JP4989121B2

JP4989121B2 - 画像読み取り装置

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Publication number: JP4989121B2
Application number: JP2006168880A
Authority: JP
Inventors: 大輔森川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-06-19
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2026-06-19
Also published as: JP2007336455A

Description

本発明は、原稿の一方面の画像を読み取る第１の読み取り手段と、前記原稿の他方面の画像を読み取る第２の読み取り手段とを有する画像読み取り装置に関する。

従来、複写機等に使用される画像読み取り装置には、原稿搬送装置により原稿を１ページずつ原稿台ガラス上に搬送し、その搬送路に固定された露光装置により露光することで原稿の画像を読み取る、いわゆる「流し読み」を行うものが知られている。（例えば、特許文献１参照）。また、生産性向上のために画像読み取り装置を２つ設けて、原稿の表裏を一度の搬送で読み取るものが知られている。（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−２８５５９５号公報特開２００４−１８７１４４号公報特許第３６６０１８０号

しかしながら、上記構成を有する画像読み取り装置において、両面原稿読み取り時に原稿の画像読み取り位置の違いによる光量にばらつきなどにより、表面原稿の読み取り値と裏面原稿の読み取り値に差異がある場合も問題となる。

この両面原稿画像読み取り時の表裏読み取りレベル差及び原稿の読み取り位置による光量のばらつきを補正する手段として、基準白色板を用いてシェーディング補正を行い、読み取りモードが異なる場合でも同等な読み値となるよう補正する方法が開示されている。（例えば、特許文献３参照）。

しかし、上記特許文献３に開示された方法ではシューディング補正用データ補正のために、読み取り特性の合わせ込み方法として開示されている具体的な方法はゲイン調整のみであり、特定の場合にしか適用できない問題点があった。

さらに、シェーディング補正用のシステム以外にも、シェーディング補正データを補正するための回路を持つなど、大規模で煩雑な構成となり、製造コストの上昇を招いていた。特に、流し読みで両面原稿を読み取る際には、表面と裏面の読み取り値が異なることで、白黒原稿の場合は濃度差、カラー原稿の場合は色差が発生することが問題となる。

本発明は、原稿の一方面の画像を読み取る第１の読み取り手段と、前記原稿の他方面の画像を読み取る第２の読み取り手段と、原稿の種類を設定する設定手段と、白色基準部材の読取結果に基づき、前記第１および第２の読み取り手段の各々に対するシェーディングデータを生成する生成手段と、前記設定された原稿の種類に応じて、前記第２の読み取り手段の読み取り特性を前記第１の読み取り手段の読み取り特性に合わせるように、前記第２の読み取り手段に対するシェーディングデータを補正する補正手段と、前記第１の読み取り手段の画像データを前記第１の読み取り手段に対するシェーディングデータを用いて補正し、前記第２の読取手段の画像データを前記第２の読み取り手段に対する補正されたシェーディングデータを用いて補正するシェーディング補正手段と、を備えたことを特徴とする。

原稿の種類に応じて、第２の読み取り手段に対するシェーディングデータを補正することにより、原稿の種類がかわっても第１の読み取り手段の読み取り特性を第２の読み取り手段の読み取り特性に合うようにすることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面に基づいて以下実施例で詳細に説明する。

（実施例１）
本実施例の自動原稿給送装置を搭載した画像読み取り装置の構成を図１に示す。また、図２はそれによって実行される原稿読み取り動作のフローチャートである。

図１において、１００は自動原稿給送装置である。１０１は原稿トレイであり、原稿１０２を積載する。原稿トレイ１０１の上方には、給紙ローラ１０３が設けられている。給紙ローラ１０３は、分離搬送ローラ１０４と同一駆動源に接続され、その回転に連れて回転し、原稿を給紙する（ステップＳ２０１）。

給紙ローラ１０３は、通常、ホームポジションである上方の位置に退避しており、原稿のセット作業を阻害しないようになっている。給紙動作が開始されると、給紙ローラ１０３は下降して原稿１０２の上面に当接する。給紙ローラ１０３は、図示しないアームに軸支されているので、アームが揺動することにより上下に移動する。

分離搬送従動ローラ１０５は、分離搬送ローラ１０４の対向側に配置されており、分離搬送ローラ１０４側に押圧されている。分離搬送従動ローラ１０５は、分離搬送ローラ１０４より僅かに摩擦が少ないゴム材等から形成されており、分離搬送ローラ１０４と協働して、給紙ローラ１０３によって給紙される原稿１０２を１枚ずつ捌いて給紙する。

レジストローラ１０６およびレジスト従動ローラ１０７は、分離部で給紙された原稿の先端を揃えるものであり、静止したレジストローラ対１０６、１０７のニップ部に向けて分離した原稿の先端を突き当て、原稿にループを生じさせてその先端を揃える。そして、リードローラ１０８およびリード従動ローラ１０９は、原稿を流し読みガラス１１６に向けて搬送する。流し読みガラス１１６の対向側には、プラテンローラ１１０が配置されている。

この際、流し読みガラス１１６上（第一の画像読み取り部）を通過する原稿１０２の表面の画像情報をＣＣＤラインセンサ１２６にて読み取る（ステップＳ２０２）、ＣＣＤラインセンサ１２６での原稿１０２の表面画像読み取りが終了すると、リード排出ローラ１１１およびリード排出従動ローラ１１２は、原稿をＣＩＳ（コンタクトイメージセンサ）１２８側に搬送する。１１７は流し読みガラス１１６からシートをすくい上げるためのジャンプ台である。ＣＩＳ１２８の対向側には、プラテンローラ１２７が配置されている。

この際、流し読みガラス１３０上（第二の画像読み取り部）を通過する原稿１０２の裏面の画像情報をＣＩＳ１２８にて読み取る（ステップＳ２０３）。ＣＩＳ１２８での原稿１０２の裏面画像読み取りが終了すると、排紙ローラ１１３は原稿を排紙トレイ１１４に排出する（ステップＳ２０４）。

１１５は画像読み取り装置である。画像読み取り装置１１５は、読み取り原稿面に対して光を照射するランプ１１９、および原稿１０２からの反射光をレンズ１２５およびＣＣＤラインセンサ１２６に導くミラー１２０、１２１、１２２を有する。ランプ１１９およびミラー１２０は、第１ミラー台１２３に取り付けられている。また、ミラー１２１、１２２は、第２ミラー台１２４に取り付けられている。

ミラー台１２３、１２４は、ワイヤ（図示せず）によって駆動モータ（図示せず）と結合され、駆動モータの回転駆動により原稿台ガラス１１８と平行に移動する。原稿からの反射光は、ミラー１２０、１２１、１２２を介してレンズ１２５に導かれ、レンズ１２５によってＣＣＤラインセンサ１２６の受光部に結像される。ＣＣＤラインセンサ１２６は、結像した反射光を光電変換し、入射光量に応じた電気信号を出力する。

ＣＩＳ１２８も同様に原稿１０２からの反射光を受光素子で光電変換し、入射光量に応じた電気信号を出力する。

上記構成を有する画像読み取り装置では、原稿１０２を原稿台ガラス１１８上に載置し、第１ミラー台１２３及び第２ミラー台１２４を副走査方向（図中矢印方向）に移動させながら原稿を読み取る原稿固定読み取りモードと、第１ミラー台１２３及び第２ミラー台１２４を停止させた状態で、原稿搬送装置１００によって原稿１０２を搬送させながら、流し読みガラス１１６の位置で原稿を読み取るモード（流し読みモード）との２つのモードで原稿を読み取ることができる。流し読みモードでは、流し読みガラス１３０を介してＣＩＳ１２８により原稿１０２の裏面の画像情報を読み取ることもできる。

図３は、本実施例の画像読み取り装置の構成ブロック図である。ここでは、ＣＣＤラインセンサ１２６から出力される画像信号を処理する構成のみを示すが、ＣＩＳ１２８から出力される画像信号も同様な構成を有する。ここでは、図示を省略する。

図３に示すように、ＣＣＤ３０１を駆動制御するためのＣＣＤ駆動回路３０２、ＣＣＤ３０１から出力されるアナログデータをディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部３０３、Ａ／Ｄ変換部３０３からの出力信号に対してシェーディング補正を含む画像処理する画像処理ＡＳＩＣ３０４、画像データの一時保存用のＳＤＲＡＭ３０５を備えている。画像処理ＡＳＩＣ３０４において、シェーディング補正を含む画像処理を行った画像データは、画像形成装置に送られる。

ＣＣＤラインセンサ１２６及びＣＩＳ１２８のそれぞれから出力される画像データの画素毎のばらつきを補正するシェーディング補正について説明する。

まず、自動原稿給送装置１００によりシェーディング白板を給送し、ランプ１１９を点灯させて流し読みガラス１０６上に存在するシェーディング白板を照射し、ＣＣＤラインセンサ１２６により読み取ることでシェーディングデータを得る。次に、シェーディング白板をＣＩＳ１２８に内蔵されている光源により照射してＣＩＳ１２８により読み取ることで、同様にシェーディングデータを取得する。このようにして得られたＣＣＤラインセンサ１２６及びＣＩＳ１２８のシェーディングデータの各画素値が任意の目標値（例えば、輝度値で２４５）になるようにゲイン値を画素毎に調整する。このゲイン調整値をシェーディング補正データとして記憶しておく。

ここで、シェーディング白板は面内で一様な濃度管理がされた白板であり、ＣＣＤラインセンサの読み取り値を２５５とする基準白色板とは異なるものである。基準白色板は、原稿表面の画像を読み取るＣＣＤラインセンサ１２６と原稿裏面の画像を読み取るＣＩＳ１２８で同じものを使用することが望ましいが、ＣＩＳ１２８は原稿搬送装置に取り込まれており、内部に基準白色板を挿入するスペースがない等の問題が発生する場合があるため、このように基準白板とシェーディング白板を別々に用意することが望ましい。

続いて、ＣＣＤラインセンサ１２６とＣＩＳ１２８それぞれのランプを消灯した状態で、各々のセンサから出力されるデータの各画素値（黒オフセット値）が任意の目標値（例えば、輝度値で５）になるように画素ごとにオフセット調整する。この調整値をオフセット調整値として記憶しておく。

そして、画像処理ＡＳＩＣ３０４において、原稿の画像を読み取ることでＣＣＤ３０１から出力される画像データに対して、記憶されているシェーディング補正データ及びオフセット調整値に基づいて画素ごとにゲイン調整及びオフセット調整することでシェーディング補正が行われる。

このように、原稿の表面画像を読み取るＣＣＤラインセンサ１２６及び原稿の裏面画像を読み取るＣＩＳ１２８の各々から出力される画像データに対して、上記シェーディング補正が行われる。しかしながら、読み取り装置の各構成要素、つまり、ランプやガラス、レンズやミラー等には製造ばらつきが存在する。さらに、原稿表裏画像読み取りに用いる光学系を異なるものにした場合、シェーディング補正を行っても表裏画像読み取り装置間での読み取り特性差は顕著に表れる。したがって、上記のようにシェーディング補正を行っても、表裏画像読み取り装置間での読み取り特性は若干異なる。

そこで、本実施例では、以下のように構成した。

図４は、本実施例における補正フローを示すフローチャートである。

Ｓ４０１において、ＣＣＤラインセンサ、ＣＩＳの各々により上記したシェーディング白板を読み取り、シェーディング補正データを取得する。

Ｓ４０２において、ＣＣＤラインセンサ、ＣＩＳの各々により、図５に示すようなグレースケール等の中間調の階調パッチを複数個有する補正用チャート（基準原稿）を読み込む。

Ｓ４０３では補正用チャートを読み取ることで得られる各濃度の階調パッチに対する画像読み取り輝度値をＣＣＤ側、ＣＩＳ側ともにバックアップしておく。

Ｓ４０４及びＳ４０５において、バックアップされた各濃度の階調パッチに対する輝度値に基づいて、ＣＣＤ側、ＣＩＳ側それぞれに対するシェーディング補正データを補正するための補正係数を算出する。

図６は、図４のＳ４０３において、補正用チャートを読み取ることで得られる各濃度の階調パッチに対する画像読み取り輝度値の具体例を示す図である。図６において、濃度とは各パッチの測定濃度を示しており、反射率は次式（１）で定義される値を示している。

式（１）において、Ｒは反射率、Ｄは濃度を表している。また、ＣＣＤ側読み取り輝度値及びＣＩＳ側読み取り輝度値には、各パッチを複数回読み取ることで得られる輝度値の平均値を示している。

濃度と輝度の関係を知りたいときには一般的には濃度輝度曲線で示すが、ここでは濃度の変わりに反射率と輝度の関係を図示すると図７のようになる。図７は横軸に反射率、縦軸に輝度をプロットしたものだが、このように反射率と輝度は線形関係にあるため、この線形関係を濃度リニアリティ特性と呼ぶことにする。ここでは、ＲＥＤの場合のみを示しているが、ＧＲＥＥＮ，ＢＬＵＥも同様な傾向を示すため、ＲＥＤを代表として取り上げている。

Ｓ４０３でバックアップした測定データの全てを利用して、各パッチの読み取り輝度をＣＣＤ側とＣＩＳ側で合わせ込んでも良いが、その際には、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）などを参照する必要があり、回路規模が大きくなり、参照用バックアップデータも莫大なものとなり、限られたメモリ資源では実現が困難な場合がある。

そこで、本実施例では中間調の階調パッチのうち、低濃度側の１パッチ、高濃度側の１パッチの計２パッチのみを用いて表裏読み取り輝度の合わせ込みを行うようにした。ここでは、図６の具体例から、０．１５と１．７９の濃度のパッチを選択する。

図８のフローチャートに従い説明する。なお、このフローチャートは図４におけるＳ４０４及びＳ４０５に相当する。

Ｓ８０１では、Ｓ４０３でバックアップした濃度０．１５と１．７９の中間調パッチの読み取り輝度データをＣＣＤラインセンサ１２６、ＣＩＳ１２８のそれぞれについて読み出す。

Ｓ８０２では、黒オフセット補正量、Ｓ８０３ではゲイン補正係数の計算をＲＧＢ各色について行う。ここで、

のように各値を設定するとゲインａ及び黒オフセット補正係数ｂは次式（２），（３）により求めることができる。

先ほどの具体値に対して黒オフセット補正を行った結果を図９に示す。

Ｓ８０４では、先ほどの具体値に対してシェーディング補正データの補正を行った結果、図１０のようになる。

ＣＣＤ側の読み値とＣＩＳ側の読み値の差を本願発明の補正前後で比較したものを図１１に示す。図１１からわかるように、シェーディング補正データの補正を行うことで、読み取り値の差が減少し、補正前では最大８レベル程度の差があったのに対し、補正後は最大でも３レベル程度まで改善できていることが分かる。すなわち、高濃度部から低濃度部までの広い濃度範囲で表裏の読み取り特性の合わせ込みができる。

このように表裏の読み取り特性の合わせ込みを行うことで、白黒原稿では表裏濃度差、カラー原稿では表裏色差の低減を図ることができ、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊値が全て異なる色１０００色のパッチを使用して表裏色差を測定した結果を図１２に示す。図１２からわかるように、ＣＩＳ側のシェーディング補正データの補正を行うのみで、補正前は最大で９．９８あった表裏相対色差が、補正により最大色差６．３０まで３程度減少し、補正前の平均色差は４．３０であったものが、補正後は平均色差２．８１まで１．５程度低減することができることが分かる。

以上に示したように、グレーの階調パッチの２パッチのみで容易に表裏の読み取り特性差の軽減ができ、かつ、表裏特性差の軽減により、表裏色差（表裏濃度差）の軽減も図ることができる。

なお、以上の本実施例では、原稿表面画像読み取りにＣＣＤラインセンサを用いた縮小光学系、原稿裏面画像読み取りにＣＩＳを用いた等倍光学系とを使用した場合を例に説明した。逆に、原稿表面画像読み取りにＣＩＳを用いた等倍光学系を採用し、原稿裏面画像読み取りにＣＣＤラインセンサを用いた縮小光学系を採用しても良い。

（実施例２）
本実施例２では、低濃度部、高濃度部からそれぞれ２パッチの計４パッチ、具体的には、図６の具体例から、低濃度部から０．１５と０．４５のパッチ、高濃度部から１．００と１．７９の濃度のパッチを選択した場合の表裏読み取り特性の合わせ込みについて述べる。

図１５は、濃度リニアリティ特性を４パッチ濃度の４点で補正を行う際の概念図である。図１５に示すように、４点で濃度リニアリティ特性を補正する場合には、黒レベルオフセット値を１点、ゲイン値を３通り設定する必要があること分かる。つまり、任意のｎ点（ｎは２以上の整数）では、１点の黒レベルオフセット値、ｎ−１通りのゲイン値の設定が必要となる。

表裏の読み取り特性を合わせこむためのＰＯＩＮＴ１からＰＯＩＮＴ２間、ＰＯＩＮＴ２からＰＯＩＮＴ３間、ＰＯＩＮＴ３からＰＯＩＮＴ４間でのゲイン補正係数ａ１〜ａ３、オフセット補正係数ｂは、下表のように値を定めると次式（４）〜（６）により求められる。

なお、上記の計算はＰＯＩＮＴ１からＰＯＩＮＴ２の範囲、ＰＯＩＮＴ２からＰＯＩＮＴ３の範囲と、順を追って行うものとする。

図６の具体例に対して上記補正方法を用いて補正した結果を図１６に示す。また、ＣＣＤ側の読み値とＣＩＳ側の読み値の差を本願発明の補正前後で比較したものを図１７に示す。図１７より、４点補正を行うことで、読み取り輝度値の差が減少し、補正前では最大８レベル程度の差があったのに対し、補正後は最大でも３レベル程度まで改善できていることが分かる。

なお、上記実施例では、カラーでの読み取りの場合について述べたが、白黒の場合でも全く同じ方法で表裏の読み取り特性差を減少させることができ、コピー原稿出力時に表裏の濃度差を低減することができる。

（実施例３）
上記実施例１及び２では、表裏の読み取り特性の合わせ込み方法について詳細に述べた。

しかし、同じ濃度のパッチであっても、原稿面の状態、つまり、原稿面に光沢があり「つるつる」している場合と、原稿面に光沢がなく「ざらざら」している場合とによって、読み取り特性が大きく異なってくる。

図１３は、原稿面に光沢がある原稿と光沢がない原稿での濃度リニアリティ特性を示す図である。図１３（ａ）は、全濃度範囲における濃度リニアリティ特性を示し、図１３（ｂ）は、その高濃度範囲を拡大したものである。このように原稿面の特性により、濃度リニアリティが大きく異なることが分かる。

したがって、上記実施例１で説明したように、表裏の読み取り特性の合わせ込みを行う際に、さらに読み取る原稿面の特性に合わせて、黒オフセット値及びゲイン値の補正を行うことで、より精度の高い表裏読み取り特性合わせこみが可能となる。

図１４は、ユーザがどのような特性を持つ原稿を読み取らせるかをユーザインタフェースの画面で選択し、選択された結果に基づいて読み取りモードを設定するフローチャートである。ここでは、原稿の光沢の有無だけでなく、オフセット印刷された原稿、電子写真出力された原稿の４種類の原稿面特性から選択できる例を示している。さらに、黒オフセット値及びゲイン値を任意に変更できる機構を有するような構成としても良い。

（実施例４）
上記実施例１及び２では表面画像読み取りと裏面画像読み取りの撮像素子を備える光学系が、縮小光学系と等倍光学系で異なる場合について述べた。本実施例４では、表面画像読み取りと裏面画像読み取りの読み取り光学系の種類が同じ場合、例として、２つのＣＣＤラインセンサを備えた縮小光学系を表裏読み取り装置として用いた場合について述べる。

画像読み取り装置の各構成要素、つまり、ランプやガラス、レンズやミラー等には製造ばらつきがあるため、同じ種類の読み取り光学系を。原稿表裏の読み取りに用いた場合でも、表裏画像読み取り装置間での読み取り特性は若干異なる。図１８は、ＣＣＤラインセンサを備えた縮小光学系を表裏読み取りの双方に用いた場合の表裏濃度リニアリティ特性を比較する図である。このように、同じ光学系を表裏の読み取りに用いた場合でも、表面の読み取り特性と裏面の読み取り特性は異なる。また、同じ面の原稿でも原稿台ガラスでスキャンする場合とＤＦを使用して流し読みでスキャンする場合でも表裏の読み取り特性は異なってくる。

したがって、実施例１乃至実施例３で述べた本願発明の表裏読み取り特性の補正方法は、読み取りモードが異なる場合、表裏画像読み取り装置が同じ場合、表裏画像読み取り装置が異なる場合等のいかなる態様であっても、表裏読み取り特性差を容易な構成でかつ高精度に合わせこむことができる。

画像読み取り装置の概略構成図である。原稿読み取り動作のフローチャートである。画像読み取り装置の構成ブロック図である。表裏読み取り値合わせこみのフローチャートである。補正用チャートを示す図である。補正用チャート読み取り値の具体例を示す図である。濃度リニアリティ特性を示す図である。黒オフセット値補正、ゲイン値補正のフローチャートである。黒オフセット値補正後の輝度値変化を示す図である。シェーディング補正用データの補正前後の輝度値変化を示す図である。シェーディング補正用データの補正前後の差分値を示す図である。１０００色パッチの補正前後色差を示す図である。原稿に光沢がある場合とない場合の濃度リニアリティ特性を示す図である。原稿の表面性による補正値変更のフローチャートである。濃度リニアリティ特性の４点補正概念図である。４点補正時の読み取り輝度変化を示す図である。４点補正前後の読み取り輝度差を示す図である。表裏画像読み取り装置が同じ種類のものである場合の表裏濃度リニアリティ特性を示す図である。

符号の説明

１２６ＣＣＤラインイメージセンサ
１２８ＣＩＳ
３０４画像処理ＡＳＩＣ

Claims

原稿の一方面の画像を読み取る第１の読み取り手段と、
前記原稿の他方面の画像を読み取る第２の読み取り手段と、
原稿の種類を設定する設定手段と、
白色基準部材の読取結果に基づき、前記第１および第２の読み取り手段の各々に対するシェーディングデータを生成する生成手段と、
前記設定された原稿の種類に応じて、前記第２の読み取り手段の読み取り特性を前記第１の読み取り手段の読み取り特性に合わせるように、前記第２の読み取り手段に対するシェーディングデータを補正する補正手段と、
前記第１の読み取り手段の画像データを前記第１の読み取り手段に対するシェーディングデータを用いて補正し、前記第２の読取手段の画像データを前記第２の読み取り手段に対する補正されたシェーディングデータを用いて補正するシェーディング補正手段と、
を備えたことを特徴とする画像読み取り装置。
前記原稿の種類には原稿の表面性が異なる種類が含まれていることを特徴とする請求項１記載の画像読み取り装置。
前記補正手段は、前記設定された原稿の種類に応じて、前記第１の読み取り手段の濃度リニアリティ特性を前記第２の読み取り手段の濃度リニアリティ特性に合わせるように、前記第２の読み取り手段に対するシェーディングデータを補正することを特徴とする請求項１または２記載の画像読み取り装置。