JP2010028441A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像を正確に再現することのできる画像読取装置を提供する。
【解決手段】画像読取装置において、ＣＣＤによって取得した黒基準画像についての画像データを、この画像データの最大値と最小値との差分Ｄだけ黒側にシフトさせることにより、黒基準値を取得する。そして、この黒基準値を用いて、原稿についての画像データのシェーディング補正を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は原稿の画像を読み取り、得られた画像データをシェーディング補正する画像読取装置に関する。

従来、画像読取装置において、イメージセンサの読取素子のばらつき等を補正するために、色基準板を読み取って得られた基準データを用いて、画像データをシェーディング補正する技術が採用されている（例えば特許文献１）。
特開平１０‐４２１１１号公報（段落［００２１］等）

従来の技術では、特に画像濃度が濃い（黒に近い）画像を読み込んだときに、黒基準値よりも暗いデータが、センサ出力のばらつきによって出現することがある。このように黒基準値よりも黒寄りの画像は、通常は明るさがゼロとして表現される。つまり、このような画像は、原稿上の実際の画像とは異なることとなる。

本発明は、このような従来の技術における課題に鑑み、画像読取装置において、実際の画像をより正確に再現することのできる技術を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、請求項１の発明は、原稿から画像データを取得する画像読取部と、上記画像読取部が原稿から得た原稿画像データをシェーディング補正するシェーディング補正部と、上記画像読取部が黒基準画像から得た黒画像データを黒方向にシフトさせて、上記シェーディング補正のための黒基準値を取得する基準値取得部と、を備える。

このように、黒基準画像について得られた画像データを黒方向にシフトさせて黒基準値として用いることで、原稿を読み取って得た画像データが黒基準値より暗くなる現象が起きにくくなり、原稿画像データについてリニアリティのある範囲でのシェーディング補正が可能となるので、再現性のよい画像を得ることができる。

また、請求項２に記載するように、請求項１の画像読取装置において、上記画像読取部は、複数色の画像データを取得するようになっており、上記基準値取得部は、各色について、上記黒基準値を取得するようになっていてもよい。

また、請求項３に記載するように、請求項２の画像読取装置において、上記基準値取得部は、各色についての黒画像データを、それぞれ同一量だけ黒方向にシフトさせることで、上記黒基準値を取得するようになっていてもよい。

また、請求項４に記載するように、請求項１〜３のいずれかの画像読取装置は、上記黒画像データの最大値と最小値との差分を取得する、シフト量取得部をさらに備え、上記基準値取得部は、上記差分を上記シフトの量とするようになっていてもよい。

また、請求項５に記載するように、請求項１〜４のいずれかの画像読取装置は、上記原稿画像データの明るさと所定の閾値とを比較する比較部と、上記原稿画像データが上記閾値よりも明るければ、上記黒画像データを上記シェーディング補正のための黒基準値として選択し、上記原稿画像データが上記閾値よりも暗ければ、上記黒基準値取得部によりシフトされた上記黒画像データを上記シェーディング補正のための黒基準値として選択する基準値選択部と、をさらに備えていてもよい。

また、請求項６に記載するように、請求項５の画像読取装置において、上記比較部は、上記黒画像データを上記閾値とするようになっていてもよい。

また、請求項７に記載するように、請求項１〜６のいずれか１項の画像読取装置は、白基準板と、上記白基準板を照明可能な光源と、をさらに備え、上記基準値取得部は、上記光源が消灯しているときに上記画像読取部が白基準板について得たデータを黒基準画像について得た上記画像データとして、上記黒基準値を取得するようになっていてもよい。

本発明の画像読取装置は、黒基準画像について得られた画像データを黒方向にシフトさせて黒基準値として用いることで、原稿を読み取って得た画像データが黒基準値を下回る現象が起きにくくなり、再現性のよい画像を得ることができる。

〔１〕第１実施形態
以下、本発明の実施の一形態として、画像読取装置１を挙げて説明する。

（1-1）画像読取装置１の概要
図１に画像読取装置１の概要を示すブロック図を、図２に画像読取装置１の概要を表す正面図を示す。

図１に示すように、画像読取装置１は、原稿Ｍから画像データを得る読取ユニット２、画像データを処理する画像処理部３、及び画像読取装置１内の各部の動作を制御する主制御部４を備える。

図１及び図２に示すように、読取ユニット２は、光源２０１、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）２０２、光源キャリッジ２０３、ミラーキャリッジ２０４、レンズ２０５、光源駆動部２１０、キャリッジ駆動部２２０、白基準板２３０、及びコンタクトガラス２４０等を備える。

光源２０１は、コンタクトガラス２４０上の原稿Ｍ及び白基準板２３０を照明する（図１、図２）。

ＣＣＤ２０２は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、及びＢ（青）のカラー素子と、Ｋ（モノクロ）素子とを備え、光をアナログの電気信号に変換する（図１、図２）。カラー素子はカラー画像の取得に、モノクロ素子はモノクロ画像の取得に用いられる。なお、ＣＣＤ２０２はイメージセンサの一例に過ぎず、ＣＭＯＳイメージセンサ等の他のイメージセンサに適宜置換可能である。

光源キャリッジ２０３は、内部に光源２０１及びミラー等の光学部材を保持し、副走査方向（図２の左右方向）に移動することで、副走査方向における原稿Ｍの走査を実現する。光源キャリッジ２０３内のミラーは、原稿Ｍ又は白基準板２３０からの反射光をミラーキャリッジ２０４に導くように配置される（図２）。

ミラーキャリッジ２０４は、内部にミラー等の光学部材を保持し、光源キャリッジ２０３からの光を、レンズ２０５を介してＣＣＤ２０２に導くように、副走査方向に移動することができる（図２）。

光源駆動部２１０は、主制御部４の制御の下、光源２０１の点灯／消灯を切り替える。

キャリッジ駆動部２２０は、光源キャリッジ２０３及びミラーキャリッジ２０４等を移動させるモータ、ギア、及びレール等の機械的機構と、モータを駆動する駆動回路等を備える（図１）。

照明された白基準板２３０は、基準画像の一例であり、コンタクトガラス２４０に対して主走査方向に平行になるように配置される（図２）。

コンタクトガラス２４０は、透明のガラス板であり、上には原稿Ｍが載置されるようになっている（図２）。

また、図１に示すように、画像処理部３は、Ａ/Ｄ変換部３１、シフト量取得部３２、黒基準値取得部３３、黒基準値メモリ３４、シェーディング補正部３５等を備える。

Ａ／Ｄ変換部３１は、ＣＣＤ２０２からのアナログ信号をデジタル信号に変換し、シフト量取得部３２、黒基準値取得部３３、又はシェーディング補正部３５に出力する。

シフト量取得部３２は、黒画像データ（黒基準画像についての画像データ）から、後述する「シフト量」を取得する。シフト量の詳細については後述する。

黒基準値取得部３３は、黒画像データ及びシフト量取得部３２の算出結果から、シェーディング補正に用いられる黒基準値を取得する。黒基準値の詳細については後述する。

黒基準値メモリ３４は、黒基準値取得部３３が取得した黒基準値を記憶する。

シェーディング補正部３５は、原稿ＭについてＣＣＤ２０２が得た画像データについて、黒基準値メモリ３４内の黒基準値に基づいて、シェーディング補正を行う。

また、画像処理部３は、Ａ／Ｄ変換部３１とシェーディング補正部とに接続された、図示しない白基準値メモリを備える。

以上に述べた画像処理部３の各部は、ハードウェアによって構成されてもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、並びにＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びその他の記憶媒体等を備えることで、ＣＰＵによるソフトウェアの実行により実現されてもよい。

なお、この他にも、画像読取装置１は、ユーザからの指示を受け付ける操作パネル、読み取った画像を記憶するメモリ等の部材を適宜備える（図示せず）。

（1-2）シェーディング補正の基準値取得
シェーディング補正を行うための基準値を取得するときの、画像読取装置１の動作について説明する。

［白基準値］
白基準値を取得するとき、キャリッジ駆動部２２０は、主制御部４の制御の下、光源キャリッジ２０３及びミラーキャリッジ２０４を、白基準板２３０からの反射光がＣＣＤ２０２に入射する位置に移動させる（図２）。光源駆動部２１０は、光源２０１を点灯し、白基準板２３０を照明させる。ＣＣＤ２０２は、白基準板２３０からの反射光を読み取り、画像処理部３へ出力する。つまり、白基準画像として、照明された白基準板２３０が用いられる。ＣＣＤ２０２からの出力値は、Ａ／Ｄ変換部３１によってデジタル変換され、図示しない白基準値メモリに記憶される。

［黒基準値］
黒基準値を取得するときは、キャリッジ駆動部２２０は白基準値取得時と同様の位置に各キャリッジ２０３及び２０４を配置するが、光源駆動部２１０は光源２０１を消灯する。ＣＣＤ２０２は、光源２０１が消灯した状態で得られた画像データを、画像処理部３へ出力する。つまり、黒基準画像としては、光源２０１が消灯した状態における白基準板２３０が用いられる。ＣＣＤ２０２からの出力値は、Ａ／Ｄ変換部３１によってデジタル変換される。

こうして得られた黒画像データを、図３に実線で示す。図３の横軸は、主走査方向（図２の紙面に垂直な方項）における画素位置を、縦軸は出力信号レベル（画像濃度）を示す。図３に示すように、基準画像であっても、画素によって、出力信号の強度、つまり画像濃度にはばらつきがある。シフト量取得部３２は、黒画像データの最大値及び最小値を認識し、その差分Ｄを取得する。

なお、本実施形態では、シフト量取得部３２は、モノクロ素子からの出力値について差分Ｄを取得するものとしたが、カラー素子からの出力値について差分Ｄを取得するようになっていてもよい。

次に、図３を参照して、黒基準値取得部３３における処理について説明する。図３に示すように、黒基準値取得部３３は、黒画像データ（実線）を、シフト量取得部３２の取得した差分Ｄ分だけ黒方向にシフトさせることにより、黒基準値（点線）を取得する。黒基準値は、黒基準値メモリ３４に記憶される。

以上の処理は、ＲＧＢＫの４色について行われる。つまり、ＲＧＢＫの４つの読取素子が得た黒画像データは、それぞれ黒方向に差分Ｄだけシフトされ、各色についての黒基準値とされる。このように、４色全てについて、黒基準値のシフト量は同一である。

なお、黒基準値の取得は、読み取った原稿枚数が所定枚数に達する毎、画像読取装置１の主電源投入から所定時間経過毎など、所定のタイミングで行うことができる。

また、差分Ｄは、一旦決定した後はその値に固定されていてもよいが、所定のタイミングで新たに取得してもよい。差分Ｄの取得タイミングは、原稿枚数が所定枚数に達する毎、画像読取装置１の主電源投入から所定時間経過毎、黒画像データの取得毎などとすることができる。このように差分Ｄを所定のタイミングで取得し、これに基づいて黒基準値を取得することで、読取素子及び種々の回路等の経時変化に対応することができる。

（1-3）シェーディング補正
原稿Ｍから画像を読み取るときは、光源駆動部２１０によって光源２０１が点灯されることで原稿Ｍが照明されると共に、キャリッジ駆動部２２０により、光源キャリッジ２０３及びミラーキャリッジ２０４が副走査方向に移動されることで、副走査方向における走査が実現される。原稿Ｍについての画像データは、ＣＣＤ２０２からＡ／Ｄ変換部３１を経て、シェーディング補正部３５に出力される。

シェーディング補正部３５は、黒基準値メモリ３４及び図示しない白基準値メモリ内の、黒基準値及び白基準値に基づいて、Ａ／Ｄ変換部３１によりデジタル変換された画像データ（以下、「原稿画像データ」と称する）を、シェーディング補正する。シェーディング補正部３５は、具体的には、各画素の白基準値を１００％、黒基準値を０％として、各画素の原稿画像データから、画像濃度を取得する。

図４に、白基準データ（白丸実線）、黒基準データ（黒丸点線）、黒画像データ（黒丸実線）、原稿画像データ（太線）のそれぞれを示す。

仮に、黒画像データ（黒丸実線）をそのまま黒基準値とすると、素子ばらつき以外にランダムノイズが発生した場合等に、原稿画像データが、黒基準値を下回ることがある（図４に白矢印で示す画素）。このような黒基準値と原稿画像データとの逆転、つまり値の飽和が起きると、黒基準値と画像データとの差分がマイナスになるので、シェーディング補正後の画像データは明るさがゼロとなる。すると、これらの画素位置では、画像濃度が黒基準値と同レベルであるデータと同濃度となり、画像を正確に再現することができない。さらに、特にカラー画像の場合、１色又は２色の読取素子の信号強度が黒基準値に対して飽和することで、輝度だけでなく色調も原稿Ｍの実際の画像とは異なるものとなる。このように得られた画像は、原稿Ｍ上の実際の原稿とは、ユーザに与える印象が大きく異なる。

これに対して、本実施形態では、黒基準値（黒丸点線）は、黒画像データを黒方向にシフトさせた値であるので、良好なリニアリティを保つことができ、ランダムノイズが発生しても、黒基準値と原稿画像データの逆転は起きず、色調再現性の良く画像を得ることができる。

また、原稿画像データが白基準値よりも明るい値を含むときよりも、原稿画像データが黒基準値より暗い値を含むときの方が、基準値と原稿画像データとの差分がマイナスになるため、シェーディング補正が困難である。しかし、本実施形態のように黒基準値をシフトさせることにより、容易かつ正確に、シェーディング補正を行うことができる。

さらに、本実施形態では、黒画像データから黒基準値を求める際のシフト量を、黒画像データの最大値と最小値との差分Ｄとしている。これによって、原稿画像データが黒基準値に対して飽和することを、より確実に防ぐことができる。

〔２〕第２実施形態
図５を参照して、第２実施形態について説明する。図２は、本実施形態の画像読取装置の一部を示すブロック図である。本実施形態の画像読取装置は、第１実施形態の画像読取装置１と略同様の構成であるので、既に説明した部材と同様の機能を有する部材については、同符号を付して、その説明を省略する。

図５に示すように、本実施形態の画像読取装置において、画像処理部３は、第１実施形態の構成に加えて、比較部３６及び基準値選択部３７をさらに備える。また、黒基準値メモリ３４は、シフト前データ、つまり黒画像データ（図３及び図４に黒丸実線で示すデータ）、及び、シフト後データ、つまり第１実施形態における黒基準値（図３及び図４に点線で示すデータ）の両方を記憶する。

比較部３６は、原稿画像データとシフト前データとを比較し、シフト前データよりも暗いデータが原稿画像データに含まれていないかどうか、判定する。この比較・判定は、カラー画像であればＲＧＢ全色の素子の出力値について、モノクロ画像であればＫ素子の出力値について、行われる。

基準値選択部３７は、原稿画像データがシフト前データより暗いデータを含んでいなければ、黒基準値メモリ３４内のシフト前データを黒基準値としてシェーディング補正部３５に提供し、原稿画像データがシフト前データより暗いデータを含んでいれば、シフト後データを黒基準値としてシェーディング補正部３５に提供する。例えばカラー画像において、ある色の原稿画像データのみが、シフト前データより暗いデータを含んでいれば、基準値選択部３７は、シフト後データを黒基準値として選択する。

本実施形態の画像読取装置は、以上のように、原稿画像データの明るさに応じて、黒基準値を選択することができるので、多様な画像について、色調再現性が良いという効果を奏する。

〔２〕その他の実施形態
（ａ）上述の各実施形態の画像読取装置は、複写機、ファクシミリ装置、複合機等の、画像形成装置又は通信装置に組み込むこともできる。

（ｂ）上述の各実施形態では、白基準値については、白基準画像について得られた生のデータである白画像データをそのまま用いるものとしたが、このデータにさらに補正を施した値が白基準値とされてもよい。

（ｃ）上述の各実施形態では、ＣＣＤ２０２は、ＲＧＢＫの４色の読取素子によって画像を読み取るものとしたが、ＲＧＢのカラー素子のみ、又はモノクロ素子のみを備えていてもよい。

（ｄ）上述の各実施形態では、白基準板が白基準画像と黒基準画像とを兼ねるものとしたが、これ以外にも、白基準板とは別に黒基準板を設けてもよい。

（ｅ）第２実施形態では、比較部３６及び基準値選択部３７によって、原稿画像データがシフト前データより暗いデータを含むときに、黒基準値としてシフト後データを選択するものとしている。ただし、原稿画像データの明るさに応じて黒基準値を選択できるような、他の構成を採用してもよい。

（i）例えば、比較部３６が、シフト前データ以外の閾値を有し、この閾値と原稿画像データとを比較するようになっていてもよい。この場合、基準値選択部３７は、比較部３６による「閾値より暗いデータ有り」の判定によりシフト後データを、「閾値より暗いデータ無し」の判定によりシフト前データを選ぶようになっていればよい。

（ii）また、画像読取装置が、原稿画像データ全体の平均的な明るさを取得する平均値取得部をさらに備え、比較部３６がこの平均値と所定の閾値とを比較するようになっていてもよい。この場合、基準値選択部３７は、比較部３６による「平均値は閾値より暗い」の判定によりシフト後データを、「平均値は閾値より明るい」の判定によりシフト前データを選ぶようになっていればよい。

（ｆ） 以上、異なる欄に記載した技術を適宜組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の画像読取装置は、スキャナ、複写機、ファクシミリ装置、複合機等に好適に用いられる。

本発明の実施の一形態に係る画像読取装置１の要部構成を示すブロック図。 画像読取装置１の要部構成を示す正面図。 画像読取装置１における黒基準値取得について説明する図面。 画像読取装置１における原稿画像データ（太実線）と、黒画像データ（黒丸実線）及び黒基準値（黒丸点線）との関係を示す図面。 他の実施形態に係る画像読取装置の要部構成を示すブロック図。

符号の説明

１ 画像読取装置
２ 読取ユニット
２０１ 光源
２０２ ＣＣＤ（画像読取部）
２３０ 白基準板
２４０ コンタクトレンズ
３ 画像処理部
３２ シフト量取得部
３３ 黒基準値取得部
３４ 黒基準値メモリ
３６ 比較部
３７ 基準値選択部
４ 主制御部

Claims (7)

1. 原稿から画像データを取得する画像読取部と、
   上記画像読取部が原稿から得た原稿画像データをシェーディング補正するシェーディング補正部と、
   上記画像読取部が黒基準画像から得た黒画像データを黒方向にシフトさせて、上記シェーディング補正のための黒基準値を取得する基準値取得部と、
   を備える画像読取装置。
2. 上記画像読取部は、複数色の画像データを取得するようになっており、
   上記基準値取得部は、各色について、上記黒基準値を取得するようになっている、
   請求項１に記載の画像読取装置。
3. 上記基準値取得部は、各色についての黒画像データを、それぞれ同一量だけ黒方向にシフトさせることで、上記黒基準値を取得するようになっている、
   請求項２に記載の画像読取装置。
4. 上記黒画像データの最大値と最小値との差分を取得する、シフト量取得部をさらに備え、
   上記基準値取得部は、上記差分を上記シフトの量とするようになっている、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像読取装置。
5. 上記原稿画像データの明るさと所定の閾値とを比較する比較部と、
   上記原稿画像データが上記閾値よりも明るければ、上記黒画像データを上記シェーディング補正のための黒基準値として選択し、上記原稿画像データが上記閾値よりも暗ければ、上記黒基準値取得部によりシフトされた上記黒画像データを上記シェーディング補正のための黒基準値として選択する基準値選択部と、
   をさらに備える、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像読取装置。
6. 上記比較部は、上記黒画像データを上記閾値とするようになっている、
   請求項５に記載の画像読取装置。
7. 白基準板と、上記白基準板を照明可能な光源と、をさらに備え、
   上記基準値取得部は、上記光源が消灯しているときに上記画像読取部が白基準板について得たデータを黒基準画像について得た上記画像データとして、上記黒基準値を取得するようになっている、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像読取装置。

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