JP2007068006A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】環境変化や経時変化による画像出力装置特性に合せた再現性良好な画像読取り可能な画像読取装置の提供。
【解決手段】透過部材で構成された原稿載置台と原稿載置台上に配置された開閉可能な反射板と原稿載置台下に配置され原稿載置台側からの画像を読み取る透過型のエリアセンサと、エリアセンサの下に配置された透過型の液晶表示装置と液晶表示装置の下に配置された照明パネルと、を備えた画像読取装置であって、反射板を閉じて前記照明パネルをオフし前記液晶表示装置で黒画像を表示した状態で前記エリアセンサにより前記黒画像を読み取り記憶し、照明パネルをオンし液晶表示装置で白画像を表示した状態でエリアセンサにより白画像を読み取り記憶し、照明パネルをオンし液晶表示装置で所定濃度の画像を表示した状態でエリアセンサにより所定濃度の画像を読み取り記憶し、該記憶内容にもとづいた階調補正手段をエリアセンサ出力部に備えた画像読取装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、エリアセンサ（固体撮像素子、ＣＣＤなど）を用いて原稿の読取りを行う画像読取装置に関し、特にその階調補正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の中で、画像読取装置（画像入力装置ともいう）の重要度が高まっている。

図１５は原稿固定型の一般的な画像読取装置の要部構成図である。
図において、１は原稿、２はこの原稿１を載置するコンタクトガラス、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は光電素子としての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。

この種画像読取装置は、得られた各画素のアナログ信号を多値のデジタル信号である画像データに変換し、変換後の画像データに画像処理を施し、各画素に対応した２値の画像データを出力するように構成されている。

画像読取装置で行われる画像処理には、エッジ強調やスムージングなどの画質改善処理、トリミングやネガポジ反転などの画像編集処理が一般的に知られている。また画像再現時に濃淡が明瞭になるように外部接続機器（プリンタなどの画像再現装置）のγ特性に応じて階調補正を行う濃度変換処理、及び原稿の各画素の濃度に応じた多値データを２値データに変換する２値化処理などもある。

また、近年、透過型の平面型イメージセンサ（エリアセンサ）を用いることによって、小型でイメージ入力が可能な、コンピュータの入出力装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開平５−１７３７０９号公報

前述のような濃度変換処理には、ルックアップテーブル方式が広く採用されている。すなわち、所定の補正画像データの集合である変換テーブルを格納したＲＯＭを設け、入力画像データの値に応じたアドレスの補正画像データを出力画像データとして読み出すことにより、画像データの補正が行われている。ところが、この方式は、補正画像データが固定値であるため、例えば画像出力装置の感光ドラムの特性ばらつきや、経時変化により適切な階調が得られない場合がある。

この問題の一般的な解決手法は、画像読取装置に所定の原稿を読み取らせて階調補正を行うものであるが、煩雑であった。

前記特許文献１の提案にかかる透過型の平面型イメージセンサを用いることも考えられるが、前記特許文献１の提案には階調補正に関する手法が開示されていない。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、階調補正用の特別な原稿を用いなくても環境変化や、経時変化における画像出力装置の特性に合せた、再現性の良好な画像読取りが可能となる画像読取装置を提供することを課題とするものである。

前記課題を解決するために、本発明では、画像読取装置を次の（１）、（２）のとおりに構成する。

（１）透過部材で構成された原稿載置台と、前記原稿載置台上に配置された開閉可能な反射板と、前記原稿載置台下に配置され前記原稿載置台側からの画像を読み取る透過型のエリアセンサと、前記エリアセンサの下に配置された透過型の液晶表示装置と、前記液晶表示装置の下に配置された照明パネルと、を備えた画像読取装置であって、
前記反射板を閉じて前記照明パネルをオフし前記液晶表示装置で黒画像を表示した状態で前記エリアセンサにより前記黒画像を読み取り記憶し、前記照明パネルをオンし前記液晶表示装置で白画像を表示した状態で前記エリアセンサにより前記白画像を読み取り記憶し、前記照明パネルをオンし前記液晶表示装置で所定濃度の画像を表示した状態で前記エリアセンサにより前記所定濃度の画像を読み取り記憶し、これらの記憶内容にもとづいた階調補正をする階調補正手段を前記エリアセンサの出力部に備えた画像読取装置。

（２）透過部材で構成された原稿載置台と、前記原稿載置台上に配置された開閉可能な反射板と、前記原稿載置台下に配置され前記原稿載置台側からの画像を読み取る透過型のエリアセンサと、前記エリアセンサの下に配置された透過型の液晶表示装置と、前記液晶表示装置の下に配置された照明パネルと、を備えた画像読取装置であって、
前記反射板を閉じて前記照明パネルをオンし前記液晶表示装置で複数の互いに濃度の異なる画像を同時に表示した状態で前記エリアセンサにより前記複数の画像を読み取り記憶し、前記複数の画像の記憶内容にもとづいた階調補正をする階調補正手段を前記エリアセンサの出力部に備えた画像読取装置。

本発明によれば、特別な原稿を用いなくても環境変化や、経時変化における画像出力装置の特性に合せた、再現性の良好な画像読取が可能となる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、画像読取装置の実施例により詳しく説明する。

図１は、実施例１である“画像読取装置”の全体構成を示すブロック図である。
画像読取装置には、読み取る原稿００を置載するプラテンガラス１０３、前記プラテンガラス１０３上に置載された前記原稿００を読み取る、透過型で光電変換素子が二次元状に配列されたエリアセンサ（固体撮像素子など）１０５が設けられている。また、前記プラテンガラス１０３上に置載された前記原稿００を読み取る時に、前記原稿００の読取面に所定の光量で照射する照明パネル１０６が設けられている。また前記原稿００からの反射光を集光し、前記ＣＣＤ１０５の受光面に結像するマイクロレンズアレイ１０４、色画像を表示する透過型液晶表示装置１１３が設けられている。

また、前記照明パネル１０６の光量を制御する調光回路１０７、前記エリアセンサ１０５からの出力信号を処理するビデオ信号処理回路１０８、前記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１１０が設けられている。
更に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１１１が設けられている。また、外部から供給される電力のレギュレーションを行い、装置内に給電する電源回路１１２、装置の動作を制御するＣＰＵ１０９、前記液晶表示装置１１３を制御する表示制御回路１１４が設けられている。

そして、前記プラテンガラス１０３、前記マイクロレンズアレイ１０４、前記エリアセンサ１０５、前記液晶表示装置１１３、前記照明パネル１０６、前記調光回路１０７、前記ビデオ信号回路１０８、前記ＣＰＵ回路１０９、前記記憶装置１１０、前記インターフェース回路１１１、前記表示制御回路１１４、前記電源回路１１２は筐体１００内に格納されている。

圧板１０１は前記プラテンガラス１０３上に置載された前記原稿００を前記プラテンガラス１０３面に適切な状態に接触保持させ、不要な外光を遮るもので、前記圧板１０１が原稿００を押さえる側の面には所定の面積と反射濃度を有する標準板が設けられている。

次に、画像読取装置を構成する主要なブロックについて説明する。
図２、図３は透過型のエリアセンサである、エリアセンサ１０５の構成を説明する概略図である。

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及び背面電極１４をこの順序で積層した受光素子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る。それら受光素子ＬＳはＸ軸方向及び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。

従って、受光素子ＬＳは有効受光領域に分散配置されているといえども、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に、透過型の光センサであるにもかかわらず図有効受光領域の全域から光電出力が得られる。

図４はビデオ信号処理回路１０８の機能構成を説明する図である。
図示しないカップリングコンデンサでＡＣ結合して前記エリアセンサ１０５の１画素の出力信号のＤＣ成分を除去し、サンプル／ホールド回路２０１でエリアセンサのリセットパルスのノイズ成分を除去している。そして、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ている。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している。デジタル画像信号はシェーディング補正回路２０５によりエリアセンサ１０５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。次に画像信号処理回路２０６により、所定のフィルタ処理、濃度変換処理を行う。

図５はＬＥＤの発光源を持ち、白色照明を行う液晶表示用バックライトユニットである、照明パネル１０６の主要部を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。

図５において、１１０はバックライトユニットであり、導光板１０１と発光源としてＬＥＤ１０２を有している。導光板１０１は無色透明なプラスチック材等の透光部材よりなる板状で略直方体形状をしている。その一方の主面を光出射面１０１ａとし、該光出射面１０１ａと対向する面には、発光源からの光を前記光出射面１０１ａに向けて反射させるため、その表面に複数の微小なシボ又は複数個の半球状ドット等を有する光拡散面１０１ｂが形成されている。ＬＥＤ１０２はＬＥＤ基板１０３に支持されて導光板１０１の入光側面１０１ｃに対向する位置に配設され、図示しない駆動回路より所定の電流が供給されて、後述するような白色光を発光、出射する。

図６は平板マイクロレンズアレイ１０４を模式的に示した部分斜視図である。同図に示す平板マイクロレンズ１６ａは、例えば屈折率Ｎ０の透明平板ガラス基板２６内に、該屈折率Ｎ０と異なる屈折率Ｎの領域を周期性をもって形成して成る、所謂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７を用いてマイクロレンズアレイ１０４の個々のレンズの位置関係及び形状について説明する。同図において、１８（斜線領域）は図１のエリアセンサ１０５中の１画素に対応した領域である。そして、１画素に対応する領域（斜線領域）１８内の実線枠が、遮光部１５の内側の枠であり、また、図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６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を、エリアセンサ１０５中の１画素に対応した領域１８の形状と同一形状で且つ同一配列と成るようにしてある。

液晶表示装置１１３は、図８に示すような構成のものである。すなわち、片面に透明な薄膜状電極５０２と５０４を各々配置したガラス板５０１および５０５と、これらの電極５０２および５０４間に挟まれて配置される液晶層５０７とを有して構成される。液晶層５０７は、液晶封止部５０３と５０６によって封止される。液晶パネルには、交流信号発生回路７が接続される。交流信号発生回路７は、前記透明な薄膜状電極５０２と５０４を介して前記液晶層５０７に交流信号を印加することにより、偏光板６を通過した光の偏光方向を変えることができる。液晶層５０７の液晶としては、例えば、ツイストネマチック液晶が用いられる。

前記プラテンガラス１０３、マイクロレンズアレイ１０４、エリアセンサ１０５、液晶表示装置１１３、照明パネル１０６はこの順番に一体型に構成されていてもよいし、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、前記エリアセンサ１０５の画像読取領域以上の面積を有し、表面の反射濃度は所定の範囲内になるように管理されている。

次に本実施例の画像読取装置における階調補正について説明する。
図９は階調補正用データを取得する手順を示すフローチャートである。
ユーザーは図示しない操作パネル上より、「階調補正モード」を選択する（１８０１）。
圧板を閉め、図示しない操作パネル上のスタートスイッチを押下する（１８０２、１８０３）。
まず、黒画像を読み取るため、照明パネル１０６も液晶表示装置１１３も点灯しない状態の画像を読み込み、図示しない記憶回路に格納する（１８０４）。
次に、白画像を読み取るため、照明パネル１０６を点灯した状態で液晶表示装置で前記標準板からの反射光が所定の白画像になるような白画像を表示し、画像を読み込み、図示しない記憶回路に格納する（１８０５、１８０６）。

次に、中間調の画像を読み取るために、照明パネル１０６を点灯した状態で液晶表示装置で前記標準板からの反射光が所定の反射濃度になるような中間調たとえばグレー画像の画像を表示し、読み取る（１８０７、１８０８）。読み取った画像は図示しない記憶回路に格納する。
液晶表示装置１１３および照明パネル１８１０をＯＦＦし、終了する（１８０９、１８１０）。

次に階調補正処理を詳細に説明する。
図１０は、階調補正処理を行う前（画像信号処理回路への入力前）の信号レベルの関係の例を示す。図１０において、横軸は原稿の明るさ、縦軸は読み取った画像信号レベルを示す。黒レベル、白レベルは予め読み取られた白画像、黒画像の平均値を用いてシェーディング補正回路で補正される。

図１１は階調補正の一例を示すグラフであり、横軸は画像処理回路への入力信号レベル、縦軸は、階調補正処理後の信号レベルである。初期状態において、グレー画像読取値はＧ０となっている。ユーザーは図示しない操作パネル上に表示されたグレー画像読取値を選択、もしくは数値入力することで、例えばＧ１やＧ２に設定できる。

グレー画像読取レベルをＧ１と設定した場合、画像処理回路は白画像読取値であるＷと黒画像読取値であるＢ、及びＧ１とを補間して階調補正データを作成し、画像処理回路内の図示しない記憶回路に格納される。図１１では直線補間をした例を示している。

前述の例では、階調補正用に用いるグレー画像を１種類用いたが、互いの濃度の異なる複数の色画像を読み取らせることで、詳細な階調補正データ作成が可能となる。

図１２は複数の色画像を読み込ませて作成した階調補正データを示すグラフである。
詳細説明は、複数色の画像を液晶表示装置で所定の順に表示させ、読み取らせる以外は図１１の場合と同様の手順であるので省略する。

以上説明したように、本実施例によれば、特別な原稿を用いなくても環境変化や、経時変化における画像出力装置の特性に合せた、詳細な階調補正ができ、再現性の良好な画像読取が可能となる。

実施例２である“画像読取装置”について説明する。実施例１では階調補正用に液晶表示装置に表示させる色画像を面順次に表示したが、一画面に複数色を同時に表示しても同様の効果が得られる。本実施例はその例である。

図１３は液晶表示装置１１３に階調補正用の複数の色画像を表示した一例を示すものである。

液晶表示装置１１３に主走査方向に３分割し、互いにで前記標準板からの反射光が異なる所定の反射濃度になるような色画像８０１〜８０３を表示する。

エリアセンサ１０５で前記標準板からの色画像８０１〜８０３の反射光を読み取り、色画像ごとに前記画像処理回路２０６内の図示しない記憶回路に格納する。

図１４は色画像８０１〜８０３の読取り値を用いた階調補正データの一例である。
階調補正データ生成手順は実施例１と同様なので説明は省略する。

以上説明したように、本実施例によれば、液晶表示装置に同時に複数色の画像を表示させることで、短時間に細かい階調補正が可能となる。

実施例１である画像読取装置の構成を示すブロック図 透過型エリアセンサの構成を示す図 透過型エリアセンサの構成を示す断面図 画像読取装置内ビデオ信号処理回路の構成を示すブロック図 照明パネルの構成を示す図 マイクロレンズアレイの構成を示す斜視図 マイクロレンズアレイの構成を示す平面図 液晶表示装置の構成を示す断面図 実施例１における階調補正用データを取得する手順を示すフローチャート 階調補正処理を行う前の信号レベルの関係を示す図 階調補正の説明図 階調補正の説明図 実施例２における階調補正用の複数の色画像を示す図 階調補正の説明図 原稿固定型の一般的な画像読取装置の要部構成図

符号の説明

１０３ プラテンガラス
１０４ マイクロレンズアレイ
１０５ エリアセンサ
１０６ 照明パネル
１１３ 液晶表示装置
１０８ ビデオ信号処理回路

Claims (2)

1. 透過部材で構成された原稿載置台と、前記原稿載置台上に配置された開閉可能な反射板と、前記原稿載置台下に配置され前記原稿載置台側からの画像を読み取る透過型のエリアセンサと、前記エリアセンサの下に配置された透過型の液晶表示装置と、前記液晶表示装置の下に配置された照明パネルと、を備えた画像読取装置であって、
   前記反射板を閉じて前記照明パネルをオフし前記液晶表示装置で黒画像を表示した状態で前記エリアセンサにより前記黒画像を読み取り記憶し、前記照明パネルをオンし前記液晶表示装置で白画像を表示した状態で前記エリアセンサにより前記白画像を読み取り記憶し、前記照明パネルをオンし前記液晶表示装置で所定濃度の画像を表示した状態で前記エリアセンサにより前記所定濃度の画像を読み取り記憶し、これらの記憶内容にもとづいた階調補正をする階調補正手段を前記エリアセンサの出力部に備えたことを特徴とする画像読取装置。
2. 透過部材で構成された原稿載置台と、前記原稿載置台上に配置された開閉可能な反射板と、前記原稿載置台下に配置され前記原稿載置台側からの画像を読み取る透過型のエリアセンサと、前記エリアセンサの下に配置された透過型の液晶表示装置と、前記液晶表示装置の下に配置された照明パネルと、を備えた画像読取装置であって、
   前記反射板を閉じて前記照明パネルをオンし前記液晶表示装置で複数の互いに濃度の異なる画像を同時に表示した状態で前記エリアセンサにより前記複数の画像を読み取り記憶し、前記複数の画像の記憶内容にもとづいた階調補正をする階調補正手段を前記エリアセンサの出力部に備えたことを特徴とする画像読取装置。

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