JP2005269179A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 より高品質の画像を得ることができる画像読取装置を提供する。
【解決手段】 カラーモードとモノクロモードで原稿画像を読み取る複数のラインセンサ１７と、ラインセンサ１７からのアナログ画像信号を増幅するゲインアンプ２２と、ゲインアンプ２２の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路２４とを備えると共に、想定した最も反射率の高い原稿もしくは基準板を読んだ時にＡ／Ｄ変換回路２４からの出力があらかじめ規定した目標値になるようにゲインアンプ２２で自動調整する自動調整機能を有する画像読取装置において、モノクロモード時に複数のラインセンサ１７における画像信号のうち、自動調整機能により設定された複数のラインセンサ１７に対するゲインのうち最も小さいゲインのラインセンサ１７の画像信号を、モノクロ読み取り時の画像信号として選択する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、スキャナ、デジタル複写機、デジタルファクシミリ装置、プリンタ等に適用される画像読取装置に関し、特に、よりゲインの低いチャンネルをモノクロモードで使用するチャンネルとして選択することで、より高品質の画像を得ることができる画像読取装置に関する。

通常、画像読取装置では、画像を読み取ったラインセンサからのアナログ画像信号をＡ／Ｄ変換回路（コンバータ）に入力してデジタル信号を得ている。この際、Ａ／Ｄコンバータの精度を十分に発揮させるためにはアナログ画像信号がＡ／Ｄコンバータの上限基準値と下限基準値の間を広く使って変化する様にゲインアンプでのゲイン量とオフセット設定部でのオフセット量を調整する必要がある。
一般的に、画像読取装置では、ピーク検出されたＡ／Ｄコンバータの出力をＣＰＵに取り込んで、目標値と比較して最適なゲイン設定値を算出し、このゲイン設定値によりゲインアンプのゲイン設定を変更する構成となっている。
例えば、特許文献１には、ＲＧＢ各色毎のアナログ画像信号の中から、単位時間当たりの光源からの光量の減衰量が最も少ない色成分のアナログ画像信号を選択することによって、光量変動による画像変化を減少させることができ、品質の高い画像を得ることができる技術が提案されている。
特開２００１−２３０９３８公報

一方、一般的に高い品質の画像を得ようとするなら、前記のゲイン値をなるべく小さくするようにしてＳ／Ｎ比を良くする必要がある。なぜなら、ゲインによってＣＣＤアナログ出力のノイズも乗算されてしまうので、なるべく元のアナログ画像信号に対してノイズが小さければ（つまりアナログ画像信号が大きければ）、ゲイン倍した後の画像信号のノイズは小さくなるからである。
さらに、ここでランプの特性についても考慮してみる。前記特許文献１においての単位時間当たりの光源からの光量の減衰量とは１スキャン単位の時間による減衰（以下短期光量変化と呼ぶ）であり、そのような１スキャンでの光量変化は通常使用されるキセノンランプではそれほど問題でなく、連続スキャンにおいての初期スキャンと最終スキャンでの差もシェーディング補正を毎回行うことでも補正できる。
ところがランプの特性として、寿命レベルでみた長期的な光量変化が存在する（以下長期光量変化と呼ぶ）。例えば、３ラインカラーＣＣＤにおいて、Ｒチャンネルの短期光量変化がＡ、長期光量変化がＢ、Ｇチャンネル短期光量変化がＣ、長期光量変化がＤの場合（Ｂチャンネルは分かりやすくするため省略）、Ａ＞ＣかつＢ＜ＤかつＡ＜Ｄとなる場合が存在する。
この時、前記特許文献１の判定方法でモノクロで使用するチャンネルをＧと判定してしまった場合、長期光量変化によりＲチャンネルよりもアナログ画像信号が小さい（つまりゲインが大きい）ノイズの大きいチャンネルを選んだことになる場合があるため、より高い品質の画像を得るという本来の目的が達せられない問題がある。
そこで、本発明では、画像悪化の最大要因である長期光量変化によるＳ／Ｎ比の悪化を考え、よりゲインの低いチャンネルをモノクロモードで使用するチャンネルとして選択することで、より高品質の画像を得ることができる画像読取装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、カラーモードとモノクロモードで原稿画像を読み取る複数のラインセンサと、上記ラインセンサからのアナログ画像信号を増幅するゲインアンプと、上記ゲインアンプの出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路とを備え、かつ、想定した最も反射率の高い原稿もしくは基準板を読んだ時に上記Ａ／Ｄ変換回路からの出力があらかじめ規定した目標値になるように上記ゲインアンプで自動調整する自動調整手段を有する画像読取装置において、モノクロモード時に複数のラインセンサにおける画像信号のうち、上記自動調整手段により設定された複数の上記ラインセンサに対するゲインのうち最も小さいゲインのラインセンサの画像信号を、モノクロ読み取り時の画像信号として選択する画像読取装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、モノクロモード時に複数のラインセンサにおける画像信号のうち、上記自動調整手段により設定された複数の上記ラインセンサに対するゲインのうち最も小さいゲインのラインセンサの画像信号にのみモノクロモードのゲインを設定し、その他のチャンネルのラインセンサには前回設定してある値をそのまま保持する画像読取装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、モノクロモード時に複数のラインセンサにおける画像信号のうち、上記自動調整手段により設定された上記複数のラインセンサに対するゲインのうち最も小さいゲインのラインセンサの画像信号にのみモノクロモードのゲインを設定し、その他のチャンネルのラインセンサにはカラーモード時のゲイン値を設定する画像読取装置を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、モノクロモード、カラーモード、モノクロモードの順にモードが選ばれる際、前回のモノクロモードで選択されたモノクロデータチャンネルを引き続きモノクロデータチャンネルとして選択する画像読取装置を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、モノクロモード、カラーモード、モノクロモードの順にモードが選ばれる際、カラーモードにて任意に定めた時間だけ光源が点灯していた場合には、前回のモノクロモードで選択されたモノクロデータチャンネルを引き続きモノクロデータチャンネルとして選択せずに再び自動調整を行い、最もゲインの小さいチャンネルを再判定し選択する画像読取装置を主要な特徴とする。

本発明によれば、モノクロモードでよりＳ／Ｎ比の良い（ノイズの少ない）画像を得ることができる。また、使用しない他のチャンネルに使用しないゲインを設定するといった無駄を省くことができる。また、モノクロモードで使用しないチャンネルはカラーモードのみの使用となるため、あらかじめカラーモードのゲインを設定することで、次回のカラーモードでの設定を省くことができる。
また、短期ではランプ寿命による各ラインセンサのゲイン値変化は殆ど無いと考えられるから、前回選択したチャンネルを引き続きモノクロデータチャンネルとして選択することで、再びモノクロデータチャンネル選択作業を行うことを省くことができる。
また、任意に定めたランプ寿命に関わる、光量低下が考えられるある一定時間のランプ点灯後には、各ラインセンサのゲイン値の大小が変わっている可能性があるので、再び自動調整を行いモノクロデータチャンネルを再判定することによって、モノクロモードでよりＳ／Ｎ比の良い（ノイズの少ない）画像を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。以下、その構成を動作と併せて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る画像読取装置の概略構成図である。図１において、画像読取装置１の上部にはコンタクトガラス１１と白基準板１２が配置される。コンタクトガラス１１は原稿を読み取る際にセットするためのものであり、原稿１３は、図示しないが上から圧板と称せられる原稿抑板によりコンタクトガラス１１から浮かないように抑えられる。勿論、公知の様にＡＤＦ（オートドキュメントフィーダー）が付いていても本発明には差し支えない。また、白基準板１２は、シェーディング補正時の補正データを得るため、主走査方向に設けられた均一濃度のほぼ白色の部材である。
光源１４は、白基準板１２あるいはコンタクトガラス１１面に対してある角度で読み取り面を照射し、白基準板１２あるいは原稿１３で反射した光は３枚のミラー１５、レンズ１６を経由して光電変換素子であるＣＣＤ１７に入射する。
光源１４とミラー１５−１およびミラー１５−２とミラー１５−３は各々図１に示していない第１、２走行体を形成し、モータ１９の駆動により読み取り面・ＣＣＤ間距離を一定に保ちながら副走査方向に移動する。ＣＣＤ１７は入射光量に対応した電圧をアナログ画像信号として出力する。この信号は所定の処理が行われた後にデジタル画像信号として画像処理部１８に転送される。

図２は、本発明の実施の形態に係る画像処理部１８のブロック図である。以下、その構成を動作と併せて説明する。
ＣＣＤ（ラインセンサ）１７は原稿１３からの反射光をアナログ画像信号に変換する。ＣＣＤ出力は読取時間に比例する（図３の特性例参照）。カラー画像読取装置で光電変換を行うＣＣＤ１７は、通常３ラインセンサである。１つのラインセンサ毎にＲ、Ｇ、Ｂそれぞれのチャンネルに対応していて、フルカラーモードでは３つのラインセンサ出力から、モノクロモードでは１つのラインセンサ出力から画像を取得する。
アナログ画像信号は、バッファでドライブされてサンプリング回路２１にてサンプルホールドされ、リセットノイズ等の高周波成分が除去される。ゲインアンプ２２は、コントロール端子に印加される電圧：Ｖｇにてゲインを制御できるアンプであり、オフセット設定部２３はコントロール端子に印加される電圧：Ｖｏｆにてオフセットを設ける機能を有する。
Ａ／Ｄコンバータ２４は、Ａ／Ｄコンバータ固有もしくは外部のリファレンス電圧生成回路２５から入力されるリファレンス電圧Ｖｒｅｆを基にして、サンプリングされたアナログ画像信号を所定の分解能（例えば８ビット）でデジタル画像信号に変換する。
オフセットレベル検出回路２６は、ｘｏｐｂ信号にて指示されるＣＣＤ１７のＯＰＢ画素に対応した期間にその出力レベルを取り込んで保存する機能を有する。保存されるオフセットレベルは複数のＯＰＢ画素を取り込んだ平均値であり、ＣＣＤの出力チャネル毎に保存される。
ＣＰＵ２７は、オフセットレベル検出回路２６にアクセスすることにより最新のｘｏｐｂ期間での平均値を得ることができる。また、ＣＰＵ２７は、オフセットレベル検出回路２６より読み取った値を基にＤ／Ａコンバータ２８の設定値の算出、設定を行う。
Ｖｇ、Ｖｏｆは、ＣＰＵ２７がＤ／Ａコンバータ２８を操作して決定する電圧である。例えば、Ｄ／Ａコンバータ２８が８ビットであればＣＰＵ２７は０〜２５５のいずれかの値をＤ／Ａコンバータ２８に対して設定し、対応した電圧を出力する。
オフセットレベル減算回路２９は、ＣＣＤ１７の有効画素が入力された際にオフセットレベル検出回路２６に保存された値を減算する回路である。
白ピーク検出回路３０は、主走査範囲指定信号：ｘｌｇａｔｅと、副走査範囲指定信号：ＳＭＰＬで指定された範囲内でのピーク値を保存する回路である（図４に示すｘｌｇａｔｅとＳＭＰＬのタイミング例参照）。そして、ＣＰＵ２７は、操作部３１からの切替え信号により白黒モードまたはカラーモードを選択する。

図５は、本発明を実施した画像読取装置における動作フローチャートである。
電源投入時は白ピーク検出に進み、電源投入後（既にゲイン値が算出されている場合）はモードの選択へ進む（Ｓ１）。
白ピーク検出では、白基準板１２を読み取り、Ａ／Ｄコンバータ２４の出力に基づいて、白ピーク検出回路３０で主走査範囲指定信号：ｘｌｇａｔｅと、副走査範囲指定信号：ＳＭＰＬにて指定された範囲内でのピーク値が検出され、ＣＰＵ２７にその値がフィードバックされる（Ｓ２）。
そして、白ピーク値：Ｎ、白ピーク目標値：Ｍ、現在のゲイン：ｇとすると、ＣＰＵ２７はゲインが、
ｇ＝Ｍ／Ｎ
となる値を、白黒モードのＲＧＢチャンネル、カラーモードのＲＧＢチャンネル分算出し記憶する（Ｓ３）。すなわち、想定した最も反射率の高い原稿もしくは基準板を読んだ時にＡ／Ｄ変換回路２４からの出力があらかじめ規定した目標値になるようにゲインアンプ２２で自動調整する。

次に、操作部３１から白黒モードもしくはカラーモードが選ばれ（Ｓ４）、白黒モードの場合（Ｓ５でＹＥＳ）、Ｓ３で求めた白黒モードにおけるＲＧＢチャンネルのゲインのうち最も小さいゲインのチャンネルを白黒画像データチャンネルとしてＣＰＵ２７が選択し、ゲイン設定する（Ｓ６）。そしてゲイン設定したチャンネルのデータを白黒画像データとして処理する（Ｓ７）。すなわち、複数のＣＣＤ１７における画像信号のうち、自動調整機能により設定された複数のＣＣＤ１７に対するゲインのうち最も小さいゲインのＣＣＤ１７の画像信号を、モノクロ読み取り時の画像信号として選択する。言い換えるならば、モノクロモード時に複数のラインセンサにおける画像信号のうち、上記自動調整手段により設定された複数の上記ラインセンサに対するゲインのうち最も小さいゲインのラインセンサの画像信号にのみモノクロモードのゲインを設定し、その他のチャンネルのラインセンサには前回設定してある値をそのまま保持するようにしている。なお、ここで、その他のチャンネルのラインセンサにはカラーモード時のゲイン値を設定するようにしてもよい。
カラーモードの場合（Ｓ５でＮＯ）、Ｓ３で求めたカラーモードのゲインがＲＧＢチャンネルそれぞれに設定される（Ｓ８）。そしてＲＧＢそれぞれのチャンネルのデータがカラー画像データとして処理される（Ｓ９）。
以上、本発明の実施形態について説明したが、以下のような変形例も考えられる。
モノクロモード、カラーモード、モノクロモードの順にモードが選ばれる際、前回のモノクロモードで選択されたモノクロデータチャンネルを引き続きモノクロデータチャンネルとして選択する（変形例１）。
モノクロモード、カラーモード、モノクロモードの順にモードが選ばれる際、カラーモードにて任意に定めた時間だけ光源が点灯していた場合には、前回のモノクロモードで選択されたモノクロデータチャンネルを引き続きモノクロデータチャンネルとして選択せずに再び自動調整を行い、最もゲインの小さいチャンネルを再判定し選択する（変形例２）。

本発明の実施の形態に係る画像読取装置の概略構成図。 本発明の実施の形態に係る画像処理部のブロック図。 ＣＣＤ出力の特性例を示す図。 ｘｌｇａｔｅとＳＭＰＬのタイミング例を示す図。 本発明の実施の形態に係る画像読取装置における動作フローチャート。

符号の説明

１７ ＣＣＤ（ラインセンサ）
２２ ゲインアンプ
２４ Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ変換回路）

Claims (5)

1. カラーモードとモノクロモードで原稿画像を読み取る複数のラインセンサと、上記ラインセンサからのアナログ画像信号を増幅するゲインアンプと、上記ゲインアンプの出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路とを備えると共に、想定した最も反射率の高い原稿もしくは基準板を読んだ時に上記Ａ／Ｄ変換回路からの出力があらかじめ規定した目標値になるように上記ゲインアンプで自動調整する自動調整手段を有する画像読取装置であって、
   モノクロモード時に複数のラインセンサにおける画像信号のうち、上記自動調整手段により設定された複数の上記ラインセンサに対するゲインのうち最も小さいゲインのラインセンサの画像信号を、モノクロ読み取り時の画像信号として選択することを特徴とする画像読取装置。
2. 請求項１記載の画像読取装置において、モノクロモード時に複数のラインセンサにおける画像信号のうち、上記自動調整手段により設定された複数の上記ラインセンサに対するゲインのうち最も小さいゲインのラインセンサの画像信号にのみモノクロモードのゲインを設定し、その他のチャンネルのラインセンサには前回設定してある値をそのまま保持することを特徴とする画像読取装置。
3. 請求項１記載の画像読取装置において、モノクロモード時に複数のラインセンサにおける画像信号のうち、上記自動調整手段により設定された複数の上記ラインセンサに対するゲインのうち最も小さいゲインのラインセンサの画像信号にのみモノクロモードのゲインを設定し、その他のチャンネルのラインセンサにはカラーモード時のゲイン値を設定することを特徴とする画像読取装置。
4. 請求項１記載の画像読取装置において、モノクロモード、カラーモード、モノクロモードの順にモードが選ばれる際、前回のモノクロモードで選択されたモノクロデータチャンネルを引き続きモノクロデータチャンネルとして選択することを特徴とする画像読取装置。
5. 請求項１記載の画像読取装置において、モノクロモード、カラーモード、モノクロモードの順にモードが選ばれる際、カラーモードにて任意に定めた時間だけ光源が点灯していた場合には、前回のモノクロモードで選択されたモノクロデータチャンネルを引き続きモノクロデータチャンネルとして選択せずに再び自動調整を行い、最もゲインの小さいチャンネルを再判定し選択することを特徴とする画像読取装置。
   

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