(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を原稿に照射する光源と、上記原稿に反射された光又は上記原稿を透過した光を集光する集光光学系と、上記集光光学系により集光された光を画素毎に所要レベルのアナログ信号に変換する光電変換手段と、上記光電変換手段により変換されたアナログ信号との比較に用いる参照値を発生する参照値発生回路と、上記光電変換手段により変換されたアナログ信号と上記参照値発生回路により発生された参照値を比較する比較回路と、クロック信号に同期して上記比較回路の比較結果を二値情報として出力する同期回路とを備えた画像読取装置において、上記参照値発生回路は、上記光電変換手段により変換されたアナログ信号の電圧レベルが所定の電圧レベルより低いときには、そのアナログ信号のレベルによって変化しない固定参照値を発生し、その光電変換手段により変換されたアナログ信号の電圧レベルが前記所定の電圧レベル以上のときには、そのアナログ信号のレベルに追随して変化する変動参照値を発生することを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
参照値発生回路は、２画素から５画素の期間だけ変動参照値を保持することを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
【請求項３】
光電変換手段は、アナログ信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路を備え、上記サンプルホールドしたアナログ信号を比較回路へ出力することを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像読取装置。
【請求項４】
光源は、異なる複数の発光波長を有し、上記複数の発光波長によって原稿を同時照射することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像読取装置。
【請求項５】
光源は、光電変換素子の分光感度にしたがって、各発光波長毎の光量を設定されることを特徴とする請求項４記載の画像読取装置。
【請求項６】
光源は、可視光領域以外の発光波長を有し、上記可視光領域以外の発光波長によって原稿を照射することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光電変換素子出力の画像処理回路に関するもので、さらにはこの画像処理回路を用いた画像読取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像処理装置について図面を参照しながら説明する。
図２２は従来の画像読取装置（密着イメージセンサ）の構成を示す図である。図２２において、１０１は光源、１０２は集光光学系（ロッドレンズアレイ）である。光源１０１は３個のＬＥＤ１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃと不図示の導光部とから構成されている。不図示の原稿が光源１０１によって照射されると、集光光学系１０２が原稿の反射光または透過光を集光する。
【０００３】
また、図２２において、１０３は光電変換素子であり、２５９２個（＃１〜＃２５９２）のセンサ、シフトレジスタおよびアナログスイッチから構成され、集光光学系１０２が集光した光をアナログ信号に変換する。１０４は光電変換素子１０３出力を増幅して所要レベルのアナログ信号１０５を出力する増幅部、１０６はアナログ信号１０５を出力する画像読取装置の出力端子（ＳＩＧ）、１０７は各構成要素を保持する画像読取装置のフレームである。
【０００４】
さらに、図２２において、１０８はアナログ信号１０５をデジタル信号１０９に変換するＡ／Ｄコンバータ、１１０はデジタル信号１０９を二値情報１１１に変換するデジタル画像処理部である。１１２〜１１５は光源１０１の電源端子（ＶＬＥＤ，ＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３）、１１６および１１７は画像読取装置の電源端子（ＶＤＤ，ＧＮＤ）、１１８および１１９は光電変換素子１０３の信号端子（ＳＩ，ＣＬＫ）、１２０はＡ／Ｄコンバータ１０８のクロック（ＡＤＣＫ）をそれぞれ示している。
【０００５】
次に動作について説明する。
光源１０１によって照射された原稿からの光は、集光光学系１０２によって光電変換素子１０３へ集光される。光電変換素子１０３は入力光にほぼ比例したアナログ信号を増幅部１０４へ出力し、増幅部１０４はアナログ信号１０５を出力する。このアナログ信号１０５は、信号端子１１８，１１９からの制御信号ＳＩ、クロック信号ＣＬＫに同期して図２３のタイミングで出力される。
【０００６】
そして、アナログ信号１０５を二値情報１１１に処理する場合には、Ａ／Ｄコンバータ１０８によってアナログ信号１０５をデジタル信号１０９に一旦変換した後に、デジタル画像処理部１１０にてシェーディング補正等の画像処理を行う。そして、この画像処理後の出力を参照値（しきい値）と比較し、二値情報１１１を出力する。具体的には、二値情報１１１は参照値（しきい値）＞画像処理後出力の場合には“０”を、参照値（しきい値）≦画像処理後出力の場合には“１”を出力する。
【０００７】
また、光電変換素子１０３の出力から二値化処理までを含めた一般的なデジタル信号処理回路は、例えば特開平１０−２３２１９号公報に開示されている。
【０００８】
ここで、シェーディング補正について補足説明する。
まず、各光電変換素子毎にＡ／Ｄ変換された暗出力レベルＶｄ（ｎ）および明出力レベルＶｐ（ｎ）をあらかじめ測定し、次の（１）式により各画素毎の補正係数Ｋ（ｎ）を予め求めておく（図２４参照）。
【０００９】
Ｋ（ｎ）＝２ｍ／｛Ｖｐ（ｎ）−Ｖｄ（ｎ）｝×２（ｍ−１）      （１）
【００１０】
ここで、暗出力レベルＶｄ（ｎ）は光源１０１をＯＦＦした非照射時における信号であり、明出力レベルＶｐ（ｎ）は光源１０１をＯＮし白基準信号を読取った時の信号である。また、ｍはＡ／Ｄコンバータ１０８の有効出力ビット数であり、２（ｍ−１）≦Ｋ（ｎ）≦２ｍが成り立っている。このようにして求められた暗出力レベルＶｄ（ｎ）および補正係数Ｋ（ｎ）が不図示のメモリに予め記憶されている。
【００１１】
光源１０１をＯＮして原稿を読取る場合に得られる各画素毎の信号をＶｇ（ｎ）とすると、デジタル画像処理部１１０が次の（２）式に基づき演算を行って、各画素毎に補正された画像データＤｇ（ｎ）を求める。
【００１２】
Ｄｇ（ｎ）＝｛Ｖｇ（ｎ）−Ｖｄ（ｎ）｝×Ｋ（ｎ）／２（ｍ−１）  （２）
【００１３】
つまり、Ａ／Ｄ変換後の信号Ｖｇ（ｎ）に基づき、メモリ上の暗出力Ｖｄ（ｎ）および補正係数Ｋ（ｎ）を用いて、（ｍ−２）ビット精度の画像データＤｇ（ｎ）を求めている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の画像読取装置は以上のように構成されているので、Ａ／Ｄコンバータや補正用メモリなどを必要とし、シェーディング補正や二値処理を含むデジタル画像処理部の設定を読取動作前に実施しなければならないという課題があった。
【００１５】
特に、シェーディング補正は、光源、集光光学系あるいは光電変換素子が、個々の画像読取装置でばらつくため、それぞれの画像読取装置で実施する必要があるだけでなく、デジタル演算よる精度劣化を招いてしまうことになる。
【００１６】
また、光源の継時変化により補正範囲をはずれる場合（図２４参照）に十分な補正がかからず画像品質を劣化させるという課題も有している。
【００１７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、Ａ／Ｄコンバータや補正用メモリなどを不要とし、シェーディング補正や二値処理を含むデジタル画像処理を実施することなく、高い画像品質を実現でき、継時変化にも対応できる画像読取装置を構成することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る画像読取装置は、参照値発生回路が、光電変換手段により変換されたアナログ信号の電圧レベルが所定の電圧レベルより低いときには、そのアナログ信号のレベルによって変化しない固定参照値を発生し、その光電変換手段により変換されたアナログ信号の電圧レベルが前記所定の電圧レベル以上のときには、そのアナログ信号のレベルに追随して変化する変動参照値を発生するようにしたものである。
【００２１】
この発明に係る画像読取装置は、２画素から５画素の期間だけ変動参照値を参照値発生回路が保持するようにしたものである。
【００２２】
この発明に係る画像読取装置は、アナログ信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路を光電変換手段が備え、サンプルホールドしたアナログ信号を光電変換手段が比較回路へ出力するようにしたものである。
【００２３】
この発明に係る画像読取装置は、異なる複数の発光波長を光源が有し、複数の発光波長によって光源が原稿を同時照射するようにしたものである。
【００２４】
この発明に係る画像読取装置は、光源が光電変換素子の分光感度にしたがって、各発光波長毎の光量を設定されるようにしたものである。
【００２５】
この発明に係る画像読取装置は、可視光領域以外の発光波長を光源が有し、可視光領域以外の発光波長によって光源が原稿を照射するようにしたものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による画像読取装置の構成を示す図である。
図１において、１は光源、２は集光光学系（ロッドレンズアレイ）である。光源１は３個のＬＥＤ１Ａ，１Ｂ，１Ｃと不図示の導光部とから構成されている。不図示の原稿が光源１によって照射されると、集光光学系２が原稿の反射光または透過光を集光する。
【００２７】
また、図１において、３は光電変換素子（光電変換手段）であり、２５９２個（＃１〜＃２５９２）のセンサ、シフトレジスタおよびアナログスイッチから構成され、集光光学系２が集光した光をアナログ信号に変換する。４は光電変換素子３出力を増幅して所要レベルのアナログ信号５を出力する増幅部（光電変換手段）、６はアナログ信号５を二値情報７に変換する二値化回路部である。
【００２８】
また、図１において、８は二値情報７を出力する画像読取装置の出力端子（ＳＩＧ）、９〜１２は光源１の電源端子（ＶＬＥＤ，ＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３）、１３および１４は画像読取装置の電源端子（ＶＤＤ，ＧＮＤ）、１５および１６は光電変換素子３の信号端子（ＳＩ，ＣＬＫ）、１７は各構成要素を保持する画像読取装置のフレームである。
【００２９】
また、図１の二値化回路部６において、１８はアナログ信号５に対して参照値１９を発生する参照値発生回路、２０はアナログ信号５と参照値１９とを比較して比較結果２１を出力する比較回路、２２は比較回路２０からの比較結果２１と信号端子１６からのクロック信号ＣＬＫとの同期をとり、二値情報７を出力する同期回路である。
【００３０】
図２は二値化回路部６の構成の一例を示す図である。図１と同一符号は同一または相当する構成を示している。
図２において、２３，２４はそれぞれ抵抗、２５はオペアンプであり、これらが参照値発生回路１８を構成している。また、比較回路２０はコンパレータ２６、同期回路２２はＤ−フリップフロップ２７でそれぞれ構成されている。
【００３１】
次に動作について説明する。
図１において、光源１によって照射された原稿から光は、集光光学系２によって受光され、光電変換素子３上へ集光される。光電変換素子３は入力光にほぼ比例したアナログ信号を増幅部４へ出力し、増幅部４はアナログ信号５を出力する。
【００３２】
増幅部４からのアナログ信号５は、二値化回路部６の比較回路２０へ入力され、参照値発生回路１８で発生した参照値１９と比較される。そして比較回路２０からの比較結果２１は、同期回路２２によってクロック信号ＣＬＫに同期して、二値情報７（ＳＩＧ）として出力される。
【００３３】
図３はこの発明の実施の形態１による画像読取装置の動作を示すタイミングチャートであり、画素密度３００ｄｐｉ−Ａ４サイズの画像読取装置を例に示している。
光電変換素子３は、制御信号ＳＩ、クロック信号ＣＬＫに同期してアナログ信号を出力し、増幅部４はアナログ信号５を出力する。参照値発生回路１８では、抵抗２３，２４によって電源電圧ＶＤＤを分割し、この分割電圧はオペアンプ２５へ入力されて参照値１９として出力する。比較回路２０では、アナログ信号５と参照値１９とが比較され、比較結果２１を出力する。
【００３４】
図３に示すように、参照値１９≦アナログ信号５の画素では比較結果２１として“１”が、参照値１９＞アナログ信号５の画素では比較結果２１として“０”がそれぞれ得られる。同期回路２２は、クロック信号ＣＬＫに同期した二値情報７の信号ＳＩＧを出力する。
【００３５】
以上のように、この実施の形態１によれば、参照値１９を発生する参照値発生回路１８と、光電変換素子３出力を増幅部４で増幅したアナログ信号５と参照値１９とを比較して比較結果２１を出力する比較回路２０と、比較結果２１をクロック信号ＣＬＫに同期して、二値情報７の信号ＳＩＧを出力する同期回路２２とから構成される二値化回路部６を備えるようにしたので、従来とは異なり、Ａ／Ｄコンバータ、シェーディング補正用メモリやデジタル画像処理回路が不要になって、シェーディング補正の補正係数作成やデジタル画像処理回路の設定・制御が不要となり、二値情報７を得るためのシステム制御を簡素化できるという効果が得られる。
【００３６】
なお、構成の図示は省略するが、増幅部（光電変換手段）４の後段にサンプルホールド回路を設けて、サンプルホールドしたアナログ信号５を比較回路２０へ入力しても良い。このときの、クロック信号ＣＬＫ、サンプルホールド回路の制御信号Ｓ／Ｈ、アナログ信号５およびサンプルホールドされたアナログ信号５の各波形を図４に示す。
【００３７】
比較回路２０の処理区間はほぼ一定なので、サンプルホールドしたアナログ信号５を比較回路２０で処理することにより、二値化処理のスピードを落とすことができるようになる。つまり、サンプルホールド回路がない場合と比較して、二値化処理をさらに確実かつ容易に行なうことができるという効果が得られる。
【００３８】
もちろん、増幅部４の前段、すなわち光電変換素子（光電変換手段）３の後段にサンプルホールド回路を設けるようにしても良く、同様の効果が得られる。
【００３９】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２による画像読取装置の構成を示す図である。図１，２と同一符号は同一または相当する構成を示している。図５では、参照値発生回路１８、比較回路２０の構成の一例を図示しており、他の構成要素は省略している。
【００４０】
図５において、２８はコンパレータ、２９，３０はそれぞれ抵抗、３１はアナログスイッチ、３２は抵抗である。
図５の構成例において、コンパレータ２８は、抵抗２３，２４による電源電圧ＶＤＤの分割電圧Ｖα（Ｖα＜ＶＤＤ）とアナログ信号５のレベルとを比較しており、アナログ信号５＜Ｖαのときに“０”を出力し、アナログ信号５≧Ｖαのときに“１”を出力する。
【００４１】
また、抵抗２９，３０は電源電位ＶＤＤと接地電位ＶＳＳとの間を直列接続しており、さらに、アナログスイッチ３１および抵抗３２は直列接続されて抵抗２９と並列の関係になっている。そして、アナログスイッチ３１は、コンパレータ２８の出力が“０”のときにＯＦＦ（開放）状態、“１”のときにＯＮ（導通）状態になる。参照値１９は抵抗２９と抵抗３０との接続点の電位として得られる。
【００４２】
次に動作について説明する。
図５において、抵抗２３，２４によって電源電圧ＶＤＤを抵抗分割した分割電圧Ｖαがコンパレータ２８へ入力されている。そして、アナログ信号５のレベルに応じて、参照値１９がＶＴＨ１，ＶＴＨ２（ＶＴＨ１＜ＶＴＨ２）の２種類のレベルをとるようになる。この様子を図６に示す。
図６はこの発明の実施の形態２による画像読取装置の動作を説明するための図であり、ＶＴＨ１，ＶＴＨ２はそれぞれアナログ信号５のレベルがＶα未満の場合、Ｖα以上の場合の参照値１９である。
【００４３】
参照値１９がＶＴＨ１になる場合の動作は次の通りである。
アナログ信号５のレベルがＶα未満の場合、コンパレータ２８は抵抗２３，２４による分割電圧Ｖαとアナログ信号５とを比較してアナログスイッチ３１へ“０”を出力する。このとき、アナログスイッチ３１はＯＦＦ状態になるため、電源電圧ＶＤＤは抵抗２９，３０によって抵抗分割される。したがって、抵抗２９と抵抗３０との接続点における分割電位ＶＴＨ１がコンパレータ２６へ参照値１９として入力される。
【００４４】
一方、参照値１９がＶＴＨ２になる場合の動作は以下の通りである。
アナログ信号５のレベルがＶα以上の場合、コンパレータ２８は抵抗２３，２４による分割電位Ｖαとアナログ信号５とを比較してアナログスイッチ３１へ“１”を出力する。このとき、アナログスイッチ３１はＯＮ状態になるため、抵抗２９に対して抵抗３２が並列接続され、抵抗２９および抵抗３２の並列合成抵抗と抵抗３０とによって電源電圧ＶＤＤは抵抗分割される。したがって、抵抗２９と抵抗３０との接続点における分割電位ＶＴＨ２がコンパレータ２８へ参照値１９として入力される。
【００４５】
このように、２つの参照値１９（ＶＴＨ１，ＶＴＨ２）を用いることで、光電変換素子３が出力分布（偏差）を有する場合にも、原稿の情報を正確に読取ることが可能になる。この理由について次に説明する。
【００４６】
図７はこの実施の形態２による画像読取装置の効果を説明するための図であり、光電変換素子３が出力分布（偏差）を有する場合に、図７上方に示すような白中に黒部１，２がある原稿を読込んだ出力波形の一例を示している。横軸はこの原稿に対応した＃１〜＃２５９２の画素を表し、縦軸はアナログ信号５（光電変換素子３出力）の出力レベルを表している。
【００４７】
図７では、光電変換素子３が出力分布を有しているため、図中左側の黒部１を読み込んだときの出力レベルより、図中右側の黒部２を読み込んだときの出力レベルの方が低くなっている。このように光電変換素子３の出力に偏差が生じている場合、参照値１９をＶＴＨ１だけとして二値化処理を行うと、右側の黒部２はＶＴＨ１との比較によって“０”となるが、左側の黒部１は“１”出力となってしまい、原稿上の情報が正確に反映されず、読取の劣化を招いてしまうことになる。
【００４８】
これに対して、この実施の形態２による画像読取装置では、図５に示すような構成を採用しているので、抵抗２３，２４によって分割電圧Ｖαを適当なレベルに設定し、ＶＴＨ１に加えてＶＴＨ２の参照値１９を作りだすことができる。したがって、黒部１を二値化した際に“０”を出力できるようになる。すなわち、原稿上の情報を正確に反映した読取が可能となる。
【００４９】
以上のように、この実施の形態２によれば、アナログ信号５＜Ｖαのときに参照値１９として分割電圧ＶＴＨ１を出力し、アナログ信号５≧Ｖαのときに参照値１９として分割電圧ＶＴＨ２を出力する参照値発生回路１８を備えるようにしたので、光電変換素子３が出力分布（偏差）を有する場合においても、原稿上の情報を正確に読取ることができるようになり、画像品質を向上することができるという効果が得られる。
【００５０】
実施の形態３．
実施の形態２に準じて、この実施の形態３では、異なる３つ以上の参照値を作り出す構成について説明する。
【００５１】
図８はこの発明の実施の形態３による画像読取装置の構成を示す図である。図１，２，５と同一符号は同一または相当する構成を示している。図８では、参照値発生回路１８、比較回路２０の構成の一例を図示しており、他の構成要素は省略している。
【００５２】
図８において、３３，３４はそれぞれ抵抗、３５はコンパレータ、３６はアナログスイッチ、３７は抵抗である。
この実施の形態３では、図５の構成に加えて、電源電位ＶＤＤと接地電位ＶＳＳとの間を抵抗３３，３４によって直列接続し、抵抗３３，３４による分割電位Ｖβ（Ｖα＜Ｖβ＜ＶＤＤ）とアナログ信号５のレベルとをコンパレータ３５が比較している。コンパレータ３５は、アナログ信号５＜Ｖβのときに“０”を出力し、アナログ信号５≧Ｖβのときに“１”を出力する。
【００５３】
また、アナログスイッチ３６および抵抗３７は直列接続されており、アナログスイッチ３１および抵抗３２と同様に、抵抗２９に対して並列の関係になっている。そして、アナログスイッチ３６は、コンパレータ３５の出力が“０”のときにＯＦＦ（開放）状態、“１”のときにＯＮ（導通）状態になる。参照値１９は、実施の形態２と同様に、抵抗２９と抵抗３０との接続点の電位として得られる。
【００５４】
次に動作について説明する。
図８では、抵抗２３，２４で電源電圧ＶＤＤを抵抗分割した分割電圧Ｖαが、また、抵抗３３，３４で電源電圧ＶＤＤを抵抗分割した分割電圧Ｖβがコンパレータ２８，３５へそれぞれ入力されている。コンパレータ２８，３５はアナログ信号５のレベルと分割電圧Ｖα，Ｖβとをそれぞれ比較する。
【００５５】
そして、アナログ信号５のレベルに応じて、参照値１９がＶＴＨ１，ＶＴＨ２，ＶＴＨ３（ＶＴＨ１＜ＶＴＨ２＜ＶＴＨ３）の３種類のレベルをとることになる。この様子を図９に示す。
図９はこの発明の実施の形態３による画像読取装置の動作を説明するための図であり、ＶＴＨ１，ＶＴＨ２，ＶＴＨ３はそれぞれアナログ信号５のレベルがＶα未満の場合、Ｖα以上Ｖβ未満、Ｖβ以上の場合の参照値１９である。
【００５６】
ＶＴＨ１はアナログ信号５＜Ｖαの場合の参照値１９である。つまり、このときにはコンパレータ２８，３５の出力がいずれも“０”となるので、アナログスイッチ３１，３６がともにＯＦＦ状態になり、抵抗２９，３０で電源電圧ＶＤＤを抵抗分割した電圧レベルＶＴＨ１が参照値１９になる。
【００５７】
また、ＶＴＨ２はＶα≦アナログ信号５＜Ｖβの場合の参照値１９である。この場合は、コンパレータ２８の出力が“１”，コンパレータ３５の出力が“０”となるので、アナログスイッチ３１がＯＮ状態、アナログスイッチ３６がＯＦＦ状態になり、抵抗２９，３２の並列合成抵抗と抵抗３０とによって電源電圧ＶＤＤを抵抗分割した電圧レベルＶＴＨ２が参照値１９になる。
【００５８】
さらに、ＶＴＨ３はＶβ≦アナログ信号５の場合の参照値１９である。これは、コンパレータ２８，３５の出力がいずれも“１”となるので、アナログスイッチ３１，３６がともにＯＮ状態になり、抵抗２９，３２，３７の並列合成抵抗と抵抗３０とによって電源電圧ＶＤＤを抵抗分割した電圧レベルＶＴＨ３が参照値１９になる。
【００５９】
ＶＴＨ１，ＶＴＨ２，ＶＴＨ３の３つの参照値１９を用いることにより、実施の形態２と比較してさらに大きな出力分布（偏差）を光電変換素子３が有する場合でも、読取の劣化を防ぐことができる。
【００６０】
以上のように、この実施の形態３によれば、アナログ信号５＜Ｖαのときに参照値１９として分割電圧ＶＴＨ１を出力し、Ｖα≦アナログ信号５＜Ｖβのときに参照値１９として分割電圧ＶＴＨ２を出力し、Ｖβ≦アナログ信号５のときに参照値１９として分割電圧ＶＴＨ３を出力する参照値発生回路１８を備えるようにしたので、実施の形態２と比較してさらに大きな出力分布（偏差）を光電変換素子３が有する場合でも、原稿上の情報を正確に読取ることができ、画像品質をさらに向上することができるという効果が得られる。
【００６１】
なお、実施の形態２，３から分かるように、参照値１９は３つ以上作り出すことが可能である。すなわち、図８中に一点鎖線で囲まれた回路構成を図８の構成に順次同様に追加していけば良い。
【００６２】
実施の形態４．
図１０はこの発明の実施の形態４による画像読取装置の構成を示す図である。図１と同一符号は同一または相当する構成を示している。図１０では、参照値発生回路１８と比較回路２０とを図示しており、他の構成要素は省略している。この実施の形態４の参照値発生回路１８は、固定参照値発生機能１８Ａと変動参照値発生機能１８Ｂとを備えている。
【００６３】
これらの機能を備えた参照値発生回路１８の具体例について次に説明する。
図１１はこの発明の実施の形態４による画像読取装置の構成を示す図である。図１，２と同一符号は同一または相当する構成を示している。図１１では、参照値発生回路１８、比較回路２０の構成の一例を図示しており、他の構成要素は省略している。
図１１において、３８はダイオード、３９はキャパシタ、４０はダイオード、４１は抵抗、４２はダイオードである。ここで、ダイオード４０，４２の順方向電圧をＶＦとする。また、ダイオード３８の順方向電圧をＶＦ３８とする。
【００６４】
図１１において、抵抗２３，２４で電源電圧ＶＤＤを抵抗分割した電圧レベルＶαがダイオード４２を介して比較回路２０へ入力される。また、増幅部４の出力はダイオード３８を介してキャパシタ３９に電圧Ｖγとして保持される。
【００６５】
図１２はこの発明の実施の形態４による画像読取装置の動作を説明するための図である。図１２に示すように、Ｖα＜Ｖγに設定すれば、アナログ信号５−ＶＦ３８＜Ｖαの領域では参照値１９がＶＴＨ１＝Ｖα−ＶＦ（固定参照値）を、アナログ信号５−ＶＦ３８≧Ｖαの領域では参照値１９がＶＴＨ２＝Ｖγ−ＶＦ（変動参照値）をとる。つまり、ＶＴＨ２はアナログ信号５のレベルに追随して変化することがわかる。
【００６６】
したがって、図１３（ａ）から図１３（ｂ）に示すように、光源１の継時変化や温度によってアナログ信号５が変動しても参照値１９が追随するため、読取の劣化を防ぐことができる。
【００６７】
以上のように、この実施の形態４によれば、アナログ信号５のレベルＶγに応じて変化するＶＴＨ２＝Ｖγ−ＶＦを参照値１９として出力する参照値発生回路１８を備えるようにしたので、光源１の継時変化や温度により光電変換素子３の出力が変動しても、原稿上の情報を正確に読取ることができ、画像品質を向上することができるという効果が得られる。
【００６８】
実施の形態５．
図１４，１５はこの発明の実施の形態５による画像読取装置の動作をそれぞれ説明するための図である。
実施の形態４では、Ｖα＜Ｖγに設定すれば、アナログ信号５−ＶＦ３８≧Ｖαの領域では参照値１９がＶＴＨ２（変動参照値）をとることを説明した。そして、アナログ信号５はダイオード３８を介してキャパシタ３９に電圧Ｖγとして保持されるが、抵抗４１とキャパシタ３９とによる時定数を持つことが分かる。
【００６９】
そして、抵抗４１とキャパシタ３９とによる時定数が１ライン以上の場合、参照値１９は図１４の一点鎖線（−・−・−）のようになる。また、抵抗４１とキャパシタ３９とによる時定数が５画素程度の場合、参照値１９は図１４の破線のようにアナログ信号５のレベルに追随して変化する。
【００７０】
白中に一部黒部がある原稿を読取った場合の出力波形を図１５に示す。これは黒部付近を拡大したもので、参照値１９とアナログ信号５の変化を示している。このように、抵抗４１とキャパシタ３９とによる時定数を２画素分以上保持するよう設定すれば、黒部の位置でも参照値１９＞アナログ信号５となり、二値化すると“０”出力が得られ、原稿に忠実な読取が可能となる。また、時定数の上限は、アナログ信号５が光源１、集光光学系２、光電変換素子３のバラツキによる微小範囲の出力偏差にも対応できるよう５画素が適切である。
【００７１】
以上のように、この実施の形態５によれば、アナログ信号５の出力から算出した変動参照値を２画素から５画素まで期間だけ保持するようにしたので、原稿中の細線（白中の数画素の黒部）も読取が可能であるとともに、光源１、集光光学系２、光電変換素子３のバラツキによる微小範囲の出力偏差にも対応でき、画像品質を向上できるという効果が得られる。
【００７２】
実施の形態６．
図１６，１７はこの発明の実施の形態６による画像読取装置の動作をそれぞれ説明するための図である。
図１６は、文字“Ａ”を黒で記載した白原稿を緑色の光源１で照射した場合（図１６（ａ））において、ａ−ａ’ライン上でのアナログ信号５および参照値１９の出力（図１６（ｂ））と、比較回路２０の比較結果２１（図１６（ｃ））をそれぞれ示したものである。この場合、モノクロの原稿（白黒）であれば、問題なく二値化処理が行われる。
【００７３】
ところが、図１７のように、ａ−ａ’ラインと文字“Ａ”とが交差する周辺部分で、領域ｂが青色の背景を有する場合（図１７（ａ））には、アナログ信号５が“Ａ”という文字以外の領域ｂにおいて参照値１９より低くなる（図１７（ｂ））。したがって、比較回路２０の比較結果２１は“０”出力となり（図１７（ｃ））、図１６の場合と異なる読取結果になってしまう。
【００７４】
したがって、モノクロ（白黒）以外の背景が原稿にある場合は、光源１によって背景を飛ばす必要がある。例えば、上記の例であれば、青色の背景を飛ばすために、光源１に青色を加えて照射してやれば良い。各背景色の原稿をＲＧＢの各光源で照射した際の光電変換素子３の出力を図１８に示す。
【００７５】
図１８から、赤色（Ｒ）光源で各背景色の原稿を読取ると、赤色（Ｒ）の背景色の出力（８８）が白を読込んだ際の出力（１００）に似た結果を得て、黒の場合（３）と大きな出力差をとり、二値化できることが分かる。
【００７６】
同様に、緑色（Ｇ）光源で各背景色の原稿を読取ると、光量を増やすことで緑色（Ｇ）の背景を飛ばすことができ、青色（Ｂ）光源で各色原稿を読取ると、やはり光量を増やすことで青色（Ｂ）の背景が飛ばすことができることが分かる。いずれの場合も、黒と大きな出力差をとり、二値化できる。
【００７７】
つまり、原稿の背景色と同じ発光波長を光源１に複数持たせて、この光源１によって原稿を同時に照射すれば、背景の色の影響を抑制することができる。
【００７８】
以上のように、この実施の形態６によれば、異なる複数の発光波長を持った光源１を備え、光源１によって原稿を同時照射するようにしたので、原稿の背景色の影響を抑制することができ、モノクロの原稿と同等の画像品質を得ることができる。
【００７９】
実施の形態７．
図１９はこの発明の実施の形態７による画像読取装置の動作を説明するための図である。
実施の形態６の図１８で説明したように、光電変換素子３は光源と同色の背景の間で高い出力を得ることが分かっている。これにより、図１９に示すように、光電変換素子３の分光感度を元に発光波長別に光量を設定する。
【００８０】
図１８において、Ｒ光源でＲ原稿を読取った出力が８８％となっており、Ｇ光源−Ｇ原稿の場合、Ｂ光源−Ｂ原稿の場合はそれぞれ３５％，２０％となっているので、これらの出力がほぼ等しくなるように、例えば出力の低い緑（Ｇ），青（Ｂ）をそれぞれ２倍の光量（２×Ｇ）と、４倍の光量（４×Ｂ）に設定して、赤（Ｒ）と同時に照射してやれば、黒の読取出力が５に対し、最低でも２３（Ｂ）以上の出力が得られるようになり（図１９）、多様な色をもつ背景を飛ばして二値化ができる。
【００８１】
以上のように、この実施の形態７によれば、光電変換素子３の分光感度を元にして発光波長別に光量を設定し、光源１から原稿を同時照射するようにしたので、多様な色を持つ背景を飛ばした上で二値化できるという効果が得られる。
【００８２】
実施の形態８．
図２０はこの発明の実施の形態８による画像読取装置の動作を説明するための図である。
図２０のように、光源１がＲＧＢ等の可視光領域以外の発光波長、例えば赤外（ＩＲ）を持たせてやると、色の吸収が起こらず、図２１の結果を得る。このように白い原稿の場合とほぼ同様にして、原稿の背景色を飛ばすことができるので、多様な色をもつ背景を飛ばして二値化ができる。
【００８３】
しかも、実施の形態７と比較すると、発光波長別に光量比を設定する必要がないので、画像読取装置の取り扱いはさらに容易となる。
【００８４】
以上のように、この実施の形態８によれば、可視光領域以外の発光波長を光源１に選定するようにしたので、光電変換素子３の分光感度を元に光源１の光量を設定する必要もなく、多様な色をもつ背景を飛ばした上で二値化できるという効果が得られる。
【００８５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、アナログ信号のレベルと比較する参照値を発生する参照値発生回路と、アナログ信号のレベルと参照値とを比較して、比較結果を出力する比較回路と、比較結果をクロック信号に同期して二値情報として出力する同期回路とを備えるようにしたので、従来とは異なり、Ａ／Ｄコンバータ、シェーディング補正用メモリやデジタル画像処理回路が不要になって、シェーディング補正の補正係数の作成やデジタル画像処理回路の設定・制御が不要となり、二値情報を得るためのシステム制御を簡素化できるという効果がある。
また、参照値発生回路が、光電変換手段により変換されたアナログ信号の電圧レベルが所定の電圧レベルより低いときには、そのアナログ信号のレベルによって変化しない固定参照値を発生し、その光電変換手段により変換されたアナログ信号の電圧レベルが前記所定の電圧レベル以上のときには、そのアナログ信号のレベルに追随して変化する変動参照値を発生するように構成したので、光源の経時変化や温度により光電変換素子の出力が変動しても、原稿上の情報を正確に読取ることができて、画像品質が向上する効果がある。
【００８８】
この発明によれば、２画素から５画素の期間だけ変動参照値を参照値発生回路が保持するようにしたので、原稿中の細線も読取ることができるとともに、光源、集光光学系、光電変換素子のバラツキによる微小範囲の出力偏差にも対応でき、画像品質を向上できるという効果がある。
【００８９】
この発明によれば、アナログ信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路を光電変換手段が備え、サンプルホールドしたアナログ信号を光電変換手段が比較回路へ出力するようにしたので、二値化処理のスピードを落とすことができるようになり、二値化処理をさらに確実かつ容易に行なうことができるという効果がある。
【００９０】
この発明によれば、異なる複数の発光波長を光源が有し、複数の発光波長によって光源が原稿を同時照射するようにしたので、原稿の背景色の影響を抑制することができ、モノクロの原稿と同等の画像品質を得ることができる効果がある。
【００９１】
この発明によれば、光源が光電変換素子の分光感度にしたがって、各発光波長毎の光量を設定されるようにしたので、多様な色を持つ背景を飛ばした上で二値化できるという効果がある。
【００９２】
この発明によれば、可視光領域以外の発光波長を光源が有し、可視光領域以外の発光波長によって光源が原稿を照射するようにしたので、光電変換素子の分光感度を元に光源の光量を設定する必要がなく、多様な色を持つ背景を飛ばした上で二値化できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による画像読取装置の構成を示す図である。
【図２】  二値化回路部の構成の一例を示す図である。
【図３】  この発明の実施の形態１による画像読取装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】  クロック信号ＣＬＫ、サンプルホールド回路の制御信号Ｓ／Ｈ、アナログ信号およびサンプルホールドされたアナログ信号の各波形を示す図である。
【図５】  この発明の実施の形態２による画像読取装置の構成を示す図である。
【図６】  この発明の実施の形態２による画像読取装置の動作を説明するための図である。
【図７】  この発明の実施の形態２による画像読取装置の効果を説明するための図である。
【図８】  この発明の実施の形態３による画像読取装置の構成を示す図である。
【図９】  この発明の実施の形態３による画像読取装置の動作を説明するための図である。
【図１０】  この発明の実施の形態４による画像読取装置の構成を示す図である。
【図１１】  この発明の実施の形態４による画像読取装置の構成を示す図である。
【図１２】  この発明の実施の形態４による画像読取装置の動作を説明するための図である。
【図１３】  この発明の実施の形態４による画像読取装置の効果を説明するための図である。
【図１４】  この発明の実施の形態５による画像読取装置の動作を説明するための図である。
【図１５】  この発明の実施の形態５による画像読取装置の動作を説明するための図である。
【図１６】  この発明の実施の形態６による画像読取装置の動作を説明するための図である。
【図１７】  この発明の実施の形態６による画像読取装置の動作を説明するための図である。
【図１８】  各背景色の原稿をＲＧＢの各光源で照射した際の光電変換素子の出力を示す図である。
【図１９】  この発明の実施の形態７による画像読取装置の動作を説明するための図である。
【図２０】  この発明の実施の形態８による画像読取装置の動作を説明するための図である。
【図２１】  各背景色の原稿を可視光領域以外の発光波長で照射した際の光電変換素子の出力を示す図である。
【図２２】  従来の画像読取装置の構成を示す図である。
【図２３】  従来の画像読取装置の動作を説明するための図である。
【図２４】  シェーディング補正について説明するための図である。
【符号の説明】
１  光源、２  集光光学系（ロッドレンズアレイ）、３  光電変換素子（光電変換手段）、４  増幅部（光電変換手段）、５  アナログ信号、６  二値化回路部、７  二値情報、８  出力端子（ＳＩＧ）、９〜１２  電源端子（ＶＬＥＤ，ＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３）、１３，１４  電源端子（ＶＤＤ，ＧＮＤ）、１５，１６  信号端子（ＳＩ，ＣＬＫ）、１７  フレーム、１８  参照値発生回路、１９  参照値、２０  比較回路、２１  比較結果、２２  同期回路、２３，２４  抵抗、２５  オペアンプ、２６  コンパレータ、２７  Ｄ−フリップフロップ、２８  コンパレータ、２９，３０  抵抗、３１  アナログスイッチ、３２抵抗、３３，３４  抵抗、３５  コンパレータ、３６  アナログスイッチ、３７  抵抗、３８  ダイオード、３９  キャパシタ、４０  ダイオード、４１  抵抗、４２  ダイオード。
【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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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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