JP3843989B2 - 画像処理装置 - Google Patents

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Description

この発明は原稿を読み取り、画像データを生成する技術に関する。
スキャナ装置は単体で利用されたり、コピー装置などに搭載されたりして、例えば紙に印刷された原稿をデジタルデータに変換するために利用されている。近年、原稿をカラーで読み取ることができるカラースキャナ装置が普及している。そうしたカラースキャナ装置は、例えば赤成分(R)、緑成分(G)、青成分(B)をそれぞれ個別に読み取るためのラインセンサを有し、それらのラインセンサから得た電圧値に基づいて画像データを生成する。RGBそれぞれのラインセンサは、主走査方向に対して平行に所定の間隔(以下、単に「ラインギャップ」という)をおいて配置されている。そのため、所定のタイミングでは各ラインセンサは、原稿上のそれぞれ異なるラインを読み取っている。そこで、各ラインセンサから取得した画素データを蓄積するライン補正メモリを設け、先行するラインセンサの画素データを遅延してライン補正メモリから読み込み、合成することにより同一ラインにおけるRGB形式の画素データを生成する。そして、ライン毎の生成したRGB形式の画素データを組み合わせることで、原稿の画像データが生成される。
原稿を読み取る際の倍率は、ラインセンサのサンプリング周期が一定の場合、原稿に対するラインセンサのサンプリング位置の相対的な移動速度により決まる。例えば原稿を拡大する場合には移動速度を遅くし、原稿を縮小する場合には移動速度を速くする。したがって、移動速度によってはそれぞれのラインセンサが原稿上の同一のラインを読み取れないことがある。このときに各ラインセンサから取得した画素データを合成すると、画質が悪くなってしまう。こうした変倍時に生じる読み取りラインのずれを補正する技術として、各ラインセンサにおけるサンプリング周期を変更するものがある(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−60846号公報
特許文献1は、倍率に応じて各ラインセンサのサンプリングタイミングを制御することにより任意の倍率でも同一ラインの読み取りを可能にする。しかしながら、ラインセンサ毎にサンプリングタイミングを制御するためのハードウエアは高価になってしまう。
本発明はこうした点に鑑みてなされたもので、その目的は、変倍率に応じて生じる画質の低下を抑え、状況に応じて効率的な読取処理を可能とする画像処理技術の提供にある。
本発明のある態様は、画像処理装置である。この装置は、所定の間隔で主走査方向に対して平行に設けられた赤色成分用と緑色成分用と青色成分用との複数のラインセンサと、原稿と前記ラインセンサのサンプリング位置とを副走査方向に相対的に移動させる移動手段と、前記赤色成分用と緑色成分用と青色成分用とのラインセンサから受け付けた読取データを合成することで、前記原稿を読み取る倍率に応じた画像データを生成する手段と、所定の距離を1サンプリング周期の間に一定速度で、前記サンプリング位置と前記原稿とを相対移動させ、前記読取データを各前記ラインセンサから取得する速度優先モードで前記移動手段を制御する第1速度制御部と、前記速度優先モードにおいて前記1サンプリング周期の間に移動する前記所定の距離を複数の前記サンプリング周期の間に一定速度で、前記サンプリング位置と前記原稿とを相対移動させ、前記読取データを各前記ラインセンサから取得する画質優先モードで前記移動手段を制御する第2速度制御部と、を有する速度制御部と、読取モードとして前記速度優先モードまたは前記画質優先モードを受け付け、それらの指示を前記速度制御部に出力する操作部と、前記倍率を設定する設定手段と、を備え、前記速度制御部は、前記操作部を介して受け付けた指示に応じて、前記第1速度制御部または前記第2速度制御部に制御を切り替える切替指示部を有し、当該切替指示部は、前記設定手段により拡大の変倍率が設定された場合に、記操作部を介して受け付けた指示に応じた前記第1速度制御部または前記第2速度制御部での前記サンプリング位置の相対移動速度を等倍率の相対移動速度の前記変倍率の逆数倍にして前記原稿上の所定の範囲におけるサンプリング回数を前記変倍率倍とし、前記画像データを生成する手段は、前記画質優先モードにて、前記各ラインセンサの前記読取データの中から互いに前記サンプリング位置が近いものを選択して合成することを特徴とする。これにより、画質優先モードと速度優先モードとをユーザの意志により切り替えることができる。ここで、画質優先モードは、原稿上の所定の間隔をラインセンサのサンプリング位置が移動する間に複数の画像データを読み取るため、速度優先モードに比べて移動速度を遅くする必要がある。このため、画質優先モードの方が速度優先モードより処理に時間がかかるが、速度優先モードより高画質で原稿を読み取ることができる。
この装置は、前記設定手段により等倍率が設定された場合、前記速度制御部の前記切替指示部は初期状態を予め前記速度優先モードに切り替え、前記設定手段により変倍率が設定された場合、前記速度制御部の前記切替指示部は初期状態を予め前記画質優先モードに切り替えてよい。これにより、設定された倍率により各ラインセンサが原稿上の同一ラインを読み取れない場合、すなわち各ラインセンサが読み取ったラインにずれが生じる場合に、画質優先モードがデフォルトとして自動的に切り替えられる。つまり、画質を優先するようにデフォルトのモードが切り替えられる。
この装置は、前記切替指示部における初期状態を予め前記速度優先モードまたは前記画質優先モードに設定する手段を更に備えてもよい。これにより、ユーザの方針、つまり画質を優先するか、速度を優先するかに応じて、予めそのいずれかを設定することができる。
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明によれば、原稿読み取り時の方針をユーザが任意に選択できるので、利便性の高い画像処理装置を提供できる。
図1(a)は、原稿を等倍率(100%)で読み取る時の各ラインセンサの位置(ラインセンサのサンプリング位置)とサンプリングタイミングの関係を示す図である。本図で、横軸は時間を示し、縦軸はラインセンサのサンプリング位置と原稿との相対位置を示す。LR、LG、およびLBは、それぞれ赤色成分用、緑色成分用、ならびに青色成分用のラインセンサのサンプリング位置の時間経過にともなう位置を示す。それぞれのラインセンサは、周期Tで供給されるクロックに基づいてサンプリングを行う。具体的には、周期Tの間、蓄光を行い、積分値を出力する。
一般に、ラインギャップをL、等倍率のときの移動速度をVとすると、周期Tの間にラインセンサのサンプリング位置が移動する距離はVTとなる。このとき、VTは、ラインセンサの主走査方向に並ぶ光電素子の間隔Pと一致する。つまり、等倍率のときに各ラインセンサは1辺の長さが光電素子の間隔Pの正方領域を読み取ることができる。そして、各ラインセンサは、ラインギャップLが光電素子の間隔Pの自然数倍になるように配置されている。この自然数をmとすると、
L=mP=m
が成り立つ。
本図では、各ラインセンサのラインギャップLは、1ラインになっている。つまり、L=VTとなっており、原稿を等倍率で読み取る場合、各ラインセンサは、周期Tである時間SHの間に1ライン分進む速度で移動する。これにより、各ラインセンサは、原稿上の同一のラインを読み取ることができる。本図では、赤色成分用ラインセンサが読み取ったラインを、SH時間後に緑色成分用ラインセンサが読み取り、2・SH時間後に青色成分用のラインセンサが読み取る。したがって、青成分用のラインセンサからの出力値と、2周期前の赤成分用ラインセンサからの出力値と、1周期前の緑成分用ラインセンサからの出力値とを合成することで同一ラインのRGB形式の画素データを得ることができる。つまり、ラインギャップに応じて、少なくとも2つのラインセンサからの出力値を一時的に蓄積し、遅延して合成することで同一ラインのRGB形式の画素データを得ることができる。こうした補正処理を以下、単に「遅延処理」という。また、各ラインセンサがサンプリングを行った原稿上の位置を「サンプリング位置」という。
図1(b)は、原稿を125%に拡大して読み取る時の各ラインセンサのサンプリング位置とサンプリングタイミングの関係を示す図である。LR、LG、およびLBは、原稿上の所定の範囲を図1(a)におけるサンプリング回数の1.25倍のサンプリングを行うときの各ラインセンササンプリング位置とサンプリングタイミングの関係を示す。つまり、各ラインセンサのサンプリング位置の移動速度を図1(a)の移動速度より遅くすることにより、原稿上の所定の範囲において1.25倍多くサンプリングを行う。このとき、赤色成分用ラインセンサのサンプリング位置PRに対応する緑色成分および青色成分のサンプリング位置は、それぞれサンプリング位置PGならびにサンプリング位置PBになり、それぞれ異なる位置になってしまう。このような読み取り処理を、以下「速度優先モード」という。
このようにサンプリング位置が異なる場合に、各ラインセンサのサンプリング位置を一致させるためには、サンプリングタイミングをラインセンサ毎に制御することが考えられるが、ラインセンサ毎にクロックを供給するための回路が必要になりコストが高くなってしまう。また、ラインセンサは、感度、原稿に投射する光量に応じてサンプリングに必要な蓄光時間が決まる。そのため、ラインセンサのスペック上の蓄光時間がサンプリング周期の最小値になるという制限がある。
そこで、本実施の形態では、各ラインセンサの移動速度を遅くすることで、通常1回のサンプリングで済む原稿の範囲を、複数回サンプリングし、複数のサンプリング位置の中から、近いものを選択して合成する。つまり、速度優先モードにおける、倍率に対応する移動速度をV、サンプリング数をSとした場合、
VT/S (S=2、3・・・)
のライン幅で読み取るように速度を調整する。つまり、V/Sの速度でラインセンサのサンプリング位置を移動する。
例えば、通常1回のサンプリングで読み取るライン幅を3回のサンプリングで読み取る場合、3倍の時間をかけてラインセンサのサンプリング位置が移動する。LR'、LG'、およびLB'は、3倍の時間をかけて移動する場合の各ラインセンササンプリング位置とサンプリングタイミングの関係を示す。例えば、LRとLR'とを比較すると、前者が時間t0からt1の間に1ライン分を移動するのに対し、後者は同じ距離を時間t0からt3まで3倍の時間をかけて移動する。この間に、3回サンプリングを行う。つまり、LRにおける1ラインの幅を、3つのラインに分割して読み取る。
例えば、位置「0」における画素データを合成する場合、赤色成分として「PR」が選択され、緑色成分は「PG1、PG2、PG3」の中から位置「0」に近い「PG2」が選択され、青色成分は「PB1、PB2、PB3」の中から「PB2またはPB3」が選択される。具体的に示すと、等倍率のときの速度を1とすると、倍率125%のときの速度は4/5になる。よって、LB'の位置yは、時間tを使って、
y=t・4/15−2 (式a)
となる。
PB1は、式aより、y=6・4/15−2=−6/15となる。同様にPB2およびPB3は、それぞれy=−2/15ならびにy=2/15となる。よって、PB2またはPB3が選択される。このように、理論的に算出した距離に基づいて、3つの値のいずれかを選択してもよい。また、倍率に応じて紙送りのためのモータを駆動しても、モータからローラまでのギヤの遊びや、ローラと紙との密着度など種々の機構的な要因により、モータの回転と紙を送るローラの回転とは完全に連動せず、動作のタイミングや紙の送り量は理論値と若干のずれを生じる。こうしたずれ量は理論的に算出することは難しいため、経験則的にずれが少なくなる値を選択してもよい。
これにより、1回の読み取り処理に必要な時間は長くなるが、画質のよい画像を得ることができる。このような読み取り処理を、以下「画質優先モード」という。つまり画質優先モードは、速度優先モードにおいて、1回のサンプリングで読み取るライン幅を、複数回のサンプリングで読み取ることで高画質を実現するモードである。
図2は、図1を用いて説明した速度優先モードと画質優先モードとを概念的に示す図である。速度優先モードは、所定の距離を1周期の間に一定速度で移動し、ひとつの読取データを各ラインセンサから取得する。それに対し、画質優先モードは、速度優先モードにおいて1周期の間に移動する距離を3周期の間に一定速度で移動し、3つの読取データを各ラインセンサから取得する。そして、画質優先モードでは、3つの読取データの中から、各ラインセンサの読取データのサンプリング位置に互いに近いサンプリング位置における読取データがひとつ選択される。これにより、サンプリング位置の違いにより画質が悪くなることを抑えることができる。こうした補正を、以下「ずれ処理」という。本実施の形態では、変倍率で原稿を読み取る場合に、前述した速度優先モードと画質優先モードとをユーザの指示に応じて任意に切り替えることができる。以下、速度優先モードと画質優先モードとを総称して「読取モード」という。
図3は、実施の形態に係る画像処理装置100の内部構成図である。読取部102は、原稿70に含まれる赤色成分を読み取る第1ラインセンサ104Rと、緑色成分を読み取る第2ラインセンサ104Gと、青成分を読み取る第3ラインセンサ104Bとを有する。第1ラインセンサ104R、第2ラインセンサ104Gおよび第3ラインセンサ104B(以下、単に「ラインセンサ104」という)は、それぞれ主走査方向に平行に設けられている。それぞれのラインセンサ104は、等間隔に設けられてもよいし、任意の間隔で配置されていてもよい。本実施の形態では、ラインセンサ104が等間隔に設けられている場合を例に説明する。
移動部110は、読取部102による読み取り位置、すなわち、ラインセンサのサンプリング位置と原稿70とを相対的に移動するためのユニットであり、速度制御部120からの指示に応じて原稿70に対するラインセンサのサンプリング位置の相対的な移動速度を調整する。移動部110の具体的構成としては種々のものを採用することができ、例えば、固定された原稿70に対して読取部102を移動してもよいし、固定された読取部102に対して原稿70を移動してもよい。また、ラインセンサ自体は移動させず、光源およびミラーからなる光学系を動かすことによりラインセンサのサンプリング位置を原稿70に対して相対的に移動させる構成とすることもできる。具体的には、移動部110を、
(i)光源および第1ミラーを搭載した第1キャリッジ、
(ii)第2ミラー、第3ミラーを搭載した第2キャリッジ、および、
(iii)これらを副走査方向に駆動する駆動部
を含むユニットとし、ラインセンサ自体は静止させたまま、第1キャリッジおよび第2キャリッジを副走査方向に駆動し、これにより、ラインセンサのサンプリング位置を原稿70に対して相対的に移動させる構成とすることができる。
取得部114は、クロック供給部112から供給されたクロックに基づいて、第1ラインセンサ104R、第2ラインセンサ104Gおよび第3ラインセンサ104Bから電圧値を取得する。取得部114は、各ラインセンサ104から取得した電圧値を、デジタル値に変換して、ライン毎に画素データとして記憶部130に一時的に蓄積する。つまり取得部114は、色成分毎の画素データ(以下、単に「単色画素データ」という)を読み取った原稿のライン毎に所定のライン数分蓄積する。
操作部106は、例えばタッチパネル、ボタン、表示パネルなどによりユーザインターフェースを実現し、各種の指示をユーザから受け付ける。操作部106は、読取モードとして速度優先モードまたは画質優先モードを受け付けるほか、例えば倍率、解像度、カラー/モノクロの指定などをユーザから受け付ける。そして、操作部106は、それらの指示を速度制御部120に出力する。速度制御部120はそれらの指示に応じて移動部110の移動速度を制御する。
速度制御部120は、第1速度制御部122、第2速度制御部124、切替指示部126、およびスキャン条件設定部128を有する。第1速度制御部122は原稿の読み取り速度を優先する速度優先モードで移動部110を制御するためのユニットであり、第2速度制御部124は画質を優先する画質優先モードで移動部110を制御するためのユニットである。切替指示部126は、操作部106を介してユーザから受け付けた指示に応じて、第1速度制御部122または第2速度制御部124に制御を切り替える。例えば速度優先モードが指示された場合、切替指示部126は第1速度制御部122に制御を指示し、画質優先モードが指示された場合、切替指示部126は第2速度制御部124に制御を指示する。これにより、ユーザの意志に応じて、速度優先モードと画質優先モードとを切り替えることができるので、ユーザは利用目的に応じて適切な読取モードを選択できる。
また、切替指示部126は、例えば前回の読取処理で利用した読取モードをデフォルトモードとして保持し、ユーザから変更の指示が無ければそのデフォルトモードで速度制御するように第1速度制御部122または第2速度制御部124に制御を指示してもよい。また、切替指示部126は、予め優先モードとして、速度優先モードまたは画質優先モードをユーザから操作部106を介して受け付けておき、ユーザから変更の指示が無ければその優先モードで速度制御するように第1速度制御部122または第2速度制御部124に制御を指示してもよい。これにより、ユーザは読取モードの指定を毎回行わなくてよいので画像処理装置100の操作性を向上できる。
スキャン条件設定部128は、倍率、解像度、カラー/モノクロなどの読み取り時の各種の条件と読取モードとを対応付けて保持する。そして、切替指示部126は、ユーザが指定した読取指示に応じて、スキャン条件設定部128を参照して、デフォルトモードを速度優先モードまたは画質優先モードに切り替えてよい。例えば、スキャン条件設定部128に、読取条件として解像度と読取モードとが対応付けられている場合、切替指示部126は、ユーザに指定された解像度に応じてデフォルトモードを切り替えることができる。つまり、切替指示部126は、ユーザの指定した読取指示に応じて、速度優先モードおよび画質優先モードのいずれか一方をデフォルトモードに切り替える。そして、ユーザから他方に切り替えることが指定された場合に、指定された他方の読取モードに切り替える。
例えば、読取条件として、解像度「300dpi」が指定されたとき、速度優先モードを利用することと、解像度「600dpi」が指定されたとき、画質優先モードを利用することをスキャン条件設定部128が保持しているとする。読取指示としてユーザから解像度「300dpi」が指定されると、切替指示部126は、スキャン条件設定部128を参照して、速度優先モードをデフォルトモードに切り替える。つまり、低解像度の場合には、切替指示部126は、読み取り速度を優先するように第1速度制御部122に動作を指示し、高解像度の場合には、切替指示部126は、画質を優先するように第2速度制御部124に動作を指示する。これにより、ユーザが指定した解像度に応じて、ユーザが指示するであろう読取モードを予めデフォルトモードとすることができるので、画像処理装置100の操作性を向上できる。また、解像度が低いほど、ラインセンサの移動速度が速くなるため、ずれ量が増す。そこで、低い解像度が指定された場合に画質優先モードをデフォルトモードにし、高い解像度が指定された場合に速度優先モードをデフォルトモードとしてもよい。また、他の例では読取モードと解像度とを対応付けて読取条件として保持し、ユーザに指定された読取モードに応じて、解像度を設定してもよい。
また、スキャン条件設定部128は、倍率と変倍率か否かを指定する情報とを対応付けて保持してもよい。そして、切替指示部126は、ユーザに指定された倍率が変倍率の場合に、画質優先モードをデフォルトモードに切り替えてもよい。これにより、ユーザが指定した原稿読み取り時の倍率に応じて、ユーザが指示するであろう読取モードを予めデフォルトモードとすることができるので、画像処理装置100の操作性を向上できる。
また、スキャン条件設定部128は、ユーザにカラー印刷が指定された場合に、画質優先モードをデフォルトモードにし、モノクロ印刷が指定された場合に、速度優先モードをデフォルトモードにすることを保持してもよい。そして、切替指示部126は、ユーザからのカラー印刷指示またはモノクロ印刷指示に応じて、画質優先モードもしくは速度優先モードをデフォルトモードに切り替えてもよい。
また、ユーザからカラー印刷および変倍率を指定された場合に、画質優先モードをデフォルトモードに切り替えてもよい。このように読取条件を予め設定し、ユーザの読取指示に応じて自動的にデフォルトモードを切り替えることで、操作性が向上する。
第1速度制御部122は、速度優先モードで読み取りを行うように移動部110の移動速度を制御する。つまり、第1速度制御部122は、ラインセンサのサンプリング位置と原稿との相対移動距離が、ひとつのサンプリング周期の間に1ラインになるように移動部110を制御する。
第2速度制御部124は、画質優先モードで読み取りを行うように移動部110の移動速度を制御する。つまり、第2速度制御部124は、ラインセンサのサンプリング位置と原稿との相対移動距離が、複数のサンプリング周期の間に1ラインになるように移動部110を制御する。速度を遅くすることにより、サンプリング位置は増え画質も向上するが、読取処理に必要な時間は長くなる。そこで、本実施の形態における画像処理装置100は、ユーザの目的に応じて、第1速度制御部122および第2速度制御部124のどちらかを選択できるように構成されている。
選択部116は、画像データを形成するために、同一ラインにおける各色成分の単色画素データを記憶部130から読み込み、生成部118に出力する。第1速度制御部122により移動部110を制御している場合、選択部116は遅延処理に基づいて単色画素データを選択する。また、第2速度制御部124により移動部110を制御している場合、選択部116は遅延処理とずれ処理とに基づいて単色画素データを選択する。
生成部118は、選択部116から供給された同一ラインにおける単色画素データを合成して、RGB形式のRGB画素データを生成する。そして、選択部116から供給された全てのライン分のRGB画素データを順次組み合わせることにより画像データを生成する。
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
(a)は、原稿を等倍率で読み取る時の各ラインセンサのサンプリング位置とサンプリングタイミングの関係を示す図であり、(b)は、原稿を125%に拡大して読み取る時の各ラインセンサのサンプリング位置とサンプリングタイミングの関係を示す図である。 図1を用いて説明した速度優先モードと画質優先モードとを概念的に示す図である。 実施の形態に係る画像処理装置の内部構成図である。
符号の説明
70 原稿、100 画像処理装置、102 読取部、104 ラインセンサ、106 操作部、110 移動部、112 クロック供給部、114 取得部、116 選択部、118 生成部、120 速度制御部、122 第1速度制御部、124 第2速度制御部、126 切替指示部、128 スキャン条件設定部、130 記憶部。

Claims (3)

  1. 所定の間隔で主走査方向に対して平行に設けられた赤色成分用と緑色成分用と青色成分用との複数のラインセンサと、
    原稿と前記ラインセンサのサンプリング位置とを副走査方向に相対的に移動させる移動手段と、
    前記赤色成分用と緑色成分用と青色成分用とのラインセンサから受け付けた読取データを合成することで、前記原稿を読み取る倍率に応じた画像データを生成する手段と、
    所定の距離を1サンプリング周期の間に一定速度で、前記サンプリング位置と前記原稿とを相対移動させ、前記読取データを各前記ラインセンサから取得する速度優先モードで前記移動手段を制御する第1速度制御部と、前記速度優先モードにおいて前記1サンプリング周期の間に移動する前記所定の距離を複数の前記サンプリング周期の間に一定速度で、前記サンプリング位置と前記原稿とを相対移動させ、前記読取データを各前記ラインセンサから取得する画質優先モードで前記移動手段を制御する第2速度制御部と、を有する速度制御部と、
    読取モードとして前記速度優先モードまたは前記画質優先モードを受け付け、それらの指示を前記速度制御部に出力する操作部と、
    前記倍率を設定する設定手段と、を備え、
    前記速度制御部は、前記操作部を介して受け付けた指示に応じて、前記第1速度制御部または前記第2速度制御部に制御を切り替える切替指示部を有し、当該切替指示部は、前記設定手段により拡大の変倍率が設定された場合に、記操作部を介して受け付けた指示に応じた前記第1速度制御部または前記第2速度制御部での前記サンプリング位置の相対移動速度を等倍率の相対移動速度の前記変倍率の逆数倍にして前記原稿上の所定の範囲におけるサンプリング回数を前記変倍率倍とし、
    前記画像データを生成する手段は、前記画質優先モードにて、前記各ラインセンサの前記読取データの中から互いに前記サンプリング位置が近いものを選択して合成することを特徴とする画像処理装置。
  2. 前記設定手段により等倍率が設定された場合、前記速度制御部の前記切替指示部は初期状態を予め前記速度優先モードに切り替え、前記設定手段により変倍率が設定された場合、前記速度制御部の前記切替指示部は初期状態を予め前記画質優先モードに切り替えることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 前記切替指示部における初期状態を予め前記速度優先モードまたは前記画質優先モードに設定する手段を更に備えることを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。
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