JP2006332924A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
スペクトラム拡散（SSCG）を使用したスキャナの光電変換方法ではクロック周波数拡散による周波数変動のため被写体への光照射時間を一定にすることができない。
【課題を解決するための手段】
周波数拡散された拡散クロック信号に同期して
被写体からの反射光に応じて電荷に変換する光電変換手段と、光電変換手段からのアナログ出力をデジタル信号に変換するAD変換手段と、変換されたデジタル値の画像処理を行う画像読取装置において、
前記光電変換手段への被写体からの反射光照射時間を前記クロック信号拡散手段の変調周期と一致させるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、デジタル複写機等が具える画像読取装置に関する。

近年、デジタル複写機が具える画像読取装置は、高速化が求められている。その背景として、読み取りの高分解能化に加えてカラー画像の取り扱いにより画像データ量が増大していること等があげられる。

画像読取装置は、画像読取素子（ＣＣＤ、ＣＩＳ等）の駆動を制御し、画像読取素子からのアナログ出力をデジタル値に変換する動作、その後のデジタル画像処理等、一連の処理をクロック信号に同期して行なう。（ＣＩＳ：Contact Image Sensor）

このクロック信号を高速化することにより画像処理能力を向上させているが、そのクロック信号の高調波に起因する放射電磁界干渉（ＥＭＩ：Electro-Magnetic Interference）も悪化する傾向がある。

ＥＭＩノイズにおける代表的な規制は、ＶＣＣＩ（日本 自主規制）、ＦＣＣ（米国）等があげられる。
これらのＥＭＩノイズ規定値以内に放射ノイズレベルをおさめるために、プリント基板の多層化、接続束線にフェライトコアを入れたりと多様な対策がとられてきた。

しかし、フェライトコアや基板の多層化においては、コストが高くなってしまうことや,物理的なサイズが大きくなってしまうことなどが課題となっていた。
そこで、上記問題を解決する為に、他の方法として、スペクトラム拡散によるクロック発生回路（特許文献１）を使用する方法が提案されている。
(例えば、特許文献２)。

特開平9-98152

特開2001-251481

しかしながら、上記（特許文献１を利用した）特許文献２にて提言されている方法では、光電変換手段への被写体からの光照射時間を一定にすることができないという課題があった。

スペクトラム拡散手段におけるクロック周波数変動のためである。

図６にクロック信号周波数拡散と光照射時間の様子を示す。
クロック信号は、図４に示すように周波数拡散周期ｔ0にてスペクトラム拡散されている。

光照射時間は、スペクトラム拡散されたクロック信号と同期して生成される。このため図４のＡ部分に示すように光照射時間Ｔ１〜Ｔ２の間で振れてしまい、光電変換手段への光量が主走査毎に一定光量とならない為、読み取り画像に濃淡が現れてしまう。

また、カラー画像の場合は、この濃淡が３色の色合いのズレとなってしまい良好な色見が得られないといった課題がある。

以上の点に鑑み、本発明は為されたものであり、本発明による画像読取装置は
前記光電変換手段への被写体からの光照射時間をスペクトラム拡散手段の周波数拡散周期と一致させるようにしたことを特徴とする。

上記の発明により、周波数拡散したクロックを使用し、ＥＭＩノイズレベルを低減し、かつ、被写体からの光照射時間を一定にすることが可能となり、良好な画像を得ることができる。
拡散クロックの変調周期と光照射時間を一致することで、拡散クロックの影響を受けることなく光照射時間を一定とすることが可能となる。

本発明を実施する最良の形態について、以下に図を用いて詳細に説明する。

画像読取装置の代表的な構成としては、縮小光学系と等倍光学系がある。どちらの読み取り系の場合にも原稿（被写体）に光を照射して、その原稿からの反射光を光電変換手段（受光素子）により電気信号へ変換し、画像情報を得ている。

本実施例では、等倍光学系である密着型イメージセンサを使用した構成を例にして説明を行なう。

ただし、本発明は、等倍光学系に限定したものではない。

図３に等倍光学系である密着型イメージセンサを示す。

３０１−１は照射光源ユニットで、照射光源ユニットの内部に配置されたＬＥＤ３０１−１から構成され。また、光源ユニットを手前側の３０１−１に加え、奥側の端部にも配置する場合がある（図示せず）。Ｓ／Ｎ比、読み取り画質の向上には大きい光量を必要とするためである。

さらにカラー画像読み取りの場合は、光源ユニット内に赤ＬＥＤ、青ＬＥＤ、緑ＬＥＤの計３個を配置するのが一般的である（図示せず）。
光源ユニット３０１−１から照射された照射光を読取主走査方向に均一に拡散させるための導光体３０５をも具えている。

導光体３０５から照射された照射光は原稿台ガラス３０６上の原稿３０７によって反射され、この反射光はセルフォックレンズアレイ３０４を通して基板３０８上に固定された光電変換手段（以下、ＣＣＤとする）３０３上に結像される。

結像された光は光電変換され、画像信号として順次出力される。

また、図２に画像読取装置の前記ＣＩＳを使用した画像読み取り装置を示す。

画像読取部は、原稿を載置する原稿台ガラス２０１、原稿台を押圧し、開閉が可能な圧板２０３と、原稿台上に載置された原稿２０４を読み取る走査光学系で構成されている。

光学系は、図に示すように、ＣＩＳ３００、前記ＣＩＳを保持するキャリッジ２１０、原稿読取時にキャリッジ２１０を走査方向に移動する際のガイド機能を果たすシャフト２０８、前記キャリッジ２１０に固定されたタイミングベルト２０７、タイミングベルトの両端に配置されタイミングベルト２０７が滑らかに移動できるように配置されたプーリ２１２、２０５である。

前記プーリの一方に駆動が接続されたステッピングモータ２０６、ＣＩＳ３００の保持されるキャリッジ２１０の走査方向の位置を検出するためのホームポジションセンサ２１１から構成されている。

また原稿台ガラス２０１上のホームポジションセンサ側の端部には光量の調整制御及び、シェーディング補正動作を行なう場合の基準となる白色基準板２０２が設けられている。

次に制御回路について図５を用いて説明する。

図５に示す制御回路は、水晶発振子X'tal５１７からのクロック信号をＳＳＣＧ５１６により周波数拡散をされた拡散クロック５１８に同期した制御を行っている。

制御回路４０１内には、読取装置全体の制御をおこなうＣＰＵ４０２、制御用のメモリ４０３で構成され、ＣＣＤ３０３からの画像信号のサンプリング及びＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換を行なうアナログ処理回路５０４、ＬＥＤ光源３０１、インタフェース回路５０１のインタフェース条件の設定等、画像読取装置のさまざまな動作条件の設定、動作の開始、停止等の制御、及び外部機器５０２（外部機器５０２は、メモリ、プリンタ、ディスプレイなどである。）とのインタフェースの制御を行っている。

さらに、ＣＰＵ３０２は画像を読み取る際の制御として、ホームポジションセンサ２１１で、キャリッジ２１０の基準位置を検出し、画像を読み取り時にキャリッジ２１１を移動できるよう、ステッピングモータ２０６に所定の励磁パターンを出力し、モータ駆動回路５０７を経てステッピングモータ２０６を駆動所望の画像が読み取れるようにモータの駆動制御も行っている。

画像読取を開始する前に、ホームポジションセンサ２１１の位置で白色基準板２０２を用いて白色基準板２０２にて点灯させ、シェーディング補正用の補正値を決定する。

制御終了後、モータ２０６を操作方向に駆動し、原稿画像の読取が開始される。

読取が開始されると、ＬＥＤ光源ユニット３０１からの照射光５１０が原稿２０４により反射され、反射光５１１の入力によりＣＩＳ３００のＣＣＤ３０３が光電変換よってアナログ電気信号Ｖout５１１をＣＩＳの駆動クロックCIS_CLK512に同期して出力する。

アナログ電気信号Ｖout５１１は、Ａ／Ｄ変換５０４においてサンプリング信号AD_SMP５１３のタイミングでＡ／Ｄ変換されデジタル信号D_OUT５２２に変換され出力される。デジタル化された画像出力信号は通常、シェーディング補正、空間フィルタ、倍率補正、輝度信号変換、２値化処理等を経てメモリ４０３に蓄積される。尚前述した画像処理動作は専用の処理回路（ゲートアレイ）により処理させることも可能である。

メモリに蓄積された、画像出力信号インタフェース回路５０１を経由して、外部装置５０２との制御タイミングで同期を取りながら画像データを出力する。

ＣＩＳ３００は、主走査方向一ライン分の画像読み取りを終了すると、ステッピングモータ２０６を駆動しキャリッジ２１０を副走査方向へと移動し次主走査一ライン分の画像を読みこむ。これらを繰り返し、原稿画像を読み取っていく。読み取り原稿に対する主走査、副走査の各方向は、図７に示す通りである。

図６にＣＩＳ３００への駆動波形と画像データの関係を示す。

ＣＩＳデバイスのスタート信号であるCIS_SP５１４により、ＣＩＳ３００の読み取り動作が開始する。

ＣＩＳからのアナログ信号Ｖout5１１は、原稿２０４からの反射光５２０に応じたアナログ信号５１１がCIS_CLK５１２に同期して出力される。アナログ信号Ｖoutは、Ａ／Ｄ変換５０４によりAD_SMP５１３のサンプルタイミングにてＡ／Ｄ変換され、デジタル画像データD_OU５２２となり制御コントローラ４０１へと供給される。

LED＿ON５１９は、CIS＿SP５１４を基に光照射手段であるＬＥＤ３０１を時間Ｔ３の間ＯＮする。

ＯＮ時間の制御は、ＣＰＵ４０２によりタイマ５２１にＴ３時間に相当するカウント数を設定することにより行われる。

図１にＬＥＤ３０１のＯＮ時間Ｔ３とＳＳＣＧの出力である拡散クロック５１８の関係を示す。

拡散クロック５１８は、拡散クロック周波数１０１に示すとおり周波数拡散周期Ｔ０をもっても偏重されている。そこで、ＬＥＤ３０１のON時間＝周波数拡散周期Ｔ０となるLED_ON時間Ｔ３（カウント値）を設定する（周波数拡散周期Ｔ０に相当するカウント値は、常に変化せず必ず一定である）。

ここで、T3＝T0と設定しているが、
請求項２によると、
T3=ｎ×T0（ｎ：整数）
としても良い。

また、拡散クロック偏重周波数を変化させてT3=n×T0とさせても良い。

本発明は、デジタル複写機が具える画像読み取り装置への利用可能である。

周波数拡散周期とLED_ON（光照射時間）の関係を示す図である。 ＣＩＳを使用した画像読取装置の構成図である。 密着型イメージセンサ（ＣＩＳ:Contact Image sensor）の図である。 周波数拡散周期と光照射時間を示す図である。 制御ブロック図である。 ＣＩＳ駆動波形と画像データの関係を示す図である。 主走査と副走査方向を示す図である。

符号の説明

１０１ 拡散クロック周波数

２０１ 原稿台ガラス
２０２ 白色基準板
２０３ 圧板
２０４ 原稿
２０５ プーリ
２０６ ステッピングモータ
２０７ タイミングベルト
２０８ シャフト
２１０ キャリッジ
２１１ ホームポジションセンサ
２１２ プーリ

３０１ 照射光源ユニット
３０３ ＣＣＤ
３０４ セルフォックレンズアレイ
３０５ 導光体
３０６ 原稿台ガラス
３０７ 原稿
３０８ 基板

Claims (2)

1. 被写体からの反射光に応じて電荷に変換する光電変換手段、前記光電変換手段のアナログ出力をデジタル信号に変換するＡＤ変換手段、
   前記デジタル信号のデジタル画像処理を行う画像処理手段、
   前記光電変換手段、ＡＤ変換手段、そして画像処理手段の動作を同期化するクロックを供給するクロック供給手段、
   前記クロック周波数を変調するスペクトラム拡散手段を有する画像読取装置において、
   前記光電変換手段への被写体からの光照射時間を前記スペクトラム拡散手段の周波数拡散周期と一致させる照射時間設定手段を更に具えたことを
   特徴とする画像読取装置。
2. 前記光電変換手段への被写体からの光照射時間を前記スペクトラム拡散手段の周波数拡散周期の整数倍とすることを
   特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
   

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