JPH0447861A - 画像読取アナログ信号のデジタル処理装置 - 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、デジタル複写機、ファクシミリあるいはコン
ピュータ画像処理装置等の、原稿画像をラインイメージ
センサで読取り画像情報を生成する画像スキャナの、ア
ナログ画像信号をデジタル画像データに変換するデジタ
ル処理装置に関する。

〔従来の技術〕

例えばデジタル複写機は、ＣＣＤイメージセンサで画像
光をアナログ電気信号に変換しＡ／Ｄコンバータでアナ
ログ信号をデジタルデータに変換するデジタルスキャナ
を持っているが、光源の照度の時経過による変化や原稿
の地肌濃度のばらつきなどにより原稿画像光の明るさや
地肌の明るさが変化しあるいはばらつき、デジタル化の
ためのＡ／Ｄコンバータの量子化参照電圧が固定値であ
ると、デジタルデータが照度の時経過による変化や原稿
の地肌濃度のばらつきに伴って変化しあるいはばらつき
、該デジタルデータを用いた記録両像（コピー）の濃度
が、原稿画像の濃度と異なったり、原稿地肌が再生記録
されて地肌汚れを生じたりする。

そこで従来は、外部より与えられる基準電圧に比例する
数段階の量子化参照電圧を生成しアナログ画像信号をこ
れらの参照電圧と対比して量子化するＡ／Ｄコンバータ
を用い、かつ１Ｍ稿の地肌部又は原稿外の基準白板をラ
インイメージセンサが読取っているときのアナログ画像
信号のピーク値（白）をピークホールド回路で保持し、
ピークホールド回路が保持するアナログ電圧又はそれを
増幅（係数乗算）した電圧をＡ／Ｄコンバータの基準電
圧入力端に与えるようにしている。

第２図に、デジタル複写機の画像読取部のこの種の従来
例を示す、この画像読取部は、画像をアナログ電気信号
に変換するＣＯＤイメージセンサ１１、センサ１１の出
力アナログ信号から黒レベル（画像）となる直流（脈流
）を再生するクランプ回路１２．画像信号（原稿幅）部
分を画素単位でサンプルしてホールドするサンプルホー
ルド回路１３．読取速度に合わせて画像信号をアナログ
値からデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ１４、ピ
ークホールド指示信号ＷＳ（高レベルＨ）がある（ＷＳ
＝Ｈ）間、オンするスイッチ素子１５によって充電され
るコンデンサＣｏの電圧をピークホールドするピークホ
ールド回路１６等から構成されている。

ピークホールド回路１６からの出力はＡ／Ｄコンバータ
１４の基準電圧入力端子Ｖｒｅｆに入力される。信号Ｗ
Ｓ　（ＷＳ＝Ｈ）は、原稿の入力レベルの最大値（白又
は地肌）が存在する読取区間で発生されるものである。

複写機の光源には蛍光灯やハロゲンランプを使うのが一
般的であるが、原稿面における照度は周囲温度や光源の
経時変化９点灯時の変化あるいは汚れ等によって一定で
はない、また、原稿の地肌によっても照度の最大値が変
わってくるので白レベルを固定すると地肌汚れの原因と
なる。よって白レベルとみなす入力の最大値を随時変化
させる方法がとられる０例えば、入力の最大値に合わせ
てＡ／Ｄコンバータ１４のフルスケールを変化させる方
法がある。これは、Ａ／Ｄコンバータ１４の基準電圧を
変化させることで行なわれる。

第３ａ図、第３ｂ図および第３ｃ図に、信号ＷＳ　（Ｗ
Ｓ＝Ｈ）の発生区間の設定態様を示す。

第３ａ図は、原稿１７の始まりの部分にＷＳ発生区間を
設定した例である。一般的に白黒の文書原稿では原稿の
端縁周囲は文字がなく地肌のみとなるので、読取がそこ
にあるときに信号ｗ　Ｓ　（ＶＳ＝Ｈ）を発生し、ＷＳ
＝Ｈの間の読取アナログ信号のピーク値（白レベルの最
大値）をピークホールド回路１６で保持する。

第３ｂ図は、第３ａ図と同様に白黒の文書原稿の場合で
あるが原稿の中央部で信号ＷＳを発生するようにしてい
る。一般的に複写機では原稿の中央部分が最も明るく、
周囲にいくに従って暗くなっている。これはシェーディ
ングと呼ばれるもので、光源の原稿幅方向の照度不均一
性やレンズの集光性がその原因となる。このため先に説
明した第３ａ図の例では、信号ＷＳを原稿の端縁周囲部
分で発生しているので、このシェーディングを補正する
ため、ピークホールド回路１６からＡ／Ｄコンバータ１
４に与える基準電圧は、ピーク値に、補正係数を掛けた
ものとする必要があるが、第３ｂ図の場合には中央部に
信号ＷＳの発生区間（ピークホールド区間）を設定して
いるので上述の補正係数を掛ける必要がなく最適設計が
できる。

また、この場合には原稿が文字中心であるので。

ピーク検出回路（１５，Ｃｏ　、　１６）が原稿の地肌
部のピーク（白）を十分に検出しホールドする。

ところが、写真とかの中間調画像では、地肌が原稿の中
央部に表われることは少い。

第３ｃ図は、カラー複写機における一例である。

カラー原稿の場合には地肌に白部分を設定できないため
、原稿外部に基準となる白レベルが必要になる。第３ｃ
図においては、原稿１７に対してスキャナの副走査方向
に副基準板１８が併設されている。

第３ａ図、第３ｂ図、第３ｃ図何れの場合にもＷＳ区間
はＡ／Ｄコンバータ１４の基準電圧となる白レベルをも
ち、ピークホールド回路１６で最大値を主走査（１ライ
ン読取）の間保持することにより、Ａ／Ｄコンバータ１
４の基準電圧を与える。

このピークホールドは、従来アナログ回路によって行う
ことが多い（例えば特開平１−２８４１７７号公報、実
開平１−１５１６６８号公報）。

〔発明が解決しようとする課題ゴ ところが、アナログ回路では高速のピーク検出と長時間
のホールドを両立させることは困難である。そのため高
速の応答性が悪くピーク電圧に追従できなかったり、逆
に長時間の電圧ホールドが十分でないためにＡ／Ｄコン
バータ１４の基準電圧が変動し結果として変換されたデ
ジタル値が階調性の悪いものになってしまう、また５画
素の感度のばらつきも考慮すると単発的に１画素のピー
ク値も発生するので、ピークホールドの応答特性も犠牲
にするわけにもいかない。

ピークホールド回路１６のホールド用コンデンサＣＯの
応答特性（応答速度）とホールド特性（ホールド電圧の
安定性）の間には密接な関係がある。−船釣にホールド
用コンデンサＣ，の容量が小さいと応答特性は良いがホ
ールド特性は悪く、逆にホールド用コンデンサｃｏの容
量が大きいとホールド特性は良いが応答特性は悪い。こ
れは、ホールド用コンデンサＣ８の容量が大きいと時定
数が大きくなり充電時の立上がりが悪くなるからである
。一方、ホールド時はコンデンサＣ，の放電時定数が容
量に比例するからである。

第４図に、ピークホールド回路１６のホールド特性（ド
ループ特性）を示す。

このときピークホールド回路１６の変化電圧ΔＶには、
次の関係がある。

ΔＶ＝ＩｂＸＴＸＣｈ　　　　・・−（１）■ｂ＝放電
電流 Ｔ二ホールド時間 Ｃｈ：コンデンサｃｏの容量 放電電流Ｉｂは、コンデンサｃｏのリーク電流。

ピークホールド回路１６の入力電流およびスイッチ素子
１５のオフ時の漏れ電流によって決まる。

ピークホールド回路１６の入力部は、ＦＥＴを使ったア
ンプで構成され１０１２Ω程度のインピーダンスを持っ
ている。また、スイッチ素子１５もＦＥＴで構成すれば
同程度のインピーダンスとなる。また、コンデンサｃｏ
のリーク電流は湿度などの条件によって変わる。

式（１）からピークホールド回路１６の立上がり応答特
性を良くすることと、ホールド特性を良くすることは本
質的に両立しない。

本発明は、白基準をＡ／Ｄコンバータの基準電圧入力に
設定する場合のピーク応答特性およびホールド特性を良
くして、安定した画像データを得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段〕

本発明は、ラインイメージセンサ（１）で原稿画像を読
取ったアナログ画像信号をデジタルデータに変換するデ
ジタル処理装置において。

基準信号入力端（Ｖｒｅｆ）を有し、ラインイメージセ
ンサ（１）が出力するアナログ画像信号を、基準信号入
力端（Ｖｒｅｆ）に印加された基準電圧で規定される参
照電圧で量子化しデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換
手段（４）；Ａ／Ｄ変換手段（４）が発生するデジタル
データを記憶するためのデータメモリ手段（５）；デー
タメモリ手段（５）の記憶データをアナログ信号に変換
するＤ／Ａ変換手段（７）；ピークホールド指示信号（
ｗｓ　＝　Ｈ）に応答してそれがある間は所定レベルの
電圧（Ｖｖｓ）を基準信号入力端（Ｖｒｅｆ）に与え、
ピークホールド指示信号（ＶＳ　＝　Ｈ）がない間はＤ
／Ａ変換手段（７）が発生するアナログ信号を基準信号
入力端（Ｖｒｅｆ）に与える信号切換手段（８）；およ
び、ピークホールド指示信号（ＶＳ　＝Ｈ）に応答して
それがある間、Ａ／Ｄ変換手段（４）が発生するデジタ
ルデータをデータメモリ手段（５）の記憶データと比較
し前者のデジタルデータが示す値が後者の記憶データが
示す値より大きいときデータメモリ手段（５）に前者の
デジタルデータを更新記憶するデータ更新手段（６，９
）　；を備える。

なお、カッコ内の記号は、図面に示し後述する実施例の
対応要素を示す。

〔作用〕

ピークホールド指示信号（ｉｌＩＳ　＝　Ｏ）が発生さ
れると、それがある間、データ更新手段（６，９）が、
Ａ／Ｄ変換手段（４）が発生するデジタルデータをデー
タメモリ手段（５）の記憶データと比較し前者のデジタ
ルデータが示す値が後者の記憶データが示す値より大き
いときデータメモリ手段（５）に前者のデジタルデータ
を更新記憶する。したがって、これにより、アナログ画
像信号のピーク値を示すデジタルデータが、データメモ
リ手段（５）に記憶される。

ピークホールド指示信号（ｔｔｓ　＝　）ｌ）が消える
と、データメモリ手段（５）のデータ更新が行なわれな
いので１次にピークホールド指示信号（ｕｓ　＝　Ｈ）
が発生されるまで、データメモリ手段（５）はアナログ
画像信号のピーク値を示すデジタルデータを保持する。

一方、ピークホールド指示信号（ｗｓ＝Ｈ）が消えると
、信号切換手段（８）が、Ｄ／Ａ変換手段（７）が発生
するアナログ信号を基準信号入力端（Ｖｒｅｆ）に与え
、Ｄ／Ａ変換手段（７）にはデータメモリ手段（５）の
記憶データが与えられるので、Ａ／Ｄ変換手段（４）の
基準信号入力端（Ｖｒｅｆ）には、アナログ画像信号の
ピーク値を示すアナログ信号が印加される。

Ａ／Ｄ変換手段（４）はしたがって、ラインイメージセ
ンサ（１）が出力するアナログ画像信号を、基準信号入
力端（Ｖｒｅｆ）に印加された基準電圧（ピーク値）で
規定される参照電圧で量子化しデジタルデータに変換す
る。

以上のように、ピーク値検出期間（ＷＳ＝Ｈ）にピーク
値を示すデジタルデータをデータメモリ手段（５）に記
憶し、ピーク値検出期間外では、このデジタルデータを
アナログ変換してＡ／Ｄ変換手段（４）の基準信号入力
端（Ｖｒｅｆ）に与えるので、従来のアナログピークホ
ールド回路を用いる場合のような、ホールド電圧の時経
過による漸減（第４図のΔ■）はなく、基準電圧の変動
によるＡ／Ｄ変換の階調性の劣化がない。したがって、
ピーク値検出期間（ＷＳ＝Ｈ）での、ピーク検出は高速
の応答性で行なうことができ、高速のピーク検出と長時
間の安定したホールドが両立し、安定した画像データが
得られる。

本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の
実施例の説明より明らかになろう。

〔実施例〕

第１図に１本発明の一実施例を示す。画像を電気信号に
変換するＣＯＤイメージセンサ１のアナログ画像信号は
、クランプ回路２に与えられる。

クランプ回路２は、ＣＣＤ１の出力電圧から黒レベルと
なる直流（画像の黒濃淡に対応する脈流）を再生する。

サンプルホールド回路３はこの直流電圧レベルを１画素
同期信号に同期して取込み、該同期信号の一周期（次に
同期信号が現われるまで）の間ホールドする。Ａ／Ｄコ
ンバータ４がこの一周期の間にホールド電圧をデジタル
データ（画像データ）に変換する。

アナログ画像信号のピーク値（白）検出とホールドのた
めに、Ａ／Ｄコンバータ４によって変換されたデジタル
信号を記憶するメモリ５．メモリ５に記憶されたデジタ
ルデータが示す値と新たにＡ／Ｄコンバータ４で変換さ
れたデジタルデータが示す値を比較して何れか大きい方
をメモリ５に更新書込みするデジタルコンパレータ６、
この動作をピーク値検出期間（ＷＳ＝Ｈ）の間のみ行な
わせるアントゲート９．メモリ５のデジタルデータを、
適当な係数Ｖｋを乗算したアナログ値に変換するＤ／Ａ
コンバータ７、および、ピーク値検呂指示信号ＷＳがあ
る（ＷＳ＝Ｈ）ときには固定基準電圧Ｖｗｓを、ない（
ＷＳ＝Ｌ）ときにはＤ／Ａコンバータ７のアナログ出力
を切り換えてＡ、／Ｄコンバータ４の基準電圧入力端子
Ｖ　ｒｅｆに入力するスイッチ素子８が備わっている。

次に構成要素間の動作を説明する。各主走査に１回発生
するピークホールド指示信号（ＷＳ＝Ｈ）でスイッチ素
子８は、固定基準電圧ＶｗｓをＡ／Ｄコンバータ４の基
準電圧端子Ｖｒｅｆに接続する。

固定基準電圧Ｖｖｓは、ＣＣＤ出力電圧の、設計上想定
される範囲の最大の電圧に設定する。これはＡ／Ｄコン
バータ４が取り得る基準電圧の最大値でもある。

ピークホールド指示信号（ＷＳ＝Ｈ）に応答してスイッ
チ素子８は、固定基準電圧Ｖ　ｖｓ　ｔｔ　Ａ　／　Ｄ
コンバータ４の基準電圧端子Ｖ　ｒｅｆに与えている間
、原稿１７（第３ａ図、第３ｂ図）の地肌部あるいは副
基準板１８（第３ｃ図）の、ＣＯＤ読取信号（アナログ
画像信号）が、クランプ回路２およびサンプルホールド
回路３を経てＡ／Ｄコンバータ４に与えられ、このアナ
ログ画像信号をＡ／Ｄコンバータ４が、固定基準電圧Ｖ
ｖｓで規定される参照電圧（アナログ電圧レベルがどの
高さ領域にあるかを分別するための複数段の参照電圧）
と比較してデジタルデータ（アナログ電圧レベルが属す
るレベル段を示すデータ）に変換する。このデジタルデ
ータはメモリ５の書込みデータ入力端とデジタル比較器
６に与えられる。デジタル比較器６は、メモリ５の記憶
データ（Ｂ）とＡ／Ｄコンバータ４のデジタルデータ（
Ａ）とを比較し。

後者（Ａ）が前者（Ｂ）を越えるときには、メモリ書込
み指示信号をアンドゲート９に与える。アンドゲート９
にはピークホールド指示信号（ＷＳ＝Ｈ）が与えられて
おり、これによりメモリ書込み指示信号がメモリ５に与
えられ、メモリ５に、Ａ／Ｄコンバータ６の出力データ
（Ａ）が書込まれる。以上の動作により、ピークホール
ド指示信号（ＷＳ＝Ｈ）がある間、原稿１７（第３ａ図
。

第３ｂ図）の地肌部あるいは副基準板１８（第３ｃ図）
の、ＣＯＤ読取信号（アナログ画像信号）のピーク値（
白ピークレベル）を示すデータがメモリ５に記憶される
ことになる。

ピークホールド指示信号が消えるＷＳ＝Ｌになる）と、
スイッチ素子８は、Ａ／Ｄコンバータ４の基準電圧入力
端Ｖｒｅｆに、Ｄ／Ａコンバータ７の出力（メモリ５の
データのアナログ変換電圧）を切換供給する。

Ｄ／Ａコンバータ７はメモリ５に保持されているピーク
データに係数Ｖｋを掛けた値に相当するアナログ電圧を
発生する。このＤ／Ａコンバータ７は、マルチプライン
グＤＡＣ（乗算型Ｄ／Ａコンバータ）と呼ばれているも
ので、係数Ｖｋを指示する信号をＤ／Ａコンバータ７の
基準電圧入力端に入力することによって、入力されたデ
ジタル値に係数Ｖｋを乗算した値に相当する電圧を出力
する。係数Ｖｋは、第３ａ図や第３ｃ図に示した場合に
は、シェーディングの影響でピークホールド指示信号（
ＷＳ＝Ｈ）が原稿の端縁部で発生され最大値（原稿の中
央部でピークホールドする値）とならないため、補正す
る必要がある。この係数Ｖｋは、原稿１７のスキャンを
開始する前に主走査方向に配置されたシェーディング補
正板（例えば第３ｃ図に示す白板１８の如きもの）を読
込み。

読込んだ値に対する基準値の比をＶｋとすることによっ
て得られる。またシェーディングデータがら予め演算し
て求め、係数データをメモリに書込んでおいても良い。

１回の主走査方向の画像読取り（１ラインの画像信号処
理）が終了すると、次のピークホールド指示信号（ＷＳ
＝Ｈ）の最初（立上り）でメモリ５に記憶されたデジタ
ルの最大値はＣＬＲ信号によってクリアされ、次のピー
ク値検出と記憶に備える。

このようにして設定されたＡ／Ｄコンバータ４の基準電
圧は、そのときの照明光源の光量および原稿地肌（第３
ａ図、第３ｂ図の場合）に対応した基準値（地肌濃度Ｏ
対応値）となり＋　Ａ／Ｄコンバータ４においてはこれ
に連動して各段の量子化参照電圧が定まり、各段の量子
化参照電圧で規定されるレベル領域のいずれにアナログ
画像信号レベルがあるかを示すデータ、すなわちデジタ
ルデータが生成される。

これによれば、従来例のコンデンサＣ８によるピークホ
ールドでは両立しなかった立ち上がり特性の良さとホー
ルド特性の良さを両立させることができる。すなわち、
ピークの検出はＡ／Ｄコンバーク４で高速に行っている
ので、１画素のピークにも追従する。また、ホールド特
性も最大値がデジタル値でメモリ５に保持されるので変
化することがない。

〔発明の効果〕

本発明によれば以上のように、ピーク値検出期間（ＷＳ
＝Ｈ）にピーク値を示すデジタルデータをデータメモリ
手段（５）に記憶し、ピーク値検出期間外では、このデ
ジタルデータをアナログ変換してＡ／Ｄ変換手段（４）
の基準信号入力端（Ｖｒｅｆ）に与えるので、従来のア
ナログピークホールド回路を用いる場合のような、ホー
ルド電圧の時経過による漸減（第４図のΔＶ）はなく、
基準電圧の変動によるＡ／Ｄ変換の階調性の劣化がない
。したがって、ピーク値検出期間（ＷＳ＝Ｈ）での、ピ
ーク検出は高速の応答性で行なうことができ、高速のピ
ーク検出と長時間の安定したホールドが両立し、安定し
た画像データが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。 第２図は、従来デジタル変換装置の１つの構成を示すブ
ロック図である。 第３ａ図、第３ｂ図および第３Ｃ図は、読取対象の原稿
１７を示す平面図であり、原稿に対するピークホールド
区間（ＷＳ）を示す。 第４図は、第２図に示すピークホールド回路１６のホー
ルド電圧の時経過に従った推移を示すグラフである。 １：ｃｃＤ（ラインイメージセンサ） ２：クランプ回路　　　　　　　　　３：サンプルホー
ルド回路４：Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ変換手段）５：
メモリ（データメモリ手段）６：デジタル比較器７：Ｄ
／Ａコンバータ（Ｄ／Ａ変換手段）８：スイッチ素子（
信号切換手段） ９：アンドゲート（６，９：データ更新手段）１１：Ｃ
ＣＤ　　　　　　　　　１２：クランプ回路１３：サン
プルホールド回路　１４　：　Ａ／Ｄコンバータ１５：
スイッチ素子　　　　　１６：ピークホールド回路１７
：Ｍ稿（Ｍ稿）１８：副基準板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ラインイメージセンサで原稿画像を読取ったアナログ画
   像信号をデジタルデータに変換するデジタル処理装置に
   おいて、 基準信号入力端を有し、ラインイメージセンサが出力す
   るアナログ画像信号を、該基準信号入力端に印加された
   基準電圧で規定される参照電圧で量子化しデジタルデー
   タに変換するＡ／Ｄ変換手段； 該Ａ／Ｄ変換手段が発生するデジタルデータを記憶する
   ためのデータメモリ手段； 該データメモリ手段の記憶データをアナログ信号に変換
   するＤ／Ａ変換手段； ピークホールド指示信号に応答してそれがある間は所定
   レベルの電圧を前記基準信号入力端に与え、ピークホー
   ルド指示信号がない間は前記Ｄ／Ａ変換手段が発生する
   アナログ信号を前記基準信号入力端に与える信号切換手
   段；および、ピークホールド指示信号に応答してそれが
   ある間、前記Ａ／Ｄ変換手段が発生するデジタルデータ
   を前記データメモリ手段の記憶データと比較し前者のデ
   ジタルデータが示す値が後者の記憶データが示す値より
   大きいとき前記データメモリ手段に前者のデジタルデー
   タを更新記憶するデータ更新手段； を備える、画像読取アナログ信号のデジタル処理装置。