JPS6251376A - 画像入力装置の二値化回路 - 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〕 この発明は、ラインセンサ等を用いた画像入力装置の二
値化回路に関する。

〔発明の概要〕

この発明は、ラインセンサ等の画像入力装置からの入力
信号を白／黒と対応する二値信号に変換する画像入力装
置の二値化回路において、人力信号のピーク値をホール
ドし、このホールドされたピーク値を複数の抵抗により
分割して基準レベルを形成し、入力信号と基準レベルと
を比較することにより二値出力信号を得ることにより、
白（又は黒）レベルに関して、大きな差がある場合の誤
動作を防止するようにしたものである。

〔従来の技術〕

画像入力装置のひとつとして、ＣＣＤと分布屈折率型レ
ンズ（ロンドレンズとも呼ばれる。）からなるラインセ
ンサにより文書等の原稿を走査するものが知られている
。このラインセンサの出力信号は、黒及び白と対応する
二値信号に変換される。従来の二値化回路は、ラインセ
ンサからの出力信号を一定の基準値とレベル比較する構
成であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ラインセンサの出力信号は、分布屈折率型レンズの結像
性能の影響、ラインセンサのＣＣＤセルの開口部がある
大きさをもつことによる高域の減衰等によってその振幅
が減衰する。例えば、８（ｄｏｔ／ｍｍ）の分解能を必
要とするファクシミリ装置において、光学的なゲインＧ
ｏは、第７図Ａに示すような減衰特性を持っている。ま
た、この光学系により結像した画像をＣＯＤ等で光電変
換すると、ＣＣＤセルの物理的な大きさによって、第７
図Ｂに示すようなサンプリングによる減衰が生じる。第
７図Ｂにおいて、実線で示す理想的な減衰カーブに対し
て、ＣＣＤセルの開口部の影響によって、破線で示すよ
うにゲインＧｅの減衰が生じる。

このように、ラインセンサの出力信号の振幅は、ゲイン
が周波数特性或いは位相特性を持つために、従来のよう
に、ラインセンサの出力信号を一定の基準値とレベル比
較する構成によって二値化を行っても、データの数が８
　（ｄ　ａ　ｔ　／ｍｍ）あるだけで、充分な解像力が
得られない欠点があった。

また、光学系の利得の周波数特性を向上させるために、
分布屈折率型レンズの長さを大きくする必要が生じ、画
像読み取り用のラインセンサの薄型化が困難であった。

更に、原稿紙の紙質、インクの性質等により、ラインセ
ンサの出力信号の白レベル（又は黒レベル）のバラツキ
が生じ、このため、濃淡画像にも拘らず黒又は白の一色
の出力信号が生じる欠点があった。

従って、この発明の目的は、ラインセンサの出力信号の
振幅が減衰したり、その直流成分の変動がある場合でも
、解像度が良好な二値出力信号を発生することができる
画像入力装置における二価化回路を提供することにある
。

また、この発明の他の目的は、ラインセンサのＣＣＤセ
ルの開口部を小さくしたり、分布屈折率型レンズの長さ
を太き（する等の光学系の特別な改良を行わないないで
も良＜、薄型で、ローコストの画像入力装置の実現を可
能とする二値化回路を提供することにある。

この発明の更に他の目的は、画像が濃淡を有するにも拘
らず、ラインセンサの出力信号の自レベル（又は黒レベ
ル）に大きな差があるために、白（又は黒）−色の出力
信号が発生する誤動作が防止された二値化回路を提供す
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、画像入力手段からの人力信号が供給され、
入力信号のピーク値をホールドするピークホールド回路
１２と、ピークホールド回路１２の出力信号を複数の抵
抗３４．３５，４１，４２゜４３．４４により分割して
基準レベルＶｒを形成　。

する基準レベル設定回路８と、入力信号と基準レベルＶ
ｒとを比較することにより二値出力信号を発生する比較
回路１０とを備えた画像入力装置の二値化回路である。

〔作用〕

画像入力手段からの入力信号のピーク値がピークホール
ド回路１２により検出される。基準レベルＶｒは、この
ピークホールド回路１２の出力信号を抵抗３４．３５．
４１〜４４により分割して形成される。従って、基準レ
ベルＶｒは、入力信号のピーク値に応じてダイナミック
に設定され、白（又は黒）レベルに大きな差がある場合
でも、正しく二値化の処理がなされる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。第１図及び第２図は、この一実施例の構成を示し
、第２図は、第１図に示すブロック回路のより具体的な
構成を示している。

１で示す入力端子に、ラインセンサのＣＣＤか　　　　
　　　１、ら出力されたアナログ信号が供給される。こ
のアナログ入力信号が遅延回路２及び比較回路３に供給
される。遅延回路２は、第２図に示すように、サンプリ
ングスイッチ２１、コンデンサ２２及びバッファアンプ
２３により構成されている。サンプリングスイッチ２１
には、ＣＯＤのサンプリングクロツタが１サンプリング
周期遅延されて供給される。

比較回路３は、遅延回路２によって、１サンプリング周
期遅延された入力信号と現在の入力信号とをレベル比較
するもので、遅延された入力信号より現在の入力信号の
レベルが高い場合に、正極性の出力を発生し、逆に、遅
延された人力信号より現在の入力信号のレベルが低い場
合に、負極性の出力を発生する。言い換えると、比較回
路３の比較出力が正極性の時は、入力信号のレベルが増
加傾向にあることを意味し、一方、比較回路３の比較出
力が負極性の時は、入力信号のレベルが減少傾向にある
ことを意味する。

遅延回路２の出力信号がピークホールド回路１２、最大
値ホールド回路４及び最小値ホールド回路５に供給され
る。また、比較回路３の出力信号が立ち上り検出回路６
及び立ち下り検出回路７に供給される。第２図に示すよ
うに、立ち上り検出回路６は、立ち上りエツジによって
トリガーされる単安定マルチバイブレーク（以下、モノ
マルチと称する。）２４の構成とされ、立ち下り検出回
路７は、立ち下りエツジによってトリガーされるモノマ
ルチ２５の構成とされる。立ち上り検出回路６は、比較
回路３の出力信号の立ち上りで、短いパルス幅のサンプ
リングパルスを発生し、立ち下り検出回路７は、比較回
路３の出力信号の立ち下りで短いパルス幅のサンプリン
グパルスを発生する。

ピークホールド回路１２は、ダイオード１７と抵抗１８
とコンデンサ１９とにより構成されている。最大値ホー
ルド回路４は、サンプリングスイッチ２６とホールドコ
ンデンサ２７とバッファアンプ２８とダイオード２９と
により構成されている。最小値ホールド回路５は、サン
プリングスイッチ３０とホールドコンデンサ３１とバッ
ファアンプ３２とダイオード３３とにより構成されてい
る。サンプリングスイッチ２６は、立ち下り検出回路７
　（モノマルチ２５）により形成されたサンプリングパ
ルスによって短時間、オンする。従って、ラインセンサ
の出力信号が増加傾向から減少傾向に変化する直前の最
大値がコンデンサ２７にホールドされる。また、サンプ
リングスイッチ３０は、立ち上り検出回路８　（モノマ
ルチ２４）により形成されたサンプリングパルスにょっ
７　短ＩＩＩ間オンする。従って、ラインセンナの出力
信号が減少傾向から増加傾向に変化する直前の最小値が
コンデンサ３１にホールドされる。

最大値ホールド回路４から出力される最大値及び最小値
ホールド回路５から出力される最小値の両者が基準決定
回路８に供給される。この基準決定回路８と関連して、
検出される最大値のレベル及び検出される最小値のレベ
ルの夫々のレベル範囲を所定のものに制御するためのバ
イアス回路９が設けられている。このバイアス回路９に
ピークホールド回路１２の出力電圧が供給される。

第２図に示すように、基準決定回路８は、最大値ホール
ド回路４の出力端子と最小値ホールド回路５の出力端子
との間に挿入された抵抗３４及び抵抗３５によって構成
される。抵抗３４及び抵抗３５の抵抗値は、例えば等し
いものとされ、両者の接続点に最大値と、最小値の中間
のレベルの基準レベルが発生する。

最大値ホールド回路４のバッファアンプ２８の出力端子
と抵抗３４との間に順方向にダイオード２９が挿入され
、このダイオード２９のカソード及び抵抗３４の接続点
がダイオード３６のカソードに接続される。ダイオード
３６のアノードには、バッファアンプ３７の出力端子が
接続されている。

従って、最大値ホールド回路４の出力電圧がバッフ１ア
ンプ３７の出力電圧より大きい時は、ダイオード２９が
オンし、ダイオード３６がオフし、この出力電圧が出力
され、逆に、最大値ホールド回路４の出力電圧がバッフ
ァアンプ３７の出力電圧より小さい時は、ダイオード２
９がオフし、ダイオード３６がオンし、バッファアンプ
３７の電圧が出力される。従って、最大値ホールド回路
４の出力電圧は、バッファアンプ３７の出力電圧の値よ
り低下することはない。

また、最小値ホールド回路５のバッファアンプ３２の出
力端子がダイオード３３のカソードに接続され、ダイオ
ード３３のアノードが抵抗３５と接続される。このダイ
オード３３のアノード及び抵抗３５の接続点がダイオー
ド３８のアノードに接続される。ダイオード３８のカソ
ードには、バッファアンプ３９の出力端子が接続されて
いる。

従って、最小値ホールド回路５の出力電圧がバッファア
ンプ３９の出力電圧より低い時は、ダイオード３３がオ
ンし、ダイオード３８がオフし、出力電圧がそのまま出
力される。一方、最大値ホールド回路５の出力電圧がバ
ッファアンプ３９の出力電圧より高くなると、ダイオー
ド３３がオフし、ダイオード３８がオンし、バッファア
ンプ３９の出力電圧が最小値として出力される。従って
、最小値として出力される電圧は、バッファアンプ３９
の出力電圧以上とはならない。

バッファアンプ３７の入力端子には、抵抗４１及び抵抗
４２の接続点に発生した電圧が供給され、バッファアン
プ３９の入力端子には、抵抗４３及び抵抗４４の接続点
に発生した電圧が供給される。

この２個の抵抗直列回路の一端には、ダイオード４５を
介して直流電源４６から正の直流電圧が供給される。抵
抗４１及び抵抗４２により直流電圧を分割することで形
成された直流電圧は、抵−抗４３及び抵抗４４により直
流電圧を分割することで形成された直流電圧に比してよ
り大とされている。

２個の抵抗直列回路を使用するのに代えて、電圧が異な
る別個の直流電源を用いるようにしても良い。

更に、２個の抵抗直列回路とダイオード４５のカソード
との接続点とピークホールド回路１２の出力端子とが接
続されている。ピークホールド回路１２の出力電圧が直
流電源４６の電圧より低い時には、ダイオード４５がオ
ンし、２個の直列抵抗回路は、直流電源４６の電圧を分
割する。これと逆に、ピークホールド回路１２の出力電
圧が直流電源４６の電圧より高い時には、ダイオード４
５がオフし、２個の直列抵抗回路は、ピークホールド回
路１２の出力電圧を分割する。

ダイオード３６．３８．４５とバッファアンプ３７．３
９と抵抗４１〜４４と直流電源４６が第１図におけるバ
イアス回路９を構成する。

抵抗３４及び抵抗３５の接続点から取り出された基準レ
ベルが比較回路１０の一方の入力端子に供給される。比
較回路１０の他方の入力端子には、入力端子ｌからのア
ナログ入力信号が供給される。

比較回路１０は、第２図に示すようにレベル比較回路５
０により構成されている。この比較回路ｌＯは、基準レ
ベルより大きい入力信号が供給されると、例えば白を意
味する　“Ｈ”　　（ハイレベル）となり、基準レベル
より小さい入力信号が供給されると、黒を意味する　“
Ｌ”　　（ローレベル）となる二値出力信号を出力端子
１１に発生する。

上述のこの発明の一実施例の動作を第３図を参照して説
明する。第３図Ａは、入力端子１に供給されるラインセ
ンサからのアナログ信号の一例を示す。このアナログ入
力信号が遅延回路２により゛　　　　　　　１サンプリ
ング周期遅延されてなる遅延入力信号は、第３図Ｅに示
すものとなる。

比較回路３は、現在の入力信号の１サンプルと遅延回路
入力信号中の１サンプリング周期前のサンプルとのレベ
ル比較を行い、前者が後者より大きいレベルの時に十の
出力を発生し、逆に、前者が後者より小さいレベルの時
に−の出力を発生する。従って、第３図Ｂに示す比較出
力が比較回路３から発生する。この比較回路３の比較出
力の各立ち上りエツジと夫々一致するタイミングでもっ
て、第３図Ｃに示すサンプリングパルスが立ち上り検出
回路６から発生する。一方、比較出力の各立ち下りエツ
ジと夫々一致するタイミングでもって、第３図りに示す
サンプリングパルスが立ち下り検出回路７から発生する
。

第３図已に示す遅延入力信号が第３図りに示すサンプリ
ングパルスによってサンプリングされることにより、第
３図Ｆに示す最大値Ｖａが最大値ホールド回路４から得
られる。ピークホールド回路１２の出力電圧が直流電源
４６の電圧より低い場合には、直流電源４６の電圧を抵
抗４１及び４２により分割した電圧ｖｂがバッファアン
プ３７の出力に発生し、この電圧ｖｂより最大値Ｖａは
小さくならない。また、第３図Ｅに示す遅延人力信号が
第３図Ｃに示すサンプリングパルスによってサンプリン
グされることにより、第３図Ｇに示す最小値Ｖｃが最小
値ホールド回路５から得られる。ピークホールド回路１
２の出力電圧が直流電源４６の電圧より低い場合には、
直流電源４６の電圧を抵抗４３及び４４により分割した
電圧Ｖｄがバッファアンプ３９の出力に発生し、この電
圧Ｖｄより最小値Ｖｃは、大きくならない。

基準決定回路８は、（Ｖｒ＝％　（Ｖａ＋Ｖｃ）　）で
表される基準レベルＶｒ（第３図Ａにおいて破線で示す
）を形成する。比較回路１０にアナログ入力信号及び基
準レベルＶｒが供給され、基準レベルＶｒよりアナログ
入力信号のレベルが高い時に、“Ｈ゛となり、基準レベ
ルＶｒよりアナログ入力信号のレベルが低い時に“Ｌ゛
　となる第３図Ｈに示す二値出力信号が出力端子１１に
取り出される。

上述のように、最大値Ｖａ及び最小値Ｖｃの夫々に関し
て、電圧ｖｂ及び電圧Ｖｄの制限値を設けることにより
、直流成分のバラツキ、リップルによって、白又は黒の
一色の画像の場合に、出力信号に白、黒の反転１部分を
含む誤動作が防止できる。

また、ピークホールド回路１２の出力電圧が直流電源４
６の電圧より高く、ダイオード４５がオフすると、抵抗
４１及び４２の直列回路と、抵抗４３及び４４の直列回
路との夫々は、ピークホールド回路１２の出力電圧を分
割した電圧Ｖｅ及びＶｆを発生する。この電圧Ｖｅ及び
Ｖｆは、（Ｖｅ＞Ｖｂ、Ｖｆ＞Ｖｄ）のレベル関係を有
している。

第４図及び第５図に示す例は、アナログ入力信号の白レ
ベルが照明のムラ、紙の反射率が高い等の理由により通
常レベルより大きい場合を示している。第４図は、この
発明と異なりピークホールド回路１２が設けられず、直
流電源４６のみにより、基準レベルＶｒの制御を行った
場合を示す。

第４図に示すように、最大値Ｖａは、アナログ入力信号
の最大値と対応して発生する。しかし、第４図において
破線で示す最小値Ｖｃは、直流電源４６の電圧を抵抗４
３及び４４により分割した電圧Ｖｄより大きくなれない
ため、抵抗３４及び３５の両端には、最大値Ｖａ及び電
圧Ｖｄが加わり、基準レベルＶｒが形成される。

しかし、第４図における基準レベルＶｒによりアナログ
入力信号を二値化すると、白一色の場合と殆ど同じ二値
出力となる誤動作が生じる。

第５図は、この一実施例の場合の動作を示す。

前述のように、ピークホールド回路１２によって検出さ
れたアナログ入力信号のピーク値が直流電源４６の電圧
より大きいと、ダイオード４５がオフし、第５図におい
て、Ｖｅ及び■「で示す電圧がバッファアンプ３７及び
３９の夫々から発生する。最大値Ｖａと電圧Ｖｆ（一部
の期間では、最小値Ｖｃ）とが抵抗３４及び３５の両端
に供給されるので、基準レベルＶｒが第４図に比して高
いレベルとなる。

従って、この一実施例に依れば、二値化出力が白一色に
なるような誤動作を防止することができ、見た時と同様
の感覚の二値出力を得ることができる。また、白レベル
がかなり低いレベルになる場合でも、二値出力が黒一色
となることを防止できる。

第６図は、この発明の他の実施例を示す。５１で示す入
力端子に画像入力装置からのアナログ入力信号が供給さ
れる。このアナログ入力信号がバッファアンプ５２を介
してダイオード５３及びコンデンサ５４からなるピーク
ホールド回路に供給される。このピークホールド回路の
出力電圧がバッファアンプ５５を介して抵抗５６及び５
７の直列回路に供給される。この抵抗５６及び５７の接
続点に基準レベルが取り出される。レベル比較回路５８
において、入力アナログ信号が基準レベルにより二値化
され、出力端子５９に二値出力が得られる。

この他の実施例によっても、基準レベルが入力信号のピ
ーク値に応じてダイナミックに制御されるので、上述の
一実施例と同様に、原稿等の画像の濃淡に忠実な二値化
を行うことができる。

〔発明の効果〕

この発明に依れば、画像入力装置の出力信号の振幅が減
衰したり、照明の不均一さ１紙質等により画像入力手段
の出力信号の白レベル（又は黒レベル）に大きな差があ
る場合でも、画像の濃淡に忠実な二値出力を発生するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図はこ
の発明の一実施例のより具体的な構成を示す接続図、第
３図はこの発明の一実施例の動作説明に用いる各部波形
図、第４図及び第５図はこの発明の一実施例の動作説明
に用いる波形図、第６図はこの発明の他の実施例のブロ
ック図、第７図は画像入力装置の出力信号の振幅の減衰
の説明に用いるグラフである。 図面における主要な符号の説明 １；入力端子、　　４；最大値ホールド回路、５：最小
値ホールド回路、　８；基準決定回路、９：バイアス回
路、　　１０：比較回路、１１：出力端子、　１２；ピ
ークホールド回路。 １末的ａへ゛ 第１図 イ乞の９じ方性ｚＱツ 第６図 一喫１／ａ、尋ジの眉Ａ事構成゛ 第２図 空蘭凧裟秋 第γ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 画像入力手段からの入力信号が供給され、上記入力信号
   のピーク値をホールドするピークホールド回路と、上記
   ピークホールド回路の出力信号を複数の抵抗により分割
   して基準レベルを形成する基準レベル設定回路と、上記
   入力信号と上記基準レベルとを比較することにより二値
   出力信号を発生する比較回路とを備えたことを特徴とす
   る画像入力装置の二値化回路。