JPH04356870A

JPH04356870A - 画像読取装置

Info

Publication number: JPH04356870A
Application number: JP3029565A
Authority: JP
Inventors: Osamu Takase; 高瀬　修; Makoto Hino; 真日野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1991-01-29
Filing date: 1991-01-29
Publication date: 1992-12-10

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】

【技術分野】本発明は、画像読取装置に関し、より詳細
には、高精度で画像情報を取り込むことのできる画像読
取装置に関する。

【０００２】

【従来技術】複写機、ファクシミリ、画像ファイル装置
等で入力となる原稿画像を読み取るのにＣＣＤセンサ等
の光電変換素子が使われている。これらの光電変換素子
は１ライン構成で１ｍｍを数本〜数十本の分解能で読み
取れるだけのセルを備えている。画像の読み取りはライ
ン方向には電気的な走査（主走査）で、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）で
行なっている。このような画像読取装置の例としては、
例えば特開昭６２−２３５８７２号公報に記載されてい
る。

【０００３】上記のような画像読取装置において、原稿
を読み取るのに際して読み取りレベルの変動要因になる
ものとして、ある点の実際の明るさ（反射率）がその周
りの明るさにひきずられて読み取られるという現象があ
る。これは原稿を読み取るための照明が、読み取られる
点を含むある面積をもったエリアになされるため、周り
の原稿面の拡散された反射光が二次光源となるためであ
る。この二次光源の光は正規の読み取られている点から
センサへ至る光路に紛れ込み、レベル変動としてセンサ
に感知される。このため全体に白い領域の中の小さな黒
領域は実際より明るく読み取られる。例えば白地の中の
黒文字は白地の影響を受け、黒が薄くなったりエッジが
なまったりしてくっきりとした黒文字として読み取れな
い。またある大きさの領域が白から黒へ（黒から白へ）
遷移する時にもそのエッジがくっきりとせずにだれてし
まい、細かい画像情報の欠落した読み取り画像となると
いう欠点がある。

【０００４】

【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、読み取り画像のレベル変動の要因となる読み取
り画素から光電変換素子へ至る光路に紛れ込む原稿の他
の領域からの反射光の影響を、該画素のみの反射光をさ
えぎることにより光電変換素子の出力に得ることができ
るようにし、原稿の持つ画像情報を損なわずに画像を入
力できる画像読取装置を提供することを目的としてなさ
れたものである。

【０００５】

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
光電変換素子により原稿の反射率に応じた電気信号を画
像信号として得る画像読取装置において、読み取る原稿
の画素にほぼ近接して当該画素の反射光をさえぎり、か
つ前記光電変換素子側の反射率をある一定値にした白色
基準面を有する遮蔽手段と、該遮蔽手段（６）に設けら
れた白色基準面（６（ｂ））を介して得られる当該画素
の光電変換出力を基準として、前記白色基準面を介さず
に得る当該画素の光電変換出力を正規化する正規化手段
（１８）とを設けたこと、或いは、（２）光電変換素子
により原稿の反射率に応じた電気信号を画像信号として
得る画像読取装置において、第１の光電変換素子（５（
ｂ））により白色基準面を読み取ったライン画像情報を
第２の光電変換素子（５（ａ））により白色基準面を読
み取ったライン画像情報で除算した情報を記憶する記憶
手段（３４）と、読み取る原稿の画素にほぼ近接して当
該画素の反射光をさえぎり、かつ光電変換素子側の反射
率をある一定値にした白色基準面（６（ｂ））を設け、
該白色基準面を介して得られる当該画素の上記第１の光
電変換素子の出力を基準として、前記白色基準面を介さ
ずに得る当該画素の前記第２の光電変換素子の出力を正
規化する正規化手段（１８）と、該正規化手段の出力に
前記記憶手段の出力を乗算する乗算手段（１９）とを設
けたことを特徴としたものである。

【０００６】すなわち、前記目的は、読み取られるべき
原稿各点での基準の明るさとなるレベルを、正規に読み
取られている画素のみを基準となる白色の膜で遮蔽して
読み取ることでセンサ出力を得、これにより画素の通常
の読み取り出力レベルを正規化することで達せられる。また、ある画素の情報を読み取っている状態を考えた場
合、その読み取り位置での明るさの基準レベルはその周
囲の原稿の明るさによる二次光源の影響により変化する
。したがって、その読み取るべき画素のみを基準の白色
の膜で遮蔽し、二次光源の影響を受けた状態で読み取れ
ば、その場所での基準の明るさをセンサ出力に得ること
ができる。この出力レベルを用いて、その画素の通常の
読み取り出力レベルを正規化すれば、二次光源の影響が
相殺された画素情報を得ることができる。ここで上記の
「二次光源の影響」はそのまま「シェーディングの影響
」についても言え、したがって、この手段によれば二次
光源の影響とシェーディングの影響を同時に補正するこ
とができる。以下、本発明の実施例に基づいて説明する
。

【０００７】図１（ａ），（ｂ）は、本発明による画像
読取装置の一実施例を説明するための構成図で、図中、
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、５ａ，５ｂはＣＣＤ（Ｃｈａｒｇ
ｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ；電荷結合素子）セ
ンサ、６は遮蔽手段（膜）である。ＣＣＤセンサ５ａ，
５ｂは２本の感光部（画素列）を有している。また、遮
蔽手段６は、ＣＣＤセンサ５ａに対しては透明の膜であ
り、ＣＣＤセンサ５ｂに対しては基準の白色面を有する
膜である。

【０００８】図（ｂ）に示すように、膜６は主走査方向
に線状の白色基準面６ｂがあり、その他の部分は６ａの
ように透明である。図（ａ）は、左右方向が副走査、紙
面に垂直の方向が主走査を表しており、キャリッジ４は
光源２、レンズアレイ３、ＣＣＤセンサ５、膜６ととも
に移動する。光源２からの照明光は読み取り画素を含む
領域を照明し、画素からの反射光をレンズアレイ３を通
してＣＣＤセンサ５ａ上に結像させる。これにより二次
光源の影響と、シェーディングの影響とを含んだ読み取
り画素のセンサ出力をＣＣＤセンサ５ａ出力に得ること
ができる。また光源２からの照明光が白色基準面６ｂで
拡散反射された反射光をレンズアレイ３を通してＣＣＤ
センサ５ｂ上に結像させるようにしたことで、この読み
取り位置での基準の白色レベルが二次光源の影響とシェ
ーディングの影響とを込みにして、ＣＣＤセンサ５ｂ出
力に得られる。

【０００９】ここで主走査方向にはその各々の画素のみ
を基準の白色の膜で遮蔽したことにはならないが、副走
査方向にわずかな幅（４００ｄｐｉで６３μｍ程度）で
あり、その画素周囲のほとんど全ての原稿による二次光
源の影響が重畳した出力を得ることができる。したがっ
て、この出力で上記のＣＣＤセンサ５ａ出力を画素ごと
に正規化することにより、二次光源の影響とシェーディ
ングの影響とをなくして画像出力が得られる。

【００１０】これを図５に示すような横軸に読み取られ
るべき原稿画素の反射率をとり、縦軸にセンサの出力値
をとった読み取り特性図で説明する。その読み取り特性
は、二次光源の影響： ∫ｒ（ｘ，ｙ）・ｇ（ｘ−ｘ０，ｙ−ｙ０）ｄｘｄｙた
だしｒ（ｘ，ｙ）：原稿画像ｇ（ｘ，ｙ）：二次光源としての影響度を表す重み関数
ｘ０，ｙ０：読み取り画素の位置また加えてその点の光量：Ｉ（ｘ０，ｙ０）によりＡ，Ｂ，Ｃのように変動する。これは原稿の各点
でそれぞれ読み取り特性が変化するということである。ここで基準の反射率ｒ０の白色面（図１の６ｂ）を読み
取った出力がそれぞれ画素位置によりｙ０１，ｙ０２，
ｙ０３であったとすると、各々その画素位置における読
み取り特性はＡ，Ｂ，Ｃであると推定することができる
。したがって、その原稿画素のセンサ出力がｙｍである
とき、それぞれ原稿画素の反射率はｒｍ１，ｒｍ２，ｒ
ｍ３であると結論づけることができる。これはセンサ出
力ｙｍをその位置での基準の白色を読み取ったセンサ出
力ｙ０１〜ｙ０３で正規化したことにほかならない。

【００１１】図２は、本発明による画像読取装置に用い
られる信号処理回路の一実施例を示す図で、図中、７は
ＣＣＤセンサ、８，２０はサンプルホールド回路（以下
Ｓ＆Ｈと称する）、９，２１はＳ＆Ｈ、１０，２４はＳ
＆Ｈおよび増幅回路、１１，２５はスイッチ回路、１２
，２６はＡ／Ｄ変換回路、１３，２７はスイッチ回路、
１４，２８は加算平均化回路、１５，２９は１ライン分
の暗出力を記憶しておくメモリ、１６，３０は乗算回路
、１７，３１は減算回路、１８は除算回路（正規化手段
）、１９は乗算回路、３２はＦＩＦＯメモリ、３３は除
算回路、３４はセンサ感度比を記憶しておくメモリ（記
憶手段）である。この信号処理の特徴は前述した二次光
源の影響、シェーディングの影響の補正に加えて、原稿
読み取り時にも時々刻々変化する暗出力を画素ごとに逐
次補正、センサの２列の画素列の画度比に起因する補正
エラーの除去を行なうことである。

【００１２】まず、１ラインにわたる暗出力の発生、記
憶を行なう。センサ７は、図１に示すＣＣＤセンサ５ａ
，５ｂに相当し、その出力はそれぞれＳ＆Ｈ８，２０に
導かれＣＣＤの転送クロック成分が除去される。このＳ
＆Ｈ８，２０の出力波形はセンサ７への露光量をゼロと
してそれぞれ図６（ａ），（ｂ）に示すようになる。す
なわち、感光部がなく転送部のみの画素の出力ＤＳ（Ｅ
）を除き、感光部が光シールドされたダミー画素の出力
ＤＳ（Ｓ）と画像領域部の出力とがすべて暗出力Ｄｋ１
，Ｄｋ２となっており、各画素ごとにその出力レベルが
ばらつく。この出力をそれぞれＳ＆Ｈ９、Ｓ＆Ｈ２１に
導き、ＤＳ（Ｅ）の値でサンプルホールドし、Ａ／Ｄ変
換回路１２，２６の上限リファレンス値ＶｒＨ１，Ｖｒ
Ｈ２とする。

【００１３】またＳ＆Ｈおよび増幅回路１０、２４に導
きＤＳ（Ｓ）の平均値でサンプルホールドおよび増幅し
、スイッチ回路１１、２５を図示とは反対の切り換え位
置としてこれを介してＡ／Ｄ変換回路１２、２６の下限
のリファレンス値ＶｒＬ１、ＶｒＬ２とする。つまりＡ
／Ｄ変換回路１２、２６のリファレンスＶｒＨ１、Ｖｒ
Ｌ１、ＶｒＨ２、ＶｒＬ２と信号入力（＝Ｓ＆Ｈ８、２
０の出力）との関係は、図６に示すようになる。これに
よりＡ／Ｄ変換がなされ、その出力はスイッチ回路１３
、２７を図示とは反対の切り換え位置として暗出力メモ
リ１５、２９に１ライン分記憶される。これにより光シ
ールドされた感光部の画素の平均値を基準にして１ライ
ン分の暗出力パターンの取り込みが終わる。この暗出力
パターンは、各画素の暗出力レベルが光シールドされた
感光部をもつ画素の平均出力を基準にしてどの程度であ
るかを示した値であり、センサ７のみに依存したデータ
である。

【００１４】次に２本の画素列５ａ、５ｂの主走査の同
じ位置に相当する画素の感度比（１ラインにわたる）の
取り込みを行なう。このため、スイッチ回路１１、２５
、１３、２７を図示の切り換え位置とする。図１におけ
るキャリッジ４を、画素列５ａがすべて白色基準面６ｂ
と同一の反射率をもつ基準面（図示せず）を読み取る位
置に設定し、センサ７の出力を得る。２本の画素列の出
力はＳ＆Ｈ８、２０を経て、図７（ａ）、（ｂ）に示す
ように、画像領域ではそれぞれ暗出力α１・Ｄｋ１、α
２・Ｄｋ２と光出力Ｄｓ１、Ｄｓ２とが重畳した出力に
なっている。ここでα１、α２は暗出力を取り込んだと
きに対しての変動を示す係数である。

【００１５】Ｓ＆Ｈ８、２０の出力に対してＳ＆Ｈ９、
２１でＤＳ（Ｅ）の値でサンプルホールドし、その出力
をＡ／Ｄ変換回路１２、２６の上限のリファレンスＶｒ
Ｈ１、ＶｒＨ２とする。またＳ＆Ｈ２０の出力をピーク
ホールド回路２２に導き、ピーク値でホールドして増幅
回路２３で増幅し、この出力をスイッチ回路１１、２５
を介してＡ／Ｄ変換回路１２、２６の下限のリファレン
ス値ＶｒＬ１、ＶｒＬ２とする。したがって、Ａ／Ｄ変
換回路１２、２６へのリファレンスＶｒＨ１、ＶｒＨ２
、ＶｒＬ１、ＶｒＬ２と入力信号との関係は図７に示す
ようになる。

【００１６】ここで主走査方向に同一の画素位置のＤｓ
１とＤｓ２とは、ほぼ同じ読み取り位置の出力であり、
同じ反射率の対象の読み取り出力であることからその比
Ｄｓ２／Ｄｓ１はセンサ５ａ、５ｂの感度比になってい
る。そこでＤｓ１、Ｄｓ２を求めるため、Ａ／Ｄ変換後
の出力をスイッチ回路１３、２７を介して加算平均化回
路１４、２８および減算回路１７、３１に導き、暗出力
分α１・Ｄｋ１、α２・Ｄｋ２の除去を行なう。加算平
均化回路１４、２８は、ＤＳ（Ｓ）の区間でデータを加
算してゆき、平均値を求める機能を持っている。

【００１７】この出力に対して暗出力メモリ１５、２９
を１ラインにわたり読みだした出力を乗算回路１６、３
０で乗算してゆき、その出力にそれぞれα１倍、α２倍
になった暗出力値を画素ごとに得ることができる。この
暗出力値を減算回路１７、３１でもとのＡ／Ｄ変換値か
ら減じ、その出力にそれぞれＤｓ１、Ｄｓ２を得ること
ができる。これらの出力値を除算回路３３に導き、Ｄｓ
２／Ｄｓ１を求めてこれを感度比メモリ３４に１ライン
分記憶する。これによりセンサ７の画素列５ａ、５ｂの
感度比の取り込みが終わる。

【００１８】次に画像の入力を行なう。これは図１にお
けるキャリッジ４を副走査方向に移動しながら各ライン
毎に信号処理を行ない、減算回路１７、３１までは上記
のセンサの感度比取り込みと同一である。すなわち、Ａ
／Ｄ変換回路１２、２６の２つのリファレンスＶｒＨ１
、ＶｒＬ１およびＶｒＨ２、ＶｒＬ２と入力信号との関
係は、図８（ａ）、（ｂ）となり、減算回路１７の出力
には原稿に対応する光出力値Ｄｍ１（二次光源の影響と
シェーディングの影響が重畳した）が、減算回路３１の
出力には画素列５ｂが読み取っている位置での基準とな
る白色に対応する光出力値Ｄｍ２がそれぞれ得られる。ここで図８（ａ）、（ｂ）におけるα１’、α２’は暗
出力を取り込んだときに対しての変動を示す係数である
。

【００１９】減算回路３１の出力をＦＩＦＯメモリ３２
に導き画素列５ａ、５ｂの副走査方向の位置の違いを補
正するため、相当するライン分遅延させ除算回路１８で
減算回路１８の出力Ｄｍ１と演算してＤｍ１／Ｄｍ２を
求める。この出力を乗算回路１９に導き感度比メモリ３
４を１ラインにわたり読みだした出力と順次乗算してゆ
く。これにより、（Ｄｍ１／Ｄｍ２）・（Ｄｓ２／Ｄｓ１）
を画像読み取り出力として得ることができる。すなわち
、この出力は二次光源の影響、シューディングの影響、
暗出力、画素列５ａ、５ｂの感度比の影響が全て除去さ
れた原稿情報に忠実な出力である。

【００２０】図３は、本発明による画像読取装置に用い
られる信号処理回路の他の実施例を示す図で、図中、３
５、３６は読みだし専用化した暗出力メモリで、その他
、図２と同じ構成要素には同一番号を付してある。図２
の実施例との違いは、暗出力メモリ１５、３０の代わり
に読みだし専用化した暗出力メモリ３５、３６を用いる
ようにしたことである。したがって、暗出力の取り込み
の動作はなく、これに必要な要素は省略されている。暗出力メモリ３５、３６への記憶は、例えば、製造時や
メンテナンス時などに図２の実施例と同様の考え方で行
なうようにする。この実施例はセンサの暗出力パターン
の経年変化が小さいときに適用できる。

【００２１】図４は、本発明による画像読取装置に用い
られる信号処理回路の更に他の実施例で、図中、３７は
読みだし専用化した感度比メモリで、その他、図３と同
じ構成要素には同一番号を付してある。図３の実施例と
の違いは、感度比メモリ３４の代わりに読みだし専用化
した感度比メモリ３７を用いるようにしたことである。したがって、感度比を取り込む動作はなくこれに必要な
要素は省略されている。感度比メモリ３７への記憶は、
例えば、製造時やメンテナンス時などに図２の実施例と
同様の考え方で行なうようにする。この実施例はセンサ
の暗出力パターンおよび光電変換の感度の経年変化が小
さいときに適用できる。

【００２２】

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。（１）請求項１の画像読取装置においては、読み取られ
るべき原稿各点での基準の明るさとなるレベルを、正規
に読み取られている画素のみを基準となる白色の膜で遮
蔽して読み取ることでセンサ出力に得、これにより画素
の通常の読み取り出力レベルを正規化する事ができるの
で、原稿の他の領域の反射率に影響されない精度の高い
画像読み取りができる。（２）請求項２の画像読取装置においては、読み取られ
るべき原稿各点での基準の明るさとなるレベルを、正規
に読み取られている画素のみを基準となる白色の膜で遮
蔽して読み取ることで第１のセンサ出力に得、これによ
り第２のセンサにおける画素の通常の読み取り出力レベ
ルを正規化し、かつ上記第１、第２のセンサ光電変換感
度に起因する正規化エラー分をあらかじめ感度比を記憶
しておくことにより補正できるので、原稿の他の領域の
反射率に影響されない精度の高い画像読み取りができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明による画像読取装置の一実施例を説
明するための構成図である。

【図２】　　本発明による画像読取装置に用いられる信
号処理回路の一実施例を示す図である。

【図３】　　本発明による画像読取装置に用いられる信
号処理回路の他の実施例を示す図である。

【図４】　　本発明による画像読取装置に用いられる信
号処理回路の更に他の実施例を示す図である。

【図５】　　読み取るべき原稿画素の反射率とセンサの
出力値の関係を示す図である。

【図６】　　サンプルホールド回路の出力波形（暗出力
読取時）を示す図である。

【図７】　　サンプルホールド回路の出力波形（感度比
読取時）を示す図である。

【図８】　　サンプルホールド回路の出力波形（画像読
取時）を示す図である。

【符号の説明】

１…原稿（下面が原稿面）、２…光源、３…レンズアレ
イ、４…キャリッジ、５ａ，５ｂ…ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇ
ｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ；電荷結合素子）セ
ンサ、６…遮蔽手段（膜）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　光電変換素子により原稿の反射率に応
じた電気信号を画像信号として得る画像読取装置におい
て、読み取る原稿の画素にほぼ近接して当該画素の反射
光をさえぎり、かつ前記光電変換素子側の反射率をある
一定値にした白色基準面を有する遮蔽手段と、該遮蔽手
段に設けられた白色基準面を介して得られる当該画素の
光電変換出力を基準として、前記白色基準面を介さずに
得る当該画素の光電変換出力を正規化する正規化手段と
を設けたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】　　光電変換素子により原稿の反射率に応
じた電気信号を画像信号として得る画像読取装置におい
て、第１の光電変換素子により白色基準面を読み取った
ライン画像情報を第２の光電変換素子により白色基準面
を読み取ったライン画像情報で除算した情報を記憶する
記憶手段と、読み取る原稿の画素にほぼ近接して当該画
素の反射光をさえぎり、かつ光電変換素子側の反射率を
ある一定値にした白色基準面を設け、該白色基準面を介
して得られる当該画素の上記第１の光電変換素子の出力
を基準として、前記白色基準面を介さずに得る当該画素
の前記第２の光電変換素子の出力を正規化する正規化手
段と、該正規化手段の出力に前記記憶手段の出力を乗算
する乗算手段とを設けたことを特徴とする画像読取装置
。