JP2005333333A - 画像読取装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】黒レベル検出精度を向上させて、横スジを軽減することが可能な画像読取装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の画像読取装置は、原稿を光学的に読み取って画像データに変換するカラーイメージセンサと、カラーモードと白黒モードとで、前記カラーイメージセンサのライン周期を変更するライン周期変更手段と、前記カラーイメージセンサの主走査方向および副走査方向の黒レベル検出範囲を設定する黒レベル検出範囲設定手段と、前記主走査方向および前記副走査方向の黒レベル検出範囲で各々黒レベル検出値を算出し、当該算出した黒レベル検出値に基づいて、黒減算値を算出する黒減算値算出手段と、前記画像データから前記黒減算値を減算する黒レベル補正手段と、を備えたものである。
【選択図】 図4

Description

本発明は、画像読取装置に関し、詳細には、デジタル複写機やファクミリなどにおける原稿読取装置やパソコンの周辺機器用のイメージスキャナのようなイメージセンサを用いて画像を読み取る画像読取装置に関する。
従来より、多数の撮像素子を直線上に並べてなり、色の3原色のそれぞれを読み取る3本のCCDなどのラインイメージセンサを備えるカラー撮像素子を搭載したキャリッジを、原稿面に対して平行に移動させ、原稿の画像を読み取る画像読取装置が知られている。
例えば、フラットベット型の画像読取装置の場合は、箱型の筐体の上面に原稿を置くためのガラス等の透明板からなる原稿台が設けられており、筐体の内部には、駆動装置により原稿台に平行に移動するキャリッジが設けられている。このキャリッジには、光源と上記のカラー撮像手段が搭載されている。光源の照射光は、原稿台上の原稿表面で反射され、集光レンズによりカラー撮像手段に集光されるようになっている。
このようなラインイメージセンサにあっては、各々の光電変換素子から出力される信号が、全く光が入射されていない場合であっても、或る量の出力値が出力されてしまう現象が知られている。この場合の出力電圧は、暗時出力電圧と称されている。本来の画像読取時には、光電変換素子の暗時出力電圧は各々の画像データ電圧に付加されて出力されるので、真の画像信号電圧を得るためには光電変換素子の出力電圧から暗時出力電圧分を差し引くという補正処理(暗時出力補正処理)を施す必要がある。
このような暗時出力補正に関する手法として、光シールド素子を利用するライン単位で補正する方式が知られている。例えば、特許文献1(特開昭60−41363号公報)や特許文献2(特開平2−179069号公報)等に記載されているように、イメージセンサの有効画像領域外に複数の光シールド素子(ダミー光電変換素子)を遮光状態で形成しておき、常に暗時出力電圧が得られる状態とし、これらの光シールド素子から得られる暗時出力値に基づきライン単位で有効画像領域中の本来の光電変換素子の暗時出力補正を行うようにしたものである。
特開昭60−41363号公報 特開平2−179069号公報
画像読取装置で読み取られた画像データは、後段の画像処理部でγ変換が行われるが、このγ変換により、黒側のデータのバラツキが目立つ方向に変換される。この場合、特にカラー画像読取装置においては、上述したライン単位で補正を行う方式の場合は、RGBで黒レベル検出値が副走査方向に異なるように変化したときに、例えば、無彩色の原稿を読み取ったときに色がつくラインが発生し、横スジ上の画像が現れてしまうという問題がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、黒レベル検出精度を向上させて、横スジを軽減することが可能な画像読取装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、原稿を光学的に読み取って画像データに変換するカラーイメージセンサと、カラーモードと白黒モードとで、前記カラーイメージセンサのライン周期を変更するライン周期変更手段と、前記カラーイメージセンサの主走査方向および副走査方向の黒レベル検出範囲を設定する黒レベル検出範囲設定手段と、前記主走査方向および前記副走査方向の黒レベル検出範囲で各々黒レベル検出値を算出した、算出した黒レベル検出値に基づいて黒減算値を算出する黒減算値算出手段と、前記画像データから前記黒減算値を減算する黒レベル補正手段と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記黒レベル検出範囲設定手段は、前記カラーモードの場合には前記白黒モードに比して、主走査方向の黒レベル検出範囲を大きく設定することが望ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記黒レベル検出範囲設定手段は、前記白黒モード時は前記カラーイメージセンサのオプティカル・ブラック部分を前記黒レベル検出範囲に設定する一方、前記カラーモード時は前記カラーイメージセンサの空転送部分に前記黒レベル検出範囲を設定することが望ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記黒減算値算出手段は、ライン単位で、主走査方向の黒レベル検出範囲の黒レベル検出値と副走査方向の黒レベル検出範囲の黒レベル検出値とを比較し、その差が閾値以上の場合には主走査方向の黒レベル検出範囲の黒レベル検出値を前記黒減算値とし、前記閾値以上でない場合には副走査方向の黒レベル検出範囲の黒レベル検出値を前記黒減算値とすることが望ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記カラーイメージセンサは、RGBカラーイメージセンサからなり、前記黒減算値算出手段は、前記カラーモード時は、RGB画像データを平均処理して前記黒レベル検出値を算出することが望ましい。
本発明(請求項1)によれば、原稿を光学的に読み取って画像データに変換するカラーイメージセンサと、カラーモードと白黒モードとで、前記カラーイメージセンサのライン周期を変更するライン周期変更手段と、前記カラーイメージセンサの主走査方向および副走査方向の黒レベル検出範囲を設定する黒レベル検出範囲設定手段と、前記主走査方向および前記副走査方向の黒レベル検出範囲で各々黒レベル検出値を算出し、算出した黒レベル検出値に基づいて黒減算値を算出する黒減算値算出手段と、前記画像データから前記黒減算値を減算する黒レベル補正手段と、を備えているので、黒レベルの検出精度を向上でき、横スジを軽減することが可能となる。
本発明(請求項2)によれば、前記黒レベル検出範囲設定手段は、前記カラーモードの場合には前記白黒モードに比して、主走査方向の黒レベル検出範囲を大きく設定することとしたので、カラーモード時の黒レベル検出精度を向上でき、横スジを軽減することが可能となる。
本発明(請求項3)によれば、前記黒レベル検出範囲設定手段は、前記白黒モード時は前記カラーイメージセンサのオプティカル・ブラック部分を前記黒レベル検出範囲に設定する一方、前記カラーモード時は前記カラーイメージセンサの空転送部分に前記黒レベル検出範囲を設定することとしたので、カラー時の黒レベル検出範囲をCCDの空転送部分に設定することにより、より広い範囲に検出範囲を設定することが可能となる。
本発明(請求項4)によれば、前記黒減算値算出手段は、ライン単位で、主走査方向の黒レベル検出範囲の黒レベル検出値と副走査方向の黒レベル検出範囲の黒レベル検出値とを比較し、その差が閾値以上の場合には主走査方向の黒レベル検出範囲の黒レベル検出値を前記黒減算値とし、前記閾値以上でない場合には副走査方向の黒レベル検出範囲の黒レベル検出値を前記黒減算値とすることとしたので、副作用無く横スジを軽減することが可能となる。
本発明(請求項5)によれば、前記カラーイメージセンサは、RGBカラーイメージセンサからなり、前記黒減算値算出手段は、前記カラーモード時は、RGB画像データを平均処理して前記黒レベル検出値を算出することとしたので、黒レベル検出画素数を増やせて黒レベルの検出精度が上がり、またRGBで黒レベルの変動を同じ傾向にすることができ、横色スジを軽減することが可能となる。
以下、この発明に係る画像読取装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。
図1は、本発明に係る画像読取装置を適用した画像形成装置1の構成を示すブロック図である。画像形成装置1は、図1に示すように、原稿の画像データを読み取る画像読取部(スキャナ部)100と、画像読取部100で読み取った画像データに対して画像処理を施す画像処理部200と、画像処理部200で画像処理された画像データを紙等に出力するプリンタ部300とで構成されている。
図2は、本実施例に係る画像読取部100のメカ構成を示す断面図である。画像読取部100は、図2に示すように、原稿台として原稿111を載置するコンタクトガラス101と、原稿露光用の照明ランプ121および第1反射ミラー122からなる第1キャリッジ102と、第2反射ミラー131および第3反射ミラー132からなる第2キャリッジ103と、CCDリニアイメージセンサ(以下、「CCD」と称する)105と、CCD105に結像するためのレンズユニット104と、CCD105を搭載するセンサーボード106と、センサボード106と信号処理基板108とを接続する接続ケーブル107と、信号処理基板108と、読み取り光学系等による各種の歪みを補正するための白基準板109とを筐体110に備えて構成されている。
上記構成の画像読取装置100において、コンタクトガラス101に原稿111を載置固定して読み取る場合には、第1キャリッジ102が一定の速度で往動(矢印A方向)し、かつ、第2キャリッジ103が第1キャリッジ102の1/2の速度で第1キャリッジ102に追従して往動することにより、コンタクトガラス101上の原稿111が光学的に走査される。原稿の読取り終了後、第1キャリッジ102及び第2キャリッジ103は、ホームポジション(図1に示す位置)に復動する。なお、第1キャリッジ102及び第2キャリッジ103は、不図示のモータ駆動系で駆動される。
図3は、本実施例に係る画像形成装置1の電気的構成を示すブロック図である。画像読取部100は、上述のCCD105と、上述の信号処理基板108に搭載される信号処理回路140とを備えている。CCD105は、RGBのフィルタで覆われたCCDセンサが3列並んで配置されたカラー3ラインCCDで構成されている。CCD105は、出力が奇数相(ODD)、偶数相(EVEN)の2系統に分けられて出力される2相出力方式であり、かつ、有効画像領域外には光シールドされた光電素子が設けられている。
信号処理回路140は、CCD105から出力されるR、G、Bアナログ画像データのアナログ波形の信号部分をサンプリングするとともに内蔵するアンプでそのゲインを調整した後、R、G、Bアナログ画像信号をA/D変換して8ビットのデジタルのRGB画像データとして画像処理部200に出力する。CCD105は、カラー3ラインCCDであるので、CCD105から出力される信号は、3ライン等倍時4ライン間隔の位置ズレが存在する。すなわち、R−B間では、8ラインの位置ズレが存在している。
画像処理部200は、ライン間補正部201と、シエーディング補正部202と、ドット補正部203と、像域分離部204と、スキャナγ部205と、フィルタ部206と、色補正部207と、変倍部208と、プリンタγ部209と、階調処理部210とを備えている。
ライン間補正部201は、画像読取部100から入力されるR、G、B画像データに対して、R信号を8ライン蓄えて、G信号を4ライン蓄えて遅延させることでライン間の位置ズレを補正し、補正したR、G、B画像データをシェーディング補正部202に出力する。
シェーディング補正部202は、入力するR、G、B画像データに対して、光学系の濃度ムラやCCD105の感度バラツキを補正して、補正したR、G、B画像データをドット補正部203に出力する。
ドット補正部203は、変倍時においてライン間補正部201だけでは位置ズレが合わない場合が生じるため、入力するR、G、B画像データに対して、ライン間補正部201で補正しきれない1ライン以下の位置ズレを周囲の画素を参照して補正し、補正したR、G、B画像データをスキャンγ部205および像域分離部204に出力する。
像域分離部204は、後段の画像処理において画像の特徴に合った最適な処理を行うために、R、G、B画像データの各画素が文字領域であるか絵柄領域であるかを判定して、文字領域、絵柄領域を示す領域判定信号(例えば、文字領域「0」/絵柄領域「1」)をフィルタ部206、色補正部207、変倍部208、プリンタγ部209、および階調処理部210に出力する。
スキャナγ部205は、入力されるR、G、B画像データは、反射率に関しリニアな特性を有しているので、このR、G、B画像データを、後段の色補正部207で色補正の補正精度が向上するような特性に変換してフィルタ部206に出力する。
フィルタ部206は、入力されるR、G、B画像データに対して、領域判定信号に基づいてフィルタ処理を行い、フィルタ処理後のR、G、B画像データを色補正部207に出力する。具体的には、フィルタ部206は、R、G、B画像データに対して、文字領域についてはシャープにするためにエッジを強調し、絵柄領域については滑らかにするために平滑化処理を行う。
色補正部207は、入力されるR、G、B画像データに対して、領域判定信号に基づいてC、M、Y、K信号に変換して変倍部208に出力する。CCD105の感度やインクの特性は理想とは異なるため、複写機においては、原稿との差を補正するように色補正パラメータが調整される。
変倍部208は、入力されるC、M、Y、K信号に対して、主走査方向の変倍処理を行ってプリンタγ部209に出力する。この場合、コンボリューション法を使うことで、読取り光学系のMTFを保持したまま変倍処理を行い、画像データの解像力を維持することができる。なお、副走査方向に関しては、副走査方向の走査速度を制御することにより行う。
プリンタγ部209は、入力されるC、M、Y、K信号に対して、領域判定信号に基づいて原稿とコピー濃度を一致させるためのγ変換を行い、階調処理部210に出力する。具体的には、プリンタγ部209は、原稿とコピー濃度を最終的に一致させるために、原稿とトナーの分光特性の差、グレーバランス、トップ濃度が適正になるように処理を行う。
階調処理部210は、入力されるC、M、Y、K信号(8ビット)を、領域判定信号に基づいて2値化または多値化してプリンタ部300に出力する。具体的には、階調処理部210は、C、M、Y、K信号(8ビット)に対して、文字領域については2値化または数段間の多値化を行い、絵柄領域についてはディザ処理あるいは誤差拡散処理を行う。
プリンタ部300は、入力されるC、M、Y、K信号をLD書込み部301を介して、用紙に印字する。
図4は本実施例に係る信号処理回路140の構成を説明するための画像読取部100の詳細なブロック図である。信号処理回路140は、サンプルホールド回路141と、黒レベル補正回路142と、2つの増幅回路143、2つのADC(A/Dコンバータ)144と、マルチプレクス回路145と、タイミング発生回路146と、I/F147とを備えている。
まず、CCD105は、タイミング発生回路146から入力される駆動パルスに同期してアナログ画像データVe(奇数ライン)、Vo(偶数ライン)をサンプルホード回路141に出力する。サンプルホールド回路141、アナログ画像データVe、Voをそれぞれタイミング発生回路146から入力されるサンプルパルスによりサンプリングして保持して画像データを連続したアナログ信号にして黒レベル補正回路142に出力する。
黒レベル補正回路142は、入力されるR、G、B画像データに対して黒減算値を減算することにより、CCD105の暗出力のレベルのバラツキを補正して増幅回路143に出力する。黒減算値の詳細な算出方法は後述する。増幅回路143は、各色画像データの奇数、偶数画素の出力を一定レベルに合わせた後、ADC144に出力する。ADC144は、アナログ画像データVe、Voをデジタル画像データに変換してマルチプレクス回路145に出力する。マルチプレクス回路145は、奇数、偶数画素の画像データの出力をマルチプレクスした画像データを、I/F147を介して、後段の画像処理部200に出力する。CCD105およびその他の回路の駆動に必要な信号はタイミング発生回路部146で生成される。
図5は、白黒時(白黒モード時)の主走査方向の読取りタイミングを説明するためのタイミングチャート、図6はカラー時(カラーモード時)の主走査方向の読取りタイミングを説明するためのタイミングチャートを示している。本実施例では、カラー時の読取り速度と白黒時の読取り速度が違うことを前提に説明する。これは、カラー複写機の場合に一般的には構造上カラーのコピー速度の方が遅くなるため、それに応じて読取り速度を遅くすることが可能である。
図5および図6において、TGは、CCD105の転送ゲート信号でフォトダイオードに蓄積した電荷をCCDレジスタに移送する信号であり、ライン周期で発生する。φ1は、CCDレジスタ部において電荷を転送するための駆動パルスである。VOUTは、CCD105から出力されるアナログ信号出力を示し、ダミー信号の空転送部、受光部がシールドされているオプティカル・ブラック部と、実際に読み取る有効フォトセルの部分からなる。このTG、φ1信号は、タイミング発生回路146で生成される。
まず、黒読み取りの検出タイミング設定について説明する。図5に示すように、白黒読取りモード時には、タイミング発生回路146では、ライン周期T1になるように各種タイミングを設定する。このとき黒読取り検出範囲(主走査方向の黒レベル検出範囲)をオプティカル・ブラック部分(96画素)の信号部に設定する。
次に、図6に示すようにカラー読取りモード時には、タイミング発生回路146では、ライン周期がT2になるように各種タイミングを設定する。カラーの方がライン周期が長いため、VOUT出力において有効画素領域後の空転送部が多くなる。カラー読取りモード時には、黒読取り検出範囲(主走査方向の黒レベル検出範囲)を、図6に示すように、空転送部に設定することにより、白黒読取モード時よりも検出画素を多く設定する。後述するように、主走査方向の黒レベル検出範囲で検出した画素値を平均した値を黒レベル検出値として使用する。このように、検出画素が多くなるほどノイズの影響が受けずに黒レベル検出値を算出することができる。
図7は、図4の黒レベル補正回路142の構成の一例を示す図である。黒レベル補正回路142は、図7に示すように、黒レベル検出部401と黒レベル補正制御部402とを備えている。図7において、画像データD1が黒レベル検出部401と黒レベル補正制御部402に入力される。黒レベル検出部401では、副走査方向の黒レベル検出範囲(複数ラインの主走査方向の黒レベル検出範囲)において画素値を平均処理した第1の黒レベル検出値と、主走査方向の黒レベル検出範囲(注目ラインの主走査方向の黒レベル検出範囲)において画素値を平均処理した第2の黒レベル検出値とを算出し、ライン単位で、第1の黒レベル検出値と第2の黒レベル検出値とを比較し、その差が設定値(閾値)以上の場合には第2の黒レベル検出値を、それ以外の場合は第1の黒レベル検出値を黒減算値D2として、黒レベル補正制御部402に出力する。
図8は第1の黒レベル検出値と第2の黒レベル検出値の一例を示す図である。図8において、横軸は副走査方向位置(ライン位置)、縦軸は画像データレベル(黒レベル)を示しており、破線部分が第1の黒レベル検出値(副走査方向に平均処理した黒レベル検出値)、実線部分が第2の黒レベル検出値(主走査方向に平均処理した黒レベル検出値)を示している。
黒レベル補正制御部402は、黒レベル検出部401から入力される黒減算値D2と画像データD1の位相をそろえ、画像データD1から黒減算値D2を減算して、その結果を画像データD3として出力する。このような黒レベル補正を行うことにより、黒レベルの変動に伴う横スジを軽減することができる。本実施例においては、黒レベル補正回路142を画像読取部100に設けることしたが、後段の画像処理部200に設けることにしても良い。
カラー読取りモード時の黒レベル検出も同様であり、RGBの3信号が黒レベル検出部401、黒レベル補正制御部402に入力され同様に処理される。この場合、3信号は別々の系統で並行処理する方法の他に、RGBの3信号を平均処理して黒レベル検出値を算出してノイズを軽減する方法もある。この場合には、RGBはライン間補正処理後のデータで黒レベル検出値を検出する必要があるため、黒レベル検出部401および黒レベル補正制御部402は画像処理部200のライン間補正部201の後段に設ける必要がある。
以上のように、本発明に係る画像読取装置は、デジタル複写機やファクミリなどにおける原稿読取装置やパソコンの周辺機器用のイメージスキャナのようなイメージセンサを用いて画像を読み取る場合に、暗時出力補正を行う装置に広く利用可能である。
本発明に係る画像読取装置を適用した画像形成装置の構成を示すブロック図である。 本実施例に係る画像読取部のメカ構成を示す断面図である。 本実施例に係る画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。 本実施例に係る信号処理回路の構成を示すブロック図である。 白黒時の主走査方向の読取りタイミングを説明するためのタイミングチャートである。 カラー時の主走査方向の読取りタイミングを説明するためのタイミングチャートである。 黒レベル補正回路部の構成の一例を示す図である。 第1の黒レベル検出値と第2の黒レベル検出値の一例を示す図である。
符号の説明
1 画像形成装置
100 画像読取部(スキャナ部)
101 コンタクトガラス
102 第1キャリッジ
103 第2キャリッジ
104 レンズユニット
105 CCD
106 センサーボード
107 接続ケーブル
108 信号処理基板
109 白基準板
110 筐体
111 原稿
121 照明ランプ
122 第1反射ミラー
131 第2反射ミラー
132 第3反射ミラー
140 信号処理回路
141 サンプルホールド回路
142 黒レベル補正回路
143 増幅回路
144 ADC(A/Dコンバータ)
145 マルチプレクス回路
146 タイミング発生回路
147 I/F
200 画像処理部
201 ライン間補正部
202 シエーディング補正部
203 ドット補正部
204 像域分離部
205 スキャナγ部
206 フィルタ部
207 色補正部
208 変倍部
209 プリンタγ部
210 階調処理部
300 プリンタ部
301 LD書込部

Claims (5)

  1. 原稿を光学的に読み取って画像データに変換するカラーイメージセンサと、
    カラーモードと白黒モードとで、前記カラーイメージセンサのライン周期を変更するライン周期変更手段と、
    前記カラーイメージセンサの主走査方向および副走査方向の黒レベル検出範囲を設定する黒レベル検出範囲設定手段と、
    前記主走査方向および前記副走査方向の黒レベル検出範囲で各々黒レベル検出値を算出し、当該算出した黒レベル検出値に基づいて、黒減算値を算出する黒減算値算出手段と、
    前記画像データから前記黒減算値を減算する黒レベル補正手段と、
    を備えたことを特徴とする画像読取装置。
  2. 前記黒レベル検出範囲設定手段は、前記カラーモードの場合には前記白黒モードに比して、前記主走査方向の黒レベル検出範囲を大きく設定することを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。
  3. 前記黒レベル検出範囲設定手段は、前記白黒モード時は前記カラーイメージセンサのオプティカル・ブラック部分を前記主走査方向の黒レベル検出範囲に設定する一方、前記カラーモード時は前記カラーイメージセンサの空転送部分に前記主走査方向の黒レベル検出範囲を設定することを特徴とする請求項2に記載の画像読取装置。
  4. 前記黒減算値算出手段は、ライン単位で、前記主走査方向の黒レベル検出範囲の黒レベル検出値と前記副走査方向の黒レベル検出範囲の黒レベル検出値とを比較し、その差が閾値以上の場合には前記主走査方向の黒レベル検出範囲の黒レベル検出値を前記黒減算値とし、前記閾値以上でない場合には前記副走査方向の黒レベル検出範囲の黒レベル検出値を前記黒減算値とすることを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。
  5. 前記カラーイメージセンサは、RGBカラーイメージセンサからなり、
    前記黒減算値算出手段は、前記カラーモード時は、RGB画像データを平均処理して前記黒レベル検出値を算出することを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。
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JP2008022248A (ja) * 2006-07-12 2008-01-31 Ricoh Co Ltd 可変クランプ制御回路、アナログ画像処理回路、画像処理回路、画像読取装置および画像形成装置
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