JP2009130844A - 画像読み取り装置及びその光量調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術と比較し、コスト面で有利で、かつ、主走査方向の光量ばらつきを効果的に低減できるようにする。
【解決手段】画像読み取り装置は、例えば、それぞれ複数の発光素子を配置してなる第１及び第２のアレイ光源と、第１及び第２のアレイ光源から出力された光のうち読み取り位置に配置された原稿又は基準色部材からの反射光を読み取る読み取り手段とを含む。第１及び第２のアレイ光源は、読み取り位置を挟むようにして対向している。また、複数の発光素子は、複数あるブロックのうちのいずれか１つに属している。さらに、第１のアレイ光源の各ブロックは、第２のアレイ光源の各ブロックに対して互い違いに配置されている。とりわけ、画像読み取り装置は、基準色部材からの反射光の受光光量に応じてブロックごとに順番に光量調整を実行する光量調整手段を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、原稿に記録された画像情報を読み取る画像読み取り装置及びその光量調整方法に関する。

従来、画像読み取り装置の光源としては、蛍光灯やキセノン管といった光源が用いられてきた。しかし、これらの光源は、発熱が大きく、消費電力も大きく、ランプ外形も大きく重く、さらに高圧給電が必要となるといった課題があった。

近年、原稿のラインイメージを読み取るラインイメージセンサの感度が向上し、少ない光量で画像信号が取り出せるようになってきた。これによって、光量は少ないＬＥＤ（発光ダイオード）が光源として採用できるようになった。ＬＥＤには、発熱が小さく、消費電力が小さいといった利点がある。なお、光量を稼ぐために、複数のＬＥＤを備えた２灯のＬＥＤアレイ光源を対向するように配置することが一般的となっている。

しかし、ＬＥＤアレイ光源では主走査方向に複数のＬＥＤ素子が並べられているため、ＬＥＤ素子の製造ばらつきにより、主走査方向において原稿に照射する光量のばらつきが起こってしまう。この問題を解決すべく、ＬＥＤ素子毎に光量調整する方法が提案されている（特許文献１）。また、２灯のＬＥＤアレイ光源を独立で光量制御することで光量のばらつきを抑える方法も提案されている（特許文献２）。
特開昭６０−２４７７５号公報 特開２００５−１５１２６９号公報

特許文献１では、ＬＥＤ素子毎に光量を調整するため、ＬＥＤ素子の個数分の光量調整部が必要となる。これは、回路規模の増大と、コスト上昇を招くため好ましくない。特許文献２は、２灯のＬＥＤアレイ光源を独立で光量制御するため、各ＬＥＤアレイ光源の主走査方向に対しては一様な光量調整しかすることができない。すなわち、特許文献２の発明は、主走査位置ごとに光量を調整することができない。よって、特許文献２の発明では、ＬＥＤ素子の製造ばらつきやＬＥＤ素子の劣化に際して生じる主走査位置ごとの光量ばらつきを十分に軽減することが困難であった。なお、主走査位置毎の光量のばらつきは、主走査方向でＳ／Ｎがばらついた画像をもたらしてしまうため好ましくない。

そこで、本発明は、このような課題および他の課題のうち、少なくとも１つを解決することを目的とする。例えば、本発明は、コスト面において有利で、かつ、主走査方向の光量ばらつきを効果的に低減できるようにすることを目的とする。なお、他の課題については明細書の全体を通して理解できよう。

本発明の画像読み取り装置は、例えば、それぞれ複数の発光素子を配置してなる第１及び第２のアレイ光源と、第１及び第２のアレイ光源から出力された光のうち読み取り位置に配置された原稿又は基準色部材からの反射光を読み取る読み取り手段とを含む。第１及び第２のアレイ光源は、読み取り位置を挟むようにして対向している。また、複数の発光素子は、複数あるブロックのうちのいずれか１つに属している。さらに、第１のアレイ光源の各ブロックは、第２のアレイ光源の各ブロックに対して互い違いに配置されている。とりわけ、画像読み取り装置は、基準色部材からの反射光の受光光量に応じてブロックごとに順番に光量調整を実行する光量調整手段を含む。

より具体的には、読み取り手段が、読み取り位置において原稿又は基準部材のいずれかを読み取る。第１のアレイ光源は、読み取り位置に向けて光を照射する複数の発光素子が複数のブロックを形成するように配置されている。第２のアレイ光源は、読み取り位置を挟むように第１のアレイ光源に対向して設けられた第２のアレイ光源であって、第２のアレイ光源に備えられた複数の発光素子が第１のアレイ光源における複数のブロックに対してそれぞれ互い違いとなるように複数のブロックを形成している。光量調整手段は、読み取り手段による基準部材の読み取り結果に応じて第１のアレイ光源に形成された１つのブロックの光量を調整する。次に、光量調整手段は、第１のアレイ光源に形成された１つのブロックの光量が調整された後に読み取り手段により基準部材を読み取ることで得られた読み取り結果に応じて１つのブロックに対向して第２のアレイ光源に形成されている１つのブロックの光量を調整する。さらに、光量調整手段は、第２のアレイ光源に形成された１つのブロックの光量が調整された後に読み取り手段により基準部材を読み取ることで得られた読み取り結果に応じて１つのブロックに対向して第１のアレイ光源に形成されている他の１つのブロックの光量を調整する。光量調整手段は、このような光量調整工程を、未調整のブロックが無くなるまで、繰り返し実行する。

本発明によれば、従来技術と比較し、コスト面において有利で、かつ、主走査方向の光量ばらつきを効果的に低減できるようになる。

以下に本発明の一実施形態を示す。以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

図１Ａは、実施形態に係る画像読み取り装置の一例を示す概略断面図である。図１Ｂは、実施形態に係る画像読み取り装置の一例を示す平面図である。画像読み取り装置１００は、パーソナルコンピュータに接続されるスキャナ装置であってもよい、複写機に搭載されるイメージリーダであってもよい。

光電変換素子１０１は、ＣＣＤ（電荷結合素子）やＣ−ＭＯＳ（相補間型金属酸化膜半導体）などのラインセンサである。光電変換素子１０１は、第１及び第２のアレイ光源から出力された光のうち読み取り位置に配置された原稿又は基準色部材からの反射光を読み取る読み取り手段の一例である。光学ユニット１０２は、レンズなどの光学部品である。ＬＥＤアレイ１０３、１０４は、それぞれ複数の発光素子を配置してなる第１のアレイ光源及び第２のアレイ光源の一例である。原稿台ガラス１０５は、原稿を載置するためのガラスであり、プラテンガラスと呼ばれることもある。

ＬＥＤアレイ１０３、１０４は、原稿台ガラス１０５上にセットされた図示しない原稿に対して光を照射し、原稿からの反射光がミラー台ユニット１０６を介して光電変換素子１０１に受光される。光電変換素子１０１は、入射した光を光電変換することで、原稿の画像情報を表す電気信号を出力する。また、標準白色板１０７は、基準色部材の一例であり、シェーディング補正のための基準データを読み取る際に使用される。

ＬＥＤアレイ１０３、１０４がＬＥＤアレイユニット１０８に設置されている。ＬＥＤアレイユニット１０８は、ミラー台ユニット１０６とともにワイヤ（図示せず）によって駆動モータ（図示せず）と結合されている。よって、ＬＥＤアレイユニット１０８とミラー台ユニット１０６は、駆動モータの回転駆動に応じて、原稿台ガラス１０５に対して平行に移動する。よって、ライン状の読み取り位置が原稿に対して相対的に移動することになる。

図２は、実施形態に係るＬＥＤ素子を光量調整部の一例を示す図である。ＬＥＤアレイ１０３、１０４のそれぞれは、複数のＬＥＤ素子２０１を備えている。この例でのＬＥＤ素子２０１の数は、１８個である。図中の破線は、発光素子のブロックａ〜ｄを示している。ブロックに所属する複数のＬＥＤ素子２０１は、複数個のＬＥＤ素子２０１が直列に配置されているため、同一の電流制御回路２０２によって同時に光量（駆動電流）を調整される。そのため、本実施形態では、電流制御回路２０２の個数は、ブロックの個数と一致している。電流制御回路２０２は、基準色部材からの反射光の受光光量に応じてブロックごとに順番に光量調整を実行する光量調整手段の一例である。

例えば、電流制御回路２０２は、制御電圧で抵抗値が変化する可変抵抗器でもよいし、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御方式を用いて単位時間当たりに流れる電流量を制御するような素子であってもよい。電流制御回路２０２がＬＥＤ素子２０１に流れる電流を調整することで、ＬＥＤ素子２０１の光量が調整される。

なお、図２において、ブロックｄの発光素子の個数が、他のブロックＡ〜Ｃの個数と比較して少ない。これは、各ブロックの配置を互い違い（例：全体として千鳥格子状の配置）にするためである。後述するように、各ブロックの配置を互い違いすることで、光量調整を効率よく行うことが可能となる。

図３は、実施形態に係るＬＥＤアレイユニットの一例を示す平面図である。ＬＥＤアレイ１０３は、それぞれ論理的又は物理的に複数のブロック１−ａ〜１−ｄに分割されている。同様に、ＬＥＤアレイ１０４も、それぞれ論理的又は物理的に複数のブロック２−ａ〜２−ｄに分割されている。なお、添え字のａ〜ｄは、図２において示したブロックａ〜ｄに対応している。よって、ＬＥＤアレイ１０３、１０４には、それぞれ一端から他端にかけて第１ブロックから第Ｎブロックが配置されている。この例では、Ｎ＝４である。なお、光電変換素子１０１は、光量調整の際に２Ｎ−１個の各測定点において反射光を受光する。２Ｎ−１個の測定点において受光した反射光に応じて各アレイ光源の光量調整が実行される。

図３からわかるように、ＬＥＤアレイ１０３、１０４は、画像読み取り位置を挟むようにして対向している。なお、画像読み取り位置は、光電変換素子１０１により読み取られることになるラインイメージに対応した論理的な位置である。画像読み取り位置は、全体としてライン状となっているため、画像読み取りラインと称してもよい。

ＬＥＤアレイ１０３、１０４は、製造上、同一の部品を採用できれば、同一の部品の大量生産によるコストダウンの効果が得られる。同一部品であっても、取り付け方向が相互に反対となるように取り付けるだけで、各ブロックは、全体として、幾何学的に対称（点対称）の配置となる。図３によれば、その一例として、各ブロックが互い違いに配置されている。とりわけ、図３によれば、各ブロックが全体として千鳥格子状に配置されている。しかし、これは、互い違い配置の一例であり、他の互い違い配置が採用されてもよい。

図４は、実施形態に係る制御部の一例を示すブロック図である。ＣＰＵ４０１は、複数の電流制御回路２０２、モータ制御部４０２、画像処理部４０３などを統括的に制御する制御ユニットである。なお、ＣＰＵ４０１のみ、又は、ＣＰＵ４０１及び複数の電流制御回路２０２を光量調整手段と考えてもよい。モータ制御部４０２は、ＬＥＤアレイユニット１０８やミラー台ユニット１０６を移動させるための駆動モータを制御する制御ユニットである。画像処理部４０３は、光電変換素子１０１から出力された電気信号を処理して画像データを生成するユニットである。なお、光量調整時の受光光量のデータは、画像処理部４０３を介してＣＰＵ４０１に渡される。

図５は、実施形態に係る光量制御の一例を示すフローチャートである。ステップＳ５００で、ＣＰＵ４０１は、制御に必要とする変数などを初期化する。例えば、ＣＰＵ４０１は、各測定点を区別するための変数であるＭに１を代入する。ステップＳ５０１で、ＣＰＵ４０１は、モータ制御部４０２を介して駆動モータ（図示せず）を駆動させ、ＬＥＤアレイユニット１０８が標準白色板１０７の直下となるようにＬＥＤアレイユニット１０８及びミラー台ユニット１０６を移動させる。

ステップＳ５０２で、ＣＰＵ４０１は、電流制御回路２０２を介してすべてのＬＥＤ素子を点灯させ、各ブロック（１−ａ〜１−ｄ及び２−ａ〜２−ｄ）のＬＥＤ素子２０１を初期光量に設定する。すなわち、電流制御回路２０２は、予め設定された初期駆動電流を各ＬＥＤ素子２０１に通電する。なお、ブロックごとに初期駆動電流は異なってもよい。

ステップＳ５０３で、ＣＰＵ４０１は、すべてのＬＥＤ素子が点灯したままの状態で、Ｍ番目の測定点について光量の測定を実行する。測定点の個数は、２Ｎ−１個である（Ｎは１つのＬＥＤアレイにおけるブロックの総数）。つまり、Ｍは、１≦Ｍ≦２Ｎ−１を満たす整数である。図３によれば、ＬＥＤアレイ１０３及び１０４とも、ブロックの総数が４個であるため、測定点の個数は７個である。Ｍの初期値は１であり、最初の測定点は、図３に示された測定点Ａである。

ステップＳ５０４で、ＣＰＵ４０１は、Ｍ番目の測定点における測定値が目標光量の下限値未満であるか否かを判定する。下限値未満であれば、ステップＳ５０５に進む。ステップＳ５０５で、ＣＰＵ４０１は、電流制御回路２０２を介して、Ｍ番目の測定点に対応するブロックの光量を増加させる。その後、ステップ５０３に戻る。

なお、図３に示したブロックの配置例において、測定点とブロックの対応関係は次の通りである。

測定点Ａ：ブロック１−ａ及びブロック２−ｄ
測定点Ｂ：ブロック２−ｃ
測定点Ｃ：ブロック１−ｂ
測定点Ｄ：ブロック２−ｂ
測定点Ｅ：ブロック１−ｃ
測定点Ｆ：ブロック２−ａ
測定点Ｇ：ブロック１−ｄ
なお、図３からわかるように、第２ないし第２Ｎ−１個までの各測定点における光量調整対象となるブロックは、各測定点に対して最短距離に位置するいずれか１つのブロックである。これは、その測定点に対して最も影響力のあるブロックは、その測定点に対して最短距離に位置しているブロックだからである。

また、本実施形態で、ＣＰＵ４０１は、ＬＥＤアレイ１０３、１０４においてそれぞれ一端に位置する第１ブロックから他端に位置する第Ｎブロックまで順番に光量調整する。このように順番に光量調整を行うことで、各主走査位置での光量が均一に調整しやすくなる。

一方、ステップＳ５０４で、下限値未満でなければ、ステップＳ５０６に進む。ステップＳ５０６で、ＣＰＵ４０１は、Ｍ番目の測定点における測定値が目標光量の上限値をオーバーしているか否かを判定する。このように、目標光量は、１つの値ではなく、ある範囲を持った値であってもよい。上限値をオーバーしていれば、ステップＳ５０７に進む。ステップＳ５０７で、ＣＰＵ４０１は、電流制御回路２０２を介して、Ｍ番目の測定点に対応するブロックの光量を減少する。その後、ステップＳ５０３に戻る。

一方、上限値をオーバーしていなければ、該当ブロックの光量が目標光量に到達したことになるので、ステップＳ５０８に進む。ステップＳ５０８で、ＣＰＵ４０１は、各ＬＥＤアレイにおけるすべてのブロック（１〜Ｎ）について光量調整が終了したか否かを判定する。なお、ＣＰＵ４０１は、すべての測定点（１〜２Ｎ−１）について光量調整が終了したか否かを判定してもよい。すべてのブロック（１〜Ｎ）について光量調整が終了していなければ、次の測定点に対応するブロックを光量調整するために、Ｍの値を１つインクリメントし、ステップＳ５０３に戻る。すなわち、このような光量調整工程を、未調整のブロックが無くなるまで、繰り返し実行する。一方、すべてのブロック（１〜Ｎ）について光量調整が終了していれば、本フローチャートに係る処理を終了する。

本実施形態によれば、ＬＥＤアレイ１０３、１０４は読み取り位置を挟むようにして対向しており、複数のＬＥＤ素子２０１は複数あるブロックのうちのいずれか１つに属している。とりわけ、ＬＥＤアレイ１０３の各ブロックは、ＬＥＤアレイ１０４の各ブロックに対して互い違いに配置されている。そして、ＣＰＵ４０１は、基準色部材からの反射光の受光光量に応じてブロックごとに順番に光量調整を実行する。より具体的に、ＣＰＵ４０１は、基準部材の読み取り結果に応じて第１のアレイ光源に形成された１つのブロックの光量を調整する。次に、第１のアレイ光源に形成された１つのブロックの光量が調整された後に基準部材を読み取ることで得られた読み取り結果に応じて、ＣＰＵ４０１は、当該１つのブロックに対向して第２のアレイ光源に形成されている１つのブロックの光量を調整する。さらに、第２のアレイ光源に形成された１つのブロックの光量が調整された後に基準部材を読み取ることで得られた読み取り結果に応じて、ＣＰＵ４０１は、当該１つのブロックに対向して第１のアレイ光源に形成されている他の１つのブロックの光量を調整する。このように、第１のアレイ光源のブロックの光量調整と第２のアレイ光源のブロックの光量調整とが交互に実行される。ＣＰＵ４０１は、このような光量調整工程を、未調整のブロックが無くなるまで、繰り返し実行する。

本実施形態によれば、発光素子を複数個毎に独立して光量調整することで主走査方向の光量ばらつきが低減する。その結果、主走査方向の読み取りレベルが均一化され、より良い画質の画像が得られるにようになる。さらに、発光素子を複数個毎にグループ化して光量調整するため、光量調整部としての電流制御回路２０２の個数を抑えることができる。これにより、安価でかつ効果的な光量調整が可能となる。

とりわけ、互い違いに配置の一例は、上述したように千鳥格子状の配置である。これは、測定点ごとに順番に光量調整を行う上で好ましいだけでなく、コストの面でも有利である。例えば、ＬＥＤアレイ１０３、１０４に同一の部品を採用した場合、取り付け方向が相互に反対となるように取り付けるだけで、互い違い配置を実現できるため、有利である。

実施形態に係る画像読み取り装置の一例を示す概略断面図である。 実施形態に係る画像読み取り装置の一例を示す平面図である。 実施形態に係るＬＥＤ素子を光量調整部の一例を示す図である。 実施形態に係るＬＥＤアレイユニットの一例を示す平面図である。 実施形態に係る制御部の一例を示すブロック図である。 実施形態に係る光量制御の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ 画像読み取り装置
１０１ 光電変換素子
１０２ 光学ユニット
１０３ ＬＥＤアレイ
１０４ ＬＥＤアレイ
１０５ 原稿台ガラス
１０６ ミラー台ユニット
１０７ 標準白色板
１０８ ＬＥＤアレイユニット
２０１ ＬＥＤ素子
２０２ 電流制御回路
４０１ ＣＰＵ
４０２ モータ制御部
４０３ 画像処理部

Claims (6)

1. 読み取り位置において原稿又は基準部材のいずれかを読み取る読み取り手段と、
   前記読み取り位置に向けて光を照射する複数の発光素子が複数のブロックを形成するように配置された第１のアレイ光源と、
   前記読み取り位置を挟むように前記第１のアレイ光源に対向して設けられた第２のアレイ光源であって、該第２のアレイ光源に備えられた複数の発光素子が前記第１のアレイ光源における複数のブロックに対してそれぞれ互い違いとなるように複数のブロックを形成している、第２のアレイ光源と、
   前記読み取り手段による前記基準部材の読み取り結果に応じて前記第１のアレイ光源に形成された１つのブロックの光量を調整し、次に前記第１のアレイ光源に形成された該１つのブロックの光量が調整された後に前記読み取り手段により前記基準部材を読み取ることで得られた読み取り結果に応じて該１つのブロックに対向して前記第２のアレイ光源に形成されている１つのブロックの光量を調整し、さらに前記第２のアレイ光源に形成された該１つのブロックの光量が調整された後に前記読み取り手段により前記基準部材を読み取ることで得られた読み取り結果に応じて該１つのブロックに対向して前記第１のアレイ光源に形成されている他の１つのブロックの光量を調整するといった光量調整を、未調整のブロックが無くなるまで、繰り返し実行する光量調整手段と
   を含むことを特徴とする画像読み取り装置。
2. 各ブロックの配置は、全体として千鳥格子状の配置をなしていることを特徴とする請求項１に記載の画像読み取り装置。
3. 前記第１のアレイ光源と前記第２のアレイ光源とは同一の部品であり、取り付け方向が相互に反対となるように取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像読み取り装置。
4. 前記第１のアレイ光源と前記第２のアレイ光源はそれぞれ一端から他端にかけて第１ブロックから第Ｎブロックが配置されており、
   前記読み取り手段はラインセンサであり、
   前記光量調整手段は、前記読み取り手段の２Ｎ−１個の測定点において受光した反射光に応じて前記第１及び第２のアレイ光源の光量調整を実行するものであって、前記第１のアレイ光源と前記第２のアレイ光源においてそれぞれ一端に位置する前記第１ブロックから前記他端に位置する第Ｎブロックまで順番に光量調整することを特徴とする請求項１に記載の画像読み取り装置。
5. 前記第２ないし第２Ｎ−１個までの各測定点における光量調整対象となるブロックは、各測定点に対して最短距離に位置するいずれか１つのブロックであることを特徴とする請求項４に記載の画像読み取り装置。
6. 読み取り位置において原稿又は基準部材のいずれかを読み取る読み取り手段と、
   前記読み取り位置に向けて光を照射する複数の発光素子が複数のブロックを形成するように配置された第１のアレイ光源と、
   前記読み取り位置を挟むように前記第１のアレイ光源に対向して設けられた第２のアレイ光源であって、該第２のアレイ光源に備えられた複数の発光素子が前記第１のアレイ光源における複数のブロックに対してそれぞれ互い違いとなるように複数のブロックを形成している、第２のアレイ光源と
   を含む画像読み取り装置の光量調整方法であって、
   前記読み取り手段による前記基準部材の読み取り結果に応じて前記第１のアレイ光源に形成された１つのブロックの光量を調整し、次に前記第１のアレイ光源に形成された該１つのブロックの光量が調整された後に前記読み取り手段により前記基準部材を読み取ることで得られた読み取り結果に応じて該１つのブロックに対向して前記第２のアレイ光源に形成されている１つのブロックの光量を調整し、さらに前記第２のアレイ光源に形成された該１つのブロックの光量が調整された後に前記読み取り手段により前記基準部材を読み取ることで得られた読み取り結果に応じて該１つのブロックに対向して前記第１のアレイ光源に形成されている他の１つのブロックの光量を調整するといった光量調整を、未調整のブロックが無くなるまで、繰り返し実行することを特徴とする光量調整方法。

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