JP2009164869A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】間欠シェーディング補正法を採用した場合でも、適切な画像読取を可能とする画像読取装置を提供する。
【解決手段】読取原稿を副走査方向へ搬送しながら、読取原稿の表面の画像をライン単位に読み取るとともに、所定位置に設けられた基準白板の画像を表面読取光学系により前記ラインイメージセンサに導き、シェーディング補正用の基準データを生成する画像読取装置であって、前記表面読取光学系には、前記照明光を反射して読取位置に照射する反射部材と、前記反射部材を回動して、前記反射部材の反射光を裏面読取用の密着センサ方向へ導く反射部材揺動機構が設けられるとともに、複数の読取原稿の読取間隔では、前記反射部材の反射光を前記密着センサで受光し、その受光レベルを検出する検出手段と、前記シェーディング補正用の基準データを、前記検出した受光レベルに基づいて、レベル補正する基準データ補正手段を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、読取原稿を副走査方向へ搬送しながら、所定の表面読取位置で縮小光学系からなる表面読取光学系の照明光を、読取原稿の表面に照射し、その反射光を前記表面読取光学系によりラインイメージセンサに導いて前記読取原稿の表面の画像をライン単位に読み取るとともに、前記表面読取位置よりも搬送方向下流側の裏面読取位置に配設された密着センサにより、前記読取原稿の裏面の画像をライン単位に読み取り、所定位置に設けられた基準白板の画像を前記表面読取光学系により前記ラインイメージセンサに導き、シェーディング補正用の基準データを生成する画像読取装置に関する。

一般に、シートスルー読取を行う画像読取装置は、読取原稿を副走査方向へ搬送しながら、所定の読取位置で読取原稿の読取面を照明し、その反射光を縮小光学系によりＣＣＤラインイメージセンサに導いて、読取原稿の表面の画像をライン単位に読み取るようにしている。

また、照明として用いられるランプの光量分布に対処するために、１ライン分の読取レベルを正規化するシェーディング補正を行っている。また、このシェーディング補正の際に基準の白画像を形成するための基準白板が設けられており、原稿画像の読取に先立ってこの基準白板の画像を読み取り、シェーディング補正用の基準データを作成するようにしている。

通常、このシェーディング補正用の基準データは、原稿読み取り毎に、原稿画像の読み取りに先立って行われる。そのために、複数枚の原稿を読み取る際、シェーディング補正用の基準データを作成するための処理に時間がかかり、生産性が上がらないという問題があった。

かかる問題を解消するために、従来、シェーディング補正用の基準データを作成するための基準白板の読取動作を原稿毎に行うのではなく、原稿何枚毎に一回、もしくは何分毎に一回のみ実施し、それ以外（以下、「非シェーディング原稿読取時」という）の原稿は、前回取得した基準データを使ってシェーディング補正をすることによって基準白板の読取動作を省略し、読取動作時間の短縮化を図るようにしたものが実用されている。また、このようなシェーディング補正の方法を、「間欠シェーディング補正法」という。
特開２００２−３００３９４号公報

しかしながら、複数枚原稿連続読取時において、ランプの連続時間点灯の発熱による短期の光量低下によって原稿の読取レベルが下がってしまい、同じシェーディング補正用の基準データを使って、シェーディング補正を行っていくと、最初の原稿と最後の原稿とで出力画像に濃度差が生じてしまうという問題が生じるおそれがある。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、間欠シェーディング補正法を採用した場合でも、適切な画像読取を可能とする画像読取装置を提供すること目的とする。

本発明は、読取原稿を副走査方向へ搬送しながら、所定の表面読取位置で縮小光学系からなる表面読取光学系の照明光を、読取原稿の表面に照射し、その反射光を前記表面読取光学系によりラインイメージセンサに導いて前記読取原稿の表面の画像をライン単位に読み取るとともに、前記表面読取位置よりも搬送方向下流側の裏面読取位置に配設された密着センサにより、前記読取原稿の裏面の画像をライン単位に読み取り、所定位置に設けられた基準白板の画像を前記表面読取光学系により前記ラインイメージセンサに導き、シェーディング補正用の基準データを生成する画像読取装置であって、前記縮小光学系には、前記照明光を反射して読取位置に照射する反射部材と、前記反射部材を回動して、前記反射部材の反射光を前記密着センサ方向へ導く反射部材揺動機構が設けられるとともに、前記密着センサには、前記反射部材の反射光を受光可能な態様に回動する密着センサ揺動機構が設けられ、複数の読取原稿の読取間隔では、前記反射部材揺動機構により前記反射部材の反射光を前記密着センサ方向へ導くとともに、前記密着センサ揺動機構により前記反射部材の反射光を前記密着センサで受光し、その受光レベルを検出する検出手段と、前記シェーディング補正用の基準データを、前記検出した受光レベルに基づいて、レベル補正する基準データ補正手段を備えたものである。

また、前記密着センサのゲインは、裏面読取時と、前記検出手段による受光レベル検出時とで、切換えられるものである。

また、前記検出手段は、前記検出した受光レベルが所定の閾値よりも小さい場合には、エラー発生を出力するようにしたものである。

したがって、本発明によれば、ランプ光量の変動に伴って、シェーディング補正用の基準データが補正されるので、常に適切なシェーディング補正がなされ、読み取り画像の品質を確保することができるという効果を得る。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例にかかる画像読取装置１の概略構成を示している。この画像読取装置１は、読取原稿を原稿台２から１枚ずつ分離して読取位置ＲＬへ搬送する自動原稿搬送ユニット１ａと、読取位置の原稿画像を１ラインずつ読み取る画像読取ユニット１ｂからなる。また、画像読取ユニット１ｂは、シートスキャン（シートスルー読み取り）型の両面原稿読取機能と、ブックスキャン型の原稿読取機能の２つの原稿読取機能を備える。なお、本発明は、主としてシートスキャン型の原稿読取機能に関するものであるので、以下の説明では、ブックスキャン型の原稿読取機能についての説明は、省略する。

自動原稿搬送ユニット１ａにおいて、原稿台２に載置された読取原稿ＰＰは、その最上部に位置するものがピックアップコロ３により取り出されて、分離ユニット４に送り出され、この分離ユニット４により１枚ずつに分離されて送り出しコロ５に送り出される。送り出しコロ５は、１枚の読取原稿をガイド部材ＧＧを通して搬送方向へ送り出す。

それにより、読取原稿ＰＰは、搬送ローラ６と搬送ドラム７に挟持され、また、搬送ドラム７の表面に密着した状態で搬送され、読取位置ＲＬの手前で搬送ローラＲＲ１に保持され、読取位置ＲＬを通過し、搬送ローラＲＲ２に保持され、搬送ガイドを通して、排出ローラ８へと搬送され、排出ローラ８により、排紙トレイ９へと排紙される。

また、排出ローラ８の手前には、読取原稿ＰＰの裏面画像を読み取るための密着センサＣＳが設けられている。

また、原稿読取ユニット１ｂでは、読取位置ＲＬに対応して、シートスキャン用のコンタクトガラス１０が配設されている。

また、コンタクトガラス１０の右側には、ブックスキャン用のコンタクトガラス１１が配設されている。また、基準白板ＷＬは、シェーディング補正用の基準白画像を構成するためのものである。

ランプ１２は、読取位置ＲＬで読取原稿ＰＰの原稿面を照明するものであり、反射部材１３は、ランプ１２の照明光を読取位置ＲＬへ反射するためのものである。また、反射部材１３は、ランプ１２の光量分布をある程度解消できる程度に、その長手方向の反射率が変化させられている（図示略）。すなわち、反射部材１３は、ランプ１２の光量のプロファイルの調節機能を持つ。

そして、読取位置ＲＬからの反射光は、第１ミラー１４、第２ミラー１５、および、第３ミラー１６を順次反射して、レンズ１９に導かれ、レンズ１９により集束されて、基板２０に設けられたＣＣＤラインイメージセンサ２１に照射される。

また、ランプ１２、反射部材１３、および、第１ミラー１３は、第１キャリッジ１５に搭載されて副走査方向ＳＳへ往復移動されるとともに、第２ミラー１６および第３ミラー１７は、第２キャリッジ１８に搭載されて副走査方向ＳＳへ往復移動する。また、コンタクトガラス１０からＣＣＤラインイメージセンサ２１までの光路長を維持するために、第２キャリッジ１８は、第１キャリッジ１５の１／２の速度で移動される。

また、スキャナモータ２２は、第１キャリッジ１６および第２キャリッジ１７を駆動するためのものである。

また、本実施例では、反射部材１３には、ランプ１２の反射光を密着センサＣＳへと偏向できるようにするために、反射部材揺動機構（図示略）が設けられていて、反射部材１３は、通常の読取態様と、密着センサＣＳでランプ１２の光量を検知するための光量検知態様の２状態にその位置が変更できるようになっている。

また、密着センサＣＳは、反射部材１３からの反射光を受光可能なように、密着センサ揺動機構（図示略）が設けられていて、密着センサＣＳは、通常の読取態様と、ランプ１２の反射光を受光してその光量を検知するための光量検知態様の２状態にその位置が変更できるようになっている。

また、図２に示すように、反射部材１３と密着センサＣＳが光量検知態様に位置している状態で、反射部材１３から密着センサＣＳまでの光路上に位置する搬送ガイド部材ＬＬと搬送ローラＲＲ２は、その光路から待避できるように、図示しない搬送部材揺動機構により、移動される。上述した反射部材１３および密着センサＣＳの例に合わせて、ここでは、光路上に位置する状態を「通常の読取態様」といい、光路上から待避される状態を「光量検知態様」という。なお、この状態で、反射部材１３から密着センサＣＳへの光束が通過できるように、コンタクトガラス１０を固定しているモールド部材１０ａには、スリット（図示略）が形成されている。

図３は、本実施例にかかる画像読取装置１の信号処理系の要部の一例を示している。なお、本発明は、片面読取モード時の動作にかかるものであるので、両面読取モード時の動作については、図示および説明を省略する。

同図において、ＣＣＤ駆動部３１は、ＣＣＤラインイメージセンサ２１の読取動作を駆動するものであり、ＣＣＤラインイメージセンサ２１から出力されるアナログ読取信号は、アナログ処理部３２により所定のアナログ処理が適用された後、アナログ／デジタル変換器３３で対応する所定ビット数のデジタル読取信号に変換され、平均化回路３４によって副走査方向に平均された後に、シェーディング補正部３５およびシェーディング基準データ演算部３６に加えられる。

シェーディング基準データ演算部３６は、シェーディング補正用の基準データを作成するものであり、最初にサンプリングした１ライン分の基準データは、メモリ３７に保存する。また、シェーディング補正部３５がシェーディング補正処理のために用いる基準データは、基準データメモリ３８に保存する。

シェーディング補正部３５は、基準データメモリ３８に保存されている基準データを用いて、所定のシェーディング補正処理を行うものであり、その出力は、画像処理部３９で所定のデジタル画像処理（例えば、ガンマ補正やＭＴＦ補正など）が施された後に、画像データ出力部４０を介して、外部装置へ出力される。

画像読取制御部４１は、ＣＣＤ駆動部３１、アナログ処理部３２、アナログ／デジタル変換器３３、平均化回路３４、密着センサ揺動機構４２、搬送部材揺動機構４３、反射部材揺動機構４４、ランプ１２を駆動するランプ駆動部１２ｄ、密着センサＣＳを駆動する密着センサ駆動部ＣＳｄの動作をそれぞれ制御するとともに、密着センサＣＳには、読取ゲインを設定するゲイン信号ＳＧを出力する。

また、操作表示部４５は、この画像読取装置１をユーザが操作するための操作キー等の操作手段、および、ユーザに種々の情報を提示するための液晶表示器等の表示手段からなり、画像読取制御部４１の制御下で動作する。また、図示を省略しているが、スキャナモータ２２は、画像読取制御部４１により動作が制御され、第１キャリッジ１５および第２キャリッジ１８の副走査方向の移動が制御される。

図４は、密着センサＣＳの構成の一例を示している。

同図において、センサ部５１は、ＣＣＤラインイメージセンサ（図示略）および発光ダイオード列（図示略）からなり、ＬＥＤ制御部５２は、センサ部５１の発光ダイオード列の点灯を制御するためのものである。

センサ部５１のＣＣＤラインイメージセンサから出力されたアナログ読取信号は、クランプ回路５３でクランプされるとともに、サンプル／ホールド回路５４に入力されてサンプル／ホールドされ、その出力は、可変利得増幅器５５で増幅された後に、アナログ／デジタル変換器５６で対応する所定ビット数のデジタル読取信号に変換され、次段回路へ出力される。

また、クランプ回路５３、サンプル／ホールド回路５４、可変利得増幅器５５、および、アナログ／デジタル変換器５６は、１つの信号処理回路５７（例えば、カスタムＬＳＩ装置やＡＳＩＣ装置で構成される）に作り込まれている。

また、可変利得増幅器５５のゲインは、画像読取制御部４１から加えられるゲイン信号ＳＧにより、制御されている。

図５は、シートスルー複数枚片面読取時のタイミングチャートを示し、図６は、動作の一例を示している。

ここで、角度制御信号は、画像読取制御部４１が搬送部材揺動機構４３および反射部材揺動機構４４に出力する信号であり、アサート状態（図のＨレベル）のとき、搬送部材揺動機構４３および反射部材揺動機構４４により、搬送ガイド部材ＬＬと搬送ローラＲＲ２、および、反射部材１３は、ぞれぞれ光量検知態様となり、ネゲート状態（図のＬレベル）のとき、搬送部材揺動機構４３および反射部材揺動機構４４により、搬送ガイド部材ＬＬと搬送ローラＲＲ２、および、反射部材１３は、それぞれ通常の読取態様となる。

また、密着センサ揺動機構４２については、待機時、シートスルー複数枚片面読取時は常に密着センサＣＳを光量検知態様に設定し、ランプの照明光が随時入射されるようになっている。

さて、シートスルー複数枚原稿片面読取時において、ジョブ開始時にまず、密着センサＣＳの読取動作を行い（イメージセンサ原稿領域副走査有効信号（図５（ｄ）参照）がアサート状態）、ランプ１２の光量をモニタし、密着センサＣＳの出力値Ｌ１（ｘ）は、シェーディング基準データ演算部３６によりメモリ３７に格納される（ステップ１０１）。これがそのジョブのランプ１２の初期光量（基準値）となる。

その後、第１キャリッジ１５が基準白板ＷＬ直下に移動し（ステップ１０２）、１回目の基準白板実測値データＤ（ｘ）を取得する（ステップ１０３；白板領域副走査有効信号（図５（ｂ）がアサート状態）。

このステップ１０２とステップ１０３の間で搬送部材揺動機構４３および反射部材揺動機構４４により、反射部材１３、および、搬送ガイド部材ＬＬと搬送ローラＲＲ２は、それぞれ通常の読取態様となる（角度制御信号がネゲート状態）。

このときに取得した基準白板実測値データは、シェーディング基準データ演算部３６により、メモリ３７に保存される。

次に、キャリッジがホームポジションに移動し（ステップ１０４）、ＣＣＤラインイメージセンサ２１の読取動作を行う（ステップ１０５）。このとき、シェーディング基準データ演算部３６は、メモリ３７に保存したデータをそのまま基準データメモリ３８へ保存し、これにより、１枚目の原稿データに対してのシェーディング補正は取得した基準白板データを何も補正演算はせずに従来のシェーディング補正と同じように行われる（ステップ１０６）。

１枚目の原稿読取が終わり、２枚目の原稿データ読取時にいくまでの紙間において（ステップ１０７の結果がＮＯ）、再び、角度制御信号をアサート状態にし、搬送部材揺動機構４３および反射部材揺動機構４４により、搬送ガイド部材ＬＬと搬送ローラＲＲ２、および、反射部材１３は、ぞれぞれ光量検知態様となる。

それと同時に、ジョブ開始時と同様に紙間において密着センサＣＳ原稿領域副走査有効信号をアサート状態にし、ランプ１２の光量を密着センサＣＳでモニタし、それにより、密着センサＣＳからは出力値Ｌ２（ｘ）が出力され（ステップ１０８）、シェーディング基準データ演算部３６に入力される。

ここで、シェーディング基準データ演算部３６は、メモリ３７に格納されたＬ１（ｘ）との割合を求め、その補正係数を、同じくメモリ３７に格納された基準白板データＤ（ｘ）に掛ける。この補正された基準白板データＤ２（ｘ）が基準データメモリ３８に格納され（ステップ１１０）、したがって、シェーディング補正部３５は、この補正された基準白板データＤ２（ｘ）に基づいて、シェーディング補正処理を行う。

そして、３枚目以降の原稿データ読取時も同様の処理を行っていく。

また、ステップ１１０の補正演算は図７のように主走査各点で行う。以上のことからｎ枚目の主走査位置ｘにおける基準白板データの補正演算は、次の式１のようになる。

また、モニタしたランプ１２の光量の出力値に対して、ステップ１１０に進む前に、画像読取制御部４１は、出力値の判定を行う（ステップ１０９）。出力値がある閾値以下の場合は、ランプ１２の光量が極端に低い、もしくは不意に消灯しているなど異常とみなして、操作表示部４５を介してユーザやサービスに知らせるようにする（ステップ１１１）。なお、異常判定の閾値は機種、ランプ１２の光量を考慮して、画像読取制御部４１に設けられるレジスタ（図示略）で任意に設定する。

すべての原稿が読取終わったら（ステップ１０７の結果がＹＥＳ）、再び角度制御信号をアサート状態にし、はじめと同じく搬送ガイド部材ＬＬと搬送ローラＲＲ２、および、反射部材１３を光量検知態様に設定する。また、密着センサＣＳは両面読取時のジョブ開始とジョブ終了のみ通常の読取態様に設定し、原稿裏面を読めるようにする。

ところで、密着センサＣＳにおいては、可変利得増幅器５５で裏面読取用のゲインを調節している。ここで、密着センサＣＳのセンサ部５１に設けられている光源用の発光ダイオードアレイとランプ１２の光量との間には差異があるため、密着センサＣＳ内の原稿裏面読取用のゲイン値をそのままランプ１２の光量のモニタに使うと、光量の精度がよくなく、状況によっては密着センサＣＳの出力値が飽和する可能性がある。

これについては基準白板の値をモニタすることでランプ１２の光量がおおよそ判明するので、これを利用する。すなわち、シェーディング基準データ演算部３６は、シェーディング基準データのピーク値を画像読取制御部４１へ通知する。それにより、そのピーク値に基づいて、画像読取制御部４１は、密着センサＣＳに出力するゲイン信号ＳＧの値を調節することで、ランプ１２の光量をモニタした際に、密着センサＣＳの出力値が飽和しないようにする。

また、ランプ１２も経時劣化の関係で光量変動がおきるので、それに追従していくために電源ＯＮ時、省エネ復帰時、及び圧板読取時の基準白板データを取得する際は毎回、前記密着センサＣＳのゲインの調整を行うようにする。

具体的には図８のような基準白板データの値とそれに対応した前記密着センサＣＳのゲイン値（ランプ１２の光量モニタ用）の変換テーブルを作成し、この変換テーブルを画像読取制御部４１に持たせておく。

そして、電源オン時、省エネ復帰時、圧板読取時のタイミングで基準白板を読んだ時に、平均化された１ライン分の実測データのピーク値を、格納されている前記変換テーブルを用いて、密着センサＣＳ内のゲイン値に変換する。

その後、シートスルー複数枚片面読取時にはそのゲイン値を密着センサＣＳ内の可変利得増幅器５５に反映する。そして、両面読取開始、終了のタイミングでセンサ内部のゲイン値の切替、および、発光ダイオードアレイの点灯、消灯を行う。

よって、操作表示部４５からシートスルー複数枚両面読取命令が下された場合は、密着センサＣＳの角度は原稿裏面読取の角度となり、センサ内の可変利得増幅器５５のゲイン値も原稿裏面読取用の値とし、センサ内の発光ダイオードアレイも常時点灯するといった従来機と同等の制御を行う。

以上説明したように、本実施例では、シートスルー複数枚片面原稿読取の際に、シェーディング動作は最初の１回のみとし、紙間のシェーディング動作を省略しつつ、安定した画像データを取得しつつ、生産性をあげることが可能となる。

ところで、上述した実施例では、モノクロ読取の場合について説明したが、本発明は、カラー読取の場合についても同様にして適用できる。その場合、カラー読取の際はＲＧＢごとに光量の変動も違うので、ＲＧＢそれぞれで上記補正演算、ゲイン調整を行うことで色再現性の低下も補正する。当然、データ記憶手段で記憶する基準白板データ、ゲイン値はＲＧＢ３チャンネル分用意する必要がある。カラー画像読取装置でもモノクロ読取時はＲＧＢ３チャンネルのうち、Ｇのチャンネルのみで上記の補正演算、異常判定を行っていく。

本発明の一実施例にかかる画像読取装置１の概略構成を示した図。 通常の読取態様と光量検知態様を説明するための概略図。 本実施例にかかる画像読取装置１の信号処理系の要部の一例を示したブロック図。 密着センサの構成の一例を示したブロック図。 シートスルー複数枚片面読取時の動作を説明するためのタイミングチャート。 動作の一例を示したフローチャート。 シェーディング基準データの補正の態様の一例を説明するためのグラフ図。 基準白板読取データとゲイン値との関係の一例を示した概略図。

符号の説明

１２ ランプ
１３ 反射部材
２１ ＣＣＤラインイメージセンサ
３６ シェーディング基準データ演算部
３７ メモリ
３８ 基準データメモリ
４１ 画像読取制御部
４２ 密着センサ揺動機構
４３ 搬送部材揺動機構
４４ 反射部材揺動機構
ＣＳ 密着センサ
ＷＬ 基準白板

Claims (3)

1. 読取原稿を副走査方向へ搬送しながら、所定の表面読取位置で縮小光学系からなる表面読取光学系の照明光を、読取原稿の表面に照射し、その反射光を前記表面読取光学系によりラインイメージセンサに導いて前記読取原稿の表面の画像をライン単位に読み取るとともに、前記表面読取位置よりも搬送方向下流側の裏面読取位置に配設された密着センサにより、前記読取原稿の裏面の画像をライン単位に読み取り、所定位置に設けられた基準白板の画像を前記表面読取光学系により前記ラインイメージセンサに導き、シェーディング補正用の基準データを生成する画像読取装置であって、
   前記縮小光学系には、前記照明光を反射して読取位置に照射する反射部材と、前記反射部材を回動して、前記反射部材の反射光を前記密着センサ方向へ導く反射部材揺動機構が設けられるとともに、
   前記密着センサには、前記反射部材の反射光を受光可能な態様に回動する密着センサ揺動機構が設けられ、
   複数の読取原稿の読取間隔では、前記反射部材揺動機構により前記反射部材の反射光を前記密着センサ方向へ導くとともに、前記密着センサ揺動機構により前記反射部材の反射光を前記密着センサで受光し、その受光レベルを検出する検出手段と、
   前記シェーディング補正用の基準データを、前記検出した受光レベルに基づいて、レベル補正する基準データ補正手段を備えたことを特徴とする画像読取装置。
2. 前記密着センサのゲインは、裏面読取時と、前記検出手段による受光レベル検出時とで、切換えられることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 前記検出手段は、前記検出した受光レベルが所定の閾値よりも小さい場合には、エラー発生を出力することを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像読取装置。