JPS63208367A - 画像信号補正装置 - 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 この発明は、ＣＣＤ（電荷結合素子）などのイメージセ
ンサ−から出力される画像信号のオフセットとレベルを
補正する画像信号補正装置に関する。

従来の技術 ３　ページ ＣＣＤなどのイメージセンサ−から出力される画像信号
にはオフセントが含まれている。このオフセットの大き
さは一定せず、温度などによって変わる。オフセットが
大きく々ると、中間調画素の再現精度が悪くなるといっ
だ問題が生じる。そこで、たとえばファクシミリや文書
ファイルスキャナーなどでは、上記オフセントの補正を
行う画像信号補正装置が必要になってくる。

第５図は従来のこの種の画像信号補正装置の概略構成を
示す。

同図において、先ず、１は照明光源、２は浮橋、３は結
像光学系、４はイメージセンサ−を示す。

イメージセンサ−４はＣＯＤからなるライン・イメージ
センサ−であって、浮橋２の画像を主走査方向に走査し
なから１画素ずつ光電変換する。

主走査方向の１ラインが光電変換されると、浮橋２が副
走査方向に１画素分だけ相対移動させられて次のライン
が光電変換される。このとき、イメージセンサ−４は、
１ラインを走査するごとに、浮橋２の画像を光電変換し
て得られる画像信号に先立って、黒の基準画素を光電変
換して得られる黒基準信号を出力する。

一方、画像信号補正装置は、アナログ加算器１２、アナ
ログサンプル・ホールド回路１３、−Ａ倍の利得を有す
る反転増幅回路１４によって構成されている。この画像
信号補正装置は、上記黒基準信号が入力されたときに、
その黒基準信号が可及的に低いレベルで出力されるよう
な負帰還制御を行う。このときに行われた負帰還制御の
状態は、黒基準信号が入力されている間に固定されて保
持される。そして、この保持された状態によって、その
黒基準信号の後に続いて入力される画像信号中のオフセ
ット分が最小となるような補正が行われる。このように
、黒基準信号に基づいて画像信号に基づいて画像信号の
オフセットＬｏが補正される。

オフセット補正された画像信号は、増幅利得をもつレベ
ル変換回路１５でレベル変換された後、Ａ／Ｄ変換器１
６でデジタル化される。デジタル化された画像信号は出
力信号ＯＵＴとして外部へ５　ベー／゛ 導出される。これとともに、利得制御手段１７によって
、上記出力信号ＯＵＴの最高レベルが所定の固定レベル
Ｌｇとなるように上記レベル変換回路１５の利得Ｇが可
変設定される。

以上のようにして、オフセット補正とレベル補正の行わ
れた画像信号が得られるようになっている。

なお、上述した従来の画像信号補正装置は、本発明者ら
によって検討されたものであって、必ずしも公知になっ
たものではない。

発明が解決しようとする問題点 しかし、かかる構成によれば、オフセットの補正は必ず
しも十分に行われず、温度環境などが著しく変化した場
合などに、補正されきれずに画像信号中に残されたオフ
セット成分が中間調画素の再現精度を悪くすることがあ
る、という問題があった。

上述の問題は以下の理由で生じる。

すなわち、第１に、上述した画像信号補正装置では、ア
ナログ加算器１２、アナログサンプル・６　ページ ホールド回路１８、−Ａ倍の利得を有する反転増幅回路
１４による負帰還ループによってオフセノ）ＬＯを可及
的に抑制する構成であるため、その負帰還ループの利得
が無限大でない限り、多少のオフセント成分（ＬＯ／Ａ
）はどうしても残ってしまう。

この残留オフセット成分（ＬＯ／Ａ）を小さくするため
には、上記負帰還ループの利得（＃Ａ）を十分に大きく
する必要がある。ところが、そのループ利得を大きくす
ると、負帰還ループの動作が不安定になって、補正が円
滑に行われなくなってしまうという別の問題が生じる。

負帰還ループの利得は主に反転増幅回路１４の増幅利得
（−Ａ）によって与えられるが、安定な動作が確保でき
る利得の上限は、せいぜい１０倍程度ＣＡ＃１０　）で
しかない。

第２に、オフセント補正された画像信号は、その後に行
われるレベル補正によって増幅されるが、この増幅によ
って残留オフセット成分（Ｌ　ｏ／Ａ）が拡大されてし
まう（ＧＬｏ／Ａ）。

７　ページ 第３に、オフセット補正された画像信号がレベル変換回
路１５々どのアナログ回路を用いてレベル補正されると
きに、そのアナログ回路によって生じるオフセントが画
像信号中に新たに入り込む可能性が大きい。レベル変換
回路１５などのアナログ回路は演算増幅器を用いて構成
されることが多いが、この演算増幅器には必ずといって
よいほどオフセットがある。

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、動
作の安定性を損なうことなく、オフセットとレベルの両
補正が行なわれた画像信号からオフセットを確実に除去
できる画像信号補正装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するだめの手段 この発明は上述の問題点を解決するため、イメージセン
サ−から出力される黒基準信号および画像信号をレベル
補正のだめのレベル変換回路を通し、このレベル変換回
路を経た黒基準信号の値を保持して、この保持値を上記
レベル変換回路を経た画像信号から減算することによっ
てオフセットを除去するとともに、オフセットが除去さ
れた画像信号の最高レベルが所定の固定レベルとなるよ
うに上記レベル変換回路の変換利得を可変設定するとい
う構成を備えたものである。

作用 この発明は上述の構成によって、画像信号中のオフセン
ト成分を、あらかじめ保持された黒基準信号値による減
算処理によって、不安定な要素を伴う負帰還制御を行わ
ずとも、はぼ完全に除去することができる。さらに、ビ
ベル変換回路を経た後の画像信号に含まれるオフセント
を除去することにより、画像信号に元から含まれていた
オフセット分はもちろん、レベル補正などの過程で新た
に加わるかも知れないオフセット分も一緒に除去するこ
とができる。これにより、動作の安定性を損なうことな
く、オフセットとレベルの両補正が行なわれだ画像信号
からオフセントを確実に除去することが可能になる。

実施例 第１図はこの発明の一実施例による画像信号補９　ベー
ン 正装置の概略構成を示す。

同図において、先ず、１は照明光源、２は原稿、３は結
像光学系、４はイメージセンサ−を示す。

イメージセンサ−４はＣＣＤからなるライン・イメージ
センサ−であって、原稿２の画像を主走査方向に走査し
なから１画素ずつ光電変換する。

主走査方向の１ラインが光電変換されると、原稿２が副
走査方向に１画素分だけ相対移動させられて次のライン
が光電変換される。このとき、イメージセンサ−４は、
１ラインを走査するごとに、原稿２の画像を光電変換し
て得られる画像信号に先立って、黒の基準画素を光電変
換して得られる黒基準信号を出力する。

ここで、画像信号補正装置は、レベル変換回路５、Ａ／
Ｄ変換器６、保持手段７、演算手段８、利得制御手段９
などによって構成されている。

レベル変換回路５はレベル補正を行うために設けられた
ものであって、イメージセンサー４から出力される黒基
準信号のレベルを変換する。このレベル変換回路５は一
種の可変利得増幅器であつ１０　べ−／゛ て、外部から可変設定される増幅利得によって低レベル
の画像信号を所定レベルの画像信号に増幅する。

Ａ／Ｄ変換器６は、上記レベル変換回路５でレベル変換
された黒基準信号および画像信号をデジタル化する。

保持手段７はレジスタによって構成され、上記Ａ／Ｄ変
換器６によってデジタル化された黒基準信号の値ＬＳを
保持する。ここで保持された黒基準信号値Ｉ、ｓは、黒
基準信号に引き続いて入力される１ライン分の画像信号
が終わって、次の黒基準信号が入力される寸で保持され
る。

演算手段８はデジタル減算器であって、デジタル化され
た画像信号から上記保持手段７の保持値Ｌ３をデジタル
減算する。との演算手段８によって減算処理された画像
信号は、出力信号ＯＵＴとして外部へ導出されるととも
に、レベル補正のだめに後述する利得制御手段９に入力
される。

利得制御手段９は、上記演算手段８から出力される画像
信号の最高レベルが所定の固定レベル１１　ページ Ｌｇとなるように上記レベル変換回路５の変換利得を可
変設定する。この利得制御手段９は、上記演算手段８か
ら出力される画像信号の瞬時レベルＬＸが所定の固定レ
ベルＬｇを越えたか否かを検出するデジタル比較器９１
と、このデジタル比較器９１の検出出力に基づいて上記
レベル変換回路５の利得制御電圧Ｖｇを増減する制御電
圧発生回路９２とによって構成される。

上記利得制御手段９においては、画像信号の瞬時レベル
ＬＸが固定レベルＬｇ以下のとき、す々わちＬＸ≦Ｌｇ
のときは、デジタル比較器９１がＬ（低レベル）を出力
する。このＬ（低レベル）が出力されているときは、制
御電圧発生回路９２から出力される利得制御電圧Ｖｇが
緩やかに上昇させられる。これによって、レベル変換回
路５の変換利得が徐々に増大させられ、これに伴って画
像信号の瞬時レベルＬＸが少しずつ高められる。

ここで、その瞬時レベルＩ、ｘが固定レベルＬｇを越え
ると、すたわちＬｘ）Ｌｇになると、デジタル比較器９
１からＨ（高レベル）が出力される。

すると、とのＨ（高レベル）の検出出力によって、制御
電圧発生回路９２から出力される利得制御電圧Ｖｇは急
速に下降させられる。これによって、レベル変換回路５
の変換利得は、画像信号の最高レベルがＬｇよりもわず
かに下回るようになる大きさまで、すみやかに減少させ
られるようになる。

このように、上記利得制御電圧発生回路９２は、利得制
御電圧Ｖｇを上昇させるときの時定数と下降させるとき
の時定数を別々に備えて、Ｖｇの下降速度が十分に遅く
、かつｖｇの上昇速度が十分に速くなるように構成した
ことにより、上記演算手段８から出力される画像信号の
最高レベルが所定の固定レベルＬｇとなるように上記レ
ベル変換回路５の変換利得を可変設定することができる
。

次に、以上のように構成された画像信号補正装置の動作
について説明する。

第２図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、上記画像信号補正装置に
よって補正される過程の画像信号波形を例示する。

同図（ａ）は補正前の画像信号波形を示す。ｔはライン
周期であって、各ライン周期ｔごとに１画素１３　ベー
ノ 分の黒基準信号と１ライン分の画像信号が出力される。

ここに示す画像信号にはオフセットＬＯｆが含まれてい
るため、黒基準信号と同じに最低レベルとなる黒画素信
号のレベルｌｂは、そのオフセノ）ＬＯの分だけ基準レ
ベル（Ｏレベル）Ｇからはずれている。また、レベル補
正されていないため、最高レベルＬｒｎとなる白画素信
号のレベルＬＷはライン周期ｔごとに累々っている。

同図Φ）は上記レベル変換回路５によってレベル変換さ
れた画像信号の波形を示す。ここに示す画像信号は、上
記オフセットＬＯの分を除いたレベル振幅範囲いわゆる
グイナミノクレンジが一定に揃えられている。

同図（Ｃ）は上記演算手段８によって減算処理された画
像信号の波形を示す。この画像信号は、ライン周期りの
初めに保持された黒基準信号値Ｌ８が減算されているこ
とによって上記オフセノ）ＬＯが除去されている。すな
わち、オフセット補正されている。このオフセット補正
された画像信号は、出力信号ＯＵＴとして外部へ導出さ
れるとともに、１４　ベー／ 上記レベル変換回路５の変換利得を制御するだめの信号
源として使われる。

以上のようにして、オフセント補正された画像信号の最
高レベルＬｍが所定の固定レベルＬｇとなるようにレベ
ル補正されるとともに、このレベル補正を行う過程で新
だに加わるかも知れないオフセット分も含めたオフセン
トＬＯが補正される。

これにより、動作の安定性を損なうことなく、オフセッ
トとレベルの両補正が行女われた画像信号からオフセッ
トが確実に除去される。

第３図はこの発明の別の実施例による画像信号補正装置
の概略構成を示す。

前述した実施例との相違点だけを示すと、この実施例の
画像信号補正装置は、１ラインごとに複数の黒基準信号
を出力するイメージセンサ−４に対応して構成されたも
のであって、１ライン分の画像信号が入力される毎に複
数の黒基準信号の平均値を算出する平均値演算回路１０
を備えている。

保持手段７は、この平均値演算回路１０で算出された平
均値を保持する。

１５　ベージ 第４図はこの発明のさらに別の実施例による画像信号補
正装置の概略構成を示す。

前述した実施例との相違点だけを示すと、この実施例の
画像信号補正装置は、演算手段８から出力された画像信
号に含まれるシェーディング歪みを補正するシェーディ
ング補正回路１１を備えている。利得制御手段９は、こ
のシェーディング補正回路１１によって補正された画像
信号の最高レベルが所定の固定レベルＬｇとなるように
上記レベル変換回路５の変換利得を可変設定する。これ
により、シェーディング歪みが補正された画像信号がレ
ベル補正される。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、この発明は、レベル補
正のだめのレベル変換回路を経た黒基準信号の値を保持
して、この保持値を上記レベル変換回路を経た画像信号
から減算してオフセット補正を行う一方、このオフセン
ト補正された画像信号に基づいてレベル補正のだめの利
得制御を行なうことにより、動作の安定性を損なうこと
なく、オフセットとレベルの両補正が行なわれた画像信
号からオフセットを確実に除去することができるという
効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による画像信号補正装置の
概略構成を示すブロック図、第２図（ａ）（ｂ）（Ｃ）
は同主要部における動作例を示す波形図、第３図はこの
発明の別の実施例による画像信号補正装置の概略構成を
示すブロック図、第４図はこの発明のさらに別の実施例
による画像信号補正装置の概略構成を示すブロック図、
第５図は従来の画像信号補正装置の概略構成を示すブロ
ック図である。 １・・光源、２・・原稿、３・・光学系、４・・・イメ
ージセンサ−１５・レベル変換回路、６・・・Ａ／Ｄ変
換器、７・・・保持手段、８・・演算手段、９・・利得
制御手段、Ｌｏ・・オフセット、ＬＸ・・・画像信号の
瞬時レベル、ＬＳ・・・黒基準信号値、Ｌｍ・・最高レ
ベル、Ｌｂ・・・黒画素信号のレベル、Ｌｗ・・白画素
信号のレベル。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）イメージセンサーから出力される黒基準信号およ
   び画像信号のレベルを変換するレベル変換手段と、上記
   レベル変換を経た黒基準信号の値を保持する保持手段と
   、上記レベル変換を経た画像信号から上記保持手段の保
   持値を減算する演算手段と、この演算手段から出力され
   る画像信号の最高レベルが所定の固定レベルとなるよう
   に上記レベル変換手段の変換利得を可変設定する利得制
   御手段とを備えた画像信号補正装置。
2. （２）レベル変換手段によってレベル変換された黒基準
   信号および画像信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器と、
   デジタル化された黒基準信号の値を保持する保持手段と
   、デジタル化された画像信号から上記保持手段の保持値
   をデジタル減算する演算手段とを備えた特許請求の範囲
   第１項記載の画像信号補正装置。
3. （３）１ライン分の画像信号が入力される毎に複数の黒
   基準信号の平均値を算出する平均値演算手段と、この平
   均値演算手段で算出された平均値を保持する保持手段を
   備えた特許請求の範囲第１項または第２項記載の画像信
   号補正装置。
4. （４）演算手段から出力された画像信号に含まれるシェ
   ーディング歪みを補正するシェーディング補正手段と、
   このシェーディング補正手段によって補正された画像信
   号の最高レベルが所定の固定レベルとなるように上記レ
   ベル変換手段の変換利得を可変設定する利得制御手段と
   を特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれかに記
   載の画像信号補正装置。