JP3828296B2

JP3828296B2 - 画像読取装置

Info

Publication number: JP3828296B2
Application number: JP27469498A
Authority: JP
Inventors: 淑人坪井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2018-09-29
Also published as: JP2000106629A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機、スキャナ装置等に適用されて、ライン状のＣＣＤイメージセンサを用いて画像情報を読取る画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種のライン状のＣＣＤイメージセンサを用いた画像読取装置では、ＣＣＤ出力をサンプルホールドし、その利得調整を行なった後、Ａ／Ｄ変換することにより画像対応のデジタル信号を得るようにしている。
【０００３】
図５に、従来のデジタル複写機における画像読取装置の概略構成を示す。光源から出た光はコンタクトガラス上の原稿に照射され、原稿からの反射光がミラー、集光レンズを介してライン状のＣＣＤ（ＣＣＤイメージセンサ）１に結像され、光電変換されて電気信号に変換される。ＣＣＤ１の出力は同じ読取基板２上のアナログ処理回路３においてサンプルホールドされ、利得調整等を行なった後、Ａ／Ｄ変換器４によりデジタル信号に変換される。デジタル化された画像データは、画像処理基板５上のデジタル処理回路６に伝送されて、シェーディング補正処理、フィルタ処理等が行われ、最終的に書込み部へ伝送され光書込みに供される。デジタル処理回路６はＣＰＵ７により制御される。また、ＣＰＵ７にはメモリ８が接続されている他、ＣＰＵ７は両基板２，５上の各部の制御を受け持つ。
【０００４】
図６に、読取基板２上に実装されたアナログ処理回路３等の構成例を示す。ここでは、ＣＣＤ１として偶数画素（ＥＶＥＮ）と奇数画素（ＯＤＤ）との２系統に分けて交互に出力する２出力タイプのものを想定している。このため、ＣＣＤ１の出力側には系統毎にラインクランプ回路を構成するサンプルホールドアンプ９，１０が設けられている。これらのサンプルホールドアンプ９，１０により信号成分が取り出される。取り出された信号成分はマルチプレクサ１１により時系列的に１系統の出力に合成され、利得調整用の増幅回路をなす直列に接続された２段のアンプ１２，１３に入力される。これらのサンプルホールドアンプ９，１０で白レベル補正（シェーディング補正）が行われる。
【０００５】
ここに、ＣＣＤ１の出力のサンプルホールドに当たっては、ＣＣＤ出力に対してラインクランプをかけるようにしている。また、ＣＣＤ出力には図７に示すように黒画素出力期間と実際の画像データを読取る有効画素期間とが存在するが、従来は、黒画素出力期間に限定してクランプ動作をかけるようにしている。即ち、黒画素出力期間（クランプ信号のＬレベル期間）でクランプを行ない、１ラインの間の電位を一定に保つようにしている。この黒画素出力期間は、ＣＣＤ１において光電変換素子が遮光されており、光（原稿反射光）が入ってもレベルが変動することはない。従って、この黒画素出力期間のＣＣＤ１の出力を画像データの絶対黒基準として、「黒レベル」と呼ぶ。つまり、これより下のレベルの信号は存在しないことになる。
【０００６】
ここに、黒レベル調整に注目した場合、図示例のような２出力のＣＣＤ１ではその２系統の出力レベルの差、後段の処理回路の利得や回路定数の誤差等によって偶数画素と奇数画素の黒レベルに差が生じてしまい、得られる画像に不都合がある。即ち、このままマルチプレクサ１１を通して合成し、画像データの処理を行なおうとすると、本来、同じレベルであるべき基準の黒レベルが違うことによって、読取った原稿を表示しようとしたときにムラ等の画像異常が生じてしまうことがある。
【０００７】
このような黒レベル差の調整を行なうにあたっては、遮光された黒画素出力期間でサンプルホールドアンプ９，１０の一方のオフセットレベルを変化させ、Ａ／Ｄ変換器４によるＡ／Ｄ変換後の出力が２系統で同じになるようにすればよいといえる。
【０００８】
ここに、より高精度にこの黒レベル差を合せる対応策として、従来では、地肌追従機構を利用し、暗い原稿等（例えば、原稿ではなくスケール板の下面等であってもよい）を読取り、当然、検出される地肌部の信号レベルは小さく、この値をＡ／Ｄ変換器のリファレンス端子に入力させることにより、見掛け上の黒レベル差を大きくするようにしたものがある。この状態で調整を行なうことにより高精度に合せるようにしている。即ち、黒レベル差を調整するときに、Ａ／Ｄ変換器のリファレンス電圧として、黒原稿を読取ったときのピーク値をフィードバックすることによにより、低いリファレンス電圧で差を拡大して高精度に調整するものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような黒レベル調整方式によれば、何も対策しない場合よりは確かに高精度に調整可能ではあるが、地肌部の検出ばらつきや、検出するときの原稿のばらつき（明るさ／暗さ）によってＡ／Ｄ変換器のリファレンス電圧が一定でないために調整精度にばらつきを生じてしまう可能性がある。
【００１０】
また、黒レベルは画像データのダイナミックレンジを確保する意味からすれば、本来“０”であることが望ましいが、Ａ／Ｄ変換時には“０”より低い値を取り得ないために真のデータがリファレンス電圧よりも低い場合にも“０”を出力してしまう。このため、現実には黒レベルとしては“０”より大きくてなるべく小さな値を取る必要がある。
【００１１】
また、従来にあっては、黒画素データを得る方法として、原稿読取り時にＣＣＤの黒画素出力期間のデータを読出し、そのデータに関して平均値化した値を原稿データから減算する手法を用いている。つまり、調整時には、この平均した値をレジスタに一旦格納し、その後、制御ＣＰＵが調整に合せて読出し、適切な値になるように処理を行なっているため、黒データとしては、結果的には1ライン中のデータの平均値に過ぎず、画素単位で変化するような早い周期のノイズは或る程度影響を除去し得るが、ライン周期のような低周波数のノイズに対しては弱いという欠点がある。
【００１２】
そこで、本発明は、ＣＣＤイメージセンサ出力の複数系統間の黒レベル差の調整を安定して高精度に行なえる画像読取装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、黒レベル出力がＡ／Ｄ変換器のリファレンス電圧を下回るようなことがあっても自動的に補正でき、常に適正なダイナミックレンジを確保できる
画像読取装置を提供することを目的とする。
【００１４】
さらには、本発明は、黒シェーディングを行なわない装置であっても、黒レベルの検出精度が高く、高精度な黒レベル調整が可能な画像読取装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、画像対応の光信号を受光し光電変換して複数系統に分けて出力するライン状のＣＣＤイメージセンサ、このＣＣＤイメージセンサの出力に対してラインクランプを行なうラインクランプ回路及び増幅回路を有するアナログ処理回路と、このアナログ処理回路から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを備えた画像読取装置において、前記Ａ／Ｄ変換器のリファレンス端子に、Ｄ／Ａ変換器と、地肌追従回路と、固定電圧回路とを、選択的に接続可能に設け、複数系統に分けて出力される前記アナログ信号間の黒レベル調整時に前記Ｄ／Ａ変換器を前記Ａ／Ｄ変換器のリファレンス端子に接続させてこのＤ／Ａ変換器に設定された所定のリファレンス電圧を用いて複数系統の前記アナログ信号間のレベル差を検出する黒レベル検出手段と、前記黒レベル検出手段により検出されたレベル差を補正する補正手段とを備える。
【００１６】
従って、黒レベル調整時にはＡ／Ｄ変換器のリファレンス端子に接続させたＤ／Ａ変換器の出力を所定のリファレンス電圧に保持することにより、安定した精度での調整が可能となる。また、黒レベル調整を、原稿そのもののばらつき等でばらつきを持った地肌追従回路の検出結果をＡ／Ｄ変換器のリファレンスレベルに入力して行うことでばらついてしまう影響がでてしまうことを防ぐことができる。
【００１７】
請求項２記載の発明は、スキャニング動作時又は待機時に前記Ａ／Ｄ変換器から出力される最小値が“０”であるか否かを検出する出力レベル検出手段と、
この出力レベル検出手段により最小値が“０”であることが検出された場合には前記黒レベル調整回路による黒レベルの再調整を行なわせる黒レベル処理制御手段とを備える。
【００１８】
従って、Ａ／Ｄ変換された読取データがリファレンス電圧を下回りその最小値が“０”となった場合には、自動的に黒レベルを再調整させるので、常に適正なダイナミックレンジを保つことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。図５ないし図７で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する（以下の実施の形態でも同様とする）。特に、図５に示した概略構成はそのまま用いるものとする。まず、本実施の形態における黒レベルの補正は、サンプルホールドアンプ９（又は、１０）及びアンプ１３のオフセットレベルを変化させることにより行なうものとする（もっとも、各々のサンプルホールドアンプ９，１０にクランプ回路を付加し、そのクランプレベルを変化させることでも同様に黒レベル補正を行なえるものであり、黒レベル補正手段としては複数の手段を考え得るが、本実施の形態では、上記のオフセットレベルを可変させる構成例とする）。
【００２２】
まず、ＣＰＵ７との間でデータを授受するＤ／Ａ変換器１４が設けられている。このＤ／Ａ変換器１４は、その一つの機能として、サンプルホールドアンプ９及びアンプ１３に接続されてそのオフセットレベルを可変させることで上記の黒レベルを補正させる機能を持つ。また、Ａ／Ｄ変換器４のリファレンス端子１５に対しては、地肌追従回路１６と固定電圧回路１７とＤ／Ａ変換器１４とがアナログスイッチ１８を介して選択的に接続可能に設けられている。地肌追従回路１６は地肌追従モードに設定された場合にアナログスイッチ１８の切換えによりリファレンス端子１５に接続状態となり、Ａ／Ｄ変換器４のリファレンス端子１５に黒原稿から読取ったピーク値を出力する。固定電圧回路１７はアナログスイッチ１８により選択された場合、Ａ／Ｄ変換器４のリファレンス端子に固定電圧をリファレンス電圧として供給する。Ｄ／Ａ変換器１４は固定電圧回路１７との対比では、可変電圧回路として機能し、本実施の形態の黒レベル調整モードに設定された場合にアナログスイッチ１８の切換えによりリファレンス端子１５に接続状態となる。このＤ／Ａ変換器１４はＣＰＵ７により設定された所定のリファレンス電圧をＤ／Ａ変換器４に供給する。ここに、本実施の形態においては、デジタル処理回路６を中心として各部を制御するＣＰＵ７に、黒レベル検出手段等の機能が新たに付加されている。この黒レベル検出手段は、２系統に分けて出力されるアナログ信号間の黒レベル調整時にＤ／Ａ変換器１４をＡ／Ｄ変換器４のリファレンス端子１５に接続させるようにアナログスイッチ１８を切換えてこのＤ／Ａ変換器１４で設定された所定のリファレンス電圧を用いて２系統のアナログ信号間のレベル差を検出させる機能を実行する。
【００２３】
このような構成において、黒レベル調整時の動作制御について図２に示すフローチャートを参照して説明する。まず、スキャナの読取りキャリッジをホームポジション待機状態として黒原稿の読取り動作を行なわせるためにランプをオンさせる。次に、地肌追従モードに設定されると、アナログスイッチ１８が切換えられてＡ／Ｄ変換器４のリファレンス端子１５には地肌追従回路１６によるピーク値が出力される。この状態で、ＣＣＤ１における黒画素出力期間のデータを読み込み、その偶数画素と奇数画素との２系統の黒レベルを認識し、両者間の差を検出し、その差がなくなるように黒レベル調整値を再設定するようにアナログ処理回路3中のアンプ９，１３のオフセット電圧を調整する。このような処理は、従来においても地肌追従モードによる黒レベル調整として行われている処理である。
【００２４】
一方、本実施の形態による黒レベル調整モードが設定された場合には、地肌追従モードの設定を行なわず、リファレンス切換え処理として、アナログスイッチ１８の切換えによりＤ／Ａ変換器１４をリファレンス端子１５に対して接続状態とする。そして、このＤ／Ａ変換器１４を通じてＡ／Ｄ変換器４のリファレンス端子１５にこのリファレンス電圧を低くする所定の電圧を設定する。この状態で、ＣＣＤ１における黒画素出力期間のデータを読み込み、その偶数画素と奇数画素との２系統の黒レベルを認識し、両者間の差を検出し、その差がなくなるように黒レベル調整値を再設定するようにアナログ処理回路3中のアンプ９，１３のオフセット電圧を調整する。つまり、リファレンス電圧を設定した後の処理は、従来の地肌追従モードによる場合と同様であるが、そのリファレンス電圧はＣＰＵ７によりＤ／Ａ変換器１４に設定された値であり、読取っている原稿濃度には全く左右されない安定した一定電圧であるため、高精度に検出することができる。
【００２５】
本発明の第二の実施の形態を図３に基づいて説明する。本実施の形態は、適切に調整された黒レベルが常に正しいレベルに保たれているかを検出し、異常があった場合には、黒レベルの再調整を行なって是正することで安定した画像データが得られるようにしたものである。即ち、前述したように黒レベルは画像データのダイナミックレンジを確保する意味からすれば、本来、“０”であることが望ましい。しかし、Ａ／Ｄ変換時には“０”よりも低い値を取り得ないため、真のデータがＡ／Ｄ変換器４のリファレンス電圧よりも低い場合にも“０”を出力してしまう。このため、“０”より大きくて、極力、小さな値を取る必要がある。読取動作時やその待機時のＡ／Ｄ変換後の読取データの最小値が“０”（例えば、8ビット画像データにおいて、“０”が黒側、“２５５”が白側とし、黒レベルを“５”に調整した場合）を取った場合に、Ａ／Ｄ変換器４のリファレンス電圧より低い信号が入力されている可能性があり、素子の保護の点からも好ましくない。また、黒レベルが一定値となるように調整しているにも関わらず、“０”を取るということは、黒レベル調整回路に異常があった可能性もある。
【００２６】
そこで、本実施の形態では、Ａ／Ｄ変換器４の出力側に出力レベル検出手段として機能するコンパレータ１９が接続されている。このコンパレータ１９のＰ端子側のＰ[７，０]の比較基準値は“０”に設定され、Ｑ端子側のＱ[７，０]としてＡ／Ｄ変換器４の出力が与えられている。ここに、このコンパレータ１９はＡ／Ｄ変換器４の出力（Ｑ[７，０]）がＰ[７，０]＝０に一致したら、即ち、“０”になった場合にはＣＰＵ7等を含む画像処理基板5側に検出信号を出力する。ＣＰＵ７は常時コンパレータ１９からの出力信号をモニタしており、この検出信号が出されると、現在行なっているジョブの終了後に、黒レベル調整回路による黒レベルの再調整を行なわせる。ここに、本実施の形態のＣＰＵ７には、コンパレータ１９によりＡ／Ｄ変換器４の出力の最小値が“０”であることが検出された場合には黒レベル調整回路による黒レベルの再調整を行なわせる黒レベル処理制御手段の機能が付加されている。
【００２７】
従って、本実施の形態によれば、Ａ／Ｄ変換された読取データがリファレンス電圧を下回りその最小値が“０”となった場合には、自動的に黒レベルを再調整させるので、常に適正なダイナミックレンジを保つことができる。
【００２８】
本発明の第三の実施の形態を図４に基づいて説明する。本実施の形態は、黒レベル調整において、ノイズの影響を小さくし、より高精度な黒レベルが得られるようにしたものである。そこで、本実施の形態では、ＣＰＵ７にシェーディング補正回路（図示せず）によるシェーディング動作時にＣＣＤ１における主走査黒画素出力期間のデータの平均値を重加算平均する演算手段の機能が付加され、黒レベル調整回路ではこの演算手段により演算された重加算平均値を用いてＣＣＤ１の出力に対する黒レベル調整を行なうように構成されている。
【００２９】
一般に、原稿読取時に行われるシェーディング補正回路によるシェーディング処理は、ＣＣＤ１の感度のばらつきや、レンズ、ミラー等の光学系のばらつきなどを補正するために行われ、主走査方向には、原稿読取期間を示す信号“ＬＧＡＴＥ”、基準白板読取期間を示す信号“ＳＨＧＡＴＥ”によってアサートされた期間に、重加算平均処理を実行する。ここに、本実施の形態では、黒レベル調整時には、読取位置に関係なく、黒画素出力期間において、信号“ＬＧＡＴＥ”を一定期間強制的にアサートすることにより、その期間に得られる黒画素データの平均値を重加算平均する演算処理を行ない、さらに、通常通りの加算平均処理を行なって黒レベル調整に供する。なお、この演算処理はＣＰＵ７内で行なう他、ハード構成において行なうようにしてもよい。
【００３０】
従って、黒シェーディングを行なわない装置であっても、シェーディング補正回路を利用して黒画素出力期間の黒画素データの平均値の重加算平均値を用いることで、黒レベルの検出精度が高く、高精度な黒レベル調整が可能となる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、黒レベル調整時にはＡ／Ｄ変換器のリファレンス端子に接続させたＤ／Ａ変換器の出力を所定のリファレンス電圧に保持することにより、安定した精度での黒レベル調整が可能となる。また、黒レベル調整を、原稿そのもののばらつき等でばらつきを持った地肌追従回路の検出結果をＡ／Ｄ変換器のリファレンスレベルに入力して行うことでばらついてしまう影響がでてしまうことを防ぐことができる。
【００３２】
請求項２記載の発明によれば、Ａ／Ｄ変換された読取データがリファレンス電圧を下回りその最小値が“０”となった場合でも、自動的に黒レベルを再調整させるので、常に適正なダイナミックレンジを保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】黒レベル調整処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第二の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】本発明の第三の実施の形態を示すタイムチャート図である。
【図５】従来例及び本実施の形態で用いる画像読取装置の概略構成を示すブロック図である。
【図６】その読取基板側の概略構成を示すブロック図である。
【図７】クランプ動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ＣＣＤイメージセンサ
３アナログ処理回路
４Ａ／Ｄ変換器
９，１０ラインクランプ回路
１２，１３増幅回路
１４Ｄ／Ａ変換器
１５リファレンス端子
１９出力レベル検出手段

Claims

画像対応の光信号を受光し光電変換して複数系統に分けて出力するライン状のＣＣＤイメージセンサ、このＣＣＤイメージセンサの出力に対してラインクランプを行なうラインクランプ回路及び増幅回路を有するアナログ処理回路と、このアナログ処理回路から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを備えた画像読取装置において、
前記Ａ／Ｄ変換器のリファレンス端子に、Ｄ／Ａ変換器と、地肌追従回路と、固定電圧回路とを、選択的に接続可能に設け、
複数系統に分けて出力される前記アナログ信号間の黒レベル調整時に前記Ｄ／Ａ変換器を前記Ａ／Ｄ変換器のリファレンス端子に接続させてこのＤ／Ａ変換器に設定された所定のリファレンス電圧を用いて複数系統の前記アナログ信号間のレベル差を検出する黒レベル検出手段と、
前記黒レベル検出手段により検出されたレベル差を補正する補正手段とを備えることを特徴とする画像読取装置。
スキャニング動作時又は待機時に前記Ａ／Ｄ変換器から出力される最小値が“０”であるか否かを検出する出力レベル検出手段と、
この出力レベル検出手段により最小値が“０”であることが検出された場合には前記黒レベル調整回路による黒レベルの再調整を行なわせる黒レベル処理制御手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。