JP3494807B2 - 複数の光検出素子の出力信号を補正する方法及び装置 - Google Patents

複数の光検出素子の出力信号を補正する方法及び装置

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JP3494807B2 JP12741396A JP12741396A JP3494807B2 JP 3494807 B2 JP3494807 B2 JP 3494807B2 JP 12741396 A JP12741396 A JP 12741396A JP 12741396 A JP12741396 A JP 12741396A JP 3494807 B2 JP3494807 B2 JP 3494807B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の光検出素子
からの出力信号を補正する方法に関する。本方法におい
ては、参照面が走査され、各光検出器により検出された
光強度に応じた複数の出力信号が得られる。各光検出素
子に対して補正値が計算され、次に、光検出素子からの
出力信号が補正値を用いて補正される。本発明は、本方
法に従って出力信号を補正する装置にも関する。本方法
及び装置は、好ましくは、スキャナーに用いられ、より
好ましくは複写装置に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】従来より、文書の走査は、例えば、ＣＣ
Ｄ型といった光電セルアレイ等の複数の光検出素子を用
いて行われている。かかるアレイを用いた場合の問題
は、出力が均一でないことである。この不均一性はセル
間の感度の相違、暗電流の変動、照度の変化、及び、光
学系の伝達特性に起因している。かかる不均一性を補償
するため、光電セルからの信号は補正されなければなら
ない。かかる補正は、文書を走査する前に、一様で、好
ましくは白色の参照面を走査し、この走査の結果から補
正値を計算することにより行われる。しかしながら、参
照面も完全に均一であるとはいえず、傷や塵などの欠陥
を含んでいるため、新たな問題が生ずる。従来より、か
かる問題を解決するため、種々の計算方法が提案されて
いる。例えば、所定のしきい値を下回る値を、画素列全
体の平均値で置き換える方法や、塵粒子の影響を低減す
るために、単に複数回の測定結果の平均値を求める方法
等が提案されている。文献US-A-5 062 144には更に進ん
だ手法が開示されている。この文献によれば、参照面は
複数の領域に分割され、この領域内で、各光検出セルに
対する複数回の測定結果の平均が計算される。この領域
は、表面上の塵粒子よりも大きいものと仮定される。各
領域に対するこれらの平均値から、各画素に対する最大
強度値が決定され、この値を用いて補正が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、塵粒子
により不当に小さな値が生ずるだけではなく、傷によっ
て不当に大きな強度値が生ずることが分かっている。か
かる問題を部分的にではあるが考慮した方法が、US-A-5
347 370に開示されている。この開示された方法におい
ては、最大値は用いられず、計算アルゴリズムに応じ
て、例えば、２番目あるいは３番目に大きい値が用いら
れる。小容量のメモリしか必要としない簡便な装置を実
現するため、各ブロックに対して先ず「中央」値と呼ば
れる値が決定され、次に、これらのブロック値から全体
的な「中央」値が計算される。この方法は、「中央」値
を決定するのにすべての値を考慮するため、大きな塵粒
子や傷による測定への影響が過大となり、また、雑音の
影響を低減するための平均化が行われないという欠点を
有している。
【０００４】本発明の目的は、従来技術の方法の欠点を
克服し、より大きな塵粒子や傷が参照面上に存在する場
合にも、正確な結果が得られる補正方法を提供すること
にある。本発明の更なる目的は、この方法に従って信号
を補正する装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的は、各画素に対
する複数の出力信号の統計的分布を評価し、この統計的
分布から補正値を決定することにより達成される。本方
法においては、塵粒子及び傷は統計的評価により無視さ
れるため、参照面をブロックに分割することは不要であ
る。更に、塵や傷や雑音に起因する不正値は補正値を計
算する際に無視されるため、より高い精度が得られる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付の図面を参照
して説明する。図１は、複写機の一部を構成する走査装
置を示す。この走査装置は、透明ガラス板１を備えてい
る。透明ガラス板１の上には、走査されるべき文書が搬
送手段（図示せず）により配置される。搬送手段は文書
を裏側から吸引し、透明ガラス板１上での正しい走査位
置へ僅かな距離だけ位置決めする。この板の一端には、
カバー４内の参照面が設けられている。参照走査が行わ
れている間、参照面は、光源手段及びミラーを備える走
査系５により、主走査方向Ｓに走査される。好ましくは
主走査方向に対して垂直な部分走査方向に走査された画
像ラインは、画像化手段６により、ＣＣＤアレイ等の光
電検出手段上に集束される。信号は読み出されて、読み
出し及び変換手段８によりデジタル信号に変換される。
このデジタル信号は、信号処理手段９により処理され
る。信号処理手段９は、各画素に対して補正値を計算
し、走査中に補正を行う手段を備えている。かかる手段
は、ＣＣＤアレイから出力された信号を平均する手段、
統計的分布を決定する手段、統計的分布の評価結果に基
づいて補正値を計算する手段、及び評価に必要とされる
データを格納すると共に計算された補正値を格納する格
納手段を備えている。参照走査は好ましくは装置が起動
される毎に実行される。
【０００７】次に、図２を参照して、参照面についてよ
り詳細に説明する。参照面は好ましくは、カバー４内に
配設された小片２の形をしている。参照面に対して、走
査される文書とほぼ同じ条件を与えるため、参照小片２
は透明板１に固定されず、この板の上に置かれるだけで
ある。図２からわかる如く、例えば金属板である支持板
４は、透明板１の端部３内へ屈曲されている。走査され
るべき文書が透明板上に搬送された際に、文書に傷を付
ける可能性のある鋭いエッジが存在しないことが重要で
ある。従って、支持板４は透明板内へ屈曲され、鋭いエ
ッジが存在しないように形成されている。更に、支持板
の屈曲角度も重要である。鋭く屈曲し過ぎると、ガラス
板上に搬送される原稿に損傷を与えることがあるからで
ある。参照片２は例えば、白色標準として適切な白色材
料のシートから形成されている。かかる材料は本技術分
野においてよく知られている。シート２の両側の部位に
は、支持板４を透明板１に接着する接着材が塗布されて
いる。次に、シート２は、支持板４の下の接着部位の間
に緩く位置決めされる。勿論、シート２を支持板に接着
してもよく、あるいは、シート２を支持板に被覆された
層として設けてもよい。迷い光が支持板で反射されて、
再び光学系に入るのを防止するため、支持板は黒色にコ
ーティングされる。
【０００８】図３は、１回の走査の間に検出アレイから
読み出された信号の一例を示す。図３からわかる如く、
異なる光検出素子からの信号値には、雑音や各光検出素
子間の感度の相違に起因する小さな変動の他に、重要な
変動が生じている。図４は、アレイ状検出器からの一式
の出力信号の例である。３つの異なる曲線は、３本の走
査ラインの出力信号がいかに互いに相違しているかを示
している。例えば、塵粒子が参照面上に存在するなら
ば、塵粒子の幅に応じて１つ又は２つ以上の検出素子に
対して落ち込みが生ずる。塵粒子が検出素子の大きさに
比して大きい場合、出力信号の落ち込みは、複数の走査
ラインに対しても生ずる。一方、参照面に傷が存在する
場合、白色面に対する正規の信号よりも大きな信号が出
力される。更に、ハロゲンランプ等の照明手段において
も光強度が変動し、この変動が補正されなければならな
い。更に、検出された信号も、電気的雑音や暗電流の影
響を受けると共に、光学系、迷い光、及び透明板での反
射による影響を受ける。暗電流の影響を除去するために
は、好ましくはアレイの一部が不透明板で覆われ、覆わ
れた部分からの信号が暗電流の基準値として用いられ
る。
【０００９】本発明は評価のために統計的分布を用いる
ため、従来技術のように、参照面をブロックに分割する
必要はない。参照面を連続的に走査してもよく、あるい
は、段階的に走査してもよい。後者の場合、参照面の同
一の部位が複数回測定された後、走査系が別の部位に移
動され、この部位が複数回測定される。かかる手順が参
照面全体に対して繰り返される。
【００１０】図５は、一つの検出素子に対する複数の出
力信号の統計的分布の一例を示す。図５には、７０から
１００の間の信号値のみが示されている。実際の測定値
の範囲は、好ましくは０から２５５である。０は理想的
な白色を表し、２５５は理想的な黒色を表す。大きな塵
粒子が存在すると、例えば図５に右側に見られるよう
に、多数の非常に低い強度値が生ずることになる。図５
の例においては、少なくとも３つの異なる塵粒子が測定
結果に影響しているものと考えられる。第１の塵粒子
は、９０〜９１付近の値を生じさせ、第２の塵粒子は９
５付近の値を生じさせ、第３の塵粒子は９７付近の値を
生じさせている。一方、傷は、図５の左側の値７７〜７
８近傍に見られるように、複数の大きな強度値を生じさ
せる。このように、各検出素子に対して複数の出力信号
を評価することにより、例えば塵や傷に起因する信号へ
の外乱が除去される。これは、各検出素子に対する補正
値を計算する際に、過大な値や、過小な値を無視するこ
とにより行われる。更に、関連する全ての値の平均値が
計算されることにより、例えば雑音に起因する誤差が低
減される。
【００１１】好ましい実施例においては、かかる評価は
以下の如く実行される： （ａ） 各検出素子に対して出力信号の統計的分布を決
定する； （ｂ） 特定の素子に対して、頻度が最高の信号値（以
下、最頻値と称す）を決定する（図５の例においては、
この値はＭである）； （ｃ） 特定の用途に対する特定のデータに従って、最
頻値周辺の考慮するべき信号値の範囲（Ａ）を決定する
（図５においては、領域（Ａ）は値Ａ１．．．Ａｎに対
応している）； （ｄ） このように選択された値から平均値を計算す
る； （ｅ） 計算された平均値を、前記特定の検出素子に対
する、この素子からの出力信号を補正するのに用いられ
る補正値として指定する； （ｆ） 各検出素子に対してステップ（ｂ）〜（ｅ）を
繰り返す； （ｇ） 補正値を走査動作の間に用いるために格納す
る。
【００１２】 上記した方法のステップは好ましくは信
号処理手段９により実行されるように実装される。本発
明の別の実施例においては、複数の走査ライン上での出
力信号の平均がとられ、各検出素子に対して複数の平均
信号が得られる。平均された走査ラインは同一の画像ラ
インから採られることとしてもよいし（この場合、複数
回走査されることになる）、あるいは、隣接する複数の
画像ラインから採られることとしてもよい。次に、かか
る平均信号の統計的分布の評価が上記ステップ（ｂ）〜
（ｇ）と同様に行われる。この方法は、統計的評価が実
行される前に雑音が低減され、従って、塵や傷に起因す
る信号を無視する可能性が高められるという利点を有し
ている。
【００１３】最頻値の周りで選択された領域は、できる
だけ多数の関連する信号が考慮に入れられるように決定
される。全ての値のうちの好ましくは５０％、より好ま
しくは７０〜８０％が、指定された領域内に存在するべ
きである。この領域の大きさは、例えば標準偏差等に基
づく従前の統計解析によって決定される。好ましくは、
この領域の大きさは、製造中に計算された所定の典型的
な標準偏差に基づいている。実際には、標準偏差の２倍
から５倍の間、好ましくは標準偏差の４倍に画定された
領域により良好な結果が得られている。
【００１４】図５において、領域Ａは最頻値Ｍの周りに
対称に設けられているが、状況によってはこの領域を非
対称に設けてもよい。この領域を決定する別の方法は、
最頻値（Ｍ）から始めて、関連するとみなされる値の個
数を、最頻値の両側で、十分な数の値が含まれるまで増
加させることである。かかる増加は最頻値（Ｍ）の周り
で対称的に実行されてもよいし、好ましければ、非対称
的に実行し、例えば、最頻値の両側でそれぞれ所定の個
数の信号値を採ることとしてもよい。
【００１５】以上の説明は、請求項に含まれる本発明の
単なる一実施例である。当業者にとっては、本発明の範
囲にある他の多くの実施例が明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施例に係わる操作装置の構
成図である。
【図２】参照片及びカバーの構成を詳細に示す図であ
る。
【図３】１本の走査線に対して検出器から読み出される
信号の例である。
【図４】光検出素子から出力される一連の信号を示す図
である。
【図５】一つの光検出素子により検出された統計的分布
の一例を示す図である。
【符号の説明】
２ 参照面 ５ 走査系 ７ 光検出素子 ９ 信号処理手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−267676（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06T 1/00 H04N 1/401

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 参照面（２）を走査し、複数の走査位置
    において検出された各光検出素子に対する光強度に応じ
    た複数の出力信号を生成し、 各光検出素子に対して補正値を計算し、 前記光検出素子からの出力データを前記補正値に基づい
    て補正する各段階よりなり、複数の光検出素子（７）か
    らの出力信号を補正する方法であって、 前記補正値は、各素子に対する前記複数の出力信号の統
    計的分布を評価することにより、前記参照面上の塵粒子
    及び傷が無視されるように決定され、各光検出素子に対する前記補正値の決定は、 最大の頻度を有する信号値（Ｍ）を決定し、 所定の規則に従って前記値（Ｍ）の周りに前記複数の出
    力信号よりも少ない数の複数の信号値を含む領域（Ａ）
    を決定し、 前記領域（Ａ）に含まれる信号値の平均値を計算し、 前記平均値を前記各光検出素子に対する補正値に指定す
    ること含む、 ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の方法であって、 前記所定の規則は、前記領域（Ａ）を所定の統計的分布
    に対する標準偏差の２倍から５倍、好ましくは４倍の範
    囲を有するように決定することを規定する、ことを特徴
    とする 方法。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の方法であって、 前記所定の規則は、前記領域（Ａ）を、信号値の所望部
    分が該領域に含まれるまで前記値（Ｍ）の周りの領域を
    増加させることにより決定することを規定する、ことを
    特徴とする 方法。
  4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか一項記載の方
    法であって、 各検出素子に対する前記複数の出力信号を平均して各素
    子に対する複数の平均出力信号を生成し、各素子に対す
    る前記補正値を前記複数の平均出力信号の前記統計的分
    布を評価することによって決定する、ことを特徴とする
    方法。
  5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか一項記載の方
    法であって、 前記参照面は連続的に走査されることを特徴とする 方
    法。
  6. 【請求項６】 請求項１乃至４のいずれか一項記載の方
    法であって、 前記参照面は段階的に走査されることを特徴とする 方
    法。
  7. 【請求項７】 参照面（２）と、 複数の光検出素子（７）と、 前記参照面（２）を走査し、複数の走査位置において各
    光検出素子によって検出された光強度に応じた複数の出
    力信号を生成する走査手段（５）と、 各光検出素子に対する補正値を計算する計算手段（９）
    と、 前記光検出素子からの出力データを前記補正値に基づい
    て補正する補正手段（９）と、を有する、複数の光検出
    素子（７）からの出力信号を補正する装置であって、 各素子に対する前記複数の出力信号の統計的分布を評価
    することにより、前記参照面上の塵粒子及び傷が無視さ
    れるように前記補正値を決定する補正値決定手段を更に
    有し、 前記補正値決定手段は、 最大の頻度を有する信号値（Ｍ）を決定するＭ決定手段
    と、 所定の規則に従って、前記Ｍ決定手段によって決定され
    た前記信号値（Ｍ）の周りに前記複数の出力信号よりも
    少ない数の複数の信号値を含む領域（Ａ）を決定するＡ
    決定手段と、 前記Ａ決定手段によって決定された前記領域（Ａ）に含
    まれる信号値の平均値を計算する平均値計算手段と、 前記平均値計算手段によって計算された前記平均値を前
    記各光検出素子に対する補正値に指定する指定手段とを
    含む、ことを特徴とする装置 。
  8. 【請求項８】 請求項１記載の装置であって、 前記領域
    （Ａ）は、所定の統計的分布に対する標準偏差の２倍か
    ら５倍、好ましくは４倍の範囲を有する前記信号値
    （Ｍ）の周りの領域となるように決定される、ことを特
    徴とする装置。
  9. 【請求項９】 請求項１記載の装置であって、 前記領域（Ａ）は、前記信号値の所望部分が該領域に含
    まれるまで前記値（Ｍ）の周りに領域を増加させること
    により決定される、ことを特徴とする 装置。
  10. 【請求項１０】 請求項７乃至９のいずれか一項記載の
    装置であって、 前記複数の出力信号を平均して複数の平均出力信号を生
    成し、 各検出素子についての前記統計的分布の評価は前記複数
    の平均出力信号に対して行われる、ことを特徴とする 装
    置。
  11. 【請求項１１】 請求項７乃至１０のいずれか一項記載
    の装置であって、 前記参照面は連続的に走査されることを特徴とする 装
    置。
  12. 【請求項１２】 請求項７乃至１０のいずれか一項記載
    の装置であって、 前記参照面は段階的に走査されることを特徴とする 装
    置。
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