JPH07183998A

JPH07183998A - 画像読取装置

Info

Publication number: JPH07183998A
Application number: JP5345495A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kobayashi; 俊之小林
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1995-07-21

Abstract

(57)【要約】【目的】画像を高速に読み取ることができるととも
に、高速読取時の画質を向上できる画像読取装置を提供
することを目的としている。【構成】残像現象による直前画素の画信号を影響を除
去することができるので、画像の解像度が向上する。ま
た、主走査終了方向になるほどＣＣＤラインイメージセ
ンサの受光量を大きく設定しているので、残像現象によ
る信号のＳ／Ｎ比の低下を除去することができ、良好な
画質の画像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原稿画像からの反射光
を集束レンズで集束してＣＣＤラインイメージセンサに
結像し、ライン単位に原稿画像を読取入力する画像読取
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、原稿画像を読取入力する画像読
取装置では、原稿画像からの反射光を集束レンズで集束
してＣＣＤ（電荷結合素子）ラインイメージセンサに結
像し、ライン単位に原稿画像を読取入力するようにして
いる。

【０００３】ここで、ＣＣＤラインイメージセンサは、
多数の受光素子を１列に配列し、この受光素子からの全
ての受光信号をＣＣＤアナログシフトレジスタに同時に
転送し、そのＣＣＤアナログシフトレジスタの信号を最
終段の電荷／電圧変換部（フローティングキャパシタ）
に順次に転送して、１画素ずつ、１ライン分の画信号を
出力するものである。

【０００４】このようにして、ＣＣＤラインイメージセ
ンサを用いることで、読取画像を画素に分解するととも
に、光電変換しているので、比較的安価に画像読取装置
を実現することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来、この
ようにＣＣＤラインイメージセンサを用いて構成した画
像読取装置を高速に駆動するとともに、高画質の画像を
得るためには、次のような不都合を生じていた。

【０００６】まず、画像読取装置の動作速度を高速にす
るためには、基本的には、ＣＣＤラインイメージセンサ
を高速に駆動する必要がある。ＣＣＤラインイメージセ
ンサを高速に駆動すると、１ライン当たりの蓄積時間
（読取周期）が短縮され、ＣＣＤラインイメージセンサ
の受光部の受光量が減少するので、１つの受光素子から
出力される受光信号のレベルが低下する。

【０００７】このような高速駆動時の受光信号のレベル
低下を防止するためには、受光部の感度を向上すればよ
いが、受光部の感度には限度があり、したがって、高速
駆動時の受光信号のレベル低下は、避けることができな
い。

【０００８】一方、高画質の画像を得るためには、画像
の解像度が良好である必要がある。例えば、図１１
（ａ）に示すように、主走査方向（すなわち、ＣＣＤラ
インイメージセンサの走査方向）に白黒パターンが交互
に並んでいる画像を読み取った場合、ＣＣＤラインイメ
ージセンサを比較的に低速に駆動すると、同図（ｂ）に
示したように、白黒パターンの境界がはっきりとあらわ
れた解像度の良好な読取画像が得られるが、ＣＣＤライ
ンイメージセンサを高速に駆動した場合、同図（ｃ）に
示したように、白黒パターンの境界が不鮮明になる解像
度の不良な読取画像が得られる。

【０００９】このような解像度の低下の原因の１つに、
ＣＣＤラインイメージセンサの残像現象がある。

【００１０】すなわち、上述したように、ＣＣＤライン
イメージセンサでは、受光部の受光素子からの全ての受
光信号をＣＣＤアナログシフトレジスタに同時に転送
し、そのＣＣＤアナログシフトレジスタの信号を最終段
の電荷／電圧変換部に順次に転送して、１画素ずつ、１
ライン分の画信号を出力している。

【００１１】ここで、最終段の電荷／電圧変換部に用い
られているフローティングキャパシタは、比較的高い静
電容量をもっているので、画素を出力する毎にこのフロ
ーティングキャパシタをリセットしたとしても、直前の
画素の画信号に対応した電荷がフローティングキャパシ
タに残り、その結果、直前の画像状態の影響が残る残像
現象を生じる。

【００１２】とくに、ＣＣＤラインイメージセンサを高
速駆動すると、上述したように、受光信号のレベルが低
下するので、この残像現象の影響が大きくあらわれる。

【００１３】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、画像を高速に読み取ることができるととも
に、高速読取時の画質を向上できる画像読取装置を提供
することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、原稿からの反
射光を集束レンズで集束してＣＣＤラインイメージセン
サに結像し、ライン単位に原稿画像を読取入力する画像
読取装置において、ＣＣＤラインイメージセンサから画
素単位に出力される画信号を入力し、処理対象の注目画
素の直前画素および直後画素の画信号に基づき、直前画
素の補正係数を直後画素の補正係数よりも格段に大きく
設定する補正演算を実行し、注目画素の画信号を補正す
る画信号補正演算手段を備えたものである。

【００１５】また、原稿からの反射光を集束レンズで集
束してＣＣＤラインイメージセンサに結像し、ライン単
位に原稿画像を読取入力する画像読取装置において、Ｃ
ＣＤラインイメージセンサから画素単位に出力される画
信号を、処理対象の注目画素の直前画素の画信号に基づ
き、その注目画素の画信号を補正演算する画信号補正演
算手段を備えたものである。

【００１６】また、原稿画像からの反射光を集束レンズ
で集束してＣＣＤラインイメージセンサに結像し、ライ
ン単位に原稿画像を読取入力する画像読取装置におい
て、上記ＣＣＤラインイメージセンサの受光部のおのお
のの受光セルに形成される受光窓を、主走査終了方向に
位置するものほどその開口面積を大きく設定したもので
ある。

【００１７】また、原稿画像からの反射光を集束レンズ
で集束してＣＣＤラインイメージセンサに結像し、ライ
ン単位に原稿画像を読取入力する画像読取装置におい
て、光学系の光路上に、上記ＣＣＤラインイメージセン
サの主走査方向に長尺な開口部が設けられて光束を絞る
シェーディング板を配設するとともに、そのシェーディ
ング板に設けられた上記開口部を、上記ＣＣＤラインイ
メージセンサの主走査終了方向になるほど開口面積が大
きくなるように形成したものである。

【００１８】また、原稿画像からの反射光を集束レンズ
で集束してＣＣＤラインイメージセンサに結像し、ライ
ン単位に原稿画像を読取入力する画像読取装置におい
て、上記ＣＣＤラインイメージセンサの受光部には、そ
の延長方向に長尺なＮＤフィルターが配設され、そのＮ
Ｄフィルターの透過率を、上記ＣＣＤラインイメージセ
ンサの主走査終了方向になるほど増大するように設定し
たものである。

【００１９】

【作用】したがって、残像現象による直前画素の画信号
を影響を除去することができるので、画像の解像度が向
上する。また、主走査終了方向になるほどＣＣＤライン
イメージセンサの受光量を大きく設定しているので、残
像現象による信号のＳ／Ｎ比の低下を除去することがで
き、良好な画質の画像を得ることができる。

【００２０】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明の実
施例を詳細に説明する。

【００２１】図１（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施例
にかかる画像読取装置の一例を示している。

【００２２】同図において、原稿ＤＤは、原稿搬送方向
の上下流にそれぞれ配設されている搬送ローラ対１，
１’により、コンタクトガラス２および圧板２ａの間の
隙間を通過しながら、原稿搬送方向（副走査方向）に搬
送される。

【００２３】コンタクトガラス２の下側には、主走査方
向に長尺な光源３が配設されており、この光源３により
照明された読取線ＲＬ上の原稿ＤＤの画像は、鏡４を反
射し、光量分布を調整するためのシェーディング板５の
開口部５ａ（同図（ｂ）参照）を通過した後に、集束レ
ンズ６で集束され、ＣＣＤラインイメージセンサ７の受
光部に結像される。

【００２４】さて、本実施例では、ＣＣＤラインイメー
ジセンサ７から出力さる受光信号について、次のような
補正演算を行うことで、残像現象を低下できるようにし
ている。

【００２５】すなわち、図２に示すように、補正演算の
対象となる注目画素Ｘ（ｎ）と、その直前の画素Ｘ（ｎ
−１）および直後の画素Ｘ（ｎ＋１）について、次の式
（Ｉ）を実行して、注目画素の補正信号Ｙ（ｎ）を形成
する。

【００２６】Ｙ（ｎ）＝ａ・Ｘ（ｎ）−ｂ・Ｘ（ｎ−１）−ｃ・Ｘ（ｎ＋１）・・・（Ｉ）

【００２７】ここで、ａ，ｂ，ｃは、所定の補正係数で
ある。

【００２８】本発明者の実験によれば、この補正演算に
より、ＣＣＤラインイメージセンサ７から出力される画
信号は、図３（ａ）に示すように白画像から黒画像に変
化するエッジ部、および、同図（ｂ）に示すように黒画
素から白画素に変化するエッジ部で、画像の解像度が向
上する。

【００２９】ここで、図３（ａ），（ｂ）の破線で示し
たグラフが、式（Ｉ）の補正を行わなかったときのＣＣ
Ｄラインイメージセンサ７からの出力の変化をあらわ
し、実線で示したグラフが、式（Ｉ）の補正を実行した
場合にＣＣＤラインイメージセンサ７からの出力の変化
をあらわしている。また、この場合、式（Ｉ）の補正係
数は、それぞれａ＝１．３，ｂ＝０．１，ｃ＝０．０１
に設定した。

【００３０】このように、どちらのエッジ部でも、実線
のグラフの変動幅が、破線のグラフの変動幅よりも大き
くなっており、濃度差がはっきりとあらわれるように画
像が改善されていることが分かる。すなわち、この場
合、読取画像の解像度が向上する。

【００３１】図４は、本実施例にかかる信号処理回路の
一例を示している。

【００３２】同図において、ＣＣＤ駆動部１０は、ＣＣ
Ｄラインイメージセンサ７を駆動するための種々の駆動
信号ＳＳを出力するものである。ＣＣＤラインイメージ
センサ７から出力されるアナログ画信号ＡＶは、アナロ
グ／デジタル変換器１１を介して、所定ビット数のデジ
タル画信号ＤＶに変換され、このデジタル画信号ＤＶ
は、演算部１２およびラッチ回路１３に加えられてい
る。

【００３３】ラッチ回路１３は、ＣＣＤ駆動部１０から
画素転送のために出力される画素クロックＥＣ（駆動信
号ＳＳに含まれる）のタイミングで、デジタル画信号Ｄ
Ｖをラッチするものであり、その出力は、デジタル画信
号ＤＶａとして、演算部１２およびラッチ回路１４に加
えられている。

【００３４】ラッチ回路１４は、画素クロックＥＣのタ
イミングで、デジタル画信号ＤＶａをラッチするもので
あり、その出力は、デジタル画信号ＤＶｂとして、演算
部１２に出力されている。

【００３５】したがって、デジタル画信号ＤＶ，ＤＶ
ａ，ＤＶｂは、この順に１画素ずつ新しいものに変化
し、これにより、デジタル画信号ＤＶは、式（Ｉ）の注
目画素の直後の画素Ｘ（ｎ＋１）の画信号に相当し、デ
ジタル画信号ＤＶａは、式（Ｉ）の注目画素Ｘの画信号
に相当し、デジタル画信号ＤＶｂは、式（Ｉ）の直前の
画素Ｘ（ｎ−１）に相当する。

【００３６】演算部１２は、入力したデジタル画信号Ｄ
Ｖ、デジタル画信号ＤＶａ、および、デジタル画信号Ｄ
Ｖｂを、それぞれ直後の画素Ｘ（ｎ＋１）、注目画素
Ｘ、および、直前の画素Ｘ（ｎ−１）の画信号に対応さ
せて、上述した式（Ｉ）の演算を実行し、注目画素Ｘの
補正信号Ｙ（ｎ）を算出するものであり、その演算結果
は、デジタル画信号ＤＤとして、次段装置に出力され
る。

【００３７】ところで、残像現象は、直前画素の影響が
とくに強いので、上述した式（Ｉ）に代えて次の式（Ｉ
Ｉ）を適用した場合にも、同様の効果が得られる。

【００３８】Ｙ（ｎ）＝Ｘ（ｎ）−α・Ｘ（ｎ−１）・・・（ＩＩ）

【００３９】ここで、Ｙ（ｎ）は補正後の画信号をあら
わし、Ｘ（ｎ）は注目画素の画信号をあらわし、Ｘ（ｎ
−１）は直前の画素の画信号をあらわす。また、αは補
正係数であり、１より充分に小さい値が設定される。

【００４０】この場合の信号処理回路の一例を図５に示
す。なお、同図において、図４と同じ部分および相当す
る部分には、同一符号を付している。

【００４１】同図において、ＣＣＤラインイメージセン
サ７から出力されるアナログ画信号ＡＶは、アナログ／
デジタル変換器１１を介して、所定ビット数のデジタル
画信号ＤＶに変換され、このデジタル画信号ＤＶは、演
算部２０およびラッチ回路１３に加えられている。

【００４２】ラッチ回路１３は、ＣＣＤ駆動部１０から
画素転送のために出力される画素クロックＥＣのタイミ
ングで、デジタル画信号ＤＶをラッチするものであり、
その出力は、デジタル画信号ＤＶａとして、乗算器２１
に加えられている。

【００４３】乗算器２１は、デジタル画信号ＤＶａに、
所定の補正係数αの値を乗算するものであり、その乗算
結果は、デジタル画信号ＤＶａ’として、演算部２０に
加えられている。

【００４４】したがって、デジタル画信号ＤＶ，ＤＶａ
（ＤＶａ’）は、この順に１画素ずつ新しいものに変化
し、これにより、デジタル画信号ＤＶは、式（ＩＩ）の
注目画素Ｘの画信号に相当し、デジタル画信号ＤＶａ’
は、式（ＩＩ）の右辺第２項に相当する。

【００４５】演算部２０は、入力したデジタル画信号Ｄ
Ｖ、および、デジタル画信号ＤＶａ’を加算するもので
あり、その加算結果は、デジタル画信号ＤＤ’として、
次段装置に出力される。

【００４６】なお、この場合、信号処理をデジタル処理
で実行しているが、同等の処理をアナログ演算処理によ
っても実現することができる。その場合、ラッチ回路１
３としてピーク／ホールド回路を用いることができ、乗
算器２１として、アナログ乗算器を用いることができ、
演算部２０として、アナログ減算器を用いることができ
る。

【００４７】図６（ａ），（ｂ）は、本発明の他の実施
例にかかるＣＣＤラインイメージセンサ７を示してい
る。

【００４８】図において、ＣＣＤラインイメージセンサ
７の受光部７ａには、多数の受光素子が一列に配列され
ており、この受光部７ａにおいて、各受光素子の受光面
の窓Ｗ１，Ｗ２，・・・，Ｗｎは、ＣＣＤラインイメー
ジセンサ７の走査終了位置に近いものほど、その開口面
積が大きくなるように形成されている。ここで、ＣＣＤ
ラインイメージセンサ７では、図に「上位側」表示した
位置から、図に「下位側」と表示した方向に、その走査
動作が行われる。

【００４９】これにより、例えば、全白ラインの画像を
読み取ったときに、ＣＣＤラインイメージセンサ７から
出力されるアナログ画信号ＡＶは、同図（ｃ）に示した
ように、上位側に位置する画素よりも下位側に位置する
画素のものが、より画信号レベルが大きくなる。

【００５０】そこで、例えば、図７（ａ）に示したよう
に、白画像から黒画像に変化する白黒エッジ部の画像を
読み取ったとき、この部分に対応して、ＣＣＤラインイ
メージセンサ７から出力されるアナログ画信号ＡＶは、
同図（ｂ）に示すように変化する。

【００５１】ここで、上位側に位置する画素の受光量が
下位側に位置する画素の受光量よりも小さく、かつ、ア
ナログ画信号ＡＶに含まれる残像成分Δｉは、直前の画
素の信号レベル（すなわち、受光量）に比例してあらわ
れるから、この残像成分Δｉは、各画素について、同図
（ｂ）に破線で示すように変化し、この場合、各画素に
ついて、信号レベルに含まれる残像成分Δｉの割合は、
ほぼ一定値となる。

【００５２】このようにして、本実施例では、ＣＣＤラ
インイメージセンサ７の受光部７ａの受光窓Ｗ１〜Ｗｎ
の開口面積を、上位側から下位側に向かって徐々に大き
くする態様に設定して、各画素のアナログ画信号ＡＶに
含まれる残像成分の割合をほぼ一定に制御しているの
で、結果的に、残像成分の影響が大きくあらわれる下位
側の画素での信号レベルのダイナミックレンジが拡大
し、アナログ画信号ＡＶにあらわれる残像成分の影響を
大幅に低減することができる。

【００５３】さて、以上説明したように、上位側の画素
の受光量よりも下位側の画素の受光量が大きくなり、各
画素の信号レベルに含まれる残像成分の割合が一定とな
るように、光量分布を設定すれば、ＣＣＤラインイメー
ジセンサ７から出力されるアナログ画信号ＡＶにあらわ
れる残像成分の影響を除去することができる。

【００５４】そこで、例えば、図８（ａ），（ｂ）に示
したように、光源３の光量分布を、上述した態様に、上
位側よりも下位側で大きくなるように設定すると、同図
（ｃ）に示したように、白画像を読み取ったときにＣＣ
Ｄラインイメージセンサ７から出力されるアナログ画信
号ＡＶが得られるので、この場合でも、残像成分の影響
を除去することができる。

【００５５】ここで、光源３の光量分布を図８（ａ）に
示したように設定する方法としては、例えば、光源３と
して用いる蛍光灯の管内に塗布する蛍光塗料の膜厚や種
類を変化させたり、表面にフィルターを設けたりする方
法を用いることができる。

【００５６】また、図１において、鏡４と集束レンズ６
との間に配設されるシェーディング板５を、図９に示す
ように、上位側の開口幅よりも下位側の開口幅が大きく
なるように、その開口部５ａ’が形成されたシェーディ
ング板５’を用いた場合でも、同様の効果を得る。

【００５７】すなわち、この場合、ＣＣＤラインイメー
ジセンサ７に結像される画像の光量分布が、上述した態
様で、上位側の光量よりも下位側の光量が大きくなるよ
うに設定されるので、残像成分の影響を除去することが
できる。

【００５８】また、図１０（ａ）に示すように、ＣＣＤ
ラインイメージセンサ７の受光部７ａにＮＤ（ニュート
ラル・デンシティ）フィルタ２５を配設し、このＮＤフ
ィルタ２５の透過率特性を、同図（ｂ）に示すように、
上位側よりも下位側の透過率が大きくなるように設定す
る。

【００５９】これにより、受光部７ａに結像される画像
の光量分布は、上述した態様で、上位側よりも下位側で
大きくなるように設定され、これにより、ＣＣＤライン
イメージセンサ７から出力されるアナログ画信号ＡＶに
対する残像成分の影響を除去することができる。

【００６０】このようにして、上述した各実施例では、
ＣＣＤラインイメージセンサから出力されるアナログ画
信号に含まれる残像成分の影響を除去できるので、ＣＣ
Ｄラインイメージセンサを高速駆動した場合でも、高画
質な画像を得ることができ、したがって、高速かつ高画
質の画像読取装置を実現することができる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
残像現象による直前画素の画信号を影響を除去すること
ができるので、画像の解像度が向上する。また、主走査
終了方向になるほどＣＣＤラインイメージセンサの受光
量を大きく設定しているので、残像現象による信号のＳ
／Ｎ比の低下を除去することができ、良好な画質の画像
を得ることができるという効果を得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる画像読取装置の一例
を示した概略構成図。

【図２】本発明の一実施例にかかる補正演算を説明する
ための概略図。

【図３】補正演算により読取画像の解像度が改善された
ことを説明するためのグラフ図。

【図４】本発明の一実施例にかかる信号処理回路の一例
を示したブロック図。

【図５】本発明の他の実施例にかかる信号処理回路を示
したブロック図。

【図６】本発明のさらに他の実施例にかかるＣＣＤライ
ンイメージセンサの受光部の構造と、ＣＣＤラインイメ
ージセンサから出力される信号レベルとの関係を例示し
た概略図。

【図７】図６の実施例の効果を説明するための概略図。

【図８】本発明のさらに他の実施例にかかる光源を説明
するための概略図。

【図９】本発明の別な実施例にかかるシェーディング板
の一例を示した概略図。

【図１０】本発明のさらに別な実施例にかかるＮＤフィ
ルタを示した概略図。

【図１１】ＣＣＤラインイメージセンサを用いて画像読
取するときの不都合を説明するための概略図。

【符号の説明】

３光源５，５’ シェーディング板５ａ，５ａ’ 開口部６集束レンズ７ＣＣＤラインイメージセンサ７ａ受光部１０ＣＣＤ駆動部１１アナログ／デジタル変換器１２，２０演算部１３，１４ラッチ回路２１乗算器２５ＮＤフィルタＷ１〜Ｗｎ窓

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原稿からの反射光を集束レンズで集束し
てＣＣＤラインイメージセンサに結像し、ライン単位に
原稿画像を読取入力する画像読取装置において、ＣＣＤラインイメージセンサから画素単位に出力される
画信号を入力し、処理対象の注目画素の直前画素および
直後画素の画信号に基づき、直前画素の補正係数を直後
画素の補正係数よりも格段に大きく設定する補正演算を
実行し、注目画素の画信号を補正する画信号補正演算手
段を備えたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】原稿からの反射光を集束レンズで集束し
てＣＣＤラインイメージセンサに結像し、ライン単位に
原稿画像を読取入力する画像読取装置において、ＣＣＤラインイメージセンサから画素単位に出力される
画信号を、処理対象の注目画素の直前画素の画信号に基
づき、その注目画素の画信号を補正演算する画信号補正
演算手段を備えたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項３】原稿画像からの反射光を集束レンズで集
束してＣＣＤラインイメージセンサに結像し、ライン単
位に原稿画像を読取入力する画像読取装置において、上記ＣＣＤラインイメージセンサの受光部のおのおのの
受光セルに形成される受光窓は、主走査終了方向に位置
するものほどその開口面積が大きく設定されていること
を特徴とする原稿読取装置。
【請求項４】原稿画像からの反射光を集束レンズで集
束してＣＣＤラインイメージセンサに結像し、ライン単
位に原稿画像を読取入力する画像読取装置において、光学系の光路上に、上記ＣＣＤラインイメージセンサの
主走査方向に長尺な開口部が設けられて光束を絞るシェ
ーディング板を配設するとともに、そのシェーディング
板に設けられた上記開口部は、上記ＣＣＤラインイメー
ジセンサの主走査終了方向になるほど開口面積が大きく
なるように形成されたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項５】原稿画像からの反射光を集束レンズで集
束してＣＣＤラインイメージセンサに結像し、ライン単
位に原稿画像を読取入力する画像読取装置において、上記ＣＣＤラインイメージセンサの受光部には、その延
長方向に長尺なＮＤフィルターが配設され、そのＮＤフ
ィルターの透過率は、上記ＣＣＤラインイメージセンサ
の主走査終了方向になるほど増大するように設定されて
いることを特徴とする画像読取装置。