(57)【要約】      （修正有）【課題】光学素子による色収差や歪曲収差によって生ずる色ずれを１方向のみのデジタルフィルタにより補正できる収差補正機能付き画像読取装置を提供する。【解決手段】収差補正手段が、光学素子の収差による遅延時間で制御される複数の色光の一つを基準色光とし、残りを他の色光とし、該残りの色光にそれぞれ配設されたデジタルフィルタ群と、基準色光と他の色光の結像画像間のそれぞれの遅延量の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御する遅延制御手段とメモリとを備え、前記基準色光の画面横幅に対し、他の色光の画面横幅が広いとき、基準色光と他の色光の走査終了端の画像位置を同時に読み出せる状態において、他の色光の走査開始端結像画像から読み出し、基準色光の走査開始端結像画像を基準としてそれぞれの遅延量の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御して色ずれを補正できる。【選択図】図１
2014103461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像光をそれぞれ光電変換する複数のラインイメージセンサと、各ラインイメージセンサ上に読取画像を結像する光学素子の倍率色収差及び歪曲収差の少なくともいずれかの収差を補正する収差補正手段を有する収差補正機能付き画像読取装置であって、
前記収差補正手段は、
前記ラインイメージセンサの読取画像のデジタル化された画像信号を入力し、前記ラインイメージセンサの読取画像ごとの前記光学素子の収差による遅延時間で制御される複数の色光の一つを基準色光とし、残りの色光を他の色光として、該他の色光にそれぞれ配設された複数のデジタルフィルタで構成するデジタルフィルタ群と、
前記基準色光の結像画像と前記他の色光の結像画像間のそれぞれの遅延量の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御する遅延制御手段と、
前記遅延量の計測値及び前記読取画像を記憶するメモリとを備え、
前記遅延制御手段は、
前記基準色光の結像画像の画面横幅に対し、前記光学素子の倍率色収差及び樽型歪曲収差の少なくともいずれかの収差を受けて前記他の色光の結像画像の画面横幅が広いとき、
前記基準色光の走査終了端結像画像と前記他の色光の走査終了端結像画像の画像位置を同時に読み出せる状態において、
前記他の色光の走査開始端結像画像から読み出しを開始し、前記基準色光の走査開始端結像画像を基準として前記メモリに記憶された他の色光のそれぞれの遅延量の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御することにより前記光学素子の収差によって生ずる色ずれを補正し、
前記遅延制御手段は、
前記基準色光の結像画像の画面横幅に対し、前記光学素子の倍率色収差及び糸巻き型歪曲収差の少なくともいずれかの収差を受けて前記他の色光の結像画像の画面横幅が狭いとき、
前記基準色光の走査開始端結像画像と前記他の色光の走査開始端結像画像の画像位置を同時に読み出せる状態において、
前記基準色光及び他の色光の走査開始端結像画像から読み出しを開始し、前記基準色光の走査開始端結像画像を基準として前記メモリに記憶された他の色光のそれぞれの遅延量の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御することにより前記光学素子の収差によって生ずる色ずれを補正してなることを特徴とする収差補正機能付き画像読取装置。
【請求項２】
被写体像光をそれぞれ光電変換する複数のラインイメージセンサと、各ラインイメージセンサ上に読取画像を結像する光学素子の倍率色収差及び歪曲収差の少なくともいずれかの収差を補正する収差補正手段を有する収差補正機能付き画像読取装置であって、
前記収差補正手段は、
前記ラインイメージセンサの読取画像のデジタル化された画像信号を入力し、前記ラインイメージセンサの読取画像ごとの前記光学素子の収差による遅延時間で制御される複数の色光の各色光ごとに配設された複数のデジタルフィルタで構成するデジタルフィルタ群と、
前記複数の色光の一つを基準色光とし、残りの色光を他の色光として、前記ラインイメージセンサの画素読み出しクロックと前記基準色光又は他の色光である各色光との結像画像間の遅延量の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御する遅延制御手段と、
前記遅延量の計測値及び前記読取画像を記憶するメモリとを備え、
前記複数の色光の各結像画像が前記ラインイメージセンサの有効画素幅に合致して結像され、かつ前記光学素子の倍率色収差及び樽型歪曲収差の少なくともいずれかの収差を受けているとき、
前記遅延制御手段は、
前記複数の色光の各結像画像の走査終了端画像と、前記複数の色光の各結像画像の走査終了端画像を読み出す前記ラインイメージセンサの画素読み出しクロックを同時に読み出せる状態において、
前記複数の色光の各結像画像の走査開始端画像から走査終了端画像までを読み出すラインイメージセンサの読み出しクロックと、前記複数の色光の各結像画像との遅延量の計測値を前記メモリに書き込み、
前記複数の色光の各結像画像が前記ラインイメージセンサの有効画素幅を満たさずに結像され、かつ前記光学素子の倍率色収差及び糸巻き型歪曲収差の少なくともいずれかの収差を受けているとき、
前記遅延制御手段は、
前記複数の色光の各結像画像の走査開始端画像と、前記ラインイメージセンサの前記複数の色光の各結像画像の走査開始端画像を読み出す画素読み出しクロックを同時に読み出せる状態において、
前記複数の色光の各結像画像の走査開始端画像から走査終了端画像までを読み出す前記ラインイメージセンサの読み出しクロックと、前記複数の色光の各結像画像との遅延量の計測値を前記メモリに書き込み、
前記メモリから読み出した前記遅延量の計測値に基づいて前記複数の色光ごとに配設されたデジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御することにより前記光学素子の収差によって生ずる色ずれを補正してなることを特徴とする収差補正機能付き画像読取装置。
【請求項３】
前記収差補正手段は、前記メモリに記憶された前記遅延量の計測値を順次読み出し、前記複数の色光ごとに配設されたデジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御することにより収差が補正された画像信号を連続して出力できることを特徴とする請求項１又は２に記載の収差補正機能付き画像読取装置。
【請求項４】
前記収差補正手段は、前記ラインイメージセンサの全画素数の整数分の１の画素数を１セットとし、セット単位でフィルタ係数を制御して前記光学素子による収差歪みによって生ずる色ずれを補正してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の収差補正機能付き画像読取装置。
【請求項５】
前記整数分の１のセット単位の画素数は、結像画面中央近辺の歪曲収差が少ない領域は画素数を多くし、画面中央近辺から走査開始端又は走査終了端に近づくにしたがって画素数を少なくするように制御されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の収差補正機能付き画像読取装置。
【請求項６】
前記基準色光は緑色光であり、前記他の色光は赤色光及び青色光であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の収差補正機能付き画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原稿等の読取画像を結像する光学素子による収差を補正する収差補正機能付き画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原稿等の読取画像を結像する光学素子としてのレンズには収差があり、その一つである色収差はガラスの屈折率が波長によって少しずつ異なる（分散）ため生じる。
これは、軸上色収差及び倍率色収差となって現れ、カラー用として３個のラインイメージセンサを使用するときはＲＧＢそれぞれの波長に合わせて結像点位置に配設する必要がある。
【０００３】
また、上記の収差はいずれも結像画像のボケ、結像位置及び像の大小に関するものであるが、その他に像の形状全体の歪みに関する収差として歪曲収差がある。
通常、四角な図形が樽状に歪む樽型歪曲収差と、糸巻き状に歪む糸巻き型歪曲収差がある。この歪曲収差は結像画像の中心付近は殆ど歪みは無いが、周辺になるにしたがってその歪みが変化し、かつ大きくなっていく特性がある。ラインイメージセンサにおいても、その主走査方向で同様の歪曲収差の影響を受ける。
【０００４】
近年は画像読取装置の高解像度化が進み、そのため使用するラインイメージセンサの有効画素数が多く、かつ小型化のための高密度化、画素サイズ及び画素ピッチの縮小化が図られている。
このため、従来では許容された色収差や歪曲収差によって生ずる色ずれが問題となり、使用レンズの選定と、収差の補正手段が組み込まれた画像読取装置が要求されている。
【０００５】
そこで、特許文献１特開平０６−０８６０８２号公報では、その請求項１で、「原稿面を走査しこれを透過又は反射して得られた光を結像レンズにより集光して光電変換素子に入射して前記原稿面の反射率又は透過率に応じた電気信号を画像信号として検出し、この検出された画像信号を赤、青、緑の各信号成分の信号処理部にそれぞれ導くことによりカラー画像情報を得る画像読取装置において、
赤信号成分、青信号成分の前記信号処理部の後段に、主走査方向にパラメータの変化するデジタルフィルタ手段をもちかつそれらのパラメータ設定が空間位置に関して互いにほぼ逆の重みである読取位置ずれ補正回路を接続したことを特徴とする画像読取装置。」の発明が開示されている。
【０００６】
具体的には、図２の説明として段落［００２１］で、「…。まず、Ｒ成分の演算の主走査の前半においては、一画素遅らせたＧ信号に対して非遅延のＲ信号を当初は大きな重みで、一画素遅延のＲ信号を当初は小さな重みで混合するように行う。一方、主走査の中央部にいくに従って、重みを逆転させるように操作する。」とする。
【０００７】
また、「Ｒ成分の演算の主走査の後半においては、…、Ｇ信号の連続性を確保するためやはり一画素分遅延させて、その分、Ｒ信号も全体的に一画素分遅延回路２０で遅延させる。そして、主走査の前半と後半とでスイッチ回路３２を切換えて、Ｒ信号の読取色ずれ補正出力はＦＩＦＯメモリ３３を介して出力端子３５に導かれる。」
【０００８】
Ｂ成分の読み取り位置ずれ補正は、Ｒ成分の補正方法に準じて行われ、いずれもＧ成分を基準として、Ｒ成分、Ｂ成分の演算処理を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０６−０８６０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１では、その演算処理のため基準となるＧ成分もデジタルフィルタで遅延処理し、さらに主走査の演算後半のＲ成分又は前半のＢ成分において、Ｒ信号、Ｂ信号共に全体的に一画素分遅延回路２０で遅延させるため、デジタルフィルタを２度通過させている。
【００１１】
したがって、基準となるＧ成分は１種類、Ｒ／Ｂ成分はそれぞれ２種類のデジタルフィルタを通過させる必要があり、また当初大きな重みを発生させるための係数ＲＯＭ、当初小さな重みを発生させるための係数ＲＯＭ、及び混合するための乗算回路、加算回路が必要となり、また、主走査の前半と後半でスイッチの切り換えを要し回路が複雑化するなど解決すべき課題があった。
【００１２】
そこで、基準色光の結像画像の画面横幅に対し、光学素子の持つ色収差や歪曲収差の影響を受けて他の色光の結像画像の画面横幅が広くなったとき、又は狭くなったときでも、さらに結像画像の走査開始端から画像中央位置及び画像中央位置から走査終了端までを１方向のみのデジタルフィルタによりスイッチで切り換えることなく色収差や歪曲収差によって生ずる色ずれを補正できる収差補正機能付き画像読取装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、上記課題を下記の手段により解決した。
（１）被写体像光をそれぞれ光電変換する複数のラインイメージセンサと、各ラインイメージセンサ上に読取画像を結像する光学素子の倍率色収差及び歪曲収差の少なくともいずれかの収差を補正する収差補正手段を有する収差補正機能付き画像読取装置であって、
前記収差補正手段は、
前記ラインイメージセンサの読取画像のデジタル化された画像信号を入力し、前記ラインイメージセンサの読取画像ごとの前記光学素子の収差による遅延時間で制御される複数の色光の一つを基準色光とし、残りの色光を他の色光として、該他の色光にそれぞれ配設された複数のデジタルフィルタで構成するデジタルフィルタ群と、
前記基準色光の結像画像と前記他の色光の結像画像間のそれぞれの遅延量の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御する遅延制御手段と、
前記遅延量の計測値及び前記読取画像を記憶するメモリとを備え、
前記遅延制御手段は、
前記基準色光の結像画像の画面横幅に対し、前記光学素子の倍率色収差及び樽型歪曲収差の少なくともいずれかの収差を受けて前記他の色光の結像画像の画面横幅が広いとき、
前記基準色光の走査終了端結像画像と前記他の色光の走査終了端結像画像の画像位置を同時に読み出せる状態において、
前記他の色光の走査開始端結像画像から読み出しを開始し、前記基準色光の走査開始端結像画像を基準として前記メモリに記憶された他の色光のそれぞれの遅延量の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御することにより前記光学素子の収差によって生ずる色ずれを補正し、
前記遅延制御手段は、
前記基準色光の結像画像の画面横幅に対し、前記光学素子の倍率色収差及び糸巻き型歪曲収差の少なくともいずれかの収差を受けて前記他の色光の結像画像の画面横幅が狭いとき、
前記基準色光の走査開始端結像画像と前記他の色光の走査開始端結像画像の画像位置を同時に読み出せる状態において、
前記基準色光及び他の色光の走査開始端結像画像から読み出しを開始し、前記基準色光の走査開始端結像画像を基準として前記メモリに記憶された他の色光のそれぞれの遅延量の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御することにより前記光学素子の収差によって生ずる色ずれを補正してなることを特徴とする収差補正機能付き画像読取装置。
（２）被写体像光をそれぞれ光電変換する複数のラインイメージセンサと、各ラインイメージセンサ上に読取画像を結像する光学素子の倍率色収差及び歪曲収差の少なくともいずれかの収差を補正する収差補正手段を有する収差補正機能付き画像読取装置であって、
前記収差補正手段は、
前記ラインイメージセンサの読取画像のデジタル化された画像信号を入力し、前記ラインイメージセンサの読取画像ごとの前記光学素子の収差による遅延時間で制御される複数の色光の各色光ごとに配設された複数のデジタルフィルタで構成するデジタルフィルタ群と、
前記複数の色光の一つを基準色光とし、残りの色光を他の色光として、前記ラインイメージセンサの画素読み出しクロックと前記基準色光又は他の色光である各色光との結像画像間の遅延量の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御する遅延制御手段と、
前記遅延量の計測値及び前記読取画像を記憶するメモリとを備え、
前記複数の色光の各結像画像が前記ラインイメージセンサの有効画素幅に合致して結像され、かつ前記光学素子の倍率色収差及び樽型歪曲収差の少なくともいずれかの収差を受けているとき、
前記遅延制御手段は、
前記複数の色光の各結像画像の走査終了端画像と、前記複数の色光の各結像画像の走査終了端画像を読み出す前記ラインイメージセンサの画素読み出しクロックを同時に読み出せる状態において、
前記複数の色光の各結像画像の走査開始端画像から走査終了端画像までを読み出すラインイメージセンサの読み出しクロックと、前記複数の色光の各結像画像との遅延量の計測値を前記メモリに書き込み、
前記複数の色光の各結像画像が前記ラインイメージセンサの有効画素幅を満たさずに結像され、かつ前記光学素子の倍率色収差及び糸巻き型歪曲収差の少なくともいずれかの収差を受けているとき、
前記遅延制御手段は、
前記複数の色光の各結像画像の走査開始端画像と、前記ラインイメージセンサの前記複数の色光の各結像画像の走査開始端画像を読み出す画素読み出しクロックを同時に読み出せる状態において、
前記複数の色光の各結像画像の走査開始端画像から走査終了端画像までを読み出す前記ラインイメージセンサの読み出しクロックと、前記複数の色光の各結像画像との遅延量の計測値を前記メモリに書き込み、
前記メモリから読み出した前記遅延量の計測値に基づいて前記複数の色光ごとに配設されたデジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御することにより前記光学素子の収差によって生ずる色ずれを補正してなることを特徴とする収差補正機能付き画像読取装置。
（３）前記収差補正手段は、前記メモリに記憶された前記遅延量の計測値を順次読み出し、前記複数の色光ごとに配設されたデジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御することにより収差が補正された画像信号を連続して出力できることを特徴とする前項（１）又は（２）に記載の収差補正機能付き画像読取装置。
（４）前記収差補正手段は、前記ラインイメージセンサの全画素数の整数分の１の画素数を１セットとし、セット単位でフィルタ係数を制御して前記光学素子による収差歪みによって生ずる色ずれを補正してなることを特徴とする前項（１）〜（３）のいずれか１項に記載の収差補正機能付き画像読取装置。
（５）前記整数分の１のセット単位の画素数は、結像画面中央近辺の歪曲収差が少ない領域は画素数を多くし、画面中央近辺から走査開始端又は走査終了端に近づくにしたがって画素数を少なくするように制御されていることを特徴とする前項（１）〜（４）のいずれか１項に記載の収差補正機能付き画像読取装置。
（６）前記基準色光は緑色光であり、前記他の色光は赤色光及び青色光であることを特徴とする前項（１）〜（５）のいずれか１項に記載の収差補正機能付き画像読取装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により次のような効果が発揮される。
〈１〉本発明は、
被写体像光をそれぞれ光電変換する複数のラインイメージセンサと、各ラインイメージセンサ上に読取画像を結像する光学素子の倍率色収差及び歪曲収差の少なくともいずれかの収差を補正する収差補正手段を有する収差補正機能付き画像読取装置であって、
前記収差補正手段は、
前記ラインイメージセンサの読取画像のデジタル化された画像信号を入力し、前記ラインイメージセンサの読取画像ごとの前記光学素子の収差による遅延時間で制御される複数の色光の一つを基準色光とし、残りの色光を他の色光として、該他の色光にそれぞれ配設された複数のデジタルフィルタで構成するデジタルフィルタ群と、
前記基準色光の結像画像と前記他の色光の結像画像間のそれぞれの遅延量の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御する遅延制御手段と、
前記遅延量の計測値及び前記読取画像を記憶するメモリとを備え、
前記遅延制御手段は、
前記基準色光の結像画像の画面横幅に対し、前記光学素子の倍率色収差及び樽型歪曲収差の少なくともいずれかの収差を受けて前記他の色光の結像画像の画面横幅が広いとき、
前記基準色光の走査終了端結像画像と前記他の色光の走査終了端結像画像の画像位置を同時に読み出せる状態にすることによって、前記基準色光の画像信号に対し、前記他の色光の画像信号は全て進み位相となるため、
前記他の色光の走査開始端結像画像から読み出しを開始し、基準色光の走査開始端結像画像を基準として前記メモリに記憶された他の色光のそれぞれの遅延量の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御することにより前記光学素子の色収差や歪曲収差によって生ずる色ずれを補正できる。
【００１５】
あるいは、前記遅延制御手段は、
前記基準色光の結像画像の画面横幅に対し、前記光学素子の倍率色収差及び糸巻き型歪曲収差の少なくともいずれかの収差を受けて前記他の色光の結像画像の画面横幅が狭いとき、
前記基準色光の走査開始端結像画像と前記他の色光の走査開始端結像画像の画像位置を同時に読み出せる状態にすることによって、前記基準色光の画像信号に対し、前記他の色光の画像信号は全て進み位相となるため、
前記基準色光及び他の色光の走査開始端結像画像から読み出しを開始し、基準色光の走査開始端結像画像を基準として前記メモリに記憶された他の色光のそれぞれの遅延量の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御することにより前記光学素子の色収差や歪曲収差によって生ずる色ずれを補正できる。
【００１６】
また、前記光学素子による結像画像が樽型歪曲特性又は糸巻き型歪曲特性を持ったときの歪曲収差による色ずれが基準色光に対し他の色光の主走査の前半と主走査の後半において相反するように異なっていても他の色光ごとに配設された一方向のみのデジタルフィルタ群で全走査域の前記光学素子による色収差や歪曲収差によって生ずる色ずれを順次補正することができるので装置の簡素化とコストダウンを図ることができる。
【００１７】
〈２〉本発明は、
被写体像光をそれぞれ光電変換する複数のラインイメージセンサと、各ラインイメージセンサ上に読取画像を結像する光学素子の倍率色収差及び歪曲収差の少なくともいずれかの収差を補正する収差補正手段を有する収差補正機能付き画像読取装置であって、
前記収差補正手段は、
前記ラインイメージセンサの読取画像のデジタル化された画像信号を入力し、前記ラインイメージセンサの読取画像ごとの前記光学素子の収差による遅延時間で制御される複数の色光の各色光ごとに配設された複数のデジタルフィルタで構成するデジタルフィルタ群と、
前記複数の色光の一つを基準色光とし、残りの色光を他の色光として、前記ラインイメージセンサの画素読み出しクロックと前記基準色光又は他の色光である各色光との結像画像間の遅延量の計測値に基づいて前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御する遅延制御手段と、
前記遅延量の計測値及び前記読取画像を記憶するメモリとを備え、
前記複数の色光の各結像画像が前記ラインイメージセンサの有効画素幅に合致して結像され、かつ前記光学素子の倍率色収差及び樽型歪曲収差の少なくともいずれかの収差を受けているとき、
前記遅延制御手段は、
前記複数の色光の各結像画像の走査終了端画像と、前記複数の色光の各結像画像の走査終了端画像を読み出す前記ラインイメージセンサの画素読み出しクロックを同時に読み出せる状態にすることによって、前記画素読み出しクロックに対し、前記複数の色光の各結像画像信号は全て進み位相となり、
前記複数の色光の各結像画像の走査開始端画像から走査終了端画像までを読み出すラインイメージセンサの読み出しクロックと、前記複数の色光の各結像画像との遅延量の計測値を前記メモリに書き込み、
前記複数の色光の各結像画像が前記ラインイメージセンサの有効画素幅を満たさずに結像され、かつ前記光学素子の倍率色収差及び糸巻き型歪曲収差の少なくともいずれかの収差を受けているとき、
前記遅延制御手段は、
前記複数の色光の各結像画像の走査開始端画像と、前記ラインイメージセンサの前記複数の色光の各結像画像の走査開始端画像を読み出す画素読み出しクロックを同時に読み出せる状態にすることによって、前記画素読み出しクロックに対し、前記複数の色光の各結像画像信号は全て進み位相となり、
前記複数の色光の各結像画像の走査開始端画像から走査終了端画像までを読み出す前記ラインイメージセンサの読み出しクロックと、前記複数の色光の各結像画像との遅延量の計測値を前記メモリに書き込み、
前記メモリから読み出した前記遅延量の計測値に基づいて前記複数の色光ごとに配設されたデジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御することにより前記光学素子の収差によって生ずる色ずれを電気的に進み／遅れのない読み出しクロックを基準として前記光学素子の色収差や歪曲収差によって生ずる前記基準色光及び他の色光の色ずれを一方向のみのデジタルフィルタ群で各画像信号を同時に、かつ正確に補正できるとことと、計測装置等の簡素化とコストダウンを図ることができる。
【００１８】
また、他の方法として、前記収差補正手段は、前記他の色光の結像画像、又は前記基準色光を基準として前記光学素子の収差によって生ずる色ずれが補正された前記他の色光の画像信号と、前記読み出しクロックを基準として前記光学素子の収差によって生ずる色ずれが補正された基準色光の画像信号間のそれぞれの遅延量の計測値を前記メモリに書き込み、
前記メモリから読み出した前記遅延量の計測値に基づいて前記他の色光用デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御することにより前記光学素子の収差によって生ずる色ずれを補正できるので、画素読み出しクロックと基準色光の結像画像の色ずれを補正してから、前記基準色光の画像信号と他の色光の結像画像間、又は色ずれが補正された前記他の色光の画像信号間の色ずれを補正することにより、電気的に進み／遅れのない読み出しクロックを基準として完全に倍率色収差や歪曲収差が補正され色ずれが全く無い画像信号を得ることができる。
【００１９】
〈３〉本発明は上記の効果に加えて、
前記収差補正手段は、前記メモリに記憶された遅延量の計測値を順次読み出し、前記複数の色光ごとに配設された複数個のデジタルフィルタで構成するデジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御することにより収差が補正された画像信号を連続して出力できるので、前記ラインイメージセンサの全走査期間の色ずれを順次読み出した遅延量の計測値によりデジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御することにより補正できることから、一定速度で駆動されるラインコンベア上の計測対象物を副走査することによって計測するときでも、連続して収差補正された画像出力が得られる。
【００２０】
〈４〉本発明は上記の効果に加えて、
前記収差補正手段は、前記ラインイメージセンサの全画素数の整数分の１の画素数を１セットとし、セット単位でフィルタ係数を制御して前記光学素子による収差歪みによって生ずる色ずれを補正しているので、
画素数の多いラインイメージセンサであっても全画素数の整数分の１の画素数を１セットして前記光学素子による収差歪みによる色ずれを補正することにより、基準色光の結像画像と他の色光の結像画像間、又は画素読み出しクロックと基準色光結像画像間の前記メモリに記憶されたそれぞれの１セット単位ごとに遅延量の計測値に基づいて順次前記デジタルフィルタ群のフィルタ係数を制御して全結像画像の色ずれを補正できるので画像処理の高速化が図られると同時に経済的である。
【００２１】
〈５〉本発明は上記の効果に加えて、
前記整数分の１のセット単位の画素数を、結像画面中央近辺の歪曲収差が少ない領域は画素数を多くし、画面中央近辺から走査開始端又は走査終了端に近づくにしたがって画素数を少なくするように制御すれば、さらに画像処理の高速化を図ることができる。
【００２２】
〈６〉本発明は上記の効果に加えて、
前記基準色光は緑色光であり、前記他の色光は赤色光及び青色光であることから、前記緑色光は、ラインイメージセンサの分光感度特性から緑色光に対する感度特性がよく他の２色光よりも比較的高いレベルと高Ｓ／Ｎ比で応答レスポンスの優れたの画像信号が得られるため基準光として優れている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の収差補正機能付き画像読取装置実施例１の回路ブロック図
【図２】本発明の収差補正機能付き画像読取装置実施例１の樽型歪みによる収差補正の説明図
【図３】本発明の収差補正機能付き画像読取装置実施例１の糸巻き型歪みによる収差補正の説明図
【図４】本発明の収差補正機能付き画像読取装置実施例２の回路ブロック図
【図５】本発明の収差補正機能付き画像読取装置実施例２の読み出しクロックと基準色光又は他の色光の樽型歪みによる収差補正の説明図
【図６】本発明の収差補正機能付き画像読取装置実施例２の読み出しクロックと基準色光又は他の色光の糸巻き型歪みによる収差補正の説明図
【図７】本発明のデジタルフィルタ群の実施例説明図
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明は、被写体像光をそれぞれ光電変換する複数のラインイメージセンサと、各ラインイメージセンサ上に読取画像を結像する光学素子の倍率色収差及び歪曲収差を補正する収差補正手段を有する画像読取装置において、
前記光学素子によって発生する色収差や歪曲収差で、読取画像の画面の左右によって基準色光（又は、読み出しクロック）に対し進み／遅れが異なる樽型歪み収差、又は糸巻き型歪み収差及び倍率収差歪みとの複合収差歪みによって生じるＲＧＢ信号の色ずれを一方向のみの遅延用デジタルフィルタ群で補正できる収差補正機能付き画像読取装置を提供するものである。
【００２５】
図において、１は収差補正機能付き画像読取装置、２は光学素子、３はラインイメージセンサ、４はＳ／Ｈ回路、５はＡ／Ｄ変換回路、６はシェーディング補正回路、７は補正メモリ、８は収差補正手段、９はＲ用デジタルフィルタ群、１０はＢ用デジタルフィルタ群、１１、１２、１３はＦＩＦＯメモリ、１４、１５、１６は出力端子、１７は遅延制御手段、１８ａは樽型歪み補正手段、１８ｂは樽型歪み補正用メモリ、１９ａは糸巻き型歪み補正手段、１９ｂは糸巻き型歪み補正用メモリ、２０はセンサ駆動手段、２１はＣＰＵ、２２はＧ用デジタルフィルタ群である。
【実施例１】
【００２６】
本発明実施例１は、光学素子による倍率色収差や歪曲収差によって生ずる色ずれ等画像の収差歪みにおいて、基準色光の結像画像と他の色光の結像画像間のそれぞれの遅延量の計測値に基づいて、光学素子による樽型歪み又は糸巻き型歪みによる収差歪みが画面の走査開始端から中央位置までと、画面の中央位置から走査終了端まででは相反する進み／遅れが生ずることと、さらに前記相反する収差歪みに加えて光学素子による倍率色収差によって生じる基準色光画像と他の色光画像間の色ずれを一方向のみの遅延用デジタルフィルタ群を制御することで補正できる収差補正機能付き画像読取装置である。
【００２７】
図１において、収差補正機能付き画像読取装置１は、被写体を撮像する単レンズに代表される光学素子２と、それぞれが固体撮像素子で構成した複数の画素からなり、前記光学素子２の結像面上の一方向に沿って互いに平行配置され、当該光学素子２によって結像された画像を光電変換するＲＧＢセンサ３個が配設された３ライン型ラインイメージセンサ３と、該ラインイメージセンサ３から出力された画像信号の固体撮像素子固有の雑音信号を除去するＳ／Ｈ（サンプリング／ホールド）回路４と、前記雑音信号が除去された画像信号をアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ変換回路５と、デジタル変換されたそれぞれの画像信号のシェーディングを補正するシェーディング補正回路６及びその補正量が記憶された補正メモリ７と、収差補正手段８（２個のデジタルフィルタ群９、１０と、樽型歪み補正手段１８ａ、樽型歪み補正用メモリ１８ｂ及び糸巻き型歪み補正手段１９ａ、糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂで構成）と、該収差補正手段８から出力された基準色光の画像信号と、この基準色光の画像信号を基準として収差が補正された他の色光それぞれの画像信号を記憶するＦＩＦＯ（First in First out)メモリ１１、１２及び１３と、ＦＩＦＯメモリ１１、１２及び１３から読み出したＲ、Ｇ、Ｂ信号をそれぞれ出力する出力端子１４、１５及び１６と、前記ラインイメージセンサ３を駆動するセンサ駆動手段２０と、装置内各部を制御するＣＰＵ２１とで構成されている。
【００２８】
また、前記３ライン型ラインイメージセンサ３は、赤信号用ラインイメージセンサ３ｒ、緑信号用ラインイメージセンサ３ｇ及び青信号用ラインイメージセンサ３ｂとで構成されている。ここでは、図１に示したように、緑信号用ラインイメージセンサ３ｇを中心として、その両端に赤信号用ラインイメージセンサ３ｒと青信号用ラインイメージセンサ３ｂを配置している。
【００２９】
さらに、前記収差補正手段８は、複数個（本実施例では６個）のデジタルフィルタで構成されたデジタルフィルタ群であるＲ（赤）用デジタルフィルタ群９及びＢ（青）用デジタルフィルタ群１０と、基準色光像となるＧ（緑）信号を基準とし、他の色光像のＲ信号及びＢ信号との結像画像間のそれぞれの遅延量の計測値に基づいて前記２つのデジタルフィルタ群９、１０のフィルタ係数を制御する樽型歪み補正手段１８ａ、樽型歪み補正用メモリ１８ｂ及び糸巻き型歪み補正手段１９ａ、糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂを備えた遅延制御手段１７とで構成されている。
【００３０】
被写体を撮像する単レンズに代表される光学素子２よってラインイメージセンサ３上に結像された被写体像は、赤信号用ラインイメージセンサ３ｒ、緑信号用ラインイメージセンサ３ｇ及び青信号用ラインイメージセンサ３ｂで光電変換されＲ、Ｇ、Ｂ信号としてそれぞれのＳ／Ｈ回路４で固体撮像素子固有の雑音が除去されＡ／Ｄ変換回路５でアナログ／デジタル変換され、シェーディング補正回路６へ入力される。
【００３１】
前記シェーディング補正回路６は、ラインイメージセンサ３ｒ、３ｇ及び３ｂ個々の感度特性の違い、被写体の照明系及び結像系による明るさのバラツキ等から生じるシェーディング補正データが格納されたそれぞれの補正メモリ７から前記補正データを読み出し画素ごとに演算することによりシェーディングが補正され、収差補正手段８へ入力される。
【００３２】
前記収差補正手段８では、基準色光であるＧ画像信号を基準として、前記レンズ２の樽型歪み又は糸巻き型歪み、あるいは倍率色収差によって生ずるＲ画像信号及びＢ画像信号のＧ画像信号に対する色ずれを補正している。
【００３３】
前記シェーディング補正回路６から出力されたＧ画像信号はＦＩＦＯメモリ１２を介してＧ出力端子１５に接続されている。
また、Ｒ画像信号はＲ用デジタルフィルタ群９とＦＩＦＯメモリ１１を介してＲ出力端子１４に接続されている。
同様にＢ画像信号はＢ用デジタルフィルタ群１０とＦＩＦＯメモリ１３を介してＢ出力端子１６に接続されている。
【００３４】
同時に、前記シェーディング補正回路６から出力されたＲＧＢ各画像信号は、樽型歪み補正手段１８ａ、樽型歪み補正用メモリ１８ｂ及び糸巻き型歪み補正手段１９ａ、糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂにそれぞれ入力され、前記レンズ２によって発生する歪曲収差で、読取画像の画面の左右によって基準色光に対し進み／遅れが異なる樽型歪み又は糸巻き型歪み及び倍率収差によって生じるＲＧＢ信号の色ずれの補正信号が、前記樽型歪み補正手段１８ａ、樽型歪み補正用メモリ１８ｂ及び糸巻き型歪み補正手段１９ａ、巻き型歪み補正用メモリ１９ｂからＲ用デジタルフィルタ群９とＢ用デジタルフィルタ群１０へそれぞれ出力される。
【００３５】
前記Ｒ用デジタルフィルタ群９及びＢ用デジタルフィルタ群１０は、フィルタの種別として低域通過型（ローパス）フィルタで、タップ数は周波数特性が満足できる程度として７タップを有する単位遅延デジタルフィルタで構成されている。本実施例では６個として説明する。
【００３６】
図２及び図３にしたがって、収差補正機能付き画像読取装置実施例１の樽型歪み、糸巻き型歪み及び倍率収差に起因する収差補正の演算方法について述べる。
【００３７】
図２及び図３で白丸印は基準色であるＧ画素列を示し、黒丸印はＲ画素列又はＢ画素列を示し、走査方向は「←走査方向」で表示されている。
白丸・黒丸で示された画素列は、図２（ａ）ステップＳ−０は収差補正前の画素列（補正前）、図２（ｂ）ステップＳ−１は（補正開始）時の画素列であり、図２（ｃ）ステップＳ−２は（補正後）の画素列を示す。
【００３８】
図２において、、図２（ａ）ステップＳ−０の（補正前）の画素列Ｇ、Ｒでは、前記Ｇ画素の結像画像の画面横幅に対し、Ｒ画素の結像画像の画面横幅が倍率収差の影響を受けて広く、かつ樽型歪みの影響も受けて結像画像の左右端の画素が１／２画素分ずれている例を示す。画素列の数値1、2、3、4〜ｎ−3、ｎ−2、ｎ−1、ｎは画素番号を表す。
そして、走査開始端のＲ画素1はＧ画素1に対し１／２画素分進み位相であり、走査終了端のＲ画素ｎはＧ画素ｎに対し１／２画素分遅れ位相であることを示す。
【００３９】
図２の（ｄ）において、横軸方向は画面幅を示し、縦軸方向はＧ画素の位相零レベルに対しＲ画素の進み／遅れ位相を示し、Ｇ画素線を零位相レベル位置としたときＲ画素線の走査開始端のＲ画素1はＧ画素1に対し上方へ１／２画素分進み位相位置であり、Ｒ画素線の走査終了端のＲ画素ｎはＧ画素ｎに対し下方へ１／２画素分遅れ位相位置であることを示す。
【００４０】
Ｒ画素線の傾きは、走査開始端画素の進み位相位置から走査終了端画素の遅れ位相位置まで徐々に変化し、画面の中央部付近では殆ど進み／遅れは無い。    
【００４１】
前記Ｒ画素線は、理解しやすいように直線の傾きで示してあるが、その傾きと非直線性は光学素子であるレンズ２の持つ倍率収差・歪曲収差特性に依存する。
【００４２】
前記収差補正手段８は、前記、図２（ａ）ステップＳ−０（補正前）の画素列状態において、入力されたＧ画像信号の画素1〜nを基準として、Ｒ画素1〜ｎの進み／遅れ量を計測しその計測データを樽型歪み補正用メモリ１８ｂに書き込む。
そのメモリされた計測値を実測値Ｘとする。
【００４３】
図２の（ｅ）と、図２（ｂ）Ｇ・Ｒ’画素列のステップＳ−１（補正開始）位置において、前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂから前記計測データ実測値Ｘを読み出し、走査終了端のＲ’画素ｎの遅れ（１／２画素分）を零位相レベルとし走査終了端のＧ画素ｎの零位相レベルと合致させる。
【００４４】
即ち、前記収差補正手段８は、前記Ｇ画像信号の走査終了端のＧ画素ｎと前記Ｒ画像信号の走査終了端のＲ画素ｎを零位相レベルに合致させ、かつ走査終了時は同時に読み出せる状態にプログラムされＣＰＵ２１によって制御される。
【００４５】
しかる後に、走査終了端のＲ画素ｎの１／２画素分の遅れ量を、走査開始端のＲ’画素1の１／２画素分進み量に加算する。
【００４６】
次いで、Ｒ画素ｎ-1の遅れ量をＲ’画素2の進み量に加算するようにし、以降同様の方法によって全Ｒ’画素列1〜ｎの補正値を作成し、走査終了端結像画像の零位相レベルから順次補正された傾斜線Ｒ’となり、その全Ｒ’画素列の補正値を前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂに書き込む。
そのメモリされた補正値を補正値Ｙとする。
【００４７】
したがって、図２（ｂ）ステップＳ−１（補正開始）位置の画素列において、走査開始端のＲ’画素1は、図２（ａ）ステップＳ−０（補正前）のＲ画素ｎの１／２画素分遅れ量が加算されてＧ画素1に対して１画素分進んだ状態になる。
【００４８】
前記Ｇ画像信号の走査終了端のＧ画素ｎと前記Ｒ’画像信号の走査終了端のＲ画素ｎを零位相レベルに合致させ、かつ走査終了時に同時に読み出せるようにプログラムされＣＰＵ２１で制御した状態において、
前記収差補正手段８は、前記全Ｒ’画素列1〜ｎの補正値Ｙを前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂから読み出し、前記走査終了端のＧ画素ｎを基準とした前記全Ｒ’画素列1〜ｎの補正値Ｙに基づいて、前記Ｒ用デジタルフィルタ群９の６個で構成するデジタルフィルタのフィルタ係数を制御することにより、図２（ｃ）ステップＳ−2（補正後）に示した画素列Ｒ”の走査開始端のＲ画素1は１画素分遅延制御されてＧ画像信号の走査開始端のＧ画素1と位相が合致し、前記光学素子の倍率色収差や歪曲収差によって生ずる色ずれを補正できる。
【００４９】
即ち、前記Ｇ画像信号の走査終了端のＧ画素ｎを基準として、まず前記全Ｒ’画素列1〜ｎの補正値の内、前記Ｒ用デジタルフィルタ群９の６個で構成するデジタルフィルタのＲ’画素1に相当する補正値Ｙを読み出し、その補正値Ｙによって前記６個のデジタルフィルタのフィルタ係数を制御する。
【００５０】
その結果、前記Ｒ”画素1は１画素分遅延して走査開始端のＧ画素1の位相と合致させることができる。続いてＲ’画素2の画素も前記６個のデジタルフィルタのフィルタ係数を制御することによりそれぞれの画素の遅れを解消する。
【００５１】
補正後のＲ”画素1,2のＲ画像信号は前記ＦＩＦＯメモリ１１に書き込まれる。
【００５２】
続いて、Ｒ’画素3〜ｎの前記全Ｒ’画素列の補正値Ｙを読み出し、デジタルフィルタのフィルタ係数を制御する作用を順次走査終了端のＲ’画素ｎまで画素ごとに実行し、補正されたＲ”画像信号を前記ＦＩＦＯメモリ１１に書き込む。
【００５３】
前記ＦＩＦＯメモリ１１に書き込まれたＲ”画像信号を順次読み出し、Ｒ出力信号端子１４から補正され色ずれの解消されたＲ”画像信号を出力できる。    
【００５４】
図３において、図３（ａ）補正前のステップＳ−０（補正前）の画素列では、前記Ｇ画素の結像画像の画面横幅に対し、Ｂ画素の結像画像の画面横幅が倍率収差の影響を受けて狭く、かつ糸巻き型歪みの影響も受けて画面の左右端の画素が１／２画素分ずれている例を示す。画素列下部の数値1、2、3、4〜ｎ−3、ｎ−2、ｎ−1、ｎは画素番号を表す。
そして、走査開始端のＢ画素1はＧ画素1に対し１／２画素分遅れ位相であり、走査終了端のＢ画素ｎはＧ画素ｎに対し１／２画素分進み位相であることを示す。
【００５５】
図３の（ｄ）において、横軸方向は画面幅を示し、縦軸方向はＧ画素に対しＢ画素の遅れ／進み位相を示し、Ｇ画素線を零位相レベル位置としたときＢ画素線の走査開始端のＢ画素1はＧ画素1に対し下方へ１／２画素分遅れ位相位置であり、Ｂ画素線の走査終了端のＢ画素ｎはＧ画素ｎに対し上方へ１／２画素分進み位相位置であることを示す。
【００５６】
Ｂ画素線1〜ｎの傾きは、走査開始端のＢ画素1の遅れ位相位置から走査終了端のＢ画素ｎの進み位相位置まで徐々に変化し、画面の中央部付近では殆ど進み／遅れは無い。
【００５７】
前記Ｂ画素線は、理解しやすいように直線の傾きで示してあるが、その傾きと非直線性は光学素子であるレンズ２の持つ倍率収差．歪曲特性に依存する。    
【００５８】
前記収差補正手段８は、前記図３（ａ）ステップＳ−０（補正前）の画素列状態において、入力されたＧ画像信号のＧ画素1〜ｎを基準として、Ｂ画素1〜ｎの遅れ／進み量を計測しその計測データを糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂのメモリに書き込む。
そのメモリされた計測値を実測値Ｘ’とする。
【００５９】
図３（ｂ）Ｇ・Ｂ’画素列のステップＳ−１（補正開始）位置において、前記糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂから前記計測データ実測値Ｘ’を読み出し、走査終了端のＢ画素ｎの進み（１／２画素分）を走査開始端結像画像のＢ’画素1のレベルに加算する。
【００６０】
即ち、前記収差補正手段８は、前記Ｇ画像信号の走査開始端のＧ画素1と前記Ｂ’画像信号の走査開始端のＢ画素1の画像位置を零位相レベルに合致させ、かつ走査開始時に同時に読み出せる状態にプログラムされＣＰＵ２１によって制御される。
【００６１】
しかる後に、走査開始端のＢ画素1の１／２画素分の遅れ量を、走査終了端結像画像のＢ画素ｎの１／２画素分進み量に加算する。
【００６２】
また、Ｂ画素2の遅れ量はＢ画素ｎ-1の進み量に加算するようにし、以降同様の方法によって画素1〜ｎの全Ｂ’画素列の補正値を作成し、走査開始端の零位相レベルから順次補正された傾斜線Ｂ’となり、その全Ｂ’画素列の補正値を前記糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂのメモリに書き込む。
そのメモリされた補正値を補正値Ｙ’とする。
【００６３】
したがって、図３（ｂ）ステップＳ−１（補正開始）位置及び図３（ｅ）の画素列で示すように、走査終了端のＢ’画素ｎは、図３（ａ）の走査開始端のステップＳ−０（補正前）のＢ画素1の１／２画素分遅れ量が加算されて１画素分進んだ状態になる。
【００６４】
前記Ｇ画像信号の走査開始端のＧ画素1と前記Ｂ’画像信号の走査開始端のＢ’画素1を零位相レベルに合致させ、かつ走査開始時に同時に読み出せるようにプログラムされＣＰＵ２１で制御した状態において、
前記収差補正手段８は、前記全Ｂ’画素列の補正値Ｙ’を前記糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂから読み出し、前記Ｇ画像信号の走査開始端のＧ画素1を基準として前記全Ｂ’画素列の補正値Ｙ’に基づいて、前記Ｂ用デジタルフィルタ群１０の６個で構成するデジタルフィルタのフィルタ係数を制御することにより、図３（ｃ）ステップＳ−２（補正後）に示した画素列のように走査終了端のＢ”画素ｎは１画素分遅延制御されてＧ画像信号の走査終了端結像画像のＧ画素ｎと位相が合致し、前記光学素子の色収差や歪曲収差によって生ずる色ずれを補正できる。
【００６５】
即ち、前記Ｇ画像信号の走査開始端のＧ画素1を基準として、まず前記全Ｂ’画素列の補正値Ｙ’の内、前記Ｂ用デジタルフィルタ群９の６個で構成するデジタルフィルタのＢ画素ｎに相当する補正値Ｙ’を読み出し、その補正値Ｙ’によって前記６個のデジタルフィルタのフィルタ係数を制御する。
【００６６】
その結果、前記Ｂ”画素ｎは１画素分遅延して走査終了端のＧ画素ｎの位相と合致させることができ、続いて走査開始端のＢ’画素2の遅れ分が加算されたＢ”画素ｎ−1の画素も前記６個のデジタルフィルタのフィルタ係数を制御することによりそれぞれの画素の遅れは解消する。
【００６７】
Ｇ画素1を基準として画素の遅れが解消された前記図３（ｃ）ステップＳ−２（補正後）のＢ”画素1、2の画素信号を前記ＦＩＦＯメモリ１３に書き込む。
【００６８】
続いて、同様にＢ”画素3以降の前記全Ｂ’画素列の補正値Ｙ’を読み出しデジタルフィルタのフィルタ係数を制御する作用を順次走査終了端のＢ”画素ｎ−２まで画素ごとに実行し、補正されたＢ”画像信号を前記ＦＩＦＯメモリ１３に書き込む。
【００６９】
前記ＦＩＦＯメモリ１３に書き込まれたＢ”画像信号を順次読み出し、Ｂ出力信号端子１６から補正され色ずれの解消されたＢ”画像信号を出力できる。    
【００７０】
したがって、前記収差補正手段８は、前記デジタルフィルタ群９及び１０それぞれの複数のデジタルフィルタ個数に相当する前記遅延量の補正値を前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂと糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂの各メモリに書き込む操作を繰り返して全画素分行い、順次読み出した全画素分の補正値に基づいて前記デジタルフィルタ群９及び１０の複数のデジタルフィルタのフィルタ係数を制御し、基準色光の画素Ｇに対し他の色光の画素Ｒ／Ｂの前記光学素子２による収差歪みによる全結像画像の色ずれを補正できる。
【実施例２】
【００７１】
本発明実施例２は、電気的に時間間隔が正確で歪みの無い画素読み出しクロックと基準色光又は他の色光である各色光のＷ（ＲＧＢ）画像信号の結像画像画面とを比較し、光学素子による色収差や歪曲収差によって生ずる前記Ｗ画像信号の収差歪みを補正することによって、全く収差歪みのないＲＧＢ画像信号が得られる収差補正機能付き画像読取装置である。
【００７２】
図４において、図１の実施例１の回路ブロック図にＧ用デジタルフィルタ群２２が追加されている。
図４〜図６にしたがって、収差補正機能付き画像読取装置１実施例２の樽型歪み、糸巻き型歪み及び倍率収差に起因する収差補正の演算方法について述べる。
なお、基本的な構成と作用については実施例１に準ずるため省略し、追加されたＧ用デジタルフィルタ群２２に関与する記述に限定する。
【００７３】
図５及び図６において、白丸印は前記ラインイメージセンサの画素読み出しクロックを示し、黒丸印はＲ、Ｇ及びＢ画素であるＷ画素を示し、走査方向は「←走査方向」で表示されている。
白丸・黒丸で示されたクロックＣ及びＷ画素列は、図５（ａ）収差補正前のステップＳ−０（補正前）、図５（ｂ）ステップＳ−１が（補正開始）時であり、図５（ｃ）収差補正後のステップＳ−２（補正後）を示す。
【００７４】
図５において、図５（ａ）ステップＳ−０（補正前）のクロックＣ及び画素列Ｗでは、前記各色光であるＷ画像の結像画像が前記ラインイメージセンサ３の有効画素幅に合致して結像され、かつ光学素子２の倍率色収差及び樽型歪曲収差を受けている場合を示す。
【００７５】
前記Ｗ画像信号の結像画像の走査開始端から走査終了端までを読み出すラインイメージセンサの読み出しクロックＣの横幅に対し、Ｗ画素の結像画像の画面横幅が倍率収差の影響を受けて広く、かつ樽型歪曲収差の影響も受けて画面の左右端の画素が１／２画素分ずれている例を示す。
白丸・黒丸列下部の数値1、2、3、4〜ｎ−3、ｎ−2、ｎ−1、ｎはそれぞれクロック番号及び画素番号を表す。
そして、走査開始端のＷ画素1は前記読み出しクロックＣ1に対し１／２画素分進み位相であり、走査終了端のＷ画素ｎは読み出しクロックＣｎに対し１／２画素分遅れ位相であることを示す。
【００７６】
図５の（ｄ）において、横軸方向は画面幅を示し、縦軸方向は読み出しクロックＣに対しＷ画素の進み／遅れ位相を示し、読み出しクロックＣ線を零位相レベル位置としたときＷ画素線の走査開始端のＷ画素1は読み出しクロックＣ1に対し上方へ１／２画素分進み位相位置であり、Ｗ画素線の走査終了端のＷ画素ｎは読み出しクロックＣｎに対し下方へ１／２画素分遅れ位相位置であることを示す。
【００７７】
Ｗ画素線の傾きは、走査開始端の進み位相位置から走査終了端の遅れ位相位置まで徐々に変化し、画面の中央部付近では殆ど進み／遅れは無い。
【００７８】
前記Ｗ画素線は、理解しやすいように直線の傾きで示してあるが、その傾きと非直線性は光学素子であるレンズ２の持つ倍率収差．・歪曲収差特性に依存する。
【００７９】
前記収差補正手段８は、前記図５（ａ）ステップＳ−０（補正前）の画素列状態において、前記Ｗ画像の結像画像の走査開始端から走査終了端までを読み出すラインイメージセンサの読み出しクロック画素列Ｃ1〜ｎを基準として、Ｗ画素1〜ｎの進み／遅れ量を計測しその計測データを樽型歪み補正用メモリ１８ｂに書き込む。
そのメモリされた計測値を実測値Ｕとする。
【００８０】
図５の（ｅ）と、図５（ｂ）のＣ・Ｗ’画素列のステップＳ−１（補正開始）位置において、前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂから前記計測データ実測値Ｕを読み出し、走査終了端の画素Ｗｎの遅れ１／２画素分を零位相レベルとし、走査終了端の読み出しクロックｎの零位相レベルと合致させる。
【００８１】
即ち、前記収差補正手段８は、前記走査終了端の読み出しクロックＣｎとＷ画像信号の走査終了端の画素Ｗｎを零位相レベルに合致させ、かつ走査終了時は同時に読み出せる状態にプログラムされＣＰＵ２１によって制御される。
【００８２】
しかる後に、走査終了端の画素Ｗｎの１／２画素分の遅れ量を、走査開始端のＷ’画素1の１／２画素分進み量に加算する。
【００８３】
次いで、画素Ｗｎ−1の遅れ量をＷ’画素2の進み量に加算するようにし、以降同様の方法によって画素1〜ｎの全Ｗ’画素列の補正値Ｖを作成し、走査終了端の零位相レベルから順次補正された傾斜線Ｗ’となり、その全画素列Ｗ’の補正値Ｖを前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂに書き込む。
【００８４】
したがって、図５（ｂ）ステップＳ−１（補正開始）位置の画素列において、走査開始端のＷ’画素1は、走査終了端の図５（ａ）ステップＳ−０（補正前）画素Ｇｎの１／２画素分遅れ量が加算されて１画素分進んだ状態になる。
【００８５】
前記Ｗ’画像信号の走査終了端の画素Ｗ’ｎと前記走査終了端の読み出しクロックＣｎを零位相レベルに合致させ、かつ走査終了時に同時に読み出せるようにプログラムされＣＰＵ２１で制御した状態において、
前記収差補正手段８は、前記全画素列Ｗ’の補正値Ｖを前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂから読み出し、前記Ｗ画像信号の走査終了端の画素ｎを基準として前記全画素列Ｗ’の補正値Ｖに基づいて、前記デジタルフィルタ群９、２２及び１０の６個で構成するデジタルフィルタのフィルタ係数を制御することにより、図５（ｃ）ステップＳ−２（補正後）に示した画素列のようにＷ”画像信号の走査開始端の画素Ｗ”1は１画素分遅延制御されて前記走査開始端の読み出しクロックＣ1と位相が合致し、前記光学素子の色収差や歪曲収差によって生ずる色ずれを補正できる。
【００８６】
即ち、前記Ｗ画像信号の走査終了端の画素Ｗ”ｎを基準として、まず前記全画素列Ｗ’の補正値の内、前記各デジタルフィルタ群の６個で構成するデジタルフィルタの画素1に相当する補正値Ｖを読み出し、その補正値Ｖによって前記６個のデジタルフィルタのフィルタ係数を制御する。
【００８７】
その結果、前記Ｗ”画素1は１画素分遅延して走査開始端読み出しクロックＣ1の位相と合致させることができる。続いてＷ’画素2の画素も前記６個のデジタルフィルタのフィルタ係数を制御することによりそれぞれの画素の遅れを解消する。
【００８８】
補正後の画素Ｗ”1、2のＷ画像信号は前記ＦＩＦＯメモリ１２に書き込まれる。
【００８９】
続いて、Ｗ’画素3以降の補正値Ｖを読み出しＧ用デジタルフィルタ群２２のフィルタ係数を制御する作用を順次走査終了端の画素Ｗ’ｎまで実行し、補正されたＷ”画像信号を前記ＦＩＦＯメモリ１２に書き込む。
【００９０】
前記ＦＩＦＯメモリ１２に書き込まれたＷ”画像信号を順次読み出し、Ｇ出力信号端子１５から補正され色ずれの解消されたＲ、Ｇ及びＢ画像信号であるＷ”画像信号を出力できる。
【００９１】
図６において、図６（ａ）補正前のステップＳ−０（補正前）の画素列では、前記Ｒ、Ｇ及びＢ画像信号であるＷ画像信号の結像画像が前記ラインイメージセンサの有効画素幅を満たさずに結像され、かつ光学素子の倍率色収差及び糸巻き型歪曲収差を受けている場合を示す。
【００９２】
また、前記Ｗ画素の結像画像の走査開始端から走査終了端までを読み出すラインイメージセンサの読み出しクロック画素列Ｃの横幅に対し、Ｗ画素の結像画像の画面横幅が倍率収差の影響を受けて狭く、かつ糸巻き型歪曲収差の影響も受けて図面の左右端の画素が１／２画素分ずれている例を示す。
白丸・黒丸列下部の数値1、2、3、4〜ｎ−3、ｎ−2、ｎ−1、ｎはそれぞれクロック番号及び画素番号を表す。
そして、走査開始端の画素Ｗ1は読み出しクロックＣ1に対し１／２画素分遅れ位相であり、走査終了端の画素Ｗｎは読み出しクロックに対し１／２画素分進み位相であることを示す。
【００９３】
図６（ｄ）において、横軸方向は画面幅を示し、縦軸方向は読み出しクロックＣに対しＷ画素の遅れ／進み位相を示し、読み出しクロック線Ｃを零位相レベル位置としたときＷ画素線の走査開始端のＷ画素1は読み出しクロックＣ1に対し下方へ１／２画素分遅れ位相位置であり、Ｗ画素線の走査終了端の画素Ｗｎは読み出しクロックに対し上方へ１／２画素分進み位相位置であることを示す。
【００９４】
画素線Ｗの傾きは、走査開始端の遅れ位相位置から走査終了端の進み位相位置まで徐々に変化し、画面の中央部付近では殆ど進み／遅れは無い。
【００９５】
前記Ｗ画素線は、理解しやすいように直線の傾きで示してあるが、その傾きと非直線性は光学素子であるレンズ２の持つ倍率収差・歪曲特性に依存する。    
【００９６】
前記収差補正手段８は、前記図６（ａ）ステップＳ−０（補正前）の画素列状態において、前記Ｗ画素の結像画像の走査開始端から走査終了端までを読み出すラインイメージセンサの読み出しクロックＣを基準として、画素Ｗ1〜ｎの遅れ／進み量を計測しその計測データ実測値を糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂのメモリに書き込む。
そのメモリされた計測値を実測値Ｕ’とする。
【００９７】
図６（ｂ）のＣ・Ｗ’画素列のステップＳ−１（補正開始）位置及び図６（ｅ）において、前記糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂから前記計測データの実測値Ｕ’を読み出し、走査開始端の画素Ｗ1の遅れ１／２画素分を零位相レベルとし、走査開始端の読み出しクロック1の零位相レベルと合致させる。
【００９８】
即ち、前記収差補正手段８は、前記Ｗ画像信号の走査開始端の画素Ｗ’1と前記走査開始端の読み出しクロックＣ1を零位相レベルに合致させ、かつ走査開始時は同時に読み出せる状態にプログラムされＣＰＵ２１によって制御される。
【００９９】
しかる後に、走査開始端の画素Ｗ1の１／２画素分の遅れ量を、走査終了端の画素Ｗｎの１／２画素分進み量に加算する。
【０１００】
また、画素Ｗ2の遅れ量は画素Ｗｎ-1の進み量に加算するようにし、以降同様の方法によって画素1〜ｎの全画素列Ｗ’の補正値Ｖ’を作成し、走査開始端の零位相レベルから順次補正された傾斜線Ｗ’となり、その全画素列Ｗ’の補正値Ｖ’を前記糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂに書き込む。
【０１０１】
したがって、図６（ｂ）ステップＳ−１（補正開始）位置の画素列においては、走査終了端のＷ’画素ｎは、走査開始端の図６（ａ）ステップＳ−０（補正前）画素Ｗ1の１／２画素分遅れ量が加算されて１画素分進んだ状態になる。
【０１０２】
前記読み出しクロックＣ1と前記Ｗ’画像信号の走査開始端の画素Ｗ’1を零位相レベルに合致させ、かつ走査開始時に同時に読み出せるようにプログラムされＣＰＵ２１で制御した状態において、
前記収差補正手段８は、前記全画素列Ｗ’の補正値Ｖ’を前記糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂから読み出し、前記Ｗ画像信号の走査開始端の画素Ｗ’1を基準として前記全画素列Ｗ’の補正値Ｖ’に基づいて、前記デジタルフィルタ群９、２２及び１０の６個で構成するデジタルフィルタのフィルタ係数を制御することにより、図６（ｃ）ステップＳ−２（補正後）に示した画素列のようにＷ”画像信号の走査終了端の画素Ｗ”ｎは１画素分遅延制御されて前記走査終了端クロックＣの画素Ｃｎと位相が合致し、前記光学素子２の色収差や歪曲収差によって生ずる色ずれを補正できる。
【０１０３】
即ち、前記Ｗ”画像信号の走査開始端の画素Ｗ”1を基準として、まず前記全Ｗ’画素列の補正値の内、前記各デジタルフィルタ群の６個で構成するデジタルフィルタの画素Ｗ’1、2に相当する補正値Ｖ’を読み出し、その補正値Ｖ’によって前記６個のデジタルフィルタのフィルタ係数を制御する。
【０１０４】
その結果、前記画素Ｗ”ｎは１画素分遅延して走査終了端の読み出しクロックＣｎの位相と合致させることができ、続いて画素Ｗ”2も前記６個のデジタルフィルタのフィルタ係数を制御することによりそれぞれの画素の遅れは解消する。
【０１０５】
前記図６（ｃ）ステップＳ−２（補正後）の画素Ｗ”1、2の画素信号を前記ＦＩＦＯメモリ１２に書き込む。
【０１０６】
続いて、画素Ｗ”3以降の前記全Ｗ’画素列の補正値Ｖ’を読み出しＧ用デジタルフィルタ群２２のフィルタ係数を制御する作用を順次走査終了端の画素Ｗ”ｎまで繰り返し、補正されたＷ”画像信号を前記ＦＩＦＯメモリ１２に書き込む。
【０１０７】
前記ＦＩＦＯメモリ１２に書き込まれたＷ”画像信号を順次読み出し、Ｇ出力信号端子１５から補正され色ずれの解消されたＲ、Ｇ及びＢ画像信号であるＷ”画像信号を出力できる。
【０１０８】
また、他の方法として、クロック列Ｃに対しても正確に収差が補正された前記画素列Ｗ”の中のＧ”1〜ｎを基準として、ステップＳ−０（補正前）の前記画素列Ｒ1〜ｎ及び画素列Ｂ1〜ｎ、又は、ステップＳ−２（補正後）の前記画素列Ｒ”1〜ｎ及び画素列Ｂ”1〜ｎの収差を補正することにより完全に収差補正された画像を得ることができる。
【０１０９】
上記以外の構成及び作用については実施例１に準ずる。
【０１１０】
図７は本発明の収差補正手段を構成するデジタルフィルタの実施例説明図で、図７（ａ）は基準色光用（Ｇ）及び他の色光用（Ｒ、Ｂ）で共通するデジタルフィルタ群であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のフィルタ係数入力Ｋ０〜Ｋ６に入力するフィルタ係数Ｇ１〜Ｇ４９の一例の説明図である。
ここでは、有効画素数４０９６のラインイメージセンサを用いた画像読取装置に適用した場合の当該デジタルフィルタ群の構成と作用について説明する。    
【０１１１】
図７（ａ）において、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光ごとに配設された複数のデジタルフィルタで構成するデジタルフィルタ群９（Ｒ用）、２２（Ｇ用）、１０（Ｂ用）は、画素読み出しクロックによって読み出された前記ラインイメージセンサ３のデジタル信号化された画像出力信号において、前記基準色光の画像信号（又は画素読み出しクロック）に対し、進み位相となった他の色光（又は基準色光）の各画像信号の画素をそれぞれ前記デジタルフィルタのフィルタ係数を制御することにより、前記光学素子の色収差や歪曲収差によって生ずる色ずれを補正できる。
【０１１２】
前記Ｒ用デジタルフィルタ群９、Ｇ用デジタルフィルタ群２２及びＢ用デジタルフィルタ群１０は１画素以内（又は、１画素以上）の遅延を制御できる７タップのデジタルフィルタで構成されている。
【０１１３】
前記デジタルフィルタ群９、２２及び１０はＦＩＲフィルタ（有限インパルス応答フィルタ）であり、Ｄ1〜Ｄ６は単位遅延デジタルフィルタであり、Ｋ０〜Ｋ６はフィルタ係数入力であり、白丸にＸ印はフィルタ係数設定レジスタ（乗算器）であり、白丸に＋印は加算器であり、ＩＮ（ｎ）は画像信号入力、ＯＵＴ（ｎ）は画像信号出力を示す。
ここで、１タップは前記単位遅延デジタルフィルタ、乗算器及び加算器の各１個で構成している。
なお、上記回路はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、又はＡＳＩＣ（Application Spesific Integrated Circuit )等のＤＳＰ（Digital Signal Processor）で構成されている。
【０１１４】
本実施例ではＦＩＲフィルタ用の公知のデジタルフィルタ設計ツールを利用して特性を得るため該設計ツールの入力条件をデザインする必要があり、まずフィルタの種別として低域通過型（ローパス）フィルタで、タップ数は周波数特性が満足できる程度として７タップ（Ｋ０〜Ｋ６）とし、かつ位相ひずみが低い窓関数を選択する。
【０１１５】
その他、フィルタ係数の最大値は２14（１６３８４）とし、カットオフ周波数は画素読み出しクロック周波数８０ＭＨｚの１／２の４０ＭＨｚとし、画素の最小位相制御量を画素間隔の０〜１／１６までとし、また総画素数４０９６画素を１２８セットに分けて３２画素／１セットとして一括して位相制御することとしている。
【０１１６】
以上の入力条件で前記デジタルフィルタ設計ツールを利用し、デジタルフィルタ群９、２２及び１０を制御する。
【０１１７】
その結果、補正前の画素列状態において、前記収差補正手段８がＧ画素列１〜ｎを基準としてＲ・Ｂ画素列１〜ｎ（又は、読み出しクロックＣ列１〜ｎを基準としてＧ画素列１〜ｎ）の進み／遅れ量を計測した前記実測値Ｘ、Ｘ’（又は、Ｕ、Ｕ’）から得た前記補正値Ｙ、Ｙ’（又は、Ｖ、Ｖ’）を樽型歪み補正用メモリ１８ｂ（又は糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂ）から読み出して各乗算器に入力し、入力された前記補正値Ｙ、Ｙ’（又は、Ｖ、Ｖ’）によって７個のタップのフィルタ係数設定レジスタＫ０〜Ｋ６によって本実施例では１画素以内の位相を制御する。
【０１１８】
例えば、総画素数４０９６画素構成のラインイメージセンサの場合、前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂ（又は糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂ）のメモリは、３２画素×１２８セットの１セット中にＫ０〜Ｋ６の７タップを制御する７つのフィルタ係数設定値を保存している。
【０１１９】
また、ＣＰＵ２１は、進み位相の補正値Ｙ、Ｙ’（Ｖ、Ｖ’）の位相設定値に合わせたフィルタ係数を前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂ（又は糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂ）に保存する。
【０１２０】
実画面では、前記メモリから呼び出した補正値Ｙ、Ｙ’（又は、Ｖ、Ｖ’）によって、３２画素で１セットのフィルタ係数が更新されるように構成され、よって、第１番画素〜第３２番画素は第１セット目のフィルタ係数で制御され、続いて第３３番画素〜第６４番画素は第２セット目のフィルタ係数で制御される。
【０１２１】
したがって、３２画素×１２８セット分のフィルタ係数が用意され４０９６画素全てに対応することができる。
【０１２２】
または、前記整数分の１のセット単位の画素数を、結像画面中央近辺の歪曲収差が少ない領域は１セットの画素数を多くし、画面中央近辺から走査開始端又は走査終了端に近づくにしたがって１セットの画素数を少なくするように制御するようにしても良い。
あるいは、実施例１及び実施例２に関して記述したように１画素ごとの補正値によってフィルタ係数を制御するようにしてもよい。
【０１２３】
前記樽型歪み補正用メモリ１８ｂ（又は糸巻き型歪み補正用メモリ１９ｂ）から読み出された補正値Ｙ、Ｙ’（又は、Ｖ、Ｖ’）のデジタルフィルタのフィルタ係数設定値は、セット番号又は画素番号（１番〜４０９６番）を入力することによって自動的に読み出されフィルタ特性を順次切り換えて信号出力ＯＵＴ（ｎ）から遅延制御され色ずれのない画像出力信号を出力することができる。    
【０１２４】
図７（ｂ）は、図７（ａ）の１画素以内の遅延を制御するＫ０〜Ｋ６のフィルタ係数の入れ方の一例でり、３２画素を１セットとして行単位でＳｅｔ１〜Ｓｅｔ７・・・Ｓｅｔ１２８までフィルタ係数が入力され、光学素子２による全画素分の倍率色収差及び歪曲収差が補正される。
前記フィルタ係数入力Ｋ０〜Ｋ６は、前記補正値Ｙ、Ｙ’（又は、Ｖ、Ｖ’）から得たセットごとのフィルタ係数Ｇ１〜Ｇ７／Ｇ８〜Ｇ１４／・・・／Ｇ８９０〜Ｇ８９６（７×１２８セット）で制御される。
【０１２５】
ここで、画像出力端子１４、１５及び１６には各種画像解析装置やＦＡ（ファクトリオートメーション）用計測装置等が接続され、光学素子の色収差歪み、歪曲収差歪みが補正され色ずれのない画像出力によって駆動できるので、高精細なラインイメージセンサの使用と相まって高精度の計測・画像解析が可能となる。
【０１２６】
前記各実施例において、３ライン型ラインイメージセンサを使用したが、この他にプリズム等色分解光学系と複数個の高解像度モノクローム方式ラインイメージセンサを組み合わせた構成でもよい。
【０１２７】
また、１個の高解像度モノクローム方式ラインイメージセンサと、ＲＧＢ色を順次発光する発光ダイオード等を用いた照明装置とを組み合わせた面順次方式の撮像方式でもよい。
【０１２８】
上記何れの方式でもラインイメージセンサによって光電変換し得られる映像信号がＲ、Ｇ、Ｂ３原色方式であればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
被写体像光をそれぞれ光電変換する複数のラインイメージセンサと、各ラインイメージセンサ上に読取画像を結像する光学素子の収差補正手段を有する収差補正機能付き画像読取装置において、
前記収差補正手段は、前記基準色光の結像画像の画面横幅に対し、光学素子の持つ色収差や歪曲収差の影響を受けて他の色光の結像画像の画面横幅が広くなったとき、又は狭くなったときに生ずる結像画像の走査開始端から画面中央までと、画面中央から走査終了端までとはそれぞれ相反する画素の遅れ／進みを生ずるが、スイッチで切り換えることなく１方向のみのデジタルフィルタにより色収差や歪曲収差によって生ずる色ずれを補正できる。
【符号の説明】
【０１３０】
１：収差補正機能付き画像読取装置
２：光学素子
３：ラインイメージセンサ
４：Ｓ／Ｈ回路
５：Ａ／Ｄ変換回路
６：シェーディング補正回路
７：補正メモリ
８：収差補正手段
９：Ｒ用デジタルフィルタ群
１０：Ｂ用デジタルフィルタ群
１１、１２、１３：ＦＩＦＯメモリ
１４、１５、１６：出力端子
１７：遅延制御手段
１８ａ：樽型歪み補正手段
１８ｂ：樽型歪み補正用メモリ
１９ａ：糸巻き型歪み補正手段
１９ｂ：糸巻き型歪み補正用メモリ
２０：センサ駆動手段
２１：ＣＰＵ
２２：Ｇ用デジタルフィルタ群
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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