JP5857467B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像読取装置に関し、より詳細には、高品質な画像読取のための黒レベル補正を実現する画像読取装置に関する。

イメージスキャナ等の画像読取装置は、光源を点灯させて原稿に光を照射し、その原稿からの反射光を光電変換して、アナログ画像信号として読み取り、アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換することにより、原稿の画像読取を行う。このような画像読取装置としては、種々の方式のものがあり、センサＩＣチップを複数並べて配列し、等倍光学系と組み合わせた密着型イメージセンサ（ＣＩＳ：Contact Image Sensor）方式のものが知られている。上記密着型イメージセンサは、上述したＣＩＳ方式のイメージスキャナや、自動原稿送り装置（ＡＤＦ：Auto Document Feeder）における裏面用の画像読取手段として、用いられている。

画像読取装置では、通常、光が入らない状態（暗時）におけるセンサ出力レベルである黒オフセットレベル（以下、「黒レベル」ともいう。）を除去する黒オフセット補正が行われる。例えば、特許第３７６１７２５号公報（特許文献１）は、リアルタイム性を保ったまま画像上のライン単位毎の黒レベル変動を抑制することを目的とした技術を開示する。

一方、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサを用いた密着型イメージセンサの場合、画素単位で出力バッファが備えられており、画素単位で黒レベルが変動することになる。このため、ＣＣＤ方式の場合のように遮光画素を設けて遮光画素期間の出力レベルを黒レベルとするのではなく、原稿画像読取前に予め光源を消灯した状態で取得された信号成分レベルを黒レベルとみなして、画素単位で保持しておく。そして、画像読取装置は、原稿画像読取期間に、原稿からの反射光を入射して得られる信号成分から上記黒レベルを画素単位で減算し、これにより黒オフセット補正を行う。

しかしながら、上記センサＩＣチップを複数個並べて配列する場合、チップ毎の変動要因によってチップ単位で黒レベルが変動してしまうという不具合があった。このような変動要因としては、例えば、センサＩＣチップの温度特性や最終段出力バッファの個体差などが挙げられる。特許第４０６５５１５号公報（特許文献２）は、上述のような不具合に対処するために、センサＩＣチップ毎に遮光部を設け、遮光部の黒レベルの変動量をそのチップの黒レベルの変動量とみなして、黒レベル補正する技術を開示する。

上記特許文献２に開示される従来技術によれば、センサＩＣチップ単位の黒レベル変動をある程度抑制することができる。しかしながら、本発明者が鋭意検討した結果、上述したチップ単位の黒レベル変動以外にも、他の要因によって主走査方向にわたり濃淡が発生し得ることを見出した。

すなわち、センサチップのセンサ周辺の温度上昇に伴い黒レベルが増大するところ、連続スキャンにより主走査方向における温度分布に偏りが生じ、各主走査方向の位置によって黒レベルの増加量が異なり、主走査方向で濃淡を引き起してしまう不具合があった。特に生産性向上を図るために、１ジョブ毎にジョブ開始時にのみ黒レベルを生成する態様では、ジョブ処理の終盤において、時間経過とともに光電変換素子周囲の温度が上昇するに伴い、主走査方向の黒レベル増加量に有意な差が生じ、読み取り画像の濃淡が顕著となる。

上記特許文献２の従来技術は、チップ個体差による黒レベル変動を緩和する技術であるが、主走査方向にわたる温度分布の偏りによる黒レベル変動量の違いに起因して濃淡が発生するという不具合を解消できるものではなかった。図１１は、遮光部が設けられたセンサＩＣチップ内の主走査方向にわたる黒レベルの経時変化を示す図である。図１１に示すように、時間が経過するにつれてチップ内で左端部（光源に近い側の端部）の出力が持ち上がる場合、左端部の遮光画素を基準にその差分値で黒オフセット補正を行ってしまうと、チップ右側に行くにつれ、所定時間後（図１１では１２０ｓ後）、実際の黒レベルと補正後の黒レベルとの乖離が大きくなり、画像品質に大きな影響が懸念される。

本発明は、上記従来技術における不具合に鑑みてなされたものであり、本発明は、光電変換手段の主走査方向の位置に依存して出力レベルに影響を及ぼす基準温度を推定し、これを用いて主走査方向の位置に応じた黒オフセット補正を行い、ひいては、光源温度の上昇に伴う主走査方向にわたる温度分布の偏りに起因して生じ得る原稿画像の濃淡を抑制することができる画像読取装置を提供することを目的とする。

本発明では、上記課題を解決するために、原稿を照明する照明手段と、原稿からの反射光を受光して電気信号を出力する光電変換手段と備え、以下の特徴を有する画像読取装置を提供する。本発明の画像読取装置は、光電変換手段の暗時に、基準黒レベルを読み取る黒レベル読取手段を備える。本画像読取装置は、さらに、画像読取期間以外の期間において、白基準部材からの反射光に対応する信号を読み取り、基準白レベルとして生成する白レベル生成手段を備える。そして、本画像読取装置は、上記基準白レベルから、光電変換手段の主走査方向の位置に依存して出力レベルに影響を及ぼす基準温度を推定し、推定された基準温度を用いて基準黒レベルに対し主走査方向の位置に応じた補正を行った上で、画像読取期間には、主走査方向の位置に応じて補正された基準黒レベルを用いて、信号の黒レベル・オフセットを除去する。

上記構成によれば、黒レベル・オフセットを除去する補正を行うための基準黒レベルが、基準白レベルから推定された基準温度を対応して、主走査方向の位置に応じて補正される。そして、上記推定される基準温度は、光電変換手段の主走査方向の位置に依存して出力レベルに影響を及ぼすものである。このため、光源温度の上昇に伴う主走査方向にわたる温度分布の偏りに起因して生じ得る原稿画像の濃淡を抑制することが可能となる。

本実施形態による画像読取装置の機構部の断面を示す図。 本実施形態による画像読取装置の制御ブロック図。 第２読取部の電気回路の要部構成を示すブロック図。 黒補正部および白補正部の詳細な機能ブロック図。 導光体と該導光体の端面に設置したＬＥＤを含み構成される照明手段を用いた場合における、（Ａ）主走査方向の位置にわたる黒レベルの経時変化を示す図、（Ｂ）主走査方向にわたる白レベルの経時変化を示す図、および（Ｃ）白レベルの平均値の温度依存性を示す図。 本実施形態における、温度変化に応じて基準黒レベルを補正するための補正データを説明する図。 他の実施形態における、温度変化に応じて基準黒レベルを補正するための補正データを説明する図。 本実施形態の画像読取装置が実行する、スキャンジョブにおける黒オフセット補正に関する処理を示すフローチャート。 （Ａ）基準黒レベルの補正範囲を削減する他の実施形態を示す図、および（Ｂ，Ｃ）異なる照明手段による他の実施形態を説明する図。 白レベルの調整について説明する図。 従来技術における、遮光部が設けられたセンサＩＣチップ内の主走査方向にわたる黒レベルの経時変化を示す図。

以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明の実施形態は、以下の実施形態に限定されるものではない。なお、以下に説明する実施形態では、画像読取装置の一例として、原稿を固定の読取部に搬送し、所定の速度で搬送しながら原稿の画像読み取りを行う、自動原稿送り機能（ＡＤＦ）を有する画像読取装置を用いる。

以下、本実施形態による画像読取装置の概略構成について、図１および図２を参照しながら説明する。図１は、本実施形態による画像読取装置の機構部の断面を示す。図２は、本実施形態による画像読取装置の制御ブロック図である。

図１に示す画像読取装置は、原稿束がセットされる原稿セット部Ａと、セットされた原稿束から１枚毎に原稿を分離して給送する分離給送部Ｂと、レジスト部Ｃと、ターン部Ｄと、第１読取搬送部Ｅと、第２読取搬送部Ｆと、排紙部Ｇと、スタック部Ｈとを含み構成される。

レジスト部Ｃは、給送された原稿を一次突当整合し、整合後、原稿を引き出してターン部Ｄへ搬送する。ターン部Ｄは、搬送された原稿をターンさせて読取面を読み取り側（下方）に向け、第１読取搬送部Ｅおよび第２読取搬送部Ｆへ搬送する。ここで、読取面は、片面原稿であれば画像面である表面であり、両面原稿であれば一方の面である表面である。第１読取搬送部Ｅは、コンタクトガラスの下方より原稿の表面画像を読み取り、第２読取搬送部Ｆは、両面原稿である場合に表面画像読み取り後の原稿の裏面画像を読み取る。排紙部Ｇは、表面画像、または表面画像および両面画像の読み取りが完了した原稿を外部に排出し、スタック部Ｈは、読み取り完了後排出された原稿を積載保持する。

画像読取装置は、さらに、一連の動作を制御するコントローラ１００と、上述した搬送動作の駆動力を提供する駆動モータ１０２〜１１０とを含み構成されている。

通常の操作において、オペレータは、原稿セット部Ａの可動原稿テーブル３を含む原稿テーブル２上に、画像読取対象の原稿束１を画像面が上向きの状態でセットする。オペレータは、さらに、図示しないサイドガイドによって、原稿束１の幅方向の位置決めを行う。原稿がセットされたことがセットフィラ４および原稿セットセンサ５により検知されると、その検知情報がコントローラ１００からインタフェース（以下、単にＩ／Ｆともいう。）１１２により本体部１２０の本体制御部１１４へ送信される。

原稿テーブル２のテーブル面には、原稿長さ検知センサ３０，３１が設けられており、原稿長さ検知センサ３０，３１により、原稿搬送方向の長さの概略が判定される。原稿長さ検知センサ３０，３１としては、反射型センサまたはアクチェータ型センサを用いることができる。また、上記判定を可能にするため、少なくとも同一原稿サイズの縦か横かを判断可能なセンサ配置が構成される。

可動原稿テーブル３は、底板上昇モータ１１０により、図１に示すａ，ｂ方向に上下動可能に構成されていて、通常は、底板ＨＰセンサ６によって検知されるホーム・ポジション（ＨＰ）に位置する。その後、原稿がセットされたことがセットフィラ４および原稿セットセンサ５によって検知されると、コントローラ１００は、その検知情報を受けて、底板上昇モータ１１０を正転させ、原稿束１の最上面がピックアップローラ７と接触する位置まで可動原稿テーブル３を上昇させる。

ピックアップローラ７は、ピックアップモータ１０２によりカム機構で図１に示すｃ，ｄ方向に動作するとともに、上昇する可動原稿テーブル３上の原稿上面により押され、ｃ方向に上がり、給紙適正位置センサ８により上限が検知可能とされている。本体操作部１１８上の実行キーが押下されると、指令がＩ／Ｆ１１６を介して本体制御部１１４へ伝達し、その本体制御部１１４からＩ／Ｆ１１２を介してコントローラ１００へ原稿給紙信号が送信される。原稿給紙信号が送信されると、ピックアップローラ７は、給紙モータ１０４の正転によりコロが回転駆動し、原稿テーブル２上の理想的には１枚の原稿をピックアップする。なお、回転方向は、最上位の原稿を給紙口に搬送する方向である。

給紙ベルト９は、給紙モータ１０４の正転により給紙方向に駆動され、分離給送部Ｂのリバースローラ１０は、給紙モータ１０４の正転により給紙と逆方向に回転駆動される。これにより、最上位の原稿とその下の原稿とを分離して、最上位の原稿のみを給紙できる構成となっている。より詳細には、リバースローラ１０は、給紙ベルト９と所定圧で接し、給紙ベルト９と直接接している状態または原稿１枚を介して接している状態では、給紙ベルト９の回動につられて反時計方向に連れ回りする。万が一原稿が２枚以上給紙ベルト９とリバースローラ１０との間に侵入した時は、連れ回り力がトルクリミッタのトルクよりも低くなるように設定されており、リバースローラ１０は、本来の駆動方向である時計方向に回転駆動して、余分な原稿を押し戻し、これにより重送が防止される。

原稿は、給紙ベルト９とリバースローラ１０との作用によって１枚に分離された後、給紙ベルト９によってさらに送られ、レジスト部Ｃの突き当てセンサ１１によってその先端が検知され、さらに進んで、停止しているプルアウトローラ１２に突き当たる。原稿は、プルアウトローラ１２に突き当たった後、突き当てセンサ１１の検知時点から所定量定められた距離だけ送られ、結果的に、プルアウトローラ１２に所定量撓みを持って押し当てられた状態で、給紙モータ１０４が停止される。これにより、給紙ベルト９の駆動が停止し、待機状態となる。この時、ピックアップモータ１０２を回転させて原稿上面から退避させ、給紙ベルト９の搬送力のみで原稿を送ることにより、原稿先端は、プルアウトローラ１２の上下ローラ対のニップに進入し、先端のスキュー補正が行われる。

プルアウトローラ１２は、上記スキュー補正の機能を有するとともに、分離後にスキュー補正された原稿を中間ローラ１４まで搬送するためのローラであり、給紙モータ１０４の逆転により駆動される。また、給紙モータ１０４逆転時、プルアウトローラ１２と中間ローラ１４とが駆動されるが、ピックアップローラ７と給紙ベルト９とは、駆動されていない。

原稿幅センサ１３は、奥行き方向に複数個並べられて、プルアウトローラ１２により搬送された原稿の搬送方向（副走査方向）に直交する幅方向（主走査方向）のサイズを検知する。また、原稿の搬送方向の長さは、原稿の先端および後端を突き当てセンサ１１で検知し、その先端検知時点から後端検知時点まで給紙モータ１０４の出力パルスをカウントすることによって検知される。

プルアウトローラ１２および中間ローラ１４の駆動により、原稿がレジスト部Ｃからターン部Ｄに搬送される際には、レジスト部Ｃでの搬送速度は、第１読取搬送部Ｅでの搬送速度よりも高速に設定される。これにより、原稿を第１読取搬送部Ｅへ送り込む処理時間の短縮が図られている。原稿の先端が読取入口センサ１５によって検出されると、コントローラ１００は、読取入口ローラ１６の上下ローラ対のニップに原稿の先端が進入する前に原稿搬送速度を読取搬送速度と同速にするため、減速を開始する。同時に、コントローラ１００は、読取モータ１０６を正転駆動して読取入口ローラ１６、読取出口ローラ２３およびＣＩＳ出口ローラ２７を駆動する。

原稿の先端をレジストセンサ１７にて検知すると、コントローラ１００は、所定の搬送距離をかけて減速させ、第１読取部２０による読取位置の手前で一時停止させると共に、本体制御部１１４へＩ／Ｆ１１２を介してレジスト停止信号を送信する。

その後、コントローラ１００が本体制御部１１４から読取開始信号を受信すると、レジスト停止していた原稿は、第１読取部２０による読取位置に先端が到達するまでに所定の搬送速度に立ち上がるように増速され、搬送される。そして、読取モータ１０６の出力パルスをカウントすることによって、検出された原稿の先端が第１読取部２０による読取位置に到達するタイミングで、コントローラ１００は、本体制御部１１４に対して原稿の表面の副走査方向有効画像領域を示すゲート信号の送信を開始する。ゲート信号の送信は、第１読取部２０による読取位置を原稿の後端が抜けるまで送信される。なお、図２では、便宜上、図１で示す第１読取部２０が図示を省略されていることに留意されたい。

片面原稿の画像読み取りを行う場合は、原稿は、第１読取搬送部Ｅを通過すると、第２読取搬送部Ｆの第２読取部２５を経て排紙部Ｇへ搬送される。この際、コントローラ１００が排紙センサ２４により原稿の先端を検知すると、排紙モータ１０８が正転駆動して排紙ローラ２８を回転させる。また、排紙センサ２４による原稿の先端検知からの排紙モータ１０８の出力パルスをカウントすることにより、原稿の後端が排紙ローラ２８の上下ローラ対のニップから抜ける直前に排紙モータ１０８の駆動速度を減速させ、スタック部Ｈを構成する排紙トレイ２９上に排出される原稿が飛び出さないよう制御される。第１読取ローラ１９は、第１読取部２０における原稿の浮きを抑えると同時に、また第１読取部２０におけるシェーディングデータを取得するための基準白部材を兼ねる。

両面原稿の画像読み取りを行う場合は、コントローラ１００は、排紙センサ２４にて原稿の先端を検知してから読取モータ１０６の出力パルスをカウントすることにより、第２読取部２５による読取位置に原稿先端が到達するタイミングで、本体制御部１１４に対して原稿の裏面の副走査方向有効画像領域を示すゲート信号の送信を開始する。ゲート信号の送信は、第２読取部２５の読取位置を原稿の後端が抜けるまで送信される。第２読取ローラ２６は、第２読取部２５における原稿の浮きを抑えると同時に、さらに第２読取部２５におけるシェーディングデータを取得するための基準白部材を兼ねる。

以下、図３を参照しながら、図１および図２に示した第２読取部２５の詳細について説明する。図３は、図１および図２に示した第２読取部２５の電気回路の要部構成を示すブロック図である。なお、第１読取部２０の制御系も同様の構成とすることができるので、説明は割愛する。

図３に示す第２読取部２５は、ＬＥＤ（Light Emitting Device）、ＬＥＤアレイ、キセノンランプまたはＣＣＦＬ（冷陰極蛍光ランプ）などで構成される照明手段である光源部２００を備える。第２読取部２５は、さらに、原稿幅方向に対応する方向、つまり主走査方向に並ぶ複数のセンサチップ２０２ａ〜２０２ｚと、各センサチップ２０２ａ〜２０２ｚに個別に接続された複数のアンプ回路と、各アンプ回路に個別に接続された複数のアナログ／デジタル・コンバータ部（以下Ａ／Ｄ部と参照する。）２０４（２０４ａ以降は符号が省略されている。）とを備える。

センサチップ２０２は、それぞれ、等倍密着イメージセンサと称される光電変換素子と集光レンズとを備えたものである。光電変換素子は、特に限定されるものではないが、ＣＭＯＳセンサを用いることができる。センサチップ２０２は、それぞれ複数の画素を備え、複数のセンサチップ２０２が配列することにより、所望の総画素数を有するイメージセンサが構成される。図３に示す実施形態において、上記複数のセンサチップ２０２に備えられる複数の光電変換素子が光電変換手段を構成する。

Ａ／Ｄ部２０４の出力信号には、信号成分以外にも、黒レベルが含まれているため、第２読取部２５は、かかる黒レベルのオフセットを除去するため、各Ａ／Ｄ部２０４に個別に接続された複数の黒補正部２０６（２０６ａ以降は符号が省略されている。）をさらに備える。各黒補正部２０６からの信号は、また、光源のムラやセンサの感度不均一に起因した影響を受けているため、第２読取部２５は、各黒補正部２０６に個別に接続された複数の白補正部２０８（２０８ａ以降は符号が省略されている。）をさらに備える。第２読取部２５は、さらに、画像処理部２１０、フレームメモリ部２１２、出力制御回路部２１４およびＩ／Ｆ回路部２１６なども備える。

第２読取部２５による読取位置に原稿が進入するのに先立って、コントローラ１００は、光源部２００に対して点灯ＯＮ信号を送る。これにより、光源部２００は、点灯を開始して、その光を原稿の画像面に向けて照射する。原稿の画像面で反射された反射光は、各センサチップ２０２ａ〜２０２ｚにおいて、それぞれ、集光レンズによって光電変換素子に集光されてライン毎に光電変換され、アナログ画像信号（電気信号）として読み取られる。読み取られたアナログ画像信号は、各センサチップ２０２に対応する各アンプ回路により増幅された後、対応する各Ａ／Ｄ部２０４によって、標本化および量子化され、それぞれデジタル画像信号（離散信号）に変換される。

デジタル画像信号は、さらに、対応する各黒補正部２０６でそれぞれ信号成分からオフセット成分を除去する黒オフセット補正が行われ、基準白レベルの調整を行う白補正部２０８を経て、画像処理部２１０に入力される。なお、黒補正部２０６および白補正部２０８は、本実施形態による黒オフセット補正を実現するが、詳細については後述する。

デジタル画像信号は、画像処理部２１０にてシェーディング補正などが施された後、フレームメモリ部２１２に一時記憶される。その後、フレームメモリ部２１２に一時記憶されたデジタル画像信号は、出力制御回路部２１４によって、本体制御部１１４が受入可能なデータ形式に変換された後、Ｉ／Ｆ回路部２１６を経由して、本体制御部１１４に出力される。コントローラ１００からは、原稿の先端が第２読取部２５による読取位置に到達するタイミングを知らせるためのタイミング信号、光源の点灯信号、および電源からの電力が第２読取装置に出力されるよう構成されている。

以下、図４〜図８を参照しながら、黒補正部２０６および白補正部２０８により実現される、黒オフセット補正について、詳細を説明する。図４は、黒補正部２０６および白補正部２０８の詳細な機能ブロック図である。図５（Ａ）は、導光体と該導光体の端面に設置したＬＥＤを含み構成される照明手段を用いた場合における、主走査方向の位置ｙにわたる黒レベルの経時変化を示す図である。図５（Ｂ）は、上記照明手段を用いた場合における、主走査方向にわたる白レベルの経時変化を示す図である。図５（Ｃ）は、白レベルの平均値の温度依存性を示す図である。なお、図５（Ｃ）に示す白レベルは、有効画素領域全域の平均値より算出されたものである。

図５（Ａ）には、一例として、光源点灯前の室温における基準黒レベル（実線で示す。）と、光源連続点灯時にＬＥＤの温度がＸ１℃およびＸ２℃となった場合における黒レベル（それぞれ破線および一点鎖線で示す。）が例示されている。図５（Ａ）を参照すると、例示の照明手段の場合、ＬＥＤの連続点灯に起因して光源温度が上昇するにつれ、ＬＥＤに近い側の主走査方向端部における黒レベルが増大している。また、ＬＥＤに近い側端部における黒レベルの変動は、ＬＥＤから離れている中央部と比較して顕著である。この黒レベルの上昇は、光源温度の上昇に伴って主走査方向の各センサ位置における周囲温度が上昇したことに起因するものであり、各センサ位置における黒レベルの変動量の差は、イメージセンサ主走査方向の温度分布の偏りを表している。

一方で、図５（Ｂ）を参照すると、基準白レベルに関しては、光源温度の上昇に伴い光源の光量の低下が生じ、それに伴い主走査方向全域にわたり基準白レベルが低下している。図５（Ｃ）は、温度変化に対する白レベル出力特性を示すが、基準白レベルの平均値は、温度上昇に伴い単調減少し、光源温度と相関している。なお、図５（Ｃ）に示すような温度に対する白レベルの依存特性は、発光素子に熱電対を装着して、温度を記録しながら白レベルの出力値を記録し、白レベルの領域内平均値を算出することにより得ることができる。

また、上記説明では、主走査方向にわたる有効画素領域の全域にわたる平均値としているが、精度高く白レベルの温度依存特性を計測する観点から、より好ましくは、黒レベルの温度依存の変動幅が所定の基準を下回る一部の画素領域の平均値として算出することができる。図５（Ｂ）に示す例では、主走査方向の中心部の領域を好適に用いることができる。

光源温度上昇に伴い光源の光量が低下するところ、センサチップ２０２周辺の主要な熱源は光源であるため、光源温度の変化は、主走査方向にわたる温度分布に影響し、白レベルと、主走査方向における各位置の周辺温度とは概ね相関する。したがって、白レベルから推定可能な光源温度は、主走査方向の位置に依存して出力レベルに影響を及ぼし得る基準温度として、黒オフセット補正に利用することができる。本実施形態による黒補正部２０６および白補正部２０８は、基準白レベルから光源温度を推定し、これに基づいて黒オフセット補正の補正量にフィードバックする。

図４を参照すると、黒補正部２０６は、より詳細には、黒補正処理部２２０と、黒レベル生成部２２２と、メモリ２２８とを含む。黒レベル生成部２２２は、黒レベル読取部２２４を含んで構成され、黒レベル読取部２２４は、光源消灯時（センサチップ２０２の暗時）に対応する入力信号Ｄ_ｉｎを、黒オフセット補正の基準とするための基準黒レベルとして画素単位で読み取り、保持する。基準黒レベルの読み取りは、例えばジョブの画像読取開始前に、光源部２００を消灯して行うことができる。黒補正処理部２２０は、原稿画像読取期間（光源点灯時）の出力に対応する信号Ｄ_ｉｎから、上記基準黒レベルを減算し、黒オフセット補正を行う。

白補正部２０８は、より詳細には、白補正処理部２３０と、白レベル生成部２３２と、光源温度推定部２３４とを含む。白補正処理部２３０は、黒補正部２０６から出力される信号に対し、基準白レベルを目標範囲に収束させるゲイン調整または光源の点灯デューティ比の調整を行うための手段である。

白レベル生成部２３２は、原稿画像の読み取りを行う画像読取期間以外の光源点灯期間に、白基準部材からの反射光に対応する黒補正部２０６からの出力信号を読み取り、画素単位で基準白レベルを生成して、保持する。基準白レベルの読み取りは、原稿搬送手段によって搬送される原稿の画像読取期間の間における空白期間に行うことができる。

光源温度推定部２３４は、白レベル生成部２３２が生成した基準白レベルから、光源部２００の光源温度を推定する。この光源温度は、主走査方向の位置に依存して出力レベルに影響を及ぼすものであり、基準温度として黒補正部２０６の黒レベル生成部２２２にフィードバックされる。このとき、光源温度は、基準白レベルの主走査方向の全域または一部での平均値から推定することができる。また、光源温度推定部２３４は、図３に示す複数の白補正部２０８がそれぞれ備える必要はなく、主走査方向の全域または一部の基準白レベルの値を取得して平均値を算出して基準温度を推定する光源温度推定部２３４を備えればよい。

また、以下説明する実施形態では、便宜上、主走査方向にわたる有効画素領域全域の平均値から光源温度を推定するものとするが、精度高く光源温度を推定する観点からは、温度に依存した黒レベルの変動幅が所定基準を下回る一部の画素領域の平均値として算出することが好ましい。

さらに、光源温度推定部２３４は、画像読取装置がカラー・スキャナである場合、精度高く光源温度を推定する観点からは、赤、緑および青のセンサチップ２０２うちの最適な一方のみを対象としてもよい。例えば、光源温度推定部２３４は、赤、緑および青のセンサチップ２０２うちの、温度に依存した黒レベルの変動幅が最も小さな色のセンサからの出力のみを対象として、平均値を算出し、基準温度を推定することもできる。

黒レベル生成部２２２は、さらに、黒レベル補正部２２６を含み構成される。上述したメモリ２２８は、主走査方向にわたる温度分布を折り込んだ補正量を与える補正データを格納している。黒レベル補正部２２６は、フィードバックされた基準温度を用い、補正データを参照して基準黒レベルの補正量を決定し、原稿の画像読取開始前に黒レベル読取部２２４が生成した基準黒レベルを補正する。基準黒レベルが補正された後は、上記黒補正処理部２２０は、原稿画像読取期間に対応する入力信号Ｄ_ｉｎから、フィードバックにより補正された基準黒レベルを減算し、黒オフセット補正を行う。

図６は、本実施形態における、温度変化に応じて基準黒レベルを補正するための補正データを説明する図である。図６（Ａ）は、主走査方向にわたる黒レベルの温度依存性を主走査方向の位置と対応付けて説明する図である。図６を参照して説明する補正データは、光源温度の範囲および主走査位置に対応付けて基準黒レベルの補正量を与える、ルックアップテーブルとして構成される。補正データは、予め複数の光源温度（室温を含む。）における黒レベルを計測し、各光源温度の画素毎の黒レベル変動量を把握することにより作成される。

図６（Ａ）には、室温（実線で示す。）、Ｘ１℃（破線で示す。）およびＸ２℃（一点鎖線で示す。）の合計３点の光源温度における黒レベルデータが例示されている。図６（Ａ）に示す各光源温度における黒レベルデータは、暗室などで光源を点灯してもセンサに光が入らない状態を準備し、発光素子に熱伝対を装着した状態で、発光素子を点灯させて、熱電対の出力とともにセンサチップの画素単位の出力値を計測することによって得られる。

図６（Ａ）を参照して説明すると、各光源温度における各画素の基準黒レベルの補正量は、各光源温度（室温を除く。）時に読み取られた各画素の黒レベルから、室温時の各画素の基準黒レベルを減算することにより得られる。画素ｉの温度Ｘｎに対応する補正量ｂｉ（Ｘｎ）は、下記式（１）を用いて算出することができる。

本実施形態では、事前に、複数の光源温度（Ｘｎ＝Ｘ１，・・・，ＸＮ）について、画素単位で、黒レベル値を計測し、補正量ｂｉ（Ｘｎ）を計算し、永続的な記憶装置に記憶しておく。また、上述したように画像読取装置では、光量が変化してもＡ／Ｄ部２０４がオーバーフローしない範囲でダイナミックレンジが広くなるように、起動時等にゲインまたは光源点灯デューティ比が調整される。そこで、上記黒レベル値の計測時のゲインまたは点灯デューティ比の調整量を記憶しておき、光源温度推定部２３４は、その同一条件の調整量を設定して生成した基準白レベルから基準温度を推定することができる。

図６（Ｂ）は、画素単位で保持される各光源温度における基準黒レベルの補正量をまとめたルックアップテーブルのデータ構造を示す図である。図６（Ｂ）に示すルックアップテーブルは、センサチップ２０２毎に、各黒補正部２０６内のメモリ２２８に事前に格納される。

そして、ジョブ実行時には、画像読取が行われる前に、黒レベル読取部２２４が画素単位の基準黒レベルｂｉ（基準）を読み取り、保持する。図６（Ｃ）は、黒レベル読取部２２４が取得した画素単位の基準黒レベルのデータ構造を示す。黒レベル補正部２２６は、光源温度推定部２３４から基準温度を受け取り、図６（Ｃ）に示す基準黒レベルｂｉ（基準）と、ルックアップテーブルにより基準温度Ｔに対応付けられる補正量ｂｉ（Ｘｎ）とを用いて、補正後の基準黒レベルｂ０＊（基準）を算出する。原稿画像読取期間においては、黒補正処理部２２０は、各有効画素ｉについて、上記補正後の基準黒レベルｂｉ＊（基準）を用いて、黒オフセット処理を行う。

上述したように基準黒レベルの補正量は、各温度範囲に対応付けて段階的に与えることができる。例えば、２つの温度について補正量が準備される場合、推定された基準温度をＴとして、下記式（２）〜（４）を用いて、３段階で補正量を決定することができる。

さらに他の実施形態では、図７に示すような近似式を用いて補正量を求めることができる。図７は、他の実施形態における温度変化に応じて基準黒レベルを補正するための補正データを説明する図である。図７（Ａ）は、黒レベルの光源温度依存性を説明する図である。図７を参照して説明する補正データは、主走査位置に対応付けて、光源温度に応じた基準黒レベルの補正量を与える近似式の係数データとして構成される。

図７に示す補正データは、予め複数の光源温度（室温を含む。）における黒レベルを計測し、最小二乗法等でカーブフィッティングを行うことにより、画素単位で黒レベルの温度特性を表す近似式の係数を算出することにより作成する。変数ｔを室温（例えば２５℃）を原点とした場合の光源温度の相対値とすると、推定される基準黒レベルｂｉ（ｔ）は、下記式（５）で近似することができる。

各光源温度における各画素の補正量は、基準温度が与えられた段階で、上記近似式を用いて計算することができる。仮に基準黒レベルの測定時の光源温度を室温（２５℃）と近似すると、画素ｉの基準黒レベルの補正量は、ａｉ・ｔ^２＋ｃｉ・ｔとなる。あるいは、各ジョブ開始前に基準黒レベルを測定した際の光源温度を計測および保持しておき、その温度をｔ０とすると、基準黒レベルの補正量は、ｂｉ（ｔ）−ｂｉ（ｔ０）となる。この実施形態でも同様に、黒レベル補正部２２６は、上述した基準白レベルから推定される基準温度を用いて、基準温度に対する基準黒レベルの補正値を上記近似式（５）を計算し、得られた補正量を基準黒レベルに加算することができる。

図７（Ｂ）は、画素単位で保持される補正係数をまとめたテーブルのデータ構造を示す図である。図７（Ｂ）に示すテーブルは、センサチップ２０２毎に、各黒補正部２０６内のメモリ２２８に事前に格納することができる。

以下、図８を参照しながら、本実施形態による黒オフセット補正が組み込まれた画像読取処理について説明する。図８は、本実施形態の画像読取装置が実行する、スキャンジョブにおける黒オフセット補正に関する処理を示すフローチャートである。なお、図８は、第２読取部２５にかかる原稿裏面画像を読み取る処理を示し、第１読取部２０についても同様の処理が行われる。図８に示すスキャンジョブ処理は、原稿がセットされた状態で、本体操作部１１８上の実行キーが押下され、スキャンジョブ実行が指令されたことに応答して、ステップＳ１００から開始する。

ステップＳ１０１では、画像読取装置は、コントローラ１００により、当該スキャンジョブにかかる画像読取を開始する前に、光源部２００に消灯信号を出力させて、光源部２００を消灯させる。ステップＳ１０２では、画像読取装置は、黒レベル読取部２２４により、暗時に対応する入力信号を基準黒レベルとして画素単位で読み取らせる。ステップＳ１０３では、画像読取装置は、コントローラ１００により、当該スキャンジョブにかかる画像読取を開始するために、光源部２００に点灯信号を送信させて、光源部２００を点灯させる。これにより、第２読取部２５の読取位置への原稿の搬送が開始され、原稿の画像読取処理が開始する。

ステップＳ１０４では、画像読取装置は、原稿が読取位置へ到達する前のタイミングで、白レベル生成部２３２により、白基準部材（第２読取ローラ２６）からの反射光に対応する信号を読み取らせ、基準白レベルとして生成させる。ステップＳ１０５では、画像読取装置は、光源温度推定部２３４により、上記基準白レベルから光源温度を基準温度として推定させる。ステップＳ１０６では、画像読取装置は、黒レベル補正部２２６により、上記光源温度推定部２３４が推定した基準温度に従って、基準黒レベルに対し画素単位で補正を行わせる。

ステップＳ１０７では、画像読取装置は、原稿が第２読取部２５の読取位置に到達したことに対応して、原稿の画像読取を開始する。ステップＳ１０８では、画像読取装置は、黒補正処理部２２０により、上記黒レベル補正部２２６が主走査方向の位置に応じて補正された基準黒レベルを用いて、離散信号の黒レベル・オフセットを除去する黒オフセット補正を行う。ステップＳ１０９では、画像読取装置は、当該スキャンジョブとして、次に処理すべき原稿が存在するか否かを判定する。

ステップＳ１０９で、次の原稿があると判定された場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１０４へループさせる。これにより、原稿毎に、原稿と原稿との間の空白期間内で、基準白レベルの生成（Ｓ１０４）、光源温度の推定（Ｓ１０５）、基準黒レベルの補正（Ｓ１０６）を行い、原稿画像読取期間に、上記補正された基準黒レベルを用いたオフセット補正（Ｓ１０８）を実行する。ステップＳ１０９で、次の原稿が無いと判定された場合（ＮＯ）には、ステップＳ１１０へ処理を進め、画像読取を終了させて、ステップＳ１１１で、本スキャンジョブを終了する。

以上説明した実施形態によれば、黒オフセット補正を行うための基準黒レベルは、基準白レベルから推定された基準温度を対応して、主走査方向の位置に応じて補正される。主走査方向の位置に応じた補正は、主走査方向にわたる温度分布を折り込んだ補正量を与える補正データを参照して行うことができる。このため、光源温度の上昇に伴う主走査方向にわたる温度分布の偏りに起因して生じ得る原稿画像の濃淡を抑制することが可能となる。

上述までの実施形態では、主走査方向の全域にわたり基準黒レベルの補正を行うものとして説明してきた。しかしながら、基準黒レベルの補正対象範囲は、全域に限られない。他の実施形態では、主走査方向の一部の領域のみを基準黒レベルの補正対象範囲とし、補正範囲を削減することができる。

図９（Ａ）は、基準黒レベルの補正対象範囲を削減する実施形態を示す。図９（Ａ）に示す例では、図５（Ａ）で示した照明手段と同様、導光体の両側のＬＥＤの存在に起因して、左側領域Ａおよび右側領域Ｃでは、黒レベルの温度依存が大きくなるが、ＬＥＤから遠い中央領域Ｂでは、黒レベルの変動幅が小さい傾向にある。したがって、図９（Ａ）に示す例では、基準黒レベルの補正対象範囲は、規定温度範囲内の黒レベルの変動量が基準以上となる画素領域Ｂのみとすることができる。このように、基準黒レベルの補正対象範囲が削減されると、それに伴いルックアップテーブルのサイズが小さくなるため、メモリ容量を削減することができる。

また、上述までの実施形態では、導光体と該導光体の端面に設置したＬＥＤを含み構成される照明手段を用いる場合について説明してきた。しかしながら、本黒オフセット補正が適用可能な照明手段は、上述したものに限定されるものではない。

図９（Ｂ）は、異なる照明手段による他の実施形態を説明する図あり、複数のＬＥＤを配列したＬＥＤアレイ方式の照明手段による場合を例示する。このように複数の発光素子が含まれる場合、各発光素子に対応する主走査方向の位置で、黒レベルの温度依存の変動量にやまが見られる。この場合でも、光源温度推定部２３４は、例えば、基準白レベルから発光素子の平均光源温度を推定し、黒レベル補正部２２６は、この平均光源温度を基準温度として、主走査方向にわたる画素毎の基準黒レベルの補正量を決定することができる。

図９（Ｃ）は、さらに異なる照明手段による他の実施形態を説明する図あり、キセノンランプを用いた照明手段による場合を例示する。このように主走査方向全面を照明する発光素子を用いる場合は、主走査方向の全域で均一に黒レベルが変動する。この場合でも、基準白レベルから発光素子全体の平均光源温度を推定し、この平均光源温度を基準温度として、主走査方向にわたる画素毎の基準黒レベルの補正量を決定することができる。

また、上述までの実施形態では、基準白レベルを用いて光源温度を推定するものとして説明してきた。一方、上述したように、画像読取装置においては、図１０に示すような、白レベル目標値に漸近させるようにゲイン調整またはＬＥＤ点灯デューティ比の調整が行われる。そして、他の実施形態では、原稿搬送手段によって搬送される原稿の画像読取期間の間における空白期間にゲイン調整またはＬＥＤ点灯デューティ比調整を実施し、このときの調整値を上記基準白レベルに代えて用いて、光源温度を推定することができる。上記調整値は、光源温度の変化による光量を反映しているため、好適に、光源温度を推定することができる。

以上説明してきたように、本実施形態によれば、光電変換手段の主走査方向の位置に依存して出力レベルに影響を及ぼす基準温度を推定し、これを用いて主走査方向の位置に応じた黒オフセット補正を行い、ひいては、光源温度の上昇に伴う主走査方向にわたる温度分布の偏りに起因して生じ得る原稿画像の濃淡を抑制することができる画像読取装置を提供することができる。

なお、上記画像読取装置としては、上述したＡＤＦ機能を有する画像読取装置に限られるものではなく、特定の用途に応じて、イメージスキャナや、複合機、複写器およびファクシミリを含む画像読取機能を備える画像形成装置として構成することもできる。

これまで本発明の実施形態について説明してきたが、本発明の実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

Ａ…原稿セット部、Ｂ…分離給送部、Ｃ…レジスト部、Ｄ…ターン部、Ｅ…第１読取搬送部、Ｆ…第２読取搬送部、Ｇ…排紙部、Ｈ…スタック部、１…原稿束、２…原稿テーブル、３…可動原稿テーブル、４…セットフィラ、５…原稿セットセンサ、６…底板ＨＰセンサ、７…ピックアップローラ、８…給紙適正位置センサ、９…給紙ベルト、１０…リバースローラ、１１…突き当てセンサ、１２…プルアウトローラ、１３…原稿幅センサ、１４…中間ローラ、１５…読取入口センサ、１６…読取入口ローラ、１７…レジストセンサ、１９…第１読取ローラ、２０…第１読取部、２３…読取出口ローラ、２４…排紙センサ、２５…第２読取部、２６…第２読取ローラ、２７…ＣＩＳ出口ローラ、２８…排紙ローラ、２９…排紙トレイ、３０，３１…原稿長さ検知センサ、１００…コントローラ、１０２…ピックアップモータ、１０４…給紙モータ、１０６…読取モータ、１０８…排紙モータ、１１０…底板上昇モータ、１１２…Ｉ／Ｆ、１１４…本体制御部、１１６…Ｉ／Ｆ、１１８…本体操作部、１２０…本体部、２００…光源部、２０２…センサチップ、２０４…Ａ／Ｄ部、２０６…黒補正部、２０８…白補正部、２１０…画像処理部、２１２…フレームメモリ部、２１４…出力制御回路部、２１６…Ｉ／Ｆ回路部、２２０…黒補正処理部、２２２…黒レベル生成部、２２４…黒レベル読取部、２２６…黒レベル補正部、２２８…メモリ、２３０…白補正処理部、２３２…白レベル生成部、２３４…光源温度推定部

特許第３７６１７２５号公報 特許第４０６５５１５号公報

Claims (10)

1. 原稿を照明する照明手段と、前記原稿からの反射光を受光して電気信号を出力する光電変換手段と備える画像読取装置であって、
   前記光電変換手段の暗時に、基準黒レベルを読み取る黒レベル読取手段と、
   画像読取期間以外の期間に、白基準部材からの反射光に対応する信号を読み取り、基準白レベルとして生成する白レベル生成手段と、
   前記基準白レベルの主走査方向の全域または一部での平均値から前記照明手段の光源温度を基準温度として推定する温度推定手段と、
   前記基準温度を用いて前記基準黒レベルに対し前記主走査方向の位置に応じた補正を行う黒レベル補正手段と、
   前記画像読取期間に、前記主走査方向の位置に応じて補正された基準黒レベルを用いて、信号の黒レベル・オフセットを除去する黒補正処理手段と
   を含み、前記基準白レベルの主走査方向の一部として、温度に依存した黒レベルの変動量が第１の基準未満である画素領域が設定されることを特徴とする、画像読取装置。
2. 前記黒レベル補正手段は、光源温度および主走査位置に応じた基準黒レベルの補正量を与える補正データを参照して、前記基準黒レベルの補正量を決定することを特徴とする、請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記補正データは、光源温度の範囲および主走査位置に対応付けて基準黒レベルの補正量を与えるルックアップテーブルであるか、または、主走査位置に対応付けて、光源温度に応じた基準黒レベルの補正量を与える近似式の係数データであることを特徴とする、請求項２に記載の画像読取装置。
4. 前記温度推定手段は、赤、緑および青の光電変換手段うちの、温度に依存した黒レベルの変動幅が最も小さい色の光電変換手段の出力により前記基準温度を推定することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像読取装置。
5. 前記照明手段は、導光体と該導光体へ光を入射する１以上の発光素子とを含むか、複数の発光素子からなる配列を含むか、または主走査方向全域にわたり光を照射する発光素子を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像読取装置。
6. 前記基準白レベルの生成、前記基準温度の推定および前記基準黒レベルの補正は、原稿搬送手段により搬送される第１の原稿の画像読取期間と第２の原稿の画像読取期間との間の期間に行われることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像読取装置。
7. 前記温度推定手段は、同一条件の調整量による基準白レベルから基準温度を推定することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像読取装置。
8. 原稿を照明する照明手段と、前記原稿からの反射光を受光して電気信号を出力する光電変換手段と備える画像読取装置であって、
   前記光電変換手段の暗時に、基準黒レベルを読み取る黒レベル読取手段と、
   画像読取期間以外の期間に、白基準部材からの反射光に対応する信号を読み取り、基準白レベルとして生成する白レベル生成手段と、
   前記基準白レベルから、前記光電変換手段の主走査方向の位置に依存して出力レベルに影響を及ぼす基準温度を推定する温度推定手段と、
   前記基準温度を用いて前記基準黒レベルに対し前記主走査方向の位置に応じた補正を行う黒レベル補正手段と、
   前記画像読取期間に、前記主走査方向の位置に応じて補正された基準黒レベルを用いて、信号の黒レベル・オフセットを除去する黒補正処理手段と
   を含み、前記温度推定手段は、赤、緑および青の光電変換手段うちの、温度に依存した黒レベルの変動幅が最も小さい色の光電変換手段の出力により前記基準温度を推定することを特徴とする、画像読取装置。
9. 原稿を照明する照明手段と、前記原稿からの反射光を受光して電気信号を出力する光電変換手段と備える画像読取装置であって、
   前記光電変換手段の暗時に、基準黒レベルを読み取る黒レベル読取手段と、
   画像読取期間以外の期間に、白基準部材からの反射光に対応する信号を読み取り、基準白レベルとして生成する白レベル生成手段と、
   前記基準白レベルから、前記光電変換手段の主走査方向の位置に依存して出力レベルに影響を及ぼす基準温度を推定する温度推定手段と、
   前記基準温度を用いて前記基準黒レベルに対し前記主走査方向の位置に応じた補正を行う黒レベル補正手段と、
   前記画像読取期間に、前記主走査方向の位置に応じて補正された基準黒レベルを用いて、信号の黒レベル・オフセットを除去する黒補正処理手段と
   を含み、前記黒レベル補正手段は、温度に依存した黒レベルの変動量が第２の基準以上である画素領域についてのみ補正を行うことを特徴とする、画像読取装置。
10. 原稿を照明する照明手段と、前記原稿からの反射光を受光して電気信号を出力する光電変換手段と備える画像読取装置であって、
    前記光電変換手段の暗時に、基準黒レベルを読み取る黒レベル読取手段と、
    画像読取期間以外の期間に、白基準部材からの反射光に対応する信号を読み取り、基準白レベルとして生成する白レベル生成手段と、
    前記基準白レベルから、前記光電変換手段の主走査方向の位置に依存して出力レベルに影響を及ぼす基準温度を推定する温度推定手段と、
    前記基準温度を用いて前記基準黒レベルに対し前記主走査方向の位置に応じた補正を行う黒レベル補正手段と、
    前記画像読取期間に、前記主走査方向の位置に応じて補正された基準黒レベルを用いて、信号の黒レベル・オフセットを除去する黒補正処理手段と
    を含み、前記温度推定手段は、前記基準白レベルに代替して、基準白レベルを目標範囲に調整するための調整値から前記基準温度を推定することを特徴とする、画像読取装置。