JPH03501916A - イメージスキャナのための自動基準制御 - 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】 イメージ情報ャ　のための　や　゛　−■参　に・する　参詔 肢３■辱扛匠 本発明は、所望出力信号レベルを供給するための感光走査アレイからの、イメー ジ信号の成形に関する。より詳細には、本発明は、プレイからの信号の成形を与 えるシステム利得関数の較正及び制御に関する。

宜景肢歪 書類複写物を印刷するように設計された機械は、原稿の書類を走査するための手 段を必要とする。イメージ情報を走査し且つ再生するためのシステムは、電荷結 合素子（ＣＣＤ）等のデバイスを用いている。ＣＣＤによって生成されたアナロ グ出力信号は、ＣＣＤの特有の動作特性に属するり、Ｃ，成分及びＣＣＤの露光 に属する映像成分を含んでいる。所望の映像成分を最適化された基準レベルに増 幅することが必要である。

ＣＣＤの動作特性、信号利得、及び電荷積分率はＣＣＤによって変化するため、 可変出力の原因となる。更に、多重チャンネルデバイスの使用は、これらのチャ ンネルの出力を平衡にする手段を必要とする。それ故、ＣＣＤを用いるシステム は、このシステムが許容される範囲の反射密度にわたって作動するために較正及 び信号成形のための手段を必要とする。

較正及び信号成形のための１つの技術が「イメージ観視デバイスのための信号回 復及び利得制御」の題を有する米国特許第４．２１６．５０３号によって教示さ れている。所定の白レベルに対応するポテンシャル電圧に帯電したＣＣＤセルの 出力の平均値は暗セルの出力からの走査された値の平均値と共に用いられて、Ｃ ＣＤ出力信号を増幅するのに用いられるシステム利得関数を与える。この利得関 数の決定の後、ＣＣＤ出力信号は、後続の走査にわたって、この関数によって間 ループ修正される。

米国特許第４．４０８，２３１号は、白基準ストリップを周期的に走査して、出 力信号がアナログデジタル変換器のための値の全範囲を網羅するまでシステム利 得を調整することにより使用可能映像信号を最大化する方法を記載している。

走査の動的過程の期間中、入力電力の変動、よごれ、又は熱的変動あるいはり、 Ｅ、Ｄ、又はコンデンサ等の劣化成分による電子回路における変動による照明強 度の如何なる変化もＣＣＵのアナログ出力における好ましくない変化をもたらす 。前記の諸技術は、ＣＣＤ出力における斯かる好ましくない変化を補償するため の１つのラインから次のラインへの利得の調節を行なわない。

システム全体の作動のダイナミックレンジ増加し得る出力信号の暗レベルの最適 化も行なわない。例えば、８ピントシステムは２５６の可能な個別灰色レベルを 有している。自動オフセット制御を行なわないシステムは、例えば、２４３灰色 レベル、即ち与えられる自動オフセット制御による同一システムより１３少ない レベルの作動のより小さなダイナミックレンジを有するであろう。

２３じＵ４示 本発明の１つの目的は、人間の目によって感知され得る、白から黒への反射率の 限度に相当する上限及び下限の間のシステム作動の全ダイナミックレンジにわた ってＣＣＤの出力の変化を制御する改良された手段を提供することにある。

本発明の別の目的は、照明強度における変化及び電子回路における変動による変 化の制御を行うことにある。

これら及び他の目的によると、本発明は、原稿のイメージを走査し且つ既知の反 射率の基準領域を有する、走査されたイメージに特有な映像成分を有する一連の イメージ信号を発生するためのイメージ信号利得制御デバイス、測定値信号を発 生するために基準領域を周期的に走査するための手段、これらのイメージ信号を 所定信号レベルにもっていくのに要する利得因子を測定値信号から決定するため の処理手段、及び上記所定信号レベルにより近いイメージ信号を与えるために上 記利得因子に従って後続のイメージ信号のレベルをＪｉｆｆするための利得補正 手段を提供する。

本発明の好ましい実施例において、基準領域は実質的に白である。また、基準領 域の反射率に対応する値を有する記憶された基準値を発生するための手段が提供 され、上記の処理手段は、測定値信号を基準値と比較するための手段を含んでい る。更に、測定値信号発生手段は、上記基準領域の複数の部分の値を平均化する 手段を含んでいる。

別の形において、本発明は、原稿のイメージを走査し且つ走査されたイメージに 特有な映像成分を有する一連のイメージ信号を含む一連の交差トラックライン走 査を発生するためのイメージ信号利得制御デバイスであって、既知反射率の基準 領域を含んでいるイメージ信号利得制御デバイス、測定値信号を発生するために 各交差トラックライン走査毎に少なくとも１回基準領域を周期的に走査するため の手段、関連の交差トラック走査ラインの残存イメージ信号を所定信号レベルに もっていくのに要する利得因子を測定値信号から決定するための処理手段、及び 上記所定信号レベルにより近いイメージ信号を提供するために上記利得因子に従 って後続のイメージ信号のレベルを調節するための利得補正手段を提供する。

更に別の形において、本発明は、原稿のイメージを走査し且つ走査されたイメー ジに特有な映像成分及びり、Ｃ，オフセント成分を有する一連のイメージ信号を 発生するためのイメージ信号利得制御デバイスであって、上記り、Ｃ，オフセッ ト成分を補正するために上記イメージ信号を修正するための手段を含んでいるイ メージ信号利得制御デバイス、既知の反射率の基！１！領域、測定値信号を発生 するために上記基準領域を周期的に走査するための手段、上記イメージ信号を所 定信号レベルにもっていくのに要する利得因子を上記測定値信号から決定するた めの処理手段、及び上記所定信号レベルにより近いイメージ信号を与えるために 上記利得因子に従って後続のイメージ信号のレベルを調節するための利得補正手 段を提供する。

また別の形において、本発明は、直線配列の感光エメントを有するイメージ信号 利得制御デバイスであって、原稿のイメージを走査し且つ各々が、上記配列の各 エレメントによって観視されるイメージ部分の強度に関連する特性を有する一連 のイメージ信号を発生する一連の交差トランクライン走査を発生するためのイメ ージ信号利得制御デバイスを提供する。この制御デバイスは、測定値信号を発生 するために各交差トラックライン走査の期間中上記配列のエレメントの少なくと も１つによって観視されるように定位された既知の反射率の基準領域、上記イメ ージ信号を所定信号レベルにもっていくのに要する利得因子を上記測定値信号か ら決定するための処理手段、及び上記所定信号レベルにより近いイメージ信号を 与えるために上記利得因子に従って後続のイメージ信号のレベルを調節するだめ の利得補正手段を含んでいる。

図面の簡単な説明 本発明の好ましい実施例の以下の説明は添付図面を参照するが、これらの図面に おいて、 第１ａ図は、自動基準制御を含む本発明の好ましい実施例の概略図であり、 第１ｂ図は、自動基準制御を含む本発明の別の好ましい実施例の概略図であり、 第２図は、自動基準制御を含む本発明の実施例のより詳細な概略図であり、 第３図は、上記自動基準制御に適用可能な数学的相関関係を示しており、 第４図は、第１ａ図の実施例の論理フローチャートであり、第５図は、第１ｂ図 の実施例の論理フローチャートであり、及び 第６図は、上記自動基準制御の論理フローチャートである。

日　るための　モード 第１ａ図の走査デバイスにおいて、光源１０は、プラテン面１２の頂部の上の原 稿書類を照明している。光が原稿書類から反射し、レンズ手段１４を通って電荷 結合素子（ＣＣＤ）１６に至る。

固定された時間インタバル「７．にわたって光強度「Ｉ」に露光するＣＣＤのア ナログ出力電圧「ν（ｔ）」は、次式によって表わされるように、ＣＣＤが露光 する光の強度に対して直線的である。

Ｖ（ｔ）＝ＫＩＴｔ ここで、 Ｖ（ｔ）＝光受容エレメントの電圧、 工　＝光受容面における光強度、 ｔ　＝時間、及び Ｔ　＝固定された露光時間 ＣＣＤを露光する光が反射される場合、ｃｃｎ出力電圧は、光が反射する表面の 反射率に対して直線的である。

書類はトラック内方ｒ５Ｊ１８に走査され、これにより原稿の異なった表面から の反射光はＣＣＤ０上に焦点付けられ、ＣＣＤは、イメージシステムとして原稿 書類のイメージを一連の電子イメージ信号２０に変換する働きを成す、　ＣＣＤ 出力信号２０は、デバイスに特有なり、Ｃ，オフセット成分を有するアナログで あるため、これ゛らの出力信号、映像信号が基準とする既知のり、Ｃ，レベルに 回復する必要がある。各走査ラインの期間中、ＣＣＤにおける「暗基準セル」が 標本化され且つこの標本化からの電圧は、イメージスキャナのための自動り、Ｃ ，オフセット制御の題を有する私の共通に譲り受けられた共に出願中の米国特許 出国に詳細に記載されている自動オフセット制御２２によって信号２０から減算 される。

自動オフセット制御２２の出力２４は、調節可能利得増幅器２６に入力されるり 、Ｃ，回復信号である。

各走査ラインの開始において、既知の反射率を有する白基準ストリップ２８は、 走査され、ＣＣＤからＩＩＪｌの画素信号を生成する。白トラック内基準ストリ ップ２８の走査の期間中、増幅された信号３０、ＣＰＵ　３４からの制御信号３ ２、及びＣＰＵからの基準値３６は、増幅器２６の利得の調節のために自動基準 制御３８によって受けられる。基準値３６は、走査臼ストリップ２８から予想さ れる回復値である。

自動基準制御３８内で、比較が予想基準値３６と測定値３０との間で行なわれる 。測定（！：３０が予想値３６と異なる場合、信号４０が自動基準制御３８から 増幅器２６に送られ増幅器利得を調節し、これによりシステムのフィードバック ループを閉じて、システム変化を補償し且つ信号の適切な白レベルを維持する。

信号成形の完了の後、ラインの残りが走査される。

第２図は、アナログデジタル変換器２６′の特性を第１ａ図の調節可能利得増幅 器２６として利用する第１ａ図のシステムの好ましい実施例である。ＣＣＤ出力 回復信号２４′は、固定された上側基準電圧ｖ１及び調節可能下側基準電圧ｖ２ を有するアナログデジタル変換器２６′へ入力される。並列出力信号３０′は、 従来の平均回路４２へ入力され、この平均回路４２は、例えば１６個等の所定の 数の連続画素に対してＣＰＯ３４′からの信号４４によってイネーブルされる。

測定画素値の平均値はマグニチュード比較器４６に入力され、比較器４６にはま た、予想された基準値３６′が送られる。イネーブルされ且つイネーブル／プレ ロード信号３２′によって中間値を予めロードされる計数器４８は、上方に計数 して最終利得を増加しあるいは下方に計数して最終利得を減少せしめる。計数器 ４８からの出力値は、電流デジタルアナログ変換器５０に入力される。デジタル アナログ変換器５０からのアナログ電流出力は、変換器２６′の利得を変化せし めるための手段としての回路５２によってより低い基準電圧ｖ２に変換される。

アナログデジタル変換器２６′の２進コード化された出力の１０進法同値ｒｌ） Ｊにおける変化は、適用された基準電圧「Ｖ、」及び「ｖ２」における変化に対 して一般的に非直線的である。しかしながら、固定された基準電圧に対して、突 発的なアナログデジタルコンバータ出力の１０進法同値は、入力電圧「ν、」に おける変化に対して直線的である。更に詳細には、第３図に与えられている数学 的相関関係を見よ。

第４図は、トラック内基準ストリップが第１ａ図に見えるようにプラテン面の後 部に定位されている場合の本発明の全体的なシステム概念を定義するフローチャ ートである。開始から、ブロック５６において、スキャナが配置され且つスキャ ナは、初期の場合において構成手順の第１ラインである次のラインの走査を開始 する。アルゴリズムのブロック５８の期間中、ＣＰＵはＣＣＤの暗基準セルから 出力を標本化する。標本化された出力から、自動オフセット制御２２（第２図） によってＣＣＤ出力信号２０から減算される初期り、Ｃ，回復レベル信号として 用いられる電圧が発生する。このアルゴリズムは、電流ラインの走査が完了する ブロック６０の走査基準ストリップ２８の点まで移動する。アルゴリズムのブロ ック６２において、自動基準制御３８には、その機能を果たして前記の測定され た及び予想された値に基づいて増幅器２６の利得を修正する。

アルゴリズムは、決定ブロック６４に移動し、ここで最後のラインが走査された かが決定される。走査されている場合、アルゴリズムは決定ブロック６６に移動 して新しい走査を開始する命令を待機しながらブロック６６に留まる。走査を開 始する命令が受けられると、アルゴリズムは定位のためにブロック５６に、暗セ ル読出しのためにブロック５８に、走査のためにブロック６０に、増幅器利得を 設定するためにブロック６２に、そして決定ブロック６４に移動する。走査する ラインがもっと多くなると、アルゴリズムは最後の走査ラインが完了するまで正 常な走査シーケンスブロック５６．５８．６０．６２．６４．及び６８を開始す る前に走査ラインを進めるためにブロック６８に移動する。

第５図は、トラック内基準ストリップがプラテン面の前部に定位されている場合 の本発明の全体のシステム概念を定義する第１ｂ図に示されている第２の実施例 のフローチャートである。

このアルゴリズムは、異なった順番で配置されている第４図のアルゴリズムから のブロックの全てからなっている。通常の走査シーケンスは、５６’、５８’、 ６２’、６０’、６４’、６８′である。

第６図は、自動基準制御機能概念の論理フローチャートである。アルゴリズムは 、所定数の画素の値を平均化するハードウェアが走査された画素が第１ａ図の白 トラック内基準ス上すッ１２８に対応するような時間においてイネーブルされる ブロック７０に入る。アルゴリズムは、これらの画素を走査するためにブロツク ７２に移動する。ブロック７４において、ＣＰＵは、基準ストリップの走査から 予想される値を表わす基準値を比較器に送る。

ブロック７６の期間中、マグニチュード比較器は、走査の測定値をＣＰＵからの 予想された値と比較する。アルゴリズムがブロック７８．８０．８２及び８４に 移動すると、カウンタは、予めロードされた中間値、例えば、８ビツトデータバ スの場合１２８から上方にあるいは下方にクロックされる。アルゴリズムがブロ ック８６に入ると、その出力が基準電圧をアナログデジタル変換器に設定するデ ジタルアナログ変換器に入力される計数器からのラッチされた出力がＣＣＵ出力 信号の利得を変化し且つ固定する。これにより、現在の走査ラインに対する自動 基準制御調節が完了する。

ＦＩＧＬＩＲＥ　３ ＦＩＧＵＲＥ　６ 国際調査報告 ｂ＋、＋ｍｉｓｗｌＡｅｐｌｈｍ＋い　ＰＣＴ／υＳ　８９１０４Ｂ０２＋ｅ＋ ｍｓ＋ｍ＊ｌ　Ａｍｌ。、、、、、　ＰＣＴ／ＬＩＳ　８９１０４８０２国際調 査報告 ＵＳ　８９０４Ｂ０２

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．原稿イメージを走査し、且つ走査されたイメージに特有の映像成分を有する 一連のイメージ信号を発生するためのイメージ信号利得制御デバイスにおいて、 既知の反射率の基準領域（２８）、 測定値信号を発生するために上記基準領域を周期的に走査するための手段（１６ ）、 上記イメージ信号を所定信号レベルにもっていくのに要する利得因子を上記測定 値信号から決定するための処理手段（３８）、及び 上記所定信号レベルにより近いイメージ信号を与えるために上記利得因子に従っ て後続のイメージ信号のレベルを調節するための利得補正手段（２６）、 を含むことを特徴とするイメージ信号利得制御デバイス。
2. ２．上記基準領域（２８）が実質的に白であることを特徴とする請求項１記載の 改良。
3. ３．上記基準領域の反射率に対応する値を有する記憶された基準値信号を発生す るための手段（３４）を更に含み、且つ上記処理手段（３８）が、上記測定値信 号を上記基準値と比較するための手段（４６）を含む ことを特徴とする請求項１記載の改良。
4. ４．上記測定値信号発生手段が、上記基準領域の複数の部分の値を平均化するた めの手段（４２）を含むことを特徴とする請求項１記載の改良。
5. ５．原稿イメージを走査し、且つ上記走査されたイメージに特有な映像成分を有 する一連のイメージ信号を含む一連の交差トラックライン走査を発生するための イメージ信号利得制御デバイスにおいて、 既知の反射率の基準領域（２８）、 測定値信号を発生するために少なくとも選択された交差トラックライン走査の期 間中に上記基準領域を走査するための手段（１６）、 関連する交差トラック走査ラインの残りのイメージ信号を所定信号レベルにもっ ていくのに要する利得因子を上記測定値信号から決定するための処理手段（３８ ）、及び上記所定信号レベルにより近いイメージ信号を与えるために上記利得因 子に従って後続のイメージ信号のレベルを調節するための利得補正手段（２６） 、 を含むことを特徴とするイメージ信号利得制御デバイス。
6. ６．原稿イメージを走査し、且つ上記走査されたイメージに特有な映像成分及び Ｄ．Ｃ．オフセット成分を有する一連のイメージ信号を発生するためのイメージ 信号利得制御デバイスにおいて、 上記Ｄ．Ｃ．オフセット成分を補正するために上記イメージ信号を修正するため の手段（２２）、 既知の反射率の基準領域（２８）、 測定値信号を発生するために上記基準領域を周期的に走査するための手段（１６ ）、 上記イメージ信号を所定信号レベルにもっていくのに要する利得因子を上記測定 値信号から決定するための処理手段（３８）、及び 上記所定信号レベルにより近いイメージ信号を与えるために上記利得因子に従っ て後続のイメージ信号のレベルを調節するための利得補正手段（２６）、 を含むことを特徴とするイメージ信号利得制御デバイス。
7. ７．感光エレメントの直線アレイを有するイメージ信号利得制御デバイスであっ て、原稿イメージを走査し、且つ各々が上記アレイの各エレメントによって観視 されるイメージ部分の強度に関連する特性を有する一連のイメージ信号を生成す る一連の交差トラックライン走査を発生するためのイメージ信号利得制御デバイ スにおいて、 測定値信号を発生するために各交差トラックライン走査の期間中上記アレイのエ レメントの少なくとも１つによって観視されるように配置された既知の反射率の 基準領域（２８）、上記イメージ信号を所定信号レベルにもっていくのに要する 利得因子を上記測定値信号から決定するための処理手段（３８）、及び 上記所定信号レベルにより近いイメージ信号を与えるために上記利得因子に従っ て後続のイメージ信号のレベルを調節するための利得補正手段（２６）、 を含むことを特徴とするイメージ信号利得制御デバイス。
8. ８．感光エレメントの配列を有するイメージ信号利得制御デバイスであって、原 稿イメージを走査し、且つ各々が関連エレメントによって観視されるイメージ部 分の強度に比例する電位を有する一連のイメージ信号を上記原稿イメージに応答 して発生するためのイメージ信号利得制御デバイスにおいて、上記イメージ信号 を増幅するための手段（２６）、測定値信号を発生するために上記感光エレメン トの１つの部分によって観視されるように定位された既知の反射率の基準領域（ ２８）、 上記測定値信号を上記基準領域の反射率に対応する所定の予想された値を有する 信号（３６）と比較するための手段（４６）、及び上記測定値信号と上記所定予 想値信号との如何なる差にも応答して上記増幅手段の利得を調節するための手段 （４８，５０，５２）、を含むことを特徴とするイメージ信号利得制御デバイス 。
9. ９．上記増幅器手段（２６）が、固定された且つ調節可能基準電圧を有するアナ ログデジタル変換器を含むことを特徴とする請求項８記載のイメージ信号利得制 御デバイス。
10. １０．上記利得調節手段が、上記平均測定値信号と上記所定予想値信号との比較 の符号に応じて上記調節可能基準値を変化せしめるための手段を含むことを特徴 とする請求項９記載のイメージ信号利得制御デバイス。
11. １１．上記比較手段が、上記平均測定値信号と上記所定予想値信号との比較の符 号に応じて所定中間値から上下にクロック可能な計数器（４８）を含むことを特 徴とする請求項８記載のイメージ信号利得制御デバイス。
12. １２．感光エレメントの配列を有するイメージ信号利得制御デバイスであって、 原稿イメージを走査し、且つ各々が上記エレメントによって観視されるイメージ 部の強度に比例するイメージ電位から成るイメージ信号を上記原稿イメージに応 答して発生するためのイメージ信号利得制御デバイスにおいて、上記イメージ信 号を増幅するための手段（２６）、測定値信号を発生するために上記感光エレメ ントの１つの部分によって観視される既知の反射率の基準領域（２８）、上記基 準領域を観視する上記感光エレメントの測定値信号を平均化するための手段（４ ２）、 上記の平均化された測定値信号を上記基準領域の反射率に対応する所定予想値を 有する信号と比較するための手段（４６）、及び 上記平均化された測定値信号と上記所定予想値信号との如何なる差にも応答して 上記増幅手段の利得を調節するための手段（４８，５０，５２）、 を含むことを特徴とするイメージ信号利得制御デバイス。