JP3625381B2 - 画像読取り装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、原稿の画像を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取り装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、原稿などの画像を結像光学系を介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情報をディジタル的に読み取る画像読取り装置が種々提案されている。
【0003】
図13は、カラー画像読取り装置の光学系の要部概略図である。
【0004】
同図において、100は読取り画像を配置する原稿台ガラス、101は原稿を照射する棒状光源、102は照射効率を向上させるための反射笠を示している。
【0005】
棒状光源101及び反射笠102により照射された原稿画像(不図示)は、ミラー103−a,103−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105上に結像する。
【0006】
ミラー103−aは、副走査方向Aに走査速度vで移動し、それに同期してミラー103−b,103−cは速度v/2移動する事により、固体撮像素子105のラインセンサの並び方向(主走査方向)と合わせて、2次元的な走査により、画像情報を読み取ることができる。
【0007】
この様な構成に於いて、固体撮像素子105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、プリント出力として画像情報の出力が行なわれる場合や、記憶装置等に送られ、入力画像情報の記憶が行なわれる場合があり、それぞれの画像読取り装置として使用されている。
【0008】
この様な構成の画像読取り装置の光源としては、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。この種の画像読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を有する反面、ランプの昇温に伴う装置の昇温が大きい事や、200〜300Wの消費電力を必要とするため、装置全体に必要となるの消費電力をアップする要因となっていた。
【0009】
近年、この様な問題を回避するため、高輝度な蛍光灯やキセノンランプが開発され、画像読取り装置の光源として用いられつつある。
【0010】
蛍光灯やキセノンランプは、棒状の中空管の中に少量の水銀粒と数TorrのArまたはKr,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。
【0011】
電極からの放電によって、水銀や各種ガスから放射される紫外線によって管の内側に塗られた蛍光体を励起し、蛍光体の発光特性に応じて可視光が放射される。
【0012】
蛍光体には、光源として要求される分光エネルギ特性に応じて、各種蛍光体が選択される。
【0013】
特にカラー画像読取り装置に於いては、RGB等に相当する広い波長範囲の光源が必要となり、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、管の内壁に塗布する様な手法が用いられている。
【0014】
また、蛍光灯やキセノンランプは、発光光量(発光の強さ)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手法ではなく、一定の電流値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値を超えた場合に発光する特性を有するためであり、電流値を制御することによって発光光量を制御する手法では発光光量を制御する範囲が大きくとれないことに起因している。
【0015】
一方、蛍光灯やキセノンランプを用いた画像読取り装置に於いては、前述した光量制御を省略し、耐久による光量の劣化に対して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、前記光量の劣化に応じてゲインを変更する事によってて適切な信号出力を得るように構成する手法も考案されている。この様な手法に於いては、ゲインの値によって読取り信号の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。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来例に於いては以下に述べる問題があった。
【0017】
蛍光灯やキセノンランプの様に、蛍光体を発光源とした光源を用いる画像読取り装置に於いては、前述の従来例の通り、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。
【0018】
図14に光源の発光光量を制御する制御波形を示す。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を示している。
【0019】
横軸のHsyncの区間は、固体撮像素子の1蓄積時間に相当する時間を示しており、通常用いられている様に固体撮像素子の受光部に入射した光量に応じて、電荷が蓄えられる時間に相当する。
【0020】
通常のパルス幅制御を行なう場合には、この蓄積時間の先頭を示すトリガ信号の立ち上がり、または立ち下がり位置に同期させ、制御信号が1蓄積時間に対して1回の割合で同期して出力されるような構成になっている。この様に、1蓄積時間のトリガ信号に相当する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によって発生するビート成分のノイズを除去していた。
【0021】
一方、蛍光体を発光源として用いる蛍光灯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取り装置に用いる光源として、各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有する白色光源を用いる場合が多い。
【0022】
この様な白色光源を用いる場合に、各色の蛍光体に固有の残光特性が異なる事に起因する問題が発生した。残光特性とは、紫外線によって励起された蛍光体が、高いエネルギ順位に留まっている時間によって決まり、一般的には指数関数的に減少する特性である。
【0023】
この現象は、光源の発光を制御する電流を瞬時に遮断しても発光が残存してしまう事を示しており、蛍光体の材料の特性に依存して、以下の式で現わせる。
【0024】
T=e(τ−1)
ここでτは蛍光体の材料によって決まる特性であり、カラー画像読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に、各色の残光特性が異なる事によって生ずる問題である。
【0025】
一般的に蛍光体として用いられる材料としては、材料の各波長域での発光波長特性や発光効率,寿命と言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。
【0026】
Blue:BaMg2Al16O27
中心波長452nmT=2μsec
Red:Y2O3:Eu2+
中心波長611nmT=1.1msec
Green:LaPO4:Ce,Tb
中心波長544nmT=2.6msec
Tは各材料の減衰時間を示しており、それぞれ減衰によって発光光量が1/eに達するまでの時間である。この様に各色の残光特性が異なる事によって、(特にBlueの減衰時間が短い)副走査方向の読取り位置の重心が色のよって異なるという現象が発生した。
【0027】
この現象を図14を用いて説明する。図14に示すグラフの横軸は時間を、また縦軸は蛍光灯を駆動する電流量と蛍光灯の発光光量を示すものである。
【0028】
通常、固体撮像素子の1蓄積時間に相当するHsyncの区間、固体撮像素子は、入射光量に比例した電荷を蓄積する。これに対して図中の調光区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、その区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。調光区間に相当する時間が過ぎると、発光光量は減衰する。その減衰特性は、次の2つのファクタ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、1つは先に述べた蛍光体の減衰特性である。通常Hsyncに相当する1蓄積時間は、数100μsecであるのに対して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オーダまであるために影響が大きい。したがって、発光光量の減衰特性は、前記2種類の発光光量の総和とそれぞれの発光の減衰特性によって決定される。
【0029】
図中にR,G,B各色の減衰特性によって発生する残光をモデル的に示した。調光区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、調光区間が終了すると輝線スペクトルに相当する光量が瞬時に減衰する。その部分が図中L1に相当する部分であり、さらに図中L2に相当する光量に対して蛍光灯の減衰特性により残光が発生する。
【0030】
この各色の残光特性は、画像読取り装置に於いて以下のような問題を有していた。固体撮像素子の1蓄積時間は、画素情報を読み取る場合の時間的な基準となると共に、副走査方向の読取りに対しては読取り位置の基準となるものである。画像情報を読み取る場合の画素密度は、主走査方向は固体撮像素子の画素サイズによって決定され、副走査方向はミラースキャン等により走査される画像読取り時の移動距離に相当する。したがって、Hsync間の時間に対する各色の発光光量の重心位置が残光特性によって異なる現象は、図14のグラフの横軸を位置情報と置き換えて考えてもさしつかえない。この事は、副走査方向の読取り位置の重心が色によって異なる事を示している。副走査方向の読取り位置の重心が色によって異なる事は、副走査方向の読取り時の色ずれを発生させる原因となり、画像読取り装置の性能を劣化させる要因となっていた。
【0031】
本発明は、この様な状況のもとでなされたものであって、原稿照射用白色光源の光量制御を行うに当って、各色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の際の色ずれを防止できる画像読取り装置を提供することを目的とするものである。
【0032】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、画像読取り装置を次の(1)〜(6)のとおりに構成する。
【0033】
(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上に結像し画像を読み取る画像読取り装置において、前記複数のラインセンサの各読取り色に対応する各色の残光特性が異なる原稿照射用白色光源と、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電荷蓄積時間内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備え、前記制御値決定手段は、スキャン動作のトリガ信号が出力された場合に、前記白色光源を制御するための制御値を更新する画像読取り装置。
【0034】
(2)前記(1)記載の画像読取り装置において、前記光源制御手段は、パルス幅変調方式を用いて前記白色光源を制御し、前記制御値決定手段は、前記ラインセンサの1電荷蓄積時間における制御パルスの位相を制御するための制御値を決定する画像読取り装置。
【0035】
(3)前記(2)記載の画像読取り装置において、前記制御パルスの位相の制御は、前記1蓄積時間における基準時点を中心に時間軸方向に前後対称に制御パルスの幅が変化するように行うものである画像読取り装置。
【0036】
(4)前記(3)記載の画像読取り装置において、前記基準時点は、前記1蓄積時間の中間の時点である画像読取り装置。
【0037】
(5)前記(3)記載の画像読取り装置において、前記基準時点は、前記1蓄積時間の始めの時点である画像読取り装置。
【0038】
(6)前記(1)乃至(5)のいずれかに記載の画像読取り装置において、前記白色光源は、複数種の蛍光体を用いた蛍光灯である画像読取り装置。
【0039】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を画像読取り装置の実施例により詳しく説明する。なお実施例は反射原稿を読み取るものであるが、本発明はこれに限らず、透過原稿を読み取る形で同様に実施することができる。
【0040】
【実施例】
(実施例1)
図1は、実施例1である“画像読取り装置”の動作説明図である。同図に於いて、(a)は本実施例におけ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、Hsync区間を表わす区間信号の立ち上がり又は立ち下がり時に制御を開始するのではなく、(a)に示すように制御信号による調光区間の時間的な中心がHsyncの中心に一致するように制御を行なう。
【0041】
この場合、調光制御信号のデューティ(デューティ比,デューティ値ともいう)が変化しても制御信号(制御パルスともいう)の中心の位置は変化しないため制御信号の立ち上がりの位置は、デューティに応じて可変となるように制御される。
【0042】
(d)は従来の制御方式による蛍光灯の残光特性により発生する重心移動量d2を示しており、各色の残光の影響が大きい。
【0043】
それに対して(c)は、本実施例の制御方式での残光特性による重心移動d1を示している。発光領域を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、画像読取り装置の性能劣化に対して、全く問題ないレベルとする事が可能である。
【0044】
次に本実施例の制御方式を実現するための構成に関して説明する。
【0045】
この種の画像読取り装置においては、蛍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。
【0046】
図2は従来から知られている蛍光灯の斜視図である。蛍光灯1はソケット2a,2bにより両端が支持されており、該ソケット2a,2bのピン(不図示)から電流が供給される。
【0047】
蛍光灯1の所定領域にはアパーチャ部(光学的開口部)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。
【0048】
図3は本実施例における光量制御部の構成を示すブロック図である。
【0049】
光量センサ11は、蛍光灯10の光量を検出し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。該光量コントローラ14からは、CPU18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。CPU17は、該デューティ値に対応して、Hsync区間信号に対してどれだけ蛍光灯制御信号を遅らせれば、制御信号の中心が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19に出力する。
【0050】
Sync信号発生器16から送られるSync信号は、ディレイ調整回路18に入力され、CPU17からの指示にしたがって、所定量のディレイ量だけ遅れた同期信号(Sync)が光量コントローラ14に入力される。該光量コントローラ14では、先に決定された所定の同期信号(Sync)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。すなわち、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にPWM信号を出力し、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にPWM信号を出力する。
【0051】
次いで、インバータ15では該インバータ15に入力されるPWM信号がハイレベルのときはPWM信号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)で蛍光灯10に交流電流即ちランプ電流を供給して蛍光灯10を点灯するように制御し、またインバータ15がローレベルのときはランプ電流を遮断して蛍光灯10を消灯するように制御する。そして、PWM信号の周波数は蛍光灯10の点灯,消灯の光学的周波数よりも大きく、電気的にはPWM信号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量で点灯する。
【0052】
前述の光量制御のブロックの構成を用いた画像読取り装置の構成を以下説明する。
【0053】
図4は本実施例の画像読取り装置の構成を示すブロック図である。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、プリンタ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、光量を制御し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14と、光量コントローラ14からの指令に基づいて点灯動作等を行うインバータ27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29を備えている。30はA/Dコンバータ、31はドライバ、16は自走の主走査同期信号(SYNC)を生成し、更にプリンタ主走査同期信号BDとのどちらかを選択する回路(出力SYNC1)、18は回路16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ディレイする回路(前述のように、発光領域がHsyncの中心にくるようにする。出力SYNC2)である。
【0054】
ミラー台21は、蛍光ランプ10と、蛍光ランプ10に装着されたヒータ33と、蛍光灯10に付設されて蛍光灯10の発光光量を検出するフォトダイオード11とこのフォトダイオード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を備えた光量センサ37とを有している。アンプ12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。
【0055】
コンパレータ13は、例えば、読取り画像の反射率が特に高い場合に光量を低下させたい場合等は、CPU17からの指令に基づいてスイッチ38の初期操作を行い、これにより、基準電圧の切り替えが可能になる。
【0056】
光量コントローラ14は、同期信号に位相同期して、コンパレータ13からの光量比較信号を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、所定クロックでダウンカウントするダウンカウンタ41(PWM信号生成。後述)と、点灯前の蛍光ランプ32の予熱を行う予熱制御部42とを備えている。ここで、アップダウンカウンタ40の出力値はCPU17に入力され、CPUは任意のタイミングでPWM値を読み取ることが出来る。
【0057】
光量コントローラ14の動作としては、光量が規定値より高い場合、コンパレータ値、即ちF/F39の出力は“0”となり、アップダウンカウンタ値は所定値ダウンし、ダウンカウンタ41のロード値がダウンし、結果インバータ15に入力されるPWM信号(パルス幅)を狭める。逆に既定値より低い場合、コンパレータ値、即ちF/F39の出力は“1”となり、アップダウンカウンタ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し、結果インバータに入力されるPWM値(パルス幅)を広げる。また、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。
【0058】
インバータ15では、インバータ15に入力されるPWM信号がハイレベルの時は、PWM信号より十分高い周波数(例えば、PWM信号の周波数の10〜100倍の周波数)で蛍光灯10に交流電流即ちランプ電流を供給して蛍光灯10を点灯するように制御し、又ローレベルの場合、ランプ電流を遮断して蛍光灯10を消灯するように制御する。そして、電気的にはPWM信号の周期に従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量で点灯する。
【0059】
画像処理部22は、原稿20からの光学信号を受光して、電気信号に変換するCCD(ラインセンサ)58と、CCD58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43と、アナログプロセッサ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。尚、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、CCD58からの出力は、1走査期間の光量を積分した大きさとなり、蛍光ランプ32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、所要の出力を得ることが出来る。
【0060】
図5はディレイ調整回路18の構成を示すブロック図である。
【0061】
この回路18は、画像処理部22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SYNC2(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2つのコンパレータ(49,50)及びCPU17により設定されるレジスタ(51,52)及びJKF/F53から構成される。
【0062】
ここで、例えば、1主走査区間がAクロック(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、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P1(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……a)
立ち上がり制御値P2は
P2=A/2−デューティ値(%)×A/200+1……b)
で表される。なお、式a)及びb)に示す例では、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b)の+1を+(A−2)以下の値に置き換えることが可能である。
【0063】
図6はダウンカウンタ41の構成を示す図で、ダウンカウンタ57及びJKF/F55より構成される。
【0064】
ここでJKF/F55は、J入力にSYNC2、K入力にダウンカウンタのRCを入力することにより、PWM信号56が出力される。また、リセットは所望の初期設定がなされたあと、解かれる。
【0065】
この様な制御方式を行なう事によって得られる、図4のブロック回路上の各出力信号について図7を用いて説明する。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。図7に於いて、横軸は時間、縦軸は各出力信号である。図7に於いて(A)はデューティ値が約25%のときの出力信号、(B)はデューティ値が約60%のときの出力信号を現わしている。Sync1は図3で示した本実施例のブロック回路図の中でSync発生器16から出力されるSync信号を現わしており、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。Sync1の立ち下がり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上で以下の式により算出が可能である。
【0066】
T=S×(100−デューティ)/2 …… 1)
1)式に於いて、Tは遅延時間、Sは1蓄積時間に相当するHsync区間の時間、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Sync2の立ち下がりt2を基準に出力される信号であり、所定のデューティ値の区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で蛍光灯10に対して電流を供給する。図7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10は、管電流を平均化した電流値に相当する一定光量で点灯する。このとき蛍光灯点灯時のPWM信号,管電流,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の区間信号の立ち下がりの中心に一致している。図7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の区間信号の中心に一致している。(B)では、デューティ値が約60%になっており、前述の1)式から、Sync1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(A)での遅延時間A1よりも短い時間となる。
【0067】
[デューティ値の変動]
本実施例で用いている蛍光灯のパルス駆動方法(PWM)においては、蛍光灯、及び光量検出回路が同一という状態で、同一のパルス幅を印加しても光量が同一にならず、連続点灯の場合、蛍光灯の温度が上昇していき、同一パルス幅のままでは光量が増加してしまう。従って、1ジョブ(JOB)中の所要の調光デューティ値は一定ではなく、変動していき、例えば、A3サイズ100枚などでは10%以上変動することもある。そのため、ジョブ開始時のデューティ値から同期信号の遅延量を決めるのでは、ジョブ中のデューティ値に適した位置に対して誤差が生じてしまう。そのため、より細かく、例えば、1スキャン(原稿1枚)毎にデューティ値をサンプリングし、同期信号Sync2の遅延量設定にフィードバックをかける必要がある。
【0068】
[設定タイミング]
同期信号の遅延量設定は同期信号とは同期しておらず、CPUが非同期に設定を行うものである。そのため、該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、不定になってしまう。
【0069】
従って、画像読取り中に該遅延量設定を行うと、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出来ない。
【0070】
また、同期信号を基に駆動されているCCD(ラインセンサ)については、同期信号が所定の周期よりも短くなると、それが画像読取り中でなくても、画像読取り開始までの時間が短い(数百mS以下)場合には、読取り時の画像に影響を与えることが考えられる。
【0071】
そこで、スキャナモータを起動するためのトリガ信号であるスキャンスタート同期信号(RTOP)を用い、該信号をトリガとして、遅延量設定を行い、と同時にその間、1周期分同期信号をマスクし、所定の周期よりも短い同期信号が出力されるのを防止する。
【0072】
そこで、画像を読み取っていないタイミングで、すなわち、読取り装置の光学系が副走査方向への移動を終了し、次の読取り走査のために、読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CCD駆動信号を変更しても、正常読取りが行えるようになるまでの数百msの時間を充分かせぐことができる。
【0073】
また、読取り画像への影響を原理的に無くすため、スキャナモータを起動するためのトリガ信号であるスキャンスタート同期信号(RTOP)を用い、該信号をトリガとして、遅延量設定を行い、と同時にその間、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同期信号が出力されるのを防止する。
【0074】
以下、このRTOPによる同期信号のマスク処理について詳細に説明する。
【0075】
[タイミングチャート]
図8に先に説明した内容のタイミングチャ−トを示す。
【0076】
基準同期信号SYNCに対し、スキャナスタート同期信号RTOPは図のようにSYNC1周期分出力されている。マスク後同期信号MSYNCは、前記SYNCを前記RTOPでマスクした信号である。
【0077】
遅延量設定は、図示のように、RTOPが発生する以前はT1という値に設定されており、RTOPを割り込みで処理し、RTOP以降ではT2になるように設定値の変更を行う。
【0078】
[ハード構成]
図9に遅延量設定のためのハードウエア構成を示す。
【0079】
同図において、1021は全体を司るCPUであり、1022はマスクのためのゲート回路、1023は遅延回路である。
【0080】
ゲート回路1022は、スキャンスタート同期信号RTOPと基準同期信号SYNCが入力され、RTOP発生時に基準同期信号SYNCがマスクされたマスク後同期信号MSKSYNCを生成するものである。CPU1021は、MSKSYNC信号が割り込み端子に入力されており、割り込み処理として、遅延手段1023へのレジスタ設定を行う。遅延手段1023は入力されたMSKSYNC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。
【0081】
[遅延量設定]
以下に、CPU17が光量コントローラ14からデューティ値を読み取り、ディレイ調整回路18のレジスタ51,52に遅延量を設定する、一連の制御について、図10,図11のフローチャートの基づいて説明する。
【0082】
画像読取り動作が開始されると、CPUは、まずレジスタ51,52に“0”、“1”を設定し(S1参照、以下同様)、消灯していた蛍光灯を点灯する(S3)。設定すべき遅延量をデューティ値から算定するため、蛍光灯が消灯している状態では、遅延量を算定することができない。そのため、遅延量無しの設定で蛍光灯を点灯する。また同時に、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ておく(S2)。
【0083】
蛍光灯の光量は、点灯開始直後は不安定な状態にある。CPUは、点灯開始から光量が安定するまで所定時間(本実施例では約0.5秒)待った後(S4)、光量コントローラ14からデューティ値を読み取り(S5)、前記a),b)式からレジスタ51,52に設定すべき値P1,P2を算出、保持しておく(S6)。
【0084】
その後に与えられる、スキャナモータを起動するための信号RTOPを契機として、CPUは予め算出しておいた値P1,P2をレジスタ51,52にそれぞれ設定する。
【0085】
よって、1回目のスキャンのための設定は、光量安定後最初にサンプリングしたデューティ値に基づいて行われることになる。
【0086】
連続スキャン動作中、CPUは所定時間(本実施例では約0.1秒)ごとにデューティ値を読み取り(S7,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32個)保持していく(S9,S10)。メモリ内に所定個数のデューティ値が保持されたら(S10)、それらの値の平均値を算出し(S11)、その平均値に基づいてレジスタ設定値P1,P2を再計算し、保持しておく(S12)。同時に、メモリ全域をクリアする(S13)。
【0087】
連続スキャン動作中に、RTOP信号が与えられると、CPUは保持されている値P1,P2をレジスタ51、52にそれぞれ設定し、遅延量を再設定する(S14)。前述のP1,P2の再計算と、RTOPによる遅延量再設定は、非同期に行われる。すなわち、RTOP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3.2秒間隔で行われる。
【0088】
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る。
【0089】
また、本実施例では、レジスタ設定値P1,P2は、複数の光量検出データの平均値(mean)から算出することになっているが、これを複数の光量検出データの中央値(median)や、最頻値(mode)といった他の統計量としてもよい。
【0090】
この様に、デューティ値が変化した場合に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の区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の区間信号の中心近傍に位置し、かつ残光による非点灯区間での光量を、1蓄積時間内で点灯区間の前後で平均化する事によって、重心位置の変化を微小量とする事ができ、副走査方向の読取りの際の色ずれを実質的に無くすることができる。
【0091】
(実施例2)
実施例2を図5を用いて説明する。
【0092】
図3のブロック回路上の各出力信号に関して、実施例1と同様にSync信号,PWM信号,制御電流波形(管電流),光量を説明する。図5に於いて横軸は時間、縦軸は各出力信号である。
【0093】
図12に於いて、(A)はデューティ値が約25%のときの出力信号、(B)はデューティ値が約60%のときの出力信号を現わしている。本実施例では、調光時のPWM信号(制御パルス)の中心値がSync1の立ち下がり(始めの時点)を中心に時間軸方向に対称な変化をするように構成したものであり、Sync1は図3で示したブロック回路図の中でSync発生器16から出力されるSync信号を現わしており、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。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CPU17上で以下の式により算出が可能である。
【0094】
T=S×(100−デューティ/2) …… 2)
2)式に於いて、Tは遅延時間、Sは1蓄積時間に相当するHsync区間の時間、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Sync2の立ち下がりt6を基準に出力される信号であり、所要のデューティ値の区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で蛍光灯10に対して電流を供給する。図12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10は、管電流を平均化した電流値に相当する一定光量で点灯する。このとき蛍光灯点灯時のPWM信号,管電流,光量のすべての信号の中心であるt5は、固体撮像素子の1蓄積時間に相当するHyncを表わすSync1の区間信号の立ち下がりに一致している。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の区間信号の立ち下がりに一致している。(B)では、デューティ値が約60%になっており、前述の2)式から、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(A)での遅延時間A2よりも短い時間となる。
【0095】
この様に、デューティ値が変化した場合に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の区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の区間信号の中心近傍に位置し、かつ残光による非点灯区間での光量を、1蓄積時間内で点灯区間の前後で平均化する事によって、重心位置の変化を微小量とする事ができ、副走査方向の読取りの際の色ずれを実質的に無くすることができる。
【0096】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スキャン動作毎に白色光源の光量を調整することで光量を安定させると共に、各色の残光特性の違いによる色ずれを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の動作説明図
【図2】蛍光灯の斜視図
【図3】光量制御部の構成を示すブロック図
【図4】実施例1の構成を示すブロック図
【図5】ディレイ調整回路の構成を示すブロック図
【図6】ダウンカウンタ41の構成を示す図
【図7】実施例1のタイミングチャート
【図8】遅延量設定のタイミングチャート
【図9】遅延量設定のためのハードウエア構成を示す図
【図10】デューティから遅延量を設定する処理を示すフローチャート
【図11】デューティから遅延量を設定する処理を示すフローチャート
【図12】実施例2のタイミングチャート
【図13】画像読取り装置における光学系の概略を示す図
【図14】制御波形と残光特性を示す図
【符号の説明】
10 蛍光灯
11 光量センサ
17 CPU
18 ディレイ調整回路
Claims (6)
- 原稿の画像を結像光学系を介して複数のラインセンサ上に結像し画像を読み取る画像読取り装置において、前記複数のラインセンサの各読取り色に対応する各色の残光特性が異なる原稿照射用白色光源と、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電荷蓄積時間内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備え、前記制御値決定手段は、スキャン動作のトリガ信号が出力された場合に、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取り装置。
- 請求項1記載の画像読取り装置において、前記光源制御手段は、パルス幅変調方式を用いて前記白色光源を制御し、前記制御値決定手段は、前記ラインセンサの1電荷蓄積時間における制御パルスの位相を制御するための制御値を決定することを特徴とする画像読取り装置。
- 請求項2記載の画像読取り装置において、前記制御パルスの位相の制御は、前記1蓄積時間における基準時点を中心に時間軸方向に前後対称に制御パルスの幅が変化するように行うものであることを特徴とする画像読取り装置。
- 請求項3記載の画像読取り装置において、前記基準時点は、前記1蓄積時間の中間の時点であることを特徴とする画像読取り装置。
- 請求項3記載の画像読取り装置において、前記基準時点は、前記1蓄積時間の始めの時点であることを特徴とする画像読取り装置。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載の画像読取り装置において、前記白色光源は、複数種の蛍光体を用いた蛍光灯であることを特徴とする画像読取り装置。
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