JP4620025B2 - 画像読取装置、情報処理装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像読取装置、情報処理装置およびプログラムに関する。

ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）等のイメージセンサを用いて光を電気的なアナログ画像信号に変換して画像を読み取る画像読取装置においては、予め設定された基準原画像（白色基準板、黒色基準板など）からの入射光を変換したアナログ画像信号に対してゲイン処理及びクランプ処理（オフセット処理）等の信号処理を施すことにより、予め設定された強度の画像信号を得ることができるようにしている（例えば、特許文献１参照）。この点について、クランプ処理を例に下記に詳述する。

クランプ処理は、ＣＣＤから出力されたアナログ画像信号の黒画素出力期間に、図１１に示すようなクランプ回路１００により行なわれる。黒画素出力期間は、ＣＣＤ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。この黒画素出力期間のＣＣＤ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。すなわち、クランプ回路１００は、１ラインの間の電位を一定に保つことにより黒レベルを固定して、この黒レベルを基準にして黒画素出力期間のＣＣＤの出力に対する黒レベル補正処理を行う。より詳細には、図１１に示すように、クランプパルス（クランプ信号）が入力（アサート）され、スイッチＳＷ１０２がオンになると、ＣＣＤから出力された画像信号に対応するオフセットレベルＶinがクランプレベル部１０１においてクランプレベルＶclpとして設定される。すなわち、ＣＣＤから出力された画像信号のオフセットレベルＶinは、クランプレベル部１０１のクランプレベルＶclpに設定されることにより、電位が一定に保たれることになる。

特開平０４−３２０１５９号公報

ところが、上述したようなクランプ回路１００においては、スイッチＳＷ１０２のオン抵抗や画像信号が流れ込むＡＦＥ（Analog Front End：アナログフロントエンド） ＩＣ内部やパット間のリーク電流などの要因により、クランプレベルＶclpの値がオフセットレベルＶinに設定されない場合がある。このような場合、クランプレベルＶclpとオフセットレベルＶinとにおいて、電位差ΔＶが生じてしまうことになる。

このような電位差ΔＶは、副走査方向１ラインの読取り期間をカラー／モノクロなどの読取動作モード毎にそれぞれ異なる値を設定している場合には、読取動作モードによって変動することになる。また、クランプパルス入力の期間であるクランプ期間をカラー／モノクロなどの読取動作モード毎にそれぞれ異なる値を設定している場合にも、電位差ΔＶは読取動作モードによって変動することになる。このような読取動作モードの変更に伴う電位差ΔＶの変動は、読取動作モードを変更した場合におけるＣＣＤから出力される画像信号のオフセットレベルが変動する要因である。そして、ＣＣＤから出力される画像信号の黒レベルはその信号のオフセットレベルによって決まることから、オフセットレベルの変動に従って画像信号の黒レベルが変動してしまうことになる。

つまり、「カラー読取りモード」の場合でも、「モノクロ読取りモード」の場合でも常に一定の黒レベルであれば仕上がり画像が綺麗になるが、読取動作モードを変更してしまうと出力画像の黒レベルが変動し黒濃度がばらついてしまうため、出力画像の仕上がりに問題が生じることになる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、読取動作モードが変更されたとしても出力画像の黒レベルを一定に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、請求項１にかかる発明の画像読取装置は、原稿からの反射光を受光したときの光量に応じて出力されるアナログ画像信号の絶対黒基準となる黒レベルを一定値にするクランプ処理を施す画像読取装置において、前記クランプ処理を施す期間であるクランプ期間と副走査方向１ラインの読取期間である副走査方向ライン期間との少なくともいずれか一方を読取動作モード毎に変更可能とし、前記クランプ期間と前記ライン期間との比率を示すクランプ率を全ての読取動作モードを通じて一定とするクランプ率一定手段を備える。

また、請求項２にかかる発明は、請求項１記載の画像読取装置において、前記ライン期間は前記各読取動作モード毎に予め設定されており、前記クランプ率一定手段は、前記クランプ期間を変更することにより、前記読取動作モード毎の前記クランプ率を一定とする。

また、請求項３にかかる発明は、請求項１記載の画像読取装置において、前記ライン期間は前記各読取動作モード毎に予め設定されており、前記クランプ率一定手段は、前記クランプ期間および前記ライン期間を変更することにより、前記読取動作モード毎の前記クランプ率を一定とする。

また、請求項４にかかる発明の情報処理装置は、請求項１ないし３のいずれか一記載の画像読取装置と、この画像読取装置で読み取った画像データに基づいて用紙上に画像の形成を行う画像形成装置と、を備えることを特徴とする。

また、請求項５にかかる発明は、原稿からの反射光を受光したときの光量に応じて出力されるアナログ画像信号の絶対黒基準となる黒レベルを一定値にするクランプ処理を施す画像読取装置を制御するコンピュータを動作させるプログラムであって、前記クランプ処理を施す期間であるクランプ期間と副走査方向１ラインの読取期間である副走査方向ライン期間との少なくともいずれか一方を読取動作モード毎に変更可能とし、前記クランプ期間と前記ライン期間との比率を示すクランプ率を全ての読取動作モードを通じて一定とするクランプ率一定機能を前記コンピュータに実行させる。

また、請求項６にかかる発明は、請求項５記載のプログラムにおいて、前記ライン期間は前記各読取動作モード毎に予め設定されており、前記クランプ率一定機能は、前記クランプ期間を変更することにより、前記読取動作モード毎の前記クランプ率を一定とする。

また、請求項７にかかる発明は、請求項５記載のプログラムにおいて、前記ライン期間は前記各読取動作モード毎に予め設定されており、前記クランプ率一定機能は、前記クランプ期間および前記ライン期間を変更することにより、前記読取動作モード毎の前記クランプ率を一定とする。

本発明によれば、クランプ期間とライン期間との比率を示すクランプ率を、全ての読取動作モードを通じて一定とすることにより、従来は読取動作モード毎に変動してしまっていた電位差ΔＶを全ての読取動作モードを通じて一定にすることができ、黒レベルの変動を抑えることができるので、読取動作モードが変更されたとしても出力画像の黒レベルを一定にすることができる、という効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる画像読取装置、情報処理装置およびプログラム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］
本発明の第１の実施の形態を図１ないし図１０に基づいて説明する。本実施の形態は画像読取装置としてフラットベット型のイメージスキャナを適用した例である。

図１は、本発明の第１の実施の形態にかかるイメージスキャナ１の概略構成を示す縦断正面図である。図１に示すように、このイメージスキャナ１は、原稿２を載置するコンタクトガラス３と、原稿２の露光用のハロゲンランプ４及び第１反射ミラー５とからなる第１キャリッジ６と、第２反射ミラー７及び第３反射ミラー８からなる第２キャリッジ９と、イメージセンサであるＣＣＤ（Charge Coupled Devices）１０と、ＣＣＤ１０に結像するためのレンズユニット１１と、シェーディング補正用の白基準板１２とを備えている。ＣＣＤ１０はセンサ基板１３上に設けられ、このセンサ基板１３は、ＣＣＤ１０が出力する画像信号に対して各種の信号処理を施す信号処理回路（後述）が搭載された信号処理基板１４と接続ケーブル１５で接続されている。すなわち、ハロゲンランプ４、第１、第２、第３反射ミラー５，７，８及びレンズユニット１１は、走査光学系を構成する。なお、走査光学系としては、相対的なものであり、ミラー等が固定で原稿側が移動するタイプであってもよい。

ハロゲンランプ４は、白基準板１２やコンタクトガラス３の読取面に対してある角度で光を照射し、白基準板１２又は原稿２で反射した光は、第１、第２、第３反射ミラー５，７，８及びレンズユニット１１を経由してＣＣＤ１０に入射する。ＣＣＤ１０は、入射光量に対応した電圧をアナログ画像信号として出力する。第１、第２キャリッジ６，９は、図示しないステッピングモータの駆動により、原稿２の読取面とＣＣＤ１０との間の距離を一定に保ちながら副走査方向（矢印Ａ方向）に移動し、原稿２を露光走査する。

図２は、信号処理基板１４上に搭載された信号処理回路を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、信号処理基板１４上に搭載された信号処理回路は、ＡＦＥ（Analog Front End：アナログフロントエンド） ＩＣ２０及び制御部２２である。制御部２２は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどを含み、メモリに格納されているプログラムに従ってＣＰＵが動作することによる各種演算処理機能を備えている。本実施の形態においては、制御部２２は、ＣＰＵがプログラムに従うことにより実現する演算処理機能の１つとして、クランプ率一定部２１を備えている。詳細は後述するが、このクランプ率一定部２１は、クランプ率一定手段を実現するものである。

まず、ＡＦＥ ＩＣ２０について説明する。ＣＣＤ１０から出力されたアナログ画像信号は、ＡＦＥ ＩＣ２０に入力される。このＡＦＥ ＩＣ２０の機能の１つに、ＣＣＤ１０から出力されたアナログ画像信号に対して黒レベル値を設定して補正処理を行なう機能がある。より詳細には、ＣＣＤ１０から出力されたアナログ画像信号は、クランプ回路２０ａで黒レベルを一定値にするクランプ処理を施された後、サンプルホールド回路２０ｂにより信号成分が取り出され、取り出された信号成分はＰＧＡ（プログラマブル・ゲイン・アンプ）２０ｃで増幅され、Ａ／Ｄコンバータ２０ｄでデジタルデータに変換される。

クランプ回路２０ａは、１ラインの間の電位を一定に保つことにより黒レベルを固定して、この黒レベルを基準にして黒画素出力期間のＣＣＤ１０の出力に対する黒レベル補正処理を行う。より詳細には、図３に示すように、クランプパルス（クランプ信号）が入力（アサート）され、スイッチＳＷ１がオンになると、ＣＣＤ１０から出力された画像信号に対応するオフセットレベルＶinがクランプレベル部３０において黒レベルを規定するクランプレベルＶclpとして設定される。すなわち、ＣＣＤ１０から出力された画像信号のオフセットレベルＶinは、クランプレベル部３０のクランプレベルＶclpに設定されることにより、電位が一定に保たれることになる。

ここで、図４は画像信号とクランプパルスとの関係を示すタイミングチャートである。図４に示すように、クランプパルス（クランプ信号）は、一般的に、出力画像に影響がないように、有効画像領域以外の期間、すなわち光学的黒画素期間ＯＰＢおよび空送画素期間ＤＵＭＭＹに入力（アサート）される。このクランプパルス入力の期間は、クランプ期間Ｔclpと呼ばれている。また、有効画像領域と光学的黒画素期間ＯＰＢおよび空送画素期間ＤＵＭＭＹを合わせた期間、つまり副走査方向１ラインの読取期間は、Ｔlineと呼ばれている。

本実施の形態においては、図５のテーブルＴ１に示すように、クランプ期間Ｔclpとライン期間Ｔlineとについては、読取動作モード毎に異なる値がそれぞれ設定されている。このテーブルＴ１は、制御部２２（クランプ率一定部２１）のメモリに格納されている。特に、ライン期間Ｔlineについて読取動作モード毎に異なる値を設定したのは、次のような理由による。一般的にカラー読取モードとモノクロ読取モードではコピー速度が異なっている場合が多い。このようにカラー読取モードとモノクロ読取モードではコピー速度が異なっている場合には、イメージスキャナ１の読取り速度もコピー側に合わせてカラー／モノクロで変えるようにしている。つまり、ライン期間Ｔlineはイメージスキャナ１の読取り速度（要求仕様）に関係するものであり、読取動作モードに合わせて変更する必要がある。このような理由により、ライン期間Ｔlineについては、読取動作モード毎に異なる値を設定するようにしている。

次に、クランプ期間Ｔclpについて読取動作モード毎に異なる値を設定した理由について説明する。

上述したようなクランプ回路２０ａにおいては、スイッチＳＷ１のオン抵抗や画像信号が流れ込むＡＦＥ ＩＣ２０内部やパット間のリーク電流などの要因により、クランプレベルＶclpの値がオフセットレベルＶinに設定されない場合がある。このような場合、クランプレベルＶclpとオフセットレベルＶinとにおいて、図６に示すような電位差ΔＶが生じてしまうことになる。

このような電位差ΔＶは、本実施の形態のイメージスキャナ１のようにライン期間Ｔlineをカラー／モノクロなどの読取動作モード毎にそれぞれ異なる値を設定している場合には、読取動作モードによって変動することになる。また、クランプ期間Ｔclpをカラー／モノクロなどの読取動作モード毎にそれぞれ異なる値を設定している場合にも、電位差ΔＶは読取動作モードによって変動することになる。このような読取動作モードの変更に伴う電位差ΔＶの変動は、読取動作モードを変更した場合におけるＣＣＤから出力される画像信号のオフセットレベルが変動する要因である。そして、ＣＣＤから出力される画像信号の黒レベルはその信号のオフセットレベルによって決まることから、オフセットレベルの変動に従って画像信号の黒レベルが変動してしまうことになる。

ここで、電位差ΔＶの算出について説明する。ここで、図７はクランプ信号ネゲート時におけるクランプ回路２０ａの等価回路を示す回路図、図８はクランプ信号アサート時におけるクランプ回路２０ａの等価回路を示す回路図である。ただし、ＳＷ１オン時のオン抵抗をＲon、画像信号に流れるリーク電流をＩlkとする。

図７に示すように、副走査方向１ラインの読取期間Ｔline中のリーク電流による充電電荷をＱlkとすると、
Ｑlk ＝ Ｉlk×Ｔline・・・（Ａ）
となる。
また、クランプ時の放電電荷電流をＱclpとすると、
Ｑclp ＝ （Ｖin−Ｖclp）／Ｒon×Ｔclp・・・（Ｂ）
となる。
ここで、充電電流と放電電流が等しい平衡状態の時、リーク電流による充電電荷量Ｑlkとクランプ時の放電電荷量Ｑclpが一致するため、下記の式が成り立つ。
Ｑlk ＝ Ｑclp
したがって、平衡状態の時には、（Ａ）＝（Ｂ）が成り立つことになる。
Ｉlk×Ｔline ＝ （Ｖin−Ｖclp）／Ｒon×Ｔclp
よって、電位差ΔＶは下記の式により算出することができる。
ΔＶ ＝ （Ｖin−Ｖclp）
＝ Ｉlk×Ｒon×Ｔline／Ｔclp・・・（１）
式（１）より、ライン期間Ｔlineをカラー／モノクロなどの読取動作モードごとにそれぞれ異なる値に設定している場合、ΔＶが変化することがわかる。また、クランプ期間Ｔclpを読取動作モードごとに異なる値に設定している場合も、ΔＶが変化することがわかる。これが読取動作モードを変更すると画像信号のオフセットレベルが変動する要因である。

ところで、式（１）は、
ΔＶ ＝ Ｉlk×Ｒon×α
として表すことができる。すなわち、αはライン期間Ｔlineとクランプ期間Ｔclpとの比率（クランプ率）である。

また、読取動作モードに応じたライン期間とクランプ期間の比率は、
αＭ ＝ Ｔline Ｍ／Ｔclp Ｍ
である。Ｍは、各読取動作モードを示すものである。

このようなクランプ率αの値は、前述したように、各読取動作モード（カラー読取りモードやモノクロ読取りモード等）によって変動することになる。言い換えれば、クランプ率αの値が変動しなければΔＶも変動することはない。

そこで、本実施の形態においては、従来においては読取動作モード毎に変動してしまっていた電位差ΔＶを全ての読取動作モードを通じて一定にするように、クランプ率一定部２１にてクランプ率αの値が変動しないようにすることによって黒レベルの変動を抑えるようにしたものである。すなわち、クランプ期間Ｔclpは、読取動作モード毎にクランプ率αが変動しないように、イメージスキャナ１の読取り速度（要求仕様）にしたがって読取動作モードごとに予め設定されているライン期間Ｔlineとの関係において決まるようになっている。この点について、以下に詳述する。

図９は、クランプ率一定部２１におけるクランプ率一定処理の流れを示すフローチャートである。クランプ率一定処理は、概略的には、工場出荷時等までに予め読取動作モード毎にクランプ率αが変動しないようなパラメータ（クランプ期間Ｔclpおよびライン期間Ｔline）をテーブルＴ１に格納する処理である。図９に示すように、クランプ率一定部２１は、イメージスキャナ１の読取り速度（要求仕様）に関係して予め決められている各読取動作モードのライン期間ＴlineをテーブルＴ１から取得し（ステップＳ１）、各読取動作モードのクランプ期間Ｔclpを算出して（ステップＳ２）、クランプ期間Ｔclpおよびライン期間ＴlineをテーブルＴ１に格納する（ステップＳ３）。

ここで、ステップＳ２における各読取動作モードのクランプ期間Ｔclpの算出について説明する。各読取動作モードのクランプ期間Ｔclpの算出は、基準となる基準クランプ率αを予め決めておき、下記に示すような式に従う。
Ｔclp_１＝Ｔline_１／α
Ｔclp_２＝Ｔline_２／α
ここでは、Ｔline_１はカラー読取モードのライン期間、Ｔclp_１はカラー読取モードのクランプ期間、Ｔline_２はモノクロ読取モードのライン期間、Ｔclp_２はモノクロ読取モードのクランプ期間である。

なお、上記では、イメージスキャナ１の読取り速度（要求仕様）に関係して予め決められている各読取動作モードのライン期間Ｔline（Ｔline_１やＴline_２）をテーブルＴ１から取得してそのまま算出に使用するようにしたが、これに限るものではなく、基準クランプ率αが変動しないことを条件に、Ｔline_１やＴline_２を変更してクランプ期間Ｔclp（Ｔclp_１やＴclp_２）を算出するようにしても良い。

このように本実施の形態によれば、クランプ期間とライン期間との比率を示すクランプ率を、全ての読取動作モードを通じて一定とすることにより、従来は読取動作モード毎に変動してしまっていた電位差ΔＶを全ての読取動作モードを通じて一定にすることができ、黒レベルの変動を抑えることができるので、読取動作モードが変更されたとしても出力画像の黒レベルを一定にすることができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態を図１０に基づいて説明する。なお、前述した第１の実施の形態と同じ部分は同じ符号で示し説明も省略する。本実施の形態は、情報処理装置としてデジタル複写機４１への適用例を示す。

図１０は、本発明の第２の実施の形態にかかるデジタル複写機３１の概略構成を示すブロック図である。このデジタル複写機４１は、前述した第１の実施の形態のような構成のイメージスキャナ１と、このイメージスキャナ１で読み取ったデジタル画像データに基づいて用紙上に画像の形成を行う画像形成装置であるプリンタ４２と、当該デジタル複写機４１を制御する制御部４３とからなる。

このような構成により、クランプ率一定部２１にてクランプ期間とライン期間との比率を示すクランプ率を、全ての読取動作モードを通じて一定とすることによって黒レベルの変動が抑えられたデジタル画像データがプリンタ４２に出力されるので、プリンタ４２での出力画像における黒濃度のばらつきを防止することができる。

なお、プリンタ４２の印刷方式は、電子写真方式のほか、インクジェット方式、昇華型熱転写方式、銀塩写真方式、直接感熱記録方式、溶融型熱転写方式など種々の方式を用いることができる。

本発明の第１の実施の形態にかかるイメージスキャナの概略構成を示す縦断正面図である。 信号処理基板上に搭載された信号処理回路を概略的に示すブロック図である。 クランプ回路の構成を示す回路図である。 画像信号とクランプパルスとの関係を示すタイミングチャートである。 クランプ期間とライン期間とを読取動作モード毎に設定するテーブルを示す模式図である。 ＶinとＶclpとの電位差を示す説明図である。 クランプ信号ネゲート時におけるクランプ回路の等価回路を示す回路図である。 クランプ信号アサート時におけるクランプ回路の等価回路を示す回路図である。 クランプ率一定処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態にかかるデジタル複写機の概略構成を示すブロック図である。 クランプ回路の構成を示す回路図である。

符号の説明

１ 画像読取装置
２１ クランプ率一定手段
４１ 画像形成装置
４２ 情報処理装置

Claims (7)

1. 原稿からの反射光を受光したときの光量に応じて出力されるアナログ画像信号の絶対黒基準となる黒レベルを一定値にするクランプ処理を施す画像読取装置において、
   前記クランプ処理を施す期間であるクランプ期間と副走査方向１ラインの読取期間である副走査方向ライン期間との少なくともいずれか一方を読取動作モード毎に変更可能とし、前記クランプ期間と前記ライン期間との比率を示すクランプ率を全ての読取動作モードを通じて一定とするクランプ率一定手段を備える、
   ことを特徴とする画像読取装置。
2. 前記ライン期間は前記各読取動作モード毎に予め設定されており、
   前記クランプ率一定手段は、前記クランプ期間を変更することにより、前記読取動作モード毎の前記クランプ率を一定とする、
   ことを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 前記ライン期間は前記各読取動作モード毎に予め設定されており、
   前記クランプ率一定手段は、前記クランプ期間および前記ライン期間を変更することにより、前記読取動作モード毎の前記クランプ率を一定とする、
   ことを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一記載の画像読取装置と、
   この画像読取装置で読み取った画像データに基づいて用紙上に画像の形成を行う画像形成装置と、
   を備えることを特徴とする情報処理装置。
5. 原稿からの反射光を受光したときの光量に応じて出力されるアナログ画像信号の絶対黒基準となる黒レベルを一定値にするクランプ処理を施す画像読取装置を制御するコンピュータを動作させるプログラムであって、
   前記クランプ処理を施す期間であるクランプ期間と副走査方向１ラインの読取期間である副走査方向ライン期間との少なくともいずれか一方を読取動作モード毎に変更可能とし、前記クランプ期間と前記ライン期間との比率を示すクランプ率を全ての読取動作モードを通じて一定とするクランプ率一定機能を前記コンピュータに実行させる、
   ことを特徴とするプログラム。
6. 前記ライン期間は前記各読取動作モード毎に予め設定されており、
   前記クランプ率一定機能は、前記クランプ期間を変更することにより、前記読取動作モード毎の前記クランプ率を一定とする、
   ことを特徴とする請求項５記載のプログラム。
7. 前記ライン期間は前記各読取動作モード毎に予め設定されており、
   前記クランプ率一定機能は、前記クランプ期間および前記ライン期間を変更することにより、前記読取動作モード毎の前記クランプ率を一定とする、
   ことを特徴とする請求項５記載のプログラム。

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