JP2009182582A - Image reader, and device for forming image - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、画像読取り装置および画像形成装置に関するものであり、特に、画像を光電変換素子によって読取って画像データを出力する画像読取り装置およびこのような画像読取り装置を含む画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image reading apparatus and an image forming apparatus, and more particularly to an image reading apparatus that reads an image by a photoelectric conversion element and outputs image data, and an image forming apparatus including such an image reading apparatus. .
一般的に、デジタル複合機は、CCD(Charge Coupled Device)等の光電変換素子を備える画像読取り装置を含む。そして、この画像読取り装置から出力された画像データを基に画像を形成する。具体的には、画像をCCDにより読取って得られた画像信号を含むアナログ信号をサンプリングし、サンプリングしたアナログ信号の電圧値をデジタル信号に変換して、画像データを出力する。ここで、画像データについては、CCDで重畳されるノイズ、AD(アナログ/デジタル)変換時のサンプリングのタイミングのずれによるノイズ、AD変換誤差、画像データに画像処理を行う際の数値の丸め誤差によりノイズ、画像圧縮によるノイズ等、種々のノイズ発生源がある。このようなノイズは、補正等により可能な限り除去し、調整することが好ましい。 In general, a digital multi-function peripheral includes an image reading device including a photoelectric conversion element such as a charge coupled device (CCD). Then, an image is formed based on the image data output from the image reading device. Specifically, an analog signal including an image signal obtained by reading an image with a CCD is sampled, a voltage value of the sampled analog signal is converted into a digital signal, and image data is output. Here, the image data is noise due to noise superimposed on the CCD, noise due to a sampling timing shift during AD (analog / digital) conversion, AD conversion error, and rounding error of numerical values when image processing is performed on the image data. There are various noise sources such as noise caused by image compression. It is preferable to remove and adjust such noise as much as possible by correction or the like.
なお、複数の画像読取り装置のうち、各装置間における調整のばらつきを向上した画像読取り装置が、特開平6−105135号公報(特許文献1)に開示されている。特許文献1によると、画像読取り装置は、アナログ画像信号の振幅の調整を自動化することにより、各装置間における調整のばらつきを最小限に抑えることとしている。
CCDから得られるアナログ信号の一般的な波形を図6に示す。図6を参照して、アナログ信号101は、画像データを得るための基準となる数V(ボルト)のDCオフセット電圧に画像信号が重畳された信号である。なお、図6中の矢印で示す範囲は、1画素の画像を示す範囲である。
A general waveform of an analog signal obtained from the CCD is shown in FIG. Referring to FIG. 6, an
このようなアナログ信号101から画像信号成分のみを抽出するには、一般的に、二重相関サンプリングが行なわれる。二重相関サンプリングとは、予め定められた図6中のDCオフセット電圧値を検出するタイミングxおよび画像から得られた画像信号を表す電圧値を検出するタイミングyでサンプリングを行い、タイミングxのときの電圧値とタイミングyのときの電圧値との差分を、画像信号成分として抽出するものである。なお、サンプリング回数は、各1回ずつである。
In order to extract only the image signal component from the
ここで、このような二重相関サンプリングを行うと、以下の問題がある。まず、画像から得られた画像信号を表す電圧値のサンプリングにおいては、理論的には一定値を示すが、サンプリングyのタイミングでノイズの影響を受けた場合、画像から得られた画像信号を表す電圧値もノイズの影響を受けてしまう。次に、一般的に、サンプリングはクロックによってそのタイミングが定められるが、クロックの精度が低い場合には、サンプリングのタイミングがずれてしまい、ノイズが発生してしまうおそれがある。 Here, when such double correlation sampling is performed, there are the following problems. First, in the sampling of the voltage value representing the image signal obtained from the image, a theoretically constant value is shown, but when it is affected by noise at the timing of sampling y, it represents the image signal obtained from the image. The voltage value is also affected by noise. Next, in general, the timing of sampling is determined by a clock. However, if the accuracy of the clock is low, the sampling timing may be shifted and noise may be generated.
この発明の目的は、画像を光電変換素子によって読取って画像データを出力する際に、出力する画像データに含まれるノイズを低減することができる画像読取り装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an image reading apparatus capable of reducing noise included in image data to be output when an image is read by a photoelectric conversion element and image data is output.
この発明の他の目的は、高画質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of forming a high-quality image.
この発明に係る画像読取り装置は、画像を光電変換素子によって読取って画像データを出力する。ここで、画像読取り装置は、光電変換素子により得られるアナログ信号のうち、アナログ信号に重畳され、画像データを得るための基準となるDCオフセット電圧値を画素ごとに検出するためのサンプリングを行なう第一のサンプリング手段と、光電変換素子により得られるアナログ信号のうち、画像から得られた画像信号を表す電圧値を画素ごとに検出するためのサンプリングを行なう第二のサンプリング手段と、少なくとも第一または第二のサンプリング手段のうち、いずれか一方を複数回行なうよう制御する制御手段と、第一および第二のサンプリング手段によってサンプリングされたDCオフセット電圧値および画像から得られた画像信号を表す電圧値のアナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換手段と、AD変換手段により変換されたDCオフセット電圧値および画像から得られた画像信号を表す電圧値を演算処理して画像データを出力する演算処理手段とを備える。 The image reading apparatus according to the present invention reads an image with a photoelectric conversion element and outputs image data. Here, the image reading apparatus performs sampling for detecting, for each pixel, a DC offset voltage value that is superimposed on an analog signal among analog signals obtained by the photoelectric conversion element and serves as a reference for obtaining image data. One sampling means, a second sampling means for performing sampling for detecting, for each pixel, a voltage value representing an image signal obtained from an image among analog signals obtained by the photoelectric conversion element, and at least a first or Control means for controlling one of the second sampling means to perform a plurality of times, a DC offset voltage value sampled by the first and second sampling means, and a voltage value representing an image signal obtained from the image AD conversion means for converting an analog signal into a digital signal, and AD conversion means And a processing means for outputting the image data by processing the voltage value representing an image signal obtained from the conversion has been DC offset voltage value and image.
好ましくは、演算処理手段は、制御手段により複数回サンプリングを行なって得た複数のDCオフセット電圧値または画像から得られた画像信号を表す電圧値を平均化した電圧値を基に演算処理を行う。 Preferably, the arithmetic processing means performs the arithmetic processing based on a plurality of DC offset voltage values obtained by sampling a plurality of times by the control means or a voltage value obtained by averaging voltage values representing image signals obtained from the images. .
また、演算処理手段は、制御手段により複数回サンプリングを行なって得た複数のDCオフセット電圧値または画像から得られた画像信号を表す電圧値のうちの中央の電圧値を基に演算処理を行うようにしてもよい。 The arithmetic processing means performs arithmetic processing based on a central voltage value among a plurality of DC offset voltage values obtained by sampling a plurality of times by the control means or a voltage value representing an image signal obtained from an image. You may do it.
さらに好ましくは、制御手段は、第一および第二のサンプリング手段における各サンプリングを複数回行なう。 More preferably, the control means performs each sampling in the first and second sampling means a plurality of times.
さらに好ましくは、光電変換素子は、CCDである。 More preferably, the photoelectric conversion element is a CCD.
この発明の他の局面においては、画像形成装置は、上記したいずれかの画像読取り装置を含む。 In another aspect of the present invention, an image forming apparatus includes any of the image reading devices described above.
この発明によると、画像を光電変換素子によって読取って画像データを出力する際に、画像データを得るための基準となるDCオフセット電圧値または画像から得られた画像信号を表す電圧値を画素ごとに検出するためのサンプリングのうち、少なくともいずれか一方のサンプリングを複数回行なっているため、サンプリング時におけるノイズの影響を小さくすることができる。したがって、出力する画像データに含まれるノイズを低減することができる。 According to the present invention, when an image is read by a photoelectric conversion element and image data is output, a DC offset voltage value serving as a reference for obtaining image data or a voltage value representing an image signal obtained from the image is set for each pixel. Since at least one of the samplings for detection is performed a plurality of times, the influence of noise during sampling can be reduced. Therefore, noise included in the output image data can be reduced.
また、このような画像形成装置は、出力する画像データに含まれるノイズを低減することができる画像読取り装置を含むため、高画質の画像を形成することができる。 In addition, since such an image forming apparatus includes an image reading apparatus that can reduce noise included in output image data, a high-quality image can be formed.
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図1はこの発明の一実施形態に係る画像読取り装置を含む画像形成装置を、デジタル複合機10に適用した場合のデジタル複合機10の構成を示すブロック図である。図1を参照して、デジタル複合機10は、デジタル複合機10全体を制御する制御部11と、画像データ等の書込みや読出しを行うためのDRAM12と、デジタル複合機10の有する情報を表示する表示画面を含み、デジタル複合機10におけるユーザとのインターフェースとなる操作部13と、原稿を自動的に所定の原稿読取り位置へ搬送する原稿送り装置14と、原稿送り装置14によって搬送されてきた原稿の画像を所定の読取り位置で読取る画像読取り装置15と、画像読取り装置15で読取られた原稿等からその画像を形成し、用紙に出力する画像形成部16と、画像データ等を格納するハードディスク17と、公衆回線20に接続されるFAX通信部18と、ネットワーク21と接続するためのネットワークIF(インターフェース)部19とを含む。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a digital multifunction peripheral 10 when an image forming apparatus including an image reading apparatus according to an embodiment of the present invention is applied to the digital multifunction peripheral 10. Referring to FIG. 1, a digital multifunction peripheral 10 displays a
制御部11は、画像読取り装置15から出力される原稿データをDRAM12に圧縮符号化して書き込み、DRAM12に書き込んだデータを読出し、伸張符号化して画像形成部16により出力する。
The
デジタル複合機10は、画像読取り装置15により読取られた原稿を用いて、DRAM12を介して画像形成部16において画像を形成することにより、複写機として作動する。また、デジタル複合機10は、ネットワークIF部19を通じて、ネットワーク21に接続されたパソコン22から送信された画像データを用いて、DRAM12を介して画像形成部16において画像を形成することにより、プリンターとして作動する。さらに、デジタル複合機10は、FAX通信部18を通じて、公衆回線20から送信された画像データを用いて、DRAM12を介して画像形成部16において画像を形成することにより、また、画像読取り装置15により読取られた原稿の画像データを、FAX通信部18を通じて公衆回線20に画像データを送信することにより、ファクシミリ装置として作動する。
The digital multi-function peripheral 10 operates as a copier by forming an image in the
なお、図1において太線の矢印は画像データの流れを示しており、細線の矢印は制御信号または制御データの流れを示している。 In FIG. 1, thick arrows indicate the flow of image data, and thin arrows indicate the flow of control signals or control data.
次に、画像読取り装置15の構成について説明する。図2は、原稿送り装置14および画像読取り装置15を示す概略図である。図3は、画像読取り装置15の構成を示すブロック図である。図1〜図3を参照して、画像読取り装置15は、原稿の画像を読取る読取りセンサ30を含む。
Next, the configuration of the
読取りセンサ30は、原稿の一方の面(表面)側の画像を読取るCCD31と、原稿の他方の面(裏面)側の画像を読取るCIS(Contact Image Sensor:密着型イメージセンサ)32とを含む。CCD31は、光源33によって読取りガラス34を介して原稿の表面に光を照射し、反射光を受光することにより、原稿の表面の画像を読取る。CIS32には、読取りガラス(図示せず)が設けられている。また、CIS32には、光源(図示せず)が内蔵されている。CIS32は、読取りガラスの読取り面に対して光源から光を照射し、原稿の裏面からの反射光を受光することにより、原稿の裏面の画像を読取る。なお、画像読取り装置15によって読取られる原稿は、原稿送り装置14によって読取りセンサ30の位置に搬送される。
The
また、画像読取り装置15は、クロック35と、CCD31により得られたアナログ信号の電圧値をデジタル信号に変換する2つのAD変換部36a、36bと、AD変換部36a、36bによって変換された電圧値を演算処理して画像データを出力する演算処理部37と、演算処理部37により出力された画像データの画像処理を行う画像処理部38とを含む。AD変換部36a、36bとしては、3チャンネルの入力端子を有するアナログフロントエンドICが使用される。3チャンネルを有すると、R、G、Bの3出力に対応することができる。なお、アナログフロントエンドICにより、2出力にも対応することができ、アナログフロントエンドICを複数備えることにより、6出力にも対応することができる。
The
次に、画像読取り装置15に含まれるCCD31において、画像を読取って画像データを出力する場合について説明する。図4は、この場合における制御部11の動作を示すフローチャートである。図1〜図4を参照して、まず、デジタル複合機10の制御部11が、画像の読取り要求を受付けると、CCD31により画像を読取ってアナログ信号を取得する(図4において、ステップS11、以下、ステップを省略する)。その後、CCD31により得られたアナログ信号のうち、DCオフセット電圧値および画像から得られた画像信号を表す電圧値を画素ごとに検出するためのサンプリングを行なう。サンプリングは、各電圧値の検出用に発生させたクロック35に応じて行なわれる。
Next, the case where the
ここで、サンプリングのタイミングを、図5を参照して説明する。図5は、上記したサンプリングのタイミングを表す図であり、図6に対応する。なお、理解の容易の観点から、図5に示すアナログ信号39の波形は、図6に示すアナログ信号101の波形を、紙面左右方向に引き延ばした形状としており、1画素の画像を示す範囲は、いずれも矢印で示す範囲である。
Here, sampling timing will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating the sampling timing described above, and corresponds to FIG. From the viewpoint of easy understanding, the waveform of the
図1〜図5を参照して、クロック35に応じて、タイミングa1でDCオフセット電圧値を検出するための1回目のサンプリングを行なう(S12)。次に、タイミングa1と異なるタイミング、すなわち、タイミングa1とのサンプリングのタイミングをずらして、タイミングa2でDCオフセット電圧値を検出するための2回目のサンプリングを行なう(S13)。ここで、制御部11等は、第一のサンプリング手段として作動する。その後、タイミングb1で画像から得られた画像信号を表す電圧値を検出するための1回目のサンプリングを行なう(S14)。次に、タイミングb1と異なるタイミング、すなわち、タイミングb1とのサンプリングのタイミングをずらして、タイミングb2で画像から得られた画像信号を表す電圧値を検出するための2回目のサンプリングを行なう(S15)。ここで、制御部11等は、第二のサンプリング手段として作動する。
Referring to FIGS. 1 to 5, according to the
このようにして2回ずつのサンプリングにより得られた各電圧値のアナログ信号をAD変換部36a、36bによってデジタル信号に変換する(S16)。この場合、1回目のサンプリング、すなわち、タイミングa1およびタイミングb1でサンプリングされた電圧値は、AD変換部36aで変換し、2回目のサンプリング、すなわち、タイミングa2およびタイミングb2でサンプリングされた電圧値は、AD変換部36bで変換する。ここで、AD変換部36a、36bは、AD変換手段として作動する。
The analog signals of the respective voltage values obtained by sampling twice in this way are converted into digital signals by the
次に、AD変換により変換された各電圧値を演算処理部37によって演算処理して画像データを出力する(S17)。ここで、演算処理部37等は、演算処理手段として作動する。演算処理によって得られる画像データDは、以下の数式によって導出される。
Next, each voltage value converted by AD conversion is subjected to arithmetic processing by the
D=((b2+b1)/2)−((a2−a1)/2)
すなわち、ここでは、2回ずつサンプリングを行なって得た2つのDCオフセット電圧値および2つの画像から得られた画像信号を表す電圧値を平均化した電圧値を基に演算処理を行う。
D = ((b 2 + b 1 ) / 2) − ((a 2 −a 1 ) / 2)
That is, here, the calculation process is performed based on two DC offset voltage values obtained by sampling twice and a voltage value obtained by averaging voltage values representing image signals obtained from two images.
なお、アナログフロントエンドICを用いた場合、アナログフロントエンドICから得られる出力値は1画素の画像につき、(b1−a1)で算出されるD1、および(b2−a2)で算出されるD2であるため、1画素の画像についての平均化は、以下の数式により行なう。 When an analog front end IC is used, the output value obtained from the analog front end IC is D 1 calculated by (b 1 -a 1 ) and (b 2 -a 2 ) for one pixel image. since a D 2 calculated, averaged for one pixel of the image is carried out by the following equation.
D=(D1+D2)/2
その後、演算処理部37により出力された画像データから、画像処理部38において画像処理を行った後(S18)、画像データを圧縮して(S19)、画像データの読取りを終了する。
D = (D 1 + D 2 ) / 2
Thereafter, the
このように構成することにより、画像をCCD31によって読取って画像データを出力する際に、DCオフセット電圧値または画像から得られた画像信号を表す電圧値を画素ごとに検出するためのサンプリングを各2回行なっているため、サンプリング時におけるノイズの影響を小さくすることができる。すなわち、一方のサンプリング時においてノイズの影響があったとしても、その影響を小さくすることができる。したがって、出力する画像データに含まれるノイズを低減することができる。
With this configuration, when an image is read by the
この場合、DCオフセット電圧値または画像から得られた画像信号を表す電圧値を画素ごとに検出するためのサンプリングを各2回行なっているため、DCオフセット電圧値および画像から得られた画像信号を表す電圧値を画素ごとに検出するためのサンプリング時のノイズの影響を、より確実に小さくすることができる。 In this case, since the sampling for detecting the DC offset voltage value or the voltage value representing the image signal obtained from the image for each pixel is performed twice, the DC offset voltage value and the image signal obtained from the image are The influence of noise at the time of sampling for detecting the voltage value to be expressed for each pixel can be reduced more reliably.
また、このようなデジタル複合機10は、出力する画像データに含まれるノイズを低減することができる画像読取り装置15を含むため、高画質の画像を形成することができる。
In addition, since the digital multifunction peripheral 10 includes the
なお、このような構成は、AD変換部として汎用品であるアナログフロントエンドICを増加させ、制御部11の制御を変更するのみであるため、安価に構成することができる。すなわち、従来の構成に比べ、小規模な構成の変更で、効果的にノイズ低減を行うことができる。
Note that such a configuration can be configured at low cost because it only increases the number of analog front-end ICs that are general-purpose products as AD conversion units and changes the control of the
なお、上記の実施の形態においては、上記した数式によって、演算処理を行うことにしたが、これに限らず、複数回のサンプリングを行なって得た複数のDCオフセット電圧値または複数の画像から得られた画像信号を表す電圧値のうちの中央の電圧値を基に演算処理を行うことにしてもよい。 In the above embodiment, the arithmetic processing is performed by the above-described mathematical formula. However, the present invention is not limited to this, and it is obtained from a plurality of DC offset voltage values or a plurality of images obtained by sampling a plurality of times. The arithmetic processing may be performed based on the central voltage value among the voltage values representing the received image signal.
また、上記の実施の形態においては、DCオフセット電圧値を画素ごとに検出するためのサンプリング、および画像から得られた画像信号を表す電圧値を画素ごとに検出するためのサンプリングをそれぞれ2回ずつ行うことにしたが、これに限らず、いずれか一方のみを複数回行なってもよいし、3回以上のサンプリングを行なってもよい。なお、いずれか一方のみを複数回行なう場合には、画像から得られた画像信号を表す電圧値を検出するためのサンプリングの方を優先して複数回行なうことが好ましい。 In the above embodiment, sampling for detecting the DC offset voltage value for each pixel and sampling for detecting the voltage value representing the image signal obtained from the image for each pixel are performed twice. However, the present invention is not limited to this, and only one of them may be performed a plurality of times, or three or more samplings may be performed. When only one of them is performed a plurality of times, it is preferable to perform the sampling a plurality of times with priority given to sampling for detecting a voltage value representing an image signal obtained from the image.
なお、上記の実施の形態においては、光電変換素子としてCCDを用いることにしたが、これに限らず、光電変換素子としてCISを用いることにしてもよいし、その他の光電変換素子に用いることにしてもよい。 In the above embodiment, the CCD is used as the photoelectric conversion element. However, the present invention is not limited to this, and the CIS may be used as the photoelectric conversion element or used for other photoelectric conversion elements. May be.
また、上記の実施の形態においては、デジタル複合機の制御部において画像読取り装置の制御を行なうことにしたが、これに限らず、画像読取り装置が画像読取り装置自身を制御する制御部を有する構成としてもよい。 In the above embodiment, the image reading apparatus is controlled by the control unit of the digital multifunction peripheral. However, the present invention is not limited to this, and the image reading apparatus has a control unit that controls the image reading apparatus itself. It is good.
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the thing of embodiment shown in figure. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range or equivalent range as the present invention.
10 デジタル複合機、11 制御部、12 DRAM、13 操作部、14 原稿送り装置、15 画像読取り装置、16 画像形成部、17 ハードディスク、18 FAX通信部、19 ネットワークIF部、20 公衆回線、21 ネットワーク、22 パソコン、30 読取りセンサ、31 CCD、32 CIS、33 光源、34 読取りガラス、35 クロック、36a,36b AD変換部、37 演算処理部、38 画像処理部、39 アナログ信号。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記光電変換素子により得られるアナログ信号のうち、前記アナログ信号に重畳され、前記画像データを得るための基準となるDCオフセット電圧値を画素ごとに検出するためのサンプリングを行なう第一のサンプリング手段と、
前記光電変換素子により得られるアナログ信号のうち、前記画像から得られた画像信号を表す電圧値を画素ごとに検出するためのサンプリングを行なう第二のサンプリング手段と、
少なくとも前記第一または第二のサンプリング手段のうち、いずれか一方を複数回行なうよう制御する制御手段と、
前記第一および第二のサンプリング手段によってサンプリングされた前記DCオフセット電圧値および前記画像から得られた画像信号を表す電圧値のアナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換手段と、
前記AD変換手段により変換された前記DCオフセット電圧値および前記画像から得られた画像信号を表す電圧値を演算処理して画像データを出力する演算処理手段とを備える、画像読取り装置。 An image reading device that reads an image by a photoelectric conversion element and outputs image data,
A first sampling means for performing sampling for detecting, for each pixel, a DC offset voltage value which is superimposed on the analog signal among the analog signals obtained by the photoelectric conversion element and serves as a reference for obtaining the image data; ,
A second sampling means for performing sampling for detecting, for each pixel, a voltage value representing an image signal obtained from the image among analog signals obtained by the photoelectric conversion element;
Control means for controlling to perform at least one of the first or second sampling means a plurality of times;
AD conversion means for converting an analog signal of the DC offset voltage value sampled by the first and second sampling means and a voltage value representing an image signal obtained from the image into a digital signal;
An image reading apparatus comprising: an arithmetic processing unit that performs arithmetic processing on the DC offset voltage value converted by the AD converting unit and a voltage value representing an image signal obtained from the image and outputs image data.
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