JP2016039583A - 画像読取装置、画像形成装置及び画像読取方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】画像読取時におけるイメージセンサの受光量の低下を防止しつつ、固定パターンノイズを除去して画像を読取ることができる画像読取装置、画像形成装置及び画像読取方法を提供することを目的とする。
【解決手段】イメージセンサと、撮像対象からの光をイメージセンサに対して集光可能にされ、且つイメージセンサに対して集光しないように光の方向を変更可能にされた集光部材と、イメージセンサに対して集光部材が集光した場合にイメージセンサが撮像した結果から、イメージセンサに対して集光部材が集光しないように光の方向を変更した場合にイメージセンサが撮像した結果を減算する減算部とを有する。
【選択図】図4
【解決手段】イメージセンサと、撮像対象からの光をイメージセンサに対して集光可能にされ、且つイメージセンサに対して集光しないように光の方向を変更可能にされた集光部材と、イメージセンサに対して集光部材が集光した場合にイメージセンサが撮像した結果から、イメージセンサに対して集光部材が集光しないように光の方向を変更した場合にイメージセンサが撮像した結果を減算する減算部とを有する。
【選択図】図4
Description
本発明は、画像読取装置、画像形成装置及び画像読取方法に関する。
一般的にスキャナで使用されている光電変換素子は、CCDやCMOSセンサなどの1次元に配列されたリニアセンサであり、最近では低コスト、省電力で駆動可能なCMOSセンサが注目されている。CMOSセンサは、レンズによって像を縮小して読取る縮小光学系スキャナや、読取原稿に接触して等倍率で読取るCIS(Contact Image Sensor)などにも使用されている。
一方、CMOSセンサは、画素毎に固定された回路が割り当てられ、各回路の特性差などによって固定パターンノイズが発生し、読み取った画像上に縦スジが表れることや、SNの低下による画質の劣化が生じることがある。
固定パターンノイズを除去する方法として、メカニカルシャッターや絞り、レンズキャップなどを使用して遮光黒画像を取得し、撮像した画像から遮光黒画像を減算する方法が知られている。しかし、機械的な構成によって遮光状態を生成する場合、遮光状態を生成するまでに時間がかかることや、機械的な構成の駆動による雑音が発生するという問題があった。
この問題を解消するために、偏光板の回転や移動、又は透過型液晶の通電遮断などを利用し、雑音を発生させずに高速制御可能なシャッタを使用して遮光データを事前に取得し、読取画像から遮光データを減算する方法が既に知られている。
例えば、特許文献1には、偏光板や透過型液晶などの画像入力部により撮像される被写体の動画像による光を遮断して画像入力部から暗電流出力を得るシャッタを備えた動画像撮像装置が開示されている。
しかしながら、偏光板や透過型液晶などのシャッタは、シャッタ開放時の透過率を100%にすることができず、画像読取時のイメージセンサの受光量が減少し、画質が劣化してしまうという問題があった。また、画質劣化を抑制するためには、光源の光量を上げる必要があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、画像読取時におけるイメージセンサの受光量の低下を防止しつつ、固定パターンノイズを除去して画像を読取ることができる画像読取装置、画像形成装置及び画像読取方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、イメージセンサと、撮像対象からの光を前記イメージセンサに対して集光可能にされ、且つ前記イメージセンサに対して集光しないように光の方向を変更可能にされた集光部材と、前記イメージセンサに対して前記集光部材が集光した場合に前記イメージセンサが撮像した結果から、前記イメージセンサに対して前記集光部材が集光しないように光の方向を変更した場合に前記イメージセンサが撮像した結果を減算する減算部とを有することを特徴とする。
本発明によれば、画像読取時におけるイメージセンサの受光量の低下を防止しつつ、固定パターンノイズを除去して画像を読取ることができるという効果を奏する。
まず、本発明がなされるに至った背景について説明する。図1は、画像読取装置10の構成例を示す図である。画像読取装置10は、コンタクトガラス11に置かれた原稿を読取る場合、読取りが開始されると光源であるLED12を点灯させ、第1キャリッジ16と第2キャリッジ17を移動させることによって画像を読取る。
この時、画像読取装置10は、原稿からCMOSリニアイメージセンサ(イメージセンサ)19までの光路長を一定に保つため、第1キャリッジ16の半分の速度で第2キャリッジ17を移動させる。また、画像読取装置10は、原稿を読取る前に基準白板23を読取ることによってシェーディング補正用データを取得する。
LED12が照射した光は、原稿によって反射される。原稿からの反射光は、第1反射ミラー13、第2反射ミラー14、第3反射ミラー15によってレンズユニット18に入射され、イメージセンサ19に集光される。
イメージセンサ19は、RGBの3色の画素アレイによって構成されており、各画素アレイが副走査方向に一定間隔で配置されている。また、イメージセンサ19は、センサーボード20に搭載されており、イメージセンサ19の駆動制御などを行う図示しないCPUや画像処理部に接続されている。センサーボード20には、後述するノイズ除去部25も搭載されている。なお、画像読取動作前の待機状態には、第1キャリッジ16及び第2キャリッジ17は、本体21内でDF読取用ガラス22の下方に待機している。
シャッタ24は、偏光板又は透過型液晶であり、画像読取装置10が遮光黒画像を取得する場合に、電気信号に応じてイメージセンサ19に入射される光を遮断する。しかし、シャッタ24が全開となった時にも、透過率が100%となることはなく、原稿からの反射光をイメージセンサ19が受光する場合に、イメージセンサ19の受光量がシャッタ24によって低下する。イメージセンサ19は、受光量が低下するとSNが低下し、画質が劣化してしまう。また、低下した受光量を補うために画像読取装置10の光源の光量を増加させる方法もあるが、コストが高くなることやユーザーがまぶしく感じるなどの問題がある。
画像読取装置10は、シャッタ24が設けられず、LED12が消灯しているときに遮光されている基準白板23の下面を読取るために第1キャリッジ16及び第2キャリッジ17を基準白板23の下方まで移動させて黒画像データを取得するように構成されてもよい。しかし、この場合には第1キャリッジ16及び第2キャリッジ17の移動に時間がかかり、読取時間に遅延が生じてしまう。
図2は、イメージセンサ19及びノイズ除去部25の構成を示す図である。上述したように、イメージセンサ19及びノイズ除去部25は、例えばセンサーボード20に搭載されている。ノイズ除去部25は、イメージセンサ19に接続されており、イメージセンサ19が出力する画像信号が入力される。ノイズ除去部25は、メモリ250及び減算部252を有し、イメージセンサ19が出力する画像読取データから固定パターンノイズを除去する。
より具体的には、イメージセンサ19は、RGB3色分の画素(pix1、pix2、pix3・・・)が主走査方向にアレイ状に配列されている。イメージセンサ19は、読取った画像信号を図示しない複数のA/D変換器によってデジタル信号に変換し、色毎にシリアル信号に変換して出力する。各色の画素列からの出力信号(Dout(r,g,b))は、ノイズ除去部25に入力される。
イメージセンサ19は、画素毎に固定された回路が割り当てられており、回路の特性差などから固定パターンノイズが発生する。ノイズ除去部25は、遮光状態の黒画像データをメモリ250が記憶し、減算部252が原稿読取時の画像データから黒画像データを減算することにより固定パターンノイズを除去する。
図3は、ノイズ除去部25が固定パターンノイズを除去する動作を示す図である。図3(a)は、画像読取装置10が主走査方向に一定の濃度の画像を読取った場合の画像出力を示している。この画像には固定パターンノイズが含まれており、一定の濃度の画像を読取ったにもかかわらず、画像出力(読取った画像データ)が主走査方向でばらついている。
図3(b)は、画像読取装置10が原稿読取前に取得した遮光状態の黒画像を示している。図3(b)に示した黒画像(黒画像データ)は、メモリ250が記憶する。そして、読取った画像データから黒画像データを減算部252が減算すると、図3(c)に示したように固定パターンノイズが除去された画像出力が得られる。つまり、減算部252は、イメージセンサ19に対してレンズユニット18などの集光部材が集光した場合にイメージセンサ19が撮像した結果から、イメージセンサ19に対してレンズユニット18などの集光部材が集光していない遮光状態をイメージセンサ19が撮像した結果を減算している。
ここで、黒画像データを取得するときに外乱光がイメージセンサ19に入射されてしまった場合、減算部252が減算を行なった後の画像出力において、外乱光が入射した箇所の画像出力が低下して異常画像となってしまう。つまり、黒画像データを取得する場合には適切に遮光状態を作り出すことが必要である。
図4は、実施形態にかかる画像読取装置30の構成例を示す図である。なお、図4に示した画像読取装置30の構成部分のうち、画像読取装置10(図1)に示した構成部分と実質的に同じものには、同一の符号が付してある。画像読取装置30は、画像読取装置10が備えていたレンズユニット18に替えて、集光部材40が設けられている。また、画像読取装置30は、画像読取装置10が備えていたシャッタ24が設けられておらず、部材(第1部材)26が設けられている。部材26は、例えば低光沢の黒色板であり、イメージセンサ19に対して光をほぼ拡散させない。
図5は、集光部材40の構成を示す図である。図5(a)は、集光部材40の断面図である。図5(a)においては、集光部材40は、上側から光が入射され、下側へ光を出射する。集光部材40は、例えば液体レンズを有する。集光部材40は、例えば円柱状の液体収容器400内に2種類の不混和な液体(導電性液体412、絶縁性液体414)が混合されて収容されている。
導電性液体412と液体収容器400とが接触する面は、親水膜408で覆われている。それ以外の面は、疎水膜410で覆われている。また、集光部材40は、親水膜408を挟むように第1電極402が配置され、疎水膜410と液体収容器400の側面に挟まれた絶縁膜406を有する。
また、集光部材40は、絶縁膜406によって導電性液体412及び絶縁性液体414と絶縁された第2電極404a〜404dも備えられている。図5(b)は、集光部材40を前方(光が入射される側)から見た場合の第2電極404a〜404dの位置を示す図である。第2電極404a及び第2電極404b、並びに第2電極404c及び第2電極404dは、それぞれ互いに向かい合うように配置されている。そして、第1電極402及び第2電極404a〜404dには、図示しない制御部の制御に応じてそれぞれ電圧を印加する電圧印加部(図示せず)が接続されている。
集光部材40の第1電極402及び第2電極404a〜404dに電圧が印加されていない状態では、導電性液体412が疎水膜410と反発することにより、導電性液体412と絶縁性液体414の境界面が図5(a)に曲線で示した形状となる。この時、導電性液体412と第1電極402とは接触する。
図6は、集光部材40に電圧を印加した場合の導電性液体412と絶縁性液体414との境界面を示す図である。第1電極402と第2電極404aとの間に逆極性となる電圧が印加されると、第1電極402から導電性液体412に電荷が放出され、第2電極404aには導電性液体412に放出された電荷とは逆極性の電荷が集まる。
この導電性液体412に放出された電荷と、第2電極404aの電荷とがクーロン力によって引き合い、導電性液体412の電荷が第2電極404aに近い右側の疎水膜410付近に引き付けられる。その結果、絶縁性液体414と導電性液体412との境界面は、図6に曲線で示すように絶縁性液体414が左側に偏り、導電性液体412が第2電極404a側に偏った形に変化する。
このように、集光部材40は、第1電極402及び第2電極404aに印加する電圧を制御することにより、絶縁性液体414と導電性液体412の境界面形状が変化し、透過光の進行方向を変化させることができる。なお、集光部材40は、レンズユニット18に組み込まれてもよい。
集光部材40は、イメージセンサ19に光が入射されないように印加電圧が制御されることにより、イメージセンサ19を遮光状態とすることができる。また、集光部材40は、固定パターンノイズ除去に必要な黒画像を高速かつ低雑音で取得することを可能にする。つまり、画像読取装置30は、光路中に透過率が低下するシャッタ24を設ける必要がないため、画像読取時のイメージセンサ19の受光量を低下させることがない。さらに、画像読取装置30は、第1キャリッジ16及び第2キャリッジ17を、遮光された基準白板23の下方まで移動させる必要がないため、読取時間の遅延も抑制することができる。
なお、集光部材40は、撮像対象からの光をイメージセンサ19に対して集光可能にされ、且つイメージセンサ19に対して集光しないように光の方向を変更可能にされていればよく、光が入射される面の向きを変更する液体レンズを備えることに限定されない。例えば、集光部材40は、電圧が印加されることによって屈折率が変化するように構成されたものであってもよい。
図4に戻り、画像読取装置30における集光部材40の動作をさらに説明する。図4に示した集光部材40を通る実線は、画像読取装置30が遮光黒画像を取得するときに、DF読取用ガラス22から外乱光が第1キャリッジ16に対して鉛直方向から入射された場合の光路を示している。画像読取装置30は、集光部材40に電圧が印加されることにより、外乱光の進行方向が変更され、イメージセンサ19に外乱光は入射されない。
また、集光部材40を通る破線は、イメージセンサ19が受光する光路を示している。イメージセンサ19が受光する光路は、集光部材40により、破線で示したように画像読取時の光路からずれることになる。部材26は、イメージセンサ19が読取る位置(破線矢印の示す位置)に設けられている。
したがって、画像読取装置30は、遮光黒画像を取得する場合、集光部材40を介してイメージセンサ19が部材26を読取ることとなり、コンタクトガラス11を透過する外乱光のイメージセンサ19への入射を抑制し、より遮光率の高い画像を取得可能となっている。コンタクトガラス11を透過する外乱光には、例えばコンタクトガラス11よりも小さい原稿を読取るときに、コンタクトガラス11の原稿に覆われていない部分から入り込む光や、トレーシングペーパーなどの薄い原稿を読取るときに原稿そのものを透過して入り込む光などがある。
次に、画像読取装置30の変形例について説明する。図7は、画像読取装置30の変形例(画像読取装置30a)の構成例を示す図である。画像読取装置30aには、部材26が設けられていない。また、画像読取装置30aでは、集光部材40が図7に示したように光を通すように設けられている。
具体的には、集光部材40を通る実線は、DF読取用ガラス22からの外乱光が第1キャリッジ16に対して鉛直方向から入射された場合の光路を示している。画像読取装置30aは、画像読取装置30と同様に、集光部材40に電圧が印加されることにより、光の進行方向が変更され、外乱光がイメージセンサ19には入射されない。
また、集光部材40を通る破線は、集光部材40の端部を通ってイメージセンサ19が受光する光路を示している。画像読取装置30aは、遮光黒画像を取得する場合、破線で示したように、イメージセンサ19が基準白板23の下面を読取る。LED12が消灯している間は、外光が遮光されている状態であり、イメージセンサ19は、基準白板23の下面を読取ることによって遮光黒画像を取得することができる。
このように、画像読取装置30aは、イメージセンサ19が画像読取装置30a内の遮光されている領域を読取るように、集光部材40が光の進行方向を変更すると、遮光黒画像を取得することができる。
次に、画像読取装置30(又は画像読取装置30a)を有する画像形成装置について説明する。図8は、画像読取装置30を有する画像形成装置500の構成例を示す図である。画像形成装置500は、給紙部503及び画像形成装置本体504を有し、上部に画像読取装置30及び自動原稿給送装置(ADF)600が搭載されたデジタル複写機である。
画像形成装置本体504内には、タンデム方式の作像部(画像形成部)505と、給紙部503から搬送路507を介して供給される記録紙を作像部505に搬送するレジストローラ508と、光書き込み装置509と、定着搬送部510と、両面トレイ511とが設けられている。
作像部505には、Y,M,C,Kの4色のトナーに対応して4本の感光体ドラム512が並設されている。各感光体ドラム512の回りには、帯電器、現像器506、転写器、クリーナ、及び除電器を含む作像要素が配置されている。
また、転写器と感光体ドラム512との間には両者のニップに挟持された状態で駆動ローラと従動ローラとの間に張架された中間転写ベルト513が配置されている。
このように構成されたタンデム方式の画像形成装置500は、Y,M,C,Kの色毎に各色に対応する感光体ドラム512に光書き込みを行い、現像器506で各色のトナー毎に現像し、中間転写ベルト513上に例えばY,M,C,Kの順に1次転写を行う。
そして、画像形成装置500は、1次転写により4色重畳されたフルカラーの画像を記録紙に2次転写した後、定着して排紙することによりフルカラーの画像を記録紙上に形成する。また、画像形成装置500は、画像読取装置30が読取った画像を記録紙上に形成する。
10、30、30a 画像読取装置
11 コンタクトガラス
12 LED
16 第1キャリッジ
17 第2キャリッジ
18 レンズユニット
19 イメージセンサ
20 センサーボード
22 DF読取用ガラス
23 基準白板
25 ノイズ除去部
26 部材
40 集光部材
250 メモリ
252 減算部
400 液体収容器
402 第1電極
404a〜404d 第2電極
406 絶縁膜
408 親水膜
410 疎水膜
412 導電性液体
414 絶縁性液体
500 画像形成装置
505 作像部(画像形成部)
600 自動原稿給送装置(ADF)
11 コンタクトガラス
12 LED
16 第1キャリッジ
17 第2キャリッジ
18 レンズユニット
19 イメージセンサ
20 センサーボード
22 DF読取用ガラス
23 基準白板
25 ノイズ除去部
26 部材
40 集光部材
250 メモリ
252 減算部
400 液体収容器
402 第1電極
404a〜404d 第2電極
406 絶縁膜
408 親水膜
410 疎水膜
412 導電性液体
414 絶縁性液体
500 画像形成装置
505 作像部(画像形成部)
600 自動原稿給送装置(ADF)
Claims (7)
- イメージセンサと、
撮像対象からの光を前記イメージセンサに対して集光可能にされ、且つ前記イメージセンサに対して集光しないように光の方向を変更可能にされた集光部材と、
前記イメージセンサに対して前記集光部材が集光した場合に前記イメージセンサが撮像した結果から、前記イメージセンサに対して前記集光部材が集光しないように光の方向を変更した場合に前記イメージセンサが撮像した結果を減算する減算部と
を有することを特徴とする画像読取装置。 - 前記集光部材は、
電気信号に応じて光の方向を変更すること
を特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。 - 前記イメージセンサに対して光をほぼ拡散させない第1部材をさらに有し、
前記集光部材は、
前記イメージセンサに対して集光しないように光の方向を変更する場合、前記第1部材からの光を前記イメージセンサに対して集光可能な状態であること
を特徴とする請求項1又は2に記載の画像読取装置。 - 前記集光部材は、
前記イメージセンサに対して集光しないように光の方向を変更する場合、当該画像読取装置内で外光が照射されない領域からの光を前記イメージセンサに対して集光可能な状態であること
を特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像読取装置。 - 前記イメージセンサは、
CMOSイメージセンサであること
を特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像読取装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像読取装置と、
前記画像読取装置が読取った画像データに基づく画像を形成する画像形成部と
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 撮像対象からの光をイメージセンサに対して集光可能にされ、且つ前記イメージセンサに対して集光しないように光の方向を変更可能にされた集光部材が、前記イメージセンサに対して集光しないように光の方向を変更して、前記イメージセンサにより撮像する第1撮像工程と、
撮像対象からの光を前記集光部材が前記イメージセンサに対して集光して、前記イメージセンサにより撮像する第2撮像工程と、
前記第2撮像工程で前記イメージセンサが撮像した結果から、前記第1撮像工程で前記イメージセンサが撮像した結果を減算する工程と、
を含む画像読取方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014163224A JP2016039583A (ja) | 2014-08-08 | 2014-08-08 | 画像読取装置、画像形成装置及び画像読取方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014163224A JP2016039583A (ja) | 2014-08-08 | 2014-08-08 | 画像読取装置、画像形成装置及び画像読取方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016039583A true JP2016039583A (ja) | 2016-03-22 |
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ID=55530314
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2014163224A Pending JP2016039583A (ja) | 2014-08-08 | 2014-08-08 | 画像読取装置、画像形成装置及び画像読取方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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- 2014-08-08 JP JP2014163224A patent/JP2016039583A/ja active Pending
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