JPH0722338B2

JPH0722338B2 - 画像読取り装置

Info

Publication number: JPH0722338B2
Application number: JP2160352A
Authority: JP
Inventors: 善弥伊本
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1990-06-19
Filing date: 1990-06-19
Publication date: 1995-03-08
Anticipated expiration: 2010-03-08
Also published as: US5237431A; JPH0451673A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は高階調性を保持することができる画像読取り装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、カラー原稿を光電的に読取り、種々のカラー画像
処理を行ってカラー画像をプリントアウトするようにし
た装置が提案されている。

このようなカラー画像読み取り装置においては、第10図
に示すように多数のフォトダイオードアレイからなるイ
メージセンサ226で原稿を読み取った後、A/D変換器231
により８ビットディジタル信号とし、さらに、各画素毎
に感度のバラツキが存在するため、ダーク補正装置235
で暗時によみとった基準信号を減算するダーク補正を行
い、濃度変換器236で反射率に対応した信号を対数変換
して濃度に対応したディジタル信号に変換し、シェーデ
ィング補正装置237で白地読取り時の基準信号を減算す
るシェーディング補正を行った後、END変換モジュール3
01でグレーバランスしたカラー信号に変換してイメージ
ングプロセッサユニット（IPS）の他の変換モジュール
へ出力するようにしている。

〔発明が解決すべき課題〕

ところで、従来のA/D変換器では検出信号を等間隔で８
ビット信号に変換しているが、濃度変換器236では第11
図に示すような対数特性のルックアップテーブルにより
８ビット反射率データを８ビット濃度データに変換して
256階調を得るようにしている。このようにルックアッ
プテーブルで傾斜を変えたり、曲げたりする変換を行う
と、低濃度部の変換特性の傾斜の緩い領域では複数の階
調値が１つになったりすることが生じ、また、高濃度部
の変換特性の傾斜がきつい領域では出力される階調性が
とびとびとなってしまうので、せっかく８ビットデータ
として検出しても結果的に256階調が得られず、階調が
低下するという現象が発生する。そのため読み取り信号
を画像処理する部分では８ビットデータを受け取っても
実質的には256階調がないため画質劣化を生ずるのでこ
れを防止する必要がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものである。

本発明の目的は、階調値を低下させず、高画質が得られ
る画質読取り装置を提供することである。

本発明の他の目的は安価な構成で階調値を低下させずに
濃度変換、シェーディング補正を可能にすることであ
る。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

そのために本発明の画像読取り装置は、画像読取りセン
サからの検出信号を10ビットディジタル信号に変換する
A/D変換器と、A/D変換器された10ビットディジタル信号
をアドレス入力として８ビット信号を出力する変換器
（ルックアップテーブル）を使用し、低濃度、中濃度、
高濃度における変換特性を変えるようにした10ビット−
10ビット濃度変換器とを備えたことを特徴としている。
低濃度においては変換特性の傾きを急にして異なる入力
に対して変換出力が一つとなってしまうことを防止し、
中濃度、高濃度においては、出力を刻みを細かくして階
調値が抜けるのを防止する。また、白地補正用シェーデ
ィングデータは低濃度であるので、下位８ビットのみを
メモリに格納して、10ビットデータから減算することに
より８ビットのメモリを使用して10ビットデータのシェ
ーディング補正をする。また、２つの８ビットA/D変換
器を並列的に使用し、各A/D変換器へ入力される検出信
号の比を4:1とし、一方のA/D変換器出力から８ビットの
下位桁、他方のA/D変換器出力から８ビットの上位桁信
号を得ることにより、10ビットデータを得ることが可能
となり、高価な10ビットのシェーディングメモリやA/D
変換器を使用する必要がなく、装置構成を安価にするこ
とができる。

〔実施例〕

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機等各種記録
装置に適用可能であるが、以下では複写機を例にとって
説明する。

第２図は本発明が適用されるカラー複写機の全体構成の
一例を示す図である。

本発明が適用されるカラー複写機は、基本構成となるベ
ースマシン30が、上面に原稿を載置するプラテンガラス
31、イメージ入力ターミナル（IIT）32、電気系制御収
納部33、イメージ出力ターミナル（IOT）34、用紙トレ
イ35、ユーザインタフェース（U/I）36から構成され、
オプションとして、エディットパッド61、オートドキュ
メントフィーダ（ADF）62、ソータ63およびフィルムプ
ロジェクタ（F/P）64を備える。

前記IIT、IOT、U/I等の制御を行うためには電気的ハー
ドウェアが必要であるが、これらのハードウェアは、II
T、IITの出力信号をイメージ処理するIPS、U/I、F/P等
の各処理の単位毎に複数の基板に分けられており、更に
それらを制御するSYS基板、およびIOT、ADF、ソータ等
を制御するためのMCB基板（マシンコントロールボー
ド）等と共に電気制御系収納部33に収納されている。

IIT32は、イメージングユニット37、該ユニットを駆動
するためのワイヤ38、駆動プーリ39等からなり、イメー
ジングユニット37内のCCDラインセンサ、カラーフィル
タを用いて、カラー原稿を光の原色Ｂ（青）、Ｇ
（緑）、Ｒ（赤）毎に読取り、デジタル画像信号に変換
してIPSへ出力する。

IPSでは、前記IIT32のＢ、Ｇ、Ｒ信号をトナーの原色Ｙ
（イエロー）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｋ（ブ
ラック）に変換し、さらに、色、階調、精細度等の再現
性を高めるために、種々のデータ処理を施してプロセス
カラーの階調トナー信号をオン／オフの２値化トナー信
号に変換し、IOT34に出力する。

IOT34は、スキャナ40、感材ベルト41を有し、レーザ出
力部40aにおいて前記IPSからの画像信号を光信号に変換
し、ポリゴンミラー40b、F/θレンズ40cおよび反射ミラ
ー40dを介して感材ベルト41上に原稿画像に対応した潜
像を形勢させる。感材ベルト41は、駆動プーリ41aによ
って駆動され、その周囲にクリーナ41b、帯電器41c、
Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各現像器41dおよび転写器41eが配置さ
れている。そして、この転写器41eに対向して転写装置4
2が設けられていて、用紙トレイ35から用紙搬送路35aを
経て送られる用紙をくわえ込み、例えば、４色フルカラ
ーコピーの場合には、転写装置42を４回転させ、用紙に
Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順序で転写させる。転写された用紙
は、転写装置42から真空搬送装置43を経て定着器45で定
着され、排出される。また、用紙搬送路35aには、SSI
（シングルシートインサータ）35bからも用紙が選択的
に供給されるようになっている。

U/I36は、ユーザが所望の機能を選択してその実行条件
を指示するものであり、カラーディスプレイ51と、その
横にハードコントロールパネル52を備え、さらに赤外線
タッチボード53を組み合わせて画面のソフトボタンで直
接指示できるようにしている。

次にベースマシン30へのオプションについて説明する。
１つはプラテンガラス31上に、座標入力装置であるエデ
ィットパッド61を載置し、入力ペンまたはメモリカード
により、各種画像編集を可能にする。また、既存のADF6
2、ソータ63の取付を可能にしている。

さらに、本実施例における特徴は、プラテンガラス31上
にミラーユニット（M/U）65を載置し、これにF/P64から
フィルム画像を投射させ、IIT32のイメージングユニッ
ト37で画像信号として読取ることにより、カラーフィル
ムから直接カラーコピーをとることを可能にしている。
対象原稿としては、ネガフィルム、ポジフィルム、スラ
イドが可能であり、オートフォーカス装置、補正フィル
タ自動交換装置を備えている。

第３図は３ラインセンサ（縮小光学系）を用いた場合の
ビデオ信号処理回路の構成例を示す図である。

第３図において、３色線順次センサ217は、それぞれＲ
（赤）の分光感度を有するカラーフィルタを用いた画素
列のセンサン217a、Ｇ（緑）の分光感度を有するカラー
フィルタを用いた画素列のセンサン217b、Ｂ（青）の分
光感度を有するカラーフィルタを用いた画素列のセンサ
ン217cからなり、カラー原稿からの反射光により得られ
たビデオ信号をＲ、Ｇ、Ｂに色分解したビデオ信号に変
換して偶数番目の画素（Even）と奇数番目の画素（Od
d）に分けて出力するものである。図示のビデオ信号処
理回路は、サンプルホールド回路261、ゲイン調整回路A
GC（AUTOMATIC GAIN CONTROL）262、オフセット調整回
路AOC（AUTOMATIC OFSET CONTROL）263、A/D変換回路26
4、ミキサー265、ギャップ補正メモリ266、266′、ダー
ク出力補正回路267、270、ログ変換テーブル268、シェ
ーディング補正回路269、271を有し、３色線順次センサ
217から出力されたアナログのビデオ信号をサンプルホ
ールドし、ゲイン調整、オフセット調整してデジタル信
号に変換した後、偶数番目の画素と奇数番目の画素をミ
キシングしてギャップ補正、シェーディング補正、輝度
信号から濃度信号への変換を行うものである。

ギャップ補正メモリ266、266′は、各画素列間のギャッ
プ分を補正するためのものであり、FIFO構成のラインメ
モリからなる。そして、補正量は、縮拡率に応じて副走
査方向のサンプリング密度を変化させる場合には、その
変化に対応して補正量を調整し、原稿を走行して走査す
る画素列の信号を記憶して各画素列の信号を同期して出
力するものである。

ログ変換テーブル268は、反射信号から濃度信号に変換
するための例えばROM構成のLook Up Table（LUT）で
あり、原稿の反射光から得られたＲ、Ｇ、Ｂの色分解信
号を濃度のＲ、Ｇ、Ｂ信号に変換するものである。ダー
ク出力補正回路267、シェーディング補正回路269は、SR
AM270、271を有し、シェーディング補正や画像データ入
力調整等を行うものである。

ダーク出力補正及びシェーディング補正は、基準データ
をSRAMに書き込んでおき、この基準データを画像入力デ
ータから減算して出力する処理を行っており、この処理
により光源の配光特性や光源の経年変化によるバラツ
キ、反射鏡やレンズの汚れ等に起因する光学系のバラツ
キ、３色線順次センサ217の各画素間の感度のバラツキ
を補正している。この処理を行う回路のうち、一方のダ
ーク出力補正回路267では、変換テーブル268の前段に接
続されてダークレベル（蛍光灯201を消灯したときの暗
時出力）に対する補正を行い、他方のシェーディング補
正回路269、変換テーブル2268の後段に接続されて白色
基準板の読み取り出力に対する補正を行っている。その
ために、暗時出力データと白色基準板の読み取りデータ
がそれぞれのSRAM270、271に基準データとして書き込ま
れる。

第４図はIPSのモジュール構成の概要を示す図である。

（Ａ）END変換モジュール END変換モジュール301は、IITで得られたカラー原稿の
光学読み取り信号をグレーバランスしたカラー信号に調
整（変換）するためのモジュールである。カラー画像の
トナーは、グレーの場合に等量になりグレーが基準とな
る。しかし、IITからグレーの原稿を読み取ったときに
入力するＢ、Ｇ、Ｒのカラー分解信号の値は光源や色分
解フィルターの分光特性等が理想的でないため等しくな
っていない。そこで、第36図（ａ）に示すような変換テ
ーブル（LUT;ルックアップテーブル）を用いてそのバラ
ンスをとるのがEND変換である。したがって、変換テー
ブルは、グレイ原稿を読み取った場合にそのレベル（黒
→白）に対応して常に等しい階調でＢ、Ｇ、Ｒのカラー
分解信号に変換して出力する特性を有するものであり、
IITの特性に依存する。また、変換テーブルは、16面用
意され、そのうち11面がネガフィルムを含むフィルムプ
ロジェクター用のテーブルであり、３面が通常のコピー
用、写真用、ジェネレーションコピー用のテーブルであ
る。

（Ｂ）カラーマスキングモジュールカラーマスキングモジュール302は、Ｂ、Ｇ、Ｒ信号を
マトリクス演算することによりＹ、Ｍ、Ｃのトナー量に
対応する信号に変換するのものであり、END変換により
グレーバランス調整を行った後の信号を処理している。

カラーマスキングに用いる変換マトリクスには、純粋に
Ｂ、Ｇ、ＲからそれぞれＹ、Ｍ、Ｃを演算する３×３の
マトリクスを用いているが、Ｂ、Ｇ、Ｒだけでなく、B
G、GR、RB、B²、G²、R²の成分も加味するため種々のマ
トリクスを用いたり、他のマトリクスを用いてもよいこ
とは勿論である。変換マトリクスとしては、通常のカラ
ー調整用とモノカラーモードにおける強度信号生成用の
２セットを保有している。

このように、IITのビデオ信号についてIPSで処理するに
際して、何よりもまずグレーバランス調整を行ってい
る。これを仮にカラーマスキングの後に行うとすると、
カラーマスキングの特性を考慮したグレー原稿によるグ
レーバランス調整を行わなければならないため、その変
換テーブルがより複雑になる。

次に、第１図により本発明の構成について説明する。図
中、１はA/D変換器、２は対数変換器、３はデコーダ、
４はシェーディングメモリ、５はビットシフタ、６は減
算器、７はEND変換器である。

イメージンセンサから読み取られた信号はA/D変換器１
で10ビットのディジタル信号に変換され、さらに対数変
換器２で８ビットディジタル信号に変換される。対数変
換器２は10ビットのアドレス入力に対して８ビットのデ
ィジタル出力が得られるものであり、例えば、第５図に
示すような変換テーブルを記憶させた８ビットのROMか
らなっていて、低濃度、中濃度、高濃度における変換特
性を変えるようにした特性のものである。

第５図において、横軸に反射率０〜100％に対応した10
ビット（０〜1023）の信号入力、縦軸に８ビットの信号
出力をとったとき、反射率25〜100％（256〜1023）の範
囲Ｃでは特性100として濃度０〜0.6に対応して０〜255
を出力させ、対数変換器の出力ＸをそのままＹ＝Ｘとし
て出力する。この場合は変換特性の傾斜を急にして複数
の階調値が一つになってしまうのを防止する。

反射率6.25〜25％（64〜255）の範囲Ｂでは特性101し
て、範囲Ｃにおける２倍の濃度0.6〜1.2に対応させ、Ｙ
＝2Xとし、０〜128を使用しないことにより256〜511を
出力する。また、反射率０〜6.25（０〜63）の範囲Ａで
は特性102として、範囲Ｃにおける４倍の濃度1.2〜2.4
に対応させ、Ｙ＝4Xとし、０〜128を使用しないことに
より、512〜1023を出力させる。こうして、濃度の読み
出しを細かくして階調値がとびとびになるのを防止する
ようにしている。

すなわち、10ビット信号を（D₉D₈D₇D₆D₅D₄D₃D₂D₁D₀）で
表したとき、範囲Ｃでは（D₇D₆D₅D₄D₃D₂D₁D₀）であり、
範囲Ｂでは（D₈D₇D₆D₅D₄D₃D₂D₁）てあり、範囲Ａでは
（D₉D₈D₇D₆D₅D₄D₃D₂）であり、Ｙ＝4Xの８ビット信号を
それぞれ出力させることにより、これら信号を組み合わ
せることにより10ビット信号を得て、高階調を維持す
る。

このような特性の対数変換器を使用し、シェーディング
補正をするために白地を読み取った８ビット濃度信号を
シェーディングメモリ４に記憶させる（第１図）。この
信号は白地に対するものであるので反射率が高く、第５
図における範囲Ｃに入るので８ビット信号（D₇D₆D₅D₄D₃
D₂D₁D₀）である。

一方、A/D変換器１の10ビット出力の上位４ビット（D₉D
₈D₇D₆）を入力とするデコーダ３により、第６図（ａ）
に示すようにビットシフト出力を得てビットシフタ６に
より濃度ディジタル信号をビットシフトする。

第５図における範囲Ｃではアドレス入力は256以上であ
るので、デコーダ入力D₉D₈D₇D₆のうちD₉D₈のうち少なく
とも一方は１であり、そのときはシフト量を０とする。

範囲Ｂではアドレス入力は64〜255であるので、デコー
ダ入力D₉D₈D₇D₆のうちD₉D₈は０であり、かつD₇D₆のうち
すくなくとも一方は１であり、そのときはシフト量を１
とする。

範囲Ａではアドレス入力は０〜63であるので、デコーダ
入力D₉D₈D₇D₆はすべて０であり、そのときはシフト量を
２とする。

そして、第６図（ｂ）に示すように、第５図における範
囲Ｃではピットシフト量０としてビットシフタ５によ
り、D₉D₈に対しては（０）を書き込み、出力を（０）
（０）D₇D₆D₅D₄D₃D₂D₁D₀とする。また範囲Ｂでは１ビッ
トシフトさせると共に、D₉、D₀に対して（０）を書き込
み、出力を（０）D₈D₇D₆D₅D₄D₃D₂（０）とする。また、
範囲Ａでは２ビットシフトさせると共に、D₁D₀に（０）
を書き込み、出力をD₉D₈D₇D₆D₅D₄D₃D₂（０）（０）とす
る。以上の処理によりビットシフタ５の出力として10ビ
ット信号を出力することができるので、８ビットの対数
変換用ROMを使用して10ビット10ビット濃度変換器が得
られたことになる。こうして得られた10ビット濃度信号
からシェーディングメモリ４に記憶されている８ビット
の白地基準信号を減算器６で減算することにより、シェ
ーディング補正した10ビット信号を得ることかでき、階
調性の低下を防止することができる。

そして、END変換モジュール７でグレーバランスした８
ビットカラー信号に変換する。この場合、IPSでは階調
の低下が生ずるような変換がないので８ビットに変換す
るようにしている。

第７図は対数変換器特性を変えた他の実施例を示す図で
ある。

本実施例においては、第５図における範囲Ｂ、範囲Ａに
おける変換特性では変換テーブルの下半分を利用してい
ないことになるので、その分も利用して高濃度における
精度より向上させるようにし、具体的には、D₉D₈D₇D₆の
組み合わせにより、第５図の場合と同様変換特性を変更
する。

濃度変換後のデータは10ビット値で０〜1023であるが、
範囲Ｃにおいては、そのうちの０〜255の範囲なので上
位２ビットを０とし、（０）（０）D₇D₆D₅D₄D₃D₂D₁D₀と
して対数変換器の出力ＸをそのままＹ＝Ｘとして出力す
る。

範囲Ｂでは、データは０〜1023のうちの256〜511の範囲
のデータを出力すればよいので、８ビット対数変換ROM
には０〜255の８ビットデータを格納しておき、９ビッ
ト目に１を付加することで256を足し、（０）（１）D₇D
₆D₅D₄D₃D₂D₁D₀としてＹ＝Ｘ＋256により256〜511を出力
することができる。

範囲Ａでは、512〜1023のデータを出力すればよいの
で、８ビット対数変換ROMの出力０〜255に対し、256を
足して２を掛けることにより512〜1023が得られ、その
ために10ビット目に１を立て、１ビットシフトさせて
（１）D₈D₇D₆D₅D₄D₃D₂（０）とすることにより、Ｙ＝2X
＋512として512〜1023が出力される。

第５図の実施例ではＢの領域は、それぞれＹ＝2Xとした
変換特性であるので、偶数値はとれるが、奇数値が抜け
てしまうという問題があるが、本実施例ではＢの領域に
ついてはこのような問題を回避することができる。

第９図は８ビットA/D変換器を２個使用して10ビットのA
/D変換を行うための一実施例を示す図である。

第９図（ａ）において、入力信号Vinを分圧して4:1の信
号を得、増幅器により各信号を例えば４倍して８ビット
のA/D変換器1a、1bに対してそれぞれ4Vin、Vinの信号を
入力させる。4VinをA/D変換して８ビット信号D₇〜D₀を
得られるようにしたとすると、Vinが大きくなるとA/D変
換器1aの出力はあるところで飽和してしまう。そこで、
1/4に分圧したVinをA/D変換器1bでA/D変換することによ
り、下位２ビットを捨て、上位へ２ビットシフトしたD₉
〜D₂の８ビット信号が得られる。そこで、第９図（ｂ）
に示すように上位桁信号の上位２ビットについてORをと
ると、Vinが小さくてOR回路10への入力が255以下のとき
はD₉,D₈で０であるのでOR回路出力は０であり、Vinが大
きく、OR回路10への入力が256以上のときはD₉,D₈の少な
くとも一方は１となるのでOR回路出力は１となる。そこ
でOR回路10の出力が０のときは、A/D変換器1aの出力D₇
〜D₀を、OR回路10の出力が１のときはスイッチ11、12を
切り換えてD₉〜D₂を出力するようにすれば、結局、出力
単からはD₉〜D₀の10ビット出力を得ることができる。

このように、安価な８ビット構成のA/D変換器を使用し
て10ビット構成のA/D変換器を実現することが可能とな
る。

また本発明の濃度変換方式は、A/D変換器が８ビットの
ままでも、８ビット濃度信号を使った従来のシェーディ
ング補正方式よりも、低濃度側の階調の分解能、シェー
ディング補正精度が向上し、また８ビットのROM、シェ
ーディングメモリを使用して実現することができるの
で、コスト的にもアップすることはない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、８ビット信号の階調値を
低下させることがないので、高画質が得られるととも
に、10ビット信号を使用し、８ビット構成の安価なメモ
リを使用してシェーディング補正が可能となり、また安
価な８ビット構成のA/D変換器を使用して10ビットのA/D
変換を行うことが可能なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像読取り装置の構成を説明するため
の図、第２図は本発明が適用される複写機の概略構成を
示す図、第３図はビデオ信号処理回路の構成を示す図、
第４図はIPSのモジュール構成の概要を示す図、第５図
は対数変換器特性の一実施例を示す図、第６図はビット
シフトを説明するための図、第７図は対数変換器特性を
変えた他の実施例を示す図、第８図はビットシフトを説
明するための図、第９図は10ビットA/D変換器の構成を
示す図、第10図は従来の従来の画像読取り装置の構成を
示す図、第11図は従来の対数変換特性を示す図である。１……A/D変換器、２……対数変換器、３……デコー
ダ、４……シェーディングメモリ、５……ビットシフ
タ、６……減算器、７……END変換器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像読取りセンサからの検出信号を10ビッ
トディジタル信号に変換するA/D変換器と、A/D変換され
た10ビットディジタル信号をアドレス入力として８ビッ
ト信号を出力する変換器を使用し、低濃度、中濃度、高
濃度における変換特性を変えるようにした10ビット−10
ビット濃度変換器とを備えたことを特徴とする画像読取
り装置。
【請求項２】請求項１記載の画像読取り装置において、
10ビット−10ビット濃度変換器は、10ビット信号を作成
するビット信号作成手段と、８ビット濃度基準信号を記
憶する記憶手段と、10ビット信号作成手段の出力から前
記濃度基準信号を減算する減算手段とを備えたことを特
徴とする画像読取り装置。
【請求項３】前記10ビットディジタル信号に変換するA/
D変換器は、２つの８ビットA/D変換器からなり、各８ビ
ットA/D変換器へ入力される検出信号の強度比を4:1とし
てA/D変換することを特徴とする請求項１または２記載
の画像読取り装置。