JP6849323B2 - 画像読取装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、基準白板の読み取り面にゴミや汚れ等の異物が付着した場合、異物を基準としてシェーディング補正係数が生成されることになり、シェーディング補正後の画像データにスジが発生するなどの不具合が生じる、という問題がある。
図17に示すように、付着するゴミの大きさや位置によっては、1個のゴミがR、G、Bの各色それぞれで読み取られるため、見かけ上複数個のゴミ画像(ゴミフラグ(R)、(G)、(B))として分割して識別される。なお、1ラインに同色のカラーフィルタが配置される読取センサでは、隣接する画素が同色を読み取るので上記のような現象は発生しない。また、図中に示す主走査方向は、原稿の搬送方向に直交する方向である。
なお、本実施形態に係る画像読取装置では、基準白板に付着したゴミや汚れ等の異物によるサンプリングデータの不良を改善するために、当該基準白板に付着したゴミの検知、及び、検知結果の補間処理を行う。また、本発明を画像読取装置が有する機能を備えた画像形成装置として適用することもできる。
図1は、本実施形態に係る画像形成システムの構成の一例を示す概略縦断面図である。
画像形成システム152は、画像読取装置100、及び、画像形成装置150を含んで構成される。
図1に示す画像形成装置150は、公知の電子写真方式により画像形成を行う画像形成部151を備える。画像形成部151は、感光体、露光器、現像器、転写部、及び定着器を備える。露光器は、画像読取装置100が原稿103を読み取ることで生成される読取データ(画像データ)に基づいて、感光体に静電潜像を形成する。現像器は、感光体に形成された静電潜像を現像剤により現像して、感光体に現像剤像を形成する。転写部は、感光体に形成された現像剤像を所定の記録媒体(例えば、用紙)に転写する。定着器は、記録媒体に転写された現像剤像を記録媒体に定着させる。以上のような構成により、画像形成部151は、記録媒体に画像データに応じた画像を形成する。
また、図1に示す画像読取装置100は、原稿を読み取るリーダーユニット101、原稿を搬送する自動原稿搬送装置102(以下、ADF(Auto Document Feeder)と称す)を有する。以下、画像読取装置100の構成の詳細について説明する。
原稿103は、また、ピックアップローラ106を介して分離部へ配送される。分離部では、分離パッド107と分離ローラ108を介して、原稿103の最上紙から1枚ずつ分離されて搬送される。
搬送される原稿は、白色対向部材(基準白板)119と読取ガラス120の間を通過する際に当該原稿の表面が読み取られる。原稿の表面の画像情報が取得される位置を第一の読取位置と称す。
搬送される原稿は、白色対向部材(基準白板)129と裏面読取ガラス130の間を通過する際に当該原稿の裏面が読み取られる。原稿の裏面の画像情報が取得される位置を第二の読取位置と称す。
その後原稿は、第6搬送ローラ116、排紙ローラ117を介して搬送され、原稿排紙トレイ118に排紙される。
次に、原稿の表面読み取り動作について説明する。
結像レンズ126で収束された光(反射光)は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などの撮像素子をライン上に配置したラインセンサ127に結像される。結像された光信号は、ラインセンサ127により電気信号に変換され、信号処理基板128によってディジタル信号に変換された後に画像処理が行われる。
次に、原稿の裏面読み取り動作について説明する。
結像レンズ136で収束された光(反射光)は、CMOSなどの撮像素子をライン上に配置したラインセンサ137に結像される。結像された光信号は、ラインセンサ137により電気信号に変換され、信号処理基板138によってディジタル信号に変換された後に画像処理が行われる。このように、各ラインセンサは対象物(例えば、原稿や基準白板など)の画像を読み取る。
一方、流し読みで原稿の裏面を読み取るユニットは、特別移動する必要がないことから、ADFの筐体に固定して取り付けられる。
図2は、画像読取装置100の機能構成の一例を示すブロック図である。
画像読取装置100は、読取制御基板200、信号処理基板128を有する。
信号処理基板128は、ラインセンサ127、アナログ処理回路208、ADコンバータ(Analog-to-Digital Converter)209を含んで構成される。
アナログ処理回路208では、ラインセンサ127で光電変換されたアナログ信号に対してオフセット値やゲイン値の調整が行われる。ADコンバータ209では、アナログ処理回路208で調整されたアナログ信号をディジタル信号へと変換する。変換されたディジタル画像信号は、画像処理ASIC(Application Specific Integrated Circuit)202へと入力される。
画像読取装置100が有する各種センサ207(図1において不図示)の入力信号、及び、各種モータ206(図1において不図示)の制御出力信号は、画像処理ASIC202、あるいはCPU201により制御される。
なお、画像処理ASIC202で各種画像処理が行われた後の画像データは、図示しない後段のメイン制御基板へと受け渡される。
図3は、読取センサであるラインセンサ127、137の構成の一例を説明するための図である。なお、ラインセンサ127、137はそれぞれ同様の構成である。
図3(a)に示すように、各ラインセンサは、各々、原稿の搬送方向に直交する方向(以下、主走査方向と称す)にフォトダイオード1204を配置した受光素子列と、当該受光素子列に対応して配置される複数のカラーフィルタ1202(透過部)を有する。
なお、図3(b)に示すように、1画素分のフォトダイオード1204は、当該フォトダイオード1204に対応する1画素分のカラーフィルタ1202よりも小さく構成される。
受光素子が一列に並べられる主走査方向を第1の方向とし、主走査方向と直交する副走査方向を第2の方向とする。受光素子列で形成される第1の方向の列を「ライン」と呼ぶ。一つの受光素子列で一つのラインが形成される。ラインセンサ127、137は、一つのラインを形成する受光素子列が、それぞれ、第1の方向と直交する第2の方向に所定間隔で複数ライン分配列されている。
各受光素子列は副走査方向に1画素分だけ隙間を開けて配置される。ライン2はライン1に対して2画素分、ライン3はライン1に対して4画素分だけ副走査方向に離れた位置の画像を取得することになる。
また、第1の方向(主走査方向)の第1のラインと、少なくとも第1の方向と直交する第2の方向(副走査方向)において第1のラインから所定距離離れて設けられた第2のライン及び第3のラインと、を含む複数のラインで構成される。各ラインセンサは、また、それぞれ同一色の光を受光する受光素子が隣り合わないように配列されている。
図4は、画像処理ASIC202の機能部のうち、シェーディング補正処理を実施する画像処理部の機能構成を説明するためのブロック図である。
画像処理部400は、オフセット演算回路401、ゲイン演算回路402、特異点判定回路403、特異点補間回路404を含んで構成される。画像処理部400は、基準白板を読み取った各ラインセンサの受光素子列からの出力に基づいてシェーディング補正のための補正データを導出する。
ゲイン演算回路402は、光源121の主走査方向の配光分布や結像レンズ126に起因する周辺部の光量低下などが重畳されたラインセンサ127の明時出力の画素ばらつきを補正する。
特異点判定回路403は、読取画像に対して所定の判定閾値との比較を行い、閾値を越えるあるいは下回る画素を特異点画素(以下、異常画素と称す)として特定する。
特異点補間回路404は、特異点判定回路403の判定結果の情報を受け取り、所定の方法により、特異点判定回路403が特定した異常画素に対する補正データを補間する。詳細は後述する。
SRAM制御部406は、動作制御部405からの指令に基づいて画像処理ASIC202が有するSRAM407へのデータライト実行、データリード実行を行う。
画像処理部400内の各種演算回路は、SRAM制御部406とも接続されており、SRAM407に格納された画素毎のオフセット値やゲイン値、ゴミ判定閾値などを必要に応じてSRAM407から読み出して必要な演算を実施する。
I_DATA[x]>OVER_TH[x]・・・式(5−1)
I_DATA[x]≦OVER_TH[x] ・・・式(5−2)
I_DATA[x]<UNDER_TH[x]・・・式(6−1)
I_DATA[x]≧UNDER_TH[x]・・・式(6−2)
また、画素毎に判定閾値を変更する方法としては、SRAM407内に特異点判定閾値の前提となる画素毎のデータを格納しておき、この画素毎のデータに対して所定の輝度に基づいて判定閾値とする。
例えば、主走査位置x=10、11のSRAM格納データがそれぞれ180、185の場合、上限閾値をそれぞれ190、195として下限閾値をそれぞれ170、175とする。このように特異点判定回路403における処理では、入力画像データの特異点を特定する。
なお、補間処理の方法としては、隣接する異常画素ではない画素のデータで単純に置き換える方法、特異点の連続幅に応じて特異点領域に周辺画素で特異点ではない画素データを2画素以上の複数画素分のデータから線形に補間する方法などがある。特異点の画素幅に応じてどちらかの方法を選択的に適用してもよい。
このように特異点補間回路404における処理により、入力画像データの特異点を除去したデータを取得することができる。
以下、画像読取装置100が行うシェーディング補正処理を図5を用いて説明する。
図5は、画像読取装置100が行うシェーディング補正処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、以下に説明する各処理は、主としてCPU201により制御される。また、通常のシェーディング補正の処理手順においては、図4に示す特異点判定回路403、及び、特異点補間回路404を用いた処理は行われない。
CPU201は、動作制御部405を介して黒シェーディング補正用の設定を行う(S502)。具体的には、オフセット演算回路401、ゲイン演算回路402、特異点判定回路403、特異点補間回路404のいずれにおいても処理の実施を不許可とする設定(処理スルー設定)を行う。
CPU201は、動作制御部405を介して、白シェーディング補正用の設定を行う(S506)。具体的には、オフセット演算回路401に対しては処理の実施を許可し、その他の回路(ゲイン演算回路402、特異点判定回路403、特異点補間回路404)に対しては処理の実施を不許可とする設定(処理スルー設定)を行う。
ここでは、基準白板に付着するゴミや汚れ等の異物によるサンプリングデータの不良を改善するために、基準白板に付着したゴミの検知、及び、検知結果の補間処理について説明する。
ラインBは、1回目のシェーディング補正用のデータサンプリングを開始する位置である。また、ラインAは、本来のシェーディング補正用データのサンプリング位置を示している。
以下、シェーディング位置であるラインAにゴミが付着した場合を想定して、この場合におけるゴミ検知の処理手順について図7を用いて説明する。
なお、移動シェーディングは、シェーディング補正係数を算出するためにゴミの影響がなく、且つ、より厳密な復元のために比較対象となるサンプルを得るために実施する。基準白板を複数ラインにわたって読み取り、そのデータをサンプリングしていくことでゴミの影響を低減している。
なお、同一の基準白板を読み取っているため、理想的には読み取り結果は上記式(4)においるSHD_TARGET(シェーディング補正のターゲット値)となることが望ましい。しかしながら、図6に示すように基準白板のラインA上にはゴミが存在しているため、読み取り結果は以下に説明する図9のようになる。
具体的には、図9に示すように、任意の輝度値をゴミ判定閾値として定めて、読取輝度値が判定閾値を下回る場合にはその画素をゴミ画素として特定する。なお、ゴミ判定閾値を2つ定め、判定閾値を上回る画素、あるいは判定閾値を下回る画素という形でゴミを特定してもよい。基準白板上に付着するゴミが、基準白板よりも白色度の高いゴミである場合や正反射を起こすようなゴミである場合に、判定閾値を上回るゴミとして判断する実益がある。
なお、特定結果は、ラインAのゴミ情報(ゴミの幅を含む位置情報)として画像処理ASIC202の画像処理モジュールのレジスタに出力される。
以下、この点の詳細を図10を用いて説明する。
図10(a)に示すグラフは、縦軸はラインBにおけるゲイン値を表しており、横軸は主走査方向を表している。また、図10(b)に示すグラフは、縦軸はラインAにおける読取輝度を表しており、横軸は主走査方向を表している。
特異点補正係数の算出は、図10(a)、(b)に示すように、異常画素に隣接する、つまりその両端側に隣接する正常な画素を参照して、下記式(7)により求めることができる。
なお、異常画素の位置、特定点補正係数、参照画素2点の位置(ref1、2)の4つの情報は、異常画素毎に関連付けられてSRAM407に格納される。
CPU201は、ステップS807の処理でSRAMに格納したデータに基づいてシェーディング補正係数を算出する(S808)。算出結果は、本番用シェーディング補正係数としてSRAM407に格納される。なお、ラインA上にはゴミが存在するので、この場合には図11に示すシェーディング補正係数の一例を示すグラフのように、当該シェーディング補正係数において特異点が生じることになる。そのため、特異点位置におけるシェーディング補正係数を補間する必要がある。
具体的には、ステップS806の処理でSRAM407に格納した異常画素の位置、特異点補正係数、参照画素2点の位置(ref1、2)に係るデータを読み出す。そして、参照画素2点の位置(ref1、2)に相当するシェーディング補正係数をステップS803の処理でSRAM407に格納した仮のシェーディング補正係数から読み出す。読み出したこれらの情報に基づいて、下記式(8)により特異点復元係数を求める。
図13に示すように、R、G、Bの各色で捉えた場合には1画素単位、つまり1画素幅を有するゴミフラグ(R)、(G)、(B)が周期的に出現するように見える。これに対して、論理和演算したゴミフラグ(OR)では、1つの15画素幅を有するゴミフラグ(異常画素)として識別することができるようになる。
図13に示した場合と同様に、R、G、Bの各色で捉えた場合には所定の間隔でゴミフラグ(R)、(G)、(B)が出現する。これに対して、論理和演算したゴミフラグ(OR)では、1つの15画素幅を有するゴミフラグ、つまり1つのゴミとして識別することができるようになる。
第1実施形態では、紙間及び原稿先端でそれぞれ論理和演算したゴミフラグ(OR)を生成したが、これでは図3に示したようなカラーフィルタ構成を有する読取センサを採用してゴミスジの分割をした意味合いが薄れてしまう場合ある。
そこで、本実施形態では、ゴミ検知結果であるゴミフラグの幅を拡張する処理(以下、拡張処理と称す)を行い、各色で分割されたゴミフラグを分割前の状態に概ね復元する機能を有する画像読取装置について説明する。なお、第1実施形態と同じ構成のものは、同一の符号を付すとともにその説明を省略する。
図13に示した場合と同様に、単にR、G、Bの各色で捉えた場合には1画素単位、つまり1画素幅を有するゴミフラグ(R)、(G)、(B)が周期的に出現するように見える。これに対して拡張処理した拡張後ゴミフラグ(R)、(G)、(B)は、1つの15画素幅を有するゴミフラグとして識別することができる。
図15に示した場合と同様に、単にR、G、Bの各色で捉えた場合には所定の間隔でゴミフラグが出現するように見える。これに対して拡張処理した拡張後ゴミフラグ(R)、(G)、(B)は、3〜10画素幅を有するゴミフラグとして識別されることになる。
Claims (6)
- 原稿が積載される積載部と、
前記積載部に積載された原稿を読取位置へ搬送する搬送部と、
光を出射する光源と、
第1色の光を受光する受光素子と前記第1色の光とは異なる第2色の光を受光する受光素子と前記第1色及び前記第2色とは異なる第3色の光を受光する受光素子とを含む第1の複数の受光素子が第1方向に配列された第1ラインセンサと、前記第1色の光を受光する受光素子と前記第2色の光を受光する受光素子と前記第3色の光を受光する受光素子とを含む第2の複数の受光素子が前記第1方向に配列された第2ラインセンサと、前記第1色の光を受光する受光素子と前記第2色の光を受光する受光素子と前記第3色の光を受光する受光素子とを含む第3の複数の受光素子が前記第1方向に配列された第3ラインセンサと、を備え、前記第1ラインセンサに設けられた受光素子が光を受光する受光面に直交する方向と前記第1方向とに直交する第2方向に所定の間隔で設けられた前記第1ラインセンサ、前記第2ラインセンサ及び前記第3ラインセンサを用いて、前記光源から出射され且つ前記搬送部により搬送される原稿によって反射された反射光を受け取ることにより前記原稿の画像を読み取る読取センサであって、前記第1の複数の受光素子、前記第2の複数の受光素子及び前記第3の複数の受光素子のそれぞれは、前記第1色の光を受光する受光素子と、前記第1方向において前記第1色の光を受光する受光素子の一方側に隣接し前記第2色の光を受光する受光素子と、前記第1方向において前記第1色の光を受光する受光素子の他方側に隣接し前記第3色の光を受光する受光素子と、を有し 、且つ、前記第1ラインセンサにおいて前記第1方向における第1位置に配置された受光素子、前記第2ラインセンサにおいて前記第1方向における前記第1位置に配置された受光素子、前記第3ラインセンサにおいて前記第1方向における前記第1位置に配置された受光素子は、それぞれ互いに異なる色の光を受光する受光素子である読取センサと、
前記読取位置において前記原稿が通過する搬送路に対して、前記読取センサとは反対側に設けられた白色の対向部材と、
前記第1ラインセンサ、前記第2ラインセンサ及び前記第3ラインセンサにおける受光素子が光を受け取った結果を表す画素データを生成する第1生成手段と、
前記光源から出射され且つ前記搬送部による前記原稿の搬送方向における前記対向部材の第2位置で反射された反射光を前記読取センサが受け取った結果に基づいて、前記光源から出射され且つ前記搬送方向における前記対向部材の第3位置で反射された反射光を前記読取センサが受け取った結果に基づいて前記第1生成手段によって生成された画素データに対するシェーディング補正が行われる際に用いられる補正データを生成する第2生成手段と、
前記光源から出射され且つ前記搬送方向における前記対向部材の前記第3位置で反射された反射光を前記読取センサが受け取った結果により前記第1生成手段が生成した画素データを、前記第2生成手段によって生成された前記補正データを用いて補正する第1補正手段と、
前記第1補正手段によって補正された前記画素データに基づいて、当該画素データの異常を検出する検出手段と、
前記第1ラインセンサにおいて前記第1方向における第4位置に設けられた受光素子が前記光源から出射され且つ前記対向部材によって反射された反射光を受け取った結果に基づく画素データに対する前記検出手段の検出結果と前記第2ラインセンサにおいて前記第1方向における前記第4位置に設けられた受光素子が前記光源から出射され且つ前記対向部材によって反射された反射光を受け取った結果に基づく画素データに対する前記検出手段の検出結果と前記第3ラインセンサにおいて前記第1方向における前記第4位置に設けられた受光素子が前記光源から出射され且つ前記対向部材によって反射された反射光を受け取った結果に基づく画素データに対する前記検出手段の検出結果とを合成することによって、前記第1方向における前記第4位置の画素データが異常であるか否かを示す異常情報を生成する合成手段と、
前記異常情報が示す位置に設けられた受光素子に対応する前記補正データを補間する補間手段と、
前記光源から出射され且つ前記原稿によって反射された反射光を前記読取センサが受け取った結果に基づいて前記第1生成手段が生成した画素データのうち前記異常情報が示す位置に設けられた受光素子に対応する異常画素データに対して、前記補間手段によって補間された前記補正データを用いてシェーディング補正を行い、前記光源から出射され且つ前記原稿によって反射された反射光を前記読取センサが受け取った結果に基づいて前記第1生成手段が生成した画素データのうち前記異常情報が示す位置に設けられた受光素子以外の受光素子に対応する異常画素データに対して、前記第2生成手段によって生成された前記補正データを用いてシェーディング補正を行う第2補正手段と、
を有し、
前記補間手段は、前記光源から出射され且つ前記対向部材によって反射された反射光を前記読取センサが受け取った結果に基づいて前記第1生成手段が生成した画素データのうち前記第1方向における第5位置に設けられた前記第1色の光を受光する受光素子に対応する画素データに基づいて、前記異常情報が示す位置としての前記第1方向における第6位置に設けられた前記第1色の光を受光する受光素子に対応する補正データを補間し、
前記第5位置は、前記第1方向において前記第6位置に設けられた受光素子の一方側に隣接する受光素子が設けられる位置であり、
前記補間手段は、前記光源から出射され且つ前記対向部材によって反射された反射光を前記読取センサが受け取った結果に基づいて前記第1生成手段が生成した画素データのうち前記第1方向における第7位置に設けられた前記第2色の光を受光する受光素子に対応する画素データに基づいて、前記異常情報が示す位置としての前記第1方向における第8位置に設けられた前記第2色の光を受光する受光素子に対応する補正データを補間し、
前記第7位置は、前記第1方向において前記第8位置に設けられた受光素子の一方側に隣接する受光素子が設けられる位置であり、
前記補間手段は、前記光源から出射され且つ前記対向部材によって反射された反射光を前記読取センサが受け取った結果に基づいて前記第1生成手段が生成した画素データのうち前記第1方向における第9位置に設けられた前記第3色の光を受光する受光素子に対応する画素データに基づいて、前記異常情報が示す位置としての前記第1方向における第10位置に設けられた前記第3色の光を受光する受光素子に対応する補正データを補間し、
前記第9位置は、前記第1方向において前記第10位置に設けられた受光素子の一方側に隣接する受光素子が設けられる位置である、
ことを特徴とする画像読取装置。 - 前記合成手段は、前記光源から出射され且つ前記対向部材によって反射された反射光を前記読取センサが受け取った結果に基づいて前記第1生成手段が生成した画素データのうち前記第1ラインセンサにおいて前記第4位置に設けられた受光素子に対応する画素データに対する前記検出手段の検出結果と、前記光源から出射され且つ前記対向部材によって反射された反射光を前記読取センサが受け取った結果に基づいて前記第1生成手段が生成した画素データのうち前記第2ラインセンサにおいて前記第4位置に設けられた受光素子に対応する画素データに対する前記検出手段の検出結果と、前記光源から出射され且つ前記対向部材によって反射された反射光を前記読取センサが受け取った結果に基づいて前記第1生成手段が生成した画素データのうち前記第3ラインセンサにおいて前記第4位置に設けられた受光素子に対応する画素データに対する前記検出手段の検出結果と、に対して論理和演算を行うことによって、前記異常情報を生成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。 - 前記第1ラインセンサ、前記第2ラインセンサ及び前記第3ラインセンサにおいて、前記第1色の光を受光する受光素子、前記第2色の光を受光する受光素子、および前記第3色の光を受光する受光素子は、前記第1方向に周期的に配列されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像読取装置。
- 前記第1色は赤、前記第2色は緑、かつ、前記第3色は青であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の画像読取装置。
- 前記読取センサはCMOSセンサであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の画像読取装置。
- 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の画像読取装置と、
前記画像読取装置によって得られた画素データに基づいて、記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
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