JP2007142846A - 画像処理装置 - Google Patents

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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(Inter IC Comunication)、Microwire、SPI(Serial Peripheral Interface)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 (3)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。


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