JPH04196748A - 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１ 本発明は、画像読み取り装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般にイメージスキャナなどの画像読み取り装置におい
ては、原稿台ガラス上に載置した原稿を光源およびミラ
ーによって走査してイメージセンサまたは感光体上に露
光するいわゆる１　：　ｌ／２光学系が多く採用されて
いる。この１　：　ｌ／２光学系は第７図に示すように
、固定された原稿台ガラス１００上の原稿Ｐを光源１０
１によって照明し、ミラー１０２．１０３．１０４によ
って反射された原稿Ｐからの画像光を結像レンズ１０５
によってイメージセンサ１０６などに結像させる。ここ
で、光源１０１およびミラー１０２を搭載したランプユ
ニット１０７の走査速度に対し、ミラー１０３．１０４
を搭載したミラーユニット１０８を１７２の速度で走査
することにより、原稿面から結像レンズまでの光路長が
常に一定になるようにしている。なお、上記ユニットは
イメージセンサの長手方向に垂直な方向（副走査方向）
に走査するが、等倍読取時の一ライン分の走査量はイメ
ージセンサ１画素の長手方向（主走査方向）の読み取り
幅に等しくなるよう設定されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述のように構成されたイメージスキャナは、コンピュ
ータ入力用として用いられることが多い。ところで、読
み取った画像データは、２値。

ハーフトーン（疑似中間調）、グレイスケール（多値圧
力）のいずれかの形態に処理されてホストコンビエータ
に８カされる。

上記形態の中では、後者はど原稿の黒白間の分割数が多
（なるため判別の精度が必要になる。−方、これまで、
上述の各種の処理方式を持つイメージスキャナでは、ど
の出力形態を選択しても原稿を読み取るスピードは同じ
であり、それほど精度を要求されない形態の場合でも処
理時間が他の形態の場合と同じになるので効率（操作性
）が悪い。

そこで本発明の目的は以上のような問題を解消した画像
読み取り装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明は、副走査方向に原稿に
対し相対的に移動して原稿からの画像光を光電変換手段
に導くための走査手段と、前記光電変換手段によって得
られたアナログ画像信号をデジタル信号に変換する変換
手段と、所望の階調数に応じて前記光電変換手段の読み
取り周期および前記走査手段の移動速度を制御する制御
手段とを具えたことを特徴とする。

［作　用］ 本発明によれば、光電変換手段の読み取りスピードを所
望の階調数に応じて変えることにより、操作性が向上す
る。

［実施例コ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

〈実施例１〉 第２図（ａ）　、　（ｂ）は、本発明の一実施例にかか
る画像読み取り装置の構成概略を示したものである。図
中１は読み取り手段としてのＣＣＤなとのイメージセン
サで、装置本体２内に配設されている。装置本体上面に
は原稿載置ガラス３が設けられ、これに載置した原稿Ｐ
を画像走査手段４によって露光走査して、上ｇ己イメー
ジセンサｌ上に画像を露光する。上記画像走査手段４は
、層積載置ガラス３に平行に移動走査するランプユニッ
ト５とミラーユニット６、および装置本体２内に固定載
置されたレンズ７により構成されている。またランプユ
ニット５は原稿Ｐを照明する光源りと、光源りによって
照射された原稿Ｐ面からの画像反射光をミラーユニット
６側に反射する第１のミラーＭｌにより、ミラーユニッ
ト６は第１のミ　、ラーＭ１によって反射された画像光
をイメージセンサ１に向けて゛折り返す第２．第３ミラ
ーＭ２．Ｍ３により構成されている。画像読み取り領域
全域において光路長を一定に保つべく、ランプユニット
５はミラーユニット６の２倍の速度で両端のガイドレー
ル８ａ、　ｇｂ上を移動走査する。

９はランプユニット５およびミラーユニット６の走査の
駆動源であるパルスモータであって、その回転はギヤ列
を介して駆動プーリ１０に伝達される。一般に、この種
の画像読み取り装置には、位置制御や速度制御が容易で
あるとの理由から、駆動源としてパルスモータが使用さ
れることが多い。ギヤ列の減速比および駆動プーリ１０
の外径は、パルスモータ９にｎパルス（ｎ＋整数、ｎ≧
１）を与えたときに画像走査手段が等倍読取時の１ライ
ン分移動するよう設定されている。これにより、副走査
密度はパルス数を制御することで簡単にできる。例えば
２倍に拡大読み取りをするときは主走査１ラインの読取
同期中にモータに２／ｎパルスを与える。逆に１／２に
縮小するときは２ｎパルスを与えればよい。

駆動プーリ１０には途中一箇所で結合された２本のワイ
ヤｌｌａおよびｌｌｂが巻き付けられている。

各ワイヤの一端は途中ランプユニット５に固定され、ミ
ラーユニット６両端のプーリ１２ａおよび１２ｂ上を半
周して本体に固定される。またワイヤの他端はプーリ１
２ａおよび１２ｂ上を半周してテンションスプリング１
３にて結合される。これにより、ミラーユニット６は動
滑車の原理にてランプユニット５の１７２の速度で走査
するので、光路長は走査全域において常に一定に保たれ
る。

上記ランプユニット５およびミラーユニット６は通常、
図示しないホームポジションセンサにより原稿読み取り
開始位置近傍のホームポジションに設定される。ホスト
コンピュータ（外部装置）から読み取り開始命令を受け
るとイメージセンサの読み取り同期信号に同期したモー
タ駆動パルスがモータ９に与えられ、モータ９が回転し
て露光走査系が走査を開始し、読み取った画像データが
画像処理回路を経てホストコンピュータへ送信される。

ところで、読み取る原稿の内容（文字、線画。

絵、写真ｅｔｃ、）　、データの用途（ＯＣＲ、画像フ
ァイルｅｔｃ、）によって、要求される画像処理の方式
は異なる。このためホストコンピュータにおいてあらか
じめ用途に合わせた画像処理方式を選択し、画像読み取
り装置の読み取りモードをセットする。

画像読み取り装置の画像処理には、２値、ハーフトーン
（疑似中間調）、グレイスケール（多値出力）がある。

２値は、ある濃度をもって原稿を白黒のいずれかにきり
分ける方式であって、文字、線画などの読み取りに適す
る。ハーフトーンは、複数個の画素のグループ（例えば
４×４゜８×８）の中で白黒を割り振ることによって疑
似的に中間濃度を表現する方式（デイザ法）などである
。

上記の２方式が各画素の画像情報を白または黒のいずれ
かに置き換えて１ビツトで表現するのに対し、グレイス
ケールでは１画素の画像情報を複数ビットで表現する。

例えば８ビツトの精度を持つグレイスケールならば、白
から黒に至る中間調を２５６階調で表現することができ
る。

ところで画像読み取り装置の読み取り速度は、イメージ
センサの出力、すなわち、原稿を照らす光源の明るさ、
レンズの明るさ、イメージセンサの感度および蓄積時間
と、イメージセンサの暗時出力および信号処理回路のノ
イズレベルによって決まる。このうちイメージセンサの
出力および暗時出力は蓄積時間の長さに比例し、また信
号処理回路のノイズレベルは回路特有のものである。要
求される階調数を出力するには、連続する２つの階調の
出力レベルの差ΔＶが暗時圧力とノイズの和よりも大き
くなければならない（第３図参照）。蓄積時間をｔ、蓄
積時間ｔにおけるイメージセンサの白原稿読み取り出力
をＶ、ｕｔ（ｔ）　、暗時出力の最大値をＬｒｍ（ｔ）
　、信号処理回路のノイズレベルの最大値を■。。０６
、圧力階調数をｎとするとき、イメージセンサの暗時出
力の比例定数が感度に比して十分に小さければ、 Ｖｏｕｔ（ｔ）＝　ｎ’ｘΔＶ　　＞　ｎ　Ｘ　（Ｖａ
ｒｋ（ｊ）　＋　Ｖｎｏ　＋　ｉ、）・・・（１） 上式が満足されるように蓄積時間を決める必要があり、
これにより読み取り速度が決まる。

上式かられかるように、出力階調数を多くするほど、大
きなイメージセンサの出力を得る必要があり、このため
には蓄積時間を長くしなければならない。従来の画像読
み取り装置においては、仕様上最大の階調数のときの蓄
積時間をもって読み取り速度が決められていた。

ところで、上式からは、読み取り階調数が小さければ蓄
積時間は短くてよいことがわかる。そこで、読み取り階
調数に応じた蓄積時間を設定し、これを切り替えること
によって、階調数が小さいときには従来よりも読み取り
時間を大幅に短縮することができる。

第１図は、本発明にかかる画像読み取り装置の読み取り
画像データの処理ブロック図である。イメージセンサ１
からのアナログ画像信号は増幅器２１により増幅された
後、Ａ／Ｄコンバータ２２によりｎビットのデジタル画
像信号に変換され画像処理回路２３に入力される。画像
処理回路２３ではＣＰＵ２４からの指令にしたがって、
デジタル信号を２値化する、あるいは濃度階調性を変換
する、といった処理を施す。

ＣＰＵ２４は、ホストコンピュータ３１がらの読み取り
開始や停止などの命令をインタフェース回路２６を通し
て受は取り、画像読み取り装置内の制御を、あらかじめ
定められた手順にしたがって行う。また、画像処理回路
２３へ２値化用のスレッショルド値やシェーディング補
正用データを供給する。さらに、本発明の特徴として、
ＣＰＩＪ２４はホストコンピュータ３１からの読み取り
モード指令に応じて、タイミングジェネレータ２９を介
してイメージセンサｌおよびパルスモータ９の駆動周波
数を切り替える役割を持つ。２７．２８はそれぞれ、（
：ＰＵ２４の制御信号にしたがってパルスモータ９およ
びイメージセンサ１を駆動する回路である。

画像処理回路２３からの出力は、−時シフトレジスタ２
５に保存され、ホストコンピュータ３１がらの転送命令
にしたがってインタフェース回路２６を介してホストコ
ンピュータ３１に送られる。

通常、ホストコンビエータ３１から画像読み取り装置に
読み取り指令を送る際には、２値、ハーフトーンあるい
はグレイスケールのうちいずれかのモードを設定するが
、その情報はＣＰＵ２４に、インタフェース回路２６を
介して伝達される。ＣＰＵ２４は、イメージセンサ１お
よびモータ９の駆動周波数を設定された読み取りモード
に対応した値に切り替えた後に読み取り動作を開始する
。

最大ｎビットの中間調（グレイスケールあるいはデイザ
などのハーフトーン）、すなわち２″階調の認識が必要
な画像読み取り装置において、前述の第（１１式を満足
するような蓄積時間をｔｏ、このときのイメージセンサ
の白原稿読み取り出力を■。ｕｔ（ｔｎ）とするとき、
連続する２階調の出力レベル差は、 ΔＶ＝Ｖ。ｕｔ（ｔ、）／２’　　　　　　　・・・（
２）となる。

一方、この画像読み取り装置でｍ　（ｍａｎ）階調の出
力を得ようとしたとき、必要となる白原稿読み取り圧力
は、 Ｖｏｕｔ（ｔｍ）＝ΔＶＸ２”　　　　　　　・・・（
３）（２）　、　（３）式より、 Ｖ、、ｔ　（ｔ、）　＝　２”−”ＸＶｏｕｔ（ｊ＋１
）　　　　−（４）となる。

イメージセンサの出力は蓄積時間に比例するから、ｍ階
調出力の場合はｎ階調出力の場合に比べて蓄積時間を２
′″１倍に短縮する、すなわち、読み取り速度を２″１
倍にすることができる。例えば８ビツトすなわち２５６
階調の圧力が可能な画像読み取り装置では、２値ならば
２５６／２　＝１２８倍、４×４マトリクスのデイザな
らば２５６／１６＝　８倍の速度により読み取りが可能
になる。

第４図は、得られたイメージセンサ出力の処理について
説明した図である。同図（ａ）は原稿を２″′階調で読
み取ったときのイメージセンサ出力と階調数との対応を
示したものである。この図のように、白原稿出力を２″
で分割した値Δ■ごとに、出力レベルに対応して、０（
黒）から２”−１（白）までの階調数が割り振られる。

同図（ｂ）は、原稿を２″′階調で読み取ったときの様
子を表わしたものである。先に述べたように、このとき
蓄積時間は２″階調のときの２′″１倍になり、したが
って白原稿出力も２１階調のときの２′″−。

倍になる。このとき白原稿出力の、２″階調のときのき
ざみ量の２ｎ−ｍ個分がΔ■になる。そこでＣＰＵ２４
は画像処理回路２３に、きざみ量２ｎ−ａ個分ごとに階
調数を一つ割り当てるよう指令する。

上記方法により、階調数を落とした読み取りを行う場合
には大幅に読み取りスピードの向上を達成することがで
きる。

〈実施例２〉 第５図および第６図は、本発明の第２の実施例を説明し
た図である。

イメージセンサ１に接続する増幅器２１の後段には、精
度可変型のＡ／Ｄコンバータ２２Ａが接続されている。

このＡ／Ｄコンバータ２２Ａは、ＣＰＵ２４からの信号
に基づいてｎビット、ｍビット（ｍ＜ｎ）、・・・１ビ
ツトのいずれかに精度を切り替えることができる。ＣＰ
ｔ１２４′は、ホストコンピュータ３１の設定にしたが
い、Ａ／Ｄコンバータ２２Ａの精度とともに、タイミン
グジェネレータ２９の設定を変えてイメージセンサｌお
よびモータ９の駆動周波数を切り替える。これにより、
読み取り階調数に適したスピードで原稿が読み取られる
。

前述の実施例では、２″階調で読み取った場合には２″
階調のときのきざみ量の２′１個分をもってΔ■を得る
構成であったが、本実施例の構成によれば、Ａ／Ｄコン
バータ２２ＡにてΔＶのきざみ量でＡ／Ｄ変換がなされ
る。したがって、グレイスケールおよび２値の場合はＡ
／Ｄコンバータ２２Ａの圧力がそのまま画像処理回路２
３．インタフェース回路２６を経てホストコンピュータ
３１へ圧力される。

デイザなどのハーフトーンの場合は、Ａ／Ｄコンバータ
２２Ａの出力は画像処理回路２３にて２値化された後、
インタフェース回路２６を経てホストコンピュータ３１
へ出力される。

〈実施例３〉 上述の２つの実施例は、画像読み取り装置のパフォーマ
ンスを向上するうえで、非常に有効な手段である。イメ
ージセンサの性能上、上記のような、階調数に応じた読
み取り速度の設定が可能であるが、実際には、走査駆動
源であるモータの性能がこれに追いつかない場合が多い
。例えば、２５６階調による読み取りが可能な画像読み
取り装置では、２値読み取りの場合には１２８倍の速度
でモータが動作することが必要となるが、これだけ広い
速度レンジをカバーできるモータを使用することは実際
的でない。

そこで、階調数を落とした場合の読み取り時には可能な
範囲内でのスピードアップを計ることを、本実施例の目
的とする。

なお、本実施例は、上述の実施例のいずれの回路形態に
おいても採用することができる。

２″階調のときのモータの周波数をｆ２ｎ、回転可能な
周波数の上限をＬａｘとするとき、ｆ−−ｘ／ｆ２１１
＜　ｒ／２− となるような２′″階調の読み取りの場合には、２ｎ−
ｍ倍の速度による読み取りは不可能である。そこで、こ
のようなときには、モータの周波数をｆ□１以下のでき
るだけ大きい値とし、イメージセンサの駆動周波数もこ
れに対応した値に切り替える。

このとき、イメージセンサの白原稿読み取り出力をＶ。

、ｔ（ｔｆｆｉ’）　、　　１階調あたりの出力レベル
差をΔＶ゛とすれば、ｔ、ａ’＞ｔ、だから、前記（３
）式より、 ΔＶ’　＝　Ｖ、ｕｔ　（ｔ、’）／２”＞Δ■　　　
　・・・（５）すなわち、階調の再現に十分な出力が得
られることがわかる。

本実施例により、階調を落とした際の読み取りには、モ
ータの性能の許すかぎり速度を上げることができる。

なお、本実施例の説明には１　：　１／２走査光学系の
イメージスキャナを用いて説明したが、これに限らず一
体型走査光学系や原稿搬送型のイメージスキャナにおい
ても本発明を実施できる。

［発明の効果コ 本発明により、従来最大階調数の読み取りに合わせて決
められていた一定読み取り速度を、読み取りモードに適
した値に変更することができ、大幅に処理時間を短縮す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例のブロック図、第２図（ａ）は
同実施例装置の平面図、第２図（ｂ）は同側面図、 第３図はイメージセンサ圧力とノイズとの関係の説明図
、 第４図は階調数が切り替わった場合の処理についての説
明図、 第５図は本発明の別の実施例のブロック図、第６図は同
実施例における階調数が切り替わった場合の処理につい
ての説明図、 第７図は従来例の側面図である。 １・・・イメージセンサ２ ９・・・パルスモータ、 ２２・・・Ａ／Ｄコンバータ、 ２３・・・画像処理回路、 ２４・・・ＣＰＵ　１ ２７・・・モータ駆動回路、 ２８・・・イメージセンサ駆動回路、 ２９・・・タイミングジェネレータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）副走査方向に原稿に対し相対的に移動して原稿から
   の画像光を光電変換手段に導くための走査手段と、前記
   光電変換手段によって得られたアナログ画像信号をデジ
   タル信号に変換する変換手段と、所望の階調数に応じて
   前記光電変換手段の読み取り周期および前記走査手段の
   移動速度を制御する制御手段とを具えたことを特徴とす
   る画像読み取り装置。２）前記階調数に応じた読み取り
   周期は、前記光電変換手段が前記原稿上の濃度の変化を
   認識するのに必要な最低限の出力を得るのに要する時間
   に前記階調数を乗じた値であることを特徴とする請求項
   １に記載の画像読み取り装置。 ３）前記所望の階調数が前記光電変換手段が読み取り可
   能な最大の階調数ｎよりも小さな階調数ｍであるときに
   は、前記変換手段の出力の、連続したｎ／ｍ個の階調を
   １個の階調に割り当てることを特徴とする請求項１に記
   載の画像読み取り装置。 ４）前記階調数に応じて前記変換手段の変換精度を変更
   することを特徴とする請求項１に記載の画像読み取り装
   置。 ５）前記階調数に応じた前記光電変換手段の読み取り周
   期は、前記光電変換手段が前記原稿上の濃度の変化を認
   識するのに必要な最低限の出力を得るのに要する時間に
   前記階調数を乗じた値と、前記走査手段の駆動源の動作
   可能な最小の周期とのうちの大きいほうの値であること
   を特徴とする請求項１に記載の画像読み取り装置。