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JP3080466B2 - 画像入力装置 - Google Patents
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JP3080466B2 - 画像入力装置 - Google Patents

画像入力装置

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JP3080466B2
JP3080466B2 JP04033417A JP3341792A JP3080466B2 JP 3080466 B2 JP3080466 B2 JP 3080466B2 JP 04033417 A JP04033417 A JP 04033417A JP 3341792 A JP3341792 A JP 3341792A JP 3080466 B2 JP3080466 B2 JP 3080466B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、CCDを用いた画像入
力装置に関し特に、CCD出力中の奇数ビットと偶数ビ
ットの間に生じるレベルの変動を補正するようにした画
像入力装置に関する。
【0002】CCDを用いた画像入力装置では、画像読
み取り結果のビデオ信号のコントラストを高め、S/N
を改善するために、黒基準と白基準に基づいて信号のダ
イナミックレンジを設定するようにしている。黒基準は
CCDに内蔵されており、黒基準ビット(マスクビッ
ト)として出力されるのでこれを使用できるが、照明光
源を消して暗くした状態でのCCD出力を使用すること
もできる。この黒基準ビットの値に基づいて黒レベルが
設定されるが、さらに原稿中の黒色に追従して補正され
る。また白基準は、たとえば原稿読取台の一部に設けら
れていて原稿読み取り開始に先立って読み取られ、得ら
れた白レベルはさらに原稿の地色に追従して補正され
る。
【0003】一般に照明光源やCCDのライン特性は一
様ではなく、このような黒基準や白基準をCCDで読み
取って得られる黒レベルや白レベルのライン分布にはム
ラができるため、必要な補正量もライン上の位置によっ
て異なってくる。
【0004】本発明は、特にCCD出力信号に対する黒
レベルの補正を、低コストで効果的に行う手段を提供す
るものである。
【0005】
【従来の技術】図7ないし図9により、従来のCCDの
レベル補正方法を説明する。図7は、黒レベル補正を1
ライン分のビデオ信号の全ビットについてビット単位で
行う黒レベル全ビット補正回路の構成図であり、図中の
1は1チャネル型のCCD、2はアンプ、3はA/D変
換器、4は1ライン分の各ビットの黒レベルを記憶する
ラインメモリ、5はD/A変換器、6は比較器、7は黒
レベル補正アルゴリズムROMである。
【0006】CCD出力のアナログ・ビデオ信号は、ア
ンプ2で増幅され、A/D変換器3のビデオ信号入力端
子Vinに入力されてデジタル信号に変換され、デジタル
・ビデオ信号として出力される。
【0007】CCDのライン走査(ラスタ)と同期して
ラインメモリ4からライン上の各ビット位置の黒レベル
がデジタル信号形式で読み出され、D/A(デジタル・
アナログ)変換器5でアナログ信号に変換されてA/D
(アナログ・デジタル)変換器3の黒レベル入力端子B
inに印加される。
【0008】A/D変換器3は、VinとBinにそれぞれ
入力されたアナログ・ビデオ信号と黒レベルとの差の信
号をサンプリングし、デジタル信号に変換して出力す
る。なおここでは、白レベルの補正回路は簡単化のため
図示を省略されている。
【0009】黒レベル補正アルゴリズムROM7は、比
較器6からの差出力に基づいて黒レベルの補正値を生成
する関数テーブルをもつ。この関数テーブルは、ライン
メモリ4に記憶されている黒レベルと、CCD出力のア
ナログビデオ信号中の黒レベルとの間に生じたずれを、
ラインメモリ4の黒レベルにある割合いで反映させ、黒
レベル追従補正が実際の黒レベル変化よりもゆるやかに
行われるようにする。
【0010】ラインメモリ4の黒レベルの補正は、原稿
の読み取り開始前の黒基準読み取り時および原稿の読み
取り中に行われ、ラインごとに更新されたラインメモリ
4の黒レベルは次のラインの走査時に使用され、また同
時に更新されていく。この図7の従来例回路は、ライン
上の全ビットについてビット単位で補正を行うため補正
の精度は高いが、回路量が増大する欠点をもつ。
【0011】図8の従来例回路は、図7の従来例回路に
くらべて簡易な構成をもち、1ラインの黒レベルをDC
レベルで一様に補正する。図中の1はCCD、2はアン
プ、3はA/D変換器、8は黒レベル補正処理を行うM
PU、9はデジタルビデオ信号を取り込む入力ポート、
10は黒レベルデータを設定する出力ポート、11は黒
レベルデータをアナログ信号に変換するD/A変換器で
ある。
【0012】MPU8は、原稿読み取り開始前に出力ポ
ート10に黒レベルの初期値を設定し、黒基準読み取り
時のデジタルビデオ信号を入力ポート9から取り込んで
出力ポート10の黒レベルを更新して原稿読み取りを開
始させる。原稿読み取り中にラインごとにデジタルビデ
オ信号から黒レベルを検出して、それにより黒レベルの
更新をさらに行うこともできる。しかしこの従来例回路
では、ライン上での各ビットの黒レベル間の変動を補正
できない欠点をもつ。
【0013】ビット間の黒レベル変動の原因としては、
CCDに印加されるクロックのデューティが50%から
ずれると、奇数ビットと偶数ビットでサンプル・ホール
ドS/Hのタイミングに誤差が生じ、クロックの立上り
(または立下り)からの出力遅延時間は一定であること
から、奇数ビットと偶数ビットの出力レベルが異なって
しまうということがある。図9にその例を示す。
【0014】図9の(a)は、CCDのクロックCCD
φ CLKのデューティが50%あり、奇数ビットと
偶数ビットのCCD出力のレベルが同じである場合を示
す。図9の(b)は、クロックCCD φ CLKのデ
ューティが60%になって、奇数ビットと偶数ビットの
レベルに差が生じることを示す。このようなデューティ
の変動は、クロックの立下りがクロック発生回路の特性
の違いによって変わることによって起こる。
【0015】CCD出力の奇数ビットと偶数ビットの間
にレベル差が生じる原因としては他に、CCDが奇数ビ
ット用と偶数ビット用に別のチャネルをもち、各チャネ
ルの出力を合成して1チャネルとして出力する型のもの
である場合に、各チャネルの物理的特性にずれがあると
きが考えられる。このような奇偶ビット間のレベル差が
あると、ティザ処理により2値化画像を生成した場合ざ
らついた印象の画像となり、画質が低下するという問題
があった。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、CCDを用
いた画像入力装置において,少ない回路量で奇偶ビット
間のレベル差を簡単に補正できる手段を提供することを
目的としている。
【0017】本発明は特に、奇偶ビット間のレベル差に
着目してその解消を図るものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、単一クロックで駆動されるCCDを備
え,該単一クロックの順次のHレベル期間とLレベル期
間にCCDから奇数ビットと偶然ビットのビデオ信号を
交互に読み出すようにした画像入力装置において,原稿
読み取り開始前にCCDに黒基準読み取りを行なわせ,
そのときCCDから出力されるビデオ信号の奇数ビット
と偶然ビットの黒レベル差を検出する手段と,検出され
た奇数ビットと偶数ビットの黒レベル差により,上記C
CDを駆動する単一クロックのデューティを,該黒レベ
ル差が小さくなる方向に変化させる手段とを有する構
成,およびさらに,ビデオ信号の奇数ビットと偶数ビッ
トの黒レベル差を検出する手段は,複数の奇数ビットの
黒レベルの平均値と複数の偶数ビットの黒レベルの平均
値との差を検出する構成を有するようにした。
【0019】図1の(a),(b)に、これら本発明の
原理的構成を示す。図1の(a)は、奇数ビットと偶数
ビットとで黒レベル補正を別々に行うレベル補正方法の
構成で、図中、1はCCD、2はCCD出力のアナログ
・ビデオ信号を増幅するアンプ、3はアナログ・ビデオ
信号をデジタル・ビデオ信号に変換するA/D(アナロ
グ・デジタル)変換器、8は黒レベルの補正処理を制御
するMPU、9はデジタル・ビデオ信号を取り込む入力
ポート、10および11はそれぞれ偶数ビットと奇数ビ
ット用の黒レベルデータを設定する出力ポート、12は
出力ポート10および11の各黒レベルデータを、クロ
ックφckによって交互に選択するセレクタである。
【0020】CCD1による原稿読み取り開始前に黒基
準となる黒レベルをデジタル・ビデオ信号から偶数ビッ
ト、奇数ビットを交互に入力ポート9へ取り込み、MP
U8によって、偶数ビットの黒レベルは出力ポート1
0、奇数ビットの黒レベルは出力ポート10′に設定す
る。セレクタ12は、クロックφckのHレベル時に、入
力端子Aに入力されている偶数ビット用の黒レベルデー
タを選択し、クロックφ ckのLレベル時には入力端子B
に入力されている奇数ビット用の黒レベルを選択する。
セレクタ12によって選択された黒レベルは、D/A変
換器11でデジタル・アナログ変換され、A/D変換器
3の黒レベル入力端子Binに入力される。
【0021】A/D変換器3では、アナログ・ビデオ入
力端子Vinに入力されるアナログ・ビデオ信号の偶奇の
ビットと、黒レベル入力端子Binに入力される黒レベル
の偶奇とは同期させられており、それぞれのタイミング
で対応するアナログ・ビデオ信号と黒レベルとの差が、
アナログ・デジタル変換されて出力される。
【0022】MPU8は、一定数の偶数ビットの黒レベ
ルを平均化したものを偶数ビットの黒レベルとし、同様
に一定数の奇数ビットの黒レベルを平均化したものを奇
数ビットの黒レベルとし、それぞれを出力ポート10と
出力ポート10′に設定することができる。また原稿読
み取り開始後に各黒レベルを追従補正することもでき
る。
【0023】次に図1の(b)は、クロックのデューテ
ィを変化させるレベル補正方法の構成で、図中の1はC
CD、2はアンプ、3はA/D変換器、8はレベル補正
制御を行うMPU、9は入力ポート、10は出力ポー
ト、11はD/A変換器、13はデューティを可変にで
きるクロック発生回路である。
【0024】図1の(b)に示すレベル補正方法では、
MPU8は原稿の読み取り開始前に、図1の(a)の場
合と同様に、デジタル・ビデオ信号中の偶数ビットと奇
数ビットの黒基準のレベルを入力ポート9から取り込む
が、出力ポート10に設定する黒レベルデータは偶数ビ
ットと奇数ビットの各黒レベルを平均化したものとし、
他方、クロック発生回路13に与えるデューティ制御信
号は、偶数ビットと奇数ビットの各黒レベルの差に基づ
いて生成する。
【0025】クロック発生回路13は、MPU8から与
えられるデューティ制御信号に従って定まるデューティ
のクロックを発生し、CCD1に供給する。CCD1で
は、クロックのデューティが変化するとそれに応じて偶
数ビットと奇数ビットのアナログ・ビデオ信号の出力レ
ベルを変化させる。この場合、デューティ制御信号は、
デジタル・ビデオ信号から検出する偶数ビットと奇数ビ
ット間のレベル差をなくす方向にクロックのデューティ
を変化させるように生成される。
【0026】
【作用】図1の(a),(b)に示す本発明のレベル補
正方法の作用を、図2の(a),(b)に示す波形図を
用いて説明する。
【0027】図2の(a)は、図1の(a)の構成に対
応する波形図であり、はデューティが偶数ビット60
%、奇数ビット40%にずれたクロックの例、はその
結果デジタル・ビデオ信号の偶数ビットと奇数ビットか
ら検出される各黒レベルとレベル差を示す。
【0028】は、の検出レベル差に応じて図1の
(a)のアナログ・デジタル変換器3に供給される偶数
ビット用と奇数ビット用の各補正黒レベルを示す。は
の補正黒レベルを用いてアナログ・デジタル変換され
た結果のデジタル・ビデオ信号の黒レベルをアナログ形
式で表したものである。このように、偶数ビットと奇数
ビットのそれぞれのグループ別に黒レベル補正を行う簡
単な方法で、ビット間のレベル変動を除去することがで
きる。
【0029】図2の(b)は、図1の(a)の構成に対
応する波形図であり、′は図2の(a)のと同じ6
0%,40%のデューティのクロックの例である。この
結果、′のように偶数ビットと奇数ビット間にレベル
差が検出されると、′に点で示すようにクロックのデ
ューティを変化させる制御が行われる。このように偶数
ビットと奇数ビット間のレベル差を検出してクロックの
デューティにフィードバックする簡単な方法で、ビット
間のレベル変動を除去することができる。
【0030】
【実施例】図3ないし図6により、本発明の実施例を説
明する。図3は、図1の(a)および図2の(a)に示
す本発明方法の実施例の動作フローである。図におい
て、(1)ないし(3)は原稿読み取り開始前の動作で
あり、(1)で照明光源をOFFの状態とし、(2)で
照明を暗くした状態でのCCD出力を黒基準レベルとし
てA/D変換し、結果のデジタル・ビデオ信号を偶数ビ
ット、奇数ビット別に入力ポートからMPUへ読み込
む。(3)でMPUにより偶数ビットの黒レベルと奇数
ビットの黒レベルを別の出力ポートにそれぞれ書き込
む。続く(4)および(5)は原稿読み取り時の動作で
あり、(4)で照明光源を点灯し、(5)で出力ポート
に書き込まれている偶数ビットと奇数ビットの黒レベル
を入力アナログ・ビデオ信号の偶、奇のビットに同期さ
せて読み出し、D/A変換してA/D変換器に入力し、
アナログ・ビデオ信号をデジタル・ビデオ信号に変換す
る。(5)の動作は各ラインごとに繰り返される。ここ
で(1),(2)の代わりにCCD出力のマスクビット
を黒基準として用い、(3)以後の動作につなぐことも
可能である。
【0031】図4は、図1の(b)および図2の(b)
に示す本発明方法の実施例の動作フローである。
(1)′でCCD出力の黒基準ビット(マスクビット)
をA/D変換後のデジタル・ビデオ信号で監視し、奇数
ビット(ODDで表す)と偶数ビット(EVENで表
す)を別々に検出する。(2)′でレベル差AをODD
−EVENにより求める。(3)′では、A>0,A=
0,A<0を判別し、処理を切り分ける。A>0の場合
は(4)′でデューティを増加させる制御を行い、A<
0の場合は、(5)′でデューティを減少させる制御を
行う。A=0の場合はデューティ変更の必要がないので
終了する。A>0,A<0の場合、(1)′ないし
(5)′の動作が繰り返され、A=0となった時点で終
了する。A=0となった後は、原稿読み取りの開始が可
能となる。
【0032】図5は、図1の(b)におけるクロック発
生回路13中に設けられるデューティ補正回路の実施例
回路であり、図6はその動作波形図である。図5におい
て、14は多段の遅延回路であり、入力される基本クロ
ックφck0を僅かずつ遅延させたクロックφck1 〜φ
ckn をφck0 とともに出力する。15はセレクタであ
り、クロックφck0 〜φckn の任意の1つのクロックφ
cki をデューティ制御信号に基づいて選択する。16は
ANDゲートであり、セレクタ15から出力されたクロ
ックφcki と元の基本クロックφck0 との一致をとり、
結果をクロックφckとして出力する。図6にこれらの各
クロックφck0 〜φcki 〜φckn と、φckの相互のタイ
ミング関係が例示されている。
【0033】図5のデューティ補正回路では、デューテ
ィ制御信号は図4の(4)′,(5)′に応じてA>0
の場合は+1歩進指示、A<0の場合は−1歩進指示を
行うものとされる。セレクタ15は、現在の選択位置
を、+1あるいは−1の指示により前後に更新するよう
に動作する。
【0034】デューティを補正する他の実施例として
は、レジスタと、レジスタにより設定値を更新されるプ
ログラマブルカウンタとを用いることができる。この場
合、カウンタのフルカウント値をレジスタに設定してデ
ューティ制御信号によって増減制御できるようにし、カ
ウンタにより高速クロックをカウントさせて、フルカウ
ントによるオーバーフローあるいはアンダーフローする
タイミングがずれるのを利用し、デューティを変化させ
る。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、従来の黒レベル全ビッ
ト補正方法にくらべてはるかに少ない回路量で奇偶ビッ
ト間のレベル変動を補正することができ、低コストで入
力画像の品質改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理的構成図である。
【図2】本発明の作用を説明する動作波形図である。
【図3】奇偶ビット別に黒レベル補正を行う本発明方法
の実施例の動作フロー図である。
【図4】クロックのデューティを変化させて黒レベル補
正を行う本発明方法の実施例の動作フロー図である。
【図5】クロックのデューティ補正回路の実施例の構成
図である。
【図6】クロックのデューティ補正回路の実施例の動作
波形図である。
【図7】従来の黒レベル全ビット補正回路の構成図であ
る。
【図8】従来の黒レベルDCレベル補正回路の構成図で
ある。
【図9】クロックのデューティによるレベル変動を説明
する動作波形図である。
【符号の説明】
1 CCD 2 アンプ 3 A/D変換器 8 MPU 9 入力ポート 10,10′ 出力ポート 11 D/A変換器 12 セレクタ 13 クロック発生回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−184469(JP,A) 特開 平2−174465(JP,A) 特開 昭62−183671(JP,A) 特開 昭61−142861(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 1/40 - 1/409 H04N 1/46 H04N 1/60

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単一クロックで駆動されるCCDを備
    え,該単一クロックの順次のHレベル期間とLレベル期
    間にCCDから奇数ビットと偶然ビットのビデオ信号を
    交互に読み出すようにした画像入力装置において, 原稿読み取り開始前にCCDに黒基準読み取りを行なわ
    せ,そのときCCDから出力されるビデオ信号の奇数ビ
    ットと偶数ビットの黒レベル差を検出する手段と, 検出された奇数ビットと偶数ビットの黒レベル差によ
    り,上記CCDを駆動する単一クロックのデューティ
    を,該黒レベル差が小さくなる方向に変化させる手段と
    を有することを特徴とする画像入力装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において,ビデオ信号の奇数ビ
    ットと偶数ビットの黒レベル差を検出する手段は,複数
    の奇数ビットの黒レベルの平均値と複数の偶数ビットの
    黒レベルの平均値との差を検出するものであることを特
    徴とする画像入力装置。
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