JP2010028818A - 画像読取装置および画像読取方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１方向に並べられた受光素子によって蓄積されたそれぞれの蓄積電荷を順番に転送するイメージセンサにおいて、蓄積電荷の変動を抑制して蓄積電荷を転送する技術を提供することを目的とする。
【解決手段】画像読取装置は、読み取り対象物に対して照明光を照射する発光素子と、一方向に配列され、前記読み取り対象物で反射した前記照明光を受光する複数の受光素子を有し、前記各受光素子に蓄積された電荷を転送クロックに基づいて順に出力するＣＣＤイメージセンサと、前記転送クロックに同期させながら前記転送クロックの１周期毎に前記発光素子を発光させるための発光制御信号を生成し、前記発光制御信号に基づく前記発光素子の発光制御を行う制御部と、を備える画像読取装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像読取装置において、ＣＣＤイメージセンサに蓄積された信号電荷の変動を低減する技術に関する。

従来、ファクシミリや複写機、イメージスキャナなどにおける画像読取装置として一次元イメージセンサが用いられている。一次元イメージセンサは、例えば、一列に並べられた受光素子であるフォトダイオードと、それに対応して配置されるシフトレジスタと、フォトダイオードとシフトレジスタとの間に配置されるゲートなどを備える。一次元イメージセンサは、そのラインに沿って配置される例えばＬＥＤ等の光源の光を読み取り対象物に照射して、その反射光をレンズを通してフォトダイオードが受光し、電気信号である電荷に変換する。そして、フォトダイオードに蓄積された電荷がシフトレジスタに送られ、シフトレジスタは、フォトダイオードの配列順に蓄積電荷を順番に外部に転送することで、１ラインごとの画像の読み取りが行われる。

上記光源としてＬＥＤを用いる場合、イメージセンサにおいて所望の受光量を得るために、ＬＥＤのオン／オフを周期的に切り替えて照明時間を調整することが行われている。つまり、ＬＥＤのオン／オフを切り替えて照明する場合、１ラインの受光期間にＬＥＤがオンとなった際に受光した光の総量が１ラインの受光量となる。

しかしこの場合、イメージセンサが読み取った１ライン上の各画素の蓄積電荷をシフトレジスタが順番に転送している間、ＬＥＤのオン／オフの切り替えによって、イメージセンサに関係する電気回路の電圧などが変動してしまう。そうすると、この電圧等の変化が順番に転送される蓄積電荷に影響を及ぼし、電荷量に変動が生じる場合がある。シフトレジスタにおいて蓄積電荷が転送されている間に電荷量が変動してしまうと、受光によって得られた本来の蓄積電荷とは異なる電荷が転送されることとなり、例えば読み取って得られた画像データ上において元の画像にはない濃度むらが現れてしまう。

上記課題を解決するために、この発明の実施の形態は、１方向に並べられた受光素子によって蓄積されたそれぞれの蓄積電荷を順番に転送するイメージセンサにおいて、蓄積電荷の変動を抑制して蓄積電荷を転送する技術を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の一態様である画像読取装置は、読み取り対象物に対して照明光を照射する発光素子と、一方向に配列され、前記読み取り対象物で反射した前記照明光を受光する複数の受光素子を有し、前記各受光素子に蓄積された電荷を転送クロックに基づいて順に出力するＣＣＤイメージセンサと、前記転送クロックに同期させながら前記転送クロックの１周期毎に前記発光素子を発光させるための発光制御信号を生成し、前記発光制御信号に基づく前記発光素子の発光制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明の別の態様である画像読取方法は、読み取り対象物に対して照明光を照射する発光素子と、一方向に配列され、前記読み取り対象物で反射した前記照明光を受光する複数の受光素子を有し、前記各受光素子に蓄積された電荷を転送クロックに基づいて順に出力するＣＣＤイメージセンサと、を備える画像読取装置において、前記転送クロックに同期させながら前記転送クロックの１周期毎に前記発光素子を発光させるための発光制御信号を生成し、前記発光制御信号に基づく前記発光素子の発光制御を行うことを特徴とする。

本発明の別の態様である画像読取プログラムは、読み取り対象物に対して照明光を照射する発光素子と、一方向に配列され、前記読み取り対象物で反射した前記照明光を受光する複数の受光素子を有し、前記各受光素子に蓄積された電荷を転送クロックに基づいて順に出力するＣＣＤイメージセンサと、を備える画像読取装置において、前記転送クロックに同期させながら前記転送クロックの１周期毎に前記発光素子を発光させるための発光制御信号を生成し、前記発光制御信号に基づく前記発光素子の発光制御を行う処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、１方向に並べられた受光素子によって蓄積されたそれぞれの蓄積電荷を順番に転送するイメージセンサにおいて、蓄積電荷の変動を抑制して蓄積電荷を転送することができる。

第１の実施形態の画像読取装置を備える画像形成装置の断面図である。 第１の実施形態の画像読取装置の構成を示す構成図である。 図２に示す制御部を説明するためのブロック図である。 第１の実施形態にかかる、所定のタイミングで光源のＬＥＤを駆動制御するための構成を説明するためのブロック図である。 第１の実施形態のＣＣＤイメージセンサの構成を示す構成図である。 第１の実施形態の画像読取装置において、光源であるＬＥＤをオン／オフ制御するタイミングを説明するためのタイミングチャートである。 第２の実施形態に係るＬＥＤ制御信号生成回路が生成可能な発光パターンを示すタイミングチャートである。 第３の実施形態に係る所定のタイミングで光源のＬＥＤを駆動制御するための構成を説明するためのブロック図である。 第３の実施形態の画像読取装置において、ＬＥＤをオン／オフ制御するタイミングを説明するためのタイミングチャートである。 第４の実施形態に係る所定のタイミングで光源のＬＥＤを駆動制御するための構成を説明するためのブロック図である。 第４の実施形態の画像読取装置において、ＬＥＤをオン／オフ制御するタイミングを説明するためのタイミングチャートである。 第５の実施形態の画像読取装置において、複数の色のＬＥＤをオン／オフ制御させて画像読取を行う場合のタイミングチャートである。 第６の実施形態の画像読取装置において、複数の色のＬＥＤごとに任意の期間オン／オフ制御させて画像読取行う場合のタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の画像読取装置１００を備える画像形成装置１の断面図であり、図２は、画像読取装置１００の構成を示す構成図、図３は、図２に示す制御部５０を説明するためのブロック図、図４は、本実施形態に係る所定のタイミングで光源のＬＥＤ２を駆動制御するための構成を説明するためのブロック図、図５は、イメージセンサ６の構成を示す構成図である。また、図６は、本実施形態の画像読取装置１００の光源のＬＥＤ２をオン／オフ制御するタイミングを説明するためのタイミングチャートである。

画像形成装置１は、画像読取部Ｒと、画像形成部Ｐとを備える。画像読取部Ｒは、本実施形態に係る画像読取装置１００を備える。また、画像形成装置１は、画像形成部Ｐ及び画像読取部Ｒの動作を制御するためのＣＰＵ１０１とメモリ１０２を備える。

画像読取装置１００は、ＬＥＤ（発光素子）２と、補助ＬＥＤ２’と、ロッドレンズアレイ４と、ＣＣＤイメージセンサ６と、基盤８と、出力部１０などを備え、ＣＣＤイメージセンサ６が直線状に配置された密着型イメージセンサである。そして、ＣＣＤイメージセンサ６やＬＥＤ２などの制御は、制御部５０によって行われる。

ＬＥＤ２は、画像読取装置１００によって原稿を読み取るために、画像読取部Ｒの原稿ガラス２０上に置かれた原稿Ｐを照明する光源である。ＬＥＤ２は、図６に示すＬＥＤ制御信号（発光制御信号）のタイミングでオン／オフが切り替えられて発光動作を行う。また、補助ＬＥＤ２’は、ＬＥＤ２と同様に原稿Ｐに光を照射する光源であるが、特に、原稿面に段差があるような場合に陰影が発生するのを防止するために用いられる。

ロッドレンズアレイ４は、ＬＥＤ２によって原稿Ｐを照明し、それにより原稿Ｐから反射した光をＣＣＤイメージセンサ６に集光し結像するためのレンズである。

ＣＣＤイメージセンサ６は、光を電気信号に変換し、蓄積した電荷を外部に転送する素子である。本実施形態のＣＣＤイメージセンサ６は、図５に示すように、画像読取装置１００の主走査方向に一列に配列された複数のフォトダイオード（受光素子）６ａと、シフトゲート６ｂと、ＣＣＤシフトレジスタ（以下、単に「シフトレジスタ」ともよぶ）６ｃとを備える。各フォトダイオード６ａには、受光量に応じた電荷が蓄積される。フォトダイオード６ａに蓄積した電荷は、図６に示すようなタイミングでシフトゲート６ｂに印加されるゲート信号ＴＲによって開閉するシフトゲート６ｂを通って、シフトレジスタ６ｃに送られる。シフトレジスタ６ｃは、図６に示すようなタイミングでシフトレジスタ６ｃに印加される画像転送クロックＭによって、フォトダイオード６ａから送信された蓄積電荷を、いわゆるバケツリレー方式により、各フォトダイオードの配列順に出力部１０に転送する。

出力部１０は、シフトレジスタ６ｃから順番に転送された信号を、画像データとしてデータを取得する画像処理回路などに送信する。送信された画像データは、スキャン画像としてメモリ１０２や外部の記憶装置に保存されたり、画像形成部Ｐにおいて画像形成処理に用いられたりすることになる。

制御部５０は、本実施形態の画像読取装置１００の制御を行う。制御部５０は、ＣＣＤイメージセンサ制御信号生成回路５２と、ＬＥＤ制御信号生成回路５４と、ＬＥＤ制御回路５６とを備える。

ＣＣＤイメージセンサ制御信号生成回路５２は、ＣＣＤイメージセンサ６のシフトゲート６ｂに入力されるゲート信号ＴＲや、シフトレジスタ６ｃに入力される画像転送クロックＭなどを出力する。

ここで、ゲート信号ＴＲとは、上述したように、シフトゲート６ｂに対して、シフトゲート６ｂの開閉を指示する開閉信号である。図６に示すように、ゲート信号ＴＲがオンの間、シフトゲート６ｂが開いて、フォトダイオード６ａに蓄積された電荷がシフトレジスタ６ｃに転送される。ゲート信号ＴＲがオフの間、シフトゲート６ｂが閉じて、フォトダイオード６ａからシフトレジスタ６ｃへの蓄積電荷の転送が禁止される。そして、ゲート信号ＴＲがオンからオフに切り替わるタイミングから、次にゲート信号ＴＲがオフからオンに切り替わるタイミングまでの期間は、シフトレジスタ６ｃから出力部１０に対して各フォトダイオード６ａに蓄積された電荷が順に、転送される期間（図６において、１ライン周期として示した期間）となる。

また、画像転送クロックＭとは、シフトレジスタ６ｃに転送された、各フォトダイオード６ａの蓄積電荷を、出力部１０に順番に転送するタイミングを規定する信号である。図６に示すように、画像転送クロックＭの１クロックごとに各蓄積電荷が出力部１０に転送される。

ＬＥＤ制御信号生成回路５４は、図４に示すように、ＣＣＤイメージセンサ制御信号生成回路５２にて出力された画像転送クロックＭに基づいて、ＬＥＤ２をオン／オフ制御するためのＬＥＤ制御信号を出力する。

ＬＥＤ制御回路５６は、スイッチ回路５６ａと定電流回路５６ｂを備え、ＬＥＤ制御信号生成回路５４からのＬＥＤ制御信号に基づいて、ＬＥＤ２のオン／オフの切替制御を行う。具体的には、スイッチ回路５６ａがＬＥＤ制御信号に基づいて定電流回路５６ｂから出力される電流をオン／オフすることにより、ＬＥＤ２を所定のタイミングで発光させることができる。

ここで、発光制御信号としてのＬＥＤ制御信号とは、上述したＣＣＤイメージセンサ制御信号生成回路５２から出力される画像転送クロックＭに同期したクロック信号である。上述したように、ＬＥＤ制御信号がオンのときにＬＥＤ２が点灯し（発光状態）、オフのときにＬＥＤ２が消灯する（非発光状態）。転送される期間に、ＬＥＤ制御信号がオンとなった時間を全て足し合わせたものが、１ライン周期における総照明時間となる。したがって、所定の電荷量を得るためにフォトダイオード６ａが必要とする受光量に応じて、１ライン周期あたりに必要な照明時間を求め、その照明時間を画像転送クロックＭの１ライン周期におけるクロック数で除したものが、１クロックあたりのＬＥＤ２のオンの時間となる。

画像形成装置１が備えるその他の構成として、ＣＰＵ１０１は、上述のように、画像形成装置１における画像読取処理や画像形成処理を制御する。

メモリ１０２は、画像形成装置１における画像読取処理や画像形成処理に用いるプログラムを格納する。メモリ１０２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＶＲＡＭ（Video RAM）等から構成されることができる。

次に、図６に示すタイミングチャートに基づいて、上述の構成を備える本実施形態の画像読取装置１００が行う画像読取動作を説明する。図６に示す信号は、上から順に、シフトゲート６ｂの開閉を制御するゲート信号ＴＲ、シフトレジスタ６ｃが蓄積電荷を順番に転送するタイミングを規定する画像転送クロックＭ、蓄積電荷のリセットを行わせるためのリセットパルス信号ＲＳ、ＬＥＤ２がオン／オフするタイミングを規定するＬＥＤ制御信号、出力部１０から出力される各フォトダイオード６ａの蓄積電荷を示す出力信号である。

まず、ゲート信号ＴＲがオンとなってシフトゲート６ｂが開くと、各フォトダイオード６ａに蓄積した電荷がシフトゲート６ｂを通ってシフトレジスタ６ｃに転送される。ゲート信号ＴＲがオフになるとシフトゲート６ｂが閉じる。そして、シフトレジスタ６ｃにおいて、送信された１ラインの蓄積電荷の転送が開始される。蓄積電荷の転送は、上述したように画像転送クロックＭのタイミングに同期して行われる。つまり、図６に示す画像転送クロックＭの“Ｈ”に立ち上がるタイミングから“Ｌ”に変化して次に“Ｈ”に立ち上がるタイミングまでの１周期に、各蓄積電荷がシフトして１画素分の蓄積電荷が転送される。

そして、ＬＥＤ２は、画像読取動作の際に、この画像転送クロックＭに同期したＬＥＤ制御信号によってオン／オフ制御されて、原稿を照明する。具体的には、ＬＥＤ２は、上述した画像転送クロックＭの１クロック内に、１回の発光動作が完了するように制御される。本実施形態の図６では、ＬＥＤ制御信号は、画像転送クロックＭと同じ周期でオン／オフが切り替わるようになっている。つまり、画像転送クロックＭが“Ｌ”から“Ｈ”に切り替わるタイミングでＬＥＤ制御信号がオフからオンに切り替わり、画像転送クロックＭが“Ｈ”から“Ｌ”に切り替わるタイミングでＬＥＤ制御信号がオンからオフに切り替わる。

この際、ＬＥＤ２のオン／オフの切り替え動作によって、画像読取装置１００の電気回路において、電圧の変動等が生じ、それがシフトレジスタ６ｃに存在する蓄積電荷を変動させる作用を及ぼす。しかし、本実施形態の画像読取装置１００によれば、上述のように画像転送クロックＭとＬＥＤ制御信号とを同期させているため、ＣＣＤイメージセンサ６の１ラインの蓄積電荷の転送の間（１ライン周期中）は、シフトレジスタ６ｃにおいて各蓄積電荷が１回シフトされて転送される間に、ＬＥＤが１回点灯するように制御されることとなる。つまり、１ライン周期中の全ての転送のタイミングにおいて、ＬＥＤ２が同じタイミングで発光する。

したがって、ＬＥＤ２のオン／オフの切り替えに伴う電圧変動等の影響を、シフトレジスタ６ｃから順に出力される全ての蓄積電荷に対して作用させることになるため、隣接するフォトダイオード６ａに対応する蓄積電荷の間で大きな変動がなくなり、画素間での濃度むらが抑制された画像を得ることができる。

一方、１ラインの蓄積電荷の転送の途中までＬＥＤ２がオンとなり、その後オフとなるような制御の場合、ＬＥＤ２のオン／オフの切り替わりによる電圧の変化により、シフトレジスタ６ｃに存在する蓄積電荷が変動する。この場合、ＬＥＤ２がオンの間に転送された蓄積電荷による画像と、ＬＥＤ２がオフの間に転送された蓄積電荷による画像とで、蓄積電荷の変動による本来の画像にない濃度むらが表れてしまうため、好ましくない。

なお、以上説明した制御部５０の機能の全て又は一部は、メモリ１０２に格納されている画像読取処理を行うプログラムをＣＰＵ１０１に実行させることにより実現されるものである。

なお、上述した画像転送クロックＭに同期したＬＥＤ制御信号は、読取対象の画像の全てのラインについて同じ波形パターンの信号とすることが好ましい。ラインごとに信号パターンが変わると、１ライン内での濃淡の差は抑えられるが、副走査方向において濃淡の差が生じる場合があるためである。

また、本実施形態の画像読取装置１００においては、ＬＥＤ制御信号は、画像転送クロックＭの１クロックにつき１回オン／オフされる信号として説明したが、これに限られるものではない。ＬＥＤ制御信号は、１ラインの蓄積電荷の転送の間、少なくとも画像転送クロックＭの１周期の間にＬＥＤ２が１回以上オン／オフが切り替えられる発光動作が行われ、かつ、画像転送クロックＭの１クロックごとのＬＥＤ制御信号のオン／オフのタイミング（ＬＥＤ制御信号の波形）が同じであればよい。例えば、ＬＥＤ制御信号生成回路５４は、画像転クロックＭの１クロックあたりのオン／オフ回数が２回であるＬＥＤ制御信号を出力することができる。この場合も、蓄積電荷が転送されている間に画像転送クロックＭの各周期について、同じタイミングで２回オン／オフするＬＥＤ制御信号が生成され、その信号に基づいてＬＥＤ２がオン／オフされれば、ＬＥＤ２のオン／オフによる電圧の変動の影響が均等に分散されて、大きな蓄積電荷の変動が起こることはない。

なお、上述したように、画像転送クロックＭの１クロックあたりのＬＥＤ制御信号の波形は、少なくとも１ラインの画像の転送の期間は同じ波形である必要がある。そのため、画像転送クロックＭの１周期あたりのＬＥＤ制御信号の波形は、ＬＥＤ制御信号の１周期の整数倍である必要がある。例えば、画像転送クロックＭの１周期あたり、ＬＥＤ制御信号が１．５周期であると、画像転送クロックＭの現在の周期と次の周期とで、ＬＥＤ制御信号の波形が異なる。そうすると、画像転送クロックＭの各クロックにおいて蓄積電荷の変動が異なり、画像の濃度むらが生じる可能性があるため好ましくない。

以上に説明したように本発明の実施の形態によれば、１ラインにおける画像濃度むらの無い良好な画像を得ることができる。また、全てのラインにおいて同じＬＥＤ２の発光制御を行うことで、副走査方向にも濃度むらの無い良好な画像を得ることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明における第２の実施形態について、図７を用いて説明する。本実施形態では、画像転送クロックＭの１周期内におけるＬＥＤ２の発光時間を変更できるようにしている。ここで、第１の実施形態で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用いている。

図７は、ＬＥＤ制御信号生成回路５４が出力可能な発光パターンを示すタイミングチャートである。本実施形態では、１６通りの発光パターンを設けている。発光パターン０では、画像転送クロックＭの１周期において、ＬＥＤ２を発光させないようにしている。また、発光パターン１５では、画像転送クロックＭの１周期において、ＬＥＤ２を発光させ続けている。そして、発光パターン１から発光パターン１４までの各発光パターンでは、ＬＥＤ２の発光時間を段階的に長くしている。

ここで、ＬＥＤ２への順電流量（言い換えれば、発光強度）は、すべての発光パターン１〜１５において、同一に設定されている。このため、ＬＥＤ２の発光時間を変更すれば、ＬＥＤ２から照射される光の量を変更することができる。

各発光パターン１〜１４では、ＬＥＤ２の発光タイミングは同一であり、画像転送クロックＭが“Ｌ”から“Ｈ”に切り替わることに応じて、ＬＥＤ２の発光が開始されるようになっている。言い換えれば、画像転送クロックＭの“Ｌ”から“Ｈ”への切り替わりに同期して、ＬＥＤ２の発光が開始される。

発光パターン０〜１５は、ユーザが直接的又は間接的に選択することができる。また、ＬＥＤ２として、波長の異なる光を照射する複数のＬＥＤを用いた場合には、波長に応じて、発光パターンを異ならせることができる。例えば、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤを用いた場合には、３種類のＬＥＤにおける発光パターンを互いに異ならせることができる。発光パターンは、３種類のＬＥＤにおける発光特性や、ラインセンサの分光感度特性に基づいて、選択することができる。

本実施形態において、発光パターン１〜１４のいずれかを用いた発光動作により、画像の読み取り動作に必要な光量を確保することができる。また、画像転送クロックＭの１周期において、ＬＥＤ２のオン／オフを切り替えるようにしているため、第１の実施形態と同様に、ＬＥＤ２のオン／オフの切り替えに伴う蓄積電荷の変動を低減し、画像の濃度差を抑制することができる。

また、波長の異なるＬＥＤ２に応じて発光パターンを選択することにより、波長毎のラインセンサの出力にバラツキが生じてしまうのを抑制でき、ＳＮ比の高い読み取り画像を取得することができる。

なお、発光パターンの数は、適宜設定することができる。ここで、発光パターンの数を増やせば、画像の読み取り動作に必要な光量を確保しやすくすることができる。

（第３の実施形態）
次に、発明における第３の実施形態について、図８及び図９を用いて説明する。第３の実施形態の画像読取装置１００は、ＬＥＤ２を、複数のフォトダイオード６ａのうち有効画像領域に対応したフォトダイオード６ａの蓄積電荷が転送される間だけ、画像転送クロックＭに同期させて点灯させるように制御する。ここで、有効画像領域とは、ＣＣＤイメージセンサ６の複数のフォトダイオード６ａが変換したそれぞれの蓄積電荷のうち、実際に画像データを生成するために採用される電荷によって生成される画像領域をいう。したがって、後述する図９に示す有効画像領域の範囲の画像転送クロックＭに同期して出力部１０に転送される蓄積電荷が画像データとして採用され、その前後の画像転送クロックＭのタイミングで転送される蓄積電荷は画像データの生成に用いられない。

以下、具体的に本実施形態のＬＥＤ２の点灯制御について説明する。なお、実施形態１と重複する部分については説明を省略する。

図８は、本実施形態に係る所定のタイミングで光源のＬＥＤ２を駆動制御するための構成を説明するためのブロック図であり、図９は、本実施形態の画像読取装置１００における、画像転送クロックＭ、ＬＥＤ制御信号などのタイミングチャートである。本実施形態の画像読取装置１００のＬＥＤ制御信号生成回路５４は、画像転送クロックＭに加え、制御部５０内の不図示のＨＤＥＮ信号生成回路から出力される、ＣＣＤイメージセンサ６の有効画像領域を示すＨＤＥＮ信号の入力を受ける。そして、ＬＥＤ制御信号生成回路５４は、ＨＤＥＮ信号がオンとなるタイミングに同期して、画像転送クロックＭに同期したＬＥＤ制御信号を出力する。

具体的には、まず、ゲート信号ＴＲがオンとなってシフトゲート６ｂが開き、フォトダイオード６ａから蓄積電荷がシフトレジスタ６ｃに送られた後、ゲート信号ＴＲがオフとなって、フォトダイオード６ａの１ライン分の蓄積電荷の転送がスタートする。そして、ＬＥＤ制御信号生成回路５４が、有効画像領域を示すＨＤＥＮ信号のオン信号を受信すると、そのタイミングに同期して、ＬＥＤ制御信号の送信が開始される。有効画像領域の蓄積電荷の転送の間、つまり、ＨＤＥＮ信号がオンの間は、実施形態１の場合と同様に、画像転送クロックＭに同期したＬＥＤ制御信号によって、ＬＥＤ２が発光動作する。その後、有効画像領域の蓄積電荷の転送が終了し、ＨＤＥＮ信号がオフとなると、ＬＥＤ制御信号生成回路５４は、ＨＤＥＮ信号のオフのタイミングに同期して、ＬＥＤ制御信号の送信を停止し、ＬＥＤ２はオフとなる。

なお、ＨＤＥＮ信号のオン／オフのタイミングは、例えば、制御部５０が画像転送クロックＭのクロック数をカウントし、所定のカウント数になったタイミングでＨＤＥＮ信号生成回路がＨＤＥＮ信号をオンあるいはオフすればよい。例えば、有効画像領域の蓄積電荷の転送が、１ライン周期における１０番目のクロック信号から、１００番目のクロック信号までの間に行われる場合には、９番目のクロックをカウントしたら、次のクロックのタイミングでＨＤＥＮ信号をオンし、９９番目のクロックをカウントしたら、次のクロックのタイミングでＨＥＤＮ信号をオフすることで、有効画像領域を規定するＨＥＤＮ信号を出力することができる。

以上の第３の実施形態によれば、ＬＥＤ２は、１ラインの蓄積電荷の転送の間の、有効画像領域の蓄積電荷の転送の期間だけ、画像転送クロックＭに同期してオン／オフ制御される。そのため、ＬＥＤ２のオン／オフを繰り返す期間が短くなり、ＬＥＤ２のオン／オフの切り替えに伴って電圧が変化することによる、シフトレジスタ６ｃに存在する蓄積電荷の変動をより少なくすることができる。したがって、本実施形態によれば、１ラインにおける画素間での濃度むらがより少ない画像を得ることができるという効果が得られる。

なお、第２の実施形態で説明したように、画像転送クロックＭの１周期において、ＬＥＤの発光パターンを変更することもできる。

（第４の実施形態）
次に、本発明における第４の実施形態について、図１０及び図１１を用いて説明する。第３の実施形態では、ＨＤＥＮ信号によって有効画像領域を特定しているが、本実施形態では、他の方法によって有効画像領域を特定するものである。

図１０は、本実施形態に係る所定のタイミングで光源のＬＥＤ２を駆動制御するための構成を説明するためのブロック図であり、図１１は、本実施形態の画像読取装置１００における、画像転送クロックＭ、ＬＥＤ制御信号などのタイミングチャートである。

本実施形態の画像読取装置１００のＬＥＤ制御信号生成回路５４は、画像転送クロックＭに加え、制御部５０内の不図示のLED_Enable信号生成回路から出力される、LED_Enable信号の入力を受ける。そして、ＬＥＤ制御信号生成回路５４は、LED_Enable信号がオンとなるタイミングに同期して、画像転送クロックＭに同期したＬＥＤ制御信号を出力してＬＥＤ２のオン／オフ制御を開始し、LED_Enable信号がオフとなるタイミングに同期してＬＥＤ制御信号の出力を停止してＬＥＤ２のオン／オフ制御を終了する。以下、図１１に示すタイミングチャートに基づいて、本実施形態のＬＥＤ２の制御について具体的に説明する。

上述のLED_Enable信号は、図１１に示すCount1_Enable信号と、Count2_Enable信号に基づいて、上述のLED_Enable信号生成回路からＬＥＤ制御信号生成回路５４に対して出力される。Count1_Enable信号とCount2_Enable信号は、制御部５０の不図示のCount_Enable信号生成回路によって、LED_Enable信号生成回路に出力される。

Count1_Enableの信号は、ＬＥＤ２のオン／オフ制御による発光動作を開始させるタイミングを決定するために用いられる。具体的には、ゲート信号ＴＲがオンからオフに切り替わると、Count_Enable信号生成回路は、Count1_Enableの信号を“Ｌ”から“Ｈ”に切り替える。そして、Count1_Enableの信号が“Ｈ”となっている状態において、Count_Enable信号生成回路は画像転送クロックＭの数をカウントする。Count_Enable信号生成回路は、画像転送クロックＭのカウント値Ｎ１が第１の所定値（整数）に到達した場合において、次の画像転送クロックＭが“Ｌ”から“Ｈ”に切り替わるタイミングで、Count1_Enableの信号を“Ｈ”から“Ｌ”に切り替える。

LED_Enable信号生成回路は、Count1_Enableの信号が“Ｈ”から“Ｌ”に切り替わったタイミングにおいて、LED_Enableの信号を“Ｌ”から“Ｈ”に切り替える。ＬＥＤ制御信号生成回路５４は、“Ｈ”のLED_Enable信号の入力を受けると、ＬＥＤ制御信号を出力する。これにより、ＬＥＤ２は、ＬＥＤ制御回路５６のオン／オフ制御による発光動作を開始する。これによって、ＬＥＤ２のオン／オフ制御は、LED_Enableの信号が“Ｈ”となっている間だけ行われ、第１の実施形態で説明したように、画像転送クロックＭに同期してＬＥＤがオンおよびオフの間で切り替わる。

一方、Count2_Enableの信号は、ＬＥＤ２のオン／オフ制御による発光動作を終了させるタイミングを決定するために用いられる。具体的には、ゲート信号ＴＲがオンからオフに切り替わったタイミングにおいて、Count_Enable信号生成回路が、Count2_Enableの信号を“Ｌ”から“Ｈ”に切り替える。そして、Count_Enable信号生成回路は、Count2_Enableの信号が“Ｈ”となっている状態において、画像転送クロックＭがカウントする。Count_Enable信号生成回路は、画像転送クロックＭのカウント値Ｎ２が第２の所定値（整数）に到達した場合において、次に画像転送クロックＭが“Ｌ”から“Ｈ”に切り替わるタイミングで、Count2_Enableの信号を“Ｈ”から“Ｌ”に切り替える。

第２の所定値は、第１の所定値よりも大きい値である。そして、Count1_Enableの信号が“Ｈ”から“Ｌ”に切り替わったタイミングから、Count2_Enableの信号が“Ｈ”から“Ｌ”に切り替わったタイミングまでの領域が、有効画像領域となる。言い換えれば、画像の読み取り領域のうち、有効画像領域の範囲に応じて、第１および第２の所定値が設定されることになる。

LED_Enable信号生成回路は、Count2_Enableの信号が“Ｈ”から“Ｌ”に切り替わったタイミングにおいて、LED_Enableの信号を“Ｈ”から“Ｌ”に切り替える。そうすると、ＬＥＤ制御信号発生回路５４は、ＬＥＤ制御信号の出力を停止し、ＬＥＤ制御回路５６は、ＬＥＤ２のオン／オフ制御を停止する。言い換えれば、LED_Enableの信号が“Ｌ”にあるとき、ＬＥＤはオフ（消灯状態）となる。

このような本実施形態によれば、ＬＥＤ２は、第３の実施形態と同様に、１ラインの蓄積電荷の転送の間の、有効画像領域の蓄積電荷の転送の期間だけ画像転送クロックＭに同期してオン／オフ制御される。そのため、ＬＥＤ２のオン／オフを繰り返す期間が短くなり、ＬＥＤ２のオン／オフの切り替えに伴って電圧が変化することによる、シフトレジスタ６ｃに存在する蓄積電荷の変動をより少なくすることができる。したがって、本実施形態によれば、１ラインにおける画素間での濃度むらがより抑制された画像を得ることができるという効果が得られる。

さらに、本実施形態によれば、ＬＥＤ２のオン／オフの制御による発光期間を任意のタイミングとすることも可能である。具体的には、上述した画像転送クロックＭのカウント値Ｎ１、Ｎ２を変更することにより、Count1_Enable信号及びCount2_Enable信号が“Ｈ”から“Ｌ”に切り替わるタイミングを任意のタイミングとすることができ、１ライン周期においてＬＥＤ２の発光動作期間を自由に調整することができる。

これにより、ＣＣＤイメージセンサ６の１ラインの蓄積電荷の転送の間の受光量を自由に調整できるという効果が得られる。つまり、ＣＣＤイメージセンサ６の受光量は、第２の実施形態において説明した図７に示すように、発光パターンを変更して画像転送クロックＭの１クロックあたりの発光時間を変えることで調整が可能である。しかし、発光パターンは、ＬＥＤの応答性能の限界などの理由により無段階に自由に設定できるわけではなく、発光パターンの切り替えだけでは所望の受光量を得ることが困難な場合もある。このような場合であっても、本実施形態の制御方法によれば、任意の期間ＬＥＤ２のオン／オフ制御をすることができるため、確実に所望の受光量の分だけＬＥＤ２から光を照射させることができる。

例えば、図７に示す発光パターンのうち、最も受光量が多いのは、発光パターン１４であるが、画像読取装置１を副走査方向に高速で移動させた場合、有効画像領域の蓄積電荷の転送の間に発光パターン１４でＬＥＤ２を発光させても受光量が足りない場合がある。このような場合であっても、Count1_Enableの信号とCount2_Enableの信号を切り替えるタイミングを変えて、ＬＥＤ２のオン／オフ制御を行う期間を有効画像領域の期間よりも長くすることで、必要な受光量を確保することができる。

（第５の実施形態）
次に、本発明における第５の実施形態について、図１２を用いて説明する。本実施形態は、互いに異なる波長の光を照射するＬＥＤを用いた場合において、各ＬＥＤそれぞれについて、上述したオン／オフ制御による発光動作を行うものである。本実施形態では、赤色光を照射する赤色ＬＥＤと、緑色光を照射する緑色ＬＥＤと、青色光を照射する青色ＬＥＤとを用いている。

図１２は、複数の色のＬＥＤをオン／オフ制御させて画像読取を行う場合のタイミングチャートである。図１２において、redLED_Enableの信号は、“Ｈ”となっているとき、赤色ＬＥＤのオン／オフ制御が行われる。また、greenLED_Enableの信号は、“Ｈ”となっているとき、緑色ＬＥＤのオン／オフ制御が行われる。さらに、blueLED_Enableの信号は、“Ｈ”となっているとき、青色ＬＥＤのオン／オフ制御が行われる。

ここでいうＬＥＤのオン／オフ制御は、第１の実施形態で説明したように、画像転送クロックＭに同期してＬＥＤをオンとオフを切り替えて発光させる動作である。

また、本実施形態の画像読取装置１００には、図３及び図４に示したＬＥＤ制御信号生成回路５４とＬＥＤ制御回路５６とが、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤのそれぞれのＬＥＤに対して別々に設けられている。そして、各色のＬＥＤは、それぞれのＬＥＤ制御信号生成回路５４から出力されるredLED_Enableの信号、greenLED_Enableの信号、blueLED_Enableの信号に基づいて、それぞれの色のＬＥＤに対応するＬＥＤ制御回路によってオン／オフ制御される。

また、各ＬＥＤのオン／オフ制御として、第２から第４の実施形態で説明した動作を行うこともできる。

以下、図１１に基づいて、各色のＬＥＤのオン／オフ制御の流れを説明する。まず、赤色ＬＥＤのオン／オフ制御のタイミングを指示するredLED_Enableの信号は、ゲート信号ＴＲがオンからオフに切り替わったタイミングで、“Ｌ”から“Ｈ”に切り替わる。redLED_Enableの信号が“Ｈ”に切り替わると、赤色ＬＥＤのオン／オフ制御による発光動作が開始される。赤色ＬＥＤのオン／オフ制御が行われている間、赤色に対応した画像の読み取り動作が行われる。このとき、greenLED_EnableおよびblueLED_Enableの信号は、“Ｌ”となっている。

次のタイミングにおいて、ゲート信号ＴＲがオンからオフに切り替わると、redLED_Enableの信号が“Ｈ”から“Ｌ”に切り替わる。そうすると、赤色ＬＥＤのオン／オフ制御は終了し、赤色ＬＥＤはオフ（消灯状態）となる。

また、redLED_Enableの信号が“Ｈ”から“Ｌ”に切り替わったタイミングで、緑色ＬＥＤのオン／オフ制御のタイミングを指示するgreenLED_Enableの信号が“Ｌ”から“Ｈ”に切り替わる。これにより、緑色ＬＥＤのオン／オフ制御による発光動作が開始される。緑色ＬＥＤのオン／オフ制御が行われている間、緑色に対応した画像の読み取り動作が行われる。ここで、redLED_EnableおよびblueLED_Enableの信号は、“Ｌ”となっている。

次のタイミングにおいて、ゲート信号ＴＲがオンからオフに切り替わると、greenLED_Enableの信号が“Ｈ”から“Ｌ”に切り替わる。そうすると、緑色ＬＥＤのオン／オフ制御は終了し、緑色ＬＥＤはオフ（消灯状態）となる。

また、greenLED_Enableの信号が“Ｈ”から“Ｌ”に切り替わったタイミングで、青色ＬＥＤのオン／オフ制御のタイミングを指示するblueLED_Enableの信号が“Ｌ”から“Ｈ”に切り替わる。これにより、青色ＬＥＤのオン／オフ制御による発光動作が開始される。青色ＬＥＤのオン／オフ制御が行われている間、青色に対応した画像の読み取り動作が行われる。ここで、redLED_EnableおよびgreenLED_Enableの信号は、“Ｌ”となっている。

以上のような本実施形態によれば、画像読取装置１００においてカラー画像を読み取る場合であっても、各色ＣＣＤイメージセンサ６に対応する１ラインの蓄積電荷を転送する間に、対応するＬＥＤが、画像転送クロックＭに同期したタイミングでオン／オフ制御されるため、それぞれの色の画像について、１ラインにおける画素間での濃度むらの無い画像が得られる。したがって、カラー画像においても、画像濃度のむらのない良好な画像を得ることができる。

また、本実施形態によれば、互いに異なる波長の光を照射するＬＥＤを用いた場合において、波長毎にＬＥＤのオン／オフ制御を行う期間を分けているため、波長の異なる光が照射されることに伴う色の混ざりを抑制することができる。

なお、本実施形態では、赤、緑、青の順でＬＥＤを発光させているが、この順序は適宜設定することができる。

（第６の実施形態）
次に、本発明における第６の実施形態について、図１３を用いて説明する。図１３は、複数の色のそれぞれのＬＥＤについて、オン／オフ制御による発光動作を行う期間を任意の期間に設定して画像読取を行う場合のタイミングチャートである。

本実施形態は、第５の実施形態と同様に、互いに異なる波長の光を照射するＬＥＤのオン／オフを制御するものであるが、さらに、各色のＬＥＤごとにオン／オフ制御を行う期間が個別に設定されるものである。各色のＬＥＤごとにオン／オフする期間を変えるためには、第４の実施形態において説明した処理により、それぞれのＬＥＤについて、オン／オフ制御する期間を調整することができる。

具体的には、図１３に示す赤色のＬＥＤのオン／オフ制御の場合は、赤色ＬＥＤについてのCount_Enable信号生成回路が、ＬＥＤのオン／オフ制御を開始させるタイミングを決定するCount1_Enable信号と、オン／オフ制御を終了するタイミングを決定するCount2_Enable信号を、ゲート信号ＴＲが“Ｈ”から“Ｌ”へ切り替わるタイミングで、“Ｌ”から“Ｈ”に切り替える。そして、LED_Enable信号生成回路は、Count1_Enable信号が“Ｈ”から“Ｌ”に切り替わるタイミングで、LED_Enable信号を“Ｌ”から“Ｈ”に切り替えて、赤色のＬＥＤのオン／オフ制御を開始させる。そして、Count_Enable信号生成回路が所定回数の画像転送クロックをカウントすると、Count2_Enable信号を“Ｈ”から“Ｌ”に切り替え、LED_Enable信号生成回路は、その切り替わるタイミングで、LED_Enable信号を“Ｈ”から“Ｌ”に切り替えて、赤色のＬＥＤのオン／オフ制御を終了させる。このような制御によって、赤色ＬＥＤのオン／オフ制御の期間を、例えば図１３に示すように、有効画像領域の蓄積電荷の転送期間よりも短い期間とすることができる。

緑色ＬＥＤのオン／オフ制御期間及び青色ＬＥＤのオン／オフ制御期間についても、上述した処理と同様の処理により、任意の期間に調整することができる。

このように、カラー画像の読み取りを行う場合に、色の異なる複数のＬＥＤを用いる場合であっても、各色の受光量に合わせて自由にオン／オフ制御による発光期間を調整し、画素間の濃度むらの無い良好な画像を得ることができる。

なお、画像形成装置１を構成するコンピュータにおいて、各実施形態において説明した各処理を実行させるプログラムを、画像読取制御プログラムとして提供することができる。当該画像読取制御プログラムは、装置内部に設けられたメモリ１０２に予め記録されていてもよいし、同様のプログラムをネットワークから画像形成装置１にダウンロードしてもよいし、同様のプログラムをコンピュータ読取可能な記録媒体に記憶させたものを画像形成装置１にインストールしてもよい。記録媒体としては、プログラムを記憶でき、かつコンピュータが読み取り可能な記録媒体であれば、その形態はいずれの形態であってもよい。具体的に、記録媒体としては、例えば、ＲＯＭやＲＡＭ等のコンピュータに内部実装される内部記憶装置、ＣＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスク、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカード等の可搬型記憶媒体、コンピュータプログラムを保持するデータベース、あるいは、他のコンピュータ並びにそのデータベースや、回線上の伝送媒体などが挙げられる。またこのように予めインストールやダウンロードにより得る機能は装置内部のＯＳ（オペレーティング・システム）等と共働してその機能を実現させるものであってもよい。なお、本実施の形態におけるプログラムには、実行モジュールが動的に生成されるプログラムを含むものとする。

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、すべて本発明の範囲内のものである。

１ 画像形成装置、２ ＬＥＤ、４ ロッドレンズアレイ、６ ＣＣＤイメージセンサ、８ 基盤、１０ 出力部、５０ 制御部、５２ ＣＣＤイメージセンサ制御信号生成回路、５３ ＬＥＤ制御信号生成回路、５６ ＬＥＤ制御回路、１００ 画像読取装置、１０１ ＣＰＵ、１０２ メモリ。

特開２０００−３１２２７８号公報 特開２００６−８４４０５号公報 特開平０７−２９８００１号公報

Claims (13)

1. 読み取り対象物に対して照明光を照射する発光素子と、
   一方向に配列され、前記読み取り対象物で反射した前記照明光を受光する複数の受光素子を有し、前記各受光素子に蓄積された電荷を転送クロックに基づいて順に出力するＣＣＤイメージセンサと、
   前記転送クロックに同期させながら前記転送クロックの１周期毎に前記発光素子を発光させるための発光制御信号を生成し、前記発光制御信号に基づく前記発光素子の発光制御を行う制御部と、
   を備える画像読取装置。
2. 前記制御部は、前記転送クロックがローレベルからハイレベルに切り替わるタイミングにおいて、前記発光制御信号をオフ状態からオン状態に切り替えることにより、前記発光素子を非発光状態から発光状態に切り替える請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記制御部は、前記転送クロックがハイレベルからローレベルに切り替わるタイミングにおいて、前記発光制御信号をオン状態からオフ状態に切り替えることにより、前記発光素子を発光状態から非発光状態に切り替える請求項２に記載の画像読取装置。
4. 前記制御部は、前記転送クロックの１周期内における前記発光素子の発光期間を変更可能である請求項１又は２に記載の画像読取装置。
5. 前記制御部は、前記複数の受光素子のうち有効画像領域に対応した前記受光素子の蓄積電荷が出力される間、前記発光制御を行う請求項１から４のいずれか１つに記載の画像読取装置。
6. 前記ＣＣＤイメージセンサは、
   前記複数の受光素子に蓄積された電荷が転送され、前記転送クロックに基づいて前記各受光素子の蓄積電荷を順に出力するシフトレジスタと、
   入力されるゲート信号に基づいて、前記受光素子から前記シフトレジスタへの蓄積電荷の転送を許容する第１の状態と、前記蓄積電荷の転送を禁止する第２の状態との間で切り替わるシフトゲートと、
   を有しており、
   前記制御部は、
   前記シフトゲートが前記第１の状態から前記第２の状態に切り替わることに応じて前記転送クロックをカウントし、このカウント値が第１の所定値に到達したことに応じて前記発光制御を開始させ、前記カウント値が第１の所定値よりも多い第２の所定値に到達したことに応じて前記発光制御を終了させる請求項１から５のいずれか１つに記載の画像読取装置。
7. 前記発光素子は、波長の異なる照明光をそれぞれ照射する複数の発光素子を含み、
   前記受光素子は、前記波長の異なる照明光をそれぞれ受光する複数の受光素子を含んでおり、
   前記制御部は、前記複数の発光素子に対する前記発光制御を、互いに重複しない期間内で行う請求項１から６のいずれか１つに記載の画像読取装置。
8. 読み取り対象物に対して照明光を照射する発光素子と、一方向に配列され、前記読み取り対象物で反射した前記照明光を受光する複数の受光素子を有し、前記各受光素子に蓄積された電荷を転送クロックに基づいて順に出力するＣＣＤイメージセンサと、を備える画像読取装置において、
   前記転送クロックに同期させながら前記転送クロックの１周期毎に前記発光素子を発光させるための発光制御信号を生成し、
   前記発光制御信号に基づく前記発光素子の発光制御を行う画像読取方法。
9. 前記転送クロックがローレベルからハイレベルに切り替わるタイミングにおいて、前記発光制御信号をオフ状態からオン状態に切り替えることにより、前記発光素子を非発光状態から発光状態に切り替える請求項８に記載の画像読取方法。
10. 前記転送クロックがハイレベルからローレベルに切り替わるタイミングにおいて、前記発光制御信号をオン状態からオフ状態に切り替えることにより、前記発光素子を発光状態から非発光状態に切り替える請求項９に記載の画像読取方法。
11. 前記転送クロックの１周期内における前記発光素子の発光期間を変更可能である請求項８又は９に記載の画像読取方法。
12. 前記複数の受光素子のうち有効画像領域に対応した前記受光素子の蓄積電荷が出力される間、前記発光制御を行う請求項８から１１のいずれか１つに記載の画像読取方法。
13. 前記ＣＣＤイメージセンサは、
    前記複数の受光素子に蓄積された電荷が転送され、前記転送クロックに基づいて前記各受光素子の蓄積電荷を順に出力するシフトレジスタと、
    入力されるゲート信号に基づいて、前記受光素子から前記シフトレジスタへの蓄積電荷の転送を許容する第１の状態と、前記蓄積電荷の転送を禁止する第２の状態との間で切り替わるシフトゲートと、を有しており、
    前記シフトゲートが前記第１の状態から前記第２の状態に切り替わることに応じて前記転送クロックをカウントし、このカウント値が第１の所定値に到達したことに応じて前記発光制御を開始させ、前記カウント値が第１の所定値よりも多い第２の所定値に到達したことに応じて前記発光制御を終了させる請求項８から１２のいずれか１つに記載の画像読取方法。
    

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