CN103973927A - 图像读取装置、图像形成装置以及图像读取方法 - Google Patents

图像读取装置、图像形成装置以及图像读取方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供图像读取装置、图像形成装置以及图像读取方法。该图像读取装置包括：光接收元件，被布置在主扫描方向上用于执行逐像素光电转换；AD转换器单元，将由光接收元件光电转换成的每块模拟数据转换成并行的数字数据块；存储单元，在其中存储经AD转换器单元转换的每块数字数据；转换器单元，读取存储在存储单元中的数字数据，并将读取的数字数据转换为主扫描方向上的串行数据；读出控制单元，可变地控制主扫描方向上的串行数据的读出起始像素和读出结束像素；以及周期改变单元，基于读出起始像素和读出结束像素改变转换器单元将数字数据转换为主扫描方向上的串行数据的周期。

Description

图像读取装置、图像形成装置以及图像读取方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年1月24日在日本提交的日本专利申请No.2013-011466的优先权并通过引用的方式合并其全部内容。
技术领域
本发明涉及图像读取装置、图像形成装置以及图像读取方法。
背景技术
通常，图像读取装置被适配为通过允许诸如多个光电二极管之类的光接收元件接收光线，将累积的电荷转换为电压，并且然后顺序地将电压从模拟转换为数字，由此多块像素数据被顺序输出，并且像素数据在主扫描方向上被逐行采集以读取图像。简而言之，为了获取一行图像数据，所有像素数据不得不在主扫描方向上被逐像素顺序地输出。
另一方面，在日本专利特开No.2012-78141中，公开了具有用于改变读取图像的起始位置以改变读取图像的范围的附加功能的位移传感器。
但是，上述常规技术存在不能有效读取所需要的像素的问题。
考虑到上述问题，需要提供可以有效地读取所需要的像素的图像读取装置、图像形成装置以及图像读取方法。
发明内容
本发明的目的是至少部分地解决常规技术中的问题。
根据本发明，提供图像读取装置，包括：多个光接收元件，被配置为并排布置在主扫描方向上并逐像素执行光电转换；多个AD转换器单元，被配置为将由多个光接收元件光电转换成的每块模拟数据转换成并行的数字数据块；存储单元，被配置为在其中存储经多个AD转换器单元转换的每一个并行的数字数据块中；转换器单元，被配置为读取存储在存储单元中的数字数据，并将读取的数字数据转换为主扫描方向上的串行数据；读出控制单元，被配置为可变地控制经转换器单元转换的主扫描方向上的串行数据的读出起始像素和读出结束像素；以及周期改变单元，被配置为基于读出控制单元控制的读出起始像素和读出结束像素，改变转换器单元将数字数据转换为主扫描方向上的串行数据的周期。
本发明也提供图像形成装置，包括上面定义的图像读取装置。
本发明也提供用于读取图像的方法，该方法包括：将经并排布置在主扫描方向上的多个光接收元件逐像素光电转换的每块模拟数据转换成并行的数字数据块；存储每个转换后的并行的数字数据块；可变地控制主扫描方向上的读出起始像素和读出结束像素；从被控制的起始像素到被控制的读出结束像素读出存储的数字数据，并将读出的数字数据转换为主扫描方向上的串行数据；以及基于被控制的读出起始像素和被控制的读出结束像素，改变将数字数据转换为主扫描方向上的串行数据的周期。
当结合参考附图考虑时，通过阅读接下来详细描述的本发明的优选实施例，可以更好地理解本发明的上述及其他目的、特征、优点和技术及工业意义。
附图说明
图1是示意性图示根据实施例的图像读取装置的侧视图；
图2是图示当图像读取装置读取文档时文档放置在接触玻璃板上的位置的图；
图3是图示根据实施例的图像读取装置的配置的示例的方框图；
图4是图示根据实施例的图像读取装置的操作的示例的时序图；
图5是图示图3中所示的图像读取装置的第一修改示例的方框图；
图6是图示诸如读出起始像素和读出结束像素之类的图像读取装置存储在寄存器等中的设置值的多个示例的视图；
图7是图示图3中所示的图像读取装置的第二修改示例的方框图；
图8是图示占空调节单元(duty regulating unit)的第一操作示例的时序图；
图9是图示占空调节单元的第二操作示例的时序图。
图10是图示图3中所示的图像读取装置的第三修改示例的方框图；
图11是图示包括图像读取装置的图像形成装置的视图。
具体实施方式
现在，将参考附图对图像读取装置的实施例做更详细的描述。图1是示意性图示根据实施例的图像读取装置10的侧视图。例如过纸型(sheetthrough type)图像读取装置10具有读取器主体100(平板扫描器(flat-bedscanner))和自动文档馈送器(ADF)102。
读取器主体100包括接触玻璃板104、白色参照板106、第一托架108，第二托架110、透镜118、在传感器板120上提供的CMOS线性传感器122和扫描马达124。第一托架108包括光源109和镜子112。第二托架110包括镜子114和116。此外，读取器主体100提供有读出窗口134，由自动文档馈送器102传送的文档可以通过该读出窗口被读取。
自动文档馈送器102被布置在读取器主体100的顶部上，以便自动馈送和传送文档。自动文档馈送器102包括文档托盘130、传送鼓132、纸排出辊(paper discharge roller)136、排出纸托盘(discharged-paper tray)138和其他单元。自动文档馈送器102将放置在文档托盘130上的文档向传送鼓132传送，并且然后传送鼓132将文档向读出窗口134传送。文档当通过读出窗口134时被暴露于来自光源109的光。从文档反射的光通过第一托架108的镜子112和第二托架110的镜子114和116反射多次，然后通过传感器板120上的CMOS线性传感器122的光接收表面上的透镜118被聚集以形成图像。
此外，为了平板读取，文档被固定地放置在接触玻璃板104上，并由横向扫描文档的第一托架108和第二托架110读取。这样，接触玻璃板104上的文档被光源109从接触玻璃板104的下面照射。从文档反射的光通过第一托架108的镜子112和第二托架110的镜子114和116反射多次，然后通过传感器板120上的CMOS线性传感器122的光接收表面上的透镜118被聚集以形成图像。这时，图像读取装置10通过第一托架108以速度V在文档的子扫描方向上行进，以及第二托架110响应于第一托架108以(1/2)V或第一托架108的速度一半速度行进，读取整个文档。
图2是图示当图像读取装置10读取文档时文档放置在接触玻璃板104上的位置的图。图像读取装置10读取各种尺寸的文档(例如，A3和A4)。此外，图像读取装置10以多种读出方案(诸如使用自动文档馈送器102的过纸读取或由平板读取的反转(inverting)或非反转(non-inverting)读取)读取文档。此外，图像读取装置10还可以以例如关于深侧(deep side)或中心定义的不同位置读取文档。
此外，当在主扫描方向上只读取所需要的像素时，图像读取装置10提供减少的行周期以减少处理时间。
现在，将更详细的描述根据实施例的图像读取装置的配置的示例。图3是图示根据实施例的图像读取装置(图像读取装置2a)的配置的示例的方框图。图像读取装置2a包括LED20、光电转换设备3a、存储单元22和CPU24。
图1中所示的图像读取装置10与图3中所示的图像读取装置2a对应。即，LED20与图1中所示的光源109对应且用光照射文档。光电转换设备3a与图1中所示的CMOS线性传感器122对应且对从文档反射的光执行光电转换。存储单元22例如包括HDD或存储器设备。CPU24控制构成图像读取装置2a的每个组件。
现在，将更详细地描述光电转换设备3a。光电转换设备3a例如是包括模拟处理单元30、存储器设备32、转换器单元34、定时控制单元36a、读出控制单元38和串行接口(I/F)39的CMOS线性图像传感器。
定时控制单元36a包括周期改变单元360并例如产生光电转换设备3a中每个组件的操作所需要的时钟(CLK，LCLK)和行同步信号(LSYNC)。周期改变单元360基于稍后要讨论的由读出控制单元38控制的读出起始像素和读出结束像素来改变行同步信号(LSYNC)的周期。
例如，对排列在一个方向上的7000个像素中的每一个，模拟处理单元30包括用于接收光的光接收元件(光电二极管)300、放大器(可编程增益放大器)302和AD转换器304。即，光电转换设备3a包括光接收元件300、放大器302和AD转换器304，它们每个在数量上都是7000个。
光电转换设备3a允许光接收单元300的每一个都累积入射光线作为电荷，并允许电荷检测单元(未示出)将电荷转换为电压。放大器302放大转换后的电压(模拟信号)用于输出给AD转换器304。每个AD转换器304将从放大器302接收到的模拟信号或像素数据块并行转换为数字信号然后输出转换后的数字信号(数字数据)给存储器设备32。
存储器设备32逐像素存储经AD转换器304转换的数字数据。转换器单元34读取存储在存储器设备32中的数字数据，并将读取的数字数据转换成主扫描方向上的串行数据以输出。简而言之，转换器单元34执行并行到串行的转换。
读出控制单元38可变地控制由转换器单元34转换的主扫描方向上的串行数据的读出起始像素和读出结束像素。例如，读出控制单元38根据图像读取装置10的读出方案改变读出起始像素和读出结束像素。串行I/F39例如执行与外界的串行通信。
如上所述，周期改变单元360基于稍后要讨论的由读出控制单元38控制的读出起始像素和读出结束像素改变行同步信号(LSYNC)的周期。然后，周期改变单元360例如改变光接收元件300执行光电转换的周期、AD转换器304执行AD转换的周期、存储器设备32存储数字数据的周期以及转换器单元34转换数字信号到主扫描方向上的串行信号的周期。
图4是图示根据图像读取装置2a的操作示例的时序图。假设图像读取装置2a被配置，以使得光电转换设备3a例如对A3较短边尺寸(297mm：大约7020像素)的文档包括对应于600dpi的读取像素的数目。当A4文档较短边尺寸(210mm：大约4960像素)的文档被读取时，光电转换设备3a将读出结束像素位置设置为1/(2的正平方根)乘以当A3较短边被读取时的给定值。即，光电转换设备3a执行210/297乘以A3较短边尺寸的读取，并由此不读取非必要的像素。注意，2的正平方根下文中被表示为sqrt2。
另一方面，光电转换设备3a根据读取像素数目的降低来减少行周期。即，光电转换设备3a可以将在主扫描方向上一行的读取时间减少1/sqrt2(=210/297)倍。
如上所述，图像读取装置2a依赖于要读取的文档尺寸来改变读出结束像素，由此，在不需要读取非必要像素的情况下依赖于读取像素的数目，可以减少行周期。注意，在实践中，虽然图像读取装置2a除了需要读取有效像素之外还需要读取OPB像素和无效像素，在此实施例中为了简化的目的，仅对有效像素进行描述。
此外，在图4中所示的示例中，图像读取装置2a允许文档深侧放置以便于平板读取或过纸读取。例如，当文档相对于中心被放置时，图像读取装置2a依赖于文档的尺寸改变文档的读出起始像素和读出结束像素。
此外，因为对平板读取和过纸读取采用不同的文档取向和不同的扫描方案，所以图像读取装置2a可以使用相反的主扫描方向。这样，图像读取装置2a被适配，以使得当主扫描方向上的文档尺寸小于可读文档的尺寸时，不需要读取的像素被放置在相反方向。例如，当光电转换设备3a的第5000到第7000像素对平板读取非必要时，第0到第2000像素对过纸读取非必要。可以通过读出控制单元38基于预先设置或由每个光接收元件300执行的光电转换的结果而提供在主扫描方向上对改变串行数据的读出起始像素和读出结束像素的控制，依赖于该读出方案图像读取装置2a可以在不需要读取非必要像素的情况下改变行周期。
第一修改示例
图5是图示图3中所示的图像读取装置2a的第一修改示例(图像读取装置2b)的方框图。如图5中所示，图像读取装置2b除图3中所示的构成图像读取装置2a的每个组件之外还包含读出行速度改变单元26。基于由周期改变单元360改变的周期，读出行速度改变单元26改变读出行速度，每个光接收元件300以该读出行速度对来自子扫描方向的不同位置反射的光顺序执行光电转换。更具体的说，读出行速度改变单元26对于过纸读取改变文档的传送速度，而对于平板读取改变托架(未示出)的扫描速度。
例如，通过如图4中所示的操作，带有光电转换设备3a的能够在主扫描方向上读取A3较短边尺寸的文档的图像读取装置2b要求(1/sqrt2)倍数目的像素和(1/sqrt2)倍行周期来读取A4较短边尺寸的文档。即，图像读取装置2b被配置以使得过纸读取的文档传送速度或平板读取的托架的扫描速度增加sqrt2倍，因此提供行周期和读出行速度之间的最优关系。因此，当同读取A3文档的像素数据相比较时，图像读取装置2b可以以快sqrt2倍的速度读取A4文档(提高生产率)。
这里，图像读取装置2b控制读出控制单元38，以基于预先设置或由每个光接收元件300执行的光电转换的结果来改变在主扫描方向上的串行数据的读出起始像素和读出结束像素。例如，图像读取装置2b还可以被适配为在存储单元22或寄存器(未示出)中预先存储多个读出起始像素和读出结束像素的设置值，以依赖于读出方案的设置来选择设置值。即，存储单元22或寄存器等等用作设置存储单元，以预先存储在主扫描方向上的串行数据的读出起始像素和读出结束像素的设置和由周期改变单元改变的周期的设置的两个或者更多设置。
图6是图示多个示例设置值(诸如图像读取装置2b存储在寄存器中的多个读出起始像素和读出结束像素)的视图。例如，图像读取装置2b具有读出起始像素、读出结束像素和行周期寄存器([rdout_str_0]到[rdout_str_5]、[rdout_end_0]到[rdout_end_5]和[lineint_0]到[lineint_5])，其分别与六种类型的读出方案相关联，寄存器([rdout_sel_0]到[rdout_sel_5])指示相应的读出方案。图像读取装置2b可以被配置为在启动时被提供包括在[rdout_str_0]到[rdout_str_5]、[rdout_end_0]到[rdout_end_5]和[lineint_0]到[lineint_5]中并且预先与应用示例之一相关联的设置。
例如，当开始在A4尺寸的文档上读取图像时，图像读取装置2b可以设置以使得[rdout_sel]＝1h，因此反映设置为读出起始像素=[rdout_str_1]，读出结束像素=[rdout_end_1]以及行周期=[lineint_1]的值。
第二修改示例
图7是图示图3中所示的图像读取装置2a的第二修改示例(图像读取装置2c)的方框图。如图中7所示，图像读取装置2c被适配以使得将图5中所示的图像读取装置2b的光电转换设备3a替换为光电转换设备3b。光电转换设备3b包括添加到光电转换设备3a上的占空调节单元362。
根据由周期改变单元360改变的周期，占空调节单元362改变用于开启LED20的驱动信号的占空比，由此调节来自LED20的光的量。更具体地说，在用于读取A3文档的活动持续时间与负持续时间的比率为50％：50％的情形下，当周期改变单元360已经以(1/sqrt2)倍改变行周期以读取A4文档时，占空调节单元362将活动持续时间与负持续时间之间的比率改变为大约70％：30％。因此，图像读取装置2c可以防止在主扫描方向上一行的处理期间，由光电转换设备3b累积的电荷量的下降，因此维持了图像数据的质量(信噪比)。
图8是图示占空调节单元362的第一操作示例的时序图。如图8中所示，占空调节单元362例如改变用于开启LED20的驱动信号(LED_PWM)的占空比，由此调节来自LED20的光的量。这里，占空调节单元362改变L持续时间(负持续时间)的一部分为H持续时间(活动持续时间)来增加LED_PWM的H持续时间(活动持续时间)。
图9是图示占空调节单元362的第二操作示例的时序图。如图9中所示，占空调节单元362例如允许LED20由驱动信号(LED_PWM)开启，该驱动信号在一行的起始(在启动)被激活。即，占空调节单元362根据行同步信号(LSYNC)减少L持续时间(负持续时间)，由此增加H持续时间(活动持续时间)的百分比而不需要改变H持续时间。
第三修改示例
图10是图示图3中所示的图像读取装置2a的第三修改示例(图像读取装置2d)的方框图。如图10中所示，图像读取装置2d包括添加到图5中所示的图像读取装置2b的电流调节单元28。
电流调节单元28改变用于开启LED20的驱动信号的电流的量，由此调节来自LED20的光的量。即，即使当光的量不能通过只改变用于开启LED20的驱动信号的占空比而被充分调节时，图像读取装置2d也可以防止来自LED20的光的量下降。
现在将对包括图像读取装置2c的图像形成装置5进行描述。图11是示意性图示包括图像读取装置2c的图像形成装置5的视图。图像形成装置5例如是具有图像读取装置2c和图像形成单元6的复印机或多功能外围设备(MFP)。
图像读取装置2c包括光电转换设备3a、LED20等等。LED20用光照射文档。然后，光电转换设备3a执行光电转换、AD转换以及并串转换，然后向图像形成单元6输出图像数据。
图像形成单元6包括处理单元60和打印机引擎62，处理单元60和打印机引擎62通过接口(I/F)64相互连接。
处理单元60包括图像处理单元602和CPU604。CPU604控制每个组件，诸如构成图像形成装置5的光电转换设备3a之类。
图像处理单元602对由图像读取装置2c输出的数据执行图像处理，然后输出得到的图像数据例如至打印机引擎62。打印机引擎62打印接收到的图像数据。
本发明提供使得能够有效读取所需要的像素的效果。
尽管为了完整和清楚的公开而关于具体实施例描述本发明，所附权利要求并不因此被限制，而是被解释为包含了本领域技术人员可以想到的、落入本文阐述的基本教导内的所有的修改和替代方式。

Claims (10)

1.一种图像读取装置，包括：
多个光接收元件，被配置为并排布置在主扫描方向上并逐像素执行光电转换；
多个AD转换器单元，被配置为将由多个光接收元件光电转换成的每块模拟数据转换成并行的数字数据块；
存储单元，被配置为在其中存储经多个AD转换器单元转换的并行的每个数字数据块；
转换器单元，被配置为读取存储在存储单元中的数字数据，并将读取的数字数据转换为主扫描方向上的串行数据；
读出控制单元，被配置为可变地控制经转换器单元转换的主扫描方向上的串行数据的读出起始像素和读出结束像素；
周期改变单元，被配置为基于由读出控制单元控制的读出起始像素和读出结束像素，改变转换器单元将数字数据转换为主扫描方向上的串行数据的周期。
2.根据权利要求1所述的图像读取装置，其中
所述读出控制单元基于预先确定的设置或由多个光接收元件执行的光电转换的结果，提供控制以改变在主扫描方向上的串行数据的读出起始像素和读出结束像素。
3.根据权利要求1或2所述的图像读取装置，进一步包括读出行速度改变单元，其被配置为响应于周期改变单元改变的周期，改变多个光接收元件对来自子扫描方向的不同位置的光顺序执行光电转换的读出行速度。
4.根据权利要求1到3中任意一项所述的图像读取装置，进一步包括设置存储单元，其被配置为在其中预先存储在主扫描方向上的串行数据的读出起始像素和读出结束像素和由周期改变单元改变的周期的两个或更多设置，并且其中，
读出控制单元基于存储在设置存储单元中的设置控制以改变主扫描方向上的串行数据的读出起始像素和读出结束像素，以及
周期改变单元基于存储在设置存储单元中的设置改变数字数据被转换为主扫描方向上的串行数据的周期。
5.根据权利要求1到4中任意一项所述的图像读取装置，进一步包括：
光源，被配置为用光照射文档；和
调节单元，被配置为响应于由周期改变单元改变的周期来调节来自光源的光的量。
6.根据权利要求5所述的图像读取装置，其中
所述光源为LED，以及
所述调节单元改变用于开启LED的驱动信号的占空比，由此调节来自光源的光的量。
7.根据权利要求6所述的图像读取装置，其中
所述调节单元改变已经被首先激活的驱动信号的占空比，由此调节来自光源的光的量。
8.根据权利要求5所述的图像读取装置，其中
光源为LED；以及
调节单元改变用于开启LED驱动信号的电流的量，由此调节来自光源的的光的量。
9.一种图像形成装置，包括根据权利要求1到8中任一项所述的图像读取装置。
10.一种读取图像的方法，所述方法包括：
将由并排布置在主扫描方向上的多个光接收元件逐像素光电转换成的每块模拟数据转换成并行的数字数据块；
存储每个转换后的并行的数字数据块；
可变地控制主扫描方向上的读出起始像素和读出结束像素；
从被控制的读出起始像素到被控制的读出结束像素，读取存储的数字数据，并将读出的数字数据转换为主扫描方向上的串行数据；以及
基于被控制的读出起始像素和被控制的读出结束像素，改变将数字数据转换为主扫描方向上的串行数据的周期。
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