JP4401265B2 - 画像読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、イメージスキャナ、デジタル複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に用いる画像読取装置に関し、より詳細には、光電変換手段により読取ったアナログ画像信号の増幅手段におけるゲインの設定値を入力信号に応じて最適な値に調整する手段を備えた画像読取装置及び該画像読取装置を備えた画像形成装置に関する。

今日、普及しているデジタル画像読取装置では、原稿面上でＣＣＤラインイメージセンサをその主走査ラインと直交する方向に副走査させ、原稿画像を読取る。読取った画像信号に対し、デジタル複写機、ファクシミリ等の画像形成装置で利用可能な画像データとして正規化し、出力するための信号処理を施す。
具体的には、ＣＣＤラインイメージセンサ（以下、単に「ＣＣＤ」と称することがある）により画像を読取って、アナログ画像信号を得る。このアナログ画像信号を増幅し、増幅した信号をＡＤ変換してデジタル画像信号を得る。このデジタル画像信号に対し、シェーディング補正（即ち、ＣＣＤの特性やＣＣＤへの入射光量のバラツキ或いは経時変化、原稿の読取光学系の特性等による濃度レベルの変動の補正）等の処理を行う。

こうしたＣＣＤ出力信号の処理過程で行う補正処理の従来技術として、下記特許文献１を挙げることができる。特許文献１記載の画像形成装置は、印刷精度が低い場合に光源光量を低減するようにした動作を可能とした装置である。この装置において、同文献の図２４に関する記載（［０１１７］〜［０１２９］参照）に示されるように、シェーディング補正用の白基準データａ（ｎ）を生成する際、光源光量低減による白基準データａ（ｎ）の低減を補うために、該データａ（ｎ）を変倍する“ゲインレンジ（変倍率の幅）”を切替える、としている。ここに、ゲインレンジは、ＡＤ変換したデジタル画像信号データを除算する過程で、それぞれ変倍率が異なる除算器を入力画像データに対応して、切替えることにより、変えられる。即ち、特許文献１記載の画像形成装置は、基準値と入力画像データと比較した結果、白基準データａ（ｎ）の低減を補う必要がある場合に、対応した変倍率のゲインに切替え、良好なシェーディング補正処理を行えるようにする、というものである。
また、下記特許文献２記載の画像読取装置は、ＣＣＤラインイメージセンサの出力を正規化する信号処理の過程で、信号増幅器のゲイン調整を行うものである。特許文献２記載の画像読取装置は、画質優先か速度優先（低画質）か、という２種類の動作モードを操作部から指示し、その指示に応じて設定する読取処理条件に従った処理を行う。即ち、各モードで、信号増幅器のゲイン設定、タイミング信号発生部の蓄積時間設定（設定によりＣＣＤと信号処理部への同期信号を変更）、及びスキャナモータの速度設定を変える。これらの設定値は、装置の使用開始時にピークデータ検出部で基準白板を読んだ値を用いて最適値を算出、保存しておくものである。画質優先の場合、ゲイン最小で白板ピークが最大になる蓄積時間、それに対応する速度に設定し、速度優先の場合、蓄積時間最小で白板ピークが最大になるゲインに設定する。この様な手段を用いることにより、所期の目的を達成し得るものである。

ところで、画像読取装置においては、上記特許文献２記載の画像読取装置にも示されているように、光電変換手段であるＣＣＤラインイメージセンサにより読取ったアナログ画像（濃度）信号を増幅する際に、ゲインを制御することにより、信号増幅後にＡＤ変換器へ入力する信号レベルを調整する。
この調整は、一般的な画像読取装置の読取光学系（原稿を照明する照明系、照明された原稿の反射光を縮小結合させる結像レンズ、及び結像された原稿像を光電変換するＣＣＤ等よりなる）が有する部品特性のバラツキ等によって影響されるアナログ画像信号出力を所定レベルに保つようにするものである。従って、この調整は、出力に影響する、
・ ＣＣＤ感度
・ 光源光量
・ 光源色度
・ 光源短期変動
・ 光源寿命（劣化）
といった要因を考慮し、これらの影響を除くために行われる。
読取ったアナログ画像信号レベルの調整範囲は、基準白板レベルを基準に決められる。つまり、基準白板を読取って得られた基準白板の画像信号レベル（以下「基準白板レベル」と称する）がある一定レベルになるように、増幅手段のゲインが設定される。基準白板レベルは、上記した部品特性バラツキ等の要因を考慮した場合でも、ＡＤ変換器のＦｕｌｌコード出力とならない範囲で極力大きくするという考えに基づいて定める。
特開２０００―５９６２２号公報 特開２００３―５１９２２号公報

一般に、増幅手段のゲイン設定値の分解能が低いと、基準白板目標レベルに対する公差を大きくすることが必要になり、ゲイン設定分解能が高い場合に比べて基準白板レベルが低くなる場合が発生する。基準白板レベルが低くなると、画像読取装置が使用できるＡＤ変換器のダイナミックレンジが縮小し、ノイズの増加を発生させる。また、機器間の基準白板レベルのバラツキによるノイズレベルのバラツキも加わることになる。
上記特許文献１は、変倍率（ゲイン）を調整するためのゲインレンジの切替えを提案し、これによって、可変ゲインとした場合におけるゲイン設定値の分解能を変えることができるとしている。しかしながら、特許文献１記載の装置では、印刷精度が低い場合に、光源光量を低減するようにした動作を可能とするという、限定的な動作において、しかも、デジタル演算によるシェーディング補正処理の一環として、画像データに対する変倍率（ゲイン）を調整するためのゲインレンジを切替える操作を行なっている。ここには、ＣＣＤ等の光電変換素子により読取ったアナログ画像信号を増幅した後、ＡＤ変換器に入力する信号レベルを最適化するという考え方は無い。従って、設定値の分解能が低い場合に、ＡＤ変換器のダイナミックレンジが縮小し、ノイズの増加を招く、といった問題に対する解決手段をなすものではない。
また、特許文献２記載の装置は、白板ピークが最大になるゲインを算出するという動作に見られるように、一定の画像入力（基準白板入力）に対し、ＣＣＤ等の光電変換素子を通して変換したアナログ画像信号を一定出力レベルに制御する動作を行うものである。しかしながら、特許文献２には、ゲイン設定値の分解能に関する問題意識はない。従って、設定値の分解能が低い場合に、Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジが縮小し、ノイズの増加を招く、といった問題に対する解決手段を提案するものではない。

本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑み、これを解決するためになされたもので、光電変換手段により読取ったアナログ画像信号に対するゲイン調整をする際に、ゲイン設定値の分解能を入力に適応させ、ＡＤ変換器へ出力する信号レベルを最適化することにより、高画像品質の出力を可能とする画像データ処理を実現することを課題とする。
また、それぞれ特性の異なる複数のゲインカーブの中から、アナログ画像信号入力に適したゲイン設定を可能とする、一のゲインカーブを選択することにより、上記課題の解決を図るにあたり、正しいゲイン調整を行うことを可能にする基準、及び選択処理を迅速化するための手段を提案することをさらなる課題とする。

請求項１の発明は、読取対象の画像を光電変換し、画像信号として出力する光電変換手段と、前記画像信号を増幅するゲインが可変の増幅手段と、前記増幅手段のゲインを制御する制御手段と、基準読取対象を前記光電変換手段により光電変換し、前記増幅手段により所定のゲインで増幅することで得られる基準読取信号レベルに基づいて、それぞれゲイン設定分解能が異なる複数のゲインカーブの１つを選択する手段を備え、前記制御手段が、基準読取対象の読取信号を目標レベルに増幅するための設定値を前記選択手段により選択されたゲインカーブから求め、得た値を前記増幅手段に設定する画像読取装置であって、前記光電変換手段が複数の読取モードに従って動作を変更する手段であり、前記ゲインカーブの選択手段は、複数の読取モード中の１つの読取モードにおいて、前記基準読取信号レベルの基準読取信号目標レベルに対する量的関係を求め、得た量的関係に基づいて、そのモードにおけるゲインカーブを選択する第１の処理と、第１の処理により得られた前記量的関係と他の読取モードの量的関係との間で成り立つ所定の関係式に基づいて他の読取モードの量的関係を求め、得た量的関係に基づいて他の読取モードにおけるゲインカーブを選択する第２の処理を行うことにより、各読取モードのゲインカーブを選択する手段であることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載された画像読取装置において、前記基準読取対象が基準白板であることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載された画像読取装置において、前記基準読取信号を平均化する処理を行う平均化処理手段を備えたことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３に記載された画像読取装置において、前記平均化処理手段は、前記基準読取対象を複数回読取ってそれぞれの基準読取信号を得、得た複数の基準読取信号の平均値を求める手段であることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項３に記載された画像読取装置において、前記平均化処理手段は、前記基準読取信号の主走査方向における全画素の平均値を求める手段であることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項３に記載された画像読取装置において、前記平均化処理手段は、前記基準読取信号の主走査方向に複数画素単位で平均値を算出し、その中のピーク値を副走査方向に数ライン分得、得た中の最大値を求める手段であることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載された画像読取装置において、前記複数のゲインカーブのうち、所定の値よりも低いゲインとなるゲインカーブが選択された場合に、そのゲインカーブについての最大ゲインまでの使用を制限する制限手段を備えたことを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載された画像読取装置から出力される画像データに基づいて画像を形成する手段を備えたことを特徴とする画像形成装置である。

本発明によると、入力レベルに応じたゲインカーブを選択することにより、ゲイン設定精度が向上し、基準白板レベル目標値に対する公差を少なくすることが可能となるので、ＡＤ変換器のダイナミックレンジを広くとることができ、画像ノイズの低減が図られるとともに、機器間の基準白板レベルのバラツキによるノイズレベルのバラツキも抑制することが可能となる。さらに、所定のゲインで読取った基準白板レベルを基にゲインカーブを選択することで、ゲイン調整に要する時間の短縮が可能となり、しかもゲインを変更する必要のある読取モードを複数行う場合でも、１つの読取モードで基準白板の読取りを行えば、他の読取モードでこの読取りをすることなく、ゲイン調整を迅速に行うことが可能になる。
また、基準白板等の基準を読取った基準読取信号を平均化する処理を行うことにより基準信号レベルを得るようにしたので、適合するゲインカーブを安定して選択することが可能になる。
また、所定ゲインで読取った基準白板レベルから予想したゲインと実際のゲインに差がある場合でも、ゲイン調整を正常に行うことが可能になる。
また、画像読取装置を備えた複写機、ファクシミリ等の画像形成装置において、本発明の画像読取装置の上記効果を実現することにより、該画像形成装置の高パフォーマンス化を図ることが可能になる。

以下、本発明の実施形態を添付する図面を参照して説明する。
先ず、本発明の画像読取装置に係わる実施形態を示す。図２は、この実施形態に係わる画像読取装置の概略構成を示すものである。
図２を参照して、装置構成とその動作の概要を説明する。この画像読取装置は、読取対象である原稿２０２及び基準白板２０９を露光走査する露光走査光学系と、露光走査された対象画像を結像位置に設けた光電素子列よりなる受光面で受け、画像信号を出力する光電変換手段としてのＣＣＤ２０６を主たる構成要素とする。
露光走査光学系は、次に示す光学要素の動作によって原稿２０２及び基準白板２０９を露光走査する。即ち、コンタクトガラス２０１下部に配置された光源２０７を有する照明系により原稿２０２及び基準白板２０９を照明する。なお、基準白板２０９は、原稿読取領域の外側にＣＣＤ２０６の長手方向の長さに亘って設ける。原稿２０２及び基準白板２０９で反射された照明光は、第１の走行体２０３上の第1ミラー２０３ａにより反射偏向された後、第２の走行体２０４上の第１ミラー２０４ａ及び第２ミラー２０４ｂで順次、反射偏向され、結像レンズ２０５に導かれ、該結像レンズ２０５によってＣＣＤ２０６の受光面（センサ画素列）上に入射し、そこで原稿及び基準白板の画像が縮小結像される。
また、ＣＣＤ２０６は、結像された画像をセンサ画素によりライン方向に主走査（図１の面に垂直な方向）しながら画像信号に変換する。
原稿読取時は、原稿２０２の長手方向については、第１の走行体２０３が速度Vで位置２０３´まで移動し、同時にそれと連動して第２の走行体２０４が第１の走行体２０３の半分の速度、すなわち１／２Vとすることで一定の結像条件を保って、位置２０４´まで移動して原稿２０２の長手方向全体を読取る。
また、基準白板２０９の読取は、基準読取信号（シェーデイングデータを含む）を生成するためでる。この基準読取信号は、補正処理に用いる信号であるから、基準白板２０９の読取は、原稿読取に先だって行うことが必要である。従って、原稿の露光走査の始めに、原稿領域外で読取を行うようにするのが普通に採用される方法である。読取った信号は、平均化処理を行うので、所定ライン数分の読取信号を処理の対象として検出する。

次に、上記した画像読取装置のＣＣＤ２０６及び画像信号の処理を行う信号処理回路に係わる実施形態を示し、その動作を説明する。以下に例示する信号処理回路は、読取った画像信号を正規化し、利用可能な画像データとして出力するための処理を行う。この信号処理回路は、ＣＣＤの出力であるアナログ画像信号の増幅手段として、可変ゲイン（増幅率）の増幅回路を有し、増幅回路のゲインを制御することにより、入力のレベル変化に応じたゲイン調整を行い、信号を正規化する。
本発明は、上記した増幅手段のゲイン調整に係わるので、ここで、先ず、本発明に係わるゲイン調整の原理を説明する。
上記［背景技術］の項において述べたように、基準白板レベルを一定出力レベルに制御する（このレベルは、部品特性等によるバラツキを考慮した場合でも、ＡＤ変換器のＦｕｌｌコード出力とならない範囲で極力大きくする）ために、入力画像信号を増幅する増幅回路のゲイン設定をする。
こうしたゲイン設定における従来技術の問題点は、分解能の低い設定値によって制御を行うと、基準白板レベルが低くなる場合が発生することである。基準白板レベルが低くなると、画像読取装置が使用できるＡＤ変換器のダイナミックレンジが縮小し、ノイズが増加するおそれがある。

そこで、本発明は、複数の異なる特性のゲインカーブを適宜選択して用いる。即ち、ゲインの設定分解能を高くできるゲインカーブと、比較的低分解能のゲインカーブのそれぞれ特性が異なる複数のゲインカーブを用意し、その中から入力のレベルに対応し、適合するゲインカーブを選択することにより、ゲイン設定精度を向上させることを可能とする。
図１は、増幅手段に２種類の増幅特性を与える場合のゲインカーブを例示する図である。図１において、X軸はゲイン設定レジスタ値、Y軸はゲイン（倍）である。
この例では、ゲイン設定レジスタは１０ｂｉｔでゲイン値を表現しており、０〜１０２３の範囲で対応ゲインを格納している。また、特性線は、ゲインカーブ１、ゲインカーブ２の２種類有り、ゲインカーブ１は１〜５倍、ゲインカーブ２は２〜１０倍の範囲でゲインの設定が可能である。
よって、ゲイン設定分解能は以下のようになる。
ゲインカーブ１ ： （５−１）／１０２３＝０．００３９１
ゲインカーブ２ ： （１０−２）／１０２３＝０．００７８２
従って、ゲインカーブ１を用いる時のゲイン設定分解能は、ゲインカーブ２の倍の分解能が得られる。
なお、ゲインカーブを１本しか持たない場合に上記と同様のゲインの範囲をカバーしようとすると、ゲインカーブとして１〜１０倍のゲインとなるので、分解能は、
（１０−１）／１０２３＝０．００８８
となる。つまり、ゲインカーブ１を用いるときは勿論、ゲインカーブ２を用いるときでも、分解能は、ゲインカーブ一本の時よりも高い。

上記のように、ゲイン設定分解能は、より向上するが、使用時には、用意した複数のゲインカーブを選択する制御が必要になる。また、基準白板レベル調整時間を短くするためには、ゲイン調整前にゲインカーブを選択する必要がある。このために、所定ゲインで基準白板を読取り、得た基準白板レベルから予め決めている基準白板目標レベルにするための予想ゲインを計算し、予想ゲインによって適合するゲインカーブを判断する。この結果、ゲイン調整前にゲインカーブを選択することが可能となる。
例えば、所定ゲインをゲイン１倍として、得た基準白板レベルから以下の計算、即ち、
予想ゲイン＝（基準白板目標レベル）／（所定ゲインでの基準白板レベル）
から予想ゲインを算出し、この値を選択基準値と比較することにより、用いるゲインカーブを定める、という方法で実施することが可能である。

上記の方法を実現する手段として、ゲイン設定分解能の異なる複数のゲインカーブを有する増幅手段、及び増幅手段のゲインカーブを選択する手段を、読取画像信号の処理回路に備える。図３は、こうした手段を構成要素として備えた、読取画像信号の処理に係わる信号処理回路の構成をブロック図にて示す。
図３に示すように、ＣＣＤ３０１（図２のＣＣＤ２０６に相当）により原稿からの反射光が光電変換される。ここでは、画素列を２チャンネルで分割出力するＣＣＤを例にしており、奇数および偶数画素の２系統のアナログ画像信号Ｖｏ及びＶｅが出力される。なお、以下、奇数チャンネル：Ｏｄｄ、偶数チャンネル：Ｅｖｅｎと記載する。
アナログ信号処理回路３０８は、サンプルホールド回路３０２、黒レベル補正回路３０３、アナログ信号増幅回路３０４、ＡＤ変換回路３０５、ＥＯマルチプレクス回路３０６からなる。
ＣＣＤ３０１からのアナログ画像信号は、Ｏｄｄ、Ｅｖｅｎともにサンプルホールド回路３０２で図示しないタイミング発生部からのサンプルパルスによりサンプリングされて入力レベル保持されることで連続的なアナログ画像信号にされる。この後、黒レベル補正回路３０３においてＣＣＤ３０１の暗時出力レベルのバラツキが補正される。

次いで、アナログ信号増幅回路３０４によって信号増幅される。なお、アナログ信号増幅回路３０４のゲインは、後述するように、ＣＰＵ３１０によって、基準白板レベルが所定のレベルになるように調整される。
さらに、ＡＤ変換回路３０５によって、例えば１０ビットのデジタル画像信号に変換される。
ＡＤ変換回路３０５の出力段では、Ｏｄｄ、Ｅｖｅｎの２系等出力となっている画像データをＥＯマルチプレクス回路３０６によって、奇数、偶数画素の出力を１系統の画像データに統合する。
こうして得られたデジタル画像データは、シェーディング補正回路３０７、基準白板レベル検出回路３０９に出力される。
基準白板レベル検出回路３０９で検出された基準白板レベルが予め定められた一定の値になるように、ＣＰＵ３１０により増幅回路３０４のゲインが調整される。本実施形態では、増幅回路３０４はゲイン設定分解能の異なる複数のゲインカーブを有し、入力画像の信号レベルに適応したゲインカーブを用いてゲイン調整を行う。ゲインカーブの選択を行う制御については、後述する。
シェーデイング補正回路３０７では、基準白板２０７の読取により得た画像データを補正用データに使用して、入力画像データに対しＣＣＤ３０１の感度バラツキや照明光学系の配光ムラを補正する。
ＣＣＤ３０１やその他の回路の駆動に必要なタイミング信号は、図示しないタイミング発生部で生成され、各回路に出力される。
ＣＰＵ３１０は、図示しないタイミング発生部、アナログ信号処理回路３０８、シェーディング補正回路３０７、基準白板レベル検出回路３０８の動作を制御する。本例では、ＣＰＵ３１０は、増幅回路３０４のゲイン調整動作の一環として、増幅回路３０４に用意した複数のゲインカーブの選択動作も行う。

ゲインカーブ選択制御は、上記の原理説明に記載した、予想ゲインの算出と、算出結果を選択基準値に照らして判断することによりゲインカーブを定める、という処理を実行するものである。
図４は、ＣＰＵ３１０が実行するゲインカーブ選択制御のフローチャートを示す。
図４を参照して、本例の制御動作を説明すると、先ず、基準白板２０９（図２参照）を読取るための露光走査を行うために、基準白板２０９の下に第１走行体２０３（図２参照）を移動させる（ステップＳ４０１）。
ゲインカーブ選択制御における基準白板２０９の読取は、増幅回路３０４（図３参照）を所定ゲインで動作させるので、そのための設定を行う。本実施形態ではゲインを１倍に設定する（ステップＳ４０２）。
次に、基準白板２０９の読取を行い、設定ゲイン１倍で増幅回路３０４を動作させ、アナログ信号処理回路３０８から出力される基準白板データをもとに、基準白板レベル検出回路３０９で基準白板レベル検出を行う（ステップＳ４０３）。
次いで、検出した基準白板レベルと予め定めされている基準白板目標レベルから予想ゲインを求める（上記［００１５］参照）。この予想ゲインを選択基準値に照らして、選択するゲインカーブを判定する（ステップＳ４０４）。本実施形態では、選択基準値を“５”として、予想ゲインが５以上であるか、否かを判断し、その結果によりゲインカーブ１又はゲインカーブ２を選択する。
即ち、基準白板レベルが低く、予想ゲインが５以上である場合には（ステップＳ４０４-YES）、高分解能のゲイン設定が可能なゲインカーブを選択できないので、より低分解能のゲイン設定ゲインカーブ２を選択する（ステップＳ４０５）。また、基準白板レベルが高く、予想ゲインが５未満である場合には（ステップＳ４０４-NO）、高分解能のゲイン設定が可能なゲインカーブ１を選択する（ステップＳ４０６）。
このフローに示す様な選択を行うことにより、単一のゲインカーブを用いる場合に比べて、基準白板レベルが高い場合には、極めて高い分解能が選択でき、基準白板レベルが低い場合でも、より高い分解能が選択できる。この結果、基準白板レベルの低下を抑え、レベル低下によって、増幅回路３０４の後段にあるＡＤ変換回路３０５のダイナミックレンジが縮小し、ノイズの増加をもたらす、という問題を解消することが可能になる。

上記実施形態では、ゲイン調整において、ゲイン設定分解能の異なる複数のゲインカーブから入力画像の信号レベルに適応したゲインカーブを選択、適用するための基本的な手段について示した。以下には、上記実施形態をベースに付加条件を考慮し、改良を加えた実施形態を示す。
ゲインカーブを選択するために、所定ゲインで基準白板レベルを読取る際に、画像ノイズが大きいシステムの場合、基準白板レベルのバラツキから予想ゲインと実際のゲインに差が発生し、誤ったゲインカーブの選択につながることが懸念される。即ち、予想ゲインと基準値を比較して、ゲインカーブ１が選択されたが、実際は５倍以上のゲインが必要であったとき、ゲインカーブ１では５倍以上のゲイン設定ができないため、基準白板目標レベルに調整できない問題が発生する。
ゲインカーブ１で調整できない場合にゲインカーブ２で再度調整する処理を行うと、調整に時間を必要とする。こうした状況にならないようにするために、エラーの原因となるノイズの影響を抑制することが必要である。本実施形態では、所定ゲインでの基準白板レベルを平均化処理することでノイズを除去し、レベルを安定させることにより、誤ったゲインカーブの選択を防ぐことを可能とする。
基準白板レベルの平均化処理としては、いろいろな方法を採用することができるが、例えば、
・ 基準白板を複数回読取った結果として得られる複数の基準白板レベルの平均
値を求めるデータとする。
・ 主走査方向に全画素の平均値を算出し、その値を求めるデータとする。
・ 主走査方向に複数画素単位で平均値を算出し、その中のピーク値を副走査方向に
数ライン分得、得たピーク値の中のｍａｘ値を求めるデータとする。
といった処理による。
上記のような平均化処理によって、基準白板レベルを安定化させることで、予想ゲインと実際のゲインの差を小さくすることが可能となり、適合するゲインカーブを誤り無く選択することが可能になる。
読取画像信号の信号処理回路（図３参照）の回路動作としては、基準白板レベル検出回路３０９に平均化処理機能を持たせ、ここで平均化処理を行い、得た基準白板レベル検出結果をＣＰＵ３１０に伝える、ＣＰＵ３１０は、この検出結果を受けて、上記実施形態（図４参照）と同様に予想ゲインの演算を行い、増幅回路３０４のゲインカーブを選択することにより、所期のゲイン調整を可能とする。

画像ノイズが大きいシステムの場合、上記のように、基準白板の読取画像に対して平均化処理を行うが、平均化処理を行った場合でも、ノイズを除き切れずに画像レベルを安定化できない場合が考えられる。
こうしたケースでも、上記実施形態の記載に示したと同様に、基準白板目標レベルに調整できない場合が想定される。
例えば、予想ゲインが５倍以下の値であった場合には、ゲインカーブ１が選択される。しかし、実際のゲインが予想ゲインより高い場合（５倍以上）には、基準白板目標レベルへの調整が正常に行えない。
そこで、画像読取装置の画像ノイズから、予想ゲインと実際のゲインの差を求め、その最大値を予め想定して、ゲインカーブ１の中で使用するゲイン値を制限することで基準白板レベル調整を常に正常に行えるようにすることが可能になる。
この方法では、例えば、ゲインカーブ１で最大ゲインを４倍までの使用に制限すれば、予想ゲインが４倍以上であった場合に、ゲインカーブ２を選択する。従って、実際のゲインが５倍以上であった場合でも基準白板レベル調整は正常に行える。逆に実際のゲインが４倍以下であった場合でも、ゲインカーブ２に於いて２倍以下にならなければ基準白板調整は正常に行える。
読取画像信号の信号処理回路（図３参照）の回路動作としては、ＣＰＵ３１０が予想ゲインの演算を行い、増幅回路３０４のゲインカーブを選択するが、この時の選択基準値（図４の選択ステップＳ４０４の条件式、参照）を変更することで実現可能である。例えば、上記実施形態のように、選択基準値“５”であった値を “４”に変更する等によって、所期のゲイン調整を可能とする。

次に、ゲイン調整に要する時間の短縮化を図るための手段を示す。
例えば、カラー画像読取装置における、カラー読取モードやモノクロ読取モードのように、増幅回路３０４における増幅率の変更が必要となる読取モードを複数実行する機能を持つ場合には、読取モードの数だけ、ゲインカーブの選択を行う必要がある。このために、ゲイン調整に要する時間が増加してしまう。そこで以下のような手段を講じる。
カラー読取モードとモノクロ読取モードは、ＣＣＤを異なるライン周期で動作させる。この様なモード設定が可能なシステムの場合、ライン周期の切り替えにより光の蓄積時間が変わる。従って、光の蓄積時間が変わることにより同じ基準白板を読取った場合に、ゲインが同じでも、基準白板読取出力レベルが異なる。従って、基準白板目標レベルへの調整を行うためには、カラー、モノクロ読取でゲインを変える必要がある。
ＣＣＤの出力は光の蓄積時間に比例するため、どちらか一方の予想ゲインからもう一方のゲインカーブを予想することが可能となる。この関係を利用して、ゲイン選択に要する時間を短縮可能とする。
モノクロモードの場合、人間の視感度分光特性に近いカラーＣＣＤのGreenの出力が、画像データとして使用に供される。本実施形態では、カラーＣＣＤのGreenの予想ゲインからモノクロゲインカーブを選択するための予想ゲインを導く関係式を利用して、モノクロ読取モードのゲイン選択処理を簡易化する。
例えば、カラーのライン周期がＡ（S）、モノクロのライン周期がＢ（S）、カラーＣＣＤのGreen出力に対する予想ゲインがC（倍）であった場合、下記関係式、即ち、
モノクロ予想ゲイン（倍）＝Ｂ／Ａ×Ｃ
で算出可能である。
このように、カラー読取における予想ゲインからモノクロモードでのゲインカーブを選択するための予想ゲインを演算することで、モノクロ読取モードにおける基準白板の読取を行わずにすませることにより、ゲイン調整に要する時間を短縮することが可能となり、全体の調整時間の短縮化が図られる。
読取画像信号の信号処理回路（図３参照）の回路動作としては、ＣＰＵ３１０が、上記関係式によって、カラー読取モードで求めた予想ゲインからモノクロ予想ゲインを演算し、この演算結果に基づいて増幅回路３０４のゲインカーブを選択し、所期のゲイン調整を可能とする。

ＣＣＤの出力チャンネルが複数存在する、例えばカラーＣＣＤでは、色毎に別のゲインカーブを用いることによって、増幅回路のノイズ特性、入出力のリニアリテイ特性等が異なることになると、ＲＧＢ画像特性も異なってしまう、という問題が生じる。
カラー画像読取装置としては、ＲＧＢ画像特性は同じ方が良い。というのは、後段で画像処理を行うが、その際ＲＧＢの画像特性が異なる場合には、画像特性に合わせた画像処理パラメータをＲＧＢ毎に用意する等の対応が必要になり、回路規模が大きくなり、パラメータ設計にも時間を要する。
そこで、ＲＧＢ毎に増幅回路で選択するゲインカーブを全て同じゲインカーブとすることで、増幅回路の画像特性バラツキを排除し、後段の画像処理回路の簡易化を図るものを、次に示す。
読取画像信号の信号処理回路（図３参照）の回路動作としては、ＣＰＵ３１０が、ＲＧＢのチャンネルの順番で、ゲインレンジの選択制御フロー（図４参照）を実行し、予想ゲインを演算し、この演算結果に基づいて増幅回路３０４のゲインカーブを選択し、ＲＧＢ全てのチャンネルについてゲインカーブ１を選択すべき結果となった場合のみ、実際に各チャンネルについてゲインカーブ１を選択する。他方、ＲＧＢ各チャンネルの中で１つでもゲインカーブ２を選択すべき結果となった場合、実際にはＲＧＢ全てのチャンネルについてゲインカーブ２を選択する制御動作を行うことにより、実現可能である。
また、上記の制御により、例えば、ＲＧＢチャンネルの順番でゲインカーブ選択を行った場合に、最初のRチャンネルでゲインカーブ２が選択された場合、残りのG、Bチャンネルは自動的にゲインカーブ２が選択されることになり、ゲインカーブ選択時間のいっそうの短縮が可能となる。
さらに、ＲＧＢチャンネルの中で最もゲインが高くなるチャンネルが予め分かっている場合には、ゲインの高いチャンネルからの順番でゲインカーブ選択を実行すればよい。上記のゲインカーブ２が選択された場合におけると同様に、ゲインカーブ選択時間を短縮し得る。

次に示す実施形態は、上記した画像読取装置から出力される画像データに基づいて画像を形成する装置に係わるものである。なお、以下に示す実施形態は、画像形成装置としてのＤＰＰＣ（Digital Plane Paper Copy-machine、所謂、デジタル複写機）への適用例を示すものである。
原稿画像の読取部を除く他の部分は、基本的には、既知のＤＰＰＣが有する構成要素を備える。図５は、本実施形態に係わるＤＰＰＣの全体構成を概略図として示す。
図５を参照して、本実施形態のＤＰＰＣの構成を説明すると、ＤＰＰＣ１の装置本体２には、上記実施形態に示した画像読取装置に相当するスキャナ部３（図２に対応）とスキャナ部３からの画像データを用いて印刷出力を行うプリンタ部４とを備える。なお、ここでは、スキャナ部３に原稿搬送機構であるＡＤＦ（Automatic Document Feeder)ユニット５を連結する。
スキャナ部３は原稿が載置されるコンタクトガラス６を有しており、コンタクトガラス６を挟んで原稿面と対向する位置に、原稿からの光を直角に偏向する第１ミラー８と、前記第１ミラー８からの反射光路を折り返す第２ミラー９を設ける。さらに第２ミラー９からの反射光路上に、結像レンズを介して伝達される画像を光電変換するイメージセンサとしてのＣＣＤラインイメージセンサ１０が設置されている。ＣＣＤイメージセンサ１０は、結像された画像をセンサ画素によりライン方向に主走査（図５面に垂直な方向）しながら画像信号に変換する。また、スキャナ部３では、原稿以外に基準白板２５の読取を行う。基準白板２５はスキャナに対してコピー原稿と同じ条件で読取ができるような位置に設ける。基準白板２５の読取データは、読取画像データに対するシェーディングデータとして用いるために、又上記実施形態に示したゲインレンジの選択制御における基準白板レベル信号として用いられる。

装置全体の制御を司る制御部７は、上記実施形態に示した画像読取装置の信号処理回路（図３、参照）に相当する回路を備え、ＣＣＤイメージセンサ１０によって読取られた画像信号を正規化し、印刷出力等に利用し得る画像データとして、補正、変換といった処理を施す。ここでは、信号処理回路におけるアナログ画像信号の増幅回路で、上記実施形態に示した入力画像に適応するゲインレンジを選択する制御を行う。
また、制御部７は、読取画像を処理して得た画像データをレーザダイオード：ＬＤ による光書き込みに用いるビデオ信号として光書き込み部１４へ出力する。プリンタ部４は感光ドラム１１を有しており、この感光ドラム１１の外周上にトナークリーナ１２、帯電器１３、現像器１５、転写器１６を順次ドラム面に対向配置する。プリンタ部４に設けた感光ドラム１１は帯電器１３により帯電され、帯電された感光ドラム１１に書き込み部１４から画像情報を担うレーザ光が照射され、感光ドラム１１の表面に静電潜像を形成する。現像器１５にはトナーが収納されており、静電潜像が形成された感光ドラム１１表面にトナーを付着させ、静電潜像をトナー像として顕在化させる。給紙部は大容量の用紙カセット１９、異なるサイズの少容量の用紙を入れるカセット１７の複数種類のカセットからそれぞれ排紙トレー１８まで印刷用紙を順次搬送する用紙搬送機構を設け、その用紙搬送路２０は感光ドラム１１と転写器１６との間隙と定着器２１の内部とに連通している。転写器１６において、用紙搬送機構１９により搬送された印刷用紙に対し、感光ドラム１１に形成されたトナー像を転写させる。トナー像が転写された印刷用紙は、前記用紙搬送機構によって定着器２１に搬送し、トナー像を印刷用紙に定着し、画像データが印刷された印刷用紙を排紙トレー１８に排紙する。

スキャナ部３のＡＤＦユニット５にコピー原稿が載置され、図示しない操作部からコピーのスタートボタンが押されると、制御部７は、原稿画像の読取、読取入力された画像信号の処理、処理後の画像データを用いた画像形成、といった一連のコピー出力処理に必要な制御を実行する。
一連のコピー出力処理の制御フローでは、入力画像に適応するゲインレンジを選択する制御を上記実施形態にそれぞれ示した形態で実行することにより、デジタル複写機上で読取画像信号処理の最適化を達成することが可能になり、デジタル複写機の高パフォーマンス化を図ることができる。
なお、本実施形態では、デジタル複写機への適用を例示したが、ファクシミリ装置等の画像読取装置から出力される画像データを用いて画像を形成する他の画像形成装置へ適用し、実施することも可能である。

増幅手段に２種類の増幅特性を与える場合のゲインカーブを例示する図である。 本発明の実施形態に係わる画像読取装置の概略構成を示す。 読取画像信号の処理に係わる信号処理回路の構成をブロック図にて示す。 ゲインカーブ選択制御のフローチャートの１例を示す。 本発明の実施形態に係わるＤＰＰＣの全体構成を概略図として示す。

符号の説明

１・・ＤＰＰＣ（デジタル複写機）、 ３・・スキャナ部、
４・・プリンタ部、 ６，２０１・・コンタクトガラス、
７・・制御部、 １０，２０６，３０１・・ＣＣＤラインイメージセンサ、
２５，２０９・・基準白板、 ２０７・・光源、
３０４・・増幅回路、 ３０５・・ＡＤ変換回路、
３０９・・基準白板レベル検出回路、 ３１０・・ＣＰＵ。

Claims (8)

1. 読取対象の画像を光電変換し、画像信号として出力する光電変換手段と、前記画像信号を増幅するゲインが可変の増幅手段と、前記増幅手段のゲインを制御する制御手段と、基準読取対象を前記光電変換手段により光電変換し、前記増幅手段により所定のゲインで増幅することで得られる基準読取信号レベルに基づいて、それぞれゲイン設定分解能が異なる複数のゲインカーブの１つを選択する手段を備え、前記制御手段が、基準読取対象の読取信号を目標レベルに増幅するための設定値を前記選択手段により選択されたゲインカーブから求め、得た値を前記増幅手段に設定する画像読取装置であって、
   前記光電変換手段が複数の読取モードに従って動作を変更する手段であり、
   前記ゲインカーブの選択手段は、複数の読取モード中の１つの読取モードにおいて、前記基準読取信号レベルの基準読取信号目標レベルに対する量的関係を求め、得た量的関係に基づいて、そのモードにおけるゲインカーブを選択する第１の処理と、第１の処理により得られた前記量的関係と他の読取モードの量的関係との間で成り立つ所定の関係式に基づいて他の読取モードの量的関係を求め、得た量的関係に基づいて他の読取モードにおけるゲインカーブを選択する第２の処理を行うことにより、各読取モードのゲインカーブを選択する手段であることを特徴とする画像読取装置。
2. 請求項１に記載された画像読取装置において、前記基準読取対象が基準白板であることを特徴とする画像読取装置。
3. 請求項１又は２に記載された画像読取装置において、前記基準読取信号を平均化する処理を行う平均化処理手段を備えたことを特徴とする画像読取装置。
4. 請求項３に記載された画像読取装置において、前記平均化処理手段は、前記基準読取対象を複数回読取ってそれぞれの基準読取信号を得、得た複数の基準読取信号の平均値を求める手段であることを特徴とする画像読取装置。
5. 請求項３に記載された画像読取装置において、前記平均化処理手段は、前記基準読取信号の主走査方向における全画素の平均値を求める手段であることを特徴とする画像読取装置。
6. 請求項３に記載された画像読取装置において、前記平均化処理手段は、前記基準読取信号の主走査方向に複数画素単位で平均値を算出し、その中のピーク値を副走査方向に数ライン分得、得た中の最大値を求める手段であることを特徴とする画像読取装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載された画像読取装置において、前記複数のゲインカーブのうち、所定の値よりも低いゲインとなるゲインカーブが選択された場合に、そのゲインカーブについての最大ゲインまでの使用を制限する制限手段を備えたことを特徴とする画像読取装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載された画像読取装置から出力される画像データに基づいて画像を形成する手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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