JP3655037B2 - 画像読取装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、CCDラインセンサ等の光電変換手段を用いて原稿画像を読み取る画像読取装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
イメージスキャナ、デジタル複写機、ファクシミリ装置等に用いられるこの種の画像読取装置では、読取素子としてCCDラインセンサが多用されている。この場合、プリンタ側への画像信号やクロックなどの伝送速度が低速な機器であれば特に支障なく信号伝送し得るが、近年のこの種の機器のように高速処理が要求されてきている現状では高速伝送に伴い信号波形に大きな変形(波形歪)を来し、信号再現が不可能となる事態も生じてしまう。
【0003】
このような伝送途中における波形歪を低減させる技術として、例えば、特開昭61−98061号公報に示される画像情報処理システムがある。これは、画像情報を入力する入力手段と、画像情報を出力する出力手段とを備え、入力手段は読み取った画像情報信号を少なくとも2つのコード化並列信号に変換して出力手段に送信し、出力手段は受信したコード化並列信号を直列画像情報信号に変換して出力処理するようにしたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
同公報に示される技術は、2つのコード化並列情報信号に変換して伝送することにより、伝送途中での波形歪の影響を抑制するようにしたものである。ところが、その実体はビット数を減らして伝送する方式であるため、受信側で画像処理を行うような場合には必要とする情報量が不足してしまうことが考えられる。特に、画素周波数が高い場合には情報量の不測が顕著となり、結果として画像品質を損なってしまうことになる。
【0005】
そこで、本発明は、画素周波数が高い場合であっても画像品質を損なうことなく伝送することができる画像読取装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、光画像信号を複数の出力系統より電気的なアナログ画像信号として取り出す光電変換手段を用いた画像読取装置において、前記光電変換手段の前記各出力系統を各々複数に分岐して分岐出力系統を形成し、各分岐出力系統毎に対応する各出力系統のアナログ画像信号を時系列的に交互にサンプルホールドして分割されたアナログ画像信号を取り出すサンプルホールド回路を設け、分割されたアナログ画像信号をその分割前の順序となるように時系列的に合成するアナログ信号合成手段を備えて、各分岐出力系統を再び合流させて元の出力系統に対応する複数の合流出力系統を形成し、各合流出力系統に対して出力される合成されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するA/D変換回路を設け、これらのA/D変換回路から各合流出力系統別に出力されるデジタル画像信号を時系列的に1つの信号となるように合成するデジタル信号合成手段を設け、前記デジタル信号合成手段は、サンプルホールド時の各分岐出力系統に対応するデジタル画像信号に対して基準レベルを検出する検出手段を有し、検出された基準レベルの系統間の差異が規格内に収まるように前記基準レベルを補正する補正手段を有する。
【0007】
従って、複数の出力系統を有する光電変換手段の各系統の出力を、さらに分岐出力系統として分岐させて各々の分岐出力系統でサンプルホールド回路により時系列的に交互にサンプルホールドするので、光画像信号の画素周波数が高い場合においても各分岐出力系統ではその画素周波数が低下することになり、周波数特性の低いサンプルホールド回路を用いて信号処理できる。そして、周波数成分が低下するサンプルホールド後は合流出力系統として分岐前の当初の出力系統に対応する形に戻して各々の合流出力系統毎にA/D変換回路によってデジタル画像信号に変換しているので、極端に高速でないA/D変換回路でも対応できる上に、デジタル信号の本数を無闇に増やしていないので、信号処理系の実装面積が小さくてよい。即ち、周波数成分が高い信号を処理するサンプルホールド部分に関してはさらに分岐処理することにより実際の周波数成分を低下させるが、周波数成分が低下したサンプルホールド処理以降は、順次本来の時系列信号となるように合流・合成処理して最終的なデジタル画像信号を出力するものである。また、基準レベルに関して系統間の差異が規格内に収まるように基準レベルを補正するので、合流出力系統においてデジタル化する際のA/D変換回路のダイナミックレンジを大きくとることができ、高品質の画像を得ることができる。
【0009】
請求項2記載の発明は、請求項1又は2記載の画像読取装置において、デジタル信号合成手段は、各合流出力系統に対応するデジタル画像信号に対してピークレベルを検出する検出手段を有し、検出されたピークレベルの合流出力系統間の差異が規格内に収まるように前記ピーレベルを補正する補正手段を設けた。従って、ピークレベルに関して合流出力系統間の差異が規格内に収まるようにピークレベルを補正するので、合流出力系統においてA/D変換回路によりデジタル化する際のダイナミックレンジを大きくとることができるとともに、ピークレベルを用いてシェーディング補正を行う際の演算誤差を同じレベルとすることができ、高品質の画像が得られる。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。まず、本発明が適用される画像読取装置の装置構成の概要を図2を参照して説明する。この画像読取装置の上部には、原稿1をセットさせるコンタクトガラス2が配設されている。このコンタクトガラス2の副走査方向に隣接する位置には白色基準板3が配設されている。なお、コンタクトガラス2上にはセットされた原稿1を押さえる原稿圧板が設けられていても、原稿1を自動的に搬送セットするADFが搭載されていてもよい。画像読取装置の内部においては、前記コンタクトガラス2面や白色基準板3面をスリット露光する光源4や、コンタクトガラス2面上の原稿1や白色基準板3からの反射光を順次受けて偏向させる第1,2,3ミラー5,6,7や結像レンズ8による読取光学系9が設けられている。ここに、光源4と第1ミラー5とは第1走行体を構成し、第2,3ミラー6,7は第2走行体を構成し、モータ10を駆動源として光路長を一定に保つよう2:1の速度比で副走査方向に往復駆動されるように設定されている。また、前記結像レンズ8の焦点位置には光電変換手段となる1次元ラインセンサ構成のCCD11が設けられている。このCCD11は各画素毎に入射光量に対応した電圧を出力し、画像処理部12に画像信号として出力する。
【0011】
次に、前記CCD11ないし画像処理部12における信号処理用の回路構成を図1により説明する。まず、CCD11は結像レンズ8より入力された光画像信号に対応した電圧を主走査方向の順序で時系列となるアナログ画像信号を取り出すもので、本実施の形態では、このCCD11は主走査方向の順序で偶数(even numbers)、奇数(odd numbers)番目のアナログ画像信号を信号e,oとして2系統に分割して出力するものが用いられている。即ち、CCD11の出力側には2つの出力系統13a,13bが形成されている。これらの出力系統13a,13bには各々バッファ14,15が設けられている。これらのバッファ14,15以後の出力系統13a,13bは、各々さらに2系統に分岐されて分岐出力系統13a1 ,13a2 ,13b1 ,13b2 が形成されている。これらの分岐出力系統13a1 ,13a2 ,13b1 ,13b2 には、各々、サンプルホールド(S/H)回路16,17,18,19及びクランプ(CLP)回路20,21,22,23が設けられている。
【0012】
ここで、例えば、サンプルホールド回路16,17の組について説明すると、これらのサンプルホールド回路16,17は出力系統13aのアナログ画像信号eを時系列的に交互にサンプルホールドして分割されたアナログ画像信号ee,eoを取り出すものである。具体的には、図3のタイムチャートに示すように、これらのサンプルホールド回路16,17は位相の反転したサンプリングクロックによってアナログ画像信号eを1画素毎に交互にサンプルホールドし、サンブルホールド後にアナログ画像信号ee,eoとしてクランプ回路20,21に出力する。サンプルホールド回路18,19側でも全く同様である。図3に示すタイムチャートの例から、サンプルホールド回路16〜19部分での画素周波数が1/2に低下しているのがわかる。
【0013】
クランプ回路20〜23は、サンプルホールド後のアナログ画像信号ee,eo,oe,ooの基準電位を決定するものである。即ち、サンプルホールドされた後にクランプすることにより基準電位からの信号変化分を画像信号とする。ここに、対をなすクランプ回路中の一方のクランプ回路21,23に関しては、後述するCPUから与えられる制御信号▲1▼によって基準電位のレベルが可変自在とされている。これは、クランプ回路20〜23の素子のばらつき等により生ずる基準電位のずれを考慮し、クランプ回路21,23側の基準電位のレベルをクランプ20,22側の基準電位のレベルに合わせるためである。
【0014】
さらに、クランプ回路20,21の出力側には各々から出力されるアナログ画像信号ee,eoをその分割前の順序となるように時系列的に合成してアナログ画像信号e′とするアナログ信号合成手段としてのマルチプレクサ(MPX)24が設けられている。クランプ回路22,23側でも同様であり、これらの出力側には各々から出力されるアナログ画像信号oe,ooをその分割前の順序となるように時系列的に合成してアナログ画像信号o′とするアナログ信号合成手段としてのマルチプレクサ25が設けられている。これらのマルチプレクサ24,25により、各々の分岐出力系統13a1 ,13a2 ,13b1 ,13b2 は再び合流されて元の出力系統13a,13bに対応する合流出力系統13a′,13b′が形成されている。
【0015】
合流出力系統13a′上には、増幅器(AMP)26、バッファ27、A/D変換回路28が順に設けられている。合流出力系統13b′上にも、同様に、増幅器29、バッファ30、A/D変換回路31が順に設けられている。ここに、増幅器26,29は制御信号▲3▼▲4▼によりゲインが可変なゲインコントロールアンプであり、アナログ画像信号e′,o′を各々増幅してアナログ画像信号e″,o″とする。A/D変換回路28,31はバッファ27,30によりドライブされるアナログ画像信号e″,o″をデジタル変換することによりデジタル画像信号De,Doとして出力するものである。ここに、前記バッファ27,30には制御信号▲5▼▲6▼により基準電位のレベルが可変なクランプ回路32,33が付加されており、アナログ画像信号e″,o″の基準電位のレベルが可変とされている。
【0016】
A/D変換回路28,31の出力側にはデジタル信号合成手段として機能するデータ合成部34が設けられている。このデータ合成部34には各種制御信号▲1▼〜▲8▼を出力するとともに全体を制御するCPU35や、最終的な画像処理を行って必要箇所に出力する画像処理回路36が接続されている。
【0017】
前記データ合成部34は図4に示すように、デジタル画像信号De,Doを各々入力とする基準レベル検出回路(検出手段)37,38と、ピークレベル検出回路(検出手段)39,40とが設けられている。前記基準レベル検出回路37はレベル検出期間指定信号▲7▼により指定された期間に入力されるデジタル画像信号De中で、分岐出力系統13a1 のアナログ画像信号eeに対応するデータ、分岐出力系統13a2 のアナログ画像信号eoに対応するデータ毎に、それらの基準レベルの検出を行って得られた各々の平均値をレジスタ41中のレジスタee或いはレジスタeoに保持させるものである。前記基準レベル検出回路38も同様であり、レベル検出期間指定信号▲7▼により指定された期間に入力されるデジタル画像信号Do中で、分岐出力系統13b1 のアナログ画像信号oeに対応するデータ、分岐出力系統13b2 のアナログ画像信号ooに対応するデータ毎に、それらの基準レベルの検出を行って得られた各々の平均値をレジスタ42中のレジスタoe或いはレジスタooに保持させる。前記ピークレベル検出回路39はレベル検出期間指定信号▲8▼により指定された期間に入力されるデジタル画像信号De中のピーク値をレジスタ43中のレジスタeに保持させるものである。前記ピークレベル検出回路40も同様であり、レベル検出期間指定信号▲8▼により指定された期間に入力されるデジタル画像信号Do中のピーク値をレジスタ44中のレジスタoに保持させる。ここで、ピーク値は注目画素De或るいはDoからその画素に対応した基準レベルを減算した結果より求められる。これらのレジスタ41〜44に保持される値は1主走査毎に更新されるとともに、CPU35や画像処理回路36によって保持された基準レベル値やピーク値を読み出せるように構成されている。また、デジタル画像信号De,Doは合成回路45を経て時系列的に1つのデジタル画像信号として画像処理回路36に出力されるように構成されている。
【0018】
このような構成において、原稿1からの反射光に基づく光画像信号はCCD11により電気的な信号に変換されて出力される。この際、CCD11は主走査方向に偶数番目、奇数番目で交互にアナログ画像信号e,oに分割して出力系統13a,13b毎に出力する。これらのアナログ画像信号e,oは分岐出力系統13a1 ,13a2 ,13b1 ,13b2 上でさらにサンプルホールド回路16〜19により1画素毎に交互にサンプルホールドされることによりアナログ画像信号ee,eo,oe,ooとなる。即ち、主走査方向の画像信号は4画素毎にサンプルホールド回路16〜19でサンプルホールドされることになる。従って、一般にCCD11から出力される画像信号はその周波数成分が高いため、この信号を受けるサンプルホールド回路としては高い周波数特性が要求されるが、この時点の処理に関しては複数系統に分岐させて処理しており、図3に示したタイムチャートからもわかるように実質的な画素周波数が低下しているので、周波数特性のあまり高くないサンプルホールド回路16〜19によっても十分に処理できる。
【0019】
また、サンプルホールド回路16〜19から得られるアナログ画像信号ee,eo,oe,ooは各々マルチプレクサ24,25によって合成された後、A/D変換回路28,31による変換処理を受けてデジタル画像信号De,Doとなり、さらにデータ合成部34による合成処理を受けて画像処理回路36に送出される。ここに、増幅器26,29、バッファ27,30、A/D変換回路28,31等についても分岐出力系統毎に個別に設けてもよい訳であるが、サンプルホールド以後の信号の周波数成分はそれ以前に比べて低下し、かつ、信号期間としても長めとなるので、合流出力系統上における処理として、各々1つずつの増幅器26,29、バッファ27,30、A/D変換回路28,31を用いて信号処理するようにしても条件的にそれ程厳しくなく、特に支障はない。即ち、極端に高速なA/D変換回路でなくても対応できる。逆に、A/D変換回路28,31を分岐出力系統別に設けた場合には、その分、データライン数が増え、基板の実装面積が大きくなり、かつ、そのデータを受け取るICの入力端子数も多く用意しなければならない、等の不都合を生じてしまう。
【0020】
ところで、このような画像読取動作に並行して補正手段により実行される基準レベル補正処理について説明する。まず、画像読取装置の電源が投入されると、CPU35からの制御信号▲1▼〜▲8▼にはデフォルト値がセットされ、レジスタ41〜44には基準レベル、ピークレベルが保持される。ここで、基準レベルを検出するためのレベル検出期間指定信号▲7▼は、CCD11において一般にOPBと称されている特定領域の光遮光部に対応するデジタル画像信号の一部を検出する期間信号とする(図5参照)。CPU35はレジスタ41中からレジスタee,eoの値を読み出し、分岐出力系統13a1 ,13a2 対応の両者の基準レベルの差異が所定の規格内に収まっている否かを判断する。規格内に収まらないほどの差異になっていれば、制御信号▲1▼の指示値を変更してクランプ回路21側の基準レベル(アナログ画像信号eo側の基準レベル)を変更し、再度、レジスタee,eoの値の差異を比較する。このような処理を、分岐出力系統13a1 に対応する基準レベルeeと分岐出力系統13a2 に対応する基準レベルeoの差が規格内に収まるまで繰り返す。分岐出力系統13a1 ,13a2 間の基準レベルの差が規格内に収まった後では、合流出力系統13a′自身の基準レベル自体が規格値に合うように制御信号▲5▼の指示値を用いて基準レベルの合わせ込みを行う。このようにして、CPU35制御の下に制御信号▲1▼▲5▼を通じて補正手段としての補正機能が実行される。信号oe,oo側及び信号o′についての基準レベルの補正も同様に行われる(制御信号▲2▼▲6▼が用いられる)。このようにして、分岐出力系統、合流出力系統を経る場合のクランプ回路等のクランプ素子のばらつき等による基準レベルのずれが規格内に収まるように補正されるので、全ての出力系統の信号についての基準レベルが揃うことになる。
【0021】
次に、補正手段により実行されるピークレベル補正処理について説明する。この補正処理は、原稿1の読取りに先立ち、白色基準板3をCCD11により読み取ることにより行われる。即ち、白色基準板3についてCCD11により読取りを行い、CCD11から得られる2系統のアナログ画像信号e,oを上述した如く分岐・合成処理を経てA/D変換回路28,31でデジタル画像信号De,Doに変換した信号についてのピーク値をレジスタ43,44に保持する。CPU35はレジスタ43,44中からレジスタe,oの値を各々読み出し、各々のピークレベルが所定の規格内の値に収まっているか否かを判断する。規格内に収まらないような値のピークレベル値の場合には、各々対応する制御信号▲3▼▲4▼の指示値を変更して増幅器26,29のゲインを変更し、再度、レジスタe,oの値が規格内に収まるかを判断する。このような処理を各々のピークレベル値が規格内に収まるまで繰り返す。従って、このような処理により、合流出力系統13a′に対応するピークレベルeと合流出力系統13b′に対応するピークレベルoの差も規格内に収まるほどに小さくされる。このようにして、CPU35制御の下に制御信号▲3▼▲4▼を通じて補正手段としての補正機能が実行される。
【0022】
このようにして、各出力系統間の差異が小さくなるように基準レベル及びピークレベルが自動的に補正されて、基準レベル及びピークレベルが揃うので、A/D変換回路28,31によりデジタル信号に変換する際のダイナミックレンジを大きくとれるとともに、白色基準板3を用いてシェーィング補正を行った際の各系統毎の演算誤差も同じレベルになるので、結果として、高品質の画像を出力させることができる。
【0023】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、複数の出力系統を有する光電変換手段の各系統の出力を、さらに分岐出力系統として分岐させて各々の分岐出力系統でサンプルホールド回路により時系列的に交互にサンプルホールドするようにしたので、光画像信号の画素周波数が高い場合においても各分岐出力系統ではその画素周波数を低下させ、周波数特性の低いサンプルホールド回路を用いて信号処理することができ、かつ、周波数成分が低下するサンプルホールド後は合流出力系統として分岐前の当初の出力系統に対応する形に戻して各々の合流出力系統毎にA/D変換回路によってデジタル画像信号に変換するので、極端に高速でないA/D変換回路でも十分に対応できる上に、デジタル信号の本数を無闇に増やしていないので、信号処理系の実装面積を小さくすることができる。また、基準レベルに関して系統間の差異が規格内に収まるように基準レベルを補正するようにしたので、合流出力系統においてデジタル化する際のA/D変換回路のダイナミックレンジを大きくとることができ、高品質の画像を得ることができる。
【0025】
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の画像読取装置において、ピークレベルに関して合流出力系統間の差異が規格内に収まるようにピークレベルを補正するようにしたので、合流出力系統においてA/D変換回路によりデジタル化する際のダイナミックレンジを大きくとることができるとともに、シェーディング補正を行う際の演算誤差を同じレベルとすることができ、高品質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を示す画像処理部付近のブロック図である。
【図2】画像読取装置の装置構成の概要を示す概略正面図である。
【図3】サンプルホールド処理のタイミングを示すタイムチャートである。
【図4】データ合成部の構成を示すブロック図である。
【図5】レベル検出期間指定信号のタイミングを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
11 光電変換手段
13a,13b 出力系統
13a1 ,13a2 ,13b1 ,13b2 分岐出力系統
13a′,13b′ 合流出力系統
16〜19 サンプルホールド回路
24,25 アナログ信号合成手段
28,31 A/D変換回路
34 デジタル信号合成手段
37,38 検出手段
39,40 検出手段
Claims (2)
- 光画像信号を複数の出力系統より電気的なアナログ画像信号として取り出す光電変換手段を用いた画像読取装置において、
前記光電変換手段の前記各出力系統を各々複数に分岐して分岐出力系統を形成し、
各分岐出力系統毎に対応する各出力系統のアナログ画像信号を時系列的に交互にサンプルホールドして分割されたアナログ画像信号を取り出すサンプルホールド回路を設け、
分割されたアナログ画像信号をその分割前の順序となるように時系列的に合成するアナログ信号合成手段を備えて、各分岐出力系統を再び合流させて元の出力系統に対応する複数の合流出力系統を形成し、
各合流出力系統に対して出力される合成されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するA/D変換回路を設け、
これらのA/D変換回路から各合流出力系統別に出力されるデジタル画像信号を時系列的に1つの信号となるように合成するデジタル信号合成手段を設け、前記デジタル信号合成手段は、サンプルホールド時の各分岐出力系統に対応するデジタル画像信号に対して基準レベルを検出する検出手段を有し、検出された基準レベルの系統間の差異が規格内に収まるように前記基準レベルを補正する補正手段を有することを特徴とする画像読取装置。 - デジタル信号合成手段は、各合流出力系統に対応するデジタル画像信号に対してピークレベルを検出する検出手段を有し、検出されたピークレベルの合流出力系統間の差異が規格内に収まるように前記ピーレベルを補正する補正手段を設けたことを特徴とする請求項1記載の画像読取装置。
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