JPH01109955A - 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〕 本発明は画像読取装置に関し、特にＣＣＤラインセンサ
等の光電変換素子を複数個用いた画像読取装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来、画像読み取りに使用されるイメージセンサは、Ｃ
ＯＤ、バイポーラタイプ等のシリコン結晶型とｃｄｓ、
アモルファスシリコン等の薄膜型が有り、また光学系構
成は縮小型と等倍型があった。−方カラー画像読取装置
の構成は、色分解方式として単一イメージセンサを用い
て光源、或いは色フィルタを切り替える方式と、切り替
えをしない同時読み取り色分解方式が有る。同時読み取
り色分解方式としては分解色毎のイメージセンサを並列
で複数本持つ方式と、ｌラインのイメージセンサにスト
ライプタイプのフィルタを構成して、色分解信号を時分
割で読み出す方式が有る。画像読取装置の要東性能から
、高速タイプとしては読み出し速度の速い薄膜型、また
高感度タイプとしては同じ読み、取り分解能の場合受光
面積を広く取れる等倍型が適している。ここでカラー画
像読取装置の場合、特に色分解フィルタによる入射光量
の低下、又イメージセンサ自身の分光感度特性から高感
度タイプが必要となり、実用範囲に有る光源を用いて高
速読み取りを実現する為には、等倍型のシリコン結晶型
にストライプフィルタを構成したものが適している。し
かし、シリコン結晶型の場合、製造上の制約からＡ４長
手幅の２９７　ｍ　ｍをカバーするような長いタイプを
１チツプで作る事は難しく、複数本を物理的な配置の工
夫で１ラインセンサとして構成したものが高速読取用と
して近年出現した。

しかしながら、複数本のイメージセンサを主走査方向に
一本につないだ場合、例えば１６ｄｏｔ／ｍｍの読み取
り分解能でブルー（Ｂ）、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ
）の色分解ストライプフィルタが構成されていると、各
画素間は１　／　１６　ｍ　ｍ　Ｘ　ｌ　／　３　＝２
０．８μｍとなるが各イメージセンサ間の位置合わせ精
度は十分可能であり、読みとり画像の位置精度に関する
問題はなく更に高分解能も可能であるが、各イメージセ
ンサ間の特性の不均一からくるイメージセンサチップ間
での読取濃度のズレ、特にカラーの場合のイメージセン
サチャンネル間の色ズレが問題となる。イメージセンサ
チップ間の濃度ズレ、色ズレの発生要因としては、ｌ）
イメージセンサチップ間での感度、暗電流出力のバラツ
キ、２）チップ或いは、色フイルタ毎の信号処理回路の
特性バラツキ等が上げられる。

一方、複数本イメージセンサを副走査方向に並べ各イメ
ージセンサに例えば、Ｒ，Ｇ、　Ｂの色分解フィルタを
塗布した複数ラインセンサを用いることにより、上述イ
メージセンサチップ間の濃度ずれ、色ずれを小さくする
ことが可能となる。

〔発明が解決しようとしている問題点〕しかし、上記従
来例においても、色毎に感度が違うので、感度が低い素
子に合わせて光源の光量を考え、感度が高い色の素子は
、感度補正のフィルタを入れることにより出力レベルの
平準化を行っていた。

又、出力レベルの平準化としては、感度の低い色の素子
のアンプゲインを高め、感度の高い色の素子のアンプゲ
インを低めにすることにより実現していた。

又、上記２つの両方の手法をとり入れて実現する事がな
されていた。

しかし、従来の第１の方法によれば、光源の光量が感度
の高い素子に対しては、ムダに使われ電力のムダ使いに
なり、多くの消費電力を必要とする。

更に原稿照明のランプの電力が太き（なる為、機内の昇
温の問題があった。

又、従来の第２の方法によれば、感度の低い色の素子の
出力レベルが低い為、Ｓ／Ｎがとれない等の、高品位な
信号が得られないという欠点があった。

その為、第３の手法として、第１と第２の折衷案が実際
には用いられているが、よい解決策となっていない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は感度の低い受光素子の開口面積を太き（し、少
ない光量でＳ／Ｎのとれた画像信号を得、更に開口面積
を大きくしたことによる解像度の他の素子出力のそれと
のミスマツチングを画像処理手段によって低減し、低照
度で高品位の画像を得ることを目的としたものである。

〔実施例〕

第１２図は、本発明の実施例を表わす画像読取装置の断
面図であり、１０１は原稿押え、１０２は原稿、１０３
は原稿照明用ハロゲンランプ、１０４〜１０６はミラー
、１０７は結像用レンズ、ｌＯ８は画像読取用ＣＯＤ、
１０９は光学系駆動用モーターである。光学系１０３．
　１０４が原稿をＸ方向に順次走査し、順次原稿像をＣ
ＣＤ１０８に結像する様になっている。

次に画像読取用ＣＯＤについて第１図を用いて説明する
と、２はＣＯＤチップであり、この１チツプ上に３本の
独立したラインセンサ３．　４．５が形成されており、
各ＣＯＤは画素ピッチ１０μ、有効画素５０００画素と
なっている。そして、各ＣＣＤ間は１８０μｍ間隔とな
っている。ＣＣＤａ上には、赤（Ｒ）フィルタが染色さ
れており、Ｃ０Ｄ４上には、緑（Ｇ）フィルタが染色さ
れており、ＣＣＤ５上には、青（Ｂ）フィルタが染色さ
れている。

第４図に各色フィルタの分光分布を示す。

又、第６図にフィルタ部を除いたＣＯＤの分光感度特性
を示す。

又、第５図にハロゲンランプのスペクトル分布図を示す
。さて、第４図に示した様にＣＣＤ１０８の各色分解フ
ィルタは、波長７００ｎｍを超えた領域にもかなり高い
分光透過率を有している。つまり不可視光であり、人間
の目にとって画像の色合いの識別に無関係である近赤外
、赤外光にもかなり高い分光透過率を有している。また
ＣＣＤ１０８も波長１１０００ｎ程度迄、有限の感度を
有していることから判る様に、上記不可視光である近赤
外、赤外光にもかなり高い感度を有している。一方、ラ
ンプ１０３として使用したハロゲンランプは第５図に示
す様に近赤外、赤外光をかなり多量に放射する。

従ってＣＯＤは、近赤外、赤外光にも感応し色ノイズが
発生する。そこで第１２図の実施例では光路中（例えば
レンズ内又は近傍）に近赤外除去フィルタ（図示せず）
と赤外除去フィルタ（図示せず）を挿入する事により、
色ノイズの発生を押えている。そして第７図には、近赤
外カットフィルタの透過率を、第８図には、赤外カット
フィルタの透過率を示した。

以上説明して来た様に、ハロゲンランプのスペクトル分
布第５図、近赤外カットフィルタ特性第７図、赤外カッ
トフィルタ特性第８図、色フィルター特性第４図、ＣＯ
Ｄ分光分布第６図の積を求める事により、各色の出力が
表わされる。

つまり第９図の様な総合感度特性となる。従って、Ｒ：
Ｇ：Ｂの感度比は５：４：１の比率となり、青感度が非
常に低くなる。

従って、本実施例では例えば第１図に示す様に、Ｂ用の
Ｃ０Ｄ５開口をＲ用、Ｇ用のＣ０Ｄ３．４の開口に対し
て副走査方向に２倍にする事により、Ｒ：Ｇ二Ｂの感度
比を第１０図に示す様に５：４：２にする場合を示す。

又、ＲとＧにＮＤフィルターを挿入しく図示せず）、Ｒ
：Ｇ：Ｂの出力比を２．５　：　２　：　２にし信号と
して取り出している。

第１１図（ａ）に示す様ｓ：ｃｃｐの一画素は、主走査
方向、副走査方向ともに、ある開口長を有しており図で
はそれぞれ長さａ、　ｂで示している。この副走査方向
にｂという開口長を有するＣＯＤで原稿に対して、副走
査方向にＣだけ移動して１画素の原稿読み取りを行うと
第１１図（ｂ）の様に原稿のＨＸ（ｂ＋ｃ）の面積を１
画素として読み取ることになる。ここで副走査方向の読
取り移動量Ｃを等倍読み取り時のスキャン長とすると、
第１１図（Ｃ）の様に、ある走査ラインで８１という原
稿領域で読み取った画像は、プリンタでＰｉという画素
で記録され、次の走査ラインで同一画素によりＳ２とい
う原稿領域で読み取った画像はプリンタでＰ２という画
素で記録され、このＰｌとＰ２の各画素には斜線で図示
したＣＯＤの開口面積に相当する部分がぼけとして共通
に含まれる。

ここで、記録画像１画素当りのぼけの割合いは、ｂ／（
ｂ＋ｃ）となる。従って、ＣＯＤの開口面積を副走査方
向に２倍にする。すなわちｂ＝２ａ、　ｃ＝ａとすると
、ぼけの割合いは４／３倍となる。

従ってＲ，Ｇ、　Ｈのうち感度の低いＢ用のＣＣＤライ
ンセンサの開口幅を副走査方向に２倍にすることにより
感度を２倍とし得たが、ぼけの割合も４／３倍となった
。

ここで更に第２図を用いて読取信号の処理について説明
する。Ｒ，Ｇ、　Ｂ用のそれぞれのＣＣＤラインセンサ
２０１，２０２，２０３はタイミング信号発生器２−５
の出力で同一位相で駆動され、その出力をアンプ２０４
．２０５．２０６により増幅する。これらのアンプ２０
４〜２０６はＲ，Ｇ、Ｂの感度を合わせる為と信号処理
の為に、増幅を行っている。ＣＯＤの出力信号は約０．
２ｖであり、約１０倍し２■としている。次にＡ／Ｄ変
換器により８ｂｉｔのデジタルデータにしている。その
後第１図に示す様にＲ，Ｇ。

Ｂ各センサは副走査方向に各々１８０μｍ離隔しており
、一画素の読取間隔が１０μｍである為、各々１８ライ
ン分の遅延が生じる。

従って、ＲのＣＯＤからの出力信号は３６ライン分メモ
リから成るラージバッファ２１０に、ＧのＣＣＤからの
出力信号は１８ライン分メモリから成るスモールバッフ
ァ２１１にとり込まれ遅延された後、マスキング回路２
１２に送られ、色補正処理が行われる。

ＢのＣＯＤからの出力信号は上述説明の通り開口幅が他
の２つのＣＯＤに比べ大きいので、ぼけを補正する手段
、すなわちエツジ強調フィルタ２１３に送られる。

このエツジ強調フィルタ２１３は、３ライン遅延バツフ
アによるラプラシアンフィルタにより成り第３図に示す
様に、副走査方向に二次微分を行いエツジ強調処理を行
う。すなわちｌライン分の画素を識別するアドレスカウ
ンタ３０１の出力によりアドレッシングされる３ライン
分の遅延バッファメモリ３０２によって、現ラインの画
像信号３０３．１うイン前の画像信号３０４．２ライン
前の画像信号３０５の３ライン分の画像信号が出力され
る。これらの画像信号はラッチ３０６によって画素単位
に遅延される。

注目画素と同じ主走査位置関係の前後のラインの画素信
号３１３．３１４を乗算器３１５で例えば（−１）倍し
、注目画素信号３０７を２倍した結果を加算器３１６で
加算し、注目画素に対する副走査方向の２次微分信号３
１７を得る。

この２次微分信号３１７を加算器３１８で注目画素に加
えることでエツジ強調された画像信号が得られる。すな
わち、ぼけを少なくした信号が得られる。実際のエツジ
強調の強さは、開口幅の違いに応じて決められる。これ
を第２図２１２のマスキング回路に送り、フィルター特
性による色にごりを除去し、ＵＣＲ，セレクタ回路によ
りプリンタに記録する各色毎のデータとして取り出すこ
とができる。

また本実施例は副走査方向にセンサの開口幅が異なる場
合について示したが、主走査方向についても同様の処理
を行なうことにより同様の効果がある。

〔他の実施例〕

前記実施例においては、ブルーのＣＣＤ開口面積を太き
（することによるぼけをエツジ強調により、少なくする
ことを示したが、逆にレッド、グリーンの信号を平滑化
しブルーと同程度にぼかすことも可能である。すなわち
第１３図に示す様にＲ，Ｇの各信号ラインに３ライン遅
延バツフアを用いた平滑フィルタ２１４，２１６を入れ
る。すなわち注目画素と同じ主走査位置関係の前後のラ
インの画素信号を乗算器で、例えば１／４倍し、注目画
素信号を１／２倍した結果を加算器で加算し注目画素に
対する副走査方向に平滑化した信号を得る。これらの信
号をマスキング回路２１２に送り、ＵＣＲ，セレクタ回
路によりプリンタに記録する各色毎のデータとして取り
出すことができる。尚、第１３図において第２図と同様
の機能部分には同じ符号を付した。

更に第１４図に示す様にレッドとグリーンからの信号に
は平滑フィルタ２１４．２１６をそれぞれ入れ、ＣＣＤ
開口面積の大きいブルーからの信号にはエツジ強調回路
２１３を入れることにより、レッドとグリーンの信号を
平滑化し、ブルーの信号からはぼけを除去し、同程度の
解像度を得、色ずれを減少させることも可能である。第
１４図において第２図、第１３図と同様の機能部分には
同じ符号を付した。

また、副走査方向の倍率に応じてエツジ強調の強さを変
化させることも、高画質化に効果がある。

例えば、第１１図（ａ）に示す様にＣＣＤの主走査方向
、副走査方向の開口幅をそれぞれａ、　　ｂとし副走査
方向の原稿読み取り移動量をＣとすると、前述の通り、
記録画像１画素当りのぼけの割合はｂ／（ｂ＋ｃ）とな
る。従って副走査方向の記録倍率を１００％と４００％
（第１１図（ｄ））でぼけの割合を比較すると、１００
％時の原稿読み取り移動量をｃ＝ｂとして、４００％時
ではｃ　＝　ｌ　／　４　ｂとなるため４００％時の方
が８１５倍のぼけの割合となる。

従って第１５図に示す様に副走査倍率をパーセント単位
で設定するロータリースイッチ３２０の出力をアドレス
として入力し、それに対応した副走査エツジ強調信号乗
算係数を出力する。例えば第１６図に示す様に倍率１０
０％における乗算係数を１とし倍率８００％での係数を
２として直線で結び１００％から８００％までの係数を
決定する。

尚、本実施例においては、Ｒ，Ｇ、　Ｂの各センサを例
に説明したが、他の色フィルタを用いた場合にも、勿論
適用可能である。

〔発明の効果〕 以上説明した様に、本発明によれば、感度不足と開口面
積を大きくすることで補い、低照度でＳ／Ｎのとれた良
質ビデオ信号を得る事ができる。又、開口面積を大きく
したことによる解像度のミスマツチングは異なる周波数
特性のフィルタをかけることにより防止でき、高品質の
ビデオ信号を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は複数ラインＣＯＤの一例を示す図、第２図は本
実施例の信号処理回路図、 第３図はエツジ強調フィルタ回路の一例を示す図、第４
図はＣＣＤフィルター特性図、 第５図はランプの分光特性図、 第６図はＣＣＤの分光感度特性図、 第７図は近赤外カットフィルターの透過率を示す図、第
８図は赤外カットフィルターの透過率を示す図、第９図
は従来例の総合感度特性を示す図、第１０図は本実施例
の総合感度特性を示す図、第１１図はぼけを説明するた
めの図、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 画像情報を読取る開口幅の異単子複数の感光素子列を有
   する複数のラインセンサ、及び前記開口幅に応じて異な
   る空間周波数特性を有するフィルタによりフィルタリン
   グするフィルタ手段より成ることを特徴とする画像読取
   装置。