(57)【要約】【課題】画像読取部の光電変換素子のオフセット変動に対して、高速に適切なオフセット調整を行う。【解決手段】デジタル画像データの規定区間の黒レベル平均値と、予め設定された黒レベル目標値との差分（差の絶対値）を検出する。差分が基準値以上となった場合には帰還量を多くして、オフセットレベルが高速に一定レベルに近付くようにフィードバック処理する。差分が基準値未満となった場合には、通常応答性に戻して、ノイズには応答しないようにする。このようにして、オフセット変動時の高速応答性と安定性を両立させることができ、ノイズの影響も濃度変動も少ない画像を得ることができる。【選択図】図１
2007158663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿からの反射光を光電変換素子で電気信号に変換したアナログ画像信号をサンプルホールドするサンプルホールド手段と、サンプルホールド後のアナログ画像信号を増幅する増幅手段と、増幅後のアナログ画像信号をデジタル化してデジタル画像データを出力するＡＤ変換器と、前記デジタル画像データの黒レベル検出値と予め設定された黒レベル目標値との差分を検出する差分検出手段と、前記差分と基準値とを比較した結果に応じて複数の調整係数の１つを選択する調整係数選択手段と、選択した調整係数に基づくオフセット調整値を前記デジタル画像データのオフセットレベルが一定レベルに近付くようにフィードバック処理するフィードバック手段とを備えたことを特徴とするオフセット調整装置。
【請求項２】
前記黒レベル検出値は、規定区間での黒レベル値の１ライン毎の平均値であり、前記調整係数選択手段は、前記調整係数を１ライン単位で選択する手段であり、前記フィードバック手段は、前記オフセット調整値を１ライン単位で更新してフィードバック処理する手段であることを特徴とする請求項１記載のオフセット調整装置。
【請求項３】
前記黒レベル検出値は、１ラインの規定区間の１画素毎の画像データの黒レベル値であり、前記調整係数選択手段は、前記調整係数を１画素単位で選択する手段であり、前記フィードバック手段は、前記オフセット調整値を１画素単位で更新してフィードバック処理する手段であることを特徴とする請求項１記載のオフセット調整装置。
【請求項４】
前記黒レベル検出値は、１ラインの規定区間の１画素毎の画像データの黒レベル値であり、前記調整係数選択手段は、前記調整係数を１ライン単位で選択する手段であり、前記フィードバック手段は、前記オフセット調整値を１ライン単位で更新してフィードバック処理する手段であることを特徴とする請求項１記載のオフセット調整装置。
【請求項５】
前記調整係数を任意に設定できる調整係数設定手段と、前記基準値を任意の値に設定できる基準値設定手段とを備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のオフセット調整装置。
【請求項６】
前記基準値設定手段には、１つの基準値が設定可能であり、前記調整係数設定手段には、前記調整係数として、高速応答用調整係数と通常応答用調整係数の２つが設定可能であり、前記調整係数選択手段は、前記差分が前記基準値以上となった場合に前記高速応答用調整係数を選択し、前記差分が前記基準値を下回った場合に前記通常応答用調整係数を選択する手段であることを特徴とする請求項５記載のオフセット調整装置。
【請求項７】
前記基準値設定手段には、前記基準値として高基準値と低基準値の２つが設定可能であり、前記調整係数設定手段には、前記調整係数として、高速応答用調整係数と通常応答用調整係数の２つが設定可能であり、前記調整係数選択手段は、前記差分が前記高基準値以上となってから前記低基準値を下回るまでは前記高速応答用調整係数を選択し、前記差分が前記低基準値を下回ってから前記高基準値以上となるまでは前記通常応答用調整係数を選択する手段であることを特徴とする請求項５記載のオフセット調整装置。
【請求項８】
原稿からの反射光を光電変換素子で電気信号に変換したアナログ画像信号をサンプルホールドするサンプルホールド手段と、サンプルホールド後のアナログ画像信号を増幅する増幅手段と、増幅後のアナログ画像信号をデジタル化してデジタル画像データを出力するＡＤ変換器と、前記デジタル画像データの黒レベル検出値と予め設定された黒レベル目標値との差分を検出する差分検出手段と、前記差分と基準値とを比較した結果に応じて複数の補正係数の１つを選択する補正係数選択手段と、前記デジタル画像データのオフセットレベルが一定レベルに近付くように前記デジタル画像データに選択した補正係数に基づくオフセット補正値を加算するデジタル補正手段とを備えたことを特徴とするオフセット補正装置。
【請求項９】
前記黒レベル検出値は、規定区間での黒レベル値の１ライン毎の平均値であり、前記補正係数選択手段は、前記補正係数を１ライン単位で選択する手段であり、前記デジタル補正手段は、前記オフセット補正値を１ライン単位で更新する手段であることを特徴とする請求項８記載のオフセット補正装置。
【請求項１０】
前記黒レベル検出値は、１ラインの規定区間の１画素毎の画像データの黒レベル値であり、前記補正係数選択手段は、前記補正係数を１画素単位で選択する手段であり、前記デジタル補正手段は、前記オフセット補正値を１画素単位で更新する手段であることを特徴とする請求項８記載のオフセット補正装置。
【請求項１１】
前記黒レベル検出値は、１ラインの規定区間の１画素毎の画像データの黒レベル値であり、前記補正係数選択手段は、前記補正係数を１ライン単位で選択する手段であり、前記デジタル補正手段は、前記オフセット補正値を１ライン単位で更新する手段であることを特徴とする請求項８記載のオフセット補正装置。
【請求項１２】
前記補正係数を任意に設定できる補正係数設定手段と、前記基準値を任意の値に設定できる基準値設定手段とを備えたことを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載のオフセット補正装置。
【請求項１３】
前記基準値設定手段には、１つの基準値が設定可能であり、前記補正係数設定手段には、前記補正係数として、高速応答用補正係数と通常応答用補正係数の２つが設定可能であり、前記補正係数選択手段は、前記差分が前記基準値以上となった場合に前記高速応答用補正係数を選択し、前記差分が前記基準値を下回った場合に前記通常応答用補正係数を選択する手段であることを特徴とする請求項１２記載のオフセット補正装置。
【請求項１４】
前記基準値設定手段には、前記基準値として高基準値と低基準値の２つが設定可能であり、前記補正係数設定手段には、前記補正係数として、高速応答用補正係数と通常応答用補正係数の２つが設定可能であり、前記補正係数選択手段は、前記差分が前記高基準値以上となってから前記低基準値を下回るまでは前記高速応答用補正係数を選択し、前記差分が前記低基準値を下回ってから前記高基準値以上となるまでは前記通常応答用補正係数を選択する手段であることを特徴とする請求項１２記載のオフセット補正装置。
【請求項１５】
請求項１〜７のいずれかに記載のオフセット調整装置を有する信号処理ＩＣ。
【請求項１６】
請求項８〜１４のいずれかに記載のオフセット補正装置を有する信号処理ＩＣ。
【請求項１７】
原稿からの反射光を光電変換素子で電気信号に変換して得たアナログ画像信号をサンプルホールドしてデジタル変換してデジタル画像データを求め、規定区間における前記デジタル画像データの黒レベル値を１ライン毎に平均して黒レベル平均値を求め、予め設定された黒レベル目標値と前記黒レベル平均値との差分を検出し、前記差分が基準値を超えると高速応答用調整係数を選択し、前記差分が前記基準値を下回ると通常応答用調整係数を選択し、選択した調整係数に基づくオフセット調整値を１ライン単位でフィードバック処理して、前記デジタル画像データのオフセットレベルが一定レベルに近付くように調整することを特徴とするオフセット調整方法。
【請求項１８】
原稿からの反射光を光電変換素子で電気信号に変換して得たアナログ画像信号をサンプルホールドしてデジタル変換してデジタル画像データを求め、規定区間における前記デジタル画像データの黒レベル値を１ライン毎に平均して黒レベル平均値を求め、予め設定された黒レベル目標値と前記黒レベル平均値との差分を検出し、前記差分が高基準値を超えてから低基準値を下回るまでは高速応答用調整係数を選択し、前記差分が前記低基準値を下回ってから前記高基準値を超えるまでは通常応答用調整係数を選択し、選択した調整係数に基づくオフセット調整値を１ライン単位でフィードバック処理して、前記デジタル画像データのオフセットレベルが一定レベルに近付くように調整することを特徴とするオフセット調整方法。
【請求項１９】
請求項１７または１８記載のオフセット調整方法をコンピュータで実行するための処理手順を記述したコンピュータプログラム。
【請求項２０】
原稿からの反射光を光電変換素子で電気信号に変換して得たアナログ画像信号をサンプルホールドしてデジタル変換してデジタル画像データを求め、規定区間における前記デジタル画像データの黒レベル値を１ライン毎に平均して黒レベル平均値を求め、予め設定された黒レベル目標値と前記黒レベル平均値との差分を検出し、前記差分が基準値を超えると高速応答用補正係数を選択し、前記差分が前記基準値を下回ると通常応答用補正係数を選択し、選択した補正係数に基づくオフセット補正値を１ライン単位で前記デジタル画像データに加算して、前記デジタル画像データのオフセットレベルが一定レベルに近付くようにデジタル補正することを特徴とするオフセット補正方法。
【請求項２１】
原稿からの反射光を光電変換素子で電気信号に変換して得たアナログ画像信号をサンプルホールドしてデジタル変換してデジタル画像データを求め、規定区間における前記デジタル画像データの黒レベル値を１ライン毎に平均して黒レベル平均値を求め、予め設定された黒レベル目標値と前記黒レベル平均値との差分を検出し、前記差分が高基準値を超えてから低基準値を下回るまでは高速応答用補正係数を選択し、前記差分が前記低基準値を下回ってから前記高基準値を超えるまでは通常応答用補正係数を選択し、選択した補正係数に基づくオフセット補正値を１ライン単位で前記デジタル画像データに加算して、前記デジタル画像データのオフセットレベルが一定レベルに近付くようにデジタル補正することを特徴とするオフセット補正方法。
【請求項２２】
請求項２０または２１記載のオフセット補正方法をコンピュータで実行するための処理手順を記述したコンピュータプログラム。
【請求項２３】
請求項１９または２２に記載のコンピュータプログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ画像信号のオフセット調整方法に関し、特に、画像読取部の光電変換素子のオフセット変動を高速かつ安定に修正することができるアナログ画像信号のオフセット調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像読取装置では、原稿画像に光を当てて主走査方向にライン走査する。原稿画像からの反射光を、読取手段の光電変換手段（CCD）のセンサ面上に結像させる。光電変換手段から得られる出力を信号処理して、原稿の画像情報を読み取る。図６は、従来のシートスルー読取機能を有する画像読取装置の要部概略図である。図６の構成においては、２通りの読取方式が選択可能である。１番目の読取方式では、原稿載置ガラス51上に原稿55が搭載された場合に、ランプ57を点灯し、第１キャリッジ59および第２キャリッジ62を、スキャナモータにより右方向に移動走査して、原稿55を読み取る。２番目の読取方式では、ランプ57を点灯し、第１キャリッジ59および第２キャリッジ62は停止した状態のまま、原稿搬送装置54によって搬送される原稿56を読み取る。
【０００３】
どちらの読取方式においても、原稿面照明用光源（ランプ57）により照明された原稿載置ガラス51上の原稿55からの反射光を、走査用の第１のミラー58と第２のミラー60と第３のミラー61を介して、結像レンズ63により、光電変換手段（CCD64）のセンサ面上に結像させて、原稿55の画像情報を読み取る。光電変換手段（CCD64）の出力信号を、ADコンバータによりデジタルデータに変換する。このようにして、原稿画像データをデジタル的に読み取っている。デジタルデータに変換された原稿画像情報は、出力装置に送られてプリントとして出力される。あるいは、記憶装置に送られて記憶される。
【０００４】
図６の画像読取装置において、キャリッジが移動して原稿画像を走査して読み取る場合に、原稿55の画像を副走査方向に走査する方法としては、次の方法がある。例えば、走査用の第１キャリッジ59と第２キャリッジ62を、図中矢印方向（副走査方向）に一定の関係を維持しつつ移動させて走査する。このときの走査用の各キャリッジの走査速度は、例えば、第１キャリッジ59の速度をＶとしたとき、第２キャリッジ62の走査速度はＶ／２となるように設計されている。
【０００５】
このように原稿を走査して画像データを読み取る場合、原稿の読取りに先立って、補正用データを得る。図６に示すシートスルー読取部52と原稿載置ガラス51との間にあるシェーディング補正用基準白板53の読取データを走査して、シェーディング補正用データを生成し、メモリに記憶しておく。シェーディング補正用データで、原稿55または原稿56の画像データを読み取りながら正規化する。こうすることで、画像読取装置における光量分布ムラや、CCDの感度ムラや、出力変動等を補正し、原稿画像を精度よく読み取っている。
【０００６】
また、シェーディング補正時に、画像データレベルのオフセットを検出して、画像データから減算する処理が行われる。一般的に、CCDの出力信号は３〜６Ｖ程度のオフセットを持っている。このオフセット成分をキャンセルするために、図７に示すように、CCDの出力信号を交流結合して直流分を除いてから、後段のアナログ信号処理部に適した信号レベルとなるように、DCバイアスがかけられる。このDCバイアスは、図８に示すように、CCD出力のOPB部の画像信号領域（リセットノイズ領域を除いた領域）の一定期間に決められ、それ以後固定される。このDCバイアス電圧が、画像信号をサンプルホールドする基準電圧となる。さらに、サンプルホールド後にAD変換された画像データが、一定のオフセットを持った出力データとなるように、入力クランプ後のアナログ画像信号データに対して一定のオフセットが付加される。このオフセットの付加は、ノイズ成分を含んだ黒レベルを正確に検出して、シェーディング補正時にデジタル的に減算するために行うものである。
【０００７】
しかしながら、CCDのオフセットが変動した場合、AD変換後の出力画像データのオフセットレベルが変動してしまう。このため、図９に示すように、デジタル変換された画像データのオフセットレベルと、目標とするオフセットレベルの差分を検出し、その差分をキャンセルするように、入力クランプ後の画像信号データに付加するアナログオフセット量を変えるフィードバックループを構成している。このフィードバックループにより、オフセット変動による画像データへの影響を低減している。
【０００８】
図10と図11を参照しながら、オフセットデータの取得方法を説明する。画像読取装置に対して、スキャン動作を実行する指示がなされると、ランプの点灯を行い、原稿の読取動作が開始される。原稿の読取動作に先立って、シェーディング補正時に画像データから減算する黒レベルのオフセットデータの取得が行われる。このオフセットデータとしては、図10に示すように、CCDのOPB部（光学的遮光領域）のデータを一般的に使用している。黒レベルのオフセットデータの取得が終了した後、Bookスキャン動作の場合、図11に示すように、第１キャリッジが基準白板及び原稿を移動走査しながら、画像データの読取りが行われる。
【０００９】
基準白板を走査しているときに、シェーディング補正に用いる白レベルデータが生成される。この白レベルデータと黒オフセットデータを用いて、原稿読取領域のシェーディング補正が実行される。シェーディング補正では、次のような演算が行われる。
Ｄsh(ｎ)＝(Ｄorg(ｎ)−Ｂ)／(Ｄw(ｎ)−Ｂ)×255
Ｄsh(ｎ):ｎ画素目シェーディング補正後データ
Ｄorg(ｎ)：ｎ画素目原稿データ
Ｄw(ｎ)：ｎ画素目基準白板読取データ
Ｂ：黒レベル（OPB部）読取データ
【００１０】
黒レベルオフセットデータの取得は、スキャン動作開始前に実行している。原稿読取中にオフセットレベルが変動してしまうと、画像の不具合が生じてしまう。このため、原稿読取中のオフセット変動については、次のように対応している。CCDの１ラインのスキャン毎に、黒レベル（OPB部または空転送部）の出力データと、出力目標データとの差分を検出する。ある一定の応答性を持たせて、オフセット調整手段（DAC）へ、１ライン毎にフィードバックを行う。このようにして、黒レベルの出力データが一定のレベルとなるようにしている。このようなオフセット追従方式では、ノイズによる変動に軽々に追従しないように、安定性を重視した適切な応答性を持たせることが不可欠である。
【００１１】
安定なフィードバック応答を実現するために、次のようにしてフィードバック量を決めている。BLKSAMPLE期間の画像データの平均値（Ｄ(ｎ)）を算出して、目標レベルとの差分を検出する。その差分に一定の係数（１／Ａ）を乗算して、フィードバックする調整値を決定する。すなわち、次式の演算を行う。
DAC(ｎ＋１)＝DAC(ｎ)＋(BLACKTARGET−Ｄ(ｎ))×(１／Ａ)
DAC(ｎ＋１)：次ラインでのDACへのフィードバック量
DAC(ｎ)：現ラインでのDACへのフィードバック量
BLACKTARGET：黒レベル目標値
Ｄ(ｎ)：現ラインの黒レベル読取レベル
１／Ａ：調整係数
ｎ：ライン番号
【００１２】
このように、スキャナで原稿画像を読み取るにあたって、シェーディング補正時の黒レベル減算に用いる黒レベルデータの生成を、原稿読取動作開始前に実行している。原稿読取中のオフセット変動への対応としては、黒レベルの出力データと出力目標データとの差分を検出して、ある一定の応答性を持たせて、オフセット調整手段（DAC）へフィードバックを行い、黒レベルの出力データが一定のレベルとなるようにしている。そして、ノイズによる変動に追従しないように、応答性を適切に設定する。オフセットの変動が緩やかな場合には、適切な応答性の設定が容易であり、十分なオフセット調整を行うことが可能である。以下に、これに関連する従来技術の例をいくつかあげる。
【００１３】
特許文献１に開示された「撮像装置」は、撮像手段の遮光領域（OB）近辺に強い光が入っても、画像が劣化しない撮像装置である。撮像手段は、光電変換するための複数の画素により形成される受光領域と、黒基準信号を形成するために遮光された光電変換するための複数の画素により形成される遮光領域とを有する。撮像手段の遮光領域を複数のブロックに分割する。各遮光領域のブロックの出力を積分する。遮光領域異常検知手段で、それぞれのブロックの積分値を比較することで、遮光領域の画素の異常を検出する。
【００１４】
特許文献２に開示された「デジタルスチルカメラ」は、有効画素領域とOB領域の黒レベル段差に起因する黒沈みを軽減するものである。集光された光情報をCCDで光電変換して増幅し、A／D変換回路でデジタルコードに変換する。OB領域の信号レベルをOBクランプ回路で零とし、オフセット量を加算する。OB領域の信号レベルを積算平均する。積算平均と同じ量を映像信号に対して加減算する。
【００１５】
特許文献３に開示された「撮像装置」は、撮像信号を安定した基準レベルにクランプでき、良好な画像を得ることができる撮像装置である。CCDは、被写体からの撮像光を受光する有効撮像領域と、その周囲にある遮光されたオプティカル領域（OB領域）とを有する。垂直OB積算回路で、複数のブロックに分割された垂直OB領域の各ブロックの信号レベルを積算する。垂直OB積算回路の積算結果から、太陽が有効撮像領域の右端に位置すると判断すると、クランプ位置を、左側垂直OB領域と決定する。その決定に基づいて、左側垂直OB領域に対応したクランプパルスを、クランプパルス生成回路で生成する。そのクランプパルスに基づいて、撮像信号をクランプする。
【００１６】
特許文献４に開示された「固体撮像素子」は、高速駆動でき、低消費電力で、高集積化され、単一電源パルス駆動可能な駆動回路内蔵CCD型固体撮像素子である。タイミング発生手段と、負値パルスを発生する駆動パルス発生手段で、垂直電荷転送を行う。行選択制御手段と、高電圧の転送パルスを選択行に印加する転送パルス発生手段で、垂直走査を行う。垂直転送手段毎に設けた増幅手段で電荷を増幅保持した後、水平走査回路で水平走査を行う。垂直電荷転送手段は、電荷転送制御部を有する。リセットスイッチからの不要電荷掃き出しと、増幅器の帯域制限の両立を実現した。
【００１７】
特許文献５に開示された「CCD固体撮像装置のスミア補正方法」は、スミア検出ラインから抽出したスミア信号の水平方向のノイズを抑制し、スミア信号に適度なゲイン調整を掛けることにより、大きなスミアを検出した時の過補正を緩和できるようにした方法である。スミア検出ラインから抽出したスミア信号にゲイン調整を行って、大きなスミア信号のレベルを低減する。スミア信号の水平方向の各指定領域から、順次ノイズの中間値を検出して、スミア信号の水平方向のノイズを抑制する。
【００１８】
特許文献６に開示された「撮像装置」は、撮像素子のオプティカル・ブラック（OB）信号の一部が正確な黒レベル信号とならなくても、有効画素部の黒レベルを正確に再生できる撮像装置である。撮影条件および被写体に応じて、黒レベルを算出する際に参照するオプティカル・ブラック領域を切り替える。OB領域に生じた異常信号を検知する。異常信号が発生しているOB領域を、デジタル・クランプのデジタル・クランプ・データとして使わない。
【特許文献１】特開2003-198953号公報
【特許文献２】特開2004-080168号公報
【特許文献３】特開2004-222185号公報
【特許文献４】特開2005-102266号公報
【特許文献５】特開2005-159564号公報
【特許文献６】特開2005-176115号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかし、従来のオフセット調整方法には、急激なオフセットの変動に対する応答性と安定性を両立させることは困難であるという問題がある。通常は、安定性を重視したオフセット追従設定を行っているため、急激なオフセット変動が生じた場合には、オフセット調整が追従しない。スミア（光漏れ）によってCCDのオフセットが急激に変動した場合には、安定性を重視した応答性では、オフセット調整が追従しないため、図12に示すように、数十ラインに渡って濃度の変動が出てしまう。急激なオフセット変動に追従するためには、高速な応答性を持たせる必要があるが、そうすると、図13に示すように、ノイズによる変動に応答してしまい、画像がノイズで劣化しやすくなるという問題がある。
【００２０】
本発明の目的は、上記従来の問題を解決して、画像読取部の光電変換素子のオフセット変動に対して、アナログ画像信号のオフセット調整の応答性と安定性を両立させて、高速かつ適切にオフセットを調整して、画像におけるノイズの影響と濃度変動をともに少なくすることである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の課題を解決するために、本発明では、オフセット調整装置を、原稿からの反射光を光電変換素子で電気信号に変換したアナログ画像信号をサンプルホールドするサンプルホールド手段と、サンプルホールド後のアナログ画像信号を増幅する増幅手段と、増幅後のアナログ画像信号をデジタル化してデジタル画像データを出力するＡＤ変換器と、デジタル画像データの黒レベル検出値と予め設定された黒レベル目標値との差分を検出する差分検出手段と、差分と基準値とを比較した結果に応じて複数の調整係数の１つを選択する調整係数選択手段と、選択した調整係数に基づくオフセット調整値をデジタル画像データのオフセットレベルが一定レベルに近付くようにフィードバック処理するフィードバック手段とを備えた構成とした。
【００２２】
また、黒レベル検出値を、規定区間での黒レベル値の１ライン毎の平均値とし、調整係数選択手段を、調整係数を１ライン単位で選択する手段とし、フィードバック手段を、オフセット調整値を１ライン単位で更新してフィードバック処理する手段とした。または、黒レベル検出値を、１ラインの規定区間の１画素毎の画像データの黒レベル値とし、調整係数選択手段を、調整係数を１画素単位で選択する手段とし、フィードバック手段を、オフセット調整値を１画素単位で更新してフィードバック処理する手段とした。また、黒レベル検出値を、１ラインの規定区間の１画素毎の画像データの黒レベル値とし、調整係数選択手段を、調整係数を１ライン単位で選択する手段とし、フィードバック手段を、オフセット調整値を１ライン単位で更新してフィードバック処理する手段とした。
【００２３】
また、調整係数を任意に設定できる調整係数設定手段と、基準値を任意の値に設定できる基準値設定手段とを備えた。さらに、基準値設定手段に、１つの基準値が設定可能とし、調整係数設定手段に、調整係数として、高速応答用調整係数と通常応答用調整係数の２つを設定可能とし、調整係数選択手段を、差分が基準値以上となった場合に高速応答用調整係数を選択し、差分が基準値を下回った場合に通常応答用調整係数を選択する手段とした。または、基準値設定手段に、基準値として高基準値と低基準値の２つを設定可能とし、調整係数選択手段を、差分が高基準値以上となってから低基準値を下回るまでは高速応答用調整係数を選択し、差分が低基準値を下回ってから高基準値以上となるまでは通常応答用調整係数を選択する手段とした。
【００２４】
また、オフセット補正装置を、差分と基準値とを比較した結果に応じて複数の補正係数の１つを選択する補正係数選択手段と、デジタル画像データのオフセットレベルが一定レベルに近付くようにデジタル画像データに選択した補正係数に基づくオフセット補正値を加算するデジタル補正手段とを備えた構成とした。さらに基準値設定手段に、１つの基準値を設定可能とし、補正係数設定手段に、補正係数として、高速応答用補正係数と通常応答用補正係数の２つが設定可能とし、補正係数選択手段を、差分が基準値以上となった場合に高速応答用補正係数を選択し、差分が基準値を下回った場合に通常応答用補正係数を選択する手段とした。または、基準値設定手段に、基準値として高基準値と低基準値の２つが設定可能とし、補正係数選択手段を、差分が高基準値以上となってから低基準値を下回るまでは高速応答用補正係数を選択し、差分が低基準値を下回ってから高基準値以上となるまでは通常応答用補正係数を選択する手段とした。
【発明の効果】
【００２５】
上記のように構成したことにより、急激なオフセットの変動による画像の濃度変動を低減して、異常画像の発生を回避できる。黒レベル検出値のライン平均値を求めることで、ノイズの影響を排除した安定なオフセット調整ができる。また、画素単位の黒レベル検出値に追従させることで、高速なオフセット調整ができる。さらに、画素単位で調整値を演算し、ライン単位で調整量をフィードバックすることで、高速応答性と安定性を確保できる。また、応答性と基準値を任意に変更できるようにすることで、システム固有の特性に合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２７】
本発明の実施例１は、黒レベル平均値と黒レベル目標値との差分を検出し、差分が基準値以上となった場合は高速応答を選択し、差分が基準値未満となった場合は通常応答を選択して、オフセットレベルが一定レベルとなるようにフィードバック処理するオフセット調整装置である。
【００２８】
図１は、本発明の実施例１におけるオフセット調整装置の主要部の構成を示す機能ブロック図である。応答性の選択に関する部分以外の基本的な構成は、図９に示した従来の装置と同様である。図１において、画素平均手段１は、規定区間の黒レベル値について１ラインで平均して黒レベル平均値を求める手段である。減算手段２は、黒レベル目標値から黒レベル平均値を引算する手段である。調整値演算手段３は、差分に基づいてオフセット調整値を求める手段である。オフセット設定レジスタ４は、求めたオフセット調整値を保持するレジスタである。
【００２９】
図２は、調整係数を１／２から１／16に切り替えた場合の調整応答を示すグラフである。図３は、調整係数を切り替える手段を備えたオフセット調整装置の構成を示す機能ブロック図である。図３において、画素平均手段１は、規定区間の黒レベル値について１ラインで平均して黒レベル平均値を求める手段である。減算手段２は、黒レベル目標値から黒レベル平均値を引算する手段である。オフセット設定レジスタ４は、求めたオフセット調整量を保持するレジスタである。調整値演算手段５は、差分と２つの基準値に基づいてオフセット調整値を求める手段である。図４は、調整係数を１／２と１／16に相互に切り替える際の調整応答を示すグラフである。
【００３０】
上記のように構成された本発明の実施例におけるオフセット調整装置の動作を説明する。最初に、図１を参照しながら、応答性の変更方法を説明する。１ライン毎の一定期間（OPB部または空転送部）に検出した黒レベルの平均値と、黒レベル目標値との差分（差の絶対値）が、基準値（OFSLIM）以上となった場合には、追従の応答速度を変えて、高速に追従するようにする。高速追従した結果、差分が基準値未満となった場合には、通常時の応答性に再度変更する。差分＜OFSLIMの時、調整係数を１／Ａとする。差分≧OFSLIMの時、調整係数を１／Ａ'とする。ただし、Ａ'＜Ａである。これにより、オフセット変動時の応答性と安定性を両立させる。
【００３１】
次に、図２を参照しながら、応答特性を説明する。差分が基準値以上となったときに、調整係数を１／２にして、高速応答状態とするので、差分は急速に小さくなる。差分が基準値を下回ったときに、調整係数を１／２から１／16に変更して、通常の応答状態にする。すると、応答が遅くなって、変動が小さくなり安定する。
【００３２】
次に、図３を参照しながら、２つの基準値を設定する場合について説明する。高速応答に切り替える高基準値（OFSLIM1）と、高速応答状態から通常応答状態に切り替える低基準値（OFSLIM2）を、個別に設定できるようにする。このようにすることにより、基準値付近でのノイズによる高速応答への頻繁な切替えを防止でき、安定に動作させることができる。差分＜OFSLIM2になった時、調整係数を１／Ａとする。差分≧OFSLIM1になった時、調整係数を１／Ａ'とする。OFSLIM2＜差分＜OFSLIM1になった場合は、調整係数を変えない。ただし、OFSLIM2＜OFSLIM1、Ａ'＜Ａである。このようにすることにより、オフセット変動時の応答性と安定性を、いっそうよく両立させることができる。同様にして、３つ以上の基準値と調整係数を設定することもできる。
【００３３】
次に、図４を参照しながら、調整係数を１／２と１／16に切り替える際の調整応答を説明する。差分が低基準値（OFSLIM2）より小さい状態では、調整係数は１／16であり、通常の追従特性となっている。差分が大きくなって、低基準値（OFSLIM2）を超えても、調整係数は１／16のままであり、依然として通常の追従特性となっている。これは、低基準値付近でのノイズによる高速応答への頻繁な切替えを防止して、安定に動作させるためである。差分がさらに大きくなって、高基準値（OFSLIM1）以上となると、調整係数を１／２に切り替える。ここから高速の追従特性となり、差分が速やかに０に近付くことになる。差分が小さくなって、高基準値（OFSLIM1）を下回っても、調整係数は１／２のままであり、依然として高速の追従特性となっている。これは、差分をできるだけ速やかに０に近づけるためである。差分がさらに小さくなって、低基準値（OFSLIM2）を下回ると、調整係数は１／16に切り替えられて、通常の追従特性となり、安定に推移しながら０に近付くことになる。
【００３４】
黒レベルの検出では、CCDの出力系統（２系統出力の場合では、偶数画素と奇数画素）毎に、検出期間（OPBCLP）での平均値を算出しており、ノイズ成分の影響を低減している。システムの仕様に応じて、可能な限り平均化の画素数を多く設定することで、より精度の高い調整が可能となる。画素単位で目標値との差分を検出して、その差分を積分して、１ライン単位または１画素単位でフィードバックするようにしても良い。この場合は、演算回数が増えるため、調整係数１／Ａは、ライン単位演算の場合よりも小さな値を設定する。１ラインあたりの追従画素数が十分に多く、黒レベル画像データのＳ／Ｎが良い場合には、画素単位での追従演算を行うことで、より応答性の良い設定を行うことが可能となる。
【００３５】
上記のようなオフセット調整装置を、信号処理ICとして構成することができる。また、上記のようなオフセット調整方法の処理手順をコンピュータプログラムで記述して、コンピュータで実行することも可能である。このコンピュータプログラムを記録媒体に記録して、目的の画像処理装置にインストールすることも可能である。
【００３６】
上記のように、本発明の実施例１では、オフセット調整装置を、黒レベル平均値と黒レベル目標値との差分を検出し、差分が基準値以上となった場合は高速応答を選択し、差分が基準値未満となった場合は通常応答を選択して、オフセットレベルが一定レベルとなるようにフィードバック処理する構成としたので、急激なオフセットの変動による画像の濃度変動を低減でき、異常画像の発生を防止できる。
【実施例２】
【００３７】
本発明の実施例２は、デジタル画像データの黒レベル平均値と黒レベル目標値の差分を検出して、差分が基準値以上となった場合は高速応答を選択し、差分が基準値未満となった場合は通常応答を選択して、オフセットレベルが一定レベルとなるようにデジタル補正するオフセット補正装置である。
【００３８】
図５は、本発明の実施例２におけるオフセット補正装置の構成を示す機能ブロック図である。オフセットのデジタル補正に関する部分以外の基本的な構成は実施例１と同じである。図５において、CCD11は、原稿画像を読み取る光電変換手段である。クランプ回路12は、アナログ画像信号のレベルを一定に保持する回路である。加算回路13は、アナログ画像信号にフィードバック値を加算する回路である。サンプルホールド回路14は、アナログ画像信号の値を一時的に保持する回路である。増幅器15は、増幅度可変の増幅器である。ADC16は、アナログ画像信号をデジタル画像データに変換する回路である。黒レベル調整値演算回路17は、黒レベル目標値と調整係数によりオフセットを調整するためのフィードバック値を求める演算回路である。DAC18は、デジタル値をアナログ値に変換する回路である。差分検出回路19は、黒レベル目標値とデジタル画像データの黒レベル値との差を求める回路である。補正値演算回路20は、補正係数切替基準値と補正係数により補正値を求める演算回路である。加算回路21は、デジタル画像データに補正値を加算する回路である。
【００３９】
上記のように構成された本発明の実施例２におけるオフセット補正装置の動作を説明する。アナログオフセット調整を行うフィードバック回路とは別に、差分検出回路19と補正値演算回路20と加算回路21からなるデジタル補正手段を設ける。差分検出回路19で、デジタル画像データの黒レベル値と黒レベル目標値との差分（差の絶対値）を検出する。補正値演算回路20で、以下の演算を行って、デジタル的に黒レベルの補正を実行する。
Ｄout(ｍ)＝Ｄin(ｍ)＋Ｄadj(ｎ)
Ｄout(ｍ)：デジタル補正手段の出力データ
Ｄin(ｍ)：デジタル補正手段への入力データ
ｍ：画素番号
ｎ：ライン番号
Ｄadj(ｎ＋１)＝Ｄadj(ｎ)＋(BLACKTARGET−Ｄ(ｎ))×(１／Ｂ)
Ｄadj(ｎ＋１)：次ラインでの補正値
Ｄadj(ｎ)：現ラインでの補正値
BLACKTARGET：黒レベル目標値
Ｄ(ｎ)：現ラインでの黒レベル平均値
１／Ｂ：補正係数
【００４０】
デジタル補正を行う場合、デジタル画像データのダイナミックレンジが確保できる場合は、アナログフィードバックは実行してもしなくても良い。また、アナログフィードバックを実行する場合は、安定性を重視した調整係数を設定しておく。デジタル補正手段においては、１ライン毎の一定期間（BLKCLP：OPB部または空転送部）に検出して平均した黒レベル平均値と、黒レベル目標値との差分が、基準値（OFSLIM）を超えた場合には、補正値を大きくして応答速度を速めて、高速に補正する。補正係数選択は次のように行う。差分＜OFSLIMの時は、補正係数を１／Ｂとする。差分≧OFSLIMの時は、補正係数を１／Ｂ'とする。ただし、Ｂ'＜Ｂである。高速補正した結果、差分が基準値以下となった場合には、通常時の応答性に再度変更する。これにより、オフセット変動時の応答性と安定性を両立させることができる。
【００４１】
デジタル補正では、アナログ量での調整に対して、オフセットの変動方向によっては、ダイナミックレンジが損なわれてしまう。しかし、画素単位の補正では、フィードバックによる位相のずれがないため、より高速な補正が可能となる。黒レベル値の検出では、CCDの出力系統（２系統出力の場合では、偶数画素と奇数画素）毎に、検出期間（OPBCLP）にわたって平均して、ノイズ成分の影響を小さくする。システムの仕様に応じて、可能な限り平均化の画素数を多く設定することで、より精度の高い補正ができる。
【００４２】
また、高速補正に切り替える高基準値（OFSLIM1）と、高速補正状態から通常補正状態に切り替える低基準値（OFSLIM2）を、次のように個別に設定できるようにすることで、高速補正への頻繁な切替えを防ぐことができる。差分＜OFSLIM2の時は、補正係数を１／Ｂにし、差分≧OFSLIM1の時には、補正係数を１／Ｂ'にする。ただし、Ｂ'＜Ｂである。さらには、画素単位で目標値との差分を検出して、その差分を積分して、１ライン単位または１画素単位で補正するようにしても良い。この場合は、演算回数が増えるため、補正係数１／Ａは、ライン単位演算の場合よりも小さな値とする。１ラインあたりの追従画素数が十分に多く、黒レベル画像データのＳ／Ｎが良い場合には、画素単位での追従演算を行うことで、より応答性の良い設定を行うことが可能となる。同様にして、３つ以上の基準値と補正係数を設定することもできる。
【００４３】
上記のようなオフセット補正装置を、信号処理ICとして構成することができる。また、上記のようなオフセット補正方法の処理手順をコンピュータプログラムで記述して、コンピュータで実行することも可能である。このコンピュータプログラムを記録媒体に記録して、目的の画像処理装置にインストールすることも可能である。
【００４４】
上記のように、本発明の実施例２では、オフセット補正装置を、デジタル画像データの黒レベル平均値と黒レベル目標値との差分を検出して、差分が基準値以上となった場合は高速応答を選択し、差分が基準値未満となった場合は通常応答を選択して、オフセットレベルが一定レベルとなるようにデジタル補正する構成としたので、オフセットレベルを任意の値に維持できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明のオフセット調整装置は、デジタル複写機やスキャナやファクシミリなどに用いられる画像読取装置のオフセット調整装置として最適である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例１におけるオフセット調整装置の主要部の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施例１におけるオフセット調整装置で、調整係数を１／２から１／16に切り替えた場合の調整応答を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例１におけるオフセット調整装置の調整係数を切り替える手段の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施例１におけるオフセット調整装置で、調整係数を１／２と１／16に切り替える際の調整応答を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例２におけるオフセット補正装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】従来の画像読取装置の要部概略図である。
【図７】従来のクランプ回路の動作説明図である。
【図８】従来のクランプ動作のタイミング図である。
【図９】従来のオフセット調整手段の構成を示す機能ブロック図である。
【図１０】従来のオフセットデータの取得タイミングの説明図である。
【図１１】従来の基準白板と原稿画像データの読取タイミングの説明図である。
【図１２】従来の補正係数が１／16の場合の補正応答を示すグラフである。
【図１３】従来の補正係数が１／２の場合の補正応答を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・画素平均手段、２・・・減算手段、３・・・調整値演算手段、４・・・オフセット設定レジスタ、５・・・調整値演算手段、11・・・CCD、12・・・クランプ回路、13・・・加算回路、14・・・サンプルホールド回路、15・・・増幅器、16・・・ADC、17・・・黒レベル調整値演算回路、18・・・DAC、19・・・差分検出回路、20・・・補正値演算回路、21・・・加算回路、51・・・原稿載置ガラス、52・・・シートスルー読取部、53・・・シェーディング補正用基準白板、54・・・原稿搬送装置、55・・・原稿、56・・・原稿、57・・・ランプ、58・・・第１のミラー、59・・・第１キャリッジ、60・・・第２のミラー、61・・・第３のミラー、62・・・第２キャリッジ、63・・・結像レンズ、64・・・光電変換手段（CCD）
【図１】
2007158663.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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