CN102905046B - 图像读取装置及图像读取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种图像读取装置及图像读取方法。该图像读取装置包括光源、读取单元、移动单元、移动速度控制单元和点亮时间控制单元。光源将光照射在文档上。读取单元接收从文档反射的光、将接收到的光转换成电荷、并蓄积电荷作为图像信号。移动单元使光源和文档相对地移动。移动速度控制单元根据图像读取装置的读取模式来控制移动单元的移动速度，以便控制读取单元中的读取速度。点亮时间控制单元基于读取单元蓄积电荷时的读取模式将光源控制为在预定时段内熄灭，以便防止蓄积在该读取单元中的电荷达到饱和量。

Description

图像读取装置及图像读取方法
技术领域
本发明涉及图像读取装置和图像读取方法。
背景技术
按照常规，作为用于计算机输入的复印机、传真机或扫描仪，已经在使用的是自动地读出文档的图像信息的图像读取装置。在现有技术的图像读取装置中，沿着与文档的传送路径垂直的方向延伸的光源用来将光照射在文档上，并且成像传感器接收从被照射的文档反射的光以便读出文档上的图像。
JP-A-2005-051566提出了一种图像读取装置，该图像读取装置包括：N个光源，每个光源将光照射在文档或基准板上并且能够调节光量；光学读取单元，其将从文档或基准板反射的光转换成模拟信号；调整单元，其对模拟信号执行增益处理；A/D转换器，其将经过增益处理的模拟信号转换成数字信号；以及控制单元，其对调整单元设定增益值。控制单元单独点亮N个光源以便读取和扫描基准板从而获得各个光源的N个增益值，其中，对A/D转换器的输入信号在A/D转换器的最大输入电平和最小输入电平之间，该最小输入电平大致为接近于该最大输入电平的电平的1/N倍。控制单元还对调整单元设定从N个增益值中选出的单个增益值，并且对除具有所选出的增益值的光源之外的光源调节光量以便读取文档的图像。
发明内容
这里，在一些情况下，根据文档的读取类型来改变文档的读取速度。因此，即使文档的读取速度发生变化，也需要保证所读出的图像不容易发生变化。
[1]根据本发明的一个方面，一种图像读取装置包括光源、读取单元、移动单元、移动速度控制单元和点亮时间控制单元。所述光源将光照射在文档上。所述读取单元接收从文档反射的光、将接收到的光转换成电荷、并蓄积电荷作为图像信号。所述移动单元使所述光源和文档相对地移动。所述移动速度控制单元根据所述图像读取装置的读取模式来控制所述移动单元的移动速度，以便控制所述读取单元中的读取速度。所述点亮时间控制单元基于所述读取单元蓄积电荷时的读取模式将所述光源控制为在预定时段(期间)内熄灭，以便防止蓄积在所述读取单元中的电荷达到饱和量。
[2]第[1]项所述的图像读取装置还包括放大器单元，所述放大器单元以预定的放大因子(放大系数)放大图像信号，
其中，在所述光源持续地点亮而蓄积在所述读取单元中的电荷没有达到所述饱和量的情况下，所述放大器单元基于读取速度来改变放大因子。
[3]在第[1]项或第[2]项所述的图像读取装置中，所述读取单元包括半导体器件，所述半导体器件沿水平和竖直方向传送由电荷耦合器件蓄积的电荷，以便读出电荷作为图像信号，并且
所述点亮时间控制单元将所述预定时段设定在电荷沿水平方向传送的时段内，以便控制所述光源的点亮时间。
[4]在第[1]项或第[2]项所述的图像读取装置中，所述读取单元包括半导体器件，所述半导体器件沿水平和竖直方向传送由电荷耦合器件蓄积的电荷，以便读出电荷作为图像信号，并且
在包括电荷沿竖直方向传送的时段的起始时刻和终止时刻的预定时间内，所述点亮时间控制单元不点亮或熄灭所述光源。
[5]根据本发明的另一个方面，一种图像读取方法包括：
控制光源，所述光源将光照射在文档上；
控制读取单元，所述读取单元接收从文档反射的光、将接收到的光转换成电荷、并蓄积电荷作为图像信号；以及
控制移动速度控制单元，所述移动速度控制单元根据图像读取的读取模式来控制移动单元的移动速度，以便控制所述读取单元中的读取速度，所述移动单元使所述光源和文档相对地移动，
其中，在控制所述光源的过程中，基于所述读取单元蓄积电荷时的读取模式将所述光源控制为在预定时段内熄灭，以便防止蓄积在所述读取单元中的电荷达到饱和量。
[6]第[5]项所述的图像读取方法还包括：
控制放大器单元，所述放大器单元以预定的放大因子放大图像信号，
其中，在所述光源持续地点亮而蓄积在所述读取单元中的电荷没有达到所述饱和量的情况下，所述放大器单元基于读取速度来改变放大因子。
凭借第[1]项所述的构造，与不采用第[1]项所述构造的情况相比，可以提供一种图像读取装置，即使文档的读取速度发生变化，该图像读取装置也能使所读取的图像难以发生变化。
凭借第[2]项所述的构造，与不采用第[2]项所述构造的情况相比，可以获得噪声少的已读图像。
凭借第[3]项所述的构造，与不采用第[3]项所述构造的情况相比，难以在所读取的图像中发生颜色变化。
凭借第[4]项所述的构造，与不采用第[4]项所述构造的情况相比，由光源点亮或熄灭引起的颜色变化难以影响图像。
凭借第[5]项所述的方法，与不采用第[5]项所述构造的情况相比，可以允许计算机实现这样的功能：即使文档的读取速度发生变化，也能使所读取的图像难以发生变化。
凭借第[6]项所述的方法，与不采用第[6]项所述构造的情况相比，可以获得噪声少的已读图像。
附图说明
基于下列附图，详细地描述本发明的示例性实施例，其中：
图1示出根据本发明的实施例的图像读取装置的示例性构造；
图2示出根据实施例的光源的示例性构造；
图3是示出控制单元(图像处理单元)的框图；
图4是示出信号处理单元的框图；
图5-1是示出图像处理电路的示例性操作的流程图；
图5-2是示出图像处理电路的示例性操作的流程图；
图6示出使光源控制器操作光源的控制信号以及使CCD控制器操作CCD图像传感器的控制信号；
图7示出在CCD图像传感器中传送(转移)通过光电转换而获得的电荷的操作；
图8是示出CCD图像传感器的读取速度和输出放大电路的放大因子之间的关系的概念图；
图9A至9C是读取模式发生变化时的光源点亮信号的时序图；以及
图10是示出装置控制器的示例性操作的流程图。
具体实施方式
<对整个图像读取装置的描述>
在下文中，参照附图详细地描述本发明的实施例。
图1示出了根据本发明的实施例的图像读取装置1的示例性构造。图1所示的图像读取装置1不仅能够读取固定的文档的图像，而且能够读取正在被传送的文档的图像。因此，图像读取装置1包括文档输送装置10和读取机构50，其中，文档输送装置10从装载的一沓文档中依次送出文档，而读取机构50扫描文档以便读取图像。
文档输送装置10包括文档装载单元11和排出文档装载单元12，其中，文档装载单元11装载由多个文档组成的一沓文档，而排出文档装载单元12位于文档装载单元11下方并且装载已经被读取的文档。文档输送装置10包括纸张传送辊13，纸张传送辊13取出并传送文档装载单元11中的文档。在纸张传送辊13的文档传送方向的下游设置有处理机构14，处理机构14利用输送辊和阻滞辊来逐一地处理纸张。在传送文档的第一传送路径31中，从文档传送方向的上游按顺序设置有预配准辊15、配准辊16、压纸辊17和外辊18。在文档输送装置10内部设置有接触式图像传感器(CIS)单元40。
预配准辊15将逐一经过处理的文档朝向下游的辊传送并且形成文档的卷环(loop)。配准辊16暂时停止旋转然后按照适当的定时重新开始旋转，并且在调整相对于下面将要描述的读取机构50的定位(偏移)的同时输送文档。压纸辊17辅助传送正在被读取机构50读入的文档。外辊18将由读取机构50读入的文档传送到更下游。沿着文档传送方向在外辊18的下游设置有第二传送路径32，第二传送路径32将文档引导至排出文档装载单元12。在第二传送路径32中设置有排出辊19。
在图像读取装置1中，在外辊18的出口和预配准辊15的入口之间设置有第三传送路径33，第三传送路径33使得能够在一次处理过程中读取形成在文档的两个面上的图像。上述排出辊19还具有使文档正反面翻转并且将文档传送到第三传送路径33的功能。
在图像读取装置1中，当读取文档的两个面时，需要设置第四传送路径34，第四传送路径34在将文档排出到排出文档装载单元12上时使文档再一次正反面翻转。第四传送路径34设置在第二传送路径32上方。上述排出辊19还具有使文档正反面翻转并且将文档传送到第四传送路径34的功能。
在此期间，读取机构50将文档输送装置10支撑为能够打开和关闭、允许机构框架51支撑文档输送装置10、并且读取由文档输送装置10传送的文档的图像。读取机构50包括机构框架51、第一台板玻璃52A和第二台板玻璃52B，其中，机构框架51形成机壳，第一台板玻璃52A装载在停止状态下被读取图像的文档，而第二台板玻璃52B具有供光读取由文档输送装置10传送的文档的开口。这里，第二台板玻璃52B可以由细长的透明玻璃板构造而成。
读取机构50包括全速率滑架53和半速率滑架54，其中，全速率滑架53在第二台板玻璃52B下方停止或者扫描掠过第一台板玻璃52A以读入图像，而半速率滑架54将由全速率滑架53获得的光提供给成像单元。全速率滑架53设置有光源55、第一反射镜57A和第二反射镜57B，其中，光源55在点亮时将光照射在文档上，第一反射镜57A反射来自光源55的光以便将光照射在文档上，而第二反射镜57B反射从文档获得的反射光。半速率滑架54包括第三反射镜57C和第四反射镜57D，第三反射镜57C和第四反射镜57D将从第二反射镜57B获得的光提供给成像单元。读取机构50包括例如电动机等驱动源(未示出)，该驱动源使半速率滑架54和具有光源55的全速率滑架53沿着副扫描方向移动。上述驱动源作为移动单元的实例，该移动单元使光源55和文档相对地移动。
读取机构50包括成像透镜58和电荷耦合器件(CCD)图像传感器59，CCD图像传感器59作为读取单元的实例，该读取单元接收从文档反射的光然后对接收到的光进行光电转换，以便蓄积电荷作为图像信号从而读取文档的图像。成像透镜58对从第四反射镜57D获得的光学图像进行光学缩减。CCD图像传感器59对由成像透镜58形成的光学图像进行光电转换。也就是说，读取机构50利用所谓的缩减式光学系统在CCD图像传感器59上形成图像。例如，CCD图像传感器59由三行彩色CCD传感器构造而成。CCD图像传感器59以像素为单位对从文档反射的光进行光电转换以便输出R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)的模拟图像信号(在下文中称为“RGB信号”)作为图像信号。读取机构50包括第一台板玻璃52A和第二台板玻璃52B之间的引导件56A，引导件56A引导在文档输送装置10中被传送的文档。在引导件56A下方安装有白色基准板56B和彩色基准板56C，其中，白色基准板56B沿着主扫描方向延伸，而彩色基准板56C作为彩色基准部件的实例。
读取机构50还包括作为控制单元的实例的控制单元(图像处理单元)60。图像处理单元60对从设置在接触式图像传感器单元40和CCD图像传感器59中的图像传感器(未示出)输入的文档图像数据执行预定处理。图像处理单元60控制图像读取装置1的读取操作过程中各部件的相应操作。
接下来，对图像读取装置1读取文档的情况进行描述。例如，当读取放置在第一台板玻璃52A上的文档的图像时，全速率滑架53和半速率滑架54按照2∶1的比率沿着扫描方向(以箭头表示的方向)移动。在这种情况下，光从全速率滑架53的光源55经由第一反射镜57A照射在文档的待读取的表面上。接下来，从文档反射的光被反射在第二反射镜57B上。
此后，反射光依次被第三反射镜57C和第四反射镜57D反射，从而被引导至成像透镜58。被引导至成像透镜58的光成像在CCD图像传感器59的受光表面上。CCD图像传感器59是一维传感器，并且对与一行对应的图像同时执行处理，下文将对此进行详细描述。如果完成沿着行方向(主扫描方向)读取一行，则全速率滑架53向与主扫描方向垂直的方向(副扫描方向)移动，从而读取文档的下一行。对整个一页文档执行这样的处理，于是完全读取一页文档。
在此期间，当读取由文档输送装置10传送的文档的图像时，由文档输送装置10传送的文档在第二台板玻璃52B上经过。在此时，全速率滑架53和半速率滑架54停止在图1中以实线表示的位置。从已经经过了文档输送装置10的压纸辊17的文档的一行反射的光经由第二反射镜57B、第三反射镜57C和第四反射镜57D被引导至成像透镜58。在这种情况下，文档输送装置10作为移动单元的实例，该移动单元使光源55和文档相对地移动。
成像透镜58利用反射光形成图像，并且CCD图像传感器59读取该图像。在作为一维传感器的CCD图像传感器59对主扫描方向上的一行同时执行处理之后，读入由文档输送装置10传送的文档的主扫描方向上的下一行。此后，文档的后端经过第二台板玻璃52B的读取位置，从而沿着副扫描方向完全读取一个页面。这里，根据本实施例，当CCD图像传感器59读取文档的第一面时，接触式图像传感器单元40可以同时读取文档的第二面。
<对光源的描述>
图2是示出根据本实施例的光源55的构造实例的视图。
图2所示的光源55包括发光二极管(LED)芯片551、固定孔552和导光板560，其中，LED芯片551在多层基板550上排列成一行，固定孔552形成在多层基板550中以固定光源55，而导光板560沿着LED芯片551的发光方向设置以便引导来自LED芯片551的光并且使光以预定的光分布图案照射。
本实施例的多层基板550是玻璃环氧树脂基板，并且由包括多个层叠的单个基板构成。在多层基板550的排列有LED芯片551的表面(正面)、与正面相反的表面(背面)和单个基板之间设置有配线，该配线由铜等材料制成的金属膜构成。
LED芯片551包括形成在其中的GaN基半导体层并且产生蓝色光成分。然而，施加在LED芯片551的表面上的荧光材料使颜色发生变化，因此照射出白色光成分。LED芯片551在多层基板550上沿着主扫描方向排列成行，其中，各个芯片之间的间隙是均一的。
导光板560由例如丙烯等透明树脂制成，并且如上所述沿着LED芯片551的发光方向设置以便引导来自LED芯片551的光。在导光板560的发出光的发光表面560a上设置有图中未示出的滤光片。在滤光片上形成有具有预定图案的凹凸结构。因此，可以利用凹凸结构以预定的光分布图案发出光。导光板560利用托架(未示出)进行安装和固定，并且与多层基板550具有预定距离。
<对图像处理单元的描述>
接下来，对图1所示的图像处理单元60进行描述。
图3是示出图像处理单元60的框图。应用本实施例的图像处理单元60包括信号处理单元70和装置控制器80，其中，信号处理单元70处理从CCD图像传感器59(见图1)获得的图像信息，而装置控制器80控制文档输送装置10和读取机构50。
信号处理单元70对CCD图像传感器59的输出执行预定的图像处理。信号处理单元70的输出被输出到例如打印机的图像输出终端(IOT)或PC等主机系统。
图4是示出信号处理单元70的框图。图4所示的信号处理单元70包括采样保持电路71、黑色电平调整电路72、作为放大器单元的实例的输出放大电路73、A/D转换电路74、图像处理电路(数字信号处理器，DSP)75和图像存储器76。
采样保持电路71从CCD图像传感器59接收作为模拟图像数据的RGB信号、对信号进行采样、并且将信号保持(保存)预定的时间段。黑色电平调整电路72调整RGB信号的黑色亮度级，然后输出放大电路73以预定的放大因子将RGB信号放大为预定的输出电平。
接下来，A/D转换电路74对CCD图像传感器59的每个像素将作为模拟信号的RGB信号转换成数字信号，即转换成作为数字图像数据的DR、DG和DB信号。例如，A/D转换后的数字图像数据用8位浓度(256个灰度级)来表示，并且最小浓度0输出为黑色电平而最大浓度255输出为白色电平。因此，下面将要详细描述的图像处理电路75对DR、DG和DB信号执行例如明暗校正或伽玛校正等图像处理，并且输出这些信号。
再参照图3，装置控制器80包括：图像读取控制器81，其控制读取文档的一个面或两个面并且从总体上控制文档输送装置10和读取机构50；CCD控制器82，其控制CCD图像传感器59；光源控制器83，其按照适当的读取定时控制光源55；扫描控制器84，其控制读取机构50中的电动机的起停(on/off)或移动速度，以便控制全速率滑架53和半速率滑架54的扫描操作；以及传送机构控制器85，其控制文档输送装置10中的电动机，并且控制各种辊的操作、输送离合器的操作和闸板的切换操作。控制信号从各种控制器输出到文档输送装置10和读取机构50，并且各个控制器可以基于控制信号来控制各种操作。
图像读取控制器81基于来自主机系统的控制信号或者例如通过自动选择读取功能检测到的传感器输出以及用户通过用户界面(UI)作出的选择来设定读取模式(读取类型)，并且控制文档输送装置10和读取机构50。作为读取模式，可以考虑的是通过将文档装载在第一台板玻璃52A上来读取文档的文档固定读取模式或者例如利用一次通过的单面读取模式和利用翻转通过的翻转双面读取模式等文档流动读取模式。此外，例如，可以设定字符图像读取模式(字符模式)或图片图像读取模式(图片模式)，其中，该字符模式通过对因读取文档而获得的图像数据执行预定的图像处理来输出能保证容易地读出字符图像的图像数据，而该图片模式通过对因读取文档而获得的图像数据执行预定的图像处理来输出能保证容易地看出图片图像的图像数据。另外，可以设定将文档读取为黑白图像的黑白读取模式或者将文档读取为彩色图像的彩色读取模式。此外，还有放大或缩小图像的放大缩小模式。
<对图像处理电路的操作的描述>
接下来，对图像处理电路75的操作进行详细描述。
图5-1和5-2是示出图像处理电路75的操作实例的流程图。
首先，图像处理电路75从A/D转换电路74接收作为数字图像数据的DR、DG和DB信号(步骤S101)。然后，将图像数据存储在图像存储器76中(步骤S102)。接下来，从图像存储器76中读出图像数据并且对图像数据执行明暗校正(步骤S103)。接着，对图像数据执行伽玛校正(步骤S104)。然后，检测文档的背景色(背景颜色)并且执行去除背景色的处理(步骤S105)。此后，再次将受到了上述图像处理的图像数据存储在图像存储器76中(步骤S106)。
接下来，图像处理电路75判断是否要执行将图像缩小50％的处理(步骤S107)。如果想要将图像缩小50％(在步骤S107中判定为“是”)，则图像处理电路75从图像存储器76中读取图像数据，并且沿着主扫描方向和副扫描方向每隔一个像素删除一个像素的图像数据(步骤S108)。因此，可以将图像缩小50％。在将图像缩小50％之后，再次将图像数据存储在图像存储器76中(步骤S109)。
接下来，图像处理电路75判断是否要沿着主扫描方向放大或缩小图像(步骤S110)。如果想要沿着主扫描方向放大或缩小图像(在步骤S110中判定为“是”)，则图像处理电路75从图像存储器76中读出图像数据，并且执行沿着主扫描方向放大或缩小图像的预定处理(步骤S111)。在沿着主扫描方向执行放大或缩小处理之后，再次将图像数据存储在图像存储器76中(步骤S112)。
图像处理电路75判断是否要沿着副扫描方向放大或缩小图像(步骤S113)。如果想要沿着副扫描方向放大或缩小图像(在步骤S113中判定为“是”)，则图像处理电路75从图像存储器76中读出图像数据，并且执行沿着副扫描方向放大或缩小图像的预定处理(步骤S114)。在沿着副扫描方向执行放大或缩小处理之后，再次将图像数据存储在图像存储器76中(步骤S115)。
图像处理电路75从图像存储器76中读出图像数据，并且执行平滑/加重滤波处理(步骤S116)。通过执行这些处理，可以去除包含在图像中的随机噪声，可以减少每个像素的浓度的细微变化(平滑化)，并且可以加重(突出)字符的边缘处的浓度值的变化(加重化)。在执行这些处理之后，再次将图像数据存储在图像存储器76中(步骤S117)。
例如，对是否要执行上述将图像缩小50％的处理、沿着主扫描方向放大或缩小图像的处理、沿着副扫描方向放大或缩小图像的处理的判断取决于用户是否已经使用UI指定了该处理。在执行沿着主扫描方向对图像的放大或缩小处理以及沿着副扫描方向对图像的放大或缩小处理之前，单独地执行将图像缩小50％的处理。这是由于可以简单地执行将图像缩小50％的处理，因而能够减轻图像处理电路75中的负荷。
根据本实施例，图像处理电路75使用软件来执行上述处理。如上所述，当执行对图像的放大或缩小处理时，需要单独处理。因此，进行处理所需的负荷加重。如上所述，需要频繁地将图像数据存储在图像存储器76中以及从图像存储器76中读出。然而，由于频繁的读出操作和存储操作使图像处理电路75的处理能力受到限制，所以无法一次处理大量的图像。基本上，这是由于在处理一个图像之后，需要重复将图像存储在图像存储器76中然后从图像存储器76中读出图像以执行下一图像的处理的操作。因此，上述处理使图像处理电路75中的负荷加重。为此，图像处理电路75的处理无法满足对读取图像的速度的要求。在读取彩色图像时，以上缺点更为显著。读取彩色图像的情况下图像信号的数量是读取黑白图像的情况下图像信号的数量的三倍。因此，图像处理电路75中的负荷也随着图像信号的数量的增加而加重。
根据本实施例，如果读取模式是彩色图像读取模式并且兼有放大或缩小处理，则通过降低读取文档的速度来执行处理。更具体来说，如果读取模式是彩色图像读取模式并且兼有放大或缩小处理，则降低例如上述驱动源等移动单元的移动速度以便降低CCD图像传感器59中的文档读取速度。在本实施例中，扫描控制器84执行上述速度控制。因此，扫描控制器84根据读取模式控制移动单元的移动速度，从而用作移动速度控制单元的实例，该移动速度控制单元调整CCD图像传感器59中的读取速度。
当通过降低移动单元的移动速度来降低CCD图像传感器59中的文档读取速度时，蓄积在CCD图像传感器59中的电荷饱和而超过CCD图像传感器59的饱和输出电压。因此，通过降低对文档的读取速度，使得CCD图像传感器59的光电蓄积时段变长，这导致曝光量的增大。因此，如果文档读取速度低于预定速度，则由CCD图像传感器59接收到的光量变得大于饱和曝光量，从而蓄积在CCD图像传感器59中的电荷达到饱和量(饱和电荷量)。在这种情况下，难以正常地读取文档。
因此，根据本实施例，在上述情况下，基于读取模式来设定光源的熄灭时段以便控制光源的点亮时段，从而防止蓄积在CCD图像传感器59中的电荷达到饱和量。也就是说，光源控制器83用作点亮时间控制单元的实例。
<对光源和CCD图像传感器的操作的描述>
图6是示出使光源控制器83操作光源55的控制信号以及使CCD控制器82操作CCD图像传感器59的控制信号的视图。
图6中的上部示出了使光源控制器83操作光源55的控制信号的时序图。图中的下部示出了使CCD控制器82操作CCD图像传感器59的控制信号的时序图。
具体来说，图中下部示出的是CCD驱动时钟CLK的时序图。在本实施例中，时刻a至时刻d的时段是对于主扫描方向上的一行的图像信息传送时段以及对于主扫描方向上的一行的光蓄积(光储备)时段。上述传送时段划分成两个时段，即竖直传送时段和水平传送时段。
图7是示出在CCD图像传感器59中传送通过光电转换而获得的电荷的操作的视图。
在CCD图像传感器59的接收从文档反射的光的受光表面上成行地排列有光电二极管。根据本实施例，与R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)对应的光电二极管排列成三行，以便能够以RGB色读取记录在文档上的图像。根据本实施例，例如，7500个光电二极管排列成一行。图7示出了作为实例的一行光电二极管。
图7中的光电二极管P沿着主扫描方向排列成一行，并且当图像读取装置1(见图1)读取文档时，一个光电二极管P对应于一个像素。因此，如果有光照射在光电二极管P上，则发生光电转换从而使电荷蓄积在光电二极管P中。蓄积的电荷量与蓄积时间(储备时段)和照射的光量成正比。在光电二极管P中，电荷在预定的蓄积时段内蓄积然后作为图像信号输出。一般来说，CCD图像传感器59执行竖直传送和水平传送以输出电荷。也就是说，蓄积在光电二极管P中的电荷沿竖直方向传送于是被转送到电荷传送单元D中。电荷传送单元D是由电荷耦合器件(CCD)形成的半导体器件。电荷依次从电荷传送单元D沿水平方向传送，从而作为一行的图像信号而输出。
再参照图6，如参照图7所述，蓄积在光电二极管P中的电荷在竖直转送时段的时刻a和时刻b之间从光电二极管P沿竖直方向传送到电荷传送单元D。然后，在电荷传送单元D中，在时刻c1和时刻c2之间进行第一水平传送。在时刻c3和时刻c4之间进行第二水平传送。重复水平传送，直到一行的电荷全部沿水平方向传送为止。在进行竖直传送和水平传送的时刻a和时刻d之间的时段内，下一行的电荷接受光电转换并蓄积在光电二极管P中。因此，电荷在接下来的时段内沿竖直方向和水平方向传送，并且作为图像信息输出到CCD图像传感器59的外部。
根据本实施例，如图6上部的时序图所示，在CCD图像传感器59的带电时段(蓄积时段)内将光源点亮信号从ON切换为OFF，以便设定光源55熄灭的时段(时刻L1和时刻L2之间的时段)。通过这样做，可以减少蓄积在CCD图像传感器59中的电荷。因此，能够防止蓄积在CCD图像传感器59中的电荷达到饱和量。
在光源55持续地点亮而CCD图像传感器59的曝光量超过饱和曝光量且蓄积在CCD图像传感器59中的电荷达到饱和电荷量的情况下，需要设定光源55的熄灭时段。也就是说，即使光源55持续地点亮，如果CCD图像传感器59的曝光量低于饱和曝光量，则也没有必要设定熄灭时段。如果移动单元的移动速度超过预定速度因而对文档的读取速度超过预定的读取速度，则CCD图像传感器59的曝光量低于饱和曝光量。在这种情况下，由于蓄积在CCD图像传感器59中的电荷没有达到饱和电荷量，所以没有必要设定光源55的熄灭时段。
这里，优选将光源55的熄灭时段设定在CCD图像传感器59沿水平方向传送电荷的时段内。如上所述，例如，光源55使用由LED发出的光。然而，在点亮和熄灭LED之前及之后，色调容易发生变化。因此，当光源55的熄灭时段设定在CCD图像传感器59沿竖直方向传送电荷的时段内时，由于LED的色变的影响会导致无法正常地读取文档。
由于同样的原因，优选的是：在包括CCD图像传感器59沿竖直方向传送电荷的时段的起始时刻(时刻a)和终止时刻(时刻b)的预定时间内不点亮或熄灭光源。上述预定时间如图6所示，其中，时刻a插在时刻a1和时刻a2之间，而时刻b插在时刻b1和时刻b2之间。因此，时刻a1至时刻a2的时间段和时刻b1至时刻b2的时间段是光源55的色调容易发生变化的时段，所以优选将光源55的熄灭期间设定为避开这些时间段。
根据本实施例，如果光源55持续地点亮而蓄积在CCD图像传感器59中的电荷没有达到饱和电荷量，则基于读取速度来改变输出放大电路73(见图4)的放大因子。
图8是示出CCD图像传感器59的读取速度和输出放大电路73的放大因子之间的关系的概念图。在图8中，横轴表示读取速度，而纵轴表示输出放大电路73的放大因子。
在图8中，如果读取速度低于V1，则在光源55持续地点亮的同时蓄积在CCD图像传感器59中的电荷会达到饱和电荷量。在读取速度超过V1的速度区域内，输出放大电路73的放大因子增大。换言之，在读取速度超过V1的速度区域内，如果CCD图像传感器59的光蓄积时段短，则输出放大电路73的放大因子增大；如果CCD图像传感器59的光蓄积时段长，则输出放大电路73的放大因子减小。通过这样做，可使得输出放大电路73的输出电平基本上保持恒定。因此，该输出电平不再随着CCD图像传感器59的光蓄积时段的变化而变化。如果CCD图像传感器59的光蓄积时段长，则可以使更多的光经光电转换而成为图像信息。因此，可以获得更高的S/N比(信噪比)。
图9A至9C是读取模式发生变化时的光源点亮信号的时序图。
图9A是在读取黑白图像时没有执行放大或缩小处理的光源点亮信号的时序图。图9B是在读取黑白图像时执行放大或缩小处理的光源点亮信号的时序图。图9C是在读取彩色图像时没有执行放大或缩小处理的光源点亮信号的时序图。
如图9A所示，CCD图像传感器59对一行的读取时间是时刻e和时刻f之间的时间。具体来说，该时间为例如300μs。也就是说，CCD图像传感器59的光蓄积时段与时刻e和时刻f之间的时段对应。在蓄积时段内，由于蓄积在CCD图像传感器59中的电荷没有达到饱和电荷量，所以光源点亮信号保持ON状态，从而光源55不熄灭而保持点亮状态。
如图9B所示，这里对一行的读取时间是图9A中对一行的读取时间的两倍，并且与时刻e和时刻g之间的时间对应。因此，CCD图像传感器59的光蓄积时段与时刻e和时刻g之间的时段对应。即使图9B中的蓄积时段是图9A中的蓄积时段的两倍，由于蓄积在CCD图像传感器59中的电荷没有达到饱和电荷量，所以光源点亮信号仍为ON，从而光源55不熄灭而保持点亮状态。然而，由于与设定光源的熄灭时段的情况相比从CCD图像传感器59输出的图像信号的强度变为两倍，所以通过使输出放大电路73(见图4)的放大因子变为图9A中输出放大电路73的放大因子的二分之一来使输出放大电路73的输出电平与图9A中输出放大电路73的输出电平大致相同。通过这样做，与图9A所示的情况相比，可使得所读取的图像的S/N比变得更高。
如图9C所示，这里对一行的读取时间是图9A中对一行的读取时间的四倍，并且与时刻e和时刻i之间的时间对应。因此，CCD图像传感器59的光蓄积时段与时刻e和时刻i之间的时段对应。图9C中的蓄积时段是图9A中的蓄积时段的四倍。根据本实施例，在光源55点亮的同时，蓄积在CCD图像传感器59中的电荷达到饱和电荷量。因此，在时刻g和时刻i之间将光源点亮信号从ON切换为OFF以设定光源的熄灭时段。在这种情况下，从CCD图像传感器59输出的图像信号的强度与图9B中从CCD图像传感器59输出的图像信号的强度大致相同。因此，输出放大电路73的放大因子变为与图9B中输出放大电路73的放大因子相同，并且输出放大电路73的输出电平与图9A和9B中输出放大电路73的输出电平大致相同。
<对装置控制器的全部操作的描述>
接下来，将对装置控制器80的全部操作(包括对光源55和CCD图像传感器59的控制)进行描述。
图10是示出装置控制器80的操作实例的流程图。
首先，图像读取控制器81基于传感器输出和用户使用UI作出的选择来设定读取模式(步骤S201)。图像读取控制器81基于所设定的读取模式来确定移动单元的移动速度(扫描速度)(步骤S202)。
图像读取控制器81确定光源55的熄灭时段(步骤S203)。可以基于读取模式和扫描速度中的任一个来确定熄灭时段。如上所述，根据读取模式，也可以不设定熄灭时段。
光源控制器83通过将光源点亮信号从OFF切换为ON而点亮光源55(步骤S204)。扫描控制器84以在步骤S202中确定的扫描速度开始进行扫描(步骤S205)。
接下来，CCD图像传感器59在预定定时读取第一行(步骤S206)。如图6和7所示，根据从CCD控制器82输出的CCD驱动时钟而通过CCD图像传感器59沿着水平方向和竖直方向传送由光电转换而获得的电荷来执行该读取操作。
在水平传送期间，光源控制器83在由图像读取控制81确定的熄灭时段内将光源点亮信号从ON切换为OFF，以熄灭光源55(步骤S207)。如果完成了对第一行的读取操作，则图像读取控制器81判断是否还有待读取的行(步骤S208)。如果没有待读取的行(在步骤S208中判定为“否”)，则完成对文档的读取操作。如果有待读取的行(在步骤S208中判定为“是”)，则执行对下一行的读取操作。
装置控制器80通过执行上述控制，即使读取速度发生变化，也可以防止蓄积在CCD图像传感器59中的电荷达到饱和电荷量。因此，即使读取速度发生变化，也使所读取的图像难以发生变化。
根据上述实施例，可以通过软件和硬件资源的协作来实现由信号处理单元70或装置控制器80执行的处理。即，设置在图像读取装置1中的控制计算机内的CPU(未示出)执行程序，以便实现设置在图像读取装置1中的信号处理单元70或装置控制器80的功能并且实现组成部件的各功能。
参照图10描述的装置控制器80执行的处理允许计算机执行下述功能：点亮控制功能，其控制光源55以点亮光源55，从而将光照射文档；读取单元控制功能，其控制CCD图像传感器59，该CCD图像传感器59接收从文档反射的光并对接收到的光进行光电转换，以将电荷蓄积为图像信号；以及移动速度控制功能，其根据读取模式来控制移动单元的移动速度，该移动单元使光源55与文档相对地移动。可以由下述程序来实现点亮控制功能：该程序通过基于CCD图像传感器59蓄积电荷时的读取模式来设定光源55熄灭的时段来控制光源55的点亮时间，以便防止蓄积在CCD图像传感器59中的电荷达到饱和电荷量。
为了解释和说明起见，已经提供了对本发明的示例性实施例的以上描述。本发明并非意在穷举或将本发明限制在所披露的具体形式。显然，许多修改和变型对于本领域的技术人员而言是显而易见的。这些实施例的选取和描述是为了更好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他人员能够理解本发明适用于各种实施例，并且本发明的各种变型适合于所设想的特定用途。本发明意在用前面的权利要求书及其等同内容来限定本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种图像读取装置，包括：
光源，其将光照射在文档上；
读取单元，其接收从文档反射的光、将接收到的光转换成电荷、并蓄积电荷作为图像信号；
移动单元，其使所述光源和文档相对地移动；
移动速度控制单元，其根据所述图像读取装置的读取模式来控制所述移动单元的移动速度，以便控制所述读取单元中的读取速度；以及
点亮时间控制单元，其基于所述读取单元蓄积电荷时的读取模式将所述光源控制为在预定时段内熄灭，以便防止蓄积在所述读取单元中的电荷达到饱和量，
其中，所述读取单元包括半导体器件，所述半导体器件沿水平和竖直方向传送由电荷耦合器件蓄积的电荷，以便读出电荷作为图像信号，并且
在包括电荷沿竖直方向传送的时段的起始时刻和终止时刻的预定时间内，所述点亮时间控制单元不点亮或熄灭所述光源。
2.根据权利要求1所述的图像读取装置，还包括：
放大器单元，其以预定的放大因子放大图像信号，
其中，在所述光源持续地点亮而蓄积在所述读取单元中的电荷没有达到所述饱和量的情况下，所述放大器单元基于读取速度来改变放大因子。
3.根据权利要求1或2所述的图像读取装置，其中，
所述点亮时间控制单元将所述预定时段设定在电荷沿水平方向传送的时段内，以便控制所述光源的点亮时间。
4.一种图像读取方法，包括：
控制光源，所述光源将光照射在文档上；
控制读取单元，所述读取单元接收从文档反射的光、将接收到的光转换成电荷、并蓄积电荷作为图像信号；以及
控制移动速度控制单元，所述移动速度控制单元根据图像读取的读取模式来控制移动单元的移动速度，以便控制所述读取单元中的读取速度，所述移动单元使所述光源和文档相对地移动，
其中，在控制所述光源的过程中，基于所述读取单元蓄积电荷时的读取模式将所述光源控制为在预定时段内熄灭，以便防止蓄积在所述读取单元中的电荷达到饱和量，
所述读取单元包括半导体器件，所述半导体器件沿水平和竖直方向传送由电荷耦合器件蓄积的电荷，以便读出电荷作为图像信号；并且
在包括电荷沿竖直方向传送的时段的起始时刻和终止时刻的预定时间内，将所述光源控制为不点亮或熄灭。
5.根据权利要求4所述的图像读取方法，还包括：
控制放大器单元，所述放大器单元以预定的放大因子放大图像信号，
其中，在所述光源持续地点亮而蓄积在所述读取单元中的电荷没有达到所述饱和量的情况下，所述放大器单元基于读取速度来改变放大因子。
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