JP2004112048A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】白レベル調整時にランプの温度に応じて白レベル目標値を調整し、Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを最大限に使用すること。
【解決手段】まず、ランプの管面温度を測定する（Ｓ２１）。次に、光量レベル対応表とランプの管面温度とを対応させてランプ光量を算出し（Ｓ２２）、白レベル目標値を決定する（Ｓ２３）。データ処理部は、基準白板のピーク値を検出する（Ｓ２４）。ＣＰＵは、演算増幅器のゲイン値調整を行う（Ｓ２５）。ＣＰＵは、基準白板ピーク値と白レベル目標値とが等しいか否かを判断し（Ｓ２６）、これらが等しくない場合（Ｓ２６；Ｎ）、基準白板ピーク値と白レベル目標値とが等しくなるまでＳ２４へ戻り、処理を繰り返す。等しい場合（Ｓ２６；Ｙ）、その時点で設定されているゲイン値を最終的な演算増幅器２のゲイン値として決定し（Ｓ２７）、白レベル調整処理を終了する。
【選択図】　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写装置などに搭載され、読取センサの画素ごとの感度のばらつき、および、光源の照明むらを補正するシェーディング補正を行う画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、絵や写真などの画像を密着ラインイメージセンサやＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサなどで光学的に読み取り、読み取った電気信号をデジタル情報に変換する技術が発達してきている。これに伴い、高性能センサを搭載した画像読取装置を用いたデジタル複写装置、ファクシミリ装置、スキャナ装置などが広く普及してきている。
上記のようなイメージセンサを使用して原稿画像を受光素子で読み取る際には、光源である露光ランプ照度の主走査方向のばらつきや、点灯時間の経過による光量の変化を補正するシェーディング補正が行われる。
従来、このシェーディング補正の精度を向上させるための技術が、下記の特許文献をはじめ種々開示されている。
【特許文献１】
特開２０００−３６９１０号公報
特許文献１には、読取センサのアナログ出力を各色８ｂｉｔ（ビット）のデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器のリファレンス電圧として、原稿の読取データのピーク値を用いることにより、画像の地肌除去を行う場合に、シェーディング補正を正常に実行させることができる技術が開示されている。
【０００３】
ところで、一般的なＤＰＰＣ（デジタル複写装置）は、電源投入時、および、シャットダウン復帰後にシェーディング補正のための出力レベル調整を行う。
例えば、出力の白レベル調整時には、画像の白レベルデータが所定の白レベル（以下、白レベル目標値とする）と同じレベルになるように調整を行う。
この出力レベルの具体的な調整方法には、Ａ／Ｄ変換器のリファレンスレベルを固定した状態でゲイン値の調整を行うゲインコントロール方法と、ゲイン値を固定した状態でＡ／Ｄ変換器のリファレンスレベルの調整を行うリファレンスコントロール方法とがある。
【０００４】
ゲインコントロール方法では、基準白板の読取データに基づいて、基準白板読取データ一ラインのピーク値が白レベル目標値になるようにゲインを調整する。一方、ゲインコントロール方法では、このリファレンスレベルの調整は基準白板の読取データに基づいて、基準白板読取データ一ラインのピーク値が白レベル目標値になるようにＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを調整する。このゲインコントロール方法では、ＣＣＤ出力を増幅することにより、Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを有効に使用することができる。
【０００５】
また、これらの出力レベル調整方法で使用される白レベル目標値は、動作時の周囲温度の影響や、素子の個体間のばらつきによる影響をうける際に生じるランプ光量のばらつきなどを考慮して設定する必要がある。そのため、動作時にランプ光量が上記の影響をうけてばらつくような場合においても、画像白データ値が２５５（８ｂｉｔ時）を超えないように設定されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した白レベル目標値の設定方法では、出力レベル調整時にランプ光量が最大である場合においても、最小である場合においても白レベル目標値が固定されているため、Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジ（最小信号に対する最大信号の比）を最大限に使用することができず、画像データの分解能を上げることができなかった。
そこで、本発明の目的は、白レベル調整時にランプの温度に応じて白レベル目標値を調整し、Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを最大限に使用することにより、画像データの分解能を上げることができる画像読取装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、読取センサの画素ごとの感度のばらつき、および、光源の照明むらを補正するシェーディング補正を行う画像読取装置において、前記光源に使用されるランプの温度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記ランプの温度に基づいて、前記ランプの光量を算出する光量算出手段と、前記光量算出手段により算出された前記ランプの光量に基づいて、前記シェーディング補正における白色補正の目標値となる白色レベル目標値を算出する目標値算出手段と、を備え、前記シェーディング補正における白色補正は、前記目標値算出手段により算出された前記白色レベル目標値に基づいて行われることにより前記目的を達成する。
【０００８】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記検出手段は、前記ランプの温度範囲に基づいて検出間隔を可変させて前記ランプの温度を検出することにより前記目的を達成する。
請求項３記載の発明では、請求項１、または、請求項２記載の発明において、前記検出手段は、温度によって抵抗値が変化するサーミスタを使用して前記ランプの温度を検出することにより前記目的を達成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像読取装置における好適な実施の形態について、図１から図６を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る画像読取装置の概要構成を示すブロックである。図１に示すように、画像読取装置は、イメージセンサ１、演算増幅器２、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器３、温度検知器４、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）５、データ処理部６、およびＣＰＵ（中央演算処理装置）７から構成されている。
以下に、上記の各構成ブロックについて説明する。
イメージセンサ１は、ハロゲンランプなどの光源により照明された原稿の反射光信号をアナログ信号に変換する。このイメージセンサ１には、ＣＣＤスキャナや密着イメージセンサなどを使用する。イメージセンサ１で変換されたアナログ信号は、演算増幅器２に入力される。
【００１０】
演算増幅器２は、イメージセンサ１から入力されたアナログ信号を設定された増幅率で増幅する。演算増幅器２で増幅されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器３に入力される。
Ａ／Ｄ変換器３は、演算増幅器２から入力されたアナログ信号を所定の分解能でデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器３には、時間と出力直流電圧とが比例関係にある積分器を使用する方式、アナログ電圧と直接デジタル出力量に相当する電圧とを比較する方式、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器を使用して構成する方式などがある。
【００１１】
温度検知器４は、光源として使用されるランプの管面温度を測定する。温度検知器４には、温度によって抵抗値が変化するサーミスタを使用する。
サーミスタは、一般に、マンガン、ニッケル、コバルトなど数種の金属の酸化物を混合してビート状またはディスク状に加工し、高温で焼結して作られる半導体である。このサーミスタの電気抵抗は、温度の関数であるため、その抵抗値を測定することにより温度を検知することができる。サーミスタは、抵抗変化が大きいことによる高感度性、小型であることによる即応性などの特徴を有している。
ＲＯＭ５は、ＣＰＵ７が各種演算や制御を行うための各種プログラム、データおよびパラメータなどを格納したメモリである。ＣＰＵ７は、ＲＯＭ５からプログラムやデータ、パラメータなどを読み込むことはできるが、これらを書き換えたり消去したりすることは一般に行わない。このＲＯＭ５は、温度検知器４が検知した温度を光量レベルに変換する対応表を格納している。
【００１２】
データ処理部６は、Ａ／Ｄ変換器３で変換されたデジタル信号のピークレベルを検出し、この検出したピークレベルに基づいて白ピークデータを生成する処理を行う。このデータ処理部６で生成される白ピークデータは、シェーディング補正時の白レベル調整において使用される白レベル目標値の決定時に使用される。ＣＰＵ７は、白レベル目標値の算出などを行うための演算処理装置である。ＣＰＵ７は、ＲＯＭ５に格納されている光量レベル対応表を読み出し、この対応表と、ランプ管面温度より求めたランプ光量とを対応させて白レベル目標値を算出する。そして、ＣＰＵ７は、白レベル目標値を算出した後、新規に設定した白レベル目標値と、データ処理部で処理された白ピークデータとに基づいて、演算増幅器２に設定するゲイン値を算出する処理を行う。
【００１３】
図２は、光源として使用されるランプの管面温度とランプ光量との関係を示したグラフである。
図２に示すように、ランプ光量は、ランプの管面温度が高くなるにつれて下がり、ランプの管面温度が低くなるにつれて上がる特性を有している。
ＲＯＭ５に格納されている光量レベル対応表は、このようなランプの管面温度とランプ光量との関係に基づいて作成されている。
【００１４】
図３は、温度検知器４に使用されるサーミスタを構成している半導体の抵抗値と、サーミスタの検出温度との関係を示したグラフである。
図３に示すように、サーミスタの測定精度は、半導体の抵抗変動が大きくなるサーミスタの検出温度の低いところにおいて良くなり、半導体の抵抗変動が小さくなるサーミスタの検出温度の高いところにおいて悪くなる特性を有している。
【００１５】
図４は、サーミスタの半導体抵抗を利用してアナログ信号を作る回路図である。
図４に示すように、固定抵抗Ｒとサーミスタの半導体抵抗ＴＨとを直列に接続し、固定電位であるバイアス電圧を分圧して得られた出力電圧をアナログ信号として使用する。
【００１６】
次に、このように構成された画像読取装置における動作について説明する。
図５は、本実施の形態に係る画像読取装置におけるシェーディング補正の出力レベル調整処理の手順を示したフローチャートである。
まず、電源投入後、または、シャットダウン復帰後において画像読取装置は、当該画像読取装置の制御部に電力を供給するＳＵＢ（補助）電源が投入されたことを確認する（ステップ１１）。
画像読取装置は、ＳＵＢ電源の投入が確認された後、制御部の初期設定を行う（ステップ１２）。
【００１７】
次に、画像読取装置は、光源として使用されるランプを点灯させ（ステップ１３）、ランプが点灯した後、キャリッジホーミングとよばれるキャリッジの位置調整を実行する（ステップ１４）。
キャリッジの位置調整が終了した後、画像読取装置は、キャリッジを基準白板位置へ移動させる（ステップ１５）。
そして、画像読取装置は、シェーディング補正の黒レベル調整を実行し（ステップ１６）、続いて、白レベル調整を実行する（ステップ１７）。
【００１８】
ここで実行される黒レベル調整処理について説明する。
シェーディング補正の黒レベル調整は、Ａ／Ｄ変換器３の信号レベルのオフセット（補正値）を調整することにより行う。具体的には、黒レベル検出レジスタ（図示せず）の値が初期設定で設定された黒レベル値になっていることを確認することで行う。なお、白レベル調整については後述する。
白レベル調整処理が終了した後、画像読取装置は、キャリッジをホームポジション（基準位置）へ移動し（ステップ１８）、ランプを消灯して（ステップ１９）、出力レベル調整処理を終了する。
【００１９】
図６は、本実施の形態に係る画像読取装置におけるシェーディング補正の白レベル調整処理の手順を示したフローチャートである。
まず、画像読取装置は、温度検知器４を用いて光源として使用されるランプの管面温度を測定する（ステップ２１）。
ランプの管面温度を測定は、温度によって抵抗値が変化するサーミスタの半導体抵抗を利用して図４に示すような回路を用いてアナログ信号を作り、このアナログ信号を検出して行う。
【００２０】
検出されたアナログ信号は、デジタルデータに変換され、この変換されたデジタルデータがランプ管面温度をあらわすアドレスとして扱われる。
次に、ＣＰＵ７は、ＲＯＭ５に格納されている光量レベル対応表を読み出し、温度検知器４で測定されたランプの管面温度と対応させてランプ光量を算出する（ステップ２２）。詳しくは、ランプ管面温度をあらわすアドレスと、光量レベル対応表とを対応させる。
そして、画像読取装置は、対応表から算出されたランプ光量に基づいて白レベル目標値を決定する（ステップ２３）。
【００２１】
ここで、白レベル目標値の決定方法について説明する。
なお、ここでは、ノイズや素子のばらつきなどの影響を無視し、ランプ変動の影響のみを考慮した場合について説明する。
ランプの最大光量を１００とした時、白レベル調整時のランプ光量が９０である場合には、９０／１００×２５５（８ｂｉｔ時）が白レベル目標値となる。
また、白レベル調整時のランプ光量が９５である場合には、９５／１００×２５５（８ｂｉｔ時）が白レベル目標値となる。
つまり、白レベル調整時のランプ光量が大きいほど高いレベルに白レベル目標値を設定することができる。
【００２２】
上述した白レベル目標値の決定方法では、デジタル信号に変換する時に８ｂｉｔのデータとして処理を行うようにしているが、図３に示すように検知したランプ温度にスレッシュレベルを設け、このスレッシュレベルを基準として、スレッシュレベル温度以下の温度範囲の場合は、Ａ／Ｄ変換時に８ｂｉｔのデータとし、スレッシュレベル温度以上の温度範囲の場合は、Ａ／Ｄ変換時に４ｂｉｔのデータとして処理を行うようにしてもよい。
このようにＡ／Ｄ変換時のデータのｂｉｔ数を変化させることにより、ランプ光量の変動が大きいところの温度範囲では温度検知の間隔を細かく、ランプ光量の変動が小さい温度範囲では温度検知の間隔を粗くすることができ、無駄な温度検知を解消することができる。
【００２３】
白レベル目標値が決定された後、データ処理部６は、Ａ／Ｄ変換器３で変換されたデジタル信号から、シェーディング補正における白色の基準となる基準白板のピーク値を検出する（ステップ２４）。
そして、ＣＰＵ７は、検出された基準白板ピーク値と白レベル目標値とに基づいて、演算増幅器２のゲイン値調整を行う（ステップ２５）。
ＣＰＵ７は、基準白板ピーク値と白レベル目標値とが等しいか否かを判断する（ステップ２６）。
【００２４】
基準白板ピーク値と白レベル目標値とが等しくない場合（ステップ２６；Ｎ）、基準白板ピーク値と白レベル目標値とが等しくなる（収束する）までステップ２４へ戻り、処理を繰り返す。
基準白板ピーク値と白レベル目標値とが等しい場合（ステップ２６；Ｙ）、その時点で設定されているゲイン値を最終的な演算増幅器２のゲイン値として決定し（ステップ２７）、白レベル調整処理を終了する。
なお、ここで決定されたゲイン値は、次の電源投入後、および、シャットダウン復帰後における白レベル調整処理が開始する時まで有効となる。
【００２５】
本実施の形態によれば、白レベル調整時のランプ光量から白レベル目標値を調整し、基準白板読取データのピーク値が設定された白レベル目標値になった時点でゲイン値を決めることにより、可能な限り高い位置に白レベル目標値を設定することができる。そのため、Ａ／Ｄ変換器３のダイナミックレンジを最大限に使用することができ、画像データの分解能を上げることができる。
また、本実施の形態によれば、図２に示すランプ管面温度とランプ光量との関係と、図３に示すサーミスタの抵抗値と検出温度との関係が同じ特性であるため、ランプの温度検知にサーミスタを使用することにより、サーミスタの検出精度のよいところをランプ光量の変動が大きいところで使用することができ、ランプ光量の検出精度を上げることができる。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、光源に使用されるランプの温度を検出し、この検出されたランプの温度からランプの光量を算出して白レベル目標値を決定することにより、Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを最大限に使用することができ、そして、画像データの分解能を上げることができる。
請求項２記載の発明によれば、ランプの温度範囲に基づいて検出間隔を可変させることにより、効率よくランプの温度検出を行うことができる。
請求項３記載の発明によれば、ランプの温度検出にサーミスタを使用することにより、ランプ光量の検出精度を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る画像読取装置の概要構成を示すブロックである。
【図２】ランプの管面温度とランプ光量との関係を示したグラフである。
【図３】サーミスタを構成している半導体の抵抗値と、サーミスタの検出温度との関係を示したグラフである。
【図４】サーミスタの半導体抵抗を利用してアナログ信号を作る回路図である。
【図５】本実施の形態に係る画像読取装置におけるシェーディング補正の出力レベル調整処理の手順を示したフローチャートである。
【図６】本実施の形態に係る画像読取装置におけるシェーディング補正の白レベル調整処理の手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１　イメージセンサ
２　演算増幅器
３　Ａ／Ｄ変換器
４　温度検知器
５　ＲＯＭ
６　データ処理部
７　ＣＰＵ

Claims (3)

1. 読取センサの画素ごとの感度のばらつき、および、光源の照明むらを補正するシェーディング補正を行う画像読取装置において、
   前記光源に使用されるランプの温度を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された前記ランプの温度に基づいて、前記ランプの光量を算出する光量算出手段と、
   前記光量算出手段により算出された前記ランプの光量に基づいて、前記シェーディング補正における白色補正の目標値となる白色レベル目標値を算出する目標値算出手段と、を備え、
   前記シェーディング補正における白色補正は、前記目標値算出手段により算出された前記白色レベル目標値に基づいて行われることを特徴とする画像読取装置。
2. 前記検出手段は、前記ランプの温度範囲に基づいて検出間隔を可変させて前記ランプの温度を検出することを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 前記検出手段は、温度によって抵抗値が変化するサーミスタを使用して前記ランプの温度を検出することを特徴とする請求項１、または、請求項２記載の画像読取装置。

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