JPH03139065A - 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〕 本発明は、ファクシミリ、ディジタル複写機等において
使用される画像読み取り装置に関し、特に、ＣＣＤ（電
荷結合素子）等のイメージセンサを使用した画像読み取
り装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に画像読み取り装置においては、原稿とイメージセ
ンサとを相対的に移動させ、原稿画像をレンズによりイ
メージセンサ上に結像させて光電変換することにより、
原稿の画像を読み取っている。このようにして光電変換
された画像は、レンズの解像特性、イメージセンサのサ
ンプリング特性、転送効率等により、原稿に比べて解像
度が劣化した画像となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

この解像度の劣化を防止するため、従来から、ラプラシ
アン等のフィルタ演算により空間周波数の高域を強調す
るＭＴＦ（変調伝達関数）補正が行われている。これに
より、解像度特性はある程度改善されるが、イメージセ
ンサに本質的に存在する残像のたｔに、解像度の改善に
は限度がある。

その原因としては、下記の三つが挙げられる。

（１）画素毎に残像量が異なる。

（２）残像は、副走査の一方向であり、空間周波数では
なく、画素レベルの絶対値及び前後の差に対して影響す
る。

（３）　　前述のＭＴＦ補正は、シェーディング補正後
に行われるので、（１）の残像特性が更に歪んだものと
なってしまう。なお、シェーディング補正は、光源２　
レンズ等による主走査方向に光量むらやイメージセンサ
の！＠度むらの補正をするためのものである。

以上の原因により、たとえば、第６ＥＩ（ａ）に示すイ
メージセンサ５の感光素子Ｅ１−１　の残像量が感光素
子Ｅ、、　　Ｅ、、、の残像量に比べて多いような場合
、たとえば、黒地中の白線を読み取ると、各感光素子Ｅ
、、−，，Ｅ、、　Ｅ、、、、　１．：おける各出力Ｓ
ｍ−，，Ｓ、。

Ｓ　ｈ＋＋は、同図（ｂ）〜（ｄ）に示すようになる。

このため、矢印Ｂで示す主走査方向の位置によって解像
度が変わってしまうという不都合がある。

また、第７図（３月ご示すように、濃度差が急激に変化
するような画像を矢印Ｃで示す副走査方向に読み取った
場合、同図（ｂ）〜（ｄ）に示すように、濃度の低い部
分から高い部分へ変化する場合と、濃度の高い部分から
低い部分へ変化する場合とで各感光素子Ｅいｌ＋　Ｅ、
、　Ｅイ。１における各出力Ｓｍ−，，Ｓ、。

Ｓい。、に差が出てしまったりする。また、上述のよう
に、濃度の変化方向により残像の影響が異なるので、黒
地中の白線と白地中の黒線の再現性に差が出てくるとい
う問題も生じる。

また、１ライン毎に各色光源を順次点滅させたり、光学
系の途中でフィルタを順次切り換えたりするカラー読み
取り装置においては、先に述べた（支）〕の理由により
正確な色分解ができなくなってしまう。

光源点滅方式のカラー読み取り装置においては、たとえ
ば、赤、青、緑の順に原稿を露光して、各色露光後にイ
メージセンサ５から、赤、ｆ、ａの色信号を得ている。

たとえば、第８［ｆｆ１（ａ）に示す赤の画像を読み取
る場合、同図（社）に示すイメージセンサ５の感光素子
Ｅ、、、Ｅ、の残像量が多く、感光素子Ｅ０．１　の残
像量が少ないとすると、赤、青緑で順次露光されると、
イメージセンサの出力は、同図（Ｃ）、　（ｄ）、　　
（ｅ）に示すように変化する。すなわち、赤露光時には
赤い画像からの反射光量は多いため、同図（Ｃ）に示す
ようにイメージセンサの出力Ｓ１は高くなるが、感光素
子における残像量に応じて、−点鎖線で示す本来のレベ
ルより低下する。つまり、残像量が多い感光素子Ｅｎ−
１＋Ｅｎの出力レベルは、残像量が少ない感光素子Ｅ　
、、＋　Ｈの出力レベルよりも低くなる。次に、前露光
時には、赤い画像からの反射光量は少ないため、同図（
社）に示すようにイメージセンサの出力ＳＲは低くなる
が、前回露光時の残像のために、本来のレベルより上昇
する。このとき、残像量が多い感光素子ＥＩ、−１１Ｅ
ｈの出力レベルは、残像量が少ない感光素子Ｅイ、１の
出力レベルよりも高くなる。緑露光時においても、同図
（ｅ）に示すように、同様にイメージセンサの出力Ｓｃ
に残像の影響が残る。

したがって、本来の青及び緑の出力に赤の出力が加算さ
れることになり、イメージセンサ５に読み取られた画像
の色が原稿の色とは異なってしまう。

特に、第９図に示すような複数のＣＣＤセンサチップ５
ａ〜５ｅから構成されるマルチチップ型のイメージセン
サ５で上記のカラー読み取りを行う場合は、チップ間の
残像特性の差が色に差になってしまう。

たとえば、第１Ｏ図（ａ）に示すような赤、白の原稿を
第９図に示すイメージセンサ５で読み取る場合に、第１
０図ら）に示すように赤の領域内にＣＣＤセンサチップ
５ａ、　５ｂの接続部が存在し、また、チップ５ａの残
像量がチップ５ｂの残像量より多いとすると、赤、青、
緑の各露光時の出力Ｓｉ、　Ｓ＠、　Ｓｃ　は同図（Ｃ
）に示すようになる。なお、図中の一点鎖線は残像がな
い場合の赤出力を示す。したがって、これらの出力から
色を再現すると、赤の色調がチップ５ａとチップ５ｂの
境目で異なってしまい不自然な画像となる。ＣＣＤセン
サチブチップ間像特性の差は、同一チップ内の画素間の
残像特性の差よりも大きいので、マルチチップ型のイメ
ージセンサを使用する場合に特に問題になる。

なお、単一チップで長尺のたとえば３００ｍｍ程度イメ
ージセンサを製造することも考えられるが、現在の製造
技術では、低感度、低速のものしか得ることができない
。そこで、高感度、高速特性が確保できる短尺たとえば
６０ｍｍのＣＯＤセンサチップを５個直列に接続するこ
とにより、高感度、高速特性を有する長尺のイメージセ
ンサを実現するようにしている。

本発明は、前記問題点を解決するたｔに案出されたもの
であって、イメージセンサの画素間或いはチップ間に残
像特性の差がある場合でも、解像度２　色分解能を低下
させることなく原稿の画像を読み取ることを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の画像読み取り装置は、前記目的を達成するため
、イメージセンサの残像特性のデータを保持する第１の
メモリと、前とイメージセンサからの１ライン分の画像
信号を順次記憶する第２のメモリと、前記第１のメモリ
からの残像特性のデータ、前記第２のメモリから読み出
された前記画像信号及び前記イメージセンサからの画像
信号に基づいて前記イメージセンサに残像に起因する画
像信号の劣化を補正する演算を行う演算装置とを設けた
ことを特徴とする。

補正前の出力をＤゎ、Ｍ正後の出力をＩ）ｔ？、残像に
起因する前のラインからの流入量をＳｎ−１、次のライ
ンへの流出量をＳｍとしたとき、前記演算を、 Ｄ１１７＝ＤＩ、−８，、−１＋Ｓｌ。

とすることができる。

前記残像特性のデータとして残像率を使用し、流出時の
残像率をαｎ、流入時の残像率をαＩ＋−１としたとき
、前記流出量Ｓ、％、流入量Ｓ。−１は、Ｓｈ　＝　α
ｒ＋・（Ｄ、ｌ”　＋　ｂ　Ｉ）＋　＋　ｃ）Ｓｈ−＋
＝αｎ−１’（Ｄｎ−＋’　＋　ｂ　ＤＦＩ−１＋　ｃ
）の演算で求めることができる。

また、前記残像特性のデータとしては、前記イメージセ
ンサの画素毎のデータを使用することができる。また、
前記イメージセンサが、複数のセンサチップからなって
いる場合は、前記残像特性のデータとして、各センサチ
ップ毎のデータを使用することもできる。

〔作用〕

本発明の画像読み取り装置においては、画像読み取りに
使用されるイメージセンサの残像特性のデータ、たとえ
ば、残像率が予め第１のメモリに書き込まれている。画
像読み取りの際には、イメージセンサの出力の１ライン
分を第２のメモリに順次記憶させ、そして、この第２の
メモリからの前のラインの画像信号と前記残像特性のデ
ータから、前のラインの画像信号から読み取り中のライ
ンの画像信号へ流入量が求められる。この流入量を読み
取り中の画像信号から引くことにより、前のラインから
の残像の影響がなくなる。また、読み取り中のラインの
画像信号と前記残像特性のデータから次のラインの画像
信号に流出する量を求めて、これを読み取り中の画像信
号に足せば、流出量も補正される。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら実施例に基づいて本発明の特
徴を具体的に説關する。

第１図は本発明の画像読み取り装置の一実施例である。

プラテンガラス１上に配置された原稿りが赤。

青、緑の露光ランプ２Ｒ，２Ｂ、　２Ｇにより順次照射
され、原稿りからの反射光が、複数のミラー３ａ〜３Ｃ
及ヒレンズ４を介して一次元のイメージセンサ５上に結
像する。このイメージセンサ５は、それぞれ９６０画素
を有する長さ約６Ｑｍｍの５個のＣＣＤセンサチップ５
ａ〜５ｅが直列に配置されて長さが約３００ｍｍとされ
たもので、たとえば、東芝株式会社製のＣＣＤリニアイ
メージセンサＴＣＤ１２０ＡＣを使用することができる
。

露光ランプ２Ｒ，２，Ｂ、　２Ｇ、　　ミラー３ａ〜３
ｃ等からなる原稿走査部Ａは、走査モータ（図示せず）
により左右方向に移動可能となっている。そして、イメ
ージセンサ５により原稿りの主走査方向、すなわち、図
面に直交方向に画像の１ライン分を読み取りながら、矢
印Ｃで示す副走査方向に原稿りの画像を読み取る。なお
、図においては、図示の都合上５個のＣＣＤセンサチッ
プ５ａ〜５ｅをプラテンガラス１の面に対して直角方向
に伸延するように描いているが、実際には、プラテンガ
ラス１の面に平行に且つ副走査方向とは直角に配置され
ている。

イメージセンサ５においては、第２図に示すように、フ
ォトダイオード５１の各画素に蓄積された電荷が、走査
毎に供給される転送パルスφ、に同期して転送ゲート５
２を介してＣＣＤアナログシフトレジスタ５３に転送さ
れ、クロックパルスφに同期してシフトレジスタ５３の
電荷が画像信号として順次読み出される。

イメージセンサ５からの画像信号は、Ａ／Ｄ変換器６に
よりディジタル信号に変換され、画素毎にラッチ７でラ
ッチされたのち、スリーステートのバッファ８を介して
ＲＡＭ９に供給される。このＲＡＭ９には、前言己５個
のＣＣＤセンサチップ５ａ〜５ｅのぞれぞれの残像特性
のデータが予め記録されている。残像特性は、白色原稿
を露光ランプ２Ｒ，２８，２Ｇで照射したときの出力ｖ
０　と、次に露光ランプ２Ｒ，２Ｂ、　２Ｇを消灯した
のちの最初の出力ＶＩ　　との関係で示される。ここで
は、残像特性を出力Ｖ。、Ｖ＋　の関数である残像率α
で表す。第３図は例として二つのＣＣＤセンサチップ５
ａ、　５ｂの残像特性ｐ、、ｐ、を示している。同図か
ら判るように、残像特性は各ＣＣＤセンサチップで異な
っており、しかも非線型である。

この残像特性は、ある出力ｖ０　に対する′出力ｖ１を
測定することにより、たとえば、下式で近似することが
できる。

Ｖ＋＝ｃｒ（Ｖａ’＋ｂＶｏ＋ｃ） 但し、ａ、　ｂ、　ｃは、実験的に求まる各ＣＣＤセン
サチップ固宥０値であり、ａｌｌ、ｂ＜ｌである。

したがって、 １ Ｖｏ’　＋　ｂ　ＶＯ＋　ｃ となる。

上述の演算がＲＯＭｌ０で行われ、このαが、残像率と
してＲＡＭ９に書き込まれる。

また、ラッチ７からの画像信号は、スリーステートのバ
ラフシ１１を介してＲＡＭ１２にも供給される。このＲ
ＡＭ１２には、現在読み取っているラインより１ライン
前のデータＤ　ｈ　−１が格納される。

ＲＡＭ９．ＲＡＭ１２の出力は、それぞれラッチ１３゜
１４を介してルックアップテーブル形式のＲＯＭＩ５に
供給される。また、ラッチ７からの画像信号が、ラッチ
１３からの残像率αのデータとともにルックアップテー
ブル形式のＲＯＭ１７に供給される。ＲＯＭ１５．　１
７の詳細については後述する。ＲＯＭ２Ｓ。

１７の出力は、それぞれラッチ１６．１８を介して減算
器１９に供給される。

次に、本実施例の画像読み取り装置の動作について説明
する。

画像読み取りに先立ち、ＲＡＭ９に残像率αのデータを
書き込む。すなわち、先ず、白色原稿を露光ランプ２Ｒ
，２８，２Ｇで照射し、このとき得られる出力ｖ０　を
ＲＡＭ９に書き込む。次に露光ランプ２Ｒ，２８，２Ｇ
を消灯した後、最初に得られる出力Ｖ１　　に同期して
ＲＡＭ９から出力Ｖ。を読み出し、出力Ｖ＋、Ｖｏ　を
ルックアップテーブル形式のＲＯＭｌ０のアドレスとし
て入力する。ＲＯＭｌ０では、前述の式 Ｖｏ’　＋　ｂ　Ｖｏ＋　ｃ に従って演算し、１ライン中の画素毎の残像率αを求め
、ＲＡＭ９に書き込む。

いま、第４図（ａ）に示すような黒、白、赤、白。

黒からなる原稿をイメージセンサ５で読み取る場合に、
同図０））に示すように赤の領域内にＣＣＤセンサチッ
プ５ａ、　５ｂの接続部が存在し、また、チップ５ａの
残像量がチップ５ｂの残像量より多いとすると、赤読み
取り時の出力Ｓｉ　は同図（Ｃ）に示すようになる。こ
のように残像がある場合、すなわち、第２図に示すフォ
トダイオード５１からシフトレジスタ５３への転送が不
完全な場合、出力Ｓ、は、残像量分だけ低下する。この
出力Ｓｌは、Ａ／Ｄ変換器６．ラッチ７、バッファ１１
を介してＲＡＭ１２に１ライン分順次書き込まれる。

次に、青読み取り時には赤露光時の残像のため、第４図
（ｄ）に示すように、出力Ｓ、の赤領域に対応する個所
が本来のレベルよりも若干高くなる。

また、同図（ｅ）に示すように次のラインへの流出もあ
り、緑読み取り時の出力Ｓ、に影響を与える。

すなわち、読み取り中のあるラインにおける出力り、、
ｌ；！、 Ｄ、＝　Ｄ、Ｔ＋　Ｓｍ−１−Ｓ、　　・　・　・　・
（１）となる。但し、Ｄ　ｆｉ？は、残像がないと仮定
したときの真の出力、Ｓｎ−１は前のラインからの流入
量、Ｓ７は次のラインへの流出量である。

そこで、真の出力Ｄｎ？を求めるためには、Ｄｈｔ　＝
Ｄ−Ｓｍ−＋　＋　Ｓ−・・・・（２）の演算を行えば
よい。なお、流出量Ｓｎ、　Ｓ＝＋は、Ｓ、＝α、・（
Ｄ、１ａ＋　ｂ　Ｄｎ＋　ｃ）・・・・・・（３）Ｓ、
−、＝α。−１・（ｐｆｉ−１’　＋　ｂ　Ｄ、−＋　
＋　ｃ）・・（４）であるので、 Ｄｈｔ＝Ｄイーα、−１・（Ｄ、−、’＋　ｂ　Ｄ、〜
１十〇）＋α、・（ＤＩ、’＋　ｂ　Ｄ、＋　ｃ）　　
・・・・・（５）＝Ｄイ＋α１・（Ｄ、、′＋　ｂ　Ｄ
Ｉ、　＋　ｃ）−αｌ、−１・（ＤＩ、−＋’＋　ｂ　
Ｉ）Ｒ−１＋　ｃ）　　・・（６）となる。なお、α。

は注目画素の残像率、α、、−０は直前の画素の残像率
である。

この式（６）の演算は、第１図に示される破線で囲まれ
る演算部２０で行われる。すなわち、ＲＯＭ１７におい
て、Ｄ、とα１をアドレス人力として第１項及び第２項
の演算り、＋　ａ、−（Ｄ、、ａ＋　ｂ　Ｄ、、＋　Ｃ
）ヲ実行し、ＲＯＭ１５でＤＩ、−１とαｎ−１をアド
レス入力として第３項の演算α、１・（Ｄ−１’　＋　
ｂ　Ｄ、−１＋　Ｃ）を実行し、減算器１９で第１項、
第２項の和と第３の差の演算を実行する。

これにより、減算器１９からは、残像に起因する流入量
及び流出量が補正された出力り、、、が得られる。

したがって、イメージセンサ５の５個のＣＯＤセンサチ
ップ５ａ〜５ｅ間に残像特性の差がある場合でも、この
特性差が読み取り画像に悪影響を与えることがなく、質
の高い読み取り画像を得ることができる。

第５図は、第１図に示す演算部２０に置き換えて使用可
能な演算部２１を示してふり、上述の式（５）に示す演
算を回路的に実現したものである。式（５）と式（６）
は等価であるので、第５図に示す回路においても、残像
に起因する流入量及び流出量が補正された出力ＤＩＩＴ
が得られる。なお、第５図において２２は、式（５）の
第３項α。・（Ｄ−＋　ｂ　Ｄｈ＋　ｃ）　の演算を行
うＲＯＭ、　２３．２４はラッチ、２５は減算器。

２６は加算器である。

なお、上述の実施例においては、ＣＣＤセンサチップ５
ａ〜５８間の残像特性の差を補正する場合について説明
したが、イメージセンサ５の各画素毎に残像率αを求め
て画素毎に補正することもできる。

また、上述の実施例においては、カラー画像を読み取る
場合を例に挙げて説明したが、モノクローム画像を読み
取る場合にも本発明を適用することができ、この場合、
主走査方向のどの位置でも副走査方向の解像度が向上し
て一定になるという効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、イメージセンサ
における残像特性を予め求めておき、画像読み取りの際
に、残像に起因する出力の変化を補正している。これに
より、モノクローム画像を読み取る場合には、イメージ
センサの副走査方向の解像度が主走査方向の位置の違い
により変化してしまう等の不都合がなくなる。また、カ
ラー画像を読み取る場合には、イメージセンサの画素間
或いはチップ間の残像特性に起因する色調のむら等を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像読み取り装置の一実施例のブロッ
ク図、第２図はイメージセンサの構成を模式的に示すブ
ロック図、第３図は各センサチップの残像特性の差を示
すグラフ、第４図はイメージセンサの動作を説明するた
めの図、第５図は画像読み取り装置において使用される
演算部の他の実施例のブロック図、第６図はイメージセ
ンサの残像特性の差に起因する解像度の差を説明するた
めの図、第７図は濃度変化方向による残像の影響の差を
説明するための図、第８図はカラー画像読み取り装置に
おける残像特性の差の影響を説明するための図、第９図
はマルチチップセンサの模式的な平面図、第１０図は同
マルチチップセンサを使用したカラー画像読み取り装置
における残像特性の差の影響を説明するための図である
。 １；プラテンンガラス２Ｒ，２Ｆ３．２Ｇ：＊光５ンフ
３ａ、　３ｂ、　３ｃ　：ミラー　　　４：レンズ５：
イメージセンサ ５ａ　〜５ｅ　：　ＣＣＤセンサチップ６：Ａ／Ｄ変換
器 ７、１３．１４．１６．１ｇ、　２３．２４　：ラッチ
８．１１：バッファ　　　　９．１２：ＲＡ、Ｍｌｏ、
１５．１７．２２　：　ＲＯＭ　　１９２５　：減算器
２０．２１：演算部　　　　２６：加算器５１：フォト
ダイオード　５２：転送ゲート５３：シフトレジスタ Ａ；原稿走査部　　　　Ｂ；主走査方向Ｃ；副走査方向
　　　　Ｄ：原稿 Ｅ、、、Ｅ、、Ｅ、。１：感光素子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、イメージセンサの残像特性のデータを保持する第１
   のメモリと、前記イメージセンサからの１ライン分の画
   像信号を順次記憶する第２のメモリと、前記第１のメモ
   リからの残像特性のデータ、前記第２のメモリから読み
   出された前記画像信号及び前記イメージセンサからの画
   像信号に基づいて前記イメージセンサに残像に起因する
   画像信号の劣化を補正する演算を行う演算装置とを設け
   たことを特徴とする画像読み取り装置。 ２、補正前の出力をＤ＿ｎ、補正後の出力をＤ＿ｎ＿Ｔ
   、残像に起因する前のラインからの流入量をＳ＿ｎ＿−
   ＿１、次のラインへの流出量をＳ＿ｎとしたとき、前記
   演算は、 Ｄ＿ｎ＿Ｔ＝Ｄ＿ｎ−Ｓ＿ｎ＿−＿１＋Ｓ＿ｎであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の画像読み取り装置。 ３、前記残像特性のデータは残像率であり、流出時の残
   像率をα＿ｎ、流入時の残像率をα＿ｎ＿−＿１、とし
   たとき、前記流出量Ｓ＿ｎ、流入量Ｓ＿ｎ＿−＿１は、
   Ｓ＿ｍ＝α＿ｎ・（Ｄ＿ｎ＾ａ＋ｂＤ＿ｎ＋ｃ）Ｓ＿ｎ
   ＿−＿１＝α＿ｎ＿−＿１・（Ｄ＿ｎ＿−＿１＾ａ＋ｂ
   Ｄ＿ｎ＿−＿１＋ｃ）であることを特徴とする請求項２
   記載の画像読み取り装置。 ４、前記残像特性のデータは、前記イメージセンサの画
   素毎のデータであることを特徴とする請求項１記載の画
   像読み取り装置。 ５、前記イメージセンサは、複数のセンサチップからな
   り、前記残像特性のデータは、各センサチップ毎のデー
   タであることを特徴とする請求項２記載の画像読み取り
   装置。