JP3992241B2 - Image reading device - Google Patents
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Description
本発明は、原稿画像をCCDを用いて光学的に読み取り、得られた画像信号に電気的シェーディング補正等の画像処理を施す画像読み取り装置に関する。該画像読み取り装置は、デジタル複写機,スキャナ装置等に使用される。 The present invention relates to an image reading apparatus that optically reads a document image using a CCD and performs image processing such as electrical shading correction on the obtained image signal. The image reading apparatus is used for a digital copying machine, a scanner apparatus, and the like.
従来のデジタル複写機に使用される画像読み取り装置には、読み取る原稿を載せる原稿台及びシェーディング補正をするための基準白板(原稿読み取り面の下地)があり、その下を光源,ミラー,集光レンズ,CCDを搭載したキャリッジが配置されている。光源から出た光は、原稿に照射され、その反射光はミラーを介して集光レンズ,CCDに導かれ電気信号に変換される。CCDが主走査を行ないつつキャリッジを副走査方向に動かすことによって原稿を読み取る。 A conventional image reading apparatus used in a digital copying machine has an original table on which an original to be read is placed and a reference white plate (underground for the original reading surface) for shading correction, and a light source, a mirror, and a condensing lens below that. , A carriage mounted with a CCD is arranged. The light emitted from the light source is applied to the original, and the reflected light is guided to the condensing lens and the CCD via the mirror and converted into an electrical signal. The original is read by moving the carriage in the sub-scanning direction while the CCD performs main scanning.
図5に、従来の画像読み取り装置の構成及び画像データの流れを一例で示す。CCD31が読み取った画像信号は、CCD31が搭載されているCCD基板30と同一基板上に配置された、サンプルホールド,信号増幅器等のアナログの画像処理回路30ANを経てA/D変換器35に送られ、デジタル信号に変換される。
FIG. 5 shows an example of the configuration of a conventional image reading apparatus and the flow of image data. The image signal read by the
変換された画像データは、画像処理基板20に送られ、シェーディング処理,フィルター処理,ガンマ変換処理等のデジタル処理回路20DIを経て、画像記録装置に送られ、コピーとして印字される。
The converted image data is sent to the
これら従来の読み取り装置においては、原稿読み取り前(または後)にその読み取り面の下地として設けられている基準白板を読み取ることによって基準シェーディング波形(シェーディングデータ)として記憶し、原稿読み取り中、そのシェーディング波形をメモリより読み出してシェーディング補正を行ない、また信号処理回路の利得の補正を行なっている。 In these conventional reading devices, a reference white board provided as a base of the reading surface is read before (or after) reading the document, and stored as a reference shading waveform (shading data), and the shading waveform is read during reading the document. Is read out from the memory to perform shading correction, and the gain of the signal processing circuit is corrected.
この様に基準白板を使用し、光源,ミラー,集光レンズ,CCD等のばらつきに対しシェーディング補正用データ(シェーディングデータ)を設定した後に、光源の照度が経時的に変化する場合がある。例えばファクシミリの様に処理に時間を要する場合や、機器の温度変動を伴う場合には、十分なシェーディング補正が機能しないことがある。 In this way, the illuminance of the light source may change with time after using the reference white plate and setting shading correction data (shading data) for variations in the light source, mirror, condenser lens, CCD, and the like. For example, sufficient processing for shading may not function when processing takes time, such as a facsimile, or when temperature fluctuations occur in the device.
そこで特許文献1では、照明光源で照明された原稿を光学系により受光素子上に結像させて、情報を読み取る原稿読み取り装置において、シェーディング補正用光量分布指標を設け、この指標を任意の時に原稿の読み取り面上に設定する方法が提示されている。
Therefore, in
また従来の読み取り装置においては、主走査や副走査の画像読み取り範囲に比較して、例えば原稿の大きさが小さく、画像読み取り範囲と原稿サイズが一致しない場合でも、CCD基板からは画像読み取り範囲に関する全てのCCD出力を送出し、後段の画像処理基板にて必要な読み取り範囲を設定していた。 Further, in the conventional reading apparatus, for example, even when the size of the original is small and the image reading range does not match the original size compared to the main scanning or sub-scanning image reading range, the image reading range from the CCD substrate is related. All the CCD outputs are sent out, and the necessary reading range is set on the image processing substrate in the subsequent stage.
特許文献2には、画像データの大きさがカット紙の大きさより所定範囲内で大きい場合、画像データをカット紙の大きさに合わせて縮小することによりカット紙の無駄使いを防止する方法が開示されている。
しかしながら従来の画像読み取り装置におけるシェーディングデータを生成するための回路は、メモリ(FIFO)を利用するため回路規模が大きくなりCCD基板30に配置することが困難であり、従って後段にあたる画像処理基板20に搭載されることが多い。
However, the circuit for generating the shading data in the conventional image reading apparatus uses a memory (FIFO), so that the circuit scale becomes large and it is difficult to arrange the circuit on the
引用文献3には、RAMを、CCD読み取りの濃度調整データの格納と、シェーディング補正用のルックアップテーブルに用いる、画像読み取りのシェーディング補正装置が記載されている。引用文献4には、CCD基板2,スキャナ制御基板1およびスキャナドライバ基板3の組み合わせが記載されている。引用文献5にも、CCD基板67,スキャナ回路基板69およびスキャナドライバ基板68の組み合わせが記載されている。
画像処理基板20でシェーディングデータを生成する際に、どの画像データをシェーディングデータにすればよいかの情報が必要であり、従来はスキャナモ−タを制御するCPUから基準白板読み取り期間の情報(ゲ−ト信号)をもらい、その情報をトリガにして生成を行なってきた。ところで前記基準白板読み取り期間のすべてをシェーディングデータ生成に使用できるわけではなく、基準白板読み取り期間の前半で利得調整を行ったり、地肌濃度追従のためのA/D変換器のリファレンス調整を行ったりする必要があるため、画像処理基板20に副走査カウンタ,設定レジスタ等を設け、前記基準白板読み取り期間の情報(ゲ−ト信号)に基づいてこれらを調整することによってシェーディング期間を設定していた。
When generating shading data on the
上記の基準白板読み取り期間の情報(ゲ−ト信号)はCCD基板30から画像処理基板20に対して供給されるため、CCD基板30を交換あるいは変更した場合には、画像処理基板20も再設定または処理部の変更を行う必要がある。CCD基板30を異なる機種に共通に使用する場合、該CCD基板30の変更を実施したときの画像読取特性の劣化が大きく、従ってCCD基板30の共通使用のネックとなっていた。
Since the information (gate signal) of the reference white plate reading period is supplied from the
また従来の画像読み取り装置において、CCDによる画像読み取り時のアンプゲインや、A/D変換器のリファレンス電圧等の調整データは、後段の画像処理基板20に設けられたメモリに蓄えられていた。従って画像処理基板20を交換する時には該メモリに必要な調整データを再記入する必要があった。
In the conventional image reading apparatus, adjustment data such as an amplifier gain at the time of image reading by the CCD and a reference voltage of the A / D converter is stored in a memory provided on the
本発明は、任意のCCD基板に対して画像処理基板を、画像処理特性を格別に損うことなく共通に使用可とすることを第1の目的とし、CCD基板と画像処理基板との組み合わせの変更による画像処理特性の劣化を抑止することを第2の目的とする。 The first object of the present invention is to make it possible to use an image processing substrate in common with any CCD substrate without particularly degrading image processing characteristics. A second object is to suppress degradation of image processing characteristics due to the change.
(1)画像読取基板(30)と該画像読取基板からの画像データに対してシェーディング補正などの画像処理を施す画像処理基板(20)とを有する画像読み取り装置であって、
前記画像処理基板(20)は、補正データメモリ(27)と、シェーディング補正用データ取込期間信号に基づく期間の画像データに基づいて前記シェーディング補正用データを生成して前記補正データメモリに記憶させると共に該シェーディング補正用データに基づいて画像データに対してシェーディング補正を施す画像処理部(20DI)と、を備え、シェーディング補正用データを生成するための基準となる白基準板(Wp)の読み取りタイミングを示す信号(a)を前記画像読取基板に与え、
前記画像読取基板(30)は、画像光を画像信号に変換する光電変換部(31)と、該光電変換部により変換された画像信号に対してアナログ処理を施すアナログ処理部(34)と、該アナログ処理を施された画像信号をデジタル信号に変換して画像データとして出力するA/D変換部(35)と、前記光電変換部,前記アナログ処理部および前記A/D変換部の少なくともいずれかによる処理の調整用データを記憶する調整データメモリ(38)と、前記記憶された調整用データに基づいて前記光電変換部,前記アナログ処理部あるいは前記A/D変換部を調整するとともに、前記タイミングを示す信号(a)に基づいてアナログ処理部及び前記A/D変換部に対する調整を行う期間(c)を除いてシェーディング補正用データ取込期間信号(d)を前記画像処理基板に出力する制御部(37)と、を備えることを特徴とする画像読み取り装置。
(1) An image reading apparatus having an image reading board (30) and an image processing board (20) for performing image processing such as shading correction on image data from the image reading board,
The image processing board (20), the
The image reading substrate (30) includes a photoelectric conversion unit (31) that converts image light into an image signal, an analog processing unit (34) that performs analog processing on the image signal converted by the photoelectric conversion unit, the image signal subjected to analog processing into digital signal a / D converter for output as image data (35), the photoelectric conversion unit, at least one of the analog processing unit and the a / D converter and adjustment data memory (38) for storing adjustment data for processing by either the photoelectric conversion unit on the basis of the adjustment data to which the stored, as well as adjust the analog processing unit or the a / D converter, the A shading correction data capture period signal (d) is output to the image processing board except for a period (c) in which the analog processor and the A / D converter are adjusted based on a signal (a) indicating timing. System Image reading apparatus, characterized in that it comprises parts with (37), the.
なお、理解を容易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素又は対応事項の符号を、参考までに付記した。 In addition, in order to make an understanding easy, the code | symbol of the corresponding element or the corresponding matter of the Example shown in drawing and mentioned later is added in the parenthesis for reference.
これによれば、シェーディング補正用データの設定のための画像処理部(20DI)の負担が軽減し、また画像読取基板(30)を変更しても画像処理基板(20)を再調整する必要が無い。画像読取基板(30)および画像処理基板(20)を各機種に共通に使用することが出来る。 According to this, the burden on the image processing unit (20DI) for setting shading correction data is reduced, and it is necessary to readjust the image processing board (20) even if the image reading board (30) is changed. No. The image reading substrate (30) and the image processing substrate (20) can be commonly used for each model.
従来、メモリの共通化という観点から、画像読取基板(30)の設定情報は、画像処理基板(20)上にある、画像読取制御手段(21)周辺の他の設定値も保管されているROM(22)に併せて保管されていた。そのため、画像読取基板(30)と画像処理基板(20)には組み合わせが生じ、画像読取基板(30)あるいは画像処理基板(20)を交換した時はROM(22)に該設定情報を再記録する必要であった。本発明では、必要とする様々な調整値を画像読取基板(30)の調整データメモリ(38)に直接保管することにより、画像読取基板(30)と画像処理基板(20)の組み合わせ調整が不要となり、画像処理基板(20)のROM(22)に調整値を再記録する必要がなくなる。 Conventionally, from the viewpoint of common memory, the setting information of the image reading board (30) is stored on the image processing board (20) and other setting values around the image reading control means (21) are also stored. It was stored together with (22). Therefore, a combination of the image reading board (30) and the image processing board (20) occurs, and when the image reading board (30) or the image processing board (20) is replaced, the setting information is re-recorded in the ROM (22). It was necessary to do. In the present invention, various adjustment values required are stored directly in the adjustment data memory (38) of the image reading board (30), so that the combination adjustment of the image reading board (30) and the image processing board (20) is unnecessary. Thus, there is no need to re-record the adjustment value in the ROM (22) of the image processing board (20).
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。 Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the drawings.
図1に、本発明の一実施例である画像読取装置100の構成概略を示す。読み取り原稿3を載置するためのコンタクトガラス1は光源である蛍光灯4a,4bによって照射され、読み取り原稿の画像面からの反射光はレンズアレイ7および赤外カットフィルター8を介してCCD31の受光面に結像される。レンズアレイ7および赤外カットフィルター8はホルダ6で固定され、ホルダ6の下部にCCD31があり、CCD31はホルダ6に押し当てるようにCCD基板30に固定されている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an
以上の蛍光灯4a,4b,レンズアレイ7,赤外カットフィルター8,CCD31およびCCD基板30はキャリッジ5に搭載され、コンタクトガラス1と平行に副走査方向(図1の左右方向)に移動自在である。このキャリッジ5の移動によって読み取り原稿の画像面が副走査方向に走査される。なお、キャリッジ5はモータ17により駆動される。また、主走査方向(図1の紙面の表から裏への方向)の走査は、主走査方向に延びるCCD31の読込みにより行なわれる。このように原稿画像はCCD31によって1次元的に読み取られ、キャリッジ5が移動することで原稿全面が走査される。
The fluorescent lamps 4 a and 4 b, the
図2に示すように、CCD基板30にはCCD31,CCDドライバ回路32,サンプルホ−ルド33,信号増幅器34等のアナログ処理回路及び、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器35,信号処理回路37が備わっている。これらの回路はレベルが低いCCD31の出力信号を、処理しやすい電圧まで増幅しデジタル変換するためにCCD31直近に設置されている。
As shown in FIG. 2, the
画像読取装置100には上記の他、原稿3を押さえる原稿圧板2,スタート指示等の各種入力や読み取り枚数などを表示する操作表示ボード14,電力を供給する電源部15,CCD31から出力される画像信号に各種処理を施す画像処理基板20などが備わり、キャリッジ5に対する電源の供給,クロック信号,画像信号及び制御信号の伝達などはフレキシブルケーブル12及び中継ボード13を介して行われる。
In addition to the above, the
再度図1を参照する。コンタクトガラス1の、キャリッジホ−ムポジション対応位置に白い反射板、即ち基準白板Wpがあり、原稿走査の直前に蛍光灯4a,4bによって照射された該基準白板WpをCCD31で読込むことにより読み取り基準データ(シェーディングデータ)を得る。
Refer to FIG. 1 again. There is a white reflector, that is, a reference white plate Wp at the position corresponding to the carriage home position of the
画像読取装置100の電装部の概略を示す図2を参照すると、画像処理基板20は、本装置全体の制御を行なうCPU21,固定データや制御プログラムを記憶しているROM22,各種フラグ等を読み書きし、CCD31によって読み取られた画像信号を記憶するRAM23,I/Oポート24,モータ17を付勢するモータドライバ25,蛍光灯4a,4bを付勢するランプドライバ4d,CCD31からの出力信号(デジタル信号)をシェーディング処理する回路27,フィルター処理回路28,ガンマ変換処理回路,および、RAM23に格納されたデータを画像記録装置(図示しない)に出力するための通信インタフェース40等から構成される。シェーディング処理回路27には、前述のシェーディングデータを格納するためのメモリが含まれる。
Referring to FIG. 2 showing an outline of the electrical unit of the
画像処理基板20,モータドライバ25等には直流電源部16から直接、直流出力電圧が印加される。直流電源部16からの直流出力電圧は、直流電源部16の交流入力端を商用交流に接続するための主電源スイッチ(図示しない)が閉じられている限り常時印加される。
A direct current output voltage is directly applied to the
CCD31及びCCD基板30にはMOSトランジスタ26でなるスイッチを介して直流出力電圧が印加される。MOSトランジスタ26のゲートにスイッチングドライバ26bを介してHIGHレベルの制御信号PONを印加することによりCCD31及びCCD基板30に対する供給電源が遮断される。一方、ゲートにLOWレベルの制御信号PONを印加することによりCCD31及びCCD基板30に電源が供給され、CCD31及びCCD基板30は動作を開始する。なお、ランプドライバ4dには交流電圧が印加されている。
A DC output voltage is applied to the
画像読取装置100で原稿3を読み取るにあたって、通常、基準白板Wpを読み取り、白レベルの適正化のための利得調整及びシェーディング補正データの生成が各スキャンの直前に行なわれる。
When reading the
これは、十分に安定した光源や、光学系であれば、行う必要のないものであるが、実際には点灯時間や、周囲環境温度の変化によって、原稿3を照射する光量に変化が生ずることや、基準白板のばらつき,レンズの収差,ミラーの偏光などによりCCD31の出力が、ばらつくために設けられた補正手段であり、これらは時間の経過と共に変化し得るのでスキャン毎に行なう。
This is not necessary if it is a sufficiently stable light source or optical system, but in actuality, the amount of light irradiating the
本実施例では、CCD基板30より、CCD31が読み取った基準白板の画像データとともにシェーディング期間を示す情報(基準データ取り込み期間信号)を画像処理基板20に伝送することにより、画像処理基板20の負担を減らし、CCD基板30及び画像処理基板20の他機種との共通化を図った。
In this embodiment, the information on the shading period (reference data capture period signal) is transmitted from the
この時のタイミングチャート例を図3に示す。CCD基板30の信号処理回路37は基準白板読み取り期間を示す信号(a)がきたときに、基準白板Wp読み取りに合ったA/D変換器35のリファレンスに切り替え、またはアンプ34の利得の調整を調整期間を示す信号(b)中に行ない、基準白板レベルを適正になるようにする。シェーディングデータ読み取りの生成(基準白板Wpの画像データの摘出)は、この後に行う必要があるため、この作業が終わるまでの間、基準白板読み取り期間を示す信号(a)をマスク信号(c)によりマスクする。
An example of a timing chart at this time is shown in FIG. When the signal (a) indicating the reference white plate reading period is received, the
信号処理回路37は、こうしてできあがった信号をシェーディングゲート信号(d)すなわち基準データ取り込み期間信号として、画像データとともに画像処理ボ−ド20に伝送する。このような構成により、異なるCCD基板30(基板30の取り替え)に対して画像処理基板20を共通に使用することができる。
The
CCD基板30にメモリ38を備え、CCD基板30における様々な調整値、たとえば、黒オフセットレベルや、2出力CCDを使用したときの偶数画素/奇数画素の白・黒レベル補正また、CCD31と光学系から生じる読み取りレジスト位置等の設定値を該メモリ38に保管している。
The
図4に、CCD基板30と画像処理基板20の構成概要を示す。この実施例では、CCD基板30はスキャナのキャリジ5に搭載されている。CCD基板30上には、CCD31の駆動タイミング管理およびクロック発生のために信号処理回路37及びメモリ38が搭載されている。
FIG. 4 shows a schematic configuration of the
画像処理基板20上のCPU21は、CCD基板30と接続されるとき、即ち電源ON時に、CCD基板30のメモリ38に保管されている情報を信号処理回路37を通じて読み出し、その情報に基づいた制御を実行する。CPU21は、初期調整時には、逆に調整データを信号処理回路37を通じてメモリ38に書き込むことにより情報を更新する。
The CPU 21 on the
この実施例では、必要とする様々な調整値をCCD基板30に直接保管することにより、CCD基板30と画像処理基板20の組み合わせが不要となる。
In this embodiment, the various adjustment values required are stored directly on the
信号処理回路37には、主走査同期信号および主走査有効期間信号,副走査有効期間信号が、画像処理ボ−ド20上のCPU21から入力される。
A main scanning synchronization signal, a main scanning effective period signal, and a sub-scanning effective period signal are input to the
CPU21は、原稿3のサイズを検知したり、パソコンなどホストコンピュ−タからの指定に従って読み取るべき原稿領域を算出し、信号処理回路37に原稿領域データを与える。信号処理回路37では、画像信号に同期した形で、たとえば、A/D変換後の画像データのイネーブル端子に対し、領域外のデータ送出のマスクを行う。
The CPU 21 detects the size of the
これにより、CCD基板30から画像処理基板20に、不必要な情報を伝送する必要がないため、不要電波輻射に対し有利であり、読み取り停止時には、全く伝送しないことから省エネルギーが期待できる。
Thereby, it is not necessary to transmit unnecessary information from the
1:コンタクトガラス
2:原稿圧板
Wp:基準白板
3:原稿
4a,4b:光源
4d:ランプドライバ
5:キャリッジ
12:フレキシブルケーブル
14:操作表示ボード
15:電源部
16:直流電源
17:モータ
20:画像処理基板
20DI:デジタル処理回路
21:CPU
22:ROM
23:RAM
24:I/O
25:モ−タドライバ
26:MOSトランジスタ
26b:スイッチングドライバ
27:シェーディング処理回路
28:フィルター回路
29:ガンマ変換処理回路
30:CCD基板
30AN:アナログ処理回路
31:CCD
32:CCDドライバ回路
33:サンプルホ−ルド回路
34:信号増幅器
35:A/D変換器
36:信号処理回路
38:メモリ
100:画像読取装置
1: Contact glass 2: Document pressure plate Wp: Reference white plate 3: Document 4a, 4b: Light source 4d: Lamp driver 5: Carriage 12: Flexible cable 14: Operation display board 15: Power supply unit 16: DC power supply 17: Motor 20: Image Processing board 20DI: Digital processing circuit 21: CPU
22: ROM
23: RAM
24: I / O
25: Motor driver 26: MOS transistor 26b: Switching driver 27: Shading processing circuit 28: Filter circuit 29: Gamma conversion processing circuit 30: CCD substrate 30AN: Analog processing circuit 31: CCD
32: CCD driver circuit 33: Sample hold circuit 34: Signal amplifier 35: A / D converter 36: Signal processing circuit 38: Memory 100: Image reading device
Claims (1)
前記画像処理基板は、補正データメモリと、シェーディング補正用データ取込期間信号に基づく期間の画像データに基づいて前記シェーディング補正用データを生成して前記補正データメモリに記憶させると共に該シェーディング補正用データに基づいて画像データに対してシェーディング補正を施す画像処理部と、を備え、シェーディング補正用データを生成するための基準となる白基準板の読み取りタイミングを示す信号を前記画像読取基板に与え、
前記画像読取基板は、画像光を画像信号に変換する光電変換部と、該光電変換部により変換された画像信号に対してアナログ処理を施すアナログ処理部と、該アナログ処理を施された画像信号をデジタル信号に変換して画像データとして出力するA/D変換部と、前記光電変換部,前記アナログ処理部および前記A/D変換部の少なくともいずれかによる処理の調整用データを記憶する調整データメモリと、前記記憶された調整用データに基づいて前記光電変換部,前記アナログ処理部あるいは前記A/D変換部を調整するとともに、前記白基準板の読み取りタイミングを示す信号に基づいて前記アナログ処理部及び前記A/D変換部に対する調整を行う期間を除いてシェーディング補正用データ取込期間信号を前記画像処理基板に出力する制御部と、を備えることを特徴とする画像読み取り装置。 An image reading apparatus having an image reading board and an image processing board for performing image processing such as shading correction on image data from the image reading board,
The image processing board, the correction data memory, for the shading correction with is stored in the correction data memory to generate the shading correction data based on the image data of the period based on the shea Edingu correction data obtainment period signal An image processing unit that performs shading correction on the image data based on the data, and gives a signal indicating the reading timing of the white reference plate serving as a reference for generating shading correction data to the image reading substrate,
The image reading board includes a photoelectric conversion unit that converts image light into an image signal, an analog processing unit that performs analog processing on the image signal converted by the photoelectric conversion unit, and an image signal that has been subjected to the analog processing. and a / D converter for converting a digital signal as image data, the photoelectric conversion unit, adjustment data for storing adjustment data for processing at least according to one of the analog processing unit and the a / D converter memory and, on the basis of the stored adjustment data to the photoelectric conversion unit, the addition to adjust the analog processing unit or the a / D converter, the analog processing based on a signal indicating the read timing of the white reference plate A data acquisition period signal for shading correction is output to the image processing board except for a period during which adjustment is performed on the image processing unit and the A / D conversion unit. Image reading apparatus characterized by comprising: a control unit, a.
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