CN100566368C - 图像读取装置以及图像读取方法 - Google Patents

Abstract

根据在点灯条件寄存器中设定的发光条件，分别变更在主扫描方向上连续的多个累积期间的各个累积期间中的5个LED的发光比率，使合成了从这5个LED产生的光的多色照明光的发光光谱，与由CIEXYZ等标准色彩空间表示的3种等色函数近似，这样通过传感器将来自由多个LED照射的原稿的反射光转换为电信号。

Description

图像读取装置以及图像读取方法

技术领域

本发明涉及一种图像读取装置以及图像读取方法，特别是适合用于读取图像信息。

背景技术

影像扫描机等图像读取装置一般具有如图19的结构。在图19中，影像传感器单元1将来自载置在原稿台玻璃板4上的原稿用纸7的光学信息转换为电信号。变位单元2使原稿用纸7和影像传感器单元1的相对位置变化，使原稿用纸7的读取位置变化。另外控制单元3对影像传感器单元1以及变位单元2进行驱动，处理来自影像传感器单元1的电信号。

在影像扫描机等的图像读取装置中，当输入彩色图像时，进行该彩色图像的色彩分解。为了进行有关的色彩分解，目前作为接受来自由荧光灯等的白色光源照明的原稿用纸的反射光的传感器受光元件，通常装有红绿蓝(下面简称为RGB)的分别具有不同分光透过率的滤色器。但是近年来，普及了所谓光源切换式的图像读取方式，该图像读取方式是将发光光谱分别不同的RGB的LED(Light Emitting Diode：发光二极管)用作光源、并通过将这些RGB的LED元件按时间序列顺序切换进行照明从而在光源侧进行色彩分解的。

图8示出了作为现有技术表示光源切换式的影像传感器单元1即接触式影像传感器(下面简称为CIS)结构的截面图。

在图8中，从配置在导光体12端面上的光源41放射的光，入射到导光体12内被引导在长度方向上，对放置在原稿台玻璃4上的原稿用纸7的读取部，在主扫描方向上以线状大致均匀地进行照明。来自被这样照明的原稿用纸7的反射光由透镜阵列14聚光，传递到配置在传感器基板16上的传感器阵列15而转换为电信号。与这样得到的原稿图像对应的电信号通过连接器17输出到外部。此外，在图8中，13是将导光体12、透镜阵列14以及传感器基板16等的结构部件固定在规定位置上的框体。

在此，在光源41中具备发光波长分别不同的3个LED 41r、41g、41b。这3个LED 41r、41g、41b分别放射红色、绿色、蓝色的光。这些LED如图9所示构成为如下：使用一根共用布线和各单独布线进行布线，使各LED 41r、41g、41b能够单独地进行点灯控制。

通过控制单元3以规定的定时驱动如上的影像传感器单元1、使原稿用纸7和影像传感器单元1的相对位置变化的变位单元2。该控制单元3将来自原稿用纸7的光学信息转换为电信号。下面说明该控制单元3的动作。

图10是表示现有技术、表示图像读取装置结构的框图。

在图像的读取动作时，控制单元3使用光源控制器33和传感器控制器34，按照图11所示的时序图来驱动影像传感器单元1。构成影像传感器单元1的传感器阵列15(图8)进行动作，使得将从外部输入的同步信号SP的1个周期设为图像信息累积期间TS，在1个动作循环期间对图像信息进行积分，在接着的动作循环期间输出该进行积分后的图像信息。

在此，将传感器阵列15的图像信息累积期间TS的3个周期的期间TC设为彩色读取动作的1个周期，在该期间TC中的每个动作循环期间使用图12所示的光源控制器33，根据控制信号φLr、φLg、φLb单独地依次点灯光源41的LED41r、41g、41b。由此，进行以各LED41r、411g、41b的发光光谱对原稿用纸7进行色彩分解的、所谓光源切换式的色彩分解，得到按行顺序进行色彩分解后的图像信息输出(行输出)OS(r)、OS(g)、OS(b)。

控制单元3如上所述驱动影像传感器单元1，与其同步通过变位单元控制器32来驱动变位单元2，使原稿用纸7的读取部和影像传感器单元1的相对位置变位，收集原稿用纸7的二维图像信息。下面说明由控制单元3进行的现有图像信号处理。

在原稿用纸7的读取动作之前，控制单元3首先进行如下的准备动作。

控制单元3控制变位单元2使影像传感器单元1移动到规定的初始位置上。在图19中，在初始位置中的原稿台玻璃4上设置有白基准板5，控制单元3在此对构成影像传感器单元1的光源41的各LED41r、41g、41b的发光量进行单独调整。

这样，对各LED41r、41g、41b的发光量进行单独调整是为了对各LED41r、41g、41b的发光效率、传感器灵敏度的偏差进行校正，使RGB的行输出OS(r)、OS(g)、OS(b)的输出水平适合A/D转换器35的输入范围VH，以最佳的S/N比得到图像信息。

作为调整各LED41r、41g、41b发光量的方法，例如使用了对图像信息累积期间TS中的各LED41r、41g、41b的点灯强度或者点灯期间进行调整的方法。在图12所示的光源控制器33中，在点灯条件寄存器33a中设定规定的点灯期间TD，读取设置在原稿台玻璃4上表面的白基准板5。此时将传感器阵列15中的各色的行输出的最大值分别设为Vr1、Vg1、Vb1，将作为目标的输出最大值设为VH，将各LED41r、41g、41b的点灯条件寄存器33a的值TLr、TLg、TLb分别设定为如下面的(1式)～(3式)所示。

TLr＝TD×VH/Vr1...式(1)

TLg＝TD×VH/Vg1...式(2)

TLb＝TD×VH/Vb1...式(3)

其结果，通过点灯时间来调整各LED41r、41g、41b的发光量，使RGB的行输出OS(r)、OS(g)、OS(b)的输出水平分别相等，适合于A/D转换器35的输入范围VH。

接着，获取在对传感器阵列15的输出信号中包含的偏移误差、增益误差进行校正的浓淡(shading)校正器36中使用的参照数据，保存到存储器37中。具体来说，首先将光源41设为熄灯状态而获取偏移校正数据D，将其保存到存储器37中。接着，将构成光源41的3个LED41r、41g、41b的点灯期间分别设定为进行上述光量校正后的点灯期间TLr、TLg、TLb。然后，在所设定的点灯期间TLr、TLg、TLb，依次点灯3个LED41r、41g、41b，获取增益校正数据Wr、Wg、Wb，将其保存到存储器37中。

进行以上的准备动作后，控制单元3分别驱动影像传感器单元1和变位单元2，将原稿用纸7的光学信息转换为电信号。影像传感器单元1所输出的模拟信号通过A/D转换器35转换为数字数据。

浓淡校正器36例如关于传感器阵列15的各色行输出Sr、Sg、Sb，通过进行下面的(4式)～(6式)的运算，校正偏移误差、增益误差，得到标准化行输出[R]、[G]、[B]。

[R]＝(Sr-D)/(Wr-D)...式(4)

[G]＝(Sg-D)/(Wg-D)...式(5)

[B]＝(Sb-D)/(Wb-D)...式(6)

这样，进行浓淡校正后的标准化行输出[R]、[G]、[B]被暂时保存到行存储器38中。然后，调整按行顺序进行色彩分解后的图像信号的时间延迟。之后，依次取出与原稿用纸7上的相同位置对应的RGB的标准化输出信号Ri、Gi、Bi，通过色彩空间转换器39进行色彩空间的转换处理。图13是说明该色彩空间转换器39中的色彩空间转换的图。在此，使用3×3的校正矩阵M进行色彩空间转换处理。这样，输出进行了色彩空间转换处理后的RGB的标准化输出信号Xi、Yi、Zi。

另外，通过显示器、打印机等的图像输出机器(输出设备)，再现由图像输入机器(输入设备)测色的图像数据。但是图像输入机器、图像输出机器具有由光源、滤波器、色素等决定的固有的色彩空间。因而，为了连接图像输入机器和图像输出机器而得到期望的颜色彩再现，需要进行考虑了其色彩空间差异的信号处理。如果将图像输入机器和图像输出机器之间的色彩空间固定为1对1，则只要有连接各个色彩空间的1个色彩空间转换器即可，但是输入的图像数据的用途各种各样，一般无法固定输出目的地。

因此，图像输入机器将存在于图像输入机器固有的色彩空间中的图像数据，转换为不依赖设备的共同的标准色彩空间进行输出。然后，当再现图像输出机器中的图像数据时，将存在于该标准色彩空间的图像数据转换为该图像输出机器固有的色彩空间。作为这样的转换目的地的标准色彩空间，使用了CIEXYZ、CIELAB等色彩空间。

例如通过对3刺激值已知的N张色板的传感器信号，计算在上述色彩空间转换器39中包含的3×3的校正矩阵M的系数。具体地说，当将N色目标的3刺激值矩阵设为T_N、将对N色目标的传感器输出矩阵设为U_N时，通过下面的式(7)求出校正矩阵M，使得T_N和T’_N(＝MU_N)的平均平方误差为最小。

$M=\left[T_N{U}_{N^t}\right]{\left[U_N{U}_{N^t}\right]}^{-1}$ 式(7)

在此，3刺激值矩阵T_N是

$T_N=\left[\begin{array}{cccc}{X}_1& X_2& ....& X_N\\ Y_1& Y_2& ....& Y_N\\ Z_1& Z_2& ....& Z_N\end{array}\right],$

另外，传感器输出矩阵U_N是

$U_N=\left[\begin{array}{cccc}{R}_1& R_2& ....& R_N\\ G_1& G_2& ....& G_N\\ B_1& B_2& ....& B_N\end{array}\right],$

作为用于这样色彩校正的标准色板，已知有ISO/DIS 12641IT8色板。

专利文献1：特开昭61-148959号公报

专利文献2：特开平08-275006号公报

专利文献3：特开平11-243492号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是在上述的现有技术中，有如下的问题。

为了减小图像读取装置的测色误差，所使用的影像传感器单元1必须满足作为卢特尔比色(Luther)条件已知的条件。即，相对于构成标准色彩空间的等色函数，传感器的综合分光灵敏度必须是线性结合的。

另一方面，在现有的传感器阵列中，光源41中使用LED41r、41g、41b，通过它们的点灯切换来进行色彩分解。因此，大致由LED41r、41g、41b的发光光谱来决定综合分光灵敏度。

图14示出以峰值进行标准化的CIEXYZ等色函数x(λ)、y(λ)、z(λ)、以及现有CIS中使用的RGB的3色的LED41r、41g、41b的发光光谱r(λ)、g(λ)、b(λ)。在传感器阵列中使用的RGB的3色的LED41r、41g、41b的发光光谱r(λ)、g(λ)、b(λ)的主波长和半幅值的代表值如下。

R：主波长λd＝630nm、半幅值＝约20nm

G：主波长λd＝525nm、半幅值＝约35nm

B：主波长λd＝470nm、半幅值＝约30nm

从图14可知，LED41r、41g、41b的发光光谱r(λ)、g(λ)、b(λ)的半幅值，比所对应的等色函数x(λ)、y(λ)、z(λ)的光谱宽度窄。因而，存在如下问题：仅用LED41r、41g、41b的发光光谱r(λ)、g(λ)、b(λ)的组合，难以与构成标准色彩空间的等色函数x(λ)、y(λ)、z(λ)近似，测色性能不好。

图15示出通过对使用了LED41r、41g、41b的现有图像读取装置进行仿真而得到的表示测色误差的x-y色度图。在图15所示的x-y色度图中，白圆是IT8目标的XYZ3刺激值，黑圆是使用了LED41r、41g、41b的现有图像读取装置的影像传感器单元1的输出即3刺激值。如图15所示，白圆和黑圆的位置偏离，能够确认发生了测色误差。

从图15所示的x-y色度图得到的平均色差ΔE是“约8”。通常已知当该标准色差ΔE是“3”以上时，能够以人眼来识别测色误差。因而，从图15所示的x-y色度图得到的平均色差ΔE，可以说是大到人能够充分识别程度的值。

对于这种问题，正在研究改变光源的点灯条件从而实现规定的色彩再现的方法(参照专利文献1)。另外，还进行了如下的尝试：通过增加光源色即色彩分解数，尽管将发光光谱的半幅值较窄的LED用作光源，但能减小测色误差(参照专利文献2和3)。在专利文献2中，公开了如下方法：通过使用在现有RGB的3色LED中追加了青绿色LED的共计4色的LED，转换到3刺激值(tri-stimulus)，由此提高色彩信息的再现性。

根据这种尝试尽管将发光光谱的半幅值较窄的LED用作光源但能够提高测色性能。但是，通过光源切换方式增加色彩分解数，必须进行与该色指数相应的次数的扫描。因此，有原稿用纸7的读取时间增大的问题。而且，还有用于存储所读取的图像信息的存储器元件等系统资源也增加的问题。

以在例如使用5色LED而色彩分解为5色的情况下的影像传感器装置的结构为例，说明上述问题。作为光源的具有5个不同的发光波长的LED，根据与图9所示相同的电路结构接线，能够独立地点灯控制5个LED。然后，按照设定在例如图16所示的光源控制器160中设置的点灯条件寄存器160a中的点灯期间TLa～TLe，将由脉冲发生器160b生成的控制信号φLa、φLb、φLc、φLd、φLe提供给点灯电路160c，由此能够分别单独点灯作为光源161设置的5个LED。

在按照现有方法来驱动这种影像传感器单元的情况下，例如通过按照图17所示的时序图产生的控制信号φLa、φLb、φLc、φLd、φLe来控制5个LED。即，在现有的普通色彩分解方式中，能够容易地想象如图17所示，按时间序列使5个LED依次发光，以各自的定时得到图像信号。

然后如图18所示，色彩空间转换器180从5种色彩信息Ai、Bi、Ci、Di、Ei，使用3×5的校正矩阵M，得到转换到标准色彩空间上的3刺激值(Xi，Yi，Zi)的图像信号。

由上可知，在现有技术中进行5色光源的切换动作的情况下，与3色光源的切换动作相比，读取所需的时间为5/3倍(约1.67倍)。并且，作为图10所示的图像读取装置的系统资源，在浓淡校正、行延迟、或者色彩转换中使用的存储器量与使用3色光源的情况相比，也需要5/3倍(约1.67倍)。

本发明是鉴于上述问题而作出的发明，本申请发明的特征在于解决上述现有技术的缺点。

本发明的目的在于，当进行原稿的读取时，抑制读取时间的增大、存储器容量的增大，并且尽可能减小测色误差。

用于解决问题的手段

与本发明的一个方式有关的图像读取装置，具备如下的结构。即，具有：

具有相互不同的发光光谱的4个以上的发光元件；

发光控制单元，对上述4个以上的发光元件的发光期间以及发光强度中的至少任意一个进行控制，在1个累积期间内使上述发光元件的全部或者一部分同时或者在不同的期间发光；

光电转换单元，对反射光进行受光并进行光电转换，所述反射光是通过按照上述发光控制单元的控制从上述4个以上的发光元件向原稿发光而得到的来自上述原稿的反射光；以及

读取单元，根据由上述光电转换单元进行光电转换后的电信号，读取上述原稿的图像信息，

上述光电转换单元在主扫描方向上的多次累积期间的各个累积期间对来自上述原稿的反射光进行受光，

上述发光控制单元在上述主扫描方向上的多次累积期间的每个累积期间以不同的条件使上述4个以上的发光元件的全部或者一部分发出光，在至少一个累积期间内使该发出的光的相对发光量比率与3种等色函数中的一个曲线近似，在主扫描方向上的多次累积期间发出与上述3种CIEXYZ等色函数的曲线近似的光，上述主扫描方向上的累积期间的次数是3次以上，是小于上述发光元件的数量的次数。

发明的效果

根据本发明，有如下效果：当进行原稿的读取时，抑制读取时间的增大、存储器容量的增大，并且能够减小测色误差。

通过下面参照附图进行的说明可明确本申请发明的其他特征、目的以及优点。此外在附图中，在所有附图中对共同的部分以相同记号表示。

附图说明

构成本申请的实施方式一部分的附图，为了说明本申请发明的原理而与该实施方式的说明一起例示本申请发明。

图1是说明与本发明实施方式1有关的图像读取装置的结构例的概要截面图。

图2是说明与本发明实施方式1有关的图像读取装置的功能结构的功能框图。

图3是说明与本发明实施方式1有关的图像读取装置中的、原稿用纸的读取动作中的影像传感器单元的驱动动作的时序图。

图4是表示与本发明实施方式1有关的图像读取装置的光源控制器的结构例的框图。

图5A、图5B、图5C是表示通过与本发明实施方式1有关的图像读取装置而得到的照明光特性的一例的图。

图6是表示通过对与本发明实施方式1有关的图像读取装置进行仿真而得到的测色精度的x-y色度图。

图7是说明与本发明实施方式2有关的图像读取装置中将光源的点灯时间进行了时间分割的情况下的影像传感器单元的驱动动作的一例的时序图。

图8是表示现有影像传感器单元的结构的截面图。

图9是说明现有影像传感器单元中的LED的配置的图。

图10是表示现有图像读取装置的结构的框图。

图11是说明现有图像读取装置中的、LED为3个的情况下的影像传感器单元的驱动动作的时序图。

图12是表示现有图像读取装置中的、LED为3个的情况下的光源控制器的结构的图。

图13是表示现有图像读取装置中的、LED为3个的情况下的色彩空间转换器的结构的框图。

图14是表示现有图像读取装置中的、等色函数和LED发光光谱之间的关系的图。

图15是表示现有图像读取装置中的、通过对LED为5个的情况下的图像读取装置进行仿真而得到的测色误差的x-y色度图。

图16是表示现有图像读取装置中的、LED为5个的情况下的光源控制器的结构的图。

图17是说明现有图像读取装置中的、LED为5个的情况下的影像传感器单元的驱动动作的时序图。

图18是表示现有图像读取装置中的、LED为5个的情况下的色彩空间转换器的结构的框图。

图19是说明现有图像读取装置的结构的概要截面图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明的最佳实施方式。此外，下面的实施方式不限定与权利要求有关的发明，另外并非实施方式中所说明的全部特征组合都是发明的解决手段所必须的。

[实施方式1]

图1是说明与本发明实施方式有关的图像读取装置的结构的概要截面图。此外，与本实施方式有关的图像读取装置6的影像传感器单元以及控制单位的结构与图19所示的现有图像读取装置不同。因而，在下面的实施方式的说明中，关于与现有图像读取装置相同的部分，标记与图8～图19中标记的符号相同的符号，并省略它们的详细说明。

(图像读取装置的结构)

与本实施方式有关的图像读取装置6可利用于扫描机、彩色传真机、或者它们的复合机中，另外也可利用于彩色复印机的图像输入部中。并且，在本实施方式中，以在影像传感器单元10中作为光源具备具有5个不同的发光波长的LED11a、11b、11c、11d、11e(图4)的图像读取装置为例进行说明。

5个LED11a～11e构成为：如上所述每个发光元件分别具备单独的驱动端子，能够分别独立地点灯。此外，在本实施方式中，以LED是5个的情况为例进行说明，但是如后所述，构成光源的LED的色彩数量最好较多。另外，本实施方式的影像传感器单元10是具有与图8所示的影像传感器单元相同结构的CIS(接触式影像传感器)。

在此，关于图1所示的本实施方式的图像读取装置6，以平头式图像读取装置为例进行简单说明。该图像读取装置6的主要部分是影像传感器单元10，在其中配置了用于使原稿用纸7的照明/读取位置变化的变位单元2。原稿用纸7固定在原稿台玻璃4上，影像传感器单元10在副扫描方向上移动。

变位单元2使影像传感器单元10的相对位置连续地变化。因而，传感器阵列15所检测出的图像信息随影像传感器单元10的位置而不同。另外，本实施方式的图像读取装置6当进行RGB 3色的扫描时，为了再现原稿用纸7上的相同位置的信息，具备位置校正用的行存储器38(图2)。

作为影像传感器单元10的传感器阵列15的光电转换部，一般有CMOS型受光元件和CCD型受光元件。如后所述在本实施方式中，将多色的LED用作光源而构成影像传感器单元10，使用3种照明光来照明原稿用纸7，由传感器阵列15的受光元件接受该反射光。因此，在任意的图像信息累积期间TS，受光元件也都只不过对一种颜色的图像信息进行光电转换。因此，在本实施方式的图像读取装置6中，作为这些受光元件，可使用CMOS型受光元件以及CCD型受光元件中的某一个。

图2是表示与本实施方式有关的图像读取装置6的功能结构的功能框图。在本实施方式中，按照设置在控制单元30中的变位单元控制器32的控制，利用变位单元2来改变原稿用纸7的读取位置，同时由影像传感器单元10扫描整个原稿用纸7。在该期间，通过光源控制器23，将光源11的点灯条件、即与LED11a～11e的发光强度、发光期间对应的光源驱动信号(驱动信号)提供给影像传感器单元10内的光源11。

图3是说明与本发明实施方式1有关的图像读取装置中的、原稿用纸7的读取动作中的影像传感器单元10的驱动动作的一例的时序图。

在图3中，TC表示一个扫描行上的图像信息的总的累积期间。在该累积期间TC内，构成影像传感器单元10的传感器阵列15在3个循环的图像信号的积分期间(累积期间)TS1、TS2、TS3，积分(累积)图像信号。即在本实施方式1中，进行3次主扫描方向上的读取。

在图3所示的各积分期间TS1、TS2、TS3，从图2所示的光源控制器23对LED11a～11e，分别以图3所示的定时输出驱动信号φLa、φLb、φLc、φLd、φLe。即，按照设置在图4所示的光源控制器23中的点灯条件寄存器23a中设定的值，利用脉冲发生器23b产生驱动信号φLa～φLe。这些驱动信号φLa～φLe被提供给点灯电路23c的与各LED对应的开关电路，对构成光源11的LED11a～11e进行点灯驱动。在此，5个LED11a～11e各自的各循环的点灯条件，存储在图4所示的点灯条件寄存器23a中。因而通过按照该点灯条件来点灯驱动各LED，能够以使光量以及点灯时间比率不同的3种点灯模式来分别驱动各LED11a～11e。即，可以使各积分区间(循环)TS1、TS2、TS3中的、LED11a～11e各个的点灯模式不同。

(等色函数的近似方法)

在此，决定各LED11a～11e的发光比率不同的3种点灯模式，使合成的多色照明光的发光光谱分别与由CIEXYZ等标准色彩空间表示的3种等色函数近似。即，决定各LED11a～11e的发光比率不同的3种点灯模式，使从LED11a～11e产生的光的相对光量比率具有与由CIEXYZ等标准色彩空间表示的3种等色函数近似的强度比。

下面表示其方法。首先，将各LED11a～11e的发光量以传感器15的分光灵敏度进行标准化。在与本实施方式1有关的图像读取装置6中，控制单元30驱动变位单元2，使影像传感器单元10移动到设置在原稿支撑玻璃4上的白基准板5的位置。该白基准板5的颜色最好是分光反射率为平坦的中性色。

接着，下面说明分别独立地点灯5个LED11a～11e来照明白基准板5，求出传感器15的输出成为规定值为止的点灯时间TLWn。此外，在本实施方式中，将5个LED11a～11e用作光源，将5个LED11a～11e的点灯时间TLWn分别设为TLWa、TLWb、TLWc、TLWd、TLWe。

在图4所示的光源控制器23中，在点灯条件寄存器23a中设定规定的点灯期间TD，对各LED进行点灯。然后，读取来自各LED的光从白基准板5反射的反射光。此时，当将影像传感器单元10的各色的行输出的最大值分别设为Va1、Vb1、Vc1、Vd1、Ve1，并将作为目标的行输出的最大值设为VH时，各色LED11a～11e的白基准板5的点灯期间TLWa～TLWe，可分别由下面的(8式)～(12式)求出。

TLWa＝TD×VH/Va1...式(8)

TLWb＝TD×VH/Vb1...式(9)

TLWc＝TD×VH/Vc1...式(10)

TLWd＝TD×VH/Vd1...式(11)

TLWe＝TD×VH/Ve1...式(12)

另外，为了与3种点灯模式的等色函数近似，在求出5个LED11a～11e的发光比率时，能够使用图18所示的色彩空间转换器中所使用的3×5的校正矩阵M的系数(a11，a12，...，a34，a35)。例如可通过逐个顺序点灯5色的LED11a～11e而进行的5次光源切换动作，读取3刺激值为已知的N张色板，根据读取的对各色板的传感器信号来计算校正矩阵M。

当将N色目标的3刺激值矩阵设为T_N、将对N色目标的5色的传感器输出矩阵设为U_N时，通过下面的(13式)求出校正矩阵M，使得T_N和T’_N(＝MU_N)的平均平方误差最小。

$M=\left[T_N{U}_{N^t}\right]{\left[U_N{U}_{N^t}\right]}^{-1}$ ...式(13)

此时，根据图18的校正矩阵M的系数a11、a12、...、a35、以及上述各LED11a～11e对白基准板5的点灯期间TLWa～TLWe，利用下面的式(14)～式(28)来计算在图4所示的光源控制器23的点灯条件寄存器23a中设定的各LED11a～11e的点灯条件寄存器值TLXa～TLZa。

TLXa＝TLWa×a11...式(14)

TLYa＝TLWa×a21...式(15)

TLZa＝TLWa×a31...式(16)

TLXb＝TLWb×a12...式(17)

TLYb＝TLWb×a22...式(18)

TLZb＝TLWb×a32...式(19)

TLXc＝TLWc×a13...式(20)

TLYc＝TLWc×a23...式(21)

TLZc＝TLWc×a33...式(22)

TLXd＝TLWd×a14...式(23)

TLYd＝TLWd×a24...式(24)

TLZd＝TLWd×a34...式(25)

TLXe＝TLWe×a15...式(26)

TLYe＝TLWe×a25...式(27)

TLZe＝TLWe×a35...式(28)

即，在现有技术中，在从传感器阵列15输出的图像信号的处理电路后级，进行3×5的校正矩阵M的色彩空间交换处理。与此相对，在本实施方式1中，通过多色光源(LED11a～11e)的驱动，在光源侧分别制作与3种等色函数近似的照明光。由此，即使在扫描机等的信号处理电路中也能够与使用现有的RGB3色光源的情况相同地进行处理。

也就是说，在现有技术中，例如光源采用4色发光元件的情况下，依次点灯光源来照明原稿用纸7，因此需要4次读取扫描期间。并且为了进行浓淡校正、原稿用纸7的读取位置校正等，必须额外地配置行存储器。与此相对，根据本实施方式1，保存这些校正等所需要的数据所需的行存储器38，与现有相同只要有3色的容量即可。

这样在本实施方式1中，虽然伴随5色光源的切换动作，但能够利用与3色光源的切换动作相同的读取扫描方法。另外，由于同时点灯多个光源(LED11a～11e)，因此整体的照明光量也增加，与现有的照射RGB 3色的方式相比，能够使读取速度高速化。

图5A～图5C是表示通过与本实施方式1有关的图像读取装置6而得到的照明光特性的一例的图。

在这些图中示出了将来自5个LED11a～11e的光量进行适当混合而形成的3种点灯模式的发光光谱51a～51c、以及其CIE等色函数x(λ)、y(λ)、z(λ)的曲线52a～52c。如图所示，可知通过发光光谱51a～51c，虽然离散但能够良好地近似等色函数的曲线52a～52c。

这样在本实施方式1中，各LED11a～11e进行点灯动作以便得到与等色函数的相对强度对应的强度。由此，与如以往按各色只照明一个LED相比，影像传感器单元10的色彩信息变丰富，明显提高色彩再现性。

另外在本实施方式1中，使用与等色函数近似的发光色，因此与图10所示的现有图像读取装置相比，不需要色彩空间转换器39。这样，不用通过色彩空间转换处理将输出信号转换为3刺激值，而能够直接读取调制后的色彩信息。并且，各LED11a～11e的发光定时也可以重叠，因此将图像信息的累积期间设定为与LED11a～11e的最大发光时间相等、或者设定成稍长即可。因而，与图10所示的现有图像读取装置进行比较，能够缩短1行图像信息的读取时间。

如上所述在本实施方式1中，根据在点灯条件寄存器23a中设定的条件，使通过改变5个LED11a～11e的各个发光比率而形成的发光光谱51a～51c，与由CIEXYZ等标准色彩空间表示的3种等色函数(例如CIE等色函数52a～52c)近似。即，在图像信号的积分期间(累积期间)TS1、TS2、TS3，在光源侧生成与3种等色函数近似的发光光谱51a～51c。由此，能够尽量抑制主扫描方向上的(1行)信息的读取速度的下降、存储器容量的增大，并且提高测色精度。

如上所述，在图像信号的积分期间按各色只照明一个LED的现有技术中，所使用的每个LED需要图像信号的积分期间。因此，为了使来自LED的发光光谱与等色函数接近从而提高色彩彩度时，除了必须增加LED的个数之外，还必须根据这些增加的LED的数量增大图像信号的积分期间的数量。例如在使用5个LED的情况下，需要5个积分期间。因而，在现有技术中，当要提高测色精度时，主扫描方向上的信息的读取速度、存储器容量将增大。

对此相对，在本实施方式1中，对于5个LED11a～11e，将图像信号的积分期间TS1～TS3设为3个，在这3个积分期间TS1、TS2、TS3，通过分别独立地点灯控制LED11a～11e，生成与3种等色函数近似的发光光谱51a～51c。由此能够提高测色精度、且能够防止主扫描方向上的信息的读取时间、存储器容量的增大。

此外，在本实施方式中，当决定图像信号的积分期间(累积期间)TS1、TS2、TS3中的3种点灯模式时，使LED11a～11e的光量(强度)以及发光期间两者随3种点灯模式而不同，但不需要必须如此。即，如果使利用LED11a～11e而形成的发光光谱(例如发光光谱51a～51c)与3种等色函数(例如CIE等色函数52a～52c)近似，则也可以仅使LED11a～11e的光量以及点灯时间中的某一个随3种点灯模式而不同。

另外在本实施方式1中，在3个积分期间(累积期间)TS1、TS2、TS3对图像信号进行积分(累积)(即，进行3次主扫描方向上的读取)，但是该积分期间的个数不限于“3”。即，如果使利用LED11a～11e而形成的发光光谱与3种等色函数近似，则即使在使用了4个以上的LED光源的情况下，也可将图像信号积分期间的个数设为3以上、小于LED的数量。具体地说在本实施方式中，由于使用了5个LED11a～11e，因此也可以将图像信号积分期间的数设为“4”而不是“3”。

并且作为变形例有如下方法：即使在使用了现有的RGB 3个LED时，在一个累积期间内，例如以与图5A所示的等色函数x(λ)曲线近似的光量比，使3色LED在不同的条件下发光。但是在该情况下，累积期间的次数仍然是如现有的3次。但是在本实施方式1的图像读取装置6中，由于能够直接读取与CIE等色函数x(λ)、y(λ)、z(λ)相当的色彩信息，不需要色彩空间转换，因此能够简化图像信息处理。另外，由于在一个累积期间点灯多个发光元件，因此有如下优点：能够抑制各个发光元件的光量，能够减轻LED驱动电源的负载。

并且，如果使利用LED11a～11e而形成的发光光谱与3种等色函数近似，则上述3种等色函数可以是任何一种。例如也可以是如上所述的CIE等色函数、CIE标准观察者的3种光谱曲线(等色函数)。

此外，使通过LED11a～11e的发光动作而形成的发光光谱(例如发光光谱51a～51c)与3种等色曲线(例如CIE等色函数x(λ)、y(λ)、z(λ)的曲线52a～52c)近似的概念包括如下情形：控制LED11a～11e的发光动作，使得通过LED11a～11e的发光动作而形成的发光光谱积极地接近3种等色函数。

(变形例)

作为求出5个LED11a～11e的发光比率的其他方法，在已知各LED11a～11e的发光光谱的情况下，可采用如下所示的更简便的方法。

例如，当将5个LED11a～11e的发光主波长分别设为α、β、γ、δ、ε[nm]时，将与等色函数x(λ)相当的LED11a～11e的混合比率设定为x(α)∶x(β)∶x(γ)∶x(δ)∶x(ε)，将与等色函数y(λ)相当的LED11a～11e的混合比率设定为y(α)∶y(β)∶y(γ)∶y(δ)∶y(ε)，将与等色函数z(λ)相当的LED11a～11e的混合比率设定为z(α)∶z(β)∶z(γ)∶z(δ)∶z(ε)。由此，通过合成5个LED11a～11e的发光光谱，能够与等色函数x(λ)、y(λ)、z(λ)大致近似。

然后，将这些信息保存到图4所示的点灯条件寄存器23a中，从脉冲发生器23b将用于点灯以及熄灯各色LED11a～11e的驱动信号φLa～φLe提供给点灯电路23c。由此，能够得到与等色函数x(λ)、y(λ)、z(λ)相应的3种照明光。点灯电路23c使用用于对各LED 11a～11e进行点灯的规定电源、以及与脉冲发生器23b同步动作的开关电路(晶体管)而构成，在驱动信号φLa～φLe为导通的期间，点灯LED11a～11e。

通常，在原稿用纸7中使用的色素、颜料的分光反射率特性，是在波长轴中比较缓的光谱曲线，相对该波长的变化量少，因此利用上述的离散近似也能够得到实用上足够的测色信息。

图6是表示通过对本实施方式1的图像读取装置进行仿真而得到的测色精度的x-y色度图。

在图6中，白圆是IT8目标的XYZ3刺激值，黑圆是本实施方式1的图像读取装置的影像传感器单元10的输出即3刺激值。图6所示的x-y色度图与图15所示的x-y色度图相比，可知关于哪个色彩系列误差都缩小了。从图6所示的x-y色度图得到的平均色差ΔE，约降低到2，无法用肉眼识别该色差。

此外，如前所述，通常在原稿用纸7中使用的色素、颜料的分光反射率的波长特性变化少，因此能够用5～6色得到实用上足够的测色精度。因此，在本实施方式1中对具有5个发光元件的情况进行了说明。但是，本实施方式1的效果，构成光源的LED的色彩数量越多越好，能够任意地决定使用哪个颜色的LED(发光元件)。即，越增加色彩数量就越提高测色精度，即使增加色彩数量，与切换现有的色彩数量的光源的方式相比，不增加读取速度、存储器等的系统资源。

[实施方式2]

下面说明本发明的实施方式2。此外，本实施方式2与上述的实施方式1相比，只有对各LED11a～11e进行点灯的定时不同。因而，在下面的实施方式2的说明中，对于与现有图像读取装置以及实施方式1的图像读取装置6相同的部分，标记与图1～图6、图8～图19中标记的符号相同的符号，并省略详细的说明。

构成影像传感器单元10的传感器阵列15在1个动作循环中对光载波进行积分并输出，因此传感器阵列15的光电转换功能也可以在各图像信号的积分期间TS1、TS2、TS3内的任一时间进行。例如，也可以将光源11的点灯时间进行时间分割。

图7是说明在本实施方式2中将光源11的点灯时间进行了时间分割的情况下的影像传感器单元10的驱动动作的一例的时序图。

如图7所示，本实施方式2的特征在于，使图像信号的各积分期间TS1、TS2、TS3内的对各LED11a～11e进行点灯的定时不重合。该方法的优点在于，通过在时间上分散地提供给各LED11a～11e的驱动电流，降低流过各LED11a～11e的瞬时电流，减轻电源电路的负载。

另外，由于对各LED11a～11e进行点灯的定时是按时间顺序排列的，因此能够与一种颜色的LED11a～11e的熄灯定时同步地点灯其次的LED11a～11e，能够更加简化控制电路的结构。但是该方法由于分别取得对各色LED11a～11e进行点灯的定时，因此积分期间TS1、TS2、TS3与上述实施方式1相比变长。另外还存在1个扫描期间中的图像信息的累积期间TC也容易变长的缺点。

[本发明的其他实施方式]

为了为实现上述实施方式的功能而使各种设备动作，对与该各种设备连接的装置或者系统内的计算机，提供用于实现上述实施方式的功能的软件程序代码，通过根据保存在该系统或者装置的计算机(CPU或者MPU)中的程序使上述各种设备动作来实施也包含在本发明的范畴内。

另外，在这种情况下，上述软件的程序代码本身实现上述实施方式的功能，该程序代码本身、以及用于将该程序代码提供给计算机的单元、例如保存了有关程序代码的记录介质构成本发明。作为存储有关程序代码的记录介质，例如可使用软盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、磁带、非易失性存储卡、ROM等。

另外，不仅通过执行计算机所提供的程序代码可实现上述实施方式的功能，而且在该程序代码与在计算机中运行的OS(操作系统)或者其他应用程序软件等共同实现上述实施方式的功能的情况下，有关程序代码也当然包含在本发明的实施方式中。

而且，当然如下情况也包含在本发明中，即，将所提供的程序代码保存到计算机功能扩展插件、连接在计算机上的功能扩展单元所具备的存储器中之后，根据该程序代码的指示，由该功能扩展插件、功能扩展单元所具备的CPU等进行实际处理的一部分或者全部，通过该处理来实现上述实施方式的功能。

产业上的可利用性

本发明的图像读取装置例如能够应用在原稿的读取装置中，还能够利用在扫描机、彩色传真机、或者复印机、以及它们的复合机中。另外还能够利用在彩色复印机的图像输入部中。

本申请发明不限于上述实施方式，另外在不脱离本申请发明的精神的范围内，能够进行各种变更、修改，因此本申请发明的范围应该由以下的权利要求书规定。

优先权主张

本申请以2004年7月29日提出的日本专利申请特愿2004-221259以及2005年6月7日提出的日本专利申请特愿2005-167464为基础主张优先权，将其记载内容的全部引用在这里。

Claims (7)

1.一种图像读取装置，其特征在于，具备：

具有相互不同的发光光谱的4个以上的发光元件；

发光控制单元，对上述4个以上的发光元件的发光期间以及发光强度中的至少任意一个进行控制，在1个累积期间内使上述发光元件的全部或者一部分同时或者在不同的期间发光；

光电转换单元，对反射光进行受光并进行光电转换，所述反射光是通过按照上述发光控制单元的控制从上述4个以上的发光元件向原稿发光而得到的来自上述原稿的反射光；以及

读取单元，根据由上述光电转换单元进行光电转换后的电信号，读取上述原稿的图像信息，

上述光电转换单元在主扫描方向上的多次累积期间的各个累积期间对来自上述原稿的反射光进行受光，

上述发光控制单元在上述主扫描方向上的多次累积期间的每个累积期间以不同的条件使上述4个以上的发光元件的全部或者一部分发出光，在至少一个累积期间内使该发出的光的相对发光量比率与3种CIEXYX等色函数中的一个曲线近似，在主扫描方向上的多次累积期间发出与上述3种CIEXYZ等色函数的曲线近似的光，

上述主扫描方向上的累积期间的次数是3次以上，是小于上述发光元件的数量的次数。

2.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于，

上述发光控制单元在上述多次累积期间的各个累积期间，将上述4个以上的发光元件的全部或者一部分的发光定时错开进行发光驱动。

3.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于，

上述光电转换单元具有光电转换传感器，

根据最大点灯时间和用于近似等色函数的系数来决定上述发光元件各自的发光期间，所述最大点灯时间是根据对规定的发光期间的由上述光电转换传感器检测出的来自白色基准板的反射光强度和目标最大反射光强度的比率而决定的。

4.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于，

上述发光控制单元在至少一个累积期间内，控制上述发光元件各自的发光期间以及发光强度的至少任一个而进行发光驱动，使得使上述发光元件发出的光的相对发光量比率与CIE等色函数的3种光谱曲线近似。

5.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于，

上述发光控制单元具备：

存储器，存储上述4个以上的发光元件各自的发光条件；以及

点灯电路，按照存储在上述存储器中的发光条件，对上述4个以上的各个发光元件进行发光驱动。

6.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于，

还具备变位单元，该变位单元使上述发光元件的位置和上述原稿的位置相对变化。

7.一种图像读取装置的控制方法，是读取来自由具有相互不同的发光光谱的4个以上的发光元件照射的原稿的反射光而生成图像信号的图像读取装置的控制方法，其特征在于，具有：

控制工序，控制上述4个以上的发光元件的发光期间以及发光强度中的至少任一个，在1个累积期间内使上述发光元件的全部或者一部分同时或者在不同的期间发光；

光电转换工序，对通过按照上述控制工序的控制从上述4个以上的发光元件向原稿发出光而得到的来自上述原稿的反射光进行受光并进行光电转换；以及

读取工序，根据在上述光电转换工序中进行光电转换后的电信号，读取上述原稿的图像信息，

上述光电转换工序在主扫描方向上的多次累积期间的各个累积期间，对来自上述原稿的反射光进行受光，上述控制工序在上述主扫描方向上的多次累积期间的每个累积期间以不同的条件，使上述4个以上的发光元件的全部或者一部分发出光，在至少一个累积期间内使该发出的光的相对发光量比率与3种CIEXYZ等色函数中的一个曲线近似，在主扫描方向上的多次累积期间发出与上述3种CIEXYZ等色函数的曲线近似的光，上述主扫描方向上的累积期间的次数是3次以上，是小于上述发光元件的数量的次数。

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