JP2006260526A - 画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原稿の情報を読み取る際に高濃度画像の飽和を抑え、階調とびが生じない画像の読み取りが可能な画像読取装置および画像処理方法を提供する。
【解決手段】この発明は、原稿の情報を読み取る際に、高濃度画像の飽和を抑え、階調とびが生じることのない画像の読み取りが可能の画像処理装置（１）および画像処理方法に関し、画像信号に基づいて画像濃度を検出し、検出された結果に基づいて、画像信号が出力される信号の感度特性を「低感度」と「高感度」とを切り替えることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

この発明は、例えば電子写真装置やレーザプリンタ等の画像形成装置が出力する画像を読み取る画像読取装置および読み取った画像を処理する画像処理方法に関する。

特許文献１には、概ね等しい飽和電荷量を有し、且つ異なる感度に設定された複数の光電変換画素列の出力信号を加算することにより、飽和露光量を高める画像読取装置および画像読取方法が提案されている。

すなわち、上記公報に示された画像読取装置およびその方法においては、異なる感度を有する光電変換画素の出力を加算することにより、画像の読取に利用可能なダイナミックレンジを拡大できる、とされている。

しかし、上記公報に記載された画像読取装置においては、１つの信号を読み取るために２種類の光電変換素子が要求される。従って、Ｒ、ＧおよびＢ各色を読み取るＣＣＤセンサに、上記公報の技術を適用した場合には、６ライン分の光電変換素子が必要となる。
特開平１１−４１４２８号公報

このため、ＣＣＤセンサからの信号の出力に要求される信号線の数が多くなり、コストが増加する問題がある。

また、ＣＣＤセンサからは６ｃｈの信号が出力されることから、Ａ／Ｄ変換等の前処理のための要素も同数が必要であり、一層コストが増大される問題がある。

この発明の目的は、原稿の情報を読み取る際に高濃度画像の飽和を抑え、階調とびが生じない画像の読み取りが可能な画像読取装置および画像処理方法を提供することである。

この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、画像読取装置により読み取られた画像信号に基づいて画像濃度を検出する濃度検出手段と、前記検出手段により検出された結果に基づいて、画像読取装置に対して画像読取装置より出力される信号の感度特性を切り替える切替信号生成手段と、前記検出手段により判定された結果に基づいて、画像読取装置より出力される信号の感度特性を切り替える感度切替手段と、を有することを特徴とする画像処理装置、を提供するものである。

以上説明した通り、この発明の画像処理装置／画像形成装置においては、プリスキャン時の画像信号を基にして、ＣＣＤセンサの感度特性を切り替える切替信号を生成することで、従来例のように異なる感度特性を持つＣＣＤの受光面を持たずに異なる感度特性の信号を出力することができる。よって低コストで階調とびの無い画像を実現することができる。従って、画像読取装置／画像処理装置のコストが低減される。

また、異なる感度特性の出力に対して個別のシェーディング補正を行うことで、それぞれの感度特性の信号を補正することができ、良好な画質を得ることができる。

また、白基準データを一方の感度特性のデータを元に算出するため、シェーディング補正にかかる時間を短縮することができ、パフォーマンスを向上することができる。

さらに、黒（Ｂｌａｃｋ）センサで先読みされた画像データを元にＲＧＢセンサの感度切替信号を生成するため、プリスキャンを行わずにＲＧＢセンサの感度を切り替えることが可能となり、パフォーマンスを向上することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、この発明の実施の形態が適用される画像読取装置および画像読取装置に組み込まれる画像処理装置の一例を示す。

図１に示されるように、画像読取装置（スキャナ）は、矢印Ｓと直交する方向に所定の長さが与えられ、所定波長分布（色）の光を出力するランプ（光源）１を有する。は、リフレクタ２と第１ミラー３とともに矢印Ｓ方向に移動される第１キャリッジ４に保持されている。リフレクタ２は、光源１から出力される光の光源１の長手方向の配光特性を補正するとともに、その光を所定の方向（矢印Ｅ方向）に集光するために利用される。

第１キャリッジ４に保持された第１ミラー３からの光が案内される方向（矢印Ｓ方向）には、第１ミラー３により反射される光を９０°折り曲げる第２ミラー５、第２ミラー５で折り曲げられた光をさらに９０°折り曲げる第３ミラー６が設けられている。第２ミラー５および第３ミラー６は、第１キャリッジ４に連動して矢印Ｓ方向に移動される第２キャリッジ７に保持されている。

第３ミラー６により反射された光は、集光レンズ（倍率設定レンズ）８により、ＣＣＤセンサ９の受光面に結像される。ＣＣＤセンサ９は、駆動回路基板（ＣＣＤセンサ基板）１０を介して、筐体１５の所定の位置に固定されている。ＣＣＤセンサ基板１０から出力されるセンサ出力は、信号処理基板１１に供給される。

光源１およびリフレクタ２による照明光は、筐体１５の所定の位置に設けられた白基準板１２および原稿ガラス１３に集光される。

原稿ガラス１３には、読み取るべき画像情報を有する読取対象物すなわち原稿ＯＲＧがセットされる。原稿ＯＲＧは、例えばシート状の媒体や本、もしくは立体物に代表される任意の形状および厚さを有することができる。原稿ＯＲＧは、原稿押さえ（カバー）１４により原稿ガラス１３に密着される。

光源１およびリフレクタ２からの光すなわち照明光は、矢印Ｅを中心とした所定の方向に集束され、原稿ガラス１３に支持された原稿ＯＲＧに照射される。原稿ガラス１３は、照明光が透過可能であることはいうまでもない。光源１から照射される光の配光は、光源１の長手方向の全長において一様ではない。従って、原稿ＯＲＧに照射された際に、長手方向において、照度のムラを含むことが知られている。このため、リフレクタ２を用いて反射させた反射光も原稿ＯＲＧに照射することで、原稿ＯＲＧ上の配光を一様にすることができる。

原稿ＯＲＧからの反射光は、第１ミラー３、第２ミラー５および第３ミラー６で順に反射され、集光レンズ８を透過して、ＣＣＤセンサ（ラインセンサ）９の受光面に結像される。ＣＣＤセンサ９は、例えば加法混色に用いられる３原色であるＲ、ＧおよびＢのそれぞれに対応するラインセンサが独立に設けられた３ラインＣＣＤセンサである。

ＣＣＤセンサ９に照射された光は、制御基板１１から入力する制御信号に従ってＣＣＤセンサ基板１０によりそれぞれの光の強度に対応する大きさの電気信号に変換され、制御基板１１に供給される。ＣＣＤセンサ基板１０は、ＣＣＤセンサ９を保持するとともに、ＣＣＤセンサ９を駆動するためのＣＣＤセンサ制御回路１０Ａと、ＣＣＤセンサ制御回路１０Ａからの指示（駆動制御信号）を受け、ＣＣＤセンサ９の駆動条件に合わせるＣＣＤドライバ１０Ｂを少なくとも含む。

図２は、信号処理基板の一例を示す。

制御基板１１は、ＣＣＤセンサ９から出力された光電変換出力を、所定の規則に従って処理する処理ＩＣ（ＣＰＵ）１１Ａと、個々の動作（処理）に要求される各種タイミングを生成するタイミング生成回路１１Ｂと、ＣＣＤセンサ９からのＲ、ＧおよびＢのアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ処理回路１１Ｃと、アナログ処理回路１１Ｃから出力されるデジタル信号に含まれる高周波および低周波歪を補正するシェーディング補正あるいは個々のＲ、ＧおよびＢラインセンサ間のライン位置ズレを補正するためのライン間補正処理に代表される画像補正に用いられる画像処理回路部１１Ｅと、ライン間補正処理に際してライン単位で画像データを遅延させるためのラインメモリ回路１１Ｄ等を含む。

タイミング生成回路１１Ｂと画像処理回路部１１Ｅは、ＣＣＤセンサ基板１０に実装されるＣＣＤセンサ制御回路１０Ａに接続されている。ＣＣＤセンサ基板１０には、ＣＣＤセンサ９およびＣＣＤセンサ制御回路１０Ａに加え、ＣＣＤドライバ１０Ｂが設けられている。

ＣＣＤセンサ９は、図３を用いて以下に説明する通り、低感度特性および高感度特性のいずれかのゲインで出力信号を出力可能である。ＣＣＤセンサ９から出力されるアナログ信号は、一般に、個々の光電変換素子の変換効率のばらつきに起因する高周波歪や、画像光が、集光レンズ８を用いる縮小光学系を介して結像されるために発生する収差の影響を含むことに起因する低周波歪を含む。従って、正規化補正、およびその基準に用いるデータが必要となる。基準データは、白基準板１２からの反射光の光強度、すなわち白基準板１２を取った際の画像データである。

画像処理回路部１１Ｅからは、ＣＣＤセンサ制御回路１０Ａおよびアナログ処理回路１１Ｃに、ＣＣＤセンサ９の感度を切り替えるためのゲイン切替信号が出力される。ゲイン切替信号は、ＣＣＤセンサ９から出力される信号を、図３に示す通り、低感度特性および高感度特性のいずれかに設定可能である。ゲイン切替信号の生成やシェーディング補正の処理については、後述する。

図３に示す低感度と高感度の出力特性は、以下の演算式に示すような感度特性である。

低感度特性 ＣＣＤ出力値＝α×露光量
高感度特性 ＣＣＤ出力値＝ｎ×α×露光量
＝ｎ×低感度ＣＣＤ出力値
ｎは、整数、本実施例では、ｎ＝２
である。

処理ＩＣ１１Ａはまた、ＣＣＤセンサ基板１０のＣＣＤセンサ制御回路１０Ａ、光源１から出力される光の光量および光源１のオン／オフを制御する光源制御回路１６あるいは第１キャリッジ４と第２キャリジ７を移動させるためのモータ１８の少なくとも１つを制御する駆動系制御回路１７に対する動作（信号処理）を制御する。例えばモータ１８は、原稿の画像を読み取る際には、第２キャリッジ７を速度Ｖで矢印Ｓ方向に移動させる。このとき、第１キャリッジ４は、速度２Ｖで、矢印Ｓ方向に移動される。

ＣＣＤセンサ基板１０は、ＣＣＤラインセンサ９と、ＣＣＤラインセンサ９を駆動するためのＣＣＤセンサ制御回路１０Ａと、ＣＣＤセンサ制御回路１０Ａの出力を受け、ＣＣＤラインセンサ９の駆動条件に合わせるＣＣＤドライバ１０Ｂを含む。

図４に、画像処理回路部１１Ｅの構成を示す。

画像処理回路部１１Ｅは、シェーディング補正部４１、ライン間補正部４２、画像濃度判定部４３、メモリ４４、信号合成部４５、色変換部４６、フィルタ部４７、墨入れ部４８、および階調処理部４９を有する。

シェーディング補正部４１は、アナログ処理回路１１Ｃから出力されるデジタル信号に含まれる高周波および低周波歪を補正する（シェーディング補正を行う）。

シェーディング補正された画像信号は、ライン間補正部４２において、Ｒ、ＧおよびＢのそれぞれに対応する出力信号の物理的な位置ずれが補正される（ライン間補正部４２は、個々のラインセンサ（Ｒ、ＧおよびＢ）からの出力に対して、その物理的な位置ずれの補正すなわち「ライン間補正」を行う）。

濃度判定部４３は、ライン間補正部４２により個々のラインセンサからの物理的な位置ずれが補正された画像データのそれぞれについて、特定の閾値と比較して、高濃度の画像データであるか否か（すなわち低濃度の画像データであるか）を判定する。例えば「０：低濃度／１：高濃度」の１ｂｉｔの判定信号が出力される。

画像濃度判定部４３において濃度判定され、出力された判定信号は、メモリ４４に保持される。メモリ４４に保持された判定信号は、所定タイミングで（要求に応じ）、シェーディング補正部４１、信号合成部４５、ＣＣＤセンサ制御回路１０Ａおよびアナログ処理回路１１Ｃに供給される。このように、判定信号を生成してメモリ４４に保持することで、個々の画素（ＣＣＤセンサの受光セル）毎に、（判定信号に基づいて）感度を切り替えることが可能となる。

低感度特性の信号と高感度特性の信号は、信号合成部４５で合成される。

信号合成部４５で合成された画素毎に感度が設定されている出力信号（Ｒ、ＧおよびＢ信号）は、色変換部４６に入力される。色変換部４６においては、Ｒ、ＧおよびＢ信号から、例えばシート状の用紙や透明な樹脂フィルム等である出力媒体に、減法混色により出力画像が出力される際に利用されるＣ、Ｍおよび信号に変換される（色変換部４６において、Ｒ、ＧおよびＢ信号からＣ、ＭおよびＹ信号への色変換が行われる）。

色変換部４６から出力された信号は、フィルタ部４７に入力され、ローパスフィルタやハイパスフィルタ処理が行われる。

フィルタ部４７から出力されたＣ、ＭおよびＹ信号は、墨入れ部４８よりＣ、Ｍ ＹおよびＫ（ｂｋすなわち黒）信号に変換される。

墨入れ部４８から出力された信号は、階調処理部４９に入力され、例えばディザ法によりスクリーンが生成され、図示しない画像形成部（エンジン）に出力される。

図５（ａ）および図５（ｂ）は、図４に示した信号合成部の変換テーブルの特性を示す。

図５（ａ）は、高濃度の階調性を重視した変換テーブルである。高濃度の階調性を重視するのは、人間の視覚特性として、高濃度の分解能が高いためである。

高濃度の分解能が高い反面、低濃度では分解能が低くなるので、図５（ｂ）に示すように、低濃度については、信号レンジを圧縮する（信号レンジを圧縮した変換を行う）。

以下、図６に、読み取り動作の動作フローを示す。

スキャン開始信号＜６−１＞を受ける（Ｓ１）と、シェーディング補正に必要な白基準／黒基準値を算出する基準値算出＜６−２＞を行う。

すなわち、ステップＳ１においてスキャン開始信号＜６−１＞が供給されることで、白基準板１２からの反射光に基づいて、白基準／黒基準が算出される（Ｓ２）。このとき、白基準板１２の読取時のゲイン切替信号は、低感度特性の設定値として出力する。読み取られた白基準データより高感度読取時の白基準データを作成する。

高感度と低感度の比を、例えば２として、高感度用の白基準データを
高感度用白基準データ＝２×低感度白基準データ
により算出する。

読み取られた白基準データおよび算出された高感度用の白基準データは、メモリ４４に保持され、原稿スキャン時のシェーディング補正データとして利用する。

一方、黒基準データについては、ＣＣＤセンサ６のゲインを低感度に切り替えた状態、すなわち低感度ゲイン設定時に、光源（ランプ）１をＯＦＦとして、その出力を読み取り値とする。ランプ１がＯＦＦである場合は、ＣＣＤセンサ６に光が入射しないため、高感度用の黒基準データも同じデータを利用する。

ステップＳ２において、シェーディング基準データを算出後、原稿の濃度レンジを検出するプリスキャン動作（濃度レンジ検出時動作）＜６−３＞を行う（ステップＳ２において、高感度用の黒基準データまでが算出された時点で、ステップＳ３としてプリスキャン＜６−３＞が開始される）。なお、ステップＳ３においても、ＣＣＤセンサ９のゲイン設定は低感度とする。

ステップＳ３のプリスキャン動作で読み取られた画像データは、濃度判定部４３に入力され、１画素ごとに、濃度判定を行う（ステップＳ４としてプリスキャン（Ｓ３）で読み取られた画像データの濃度が「高濃度［１］」か「低濃度［０］」か判定される）。

詳細には、低感度ゲイン設定で読み取られた画像データ（ＤＡＴＡ）に対して、以下の条件式により判定を実施する
条件１ ＤＡＴＡ＜ｔｈ＿Ｈならば、高濃度判定（１を出力）
条件２ ＤＡＴＡ≧ｔｈ＿Ｈならば、低濃度判定（０を出力）
ｔｈ＿Ｈは、画像データと比較する閾値（図７ではｔｈ＿Ｈ＝２１）、この値は、ＣＣＤの感度特性を元に決定する。

このように、基準濃度に対して画像データの濃度を比較することで、図７に示すように１画素単位で、ＣＣＤセンサ９のゲインを切り替える信号を生成することができる。

ステップＳ３で判定された結果（濃度判定結果）は、判定結果保存＜６−４＞においてメモリ４４に格納され、保持される（Ｓ４）。

ステップＳ４で、ＣＣＤセンサ９の主走査方向の全域において個々の画素の濃度が判定された結果がメモリ４４に保持されると、本スキャン開始＜６−５＞により、本スキャン（画像読取）動作を行い、画像データを読み取る（ステップＳ５にて、本スキャンが開始され、原稿ＯＲＧの画像情報が光の明暗（強度）として読み取られる）。

ステップＳ５で読み取られた画像データは、既にメモリ４４に保存されている濃度判定結果と比較され、画素毎にＣＣＤセンサ９の出力のゲイン切替が切り替えられる（Ｓ６）。すなわち、ＣＣＤセンサ９の個々の画素で読み取られた画像データは、画像読取同期信号と同期してメモリ４４から読み出される濃度判定結果に基づいてＣＣＤセンサ９のゲインが切り替えられることで、対応する出力ゲインで（ＣＣＤセンサ９から）出力される。

続いて、ステップＳ５においてＣＣＤセンサ９の個々の画素から高感度／低感度で出力された画像データに、シェーディング補正処理＜６−６＞にて、シェーディング補正が行われる（ＣＣＤセンサ９の個々の画素から高濃度または低濃度出力された画像データが、図８に示すシェーディング補正部を介して、シェーディング補正される、Ｓ６）。

シェーディング補正部（図４の４１）は、図８に示す通り、低感度用のシェーディング演算部８１、高感度用のシェーディング演算部８２およびセレクタ８３を有する。

それぞれのシェーディング演算は、以下に示す演算式により、
＜低感度用シェーディング演算＞
ＤＬｏｕｔ＝（ＤＬｉｎ−黒基準値）／（低感度用白基準値−黒基準値）
＜高感度用シェーディング演算＞
ＤＨｏｕｔ＝（ＤＨｉｎ一黒基準値）／（高感度用白基準値一黒基準値）
ＤＬｉｎ、ＤＨｉｎは、それぞれ、低感度、高感度ゲイン設定でのＣＣＤ出力値
ＤＬｏｕｔ、ＤＨｏｕｔは、低感度、高感度のシェーディング演算結果
処理される。

セレクタ８３は、濃度判定結果＜６−４＞に応じて、シェーディング演算の出力値を切り替える。従って、低感度／高感度のいづれの出力も、感度に応じてシェーディング補正される。

ステップＳ６でシェーディング補正された画像データは、ライン間補正＜６−７＞で、ＣＣＤセンサ９の個々のラインセンサすなわちＲ、ＧおよびＢのそれぞれに対応するラインセンサ相互の位置ずれが補正される（Ｓ７）。

具体的には、ＣＣＤセンサ９のＲ、ＧおよびＢの各ラインセンサ相互間において、例えば各信号の主走査方向のライン（画素）間が４ライン（画素）の場合には、Ｒ信号（Ｒセンサ出力）を８ライン分補正メモリ１１Ｄ（図２参照）に保持し、Ｇ信号（Ｇセンサ出力）を４ライン分補正メモリ１１Ｄに格納する。以下、補正メモリ１１Ｄに保持されたＲ信号およびＧ信号を、Ｂ信号（Ｂセンサ出力）の出力と同期して補正メモリ１１Ｄから読み出すことで、主走査方向のライン（画素）間の位置ずれが補正される。すなわち、任意のＢ信号に対して、８ライン前のＲ信号と４ライン前のＧ信号を同時に読出すことで位置ずれを補正することができる。

ステップＳ７において位置ずれが補正された画像データは、信号合成＜６−８＞にて、図４により先に説明した信号合成部４５に入力された低感度／高感度のＣＣＤセンサ出力および濃度判定結果に従って、以下の処理により合成される。

信号合成部は、図９に示すように、低感度ＣＣＤ出力用の信号変換部９１、高感度ＣＣＤ出力用の信号変換部９２およびセレクタ９３を有する。すなわち、セレクタ９３により、低感度ＣＣＤ出力用の信号変換部９１および高感度ＣＣＤ出力用の信号変換部９２の出力信号が、先にメモリ４４に記憶された濃度判定結果に応じて選択的に出力される。

信号合成部４５に入力される低感度信号と高感度信号との関係は、シェーディング用の白基準算出で示したように、高感度ＣＣＤ出力＝ｎ（先の例では「２」）×低感度ＣＣＤ出力である（ｎは感度比）。

よって、濃度判定部４３の判定閾値を所定の条件に従って設定することにより、高感度ＣＣＤ出力と低感度ＣＣＤ出力の関係を算出する（関連付けるすなわち合成する）ことができる。

具体的には、濃度判定の閾値を４０、ｎ＝２とした場合には、図１０に示す関係の信号が出力される。

低感度ＣＣＤ出力ならびに高感度ＣＣＤ出力は、それぞれの信号変換部で、以下の演算により変換され、
＜低感度用信号変換＞
Ｄｏｕｔ＝Ｔａｂｌｅ＿Ｌ［ＤｉｎｒＬ］
Ｔａｂｌｅ＿Ｌ：低感度変換テーブル（図５）
Ｄｉｎ＿Ｌ：低感度ＣＣＤ出力信号（４０〜２５５＝８ｂｉｔの場合の最大値）
＜高感度用信号変換＞
Ｄｏｕｔ＝Ｔａｂｌｅ＿Ｈ［Ｄｉｎ＿Ｈ］
Ｔａｂｌｅ＿Ｈ：低感度変換テーブル（図５）
Ｄｉｎ＿Ｈ：低感度ＣＣＤ出力信号（０〜８０）
出力される。

以上の演算式により、それぞれ変換された高感度用信号または低感度用信号はセレクタ９３により、濃度判定部４３での判定結果に合わせ、そのいずれかが選択され、色変換部４６（図４参照）に出力される。

色変換部４６に入力された高感度用信号または低感度用信号は、以下、色変換すなわちＲ、ＧおよびＢ信号からＣ、ＭおよびＹ信号に変換され、フィルタ部４７によりフィルタリングされて、さらに墨入れ部４８よりＣ、Ｍ、ＹおよびＫ（ｂｋすなわち黒）信号に変換される。

墨入れ部４８から出力された信号は、階調処理部４９に入力され、例えばディザ法によりスクリーンが生成され、図示しない画像形成部（エンジン）に出力される。

以上のように、低感度ＣＣＤセンサ出力と高感度ＣＣＤセンサ出力とを、原稿画像から読み取った画像濃度の基づく濃度判定の結果に従い、画素毎に、ゲインを切り替えて出力させることで、単一のＣＣＤセンサから低感度のＣＣＤ出力と高感度のＣＣＤ出力を得ることができる。これにより、階調とびの無い良好な画質を得ることができる。

また、濃度判定をプリスキャン動作にて行うため、ＣＣＤとして高感度のラインセンサと低感度のラインセンサを持たなくても良いため、コストを低減することができる。

なお、上述した発明の実施の形態においては、低感度と高感度の感度比を整数（ｎ）としたが、実数であってもかまわない（感度比が必ずしも整数となることは少ない）。

また、上述した発明の実施の形態においては、暗部の階調再現を向上させる例を説明したが、ハイライト（明部）の再現性を向上させることも可能である。

図１１は、図１に示した画像読取装置および画像読取装置に適用される画像処理装置の別の実施の形態を示す。なお、図１に示した構成と同じ構成には同じ符号を振り、説明を省略する。

図１１に示した画像読取装置は、図１に示した画像読取装置におけるＣＣＤセンサ９を４ラインＣＣＤセンサ１０９とし、ＣＣＤセンサ基板１１０および信号処理基板１１１をＣＣＤセンサ１０９に対応させたものである。

図１２に、図１１に示した画像読取装置に適用される４ラインＣＣＤセンサの概略を示す。図１２に示すように、４ラインＣＣＤセンサは、Ｒ（赤）ラインセンサ１０９−１、Ｇ（緑）ラインセンサ１０９−２、Ｂ（青）ラインセンサ１０９−３およびＫ（Ｂｋすなわち黒）ラインセンサ１０９−４の４つのラインセンサが一体に形成されたものである。従って、ＣＣＤセンサ１０９からは、Ｒ、Ｇ、ＢおよびＫ（Ｂｋ）の４つの信号が同時に出力される。なお、４ラインＣＣＤセンサ１０９を用いて原稿を副走査方向に走査した場合には、出力信号として、Ｋ（Ｂｋ）を先頭として、以下、Ｒ、ＧおよびＢの順で出力される。

図１３は、図１１に示した信号処理基板の構成の一例を示す。なお、図２に示した構成と同じ構成には同じ符号を振り、説明を省略する。

図１３に示した信号処理基板（信号処理部）は、図２に示した信号処理基板（制御基板すなわち信号処理部）１１と構成は実質的に同一であるが、それぞれが４ラインＣＣＤセンサ１０９に対応可能に変形されている。

すなわち、４ラインＣＣＤセンサ１０９が実装されるＣＣＤセンサ基板１１０においては、ＣＣＤセンサ制御回路１１０ＡおよびＣＣＤドライバ１１０Ｂのそれぞれが４ライン分で構成される。

また、信号処理基板１１１においては、タイミング生成回路１１１Ｂ、アナログ処理回路１１１Ｃと、ラインメモリ回路１１１Ｄおよび画像処理回路部１１１Ｅのそれぞれが、４ライン分の信号を処理可能に構成される。

図１４に、画像処理回路部１１１Ｅの構成を示す。

画像処理回路部１１１Ｅは、シェーディング補正部１４１、ライン間補正部１４２、Ｋ（Ｂｋ）シェーディング補正部１４３、画像濃度判定部１４４、信号合成部１４５、色変換部４６、フィルタ部４７、墨入れ部４８、および階調処理部４９を有する。なお、色変換部４６、フィルタ部４７および階調処理部４９のそれぞれは、図２により前に説明した画像処理回路部１１Ｅにおける３ラインＣＣＤセンサ９向けの構成と実質的に同一である。

シェーディング補正部１４１は、アナログ処理回路１１１Ｃから出力されるデジタル信号に含まれる高周波および低周波歪を補正する（シェーディング補正を行う）。

シェーディング補正された画像信号は、ライン間補正部１４２において、Ｒ、ＧおよびＢのそれぞれに対応する出力信号の物理的な位置ずれが補正される（ライン間補正部１４２は、個々のラインセンサ（Ｒ、ＧおよびＢ）からの出力に対して、その物理的な位置ずれの補正すなわち「ライン間補正」を行う）。

Ｋ（Ｂｋ）シェーディング補正部１４３は、濃度判定部１４４と一体に動作され、読み取られた画像データの画素毎に特定の閾値と比較して、高濃度の画像データであるか否かを判定し、例えば「０：低濃度、１：高濃度」の１ｂｉｔの判定信号を出力する。

濃度判定部１４４（Ｋ（Ｂｋ）シェーディング補正部１４３）からの判定信号は、ライン間補正部１４２に入力され、Ｒ、ＧおよびＢ信号と位置あわせされる。

このように、判定信号を生成して、個々の画素（ＣＣＤセンサの受光セル）毎に、判定信号に基づいて感度を切り替えることで、ＣＣＤセンサ１０９の各ラインの個々の画素の感度を切り替えることができる。

信号合成部４５では、低感度特性の信号と高感度特性の信号が合成される。信号合成部４５においては、図５（ａ）および図５（ｂ）により既に説明した１次元の変換テーブルにより、低濃度側をレンジ圧縮する方法で変換される。

信号合成部４５で合成された画素毎に感度が設定されている出力信号（Ｒ、ＧおよびＢ信号）は、色変換部４６においては、Ｒ、ＧおよびＢ信号からＣ、ＭおよびＹ信号に変換される（色変換部４６において、Ｒ、ＧおよびＢ信号からＣ、ＭおよびＹ信号への色変換が行われる）。

以下、図４により既に説明したと同様に、色変換部４６でＣ、ＭおよびＹ信号へ色変換された信号は、フィルタ部４７に入力され、所定のフィルタリングの後、墨入れ部４８において、Ｃ、Ｍ ＹおよびＫ（Ｂｋすなわち黒）信号に変換される。

墨入れ部４８から出力された信号は、階調処理部４９に入力され、例えばディザ法によりスクリーンが生成され、図示しない画像形成部（エンジン）に出力される。

図１５は、図１１に示した画像読取装置および図１４に示した画像処理部を用いて、画像処理の流れを説明する。

スキャン開始信号＜１５−１＞を受ける（Ｓ１０１）と、シェーディング補正に必要な白基準／黒基準値を算出する基準値算出＜１５−２＞を行う。

すなわち、ステップＳ１０１においてスキャン開始信号＜１５−１＞が供給されることで白基準板１２からの反射光に基づいて、白基準／黒基準が算出される（Ｓ１０２）。このとき、白基準板１２の読取時のゲイン切替信号は、低感度特性の設定値として出力する。読み取られた白基準データより高感度読取時の白基準データを作成する。

高感度と低感度の比を、例えば２として、高感度用の白基準データを
高感度用白基準データ＝２×低感度白基準データ
により算出する。なお、この工程は、図６により既に説明したステップＳ１およびＳ２と同様である。

基準値算出は、Ｒラインセンサ１０９−１、Ｇラインセンサ１０９−２およびＢラインセンサ１０９−３と、Ｋ（Ｂｋ）ラインセンサ１０９−４とに区分される（別々に行う）。なお、低感度／高感度の切り替えは、Ｒ、ＧおよびＢの３つのラインセンサのみに要求されることから、Ｋ（Ｂｋ）ラインセンサ１０９−４に関しては、高感度用の基準データは、算出しない。

ステップＳ１０２においてシェーディング基準データを算出した後、スキャン開始＜１５−３＞で原稿画像のスキャンを行う（Ｓ１０３、ステップＳ１０２でシェーディング基準データが決定された時点で、所定のタイミングでランプ（光源）１をオン（点灯）させ、第１キャリッジ４および第２キャリッジ７を原稿ガラス１３に沿って矢印Ｓ方向に移動させて、原稿画像をスキャンする（原稿画像を読み取る））。

ステップＳ１０３で読み取られた原稿画像は、Ｋ（Ｂｋ）シェーディング補正＜１５−４＞において、あらかじめ算出されたＫ（Ｂｋ）センサ用の白基準データ黒基準データを用いてシェーディング補正される（Ｓ１０４）。

ステップＳ１０４において、Ｋ（Ｂｋ）シェーディング補正されたモノクロ出力画像は、濃度判定処理＜１５−５＞により濃度判定され、ＣＣＤセンサ１０９の個々のラインセンサの主走査方向の画素毎のゲインを切り替えるために用いられる判定信号としてシェーディング補正＜１５−６＞に供給される（Ｓ１０５）。

具体的には、Ｋ（Ｂｋ）センサで読み取られた画像データ［ＤＡＴＡ］に対して、以下の条件式により判定を実施する。なお、判定方法は、図７により既に説明した方法と同様である。また、［ＤＡＴＡ］は独立して直線状に配列された画素列からの出力値である。

条件１１ ＤＡＴＡ＜ｔｈ＿Ｈならば、高濃度判定（１を出力）
条件１２ ＤＡＴＡ≧ｔｈ＿Ｈならば、低濃度判定（０を出力）
ｔｈ＿Ｈは画像データと比較する閾値（この例ではｔｈ＿Ｈ＝２１）、この値（ｔｈ＿Ｈ）は、Ｒ、ＧおよびＢのそれぞれに対応するラインセンサの感度特性を元に決められる。

このように、濃度比較を行うことで、図７により既に説明したように、１画素単位で、Ｒ、ＧおよびＢのそれぞれに対応するラインセンサの出力ゲインを切り替える信号が得られる。

以下、シェーディング補正処理＜１５−６＞にて、シェーディング補正が行われる（Ｓ１０６）。なお、シェーディング補正処理＜１５−６＞、シェーディング補正処理＜１５−６＞に引き続くライン間補正＜１５−７＞（Ｓ１０７）、信号合成＜１５−８＞（Ｓ１０８）および、さらに引き続く色変換部４６におけるＲ、ＧおよびＢ信号からＣ、ＭおよびＹ信号への変換、フィルタ部４７によるフィルタリング、墨入れ部４８よるＣ、Ｍ ＹおよびＫ（ｂｋすなわち黒）信号への変換および階調処理部４９による階調処理は、図６に示した同様の工程＜６−７＞、＜６−８＞および＜６−９＞と同様であるから、詳細な説明を省略する。

以上説明したように、図１１に示す画像読取装置および図１４に示す画像処理部においては、４ラインＣＣＤセンサ１０９を用い、Ｒ、ＧおよびＢの個々のラインセンサ１０９−１（Ｒ）、１０９−２（Ｇ）および１０９−３（Ｂ）よりも先行して画像情報を出力可能な黒（Ｋ（ｂｋ））センサ１０９−４を用いて濃度判定を行うことで、図１に示す画像読取装置および図４により説明した3ラインＣＣＤセンサを用いる場合に比較して、プリスキャン動作を省略できる。従って、原稿の濃度を検出した直後に、Ｒ、ＧおよびＢセンサの感度を切り替えることができるので、パフォーマンス（画像処理速度）が向上でき、しかもメモリ容量を削減できる。また、階調とびの無い良好な画質を得ることができる。

なお、上述した発明の実施の形態においては、低感度と高感度の感度比を整数（ｎ）としたが、実数であってもかまわない（感度比が必ずしも整数となることは少ない）。

また、上述した発明の実施の形態においては、暗部の階調再現を向上させる例を説明したが、ハイライト（明部）の再現性を向上させることも可能である。

以上説明した通り、この発明の画像処理装置／画像形成装置においては、プリスキャン時の画像信号を基にして、ＣＣＤセンサの感度特性を切り替える切替信号を生成することで、従来例のように異なる感度特性を持つＣＣＤの受光面を持たずに異なる感度特性の信号を出力することができる。よって低コストで階調とびの無い画像を実現することができる。従って、画像読取装置／画像処理装置のコストが低減される。

また、異なる感度特性の出力に対して個別のシェーディング補正を行うことで、それぞれの感度特性の信号を補正することができ、良好な画質を得ることができる。

また、白基準データを一方の感度特性のデータを元に算出するため、シェーディング補正にかかる時間を短縮することができ、パフォーマンスを向上することができる。

さらに、黒（Ｂｌａｃｋ）センサで先読みされた画像データを元にＲＧＢセンサの感度切替信号を生成するため、プリスキャンを行わずにＲＧＢセンサの感度を切り替えることが可能となり、パフォーマンスを向上することができる。

なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形もしくは変更が可能である。また、個々の実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。

この発明の実施の形態が適用される画像読取装置の一例を説明する概略図。 図１に示した画像読取装置に組み込まれる画像処理装置の一例を説明する概略図。 ＣＣＤセンサの出力特性とゲインとの関係を示すグラフ。 図２に示した画像処理装置に適用可能な画像処理部の一例を説明する概略図。 図４に示した画像処理部が用いる高感度信号と低感度信号とを合成する変換テーブルの一例を示す概略図。 図４に示した画像処理部による画像処理ルーチンの一例を示すフローチャート。 図４および図６に示した画像処理ルーチンにおいて、個々の画素の濃度を高濃度と低濃度に判別する概念を説明する概略図。 図４に示した画像処理部が用いるシェーディング補正部の構成の一例を示す概略図。 図４に示した画像処理部が用いる信号合成部の構成の一例を示す概略図。 図４に示した画像処理部における信号合成部の概念を説明する概略図。 この発明の実施の形態が適用される画像読取装置の別の例を説明する概略図。 図１１に示した画像読取装置に適用可能な４ラインＣＣＤセンサの構成の一例を説明する概略図。 図１１に示した画像読取装置に組み込まれる画像処理装置の一例を説明する概略図。 図１３に示した画像処理装置に適用可能な画像処理部の一例を説明する概略図。 図１４に示した画像処理部による画像処理ルーチンの一例を示すフローチャート。

符号の説明

１…ランプ（光源）、２…リフレクタ、３…第１ミラー、４…第１キャリッジ、５…第２ミラー、６…第３ミラー、７…第２キャリッジ、８…集光レンズ（倍率設定レンズ）、９…ＣＣＤセンサ、１０…駆動回路基板（ＣＣＤセンサ基板）、１１…信号処理基板、１２…白基準板、１３…原稿ガラス、１４…原稿押さえ（カバー）、１５…筐体。

Claims (13)

1. 画像読取装置により読み取られた画像信号に基づいて画像濃度を検出する濃度検出手段と、
   前記検出手段により検出された結果に基づいて、画像読取装置に対して画像読取装置より出力される信号の感度特性を切り替える切替信号生成手段と、
   前記検出手段により判定された結果に基づいて、画像読取装置より出力される信号の感度特性を切り替える感度切替手段と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記切替信号生成手段は、全ての画像信号に対して出力特性の切り替えを指示する切替信号を生成し、画像読取装置より出力される信号の感度特性を切り替えることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記濃度検出手段は、プリスキャンされた画像信号に対して濃度検出を行うことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
4. 前記切替信号生成手段は、前記切替信号により、本スキャン時の感度特性を切り替えることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
5. 画像読取装置により読み取られた画像信号に基づいて画像濃度を検出する濃度検出手段と、
   前記検出手段により検出された結果に基づいて、画像読取装置に対して画像読取装置より出力される信号の感度特性を切り替える切替信号生成手段と、
   異なる感度特性に対応する異なる白基準データを有し、前記画像読取装置からの異なる感度特性の出力信号のそれぞれに、異なるシェーディング補正を行うシェーディング補正手段と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
6. 前記シェーディング補正手段が用いる感度特性の異なる出力に対する白基準データは、基準となる感度特性の白基準データから、他方の感度特性との比を元に算出されることを特徴とする請求項５記載の画像処理装置。
7. 第１の読み取り特性を有する第１の読取手段と、
   前記第１の読取手段の読み取り特性と異なる第２の読み取り特性を有する第２の読取手段と、
   前記第２の読取手段により読み取られた画像信号に基づいて、画像濃度を検出する濃度検出手段と、
   前記濃度検出手段により検出された結果に基づいて、前記第１の読取手段の感度特性を切り替える切替手段と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
8. 前記第２の読取手段からの画像信号は、前記第１の読取手段からの画像信号よりも（時間的に）前に出力されることを特徴とする請求項７記載の画像処理装置。
9. 前記第２の読取手段からは、読取対象画像の濃度に関連する画像信号が出力されることを特徴とする請求項７記載の画像処理装置。
10. 前記第１の読取手段からは、読取対象画像の色に関連する画像信号が出力されることを特徴とする請求項７記載の画像処理装置。
11. 少なくとも３ライン分の画素列が直線状に配列された光電変換素子から出力された画像信号を、露光量×定数とｎ×露光量×定数とにより読み込み；
    露光量×定数の信号を用いて
    露光量×定数の信号値＜ｔｈ＿Ｈならば、高濃度と判定し、
    露光量×定数の信号値≧ｔｈ＿Ｈならば、低濃度と判定し、
    判定結果に基づき、露光量×定数およびｎ×露光量×定数のいづれか一方により、読み取った画像を選択する
    ことを特徴とする画像処理方法。
12. 前記選択された画像に対して、
    ＤＬｏｕｔ＝（ＤＬｉｎ−黒基準値）／（低感度用白基準値−黒基準値）
    ＤＬｉｎは、低感度ゲイン設定での個々の画素の出力値
    ＤＬｏｕｔは、低感度シェーディング演算結果、または
    ＤＨｏｕｔ＝（ＤＨｉｎ−黒基準値）／（高感度用白基準値−黒基準値）
    ＤＨｉｎは、高感度ゲイン設定での個々の画素の出力値
    ＤＨｏｕｔは、高感度のシェーディング演算結果
    のいずれかによりシェーディング補正する
    ことを特徴とする請求項１１記載の画像処理方法。
13. 少なくとも３ライン分の画素列が直線状に配列された光電変換素子により画像信号を読み取り、
    ３ライン分の画素列とは独立して直線状に配列された画素列からの出力により
    独立して直線状に配列された画素列からの出力値＜ｔｈ＿Ｈならば、高濃度と判定し、
    独立して直線状に配列された画素列からの出力値≧ｔｈ＿Ｈならば、低濃度と判定し、さらに、
    判定結果に基づいて、露光量×定数またはｎ×露光量×定数のいづれか一方により、３ライン分の画素列が直線状に配列された領域により読み取った画像を選択することを特徴とする画像処理方法。

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