JPH04334259A

JPH04334259A - 画像読取装置

Info

Publication number: JPH04334259A
Application number: JP3105886A
Authority: JP
Inventors: Shin Shinozuka; 伸篠塚
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1991-05-10
Filing date: 1991-05-10
Publication date: 1992-11-20

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像読取装置に関し、特
に、複数種の露光条件でそれぞれに読み取った結果を合
成することで、濃度レンジの広い画像を読み取ることが
可能な画像読取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像読取装置としては、従来、例えば図
１４に示すような基本構成のものが知られている。図１
４において、光源１からの照明光は、原稿２を通過した
後、レンズ３によってＣＣＤラインセンサ４の受光面に
結像されるようになっており、ここでは、原稿２を図中
に矢印で示す副走査方向、即ち、ＣＣＤラインセンサ４
の画素列（主走査方向）に直交する方向に移動させるこ
とによって、原稿を２次元的に読み取ることができるよ
うになっている。

【０００３】尚、図１４中において、５は黒レベル補正
データを得るための遮光板、６は指定倍率変化等に応じ
て光量を調整するための絞りである。ここで、上記の構
成からなる画像読取装置における読取り処理の内容を、
図１５のフローチャートに従って詳細に説明する。まず
、Ｓ１では、前記指定倍率を得る位置に前記レンズ３，
ＣＣＤラインセンサ４を移動させてピント合わせを行う
。

【０００４】次に、Ｓ２では、光量調整の設定を行う。即ち、倍率が変化するとラインセンサ４に入射する光量
が変化するので、入射光量の最大値が固体撮像素子の飽
和露光量を越えないように光量の調整を行うものであり
、図１４に示すように、絞り６を備える構成においては
、該絞り６の開度を前記指定倍率に応じて調整して光量
を制御する。

【０００５】尚、絞り６による光量調整の代わりに、光
源１の発光量を調整したり、又は、固体撮像素子におけ
る電荷の蓄積時間を制御して、固体撮像素子の飽和露光
量を越えないようにする場合もある。Ｓ３では、実際の
読取りを行わせる前に、シェーディング補正データのサ
ンプリングを行う。ここでは、実際に原稿の読取りを行
う前に、黒レベル（光量ゼロ）及び白レベル（光量最大
）の画像信号がラインセンサ４の素子列方向で実際にど
のようなばらつきで得られるかを検出するものであり、
前記遮光板５（又は黒色板）を光路に差し入れて読取り
を行わせることで１ライン分の黒レベル画像信号を得る
一方、同様に白色板又は素抜け原稿（透明原稿）を読み
取らせて１ライン分の白レベル画像信号を得て、前記黒
レベル及び白レベルの１ライン分の画像信号それぞれの
１ライン分のデータをメモリに格納させる。尚、前記黒
レベル及び白レベルの画像信号は、複数ラインで得たデ
ータを平均化して最終的に設定することが好ましい。

【０００６】Ｓ４では、実際に原稿を走査させて１ライ
ン毎に画像信号を得て原稿読取りを行い、次のＳ５では
、前記読み取られた画像データのシェーディング補正（
光源の副走査方向での照明ムラ補正及び固体撮像素子の
画素毎の感度，暗時出力ばらつき補正）を、前記Ｓ３で
得られた黒レベル及び白レベルの画像信号に基づいて行
う。

【０００７】尚、上記構成では、光学系を固定として原
稿を走査方向に移動させる構成としたが、光学系を走査
させ原稿を固定とする場合もあり、また、原稿の透過光
を読み取る代わりに、原稿からの反射光を読み取らせる
構成のものもある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記ライン
センサ４を構成するＣＣＤ等の固体撮像素子は、図１６
に示すように、入射光量に対してリニアな出力特性を有
し、固体撮像素子で読み取ることのできる最大露光量は
前述の飽和露光量Ｅｍａｘであり、最小露光量は固体撮
像素子の出力がノイズに埋もれてしまうときの露光量で
ある雑音等価露光量Ｅｍｉｎとなり、Ｅｍａｘ／Ｅｍｉ
ｎは通常１０００未満であり、これを濃度Ｄで表すとＤ
＝３未満の値となる。

【０００９】このように固体撮像素子で読み取ることが
できる濃度レンジは比較的狭いのが実情であり、原稿の
濃度レンジが固体撮像素子で読み取ることができる濃度
レンジよりも広い場合には、原稿のハイライト部を飽和
露光量Ｅｍａｘに合わせるように絞りやＣＣＤの電荷蓄
積時間などの調整を行うと、原稿の中のシャドウ部がつ
ぶれ、逆に、シャドウ部を雑音等価露光量Ｅｍｉｎに合
わせるように露光量を比較的大きく取り、シャドウ部の
つぶれを回避する設定とするとハイライト部が白くとん
でしまうという問題が発生する。

【００１０】尚、一般には、前述のように入射光量の最
大値が固体撮像素子の飽和露光量を越えないように光量
の調整を行っており、これは、原稿のハイライト部を飽
和露光量Ｅｍａｘに合わせることになるから、原稿の中
のシャドウ部がつぶれが発生する。従って、固体撮像素
子を用いてカラーフィルムなどのようなＤ＝３以上の濃
度レンジをもつ画像を通常の方法で精度良く読み取るこ
とは困難であった。

【００１１】かかる問題を解決するものとして、従来か
ら、濃度レンジの広い画像に対して低濃度部（明部）と
高濃度部（暗部）とに（又はそれ以上に）分けて読取り
を行わせて、それぞれで読み取られた画像データを選択
・合成して最終的な画像データを得る方法（多重読取り
方法）が行われている（特開昭６１−１９９３７０号公
報等参照）。

【００１２】即ち、高濃度部（暗部）のときには、光源
の光量を強くするか、又は、固体撮像素子の電荷蓄積時
間を長くする等の露光条件の変化により固体撮像素子の
露光量を大きくして読取りを行わせる一方、低濃度部（
明部）のときには、逆に光源の光量を弱くするか、又は
、固体撮像素子の電荷蓄積時間を短くする等により露光
量を小さくして読取りを行わせるものであり、前記図１
４に示すようにラインセンサを用いる画像読取装置では
、例えば１ライン毎に前述のような低濃度部読取りと高
濃度部読取りとを切り換えて行わせ、低濃度部対応の読
取りを行わせたラインと高濃度部対応の読取りを行わせ
たラインとの２ライン（又はそれ以上）の画像データを
選択・合成し、１つの露光条件で読み取った場合よりも
読取り濃度レンジが拡大された１ラインの画像データを
得る。

【００１３】ところで、上記のように露光条件を複数種
に切り換えて読取りを行わせ、各露光条件でそれぞれに
読み取られた画像信号を合成する際に、各画像信号の光
量変化に対する信号変化の特性が、ＣＣＤ出力とＣＣＤ
に対する入射光量との関係を示す図３に明らかなように
各露光条件で異なるため、各露光条件で得られた画像信
号（対数変換前の信号）のオフセット補正のみを行って
合成すると、本来の入射光量に対するＣＣＤ出力レベル
のリニア性が見掛け上損なわれて、画像の再現性が悪化
するという問題があった。

【００１４】また、露光条件の変化を電荷蓄積時間で制
御する場合の蓄積時間の誤差や光源の発光量変動などが
あると、各露光条件における出力特性が変化し、初期設
定された画像信号合成のパラメータが不適切となって、
画像信号のつなぎ部分に段差が発生したり、合成後の画
像信号の変化特性に乱れが生じたりして、広い濃度レン
ジを読み取ることができても、読取り精度が悪化するこ
とになってしまう。

【００１５】更に、上記のように露光条件を異ならせて
読み取った画像信号を合成する場合には、回路規模や制
御ロジックが複雑になることが避けられないが、従来か
らある処理に重ねて行わせるなどの工夫により、なるべ
く簡便な構成で画像信号の合成を行わせたいという要求
もあった。また、上記のように１ライン走査毎に露光条
件を切り換えて読み取る場合には、異なる露光条件で得
られる画像信号に時間的なずれが生じるために、１ライ
ン分の画像信号を記憶しておくメモリを備え、該メモリ
に記憶された画像信号と次のラインで異なる露光条件で
読み取られた画像信号とを合成させることが必要となり
、更に、露光条件を電荷蓄積時間の制御によって変化さ
せる場合には、前記時間制御のための複雑な回路が必要
になってコストアップになるという問題があった。

【００１６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、複数種の露光条件で同一読取対象を読み取り、各
露光条件で読み取られた画像信号を合成して広い濃度レ
ンジの読取りを可能にした画像読取装置において、入射
光量（濃度）の変化に対してリニアな変化特性の合成画
像信号が、精度良く得られるようにすることを目的とす
る。

【００１７】また、光源の発光量の変動や固体撮像素子
の感度ばらつきなどに影響されない高精度な画像信号の
合成を可能とし、更に、画像合成処理のための回路規模
の増大を抑止できるようにすることを目的とする。また
、異なる露光条件での読取りが、時間的なずれを伴わず
に行え、更に、複数種の露光条件での読取りが簡便に実
現できるようにすることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】そのため本発明では、照
明手段によって２次元の読取対象を照明し、該読取対象
の画像情報が付与された光画像を光電変換手段で光電変
換して画像信号を得るよう構成された画像読取装置にお
いて、複数種の露光条件で同一読取対象を読み取って、
前記複数種の露光条件毎に画像信号を得る一方、読取光
量範囲を前記各露光条件に割り振り、該割り振りに対応
する各露光条件における有効画像信号を取り出して合成
すると共に、合成された画像信号の変化の特性が光量変
化に対してリニアになるように画像信号の補正を行うよ
う構成した。

【００１９】ここで、前記光電変換手段を固体撮像デバ
イスで構成し、この固体撮像デバイスにおける電荷蓄積
時間の変化又は入射光量調整のいずれか一方によって露
光条件を複数種とすることができる。また、各露光条件
を割り振る境界光量における各露光条件での画像信号の
偏差に基づき、各露光条件で得られた画像信号を補正し
て合成するよう構成されると共に、前記偏差に基づく画
像信号の補正において光量変化に対する画像信号の単調
変化の特性が維持されるように前記画像信号の補正にお
ける限界値を設定することが好ましい。

【００２０】更に、前記光電変換手段に対して前記境界
光量に対応する光量を照射し、該境界光量の照射で実際
に各露光条件で得られた画像信号を記憶し、該記憶され
た画像信号に基づき上記の信号合成時の信号補正を行う
よう構成すると良い。また、前記画像信号の合成におい
て、異なる露光条件で重複して読み取られる光量範囲で
は、各露光条件でそれぞれに読み取られた画像信号に重
み付けを行って合成することもできる。

【００２１】また、各露光条件で得られた画像信号の合
成後に、該合成された画像信号の逆関数を用いて、光量
変化に対する信号レベル変化の特性をリニアにするため
の信号補正を行うよう構成しても良く、ここで、前記逆
関数を用いた信号補正と画像信号の非線形変換とを同時
に行う変換テーブルを設定し、合成された画像信号を前
記変換テーブルで変換させるよう構成することもできる
。

【００２２】また、光電変換手段に対して複数種の光量
を切り換えて照射し、それぞれの光量のときに各露光条
件でそれぞれ得られる画像信号を求めることにより、光
量変化に対する信号レベル変化の特性の各露光条件相互
における比を検出し、合成された画像信号の変化の特性
が光量変化に対してリニアになるように、前記検出結果
に基づいて各露光条件で読み取られた画像信号を補正す
るための信号補正パラメータを設定するよう構成すると
良い。

【００２３】一方、照明手段によって２次元の読取対象
を照明し、該読取対象の画像情報が付与された光画像を
固体撮像デバイスで光電的に読み取って画像信号を得る
よう構成された画像読取装置において、前記固体撮像デ
バイスの画素列の偶数画素と奇数画素とで電荷蓄積時間
を異ならせて画像信号を得て、偶数画素で得られた画像
信号と奇数画素で得られた画像信号とを合成して前記読
取対象の最終的な画像信号を得るよう構成することがで
きる。

【００２４】また、固体撮像デバイスの画素列に対して
選択的に入射光量を減衰させるフィルタを設けて構成し
、フィルタが設けられた画素で得られた画像信号とフィ
ルタが設けられない画素で得られた画像信号とを合成し
て読取対象の最終的な画像信号を得るよう構成しても良
い。

【００２５】

【作用】かかる構成の画像読取装置によると、複数種の
露光条件で読み取られた画像信号を合成するので、広い
濃度レンジの読取対象を読み取ることができ、また、合
成された画像信号の特性が光量変化に対してリニアにな
るように補正するので、画像信号に基づき画像の再現性
が維持される。

【００２６】また、画像信号を合成するときに、光量変
化に対する画像信号の単調変化の特性が維持されるよう
に前記画像信号の補正における限界値を設定したので、
前記補正に用いるデータに誤差があっても、画像信号の
繋ぎ部分で単調変化の特性を大きく乱すような合成誤差
が生じることを防止できる。一方、境界光量において各
露光条件で実際に得られる画像信号を求め、これを記憶
し、該記憶した画像信号に基づいて画像信号を補正し合
成させることによっても、合成信号の乱れを防止できる
。

【００２７】また、前記画像信号の合成において、異な
る露光条件で重複して読み取られる光量範囲で、各露光
条件でそれぞれに読み取られた画像信号に重み付けを行
って合成することによって、各画像信号の合成を滑らか
に行わせることができる。更に、前記逆関数を用いた特
性リニア化のための信号補正と画像信号の非線形変換と
を同時に行う変換テーブルを設定すれば、個々の処理を
同時に行わせることができ、処理を簡便化できる。

【００２８】また、各露光条件における光量変化に対す
る画像信号変化の特性には、ばらつきが発生することが
あるので、実際に複数種の光量を照射させて各露光条件
における特性を確認すれば、精度良く合成信号のリニア
化を図れる。また、露光条件を複数種にするには、固体
撮像デバイスの画素列の偶数画素と奇数画素とで電荷蓄
積時間を異ならせて画像信号を得るか、画素列の中で選
択的にフィルタを設けて構成すれば、異なる露光条件で
読み取られた画像信号に時間的なずれが発生することを
防止でき、更に、フィルタによる露光条件の変化では、
制御系が簡便化され、上記のように複数種の露光条件そ
れぞれに読み取られた画像信号を合成するよう構成され
た画像読取装置の構成を簡便化できる。

【００２９】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。尚、本実
施例における光学系の基本構成は図１４を参照し、読取
り後の画像信号処理についてのみ詳細に説明する。図１
は本発明にかかる画像読取装置の一実施例を示す構成ブ
ロック図であり、ここで、入射光は、照明手段としての
光源からの光で２次元の読取対象としての原稿を照明し
、原稿の透過光又は原稿面での反射光として与えられる
ようになっており、走査は原稿側が副走査方向に移動す
るものであっても、また、以下に示すレンズ・絞り・Ｃ
ＣＤ等からなる光学系が副走査方向に移動するものであ
っても良い。

【００３０】前記原稿の画像情報が付与された光画像と
しての入射光は、レンズ・絞り１１を介して光電変換手
段（固体撮像デバイス）としてのＣＣＤラインセンサ１
２（線撮像デバイス）に結像する。ＣＣＤラインセンサ
１２は、画素を主走査方向に沿って直線的に複数配置し
たものであり、蓄積時間制御回路１３によってその電荷
蓄積時間が制御され、受光した１ライン毎の光画像を光
電変換して電気信号（画像信号）に換えるものであり、
光量の増大に応じて出力が略リニアに増大する特性を有
し、かかる電気画像信号は次のＡ／Ｄ変換器１４でデジ
タルデータに変換される。

【００３１】ここで、本実施例では、露光条件を１ライ
ン毎に切り換えて、低濃度部に対応する高感度の読取り
を行ったラインの後のラインでは、高濃度部に対応する
低感度の読取りを行うようになっており、これにより、
ＣＣＤラインセンサ１２が読み取ることができる濃度レ
ンジより濃度レンジが広い原稿の読取りが、原稿の高濃
度側及び低濃度側共につぶれることなく行えるようにし
てある。

【００３２】前記露光条件の切り換えは、図２及び図３
に示すように、前記蓄積時間制御回路１３による電荷蓄
積時間の可変制御によって行われる。即ち、通常は、原
稿のハイライト部の出力が飽和出力を越えないように、
図３におけるＢの特性で読取りを行わせるが、かかる特
性Ｂによる読取りでは、高濃度側が低出力側のノイズ領
域に埋もれてしまい、高濃度側の読取りが行えなくなる
ため、光源又は絞りの調節により露光量を多くすること
で、高濃度側の出力を増大させてノイズ領域よりも高い
出力（特性Ａ）が得られるようにして、高濃度側の読取
りを可能にする。しかしながら、特性Ａでは、低濃度側
の出力が飽和してしまうので、電荷蓄積時間を１ライン
走査時間よりも短くすることで、露光量を減らし、特性
Ｂの出力として低濃度部の読取りを行わせる。

【００３３】そして、後述するように、上記のようにし
て露光条件（電荷蓄積時間）を切り換えて１ライン毎に
読み取られた画像信号のうち、高感度に読み取られたラ
インの画像については高濃度側（暗部）を有効画像信号
として残し、逆に電荷蓄積時間を短くして低感度に読み
取られたラインの画像信号からは低濃度側（明部）の画
像信号を有効画像信号として残し、これらを合成するこ
とで低濃度から高濃度までの広い濃度レンジ（読取光量
範囲）の画像信号が得られるようにしてある。換言すれ
ば、１つの露光条件では読取ることができない比較的広
い読取光量範囲を、複数の露光条件に割り振ってそれぞ
れに読み取らせて、前記広い読取光量範囲の読取りを可
能とするものである。

【００３４】尚、本実施例では、上記の露光条件の異な
る複数の画像信号の合成が行われてから対数変換の処理
が行われるものとする。ここで、本実施例では上記のよ
うに１ライン毎にＣＣＤの電荷蓄積時間（露光条件）を
切り換えるので、前記Ａ／Ｄ変換器１４でＡ／Ｄ変換さ
れたデジタル画像信号のうち、低感度状態Ｂで得られた
画像信号に対しては、次の乗算器１５において高感度側
の感度状態で読取りが行われた場合の感度レベル（光量
変化に対する信号レベル変化の特性）に合わせる感度補
正処理が行われるようにしてある。これは、感度を見掛
け上統一することで、感度切り換えを行ってそれぞれに
読み取られた画像信号を合成するときに、光量変化に対
して信号レベルがリニアに変化するようにするための処
理であり、これにより、最終的に得られる画像信号によ
り忠実な画像再現が行える。

【００３５】尚、１５ａは、前記乗算器１５における画
像信号の乗算演算に用いる補正係数（信号補正パラメー
タ）を設定する補正係数設定部である。次のリミッタ回
路１６では、異なる電荷蓄積時間の下に読み取られた画
像信号を合成する前に、各電荷蓄積時間での画像信号か
ら合成する部分のみを有効画像信号として取り出すため
に、予めメモリ１７に境界光量における各露光条件での
画像信号を記憶しておき、その値に基づき各画像信号に
制限を加える処理を行う。

【００３６】次のデータ加算回路１８では、電荷蓄積時
間を比較的短くして読み取られ、前記乗算器１５におけ
る信号変化特性の補正（感度補正）及びリミッタ回路１
６での有効画像信号部分の取り出し処理を施された特性
Ｂの画像信号データと、近接するラインで読み取られた
特性Ａの画像信号とを加算し、２ライン分の画像信号を
１ラインの画像データとして合成する。

【００３７】尚、システムコントロール回路１９は、上
記各構成要素を統括するための回路である。ここで、上
記に概略説明した多重読取りにおける画像信号の合成に
ついて詳細に説明する。図３において、特性Ｂは電荷蓄
積時間を比較的短くしてＣＣＤラインセンサの読取り感
度を低下させた場合の特性であり、原稿の透過率最大レ
ベルが略飽和出力となるようにしてあり、このため、入
射光量レベルの低い側の出力レベルがノイズレベル（暗
時出力）以下となって、高濃度側の読取りが行えない。これに対し、特性Ａは電荷蓄積時間を長くしてＣＣＤラ
インセンサの入射光量に対する出力特性を増大させたも
のであり、比較的低い入射光量レベルで飽和出力に達し
てしまうが、入射光量の低い側（高濃度側）の出力がノ
イズレベル以上に高くなって、高濃度側の読取りが可能
となっている。

【００３８】従って、特性Ｂでは読み取ることのできな
い高濃度側（暗部）を特性Ａにて読み取らせ、特性Ｂの
画像信号に対して特性Ａで読み取った高濃度部に相当す
る画像信号を合成してやれば、高濃度部（暗部）から低
濃度部（明部）までのより広い範囲の読取りが可能とな
るものである。前記読取り結果の合成は、以下のように
して行う。

【００３９】例えば図４に示すように、高感度読取りと
低感度読取りとの合成によって読取り可能な読取光量範
囲０〜Ｅ２を前記各露光条件に割り振り、入射光量範囲
０〜Ｅ１をＡの高感度読取りにおける分担範囲（Ａの有
効画像信号の範囲）とし、入射光量範囲Ｅ１〜Ｅ２をＢ
の低感度読取りにおける分担範囲（Ｂの有効画像信号の
範囲）とした場合に、高感度読取りにおける光量０に対
応する出力レベルＢ１、前記分担範囲の境界光量である
光量Ｅ１に対応する感度Ａの出力Ｗ１及び感度Ｂの出力
Ｂ２、更に、最高光量Ｅ２に対応する感度Ｂの出力Ｗ２
とする。

【００４０】尚、上記出力Ｗ１，Ｂ２が前記リミッタ回
路１６において用いられるメモリ１７に記憶されるリミ
ッタ値である。また、前記感度Ａと感度Ｂとの比（＝感
度Ａ／感度Ｂ）をαとし、感度Ａにおける出力をＳ１、
感度Ｂにおける出力をＳ２とすると、出力Ｓ２の特性を
感度Ａに見掛け上合わせるためにはＳ２×αとすれば良
い。ここで、各露光条件における有効画像信号の範囲は、感
度補正後においてＡ側が（Ｗ１〜Ｂ１）となり、Ｂ側が
（αＷ２〜αＢ２）となるから、加算された合成信号範
囲は（Ｗ１−Ｂ１）＋α（Ｗ２−Ｂ２）となる。更に、
それぞれの有効画像信号の範囲における最小信号レベル
がそれぞれにゼロとなるようにオフセット補正を施すと
、Ａ側の出力は（Ｓ１−Ｂ１）で表され、また、Ｂ側の
出力は（αＳ２−αＢ２）となる。

【００４１】従って、前記合成後の出力信号範囲（Ｗ１
−Ｂ１）＋α（Ｗ２−Ｂ２）をフルスケール（画像信号
の値として取り得る信号幅）として設定した場合には前
記出力Ｓ１は以下のように補正されることになる。　　　　Ｓ１’＝（Ｓ１−Ｂ１）／｛（Ｗ１−Ｂ１）＋
α（Ｗ２−Ｂ２）｝×ＦＳ尚、上記ＦＳは、フルスケー
ルを意味し、例えば画像信号レベルを８ビットデータと
して表す場合のＦＦに相当する。また、前記αは、光量
変化に対する信号レベル変化の特性（感度）が最も高い
露光条件における特性に統一されるように信号を補正す
るための信号補正パラメータに相当する。

【００４２】同様にして、出力Ｓ２は、　　　　Ｓ２’
＝α（Ｓ２−Ｂ２）／｛（Ｗ１−Ｂ１）＋α（Ｗ２−Ｂ
２）｝×ＦＳとして表されることになる。従って、２つ
の出力の合成信号Ｓ（＝Ｓ１’＋Ｓ２’）は、Ｓ＝｛（Ｓ１−Ｂ１）＋α（Ｓ２−Ｂ２）｝／｛（Ｗ１
−Ｂ１）＋α（Ｗ２−Ｂ２）｝×ＦＳとなる。

【００４３】これにより、入射光量範囲０〜Ｅ２の原稿
の読取りが行えることになり、前記出力Ｓの特性は、図
５に示すように、Ｅ１以上の光量領域をカットした感度
Ａの出力Ｓ１’に、感度補正が施され光量Ｅ１以下に対
応する領域がカットされた感度Ｂの出力Ｓ２’を繋げた
ような構成となる。また、前記出力Ｓは、合成時の最大
信号値をフルスケールとするから、画像信号の値として
取り得る信号幅をいっぱいに使って表されることになる
。

【００４４】尚、（Ｓ２−Ｂ２）は、本来、画像信号Ｓ
１がＷ１に一致した時点、換言すれば、入射光量がＥ１
の状態で零となるべき値であるが、電荷蓄積時間の誤差
や光源の変動によってＳ２＜Ｂ２となる場合があり、こ
のまま最終的な画像信号Ｓを得る構成とすると、入射光
量Ｅ１を境界光量とする特性Ａ（画像信号Ｓ１）から特
性Ｂ（画像信号Ｓ２）への切り換え時に、画像信号がＷ
１から画像信号Ｓが一旦落ち込むことになってしまう。そこで、Ｓ２−Ｂ２がマイナスの値にならないように、
Ｓ２−Ｂ２の最小限界値を零として制限を加えることが
望ましく、かかる制限により、少なくとも入射光量の増
大変化に対して画像信号が減少変化を示すようなことは
避けられる。

【００４５】上記の合成では、光量０に対応する感度Ａ
の出力レベルＢ１及び最高光量Ｅ２に対応する感度Ｂの
出力Ｗ２を用いて、所謂白レベル補正・黒レベル補正を
合成と同時に行わせて処理の簡略化を図ったが、前記α
とオフセット補正量とに基づく合成を行った後で、白レ
ベル・黒レベル補正を行わせるようにしても良い。次に
、上記のような露光条件（電荷蓄積時間）を切り換えて
得られた画像信号の合成を、図６のブロック図に従って
詳細に説明する。

【００４６】まず、ＣＣＤラインセンサ１２からの出力
をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１４の出力は、乗算器（
１）２１で所定の係数と乗算される。前記係数は感度補
正のための係数（信号補正パラメータ）であり、本実施
例では、１ライン毎に感度が切り換えられ、高感度側に
統一するから、高感度で読取りが行われたラインに対応
する画像信号Ｓ１に対しては、係数を１として実質補正
が行われるないようにし、低感度で読取りが行われたラ
インに対応する画像信号Ｓ２に対しては高感度の特性に
一致させるべく感度比αを係数としてＳ２・αなる演算
を行わせ、感度補正が行われるようにする。

【００４７】ここで、前記係数を１又はαに切り換える
操作は、セレクタ２２が行うようになっている。乗算器
（１）２１で感度補正された画像信号は、次に減算器（
１）２３に入力され、ここで黒レベル補正が施される。ＲＡＭ（１）２４及びＲＡＭ（２）２５には予め高感度
・低感度読取りを行った場合にそれぞれの有効画像信号
の範囲における最小値が１ライン分記憶されており、乗
算器（１）２１から出力された画像信号が対応する読取
り時の感度に基づいてＲＡＭ（１）２４又はＲＡＭ（２
）２５のいずれか一方をセレクタ２６によって選択し、
ライン上の対応画素に対応する前記最小値をラッチ（１
）２７にセットし、該ラッチデータを減算器（１）２３
において画像信号から減算して、黒レベル補正が施され
る。

【００４８】高感度で読取りを行ったデータについては
、図４に示したように、雑音等価光量（光量０）からＥ
１光量までを有効画像信号としてを用いるので、オフセ
ット補正としては入射光量レベルをゼロとしたときの出
力データＢ１をライン単位でサンプリングし、例えば複
数のラインで得られた前記出力データＢ１を平均してＲ
ＡＭ（１）２４に記憶させておく。また、低感度で読取
りを行ったデータについては、図４に示したように、Ｅ
１光量からＥ２光量までを有効画像信号として用いるの
で、オフセット補正としては入射光量をＥ１としたとき
の出力データα・Ｂ２をライン単位でサンプリングし、
前述同様平均化してＲＡＭ（２）２５に記憶させておく
。

【００４９】尚、前記入射光量をゼロ、又は、光量をＥ
１にするには、絞りの開度で光量を調整して行うことが
できる。光量調整は、前記絞りによる調整の他、光量ゼ
ロの状態は別途設けた遮光板によって作り出しても良い
し、また、光量Ｅ１の状態は光路中にフィルタを介在さ
せることで光量を前記フィルタで減衰させて実現させる
こともできる。

【００５０】また、前記黒レベルデータの平均は、ＣＣ
Ｄラインセンサ１２に対する入射光量を前述のように絞
り，遮光板又はフィルタ等によって制御した状態で読取
りを行わせ、１ライン分のデータをＲＡＭ２４，２５に
記憶させると、次のライン（感度条件が同じライン）の
データが出力されたときに、ＲＡＭから読み出したデー
タと新たなラインに対応するデータとを加算器（１）２
８で加算し、これを繰り返すことで複数ライン（例えば
４ライン）の積算結果を得る。ここで、例えば４ライン
の積算結果を得た場合には、下位２ビットをカットする
（ＬＳＢ方向に２ビットシフトさせる）ことで黒レベル
データの平均値を得ることができる。

【００５１】上記黒レベルデータの積算においては、セ
レクタ２９でＲＡＭの切り換えが行われ、ラッチ（２）
３０にセットさせた前回までの積算結果が、新たなライ
ンのデータに対して加算器（１）２８で加算される。こ
こで、上記のように実際の画像読取りの前に、ＣＣＤラ
インセンサ１２に対する入射光量を調整しておいて黒レ
ベルデータを得るが、光量Ｅ１に調整されているときに
高感度側の出力Ｗ１をサンプリングし、更に、光量をＥ
２として低感度側の出力Ｗ２・αをサンプリングしてお
き、ＲＡＭ（３）３１に（Ｗ１−Ｂ１）を記憶させ、Ｒ
ＡＭ（４）３２にα（Ｗ２−Ｂ２）を記憶させておく。

【００５２】画素を読取り時において減算器（１）２３
で黒レベル補正が施された画像信号（Ｓ１−Ｂ１），α
（Ｓ２−Ｂ２）は、加算器（１）２８をそのまま通過し
て、乗算器（２）３３に入力される。前記乗算器（２）
３３には、ＦＳ／｛（Ｗ１−Ｂ１）＋α（Ｗ２−Ｂ２）
｝がラッチ（６）３４を介して入力され、結果、乗算器
（２）３３においては、　　　　Ｓ１’＝（Ｓ１−Ｂ１）／｛（Ｗ１−Ｂ１）＋
α（Ｗ２−Ｂ２）｝×ＦＳ　　　　Ｓ２’＝α（Ｓ２−
Ｂ１）／｛（Ｗ１−Ｂ１）＋α（Ｗ２−Ｂ２）｝×ＦＳ
なる演算が行われる。

【００５３】前記ラッチ（６）３４にセットされるＦＳ
／｛（Ｗ１−Ｂ１）＋α（Ｗ２−Ｂ２）｝は、以下のよ
うにして設定される。即ち、前述のように、ＲＡＭ（３
）３１には（Ｗ１−Ｂ１）が、また、ＲＡＭ（４）３２
にα（Ｗ２−Ｂ２）が記憶されているから、これらのデ
ータを一旦ラッチ（４）３５とラッチ（５）３６とにそ
れぞれセットし、加算器（２）３７でこれらを加算して
（Ｗ１−Ｂ１）＋α（Ｗ２−Ｂ２）を得る。そして、入
力データの逆数にフルスケールＦＳを乗算した結果を出
力する変換ＲＯＭ３８でＦＳ／｛（Ｗ１−Ｂ１）＋α（
Ｗ２−Ｂ２）｝を得て、これを前記ラッチ（６）にセッ
トさせておくものである。

【００５４】ところで、減算器（１）２３から出力され
る画像信号（Ｓ１−Ｂ１），α（Ｓ２−Ｂ２）は、感度
補正と黒レベル補正とを施されているが、図４に示す各
感度読取りにおける最大レベルＷ１，Ｗ２・αに規制す
る処理が行われていないため、高感度側でＷ１を越える
出力がそのまま出力されてしまうと、同じ光量レベルに
対して二重の読取り結果が合成されることになってしま
う。

【００５５】そこで、乗算器（２）３３に入力させる前
に、画像信号（Ｓ１−Ｂ１），α（Ｓ２−Ｂ２）の最大
を規制する処理を以下のようにして行わせる。前述のよ
うに、ＲＡＭ（３）３１には（Ｗ１−Ｂ１）が、また、
ＲＡＭ（４）３２にα（Ｗ２−Ｂ２）が記憶されており
、これは、減算器（１）から出力される画像信号（Ｓ１
−Ｂ１），α（Ｓ２−Ｂ２）の最大値に相当する。従っ
て、セレクタ３９で交互に最大値を選択してラッチ（３
）４０にセットし、減算器（１）２３からの画像信号（
Ｓ１−Ｂ１），α（Ｓ２−Ｂ２）と前記セットされた最
大データとを比較器４１で比較させる。

【００５６】ここで、（Ｓ１−Ｂ１）≦（Ｗ１−Ｂ１）
であれば、高感度側の出力範囲内であるから、セレクタ
４２で（Ｓ１−Ｂ１）を選択させてそのまま乗算器（２
）３３に出力させるが、（Ｓ１−Ｂ１）＞（Ｗ１−Ｂ１
）であるときには、高感度側の出力範囲を越えるデータ
であるから、セレクタ４２で（Ｗ１−Ｂ１）を選択させ
て、（Ｗ１−Ｂ１）を乗算器（２）３３に出力させるこ
とにより、（Ｓ１−Ｂ１）を（Ｗ１−Ｂ１）以下に制限
する。

【００５７】同様にして、α（Ｓ２−Ｂ２）をα（Ｗ２
−Ｂ２）以下に制限すれば良い。このように、感度補正
・黒レベル補正・上限制限が施された画像データＳ１’
，Ｓ２’は、次に合成処理を施される。即ち、１ライン
目のデータが乗算器（２）３３から出力されると、かか
るデータをそのままＲＡＭ（５）ａ４３に格納する。そ
して、２ライン目のデータが出力されると、ラッチ（７
）４５にセットした１ライン目のデータと２ライン目の
データとを加算器（３）４６で加算し、この加算結果を
ＲＡＭ（５）ａ４３に格納する。本実施例では、１ライ
ン毎に露光条件を切り換えるから、１ライン目と２ライ
ン目との加算結果は、高感度読取りデータＳ１’と低感
度読取りデータＳ２’との加算になる。

【００５８】続く２ラインについても同様に加算を行う
が、ここでは加算にＲＡＭ（５）ａ４４を用い、かかる
ＲＡＭ（５）ａ４４を用いた加算演算の間に、ＲＡＭ（
５）ａ４３に格納されている２ラインの加算結果を、１
ライン走査時間／１ライン画素数のデータレートで出力
する。出力のデータレートを入力時の１／２にするのは、入力
時の２ラインを１ラインにまとめて出力するためである
。

【００５９】尚、図６中に三角印で示すブロックは、ス
リーステートバッファを示すものとする。ここで、上記
に説明した画像読取りを、図７及び図８のフローチャー
トに従って、補正データの入力と、実際の画像読取りと
に分けて、概略説明する。図７のフローチャートは、黒
レベル補正データ（下限レベル）や白レベル補正データ
（上限レベル）をＲＡＭに格納する制御を示すもので、
例えば、画像読取り前に毎回、又は、電源投入時毎に行
わせる。

【００６０】ます、Ｓ１１で、ＣＣＤラインセンサ１２
の入射光量Ｅをゼロにし、かつ、読取り感度を高感度側
とし、次のＳ１２ではかかる状態でＣＣＤラインセンサ
１２で読み取られた１ライン分のデータＢ１を、高感度
側の黒レベル補正データとしてＲＡＭ（１）２４に格納
させる。Ｓ１３では、前記入射光量ＥをＥ１とし、Ｓ１４ではか
かる光量Ｅ１状態における低感度側の読取り結果α・Ｂ
２を、低感度側の黒レベル補正データとしてＲＡＭ（２
）２５に格納する。

【００６１】また、Ｓ１５では、光量Ｅ１状態における
高感度側の読取り結果Ｗ１から前記黒レベル補正データ
Ｂ１を減算した値（Ｗ１−Ｂ１）を、高感度側上限規制
用及びフルスケール設定用のデータとしてＲＡＭ（３）
３１に格納する。次のＳ１６では、光量を読取範囲の最
大であるＥ２とし、このときの低濃度側の出力α・Ｗ２
を求め、このα・Ｗ２から黒レベル補正データα・Ｂ２
を減算した値α（Ｗ２−Ｂ２）を、低感度側上限規制用
及びフルスケール設定用のデータとしてＲＡＭ（４）３
２に格納する。

【００６２】尚、前述のように高感度側の画像データ及
び低感度側データの有効範囲を規定するＢ１，Ｂ２，Ｗ
１，Ｗ２のデータは、複数のラインについてサンプリン
グしたデータを平均化することが好ましい。上記のよう
に、前記Ｂ１，Ｂ２，Ｗ１，Ｗ２を固定データとして予
め備えるのではなく、その都度実際に読取りを行わせて
データを得るようにしてあれば、感度ばらつきや光源変
動などに影響されずに、画像信号の有効部分を精度良く
取り出すことができる。

【００６３】一方、図８のフローチャートは、実際の読
取り制御を示すもので、最初の１ライン目がＣＣＤライ
ンセンサ１２の感度を高めて行うものであるとすれば、
まず、Ｓ２１において、乗算器（１）２１の係数を１に
セットする。Ｓ２２では、前記図７のフローチャートに
従って予め求めておいた黒レベル補正データをラッチ（
１）２７にセットし、Ｓ２３では、（Ｗ１−Ｂ１）をラ
ッチ（３）４０にセットして上限制限用として設定する
と共に、同じく（Ｗ１−Ｂ１）をラッチ（４）にセット
してフルスケールの演算に用いられるようにする。

【００６４】また、Ｓ２４では、α（Ｗ２−Ｂ２）をラ
ッチ（５）３６にセットして、前記（Ｗ１−Ｂ１）と共
にフルスケール設定、即ち、ＦＳ／｛（Ｗ１−Ｂ１）＋
α（Ｗ２−Ｂ２）｝がラッチ（６）３４に設定されるよ
うにする。そして、Ｓ２５では、実際の原稿の読取り結
果に、感度補正・黒レベル（下限）補正・白レベル（上
限）補正を施して、最終的にＲＡＭ（５）４３ｏｒ４４
へ格納する。

【００６５】このようにして高感度読取りが行われたラ
インのデータが格納されると、次のＳ２６では、乗算器
（１）２１の係数として感度比αを設定し、低感度で読
み取られた画像信号の感度補正が行われるようにする。Ｓ２７では、低感度読取りの黒レベルに相当するＢ２を
ラッチ（１）２７にセットし、Ｓ２８では低感度読取り
の上限を規制する値α（Ｗ２−Ｂ２）をラッチ（３）４
０にセットする。

【００６６】かかる状態で、Ｓ２９では低感度の下に読
み取られたデータに感度補正・黒レベル（下限）補正・
白レベル（上限）補正を施し、既にＲＡＭ（５）４３ｏ
ｒ４４に格納されている高感度読取りデータとを加算し
、該加算結果を再度ＲＡＭ（５）４３ｏｒ４４へ格納す
る。上記のように、高感度読取りでは読み取ることがで
きない低濃度側（明部）を感度を落として読取り、かか
る読取り結果の感度を見掛け上高感度側に合わせてから
、高感度側の読取り結果と合成すれば、１つの感度だけ
では読み取ることができない濃度レンジをもつ原稿の読
取りが可能となり、また、高濃度側は高感度に行うので
、高分解能を維持できる。然も、本実施例のように、前
記合成演算をデジタルで行えば、精度良く合成を行え、
また、高感度側データと低感度側データとの接続点（本
実施例では光量Ｅ１の点）を、例えば絞りの状態などに
応じて任意に設定できる。

【００６７】ところで、上記実施例における乗算器（１
）２１における感度補正に用いる感度比αは、初期設定
データを記憶保持させておいてそのまま用いても良いが
、経時変化や素子ばらつきを考慮すると、実際の出力値
からその都度求めることが好ましい。かかる感度比α（
合成された画像信号の変化の特性が光量変化に対してリ
ニアになるように画像信号を補正するための信号補正パ
ラメータ）を実際の出力値から演算する制御内容を、図
９のフローチャートに示してある。

【００６８】まず、Ｓ３１では、ＣＣＤラインセンサ１
２への入射光量Ｅを、絞りの全閉によってゼロとし、次
のＳ３２では、かかる入射光量ゼロの状態における低感
度側の出力データＢ２（平均値）を、ＲＡＭ（２）２５
へ格納する。Ｓ３３では、低感度側の出力Ｓ２が前記黒
レベルデータに相当するＢ２を越えるまで絞りを徐々に
開いて入射光量をアップさせ、最初にＢ２＜Ｓ２となる
入射光量レベルＥ３を得る。尚、前記絞りの調整は、照
明手段（光源）の発光量を一定として行われるものとす
る。

【００６９】そして、Ｓ３４では、入射光量Ｅ３状態に
おける低感度側の出力Ｓ２Ｌを、ＲＡＭ（２）２５へ格
納する。また、Ｓ３５では、同じ入射光量Ｅ３状態にお
ける高感度側の出力Ｓ１Ｌを、ＲＡＭ（１）２４に格納
する（図１０参照）。Ｓ３６では、高感度側の出力がフ
ルスケールに至る前の入射光量レベルＥ４（＞Ｅ３）に
調整する。

【００７０】そして、Ｓ３７では、入射光量レベルＥ４
状態における高感度側の出力Ｓ１Ｈから前記ＲＡＭ（１
）２４に格納してある出力Ｓ１Ｌを減算して、Ｅ３〜Ｅ
４間における高感度側の出力変化幅（Ｓ１Ｈ−Ｓ１Ｌ）
をＲＡＭ（３）３１に格納させる。同様に、Ｓ３８では
、入射光量レベルＥ４状態における低感度側の出力Ｓ２
Ｈから前記ＲＡＭ（２）２５に格納してある出力Ｓ２Ｌ
を減算して、Ｅ３〜Ｅ４間における低感度側の出力変化
幅（Ｓ２Ｈ−Ｓ２Ｌ）をＲＡＭ（４）３２に格納させる
。

【００７１】Ｓ３９では、前記ＲＡＭ（４）３２に格納
された出力変化幅（Ｓ２Ｈ−Ｓ２Ｌ）の逆数１／（Ｓ２
Ｈ−Ｓ２Ｌ）を、ラッチ（６）３４へセットし、Ｓ４０
では、前記ＲＡＭ（３）３１に格納させた出力変化幅（
Ｓ１Ｈ−Ｓ１Ｌ）をラッチ（３）４０へセットする。そ
して、乗算器（２）３３において、前記ラッチ３４，４
０にセットされたデータを乗算することで、感度比α＝
（Ｓ１Ｈ−Ｓ１Ｌ）／（Ｓ２Ｈ−Ｓ２Ｌ）を求め、この
感度比αをＲＡＭ（６）４８に記憶させる。前記ＲＡＭ
（６）４８には、ＣＣＤラインセンサ１２の画素毎に求
められた感度比αが記憶されることになり、該記憶デー
タの平均値、又は、対応する画素の感度比αを読み出し
て、これをラッチ（８）４７にセットし、かかるラッチ
（８）４７にセットされた感度比αを、Ｓ４２で感度補
正係数αとして乗算器（１）２１に入力させる。

【００７２】ところで、上記実施例では感度補正（合成
された画像信号の変化の特性が光量変化に対してリニア
になるようにするための信号処理）を行ってから、各画
像信号を合成するようにしたが、感度補正を施す前に合
成し、合成後に感度補正を施すようにしても良い。即ち
、前記感度補正の目的は、光量変化に対する画像信号変
化をリニアにすることにあるから、合成後に特性のリニ
ア化を図る場合には、合成された画像信号ｙと入射光量
ｘとの関数（ｙ＝ｆ（ｘ））の逆関数（ｙ＝ｆ−１（ｘ
））に対して、合成後の画像信号Ｓを変数（ｘ）として
代入すれば、かかる代入によって得られる値は、入射光
量の変化に対してリニアに変化する画像信号Ｓ’となる
。

【００７３】ここで、画像信号は最終的には対数変換や
１／３乗変換などの非線形変換されてから出力されるこ
とが多いので、通常であればリニア特性に修正された画
像信号に対して、図１１に示すような対数変換を施すこ
とになるが、上記のように合成後に逆関数に基づく特性
のリニア化を行う場合には、図１２に示すような順に従
って、リニア化と対数変換とを行うことになるので、前
記リニア化と対数変換とを同時に行えるようにすれば、
処理が簡便化され、システムの回路構成を簡略化できる
。

【００７４】そこで、感度補正を行わずに画像信号を合
成させる場合には、以下のようにして、リニア化と対数
変換とを同時に行える信号変換テーブルを設定し、この
変換テーブルで画像信号を変換させるようにする。まず
、図１２に示すように、合成画像信号の関数ｙ＝ｆ（ｘ
）において、傾きが変化する境界光量をａとし、読取り
光量範囲の最大光量をａ＋ｂとすると、前記ｙ＝ｆ（ｘ
）は以下のようになる。

【００７５】・ｘ＝０〜ａｙ＝ＦＳ／ａ・ｘ・ｘ＝ａ〜ａ＋ｂｙ＝ＦＳ／ｂ・（ｘ−ａ＋ｂ）従って、合成画像信号の関数ｙ＝ｆ（ｘ）の逆関数ｙ＝
ｆ−１（ｘ）は、・ｘ＝０〜ＦＳｙ＝ａ／ＦＳ・ｘ・ｘ＝ＦＳ〜２ＦＳｙ＝ｂ／ＦＳ・ｘ＋（ａ−ｂ）となる。

【００７６】ここで、対数変換（又は１／３乗変換）の
式を、ｙ＝ｇ（ｘ）　　（ｘ，ｙ＝０〜ＦＳ）としたときに、
ｙ＝ｆ−１（ｘ）を前記対数変換式のｘに代入すれば良
いが、ｙ＝ｆ−１（ｘ）では、ｙ＝０〜ａ＋ｂであるか
ら、ＦＳ／（ａ＋ｂ）をｙ＝ｆ−１（ｘ）に乗算してか
らｙ＝ｇ（ｘ）に代入する必要があり、ｙ＝ＦＳ／（ａ
＋ｂ）・ｆ−１（ｘ）は、　　・ｘ＝０〜ＦＳ　　　　　　ｙ＝ＦＳ／（ａ＋ｂ）・ａ／ＦＳ・ｘ　　
　　　　　　　　＝β１／ＦＳ・ｘ　　　　　　　　β
１＝（Ｗ１−Ｂ１）／｛（Ｗ１−Ｂ１）＋α（Ｗ２−Ｂ
２）｝・ＦＳ　　・ｘ＝ＦＳ〜２ＦＳ　　　　　　ｙ＝ＦＳ／（ａ＋ｂ）・ｂ／ＦＳ・ｘ＋Ｆ
Ｓ／（ａ＋ｂ）・（ａ−ｂ）　　　　　　　　＝β２／
ＦＳ・ｘ＋β１−β２　　（β２＝ｂ／（ａ＋ｂ）・Ｆ
Ｓ）　　　　　　　　　　β２＝α（Ｗ２−Ｂ２）／｛
（Ｗ１−Ｂ１）＋α（Ｗ２−Ｂ２）｝・ＦＳ上記のｙ＝
ＦＳ／（ａ＋ｂ）・ｆ−１（ｘ）を、ｙ＝ｇ（ｘ）のｘ
として代入すると、・ｘ＝０〜ＦＳｙ＝ｇ（β１／ＦＳ・ｘ）・ｘ＝ＦＳ〜２ＦＳｙ＝ｇ（β２／ＦＳ・ｘ＋β１−β２）となって、上記
の関数に従って変換テーブルを設定することで、特性の
リニア化と対数変換とを同時に行った形で、画像信号を
変換することができるものであり、これによって、逆関
数を用いたリニア特性化と対数変換とを個別に行わせる
場合に比べ、回路規模を小さくできる。

【００７７】ところで、上記に説明した実施例では、高
感度読取りによって読み取られた画像信号を用いる光量
範囲と低感度読取りによって読み取られた画像信号を用
いる光量範囲とを光量Ｅ１を境界として分けたが、この
ように複数の露光条件それぞれにおける分担範囲を明確
に区分すると、各露光条件それぞれでの画像信号を合成
させたときに、分担の境界点での繋ぎが滑らかに行えな
くなる場合がある。

【００７８】このような場合には、高感度及び低感度の
両方で検出される光量範囲においては、始め高感度側の
画像信号に大きな重み付けを行い、光量が増大するに従
って徐々に低感度側の画像信号に重み付けが移行するよ
うにすることで、上記の不具合を解消できる。かかる重
み付けを伴った画像信号の合成を以下に説明する。

【００７９】例えば、図１３に示すような特性で高感度
による読取りと低感度による読取りとが行われた場合に
、入射光量Ｅφにおける高感度側の出力をＳ１（Ｅφ）
，低感度側の出力をＳ２（Ｅφ）とし、前記感度比αを
用いると、光量Ｅφにおける両画像信号の偏差ｄは、ｄ
＝Ｓ１（Ｅφ）−αＳ２（Ｅφ）となり、画像信号Ｓ２
に対して前記偏差ｄを加算して、Ｓ２’＝αＳ２＋ｄと
すれば、Ｓ１とＳ２’は所定の光量範囲でオーバーラッ
プすることになる。

【００８０】ここで、例えば信号範囲ａ〜ｂをオーバー
ラップ制御範囲とした場合に、かかる信号範囲ａ〜ｂに
おいて以下の演算結果を合成信号とすれば、高感度読取
りから低感度読取りへの移行が滑らかに行われることに
なる。　　　　　　Ｓ＝｛（ｂ−Ｓ１）Ｓ１＋（Ｓ１−ａ）Ｓ
２’｝／（ｂ−ａ）上記演算式によると、ａ相当の光量
レベルを僅かに越えた程度のときには、Ｓ２’に乗算さ
れる（Ｓ１−ａ）がゼロに近い値であるから、出力Ｓ１
に対して大きな重み付けがなされて合成信号Ｓが算出さ
れることになり、逆に、ｂ相当の光量レベルに近づくと
、今度は出力Ｓ１に乗算される（ｂ−Ｓ１）がゼロに近
づくことになって、出力Ｓ２に対して大きな重み付けが
なされて合成信号Ｓが算出されることになる。従って、
上記演算式による合成によると、ａからｂに近づくに従
って徐々に出力Ｓ１から出力Ｓ２’に切り換わることに
なり、読取り感度の滑らかな切り換えが行える。

【００８１】尚、上記演算式による画像信号の重み付け
を行うときに、Ｓ２’＞ｂのときにはＳ２’をそのまま
合成後の信号とし、Ｓ１＜ａのときにはＳ１をそのまま
合成後の信号とする。尚、本実施例では、露光条件を２
段階に切り換えて読取りを行わせるようにしたが、例え
ばＣＣＤラインセンサ１２における電荷蓄積時間を３種
類に切り換えるなどして露光条件を３種類以上に切り換
えて読取りを行わせるよう構成しても良いことは明らか
である。

【００８２】また、本実施例では、１ライン毎にＣＣＤ
ラインセンサ１２の電荷蓄積時間を切り換えて露光条件
を複数種とする構成としたが、ＣＣＤラインセンサ１２
の複数の画素列の中で、例えば偶数番目の画素と奇数番
目の画素とで電荷蓄積時間を変化させるようにしても良
い。１ライン毎の電荷蓄積時間の切り換えでは、少なくとも
１ライン分のメモリを備え、次のラインの走査が行われ
るまでの間、画像信号を蓄えておく必要があるが、上記
のように画素列の中で交互に電荷蓄積時間を変化させる
構成とすれば、上記の１ライン分のメモリが不要になる
と共に、合成される画像信号相互の時間的なずれを回避
できる。

【００８３】更に、電荷蓄積時間の変化以外に、ＮＤフ
ィルタなどによる入射光量調整によって露光条件を変化
させることもでき、この場合も、ＣＣＤラインセンサ１
２の複数の画素列の中で、偶数画素と奇数画素とのいず
れか一方にＮＤフィルタを付け、ＮＤフィルタが設けら
れた画素については入射光量を減衰させる構成とすれば
、上記の画素毎に電荷蓄積時間を変える場合と同様に、
メモリを省略できかつ時間的なずれを回避できることに
なると共に、露光条件を変えるための制御が不要となっ
て回路構成を簡略化できるという利点がある。

【００８４】ところで、上記のように画素列の中でフィ
ルタを交互に設ける場合には、隣接する画素毎に画像信
号を合成することになるから、空間的なずれの発生を避
けることはできないが、例えば、図１７〜図１８に示す
ような画素形状・フィルタ６１形状にし、画素列方向で
隣接する画素における受光面が副走査方向（画素列に直
交する方向）に重なる構成とすれば、合成される画像信
号相互の空間的なずれの発生を抑止できる。

【００８５】また、上記実施例では、ＣＣＤラインセン
サ１２（線撮像デバイス）を用いたが、ＣＣＤで構成さ
れる面撮像デバイスを用いる構成であっても良く、かか
る面撮像の場合にも、画素列毎に電荷蓄積時間を変化さ
せたり、また、偶数画素と奇数画素とで電荷蓄積時間を
変えるか、偶数画素と奇数画素とのいずれか一方にＮＤ
フィルタを設ける構成として、露光条件を変化させるこ
とができる。更に、フィルタの付設は、上記のように交
互に行うことが好ましいが、電荷蓄積時間の制御に比し
てフィルタの付設には自由度が高いために、必ずしも交
互に設ける構成に限定されるものではない。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる画
像読取装置によると、異なる露光条件で読み取られた画
像信号を合成して広い濃度レンジの読取りを可能にする
画像読取りにおいて、光量変化に対する信号変化の特性
がリニアな合成画像信号を得ることができるので、得ら
れた画素信号に基づき画像を忠実に再現させることがで
きる。然も、所定の入射光量に対して個々の露光条件で
得られる画像信号を実際に求め、かかる検出結果を用い
て合成に関わる信号補正を行わせることで、露光条件制
御の誤差や光源変動などの影響を回避して、異なる露光
条件で読み取られた画像信号の合成を精度良く行わせる
ことが可能となる。

【００８７】また、前記合成後の画像信号のリニア化を
図る信号処理と、対数変換などの非線形変換とを同時に
行わせて処理内容を簡便化することができ、回路規模の
増大を抑止できる。また、複数の露光条件で重複して読
み取られる光量範囲で、合成される画像信号の重み付け
を行うことで、画像信号の切り換えを滑らかに行わせる
ことができるという効果がある。

【００８８】更に、画素列の中の偶数画素と奇数画素と
にグループ分けし、選択的にフィルタを設けたり、また
は、交互に電荷蓄積時間を変えることで、複数種の露光
条件での読取りを行わせる構成とすれば、合成される画
像信号相互の時間的なずれの発生を回避でき、特に、フ
ィルタによって露光条件を変化させる場合には制御回路
の簡略化を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる画像読取装置の基本構成を示す
ブロック図。

【図２】露光条件切り換えのためのＣＣＤの電荷蓄積時
間制御の様子を示すタイムチャート。

【図３】露光条件の違いによる光量検出特性の違いを示
す線図。

【図４】各露光条件における有効画像信号の範囲を示す
線図。

【図５】画像信号の合成の様子を示す線図。

【図６】画像合成に関わる回路構成を示すブロック図。

【図７】原稿読取り前の補正データ入力を示すフローチ
ャート。

【図８】原稿読取り時の信号処理の様子を示すフローチ
ャート。

【図９】読取感度比αを検出するための制御を示すフロ
ーチャート。

【図１０】読取感度比αの検出に関わる光量及び出力レ
ベルを示す線図。

【図１１】画像信号の対数変換の様子を示す線図。

【図１２】画像信号のリニア化と対数変換との関係を示
す線図。

【図１３】画像信号の重み付けによる合成の様子を示す
線図。

【図１４】画像読取装置における光学系の基本構成を示
すシステム図。

【図１５】原稿読取りの基本的な制御段階を示すフロー
チャート。

【図１６】ＣＣＤセンサの基本特性を示す線図。

【図１７】ラインセンサ中の画素に交互にフィルタを設
ける場合の好ましい実施例を示す線図。

【図１８】ラインセンサ中の画素に交互にフィルタを設
ける場合の好ましい実施例を示す線図。

【符号の説明】

１１　　　　レンズ・絞り１２　　　　ＣＣＤラインセンサ１３　　　　蓄積時間制御回路１４　　　　Ａ／Ｄ変換器１５　　　　乗算器１５ａ　　補正係数設定部１６　　　　リミッタ回路１７　　　　メモリ１８　　　　データ加算回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照明手段によって２次元の読取対象を照明
し、該読取対象の画像情報が付与された光画像を光電変
換手段で光電変換して画像信号を得るよう構成された画
像読取装置において、複数種の露光条件で同一読取対象
を読み取って、前記複数種の露光条件毎に画像信号を得
る一方、読取光量範囲を前記各露光条件に割り振り、該
割り振りに対応する各露光条件における有効画像信号を
取り出して合成すると共に、合成された画像信号の変化
の特性が光量変化に対してリニアになるように画像信号
の補正を行うよう構成されたことを特徴とする画像読取
装置。
【請求項２】前記光電変換手段が固体撮像デバイスによ
って構成され、該固体撮像デバイスにおける電荷蓄積時
間の変化又は入射光量調整のいずれか一方によって露光
条件を複数種とすることを特徴とする請求項１記載の画
像読取装置。
【請求項３】各露光条件を割り振る境界光量における各
露光条件での画像信号の偏差に基づき、各露光条件で得
られた画像信号を補正して合成するよう構成されると共
に、前記偏差に基づく画像信号の補正において光量変化
に対する画像信号の単調変化の特性が維持されるように
前記画像信号の補正における限界値を設定したことを特
徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の画像読取装
置。
【請求項４】前記光電変換手段に対して前記境界光量に
対応する光量を照射し、該境界光量の照射で実際に各露
光条件で得られた画像信号を記憶し、該記憶された画像
信号に基づき画像信号の補正を行うよう構成されたこと
を特徴とする請求項３記載の画像読取装置。
【請求項５】前記画像信号の合成において、異なる露光
条件で重複して読み取られる光量範囲では、各露光条件
でそれぞれに読み取られた画像信号に重み付けを行って
合成するよう構成したことを特徴とする請求項１，２，
３又は４のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項６】各露光条件で得られた画像信号の合成後に
、該合成された画像信号の逆関数を用いて、光量変化に
対する信号レベル変化の特性をリニアにするための信号
補正を行うよう構成されたことを特徴とする請求項１，
２，３，４又は５のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項７】前記逆関数を用いた信号補正と画像信号の
非線形変換とを同時に行う変換テーブルを設定し、合成
された画像信号を前記変換テーブルで変換させるよう構
成したことを特徴とする請求項６記載の画像読取装置。
【請求項８】光電変換手段に対して複数種の光量を切り
換えて照射し、それぞれの光量のときに各露光条件でそ
れぞれ得られる画像信号を求めることにより、光量変化
に対する信号レベル変化の特性の各露光条件相互におけ
る比を検出し、合成された画像信号の変化の特性が光量
変化に対してリニアになるように、前記検出結果に基づ
いて各露光条件で読み取られた画像信号を補正するため
の信号補正パラメータを設定するよう構成されたことを
特徴とする請求項１，２，３，４又は５のいずれかに記
載の画像読取装置。
【請求項９】照明手段によって２次元の読取対象を照明
し、該読取対象の画像情報が付与された光画像を固体撮
像デバイスで光電的に読み取って画像信号を得るよう構
成された画像読取装置において、前記固体撮像デバイス
の画素列の偶数画素と奇数画素とで電荷蓄積時間を異な
らせて画像信号を得て、偶数画素で得られた画像信号と
奇数画素で得られた画像信号とを合成して前記読取対象
の最終的な画像信号を得るよう構成したことを特徴とす
る画像読取装置。
【請求項１０】照明手段によって２次元の読取対象を照
明し、該読取対象の画像情報が付与された光画像を固体
撮像デバイスで光電的に読み取って画像信号を得るよう
構成された画像読取装置において、前記固体撮像デバイ
スの画素列に対して選択的に入射光量を減衰させるフィ
ルタを設けて構成し、フィルタが設けられた画素で得ら
れた画像信号とフィルタが設けられない画素で得られた
画像信号とを合成して前記読取対象の最終的な画像信号
を得るよう構成したことを特徴とする画像読取装置。