JP3788744B2

JP3788744B2 - 画像読取装置

Info

Publication number: JP3788744B2
Application number: JP2001116737A
Authority: JP
Inventors: 一視入江; 誠樋口
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2021-04-16
Also published as: JP2002314805A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像読取装置であり、特にデジタル複写機等に用いられ、シェーディング補正を行うため、原稿を読み取る前に基準値を記憶する画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像読取装置では、画像読取手段に設けた基準板を、画像読取手段に設けた画像読取部にて読み取り、白／黒それぞれのサンプル値を記憶部に記憶させ、記憶させた値に基づいて演算を行って白／黒それぞれのシェーディングデータとして記憶部に記憶させていた。そして、実際の原稿を読み取る際には、先に求めて記憶しておいた白／黒それぞれのシェーディングデータを用いてシェーディング補正を行っていた。
【０００３】
このような従来の画像読取装置においては、基準板にゴミの付着や傷等が生じていた場合には適正なシェーディングデータが得られず、適正なシェーディング補正ができない。このため、例えば特開平５−２６８４７４号公報に開示されている技術では、基準板に対して互いに異なる位置における複数のラインを読み取り、読み取った値を加算して平均化を行う方式が行われている。また、上記公報には、黒シェーディングデータを求める場合に、実際に黒基準板を読み取らずに読取手段の照明ランプを消灯して読み取る方法も採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、白シェーディングデータを求めるためのワーク領域と、黒シェーディングデータを求めるためのワーク領域とに記憶部を予め完全に分けて使用していた。具体的には、図８に示すように、例えばシェーディングデータを求め、求めたデータを記憶するための領域として、１画素に対して２０ｂｉｔが割り当てられていた場合、白／黒それぞれに対して１０ｂｉｔずつの領域を配分していた。したがって、１画素当たりの階調数が０〜２５５の２５６階調（８ｂｉｔ）である場合、白／黒それぞれ４ラインずつのサンプル値に基づく平均値を求めることになる。
【０００５】
このように、記憶部の容量の制約もあって白／黒基準板を読み取るライン数が数ラインに限られていた。したがって、読み取りを行う位置（ライン）に対応する基準板の部分にゴミの付着や傷等の欠陥があり正しいサンプル値が得られなかった場合、読み取ったサンプル値を加算平均したとしても、サンプル数がすくないために欠陥箇所の影響が大きくなってしまう。このため、正しいシェーディングデータを得ることが困難であった。特に白シェーディングを求める場合には、白基準板上のゴミや傷の影響を受けやすい。これを解決するためには、基準板上のゴミや傷の影響を低減するために読み取るライン数を増やすことが考えられるが、このことは従来の技術においては記憶部の容量増加を招来するため、装置のコストを上げなければ良好なシェーディングを行うことが困難であった。
【０００６】
本発明は、この従来の問題に鑑みてなされたものであり、装置のコストアップを抑制しつつ、正しいシェーディングデータを得ることができる画像読取装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、原稿の画像を読み取りデジタル画像信号に変換して出力する画像読取手段と、該画像読取手段から出力されたデジタル画像信号にシェーディング補正を施して出力するシェーディング手段と、前記画像読取手段と前記シェーディング手段とを制御する制御手段とを備えた画像読取装置において、前記シェーディング手段は、前記画像読取手段により白基準値（白シェーディングデータ）および黒基準値（黒シェーディングデータ）を得るための読み取りを行って得られたそれぞれのサンプルデータを演算処理し、それぞれ白基準値および黒基準値を得る手段と、白基準値および黒基準値を算出し保持記憶するための記憶手段を有しており、そして、前記白基準値を得るためのサンプルデータ数は、前記黒基準値を得るためのサンプルデータ数よりも多く、前記記憶手段は、白基準値又は黒基準値で利用可能な全ての領域からなる白基準値で利用する領域と、白基準値又は黒基準値で利用可能な全ての領域のうちの白基準値を記憶した残りの領域からなる黒基準値で利用する領域とを有し、白基準値を得るための白サンプルデータを一時的に記憶し、演算により白サンプルデータを平均化して白基準値を求め、得られた白基準値を記憶させた後、黒基準値を得るための黒サンプルデータを、白基準値を記憶した残りの領域に一時的に記憶し、演算により黒サンプルデータを平均化して黒基準値を求め、得られた黒基準値を記憶させる画像読取装置である。
【０００８】
基準値を求める際に読み取る基準板等にゴミや傷等の欠陥が生じていた場合、黒基準値を求める場合に比べ、白基準値を求める場合の方が基準板の影響を大きく受けやすいが、白基準値を求めるためのサンプルデータを黒基準値を求めるためのサンプルデータよりも多くしており、誤差が大きくなりやすい白基準値をより正確に求めることができる。
【０００９】
白基準値を得るためのサンプルデータを最大で記憶手段の全ての領域を使用して記憶することができ、十分なライン数の白サンプルデータに基づいて白基準値を算出することができる。
【００１０】
白基準板の欠陥等の影響を低減し、より正確な白基準値を得ることができる。そして、黒基準値を得る場合には、記憶手段の記憶に使用する全ての領域のうちの白基準値を記憶した領域以外の領域を全て利用できるため、従来例よりサンプル数を増加することができ、黒基準値もより正確に求めることができる。
【００１１】
また、本発明は、記憶手段は、白基準値で利用するメモリ領域と黒基準値で利用するメモリ領域が共通かつ連続した領域である画像読取装置である。
【００１２】
本発明は、黒基準値を得るための読み取りを行う前に、白基準値を得るための読み取りを行う画像読取装置である。
【００１３】
白基準値を得るための読み取りを先に行うことで、白基準値を求める際に記憶手段の領域をフルに活用でき、充分な白サンプルデータを一時的に記憶できる。
【００１５】
また、本発明は、前記記憶手段は、白基準値と黒基準値とを合算したデータ量よりも大きい容量を有する画像読取装置である。
【００１６】
これにより、記憶する基準値のデータ量よりも記憶手段の容量を大きくすることにより、先に求める白基準値を求める場合だけでなく、後の黒基準値を求める場合も複数ラインのサンプルデータに基づいて平均化ができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を説明する。
本発明の画像読取装置の実施形態について、図１〜図７を用いて説明する。図１は、実施形態の画像読取装置の説明図である。図２は、実施形態の画像読取装置における制御部の説明図である。図３は、実施形態の画像読取装置におけるＣＣＤラインセンサの出力の一例の説明図である。図４は、実施形態の画像読取装置におけるシェーディング補正回路内の説明図である。図５は、実施形態の画像読取装置における白基準板を用いた場合の目標値との差の説明図である。図６は、実施形態の画像読取装置における露光ランプ消灯状態での目標値との差の説明図である。図７は、実施形態の画像読取装置における白シェーディングデータ生成処理の説明図である。
【００１９】
実施形態を説明する。本実施形態の画像読取装置は、図１に示すように、原稿台２、自動原稿搬送装置４、読取り部６を備えている。画像読取装置の上面の透明ガラスからなる原稿台２上には、自動原稿搬送装置４が備えられている。自動原稿搬送装置４は、原稿セットトレイ上にセットされた複数枚の原稿を１枚ずつ自動的に原稿台２上へ給送する装置である。読取り部６は、原稿台２の下部に配置され、原稿台２上に載置された原稿の画像を走査して読取るものであり、第１の走査ユニット８、第２の走査ユニット１０、光学レンズ１２、および光電変換素子であるＣＣＤラインセンサ１４を有している。第１の走査ユニット８は、原稿面上を露光する露光ランプユニットや、原稿からの反射光像を所定の方向に反射させる第１ミラー等から構成されている。第２の走査ユニット１０は、第１ミラーから反射されてくる原稿からの反射光を光電変換素子であるＣＣＤラインセンサ１４に導く第２ミラーおよび第３ミラーより構成されている。光学レンズ１２は、原稿からの反射光をＣＣＤラインセンサ１４上に結像させるものである。
【００２０】
また、原稿読取部６は、自動原稿搬送装置４と関連した動作により、自動原稿搬送装置にて自動搬送される原稿の画像を、所定の露光位置にて読取るようになっている。原稿台２端部の上面には白基準板１６が備えられている。原稿を読み取る動作を行う前には、原稿読取部６が白基準板１６を露光ランプにより照明して読み取り、ついで露光ランプを消灯して読み取り、それぞれ読み取った結果から白シェーディングデータおよび黒シェーディングデータを求める。
【００２１】
本実施形態では、黒シェーディングデータを求める場合には黒基準板を用いずに露光ランプを消灯して読取動作を行う方法にて黒シェーディングデータを求めるが、黒基準板を用いて露光ランプで照明して読み取る方法を採用してもよい。なお、黒シェーディングデータを求める場合には、信号の出力値が低くノイズの影響を受けやすいが、白シェーディングデータを求める場合の白基準板上のゴミや傷等による影響に比べればはるかに小さい。
【００２２】
実施形態の画像読取装置の制御は、図２に示す制御部１８により行われる。制御部１８は、原稿を照明する露光ランプユニットのオン／オフ制御、走査ユニット８、１０の走査制御、自動原稿搬送装置４の原稿搬送制御等を行う。また、制御部１８は、上記各部の動作に同期させて画像処理部２０を制御する。画像処理部２０は、ＣＣＤラインセンサ１４にて読み取られた画像データのライン画像レベルを補正するシェーディング補正回路２２、画像の明暗を補正して視感度補正を行うγ補正部２４、各画素の信号の変化にめりはりを持たせるよう補正するＭＴＦ補正部２６を備え、読み取られた画像データに処理を施して出力する。
【００２３】
実施形態におけるシェーディングデータの形成について説明する。シェーディングデータは、濃度が分っている基準板を読み取り、ＣＣＤラインセンサ１４の出力と、基準板の濃度との関係に基づいて求められる。白基準板１６を読み取った場合におけるＣＣＤラインセンサ１４の出力の一例を図３に示す。白基準板１６は、全面において一定の濃度を有するものであるため、白基準板１６を読み取った場合のＣＣＤラインセンサ１４の出力は、理想的には一定の値であることが望ましい。しかし、実際には、ＣＣＤラインセンサ１４を構成する各画素の固体差や露光ランプからの光の強度の分布、レンズの特性などによりＣＣＤラインセンサ１４の出力は一定とはならず、例えば図３（ａ）に示すように、主走査方向の中央で濃度が高く、両端で濃度が低くなるような分布を示すようになる。ここで、上述したように白基準板１６には部分的にゴミの付着や傷の発生（以下、「欠陥」という。）が生じる場合がある。このとき、例えば図３（ｂ）に示すように、その箇所に対応する画素の出力は本来の白基準板１６が示す濃度と大きく離れた値となり、一般に極端に小さな値となることが多い。そこで、複数の位置（ライン）で白基準板１６を読み取り、その平均を求めることによって欠陥による影響を小さくする。ここで、ある１画素に対して、読み取った複数ラインのうちの１ラインにおいてのみ欠陥があり、この欠陥によりそのラインでの当該画素の濃度が０となる場合を仮定する。この場合、例えば、２ライン分（図３（ａ）および図３（ｂ））で平均化すると図３（ｃ）となり、図３（ｂ）の場合と比較して欠陥の影響が１／２となる。また、４ライン分（図３（ａ）が３ライン分、図３（ｂ）が１ライン分）で平均化すると図３（ｄ）となり、図３（ｂ）の場合と比較して欠陥の影響が１／４となる。このように、一般に白基準板１６を読み取るライン数を増加させることにより、欠陥の影響を低減することが可能になる。つまり、上記の仮定においてＮライン分を平均すると欠陥の影響が１／Ｎに低減されることになる。したがって、上記の仮定においては、ＣＣＤラインセンサ１４からの値のＡ／Ｄ変換による階調数が８ｂｉｔである場合、Ｎ＞２５６に設定すると欠陥の影響は量子化誤差内となり、欠陥の影響は現れないことになる。
【００２４】
このように、平均をとるための読み取りライン数Ｎを大きくとるほどシェーディングデータの精度を向上させることができ、読み取りライン数Ｎを十分大きくとることでほとんど欠陥の影響を受けないシェーディングデータを得ることが可能になる。
【００２５】
本実施形態におけるシェーディングデータ生成時の読み取りライン数の設定について説明する。ここで、読み取りライン数Ｎとして実際に必要なライン数を実験により求めた。結果を以下に説明する。まず、白シェーディングデータを求めるために必要となるライン数について説明する。通常想定し得る欠陥を有する白基準板１６に対して読み取りを行った場合に、横軸の読み取りライン数Ｎに対して、上述のような各ラインでの読み取り値の平均値と、欠陥が存在しない理想的な白基準板１６を用いた場合に得られるべき値（目標値）との差を縦軸にプロットした結果を図５に示す。なお、用いたＣＣＤライセンサ１４の主走査方向の画素数は７０００画素であり、図５にプロットした値（平均値と目標値の差）は全画素における最大値である。ここで、量子化した後のデジタルデータは整数値になり、小数点以下は量子化誤差となるため、図５にプロットした差が±０．５未満であれば欠陥の影響を受けないことになる。したがって、（図５により、読み取りライン数Ｎ＝１２８ライン以上でシェーディングデータの生成を行えばよいことになる。）
【００２６】
次に，黒シェーディングデータを求めるために必要となるライン数について説明する。露光ランプ消灯状態で読み取りを行った場合に、横軸の読み取りライン数Ｍに対して、上述のような各ラインでの読み取り値の平均値と、十分に多いライン数にて平均化した値（目標値）との差を縦軸にプロットした結果を図６に示す。なお、用いたＣＣＤライセンサ１４の主走査方向の画素数は７０００画素であり、図６にプロットした値（平均値と目標値の差）は全画素における最大値および最小値である。黒シェーディングデータ生成時にはＣＣＤライセンサ１４からの値が小さいため、ノイズ等の影響により、上記差が正負両方の値をとり得る。上記と同様に、図６にプロットした差が±０．５未満であればノイズ等の影響を受けないことになる。したがって、図６より、読み取りライン数Ｍ＝１６ライン以上でシェーディングデータの生成を行えばよいことになる。なお、黒シェーディングデータは、黒基準板を設け、ランプ点灯状態で黒基準板に対して読み取りを行うことにより生成するようにしてもよい。
【００２７】
本実施形態におけるシェーディングデータ生成時の平均化処理について説明する。白基準板１６を複数ラインで読み取り、その平均を求めるために、本画像読取装置は、画像処理部２０のシェーディング補正回路２２内に図４に示すような回路を備えている。ＣＣＤラインセンサ１４にて白基準板１６を読み取ったデータは、加算器２８に入力される。加算器２８では、ＣＣＤラインセンサ１４からの値と、シェーディングデータメモリ３０からの値とを加算して出力する。なお、シェーディングデータメモリ３０のデフォルト値は０となるように設定されている。加算器２８からの出力は、２系統に分岐され、一方は直接セレクタ３４に入力（第１系統）され、他方は除算器３２を経てセレクタ３４に入力（第２系統）される。なお、除算器３２は、入力された値の読み取りを行うライン数で除して出力するものである。セレクタ３４は、最終ライン以外のラインでの読み取りを行った際には第１系統からの値を選択してシェーディングデータメモリ３０に書き込み、最終ラインでの読み取りを行った際には第２系統からの値を選択してシェーディングデータメモリ３０に書き込む。
【００２８】
この回路構成では、次のようにして演算が行われる。白シェーディングデータをＮラインから求める場合を考える。この場合、ＣＣＤラインセンサ１４にて読み取られる値は、露光ランプ点灯中に白基準板１６を読み取った値である。最初に読み取りを行う第１ラインで得られる値Ｐ1（Ｘ）（なお、Ｘは主走査方向の画素の位置を表す整数）は、加算器２８にて、シェーディングデータメモリ３０のデフォルト値であるＰ０（Ｘ）＝０と加算され、除算器３２を経ていない第1系統の値がシェーディングデータメモリ３０にＰＷ１（Ｘ)として書き込まれる。第2ライン〜第（Ｎ−１)ラインで読み取られる値Ｐ２（Ｘ)〜値Ｐ（N−1）（Ｘ）は、加算器２８にてそれぞれＰＷ１（Ｘ）〜ＰＷ（Ｎ−2）（Ｘ）と加算され、それぞれＰＷ２（Ｘ）〜ＰＷ（Ｎ−１）（Ｘ）としてシェーディングデータメモリ３０に上書きされる。第Ｎラインで読み取られるＰＮ（Ｘ）は、加算器２８にてＰＷ（Ｎ−１）（Ｘ）と加算され、除算器３２にてＮで除された値がＰＷＮ（Ｘ）としてシェーディングデータメモリ３０に上書きされる。
【００２９】
黒シェーディングデータをＭラインから求める場合は，ＣＣＤラインセンサ１４にて読み取られる値が、露光ランプ消灯中に読み取った値となる。演算は、上記シェーディングデータを求める場合と同様である。
【００３０】
上述したように、白基準板１６の欠陥やノイズ等がシェーディングデータへほとんど影響を及ぼさないようにするためには、白シェーディングデータ生成時には１２８ライン分以上、黒シェーディングデータ生成時には１６ライン以上の読み取りを行うことが望ましい。これを従来の技術の項で説明した方法により実現しようとすると、階調数８ｂｉｔとした場合、１画素あたり白シェーディングデータ生成時に１５ｂｉｔ、黒シェーディングデータ生成時に１２ｂｉｔ、合計２７ｂｉｔが必要となる。ＣＣＤラインセンサ１４の画素数が７０００画素である場合には、シェーディングデータメモリ３０として１８９ｋｂｉｔ（７０００×２７ｂｉｔ）の容量が必要となり、シェーディングデータメモリ３０の大容量化を招来してしまう。そこで、本画像読取装置では、次のようにしてシェーディングデータメモリ３０をワーク領域として使用することにより、シェーディングデータメモリ３０の必要容量の増大を抑制する。すなわち、図７に示すように、まず、シェーディングデータメモリ３０の全領域をワーク領域として白シェーディングデータ生成の処理（加算・平均化）を行い、平均化した結果である白シェーディングデータを保存する。次に、シェーディングデータメモリ３０において保存された白シェーディングデータが占有している以外の領域をワーク領域として黒シェーディングデータ生成の処理（加算・平均化）を行い、平均化した結果である黒シェーディングデータを保存する。
【００３１】
この方法によると、シェーディングデータメモリ３０の容量は、２０ｂｉｔ（１画素）×７０００画素＝１４０ｋｂｉｔ（１４０ｂｙｔｅ）でよいことになる。なぜなら、白シェーディングデータ生成時に必要な容量は、上記のように１画素当り１２ｂｉｔであるから２０ｂｉｔ以内に十分収まる。なお、２０ｂｉｔすべてを利用すると４０９６ラインを読み取ることが可能になる。この白シェーディングデータは平均化され８ｂｉｔになるため、残り１２ｂｉｔが黒シェーディングデータ生成時のワーク領域として残されている。このワーク領域は、上記のように黒シェーディングデータ生成時に必要な容量に等しいことになる。
【００３２】
以上のように、本発明では、白基準板１６へのゴミの付着や傷によるシェーディングデータへの影響が白シェーディングデータを求める場合に特に大きいことに注目し、白シェーディングデータを黒シェーディングデータより先に求めることとし、シェーディングデータを記憶する記憶部（シェーディングデータメモリ３０）の白／黒それぞれの領域を可変とし、白基準板１６を読み取る場合に黒シェーディングデータを記憶する領域をも使用可能とすることにより、白基準板１６を読み取るライン数を増加させることができる。具体的には、従来では、シェーディングデータメモリ３０に１画素あたり２０ｂｉｔの容量が割り当てられていた場合、白／黒シェーディングデータを求めるために読み取ることができるライン数はそれぞれ４ラインであったのに対し、本実施形態では白シェーディングデータ生成時には最大４０９６ライン、黒シェーディングデータ生成時には最大１６ラインを読み取ることが可能になる。これにより、精度の高い白シェーディングデータを得ることが可能になる。
【００３３】
なお、上記実施形態では、画像読取装置について説明したが、画像読取手段により白基準値（白シェーディングデータ）および黒基準値（黒シェーディングデータ）を得るための読み取りを行って得られたそれぞれのサンプルデータを演算処理し、前記黒基準値を得るためのサンプルデータ数よりも多い前記白基準値を得るためのサンプルデータ数を使用して、それぞれ白基準値および黒基準値を得る機能をコンピュータに実行させるためのプログラムからなるコンピュータ・ソフトウエア又はこのコンピュータ・ソフトウエアを格納したコンピュータ読取可能な記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）を使用して、原稿の画像を読み取りデジタル画像信号に変換して出力する画像読取手段と、画像読取手段から出力されたデジタル画像信号にシェーディング補正を施して出力するシェーディング手段と、画像読取手段とシェーディング手段とを制御する制御手段とを備えた画像読取装置を、本発明の画像読取装置とすることができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、装置のコストアップを抑制しつつ、正しいシェーディングデータを得ることができる画像読取装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の画像読取装置の説明図。
【図２】実施形態の画像読取装置における制御部の説明図。
【図３】実施形態の画像読取装置におけるＣＣＤラインセンサの出力の一例の説明図。
【図４】実施形態の画像読取装置におけるシェーディング補正回路内の説明図。
【図５】実施形態の画像読取装置における白基準板を用いた場合の目標値との差の説明図。
【図６】実施形態の画像読取装置における露光ランプ消灯状態での目標値との差の説明図。
【図７】実施形態の画像読取装置における白シェーディングデータ生成処理の説明図。
【図８】従来技術における領域配分の説明図。
【符号の説明】
２原稿台
４原稿搬送装置
６読取り部
８走査ユニット
１０走査ユニット
１２光学レンズ
１４ＣＣＤ
１６白基準板
１８制御部
２０画像処理部
２２シェーディング補正
２４ γ補正
２６ＭＴＦ補正
２８加算部
３０白／黒ＳＨＤメモリ
３２除算部
３４セレクタ

Claims

原稿の画像を読み取りデジタル画像信号に変換して出力する画像読取手段と、該画像読取手段から出力されたデジタル画像信号にシェーディング補正を施して出力するシェーディング手段と、前記画像読取手段と前記シェーディング手段とを制御する制御手段とを備えた画像読取装置において、
前記シェーディング手段は、前記画像読取手段により白基準値（白シェーディングデータ）および黒基準値（黒シェーディングデータ）を得るための読み取りを行って得られたそれぞれのサンプルデータを演算処理し、それぞれ白基準値および黒基準値を得る手段と、白基準値および黒基準値を算出し保持記憶するための記憶手段を有しており、そして、前記白基準値を得るためのサンプルデータ数は、前記黒基準値を得るためのサンプルデータ数よりも多く、前記記憶手段は、白基準値又は黒基準値で利用可能な全ての領域からなる白基準値で利用する領域と、白基準値又は黒基準値で利用可能な全ての領域のうちの白基準値を記憶した残りの領域からなる黒基準値で利用する領域とを有し、白基準値を得るための白サンプルデータを一時的に記憶し、演算により白サンプルデータを平均化して白基準値を求め、得られた白基準値を記憶させた後、黒基準値を得るための黒サンプルデータを、白基準値を記憶した残りの領域に一時的に記憶し、演算により黒サンプルデータを平均化して黒基準値を求め、得られた黒基準値を記憶させることを特徴とする画像読取装置。
請求項１記載の画像読取装置において、
白基準値で利用する領域と黒基準値で利用する領域が共通かつ連続した領域であることを特徴とする画像読取装置。
請求項１又は２に記載の画像読取装置において、
黒基準値を得るための読み取りを行う前に、白基準値を得るための読み取りを行うことを特徴とする画像読取装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像読取装置において、
前記記憶手段は、白基準値と黒基準値とを合算したデータ量よりも大きい容量を有することを特徴とする画像読取装置。