JP5223400B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

この発明は、画像を読取る画像読取装置に関するものである。

従来、特許文献１に記載の画像読取装置のように、ラインセンサが出力するラインデータに、予め導出した白基準データおよび黒基準データに基づくシェーディング補正を施すことにより、ラインセンサが有する各フォトダイオードの感度のばらつき、あるいは光源の光量のばらつきが補正されている。なお、白基準データは、光源が点灯した状態で白基準を副走査方向に複数ライン分読取り、読取った複数ライン分のラインデータを画素ごとに平均することにより導出され、黒基準データは、光源が消灯した状態で副走査方向に複数ライン分読取り、読取った複数ライン分のラインデータを画素ごとに平均することにより導出される。

特開２００１−２４８８９号公報（段落０００６〜００１２、図８など）

ところで、近年、画像読取装置の高解像度化が進み、ラインセンサが出力するラインデータのデータ容量が増大している。したがって、白基準データまたは黒基準データを導出するために読取った複数ライン分のラインデータを格納するための画像メモリを高容量化しなければならず、コストアップの原因となっていた。

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、複数ライン分のラインデータの各画素ごとの平均データを導出するときに使用する画像メモリのメモリ容量の節約を図ることのできる画像読取装置を提供することを目的とする。

この発明にかかる印刷装置は、上記目的を達成するため１画素を構成する光電変換素子が主走査方向に複数並設されたラインセンサを少なくとも１つ有し、画像を前記ラインセンサで前記主走査方向にほぼ直交する副走査方向に走査して読取ったラインデータを逐次出力する読取手段と、前記読取手段が出力したラインデータを格納する画像メモリと、前記画像メモリに格納される複数ライン分の各画素ごとのデータに基づいて、前記読取手段が出力したＮ（Ｎは自然数）ライン分のラインデータの各画素ごとの平均データを導出する平均データ導出手段とを備え、前記平均データ導出手段は、前記Ｎラインを構成する複数の奇数ライン目のラインデータについて、前記読取手段による第ｎ（ｎは奇数、かつ、１≦ｎ≦Ｎ）ライン目のラインデータ読取時に、第ｎライン目のラインデータを構成する各画素データをそれぞれ前記画像メモリの個別のメモリ領域に書込むデータ書込部と、前記Ｎラインを構成する偶数ライン目のラインデータについて、前記読取手段による第（ｎ＋１）ライン目のラインデータの読取時に、前記メモリ領域に格納された第ｎライン目のラインデータと第（ｎ＋１）ライン目のラインデータとに基づく各画素ごとの平均データを導出する平均部とを備え、前記データ書込部は、前記平均部により導出された第ｎライン目と第（ｎ＋１）ライン目のラインデータの各画素ごとの平均データを、それぞれ前記画像メモリの第ｎライン目のラインデータの各画素データが格納された領域に書込むことを特徴としている。

このような構成された発明では、読取手段が出力したＮライン分のラインデータの各画素ごとの平均データを導出する平均データ導出手段により、読取手段による第ｎライン目のラインデータ読取時は、第ｎライン目のラインデータを構成する各画素データはそれぞれ画像メモリの個別のメモリ領域に書込まれ、読取手段による第（ｎ＋１）ライン目のラインデータの読取時に、メモリ領域に格納された第ｎライン目のラインデータと第（ｎ＋１）ライン目のラインデータとに基づく各画素ごとの平均データが導出されて、導出された２ライン分のラインデータに基づく平均データが、それぞれ画像メモリの第ｎライン目のラインデータの各画素データが格納された領域に書込まれる。このように、平均データを導出するときに、ラインデータ格納用の画像メモリを、１ライン分のラインデータを格納する一時的なバッファとして利用することで、読取手段が出力したＮライン分のラインデータの各画素ごとの平均データを導出するときは、まず、２ラインごとに各画素ごとの平均データが導出し、この２ラインごとの平均データを画像メモリに書込むことが可能となる。したがって、画像メモリには２ラインごとの平均データが書込まれることとなるため、Ｎライン分のラインデータのすべてが画像メモリに格納される場合に比べ、画像メモリに格納されるデータのデータ容量をおよそ半分にすることができ、画像メモリのメモリ容量の節約を図ることができる。

また、光源をさらに備え、前記読取手段は、前記光源が点灯した状態で前記副走査方向にＮライン読取って、当該Ｎライン分のシェーディング補正用の白基準データ導出用ラインデータを前記平均データ導出手段に出力し、前記平均データ導出手段は、前記読取手段が出力したＮライン分の前記白基準データ導出用ラインデータの各画素ごとの平均データを複数導出して当該複数の平均データに基づいて白基準データを導出する構成でもよい。さらに、前記読取手段は、前記光源が消灯した状態で前記副走査方向にＮライン読取って、当該Ｎライン分のシェーディング補正用の黒基準データ導出用ラインデータを前記平均データ導出手段に出力し、前記平均データ導出手段は、前記読取手段が出力したＮライン分の前記黒基準データ導出用ラインデータの各画素ごとの平均データを導出して黒基準データを導出してもよい。

このように構成すると、シェーディング補正に使用する白基準データまたは黒基準データをＮライン分のラインデータに基づいて導出するときに、２ラインごとに各画素ごとの平均データが導出され、画像メモリには導出された２ラインごとの平均データが格納されることとなるため、白基準データおまた黒基準データを導出するときに使用する画像メモリのメモリ容量を節約することができて、効率がよい。

図１は本発明の画像読取装置の一実施形態であるスキャナ装置１０の構成を示す図である。図２は図１のスキャナ装置１０の要部拡大図であり、イメージセンサ３６の構成を示す図である。図３はＡＦＥ２７の構成を示す図である。図４は点順次による読取タイミングを示すタイミングチャートである。図５は線順次による読取タイミングを示すタイミングチャートである。このスキャナ装置１０では、内蔵されたキャリッジ３０が有するイメージセンサ３６で読取面１２に載置された読取原稿の画像を副走査方向に走査することにより画像の読取を実行するように構成されている。

図１に示すように、スキャナ装置１０は、ガラス板である読取面１２に載置された読取原稿の画像を読取るキャリッジ３０と、装置全体の制御を司る制御ユニット２０とを備えている。また、このスキャナ装置１０は、筐体上面１４のキャリッジ３０側に設けられた白基準板１６と、読取原稿の上方に配置され透過原稿を読取るときに用いられる透過原稿用光源３２と、キャリッジ３０を移動する駆動モータ３９とを備えている。

キャリッジ３０は、読取原稿の下方に配置されており、読取面１２に載置された原稿に光を照射する反射原稿用光源３１と、原稿で反射または透過した光をミラー３３および集光レンズ３４を介して受けることにより画像を読取るイメージセンサ３６とを備えている。反射原稿用光源３１および透過原稿用光源３２は、１個または複数の白色ＬＥＤからの光が線状に読取面１２へ照射されるように構成されている。なお、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤや水銀ランプなどにより白色光を照射するものとしてもよい。

また、図２に示すように、イメージセンサ３６は、複数の光電変換素子が主走査方向に並設された赤色（Ｒ）の信号を出力する第１ラインセンサ３６Ｒと、複数の光電変換素子が主走査方向に並設された緑色（Ｇ）の信号を出力する第２ラインセンサ素子列３６Ｇと、複数の光電変換素子が主走査方向に並設された青色（Ｂ）の信号を出力する第３ラインセンサ３６Ｂとを備えている。第１ラインセンサ３６Ｒは１画素を構成する光電変換素子であり露光された光を電荷に変換して蓄積する複数のフォトダイオード４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ…と、各フォトダイオードごとに形成されフォトダイオードから受け取った電荷を水平方向に転送可能な複数のＣＣＤ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ…とを備えている。また、第２ラインセンサ３６Ｇは、第１ラインセンサ３６Ｒと同様に、フォトダイオード４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ…と、ＣＣＤ４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ…とを備えている。また、第３ラインセンサ３６Ｂは、第１および第２ラインセンサ３６Ｒ，３６Ｇと同様に、フォトダイオード４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ…と、ＣＣＤ４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ…とを備えている。本実施形態では、複数のフォトダイオード４１ａ…の全体をフォトダイオード４１と称し、複数のＣＣＤ４２ａ…の全体をＣＣＤ４２と称する。また、複数のフォトダイオード４３ａ…の全体をフォトダイオード４３と称し、複数のＣＣＤ４４ａ…の全体をＣＣＤ４４と称する。また、複数のフォトダイオード４５ａ…の全体をフォトダイオード４５と称し、複数のＣＣＤ４６ａ…の全体をＣＣＤ４６と称する。また、ＣＣＤ４２，４４，４６は、電子シャッタ機能を有しており、この電子シャッタ機能により電荷を図示しない基板へ逃がすことができるように構成されている。

また、キャリッジ３０は、スキャナ装置１０の筐体の一端に取り付けられた駆動モータ３９と筐体の他端側に取り付けられた従動ローラ３８ａとの間に架設されたキャリッジベルト３８が駆動モータ３９によって駆動されるのに伴ってキャリッジ移動方向（副走査方向）へ移動可能に構成されている。そして、キャリッジ３０を移動させることにより、読取面１２に載置された読取原稿の画像を、イメージセンサ３６で主走査方向にほぼ直交する副走査方向に走査して読取ったラインデータを、後述するＡＦＥ２７に出力する。なお、ここではイメージセンサ３６としてＣＣＤイメージセンサを例に挙げたが、ＣＭＯＳ型のイメージセンサを採用してもよい。また、主走査方向に各色のラインセンサ３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂを１列ずつ配列したイメージセンサ３６を例に挙げたが、各色のラインセンサを２列以上配列してもよい。

制御ユニット２０は、装置全体の制御を司るメインコントローラ２１と、イメージセンサ３６を駆動制御するＣＣＤコントローラ２５と、イメージセンサ３６の種々の動作の開始タイミングなどをイメージセンサ３６に出力するタイミングジェネレータ（ＴＧ）２６と、イメージセンサ３６から出力された電気信号を増幅してデジタル信号に変換するアナログフロントエンド（ＡＦＥ）２７と、ＡＦＥ２７から入力した信号にシェーディング補正やガンマ補正など所定の処理を実行してデジタル画像データを作成する画像処理部２８とを備えている。

メインコントローラ２１は、ＣＰＵ２２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムや各種テーブルを記憶するＲＯＭ２３と、イメージセンサ３６が出力したラインデータなどのデータを一時的に格納するＲＡＭ２４と、ユーザパソコンＰＣ５０などの外部機器と接続可能なインタフェース（Ｉ／Ｆ）２９と、図示省略した入出力ポートとを備えている。メインコントローラ２１には、Ｉ／Ｆ２９からの読取指令など各種の信号や画像処理部２８からデジタル画像データの信号などが入力される。また、メインコントローラ２１からは、反射原稿用光源３１や透過原稿用光源３２への点灯信号や、駆動モータ３９への駆動信号、ＡＦＥ２７へのゲイン調整信号、Ｉ／Ｆ２９へのデジタル画像データの信号、ＣＣＤコントローラ２５へのメインクロックや読取指令の信号などが出力される。

ＣＣＤコントローラ２５は、メインコントローラ２１から入力したメインクロックに基づいて作成したイメージセンサ３６の電荷の読出開始タイミングに相当する駆動信号などをＴＧ２６へ出力するものであり、イメージセンサ３６を点順次で駆動する点順次制御部２５ａとイメージセンサ３６を線順次で駆動する線順次制御部２５ｂとを備えている。

なお、図４に示すように、「点順次」とは、第１ラインセンサ３６Ｒに含まれる１番目のフォトダイオード４１ａ、第２ラインセンサ３６Ｇに含まれる１番目のフォトダイオード４３ａ、第３ラインセンサ３６Ｂに含まれる１番目のフォトダイオード４５ａ、第１ラインセンサ３６Ｒに含まれる２番目のフォトダイオード４１ｂ、第２ラインセンサ３６Ｇに含まれる２番目のフォトダイオード４３ｂ、というようにラインセンサの順でかつ各ラインセンサに含まれる各フォトダイオード４１，４３，４５の順に蓄積された電荷を読出すことをいう。具体的には、図４に示すように、ＣＣＤコントローラ２５は、すべてのラインセンサ３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂへシフト信号を出力する（時刻ｔ１）。すると、すべてのラインセンサ３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂが同じタイミングで読取画像用の電荷の蓄積を開始する。次に、読出開始タイミングに至ると、すべてのラインセンサ３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂへシフト信号と駆動信号とを出力する（時刻ｔ２）。すると、各々のラインセンサ３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂでは、フォトダイオード４１，４３，４５に蓄積された電荷をＣＣＤ４２，４４，４６に移動し、ＣＣＤ４２，４４，４６に移動した電荷を第１ラインセンサ３６Ｒ、第２ラインセンサ３６Ｇおよび第３ラインセンサ３６Ｂの順、かつ各ラインセンサ３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂのフォトダイオード４１，４３，４５の順に、すなわち点順次で読出す処理を行う（時刻ｔ２〜ｔ３）。このように、点順次では、イメージセンサ３６からは「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」…、の順で電荷が出力され、各ラインセンサ３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂからすべての電荷を出力すれば次の電荷の蓄積が開始される。

また、図５に示すように、「線順次」とは、第１ラインセンサ３６Ｒに含まれるフォトダイオード４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ…の順に蓄積された電荷を第１ラインセンサ３６Ｒからすべて読出したあと、第２ラインセンサ３６Ｇに含まれるフォトダイオード４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ…の順に蓄積された電荷を第２ラインセンサ３６Ｇからすべて読出し、第３ラインセンサ３６Ｂに含まれるフォトダイオード４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ…の順に蓄積された電荷を第３ラインセンサ３６Ｂからすべて読出すことをいう。

具体的には、図５に示すように、まず、ＣＣＤコントローラ２５は、第１ラインセンサ３６Ｒへシフト信号を出力する（時刻ｔ６）。すると、第１ラインセンサ３６Ｒが読取画像用の電荷の蓄積を開始する。次に、第１ラインセンサ３６Ｒの読出開始タイミングに至ると第１ラインセンサ３６Ｒへシフト信号および駆動信号を出力すると共に、第２ラインセンサ３６Ｇへシフト信号を出力する（時刻ｔ７）。すると、フォトダイオード４１に蓄積された電荷をＣＣＤ４２に移動し（時刻ｔ７）、ＣＣＤ４２に移動した電荷を読み出すと共に、第２ラインセンサ３６Ｇが読取画像用の電荷の蓄積を開始する（時刻ｔ７〜ｔ８）。続いて、第２ラインセンサ３６Ｇの読出開始タイミングに至ると、第２ラインセンサ３６Ｇへシフト信号および駆動信号を出力すると共に、第３ラインセンサ３６Ｂへシフト信号を出力する（時刻ｔ８）。すると、ＣＣＤ４２からの電荷の読出が終了し、フォトダイオード４３に蓄積された電荷をＣＣＤ４４に移動し（時刻ｔ８）、ＣＣＤ４４に移動した電荷を読み出すと共に、第３ラインセンサ３６Ｂが読取画像用の電荷の蓄積を開始する（時刻ｔ８〜ｔ９）。続いて、第３ラインセンサ３６Ｂの読出開始タイミングに至ると、第３ラインセンサ３６Ｂへシフト信号および駆動信号を出力する（時刻ｔ９）。すると、ＣＣＤ４４からの電荷の読出が終了し、フォトダイオード４５に蓄積された電荷をＣＣＤ４６移動し（時刻ｔ９）、ＣＣＤ４６に移動した電荷を読み出す（時刻ｔ９〜ｔ１０）。そして、ＣＣＤ４６からの電荷の読出が終了すると、「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」それぞれ１ライン分のラインデータの出力が完了する。このように、線順次では、第１ラインセンサ３６Ｒ、第２ラインセンサ３６Ｇおよび第３ラインセンサ３６Ｂの電荷を蓄積する時間は同じ蓄積時間であるが、電荷の蓄積開始タイミングおよびＣＣＤ４２，４４，４６に移動した電荷を読み出す読出開始タイミングのいずれもが異なるタイミングとなるように設定されている。このように、線順次では、イメージセンサ３６から１ライン分の電荷が「Ｒ」「Ｒ」「Ｒ」…、「Ｇ」「Ｇ」「Ｇ」…、「Ｂ」「Ｂ」「Ｂ」…の順で出力される。

なお、本実施形態では、イメージセンサ３６による画像の第ｎラインの１回の読取りにより、第１〜第３ラインセンサ３６Ｒ，３６Ｂ，３６Ｇから３色分のラインデータが出力されるが、この３本のラインデータを合わせて第ｎライン目のラインデータとして取扱う。各ラインセンサ３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂが出力するラインデータをそれぞれ区別して取扱うことを明示しない限りは、これらの「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」の３色のラインデータを合わせて第ｎライン目のラインデータと称する。また、ＣＣＤコントローラ２５は、読取原稿がネガ以外のものであるときは、第１ラインセンサ３６Ｒ、第２ラインセンサ３６Ｇおよび第３ラインセンサ３６Ｂの電荷の蓄積時間（露光時間）が、１：１：１の比になるよう設定し、読取原稿がネガであるときには、第１ラインセンサ３６Ｒ，第２ラインセンサ３６Ｇおよび第３ラインセンサ３６Ｂの電荷の蓄積時間が、１：２：３の比になるよう設定する。このような構成とすれば、読取原稿が階調の小さな暗部の領域を多く含むネガの透過原稿であるときは、光が通過しにくい緑および青を読取る第２ラインセンサ３６Ｇおよび第３ラインセンサ３６Ｂの電荷の蓄積時間を通常より長い時間に設定し、電荷を蓄積するようイメージセンサ３６を駆動し、十分大きな各色の出力値を得ることができる。

ＴＧ２６は、シフト信号の出力タイミングなどをイメージセンサ３６に出力する。なお、イメージセンサ３６は、シフト信号がＴＧ２６から入力されると、フォトダイオードに蓄積した電荷をＣＣＤへ移動させ、駆動信号がＴＧ２６から入力されると、ＣＣＤにある電荷をＡＦＥ２７へ出力するよう構成されている。

図３に示すように、ＡＦＥ２７はイメージセンサ３６から読出された電荷を画像アナログ信号として相関二重サンプラ（ＣＤＳ）処理回路２７ａを経てノイズを抑えて読込み、適正な信号レベルに増幅する可変増幅アンプ２７ｂを経てＡ／Ｄ変換部２７ｃにより１０〜１６ビット程度のデジタル信号に変換するものである。このＡＦＥ２７では、第１ラインセンサ３６Ｒ、第２ラインセンサ３６Ｇおよび第３ラインセンサ３６Ｂからの電荷を切替スイッチ２７ｄにより切替えて入力する構成となっている。なお、このスキャナ装置１０では、ＡＦＥ２７が３つの素子列を切替えながら電荷を入力することから、イメージセンサ３６に蓄積された電荷をイメージセンサ３６から読出す読出速度は、ＡＦＥ２７や画像処理部２８での処理速度に適した値に設定されている。

画像処理部２８は、ＡＦＥ２７から入力したデジタル信号に対して所定の処理を施して画像データを生成したり、シェーディング補正用の白基準データおよび黒基準データを生成したりするものであり、イメージセンサ３６が出力したＮ（Ｎは自然数）ライン分のラインデータの各画素ごとの平均データを導出する平均データ導出部２８ａ、シェーディング補正部２８ｂ、ガンマ補正部２８ｃ、その他の補正部２８ｄ、原稿判別部（図示省略）、露光時間設定部（図示省略）などを有している。

平均データ導出部（本発明の「平均データ導出手段」に相当）２８ａは、イメージセンサ３６が出力したＮ（Ｎは自然数）ライン分のラインデータの各画素ごとの平均データを導出することができるように構成されており、ＡＦＥ２７から出力されたデジタルの「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」のラインデータを構成する各画素データやＲＡＭ２４から読出した画素データを一時的に格納するバッファ２８ａ１と、ＡＦＥ２７から出力された画素データおよびＲＡＭ２４から読出した画素データの平均データを出力する平均化回路（本発明の「平均部」に相当）２８ａ２と、ＲＡＭ２７の所定のメモリ領域へのライン（画素）データの書込みとＲＡＭ２７からのライン（画素）データの読出しとを制御するデータ入出力部（本発明の「データ書込部」に相当）２８ａ３を備えている。

シェーディング補正部２８ｂは、ＡＦＥ２７から出力されたデジタル信号を、後述するように画像読取り開始前に導出した白基準データと黒基準データとを用いて、イメージセンサ３６（第１〜第３ラインセンサ３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂ）のフォトダイオードごとの感度のばらつきや反射原稿用光源３１および透過原稿用光源３２の主走査方向の光量のばらつきを補正する。なお、導出された白基準データおよび黒基準データはＲＡＭ２４に一時的に格納される。

ガンマ補正部２８ｃは、シェーディング補正された第１〜第３ラインセンサ３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂからのデジタルの光量信号を、設定された所定のガンマ関数によりガンマ補正して一般的な形式のデジタル画像データに変換する。また、その他の補正部２８ｄでは、黒色レベルの値を減算処理するオプティカルブラック処理やホワイトバランスを補正するホワイトバランス処理などの色補正、画像の輪郭を強調するシャープネス処理、領域拡大／縮小などの諸変換処理などが行われる。

原稿判別部（図示省略）は、読取原稿を予備走査したときにイメージセンサ３６から出力された電気信号の出力値から読取原稿の種類を判別する。原稿判別部では、過剰露光が必要な原稿であるか、または過剰露光が不要な原稿であるかを判別する。過剰露光が必要な原稿とは、例えばネガ原稿のように、暗部が多く含まれ、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」の情報がアンバランスな画像である。一方、過剰露光が不要な原稿とは、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」のバランスがとれた明るい画像、例えばポジ原稿や通常の反射原稿である。露光時間設定部（図示省略）では、原稿判別部で判別された読取原稿の種類に基づいてイメージセンサ２６の露光時間が設定される。次に、図６および図７を参照して、イメージセンサ３６が出力したＮライン分のラインデータの各画素ごとの平均データを導出するときのＲＡＭ２４の使用方法について説明する。

図６はＡＦＥ２７から出力された第ｎライン目のライン（画素）データのＲＡＭ２４への書込みを示す概念図である。また、図７は第ｎライン目のラインデータおよび第（ｎ＋１）ライン目のラインデータに基づく各画素ごとの平均データのＲＡＭ２４への書込みを示す概念図である。本実施形態では、例えばシェーディング補正用の白基準データおよび黒基準データを導出するときに、イメージセンサ３６が出力したＮライン分のラインデータの各画素ごとの平均データを導出する処理が実行されるように構成されている。従来、このように複数ライン分のラインデータの各画素ごとの平均データを導出するときは、複数ライン分のラインデータのすべてをＲＡＭ２４に一時的に格納した後に、格納された複数ライン分のラインデータに基づいて各画素ごとの平均データが導出されるが、上記したように、近年のスキャナ装置１０の高解像度化に伴い、個々のラインデータを構成する画素データの数が増大し、これによりラインデータのデータ容量が増大するという問題があった。そこで、ＡＦＥ２７を介して入力されたイメージセンサ３６の出力をそのままＲＡＭ２４に書込む代わりに、平均データ導出部２８ａにおいて２ライン分のラインデータごとに各画素データの平均データを導出した後に、導出された平均データをＲＡＭ２４に書込むことで、使用されるＲＡＭ２４のメモリ容量の低減を図ろうとするのが本実施形態の特徴である。

なお、本実施形態では、上記したように１ライン分のラインデータには、イメージセンサ３６の各ラインセンサ３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂから出力された「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」の３色分のラインデータが含まれている。しかしながら、以下では説明を簡単にするために、各ラインセンサ３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂのいずれか１つから出力された単色のラインデータの処理についてのみ説明を行うが、他の色のラインデータの処理は、以下で説明する処理と同様であるためその処理の説明は省略する。

図６に示すように、平均データ導出部２８ａは、ＡＦＥ２７から出力されたイメージセンサ３６による第ｎ（ｎは奇数、かつ、１≦ｎ≦Ｎ）ライン目のラインデータを構成する各画素データをまずバッファ２８ａ１に一時的に格納した後、データ入出力部２８ａ３により各画素データをそれぞれＲＡＭ２４の個別のメモリ領域に順次書込むように構成されている。そして、図７（ａ）に示すように、平均データ導出部２８ａは、イメージセンサ３６による第（ｎ＋１）ライン目のラインデータの読取時に、データ入出力部ＡＦＥ２７から出力される、この第（ｎ＋１）ライン目の各画素データをバッファ２８ａ１に格納する一方、データ入出力部２８ａ３によりメモリ領域に格納された第ｎライン目のラインデータの各画素データを順次読出してバッファ２８ａ１に格納する。

次に、平均化回路２８ａ２により、バッファ２８ａ１に格納された第ｎライン目のラインデータの画素データと、第（ｎ＋１）ライン目のラインデータの画素データとに基づいて、各画素ごとの平均データが導出される。続いて、図７（ｂ）に示すように、データ入出力部２８ａ３により、平均化回路２８ａ２により導出された第ｎライン目と第（ｎ＋１）ライン目のラインデータの各画素ごとの平均データが、それぞれＲＡＭ２４の第ｎライン目のラインデータの各画素データが格納された領域に書込まれる。そして、第Ｎライン目のラインデータの読取りが終了して、２ラインごとの各画素データの平均データがＲＡＭ２４へ書込まれた後、データ入出力部２８ａ３により、ＲＡＭ２４に格納された１／２Ｎライン分の各画素ごとの平均データがを順次読出されてバッファ２８ａ１に格納され、平均化回路２８ａ２によりバッファ２８ａ１に格納された各画素データに基づいて、Ｎライン分のラインデータの各画素ごとの平均データを導出される。最後に、平均化回路２８ａ２により導出された各画素ごとの平均データが、データ入出力部２８ａ３により、逐次、ＲＡＭ２４に構成された白基準データ格納領域（図示省略）および黒基準データ格納領域（図示省略）に出力されることで、Ｎライン分のラインデータに基づく白基準データおよび黒基準データの導出処理が完了する。

なお、本実施形態では、読取原稿が反射原稿の場合は、キャリッジ３０を白基準板１６の読取位置に移動し、反射原稿用光源３１を点灯した状態でメージセンサ３６により白基準板１６を副走査方向に３２ライン読取って、３２ライン分のラインデータをシェーディング補正用の白基準データ導出用ラインデータとしてＡＦＥ２７を介して平均データ導出部２８ａに出力するように構成されている。そして、平均データ導出部２８ａにより、３２ライン分の白基準データ導出用ラインデータが８ラインごとに４つに分割されて、８ライン分のラインデータに基づく各画素ごとの平均データが４つ導出される。最後に、図示省略された判定選択部により、４つの平均データのうち、予め設定された条件（例えば、輝度が最も大きいもの）に最もよく従うものが白基準データとして選択され、データ入出力部２８ａ３により選択された白基準データがＲＡＭ２４の白基準データ格納領域に出力される。このように構成すれば、白基準板１６に汚れなどがある場合であっても、精度よく白基準データを導出できる。次に、反射原稿用光源３１が消灯した状態でイメージセンサにより白基準板１６を副走査方向に８ライン読み取って、８ライン分のラインデータをシェーディング補正用の黒基準データ導出用ラインデータとしてＡＦＥ２７を介して平均データ導出部２８ａに出力するように構成されている。そして、平均データ導出部２８ａにより、８ライン分の黒基準データ導出用ラインデータに基づく各画素ごとの平均データが導出され、判定選択部によりこの平均データが黒基準データとして選択されて、データ入出力部２８ａ３により選択された黒基準データがＲＡＭ２４の黒基準データ格納領域に出力される。

また、読取原稿がポジの透過原稿の場合は、原稿がない位置にキャリッジ３０を移動し、透過原稿用光源３２を点灯しこれをイメージセンサ３６で読取って、上記した処理と同様の処理を行うことで白基準データを導出するように構成されている。また、透過原稿用光源３２を消灯した状態で読取って、上記した処理と同様の処理を行うことで黒基準データを導出するように構成されている。以上のように、キャリッジ３０、ミラー３３、集光レンズ３４、イメージセンサ３６、ＡＦＥ２７により本発明の「読取手段」が構成されている。次に、図８を参照して、本実施形態のスキャナ装置１０による読取処理の一例について説明する。

図８は、メインコントローラ２１のＣＰＵ２２により実行される読取処理の一例を示すフローチャートである。この読取処理は、ユーザパソコンＰＣ５０からの画像読取指令を受信した後に、ＲＯＭ２３に格納されたプログラムが実行されることにより開始される。まず、ＣＰＵ２２は、受信した画像読取指令の設定値の内容または原稿判別部の判定結果により読取原稿の種類を判定する（ステップＳ１００）。そして、読取原稿がネガの透過原稿以外であるとき、すなわち、ポジの透過原稿および反射原稿であると判定されたときは、第１ラインセンサ３６Ｒ、第２ラインセンサ３６Ｇおよび第３ラインセンサ３６Ｂの電荷の蓄積時間が１：１：１に設定されると共に、イメージセンサ３６の駆動が点順次に設定される（ステップＳ１０１）。次に、ＡＦＥ２７のゲイン・オフセット調整処理が実行される（ステップＳ１０２）。このゲイン・オフセット調整処理では、イメージセンサ３６からの出力値とＡＦＥ２７のリファレンス値との違いからＡＦＥ２７に設定すべき適切なゲインを調節する処理を行う。

続いて、ステップＳ１０３において、シェーディング設定処理が行われる。このシェーディング設定処理では、上記した方法により白基準データおよび黒基準データが導出されて、これらの基準データがＲＡＭ２４の所定の格納領域に格納される。次に、読取原稿の読取りが実行される（ステップＳ１０４）。この読取処理では、第１ラインセンサ３６Ｒ、第２ラインセンサ３６Ｇおよび第３ラインセンサ３６Ｂの電荷の蓄積開始タイミング、電荷の読出開始タイミングおよび電荷の蓄積時間を同じにして、キャリッジ３０を副走査方向に移動しながら、読取原稿を透過または反射した光をイメージセンサ３６が電荷として蓄積し、蓄積した電荷をこのイメージセンサ３６から読出してＡＦＥ２７を介して画像処理部２８に出力する。続いて、ステップＳ１０５において、画像処理部２８により、ＡＦＥ２８から出力された電荷が画像データに変換される。

画像データへの変換は、「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」の各色のプレーンを画像処理部２８の図示しないメモリ上に設け、ＡＦＥ２７から「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」の順に入力し、シェーディング補正等の補正が施された画素データを各色のプレーンに１画素分ずつ格納することにより行われる。そして、各プレーンの画素データが格納された後、ライン間補正を行って各色のプレーンを重ね合わせることにより画像データが生成される。続いて、読取処理が終了したかどうかが、読取指定された範囲をすべて走査したかどうかに基づいて判定され（ステップＳ１０６）、読取処理が終了していないときはステップＳ１０４以降の処理が繰返して実行され、読取処理が終了したときは処理を終了する。

一方、ステップＳ１００で読取原稿がネガの透過原稿であると判定されたときは、第１ラインセンサ３６Ｒ、第２ラインセンサ３６Ｇおよび第３ラインセンサ３６Ｂの電荷の蓄積時間が１：２：３に設定される共に、イメージセンサ３６の駆動が線順次に設定される（ステップＳ１０７）。次に、ステップＳ１０２、Ｓ１０３と同様にＡＦＥ２７のゲイン・オフセット調整処理が実行され（ステップＳ１０８）、シェーディング設定処理が実行される（ステップＳ１０９）。

続いて、読取原稿の読取りが実行される（ステップＳ１１０）。この読取処理では、第１ラインセンサ３６Ｒ、第２ラインセンサ３６Ｇおよび第３ラインセンサ３６Ｂの電荷の蓄積時間はそれぞれ異なるように設定され、電荷の蓄積開始タイミングは同じになるように設定され、電荷の読出開始タイミングはそれぞれ異なるタイミングに設定されている。そして、キャリッジ３０を副走査方向に移動しながら、設定された値に基づいて、読取原稿から透過または反射した光をイメージセンサ３６が電荷として蓄積し、蓄積した電荷をこのイメージセンサ３６から読出してＡＦＥ２７を介して画像処理部２８に出力する。続いて、画像処理部２８により、ＡＦＥ２７から出力された電荷が画像データに変換される（ステップＳ１１１）。

画像データへの変換は、「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」の各色のプレーンを画像処理部２８の図示しないメモリ上に設け、ＡＦＥ２７から入力し、シェーディング補正等の補正が施されたラインセンサ３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂの１列分の画素データを各色のプレーンに格納することにより行われる。そして、読取処理が終了したかどうかが、読取指定された範囲をすべて走査したかどうかに基づいて判定され（ステップＳ１１２）、読取処理が終了していないときはステップＳ１１０以降の処理が繰返して実行され、読取処理が終了したときは処理を終了する。

なお、線順次による各ラインセンサ３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂのいずれか１つからの電荷の読出処理は、他のラインセンサ３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂへの電荷の蓄積処理と並行して実行可能であるため、ステップＳ１１０における読取処理のように、各ラインセンサ３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂの電荷の蓄積開始タイミングは同じであっても、電荷の読出しタイミングが異なる場合に、点順次による電荷の読出処理と異なり、平均的に処理を行うことが可能となるため、効率がよい（図５参照）。一方、ステップ１０４における読取処理のように、各ラインセンサ３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂの電荷の蓄積時間は同じに設定され、電荷の蓄積開始タイミングが同じである場合には、各ラインセンサ３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂの電荷を線順次で読出すよりも、点順次で読出す方が全体の処理時間が短くなるため効率がよい（図４参照）。

以上のように、この実施形態では、ＡＦＥ２７が出力したＮライン分のラインデータの各画素ごとの平均データを導出する平均データ導出部２８により、イメージセンサ３６による第ｎライン目のラインデータ読取時は、第ｎライン目のラインデータを構成する各画素データはそれぞれＲＡＭ２４の個別のメモリ領域に書込まれ、イメージセンサ３６による第（ｎ＋１）ライン目のラインデータの読取時に、メモリ領域に格納された第ｎライン目のラインデータと第（ｎ＋１）ライン目のラインデータとに基づく各画素ごとの平均データが導出されて、導出された２ライン分のラインデータに基づく平均データが、それぞれＲＡＭ２４の第ｎライン目のラインデータの各画素データが格納された領域に書込まれる。このように、平均データ導出時に、画像メモリとしてのライン（画像）データ格納用のＲＡＭ２４を、近年データ量が増大している１ライン分のラインデータを格納する一時的なバッファとして利用することで、イメージセンサ３６が出力したＮライン分のラインデータの各画素ごとの平均データを導出するときは、まず、２ラインごとに各画素ごとの平均データを導出し、この２ラインごとの平均データをＲＡＭ２４に書込むことが可能となる。したがって、ＲＡＭ２４には２ラインごとの平均データが書込まれることとなるため、Ｎライン分のラインデータのすべてがＲＡＭ２４に格納される場合に比べ、ＲＡＭ２４に格納されるデータのデータ容量をおよそ半分にすることができ、ＲＡＭ２４のメモリ容量の節約を図ることができる。

また、シェーディング補正に使用する白基準データを３２ライン分のラインデータに基づいて導出し、黒基準データを８ライン分のラインデータに基づいて導出するときに、２ラインごとに各画素ごとの平均データが導出され、ＲＡＭ２４には導出された２ラインごとの平均データが格納されることとなるため、白基準データおよび黒基準データを導出するときに使用するＲＡＭ２４のメモリ容量を節約することができて、効率がよい。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記した実施形態では、カラー画像を読取り可能な画像読取装置を例に挙げて説明したが、モノクロ用の画像読取装置に本発明を適用してもよい。また、Ｎライン分のラインデータとして、偶数本のラインデータに基づく各画素ごとの平均データを導出するのが望ましい。奇数本のラインデータに基づく各画素ごとの平均データを導出するときは、平均データ導出部２８ａは、第１ライン目〜第（Ｎ−１）ライン目までのラインデータに基づいて、２ラインごとに各画素ごとの平均データを導出し、第Ｎライン目のラインデータは、平均処理を行わずに、ＲＡＭ２４に書込む構成とすればよい。

また、上記した実施形態で説明した各ラインセンサ３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂの電荷の蓄積時間、電荷の蓄積開始タイミングおよび電荷の読出しタイミングなどの設定は一例であって、上記した設定に限定されるものではない。これらの設定は、読出原稿の種類、フォトダイオード４１，４３，４５の感度、ＡＦＥ２７の処理速度および全体的な処理時間など、種々の条件に応じて最適な設定とすることができる。また、複数のラインデータの画素ごとの平均データを導出する処理に本発明を広く適用することができる。例えば読取ノイズの低減を図るためにユーザパソコンＰＣ５０により設定された副走査方向の解像度よりも多くのラインデータを読取って平均データを導出するときに本発明を適用してもよい。また上記した実施形態では、本発明の画像読取装置としてスキャナ装置１０を例に挙げて説明したが、本発明の画像読取装置としては、印刷装置を備えたマルチファンクションプリンタとしてもよいし、ＦＡＸ装置であってもよい。

本発明の画像読取装置の一実施形態であるスキャナ装置の構成を示す図。 図１のスキャナ装置の要部拡大図。 ＡＦＥの構成を示す図。 点順次による読取タイミングを示すタイミングチャート。 線順次による読取タイミングを示すタイミングチャート。 ラインデータのＲＡＭへの書込みを示す概念図。 ２ラインごとの平均データのＲＡＭへの書込みを示す概念図。 読取処理の一例を示すフローチャート。

符号の説明

１０…スキャナ装置（画像読取装置）、２４…ＲＡＭ（画像メモリ）、２７…ＡＦＥ（読取手段）、２８ａ…平均データ導出部（平均データ導出手段）、２８ａ２…平均化回路（平均部）、２８ａ３…データ入出力部（データ書込部）、３０…キャリッジ（読取手段）、３３…ミラー（読取手段）、３４…集光レンズ（読取手段）４１，４３，４５…フォトダイオード（光電変換素子）、３６…イメージセンサ（読取手段）、３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂ…ラインセンサ

Claims (4)

1. １画素を構成する光電変換素子が主走査方向に複数並設されたラインセンサを少なくとも１つ有し、画像を前記ラインセンサで前記主走査方向にほぼ直交する副走査方向に走査して読取ったラインデータを逐次出力する読取手段と、
   前記読取手段が出力したラインデータを格納する画像メモリと、
   前記画像メモリに格納される複数ライン分の各画素ごとのデータに基づいて、前記読取手段が出力したＮ（Ｎは自然数）ライン分のラインデータの各画素ごとの平均データを導出する平均データ導出手段とを備え、
   前記平均データ導出手段は、
   前記Ｎラインを構成する複数の奇数ライン目のラインデータについて、前記読取手段による第ｎ（ｎは奇数、かつ、１≦ｎ≦Ｎ）ライン目のラインデータ読取時に、第ｎライン目のラインデータを構成する各画素データをそれぞれ前記画像メモリの個別のメモリ領域に書込むデータ書込部と、
   前記Ｎラインを構成する偶数ライン目のラインデータについて、前記読取手段による第（ｎ＋１）ライン目のラインデータの読取時に、前記メモリ領域に格納された第ｎライン目のラインデータと第（ｎ＋１）ライン目のラインデータとに基づく各画素ごとの平均データを導出する平均部とを備え、
   前記データ書込部は、前記平均部により導出された第ｎライン目と第（ｎ＋１）ライン目のラインデータの各画素ごとの平均データを、それぞれ前記画像メモリの第ｎライン目のラインデータの各画素データが格納された領域に書込むことを特徴とする画像読取装置。
2. 前記平均部は、前記データ書込部により前記メモリ領域に書き込まれた第ｎライン目と第（ｎ＋１）ライン目のラインデータの各画素ごとの平均データに基づいて、前記読取手段が出力したＮライン分のラインデータの各画素ごとの平均データを導出する請求項１に記載の画像読取装置。
3. 光源をさらに備え、
   前記読取手段は、前記光源が点灯した状態で前記副走査方向にＮライン読取って、当該Ｎライン分のシェーディング補正用の白基準データ導出用ラインデータを前記平均データ導出手段に出力し、
   前記平均データ導出手段は、前記読取手段が出力したＮライン分の前記白基準データ導出用ラインデータの各画素ごとの平均データを複数導出して当該複数の平均データに基づいて白基準データを導出することを特徴とする請求項１または２に記載の画像読取装置。
4. 前記読取手段は、前記光源が消灯した状態で前記副走査方向にＮライン読取って、当該Ｎライン分のシェーディング補正用の黒基準データ導出用ラインデータを前記平均データ導出手段に出力し、
   前記平均データ導出手段は、前記読取手段が出力したＮライン分の前記黒基準データ導出用ラインデータの各画素ごとの平均データを導出して黒基準データを導出することを特徴とする請求項３に記載の画像読取装置。

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