JP5636754B2 - 画像読取装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
なお、特許文献2には、画像読取装置にてSSCGデバイスを用いてクロックの周波数変調を行い、画像へ影響するA/D変換の駆動に関してはSSCGデバイスによる周波数変調をかけず、その前段のCDS回路部分ではSSCGデバイスによる周波数変調をかけるという構成が開示されているが、このような構成は、本願発明が対象としている画像読取装置及び画像形成装置には適用することができない。
上記増幅反転手段は、上記アナログ信号から振幅が同じで位相が逆相となる2つのアナログ信号を生成する基準信号生成手段と、上記基準信号生成手段が生成した2つのアナログ信号がおのおの基準電圧として供給されるデジタル/アナログ変換器とを有し、そのデジタル/アナログ変換器に設定するデジタル値を切り換えることで増幅率及び反転・非反転を切り換えるものであってよい。
上記光電変換素子は、複数チャネルに分割され、上記増幅反転手段の上記デジタル/アナログ変換器は、複数出力チャネルを備え、上記デジタル/アナログ変換器は、シリアル通信により各チャネルへのデジタル値を設定可能な汎用の変換器であってよい。
上記アナログ画像信号に対し上記アナログ信号処理を施す手段と、上記アナログ/デジタル変換器は、同一のアナログ処理ASICにて構成されるものであってよい。
上記制御手段が、上記増幅反転手段に設定する、増幅率及び反転・非反転を指定する設定値を任意のタイミングで調整可能とするものであってよい。
また、この発明は、上記の画像読取装置を画像読取手段として備えた画像形成装置も提供する。
図1は、本発明の一実施例にかかる画像読取装置の画信号処理系の要部の一例を示したブロック図である。
ここに、アナログフロントエンド102は、アナログ処理及びA/D(アナログ/デジタル)変換処理及びデジタル信号処理を行なうASIC(Application Specific Integrated Circuit;特定用途向け大規模集積回路)である。
信号受信部201が受信したデジタル画像信号DVは、画像処理部(IPU)202のピーク検出部202_1に出力されるとともに、図示しない後段の画像処理部へと出力されている。
図2は、SSCG機能部107の概略構成をあらわすブロック図である。このSSCG機能部107は、SSCGの変調周期を任意に設定できるとともに、CPU203からの指令により、SSCGの変調動作を停止するとともに停止した変調動作を再開するものである。
始めに、周波数変調の停止と再開を伴わない場合の動作について説明する。この場合、CPU203は、カウンタ停止再開部107cに対して、周波数変調の停止と再開を指令しない(すなわち、通常モードを指令する)ので、カウンタ停止再開部107cは、アップダウンカウンタ107aに対してそのカウント動作を継続させるように作用する。
この場合、CPU203が、カウンタ停止再開部107cに対して、周波数変調の停止と再開を行わせる調整モードを指令する。
なお、特許文献1に記載されている方法は、上述したように、あらかじめ逆相の補正信号の振幅を設定しておく方法であり、オフセット変動量の個体バラツキを調整できない。
そこで、本実施例では補正信号を生成する部分においてDACを用いた構成とすることで、個体バラツキを吸収するための調整と補正信号の極性を切替えることを可能とする(後述)。
また、汎用DACの特性の一つとして設定値と出力電圧の関係は線形関係となる点がある。本実施例ではこの線形性を利用したアルゴリズムによりSSCGの影響によるスジ補正のための設定値を求めるようにしている(後述)。
すなわち、図5に示すように、本実施例でのPLL回路105aは、外部からの設定により分周率と逓倍率とを設定できるものである。
また、VCO105afに入力される電圧信号CVaは、交流結合用のコンデンサCC1を介し、その交流成分のみがアナログ信号SSとして、SSCG補正信号生成回路108へと出力されている。
このSSCG補正信号生成回路108は、上述したアナログ信号SSに基づいて、複数チャネルの出力を備えたDAC(デジタル/アナログ変換器)108bの基準電位VrefT(t),VrefB(t)を形成する基準電圧生成部108aと、基準電位VrefT(t),VrefB(t)、及びCPU203より入力する各チャネルのDAC設定値とに対応したアナログ信号を各チャネルについて出力する複数チャネル出力のDAC108bと、DAC108bの各チャネルの出力信号を次段装置へ出力する出力回路108cから構成されている。なお、DAC108bとしては、汎用のDAC装置を用いることができる。
すなわち、この基準電圧生成部108aでは、PLL回路105aから取り出したアナログ信号SSは微小振幅であるため、非反転増幅回路108aaおよび反転増幅回路108abで増幅を行いDAC108bの基準電位(VrefT(t)、VrefB(t))として供給する。
まず、DAC108bからの出力電圧は以下の式(I)で示される。
Vdac_out(t)=(VrefT(t)−VrefB(t))×Dac_set/FullScale+VrefB(t) ・・・(I)
Dac_set:DACへの設定値(8bitの場合、0〜255)
FullScale:DACのフルスケール値(8bitの場合、255)
VrefT(t):DACの上側基準電位
VrefB(t):DACの下側基準電位
α(t):増幅後のPLL部分で取り出したアナログ信号(交流信号)SS
Vdac_out(t):DAC出力
VrefT(t)=VrefT_dc+α(t)
VrefB(t)=VrefB_dc−α(t)
VrefT_dc、VrefB_dcは各直流成分
Vdac_out(t)=(α(t)+α(t))×Dac_set/FullScale−α(t)
+(VrefT_dc−VrefB_dc)×Dac_set/FullScale+VrefB_dc
となり、この式の右辺の最初の2項で表される信号Vdac_out(t)の交流成分(Vdac_out(t)_AC)は、DAC108bのDAC設定値により振幅及び極性を設定できることを表している。
Vdac_out(t)_AC=
2α(t)×Dac_set/FullScale−α(t)=(2×Dac_set/FullScale−1)×α(t)
例えばDAC108bが8bitの設定の場合で考えると
Dac_set:255のとき、Vdac_out(t)_AC=α(t)
Dac_set:128のとき、Vdac_out(t)_AC≒0
Dac_set: 0 のとき、Vdac_out(t)_AC=−α(t)
となり、任意の設定、反転・非反転を切り換えることができる。
またこのときのDAC108bの1ステップあたりの変化量:Δの大きさは、|Δ|=α(t)/128となり、入力信号のα(t)に対して、DAC設定値に対して比例的に変化する線形的な特性をもつことがわかる。
次に、この位相補償について説明する。図10(a)には、DAC108bの周波数特性の一例を示し、同図(b)に位相補償回路PPを並列接続した場合のVref供給回路(基準電圧生成部108a)の周波数特性を示し、同図(c)には、DAC108bとVref供給回路(基準電圧生成部108a)を組み合わせたときの周波数特性の一例を示す。
このように、基準電位VrefT(t),VrefB(t)の供給回路部分(基準電圧生成部108a)に周波数特性を持たせることで、応答特性が遅いDACを用いた場合でもDACの位相遅れを補償することが可能となる(図10(c)参照)
まず、SSCGの影響による画像上でのスジの検出について、検討する。
SSCGの影響によるスジは、上述したように、EMI対策でSSCGを用いた場合に画像のオフセットレベルが僅かな量だが、SSCGの変調周期に同期した周期で変動してしまうために発生するものである。
これは、汎用のSSCG変調機能ユニットを用いてSSCG機能を実現した場合、その変調周波数は不明である場合が多く、一般的に画像読取装置における1ライン周期とSSCG変調の周期とは非同期となることが原因の一つであると考えられる。
期間TAにおけるピーク値の算出方法、及び、期間TBにおけるボトム値の算出方法は、上記のように、いずれも読取信号の各画素毎に、主走査方向に移動平均を施した値を算出するという方法であり、その算出は、例えば、次の式(II)を適用して行う。
Data_ave(n+1)={Data(n)+(α−1)×Data_ave(n)}/α・・・(II)
n:SSCG変調一時停止期間における読取信号の主走査方向の画素位置(0〜N)
Data_ave(n):n画素目での移動平均量
Data(n):n画素目のレベル
係数α:ランダムノイズ量に応じて適当に定める係数
上記の演算をSSCGの周波数変調を一時停止している期間TAにおいて実施することで、最終的に得られた結果がSSCG周波数変調のピーク周波数の時の変動レベル(ピーク値)であるピークレベルSS_peakとなる。
SS_peak=Data_ave(N)
SS_bottom=Data_ave’(N)
Δ=|SS_peak−SS_bottom|
そして、この検出した結果を用いて、補正信号HS1〜HSnを決定するためのDAC108bのDAC設定値を求める。
なお、ピークボトム差検出は、画像処理部(IPU)202のピーク検出部202_1が行う。
DAC設定値を求めるアルゴリズムとしては、例えば、DAC108bのDAC設定値を少しずつ更新しながら、ピークボトム差を検出し、最終的にピークボトム差が極小となるようなDAC設定値、または、ピークボトム差が一定のスレッシュレベル以下となるDAC設定値を、補正信号としてのDAC設定値とするものも考えられる。
まず、本実施例の構成において、SSCGの影響による変動がある画像データに対して補正信号を重畳させた状態での、各DAC設定値とその時のピークボトム差との関係を示したグラフを図14(a)に示す。なお、説明のために図14(a)では8bitの設定範囲を持つDACの場合でのグラフを示す。
すなわち、上述したように、DAC108bのDAC設定値と出力との関係が線形であることから、DAC108bのDAC設定値を0から増加させていくと、ピークボトム差は傾き:−βで直線的に減少し、設定値Aを境に傾きβで増加する特性となる。ピークボトム差を検出しているので、設定値Aの前後で減少と増加が切り替わった特性となっているが、その変化量の大きさはβで一定である。
相似であることにより設定値Aの値は、設定値0でのピークボトム差DF(0)(=Δ_0)と設定値255でのピークボトム差DF(255)(=Δ_255)の比から、次の式(III)のように計算により算出できる。
設定値A=255×Δ_0/(Δ_0+Δ_255) ・・・(III)
ここで、設定値0でのピークボトム差:Δ_0と及び設定値255でのピークボトム差:Δ_255は、いずれもランダムノイズ成分σ(図14(a)参照)に対して十分に大きい量であるため、DAC設定値の最適値に対してランダムノイズ成分σが及ぼす影響は少ない。
なお、この図15を用いて行う処理の説明においては、DAC108bは8bit階調とし、計算の際の設定値として0と255を採用し、ランダムノイズ低減方法は、図4(a),(b)及び式(II)を参照して説明した演算方法により実施する場合で説明をする。
カウンタ停止再開部107cを調整モードにセットする
ランプ ← OFF
AFEゲイン ← 10倍
1ライン周期 ← 通常設定値に設定
DAC設定値_nch ← 0
※変数及び定数の説明
ランプ:SSCGの影響によるオフセット変動を検出するためランプはOFFの状態に設定し、暗状態で読み取りを行う。
AFEゲイン:読取アナログ画信号AVの増幅率を10倍として検出感度を上げた状態に設定する。
DAC設定_nch:DAC108bのnchへのDAC設定値。補正信号設定として、まず0の状態で調整を開始する。
DAC設定値_nch ← 255
DAC108bのDAC設定値を255とした場合もステップS2と同様のピークボトム差検出処理を行い、変数Δ_255_nchに保持する。
DAC設定値 = 255×Δ_0_nch/(Δ_0_nch+Δ_255_nch)
以上のDAC設定値計算フローに基づき計算を行なうことで、SSCGの影響による読取アナログ画信号AVのオフセット変動を低減するのに適した設定値Aを得る事が可能となり、その結果、画像に現われるスジを低減できることになる。
例えば、本実施例の機能を備えた画像読取装置において連続通電時間をモニタしておき一定時間毎に上述のDACの設定値の計算処理を実施するモードを備えることで、SSCGの影響によるオフセット変動の経時変化にも本実施例は対応できる。
また、設定値を算出する処理をフィードバックにより設定を行う増幅手段の特性を利用した処理とすることで、簡単な処理で適切な設定値を得ることが可能となる。
また、補正信号を生成する際に、補正信号を任意の増幅率及びその位相の反転、非反転を任意に設定できる仕組みを持つことで、SSCGの影響によるオフセット変動がデバイス毎にばらついた場合においても補正できることを目的とする。またこの仕組みを汎用のDACを用いることで低コストで実現することが可能となる。
また、画像信号に対するアナログ処理及びA/D変換処理とが集積回路化されたアナログASICを用いた画像読取装置において、SSCGの影響によるスジ画像を低減することが可能となる。
また、画像読取装置において他の制御とは独立して行なえる調整処理とすることで、SSCGの影響によるスジ画像が経時変化する場合であっても補正をすることが可能となる。
また、SSCGの影響を低減した画像読取装置をもつ画像形成装置を提供することが可能となる。
なお、この発明によるDAC設定値計算フローのプログラムは、はじめから基板制御部200がCPU203と共に備えるROM,HDDあるいはSSD等の記憶手段に格納しておいてもよいが、記録媒体であるCD−ROMあるいはフレキシブルディスク,MO,CD−R,CD−RW,DVD+R,DVD+RW,DVD−R,DVD−RW,又はDVD−RAMや、SRAM,NOV−RAM,EEPROM,メモリカード等の不揮発性記録媒体(メモリ)に記録して提供することもできる。そのメモリに記録されたプログラムをコンピュータにインストールしてCPU203に実行させるか、CPU203にそのメモリからこのプログラムを読み出して実行させることにより、上述した各手順を実行させることができる。
また、以上述べてきた各実施形態の構成及び変形例は、矛盾しない範囲で適宜組み合わせて適用することも可能である。
Claims (12)
- 原稿からの反射光を光電変換素子によりアナログ画像信号に変換し、得られたアナログ画像信号に対しアナログ信号処理を施した後にアナログ/デジタル変換器でデジタル画像信号に変換して出力する画像読取装置において、
基準クロックに対し、任意の変調周期で周波数変調したクロックを生成する周波数変調手段と、
前記変調周期を設定する変調周期設定手段と、
前記周波数変調手段の周波数変調を停止させ又は停止させた周波数変調を再開させる周波数変調停止再開手段と、
前記光電変換素子を前記周波数変調したクロックにより駆動する駆動手段と、
前記周波数変調したクロックの周波数変化に応じたアナログ信号を生成する信号生成手段と、
前記アナログ信号の交流成分を、外部から設定される設定値に対応した増幅率で増幅すると共に反転・非反転を切り換えることが可能な増幅反転手段と、
前記アナログ画像信号と、前記増幅反転手段から出力されるアナログ信号とを重畳させる信号重畳手段と、
前記周波数変調停止再開手段により前記周波数変調手段の周波数変調をその変調周期のうちの所定のタイミングで一定期間停止させた後に再開させ、その一定期間に得られる、前記信号重畳手段により前記アナログ信号が重畳された前記アナログ画像信号のレベルに基づき、前記周波数変調に応じた前記アナログ画像信号のピーク値とボトム値の差分であるピークボトム差を求め、該ピークボトム差の絶対値が極小又は一定のスレッシュレベル以下になるように、前記増幅反転手段の増幅率及び反転・非反転を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする画像読取装置。 - 前記制御手段は、前記周波数変調手段の周波数変調を、その変調量のピークとボトムでそれぞれ前記一定期間停止させることを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。
- 前記制御手段は、前記周波数変調手段の周波数変調を停止させた一定期間に得られる前記アナログ画像信号を、前記アナログ/デジタル変換器によりデジタル画像信号に変換し、該デジタル画像信号の値に基づき、前記ピークボトム差を算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像読取装置。
- 前記増幅反転手段は、外部から設定される前記増幅率の設定値と、入力信号の増幅率との関係が線形な関係を有するものであることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の画像読取装置。
- 前記増幅反転手段は、前記アナログ信号から振幅が同じで位相が逆相となる2つのアナログ信号を生成する基準信号生成手段と、
前記基準信号生成手段が生成した2つのアナログ信号がおのおの基準電圧として供給されるデジタル/アナログ変換器とを有し、
該デジタル/アナログ変換器に設定するデジタル値を切り換えることで増幅率及び反転・非反転を切り換えることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の画像読取装置。 - 前記基準信号生成手段は、前記アナログ信号の高周波成分をより増幅させる周波数特性を持った回路要素を備えることを特徴とする請求項5記載の画像読取装置。
- 前記光電変換素子は、複数チャネルに分割され、
前記増幅反転手段の前記デジタル/アナログ変換器は、複数出力チャネルを備え、
前記デジタル/アナログ変換器は、シリアル通信により各チャネルへのデジタル値を設定可能な汎用の変換器であることを特徴とする請求項5または6に記載の画像読取装置。 - 前記信号生成手段は、前記基準クロックを入力するPLL回路のVCOへの入力信号を用いて、前記周波数変調したクロックの周波数変化に応じたアナログ信号を生成することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の画像読取装置。
- 前記アナログ画像信号に対し前記アナログ信号処理を施す手段と、前記アナログ/デジタル変換器は、同一のアナログ処理ASICにて構成されることを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載の画像読取装置。
- 前記信号重畳手段は、前記増幅反転手段から出力されるアナログ信号を、前記アナログ処理ASICのクランプ電位に重畳させる手段であることを特徴とする請求項9に記載の画像読取装置。
- 前記制御手段が、前記増幅反転手段に設定する、増幅率及び反転・非反転を指定する設定値を任意のタイミングで調整可能であることを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項に記載の画像読取装置。
- 請求項1乃至11の何れか一項に記載の画像読取装置を画像読取手段として備えたことを特徴とする画像形成装置。
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