JPH04170158A - 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〕 本発明は複写機、ファクシミリ、画像ファイル装置等に
おいて画像の入力に用いられる画像読取装置に関し、特
に、画像の入力レベル（読み取りレベル）を一定に保つ
のに好都合な画像読取装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、複写機、ファクシミリ、画像ファイル装置等にお
いて画像の入力に用いられる画像読取装置では、入力と
なる原稿画像を読み取るのにＣＣＤセンサ等の多数の光
電変換素子からなるラインセンサが使われている。これ
らの光電変換素子からなるラインセンサは１ライン構成
でＬ＠ｗを数本〜数十水の分解能で読み取れるだけの微
小セルからなっており、読み取りは、ライン方向にはセ
ンサ自身の電気的な走査（主走査）で行い、これ、と垂
直の方向には光電変換素子全体を移動させること（副走
査）により行っている。

尚、このような装置の例としては特開昭６２−２３５８
７２号公報等に開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述のようなラインセンサを用いた画像読取
装置において、同一原稿の読み取りに際し読み取りレベ
ルが変動する要因として、照明系の輝度変動がある。

また、同一の原稿内においても全体的に白い領域に近接
する領域（画像）は実際より明るく読み取られるという
現象があり、これは照明の再帰反射光に起因することが
多い。そしてこのような現象により、主走査方向の読み
取りレベルの基準となる基準白色板の読み取り出力値が
、その付近の画像の明るさにより変化することも変動要
因の一つである。

すなわち、前者は、原稿の明るさ（＝反射率）が実際に
は照明の明るさとの積で読み取られているためであり、
この対策として、センサ主走査方向の有効画像読み取り
領域外（すなわち、原稿外）に白色基準板を設け、この
部分のセンサ出力値を明るさの基準として有効画像読み
取り領域中のセンサ出力値を正規化することで、照明系
の明るさの変動によらず、原稿の明るさを読み取れるよ
うにしている。

ところが、後者の現象は、基準となる白色基準板自身の
読み取り出力値が有効読み取り領域（すなわち、原稿）
の明るさによって変化してしまうという現象であり、上
記の対策により照明系の明るさの変動の影響を受けない
条件であっても基準レベルが変動するため、読み取られ
る明るさが原稿自身によって変化してしまう、したがっ
て、原稿によっては正しい読み取りレベルが確保されず
不十分な読み取りとなってしまうという問題が生ずる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、上述
の欠点を取り除き原稿の明るさによらず白色基準板の出
力値を一定に保ち正しい読み取りレベルを確保すること
のできる画像読取装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本願請求項１記載の発明では
、多数の光電変換素子からなるラインセンサを用いて原
稿濃度に応じた電気信号による画像信号を得るようにし
た画像読取装置において。

明るさの基準となる対象を撮像した前記光電変換素子の
出力をサンプリングして保持するサンプルホールド手段
を設け、該サンプルホールド手段の出力を減算手段の正
側入力に入力し、上記明るさの基準となる対象のごく近
傍に反射率がほぼ零の黒の基準となる対象を設けると共
に、上記点の基準となる対象を撮像した前記光電変換素
子の出力をサンプリングして保持する第２のサンプルホ
ールド手段を設け、該第２のサンプルホールド手段の出
力を上記減算手段の負側入力に入力し、該減算手段の出
力を新たな明るさの基準として原稿の読み取りレベルを
正規化する正規化手段を設けたことを特徴とする。

また１水皿請求項２記載の発明では、多数の光電変換素
子からなるラインセンサを用いて原稿濃度に応じた電気
信号による画像信号を得るようにした画像読取装置にお
いて、明るさの基準となる対象を撮像した前記光電変換
素子の出力をサンプリングして保持するサンプルホール
ド手段を設け、該サンプルホールド手段の出力を減算手
段の正側入力に入力し、上記明るさの基準となる対象の
ごく近傍に反射率がほぼ零の黒の基準となる対象を設け
ると共に、上記具の基準となる対象を撮像した前記光電
変換素子の出力をサンプリングして保持する第２のサン
プルホールド手段を設け、該第２のサンプルホールド手
段の出力を上記減算手段の負側入力に入力し、該減算手
段の出力を上記第２のサンプルホールド手段の出力に応
じた補正係数で除する機能を有する割算手段を設け、該
割算手段の出力を新たな明るさの基準として原稿の読み
取りレベルを正規化する正規化手段を設けたことを特徴
とする。

〔作　　用〕

前記目的は、水頭請求項１．請求項２記載の画像読み取
り装置によって達成することができる。

すなわち、有効読み取り領域の外に設けられた明るさの
基準となる白色基準板への原稿の明るさによる影響度を
、同じく有効読み取り領域の外の白色基準板近傍に反射
率がほぼ零の黒の基準となる黒基準板を設け、そのレベ
ルを読み取ることにより見積り、これにより白色基準板
の読み取りレベルを補正することで可能である。

ところで、上記の反射率がほぼ零の黒基準を読み取った
時、センサから見て読み取り対象がほぼ完全に黒である
ため本来ならセンサの出力はゼロとなっているはずであ
る。これが第７図（、）に示す理想の読み取り特性であ
る。

しかし、当該画素の明るさｒに対し実際の読み取り特性
はｒ＝０の時に出力ｆ１を生ずる。これはほとんど全て
周囲の原稿面での拡散反射光が何らかの経路でセンサ入
力に回り込み感知されたものと見ることができる。また
周囲の原稿面での拡散反射光が当該画素（黒基準）を経
由してセンサに感知される成分はｒ＝ｏなので当然感知
できないが、その成分は当該画素がある明るさを持って
いるとしてその明るさに依存して同図４４のようになり
、その影響の大きさを表す傾きに１は上記のｆｌとある
関係を持っている。

すなわち、ｆ□が大きければに１も大きくに１はｆｌの
関数によ（ｆｌ）で表される。

ここで、ｆｌ、に□のサフィックスは黒基準板の周囲の
原稿の明るさの状況に対応していると考えられ、別の原
稿（あるいは主走査ライン）についていえば第７図（ｂ
）に示すように夫々ｆ２とに２になる。

ここで黒基準板とごく近接して白色基準板があるので、
観測される白色基準板の明るさｙと真の白色基準板の明
るさｒとの関係は一般に、ｙ＝ｒ＋ｆ＋ｋ（ｆ）ｒ　　
　　　　　”（１）と表される。

これを求めたい白色基準板の真の明るさｒについて解い
て、 ｒ＝（ｙ−ｆ）／（１＋ｋ（ｆ））　　　＝・（２）が
成り立つ。

したがって、白色基準板の原稿の明るさによる影響を除
去するためには、白色基準板のごく近傍に反射率がほぼ
ゼロの黒基準板を設けてセンサ出力にｆ　（ｒ＝ｏのと
きの原稿の明るさの影Ｗ）を得、さらに予め準備しであ
る関数ｋ（ｆ）によりｋを求め、これと通常の白色基準
板の読み取り値ｙを用いて式（２）を計算し、この計算
結果に基づいて白色基準板の読み取りレベルを補正し、
この補正された白色基準板レベルにより有効読み取り領
域の原稿情報を正規化することにより可能となる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。

先ず、本発明による画像読取装置の一実施例を第１図に
より説明する。

同図において、符号１は原稿（下面が原稿面）、２は光
源、３はレンズアレイ、４はキャリッジ、５は基準板の
支持部材、６は明るさの基準となる白色基準板、７は反
射率がほぼ零の黒の基準となる黒基準板、８はＣＣＤセ
ンサである。尚、同図（ａ）は画像読取＠置の要部の正
面図であり、左右方向が主走査方向、紙面に垂直の方向
が副走査方向であり、キャリッジ４は光源２、レンズア
レイ３、ＣＣＤセンサ８、基準板の支持部材５、白色基
準板６、黒基準板７と共に移動する。また同図（ｂ）は
（ａ）を横から見た図、同図（ｃ）は支持部材５を下か
ら見た図である。

第１図において、光源２からの照明光は原稿１と共に白
色基準板６、黒基準板７を照明し、その反射光をレンズ
アレイ３を通してＣＣＤセンサ８上に結像させる。これ
により原稿の明るさの影響を受けた白色基準板の読み取
り値（＝ｙ）及び黒基準板の読み取り値（＝ｆ）をその
対応するＣＣＤセンサ８の光電変換セルに得ることがで
きる。

したがって、ＣＣＤセンサ８を読みだしてこれらの値の
差ｙ−ｆをとり、さらに予め準備しである関数ｋ（ｆ）
によりｋを求め、１／（１＋ｋ（ｆ））を掛は算するこ
とにより原稿の明るさの影響を除去した白色基準板６の
読み取り値をライン毎に得ることができる。尚、これら
の処理回路については後述する。

次に、関数ｋについて述べる。この関数には実験的に求
めておくことができる。その求め方を第７図を用いて説
明する。

第７図（、）は白色基準板付近が明るい原稿を用いて白
色基準板のごく近傍の微小領域の明るさｒのみを変化さ
せたときのその明るさｒに対する観測された明るさｙ（
ｒ実際の読み取り特性」で表示）をプロットしたもので
ある。

ここで、ｒ＝０の時のｙが一つのｆの値ｆ工であり、こ
れはｒの大きさに係わらず同図４３のように実際の読み
取り特性に影響している。

したがって実際の読み取り特性から、傾き１で原点を通
る理想の読み取り特性分と上記４３の分とを減じて４４
を得ることができる。この直線４４の傾きがｆｌに対応
するに□である。

次に白色基準板付近が暗い原稿を用い上記方法と全く同
様にして第７図（ｂ）のように４５に示されるｆ２と４
６の傾きであるに２とを求める。さらに、幾つか白色基
準板付近の明るさを変えて測定し、ｆ→にの関数を得る
ことができる。

次に、第２図は本発明による画像読取装置の第１図とは
異なる実施例を示す図である。

−１１＝ 第２図において第１図と同じ構成要素には同一番号を付
して説明を省略する。また、図中符号９はキャリッジ、
１０は筐体、１１は白色基準板、１２は黒基準板である
。尚、同図（、）は画像読取装置の要部の正面図であり
、左右方向が主走査方向１紙面に垂直の方向が副走査方
向である。また、同図（ｂ）は（ａ）を横から見た図、
同図（ｃ）は白色基準板、黒基準板の固定部を下から見
た図である。

この実施例と第１図に示す実施例との違いは、第１図に
示したキャリッジ４と共に移動する白色基準板６、黒基
準板７の支持部材５の代わりに、筐体１０に固定した白
色基準板１１、黒基準板１２を用いるようにしたことで
ある。尚１本実施例においても第１図に示した実施例と
同様に原稿の明るさの影響を除去した白色基準板の読み
取り値を得ることができるので、これにより原稿の読み
取りレベルの変動を抑えることができる。

次に、第３図は本発明による画像読取装置の第１図、第
２図の実施例とは異なる実施例を示す図である。

第３図において既出の図と同じ構成要素には同一番号を
付して説明を省略する。また、図中符号１３は光源、１
４はキャリッジ、１５は結像レンズ、１６は縮小型ＣＣ
Ｄセンサ、　１７は支持部材、１８は白色基準板、１９
は黒基準板である。尚、同図（ａ）は画像読取装置の要
部の正面図であり、左右方向が主走査方向、紙面に垂直
の方向が副走査方向である。

また同図（ｂ）は（、）を横から見た図、同図（ｃ）は
白色基準板、黒基準板を支持する支持部材を下から見た
図である。

この実施例と第１図の実施例との違いは、第１図に示し
たレンズアレイ３の代わりに結像レンズ１５を用い、原
稿像を縮小してＣＣＤセンサ１６上に結像するようにし
たことである。尚、本実施例においても、第１図、第２
図に示した実施例と同様に原稿の明るさの影響を除去し
た白色基準板の読み取り値を得ることができるので、こ
れにより原稿の読み取りレベルの一変動を抑えることが
できる。

次に、第４図は本発明による画像読取装置の第１図〜第
３図に示す実施例とは異なる実施例を示す図である。

第４図において既出の図と同じ構成要素には同一番号を
付して説明を省略する。また、図中符号２０はキャリッ
ジ、２１は筐体、２２は白色基準板、２３は黒基準板で
ある。尚、同図（ａ）は画像読取装置の要部の正面図で
あり、左右方向が主走査方向。

紙面に垂直の方向が副走査方向である。また同図（ｂ）
は（、）を横から見た図、同図（ｃ）は白色基準板、黒
基準板の固定部を下から見た図である。

この実施例と第３図の実施例との違いは、第３図で示し
たキャリッジ２０と共に移動する支持部材１７、白色基
準板１８、黒基準板１９の代わりに、筐体２１に固定し
た白色基準板２２、黒基準板２３を用いるようにしたこ
とである。尚１本実施例においても、第１図〜第３図に
示した実施例と同様に原稿の明るさの影響を除去した白
色基準板の読み取り値を得ることができるので、これに
より原稿の読み取りレベルの変動を抑えることができる
。

次に、第５図は本発明の画像読取装置で用いられる信号
処理系の一実施例を示す図である。

同図において、符号３０はＣＣＤセンサ、３１はサンプ
ルホールド回路（以下Ｓ＆Ｈと称する）、３２は暗出力
補正回路、３３はＳ＆Ｈ１３４は減算回路。

３５は割算＠路、３６はリファレンス電圧発生回路、３
７は第２のＳ＆Ｈ１３８は係数回路、３９は加算回路。

４０は定電圧回路、４１はＡ／Ｄ変換回路である。

以下、第５図に示す信号処理系の動作について説明する
。

第５図において、ＣＣＤセンサ３０の出力の１ライン分
は例えば第６図（、）に示されるような波形である。こ
の第６図（ａ）の波形の０３部分は暗出力レベルを補正
する目的で設けられた光シールドされた受光素子の出力
であり、微小なレベルが出力される。またＷＢ部分は原
稿の有効読み取り領域の外に設けられた基準白色板を読
み取った出力、ＢＢ部分は原稿の有効読み取り領域の外
に設けられた黒基準板を読み取った出力である。そして
、これに続き原稿の読み取り領域がある。

これら１ラインの波形はＳ＆Ｈ３１に導かれ、ＣＯＤの
転送りロック波形を除去されて、第６図（ｂ）の波形に
なる。さらに暗出力補正回路３２でＤＳ出力分が補正さ
れ第６図（ｃ）の波形となる（但し、ここでは極性を反
転している）。この第６図（ｃ）の波形出力は、Ａ／Ｄ
変換回路４１の入力信号であるが、同時に暗出力補正回
路３２の出力は、Ｓ＆Ｈ３３でＷＢ期間について、Ｓ＆
Ｈ３７でＢＢ期間について夫々サンプルホールドがなさ
れる。したがって、Ｓ＆Ｈ３３の出力は第６図（ｄ）、
Ｓ＆Ｈ３７の出力は第６１１（ｅ）のようになる。

次にこれらの出力を用いて前述の式（２）に示す演算を
行う。そのためには、先ず減算回路３４でこれらの差を
求め、これを割算回路３５に導く。これはｙ−ｆの演算
に相当し５第６図（ｆ）のようになる。また、Ｓ＆Ｈ３
７の出力を係数回路３８に導きｋを出力する。ここでは
係数回路３８を用いることで単純化しであるが、代わり
に関数発生回路を用いれば、より高精度のｆに対応する
ｋを得ることも可能である。

次に係数回路３８により出力されたｋを加算回路３９に
導き、定電圧回路４０の出力と加算することに−１６−
・ より１＋ｋに相当する出力を得る。これを割算回路３５
に導き、その出力に（ｙ−ｆ）／（１＋ｋ）を得ること
ができる。これが第６図（ｇ）である。次にこれをリフ
ァレンス発生回路３６に導き、増幅してＡ／Ｄ変換回路
４１のリファレンス電圧Ｖｒｅｆ（第６図（ｈ））とす
る。

ここで、Ａ／Ｄ変換回路４１のリファレンス電圧Ｖｒｅ
ｆは原稿の明るさの影響の除去された基準値となってい
るので、常に正しいレベルで原稿領域の読み取り値を正
規化することになる。したがって、これにより、原稿に
よらず一定の基準レベルでの読み取りができるようにな
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本願請求項１．請求項２記載の画
像読取装置においては、明るさの基準と成る基準白色板
の読み取りレベルの変動要因となる有効読み取り領域の
原稿からの反射光の影響を、基準白色板のごく近傍に黒
の基準となる黒基準板を設けその撮像出力を見ることに
よって検知し、これにより白色基準板の読み取りレベル
を補正することができ、この補正された白色基準板レベ
ルにより有効読み取り領域の原稿情報を正規化すること
ができるので、原稿の部分的な明るさによらず常に正し
い読み取りができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による画像読取装置の一実施例を示す図
、第２図乃至第４図は夫々本発明による画像読取装置の
別の実施例を示す図、第５図は本発明の画像読取装置で
用いられる信号処理系の一実施例を示す図、第６図は第
５図に示す信号処理系の（ａ）〜（ｈ）点における出力
波形を示す図、第７図は画像読取装置の読み取り特性の
説明図である。 １・・・・原稿、６．１１．１８．２２・・・・白色基
準板。 ７、１２．１９．２３・・・・黒基準板、８，１６・・
・・ラインセンサ、３３・・・・サンプルホールド手段
、３４・・・・減算手段、３５・・・・割算手段、３７
・・・・第２のサンプルホールド手段、４１・・・・正
規化手段。 ）＼ （ｅ／） （ガ） ｂ （ａ） ７　図 （ρ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多数の光電変換素子からなるラインセンサを用いて
   原稿濃度に応じた電気信号による画像信号を得るように
   した画像読取装置において、明るさの基準となる対象を
   撮像した前記光電変換素子の出力をサンプリングして保
   持するサンプルホールド手段を設け、該サンプルホール
   ド手段の出力を減算手段の正側入力に入力し、上記明る
   さの基準となる対象のごく近傍に反射率がほぼ零の黒の
   基準となる対象を設けると共に、上記黒の基準となる対
   象を撮像した前記光電変換素子の出力をサンプリングし
   て保持する第２のサンプルホールド手段を設け、該第２
   のサンプルホールド手段の出力を上記減算手段の負側入
   力に入力し、該減算手段の出力を新たな明るさの基準と
   して原稿の読み取りレベルを正規化する正規化手段を設
   けたことを特徴とする画像読取装置。 ２、多数の光電変換素子からなるラインセンサを用いて
   原稿濃度に応じた電気信号による画像信号を得るように
   した画像読取装置において、明るさの基準となる対象を
   撮像した前記光電変換素子の出力をサンプリングして保
   持するサンプルホールド手段を設け、該サンプルホール
   ド手段の出力を減算手段の正側入力に入力し、上記明る
   さの基準となる対象のごく近傍に反射率がほぼ零の黒の
   基準となる対象を設けると共に、上記黒の基準となる対
   象を撮像した前記光電変換素子の出力をサンプリングし
   て保持する第２のサンプルホールド手段を設け、該第２
   のサンプルホールド手段の出力を上記減算手段の負側入
   力に入力し、該減算手段の出力を上記第２のサンプルホ
   ールド手段の出力に応じた補正係数で除する機能を有す
   る割算手段を設け、該割算手段の出力を新たな明るさの
   基準として原稿の読み取りレベルを正規化する正規化手
   段を設けたことを特徴とする画像読取装置。