JPH0265585A - 画像入力装置 - 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］ 本発明は画像入力装置に関するものである。

［従来技術］ 従来、この種の画像入力装置は、第４図に示すような構
造を取っている。同図において、装置５０前面に取付け
られたレンズ５１により被写体５２からの光が結像する
位置には、固体撮像素子（以下ＣＯＤと称す）５３が設
けられ、そのＣＣＤ５３に至る光路上には、フィルタユ
ニット５４が取付けられている。このフィルタユニット
５４は第５図に示すように、レッド、グリーン、ブルー
の色フィルタ５５Ｒ，５５Ｇ、５５Ｂ及び透明フィルタ
５６が配置されている。このフィルタユニット５４は、
回転軸５４Ｃを中心に回転することにより前記各フィル
タを択一的に前記光路上に置くことができる。この回転
軸５４Ｃはステップモータ５７が取付けられている。前
記ＣＣＤ５３には、出力されるデータをアナログデジタ
ル変換するための変換器５８を介してメモリ５９に接続
されている。また各部材を統括的に制御するための制御
回路６０が取付けられている。

以上のように構成された装置において、まず透明フィル
タ５６が光路上に配置された状態で、輝度調整、焦点距
＃調整等が行われる。次にステップモータ５７が回転し
、前記光路上にレッドのフィルタ５５Ｒを置く。すると
ＣＣＤ５３は被写体像のレッド成分のみが結像する。Ｃ
ＣＤ５３は制御装置６０の制御に従い所定期間だけ光を
受光し、その間に受光した光の輝度の積分値のデータを
出力する。このデータは変換器５８によりデジタルのデ
ータに変換され、メモリ５９に貯えられる。

次にステップモータ５７が９０°毎に回転し、グリーン
及びブルーのフィルタ５５Ｇ、５５Ｂを順次光路上に配
置し、それぞれ同様にして被写体像のグリーン及びブル
ーの成分のデジタルのデータを、メモリ５９に記憶させ
る。

また第６図に示すように、ＣＣＤ６１の各入力素子６１
ａをレッド、グリーン、ブルーの小フィルタ６２Ｒ，６
２Ｇ、６２Ｂで覆うことにより、−度にカラー画像を取
込むこともできる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら前者の構成ではフィルタを間歇回転する必
要があり、振動等が多く、また−枚の画像の取込みに必
要な時間が長いといった問題点があった。また後者の構
成では解像度が３分の１程度となるといった問題点があ
った。

本発明では上記問題点を解決するためになされたもので
、その目的は振動が少なく且つ解像度が高く、−枚の画
像を取込むのに必要な時間も充分に短い画像入力装置を
提供することである。

〔課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明は複数の光入力素子が
縦及び横方向に配列されてなり、各入力素子の入力した
光の輝度の信号をフィールド単位に垂直同期信号に同期
して出力する撮像手段と、回転軸を中心とする所定円周
上に配置された少なくとも２個の色フィルタを前記回転
軸を中心とした回転に伴い順次前記撮像手段に至る光路
上に配置するフィルタユニットと、該フィルタユニット
を等速回転させるフィルタ駆動手段と、少なくとも前記
フィルタユニットにおける各色フィルタの境界部が前記
光路内に侵入している間に撮像されて前記撮像手段から
出力される光の輝度の信号を排除する選択手段とを有す
ことを特徴とする。

［作用］ 以上の構成を有す本発明において、前記フィルタユニッ
トは等速で回転し、撮像手段に至る光路に色フィルタを
順に配置する。選択手段は各色フィルタの境界が光路中
を通過した周期に撮像手段に入力された光の信号につい
て排除し、残りの信号を選択する。

［実施例］ 以下に本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。

本実施例の画像入力装置は、飛越走査を行い、垂直同期
信号１周期毎にイーブンとオツドのフィールドのデータ
を出力するように設定されたＣＣＤ１２及び周辺機器を
用いている。つまり本装置のＣＣＤ１２は、垂直同期信
号の２周期で一画面分（１フレーム）のモノクロ画像の
データを出力する。

本実施例の画像入力装置の構成を示す第１図において、
本装置前面に取付けられたレンズ機構１１の後方にはＣ
ＣＤ１２が取付けられている。このレンズ機構１１は複
数のレンズにより構成され、各レンズの位置を調整する
ことにより、任意の距離を隔てた位置にある被写体１３
の実像を前記ＣＣＤ１２上に結像することが可能である
。

このレンズ機構１１とＣＣＤ１２との間には、フィルタ
ユニット１３が取付けられている。このフィルタユニッ
ト１３は、第２図に示すように、円板形状で、同周上に
同一形状のレッドフィルタ１４Ｒ，グリーンフィルタ１
４Ｇ、ブルーフィルタ１４Ｂが同一間隔で設けられてい
る。このフィルタユニット１５は、中央部に設けられた
回転軸１３Ｃを中心に回転可能に軸支され、その回転に
応じて各色フィルタ１４Ｒ，１４Ｇ、１４Ｂを前記光路
中に挿入可能である。この回転軸１３Ｃは直流モータ１
６の出力軸に接続されている。

前記光路は図示しない黒色の遮光壁で囲まれており、前
記各色フィルタ１４Ｒ，１４Ｇ、１４Ｂは、その光路の
断面を隙間無く覆うことが可能である。このフィルタユ
ニット１３と前記ＣＣＤ　１２に至る光路の断面３７と
の位置及び大きさの比は第２図に示すようになっている
。図に示される様にフィルタユニット１３は各色フィル
タの間の境界がフィルタユニット１３の回転により前記
光路の断面３７に侵入した後、通過しおわるまでに４０
″の回転を要す。またフィルタユニット１３の各色フイ
ルタ間の境界位置には、回転角度検出用の３個の磁石１
７．１８が設けられている。この３個の磁石の内、レッ
ドフィルタ１４Ｒ及びブルーフィルタ１４Ｂの間に設け
られた磁石１８は、他の２個より長く、原点検出用を兼
ねている。前記回転軸１３Ｃを中心としたフィルタユニ
ット１３の回転により、前記磁石１７．１８が横切る位
置には、ホール素子により構成されるホールＩＣ（集積
回路）１９が取付けられている。このホールＩＣ１９は
、前記磁石１７．ｆｉｌｌがホールＩＣ１９の間を横切
る毎に、パルスを発生する。このパルスの列を以下角度
信号と称す。また前記原点検出用の磁石１８がホールＩ
Ｃの間を横切る毎に別の端子よりパルスを発生する。こ
のパルスの列を以下原点信号と称す。

前記ホールＩＣ１９は、位相比較器２１に接続され、前
記角度信号は位相比較器２１の一方の入力端子に入力さ
れている。

また垂直同期信号は、３分周回路３４に接続されており
、該３分周回路３４は垂直同期信号を３分周して同一位
相で出力する。この３分周された垂直同期信号をフィル
タ切換信号と称す。前記位相比較器２１の他方の入力端
子にはこのフィルタ切換信号が人力されている。この位
相比較器２１は双方の入力端子に入力されるフィルタ切
換信号と角度信号の各パルスの立上りにおける位相差を
比較し、その位相差に対応する正あるいは負の電圧を出
力する。この位相比較器２１の出力端子は、積分特性を
有すローパスフィルタ２２に接続されている。このロー
パスフィルタ２２は、前記位相比較器２１の出力する電
圧を積分すると共に波形ノ平滑化を行う。このローパス
フィルタ２２の出力端子にはパルス幅モジュレータ２３
が取付けられている。このパルス幅モジュレータ２３は
、前記ローパスフィルタ２２の出力する電圧に関連して
電源２４の出力する電圧をパルス幅変調し、前記直流モ
ータ１６に供給する。

前記ＣＣＤ１２は、可変利得増幅器３１及びアナログ−
デジタルコンバータ（以下Ａ／Ｄコンバータと称す）３
２を介してメモリ３３に接続されている。

このメモリ３３は、各色に対しそれぞれイーブンとオツ
ドのフィールドのデータを記憶する領域を存す。

また前記３分周回路３４は３進カウンタが接続されてお
り、前記フィルタ切換信号を各パルスの立上りにおいて
カウントする。この３進カウンタ３５にはリセット信号
として前記原点信号が入力され、そのパルスの立上り時
には、強制的にそのカウント値を０にリセットする。こ
の３進カウンタ３５には遅延回路３６が接続されており
、この３進カウンタの出力するカウント値のデータを垂
直同期信号の一周期分遅延させる。この遅延されたデー
タ（０乃至２）は、ＣＣＤ１２の出力しているデータの
色を示すものであり、０ならレッド、１ならグリーン、
２ならブルーを表す。このデータは前記可変利得増幅器
３１及び各部材を統括的に制御するために設けられた制
御回路４０に入力されている。

以上のように構成された本装置の作用を以下に説明する
。

まずフィルタユニット１３の回転の制御について説明す
る。直流モータ１６に電源２４より電力が供給され、そ
の回転軸１３Ｃが回転する。この回転に伴いフィルタユ
ニット１３が回転する。この回転に伴い前記磁石１７．
１８がホールＩＣ１９を横切る毎に、ホールＩＣ１９は
角度信号及び原点信号を発生する。この角度信号は、前
記位相比較器２１の一方の入力端子に入力される。この
位相比較器２１はこのパルス列の位相と、他方の入力端
子に入力される第３図に示されるフィルタ切換信号との
位相を比較し、その位相差に関連する電圧を出力する。

この電圧は二つの入力の位相差及び周波数差が大きいほ
ど絶対値が大きく、またその極性はフィルタ切換信号に
比べ前記パルス列の位相が遅れているかもしくは周波数
が低ければプラス、逆であればマイナスとなる。この位
相比較器２１の出力は、前記ローパスフィルタ２２に入
力される。このローパスフィルタ２２はこの位相比較器
２１の出力する電圧を積分特性を存す所定の伝達特性で
伝達する。前記パルス幅モジュレータ２３は、このロー
パスフィルタ２２の出力する電圧に応じて前記直流モー
タ１６に供給される電流をパルス幅変調し、該電流のパ
ルスのデユーティを線形に変化させる。従って前記垂直
同期信号に比ベホールＩＣ１９の出力するパルス列の位
相が遅れているかもしくは周波数が低ければ、前記直流
モータ１６に入力される電流のパルスのデユーティが高
くなり、回転数が高くなる。また逆に位相が進んでいる
かもしくは周波数が高ければデユーティが低くなり、回
転数が低くなる。そのため、第３図に示されるように、
角度信号のパルス列とフィルタ切換信号の位相差が零と
なって収束する。従ってフィルタユニット１３は、等速
で垂直同期信号９周期分で１回転する。またフィルタ切
換信号のパルス発生時において前記各色フィルタ１４Ｒ
，１４Ｇ、１４Ｂの境界が第２図に示すように光路の断
面３７における回転方向最下流通に位置する。このよう
にしてフィルタユニット１３が回転し、光路中を各色フ
ィルタ１４Ｒ１１４Ｇ、１４Ｂが次々に横切り、ＣＣＤ
１２上に各色の像が結像する。

ＣＣＤ１２は垂直同期信号の一周期毎に、入射する光の
輝度を各入力素子において積分し、次の垂直同期信号の
パルスの立上りにおいて、その積分値を一括して内蔵す
るバッファに転送する。そしてそのパルスの立上り後の
一周期の間に、このバッファ内の各積分値のデータをシ
リアルに出力していくと同時に、次のフィールドについ
て積分を開始する。

ＣＣＤ１２より出力されるシリアルなデータは可変利得
増幅器３１に入力される。可変利得増幅器３１はこのデ
ータの信号（アナログ信号）を、色信号に応じてＣＣＤ
１２およびフィルタの各色に対する感度特性に併せて増
幅する。この増幅されたデータは、Ａ／Ｄコンバータ３
２によりデジタル化される。

制御回路４０は前記フィルタ切換信号の各パルスの立上
りを検知し、その時点より垂直同期信号１周期間にＡ／
Ｄ変換器３２によりデジタル化されたデータがイーブン
のフィールドのデータかオツドのフィールドのデータか
を判断し、更に色信号を入力してその色を知る。そして
そのデータを前記メモリ３３の対応する領域に記憶させ
る。その間にフィルタユニットは４０″′回転し、各フ
ィルタの境界部が前記ＣＣＤ１２に至る光路を横切る。

そのためこの周期において積分された値、即ち垂直同期
信号の次の１周期において出力されるデータは２色の色
が混在した光の輝度を示すものである。従って垂直同期
信号の次の１周期に出力されるデータについてはメモリ
３３に記憶しない。

そして垂直同期信号のその次の周期に出力されるデータ
は１周期目と同様にメモリ３３に記憶される。

最後に本装置における一画面分の画像の読取りの処理に
ついて説明する。

第３図において、原点信号のパルスが発生した時点では
、既にブルーのフィールドについては積分が完了してお
り、フィルタ切換信号のパルスの発生時（原点信号のパ
ルスの発生と同時）にその値がバッファに転送される。

仮にこのフィールドがイーブンのものであったとする。

すると原点信号のパルス発生直後の垂直同期信号の一周
期間（１周期目）には、ブルーの画像におけるイーブン
のフィールドがメモリ３３に記憶される。この周期（１
周期目）では、ブルーフィルタ１４Ｂに換えてレッドフ
ィルタ１４Ｒが光路に侵入していく。従ってこの周期（
１周期目）においてＣＣＤ１２に入力される光は、ブル
ー光及びレッド光の両方である。そのため次の周期（２
周期目）においてＣＣＤＩ２より出力されるデータにつ
いては、メモリ３３に記憶しない。ただし、このとき出
力されるデータはオツドのデータとなる。そしてこの２
周期目の間にＣＣＤ１２にはレッド光のみが照射され、
３周期目にはＣＣＤ１２はレッドの画像におけるイーブ
ンのフィールドについて出力する。

以上のようにして順に第３図に示すような順序でデータ
がメモリ３３に記憶されていく。

本装置より画像のデータを出力する場合は、任意の原点
信号のパルスの発生の後に次の角度信号のパルス発生時
において、メモリ３３に記憶されているデータを保存し
、そのデータを所定のフォーマットで出力していく。

またモノクロ画像のデータが必要な場合は、各色のデー
タを加算することにより該データを得る。

尚、本実施例では飛越走査を行うタイプのＣＯＤを用い
ているため、垂直同期信号９周期間にフィルタユニット
を一回転させているが、飛越走査を行わないタイプのＣ
ＣＤを用いれば６周期に一回転させることにより画像の
読取りを高速化できる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明では、解像度を落すことなく
短時間に画像を読取ることができる。更にフィルタユニ
ットを間歇回転させる必要がないため、振動が少なく、
制御も簡単であるといった優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を説明するもので
、第１図は本実施例の装置の構成を示す図、第２図はフ
ィルタユニットを示す図、第３図は本装置の作用を示す
タイミングチャートである。 また第４図乃至第６図は従来技術を説明する図で第４図
はその構成を示す図、第５図はフィルタユニットの図、
第６図は他の構成を示す図である。 図中、１２は撮像手段に対応するＣＣＤ、１３はフィル
タユニット、１４Ｒ，１４Ｇ、１４Ｂは色フィルタ、１
６はフィルタ駆動手段に対応する直流モータ、１９は信
号発生手段に対応するホールＩＣ，２１は位相差信号発
生手段に対応する位相比較器、２２は伝達系に対応する
ローパスフィルタ、３１は可変利得増幅器、４０は選択
手段に対応する制御回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の光入力素子が縦及び横方向に配列されてなり
   、各入力素子の入力した光の輝度の信号をフィールド単
   位に垂直同期信号に同期して出力する撮像手段と、 回転軸を中心とする所定円周上に等間隔で配置された少
   なくとも２個の色フィルタを前記回転軸を中心とした回
   転に伴い順次前記撮像手段に至る光路上に配置するフィ
   ルタユニットと、 該フィルタユニットを等速回転させるフィルタ駆動手段
   と、 少なくとも前記フィルタユニットにおける各色フィルタ
   の境界部が前記光路内に侵入している間に撮像されて前
   記撮像手段から出力される光の輝度の信号を排除する選
   択手段とを有すことを特徴とする画像入力装置。 ２、請求項１記載の画像入力装置において、前記フィル
   タユニットが一回転する間に前記色フィルタの数に対応
   する個数のパルスを等間隔で発生する信号発生手段と、 該信号発生手段の発生するパルスの位相と、前記垂直同
   期信号の位相の差に対応する信号を発生する位相差信号
   発生手段と、 該位相差信号発生手段の発生する信号の示す位相差の値
   を入力する少なくとも積分特性を含む伝達系とを更に有
   し、 前記フィルタ駆動手段は前記伝達系からの出力に基づい
   てフィルタユニットの回転を制御することにより、前記
   二つの信号の位相差を常に一定に保つようにしたことを
   特徴とする画像入力装置。 ３、請求項１あるいは２記載の画像入力装置において前
   記光路中に配置される色フィルタの色に応じて利得が変
   化する可変利得増幅器を更に有すことを特徴とする画像
   入力装置。