JP5790100B2 - 画像読取装置、画像形成装置及び画像読取方法 - Google Patents

Description

本発明は画像読取装置、画像形成装置及び画像読取装置に係り、特に経時的な光量変動に対応して黒レベル補正を行う画像読取装置、この画像読取装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、デジタル複合機などの画像形成装置及びこれらの各装置で実行される画像読取方法に関する。

画像読取装置では、光源からの光を原稿にあて、CMOS、CCDなどの受光素子を用いたイメージセンサで画像を読み取っている。

このようなイメージセンサを使用した原稿搬送型の読取装置では、黒原稿（理想的に反射率０）を読み取らせた際のイメージセンサ出力は０になることが望ましい。しかしながら、
・ノイズによる暗出力
・迷光（直接、又はコンタクトガラスなどに反射して受光素子に入射する光）によるイメージセンサ出力
があるためにイメージセンサ出力は０にならない。かつ、この値が主走査方向の位置によって異なる値を持つために、画像品質が劣化してしまう。

このノイズによる暗出力、迷光の値は光源を点灯させた状態で黒原稿を読み取らせた際のイメージセンサ出力と等しくなる。しかしながら、読み取り用の光路上には通常白シェーディング用の白基準板若しくは白色ローラが存在しており、原稿読取開始前に理想的な黒原稿を読み取って暗出力、迷光の値を得ることは困難である。このため、従来は光源を消灯したときのイメージセンサの出力を黒レベルとして減算していた。

しかしながら、従来の減算方法では、迷光出力は黒レベルに含まれないため、迷光出力が大きくなると画像品質に悪影響を与えていた。

例えば原稿を搬送して読み取る方式の場合には原稿通過時に原稿が上下にばたつきやすく、ピントの位置が原稿からずれてしまう。その対策として、光源と原稿の間に拡散板を設けることで光を拡散させ、ピント位置を広くすることで原稿ばたつきによる読み取り画像への影響を低減する方法がある。しかしこの場合、拡散板の効果により迷光出力が大きくなってしまい、画像品質に悪影響を及ぼしてしまう。例えば図２８において、光源６から照射された光はコンタクトガラス２を通過する光（実線）と、コンタクトガラス２で反射する光（破線）の成分に分かれる。その際、図２８（ａ）に示すように拡散板４０がない場合はコンタクトガラス２で反射した光はイメージセンサ５の受光部５ａに入りにくいが、図２８（ｂ）に示すように拡散板４０があると、拡散板４０により光が拡散されるため、コンタクトガラス２で反射した光がイメージセンサ５の受光部５ａに入る可能性が高くなる。このようなケースでは迷光出力が大きくなるため、画像品質に悪影響を及ぼしてしまう。

そこで、特許文献１（特開平８−９８０１７号公報）では、予め光源点灯時の黒原稿読取データと光源消灯時のイメージセンサ出力データの差分を保持しておき、原稿読取直前に光源消灯時のイメージデータの出力データを取得し、保持された差分と原稿読取直前の光源消灯時の出力データとの和を黒データとしてシェーディング処理を行う技術が提案されている。

しかしながら、特許文献１記載のように処理したとしても、光源からの光量が経時によって変化した場合、基準が予め保持された光源点灯時の黒原稿読み取りデータと光源消灯時のイメージセンサ出力データの差分であることから、原稿読取直前の光源の光量が光源点灯時のものから変化していれば、比較基準が異なることになる。そのため、このような光源の光量変化に伴って迷光の光量も変化した場合には正確な黒レベル補正値を得ることはできなかった。

そこで本発明が解決しようとする課題は、経時による迷光の光量の変化があった場合にも、正確な黒レベル補正値を得ることにある。

前記課題を解決するため、本発明は、原稿に光を照射する光源と、前記原稿が反射した光を取得する受光素子と、予め、前記光源を点灯して黒基準板を前記受光素子に読み取らせたときの前記受光素子の出力と、前記光源を消灯したときの前記受光素子の出力との差から、迷光による第１の出力を取得させ、そのときの前記光源の光量を第１の光量として記憶する第１の記憶手段と、原稿の読み取り開始前に、前記光源の光量を第２の光量として取得し、前記第１の光量と前記第２の光量の比と、前記予め取得した第１の出力に基づいて、前記受光素子の出力を補正する補正手段と、を備えた画像読取装置を特徴とする。

本発明によれば、経時による迷光の光量の変化があった場合にも、正確な黒レベル補正値を得ることができる。

本発明の実施例１における画像読取部の機械的構成を副走査方向から見た図である。 図１を主走査方向から見た図である。 実施例１において、黒レベルを除去するために予め取得し、メモリに保持するデータを示す図である。 読み取り開始前に取得し、保持するデータを示す図である。 図３に示すデータをメモリに保持する処理手順、及び図５に示すデータの算出処理と黒レベル補正値算出の処理手順を示すフローチャートである。 実施例１における画像読取装置の信号処理構成を示すブロック図である。 実施例２における読取部の機械的構成を副走査方向から見た図である。 図７のコンタクトガラスの下面に反射部材を設けた例を示す図である。 図８の反射部材を中間色とした例を示す図である。 実施例２において、黒レベルを除去するために予め取得し、メモリに保持するデータを示す図である。 実施例２において、読み取り開始前に取得し、保持するデータを示す図である。 実施例３における読取部の機械的構成を副走査方向から見た図である。 実施例４における読取部の機械的構成を副走査方向から見た図である。 図１３を主走査方向から見た図である。 実施例４において、黒レベルを除去するために予め取得し、メモリに保持するデータを示す図である。 実施例４において、読み取り開始前に取得し、保持するデータを示す図である。 図１５に示すデータをメモリに保持する処理手順、及び図１６に示すデータの算出処理と黒レベル補正値算出の処理手順を示すフローチャートである。 実施例４における画像読取装置の信号処理構成を示すブロック図である。 図１８に示した光量検知部の回路構成の詳細を示す回路図である。 実施例２及び３の場合に適用される黒レベル補正値の更新までの処理手順を示すフローチャートである。 実施例５に係る読取部の機械的構成を主走査方向から見た図である。 光源となるＬＥＤアレイを副走査方向から見た図である。 図２２に示したＬＥＤアレイを使用した場合における光量分布を示した図である。 実施例５において、黒レベルを除去するために予め取得し、メモリに保持するデータを示す図である。 読み取り開始前に取得し、保持するデータを示す図である。 迷光出力の算出方法を示す図である。 図２４に示すデータをメモリに保持する処理手順、及び図２５に示すデータの算出処理と黒レベル補正値算出の処理手順を示すフローチャートである。 従来技術における拡散板の有無による照明光の反射の状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態について以下の実施例に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施例において、同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

本実施例１は、原稿搬送型の画像読取装置の黒レベル補正値除去に際して、
１）予め迷光によるイメージセンサ出力Ｘ（ｎ）（ｎ：主走査画素）とそのときの光量Ｙを取得しておく。
２）次に、原稿読み取り開始直前に光源消灯時のイメージセンサ出力データＺ’（ｎ）と光量Ｙ’を取得する。
３）両者の光量の比Ｙ’／Ｙにより迷光成分の補正値Ｘ’（ｎ）＝Ｙ’／Ｙ＊Ｘ（ｎ）を算出し、原稿読み取りの際にＸ’（ｎ）とＺ’（ｎ）の和を黒レベル補正値として原稿読み取り値から除去する。
ことが特徴になっている。

これは光量が主走査方向で一律に変動する光学系を使用した場合に特に有効である。なお、光量が主走査方向で一律に変動する光学系というのは、例えば、１光源で導光体を使って全主走査に光を照射するような方式（ライトガイド方式）などである。また、光量はイメージセンサ出力に対応する。

図１は画像読取装置の読取部の機械的構成を副走査方向から見た図、図２は主走査方向から見た図である。これらの図において、画像読取装置１は、コンタクトガラス２、本体カバー３、白基準板４、及びイメージセンサ５を備えている。イメージセンサ５の側部には更に光源６を備え、両者で読取部７を構成する。本体カバー３はコンタクトガラス２の上面側に配置され、本体カバー３とコンタクトガラス２の間に白基準板４が設けられている。また、イメージセンサ５は、コンタクトガラス２の下面側に、コンタクトガラス２の上面に置かれる原稿の被読み取り面と受光部５ａが対向するように配置される。イメージセンサ５は主走査方向に複数の光電変換素子（ＣＭＯＳ又はＣＣＤセンサチップ）を列状若しくは千鳥状に並べたものである。また、イメージセンサ５の近傍に設けられた光源６の光路上に白基準板（又は白板ローラ）４が設けられる。白基準板４は主走査方向の光量ムラやセンサ感度ムラによる画像ムラを補正するシェーディング補正データを得るための基準板である。なお、コンタクトガラス２はイメージセンサ５の保護機能も有する。原稿は読み取りの際に白基準板４とコンタクトガラス２の間の空間部Ａを通過する。

以上の構成により、光源６から照射された光はコンタクトガラス２を透過し、原稿面で反射し、再度コンタクトガラス２を透過してイメージセンサ５の各画素（素子）素子に入射する。この入射光量に応じて光電変換素子の出力（電圧）が変化することによって原稿の濃度を読み取ることになる。また、ここでは光源は１つとし、導光体を使って主走査方向全域に照射させているとすると、光量の変動は全主走査方向で一律に発生する。

図３は黒レベルを除去するために予め取得し、後述のメモリに保持するデータを示す図である。ここでいう予めとは、画像読取装置製造時、あるいは市場で必要と判断した場合に取得するもので、原稿読み取り前の予め設定されたタイミングである。横軸は主走査画素（全Ｎ画素）、縦軸はイメージセンサ出力である。また、図５（ａ）は図３に示すデータをメモリに保持する処理手順を示すフローチャートである。

この処理では、まず、光源６を消灯しイメージセンサ出力Ｚ（ｎ）を全主走査画素取得する（ｎは全Ｎ画素中のｎ画素目、ｎ≦Ｎ、ｎ，Ｎともに正の整数）（ステップＳ１０１）。次に光源６を点灯させ、黒画像を読み取らせたときのイメージセンサ出力Ｖ（ｎ）を全主走査画素取得する（ステップＳ１０２）。黒画像の読み取りには、例えば、黒色原稿を読み取らせて取得する場合と、黒色原稿を使用せずに取得する場合がある。黒色原稿を使用する場合は原稿による影響をなくすため、均一かつ光沢度のない（拡散度１００％の）黒色原稿を使用する。また、上記原稿を使用しない場合は、読み取り用の光源６以外の光がイメージセンサ受光部５ａに全く入らない空間（暗室や装置を暗幕で覆うなど）において本体カバー３及び白基準板４を取り外した状態にし、読み取り用光源６を点灯した時のイメージセンサ出力を得る。

このようにして黒原稿読み取り出力Ｖ（ｎ）を取得したときの迷光出力Ｘ（ｎ）を、
Ｘ（ｎ）＝Ｖ（ｎ）−Ｚ（ｎ） ・・・（１）
によって演算し、メモリ１に保持する（ステップＳ１０３）。式（１）における迷光出力Ｘ（ｎ）は光源点灯時の黒レベルの変化分である。なお、メモリは第１ないし第４の記憶手段に総括的に対応するもので、メモリ１，メモリ２，メモリ３，メモリ４が後述のメモリ３２に設けられている。なお、メモリ１，メモリ２は不揮発性のメモリが、メモリ３，メモリ４は揮発性のメモリがそれぞれ使用される。

その後、光源６を点灯させ、白基準板４を読み取らせたときのイメージセンサ出力Ｗ（ｎ）を全主走査画素分取得する（ステップＳ１０４）。これから先ほど取得したイメージセンサ出力Ｚ（ｎ）を
Ｙ（ｎ）＝Ｗ（ｎ）−Ｚ（ｎ） ・・・（２）
から算出（減算）し、光量成分Ｙ（ｎ）を算出する（ステップＳ１０５）。さらに、この光量成分Ｙ（ｎ）のうちの一部の領域（Ｋ画素分の素子）における平均値である平均光量Ｙを
Ｙ＝１／Ｋ＊ΣＹ（ｎ） ・・・（３）
から算出し、この平均光量Ｙを初期光量としてメモリ２に保持する（ステップＳ１０６）。

図３に示されたデータは、上記Ｚ（ｎ）、Ｘ（ｎ）＝Ｖ（ｎ）−Ｚ（ｎ）、Ｖ（ｎ）、Ｙ（ｎ）＝Ｗ（ｎ）−Ｚ（ｎ）及びＷ（ｎ）で得られたデータである。

図４は読み取り開始前に取得し、保持するデータを示す図である。横軸は主走査画素（全Ｎ画素）、縦軸はイメージセンサ出力である。また、図５（ｂ）は図４に示すデータの算出処理と黒レベル補正値算出の処理手順を示すフローチャートである。なお、この処理は読み取り動作の開始直前に、読み取り動作を行うたびに実施される。

この処理では、まず、光源６を消灯し、イメージセンサ出力Ｚ’（ｎ）を全主走査画素取得し、メモリ３に保持する（ステップＳ２０１）。

次に光源６を点灯させ、白基準板４を読み取らせたときのイメージセンサ出力Ｗ’（ｎ）を取得する（ステップＳ２０２）。これに先ほど取得したイメージセンサ出力Ｚ’（ｎ）を
Ｙ’（ｎ）＝Ｗ’（ｎ）−Ｚ’（ｎ） ・・・（４）
から算出（減算）し、光量成分Ｙ’（ｎ）を算出する（ステップＳ２０３）。さらに、このＹ’（ｎ）のうちの前記Ｋ画素分の素子に対応する一部の領域における平均値Ｙ’を
Ｙ’＝１／Ｋ＊ΣＹ’（ｎ） ・・・（５）
から算出し、この平均値Ｙ’を読み取り開始前の光量としてメモリ４に保持する（ステップＳ２０４）。

これにより、光量の変動量に対して迷光量が比例する光学系を持つ装置であれば、メモリ１，２，４に保持したデータから読み取り開始前の迷光成分Ｘ’（ｎ）を、
Ｘ’（ｎ）＝Ｘ（ｎ）＊Ｙ’／Ｙ ・・・（６）
により算出し（ステップＳ２０５）、この迷光成分Ｘ’（ｎ）とメモリ３に保持したイメージセンサ出力Ｚ’（ｎ）との和を黒レベル補正値Ｖｃ
Ｖｃ＝Ｘ’（ｎ）＋Ｚ’（ｎ） ・・・（７）
として得ることができる（ステップＳ２０６）。

図５の処理手順では例えば黒板（黒原稿：光沢度がなく、反射率０の原稿）を移動させる必要がないため、生産性を落とすことなく黒レベル補正値Ｖｃを得ることができる。黒板の移動は、例えば、可動式の黒板を設置し、原稿読み取りに直前にその黒板をイメージセンサ光源の光路を遮断するように移動させて黒板を読み取って黒レベル補正値を取得し、黒レベルを除去するという方式の場合に実行される。

なお、図４に示されたデータは、上記Ｚ’（ｎ）、Ｘ’（ｎ）＝Ｘ（ｎ）×Ｙ’／Ｙ、Ｙ’（ｎ）＝Ｗ’（ｎ）−Ｚ’（ｎ）及びＷ’（ｎ）で得られたデータである。また、図３及び図４において、点線で示したデータがステップＳ２０６で暗減算に使用されるデータである。

図６は本実施例１における画像読取装置の信号処理構成を示す機能ブロック図である。本実施例１における信号処理部は、読取部７、ＣＰＵ２０及び信号処理部３０から基本的に構成され、三者間で信号の授受が行われる。読取部７はイメージセンサ５とＡ／Ｄ変換器８を備え、信号処理部３０は黒レベル算出部３１と黒減算部３５を備え、黒レベル算出部３１はメモリ３２と演算器３３を含む。メモリ３２は前述の第１ないし第４のメモリ１，２，３，４を含む。

イメージセンサ５からの出力はＡ／Ｄ変換部８でデジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号は黒レベル補正値を算出する場合、すなわち、図３及び図４に示した値を求める場合には黒レベル算出部３１へ送られ、原稿を読み取る場合は黒減算部３５に送られる。黒レベル算出部３１ではメモリ３２に保持している各種データから図３及び図４に示した黒レベル補正値を算出するための演算を行う。黒減算部３５では、Ａ／Ｄ変換器１１から送られてきた画信号から黒レベル算出部３１で算出した黒レベル補正値Ｖｃを減算する処理を行う。ＣＰＵ２０は読取部７及び信号処理部３０に対して各種制御を行う。なお、ＣＰＵ２０は図示しないＲＯＭに格納されたプログラムコードを図示しないＲＡＭに展開し、ＲＡＭをワークエリア及びデータバッファとして使用しながら当該プログラムコードに従って処理することにより、プログラムで設定された制御を実行する。また、黒レベル算出部３１は演算処理を実行するが、演算処理は例えばＡＳＩＣなどの論理回路が使用される。

図７は本実施例２における読取部の要部を副走査方向から見た図で、実施例１のコンタクトレンズ２の下面の一部に反射部材２ａを設けたものである、その他の各部は実施例１と同等に構成されている。

この実施例２では、製品上の有効読み取り範囲をＥ、イメージセンサ５の有効読み取り範囲をＦとし、イメージセンサ５の有効読み取り範囲Ｆ内であって製品上の有効読み取り範囲Ｅの領域外のコンタクトガラス２の下面の予め設定された領域（以下、平均化領域と称する）Ｄに反射部材２ａが設置されている。この反射部材は光源の光量を測定するために設けられたもので、光源６からの光路を前記平均化領域Ｄ内で遮るようになっている。本実施例２では、この平均化領域Ｄ内で反射される一部の反射光の平均読み取り値（出力値）を光量値として前記メモリ２、（４）に保持することによって黒レベル補正値Ｖｃを算出する。また、前記平均化領域Ｄと前記範囲Ｅの間に領域（以下、緩衝領域と称する）Ｃ分だけ間が開いているが、これはフレアの影響により反射部材での反射光が有効読み取り範囲Ｅ内入らないようにするためである。ちなみに、この緩衝領域Ｃは、白基準板４の下面からイメージセンサ５の受光面５ａまでの距離をＢとしたときに、２×Ｂ程度の距離を持たせておけば良い。これにより、フレアの影響を避けることができる。

この実施例２は、コンタクトガラス２の下面に反射部材２ａを設け、その反射部材２ａを設けた部分で光量をモニタするように構成されたものであるが、このように構成することによりモニタする部分に傷が付きにくく、前述の実施例１と比較して正確に光量をモニタしやすいという利点がある。製品上の有効読み取り範囲Ｅはイメージセンサ５の有効読み取り範囲Ｆよりも小さくなるが、イメージセンサ５を主走査方向に千鳥に配置して読み取る構成の場合は、千鳥配置のオーバーラップ部に反射部材２ａを設けるようにすると、有効読み取り範囲Ｅに特に影響を与えることはない。

図８は図７のコンタクトガラス２の下面を示す図である。同図に示すように、コンタクトガラス２の下面の平均化領域Ｄには白色の反射部材２ａが設けられている。このように反射部材２ａを白色とすると、反射光が多いため光量の比が正確に求めやすい。

図９は反射部材２ａを中間色としたもので、反射部材２ａは白基準板４よりも光源に近いため反射量が多くなる。そこで、イメージセンサ出力が飽和しにくいように反射率を白濃度より下げた中間色を使用した例である。

図１０は実施例２において、黒レベルを除去するために予め取得し、メモリ３２に保持するデータを示す図であり、実施例１における図３に対応する。この実施例２では、Ｘ（ｎ）をメモリ１に保持するところまでは実施例１と同じである。その後、光源点灯時のイメージセンサ出力Ｗ（ｎ）を取得し、式（２）に基づいてＺ（ｎ）との差分Ｙ（ｎ）を演算するが、必要となるデータは平均化領域Ｄのデータのみである。そこで、この平均化領域Ｄ内のＫ画素分（Ｄ領域内の一部）の平均光量Ｙを前記式（３）に基づいて算出し、メモリ２に保持する。なお、処理手順も白基準板４の読み取りに代えて反射部材２ａを読み取る点が異なるだけで図４に示したフローチャートに準じて処理される。

図１１は実施例２において読み取り開始前に取得し、保持するデータを示す図である。この処理手順も基本的には実施例１の図５と同様である。ただし、光量Ｙ’の算出には平均化領域Ｄ内のデータを使用する。

そして、図１０及び図１１に示されるデータを使用して、前記式（７）により黒レベル補正値Ｖｃを得ることができる。

その他、特に説明しない各部及び各部の処理は実施例１と同等に構成され、同様に処理される。

図１２は本実施例３における読取部の機械的構成を副走査方向から見た図である。本実施例３は図８に示した実施例２に対して主走査方向下流側にも前記第１及び第２の領域Ｄ，Ｃと同様の第３及び第４の領域Ｄ’、Ｃ’を設けた構成としたものである。すなわち、イメージセンサ５の両側に反射部材２ａ，２ａ’を設けた構成となっている。従って、製品上の有効読み取り範囲Ｅは第２及び第４の領域Ｃ，Ｃ’の内側のみに縮小されるが、その他の各部は実施例２と同様である。

この実施例３では、光量は第１及び第３の領域Ｄ，Ｄ’の読み取り値の平均を用いてモニタする。黒レベル補正値Ｖｃを得るための処理及び演算は実施例１及び実施例２に準じる。

このように両側２個所に反射部材２ａ，２ａ’を設けて黒レベル補正値Ｖｃを得るようにすると、有効読み取り範囲Ｅが実施例２よりも更に小さくなるがイメージセンサ５の両端で測定するので、イメージセンサ５の両端で光量変動が異なってしまった場合でも、その影響を小さくすることができる。また、実施例３のように有効読み取り範囲Ｅが実施例２よりも更に小さくなったとしても、イメージセンサ５を主走査方向に千鳥に配置して読み取る構成の場合は、実施例２と同様に各イメージセンサ５のオーバーラップ部を第１及び第３の領域Ｄ，Ｄ’として使用できるので問題はない。

この実施例３の場合も、実施例２の図１０及び図１１に示されるデータと同様して算出されるデータを使用して、前記式（７）により黒レベル補正値Ｖｃを得ることができる。

その他、特に説明しない各部及び各部の処理は実施例２と同等に構成され、同様に処理される。

図１３は本実施例４における読取部の機械的構成を副走査方向から見た図、図１４は図１３を主走査方向から見た図である。実施例４は実施例１における光源６の近傍に光量センサ１０を設けた形となる。実施例１では白基準板４の読み取り値で光量をモニタしていたが、この実施例４は別途設けた光量センサ１０によって光源６の光量を測定する。このように構成すると、他の実施例ではモニタする白基準板４や反射部材２ａ，２ａ’に傷がついた場合に正確に光量がモニタできなくなるが、この実施例４では光源を直接モニタしているので傷による影響がない。

本実施例４では、図１３に示すように副走査方向から見たときに光量センサ１０はコンタクトガラス２の主走査方向上流側の端部と若干重複する位置であって、主走査方向から見たときに図１４に示すように光源６の中心と対応する位置に配置され、当該位置で光源からの光量を検出する。

図１５は黒レベルを除去するために予め取得し、メモリに保持するデータを示す図であり、図１７（ａ）は図１５に示すデータをメモリに保持する処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ３０１からステップＳ３０３までは、実施例１のステップＳ１０１からステップＳ１０３までと同一である。次に、光源６を点灯させ、そのときの光量Ｐを光量センサで測定する（ステップＳ３０４）。ただし、実施例１〜３と異なり光量センサ１０を使用する場合はゲインの変化に対応できないため、このときのゲインＧを用い、光量Ｙを、
Ｙ＝ Ｐ＊Ｇ ・・・（８）
としてメモリ２に保持しておく（ステップＳ３０６）。ただし、ゲインＧは図１７のフローチャートで処理している間は変化しないものとする。

図１６は読み取り開始前に取得し、保持するデータを示す図であり、図１７（ｂ）は図１６に示すデータの算出処理と黒レベル補正値算出の処理手順を示すフローチャートである。

図１７（ｂ）において、まず、光源６を消灯しイメージセンサ出力Ｚ’（ｎ）を全主走査画素取得し、メモリ３に保持する（ステップＳ４０１）。次に光源６を点灯させ、そのときの光量Ｐ’を光量センサ１０で測定し（ステップＳ４０２）、このときのゲインＧ’を得る（ステップＳ４０３）。さらにこのときのゲインＧ’から光量Ｙを
Ｙ＝Ｐ’＊Ｇ’ ・・・（９）
から算出し、メモリ４に保持する（ステップＳ４０４）。

これにより、光量の変動量に対して迷光量が比例する装置であれば、メモリ１，２，３，４に保持したデータと現在のゲイン値から読み取り開始前の迷光成分Ｘ’（ｎ）を
Ｘ’（ｎ）＝Ｘ（ｎ）＊Ｙ’／Ｙ＊Ｇ’／Ｇ ・・・（１０）
によって算出することができる（ステップＳ４０５）。

算出した迷光成分Ｘ’はステップＳ４０６においてステップＳ４０１で取得したセンサ出力Ｚ’（ｎ）と加算され、黒レベル補正値Ｖｃとして前記式（７）によって
Ｖｃ＝Ｘ’（ｎ）＋Ｚ’（ｎ） ・・・（１１）
と得ることができ、画信号データから黒レベル補正値Ｖｃを減算することによって黒減算部３５で黒レベルを除去することができる。ただし、ゲインＧ’は図１７のフローチャートで処理している間は変化しないものとする。

図１８は、本実施例４における画像読取装置の信号処理構成を示すブロック図である。この信号処理構成では、図７に示した実施例１の構成に対して光量検知部１５を設けた点が異なるだけで、他の構成は同一である。光量検知部１５は光量センサ１０の出力に基づいて光源６からの光量を検知する機能を有し、ＣＰＵ２０と黒レベル算出部３１の演算器３３と接続され、信号の送受が相互に可能となっている。

図１９は図１８に示した光量検知部１５の回路構成の詳細を示す回路図である。光量検知部１５の光量センサ１０としてはフォトダイオード１６が使用され、画像読取装置がカラースキャナである場合、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ全てにおいて有効な感度を持つフォトダイオードが使用される。すなわち、光源６に応じて有効な感度を持つフォトダイオードが使用される。フォトダイオードでは入射した光を電流値Ｉに変え、ＯＰアンプ１７で増幅し、
Ｖｉｎ＝ＩＲ
の入力電圧を得る。

これをＡ／Ｄ変換器８でデジタル信号に変換する。本実施例ではｂ０からｂ９までの１０ｂｉｔ出力としている。なお、出力ビット数は、所望の精度に応じて変更することも可能である。フォトダイオード１６は光量と電流値が比例関係にあるので、光量に比例したデジタル信号が黒レベル算出部３０に入力されることになる。黒レベル算出部３０では予め取得しておいたＡＤ変換後の光量と読み取り開始前に取得したＡＤ変換後の光量の比を算出し、光量の変動量を検出する。

その他、特に説明しない各部は実施例１と同等に構成され、同様に機能する。

なお、実施例２ないし４のように構成した場合、原稿読み取り中も光源の光量値を得ることができる。そのため、原稿読み取り中に、例えば温度変化などによって光量が変わってしまってもその都度補正をすることが可能である。図２０は実施例２及び３の場合に適用される黒レベル補正値の更新までの処理手順を示すフローチャートである。

同図において、読み取りが開始されるとＴ（ｍｓ）待つ（ステップＳ５０１）。この待ちはＴ（ｍｓ）毎に黒レベル補正値更新動作を行うためのものである。Ｔ（ｍｓ）後にまだ読み取り中の場合（ステップＳ５０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ５０３からステップＳ５０７において黒レベル補正値更新動作を行う。

ステップＳ５０３ないしステップＳ５０６の処理手順は、図６に示したステップＳ２０２ないしステップＳ２０５の処理手順と同一である。ステップＳ５０５及びステップＳ５０６でＹ’（ｎ）及びＸ’（ｎ）を算出し、これからステップＳ５０７で黒レベル補正値Ｖｃが求まると、求められた黒レベル補正値Ｖｃに更新し、ステップＳ５０１に戻ってＴ（ｍｓ）の待ちを行う。これを読み取りが終了するまで繰り返す（ステップＳ５０２：Ｎｏ）。黒減算では黒レベル補正値Ｖｃが更新された時点でその更新された値を使って黒減算し続ける。

実施例１ないし４では、黒レベル補正値Ｖｃを得て黒レベルを除去するため、
・迷光出力（全主走査分）
・そのときの光量Ｙ
を取得して保持しておき、読み取り開始前に暗出力と光量Ｙ’を取得し、Ｙ’／Ｙの比から迷光出力を補正し、暗出力と補正した迷光出力の和を黒レベルとして除去するように構成されている。

しかし、前記実施例では、光量変動分Ｙ’／Ｙを主走査方向で一定としているため、ＬＥＤサイドライト方式、例えば、高輝度ＬＥＤを導光体で主走査全域に照射させる方式のように光量の変動が主走査でほぼ一定である場合は良いが、ＬＥＤを主走査方向に複数個並べる構成、あるいはＸｅランプを使用した場合などのように主走査方向で光量の変動が異なる場合には正確な補正ができなくなる。

本実施例５は、このような場合に対応した例であり、ある読み取り範囲毎に光量変動を取得して迷光出力を補正することにより、主走査方向で光量の変動に違いがあっても正確に迷光出力を算出し、黒レベル除去を可能としたものである。

すなわち、本実施例５は、画像読取装置の黒レベル補正値除去に際して、
１）まず全主走査をブロックに区分け（ブロック数ｂ）する。
２）次ぎに、予め（読取装置製造時など）迷光出力Ｘ（ｎ）（ｎ：主走査画素）を取得しておき、さらにそのときの各ブロック内の光量Ｙ（ａ）（ａ：１〜ｂ）取得しておく。
３）原稿読み取り開始直前に光源消灯時のイメージセンサ出力データＺ（ｎ）とブロック毎の光量Ｙ’（ａ）を取得する。
４）両者の光量の比Ｙ’（ａ）／Ｙ（ａ）により各ブロック内の迷光成分の補正値Ｘ’（ｎ）＝Ｙ’（ａ）／Ｙ（ａ）＊Ｘ（ｎ）を算出し、原稿読み取りの際にＸ’（ｎ）とＺ’（ｎ）の和を黒レベル補正値として原稿読み取り値から除去する。
ことを特徴とする。

以下、図面を参照し、詳細に説明する。

図２１は本実施例５に係る読取部の機械的構成を主走査方向から見た図であり、副走査方向から見た場合は図１（実施例１参照）に相当する。また、画像読取装置の信号処理構成も実施例１の処理構成を同一である。

本実施例５は図２１から分かるように実施例１の光源６をＬＥＤアレイ１２に置き換えたもので、ＬＥＤアレイ１２は複数のＬＥＤ１３と、これらのＬＥＤ１３を搭載した基板１４からなる。その他の各部は実施例１と同一である。

図２２は光源となるＬＥＤアレイを副走査方向から見た図である。本実施例で示す光源６はＬＥＤ１３を主走査方向にアレイ状に複数個並べた構成になっている。また、原稿読み取り領域Ｈを主走査方向に所定間隔で複数のブロックにブロック分けしている。このブロック分けはのちの平均光量をブロック毎に算出する際の区分けである。本実施例５ではＬＥＤ１３の配置間隔でブロック分けしているが、それ以外のブロック分けでも良い。なお、図では、ブロック分けは１，２，・・・，ｂ−１，ｂ（ｂ：２以上の正の整数）のように設定されている。

図２３は図２２に示したＬＥＤアレイ１２を使用した場合における光量分布を示した図である。同図において、実線が初期（画像読取装置製造時など）の光量分布を示し、点線が初期からある期間経った後（読み取り開始前）の光量分布を示す。光量分布は経時的に変動し、さらにその変動はＬＥＤ１３毎にバラツキを持つ。そのため光量変動は全体として主走査でバラツキを持つことになる。このようなバラツキがある場合には、前述の特許文献１に記載されたような方式では正確な黒レベル補正を行うことはできない。

そこで、本実施例５では、まず、以下のようにして黒レベルを算出する。
図２４は黒レベルを除去するために予め取得し、メモリに保持するデータを示す図である。ここでいう予めとは、実施例１と同様に画像読取装置製造時や市場で必要と判断した場合に取得するものである。横軸は主走査画素（全Ｎ画素：Ｎは正の整数）、縦軸はイメージセンサ出力を示す。また、図２７（ａ）は図２４に示すデータをメモリに保持する処理手順を示すフローチャートである。

図２７（ａ）において、まず、光源６のＬＥＤ１３を消灯し、イメージセンサ出力Ｚ（ｎ）を全主走査画素Ｎ分取得する（ｎは全Ｎ画素中のｎ画素目）（ステップＳ６０１）。次に光源６のＬＥＤ１３を点灯させ、黒画像を読み取らせたときのイメージセンサ出力Ｖ（ｎ）を全主走査画素取得する（ステップＳ６０２）。黒画像の読み取りは実施例１と同様である。

黒画像を読み取らせたときのイメージセンサ出力Ｖ（ｎ）を取得し、迷光出力Ｘ（ｎ）を、
Ｘ（ｎ）＝Ｖ（ｎ）−Ｚ（ｎ） ・・・（１）
から演算し、メモリ１に保持する（ステップＳ６０３）。

次に、光源６のＬＥＤ１３を点灯させ、図２３の白基準板４を読み取らせたときのイメージセンサ出力Ｗ（ｎ）を全主走査画素Ｎ分取得する。これに先ほど取得した光源消灯時のイメージセンサ出力Ｚ（ｎ）を減算し、
Ｗ（ｎ）−Ｚ（ｎ） ・・・（２）
を求める（ステップＳ６０５）。さらに、このＷ（ｎ）−Ｚ（ｎ）を各ブロックで平均し、平均光量Ｙ（１）〜Ｙ（ｂ）を算出し、メモリ２に保持する（ステップＳ６０６）。

図２５は読み取り開始前に取得するデータを示す図、図２６は迷光出力の算出方法を示す図、図２７（ｂ）図２６に示すデータの算出処理と黒レベル補正値算出の処理手順を示すフローチャートである。なお、図２７（ａ）の処理によって図２４に示した原稿読み取り前のブロック毎の光量Ｙ（１）〜Ｙ（ｂ）、及び初期迷光出力Ｘ（ｎ）が取得されている。

図２７（ｂ）において、まず光源６のＬＥＤ１３を消灯し、イメージセンサ出力Ｚ’（ｎ）を全主走査画素Ｎ分取得し、メモリ３に保持する（ステップＳ７０１）。次に光源６を点灯させ、白基準板４を読み取らせたときのイメージセンサ出力Ｗ’（ｎ）を取得する（ステップＳ７０２）。この結果が、図２７の光源消灯時のセンサ出力（暗出力）Ｚ’（ｎ）と光源点灯時の白基準板読み取り出力Ｗ’（ｎ）である。

これに先ほど取得したイメージセンサ出力Ｚ’（ｎ）を減算して読み取り開始前の光量分布、
Ｗ’（ｎ）−Ｚ’（ｎ） ・・・（４）’
を算出する（ステップＳ７０３）。次に、前記光量分布Ｗ’（ｎ）−Ｚ’（ｎ）に関してブロック毎に平均値を算出し、ブロック毎の平均光量Ｙ’（１）〜Ｙ’（ｂ）を算出する。これにより、初期状態からのブロック毎の光量変動量
Ｙ’（１）／Ｙ（１）〜Ｙ’（ｂ）／Ｙ（ｂ） ・・・（１２）
が算出される。迷光出力Ｘ’（ｎ）はこの光量変動量に比例するため、初期の迷光出力Ｘ（ｎ）より
Ｘ’（ｎ）＝Ｘ（ｎ）＊Ｙ’（ａ）／Ｙ（ａ） ・・・（１３）
ただし ａ＝１，２，…，ｂ
で算出できる（ステップＳ７０５）。このときのａ値はｎ画素目が含まれるブロックＮｏを示しており、例えばブロック幅が３００一定である場合、
ｎ＝１〜３００のとき ａ＝１、
ｎ＝３０１〜６００のとき ａ＝２
・
・
・
となる。

そして、ステップＳ７０５で算出した迷光出力Ｘ’（ｎ）と読み取り開始前に取得した暗出力Ｚ’（ｎ）の和が黒レベルとなるため、両者の和、
Ｘ’（ｎ）＋Ｚ’（ｎ） ・・・（１４）
を図７に示した黒減算部３５に送り、黒減算部３５でＡ／Ｄ変換器８から送られてくる原稿読み取り値から前記式（１４）で算出される和を減算することによって黒レベルの補正が可能となる。

以上のように、本実施例５では図２２に示したように任意の若しくは所定のブロック１〜ｂに分けて光量変動を各々算出したが、このブロックの幅は変更することもできる。すなわち、ブロック幅を狭めればそれだけ精度良く光量変動を算出することが可能であり、ブロック幅を広げれば、その分保持データ量が少なくなる。また、コンタクトガラス２上や白基準板４上にゴミがある場合に、そのゴミがある場所の光量変動を正確に取得できなくなる場合があるが、このような場合には、ブロック幅を１画素にすることによって画素単位の光量変動による黒レベル補正を行うことも可能である。さらに、各ブロックのブロック幅は一定とせず、各ブロックで幅を変えても良い。

なお、本実施例５ではＬＥＤアレイ１２を例にとって説明しているが、アレイ状の光源ではなく導光体で拡散させる構成、あるいはＸｅランプ、蛍光灯などを使用して読み取りを行う場合にも、適用可能である。

また、前記各実施例では、画像読取装置について詳細に説明しているが、このような画像読取装置はＰＣ（パーソナルコンピュータ）カラーの画像入力装置として使用されるだけでなく、複写機、ファクシミリ、各種機能を複合して有するデジタル複合機（ＭＦＰ：Multi Function Peripheral）等の画像形成装置の画像入力装置として使用される。その際、画像読取装置は画像形成装置に対して一体又は別体に構成される。

以上のように、本実施形態によれば、予め迷光によるイメージセンサ出力を取得させ、そのときの光源の光量である初期光量と、読取開始前の光源の光量との比を測定し、その光量比と、予め測定した迷光による出力に基づいてイメージセンサの出力を補正するので、簡単な装置構成で生産性を下げることなく、かつ暗出力の環境変動・経時変動や光量の変動に起因した迷光によるイメージセンサ出力の変動があっても正確に黒レベル補正値を得て除去することができる。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、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本発明の対象となる。前記各実施例は、好適な実施形態をそれぞれ示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲により規定される範囲に含まれる。

１ 画像読取装置
２ コンタクトガラス
２ａ 反射部材
４ 白基準板
５ イメージセンサ
６ 光源
１０ 光電センサ
３１ 黒レベル補正値取得手段
Ｄ 平均化領域
Ｆ 有効読み取り範囲
Ｇ 原稿

特開平８−９８０１７号公報

Claims (13)

1. 原稿に光を照射する光源と、
   前記原稿が反射した光を取得する受光素子と、
   予め、前記光源を点灯して黒基準板を前記受光素子に読み取らせたときの前記受光素子の出力と、前記光源を消灯したときの前記受光素子の出力との差から、迷光による第１の出力を取得させ、そのときの前記光源の光量を第１の光量として記憶する第１の記憶手段と、
   原稿の読み取り開始前に、前記光源の光量を第２の光量として取得し、前記第１の光量と前記第２の光量の比と、前記予め取得した第１の出力に基づいて、前記受光素子の出力を補正する補正手段と、
   を備えたことを特徴とする画像読取装置。
2. 請求項１記載の画像読取装置であって、
   前記補正手段は、原稿の読み取り開始直前における前記光源の消灯状態での前記受光素子の第２の出力を取得し、前記第１の光量と前記第２の光量の比に前記第１の出力を乗算して得られた値に前記第２の出力を加算し、黒レベル補正値を得ること
   を特徴とする画像読取装置。
3. 請求項１記載の画像読取装置であって、
   前記第１の光量が、有効読み取り範囲内における予め設定された読み取り範囲毎の平均化した値であり、
   前記第２の光量が、前記原稿の読み取り開始直前における前記予め設定された読み取り範囲毎の平均化した値であること
   を特徴とする画像読取装置。
4. 請求項１記載の画像読取装置であって、
   前記補正手段は、前記予め設定された範囲毎の黒レベル補正値を全読み取り範囲にわたって取得すること
   を特徴とする画像読取装置。
5. 請求項１記載の画像読取装置であって、
   前記第１及び第２の光量がそれぞれ予め設定された領域の出力値を平均化した値であること
   を特徴とする画像読取装置。
6. 請求項５記載の画像読取装置であって、
   前記予め設定された領域は１以上設定されること
   を特徴とする画像読取装置。
7. 請求項６記載の画像読取装置であって、
   前記予め設定された領域の１つに対応する前記受光素子の読み取り光路上に白基準板が設置されていること
   を特徴とする画像読取装置。
8. 請求項７記載の画像読取装置であって、
   前記予め設定された領域の１つが、製品上の有効読み取り範囲外かつ前記受光素子の有効読み取り範囲内であって、当該１つの領域の一部領域で前記受光素子の読み取り光路を遮る反射部材を備えていること
   を特徴とする画像読取装置。
9. 請求項８記載の画像読取装置であって、
   前記反射部材の反射率は、前記受光素子の出力が飽和値未満になる反射率であることを特徴とする画像読取装置。
10. 請求項７記載の画像読取装置であって、
    前記白基準板に代えて前記光源から直接入射する光量に応じた電気的出力を生じる光電変換手段を備え、
    前記補正手段は、前記白基準板に代わる前記光電変換手段からの出力値に基づいて前記第１及び第２の光量を求め、当該求められた第１及び第２の光量を使用して前記受光素子の出力を補正すること
    を特徴とする画像読取装置。
11. 請求項２記載の画像読取装置であって、
    前記第１の出力及び前記第１の光量をそれぞれ記憶する不揮発性の第１及び第２の記憶手段と、
    前記第２の出力及び第２の光量をそれぞれ記憶する揮発性の第３及び第４の記憶手段と、
    を備え、
    前記第１の出力及び第１の光量は、前記読み取り前である当該画像読取装置の製造時を含む前記読み取り開始直前より以前の任意のタイミングで取得され、
    前記第２の出力及び第２の光量は、前記読み取り開始直前である原稿を読み取る動作毎に取得されること
    を特徴とする画像読取装置。
12. 請求項１ないし１１いずれか１項に記載の画像読取装置と、
    該画像読み取り装置で入力された画像を記録媒体に形成する画像形成部と、
    を備えていること
    を特徴とする画像形成装置。
13. 原稿に光を照射する光源と、
    前記原稿が反射した光を取得する受光素子と、
    を備え、前記原稿の画像を前記受光素子によって読み取る画像読取方法であって、
    予め、前記光源を点灯して黒基準板を前記受光素子に読み取らせたときの前記受光素子の出力と、前記光源を消灯したときの前記受光素子の出力との差から、迷光による第１の出力を取得させ、そのときの前記光源の光量を第１の光量として記憶手段に記憶する工程と、
    原稿の読み取り開始前に、前記光源の光量を第２の光量として取得し、前記第１の光量と前記第２の光量の比と、前記予め取得した第１の出力に基づいて、前記受光素子の出力を補正する工程と、
    を備えたことを特徴とする画像読取方法。