JP5444795B2 - 画像読み取り装置、画像形成装置、振幅調整方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、原稿画像を光学的に読み取る画像読み取り装置、特に、光電変換素子等の駆動が周波数変調されたクロックにより行われることによる画像レベル変動を個体毎に最適に抑制する機能を有する画像読み取り装置、この画像読み取り装置を備えたデジタル複写機、ファクシミリ、デジタル複合機などの画像形成装置、画像読み取り装置で実施される振幅調整方法、この振幅調整方法をコンピュータで実施するコンピュータプログラムに関する。

デジタル複写機などの画像形成装置に対する高画質化、高速化の要求に伴い、画像形成装置に設けられる画像読取装置においても画像読み取り時の高画素密度化及び高速化が求められている。

図３５は従来から実施されているデジタル複写機における信号処理系を示すブロック図である。図３５では、画像を光電変換素子で読み取ってからデジタル画像信号に変換するまでの信号処理は次のように行われる。

発振器（ＯＳＣ）１からの源振クロックはＳＳＣＧ（Spectrum Spread Clock Generator）回路２によって周波数変調されたクロックとなり、タイミング発生ＩＣ（ＴＧ:Timing Generator）３のフェーズロックドループ（ＰＬＬ−Phase Locked Loop）回路３ａに入力される。ＰＬＬ回路３ａは入力されたクロックを逓倍し、ＣＣＤ４及び信号処理ＩＣ（ＡＦＥ:Analogue Front-End）５の駆動クロック（ＣＣＤ＿ＣＬＫ、ＡＦＥ＿ＣＬＫ）を生成する。ＣＣＤ４では原稿からの反射光を電気信号に変換し、バッファ（ＥＦ:Emitter Follower）６及びＡＣ結合７を介してＡＦＥ５に出力する。ＡＦＥ５はクランプ回路（ＣＬＭＰ）５ａ、サンプル・ホールド回路（ＳＨ）５ｂ、プログラマブル・ゲイン回路（ＰＧＡ）５ｃ、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）５ｄからなる。入力された画像信号（Ｖｓｉｇ）は、クランプ回路５ａによってゼロレベル（黒レベル）を内部基準電圧（Ｖｒｅｆ）に補正され、ＳＨ５ｂでサンプル・ホールドされ、ＰＧＡ５ｃで増幅され、さらにＡＤＣ５ｄでＡ／Ｄ変換された後、１０ｂｉｔのデジタル画像信号（ＤＯＵＴ）となって次段に出力する。ＣＬＭＰ回路５ａの基準電圧ＶｒｅｆはＳＨ５ｂにも入力されている。

近年の画像読み取り装置では、高速化に伴って不要輻射（ＥＭＩ）が問題となっている。この問題を防止するため最近では前述のＳＳＣＧ２がよく使われる。ＳＳＣＧ２は入力されたクロック信号の周波数を周期的に変調する機能を持つ。すなわち、図３６に示すように周波数拡散を行うことによって単位時間当りの放射ノイズのピークレベルをＳ１からＳ２に示すように低減することが可能となる。

しかし、従来技術ではＣＣＤ４及びＡＦＥ５に周波数変調されたクロックを用いているために、画像信号がＳＳＣＧ２の変調周期に応じて変動するという問題があった（図３７）。これは、ＣＣＤ４においては出力信号のオフセットレベルが変動するためであり、ＡＦＥ５においてはサンプル・ホールドのタイミングが変動するためである。このＳＳＣＧ２に起因した変動は通常、主走査ラインに対して非同期であるため、図３８のように１ライン目、２ライン目・・・となるに従って変動の位相がずれてくるため、結果、読み取り画像には斜めスジとなって現れる。なお、図３８は各ラインの画像信号のレベル変動の様子を副走査方向に並べた図である。実際の出力画像では、画像レベルが低い（谷の）部分は画像濃度が濃く（暗く）なり、画像レベルが高い（山の）部分は画像濃度が薄く（明るく）なる。従って、各ラインの画像レベルが低い部分を結んだ直線と、画像レベルが高い部分を結んだ直線状にスジが発生する。

このようなスジの発生を防止することを意図した発明として、特許文献１に記載された発明が公知である。この発明は、画像信号中の変動成分を除去し、横スジが表れないようにしようとするもので、入射光を光電変換素子によりアナログ画像信号に変換し、アナログ画像信号をアナログ・デジタル変換機でデジタル化して出力する機能を有する画像読み取り装置において、前記光電変換素子を周波数変調されたクロックにより駆動する手段を備え、前記クロックの周波数変化に応じた前記アナログ画像信号の変動と逆位相で同じ変動量の信号を画像信号に重畳することを特徴としている。

また、スジの発生の防止に関連する発明として特許文献２に記載された発明も知られている。

しかし、ＳＳＣＧによる画像信号レベルの変動（以下、単に「ＳＳＣＧ変動」と称す。）は、ＳＳＣＧをはじめとしてＣＣＤ、ＴＧ（ＰＬＬ回路のＶＣＯゲイン）、ＡＦＥ、及びその駆動回路、あるいは、回路パターンといった多くのバラツキ要素の複合結果として発生するため、変動レベル自体が大きな個体差（バラツキ）をもつ。そのため、引用文献１記載の発明では、原理的に変動を補正することは可能であるが、個体差が問題となるような場合（生産台数が多い場合等）には対応できないといった問題がある。この対応できない例としては、例えばＳＳＣＧ変動が発生していない個体に対して補正をかけることが生じ、変動を補正するどころかむしろ悪化させてしまうといったケースも出てくる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、個体差（バラツキ）がある場合でもＳＳＣＧ変動を適切に補正し、外乱の影響を受けずにスジのない良質な画像を出力することができるようにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明の第１の手段は、原稿からの反射光を画像信号に変換して出力する画像読み取り装置であって、前記反射光を受光して前記画像信号に変換する光電変換素子と、周波数変調されたクロックを出力するタイミング発生部と、前記クロックの周波数変化に応じた信号である変調信号を検出する変調信号検出部と、前記周波数変調によって発生する前記画像信号の変動量を検出し、当該変動量が予め設定した誤差範囲内にあるか否かを判定した結果、誤差範囲外であるときに前記変調信号の振幅を増減して当該誤差範囲内となるように調整する振幅調整部と、前記振幅増減の調整後の前記変調信号を前記画像信号に重畳する信号合成部と、を備えたことを特徴とする。

第２の手段は、第１の手段において、前記信号合成部は、前記振幅調整部の後段に設けられた画像処理回路であり、前記振幅増減の調整後の前記変調信号を当該画像処理回路の信号基準電位とすることを特徴とする。

第３の手段は、第１の手段又は第２の手段において、前記振幅調整部は、乗算型ＤＡＣを備えたことを特徴とする。

第４の手段は、第１の手段又は第２の手段において、前記振幅調整部は、電気的に制御可能な抵抗又は容量によって前記変調信号の前記振幅増減を調整することを特徴とする。

第５の手段は、第３の手段において、前記乗算型ＤＡＣは、基準電圧に前記変調信号の逆相を印加して位相反転を行うことを特徴とする。

第６の手段は、第１の手段〜第５の手段の何れか１つの手段において、前記変調信号を増幅する増幅部を備えたことを特徴とする。

第７の手段は、第１の手段〜第６の手段の何れか１つの手段において、前記信号合成部は、前記変調信号の位相を反転して前記画像信号に重畳することを特徴とする。

第８の手段は、第１の手段〜第７の手段の何れか１つの手段において、前記変調信号は、前記振幅調整部の後段に備えられたバッファを通した後に前記画像信号に重畳されることを特徴とする。

第９の手段は、第１の手段〜第８の手段の何れか１つの手段において、前記変調信号を前記画像信号に重畳するか否かを切り替えるための切替手段を備えたことを特徴とする。

第１０の手段は、第１の手段〜第９の手段の何れか１つの手段において、前記変調信号検出部は、前記タイミング発生部のＰＬＬ回路又はＤＬＬ回路のループフィルタから前記変調信号を検出することを特徴とする。

第１１の手段は、第１の手段〜第１０の手段の何れか１つの手段に係る画像読み取り装置を画像形成装置が備えたことを特徴とする。

第１２の手段に係る振幅調整方法は、光電変換素子により、反射光を受光して画像信号に変換する光電変換ステップと、タイミング発生部により、周波数変調されたクロックを出力するタイミング発生ステップと、変調信号検出部により、前記クロックの周波数変化に応じた信号である変調信号を検出する変調信号検出ステップと、振幅調整部により、前記周波数変調によって発生する前記画像信号の変動量を検出し、当該変動量が予め設定した誤差範囲内にあるか否かを判定した結果、誤差範囲外であるときに前記変調信号の振幅を増減して当該誤差範囲内となるように調整する振幅調整ステップと、信号合成部により、前記振幅増減の調整後の前記変調信号を前記画像信号に重畳する信号合成ステップと、を有し、原稿からの当該反射光を当該画像信号に変換して出力する際に当該振幅調整ステップで当該変調信号の当該振幅増減の調整を行うことを特徴とする。

第１３の手段に係るコンピュータプログラムは、光電変換素子により、反射光を受光して画像信号に変換する光電変換ステップの手順と、タイミング発生部により、周波数変調されたクロックを出力するタイミング発生ステップの手順と、変調信号検出部により、前記クロックの周波数変化に応じた信号である変調信号を検出する変調信号検出ステップの手順と、振幅調整部により、前記周波数変調によって発生する前記画像信号の変動量を検出し、当該変動量が予め設定した誤差範囲内にあるか否かを判定した結果、誤差範囲外であるときに前記変調信号の振幅を増減して当該誤差範囲内となるように調整する振幅調整ステップの手順と、信号合成部により、前記振幅増減の調整後の前記変調信号を前記画像信号に重畳する信号合成ステップの手順と、を有し、原稿からの当該反射光を当該画像信号に変換して出力する際にコンピュータにより当該振幅調整ステップの手順で当該変調信号の当該振幅増減の調整を行うことを特徴とする。

なお、後述の実施形態では、画像信号はＶsigに、画像読み取り装置はスキャナ１１１に、光電変換素子はＣＣＤ（リニアイメージセンサ）４に、タイミング発生部はタイミング発生ＩＣ（ＴＧ）３に、変調信号検出部は符号１０に、振幅調整部は符号１１に、信号合成部は符号８，９に、乗算型ＤＡＣはＭＤＡＣ１１ａに、抵抗又は容量を含む振幅調整部はシフトレジスタ（ＳＲ）１１ｂに、スイッチ手段はスイッチ（セレクタ）１１ｆに、ローパスフィルタはＬＰＦ１１ｇに、増幅部は符号１２に、バッファは符号１３に、切替手段はバッファ１３と制御信号（ＳＳ＿ＣＴＬ）に、ＰＬＬ回路は符号３ａに、画像形成装置は符号１００に、それぞれ対応する。

本発明によれば、振幅調整部で周波数変調によって発生する画像信号の変動量を検出し、変動量が予め設定した誤差範囲内にあるか否かを判定した結果、誤差範囲外であるときに変調信号の振幅を増減して誤差範囲内となるように調整することによって、個体差（バラツキ）がある場合でもＳＳＣＧ変動を適切に補正し、信号合成部で振幅増減の調整後の変調信号を画像信号に重畳するため、外乱の影響を受けずにスジのない良質な画像を出力することができる。

本発明の概念を示す図である。 画像信号と変調信号の差分を取って変動を補正するときの波形の状態を示す図である。 本実施形態におけるＣＣＤ出力信号を補正し、画像信号に変調信号を重畳させるときの回路構成を示すブロック図である。 ＥＦについてトランジスタを使用したときの回路構成を示す図で、従来と本実施形態の構成を対比して示す。 ＡＦＥ内部の信号基準電位で補正し、画像信号に変調信号を重畳させるときの回路構成を示すブロック図である。 図３及び図４に示した振幅調整部に乗算型ＤＡＣ（ＭＤＡＣ）を用いた例を示すブロック図である。 振幅調整部に乗算型ＤＡＣ（ＭＤＡＣ）を用いたときの変調信号の特性を示す特性図である。 振幅調整部にシフトレジスタ（ＳＲ、４ｂｉｔ）を用いた構成を示すブロック図である。 振幅調整部にシフトレジスタを用いたときの変調信号の特性を示す特性図である。 振幅調整部にＤＡＣを用い、電気的に制御可能な抵抗としてＭＯＳＦＥＴを用いた例を示すブロック図である。 振幅調整部にＤＡＣを用い、電気的に制御可能な抵抗としてオペアンプを用いた例を示すブロック図である。 振幅調整部にＤＡＣを用い、電気的に制御可能な抵抗としてオペアンプを用いた例の変形例を示すブロック図である。 振幅調整部にＤＡＣを用い、電気的に制御可能な容量として可変容量素子を用いた例を示すブロック図である。 ＰＷＭ信号（スイッチング）を使用した振幅調整部の構成と、入力、サンプリング、高周波除去後の状態を示す図である。 図４の例に対して変調信号検出部と振幅調整部との間に増幅部が、振幅調整部とＡＦＥとの間にバッファを設けた例を示すブロック図である。 本実施形態における変調信号の振幅を自動的に調整する制御手順を示すフローチャートである。 取得した主走査１ライン分の黒データに対して主走査移動平均を施し、移動平均後の主走査黒データのＭＡＸ−ＭＩＮを変動量として検出する制御手順を示すフローチャートである。 主走査オフセットの補正の制御手順を示すフローチャートである。 位相シフトの状態を示す図である。 位相シフト量算出手順を示すフローチャートである。 自動調整時のライン周期を変調周期の整数倍として変調信号の振幅を自動的に調整する制御手順を示すフローチャートである。 取得した黒データを副走査方向に平均化した状態を示す図である。 自動調整時にＡＦＥのＰＧＡゲイン等を通常使用する値よりも大きくして変調信号の振幅を自動的に調整する制御手順を示すフローチャートである。 振幅増減処理の制御手順を示すフローチャートである。 図２３のフローチャートに従って処理したときの振幅調整時の状態を示す図である。 調整毎に対象範囲を徐々に狭めていく振幅増減処理の制御手順を示すフローチャートである。 図２５のフローチャートに従って処理したときの振幅調整時の状態を示す図である。 画像データが画像信号の何ｍＶに相当しているということが分かっているときの振幅増減処理の制御手順を示すフローチャートである。 図２７のフローチャートに従って処理したときの振幅調整時の状態を示す図である。 振幅調整値の初期値を前回調整値として振幅調整を行って変調信号の振幅を自動的に調整する制御手順を示すフローチャートである。 図１５のフローチャートに、ＳＳＣＧ：ＯＦＦ時の変動量検出処理と、ＳＳＣＧ：ＯＦＦ／ＯＮでの変動量の差分を新たに変動量と定義する処理を加えた制御手順を示すフローチャートである。 圧板の開閉状態をチェックして振幅を調整するときの制御手順を示すフローチャートである。 変調信号を重畳しない状態での変動量を見て変調信号の振幅を自動的に調整する制御手順を示すフローチャートである。 本実施形態に係る画像読み取り装置（スキャナ）のハード構成を示す概略図である。 図３３に示したスキャナを搭載した画像形成装置の概略構成を示す図である。 従来から実施されているデジタル複写機における信号処理系を示すブロック図である。 ＳＳＣＧのクロック信号の周波数を周期的に変調する機能を示す特性図である。 従来技術における画像信号がＳＳＣＧの変調周期に応じて変動する状態を示す図である。 従来技術における読み取り画像に斜めスジが現れる状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、従来例と同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

１．本発明の概念及び概略構成
図１は本発明の概念を示す図である。
本発明では、ＳＳＣＧ２の変調プロファイルに応じて画像信号が変動するため、変調プロファイルを示す信号（以下、変調信号）を検出し、その振幅を画像信号の変動レベルと同じに可変（α倍）した信号を画像信号に重畳することによってＳＳＣＧ２による変動を補正する。また、図２は画像信号と変調信号の差分を取って変動を補正する場合の波形の状態を示す図であり、本実施形態では、画像信号に重畳している変動レベルに変調信号の振幅を合わせて、電気的に差分を取る、あるいは合成することによって変動を相殺し、ＳＳＣＧ２による変動を補正している。

図２において（ａ)はＳＳＣＧによって発生する画像信号の変動を、（ｂ）の点線はＳＳＣＧの変調信号（変調プロファイルを示す信号）を、実線は上記変調信号の振幅を調整（α倍）した変調信号を、（ｃ）はＳＳＣＧによる周波数の変化をそれぞれ示す。また、図２（ｄ）の実線は、補正後の画像信号の変動 （変動がなくなっている様子）を、点線は補正前（補正しない場合）の画像信号の変動（変動が残っている様子。同図(ａ)と同様の様子）をそれぞれ示す。また、図２（ａ）及び（ｂ）において縦軸はそれぞれ電圧であり、後述の図３におけるＰＬＬ３ａの出力に相当する。図２（ｃ）はＳＳＣＧをかけた場合の周波数プロファイルを示しており、前述のように縦軸は周波数である。

なお、前記図２（ｃ）の周波数プロファイルは特定の信号を示しているというわけではなく、ＳＳＣＧ２から出力されるクロック、及び、これを元にＴＧ３で生成される全クロックの周波数の時間変化を示している。そのため、周波数プロファイルは、後述の図３では、ＳＳＣＧ２の出力クロック、ＣＣＤ_ＣＬＫ、ＡＦＥ_ＣＬＫに該当し、図示していないＴＧ３内の動作クロックも全て該当する。したがってＣＣＤ_ＣＬＫとＡＦＥ_ＣＬＫの周波数変化が画像信号の変動の原因とも言える。

画像信号に変調信号を重畳させる方法としては、ＣＣＤ出力信号を補正する方法と、ＡＦＥ内部の信号基準電位で補正する方法がある。図３Ａは前者の例であり、ＥＦ６が画像信号と変調信号を重畳する信号合成部８となる。図３Ａに示した例は、図３５に示した従来例に対して変調信号検出部１０と振幅調整部１１を設け、変調信号検出部１０によってＰＬＬ回路３ａから変調信号を検出し、検出された変調信号を振幅調整部１１に入力し、振幅を調整した信号をＥＦ６に入力している。ＥＦ６で画像信号と変調信号を合成する場合、Ｈ側又はＬ側の基準電位を変調信号で変更することによって画像信号と変調信号を合成し、変動を相殺する。また、ＣＣＤ４の電源に変調信号を入力しても同様の効果が得られる。なお、ここでは、検出された変調信号を振幅調整部１１に入力し、振幅を調整した信号をＥＦ６に入力しているが、振幅を調整（変更）する具体的な方法及びその調整を自動的に行う方法については、後述する。

図３ＢはＥＦ６についてトランジスタを使用したときの回路構成を示す図である。同図において、ＥＦ６について、ｎｐｎトランジスタ６ａを用いる場合は、図３Ｂ（ａ）に示すようにＧＮＤ基準で信号をバッファする。それに対してｐｎｐトランジスタ６ｂの場合は逆に図３Ｂ（ｂ）に示すようにＶｃｃ（電源）基準となる。これを本実施形態では各々Ｌ側あるいはＨ側の基準電位と称している。

また、Ｈ側又はＬ側の基準電位を変調信号で変更するというのは、図３Ｂ（ｃ）及び（ｄ）に示すように、図３Ｂ（ａ）及び（ｂ）に対して前記基準電位に変調信号を合成し、基準電位を変調信号で変化させることにより行われる。このとき、画像信号の変動と同じ極性に変化させればＥＦ６の出力としてはＳＳＣＧ３の変動が 相殺されることになる。

また、図３Ｂ（ｃ）及び（ｄ）中のＲｄは変調信号を画像信号に重畳させるための割合を決定するための抵抗であり、変調信号はＲｄとエミッタ抵抗の分圧率で決定される割合で重畳される。

また、後者ではＡＦＥ５の差動動作に着目すればそれを容易に実現できる。ＡＦＥ５では信号成分（光出力成分）を取り出すため、ＳＨ５ｂで画像信号Ｖｓｉｇ（＝Ｖｒｅｆ＋光出力）とＶｒｅｆの差分を取っているので、図４に示すようにＳＨ５ｂのリファレンス端子を介してＶｒｅｆに振幅調整された変調信号を入力すれば、部品を追加することなく容易に画像信号と変調信号を合成し、変動を相殺することが可能となる。この場合、信号合成部９はＡＦＥ５のＳＨ５ｂと、ＳＨ５ｂに基準電位を供給しているＣＬＭＰ５ａとなる。

２．振幅の調整
以下に、上述した変調信号の振幅調整の具体的な方法について説明する。
図５は図３及び図４に示した振幅調整部１１に乗算型ＤＡＣ（ＭＤＡＣ）を用いた例を示すブロック図である。振幅調整部１１に乗算型ＤＡＣ（ＭＤＡＣ）を用いることによって振幅調整を容易に行うことができる。同図において、ＭＤＡＣ１１ａはＤＡＣコード（ＤＡＣ＿ＣＯＤＥ）に応じて上側基準電圧（Ｖｒｅｆｐ）と下側基準電圧（Ｖｒｅｆｎ）の間の電圧を出力する機能を持ち、８ｂｉｔ−ＤＡＣの場合、
Ｖｏｕｔ＝（Ｖｒｅｆｐ−Ｖｒｅｆｎ）＊ＤＡＣ＿ＣＯＤＥ／２５５＋Ｖｒｅｆｎ
という関係がある。すなわち、Ｖｒｅｆｐに変調信号、Ｖｒｅｆｎに基準電位（ＧＮＤ）を入力することによって変調信号の可変分圧が可能となる。また、その可変特性は図６の特性図に示すように横軸にＤＡＣコード（ＤＡＣ＿ＣＯＤＥ）を、縦軸に変調信号の振幅を取ったときに、リニアな傾向を示し、さらにＤＡＣ１１ａは高分解能（＞８ｂｉｔ）が比較的容易に得られるため、振幅の可変ステップを容易に確保できるメリットがある。なお、ＤＡＣ＿ＣＯＤＥとは、振幅調整値であり、その求め方は図２７のフローチャートを参照して後述する。

また、図６はＶｒｅｆｐとしてある振幅をもった電圧信号（変調信号検出部からの出力）が入力されているときの、入力ＤＡＣ＿ＣＯＤＥに対する出力値（振幅変更後の変調信号）の振幅（ＤＡＣ＿ＣＯＤＥが一定値であっても出力値がＶｒｅｆｐの変動に応じて変化するので、その変化の振幅）を表したものである。

なお、図５ではＶｒｅｆｎをＧＮＤとしているが、これは交流的に接地（ＧＮＤ）という意味であり、直流電圧を接続してもよい。また、図示していないが、ＶｒｅｆｎにＶｒｅｆｐの逆位相の信号（反転信号）を印加すれば、ＤＡＣ＿ＣＯＤＥの変更で変調信号の振幅調整だけでなく、位相を反転して出力することも可能となる。なお、以下の各例でも同様である。

しかし、図５に示すようにＭＤＡＣ１１ａを使うとコストが高くなり、また、十分な周波数特性が得られない場合がある。十分な周波数特性が得られないというのは、ＭＤＡＣが元々交流信号用に作られていないこと、あるいは、抵抗ラダー（Ｒ−２Ｒ）で構成されている場合はインピーダンスが高くなることに起因する。特に、周波数特性で変調信号の振幅が変化する程度ならばよいが、位相がずれると補正自体ができなくなってしまう。位相の異なる信号同士では補正がかけられないからである。

このような問題に対して図７に示すようにシフトレジスタ又はフリップフロップと複数の抵抗を用いて構成することで容易に対応できる。図７は振幅調整部１１にシフトレジスタ（ＳＲ、４ｂｉｔ）１１ｂを用いた構成を示すブロック図である。同図において、電源（Ｖｃｃ）を変調信号、ＧＮＤを直流電位（ここでも交流的にＧＮＤという意味）とし、ＤＡＣ＿ＣＯＤＥ（シリアルコード）をシフトレジスタ１１ｂに入力する。出力は４ｂｉｔ出力（Ｄ０〜Ｄ３）の合成電圧で得られ、各ｂｉｔの抵抗値を２のｎ乗の比で構成することによって各ｂｉｔに重み付けをしている。

この場合、図８の特性図に示すようにＤＡＣ＿ＣＯＤＥによって振幅はリニアに可変されるため、いわば簡易的に（安価に）ＭＤＡＣを構成しているといえる。また、変調信号は電源Ｖｃｃに接続しているのみであるため、抵抗を適切に選べば周波数特性は十分に確保できる。また、可変ステップは出力数で決まるため、ＤＡＣほど高分解能を得るのは難しいが、８ｂｉｔ程度なら難なく確保できる。また、この構成でフルカラー（ＲＧＢ各ｃｈ）対応、又は、高分解能（＞８ｂｉｔ）を得ようとする場合、ＳＲ１１ｂを複数用いれば、容易に対応できる。

なお、図８もＶｒｅｆｐとしてある振幅をもった電圧信号（変調信号検出部からの出力）が入力されているときの、入力ＤＡＣ＿ＣＯＤＥに対する出力値（振幅変更後の変調信号）の振幅（ＤＡＣ＿ＣＯＤＥが一定値であっても出力値がＶｒｅｆｐの変動に応じて変化するので、その変化の振幅）を表したものである。

シフトレジスタＳＲ１１ｂはフリップフロップ（ＦＦ）の直列接続であるため、図７に示した振幅調整部１１はより簡易的に（安価に）ＦＦと複数の抵抗を用いて構成することもできる。

一方、周波数特性と可変分解能を満足する手法として、電気的に制御可能な抵抗又は容量を用いることもできる。図９は可変抵抗としてＭＯＳＦＥＴ１１ｃを用いた例を示すブロック図である。ＭＯＳはゲート〜ソース間電圧を制御することでドレーン〜ソース間のＯＮ抵抗を可変することができる。ゲートへの電圧供給にはＤＡＣ１１ａを用いる。このとき、ＤＡＣ１１ａが供給する電圧は直流であるため、問題としたＤＡＣ１１ａの周波数特性は考える必要がない。また、可変分解能はＤＡＣ１１ａによって決まるため、十分な分解能を容易に確保できる。

図９の回路では、分圧率（減衰率）を変化させて振幅を変えているが、図１０及び図１１に示すようにオペアンプ１１ｄを用いれば減衰／増幅の両方に対応でき可変レンジを広げることができる。ここで図１０に示した回路は増幅率可変の非反転増幅であり、非反転増幅のみでは増幅方向にしか可変できないため、入力に分圧回路を構成している。また、図１１に示した回路は反転増幅であり、非反転増幅に対して入力に分圧回路は必要なく、変調信号の位相を反転する機能も持っている。

一方、容量可変型としては図１２に示すようにオペアンプに代えてバリキャップ等の可変容量素子１１ｅを用いればよく、この場合は変調信号を容量で分圧する構成となる。

因みに、振幅の可変自体はＰＷＭ信号を用いたスイッチング（サンプリング）によっても実現できる。図１３は、比較として、このスイッチングを使用した振幅調整部の構成と、入力、サンプリング、高周波除去後の状態を示す図である。

図１３において、振幅調整部１１は入力信号を切り替えるスイッチ（セレクタ）１１ｆ、セレクタ１１ｆを制御するＰＷＭ信号、及び高周波除去用のＬＰＦ１１ｇから構成される。ＬＰＦ１１ｇの入力は変調信号とＧＮＤ（基準ボトムレベル）がＰＷＭ信号の周波数（ｆｐｗｍ）で切り替わり、すなわち変調信号がｆｐｗｍでサンプリングされることになる。サンプリングされた変調信号はＬＰＦ１１ｇでｆｐｗｍの成分が除去され、振幅が異なる変調信号が復元される。変調信号の振幅はＰＷＭ信号幅によって変化し、例えばＰＷＭ信号のデューティー：５０％の場合、振幅は１／２となる。

ＣＣＤ駆動信号等を発生するタイミング発生ＡＳＩＣ（ＴＧ）３は、通常、レジスタ等で位相を変更できるようになっている。そのため、この駆動信号を用いることによってセレクタ１１ｆとＬＰＦ１１ｇを追加しただけの安価な構成で振幅可変制御が可能となる。特に、前記駆動信号の周波数は数〜数十ＭＨｚであるのに対し、変調信号の周波数（ｆｍｏｄ）は数十ｋＨｚと、ｆｐｗｍが高くｆｍｏｄと大きく離れているため周波数分離が容易であり、安価なＬＰＦ１１ｇを使うことができる。

なお、ＰＷＭ信号がＴＧ３で生成できない場合でも、基準クロック（ＭＣＬＫ等）、三角波生成回路（ＬＰＦ）、パルス生成用のコンパレータ、コンパレータに入力する可変の直流電圧生成回路（ＤＡＣ）等があればＰＷＭ信号は生成可能である。

これまでに例示した振幅調整の構成では変調信号の振幅可変が可能となる。しかし、検出する変調信号の振幅は通常数ｍＶと小さく、実際の制御基板においてはＴＧ３とＡＦＥ５は物理的に離れているため、電気的ノイズの影響を受けてしまう虞がある。

そこで、図１４に示すように、変調信号を変調信号検出部１０で検出した後に増幅部１２で増幅することによってノイズ耐性を上げるようにすることもできる。ここで図示していないが、実際の構成では増幅部１２を位相検出部の近傍に、振幅調整部（ここではＭＤＡＣを用いた例）１１をＡＦＥ５近傍に配置し、増幅された信号が長い距離を伝送するように配置する。なお、図１４の例では、図４の例に対して変調信号検出部１０と振幅調整部１１との間に増幅部１２が、振幅調整部１１とＡＦＥ５との間にバッファ１３が設けられている。

また、使用するＣＣＤ４や画像信号の波形によっては、画像信号に発生する変動の極性は変調信号に対して同相ではなく極性が反転している場合がある。この場合は変調信号の位相を反転することによって容易に対応できる。図１４は変動の位相が反転している場合の例であり、増幅部１２で変調信号を反転している。

また、変調信号を入力するＡＦＥ５のリファレンス端子には通常サブμＦオーダのデカップ容量１４を付ける。このとき、振幅調整部１１で振幅調整された変調信号の周波数特性（特に位相特性）が、振幅調整部１１の出力インピーダンスと上記デカップ容量によって劣化するのを防ぐため、振幅調整部１１の出力をバッファした後、ＡＦＥ５に入力する構成とする。このようにバッファ１３を入れることにより、位相の変化による変動の補正そのものができなくなることを防いでいる。

さらに、前述のようにＳＳＣＧ２による画像信号の変動は使用する部品及び回路基板によってバラツキが大きい。すなわち、変動が大きく発生しているケースもあれば、変動が全く発生していないケースもあることが想定される。特に、変動が全く発生していないケースでは変調信号を画像信号に重畳すること自体が悪影響であり、本来変動のない個体に対して変動を発生させてしまうことになる。そこで、本実施形態では、変動が発生していないケースは変動補正をしないよう切り替えられるようにしている。すなわち、図１４に示すように、振幅調整部１１からの変調信号のバッファ出力を制御信号（ＳＳ＿ＣＴＬ）で制御するようにしている。この場合、バッファ１３の出力をＯＦＦ（Ｈｉ−Ｚ）している場合でもＡＦＥ５の基準電圧が供給されるよう、バッファ１３の後に直流付加回路１５を設けている。

また、ＳＳＣＧ２の変調プロファイルを示す変調信号を検出するには、基準クロック（ＭＣＬＫ等）をＦ−Ｖ変換（周波数ー電圧変換）してもよいが、ＴＧ３のＰＬＬ回路３ａのループフィルタ（ＬＦ）から取り出せば、部品を追加する必要がないため容易である。ＬＦの出力はＰＬＬ回路３ａのＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）に入力され、ＶＣＯでは入力電圧に応じた周波数のクロックを発生する。つまり、ＳＳＣＧ３で周波数変調をかけている場合はＶＣＯ入力にはＳＳＣＧ３の変調周期に応じた信号が入力されていることになる。なお、ＰＬＬ回路３ａに代えてＤＬＬ（Delay Locked Loop）回路を使用することもできる。

一方、図１４において、各機能ブロック間に構成されたＡＣ結合容量と直流付加回路は、各ブロックでの直流電圧を調整するための直流再生回路１６である。

３．変調信号の振幅の自動調整
これまでに説明した振幅調整例は変調信号の振幅を可変する手段についてであり、実際、ＳＳＣＧ変動を自動で補正するには何を検出して、どう振幅を調整するかが重要である。そこで、以下、変調信号の振幅を自動で調整することについて説明する。

図１５は変調信号の振幅を自動的に調整する制御手順を示すフローチャートである。制御手順は、周波数変調によって画像信号に発生する変動量を検出する処理と、検出した変動量に基づいて変調信号の振幅を増減する処理と、変動量が予め設定した誤差範囲内にあるかを判定する処理とによって構成される。まず、処理が始まると、調整に先立っての初期設定を行う（ステップＳ１０１）。そして周波数変調による変動量を検出し（ステップＳ１０２）、それが誤差内にあるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。変動量が誤差内である場合は、次の制御処理のため必要に応じて設定を戻して（後処理設定−ステップＳ１０４）自動調整を終了する。変動量が誤差外である場合は、調整回数が規定回数か否かをチェックし（ステップＳ１０５）、規定回数に達していればエラー処理を行って（ステップＳ１０６）後処理設定後（ステップＳ１０４）処理を終える。調整回数が規定回数に達していなければ、振幅を変更して（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０２に戻り、再度、変動量検出、判定を行う。振幅調整はそれらループ処理で行われる。

前記エラー処理は、調整が収束せず処理が終了しないことを防ぐためであり、調整回数（振幅可変回数）を判定し、エラー判定を行っている。

また、ＳＳＣＧ２による変動量は通常、画像８ｂｉｔレンジで１ｄｉｇｉｔ以下と小さく、画像信号の出力レベルに無関係であるため、黒（暗時）データから変動量を検出するのが適している。その際、変動量は上記したように小さいことから、黒データを取得してもランダムノイズの影響によって変動が埋もれてしまい適切に検出できない可能性がある。

そこで、変動量を適切に検出するために、取得した主走査１ライン分の黒データに対して主走査移動平均を施し、移動平均後の主走査黒データのＭＡＸ−ＭＩＮを変動量として検出することもできる。図１６は、このときの制御手順を示すフローチャートである。この制御手順では、まず、黒レベル、１ラインのデータを取得し（ステップＳ２０１）、取得したデータに対して主走査移動平均処理を実行する（ステップＳ２０２）。次いで、移動平均後の主走査黒データの最大値（ＭＡＸ）と最小値（ＭＩＮ）を検出し（ステップＳ２０３）、両者の差ＭＡＸ−ＭＩＮを変動量として検出する（ステップＳ２０４）。

これにより、黒データ中のランダムノイズの影響を軽減し、ＳＳＣＧ２の変動量を適切に検出することができる。なお、通常、ＳＳＣＧ２の変調周期はライン周期とは非同期であるため、副走査方向への平均を取ることができない。ＳＳＣＧ２の変調周期がライン周期とは非同期であるのは、ＳＳＣＧ変調周期とライン周期が同期していると、画像上縦スジになりスジが顕著に見えてしまうためであり、通常は非同期となるように変調周期を選択する。

しかし、主走査への移動平均は大きくかけるとノイズの影響だけでなく変動量そのものも低減させてしまうため、平均数をあまり大きくできない場合がある。主走査移動平均は、ライン周期と変調周期が非同期であるが故の平均手法であり、取得した複数ラインの黒データを各ラインの変調周期が同期するように主走査オフセットを補正すれば副走査方向への単純平均が可能となり、平均ライン数より大きく取れるため、ノイズ影響をより低減することができる。通常、ライン周期とＳＳＣＧ２の変調周期は既知であるので上記主走査オフセットの補正は容易にできる。

図１７は主走査オフセットの補正の制御手順を示すフローチャートである。このフローチャートでは、まず、複数ラインの黒データを取得する（ステップＳ３０１）。取得した複数ラインの黒データでは先に述べたように、ＳＳＣＧ２の変調周期が各ラインで非同期であるため、これを１ライン目の位相に揃えるための位相シフト量（主走査オフセット量、Ｓｎ）を算出する（ステップＳ３０２）。算出した位相シフト量に基づき、取得した黒データの位相を主走査方向にシフトする（ステップＳ３０３）。これを取得した全ラインに対して行う（ステップＳ３０４）。位相シフト後の黒データは図１８において実線で示すように変調周期が各ラインで同期しているので、これらを副走査方向に平均して（ステップＳ３０５）、黒データの最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮを検出し（ステップＳ３０６）、得られた主走査黒データのＭＡＸ−ＭＩＮを変動量として検出する（ステップＳ３０７）。

位相シフト量はライン周期（Ｔｌｉｎｅ）と変調周期（Ｔｍｏｄ）の位相ずれ量から算出でき、各ラインの位相ずれ量はそれまでのラインでの位相ずれ量の累積となる。

図１９は位相シフト量算出手順を示すフローチャートである。このフローチャートでは、まず、Ｔｌｉｎｅに最も近いＴｍｏｄ＊Ｎ（Ｎ：整数）を求める（ステップＳ４０１）。ライン周期と変調信号との位相ずれ量（Δｐｈ０）は、
Ｔｌｉｎｅ−Ｔｍｏｄ＊Ｎ
となる（ステップＳ４０２）。このとき各ライン毎に位相ずれが発生することになるので、ｎ番目のラインでの位相ずれ量Δｐｈ（ｎ）は、
Δｐｈ０＊（ｎ−１）
となる（ステップＳ４０３）。そして、Δｐｈ（ｎ）は変調周期１周期内の値に補正され（１周期の位相ずれは位相ずれなしと等価）（ステップＳ４０４）、位相シフト量（Ｓｎ）は絶対値が同じで極性が反転した値（−Δｐｈ（ｎ））となる（ステップＳ４０５）。

以上のように、各ラインの変調周期が同期するように主走査オフセットを補正し、副走査平均を行うことで、ランダムノイズだけでなくＳＳＣＧ２に非同期なノイズについても大きく低減することができ、変動量を適切に検出することができる。

なお、前記例では取得した全黒データのオフセットを補正した後平均を行ったが、平均対象となる画素位置が変調周期に対して全て同位相となるように画素位置のオフセットを各ライン毎に補正しながら平均を行ってもよい。

さらに、前記例では、変調周期をライン周期に同期させるように補正して平均したが、自動調整時のライン周期を変調周期の整数倍、つまり
Ｔｌｉｎｅ＝Ｔｍｏｄ＊Ｎ
とすれば副走査平均を容易にとることができる。この場合、図２１に示すように取得した黒データ自体がライン周期と変調周期が同期しているため、後はこれを副走査方向に平均するのみとなる。

図２０はこのときの制御手順を示すフローチャートである。このフローチャートでは、まず、初期設定において、ライン周期をＳＳＣＧ変調周期の整数倍とする（ステップＳ５０１）。そして変動量検出において、複数ラインの黒データを取得して（ステップＳ５１１）副走査平均を行い（ステップＳ５１２）、平均後の黒データの最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮを検出し（ステップＳ５１３）、平均後の主走査黒データのＭＡＸ−ＭＩＮを変動量として検出する（ステップＳ５１４）。最後に、後処理設定において、ライン周期を通常の設定に戻す（ステップＳ５２１）。これにより、ＳＳＣＧ２の変調周期がライン周期と非同期の場合でも、ノイズの影響を大幅に低減して変動量を検出する処理が容易に実行できる。

また、上記平均に加え、自動調整時にＡＦＥ５のＰＧＡゲイン等を通常使用する値よりも大きくしておくことによって変動量をより明確に検出することが可能である。この場合、初期設定でゲインを大きくしておき（ここでは１０倍。通常時は１〜２倍程度）、後処理設定において通常ゲインに戻せばよい。

図２２はこのときの制御手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、初期設定において、ライン周期をＳＳＣＧ変調周期の整数倍とし（ステップＳ６０１）、ゲインを最大（１０倍）に設定する（ステップＳ６０２）。その後、図２０のフローチャートと同様に、変動量検出において、複数ラインの黒データを取得して（ステップＳ６１１）副走査平均を行い（ステップＳ６１２）、平均後の黒データの最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮを検出し（ステップＳ６１３）、平均後の主走査黒データのＭＡＸ−ＭＩＮを変動量として検出する（ステップＳ６１４）。最後に、後処理設定において、ライン周期を通常の設定に戻し（ステップＳ６２１）、ゲインも通常の設定に戻す（ステップＳ６２２）。これにより、ＳＳＣＧ２の変調周期がライン周期と非同期の場合でも、ノイズの影響を大幅に低減して変動量を検出する処理が容易に実行できる。

一方、振幅増減においては、図２３のフローチャートに示すように振幅調整値をインクリメントしていく方式にすれば確実に振幅を調整することができる。すなわち、調整回数を確認し（ステップＳ７０１）、確認結果に応じて調整値を０にし（ステップＳ７０２）、あるいは１インクリメントする（ステップＳ７０３）。ただし、図２３のフローチャートでは振幅調整値の初期値を０としているので、図２４に示すように、調整回数（調整ループ回数）は最終的に収束する振幅設定値をＡとするとＡ回かかることになる。なお、図２４は、図２３の処理手順で処理したときの振幅の調整状態を示す説明図で、図の左側の横軸に変動量を、右側の横軸に調整回数を、縦軸に調整値を取り、図に示した調整範囲内に調整値が位置するように振幅の調整を行うことを示している。

図２３のフローチャートで示したような振幅増減処理の場合、最終的な振幅調整値の値によっては調整時間が長くなる。そこで、検出した変動量とそれまでに設定した振幅調整値から目標とする振幅調整値が存在する範囲を検出し、検出した範囲の中心値を振幅調整値に設定することにより、調整毎に対象範囲を徐々に狭めていく調整方法にすれば調整時間の短縮化を図ることができる。

図２５はこのときの処理手順を示すフローチャートであり、図２６は振幅調整時の状態を示す図である。
図２５において、自動調整が開始されると、調整値＝０（ｄｅｆａｕｌｔ）での変動量を検出する（ステップＳ８０１）。このとき、変動量はまだ調整目標範囲に入っていないため、次に振幅増減処理に入る。振幅増減では、調整が１回目のため上限＝２５５（最大）、下限＝０（最小）とし（ステップＳ８０２）、
振幅調整値＝（上限−下限）／２
のように振幅調整値を上限／下限の中心値の１２８とする（ステップＳ８０３）。そして、再度変動量を検出し（ステップＳ８０４）、調整範囲に入っているかどうか判定する。まだ、調整範囲には入っていないので再度振幅増減処理に入る。振幅増減処理では、前々回、前回の振幅調整値０と１２８の場合の変動量を比較する（ステップＳ８０５，Ｓ８０６，Ｓ８０７，Ｓ８０８，Ｓ８０９，Ｓ８１０）。その結果、１２８にすることで変動量としては小さくなっている、つまり１２８以上の範囲に調整目標値は存在すると判断し、これまで上限／下限＝２５５／０としていた振幅調整値の対象範囲を上限／下限＝２５５／１２８と範囲を狭め、ここでの振幅調整値をその中心値の１９２（ステップＳ８０３）とし、再度変動量検出・判定処理を行う。このようにして、調整値の範囲を徐々に狭めていき調整を収束させる。このように処理することによって図２６に示しように調整時間を図２４に示したインクリメント方式に比べると大きく短縮することができる。図２６も図２４と同様に座標軸を取ったときの調整状態を示しており、この例では４回の調整回数でほぼ調整範囲に位置していることが分かる。

また、画像データ１ｄｉｇｉｔがＡＦＥ入力つまり画像信号の何ｍＶに相当しているということが分かっていれば、振幅調整値は検出した変動量から演算によって決定することができ、このとき最も早い場合は演算１回で済む。図２７はこのときの処理手順を示すフローチャート、図２８は図２７の処理手順で処理したときの振幅の調整状態を示す説明図である。

図２７のフローチャートでは、まず、変動量（ＳＳ）を検出する。そして振幅増減では検出した変動量を
Ｖｓｓ（ｍＶ）＝ＳＳ（ｄｉｇｉｔ）＊変換係数（ｍＶ／ｄｉｇｉｔ）
により電圧として検出し（ステップＳ９０１）、調整回数に応じて（ステップＳ９０２）、変動量の悪化を勘案し（ステップＳ９０４）、画像信号レベルに換算して調整値を
調整値（ｎ）＝調整値（ｎ−１）±Ｖｓｓ＊ｋ＊追従度（０．９）
（ｋ：係数、ｎ：調整ループ回数）
により設定する（ステップＳ９０３，Ｓ９０５）。

なお、変換係数は画像データ１ｄｉｇｉｔあたり何ｍＶかを示す係数であり、ｋはそれを振幅調整値（ここではＤＡＣ＿ＣＯＤＥ）に変換する係数である。また、追従度は０〜１の値とし、調整の早さを決めるが、大きすぎると調整自体が収束しないので適当な値を設定する必要がある。そこで、本実施形態では、追従度は０．９に設定している。

ここで、画像信号自体の変動が検出されている場合は振幅調整値をそれまでの調整値に変動量分加えた値を設定して補正すればよいが、変調信号を重畳したことによって悪化した変動を検出している場合は過剰補正であるため、それまでの調整値から変動量分引いた値を調整値とする必要がある。そのため、図２７のフローチャートでは、ステップＳ９０４で変動量が振幅調整により悪化したか否かを判定し、調整値の設定方法を変えている。

このように振幅調整値を演算で直接求めれば最小１回の演算で済ませることも可能であり、調整時間をさらに短縮することができる。このときの調整状態を図２８に示す。図２８では、１回の調整で調整値が調整範囲に入っていることが分かる。

また、この例では図２８に示すように振幅調整値の初期値を０としているが、以前に調整した結果を保持しておき、それを振幅調整時の初期値とすれば、前回と同じ調整結果になるならば、調整ループを通らなくて済むため、調整時間を早めることができる。図２９は振幅調整値の初期値を前回調整値として振幅調整を行う場合の制御手順を示すフローチャートである。

図２９において、初期設定でライン周期をＳＳＣＧ変調周期の整数倍とし（ステップＳ９０１）、ゲインを最大（１０倍）に設定する（ステップＳ９０２）。次いで、振幅調整値を前回調整値に設定する（ステップＳ９０３）。その後、図２０のフローチャートと同様に、変動量検出において、複数ラインの黒データを取得して（ステップＳ９１１）副走査平均を行い（ステップＳ９１２）、平均後の黒データの最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮを検出し（ステップＳ９１３）、平均後の主走査黒データのＭＡＸ−ＭＩＮを変動量として検出する（ステップＳ９１４）。最後に、後処理設定において、ライン周期を通常の設定に戻し（ステップＳ９２１）、ゲインも通常の設定に戻す（ステップＳ９２２）。これにより、ＳＳＣＧ２の変調周期がライン周期と非同期の場合でも、ノイズの影響を大幅に低減して変動量を検出する処理が容易に実行でき、その際の調整に要する時間を図２７の制御手順に場合よりもさらに短縮することができる。なお、図２９のフローチャートは図２２のフローチャートの初期設定のルーチンに振幅調整値を前回調整値とする処理を加えたものである。

一方、電源変動がある場合、ＳＳＣＧ２による変動量を誤検出し、自動調整がうまくいかない場合がある。これに対しては、ＳＳＣＧ２の誤検出を排除した処理を行う。図３０はＳＳＣＧ２の誤検出を排除して振幅を自動調整する制御手順を示すフローチャートである。このフローチャートでは、まず、初期設定した（ステップＳ１００１）後、ＳＳＣＧ２をＯＦＦした場合の変動量を検出し（ステップＳ１００２）、その後、ＳＳＣＧ２をＯＮして変動量を検出する（ステップＳ１００３）。ここで、ＳＳＣＧ２をＯＦＦ、ＯＮしたときの変動量の差を変動量とし（ステップＳ１００４）、変動量が誤差内かどうかをチェックし（ステップＳ１００５）、誤差内に収まっていれば、後処理設定を行って（１００６）処理を終える。

一方、変動量が誤差内でなければ、調整回数をチェックし（ステップＳ１００７）、調整回数が規定回数に達していなければ振幅増減処理を実行し（ステップＳ１００９）、ステップＳ１００３以降の処理を繰り返す。規定回数に達していれば、エラー処理を行い（ステップＳ１００８）、後処理設定（ステップＳ１００６）後、処理を終える。

このように処理すると、前記電源変動の影響を相殺することができ、ＳＳＣＧ２による変動のみを検出することが可能となる。その結果、誤検出を防ぐことができる。なお、ステップＳ１００２，Ｓ１００３における変動量検出（ＳＳＣＧ：ＯＦＦ／ＯＮ）の処理は、これまでの変動量検出方法でよい。なお、図３０のフローチャートは図１５のフローチャートに、ＳＳＣＧ：ＯＦＦ時の変動量検出処理と、ＳＳＣＧ：ＯＦＦ／ＯＮでの変動量の差分を新たに変動量と定義する処理を加えたものである。

また、変動量の検出は黒データ（暗時）によって行っているが、スキャナの圧板又はＡＤＦが開いている場合はＣＣＤ４に光が混入する場合があるため、調整が失敗する可能性がある。このため、圧板又はＡＤＦが開いている場合には振幅調整値を前回調整した値又は変調信号を画像信号に重畳しないように設定する。

図３１は圧板の開閉状態をチェックして振幅を調整するときの制御手順を示すフローチャートである。図３１において、処理が始まると、まず、圧板が閉まっているかどうかを確認し（ステップＳ１１０１）、閉まっていれば調整に先立っての初期設定を行う（ステップＳ１１０２）。そして周波数変調による変動量を検出し（ステップＳ１１０３）、それが誤差内にあるか否かを判定する（ステップＳ１１０４）。変動量が誤差内である場合は、次の制御処理のため必要に応じて設定を戻して（後処理設定−ステップＳ１１０５）自動調整を終了する。変動量が誤差外である場合は、調整回数が規定回数か否かをチェックし（ステップＳ１１０６）、規定回数に達していればエラー処理後（ステップＳ１１０７）、後処理設定を行い（ステップＳ１１０５）、処理を終える。調整回数が規定回数に達していなければ、振幅を変更して（ステップＳ１１０８）、ステップＳ１１０３に戻り、再度、変動量検出、判定を行う。また、ステップＳ１１０１で圧板が閉まっていなければ、振幅調整値を前回調整値として（ステップＳ１１０９）、この処理を終える。

なお、このフローチャートは、図１５のフローチャートに対して圧板が開いている場合に振幅調整値を前回調整値とする処理を加えたものである。

また、前述したが、ＳＳＣＧ２による変動はバラツキが大きく、中には変動が発生していない個体もあり、その場合は変調信号の重畳によって変動が逆に悪化する、又は、振幅調整が失敗してしまう。この問題については、変調信号を重畳しない状態での変動量を見て、それが調整範囲に入っている場合は振幅調整を終了するようにすれば容易に対応できる。図３２は、この問題に対応する制御手順を示すフローチャートである。

図３２において、まず、変調信号の重畳をＯＦＦとし（ステップＳ１２０１）、その後、調整に先立っての初期設定を行う（ステップＳ１２０２）。そして周波数変調による変動量を検出し（ステップＳ１２０３）、それが誤差内にあるか否かを判定する（ステップＳ１２０４）。変動量が誤差内である場合は、次の制御処理のため必要に応じて設定を戻して（後処理設定−ステップＳ１２０５）自動調整を終了する。変動量が誤差外である場合は、変調信号の重畳をＯＮし（ステップＳ１２０６）、調整回数が規定回数か否かをチェックし（ステップＳ１２０７）、規定回数に達していればエラー処理後（ステップＳ１２０８）、後処理設定を行い（ステップＳ１２０５）、処理を終える。調整回数が規定回数に達していなければ、振幅を変更して（ステップＳ１２０９）、ステップＳ１２０３に戻り、再度、変動量検出、判定を行う。

なお、図３２のフローチャートは図１５のフローチャートに変調信号の重畳を無効にする設定と、変調信号の重畳を無効にした場合の変動量が誤差内に入っていない場合の重畳を有効にする設定を加えたものである。

４．振幅調整機能を備えた装置
図３３は本実施形態に係る画像読み取り装置（スキャナ）のハード構成を示す概略図である。このスキャナ１１１はフラットベッド方式のもので、本体上面に原稿が載置されるコンタクトガラス１０１が設置されている。コンタクトガラス１０１の下方には、第１キャリッジ６と第２キャリッジ７が２対１の速度で矢印Ａ方向（副走査方向）に移動するように配置されている。第１キャリッジ１０６には光源としてのハロゲンランプ１０２と第１ミラー１０３が搭載され、第２キャリッジ１０７には第２ミラー１０４及び第３ミラー１０５が搭載されている。ハロゲンランプ１０２によって照射された原稿から反射光は第１ミラー１０３、第２ミラー１０４及び第３ミラー１０５によって反射されて結像レンズに１０８に入射し、結像レンズ１０８で集光され、ＣＣＤ（リニアイメージセンサ）４の結像面に結像し、ＣＣＤ（リニアイメージセンサ）４で光電変換されたアナログ電気信号がセンサボード１１０でデジタル電気信号に変換され、後段に送られる。なお、第１及び第２キャリッジ１０６，１０７が２対１の速度で副走査方向に移動するのは、原稿面からＣＣＤイメージセンサ１０９の結像面までの光路長を一定に保持するためであり、ＣＣＤ４はセンサボード１１０上に搭載されている。

また、コンタクトガラス１０１の上面を覆うように圧板１１２が開閉可能に設けられ、コンタクトガラス１０１上に原稿が載置されたとき、外部からの光がＣＣＤ４に入射しないようにしている。なお、圧板１１２に代えてＡＤＦあるいはＡＲＤＦなどを設け、原稿を自動的に給送することができるように構成することも可能である。

図３４は、図３３に示したスキャナを搭載した画像形成装置の概略構成を示す図である。画像形成装置１００は、スキャナ１１１とプリンタ１２０を備えている。スキャナ１１１は、前述のようにＴＧ３、ＣＣＤ（イメージセンサ）４、ＡＦＥ５を備え、ＡＦＥ５から１０ビットのＤＯＵＴ信号がＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling)１０９に送られる。なお、スキャナ１１１の制御回路は前述の各例あるいは従来例で説明した通りである。

一方、プリンタ１２０はプリンタエンジン１２１と、このプリンタエンジン１２１を制御する制御部１２２とを有し、両者はＩ／Ｆ１２３により接続されている。制御部１２２はＣＰＵ１２４、画像処理部１２５及びＬＶＤＳ１２６を備え、ＣＰＵ１２４はＴＧ３と相互に通信可能に接続され、ＬＶＤＳ１２６を介して入力された画像信号に基づいてプリンタエンジン１２１を制御し、記録紙に画像を形成させる。プリンタエンジン１２１の画像形成プロセスは種々あり、いずれの形式のプリンタエンジンでも使用できるので、プリンタエンジンに関する説明は省略する。

なお、ＣＰＵ１２４は前記複数の例のフローチャートに示した制御手順に沿って処理されるように各部を制御することができる。その際、前記フローチャートに示されたプログラムは図示しないＲＯＭに格納され、ＣＰＵ１２４はＲＯＭに格納されたプログラムを読み出して図示しないＲＡＭに展開し、当該ＲＡＭをワークエリアとして使用しながら前記プログラムを実行する。

プログラムは、例えばＦＤ、ＣＤ、ＤＶＤなどの記録媒体に書き込まれ、当該記録媒体を読み込むことによりダウンロードされ、あるいはネットワークを介してダウンロードされ、使用される。

以上のように、本実施形態によれば、
１）振幅調整部１１によって検出した変調信号の振幅を調整できるので、ＳＳＣＧ２の変動量に応じて変調信号の振幅を変え、個体差（バラツキ）がある場合でもＳＳＣＧ変動を適切に補正し、スジのない良質な読み取り画像をロバスト性よく提供することができる。
２）振幅調整部１１は乗算型ＤＡＣで振幅を変える、変調信号の振幅調整を容易に行うことができる。
３）振幅調整部１１は抵抗又は容量を可変制御し、あるいはＰＷＭ信号に基づいて振幅を可変制御するので、変調信号の周波数が高い場合でも振幅調整を容易に行うことができる。
４）変調信号を増幅する増幅部を備えているので、ノイズ耐性を上げることができる。
５）変調信号の位相を反転して画像信号に重畳するので、変調信号の極性と画像信号の変動の極性が異なる場合でも適切に補正することができる。
６）変調信号をバッファした後に画像信号に重畳するので、変調信号の周波数特性の劣化を防止することができる。
７）変調信号の重畳の可否を選択することが可能なので、変動が出ていない場合に補正することによる変動の悪化を防止することができる。
８）ＴＧ３のＰＬＬ回路３ａのループフィルタから変調信号を検出するので、周波数変調の時間的プロファイルを容易に検出することができる。
９）変調信号の振幅を調整することが可能な画像読み取り装置を備えているので、スジのない良質な印刷画像をロバスト性よく提供することが可能となる。
１０）画像信号に発生する変動量が予め設定した範囲にあるかどうかの判定が可能なので、個体毎に最適な補正を自動で行うことができる。
１１）主走査方向に移動平均をかけた黒レベル主走査データの最大値と最小値の差分を変動量として検出するので、ＳＳＣＧ２の変調周期がライン周期と非同期の場合でも、ノイズの影響を軽減して変動量を検出することができる。
１２）黒レベル主走査データの最大値と最小値を差分として検出するので、ＳＳＣＧ２の変調周期がライン周期と非同期の場合でも、ノイズの影響を大幅に低減して変動量を検出することができる。
１３）画像信号にかかるゲインを通常時より大きくするので、画像データの分解能に対し変動量が小さい場合でも変動量を適切に検出することができる。
１４）振幅を増減する際、目標とする増幅調整値を検出し、検出した範囲の中心値を振幅調整に設定するので、あるいは、検出した変動量を変調信号の振幅レベルに換算して振幅調整値を設定するので、さらには、振幅調整値の初期値を前回調整値とするので、調整に要する時間を短縮することができる。
１５）周波数変調をしている状態の変動量と、していない状態の変動量の差分を変動量として検出するので、電源変動等の影響があっても適切に調整できる。
１６）圧板あるいはＡＤＦが開放されているときに読み取りが行われたとき、振幅調整値を前回調整値とし、あるいは変調信号を画像信号に重畳しないように設定するので、適切に振幅調整ができない可能性がある場合に誤調整を防止することができる。
１７）調整が不要の場合（ＳＳＣＧ変動が出ていない場合）に、適切に調整が行われない、又は、調整による変動の悪化を防止することができる。
などの効果を奏する。

なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが対象となることは言うまでもない。

１ 発振器（ＯＳＣ）
２ ＳＳＣＧ
３ タイミング発生ＩＣ（ＴＧ）
３ａ ＰＬＬ回路
４ ＣＣＤ（リニアイメージセンサ）
５ 信号処理ＩＣ（ＡＦＥ）
１０ 変調信号検出部
１１ 振幅調整部
８，９ 信号合成部
１１ａ 乗算型ＤＡＣ（ＭＤＡＣ）
１１ｂ シフトレジスタ（ＳＲ）
１１ｃ ＭＯＳＦＥＴ
１１ｄ オペアンプ
１１ｅ 可変容量素子
１１ｆ スイッチ（セレクタ）
１１ｇ ＬＰＦ
１２ 増幅部
１３ バッファ
１００ 画像形成装置
１１１ スキャナ
１２４ ＣＰＵ
１２１ プリンタエンジン

特開２００８−１１８３６６号公報 特開２００５−１５１２９６号公報

Claims (13)

1. 原稿からの反射光を画像信号に変換して出力する画像読み取り装置であって、
   前記反射光を受光して前記画像信号に変換する光電変換素子と、周波数変調されたクロックを出力するタイミング発生部と、前記クロックの周波数変化に応じた信号である変調信号を検出する変調信号検出部と、前記周波数変調によって発生する前記画像信号の変動量を検出し、当該変動量が予め設定した誤差範囲内にあるか否かを判定した結果、誤差範囲外であるときに前記変調信号の振幅を増減して当該誤差範囲内となるように調整する振幅調整部と、前記振幅増減の調整後の前記変調信号を前記画像信号に重畳する信号合成部と、を備えたことを特徴とする画像読み取り装置。
2. 請求項１記載の画像読み取り装置において、前記信号合成部は、前記振幅調整部の後段に設けられた画像処理回路であり、前記振幅増減の調整後の前記変調信号を当該画像処理回路の信号基準電位とすることを特徴とする画像読み取り装置。
3. 請求項１又は２記載の画像読み取り装置において、前記振幅調整部は、乗算型ＤＡＣを備えたことを特徴とする画像読み取り装置。
4. 請求項１又は２記載の画像読み取り装置において、前記振幅調整部は、電気的に制御可能な抵抗又は容量によって前記変調信号の前記振幅増減を調整することを特徴とする画像読み取り装置。
5. 請求項３記載の画像読み取り装置において、前記乗算型ＤＡＣは、基準電圧に前記変調信号の逆相を印加して位相反転を行うことを特徴とする画像読み取り装置。
6. 請求項１〜５の何れか１項記載の画像読み取り装置において、前記変調信号を増幅する増幅部を備えたことを特徴とする画像読み取り装置。
7. 請求項１〜６の何れか１項記載の画像読み取り装置において、前記信号合成部は、前記変調信号の位相を反転して前記画像信号に重畳することを特徴とする画像読み取り装置。
8. 請求項１〜７の何れか１項記載の画像読み取り装置において、前記変調信号は、前記振幅調整部の後段に備えられたバッファを通した後に前記画像信号に重畳されることを特徴とする画像読み取り装置。
9. 請求項１〜８の何れか１項記載の画像読み取り装置において、前記変調信号を前記画像信号に重畳するか否かを切り替えるための切替手段を備えたことを特徴とする画像読み取り装置。
10. 請求項１〜９の何れか１項記載の画像読み取り装置において、前記変調信号検出部は、前記タイミング発生部のＰＬＬ回路又はＤＬＬ回路のループフィルタから前記変調信号を検出することを特徴とする画像読み取り装置。
11. 請求項１〜１０の何れか１項記載の画像読み取り装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
12. 光電変換素子により、反射光を受光して画像信号に変換する光電変換ステップと、タイミング発生部により、周波数変調されたクロックを出力するタイミング発生ステップと、変調信号検出部により、前記クロックの周波数変化に応じた信号である変調信号を検出する変調信号検出ステップと、振幅調整部により、前記周波数変調によって発生する前記画像信号の変動量を検出し、当該変動量が予め設定した誤差範囲内にあるか否かを判定した結果、誤差範囲外であるときに前記変調信号の振幅を増減して当該誤差範囲内となるように調整する振幅調整ステップと、信号合成部により、前記振幅増減の調整後の前記変調信号を前記画像信号に重畳する信号合成ステップと、を有し、原稿からの当該反射光を当該画像信号に変換して出力する際に当該振幅調整ステップで当該変調信号の当該振幅増減の調整を行うことを特徴とする振幅調整方法。
13. 光電変換素子により、反射光を受光して画像信号に変換する光電変換ステップの手順と、タイミング発生部により、周波数変調されたクロックを出力するタイミング発生ステップの手順と、変調信号検出部により、前記クロックの周波数変化に応じた信号である変調信号を検出する変調信号検出ステップの手順と、振幅調整部により、前記周波数変調によって発生する前記画像信号の変動量を検出し、当該変動量が予め設定した誤差範囲内にあるか否かを判定した結果、誤差範囲外であるときに前記変調信号の振幅を増減して当該誤差範囲内となるように調整する振幅調整ステップの手順と、信号合成部により、前記振幅増減の調整後の前記変調信号を前記画像信号に重畳する信号合成ステップの手順と、を有し、原稿からの当該反射光を当該画像信号に変換して出力する際にコンピュータにより当該振幅調整ステップの手順で当該変調信号の当該振幅増減の調整を行うことを特徴とするコンピュータプログラム。

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