JP5957820B2 - 画像読み取り装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像読み取り装置、プログラムに関する。

従来、複写機やファクシミリ、コンピュータ入力用のスキャナ等として、原稿の画像情報を自動的に読み取る画像読み取り装置が用いられている。この種の画像読み取り装置では、原稿の搬送路に直交する方向に延設される光源を用いて原稿に光を照射し、照射された原稿から反射した反射光をイメージセンサ等にて受光することで、原稿上の画像を読み取っている。

特許文献１には、原稿又は基準板に光を照射するそれぞれ光量調整可能なＮ個の光源と、原稿又は基準板からの反射光をアナログ信号に変換する光学読取手段と、アナログ信号をゲイン処理する調整手段と、ゲイン処理されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、調整手段に対してゲイン値を設定する制御手段と、を備え、制御手段は、Ｎ個の光源を単独で点灯して基準板の読取走査を行いＡ／Ｄ変換器へ入力される入力信号がＡ／Ｄ変換器の最大入力レベルと最小入力レベルとの間でかつ最大入力レベル近傍のレベルの略［１／Ｎ］倍となる各光源のＮ個のゲイン値を取得し、調整手段に対してＮ個のゲイン値の中から選択された一つのゲイン値を設定すると共に選択されたゲイン値に係る光源以外の光源の光量調整をした状態で原稿の画像読み取りを行う画像読取装置が提案されている。

特開２００５−５１５６６号公報

ここで、原稿の読み取り形式によって原稿の読み取り速度を変更する場合がある。そして原稿の読み取り速度を変更した場合でも読み取られる画像に変化が生じにくいことが望まれる。

請求項１に記載の発明は、点灯して原稿に対して光を照射する光源と、前記原稿からの反射光を受光し受光した光を光電変換して画像信号としての電荷を蓄積する読み取り部と、前記光源と前記原稿とを相対的に移動させる移動手段と、読み取り形式に応じて前記移動手段の移動速度を制御することで、前記読み取り部における読み取り速度を調節する移動速度制御部と、前記読み取り部が電荷を蓄積している期間中に読み取り形式に基づき前記光源を消灯する期間を設けることで、当該読み取り部で蓄積する電荷が飽和する量に達しないように当該光源の点灯時間を制御する点灯時間制御部と、を備え、前記読み取り部は、電荷結合素子を用いて蓄積された前記電荷を垂直転送および水平転送することで前記画像信号として取り出す半導体素子を備え、前記点灯時間制御部は、前記電荷を垂直転送する期間の開始時および終了時をはさみ予め定められた時間内には前記光源の点灯および消灯を行なわないことを特徴とする画像読み取り装置である。
請求項２に記載の発明は、前記画像信号を予め定められた増幅率で増幅する増幅手段をさらに備え、前記増幅手段は、前記光源を連続的に点灯状態とするときに、前記読み取り部に蓄積される電荷が飽和する量となる場合は、前記読み取り速度に対し前記増幅率を変更せず、当該読み取り部に蓄積される電荷が飽和しない量となる場合は、当該読み取り速度が大きくなるほど当該増幅率を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の画像読み取り装置である。
請求項３に記載の発明は、前記点灯時間制御部は、前記電荷を水平転送する期間中に前記光源を消灯する期間を設けることで前記点灯時間を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の画像読み取り装置である。

請求項４に記載の発明は、コンピュータに、点灯して原稿に対して光を照射する光源を制御する点灯制御機能と、前記原稿からの反射光を受光し受光した光を光電変換して画像信号としての電荷を蓄積し、電荷結合素子を用いて蓄積された当該電荷を垂直転送および水平転送することで当該画像信号として取り出す半導体素子を備える読み取り部を制御する読み取り部制御機能と、読み取り形式に応じて前記光源と前記原稿とを相対的に移動させる移動手段の移動速度を制御することで、前記読み取り部における読み取り速度を調節する移動速度制御機能と、を実現し、前記点灯制御機能では、前記読み取り部が電荷を蓄積している期間中に読み取り形式に基づき前記光源を消灯する期間を設けることで、当該読み取り部で蓄積する電荷が飽和する量に達しないように当該光源の点灯時間を制御し、当該電荷を垂直転送する期間の開始時および終了時をはさみ予め定められた時間内には前記光源の点灯および消灯を行なわないことを特徴とするプログラムである。

請求項１の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、光源の点灯および消灯に伴う色変化の影響をより受けにくくすることができる。
請求項２の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、原稿の読み取り速度を変更した場合でも読み取られる画像に変化が生じにくい画像読み取り装置を提供することができる。また本構成を採用しない場合に比較して、ノイズがより少ない読み取り画像を得ることができる。
請求項３の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、読み取られる画像の色の変動がより生じにくくなる。
請求項４の発明によれば、本構成を採用しない場合に比較して、光源の点灯および消灯に伴う色変化の影響をより受けにくくする機能をコンピュータにより実現できる。

本実施の形態の画像読み取り装置の構成例を示す図である。 本実施の形態の光源の構成例を示す図である。 制御・画像処理ユニットを説明するためのブロック図である。 信号処理部を説明するためのブロック図である。 画像処理回路の動作の一例を説明するためのフローチャートである。 画像処理回路の動作の一例を説明するためのフローチャートである。 光源コントロールが光源を動作させる制御信号、およびＣＣＤコントロールがＣＣＤイメージセンサを動作させる制御信号を説明した図である。 ＣＣＤイメージセンサにおいて光電変換した電荷を転送する動作について説明した図である。 ＣＣＤイメージセンサの読み取り速度と、出力増幅回路における増幅率の関係を説明した概念図である。 （ａ）〜（ｃ）は、読み取りモードを変更したときの光源点灯信号のタイミングチャートである。 装置コントロールの動作の一例を説明したフローチャートである。

＜画像読み取り装置全体の説明＞
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態の画像読み取り装置１の構成例を示す図である。同図に示す画像読み取り装置１では、固定された原稿の画像を読み取ることが可能であるとともに、搬送される原稿の画像を読み取ることも可能となっている。そして、この画像読み取り装置１は、積載された原稿束から原稿を順次搬送する原稿送り装置１０と、スキャンによって画像を読み込む読み取り装置５０とを備えている。

原稿送り装置１０は、複数枚の原稿からなる原稿束を積載する原稿積載部１１、この原稿積載部１１の下方に設けられ、読み取りが終了した原稿を積載する排紙積載部１２を備える。また、原稿送り装置１０は、原稿積載部１１の原稿を取り出して搬送する用紙搬送ロール１３を備える。さらに、用紙搬送ロール１３の原稿搬送方向下流側には、フィードロールおよびリタードロールによって用紙を一枚ずつに捌く捌き機構１４が設けられる。原稿が搬送される第１搬送路３１には、原稿搬送方向上流側から順に、プレレジロール１５、レジロール１６、プラテンロール１７、およびアウトロール１８が設けられる。また、原稿送り装置１０の内部には、コンタクトイメージセンサ（ＣＩＳ：Contact Image Sensor）ユニット４０が設けられている。

プレレジロール１５は、一枚ずつに捌かれた原稿を下流側のロールに向けて搬送すると共に原稿のループ形成を行う。レジロール１６は、回転を一旦停止した後にタイミングを合わせて回転を再開し、後述する読み取り装置５０に対してレジストレーション（ずれ）調整を施しながら原稿を供給する。プラテンロール１７は、読み取り装置５０にて読み込み中の原稿搬送をアシストする。アウトロール１８は、読み取り装置５０にて読み込まれた原稿をさらに下流に搬送する。また、アウトロール１８よりも原稿搬送方向下流側には、原稿を排紙積載部１２に導くための第２搬送路３２が設けられる。この第２搬送路３２には、排出ロール１９が設けられる。

さらに、この画像読み取り装置１では、原稿の両面に形成された画像を１プロセスで読み取ることができるよう、アウトロール１８の出口側とプレレジロール１５の入口側との間に第３搬送路３３が設けられている。なお、上述した排出ロール１９は、原稿を第３搬送路３３に反転搬送する機能も有している。
さらにまた、この画像読み取り装置１には、原稿の両面読み取りを行った際、その排出時に原稿を再度反転させて排紙積載部１２に排出するための第４搬送路３４が設けられている。この第４搬送路３４は、第２搬送路３２の上部側に設けられている。そして、上述した排出ロール１９は、原稿を第４搬送路３４に反転搬送する機能も有している。

一方、読み取り装置５０は、上述した原稿送り装置１０を開閉可能に支持すると共に、この原稿送り装置１０を装置フレーム５１によって支え、また、原稿送り装置１０によって搬送される原稿の画像読み取りを行っている。この読み取り装置５０は、筐体を形成する装置フレーム５１、画像を読み込むべき原稿を静止させた状態で載せる第１プラテンガラス５２Ａ、原稿送り装置１０によって搬送される原稿を読み取るための光の開口部を有する第２プラテンガラス５２Ｂを備えている。ここで、第２プラテンガラス５２Ｂは、例えば長尺の板状構造をなす透明なガラスプレートで構成される。

また、読み取り装置５０は、第２プラテンガラス５２Ｂの下に静止し、あるいは第１プラテンガラス５２Ａの全体にわたってスキャンして画像を読み込むフルレートキャリッジ５３、フルレートキャリッジ５３から得られた光を結像部へ供給するハーフレートキャリッジ５４を備えている。フルレートキャリッジ５３には、点灯して原稿に対して光を照射する光源５５、光源５５からの光を反射して原稿に照射する第１ミラー５７Ａ、および原稿から得られた反射光を反射する第２ミラー５７Ｂが設けられている。さらに、ハーフレートキャリッジ５４には、第２ミラー５７Ｂから得られた光を結像部へ提供する第３ミラー５７Ｃおよび第４ミラー５７Ｄが設けられている。また、読み取り装置５０は、ハーフレートキャリッジ５４および光源５５を備えたフルレートキャリッジ５３を、副走査方向に移動させるモータ等の駆動源（不図示）を備えている。この駆動源は、光源５５と原稿とを相対的に移動させる移動手段の一例として機能している。

そして読み取り装置５０は、さらに、結像用レンズ５８と、原稿の画像を読み取るために原稿からの反射光を受光し受光した光を光電変換して画像信号としての電荷を蓄積する読み取り部の一例であるＣＣＤ（Charge Coupled Devices：電荷結合素子）イメージセンサ５９とを備えている。これらのうち、結像用レンズ５８は、第４ミラー５７Ｄから得られた光学像を光学的に縮小する。また、ＣＣＤイメージセンサ５９は、結像用レンズ５８によって結像された光学像を光電変換する。つまり、読み取り装置５０では、所謂縮小光学系を用いてＣＣＤイメージセンサ５９に像を結像させている。ＣＣＤイメージセンサ５９は、例えば３ラインカラーＣＣＤセンサ等によって構成される。このＣＣＤイメージセンサ５９は、原稿からの反射光を画素単位で光電変換し、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のアナログ画像信号（以下、「ＲＧＢ信号」と記す。）を画像信号として出力する。また、読み取り装置５０は、第１プラテンガラス５２Ａと第２プラテンガラス５２Ｂとの間に、原稿送り装置１０において搬送される原稿を案内するガイド５６Ａが形成されており、このガイド５６Ａの下部には、主走査方向に沿って伸びる白基準板５６Ｂおよび彩度基準部材の一例としての彩度基準板５６Ｃが装着されている。

また、読み取り装置５０は、制御部の一例としての制御・画像処理ユニット６０をさらに備える。制御・画像処理ユニット６０は、コンタクトイメージセンサユニット４０に設けられるイメージセンサ（不図示）およびＣＣＤイメージセンサ５９から入力される原稿の画像データに、予め定められた処理を施す。また、制御・画像処理ユニット６０は、画像読み取り装置１の読み取り動作における各部の動作を制御する。

次に、画像読み取り装置１により原稿の読み取りを行う場合について説明する。例えば、第１プラテンガラス５２Ａに置かれた原稿の画像を読み取る場合には、フルレートキャリッジ５３とハーフレートキャリッジ５４とが、２：１の割合でスキャン方向(矢印方向)に移動する。このとき、フルレートキャリッジ５３における光源５５から第１ミラー５７Ａを介し、原稿の被読み取り面に対して光が照射される。そして、原稿からの反射光は、第２ミラー５７Ｂにて反射される。

その後、反射光は、第３ミラー５７Ｃ、および第４ミラー５７Ｄの順に反射されて結像用レンズ５８に導かれる。そして、結像用レンズ５８に導かれた光は、ＣＣＤイメージセンサ５９の受光面に結像される。詳しくは後述するがＣＣＤイメージセンサ５９は１次元のセンサであり、１ライン分を同時に処理している。そして、このライン方向(スキャンの主走査方向)の１ラインの読み取りが終了すると、主走査方向とは直交する方向（副走査方向）にフルレートキャリッジ５３は移動し、原稿の次のラインを読み取る。これを原稿サイズ全体に亘って実行することで、１ページの原稿読み取りが完了する。

一方、原稿送り装置１０によって搬送される原稿の画像を読み取る場合には、原稿送り装置１０によって搬送される原稿が第２プラテンガラス５２Ｂの上を通過する。このとき、フルレートキャリッジ５３とハーフレートキャリッジ５４とは、図１に示す実線の位置に停止した状態にある。そして、原稿送り装置１０のプラテンロール１７を経た原稿の１ライン目の反射光が、第２ミラー５７Ｂ、第３ミラー５７Ｃ、および第４ミラー５７Ｄを経て結像用レンズ５８に導かれる。この場合、原稿送り装置１０は、光源５５と原稿とを相対的に移動させる移動手段の一例として機能している。

そして、反射光は結像用レンズ５８にて結像され、ＣＣＤイメージセンサ５９によって画像が読み込まれる。そして、１次元のセンサであるＣＣＤイメージセンサ５９によって主走査方向の１ライン分が同時に処理された後、原稿送り装置１０によって搬送される原稿の次の主走査方向の１ラインが読み込まれる。その後、原稿の後端が、第２プラテンガラス５２Ｂの読み取り位置を通過することによって、副走査方向に亘って１ページの読み取りが完了する。ここで、本実施の形態では、ＣＣＤイメージセンサ５９により原稿の第一面の読み取りを行うときに、同時にコンタクトイメージセンサユニット４０によって、原稿の第二面の読み取りを行うこともできる。

＜光源の説明＞
図２は、本実施の形態の光源５５の構成例を示す図である。
図２に示した光源５５は、多層基板５５０上に配され列状に並ぶＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップ５５１と、多層基板５５０に形成され、光源５５を固定するための取り付け孔５５２と、ＬＥＤチップ５５１の光の出射方向に配置されＬＥＤチップ５５１からの光を導くと共に予め定められた配光分布で放射するための導光板５６０とを備える。

多層基板５５０は、本実施の形態ではガラスエポキシ基板であり、単一基板が積層することで形成される。多層基板５５０のＬＥＤチップ５５１が配置される面（表の面）、この面に対向する面（裏の面）、および単一基板間には銅などからなる金属膜により配線が形成されている。

ＬＥＤチップ５５１は、ＧａＮ系の半導体層を内部に有し、青色の光を生成するが、ＬＥＤチップ５５１表面に塗布された蛍光体により色変換が行なわれ、白色光を放射する。また、ＬＥＤチップ５５１は、多層基板５５０上で主走査方向に列状に配され、その間隔は同程度となっている。

導光板５６０は、アクリル等の透明樹脂からなり、上述の通りＬＥＤチップ５５１の光の出射方向に配置されＬＥＤチップ５５１からの光を導く。そして、導光板５６０から光が出射する出射面５６０ａには、図示しないフィルタが設けられている。このフィルタには、予め定められたパターンの凹凸構造が形成されている。そしてこの凹凸構造により出射する光を予め定められた配光分布とすることができる。導光板５６０は図示しない取り付け金具により多層基板５５０と予め定められた距離で取り付けられ、固定される。

＜制御・画像処理ユニットの説明＞
次に、図１に示す制御・画像処理ユニット６０について説明する。
図３は、制御・画像処理ユニット６０を説明するためのブロック図である。本実施の形態が適用される制御・画像処理ユニット６０は、ＣＣＤイメージセンサ５９（図１参照）から得られた画像情報を処理する信号処理部７０と、原稿送り装置１０および読み取り装置５０を制御する装置コントロール８０とを備えている。

信号処理部７０では、ＣＣＤイメージセンサ５９からの出力に対して予め定められた画像処理を施している。これら信号処理部７０からの出力は、例えばプリンタ等のＩＯＴ（Image Output Terminal）や、パーソナルコンピュータ(ＰＣ)等のホストシステムへ出力される。

図４は、信号処理部７０を説明するためのブロック図である。
図４に示した信号処理部７０は、サンプルホールド回路７１と、黒レベル調整回路７２と、増幅手段の一例である出力増幅回路７３と、Ａ／Ｄ変換回路７４と、画像処理回路（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）７５と、画像メモリ７６とを備える。

サンプルホールド回路７１は、ＣＣＤイメージセンサ５９からアナログ画像データとしてのＲＧＢ信号を受け取り、標本化（サンプリング）して一定時間保持（ホールド）する。そしてＲＧＢ信号は、黒レベル調整回路７２により黒の輝度レベルを調整された後、出力増幅回路７３により予め定められた増幅率で増幅され、予め定められた出力レベルになる。
次にアナログ信号であるＲＧＢ信号は、Ａ／Ｄ変換回路７４によりＣＣＤイメージセンサ５９の画素毎にＡ／Ｄ変換され、デジタル画像データとしてのＤＲ、ＤＧ、ＤＢ信号となる。Ａ／Ｄ変換後のデジタル画像データは、例えば濃度が８ビット(２５６階調)で表されるようになっており、黒では最小の０、白では最大の２５５が出力される。そしてＤＲ、ＤＧ、ＤＢ信号は、詳しくは後述する画像処理回路７５においてシェーディング補正やガンマ補正等の画像処理を施され、出力される。

図３に戻り、装置コントロール８０は、片面読み取りや両面読み取りの制御等を含め、原稿送り装置１０および読み取り装置５０の全体を制御する画像読み取りコントロール８１、ＣＣＤイメージセンサ５９を制御するＣＣＤコントロール８２、読み取りタイミングに合わせて光源５５を制御する光源コントロール８３、読み取り装置５０におけるモータのオン／オフ、移動速度の制御などを行いフルレートキャリッジ５３とハーフレートキャリッジ５４とのスキャン動作を制御するスキャンコントロール８４、原稿送り装置１０におけるモータの制御、各種ロールの動作やフィードクラッチの動作、ゲートの切り替え動作等を制御する搬送機構コントロール８５を備えている。これらの各種コントロールからは、原稿送り装置１０および読み取り装置５０に対して制御信号が出力され、かかる制御信号に基づいて、これらの動作制御が可能となる。

画像読み取りコントロール８１は、ホストシステムからの制御信号や、例えば自動選択読み取り機能に際して検出されるセンサ出力、ユーザインタフェース(ＵＩ)を介したユーザからの選択等に基づいて、読み取りモード（読み取り形式）を設定し、原稿送り装置１０および読み取り装置５０を制御している。このような読み取りモードとしては、第１プラテンガラス５２Ａ上に原稿を載せて読み取る原稿固定読み取りモード、あるいは、１パスによる片面読み取りモードや反転パスを用いた反転両面読み取りモード等の原稿流し読み取りモードが考えられる。また、例えば原稿を読み取って得られた画像データに予め定められた画像処理を施すことにより、文字画像の読み取りやすさを確保した画像データを出力する文字画像読み取りモード（文字モード）や、原稿を読み取って得られた画像データに予め定められた画像処理を施すことにより、写真画像の見やすさを確保した画像データを出力する写真画像読み取りモード（写真モード）などが設定可能となっている。さらに原稿を白黒で読み取る白黒読み取りモードや、原稿をカラーで読み取るカラー読み取りモードが設定可能である。そして他にも画像を拡大または縮小する拡大／縮小モードなどがある。

＜画像処理回路の動作の説明＞
次に画像処理回路７５の動作について詳細に説明を行なう。
図５−１および図５−２は、画像処理回路７５の動作の一例を説明するためのフローチャートである。
まず画像処理回路７５は、Ａ／Ｄ変換回路７４からデジタル画像データとしてのＤＲ、ＤＧ、ＤＢ信号を受け取る（ステップ１０１）。そして画像データを画像メモリ７６に保持する（ステップ１０２）。次に画像データを画像メモリ７６から読み出し、シェーディング補正を行なう（ステップ１０３）。続けて画像データはガンマ補正がなされ（ステップ１０４）、原稿の地色検知をして地色を除去する処理を行なう（ステップ１０５）。そして上記の画像処理が行なわれた画像データは、再び画像メモリ７６に保持される（ステップ１０６）。

次に画像処理回路７５は、画像を５０％縮小する処理を行なうか否かを判断する（ステップ１０７）。そして５０％縮小を行なう場合（ステップ１０７でＹｅｓ）、画像処理回路７５は、画像データを画像メモリ７６から読み出し、画像データの中から主走査方向および副走査方向において、１つおきに画素を削除する処理を行なう（ステップ１０８）。これにより画像を５０％縮小することができる。そして５０％縮小後、画像データは、再び画像メモリ７６に保持される（ステップ１０９）。

次に画像処理回路７５は、画像を主走査方向に拡大／縮小する処理を行なうか否かを判断する（ステップ１１０）。そして主走査方向に拡大／縮小を行なう場合（ステップ１１０でＹｅｓ）、画像処理回路７５は、画像データを画像メモリ７６から読み出し、予め定められた処理を行なうことで、画像を主走査方向に拡大／縮小する（ステップ１１１）。そして主走査方向に拡大／縮小する処理が行なわれた後は、画像データは、再び画像メモリ７６に保持される（ステップ１１２）。

さらに画像処理回路７５は、画像を副走査方向に拡大／縮小する処理を行なうか否かを判断する（ステップ１１３）。そして副走査方向に拡大／縮小を行なう場合（ステップ１１３でＹｅｓ）、画像処理回路７５は、画像データを画像メモリ７６から読み出し、予め定められた処理を行なうことで、画像を副走査方向に拡大／縮小する（ステップ１１４）。そして副走査方向に拡大／縮小する処理が行なわれた後は、画像データは、再び画像メモリ７６に保持される（ステップ１１５）。

そして画像処理回路７５は、画像データを画像メモリ７６から読み出し、平滑化／強調フィルタ処理を行なう（ステップ１１６）。これらの処理を行なうことで画像に載ったランダムなノイズを除去したり、画素ごとの濃度値の細かい変化を少なくすること（平滑化）や、文字等のエッジ部の濃度値の変化を強調すること（強調化）ができる。そしてこの処理が行なわれた後は、画像データは、再び画像メモリ７６に保持される（ステップ１１７）。

なお上述した画像を５０％縮小する処理、画像を主走査方向に拡大／縮小する処理、画像を副走査方向に拡大／縮小する処理を行なうか否かは、例えば、ユーザインタフェースを介してユーザが指定したか否かにより決定される。また主走査方向に拡大／縮小する処理および副走査方向に拡大／縮小する処理に先んじて別途５０％縮小する処理を行なうのは、この処理が簡単に行なうことができるため、画像処理回路７５に対する負荷が軽くなるためである。

本実施の形態では、画像処理回路７５は、以上の処理をソフトウェアにより行なう。そのため画像を拡大／縮小する処理を行なう場合、上述のように別途処理が必要となるため処理に要する負荷が増加する。さらに上述したように画像データは、画像メモリ７６との間で頻繁に保持および読み出しが行なわれる。これは画像処理回路７５の処理能力が限られるため、一度に多くの画像処理を行なうことができず、基本的に１つの画像処理を行なった後は、いったん画像メモリ７６に保持し、再度画像メモリ７６から読み出して、次の画像処理を行なうという動作を繰り返すためである。そのためこの処理によっても画像処理回路７５に対する負荷は増加する。これらの理由により画像読み取りの速度に対して画像処理回路７５の処理が追いつかなくなるときがある。これはカラー読み取り時において、より顕著となる。つまりカラー読み取り時は、白黒読み取り時に対し、画像信号の量が３倍になるため、それだけ画像処理回路７５の負荷が増加する。

そのため本実施の形態では、特に読み取りモードがカラー読み取りの場合、および拡大／縮小処理を伴う場合は、原稿の読み取り速度を遅くすることで対処を行なっている。より具体的にはカラー読み取りの場合および拡大／縮小処理を伴う場合は、上述した駆動源等の移動手段の移動速度を遅くし、ＣＣＤイメージセンサ５９における原稿の読み取り速度を遅くする。本実施の形態では、この制御をスキャンコントロール８４により行なっている。つまりスキャンコントロール８４は、読み取りモードに応じて移動手段の移動速度を制御することで、ＣＣＤイメージセンサ５９における読み取り速度を調節する移動速度制御部の一例として機能する。

しかしながら移動手段の移動速度を遅くし、ＣＣＤイメージセンサ５９における原稿の読み取り速度を遅くした場合、ＣＣＤイメージセンサ５９に蓄積する電荷が飽和し、ＣＣＤイメージセンサ５９の飽和出力電圧を超えてしまう場合がある。つまり原稿の読み取り速度を遅くすることで、ＣＣＤイメージセンサ５９の光蓄積期間が長くなり、露光量が増加する。そのため原稿の読み取り速度が予め定められた速度以下になると、ＣＣＤイメージセンサ５９が受光する光が飽和露光量以上となり、ＣＣＤイメージセンサ５９に蓄積する電荷が飽和する量（飽和電荷量）にまで達する。この場合、原稿の読み取りを正常に行なうことが困難になる。

そこで、本実施の形態では、このような場合に、読み取りモードに基づき、光源を消灯する期間を設けることで光源の点灯時間を制御し、ＣＣＤイメージセンサ５９で蓄積する電荷が飽和する量に達しないようにしている。つまり光源コントロール８３は、点灯時間制御部の一例として機能する。

＜光源およびＣＣＤイメージセンサの動作の説明＞
図６は、光源コントロール８３が光源５５を動作させる制御信号、およびＣＣＤコントロール８２がＣＣＤイメージセンサ５９を動作させる制御信号を説明した図である。
図中、上段は、光源コントロール８３が光源５５を動作させる制御信号のタイミングチャートである。また下段は、ＣＣＤコントロール８２がＣＣＤイメージセンサ５９を動作させる制御信号のタイミングチャートである。

ここで下段のタイミングチャートは、ＣＣＤ駆動クロック（ＣＬＫ）である。本実施の形態の場合、時間ａ〜時間ｄの期間が主走査方向１ラインの画像情報の転送期間であり、また同様に主走査方向１ライン分の光の蓄積期間である。そして転送期間は、垂直転送期間と水平転送期間の２つの期間に分かれる。

図７は、ＣＣＤイメージセンサ５９において光電変換した電荷を転送する動作について説明した図である。
ＣＣＤイメージセンサ５９には、原稿により反射された光を受光する受光面にフォトダイオードがライン状に配されている。本実施の形態では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）の各色に対応するフォトダイオードが、３列に配列し、原稿に記録された画像をＲＧＢの各色で読み取ることが可能となっている。なお本実施の形態では、このフォトダイオードは、１列につき例えば、７５００個配列する。図７では、このうち１列を例示し図示している。

図７においてフォトダイオードＰは、主走査方向に一列に配され、１つのフォトダイオードＰが画像読み取り装置１（図１参照）で原稿を読み取る際の１画素に相当する。そしてフォトダイオードＰに光を照射されると光電変換が生じフォトダイオードＰに電荷が蓄積される。蓄積される電荷の量は、蓄積される時間（蓄積期間）および照射される光の量に比例する。フォトダイオードＰでは、予め定められた蓄積期間で電荷が蓄積され、そして画像信号として取り出される。そして一般的なＣＣＤイメージセンサ５９では、電荷を取り出すのに垂直転送および水平転送を行なうことで行なう。即ちフォトダイオードＰに蓄積された電荷は、まず垂直転送され、電荷転送部Ｄに送られる。電荷転送部Ｄは、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices：電荷結合素子）からなる半導体素子である。そして電荷転送部Ｄから電荷を順次水平転送することで、１ライン分の画像信号として取り出すことができる。

図６に戻りフォトダイオードＰにおいて蓄積された電荷は、まず垂直転送期間の時間ａ〜時間ｂにおいて、図７で説明を行なったフォトダイオードＰから電荷転送部Ｄへ電荷の垂直転送が行なわれる。そして時間ｃ１〜時間ｃ２の間に電荷転送部Ｄにおける１回目の水平転送が行なわれる。さらに時間ｃ３〜時間ｃ４の間に２回目の水平転送が行なわれ、以下１ライン分の電荷が全て水平転送されるまで、この水平転送が繰り返される。またこの垂直転送および水平転送を行なっている時間ａ〜時間ｄの間にフォトダイオードＰには次の１ラインの電荷が光電変換されて蓄積される。そしてこの電荷についても次の周期において垂直転送および水平転送が行なわれ、ＣＣＤイメージセンサ５９外部に画像情報として出力される。

そして本実施の形態では、上段のタイミングチャートで示すようにＣＣＤイメージセンサ５９の蓄積期間中に光源点灯信号をＯＮからＯＦＦにし、光源５５を消灯する期間（時間Ｌ１〜時間Ｌ２の期間）を設けている。これによりＣＣＤイメージセンサ５９に蓄積される電荷が減少する。そのためＣＣＤイメージセンサ５９に蓄積される電荷が飽和する量に達しないようにすることができる。

なお光源５５の消灯期間を設けるのは、光源５５を連続的に点灯状態とするときにＣＣＤイメージセンサ５９の露光量が飽和露光量以上となり、ＣＣＤイメージセンサ５９に蓄積される電荷が飽和電荷量に達する場合である。即ち光源５５を連続的に点灯状態としてもＣＣＤイメージセンサ５９の露光量が飽和露光量未満となる場合は、消灯期間は、設ける必要はない。つまり移動手段の移動速度が予め定められた速度を超えることで、原稿の読み取り速度が、予め定められた速度を超えた場合は、ＣＣＤイメージセンサ５９の露光量が飽和露光量未満となる。そしてこの場合は、ＣＣＤイメージセンサ５９に蓄積される電荷は飽和電荷量に達しないので、光源５５の消灯期間を設ける必要はない。

ここで、光源５５の消灯期間は、ＣＣＤイメージセンサ５９が電荷を水平転送する期間中に設けることが好ましい。光源５５は、上述したように例えば、ＬＥＤにより発する光を利用するが、ＬＥＤの点灯および消灯の前後は、色味が変化しやすい。そのためＣＣＤイメージセンサ５９が電荷を垂直転送する期間にかかって光源５５の消灯期間を設けた場合は、ＬＥＤの色味の変化の影響を受け、原稿を正常に読み取れなくなるおそれがある。

同様の理由により、ＣＣＤイメージセンサ５９が、電荷を垂直転送する期間の開始時（時間ａ）および終了時（時間ｂ）をはさみ予め定められた時間内には光源５５の点灯および消灯を行なわないことが好ましい。これを図６中では、時間ａをはさんだ時間ａ１〜時間ａ２、および時間ｂをはさんだ時間ｂ１〜時間ｂ２の期間として示している。つまりこの時間ａ１〜時間ａ２、および時間ｂ１〜時間ｂ２の期間は、光源５５の色味が変化しやすい時間であり、この期間を避けて光源５５の消灯時間を設けることが好ましい。

また本実施の形態では、光源５５を連続的に点灯状態とするときにＣＣＤイメージセンサ５９に蓄積される電荷が飽和しない量となる場合は、読み取り速度に基づき出力増幅回路７３（図４参照）の増幅率を変更する。

図８は、ＣＣＤイメージセンサ５９の読み取り速度と、出力増幅回路７３における増幅率の関係を説明した概念図である。図８において横軸は、読み取り速度を表わし、縦軸は、出力増幅回路７３における増幅率を表わす。

図８において、読み取り速度Ｖ１以下では、光源５５を連続的に点灯状態とするときにＣＣＤイメージセンサ５９に蓄積する電荷が飽和電荷量に達する。そしてこの読み取り速度Ｖ１を超える速度領域では、出力増幅回路７３の増幅率を増加している。これは読み取り速度Ｖ１を超える速度領域において、ＣＣＤイメージセンサ５９の光の蓄積期間が短いときは、出力増幅回路７３の増幅率を増加させ、ＣＣＤイメージセンサ５９の光の蓄積期間が長いときは、出力増幅回路７３の増幅率を減少させると言い換えることもできる。このようにすることで、出力増幅回路７３からの出力レベルが、ほぼ一定となり、ＣＣＤイメージセンサ５９の光の蓄積期間に依存しにくくなる。そしてＣＣＤイメージセンサ５９の光の蓄積期間が長いときは、より多くの光を光電変換し画像情報とすることができるので、Ｓ／Ｎ比（Signal to Noise ratio）をより良くすることができる。

図９（ａ）〜（ｃ）は、読み取りモードを変更したときの光源点灯信号のタイミングチャートである。
このうち図９（ａ）は、白黒読み取り時において拡大／縮小処理を行なわないときの光源点灯信号のタイミングチャートである。また図９（ｂ）は、白黒読み取り時において拡大／縮小処理を行なうときの光源点灯信号のタイミングチャートである。さらに図９（ｃ）は、カラー読み取り時において拡大／縮小処理を行なわないときの光源点灯信号のタイミングチャートである。

図９（ａ）においてＣＣＤイメージセンサ５９による１ラインの読み取り時間は、時間ｅ〜時間ｆの時間である。この時間は、具体的には、例えば３００μｓである。即ちＣＣＤイメージセンサ５９の光の蓄積期間は、時間ｅ〜時間ｆの期間となる。この蓄積期間では、ＣＣＤイメージセンサ５９に蓄積する電荷は飽和電荷量には達しないため、光源点灯信号は、ＯＮのままであり、光源５５は、消灯せず点灯状態を維持する。

また図９（ｂ）においては、１ラインの読み取り時間は、図９（ａ）の場合に対して例えば、２倍となり、時間ｅ〜時間ｇの時間である。よってＣＣＤイメージセンサ５９の光の蓄積期間は、時間ｅ〜時間ｇの期間となる。この蓄積期間は、図９（ａ）に対し２倍であるが、ＣＣＤイメージセンサ５９に蓄積する電荷は飽和電荷量には達しないため、光源点灯信号は、ＯＮのままであり、光源５５は、消灯せず点灯状態を維持する。しかしながらＣＣＤイメージセンサ５９から出力される画像信号の強度は２倍となるので、出力増幅回路７３（図４参照）の増幅率を図９（ａ）の場合に対し半分とし、出力増幅回路７３からの出力レベルを図９（ａ）の場合とほぼ同じとする。このようにすることで図９（ａ）の場合より読み取られる画像のＳ／Ｎ比を良くすることができる。

また図９（ｃ）においては、１ラインの読み取り時間は、例えば、図９（ａ）の場合に対して例えば、４倍となり、時間ｅ〜時間ｉの時間である。よってＣＣＤイメージセンサ５９の光の蓄積期間は、時間ｅ〜時間ｉの期間となる。この蓄積期間は、図９（ａ）に対し４倍である。そして本実施の形態では、光源５５が点灯状態のままでは、ＣＣＤイメージセンサ５９に蓄積する電荷は飽和電荷量に達してしまう。そのため光源点灯信号を時間ｇ〜時間ｉの間でＯＮからＯＦＦとし、光源５５の消灯期間を設ける。なおこの場合ＣＣＤイメージセンサ５９から出力される画像信号の強度は、図９（ｂ）とほぼ同じとなるため、出力増幅回路７３の増幅率を図９（ｂ）の場合と同じとし、出力増幅回路７３からの出力レベルを図９（ａ）〜（ｂ）の場合とほぼ同じとする。

＜装置コントロール全体の動作の説明＞
次に上述した光源５５およびＣＣＤイメージセンサ５９の制御を含む装置コントロール８０全体の動作について説明を行なう。
図１０は、装置コントロール８０の動作の一例を説明したフローチャートである。
まず画像読み取りコントロール８１が、センサ出力、ユーザインタフェース(ＵＩ)を介したユーザからの選択等に基づいて、読み取りモードを設定する（ステップ２０１）。そして設定した読み取りモードに基づき画像読み取りコントロール８１は、移動手段の移動速度（スキャン速度）を決定する（ステップ２０２）。
また画像読み取りコントロール８１は、光源５５の消灯期間を決定する（ステップ２０３）。この消灯期間は、読み取りモードまたはスキャン速度の何れかに基づき決定することができる。なお上述したように読み取りモードによっては、消灯期間を設定しないようにすることもできる。

そして光源コントロール８３は、光源点灯信号をＯＦＦからＯＮにすることで光源５５を点灯させる（ステップ２０４）。それとともにスキャンコントロール８４がステップ２０２で決定されたスキャン速度でスキャンを開始する（ステップ２０５）。
次に予め定められたタイミングでＣＣＤイメージセンサ５９が１ライン目の読み取りを行なう（ステップ２０６）。この読み取りは、図６〜図７に示したようにＣＣＤコントロール８２から出力されるＣＣＤ駆動クロックに従い、ＣＣＤイメージセンサ５９が光電変換された電荷を垂直転送および水平転送することにより行なわれる。

そしてこの水平転送の期間中に光源コントロール８３は、画像読み取りコントロール８１により決定された消灯期間において光源点灯信号をＯＮからＯＦＦとして光源５５の消灯を行なう（ステップ２０７）。また１ライン目の読み取りが終了すると、画像読み取りコントロール８１は、読み取るべきラインがまだ残っているかを判定し（ステップ２０８）、残っていなければ（ステップ２０８でＮｏ）、原稿の読み取りを終了する。また残っていれば（ステップ２０８でＹｅｓ）、ステップ２０６に戻り、次のラインの読み取りを行なう。

装置コントロール８０が、以上のような制御を行なうことで、読み取り速度が変化してもＣＣＤイメージセンサ５９に蓄積される電荷が飽和電荷量に達しないようにすることができる。そして読み取り速度が変化しても読み取られる画像に変化が生じにくくなる。

なお以上説明を行った本実施の形態における信号処理部７０や装置コントロール８０が行なう処理は、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働することにより実現される。即ち、画像読み取り装置１に設けられた制御用コンピュータ内部の図示しないＣＰＵが、画像読み取り装置１内の信号処理部７０や装置コントロール８０の各機能を実現するプログラムを実行し、これらの各機能を実現させる。

よって図１０で説明を行った装置コントロール８０が行なう処理は、コンピュータに、点灯して原稿に対して光を照射する光源５５を制御する点灯制御機能と、原稿からの反射光を受光し受光した光を光電変換して画像信号としての電荷を蓄積するＣＣＤイメージセンサ５９を制御する読み取り部制御機能と、読み取りモードに応じて光源５５と原稿とを相対的に移動させる移動手段の移動速度を制御する移動速度制御機能と、を実現し、点灯制御機能では、ＣＣＤイメージセンサ５９が電荷を蓄積している期間中に読み取りモードに基づき光源５５を消灯する期間を設けることで、ＣＣＤイメージセンサ５９で蓄積する電荷が飽和する量に達しないように当該光源５５の点灯時間を制御するプログラムとして捉えることもできる。

１…画像読み取り装置、５５…光源、５９…ＣＣＤイメージセンサ、６０…制御・画像処理ユニット、７０…信号処理部、７３…出力増幅回路、７５…画像処理回路、８０…装置コントロール、８１…画像読み取りコントロール、８２…ＣＣＤコントロール、８３…光源コントロール、８４…スキャンコントロール

Claims (4)

1. 点灯して原稿に対して光を照射する光源と、
   前記原稿からの反射光を受光し受光した光を光電変換して画像信号としての電荷を蓄積する読み取り部と、
   前記光源と前記原稿とを相対的に移動させる移動手段と、
   読み取り形式に応じて前記移動手段の移動速度を制御することで、前記読み取り部における読み取り速度を調節する移動速度制御部と、
   前記読み取り部が電荷を蓄積している期間中に読み取り形式に基づき前記光源を消灯する期間を設けることで、当該読み取り部で蓄積する電荷が飽和する量に達しないように当該光源の点灯時間を制御する点灯時間制御部と、
   を備え、
   前記読み取り部は、電荷結合素子を用いて蓄積された前記電荷を垂直転送および水平転送することで前記画像信号として取り出す半導体素子を備え、
   前記点灯時間制御部は、前記電荷を垂直転送する期間の開始時および終了時をはさみ予め定められた時間内には前記光源の点灯および消灯を行なわないことを特徴とする画像読み取り装置。
2. 前記画像信号を予め定められた増幅率で増幅する増幅手段をさらに備え、
   前記増幅手段は、前記光源を連続的に点灯状態とするときに、前記読み取り部に蓄積される電荷が飽和する量となる場合は、前記読み取り速度に対し前記増幅率を変更せず、当該読み取り部に蓄積される電荷が飽和しない量となる場合は、当該読み取り速度が大きくなるほど当該増幅率を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の画像読み取り装置。
3. 前記点灯時間制御部は、前記電荷を水平転送する期間中に前記光源を消灯する期間を設けることで前記点灯時間を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の画像読み取り装置。
4. コンピュータに、
   点灯して原稿に対して光を照射する光源を制御する点灯制御機能と、
   前記原稿からの反射光を受光し受光した光を光電変換して画像信号としての電荷を蓄積し、電荷結合素子を用いて蓄積された当該電荷を垂直転送および水平転送することで当該画像信号として取り出す半導体素子を備える読み取り部を制御する読み取り部制御機能と、
   読み取り形式に応じて前記光源と前記原稿とを相対的に移動させる移動手段の移動速度を制御することで、前記読み取り部における読み取り速度を調節する移動速度制御機能と、
   を実現し、
   前記点灯制御機能では、前記読み取り部が電荷を蓄積している期間中に読み取り形式に基づき前記光源を消灯する期間を設けることで、当該読み取り部で蓄積する電荷が飽和する量に達しないように当該光源の点灯時間を制御し、当該電荷を垂直転送する期間の開始時および終了時をはさみ予め定められた時間内には前記光源の点灯および消灯を行なわないことを特徴とするプログラム。

Images