JP2007142846A

JP2007142846A - 画像処理装置

Info

Publication number: JP2007142846A
Application number: JP2005334392A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tanaka; 宏田中; Toru Shiraki; 徹白木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-11-18
Filing date: 2005-11-18
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】近年、画像処理装置においては、高機能化や複合化のために、ＣＩＳに対してより多種類の光源を搭載する必要があるが、システム側で光源を点灯させる制御信号を供給しようとすると、システム設計が複雑化するという課題があった。また、ＣＩＳとシステム間の信号線は、場合によっては数メートルと長くなる場合があり、そういった場合には特に、信号線のノイズの影響を極力減らし、コストもできるだけ減らすために、ＣＩＳとシステム間の信号線数はなるべく減らしたいという課題もあった。
【解決手段】従来システム側で担当していた機能をＣＩＳ側が内蔵し、システム設計の負荷が軽減し、ＣＩＳ・システム間の信号線を少なくした画像処理装置。
【選択図】図２

Description

この発明は、ファクシミリ、イメージスキャナ、複写機、金融端末装置等の画像処理装置に関するものである。

従来の密着イメージセンサ（以下、ＣＩＳと称す）は、原稿に当てる光を発生させるＬＥＤやキセノン管等の光源、及び原稿によって反射された光を結像させるロッドレンズアレイ等の導光体、及び結像させた光を電圧に変換する光電変換素子からなるセンサ部、及び搬送される原稿面に接するコンタクトガラス、並びにこれらを保持する筐体から構成されている。ロッドレンズやセンサは、読み取る画像の主走査方向にアレイ状に配置され、ＣＩＳをラインセンサとして働かせるものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−１５５０４８号公報（第１図）

次に、ＣＩＳと画像処理システムとの関係について説明する。画像処理システムからＣＩＳへは２系統の信号が出力される。１つは光源の点灯及び消灯を制御する光源点灯制御信号が出力され、ＣＩＳは光源点灯制御信号が有効時には光源を点灯し、無効時は光源が消灯するように動作する。もう１つはセンサを制御するためのセンサ部制御信号が出力されるが、これには、センサがアレイ状に配置された方向である主走査方向に対し、１ライン毎の画像読み取りタイミングを同期させるための信号や、センサが各画素のデータを内部処理、あるいは出力する際の基準クロックとする信号等がある。そして、ＣＩＳから画像処理システムへの信号は１系統が出力され、センサ部によって光電変換された電圧がアナログにて画素毎に順次出力されるアナログ画像データがある。

ここで、画像処理システム部における処理方法について、特許文献１の図１について、まず、センサ部から出力されたアナログ画像データは、ＡＭＰ（増幅器）によって信号が増幅されており、その次にＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器（以下、ＡＤＣと称す）にてアナログ画像データをデジタル画像データに変換し、更にシェーディング補正回路にて、光源を消灯させた場合や基準の白原稿に光を当てた時等における各種シェーディング補正を行い、その後にデジタル画像処理部にてその他各種デジタル画像処理を行う旨が記載されている。

また、光源について述べると、１つのＣＩＳが備える光源の種類としては、コピー機、スキャナ、ＦＡＸ等の画像読取装置にてモノクロ画像しか処理しない場合は、特許文献１のように一種類の光源しか持たないが（一種類の光源を複数備える場合はある）、画像読取装置にて、カラー画像を処理する場合はＲＧＢ三色の光源、すなわち三種類の光源を備えたＣＩＳや、貨幣判別用装置に用いられる場合のように、貨幣の判別方法に対応し紫外線や赤外線を発生させる光源を有し、可視光の光源と合わせ少なくとも２種類以上の複数種類の光源を備えたＣＩＳが存在し、近年これらの装置の高機能化によって、１つのＣＩＳに搭載される光源の種類は増加傾向にある。なお、特許文献１の図１の光源はＲＧＢ三色のＬＥＤアレイを搭載した構造を示しているが、このように複数種類の光源を備えたＣＩＳにて画像を読み取る場合には、点灯させる光源の種類を変えるために光源を点灯及び消灯させる制御信号を光源毎に供給する必要がある。

特許文献１に記載されているように、画像処理システム部で行われた機能をＣＩＳ側に取り込んだ場合には、ＣＩＳ側に各種ＩＣやディスクリート部品を配した信号処理基板を内蔵している。しかし、近年、画像処理装置においては高機能化や複合化のために、ＣＩＳに対してより多種類の光源を搭載する必要があるが、システム側で光源を点灯させる制御信号を供給しようとすると、システム設計が複雑化するという課題があった。また、ＣＩＳとシステム間の信号線は、場合によっては数メートルと長くなる場合があり、そういった場合には、特に、信号線のノイズの影響を極力減らし、コストもできるだけ安くするためにＣＩＳとシステム間の信号線数をなるべく減らしたいという課題もあった。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、ＣＩＳ内部で自ら光源の制御を行う機能を持たせ、光源を点灯及び消灯させるための制御信号を発生させる用に構成した新規な画像処理装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る画像処理装置は、光源の点灯及び消灯と、前記光源からの光が原稿に反射した反射光を光電変換するセンサ部の読み取りとを制御するシステム部と、前記光源の点灯及び消灯を指示する光源点灯制御信号を生成する光源点灯制御信号生成回路と、前記光源の点灯タイミング・パターンを格納し、前記光源点灯制御信号生成回路に供給するレジスタ部と、このレジスタ部に前記システム部から前記光源の点灯タイミング・パターンを供給する第１の通信手段と、前記センサ部の副走査方向に対してライン毎に反射光を読み取るタイミングを同期させる副走査方向タイミング信号と前記センサ部の画素毎の出力タイミングを同期させる出力タイミング信号を供給するセンサ制御部と、前記システム部から前記光源点灯制御信号生成回路に前記副走査方向タイミング信号と光源点灯イネーブル信号とを供給し、前記センサ制御部に前記副走査方向タイミング信号を供給する第２の通信手段と、前記光源点灯制御信号生成回路、前記レジスタ部、前記センサ制御部を内部に有する信号処理部とを備え、前記光源点灯イネーブル信号に基づいて前記センサ部の走査時に前記光源点灯制御信号生成回路が前記点灯タイミング・パターンの前記光源点灯制御信号を生成するものである。

請求項２に係る画像処理装置は、前記第１の通信手段がシリアル通信である請求項１に記載のものである。

請求項３に係る画像処理装置は、前記点灯タイミング・パターンが、前記第１の通信手段によって書き換え又は読み出しされる請求項１又は請求項２に記載のものである。

以上のように、請求項１に係る発明によれば、従来システム側で担当していた機能をＣＩＳ側が内蔵しているので、システム設計の負荷が軽減し、ＣＩＳとシステム間の信号線を少なくでき、配線に関わる信頼性を向上させることができるという効果を奏する。

請求項２に係る発明によれば、信号線数が少ないため配線本数も少なくすることができ、信号処理部（ＬＳＩ）の端子数を減少させることができ、よって信号処理部（ＬＳＩ）のパッケージサイズを小さくすることができるという効果を奏する。

請求項３に係る発明によれば、点灯タイミング・パターンを書き換え,追加又は読み出しが可能となり、２つ以上の光源を同時に点灯させることもでき、幅広い光源点灯制御ができるようになるので、多様なシステムへの対応が可能になるという効果を奏する。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について、図１〜図４を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る画像処理装置の構成図、図２は、実施の形態１に係る画像処理装置のブロック構成図、図３は、点灯タイミング・パターンの光源点灯制御信号に関係するレジスタ設定項目図、図４は、光源ｉ，ｉｉ，…，Ｎに対する点灯タイミング信号図である。図１及び図２において、１は、光源、２は、光源から照射された光を反射する読み取り対象である原稿、３は、原稿を搬送する搬送ローラ、４は、原稿２からの反射光を集束するロッドレンズアレイで構成された導光体、５は、原稿２と導光体４との間に設けられたコンタクトガラス、６は、導光体４が集光した反射光を光電変換するセンサ部、７は、光源１の点灯・消灯やセンサ部６の読み取りタイミングなどの信号を生成する信号処理部、８は、信号処理部７を制御するシステム部、９は、光源１の点灯・消灯を指示する光源点灯制御信号を生成する光源点灯制御信号生成回路、１０は、光源１の点灯タイミング・パターンを格納し、光源点灯制御信号生成回路９に供給するレジスタ部、１１は、レジスタ部１０にシステム部８から光源１の点灯タイミング・パターンを供給する第１の通信手段、１２は、センサ部６の副走査方向に対してライン毎に反射光を読み取るタイミングを同期させる副走査方向タイミング信号とセンサ部６の画素毎の出力タイミングを同期させる出力タイミング信号を供給するセンサ制御部と、１３は、システム部８から光源点灯制御信号生成回路９に副走査方向タイミング信号と光源点灯イネーブル信号とを供給し、センサ制御部１２に副走査方向タイミング信号を供給する第２の通信手段である。

１４は、センサ部６により光電変換作用電圧に変換された反射光をアナログ画像データからデジタル画像データへと変換するＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）、１５は、デジタル化された画像データをシェーディング補正、露出補正、２値化等の各種デジタル画像処理を行い、デジタル画像データとしてシステム部８へ出力する各種デジタル画像処理部、１６は、各種デジタル画像処理部１５とシステム部８を接続するデジタル画像通信手段、１７は、シリアル信号（第１の通信手段１１）をシリアル・パラレル及びパラレル・シリアル変換してレジスタ部１０とのインターフェイスを行うシリアルＩ／Ｆ部、１８は、信号処理部７に設けられ、光源点灯制御信号生成回路９、レジスタ部１０、センサ制御部１２を内部に有するＣＩＳ制御・画像処理ＬＳＩ（以下、ＬＳＩと称する）、１９は、密着イメージセンサの筐体である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図１は、ＣＩＳの構成及びシステム部８やＣＩＳ構成品との信号ラインを表すものである。従来のＣＩＳとの構成の違いは、信号処理部７を追加しており、信号処理部７には、ＬＳＩ１８をはじめとする各種の電子部品が実装している。また、従来のＣＩＳの画像データがアナログ画像データに対し、図１では、デジタル画像データとなり、従来のＣＩＳでは、光源点灯制御信号が、システム部８からＣＩＳに直接供給されていたが、図１では、信号処理部７から供給している。そして、システム部８とＬＳＩ１８を通信するための第１の通信手段１１を追加している。

図２は、信号処理部７内及びＬＳＩ１８内の機能ブロック及び、システム部８・光源１・センサ部６との信号線の関係を示したものである。光源１には３種類のＬＥＤアレイを備え、ＬＥＤアレイから発生した光は原稿２を反射しライン状に光電変換素子が配置されたセンサ部６へと入射する。そして、センサ部６へ入射された反射光は、光電変換作用により電圧に変換され、ＡＤＣ１４によりアナログ画像データからデジタルデータへと変換される。その後、デジタルデータは各種デジタル画像処理部１５にて、シェーディング補正、露出補正、２値化等の画像処理を経てデジタル画像データとしてシステム部８へと出力される。また、ＬＳＩ１８はシステム部８側からセンサ部６と光源１のＬＥＤアレイを制御するために、ＣＩＳ制御信号が第２の通信手段１３で入力され、この信号を元にセンサ制御部１２により、原稿が搬送される方向（副走査方向）に対しライン毎に画像を読み取るタイミングを同期させるための副走査方向タイミング信号と、センサ部６の各画素データの出力タイミングを同期さるクロック等のセンサ制御信号を出力する。なお、ＬＳＩ１８の各種動作、例えば、光源１の光源点灯制御信号の設定，各種デジタル処理機能の詳細設定，制御信号のタイミング設定，出力画像のフォーマット設定等の設定データはレジスタ部１０に記憶され、レジスタ部１０にリード・ライトするためのシステム側との第１の通信手段１１は、信号本数が少なくて済むシリアル通信にてインターフェイスを行い、レジスタ部１０へはシリアル信号をシリアル・パラレル及びパラレル・シリアル変換してレジスタ部１０とのインターフェイスを行うシリアルＩ／Ｆ部１７を介して通信するようになっている。

第１の通信手段１１にシリアル通信を使用することで、パラレル通信では信号線の数が多くなるため配線本数が多くなり、配線やコネクタに関わる部材コストが増大することや、ＬＳＩ１８の端子数の増大からＬＳＩ１８のパッケージサイズが大きくなること避けることができる。また、光源の制御信号はＣＩＳ内で済み配線が短いため、高速で制御し易く、かつシステムとの相性に依存しないという効果がある。

図３は、ＬＳＩ１８のレジスタ部１０の内、点灯タイミング・パターンの光源点灯制御信号に関係するレジスタ設定項目を示したものである。ここでは、光源点灯制御信号を発生させるための回路機能について説明する。まず、点灯タイミング・パターンである光源点灯パターン１〜Ｎそれぞれに対し、点灯対象の光源（複数選択し同時に複数種類の光源を点灯させることが可能とする）の番号である点灯光源の番号，点灯開始するタイミング位置である点灯開始位置，点灯期間が個別に設定できる点灯期間に項目分けされ、それぞれの項目がレジスタ部１０の任意のレジスタアドレスに割り振られている。また、レジスタ部１０にはシステム部８側からシリアル通信にて通信することが可能であり、シリアル通信の規格としてはＩ２Ｃ（ＩｎｔｅｒＩＣＣｏｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、Ｍｉｃｒｏｗｉｒｅ、ＳＰＩ（ＳｅｒｉａｌＰｅｒｉｐｈｅｒａｌＩｎｔｅｒｆａｃｅ）等を用いて、これらレジスタ部１０に書き換え又は読み出し（リード・ライト）を行う。そして、これらのレジスタアドレスに設定した値と副走査方向タイミング信号及び光源点灯イネーブル信号から、ＬＳＩ１８の光源点灯制御信号生成回路９にて組み合わせ回路と順序回路を用い、図４に示すように光源ｉ，ｉｉ，…，Ｎに対する点灯制御信号を発生させる。

なお、副走査方向タイミング信号とは、読み取り画像に対して１ライン毎に、センサ部６に読み取りスタートのタイミングを指示する信号であり、光源点灯イネーブル信号とは、光源点灯イネーブル信号が有効時のみ光源点灯制御信号を動作させて光源１を点灯状態にし、無効時は光源点灯制御信号を全て無効にし全ての光源１を消灯状態にさせるための信号である。さらに、光源点灯イネーブル信号は、画像処理システムから直接信号ＬＳＩ１８に供給してもよいが、ＬＳＩ１８のレジスタに、光源点灯イネーブル信号に関するものを割り当て、その設定値を参照して代用すれば、その分画像処理システムとＣＩＳ間の配線数が少なく済む。さらに、実施の形態１では、ＬＳＩ１８はデジタル回路のみで実現されており、ＡＤＣ１４等のアナログ回路は別のＩＣで実現させているので、ＬＳＩ１８の開発のみを考えた場合、アナログ・デジタル混在ＬＳＩを開発するよりは開発期間が短く、また開発費も少なくて済み、開発リスクも少ないという効果がある。

図４は、光源ｉ，ｉｉ，…，Ｎに対する点灯タイミング信号図で、図３との関係を説明すると、光源点灯パターン１の点灯対象光源は光源１（ＬＥＤアレイ）の内の１つである光源ｉであり、点灯開始位置と点灯期間とは、それぞれ図４のＡとＢにあたる。また、光源点灯パターン２の点灯対象光源は光源１（ＬＥＤアレイ）の内の１つである光源ｉｉであり、点灯開始位置と点灯期間とは、それぞれ図４のＣとＤにあたる。実際は、これらの関係がＮパターンあるが、途中は省略しており、光源点灯パターンＮの点灯対象光源は光源１（ＬＥＤアレイ）の内の１つである光源Ｎとなり、点灯開始位置と点灯期間はそれぞれ図４のＥとＦとなる。つまり、光源点灯イネーブル信号に基づき、センサ部６の走査時に、光源点灯制御信号生成回路９が点灯タイミング・パターンである光源点灯制御信号を生成する。なお、図４では点灯させている光源は１種類であるが、同時に２つ以上の光源を同時に点灯させることもでき、幅広い光源点灯制御ができるようになっており、多様なシステムへの対応ができるようになっている。また、実施の形態１では、光源１にＬＥＤアレイを用いているが、これはＬＥＤが小型・低消費電力という複数種類の光源を備えたＣＩＳには適した利点を有した光源であるためであり、蛍光管やエレクトロルミネッセンス等その他の光源を用いた場合でも、同様の効果を奏する。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２について図１，図３〜図５を用いて説明する。図５は、実施の形態２に係る画像処理装置のブロック構成図である。図５において、２０は、センサ部６が光電変換したアナログ画像データを標本化し、その値を保持するサンプルホールド（以下、Ｓ＆Ｈと称す）、２１は、Ｓ＆Ｈ２０の後段に設けられたアナログスイッチ（以下、ＳＷと称す）、２２は、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器（以下、ＤＡＣと称す）、２３は、Ｓ＆Ｈ２０，ＳＷ２１，ＤＡＣ２２，ＡＤＣ１４を内部に有するアナログＩＣ部、２４は、レジスタ部１０からＤＡＣ２２を制御する信号を生成するＤＡＣ制御部、２５は、多種類のセンサの光源である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。ＬＳＩ技術の発達に伴い、デジタル回路に混載できるアナログ回路の種類が増え、また混載できるアナログ回路の機能も高度化し、多種類のアナログ回路とデジタル回路を混載したＬＳＩが小型で実現できるようになってきており、実施の形態２のように多種類のアナログ回路をとデジタル回路を混載したＬＳＩを構成すれば、高機能・高性能なＣＩＳを小型かつ安価に供給することが可能となる。以下、詳細を説明する。

図５は、図２と同様に、信号処理部７内及びＬＳＩ１８内の機能ブロック及び、システム部８、光源２５（実施の形態１では、光源１）、センサ部６との信号線の関係を示したものである。図５と図２とを比較すると、図５では、ＬＳＩ１８に設けられたＳ＆Ｈ２０、ＳＷ２１、ＤＡＣ２２からなるアナログＩＣ部５６に、ＡＤＣ１４が内蔵され、ＤＡＣ２２に関するレジスタ部１０に格納されたレジスタ設定値からＤＡＣ２２を制御する信号を生成するＤＡＣ制御部２４が追加させており、実施の形態１とは、リニアイメージセンサのセンサ部６のエリアが複数チャンネルに分割され、チャンネル毎にアナログ画像データが出力されており、ＬＳＩ１８にはチャンネル数分のアナログ画像データが同時に入力されている点が異なっている。なお、レジスタ設定値は、第１の通信手段１１により書き換え又は読み出し（リード・ライト）が可能である

次に、アナログＩＣ部２３の説明を行う。まず、センサ部６の光電変換素子のエリアを複数チャンネルに分割して、複数のアナログデータをアナログＩＣ部２３（ＬＳＩ１８）に入力する。続いて、Ｓ＆Ｈ２１が、アナログ画像データを標本化し、その値を保持してから、ＳＷ２１で各チャンネルのアナログ画像データを順次切り替えて、１つのＡＤＣ１４に入力させる回路構成にする（ＡＤＣ１４をチャンネル数分使用してよい）。ＡＤＣ１４は、一般的にアナログデータを変換する際の基準電圧が必要であり、基準電圧を可変しアナログデータのダイナミックレンジを調整できれば、多種類のセンサ及び光源の組み合わせに柔軟に対応できるという利点があるため、ＡＤＣ１４の基準電圧を任意に供給するためのものであり、場合によっては複数個のＤＡＣを配置する必要がある。なお、センサ部６のエリアを複数チャンネルに分割すれば、センサ部６から画素データが出力される周期が同じであれば、チャンネル数が多くなるほど、１ライン分の画素データをＬＳＩ１８に高速に送信できる利点がある。

この発明の実施の形態１に係る画像処理装置の構成図である。この発明の実施の形態１に係る画像処理装置のブロック構成図である。この発明の点灯タイミング・パターンの光源点灯制御信号に関係するレジスタ設定項目図である。この発明の光源ｉ，ｉｉ，…，Ｎに対する点灯タイミング信号図である。この発明の実施の形態２に係る画像処理装置のブロック構成図である。

符号の説明

１…光源、２…原稿、３…搬送ローラ、４…導光体、５…コンタクトガラス、６…センサ部、７…信号処理部、８…システム部、９…光源点灯制御信号生成回路、１０…レジスタ部、１１…第１の通信手段、１２…センサ制御部、１３…第２の通信手段、１４…Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）、１５…各種デジタル画像処理部、１６…デジタル画像通信手段、１７…シリアルＩ／Ｆ部、１８…ＣＩＳ制御・画像処理ＬＳＩ（ＬＳＩ）、１９…筐体、２０…サンプルホールド（Ｓ＆Ｈ）、２１…アナログスイッチ（ＳＷ）、２２…Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）、２３…アナログＩＣ部、２４…ＤＡＣ制御部、２５…光源

Claims

光源の点灯及び消灯と前記光源からの光が原稿に反射した反射光を光電変換するセンサ部の読み取りとを制御するシステム部と、前記光源の点灯及び消灯を指示する光源点灯制御信号を生成する光源点灯制御信号生成回路と、前記光源の点灯タイミング・パターンを格納し、前記光源点灯制御信号生成回路に供給するレジスタ部と、このレジスタ部に前記システム部から前記光源の点灯タイミング・パターンを供給する第１の通信手段と、前記センサ部の副走査方向に対してライン毎に反射光を読み取るタイミングを同期させる副走査方向タイミング信号と前記センサ部の画素毎の出力タイミングを同期させる出力タイミング信号を供給するセンサ制御部と、前記システム部から前記光源点灯制御信号生成回路に前記副走査方向タイミング信号と光源点灯イネーブル信号とを供給し、前記センサ制御部に前記副走査方向タイミング信号を供給する第２の通信手段と、前記光源点灯制御信号生成回路、前記レジスタ部、前記センサ制御部を内部に有する信号処理部とを備え、前記光源点灯イネーブル信号に基づいて前記センサ部の走査時に前記光源点灯制御信号生成回路が前記点灯タイミング・パターンの前記光源点灯制御信号を生成する画像処理装置。
前記第１の通信手段は、シリアル通信である請求項１に記載の画像処理装置。
前記点灯タイミング・パターンは、前記第１の通信手段によって書き換え又は読み出しされる請求項１又は請求項２に記載の画像処理装置。