JP4985545B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

この発明は画像読取装置に関し、特に、補正部材を読取ることにより画像の補正を行なうことができる画像読取装置に関する。

電子写真式の画像形成装置（スキャナ機能、ファクシミリ機能、複写機能、プリンタとしての機能、データ通信機能、およびサーバ機能を備えたＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）、ファクシミリ装置、複写機など）には、紙の文書から画像を読取るスキャナ（画像読取装置の一例）が備えられている。

スキャナの構造としては、１次元に配列された複数の撮像素子を機械的に走査させることで、２次元の画像を取得するものが一般的である。１次元の撮像素子の配列方向のムラを補正するために、細長い白基準板を用いて白補正を行なうことが一般的である。

下記特許文献１には、光源として有機ＥＬ素子を有し、光電変換素子としてフォトダイオードを有し、各部の動作をＴＦＴで制御する２次元読取装置（密着型エリアセンサ）が開示されている。

また、ＳＯＧ（システムオングラス）により表示装置に撮像素子を埋め込むことで、２次元のスキャナ機能を有するデバイスが提案されている。

このような装置では、機械的な走査が不要であるため、走査に関わる不安定性や耐久劣化、騒音等の問題がなくなると共に、装置の小型化が可能である。従って、これら装置は新たな原稿読取装置として注目されている。
特開２００１−２９２２７６号公報

しかしながら、従来の２次元に撮像素子を配列させた２次元読取装置（密着型エリアセンサ）では、各画素の感度や光量ムラを補正することができないという問題があった。すなわち、２次元に撮像素子を有する構造では、１次元に配列された撮像素子を走査する構造のように、白基準板による補正が出来ない。このため、安定してムラのない画像を読取る性能に関しては、１次元撮像素子を備えた読取装置よりも劣ることが懸念される。

デジタルカメラなどの２次元センサの場合、光源がないため、出荷時にセンサの感度差だけを補正するための補正データを機械毎に持たせることが行なわれる。これに対して、光源を有する原稿読取装置では、光源の劣化が大きいため定期的に補正データを作り直す必要がある。また、画素それぞれに対応させて発光素子を設ける２次元読取装置では、各々の発光素子の発光にばらつきが出やすいため、取得される画像データのムラを定期的に補正することが望ましい。

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、２次元に配列された複数の撮像素子を用いて原稿読取を行なう画像読取装置において、読取りデータの不安定性や濃度ムラが生じることを防ぐことを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、画像読取装置は、原稿を照射するための光源と、原稿からの光を受光し、かつ原稿の読取られる面に対して平行に２次元配列されるように固定されている複数の撮像素子と、原稿を押さえることができる開閉可能な押さえ部材と、押さえ部材に設けられ、撮像素子で撮像される画像の補正を行なうための補正部材とを備え、補正部材の移動中に補正部材を複数回読取ったデータを用いて画像の補正を行い、補正部材は、両端でロール状に巻取られる構成とされており、自動または手動で巻取られ、撮像素子に対する面を新しいものとすることができ、補正部材には、撮像素子の読取領域における、補正部材の巻き取りによる移動方向に対して垂直な方向の幅をカバーするように延びた白パターンと黒パターンとからなる縞状パターンである特定のパターンが設けられ、撮像素子が特定のパターンを撮像するか否かにより、押さえ部材の開閉状態を判定する開閉状態判定手段をさらに備え、特定のパターンにより、白基準補正と黒基準補正とを行う。

好ましくは撮像素子は、原稿からの反射光を受光し、補正部材は、光源のムラおよび撮像素子の感度不均一性の少なくとも１つを補正するための白補正板である。

好ましくは補正部材の表面には、保護層が設けられる。

好ましくは撮像素子は、補正部材の移動中に補正部材の画像を読取ることで白基準データを取得する。

好ましくは特定のパターンは、原稿領域外に設けられ、画像形成装置は、押さえ部材の閉時にのみ補正部材を用いた補正を実施する。

好ましくは特定のパターンは、原稿領域内に設けられ、画像形成装置は、撮像素子により押さえ部材の閉時に撮像を行なうことで、原稿の有無を検出する原稿検出手段をさらに備える。

好ましくは特定のパターンは、原稿領域内に設けられ、画像形成装置は、撮像素子により押さえ部材の閉時に撮像を行なうことで、原稿のサイズを判定する原稿サイズ判定手段をさらに備える。

これらの発明に従うと、２次元に配列された複数の撮像素子を用いて原稿読取を行なう画像読取装置において、読取りデータの不安定性や濃度ムラが生じることを防ぐことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態における、画像読取装置について説明する。画像読取装置は、２次元に配列された複数の撮像素子を供える。装置は、白基準（シェーディング）補正を行なうことができるように構成される。画像読取装置は、等倍結像（センサ（撮像素子）自体の解像度と原稿自体の読取解像度とが等しい）の光源切替え方式（光源をＲ（赤）→Ｇ（緑）→Ｂ（青）の順で切替えることによりカラー画像を得る方式）を採用する。

［第１の実施の形態］

図１は、本発明の第１の実施の形態における画像読取装置を側面から見た一部断面図であり、図２は、画像読取装置を一部透過させた斜視図である。

画像読取装置は、光源６と撮像素子７とのペアからなるユニットを縦方向、横方向の２次元に多数配列した２次元読取センサと、光源６および撮像素子７を駆動するためにそれらを挟むように配置される透明電極５と、２次元読取センサの原稿読取側（上側）に設置される原稿ガラス４と、原稿ガラス４や２次元読取センサが設けられる装置本体に対して開閉自在に構成される原稿押さえ部材１と、原稿押さえ部材１の２次元読取センサに向う側に固定される白基準板２とを備えている。

原稿押さえ部材１は、ヒンジにより装置の奥側で装置本体に接続される。これにより、ユーザはヒンジ軸を回動中心として原稿押さえ部材１を上下に移動させることができる。原稿３は、原稿ガラス４上に載置される。原稿読取時には、原稿押さえ部材１を下げることにより原稿３を原稿ガラス４との間で押さえることができる。

白基準板２は、少なくとも２次元読取センサの読取領域の全域をカバーするサイズを有する。

なお、図においては光源６と撮像素子７とを実際のサイズよりも大きく記載している。

原稿ガラス４上に置かれた原稿３の画像情報を読取るために、光源６の発光が行なわれる。原稿３からの反射光を撮像素子７で読取ることにより、２次元の画像データが取得、形成される。

そこで得られた画像データには、画素毎に濃度差および色味の差が存在する。これは、各光源の光量差、分光分布の差、撮像素子の感度差、および感度分光分布差などによるものである。その差を補正するため、白基準補正（シェーディング補正）用の白基準板２が原稿押さえ部材１に取付けられており、２次元読取センサの出力が白基準板２により補正される。

図３は、画像読取装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

図を参照して、画像読取装置は、撮像素子７からの信号を入力するアナログ／デジタル変換器１１と、シェーディング補正回路１３と、シェーディングデータ（白基準データ、黒基準データ）を記憶するメモリ１７と、シェーディング補正後のデータに対して所望の画像処理を行なった後それを出力するＣＰＵ１５と、原稿押さえ部材１の開閉状態を検出する閉センサ１９と、原稿ガラス４上の原稿の有無を検出する原稿検出センサ２５とを備えている。

閉センサ１９は、原稿押さえ部材１の開閉に応じてオン／オフする機械的なスイッチであってもよいし、原稿押さえ部材１が閉じられることを検出するフォトセンサなどであってもよい。

原稿検出センサ２５および閉センサ１９により、原稿が「なし」で、原稿押さえ部材１が「閉」の状態で、白補正のために、押さえ部材１に取り付けられた白基準板２の画像読取りが実施される。複数の撮像素子７からの信号が、アナログ／デジタル変換器１１に入力され、デジタル信号に変換される。この時得られた白基準データを基にして、画素毎もしくはエリア（ブロック）毎に補正データが作成され、その補正データがメモリ１７に記憶される。

なおこの白基準データの取得処理は、ユーザの指示によって行なってもよいし、所定のタイミングで自動的に行なってもよい。

実際の原稿が読取られる際には、複数の撮像素子７からの信号が、アナログ／デジタル変換器１１に入力され、デジタル信号に変換される。読取られたデータに、シェーディング補正回路１３において、事前に作成された補正データを掛け合わせることにより、均一で色再現性の高い画像を得ることが出来る。

なお、白基準板２の表面には、防汚コートなどのコーティングを施す（汚れがつかないように透明な保護層を形成すること）が望ましい。

［第２の実施の形態］

図４は、本発明の第２の実施の形態における画像読取装置を側面から見た一部断面図である。

この画像読取装置が第１の実施の形態におけるそれと異なる点は、白基準板２に代えて白基準シート２５が用いられている点である。白基準シート２５は、巻取りローラ８ａ，８ｂにより両端部でロール状にされ、上流側もしくは下流側にストックしておく構造となっている。白基準シート２５の２次元読取センサに対向する部分に、汚れの発生や劣化があった場合、巻取りローラ８ａ，８ｂを回転させることで、新しい白基準シートの部分に容易に交換が可能である。

図５は、画像読取装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

図を参照して、画像読取装置は、撮像素子７からの信号を入力するアナログ／デジタル変換器１１と、シェーディング補正回路１３と、シェーディングデータ（白基準データ、黒基準データ）を記憶するメモリ１７と、シェーディング補正後のデータに対して所望の画像処理を行なった後出力するＣＰＵ１５と、原稿押さえ部材１の開閉状態を検出する閉センサ１９と、原稿ガラス４上の原稿の有無を検出する原稿検出センサ２５と、モータドライバ２１と、モータ２３とを備えている。

モータ２３により、巻取りローラ８ａ，８ｂが駆動される。なお、モータドライバ２１およびモータ２３はなくてもよく、この場合手動で巻取りローラ８ａ，８ｂを回転させることとなる。

また、白基準シートの読取りの最中に、モータ２３により自動で白基準シートを動かすことが望ましい。動かしながら画像を読むことで、異なる位置でのシートの画像データを取得できる。何回か読取ったシートの画像データの平均値のデータを、白基準補正データの算出用に使うことで、白基準シートのムラや汚れの影響を軽減させることが出来る。もちろん平均値でなく、最大値や最小値、その他の計算方法で導いた値を使ってもよい。

［第３の実施の形態］

図６は、本発明の第３の実施の形態における画像読取装置の白基準板２（または白基準シート２５）の平面図である。

２次元読取センサの読取領域の端部に対応する白基準板２の位置であって、原稿が読取られる領域の外に、特定のパターン９が印刷等により形成される。図面の下側が、画像読取装置の手前側（ヒンジとは逆側）となる。原稿押さえ部材１が閉じられているときには、特定のパターン９が原稿ガラス４に近付き、２次元読取センサにより撮像される位置となる。

２次元読取センサにより、ある一定の時間間隔で読取が行なわれる。特定パターンと読取られた画像とのマッチングが行なわれ、特定パターンが撮像されていた場合、原稿押さえ板１の状態が「閉」であると画像読取装置は認識する。原稿押さえ板が「閉」であり、原稿がないときに、シェーティングデータが自動で取得される。

これにより、図３および５において、閉センサ１９をなくすことができる。

［第４の実施の形態］

図７は、本発明の第４の実施の形態における画像読取装置の白基準板２（または白基準シート２５）の平面図である。

２次元読取センサの読取領域に対応する白基準板２（または白基準シート２５）の位置であって、原稿が読取られる領域の中に特定のパターン９が形成されている。白基準板２（または白基準シート２５）は、モータにより矢印方向に移動可能となっている。特定のパターン９は、白のパターンと黒のパターンとから構成される。

図８は、本発明の第４の実施の形態における画像読取装置のＣＰＵが実行する処理を示すフローチャートである。

図を参照して、所定の検出時期になったと判定されると（Ｓ１０１でＹＥＳ）、ステップＳ１０３で原稿押さえ板１が閉状態であるかを判定する。これは、閉センサ１９を用いて判定してもよいし、２次元読取センサにより特定のパターン９が読取られているかによって判定してもよい。

ステップＳ１０３においてＹＥＳであれば、ステップＳ１０５で原稿があるか判定する。これは、２次元読取センサにより読取画像の全面において特定のパターン９があるかを判定するものである。

原稿がなければ（Ｓ１０５でＮＯ）、ステップＳ１０７で２次元読取センサにより白基準板２（または白基準シート２５）を読取ることで、シェーディング補正用のデータが取得される。

ステップＳ１０１もしくはＳ１０３でＮＯ、またはステップＳ１０５でＹＥＳであれば、ステップＳ１０１からの処理を実行する。

なお、シェーディング補正用のデータを取得する際には、白基準板２（または白基準シート２５）を図７の矢印方向に動かしながら、画像データの取得が行なわれる。取得された数回分の読取データの最大値（最も白っぽいデータ）が白基準データに用いられる。最小値（最も黒っぽいデータ）が黒基準データに用いられる。これにより、白基準補正と黒基準補正とのシェーディング補正データを算出することができる。

なお、原稿があるか判定するときに、白基準板２（または白基準シート２５）を動かしながら画像読取りを実施してもよい。数回の読取結果の最大値および最小値の差が、特定のパターン９の黒部分および白部分の差と同じレベルとなる画素の位置は、原稿がないと判断される。差がほとんど変わらない部分には原稿があると判断される。その結果から、原稿のサイズを算出することもできる。全面に原稿がないと判断した場合には、白基準補正、黒基準補正が実施される。

なお、原稿が白基準板２（または白基準シート２５）に連れられて移動しないように、特定のパターン９と原稿との間にはガラスなどの透明部材を配置することが望ましい。

［実施の形態における効果］

以上の実施の形態によると、２次元撮像素子を用いた画像読取装置において、定期的に白基準補正を行なうことで、光源および撮像素子のムラや劣化が補正された安定的な画像読取を行なうことが可能となる。すなわち、原稿読取を行なう際の読取り画像の出力の不安定性や濃度ムラ、および色再現性の問題を解決することができ、ムラがなく色再現性の高い画像取得が可能となる。

また、白基準板２（または白基準シート２５）に保護層を設けることで、白基準板２（または白基準シート２５）の汚れや劣化を防ぐことが可能となり、経時変化による画像レベルの変化を抑えることが可能になる。

第２の実施の形態によると、白基準シート２５に汚れや劣化があった際に、それをロール状に巻取ることで、新品同様の状態に復帰させることが可能となる。

また、白基準データの読込み時に、白基準板２（または白基準シート２５）を動かして読取りの平均データを使うことで、白基準板２（または白基準シート２５）のムラや汚れの影響を受けにくい安定した画像読取りが可能となる。

第３の実施の形態によると、原稿押さえ板１の開閉状態を画像読取りのための撮像素子を使って検知可能になるため、専用の開閉検出センサが不要となり、部品点数およびコストの削減が可能となる。

第４の実施の形態によると、原稿の有無や原稿サイズを、画像読取りのための撮像素子を使って検知可能になるため、専用の原稿検知センサや原稿サイズ検出センサが不要となり、部品点数およびコストの削減が可能となる。

［その他］

なお、ＲＧＢの各光源を順に点灯させることで、ＲＧＢそれぞれのシェーティングデータを取得するようにしてもよい。

画像読取装置は、モノクロ／カラーの複写機、プリンタ、ファクシミリ装置やこれらの複合機（ＭＦＰ）などの画像形成装置に設けられてもよい。

また、上述の実施の形態における処理は、ソフトウエアによって行なっても、ハードウエア回路を用いて行なってもよい。

また、上述の実施の形態における処理を実行するプログラムを提供することもできるし、そのプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリカードなどの用紙に記録してユーザに提供することにしてもよい。また、プログラムはインターネットなどの通信回線を介して、装置にダウンロードするようにしてもよい。

なお、上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態における画像読取装置を側面から見た一部断面図である。 画像読取装置を一部透過させた斜視図である。 画像読取装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態における画像読取装置を側面から見た一部断面図である。 画像読取装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態における画像読取装置の白基準板２（または白基準シート２５）の平面図である。 本発明の第４の実施の形態における画像読取装置の白基準板２（または白基準シート２５）の平面図である。 本発明の第４の実施の形態における画像読取装置のＣＰＵが実行する処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 原稿押さえ部材
２ 白基準板
３ 原稿
４ 原稿ガラス
５ 電極
６ 光源
７ 撮像素子
８ａ，８ｂ 巻取りローラ
９ 特定パターン
２５ 白基準シート

Claims (7)

1. 原稿を照射するための光源と、
   前記原稿からの光を受光し、かつ前記原稿の読取られる面に対して平行に２次元配列されるように固定されている複数の撮像素子と、
   前記原稿を押さえることができる開閉可能な押さえ部材と、
   前記押さえ部材に設けられ、前記撮像素子で撮像される画像の補正を行なうための補正部材とを備え、
   前記補正部材の移動中に前記補正部材を複数回読取ったデータを用いて画像の補正を行い、
   前記補正部材は、両端でロール状に巻取られる構成とされており、自動または手動で巻取られ、前記撮像素子に対する面を新しいものとすることができ、
   前記補正部材には、前記撮像素子の読取領域における、前記補正部材の巻き取りによる移動方向に対して垂直な方向の幅をカバーするように延びた白パターンと黒パターンとからなる縞状パターンである特定のパターンが設けられ、
   前記撮像素子が前記特定のパターンを撮像するか否かにより、前記押さえ部材の開閉状態を判定する開閉状態判定手段をさらに備え、
   前記特定のパターンにより、白基準補正と黒基準補正とを行う、画像読取装置。
2. 前記撮像素子は、前記原稿からの反射光を受光し、
   前記補正部材は、前記光源のムラおよび前記撮像素子の感度不均一性の少なくとも１つを補正するための白補正板である、請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記補正部材の表面には、保護層が設けられる、請求項１または２に記載の画像読取装置。
4. 前記撮像素子は、前記補正部材の移動中に前記補正部材の画像を読取ることで白基準データを取得する、請求項１から３のいずれかに記載の画像読取装置。
5. 前記特定のパターンは、原稿領域外に設けられ、
   前記押さえ部材の閉時にのみ前記補正部材を用いた補正を実施する、請求項１〜４のいずれかに記載の画像読取装置。
6. 前記特定のパターンは、原稿領域内に設けられ、
   前記撮像素子により前記押さえ部材の閉時に撮像を行なうことで、原稿の有無を検出する原稿検出手段をさらに備えた、請求項１〜４のいずれかに記載の画像読取装置。
7. 前記特定のパターンは、原稿領域内に設けられ、
   前記撮像素子により前記押さえ部材の閉時に撮像を行なうことで、原稿のサイズを判定する原稿サイズ判定手段をさらに備えた、請求項１〜４のいずれかに記載の画像読取装置。

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