JP2010212935A - 画像読み取り装置、画像読み取り方法、および、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像データに重畳したノイズ（画像変動成分）を完全に除去し、出力画像に発生するモアレ（縞模様）をなくすこと。
【解決手段】画像読み取り装置２の各部を駆動する駆動信号を生成するために必要なクロック信号を発生する発振器２６と、クロック信号を周波数変調するＳＳＣＧ回路２７と、周波数変調されたクロック信号からＣＣＤ駆動信号を生成するタイミングジェネレータ２８と、ＣＣＤ駆動信号を用いて、入射光をアナログ画像信号に変換するＣＣＤ２５と、アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡＦＥ３１と、デジタル画像信号に重畳したノイズを除去する補正信号を、ＳＳＣＧ回路２７で変調されたクロック信号から生成し、デジタル画像信号に加算することにより、デジタル画像信号を補正する補正部３２と、を備えた。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像レベル変動を抑制する機能を有する画像読み取り装置、画像読み取り方法、および、画像読み取り装置を備えたデジタル複写機、ファクシミリ、デジタル複合機等の画像形成装置に関する。

高画質化、高速化の要求に伴い、各種画像読み取り装置は近年、高画素密度化、高速化の傾向にある。従来のデジタル複写機における光電変換素子で、画像を読み取ってからデジタル画像信号にするまでの信号処理は例えば以下のようにして行われる。

図１１は、従来の画像読み取り装置の信号処理回路の一例を示すブロック図である。発振器１０１からのクロック信号は、ＳＳＣＧ回路１０２によって周波数変調されたクロック信号となり、ＰＬＬ回路１０３で逓倍されて、タイミング生成回路１０４でＣＣＤ駆動信号、信号処理ＩＣ駆動信号が生成される。

原稿からの反射光を電気信号に変換する光電変換素子であるＣＣＤ１０５は、タイミング生成回路１０４からの周波数変調されたクロックにより駆動され、アナログ画像信号をエミッタフォロワ（ＥＦ）回路１０６を介してＡＦＥ（信号処理ＩＣ）１０７に出力する。ＡＦＥ１０７は、クランプ回路１０８、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路１０９、プログラマブルゲインアンプ（ＰＧＡ）１１０、および、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）１１１から構成されている。

ＡＣ結合後のアナログ画像信号は、クランプ回路１０８でＡＦＥ１０７内部基準電位にクランプされ、サンプルホールド回路１０９で信号処理ＩＣ駆動信号の１つであるサンプルパルスによりサンプリングされてレベル保持されることによって連続的なアナログ画像信号にされ、プログラマブルゲインアンプ１１０で所定の増幅率に増幅され、ＡＤコンバータ１１１でデジタルデータに変換される。

一般的に、画素密度が高くなるほど、また、画像の読み取りスピードが速くなるほど、画像を読み取るＣＣＤ１０５や、その後段でＣＣＤ１０５が出力するアナログ画像信号に各種信号処理を施すＡＦＥ１０７を駆動するクロックの周波数が高くなってしまい、それに伴い電磁波の不要輻射が多くなる。

そこで、このような問題を防止するため、クロック信号を生成するために用いる発振器の後段に周波数変調をする部品を設けて（発振器内部に周波数拡散機能を有する場合もある）、周波数のピーク部分の不要輻射強度を軽減している。以後、前記技術をＳＳＣＧと記載する。

図１２は、従来のＳＳＣＧ特性を示す特性図である。ＳＳＣＧとは“Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｃｌｏｃｋ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ”の略であり、図１２のＳ１に示すようなスペクトル特性のクロック信号は、ＳＳＣＧ回路１０２により周波数変調されてクロックを周波数拡散させることによって図１２のＳ２に示すようなスペクトル特性となり、不要輻射強度をＳ１に比べて小さくすることが可能である。

しかし、前記従来の信号処理回路において、アナログ系のタイミング生成回路１０４に周波数変調されたクロックを使用すると、ＣＣＤ１０５の出力波形のオフセット電圧レベルがクロックの周波数変調に同期して変化することが原因で、同一濃度のレベルを読み取った場合でも画像信号のレベルが１主走査ライン中で周期的に変動し、レベルの高低が発生する問題がある。

図１３は、不要輻射対策で周波数変調を行った場合の時間に対する周波数と画像レベルの関係を示す特性図である。従来より、発振精度が５０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍといった高精度の基準クロックから、ＣＣＤ駆動信号を生成することが一般的であるが、不要輻射対策で周波数変調を行った場合には、図１３の下側のグラフに示すように横軸を時間、縦軸を周波数とした場合、時間経過と共に周波数が変化することになる。

すなわち、基準周波数を中心として、±０．５％、±１．０％といった所定の幅で滑らかに周波数が推移するように構成されている。このように推移する場合、規則正しい周波数の変調周期を持っており、図１３の下側のグラフに示すように基準周波数に対してクロック周期が短くなる方向（高周波側：＋側）へ所定の変調幅分変化した後は、同じ特性カーブに沿ってクロック周期が長くなる方向（低周波側：−側）へ所定の変調幅分変化するといった変調サイクルを繰り返し、基本周波数に戻る。これにより、変調周期の１／２毎に基準周波数と位相があうタイミングが発生することになる。

図１３の上側のグラフは、変調周期に対する画像レベル変動を示している。横軸を時間、縦軸を画像レベルとした場合、変調周期に同期して画像レベルが変動する。そして、この変動成分はノイズとなる。図１３では、１ライン中での画像レベル変動を示しているが、これを何ラインも繰り返すと、結果としてレベルの高低がスジとして読み取り画像に細かく表れ、人間の目にはモアレ（縞模様）状になって見えてくるという問題がある。図１４は、各ラインの画像レベル変動を副走査方向に並べた図である。実際の出力画像では、画像レベルが低い（谷の）部分は画像濃度が濃く（暗く）なり、画像レベルが高い（山の）部分は画像部分が薄く（明るく）なる。従って、各ラインの画像レベルが低い部分を結んだ直線と、画像レベルが高い部分を結んだ直線上にスジが発生する。

この問題に対して、特許文献１においては、ＰＬＬ回路のループフィルタ回路部より、クロックの周波数変調に同期した電圧信号を取り出し、クロックの周波数変調に同期したノイズが重畳しているＣＣＤからのアナログ出力に、その電圧信号（アナログ）を逆相の状態で印加することによって、ノイズ（画像変動成分）を除去することが提案されている。

しかしながら、特許文献１の方式では、ＳＳＣＧ回路によって発生する微弱（数ｍＶ）のクロックの周波数変調に同期した電圧信号をＰＬＬ回路から取り出し、ＣＣＤのアナログ出力部に伝送する必要があるので、ノイズの影響で波形が歪んでしまい、きれいにノイズを除去できない場合がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、画像データに重畳したノイズ（画像変動成分）を完全に除去し、出力画像に発生するモアレ（縞模様）をなくすことができる画像読み取り装置、画像読み取り方法、および、画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる画像読み取り装置は、画像読み取り装置の各手段を駆動する駆動信号を生成するために必要な基準信号を発生する基準信号発生手段と、前記基準信号を周波数変調する周波数変調手段と、周波数変調された前記基準信号から前記駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、前記駆動信号を用いて、入射光をアナログ画像信号に変換する光電変換手段と、前記アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する変換手段と、前記デジタル画像信号に重畳したノイズを除去する補正信号を、前記周波数変調手段で変調された前記基準信号から生成し、前記デジタル画像信号に加算することにより、前記デジタル画像信号を補正する補正手段と、を備えたこと、を特徴とする。

また、本発明にかかる画像読み取り方法は、画像読み取り装置で実行される画像読み取り方法であって、画像読み取り装置の各手段を駆動する駆動信号を生成するために必要な基準信号を発生する基準信号発生ステップと、前記基準信号を周波数変調する周波数変調ステップと、周波数変調された前記基準信号から前記駆動信号を生成する駆動信号生成ステップと、前記駆動信号を用いて、入射光をアナログ画像信号に変換する光電変換ステップと、前記アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する変換ステップと、前記デジタル画像信号に重畳したノイズを除去する補正信号を、前記周波数変調ステップで変調された前記基準信号から生成し、前記デジタル画像信号に加算することにより、前記デジタル画像信号を補正する補正ステップと、を含むこと、を特徴とする。

また、本発明にかかる画像形成装置は、請求項１から６のいずれか一項に記載の画像読み取り装置を備えたこと、を特徴とする。

本発明によれば、デジタル画像信号に重畳したノイズを除去する補正信号を、周波数変調手段で変調された基準信号から生成し、デジタル画像信号に加算することにより、画像データに重畳したノイズを完全に除去することができるので、出力画像に発生するモアレをなくすことができるという効果を奏する。

図１は、第１の実施の形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 図２は、画像読み取り装置の構成を示す概略図である。 図３は、センサーボードに備えられた信号処理回路を示すブロック図である。 図４は、ＳＳＣＧ回路の内部構成を示すブロック図である。 図５は、フィルタ回路の内部構成を示す図である。 図６は、ノイズが重畳したデジタル画像データからノイズを除去する方法を説明する図である。 図７は、ＣＣＤから出力される画像信号の違いを説明する図である。 図８は、ＳＳＣＧ回路の後段にＰＬＬ回路がある場合に、ＣＣＤから出力される画像信号に、補正信号を加算した場合の画像信号を表す図である。 図９は、補正部が形成した補正信号により、画像データに重畳するノイズが完全に除去されることを説明する図である。 図１０は、第２の実施の形態にかかるセンサーボードに備えられた信号処理回路を示すブロック図である。 図１１は、従来の画像読み取り装置の信号処理回路の一例を示すブロック図である。 図１２は、従来のＳＳＣＧ特性を示す特性図である。 図１３は、不要輻射対策で周波数変調を行った場合の時間に対する周波数と画像レベルの関係を示す特性図である。 図１４は、各ラインの画像レベル変動を副走査方向に並べた図である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる画像読み取り装置、画像読み取り方法、および、画像形成装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す断面図である。画像形成装置１は例えば、複写機能、プリンタ機能、スキャナ機能、および、ファクシミリ機能等を有するデジタル複合機で、画像読み取り機能として画像読み取り装置２を備えている。画像形成装置１では、操作部（図示せず）のアプリケーション切り替えキーにより、複写機能、プリンタ機能、スキャナ機能、および、ファクシミリ機能を順次に切り替えて選択することが可能となっており、複写機能の選択時には複写モードとなり、プリンタ機能の選択時にはプリンタモードとなり、スキャナ機能の選択時にはスキャナモードとなり、ファクシミリモードの選択時にはファクシミリモードとなる。

画像形成装置１での画像形成の流れについて複写モードを例にあげ、図１を用いて簡単に説明する。複写モードでは、原稿束が自動原稿送り装置３により、順に画像読み取り装置２に給送され、画像読み取り装置（スキャナ）２により、画像情報が読み取られる。読み取られた画像情報は、画像処理手段（図示せず）を介して書き込みユニット４により光情報に変換される。プリンタユニット５内の感光体ドラム６は、帯電器（図示せず）により一様に帯電された後に書き込みユニット４からの光情報に基づいて露光されて静電潜像が形成される。感光体ドラム６上の静電潜像は現像装置７により現像されてトナー像となる。このトナー像は、搬送ベルト８により給紙カセット９から給送されてくる転写紙に転写され、転写紙に転写されたトナー像は、定着装置１０により定着され、排紙トレイ１１に排出される。

画像読み取り装置２は、原稿画像を光電変換素子（ＣＣＤ）で読み取って、アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換して処理する。図２は、画像読み取り装置２の構成を示す概略図である。画像読み取り装置２は、コンタクトガラス１２、第１キャリッジ１３、第２キャリッジ１４、レンズユニット１５、センサーボード１６、信号ケーブル１７、画像処理部１８、および、白基準板１９を備えて構成されている。

コンタクトガラス１２は、原稿２０を載置する。第１キャリッジ１３は、原稿露光用のキセノンランプ２１、および、第１反射ミラー２２を備え、第２キャリッジ１４は、第２反射ミラー２３、および、第３反射ミラー２４を備えている。第１キャリッジ１３および第２キャリッジ１４は、走査時にはステッピングモータ（図示せず）によって副走査方向Ａに移動する。そして、キセノンランプ２１で照射された原稿画像は、第１反射ミラー２２、第２反射ミラー２３、および、第３反射ミラー２４を経由して、レンズユニット１５へ送られる。レンズユニット１５は、送られてきた原稿画像をＣＣＤ（ＣＣＤリニアイメージセンサ）２５に結像する。

センサーボード（信号処理回路部）１６は、ＣＣＤ２５が読み取った原稿画像からアナログ画像信号を生成し、さらに、アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。センサーボード１６は、ＣＣＤ２５を含む信号処理回路を備えている。

図３は、センサーボード１６に備えられた信号処理回路を示すブロック図である。センサーボード１６は、発振器２６、ＳＳＣＧ回路２７、タイミングジェネレータ２８、ＣＣＤ２５、エミッタフォロワ（ＥＦ）回路２９、ＡＣカップリングコンデンサ３０、ＡＦＥ（信号処理ＩＣ）３１、補正部３２、および、ノイズ情報記憶部３３を備えて構成されている。

発振器２６は、クロック信号（基準信号）を出力し、水晶振動子が用いられる。ＳＳＣＧ回路２７は、発振器２６が出力したクロック信号を周波数変調（周波数拡散）する。

図４は、ＳＳＣＧ回路２７の内部構成を示すブロック図である。ＳＳＣＧ回路２７は、基本構成としては、通常のＰＬＬ回路と同様に、発振器２６からの入力クロック信号を分周し、位相比較器３４において比較クロック信号（ＶＣＯ出力を分周したもの）との位相比較を行い、チャージポンプ（ＣＰ）回路３５において位相差に対応した電流を出力する。次に、ループフィルタ３６で電流を積分して電圧に変換するとともに、ノイズを除去し、ＶＣＯ回路３７においてＶ−Ｆ（電圧−周波数）の変換を行い、帰還がかかる仕組みになっている。

この時、変調プロファイル格納部３８には三角波を形成するデジタルデータ（変調プロファイルデータ）が格納されている。このデジタルデータ（変調プロファイルデータ）は、発振器２６からの入力クロック信号により順次読み出され、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）３９でアナログレベルに変換後、ＶＣＯ回路３７の入力電圧に印加される。これにより、Ｖ−Ｆ変換が行われる仕組みになっており、ＶＣＯ回路３７では、変調プロファイルに応じた周波数変化を有したクロック信号が生成され、ＰＬＬ回路４０へ出力される。それと同時に、変調プロファイルデータが補正部３２へ出力される。

タイミングジェネレータ２８は、ＰＬＬ回路４０、タイミング生成回路４１、および、レジスタ部４２を集積化したＩＣであり、周波数変調されたクロック信号から、ＣＣＤ２５、ＡＦＥ３１、および、補正部３２の各部を駆動する駆動信号の駆動クロックを生成する。

ＰＬＬ回路４０は、周波数変調されたクロック信号をさらに希望の周波数に逓倍する。タイミング生成回路４１は、逓倍されたクロック信号を分周して、ＣＣＤ２５を駆動するＣＣＤ駆動信号、ＡＦＥ３１を駆動する信号処理ＩＣ駆動信号、および、補正部３２を駆動する補正部駆動信号の各駆動クロックを生成する。そして、ＣＣＤ駆動信号はＣＣＤ２５へ出力され、信号処理ＩＣ駆動信号はＡＦＥ３１へ出力され、補正部駆動信号は補正部３２へ出力される。また、各駆動クロックは、ＰＬＬ回路４０内部の逓倍クロック単位でパルス幅および位相が調整可能となっている。

レジスタ部４２は、タイミングジェネレータ２８の動作設定、および、種々の条件を記憶する。レジスタ部４２の設定は、外部のＣＰＵからＣＰＵ Ｉ／Ｆ４３を介して、電源立上げ時に行われる。なお、このＣＰＵは、主に画像処理部１８に実装されている。

ＣＣＤ２５は、原稿から反射された光を読み取り、電気信号（アナログ画像信号）に変換する光電変換素子である。エミッタフォロワ回路２９は、ＣＣＤ２５とＡＣカップリングコンデンサ３０の間のインピーダンス整合を行う。ＡＣカップリングコンデンサ３０は、ＣＣＤ２５から出力されたアナログ画像信号の電圧がＡＦＥ３１の入力定格電圧の範囲内に収まるようにオフセット電圧を下げる。

ＡＦＥ３１は、クランプ回路４４、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路４５、プログラマブルゲインアンプ（ＰＧＡ）４６、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）４７、レジスタ部４８、および、黒オフセット補正回路（図示せず）を集積化した信号処理ＩＣである。ＡＦＥ３１の重要な機能の一つは、ＡＦＥ３１に入力されるアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換することである。

クランプ回路４４は、入力されるアナログ画像信号のレベルを希望の一定電圧レベルに安定させる。サンプルホールド回路４５は、アナログ画像信号を信号処理ＩＣ駆動信号の１つであるサンプルパルスによりサンプリングして、レベル保持することによって連続的なアナログ画像信号にする。プログラマブルゲインアンプ４６は、アナログ画像信号を所定の増幅率に増幅する。ＡＤコンバータ４７は、アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。そして、変換後のデジタル画像信号は、補正部３２へ出力される。

レジスタ部４８は、ＡＦＥ３１の動作設定、および、種々の条件を記憶する。レジスタ部４８の設定は、外部のＣＰＵからＣＰＵ Ｉ／Ｆ４９を介して、電源立上げ時に行われる。なお、このＣＰＵは、通常は画像処理部１８に実装されている。黒オフセット補正回路は、画像信号の基準となる黒レベルを希望の出力に設定する。

補正部３２は、デジタル画像信号に重畳したノイズを除去する補正信号を形成し、補正信号をデジタル画像信号に加算し、ノイズを完全に除去することにより、画像データを補正する。補正部３２は、フィルタ回路５０、遅延回路５１、反転回路５２、乗算回路５３、および、加算回路５４を備えて構成されている。

フィルタ回路５０は、変調プロファイルデータをローパスフィルタをかけたようなデータに変換する。図５は、フィルタ回路５０の内部構成を示す図である。フィルタ回路５０は、図のようにデジタルフィルタが形成されている。

遅延回路５１は、変換後の変調プロファイルデータの遅延量を、必要に応じて変更する。遅延回路５１は、多段のラッチ回路等で容易に形成できる。反転回路５２は、変換後の変調プロファイルデータの位相を、必要に応じて１８０°反転する。乗算回路５３は、変換後の変調プロファイルデータの振幅を、必要に応じてＣＣＤ２５からの画像データに重畳するノイズの振幅と一致するように増幅、減衰するための乗算を行う。

加算回路５４は、フィルタ回路５０、遅延回路５１、反転回路５２、および、乗算回路５３を経由した変調プロファイルデータを、補正信号としてＡＦＥ３１からのデジタル画像データに加算する。補正部３２による画像データの補正方法については、後ほど詳しく説明する。

ノイズ情報記憶部３３は、フィルタ回路５０、遅延回路５１、反転回路５２、および、乗算回路５３の動作状態を記憶する。そして、電源オン時に、ノイズ情報記憶部３３から最適な動作状態が、フィルタ回路５０、遅延回路５１、反転回路５２、および、乗算回路５３にロードされる。ここで、最適な動作状態とは、画像読み取り装置２の製造工程において、暗時の画像データのノイズ振幅が最小になるようにノイズ補正信号の極性、位相、振幅などを調整した時の状態である。

また、ノイズ情報記憶部３３は、外部のＣＰＵからＣＰＵ Ｉ／Ｆ５５を介して、任意に動作状態の変更が可能になっており、修理などの部品交換があった場合や、経時でノイズの挙動が変化した場合には、調整が可能である。なお、このＣＰＵは、主に画像処理部１８に実装されている。

信号ケーブル１７は、センサーボード１６で変換されたデジタル画像信号を画像処理部１８へ伝送する。画像処理部１８は、別途、キセノンランプ２１で照射された白基準板１９の反射光をＣＣＤ２５で読み取った画像データを用いて、デジタル信号に変換された画像データにおけるＣＣＤ２５の感度バラツキや照射系の配光ムラを補正（シェーディング補正）し、さらに、γ補正をするなどの様々なデジタル処理を行う。白基準板１９は、前述したような読み取り光学系などによる各種の歪みを補正するために用いられる。

次に、ＣＣＤ２５から出力されたアナログ画像信号が、デジタル画像信号に変換され、処理されるまでの流れを簡単に説明する。初めに、ＣＣＤ２５からＣＣＤ駆動信号に同期してアナログ画像信号が出力され、エミッタフォロワ回路２９を介し、ＡＣカップリングコンデンサ３０によって交流結合される。交流結合後のオフセット電位は、クランプ回路４４により直流再生される。その後、サンプルホールド回路４５によって外部からの信号処理ＩＣ駆動信号に応じて画像信号の電圧レベルをサンプルホールドして、アナログ画像信号の信号レベルを連続した（ＣＣＤ２５のリセットノイズ等を除去した）画像信号に変換する。

ＣＣＤ２５の出力のオフセットレベル（無光状態での画像信号レベル）は、黒オフセット補正回路（図示せず）にて適正なアナログオフセットが印加され、アナログ画像信号の負側の飽和を防いでいる。その後、アナログ画像信号の電圧レベルがある所定のレベルになるようにプログラマブルゲインアンプ４６にて信号増幅し、ＡＤコンバータ４７によって１０ビットのデジタル画像データに変換される。

こうして得られた１０ビットのデジタル画像データは、信号ケーブル１７を介して後段の画像処理部１８に伝送され、そこでキセノンランプ２１で照射された白基準板１９の反射光をＣＣＤ２５で読み取った画像データでＣＣＤ２５の感度バラツキや照射系の配光ムラを補正（シェーディング補正）され、さらにはγ補正などのデジタル処理がなされる。

（画像データの補正方法）
次に、補正部３２による画像データの補正方法について説明する。図６は、ノイズが重畳したデジタル画像データからノイズを除去する方法を説明する図である。図６の上側のグラフにおける実線は、ＣＣＤ２５からの画像信号（アナログ）を、ＡＤコンバータ４７で変換後の暗時状態のデジタルデータで表したものである。これを見ると、ＣＣＤ駆動信号がＳＳＣＧ回路２７による周波数変調がかかっている影響で、元々ＣＣＤ２５が読み取った画像信号に、変調周期に応じたノイズが重畳していることがわかる。

そこで、本発明では、図６の上側のグラフにおける点線で表される、ＳＳＣＧ回路２７から取り出した変調プロファイルの三角波のデータ（変調プロファイルデータ）を、補正信号としてノイズと逆相の状態で加算することにより、ノイズを除去することを狙っている。図６の下側のグラフにおける実線は、完全にノイズが除去された後の画像信号を表したものである。

ところが、図３のようにＳＳＣＧ回路２７の後段に、ＰＬＬ回路４０があると、そのループフィルタの周波数特性の影響で、三角波のプロファイルで動作しているクロック変調は、やや鈍ったプロファイルになってしまう。これにより、ＣＣＤ２５から出力される画像信号に重畳するノイズの形状も鈍ってしまう。

結果として、ＣＣＤ２５から出力される画像信号もＰＬＬ回路４０の有無により微妙に異なる。図７は、ＣＣＤ２５から出力される画像信号の違いを説明する図である。図の点線は、ＳＳＣＧ回路２７の後段にＰＬＬ回路４０がない場合にＣＣＤ２５から出力される画像信号を表し、図の実線は、ＳＳＣＧ回路２７の後段にＰＬＬ回路４０がある場合にＣＣＤ２５から出力される画像信号を表したものである。これらの画像信号を比較すると、画像信号に重畳しているノイズの形状が異なっているため、互いの形状が微妙に異なっていることがわかる。

図８は、ＳＳＣＧ回路２７の後段にＰＬＬ回路４０がある場合に、ＣＣＤ２５から出力される画像信号に、補正信号を加算した場合の画像信号を表す図である。図のように、補正信号を画像信号に印加しても、互いの信号の位相および振幅がずれているので、完全にノイズを除去することができず補正が十分にかからない。この問題に対応するため、補正部３２は以下の動作を行い、完全にノイズを除去し、画像データをきれいに補正する。

初めに、フィルタ回路５０は、変調プロファイル格納部３８から出力される変調プロファイルデータを、ローパスフィルタをかけたようなデータに変換する。前述したように、フィルタ回路５０は、デジタルフィルタが形成されているが、何画素分のデータを使用してデジタルフィルタを形成するかは、実際のＣＣＤ２５の出力に重畳したノイズ量に合わせて、調整する。

従って、ＰＬＬ回路４０のループフィルタの周波数特性によって、実際のクロック変調がやや鈍った三角波になってしまい、ＣＣＤ２５からの画像データに重畳するノイズも、このやや鈍った三角波に応じた形状のノイズになってしまっても、補正信号を、ＰＬＬ回路４０のループフィルタに近い周波数特性のデジタルフィルタにて演算することによって、実際の変調状態に近い状態（ＰＬＬ回路４０のループフィルタで生じる位相ずれに合わせた状態）にすることができる。これにより、ノイズ除去が可能となる。

さらに、遅延回路５１は、ノイズ情報記憶部３３からの情報に基づいて、フィルタ回路５０で変換された変調プロファイルデータの遅延量を変更する（位相をずらす）。従って、補正信号の位相を、ノイズに対して微調整し、実際の変調状態に近い状態（ＰＬＬ回路４０のループフィルタで生じる位相ずれに合わせた状態）にすることができる。これにより、きれいなノイズ除去が可能となる。ここで、設定する遅延量は、実際のＣＣＤ２５の出力に重畳したノイズ量に合わせて適宜調整する。

さらに、反転回路５２は、ノイズ情報記憶部３３からの情報に基づいて、必要な場合は遅延回路５１で遅延された変調プロファイルデータの位相を１８０°反転する。これは、周波数変調されたＣＣＤ駆動信号に同期して発生し、ＣＣＤ２５からの画像データに重畳するノイズの位相が、変調プロファイルデータ波形の位相と正相の関係にあるのか、あるいは逆相の関係にあるのかが、ＣＣＤ２５の種類によって異なるためである。従って、反転回路５２は、補正信号の位相をノイズの位相と逆相の関係になるように、そのままとするか、１８０°反転するかを切替えることができる。これにより、ノイズ除去が可能となる。

さらに、乗算回路５３は、ノイズ情報記憶部３３からの情報に基づいて、反転回路５２からの変調プロファイルデータの振幅を、ＣＣＤ２５からの画像データに重畳するノイズの振幅とあうように増幅、減衰するための乗算を行う。従って、乗算回路５３は、補正信号の振幅をデジタル画像信号のノイズの振幅とすることができる。これにより、ノイズ除去が可能となる。

最後に、加算回路５４は、これまでに得られた変調プロファイルデータを補正信号として、ＡＦＥ３１から出力されたＣＣＤ２５からのデジタル画像データに加算する。図９は、補正部３２が形成した補正信号により、画像データに重畳するノイズが完全に除去されることを説明する図である。図のように、補正部３２が形成した補正信号が、ＣＣＤ２５からの画像データに重畳するノイズと同じ振幅で、かつ、位相が１８０°反転した波形となるため、デジタル画像信号に重畳したノイズを完全に除去することができ、画像データがきれいに補正される。

なお、本実施の形態では、変調プロファイルデータは、順番に、フィルタ回路５０で変換され、遅延回路５１で遅延され、反転回路５２で反転され、乗算回路５３で乗算されているが、これらの順番が異なっていても良い。

このように、第１の実施の形態にかかる画像読み取り装置によれば、デジタル画像信号に重畳したノイズを除去する補正信号を、ＳＳＣＧ回路で変調された基準信号から生成し、デジタル画像信号に加算することにより、画像データに重畳したノイズを完全に除去することができるので、出力画像に発生するモアレをなくすことが可能となる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態にかかる画像読み取り装置は、ＣＣＤがＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、および、Ｂｌｕｅの３ラインのセンサを用いた場合である。第２の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態にかかる画像読み取り装置の構成について、第１の実施の形態と異なる部分を説明する。他の部分については第１の実施の形態と同様であるので、同一の符号が付された箇所については、上述した説明を参照し、ここでの説明を省略する。

第２の実施の形態にかかる画像読み取り装置は、第１の実施の形態にかかる画像読み取り装置に対して、センサーボードの信号処理回路のみが異なっている。図１０は、第２の実施の形態にかかるセンサーボードに備えられた信号処理回路を示すブロック図である。センサーボード（信号処理回路部）６１は、発振器２６、ＳＳＣＧ回路２７、タイミングジェネレータ２８、ＣＣＤ６２、エミッタフォロワ（ＥＦ）回路６３、６４および６５、ＡＣカップリングコンデンサ６６、６７および６８、ＡＦＥ（信号処理ＩＣ）６９、補正部７０、および、ノイズ情報記憶部７１を備えて構成されている。

タイミングジェネレータ２８は、ＰＬＬ回路４０、タイミング生成回路４１、および、レジスタ部４２を集積化したＩＣである。

ＣＣＤ６２は、原稿から反射された光を読み取り、電気信号（アナログ画像信号）に変換する。ＣＣＤ６２は、高解像度読取り用の３ラインＣＣＤであり、Ｒｅｄ（赤色）、Ｇｒｅｅｎ（緑色）、Ｂｌｕｅ（青色）の各１ｃｈの画素列を有しており、各画素列で変換された電気信号が出力される。すなわち、ＣＣＤ６２は、読み取った光を、赤、緑および青の各色に分解して、各色ごとにアナログ画像信号に変換する。

エミッタフォロワ（ＥＦ）回路６３は、ＣＣＤ６２のＲｅｄ出力部とＡＣカップリングコンデンサ６６の間のインピーダンス整合を行う。エミッタフォロワ（ＥＦ）回路６４は、ＣＣＤ６２のＧｒｅｅｎ出力部とＡＣカップリングコンデンサ６７の間のインピーダンス整合を行う。エミッタフォロワ（ＥＦ）回路６５は、ＣＣＤ６２のＢｌｕｅ出力部とＡＣカップリングコンデンサ６８の間のインピーダンス整合を行う。

ＡＣカップリングコンデンサ６６は、ＣＣＤ６２のＲｅｄ出力部から出力されたアナログ画像信号の電圧がＡＦＥ６９の入力定格電圧の範囲内に収まるようにオフセット電圧を下げる。ＡＣカップリングコンデンサ６７は、ＣＣＤ６２のＧｒｅｅｎ出力部から出力されたアナログ画像信号の電圧がＡＦＥ６９の入力定格電圧の範囲内に収まるようにオフセット電圧を下げる。ＡＣカップリングコンデンサ６８は、ＣＣＤ６２のＢｌｕｅ出力部から出力されたアナログ画像信号の電圧がＡＦＥ６９の入力定格電圧の範囲内に収まるようにオフセット電圧を下げる。

ＡＦＥ６９は、クランプ回路７２、７３および７４、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路７５、７６および７７、プログラマブルゲインアンプ（ＰＧＡ）７８、７９および８０、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）８１、８２および８３、レジスタ部４８、および、黒オフセット補正回路（図示せず）を集積化した信号処理ＩＣである。ＡＦＥ６９の重要な機能の一つは、ＡＦＥ６９に入力されるＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの各アナログ画像信号をそれぞれデジタル画像信号に変換することである。

クランプ回路７２は、入力されるＲｅｄのアナログ画像信号のレベルを希望の一定電圧レベルに安定させる。クランプ回路７３は、入力されるＧｒｅｅｎのアナログ画像信号のレベルを希望の一定電圧レベルに安定させる。クランプ回路７４は、入力されるＢｌｕｅのアナログ画像信号のレベルを希望の一定電圧レベルに安定させる。

サンプルホールド回路７５は、Ｒｅｄのアナログ画像信号を信号処理ＩＣ駆動信号の１つであるサンプルパルスによりサンプリングしてレベル保持することによって連続的なアナログ画像信号にする。サンプルホールド回路７６は、Ｇｒｅｅｎのアナログ画像信号を信号処理ＩＣ駆動信号の１つであるサンプルパルスによりサンプリングしてレベル保持することによって連続的なアナログ画像信号にする。サンプルホールド回路７７は、Ｂｌｕｅのアナログ画像信号を信号処理ＩＣ駆動信号の１つであるサンプルパルスによりサンプリングしてレベル保持することによって連続的なアナログ画像信号にする。

プログラマブルゲインアンプ７８は、Ｒｅｄのアナログ画像信号を所定の増幅率に増幅する。プログラマブルゲインアンプ７９は、Ｇｒｅｅｎのアナログ画像信号を所定の増幅率に増幅する。プログラマブルゲインアンプ８０は、Ｂｌｕｅのアナログ画像信号を所定の増幅率に増幅する。

ＡＤコンバータ８１は、Ｒｅｄのアナログ画像信号をＲｅｄのデジタル画像信号に変換する。そして、変換後のＲｅｄのデジタル画像信号は、補正部７０へ出力される。ＡＤコンバータ８２は、Ｇｒｅｅｎのアナログ画像信号をＧｒｅｅｎのデジタル画像信号に変換する。そして、変換後のＧｒｅｅｎのデジタル画像信号は、補正部７０へ出力される。ＡＤコンバータ８３は、Ｂｌｕｅのアナログ画像信号をＢｌｕｅのデジタル画像信号に変換する。そして、変換後のＢｌｕｅのデジタル画像信号は、補正部７０へ出力される。

補正部７０は、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの各デジタル画像信号に重畳したノイズを除去する補正信号をそれぞれ形成し、各補正信号をＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅのデジタル画像信号にそれぞれ加算し、ノイズを完全に除去することにより、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの各画像データを補正する。補正部７０は、フィルタ回路８４、８５および８６、遅延回路８７、８８および８９、反転回路９０、９１および９２、乗算回路９３、９４および９５、および、加算回路９６、９７および９８を備えて構成されている。

フィルタ回路８４は、Ｒｅｄ用変調プロファイルデータをローパスフィルタをかけたようなデータに変換する。フィルタ回路８５は、Ｇｒｅｅｎ用変調プロファイルデータをローパスフィルタをかけたようなデータに変換する。フィルタ回路８６は、Ｂｌｕｅ用変調プロファイルデータをローパスフィルタをかけたようなデータに変換する。

遅延回路８７は、変換後のＲｅｄ用変調プロファイルデータの遅延量を、必要に応じて変更する。遅延回路８８は、変換後のＧｒｅｅｎ用変調プロファイルデータの遅延量を、必要に応じて変更する。遅延回路８９は、変換後のＢｌｕｅ用変調プロファイルデータの遅延量を、必要に応じて変更する。

反転回路９０は、変換後のＲｅｄ用変調プロファイルデータの位相を、必要に応じて１８０°反転する。反転回路９１は、変換後のＧｒｅｅｎ用変調プロファイルデータの位相を、必要に応じて１８０°反転する。反転回路９２は、変換後のＢｌｕｅ用変調プロファイルデータの位相を、必要に応じて１８０°反転する。

乗算回路９３は、変換後のＲｅｄ用変調プロファイルデータの振幅を、必要に応じてＣＣＤ６２からのＲｅｄの画像データに重畳するノイズの振幅と一致するように増幅、減衰するための乗算を行う。乗算回路９４は、変換後のＧｒｅｅｎ用変調プロファイルデータの振幅を、必要に応じてＣＣＤ６２からのＧｒｅｅｎの画像データに重畳するノイズの振幅と一致するように増幅、減衰するための乗算を行う。乗算回路９５は、変換後のＢｌｕｅ用変調プロファイルデータの振幅を、必要に応じてＣＣＤ６２からのＢｌｕｅの画像データに重畳するノイズの振幅と一致するように増幅、減衰するための乗算を行う。

加算回路９６は、フィルタ回路８４、遅延回路８７、反転回路９０、および、乗算回路９３を経由したＲｅｄ用変調プロファイルデータを、補正信号としてＡＦＥ６９からのＲｅｄのデジタル画像データに加算する。加算回路９７は、フィルタ回路８５、遅延回路８８、反転回路９１、および、乗算回路９４を経由したＧｒｅｅｎ用変調プロファイルデータを、補正信号としてＡＦＥ６９からのＧｒｅｅｎのデジタル画像データに加算する。加算回路９８は、フィルタ回路８６、遅延回路８９、反転回路９２、および、乗算回路９５を経由したＢｌｕｅ用変調プロファイルデータを、補正信号としてＡＦＥ６９からのＢｌｕｅのデジタル画像データに加算する。

なお、補正部７０による画像データの補正方法については、第１の実施の形態の補正部３２と同じであるので説明を省略する。

ノイズ情報記憶部７１は、フィルタ回路８４、８５および８６、遅延回路８７、８８および８９、反転回路９０、９１および９２、および、乗算回路９３、９４および９５の動作状態を記憶する。すなわち、各回路の動作状態は、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの出力ライン毎に異なっている。そして、電源オン時に、ノイズ情報記憶部７１から最適な動作状態が、フィルタ回路８４、８５および８６、遅延回路８７、８８および８９、反転回路９０、９１および９２、および、乗算回路９３、９４および９５にロードされる。ここで、最適な動作状態とは、画像読み取り装置の製造工程において、暗時の画像データのノイズ振幅が最小になるようにノイズ補正信号の極性、位相、振幅などを調整した時の状態である。

また、ノイズ情報記憶部７１は、外部のＣＰＵからＣＰＵ Ｉ／Ｆ５５を介して、任意に動作状態の変更が可能になっており、修理などの部品交換があった場合や、経時でノイズの挙動が変化した場合には、調整が可能である。なお、このＣＰＵは、主に画像処理部１８に実装されている。

上述したように、ＣＣＤ６２が変換した各色のアナログ画像データは、それぞれ並列にデジタル画像データへ変換される。そして、各色のデジタル画像データに対する補正も、並列に行われる。この時、補正部７０は、デジタル画像データに加算する補正信号の位相および振幅を各色ごとに独立して調整できるので、画像データに重畳したノイズの位相および振幅が各色ごとに異なっていても、各色ごとに完全にノイズを除去することができる。

このように、第２の実施の形態にかかる画像読み取り装置によれば、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、および、Ｂｌｕｅの各色のデジタル画像信号に重畳したノイズを除去する補正信号を、ＳＳＣＧ回路で変調された基準信号から各色ごとに生成し、各色のデジタル画像信号に加算することにより、各色の画像データに重畳したノイズを完全に除去することができるので、出力画像に発生するモアレをなくすことが可能となる。

なお、上記実施の形態では、ＳＳＣＧ回路の後段にあるタイミングジェネレータにＰＬＬ回路がある場合について説明したが、タイミングジェネレータにＰＬＬ回路がなくても、タイミングジェネレータに設けられた他の回路にループフィルタがあり、そのループフィルタの周波数特性の影響で、三角波のプロファイルで動作しているクロック変調が、やや鈍ったプロファイルになってしまう場合についても、本発明を適用することが可能である。

なお、上記実施の形態では、本発明の画像形成装置を、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能、および、ファクシミリ機能のうち少なくとも２つの機能を有する複合機に適用した例を挙げて説明したが、複写機、プリンタ、スキャナ装置、および、ファクシミリ装置等の画像形成装置であればいずれにも適用することができる。

１ 画像形成装置
２ 画像読み取り装置
３ 自動原稿送り装置
４ 書き込みユニット
５ プリンタユニット
６ 感光体ドラム
７ 現像装置
８ 搬送ベルト
９ 給紙カセット
１０ 定着装置
１１ 排紙トレイ
１２ コンタクトガラス
１３ 第１キャリッジ
１４ 第２キャリッジ
１５ レンズユニット
１６、６１ センサーボード（信号処理回路部）
１７ 信号ケーブル
１８ 画像処理部
１９ 白基準板
２０ 原稿
２１ キセノンランプ
２２ 第１反射ミラー
２３ 第２反射ミラー
２４ 第３反射ミラー
２５、６２、１０５ ＣＣＤ（ＣＣＤリニアイメージセンサ）
２６、１０１ 発振器
２７、１０２ ＳＳＣＧ回路
２８ タイミングジェネレータ
２９、６３、６４、６５、１０６ エミッタフォロワ（ＥＦ）回路
３０、６６、６７、６８ ＡＣカップリングコンデンサ
３１、６９、１０７ ＡＦＥ（信号処理ＩＣ）
３２、７０ 補正部
３３、７１ ノイズ情報記憶部
３４ 位相比較器
３５ チャージポンプ（ＣＰ）回路
３６ ループフィルタ
３７ ＶＣＯ回路
３８ 変調プロファイル格納部
３９ ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）
４０、１０３ ＰＬＬ回路
４１、１０４ タイミング生成回路
４２、４８ レジスタ部
４３、４９、５５ ＣＰＵ Ｉ／Ｆ
４４、７２、７３、７４、１０８ クランプ回路
４５、７５、７６、７７、１０９ サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路
４６、７８、７９、８０、１１０ プログラマブルゲインアンプ（ＰＧＡ）
４７、８１、８２、８３、１１１ ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）
５０、８４、８５、８６ フィルタ回路
５１、８７、８８、８９ 遅延回路
５２、９０、９１、９２、 反転回路
５３、９３、９４、９５ 乗算回路
５４、９６、９７、９８ 加算回路

特開２００８−１１８３６６号公報

Claims (8)

1. 画像読み取り装置の各手段を駆動する駆動信号を生成するために必要な基準信号を発生する基準信号発生手段と、
   前記基準信号を周波数変調する周波数変調手段と、
   周波数変調された前記基準信号から前記駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
   前記駆動信号を用いて、入射光をアナログ画像信号に変換する光電変換手段と、
   前記アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する変換手段と、
   前記デジタル画像信号に重畳したノイズを除去する補正信号を、前記周波数変調手段で変調された前記基準信号から生成し、前記デジタル画像信号に加算することにより、前記デジタル画像信号を補正する補正手段と、を備えたこと、
   を特徴とする画像読み取り装置。
2. 前記補正手段は、前記周波数変調手段で変調された前記基準信号の位相および振幅を変換するフィルタ手段をさらに備えたこと、を特徴とする請求項１に記載の画像読み取り装置。
3. 前記補正手段は、前記周波数変調手段で変調された前記基準信号の位相を遅延する遅延手段をさらに備えたこと、を特徴とする請求項１または２に記載の画像読み取り装置。
4. 前記補正手段は、前記周波数変調手段で変調された前記基準信号の位相を１８０°反転する反転手段をさらに備えたこと、を特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の画像読み取り装置。
5. 前記補正手段は、前記周波数変調手段で変調された前記基準信号の振幅を、前記ノイズの振幅と一致するように増幅、減衰するための乗算を行う乗算手段をさらに備えたこと、を特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の画像読み取り装置。
6. 前記光電変換手段は、前記入射光を複数の色に分解して各色ごとの前記アナログ画像信号に変換し、
   前記変換手段は、各色の前記アナログ画像信号を各色ごとの前記デジタル画像信号に変換し、
   前記補正手段は、各色の前記デジタル画像信号に重畳した各色のノイズを除去する各色ごとの補正信号を、前記周波数変調手段で変調された前記基準信号からそれぞれ生成し、各色の前記デジタル画像信号にそれぞれ加算することにより、各色の前記デジタル画像信号を補正すること、
   を特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の画像読み取り装置。
7. 画像読み取り装置で実行される画像読み取り方法であって、
   画像読み取り装置の各手段を駆動する駆動信号を生成するために必要な基準信号を発生する基準信号発生ステップと、
   前記基準信号を周波数変調する周波数変調ステップと、
   周波数変調された前記基準信号から前記駆動信号を生成する駆動信号生成ステップと、
   前記駆動信号を用いて、入射光をアナログ画像信号に変換する光電変換ステップと、
   前記アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する変換ステップと、
   前記デジタル画像信号に重畳したノイズを除去する補正信号を、前記周波数変調ステップで変調された前記基準信号から生成し、前記デジタル画像信号に加算することにより、前記デジタル画像信号を補正する補正ステップと、を含むこと、
   を特徴とする画像読み取り方法。
8. 請求項１から６のいずれか一項に記載の画像読み取り装置を備えたこと、を特徴とする画像形成装置。

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