JP3918479B2

JP3918479B2 - シェーディング補正の基準データ設定方法及び画像読み取り装置

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Publication number: JP3918479B2
Application number: JP2001275207A
Authority: JP
Inventors: 幸雄岡村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2021-09-11
Also published as: JP2003087564A; US20030072040A1; US7236270B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シェーディング補正の基準データ設定方法及び画像読み取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像読み取り装置においては、イメージセンサに搭載された各受光素子について出力された出力信号にシェーディング補正を施している。
【０００３】
シェーディング補正の実施には、黒基準データ及び白基準データと呼ばれる基準データが用いられる。画像読み取り装置は、写真フィルム、写真、印刷文書等の被写体の読み取り動作を実行する前に白基準像及び黒基準像を入力し、イメージセンサの出力信号を検査して黒基準データ及び白基準データを設定している。
【０００４】
図４は、従来の技術における白基準データ及び黒基準データを設定して被写体を読み取る処理の流れと、そのときの光度との関係を表す図である。図４に示すように、従来の技術においてはまず黒基準データを先に設定し、その後に白基準データを設定している。黒基準データの設定では、光源を消灯して（図４のａ点）イメージセンサに黒基準像を入力する処理（ステップＳ２０５）と、入力した黒基準像についてイメージセンサの出力信号を検査して受光素子毎に黒基準データを設定する処理（ステップＳ２１０）とを行い、黒基準像を入力する処理が終了した段階（図４のｂ点）で光源を点灯している。点灯した光源の光度は時間の経過に伴ってある値まで単調増加して安定する（図４のｃ点）。黒基準データの設定が終了し且つ光度が安定すると、次に白基準データの設定を行う（ステップＳ２２０）。白基準データの設定では、光源を点灯した状態でイメージセンサに白基準像を入力する処理と、入力した白基準像についてイメージセンサの出力信号を検査して受光素子毎に白基準データを設定する処理とを行う。白基準データの設定が終了した後、光源を点灯した状態で、イメージセンサに被写体の光学像を入力し白基準データ及び黒基準データを用いてシェーディング補正した画像データを出力する処理を開始する（ステップＳ２２５）。
【０００５】
白基準データの誤差は画質に重大な影響を与えるため、図４で示すように白基準データの設定（ステップＳ２２０）は、光源を点灯してから光度が安定するまで十分に待った後に開始している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般に光源は点灯されてから光度が安定するまでに数秒〜十数秒の時間を要するため、黒基準像を入力する処理が終了して光源を点灯してから白基準データの設定を開始するまでの待ち時間が長く、結果として被写体の読み取りを開始するまでの時間が長くなっているという問題がある。
【０００７】
本発明は上記問題を解決するために創作されたものであって、その目的はシェーディング補正に用いる基準データの設定開始から読み取り開始までの時間を短縮するシェーディング補正の基準データ設定方法及び画像読み取り装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によるシェーディング補正の基準データ設定方法は、光源を点灯してイメージセンサに白基準像を入力する白基準像入力段階と、白基準像についてイメージセンサの出力信号を検査して有効受光素子ごとに白基準データを設定する白基準設定段階と、白基準像入力段階の後に光源を消灯してイメージセンサに黒基準像を入力する黒基準像入力段階と、黒基準像についてイメージセンサの出力信号を検査して有効受光素子ごとに黒基準データを設定する黒基準設定段階と、黒基準像を入力した後、黒基準データの設定が終了するより前に光源を点灯し、光源の光度が安定する前にイメージセンサに被写体の光学像の入力を開始し、白基準データ及び黒基準データを用いてシェーディング補正した画像データを出力する読み取り段階と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
かかるシェーディング補正の基準データ設定方法によると、光源の光度が増加する過程と被写体の光学像を読み取る過程とを一部並行して行えるようになることから、シェーディング補正に用いる基準データの設定開始から読み取り開始までの時間を短縮できる。
【００１０】
更に、白基準設定段階は、イメージセンサの遮光された受光素子について光源点灯時の出力信号を検査して暫定黒基準データを設定する第一の段階と、暫定黒基準データを用いて白基準データを設定する第二の段階とを含むことが望ましい。遮光された受光素子を用いることにより、白基準データを設定する前に光源を消灯させる必要がなくなる。
【００１１】
更に、白基準設定段階の第一の段階において、イメージセンサの信号電荷の転送速度を、読み取り段階におけるイメージセンサの信号電荷の転送速度より高速に制御することが望ましい。これにより、暫定黒基準データの設定に要する時間を短縮することができる。
【００１２】
更に、黒基準像入力段階において、有効受光素子に黒基準像を複数回入力し、黒基準設定段階において、黒基準像についてイメージセンサの出力信号を複数回検査し有効受光素子ごとの出力信号の平均に基づいて黒基準データを設定することが望ましい。これにより、黒基準データに含まれるランダムノイズの影響を低減することができ、読み取られる画像の品質が向上する。
【００１３】
更に、黒基準像入力段階において、有効受光素子に黒基準像を１００回以上入力し、黒基準設定段階において、黒基準像についてイメージセンサの出力信号を１００回以上検査することが望ましい。イメージセンサの出力信号に含まれるランダムノイズは、受光素子から出力される出力信号の出力値のばらつきの約１／１０である。ランダムノイズは平均することにより、検出回数の平方根に反比例するので、検出回数を１００回以上として出力値を平均することにより、ランダムノイズを有効受光素子毎の出力値のばらつき以下にすることができる。従って黒基準データに含まれるランダムノイズの影響を低減でき、読み取られる画像の品質が向上する。
【００１４】
本発明による画像読み取り装置は、複数の受光素子を有するイメージセンサと、被写体を照射する光源を有しイメージセンサに光学像を入力する光学系と、イメージセンサの出力信号に基づいて光学像を表す画像データを出力する処理部と、光源を点灯してイメージセンサに白基準像を入力する白基準入力手段と、白基準像についてイメージセンサの出力信号を検査して有効受光素子ごとに白基準データを設定する白基準設定手段と、白基準像を入力した後に光源を消灯してイメージセンサに黒基準像を入力する黒基準像入力手段と、黒基準像についてイメージセンサの出力信号を検査して有効受光素子ごとに黒基準データを設定する黒基準設定手段と、黒基準像を入力した後、黒基準データの設定が終了するより前に光源を点灯し、光源の光度が安定する前にイメージセンサに被写体の光学像の入力を開始し、白基準データ及び黒基準データを用いて処理部からシェーディング補正した画像データを出力させる読み取り手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
かかる画像読み取り装置によると、光源の光度が増加する過程と被写体の光学像を読み取る過程とを一部並行して行えるようになることから、シェーディング補正に用いる基準データの設定開始から読み取り開始までの時間を短縮できる。
【００１６】
更に、イメージセンサは遮光された受光素子を有し、白基準設定手段は、遮光された受光素子について光源点灯時の出力信号を検査して暫定黒基準データを設定し、暫定黒基準データを用いて白基準データを設定することが望ましい。遮光された受光素子を用いることにより、白基準データを設定する前に光源を消灯させる必要がなくなる。
【００１７】
更に、白基準設定手段は、遮光された受光素子についてイメージセンサの出力信号を検査するとき、イメージセンサの信号電荷の転送速度を読み取り手段より高速に制御することが望ましい。これにより、暫定黒基準データの設定に要する時間を短縮することができる。
【００１８】
更に、黒基準像入力手段は、有効受光素子に黒基準像を複数回入力し、黒基準設定手段は、黒基準像についてイメージセンサの出力信号を複数回検査し有効受光素子ごとの出力信号の平均に基づいて黒基準データを設定することが望ましい。これにより、黒基準データに含まれるランダムノイズの影響を低減することができ、読み取られる画像の品質が向上する。
【００１９】
更に、黒基準像入力手段は、有効受光素子に黒基準像を１００回以上入力し、黒基準設定手段は、黒基準像についてイメージセンサの出力信号を１００回以上検査することが望ましい。イメージセンサの出力信号に含まれるランダムノイズは、受光素子から出力される出力信号の出力値のばらつきの約１／１０である。ランダムノイズは平均することにより、検出回数の平方根に反比例するので、検出回数を１００回以上として出力値を平均することにより、ランダムノイズを有効受光素子毎の出力値のばらつき以下にすることができる。従って黒基準データに含まれるランダムノイズの影響を低減でき、読み取られる画像の品質が向上する。
【００２０】
なお、本発明のシェーディング補正の基準データ設定方法及び画像読み取り装置を構成する複数の手段は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源とプログラムにより機能が特定されるハードウェア資源との任意の組み合わせにより構成される。また、これら複数の手段は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で構成されるものである必要はない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による画像読み取り装置の一実施例であるイメージスキャナ１０の構成について図２及び図３に基づいて説明する。
【００２２】
図２は、本発明による画像読み取り装置の一実施例としてのイメージスキャナ１０を示す模式図である。イメージスキャナ１０は、直方体の本体１２の上面に原稿台１４を備えた所謂フラットベッド型である。
【００２３】
原稿台１４は概ね矩形のガラス板等の透明板で形成され、その盤面１５上に写真フィルム、写真、印刷文書等の被写体Ｍが載置される。原稿台１４の周縁部には、概ね矩形枠状の原稿ガイド１６が接合されている。原稿ガイド１６は、被写体Ｍに当接し原稿台１４の盤面１５上に被写体Ｍを位置決めする。原稿ガイド１６には、主走査方向に延びる白基準板２８が接合されている。白基準板２８は高反射率均一反射面を有する。
【００２４】
原稿カバー６０は本体１２に揺動自在に連結されている。原稿カバー６０は原稿台１４に載置される被写体Ｍを押さえるとともに、反射原稿用光源２２または透過原稿用光源８０の放射光以外の光が被写体を照らすことがないように原稿台１４を被覆するものである。原稿マット７０は原稿カバー６０に脱着自在に係止されている。原稿マット７０は、反射原稿の読み取り時に原稿カバー６０に装着され、透過原稿の読み取り時には原稿カバー６０から取り外される。原稿マット７０は、原稿カバー６０に装着されると光拡散板８２を被覆し、原稿カバー６０から取り外されると光拡散板８２を露出させるように、その形状と取り付け位置とが設定されている。
【００２５】
透過原稿用光源８０は原稿カバー６０に収容されている。透過原稿用光源８０は蛍光管ランプ等の管照明装置と光拡散板８２と反射板とから構成されている。図示しない管照明装置はその長手方向軸がキャリッジ２４の往復移動方向と平行に延びる姿勢で原稿カバー６０に設けられている。光拡散板８２は原稿カバー６０の揺動軸と平行な概ね矩形の半透明の導光板から構成され、管照明装置又は反射板から入射する光を拡散させて透過させる。図示しない反射板は樋状に湾曲した薄板状に形成され、その長手方向軸が管照明装置の長手方向軸に平行な姿勢で原稿カバー６０に設けられている。反射板は管照明装置の放射光を光拡散板８２に向けて反射する。透過原稿用光源８０で写真フィルム等の透過原稿を照射することで透過原稿を走査可能となる。
【００２６】
キャリッジ２４は原稿台１４の盤面１５と平行に往復移動自在に本体１２に収容されている。キャリッジ２４は光学系３０とイメージセンサ２０を搭載している。キャリッジ２４は原稿台１４の盤面１５に対し平行なガイド用のシャフト等にスライド自在に係止されている。ガイド用のシャフトの長手方向軸は図２のＡ方向に延伸している。キャリッジ２４は例えばベルトにより牽引されてイメージセンサ２０及び光学系３０を図２のＡ方向に運搬する。
【００２７】
光学系３０は、反射原稿用光源２２、ミラー３４、集光レンズ３６等で構成されている。反射原稿用光源２２は蛍光管ランプ等の管照明装置から構成されている。反射原稿用光源２２は、その長手方向軸がイメージセンサ２０の長手方向軸と平行に延びる姿勢でキャリッジ２４に搭載されている。図２に破線で示すように、反射原稿用光源２２により照射された被写体Ｍの主走査線上の反射光像及び又は透過原稿用光源８０により照射された被写体Ｍの主走査線上の透過光像はミラー３４及び集光レンズ３６によりイメージセンサ２０に結像される。
【００２８】
図３は、イメージスキャナ１０を示すブロック図である。
【００２９】
イメージセンサ２０は、フォトダイオード等の複数の受光素子が図２において紙面垂直方向に直線状に並ぶ姿勢でキャリッジ２４に搭載されている。イメージセンサ２０は、光学系３０により入力される主走査線上の光学像を走査しその光学像の濃淡に相関する電気信号を出力する。イメージセンサ２０は、可視光、赤外光、紫外光等、所定の波長領域の光を光電変換して得られる電荷を一定時間蓄積し、受光素子ごとの受光量に応じた電気信号をＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＭＯＳトランジスタスイッチ等を用いて出力する。イメージセンサ２０としてはレンズ縮小型を用いてもよいし密着型を用いてもよい。また、カラーフィルタアレイを用いた３又は６ライン構成のカラーイメージセンサを用いてもよい。イメージセンサ２０は、被写体の読み取り時に出力される画像データを構成する画素に対応する有効受光素子と、予め遮光された６０個の受光素子とを備えている。遮光された受光素子について出力された出力値は、後述する暫定黒基準データの設定に用いられる。なお、本実施例では、予め遮光された受光素子を用いているが、有効受光素子を黒基準像の入力時に一時的に遮光するようにしてもよい。
【００３０】
主走査駆動部１０２はキャリッジ２４に固定された基板に搭載される。主走査駆動部１０２は、イメージセンサ２０を駆動するために必要な駆動パルスをイメージセンサ２０に出力する駆動回路である。主走査駆動部１０２は、例えば同期信号発生器、駆動用タイミングジェネレータ等から構成される。主走査駆動部１０２は、駆動パルスを出力する間隔を調整することによりイメージセンサ２０に蓄積される信号電荷の蓄積時間を制御することができる。
【００３１】
副走査駆動部２６は、キャリッジ２４に係止されたベルト、このベルトを回転させるモータ及び歯車列、駆動回路等で構成され本体１２に収容されている。副走査駆動部２６が、キャリッジ２４をベルトで牽引することで図２の紙面垂直方向に延びる主走査線がそれに垂直なＡ方向に移動するため２次元画像の走査が可能となる。
【００３２】
信号処理部１００はアナログ信号処理部１０４、Ａ／Ｄ変換器１０６、ディジタル信号処理部１０８等から構成される。信号処理部１００は、イメージセンサ２０の出力信号を処理し光学系３０によってイメージセンサ２０に入力される光学像を表す画像データを出力する。アナログ信号処理部１０４はキャリッジ２４に固定された基板に搭載される。アナログ信号処理部１０４は、イメージセンサ２０から出力されたアナログ表現の電気信号に対して増幅、雑音低減処理等のアナログ信号処理を施して出力する。Ａ／Ｄ変換器１０６はキャリッジ２４に固定された基板に搭載される。Ａ／Ｄ変換器１０６は、アナログ信号処理部１０４から出力されたアナログ表現の電気信号を所定ビット長のディジタル表現の画像信号に量子化して出力する。ディジタル信号処理部１０８は本体１２のハウジング１３に固定された基板に搭載される。ディジタル信号処理部１０８はシェーディング補正部、ガンマ補正部、欠陥画素補正部を備える。ディジタル信号処理部１０８はＡ／Ｄ変換器１０６から出力された画像信号に対しシェーディング補正、ガンマ補正、画素補間等の各種のディジタル信号処理を施して画像データを作成する。尚、ディジタル信号処理部１０８で施す各種の処理は、制御部１１０又はイメージスキャナ１０に接続されるパーソナルコンピュータ等の画像処理装置１５０で実行するコンピュータプログラムによる処理に置き換えてもよい。
【００３３】
制御部１１０はＣＰＵ１３０、ＲＡＭ１３２及びＲＯＭ１３４を備えるマイクロコンピュータで構成され、本体１２のハウジング１３に固定された基板に搭載される。制御部１１０は反射原稿用光源２２及び透過原稿用光源８０の駆動回路、主走査駆動部１０２、副走査駆動部２６、信号処理部１００等にバスで接続されている。この制御部１１０は、画像処理装置１５０の指令に応じてＲＯＭ１３４に記憶されたコンピュータプログラムを実行し、反射原稿用光源２２、透過原稿用光源８０、主走査駆動部１０２、副走査駆動部２６、信号処理部１００等を制御する。ＲＯＭ１３４に記憶されたコンピュータプログラムには、白基準データ、黒基準データ、暫定黒基準データの設定に係わるプログラムも含まれており、ＣＰＵ１３０はこれらのプログラムを実行することにより、受光素子について出力された出力値の積算、平均値の算出、ＲＡＭ１３２への格納等の白基準データ、黒基準データ、暫定黒基準データの設定に係わる処理も行う。
【００３４】
インタフェース１４０は、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４等の所定の規格に従って構成され、本体１２のハウジング１３に固定された基板に搭載されている。インタフェース１４０は信号処理部１００、制御部１１０等にバス接続されている。インタフェース１４０は信号処理部１００から出力される画像データを画像処理装置１５０に転送する。
【００３５】
以上、本発明による画像読み取り装置の一実施例であるイメージスキャナ１０の構成について図２及び図３に基づいて説明した。
【００３６】
一般に、写真フィルム等の透過原稿には階調の差が小さな暗部の領域が多く含まれることから、黒基準データは特に透過原稿を読み取って出力された画像データの画質に大きな影響を与える。そこで、以後の説明では透過原稿を読み取る場合を例に説明する。
【００３７】
以下、本実施例における白基準データ及び黒基準データの設定処理の流れと、そのときの光度との関係とについて説明する。
【００３８】
図１は、本実施例における白基準データ及び黒基準データを設定して被写体を読み取る処理の流れと、そのときの透過原稿用光源８０の光度との関係を表す図である。本処理は、画像処理装置１５０から被写体の読み取りの命令を受けることによって開始される。なお、本処理においては光源の明るさ等の条件が変わるため白基準データ及び黒基準データの設定は被写体の読み取りの前に毎回行っている。図１に示すように、白基準データを先に設定し、その後に黒基準データを設定する。白基準データの設定は、遮光された受光素子について透過原稿用光源８０点灯時の出力信号を検査して暫定黒基準データを設定する第一段階（ステップＳ３０５）と、暫定黒基準データを用いて白基準データを設定する第二段階（ステップＳ３１０）とからなる。第二段階では、透過原稿用光源８０を点灯してイメージセンサ２０に白基準像を入力する処理と、入力された白基準像についてイメージセンサ２０の出力信号を検査して有効受光素子毎に白基準データを設定する処理とが行われ、透過原稿用光源８０は白基準像を入力する処理が終わった時点で消灯される（図１のｅ点）。白基準データの設定が完了すると、次に黒基準データの設定が行われる。黒基準データの設定では、透過原稿用光源８０を消灯した状態でイメージセンサ２０に黒基準像を入力する処理（ステップＳ３１５）と、入力された黒基準像についてイメージセンサ２０の出力信号を検査して受光素子毎に黒基準データを設定する処理（ステップＳ３２０）とが行われ、透過原稿用光源８０は黒基準像を入力する処理が終わった段階（図１のｆ点）で点灯される。点灯された透過原稿用光源８０の光度は時間の経過に伴ってある値まで単調増加して安定する（図１のｇ点）。透過原稿用光源８０が点灯されて所定の時間が経過したら（図１のｉ時間）、透過原稿用光源８０の光度が最大に達することを待つことなく被写体の読み取り処理が開始される（ステップＳ３３０）。このため光学像の入力開始後しばらくの間は透過原稿用光源８０の光度が時間の経過に伴って単調増加する。
【００３９】
以上、本実施例における白基準データ及び黒基準データを設定して被写体を読み取る処理の流れと、そのときの光度との関係とを説明した。以下、図１の各処理を行う作動について説明する。
【００４０】
図５は、第一段階（ステップＳ３０５）の作動を説明した図である。ＣＰＵ１３０は、まず透過原稿用光源８０を点灯した状態で信号電荷をイメージセンサ２０の遮光された６０個の受光素子に蓄積させる。これにより暫定黒基準像が入力される（ステップＳ４０５）。ＣＰＵ１３０は、主走査駆動部１０２に駆動パルスを所定の間隔で出力させ、蓄積された信号電荷をイメージセンサ２０の図示しないシフトレジスタへ転送させ、１ライン分のアナログ電気信号をアナログ信号処理部１０４に出力させる。なお、第一段階では、駆動パルスを出力する間隔を調整することにより、被写体の読み取り時における信号電荷の蓄積時間に比べて信号電荷の蓄積時間を短く制御する。これは、暫定黒基準データが白基準データより十分小さいため、蓄積時間を短くしても画像データの画質に与える影響はほとんどないためである。次に、ＣＰＵ１３０は、信号処理部１００を制御し、アナログ信号処理部１０４によって、出力したアナログの電気信号にアナログ信号処理を施こす（ステップＳ４１０）。次に、Ａ／Ｄ変換器によってディジタルデータに変換し（ステップＳ４１５）、遮光された６０個の受光素子についての出力値として出力する。ＣＰＵ１３０は、各遮光された６０個の受光素子についての出力値の平均値を算出し（ステップＳ４２０）、算出した平均値を暫定黒基準データＢ´としてＲＡＭ１３２上の所定の記憶領域に記憶する（ステップＳ４２５）。
【００４１】
例えば、イメージセンサ２０の遮光された受光素子Ｂ´１〜Ｂ´１０についての出力値が、Ｂ´１＝１２、Ｂ´２＝１３、Ｂ´３＝９、Ｂ´４＝１６、Ｂ´５＝６、Ｂ´６＝１９、Ｂ´７＝５、Ｂ´８＝２０、Ｂ´９＝１３、Ｂ´１０＝１７とすると、暫定黒基準データＢ´を記憶するＲＡＭ１３２上の所定の記憶領域にはＢ´＝１３と記憶される。
【００４２】
暫定黒基準データは白基準データに対して十分小さいことから、暫定黒基準データの設定においては受光素子毎の出力値の差は無視できる。よって、暫定黒基準データでは受光素子毎の出力値の差を０とみなし、以下に説明する白基準データの設定においては全ての有効受光素子について同一の暫定黒基準データを用いる。
【００４３】
図６は、第二段階（ステップＳ３１０）の作動を説明した図である。第二段階では、まず白基準像を入力する。白基準像とは、透過原稿用光源８０に照射された光拡散板８２の光学像のことである。ＣＰＵ１３０は、透過原稿用光源８０を点灯した状態で、副走査駆動部２６を制御してキャリッジ２４を所定の白基準読み取り位置に移動する。これにより、光拡散板８２の光学像を光学系３０によりイメージセンサ２０に結像させ、入射光量に相関した量の信号電荷をイメージセンサ２０の有効受光素子に蓄積させる。これにより白基準像が入力される（ステップＳ５０５）。ＣＰＵ１３０は、主走査駆動部１０２に駆動パルスを所定の間隔で出力させ、蓄積された電荷をイメージセンサ２０の図示しないシフトレジスタへ転送させ、１ライン分のアナログ電気信号をアナログ信号処理部１０４に出力させる。次に、ＣＰＵ１３０は、信号処理部１００を制御し、アナログ信号処理部１０４によって、出力したアナログ電気信号にアナログ信号処理を施こす（ステップＳ５１０）。次に、Ａ／Ｄ変換器によってディジタルデータに変換し、各有効受光素子についての出力値として出力する（ステップＳ５１５）。次に、ＣＰＵ１３０は、出力値を有効受光素子毎に積算する（ステップＳ５２０）。以上のステップＳ５０５〜ステップＳ５２０までの処理を所定の回数繰り返し実行する。本実施例では、１６回繰り返し実行しており、従って各有効受光素子についての出力値は１６回積算される。ＣＰＵ１３０は、有効受光素子毎に積算した出力値を白基準像の入力回数ｎ＝１６で除して、有効受光素子毎の出力データの平均値Ｗを算出する（ステップＳ５３０）。算出した有効受光素子毎の平均値Ｗと暫定黒基準データＢ´とから、有効受光素子毎の差分Ｗ´＝Ｗ−Ｂ´を算出し（ステップＳ５３５）、算出した有効受光素子毎の差分Ｗ´を白基準データとしてＲＡＭ１３２上の所定の記憶領域に格納する（ステップＳ５４０）。
【００４４】
例えば、イメージセンサ２０の有効受光素子Ｗ１〜Ｗ１０毎の出力値の平均値が、Ｗ１＝２４２、Ｗ２＝２４３、Ｗ３＝２３９、Ｗ４＝２４６、Ｗ５＝２３６、Ｗ６＝２４９、Ｗ７＝２３５、Ｗ８＝２５０、Ｗ９＝２４３、Ｗ１０＝２４０とし、ＲＡＭ１３２上の所定の記憶領域に記憶されている暫定黒基準データＢ´が１３であるとすると、白基準データを格納するＲＡＭ上の所定の記憶領域Ｗ´１〜Ｗ´１０には、Ｗ´１＝２２９、Ｗ´２＝２３０、Ｗ´３＝２２６、Ｗ´４＝２３３、Ｗ´５＝２２３、Ｗ´６＝２３６、Ｗ´７＝２２２、Ｗ´８＝２３７、Ｗ´９＝２３０、Ｗ´１０＝２２７と記憶される。
【００４５】
上記のように白基準データを有効受光素子毎の出力値Ｗの平均値と暫定黒基準データＢ´との差で記憶しているのは、次の理由による。シェーディング補正を行う場合、補正は以下の補正式で行われる。
補正式ｘ´＝ａ（ｘ−ｂ）／（ｗ−ｂ´）
上記補正式において、ｘは当該受光素子の出力値（ディジタルデータ）であり、ｘ´は補正後の値である。ｗは当該受光素子の白基準データである。ｂは当該受光素子の黒基準データであり、ｂ´は暫定黒基準データである。ａは定数であり、８ビットで処理する場合は２５５（＝２⁸−１）、１６ビットで処理する場合は６５５３５（＝２¹⁶−１）である。分母のｗ−ｂ´は、画像読み取り段階では受光素子毎に一定であるため、差分Ｗ´（＝ｗ−ｂ´）の計算を行う回数を白基準データの設定時の一回のみとすることにより、補正時の計算時間を短縮するためである。
【００４６】
なお、本実施例では暫定黒基準像の入力と、白基準像の入力を第一段階と第二段階でそれぞれ別々に行っているが、これらを一度の入力で行うようにしてもよい。
【００４７】
図７は、黒基準データの設定（ステップＳ３１５及びＳ３２０）の作動を説明した図である。黒基準データの設定では、まず黒基準像を入力する。ＣＰＵ１３０は、透過原稿用光源８０を消灯した状態で、イメージセンサ２０の有効受光素子に信号電荷を蓄積させる。これにより黒基準像が入力される（ステップＳ６０５）。ＣＰＵ１３０は、主走査駆動部１０２に駆動パルスを所定の間隔で出力させ、蓄積された電荷をイメージセンサ２０の図示しないシフトレジスタへ転送させ、１ライン分のアナログ電気信号をアナログ信号処理部１０４に出力させる。なお、ＣＰＵ１３０は、駆動パルスを出力する間隔を被写体像の読み取り時と同じ間隔に制御することで、黒基準像の入力時の信号電荷の蓄積時間を被写体像の読み取り時と同じ蓄積時間にしている。次に、ＣＰＵ１３０は、信号処理部１００を制御し、アナログ信号処理部１０４によって、出力したアナログ電気信号にアナログ信号処理を施こす（ステップＳ６１０）。次に、Ａ／Ｄ変換器によってディジタルデータに変換し、各有効受光素子についての出力値として出力する（ステップＳ６１５）。次に、ＣＰＵ１３０は、出力値を有効受光素子毎に積算する（ステップＳ６２０）。以上のステップＳ６０５〜ステップＳ６２０までを所定の回数繰り返し実行する。本実施例では、１２８回実行しており、従って各有効受光素子についての出力値は１２８回積算される。ＣＰＵ１３０は、有効受光素子毎に積算した出力値を黒基準像の入力回数ｎ＝１２８で除して、有効受光素子毎に出力データの平均値を算出する（ステップＳ６２５）。最後に、算出した有効受光素子毎の平均値を黒基準データＢとしてＲＡＭ１３２上の所定の記憶領域に格納する（ステップＳ６３０）。
【００４８】
本実施例において黒基準像の入力回数を１２８回としたのは、次の理由による。イメージセンサに入射する光を遮断した状態では、イメージセンサの各有効受光素子について出力される電気信号の出力値は１ｍＶ程度のばらつきがある。一方、イメージセンサの各受光素子において発生するランダムノイズは１０ｍＶ程度である。そのため、イメージセンサの各有効受光素子から発生するランダムノイズを少なくとも１／１０にしなければ、入射する光を遮断した状態における各有効受光素子についての出力データ、すなわち暗時出力を正確に求めることができない。平均化処理を実施する場合、黒基準像の入力回数をｎとすると、１／（ｎ^1/2）だけランダムノイズを減らすことができる。そこで、ランダムノイズを１／１０にするためには、黒基準像の入力回数ｎを１００以上に設定する必要がある。また、信号処理部１００におけるデータの内部処理を考慮すると、黒基準像の入力回数は２^m（ｍは整数）となることが望ましい。そこで、本実施例では黒基準像の入力回数を２⁷＝１２８回に設定している。
【００４９】
なお、黒基準データの記憶については、本実施例では有効受光素子毎の平均値を黒基準データとしてそのまま記憶しているが、オフセット値を利用することにより黒基準データの記憶領域を低減するようにしてもよい。
【００５０】
図８は、被写体の読み取り処理（ステップＳ３３０）の作動を説明した図である。ＣＰＵ１３０は、透過原稿用光源８０を点灯した状態で、副走査駆動部２６を制御してキャリッジ２４を所定の被写体読み取り位置に移動する。なお、この移動は第一段階（ステップＳ３０５）の処理が終了してから読み取り処理を開始するまでの間のどの時点で移動させておいてもよい。これにより、被写体像を光学系３０によりイメージセンサ２０に結像させ、入射光量の濃淡に相関した量の信号電荷をイメージセンサ２０の有効受光素子に蓄積させる。これにより、被写体像が入力される（ステップＳ７０５）。ＣＰＵ１３０は、主走査駆動部１０２に駆動パルスを所定の間隔で入力させ、蓄積された電荷をイメージセンサ２０の図示しないシフトレジスタへ転送させ、１ライン分のアナログ電気信号をアナログ信号処理部１０４に出力させる。次に、ＣＰＵ１３０は、信号処理部１００を制御し、アナログ信号処理部１０４によって、出力したアナログの電気信号にアナログ信号処理を施こす（ステップＳ７１０）。次に、Ａ／Ｄ変換器によってディジタルデータに変換し、ディジタル信号処理部１０８に出力する（ステップＳ７１５）。出力した各有効受光素子についての出力値に対しディジタル信号処理部１０８のシェーディング補正部によってシェーディング補正を行う。シェーディング補正部は、ＲＡＭ１３２上の所定の記憶領域に記憶された有効受光素子毎の白基準データと黒基準データを読み込み、前述の補正式に従って有効受光素子毎に出力値の補正を行う（ステップＳ７２０）。ディジタル信号処理部１０８はさらにガンマ補正や画素補完等の各種のディジタル信号処理を施し画像データとして出力する（ステップＳ７２５）。ＣＰＵ１３０は、副走査駆動部２６を制御してキャリッジ２４を一定速度で副走査方向へ移動させつつ、上記の処理を繰り返すことにより被写体の読み取りを行う。
【００５１】
以上、図１の各処理を行う作動について説明した。以下、本実施例におけるイメージスキャナ１０の効果について説明する。
【００５２】
本実施例のイメージスキャナ１０では、黒基準データを設定してから白基準データを設定している。これにより、透過原稿用光源８０の光度が安定する前に被写体の走査を開始することが可能となり、シェーディング補正に用いる基準データの設定開始から読み取り開始までの時間を短縮することができる。
【００５３】
また、本実施例では、透過原稿用光源８０の光度が安定する前に被写体の走査を開始しても画像データの品質を低下させることがない。これは、読み取りを開始してから光度が安定するまでの時間（図１のｈ時間）に読み取ることのできる画像が被写体の端部の一部であり、画像データの品質に与える影響は軽微で無視できる程度であるからである。例えば、写真フィルム等は一般にフィルムホルダに保持されて原稿台１４に載置されることが多く、この場合はｈ時間の間に読み取られる被写体は写真フィルムではなくフィルムフォルダを構成するフレーム部分であり、多くの場合は画像データの品質に全く影響を与えない。また、例えば、画像データを出力する前に試写用の画像データ（プレビュー画像）として被写体を読み取ることも多く、この場合はｈ時間に読み取る画像はプレビュー画像として使用されるものであり、その後に出力する画像データの品質とは関係がない。これにより、画像データの品質を低下させることなく、シェーディング補正に用いる基準データの設定開始から読み取り開始までの時間を短縮することができる。
【００５４】
また、本実施例では、遮光された受光素子について信号電荷を蓄積する時間を、被写体の読み取り処理の場合に比べて短くしている。これにより、暫定黒基準データを設定するのに要する時間を短縮することができ、結果としてシェーディング補正に用いる基準データの設定開始から読み取り開始までの時間をさらに短縮することができる。
【００５５】
また、本実施例では、黒基準データの設定において、イメージセンサ２０の各有効受光素子について出力される電気信号の出力値を１００回以上検出している。これにより、受光素子から発生するランダムノイズを１／１０にすることができ、黒基準データに含まれるランダムノイズの影響を低減することができる。この結果、読み取られる画像の品質を向上することができる。
【００５６】
以上、本実施例におけるイメージスキャナ１０の効果について説明した。本実施例はフラットベッド型の画像読み取り装置を用いて写真フィルム等の透過原稿を読み取る場合を例に説明したが、シートフィード型の画像読み取り装置に本発明を適用してもよいし、透過原稿に限らず印刷文書等の反射原稿を読み取る場合に本発明を適用してもよい。また、画像データに含まれるノイズの増幅を予防するために基本露光時間のｎ倍の過剰露光を行う場合には、黒基準像の入力についても基本露光時間のｎ倍にするとよい。ここで基本露光時間とは、被写体を読み取る時の露光時間のことであり、白基準像の入力時に有効受光素子について出力される出力値の最大値が所定の値となるように決定された露光時間（電荷蓄積時間）のことである。
【００５７】
最後に、特許請求の範囲に記載の発明と本実施例との対応関係を以下に整理して説明する。
【００５８】
特許請求の範囲に記載の「白基準像入力段階」は、白基準データの設定の第二段階で、透過原稿用光源８０を点灯した状態で、光拡散板８２の光学像を光学系３０によりイメージセンサ２０に結像させ、入射光量に相関した量の信号電荷をイメージセンサ２０の有効受光素子に蓄積させる段階（ステップＳ５０５）に対応する。
【００５９】
特許請求の範囲に記載の「白基準像設定段階」は、白基準データの設定の第二段階で、１ライン分のアナログ電気信号を出力させてから白基準データとしてＲＡＭ１３２に格納するまでの一連の段階（ステップＳ５１０〜Ｓ５４０）に対応する。
【００６０】
特許請求の範囲に記載の「黒基準像入力段階」は、透過原稿用光源８０を消灯した状態で、イメージセンサ２０の有効受光素子に信号電荷を蓄積させる段階（ステップＳ６０５）に対応する。
【００６１】
特許請求の範囲に記載の「黒基準設定段階」は、１ライン分のアナログ電気信号を出力させてから黒基準データとしてＲＡＭ１３２に格納するまでの一連の段階（ステップＳ６１０〜Ｓ６３０）に対応する。
【００６２】
特許請求の範囲に記載の「読み取り段階」は、透過原稿用光源８０を点灯した状態で、被写体像を光学系３０によりイメージセンサ２０に結像させ、入射光量の濃淡に相関した量の信号電荷をイメージセンサ２０の有効受光素子に蓄積させてから、シェーディング補正や、ガンマ補正や画素補完等の各種のディジタル信号処理を施し画像データとして出力するまでの一連の処理（ステップＳ７０５〜Ｓ７２５）に対応する
【００６３】
特許請求の範囲に記載の「白基準設定段階」の「第一の段階」は、透過原稿用光源８０が点灯された状態で信号電荷をイメージセンサ２０の遮光された６０個の受光素子に蓄積させてから、暫定黒基準データとしてＲＡＭ１３２上の所定の記憶領域に記憶するまでの一連の段階（ステップＳ３０５、ステップＳ４０５〜Ｓ４２５）に対応する。
【００６４】
特許請求の範囲に記載の「白基準設定段階」の「第二の段階」は、透過原稿用光源８０を点灯した状態で、光拡散板８２の光学像を光学系３０によりイメージセンサ２０に結像させてから白基準データとしてＲＡＭ１３２上の所定の記憶領域に格納するまでの一連の段階（ステップＳ３１０，ステップＳ５０５〜Ｓ５４０）に対応する。
【００６５】
特許請求の範囲に記載の「第一の段階において、イメージセンサの信号電荷の蓄積時間を、読み取り段階におけるイメージセンサの信号電荷の蓄積時間より短く制御する」機能は、第一段階のステップＳ４１０において、駆動パルスを出力する間隔を調整することにより、被写体の読み取り時における信号電荷の蓄積時間に比べて信号電荷の蓄積時間を短く制御する機能に対応する。
【００６６】
特許請求の範囲に記載の「黒基準像入力段階において、有効受光素子に黒基準像を複数回入力」する機能は、透過原稿用光源８０を消灯した状態で、イメージセンサ２０の有効受光素子に信号電荷を蓄積させる処理（ステップＳ６０５）を１２８回繰り返す機能に対応する。
【００６７】
特許請求の範囲に記載の「黒基準設定段階において、黒基準像についてイメージセンサの出力信号を複数回検査し有効受光素子ごとの出力信号の平均に基づいて黒基準データを設定する」機能は、１ライン分のアナログ電気信号を出力させてから、有効受光素子毎に出力データの平均値を算出して黒基準データとしてＲＡＭ１３２上の所定の記憶領域に格納する機能（ステップＳ６１０〜ステップＳ６３０）に対応する。
【００６８】
特許請求の範囲に記載の「黒基準像入力段階において、有効受光素子に黒基準像を１００回以上入力」する機能は、透過原稿用光源８０を消灯した状態で、イメージセンサ２０の有効受光素子に信号電荷を蓄積させる処理（ステップＳ６０５）を１２８回繰り返す機能に対応する。
【００６９】
特許請求の範囲に記載の「黒基準設定段階において、黒基準像についてイメージセンサの出力信号を１００回以上検査する」機能は、１ライン分のアナログ電気信号を出力させてから各有効受光素子についての出力値を積算するまでの一連の処理（ステップＳ６１０〜Ｓ６２０）を１２８回繰り返す機能に対応する。
【００７０】
特許請求の範囲に記載の「イメージセンサ」が有する「複数の受光素子」は、イメージスキャナ１０が備えるイメージセンサ２０上に搭載された複数の受光素子に対応する。
【００７１】
特許請求の範囲に記載の「画像読み取り装置」が備える「イメージセンサ」、「光学系」、「処理部」は、それぞれイメージセンサ２０、光学系３０、信号処理部１００に対応する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例における白基準データ及び黒基準データの設定処理の流れと、そのときの光度との関係を表す図である。
【図２】本発明の一実施例によるイメージスキャナを示す模式図である。
【図３】本発明の一実施例によるイメージスキャナを示すブロック図である。
【図４】従来の技術における白基準データ及び黒基準データの設定処理の流れと、そのときの光度との関係を表す図である。
【図５】本実施例における第一段階の作動を説明した図である。
【図６】本実施例における第二段階の作動を説明した図である。
【図７】本実施例における黒基準データを設定する作動を説明した図である。
【図８】本実施例における被写体の読み取りを行う作動を説明した図である。
【符号の説明】
１０イメージスキャナ
１２本体
１３ハウジング
１４原稿台
２０リニアイメージセンサ
２２光源
２４キャリッジ
２６副走査駆動部
３０光学系
１００信号処理部
１０２主走査駆動部
１１０制御部

Claims

光源を点灯してイメージセンサに白基準像を入力する白基準像入力段階と、
前記白基準像について前記イメージセンサの出力信号を検査して有効受光素子ごとに白基準データを設定する白基準設定段階と、
前記白基準像入力段階の後に前記光源を消灯して前記イメージセンサに黒基準像を入力する黒基準像入力段階と、
前記黒基準像について前記イメージセンサの出力信号を検査して前記有効受光素子ごとに黒基準データを設定する黒基準設定段階と、
前記黒基準像を入力した後、前記黒基準データの設定が終了するより前に前記光源を点灯し、前記光源の光度が安定する前に前記イメージセンサに被写体の光学像の入力を開始し、前記白基準データ及び前記黒基準データを用いてシェーディング補正した画像データを出力する読み取り段階と、
を含むことを特徴とするシェーディング補正の基準データ設定方法。
前記白基準設定段階は、前記イメージセンサの遮光された受光素子について光源点灯時の出力信号を検査して暫定黒基準データを設定する第一の段階と、前記暫定黒基準データを用いて前記白基準データを設定する第二の段階とを含むことを特徴とする請求項１記載のシェーディング補正の基準データ設定方法。
前記白基準設定段階の第一の段階において、前記イメージセンサの信号電荷の蓄積時間を、前記読み取り段階における前記イメージセンサの信号電荷の蓄積時間より短く制御することを特徴とする請求項２記載のシェーディング補正の基準データ設定方法。
前記黒基準像入力段階において、前記有効受光素子に前記黒基準像を複数回入力し、
前記黒基準設定段階において、前記黒基準像について前記イメージセンサの出力信号を複数回検査し前記有効受光素子ごとの出力信号の平均に基づいて前記黒基準データを設定することを特徴とする請求項１、２又は３記載のシェーディング補正の基準データ設定方法。
前記黒基準像入力段階において、前記有効受光素子に前記黒基準像を１００回以上入力し、
前記黒基準設定段階において、前記黒基準像について前記イメージセンサの出力信号を１００回以上検査することを特徴とする請求項４記載のシェーディング補正の基準データ設定方法。
複数の受光素子を有するイメージセンサと、
被写体を照射する光源を有し前記イメージセンサに光学像を入力する光学系と、
前記イメージセンサの出力信号に基づいて前記光学像を表す画像データを出力する処理部と、
前記光源を点灯して前記イメージセンサに白基準像を入力する白基準入力手段と、
前記白基準像について前記イメージセンサの出力信号を検査して有効受光素子ごとに白基準データを設定する白基準設定手段と、
前記白基準像を入力した後に前記光源を消灯して前記イメージセンサに黒基準像を入力する黒基準像入力手段と、
前記黒基準像について前記イメージセンサの出力信号を検査して前記有効受光素子ごとに黒基準データを設定する黒基準設定手段と、
前記黒基準像を入力した後、前記黒基準データの設定が終了するより前に前記光源を点灯し、前記光源の光度が安定する前に前記イメージセンサに前記被写体の光学像の入力を開始し、前記白基準データ及び前記黒基準データを用いて前記処理部からシェーディング補正した画像データを出力させる読み取り手段と、
を備えることを特徴とする画像読み取り装置。
前記イメージセンサは遮光された受光素子を有し、
前記白基準設定手段は、前記遮光された受光素子について光源点灯時の出力信号を検査して暫定黒基準データを設定し、前記暫定黒基準データを用いて前記白基準データを設定することを特徴とする請求項６記載の画像読み取り装置。
前記白基準設定手段は、前記遮光された受光素子について前記イメージセンサの出力信号を検査するとき、前記イメージセンサの信号電荷の蓄積時間を前記読み取り手段より短く制御することを特徴とする請求項７記載の画像読み取り装置。
前記黒基準像入力手段は、前記有効受光素子に前記黒基準像を複数回入力し、
前記黒基準設定手段は、前記黒基準像について前記イメージセンサの出力信号を複数回検査し前記有効受光素子ごとの出力信号の平均に基づいて前記黒基準データを設定することを特徴とする請求項６、７又は８記載の画像読み取り装置。
前記黒基準像入力手段は、前記有効受光素子に前記黒基準像を１００回以上入力し、
前記黒基準設定手段は、前記黒基準像について前記イメージセンサの出力信号を１００回以上検査することを特徴とする請求項９記載の画像読み取り装置。