JPH0221374A - 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、リニアＣＯＤイメージセンサを用いて画像を
読み取る画像読取装置に関する。

（従来の技術） 原稿の画像を読み取る画像読取装置においては、光電変
換素子であるＣＣＤリニアイメージセンサが用いられる
。現状のＣＣＤリニアイメージセンサの１画素の感光部
の感光面積は、高密度読取りのため、たとえば５μ！×
７μ肩といった微小なものである（第１０図参照。この
図において、斜線部が各画素の感光部を示す。１画素の
大きさは縦横とも同じ７μｍである。）。解像力の高い
画像を得るためには、感光部は小さくしなければいけな
い。しかし、感光部が小さくなると、これに対応して感
光面積が減少して光量不足になる。

画像読取のためには、原稿を照明する必要がある。照明
には、ハロゲンランプや蛍光灯などの光源が用いられる
。

照明による原稿の反射光がＣＣＤリニアイメージセンサ
で検出され、電気信号に変換される。そして、Ａ／Ｄ変
換によりディジタル化された２値信号を得る。

（発明が解決しようとする問題点） 上に説明したように、ＣＣＤリニアイメージセンサは、
７μ肩幅程度の反射光のみを受光する。

しかし、原稿の照明は、ハロゲンランプを用いる場合、
ハロゲンランプのフィラメントの位置精度や反射鏡の製
作精度などのためにせいぜい２〜３ａｘ幅程度にしか狭
くできず、μ１幅程度の集光照明は難しい。一方、蛍光
灯を用いる場合も、管壁の蛍光物質から発光する光によ
る照明であるから、集光照明はできない。

したがって、ハロゲンランプ、蛍光灯とも、照明効率は
非常に悪く、大きなワット数のランプによって強く照明
しなければならなかった。

本発明の目的は、照明光を効率よく利用できる画像読取
装置を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係る画像読取装置は、原稿を照明し、原稿の画
像をＣＣＤリニアイメージセンサ手段に投影し、ＣＣＤ
リニアイメージセンサ手段のＣＣＤ画素の並んでいる主
走査方向と垂直な副走査方向に原稿の機械的走査を行っ
て画像を読み取る画像読取装置において、主走査方向よ
り副走査方向に長い感光部を有するＣＣＤ画素からなる
ＣＣＤリニアイメージセンサ手段と、ＣＣＤリニアイメ
ージセンサ手段の各ＣＣＤ画素により検出された電気信
号をディジタル化するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換手
段によりディジタル化された原稿！ページ分の画像デー
タを記憶する画像記憶手段と、画像記憶手段から副走査
方向のｌライン分の画像データを読み出してフーリエ変
換を行い、ＣＣＤリニアイメージセンサのＣＣＤ画素の
感光部の形状より定まる受光の周波数特性またはその近
似関数の逆数を上記フーリエ変換値に掛け、得られた積
のフーリエ逆変換を行い画像読取データとすることによ
り、画像データの画質低下の補償を行う画質補償演算手
段を備えたことを特徴とする。

（作　用） 一般に、第２図（ａ）に示すように、ある系に［（ｙ）
という入力を入れてやりｇ（ｙ）という出力が出たとす
る。また、その−例として、第２図（ｂ）に示すように
、幅のないパルス（画像的にいえば点光輝）を人力して
ｈ（ｙ）なる出力が現れたとする。このｈ（ｙ）は系の
特性を示している。

これらｒ（ｙ）、　ｇ（ｙ）、　ｈ（ｙ）の周波数特性
は、ｆ（ｙ）。

ｇ（ｙ）、ｈ（ｙ）のフーリエ変換をそれぞれＦ　（ｗ
）、Ｇ　（ｖ）。

Ｈ（ｗ）とすれば、次のように表わされる。

この周波数特性を用いれば、出力Ｇ　（ｗ）は入力Ｆ　
（ｗ）と系の特性Ｈ（ｗ）の掛は算で表わされる。

Ｇ（ｗ）＝Ｆ（ｗ）・Ｈ（ｗ）　　　　　　　　　（２
）周波数特性を元に変換するフーリエ逆変換も同時に成
立する。

以上のｒ、　ｇ、　ｈについての一般的な説明は、たと
えば、久保田広著「応用光学」（岩波全潜、１９７０年
）２１１ページに記載されている。

第３図は、ＣＯＤリニアイメーノセンサ２２で構成する
画素の形状の一例を示す。斜線部が各画素の感光部２４
，２４．・・・を示す。感光部２４のｙ方向の長さｂを
Ｘ方向のピッチａに比べて大きくする（たとえば、ｂ＝
　ｌ　４　μｒｎ、　ａ＝　７　μｘ、ｂ／ａ＝２）。

なお、感光部２４の幅ｃ（＝５μ肩）は画素間を隔てる
ためピッチａより短い。

感光部２４の形状を副走査方向に長くすることにより、
受光量は増加する。

しかし、副走査方向のコントラストや解像力は低下し、
画像の質が悪くなる。そこで、次に説明するような演算
処理を行う。

まず、ＣＯＤリニアイメージセンサ２２の応答特性を説
明する。このセンサを構成するＣＯＤ画素の感光部２４
の光強度Ｉの特性は、本来は点として読取られるべきも
のが、光学系の機械的移動の影響と感光部２４の形状の
ため、第４図に示す形状になる。すなわち、解析のため
に中心に座標軸をとると、 １（ｙ）＝Ｏｙ≦−＋３／２　　　　　（４）＝１．　
　　　ｂ／２≧ｙ≧−ｂ／２ ＝ｏ　　　　　ｙ≧ｂ／２ ここに、ｂは、ｙ方向の感光部２４の長さである。

ＣＣＤ中の１つの画素については、正確には、受光中に
も機械的に走査される。しかし、１つの画素が作動して
走査している時間はＯ１■マイクロ秒程度であり、副走
査としての機械的走査速度は１００１１／秒程度が普通
であるため、この０．１マイクａ秒の間に０．０１μｌ
程度しか走査されない。この長さは素子の大きさ１４μ
ｌと比較して十分小さいので、ここでは無視する。

上述の一般的な系の応答の理論でいえば、Ｉ　（ｙ）が
ｈ（ｙ）に相当する。したがって、ｒ　（ｙ）のフーリ
エ変換により、系の周波数特性を表わす関数Ｈ（ｗ）が
得られる。すなわち、 ＋Ｉ（ｗ）＝ｓｉｎ７ｒｗ／πｗ　　　　　　　　　（
５）ここに、ｗ＝ｂ−Ｎ。

ここに、ｂは朋単位の実際の長さであり、Ｎは空間周波
数であり（本／ＩＩ）の単位で表される。第５図は、関
数Ｈ（ｖ）の周波数特性を示す。当然ながら、周波数が
高いところすなわち微細なところのコントラストは低下
している。

関数Ｈ（ｗ）について実際の空間周波数Ｎをあてはめて
具体的に説明する。第６図は、感光部の副走査方向の長
さｂが１４μｌの場合と７μ！の場合のｆ（（Ｎ）の周
波数特性を示す。ｗ＝ｂＮ＝１のときＨ（ｗ）は０とな
る。このときのＮの値は、ｂ＝１４μ次のときは７１本
／ｊＩＲであり、ｂ＝７μ貫のときは１４３本／ｌであ
る。ところで、精細タイプの画像読取装置はインチ当り
４００ドツトの読取密度が普通である。これを空間周波
数Ｎで表現すると、８本／Ｒ肩である。ＣＯＤリニア不
メージセンサの画素数が５０００Ｅ！Ａであり、７μ！
ピツチであると、ＣＯＤリニアイメーノセンサの感光サ
イズは３５肩肩である。Ａ３サイズ２９７ｍｍをこのＣ
ＯＤリニアイメージセンサ上に縮小投影すると、であり
、８本／ｊ１１の空間周波数は６８本／スＩとなる。逆
数（１／　Ｈ（ｖ））が無限大になる場合は、適当な最
大値を用いればよい。

曲線Ａは曲線Ｂに比べて、サイズが２倍になっているの
で、式（５）から同じＮに対してその値はｃｏｓ（０，
０２２Ｎ）倍となっている。したかって、逆数であるｌ
　／　ｃｏｓ（０，０２２Ｎ）を曲線Ａに掛けることに
よって、曲線Ｂとなる。感光部のサイズを大きくしたに
もかかわらず、特性はもとにかえっている。

本発明では、この系の周波数特性をあらゎす関数Ｈ（ｗ
）を用いて、光特性の出力ｇ（ｙ）から入力値ｆ（ｙ）
を求める。これによりＣＯＤの感光部を大きくすること
によって低下した周波数特性を回復させる。このとき、
次の式を用いる。

Ｇ（ｖ）Ｘ（１／Ｈ（ｗ））＝Ｆ（ｗ）・Ｈ（ｗ）・（
＋／Ｈ（ｗ））＝　Ｆ　（ｗ）　　　　　　　　　（６
）すなわち、出力値ｇ（ｙ）のフーリエ変換によりＧ　
（ｗ）を求め（（１ｂ）式）、次にＨ（ｗ）の逆数を掛
けてＦ　（ｗ）を求め（（６）式）、次にＦ　（ｗ）の
フーリエ逆変換を行い（（３ａ）式）、らとの画像人力
ｆ（ｙ）が求められる。

具体的には、第７図に示す処理手順を用いる。

まず、光学系により原稿の全画像を順次走査しくステッ
プＳ１）、１ページ分の画像の２次元情報を画像メモリ
に蓄積する（ステップＳ２）。

次に、Ｘを指定しくステップＳ３）、副走査方向の１本
の線上の読取データｇ（ｙ）を画像メモリから読み出し
くステップＳ４）、フーリエ変換によりＧ（ｖ）を求め
る（ステップＳ５）。

次に、副走査方向の感光部の周波数特性の逆数（＋　／
　Ｈ（ｗ））をＧ　（ｗ）に掛けてＦ　（ｗ）を求める
（ステップＳ６）。

次に、Ｆ　（Ｗ）のフーリエ逆変換により画像データｒ
（ｙ）を求め、画像メモリに記憶する（ステップＳ７）
。

次に、Ｘの最終値でないと判断すると（ステップＳ８）
、ステップＳ３に戻り、Ｘを順次変化させて、副走査方
向のラインについて同じ処理を行う。

全Ｘの処理が終わると、画像読取信号としてｒ（ｙ）を
画像メモリから出力する（ステップＳ９）。

その後、この画像読取信号に対して２値化等の処理が行
われ、外部のプリンタ等に出力される。

ＣＣＤ画素の形状が、長方形でなく、モアレ模様を避け
るために平行四辺形であっても、ＣＣＤ画素の形状より
定まる感光部の周波数を求めておけば、同様に演算処理
ができる。

この逆数を掛けると言う処理を行うことによって、元の
小さい感光部サイズのＣＯＤで読み取りた信号ら、より
その特性を改善することができる。

特性改善として、正確にその逆数（１／Ｈ（ｗ））を掛
けなくても、近似的に高周波の値を増加させる演算を行
っても効果があることはもちろんである。

（実施例） 以下、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第８図゛は、画像読取装置の一例であるミラー走査型の
光学系の概略の配置を示す。ハロゲンランプ２から発し
た光は、反射鏡４．６を介して、原稿ガラス８上に置か
れた原稿ｌＯを照明する。原稿の像は、ミラー！２．１
４，１６で順次反射され、レンズ１８を通り、フィルタ
２０を通ってＣＣＤリニアイメージセンサ２２上に結像
する。ハロゲンランプ２、反射鏡４．６およびミラー１
２は、一体に移動して原稿１０を走査し、同時にミラー
１４．１６もその半分の速度で移動して、レンズ９まで
の光路長を一定にする。ＣＣＤリニアイメージセンサ２
２は、第３図に示した形状を有する。

第９図は、第８図の構成をモデル的に描き換えて、画像
全体の読取方法を示す。副走査方向は、光学系２〜６．
１２〜１６が移動して原稿１０を走査する方向を言う。

ＣＣＤリニアイメージセンサ２２は、副走査方向と垂直
の方向（主走査方向という）の順に各画素の信号を出力
する。この主走査と副走査の両方で原稿１０のイメージ
全体を読み取る。以下では、主走査方向をＸ方向、副走
査方向をｙ方向とする。

なお、機械的に副走査を行う方法には、第９図と同様に
主走査方向に原稿を照明しつつ原稿そのもの−を移動す
る方法や、原稿をレンズによって全画面を投影しておい
て、ＣＯＤリニアイメージセンサを移動させる方法があ
る。

第１図は、原稿の濃度を検出するための回路のブロック
図である。

クロック発生回路４０は、ＣＣＤリニアイメージセンサ
２２に対し必要なサンプルホールド信号を与え、他方で
は原稿読取を制御するＣＰＵ４２にも接続され、クロッ
ク信号に用いられる。ＣＣＤリニアイメージセンサ２２
は、光信号を電気信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器４４は
、ＣＣＤリニアイメージセンサ２２のアナログ出力、を
ディジタル信号に変換する。シェーディング回路４６は
、このディジタル信号について主走査方向の光量むらや
ＣＣＤリニアイメージセンサ２２のビット（画素）間の
バラツキを補正するためのもので、ＣＰＵ４２からのシ
ェーディング信号によってそのタイミングが与えられる
。シェーディング回路４６の出力は、画像メモリ４８に
入力される。画像メモリ４８は、原稿１０についての全
読取データを記憶するＲＡＭである。

１ページ分の読取データが画像メモリ４８に記憶される
と、まず、フーリエ変換部５０が副走査方向（ｙ方向）
のＩっのラインの読取データ（上記の一般的な系の応答
では、ｇ（ｙ）に相当する）を（１ｂ）式によりＧ　（
ｗ）にフーリエ変換する。次に、掛算器５２が（６）式
により系の応答の周波数特性の逆数１　／　Ｈ（ｗ）を
Ｇ　（ｗ）に掛けてＦ　（ｖ）を得る。この１／Ｈ（Ｗ
）は、ＣＣＤリニアイメージセンサ２２のＣＣＤ画素の
感光部１２の形状すと副走査方向の走査周波数Ｎとによ
り与えられているが（（５）式参照）、適当な近似関数
を用いてもよい。次に、フーリエ逆変換器５４は、全周
波数についてのＦ（ｗ）を受は取ると、（３ａ）式によ
りフーリエ逆変換を行い、画像メモリ５６に送る。副走
査方向の各位置ｙで上の演算処理を繰り返す。こうして
、画像メモリ５６に１ページ分の演算処理された画像読
取データが記憶される。なお、以上の説明では、説明の
便宜のため２つの画像メモリ４８．５６を用いたが、実
際には１つの画像メモリだけを用いて演算処理ができる
。なお、ＣＰＵ４２は、画像メモリ５６に書き込まれた
情報をもとに所定の領域ごとに２値またはデイザの属性
を決定し、属性ＲＡＭ５８に書き込む。

次に、従来と同様に２値化処理を行い、外部に出力する
。すなわち、画像メモリ５６から、上記の補正演算読取
データを順次比較回路６０に送る。

パターン生成回路６２は、デイザ選択時にしきい値を発
生させるものであり、しきい値は（ａ＋Ｘｎ）のマトリ
クスで発生される。セレクタ６４は、データ転送時に属
性ＲＡＭ５Ｂの情報をもとにしきい値を２値とデイザと
に切り換え、比較回路６０に出力する。比較回路６０は
、補正演算された読取データをセレクタ６４から送られ
たしきい値と比較し、その結果を１ビツトで出力回路６
６に出力する。出力回路６６は、ＣＰＵ４２から有効画
像信号（同期信号）が送られているときに、１ビツトの
イメージ信号と同期信号を外部（プリンタなど）に出力
する。

なお、ＣＰＵ４２は、モータ信号、ランプ信号、定位置
信号、コマンド信号などを入力し、画像読取装置の動作
を制御する。

（発明の効果） ＣＣＤリニアイメージセンサの感光部の大きさを副走査
方向に大きくすることにより照明光を効率よく利用でき
る。これにより、少ないワット数のランプが使用できる
ようになり、コストを低下できる。

一方、感光部を大きくしたことによる画質の低下は、演
算処理により補償できるので、像のコントラストや解像
力の低下は生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、画像読取装置の回路系のブロック図である。 第２図（ａ）、　（ｂ）は、それぞれ、系の応答を示す
図である。 第３図は、ＣＣＤリニアイメージセンサの感光部の図で
ある。 第４図は、ＣＣＤ画素の応答のグラフである。 第５図と第６図は、それぞれ、系の応答の周波数特性の
グラフである。 第７図は、演算処理のフローを示す図である。 第８図は、画像読取装置の光学系の図である。 第９図は、画像全体の走査を示す図である。 第１０図は、従来のＣＣＤリニアイメージセンサの一例
の感光部の図である。 ２２・・・ＣＣＤリニアイメージセンサ、４２・ＣＰＵ
、　　　　　４８・・・画像メモリ、５０・・フーリエ
変換器、５２・・・掛算器、５４・・フーリエ逆変換器
、 ５６・・・画像メモリ。 特許出願人　　ミノルタカメラ株式会社代理人　弁理士
　　青　山　　葆　ばか２名第５図 ｖＣ６図 ＩＮＩ ３゜ ４゜ ５゜ （本／ｍｍ） 第７図 届−率

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）原稿を照明し、原稿の画像をＣＣＤリニアイメー
   ジセンサ手段に投影し、ＣＣＤリニアイメージセンサ手
   段のＣＣＤ画素の並んでいる主走査方向と垂直な副走査
   方向に原稿の機械的走査を行って画像を読み取る画像読
   取装置において、 主走査方向より副走査方向に長い感光部を有するＣＣＤ
   画素からなるＣＣＤリニアイメージセンサ手段と、 ＣＣＤリニアイメージセンサ手段の各ＣＣＤ画素により
   検出された電気信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換手段
   と、 Ａ／Ｄ変換手段によりディジタル化された原稿１ページ
   分の画像データを記憶する画像記憶手段と、 画像記憶手段から副走査方向の１ライン分の画像データ
   を読み出してフーリエ変換を行い、ＣＣＤリニアイメー
   ジセンサのＣＣＤ画素の感光部の形状より定まる受光の
   周波数特性またはその近似関数の逆数を上記フーリエ変
   換値に掛け、得られた積のフーリエ逆変換を行い画像読
   取データとすることにより、画像データの画質低下の補
   償を行う画質補償演算手段を備えたことを特徴とする画
   像読取装置。