JP5448786B2 - 画像読取装置及びその制御方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明に適用可能な並列出力CIS(Contact Image Sensor(コンタクトイメージセンサ))の構成の一例を示す図である。
図1に示すように、本実施形態のCISは、468画素単位の光電変換素子(画像読取部)が、主走査方向に11個並べられている構成となっており、総画素数は5148画素の読取が可能なラインイメージセンサである。
図2において、100はCISであり、図1に示したような構成をとり、CIS制御信号を受け、読み取った画像の光強度に応じたアナログ電気信号を並列に出力する。
200はアナログフロントエンド回路(以下、AFE)で、前記CISから並列に出力されるアナログ画像データを受け、該アナログ画像データをデジタル化(A/D変換)した画像データに変換する。さらに、AFE200は、並列に受けた画像データをシリアライズして出力する機能を有する。
読取制御回路300内部において、310は入力制御回路であり、CIS制御信号の生成、及びタイミング制御を行う。さらに、入力制御回路310は、AFE200から受けた画像データを所定のフォーマットに生成し直し、後段に続く処理回路にデータを渡す。
Dshd=Dtarget×(Din−Ddark)÷Dwhite ・・・(1)Dshd:シェーディング出力
Dtarget:ターゲット値
Din:読取画像データ
Ddark:黒補正値
Dwhite:白補正値
なお、Dtargetはターゲット値であり、各光源R、G、B別にセットするため、その値は、メモリ321a(光源R用)、321b(光源G用)、321c(光源B用)に格納されている。
340は画像処理回路であり、解像度変換等を行うものである。
350はDMA選択回路であり、AFE200からの画像データの並び換えを外部メモリ400上で行うため、DMA_CH1(360a)、DMA_CH2(360b)、DMA_CH3(360c)を選択する。
370は外部メモリコントローラであり、各DMAからのリクエストや不図示の他のマスタからのリクエストを受け、外部メモリ400への読み、書きを制御するものである。
図3は、カラー読取時の各光源の点灯とCIS100からのデータ出力を示す図である。
図3に示すように、読取を開始すると、CIS100は、ライントリガ信号SP(1)と同期して、まずR光源のLEDを点灯させる。センサは該光源の光を受光し、各光電変換素子は受光強度に応じた電荷を蓄積する。
続いて1ライン目と同様に2ライン目の読取が開始され、SP(4)にてR光源を点灯さるとともに、先のB光源による読取データが出力され、1ライン分のカラー画像データの出力が完了する。
これを原稿のライン数分繰り返すことにより、カラー原稿読取がなされる。
図4に示すように、CIS100に供給する第1番目のクロック信号CLKに基づいて、チャネル1から1画素目の画像信号が、チャネル2から1873画素目の画像信号が、チャネル3から3745画素目の画像信号が並列に出力される。なお、CH1 analog outは、チャネル1から出力される画像を示す。また、CH2 analog outは、チャネル2から出力される画像を示す。また、CH3 analog outは、チャネル3から出力される画像を示す。
以降、CIS100に供給する各クロック信号CLKに基づいて3つのチャネルから画像信号が並列に順次出力され、1ライン分の画像信号の出力が終了するまで出力が行われる。
図5において、311は画像入力部で、AFE200からのデータ(DIN(図4のAFE digital out))を受け、内部クロック信号SCLKに同期してサンプリングを行うものである。
312は色情報カウンタであり、入力された画像データがR、G、B、どの光源点灯により得られた画像データであるかを管理するためのカウンタである。この色情報カウンタ312は、ライン同期信号SPによってカウントアップし、2ビットの信号が00(R)→01(G)→10(B)→00(R)→・・・というように遷移する構成を有する。即ち、色情報カウンタ312は、ライン同期信号SPに基づいて、1ライン分の画像データに含まれる複数の画素データのCIS100における読取色を示す読取色情報を生成する読取色情報生成部である。
AFE200によりシリアル化された各チャネル1、2、3の画像信号(DIN(AFE digital out))は、画像入力部311でAFECLKから生成されるサンプリング信号SMPLPによってサンプリングされる。
1番目のSMPLP(1)で出力されるデータは画素位置情報(1画素目)+カラー情報(00:R)+D1というデータ(601)となる。これら信号はパラレルな配線で同時に出力される。
続いて、光源G、光源Bに対しても同様な動作を行い、原稿の読取ライン数に達するまで継続される。
まず、色情報部分が00(R)であるため、シェーディング補正回路320は、ターゲット値として、321a(Rターゲット)(図2)に格納された値を選択する(これをDtargetとする)。
続いて、シェーディング補正回路320は、白補正値として、322a(R白補正)(図2)を選択する。
続いて、シェーディング補正回路320は、上述した式(1)の計算を行うことによりシェーディング補正を行い、計算結果に画素位置情報、色情報を付加して、LUT回路330に出力する。
色情報としては、00(R)なので、LUT回路330は、光源R用の変換値テーブル331a(図2)を選択する。
LUT回路330は、シェーディング補正された画素データをアドレスとして扱い、前記331aに保持された変換値を読み出すことによりガンマ変換された値を読み出し、該読み出し値に画素位置情報、色情報を付加し、画像処理回路340に出力する。
続いて、画像処理回路340は、LUT回路330から出力されたデータを受け、解像度変換等の処理を施した後に画素位置情報のみを付加した状態で、DMA選択回路350に出力する。
DMA選択回路350では、画像処理回路340から出力されたデータを受け、画素位置情報を解析する。DMA選択回路350は、解析した結果がチャネル1に属する画素であれば、DMA_CH1(360a)(図2)を選択し、外部メモリコントローラ370にリクエストを投げる。また、DMA選択回路350は、チャネル2に属する画素であればDMA_CH2(360b)(図2)を選択し、チャネル3に属する画素であればDMA_CH3(360c)(図2)を選択し、外部メモリコントローラ370にリクエストを投げる。
即ち、DMA選択回路350は、画像処理回路340により画像処理された画素データを、該画素データに付加されている読取位置情報に基づく外部メモリ400の記憶位置に記憶させるように制御する記憶制御部である。
図7において、矢印は各チャネルのDMAの書き込み動作を示している。
図7に示すように、CIS100の各チャネル1〜3(CH1〜3)の画像データを、メインメモリ(外部メモリ400)上にライン単位で並べ替えることが出来る。即ち、主走査方向に画素順で入力されない画像データから1ラインの画像をメモリ上に形成することができる。
また、本実施形態では、SRAMを用いずに画像データを並べ替えて外部メモリ400に格納することが可能になるため、画像読取装置のコストを抑えることができる。
このように、本実施形態の画像読取装置では、並列出力が可能なCISを用いた場合でも、内部に画素を並べ替えるラインバッファ無しに、メインメモリ上で画素を並べ替える手段を提供できる。この結果、低コストで高速な画像読取装置を提供可能となる。
次に、本発明の第2の実施例について説明する。
そして、LEDドライバ500は、入力制御回路310から出力される光源制御信号310cを受信し、R光源の点灯をCISに行わせるための信号500aをCIS100に出力する。CIS100は、図3のタイミング(1)のライン周期信号310aに同期してR光源を点灯させて、CIS100を構成する光電変換素子に電荷を蓄積させる。また、図3のタイミング(2)のライン周期信号310aに同期して各光電変換素子に蓄積された電荷をR成分のアナログ出力信号100aとしてAFE200へ出力する。
なお、アナログ出力信号100a、100b、100cは、それぞれの信号に対して設けられた信号線を介し、入力制御回路310から供給されるセンサクロック310bに同期してCIS100からAFE200へ出力される。
読み取り動作時、画像データ310gが、図14(c)の順番で入力されたとする。データ制御部380は、入力される画像データ310gから、画像データの色成分とセンサチャンネル属性を認識する。有効識別信号が‘1’である第1画素は、画像データ310gに付加されている各属性信号により、R成分、センサCh2の画像データであることがわかる。したがって、データ制御部380は、R成分用のターゲット値である321a、白補正値である322aを選択する。黒補正値に関しては、光源非点灯時の補正データであり、色成分に依存しないため323を選択する。
データ制御部380は、入力される画像データのセンサ属性識別信号318aに適合したカウンタ出力を、白補正値取得アドレス、および黒補正値取得アドレスとして選択する。つまり、前述の例においては、入力される第1画素は、センサCh2の画像データであるため、センサCh2の補正係数取得用のカウンタ出力値が選択される。白補正値取得、および黒補正値取得のアドレスが選択されることにより、白補正値、黒補正値が取得され、シェーディング補正処理に必要となる係数が揃う。なお、センサCh2の補正係数取得用のカウンタは、該当する画像データが入力されたことにより、カウントアップ(アドレス加算)される。
シェーディング補正部320による補正後のデータは、補正処理に要するレイテンシ分の調整がなされた色情報識別信号312a、およびセンサ属性識別信号318aと合わせてデータ制御部380に出力される。以上の処理過程により、主走査方向に不連続で入力される画像データに対して、シェーディング補正処理が行われる。
また、同様の効果を得られる構成として、データ制御部380が、ガンマ変換部330から出力される色情報識別信号312aをマスク処理部340に出力しない構成としても良い。
図17においては、AFE200の出力形態の一例として16ビット精度である場合を示す。また、読取制御装置300の入力時点においては、主走査方向に不連続の順番となっている。図17においては、読み取った画像データのセンサ属性識別信号318aが示す値が“00”、“01”、“10”と繰り返されている場合を示している。つまり、画像データのA、D、G、JがセンサCh1による読み取り画像データ、画像データのB、E、H、KがセンサCh2による読み取り画像データ、画像データのC、F、I、LがセンサCh3による読み取り画像データとなる。
本発明の第3の実施例について説明する。なお、第1及び第2の実施例の構成と同じ符号を用いた構成については、第1及び第2の実施例と同様であるものとして説明を省略する。
センサCh1ダミー画素挿入:挿入する
センサCh1ダミー画素位置:先頭
センサCh1ダミー画素数:1
センサCh3の読み取りはDMAC転送単位に対して、2画素不足しているため、センサCh3のダミー画素に関する設定は以下のようにする。
センサCh3ダミー画素挿入:挿入する
センサCh3ダミー画素位置:末尾
センサCh3ダミー画素数:2
入力制御回路310により付加されたダミー画素は、後段のデータ制御部380に入力され、各識別信号が示す値に応じて制御される。したがって、シェーディング補正処理320、ガンマ変換部330、マスク処理部340に対しても入力される。このうち、ガンマ変換部330に関しては、画素単位で完結している処理(テーブル変換処理)のため、ダミー画素として付加する値を出力画像データとして影響のないものとすれば良い。また、マスク処理部340においても、ダミー画素が付加された画素数を基準として、マスク処理する領域を設定しておけば良い。しかし、シェーディング補正処理に関しては、画素単位で完結する処理であっても、画素位置に準じた補正値を用いて処理を行うため、相関のある補正値を取得する必要がある。ダミー画素に対するシェーディング補正値(白補正値、黒補正値)は存在しないため、ダミー画素の入力に対して、各補正値を取得するためのカウンタを動作させると、挿入するダミー画素の数だけずれた補正値が取得されてしまう。このため、データ制御部380は、レジスタ390aの各種ダミー画素に関するパラメータを参照して制御を行う。
次に、本発明の第4の実施例について説明する。なお、第1〜第3の実施例の構成と同じ符号を用いた構成については、第1〜第3の実施例と同様であるものとして説明を省略する。
Claims (8)
- 原稿を走査する主走査ライン方向における複数の画像読取領域に配置された複数の画像読取部を有し、前記複数の画像読取部に含まれる各画像読取部により取得される複数画素分の画像信号を各画像読取部に対応する複数の信号線を介して並列に出力する画像読取手段と、
前記画像読取手段が前記原稿を読み取る際に複数色に対応する複数の光源のいずれかにより前記原稿を照射する照射手段と、
前記画像読取手段から並列に出力された前記複数画素分の画像信号を複数の画素データに変換する変換手段と、
前記複数の画素データを1ライン分の画像データに変換して直列に出力する出力手段と、
前記出力手段より出力された前記1ライン分の画像データに含まれる複数の画素データの各々に前記主走査ライン方向における読取位置を示す読取位置情報、及び、前記照射手段による照射に用いられた光源の色を示す読取色情報を付加する付加手段と、
前記付加手段により前記画素データに付加された前記読取位置情報及び前記読取色情報に応じた画像処理を前記画素データに対して実行する画像処理手段と、
前記画像処理手段により画像処理された複数の前記画素データを記憶する記憶手段と、
前記1ライン分の画像データに含まれる複数の画素データが前記記憶手段における連続した記憶位置に記憶されるよう、前記画像処理手段により画像処理された前記複数の画素データの各々を、該画素データに付加された前記読取位置情報及び前記読取色情報に応じた記憶位置へを転送する転送手段と、
を有することを特徴とする画像読取装置。 - 前記読取位置情報は、前記画素データが前記複数の画像読取部に含まれる複数の光電変換素子のいずれで読み取られた画像信号から変換されたデータであるかを示す情報であることを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。
- 前記読取位置情報は、前記画素データが前記複数の画像読取部のいずれで読み取られた画像信号から変換されたデータであるかを示す情報であることを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。
- 前記1ライン分の画像データに含まれる複数の画素データのうちいずれの画素データが有効であるか否かを識別する識別手段を有し、
前記画像処理手段は、前記1ライン分の画像データに含まれる複数の画素データのうち前記識別手段により有効であると識別された画素データに対して前記画像処理を実行することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像読取装置。 - 前記転送手段は、前記画像処理手段により画像処理された前記複数の画素データを所定の画素数分でパッキングし、該パッキングされた前記所定画素数分の画素データを転送単位として転送することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像読取装置。
- 前記画像処理は、シェーディング補正、ガンマ変換、解像度変換の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像読取装置。
- 前記複数の画像読取部の各々は、CIS(コンタクトイメージセンサ)であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像読取装置。
- 原稿を走査する主走査ライン方向における複数の画像読取領域に配置された複数の画像読取部を有し、前記複数の画像読取部に含まれる各画像読取部により取得される複数画素分の画像信号を各画像読取部に対応する複数の信号線を介して並列に出力する画像読取手段と、前記画像読取手段が前記原稿を読み取る際に複数色に対応する複数の光源のいずれかにより前記原稿を照射する照射手段とを備える画像読取装置の制御方法であって、
前記画像読取手段が、前記複数の画像読取部が取得した複数画素分の画像データを各画像読取部に対応する複数の信号線を介して並列に出力する画像読取ステップと、
変換手段が、前記画像読取ステップにより並列に出力された前記複数画素分の画像信号を複数の画素データに変換する変換ステップと、
出力手段が、前記複数の画素データを1ライン分の画像データに変換して直列に出力する出力ステップと、
付加手段が、前記出力ステップにより出力された前記1ライン分の画像データに含まれる複数の画素データの各々に前記主走査ライン方向における読取位置を示す読取位置情報、及び、前記照射手段による照射に用いられた光源の色を示す読取色情報を付加する付加ステップと、
画像処理手段が、前記付加ステップにより前記画素データに付加された前記読取位置情報及び前記読取色情報に応じた画像処理を前記画素データに対して実行する画像処理ステップと、
転送手段が、前記1ライン分の画像データに含まれる複数の画素データが記憶手段における連続した記憶位置に記憶されるよう、前記画像処理ステップにより画像処理された前記複数の画素データの各々を、該画素データに付加された前記読取位置情報及び前記読取色情報に応じた記憶位置へを転送する転送ステップと、
を有することを特徴とする画像読取装置の制御方法。
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