JPH0740714B2 - Ｃｃｄラインセンサの画像信号処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、CCDラインセンサによる読取画像の濃淡を正
確に表わす規格化された画像信号を出力するようにした
CCDラインセンサの画像信号処理装置に関する。

（発明の背景） 従来、ファクシミリ等の二次元画像を読取って画像信号
を入力する場合に使用されるCCDラインセンサにあって
は、CCDラインセンサ（または原画）をセンサ受光画素
の配列方向と直交する方向に送り制御すると共に、CCD
ラインセンサから画像信号を読出すためにクロツクによ
り一定パルス幅に制御された画像取込指令パルスを発生
し、原画に対する反射照明または透過照明による照明光
の明るさを一定に保つことで、原画の濃淡に応じた正確
な信号レベルをもつ規格化された画像信号を得るように
している。

ところが、CCDラインセンサ（または原画）の送り速度
にムラがあった場合には、送り方向に画像歪み起こす画
像信号が出力されるようになる。即ち、速度が遅くなる
と像が伸び、速度が速くなると逆に像が縮むようにな
る。

この送り方向の画像の歪みをとるためには、CCDライン
センサ（または原画）の送り量をモニタし、CCDライン
センサ（または原画）が例えば１画素に相当する量だけ
送られる毎に画像取込指令パルスを発生するようにすれ
ばよい。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、速度ムラによる送り方向の像の歪みをな
くすためにCCDラインセンサの画像取込指令パルスを一
定送り量毎に発生するようにした場合、像の歪みはなく
なるものの画像取込指令パルスのパルス間隔が一定にな
らず、画像信号の信号レベルを決める露光量がパルス間
隔に応じて変動するため、CCDラインセンサからの画像
信号は、照明光の明るさを一定に制御するだけでは規格
化できず、送り速度のムラに応じた露光量の変化で信号
レベルの変動を起してしまうという問題があった。

（発明の目的） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、CCDラインセンサまたは原画の送り速度にムラが
あっても、画像歪を起すことのない濃淡に応じた正確な
信号レベルをもつ規格化された画像信号を得ることがで
きるCCDラインセンサの画像信号処理装置を提供するこ
とを目的とする。

（発明の概要） この目的を達成するため本発明にあっては、まず速度ム
ラによる送り方向の像の歪みをなくすためにCCDライン
センサまたは原画を一定量送る毎に画像取込指令パルス
を発生し、更に反射または透過による照明光の強さを検
出して画像取込み指令パルスのパルス間隔で定まる時間
積分により露光量（時間×明るさ）を検出し、CCDライ
ンセンサの画像出力を検出露光量で割るようにしたもの
である。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示した説明図である。

まず構成を説明すると、１は読取り対象となる原画であ
り、メカニカルステージ２の上に乗せられ、Ｘ−Ｙ方向
に移動制御される。メカニカルステージ２上の原画１に
対しては、照明ランプ3aと半透過ミラー4aで成る透過照
明系あるいは照明ランプ3bと反射ミラー4bで成る反射照
明系のいずれかにより照明光が与えられ、原画１の照明
による透過光像または反射光像を対物レンズ５及びリレ
ーレンズ６を介しCCDラインセンサ７の上に結像するよ
うに構成している。

メカニカルステージ２による原画１の動きはレーザ干渉
計８により計測され、レーザ干渉計８の計測移動量は、
取込指令パルス発生部９に与えられ、取込指令パルス発
生部９はCCDラインセンサ７の電気的な走査方向に対し
垂直方向に原画１が、例えば１画素に相当する長さだけ
動く毎に画像取込指令パルスを発生する。

取込指令パルス発生部９の出力はCCDドライブ回路10に
与えられており、画像取込指令パルスのパルス間隔で定
まる露光時間の間にCCDラインセンサ７の受光画素に蓄
積された電荷に比例する信号レベルを持った画像信号を
出力回路11に読出し、出力回路11はサンプルホールド等
の信号処理を行なって映像信号を出力する。

一方、透過照明系あるいは反射照明系には、照明系の光
強度を検出するためのフォトダイオード13a,13bが設け
られており、フォトダイオード13a,13bの受光出力はパ
ワーモニタ回路14に与えられ、パワーモニタ回路14は光
量に比例した電圧信号を積分回路15に出力する。積分回
路15には、取込指令パルス発生部９の画像取込身指令パ
ルスがリセット信号として供給されており、パワーモニ
タ回路14から得られる光量に比例した電圧信号を積分し
て露光量を求める。この積分動作は画像取込指令パルス
が得られる毎にリセットされる。積分回路15の出力はサ
ンプルホールド回路16に与えられており、サンプルホー
ルド回路16は取込身指令パルス発生部９からの画像取込
指令パルスを受けて積分回路15の積分動作がリセットさ
れる直前の積分出力をサンプルホールドする。即ち、フ
ォトダイオード13a,13b、パワーモニタ回路14、積分回
路15及びサンプルホールド回路16によって画像取込指令
パルスのパルス間隔で定まる時間にわたって照明系によ
る光強度を積分して露光量を検出するようになる。

画像取込パルスにより出力されたCCDラインセンサ７の
出力をサンプルホールドした出力回路11の画像信号、及
び該画像信号の電荷と同時に測定された露光量を表す積
分回路15の出力をサンプルホールドしたサンプルホール
ド回路16の出力は割算器12に与えられ、出力回路11から
の画像信号をサンプルホールド回路16からの露光量を表
す信号で割算することにより、画像信号の規格化出力を
得るようにしている。

第２図は第１図で用いられる画像信号の規格化出力を得
るための割算器12の具体的実施例を示した回路図であ
り、デジタル的な演算処理により映像信号の規格化出力
を得ている。

即ち、第２図においてパワーモニタ回路14からの照明系
の光強度に応じた電圧信号は積分回路15に与えられ、画
像取込指令パルスPwが得られる毎に積分リセットを受け
る。積分回路15で積分された露光量を表す電圧信号は、
A/D変換器32で例えば10ビットのデジタル信号に変換さ
れており、積分回路15のリセット直前のタイミングでラ
ッチ動作を行なうラッチ回路34でラッチされ、割算器12
に除数として出力する。尚、A/D変換器32とラッチ回路3
4で第１図のサンプルホールド回路16に相当している。

割算器12は公知のマルチプライング（乗算型）D/Aコン
バータ30とオペアンプ31で構成されており、除数入力端
子B0〜B10にラッチ回路34でラッチした10ビットの露光
量データを入力し、一方、端子FBにはCCDラインセンサ
７から読出され出力回路11でサンプルホールド等が施さ
れた画像信号が入力され、オペアンプ31より映像信号を
デジタルデータで与えられる露光量で割って規格化され
た画像信号を出力するようにしている。

第３図は第２図における積分回路15の積分動作を積分リ
セット用の画像取込指令パルスの関係を示したタイムチ
ャートであり、画像取込指令パルスは第１図に示したよ
うに原画１がCCDラインセンサ７の１受光画素分送られ
る毎に発生され、画像取込指令パルスの立上りでA/D変
換器32から出力された露光量データをラッチし、続いて
積分回路15にリセットを掛け、画像取込指令パルスの立
下りから次の積分動作を行なわせるようになる。

第４図は第１図で用いられる画像信号の規格化出力を得
るための割算器の他の実施例を示した回路ブロック図で
あり、第２図の実施例と同様に割算器12として、マルチ
プライング（乗算器）D/Aコンバータ30とオペアンプ31
を使用しており、マルチプライング（乗算型）D/Aコン
バータ30に対する露光量データの除数入力として電圧−
周波数（V/F）コンバータ40、カウンタ41及びラッチ回
路34で成る回路を使用したことを特徴とする。

即ち、パワーモニタ回路14から出力される照明系の光強
度を表す電圧信号を受けるV/Fコンバータ40は電圧信号
に比例した周波数のクロック信号をカウンタ41に出力
し、カウンタ41のクリア端子には画像取込指令パルスが
リセット信号として与えられており、こためカウンタ41
は画像取込指令パルスのパルス間隔にわたってV/Fコン
バータより出力される光強度に比例した周波数のクロッ
クを計数し、照明系からの光量をデジタル的に積分して
露光量データを得る。このカウンタ41で計数された露光
量データは第２図の場合と同様、カウンタリセット直前
において画像取込指令パルスPwを受けたラッチ回路34に
ラッチされ、割算器12のマルチプライング（乗算器）D/
Aコンバータ30に除数データとして与えることでオペア
ンプ31より画像信号を露光量で割ることにより規格化し
た画像信号を得ることができる。

尚、V/Fコンバータ40,カウンタ41が第１図の積分回路15
に相当し、ラッチ回路34が第１図のサンプルホールド回
路16に相当する。

次に第１図の実施例の動作を説明する。

CCDラインセンサ７による原画１の読取り動作を開始さ
せると、図示しないメカニカルステージ２の駆動機構に
よりCCDラインセンサ７における電気的な走査方向に直
交する方向に原画１が連続的に送り制御される。メカニ
カルステージ２による原画１の移動量はレーザ干渉形８
で計測されており、一定送り量、例えばCCDラインセン
サ７における１受光画素分の送り量が得られると、取込
指令パルス発生部９が画像取込指令パルスをCCDドライ
ブ回路10に出力し、そのときCCDラインセンサ７の受光
画素に得られている蓄積電荷に応じた信号を出力回路11
に取出しサンプルホールド等の処理を施した後、割算器
12に出力する。一方、透過または反射照明系の光量がフ
ォトダイオード13a,13bで検出されてパワーモニタ回路1
4に与えられており、パワーモニタ回路14は光量に比例
した電圧信号を積分回路15に与え、積分回路は画像取込
パルスによるリセットから次のリセットまでの間パワー
モニタ回路14からの電圧信号の積分を行ない、CCDライ
ンセンサ７における露光量を検出する。積分回路15の出
力は積分リセット直前のタイミングで取込指令パルスを
受けたサンプルホールド回路16によりサンプルホールド
され、除数として割算器12に与えられることで、出力回
路11からの画像信号をサンプルホールド回路16からの露
光量を示す信号で割算することにより規格化された画像
信号を出力する。

ここでメカニカルステージ２による原画１の送り制御で
例えば速度ムラが起きたとすると、速度ムラが起きても
画像取込指令パルスはレーザ干渉計８で計測されたメカ
ニカルステージ２の送り量が一定送り量に達したとき取
込指令パルスを発生するようにしていることから、速度
ムラに応じた取込指令パルスの時間間隔が得られ、速度
ムラを生じても原画１の送り方向における像の歪みは生
じない。

一方、速度ムラにより取込指令パルスのパルス間隔が一
定にならないことでCCDラインセンサ７に対する露光量
に変動を生ずるが、割算器12において、速度ムラの発生
で変化した該露光量をリアルタイムで測定した検出出力
を生ずるサンプルホールド回路16の出力で出力回路11か
らの画像信号を割算して規格化しているため、規格化出
力には露光量の変化による信号レベルの変動が全く現れ
ず、その結果、原画１の濃淡に対応した正しい信号レベ
ルを持つ画像信号を得ることができる。

第５図は本発明の他の実施例を示した説明図であり、こ
の実施例は画像信号の規格化を露光量を一定に保つ光源
制御で実現するようにしたことを特徴とする。

即ち、第１図の実施例における割算器12の代わりにサン
プルホールド回路16からの露光量検出信号を入力した比
較器17と、比較器17の比較出力に基づいて照明系の明る
さを制御するためのドライブ回路18を設けており、ドラ
イブ回路18の出力は照明ランプ3a,3bの電源回路19a,19
b、または可変NDフィルタ（可変ニュートラルデンシィ
ティフィルタ）20a,20b、若しく絞り21a,21bに与えら
れ、照明系の明るさを可変できるようにしている。尚、
他の回路構成を割算基12を除き第１図の実施例と同じに
なることから、同一番号を付してその説明は省略する。

この第５図の実施例の動作は、サンプルホールド回路16
から出力される露光量信号は比較器17で予め設定した一
定の露光量を与える基準電圧Vrと比較し、例えば速度ム
ラの発生で原画１の速度が遅くなって取込指令パルスの
パルス間隔が伸び、これによって露光量が増加したとき
には比較器17はＬレベル出力をドライブ回路18に与え、
ドライブ回路18は電源回路19a,19bにより照明ランプ3a,
3bの明るさを弱めるか、又は可変NDフィルタ20により照
明ランプからの光を減少させるか、若しくは絞り21a,21
bを絞り込んで明るさを減らし、比較器17に対する基準
電圧Vrで定まる一定露光量となる照明系の明るさに制御
する。

逆に原画１の送り速度が速くなって取込指令パルスのパ
ルス間隔が短くなると、これによって露光量が減少する
る。そこで比較器17はドライブ回路18にＨレベル出力を
与え、電源回路19a,19b、可変NDフィルタ20a,2gb、若し
くは絞り21a,21bの制御により露光量を基準電圧で定ま
る一定値に回復させるように照明系の明るさを増加させ
る。

このような照明系の明るさの制御により、速度ムラによ
り露光時間を与える取込指令パルスのパルス間隔に変動
を生じても照明系の明るさの調整でCCDラインセンサ７
の受光画素が受ける露光量は常に一定に保たれ、速度ム
ラによりレベル変動等の歪みを受けることのない規格化
された画像信号を得ることできる。

尚、第５図の実施例は露光量の変動を検出してから照明
系の明るさを調整するまでの時間遅れが比較的大きいこ
とから、取込指令パルスのパルス間隔に比べ、露光量の
変化が緩かな場合に効果的である。

また、第５図の実施例にあっては電源回路可変NDフィル
タ、若しくは絞りにより照明系の明るさを調整して一定
露光量を得るようにしているが、本発明はこれに限定さ
れず適宜の手段により照明系の明るさを調整するように
しても良い。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、速度ムラによ
る送り方向の像の歪みをなくすためにCCDラインセンサ
または原画を一定量送る毎に画像取込指令パルスを発生
し、更に反射または透過による照明光の強さを検出して
画像取込指令パルスのパルス間隔で定まる時間積分によ
り露光量（時間×明るさ）を検出し、CCDラインセンサ
の画像出力を検出露光量で割るようにしたため、CCDラ
インセンサの原画との間の相対移動に速度ムラがあって
も速度ムラによる画像歪みをもたない画像信号を得るこ
とができ、原画の濃淡に応じて正確な信号レベルを持っ
た規格化出力が得られ、特に入力電圧範囲が定まってい
るA/D変換器により画像信号をデジタル化する場合に適
しており、正確なデジタル変換ができることからコンピ
ューター等における画像入力処理に最適である。

また、照明光源の明るさの変動、即ち電流リップルによ
る変動や経時劣化による明るさの変動に関わらず、原画
の濃淡が正しく表す規格化された画像信号を得ることが
でき、長期間にわたって安定した使用状態を保障するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示したブロック図、第２図
は第１図で用いる割算器による規格化手段の具体的実施
例を示した回路ブロック図、第３図は第２図の実施例に
おける積分動作とラッチタイミングの関係を示したタイ
ムチャート、第４図は第１図の実施例で用いる割算器に
よる規格化手段の他の実施例を示した回路ブロック図、
第５図は本発明の他の実施例を示したブロック図であ
る。 1:原画 2:メカニカルステージ 3a,3b:照明ランプ 4a,4b:反射ミラー（部分透過） 5:対物レンズ 6:リレーレンズ 7:CCDラインセンサ 8:レーザ干渉計 9:取込指令パルス発生部 10:CCDドライブ回路 11:出力回路 12:割算器 13a,13b:フォトダイオード 14:パワーモニタ回路 15:積分回路 16:サンプルホールド回路 17:比較器 18:ドライブ回路 19a,19b:電源回路 20a,20b:可変NDフィルタ 21a,21b:絞り 30:マルチプライングD/Aコンバータ 31:オペアンプ 32:A/Dコンバータ 34:ラッチ回路 40:V/Fコンバータ 41:カウンタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反射照明または透過照明による画像媒体の
   照明でCCDラインセンサ上に結像された光学像をその濃
   淡に応じた信号レベルをもつ画像信号に変換して出力す
   るCCDラインセンサの画像信号処理装置に於いて、 前記CCDラインセンサと画像媒体の間の相対移動による
   一定の送り量を検出する毎に前記CCDラインセンサに対
   する画像取込指令パルスを発生するパルス発生手段と、 前記反射照明または透過照明の照明光の光強度を検出す
   る光強度検出手段と、 前記光強度検出手段の検出出力を前記画像取込指令パル
   スのパルス間隔で定まる時間にわたり積分して露光量を
   検出する露光量検出手段と、 前記CCDラインセンサの画像出力を前記露光量検出手段
   の検出出力で割り算する割り算手段と、 を備えたことを特徴とするCCDラインセンサの画像信号
   処理装置。