JP2019129509A - 画像読取装置、画像読取方法、画像形成装置、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】画像読取装置が立体物や貴金属等の特殊原稿を読み取る場合、光源の光量を高くすると画像に白スジ等が発生してしまう。逆に、光源の光量を低くすると高ＳＮ比の確保ために画像のざらつきが目立ってしまう。【解決手段】画像読取装置１０において、光量調整部５３が光量を調整する際に、光量調整範囲変更部５２が、読取モード切替部５１によって第１の読取モード及び第２の読取モードの間で読取モードの切り替えが行われたことに応じて、光照射部５４が照射する光の光量を調整するための調整範囲の上限値及び下限値を変更する。これにより、画像に白スジ等の発生を防止するとともに、画像のざらつきを抑制することができる。【選択図】図３

Description

本開示内容は、画像読取装置、画像読取方法、画像形成装置、及びプログラムに関する。

近年、コピー機能やスキャナ機能を有するＭＦＰ(Multifunction Peripheral）等の画像形成装置によって、立体物や貴金属等の特殊原稿を読み取る際に、この特殊原稿からの正反射光がセンサに入射することによって、平面の一般原稿の読取時よりも過大な光量がＰＤ(Photodiode)に蓄積されてしまう。そのため、蓄積可能な電荷量を超えて電荷がＰＤから溢れ出てしまうことにより発生する異常画像を防止するために、異常画像にならない程度の光量に調整する技術が知られている。

ところが、従来の光量調整方法では、異常画像は防止できてもＳＮ比(Signal to Noise ratio)が低くなってしまったり、ＳＮ比が高くても異常画像が発生してしまったりといったように、異常画像の防止と、異常画像が発生しない光量の中でのできるだけ高いＳＮ比の確保を両立させることができていないといった問題があった。この問題に関して、図２６及び図２７を用いて詳細に説明する。

一般のデジタルカメラで被写体を撮影すると、実物の大きさに対して撮影後の出力画像が大きくなったり、小さくなったりしてしまい、原寸大の画像を撮影することが困難である。これに対して、画像形成装置における画像読取装置で被写体を読み取ると、原寸大の画像を容易に出力することができるため、腕時計や宝石など高価な商品の原寸大画像を利用者に提供するために、画像形成装置は非常に有用な手段として利用されている。

図２６は、背景技術に係り、リニアイメージセンサを用いた画像読取装置で腕時計を読み取った場合の問題点について説明する図である。このうち、図２６（ａ）は特殊原稿が貴金属である腕時計の場合を示した図、図２６（ｂ）は特殊原稿を一般のデジタルカメラで撮影した際の画像、図２６（ｃ）は特殊原稿を画像読取装置で読み取った際の画像を示している。なお、貴金属の腕時計は、特殊原稿の一例であり、他の貴金属類、凹凸を有するものなど正反射部を有する特殊原稿に関しても同様の課題が生じる。

画像読取装置で特殊原稿を読み取ると、図２６（ｄ）のような異常画像が発生することがある。原稿が一般画像の場合には、原稿接地面（コンタクトガラス）に対して一様な平面用紙であるため、原稿面に光を照射した際の反射光は、拡散反射となって撮像素子に入射される。

ところが、原稿が特殊原稿の場合には、金属面へ照射した光が正反射となるため、撮像素子へ入射される光が強くなってしまう。したがって、入射光量は撮像素子の飽和光量を超えてしまうために、１画素に蓄積可能な電荷がオーバーフローし、隣接画素に電荷が次々に伝播することにより、主走査方向に白スジＷが発生してしまうことになる。図２６（ｄ）では、異常画像として白スジＷの発生について説明しているが、同様に撮像素子に過大な光量が入射した場合、撮像素子の後段の回路起因で黒スジが発生することもある。

図２７は、リニアイメージセンサにおける異常画像発生原理について説明する図である。

図２７に示されているように、一般的なリニアイメージセンサは、Ｒ(Red)，Ｇ(Green)，Ｂ(Blue)毎に、フォトダイオード群１００１Ｒ，Ｇ，Ｂ、シフトゲート１００２Ｒ，Ｇ，Ｂ、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)アナログシフトレジスタ１００３Ｒ，Ｇ，Ｂ、出力アンプ１００４Ｒ，Ｇ，Ｂによって構成されている。ここで、図２７を用いて、電荷転送の流れを説明する。シフトゲート１００２Ｒが開かれることで、Ｒのフォトダイオード群１００１Ｒに蓄積された一行分の電荷（D1〜Dn）は、ＣＣＤアナログシフトレジスタ１００３Ｒに移動する（垂直転送）。続いて、ＣＣＤアナログシフトレジスタ１００３Ｒの電荷は、水平方向に１画素ずつ出力アンプ方向１００４Ｒへ水平転送する。その後、電荷は、出力アンプ１００４Ｒで１画素ずつ増幅し、ＣＣＤから出力される。水平転送の動作がn回行われることで、一行分の電荷を出力することが出来る。この処理はＧ、Ｂも同様である。

次に、このような一般的なリニアイメージセンサを利用する場合に、スジＷが発生するメカニズムについて説明する。過大光量がＰＤに対して入射された場合、ＰＤの蓄積可能な電荷量を超え溢れ出てしまう。ＰＤからＣＣＤアナログシフトレジスタ１００３Ｒに転送する垂直転送では問題は発生しないが、水平転送時に隣の画素に対して次々に波及してしまう。例えば、電荷溢れが発生しているＰＤがＤ６であった場合、転送方向側に１画素ずつ転送されるため、D1〜D5に電荷溢れが波及することになる。つまり、過大光量の入射による電荷溢れを防止することで、白スジや黒スジのような異常画像を防止することができる。この現象はＧ、Ｂも同様である。

この問題を解決する手段として、先行技術文献１には、特殊原稿である光沢物の読取をする際に複数回キャリッジを往復させることによる生産性の悪化を防止する目的で、光沢物の読取時に通常原稿の読取時より低い光量に繰り返し変化させて原稿に照射させるよう制御する技術が開示されている。この先行技術に関して、図２８を用いて説明する。

先行技術文献１には、特殊原稿を読み取った際に異常画像が発生することを防止する目的で、原稿読取時に、光源から出射される光の光量を複数の異なる光量に繰り返し変化させて特殊原稿に光を照射するように前記光源を制御し、利用者が異なる光量で読み取った複数画像から所望の画像を操作部表示等の手段で選択する技術が開示されている。

図２８（ａ）は、一般原稿の読取時の光源点灯時間を示したものであり、サンプルホールド信号SH、光源の点灯時間LT、撮像信号DAを示すタイムチャートである。この場合の光量100%の撮像信号は１ラインの撮像信号である。

一方、図２８（ｂ）は特殊原稿の読み取り時のタイムチャートを示したものである。キャリッジの速度を1/3に低下させつつ、光源から出射される光の光量を50％→40％→30％に繰り返し変化させて光を照射するように前記光源を制御することで、光量が50％、40％、30％の３種類の画像を得ることが出来る。この場合の光量50％、40％、30％の３つの撮像信号が１ラインの撮像信号である。利用者が異なる光量で読み取った複数画像から所望の画像を操作部表示等の手段で選択することで、キャリッジの走査回数を１回で画像を得ることが出来る。

しかしながら、従来の方法では、異常画像の防止と高ＳＮ比の確保を両立させることができていないという問題は解消できていない。これは、繰り返し変化させる複数の光量が異常画像を防止でき、かつＳＮ比が高くなるように調整された光量ではないためである。

上述した課題を解決すべく、請求項１に係る発明は、読取対象に光を照射する光照射手段と、前記読取対象で反射した光を読み取って画像データを出力するための撮像手段と、前記読取対象で反射した光を読み取るための第１の読取モード及び第２の読取モードの間で切り替えを行う読取モード切替手段と、前記読取モード切替手段によって第１の読取モード及び第２の読取モードの間で切り替えが行われたことに応じて、前記光照射手段が照射する光の光量を調整するための調整範囲の上限値及び下限値を変更する光量調整範囲変更手段と、前記光量調整範囲変更手段によって変更された調整範囲の上限値及び下限値の範囲内で、前記光照射手段が照射する光の光量を調整する光量調整手段と、を有することを特徴とする画像読取装置である。

本発明によれば、画像に白スジ等の発生を防止するとともに、画像のざらつきを抑制することができるという効果を奏する。

第１の実施形態に係る画像形成装置内の全体構成を示す図である。 第１の実施形態に係る画像読取部内の全体構成を示す図である。 第１の実施形態に係る画像読取装置の機能ブロック図である。 第１の実施形態に係り、ラインセンサへの入射光量を推測する際の問題点について説明する図である。 第１の実施形態に係り、ＳＮ比を用いたラインセンサへの入射光量の推定について説明する図である。 第１の実施形態に係り、特殊原稿読取モードにおける光量調整範囲の上限値と下限値の設定方法について説明する図である。 第１の実施形態に係り、光源の光量が小さい状態でＳＮ比の算出を行う際の問題点について説明する図である。 第１の実施形態に係り、光量が大きい状態でＳＮ比の算出を行う効果について説明する図である。 第２の実施形態に係り、出力が低い状態でＳＮ比算出を行った場合の問題点について説明する図である。 第２の実施形態に係り、ＳＮ比を算出する際に、出力を上げた状態で行うことについて説明する図である。 第３の実施形態に係り、基準部材の任意の画素におけるＳＮ比の算出方法について説明する図である。 第３の実施形態に係り、基準部材全体としてのＳＮ比算出方法について説明する図である。 第４の実施形態に係り、基準部材にゴミが付着した状態を示した図である。 第４の実施形態に係り、基準部材にゴミが付着した状態のＳＮ比を示した図である。 第４の実施形態に係り、基準部材にゴミが付着した状態の光量調整結果を示した図である。 第４の実施形態に係り、光軸上に付着したゴミの影響を低減するＳＮ比算出方法を示した図である。 第５の実施形態に係り、ラインセンサの画素毎の感度ばらつきがＳＮ比算出に及ぼす影響について説明するである。 第５の実施形態に係り、任意の画素の感度が高かった場合の光量調整結果を示した図である。 第５の実施形態に係り、画素毎の感度ばらつきの影響を低減するＳＮ比算出方法を示した図である。 第６の実施形態に係り、ラインセンサで受光される全ての色のデータを用いたＳＮ比算出方法を示した図である。 第７の実施形態に係り、ラインセンサで受光される赤色成分のデータを用いたＳＮ比算出方法を示した図である。 第８の実施形態に係り、光源の短期変動の影響について説明する図である。 第８の実施形態に係り、光源の短期変動がある場合の光量調整結果を示した図である。 第８の実施形態に係り、光源の短期変動を考慮した光量調整方法について説明する図である。 第９の実施形態に係り、光量推定を原稿読取の直前に行う効果について説明する図である。 背景技術に係り、リニアイメージセンサを用いた画像読取装置で腕時計を読み取った場合の問題点について説明する図である。 リニアイメージセンサにおける異常画像発生原理について説明する図である。 （ａ）は従来技術における平面用紙の読み取り方法、（ｂ）は従来技術における貴金属体の読取方法について説明する図である。

以下に図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。

〔第１の実施形態〕
まず、図１乃至図８を用いて、第１の実施形態について説明する。

＜全体構成＞
図１は、第１の実施形態に係る画像形成装置内の全体構成を示す図である。図１では、画像形成装置の一例として、コピー機能、プリント機能及びスキャン機能等を備えたＭＦＰ１が示されている。ＭＦＰ１は、給紙部２、画像形成部３、及び画像読取部４を備えている。

給紙部２は、サイズの異なる記録紙を収納する給紙カセット２１，２２と、給紙カセット２１，２２に収納された記録紙を画像形成部３の画像形成位置まで搬送する各種ローラからなる給紙手段２３とを有している。

画像形成部３は、露光装置３１、感光体ドラム３２、現像装置３３、転写ベルト３４、及び定着装置３５を備えている。画像形成部３は、画像読取部４における後述の画像読取装置１０により読み取ることで得られた原稿の画像データに基づいて、露光装置３１により感光体ドラム３２を露光して感光体ドラム３２に潜像を形成し、現像装置３３により感光体ドラム３２に異なる色のトナーを供給して現像するようになっている。そして、画像形成部３は、転写ベルト３４により感光体ドラム３２に現像された像を給紙部２から供給された記録紙に転写した後、定着装置３５により記録紙に転写されたトナー画像のトナーを溶融して、記録紙にカラー画像を定着する。

図２は、第１の実施形態に係る画像読取部内の全体構成を示す図である。画像読取部４は、画像読取装置１０及び自動原稿搬送装置（ＡＤＦ：Auto Document Feeder）２０を備えている。

画像読取装置１０は、コンタクトガラス１１、基準部材１２、光源１３、第１キャリッジ１４、第２キャリッジ１５、レンズ１６、センサボード１７、及びスキャナモータ１８を備えている。センサボード１７上にはラインセンサ１７ａが設けられている。ラインセンサ１７ａは、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサ又はＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)などの複数の撮像素子が、一列又は複数列に配置されている。

また、コンタクトガラス１１は、原稿を載せるためのガラス板である。基準部材１２は、ラインセンサ１７ａによる読み取りの基準となる白板である。基準部材１２は、ラインセンサ１７ａの白レベル調整やシェーディング処理を行う際に使用される。なお、基準部材１２は白板ではなく黒板等であってもよい。光源１３は、原稿を露光し、ハロゲンランプ、蛍光灯、キセノンランプ、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)等である。第１キャリッジ１４は、光源１３及び第１ミラー９ａを保持している。第２キャリッジ１５は、第２ミラー９ｂ及び第３ミラー９ｃを保持している。レンズ１６は、原稿の情報をラインセンサ１７ａの各撮像素子へ結像させる。センサボード１７は、ラインセンサ１７ａを搭載し、光電変換及び電気処理を行う。スキャナモータ１８は、第１キャリッジ１４及び第２キャリッジ１５を移動させて、原稿をスキャンさせるためのモータである。光源１３から照射された光は、原稿で反射した後、第１ミラー９ａ、第２ミラー９ｂ、第３ミラー９ｃ、レンズ１６の順に反射して、ラインセンサ１７ａに到達する。

読取対象が一般原稿の場合には、自動原稿搬送装置２０は、搬送される一般原稿の読み取り時に一般原稿の押さえも兼ねた背景部が備えられている。一般原稿は、自動原稿搬送装置２０から１枚ずつ搬送され、読取窓１９を通過したときに光源１３により露光された一般原稿の反射光が第１キャリッジ１４と第２キャリッジ１５のミラーにより折り返され、レンズ１６を通ってセンサボード１７上のラインセンサ１７ａの受光面上に縮小結像される。

また、読取対象が一般原稿又は特殊原稿の場合には、利用者によってコンタクトガラス１１上に固定される。第１キャリッジ１４及び第２キャリッジ１５を走査させて原稿を読み取るフラットベット読取では、コンタクトガラス１１の下部に配置された光源１３によって、その上面に載置された読取対象が照明され、第１キャリッジ１４と第２キャリッジ１５のミラーにより折り返され、レンズ１６を通ってセンサボード１７上のラインセンサ１７ａの受光面上に縮小結像される。このとき、読取対象の長手方向に沿って、第２キャリッジ１５が速度Ｖで移動し、同時にそれと連動して第２キャリッジ１５が、第２キャリッジ１５の半分の速度1/2Ｖで移動して、読取対象の長手方向全体を読み取る。

なお、上述の構成は、ミラーを含む第１キャリッジ１４、第２キャリッジ１５、レンズ１６、ラインセンサ１７ａ等が別々になっているが、これらが一体となった一体型センサモジュールを使用した構成でもよい。

＜機能構成＞
続いて、図３を用いて、本実施形態の機能構成について説明する。なお、ここでは、画像読取装置１０の機能構成について説明するが、給紙部２、画像形成部３、及び自動原稿搬送装置２０は、従来の装置と同様であるため、その説明を省略する。図３は、本実施形態の概略図である。

本実施形態の画像読取装置１０は、光調整範囲設定部５０、読取モード切替部５１、光量調整範囲変更部５２、光量調整部５３、光量照射部５４、撮像部５５、及び光量推定部５６を備えている。これら各部は、専用のプログラムが画像読取装置１０内のコンピュータで実行されることで実現される機能である。

これらのうち、光調整範囲設定部５０は、第１の読取モード及び第２の読取モード毎に、光照射部５４が照射する光の光量を調整するための調整範囲の上限値及び下限値を設定する。

読取モード切替部５１は、読取対象（一般原稿、特殊原稿）で反射した光を読み取るための第１の読取モード及び第２の読取モードの間で切り替えを行う。第１の読取モードは一般原稿を読み取る場合の一般原稿読取モードである。第２の読取モードは特殊原稿を読み取る場合の特殊原稿読取モードである。

光量調整範囲変更部５２は、読取モード切替部５１によって第１の読取モード及び第２の読取モードの間で切り替えが行われたことに応じて、光照射部５４が照射する光の光量を調整するための調整範囲の上限値及び下限値を変更する。

光量調整部５３は、光量調整範囲設定部５０によって設定された調整範囲の上限値及び下限値の範囲内で、光照射部５４が照射する光の光量を調整する。また、光量調整範囲変更部５２が調整範囲の上限値又は下限値を変更した場合には、光量調整部５３は、変更された調整範囲の上限値又は下限値の範囲内で、光照射部５４が照射する光の光量を調整する。

光照射部５４は、読取対象に光を照射する光源により実現され、読取対象に光を照射する（又は照射する制御を行う）。読取対象は、一般原稿、特殊原稿、及び後述の基準部材１００等である。

撮像部５５は、図４に示されるセンサボード１７ａにより実現され、読取対象で反射した光を読み取って画像データを出力する（又は出力する制御を行う）。ラインセンサ１７ａは、センサ基板１７上に設けられており、同じくセンサ基板１７上に設けられたＡＦＥ(Analog Front End)１７ｂへ画像データを出力する。なお、読取対象が基準部材１００の場合に出力されるデータは、読取対象が原稿の場合と区別するため、以降、「画像データ」と表記せずに「読取データ」と表記する。

光量推定部５６は、読取データからＳＮ比を算出することで、撮像部５５への入射光の光量を推定する。この推定する処理については、後ほど詳細に説明する。

また、図４に示されているように、ラインセンサ１７ａへの入射光量はミラーの反射率やレンズの透過率といった部品の特性の影響を受けるため、画像読取装置１０ごとに特殊原稿読取時の最適な設定は変化し得る。

本実施形態では、画像読取装置１０の製造時に、製造者の動作により、光量調整範囲設定部５０が、読取モード（一般原稿読取モード、特殊原稿読取モード）ごとに異なる上限値と下限値を設定する。

＜処理方法＞
続いて、図４乃至図８を用いて、本実施形態の処理方法について説明する。図４は、第１の実施形態に係り、撮像素子への入射光量を推測する際の問題点について説明する図である。

図４に示されているように、通常、ラインセンサ１７ａは外光が入らないように遮光部材４０によって遮光された画像読取装置１０内に設置されており、ラインセンサ１７ａに入射する光量を直接測定することは困難である。最も測定しやすいのはコンタクトガラス１１上であるが、ラインセンサ１７ａに反射光を届けるためのミラー群１５ａやレンズ１６の特性バラツキがあるため、コンタクトガラス１１上で測定する光量とラインセンサ１７ａへの入射光量の関係は固体ごとに異なる。また、ラインセンサ１７ａに入射した光量を出力画像のレベルから推定する方法も考えられるが、後段のＡＦＥ１７ｂの変換係数のバラツキなどにより、やはりその関係性は固体ごとに異なってくる。そのため、これらの方法ではラインセンサ１７ａへの入射光量を精度よく推定することは非常に困難である。

図５は、第１の実施形態に係り、ＳＮ比を用いたラインセンサへの入射光量の推定について説明する図である。

本実施形態では、ラインセンサ１７ａへ入射する光の信号レベルとショットノイズに相関関係があることから、ＳＮ比を用いることで高精度にラインセンサ１７ａへの入射光量を推測する。ラインセンサ１７ａへの入射光量を推測する際、出力信号レベルはミラー群１５ａやレンズ１６の特性ばらつきの影響を受け、画像読取装置の個体ごとに異なるため、推定された光量は部品の特性バラツキに応じた誤差を持つ。しかし、ＳＮ比の場合には、信号成分、ノイズ成分ともにミラー群１５ａやレンズ１６等の部品から受ける影響は同等であるため、原稿面でのＳＮ比とラインセンサ１７ａの入射面でのＳＮ比に大きな差異は発生しない。そのためＳＮ比を用いて、例えば、以下の式（１）のように、光量推定部５６が、光照射部５４の光量の推定を行うことで、利用者が出力信号のレベルを見て調整を行うよりも精度良く調整することができる。
光量 = a × SN比 - b (a、bは定数) ・・・（１）
図５は、ＳＮ比と光量の相関関係を示した図である。例えば、あるＳＮ比を”SN1”とするとラインセンサ１７ａへの入射光量は“光量1”であり、別のＳＮ比を”SN2”とするとラインセンサ１７ａへの入射光量は”光量2”となる。このようにＳＮ比と光量には厳密な相関関係があるため、ＳＮ比から現在の入射光量を精度良く推定することができる。

画像読取装置１０の組み立て時に、組立者がＳＮ比と光量の関係と異常画像が発生しない光量を予め取得しておけば、図５に示すように、特殊原稿の読取をする際に現状のＳＮ比：SN1を取得することで、異常画像を防止できる限界の光量に精度良く調整できる。

本実施形態では、光量推定部５６が、基準部材１００の読取レベルからＳＮ比を算出することで、読取を実施する直前のラインセンサ１７ａへの入射光量を推定することができ、経時劣化や温度上昇などによる光源の特性変化を加味した、高精度な入射光量の推定が可能となる。

図６は、第１の実施形態に係り、特殊原稿読取モードにおける光量調整範囲の上限値と下限値の設定方法について説明する図である。特殊原稿の読取の際は、ラインセンサ１７ａに過大な光量が入射することによる異常画像の発生を防止する必要がある。例えば、読取対象が立体の貴金属の場合、図６の上部図のように、正反射発生箇所７１によって、画像に白スジＷが発生する。また、光量を下げすぎるとＳＮ比が低下してしまい、図６の下部図のようにノイズが多く、ざらつきが目立つ画像となってしまうため、できる限りＳＮ比低下によるざらつきが目立たない光量にする必要がある。画像読取装置１０の個体ごとにラインセンサ１７ａへの入射光量が異なる中で、このような光量の調整を精度よく行うためには、ラインセンサ１７ａの出力信号レベルを見ながら調整すると容易である。

本実施形態では、光量調整範囲設定部５０が、特殊原稿読取モードにおける光量調整範囲の「上限値」を異常画像が発生しない光量に設定し、「下限値」を例えば、腕時計の文字盤に黒色で書かれた文字や数字が判別しやすい程度の光量のように、ＳＮ比の低下によるざらつきを許容できる光量に設定する。また、光量推定部５６が、現状の光照射部５４の光量を推定し、現状光量と特殊原稿読取モードの調整範囲に該当する光量の差分を求めることで、必要な調整幅を算出し、光量調整を行う。このようにすることで、図６の中央図のように、特殊原稿を読み取っても異常画像が発生せず、かつＳＮ比が高くなるような光量に精度よく調整することができる。

続いて、図７及び図８を用いて、更に精度よく光量を調整する方法について説明する。図７は、第１の実施形態に係り、光源の光量が小さい状態でＳＮ比の算出を行う際の問題点について説明する図である。

光量調整で低光量に調整が行われる場合、出力レベルを見ながらの調整だとノイズの影響が大きくなるため、精度が出ない。例えば、光量が小さい状態でＳＮ比の算出を行う場合、光源１３よるショットノイズとは別に、電気的な暗時ノイズの影響が大きくなる。本来であれば、光源１３の信号成分とノイズ成分からＳＮ比を算出するべきである。しかし、光源１３の光量が小さい場合には、暗時ノイズがショットノイズに対して大きくなってしまい、光源１３による信号対ノイズの比率が正確に算出できなくなってしまう。

図８は、第１の実施形態に係り、光量が大きい状態でＳＮ比の算出を行う効果について説明する図である。

本実施形態では、光量推定部５６が、例えば、通常読取時と同等程度の光量のように、光量が大きい状態でＳＮ比を算出し、現状の光量の推定を行う。光源１３の光量が大きい状態では、光ショットノイズの方が電気的ノイズよりも支配的になるため、ＳＮ比と光量の相関が良くなる。そのため、光源１３の光量が大きい状態でＳＮ比を算出することで、暗時ノイズの影響を抑えることができ、ＳＮ比の算出を精度よく行うことができる。また、ＳＮ比を精度よく算出することができるため、現状の光量を精度よく推定できる。以上のように、更に精度よく光量を調整するために、本実施形態では、光量推定部５６が、光源１３の光量が大きい状態でＳＮ比を算出して光量を推定した後に、光量を下げる方向に調整する。

＜効果＞
以上説明したように、第１の実施形態の画像読取装置１０では、光量調整範囲設定部５０が、図６に示されているように上限値と下限値を定める。そして、光量調整部５３が、上限値と下限値の範囲内で光源１３の光量を調整する。また、光量調整部５３が光量を調整する際に、光量調整範囲変更部５２が、読取モード切替部５１によって第１の読取モード及び第２の読取モードの間で読取モードの切り替えが行われたことに応じて、光照射部５４が照射する光の光量を調整するための調整範囲の上限値及び下限値を変更する。更に、光量調整部５３は、光量推定部５６によって推定された現在の光量の値を利用して、光量を調整する。これにより、画像に白スジ等の発生を防止するとともに、画像のざらつきを抑制することができる。

また、読取モード毎に想定される読取対象（原稿）に対して、ミラー群９ａ，９ｂ，９ｃやレンズ１６等の部品の特性ばらつきによる、画像読取装置の個体差をも考慮した最適な光量設定を実現することができる。よって、特殊原稿の読取時の異常画像の発生を防止し、必要なＳＮを確保できる光量に調整することができるという効果を奏する。

更に、光量推定部５６が、光源１３の光量が大きい状態でＳＮ比を算出して光量を推定した後に、光量を下げる方向に調整することで、より精度よく光量を調整することができるという効果を奏する。

〔第２の実施形態〕
続いて、図９及び図１０を用いて、第２の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態の光量調整の精度を上げる場合（図７、図８参照）の変形例である。なお、本実施形態の構成及び機能ブロックは、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略して、特有の処理部分を説明する。図９は、第２の実施形態に係り、出力が低い状態でＳＮ比算出を行った場合の問題点について説明する図である。

本実施形態では基準部材１２の読取データからＳＮ比を算出するため、ラインセンサ１７ａからの出力信号は後段のＡＦＥでＡＤ変換(Analog/Digital Conversion)されて出力される。例えば、ＡＤ変換の前段でゲインをかけていない状態では、基準部材１００の読取データの出力値が全体的に低くなる。その場合、信号成分（Ｓ）、ノイズ成分（Ｎ）ともに小さくなってしまい、ＡＤ変換を行った際に、図９（ａ）から図９（ｂ）に示されているように、ノイズ成分の変動が量子化誤差に埋もれてしまう可能性がある。変動が量子化誤差に埋もれてしまうと、ＳＮ比を算出する際の平均値や最大値を正確にとらえることができなくなる。つまり、出力データレベルが低いままでＳＮ比を算出すると、分解能の低下により、ＳＮ比の算出精度が悪化してしまうことになるという課題が生じる。そこで、本実施形態では、図１０に示されている方法で課題を解決する。

図１０は、第２の実施形態に係り、ＳＮ比を算出する際に、出力を上げた状態で行うことについて説明する図である。図１０に示されているように、光量推定部５６は、ＳＮ比を算出する際には、図１０（ａ）から図１０（ｂ）に示されているように、出力信号のレベルをできる限り上げた状態で、図１０（ｃ）に示されているように、ＡＤ変換を行う。この場合、光量推定部５６は、光照射部５４の出力信号レベルを調整し、この出力信号レベルを調整する際のゲインを、前記読取データに係る画像が飽和しないレベルで上げた状態で、前記ＳＮ比の算出を行う。

＜効果＞
以上説明したように、第２の実施形態によれば、信号成分、ノイズ成分の変動が高分解能で取得でき、量子化誤差に埋もれることがなくなるため、ＳＮ比算出の精度を上げることができるという効果を奏する。

〔第３の実施形態〕
続いて、図１１及び図１２を用いて、第３の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態の光量調整の精度を上げる場合（図７、図８参照）の変形例である。なお、本実施形態の構成及び機能ブロックは、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略して、特有の処理部分を説明する。図１１は、第３の実施形態に係り、基準部材の任意の画素におけるＳＮ比の算出方法について説明する図である。

実施形態では、図１１及び図１２に示されている方法で、光量調整の精度を上げる。

ＳＮ比を算出する際には、基準部材１００上の任意の画素領域（図１１では、画素領域１０１）における信号レベルの変動を取得する必要がある。そのため、光量推定部５６は、第１キャリッジ１４及び第２キャリッジ１５が停止した状態で、図１１のように、基準部材１００の同じ領域（例えば、画素領域１０１）の読取データを複数回取得する。また、光量推定部５６は、取得した読取データから最大値(pk)、平均値(ave)を算出し、以下の式でＳＮ比（S/N）を計算する。

S/N = ave / (pk - ave) ・・・ （２）
ここで、Ｓは信号、Ｎはノイズを表している。また、式（２）では平均値と最大値からＳＮ比を算出しているが、標準偏差を使用するなど、その他の算出方法でも良い。

このように、基準部材の読取データの変動からＳＮ比を算出することができ、ラインセンサ１７ａへ入射する光量を直接測定することなく、また、部品の特性ばらつきの影響を受けることなく、精度良く光量を推定することができる。

図１２は、第３の実施形態に係り、基準部材１００全体としてのＳＮ比算出方法について説明する図である。

図１２に示されているように本実施形態では、光量推定部５６は、図１１に記載の方法で示した取得した一画像領域の平均値を、全ての画像領域について算出し、全ての画像領域の更に平均値を算出する。

＜効果＞
以上説明したように、第３の実施形態によれば、画素毎に算出したSN比を平均することで、ラインセンサ１７ａへ入射する光量を直接測定することなく、また、部品の特性ばらつきの影響を受けることなく、精度良く光源システム全体としての光量を推定することができるという効果を奏する。

〔第４の実施形態〕
続いて、図１３乃至図１６を用いて、第４の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態の光量調整の精度を上げる場合（図７、図８参照）の変形例である。なお、本実施形態の構成及び機能ブロックは、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略して、特有の処理部分を説明する。図１３は、第４の実施形態に係り、基準部材にゴミが付着した状態を示した図である。図１４は、第４の実施形態に係り、基準部材にゴミが付着した状態のＳＮ比を示した図である。図１５は、第４の実施形態に係り、基準部材１００にゴミが付着した状態の光量調整結果を示した図である。

ＳＮ比を算出する際、例えば図１３のように基準部材１００にゴミ９９が付着していた場合、ゴミ付着領域の読取レベルは付着していない部分に対して低いレベルとなる。そのため、図１４のようにゴミ付着領域のＳＮ比も低く算出され、主走査方向に平均化した基準部材１００全体としてのＳＮ比も低く算出されてしまう。その結果、図１５のようにSN1とSN2の差分調整しなければならないところ、SN1’とSN2の差分で調整してしまうため、目標としている光量2よりも高い光量2’に調整されてしまい、ラインセンサ１７ａへの過剰光量入射により、異常画像が発生してしまうという課題が生じる。なお、図１５には基準部材１００にゴミが付着している場合の例を記載しているが、ミラー９ａ，９ｂ，９ｃやレンズ１６、光源１３上などに付着している場合でも同様である。そこで、本実施形態では、図１６に示されている方法で課題を解決する。

図１６は、第４の実施形態に係り、光軸上に付着したゴミの影響を低減するＳＮ比算出方法を示した図である。

図１６に示されているように本実施形態では、光量推定部５６がＳＮ比算出用のデータを取得する際、主走査方向に想定される最大のゴミの大きさ以上の間隔ｄを空けた離散的位置の複数の画素領域（離散的なサンプリングポイント）に対して、それぞれ基準部材のデータを取得する。そして、光量推定部５６は、複数回取得した読取データから、最大値(pk)及び平均値(ave)を算出し、ＳＮ比を計算する。

＜効果＞
以上説明したように、第４の実施形態によれば、光軸上に付着したゴミ９９を極力避けながらＳＮ比の算出を行うことができ、光量調整したにも拘らず異常画像が出てしまう可能性を低減することができるという効果を奏する。

なお、離散的なサンプリングポイントにゴミが付着した場合、サンプリングポイント数が少ないため、光源１３全体のＳＮ比を算出する際にゴミ９９の付着によるＳＮ比低下もしくは上昇の影響を大きく受け、本来のSN比からの誤差が大きくなる可能性がある。この問題の対応については、下記第５の実施形態で説明する。

〔第５の実施形態〕
続いて、図１７乃至図１９を用いて、第５の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態の光量調整の精度を上げる場合（図７、図８参照）の変形例である。なお、本実施形態の構成及び機能ブロックは、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略して、特有の処理部分を説明する。図１７は、第５の実施形態に係り、ラインセンサ１７ａの画素毎の感度ばらつきがＳＮ比算出に及ぼす影響について説明するである。図１８は、第５の実施形態に係り、任意の画素の感度が高かった場合の光量調整結果を示した図である。

ラインセンサ１７ａの各画素（撮像素子）は、それぞれ異なる光学的感度を持ち、そのばらつきは比較的大きいことが知られている。一般原稿の画像読取時であれば、事前に取得しておいた基準部材１００のデータによって補正をかけるため、画素毎の感度ばらつきも補正され、画像に現れることはない。

しかし、上述の第４の本実施形態におけるＳＮN比の算出では、主走査分布の補正は行われないため、感度ばらつきが大きいと、算出されるＳＮ比への影響も大きくなってしまう。例えば、ＳＮ比の算出に用いる任意の画素が他の画素よりも感度が高い場合、ノイズ成分に対して、信号成分が多くなるため、その任意の画素で算出されたＳＮ比は感度の低い他の画素で算出されたＳＮ比よりも高く算出される。この時、平均化後のＳＮ比も同様に高くなってしまい、光量調整時に低めの光量に調整されてしまうため、調整後のＳＮ比が低くなってしまう可能性がある。その結果、図１８のように、目標としている異常画像が発生しない光量が、光量2よりも低い光量2”に調整されてしまい、ＳＮ比が低下してしまうという課題が生じる。そこで、本実施形態では、図１９に示されている方法で課題を解決する。

図１９は、第５の実施形態に係り、画素毎の感度ばらつきの影響を低減するＳＮ比算出方法を示した図である。

図１９に示されているように本実施形態では、光量推定部５６が、基準部材１００における離散的な複数の画素領域毎に基準部材１００のデータを取得して、画素毎にＳＮ比を算出し、画素領域毎に算出されたＳＮ比を平均化することで全体のＳＮ比を算出する際に、画素領域におけるＳＮ比が最大値をとる画素領域と最小値をとる画素領域は除外した上で平均化を行う。

＜効果＞
以上説明したように、第５の実施形態によれば、ラインセンサ１７ａの画素の感度が極端に高いことによる高ＳＮ比画素の影響や、図１６で説明したゴミの付着などによる低ＳＮ比画素、もしくは高ＳＮ比画素の影響を除外することができる。これにより、光量調整時に、本来より低い光量に調整されてしまい、ＳＮ比が低くなってしまう可能性や、本来より高い光量に調整されてしまい、異常画像が発生してしまう可能性を低減することができるという効果を奏する。

〔第６の実施形態〕
続いて、図２０を用いて、第６の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態の光量調整の精度を上げる場合（図７、図８参照）の変形例である。なお、本実施形態の構成及び機能ブロックは、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略して、特有の処理部分を説明する。

本実施形態で用いるラインセンサ１７ａは複数の画素（撮像素子）が一次元的に配列されており、例えばＲＧＢのように異なる色フィルターを備えている。そのため、ＲＧＢの色毎に感度が異なっていたり、ラインセンサ１７ａが色付いた原稿などを読み取ったりすると、色毎にラインセンサ１７ａが出力する画像の飽和のしやすさが異なる場合がある。つまり、任意の一色について、異常画像が出ないような光量に調整しても、その他の色では異常画像が発生してしまう可能性があるという課題が生じる。そこで、本実施形態では、図２０に示されている方法で課題を解決する。

図２０は、第６の実施形態に係り、ラインセンサで受光される全ての色のデータを用いたＳＮ比算出方法を示した図である。本実施形態では図２０に示されているように、光量推定部５６が、ＲＧＢの全ての色に関してＳＮ比を算出し、各色のＳＮ比の中で最も高いＳＮ比を示す色（図２０では「Ｒ」）を選択する。そして、光量調整部５３が、この選択された色のＳＮ比を用いて光量調整を行う。

＜効果＞
以上説明したように、第６の実施形態によれば、光量調整部５３が、各色のＳＮ比の中で最も高いＳＮ比を示す色のＳＮ比を用いて光量調整するため、全ての色で異常画像が発生しないような光量に調整することができ、確実に異常画像の発生を防止することができるという効果を奏する。

なお、図２０ではＲＧＢの色フィルターを備えたラインセンサ１７ａについての例を記載しているが、その他の色フィルター（例えば、Ｃ(Cyan)，Ｍ(Magenta)，Ｙ(Yellow)，Ｋ(Key plate)）を備えている場合でも同様である。

〔第７の実施形態〕
続いて、図２１を用いて、第７の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態の光量調整の精度を上げる場合の変形例である。なお、本実施形態の構成及び機能ブロックは、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略して、特有の処理部分を説明する。図２１は、第７の実施形態に係り、ラインセンサで受光される赤色成分のデータを用いたＳＮ比算出方法を示した図である。

光の強さの尺度として一般的に照度が用いられており、画像読取装置の光源としてよく用いられているＬＥＤのスペックとしても照度がよく用いられる。照度は光源によって照射された対象物の明るさを表す指標であり、本実施形態のようにラインセンサ１７ａへの入射光量を表すのに都合がよい。また、照度は比視感度を考慮した物理量となっており、Yellowの成分が支配的である。ラインセンサ１７ａとして用いられるＣＣＤのイメージセンサの分光感度特性では、RedがYellowに対する依存度が最も高く、照度との相関関係が強い。

そこで、本実施形態では、調整に用いる指標を照度とし、図２１に示されているように、光量推定部５６は、照度との相関関係が高い赤色成分のデータから算出されたＳＮ比を用いる。

＜効果＞
以上説明したように、第７の実施形態によれば、照度との相関関係が高い赤色成分のデータから算出されたＳＮ比を用いることで、より精度よくSN比を算出することができ、ラインセンサ１７ａへの入射光量も高精度に推定することができるという効果を奏する。

〔第８の実施形態〕
続いて、図２２乃至図２４を用いて、第８の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態の光量調整の精度を上げる場合（図７、図８参照）ではなく、図６に示されているような白スジＷの発生を防止する場合の変形例である。なお、本実施形態の構成及び機能ブロックは、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略して、特有の処理部分を説明する。図２２は、第８の実施形態に係り、光源の短期変動の影響について説明する図である。図２３は、第８の実施形態に係り、光源の短期変動がある場合の光量調整結果を示した図である。

光源としてＬＥＤを使用した場合、光源点灯後、図２２のように、短期変動により光量が減少していく傾向にある。そのため、ＳＮ比算出時の現状光量は本来の光量よりも低くなっている可能性がある。その結果、図２３のように調整時の光量：光量1’に対して異常画像が発生しない光量2に調整しても、特殊原稿読取時には本来の光量から調整されるため、目標の光量よりも高くなる可能性があり、この状態で読取を行うと、異常画像が発生してしまうという課題が生じる。そこで、本実施形態では、図２０に示されている方法で課題を解決する。

図２４は、第８の実施形態に係り、光源の短期変動を考慮した光量調整方法について説明する図である。

本実施形態では、特殊原稿用の光量調整を行う際、光源の短期変動による光量減少分を考慮して現状の光量を見積もり、目標の光量への調整を行う。

＜効果＞
以上説明したように、第８の実施形態によれば、短期変動によって光量が減少する場合でも、異常画像の発生防止と高SN比を両立することができる。(請求項14)。

なお、光源の短期変動は調整範囲に対して十分に小さい変動であるため、必要以上にSN比を悪化させることもないといえる。

〔第９の実施形態〕
続いて、図２５を用いて、第９の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態の光量調整の精度を上げる場合（図７、図８参照）ではなく、光量の推定を行うタイミングの変形例である。なお、本実施形態の構成及び機能ブロックは、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略して、特有の処理部分を説明する。図２５は、第９の実施形態に係り、光量推定を原稿読取の直前に行う効果について説明する図である。

本実施形態では、光量推定部５６が、現状光量の推定は原稿読取の直前に実施する。例えば、特殊原稿の読取を開始する前に、通常原稿読取モードで一定時間原稿の読取を行った場合、画像読取装置の温度上昇により、特殊原稿読取モードに切り替えたときには光源１３の光量が変動している可能性がある。そのため、光量推定部５６は、原稿読取の直前に光量の推定を実施する。

＜効果＞
以上説明したように、第８の実施形態によれば、原稿読取開始までに発生する温度上昇などによる光量の変動を加味した光量の推定が可能であり、より精度よく目的の光量に調整することができるという効果を奏する。

１ ＭＦＰ（画像形成装置の一例）
１０ 画像読取装置
５０ 光量調整範囲設定部（光量調整範囲設定手段の一例）
５１ 読取モード切替部（読取モード切替手段の一例）
５２ 光量調整範囲変更部（光量調整範囲変更手段の一例）
５３ 光量調整部（光量調整手段の一例）
５４ 光量推定部（光量推定手段の一例）
５５ 光照射部（光照射手段の一例）
９９ ゴミ
１００ 基準部材
１０１ 画素領域

特開２０１４-２３６３２９号公報

Claims (19)

1. 読取対象に光を照射する光照射手段と、
   前記読取対象で反射した光を読み取って画像データを出力するための撮像手段と、
   前記読取対象で反射した光を読み取るための第１の読取モード及び第２の読取モードの間で切り替えを行う読取モード切替手段と、
   前記読取モード切替手段によって第１の読取モード及び第２の読取モードの間で切り替えが行われたことに応じて、前記光照射手段が照射する光の光量を調整するための調整範囲の上限値又は下限値を変更する光量調整範囲変更手段と、
   前記光量調整範囲変更手段によって変更された調整範囲の上限値又は下限値の範囲内で、前記光照射手段が照射する光の光量を調整する光量調整手段と、
   を有することを特徴とする画像読取装置。
2. 請求項１に記載の画像読取装置であって、更に、
   前記第１の読取モード及び前記第２の読取モード毎に、前記調整範囲の上限値及び下限値を設定する光量調整範囲設定手段を有することを特徴とする画像読取装置。
3. 前記第１の読取モードは一般原稿の読取モードであり、前記第２の読取モードは特殊原稿の読取モードであることを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。
4. 前前記撮像手段が特殊原稿を読み取る場合において、前記上限値は異常画像が出ない光量であり、前記下限値はＳＮ比の低下による画質の劣化が所定値以下となる光量であることを特徴とする請求項３に記載の画像読取装置。
5. 前記光照射手段は、受光する光の色毎に複数の画素が一次元的に配列されている撮像素子によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像読取装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像読取装置であって、更に、
   前記光照射手段は、前記読取対象に光を照射する前に所定の基準部材に光を照射し、
   前記撮像手段は、前記基準部材で反射した光を読み取って読取データを出力し、
   前記読取データからＳＮ比を算出することで、前記撮像手段への入射光の光量を推定する光量推定手段を有し、
   前記光量調整手段は、前記光量推定手段による推定結果に基づき、前記光照射手段が照射する光の光量を調整することを特徴とする画像読取装置。
7. 前記光量推定手段は、前記光源の光量が所定値以上の状態で光量の推定を行い、
   前記光量調整手段は、光量が前記所定値以上の状態から小さくなるように調整を行う、
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像読取装置。
8. 請求項６に記載の画像読取装置であって、更に、
   前記光量推定手段は、前記光照射手段の出力信号レベルを調整し、当該出力信号レベルを調整する際のゲインを、前記読取データに係る画像が飽和しないレベルで上げた状態で、前記ＳＮ比の算出を行うことを特徴とする請求項６に記載の画像読取装置。
9. 前記光量推定手段は、前記基準部材における複数の画素領域において当該基準部材の読取値を複数回取得し、当該複数回取得した基準部材の読取値の平均値と最大値から前記画素領域毎のＳＮ比を算出することを特徴とする請求項６に記載の画像読取装置。
10. 前記光量推定手段は、前記基準部材の画素領域毎に算出したＳＮ比を平均化することを特徴とする請求項６に記載の画像読取装置
11. 前記光量推定手段は、光軸上に付着すると想定される異物の大きさ以上の間隔をあけた離散的な画素領域において当該画素領域毎のＳＮ比を算出することを特徴とする請求項６記載の画像読取装置。
12. 前記光量推定手段は、前記画素領域毎のＳＮ比のうちで最大値と最小値を除く全てのＳＮ比の平均値から光量を推定することを特徴とする請求項６に記載の画像読取装置。
13. 前記光量推定手段は、前記撮像手段で受光する全ての色成分のデータでＳＮ比の算出を行い、
    前記光量調整手段は、前記光量推定手段によって算出されたＳＮ比のうちで最も高いＳＮ比を示す色成分について、前記第２の読取りモードとしての特殊原稿読取モードの調整範囲に収まるように光量を調整すること、
    を特徴とする請求項６に記載の画像読取装置
14. 前記光量推定手段は、前記撮像手段で受光する赤色成分のデータでＳＮ比の算出を行うことを特徴とする請求項６に記載の画像読取装置。
15. 前記光量調整手段は、前記光照射手段の短期変動に基づいて、前記光照射手段が照射する光の光量を調整する調整することを特徴とする請求項１乃至１４に記載の画像読取装置。
16. 前記光量調整手段による光量調整は、前記撮像手段により前記読取対象で反射した光を読み取る前に行うことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の画像読取装置。
17. 読取対象に光を照射する制御を行う光照射制御ステップと、
    前記読取対象で反射した光を読み取って画像データを出力する制御を行う撮像制御ステップと、
    前記読取対象で反射した光を読み取るための第１の読取モード及び第２の読取モードの間で切り替えを行う読取モード切替ステップと、
    前記読取モード切替ステップによって第１の読取モード及び第２の読取モードの間で切り替えが行われたことに応じて、前記光照射ステップが照射する光の光量を調整するための調整範囲の上限値及び下限値を変更する光量調整範囲変更ステップと、
    前記光量調整範囲変更ステップによって変更された調整範囲の上限値及び下限値の範囲内で、前記光照射制御ステップによって照射される光の光量を調整する光量調整ステップと、
    を実行することを特徴とする画像読取方法。
18. 請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の画像読取装置を有する画像形成装置。
19. コンピュータに、請求項１７に記載の方法を実行させるプログラム。