Ｃｙ、Ｇ、Ｙｅを
作る反転増幅器である。

１３０は上述の一〇ｙ、−Ｇ、−ＹｅおよびＣｙ、Ｇ、
Ｙｅの演算信号からＲ，Ｇ、Ｂの原色信号を出力するマ
トリクス増幅器、１４０はＲ，Ｇ、Ｂの原色信号により
、白色板を読取った時にＲ，Ｇ、Ｂの出力レベルを同一
レベルに調整するホワイトバランス補正部、１５０はＲ
，Ｇ。

Ｂの原色信号により黒原稿を読取った時にＲ，Ｇ、Ｂの
出力レベルをＡ／Ｄ　　（アナログ・デジタル）変換器
１６１の基準レベルに一致させる黒レベル補正部、１６
０はホワイトバランス補正および黒レベル補正されたＲ
、Ｇ、Ｂ信号をＡ／Ｄ変換器１６１のダイナミックレン
ジにまで増幅するバッファ増幅器である。アナログ処理
部１２０は以上の構成要素１２１〜１２６．１３０，１
４０，１５０，１６０，１６１から成る。

マルチプレクサ１２２は、可変増幅器１２１からの出力
信号を色ごとに分離するＳ／Ｈ（サンプルホールド）回
路１２２ａ　Ｎ１２２ｃから成る。また、反転増幅器１
２５，１２６はそれぞれ各色毎の反転増幅器１２５ａ、
１２５ｂ、１２５ｃおよび１２６ａ、１２６ｂ、１２６
ｃと、色分離されたＣｙ、Ｇ、Ｙｅ倍信号中基準黒レベ
ル信号のレベルを検出し、そのレベルが所定のグランド
レベルになるように反転増幅器１２５ａ、１２５ｂ、１
２５ｃおよび１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃの出力信号
をグランドレベルを基準に補正するクランプ回路１２５
ｄ、１２５ｅ、１２５ｆおよび１２６ｄ、１２６ｅ、１
２６ｆとから成る。

以上の構成において、ＣＣＤチップ２１の信号伝送部１
１０ａから出力されたＣＣＤ出力信号はアナログ処理部
１２０ａの可変増幅器１２１により所定の出力電圧まで
増幅される。この可変増幅器１２１は他のｃｃＤチップ
２２〜２５間との出力バラツキを補正するためのもので
あり、白色板読取時の各ＣＣＤチップ２１〜２５の出力
信号レベルが一致するようにゲインが設定される。

各ＣＣＯＣフチ間の出力バラツキが可変増幅器１２１に
よって補正された後、マルチプレクサ１２２内のＳ／Ｈ
回路１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃにおいてＧｙ、Ｇ、
Ｙｅの順番に可変増幅器１２１から連続して出力される
ＣＣＤ出力信号を第１９図に示すタイミングでＣｙ、Ｇ
、Ｙｅの各々の色信号に分離し、同一ゲインのバッファ
増幅器１２３により増幅する。実際には、次段の低域通
過フィルタ１２４による減簑を考慮して、約６ｄＢのゲ
インを各バッファ増幅器１２３にもたせている。

次に、低域通過フィルタ１２４によりマルチプレクサ１
２２のＳ／Ｈ回路１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃで生ず
るＳ／Ｈ出力信号（色分離された信号）内のサンプリン
グパルスの周波数成分の除去を行い、そのサンプリング
されたＳ／Ｈ出力信号の変化分のみを抽出する。このた
め、低域通過フィルタ１２４には第２０図に示すような
周波数特性を持たせている。すなわち、Ｓ／Ｈ回路１２
２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの入力信号は９　Ｍ）ｌｚの
ＣＣＤ出力信号であり、Ｓ／Ｈ回路１２２ａ、１２２ｂ
、１２２ｃによって出力パルスホールドされることによ
り、１／３の周波数の３　ＭＨｚの離散的信号になる。

この離散的信号を第２０図に示すような周波数特性を有
する低域通過フィルタ１２４に入力することにより、信
号の変化成分のみが抽出され、かつ、その後の信号処理
系の周波数帯域幅を低くおさえることが可能となる。

マトリクス増幅器１３０においてＣｙ、Ｇ、Ｙｅの補色
系信号からＲ，Ｇ、Ｂの原色系信号に変換するために、
低域通過フィルタ１２４により各色信号の変化成分のみ
が抽出された各色信号を反転増幅器１２５゜１２６に通
すことにより、正負の演算入力信号を作っている。とこ
ろで、マトリクス増幅器１３０において、マトリクス演
算を行う場合に、各演算入力信号は同一基準値を持つ必
要がある。そのため、本実施例では、クランプ回路１２
５ｄ、１２５ｅ、１２５ｆおよび１２６ｄ、　１２６ａ
、　１２６ｆによりＣＣＯ出力出力信号光シールド部の
出力レベル（基準黒レベル信号の出力しベル）が所定の
基準レベル（本実施例ではグランドレベル）になるよう
に、反転増幅器１２５ａ、１２５ｂ。

１２５Ｃおよび１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃの出力レ
ベルを補正している。

Ｊ、マトリックス増幅器 クランプ回路１２５ｄ、１２５ｅ、１２５ｆおよび１２
６ｄ、１２６ｅ。

１２６ｆによりグランドレベルにクランプされた正負の
演算信号（Ｇｙ、Ｇ、Ｙｅ、−Ｃｙ、−Ｇ、−Ｙｅ）は
マトリクス増幅器１３０に入力して、次式（１）　、　
（２）　、　（３）に示す演算が施され、原色信号Ｂ、
Ｇ、Ｒがマトリクス増幅器１３０から出力する。

ａ＝ｃｙ−ａｌ　・Ｇ　　　　　　　　　　　　　　（
１）Ｂ＝Ｇ−ａ２−Ｃｙ−ａ３　・Ｙｅ　　　　　　　
　　（２）Ｒ＝Ｙｅ−８４ｊ　Ｇ　　　　　　　　　　
　　　（３）ここで、ａ１〜ａ４はＣＣＤチップ２１の
分光感度特性（第１θ図参照）とＣｙ、Ｇ、Ｙｅフィル
タ３１，３２．３３の分光透過率特性（第９図参照）等
からあらかじめ求められる演算係数（定数）である。

マトリクス増幅器１３０は例えば第２１図に示すような
抵抗Ｒ１〜Ｒｎ、　Ｒｒａを用いた反転加算増幅器から
なる。ここで、Ｊ　、Ｒ２、Ｒｎは人力抵抗、１ｉｒａ
は帰還抵抗、１３１は非反転入力端子が設置された演算
増幅器である。入力抵抗Ｒ１，Ｒ２・・・Ｒｎは演算増
幅器１３１の反転入力端子に並列接続し、帰還抵抗Ｒ０
の一端もその反転入力端子に接続する。いま、入力抵抗
Ｒ１，Ｒ２・・・Ｒｎに対応して入力する入力電圧を各
々ｖ１．ｖ２・・・ｖｎとすると、反転加算増幅器１３
０の出力電圧ｖＯは、次式（４）の値となる。

Ｖ　Ｉ　　　Ｖ２ Ｖｏ　＝−Ｒｒａ　　（＋　　　＋・＝＋　−）　　　
　（４）Ｒ１Ｒ２Ｒｎ すなわち、Ｖｌ、Ｖ２・・・ｖｎは正負の演算信号ｖＯ
がＲ，Ｇ、Ｂ信号に対応し、−Ｒｒａ　、Ｒ１、Ｒ２＋
＋Ｒｊｌは上述の演算信号ａ１〜ａ４から定まる。

このようにして得られたマトリクス増幅器１３０の各出
力の原色信号Ｂ、Ｇ、Ｒは次段のホワイトバランス補正
部１４０に入力してホワイトバランス補正が施される。

Ｋ、ホワイトバランス補正部 次にホワイトバランス補正部１４０を説明する。

ホワイトバランス補正部１４０は例えば第２２図に示す
ように乗算型Ｄ／Ａ変換器１４１と電流・電圧増幅器１
４２とで構成し、乗算型０ハ変換器１４１に入力するデ
ジタルデータ　Ｄｏ　ＮＤ、に従って、その出力電圧Ｖ
ｏｕｔを可変にすることができる。１４３は電流・電圧
増幅器１４２の帰還抵抗である。これにより、ＣＣＤチ
ップ２１が原稿カバー（図示せず）の基準白色板を読取
った時に乗算型Ｄ／Ａ変換器１４１の入力端子Ｖｉｎに
入力する各原色Ｂ、Ｇ、Ｒの出力相対Ｖｏｕｔが互いに
同一値、すなわち、第１８図の＾／Ｄ変ｍ器１６１の最
大レベルになるように各原色信号Ｂ、Ｇ、Ｒの出力値を
制御する。

次に、ＣＣＤチップ２１〜２５が原稿３の黒の部分を読
取った時に、各色の黒レベルおよび各ＣＣＤチップ間の
黒レベルがＡ／Ｄ変換器１６１の最小レベルになるよう
にホワイトバランス補正部１４０の出力信号を黒レベル
補正部１５０により補正し、この黒レベル補正されたＢ
、Ｇ、Ｈの各原色信号をさらにバッファ増幅器１６０に
よりＡ／Ｄ変換器１６１のダイナミックレンジまで増幅
し、続いてＡ／Ｄ変換器１６１によりデジタル値に変換
する。その際、Ａ／Ｄ　！ｆｆ１ｍ器１６１は後述のよ
うに１つの関数に基づいて＾／Ｄ変換動作を行う。

し、黒レベル補正部 次に、黒レベル補正部１５０を第２３図を参照して更に
詳細に説明する。

第２３図において、１５１は黒レベル検出回路、１５２
は誤差増幅回路、１５３は基準電位発生回路、および１
５４はクランプ回路である。上述のようにマトリクス増
幅器１３０によって色変換された原色信号Ｂ、Ｇ、Ｒ（
第２３図ではＢ）は、クランプ回路１５４を通り、ホワ
イトバランス補正部１４０、バッファ増幅器１６０を経
て、Ａ／Ｄ変換器１６１に入力する。

Ａ／Ｄ変換器１６１によるＡ／Ｄ変換を有効に行うため
には、そのＡ／［１変換器１６１のダイナミックレンジ
を最大に利用しなければならない。そのため、バッファ
増幅器１６０の出力の中で第７図の光シールド画素０１
３〜０３６の出力レベルを黒レベル検出回路１５１にお
いて、黒レベル検出パルスＣＰ（第１６図参照）で検出
し、この検出信号をクランプ電圧設定手段としての誤差
増幅回路１５２において基準電位発生回路１５３の基準
電位と比較して直流電圧のクランプ電圧に変換し、この
クランプ電圧をクランプ回路１５４に入力して、上述の
色変換された原色信号Ｒ，Ｇ、Ｂを光シールド画素のレ
ベル、つまり遮光部分のレベルを基準にクランプする。

また、その際、原稿の黒を読取った時に黒色の黒レベル
がＡ／Ｄ変換器１６１の最低基準レベルに一致するよう
に、上述の基準電位発生回路１５３の基準電位をあらか
じめ設定することにより、黒レベルの補正とともに出力
信号のクランプを同時に行っている。

Ｍ、Ａ／Ｄ変換器 次に、Ａ／Ｄ変換器１６１について説明する。

本実施例では、Ａ／Ｄ変換器１６１は第２４図に示すよ
うに、Ａ／Ｄ変換器１６１ａとＲＯＭ　（リードオンリ
メモリ）１６１ｂとで構成し、次式（５）の関数を達成
している。

Ｄａ−１ｏｇ　　Ｒ（５） 但し、Ｄは光学的反射濃度、Ｒは反射率である。すなわ
ち、Ａ／Ｄ変換器１６１ａにより、まずその基準電圧設
定端子ＶｔＳに印加される電圧ａを等分化せずに、第２
５図のｂに示す１点折線で近似する。次に、その出力デ
ータｂをＲＯＭ　１８１ｂ　　のアドレスＡｏ〜＾フに
入力して、そのアドレスに書き込まれた変換データによ
り上式（５）の関数に近似するように第２５図のＣに示
す曲線での補正を行う。このようにして、バッファ増幅
器１６０からＡ／Ｄ変換部１６１に人力した各原色信号
Ｂ、Ｇ、Ｒはデジタル量の濃度データ　ＤＦＬ　、Ｄｔ
、　、ＤＢとなってメモリ部１７０に出力される。

上述のデジタル濃度データの各色信号ＤＢ　。

ＯＧ、Ｏ艮は、各ＣＣＤチップ２１〜２５に出力される
。

また、上述したように各ＣＣＤチップ２１〜２５のフォ
トダイオード部が主走査方向の重なりを許して千鳥状に
配置されているので、各ＣＣＤチップ２１〜２５から出
力される濃度データ　ｏａ　、ＤＧ　、ＤＲもＣＣＤチ
ップ２１〜２５間でデータの重複を生じることになる。

そのため、第１４図に示すメモリ部１７０において、各
ＣＣＤチップ２１〜２５間のデータの重複を除去し、５
ラインのセンサの出力が１ラインに接続されて出力され
、るようにパラレル−シリアル変換を行っている。

Ｎ、変形例 上述の本実施例では光電変換素子として、密着型カラー
ＣＣＤセンサを用いたが、本発明はこれに限定されずａ
−５ｉ　（アモルファスシリコン）センサやＣｄ−５ｅ
センサ等の固体イメージセンサで、読取りの一画素を複
数の色フィルタで分割して読取るものであればよい。ま
た、色フィルタとして本実施例ではシアン（Ｃｙ）　　
、グリーン（Ｇ）、イエロー（Ｙｅ）のフィルタを用い
たが、ブルー（Ｂ）、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）や
シアン（Ｃｙ）　、ホワイト（Ｗ）。

イエロー（Ｙｅ）など他の色フィルタであってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、イメージセンサ
から出力する出力信号を低域通過フィルタを通して次段
の信号処理回路へアナログ伝送するようにしたので、光
電変換素子列の出力信号に含まれる高周波信号成分を除
去することが可能となり、安定な信号伝送ができ良好な
アナログ処理が可能となるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の原稿読取装置の概略内部構
成を示す縦断面図、 第２図は第１図の原稿走査ユニットの構成を示す縦断面
図、 第３図は第１図の光学系の配置構成を示す断面図、 第４図は第１図の光学系の外観を示す斜視図、第５図は
第１図の密着型カラーＣＯＤセンサの外観を示す斜視図
、 第６図は第５図の密着型カラー〇ＣＤセンサの配置構成
を示す正面図、 第７図は第６図のＣＣＤチップの配置構成を示す配置構
成図、 第８図は第７図のＣＣＤチップ上に積層された色フィル
タの配置構成を示す平面図、 第９図は第８図の色フィルタの分光透過率特性を示す図
、 第１θ図は第７図のＣＣＤチップの受光部の分光感度特
性を示す図、 第１１図は色に対する人間の視感度を示すトムソン・ラ
イトの基本曲線を示す図、 第１２図は第３図のハロゲンランプ（光源）の分光特性
を示す図、 第１３図は第８図の赤外吸収フィルタの分光透過特性を
示す図、 第１４図は第１図の原稿読取装置の電気系統の全体を示
すブロック図、 第１５図は第１４図の駆動回路部の回路構成を示す回路
図、 第１６図は第１５図の駆動回路部の出力信号のタイミン
グを示す波形図、 第１７図は第１４図の信号伝送部の回路構成を示す回路
図、 第１８図は第１４図のアナログ処理部の回路構成を示す
回路図、 第１９図は第１８図のマルチプレクサのＳ／Ｈ信号のタ
イミングを示す波形図、 第２０図は第１８図の低域通過フィルタの周波数特性を
示す図、 第２１図は第１８図のマトリックス増幅器の回路構成を
示す回路図、 第２２図は第１８図のホワイトバランス補正部の回路構
成を示す回路図、 第２３図は第１８図の黒レベル補正部の回路構成を示す
回路図、 第２４図は第２３図のＡ／Ｄ変換器の回路構成を示す回
路図、 第２５図は第２４図のＡ／Ｄ変換器の動作を示す濃度変
化と出力値の関係を表す図である。 ３・・・原稿、 ４・・・光源（ハロゲンランプ）、 ６・・・集束性ロッドレンズアレイ、 ７・・・密着型カラー〇ＣＤセンサ、 ８・・・原稿走査ユニット、 １２・・・同軸フラットケーブル、 １３・・・赤外吸収フィルタ、 ２１〜２５・・・ＣＣＤチップ、 ３１〜３３・・・色フィルタ、 １００・・・駆動回路、 １０１・・・インバータ、 １０４・・・クロックトライバ、 １１０・・・信号伝送部、 １１１・・・バッファ回路、 １１４・・・低域通過フィルタ、 １２０・・・アナログ処理部、 １２１・・・可変増幅器、 １２２・・・マルチプレクサ、 １２３・・・バッファ増幅器、 １２４・・・低域通過フィルタ、 １２５．１２６・・・反転増幅器、 １３０・・・マトリックス増幅器、 １４０・・・ホワイトバランス補正部、１５０・・・黒
レベル補正部、 １５１・・・黒レベル検出回路、 １５２・・・誤差増幅回路、 １５３・・・基準電位発生器、 １５４・・・クランプ回路、 １６０・・・バッファ増幅器、 １８１・・・Ａ／Ｄ変換器。 実施イク＋［の原稿走査ユニットの縦り印面間第２図 ９（方便イタリの尤を系ｌ７）Ｗｒ＠ぴコ第３図 θ 冥糖卆１の光学系の斜視図 第４図 送Ｉ室（％） ４ｔ）Ｏｓｏｏ　　　　ｃｏｏ　　　　’ｔａθ　　　
８００　　　９＋りＩ！７　　　１０００液＆　　（ｎ
ｍ） 実施例のＣＣＤデツプの受光部の外光酸度特性を示″を
図′＠１０図 液長（ｎｍ） トムソン・ライトの基本曲ａｔ示す間 第１１図 相１を外光パワー（％） 波長（ｎｍ） 実施例ｃＱ赤外吸収フ４）レダの分光透過特性乞示す間
第１３図 匝　　　　　・ ＲＦＢ 実施例のマトリックス増幅番の回路図 実施例のホワイトバランス補正部の回酪図第２２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光源と、 該光源により照射される原稿の反射光を光電変換するイ
   メージセンサと、 該イメージセンサの出力信号に所定のアナログ処理を行
   う処理手段とを有し、 前記イメージセンサの出力信号を低域通過フィルタを通
   して前記処理手段にアナログ伝送することを特徴とする
   原稿読取装置。