JP2007325116A - 信号処理装置、画像読取装置、画像処理装置、画像形成装置、デジタルカメラ、信号処理方法、画像処理方法、およびそれらの方法をコンピュータに実行させるプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】高速で高精度で安定的に画像を読み取ることができる画像読取装置を提供する。
【解決手段】画像読取装置は、ＣＣＤ１１０からの各画素のアナログ電圧信号に対して、駆動タイミング信号生成部１５１が周期を分割する駆動タイミング信号を生成し、サンプルホールド回路１２１が分周した位相でのアナログ電圧信号をサンプリングして保持し、変動量算出部１５２が隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出し、最大変動量判定部１５３が変動量の大きさ最大となる位相を判定し、位相制御回路１５４が判定された位相を基準にこれより所定数進んだ位相の変動量が所定のしきい値未満である位相から保持すべき位相に設定する。位相制御回路１５４は、設定された位相に対応して保持されているアナログ電圧信号値を、画素でのアナログ電圧信号値として出力させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、信号処理装置、画像読取装置、画像処理装置、画像形成装置、デジタルカメラ、信号処理方法、画像処理方法、およびそれらの方法をコンピュータに実行させるプログラムに関するものである。

画像読取装置は、光源からの光を原稿等の対象物に照射し、この反射光をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の光電変換素子によって光電変換し、得られる出力信号を利用して原稿画像を読み取る。この画像読取装置は、スキャナ装置、デジタル複合機、ファクシミリ装置などに搭載されている。この画像読取装置は、ＣＣＤ等の光電変換素子から出力されるアナログ画像信号をサンプルホールド回路に入力し、アナログ画像信号の画像信号出力期間をサンプルホールド用クロックによって所定のタイミングでサンプルホールドして、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換回路でデジタル信号に変換する。

従来、ＣＣＤの駆動クロックが出力されてからＣＣＤ出力信号がサンプルホールド回路に入力されるまでの経路には、信号遅延が発生する現象があった。この信号遅延は、ローパスフィルタ等の部品特性のバラツキ、ＣＣＤ駆動ドライバの入力容量、出力抵抗、出力遅延などのバラツキ、ＣＣＤの入力容量、出力遅延のバラツキなど、様々なバラツキ量に原因があった。そのため、ＣＣＤ出力信号がサンプルホールド回路に入力されるタイミングは装置ごとに異なり、ＣＣＤが複数の出力端子を有するものである場合には出力端子ごとに異なることになるという問題があった。このため、信号遅延のバラツキが発生した場合あっても、ＣＣＤ出力信号の画像信号出力が安定した期間においてサンプリングすることが求められていた。

近年、画像読取装置の高速化／高画質化が要求されている。しかし、画像読取装置の高速化に伴って以下のような問題が発生してきている。１つは、ＣＣＤ駆動信号の高速化によって、ＣＣＤ駆動信号の立ち上がり／立ち下がりに起因するノイズ成分が、画像信号出力期間に混入して波形品質が劣化していた。

図２２は、従来のＣＣＤの出力波形にリンギングノイズが混入する例を示す図である。ここでは、ＣＣＤにおける互いに逆相の２つのクロックの立ち上がり／立ち下がりのタイミングで、リンギングノイズが混入している。このクロックは、ＣＣＤの電荷転送に用いられ、互いに逆相である。このようなノイズ成分はＣＣＤの全画素に渡って固定パターンノイズとして現れやすい。しかも、この場合、信号遅延のバラツキによっては、リンギングノイズのレベルがピークとなるタイミングでサンプルホールドする危険性がある。このようになると、原稿画像に忠実な画像データが得られないため、画質劣化を招いていた。

図２３は、ＣＣＤ駆動信号の高速化による波形変化を説明する図である。図２３に示すように、ＣＣＤ駆動信号の高速化によって画像信号出力期間が短くなると、信号遅延バラツキ、特に周波数に依存しないＣＣＤ駆動ドライバやＣＣＤ出力遅延の影響が支配的となる。このため、画像信号出力が安定した期間を正確にサンプリングすることがより困難になる問題があった。

このような問題に対して、特許文献１は、読み取りデバイス及び前記読み取りデバイスから出力されるアナログ画像信号をデジタル変換するＡＤコンバータを有する画像読取装置において、ＡＤコンバータのアナログサンプリングクロックの位相を複数ステップで調整可能な手段を有し、電源投入時に白レベルの基準となる白板を読み取り、アナログサンプリングクロックの位相を変更し、各位相における出力レベルピーク値の変動量を算出し、この変動量に基づいて変動量が少なく安定した画像領域でのサンプリングを決定する手段を備えた画像読取装置を提案している。

特開２００５−９４５２０号公報

特許文献１には、画像読み取りにおける信号の安定的な画像領域でサンプリングする技術については、信号波形のマイナス変動量の最も大きいポイントが信号波形の後端側であると判断し、該ポイントより所定のステップ手前のポイントをサンプリングタイミングに決定する構成であった。

しかしながら、このような方式では、ＣＣＤ駆動信号が高速化して読み取りデバイス出力信号の画像信号出力期間が短くなる場合や、画像信号出力期間にノイズ成分が混入した場合には、有効に安定したサンプリング動作が難しかった。このため、特許文献１の技術では、高速で高画質な画像読み取りが難しいという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされ、その目的は、高速で高精度の信号処理装置、画像読取装置、画像処理装置、画像形成装置、デジタルカメラ、信号処理方法、画像処理方法、およびそれらの方法をコンピュータに実行させるプログラムを提供することにある。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、信号処理装置において、画素ごとの受光量をアナログ電圧信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段で変換された画素ごとのアナログ電圧信号の周期を分割する分周手段と、前記分周手段で分周されて定まる位相での前記アナログ電圧信号を保持する保持手段と、前記保持手段で保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出する変動量算出手段と、前記変動量算出手段で算出された前記変動量の最大値、および前記最大値を与える位相を判定する最大変動判定手段と、前記変動量と所定のしきい値との大小を判定するしきい値判定手段と、前記最大変動判定手段によって判定された最大変動量を与える位相より所定数だけ進んだ位相であって、前記しきい値判定手段によって前記所定のしきい値未満であると判定された変動量を与える位相の集合を取得する位相取得手段と、前記位相取得手段が取得した位相集合に含まれる位相に対応して前記保持手段で保持された前記アナログ電圧信号値を出力させる信号出力手段と、を、備えたことを特徴とする。

請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の信号処理装置において、前記光電変換手段は、ホワイトバランスの基準となる基準白板からの受光量をアナログ電圧信号値に変換するものであることを特徴とする。

請求項３にかかる発明は、請求項１または２に記載の信号処理装置において、前記信号出力手段は、前記位相集合に含まれる位相のうち、中央値に最も近い位相に対応して前記保持手段に保持されたアナログ電圧信号値を出力させるものであることを特徴とする。

請求項４にかかる発明は、請求項１または２に記載の信号処理装置において、前記信号出力手段は、前記位相集合に含まれる位相のうち、前記変動量を最小とする位相に対応して前記保持手段に保持されたアナログ電圧信号値を出力させるものであることを特徴とする。

請求項５にかかる発明は、請求項１または２に記載の信号処理装置において、前記信号出力手段は、前記位相集合に含まれる位相のうち、前記最大変動量を与える位相に最も近い位相に対応して前記保持手段に保持されたアナログ電圧信号値を出力させるものであることを特徴とする。

請求項６にかかる発明は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の信号処理装置において、前記信号出力手段は、前記位相集合が空集合である場合は、前記変動量の大きさを最小とする位相に対応して前記保持手段に保持されたアナログ電圧信号値を出力させるものであることを特徴とする。

請求項７にかかる発明は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の信号処理装置において、前記信号出力手段は、前記位相集合が空集合である場合は、前記最大変動量を与える位相に最も近い位相に対応して前記保持手段で保持されたアナログ電圧信号値を出力させるものであることを特徴とする。

請求項８にかかる発明は、画像読取装置において、原稿画像からの反射光を受光して画素ごとの受光量を読み取る読取手段と、前記読取手段によって読み取られた画素ごとの受光量をアナログ電圧信号に変換するアナログ電圧信号変換手段と、前記アナログ電圧信号変換手段で変換された画素ごとのアナログ電圧信号の周期を分割する分周手段と、前記分周手段で分周されて定まる位相での前記アナログ電圧信号を保持する保持手段と、前記保持手段で保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出する変動量算出手段と、前記変動量算出手段で算出された前記変動量の最大値、および前記最大値を与える位相を判定する最大変動判定手段と、前記変動量と所定のしきい値との大小を判定するしきい値判定手段と、前記最大変動判定手段によって判定された最大変動量を与える位相より所定数だけ進んだ位相であって、前記しきい値判定手段によって前記所定のしきい値未満であると判定された変動量を与える位相の集合を取得する位相取得手段と、前記位相取得手段が取得した位相集合に含まれる位相に対応して前記保持手段で保持された前記アナログ電圧信号値を出力させる信号出力手段と、を、備えたことを特徴とする。

請求項９にかかる発明は、画像処理装置において、画素ごとの画像データをアナログ電圧信号に変換するアナログ電圧信号変換手段と、前記アナログ電圧信号変換手段で変換された画素ごとのアナログ電圧信号の周期を分割する分周手段と、前記分周手段で分周されて定まる位相での前記アナログ電圧信号を保持する保持手段と、前記保持手段で保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出する変動量算出手段と、前記変動量算出手段で算出された前記変動量の最大値、および前記最大値を与える位相を判定する最大変動判定手段と、前記変動量と所定のしきい値との大小を判定するしきい値判定手段と、前記最大変動判定手段によって判定された最大変動量を与える位相より所定数だけ進んだ位相であって、前記しきい値判定手段によって前記所定のしきい値未満であると判定された変動量を与える位相の集合を取得する位相取得手段と、前記位相取得手段が取得した位相集合に含まれる位相に対応して前記保持手段で保持された前記アナログ電圧信号値を出力させる信号出力手段と、前記信号出力手段によって出力されたアナログ電圧信号を、デジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換手段と、前記アナログ・デジタル変換手段によって変換されたデジタル信号に対して画像処理を施す画像処理手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項１０にかかる発明は、画像形成装置において、画素ごとの画像データをアナログ電圧信号に変換するアナログ電圧信号変換手段と、前記アナログ電圧信号変換手段で変換された画素ごとのアナログ電圧信号の周期を分割する分周手段と、前記分周手段で分周されて定まる位相での前記アナログ電圧信号を保持する保持手段と、前記保持手段で保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出する変動量算出手段と、前記変動量算出手段で算出された前記変動量の最大値、および前記最大値を与える位相を判定する最大変動判定手段と、前記変動量と所定のしきい値との大小を判定するしきい値判定手段と、前記最大変動判定手段によって判定された最大変動量を与える位相より所定数だけ進んだ位相であって、前記しきい値判定手段によって前記所定のしきい値未満であると判定された変動量を与える位相の集合を取得する位相取得手段と、前記位相取得手段が取得した位相集合に含まれる位相に対応して前記保持手段で保持された前記アナログ電圧信号値を出力させる信号出力手段と、前記信号出力手段によって出力されたアナログ電圧信号を、デジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換手段と、前記アナログ・デジタル変換手段によって変換されたデジタル信号に対して画像処理を施す画像処理手段と、前記画像処理手段によって画像処理を施されたデジタル信号に基づいて、画像出力する画像出力手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項１１にかかる発明は、デジタルカメラにおいて、被写体からの光を受光した受光量をアナログ電圧信号に画素ごとに変換する撮像手段と、前記撮像手段で変換された画素ごとのアナログ電圧信号の周期を分割する分周手段と、前記分周手段で分周されて定まる位相での前記アナログ電圧信号を保持する保持手段と、前記保持手段で保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出する変動量算出手段と、前記変動量算出手段で算出された前記変動量の最大値、および前記最大値を与える位相を判定する最大変動判定手段と、前記変動量と所定のしきい値との大小を判定するしきい値判定手段と、前記最大変動判定手段によって判定された最大変動量を与える位相より所定数だけ進んだ位相であって、前記しきい値判定手段によって前記所定のしきい値未満であると判定された変動量を与える位相の集合を取得する位相取得手段と、前記位相取得手段が取得した位相集合に含まれる位相に対応して前記保持手段で保持された前記アナログ電圧信号値を出力させる信号出力手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項１２にかかる発明は、画素ごとの受光量をアナログ電圧信号出力に変換して出力する信号処理装置における信号処理方法であって、光電変換手段によって前記受光量をアナログ電圧信号に変換し、分周手段によって画素ごとのアナログ電圧信号の周期を分割し、保持手段によって該分周された位相における前記アナログ電圧信号を保持する保持工程と、変動量算出手段によって、前記保持工程で保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出する変動量算出工程と、最大変動判定手段によって、前記変動量算出工程で算出された前記変動量の最大値、および前記最大値を与える位相を判定する最大変動判定工程と、しきい値判定手段によって、前記変動量と所定のしきい値との大小を判定するしきい値判定工程と、位相取得手段によって、前記最大変動判定工程で判定された最大変動量を与える位相から所定数だけ進んだ位相まであって、前記しきい値判定工程で前記所定のしきい値未満であると判定された変動量を与える位相の集合を取得する位相取得工程と、前記信号出力手段によって、前記位相取得工程で取得した位相集合に含まれる位相に対応して前記保持工程で保持された前記アナログ電圧信号値を出力させる信号出力工程と、を含むことを特徴とする。

請求項１３にかかる発明は、請求項１２に記載の信号処理方法において、前記保持工程は、ホワイトバランスの基準となる基準白板からの受光量をアナログ電圧信号値に変換して保持するものであることを特徴とする。

請求項１４にかかる発明は、請求項１２または１３に記載の信号処理方法において、前記信号出力工程は、前記位相集合に含まれる位相のうち、中央値に最も近い位相に対応して前記保持工程で保持されたアナログ電圧信号値を出力させるものであることを特徴とする。

請求項１５にかかる発明は、請求項１２または１３に記載の信号処理方法において、前記信号出力工程は、前記位相集合に含まれる位相のうち、前記変動量を最小とする位相に対応して前記保持工程で保持されたアナログ電圧信号値を出力させるものであることを特徴とする。

請求項１６にかかる発明は、請求項１２または１３に記載の信号処理方法において、前記信号出力工程は、前記位相集合に含まれる位相のうち、前記最大変動量を与える位相に最も近い位相に対応して前記保持工程で保持されたアナログ電圧信号値を出力させるものであることを特徴とする。

請求項１７にかかる発明は、請求項１２〜１６のいずれか１つに記載の信号処理方法において、前記信号出力工程は、前記位相集合が空集合である場合は、前記変動量の大きさを最小とする位相に対応して前記保持手段で保持されたアナログ電圧信号値を出力させるものであることを特徴とする。

請求項１８にかかる発明は、請求項１２〜１６のいずれか１つに記載の信号処理方法において、前記信号出力工程は、前記位相集合が空集合である場合は、前記最大変動量を与える位相に最も近い位相に対応して前記保持工程で保持されたアナログ電圧信号値を出力させるものであることを特徴とする。

請求項１９にかかる発明は、画素ごとの画像データをアナログ電圧信号変換手段によってアナログ電圧信号に変換し画像処理を施す画像処理装置における画像処理方法であって、前記アナログ電圧信号変換手段によって変換されたアナログ電圧信号を、分周手段によって画素ごとの前記アナログ電圧信号の周期を分割し、保持手段によって、該分周された位相における前記アナログ電圧信号を保持する保持工程と、変動量算出手段によって、前記保持工程で保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出する変動量算出工程と、最大変動判定手段によって、前記変動量算出工程で算出された前記変動量の最大値、および前記最大値を与える位相を判定する最大変動判定工程と、しきい値判定手段によって、前記変動量と所定のしきい値との大小を判定するしきい値判定工程と、位相取得手段によって、前記最大変動判定工程で判定された最大変動量を与える位相から所定数だけ進んだ位相まであって、前記しきい値判定工程で前記所定のしきい値未満であると判定された変動量を与える位相の集合を取得する位相取得工程と、前記信号出力手段によって、前記位相取得工程で取得した位相集合に含まれる位相に対応して前記保持手段で保持された前記アナログ電圧信号値を出力させる信号出力工程と、アナログ・デジタル変換手段によって、前記信号出力工程で出力されたアナログ電圧信号を、デジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換工程と、画像処理手段によって、前記アナログ・デジタル変換工程で変換されたデジタル信号に対して画像処理を施す画像処理工程と、を含むことを特徴とする。

請求項２０にかかる発明は、プログラムにおいて、請求項１２〜１８のいずれか１つに記載の信号処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。

請求項２１にかかる発明は、プログラムにおいて、請求項１９に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。

請求項１にかかる発明によれば、画素ごとの受光量をアナログ電圧信号に変換し、変換された画素ごとのアナログ電圧信号の周期を分割し、分周されて定まる位相でのアナログ電圧信号を保持し、保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出し、算出された変動量の最大値、および最大値を与える位相を判定し、変動量と所定のしきい値との大小を判定し、判定された最大変動量を与える位相より所定数だけ進んだ位相であって、所定のしきい値未満であると判定された変動量を与える位相の集合を取得し、取得した位相集合に含まれる位相に対応して保持されたアナログ電圧信号値を出力させる。この構成によって、画像読み取りの際に、画素と画素との境界で発生する急激な出力変化であるリセット信号を、アナログ電圧信号値の最大の変動量の判定によって検出し、検出されたリセット信号を与える位相よりも所定数だけ進んだ位相集合を取得し、この位相のうちで変動値が所定値未満である位相に対応するアナログ電圧信号値を出力させることによって、各画素において、ノイズの発生が少なく安定した状態のアナログ電圧信号値を取得することができるので、高速で高精度で安定的に画像を読み取ることができる信号処理装置を提供することができるという効果を奏する。

請求項２にかかる発明によれば、ホワイトバランスの基準となる基準白板からの受光量をアナログ電圧信号値に変換する。この構成によって、基準白板を使用する簡易な方法によって精度の高い白レベル調整を行うことができるので、高速で高精度で安定的に画像を読み取ることができる信号処理装置を提供することができるという効果を奏する。

請求項３にかかる発明によれば、位相集合に含まれる位相のうち、中央値に最も近い位相に対応して保持されたアナログ電圧信号値を出力させる。所定のしきい値未満となる位相の中から、中央値をサンプルホールドすべき位相としてこの位相に対応するアナログ電圧信号値を出力させることによって、各画素において、ノイズの発生が少なく安定した状態のアナログ電圧信号値を取得することができるので、高速で高精度で安定的に画像を読み取ることができる信号処理装置を提供することができるという効果を奏する。

請求項４にかかる発明によれば、位相集合に含まれる位相のうち、変動量を最小とする位相に対応して保持されたアナログ電圧信号値を出力させる。この構成によって、所定のしきい値未満となる位相の中から最小の変動量を与える位相をサンプルホールドすべき位相として対応するアナログ電圧信号を出力することによって、各画素において、ノイズの発生が少なく安定した状態のアナログ電圧信号値を取得することができるので、高速で高精度で安定的に画像を読み取ることができる信号処理装置を提供することができるという効果を奏する。

請求項５にかかる発明によれば、位相集合に含まれる位相のうち、最大変動量を与える位相に最も近い位相に対応して保持されたアナログ電圧信号値を出力させる。この構成によって、所定のしきい値未満となる位相の中で、リセットノイズ発生点に最も近い位相によってサンプルホールドしてアナログ電圧信号値を出力させることによって、各画素において、ノイズの発生が少なく安定した状態のアナログ電圧信号値を取得することができるので、高速で高精度で安定的に画像を読み取ることができる信号処理装置を提供することができるという効果を奏する。

請求項６にかかる発明によれば、位相集合が空集合である場合は、変動量の大きさを最小とする位相に対応して保持されたアナログ電圧信号値を出力させる。この構成によって、所定のしきい値未満となる位相が存在しない場合は、最も変動量が小さく、アナログ電圧信号値の変化が安定している状態の位相を出力させることによって、各画素において、ノイズの発生が少なく安定した状態のアナログ電圧信号値を取得することができるので、高速で高精度で安定的に画像を読み取ることができる信号処理装置を提供することができるという効果を奏する。

請求項７にかかる発明によれば、位相集合が空集合である場合は、最大変動量を与える位相に最も近い位相に対応して保持されたアナログ電圧信号値を出力させる。この構成によって、所定のしきい値未満となる位相が存在しない場合、リセットノイズ発生点に最も近い位相によってサンプルホールドしてアナログ電圧信号値を出力させることによって、各画素において、ノイズの発生が少なく安定した状態のアナログ電圧信号値を取得することができるので、高速で高精度で安定的に画像を読み取ることができる信号処理装置を提供することができるという効果を奏する。

請求項８にかかる発明によれば、原稿画像からの反射光の画素ごとの受光量をアナログ電圧信号に変換し、変換された画素ごとのアナログ電圧信号の周期を分割し、分周されて定まる位相でのアナログ電圧信号を保持し、保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出し、算出された変動量の最大値、および最大値を与える位相を判定し、変動量と所定のしきい値との大小を判定し、判定された最大変動量を与える位相より所定数だけ進んだ位相であって、所定のしきい値未満であると判定された変動量を与える位相の集合を取得し、取得した位相集合に含まれる位相に対応して保持されたアナログ電圧信号値を出力させる。この構成によって、原稿画像読み取りの際に、画素と画素との境界で発生する急激な出力変化であるリセット信号を、アナログ電圧信号値の最大の変動量の判定によって検出し、検出されたリセット信号を与える位相よりも所定数だけ進んだ位相集合を取得し、この位相のうちで変動値が所定値未満である位相に対応するアナログ電圧信号値を出力させることによって、各画素において、ノイズの発生が少なく安定した状態のアナログ電圧信号値を取得することができるので、高速で高精度で安定的に画像を読み取ることができる画像読取装置を提供することができるという効果を奏する。

請求項９にかかる発明によれば、画素ごとの画像データをアナログ電圧信号に変換し、変換された画素ごとのアナログ電圧信号の周期を分割し、分周されて定まる位相でのアナログ電圧信号を保持し、保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出し、算出された変動量の最大値、および最大値を与える位相を判定し、変動量と所定のしきい値との大小を判定し、判定された最大変動量を与える位相より所定数だけ進んだ位相であって、所定のしきい値未満であると判定された変動量を与える位相の集合を取得し、取得した位相集合に含まれる位相に対応して保持されたアナログ電圧信号値を出力させ、デジタル変換して画像処理を施す。この構成によって、画素と画素との境界で発生する急激な出力変化であるリセット信号を、アナログ電圧信号値の最大の変動量の判定によって検出し、検出されたリセット信号を与える位相よりも所定数だけ進んだ位相集合を取得し、この位相のうちで変動値が所定値未満である位相に対応するアナログ電圧信号値を出力させることによって、各画素において、ノイズの発生が少なく安定した状態のアナログ電圧信号値を取得してデジタル処理を施すことができるので、高速で高精度で安定的に画像処理を施すことできる画像処理装置を提供することができるという効果を奏する。

請求項１０にかかる発明によれば、画素ごとの画像データをアナログ電圧信号に変換し、変換された画素ごとのアナログ電圧信号の周期を分割し、分周されて定まる位相でのアナログ電圧信号を保持し、保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出し、算出された変動量の最大値、および最大値を与える位相を判定し、変動量と所定のしきい値との大小を判定し、判定された最大変動量を与える位相より所定数だけ進んだ位相であって、所定のしきい値未満であると判定された変動量を与える位相の集合を取得し、取得した位相集合に含まれる位相に対応して保持されたアナログ電圧信号値を出力させ、デジタル変換して画像処理を施して画像出力する。この構成によって、画素と画素との境界で発生する急激な出力変化であるリセット信号を、アナログ電圧信号値の最大の変動量の判定によって検出し、検出されたリセット信号を与える位相よりも所定数だけ進んだ位相集合を取得し、この位相のうちで変動値が所定値未満である位相に対応するアナログ電圧信号値を出力させることによって、各画素において、ノイズの発生が少なく安定した状態のアナログ電圧信号値を取得してデジタル処理を施して画像出力することができるので、高速で高精度で安定的に画像形成が可能な画像形成装置を提供することができるという効果を奏する。

請求項１１にかかる発明によれば、被写体からの光を受光した受光量をアナログ電圧信号に変換し、変換された画素ごとのアナログ電圧信号の周期を分割し、分周されて定まる位相でのアナログ電圧信号を保持し、保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出し、算出された変動量の最大値、および最大値を与える位相を判定し、変動量と所定のしきい値との大小を判定し、判定された最大変動量を与える位相より所定数だけ進んだ位相であって、所定のしきい値未満であると判定された変動量を与える位相の集合を取得し、取得した位相集合に含まれる位相に対応して保持されたアナログ電圧信号値を出力させる。この構成によって、被写体からの受光量において、画素と画素との境界で発生する急激な出力変化であるリセット信号を、アナログ電圧信号値の最大の変動量の判定によって検出し、検出されたリセット信号を与える位相よりも所定数だけ進んだ位相集合を取得し、この位相のうちで変動値が所定値未満である位相に対応するアナログ電圧信号値を出力させることによって、各画素において、ノイズの発生が少なく安定した状態のアナログ電圧信号値を取得することができるので、高速で高精度で安定的に撮像が可能なデジタルカメラを提供することができるという効果を奏する。

請求項１２にかかる発明によれば、画素ごとの受光量をアナログ電圧信号に変換し、変換された画素ごとのアナログ電圧信号の周期を分割し、分周されて定まる位相でのアナログ電圧信号を保持し、保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出し、算出された変動量の最大値、および最大値を与える位相を判定し、変動量と所定のしきい値との大小を判定し、判定された最大変動量を与える位相より所定数だけ進んだ位相であって、所定のしきい値未満であると判定された変動量を与える位相の集合を取得し、取得した位相集合に含まれる位相に対応して保持されたアナログ電圧信号値を出力させる。この構成によって、画像読み取りの際に、画素と画素との境界で発生する急激な出力変化であるリセット信号を、アナログ電圧信号値の最大の変動量の判定によって検出し、検出されたリセット信号を与える位相よりも所定数だけ進んだ位相集合を取得し、この位相のうちで変動値が所定値未満である位相に対応するアナログ電圧信号値を出力させることによって、各画素において、ノイズの発生が少なく安定した状態のアナログ電圧信号値を取得することができるので、高速で高精度で安定的に画像を読み取ることができる信号処理方法を提供することができるという効果を奏する。

請求項１３にかかる発明によれば、ホワイトバランスの基準となる基準白板からの受光量をアナログ電圧信号値に変換する。この構成によって、基準白板を使用する簡易な方法によって精度の高い白レベル調整を行うことができるので、高速で高精度で安定的に画像を読み取ることができる信号処理方法を提供することができるという効果を奏する。

請求項１４にかかる発明によれば、位相集合に含まれる位相のうち、中央値に最も近い位相に対応して保持されたアナログ電圧信号値を出力させる。所定のしきい値未満となる位相の中から、中央値をサンプルホールドすべき位相としてこの位相に対応するアナログ電圧信号値を出力させることによって、各画素において、ノイズの発生が少なく安定した状態のアナログ電圧信号値を取得することができるので、高速で高精度で安定的に画像を読み取ることができる信号処理方法を提供することができるという効果を奏する。

請求項１５にかかる発明によれば、位相集合に含まれる位相のうち、変動量を最小とする位相に対応して保持されたアナログ電圧信号値を出力させる。この構成によって、所定のしきい値未満となる位相の中から最小の変動量を与える位相に対応するアナログ電圧信号を出力させることによって、各画素において、ノイズの発生が少なく安定した状態のアナログ電圧信号値を取得することができるので、高速で高精度で安定的に画像を読み取ることができる信号処理方法を提供することができるという効果を奏する。

請求項１６にかかる発明によれば、位相集合に含まれる位相のうち、最大変動量を与える位相に最も近い位相に対応して保持されたアナログ電圧信号値を出力させる。この構成によって、所定のしきい値未満となる位相の中で、リセットノイズ発生点に最も近い位相によってサンプルホールドしてアナログ電圧信号値を出力させることによって、各画素において、ノイズの発生が少なく安定した状態のアナログ電圧信号値を取得することができるので、高速で高精度で安定的に画像を読み取ることができる信号処理方法を提供することができるという効果を奏する。

請求項１７にかかる発明によれば、位相集合が空集合である場合は、変動量の大きさを最小とする位相に対応して保持されたアナログ電圧信号値を出力させる。この構成によって、所定のしきい値未満となる位相が存在しない場合は、最も変動量が小さく、アナログ電圧信号値の変化が安定している状態の位相を出力させることによって、各画素において、ノイズの発生が少なく安定した状態のアナログ電圧信号値を取得することができるので、高速で高精度で安定的に画像を読み取ることができる信号処理方法を提供することができるという効果を奏する。

請求項１８にかかる発明によれば、位相集合が空集合である場合は、最大変動量を与える位相に最も近い位相に対応して保持されたアナログ電圧信号値を出力させる。この構成によって、所定のしきい値未満となる位相が存在しない場合、リセットノイズ発生点に最も近い位相によってサンプルホールドしてアナログ電圧信号値を出力させることによって、各画素において、ノイズの発生が少なく安定した状態のアナログ電圧信号値を取得することができるので、高速で高精度で安定的に画像を読み取ることができる信号処理方法を提供することができるという効果を奏する。

請求項１９にかかる発明によれば、画素ごとの受光量をアナログ電圧信号に変換し、変換された画素ごとのアナログ電圧信号の周期を分割し、分周されて定まる位相でのアナログ電圧信号を保持し、保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出し、算出された変動量の最大値、および最大値を与える位相を判定し、変動量と所定のしきい値との大小を判定し、判定された最大変動量を与える位相より所定数だけ進んだ位相であって、所定のしきい値未満であると判定された変動量を与える位相の集合を取得し、取得した位相集合に含まれる位相に対応して保持されたアナログ電圧信号値を出力させる。この構成によって、画像読み取りの際に、画素と画素との境界で発生する急激な出力変化であるリセット信号を、アナログ電圧信号値の最大の変動量の判定によって検出し、検出されたリセット信号を与える位相よりも所定数だけ進んだ位相集合を取得し、この位相のうちで変動値が所定値未満である位相に対応するアナログ電圧信号値を出力させることによって、各画素において、ノイズの発生が少なく安定した状態のアナログ電圧信号値を取得することができるので、高速で高精度で安定的に画像を読み取ることができる画像処理方法を提供することができるという効果を奏する。

請求項２０にかかる発明によれば、請求項１２〜１８のいずれか１つに記載の信号処理方法をコンピュータに実行させることができるという効果を奏する。

請求項２１にかかる発明によれば、請求項１９に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる信号処理装置、画像読取装置、画像処理装置、画像形成装置、デジタルカメラ、信号処理方法、画像処理方法、およびそれらの方法をコンピュータに実行させるプログラムの最良な実施の形態を、実施の形態１〜７、および変形例に沿って詳細に説明する。

（１．実施の形態１）
（１．１．画像読取装置の全体構成）
実施の形態１による画像読取装置は、受光量を変換して得られた各画素におけるアナログ電圧信号に対して、駆動タイミング信号生成部が画素ごとの周期を分割する駆動タイミング信号を生成し、サンプルホールド回路が、分周されて定まる各位相でのアナログ電圧信号をサンプリングして保持し、変動量算出部が隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出し、最大変動量判定部が、変動量の大きさが最大となる位相を判定し、この判定された位相を基準にこれより進んだ位相における変動量が所定のしきい値未満である位相の中から選択された位相をサンプルホールドすべき位相として設定し、このようにして設定され設定位相に対応してサンプルホールド回路で保持されるアナログ電圧信号値を、画素におけるアナログ電圧信号値として出力させる。

この構成によって、画素と画素との境界で発生する急激な出力変化であるリセット信号を、アナログ電圧信号値の最大の変動量を判定することによって検出し、検出されたリセット信号を与える位相よりも時間的に過去に所定数だけ進んだ位相におけるアナログ信号電圧の変動量が、所定のしきい値未満となる位相を選択し、該選択された位相をサンプルホールドすべき位相として設定して、設定された位相に対応するアナログ電圧信号値を出力させることによって、各画素において、ノイズの発生が少なく安定した状態のアナログ電圧信号値を取得することができるので、高精度に安定して読み取ることができる画像読取装置を提供することができる。

図１は、実施の形態１による画像読取装置の機能的ブロック図である。画像読取装置は、画像読取回路１００、および画像処理回路２００を備える。画像読取回路１００によって読み取られた原稿画像は、画像情報として画像処理回路２００に出力される。

画像読取回路１００は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）１１０、ＣＣＤドライバ１１５、赤緑青（ＲＧＢ）それぞれのアナログ信号処理回路１２０、１３０、１４０、および位相制御部１５０を有する。

光源１６０は、原稿画像を照射し、画像読取回路１００に搭載された３ラインカラーＣＣＤ１１０がこの反射光を読み取る。原稿が読み取られると、ＣＣＤ駆動クロックに同期してＣＣＤ１１０から、Ｒ、Ｇ、およびＢの３系統のＣＣＤ出力信号が、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれのアナログ信号処理回路１２０、１３０、および１４０に出力される。Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれのアナログ信号処理回路１２０、１３０、および１４０については、以下、代表してＲのアナログ信号処理回路１２０について説明する。それぞれのアナログ信号処理回路は、処理する色の違いの他は、主要な構成が異なることはないからである。

アナログ信号処理回路１２０は、サンプルホールド回路１２１、可変ゲインアンプ１２２、およびアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換部１２３を有する。サンプルホールド回路１２１は、ＣＣＤからのアナログ電圧信号出力をサンプルホールドする。可変ゲインアンプ１２２は、この信号を増幅し、Ａ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換部１２３は、デジタル信号に変換する。アナログ信号処理回路１２０は変換されたデジタルデータを、画像処理回路２００に出力する。

画像処理回路２００は、シェーディング補正部２１０、画像処理部２２０、メモリ２３０、およびＣＰＵ２４０を有する。

画像処理回路２００に入力されたデジタルデータは、先ず、シェーディング補正部２１０が受信し、あらかじめ記憶されているシェーディング補正用データで原稿の画像データを正規化する。これによって、画像読取装置における光量分布ムラ、およびＣＣＤ１１０の感度ムラを補正する。

図２は、３ラインカラーＣＣＤの構成を説明する模式図である。図２に示されたＣＣＤは、偶数画素および奇数画素で並列出力する方式の３ラインカラーＣＣＤである。この３ラインカラーＣＣＤは、近年主流となってきており、本実施の形態による画像読取装置においても適用可能である。

ＣＣＤアナログシフトレジスタは、フォトダイオードアレイを有する受光部で発生した信号電荷を、ＳＨ信号によって後段の出力バッファに順次送り出す。図２に示したＣＣＤは、１つのフォトダイオードに対して２列のシフトレジスタが備えられ、それぞれ奇数画素、偶数画素の信号電荷転送を行う。信号電荷転送のためのクロックとしては、通常互いに逆相のクロックφ１およびφ２が用いられる。出力バッファではシフトレジスタから送り出された信号電荷を電圧に変換して、外部に出力する機能を有しており、リセット信号ＲＳ（以下ＲＳ信号と称する場合もある）によって、１画素毎に電荷がクリアされる。

後述するが、この電荷をクリアする場合のリセット信号は、白レベルに比較して急激に立ち上がる波形を描くものであり、本願発明においては、画素ごとの好適なアナログ電圧信号を保持する基準として検出するものである。

位相制御部１５０は、駆動タイミング信号生成部１５１、変動量算出部１５２、最大変動量判定部１５３、および位相制御回路１５４を有する。

駆動タイミング信号生成部１５１は、上述したＣＣＤ１１０や、アナログ信号処理回路１２０を駆動する各種タイミング信号を生成する。駆動タイミング信号生成部１５１が生成するＣＣＤ駆動信号としては、第１相転送クロックφ１、第２相転送クロックφ２、最終段転送クロックφ２Ｂ、リセット信号ＲＳ、ＣＣＤ出力信号の基準となる電圧を一定にするためのクランプ信号ＣＰ、受光部（不図示）からシフトレジスタへ電荷を送り出すためのシフト信号ＳＨ１〜ＳＨ３がある。駆動タイミング信号生成部１５１は、これらの信号を、ＣＣＤドライバ１１５を介してＣＣＤ１１０へ出力する。

また、駆動タイミング信号生成部１５１は、アナログ信号処理回路１２０を駆動する信号として、サンプルホールド用クロックを生成する。

位相制御回路１５４は、サンプルホールド用クロックの位相を特定のステップ（遅延量）で調整可能とする。位相制御回路１５４は、Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ（以下ＰＬＬと称する）を適用する構成としうる。

図３は、サンプルホールド用クロックとＰＬＬクロックとの関係を説明する図である。ここでは、駆動タイミング信号生成部１５１は、ＰＬＬを利用してサンプルホールド用クロックを生成する。サンプルホールド用クロックは、ＰＬＬクロックの半周期幅を１ステップとして位相調整が可能となり、画像処理回路２００に備えられたＣＰＵ２４０は、この調整を制御する。ただし、駆動タイミング信号生成部１５１の構成としては、上述したＰＬＬを利用したものに限るものではない。

図４は、駆動タイミング信号生成部の、他の構成例を説明する図である。この構成例においては、駆動タイミング信号生成部は、異なる遅延量Ｔｄ，２Ｔｄ，３Ｔｄ・・・ｎＴｄを有した複数の遅延素子を用い、レジスタ設定部からスイッチＳＷ０，ＳＷ１，ＳＷ２・・・ＳＷｎのいずれかをＯＮさせて、基準のサンプルホールド用クロックを遅延量ゼロ、遅延量Ｔｄ，２Ｔｄ，３Ｔｄ、・・・、およびｎＴｄのいずれかに設定して、サンプルホールド回路に出力する構成とする。これは、駆動タイミング信号生成部の他の構成例である。

ところで、一般にＣＣＤの光電変換素子の出力信号振幅は、読み取る原稿の反射率に比例する。上記構成においてサンプリングタイミング調整のために用いられる基準濃度物は一定の濃度を有したものであれば特に限定されない。

上記構成においてサンプリングタイミング調整のために用いられる基準濃度物は、画像読取装置にあらかじめ備えられた基準白板を用いることが望ましい。なぜなら、ＣＣＤ出力信号の画像出力期間の振幅が大きいため、より高精度の検出が期待できるからである。また、特別な基準濃度物（例えば一般的に市販されているチャートなど）を準備する必要がない点からも、基準白板を用いることが便利である。但し、基準白板のみに限定するものではない。

図５は、代表的なＣＣＤ出力信号波形について説明する図である。ＣＣＤ出力信号における画像信号出力期間５０３は、原稿画像の反射率に比例した信号量が、直流オフセット電圧５０６に対して図中の下向き（電圧レベルとしては低い方向に）に出力される。つまり、白い原稿を読み取った場合には信号量としては大きく、しかし、電圧レベルとしては小さいものが出力される。

一方、ＣＣＤ内部の出力バッファの電荷をクリアするためのリセット信号ＲＳが入力されると、リセットノイズ５０１が現れる。リセットノイズ５０１は急峻な変化で、画像信号とは逆に図５中の上向き、即ち、電圧レベルとしては高い方向に出力される。リセットノイズ５０１は、原稿の反射率とは無関係に全画素に渡ってほぼ同じ電圧レベルとして表れる。

リセットされて電荷がクリアされると、次の画素の画像信号が出力されるまでは直流オフセット電圧５０６が現れる。直流オフセット電圧５０６は、図中ペデスタル部５０２として記載されている部分である。そして、ＣＣＤが受光すると、画像信号５０５を出力する。この画像信号５０５を出力する期間が、図中示された画像信号出力期間５０３である。

図６は、ＣＣＤ出力信号、サンプルホールド用クロック、およびサンプルホールド回路出力の関係を説明するタイミングチャート図である。図７は、ＣＣＤ出力を、ＰＬＬクロックの半周機幅でサンプリングすることを説明する図である。図８は、リセットノイズの検出を説明する図である。

サンプルホールド回路１２１は、サンプルホールド用クロックの立ち上がりエッジによって、ＣＣＤ出力信号の画像信号出力期間のサンプリングを開始し、立ち下がりエッジによってサンプリングした電圧をホールドする。ホールドが開始されるタイミングを以下、サンプリングタイミングと記す。そして、上記処理が各画素に対して繰り返し処理を施されることによって、図７に示されたように、サンプルホールド回路出力は階段状のアナログ信号となる。なお、サンプルホールド回路は、ＣＣＤ出力信号の画像信号成分の極性を反転して出力する。

上述したように画素毎に特定のタイミングでリセット信号ＲＳが入力されると、ＣＣＤ出力信号の電圧レベルは急峻に上昇する。従って、基準白板を読み取った場合に、サンプリングタイミングがリセットノイズ期間にある場合のＡ／Ｄ変換後の出力レベルと、サンプリングタイミングが画像信号出力期間にある場合のＡ／Ｄ変換後の出力レベルとを比較した場合、前者の出力レベルの方が必ず小さくなる。したがって、以下に示すような処理を施すことによって、画像信号出力期間からリセットノイズ期間に移行するタイミングを検出できる。

図７に示すように、位相制御部１５０の有する位相制御回路１５４によってサンプルホールド用クロックの位相を調整して、サンプリングホールドのポイントである位相ごとに、基準白板を読み取ってメモリ２３０に記憶し、ＣＰＵ２４０は各ポイントに対応した基準白板読取データを読み出して複数画素または複数ラインのデータの平均値を算出してメモリ２３０に記憶する。

図８に示すように、ＣＰＵ２４０はメモリ２３０から各ポイントの基準白板読取レベル平均値を読み出し、変動量算出部１５２は、ポイントごとに１ステップ進んだポイントでの平均値に対する変動量を算出する。そして、最大変動量判定部１５３は、このように算出した変動量を比較することによって、画像信号出力期間からリセットノイズ期間に移行する箇所において、マイナス方向の変動量が最大となるポイントを検出できる。ここで、位相が進む方向とは、図中、左への方向であり、時間の進む方向は右への方向である。

従って、最大変動量判定部１５３は、マイナス方向の変動量が最大となるポイントが、リセットノイズ期間に相当すると判定できる。最大変動量判定部１５３、判定されたポイントを基準ポイントと定める。

変動量判定部１５３は、基準ポイントから予め定められた所定数の位相だけ進んだポイント（位相）までを、画像信号出力期間を含む期間であるとして、取得する。変動量算出部１５２がこのようにして取得した位相を要素とする位相集合は、ここでは、画像信号出力期間における位相であると予想されている。

変動量判定部１５３は、この位相集合の各要素である位相に対応するアナログ電圧信号から、各変動量を算出する。

位相制御回路１５４は、算出された変動量の大きさを所定のしきい値Ｓと比較し、しきい値Ｓ未満の変動量を決定する位相を検出する。そして、検出された位相の中から、例えば、これらの位相の中央値に最も近い位相を選択して、この選択された位相値を、上記の設定された位相として決定する。

このようにして設定された位相において出力されるアナログ電圧信号が、その画素における画素値を決定する信号となる。既に説明した通りであるが、可変ゲインアンプ１２２が、このアナログ電圧信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換部１２３がデジタルデータに変換して画像処理回路２００に出力する。画像処理回路２００においてシェーディング補正部２１０がシェーディング補正処理を施し、画像処理部２２０が、画像処理を施す。この画像処理については公知技術でありまた、本願発明の特徴ではないので、詳細な説明を省略する。

実施の形態１による画像読取装置は、このようにして決定された位相において、読み取った原稿画像の各画素のアナログ電圧信号を出力する。このようにして、画像読取装置の１つ１つについて、それぞれ最適にサンプルホールをすべき位相にバラツキがあったとしても、該装置の実装において定まるもっとも安定的に正確に画素値を出力することができる位相を設定し、設定された位相によってアナログ電圧出力を行うことができるので、ノイズの混入を低減でき正確に安定的に画像を読み取ることができる。

（１．２．実施の形態１によるサンプリングタイミング調整手順）
図９は、実施の形態１によるサンプリングタイミング調整手順を説明するフローチャートである。サンプリングタイミングとは、サンプリングする位相と同じ意味である。

画像読取装置に電源が投入されると、ＣＰＵ２４０は、サンプリングタイミング、即ちサンプルホールド用クロックの位相を、初期値に設定する（ステップＳ１０１）。

画像読取装置の光源が点灯され、キャリッジは基準白板の下部に移動し、光源の光量が安定するまで待機した後に、ＣＣＤ１１０は、基準白板を読み取る（ステップＳ１０２）。読み取られた基準白板のデータは、シェーディング補正部２１０を通過してメモリ（基準白板読取レベル記憶部）２３０に出力される。ＣＰＵ２４０は、メモリ２３０に保持された基準白板読取データから複数画素または複数ライン分の平均値を算出する（ステップＳ１０３）。

この場合、基準白板読取データ平均値とは、主走査方向においては所定の複数画素、例えば３０００〜４０００画素のうちの１０００画素分に対して行う。また、副走査方向については、所定の複数ライン、例えば１０ライン分に対して読み取った平均値とする。平均化処理が終了すると、ＣＰＵ２４０は、基準白板読取レベル平均値をサンプリングタイミングに対応付けて、基準白板読取レベル記憶部２３０に格納する（ステップＳ１０４）。

このようにして、初期位相におけるサンプリングタイミングでの基準白板読取レベル平均値の取得が終了した場合、ＣＰＵ２４０はさらに全サンプリングタイミングにおける基準白板読取レベル平均値を取得したか否かを判定し（ステップＳ１０５）、全てについて終了していないと判定した場合（ステップＳ１０５のＮｏ）、位相を１ステップ遅らせ（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０２〜ステップＳ１０５の動作を繰り返す。

そして、全サンプリングタイミングにおける基準白板読取レベル平均値を取得したと判定した場合（ステップＳ１０５のＹｅｓ）、変動量算出部１５２は、全サンプリングタイミングにおける基準白板読取レベル平均値の変動量を算出する（ステップＳ１０７）。

この変動量は、全サンプリングタイミングにおける基準白板読取レベル平均値から、サンプリングタイミング毎に１ステップ前のポイントでの基準白板読取レベル平均値に対する変動量を算出する。例えば、図７においてＰＰＬクロックに対応して点線の矢印で示されたＣＣＤ出力信号波形におけるそれぞれの出力値を、隣接したデータ同士で差分を取って取得される。

最大変動量判定部１５３は、取得した全変動量の中からマイナス方向の変動量が最大となるポイントＰｉを基準ポイントに定める。この基準ポイントがリセットノイズの指標となる（ステップＳ１０８）。

位相制御回路１５４は、基準ポイントＰｉから位相が所定の自然数であるｎステップ進んだポイントＰｉ−ｎまでのポイントの中から、変動量があらかじめ定められた変動量閾値Δｔｈ未満のポイントがあるか否かを検出する（ステップＳ１０９）。変動量閾値Δｔｈは、設計段階においてノイズレベルとしてシステムが許容できる値、あるいは後段の画像処理回路に悪影響を及ぼさないような値等を考慮して設定される値である。

ｎの値は、サンプリングする個数となるので、画像信号出力期間を考慮して決定する。画像信号出力期間は、ＣＣＤ駆動周波数やＣＣＤの出力遅延時間等の仕様から決まる値であるが、バラツキがある。そこで、設計段階で画像信号出力期間のバラツキをあらかじめ計算しておき、画像信号出力期間が最長となる場合に相当する位相ステップ数を求め、その値をｎとして設定するのが良い。即ち、ｎは、画像信号出力期間にバラツキがあっても、覆うことができる充分な数に設定しておくことが望ましい。

位相制御回路１５４は、変動量が設定されたΔｔｈ未満のサンプリングポイントが無いと判定した場合（ステップＳ１０９のＮｏ）、即ち、変動量がΔｔｈ未満の位相からなる集合が空集合である場合、画像信号出力期間の信号レベルは不安定である可能性が高い。従って、位相制御回路１５４は、最も変動量が小であるポイントをサンプリングタイミングに設定し（ステップＳ１１０）、処理を終了する。

一方、位相制御回路１５４は、変動量が設定されたΔｔｈ未満のポイントを検出した場合（ステップＳ１０９のＹｅｓ）、検出されたポイントの中で連続している組があるか否かを判定する（ステップＳ１１１）。

位相制御回路１５４は、検出されたポイントが連続していないと判定した場合（ステップＳ１１１のＮｏ）、画像信号出力期間の信号レベルが不安定である可能性が高いので、最も変動量が小さいポイントをサンプリングタイミングに設定し（ステップＳ１１０）、処理を終了する。

しかし、ステップＳ１１１において、位相制御回路１５４は、変動量Δｔｈを超えないポイントが連続している組があると判定した場合（ステップＳ１１１のＹｅｓ）、該当する組が安定した画像出力期間であるとして、該当する組の中から最終的なサンプリングタイミングを１つ選択して設定し（ステップＳ１１２）、処理を終了する。

この場合、該当する組の中の中央値を選択するのが望ましい。該当する組の中央値であれば、より出力が安定する可能性が高いからである。

あるいはこの場合、最小の変動量を与える位相を選択する構成とすることが望ましい。変動量が最も小さい場合における位相は、より安定した出力が可能になる可能性が高いからである。

図１０は、ＣＣＤ出力信号波形に対して、サンプリングタイミング毎に基準白板読取レベル平均値との変動量を示した説明図である。図１０に示したＣＣＤ出力信号波形は、ノイズが少なく安定した画像読取装置における例である。図１０では、画像信号出力期間においてリセットノイズ期間に移行する直前のポイントＰ６と、リセットノイズ期間のポイントＰ７との差が最も大きく、この変動量Δ６＿７が、図中のマイナス方向の変動量が最大値であることを示している。したがって、図１０の例ではＰ７が基準ポイントに設定される。

そして、Ｐ７よりも位相が進んだポイントＰ０〜Ｐ６における変動量から、Ｐ３〜Ｐ６における変動量Δ５＿６、Δ４＿５、Δ３＿４、Δ２＿３が変動量閾値Δｔｈ未満であり、かつ、連続して変動量が小さい組である。従って、Ｐ２〜Ｐ６のいずれかが最終的なサンプリングタイミングに設定されて処理が終了する。例えば、中心に位置するＰ４をサンプリングタイミングに設定すると、使用中の温度、湿度等の環境変化によって部品の特性が変化し、サンプリングタイミングが調整時の設定値に対してずれた場合であっても、問題は生じにくい。

図１０に示されたのは、アナログ電圧出力波形の一例であるが、この場合は、サンプリングポイントとして予め定められた所定数はＰ０〜Ｐ７の８個である。最大変動量を与える位相は、Ｐ６〜Ｐ７において変動量が最大となっているので、Ｐ７であり、Ｐ７が基準ポイントとなる。また、変動量がしきい値Δｔｈ未満である位相は、４個である。この４つの位相を要素とする集合の中から、最小の変動値を選択した。

図１１は、ＣＣＤから出力されたアナログ電圧出力波形に対して、サンプリングタイミングごとに基準白板読取レベル平均値との変動量を示した他の説明図である。図１１に示した例では、ＣＣＤからの出力信号の画像信号出力期間にリンギングノイズが混入した場合におけるサンプリングタイミング毎の基準白板読取レベル平均値の変動量を示したものである。リンギングノイズは、リセット信号の直前に発生している。

図１１では、画像信号出力期間においてリセットノイズ期間に移行する直前のサンプリングタイミングＰ６と、リセットノイズ期間のサンプリングタイミングＰ７との差が最も大きく、Δ６＿７が図中のマイナス方向の変動量の最大値を示すのが分かる。したがって、図１１の例ではＰ７が基準ポイントに設定されることになる。

そして、Ｐ７よりも位相が進んだポイントＰ０〜Ｐ６における変動量から、Ｐ３〜Ｐ５における変動量Δ４＿５、Δ３＿４、Δ２＿３が変動量閾値Δｔｈ未満であり、さらに連続して変動量が小さい組であることが分かる。よって、Ｐ２〜Ｐ５のいずれかが最終的なサンプリングタイミングに設定され処理が終了する。例えば、図１０の例と同様に、中心付近となるＰ３またはＰ４をサンプリングタイミングに設定するのが好ましい。

また、図１１の例では、Ｐ６はリンギングノイズレベルが大きいポイントに相当しているが、Δ５＿６≧Δｔｈとなるために、Ｐ６はサンプリングタイミングの対象外となり、最終的なサンプリングタイミングとしての設定から排除する構成であるので、ノイズ成分が大きいポイントをサンプリングするような不具合を回避できる。

なお、位相制御部１５０における各部、各回路においてはそれぞれの機能を実行するに当たって、メモリ２３０にインストールされて機能を実行するプログラムをＣＰＵ２４０が読み出すことによって実行、あるいは実行の補助を行う構成とすることができる。

なお、図２で示したように、光電変換素子が３ラインカラーＣＣＤのように複数の出力端子を有している場合、出力系統毎に最適なサンプリングタイミングを設定できるようにすれば、駆動タイミング信号生成部からはＲＥＤ、ＧＲＥＥＮ、ＢＬＵＥの３系統のサンプルホールドクロックがそれぞれ最適なタイミングで出力できる。

（１．３．効果）
この構成によって、画像読み取りの際に、画素と画素との境界で発生する急激な出力変化であるリセット信号を、アナログ電圧信号値の最大の変動量を判定することによって検出し、検出されたリセット信号を与える位相よりも時間的に過去に所定数だけ進んだ位相におけるアナログ信号電圧の変動量が、所定のしきい値未満となる位相を選択し、該選択された位相をサンプルホールドすべき位相として設定して、設定された位相に対応するアナログ電圧信号値を出力させるようにすることによって、各画素において、ノイズの発生が少なく安定した状態のアナログ電圧信号値を取得することができるので、高速で高精度で安定的に画像を読み取ることができる画像読取装置を提供することができる。

また、画像信号出力期間にリンギングノイズ等のノイズ成分が混入している場合でも、従来のようにノイズレベルがピークとなるタイミングでサンプルホールドしてしまうことによって原稿画像に忠実な画像データが得られないという不具合を、実施の形態１による画像読取装置は回避することができる。

（変形例）
ここで、位相制御回路は、アナログ電圧信号の変動量の大きさが所定のしきい値未満となる位相の中央値に最も近い位相を選択し、この選択された位相におけるアナログ電圧信号値を出力させる構成とすることができる。しきい値未満である位相の中で、安定的にしきい値未満を出力できる可能性の高い位相を選ぶことによって安定した出力性能を得ることができるからである。

また、図９のステップＳ１０９においては、位相制御回路１５４は、変動量が設定されたΔｔｈ未満のサンプリングポイントが無いと判定した場合（ステップＳ１０９のＮｏ）、即ち、変動量がΔｔｈ未満の位相からなる集合が空集合である場合、ステップＳ１１０において、画像信号出力期間の信号レベルは不安定である可能性が高いので、リセット信号に最も近いポイントをサンプリングタイミングに設定することもできる。これは、装置の特性によっては、リセット信号の直前が最も正確で安定したアナログ電圧信号出力の場合があるからである。

（１．４．画像読取装置が原稿画像を読み取る動作）
図１２は、実施の形態１による画像読取装置の読取部の構成を示す図である。この種の画像読取装置における読取部は公知技術であるので、以下、簡略に説明する。原稿を搭載するコンタクトガラス５１、白レベル調整やシェーディング補正データ生成用の基準白板１６５、原稿を照射する光源１６０及び第１ミラー５８が搭載される第１キャリッジ５９、第２ミラー６０、第３ミラー６１が搭載される第２キャリッジ６２、ＣＣＤイメージセンサ１１０上に縮小結像させるレンズユニット６３、光電変換素子であるＣＣＤ１１０を搭載した画像読取回路１００、画像処理回路２００、また図示してはいないが、第１、第２キャリッジを駆動するスキャナ駆動モータ、ホームポジションセンサ、原稿検知センサ等から構成される。

上記構成において、コンタクトガラス５１上に原稿５５が搭載された場合に、光源１６０を点灯し、第１キャリッジ５９および第２キャリッジ６２をスキャナモータにより右方向に移動走査して原稿５５の画像情報を読み取る方式と、第１キャリッジ５９および第２キャリッジ６２は停止した状態のまま、光源１６５を点灯し、シートスルー読み取り用コンタクトガラス５２を介して原稿搬送装置５４によって搬送される原稿５６を照射して原稿画像情報を読み取る方式が選択可能である。

キャリッジを走査して原稿を読み取る場合には、原稿の読み取りに先立って基準白板のデータを取得しシェーディング補正データを生成しメモリに記憶しておき、そのシェーディング補正用データで原稿５５の画像データ正規化することによって、該装置における光量分布ムラ、ＣＣＤの感度ムラを補正し、原稿の画像情報を高品質に読み取っている。シェーディング補正処理が行われた画像データは、画像処理部２００に出力される。

キャリッジは停止した状態のまま、原稿５６を搬送して原稿画像データを読み取るシートスルー読み取りの場合には、原稿５６の読み取りに先立ってまず、キャリッジを基準白板１６５の下に移動させてシェーディング補正データを生成しシートスルー読み取り位置に復帰してから原稿の搬送を開始して原稿読み取り動作を開始する。実施の形態１による画像読取装置が、読み取った画素データからアナログ信号電圧を出力させることについては、既に説明した通りである。

（２．実施の形態２）
図１３は、ＣＣＤ出力信号波形に対して、サンプリングタイミングごとに基準白板読取レベル平均値との変動量を示した１つの図である。この例では、ＣＣＤ出力遅延時間が大きく、画像信号出力期間が短い画像読取装置におけるアナログ電圧信号波形の例である。

このような波形においては、画像信号出力期間でリセットノイズ期間に移行する直前のポイントＰ６と、リセットノイズ期間のポイントＰ７との差が最も大きく、Δ６＿７が図中のマイナス方向の変動量の最大値を示している。したがって、Ｐ７が基準ポイントに設定されることになる。

そして、Ｐ７よりも位相が進んだポイントＰ１〜Ｐ６における変動量から、Ｐ４、Ｐ５における変動量Δ４＿５、Δ３＿４が変動量閾値Δｔｈ未満である。Ｐ４とＰ５では、Ｐ５の方が基準ポイントＰ７により近いポイントであるため、Ｐ５を最終的なサンプリングタイミングに設定して処理を終了する。

つまり、このような画像読取装置の特性としては、ＣＣＤの出力遅延時間が大きいため、しきい値未満になる位相において最もリセットノイズに近い位相を選択して設定することによって、より正確なアナログ電圧信号を出力させることができる画像読取装置を提供することができる。

図１４は、実施の形態２によるサンプリングタイミング手順を説明するフローチャートである。実施の形態２において、電源を投入して以降、リセットノイズを検出して設定するステップＳ１０８までのステップは、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

リセットノイズが検出されて設定されると（ステップＳ１０８）、位相制御回路１５４は、変動量閾値Δｔｈを超えないポイントが検出されたか否かを判定し（ステップＳ２０１）、検出されたポイントがあった場合（ステップＳ２０１のＹｅｓ）、複数検出された場合は、基準ポイントＰｉに最も近いポイントをサンプリングタイミングに設定する。

また、変動量閾値Δｔｈを超えないポイントが１つしか検出されない場合、位相制御回路１５４は、該１つのポイントをサンプリングタイミングに設定する（ステップＳ２０２）。

一方、変動量が全てΔｔｈを超えていると判定した場合（ステップＳ２０１のＮｏ）、画像信号出力期間の信号レベルは不安定であると判断して、この場合は最も変動量が小さいポイントをサンプリングタイミングに設定する（ステップＳ２０３）。

このようにして、出力遅延時間が大きな特性のＣＣＤを備えた画像読取装置については、しきい値未満になる位相において最もリセットノイズに近い位相を選択して設定することによって、より正確なアナログ電圧信号を出力させることができる。

（３．実施の形態３）
画像読取装置において、基準白板を読み取った場合、画像信号出力期間の信号振幅は最も大きくなる特性のものがある。このため、画像信号出力期間をサンプリングすると出力レベルは大きいものとなるが、それに対してリセットノイズ期間や、ペデスタル部をサンプリングする期間は非常に小さいものとなる。

図１５は、ＣＣＤ出力信号波形に対して、サンプリングタイミングごとに基準白板読取レベル平均値との変動量を示した１つの図である。図１５に示されるように、リセットノイズの直前において下降するノイズが出る特性のＣＣＤ出力に対しては、その部分をカットして変動値を取得して比較する方、無駄が無く効率の高い位相調整となる。

そこで、設計段階において、あらかじめ基準白板を読み取ったときの基準白板読取データ平均値のバラツキを評価しておき、その結果を基に、基準白板読取レベル下限値を予め決定しておく。そして、基準白板読取レベル平均値がこの下限値以上となるポイントのみを対象として、サンプリングタイミング調整を実施する。

このような構成によって、サンプリングタイミングを調整する際に、無駄になるタイミングにおけるアナログ電圧信号の変動値を算出することなく、効率的に最適なサンプリングタイミングを設定することができる。

図１６は、サンプリングタイミングの調整手順を説明するフローチャートである。ここでは既述の図１５を参照しながら説明する。

実施の形態３の手順は、実施の形態１におけるステップＳ１０６のＹｅｓまでと同様の手順であるので、説明を省略する。全サンプリングポイントで白板読取レベルの平均値を算出した場合（ステップＳ１０６のＹｅｓ）、位相制御回路１５４は、基準白板読取レベル平均値が、あらかじめ設定された下限値以上となるポイントを検出する。

例えば、図１５で示すように、Ｐ０〜Ｐ２、Ｐ７のサンプリングポイントでは、白板読取レベルが上記の予め定めた下限値（Ｗｍｉｎ）以下となるため、位相制御回路１５４は、サンプリングポイントとしては除外する。そして、位相制御回路１５４は、Ｐ３〜Ｐ６を次ステップでの処理対象とする（ステップＳ３０１）。

位相制御回路１５４は、位相が１ステップ進んだポイントに対する変動量が、Δｔｈを超えないポイントを検出する（ステップＳ３０２）。ここで、位相制御回路１５４は、変動量が全てΔｔｈを超えていると判定した場合（ステップＳ３０２のＮｏ）、画像信号出力期間の信号レベルは不安定であると判定し、最も変動量が小さいポイントをサンプリングタイミングに設定する（ステップＳ３０３）。

一方、位相制御回路１５４は、変動量が閾値Δｔｈ未満のポイントが検出された場合（ステップＳ３０２のＹｅｓ）、検出されたポイントの中で連続している組があるかどうかを判定する（ステップＳ３０４）。位相制御回路１５４は、連続している組がないと判定した場合（ステップＳ３０４のＮｏ）、画像信号出力期間の信号レベルが不安定であると判定して、最も変動量が小さいポイントをサンプリングタイミングに設定する（ステップＳ３０３）。

そして、ステップＳ３０４において、位相制御回路１５４は、変動量がしきい値Δｔｈを超えないポイントが連続している組があると判定した場合（ステップＳ３０４のＹｅｓ）、該当する組が安定した画像出力期間であると判定する。そして、該当する組の中から最終的なサンプリングタイミングを１つ選んで設定する（ステップＳ３０５）。

このようにして、実施の形態３による画像読取装置では、サンプリングタイミングを調整する際に、無駄になるタイミングにおけるアナログ電圧信号の変動値を算出することなく、効率的に最適なサンプリングタイミングを設定することができる。

（４．実施の形態４）
実施の形態４による画像読取装置が、実施の形態３と異なる点は、リセットノイズの直前において下降するノイズが出る特性のＣＣＤ出力に対しては、その部分を除外するとともに、除外されて残った部分の位相において、最もリセット信号に近い部分の位相を設定する。

この構成によって、アナログ電圧信号の変動量の比較、あるいは複数の位相候補の中からの選択動作を簡便なものとすることによって、処理動作による負荷を低減させ、効率の高い位相調整となる。

図１７は、サンプリングタイミング手順を説明するフローチャートである。この手順は、実施の形態１のステップＳ１０６のＹｅｓまでは、同様の手順であるので説明を省略する。位相制御回路１５４は、全サンプリングポイントで白板読取レベルの平均値を算出した場合、基準白板読取レベル平均値が、あらかじめ設定された下限値以上となるポイントを検出する（ステップＳ４０１）。

位相制御回路１５４は、変動量を変動量閾値Δｔｈと比較して超えないポイントが複数あるか否かを判定する（ステップＳ４０２）。変動量が全てΔｔｈを超えている場合（ステップＳ４０２のＮｏ）は、画像信号出力期間の信号レベルは不安定であると判定し、最も変動量が小さいポイントをサンプリングタイミングに設定する（ステップＳ４０３）。

一方、位相制御回路１５４は、しきい値を超えないポイントが複数あると判定した場合、基準ポイントＰｉに最も近いポイントをサンプリングタイミングに設定する。また、変動量閾値Δｔｈを超えないポイントが１つだけ検出された場合には、この１つのポイントをサンプリングタイミングに設定する（ステップＳ４０４）。

このようにして、実施の形態４による画像読取装置では、アナログ電圧信号の変動量の比較、あるいは複数の位相候補の中から選択する動作を簡便なものとすることによって、アナログ電圧信号を出力の動作による負荷を低減させ、効率の高い位相調整が可能となる。

また、実際の適用例として、サンプリングタイミング調整を工場出荷時に装置１台毎に実施することによって、装置１台毎のバラツキによって、サンプリングタイミング不良品が出荷されることを未然に防ぐことができる。

（変形例）
ここで、光電変換素子の駆動周波数が異なる複数のモードを備えている場合は、ＣＣＤ出力信号における画像信号出力期間の長さが変化した場合に、リンギングノイズを含む特有のノイズが現れる位置が変化することある。そこで、サンプリングタイミングの設定方式を切り替え可能に構成し、サンプリングタイミング調整をモードごとに個別に実施する構成とすることができる。これによって、ユーザーの選択に合わせてサンプリングタイミングを切り替えられるので、画像読み取りにおける出力画像の画質がより広く選択可能となる。

（５．実施の形態５）
実施の形態５による画像処理装置は、実施の形態１による画像読取装置の要部を適用した画像処理装置である。ここでは、ＣＣＤに代わって、入力する画素ごとの画像データからアナログ電圧信号を取得し、取得するアナログ電圧信号に対して、既に説明したような出力処理を施すようにサンプルホールドすべき位相を設定し、設定された位相において出力するアナログ電圧信号に対して画像処理を施すものである。

図１８は、実施の形態５による画像処理装置の機能的ブロック図である。この画像処理装置は、入力する画像データをアナログ電圧信号に変換するアナログ変換部５１０と、アナログ変換部で変換された画素ごとのアナログ電圧信号の周期を分割する駆動タイミング信号生成部５２０と、駆動タイミング信号生成部５２０で分周されて定まる位相におけるアナログ電圧信号をサンプリングして保持するサンプルホールド回路５３０と、サンプルホールド回路で保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の差である変動量を算出する変動量算出部５４０と、変動量算出部で算出された変動量の大きさの最大値、および最大値を与える位相を判定する最大変動量判定部５５０と、最大変動量判定部５５０で判定された変動量の大きさの最大値を与える位相を基準として、該基準位相よりも進んだ位相の中から選択し、該選択された位相においてサンプルホールド回路で保持されたアナログ電圧信号を出力させるよう制御する位相制御回路５６０と、位相制御回路５６０によって出力されたアナログ電圧信号を、デジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換部５７０と、アナログ・デジタル変換部５７０によって変換されたデジタル信号に対して画像処理を施す画像処理部５８０と、を備える。

この構成によって、入力する画素ごとの画像データに対して、画素と画素との境界で発生する急激な出力変化であるリセット信号を、アナログ電圧信号値の最大の変動量を判定することによって検出し、検出されたリセット信号を与える位相よりも時間的に過去に所定数だけ進んだ位相におけるアナログ信号電圧の変動量が、所定のしきい値未満となる位相を選択し、該選択された位相をサンプルホールドすべき位相として設定して、設定された位相に対応するアナログ電圧信号値を出力させることによって、各画素において、ノイズの発生が少なく安定した状態のアナログ電圧信号値を取得して画像処理を施すことができるので、高精度に安定して読み取って画像処理を施すことができる画像処理装置を提供することができる。

（６．実施の形態６）
実施の形態６による画像形成装置は、実施の形態５による画像処理装置の要部を適用した画像形成装置である。ここでは、画像処理装置の要部によって画像処理された画像データに対して、画像出力部によって、画像出力する。

図１９は、実施の形態６による画像形成装置の機能的ブロック図である。この画像処理装置は、入力する画像データをアナログ電圧信号に変換するアナログ変換部６１０と、アナログ変換部６１０で変換された画素ごとのアナログ電圧信号の周期を分割する駆動タイミング信号生成部６２０と、駆動タイミング信号生成部６２０で分周されて定まる位相におけるアナログ電圧信号をサンプリングして保持するサンプルホールド回路６３０と、サンプルホールド回路６３０で保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の差である変動量を算出する変動量算出部６４０と、変動量算出部６４０で算出された変動量の大きさの最大値、および最大値を与える位相を判定する最大変動判定部６５０と、最大変動判定部６５０で判定された変動量の大きさの最大値を与える位相を基準として、該基準位相よりも進んだ位相の中から選択し、該選択された位相においてサンプルホールド回路６３０で保持されたアナログ電圧信号を出力させるよう制御する位相制御回路６６０と、位相制御回路６６０によって出力されたアナログ電圧信号を、デジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換部６７０と、アナログ・デジタル変換部６７０によって変換されたデジタル信号に対して画像処理を施す画像処理部６８０と、画像処理部６８０によって画像処理を施されたデジタル信号に基づいて、画像出力する画像出力部６９０と、を備える。

この構成によって、入力する画素ごとの画像データに対して、画素と画素との境界で発生する急激な出力変化であるリセット信号を、アナログ電圧信号値の最大の変動量を判定することによって検出し、検出されたリセット信号を与える位相よりも時間的に過去に所定数だけ進んだ位相におけるアナログ信号電圧の変動量が、所定のしきい値未満となる位相を選択し、該選択された位相をサンプルホールドすべき位相として設定して、設定された位相に対応するアナログ電圧信号値を出力させることによって、各画素において、ノイズの発生が少なく安定した状態のアナログ電圧信号値を取得して画像処理を施すことができるので、入力する画像データに対して高精度に安定して読み取って画像形成を施すことができる画像形成装置を提供することができる。

（７．実施の形態７）
実施の形態７によるデジタルカメラは、実施の形態１による画像読取装置の要部を適用したものである。ここでは、撮像する画像データに対して、実施の形態１において説明したように、好適なアナログ電圧信号出力を与える位相を設定する。

図２０は、実施の形態７によるデジタルカメラの機能的ブロック図である。このデジタルカメラは、被写体からの光を受光し、該受光量を取得するＣＣＤなどを含む撮像部７０５と、撮像部によって取得された受光量をアナログ電圧信号に画素ごとに変換するアナログ変換部７１０と、アナログ変換部７１０で変換された画素ごとのアナログ電圧信号の周期を分割する駆動タイミング信号生成部７２０と、駆動タイミング信号生成部７２０で分周されて定まる位相におけるアナログ電圧信号をサンプリングして保持するサンプルホールド回路７３０と、サンプルホールド回路７３０で保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の差である変動量を算出する変動量算出部７４０と、変動量算出部７４０で算出された変動量の大きさの最大値、および最大値を与える位相を判定する最大変動判定部７５０と、最大変動判定部７５０で判定された変動量の大きさの最大値を与える位相を基準として、該基準位相よりも進んだ位相の中から選択し、該選択された位相においてサンプルホールド回路７３０で保持されたアナログ電圧信号を出力させるよう制御する位相制御回路７６０と、位相制御回路７６０によって制御された出力されたアナログ電圧信号を格納するメモリ７７０と、を備える。

この構成によって、撮影した画素ごとの画像データに対して、画素と画素との境界で発生する急激な出力変化であるリセット信号を、アナログ電圧信号値の最大の変動量を判定することによって検出し、検出されたリセット信号を与える位相よりも時間的に過去に所定数だけ進んだ位相におけるアナログ信号電圧の変動量が、所定のしきい値未満となる位相を選択し、該選択された位相をサンプルホールドすべき位相として設定して、設定された位相に対応するアナログ電圧信号値を出力させることによって、各画素において、ノイズの発生が少なく安定した状態のアナログ電圧信号値を取得することができるので、撮影する画像データに対して高精度に安定して読み取って撮像データを生成することができるデジタルカメラを提供することができる。

（８．実施の形態による画像形成装置のハード構成）
図２１は、実施の形態による画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、ファックスやスキャナなどの複合的機能を備える複合機（ＭＦＰ）として構成されている。図に示すように、このＭＦＰは、コントローラ１２１０とエンジン部１２６０とをＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）バスで接続した構成となる。コントローラ１２１０は、ＭＦＰ全体の制御、画像処理制御、回転駆動制御、および各種の制御など、ＦＣＵＩ／Ｆ１２３０、操作表示部１２２０からの入力を制御するコントローラである。エンジン部１２６０は、ＰＣＩバスに接続可能な画像処理エンジンなどであり、例えば取得した画像データに対して誤差拡散やガンマ変換などの画像処理部分が含まれる。

コントローラ１２１０は、ＣＰＵ１２１１と、ノースブリッジ（ＮＢ）１２１３と、システムメモリ（ＭＥＭ−Ｐ）１２１２と、サウスブリッジ（ＳＢ）１２１４と、ローカルメモリ（ＭＥＭ−Ｃ）１２１７と、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１２１６と、ハードディスクドライブ１２１８とを有し、ノースブリッジ１２１３とＡＳＩＣ１２１６との間をＡＧＰ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｏｒｔ）バス１２１５で接続した構成となる。また、ＭＥＭ−Ｐ１２１２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１２ａと、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１２ｂとをさらに有する。

ＣＰＵ１２１１は、ＭＦＰの全体制御を行うものであり、ＮＢ１２１３、ＭＥＭ−Ｐ１２１２およびＳＢ１２１４からなるチップセットを有し、このチップセットを介して他の機器と接続される。

ＮＢ１２１３は、ＣＰＵ１２１１とＭＥＭ−Ｐ１２１２、ＳＢ１２１４、ＡＧＰ１２１５とを接続するためのブリッジであり、ＭＥＭ−Ｐ１２１２に対する読み書きなどを制御するメモリコントローラと、ＰＣＩマスタおよびＡＧＰターゲットとを有する。

ＭＥＭ−Ｐ１２１２は、プログラムやデータの格納用メモリ、プログラムやデータの展開用メモリなどとして用いるシステムメモリであり、ＲＯＭ１２１２ａとＲＡＭ１２１２ｂとからなる。ＲＯＭ１２１２ａは、プログラムやデータの格納用メモリとして用いる読み出し専用のメモリであり、ＲＡＭ１２１２ｂは、プログラムやデータの展開用メモリ、画像処理時の画像描画メモリなどとして用いる書き込みおよび読み出し可能なメモリである。

ＳＢ１２１４は、ＮＢ１２１３とＰＣＩデバイス、周辺デバイスとを接続するためのブリッジである。このＳＢ１２１４は、ＰＣＩバスを介してＮＢ１２１３と接続されており、このＰＣＩバスには、ＦＣＵＩ／Ｆ１２３０なども接続される。

ＡＳＩＣ１２１６は、マルチメディア情報処理用のハードウェア要素を有するマルチメディア情報処理用途向けのＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）であり、ＡＧＰ１２１５、ＰＣＩバス、ＨＤＤ１２１８およびＭＥＭ−Ｃ１２１７をそれぞれ接続するブリッジの役割を有する。

このＡＳＩＣ１２１６は、ＰＣＩターゲットおよびＡＧＰマスタと、ＡＳＩＣ１２１６の中核をなすアービタ（ＡＲＢ）と、ＭＥＭ−Ｃ１２１７を制御するメモリコントローラと、ハードウェアロジック等により画像データの回転などを行う複数のＤＭＡＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）と、エンジン部１２６０との間でＰＣＩバスを介してＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）１２４０、ＩＥＥＥ（ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）１３９４インタフェース１２５０が接続される。

ＭＥＭ−Ｃ１２１７は、送信用画像バッファ、符号バッファとして用いるローカルメモリであり、ＨＤＤ１２１８は、画像データの蓄積、プログラムの蓄積、フォントデータの蓄積、フォームの蓄積を行うためのストーレジである。

ＡＧＰ１２１５は、グラフィック処理を高速化するために提案されたグラフィックスアクセラレータカード用のバスインタフェースであり、ＭＥＭ−Ｐ１２１２に高スループットで直接アクセスすることにより、グラフィクスアクセラレータカードを高速にするものである。

ＡＳＩＣ１２１６に接続する操作表示部１２２０は、操作者からの操作入力を受け付けて、ＡＳＩＣ１２１６に受け付けられた操作入力情報を送信する。

なお、実施の形態によるＭＦＰで実行される感光体回転補正プログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。

実施の形態による画像形成装置で実行される感光体回転補正プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

さらに、実施の形態によるＭＦＰで実行される信号処理プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、実施の形態によるＭＦＰで実行される信号処理プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

実施の形態によるＭＦＰで実行される信号処理プログラムは、上述した各部（変動量算出部１５２、最大変動量判定部１５３，および位相制御部１５０など）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記ＲＯＭから信号処理プログラムを読み出して実行することにより上記各部の変動量算出部１５２、最大変動量判定部１５３，および位相制御部１５０などが主記憶装置上に生成されるようになっている。

以上のように、本発明にかかる信号処理装置、画像読取装置、画像処理装置、画像形成装置、デジタルカメラ、信号処理方法、画像処理方法、およびそれらの方法をコンピュータに実行させるプログラムは、信号処理技術に有用であり、特に、高速で高画質な画像信号処理を行う技術に適している。

実施の形態１による画像読取装置の機能的ブロック図である。 ３ラインカラーＣＣＤの構成を説明する模式図である。 サンプルホールド用クロックとＰＬＬクロックとの関係を説明する図である。 駆動タイミング信号生成部の、他の構成例を説明する図である。 代表的なＣＣＤ出力信号波形について説明する図である。 ＣＣＤ出力信号、サンプルホールド用クロック、およびサンプルホールド回路出力の関係を説明するタイミングチャート図である。 ＣＣＤ出力を、ＰＬＬクロックの半周機幅でサンプリングすることを説明する図である。 リセットノイズの検出を説明する図である。 実施の形態１によるサンプリングタイミング調整手順を説明するフローチャートである。 ＣＣＤ出力信号波形に対して、サンプリングタイミング毎に基準白板読取レベル平均値との変動量を示した説明図である。 ＣＣＤから出力されたアナログ電圧出力波形に対して、サンプリングタイミングごとに基準白板読取レベル平均値との変動量を示した他の説明図である。 実施の形態１による画像読取装置の読取部の構成を示す図である。 ＣＣＤ出力信号波形に対して、サンプリングタイミングごとに基準白板読取レベル平均値との変動量を示した１つの図である。 実施の形態２によるサンプリングタイミング手順を説明するフローチャートである。 ＣＣＤ出力信号波形に対して、サンプリングタイミングごとに基準白板読取レベル平均値との変動量を示した１つの図である。 サンプリングタイミングの調整手順を説明するフローチャートである。 サンプリングタイミング手順を説明するフローチャートである。 実施の形態５による画像処理装置の機能的ブロック図である。 実施の形態６による画像形成装置の機能的ブロック図である。 実施の形態７によるデジタルカメラの機能的ブロック図である。 実施の形態による画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 従来のＣＣＤの出力波形にリンギングノイズが混入する例を示す図である。 ＣＣＤ駆動信号の高速化による波形変化を説明する図である。

符号の説明

１００ 画像読取回路
１１０ ＣＣＤ
１１５ ＣＣＤドライバ
１２０、１３０、１４０ アナログ信号処理回路
１２１ サンプルホールド回路
１２２ 可変ゲインアンプ
１２３ アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換部
１５０ 位相制御部
１５１ 駆動タイミング信号生成部
１５２ 変動量算出部
１５３ 最大変動量判定部
１５４ 位相制御回路
２００ 画像処理回路
２１０ シェーディング補正部
２２０ 画像処理部
２３０ メモリ
２４０ ＣＰＵ
５１０ アナログ変換部
５８０ 画像処理部
６９０ 画像出力部
７０５ 撮像部
７７０ メモリ

Claims (21)

1. 画素ごとの受光量をアナログ電圧信号に変換する光電変換手段と、
   前記光電変換手段で変換された画素ごとのアナログ電圧信号の周期を分割する分周手段と、
   前記分周手段で分周されて定まる位相での前記アナログ電圧信号を保持する保持手段と、
   前記保持手段で保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出する変動量算出手段と、
   前記変動量算出手段で算出された前記変動量の最大値、および前記最大値を与える位相を判定する最大変動判定手段と、
   前記変動量と所定のしきい値との大小を判定するしきい値判定手段と、
   前記最大変動判定手段によって判定された最大変動量を与える位相より所定数だけ進んだ位相であって、前記しきい値判定手段によって前記所定のしきい値未満であると判定された変動量を与える位相の集合を取得する位相取得手段と、
   前記位相取得手段が取得した位相集合に含まれる位相に対応して前記保持手段で保持された前記アナログ電圧信号値を出力させる信号出力手段と、
   を、備えたことを特徴とする信号処理装置。
2. 前記光電変換手段は、ホワイトバランスの基準となる基準白板からの受光量をアナログ電圧信号値に変換するものであることを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
3. 前記信号出力手段は、前記位相集合に含まれる位相のうち、中央値に最も近い位相に対応して前記保持手段に保持されたアナログ電圧信号値を出力させるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の信号処理装置。
4. 前記信号出力手段は、前記位相集合に含まれる位相のうち、前記変動量を最小とする位相に対応して前記保持手段に保持されたアナログ電圧信号値を出力させるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の信号処理装置。
5. 前記信号出力手段は、前記位相集合に含まれる位相のうち、前記最大変動量を与える位相に最も近い位相に対応して前記保持手段に保持されたアナログ電圧信号値を出力させるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の信号処理装置。
6. 前記信号出力手段は、前記位相集合が空集合である場合は、前記変動量の大きさを最小とする位相に対応して前記保持手段に保持されたアナログ電圧信号値を出力させるものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の信号処理装置。
7. 前記信号出力手段は、前記位相集合が空集合である場合は、前記最大変動量を与える位相に最も近い位相に対応して前記保持手段で保持されたアナログ電圧信号値を出力させるものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の信号処理装置。
8. 原稿画像からの反射光を受光して画素ごとの受光量を読み取る読取手段と、
   前記読取手段によって読み取られた画素ごとの受光量をアナログ電圧信号に変換するアナログ電圧信号変換手段と、
   前記アナログ電圧信号変換手段で変換された画素ごとのアナログ電圧信号の周期を分割する分周手段と、
   前記分周手段で分周されて定まる位相での前記アナログ電圧信号を保持する保持手段と、
   前記保持手段で保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出する変動量算出手段と、
   前記変動量算出手段で算出された前記変動量の最大値、および前記最大値を与える位相を判定する最大変動判定手段と、
   前記変動量と所定のしきい値との大小を判定するしきい値判定手段と、
   前記最大変動判定手段によって判定された最大変動量を与える位相より所定数だけ進んだ位相であって、前記しきい値判定手段によって前記所定のしきい値未満であると判定された変動量を与える位相の集合を取得する位相取得手段と、
   前記位相取得手段が取得した位相集合に含まれる位相に対応して前記保持手段で保持された前記アナログ電圧信号値を出力させる信号出力手段と、
   を、備えたことを特徴とする画像読取装置。
9. 画素ごとの画像データをアナログ電圧信号に変換するアナログ電圧信号変換手段と、
   前記アナログ電圧信号変換手段で変換された画素ごとのアナログ電圧信号の周期を分割する分周手段と、
   前記分周手段で分周されて定まる位相での前記アナログ電圧信号を保持する保持手段と、
   前記保持手段で保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出する変動量算出手段と、
   前記変動量算出手段で算出された前記変動量の最大値、および前記最大値を与える位相を判定する最大変動判定手段と、
   前記変動量と所定のしきい値との大小を判定するしきい値判定手段と、
   前記最大変動判定手段によって判定された最大変動量を与える位相より所定数だけ進んだ位相であって、前記しきい値判定手段によって前記所定のしきい値未満であると判定された変動量を与える位相の集合を取得する位相取得手段と、
   前記位相取得手段が取得した位相集合に含まれる位相に対応して前記保持手段で保持された前記アナログ電圧信号値を出力させる信号出力手段と、
   前記信号出力手段によって出力されたアナログ電圧信号を、デジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換手段と、
   前記アナログ・デジタル変換手段によって変換されたデジタル信号に対して画像処理を施す画像処理手段と、
   を備えたことを特徴とする画像処理装置。
10. 画素ごとの画像データをアナログ電圧信号に変換するアナログ電圧信号変換手段と、
    前記アナログ電圧信号変換手段で変換された画素ごとのアナログ電圧信号の周期を分割する分周手段と、
    前記分周手段で分周されて定まる位相での前記アナログ電圧信号を保持する保持手段と、
    前記保持手段で保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出する変動量算出手段と、
    前記変動量算出手段で算出された前記変動量の最大値、および前記最大値を与える位相を判定する最大変動判定手段と、
    前記変動量と所定のしきい値との大小を判定するしきい値判定手段と、
    前記最大変動判定手段によって判定された最大変動量を与える位相より所定数だけ進んだ位相であって、前記しきい値判定手段によって前記所定のしきい値未満であると判定された変動量を与える位相の集合を取得する位相取得手段と、
    前記位相取得手段が取得した位相集合に含まれる位相に対応して前記保持手段で保持された前記アナログ電圧信号値を出力させる信号出力手段と、
    前記信号出力手段によって出力されたアナログ電圧信号を、デジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換手段と、
    前記アナログ・デジタル変換手段によって変換されたデジタル信号に対して画像処理を施す画像処理手段と、
    前記画像処理手段によって画像処理を施されたデジタル信号に基づいて、画像出力する画像出力手段と、
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。
11. 被写体からの光を受光した受光量をアナログ電圧信号に画素ごとに変換する撮像手段と、
    前記撮像手段で変換された画素ごとのアナログ電圧信号の周期を分割する分周手段と、
    前記分周手段で分周されて定まる位相での前記アナログ電圧信号を保持する保持手段と、
    前記保持手段で保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出する変動量算出手段と、
    前記変動量算出手段で算出された前記変動量の最大値、および前記最大値を与える位相を判定する最大変動判定手段と、
    前記変動量と所定のしきい値との大小を判定するしきい値判定手段と、
    前記最大変動判定手段によって判定された最大変動量を与える位相より所定数だけ進んだ位相であって、前記しきい値判定手段によって前記所定のしきい値未満であると判定された変動量を与える位相の集合を取得する位相取得手段と、
    前記位相取得手段が取得した位相集合に含まれる位相に対応して前記保持手段で保持された前記アナログ電圧信号値を出力させる信号出力手段と、
    を備えたことを特徴とするデジタルカメラ。
12. 画素ごとの受光量をアナログ電圧信号出力に変換して出力する信号処理装置における信号処理方法であって、
    光電変換手段によって前記受光量をアナログ電圧信号に変換し、分周手段によって画素ごとのアナログ電圧信号の周期を分割し、保持手段によって該分周された位相における前記アナログ電圧信号を保持する保持工程と、
    変動量算出手段によって、前記保持工程で保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出する変動量算出工程と、
    最大変動判定手段によって、前記変動量算出工程で算出された前記変動量の最大値、および前記最大値を与える位相を判定する最大変動判定工程と、
    しきい値判定手段によって、前記変動量と所定のしきい値との大小を判定するしきい値判定工程と、
    位相取得手段によって、前記最大変動判定工程で判定された最大変動量を与える位相から所定数だけ進んだ位相まであって、前記しきい値判定工程で前記所定のしきい値未満であると判定された変動量を与える位相の集合を取得する位相取得工程と、
    前記信号出力手段によって、前記位相取得工程で取得した位相集合に含まれる位相に対応して前記保持工程で保持された前記アナログ電圧信号値を出力させる信号出力工程と、
    を含むことを特徴とする信号処理方法。
13. 前記保持工程は、ホワイトバランスの基準となる基準白板からの受光量をアナログ電圧信号値に変換して保持するものであることを特徴とする請求項１２に記載の信号処理方法。
14. 前記信号出力工程は、前記位相集合に含まれる位相のうち、中央値に最も近い位相に対応して前記保持工程で保持されたアナログ電圧信号値を出力させるものであることを特徴とする請求項１２または１３に記載の信号処理方法。
15. 前記信号出力工程は、前記位相集合に含まれる位相のうち、前記変動量を最小とする位相に対応して前記保持工程で保持されたアナログ電圧信号値を出力させるものであることを特徴とする請求項１２または１３に記載の信号処理方法。
16. 前記信号出力工程は、前記位相集合に含まれる位相のうち、前記最大変動量を与える位相に最も近い位相に対応して前記保持工程で保持されたアナログ電圧信号値を出力させるものであることを特徴とする請求項１２または１３に記載の信号処理方法。
17. 前記信号出力工程は、前記位相集合が空集合である場合は、前記変動量の大きさを最小とする位相に対応して前記保持手段で保持されたアナログ電圧信号値を出力させるものであることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１つに記載の信号処理方法。
18. 前記信号出力工程は、前記位相集合が空集合である場合は、前記最大変動量を与える位相に最も近い位相に対応して前記保持工程で保持されたアナログ電圧信号値を出力させるものであることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１つに記載の信号処理方法。
19. 画素ごとの画像データをアナログ電圧信号変換手段によってアナログ電圧信号に変換し画像処理を施す画像処理装置における画像処理方法であって、
    前記アナログ電圧信号変換手段によって変換されたアナログ電圧信号を、分周手段によって画素ごとの前記アナログ電圧信号の周期を分割し、保持手段によって、該分周された位相における前記アナログ電圧信号を保持する保持工程と、
    変動量算出手段によって、前記保持工程で保持された隣接する位相でのアナログ電圧信号値の変動量を算出する変動量算出工程と、
    最大変動判定手段によって、前記変動量算出工程で算出された前記変動量の最大値、および前記最大値を与える位相を判定する最大変動判定工程と、
    しきい値判定手段によって、前記変動量と所定のしきい値との大小を判定するしきい値判定工程と、
    位相取得手段によって、前記最大変動判定工程で判定された最大変動量を与える位相から所定数だけ進んだ位相まであって、前記しきい値判定工程で前記所定のしきい値未満であると判定された変動量を与える位相の集合を取得する位相取得工程と、
    前記信号出力手段によって、前記位相取得工程で取得した位相集合に含まれる位相に対応して前記保持手段で保持された前記アナログ電圧信号値を出力させる信号出力工程と、
    アナログ・デジタル変換手段によって、前記信号出力工程で出力されたアナログ電圧信号を、デジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換工程と、
    画像処理手段によって、前記アナログ・デジタル変換工程で変換されたデジタル信号に対して画像処理を施す画像処理工程と、
    を含むことを特徴とする画像処理方法。
20. 請求項１２〜１８のいずれか１つに記載の信号処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
21. 請求項１９に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
    

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