JP5789990B2 - 画像読取装置、及び画像読取制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像読取技術に関する。

ＣＩＳ（Contact Image Sensor）を用いた画像読取装置には、ＣＩＳが複数のセンサーチップから構成されていることから、出力チャンネルを複数化し、データ出力をパラレルに行うことにより、読み取り速度を高速化したものがある（例えば、特許文献１）。

特開２００１−９４７８５号公報

しかしながら、センサーチップのつなぎ目の前後において、画素データである電気信号のレベルが大きく変化する（例えば、白から黒、黒から白に変化する）と、つなぎ目の前の電気信号が後の電気信号に影響し、後の電気信号の本来出力されるべきレベルが変化してしまうことがある。この現象は、イメージセンサーの外観上は（物理的には）隣接していないセンサーチップのデータを、隣接する（連続する）データとして出力するイメージセンサーにおいて、それらの隣接するデータのつなぎ目の前後において、より発生し易い。以下、図５〜６を参照して具体的に説明する。

図５は、従来のイメージセンサーにおける画像データの出力処理の一例を説明する図である。本図の例では、イメージセンサーは、６個のセンサーチップ（チップ番号１〜６）を有する。出力チャンネル数は、２チャンネル（出力チャンネル１〜２）である。出力チャンネル１からは、隣接していないセンサーチップ１、３、５に蓄積された電荷が、隣接する出力画像データとして順次出力される。出力チャンネル２からは、隣接していないセンサーチップ２、４、６に蓄積された電荷が、隣接する出力画像データとして順次出力される。出力チャンネル１と出力チャンネル２からは、パラレルにデータが出力される。すなわち、各センサーチップは、（主走査方向の）先頭から順に、交互に異なるチャンネルに割り当てられている。なお、イメージセンサーから出力された各センサーチップの出力画像データは、例えば、デジタル変換された後、ＣＰＵなどにより、チップ番号順に並べ替えられる。

図中の原稿画像が上記のイメージセンサーにより読み取られる場合を考える。該原稿画像は、センサーチップ３のおよそ中央からセンサーチップ５のおよそ中央までに対応する部分が黒色となっており、他の部分が白色となっている。このような原稿画像がイメージセンサーに読み取られると、センサーチップ２の全画素には、白色のレベルを示す電荷が蓄積され、センサーチップ４の全画素には、黒色のレベルを示す電荷が蓄積され、センサーチップ６の全画素には、白色のレベルを示す電荷が蓄積される。

ここで、出力チャンネル２からは、隣接していないセンサーチップ２、４、６に蓄積された電荷が、隣接する出力画像データとして順次出力される。すると、センサーチップ２の出力画像データ（白色）の後尾付近の電気信号が、センサーチップ４の出力画像データ（黒色）の先頭付近の電気信号に影響する。また、センサーチップ４の出力画像データ（黒色）の後尾付近の電気信号が、センサーチップ６の出力画像データ（白色）の先頭付近の電気信号に影響する。

図６は、従来のイメージセンサーから出力される画像データの一例を説明する図である。図６（Ａ）〜（Ｃ）は、隣接する出力画像データとして出力された前チップと次チップのデータのつなぎ目付近の画素（前チップのｎ−４〜ｎ画素目と、次チップの１〜５画素目）の信号レベルを示している。

図６（Ａ）は、シェーディング補正に使用される白基準データと黒基準データを示している。なお、白基準データは、例えば、白基準板を読み取ることにより生成され、黒基準データは、例えば、光源を点灯しない状態で読み取りを行うことにより生成される。従って、白基準データのつなぎ目の前後の電気信号は影響し合わない。また、黒基準データのつなぎ目の前後の電気信号は影響し合わない。

図６（Ｂ）は、前チップの後尾付近の画像データが白色であり、次チップの先頭付近の画像データが黒色である場合を示している。このケースは、図５のセンサーチップ２とセンサーチップ４の関係に対応する。この場合、次チップの先頭付近の画素（１）の信号レベルは、前チップの後尾付近の画素（ｎ）の信号レベルに引っ張られ、上がってしまう。その結果、元の原稿では、黒色である画素が、灰色っぽい色へと変化し、画質が落ちる。

図６（Ｃ）は、前チップの後尾付近の画像データが黒色であり、次チップの先頭付近の画像データが白色である場合を示している。このケースは、図５のセンサーチップ４とセンサーチップ６の関係に対応する。この場合、次チップの先頭付近の画素（１）の信号レベルは、前チップの後尾付近の画素（ｎ）の信号レベルに引っ張られ、下がってしまう。その結果、元の原稿では、白色である画素が、灰色っぽい色へと変化し、画質が落ちる。

上述のように、センサーチップのつなぎ目の前後において、画素データである電気信号のレベルが大きく変化すると、つなぎ目の前の電気信号が後の電気信号に影響し、後の電気信号の本来出力されるべきレベルが変化してしまうことがある。

そこで、本発明は、センサーチップのつなぎ目が画質に与える影響を小さくする、又はなくすことを目的とする。

上記の課題を解決するための本発明の一態様は、複数のセンサーチップを備え、複数の出力チャンネルからパラレルにデータ出力が可能なイメージセンサーと、前記イメージセンサーから出力された画像データを処理する制御部とを備える画像読取装置であって、前記イメージセンサーは、隣接していないセンサーチップのデータを、連続したデータとして出力するものであり、各センサーチップの出力データの間に、ダミーデータを挿入して前記制御部に出力し、前記制御部は、前記各センサーチップの出力データの間の前記ダミーデータを廃棄し、その他のデータを有効データとして処理する、ことを特徴とする。

ここで、前記イメージセンサーは、前記各センサーチップの出力データの、前又は後の少なくとも一方に前記ダミーデータを挿入する、ことを特徴としていてもよい。

また、前記イメージセンサーは、各読み取り処理において同じ階調値の前記ダミーデータを、前記各センサーチップの出力データの間に挿入する、ことを特徴としていてもよい。

また、前記ダミーデータは、黒色を示すデータである、ことを特徴としていてもよい。

また、シェーディング補正に使用される白基準データを読み取る場合、シェーディング補正に使用される黒基準データを読み取る場合、及び原稿の本読み取りを行う場合のいずれにおいても、前記ダミーデータが挿入される、ことを特徴としていてもよい。

上記の課題を解決するための本発明の他の態様は、複数のセンサーチップを備え、複数の出力チャンネルからパラレルにデータ出力が可能なイメージセンサーであって、隣接していないセンサーチップのデータを、連続したデータとして出力するものであり、各センサーチップの出力データの間に、ダミーデータを挿入して出力する、ことを特徴とする。

上記の課題を解決するための本発明の他の態様は、複数のセンサーチップを備え、複数の出力チャンネルからパラレルにデータ出力が可能なイメージセンサーと、前記イメージセンサーから出力された画像データを処理する制御部とを備える画像読取装置における画像読取制御方法であって、前記イメージセンサーは、隣接していないセンサーチップのデータを、連続したデータとして出力するものであり、前記イメージセンサーにおいて、各センサーチップの出力データの間に、ダミーデータを挿入するステップと、前記制御部において、前記各センサーチップの出力データの間の前記ダミーデータを廃棄するステップと、を含む、ことを特徴とする。

本発明の一実施形態の一例に係る画像読取装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態の一例に係るイメージセンサーにおける画像データの出力処理を説明する図である。 本発明の一実施形態の一例に係るイメージセンサーにおける画像データの出力処理及びデータ処理を説明する図である。 本発明の一実施形態の一例に係るイメージセンサーから出力される画像データの一例を説明する図である。 従来のイメージセンサーにおける画像データの出力処理の一例を説明する図である。 従来のイメージセンサーから出力される画像データの一例を説明する図である。

以下、本発明の実施形態の一例について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態の一例に係る画像読取装置の概略構成を示すブロック図である。

画像読取装置１０は、例えば、筐体の上面に原稿台（不図示）を備えた、いわゆるフラットベッド型画像読取装置である。画像読取装置１０は、ＣＩＳ方式のイメージセンサー２２０により透明板の原稿台に載置された原稿の画像を走査し、読み取る。

また、画像読取装置１０は、一般的なシェーディング補正を行うために使用する白基準データ及び黒基準データを生成するための機構を有している。

例えば、画像読取装置１０は、白基準データを生成するための機構として、筐体の上面に反射率の高い均一な反射面である白基準板（不図示）を備えている。画像読取装置１０は、光源２１０を発光（点灯）させて、イメージセンサー２２０により白基準板を読み取る。また、黒基準データを生成する場合、画像読取装置１０は、例えば、光源２１０の発光を停止（消灯）させた状態で読み取りを行い、黒基準データを生成する。

画像読取装置１０は、光源２１０及びイメージセンサー２２０を搭載したキャリッジ２００と、キャリッジ２００の移動を制御する駆動機構３００と、画像読取装置１０の全体を制御し、画像を読み取るための様々な処理を行う制御部１００と、を備えている。

キャリッジ２００は、イメージセンサー２２０を、光源２１０とともに副走査方向に運搬する。キャリッジ２００は、原稿台の盤面に対し平行なガイド用のシャフト等にスライド自在に取り付けられており、駆動機構３００のモーター（例えば、ＤＣモーター）３１０により回転するベルトにより牽引される。キャリッジの２００の移動量は、駆動機構３００のモーター３１０の回転量に応じてエンコーダーパルスを出力するエンコーダー３２０の出力値に基づいて制御される。

光源２１０は、例えば、赤色（Ｒ）ＬＥＤ、緑色（Ｇ）ＬＥＤ、青色（Ｂ）ＬＥＤからなり、各ラインの読み取りを行うため、ＲＧＢの３色の光を所定の順序で発生する。

イメージセンサー２２０は、原稿に反射した光を受光し、受光量に応じた電荷を蓄積し、画像データ（電気信号）として、制御部１００に送る。イメージセンサー２２０の詳細については、後述する。

制御部１００は、イメージセンサー２２０から出力されたアナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部１１０と、Ａ／Ｄ変換部１１０から出力されたデジタルデータに対して各種補正を行うデータ処理部１３０と、データ処理部１３０が各種補正を行うためのデジタルデータなどを記憶する記憶部１４０と、データ処理部１３０からのデータをパーソナルコンピューターなどのホストに送るための出力部１５０と、制御部１００内の各機能部を全体的に制御するとともに、キャリッジ２００内の光源２１０やイメージセンサー２２０、及び駆動機構３００を制御する読取制御部１２０と、を備えている。

なお、Ａ／Ｄ変換部１１０は、キャリッジ２００内の基板に搭載されていてもよい。

読取制御部１２０は、駆動機構３００のモーター３１０の回転を制御することにより、キャリッジ２００の移動を制御する。また、イメージセンサー２２０の読み取り動作に合わせて、光源２１０の点灯、消灯を制御する。

また、読取制御部は、イメージセンサー２２０の画像読み取り（本読み取り）、白基準データの読み取り、黒基準データの読み取り、を制御する。具体的には、イメージセンサー２２０に対して、イメージセンサー２２０にシフトパルスの供給を行い、光電変換素子に蓄積された電荷のシフトレジスターへの転送タイミング（次の電荷蓄積の開始タイミング）を制御する。また、読取制御部１２０は、イメージセンサー２２０が読み取ったデータのＡ／Ｄ変換部１１０への転送を制御する。

データ処理部１３０は、Ａ／Ｄ変換部１１０から出力されたデジタルデータにシェーディング補正などの各種補正を施して、出力部１５０に出力する。例えば、シェーディング補正を行う場合、データ処理部１３０は、Ａ／Ｄ変換部１１０から出力された画像データを記憶部１４０に記憶し、記憶部１４０に記憶された白基準データ及び黒基準データを用いて、対応する画素ごとに、所定の補正式に従ったシェーディング補正を行う。補正後、データ処理部１３０は、補正済みの画像データを、出力部１５０に出力する。データ処理部１３０の詳細については、後述する。

記憶部１４０は、データ処理部１３０が各種補正処理を行うためのデータを記憶する。具体的には、記憶部１４０は、白基準データを記憶する白基準データＤＢ（データベース）１４１と、黒基準データを記憶する黒基準データＤＢ１４２を有する。また、記憶部１４０は、シェーディング補正前後の画像データ（不図示）が記憶することもできる。

出力部１５０は、ネットワーク接続やＵＳＢ接続を行うためのインターフェイスを備え、データ処理部１３０から出力されたデジタルデータを、ホストコンピューターに送信する。

上記の制御部１００の主な構成要素は、主制御装置であるＣＰＵと、プログラム等が記録されたＲＯＭと、メインメモリーとしてデータ等を一時的に格納するＲＡＭと、ホスト等との入出力を制御するインターフェイスと、各構成要素間の通信経路となるシステムバスとを備えた一般的なコンピューターにより達成することができる。各処理を専用に行うように設計されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）で構成されていてもよい。Ａ／Ｄ変換部１１０は、アナログフロントエンドＩＣ（Integrated Circuit）で構成することができる。

本実施形態が適用された画像読取装置１０は、以上のような構成からなる。ただし、この構成は、本願発明の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、上記の構成に限られない。また、一般的な画像読取装置が備える他の構成を排除するものではない。また、画像読取装置１０は、さらにプリント機能や、ファクシミリ機能を有する複合機であってもよい。

また、上記した各構成要素は、画像読取装置１０の構成を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分類したものである。構成要素の分類の仕方や名称によって、本願発明が制限されることはない。画像読取装置１０の構成は、処理内容に応じて、さらに多くの構成要素に分類することもできる。また、１つの構成要素がさらに多くの処理を実行するように分類することもできる。また、各構成要素の処理は、１つのハードウェアで実行されてもよいし、複数のハードウェアで実行されてもよい。

次に、上述の画像読取装置１０において行われる特徴的な画像読み取りについて説明する。

図２は、本発明の一実施形態の一例に係るイメージセンサーにおける画像データの出力処理を説明する図である。図３は、本発明の一実施形態の一例に係るイメージセンサーにおける画像データの出力処理及びデータ処理を説明する図である。なお、図３では、説明を分かり易くするため、一つのチャンネルにおける処理を説明している。

図２に示すように、イメージセンサー２２０は、主走査方向に並んだ複数のセンサーチップ（チップ番号１〜６）からなる。出力チャンネル数は、２チャンネル（出力チャンネル１〜２）である。出力チャンネル１からは、隣接していないセンサーチップ１、３、５に蓄積された電荷が、隣接する（連続した）出力画像データとして順次出力される。出力チャンネル２からは、隣接していないセンサーチップ２、４、６に蓄積された電荷が、隣接する（連続した）出力画像データとして順次出力される。出力チャンネル１と出力チャンネル２からは、パラレルにデータが出力される。すなわち、各センサーチップは、（主走査方向の）先頭から順に、交互に異なるチャンネルに割り当てられている。

なお、各センサーチップは、光電変換素子（フォトダイオードＰＤ）と、シフトゲートと、シフトレジスターと、を備える。そして、シフトパルスの印加に応じてシフトゲートを開通させて、光電変換素子に蓄積された電荷をシフトレジスターへ転送し、シフトレジスターにより電荷を順次移動させながら出力する。シフトレジスターから出力された電荷は、電気信号（アナログデータ）として、Ａ／Ｄ変換部１１０に送られる。

データ処理部１３０は、Ａ／Ｄ変換部１１０を介して、イメージセンサー２２０の各チャンネルから出力された画像データ（デジタルデータ）を受けて、センサーチップ順に並び替えて、記憶部１４０に記憶する。例えば、図２の例の場合、データ処理部１３０は、出力チャンネル１のデータ（センサーチップ１、３、５）と、出力チャンネル２のデータ（センサーチップ２、４、６）を、センサーチップ番号順（１〜６）となるように、記憶部１４０に記憶する。このようにして、各センサーチップで読み取られた画像データは、元の原稿画像に対応するように並び替えられる。

ここで、本実施形態では、センサーチップのつなぎ目が画質に与える影響を小さくするため、画像読取装置１０は、以下のような構成を有する。

図２に示すように、イメージセンサー２２０は、各センサーチップから画像データを出力する際に、各センサーチップの画像データの先頭に、ダミー画素データを挿入する。この制御は、画像読み取り（本読み取り）、白基準データの読み取り、黒基準データ読み取りのいずれにおいても実行する。

例えば、図３に示すように、イメージセンサー２２０は、各センサーチップ（チップ番号２、４、６）の画像データ（画素１〜ｎ）の先頭に、ダミー画素（Ｄ１〜Ｄ２）を挿入して、順次出力する。ダミー画素は、黒色のデータとする。

データ処理部１３０は、Ａ／Ｄ変換部１１０を介して、イメージセンサー２２０の各チャンネルから出力された画像データを受信すると、各センサーチップ（チップ番号２、４、６）の画像データ（画素１〜ｎ）の間に挿入されている、ダミー画素（Ｄ１〜Ｄ２）を廃棄し、その他の画素データを有効データとして、記憶部１４０に記憶する。

上記のような制御を行うことにより、センサーチップのつなぎ目が画質に与える影響を小さくすることができる。図４を参照して説明する。図４は、本発明の一実施形態の一例に係るイメージセンサーから出力される画像データの一例を説明する図である。

図４（Ａ）〜（Ｃ）は、隣接する出力画像データとして出力された前チップと次チップのデータのつなぎ目付近の画素（前チップのｎ−４〜ｎ画素目と、次チップのＤ１〜Ｄ２ダミー画素、１〜５画素目）の信号レベルを示している。

図４（Ａ）は、シェーディング補正に使用される白基準データと黒基準データを示している。

本実施形態では、イメージセンサー２２０は、白基準データと黒基準データを生成する際にも、ダミー画素を挿入する。従って、白基準データにおいては、ダミー画素（Ｄ２）の直後の画素（１）は、ダミー画素（Ｄ２）の信号レベルに引っ張られ、信号レベルが下がる。黒基準データにおいては、ダミー画素（Ｄ２）は黒色であるため、先頭画素（１）への影響はない。

図４（Ｂ）は、前チップの最後尾の画素（ｎ）が白色であり、次チップの先頭画素（１）が黒色である場合を示している。このケースは、図２及び３のセンサーチップ２とセンサーチップ４の関係に対応する。

この場合、ダミー画素（Ｄ１）の信号レベルは、画素（ｎ）の信号レベルに引っ張られ、上がる。一方、ダミー画素（Ｄ２）は黒色であるため、先頭画素（１）への影響はない。従って、データ処理部１３０がダミー画素（Ｄ１、Ｄ２）を廃棄することにより、本来の原稿の色を適切に読み取ることができる。

図４（Ｃ）は、前チップの最後尾の画素（ｎ）が黒色であり、次チップの先頭画素（１）が白色である場合を示している。このケースは、図２及び３のセンサーチップ４とセンサーチップ６の関係に対応する。

この場合、画素（１）の信号レベルは、ダミー画素（Ｄ２）の信号レベルに引っ張られ、下がる。しかしながら、画素（１）の信号レベルは、白基準データにおける画素（１）の信号レベルと同じであるため、シェーディング補正の演算により、相殺され、適切な色に補正される。なお、シェーディング補正の演算に使用される補正式は、例えば、最大階調値×（入力階調値−黒基準値）／（白基準値−黒基準値）であり、入力階調値と白基準値が同じである場合、出力階調値は最大階調値となる。従って、データ処理部１３０が、ダミー画素（Ｄ１、Ｄ２）を廃棄することにより、本来の原稿の色を適切に読み取ることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明した。本実施形態によれば、センサーチップのつなぎ目が画質に与える影響を小さくする、又はなくすことができる。

なお、上記の本発明の一実施形態は、本発明の要旨と範囲を例示することを意図し、限定するものではない。多くの代替物、修正および変形例が当業者にとって明らかである。

例えば、上記の実施形態では、各センサーチップの画像データの間に挿入するダミー画素の数を２つとしているが、１つ、又は３つ以上としてもよい。

また、例えば、上記の実施形態では、ダミー画素を各センサーチップの画像データの先頭に挿入しているが、先頭ではなく後尾に挿入するようにしてもよい。また、画像データの先頭と後尾の両方に挿入するようにしてもよい。ダミー画素の数は、先頭と後尾とで異なっていてもよい。

また、例えば、上記の実施形態では、全てのセンサーチップの画像データの先頭に同じようにダミー画素を挿入しているが、前チップが存在する後チップ（例えば、図２のセンサーチップ３〜６）の先頭にだけダミー画素を挿入するようにしてもよい。

また、本発明は、上述した実施形態の２チャンネル構成の画像読取装置に限られず、３チャンネル以上の構成の画像読取装置にも適用できる。すなわち、隣接するデータのつなぎ目に、ダミー画素を挿入すればよい。

１０：画像読取装置、１００：制御部、１１０：Ａ／Ｄ変換部、１２０：読取制御部、１３０：データ処理部、１４０：記憶部、１４１：白基準データＤＢ、１４２：黒基準データＤＢ、１５０：出力部、２００：キャリッジ、２１０：光源、２２０：イメージセンサー、３００：駆動機構、３１０：モーター、３２０：エンコーダー

Claims (7)

1. 複数のセンサーチップを備え、複数の出力チャンネルからパラレルにデータ出力が可能なイメージセンサーと、前記イメージセンサーから出力された画像データを処理する制御部とを備える画像読取装置であって、
   前記イメージセンサーは、
   隣接していないセンサーチップのデータを、連続したデータとして出力するものであり、
   各センサーチップの出力データの間に、ダミーデータを挿入して前記制御部に出力し、
   前記制御部は、
   前記各センサーチップの出力データの間の前記ダミーデータを廃棄し、その他のデータを有効データとして処理する、
   ことを特徴とする画像読取装置。
2. 請求項１に記載の画像読取装置であって、
   前記イメージセンサーは、前記各センサーチップの出力データの、前又は後の少なくとも一方に前記ダミーデータを挿入する、
   ことを特徴とする画像読取装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像読取装置であって、
   前記イメージセンサーは、各読み取り処理において同じ階調値の前記ダミーデータを、前記各センサーチップの出力データの間に挿入する、
   ことを特徴とする画像読取装置。
4. 請求項１〜３いずれか一項に記載の画像読取装置であって、
   前記ダミーデータは、黒色を示すデータである、
   ことを特徴とする画像読取装置。
5. 請求項１〜４いずれか一項に記載の画像読取装置であって、
   シェーディング補正に使用される白基準データを読み取る場合、シェーディング補正に使用される黒基準データを読み取る場合、及び原稿の本読み取りを行う場合のいずれにおいても、前記ダミーデータが挿入される、
   ことを特徴とする画像読取装置。
6. 複数のセンサーチップを備え、複数の出力チャンネルからパラレルにデータ出力が可能なイメージセンサーであって、
   隣接していないセンサーチップのデータを、連続したデータとして出力するものであり、
   各センサーチップの出力データの間に、ダミーデータを挿入して出力する、
   ことを特徴とするイメージセンサー。
7. 複数のセンサーチップを備え、複数の出力チャンネルからパラレルにデータ出力が可能なイメージセンサーと、前記イメージセンサーから出力された画像データを処理する制御部とを備える画像読取装置における画像読取制御方法であって、
   前記イメージセンサーは、隣接していないセンサーチップのデータを、連続したデータとして出力するものであり、
   前記イメージセンサーにおいて、各センサーチップの出力データの間に、ダミーデータを挿入するステップと、
   前記制御部において、前記各センサーチップの出力データの間の前記ダミーデータを廃棄するステップと、を含む、
   ことを特徴とする画像読取制御方法。

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