JPS62161255A - 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、光信号に応じて電荷を発生する、腹数の感光
画素を列状に並べて形成した感光画素列によって、原稿
上の画像の読取りを行う画像読取装置に関する。

「従来の技術」 原稿上の画像を読み取り、これを電気信号化して記憶さ
せたり、所定の信号処理を行って用紙にその画像の記録
を行ったりする装置に、ＣＣＤアレイ等を用いた固体撮
像素子が広く使用されている。このうち、カラー画像の
読み取りを行うために使用される従来の固体撮像素子を
図によって説明する。

第８図はアレイ状のカラー用固体撮像素子の要部平面図
を示す。

この固体撮像素子は、光信号に応じて電荷を発生する感
光画素９を一列に並べて、その上に、シアン（Ｃ）、グ
リーン（Ｇ）、イエロー（Ｙ）の３踵の色の色フィルタ
を交互に配設したものである。これによって、それぞれ
の色の読み取りを行い、こうして得た画信号を処理しそ
の記録等を行う。

このような固体撮像素子を使用した画像読取装置は、例
えば特開昭５９−８６３６１号公報に記載されている。

この画像読取装置の場合、その読み取り画素は、実質的
に、Ｃ，Ｇ、Ｙ３個１組で構成されたものとなる。従っ
て、その列方向の画素サイズＳが比較的大きくなってし
まう欠点もある。

また、第９図に別の方式の画像読取装置のブロック図を
示す。

この画像読取装置は、グイクロイックプリズムを使用し
たもので、原稿面からの反射光１をレンズ２を通じて受
は入れて、プリズム３によって分光し、それぞれの色の
光電変換を行うＣＣＤアレイ４〜６に入射させる。ＣＣ
Ｄアレイの構造は、第８図に示したものと同様であるが
、色フィルタを配設していない。従って、第８図のもの
と比べればその列方向の画素サイズＳが３分の１に縮小
されて、解像度が向上する利点を有している。このよう
な画像読取装置は例えば特開昭 ５９−１６１９７０号公報に記載されている。

ところが、この場合、原稿からの反射光をプリズムを用
いて３分割するので、光量が大幅に減衰し、原稿の照射
光量を大きくしなければならないという難点もある。

例えば、ＣＣＤセンサの特性上、最も感度の低い青色光
についてみると、その感度は、第１０図に示すように、
白色光に対する感度の約５分の１になってしまう。すな
わち、Ｒ，Ｇが相対感度０．９、Ｂが０．５で、合計２
．３となり、Ｂのみの場合が０．５だからその比は約５
対１となる。

上記グイクロイックプリズムの比透過率を０．７とする
と、青色の画像の読み取りには、白色画像の読み取りに
比べて、 １／（０，２ＸＯ，７）倍すなわち、７倍の光量が必要
となる。

「発明が解決しようとする問題点」 ところが、原稿の照明の光量をこのように増加させるこ
とは現実的でなく、また、読取装置の電力消費や発熱等
も増大して好ましくない。一方、感光画素の実質的な受
光層を増大させるために、感光画素の面積を大きくする
ことも考えられるが、これでは、解像度の低下は免れな
い。

ここで、原稿画像の内容に着目すると、例えば文章や線
図が記載されたもののような場合、高解像度が要求され
る反面、個々の線の濃度や色調に厳密さを要求されるこ
とは少ない。

一方、カラー写真等は、その読み取り信号を多階調で処
理して、色の濃淡をできるだけ忠実に再現できるように
要求されるが、文章や線図はどの解像度は要求されない
。

前者のような画像を高精細画像と呼び、後者のような画
像を高階調画像と呼ぶことにすれば、両方の画像を同一
の画像読取装置を用いて同一条件で処理するのは合理的
でないといえる。

本発明は以上の点に着目してなされたもので、次のよう
な画像読取装置を提供することを目的とするものである
。

１、原稿が高精細面（象の場合は、高解像度で読み取り
を行い、原稿が高階調画像の場合には、高階調度で読み
取りを行うことができるようにする。

２、カラー画像の読み取りのためには、白黒画像の読み
取りに比べて数倍の光量が必要となる。

しかし、一般に、カラー画像は白黒画像程の高解像度を
要求されない。そこで、カラー画像読み取り用の感光画
素面積を白黒画像読み取り用の感光画素面積より太き（
して、低い光量でカラー画像の読み取りを行うことがで
きるようにする。

３、白黒画像読み取り用の感光画素と、カラー画素の読
み取り用の感光画素とを同一基板上に配置し、各感光画
素の上に原稿の投影像を結像させる光学系を簡素化する
。

４、各感光画素列に順に原稿の投影像を結像させるよう
にすると、感光画素列ごとに、原稿の同一箇所の読み取
りに時間的ずれが生じる。これを補正するためには、所
定の画素列で読み取って得られた信号を蓄積するメモリ
が必要となる。そこで、最少容量のメモリで円滑に信号
処理ができるよう画素列の配列と画素ピッチや画素サイ
ズを選定する。

「問題点を解決するための手段」 本発明の画像読取装置は、光信号に応じて電荷を発生す
る複数の感光画素を列状に並べて形成した感光画素列を
複数本備えた読取部と、この読取部への原稿の投影像を
読み取った信号を処理する信号処理部とを有するものに
おいて、上記読取部の感光画素列のうち少なくとも１本
は、それを構成する感光画素の列方向の画素ピッチおよ
びその列方向に直交する方向の画素サイズを、他の、感
光画素列の感光画素の列方向の画素ピッチおよび列方向
に直交する方向の画素サイズのそれぞれ整数分の１とな
るように選定したことを特徴とするものである。

ここで、上記画素サイズの小さい感光画素列を第１の画
素列とし、画素サイズの大きい感光画素列を第２の画素
列としたとき、上記第１の画素列と第２の画素列の間隔
を上記第２の画素列の感光画素の画素サイズの整数倍と
し、複数ある第２の画素列の間隔をそれぞれ零もしくは
その画素サイズの整数倍とすることが好ましい。

また、上記第２の画素列を構成する各感光画素には、所
定の分光等価率を有する色フィルタを配設するようにし
てもよい。

°　さらに、原稿の投影像が、第２の画素列に投影され
た後第１の画素列に投影されるようにすることが好まし
い。

また、信号処理部には、第１の画素列で読み取って得ら
れた信号と、第２の画素列で読み取って。

得られた信号のいずれか一方を、後続する回路に出力す
る選択回路を設けるようにするとよい。

「作用」 このように、本発明の画像読取装置によれば、１枚の原
稿上の画像を、画素ピッチの小さい感光画素列とこれと
比べて画素ピッチの大きい感光画素列の両方で読み取る
。

そして、原稿の画像の性質に応じて、例えばいずれか一
方の感光画素の出力信号を記録用として接続回路へ向け
て出力する。

このように、画素ピッチおよび画素サイズの小さい感光
画素列に高精細画像を読み取らせるようにすれば、解像
度を一定以上に維持することができる。

また、画素ピッチと画素サイズの大きい感光画素列にカ
ラーの読み取りをさせることによって、十分な受光量を
得るようにしている。

また、画素数の少ない感光画素列上に先に投影を行うよ
うにし、各感光画素列の投影時のずれを調整するメモリ
の容量を、より少なくできるようにしている。

「実施例」 （ブロック図の説明） 第１図は本発明の画像読取装置の全体構成を示すブロッ
ク図で、第２図は本発明の画像読取装置の読取部の構成
を示す平面図である。

第１図において、この画像読取装置は、基板１０上に例
えば４本の感光画素列１１を設けた読取部１２と、この
読取部１２の読み取った信号を処理する信号処理部１３
とを有している。

各感光画素列１１は、白黒画像の読み取りを行う画素列
Ｗと、赤色（Ｒ）画像の読み取りを行う画素列Ｒと、緑
色（Ｇ）画像の読み取りを行う画素列Ｇと、青色（Ｂ）
画像の読み取りを行う画素列Ｂとで構成されている。各
感光画素列で読み取ちれた信号はバッファアンプ１４を
経て信号処理部１３に転送される。

原稿上の画像を読み取る場合、その投影像はこれらの感
光画素列に同時に読み取られるわけではない。

投影像の特定部分であって画素列１１と同幅の部分りに
着目すると、その部分りは、図の矢印１６の方向へ一定
の速度で移動していく。これを各感光画素列１１が順に
読み取り、光電変換していく。従って、投影像の同一部
分を読み取った各感光画素列の出力信号を同時に処理す
るためには、先に読み取りを行った感光画素列の出力信
号を、一定時間遅延させるメモリを設ける必要がある。

（読取部） 第２図は４本の感光画素列とそのようなメモリ１５とを
１つの基板上に搭載するための配置例を示している。

ここで、画素列Ｗを第１の感光画素列と呼び、画素列Ｒ
，Ｃ，，Ｂを第２の感光画素列と呼ぶことにする。各画
素列は図中、Ｗ、Ｒ，Ｇ、Ｂの記号を付して示した。こ
の実施例では、各感光画素および感光画素列相互の関係
のサイズバラメークを次のように設定した。なお、感光
画素単体のサイズパラメータ（縦横寸法）は第３図に拡
大図にして示しである。

ａ　ｗ＝　ｂ　ｗ＝　７　ＣμｍＥ ａｃ＝ｂｃ＝２ｘａｗ＝１４　Ｃｌ−１ｍ〕ｄｗｃ＝２
８　〔μｍ） Ｄｌ＝ｂｃ＋ｄｗｃ＝４２　〔μｍ３ Ｄ２＝１４　Ｃμｍ〕 Ｄ３＝５６　（μｍ〕 すなわち、画素列Ｗの感光画素の列方向の画素ピッチａ
ｗとその列方向と直交する方向の画素サイズｂｗはいず
れも等しく、これらは他の画素列Ｒ，Ｇ、Ｂの画素ピッ
チａＣおよび画素サイズｂｃの２分の１に選定されてい
る。また、各感光画素列相互の関係は、それぞれ第２の
感光画素列の画素サイズｂｃと比較すると、下記のよう
になる。

画素列Ｗと画素列Ｒの間隔； Ｄｉ−ｂｃ＝２８　Ｃμｍ〕＝　（２ｘｂｃ）画素列Ｒ
と画素列Ｇの間隔； Ｄ２−ｂｃ＝Ｑ 画素列Ｇと画素列Ｂの間隔； Ｄ３−ｂｃ＝４２　Ｃμｍ）＝　（３Ｘｂｃ）投影像が
第２図で説明した矢印１６の方向に移動するものとすれ
ば、各感光画素列の読み取り信号を一時格納するソフト
レジスタ等のメモリ１５０本数は下式で求められる。

画素列Ｒ用メモリ； （ＤＩ／ｂｃ）　−１＝２　（本） 画素列Ｇ用メモリ； （Ｄ１＋Ｄ２）／ｂｃ）−，１＝３（本）画素列日用メ
モリ； （ＤＩ＋Ｄ２＋Ｄ３）／ｂｃ）−１＝７　（本）なお、
各メモリ１５の最終段には、それぞれ１ライン分の信号
のラッチ用のシフトレジスタが設けられており、図の実
施例ではそれぞれ上式の結果にｌを加算したメモリが配
置されていることになる。

各感光画素列の読み取った信号は、先に説明したように
バッファアンプ１４を経て信号処理部１３に転送される
。

また、この実施例では、画素列Ｗの有効感光画素数を４
８００画素とし、画素列Ｒ，Ｇ、Ｂの有効感光画素数を
２４００画素とした。従って、感光画素列の列方向にみ
て、幅３００ｍｍの原稿を、画素列Ｗは１６ｄｏｔ／ｍ
ｍで、画素列ＲＳＧ、Ｂは３ｄｏｔ／ｍｍの解像度で読
み取ることができる。また、この場合、読取部に投影像
を結像させるレンズ系の倍率を、 ？／　（（１／１６）ｘｌｏｏｏ）＝０．ｉ１２となる
縮小率に選定した。

（読み取り信号の記録） 第４図は、上記画像読取装置によって得た両信号を用い
て、その読み取り画像を記録紙上に記ｒＪする装置の縦
断面図である。

この装置では、その上面のプラテンガラス２０上に原稿
を載せて、照射ランプ２１とミラー２２、レンズ２３、
読取部１２および信号処理部１３とによって原稿上の画
像が読み取られる。照射ランプ２１とミラー２２および
レンズ２３は、既知のフルレート／ハーフレートミラー
スキャン方式の機構により駆動され、読取部１２上に原
稿の画像を投影する。

この装置の場合、投影像は矢印１６方向に等速で移動し
、これを、読取部１２の下方から画素列Ｂ、Ｇ、ＲＳＷ
の順に読み取っていく。

信号処理部１３ではこうして読み取られた信号を、印字
に適するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ
）、黒（Ｋ）の信号に変換し、これらの信号をそれぞれ
光書き込みヘッド２５Ｙ１２５Ｍ、２５Ｃ，２５Ｋに転
送する。

光書き込みヘッドは、発光ダイオードアレイ等で構成さ
れ、感光ドラム２６の外周に、それぞれの色に対応する
静電潜像を形成する。この静電潜１象は現像機２７によ
り現像され、これによって感光ドラム２６の外周に付着
した各色のトナーが、転写機２８によって記録紙上に転
写される。なお、記録紙２９ａは、サイズ別に給紙トレ
イ２９に収納され、これから、フィードローラ３１によ
って送り出されて多数のガイド板３２やガイドローラ３
３を経て各色ごとに設けられた転写機２８を通過する。

そして、４色分の転写が完了すると定着機３４を通って
排出トレイ３５に排出される。

このようにして、読取部１２で読み取られた画像が記録
紙上に記録される。

（信号処理部） 第５図は上記読取部１２で読み取った信号を処理する信
号処理部１３の詳細なブロック図である。

読取部１２では、先に説明した所定数のメモリ１５を使
用して信号の人力時間差を補正する。その部分を時間差
補正回路４１と図示した。

各色ごとに読取部１２に読み取られた信号は、アナログ
信号であるから、Ａ／Ｄ変換器４２で、これを例えば８
ビツトのディジタル信号に変換する。そして、感光画素
列の列方向の読み取り感度や個々の感光画素の感度のば
らつきによる信号の歪みを、シェーディング補正回路４
３で補正する。

この結果各色６ビツトすなわち６４没階の濃度ステップ
の信号が出力される。

ここで各色の信号は選択回路４４に入力し、読取部１２
の画素列Ｗで読み取った信号は２値化回路４６で２値化
されるよう結線されている。

また、他の画素列Ｒ，Ｇ、Ｂで読み取った画信号は、色
変換・色補正回路４７および中間調補正回路４８を経て
後続の回路に向けて出力されるよう構成されている。

選択回路４４は、オペレータが選択キー４９を押したと
き、画素列Ｗの読み取り信号のみを通過させる場合と、
他の３色の画素列Ｒ，Ｇ、Ｂで読み取られた信号のみを
通過させる場合の２つの場合に切り換えられる。

この実施例においては、すなわち、高精細画像の読み取
りを行う場合、画素サイズと画素ピ・ノチの小さい画素
列Ｗの読み取り信号のみを処理して出力するようにし、
いわゆる白黒画像の記録を行うようにする。

一方、高階調画像の読み取りを行う場合には、上記選択
キーを押して画素列ＲＳＧ、Ｂの読み取り信号を使用し
、これを中間調処理して出力する。

この場合、白黒画像の記録はもちろん、高階調のカラー
画像の記録を行うことができる。

色変換・色補正回路４７は、赤、緑、青の色フィルタで
読み取った人力信号を、印字に適するシアン、マゼンタ
、イエロー、ブラックの信号に変換し、さらに、記録装
置の色材の不要吸収成分に起因する原稿との色差を補正
するよう、信号のレベルを調整する回路である。

この回路には、各色ごとに、それぞれ６ビツトの信号が
人力するが、例えばこれを、それぞれ各色４ビットの信
号にして出力するようにしている。

（信号伝送周波数のアップ） 第６図に中間調処理段階でのデータの処理の概念図を示
す。

図において、各感光画素列で読み取られた入力信号５１
は、４画素分ずつ、それぞれ４×４マトリツクス構成の
中間調バタン５３に変換される。

具体的には、４×４マトリツクスの各画素に応じた閾値
５２を用意し、これと入力信号５１の各画素の信号レベ
ルを比較し、図のような出力バタン５３を得る。入力信
号５１の各画素に記入した数字は、それぞれその信号の
レベルを例示したもので、中間調処理のマ）ＩＪフック
ス２内に記入した数字が閾値である。入力信号５１がこ
の閾値より大きい場合には白ドツト、小さい場合には黒
ドツトが出力バタン５３として選択される。

このように、入力信号の画素１個分が中間調パタンの画
素４個分に対応しており、この回路の出力信号周波数は
入力信号周波数の４倍となる。

（中間調処理回路の動作） 第７図に中間調処理回路の具体的なブロック図を示す。

この回路は、先に色変換・色補正回路４７（第５図）に
ふいて変換され出力された、イエロー、マゼンタ、シア
ン、ブラックの各色ごとにその信号を処理するよう１組
ずつ設けられている。

回路は、入力信号を２ライン分格納する２ラインメモリ
５６と、この２ラインメモリ５６への書き込みおよびこ
こからの信号の読み出しを制御するメモリコントローラ
５７と、中間調パタンへの変換のための閾値を格納した
ＲＯＭ　（！Ｊ−ド・オンリ・メモリ）素子５８と、そ
の読み出し制御のための２個のカウンタ５９および、人
力信号と閾値とを比較して中間調を出力するコンパレー
タ５５とから構成されている。

入力信号５１は２ラインメモリ５６に人力し、一時格納
された後、図の矢印５１ａに示した順にここから読み出
される。ＲＯＭ素子５８には、第６図に示した４×４マ
トリツクスの中間調パタンの閾値５２が格納されており
、タロツク信号ＣＫと水平同期信号Ｈとをカウントする
カウント５９によりアドレシングされて順に読み出され
、コンパレータ５５に送り込まれる。

こうして、この回路から第６図に示した出力バタン５３
が得られ、１６階調のカラー記録を行うことができる。

（画像読取密度と露光量） 上記実施例の読取部１２では、原稿の読取密度は次のよ
うになると既に説明した。

画素列Ｗによる読取密度； １５ｄｏｔ／ｍｍ 画素列Ｒ，Ｇ、Ｂによる読取密度； ３ｄａｔ／ｍｍ なお、例えば、線密度が１７５線印字の場合、その画素
サイズは約１４５μｍ、１３３線印字の場合約１９０μ
ｍ、白黒ライン画像の６ポイント明調体活字の場合、線
幅は約５０〜１００μｍである。

以上のように、画素列Ｗで高精細画像の処理を行う一方
、画素列ＲＳＧ、Ｂで高階調の処理を行うことで、高画
質の記録が可能となる。

また、上記画素列Ｒ，Ｇ、Ｂの画像読取周波数は、画素
列Ｗのそれと比べると、有効画素数が２分の１だから２
分の１となっている。従って、これらの読み取りに要す
る時間、すなわち露光時間は２倍となる。また、画素面
積は４倍であるから、露光量比は２Ｘ４＝８倍となり、
先に説明したカラーでの読み取り時に白黒での読み取り
の場合の必要露光量比７倍を十分にクリアしている。

「変形例」 本発明の画像読取装置は以上の実施例に限定されない。

各感光画素列に配設する色フィルタの色は、例えばシア
ン、イエロー、グリーンというような組合せにしてもよ
い。

このような読み取り色の変更により、感光画素列の数等
も自由に変更してさしつかえない。

また、第１の感光画素と第２の感光画素の画素サイズ等
の比も、任意の整数比に変更してよい。

さらに、例えば白黒原稿を、第２の感光画素列で読み取
って、色変換後のＣ，Ｍ、Ｙの信号を利用し、ＣとＭか
らＢ（黒）の信号を１尋たり、・ＣとＹからＧの信号を
１尋たり、また、ＭとＹからＲの信号を得るようにする
こともできる。

「発明の効果」 以上説明した本発明の画像読取装置は、原稿の画像に応
じた読み取りをすることができるので、高精細画像も高
階調画像も良好に高画質で読み取りを行い、記録等を行
うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像読取装置の概要を示すブロック図
、第２図は本発明の画像読取装置の実施例を示す読取部
の要部の平面図、第３図は第１図の読取部の要部拡大図
、第４図は本発明の画像読取装置の実施に適する記録装
置の縦断面図、第５図は本発明の画像読取装置の信号処
理部のブロック図、第６図はその中間調処理の概念図、
第７図は中間調処理回路の具体的なブロック図、第８図
は従来の読取部の一列を示す要部平面図、第９図は従来
の他の読取部の一例を示す要部ブロック図、第１０図は
これらの感光画素の相対感度を示すグラフである。 １１・・・・・・感光画素列、 １２・・・・・・読取部、 １３・・・・・・信号処理部。 出　願　人　　　　富士ゼロックス株式会社代　　理　
　人　　　　　　弁理士　　山　　内　　梅　　雄第３
図 第４図 第　６回 第７囮

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光信号に応じて電荷を発生する複数の感光画素を列
   状に並べて形成した感光画素列を複数本備えた読取部と
   、この読取部への原稿の投影像を読み取った信号を処理
   する信号処理部とを有するものにおいて、前記読取部の
   感光画素列のうち少なくとも１本は、それを構成する感
   光画素の列方向の画素ピッチおよびその列方向に直交す
   る方向の画素サイズを、他の感光画素列の感光画素の列
   方向の画素ピッチおよび列方向に直交する方向の画素サ
   イズのそれぞれ整数分の１となるように選定したことを
   特徴とする画像読取装置。 ２、前記画素サイズの小さい感光画素列を第１の画素列
   とし、画素サイズの大きい感光画素列を第２の画素列と
   したとき、前記第１の画素列と第２の画素列の間隔を前
   記第２の画素列の感光画素の画素サイズの整数倍とし、
   複数ある第２の画素列の間隔をそれぞれ零もしくは前記
   画素サイズの整数倍と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、前記第２の画素列を構成する各感光画素には、所定
   の分光透過率を有する色フィルタを配設したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の画像読
   取装置。 ４、原稿の投影像が、第２の画素列に投影された後第１
   の画素列に投影されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項ないし第３項記載の画像読取装置。 ５、信号処理部には、第１の画素列で読み取って得られ
   た信号と、第２の画素列で読み取って得られた信号のい
   ずれか一方を、後続する回路に出力する選択回路が設け
   られていることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第４項記載の画像読取装置。