JP2013187693A - Image reading device, image forming apparatus, and image reading method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ラインセンサーを用いて画像を読み取る装置および方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for reading an image using a line sensor.
記録シートから画像を読み取るイメージスキャナーは、主走査のためのラインセンサー(1次元イメージセンサー)、および記録シートとラインセンサーとを相対的に移動させる副走査機構を備えている。ラインセンサーには、電荷結合素子(Charge Coupled Devices :CCD)を含むCCDセンサーと、相補性金属酸化膜半導体(Complementary Metal Oxide Semiconductor :CMOS)で構成されるCMOSセンサーとがある。CCDセンサーは、縮小光学系によって画像を結像するレンズ縮小型イメージスキャナーで用いられ、CMOSセンサーは、結像用のレンズを画像に近接させる密着型イメージスキャナーのCIS(Contact Image Sensor)として用いられている。 An image scanner that reads an image from a recording sheet includes a line sensor (one-dimensional image sensor) for main scanning, and a sub-scanning mechanism that relatively moves the recording sheet and the line sensor. The line sensor includes a CCD sensor including a charge coupled device (CCD) and a CMOS sensor constituted by a complementary metal oxide semiconductor (CMOS). The CCD sensor is used in a lens reduction type image scanner that forms an image by a reduction optical system, and the CMOS sensor is used as a contact image sensor (CIS) of a contact type image scanner that brings an imaging lens close to the image. ing.
CCDセンサーおよびCMOSセンサーのいずれであっても、ラインセンサーは撮像とそれ以前の撮像で得た画像情報の出力とを並行して行う。詳しくは、ラインセンサーは、主走査方向に沿うフォトダイオードアレイで構成される電荷蓄積部と、各フォトダイオードの蓄積電荷量を示すアナログ信号を出力する電荷転送部とを有する。通常、ラインセンサーが画像に対して副走査方向に1ラインピッチ分(1画素分)の距離だけ移動する間に、電荷蓄積部における光電変換による電荷の蓄積と、電荷蓄積部から電荷転送部への蓄積電荷の移し替えが行なわれる。そして、この移し替えの前の電荷蓄積が行なわれている間に、電荷転送部が前回の移し替え時に受け取った電荷の量に応じた1ライン分の画像情報(撮像信号)の出力を完了させる。撮像信号の出力は撮像から1ライン分の副走査時間だけ遅れる。ただし、撮像信号の出力の周期は撮像の周期と一致している。 Regardless of the CCD sensor or the CMOS sensor, the line sensor performs imaging in parallel with outputting image information obtained by previous imaging. Specifically, the line sensor includes a charge accumulation unit configured by a photodiode array along the main scanning direction, and a charge transfer unit that outputs an analog signal indicating the accumulated charge amount of each photodiode. Usually, while the line sensor is moved by a distance of one line pitch (one pixel) in the sub-scanning direction with respect to the image, charge accumulation by photoelectric conversion in the charge accumulation unit and from the charge accumulation unit to the charge transfer unit The stored charge is transferred. While the charge accumulation before the transfer is being performed, the charge transfer unit completes the output of the image information (imaging signal) for one line corresponding to the amount of charge received at the previous transfer. . The output of the imaging signal is delayed by the sub-scan time for one line from the imaging. However, the output cycle of the imaging signal coincides with the imaging cycle.
モノクロ画像の読取りの高速化に関する先行技術がある。特許文献1では、並列に配置した2個のセンサーを副走査方向に移動させ、同じラインを順次に読み取った2個のセンサーの出力を加算する手法が開示されている。同文献には、2個のセンサーの出力を加算することにより、読み取りスループットを落とさずに1ライン当りの電荷蓄積時間を長くしたのと等価な効果を得るとの記載がある。また、特許文献2では、モノクロ用センサーに複数の出力端子を設け、1ライン分の信号を複数に分割して同時に出力することが提案されている。
There is prior art related to speeding up reading of a monochrome image. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 discloses a technique of moving two sensors arranged in parallel in the sub-scanning direction and adding the outputs of two sensors obtained by sequentially reading the same line. This document describes that adding the outputs of two sensors provides an effect equivalent to increasing the charge accumulation time per line without reducing the reading throughput.
ラインセンサーの出力は1ライン分の画素の情報を順に示すように振幅の変化するアナログ信号であるので、1ライン分の情報の出力に、ラインセンサーの画素数(主走査方向の解像度)に相応する時間を要する。このことが読取り速度の向上を阻む要因となっている。上記特許文献1に記載のように画像の各ラインを2回ずつ撮像する先行技術は、1ライン分の画素の撮像を一斉に行う電荷蓄積の所要時間が1ライン分の画像情報の出力の所要時間よりも長い場合には有用である。しかし、照明強度を大きくしたり、受光感度の大きいラインセンサーを使用したりすることによって、出力の所要時間と比べて短い時間で十分な量の電荷蓄積が可能である場合には、特許文献1の先行技術を適用しても読取りを高速化することはできない。また、特許文献2の先行技術のように並行して出力可能な複数の出力端子を設けると、ラインセンサーの構造が複雑になり、ラインセンサーが高価になってしまう。
Since the output of the line sensor is an analog signal whose amplitude changes so as to sequentially show the information of pixels for one line, the output of information for one line corresponds to the number of pixels of the line sensor (resolution in the main scanning direction). It takes time to do. This is a factor that hinders improvement in reading speed. As described in the above-mentioned
本発明は、このような事情に鑑み、ラインセンサーからの1ライン分の画像情報の出力に必要な時間と比べて1ライン当りの読取り時間が短い、高速の読取りを実現することを目的としている。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to realize high-speed reading in which a reading time per line is shorter than a time required for outputting image information for one line from a line sensor. .
上記目的を達成する高速化する装置は、記録媒体上の画像を読み取る画像読取り装置であって、平行に配列された2以上のN個のラインセンサーと、前記画像と前記N個のラインセンサーとを一方向に相対移動させる副走査における前記画像上のNライン分の距離の移動の所要時間であるNライン分の副走査時間ごとに、前記画像におけるN本のラインを前記N個のラインセンサーによって同時に撮像し、かつ前記Nライン分の副走査時間ごとに1ライン分の撮像信号を前記N個のラインセンサーがそれぞれ出力するように、前記N個のラインセンサーを制御する撮像制御部と、を備える。 A high-speed device that achieves the above object is an image reading device that reads an image on a recording medium, and includes two or more N line sensors arranged in parallel, the image, and the N line sensors. N lines in the image are converted into the N line sensors every sub-scan time corresponding to N lines, which is a time required to move the distance corresponding to N lines on the image in the sub-scan that relatively moves in one direction. An image pickup control unit that controls the N line sensors so that the N line sensors respectively output an image pickup signal for one line every sub-scan time for the N lines; Is provided.
好ましい態様において、前記N個のラインセンサーの配列ピッチPsと前記画像におけるラインピッチPgとの関係は次の式で表される。
Ps=(A×N+1)×Pg
ただし、式中のAは0(ゼロ)を含む任意の正の整数である。
In a preferred embodiment, the relationship between the arrangement pitch Ps of the N line sensors and the line pitch Pg in the image is expressed by the following equation.
Ps = (A × N + 1) × Pg
However, A in the formula is an arbitrary positive integer including 0 (zero).
本発明によれば、画像上のN本(Nは2以上の自然数:2,3,4…)を同時に撮像するので、各ラインセンサーからの1ライン分の画像情報の出力をNライン分の副走査時間内に行なえばよい。したがって、副走査速度がVであるときの1ライン分の副走査時間内に1ライン分の画像情報を出力することが可能なラインセンサーを用いる場合、副走査速度をおおよそN×Vに高めることができる。 According to the present invention, since N images (N is a natural number of 2 or more: 2, 3, 4...) On the image are simultaneously imaged, output of image information for one line from each line sensor is performed for N lines. It may be performed within the sub-scanning time. Therefore, when using a line sensor capable of outputting image information for one line within the sub-scan time for one line when the sub-scan speed is V, the sub-scan speed is increased to approximately N × V. Can do.
〔第1実施形態〕
図1に例示されるイメージスキャナー1は、モノクロおよびカラーのコピーが可能な複写機100に備わる画像読取り装置である。イメージスキャナー1は、キャリッジ10、撮像制御部30、信号制御回路40、およびキャリッジ10を移動させる図示しない副走査機構を有する。キャリッジ10は、画像の記録媒体としての原稿シート5が載置されるプラテンガラス8の下方において副走査方向に移動する。本例のキャリッジ10には、原稿シート5の一部を主走査方向に沿う帯状に照らすライン光源12、レンズ15と複数のミラーとで構成される縮小光学系、および後述の撮像デバイス16が組み付けられている。ただし、単一のキャリッジを移動させる構成に限らず、例えば撮像デバイス16またはミラーの一部を固定配置し、他の光学部品を配置した2個のキャリッジを光路長が一定に保たれるように移動させる構成であってもよい。ライン光源12は、赤色の光を発する発光ダイオードアレイ(以下、R−LEDという)、緑色の光を発する発光ダイオードアレイ(以下、G−LEDという)、および青色の光を発する発光ダイオードアレイ(以下、B−LEDという)を有している。このライン光源12の点灯/非点灯の制御、および撮像デバイス16の動作の制御を撮像制御部30が受け持つ。信号処理回路40は、撮像デバイス16から出力される信号に基づいて、プリント用の画像データを生成する。生成された画像データは、印刷部としてのプリンターエンジン2へ送られ、例えば電子写真法によって用紙にプリントされる。
[First Embodiment]
An
図2のように、撮像デバイス16は、4個のラインセンサー16BW,16R,16G,16Bを有する。ラインセンサー16BW,16R,16G,16BはいずれもCCDセンサーである。カラー読取り用のラインセンサー16R,16G,16Bには、入射光をR(赤)、G(緑)、B(青)に色分解するための図示しない光学フィルターが設けられている。モノクロ(B/W)の読取り専用のラインセンサー16BWはRGBの3色のいずれの光にも感応する。光学フィルターの透過率に依存するラインセンサー16BW,16R,16G,16Bの相対感度分布が図5に示されている。図5のBW−CCD、R−CCD、G−CCD、B−CCDの分布は順にラインセンサー16BW,16R,16G,16Bに対応する。これら4個のラインセンサー16BW,16R,16G,16Bを一つのパッケージに収めた撮像デバイス16は、カラーおよびモノクロの読取りを行うスキャナーの小型化および部品点数の低減の上で有用である。
As shown in FIG. 2, the
イメージスキャナー1は、複写機100のユーザーによってカラーコピーが指定された場合にはカラー読取りモードの動作を行い、モノクロコピーが指定された場合にはモノクロ読取りモードの動作を行う。
The
カラー読取りモードでは、ラインセンサー16R,16G,16Bが用いられる。ライン光源12のR−LED、G−LEDおよびB−LEDを点灯させて白色光によって原稿シート5を照らしながら副走査を行い、原稿シート5上の3本のラインをラインセンサー16R,16G,16Bで同時に撮像する主走査を一定の周期で繰り返す。このとき、副走査速度は、1ライン分の副走査時間内に各ラインセンサー16R,16G,16Bが1ライン分の撮像信号の出力を完了させることが可能な速度とされる。ラインセンサー16R,16G,16Bから同時に出力される撮像信号は互いに異なるラインの信号であるので、撮像信号をデジタルデータに変換した後に同じラインの3色のデータを合成する処理が信号処理部40によって行なわれる。
In the color reading mode, the
一方、モノクロ読取りモードでは、モノクロ読取り専用のラインセンサー16BWと、カラー読取り用のラインセンサー16R,16G,16BのうちのGのラインセンサー16Gとが用いられる。これにより、単一のラインセンサーのみを用いる場合と比べてほぼ2倍の速度を読取りが可能となり、モノクロコピーの高速化が実現される。以下、モノクロ読取りモードの動作について詳述する。
On the other hand, in the monochrome reading mode, the line sensor 16BW dedicated for monochrome reading and the
図3のように、4個のラインセンサー16BW,16R,16G,16Bは、主走査方向の画素位置を揃えて、撮像デバイス16上での副走査方向に沿って一定のピッチP1で平行に配列されている。例示では、モノクロ読取りに用いる2個のラインセンサー16BW,16Gの間にラインセンサー16Rが存在するので、ラインセンサー16BW,16Gの副走査方向の中心間距離(Ps)はピッチP1の2倍である。言い換えれば、ラインセンサー16BWとラインセンサー16Gとは、ピッチPsで配列されている。そして、このピッチPsは、読取り対象である原稿シート5上の画像(原稿画像)におけるラインピッチ(Pg)との関係が(1)式で表される関係となるように選定されている。
Ps=(A×N+1)×Pg …(1)
ただし、式中のAは0以上の任意の整数であり、Nはモノクロ読取りに用いるラインセンサーの個数である。第1実施形態においてNは2である。複数のラインセンサーを用いることが要件であるので、Nは2以上の自然数であってよいが、コストおよび配置スペースを考慮した現実的な値として2〜4程度の値が好ましい。
As shown in FIG. 3, the four line sensors 16BW, 16R, 16G, and 16B are arranged in parallel at a constant pitch P1 along the sub-scanning direction on the
Ps = (A × N + 1) × Pg (1)
However, A in the formula is an arbitrary integer of 0 or more, and N is the number of line sensors used for monochrome reading. In the first embodiment, N is 2. Since it is a requirement to use a plurality of line sensors, N may be a natural number of 2 or more, but a practical value in consideration of cost and arrangement space is preferably about 2 to 4.
なお、画像におけるラインピッチ(Pg)は、仕様における副走査方向の読取り解像度によって決まる。 The line pitch (Pg) in the image is determined by the reading resolution in the sub-scanning direction in the specification.
モノクロ読取りモードでは、ライン光源12における3色のLEDのうちの緑色の光を発するLED、すなわちG−LEDのみを点灯させる。その理由は二つある。理由の一つは、画像の色は無彩色に限らずかつ複数の色が混在している場合もあるので、ラインセンサー16BWとラインセンサー16Gとの分光感度の差を補うデータ補正を行う上で、照明光としては単色光が好ましいからである。理由の他の一つは、緑色が比視感度の高い色であるとともに、赤色と青色との中間の色であるので、読取り対象の画像が多色画像であっても、赤色または青色の部分が読み取れないというようなカラードロップアウトが起こり難いからである。
In the monochrome reading mode, only the LED emitting green light, that is, the G-LED among the three color LEDs in the
図5のように、撮像デバイス16を原稿シート5に対して副走査方向に相対的に移動させながら、原稿シート5上の2本のラインをラインセンサー16BW,16Gによって同時に読み取る(撮像する)。ここで、ラインセンサー16BW,16Gの配置について、ラインセンサー16BWよりもラインセンサー16Gの方が副走査方向の下流側に位置するものとする。すなわち、原稿シート5上の一つのラインに注目したとき、相対移動経路上の注目するラインに対応した位置を、ラインセンサー16Gが先に通り過ぎ、その後にラインセンサー16BWが通り過ぎるものとする。ただし、この注目するラインを読み取るのは、ラインセンサー16Gまたはラインセンサー16BWである。原稿シート5上のいずれのラインもラインセンサー16Gおよびラインセンサー16BWの片方のみによって読み取られる。なお、ラインとは、画像のうちの1回の主走査で画素列として読み取られる部分である。
As shown in FIG. 5, two lines on the
上述のとおりラインセンサー16BW,16Gは(1)式を満たす距離だけ離れている。したがって、原稿シート5の画像を一定のピッチで読み取るには、原稿シート5における副走査方向の両端にダミーのラインを設けるように、副走査の開始位置および終了位置を設定する必要がある。図5では、実線で示されるライン[1]からライン[2]、ライン[3]、ライン[4]、…ライン[Z−3]、ライン[Z−2]、ライン[Z−1]を経るライン[Z]までのライン群が、原稿シート5における副走査方向の有効読取り範囲5Aに対応する。そして、副走査の開始側において破線で示されるライン[0]、ライン[−1]、ライン[−2]、および副走査の終了側において破線で示されるライン[Z+1]、ライン[Z+2]、ライン[Z+3]がダミーのライン群である。有効読取り範囲5A内の先頭のライン[1]は、2個のラインセンサー16BW,16Gのうちの副走査方向の下流側に位置するラインセンサー16Gによって読み取られる。有効読取り範囲5A内の末尾のライン[Z]は、副走査方向の上流側に位置するラインセンサー16BWによって読み取られる。
As described above, the line sensors 16BW and 16G are separated by a distance satisfying the expression (1). Therefore, in order to read the image of the
図6の上半部はラインセンサー16BW,16Gおよびライン光源12の動作のタイミングを示し、下半部はラインセンサー16BW,16Gが読み取るラインを示している。ラインセンサー16BW,16Gが実質的に一定の速度で移動する副走査において、画像上の1ライン分の距離の移動の所要時間である1ライン分の副走査時間T1のN倍(本例ではNが2であるので、2倍)の周期で、撮像動作および1ライン分の撮像信号を出力する画像転送動作が繰り返される。すなわち、各ラインセンサー16BW,16Gは、撮像制御部30(図1参照)からの制御信号に従って、電荷蓄積と電荷蓄積部から電荷転送部への蓄積電荷の移し替えとを交互に行い、電荷蓄積と並行して信号処理回路40への画像転送を行う。有効読取り範囲5A内の画像全体を読み取る期間を2ライン分の副走査時間ごと区切った撮像周期期間T2のそれぞれにおいて、撮像周期期間T2の開始から終了間際まで、蓄積電荷の移し替え時を除いて、各ラインセンサー16BW,16Gは電荷を蓄積する。すなわち、1ラインに対応する電荷蓄積動作の時間は1ライン分の副走査時間T1よりも長い。しかし、各撮像周期期間T2において、撮像周期期間T2の開始から1ライン分の副走査時間T1またはそれより若干短い時間が経過するまでの撮像期間Tsのみ、G−LEDが点灯する。モノクロ読取りモードではR−LEDおよびB−LEDは常に非点灯であるので、G−LEDが非点灯のときはラインセンサー16BW,16Gに光が入射しない。したがって、各撮像周期期間T2のうちの実質的に電荷が蓄積される期間は、G−LEDが点灯する撮像期間Tsのみである。つまり、第1実施形態では、G−LEDの点灯制御によってラインの位置および幅が決まる。
The upper half of FIG. 6 shows the operation timing of the line sensors 16BW and 16G and the
図6の下半部のように、副走査中の時点t1において、ラインセンサー16Gは有効読取り範囲5Aの先頭のライン[1]を読み取っている。図中の斜線は、それの付されたラインが読取り中または既に読み取られていることを表している。ラインセンサー16Gが先頭のライン[1]を読み取っているとき、もう一つのラインセンサー16BWは、ライン[1]に対する上流側(図では上側)のダミーのライン[−2]を読み取る。
As shown in the lower half of FIG. 6, at the time point t1 during sub-scanning, the
時点t1から2ライン分の副走査時間(2×T1)が経過した時点t2において、ラインセンサー16Gは3番目のライン[3]を読み取り、ラインセンサー16BWはダミーのライン[0]を読み取る。これと並行して、ラインセンサー16Gは前回の撮像動作で読み取ったライン[1]の画像転送を行い、ラインセンサー16BWはライン[−2]の画像転送を行う。この段階では、ライン[1]とライン[3]との間のライン[2]は読み取られていない。
At time t2 when two lines of sub-scanning time (2 × T1) have elapsed from time t1, the
時点t3では、ライン[5]およびライン[2]が読み取られ、これと並行してライン[3]およびライン[0]の画像転送が行なわれる。さらに2ライン分の副走査時間が経過した時点t4ではライン[7]およびライン[4]が読み取られ、ライン[5]およびライン[2]の画像転送が行なわれる。以降、同様に、ラインセンサー16Gによって奇数番目のラインの読取りおよび画像転送が行なわれ、ラインセンサー16BWによって偶数番目のラインの読取りおよび画像転送が行なわれる。
At time t3, line [5] and line [2] are read, and in parallel, image transfer of line [3] and line [0] is performed. Further, at time t4 when the sub-scan time for two lines has elapsed, line [7] and line [4] are read, and image transfer of line [5] and line [2] is performed. Thereafter, similarly, the
図示のとおり、上述の(1)式の関係を満たすN個のラインセンサー16G,16BWによってNライン分の副走査時間ごとに1ラインの読取りを行なえば、ライン抜けを起こすことなく、有効読取り範囲5Aの全体を読み取ることができる。ただし、ライン[1]からライン[Z]までのライン群の読取り順序は配列順とは異なる。このため、ラインセンサー16G,16BWから出力された画像情報を原稿シート5上のラインの配列順に並び替える必要がある。この並び替えは信号処理回路40によって行なわれる。
As shown in the figure, if one line is read every N lines of sub-scanning time by the
図7のように、信号処理回路40は、A/D変換部43、感度補正部44、並び替え処理部(データ処理部)45、および画像処理部47を有する。
As illustrated in FIG. 7, the
A/D変換部43は、計4個のラインセンサー16BW,16R,16G,16Bのそれぞれが出力する撮像信号を所定ビット数の撮像データに変換する。モノクロ読取りモードでは、読取りに使用されるラインセンサー16BW,16Gからの撮像信号を量子化した撮像データが感度補正部44に入力される。
The A /
感度補正部44は、ラインセンサー間の感度差および各ラインセンサーにおける画素間の出力差を補うデータ補正を行う。カラー読取りモードでは、白色照明光に対するラインセンサー16R,16G,16Bの出力を補正するための補正データDCに基づいてデータ補正が行われる。モノクロ読取りモードでは、緑色照明光に対するラインセンサー16BW,16Gの出力を補正するための補正データDMに基づいてデータ補正が行われる。補正データDMは、ラインセンサー16BWの出力に適用される補正データDMbwと、ラインセンサー16Gの出力に適用される補正データDMgとで構成される。補正データDCおよび補正データDMは、例えば毎回のコピー動作の1枚目の原稿シートの副走査に際して、読み取った撮像データに基づいて生成される。白色基準プレートはプラテンガラス8上の副走査方向上流側の端部に設けられている。
The
並び替え処理部45には、カラー読取りモードおよびモノクロ読取りモードのそれぞれにおいて使用される複数のラインセンサーに対応した補正後の撮像データが、感度補正部44から並列に入力される。並び替え処理部45は、撮像データを一時的に記憶し、ラインの配列順に並び替えて1ページの画像データとして画像処理部47へ送る。本発明に深く関わるモノクロ読取りモードにおける並び替えが後述の図8に示されている。
Image data after correction corresponding to a plurality of line sensors used in each of the color reading mode and the monochrome reading mode is input from the
画像処理部47は、プリント出力の画質に関わる種々の画像処理を担う。例えば、濃度調整、コントラスト調整、エッジ強調、スムージング、中間調再現などの処理がユーザーによる動作設定に応じて行なわれる。カラー読取りモードでは、RGBの加法色データをCMYKの減法色データに変換する処理も画像処理部47が行なう。
The
図8のように、モノクロ読取りモードにおいて、並び替え処理部45にはラインセンサー16G,16BWに対応した撮像データが並列に入力される。すなわち、有効読取り範囲の奇数ラインのデータと偶数ラインのデータとが同時に入力される。しかし、これら同時に入力されるデータは隣接するラインどうしのデータではなく、他の2本のラインを挟んで並ぶ互いに離れたラインどうしのデータである。例えば、ライン[5]のデータとライン[2]のデータとが同時に入力され、ライン[7]のデータとライン[4]のデータとが同時に入力される。つまり、各奇数ラインのデータに対して、当該奇数ラインに隣接する偶数ラインのデータは画像転送の2周期分だけ遅れて入力される。このため、並び替え処理部45は、ラインセンサー16Gに対応した先に入力される奇数ラインのデータを、少なくとも画像転送の2周期分の期間にわたって一次記憶用メモリに記憶させる。そして、並び替え処理部45は、奇数ラインのデータの次に当該奇数ラインに隣接する偶数ラインのデータを配列する。並び替え処理部45から出力される並び替え後の画像データの奇数ライン[2m+1]は、ラインセンサー16Gによって読み取られて並び替え処理部45にk番目に入力されるラインである(m=0,1,2,3…、k=m+1)。偶数ライン[2m+2]は、ラインセンサー16BWによって読み取られて並び替え処理部45に(k+2)番目に入力されるラインである。
〔第2実施形態〕
第2実施形態では、図9のように3個のラインセンサー17U,17V,17Wが平行に配列された撮像デバイス17によって画像の読取りが行なわれる。ラインセンサー17U,17V,17Wは実質的に同一の分光感度特性を有するCCDセンサーである。これらラインセンサー17U,17V,17Wの配列のピッチPsは、上述の(1)式の関係を満たすように選定されている。ただし、第2実施形態でのNの値は3である。撮像デバイス17は、例えば図1の例と同様にキャリッジ10に組み付けられることによって、読取り対象の画像に対して副走査方向に相対的に移動する。そのとき、ラインセンサー17U,17V,17Wのうちで副走査方向の最も下流側に位置するのがラインセンサー17Wであるものとする。ラインセンサー17U,17V,17Wの分光感度特性が同一であるので、原稿シートを照らすライン光源は、単色光源(緑色が好ましい)でもよいし、混色光源(白色が好ましい)でもよい。
As shown in FIG. 8, in the monochrome reading mode, imaging data corresponding to the
[Second Embodiment]
In the second embodiment, an image is read by the
図10のように、ラインセンサー17U,17V,17Wから出力される撮像信号は信号処理回路40bに入力される。信号処理回路40bにおいて、A/D変換部43bが撮像信号を撮像データに量子化し、感度補正部44bがラインセンサー17U,17V,17Wのそれぞれに対応するシェーディング補正データDMu,DMv,DMwに基づいて撮像データを補正する。補正された撮像データを並び替え処理部45bがライン配列に合うように並び替え、それによって得られた画像データに対して画像処理部47bが所定の処理を施す。処理後の画像データが信号処理回路40bの出力となる。
As shown in FIG. 10, the imaging signals output from the
図11はラインセンサー17U,17V,17Wおよびライン光源の動作のタイミングを示している。ラインセンサー17U,17V,17Wを実質的に一定の速度で移動させる副走査において、1ライン分の副走査時間T1のN倍(本例ではNが3であるので、3倍)の周期で撮像動作および画像転送動作が繰り返される。すなわち、各ラインセンサー17U,17V,17Wは、電荷蓄積と電荷蓄積部から電荷転送部への蓄積電荷の移し替えとを交互に行い、電荷蓄積と並行して信号処理回路40bへの画像転送を行う。画像全体を読み取る期間を3ライン分の副走査時間ごと区切った撮像周期期間T3のそれぞれにおいて、撮像周期期間T2の開始から終了間際まで、蓄積電荷の移し替え時を除いて、各ラインセンサー17U,17V,17Wは電荷を蓄積する。すなわち、1ラインに対応する電荷蓄積動作の時間は1ライン分の副走査時間T1よりも長い。しかし、各撮像周期期間T3において、撮像周期期間T3の開始から1ライン分の副走査時間T1またはそれより若干短い時間が経過するまでの撮像期間Tsを除いて、撮像デバイス17の電子シャッター機能により電荷蓄積部が遮蔽される。したがって、各撮像周期期間T3のうちの実質的に電荷が蓄積される期間は、電荷蓄積部が遮蔽されない撮像期間Tsのみである。第2実施形態では、電子シャッターの制御によってラインの位置および幅が決まる。ライン光源を図示の例のように副走査の全期間にわたって点灯させてもよいし、少なくとも撮像期間Tsのみ点灯させてもよい。
FIG. 11 shows the operation timing of the
図12および図13は第2実施形態におけるラインセンサーとラインとの対応を示している。例示において、(1)式のAの値は2であり、ラインセンサー17U,17V,17Wの配列のピッチPsは読取りのラインピッチPgの7倍である。
12 and 13 show the correspondence between line sensors and lines in the second embodiment. In the example, the value of A in the formula (1) is 2, and the pitch Ps of the array of the
図12のように、副走査中の時点t1において、ラインセンサー17Wは有効読取り範囲5Aの先頭のライン[1]を読み取っている。このとき、ラインセンサー17Vはライン[1]に対する上流側のダミーのライン[−6]を読み取り、ラインセンサー17Uはさらに上流側のダミーのライン[−13]を読み取る。時点t1から時点t2、時点t3、時点t4、時点t5へと3ライン分の副走査時間が経過するごとに、各ラインセンサー17W,17V,17Uの読み取るラインが2ライン置きの下流側のラインへ変わる。
As shown in FIG. 12, at the time point t1 during the sub-scanning, the
図13のように、時点t5から3ライン分の副走査時間が経過した時点t6において、ラインセンサー17Uが有効読取り範囲5A内の2番目のライン[2]を読み取る。すなわち、この段階で、3個のラインセンサー17W,17V,17Uの読み取るラインが有効読取り範囲5A内のラインとなる。以降、時点t7、時点t8、…へと3ライン分の副走査時間が経過するごとに、有効読取り範囲5Aが3ラインずつ読み取られる。上述の(1)式の関係を満たす3個のラインセンサー17W,17V,17Uによって3ライン分の副走査時間ごとに1ラインの読取りを行なえば、ライン抜けを起こすことなく、有効読取り範囲5Aの全体を読み取ることができる。
As shown in FIG. 13, at the time t6 when the sub-scan time for three lines has elapsed from the time t5, the
図14のように、並べ替え処理部45bは、ラインセンサー17U,17V,17Wのそれぞれに対応する撮像データを、ライン配列に合うように配列する。並び替え処理部45bから出力される画像データにおける先頭ラインから順に数えた(3m+1)番目のライン[3m+1]は、ラインセンサー17Wによって読み取られて並び替え処理部45bにk番目に入力されるラインである(m=0,1,2,3…、k=m+1)。同じく、(3m+2)番目のライン[3m+2]は、ラインセンサー17Uによって読み取られて並び替え処理部45bに(k+5)番目に入力されるラインである。同じく、(3m+3)番目のライン[3m+3]は、ラインセンサー17Vによって読み取られて並び替え処理部45bに(k+3)番目に入力されるラインである。
As shown in FIG. 14, the
以上の第1実施形態および第2実施形態によれば、画像上のN本(Nは2以上の自然数:2,3,4…)を同時に撮像するので、各ラインセンサー16BW,16G、17U,17V,17Wからの1ライン分の画像情報の出力をNライン分の副走査時間(すなわち、撮像周期期間T2、T3)内に行なえばよい。したがって、副走査速度がVであるときの1ライン分の副走査時間内に1ライン分の画像情報を出力することが可能なラインセンサーを用いる場合、副走査速度をおおよそN×Vに高めることができる。 According to the first embodiment and the second embodiment described above, since N images (N is a natural number of 2 or more: 2, 3, 4...) On the image are simultaneously imaged, each line sensor 16BW, 16G, 17U, The output of image information for one line from 17V and 17W may be performed within the sub-scanning time for N lines (that is, the imaging cycle periods T2 and T3). Therefore, when using a line sensor capable of outputting image information for one line within the sub-scan time for one line when the sub-scan speed is V, the sub-scan speed is increased to approximately N × V. Can do.
第1実施形態によれば、モノクロ専用のラインセンサー16BWとカラー用の3個のラインセンサー16R,16G,16Bを有するカラースキャナー用の汎用の撮像デバイス16を用いて、ラインセンサー16BWのみを用いる読み取りと比べて約2倍の高速の読取りを実現することができる。読取りの高速化のために特殊な撮像デバイスを用意する必要がない。
According to the first embodiment, using a general-
第1実施形態では上述の(1)式のAが1でNが2である例を挙げ、第2実施形態ではAが2でNが3である例を挙げた。しかし、Aの値およびNの値は例示に限定されない。 In the first embodiment, an example in which A in formula (1) is 1 and N is 2 is given, and in the second embodiment, an example in which A is 2 and N is 3 is given. However, the value of A and the value of N are not limited to the examples.
縮小光学系によってセンサー配列のピッチPsとラインピッチPgとの関係の調整が可能なレンズ縮小型に限らず、CIS型のイメージスキャナーにおいても(1)式を満たすようにラインセンサーを配置することにより、ラインセンサー数倍の読取りの高速化を実現することができる。 By arranging the line sensor so as to satisfy the expression (1) in the CIS type image scanner as well as the lens reduction type capable of adjusting the relationship between the sensor arrangement pitch Ps and the line pitch Pg by the reduction optical system. Therefore, the reading speed can be increased several times as many as the line sensor.
第2実施形態において、撮像デバイス17を電子シャッター機能のないデバイスに代えることができる。その場合、第1実施形態と同様に光源の点灯制御によって、1ライン分の実質的な電荷蓄積期間である撮像期間Tsを定めればよい。
In the second embodiment, the
イメージスキャナー1をMFP(Multi-functional Peripheral)やファクシミリ機といった画像形成装置に画像読取り手段として組み付けてもよいし、他の機器と別体の機器として構成してもよい。
The
1 イメージスキャナー(画像読取り装置)
5 原稿シート(記録媒体)
5A 有効読取り範囲
16BW,16G ラインセンサー
17U、17U,17W ラインセンサー
16R,16B ラインセンサー
30 撮像制御部
Ps ピッチ(配列ピッチ)
Pg ラインピッチ
43,43b AD変換部
45,45b 並び替え処理部(データ処理部)
12 ライン光源
T1 1ライン分の副走査時間
T2,T3 撮像周期期間
Ts 撮像期間
44,44b 感度補正部
100 複写機(画像形成装置)
2 プリンターエンジン(印刷部)
1 Image scanner (image reader)
5 Document sheet (recording medium)
5A Effective reading range 16BW,
12 line light source T1 sub-scan time for one line T2, T3 imaging cycle period
2 Printer engine (printing section)
Claims (8)
平行に配列された2以上のN個のラインセンサーと、
前記画像と前記N個のラインセンサーとを一方向に相対移動させる副走査における前記画像上のNライン分の距離の移動の所要時間であるNライン分の副走査時間ごとに、前記画像におけるN本のラインを前記N個のラインセンサーによって同時に撮像し、かつ前記Nライン分の副走査時間ごとに1ライン分の撮像信号を前記N個のラインセンサーがそれぞれ出力するように、前記N個のラインセンサーを制御する撮像制御部と、を備える
ことを特徴とするが画像読取り装置。 An image reading device for reading an image on a recording medium,
Two or more N line sensors arranged in parallel;
For each sub-scanning time of N lines, which is the time required to move the distance of N lines on the image in sub-scanning in which the image and the N line sensors are relatively moved in one direction, N in the image The N line sensors are simultaneously imaged by the N line sensors, and the N line sensors output the image signals for one line every sub-scan time for the N lines. And an image pickup control unit for controlling the line sensor.
Ps=(A×N+1)×Pg
ただし、式中のAは0以上の任意の整数である
請求項1記載の画像読取り装置。 The relationship between the arrangement pitch Ps of the N line sensors and the line pitch Pg in the image is expressed by the following formula: Ps = (A × N + 1) × Pg
The image reading apparatus according to claim 1, wherein A in the formula is an arbitrary integer of 0 or more.
前記AD変換部によって得られた前記N個のラインセンサーのそれぞれからの前記撮像信号に対応する撮像データを、前記画像のライン配列順序に合うように配列するデータ処理部と、をさらに備える
請求項2記載の画像読取り装置。 An AD conversion unit that quantizes an imaging signal output from each of the N line sensors;
A data processing unit that arranges imaging data corresponding to the imaging signals from each of the N line sensors obtained by the AD conversion unit so as to match the line arrangement order of the images. 2. The image reading apparatus according to 2.
前記N個のラインセンサーは、RGBのカラー読取り用の3個のラインセンサーおよびモノクロ読取り用の1個のラインセンサーが平行に配列された撮像デバイスにおける、前記カラー読取り用の3個のラインセンサーのうちのGに対応するラインセンサーと、前記モノクロ読取り用のラインセンサーとの2個のラインセンサーであり、
前記撮像制御部は、モノクロ読取りモードにおいて、前記2個のラインセンサーおよび前記光源を、前記画像上の2ライン分の距離の移動の所要時間である2ライン分の副走査時間ごとに、前記光源によって照らされた状態の前記画像における2本のラインを前記2個のラインセンサーによって同時に撮像し、かつ前記2ライン分の副走査時間ごとに、1ライン分の撮像信号を当該2個のラインセンサーがそれぞれ出力するように制御する
請求項1ないし3のいずれかに記載の画像読取り装置。 A light source that emits green light to illuminate the recording medium;
The N line sensors include three line sensors for color reading in an imaging device in which three line sensors for RGB color reading and one line sensor for monochrome reading are arranged in parallel. Two line sensors, a line sensor corresponding to G and the line sensor for monochrome reading,
In the monochrome reading mode, the imaging control unit causes the two line sensors and the light source to move the light source for each sub-scanning time of two lines, which is a time required to move the distance of two lines on the image. The two lines in the image illuminated by the two images are simultaneously imaged by the two line sensors, and an image signal for one line is taken for each of the two lines for the sub-scanning time. The image reading device according to any one of claims 1 to 3, wherein the image reading device is controlled to output each of the image reading devices.
請求項4記載の画像読取り装置。 The imaging control unit turns on the light source only for a period of time equal to or less than the sub-scanning time for one line in each of the imaging cycle periods in which the period for reading the entire image is divided into sub-scanning times for the N lines. The image reading apparatus according to claim 4.
請求項4または5記載の画像読取り装置。 The apparatus further includes a sensitivity correction unit that corrects imaging data corresponding to the imaging signal from each of the two line sensors in accordance with the sensitivity of each of the two line sensors with respect to the light emitted from the light source. Item 6. The image reading device according to Item 4 or 5.
平行に配列された2以上のN個のラインセンサーと、
前記画像と前記N個のラインセンサーとを一方向に相対移動させる副走査における前記画像上のNライン分の距離の移動の所要時間であるNライン分の副走査時間ごとに、前記画像におけるN本のラインを前記N個のラインセンサーによって同時に撮像し、かつ前記Nライン分の副走査時間ごとに1ライン分の撮像信号を前記N個のラインセンサーがそれぞれ出力するように、前記N個のラインセンサーを制御する撮像制御部と、
前記N個のラインセンサーのそれぞれから出力された撮像信号を量子化するAD変換部と、
前記AD変換部によって得られた前記N個のラインセンサーのそれぞれからの前記撮像信号に対応する撮像データを、前記画像のライン配列順序に合うように配列するデータ処理部と、
前記データ処理部によって配列された1ページ分の撮像データに基づいて、前記画像を印刷する印刷部と、を備える
ことを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus for copying an image on a recording medium,
Two or more N line sensors arranged in parallel;
For each sub-scanning time of N lines, which is the time required to move the distance of N lines on the image in sub-scanning in which the image and the N line sensors are relatively moved in one direction, N in the image The N line sensors are simultaneously imaged by the N line sensors, and the N line sensors output the image signals for one line every sub-scan time for the N lines. An imaging control unit for controlling the line sensor;
An AD conversion unit that quantizes an imaging signal output from each of the N line sensors;
A data processing unit that arranges imaging data corresponding to the imaging signals from each of the N line sensors obtained by the AD conversion unit so as to match the line arrangement order of the images;
An image forming apparatus comprising: a printing unit that prints the image based on imaging data for one page arranged by the data processing unit.
平行に配列された2以上のN個のラインセンサーを用いて、前記画像と前記N個のラインセンサーとを一方向に相対移動させる副走査における前記画像上のNライン分の距離の移動の所要時間であるNライン分の副走査時間ごとに、前記画像におけるN本のラインを同時に撮像し、
前記Nライン分の副走査時間ごとに、前記N個のラインセンサーのそれぞれから1ライン分の撮像信号を出力させる
ことを特徴とする画像読取り方法。
An image reading method for reading an image on a recording medium,
Using two or more N line sensors arranged in parallel, it is necessary to move a distance corresponding to N lines on the image in the sub-scan in which the image and the N line sensors are relatively moved in one direction. N lines in the image are simultaneously captured every sub-scan time for N lines as time,
An image reading method comprising: outputting an imaging signal for one line from each of the N line sensors every sub-scan time for the N lines.
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