JPS63124666A - 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】 （ａ業上の利用分野） 本発明は、画像読取装置に関するものである。

〔従来の技術〕

情報を担持した原稿からその情報の読取りを行う画像読
取装置に対して、高分解能、小型化、カラー化等が求め
られている。このような要求に応える技術としては、従
来より固体走査方式によるものが知られている。すなわ
ち、フォトダイオードアレイとＭＯＳスイッチとを組み
合わせたものや、デバイス自身で画素分解機能と光情報
蓄積機能とを兼ねそなえた半導体機能素子を用いたもの
などである。このような固体撮像素子は、一般に高集積
化されているので、１チツプの大きさが原稿より非常に
小さく、そのため原稿面と素子との間に縮小光学系を用
いなければならない。

このため光学系部分が大型化してしまい、小型の原稿読
取装置を得る上で問題が生じている。

これに対して、集束性光ファイバをアレイ状に多数配列
した集束性光伝送体アレー等、１対１の結像を行う光学
系を用いる場合は、このような大型化は生じないが、し
かし色バランスや階調性の確保を考慮すると、原稿の全
幅にわたって直線状の受光素子アレイを用いなければな
らない。

そこで、近年密着センサの開発が進められている。

一方、カラー原稿の読取りはダイクロイックミラー（ｄ
ｉｃｈｒｏｉｃ　ｍ１ｒｒｏｒ）を用いて実現されてい
る。ダイクロイックミラーは屈折率の異なる層を重ね合
わせて形成したものであり、所望の波長領域の反射率が
大きくなる性質を利用してＢ、Ｇ。

Ｒ３色の色分離を行ない、レンズ系により縮小した像を
異なる光電変換装置によって同時に読取るものである。

しかしながら、この場合装置の大きさは白黒原稿の読取
り装置の３倍にもなり、しかもまた、この場合の解像度
はセンサの大きさとその素子数により制限されてしまう
ことになる。ざらに、一般にセンサの受光部の面積が小
さく、ダイクロイックミラーを用いているために照明系
の光量が白黒原稿の読取り時に比べ数倍必要となる。

これに対し密着センサのカラー化に関しては、例えばｃ
ｄ−５ｅを用いた密着センサでは、フィルタを用いるこ
となく、光の三原色のうちレッド（幻およびグリーン（
Ｇ）の光源としてＲおよびＧのＬＥＤ　、ブルー（Ｂ）
の光源として蛍光表示管を用い、−走査ごとに光源の切
換えを行なうことによりカラー画像についてＲ，Ｇ、Ｂ
の出力を得ている。

従って、密着センサを用いて３色の色分離画像を得るに
は、単色画像走査時間の３倍の走査時間が必要となり、
高速の読取りが困難となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、原稿
を色フィルタを備えた複数本のカラーイメージセンサに
より読取り走査を行なうようになして光学系やセンサ部
等装置各部の小型化ならびに読取時間の低減化を図ると
共に、各センサ間の色バランスの調整が可能で、しかも
光量変動に対しても安定した階調を得ることのできるカ
ラー画像読取装置を提供することを目的とする。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 そのために、本発明においては、複数の長尺センサを配
列したセンサ部により原稿画像を読取り、複数の長尺セ
ンサからの各々の画像信号をつなぐことにより１ライン
の画像データを得る画像読取装置において、複数の長尺
センサの各々に対応して設けられ、アナログ量の画像信
号をデジタル量の画像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段を
有する出力手段と、黒色の基準となる黒色基準画像の読
取り時に得た出力手段からの各々の画像信号のつながり
部分にある画素のデータを基に、複数の長尺センサから
の各々のアナログ量の画像信号にそれぞれバイアスを設
定し、リニアにつながった１ラインの画像データを得る
設定手段とを具えたことを特徴とする。

〔作用〕

すなわち、本発明によれば、黒色基準画像の読取り時、
つまり原稿濃度の高いレベルで画像信号をリニアにつな
ぐことができるので、安定した画像信号が得られること
になる。

〔実施例〕 以下、本発明の一実施例につき図面を参照して本発明の
詳細な説明する。

第１図は本実施例において用いることができる光学系の
一構成例を示す。ここで、１２および１３は、それぞれ
、光源としてのハロゲンランプおよびその光束を原稿ガ
ラス１１上に集光する反射笠である。１４は集束性光伝
送体アレーであり、原稿面上に集光され原稿からの反射
光を受ける位置であって入射側の焦点位置に原稿面がく
るような位置に配置しである。また１５はＣＣＤ等を有
するセンサ部であり、集束性光伝送体アレー１４の反対
側の焦点位置に配置してあり、そのＣＣＤチップ上に原
稿の１対１の正立像が結像される。さらに、原稿ガラス
１１上の適切な位置、例えば原稿の載置範囲外には、後
述する黒補正および白補正を行う際の基準となる黒色板
１６と白色板１７とが設けである。

第２図はセンサ部１５の一構成例を示し、本例において
用いたセンサ部１５は千鳥状に配列した５個のＣＣＤチ
ップ２１〜２５が設けられたセラミック基板２６と、こ
のセラミック基板２Ｂをおおうカバーガラス２７と、接
続用リード線２８から成るものである。

第３図はセンサ部１５におけるＣＣＤチップの画素の構
成例を示し、空送り画素Ｄ１〜Ｄ１２、アルミニウム（
八１）等でシールドを施した光シールド画素ＤＩ３〜Ｄ
３６、ダミー画素［１３７〜Ｄ７２、有効信号画素Ｓ１
〜５３０７２、および後端ダミー画素Ｄ７３〜Ｄ９６の
合計３１６８画素の受光部から成るものである。

また、本実施例では、上述のようにＣＣＤチップ２１〜
２５を千鳥状に２列に配列しているが、この２列のＣＣ
Ｄチップは、第４図に示すように、受光部の適宜の中心
圧１ｌｉ１℃をもって平行に設けられている。また、こ
の配列に際しては互いに有効画素５１〜５３０７２の重
なりをもたせてあり、ＣＣＤチップ２１〜２５の全有効
読取り領域が３０４ｍｍになるようにしである。

本実施例において、距ｌｉ！ｔｊ２を４画素分の距離と
してあり、従って、ＣＣＤチップ上に結像される像は原
稿面上に関して４ライン分の間隔をへたてた画像となる
。そして、これを調整するた−めに、ＣＣＤチップ２１
〜２５内にはメモリを設けている。第５図はＣＣＤチッ
プ２１〜２５の構成例を示す。ここで、５１および５２
は、それぞれ、感光画素である受光部およびＡＪ２等の
シールド部である。受光部５１はシリコン（Ｓｔ）、フ
ォトダイオードから成り、その大きさは図示のように例
えば６２．５μｍＸ１５．５μｍである。またＳｉ素子
上に色フィルタが直接積層されており、グリーン（Ｇ）
、ブルー（Ｂ）およびレッド（Ｒ）の色フィルタを繰返
し配列してこの３ビツトで読取り時の１画素として構成
する。

第６図は本例に係る画像読取装置における信号処理部の
一構成例を示す。ＣＣＤチップ２１〜２５からはＢ、Ｇ
、Ｒの各画素の出力がコンポジットな信号となって出力
される。各ＣＣＤチップの信号はまずアナログ信号処理
回路６１に入力され、ここでＢ、Ｇ、Ｒの３色が分離さ
れ、それぞれにゲイン調整およびレベル調整が行なわれ
た後、ざらにＡ／Ｄ変換を施されて３色につきそれぞれ
８ビツトのデジタル信号として出力される。アナログ信
号処理回路６１は、各ＣＣＤチップ２１〜２５の画像信
号がそれぞれ人力されるアナログ信号処理回路６１ａ〜
ａｌｅから成り、各回路はそれぞれ独立した回路構成と
しである。

６２は、デジタル化された画像信号を各色ごとに、前述
の重なり合った有効画素領域の間で画素がとぎれること
なく、かつ重なることがないように有効画像領域３０４
１の間の画像信号をつなぐために用いるメモリ部である
。このメモリ部６２において、６２ａ、６２ｂおよび６
２ｃは、それぞれＢ、ＧおよびＲの画像信号を書き込む
ためのメモリである。

このメモリ６２により各色ごとに１本につながれた画像
信号は、ＲＯＭ６３に展開されたテーブルにより対数変
換が行なわれ、これまでのＢ、Ｇ、Ｒの光信号から、イ
エロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シア〉（Ｃ）なる色濃
度信号に変換され、さらにこの変換データがホワイトバ
ランス回路部６４に人力されてＣＣＤチップ２１〜２５
の画素間の感度のばらつきおよび光量のばらつきが補正
される。回路部６４において、６４ａ、６４ｂおよび６
４ｃは、それぞれ、Ｙ、ＭおよびＣの各信号を独立に補
正を行うホワイトバランス回路である。さらに、ホワイ
トバランス回路６４ａ〜６４ｃからＣＰＵ部６５に対し
、画像信号が供給され、第１０図につき後述するように
、黒補正および白補正に供する補正データがＣＰＵ６５
からアナログ信号処理回路部６１にフィードバックされ
る。なお、６５ａは、第１０図示の処理手順等に対応し
たプログラムを格納したＲＯＭ　、　６５ｂは作業用の
領域を有するＲＡＭである。

第７図は、第６図示の信号処理部の具体的構成例を示し
、本図を用いてＣＣＤチップのうち、１チツプについて
の信号処理についての動作を説明する。なお、本図では
色信号Ｂについてのみ回路構成を示しているが、色信号
ＧおよびＲについても同様の回路構成をとることができ
る。

センサ部１５から出力されたコンポジットな画像信号は
、可変増幅器７１により増幅された後、サンプルホール
ド回路７２によりＢ、Ｇ、Ｒのいずれか１色の画像信号
に分離される。

１色ごとに分離された信号は可変増幅器７３により増幅
され、乗算器７４を介して８ビツトのＡ／Ｄ変換器７６
に人力される。乗算器７４については詳しくは後述する
が、信号レベル調整時は固定ゲインの増幅器として作動
する。ここで、Ａ／Ｄ変換器７６の入力レベルの上位レ
ベルは、センサ部１５が基準白色板１７を読み取ったと
きの画像信号を用いて可変増幅器７１および７３により
調整される。また、Ａ／Ｄ変換器７６の入力信号はクラ
ンプ回路７５を介して可変増幅器７３の入力側へフィー
ドバックされており、第３図について前述した光シール
ド画素を用いてクランプを行っている。またそのクラン
プレベルにバイアスを付加することにより、Ａ／Ｄ変換
器７６の入力の下位レベルをセンサ部１５が基準黒色板
１６を読み取ったときの画像信号を用いて調整する。

Ａ／Ｄ変換器７６からの８ビツトのデジタル画像信号は
、第６図に関して説明したように、各色ごとのメモリ６
２により、５偲のＣＣＤチップ２１〜２５の信号が１ラ
インとなるように連結され、これによりそれまで独立し
た画像信号であったデータが１本の画像信号として再構
成される。

このようにメモリ６２により１ラインにつなげられた画
像信号は、前述の如く、ＲＯＭ８３により対数変換され
、その結果画像信号は色濃度を表わす信号となる。

次に、ＲＡＭ７７　、インバータ７８および加算器７９
を含むホワイトバランス回路６４により前述の如くセン
サ部１５が基準白色板１７を読み取フたときの画像信号
を補正する。

以上の動作がＢ、Ｇ、Ｒの３色について行なわれ、また
ＣＣＤチップ２１〜２５について行なわれる。

さて、前述したように、本例に係るアナログ信号処理回
路６１は５個のＣＣＤチップ２１〜２５について完全に
独立した回路となっているので、メモリ６２によって１
ラインにつなげられた画像信号においてＣＣＤチップ間
のレベル調整を厳密に行なうことが困難である。また、
独立した回路系であるために、回路間に異なったドリフ
トが生じた場合、これを補正する手段が必要となる。そ
こで本実施例では、黒補正および白補正を行なっている
。

まず、黒補正については、第７図におけるクランプ回路
７５で行なっている。

第８図はクランプ回路７５の詳細な構成例を示す。本例
に係るクランプ回路７５は、ＣＣＤチップの光シールド
画素をＯｖにクランプするクランプ回路８１と、定電圧
電源８５の電圧ｖ１を入力され、８ビツトデジタルデー
タにより出力を制御可能な乗算型Ｄ／八へンバータ８２
と、電流−電圧変換用の増幅器８３と、演算増幅器８４
とにより構成している。

従って増幅器８３の出力はＤ／Ａコンバータ８２の８ビ
ツトデジタル人力値ＤＯ〜Ｄ７により決定され、入力電
圧ｖ１と出力電圧ｖ２との関係は、Ｖ２＝Ｖ、ＸＤ／２
５５　（Ｄ；デジタル入力値）となる。

ゆえに、演算増幅器８４により信号のクランプレベルに
付加するバイアスをＣＰＩＩ６５からの８ビツトのデジ
タルデータＤＯ〜Ｄ７により制御できることになる。

黒補正を行うに際してはまず、Ｄ／Ａコンバータ８２へ
入力するデジタル値をある定数に設定しておき、センサ
部１５が基準黒色板１６を読み取ったときの画像信号を
ＲＡＭ７７から［：ＰｕＯ２へ取り込む。

第９図はそのときの１ラインの画像信号のレベルを例示
し、９１〜９５がそれぞれＣＣＤチップ２１〜２５の黒
色板１６を読み取ったときの画像信号である。ＣＣＤチ
ップ２１〜２５のそれぞれの感度は異なっているので、
図示のようにレベルのばらつきが生じる。これを補正し
、かつ装置の階調性を向上させるために、黒色板１６を
読み取ったときのレベルをＡ／Ｄ変換器７６の出力で最
下位、すなわちＯＯＨとなるようにＣＰＵ８５により演
算を行い、　Ｃｆｌ：Ｄチップ２１〜２５の処理回路に
対しそれぞれ独立した補正値をデータＤＯ〜Ｄ７により
Ｄ／Ａコンバータ８２にフィードバックする。

第１０図はこのような黒補正に際してＣＰＩＪ８５が実
行する処理手順の一例−を示す。

処理の開始にあたって、例えば光学系を原稿に対して移
動させる装置にあっては、光学系を黒色板１６の下に位
置づけ、まずステップＳ１でランプ１２を点灯し、ステ
ップＳ２でランプ１２の光量が安定するまでの時間を例
えばタイマを用いて待機する。

次いでステップＳ３でＲＡＭ７７に展開されたデータを
ＣＰＬＩ６５内に取り込む。次にステップＳ４で１ライ
ン中のデータに“ＯＯＨ”が有るか否かを判定する。こ
こで、無い場合にはステップＳ５に進み、各データの逆
対数を演算し、対数変換を行なう前のデータを復元する
。そして、ステップＳ６で隣り合うＣＣＤチップのつな
ぎ目のデータを一致させるような補正値を演算し、ステ
ップＳ７にて、各ＣＣＤチップに対応したＤ／Ａコンバ
ータ８２のデジタル入力値に設定したデータにその補正
値を加えて再度設定を行う。

次に、ステップＳ８にて回路の動作時間を考慮した時間
、タイマを用いて待機した後、ステップＳ９で再度ＲＡ
Ｍ７７内のデータをｃｐｕａｓ内に取り込む。

次に、１ラインの画像信号がつながった状態で全体を“
ＯＯＨ”まで下げるために、ステップ５１０にて１ライ
ン中のデータの最小値ＤＩｌｌｉｎを演算し、ステップ
５１２で各ＣＣＤチップに対応したＤ／Ａコンバータ８
２のデジタル入力値がら一律にＤｍｉｎだけ減算し、再
度設定を行う。

一方、ステップＳ４において１ライン中のデータに“０
０）１”が存在すると判定された場合は、最初にＤ／Ａ
コンバータ８２に設定した入力値ＤＯ〜Ｄ７が小さすぎ
たためであるから、ステップ５１３においてさらに定数
Ｋを加え、再度Ｄ／Ａコンバータ８２に入力し、ステッ
プ５１４で回路の動作時間だけ待機を行った後、ステッ
プＳ３に復帰し、以降は前述のステップ５３以下の手順
を行う。

以上の動作をＢ、Ｇ、Ｒの３色についてそれぞれ行なう
ことにより、黒色板１６を読みとフだときの画像信号が
１ラインにつながり、かつこれを画像データの最下位の
値″’００）１”にかぎりなく近づけることができる。

次に、白補正については第７図の乗算器７４で行う。

第１１図は乗算器７４の詳細な構成例を示す。ここで、
１１１は８ビツトデジタル入力端子ＤＤＯ〜ＤＤ７を持
つ乗算型Ｄ／Ａコンバータ、１１２は電流−電圧変換用
の増幅器である。

まず最初は、このＤ／Ａコンバータ１１１に入力するデ
ジタル値に定数を設定しておき、白色板１７をセンサ部
１５が読み取ったときの画像信号レベル、すなわちＡ／
Ｄ変換器７６の入力レベルを、可変増幅器７１および７
３を用いてＡ／Ｄ変換器の最大入力レベルを越えず、か
つ近いレベルまで調整する。

そのとき、ＲＡＭ７７から１ラインとなった画像信号を
（：ＰｕＯ２に取り込む。ここで再び第９図を参照する
に、９６〜１００はそれぞれ白色板１７を読み取ったと
きのＣＣＤチップ２１〜２５の画像信号である。

ＣＣＤチップの感度、あるいは回路系がそれぞれ独立し
ているために、図示のように各信号がリニアにつながっ
ていない。これを補正すべく、かつ装置の階調性を向上
させるべく、白色板１７をセンサ部１５が読み取ったと
きの画像信号を、Ａ／Ｄ変換器の出力で最上位、すなわ
ち“ＦＦＨ“にかぎなく近づけるようにＣＰＵ６５で演
算を行ない、ＣＣＤチップ２１〜２５の処理回路に対し
それぞれ独立した補正値ＤＤＯＮＤＤ７をＤ／Ａコンバ
ータ１１１にフィードバックする。

このような白補正に際しても、黒補正についての第１０
図示の手順と同様な手順により、実行することができる
。

このような白補正を行なうことにより、光量が変動した
ときでも常に白色板１７を読み取ったとかの画像信号が
“ＦＦ）Ｉ”に近づくようにフィードバックされるため
、その画像データの階調性を失なうことがなくなる。

なお、上側ではセンサ部として各センサを千鳥状に配置
したものを用いたが、各センサの配置の態様は種々のも
のとすることができ、例えば直線状に整列されたもので
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、黒色板等黒色基
準画像を読取ったときの画像信号のレベルに応じて各セ
ンサの画像信号のクランプレベルを独立に補正すること
により、黒色基準画像の読取り時、つまり原稿濃度の高
いレベルで画像信号をリニアにつなぐことができるよう
になり、以て安定した画像信号が得られる。

また、そのときの画像信号をＡ／Ｄ変換器の下位人力レ
ベルに一致させるようにしたので、幅広い階調を再現す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例において用いる光学系および
センサ部の一構成例を示す側面図、第２図はセンサ部の
機械的構成例を示す斜視図、 第３図はセンサ部の画素構成例を示す説明図、 第４図は本例において用いたセンサ部におけるＣＣＤチ
ップの配列を説明するための説明図、第５図はＣＣＤチ
ップ内の画素配列を説明するための説明図、 第６図は本発明の一実施例における信号処理部の一構成
例を示すブロック図、 第７図は第６図示の信号処理部の具体的構成例を示すブ
ロック図、 第８図は第７図示の処理部における黒補正を行うための
クランプ回路の詳細な構成例を示す回路図、 第９図は本例による黒補正および白補正を説明するため
の説明図、 第１０図は本例による黒補正の処理手順の一例を示すフ
ローチャート、 第１１図は第７図示の処理部における白補正を行うため
の乗算器の詳細な構成例を示す回路図である。 １１・・・原稿台、 １２・・・ハロゲンランプ、 １３・・・反射笠、 １４・・・集束性光伝送体アレー、 １５・・・センサ部、 １６・・・黒色板、 １７・・・白色板、 ２１〜２５・・・ＣＣＤチップ、 ８１．６１ａ〜６１ｅ・・・アナログ信号処理回路、６
２．６２ａ〜６２ｃ・・・メモリ、 ６３・・・ＲＯＭ　。 ６４．６４ａ〜６４ｃ・・・ホワイトバランス回路、６
５−ＣＰＩＩ　。 ７１．７３・・・可変増幅器、 ７２・・・サンプルホールド回路、 ７４・・・乗算器、 ７５・・・クランプ回路、 ７６・・・Ａ／Ｄ変換器。 第１図 第２図 味９性順

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数の長尺センサを配列したセンサ部により原稿画
   像を読取り、前記複数の長尺センサからの各々の画像信
   号をつなぐことにより１ラインの画像データを得る画像
   読取装置において、 前記複数の長尺センサの各々に対応して設けられ、アナ
   ログ量の画像信号をデジタル量の画像信号に変換するＡ
   ／Ｄ変換手段を有する出力手段と、 黒色の基準となる黒色基準画像の読取り時に得た前記出
   力手段からの各々の画像信号のつながり部分にある画素
   のデータを基に、前記複数の長尺センサからの各々のア
   ナログ量の画像信号にそれぞれバイアスを設定し、リニ
   アにつながった１ラインの画像データを得る設定手段と
   を具えたことを特徴とする画像読取装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の画像読取装置において
   、前記設定手段によりリニアにつなげられた画像データ
   につき、その信号レベルが前記Ａ／Ｄ変換手段の最下位
   の入力レベルとなるように調整を行う調整手段を具えた
   ことを特徴とする画像読取装置。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の画像読取
   装置において、前記長尺センサは入射光を画素に分解し
   て読取る受光部を有する固体イメージセンサの形態を有
   し、該受光部上に光の三原色に対応させた色フィルタを
   周期的に配置し、前記出力手段と前記設定手段と前記調
   整手段とを光の三原色に対応させて設けたことを特徴と
   する画像読取装置。