JP4471093B2 - 画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置および画像処理方法に関する。

画像処理装置を用いてカラー原稿を読み取る場合、原稿の反射光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色成分に分けること（分光処理）が必要である。その一つの方式として、Ｒ、Ｇ、Ｂの３種類の光源をもち、１ライン分のイメージセンサに対して一定周期（ライン周期）で順次光源を点灯させ、その反射光をイメージセンサに入射させることで分光処理を行う方式がある（例えば、特許文献１、２参照）。
この方式の場合、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の信号は巡回して出力されることになり、ライン周期が同じであればモノクロ読み取り処理に対して３倍の読み取り時間が必要なるが、後段の画像処理回路はモノクロ処理同様１系統分で済むというメリットがある。

但し、画像処理回路としてはモノクロ読み取り処理回路と同じ構成ではなく、各色成分のデータが同じ経路で順次入力しても、同じ色成分毎に独立の空間フィルタ、歪み補正データ（シェーディングデータ）、γ補正が可能なように、ラインメモリやＲＡＭテーブルを各色毎に確保する必要がある。
しかしながら、入出力端子を共用できるなど、ハードウェアを低コストで構成することが可能である。
特開平０７−１４３２８６号公報 特開２００３−３１９１５０号公報

ところで、この種の読み取り方式においては、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色成分が１セットで１ラインのカラーデータを形成することから、入力するデータの位相周期を管理する必要がある。具体的には、現在入力している色成分が何色であり、このデータとセットになって１ライン分のカラーデータを形成する他の色成分は前後どのデータであるかを、システムとして管理する必要がある。
図３に画像処理装置におけるカラーデータの管理の様子を示す。
今、注目する期間に入力するデータがＲの色成分であったとする。このＲの色成分との組み合わせセットとしては、２ライン前に入力したＧの色成分と１ライン前に入力したＢの色成分との組み合わせ（図中ＣＡ）と、１ライン前に入力したＢの色成分と１ライン後に入力するＧの色成分との組み合わせ（同ＣＢ）、１ライン後に入力するＧの色成分と２ライン後に入力するＢの色成分との組み合わせ（同ＣＣ）の３通りが考えられる。

原稿を一定速度で走査する条件においては、ＣＡ、ＣＢ、ＣＣのどの組み合わせでも画像的に大きな問題にはならないが、実際は有効期間の開始タイミングで配慮が必要となる。例えば、有効期間の開始タイミングがＧの色成分であった場合（図中有効期間タイミング）、図３に示した組み合わせＣＡを考えると有効期間の先頭ラインから無駄なくデータを入力することができる。しかし、組み合わせＣＢおよびＣＣを考えた場合、有効期間の先頭ラインであるＧの色成分もしくはその次のラインであるＢの色成分を捨てる必要がある。有効期間先頭のラインを捨てることは、有効期間開始から実際の有効データが出力されるまでのタイミングが変動する事になり、有効期間の設定ライン数と実際の有効データのライン数とがずれることになるためライン数の管理が煩雑になり、更には画像の先端が切れるなど好ましくない状況も起こりうる。
故に、有効期間を常に特定の色成分から開始するようなシステムを構築すれば、画像処理回路としては、その色成分を基準としたライン管理を考慮すればよく、規則性が高いことからシンプルなデータ制御仕様で信頼性の高い画像処理回路を構築できる。

ところが、実際は有効期間を指定するタイミングが、画像処理回路とは非同期とならざるを得ない読み取りシステムとなる場合がある。例えば、原稿位置センサの情報を元にＣＰＵからソフト的に有効期間を指定するような場合、画像処理回路の中で自己生成する色成分の巡回タイミング（Ｒ→Ｇ→Ｂの切り換え周期）とは全く無関係に有効期間が指定されることになる。このように有効期間が指定されるような場合は、画像処理回路の色成分の切り換え周期に同期化する処置も考えられるが、有効期間の開始タイミングが最大で３ライン周期（カラー画像としては１ライン分）分だけズレが生じる恐れがあり、そのズレによるデータのバラツキが画像の先端切れやライン数管理の問題を招くことになる。

このため、有効期間の開始がいかなるタイミングであっても、画像処理回路の有効開始タイミングに遅延を起こさせることなく、かつ捨てラインを発生することもなく、かつカラー画像を形成するための各色成分のライン組み合わせを常に固定にできる画像処理装置および画像処理方法が望まれる。
そこで、本発明の目的は、開始タイミングの遅延を極力小さくでき、原稿の先端の読み取りの欠落を防止した画像処理装置および画像処理方法を提供することにある。

ここで、本発明は、無効ライン期間においては色成分を固定入力とし、有効ラインに遷移したことをトリガとして固定していた色成分を第１入力色として順次巡回することで、有効期間がいかなるタイミングで開始しても、有効期間の開始タイミングに遅れを生じることなく各色のデータを入力・処理することが可能な画像読み取りシステムの実現を目的としている。
本発明は、無効ラインの固定入力色成分を緑とすることで、モノクロ読み取り時との切り換え時にスムーズな移行が可能な画像読み取りシステムの実現を目的としている。
本発明は、有効期間の具体的な適用ケースとして、白基準データの採取期間に適用することで、有効期間内に極力多くの基準データを採取できる画像読み取りシステムの実現を目的としている。
本発明は、有効期間の具体的な適用ケースとして、原稿読み取り期間に適用することで、有効期間の開始タイミングに遅れが生じることによる画像の先端切れなどが発生しない画像読み取りシステムの実現を目的としている。

上記課題を解決するため、本発明の請求項１記載の発明は、それぞれ異なった色の光を発光する複数の発光ダイオードと、原稿に前記発光ダイオードのそれぞれの色の光を順次繰り返して巡回照射する照射手段と、前記原稿で反射した光を受光して各色成分を１ライン分ずつ順次電気信号に変換する変換手段と、前記変換手段からの電気信号を入力して画像処理を施す画像処理手段と、を有する画像処理装置において、入力するデータが必要なものではない無効ライン期間では前記発光ダイオードの特定の色の光を照射し、入力するデータが必要なものである有効ライン期間では遷移した直後の第１色の光の照射を該特定の色の光の照射とし、有効ライン期間では１ラインずつ順次各色の光を照射する制御手段を備え、前記有効ライン期間は、白基準データの採取期間であることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記特定の色成分は緑であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記有効ライン期間は、前記白基準データの採取期間及び原稿読み取り期間の両方であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、原稿に発光ダイオードからそれぞれ異なった色の光を順次繰り返して巡回照射し、前記原稿で反射した光を受光して各色成分を１ライン分ずつ順次電気信号に変換し、変換された電気信号を入力して画像処理を施す画像処理方法において、入力するデータが必要なものではない無効ライン期間では前記発光ダイオードの特定の色の光を照射し、入力するデータが必要なものである有効ライン期間では遷移した直後の第１色の光の照射を該特定の色の光の照射とし、有効ライン期間では１ラインずつ順次各色の光を照射すると共に、前記有効ライン期間を、白基準データの採取期間とすることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記特定の色成分は緑であることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記有効ライン期間は、前記白基準データの採取期間及び原稿読み取り期間の両方であることを特徴とする。

本発明によれば、無効ラインにおいては特定の色成分を画像処理回路の入力とし、有効ラインに遷移した時点での第１入力色を特定の色成分とし、以降順次色成分を巡回して各色成分のデータを入力させるので、有効期間の開始タイミングが画像読み取りシステムのライン周期とは非同期であっても、直後の同期化タイミングにて有効読み取り期間をライン周期と同期化させて入力色を切り換えることで、開始タイミングの遅延を極力小さくでき、原稿の先端が欠落してしまうことを防止することができる。

本発明によれば、上記発明において、特定の色成分を緑とすることにより、モノクロ原稿読み取り時の場合と共通性の高い制御仕様で、開始タイミングの遅延を極力小さくでき、原稿の先端が欠落してしまうことを防止することができる。
一般に、モノクロ読み取りは緑のデータだけで処理する場合が多く、そのような読み取りを行う際は、有効鈴期間も無効期間ラインも緑のデータが入力するように固定すればよいことになる。読み取り装置として、カラー／モノクロの読み取りモード切り換えを想定した場合、カラー読み取り時の無効ライン期間にて緑のデータを固定して入力する方式（請求項１、５参照）を採用すると、読み取りモードの切り換えに連動して、無効ライン期間での入力データを切り換える必要がない。従って、制御仕様的に共通性が高くなる。

本発明によれば、白基準データの採取期間において、上記制御方法を適用するので、高速な読み取りを行うシステムにおいても、素早く白基準データの採取へ移行でき、極力多くの基準データを採取可能となることで、歪みの少ない良好な画像処理が実現できる。

本発明によれば、原稿読み取りの期間において請求項１、５の制御方法を適用するので、高速な読み取りを行うシステムにおいても、素早く原稿読み取りへ移行でき、原稿の先端が欠落してしまうことのない画像処理を実現できる。

無効ラインにおいては特定の色成分を画像処理回路の入力とし、有効ラインに遷移した時点での第１入力色を特定の色成分とし、以降順次色成分を巡回して各色成分のデータを入力させるので、有効期間の開始タイミングが画像読み取りシステムのライン周期とは非同期であっても、直後の同期化タイミングにて有効読み取り期間をライン周期と同期化させて入力色を切り換えることで、開始タイミングの遅延を極力小さくでき、原稿の先端が欠落してしまうことを防止することができる。

図１に本発明の画像処理方法を適用した画像処理装置の構成例を示す。
図１に示す画像処理装置は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のＬＥＤ（発光ダイオード）を光源として有するＣＩＳ（Contact Image Sensor：密着イメージセンサ）１３にてカラー原稿（以下「原稿」という）１１のカラー画像を読み取る構成例である。
ＣＩＳ１３は、ＬＥＤ取り付け基板２３に取り付けられた複数（例えば３色）のＬＥＤと、ＬＥＤから照射されて原稿１１で反射した光を導光するレンズアレー２４と、レンズアレー２４を透過した光を受光して電気信号に変換する受光素子（例えば、フォトダイオードもしくはフォトトランジスタ）を有する周辺回路基板２５とが有底無蓋の筐体２６内に設けられ、開口部（原稿１１側）にコンタクトガラス２２が取り付けられたものである。ＬＥＤ取り付け基板２３は斜めに設けられている。レンズアレー２４は複数の円柱レンズが並列に配置（紙面に垂直に配置）されたものである。
３色のＬＥＤはＣＩＳ制御回路１８によってその点灯タイミングを制御されるものとし、ＣＩＳ１３の蓄積時間を単位として各色順次点灯することで、ＣＩＳ１３から順次各色の信号成分が出力される。

同図に示す画像処理装置は、原稿１１を搬送することで２次元の画像データを読み取る方式を示しているが、原稿１１を固定して、原稿位置センサ（以下「センサ」という）１０やＣＩＳ１３が原稿１１に平行に移動することによって読み取る方式を採用した場合においても、本発明の適用は可能である。
本画像処理装置は、ＡＤＣ（アナログ信号デジタル信号変換器）１４でデジタルデータに変換された画データは、画像処理回路１７に送られ、各種デジタル画像処理を施された後、画データバス２０を介して各色１ラインずつ順次ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２１に展開されるものである。

本画像処理装置は、原稿１１の搬送方向（矢印Ｐ１方向）に対してＣＩＳ１３の上流側（図では左側）にセンサ１０が配置された場合を想定している。このセンサ１０は、原稿１１の有無に応じて出力信号の状態が変化し、ポート信号としてI/Oポート１５へ伝達されることで、制御手段としてのＣＰＵ１６にて原稿１１の先端（この場合右端）および後端（この場合左端）の位置を検知することが可能となるものである。ＣＰＵ１６は、この検知結果に基づき、画像処理回路１７に対して副走査方向の有効読み取り範囲の開始および終了のタイミングを通知するものである。
副走査方向の有効読み取り範囲の開始／終了を制御する方式としては、これ以外に、原稿１１もしくは読み取り部（ＣＩＳ１３）の移動量を、ある基準となる位置から計測する手段をもつことにより実現するものもある。例えば図示しないステッピングモータのパルス数のカウントなどがその具体例である。

図１に示した画像処理装置の場合、有効読み取り範囲の開始／終了の通知方法は、制御用バス１９を利用したレジスタセット方式（決められたレジスタに「１」論理レベルあるいは「０」論理レベルをセットすることで所望の動作に制御する方式）を想定している。この制御方式によって制御されるタイミングは、画像処理回路１７あるいはＣＩＳ１３の動作とは全く非同期であるものとする。これ以外にも、制御用バス１９ではなく専用信号による方式もあるが、同様に制御タイミングが非同期であれば本発明の範囲であることを特記する。

今、ＣＰＵ１６からの制御により副走査方向の制御を行う要因として、基準白板１２の読み取りによる白基準データの採取期間と、原稿１１の読み取り期間との２つの期間を想定する。
本発明の画像処理装置における原稿位置センサ１０の出力と、副走査方向の制御タイミング、およびＬＥＤの点灯タイミングと画像処理回路１７への入力色の関係を図２に例示する。
図２において、原稿位置センサ１０（図１参照）は原稿１１（図１参照）がない場合にはLow(「0」論理レベル)を出力し、原稿１１がある場合にはHigh(「1」論理レベル)を出力するものとする。また、ＣＩＳ１３に内蔵されたＬＥＤの制御はLow(「0」論理レベル)のとき消灯であるとし、High(「1」論理レベル)のとき点灯であるとし、緑色発光ダイオード（Ｇ）のみ点灯している状態がスタンバイ状態であるとする。
しかし、実際の機器においては、全てのＬＥＤを消灯させた状態を待機状態として併せ持つものが一般的で、前記スタンバイ状態は、原稿１１がセットされた状態であるものとする。

図２において当初、原稿位置センサ１０の状態は「０」論理レベルであったとする。その状態において図中タイミングＴａにて白基準データの採取を開始すべく制御命令が発生したとする。
そのタイミングＴａをトリガとしてＬＥＤの点灯制御が緑色発光ダイオード（Ｇ）から青色発光ダイオード（Ｂ）へ変化する（緑色発光ダイオード（Ｇ）を消灯し、青色発光ダイオード（Ｂ）を点灯させる）。

ここで、青色発光ダイオード（Ｂ）が点灯している期間に画像処理回路に入力する画像データは前ラインで点灯していたＧの色成分のデータである。次のライン同期タイミングにて青色発光ダイオード（Ｂ）から赤色発光ダイオード（Ｒ）へ変化すると、同様に青色発光ダイオード（Ｂ）の画像データが画像処理回路１７に入力する。
更に次のライン同期タイミングにて赤色発光ダイオード（Ｒ）から緑色発光ダイオード（Ｇ）へ変化すると、赤色発光ダイオード（Ｒ）の画像データが画像処理回路１７に入力する。この時点で各色の画像データが１ラインずつ画像処理回路１７に入力することになり、各色の白基準データを採取することが可能となる。
タイミングＴｂにて、白基準データの採取の終了の制御命令が発生すると、次のライン同期タイミングにて緑色発光ダイオード（Ｇ）が点灯する。（図２では、前のラインがたまたま緑色発光ダイオード（Ｇ）だったので点灯色が変化していない状態となっている）この状態は、画像処理回路１７に入力するデータが特に必要なものではない、無効期間状態を示している。本発明では、無効期間では特定色、殊に緑発光ダイオード（Ｇ）を点灯させ、更にこの緑色発光ダイオード（Ｇ）を有効期間の第１入力色とすることを特徴としており、上述の制御がその部分に該当する。

また、白基準データを採取するべく制御命令が発生したタイミングＴａは、ＣＩＳ１３の蓄積時間や画像処理回路１７のライン周期とは全く非同期であるが、タイミングＴａの直後のライン同期タイミングにてＬＥＤ点灯制御を切り換えることで、タイミングＴａの時点（すなわち無効期間）で点灯していた緑色発光ダイオード（Ｇ）の画像データを次のライン周期で有効データとして画像処理回路１７に入力することが可能となるのである。
図中タイミングＴｃにて原稿位置センサ１０の状態が「１」論理レベルに変化すると、Ｉ／Ｏポート１５を経由してＣＰＵ１６がこの「１」論理レベルを検知し、原稿読み取りを開始すべく制御命令を発生させる。
制御命令が発生されると、その次のライン同期タイミングにてＬＥＤの点灯制御が緑色発光ダイオード（Ｇ）から青色発光ダイオード（Ｂ）へ変化する。これはタイミングＴａでの動作と同一であり、青色発光ダイオード（Ｂ）が点灯しているライン期間で、有効データの第１入力色として緑色発光ダイオード（Ｇ）の画像データが画像処理回路１７に入力するものである。
以降、ライン単位に順次ＬＥＤが点灯し、原稿位置センサ１０の状態が「０」論理レベルに変化すると（図中タイミングＴｄ）原稿読み取り終了の制御命令を発生し、次のライン同期タイミングにてＬＥＤの点灯色が緑色（Ｇ）になり、以降固定されるものである。

図２では、原稿読み取り期間の最終ラインの色が青色（Ｂ）になっている。これは原稿位置センサ１０をトリガとする制御タイミングＴｄが、青色発光ダイオード（Ｂ）が点灯していた期間に発生した例のためである。図３に示す例では緑色（Ｇ）→青色（Ｂ）→赤色（Ｒ）の順序で画データが入力する制御例であるため、カラー画像データとして最終ラインの青色（Ｒ）発光ダイオードの画データが不足していることになる。この状態は決して好ましいものではなく、何らかの対応が必要となる。
最も簡単なものは、画データバスでＲＡＭ２１に転送後、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の最終ラインを消去し、各色同じライン数に揃えることである。カラー画像データとして最終ラインが１ライン少なくなることになるが、原稿読み取り期間の制御タイミングを遅らせてあらかじめライン数を増やしておくなど、簡単な処置で対応可能である。これら終了タイミングの処置に関しては、本発明を制約するものではないことを付け加える。
また、図２では、第１入力色を緑色（Ｇ）とし、第２入力色を青色（Ｂ）とし、第３入力色を赤色（Ｒ）として説明したが、青色（Ｂ）と赤色（Ｒ）とは逆であっても本発明の請求する範囲に影響するものではない。

本発明は、デジタル複写機やファクシミリ装置におけるカラー画像読み取り技術に利用可能である。

本発明の画像処理方法を適用した画像処理装置の構成例を示す図である。 本発明の画像処理装置における原稿位置センサ１０の出力と、副走査方向の制御タイミング、およびＬＥＤの点灯タイミングと画像処理回路１７への入力色の関係を示す図である。 画像処理装置におけるカラーデータの管理の様子を示す図である。

符号の説明

１０ 原稿位置センサ
１１ 原稿（カラー原稿）
１２ 基準白板
１３ ＣＩＳ
１４ ＡＤＣ
１５ I/Oポート
１６ ＣＰＵ
１７ 画像処理回路
１８ ＣＩＳ制御回路
１９ 制御用バス
２０ 画データバス
２１ ＲＡＭ
２２ コンタクトガラス
２３ ＬＥＤ取り付け基板
２４ レンズアレー
２５ 周辺回路基板
２６ 筐体

Claims (6)

1. それぞれ異なった色の光を発光する複数の発光ダイオードと、
   原稿に前記発光ダイオードのそれぞれの色の光を順次繰り返して巡回照射する照射手段と、
   前記原稿で反射した光を受光して各色成分を１ライン分ずつ順次電気信号に変換する変換手段と、
   前記変換手段からの電気信号を入力して画像処理を施す画像処理手段と、を有する画像処理装置において、
   入力するデータが必要なものではない無効ライン期間では前記発光ダイオードの特定の色の光を照射し、入力するデータが必要なものである有効ライン期間では遷移した直後の第１色の光の照射を該特定の色の光の照射とし、有効ライン期間では１ラインずつ順次各色の光を照射する制御手段を備え、
   前記有効ライン期間は、白基準データの採取期間であることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記特定の色成分は緑であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記有効ライン期間は、前記白基準データの採取期間及び原稿読み取り期間の両方であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
4. 原稿に発光ダイオードからそれぞれ異なった色の光を順次繰り返して巡回照射し、前記原稿で反射した光を受光して各色成分を１ライン分ずつ順次電気信号に変換し、変換された電気信号を入力して画像処理を施す画像処理方法において、
   入力するデータが必要なものではない無効ライン期間では前記発光ダイオードの特定の色の光を照射し、入力するデータが必要なものである有効ライン期間では遷移した直後の第１色の光の照射を該特定の色の光の照射とし、有効ライン期間では１ラインずつ順次各色の光を照射すると共に、前記有効ライン期間を、白基準データの採取期間とすることを特徴とする画像処理方法。
5. 前記特定の色成分は緑であることを特徴とする請求項４記載の画像処理方法。
6. 前記有効ライン期間は、前記白基準データの採取期間及び原稿読み取り期間の両方であることを特徴とする請求項４記載の画像処理方法。

Images