JP2008252217A - Image reader - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、スキャナ、FAX、コピー機等、原稿の情報をデジタル的に読取る画像読取装置に関するものである。 The present invention relates to an image reading apparatus that digitally reads information on an original, such as a scanner, a FAX, and a copier.
スキャナ、FAX、コピー機等の読取部として、直列に複数のセンサチップを配置して画像を読取る密着型イメージセンサなどの画像読取装置を適用する技術が普及している。
密着型イメージセンサのリニアリティ特性が理想から崩れる要因としては、センサチップのリニアリティ特性の崩れによるものと、原稿からの拡散光が筐体内で反射し再度原稿に照射される照り返し現象(拡散反射光の照り返し現象)によるものとが存在する。特に、各センサチップ間でリニアリティ特性のばらつきが発生した場合には、センサチップの繋ぎ目において大きな出力段差が発生し、著しい画像品質の劣化をもたらす原因となる。
As a reading unit of a scanner, a FAX, a copier, or the like, a technique is widely used in which an image reading device such as a contact image sensor that reads an image by arranging a plurality of sensor chips in series is widely used.
The factors that cause the linearity characteristics of the contact image sensor to collapse from the ideal are the deterioration of the linearity characteristics of the sensor chip and the reflection phenomenon (diffuse reflection There is a thing caused by the reflection phenomenon). In particular, when a variation in linearity characteristics occurs between the sensor chips, a large output step is generated at the joint of the sensor chips, which causes a significant deterioration in image quality.
画像読取装置(密着型イメージセンサ)の入力光量が少ないレベル(黒レベル)と入力光量が多いレベル(白レベル)の構成素子の電気的ばらつきを解決する補正手段としては、光源を点灯し均一な反射特性を有する白色基準板からの反射光と、光源消灯時の暗出力とを読取り、それぞれの出力値が画素単位で一致するように、シェーディング補正(白黒補正)を実施するものが一般的である。この補正の補正量の更新は装置の電源投入毎や原稿読取毎に行われる。 As a correction means for solving the electrical variation of the components of the image reading device (contact type image sensor) having a low input light quantity (black level) and a high input light quantity (white level), a light source is turned on and uniform. It is common to read the reflected light from a white reference plate having reflection characteristics and the dark output when the light source is turned off, and perform shading correction (monochrome correction) so that the respective output values match in pixel units. is there. The correction amount is updated every time the apparatus is turned on or each time the document is read.
また、リニアリティのばらつきを解決する補正手段としては、複数の濃度部分を持った基準グレースケール原稿(中間調原稿)などを読取り、各濃度の出力値が一定レベルで均一になるようにリニアリティ補正を実施する方法が知られている。この補正の補正量は、出荷前検査時やメンテナンス時に実施され、その後は固定的に補正値を使用することが一般的である。 In addition, as a correction means to solve the variation in linearity, a reference gray scale original (halftone original) having a plurality of density portions is read, and linearity correction is performed so that the output value of each density is uniform at a certain level. The method of performing is known. In general, the correction amount is corrected at the time of inspection before shipment or maintenance, and thereafter, the correction value is used in a fixed manner.
例えば、白色基準板やグレースケール原稿を用い、シェーディング補正やリニアリティ補正を実施する方法として、特開2003−219172号公報図1(特許文献1参照)には、CIS(密着型イメージセンサ)モジュール202の各々の出力部(OS1〜OS16)からの信号に対してゲインオフセット調整を行うゲインオフセット調整回路と、ディジタル信号に変換するADコンバータを有するアナログ信号処理部101と、並べ替え部102でソートされた信号を色毎にシェーディング補正するシェーディング補正部103と、シェーディング補正された信号を複数のリニアリティ特性の異なる画像信号に対してリニアリティ補正を行うリニアリティ補正部104とを組み込んだ画像処理装置が開示されており、白色基準板206を用いて出力データのシェーディング補正を行い、ハーフトーンチャート(中間調原稿)を用いてシェーディング補正後のリニアリティ補正を行っている。
For example, as a method for performing shading correction and linearity correction using a white reference plate or a gray scale document, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-219172 (see Patent Document 1) includes a CIS (contact image sensor) module 202. Are sorted by a rearrangement unit 102, a gain offset adjustment circuit that performs gain offset adjustment on signals from the respective output units (
しかし、特許文献1に記載のものでは、先に白色基準板を使用して黒白レベルを均一化した後、既知の濃度比を持った基準原稿を複数読込み、原稿濃度比とそれを読取った際の出力比が一致するように補正値が導出される。このため、これら補正を実現する画像処理回路としても、リニアリティ補正回路はシェーディング補正回路の後に設けられており、シェーディング補正を実施した後の出力に対してリニアリティ補正が実施されるものの以下の項目について課題が残る。
However, in the apparatus described in
まず、センサ(センサチップ)のリニアリティ特性は、主に光電変換を行う受光素子部の変換効率特性やアナログ回路部の入出力特性に依存しており、入射光量に対する出力電圧で定義される。このため、光源の光量が経時変化等により変動した場合には、基準原稿を読取った場合の出力電圧が補正値を導出した過去時点での出力電圧とは異なることになるが補正値は固定であるため十分な補正が行われなくなり、結果、読取画像にムラが発生するという課題があった。 First, the linearity characteristic of the sensor (sensor chip) mainly depends on the conversion efficiency characteristic of the light receiving element part that performs photoelectric conversion and the input / output characteristic of the analog circuit part, and is defined by the output voltage with respect to the incident light amount. For this reason, when the amount of light from the light source fluctuates due to changes over time, the output voltage when the reference document is read differs from the output voltage at the past time when the correction value was derived, but the correction value is fixed. Therefore, there is a problem that sufficient correction is not performed, and as a result, unevenness occurs in the read image.
また、この課題を解決するためには、メンテナンス等により、再度基準原稿などを読み込んで補正値を更新する必要があるという問題点があった。 Further, in order to solve this problem, there is a problem that it is necessary to read the reference document again and update the correction value by maintenance or the like.
また、密着型イメージセンサに使用されるセンサチップは、チップ接続部の画素欠落数を最小限に抑えるため、チップ両端に位置する受光素子部を可能な限りチップ端部に接近させて配置する。従って、チップ端部付近の受光素子部は内側の領域にあるそれらと比べて特性のばらつきが大きくなる。このため、センサチップ単位で一律のリニアリティ補正を実施する場合、チップ端部付近の補正が十分にできなくなり、画像のムラが発生するという課題があった。 In order to minimize the number of missing pixels in the chip connection portion, the sensor chip used in the contact image sensor is arranged with the light receiving element portions located at both ends of the chip as close to the chip end as possible. Therefore, the light receiving element portion near the chip end portion has a larger variation in characteristics than those in the inner region. For this reason, when uniform linearity correction is performed in units of sensor chips, there is a problem in that correction near the end of the chip cannot be performed sufficiently and image unevenness occurs.
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、光源の光量などの経時変化等により画像出力が変動した場合においても、適切なリニアリティ補正を実現することにより画像品質の劣化を防止することが可能な画像読取装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when the image output fluctuates due to a change over time such as the light amount of the light source, the image quality is deteriorated by realizing appropriate linearity correction. An object of the present invention is to provide an image reading apparatus capable of preventing the above-described problem.
請求項1に係る発明の画像読取装置は、原稿を照射する光源と、原稿で反射した光を収束するレンズと、このレンズで収束された光を受光する複数の画素が形成された少なくと2個以上のセンサチップと、このセンサチップで光電変換されたアナログ信号をアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換部と、このアナログ・デジタル変換部でデジタル変換された光電変換出力を前記センサチップの暗時の出力データを生成し均一化補正する黒補正部と、この黒補正部で補正されたデータと、あらかじめ基準露光量に対して段階的に露光量を変化させて採取し、各画素に亘って記憶素子に収納した画素データとを差分してからリニアリティ補正する第1のリニアリティ補正部と、この第1のリニアリティ補正部から出力され、前記光源で照射された前記センサチップ各画素の明時の出力データを生成し均一化補正する白補正部とを備えたものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an image reading apparatus including at least two light sources that irradiate a document, a lens that converges light reflected by the document, and a plurality of pixels that receive light converged by the lens. Two or more sensor chips, an analog / digital conversion unit that performs analog / digital conversion on an analog signal photoelectrically converted by the sensor chip, and a photoelectric conversion output digitally converted by the analog / digital conversion unit. A black correction unit that generates output data at the same time and corrects the uniformity, data corrected by the black correction unit, and an exposure amount that is stepwise changed in advance with respect to a reference exposure amount. A first linearity correction unit that corrects linearity after subtracting the pixel data stored in the storage element, and the light source output from the first linearity correction unit Generating an irradiation output data at the time of light of the sensor chip each pixel were those with a white correction unit that corrects uniform.
請求項2に係る発明の画像読取装置は、原稿を照射する光源と、原稿で反射した光を収束するレンズと、このレンズで収束された光を受光する複数の画素が形成された少なくと2個以上のセンサチップと、このセンサチップで光電変換されたアナログ信号をアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換部と、このアナログ・デジタル変換部でデジタル変換された光電変換出力をあらかじめ基準露光量に対して段階的に露光量を変化させて採取し、各画素に亘って記憶素子に収納した画素データをリニアリティ補正する第1のリニアリティ補正部と、この第1のリニアリティ補正部から出力され、前記センサチップの暗時の出力データを生成し均一化補正する黒補正部と、前記光源で照射された前記センサチップ各画素の明時の出力データを生成し均一化補正する白補正部とを備えたものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an image reading apparatus including at least two light sources that irradiate a document, a lens that converges light reflected by the document, and a plurality of pixels that receive light converged by the lens. More than one sensor chip, an analog / digital converter that performs analog / digital conversion on the analog signal photoelectrically converted by the sensor chip, and a photoelectric conversion output that has been digitally converted by the analog / digital converter is used as a reference exposure amount in advance. A first linearity correction unit that performs linearity correction on pixel data stored in a storage element over each pixel, and is output from the first linearity correction unit, and is extracted from the first linearity correction unit. A black correction unit that generates and uniformizes output data of the sensor chip in the dark, and a light output data of each pixel of the sensor chip irradiated by the light source. It generates a data is obtained and a white correction unit that corrects uniform.
請求項3に係る発明の画像読取装置は、原稿を照射する光源と、原稿で反射した光を収束するレンズと、このレンズで収束された光を受光する複数の画素が形成された少なくと2個以上のセンサチップと、このセンサチップで光電変換されたアナログ信号をアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換部と、このアナログ・デジタル変換部でデジタル変換された光電変換出力をあらかじめ基準露光量に対して段階的に露光量を変化させて採取し、各画素に亘って記憶素子に収納した画素データをリニアリティ補正する第1のリニアリティ補正部と、前記センサチップの暗時の出力データを生成し均一化補正する黒補正部と、前記光源で照射された前記センサチップ各画素の明時の出力データを生成し均一化補正する白補正部と、前記第1のリニアリティ補正部、前記黒補正部及び前記白補正部のそれぞれの入力部に連動して設置され、一方の開閉動作でデジタル変換された前記光電変換出力を黒補正部から前記第1のリニアリティ補正部を経由して前記白補正部に入力し、他方の開閉動作でデジタル変換された前記光電変換出力を前記第1のリニアリティ補正部から前記黒補正部を経由して前記白補正部に入力する切替手段とを備えたものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an image reading apparatus including at least two light sources for irradiating a document, a lens for converging light reflected by the document, and a plurality of pixels for receiving light converged by the lens. More than one sensor chip, an analog / digital converter that performs analog / digital conversion on the analog signal photoelectrically converted by the sensor chip, and a photoelectric conversion output that has been digitally converted by the analog / digital converter is used as a reference exposure amount in advance. A first linearity correction unit that corrects linearity of pixel data stored in a storage element over each pixel, and outputs output data in the dark state of the sensor chip. A black correction unit that performs uniform correction; a white correction unit that generates and uniformizes and corrects output data at the time of each pixel of the sensor chip irradiated by the light source; and The linearity correction unit, the black correction unit, and the white correction unit are installed in conjunction with respective input units, and the photoelectric conversion output digitally converted by one opening / closing operation is transferred from the black correction unit to the first linearity correction unit. Input to the white correction unit via the correction unit, and input the photoelectric conversion output digitally converted by the other opening / closing operation from the first linearity correction unit to the white correction unit via the black correction unit And a switching means.
請求項4に係る発明の画像読取装置は、原稿を照射する光源と、原稿で反射した光を収束するレンズと、このレンズで収束された光を受光する複数の画素が形成された少なくと2個以上のセンサチップと、このセンサチップで光電変換されたアナログ信号をアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換部と、このアナログ・デジタル変換部でデジタル変換された光電変換出力を前記センサチップの暗時の出力データを生成し均一化補正する黒補正部と、この黒補正部で補正されたデータと、あらかじめ基準露光量に対して段階的に露光量を変化させて採取し、各画素に亘って記憶素子に収納した画素データとを差分してからリニアリティ補正する第1のリニアリティ補正部と、この第1のリニアリティ補正部から出力され、前記光源で照射された前記センサチップ各画素の明時の出力データを生成し均一化補正する白補正部とを備え、前記記憶素子には前記センサチップの端部周辺の画素と前記センサチップの端部周辺以外の画素とをあらかじめ異なる補正係数を持たせ、この補正係数を前記各画素の画素データに付加し演算処理することを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an image reading apparatus including at least two light sources that irradiate a document, a lens that converges light reflected by the document, and a plurality of pixels that receive light converged by the lens. Two or more sensor chips, an analog / digital conversion unit that performs analog / digital conversion on an analog signal photoelectrically converted by the sensor chip, and a photoelectric conversion output digitally converted by the analog / digital conversion unit. A black correction unit that generates output data at the same time and corrects the uniformity, data corrected by the black correction unit, and an exposure amount that is stepwise changed in advance with respect to a reference exposure amount. A first linearity correction unit that corrects linearity after subtracting the pixel data stored in the storage element, and the light source output from the first linearity correction unit A white correction unit that generates and uniformizes and corrects the output data at the time of each pixel of the irradiated sensor chip, and the storage element includes a pixel around the end of the sensor chip and a periphery of the end of the sensor chip A correction coefficient different from that of the other pixels is given in advance, and the correction coefficient is added to the pixel data of each pixel to perform arithmetic processing.
請求項5に係る発明の画像読取装置は、原稿を照射する光源と、原稿で反射した光を収束するレンズと、このレンズで収束された光を受光する複数の画素が形成された少なくと2個以上のセンサチップと、このセンサチップで光電変換されたアナログ信号をアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換部と、このアナログ・デジタル変換部でデジタル変換された光電変換出力をあらかじめ基準露光量に対して段階的に露光量を変化させて採取し、各画素に亘って記憶素子に収納した画素データをリニアリティ補正する第1のリニアリティ補正部と、この第1のリニアリティ補正部から出力され、前記センサチップの暗時の出力データを生成し均一化補正する黒補正部と、前記光源で照射された前記センサチップ各画素の明時の出力データを生成し均一化補正する白補正部とを備え、前記センサチップの端部周辺の画素と前記センサチップの端部周辺以外の画素とをあらかじめ異なる補正係数を持たせ、この補正係数を前記各画素の画素データに付加し演算処理することを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an image reading apparatus including at least two light sources that irradiate a document, a lens that converges light reflected by the document, and a plurality of pixels that receive light converged by the lens. More than one sensor chip, an analog / digital converter that performs analog / digital conversion on the analog signal photoelectrically converted by the sensor chip, and a photoelectric conversion output that has been digitally converted by the analog / digital converter is used as a reference exposure amount in advance. A first linearity correction unit that performs linearity correction on pixel data stored in a storage element over each pixel, and is output from the first linearity correction unit, and is extracted from the first linearity correction unit. A black correction unit that generates and uniformizes output data of the sensor chip in the dark, and a light output data of each pixel of the sensor chip irradiated by the light source. A white correction unit that generates and uniformizes the correction of pixels, and the pixels around the edge of the sensor chip and the pixels other than the periphery of the edge of the sensor chip have different correction coefficients in advance, and the correction coefficient is It is characterized by being added to pixel data of each pixel and performing arithmetic processing.
請求項6に係る発明の画像読取装置は、原稿を照射する光源と、原稿で反射した光を収束するレンズと、このレンズで収束された光を受光する複数の画素が形成された少なくと2個以上のセンサチップと、このセンサチップで光電変換されたアナログ信号をアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換部と、このアナログ・デジタル変換部でデジタル変換された光電変換出力をあらかじめ基準露光量に対して段階的に露光量を変化させて採取し、各画素に亘って記憶素子に収納した画素データをリニアリティ補正する第1のリニアリティ補正部と、前記センサチップの暗時の出力データを生成し均一化補正する黒補正部と、前記光源で照射された前記センサチップ各画素の明時の出力データを生成し均一化補正する白補正部と、前記第1のリニアリティ補正部、前記黒補正部及び前記白補正部のそれぞれの入力部に連動して設置され、一方の開閉動作でデジタル変換された前記光電変換出力を黒補正部から前記第1のリニアリティ補正部を経由して前記白補正部に入力し、他方の開閉動作でデジタル変換された前記光電変換出力を前記第1のリニアリティ補正部から前記黒補正部を経由して前記白補正部に入力する切替手段とを備え、前記センサチップの端部周辺の画素と前記センサチップの端部周辺以外の画素とをあらかじめ異なる補正係数を持たせ、この補正係数を前記各画素の画素データに付加し演算処理することを特徴とするものである。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an image reading apparatus including at least two light sources that irradiate a document, a lens that converges light reflected by the document, and a plurality of pixels that receive light converged by the lens. More than one sensor chip, an analog / digital converter that performs analog / digital conversion on the analog signal photoelectrically converted by the sensor chip, and a photoelectric conversion output that has been digitally converted by the analog / digital converter is used as a reference exposure amount in advance. A first linearity correction unit that corrects linearity of pixel data stored in a storage element over each pixel, and outputs output data in the dark state of the sensor chip. A black correction unit that performs uniform correction; a white correction unit that generates and uniformizes and corrects output data at the time of each pixel of the sensor chip irradiated by the light source; and The linearity correction unit, the black correction unit, and the white correction unit are installed in conjunction with respective input units, and the photoelectric conversion output digitally converted by one opening / closing operation is transferred from the black correction unit to the first linearity correction unit. Input to the white correction unit via the correction unit, and input the photoelectric conversion output digitally converted by the other opening / closing operation from the first linearity correction unit to the white correction unit via the black correction unit Switching means for providing a pixel with a different correction coefficient in advance for pixels around the edge of the sensor chip and pixels other than the edge around the sensor chip, and adding the correction coefficient to the pixel data of each pixel. It is characterized by performing arithmetic processing.
以上から請求項1に係る発明によれば、光電変換出力を暗時の出力データを補正する黒補正部と、あらかじめ基準露光量に対して段階的に露光量を変化させて採取した画素データとを差分してからリニアリティ補正するので暗出力考慮したリニアリティ特性を求めるので暗出力のばらつきが改善されたリニアリティ特性の優れた画像読取装置を得ることが可能である。 As described above, according to the first aspect of the present invention, the black correction unit that corrects the output data in the dark when the photoelectric conversion output is obtained, and the pixel data that is acquired by changing the exposure amount stepwise with respect to the reference exposure amount in advance. Since the linearity correction is performed after the difference is corrected, the linearity characteristic in consideration of the dark output is obtained. Therefore, it is possible to obtain an image reading apparatus with excellent linearity characteristic in which variations in dark output are improved.
請求項2に係る発明によれば、あらかじめ基準露光量に対して段階的に露光量を変化させて採取した画素データによるリニアリティ特性を求めてから暗出力の補正を行うのでリニアリティ補正後の素子の暗出力特性ばらつきを調整することが可能となり、特に特異な暗出力特性を有する受光部の暗出力調整に有用である。 According to the second aspect of the present invention, the linearity correction is performed after obtaining the linearity characteristics based on the pixel data obtained by changing the exposure amount stepwise with respect to the reference exposure amount in advance. It is possible to adjust the dark output characteristic variation, which is particularly useful for adjusting the dark output of a light receiving unit having a specific dark output characteristic.
請求項3に係る発明によれば、第1のリニアリティ補正部と黒補正部とを必要に応じて切替えて回路構成できるので請求項1に記載の効果と請求項2に記載の効果とを選択することができる。
According to the invention of claim 3, since the circuit configuration can be made by switching between the first linearity correction unit and the black correction unit as necessary, the effect of
請求項4乃至6に係る発明によれば、あらかじめ各画素の設置位置に基づく補正量(κ)をROMに収納し、これを補正することでセンサチップの受光部の位置による入出力特性のばらつきをも補正するので画像読取装置の画像品質がさらに向上するという利点がある。 According to the inventions according to claims 4 to 6, the correction amount (κ) based on the installation position of each pixel is stored in the ROM in advance, and the input / output characteristics vary depending on the position of the light receiving portion of the sensor chip by correcting this. This also has the advantage of further improving the image quality of the image reading apparatus.
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を用いて説明する。図1は、実施の形態1による画像読取装置のブロック構成図であり、図1において、1は多数の受光素子を搭載し、マルチチチップ型の撮像素子であるセンサチップ(センサ)、2はセンサチップ1かで光電変換されたアナログ信号を増幅し、アナログ電圧のゲインとオフセット量を調整するアナログのゲインオフセット調整部、3はゲインとオフセット調整したアナログ信号をデジタル変換するアナログ・デジタル変換部、4はデジタル変換された光電変換信号を増幅し、リファレンス位置を決めるため、すなわちデジタル電圧のゲインとオフセット量を調整するデジタルのゲインオフセット調整部である。
5は黒レベルのばらつきを補正する黒補正部、6は光電変換された出力のリニアリティばらつきを補正する第1のリニアリティ補正部、7は白レベルのばらつきを補正する白補正部、8は出力のリニアリティばらつきを補正する第2のリニアリティ補正部、9は黒補正部5と第1のリニアリティ補正部6との入力順序を入れ替えるアナログスイッチなどで構成した切替スイッチ(切替手段)である。
5 is a black correction unit that corrects black level variations, 6 is a first linearity correction unit that corrects linearity variations in photoelectrically converted output, 7 is a white correction unit that corrects white level variations, and 8 is an output A second linearity correction unit 9 for correcting the linearity variation, 9 is a changeover switch (switching means) constituted by an analog switch or the like for changing the input order of the black correction unit 5 and the first
10は、原稿からの拡散光を結像させるためのロッドレンズアレイなどのレンズアレイ(レンズ体)、11は原稿を照明するLEDなどを用いた光源、12は光源11の点灯パルス幅を制御する光源制御部(点灯制御回路)である。 13は第1のリニアリティ補正部5や第2のリニアリティ補正部8を制御するCPUであり、ROM(記憶素子)を含む。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示す。 Reference numeral 10 denotes a lens array (lens body) such as a rod lens array for forming an image of diffused light from the original, 11 denotes a light source using an LED or the like that illuminates the original, and 12 controls a lighting pulse width of the light source 11. A light source control unit (lighting control circuit). A CPU 13 controls the first linearity correction unit 5 and the second linearity correction unit 8 and includes a ROM (storage element). In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
次に動作について説明する。図1において、光源11より照射された光は、原稿面で散乱反射した後、レンズアレイ10を通してセンサチップ1上で結像される。
Next, the operation will be described. In FIG. 1, the light emitted from the light source 11 is scattered and reflected on the document surface and then imaged on the
センサチップ1には受光領域(受光部)があり、入射した光は、光電変換された後、センサチップ1のアナログ電圧として出力され、ゲインオフセット調整部2にて出力レベルが調整され、アナログ・デジタル変換部3にてデジタル信号に変換される。デジタル変換された出力はゲインオフセット調整部4にて出力レベルが調整され、切替スイッチ9を介して黒補正部5又は第1のリニアリティ補正部6に入力される。
The
次に切替スイッチ9が黒補正部に接続されている場合について説明する。黒補正部5は、光源11は消灯状態で黒補正するので光電変換素子が有する固定パターンノイズを全画素に渡り補正する(全画素補正)場合と、一定の画素単位で補正する場合とがある。いずれの場合にも周知の手段で一定値(例えば10bit精度での“0h”)に揃える補正が行われる。 Next, a case where the changeover switch 9 is connected to the black correction unit will be described. The black correction unit 5 performs black correction when the light source 11 is turned off, so that there are a case where the fixed pattern noise of the photoelectric conversion element is corrected over all pixels (all pixel correction) and a case where correction is performed in a certain pixel unit. . In any case, correction is performed by a known means so as to align with a constant value (for example, “0h” with 10-bit accuracy).
次に、第1のリニアリティ補正部6に入力された信号は、予め設定している補正テーブルに基づいてセンサチップ1に入射する光量に対しての出力が線形になるように補正する。
Next, the signal input to the first
次に補正テーブルについて説明する。図2はセンサチップ1の受光部に光が入射した場合の入射光量とセンサ出力との関係を説明する図である。図2では、センサ出力は、入射光量が無い場合でも一定の暗出力が発生すること、及び入射光量とセンサ出力と関係は線形状態では無いことが解かる。また、図3は光源11の光量を一定値に設定し、センサチップ1の受光部に光が入射した場合の反射率が変化する原稿濃度とセンサ出力との関係を説明する図である。図3では、センサ出力は、一定の暗出力が発生していることと、原稿濃度のOD(Optical Density)が1.6の黒原稿であっても暗出力レベルよりも少し高い出力値となることが解かる。
Next, the correction table will be described. FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between the amount of incident light and the sensor output when light is incident on the light receiving portion of the
図4は画像読取装置の断面図であり、20は光源11からの光を伝搬する導光体、21はセンサチップ1を搭載するセンサ基板、22は光源11を搭載するプリント配線板などで構成した基板、23は、ゲインオフセット調整部2、A/D変換器、ゲインオフセット調整部4、黒補正部5、第1のリニアリティ補正部6、白補正部7及び第2のリニアリティ補正部8及びCPU13などの機能回路を収納したASIC(信号処理IC)である。
24はレンズアレイ10、導光体20、センサ基板21、基板22などを収納又は保持する筐体である。なお、図中、図1と同一符号は同一又は相当部分を示す。
4 is a cross-sectional view of the image reading apparatus, in which 20 is a light guide that propagates light from the light source 11, 21 is a sensor substrate on which the
A
画像読取装置では、原稿面に接近させて導光体20や筐体24を接地するので導光体20や筐体24で反射、照り返しされた光が存在する。図5はセンサチップ1の受光部に光が入射した場合の原稿濃度と露光量との関係を説明する図である。図5では、光の照り返し現象で白原稿の濃度領域になるほど本来の線形曲線からはずれた非線形曲線となる。
In the image reading apparatus, since the
図6はセンサ基板21に複数のセンサチップ1を直線的に配列したセンサチップ1の受光領域を説明する図である。図6では、隣接するセンサチップ1間には隙間があるため最外域にある受光部(画素)は他の内部にある受光部よりも幾何学的特異位置にあることが解かる。従って、最外域周辺に位置する受光部は素子自体の性能は内部にある受光部領域と同一であっても出力の変化を生じる。
FIG. 6 is a diagram for explaining a light receiving region of the
図7は、各画素に応じた補正量(κ)を持たせる補正テーブルのデータ処理方法を説明する図である。図7では、一般処理用画素データとして、センサチップ1の先頭画素位置から一定画素間隔で定義した補正テーブルとする一方、チップ端処理用データとして、チップ端部周辺の画素については画素単位で定義する補正テーブルとしている。一定画素間隔で定義した補正テーブルに関して、補正テーブルが定義されていない間の画素位置においては、その前後の定義された補正テーブルを元に線形補間によって導出する。チップ端部周辺の画素については、一定間隔で定義された補正テーブルを使用する場合と、画素単位で定義された補正テーブルとを使用する場合とを、CPU13の指示に基づきそれぞれの画素毎にROMなどのレジスタ設定によって選択する。
FIG. 7 is a diagram for explaining a correction table data processing method for providing a correction amount (κ) corresponding to each pixel. In FIG. 7, the pixel data for general processing is a correction table defined at a fixed pixel interval from the top pixel position of the
すなわち、チップ端部周辺の画素については補正テーブルの定義位置間隔をチップ中央周辺の画素よりも密とすることで、センサチップ1のチップ端部周辺のリニアリティ特性が大きく崩れていても、リニアリティ補正をすることで確実に補正する。
That is, for pixels around the chip end, the definition position interval of the correction table is made denser than the pixels around the center of the chip, so that the linearity correction is performed even if the linearity characteristics around the chip end of the
次に補正量の導出方法について説明する。第1のリニアリティ補正部6では、センサチップ1に入射する光量に対しての出力特性が線形になるように補正する必要があるため、入射光量に対しての出力特性をあらかじめ測定する。光源11を使用し、光源制御部(点灯制御回路)12にて光源の点灯パルス幅を変化させながら、基準白色原稿を読み込ませることで、入射光量に対する出力特性を得る。図8は、光源11の点灯時間は、読み取りラインの1周期に対応して、複数のパルス制御された光源を点灯させ、各々のパルスに対してD/t比によるデュティ(Duty)制御して露光量とセンサ出力との関係を求め、図9に示すように露光量とセンサ出力が線形関係になるようにする。
Next, a method for deriving the correction amount will be described. Since the first
基準白色原稿は均一であるため、光源11の照り返し現象の影響度合いも一定となるため、光源11を駆動する時間(点灯パルス幅)とセンサチップ1への入力光量は比例関係となる。得られた入射光量に対しての出力特性を基にこの関係が線形になるように補正量を決定する。なお、本実施の形態1では光源11の点灯パルス幅を調整することで入射光量を調整したが、一定周期で駆動するセンサチップ1の蓄積時間を変更することでも同様の効果を得る。これら補正量は、予めROMに格納しておく。
Since the reference white original is uniform, the influence of the reflection phenomenon of the light source 11 is also constant, so that the time for driving the light source 11 (lighting pulse width) and the amount of light input to the
次に白補正部7では第1のリニアリティ補正部6で黒補正され、ROMに収納された補正テーブルからの各画素対応で補正された出力を受け、白補正が行われる。この白補正は基準白原稿や、一部の画素に対応して設けられた白補正板からの反射光を基準に行われ、各画素の出力が一定値になるように所定のゲインを掛け、例えば10bit精度での“3E8h”)に揃える補正が行われる。
Next, the white correction unit 7 performs black correction by the first
次に、第2のリニアリティ補正部8では、白補正部7で得た各画素のゲインに基づく係数を掛けて補正される。 Next, the second linearity correction unit 8 performs correction by multiplying the coefficient based on the gain of each pixel obtained by the white correction unit 7.
以上から第1のリニアリティ補正部6の効果として、黒補正部5で暗出力のばらつきデータを採取し、これをRAMなどに収納し、第1のリニアリティ補正部6で暗出力レベルのばらつきを補正すると共にあらかじめ各画素の設置位置に基づく補正量(κ)をROMに収納し、これを補正することでセンサチップ1の受光部の位置による入出力特性のばらつきを補正するので画像読取装置の画像品質が大幅に向上するという利点がある。
As described above, as an effect of the first
なお、光源の照り返し現象の影響については、読取装置の筐体や光源11の機構配置によるものが主体であるため部品の配置変更などにより、ハード的改善は可能である。その場合には、センサチップ1の入出力特性によるばらつき量と照り返し現象によるばらつき量とを比較すると照り返し現象によるばらつき量は少ないので画像品質に与える影響は小さい。従って、第2のリニアリティ補正部8を搭載せず、光源11からの照り返し現象を考慮した補正を行わずとも実使用上の画像品質を維持することは可能である。
Note that the effect of the light source reflection phenomenon is mainly due to the arrangement of the housing of the reading device and the mechanism of the light source 11, so that the hardware can be improved by changing the arrangement of components. In that case, when the amount of variation due to the input / output characteristics of the
実施の形態2.
実施の形態1では、切替スイッチ9が黒補正部5に接続されている場合について説明した。すなわち黒補正部5に入力したアナログ・デジタル変換信号の出力を第1のリニアリティ補正部6に入力したが、実施の形態2では切替スイッチ9が第1のリニアリティ補正部6に接続されている場合について説明する。この場合、第1のリニアリティ補正部6では、黒補正は実施されないので、ROMに収納された補正テーブルがリニアリティ補正の対象となり、黒補正部5及び白補正部7のRAMデ−タは第2のリニアリティ補正部8のリニアリティ補正用に周知の手段を用いて使用される。
In the first embodiment, the case where the changeover switch 9 is connected to the black correction unit 5 has been described. That is, the output of the analog / digital conversion signal input to the black correction unit 5 is input to the first
次に動作について説明する。光源制御部(点灯制御回路)12にて光源の点灯パルス幅を変化させながら、基準白色原稿を読み込ませることで、入射光量に対する出力特性を得る。この動作は実施の形態1で説明したものと同一である。これら補正量は、予め、補間補正や端末処理補正データと共にROMに格納しておく。 Next, the operation will be described. The light source control unit (lighting control circuit) 12 reads the reference white original while changing the lighting pulse width of the light source, thereby obtaining output characteristics with respect to the incident light amount. This operation is the same as that described in the first embodiment. These correction amounts are stored in advance in the ROM together with interpolation correction and terminal processing correction data.
図10は、光源11の光量変化時の原稿濃度と入射光量との関係を説明する図である。図10において、光源11の光量の初期状態と経時変化などにより光源11の輝度が低下した状態になった場合には、初期状態(出力元)に対して光量が低下した経時変化した後の状態(出力と表示)では、光量の低下量は一定の光量比を乗じた相似形状の波形となるものの初期に設定した理想出力との関係は異なる。 FIG. 10 is a diagram for explaining the relationship between the document density and the incident light amount when the light amount of the light source 11 is changed. In FIG. 10, when the brightness of the light source 11 is reduced due to the initial state of the light amount of the light source 11 and the change with time, the state after the change with time of the light amount is reduced with respect to the initial state (output source). In (output and display), the amount of decrease in light quantity is a waveform having a similar shape multiplied by a constant light quantity ratio, but the relationship with the ideal output set initially is different.
第1のリニアリティ補正部6の入力信号は、センサチップ1の受光部など光電変換領域の入出力特性自体は初期状態と大きな変化はないので、入射光量に対する入力特性は初期状態と大差無いが、同一原稿濃度を読み取った際の入射光量は変化しているので、原稿濃度に対するセンサの出力特性は、図11に示す一例のように照り返し現象などの影響を受ける場合には直線性(理想出力)に対して初期状態(出力元と表示)とは大きく異なることになる。
Since the input signal of the first
従って、実施の形態1では、初期照度に対して第1のリニアリティ補正を行ったが、実施の形態2では、経時変化後を想定した照度をあらかじめリニアリティ補正することで、対処する。すなわち、図12に示すように光源11の最大経時変化が初期照度に対して30%低下する場合には、リニアリティ補正も初期状態で設定した照度よりも少なく設定し、基準露光量の一定値を決め、これを第2のリニアリティ補正部8に出力する。 Accordingly, in the first embodiment, the first linearity correction is performed on the initial illuminance. However, in the second embodiment, the illuminance assumed after the change with time is corrected by linearity correction in advance. That is, as shown in FIG. 12, when the maximum change over time of the light source 11 is reduced by 30% with respect to the initial illuminance, the linearity correction is also set to be smaller than the illuminance set in the initial state, and a constant value of the reference exposure amount is set. This is output to the second linearity correction unit 8.
なお、実施の形態1同様、基準白色原稿を読み込ませることで、入射光量に対する出力特性を得たが、白色原稿より反射率が低い中間調濃度の原稿を用いても同様な効果がある。 As in the first embodiment, the reference white original is read to obtain the output characteristic with respect to the incident light quantity. However, the same effect can be obtained even if a halftone original having a lower reflectance than that of the white original is used.
以上から実施の形態2によれば、第1のリニアリティ補正部6の効果として、あらかじめ各画素の設置位置に基づく補正量(κ)をROMに収納し、これを補正することでセンサチップ1の受光部の位置による入出力特性のばらつきを補正し、第1のリニアリティ補正部6は、光源11の照度が低下した時点におけるリニアリティを設定するので経時変化による画質の劣化が軽減できる利点がある。また、黒補正データによる補正は、第2のリニアリティ補正部8で行うのでセンサチップ1の受光部の位置環境による補正効果が最大限に発揮できる。
As described above, according to the second embodiment, as an effect of the first
実施の形態1及び2では第1のリニアリティ補正部6と黒補正部5を切替スイッチ9を用いて回路構成しているので、基準レベルによる補正に加えて中間調レベルをも加味した補正が実施できるので経時変化による画質の劣化を防止するのみならず中間調画質の向上に対しても大きな効果を奏する。
In the first and second embodiments, since the first
1・・センサチップ(センサ) 2・・ゲインオフセット調整部(アナログ)
3・・アナログ・デジタル変換部 4・・ゲインオフセット調整回路(デジタル)
5・・黒補正部 6・・第1のリニアリティ補正部 7・・白補正部
8・・第2のリニアリティ補正部 9・・切替スイッチ(切替手段)
10・・レンズアレイ(レンズ体) 11・・光源
12・・光源制御部(点灯制御回路) 13・・CPU
20・・導光体 21・・センサ基板 22・・基板
23・・信号処理IC(ASIC)
24・・筐体
1. ・ Sensor chip (sensor) 2. ・ Gain offset adjuster (analog)
3 ・ ・ Analog ・ Digital conversion part 4 ・ ・ Gain offset adjustment circuit (digital)
5 ..
10..Lens array (lens body) 11..Light source
12 .... Light source controller (lighting control circuit) 13 .... CPU
20 .. Light guide 21 ..
23..Signal processing IC (ASIC)
24..Case
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-
2007
- 2007-03-29 JP JP2007087683A patent/JP2008252217A/en active Pending
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