JP2007274450A - 画像読み取り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】新たなハードウェア機構を追加することなく、均一な画像読み込みを可能とした画像読み取り装置の提供を目的とする。
【解決手段】ラインイメージセンサ９により読み取ったラインデータを取り込むデータ取り込み手段１１と、ラインイメージセンサ９による読み取り周期を原稿Ｃの搬送速度に応じた１ライン分の移動幅とする読み取りタイミング生成手段１２とを備え、ラインイメージセンサ９による読み取り周期を原稿Ｃの搬送速度に応じた１ライン分の移動幅とすることで、搬送速度の変動に関わらず１周期により１ラインのデータを読み取ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、原稿の画像を読み取る画像読み取り装置であって、搬送速度の変動に関わらず１周期により１ラインのデータを読み取ることができる技術に関する。

画像読み取り装置による読み取り画像をホスト側のＰＣ（パーソナルコンピュータ）に転送する場合、ホストＰＣの状態、あるいは画像読み取り装置の読み取りデータレートによっては、ホストＰＣが画像データを受信できない状況が発生する。また、この状態でさらに、画像読み取り装置内部のデータバッファが満杯になった場合、画像読み取り装置側の画像読み取りを停止させ、データバッファおよびホストＰＣの状態が改善するのを待ってから、画像読み取りを再開することになる。

ところが、このように画像読み取りの停止、再開時には、モータのスローアップ、スローダウンが発生するため、取り込み画像が均一な画像にならないという問題がある。そのため、従来はシャッタ機能を持ったＣＩＳ（接触型イメージセンサ）またはＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサを使用したり、あるいは紙を戻してから一定速度で再度読み取る（例えば、特許文献１参照。）という処理をしている。
特開平２−８９４６８号公報

しかしながら、上記従来の技術では、シャッタ機能を有するセンサが高価であることや、原稿の搬送停止および再スタート時に原稿を戻す機構が必要になるなど、コスト的に問題がある。

そこで、本発明においては、新たなハードウェア機構を追加することなく、均一な画像読み込みを可能とした画像読み取り装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の画像読み取り装置は、搬送される原稿をイメージセンサにより読み取る画像読み取り装置であって、イメージセンサにより読み取ったラインデータを取り込むデータ取り込み手段と、イメージセンサによる読み取り周期を原稿の搬送速度に応じた１ライン分の移動幅とする読み取りタイミング生成手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、イメージセンサによる読み取り周期を原稿の搬送速度に応じた１ライン分の移動幅とすることで、搬送速度の変動に関わらず１周期により１ラインのデータを読み取ることができ、新たなハードウェア機構を追加することなく、均一な画像読み込みが可能となる。

本発明の請求項１の発明は、搬送される原稿をイメージセンサにより読み取る画像読み取り装置であって、イメージセンサにより読み取ったラインデータを取り込むデータ取り込み手段と、イメージセンサによる読み取り周期を原稿の搬送速度に応じた１ライン分の移動幅とする読み取りタイミング生成手段とを有する画像読み取り装置である。本発明によれば、イメージセンサによる読み取り周期を原稿の搬送速度に応じた１ライン分の移動幅とすることで、搬送速度の変動に関わらず１周期により１ラインのデータを読み取ることができ、新たなハードウェア機構を追加することなく、均一な画像読み込みが可能となる。

本発明の請求項２の発明は、読み取りタイミング生成手段が、イメージセンサによる読み取り周期を原稿の搬送速度に応じた１ライン分の移動幅とした場合にイメージセンサの許容光量を超えるときは読み取り周期を分割するものである画像読み取り装置である。イメージセンサは、一定量（飽和露光量）以上の光を与えると出力電圧が飽和してしまい、原稿からの反射光に比例した光電変換を行うことができなくなるが、本発明ではイメージセンサによる読み取り周期が長くなり、イメージセンサへの入射光量が多くなって、許容光量を超えてしまう場合には、読み取り周期を分割してイメージセンサへの入射光量を減らし、この許容光量を超えてしまうのを防止して、読み取り画像からの反射光に比例した光電変換を行うことが可能となる。これにより、読み取り周期に関わらず、正確な画像読み取りを行うことが可能となる。

本発明の請求項３の発明は、分割された読み取り周期においてイメージセンサにより白色を読み取った場合の信号をＡ／Ｄ変換した後のデジタル出力が最大となるように調整されたＡ／Ｄ変換手段を備えた画像読み取り装置としたものである。これにより、分割された読み取り周期が変動しても、この分割された読み取り周期により読み取ったデジタル出力が最大となる白色原稿の場合を基準に調整されることで、読み取り周期の変動に関わらず、原稿画像に応じたデジタル出力を得ることが可能となる。

本発明の請求項４の発明は、データ取り込み手段は、分割された読み取り周期によりイメージセンサにより読み取った複数のラインデータのうち必要なラインデータのみ選択して取り込むものである画像読み取り装置としたものである。本発明によれば、１ラインのデータが複数のラインデータとして読み取られるので、この複数のラインデータのうち必要なラインデータのみ選択して取り込むことで、１ラインのデータとして取得することが可能となる。

本発明の請求項５の発明は、データ取り込み手段は、分割された読み取り周期によりイメージセンサにより読み取った複数のラインデータを画素毎に加重平均して取り込むものである画像読み取り装置としたものである。本発明によれば、１ラインのデータが複数のラインデータとして読み取られるので、これらの複数のラインデータを画素毎に加重平均して取り込むことで、１ラインのデータとして取得することが可能となる。

本発明の請求項６の発明は、原稿の搬送速度に応じた１ライン分の移動幅とした読み取り周期により読み取ったラインデータのオフセット電圧による影響を補正するオフセット電圧補正手段を備えた画像読み取り装置としたものである。読み取ったラインデータには、ラインイメージセンサ内暗電流によって発生するオフセット電圧、Ａ／Ｄ変換手段のオフセット電圧や、伝送線路のノイズ成分が加重されることによるオフセット電圧が含まれている。このオフセット電圧にはラインイメージセンサの暗電流のように読み取り周期に比例する成分と、Ａ／Ｄ変換手段のオフセット電圧のように読み取り周期とは無関係に一定の値が加重される成分とが含まれる。本発明によれば、このオフセット電圧による影響を補正したラインデータが得られるので、より正確な画像読み取りを行うことが可能となる。

本発明の請求項７の発明は、原稿の搬送速度に応じた１ライン分の移動幅とした読み取り周期により読み取ったラインデータを定常の読み取り周期により読み取ったラインデータに正規化するライン周期補正手段を備えた画像読み取り装置としたものである。本発明によれば、読み取り周期が異なるラインデータが定常の読み取り周期により読み取ったラインデータに正規化され、読み取り周期が異なるラインデータを定常の読み取り周期により読み取ったラインデータと同様に取り扱うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施の形態における画像読み取り装置の概略構成図である。

図１において、本発明の実施の形態における画像読み取り装置１は、原稿Ｃを搬送路２に供給する給紙ローラ３と、搬送路２内で原稿Ｃを搬送する搬送ローラ４と、読み取り後の原稿Ｃを排出する排紙ローラ５と、搬送される原稿Ｃの始端位置を検出する始端センサ６と、搬送ローラ４を駆動するモータ７と、原稿Ｃの読み取り位置に光を照射する光源８と、ＣＣＤイメージセンサやＣＩＳ等のラインイメージセンサ９と、ラインイメージセンサ９により読み取った信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段１０と、ラインイメージセンサ９により読み取ったラインデータを取り込むデータ取り込み手段１１と、モータ７の制御信号からラインイメージセンサ９による読み取りタイミング（周期）を原稿の搬送速度に応じた１ライン分の移動幅として生成する読み取りタイミング生成手段１２と、ラインデータのオフセット電圧による影響を補正するオフセット電圧補正手段１３と、読み取りタイミング生成手段１２により生成された１ラインの読み取り周期（以下、「ライン周期」と称す。）により読み取ったラインデータを定常のライン周期により読み取ったラインデータに正規化するライン周期補正手段１４と、黒シェーディングレベルを補正する黒レベル補正手段１５と、データ取り込み手段１１により取り込んだデータを画像処理する画像処理手段１６と、画像処理手段１６により処理したデータをホストＰＣ２０へ転送するために一時記憶するデータバッファ１７と、ホストＰＣ２０に接続して通信するためのホストＩ／Ｆ（インタフェース）１８とから構成される。

モータ７は、例えばステッピングモータであり、１パルスによって原稿Ｃの移動する長さを１ラインとして読み取りタイミング生成手段１２により制御する。

読み取りタイミング生成手段１２は、データバッファ１７の状態によってモータ７の動作を制御し、原稿Ｃの搬送速度を制御するが、このとき、読み取りタイミング生成手段１２は、ラインイメージセンサ９によるライン周期を原稿Ｃの搬送速度に応じた１ライン分の移動幅として設定し、ラインイメージセンサ９に指示する。また、読み取りタイミング生成手段１２は、ラインイメージセンサ９によるライン周期を原稿の搬送速度に応じた１ライン分の移動幅とした場合にラインイメージセンサ９の許容光量を超えるときはライン周期を分割する。

図２は読み取りタイミング生成手段によるライン周期の生成例を示す図であって、（ａ）は原稿の搬送速度の減速時のライン周期の変化例を示す図、（ｂ）は（ａ）の各ラインをラインイメージセンサにより読み取った際のデジタル出力レベルを示す図、（ｃ）はラインイメージセンサの許容光量を超えないデジタル出力レベルを決定してライン周期を分割した例を示す図である。

図２（ａ）に示すように、定常状態のライン周期をＡとした場合、搬送速度が１／１．５に減速されると、読み取りタイミング生成手段１２はライン周期を１．５Ａとする。すなわち、ライン周期を原稿Ｃの搬送速度に応じた１ライン分の移動幅とし、１ライン分の移動する間に１ラインの読み取り（ラインイメージセンサ９への蓄積）が行われるようにライン周期を設定する。

なお、これにより、ラインイメージセンサ９の出力レベルは、図２（ｂ）に示すように、同じ画像を読み取った場合でも、ライン周期が長くなった分だけラインイメージセンサ９への入射光量が増えるので、大きくなる。そこで、このラインイメージセンサ９の許容光量を超えないように、すなわちラインイメージセンサ９の出力レベルが飽和しないレベル（ライン周期）を設定し、この設定したレベルを超えるライン周期となる場合にライン周期を分割する。図２（ｃ）の例では、定常ライン周期の２倍となるライン周期のものについてライン周期１．０Ａで分割している。

Ａ／Ｄ変換手段１０は、分割されたライン周期においてラインイメージセンサ９により白色を読み取った場合の信号をＡ／Ｄ変換した後のデジタル出力が最大となるように調整されたものである。

データ取り込み手段１１は、分割されたライン周期によりラインイメージセンサ９により読み取った複数のラインデータのうち必要なラインデータのみ選択して取り込むものである。図２（ｃ）の例では、分割されたラインデータのうち、最後に読み取ったラインデータのみを選択して取り込み、それ以前のものについては読み捨てている。あるいは、データ取り込み手段１１は、分割されたライン周期によりラインイメージセンサ９により読み取った複数のラインデータを画素毎に加重平均して取り込む構成とすることもできる。

オフセット電圧補正手段１３は、原稿Ｃの搬送速度に応じた１ライン分の移動幅としたライン周期により読み取ったラインデータのオフセット電圧による影響を補正するものである。

図３はラインデータのオフセット電圧による影響を示す説明図である。

図３に示すように、ラインイメージセンサ９により読み取り、Ａ／Ｄ変換手段１０によりデジタルデータへ変換したラインデータには、ラインイメージセンサ９により読み取る信号の他、ラインイメージセンサ９内暗電流によって発生するオフセット電圧、Ａ／Ｄ変換手段１０のオフセット電圧や、伝送線路のノイズ成分が加重されることによるオフセット電圧が含まれている。ラインイメージセンサ９により読み取り信号と暗電流によって発生するオフセット電圧はライン周期に比例し、伝送線路のノイズ成分が加重されることによりオフセット電圧とＡ／Ｄ変換手段１０のオフセット電圧はライン周期によらず一定となる。

図４はラインイメージセンサへの電荷の蓄積時間と出力レベルの関係を示す図である。

図４に示すように、定常状態における出力レベルをＫ１、伝送線路のノイズ成分が加重されることによりオフセット電圧とＡ／Ｄ変換手段１０のオフセット電圧との和をＫ２、暗電流によって発生するオフセット電圧（黒シェーディングレベル）をＫ３とすると、ライン周期をα倍に変化させることによって出力される出力レベルＹは、次式で表される。

Ｙ＝α×（Ｋ１−Ｋ２）＋Ｋ２
＝α×Ｋ１＋（１−α）×Ｋ２ ・・・（式１）
また、蓄積時間が“１”のときの出力レベルは、
Ｇ×（Ｋ１−Ｋ３） （Ｇ：ゲイン係数）
であり、（式１）のＹを用いると、
Ｇ×（（Ｙ＋（α−１）×Ｋ２）／α−Ｋ３） ・・・（式２）
により表される。

オフセット電圧補正手段１３は、出力レベルＹに対して（式２）の（α−１）×Ｋ２を加える補正を行うものである。また、ライン周期補正手段１４は、原稿Ｃの搬送速度に応じた１ライン分の移動幅としたライン周期により読み取ったラインデータを定常のライン周期により読み取ったラインデータに正規化するものであり、（式２）のαによる除算に相当する。黒レベル補正手段１５は、黒シェーディングレベルを補正するものであり、（式２）のＫ３の減算に相当する。画像処理手段１６は、（式２）のゲイン係数Ｇの乗算を含めた演算を行うものである。

次に、上記構成の画像読み取り装置による画像読み取り処理について、図５を用いて説明する。図５は図１の画像読み取り装置による画像読み取り処理のフローチャートである。

給紙ローラ３により搬送路２に供給される原稿Ｃを、搬送ローラ４により搬送し、始端センサ６の検出に応じてラインイメージセンサ９による読み取りを開始する（ステップＳ１００）。

読み取りタイミング生成手段１２は、データバッファ１７の状態によってモータ７の動作を制御して原稿Ｃの搬送速度を変動させ、ラインイメージセンサ９による読み取りのライン周期を原稿Ｃの搬送速度に応じた１ライン分の移動幅とする（ステップＳ１０１）。ここで、読み取りタイミング生成手段１２は、ラインイメージセンサ９による読み取り周期を原稿Ｃの搬送速度に応じた１ライン分の移動幅とした場合に、ラインイメージセンサ９の許容光量を超えるときは、前述のように読み取り周期を分割する。

ラインイメージセンサ９は、読み取りタイミング生成手段１２によって生成されたライン周期により１ライン分の移動幅について画像の読み取りを行う（ステップＳ１０２）。

Ａ／Ｄ変換手段１０は、ラインイメージセンサ９によって読み取られたラインデータを、アナログ信号からデジタルデータへ変換する（ステップＳ１０３）。

データ取り込み手段１１は、Ａ／Ｄ変換手段１０によりデジタルデータへ変換されたラインデータの取り込みを行う（ステップＳ１０４）。ここで、データ取り込み手段１１は、分割された読み取り周期によりラインイメージセンサ９により読み取った複数のラインデータのうち必要なラインデータのみ選択して取り込むか、あるいは、分割された読み取り周期によりラインイメージセンサ９により読み取った複数のラインデータを画素毎に加重平均して取り込む。

次に、オフセット電圧補正手段１３、ライン周期補正手段１４および黒レベル補正手段１５によりそれぞれ補正処理を行う（ステップＳ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１０７）。そして、画像処理手段１６による画像処理を行い、この画像処理後のデータをデータバッファ１７に一時蓄積し（ステップＳ１０８）、データバッファ１７のデータを、ホストＩ／Ｆ１８を介してホストＰＣ２０へ送信する（ステップＳ１０９）。

以上のように、本発明の実施の形態における画像読み取り装置１では、ラインイメージセンサ９による読み取り周期を原稿Ｃの搬送速度に応じた１ライン分の移動幅とすることで、搬送速度の変動に関わらず１周期により１ラインのデータを読み取ることができ、新たなハードウェア機構を追加することなく、均一な画像読み込みを行うことが可能となる。

また、本実施の形態における画像読み取り装置１では、ラインイメージセンサ９の許容光量を超えるときは読み取り周期を分割することにより、ラインイメージセンサ９への入射光量を減らし、この許容光量を超えてしまうのを防止するので、読み取り画像からの反射光に比例した光電変換を行うことが可能である。これにより、読み取り周期に関わらず、正確な画像読み取りを行うことが可能である。

また、本実施の形態における画像読み取り装置１では、分割された読み取り周期においてラインイメージセンサ９により白色を読み取った場合の信号をＡ／Ｄ変換した後のデジタル出力が最大となるように調整されたＡ／Ｄ変換手段１０を備えるので、分割された読み取り周期が変動しても、この分割された読み取り周期により読み取ったデジタル出力が最大となる白色原稿の場合を基準に調整されることで、読み取り周期の変動に関わらず、原稿画像に応じたデジタル出力を得ることが可能である。

また、本実施の形態に置ける画像読み取り装置１では、１ラインのデータが複数のラインデータとして読み取られるが、この複数のラインデータのうち必要なラインデータのみ選択して取り込むか、あるいはこれらの複数のラインデータを画素毎に加重平均して取り込むことで、１ラインのデータとして取得することが可能である。

また、本実施の形態における画像読み取り装置１では、オフセット電圧補正手段１３により、オフセット電圧による影響を補正したラインデータが得られるので、より正確な画像読み取りを行うことが可能である。

また、本実施の形態における画像読み取り装置１では、ライン周期補正手段１４により、読み取り周期が異なるラインデータが定常の読み取り周期により読み取ったラインデータに正規化されるので、読み取り周期が異なるラインデータを定常の読み取り周期により読み取ったラインデータと同様に取り扱うことが可能である。

本発明の画像読み取り装置は、原稿の画像を読み取る装置として有用であり、特に、新たなハードウェア機構を追加することなく、均一な画像読み込みが可能な装置として好適である。

本発明の実施の形態における画像読み取り装置の概略構成図 読み取りタイミング生成手段によるライン周期の生成例を示す図 ラインデータのオフセット電圧による影響を示す説明図 ラインイメージセンサへの電荷の蓄積時間と出力レベルの関係を示す図 図１の画像読み取り装置による画像読み取り処理のフローチャート

符号の説明

１ 画像読み取り装置
２ 搬送路
３ 給紙ローラ
４ 搬送ローラ
５ 排紙ローラ
６ 始端センサ
７ モータ
８ 光源
９ ラインイメージセンサ
１０ Ａ／Ｄ変換手段
１１ データ取り込み手段
１２ 読み取りタイミング生成手段
１３ オフセット電圧補正手段
１４ ライン周期補正手段
１５ 黒レベル補正手段
１６ 画像処理手段
１７ データバッファ
１８ ホストＩ／Ｆ
２０ ホストＰＣ
Ｃ 原稿

Claims (7)

1. 搬送される原稿をイメージセンサにより読み取る画像読み取り装置であって、
   前記イメージセンサにより読み取ったラインデータを取り込むデータ取り込み手段と、
   前記イメージセンサによる読み取り周期を前記原稿の搬送速度に応じた１ライン分の移動幅とする読み取りタイミング生成手段とを有することを特徴とする画像読み取り装置。
2. 前記読み取りタイミング生成手段は、前記イメージセンサによる読み取り周期を前記原稿の搬送速度に応じた１ライン分の移動幅とした場合に前記イメージセンサの許容光量を超えるときは前記読み取り周期を分割することを特徴とする請求項１記載の画像読み取り装置。
3. 前記分割された読み取り周期において前記イメージセンサにより白色を読み取った場合の信号をＡ／Ｄ変換した後のデジタル出力が最大となるように調整されたＡ／Ｄ変換手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の画像読み取り装置。
4. 前記データ取り込み手段は、前記分割された読み取り周期により前記イメージセンサにより読み取った複数のラインデータのうち必要なラインデータのみ選択して取り込むことを特徴とする請求項２または３に記載の画像読み取り装置。
5. 前記データ取り込み手段は、前記分割された読み取り周期により前記イメージセンサにより読み取った複数のラインデータを画素毎に加重平均して取り込むものであることを特徴とする請求項２または３に記載の画像読み取り装置。
6. 前記原稿の搬送速度に応じた１ライン分の移動幅とした読み取り周期により読み取ったラインデータのオフセット電圧による影響を補正するオフセット電圧補正手段を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像読み取り装置。
7. 前記原稿の搬送速度に応じた１ライン分の移動幅とした読み取り周期により読み取ったラインデータを定常の読み取り周期により読み取ったラインデータに正規化するライン周期補正手段を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の画像読み取り装置。

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