JP2007043468A - 画像読取装置および画像読取装置の制御方法 - Google Patents

画像読取装置および画像読取装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 環境変化や経時変化によらず、より精度の高い画像読取が可能な画像読取装置および画像読取装置の制御方法を提供する。
【解決手段】 プラテンガラス103と、標準板102を有する圧板101と、照明パネル106と、補正基準領域53および画像読取領域51を有し、光電変換素子が二次元に配列されたCCD105と、シェーディング補正回路205とを備え、原稿を載置せずに標準板102を照射し、シェーディング補正回路205が、補正基準領域53における基準領域値1と画像読取領域51における読取領域値とから第1の係数を算出し、所定のタイミングで標準板102を照射し、シェーディング補正回路205が補正基準領域53における基準領域値2と基準領域値1とから第2の係数を算出し、シェーディング補正回路205が、原稿の画像情報を、第1の係数および第2の係数に基づいて補正することを特徴とする画像読取装置。
【選択図】 図1

Description

本発明は、画像読取装置および画像読取装置の制御方法に関し、特に電荷結合素子(以下、CCD)等の固体撮像素子を用いて原稿の読み取りを行う画像読取装置および画像読取装置の制御方法に関するものである。
近年、パーソナルコンピュータの普及と共に、画像読取装置の重要度が高まっている。
図14は従来の一般的な原稿固定型画像読取装置の構成を示す図である。
図14において、1は原稿、2は原稿1を載置するプラテンガラス、3は原稿1を照射する蛍光灯、4は第1ミラー、5は第2ミラー、6は第3ミラー、7は結像レンズ、8はCCDである。このような構成で、蛍光灯3により照射された原稿1の反射光は、第1ミラー4、第2ミラー5、第3ミラー6、結像レンズ7を経てCCD8上に結像され、電気信号に変換される。
また、図14に示された構成以外に、密着式イメージセンサを用いた画像読取装置が提案されている。密着式イメージセンサは、センサ自体は大きいが、画像読取装置全体としては小型化を図ることができる。この密着式イメージセンサを用いた画像読取装置の一例を図15ないし図17を用いて説明する。
図15は密着式イメージセンサを用いた画像読取装置の概略断面図である。画像情報を読み込むために、原稿7は原稿台ガラス8上の所定の位置に、下向きにセットされる。また、原稿7は原稿台ガラス8上でずれないように原稿圧板9により上側から押えられる。
光電変換手段としてのイメージセンサを有する密着式のコンタクトセンサユニット6が、原稿7に対向した位置に配置される。コンタクトセンサユニット6は、一直線分の画像情報(1ライン分の主走査方向の画像情報)を読み取り可能に構成されている。また、コンタクトセンサユニット6は、不図示の駆動モータにより副走査方向(図中矢印方向)に平行移動して、原稿7の画像情報を読み取る。これにより原稿画像の2次元の平面情報が読み取り可能となっている。
図16は、コンタクトセンサユニット6の概略断面図である。また、図17は、コンタクトセンサユニット6の基本構成図である。LEDアレイ等の光源3により、原稿7の所要部分が主走査方向に線状に照射される。ここで、図16および17においては、原稿7をセットする原稿台ガラス8の図示は省略する。原稿7の画像面において反射された光は、セルフォックレンズ、ロッドレンズアレイ等の等倍結像レンズ4により、イメージセンサ5へ結像される。
イメージセンサ5は、結像された原稿画像について光電変換を行って画像情報を作成する。そして、1ライン分のデータを処理した後、コンタクトセンサユニット6を1ライン分副走査方向に移動し、同様に画像情報を作成して行く。多くの場合、コンタクトセンサユニット6は、原稿幅と同一サイズのイメージセンサ、セルフォックレンズ、光源等を組み合わせて、一つのユニットを構成している(図17中の二点鎖線)。
上記構成の画像読取装置においては、光学的距離を確保するために、また画像を読み取る際に光学部品を移動させる必要があることから、構成規模が大きくなるという問題があった。
これに対して、近年提案されているイメージ入力の可能なイメージセンサ付表示入力一体型装置に備えられたイメージ入力手段(画像読取手段)がある(例えば、特許文献1参照)。この画像読取手段は、透過型の平面状(二次元)イメージセンサ(エリアセンサ)を用いることによって、小型化を実現している。
特開平5−173709号公報
ところで、画像読取装置においては、読み取る画像の画質向上のために、光学部品の光学的特性、光電変換素子の感度ばらつき、あるいは照明の配光特性等を補正するシェーディング補正が必要である。
ここで、上記従来例に係るイメージセンサ付表示入力一体型装置に備えられた画像読取手段等の二次元状に配列された光電変換素子を有する画像読取装置のシェーディング補正は以下のように行われている。すなわち、画像読取装置の製造時に、光学部品、光電変換素子あるいは照明等の補正値を、画像読取装置内に固定値として予め記憶させておく。そして、読み取った画像に対してその固定値を用いて補正する手法がとられている。
しかしながら、この補正方法の場合、画像読取装置の置かれる環境の変化や経時変化により、光学部品の光学的特性、光電変換素子の感度、照明の配光特性等が変化し、記憶された初期状態での補正値では、十分に補正できないといった問題がある。
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とする処は、環境変化や経時変化によらず、より精度の高い画像読取が可能な画像読取装置および画像読取装置の制御方法を提供することにある。
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、以下の構成を備える。
(1)原稿を載置する原稿載置台と、標準部材を有し、前記原稿を押圧する押圧部材と、前記原稿に光を照射する光源と、前記標準部材からの反射光を受光する基準領域および原稿からの反射光を受光する読取領域を有し、光電変換素子が二次元に配列された画像読取手段と、シェーディング補正を行う補正手段とを備えた画像読取装置であって、原稿を載置しない状態で前記標準部材を照射し、前記画像読取手段が、前記標準部材からの反射光を前記基準領域および読取領域において受光し、前記補正手段が、前記基準領域における基準領域値1と前記読取領域における読取領域値とから第1の係数を算出し、所定のタイミングで前記標準部材を照射し、前記補正手段が、前記基準領域における基準領域値2と前記基準領域値1とから第2の係数を算出し、前記原稿載置台に載置された原稿画像が読み取られたときに、前記補正手段が、読み取られた画像情報を、前記第1の係数および第2の係数に基づいて補正することを特徴とする画像読取装置。
(2)原稿を載置する原稿載置台と、標準部材を有し、前記原稿を押圧する押圧部材と、前記原稿に光を照射する光源と、前記標準部材からの反射光を受光する基準領域および原稿からの反射光を受光する読取領域を有し、光電変換素子が二次元に配列された画像読取手段と、シェーディング補正を行う補正手段とを備えた画像読取装置の制御方法であって、原稿を載置しない状態で前記標準部材を照射し、前記標準部材からの反射光を受光し、前記基準領域における基準領域値1と前記読取領域における読取領域値とから第1の係数を算出するステップと、所定のタイミングで前記標準部材を照射し、前記基準領域における基準領域値2と前記基準領域値1とから第2の係数を算出するステップと、前記原稿載置台に載置された原稿画像が読み取られたときに、読み取られた画像情報を、前記第1の係数および第2の係数に基づいて補正するステップとを含むことを特徴とする画像読取装置の制御方法。
本発明によれば、環境変化や経時変化によらず、より精度の高い画像読取が可能な画像読取装置および画像読取装置の制御方法を提供することができる。
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
図1は本実施例に係る画像読取装置の全体構成を示すブロック図である。
103は、読み取られる原稿00を置載する原稿載置台としてのプラテンガラスである。105は、プラテンガラス103上に置載された原稿00を読み取るための画像読取手段としてのCCDである。CCD105は、光電変換素子が二次元状に配列された透過型CCDである。106は、プラテンガラス103上に置載された原稿00を読み取る時に、原稿00の読取面を所定の光量で光を照射する光源としての照明パネルである。104は、原稿00からの反射光を集光し、CCD105の受光面に結像するマイクロレンズアレイである。
107は、照明パネル106の光量を制御する調光回路である。108は、CCD105からの出力信号を処理するビデオ信号処理回路である。110は、ビデオ信号処理回路108からの出力データを格納する記憶回路である。111は、不図示の外部装置との間でデータの送受信を行うインターフェース回路である。112は、外部から供給される電力のレギュレーションを行い、画像読取装置内に給電する電源回路である。109は、画像読取装置の動作を制御するCPUである。
プラテンガラス103、マイクロレンズアレイ104、CCD105、照明パネル106、調光回路107、ビデオ信号回路108、CPU回路109、記憶回路110、インターフェース回路111、電源回路112は筐体100内に格納されている。
押圧部材としての圧板101はプラテンガラス103上に置載された原稿00をプラテンガラス面に適切な状態に接触保持させ、不要な外光を遮る。また、圧板101には、原稿00を押さえる側の面に、所定の面積と反射濃度を有する標準部材としての標準板102が設けられている。
次に、本実施例に係る画像読取装置を構成する主要ブロックについて説明する。
図2ないし図4を用いて、透過型のエリアセンサであるCCD105の構成の一例を説明する。図2はCCD15の概略斜視図、図3は図2におけるB−B線断面図、図4は図2におけるA−A線断面図である。
透光性絶縁基板10の一方の主面11に、受光面電極12、半導体光活性層13および背面電極14をこの順序で積層した光電変換素子LSが、有効受光領域のほぼ全域に亘って離間して分散配置されている。これらの光電変換素子LSは図2に示されるX軸方向およびY軸方向にマトリックス状に配線された導電パターン12X、12Yを介して電気的に並列接続されている。
このように、光電変換素子LSが有効受光領域に分散配置されるとともに、導電パターン12X、12Yを介して電気的に並列接続されているため、CCD15は、有効受光領域の全域から光電出力を得ることができる。
次に、ビデオ信号処理回路108について説明する。図5はビデオ信号処理回路108の機能構成を説明するブロック図である。
ビデオ信号処理回路108は、不図示のカップリングコンデンサによってAC結合して、CCD105の1画素の出力信号のDC成分を除去する。そして、サンプル/ホールド回路201でCCD105のリセットパルスのノイズ成分を除去する。また、前段のクランプ回路202で、パルス発生回路207より出力されるサンプリングパルスにより基準電圧と画像信号のダーク部が一致するようにクランプをかける。それを可変増幅器203で増幅した後、後段のクランプ回路208でさらに基準電圧と比較してクランプをかけ、AD変換器204でデジタル画像信号に変換する。
デジタル画像信号は補正手段としてのシェーディング補正回路205によりCCD105の光電変換素子毎の感度のばらつきや、照明パネル106の配光特性などが補正される。そして、画像信号処理回路206により、所定のフィルタ処理、濃度変換処理を行う。
続いて、照明パネル106について説明する。図6は照明パネル106の一例として、発光源としてのLEDを有する、白色照明を目的とした液晶表示用バックライトユニットの主要部を示す図である。図6(a)は斜視図、図6(b)は図6(a)におけるA−A線断面図である。
図6において、610はバックライトユニットであり、導光板601と発光源としてのLED602を有する。導光板601は無色透明なプラスチック材等の透光部材より成り、板状、略直方体形状である。導光板601は、その一方の主面を光出射面601aとし、光出射面601aと対向する面には光拡散面601bが形成される。光拡散面601bは、LED602からの光を光出射面601aに向けて反射させるために、その表面に複数の微小なシボまたは複数個の半球状ドット等を有する。
LED602は、LED基板603に支持されて導光板601の入光側面601cに対向する位置に配設される。LED602は、不図示の駆動回路から所定の電流が供給されて、白色照明を目的とした光を発光、出射する。
図7を用いて、マイクロレンズアレイ104について説明する。図7はマイクロレンズアレイ104の一例として平板マイクロレンズアレイを模式的に示した部分斜視図である。
図7に示す平板マイクロレンズアレイは、例えば屈折率(N)0の透明平板ガラス基板26内に、異なる屈折率(N)の領域を、周期性をもって形成して成る、いわゆる屈折率分布型の平板マイクロレンズアレイとして構成されている。
図8は、マイクロレンズアレイ104の形状とCCD105との位置関係を説明する模式図である。図8において、斜線領域18はCCD105中の1画素に対応した領域である。そして、斜線領域18内の実線枠は遮光部15である。また、図8中の破線枠がマイクロレンズアレイ104の個々のレンズ形状、すなわち単位レンズ部16aの外形形状を示している。
図7から明らかなように、マイクロレンズアレイ104の個々のレンズ(単位レンズ部16a群)の形状並びにその配列が、CCD105中の1画素に対応した斜線領域18と、同一形状で且つ同一配列と成るように構成される。
プラテンガラス103、マイクロレンズアレイ104、CCD105、照明パネル106はこの順で一体型に構成されていてもよいし、あるいはそれぞれをユニットにして構成してもよい。
圧板101に取り付けられている標準板102は、所定の面積を有する。好ましくは、標準板102は、CCD105以上の面積を有する。また、標準板102表面の反射濃度は所定の範囲内になるように管理される。
次に本実施例に係る画像読取装置のシェーディング補正方法について説明する。
図9(a)は、CCD105と標準板102との位置関係を示す透視図である。図9(b)は、プラテンガラス103に原稿00を置いた状態での位置関係を示す図である。
CCD105は、画像読取領域51と補正基準領域53とから成る。補正基準領域53は、標準板102を読み取ってシェーディング補正の基準とする領域である。前述のとおり、標準板102はCCD105以上の面積を有している。
図10はCCD105の光電変換素子の配列を示した模式図である。
CCD105の補正基準領域53には、CCD105の画像読取領域51の主走査方向に亘るように光電変換素子R(y):(y=0〜n)が配置されている。また、画像読取領域51は光電変換素子I(xy):(x=0〜m、y=0〜n)で構成されている。
図11のフローチャートを用いて、シェーディング補正回路205で行われるシェーディング補正の第1の補正係数を算出する方法を説明する。
画像読取装置において、ユーザは、不図示の操作パネルより「シェーディング補正係数取得モード」を選択する(ステップS1101)。そして、プラテンガラス103上に原稿00を置載せずに圧板101を閉じる(ステップS1102)。ユーザは不図示の操作パネル上のスタートスイッチを押下する(ステップS1103)。すると、CPU109はスタートスイッチの押下を検知し、照明パネル106を点灯させる(ステップS1104)。
所定時間経過後、CCD105は標準板102からの反射光を読み取り、補正基準領域データR(y)0(R(0)0〜R(n)0)、画像読取領域データI(xy)0(I(00)0〜I(mn)0)として、記憶回路110に格納する(ステップS1105、S1106)。
続いて、方程式:p(xy)=I(xy)0/R(y)0にしたがって、読み取ったデータR(y)0とI(xy)0とから、第1の補正係数p(xy)を求める。すなわち、第1の補正係数p(xy)は、補正基準領域データR(y)0の特定の主走査位置のデータR(N)0と、画像読取領域データI(xy)0の同一の主走査位置のデータI(xN)0とから第1の補正係数p(xN)が算出される。
本実施例においては、まず、主走査位置がy=0での第1の補正係数p(x0)(x=0〜m)を算出する(ステップS1107〜S1110)。続いて同じ動作をy=1〜nまで実行して全画素について第1の補正係数を算出し(ステップS1111〜S1113)、その結果を記憶回路110に格納する。
全画素において第1の補正係数を算出した後、照明パネル106を消灯し、終了する(ステップS1114)。
次に、シェーディング補正回路205で行われるシェーディング補正の第2の補正係数を算出する方法および実際の画像読取時におけるシェーディング補正動作について説明する。
図12はシェーディング補正動作を説明するフローチャートである。
ユーザは画像読取装置の不図示の操作パネル上で画像読取モードを選択し、プラテンガラス103上に原稿00を置載する。そして、圧板101を閉じて、操作パネル上のスタートボタンを押下する(ステップS1201〜S1203)。CPU109はスタートボタンの押下を検知して、照明パネル106を点灯させる(ステップS1204)。
所定時間経過後、CCD105は補正基準領域53における標準板102からの反射光を読み取り、その読取値をR(y)1(R(0)1〜R(n)1)として記憶回路110に格納する(ステップS1205)。
続いて、方程式:q(xy)=R(y)1/R(y)0にしたがって、R(y)0(R(0)0〜R(n)0)とR(y)1(R(0)1〜R(n)1)とから第2の補正係数q(xy)を算出する(ステップS1206)。
方程式:I(xy)=i(xy)×p(xy)×q(xy)にしたがって、画像読取領域51で読み取った画像データi(xy)について、第1の補正係数p(xy)、と第2の補正係数q(xy)とを乗算し、シェーディング補正後の画像データI(xy)を生成する(ステップS1207、S1208)。同様の動作を繰り返して、全画素についてシェーディング補正後の画像データI(xy)を生成する(ステップS1209〜S1214)。
読取終了後、照明パネル106を消灯し、終了する(ステップS1215)。
以上説明したように、本実施例に係るシェーディング補正を実施することにより、画像読取装置の置かれる環境の変化、経時変化による光学部品の光学的特性、光電変換素子の感度、照明の配光特性の変化によらず、より精度の高い画像読取が可能となる。
続いて、実施例2について説明する。前述の実施例1では、シェーディング補正を第1の補正係数と第2の補正係数とを用いて行った。本実施例においては、第1の補正係数のみを用いてシェーディング補正を行うものである。実施例1に係る画像読取装置と同一の構成については同一の符号を付す。また、本実施例については、実施例1と異なる点についてのみ説明する。
図13は本実施例に係る画像読取装置におけるシェーディング補正動作を説明するフローチャートである。
第2の補正係数q(xy)を算出した後(ステップS1206)、CPU109は、第2の補正係数q(xy)を所定値Gおよびg(ここでGおよびgは、G>gとする)と比較する(ステップS1206−1)。ここで、本実施例においては、所定値Gおよびgを、シェーディング補正に影響を与えない程度に第1の補正係数に近似する範囲の値とした。
第2の補正係数q(xy)がGとgとの範囲外である場合には、シェーディング補正係数Kを、K=p(xy)×q(xy)とする(ステップS1206−2)。一方、第2の補正係数q(xy)が所定値Gとgとの範囲内である場合には、シェーディング補正係数Kを、K=p(xy)とする(ステップS1206−3)。
画像読取領域51で読み取った画像データi(xy)は、シェーディング補正係数Kを用いて補正される(ステップS1208′)。
以上説明したように、本実施例によれば、第2の補正係数が所定範囲内である場合、すなわち第1の補正係数と近似する場合には、第1の補正係数のみでシェーディング補正を行うことで、実施例1と同様の効果を得ることができると共に、画像読取時間を短縮することができる。
実施例1に係る画像読取装置の全体構成を示すブロック図 CCDの構成の一例を説明する図 CCDの構成の一例を説明する図 CCDの構成の一例を説明する図 ビデオ信号処理回路のブロック図 (a)および(b)は照明パネルの一例を示す図 マイクロレンズアレイの一例を示す部分斜視図 マイクロレンズアレイの一例を示す図 (a)および(b)はCCDと標準板との位置関係を示す図 CCDの光電変換素子の配列を示した模式図 第1の補正係数の算出方法を説明するフローチャート シェーディング補正動作を説明するフローチャート 実施例2に係るシェーディング補正動作を説明するフローチャート 従来例に係る原稿固定型画像読取装置の構成を示す図 従来例に係る密着式イメージセンサを用いた画像読取装置の概略断面図 従来例に係るコンタクトセンサユニットの概略断面図 従来例に係るコンタクトセンサユニットの基本構成図
符号の説明
51 画像読取領域(読取領域に対応)
53 補正基準領域(基準領域に対応)
101 圧板(押圧部材に対応)
102 標準板(標準部材に対応)
103 プラテンガラス(原稿載置台に対応)
105 CCD(画像読取手段)
106 照明パネル(光源に対応)
205 シェーディング補正回路(補正手段に対応)

Claims (4)

  1. 原稿を載置する原稿載置台と、
    標準部材を有し、前記原稿を押圧する押圧部材と、
    前記原稿に光を照射する光源と、
    前記標準部材からの反射光を受光する基準領域および原稿からの反射光を受光する読取領域を有し、光電変換素子が二次元に配列された画像読取手段と、
    シェーディング補正を行う補正手段とを備えた画像読取装置であって、
    原稿を載置しない状態で前記標準部材を照射し、前記画像読取手段が、前記標準部材からの反射光を前記基準領域および読取領域において受光し、前記補正手段が、前記基準領域における基準領域値1と前記読取領域における読取領域値とから第1の係数を算出し、
    所定のタイミングで前記標準部材を照射し、前記補正手段が、前記基準領域における基準領域値2と前記基準領域値1とから第2の係数を算出し、
    前記原稿載置台に載置された原稿画像が読み取られたときに、前記補正手段が、読み取られた画像情報を、前記第1の係数および第2の係数に基づいて補正することを特徴とする画像読取装置。
  2. 請求項1に記載の画像読取装置において、前記第2の係数がシェーディング補正に影響を与えない程度に前記第1の係数に近似する範囲内であった場合、前記補正手段が、読み取られた画像情報を、前記第1の係数のみを用いて補正することを特徴とする画像読取装置。
  3. 請求項1または2に記載の画像読取装置において、前記第1の係数が、前記基準領域値1と前記読取領域値との比率であり、前記第2の係数が、前記基準領域値1と前記基準領域値2との比率であることを特徴とする画像読取装置。
  4. 原稿を載置する原稿載置台と、標準部材を有し、前記原稿を押圧する押圧部材と、前記原稿に光を照射する光源と、前記標準部材からの反射光を受光する基準領域および原稿からの反射光を受光する読取領域を有し、光電変換素子が二次元に配列された画像読取手段と、シェーディング補正を行う補正手段とを備えた画像読取装置の制御方法であって、
    原稿を載置しない状態で前記標準部材を照射し、前記標準部材からの反射光を受光し、前記基準領域における基準領域値1と前記読取領域における読取領域値とから第1の係数を算出するステップと、
    所定のタイミングで前記標準部材を照射し、前記基準領域における基準領域値2と前記基準領域値1とから第2の係数を算出するステップと、
    前記原稿載置台に載置された原稿画像が読み取られたときに、読み取られた画像情報を、前記第1の係数および第2の係数に基づいて補正するステップとを含むことを特徴とする画像読取装置の制御方法。
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JP2009296092A (ja) * 2008-06-03 2009-12-17 Konica Minolta Business Technologies Inc 画像読取装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009296092A (ja) * 2008-06-03 2009-12-17 Konica Minolta Business Technologies Inc 画像読取装置

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