JP5635750B2 - 画像読取装置 - Google Patents
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Description
(1) 原稿があらかじめ白黒原稿とわかっており、読取信号としてRGBの3色出力ではなく、白黒出力を所望する場合。
(2) 読み取った画像を高速な白黒プリンターで、もしくはカラープリンターであっても白黒単色で高速且つ安価に出力したいというような場合。
(3) 原稿のスキャンデータ(電子データ)の量を低減したいような場合。
また、本発明は、初期調整にかかる時間を低減することができる画像読取装置を提供する。
また、本発明によれば、画像読取装置の初期調整にかかる時間を低減することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明による実施の形態を説明する。
図1に、本発明による実施例1の画像読取装置10の全体構成を示す。図1(a)は、画像読取装置10の平面図である。図1(b)は、画像読取装置10の左側面断面図である。
シェーディング白板(白基準部材)100は、原稿台ガラス104の下面(画像読取モジュール102の側)に貼り付けられている。白板100は、原稿が載置される原稿台ガラス104の原稿領域101よりも主走査方向に少し大きめである。原稿照明用光源103の光量の調整及びイメージセンサ200のアナログ出力のゲインの調整は、この白板100を基準に行われる。画像読取モジュール102は、原稿照明用光源(以下、光源という。)103、イメージセンサ200、及び原稿台ガラス104上の原稿で反射した光源103からの光をイメージセンサ200へ向けるミラー105とを一体に設けている。なお、画像読取装置10は、上記した画像読取モジュール102に限らず、イメージセンサ及びレンズユニットを副走査方向の所定箇所に固定し、光源とミラーを副走査方向に移動させる画像読取ユニットを使用してもよい。光量の調整及びアナログゲインの調整(以下、初期調整という。)の際に、画像読取モジュール102を白板100の直下に移動させる。光源103からの光を白板100に照射したときの反射光を画像読取モジュール102内のイメージセンサ200で読み取る。イメージセンサ200の出力信号から得た画像データを基に初期調整を行う。
図2は、イメージセンサ200の4ラインセンサの構造の概略図である。図2(a)に示すイメージセンサ200は、カラーセンサ210とモノクロセンサ220とを有する。カラーセンサ210は、赤色フィルタを備えたRラインセンサ、緑色フィルタを備えたGラインセンサ、及び青色フィルタを備えたBラインセンサを有する。モノクロセンサ220は、カラーフィルタを備えていない或いは薄緑色フィルタを備えたBkラインセンサを有する。イメージセンサ200は、さらに、ラインメモリ(不図示)と、シフトレジスタ(不図示)と、出力アンプ203(203R,203G,203B)とを有する。イメージセンサ200のカラーセンサ210及びモノクロセンサ220は、光源103により照明された原稿からの反射光を受光してアナログ信号を出力する。すなわち、イメージセンサ200のR,G,B,Bkラインセンサで各々受光した光は電気信号に変換され、それらはイメージセンサ200内のラインメモリ(不図示)に保存される。シフトレジスタ(不図示)によってシリアルに出力された電気信号は出力アンプ203R,203G,203Bのそれぞれを介してイメージセンサ200外にアナログ信号として取り出される。これらのアナログ信号は、AD変換器201(201R、201G,201B)のそれぞれによってデジタル信号に変換される。これらのデジタル信号は、ラインメモリ202(202R,202G,202B)に画像データとして保存される。画像データは、画像処理部204(204R,204G,204B)においてシェーディング補正などの各種画像処理を施される。なお、ラインメモリ202の代わりに、メモリを使用してもよい。
図3(a)は、本発明による画像読取装置の制御ブロック図である。イメージセンサ200からのアナログ出力がAD変換器201の最大入力範囲を超えないように光源103の光量を調整するために、照明駆動回路300により光源103の電流を制御する。図3(a)に示した実施例において、光源103は、LEDである。図3(a)において、照明駆動回路300は、四つの構成からなるが、四つに限ったものではない。光源103は、複数の発光ユニットからなる。複数の照明駆動回路300により、複数の発光ユニットを制御することにより、光源103の主走査方向における光量のばらつきを低減することができる。
図4は、カラーモードとモノクロモードとで光源103の光量及びアナログ増幅器1401のゲイン設定値が同じである場合における主走査方向の位置に対する読取輝度を示す図である。図4において、横軸は、ラインセンサの主走査方向位置を示している。縦軸は、読取輝度を示している。イメージセンサ200のカラーモード用のR,G,Bラインセンサの受光部にはカラーフィルタが塗布されているため、モノクロモード用のBkラインセンサと同じゲイン設定値を適用した場合、その主走査方向の配光の絶対値に差異が生じる。言い換えれば、光源103の光量が同じでも、カラーフィルタの感度落ちの分だけ、カラーモードとモノクロモードとで読み込まれるデータの絶対値には差異が生じる。
「差異」は、読取輝度の大きさ(縦軸方向)のみに発生している。配光(イメージセンサ200における主走査方向の受光光量「分布」)に関しては同じ光学系である限りは、輝度分布パターンは同じである。同じ光学系とは、例えば、図1(b)に示したような光源103とイメージセンサ200とミラー105とを一体化した画像読取モジュール102としての光学系である。あるいは、イメージセンサ200やレンズユニット(不図示)を副走査方向の所定箇所に固定し、光源103とミラーユニット(不図示)のみを副走査方向に走査可能とした光学系であってもよい。
本実施例では、上記した特性を利用して、カラーセンサとモノクロセンサの設定比率とカラーセンサの調整後の設定値とに基づいて、モノクロセンサの調整を行うことなくモノクロセンサの設定値をもとめる。
カラーセンサからの画像信号に基づいた光量設定値およびゲイン設定値の調整は、ユーザーが画像読取装置10を使用する二回目以降の電源投入時毎に、及び/又は、スリープ復帰時毎に、毎回行う(S730)。しかし、モノクロセンサの画像信号に基づいた光量設定値およびゲイン設定値の調整は行われない。二回目以降の電源投入時及び/又はスリープ復帰時に、RAM303に保存されたカラーセンサとモノクロセンサとの光量設定値の「比率」と、カラーセンサのために調整された光量設定値とに基づいて、モノクロセンサの光量設定値を計算により求める(S724)。また、RAM303に保存されたカラーセンサとモノクロセンサとのゲイン設定値の「比率」と、カラーセンサのために調整されたゲイン設定値とに基づいて、モノクロセンサのゲイン設定値を計算により求める(S724)。
図5及び図6を参照して、実施例1による画像読取装置の初期調整制御を説明する。図6は、光量・ゲイン・オフセット調整の説明図である。一般に、画像読取装置10の電源投入時やスリープ復帰時などのタイミングで、AD変換器201の入力ダイナミックレンジ(明暗の範囲)を決定する制御を行う必要がある。アナログ増幅器1401からのアナログ信号がAD変換器201の最大入力範囲いっぱいまで入力されるように調整された場合、アナログデータからデジタルデータに変換された画像の輝度再現性は、高くなる。図2(a)及び(b)に示した4ラインイメージセンサ200においては、カラーモード(CLモード)で使用するラインセンサとモノクロモード(BWモード、白黒モード)で使用するラインセンサとは異なる。そのため、それぞれのモードごとに、独立に、AD変換器201の入力ダイナミックレンジを決定する必要がある。
まず、画像読取装置10の「最初の起動」時における初期調整制御を説明する。次に、二回目以降の電源投入時やスリープ復帰時の初期調整制御を説明する。
ここで、本明細書における画像読取装置10の「最初の起動」とは、「ユーザーが通常の使用を行うのとは別の工程、例えば、工場出荷前の装置の調整工程における起動や、装置をユーザー環境に設置し初期調整を行う工程における起動」を意味している。
図5のS701において、CPU301は画像読取モジュール102を白板100の直下(ホームポジション)に移動させる。S702において、カラーモードで画像読取装置10を駆動するためにイメージセンサ200の各種設定(CLモード設定)を行う。S703において、イメージセンサ200の電源をオンする。
実施例1によれば、二回目以降の電源投入時やスリープ復帰時にモノクロモードにおける初期調整(S714〜S722)が削減される。以下、図5を参照して、二回目以降の電源投入時又はスリープ復帰時の初期調整を説明する。
カラーモード(S702)でイメージセンサがオンされると(S703)、「最初の起動」時の初期設定と同様に、カラーモードの初期設定(S704〜S711)を行う。S706において、白板100を光源103により照明し、反射光を受光したR,G,及びBラインセンサ210の出力をAD変換器201により変換して画像データとしてラインメモリ202に保存する。保存されたデータの最大値がゲインターゲットに近づくように、CPU301からのフィードバックによって照明駆動回路300を制御して光源103の電流設定値(光量設定値)を調整する。光量設定値は、CPU301内のメモリに保持される。また、ゲイン調整が必要な場合には、S708において、白板100を光源103により照明し、反射光を受光したR,G,及びBラインセンサ210の出力をアナログ増幅器1401により増幅する。増幅された信号が、AD変換器201の最大入力範囲いっぱいまで入力されるように、CPU301は、アナログ増幅器1401のゲインを調整する。ゲイン設定値は、CPU301内のメモリに保持される。
続いて、モノクロモード(S712)で黒レベル調整(S713)を行った後、S730で、この初期調整が、「最初の起動」時の初期調整であるかどうか判断する。この初期調整は、「最初の起動」時の初期調整ではないので、S723へ進む。
S723で、CPU301は、光量設定値の比率及びゲイン設定値の比率をRAM303から読み出す。S724で、二回目以降の電源投入時やスリープ復帰時にS707でCPU301に保持されたカラーモードの光量設定値に、RAM303から読み出された光量設定値の比率を乗算する。計算結果をモノクロモードの光量設定値とする。同様に、S709でCPU301に保持されたカラーモードのゲイン設定値(本実施例においては、Gラインセンサのゲイン設定値)に、RAM303から読み出されたゲイン設定値の比率を乗算する。計算結果をモノクロモードのゲイン設定値とする。
このように、モノクロモードにおいて、計算により光量設定値及び/又はゲイン設定値を求める。したがって、二回目以降の初期調整時間を従来の初期調整時間の実質半分程度に減少させることが出来る。
本実施例においては、「最初の起動」時にカラーモードとモノクロモードのゲイン設定値及び/又は光量設定値の比率を計算している。しかし、本発明によれば、かならずしも、これに限定されるものではない。所定期間毎に、比率を計算してRAM303に保存するようにしてもよい。所定期間は、例えば、前回比率を計算したときから経過した所定時間又は画像読取のための主走査の所定回数などである。例えば、イメージセンサ自体の劣化を考慮して所定期間(回数や時間)ごとに、図5のS714〜S722の工程の調整を行うことでカラーモードとモノクロモードの設定値の比率を再び調整するようにしてもよい。すなわち、実施例1は、図5のS730の工程で1回目の初期調整(最初の起動時の初期調整)であるかどうかを判断したが、本発明は、これに限らず、S730の工程において、所定期間(回数や時間)が経過したかどうかを判断するようにしてもよい。所定期間(回数や時間)が経過するたびに、工程S714〜S722の調整を行うことでカラーモードとモノクロモードの設定値の比率を再び調整する。これによって、イメージセンサ自体の劣化を考慮した初期調整を行うことができる。なお、所定期間は、前回カラーモードとモノクロモードの設定値の比率を計算したときから所定の時間が経過したときまでに設定してもよい。また、所定期間は、画像読取のための走査の所定回数であってもよい。
以下、図7を参照して、実施例2による画像読取装置を説明する。実施例2の画像読取装置は、初期調整制御のフローを除いて実施例1の画像読取装置と同様の構成を有する。実施例1と同様の構成については説明を省略する。
実施例1においては、カラーモードにおいて、アナログゲイン設定値及び/又は光量設定値を調整した。モノクロモードのアナログゲイン設定値及び/又は光量設定値は、カラーモードにおいて調整されたアナログゲイン設定値及び/又は光量設定値に基づいて、計算により求めた。実施例2においては、モノクロモードにおいて、アナログゲイン設定値及び/又は光量設定値を調整する。カラーモードのアナログゲイン設定値及び/又は光量設定値は、モノクロモードにおいて調整されたアナログゲイン設定値及び/又は光量設定値に基づいて、計算により求める。
図7は、実施例2による画像読取装置の初期調整制御フローの一例を示す図である。
図7のS801において、CPU301は画像読取モジュール102を白板100の直下(ホームポジション)に移動させる。S802において、モノクロモードで画像読取装置10を駆動するためにイメージセンサ200の各種設定(BWモード設定)を行う。S803において、イメージセンサ200の電源をオンする。
実施例2によれば、二回目以降の電源投入時やスリープ復帰時にカラーモードにおける初期調整(S814〜S822)が削減される。以下、図7を参照して、二回目以降の電源投入時又はスリープ復帰時の初期調整を説明する。
モノクロモード(S802)でイメージセンサがオンされると(S803)、「最初の起動」時の初期設定と同様に、モノクロモードの初期設定(S804〜S811)を行う。S806において、白板100を光源103により照明し、反射光を受光したBkラインセンサ220の出力をAD変換器201により変換して画像データとしてラインメモリ202に保存する。保存されたデータの最大値がゲインターゲットに近づくように、CPU301からのフィードバックによって照明駆動回路300を制御して光源103の電流設定値(光量設定値)を調整する。光量設定値は、CPU301内のメモリに保持される。また、ゲイン調整が必要な場合には、S808において、白板100を光源103により照明し、反射光を受光したBkラインセンサ220の出力をアナログ増幅器1401により増幅する。増幅された信号が、AD変換器201の最大入力範囲いっぱいまで入力されるように、CPU301は、アナログ増幅器1401のゲインを調整する。ゲイン設定値は、CPU301内のメモリに保持される。
S823で、CPU301は、光量設定値の比率及びゲイン設定値の比率をRAM303から読み出す。ゲイン設定値の比率は、Rゲイン設定値/Bkゲイン設定値、Gゲイン設定値/Bkゲイン設定値、及びBゲイン設定値/Bkゲイン設定値である。S824で、二回目以降の電源投入時やスリープ復帰時にS807でCPU301に保持されたモノクロモードの光量設定値に、RAM303から読み出された光量設定値の比率を乗算する。計算結果をカラーモードの光量設定値とする。同様に、S809でCPU301に保持されたモノクロモードのBkゲイン設定値に、RAM303から読み出されたゲイン設定値の比率を乗算する。すなわち、Bkゲイン設定値に、Rゲイン設定値/Bkゲイン設定値、Gゲイン設定値/Bkゲイン設定値、及びBゲイン設定値/Bkゲイン設定値をそれぞれ乗算する。計算結果をカラーモードのRゲイン設定値、Gゲイン設定値、及びBゲイン設定値とする。
このように、カラーモードにおいて、計算により光量設定値及び/又はゲイン設定値を求める。したがって、二回目以降の初期調整時間を従来の初期調整時間の実質半分程度に減少させることが出来る。
以下、図8〜図12を参照して、実施例3による画像読取装置を説明する。実施例3の画像読取装置は、イメージセンサを除いて図1に示した実施例1の画像読取装置10と同様の構成を有する。実施例1と同様の構成については説明を省略する。
図8は、実施例3によるイメージセンサ1200の概略図である。イメージセンサ1200は、カラーセンサ1210を構成するRラインセンサ、Gラインセンサ、及びBラインセンサと、モノクロセンサ1220を構成するBkラインセンサとからなる。図1(a)から明らかなように、通常、機械的な公差を考慮して、あらかじめ原稿領域101よりも少しだけ広い範囲を読み込むことが出来るように画像読取モジュール102の寸法は設計されている。原稿領域101は、原稿の画像を読み取り可能な領域である。画像読取モジュール102内に組み込まれたイメージセンサ1200は、原稿領域101の主走査方向長さ297mmよりも広い範囲を読み込むことができる。R,G,B,及びBkラインセンサの有効画素数は、原稿領域101の長さ分の画素数よりも大きく設定されている。図8に示したイメージセンサ1200において、Gラインセンサの有効画素のうち設計上原稿領域外に対応する部分の画素群1202は、Bkラインセンサと同様にカラーフィルタを塗布していない。このようなGラインセンサは、両端部の画素群1202をマスキングして、画素群1204にカラーフィルタを塗布することにより製造することができる。なお、Bkラインセンサに薄緑色のカラーフィルタが塗布されている場合には、Bkラインセンサと同様に、両端部の画素群1202に薄緑色のカラーフィルタを塗布してもよい。実施例3においては、Gラインセンサの両端部にBkラインセンサと同様の感度を有する画素群1202を設けているが、本発明は、Gラインセンサに限定されるものではない。R,G,Bラインセンサのいずれか一つのラインセンサの有効画素のうち設計上原稿領域外に対応する部分の画素群を、Bkラインセンサと同じ感度にすればよい。
図9は、図8に示したイメージセンサ1200によりサンプリングした白板100のデータのプロファイルを示す図である。縦軸は、読取輝度を示す。横軸は、主走査位置を示す。図4を参照して説明したように、カラーモードとモノクロモードとでゲイン設定値及び光量設定値が同じであるならば、主走査方向の配光パターンは同じで絶対値(読取輝度の大きさ)のみが変化する。図9に示すように、Bkラインセンサで白板100を読み込んだ場合、配光パターンは、図9の左から順に実線、点線、実線を結んだプロファイルである。全表面にGフィルタが塗布されたGラインセンサで白板100を読み込んだ場合、配光パターンは、図9の左から点線、実線、点線を結んだプロファイルである。実施例3に従って原稿領域外にBkラインセンサと同じ感度の画素群1202を有するGラインセンサで白板100を読み込んだ場合、配光パターンは、図9の左から実線、実線、実線を結んだプロファイルである。
図10は、カラーモードの光量設定値及び/又はゲイン設定値に基づいてモノクロモードの光量設定値及び/又はゲイン設定値を算出することを説明する説明図である。原稿光量調整又はゲイン調整において、実施例3のイメージセンサ1200のGラインセンサによりサンプリングした白板100のデータは、図9の左から実線、実線、実線を結んだプロファイルを有する。そのデータは、図10に示すような配列でラインメモリ202に保持される。以下、Gラインセンサの有効画素のうち設計上原稿領域外に対応する部分であって、Bkラインセンサと同じ感度の画素群1202をBkセンサ部(モノクロセンサ部)という。また、GラインセンサのGフィルタを塗布した画素群1204をGセンサ部(カラーセンサ部)という。
なお、図9は、説明のために読取輝度を誇張して描いており、また、Bkセンサ部が実際よりも大きめに描かれている。このため、Bkセンサ部の最大輝度値がGセンサ部の最大輝度値より大きいように見える。しかし、実際には、Bkセンサ部が配置されるGラインセンサの端部は光量が低いこと、及びBkセンサ部は小さいことから、Bkセンサ部の最大輝度値がGセンサ部の最大輝度値より大きくなることはない。例えば、有効画素数が7500である場合に、Bkセンサ部は10画素程度である。したがって、Gラインセンサのデータの最大値がゲインターゲットに近づくように光量設定値及びゲイン設定値を調整する場合であっても、Bkセンサ部のデータがGラインセンサの光量及びゲイン設定値の調整に影響を及ぼすことはない。ただし、照明系の光量が主走査方向に均一である場合、又は、Gセンサ部のGフィルタの膜厚が大きくBkセンサ部との感度に著しく差がある場合には、Bkセンサ部のデータがGラインセンサの光量及びゲイン設定値の調整に影響を及ぼすこともある。
モノクロモードの光量設定値及び/又はゲイン設定値は、カラーモードで設定された光量設定値及び/又はゲイン設定値に、この比率(Bkセンサ部とGセンサ部の読み取りデータの比率)を乗算することにより求める。ここで、Gラインセンサの端部に設けられたBkセンサ部1202のデータは、あくまでも、カラーモードの駆動周波数により得られたものである。このため、カラーモードとモノクロモードとで駆動周波数が異なる画像読取装置においては、駆動周波数の比率を設定値にさらに乗算するとよい。駆動周波数の比率は設計段階で決まっているため、予めRAM303に記憶しておく。以上からモノクロモード設定値は下記式(1)に従って設定される。
図11は、実施例3による画像読取装置の初期調整制御のフローの一例を示す図である。図8に示したイメージセンサ1200を使用することで、CPU301は、図11に示すシーケンスを実行することができる。図5に示した実施例1のフローとの違いは、「最初の起動」時の初期調整においても、モノクロモードの光量調整及び/又はゲイン調整のためのデータサンプリングを行う必要がなくなる点である。
Claims (2)
- 画像読取装置であって、
原稿を照明する光源と、
前記光源により照明された原稿からの反射光を受光してアナログ信号を出力するカラーセンサ及びモノクロセンサと、
前記カラーセンサ及び前記モノクロセンサからの前記信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅された前記信号をデジタル信号へ変換するAD変換器と、
白基準部材と、
前記光源が非点灯な状態の下において前記カラーセンサから出力された信号に基づき前記カラーセンサを用いて画像を読み取るための前記AD変換器の黒レベルを調整し、前記光源を点灯させることにより前記光源により照明された前記白基準部材からの反射光を受光した前記カラーセンサからの信号に基づき、前記カラーセンサを用いて画像を読み取るための前記光源の光量設定値および前記増幅器のゲイン設定値を調整し、前記光源が非点灯な状態の下において前記モノクロセンサから出力された信号に基づき前記モノクロセンサを用いて画像を読み取るための前記AD変換器の黒レベルを調整し、前記カラーセンサを用いて画像を読み取るための前記調整された光量設定値および前記調整されたゲイン設定値から前記モノクロセンサを用いて画像を読み取るための前記光源の光量設定値および前記増幅器のゲイン設定値を計算する制御手段と、
前記カラーセンサを用いて画像を読み取るための前記調整された光量設定値に対する前記モノクロセンサを用いて画像を読み取るための前記光量設定値の第1比率および前記カラーセンサを用いて画像を読み取るための前記調整されたゲイン設定値に対する前記モノクロセンサを用いて画像を読み取るための前記ゲイン設定値の第2比率を保持する保持部と、
を有し、
前記制御手段は、
前記第1比率を用いて、前記カラーセンサを用いて画像を読み取るための前記調整された光量設定値から前記モノクロセンサを用いて画像を読み取るための前記光量設定値を計算し、
前記第2比率を用いて、前記カラーセンサを用いて画像を読み取るための前記調整されたゲイン設定値から前記モノクロセンサを用いて画像を読み取るための前記ゲイン設定値を計算し、
前記保持部に保持されている前記第1比率および前記第2比率を所定期間ごとに調整する
ことを特徴とする画像読取装置。 - 画像読取装置であって、
原稿を照明する光源と、
前記光源により照明された原稿からの反射光を受光してアナログ信号を出力するカラーセンサ及びモノクロセンサと、
前記カラーセンサ及び前記モノクロセンサからの前記信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅された前記信号をデジタル信号へ変換するAD変換器と、
白基準部材と、
前記光源が非点灯な状態の下において前記モノクロセンサから出力された信号に基づき前記モノクロセンサを用いて画像を読み取るための前記AD変換器の黒レベルを調整し、前記光源を点灯させることにより前記光源により照明された前記白基準部材からの反射光を受光した前記モノクロセンサからの信号に基づき、前記モノクロセンサを用いて画像を読み取るための前記光源の光量設定値および前記増幅器のゲイン設定値を調整し、前記光源が非点灯な状態の下において前記カラーセンサから出力された信号に基づき前記カラーセンサを用いて画像を読み取るための前記AD変換器の黒レベルを調整し、前記モノクロサンサを用いて画像を読み取るための前記調整された光量設定値および前記調整されたゲイン設定値から前記カラーセンサを用いて画像を読み取るための前記光源の光量設定値および前記増幅器のゲイン設定値を計算する制御手段と、
前記モノクロセンサを用いて画像を読み取るための前記調整された光量設定値に対する前記カラーセンサを用いて画像を読み取るための前記光量設定値の第1比率および前記モノクロセンサを用いて画像を読み取るための前記調整されたゲイン設定値に対する前記カラーセンサを用いて画像を読み取るための前記ゲイン設定値の第2比率を保持する保持部と、
を有し、
前記制御手段は、
前記第1比率を用いて、前記モノクロセンサを用いて画像を読み取るための前記調整された光量設定値から前記カラーセンサを用いて画像を読み取るための前記光量設定値を計算し、
前記第2比率を用いて、前記モノクロセンサを用いて画像を読み取るための前記調整されたゲイン設定値から前記カラーセンサを用いて画像を読み取るための前記ゲイン設定値を計算し、
前記保持部に保持されている前記第1比率および前記第2比率を所定期間ごとに調整する
ことを特徴とする画像読取装置。
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
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