JP2021057836A - 信号補正装置、画像読取装置、画像処理装置、信号補正方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】補正対象の信号に重畳したノイズと補正信号との間の位相のずれが温度の影響や経時で変化した場合でも、適切なノイズ補正をする。【解決手段】入力信号に重畳したノイズを除去する補正信号を生成する補正信号生成手段と、前記補正信号生成手段で生成された前記補正信号の位相をずらす位相調整手段と、前記位相調整手段からの前記補正信号を前記入力信号から減算して出力信号を生成して出力する減算手段と、前記出力信号のピーク値およびボトム値を取得するピークボトム検出手段と、前記ピークボトム検出手段で取得された前記出力信号のピーク値およびボトム値に基づいて前記位相調整手段における位相をずらす量を決定する決定手段と、を備え、前記決定手段は、前記減算手段から出力される前記出力信号のピーク値およびボトム値から補正残りを検出し、当該補正残りが最小になるように、前記補正信号の位相をずらす量を決定する。【選択図】図４

Description

本発明は、信号補正装置、画像読取装置、画像処理装置、信号補正方法およびプログラムに関する。

近年、各種の画像読取装置においては、高画質化、高速化が要求されている。一般的に、画像の読取速度が速くなるほど、イメージセンサや信号処理ＩＣを駆動するクロック信号の周波数が高くなってしまい、それに伴い電磁波の不要輻射が多くなる。この問題を防止するために、クロック信号に周波数変調をかけて不要輻射強度を低減するＳＳＣＧ（Spread Spectrum Clock Generator）という技術が知られている。

ところが、画像読取装置にＳＳＣＧを適用すると、変調周期に同期して画像レベルが変動し、モアレ（縞模様）状になって見えてくるという副作用が発生する。この副作用による画質の悪化を防止する方法として、デジタル画像信号に対し、クロック信号の変調プロファイルとなるデジタルデータに基づいて生成された補正信号を加算することで、デジタル画像信号に重畳している変調周期に同期したノイズを除去する技術がある。

また、特許文献１には、ＳＳＣＧノイズを適切に補正するための補正信号の極性、振幅を自動で適切に調整する技術が開示されている。

しかしながら、特許文献１によれば、補正信号の極性、振幅などの調整は実施していたが、位相の調整は実施していなかったため、信号処理ＩＣの特性などで発生する遅延が、温度の影響や経時で変化することで、補正対象の信号に重畳したノイズと補正信号との間の位相ずれが変化することがある。この場合、当初は適切に補正できていたノイズが適切に補正できなくなり、画質が悪化してしまう可能性がある。また、位相の再調整は容易にはできないため、ユーザは画質が悪化したままの状態で画像読取装置を使用し続けなければならないという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、補正対象の信号に重畳したノイズと補正信号との間の位相のずれが温度の影響や経時で変化した場合でも、適切なノイズ補正を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、入力信号に重畳したノイズを除去する補正信号を生成する補正信号生成手段と、前記補正信号生成手段で生成された前記補正信号の位相をずらす位相調整手段と、前記位相調整手段からの前記補正信号を前記入力信号から減算して出力信号を生成して出力する減算手段と、前記出力信号のピーク値およびボトム値を取得するピークボトム検出手段と、前記ピークボトム検出手段で取得された前記出力信号のピーク値およびボトム値に基づいて前記位相調整手段における位相をずらす量を決定する決定手段と、を備え、前記決定手段は、前記減算手段から出力される前記出力信号のピーク値およびボトム値から補正残りを検出し、当該補正残りが最小になるように、前記補正信号の位相をずらす量を決定する、ことを特徴とする。

本発明によれば、補正対象の信号に重畳したノイズと補正信号との間の位相のずれが、温度の影響や経時で変化した場合でも適切なノイズ補正をすることができる、という効果を奏する。

図１は、第１の実施の形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 図２は、画像読取装置の構成を示す概略図である。 図３は、センサーボードに備えられた信号処理回路を示すブロック図である。 図４は、信号補正装置の機能構成を示すブロック図である。 図５は、入力信号に重畳したノイズと補正信号の位相関係による補正残り例を示す図である。 図６は、補正残りに合わせて遅延量を調整した際の補正結果例を示す図である。 図７は、遅延手段による位相の調整例を示す図である。 図８は、遅延量決定手段の機能構成を示すブロック図である。 図９は、遅延量の変更が必要と判定する例を示す図である。 図１０は、遅延量の変更が不要と判定する例を示す図である。 図１１は、信号補正装置における補正信号の位置調整処理の流れを示すフローチャートである。 図１２は、信号補正装置による補正の効果を示す図である。 図１３は、遅延量の設定の変化を示す図である。 図１４は、ステップ幅の半分の位相ずれの状態から１ステップ分遅延量を変更した場合の例を示す図である。 図１５は、第２の実施の形態にかかる信号補正装置の機能構成を示すブロック図である。 図１６は、信号補正装置における補正信号の位置調整処理の流れを示すフローチャートである。 図１７は、補正残りの変化量が小さい時の外乱ノイズの影響を示す図である。 図１８は、補正信号増幅による外乱ノイズの影響低減を示す図である。 図１９は、第３の実施の形態にかかる信号補正装置における補正信号の位置調整処理の流れを示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、信号補正装置、画像読取装置、画像処理装置、信号補正方法およびプログラムの実施の形態を詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかる画像形成装置１の概略構成を示す断面図である。

画像処理装置として機能する画像形成装置１は、例えば、複写機能、プリンタ機能、スキャナ機能、および、ファクシミリ機能等を有するデジタル複合機である。画像形成装置１は、画像読取装置（スキャナ）２を備えている。画像形成装置１では、操作部（図示せず）のアプリケーション切り替えキーにより、複写機能、プリンタ機能、スキャナ機能、および、ファクシミリ機能を順次に切り替えて選択することが可能となっている。画像形成装置１は、複写機能の選択時には複写モードとなり、プリンタ機能の選択時にはプリンタモードとなり、スキャナ機能の選択時にはスキャナモードとなり、ファクシミリモードの選択時にはファクシミリモードとなる。

画像形成装置１での画像形成の流れについて複写モードを例にあげ、図１を用いて簡単に説明する。

複写モードでは、原稿束が自動原稿送り装置３により、順に画像読取装置２に給送され、画像読取装置２により、画像情報が読み取られる。読み取られた画像情報は、画像処理手段（図示せず）を介して書き込みユニット４により光情報に変換される。画像形成部であるプリンタユニット５内の感光体ドラム６は、帯電器（図示せず）により一様に帯電された後に書き込みユニット４からの光情報に基づいて露光されて静電潜像が形成される。感光体ドラム６上の静電潜像は現像装置７により現像されてトナー像となる。このトナー像は、搬送ベルト８により給紙カセット９から給送されてくる転写紙に転写され、転写紙に転写されたトナー像は、定着装置１０により定着され、排紙トレイ１１に排出される。

画像読取装置２は、原稿画像を撮像素子であるＣＣＤ（ＣＣＤ（Charge Coupled Device）リニアイメージセンサ）２５（図２参照）で読み取って、アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換して処理する。

図２は、画像読取装置２の構成を示す概略図である。画像読取装置２は、コンタクトガラス１２、第１キャリッジ１３、第２キャリッジ１４、レンズユニット１５、センサーボード１６、信号ケーブル１７、画像処理部１８、および、白基準板１９を備えて構成されている。

コンタクトガラス１２は、原稿２０を載置する。第１キャリッジ１３は、原稿露光用のキセノンランプ２１、および、第１反射ミラー２２を備え、第２キャリッジ１４は、第２反射ミラー２３、および、第３反射ミラー２４を備えている。第１キャリッジ１３および第２キャリッジ１４は、走査時にはステッピングモータ（図示せず）によって副走査方向Ａに移動する。そして、キセノンランプ２１で照射された原稿画像は、第１反射ミラー２２、第２反射ミラー２３、および、第３反射ミラー２４を経由して、レンズユニット１５へ送られる。レンズユニット１５は、送られてきた原稿画像をＣＣＤ（ＣＣＤリニアイメージセンサ）２５に結像する。

なお、本実施形態の画像読取装置２は、原稿面直下を第１キャリッジ１３が速度Ｖで移動し、第２キャリッジ１４がＶ／２の速度で移動することで光路長を一定に保って原稿を走査する差動ミラー方式であるが、これに限るものではない。例えば、画像読取装置２は、レンズ、照明、ミラー、撮像素子を１つのユニットとして集約し、ユニット全体を走査して原稿を読み取る一体型走査光学ユニット方式であってもよい。

センサーボード（信号処理回路部）１６は、ＣＣＤ２５が読み取った原稿画像からアナログ画像信号を生成し、さらに、アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。センサーボード１６は、ＣＣＤ２５を含む信号処理回路を備えている。

図３は、センサーボード１６に備えられた信号処理回路を示すブロック図である。センサーボード１６は、発振器２６、ＳＳＣＧ（Spread Spectrum Clock Generator）回路２７、タイミングジェネレータ２８、ＣＣＤ２５、エミッタフォロワ（ＥＦ）回路２９、ＡＣカップリングコンデンサ３０、ＡＦＥ（信号処理ＩＣ）３１、信号補正装置３２を備える。

なお、信号処理回路は、図３に示すものに限るものではなく、例えば、ＳＳＣＧ回路２７、タイミングジェネレータ２８、信号補正装置３２がＡＦＥ（信号処理ＩＣ）３１に含まれていてもよい。

発振器２６は、クロック信号（基準信号）を出力し、水晶振動子が用いられる。ＳＳＣＧ回路２７は、電磁波障害（ＥＭＩ）の特性悪化に対する対策として、発振器２６が出力したクロック信号を周波数変調（周波数拡散）する。より詳細には、ＳＳＣＧ回路２７は、動作クロック周波数に対して、微小な範囲でゆっくりとして周期で周波数変調をおこなうことでＥＭＩスペクトラムを積分的に平坦化する。

タイミングジェネレータ２８は、ＰＬＬ回路４０、タイミング生成回路４１、および、レジスタ部４２を集積化したＩＣであり、周波数変調されたクロック信号から、ＣＣＤ２５、ＡＦＥ３１、および、信号補正装置３２の各部を駆動する駆動信号の駆動クロックを生成する。

ＰＬＬ回路４０は、周波数変調されたクロック信号をさらに希望の周波数に逓倍する。タイミング生成回路４１は、逓倍されたクロック信号を分周して、ＣＣＤ２５を駆動するＣＣＤ駆動信号、ＡＦＥ３１を駆動する信号処理ＩＣ駆動信号、および、信号補正装置３２を駆動する駆動信号の各駆動クロックを生成する。そして、ＣＣＤ駆動信号はＣＣＤ２５へ出力され、信号処理ＩＣ駆動信号はＡＦＥ３１へ出力され、駆動信号は信号補正装置３２へ出力される。また、各駆動クロックは、ＰＬＬ回路４０内部の逓倍クロック単位でパルス幅および位相が調整可能となっている。

レジスタ部４２は、タイミングジェネレータ２８の動作設定、および、種々の条件を記憶する。レジスタ部４２の設定は、外部のＣＰＵからＣＰＵ Ｉ／Ｆ４３を介して、電源立上げ時に行われる。なお、このＣＰＵは、主に画像処理部１８に実装されている。

ＣＣＤ２５は、原稿から反射された光を読み取り、電気信号（アナログ画像信号）に変換する光電変換素子である。エミッタフォロワ回路２９は、ＣＣＤ２５とＡＣカップリングコンデンサ３０の間のインピーダンス整合を行う。ＡＣカップリングコンデンサ３０は、ＣＣＤ２５から出力されたアナログ画像信号の電圧がＡＦＥ３１の入力定格電圧の範囲内に収まるようにオフセット電圧を下げる。

ＡＦＥ３１は、クランプ回路４４、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路４５、プログラマブルゲインアンプ（ＰＧＡ）４６、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）４７、レジスタ部４８、および、黒オフセット補正回路（図示せず）を集積化した信号処理ＩＣである。ＡＦＥ３１の重要な機能の一つは、ＡＦＥ３１に入力されるアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換することである。

クランプ回路４４は、入力されるアナログ画像信号のレベルを希望の一定電圧レベルに安定させる。サンプルホールド回路４５は、アナログ画像信号を信号処理ＩＣ駆動信号の１つであるサンプルパルスによりサンプリングして、レベル保持することによって連続的なアナログ画像信号にする。プログラマブルゲインアンプ４６は、アナログ画像信号を所定の増幅率に増幅する。ＡＤコンバータ４７は、アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。そして、変換後のデジタル画像信号は、信号補正装置３２へ出力される。

レジスタ部４８は、ＡＦＥ３１の動作設定、および、種々の条件を記憶する。レジスタ部４８の設定は、外部のＣＰＵからＣＰＵ Ｉ／Ｆ４９を介して、電源立上げ時に行われる。なお、このＣＰＵは、通常は画像処理部１８に実装されている。黒オフセット補正回路は、画像信号の基準となる黒レベルを希望の出力に設定する。

信号補正装置３２は、ＡＦＥ３１から出力されたデジタル画像信号（入力信号）に重畳したノイズを除去する。

信号補正装置３２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの制御装置がＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置に記憶されたソフトウェアであるプログラムを実行することにより実現される。

本実施形態の信号補正装置３２を実現するプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。

また、本実施形態の信号補正装置３２を実現するプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の信号補正装置３２を実現するプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。また、本実施形態の信号補正装置３２を実現するプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

なお、信号補正装置３２の一部または全部は、ソフトフェアであるプログラムではなく、ＦＰＧＡ（Field−Programmable Gate Array）またはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア回路によって実現されてもよい。

ここで、図４は信号補正装置３２の機能構成を示すブロック図である。図４に示すように、信号補正装置３２は、補正信号生成手段３２１、減算手段３２２、ピークボトム検出手段３２３、位相調整手段である遅延手段３２４、決定手段である遅延量決定手段３２５を備える。なお、信号補正装置３２は、例えばＣＣＤ（ＣＣＤリニアイメージセンサ）２５の全ての色（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）毎に設けられるものとする。

補正信号生成手段３２１は、入力信号に重畳したノイズを除去するための補正信号を生成して遅延手段３２４に出力する。

遅延手段３２４は、補正信号生成手段３２１で生成された補正信号の位相をずらして減算手段３２２に出力する。減算手段３２２は、遅延手段３２４からの補正信号を入力信号から減算して出力信号を生成して出力する。

ピークボトム検出手段３２３は、出力信号のピーク値およびボトム値を取得して遅延量決定手段３２５にフィードバック出力する。

遅延量決定手段３２５は、ピークボトム検出手段３２３で取得された出力信号のピーク値およびボトム値に基づいて遅延手段３２４の遅延量（位相をずらす量）を決定する。

信号補正装置３２は、例えば発振器２６から入力される基準信号を元に補正信号生成手段３２１で補正信号を生成し、生成した補正信号を遅延手段３２４によって位相をずらした状態で減算手段３２２に入力する。次に、信号補正装置３２は、減算手段３２２によって入力信号から補正信号を減算することでノイズを補正し、出力信号として出力する。

ここで、図５は入力信号に重畳したノイズと補正信号の位相関係による補正残り例を示す図である。図５に示すように、入力信号に重畳したノイズと補正信号の位相がずれていると、出力信号に補正残りが発生する。

そこで、信号補正装置３２は、ピークボトム検出手段３２３で出力信号のピーク値およびボトム値を取得し、取得したピーク値およびボトム値からノイズの補正残りを検出する。信号補正装置３２は、この補正残りが最小になるように、遅延量決定手段３２５で補正信号の位相をずらすための遅延量を決定する。

図６は、補正残りに合わせて遅延量を調整した際の補正結果例を示す図である。図６に示すように、信号補正装置３２は、遅延量決定手段３２５で決定された遅延量に基づいて、遅延手段３２４で補正信号を遅延させることで位相をずらす。なお、図６においては、説明のために三角波状のノイズとそれに対応した補正信号を例として挙げているが、ノイズおよび補正信号はその他の波形でも問題ない。

ここで、遅延手段３２４による位相の調整方法について説明する。

図７は、遅延手段３２４による位相の調整例を示す図である。図７に示すように、遅延手段３２４は、補正信号の位相が遅れる方向に、予め設定されたステップ幅で、遅延量を１ステップずつ変更していくことで、位相の調整を行う。これにより、随時補正残りを確認しながら位相設定を調整することができ、ノイズ量が最小になる位相設定に確実に合わせこむことができるので、より精度よくノイズ補正を実行することができる。

ところで、位相調整より先に振幅調整をする場合、振幅の調整が適切に行われていない可能性があるため、補正信号の振幅の増減とノイズ量の減少が線形関係にならず、変動量が目標の誤差範囲に収まらない可能性がある。また、振幅調整より先に位相調整を行う場合、位相調整を行う際の補正信号の振幅は、位相の変更によるノイズ量の変化が分かる程度の適当な振幅に設定しておくため、位相調整時点では補正後のノイズ量が大きくなっている可能性があり、変動量が目標の誤差範囲に収まらない可能性がある。

そこで、上述のような問題を解決すべく、遅延量決定手段３２５は、位相設定の変更前後のノイズ量を比較することで、位相設定毎の補正残りの最小をとるようにする。

図８は、遅延量決定手段３２５の機能構成を示すブロック図である。図８に示すように、遅延量決定手段３２５は、第一の記憶手段３２５１、第二の記憶手段３２５２、比較手段３２５３を備える。すなわち、第一の記憶手段３２５１と第二の記憶手段３２５２とは、色毎に備えられる。

第一の記憶手段３２５１は、後述する遅延量を変更した後の補正残り（第一の補正残り）を保持する。

第二の記憶手段３２５２は、後述する遅延量を変更する前の補正残り（第二の補正残り）を保持する。

比較手段３２５３は、第一の記憶手段３２５１に保持された第一の補正残りと第二の記憶手段３２５２に保持された第二の補正残りを比較する。すなわち、遅延量決定手段３２５は、色毎に補正信号の位相をずらす量（遅延量）の変更要否を判定する。

比較手段３２５３は、第一の記憶手段３２５１の第一の補正残りの方が大きい場合、遅延量の変更が必要と判定する。ここで、図９は遅延量の変更が必要と判定する例を示す図である。図９に示すように、第二の記憶手段３２５２に保持された第二の補正残りよりも第一の記憶手段３２５２に保持された第一の補正残りの方が大きくなっている。

一方、比較手段３２５３は、第二の記憶手段３２５２の第二の補正残りの方が大きい場合は、遅延量の変更が不要と判定する。ここで、図９は遅延量の変更が不要と判定する例を示す図である。図１０に示すように、第一の記憶手段３２５２に保持された第一の補正残りよりも第二の記憶手段３２５２に保持された第二の補正残りの方が大きくなっている。

図１１は、信号補正装置３２における補正信号の位置調整処理の流れを示すフローチャートである。図１１に示すように、信号補正装置３２は、初期設定した後（ステップＳ１）、ピークボトム検出手段３２３によってノイズの補正残りを検出し（ステップＳ２）、第一の補正残りとして第一の記憶手段３２５１に保持する（ステップＳ３）。

次に、信号補正装置３２は、第一の記憶手段３２５１に保持されている第一の補正残りを第二の記憶手段３２５２に移動して第二の補正残りとする（ステップＳ４）。

次に、信号補正装置３２は、遅延手段３２４によって遅延量を１ステップ変更する（ステップＳ５）。

次に、信号補正装置３２は、ピークボトム検出手段３２３によってノイズの補正残りを検出し（ステップＳ６）、第一の補正残りとして第一の記憶手段３２５１に保持する（ステップＳ７）。すなわち、第一の補正残りは、遅延量変更後の補正残りである。また、第二の補正残りは、遅延量変更前の補正残りである。

次に、信号補正装置３２は、比較手段３２５３によって第一の記憶手段３２５１に保持された第一の補正残り（遅延量変更後の補正残り）と第二の記憶手段３２５２に保持された第二の補正残り（遅延量変更前の補正残り）を比較する（ステップＳ８）。言い換えると、ステップＳ８では、信号補正装置３２は、「さらに遅延量の変更を試みる必要はあるか？」という判定をしている。

次に、信号補正装置３２は、比較手段３２５３によって第二の記憶手段３２５２の第二の補正残りの方が小さいと判定した場合（第一の補正残り≧第二の補正残り）（ステップＳ８のＮｏ）、遅延量の変更が不要と判定する。

信号補正装置３２は、遅延量の変更が不要という判定をした場合、遅延量の設定を一つ前の設定に戻し（ステップＳ９）、遅延量決定手段３２５によってその設定を最終的な遅延量の設定値として決定する（ステップＳ１０）。

一方、信号補正装置３２は、比較手段３２５３によって第一の記憶手段３２５１の第一の補正残りの方が小さいと判定した場合（第二の補正残り＞第一の補正残り）（ステップＳ８のＹｅｓ）、遅延量の変更が必要と判定する。

信号補正装置３２は、遅延量の変更が必要という判定した場合、ステップＳ４に戻り、第一の記憶手段３２５１に保持された第一の補正残りを第二の記憶手段３２５２に移動し、遅延手段３２４によって遅延量を１ステップ変更する（ステップＳ５）。

そして、信号補正装置３２は、ピークボトム検出手段３２３によってノイズの補正残りを検出し（ステップＳ６）、第一の補正残りとして第一の記憶手段３２５１に保持し（ステップＳ７）、比較手段３２５３によって再度比較を行う（ステップＳ８）。

このように、位相設定の変更前後で第一の補正残りと第二の補正残りとの比較を行うことで、位相設定毎の補正残りの最小をとることができ、振幅調整が適切になされていない場合でも、精度の高い位相調整が可能となる。

ここで、図１２は信号補正装置３２による補正の効果を示す図である。ＳＳＣＧ回路２７を備えた画像読取装置２では、アナログ系のタイミング生成回路４１にＳＳＣＧ変調されたクロック信号を使用することで、イメージセンサ出力波形のオフセット電圧レベルがクロック信号のＳＳＣＧ変調に同期して変化し、同一濃度のレベルの画像を読み取った場合でも画像信号のレベルが主走査１ライン中で周期的に変動し、レベルの高低が発生するという問題が生じる。また、画像信号の波形に高周波のノイズが乗っているなどの理由で、ごく短い期間で信号レベルが変動している場合、ＳＳＣＧ変調に同期して、画像信号のサンプリングポイントが変化し、上記のノイズによって信号レベルが異なる部分をサンプリングしてしまうことでも、同様の問題が発生する。この変動が何ラインも繰り返されることで、図１２（ａ）に示すように、画素レベルの高低が縦スジや斜めスジとして読み取り画像に現れる。

一方、本実施形態の信号補正装置３２は、図１２（ｂ）に示すように、例えばＳＳＣＧ起因で発生している１ライン中のレベルの高低差を補正することで、斜めスジが見えないレベルまで画像の補正をすることが可能である。

このように本実施形態によれば、補正信号によって補正された後の出力信号から補正残りを検出し、補正残りが最小になるように補正信号の遅延量を決定する構成のため、ノイズの挙動に応じて適切な位相設定に自動で調整することができるので、補正対象の信号に重畳したノイズと補正信号との間の位相のずれが、温度の影響や経時で変化した場合でも適切なノイズ補正をすることができる。

なお、本実施形態においては、遅延手段３２４は、補正信号の位相が遅れる方向に、予め設定されたステップ幅で、遅延量を１ステップずつ変更していくことで、位相の調整を行うようにしたが、これに限るものではない。図７に示したように、遅延量を１ステップずつ（最小単位ずつ）変更していく場合、元々の位相ずれが大きい場合、調整が完了するまでの時間が増加してしまう。

特に、本実施形態では、温度の影響や経時によるノイズの位相変化まで補正することを目的としているため、装置の電源を入れるタイミングや、何らかの動作を行う直前のタイミングに調整を実施することが望ましい。

より具体的には、画像読取装置２は電源をＯＮすると、制御基板が動作することにより、制御基板上の各素子が発熱し始めるが、素子の温度は周辺環境の影響も受ける為、例えば、季節の違いや湿度の違い、室内外といった装置の設置場所などで素子の温度に違いが出る。この素子の温度の違いにより、画像信号に重畳するノイズの位相状態が変化する可能性がある。

また、画像読取装置２はスキャンを行うと、ＣＣＤ２５などを駆動させるために素子が発熱する。素子の温度は連続でスキャンを行うと徐々に上昇していくため、スキャンの度に各素子の温度は変化する。特に、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ：Auto Document Feeder）を使用した連続スキャンの場合、途切れなく原稿をスキャンするため、常に素子を駆動し続けることとなり、温度上昇量も大きくなる。この素子の温度変化により、画像信号に重畳するノイズの位相状態が変化する可能性がある。

さらに、近年の画像読取装置２は、一定時間使用しない場合、使用していない期間の電力消費を抑えるための省エネルギーモードに移行するものが多い。省エネルギーモードに移行すると、電力消費を抑える為、不要な素子の動作を停止させる。省エネルギーモードから復帰する際は、待機状態へ移行することが多いが、例えば、スキャン命令によって省エネルギーモードから復帰する場合など、待機時の定常状態に素子の温度が到達する前に、スキャンなどの動作に移行するケースが考えられる。その場合、各素子の温度状態は電源ＯＮ後の待機状態と異なる可能性がある。これにより、画像信号に重畳するノイズの位相状態が変化する可能性がある。

上述のように、本実施形態の信号補正装置３２は、画像読取装置の電源がＯＮになる度、画像読取装置がスキャンを実施する度、画像読取装置が省エネルギーモードから待機状態へ復帰する度などに補正を実施することが望ましい。これにより、周辺環境の違いにより、画像信号に重畳するノイズの位相状態が変化しても、変化に合わせた補正が可能であり、ノイズの補正を精度よく行うことができる。また、各素子の継続的な発熱によって、画像信号に重畳するノイズの位相状態が変化しても、変化に合わせた補正が可能であり、ノイズの補正を精度よく行うことができる。さらに、省エネルギーモードから待機状態への復帰による素子の温度状態の変化によって、画像信号に重畳するノイズの位相状態が変化しても、変化に合わせた補正が可能であり、ノイズの補正を精度よく行うことができる。

ただし、上述のように画像読取装置の電源がＯＮになる度、画像読取装置がスキャンを実施する度、画像読取装置が省エネルギーモードから待機状態へ復帰する度などに補正を実施する場合、電源が立ち上がりきるまでの時間や、動作を開始するまでの時間が長くなり、使い勝手が悪くなってしまうという問題がある。

そこで、遅延量の設定を変更する際、設定値の最小単位（最小設定値）の２倍以上のステップ幅で遅延量をずらしていくようにしてもよい。ここで、図１３は遅延量の設定の変化を示す図である。図１３（ａ）に示すように、例えば、元々の位相ずれが１０という値だった場合、遅延量の設定を１ステップずつインクリメントしていくと、設定変更→補正残り取得→比較および判定のフローを１１回繰り返す必要がある。これに対し、図１３（ａ）に示すように、遅延量の設定を５ステップずつ変化させていくと、一連のフローの繰り返しは３回で済むことになり、調整時間の大幅な短縮が可能となる。

なお、上述したようにある程度のステップ幅で設定値を変更していく場合、最大でステップ幅の半分の位相ずれ残りが発生する可能性がある。図１４は、ステップ幅の半分の位相ずれの状態から１ステップ分遅延量を変更した場合の例を示す図である。図１４に示す例によれば、１ステップずらした際の補正残りは、ずらす前の状態の補正残りと同程度であるため、最終的な調整結果ではこの補正残りが発生することとなる。そのためステップ幅は、位相ずれ残りにより発生する補正残りが許容できる範囲の最大設定値以下に設定する必要がある。

このようにすることで、位相調整の時間を最低限に抑えつつ、許容可能なレベルの補正残りまで補正することが可能となる。

また、遅延量の変更の度に、ステップ幅を例えば、５→４→３→２→１のように少しずつ狭めていくことで最終的な補正残りを少なくすることもできるし、遅延量変更不要の判定後、ステップ幅を５→４に狭めてから１ステップ分戻し、再度遅延量変更要否の判定を行い、再び変更不要と判定されたら、ステップ幅を４→３に狭めてから１ステップ分進めるなどのように、ステップ幅を狭めていきながら、遅延量のインクリメントとデクリメントを繰り返すことで、最適な遅延量の設定に収束させることもできる。

ただし、これらは位相調整完了までの時間が、図１３および図１４で説明した方法よりも長くなってしまう可能性が高いため、許容可能な調整時間と、必要な調整精度を考慮し、最も有効な方法を選択するとよい。

なお、本実施形態の信号補正装置３２への入力信号は、デジタル信号であればＡＤコンバータ（ＡＤＣ）４７の出力信号以外でも構わない。例えば、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）４７の後段にデジタル的な信号の増幅を行う、デジタルゲイン印加部などを備え、デジタルゲイン印加後の出力信号を信号補正装置３２への入力信号とするなどしてもよい。このようにすることで、入力信号がデジタル信号である場合に適切な信号補正ができる。

また、本実施形態の信号補正装置３２への入力信号は、アナログ信号であってもよい。入力信号としてアナログ信号を入力する場合は、例えば、信号にアナログ的な信号増幅を行うＰＧＡ（プログラマブルゲインアンプ）の出力信号を信号補正装置３２への入力信号とすればよい。なお、信号補正装置３２への入力信号はアナログ信号であれば、ＰＧＡの出力信号以外でも構わない。例えば、ＰＧＡなどによって増幅される前の信号を入力信号としてもよい。このようにすることで、入力信号がアナログ信号であっても適切な信号補正ができる。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。

第２の実施の形態は、位相調整完了後に、振幅調整を行うようにした点が、第１の実施の形態と異なる。以下、第２の実施の形態の説明では、第１の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態と異なる箇所について説明する。

ＡＦＥ３１から出力されたデジタル画像信号（入力信号）に重畳したノイズの位相と、補正信号の位相がずれた状態で振幅の調整を行うと、補正信号の振幅の増減とノイズ量の減少が線形関係にならず、位相ずれ量に応じた補正残りが最低限発生してしまう。そこで、本実施形態では、第１の実施の形態の図１１で説明した位相調整完了後に、振幅調整を行うようにしたものである。

図１５は、第２の実施の形態にかかる信号補正装置３２の機能構成を示すブロック図である。図１５に示すように、信号補正装置３２は、図４に示した構成に加えて、乗算手段３２６、増幅量及び減衰量決定手段３２７を備える。

乗算手段３２６は、遅延手段３２４からの補正信号の振幅を増幅もしくは減衰するための乗算を行う。

増幅量及び減衰量決定手段３２７は、乗算手段３２６における増幅量もしく減衰量を決定する。

なお、図１５においては、遅延手段３２４の出力が乗算手段３２６に入力されるような関係になっているが、遅延量決定手段３２５と増幅量及び減衰量決定手段３２７とにおける決定順序が守られていれば、両者の位置関係が逆になっていても構わない。

例えば、増幅量及び減衰量決定手段３２７は、遅延量決定手段３２５において遅延量を決定した後、増幅量もしくは減衰量を決定する。このように位相調整から振幅調整の順に実施することで、より精度よくノイズ補正できる。

ここで、図１６は信号補正装置３２における補正信号の位置調整処理の流れを示すフローチャートである。図１６に示すように、信号補正装置３２は、第１の実施の形態の図１１で説明した位相調整完了後に（ステップＳ２１）、振幅調整を行う（ステップＳ２２）。

ステップＳ２２においては、増幅量及び減衰量決定手段３２７が、遅延量決定手段３２５において遅延量を決定した後、増幅量もしくは減衰量を決定する。

図１７は、補正残りの変化量が小さい時の外乱ノイズの影響を示す図である。図１７に示すように、位相の調整を行う際、遅延量の変更による補正残りの変化が小さすぎると、入力信号に重畳している電気的なノイズなどの外乱に埋もれてしまい、適切な調整ができない可能性がある。図１７においては、補正残りの変化量よりも外乱ノイズ幅の方が大きい例を示している。この場合、遅延量変更前後の補正残りの変化が、遅延量変更によるものなのか、外乱ノイズによるものなのか、適切に判断することができず、誤補正や過補正が発生する恐れがある。

図１８は、補正信号増幅による外乱ノイズの影響低減を示す図である。図１８に示すように、本実施形態の信号補正装置３２は、遅延量の変更を行う際に、遅延量の変更による補正残りの変化が外乱に埋もれない程度に、補正信号の振幅を乗算手段３２６によって増幅もしくは減衰する。

このように本実施形態によれば、位相調整時の補正信号の振幅をある程度の大きさに設定することで、位相調整によるノイズ量変化がランダムノイズに埋もれることがなくなり、位相ずれにより発生する補正残りの影響を抑えることができる。これにより、入力信号に外乱が重畳している場合でも、遅延量の変更による補正残りの変化を検出することができ、適切に位相の調整を行うことができるので、精度よくノイズ補正を行うことができる。

（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について説明する。

第３の実施の形態は、信号補正装置３２の遅延手段３２４をＣＣＤ（ＣＣＤリニアイメージセンサ）２５の全ての色（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）共通で備えた場合、いずれか一色で遅延量の変更が不要と判定された場合、その他の全ての色でも遅延量の変更は不要であると判定するようにした点が、第１の実施の形態ないし第２の実施の形態と異なる。以下、第３の実施の形態の説明では、第１の実施の形態ないし第２の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態ないし第２の実施の形態と異なる箇所について説明する。

一般的な画像読取装置は、ＲＧＢの３色の画像を別々の撮像素子で取得し、色毎に後段の信号処理をかける構成となっている。そのため、ＰＧＡ４６やＡＤＣ４７といった各信号処理手段は色毎に備えられることが多い。信号補正装置３２についても同様であるが、全ての信号処理部を色毎に備えてしまうと、回路規模が大きくなってしまい、コストアップとなってしまう。

この問題に対し、一部の処理部を全ての色共通使用することで、回路規模を抑え、コストアップを防止することができる。例えば、信号補正装置３２の遅延手段３２４を全ての色共通で使用することでコストアップを抑えることも可能である。

ただし、遅延手段３２４を全ての色共通で使用した場合、例えば、色毎に位相のずれ方が異なるようなケースで、遅延量を変更した際に、ある色では補正残りが小さくなるが、別の色では補正残りが大きくなるといった現象が発生する可能性がある。この場合、色毎に遅延量の決定を行っていると、全ての色で補正残りが小さくなるような遅延量の設定が見つからず、補正処理が無限ループに陥る。

図１９は、第３の実施の形態にかかる信号補正装置３２における補正信号の位置調整処理の流れを示すフローチャートである。図１９に示すように、本実施形態の信号補正装置３２は、ＣＣＤ（ＣＣＤリニアイメージセンサ）２５の全ての色（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）共通で遅延手段３２４を備えた場合において、ピークボトム検出手段３２３によって各色のノイズの補正残りを検出する（ステップＳ１２、Ｓ１６）。

そして、信号補正装置３２は、比較手段３２５３によって第一の記憶手段３２５１に保持された第一の補正残り（遅延量変更後の補正残り）と第二の記憶手段３２５２に保持された第二の補正残り（遅延量変更前の補正残り）を比較する（ステップＳ１８）。信号補正装置３２の比較手段３２５３は、いずれか一色で遅延量の変更が不要と判定した場合、その他の全ての色でも遅延量の変更は不要であると判定する（ステップＳ１８のＮｏ）。

このように本実施形態によれば、ＣＣＤ（ＣＣＤリニアイメージセンサ）２５の色毎に遅延量変更要否の判定が異なり、処理が無限ループに陥るケースを防止することができる。

なお、図１９に示す例によれば、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの三色の場合について説明しているが、その他の色の画像を取得できる撮像素子を使用した場合などでは、対応する色毎に本遅延量決定方法を適用すればよい。

なお、上記実施の形態では、本発明の画像処理装置を、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能およびファクシミリ機能のうち少なくとも２つの機能を有する複合機に適用した例を挙げて説明するが、複写機、プリンタ、スキャナ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置であればいずれにも適用することができる。

１ 画像処理装置
２ 画像読取装置
５ 画像形成部
２５ 撮像素子
３２ 信号補正装置
３２１ 補正信号生成手段
３２２ 減算手段
３２３ ピークボトム検出手段
３２４ 位相調整手段
３２５ 決定手段
３２６ 乗算手段
３２７ 増幅量及び減衰量決定手段
３２５１ 第一の記憶手段
３２５２ 第二の記憶手段
３２５３ 比較手段

特許第５４４４７９５号公報

Claims (17)

1. 入力信号に重畳したノイズを除去する補正信号を生成する補正信号生成手段と、
   前記補正信号生成手段で生成された前記補正信号の位相をずらす位相調整手段と、
   前記位相調整手段からの前記補正信号を前記入力信号から減算して出力信号を生成して出力する減算手段と、
   前記出力信号のピーク値およびボトム値を取得するピークボトム検出手段と、
   前記ピークボトム検出手段で取得された前記出力信号のピーク値およびボトム値に基づいて前記位相調整手段における位相をずらす量を決定する決定手段と、
   を備え、
   前記決定手段は、前記減算手段から出力される前記出力信号のピーク値およびボトム値から補正残りを検出し、当該補正残りが最小になるように、前記補正信号の位相をずらす量を決定する、
   ことを特徴とする信号補正装置。
2. 前記位相調整手段は、前記補正信号の位相が遅れる方向に、予め設定されたステップ幅で、前記位相をずらす量を１ステップずつ変更していく、
   ことを特徴とする請求項１に記載の信号補正装置。
3. 前記決定手段は、
   前記位相をずらす量を変更する前の状態において前記補正信号によって補正された前記出力信号から検出した第一の補正残りを保持する第一の記憶手段と、
   前記位相をずらす量を変更した後の状態において前記補正信号によって補正された前記出力信号から検出した第二の補正残りを保持する第二の記憶手段と、
   前記第一の記憶手段に保持された第一の補正残りと、前記第二の記憶手段に保持された第二の補正残りを比較する比較手段と、
   を備え、
   前記比較手段は、比較結果に基づいて前記位相をずらす量の変更要否を判定する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の信号補正装置。
4. 前記位相調整手段の予め設定されたステップ幅は、前記位相をずらす量の最小設定値の２倍以上の幅であり、位相ずれ残りにより発生する補正残りが許容できる範囲の最大設定値以下である、
   ことを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の信号補正装置。
5. 前記補正信号の振幅に対し、増幅もしくは減衰するための乗算を行う乗算手段と、
   前記乗算手段における増幅量もしく減衰量を決定する増幅量及び減衰量決定手段と、
   をさらに備え、
   前記増幅量及び減衰量決定手段は、前記決定手段において位相をずらす量を決定した後、増幅量もしくは減衰量を決定する、
   ことを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の信号補正装置。
6. 前記乗算手段は、前記補正残りを検出する際の前記補正信号の振幅を、前記位相をずらす量の変更による前記補正残りの変化が外乱に埋もれない程度の振幅になるように増幅する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の信号補正装置。
7. 前記入力信号は、デジタル信号である、
   ことを特徴とする請求項１ないし６の何れか一項に記載の信号補正装置。
8. 前記入力信号は、アナログ信号である
   ことを特徴とする請求項１ないし６の何れか一項に記載の信号補正装置。
9. 原稿で反射した光が入射される撮像素子と、
   前記撮像素子から入力信号を入力する請求項１ないし８の何れか一項に記載の信号補正装置と、
   を備えることを特徴とする画像読取装置。
10. 前記撮像素子は、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おり、
    前記信号補正装置は、決定手段を色毎に備え、位相調整手段を全色共通で備え、
    前記決定手段は、いずれか一色でも位相をずらす量の変更は不要と判定した場合、全ての色で位相をずらす量の変更は不要と判定する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の画像読取装置。
11. 前記撮像素子は、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おり、
    前記信号補正装置は、決定手段と位相調整手段とを色毎に備え、
    前記決定手段は、第一の記憶手段と第二の記憶手段とを色毎に備え、色毎に前記補正信号の位相をずらす量の変更要否を判定する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の画像読取装置。
12. 前記信号補正装置による補正は、当該画像読取装置の電源が入る度に実施される、
    ことを特徴とする請求項９ないし１１の何れか一項に記載の画像読取装置。
13. 前記信号補正装置による補正は、当該画像読取装置のスキャン動作の度に実施される、
    ことを特徴とする請求項９ないし１１の何れか一項に記載の画像読取装置。
14. 前記信号補正装置による補正は、当該画像読取装置が省エネルギーモードから待機状態に復帰する度に実施される、
    ことを特徴とする請求項９ないし１１の何れか一項に記載の画像読取装置。
15. 請求項９ないし１４の何れか一項に記載の画像読取装置と、
    画像形成部と、
    を備えることを特徴とする画像処理装置。
16. 信号補正装置における信号補正方法であって、
    入力信号に重畳したノイズを除去する補正信号を生成する補正信号生成工程と、
    前記補正信号生成工程で生成された前記補正信号の位相をずらす位相調整工程と、
    前記位相調整工程からの前記補正信号を前記入力信号から減算して出力信号を生成して出力する減算工程と、
    前記出力信号のピーク値およびボトム値を取得するピークボトム検出工程と、
    前記ピークボトム検出工程で取得された前記出力信号のピーク値およびボトム値に基づいて前記位相調整工程における位相をずらす量を決定する決定工程と、
    を含み、
    前記決定工程は、前記減算工程で出力される前記出力信号のピーク値およびボトム値から補正残りを検出し、当該補正残りが最小になるように、前記補正信号の位相をずらす量を決定する、
    ことを特徴とする信号補正方法。
17. コンピュータを、
    入力信号に重畳したノイズを除去する補正信号を生成する補正信号生成手段と、
    前記補正信号生成手段で生成された前記補正信号の位相をずらす位相調整手段と、
    前記位相調整手段からの前記補正信号を前記入力信号から減算して出力信号を生成して出力する減算手段と、
    前記出力信号のピーク値およびボトム値を取得するピークボトム検出手段と、
    前記ピークボトム検出手段で取得された前記出力信号のピーク値およびボトム値に基づいて前記位相調整手段における位相をずらす量を決定する決定手段と、
    して機能させ、
    前記決定手段は、前記減算手段から出力される前記出力信号のピーク値およびボトム値から補正残りを検出し、当該補正残りが最小になるように、前記補正信号の位相をずらす量を決定する、
    ことを特徴とするプログラム。

Images