JP3530779B2 - 画像読み取り装置及びその制御方法 - Google Patents
画像読み取り装置及びその制御方法Info
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Description
結像光学系を介して固体撮像素子上に結像し、画像を読
み取る画像読み取り装置及びその制御方法に関するもの
である。
して複数のラインセンサ(CCD等の固体撮像素子)上
に結像し、ラインセンサからの出力信号に基づいて、白
黒またはカラーの画像をディジタル的に読み取る画像読
み取り装置が種々提案されている。
の光学系の要部を横から見た概略図である。
置する原稿台ガラス、101は原稿を照明する棒状光
源、102は照明効率を向上させるための反射笠を示し
ている。
明された原稿画像(不図示)は、ミラー103−a、1
03−b、103−cを介して結像光学系104に導光
され、結像光学系104は原稿の画像を固体撮像素子1
05上に結像する。
102と共に、副走査方向Aに速度vで原稿に対して相
対的に移動し、それに同期してミラー103−b、10
3−cは同じく副走査方向Aに速度v/2で移動する。固
体撮像素子105のラインセンサーの並び方向が主走査
方向であるので、上記各部の副走査方向への相対的な移
動と合わせて、原稿の画像を2次元的に走査し読み取る
ことが可能である。
5上に結像された画像は、電気信号に変換され、図示し
ない出力装置に送られてプリント出力されたり、記憶装
置に送られて入力画像情報として記憶されるなど、様々
な装置で使用される。
しては、ハロゲンランプ、蛍光灯、キセノンランプ等が
用いられている。中でも、この種の画像読み取り装置の
光源として通常ハロゲンランプが用いられてきたが、ハ
ロゲンランプは高輝度の光を発する反面、ランプの昇温
に伴う装置の昇温が大きい事や、200〜300Wの電
力を必要とするため、装置全体での消費電力が大きいと
いう要因となっていた。
輝度な蛍光灯やキセノンランプが開発され、画像読み取
り装置の光源として用いられつつある。
の中に少量の水銀粒と数Torrのアルゴン(Ar)ま
たはクリプトン(Kr)、キセノン(Xe)等を封入し
た物が多く、管の内壁に各種蛍光体を塗布し、管の両端
に電極を配して管を密閉した構造となっている。
ら放射される紫外線が、管の内側に塗られた蛍光体を励
気し、蛍光体の発行特性に応じた可視光が放射される。
分光エネルギー特性に応じて蛍光体が選択される。
赤(R)、緑(G)、青(B)の光を含む広い波長範囲
の光を放射する光源が必要となり、特に高輝度な光源を
必要とする場合には、複数色の蛍光体を混合して管の内
壁に塗布するといった手法が用いられている。
光量を制御する場合に、ハロゲンランプの様に点灯電圧
を制御する方法ではなく、一定の電流で点灯する時間を
制御するパルス幅変調方式によって発光光量を制御する
ことが一般に行なわれている。これは蛍光灯やキセノン
ランプが一定の電流を超えた場合に発光するという特性
を有するためであり、電流の大きさを変化させることに
よって発光光量を制御する手法では発光光量の制御範囲
が広くとれないことに起因している。
像読取り装置に於いては、上述した光量制御を省略し、
時間の経過に伴う発光光量の減少に対応するために固体
撮像素子の出力信号を電気的に増幅するアンプ等のゲイ
ン設定を可変とし、上記発光光量の減少に応じてゲイン
を変更する事によって適切な信号出力レベルを得るよう
に構成する手法も考案されている。しかし、この様な手
法に於いては、ゲイン値によって読み取り信号のS/N
が変動するといった現象が発生する事が考えられる。
来例に於いては以下に述べる欠点があった。
発光源とした光源を用いる画像読み取り装置に於いて
は、上記従来例の通り、ランプに流れる電流値を一定に
保ちながら、点灯する時間に相当するパルス幅を制御す
ることによって、発光光量を制御する手法が一般的に用
いられていた。
号の波形を示す。同図の横軸は時間を現わし、縦軸は光
源の発光光量を制御する電流値および蛍光灯の光の強度
を示す。なお、図14においては、最大電流値とそれに
対応して蛍光灯より発光される光の強度がグラフ上で縦
軸方向の同じ位置に示されるように較正してある。
の1蓄積時間に相当する時間を示しており、この時間に
固体撮像素子の受光部に入射した光量に応じた電荷が蓄
えられる。
の蓄積時間の開始を示すトリガ信号の立ち上がり、また
は立ち下がりに同期して、1蓄積時間に1回の割合で、
あらかじめ決められたパルス幅(調光時間)を有する制
御信号が出力されるような構成になっている。この様
に、蓄積時間の開始を示すトリガー信号に対して同期を
とりながら光量制御を行なう事によって、光量を制御す
るパルス幅制御と蓄積時間との間の干渉を防ぎ、この干
渉によって発生するビートによる画像信号に対するノイ
ズを除去していた。
やキセノンランプに於いては、カラー情報を読み取る画
像読み取り装置に用いる光源として、複数色の蛍光体を
混合して塗布する事によって、可視光全域に渡る広い波
長範囲での発光特性を持たせた白色光源を用いる場合が
多い。
は、複数色の蛍光体に固有の残光特性がそれぞれ異なる
事に起因する問題が生じる。残光特性とは、紫外線によ
って励起された蛍光体が高エネルギー順位に留まってい
る時間によって決まる、一般的には指数関数的に減少す
る特性である。
瞬時に遮断しても、蛍光体からの発光が残存してしまう
事を示しており、発光強度が減衰して1/eに達するま
での時間である減衰時間Tは、蛍光体の材料の特性に依
存して以下の式(1)で表される。 T=e(τ−1) …(1)
特性である。たとえば、上述のカラー画像読み取り装置
に用いる白色光源の様に、RGBに相当する蛍光体を混
合して用いた場合、このτの値がRGBそれぞれの蛍光
体によって異なるために、残光特性の差異に起因する問
題が生じるのである。
材料の各波長域での発光波長特性や発光効率、寿命とい
った観点から決定されるが、下記の様な材料が用いられ
る事が多い。 Blue:BaMg2Al16027 中心波長452nm、T=2μsec Red:Y2O3:Eu2+ 中心波長611nm、T=1.1msec Green:LaPO4:Ce,Tb 中心波長544nm、T=2.6msec
(特にBlueの減衰時間が短い)、副走査方向の読み
取り位置の重心が色によって異なるという現象が起こ
る。
時間、固体撮像素子は入射光量に比例した電荷を蓄積す
る。また、図中の調光期間は蛍光灯を駆動するための電
流を調光デューティに比例した量与え続ける時間に相当
し、その時間の電流は高周波にスイッチングする手法が
主に用いられてきた。調光時間に相当する時間が過ぎる
と、発光強度は減衰する。その減衰特性は、次の2つの
要因によって決定される。1つは蛍光灯が発する輝線ス
ペクトルの減衰特性であり、もう1つは先に述べた蛍光
体の発光強度の減衰特性である。通常Hsyncに相当
する1蓄積時間は数100μsecであるのに対し、輝
線スペクトルの減衰特性は1μsec以下であるためほ
とんど影響しないが、蛍光体の減衰特性はmsecオー
ダーまであるために全体の減衰特性に大きな影響を与え
る。したがって、発光強度の減衰特性は、上記2種類の
発光強度の総和それぞれの減衰特性とによって決定され
る。
B各色の残光をモデル的に示した。調光時間略一定の電
流により略一定の光量で点灯された蛍光灯は、調光時間
が終了すると輝線スペクトルに相当する光強度が瞬時に
減衰する。その部分が図中L1に相当する部分であり、
さらに図中L2に相当する強度の光が残光として、蛍光
体の減衰特性に応じて減衰する。
に於いて以下のような問題を引き起こしていた。
情報を読み取る場合の時間的な基準となると共に、副走
査方向の読み取りに対しては読み取り位置の基準となる
ものである。また、画像情報を読み取る場合の画素密度
は、主走査方向に関しては固体撮像素子の画素サイズに
よって決定され、副走査方向に関しては画像読み取り時
における、原稿とその原稿を走査するミラーなどとの1
蓄積時間の相対移動距離により決定する。したがって、
図14のグラフの横軸を位置と置き換えて考えてもさし
つかえなく、Hsync間の時間における各色の発光光
量の重心位置が各色の残光特性に応じて異なるという現
象は、副走査方向の読み取り位置の重心が色によって異
なる事を示している。この副走査方向の読み取り位置の
重心が色によって異なる事は、副走査方向の読み取り時
に色ずれを発生させる原因となり、画像読み取り装置の
性能を劣化させる要因となっていた。
のであって、原稿照射用白色光源の調光制御を行なうに
当って、各色の蛍光体の残光特性の違いによって発生す
る副走査方向の読み取り位置の色ずれを防止する事を目
的とする。
に、本発明によれば、原稿の画像を結像光学系を介して
複数のラインセンサー上に結像し、画像を読み取る画像
読み取り装置であって、前記複数のラインセンサーの複
数の読み取り色に対応する、各色により異なる残光特性
を有する原稿照射用の白色光源と、前記白色光源の発光
量に基づいて、1電荷蓄積時間における発光量の時間軸
方向の重心が、該1電荷蓄積時間のほぼ中心と一致する
ように、前記白色光源の制御値を決定する制御値決定手
段と、前記制御値決定手段により決定された制御値に基
づいて前記白色光源を制御する光源制御手段とを有し、
前記制御値決定手段は、前記白色光源の発光量を所定回
数サンプルする毎に、前記白色光源を制御するための制
御値を更新する。
法は、前記白色光源の発光量に基づいて、1電荷蓄積時
間における発光量の時間軸方向の重心が、該1電荷蓄積
時間のほぼ中心と一致するように、前記白色光源の制御
値を決定する制御値決定工程と、前記制御値決定工程で
決定された制御値に基づいて前記白色光源を制御する光
源制御工程とを有し、前記制御値決定工程では、前記白
色光源の発光量を所定回数サンプルする毎に、前記白色
光源を制御するための制御値を更新する。
はパルス幅変調により前記光源を制御し、前記1蓄積時
間において、制御パルスが前記1蓄積時間の中央につい
て対称となるように、前記白色光源の制御値を決定す
る。
よび工程では、前記光源を点灯するための制御パルスの
パルス幅の中央が前記1蓄積時間の中央と一致するよう
に、前記白色光源の制御値を決定する。
及び工程では、前記光源を点灯するための制御パルスの
パルス幅の中央が前記1蓄積時間の開始時と一致するよ
うに、前記白色光源の制御値を決定する。
ルスのパルス幅変調信号の位相値を含む。
複数種の蛍光体を有する。
光制御を行なうに当って、光源の光量制御をパルス幅変
調により行い、制御パルスのパルス幅を基準位置を中心
に時間軸方向に左右対称にすることによって、蛍光体の
残光特性が各色で異なった場合に於いても、光量の重心
の位置が常にHsyncの期間信号の中心近傍にくるよ
うに制御し、かつ残光による非点灯期間での光量を1蓄
積時間内で点灯期間の前後で平均化する事ができるた
め、重心位置の変化を微小量とする事ができる。これに
より、原稿照射用白色光源の調光制御を行なうに当っ
て、各色の蛍光体の残光特性の違いによって発生する副
走査方向の読み取り位置の色ずれを防止することができ
る。
値を所定回数サンプリングするごとに更新することによ
って、連続点灯による蛍光灯のデューティー変動にも左
右されない最適な制御を行うことが可能となる。
読み取り装置の実施例により詳しく説明する。なお、本
実施の形態においては反射原稿を読み取るものについて
説明するが、本発明はこれに限るものではなく、透過原
稿を読み取る形で同様に実施することができる。
態における画像読み取り装置の動作を説明する図であ
る。同図に於いて(a)は本発明による蛍光灯の点灯方
式を表わす図であり、従来の点灯方式である(b)に対
して以下の特徴を有する。第一には調光制御信号は、H
sync期間の開始を表わす信号の立ち上がり又は立ち
下がりのタイミングt0に同期して制御を開始するので
はなく、図1(a)に示すように制御信号の調光時間の
中心がHsyncの中心と一致するように制御を行な
う。
デューティが変化して調光時間がD1,D2,D3のよ
うに変化した場合でもHsync期間の開始と共にパル
スが立ち上がるため、パルス中心がそれぞれ異なるが、
図1(a)に示す第1の実施形態によれば、制御信号の
デューティが変化して調光時間がD1,D2,D3のよ
うに変化した場合でも、パルス中心の位置がHsync
期間の中心と一致して変化しないようにするために、制
御信号のパルスの立ち上がりの位置がデューティに応じ
て変化するように制御される。
の残光特性に起因する重心移動量d2を示しており、各
色の残光特性が大きく影響しているのがわかる。
の実施形態の制御方式による蛍光灯の残光特性に起因す
る重心移動を示している。発光時間をHsyncの中心
にもってくる事によって残光量は発光領域の前方と後方
に振り分けられ、平均化される事により、残光による重
心移動はd1となり非常に微小な量となり、画像読み取
り装置の性能劣化に対して、問題のないレベルとする事
が可能である。
成に関して説明する。
光灯の発光光量を光量センサで検出し、光量コントロー
ラにより蛍光灯の光量が一定となるように光量制御が行
なわれている。
構成される光源の斜視図である。蛍光灯1はソケット2
a、2bにより両端が支持されており、該ソケット2
a、2bのピン(不図示)から電流が供給される。
学的開口部)3が設けられており、矢印a方向に強い光
が射出され、該アパーチャ部3以外の領域からは相対的
に弱い光が射出される。また、蛍光灯1の適所にはフォ
トダイオード等からなる光量センサ4が付設されてお
り、蛍光灯1から射出される光量に応じた電流を検出し
ている。
構成を示すブロック図である。
て該光量に応じた光量信号を出力し、次いで該光量信号
はアンプ12により電圧値に変換されて増幅される。そ
の後、前記増幅された電圧値はコンパレータ13により
所定の基準電圧と比較され、その比較結果が光量コント
ローラ14に入力される。光量コントローラ14から
は、CPU17に対してインバータ15に設定すべきデ
ューティ値を出力する。
て、Hsync期間の開始を指示する信号から、どれだ
け蛍光灯の制御信号のパルスの立ち上げタイミングを遅
らせれば、制御信号のパルス中心がHsyncの中心に
一致するかを演算し、その結果をディレイ調整回路18
に出力する。
ync信号はディレイ調整回路18に入力され、ディレ
イ調整回路18はCPU17からの指示にしたがって、
所定のディレイ量だけそのSync信号を遅らせて光量
コントローラ14に出力する。光量コントローラ14で
は、この遅延されたSync信号と位相同期をとってパ
ルス幅変調(Pulse Width Modulation:以下「PWM」と
いう。)信号を出力しデューティ制御を行なう。具体的
には、アンプ12から出力される電圧値が基準電圧より
も大きいときはデューティ比が小さくなるようなPWM
信号が出力され、またアンプ12から出力される電圧値
が基準電圧よりも小さいときは、デューティ比が大きく
なるようなPWM信号が出力される。
ーラ14から入力されるPWM信号がハイレベルのとき
はPWM信号の周波数よりも十分に高い周波数(例えば
PWM信号の周波数の10〜100倍の周波数)の交流
電流(ランプ電流)を蛍光灯1に供給して蛍光灯1を点
灯するように制御し、またローレベルのときはランプ電
流を遮断して蛍光灯1を消灯するように制御する。な
お、蛍光灯の点灯/消灯の応答性は、ランプ電流やPM
W信号に比べてかなり低いため、電気的には両親号に従
い点灯/消灯を繰り返しているが、見かけ上はランプ電
流を平均した電流値に相当する一定光量で点灯している
と見なしてよい。
た画像読み取り装置の構成を説明する。
の形態を示すブロック図である。図4に示すように、原
稿20に光を照射するミラー台21と、原稿20からの
光学信号に対して所定の画像処理を施し、不図示のプリ
ンタなどの出力装置に出力する画像処理部22と、ミラ
ー台21からの出力信号を増幅するアンプ12と、アン
プ12からの出力信号と基準信号とを比較してその比較
結果を出力するコンパレータ13と、コンパレータ13
の出力結果に基づき光量を制御するために所定の同期信
号に位相同期してPWM信号を出力するASIC等から
成る光量コントローラー14と、光量コントローラー1
4からの指令に基づいて点灯動作等を行うインバータ1
5と、装置全体を制御するCPU17と、CPU17の
演算結果等を記憶するバックアップメモリー29とを備
えている。さらに、30はA/Dコンバータ、31はド
ライバ、46は主走査同期信号SYNCを生成し、更に
生成した同期信号SYNCとプリンタ主走査同期信号B
Dとのどちらかを選択する回路(出力SYNC1)、1
8は回路46の出力をCPU17からの設定値(デュー
ティ値)に基づき任意の時間遅延するディレイ調整回路
であり、前述のように、発光領域がHsyncの中心に
くるように調整した同期信号SYNC2を出力する。
着されたヒーター33と、蛍光灯1に付設されて蛍光灯
1の発光光量を検出するための、フォトダイオード11
およびフォトダイオード11で検出された微少電流を電
圧信号に変換するプリアンプ36とを備えた光量センサ
4とを有している。アンプ12には、プリアンプ36か
ら出力される電圧信号と可変抵抗器23からの電圧信号
とが入力され、光量信号を所要レベルまで増幅する。
コンパレータ13の陰電極に入力し、また、陽電極には
スイッチ38により選択された基準電圧が入力され、比
較される。比較結果として、コンパレータ13は、光量
比較信号を出力する。スイッチ38はCPU17からの
指令に基づいて動作し、これにより基準電圧の切り替え
が可能になる。
3からの光量比較信号を同期信号に位相同期して出力す
るフリップフロップ(F/F)回路39と、光量比較信
号に基づき同期信号に同期してカウンタの増減を行うア
ップダウンカウンタ40と、アップダウンカウンタ40
からの出力値を、同期信号に位相同期してロードし、所
定クロック毎にダウンカウントするダウンカウンタ41
と、点灯前の蛍光灯1の予熱を行う予熱制御部42とを
備えている。なお、後述するが、ダウンカウンタ41は
PWM信号を生成する。アップダウンカウンタ40の出
力値はCPU17に入力され、CPU17は任意のタイ
ミングでPWM値を読み取ることが出来る。
量信号が規定値よりも高い場合、位相同期されたコンパ
レータ13からの光量比較信号値、即ちF/F39の出
力は“0”となり、アップダウンカウンタ40の出力値
は所定値ダウンするため、ダウンカウンタ41のロード
値がダウンし、その結果インバータ15に入力されるP
WM信号(パルス幅)が狭められる。逆に光量信号が既
定値よりも低い場合、位相同期されたコンパレータ13
からの光量比較信号値、即ちF/F39の出力は“1”
となり、アップダウンカウンタ40の出力値は所定値ア
ップし、ダウンカウンタ41のロード値がアップするた
め、結果、インバータ15に入力されるPWM値(パル
ス幅)が広げられる。なお、電源立ち上げ時は、PWM
値を蛍光灯フル点灯相当にし、所定値まで収束させる。
力されるPWM信号がハイレベルの時は、PWM信号よ
り十分に高い周波数(例えば、PWM信号の周波数の1
0〜100倍の周波数)の交流電流(ランプ電流)を蛍
光灯1に供給して蛍光灯1を点灯するように制御し、ま
たローレベルの場合、ランプ電流を遮断して蛍光灯1を
消灯するように制御する。そして、電気的にはランプ電
流の周期にしたがって点灯と消灯が繰り返されるが、見
かけ上はランプ電流を平均した電流値に相当する一定光
度で点灯し、PWM信号の周期にしたがって点灯と消灯
が繰り返される。
号を受光して電気信号に変換するCCD58と、CCD
58から出力される電気信号が入力され、所定の信号処
理を行うアナログプロセッサー43と、アナログプロセ
ッサー43から出力されるアナログ信号をデジタル信号
に変換するA/Dコンバータ44とを有している。な
お、CCD58は、同期信号の1周期である1走査期間
中に読み取った電荷を蓄積する。従って、蛍光灯1の点
滅とCCD58による走査とが同一周期で同期すること
により、CCD58からの出力は、1走査期間の光量に
対応する大きさとなる。
5を参照して説明する。
等の主走査同期信号47(SYNC1)によりリセット
され、クロック信号でカウントアップするカウンタ48
と、PWM信号を立ち上げる信号である同期信号SYN
C2(54)の立ち下がりタイミングと立ち上がりタイ
ミングとを決定する第1のコンパレータ49及び第2の
コンパレータ50と、CPU17により後述の立ち下が
り制御値P1、立ち上がり制御値P2が設定される第1
のレジスタ51及び第2のレジスタ52と、JKF/F
53とから構成される。
ク(CCD58からは、1クロックに対して1画素の信
号が出力される)に対応する場合、第1のレジスタ51
に設定される同期信号SYNC2の立ち下がり制御値P
1(それぞれの主走査期間開始から何クロック目に同期
信号SYNC2を立ち下げるかを決定する値)は、 P1=A/2−デューティ値(%)×A/200 …(2)
SYNC2のパルス幅は1クロックであるが、1クロッ
クに限るものではなく、1主走査期間よりも短ければよ
く、式(3)の+1を+(A−2)以下の値に置き換え
ることが可能である。図6はダウンカウンタ41の構成
を示すブロック図で、ダウンカウンタ57及びJKF/
F55により構成される。
2(54)を、K入力にダウンカウンタ57のRC出力
を入力することにより、PWM信号56が出力される。
また、リセット時には所望の初期設定がなされる。
成要素の出力信号について、図4および図7を参照して
説明する。各出力信号として、Sync信号、PWM信
号、制御電流波形(管電流)、光量を説明する。
号レベルを示す。図7(A)はデューティ値が約25%
のときの出力信号、図7(B)はデューティ値が約60
%のときの出力信号を表している。Sync1は図3で
示した本発明のブロック図中、Sync発生器16から
出力されるSync信号を表しており、Sync2は光
量コントローラ14からのデューティ値に基づいてCP
U17からの指示にしたがってディレイ調整回路18に
よって遅延されたSync信号を示している。Sync
1の立ち下がり時t1を基準にとると、Sync2立ち
下がりt2までの遅延時間はA1で表わされる。遅延時
間A1は光量コントローラ14からのデューティ値によ
ってCPU17により、たとえば以下の式(4)を用い
て算出される。 T=S×(100−デューティ)/2 …(4)
蓄積時間に相当するHsync期間、デューティは%で
表わされたデューティ値を示している。光量コントロー
ラ14から出力されるPWM信号は遅延されたSync
2の立ち下がりt2に同期して出力される信号であり、
所定のデューティ値の期間だけハイレベルの信号を出力
し続ける。このPWM信号に基づいて、インバータ15
からは、PWM信号より十分に高い周波数の電流を蛍光
灯1に対して供給する。図7(A)および(B)に示す
管電流がその波形を示している。この管電流によって蛍
光灯1は、見かけ上、管電流を平均化した電流値に相当
する一定光度で点灯する。このとき蛍光灯点灯時のPW
M信号、管電流、出力光量すべての信号の中心であるC
のラインは、固体撮像素子の1蓄積時間に相当するHs
yncの開始を表わすSync1の2つの期間信号の立
ち下がりの中心にほぼ一致する。図7(B)に於いて
も、同様にPWM信号、管電流、光量の信号の中心C
は、Sync1の2つの期間信号のたち下がりの中心に
ほぼ一致する。(B)では、上述の通りデューティ値が
約60%になっており、前述の式(4)に基づいて、S
ync1信号の立ち下がりt3からSync2の立ち下
がりt4までの遅延時間B1が算出される。デューティ
値が大きくなる事により、B1は図7(A)に示す遅延
時間A1よりも短い時間となる。
比較的長期の経時変化によってその発光効率が変化する
ために、同一のデューティ値に対して同じパルス幅のパ
ルスを印可し続けると、光量が減少してしまうことが知
られている。すなわち、蛍光灯の経時変化によって、同
一の光量を発生するために必要なデューティ値は増大し
ていくという性質があるのである。
すれば、経時変化に応じたその時点でのデューティ値を
ある程度の精度で知ることができ、経時変化に応じた遅
延量設定を行うことができるのである。この方法では、
実際に蛍光灯を点灯する前にある程度の精度で遅延量を
設定することができるので、点灯前であって蛍光灯が消
灯しているためにデューティ値から遅延量を算出するこ
とができない1スキャン目の色ずれ量をも最小限に押さ
えることができる。
ティ値は、その蛍光灯の累積点灯時間に比例して増大
し、以下の関係式(5)で表される。 デューティ値(%)=α×100×Ct/Cl …(5)
例係数、Ctはその時点での当該蛍光灯の累積点灯時
間、Clは当該蛍光灯の保証点灯時間(当該蛍光灯の寿
命)を示している。
ナー切れの期間などのサービス情報収集のために、時計
ICが装備されているのが一般的である。このうち常時
時間経過を計数しているタイマーの値を用いれば、コス
トアップ要因なく、前記式(2)、式(3)、式(5)
より、ある時点における、同期信号の遅延量をある程度
の精度で算出することができる。
は同期信号とは同期して行われず、CPUが非同期に設
定を行うものである。そのため、遅延量設定を行う際に
同期信号は1周期分、周期不定や遅延位置不定になって
しまう。従って、その1周期分蛍光灯駆動パルスも正規
の状態ではなくなり、光量も、瞬間的に不安定になって
しまう。
行うと、画像が異常になることが考えられるので、その
ようなタイミングには遅延量設定を変更することはでき
ない。
Dについては、同期信号が所定の周期よりも短くなり、
画像読み取り開始までの時間が短くなった(数百mS以
下)場合には、遅延量設定を画像読み取り中以外のタイ
ミングで行われても、読み取り時の画像に影響を与える
ことが考えられる。
グ、すなわち、読取装置の光学系が副走査方向への移動
を終了し、次の読み取り走査のために読み取り開始位置
へと戻る動作(以下「バックスキャン」とする)中に、
遅延量設定を行うことが考えられる。バックスキャン開
始直後に遅延量設定を行えば、そのタイミングで遅延量
を設定しても、正常読み取りが行えるようになるまでの
数百msの時間を充分にかせぐことができる。
トリガ信号であるスキャンスタート同期信号(RTO
P)を用い、該信号をトリガーとして、遅延量設定を行
い、それと同時に遅延量設定を行う間、1周期分同期信
号をマスクするという制御が考えられる。これによっ
て、所定の周期よりも短い周期で同期信号が出力される
のを防止する。
号のマスク処理について詳細に説明する。
た内容の動作を行うためのタイミングチャ−トである。
タート同期信号RTOPは図のようにSYNC信号1周
期の間、ハイになる。マスク後同期信号MSKSYNC
は、前記SYNC信号を前記信号RTOPでマスクした
信号である。
る以前にT1に設定されていた場合に、RTOP信号に
同期して遅延量変更を割り込みで処理し、RTOP以降
ではT2になるように遅延量が変更されている。
ためのハードウエア構成を示す。
Uであり、1022はマスクのためのゲート回路、10
23は遅延回路である。
同期信号RTOPと基準同期信号YNCが入力され、R
TOP発生時にSYNCの発生がマスクされたMSKS
YNC信号を生成するものである。CPU1021の割
り込み端子にはMSKSYNC信号が入力されており、
割り込み処理として、遅延回路1023へのレジスタ設
定を行う。遅延回路1023は入力されたMSKSYN
C信号を前記CPU1021が設定した分だけ遅延させ
た信号DSYNCを生成する手段である。
コントローラ14からデューティ値を読み取り、ディレ
イ調整回路18の第1及び第2のレジスタ51、52に
遅延量を設定する本第1の実施形態にかかる一連の制御
について、図10及び図11のフローチャートを参照し
て説明する。
17は、まず、ステップS1において図示しないメモリ
内に保持されている累積点灯時間に基づいて、前記式
(2)、式(3)、式(5)により同期信号の遅延量を
算出し、算出後に与えられるスキャナモータを起動する
ための信号RTOPを契機として、CPU17はステッ
プS2でこの予め算出しておいたP1、P2を第1及び
第2のレジスタ51、52にそれぞれ設定する。ここで
累積点灯時間を用いて遅延量を算出する理由は以下の通
りである。すなわち、設定すべき遅延量をデューティ値
を用いて算定しようとする場合、蛍光灯1が消灯してい
る状態では、光量センサ11は蛍光灯1が発する光の光
度が検出できないためにデューティー値を決定すること
ができず遅延量を算定することもできない。そのため、
1スキャン目の蛍光灯点灯時においては、前述の累積点
灯時間から算出した遅延量を設定する。同時に、不図示
のタイマーが示す時刻を読み取り、点灯開始時刻として
メモリに保持する。タイマーは常時動作しており、一定
時間ごとに計数値をカウントアップしている。また、ス
テップS3において後述するデューティ値を保持してお
くメモリ全域をクリアし、ステップS4で蛍光灯1を点
灯する。
間(本実施例では約0.1秒)毎にデューティ値を読み
取り(ステップS7及びS8)、図示しないメモリにそ
れらの値を所定個数分(本実施例では64個)保持して
いく(ステップS8及びS9)。メモリ内に所定個数の
デューティ値が保持されたら(ステップS9でYE
S)、保持された値の平均値を算出し(ステップS1
0)、その平均値に基づいてレジスタ設定値P1、P2
を再計算し、保持し(ステップS11)、ステップS1
2でメモリ全域をクリアする。
が与えられると、図11のステップS15でCPU17
は保持されている値P1、P2が更新されているか否か
を判断し、変更されている場合に(ステップS15でY
ES)、値P1、P2を第1及び第2のレジスタ51、
52にそれぞれ設定することにより遅延量を再設定する
(図11のステップS16)。
よる遅延量再設定は、非同期に行われる。すなわち、R
TOP信号は1スキャン動作毎に与えられ、本実施例で
は約4.5秒間隔で与えられる。それに対して、設定値
P1、P2の更新は、本実施例では約6.4秒間隔で行
われる。
の方がRTOP信号が与えられる間隔よりも長いため、
RTOP信号が与えられた時点では、前回計算を行って
からP1、P2の再計算を行うベースとなる所定個数分
のサンプリングがなされていない場合があるが、その場
合には、遅延量の再設定は行わない。よって、N(2以
上の整数)スキャン目のための設定は、N―1スキャン
までのデューティ値に基づいて行われることになり、デ
ューティ値が所定個数サンプリングされる毎に遅延量の
再計算が行われることになる。
の計数値を読み取り、その回の点灯時間を算出し、それ
を加算した累積点灯時間をメモリに保持しておく。
1、P2は、複数の読み取りデータの平均値(mean)を
基にして算出することになっているが、本発明はこれに
限るものでは無く、複数の光量検出データの中央値(me
dian)や、最頻値(mode)といった他の統計量としても
よい。
於いても点灯制御信号の中心の位置が時間的に変化せ
ず、常にHsyncの期間信号の中心に位置する事によ
って、蛍光体の残光特性が各色で異なった場合に於いて
も、光量の重心の位置が常にHsyncの期間信号の中
心近傍に位置し、かつ残光による非点灯期間における光
量を、1蓄積時間内で点灯期間の前後で平均化する事に
より、重心位置の変化を微小量とする事ができ、副走査
方向の読み取りの際の色ずれを最小に抑えることができ
る。
実施形態について説明する。なお、第2の実施形態で用
いられる画像読み取り装置の構成は、第1の実施の形態
で図1乃至図6及び図9を参照して説明したものと同様
であるので、説明を省略する。
成要素の出力信号について、図4および図7を参照して
説明する。本第2の実施形態においても、第1の実施形
態同様に各出力信号として、Sync信号、PWM信
号、制御電流波形(管電流)、光量を説明する。
信号レベルを示す。図12(A)はデューティ値が約2
5%のときの出力信号、図12(B)はデューティ値が
約60%のときの出力信号を表している。Sync1は
図3で示した本発明のブロック図中、Sync発生器1
6から出力されるSync信号を表しており、Sync
2は光量コントローラ14からのデューティ値に基づい
てCPU17からの指示にしたがってディレイ調整回路
18によって遅延されたSync信号を示している。
パルス幅がSync1の立ち下がりを中心に対称となる
ように制御するものであり、Sync1は図3で示した
本発明のブロック図中でSync発生器16から出力さ
れるSync信号を表しており、Sync2は光量コン
トローラ14からのデューティ値に基づいてCPU17
からの指示に従ってディレイ調整回路18によって遅延
されたSync信号を示している。Sync1の立ち下
がりt5を基準にとると、Sync2立ち下がりt6ま
での遅延時間はA2で表わされる。遅延時間A2は光量
コントローラ14からのデューティ値によってCPU1
7により、例えば上述の式(4)を用いて算出される。
M信号は遅延されたSync2の立ち下がりt6を基準
に出力される信号であり、所定のデューティ値の期間だ
けハイレベルの信号を出力し続ける。このPWM信号に
基づいて、インバータ15からは、PWM信号より十分
に高い周波数の電流を蛍光灯1に対して供給する。図1
2(A)および(B)の管電流がその信号を示してい
る。この管電流によって蛍光灯1は、見かけ上、管電流
を平均化した電流値に相当する一定光度で点灯する。こ
のとき蛍光灯点灯時のPWM信号、管電流、出力光量の
すべての信号の中心であるCのラインは、固体撮像素子
の1蓄積時間に相当するHyncを表わすSync1の
期間信号の立ち下がりにほぼ一致する。図12の(B)
に於いても、同様にPWM信号、管電流、光量の信号の
中心Cは、Sync1の期間信号の中心にほぼ一致す
る。(B)では、上述の通りデューティ値が約60%に
なっており、前述の式(4)に基づいて、Sync1信
号の立ち下がりt7からSync2の立ち下がりt8ま
での遅延時間B2が算出される。デューティ値が大きく
なる事によりB2は図12(A)に示す遅延時間A2よ
りも短い時間となる。
於いても点灯制御信号の中心の位置が時間的に変化せ
ず、常にHsyncの期間信号の立ち下がりに位置する
事によって、蛍光体の残光特性が各色で異なった場合に
於いても、光量の重心の位置が常にHsyncの期間信
号の中心近傍に位置し、かつ残光による非点灯期間にお
ける光量を、1蓄積時間内で点灯期間の前後で平均化す
る事により、重心位置の変化を微小量とする事ができ、
副走査方向の読み取りの際の色ずれを最小に抑えること
ができる。
稿照射用白色光源の調光制御を行なうに当って、光源の
光量制御をパルス幅変調により行い、制御パルスのパル
ス幅を基準位置を中心に時間軸方向に左右対称にするこ
とによって、蛍光体の残光特性が各色で異なった場合に
於いても、光量の重心の位置が常にHsyncの期間信
号の中心近傍にくるように制御し、かつ残光による非点
灯期間での光量を1蓄積時間内で点灯期間の前後で平均
化する事ができるため、重心位置の変化を微小量とする
事ができる。これにより、原稿照射用白色光源の調光制
御を行なうに当って、各色の蛍光体の残光特性の違いに
よって発生する副走査方向の読み取り位置の色ずれを防
止することができる。
ーティー値を所定回数サンプリングするごとに更新する
ことによって、連続点灯による蛍光灯のデューティー変
動にも左右されない最適な制御を行うことが可能とな
る。
ラフである。
を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
り装置の制御を行うためのタイミングチャートである。
ミングチャートである。
ハードウエアの構成を示す図である。
る制御を示すフローチャートである。
る制御を示すフローチャートである。
取り装置の制御を行うためのタイミングチャートであ
る。
略構成を説明する図である。
フである。
Claims (12)
- 【請求項1】 原稿の画像を結像光学系を介して複数の
ラインセンサー上に結像し、画像を読み取る画像読み取
り装置であって、 前記複数のラインセンサーの複数の読み取り色に対応す
る、各色により異なる残光特性を有する原稿照射用の白
色光源と、 前記白色光源の発光量に基づいて、1電荷蓄積時間にお
ける発光量の時間軸方向の重心が、該1電荷蓄積時間の
ほぼ中心と一致するように、前記白色光源の制御値を決
定する制御値決定手段と、 前記制御値決定手段により決定された制御値に基づいて
前記白色光源を制御する光源制御手段とを有し、 前記制御値決定手段は、前記白色光源の発光量を所定回
数サンプルする毎に、前記白色光源を制御するための制
御値を更新することを特徴とする画像読み取り装置。 - 【請求項2】 前記光源制御手段はパルス幅変調により
前記光源を制御し、前記制御値決定手段は、前記1電荷
蓄積時間において、制御パルスが前記1電荷蓄積時間の
中央について対称となるように、前記白色光源の制御値
を決定することを特徴とする請求項1に記載の画像読み
取り装置。 - 【請求項3】 前記制御値決定手段は、前記光源を点灯
するための制御パルスのパルス幅の中央が前記1電荷蓄
積時間の中央と一致するように、前記白色光源の制御値
を決定することを特徴とする請求項2に記載の画像読み
取り装置。 - 【請求項4】 前記制御値決定手段は、前記光源を点灯
するための制御パルスのパルス幅の中央が前記1電荷蓄
積時間の開始時と一致するように、前記白色光源の制御
値を決定することを特徴とする請求項2に記載の画像読
み取り装置。 - 【請求項5】 前記制御値決定手段が決定する制御値
は、制御パルスのパルス幅変調信号の位相値を含むこと
を特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の画像読
み取り装置。 - 【請求項6】 前記白色光源は、残光特性の異なる複数
種の蛍光体を有することを特徴とする請求項1乃至5の
いずれかに記載の画像読み取り装置。 - 【請求項7】 複数のラインセンサーの複数の読み取り
色に対応する、各色により異なる残光特性を有する原稿
照射用の白色光源を有し、前記白色光源により照射され
た原稿の画像を結像光学系を介して複数のラインセンサ
ー上に結像し、画像を読み取る画像読み取り装置を制御
する制御方法であって、 前記白色光源の発光量に基づいて、1電荷蓄積時間にお
ける発光量の時間軸方向の重心が、該1電荷蓄積時間の
ほぼ中心と一致するように、前記白色光源の制御値を決
定する制御値決定工程と、 前記制御値決定工程で決定された制御値に基づいて前記
白色光源を制御する光源制御工程とを有し、 前記制御値決定工程では、前記白色光源の発光量を所定
回数サンプルする毎に、前記白色光源を制御するための
制御値を更新することを特徴とする制御方法。 - 【請求項8】 前記光源制御工程ではパルス幅変調によ
り前記光源を制御し、前記制御値決定工程では、前記1
電荷蓄積時間において、制御パルスが前記1電荷蓄積時
間の中央について対称となるように、前記白色光源の制
御値を決定することを特徴とする請求項7に記載の制御
方法。 - 【請求項9】 前記制御値決定工程では、前記光源を点
灯するための制御パルスのパルス幅の中央が前記1電荷
蓄積時間の中央と一致するように、前記白色光源の制御
値を決定することを特徴とする請求項8に記載の制御方
法。 - 【請求項10】 前記制御値決定工程では、前記光源を
点灯するための制御パルスのパルス幅の中央が前記1電
荷蓄積時間の開始時と一致するように、前記白色光源の
制御値を決定することを特徴とする請求項8に記載の制
御方法。 - 【請求項11】 前記制御値決定工程において決定する
制御値は、制御パルスのパルス幅変調信号の位相値を含
むことを特徴とする請求項7乃至10のいずれかに記載
の制御方法。 - 【請求項12】 前記白色光源は、残光特性の異なる複
数種の蛍光体を有することを特徴とする請求項7乃至1
1のいずれかに記載の制御方法。
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JP2001045232A JP2001045232A (ja) | 2001-02-16 |
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