JP2007189292A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 イメージセンサのＣＣＤの出力レベルを適正化する場合に、出力画像に縦縞や横縞が現れない画像読取装置及び画像読取方法を提供する。
【解決手段】 この発明画像読取装置において、読取時間領域は各水平同期信号に同期するとともに、水平同期信号間のそれぞれにあって、同じ時間長を有するので、時間長が異なることで発生する画像の主走査方向に延びる画像の濃淡は発生せず、また、水平同期信号間のそれぞれにあって、読取時間領域以上の範囲で画像読取用光源の発光を行なうことで副走査方向に延びる画像の濃淡も発生しない。
【選択図】 図４

Description

本発明は、画像読取装置及び画像読取方法に関し、特に、画像読取用光源から原稿の主走査方向に沿って線状の読取光を照射し、前記原稿からの反射光を光学系経由で例えば１次元イメージセンサに結像し、１次元イメージセンサに蓄積された電荷に基づく１次元イメージセンサの出力を参照して画像読取用光源の光量を適切に調整する画像読取装置及び画像読取方法に関する。

図６は、密着型イメージセンサ１００（ＣＩＳ１００）を用いた画像読取装置を示す構成図、図７は、図６の制御部の構成を説明するためのブロック図、図８は、図６のＳＯＣおよびＬＥＤドライバの構成を説明するためのブロック図である。図６で示される密着型イメージセンサ１００においては、スリットガラス２０の上に載せられた読取対象の原稿１０の読取位置Ｐを通る主走査方向（紙面に垂直な方向）に沿って線状の読取光が主光源１１，１２，１３および補助光源１４からなる画像読取用光源１１，１２，１３，１４から照射される。

上述の例において、主光源としては赤色ＬＥＤ１１と、緑色ＬＥＤ１２と、青色ＬＥＤ１３とが用いられ、補助光源としては黄緑色ＬＥＤ１４が用いられている。以降、これらをＬＥＤ１１，１２，１３，１４とも記載する。原稿１０からの主光源の反射光は、ロッドレンズアレイ３０を経由して反射光３５として、基板４９の上に一列に組みつけられた複数のＣＣＤ４０ａから構成される１次元イメージセンサ４０の上に結像される。１次元イメージセンサ４０は、制御部１５０に配置されたＳＯＣ（System on Chip）１５９から画像読み取りに関する制御信号（水平同期信号やクロックなど）を入力し、制御信号に同期して画像の出力をＳＯＣ１５９に対して行なう。この場合、ＳＯＣ１５９は、１チップで構成されていて、メカニズムのコントロール、画像処理、システムの制御などを行なうとともに、画像データを外部装置に出力している。

ＬＥＤ１１，１２，１３，１４は、ＳＯＣ１５９によって制御されるＬＥＤドライバ５１，５２，５３，５４によってそれぞれ駆動され、発光または消灯を行なっている。そこで、ＬＥＤ１１に対する駆動について説明する（他のＬＥＤ１２，１３，１４についても同じである。ＳＯＣ１５９は、メモリ１５９ｃに設定されたデータに基づきＤ／Ａ変換回路１５９ａを介して定電流回路５１ａに流す電流値を制御し、ＬＥＤ間の色バランスを適切に調整する。また、ＳＯＣ１５９は、メモリ１５９ｃに設定されたデータに基づきＰＷＭ回路１５９ｂを介してスイッチング回路５１ｂを制御し、ＬＥＤ１１の発光時間を適切に調整する（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−３３８９０４号公報

上述したように、画像読取装置においては、１次元イメージセンサ４０のＣＣＤの出力レベルを適正にする必要があり、ＬＥＤ１１，１２，１３，１４に流す電流にＰＷＭ制御を適用し、ＬＥＤ１１，１２，１３，１４の発光時間を制御している。しかし、ＰＷＭ制御を適用した従来の方法に基づいてＬＥＤ光源の発光時間を制御しようとすると、以下に述べるような不都合が生じる。

まず、読取周期を規定する水平同期信号ＳＨに対して、非同期でＬＥＤ光源の発光時間の制御を行なう、例えば、図９で示される場合について説明する。この場合、画像読取装置の読取速度に応じて、１次元イメージセンサ４０の読取周期ＳＨ（１ラインスキャンの時間を決める水平同期信号）が決定される。この例において、水平同期信号ＳＨは、４６５μｓ（ｔ１５，ｔ１６，ｔ１７）毎に出力され、水平同期信号ＳＨが“Ｌ”の期間にＣＣＤに電荷蓄積を行ない、“Ｈ”のタイミングで電荷転送を行ない、画像データを出力する。したがって、“Ｌ”の期間にＬＥＤから照射された読取光で１次元イメージセンサのＣＣＤへの電荷の蓄積を行なうこととなる。

図９のＲ，Ｇ，Ｂは、ＬＥＤ１１，１２，１３の発光タイミング（“Ｈ”で発光、“Ｌ”で消灯）を示しており、４８０μｓ（ｔ１４）周期で発光を繰り返している。ＹＧは、ＬＥＤ１４の発光タイミングであって、Ｒ，Ｇ，Ｂと同じタイミングで発光および消灯を行なわせている。この場合、水平同期信号ＳＨと、Ｒ，Ｇ，Ｂ，ＹＧとは、非同期で動作している。したがって、各読取周期内において、読取に有効な電荷蓄積時間が異なることが発生する。この例の場合、ｔ１１＝３９０μｓ、ｔ１２＝４００μｓ、ｔ１３＝３５５μｓとなっており、ライン毎に電荷蓄積時間が異なることとなる。

図９のような状態における出力画像をイメージ的に表現すれば、図１０のようになる。即ち、同じ白画像を読み取ったときに１ライン目（ｔ１１）は、光量不足のためにグレーのラインになり、２ライン目は、正規光量なので白ラインになり、３ライン目は、１ライン目よりも光量不足であって、さらに暗いグレーの画像となる。濃淡の無い画像を読み取ったとしても、出力画像にこのような濃淡（横縞）が現れるのは出力レベルの適正化に不都合である。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、１次元イメージセンサのＣＣＤの出力レベルを適正化する場合に、出力画像に縦縞や横縞が現れない画像読取装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、原稿に光を照射し、反射光を受光して原稿を読取る画像読取装置であって、原稿に光を照射する光源と、前記原稿からの反射光を所定の読取周期で受光し電気信号に変換して原稿を読取る受光部と、前記所定の読取周期に同期して所定の発光期間にわたり前記光源を発光させる制御部とを備えてなる。

また、本発明に係る画像読取装置は、画像読取用光源から原稿の主走査方向に沿って線状の読取光を照射し、前記原稿からの反射光を光学系経由で１次元イメージセンサの上に結像し、１次元イメージセンサに蓄積された電荷に基づく１次元イメージセンサの出力を参照して画像読取用光源の光量を適切に調整可能にさせる画像読取装置において、各水平同期信号に同期して画像読取用光源の発光を開始させる発光開始タイミングと、発光開始タイミングに一定時間続く画像読取用光源の発光期間を経過し、前記水平同期信号に続く次の水平同期信号よりも予め設定された冷却時間だけ早く画像読取用光源を消灯させる消灯タイミングを設定するとともに、発光開始タイミングと消灯タイミングとの間にある一定期間で各発光開始タイミングに同期して画像読取を行なわせる読取時間領域を設定し、各読取時間領域において１次元イメージセンサに蓄積される電荷に基づく１次元イメージセンサの出力を画像読取用光源の光量調整のために参照可能にさせる制御部を有する。

また、本発明は、原稿に光を照射し、反射光を受光して原稿を読取る画像読取方法であって、所定の読取周期に同期して原稿に光を照射し、前記原稿からの反射光を前記所定の読取周期で受光し電気信号に変換して原稿を読取るようにしたものである。

以上に詳述したように本発明によれば、画像読取用光源（例えば、ＬＥＤ光源）の発光制御において、水平同期信号などにより形成される所定の読取周期を基準に発光時間を制御することで画像濃度むらを軽減することができる。また、イメージセンサなどの出力レベルを適切に調整することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の画像読取装置の実施の形態１を示す構成図、図２は、図１の制御部の構成を説明するためのブロック図、図３は、図２のＳＯＣおよびＬＥＤドライバの構成を説明するためのブロック図、図４は、図１ないし図３で示された画像読取装置の制御部による動作を説明するためのタイムチャートである。

図１ないし図３で示される画像読取装置の構造については、制御部を除く各部が図６ないし図８で説明したものと同様である。この画像読取装置は、密着型イメージセンサ１００と、制御部５０と、コントロールパネル６０とを有する。図１で示される密着型イメージセンサ（ＣＩＳ）１００においては、スリットガラス２０の上に載せられた読取対象の原稿１０の読取位置Ｐを通る主走査方向（紙面に垂直な方向）に沿って線状の読取光が主光源１１，１２，１３および補助光源１４からなる画像読取用光源１１，１２，１３，１４（画像読取用光源としては、ＬＥＤ、ＥＬ、キセノンランプなどがある）から照射される。

この例において、主光源としては赤色光３１を照射する赤色ＬＥＤ１１と、緑色光３２を照射する緑色ＬＥＤ１２と、青色光３３を照射する青色ＬＥＤ１３とが用いられ、補助光源としては黄緑色光３４を照射する黄緑色ＬＥＤ１４が用いられている。以降、これらをＬＥＤ１１，１２，１３，１４とも記載する。補助光源１４は、原稿面に段差があるような場合に陰影が発生するのを防止するなどの役目がある。

上述の原稿１０からの反射光は、ロッドレンズアレイ３０を経由して反射光３５として、基板４９の上に一列に組みつけられた複数のＣＣＤ４０ａから構成される１次元イメージセンサ４０の上に結像される。１次元イメージセンサ（受光部）４０は、制御部５０に配置されたＳＯＣ（System on Chip）５９から画像読み取りに関する制御信号（水平同期信号やクロックなど）を入力し、制御信号に同期して画像の出力をＳＯＣ５９に対して行なう。この場合、ＳＯＣ５９は、１チップで構成されていて、メカニズムのコントロール、画像処理、システムの制御などを行なうとともに、画像を外部装置に出力している。

ＬＥＤ１１，１２，１３，１４は、ＳＯＣ５９によって制御されるＬＥＤドライバ５１，５２，５３，５４によってそれぞれ駆動され、発光または消灯を行なっている。そこで、例として、ＬＥＤ１１に対する駆動について説明する（他のＬＥＤ１２，１３，１４についても同じであり、図３においては、関連する各部を（ ）書きにしてある）。

ＳＯＣ５９は、メモリ５９ｃに設定されたデータに基づきＤ／Ａ変換回路５９ａを介して定電流回路５１ａに流す電流値を制御し、ＬＥＤ間の色バランスを適切に調整する。また、ＳＯＣ５９は、メモリ５９ｃに設定されたデータに基づきＰＷＭ回路５９ｂを介してスイッチング回路５１ｂを制御し、ＬＥＤ１１の発光時間を適切に調整する。なお、コントロールパネル６０に関しては、それを介して設定された原稿サイズにより読取エリアが設定され、設定されたサイズで画像の読み取りが行なわれる。

次に、上述の制御部５０によるＬＥＤの発光制御について図４を参照して説明する。このＬＥＤの発光制御の場合、水平同期信号ＳＨで示されるように、４６５μｓ（ｔ４；画像１ライン読取用時間）の周期で画像読み取りを実施している。Ｒ，Ｇ，Ｂは、ＬＥＤ１１，１２，１３の発光タイミングを示しており、ＬＥＤ１１，１２，１３を“Ｈ”（４１０μｓ）で発光させ、“Ｌ”（５５μｓ）で消灯させることを繰り返している。ＹＧは、ＬＥＤ１４の発光タイミングを表しており、Ｒ，Ｇ，Ｂと同じタイミングでＬＥＤ１４を発光させている。

上述の場合、“Ｌ”から“Ｈ”への変化が発光開始タイミングで、“Ｈ”から“Ｌ”への変化が消灯タイミングである。また、全てのＬＥＤ１１，１２，１３，１４は、水平同期信号ＳＨ（読取周期）に同期して発光開始し、発光開始タイミングは、水平同期信号ＳＨに対して常に５μｓ（ｔ５）だけ遅れている。ＬＥＤ１１，１２，１３，１４の発光が信号ＳＨに同期していることから、毎ラインの読み取りのためのＬＥＤ１１，１２，１３，１４の発光時間は同じであり、図９で示されるような横縞が画像に現れることが無い。

また、ＨＤＥＮは、水平方向（主走査方向）の読取時間領域を示しており、この場合ＨＤＥＮは４００μｓ（ｔ１）であることを示している。４００μｓの読取領域ＨＤＥＮに対してＬＥＤ１１，１２，１３，１４の発光時間が４１０μｓであり、発光時間の方が読取領域よりも長いことから、内部回路の干渉が防止でき、縦縞が画像に現れることも無い。

このように、ＬＥＤの発光時間を（１）水平同期信号に同期して一定時間発光させ、（２）画像の読取時間領域（水平方向）の読取時間≦発光時間＜画像１ライン読取用時間（水平同期信号間の時間長）となるように制御している。また、ＬＥＤは連続発光により温度上昇が懸念されるので１ラインの読み取り毎に消灯を実施することによって冷却時間を設けている。この冷却時間は、画像読取用光源の発光が繰り返されても、温度上昇が安全な範囲に抑えられるように設定されるのが好ましい。

以上に詳述したように本発明の実施の形態によれば、画像読取用光源（例えば、ＬＥＤ光源）の発光制御において、水平同期信号などにより形成される所定の読取周期を基準に発光時間を制御し、毎周期同じ時間発光を行なうことと、毎周期の画像読み取り範囲内で、読取時間領域（画像領域）以上の範囲で画像読取光源の発光を行なうことで主走査／副走査方向に画像濃度むらの無い画像を得ることができ、ひいては、１次元イメージセンサ（ＣＣＤ）の出力レベルを適切に調整することが可能となる。

実施の形態２．
実施の形態１は、イメージセンサの読取周期に同期させて光源を発光させるとともに、光源の発光期間を読取周期間隔よりも短く、且つイメージセンサの読取時間領域以上としたが、単にイメージセンサの読取周期に同期させて光源を発光させるとともに、その発光期間を一定とすることによっても、図１０に示したような副走査方向に現れる原稿の濃淡ムラを容易に軽減することもできる。

図５は、本発明の実施の形態２を示すタイムチャートである。図５の水平同期信号ＳＨで示されるように、４６５μｓ（ｔ２４）の周期で画像読み取りを実施している。図５において、Ｒ，Ｇ，Ｂは、ＬＥＤ１１，１２，１３の発光タイミング（“Ｈ”で発光、“Ｌ”で消灯）を示しており、３００μｓ（ｔ２１）発光、１６５μｓ消灯を４６５μｓ（ｔ２４）周期で繰り返している。ＹＧは、ＬＥＤ１４の発光タイミングを示しており、Ｒ，Ｇ，Ｂと同じタイミングでＬＥＤ１４を発光させている。このタイムチャートから分かるように、ＬＥＤ１１，１２，１３，１４は、信号ＳＨに同期するとともに、５μｓ（ｔ２２）遅れて発光を開始している。

ＨＤＥＮは、水平方向（主走査方向）の読取時間領域が４００μｓ（ｔ２３）の例を示している。この例の場合には、例えば、４００μｓの読取時間領域に対して、ＬＥＤの発光時間が３００μｓである。

このような制御をＳＯＣ５９により行なわせることによっても、同一の画像濃度を読取る場合に、読取ライン毎にイメージセンサに蓄積される電荷量に、光量の変動に基づく変動が生じるのを防止することができ、もって従来のように現れる主走査方向に延びる画像の濃淡むらを防止することができ、原稿の濃淡むらを大幅に軽減することができる。

この発明の画像読取装置の実施の形態１を示す構成図である。 図１で示される制御部の構成を説明するためのブロック図である。 図２で示されるＳＯＣおよびＬＥＤドライバの構成を説明するためのブロック図である。 図１ないし図３で示された画像読取装置の制御部による動作を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態２を示すタイムチャートである。 従来の画像読取装置を示す構成図である。 図５で示される制御部の構成を説明するためのブロック図である。 図６で示されるＳＯＣおよびＬＥＤドライバの構成を説明するためのブロック図である。 図５ないし図７で示される画像読取装置に適用された従来の制御例を示すタイムチャートである。 図８で示された制御により読み取られた画像を説明するための図である。

符号の説明

１０ 原稿、１１ 赤色ＬＥＤ、１２ 緑色ＬＥＤ、１３ 青色ＬＥＤ、１４ 黄緑色ＬＥＤ、２０ スリットガラス、３０ ロッドレンズアレイ、４０ １次元イメージセンサ、４０ａ ＣＣＤ、５０ 制御部、５１，５２，５３，５４ ＬＥＤドライバ、５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ 定電流回路、５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ スイッチング回路、５９ ＳＯＣ、５９ａ Ｄ／Ａ変換回路、５９ｂ ＰＷＭ回路、 ５９ｃ メモリ、６０ コントロールパネル、１００密着型イメージセンサ。

Claims (10)

1. 原稿に光を照射し、反射光を受光して原稿を読取る画像読取装置であって、
   原稿に光を照射する光源と、
   前記原稿からの反射光を所定の読取周期で受光し電気信号に変換して原稿を読取る受光部と、
   前記所定の読取周期に同期して所定の発光期間にわたり前記光源を発光させる制御部と
   を備えてなる画像読取装置。
2. 請求項１に記載の画像読取装置において、
   前記所定の読取周期において前記受光部により原稿を読取る時間領域である読取時間領域と、前記光源の発光期間と、前記読取周期間の時間長との関係が、読取時間領域≦光源の発光期間＜読取周期間の時間長のようになっていることを特徴とする画像読取装置。
3. 請求項１に記載の画像読取装置において、
   前記読取時間領域の開始時点は、発光開始タイミングと同じである画像読取装置。
4. 請求項１に記載の画像読取装置において、
   前記制御部は、前記光源の発光開始タイミングに一定時間続く前記光源の発光期間を経過し、前記所定の読取周期に続く次の読取周期よりも予め設定された冷却時間だけ早く前記光源を消灯させる消灯タイミングを設定することを特徴とする画像読取装置。
5. 請求項４に記載の画像読取装置において、
   前記冷却時間は、画像読取用光源の発光が繰り返されても、温度上昇が安全な範囲に抑えられるように設定されている画像読取装置。
6. 請求項１に記載の画像読取装置において、
   前記発光開始タイミングは、所定の読取周期を形成する水平同期信号よりも予め設定された干渉防止時間だけ遅らされている画像読取装置。
7. 請求項１に記載の画像読取装置において、
   前記光源は、主光源と補助光源とから構成されており、主光源は赤と、青と、緑の発光色のＬＥＤであって、補助光源は、イエローグリーンの発光色のＬＥＤである画像読取装置。
8. 請求項７に記載の画像読取装置において、
   色バランスは定電流回路によって調整し、光量の調整はＰＷＭ回路で調整する画像読取装置。
9. 画像読取用光源から原稿の主走査方向に沿って線状の読取光を照射し、前記原稿からの反射光を光学系経由で１次元イメージセンサの上に結像し、１次元イメージセンサに蓄積された電荷に基づく１次元イメージセンサの出力を参照して画像読取用光源の光量を適切に調整可能にさせる画像読取装置において、
   各水平同期信号に同期して画像読取用光源の発光を開始させる発光開始タイミングと、
   発光開始タイミングに一定時間続く画像読取用光源の発光期間を経過し、前記水平同期信号に続く次の水平同期信号よりも予め設定された冷却時間だけ早く画像読取用光源を消灯させる消灯タイミングを設定するとともに、
   発光開始タイミングと消灯タイミングとの間にある一定期間で各発光開始タイミングに同期して画像読取を行なう読取時間領域を設定し、
   各読取時間領域において１次元イメージセンサに蓄積される電荷に基づく１次元イメージセンサの出力を画像読取用光源の光量調整のために参照可能にさせる制御部を有することを特徴とする画像読取装置。
10. 原稿に光を照射し、反射光を受光して原稿を読取る画像読取方法であって、
    所定の読取周期に同期して原稿に光を照射し、
    前記原稿からの反射光を前記所定の読取周期で受光し電気信号に変換して原稿を読取る画像読取方法。

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