JP6679418B2 - 画像読取装置、画像読取方法、及びプログラム - Google Patents

画像読取装置、画像読取方法、及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、読取デバイスにより読み取った画像データに順次、画像処理を施す画像読取装置、画像読取方法、及びプログラムに関する。
近年、印刷機能に加えてコピー機能やFAX機能を有する複合機(MFP:マルチファンクションプリンタ)において、原稿の画像を読み取るイメージセンサの駆動源としてDCモータが採用されている。DCモータは、従来のステッピングモータと比較して、フラットベッドスキャン系のイメージセンサ搬送、シートスキャン系の原稿搬送時の静粛性の面で優位なためである。
一方、DCモータは、コギングトルク等により回転速度が変動するため、イメージセンサにおける信号の蓄積時間も変動してしまう。蓄積時間が変動すると一般的にイメージセンサの暗電流により黒レベルデータが変化する。また、センサ光源の点灯幅も影響を受け、変化する場合、白レベルデータも変化する。
このような黒レベルデータや白レベルデータの変化に対処するため、シェーディングデータの補正が行なわれている。例えば、特許文献1に記載の技術では、シェーディングデータ取得時に対するスキャン実行時の蓄積時間変動量を計測する。そして、蓄積時間変動量に対する黒レベルデータや白レベルデータの変動量を線形関数演算により算出し、その変動量を補正値としてシェーディングデータを補正している。
特許第4892447号公報
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、ライン単位の平均データでシェーディングデータを補正している。そのため、特異画素においては、黒レベルデータの変動量が1ライン平均のシェーディングデータ補正量と異なるため、補正しきれない。以下に、図1、図2を用いて説明する。
図1は、イメージセンサの信号蓄積及び画素出力に最低限必要な蓄積時間Tminで取得した黒シェーディングデータを示している。●点が、(A)全画素平均的に発生する暗電流による黒レベルデータで、◆点が、(B)特異画素で発生する暗電流による黒レベルデータである。黒レベルターゲットまで補正するための黒シェーディングデータは、(A)全画素平均的に発生する暗電流による黒レベルデータ=Dam、(B)特異画素で発生する暗電流による黒レベルデータ=Dbmとする。ここで、全画素平均的に発生する暗電流による黒レベルデータは、全画素同値とする。また、特異画素で発生する暗電流量は、全画素平均的に発生する暗電流量の3倍とする(すなわち、Dbm=3×Dam)。また、黒レベルデータの1ライン平均値は、全画素平均的に発生する暗電流による黒レベルデータと同値とする。
図2は、蓄積時間Ttypで取得した黒シェーディングデータのライン単位の補正を示している。(A)全画素平均的に発生する暗電流による黒レベルデータ=Dat、(B)特異画素で発生する暗電流による黒レベルデータ=Dbtとする。ここで、黒レベルターゲットまで補正するための黒シェーディングデータの補正量はΔDa=Dat−Damであるため、(A)全画素平均的に発生する暗電流と、(B)特異画素で発生する暗電流は、以下のように表すことができる。
(A)全画素平均的に発生する暗電流:Dat−Dam−ΔDa=0
(B)特異画素で発生する暗電流:Dbt−Dbm−ΔDa=3Dat−3Dam−ΔDa=2ΔDa
すなわち、蓄積時間Ttypにおいては、(A)全画素平均的に発生する暗電流は補正できるが、(B)特異画素で発生する暗電流は2ΔDaだけ補正しきれない。よって、読み取った画像には、特異画素からスキャンした部分が縦筋として現れてしまう。
なお、特許文献1には、画素単位で黒シェーディングデータを補正する技術も記載されている。この場合、補正量を画素単位で算出するため、特異画素においても黒シェーディングデータを補正することができる。図3は、蓄積時間Ttypで取得した黒シェーディングデータの画素単位の補正を示している。暗電流による黒レベルデータを図2と同様とすると、◆点において、(B)特異画素で発生する暗電流による黒レベルデータはΔDb(=3ΔDa)で補正することができる。しかしながら、黒シェーディングデータの補正値を画素毎に算出し、保持するため、多くのメモリ量と処理時間を要し、製品のパフォーマンスに影響することが懸念される。
本発明の一実施例による画像読取装置は、原稿を読み取るためのイメージセンサと、モータを駆動源として、前記原稿と前記イメージセンサとの相対的な移動を行う移動手段と、前記モータの回転に応じてエンコーダから出力されたエンコーダパルスに基づき、前記移動の方向におけるライン毎に前記イメージセンサからの受光信号を色毎に順番に蓄積し、蓄積された前記受光信号に基づく複数の色のデータを出力する出力手段と、前記出力手段によって出力された前記複数の色のデータ各々に対して、取得したシェーディングデータに基づく、前記イメージセンサにおける暗電流による出力される前記複数の色のデータへの影響を補正するための補正値を用いて、シェーディング補正を行う補正手段と、を有する。前記出力手段は、前記複数の色のうち、所定の色については、前記エンコーダパルスに基づくタイミングから蓄積時間が所定時間となるように前記エンコーダパルスに非同期に決定された終了タイミングまで前記受光信号の蓄積を行い、前記複数の色のち、前記所定の色と異なる他の色については、前記エンコーダパルスに基づく開始タイミングから前記エンコーダパルスに同期して決定される終了タイミングまで前記受光信号の蓄積を行う。前記補正手段は、出力された前記所定の色のデータと前記他の色のデータとを互いに独立して補正し、前記他の色のデータには、前記エンコーダパルスに応じた補正値を用いて補正を行う。
本発明によれば、多くのメモリ量や処理時間を要することなく、(A)全画素平均的に発生する暗電流と、(B)特異画素で発生する暗電流の変化に対して適切なシェーディング補正値を得ることができる。
蓄積時間Tminで取得した黒シェーディングデータを示す図である。 特許文献1における、蓄積時間Ttypで取得した黒シェーディングデータのライン単位の補正を説明する図である。 特許文献1における、蓄積時間Ttypで取得した黒シェーディングデータの画素単位の補正を説明する図である。 本発明の一実施例における画像読取装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例における画像読取装置のカラーモードのスキャン時のタイミングチャートを示す図である。 本発明の一実施例におけるモータ速度変動に対する読取同期信号の変化を示す図である。 本発明の一実施例における画像読取装置のカラーモードのシェーディングデータ取得時のタイミングチャートを示す図である。 本発明の一実施例における画像読取装置の蓄積時間Ttypにおける黒シェーディングデータを示す図である。 本発明の一実施例における蓄積時間と黒及び白のシェーディングデータのイメージセンサのライン単位の平均と線形補間の関係を示す図である。 本発明の一実施例における画像読取装置の蓄積時間Ttyp+Δtにおける黒シェーディングデータの補正を示す図である。 本発明の一実施例における黒及び白のシェーディングデータのライン単位の平均データによるシェーディングデータ補正を示すフローチャートである。 本発明の一実施例における黒及び白のシェーディングデータのライン単位の平均データによる入力データ補正を示すフローチャートである。 本発明による黒シェーディング補正の効果を特許文献1に記載の技術と比較して説明する図である。
以下に、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施例は一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。
図4は、本発明の一実施例における画像読取装置の構成を示す。本画像読取装置は、モータを駆動源としてイメージセンサと原稿とを相対的に移動させて原稿を読み取ることができる。
読取デバイス101は、原稿からの反射光を光電変換し、RGBのアナログ信号を出力するCCD(電荷結合素子)やCIS(コンタクトイメージセンサ)といった複数の受光画素から成る。読取デバイス101は、それらが一列に配置されたリニアイメージセンサである。AFE(アナログフロントエンド)デバイス102は、読取デバイス101から出力されたアナログ信号をデジタル信号にA/D変換するように構成される。
読取デバイス制御部103は、読取デバイス101及びAFEデバイス102へ制御信号を出力する。読取デバイス制御部103は、読み取りデバイス101からのRGBのアナログ信号をAFEデバイス102経由でデジタル信号として取り込み、データの並べ替え、パッキング等を行う読取データ処理部104に画像データとして転送する。さらに読取デバイス制御部103は、センサ光源の調光制御、入力される画像信号を基にフィードバックPWM制御等を行う。
読取データ処理部104は、後述するエンコーダコントローラからの出力信号又は内部タイマに同期して生成される、読取解像度のライン単位又はイメージセンサの蓄積時間単位の読取同期信号に同期し、シェーディング補正を行う。また、読取データ処理部104は、演算手段118を有する。演算手段118は、2つ以上の任意の蓄積時間によるシェーディングデータから校正曲線を生成する。また、演算手段118は、スキャン中におけるモータ速度の目標値(目標モータ速度)に対応した蓄積時間を基準とした蓄積時間変動量を計測し、蓄積時間変動量に対するシェーディングデータの変動をシェーディングデータの補正値として演算する。
読取制御部105は、画像データの取り込み(読み込み)のスタート、終了の制御を行う。
イメージセンサ用の第1のDCモータコントローラ106は、イメージセンサ用の第1のDCモータ116の駆動制御を行う。イメージセンサ用の第1のエンコーダコントローラ107は、第1のDCモータ116の回転に応じて位相の異なるA相、B相のパルスを受信する。不図示のADF(オートドキュメントフィーダ)用の第2のDCモータコントローラ108は。ADF駆動用の第2のDCモータ117の駆動制御を行う。ADF用の第2のエンコーダコントローラ109は、第1のエンコーダコントローラ107と同様の制御を行う。すなわち、第2のDCモータ117の回転に応じて位相の異なるA相、B相のパルスを受信する。パルス発生機構としては、一般的に、ロータリーエンコーダが用いられる。
DCモータコントローラ106、108はそれぞれ、エンコーダコントローラ107、109の処理に従い、DCモータ116、117へのEnable信号と、速度と回転方向の情報を持つPhase信号を出力し、DCモータのフィードバック制御を行う。DCモータ116は、原稿台の上に載置された原稿に対してイメージセンサを走査するための駆動源である。DCモータ117は、不図示のオートドキュメントフィーダ(ADF)の駆動源である。ADFは、イメージセンサに対して原稿を移動させる機構である。セレクタ110は、DCモータ116とDCモータ117の2つのDCモータ制御の切り換えを行う。これは回路規模を縮小するために選択できるようにした1例を示している。エンコーダコントローラを含めDCモータ制御部が同じ場合、更に外側でセレクトする構成も考えられる。また、図4の例ではエンコーダパルスから位相が正転方向か反転方向かを選択して出力する機能を有する構成を示している。1つのDCモータのみを制御する場合、セレクタは無くてもよい。
外部トリガから読取同期信号を生成する外部読取同期信号生成ブロック111は、正転位相パルス、反転位相パルス、片エッジ、両エッジの情報からパルス数をカウントする。外部読取同期信号生成ブロック111は、そのカウント値に基づいて、読取解像度の1ライン又は複数ラインとなる基準の外部読取同期信号(EXT_SH)を生成する。内部読取同期信号生成ブロック112は、イメージセンサの読取同期信号として内部同期信号(INT_SH)を不図示のタイマから、イメージセンサの信号蓄積及び信号出力の1周期分の同期信号を生成している。
セレクタ113は、エンコーダ信号を元に生成される外部同期信号(EXT_SH)と、内部タイマから生成される内部同期信号(INT_SH)を不図示の読取同期信号(SH)カウンタにてカウントする。セレクタ113はカウントに応じて、イメージセンサの読取同期信号(SH)をセレクトする。本画像読取装置は、スキャン中に外部同期信号(EXT_SH)と、次の外部同期信号(EXT_SH)との区間に内部同期信号(INT_SH)を内部逓倍するようにセレクタ113を制御する。本画像読取装置は、セレクタ113をそのように制御することで、イメージセンサの読取同期信号(SH)を生成する外部同期SH生成モードを有する。複数内部逓倍する例としては、CISのカラー読取においてRch、Gch、Bchをイメージセンサの蓄積周期毎に出力させる際に3逓倍したり、更にはS/S発生時のモータ駆動速度調整のためにダミーの蓄積周期を追加したりするときに用いられる。また、本画像読取装置は、読取デバイス101のみを駆動させるときは、内部同期信号(INT_SH)のみ生成するようセレクタ113を制御することで、イメージセンサの読取同期信号(SH)を生成する内部同期SH生成モードを有する。内部同期SH生成モードは、シェーディングデータ取得時や、イメージセンサのフォトダイオード残留電荷リセットのための空読みなどに用いられる。
RAM115は、通常のシェーディングデータ及び画素単位補正用の複数のシェーディングデータを格納するためのメモリであり、ASIC114内にSRAM等で内蔵メモリとして構成してもよいし、DRAM等で外部メモリとして構成してもよい。
以下に、本画像読取装置におけるスキャン及びシェーディングデータ取得時のタイミング制御を説明する。読取デバイス101には、CIS(コンタクトイメージセンサ)を用いるものとする。
図5は、本実施例における画像読取装置のカラーモードのスキャン時のタイミングチャートを示す。本スキャン時は、外部同期SH生成モードで読取同期信号(SH)を生成している。エンコーダA相(B相)は、図4のエンコーダコントローラ107、109へ入力されるエンコーダ信号出力を表している。例えば、図5に示したエンコーダA相の立ち上がりの片エッジサンプリングの場合には、立ち上がりをエンコーダコントローラでフィルタリングして、ノイズを除去した後、エンコーダパルスENC_TRGとして出力する。トリガカウンタ(TRG_counter)は、エンコーダパルスENC_TRGをカウントするものである。本実施例では、エンコーダパルスENC_TRGを1から4までカウントすることにより、副走査読取解像度の1ラインとなる基準の外部読取同期信号(EXT_SH)を生成する。ここで、副走査とは、読取デバイスを移動する方向または読取対象となる原稿を搬送する方向を指す。
カラーモード読取時、読取デバイス101のLED点灯がRGB順次点灯であるため、読取解像度の1ラインは、イメージセンサの蓄積周期においてRch(Rチャンネル)、Gch(Gチャンネル)、Bch(Bチャンネル)の3周期で構成される。例えば、読取解像度における1ラインのスタートとして外部読取同期信号(EXT_SH)が入力されると、セレクタ113は、SH_count=1にリセットする。
SH_count=1の区間では、読取デバイス制御部103はGchのLEDを点灯させ、イメージセンサはGchの信号を蓄積し、1周期前に蓄積したRchのデータを出力する。内部読取同期信号生成ブロック112は、外部読取同期信号(EXT_SH)が入力されてから、シェーディングデータ取得時の蓄積時間Tmin経過後に内部読取同期信号(INT_SH)を生成する。セレクタ113は、内部読取同期信号(INT_SH)を読取同期信号(SH)としてセレクトし、SH_count=2にインクリメントする。
SH_count=2の区間では、読取デバイス制御部103はBchのLEDを点灯させ、イメージセンサはBchの信号を蓄積し、1周期前に蓄積したGchのデータを出力する。内部読取同期信号生成ブロック112は、内部読取同期信号(INT_SH)を生成してから、シェーディングデータ取得時の蓄積時間Tmin経過後に内部読取同期信号(INT_SH)を生成する。セレクタ113は、内部読取同期信号(INT_SH)を読取同期信号(SH)としてセレクトし、SH_count=3にインクリメントする。
SH_count=3の区間では、読取デバイス制御部103はRchのLEDを点灯させ、イメージセンサはRchの信号を蓄積し、1周期前に蓄積したBchのデータを出力する。外部読取同期信号生成ブロック111は、次のラインの外部同期信号(EXT_SH)が入力されたとき、セレクタ113は外部読取同期信号(EXT_SH)を読取同期信号(SH)としてセレクトし、SH_count=1にリセットする。
なお、蓄積時間Tminは、イメージセンサの信号蓄積及び信号出力に必要な最小または基準となる蓄積時間である。
また、モータ速度は、周期的に発生するコギングにより瞬時的に変動するため、読取解像度の1ラインの読取時間(LineTime)も同期して変動する。例えば、本実施例における画像読取装置は、LineTimeが最大でΔt変動する特性である場合、Rch(SH_count=3)の蓄積時間がTminを下回らないようにモータ速度を制御する。例えば、Rchの平均蓄積時間をTtyp(Ttyp>Tmin+Δt)としてマージンを持たせるようなモータ駆動のサーボ制御を行う。本画像読取装置においては、図6に示したとおり、サーボ制御によりコギングが発生したライン以外ではRchの蓄積時間がTtypに保たれ、コギングが発生したラインではRchの蓄積時間がTtyp±Δtになる前提とする。
なお、Δtは、モータ速度及びモータコギングトルクの特性に依存する。一般的には、モータ速度が遅いほどΔtが大きくなる。コギング周期はモータ構造に依存し、モータ1回転におけるコギング発生回数が決まっている。また、サーボ制御は既知の技術であるため、本明細書では説明を省略する。
図7は、本実施例における画像読取装置のカラーモードのシェーディングデータ取得時のタイミングチャートを示す。シェーディングデータ取得時は、内部同期SH生成モードで読取同期信号(SH)を生成している。
読取解像度における1ラインのスタートとして内部読取同期信号(INT_SH)が入力されると、セレクタ113は、SH_count=1にリセットする。
SH_count=1の区間では、読取デバイス制御部103はGchのLEDを点灯させ、イメージセンサはGchの信号を蓄積し、1周期前に蓄積したRchのデータを出力する。内部読取同期信号生成ブロック112は、内部読取同期信号(INT_SH)が入力されてから、シェーディングデータ取得時の蓄積時間Tmin経過後に内部読取同期信号(INT_SH)を生成する。セレクタ113は、内部読取同期信号(INT_SH)を読取同期信号(SH)としてセレクトし、SH_count=2にインクリメントする。
SH_count=2の区間では、読取デバイス制御部103はBchのLEDを点灯させ、イメージセンサはBchの信号を蓄積し、1周期前に蓄積したGchのデータを出力する。内部読取同期信号生成ブロック112は、内部読取同期信号(INT_SH)を生成してから、シェーディングデータ取得時の蓄積時間Tmin経過後に内部読取同期信号(INT_SH)を生成する。セレクタ113は、内部読取同期信号(INT_SH)を読取同期信号(SH)としてセレクトし、SH_count=3にインクリメントする。
SH_count=3の区間では、読取デバイス制御部103はRchのLEDを点灯させ、イメージセンサはRchの信号を蓄積し、1周期前に蓄積したBchのデータを出力する。内部読取同期信号生成ブロック112は、内部読取同期信号(INT_SH)を生成してから、シェーディングデータ取得時の蓄積時間Ttyp経過後に内部読取同期信号(INT_SH)を生成する。セレクタ113は、内部読取同期信号(INT_SH)を読取同期信号(SH)としてセレクトし、SH_count=1にリセットする。
なお、黒シェーディングデータ取得時は、何れのカラーチャンネルにおいてもLEDを消灯して信号蓄積を行う。
このように、黒シェーディングデータ取得時の蓄積時間をRchのみTtypを基準とする。そうすることで、エンコーダ同期によりスキャン中におけるRchの蓄積時間がTtypに伸びるラインにおいて(即ちコギングの影響を受けない全てのライン)、黒シェーディング補正ができる。すなわち、本実施例によると、モータの速度変動に同期して一部のチャンネルの蓄積時間が変動する場合、シェーディングデータ取得時の蓄積時間を、他チャンネルと独立して制御することができる。
例えば、図8は、図7に示すRchのように蓄積時間をTtypとしたときの黒シェーディング補正について示している。●点が(A)全画素平均的に発生する暗電流による黒レベルデータで、◆点が(B)特異画素で発生する暗電流による黒レベルデータである。黒レベルターゲットまで補正するための黒シェーディングデータは、(A)全画素平均的に発生する暗電流による黒レベルデータ=Dat、(B)特異画素で発生する暗電流による黒レベルデータ=Dbtである。そのため、スキャン中の蓄積時間がTtypのラインにおいては、(A)全画素平均的に発生する暗電流による黒レベルデータはDatだけ補正でき、(B)特異画素で発生する暗電流による黒レベルデータにおいてもDbtだけ補正できる。したがって、(A)、(B)両方の黒レベルデータを、黒レベルターゲットに合わせることができる。即ち、図2に示したように、蓄積時間Tminを基準とした黒シェーディングで補正しきれなかった、(B)特異画素で発生する暗電流による黒レベルデータを補正できる。
以下、受光画素ごとの黒および白シェーディングデータを取得し、それらの平均値を採用してシェーディングデータを補正する例について説明する。すなわち、本実施例では、シェーディングデータの補正値は、イメージセンサが有する複数の受光画素の平均データを使用して算出される。また、シェーディングデータの補正値は、複数のカラーチャンネル(RGB)で算出される。本スキャンは図5に、シェーディングデータ取得時のタイミングは図7に示したとおりである。
図9は、本実施例における蓄積時間と黒及び白のシェーディングデータのライン単位の平均と線形補間の関係を示す図である。ここで、シェーディングデータ取得時の蓄積時間をTshdとし、Tshdに対応する白シェーディングデータをWshd、黒シェーディングデータをDshdとする。また、最大の蓄積時間をTmaxとし、Tmaxに対応する白シェーディングデータをWmax、黒シェーディングデータをDmaxとする。図9は、それらの蓄積時間Tshd、Tmaxを設定して、それぞれのシェーディングデータDshd、Dmax、Wshd、Wmaxから線形関数により任意の蓄積時間Txに対応するシェーディングデータを求めることを示している。
本実施例では、シェーディングデータのライン平均値を保持する。基準となる蓄積時間Tshdに対する黒シェーディングデータDshd、白シェーディングデータWtypを読取モードに応じた解像度分、取得する。取得したシェーディングデータは、受光画素ごとに、圧縮した形で、内蔵メモリや外部メモリに保持してもよい。蓄積時間Tmaxは、モータの速度変動により変動する蓄積時間の最大値又はそれ以上の値になる蓄積時間に設定する。複数の蓄積時間に対するシェーディングデータは、内部タイマや外部同期信号を起動し、取得する。蓄積時間Tmaxに対する黒シェーディングデータDmax、白シェーディングデータWmaxも読取モードに応じた解像度の有効画素x分、取得しながら平均データ又は加算データのみ記憶する。
蓄積時間Txは、DCモータ駆動中の任意の蓄積時間を示している。
取得したシェーディングデータの補正手順の一例を下記に示す。
(1)蓄積時間Tshd時の黒シェーディングデータDshd(x)をメモリに格納し、Dshd(x)の平均データをメモリ、レジスタ等に記憶する。
(2)蓄積時間Tshd時の白シェーディングデータWshd(x)をメモリに格納し、Wshd(x)の平均データをメモリ、レジスタ等に記憶する。
(3)蓄積時間Tmax時の黒シェーディングデータDmax(x)の平均データDmax_aveをメモリ、レジスタ等に記憶する。Dmax_aveは、蓄積時間Tmaxに対応する受光画素ごとの黒シェーディングデータを平均した値である。
(4)蓄積時間Tmax時の白シェーディングデータWmax(x)の平均データWmax_aveをメモリ、レジスタ等に記憶する。Wmax_aveは、蓄積時間Tmaxに対応する受光画素ごとの白シェーディングデータを平均した値である。
(5)任意の蓄積時間に対応する黒シェーディングデータをD’(x)として、それを求める関数は以下で示される。
D’(x)=Dshd(x)+(Dmax_ave−Dshd_ave)×(Tx−Tshd)/(Tmax−Tshd)
すなわち、Dshd(x)、Dmax_ave、Tmax、Tshdそれぞれの値から導かれる線形関数により、補正された黒シェーディングデータが求まる。このD’(x)により、黒シェーディングデータ補正を一律平均データで全有効画素に対して行う。
(6)任意の蓄積時間に対応する白シェーディングデータをW’(x)とすると、上記(5)と同様に、W’(x)を求める関数は以下のように表される。
W’(x)=Wshd(x)+(Wmax_ave−Wshd_ave)×(Tx−Ttyp)/(Tmax−Tshd)
Wshd(x)、Wmax_ave、Tmax_ave、Tshdそれぞれの値から導かれる線形関数により、補正されたシェーディングデータが求まる。このW’(x)により、白シェーディングデータ補正を一律平均データで全有効画素に対して行う。
上記(5)、(6)の演算回路は、ファームウェア構成、ハードウェア構成、又はファーム/ハードウェアの混在構成の場合も同様に考えられる。また、圧縮データ形式でメモリに格納されている場合は、逐次デコードしながら補正演算を行う。
更に、全有効画素に対してシェーディングデータの補正を行うが、一般的に、画素単位で補正した黒及び白、黒、又は白の補正データで、通常のシェーディング補正も同時に行われる。但し、上記処理手順以外は、システムにより任意であり限定されないため、省略する。
図5の場合と同様にデータ補正の線形性が任意の蓄積時間間隔に制限される場合、複数の蓄積時間間隔で上記の同様の処理を行うことで、対応できることが容易に考えられる。
蓄積時間TshdをTn−1、TmaxをTnとして、任意の蓄積時間Txが、2点の蓄積時間の格納データ間にあることだけを判別する手段があれば可能である。
また、平均データを用いた上記構成は、入力データを補正するように構成してもよく、その場合、シェーディングブロックに手を入れなくても回路追加で構成できる利点がある。
(7)また、上記補正が、黒シェーディングデータに対してのみ、有効である場合、黒シェーディングに対する上記(1)、(3)、(5)の処理だけで構成してもよい。すなわち、上記(1)、(3)、(5)の蓄積時間でのデータ補正が、黒シェーディングデータに対する補正でよい場合、以下に示す上記(5)の右辺の蓄積時間補正分ΔDを、入力データVinから減算する。
ΔD=(Dmax_ave−Dshd_ave)×(Tx−Tshd)/(Tmax−Tshd)
(8)ΔDを入力データVinから減算することで、例えば下記に示すような蓄積時間のシェーディング補正に書き換えることができる。ここで、補正後の画像読取信号出力をVout、読み取った画像データの入力信号をVin、Constを補正係数、Offsetを微調整用の値とする。
Vout=Const*{(Vin−ΔD)−Dshd}/(Wshd−Dshd)+Offset
上記演算方法でも同様に、蓄積時間での黒シェーディング補正を実現することができる。
図10に、暗電流補正の効果を示す。図7より黒シェーディングデータ取得は蓄積時間Tshd=Ttypで行っているため、(A)全画素平均的に発生する暗電流による黒シェーディングデータ=Dat、(B)特異画素で発生する暗電流による黒シェーディングデータ=Dbtである。図5よりRchにおいてはスキャン中の蓄積時間が、Ttyp-Δt<Tx<Ttyp+Δtの範囲で変動する。図10は、Tx=Ttyp+Δtのラインにおける補正を示している。蓄積時間Tx=Ttyp+Δtにおける、(A)全画素平均的に発生する暗電流による黒レベルデータ=Dat´、(B)特異画素で発生する暗電流による黒シェーディングデータ=Dbt´とする。また、1ラインにおける黒シェーディングデータの補正量ΔDをΔDaとすると、ΔDa=Dat´−Datであるため、
(A)全画素平均的に発生する暗電流:
Dat´−Dat−ΔDa=0
(B)特異画素で発生する暗電流:
Dbt´−Dbt−ΔDa=3Dat´−3Dat−ΔDa
=2ΔDa
となる。同様にTx=Ttyp−Δtにおいては(不図示)、
(A)全画素平均的に発生する暗電流:
Dat´−Dat+ΔDa=0
(B)特異画素で発生する暗電流:
Dbt´−Dbt+ΔDa=3Dat´−3Dat+ΔDa
=−2ΔDa
従って、コギングが発生するラインにおいて、(A)全画素平均的に発生する暗電流は補正できるが、(B)特異画素で発生する暗電流は±2ΔDaだけ補正しきれない。しかしながら、コギングが発生するラインにおける(B)特異画素というのは、画像としては孤立点として現れ、目立たないため用途上問題にはならない。
また、Gch及びBchはスキャン中の蓄積時間Txと黒シェーディングデータ取得時の蓄積時間Tshdが同値(=Tmin)となるため、黒シェーディングデータの補正は不要である(黒シェーディングデータの補正量ΔD=0になる)。
(9)同様に、上記補正が、白シェーディングデータに対してのみ、有効である場合、白シェーディングに対する上記(2)、(4)、(6)の処理だけで構成してもよい。すなわち、以下に示す上記(6)の右辺の蓄積時間補正分ΔWを、入力データVinから減算する。
ΔW=(Wmax_ave−Wshd_ave)×(Tx−Tshd)/(Tmax−Tshd)
(10)ΔWを入力データVinから減算することで、例えば下記に示すような蓄積時間のシェーディング補正に書き換えることができる。ここでも、補正後の画像読取信号出力をVout、読み取った画像データの入力信号をVin、Constを補正係数、Offsetを微調整用の値とする。
Vout=Const*{(Vin−ΔW)−Dshd}/(Wshd−Dshd)+Offset
上記演算方法でも同様に、蓄積時間での白シェーディング補正を実現することができる。
更に、黒と白の両方で処理しても同様に蓄積時間でのシェーディング補正が実現できることが容易に考えられる。
このように、異なる2つの蓄積時間に対応する黒、白シェーディングデータのイメージセンサ単位で見た平均値を取得し、任意の蓄積時間に対応する黒、白の補正したシェーディングデータを線形関数により求める。これにより、蓄積時間に適したシェーディングデータを適用して読み取った画像データを適切に補正することができる。
図11は、本実施例における黒及び白のシェーディングデータのライン単位の平均データでの線形補間法によるシェーディングデータ補正の一例を示すフローチャートである。
まず、ステップS801において、操作キーを操作することにより、コピー又はスキャン動作を開始する。ステップS802において、選択されたスキャン/コピー時の読取モード(解像度)を設定する。ステップS803において、黒及び白、黒又は白の基準になる所定の蓄積時間に対するシェーディングデータを取得する。続いて、ステップS804において、第1(例えば上記基準の場合)と第2の蓄積時間に対する黒シェーディングデータの平均値を取得する。更に複数の蓄積時間に対応するシェーディングデータが必要な場合は、第Nまでの蓄積時間に対する黒シェーディングデータの平均値を取得する。例えば、蓄積時間の短い方からT1<T2<T3<・・・<Tnで、対応したシェーディングデータの平均値を取得する。次いで、ステップS805において、ステップS804の黒シェーディングの場合と同様に白シェーディングデータも複数取得する。
続いて、ステップS806において、スキャン動作に移行してDCモータ駆動を開始する。モータ駆動が開始されると、ステップS807において、図5に示したようにエンコーダ信号により、予め設定されたパルス数で読取同期信号が生成される。読取同期信号が蓄積時間周期になっており、イメージセンサへの駆動信号とデータ入力が開始される。ステップS808において、読取同期信号を毎ライン、CIS系は、LED等の単色ラインに対して計測し、蓄積時間を内部レジスタやメモリに保持する。続いて、ステップS809において、第1と第2の蓄積時間に対する黒シェーディングデータの平均値をレジスタ又はメモリ等から読み出し可能に設定し、画素単位で、基準の黒シェーディングデータを読み出す。更に複数必要な場合は、蓄積時間がどの蓄積時間内にあるかを判別して、前後の蓄積時間に対する黒シェーディングデータの平均値をレジスタ又はメモリ等から読み出し可能に設定する。そして、選択設定された2点の黒シェーディングデータの平均値と画素単位で基準の黒シェーディングデータを読み出す。ステップS810において、ステップS809の黒シェーディングの場合と同様に白シェーディングデータの平均値も選択設定する。
続いて、ステップS811において、上述したシェーディングデータの補正手順に従い、ライン単位の黒シェーディングデータを線形補間する。ステップS812において、ステップS811の黒シェーディングの場合と同様に白シェーディングデータも線形補間する。続いて、ステップS813において、上記(1)〜(6)のシェーディングデータの補正手順に従い、シェーディング補正を実施する。補正値はライン単位で取得し、基準のシェーディングデータを基に全有効画素に対して補正を行う。続いて、ステップS814において、最終読取ラインであるかを判別する。最終読取ラインでない場合(No)、ステップS807に戻り、次のラインの読取同期信号の生成と蓄積時間の計測を繰り返す。最終読取ラインである場合(Yes)、ステップS815において、コピー/スキャン動作を終了する。
また、上述したように、本発明の一実施例における画像読取装置は、シェーディングデータではなく、入力データを補正するように構成することもできる。
図12は、本発明の一実施例における黒及び白のシェーディングデータのライン単位の平均データによる線形補間の入力データ補正を示すフローチャートである。
まず、ステップS901において、操作キーを操作することにより、コピー又はスキャン動作を開始する。ステップS902において、選択されたスキャン/コピー時の読取モード(解像度)を設定する。ステップS903において、黒及び白、黒又は白の基準になる所定の蓄積時間に対するシェーディングデータを取得する。続いて、ステップS904において、第1(例えば上記基準の場合)と第2の蓄積時間に対する黒シェーディングデータの平均値を取得する。更に複数の蓄積時間に対応するシェーディングデータが必要な場合は、第Nまでの蓄積時間に対する黒シェーディングデータの平均値を取得する。例えば、蓄積時間の短い方からT1<T2<T3<・・・<Tnで、対応したシェーディングデータの平均値を取得する。次いで、ステップS905において、ステップS904の黒シェーディングの場合と同様に白シェーディングデータも複数取得する。
続いて、ステップS906において、スキャン動作のDCモータ駆動を開始する。モータ駆動が開始されると、ステップS907において、図5に示したようにエンコーダ信号により、予め設定されたパルス数で読取同期信号が生成される。読取同期信号が蓄積時間周期になっており、イメージセンサへの駆動信号とデータ入力が開始される。ステップS908において、読取同期信号を毎ライン、CIS系は、LED等の単色ラインに対して計測し、蓄積時間を内部レジスタやメモリに保持する。続いて、ステップS909において、第1と第2の蓄積時間に対する黒シェーディングデータの平均値をレジスタ又はメモリ等から読み出し可能に設定し、画素単位で、基準の黒シェーディングデータを読み出す。更に複数必要な場合は、蓄積時間がどの蓄積時間内にあるかを判別して、前後の蓄積時間に対する黒シェーディングデータの平均値をレジスタ又はメモリ等から読み出し可能に設定する。そして、選択設定された2点の黒シェーディングデータの平均値と画素単位で基準の黒シェーディングデータを読み出す。次いで、ステップS910において、ステップS909の黒シェーディングの場合と同様に白シェーディングデータの平均値も選択設定する。
続いて、ステップS911において、上述した(1)〜(4)、(7)〜(10)のシェーディングデータの補正手順に従い、ライン単位の黒シェーディングデータの線形補間分入力データを補正する。ステップS912において、ステップS911の黒シェーディングの場合と同様に白シェーディングデータの線形補間分、入力データを補正する。補正値はライン単位で取得し、入力データに対してデータ補正を行い、その後、ステップS913において、例えば前述したシェーディング補正を実施する。続いて、ステップS914において、最終読取ラインであるかを判別し、最終読取ラインでない場合(No)、ステップS907に戻り、次のラインの読取同期信号の生成と蓄積時間の計測を繰り返す。一方、最終読取ラインである場合(Yes)、ステップS915において、コピー/スキャン動作を終了する。
図13を参照して、本発明による黒シェーディング補正の効果を、特許文献1に記載の技術と比較して説明する。図13は、蓄積時間が変動するチャンネルにおいて目標とする蓄積時間Ttypにおける、黒シェーディングデータと黒データをスキャンした画像を示す。画像は、紙面上で見やすくするためにトーンカーブ補正がかけられている。
図13(a)は、特許文献1におけるライン単位補正であり、黒シェーディングデータは図2と同様である。図13(b)は、本発明によるライン単位補正であり、黒シェーディングデータは図8と同様である。図13(a)より、特許文献1においては、蓄積時間Ttypにおいて、(A)全画素平均的に発生する暗電流は補正することができるが、(B)全画素平均的に発生する暗電流は2ΔDaだけ補正することができずに、画像には縦スジが現れている。一方、図13(b)より、本発明においては、蓄積時間Ttypにおいて、(A)全画素平均的に発生する暗電流、及び(B)全画素平均的に発生する暗電流を補正することができ、画像には縦筋が現れていない。
以上説明したように、本発明では、DCモータによる速度変動の影響を受ける蓄積周期に対応した蓄積時間で黒シェーディングデータを取得する。また、黒レベル又は白レベルのデータに対しライン単位で必要に応じて線形補間によるシェーディングデータの補正方法を選択し、組み合わせる。これにより、DCモータのエンコーダ同期の画像読取装置において、任意の蓄積時間に対するイメージセンサの暗電流成分やデータ変動を最適に補正することができる。また、本発明によるシェーディング補正は、駆動源としてパルスモータを備えた画像読取装置に適用することもできる。
(その他の実施例)
本発明は、上述の実施例の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。

Claims (19)

  1. 原稿を読み取るためのイメージセンサと、
    モータを駆動源として、前記原稿と前記イメージセンサとの相対的な移動を行う移動手段と、
    前記モータの回転に応じてエンコーダから出力されたエンコーダパルスに基づき、前記移動の方向におけるライン毎に前記イメージセンサからの受光信号を色毎に順番に蓄積し、蓄積された前記受光信号に基づく複数の色のデータを出力する出力手段と、
    前記出力手段によって出力された前記複数の色のデータ各々に対して、取得したシェーディングデータに基づく、前記イメージセンサにおける暗電流による出力される前記複数の色のデータへの影響を補正するための補正値を用いて、シェーディング補正を行う補正手段と、
    を有し、
    前記出力手段は、前記複数の色のうち、所定の色については、前記エンコーダパルスに基づくタイミングから蓄積時間が所定時間となるように前記エンコーダパルスに非同期に決定された終了タイミングまで前記受光信号の蓄積を行い、前記複数の色のち、前記所定の色と異なる他の色については、前記エンコーダパルスに基づく開始タイミングから前記エンコーダパルスに同期して決定される終了タイミングまで前記受光信号の蓄積を行い、
    前記補正手段は、出力された前記所定の色のデータと前記他の色のデータとを互いに独立して補正し、前記他の色のデータには、前記エンコーダパルスに応じた補正値を用いて補正を行うことを特徴とする画像読取装置。
  2. 前記補正手段は、前記イメージセンサが有する受光画素毎の補正値を用いて、前記受光画素毎に補正を行うことを特徴とする、請求項1に記載の画像読取装置。
  3. 前記補正手段は、前記他の色に対する前記シェーディング補正として、前記イメージセンサの画素毎に異なる補正値を適用する1次補正と、前記エンコーダパルスに応じて、前記イメージセンサの各画素に同じ補正値を適用する2次補正と、を行うことを特徴とする、請求項2に記載の画像読取装置。
  4. 前記補正手段は、
    少なくとも2つ以上の蓄積時間で取得したシェーディングデータから校正曲線を生成し、
    所定のモータ速度に対応した蓄積時間を基準とした蓄積時間の変動量を求め、
    前記蓄積時間の変動量に対するシェーディングデータの変動に基づき前記他の色のための前記補正値を算出することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像読取装置。
  5. 前記補正値は、前記イメージセンサが有する複数の受光画素の平均データで算出されることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像読取装置。
  6. 前記出力手段は、前記エンコーダパルスに基づくタイミングから、前記出力手段が有する内部タイマによるカウントによって前記蓄積時間が所定時間となるように決定された終了タイミングまで、前記所定の色の前記受光信号の蓄積を行うことを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像読取装置。
  7. 前記シェーディングデータは、黒シェーディングデータであることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像読取装置。
  8. 前記シェーディングデータは、白シェーディングデータであることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像読取装置。
  9. 前記モータは、DCモータであることを特徴とする、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像読取装置。
  10. 前記モータは、パルスモータであることを特徴とする、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像読取装置。
  11. 前記イメージセンサは、原稿の前記ライン毎に、前記所定の色と前記他の色とを少なくとも含む複数の色を順次切り替えて発光し、前記原稿からの反射光を受光することで前記原稿を読み取ることを特徴とする、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の画像読取装置。
  12. モータを駆動源としてイメージセンサと原稿との相対的な移動を行い、前記原稿を読み取る画像読取装置が実行する画像読取方法であって、
    前記モータの回転に応じてエンコーダから出力されたエンコーダパルスに基づき、前記移動の方向におけるライン毎に前記イメージセンサからの受光信号を色毎に順番に蓄積し、蓄積された前記受光信号に基づく複数の色のデータを出力するステップと、
    出力された前記複数の色のデータの各々に対して、シェーディングデータに基づく、前記イメージセンサにおける暗電流による前記複数の色のデータへの影響を補正するための補正値を用いて、シェーディング補正を行うステップと、
    を含み、
    前記複数の色のうち、所定の色については、前記エンコーダパルスに基づくタイミングから、蓄積時間が所定時間となるように前記エンコーダパルスに非同期に決定された終了タイミングまで前記受光信号の蓄積が行われ、前記複数の色のうち、前記所定の色と異なる他の色については、前記エンコーダパルスに基づく開始タイミングから、前記エンコーダパルスに同期して決定される終了タイミングまで前記受光信号の蓄積が行われ、
    前記所定の色のデータと前記他の色のデータとは互いに独立して補正され、前記他の色のデータには、前記エンコーダパルスに応じた補正値を用いた補正が行われる、ことを特徴とする画像読取方法。
  13. 前記イメージセンサが有する受光画素毎の補正値を用いて、前記受光画素毎に補正が行われることを特徴とする、請求項12に記載の画像読取方法。
  14. 前記他の色に対する前記シェーディング補正として、前記イメージセンサの画素毎に異なる補正値を適用する1次補正と、前記エンコーダパルスに応じて、前記イメージセンサの各画素に同じ補正値を適用する2次補正と、が行われることを特徴とする請求項13に記載の画像読取方法。
  15. 少なくとも2つ以上の蓄積時間で取得したシェーディングデータから校正曲線が生成され、
    所定のモータ速度に対応した蓄積時間を基準とした蓄積時間の変動量が求められ、
    前記蓄積時間の変動量に対するシェーディングデータの変動に基づき前記他の色のための前記補正値が算出される、
    ことを特徴とする、請求項12乃至14のいずれか1項に記載の画像読取方法。
  16. 前記補正値は、前記イメージセンサが有する複数の受光画素の平均データで算出されることを特徴とする、請求項12乃至15のいずれか1項に記載の画像読取方法。
  17. 前記エンコーダパルスに基づくタイミングから、内部タイマによるカウントによって前記蓄積時間が所定時間となるように決定された終了タイミングまで、前記所定の色の前記受光信号の蓄積が行われることを特徴とする請求項12乃至16のいずれか1項に記載の画像読取方法。
  18. 前記イメージセンサは、前記原稿の前記ライン毎に、前記所定の色と前記他の色とを少なくとも含む複数の色を順次切り替えて発光し、前記原稿からの反射光を受光することで前記原稿を読み取ることを特徴とする請求項12乃至17のいずれか1項に記載の画像読取方法。
  19. コンピュータに、請求項12乃至18のいずれか1項に記載の画像読取方法を実行させるためのプログラム。
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