JPS6387072A - 画像読み取り装置 - 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］ この発明は、階調表現に必要な画像読み取り基準を、光
学系の固有特性に厳密に合致させることのできる画像読
み取り装置に関する。

［従来の技術］ 第４図は、パーソナルコンピュータへの画像人＋＃ｌ＋
−７．々Ｓノ；ＩＩイ〉’Ｎ互塙口器ｌこｊ（叶λζｉ
片６ｐ々九Ｐ旦に用いられる従来の画像読み取り装置ｌ
の概略構成を示すものである。この画像読み取り装置ｌ
は、密着型光センサを用いる等倍結像系とは異なり、読
み取り対象となる原稿紙２に対し、主走査方向に沿う横
長の蛍光管３が離間対抗配置してあり、蛍光管３から読
み取りラインに向けて照射した光線のうち、読み取りラ
インで反射されて収束レンズ４を透過した光線を、固体
撮像素子等からなるラインセンサ５にて読み取る、いわ
ゆる縮小結像系の構成をとるものである。ラインセンサ
５は、線上の画像情報を電荷に変えて読み取るものであ
り、１９１２分の走査すなわち主走査を終えた原稿２は
、副走査に従って長子方向に間欠送りされ、こうした主
走査と副走査の繰り返しにより画像の読み取りが行われ
る。本例の場合、ラインセンサ５の受光出力は、ＡＤ変
換器６にてＡＤ変換され、ディジタルデータとして、後
段の信号処理回路７に送られ、種々の画像処理に供され
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来の画像読み取り装置ｌは、画像情報を読み取る
ための光源として、長手方向に−様な輝度分布を有する
蛍光管３を用いた場合でも、実際にラインセンサ５にて
受光される光量分布は、第４図に一点鎖線で示したよう
に、中央部の受光量がもっとも大きく両端側にいくにつ
れ漸減する光量分布特性を示すため、ラインセンサ５で
受光した光量をＡＤ変換するＡＤ変換器６には、光量分
布特性を無視して一定の変換基準を設定したのでは、正
確な変換結果が得られない。そこで、例えばラインセン
サ５が受光する光量分布特性が平坦になるよう、特殊な
形状をもつ反射ｍ（図示せず）等を用い、光源側から発
光される光量の分布特性を光学的に補正するなどの対策
を採っていた。しかし、このような対策を講じても、光
源である蛍光管３に印加される電源電圧が変動したり、
或は蛍光管の劣化により光量が変化したりすると、反射
鏡に要求される光量補正特性も修正しなければならず、
補正量の修正に注力することは現実的な対応策とは言え
ず、またラインセンサ５を構成する個々の画素の感度の
ばらつきに対しては、手の施しようがない等の問題点が
あった。

また、ラインセンサ５にその出力利得を制御する自動利
得制御回路（図示せず）を接続し、ラインセンサ５の受
光特性を電気的に平坦化する構成をとる画像読み取り装
置も提案されているが、このものは光源側の電圧又は光
量の変動による外乱には耐えることはできるものの、回
路構成が複雑であり、調整個所が多いために取り扱いに
専門的知識を必要とし、一般の利用者に不向きである等
の問題点があった。そこで、自動利得制御回路による利
得制御を、アナログ処理からディジタル処理に切り替え
た画像読み取り装置が提案された。

このものは、ラインセンサ５の受光出力を記憶する画像
メモリを用い、基準となる白色帯を読み取ったときのデ
ータを、余弦４乗則に従って近似し、この近似に必要な
補正係数を画素ごとに記憶しておき、読み取った画像は
、画素ごとに利得補正する構成であるため、利得補正の
自動化や制御のきめが細かいなどの利点がある半面、画
像メモリ以々（１−蓄Ｃ１＝瓜勇←Ａ−ｐ倍ナス、ナー
λへθ）４斗−１１メジ２４莞シフトるため、記憶装置
全体ではかなりの記憶容量が必要であり、また利得補正
処理に時間がかかるため、高速での処理に適していない
等の問題点があった。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、上記問題点を解決したものであり、光源に
よって照射される帯状部分からの反射光の光強度を電気
信号に変換するラインセンサを有し、かつ原稿を読み取
る前にあらかじめ読み取り基準として設定された所定明
度の色帯を読み取ることのできる原稿台を備えた画像読
み取り装置であって、前記ラインセンサの読み取り出力
をＡＤ変換するＡＤ変換器と、前記読み取り基準として
設定された所定明度の色帯を前記ラインセンサが読み取
ったときのＡＤ変換器の出力を記憶するラインメモリと
、このラインメモリに記憶させた読み取り基準を、前記
ラインセンサの読み取り動作に同期して読み出し、読み
出したデータをＤＡ変換して前記ＡＤ変換器の変換基準
として設定する変換基準設定手段とから構成したことを
特徴とするものである。

［作用］ この発明は、ラインセンサの読み取り出力をＡＤ変換器
によりＡＤ変換するとともに、読み取り基準として設定
された所定明度の色帯をラインセンサが読み取ったとき
のＡＤ変換器の出力を、あらかじめラインメモリに記憶
させておき、こうして記憶させた読み取り基準を、ライ
ンセンサの読み取り動作に同期して読み出し、読み出し
たデータをＤＡ変換したあとで、前記ＡＤ変換器の変換
基準として設定することで、階調表現に必要な読み取り
基準を光学系の固有特性に合致させる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例について、第１図ないし第３図
を参照して説明する。第１図は、この発明の画像読み取
り装置の一実施例を示す概略構成図、第２図は、第１図
の要部を示す回路図、第３図は、第１図に示した回路各
部の信号波形図である。

第１図中、画像読み取り装置１１は、光源となる蛍光管
３によって照射される帯状部分からの反射光の光強度を
電気信号に変換するラインセンサ５と、原稿２を読み取
る前にあらかじめ読み取り基準として設定された所定明
度の白色帯を読み取ることのできる原稿台（図示せず）
を、必須構成要素として具備するものである。また、こ
れらの構成要素の外に、ラインセンサ５にサンプル・ホ
ールド回路１２とアンプ回路１３を介して接続されたＡ
Ｄ変換器１４や、読み取り基準となる白色帯をラインセ
ンサ５が読み取ったときのＡＤ変換器１４の出力を記憶
するラインメモリ１５、或はラインメモリ１５に記憶さ
せた読み取り基準をラインセンサ５の読み取り動作に同
期して読み出し、読み出したデータをＤＡ変換し、前記
ＡＤ変換器１４の変換基準として設定する変換基準設定
手段等が要部を構成する。変換基準設定手段は、ライン
メモリ１５に接続したデータラッチ回路１６と、データ
ラッチ回路１６にてラッチされたデータをＤＡ変換する
ＤＡ変換器１７と、基準白色帯を読み取ったさいにＤＡ
変換器】７に全ビット残らずハイレベルの信号が供給で
きるよう、データラッチ回路１６の出力段に接続したプ
ルアップ抵抗群１８からなる。実施例に示したプルアッ
プ抵抗群１８は、５ボルトの基準電源Ｖｃｃに接続しで
ある。

ラインセンサ５に接続されたサンプル・ホールド回路１
２は、ラインセンサ５の出力電圧から各画素ごとの光出
力電圧のみ抽出する働きをし、その動作クロックは、後
述する読み出し・書き込みタイミング信号発生回路２０
により与えられる。

アンプ回路１３は、そのゲイン又はバイアス等を調整す
ることで、サンプル・ホールド回路１２の出力をＡＤ変
換器１４の変換範囲内にレベルシフトする役割を担うも
のである。ＡＤ変換器１４は、全並列型或はフラッシュ
型と呼ばれるもので、段階的に異なる比較基準をもつｎ
個（例えば１６個）の比較器１４ａとデコード回路１４
ｂからなる。

どの比較器１４ａも、個々の比較基準にもとづいてほぼ
同時に入力アナログ信号の大小比較を行い、その比較結
果を受けたデコード回路１４ｂが、比較器１４ａの数ｎ
に応じたビット数ｌｏｇ、ｎのディジタル信号を得る。

各比較器１４ａの比較基準は、変換基準入力端子ＲＥＦ
に直列接続した抵抗Ｒ１２Ｒ，２Ｒ，、，２Ｒ，Ｈによ
る分圧値で与えられる。また、ＡＤ変換器１４に対する
チップイネーブル信号とクロック信号は、サンプル・ホ
ールド回路１２同様、読み出し・書き込みタイミング発
生回路２０により与えられる。

ラインメモリ１５は、４キロバイトの記憶容量を有して
おり、その読み出しと書き込みを制御するための回路と
して、読み出し番地と書き込み番地を指定するためのア
ドレス発生回路１９や、読み出しと書き込みのタイミン
グ信号を発生する読み出し・書き込みタイミング信号発
生回路２０、或は書き込み許可信号を発生する書き込み
許可信号発生回路２１等が周辺に配されており、これら
の周辺回路は後述するごとく中央処理装置２２により統
括的に動作制御される。データラッチ回路１６は、読み
出し・書き込みタイミング信号発生回路２０から供給さ
れるクロック信号にもとづいてラインメモリ１５から読
み出されたデータをラッチし、ＡＤ変換器１４とこれに
変換基準Ｅｒを与えるＤＡ変換器１７の両変換動作が、
ラインセンサ５の同一画素に関し互いに同期して行われ
るよう読み取り基準である白色帯データの送り出しタイ
ミングを制御する。

ところで、第２図に示したように、アドレス発生回路１
９は、ラインセンサ５の１ライン出力に同期したライン
クロックパルスＳＨと１画素出力に同期したドツトクロ
ックパルスＲＳ及び後述する書き込み許可信号σにもと
づいて動作し、アドレス出力ＡＯ〜Ａｌｌをラインメモ
リ１５に供給する。また、読み出し・書き込みタイミン
グ発生回路２０は、書き込み許可信号でとドツトクロッ
クパルスＲ８及びシステムクロック発生回路（図示せず
）から供給される８　Ｍ　ＨｚのクロックパルスＧＫに
もとづいて動作し、ＡＤ変換器１４に対しては、その動
作クロックとチップイネーブル信号を、またラインメモ
リ１５に対しては読み出し信号と書き込み信号を、さら
にデータラッチ回路１６に対しては、動作クロックとア
ウトプットコントロール信号を供給する。

書き込み許可信号発生回路２１は、ラインセンサの１ラ
イン出力に同期したラインクロックパルスＳＨを一方の
入力とするアンドゲート回路２３と、このアンドゲート
回路２３の出力をクロック入力とし、Ｑ出力をデータ入
力とするＤフリップフロラフ回路２４と、このＤフリッ
プフロラフ回路２４のＱ出力をクロック入力とし、デー
タ入力が常時ハイレベルであるＤフリップフロップ回路
２５とからなり、Ｄフリップフロップ回路２５のＱ出力
がアンドゲート回路２３の他方の入力される。Ｄフリッ
プフロラフ回路２４．２５は、ともに中央処理装置２２
からの書き込み許可要求信号ＲＥＱによりクリアされる
。この実施例では、書き込み許可信号発生回路２１と中
央処理装置２２は、画像読み取りに先立って読み取り基
準である白色帯に関するデータを記憶させたラインメモ
リ１５に対し、次の読み取り基準となる白色帯に関する
データが供給されるまでの間のデータの書き込みを禁止
するデータ書き込み禁止手段を構成する。

ここで、原稿台に原稿２をセットし、画像読み取りを開
始したとする。この場合、原稿２の紙面の主走査に入る
前に、原稿２の上縁部に接する位置にある読み取り基準
を与える白色帯に対する主走査が実行される。このとき
の主走査で得られた画像情報は、ＡＤ変換器１４にてＡ
Ｄ変換されたあと、ただちにラインメモリ１５に書き込
まれる。

この場合、中央処理装置２２からの書き込み許可要求信
号ＲＥＱを受けた書き込み許可信号発生回路２１は、第
３図に示したように、直後のラインクロックパルスによ
り書き込み許可信号てを発生し、次に書き込み許可要求
信号ＲＥＱが供給されるまで、書き込み許可信号互の発
生を停止する。

すなわち、書き込み許可要求信号τπてによりクリアさ
れたＤフリップフロラフ回路２４のＱ出力はハイレベル
であり、このためその直後に供給されたラインクロック
信号は、閉成状態にあるアンドゲート回路２３を介して
Ｄフリップフロラフ回路２４に供給される。その結果、
Ｄフリップフロラフ回路２４のＱ出力は、ハイレベルか
らロウレベルに切り替えられ、次のラインクロックパル
スがアンドゲート回路２３に供給された時点で、ロウレ
ベルからハイレベルに復帰する。従って、書き込み許可
信号σもその時点で終了することになる。

一方、この書き込み許可信号での後縁部によりＤフリッ
プフロップ回路２５のＱ出力はロウレベルに切り替わる
結果、アンドゲート回路２３は開成し、次から供給され
るラインクロックパルスのＤフリップフロップ回路２５
への供給は遮断されることになる。このため、ラインメ
モリ１５は、第３図（Ｅ）に示す読み取り基準となる白
色帯に関するデータを記憶した後は、次の読み取り基準
が供給されるまで、書き込み信号を供給されることはな
く、読み出し・書き込みタイミング信号発生回路２０か
ら読み出し信号のみ供給されるため、読み取り基準とな
るデータを繰り返し読み出すことになる。

なお、読み取り基準となる白色帯に関するラインセンサ
５の出力をＡＤ変換するにさいしては、データラッチ回
路１６のアウトプットコントロール端子に書き込み許可
信号Ｃの反転信号としてハイレベルの信号が供給された
ときに、データラッチ回路１６の出力段は、基準電源Ｖ
ｃｃにプルアップされた状態となる。このため、データ
ラッチ回路１６からＤＡ変換器１７に供給される全ビッ
トがハイレベルとされ、ＤＡ変換器１７は最大基準電圧
Ｅｒｍａｘを発生する。そして、書き込み許可信号百の
反転信号がロウレベルになると、ラインメモリ】５から
読み出された白色帯に関するデータが、データラッチ回
路１６を介してＤＡ変換器１７からＡＤ変換器１４の変
換基準入力端子ＲＥＦに供給され、各画素ごとに所定の
変換基準が設定されることになる。従って、例えばＡＤ
変換器１４の変換基準の１／２を与える比較基準１／２
Ｅｒは、第３図（Ｆ）に−点鎖線で示したように、各画
素ごとに蛍光管３からラインセンサ５゛までを総合する
光学系の固有特性を反映した正確な基準を与えることに
なり、他の比較基準１　／　２　’　Ｅ　ｒについても
、同様に正確な基準足りうる。このため、ＡＤ変換器１
４は、ラインセンサ５の画素ごとの感度にばらつきがあ
るような場合でも、そのばらつきを含む現実の特性に合
わせた変換基準を設定されることで、きわめて精度の高
いＡＤ変換が可能であり、これにより中間階調を正確に
表現することができる。

このように、上記画像読み取り装置１１は、原稿２を副
走査開始する前に必ず読み取り基準となる白色帯を読み
取ることで、ＡＤ変換器１４の変換基準を光学系の固有
特性に最も合致した最新のデータでもって更新すること
ができ、これにより階調表現の基礎になる読み取り基準
を確固たるものとし、原稿２に描かれた画像の階調を忠
実に再現することができる。

また、ＡＤ変換器１４として、全並列型のものを用いた
ことで、ＡＤ変換に要する変換速度を実現可能な最大速
度まで高めることができ、これによりラインセンサ５が
読み取った画像情報を素早くディジタルデータに変換で
きるので、ラインの読み取りに要する時間、すなわち主
走査周期を短縮し、読み取り基準となる白色帯を読み取
ったあとは、ただちに原稿２からの画像情報処理に移行
することができる。

さらにまた、ラインメモリ１５が、画像読み取りに先立
って基準白色帯に関するデータを記憶したあとは、次に
基準白色帯に関するデータが供給されるまでの間、デー
タの書き込みを禁止するようにしたから、読み取り基準
である白色帯に関するデータが得られたあとで、その基
準値が書き変えられる不都合を防止し得、これにより読
み取り基準を不用意に変動させることなく、確固たる階
調表現を可能にする画像読み取りが実現できる。

なお、上記実施例において、ラインセンサ５を構成する
画素数を変えたために、ドツトクロックパルスＲＳの周
期に画素数を掛けて得られる時間が、ラインクロックパ
ルスＳＨの周期に満たないというケースが生じても、ｌ
ライン期間中の読み出し不要期間は、ラインメモリ１５
に対する読み出し信号の供給を停止することで、不要な
データを簡単に排除することができる。

また、上記実施例において、読み取り基準となる色帯と
して白色帯を用いたが、白色帯とは明度の上でまったく
の対極に位置する黒色帯を読み取り基準とする構成も可
能である。

［発明の効果コ 以上説明したように、この発明は、ラインセンサの読み
取り出力をＡＤ変換器によりＡＤ変換するとともに、読
み取り基準として設定した色帯をラインセンサが読み取
ったときのＡＤ変換器の出力を、あらかじめラインメモ
リに記憶させておき、こうして記憶させた読み取り基準
を、ラインセンサの読み取り動作に同期して読み出し、
読み出したデータをＤＡ変換したあとで、前記ＡＤ変換
器の変換基準として設定する構成としたから、原稿を副
走査開始する前に必ず読み取り基準となる色帯を読み取
ることで、ＡＤ変換器の変換基準を光学系の固有特性に
最も合致した最新のデータでもって更新することができ
、これにより階調表現の基礎になる読み取り基準を確固
たるものとし、原稿に描かれた画像の階調を忠実に再現
することができる等の優れた効果を奏する。

また、この発明は、ＡＤ変換器として、段階的に異なる
比較基準をもつ複数の比較器が、同時に入力アナログ信
号を大小比較することで、比較器の数に対応したビット
数のディジタル信号を得る全並列型の構成のものを用い
ることで、ＡＤ変換に要する変換速度を実現可能な最大
速度まで高めることができ、これによりラインセンサが
読み取った画像情報を素早くディジタルデータに変換し
、ラインの読み取りに要する時間、すなわち主走査周期
を短縮することができ、読み取り基準となる色帯を読み
取ったあとは、ただちに原稿紙からの画像情報処理に移
行することができる等の効果を奏する。

また、この発明は、ラインメモリが、画像読み取りに先
立って基準色帯に関するデータを記憶したあとは、次に
基準色帯に関するデータが供給されるまでの間、データ
の書き込みを禁止するデータ書き込み禁止手段を有する
構成とすることで、読み取り基準である色帯に関するデ
ータが得られたあとで、その基準値が書き変えられる不
都合を確実に防止することができ、これにより読み取り
基準を不用意に変動させることなく、確固たる階調表現
を可能にする画像読み取りが実現できる等の効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の画像読み取り装置の一実施例を示
す概略構成図、第２図は、第１図の要部を示す回路図、
第３図は、第１図に示した回路各部の信号波形図、第４
図は、従来の画像読み取り装置の一例を示す概略構成図
である。 ５０９．ラインセンサ、１１．、、画像読み取り装置、
１４．、、ＡＤ変換器、１５．、、ラインメモリ、１６
．、、データラッチ回路、１７．。 、ＤＡ変換器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源によって照射される帯状部分からの反射光の
   光強度を電気信号に変換するラインセンサを有し、かつ
   原稿を読み取る前にあらかじめ読み取り基準として設定
   された所定明度の色帯を読み取ることのできる原稿台を
   備えた画像読み取り装置であって、前記ラインセンサの
   読み取り出力をＡＤ変換するＡＤ変換器と、前記読み取
   り基準として設定された所定明度の色帯を前記ラインセ
   ンサが読み取ったときのＡＤ変換器の出力を記憶するラ
   インメモリと、このラインメモリに記憶させた読み取り
   基準を、前記ラインセンサの読み取り動作に同期して読
   み出し、読み出したデータをＤＡ変換して前記ＡＤ変換
   器の変換基準として設定する変換基準設定手段とからな
   る画像読み取り装置。
2. （２）前記ＡＤ変換器は、段階的に異なる比較基準をも
   つ複数の比較器が、同時に入力アナログ信号を大小比較
   することで、比較器の数に対応したビット数のディジタ
   ル信号を得る全並列型の構成であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の画像読み取り装置。
3. （３）前記ラインメモリは、画像読み取りに先立って読
   み取り基準となる色帯に関するデータを記憶したあとは
   、次の読み取り基準となる色帯に関するデータが供給さ
   れるまでの間、データの書き込みを禁止するデータ書き
   込み禁止手段を有する特許請求の範囲第１項記載の画像
   読み取り装置。