JP2007082004A - 画像入力装置、画像入力方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 原稿の読み取り面を上向きにしたまま被写体の画像を入力する場合でも、フリッカの影響を低減して画像を入力できる画像入力装置及び画像入力方法を提供すること。
【解決手段】 被写体に照明光を投光する照明手段２０と、照明手段２０により投光され被写体から反射された反射光を受光する1次元撮像素子２５と、1次元撮像素子２５の素子と垂直な方向に走査する副走査機構とを有し、1次元撮像素子２５により反射光を光電変換し被写体の2次元画像を入力する画像入力装置において、環境光の照度を検出する照度検出手段３１と、被写体の照度に基づき照度の時間的な変動を低減するように照明手段を駆動する印加電圧を算出する印加電圧算出手段とを有し、印加電圧算出手段３１が算出した印加電圧により補正して駆動された照明手段が照射して得られる反射光に基づき前記２次元画像を入力することを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、被写体を光学的に走査して被写体の２次元画像を入力する画像入力装置及び画像入力方法に関する。

原稿に記録された画像を読み取り電気信号に変換し画像データを取得する場合、画像入力装置を用いて原稿に記録された画像を表す電気信号を取得している。この場合、原稿の読取面をフラットなプラテンガラスに向けて載置し、プラテンガラスの下方一定の離隔距離を隔てて移動する光源から光を照射し、読取面から反射する反射光による等倍の正立像を固体撮像素子の受光面に結像させて電気信号を得るか、あるいは原稿を自動送出装置に載置して１枚ずつ繰り出すとともに、所定位置に固定された光源から照射される光の反射光により、通過する原稿に記録された画像を表わす電気信号を取得するのが一般的である。

また、複写画像の作成においては、高精細な原稿に忠実な画像を再現したいという要請から、原稿を高解像度で正確に読み取る必要がある。

しかしながら、複数頁の原稿が綴じ込まれた書籍に記録された画像を読み取り電気信号を取得する場合には、その書籍を裏返しにして、プラテンガラスに読取面を密着させて等倍の正立像を固体撮像素子の受光面に結像させる必要がある。また、複数頁にわたる読み取りを行う場合には一々ページをめくった後に、読取面を裏返す必要があることから、読み取り効率が悪い上、書籍を損傷させる恐れがある。さらに、厚手の書籍については、プラテンガラスに強く押し付けても、読み取りが難しく、取得した電気信号によって再現された複写画像は、綴じ込み部分付近全体が黒くなったり、画像が歪み、見にくいという問題がある。

そこで、原稿の読み取り面を上向きにしたまま読み取る方法が提案されている。例えば、２次元ＣＣＤなどの２次元固体撮像素子を首振り自在に装着し、読取対象となる原稿面を複数の領域に分割して撮影し、分割撮影画像を接合することにより原稿全体の画像を得るものが知られている。しかし、原稿面を接写したときに、撮影画像全体を合焦させることは困難であることから、原稿面を複数の領域に分割する一方、結像光学系と原画像との位置関係に基づいて、分割された各領域のうち、合焦された使用可能領域をもとめ、撮影画像からその使用可能領域を切り出して貼り合わせることにより接合精度を高め良好な画質を確保する提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。

また、原稿を上向きにして撮影する画像入力装置において、読取領域の指定により切り出した画像を変倍したり、レイアウト変更して貼り合わせた場合のイメージの確認を可能にするため、切り出し領域を外部装置に出力できるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。

さらに、電子カメラを用いて距離が異なる複数の被写体を撮影する場合に、フィルムの結像面上の光軸と撮像レンズの光軸とをずらす、いわゆるあおり補正を行うことによりピント合わせを行う方法があり、その場合にあおり補正を電子的に行うことなどにより、撮像範囲のどの部分が合焦しているかを画像データの処理により確認することができるようにしたものがある（例えば、特許文献３参照）。
特開平１０−２１０２７２号公報 特開平１０−３２７３１２号公報 特開２０００−１３６６５号公報

しかしながら、原稿面を上向きにして読み取る場合に使用される２次元固体撮像素子や２次元固体撮像素子を内蔵する電子カメラは、リニアセンサに比べて１ラインの画素数をそれほど多くすることができないことから、数十万画素から数百万画素のものが多用されている。かかる画素数では、撮影領域が小さいときは高い解像度が得られるが、撮影領域を広げると画素の荒さが目立ち、たとえ電子的にデータ補完を行なっても解像度を向上させることができない。

したがって、特許文献１や特許文献２に開示された方法では、２次元固体撮像素子が使用されるため解像度がそれほどよくない上、領域分割して撮影された区分領域を貼り合せる際にソフトウエアが必要となるため、その処理に時間がかかるという難点がある。また、特許文献２に開示された方法は、原稿を載せる台や読取面を俯瞰する装置が必要であり、机の上に装置を載せて原稿を読み取るには、装置全体のサイズが大きすぎるという難点がある。さらに、特許文献３に開示された技術を用いれば、装置全体を小型化することができるが、この技術により、読取面を分割し、各領域を順次合焦させて撮影したとしても、撮影の都度得られた画像データをソフトウエア処理により貼り合せる処理は残るので、その処理に時間がかかる上、貼り合わせることにより生じる画質劣化要因を完全には排除することができない。

本出願人は上記事情に鑑み、本願に先立ち、リニアセンサを用いることにより画像読取時の解像度を高めるとともに、読取面を領域区分することなく読み取ることにより、貼り合せる際に必要なソフトウエア処理を不要にして読み取り時間の短縮を図り、かつ机上に載せたまま原稿を読み取ることが可能で、持ち運びが容易な画像読取方法及び画像読取装置を提案した。

かかる画像入力装置は１次元固体撮像素子による読み取り位置に読み取り光を照射するが、画像入力装置が設置された環境によっては、読み取り面の照度を変動させる光が原稿面に影響し、これが原稿読取特性に悪影響を及ぼす場合がある。例えば、一般的なオフィス環境等の天井に設けられている照明には広く蛍光灯が用いられているが、蛍光灯はその電源が交流電圧であるためフリッカ現象（ちらつき）を生じさせる。このため、蛍光灯を照明光とする環境下で原稿を読み取ると、副走査した１ラインの画像毎の信号レベルに変動を生じ２次元画像に展開した場合に横縞線として現れ、品質の悪い画像になってしまう。

本発明は、上記課題に鑑み、原稿の読み取り面を上向きにしたまま被写体の画像を入力する場合でも、フリッカの影響を低減して画像を入力できる画像入力装置及び画像入力方法を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明は、被写体に照明光を投光する照明手段と、照明手段により投光され被写体から反射された反射光を受光する1次元撮像素子と、1次元撮像素子の素子と垂直な方向に走査する副走査機構とを有し、1次元撮像素子により反射光を光電変換し被写体の2次元画像を入力する画像入力装置において、環境光の照度を検出する照度検出手段と、照度検出手段により検出された照度に基づき、該照度の時間的な変動を低減するように照明手段を駆動する印加電圧を算出する印加電圧算出手段と、を有し、印加電圧算出手段が算出した印加電圧により駆動された照明手段が照射して得られる反射光に基づき２次元画像を入力することを特徴とする。

本発明によれば、原稿の読み取り面を上向きにしたまま画像を入力しても、照度を検出して照度の変動を打ち消すように照明手段を駆動するので、フリッカの影響を低減して画像を入力できる画像入力装置を提供できる。

また、本発明は、被写体に照明光を投光する照明手段と、照明手段により投光され被写体から反射された反射光を受光する1次元撮像素子と、1次元撮像素子の素子と垂直な方向に走査する副走査機構とを有し、1次元撮像素子により反射光を光電変換し被写体の２次元画像を入力する画像入力装置において、当該画像入力装置へ供給される電源の電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段により検出された電圧に基づき、被写体の照度の時間的な変動を低減するように照明手段を駆動する印加電圧を算出する印加電圧算出手段と、を有し、印加電圧算出手段が算出した印加電圧により補正して駆動された照明手段が照射して得られる反射光に基づき２次元画像を入力することを特徴とする。

本発明によれば、原稿の読み取り面を上向きにしたまま画像を入力しても、交流電圧を検出して交流に起因する照度の変動を打ち消すように照明手段を駆動するので、フリッカの影響を低減して画像を入力できる画像入力装置を提供できる。
また、本発明の一形態において、２次元画像から白領域を検出する白領域検出手段と、白領域検出手段により検出された白領域の画像データに基づき輝度ムラを検出する輝度ムラ検出手段と、輝度ムラ検出手段により検出された白領域の輝度ムラに基づき当該２次元画像の輝度ムラを補正する輝度ムラ補正手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、フリッカの影響を低減してもなお残る輝度ムラを白領域から検出することで、２次元画像を補正することができる。

原稿の読み取り面を上向きにしたまま被写体の画像を入力する場合でも、フリッカの影響を低減して画像を入力できる画像入力装置及び画像入力方法を提供することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら実施例をあげて説明する。本発明の画像読読み取り方法は、本発明の画像入力装置の実施形態に用いられているので、本発明の画像入力方法の実施形態は、本発明の画像入力装置の実施形態の中で併せて説明する。

図１は画像入力装置の概略外観図を示す。本実施例の画像入力装置は、厚さが薄い箱型の筐体１に収容されている。筐体１は、正面及び背面をなす壁面２と、壁面２と直角に交わる両側面３と、上面４及び底面５とを有する。本実施形態における筐体１の壁面２及び両側面３は、原稿等の被写体（平面又は立体を問わない）の読取面に垂直になっているが、原稿の脇に原稿に平行に配置する必要から、少なくとも正面の壁面２が垂直であればよく、背面の壁面や両側面３は、必ずしも原稿の読取面に垂直である必要はない。

また、本実施形態の画像入力装置の筐体１は、机上に載せて使用することや、携行に便利なように側面３の幅を狭くして薄型になるように構成されている。また、壁面２の幅は、目的に応じて任意に設定可能であるが、Ａ４版サイズ横置きの原稿又は書籍（あるいはＡ３版縦置きの原稿又は書籍。ただし、書籍の場合には、綴じ込み部分が壁面２に平行になるように配置する。）に合わせて決定することで、壁面２の幅方向に読取光を同じ条件で照射することができる。

正面の壁面２の上部には、原稿を読み取る読取光が出射されると共に、読取面で反射した読取光が入射する窓部（開口）６が設けてあり、窓部６は、筐体１内部への埃の侵入や収納される光学機器を防護するため、ガラスで覆われている。さらに、正面の壁面２、右上部には、測定光が出射される窓部７が設けられ、中央上部には、原稿の読み取り面の明るさを検知するＡＥセンサ用の窓部８がそれぞれ設けられている。また、上面４には環境光の照度を検出するための照度センサ３１が設けられている。

また、本実施例の画像入力装置には、原稿読取部により読み取られた原稿に記録された画像をモニタ表示する、液晶パネルや有機ＥＬ等により構成された画像表示部９を備えている。

さらに、画像表示部９の下部及び上部、筐体１の側面３には、本実施例の画像入力装置による画像読取りにおいて操作者が操作を行う操作パネル１０が設けられている。なお、操作パネル１０としては、読み取る原稿がフラットな読取面か、凹凸のある書籍かの選択を行う原稿選択ボタン、原稿のサイズを指定する指定ボタン、及び回転ミラーと光路長伸縮部２６を読取開始位置にセットする初期設定ボタンがある。

画像表示部９は、蝶番を介して側面３に固定されているので、不使用時には壁面２に押し付けて収納し、原稿を読み取る際には、表示部９を図のように引き起こし、読み取った画像をモニタすることができる。また、画像入力装置には、画像読取部で使用する商用電源を得るための電源コード１１が接続されているがバッテリにより駆動されてもよい。

本実施例の画像入力装置は、フラットな読取面を有する原稿や書籍のように綴じ込み部分を有し、読取面に凹凸がある原稿のいずれについても、読取面を上向きにした状態で、読取面に記録された画像を光学的に読み取り、その画像を表わす電気信号を取得することができるように構成されている。また、机の上に載せて、その脇に置いた原稿を読み取ることができるようにするため、原稿の読取面に対して斜め上方から読取光を照射し、その読取光を走査することにより画像を読み取るように構成されている。さらに、筐体の側面の幅の寸法は、壁面の高さの寸法よりも小さくして、画像入力装置全体が薄型になるように構成することもできる。

本実施例の画像入力装置においては、フラットな読取面を有する原稿を読み取るのか、読取面に凹凸がある原稿を読み取るかの選択は操作パネル１０の操作により行い、フラットな読取面を有する原稿の場合には、原稿のサイズと、読取光の照射位置とに応じ予め決められたレンズ位置に合焦するようにプログラムされている。一方、読取面に凹凸がある原稿を読み取る場合には、予め読取面各位置の基準面９９からの高さを測定し、その測定結果に基づいてプログラムされたレンズ位置に修正が施される。また、斜光を走査することによる一般的な画像歪みは、次述の回転ミラーを斜光の走査に合わせて回転させることにより矯正し、読取面に凹凸がある原稿を読み取る場合には、測定された高さに応じて、読み取られた電気信号にディストーション補正が施される。

図２は、画像入力装置の概略断面図を示す。本実施例の画像入力装置は、筐体１内に収容され、その筐体１は、読み取り面を上向きにして配置された原稿の読み取り面１００の脇に、窓部６が設けられた正面の壁面２をその原稿の読取面に向けて配置されている。なお、窓部６は、原稿の読取面１００のうちの壁面２に最も近い位置で反射した光が筐体１内部に十分入射できる大きさの開口を有する。

筐体１内部には、筐体１の上部側から光路順に、回転ミラー２１、反射ミラー２２、反射ミラー２３、レンズ２４、及び1次元固体撮像素子２５の順序で画像読取部を構成する各部が配置され、回転ミラー２１は、原稿の読取面１００の何れの位置からでも見通せる位置に配置されている。一体に上下動する反射ミラー２２、２３は光路長伸縮部材２６を構成する。なお、回転ミラー２１の上方には、読み取り光を照射する読み取り光源２０が配置され原稿の読み取り位置を照射している。

読み取り光源２０は、例えば発光素子がライン状に配列され集光レンズを介して壁面２の幅方向に細長の読取光を斜上方向から出射するとともに、壁面２の幅方向に軸支されている。したがって、窓部６から読取面１００に向けて読取面１００の幅方向に細長い読取光を照射する一方、軸支する軸の回転に伴って照射された細長い読取光で読取面を線順次に隈なく走査することができる。また、上面４に設けられた照度センサ３１は環境光３０の照度を検出する。

回転ミラー２１は、平面状の反射ミラーで、読取光源２０より下部側に設けられた図示しない回転軸によって、筐体１の両側面３に軸支されている。そして、読取光源２０が回転するのに合わせて回転するように構成されているので、読取光により読取面が走査されたとき、その走査された読取面の各位置で乱反射し、窓部６から回転ミラー２１に所定の角度で入射する読取光の向きを壁面２の下方向に変えることができる。したがって、読取光の走査によって読取面各位置で反射した、各位置に記録された画像に応じた反射光を１次元固体撮像素子２５で捉えることができる。

上記したように、回転ミラー２１は１次元固体撮像素子２５の素子配列方向と平行な回転軸を中心に回転可能であり、読み取り面１００から入射した読み取り光を基準面９９に向け垂直な方向に反射する。その後、読み取り光は、光路長伸縮部材２６の反射ミラー２２、２３により反射されるが、読み取り位置（副走査方向）に応じて読み取り面１００から回転ミラー２１までの光路長が変動する。このため、本実施例の画像入力装置は光路長伸縮部２６が垂直方向にモータにより駆動され読み取り面１００から１次元撮像素子２５までの光路長が一定となるように制御される。

読み取り面１００から１次元撮像素子２５までの光路長は、読み取り面１００の高さが一定であれば回転ミラー２１の回転位置により決定されるので、制御される回転ミラー２１の回転位置に応じて光路長伸縮部２６の位置が制御される。なお、回転ミラー２１の回転位置の変位量と光路長伸縮部２６の位置の変位量の関係は一定ではないので、回転ミラー２１の回転角駆動と光路長伸縮部２６の光軸方向の作動をそれぞれ独立に制御する。このような制御により、１次元撮像素子２５から読み取り面１００までの距離変化をほぼなくして、読み込みピッチが一定となるように回転ミラー２１の回転位置を制御できる。

回転ミラー２１、光路長伸縮部２６及び読み取り光源２０は、それぞれ基準となる位置に位置決めする為のホームポジション検出手段を有すると共に、回転ミラー２１の回転位置を検出する回転位置検出手段及び光路長伸縮部２６の位置検出手段を有し、これらの検出手段による検出結果を用いて駆動制御を行う。回転ミラー２１の回転位置検出手段としては、光学式、磁気式のエンコーダを用い、光路長伸縮部２６の位置検出手段としては所定の面からの距離を測定する汎用の測距センサを用いる。

続いて、画像入力装置の機能構成について図３の概略機能ブロック図に基づき説明する。本実施例の画像入力装置の各回路および各機構はＭＰＵ５０により制御されている。画像入力装置は、モータ制御ユニット３９により回転ミラー２１及び光路長伸縮部２６を制御する。回転ミラー２１は回転ミラー２１を回転駆動し、回転ミラー２１を回転させる駆動用モータ２１ａ及び回転位置を検出するロータリーエンコーダ２１ｂを有する。また、光路長伸縮部２６は光路長伸縮部２６を垂直方向の上下に駆動する駆動用モータ２６ａ及び位置を検出する位置検出センサ２６ｂを有する。ＭＰＵ５０は、照度センサ３１が検出した環境光の照度に基づき読取光源２０の光量を制御する照明制御ユニット３８を制御する。

ＭＰＵ５０は１次元撮像素子２５であるCCD(Charge Coupled Device)又はＣＭＯＳ（Complementary Ｍetal Oxide Semiconductor）からの画像信号による電荷はアナログASIC回路により画像信号に対して最適化された増幅、フィルタリング等の処理を行い、A/D変換器により所定のビット数のデジタル信号に変換する。また、環境光の明るさを検出する照度センサ３１の信号もA/D変換器の１次元撮像素子２５の信号とは別のチャンネルに入力されMPU５０で処理可能なものとし、照度センサ３１に入力された環境光の照度に応じて、読み取り光源２０に印加する電源値を演算又は抽出し照明制御ユニット３８に入力する。なお、照度センサ３１用に別途、A/D変換器を設けてもよい。

デジタル化された１次元撮像素子２５の信号はIPP(Image Processing Unit)により、シェーディング補正、地肌除去、色調補正及び、本発明の輝度ムラ補正処理等の画素演算が行われメモリ３６に転送され、内部ストレージ（不図示）または、I/Oコントローラ３７を介して外部に送信される。

ＩＰＰ３５は、レンズ機構におけるズームレンズのズーム倍率と補正定数との対応表を有し、ズーム倍率の設定如何により焦点距離が所定の範囲から外れたときは、１次元固体撮像素子２５で撮像して取得した電気信号に、その対応表を用いてディストーション補正を施すことができる。また、測定部により測定された高さに基づいて、１次元固体撮像素子２５で撮像して取得した電気信号に補正を施す。

なお、撮像レンズ２４の位置を制御するレンズ機構、レンズ機構を制御して撮像レンズ２４を移動させ合焦処理するズームＡＦ（ＡｕｔｏＦｏｃｕｓ）モータ駆動回路を有していてもよい。また、メモリ３６に記憶されたデジタル信号をモニタ画面に表示する画像表示部、この画像入力装置に操作者からの操作を入力する操作パネル１０がＭＰＵ５０に接続される（不図示）。また、測定された読取面各位置に応じてレンズ機構のレンズ位置に修正を施すことができる。

本を開いた状態のように立体的な書籍を選択するボタンが押下されると、距離を測定する測定光源（ＡＦ投光ランプ）が点灯し、回転ミラー２１、光路長伸縮部２６及び撮像レンズ２５が所定の動作を行い、ＡＦ投光ランプによる読取面各位置（凹凸が生じている）の反射光が受光され、基準面（読取面がフラットである場合のその読取面）における基準位置（例えば、測定光が読取面を斜めに横断する筋状の光が基準面に照射される位置）からのずれが検出され、そのずれから、凹凸のある読取面各位置の高さが求められる。

その場合、モータ制御ユニット３９は所定の回転速度となるよう駆動用モータ２１ａを駆動し、回転ミラー２１を駆動する。また、モータ制御ユニット３９は、読み取り位置から撮像レンズ２５までの光路長が一定となるように、駆動用モータ２６ａを駆動し光路長伸縮部２６を駆動する。また、ＡＦモータ駆動回路は、予めプログラムされた通りにレンズの合焦機構を駆動する。

ＲＯＭ６４にはＭＰＵ５０が実行するプログラムが格納されている。ＭＰＵ５０はプログラムを実行して例えば操作パネル１０に表示する画面を生成し、ユーザの入力内容を検出する。また、ＲＯＭ６４には、ＭＰＵ５０を、印加電圧算出手段６４１、白領域検出手段６４２、輝度ムラ検出手段６４３、輝度ムラ補正手段６４４として機能させる各プログラムが格納されている。

印加電圧算出手段６４１は照度センサ３１により検出された照度に基づき、被写体の照度の時間的な変動を低減するように照明手段を駆動する印加電圧を算出する。白領域検出手段６４２は２次元画像から白領域を検出する。輝度ムラ検出手段６４３は白領域検出手段により検出された白領域の画像データに基づき輝度ムラを検出する。輝度ムラ補正手段６４４は輝度ムラ検出手段６４２により検出された白領域の輝度ムラに基づき当該２次元画像の輝度ムラを補正する。なお、ＲＯＭ６４には駆動信号パターンが格納されているがこれについては後述する。

以上の構成に基づき、環境光の照度に基づく読み取り光源２０の印加電圧の補正について説明する。図４（ａ）は、照度センサ３１が検出した環境光の照度と時間の関係を示す。照度が大きい時には読み取り面が明るく照射され、照度が小さい時には読み取り面が暗く照射される。例えば、環境光が蛍光灯であれば照度は５０−６０Ｈｚで変動する。

図４（ｂ）はフリッカの影響を低減する印加電圧の算出を説明するための信号波形の一例を示す。Φrは１次元撮像素子２５の各画素からの信号を外部に転送する為のリセットパルス信号を、Voは全面白色の被写体をちらつき（以下、フリッカという）のある環境光の下において副走査方向に順次走査した際に１次元撮像素子２５から出力される出力パルス信号を、Viはフリッカを打ち消す為に読み取り光源２０に印加するため印加電圧を示している。なお、図４では主走査２ライン毎の信号を示し途中の信号は省略した。

Voの矩形波形のLowレベルは画像信号を示す。矩形波形のＬｏｗレベルを連結すると（以下、Ｖｏ−ｌｏｗという）、副走査方向の画像信号となり、この信号は周期的（例えばサインカーブ）に変動している。Ｖｏ−ｌｏｗの画像信号の高い側が白レベル、低い側が黒レベルであると仮定すると、Ｖｏ−ｌｏｗは明暗の変動を示す。すなわち、全面白色の被写体を撮影した場合の出力パルス信号ＶｏのＬｏｗレベルの変動はフリッカによるものと見なすことができる。

印加電圧算出手段６４１は、予め、図４（ａ）の照度の変動周期、変動の幅及び照度の絶対値を検出すると共に、図４（ｂ）の信号Ｖｏ−ｌｏｗを検出し、Ｖｏ−ｌｏｗを略一定にするために必要な読み取り光源２０への印加電圧を演算する。

そして、実際に被写体を撮影する場合は、照度センサ３１により検出された照度に基づき当該演算結果を使用してＶｏ−ｌｏｗを略一定にするための印加電圧を演算する。

図４（ｂ）では、演算された印加電圧の一例としてＶｏ−ｌｏｗと逆位相でＶｏ−ｌｏｗの振幅と同程度の振幅の印加電圧Ｖｉを示した。図４（ｂ）の印加電圧により補正された印加電圧が読み取り光源２０に印可されれば環境光のフリッカの影響を低減できる。

図５（ａ）はフリッカの影響を低減する前の２次元画像データを、図５（ｂ）はフリッカを打ち消すように読み取り光源２０の電源電圧を印可した２次元画像データをそれぞれ示す。図５（ａ）（ｂ）の上図は副走査方向に明暗の領域が縞状に現れている画像データであり、図５（ａ）（ｂ）の下図は画像データの副走査方向の輝度を示すグラフである。図５（ａ）では明暗（輝度）の差が大きいのに対し、図５（ｂ）では読み取り光源２０の印加電圧が補正されているため明暗（輝度）の差が低減されている。したがって、本実施例の画像入力装置は、フリッカの影響を低減して被写体の画像を入力できる、
ところで、このように、フリッカによる照度変化を検出して、照明光の強弱を制御することでフリッカの影響を低減することができるが、図５（ｂ）に示すように完全に補正することは困難である。しかしながら、図５（ｂ）のように画像データの明暗が小さいことで、輝度など画像データの信号の分解能の低下を防止できる。

アナログＡＳＩＣ３３から出力された信号は、Ａ／Ｄ変換器３４によりＡ／Ｄ変換されるが、該信号はフリッカによる輝度の上限がＡ／Ｄ変換器３４の入力範囲内に収まるように（Ａ／Ｄ変換器３４への入力信号が飽和しないように）、Ａ／Ｄ変換が調整されている必要がある。

したがって、図５（ａ）のように明暗の差が大きい状態では、フリッカによる信号の変動が重畳される為、A/D変換器の入力範囲にある程度のマージン（余裕）を持たせる必要があるため、被写体となる原稿の画像信号の分解能を低下させる要因になる。

本実施例の画像入力装置では、図５（ｂ）のようにフリッカの影響が低減された信号に基づき前記マージンを低減することができ分解能を向上させることができる。すなわち、画像入力装置は、明暗の小さい信号範囲を考慮して（最大値と最小値を抽出し）A/D変換器のゲインやオフセットを調整する。これにより、画像信号をより高分解能にデジタルデータに変換することができ、得られる画像データの品質を向上することができる。

図６は２次元画像の入力の流れを示すフローチャート図を示す。図６の処理は例えば、 操作パネル１０から画像の読み取りの開始が指示されるとスタートする。

読み取りの開始が指示されると、まず、読み取り光源２０の照射位置、回転ミラー２１の回転位置及び光路長伸縮部２６の位置が、それぞれホームポジションに駆動される（Ｓ１）。

ついで、照度センサ３１により環境光の照度を検出し（Ｓ２）、照度に応じて読み取り光源２０への印加電力を算出し（Ｓ３）、読み取り光源２０に補正された印加電圧を印加する（Ｓ４）。

読み取り光源２０からの読み取り光はいったん、集光レンズにより点状に集光され、シリンドリカルレンズにより１次元撮像素子２５の１ラインの撮像領域を帯状に照明する。1次元撮像素子の1ラインに相当する領域を直接照明する光源を用意してもよい。この場合、光源と１次元撮像素子の厳密な位置調整が必要となるので、少なくとも複数ラインに渡って同時に照明できるような輝度が均一な幅を有する帯状の光源にする。又は、輝度が均一な幅により１次元撮像素子の入力範囲を決めるようにしてもよい。

このように読み取り光源２０へ電力を印加した状態により被写体の帯状の領域を照明し、この帯状領域の均一輝度の片端領域が撮像されるように、１次元撮像素子２５を主走査方向に撮像する（Ｓ５）。

次いで、回転ミラー２１、光路長伸縮部２６を副走査方向に順次、駆動し、均一輝度の方端領域に対して反対側の端領域に移動するまで（ここでは副走査数とNとの大小関係を比較し）１次元撮像素子による撮像を行う（Ｓ６）。副走査数がＮを超えるまでステップＳ５〜６の処理を繰り返す（Ｓ７）。なお、Ｎは輝度が均一な幅の副走査数である。

副走査数がN以上になった場合（Ｓ７のＹｅｓ）、被写体の読み取り面１００の走査が完了したか否か判定し（Ｓ８）、完了するまでステップＳ２からＳ７の処理を繰り返す。読み取り面１００の走査が終了していない場合、読み取り光源２０の位置を新たな読み取り位置に移動する（Ｓ９）。

被写体の読み取り面１００の走査が完了したら図５のフローチャート図に基づく処理は終了する。
〔フリッカの影響の低減の別の形態〕
ところで、環境光はいったん画像入力装置が設置されると大きく変わることがない。したがって、予めフリッカのある環境光の下、フリッカの影響を低減するよう読み取り光源を駆動するための印加電力を定めておくことができる。そして、照度センサ３１に検出された照度に基づき予め定められた印加電力を抽出することで、演算を行う必要がなく構成を簡略化できる。

図７は、予め定めておいた照度と印加電圧の関係である駆動信号パターンの一例を示す。図７では、照度に対する印加電圧がプロットされており、照度が大きいほど印加電圧が小さくなっている。したがって、照度が大きいと印加電圧が小さくすることができるのでフリッカによる影響を低減できる。

図８は駆動信号パターンに基づき２次元画像の入力の流れを示すフローチャート図を示す。なお、図８の処理において図６と同一の処理については同一の符号を付しその説明は省略する。図８の処理では、ステップＳ２０において、光源への印加電圧の算出の代わりに、駆動信号パターンから照度に対応する印加電圧を抽出する（Ｓ２０）。そして、抽出した印加電圧に基づき読み取り光源に印加電圧を印可する。以降の処理は図６と同様である。

以上のように、ＩＰＰ３５による画像処理では、後処理として２次元画像データの輝度ムラ補正処理を行うため、読み取り光源２０の駆動によるアクティブな補正で完全な補正処理を行う必要はない。したがって、図７のように予め定められた駆動パターンで駆動するようにしても十分な補正効果が得られる。図７のような駆動信号のパターンは幾つか用意して置き、装置の設置環境の明るさ変化を検出し、用意されているパターンのどのパターンを用いるかを自動的に判断するような構成としても良い。
〔白領域の輝度ムラに基づく輝度ムラの補正〕
続いて、白領域を検出して該白領域の輝度変化に基づいて輝度ムラを補正する画像入力について説明する。印加電圧を算出して、又は、駆動信号パターンから抽出した印加電圧により読み取り光源２０を駆動すると図５（ｂ）のように輝度ムラの低減された２次元画像データが得られる。この２次元画像データに白領域があれば、白領域は輝度が高く（例えば８ビットデータの場合（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は（２５５、２５５、２５５））、また、輝度の変化も小さいため白領域では輝度ムラの検出が容易である。輝度ムラは白領域だけでなく２次元画像全体に生じているので、白領域の輝度変化の波形データ（輝度ムラ）を用いれば白領域以外の副走査方向全体の２次元画像データを補正することができる。
図９（ａ）はフリッカの影響の低減された２次元画像の一例を示す。図９（ａ）ではＡＲＥＡ１が黒い領域を示し、それ以外の領域は白い領域である。また、図９（ｂ）は図９（ａ）のＢ線の輝度を示す。本実施例の白領域検出手段６４２は、ＲＧＢそれぞれの輝度が２４０以上である場合、かつ、所定範囲の輝度の変化率が１０以下である場合に白領域であると判定する。したがって、図９（ｂ）では、白領域では輝度が２４０以上の範囲でフリッカに基づく輝度の変化が見られ、また、黒領域では輝度が低い（例えば１０以下）状態となっている。

輝度ムラ検出手段６４３は、白領域の輝度ムラΔＢｒを検出する。そして、輝度ムラ補正手段６４４が２次元画像の輝度を明部又は暗部に応じてΔＢｒ補正する。例えば、暗部であればΔＢｒ輝度を増大し、又は、明部であればΔＢｒ輝度を減少させる。なお、暗部であればΔＢｒ／２輝度を増大し、かつ、明部であればΔＢｒ／２輝度を減少させる等、どのように輝度ムラを補正してもよい。

図１０は、２次元画像の入力の流れを示すフローチャート図を示す。図１０において図６の処理と同一の部分には同一の符号を付しその説明は省略する。図１０では、印加電圧を補正して輝度ムラを低減した２次元画像データを取得し（Ｓ１〜Ｓ８）、該２次元画像データの白領域から輝度ムラを算出し２次元画像データの輝度を補正する（Ｓ３０）。

白領域検出手段６４２は白領域を検出し、輝度ムラ検出手段６４３は白領域における輝度ムラを算出し、輝度ムラ補正手段６４３が２次元画像の輝度を算出された輝度ムラにより増減する。例えば、図９（ａ）の黒領域は輝度ムラによれば明の領域であるので、ΔＢｒ輝度を減ずる。

このように、読み取り光源２０の制御により補正処理を行った画像に対し白領域を検出し、デジタル画像演算処理によりさらに輝度ムラの補正処理を行うことで、より高精度にフリッカによる輝度ムラの補正ができるようになる。

実施例１では照度センサ３１により照度を検出し、フリッカによる影響を低減する印加電圧を読み取り光源２０に印可したが、本実施例では、画像入力装置に印加する交流電源電圧の電圧変化に基づきフリッカの影響を低減するように読み取り光源２０の印加電圧を補正する。

図１１は本実施例における画像入力装置の概略機能ブロック図の一例を示す。なお、図１１において図３と同一部分には同一の符号を付しその説明は省略する。図１１では照度センサ３１がなく、電圧検出手段４１がＭＰＵ５０に接続されている。なお、電圧検出手段４１は周知の電圧計を用いる。また、本実施例の印加電圧算出手段６４１は、電圧検出手段４１により検出された電圧に基づきフリッカの影響を低減するように読み取り光源２０を駆動する印加電圧を算出する。

本実施例では照度の代わりに交流電圧に基づき読み取り光源の印加電圧を演算する。なお、交流電圧を検出して印加電圧を演算する手順は実施例１と同様である。すなわち、全面白色の被写体をちらつき（以下、フリッカという）のある環境光の下において副走査方向に順次走査した際に１次元撮像素子２５から出力される出力パルス信号Ｖｏを検出し、 矩形波形ＶｏのLowレベルを連結したＶｏ−ｌｏｗを取得する。

印加電圧算出手段６４１は、予め、図４（ａ）のような電圧の変動周期、変動の幅及び電圧の絶対値を検出すると共に、図４（ｂ）のような信号Ｖｏ−ｌｏｗを検出し、Ｖｏ−ｌｏｗを略一定にするために必要な読み取り光源２０への印加電圧を演算する。

そして、実際に被写体を撮影する場合は、電圧検出手段４１により検出された電圧に基づき当該演算結果を使用してＶｏ−ｌｏｗを略一定にするための印加電圧を演算する。演算された印加電圧により読み取り光源２０に印可する印加電圧を補正すれば、図５のようにフリッカの影響が低減された２次元画像が入力される。

なお、交流電流は通常安定して供給されているので大きく変わることがない。したがって、予め交流電圧を検出しておきフリッカの影響を低減する読み取り光源を駆動するための印加電力を定めておくことができる。そして、電圧検出手段４１に検出されたで電圧に基づき予め定められた印加電力を抽出することで、演算を行う必要がなく構成を簡略化できる。実施例１と同様に予め定めておいた電圧と印加電圧の駆動信号パターンはＲＯＭ６４に格納されている。

図１２は本実施例の２次元画像の入力の流れを示すフローチャート図を示す。図１２の処理は例えば、操作パネル１０から画像の読み取りの開始が指示されるとスタートする。

読み取りの開始が指示されると、まず、読み取り光源２０の照射位置、回転ミラー２１の回転位置及び光路長伸縮部２６の位置が、それぞれホームポジションに駆動される（Ｓ１０１）。

ついで、電圧検出手段４１により交流電圧を検出し（Ｓ１０２）、印加電圧算出手段６４１が交流電圧に基づき読み取り光源２０への印加電力を算出し（Ｓ１０３）、読み取り光源２０に印加電力により補正された電力を印加する（Ｓ１０４）。なお、電圧に基づき駆動信号パターンを参照してフリッカを低減する印加電圧を抽出してもよい。

読み取り光源２０からの読み取り光はいったん、集光レンズにより点状に集光され、シリンドリカルレンズにより１次元撮像素子２５の１ラインの撮像領域を帯状に照明する。1次元撮像素子の1ラインに相当する領域を直接照明する光源を用意してもよい。この場合、光源と１次元撮像素子の厳密な位置調整が必要となるので、少なくとも複数ラインに渡って同時に照明できるような輝度が均一な幅を有する帯状の光源にする。又は、輝度が均一な幅により１次元撮像素子の入力範囲を決めるようにしてもよい。

このような照明の光源への電力を印加した状態の下、被写体の帯状の領域を照明しこの帯状領域の均一輝度の片端領域が撮像されるように、１次元撮像素子２５を主走査方向に撮像する（Ｓ１０５）。

次いで、回転ミラー２１、光路長伸縮部２６を副走査方向に順次、駆動し、均一輝度の方端領域に対して反対側の端領域に移動するまで（ここでは副走査数とNとの大小関係を比較し）１次元撮像素子による撮像を行う（Ｓ１０６）。副走査数がＮを超えるまでステップＳ１０５〜１０６の処理を繰り返す（Ｓ１０５）。なお、Ｎは輝度が均一な幅の副走査数である。

副走査数がN以上になった場合（Ｓ１０７のＹｅｓ）、被写体の読み取り面１００の走査が完了したか否か判定し（Ｓ１０８）、完了するまでステップＳ１０２からＳ１０７の処理を繰り返す。読み取り面１００の走査が終了していない場合、読み取り光源２０の位置を新たな読み取り位置に移動する（Ｓ１０９）。

被写体の読み取り面１００の走査が完了したら、実施例１と同様に２次元画像データの白領域から輝度ムラを算出し２次元画像データの輝度を補正する（Ｓ１３０）。以上で、図１２のフローチャート図に基づく処理は終了する。

以上のように本実施例によれば、検出された交流電圧に基づき読み取り光源２０に印加する印加電圧を演算又は抽出し、フリッカによる輝度ムラを低減して２次元画像データを取得できる。また、白領域から輝度ムラを算出し２次元画像データの輝度をさらに補正することで、より高精度に輝度ムラの補正ができる。

以上のように、本実施の形態の画像入力装置は、原稿の読み取り面を上向きにしたまま被写体の画像を入力する場合でも、読み取り光源に印可する印加電圧をフリッカを打ち消すように補正することでフリッカの影響を低減して画像を入力することができる。

画像入力装置の概略外観図である。 画像入力装置の概略断面図である。 画像入力装置の概略機能ブロック図である。 フリッカの影響を低減するように読み取り光源へ印可される印加電圧を説明するための図である。 フリッカの影響が低減された２次元画像の一例を示す。 ２次元画像の入力の流れを示すフローチャート図を示す。 予め定めておいた照度と印加電圧の関係である駆動信号パターンの一例を示す。 駆動信号パターンに基づき２次元画像の入力の流れを示すフローチャート図を示す。 白領域に基づく輝度ムラの補正を説明するための図である。 ２次元画像の入力の流れを示すフローチャート図を示す。 第２実施例における画像入力装置の概略機能ブロック図の一例である。 第２実施例の２次元画像の入力の流れを示すフローチャート図である。

符号の説明

２ 壁
３ 側面
４ 上面
５ 底面
６ 読み取り光の窓部
７ 測定光が出射される窓部
８ ＡＥセンサ用の窓部
９ 画像表示部
１０ 操作パネル
２０ 読み取り光源
２１ 回転ミラー
２４ 撮像レンズ
２５ １次元固体撮像素子
２６ 光路長伸縮部
３１ 照度センサ
４１ 電圧検出手段

Claims (7)

1. 被写体に照明光を投光する照明手段と、前記照明手段により投光され被写体から反射された反射光を受光する1次元撮像素子と、
   前記1次元撮像素子の素子と垂直な方向に走査する副走査機構と、を有し、前記1次元撮像素子により前記反射光を光電変換し前記被写体の2次元画像を入力する画像入力装置において、
   環境光の照度を検出する照度検出手段と、
   前記照度検出手段により検出された前記照度に基づき、前記被写体の照度の時間的な変動を低減するように前記照明手段を駆動する印加電圧を算出する印加電圧算出手段と、を有し、
   前記印加電圧算出手段が算出した前記印加電圧により補正して駆動された前記照明手段が照射して得られる前記反射光に基づき前記２次元画像を入力する、
   ことを特徴とする画像入力装置。
2. 被写体に照明光を投光する照明手段と、前記照明手段により投光され被写体から反射された反射光を受光する1次元撮像素子と、
   前記1次元撮像素子の素子と垂直な方向に走査する副走査機構と、を有し、前記1次元撮像素子により前記反射光を光電変換し前記被写体の2次元画像を入力する画像入力装置において、
   環境光の照度を検出する照度検出手段と、
   環境光の前記照度に対応づけて、前記被写体の照度の時間的な変動を低減するよう決定された照明手段に印可する印加電圧が格納された駆動信号パターンと、を有し、
   前記照度検出手段により検出された前記照度に対応づけられた前記印加電圧を前記対応テーブルから抽出して、該印加電圧により駆動された前記照明手段が照射してえられる前記反射光に基づき前記２次元画像を入力する、
   ことを特徴とする画像入力装置。
3. 被写体に照明光を投光する照明手段と、前記照明手段により投光され被写体から反射された反射光を受光する1次元撮像素子と、
   前記1次元撮像素子の素子と垂直な方向に走査する副走査機構と、を有し、前記1次元撮像素子により前記反射光を光電変換し前記被写体の2次元画像を入力する画像入力装置において、
   当該画像入力装置へ供給される電源の電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記電圧検出手段により検出された前記電圧に基づき、前記被写体の照度の時間的な変動を低減するように前記照明手段を駆動する印加電圧を算出する印加電圧算出手段と、を有し、
   前記印加電圧算出手段が算出した前記印加電圧により補正して駆動された前記照明手段が照射して得られる前記反射光に基づき前記２次元画像を入力する、
   ことを特徴とする画像入力装置。
4. 照明光を投光する照明手段と、前記照明手段により投光され被写体から反射された反射光を受光する1次元撮像素子と、
   前記1次元撮像素子の素子と垂直な方向に走査する副走査機構と、を有し、前記1次元撮像素子により前記反射光を光電変換し前記被写体の2次元画像を入力する画像入力装置において、
   当該画像入力装置へ供給される電源の電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記電圧に対応づけて、前記被写体の照度の時間的な変動を低減するよう決定された前記照明手段に印可する印加電圧が格納された駆動信号パターンと、を有し、
   前記電圧検出手段により検出された前記電圧に対応づけられた前記印加電圧を前記対応テーブルから抽出して、該印加電圧により駆動された前記照明手段が照射してえられる前記反射光に基づき前記２次元画像を入力する、
   ことを特徴とする画像入力装置。
5. 前記２次元画像から白領域を検出する白領域検出手段と、
   前記白領域検出手段により検出された前記白領域の画像データに基づき輝度ムラを検出する輝度ムラ検出手段と、
   前記輝度ムラ検出手段により検出された白領域の前記輝度ムラに基づき当該２次元画像の輝度ムラを補正する輝度ムラ補正手段と、
   を有することを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載の画像入力装置。
6. 被写体に照明光を投光する照明手段と、前記照明手段により投光され被写体から反射された反射光を受光する1次元撮像素子と、
   前記1次元撮像素子の素子と垂直な方向に走査する副走査機構と、を有し、前記1次元撮像素子により前記反射光を光電変換し前記被写体の2次元画像を入力する画像入力装置における画像入力方法において、
   環境光の照度を検出する照度検出ステップと、
   前記照度検出ステップにより検出された前記照度に基づき、前記被写体の照度の時間的な変動を低減するように前記照明手段を駆動する印加電圧を算出する印加電圧算出ステップと、を有し、
   前記印加電圧算出ステップが算出した前記印加電圧により駆動された前記照明手段が照射して得られる前記反射光に基づき前記２次元画像を入力する、
   ことを特徴とする画像入力方法。
7. 被写体に照明光を投光する照明手段と、前記照明手段により投光され被写体から反射された反射光を受光する1次元撮像素子と、
   前記1次元撮像素子の素子と垂直な方向に走査する副走査機構と、を有し、前記1次元撮像素子により前記反射光を光電変換し前記被写体の2次元画像を入力する画像入力装置における画像入力方法において、
   当該画像入力装置へ供給される電源の電圧を検出する電圧検出ステップと、
   前記電圧検出ステップにより検出された前記電圧に基づき、前記被写体の照度の時間的な変動を低減するように前記照明手段を駆動する印加電圧を算出する印加電圧算出ステップと、を有し、
   前記印加電圧算出ステップが算出した前記印加電圧により補正して駆動された前記照明手段が照射して得られる前記反射光に基づき前記２次元画像を入力する、
   ことを特徴とする画像入力方法。

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