JPH07121685A - 照明光量異常検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 個々の光源の光量低下あるいは消灯等による
読取り領域中の照明光量の異常を撮像デバイスの視野領
域全体で確実に検出可能な照明光量異常検出回路を提供
する。 【構成】 読取り対象の原稿２の読取面を照明しつつそ
の散乱光をレンズ６を介してラインセンサ７で受けてこ
れを光電変換することによって画像情報を読み取る画像
読取り装置において、正常な照明光量分布のラインセン
サ７の１ライン相当の情報を予め基準画像メモリ１５に
記憶しておき、この基準画像メモリ１５から読み出した
正常な照明光量分布情報に基づくアナログ基準画像信号
Ｓ５と現在の照明光量分布情報に基づくアナログ画像信
号Ｓ１とを比較部１６にて１ライン領域全体で比較し、
その比較出力を光量エラー信号Ｓ６として導出するよう
に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、照明光量異常検出回路
に関し、特に読取り対象の原稿面を照明しつつその散乱
光を撮像デバイスで受けてこれを光電変換することによ
って原稿面の画像情報を読み取る画像読取り装置におけ
る照明光量異常検出回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の照明光量異常検出回路を備えた
イメージスキャナ等の画像読取り装置の従来例を図９に
示す。図９において、ガラス９１上にセットされた読取
り対象の原稿９２は、その下側から副走査方向に移動す
る光源９４により順次ライン状に照明される。この照明
光に基づく原稿９２からの散乱光は、副走査方向に移動
するミラー９５およびレンズ９６を介して同じく副走査
方向に移動するＣＣＤ等の撮像デバイスであるラインセ
ンサ９７に入射する。

【０００３】この光源９４、ミラー９５、レンズ９６お
よびラインセンサ９７から構成される走査光学系９８
は、原稿９２の下側を例えばＣＰＵ（中央処理装置）の
制御手段（図示せず）の制御の下に、光学系駆動部９９
の駆動力によって副走査方向へ走査されながら、原稿９
２の読取面の画像情報をラインセンサ９７によって読み
取り、順次アナログ画像信号としてクロック発生部１０
１からのクロック信号に同期して出力する。このアナロ
グ画像信号は、増幅部１００で増幅されてデータ補正部
１０２に供給される。

【０００４】データ補正部１０２では、入力されたアナ
ログ画像信号のシェーディングと呼ばれる効果に起因す
る歪みの補正が行われる。データ補正部１０２を経たア
ナログ画像信号は、Ａ／Ｄ変換器１０３でクロック発生
部１０１からのクロックに同期してＡ／Ｄ変換され、デ
ィジタル画像信号として出力される。このディジタル画
像信号は、例えばＲＡＭ等のメモリ（図示せず）に画像
データとして格納され、以降、種々の画像処理が行われ
る。

【０００５】ところで、一般に、ＣＣＤ等の撮像デバイ
スから得られる画像信号は、撮像デバイスの感度バラツ
キ、光源による照度むら、レンズにおけるｃｏｓ⁴ θ、
開口効率などによるシェーディングの影響を受ける。一
例として、均一な反射特性を持つ白基準面９３の位置に
おけるラインセンサ９７の１ライン出力は、図５（ａ）
に示すように、周辺部で出力レベルが小さくなる波形と
なる。

【０００６】一般に光源９４には、単体で読取り視野全
体を均一に照射可能な蛍光灯を使用する場合が多い。こ
の蛍光灯単体の照明の場合、蛍光灯の発光特性の劣化に
よる光量低下あるいは断線等による消灯を検出するに
は、従来、図９に示す照明光量異常検出回路１０４にお
いて、図５（ａ）における１ライン出力信号のピークレ
ベルＶ_P をピーク検出部１０５で検出し、この検出レベ
ルを比較部１０６で所定の固定スライスレベルと比較す
ることにより行われていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の従来の照明光量異常検出回路１０４では、光源が蛍
光灯等のように単体である場合には有効であるが、例え
ば光源に複数のＬＥＤを使用した場合、複数のＬＥＤの
うちの数個の光量低下あるいは消灯によるラインセンサ
９７の出力信号変化が、図５（ｂ）に示すように、レベ
ルが最大ピークとなる中央部ではなく周辺部で現れると
すれば、最大ピーク点のレベルはすべてのＬＥＤが正常
に発光している場合に対して変化がなく、光量低下を検
出できないことになる。

【０００８】したがって、このまま読み取られた画像デ
ータはデータ品質が劣化しており、例えば文字認識を対
象としている画像データの場合には、誤認識の原因とな
るという問題があった。本発明は、上記課題に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、上述した
如き画像読取り装置において、個々の光源の光量低下あ
るいは消灯等による読取り領域中の照明光量の異常を撮
像デバイスの視野領域全体で確実に検出可能な照明光量
異常検出回路を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による照明光量異
常検出回路は、読取り対象の原稿面を照明しつつその散
乱光を撮像デバイスで受けてこれを光電変換することに
よって原稿面の画像情報を読み取る画像読取り装置にお
ける照明光量異常検出回路であって、正常な照明光量分
布情報を格納した記憶手段と、この記憶手段から読み出
した照明光量分布情報と現在の照明光量分布情報とを撮
像デバイスの視野領域全体で比較する比較手段とを備え
た構成となっている。

【００１０】

【作用】上記構成の照明光量異常検出回路において、正
常な照明光量分布の撮像デバイスの視野領域相当の情報
を予め記憶手段に記憶しておく。そして、この記憶手段
から読み出した正常な照明光量分布情報と現在の照明光
量分布情報とを比較手段にて撮像デバイスの視野領域全
体で比較する。これによれば、例えば複数の光源を持つ
画像読取り装置において、個々の光源の発光量のバラツ
キや劣化による光量低下、あるいは断線による消灯等に
より、照明光量の低下が視野領域中の任意の位置で発生
しても確実に検出できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明の第１の実施例を示す構成
ブロック図である。図１において、ガラス１上には読取
り対象の原稿２がセットされるとともに、この原稿２の
白地と同等の均一な反射率を持つ、例えば画用紙等の材
質で作られている白基準面３が固定されている。この原
稿２および白基準面３に対し、ガラス１の下側から光源
４により照明され、その散乱光はミラー５およびレンズ
６を介してＣＣＤ等の撮像デバイスであるラインセンサ
７に入射される。

【００１２】光源４、ミラー５、レンズ６およびライン
センサ７より構成される走査光学系８は、原稿２および
白基準面３に対し、例えばパルスモータ等の駆動系を含
む光学系駆動部９により副走査方向に走査される。ＣＣ
Ｄ固体撮像素子に代表されるラインセンサ７は、ライン
状に配置された画素の信号電荷を転送レジスタを介して
１ライン分の出力信号として取り出すものであり、クロ
ック発生部１１からのクロック信号Ｓ２により主走査、
即ちクロック信号Ｓ２に同期して１ライン分のアナログ
画像データを周期的に出力し、かつ副走査方向への走査
により原稿２および白基準面３の画像情報を順次１ライ
ンずつ出力して増幅部１０へ供給する。

【００１３】増幅部１０で増幅されたアナログ画像信号
Ｓ１は、データ補正部１２および後述する照明光量異常
検出回路１８の比較部１６に供給される。データ補正部
１２は、光源４における照度むら、レンズ６におけるｃ
ｏｓ⁴ θ、開口効率、ラインセンサ７における素子の感
度バラツキなどによるシェーディングの影響をディジタ
ル画像信号Ｓ３の情報をもとに除去する。このデータ補
正部１２を経たアナログ画像信号はＡ／Ｄ変換器１３に
供給される。Ａ／Ｄ変換器１３は、アナログ画像信号を
クロック発生部１１からのクロック信号Ｓ２によりライ
ンセンサ７から出力されるアナログ画像信号に同期して
数ビットのデータ幅を持つディジタル画像信号Ｓ３に変
換する。

【００１４】本発明の特徴部分である照明光量異常検出
回路１８は、例えばＲＯＭ等の不揮発性メモリより構成
される基準画像メモリ１５と、クロック発生部１１から
のクロック信号Ｓ２に同期してアドレスのカウント制御
を行うアドレスカウンタ１７と、基準画像メモリ１５か
ら読み出したディジタル基準画像信号Ｓ４をアナログ基
準画像信号Ｓ５に変換するＤ／Ａ変換部１４と、アナロ
グ画像信号Ｓ１とアナログ基準画像信号Ｓ５を比較し、
照明光量の異常時に光量エラー信号Ｓ６を出力する比較
部１６とによって構成されている。

【００１５】ディジタル画像信号Ｓ３は、データ補正部
１２へ供給されるとともに、例えば画像メモリ（図示せ
ず）へ供給されて画像データとして格納され、以降、種
々の画像処理が行われる。光量エラー信号Ｓ６は、例え
ばＣＰＵにより構成される制御部（図示せず）へ供給さ
れる。この制御部では、光量エラー信号Ｓ６に応答して
エラー処理等の処理が行われる。

【００１６】図２は、図１における比較部１６の回路構
成の一例を示す回路図である。同図に示すように、本例
における比較部１６は、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣか
らなるＬＰＦ（ローパスフィルタ）部２１と、抵抗Ｒ２
〜Ｒ５およびオペアンプＯＰからなる差動部２２と、コ
ンパレータ２３と、ＪＫフリップフロップ２４とによっ
て構成されている。ＬＰＦ部２１には、図１の増幅部１
０で増幅されたアナログ画像信号Ｓ１が入力される。こ
のＬＰＦ部２１の出力であるエンベロープ信号Ｓａは、
差動部２２に供給される。

【００１７】差動部２２において、エンベロープ信号Ｓ
ａは抵抗Ｒ２を介してオペアンプＯＰの反転（−）入力
となる。オペアンプＯＰは、図１のＤ／Ａ変換部１４で
アナログ化されたアナログ基準画像信号Ｓ５を非反転
（＋）入力とする。差動部２２から出力される差動信号
Ｓｂは、コンパレータ２３の非反転（＋）入力となる。
コンパレータ２３は、光量異常か否かを判定するための
基準レベルとなるスライスレベルＶ_H を反転（−）入力
としている。

【００１８】コンパレータ２３の出力信号Ｓｃは、ＪＫ
フリップフロップ４４のＪ端子入力となる。ＪＫフリッ
プフロップ２４のＫ端子は接地されている。このＪＫフ
リップフロップ２４は、図示しない制御手段から出力さ
れるリセット信号Ｓｄをリセット入力とし、例えばクロ
ック発生部１１から出力されるクロック信号Ｓ２と同等
のクロック信号Ｓｅをクロック入力としている。１ライ
ン分のアナログ画像信号Ｓ１は、ラインセンサ７がクロ
ック信号Ｓ２で駆動されることによって出力した信号を
増幅したものであるため、図３の波形図に示すように、
クロック信号Ｓ２の成分を含むアナログ信号となる。

【００１９】ここで、ＬＰＦ部２１の抵抗Ｒ１の値およ
びコンデンサＣの値を例えば１００〔ＫΩ〕および１０
０〔ｐＦ〕に選定すれば、カットオフ周波数ｆc は、

【数１】 ｆc ＝１／２πＲＣ＝１６〔ＫＨｚ〕 ……（１） となり、数ＭＨｚのクロック信号成分が除去され、１ラ
イン領域の照明光量分布を示すエンベロープのみ残るエ
ンベロープ信号Ｓａが得られる。

【００２０】図１の基準画像メモリ１５のＲＯＭ等の不
揮発性メモリには予め、例えば図５（ａ）に示す如き正
常照明光量の状態である１ライン分のアナログ画像情報
が、Ａ／Ｄ変換等によりディジタル情報化されて格納さ
れている。この格納されている１ライン分のディジタル
データを図３のアナログ画像信号Ｓ１と対応させたタイ
ミングで読み出すようにアドレスカウンタ１７は基準画
像メモリ１５へアドレスデータを与える。これにより、
基準画像メモリ１５からディジタル基準画像信号Ｓ４が
出力され、Ｄ／Ａ変換部１４に供給される。

【００２１】Ｄ／Ａ変換部１４は、ディジタル情報をア
ナログ情報に変換し、図３に示す如きアナログ基準画像
信号Ｓ５を出力し、差動部２２へ供給する。照明光量の
異常検出動作が開始されると、図１には図示しない例え
ばＣＰＵ等で構成される制御手段は、リセット信号Ｓｄ
を図３の１ライン出力領域以前にある一定時間セット
し、光量エラー信号Ｓ６をリセットする。差動部２２
は、エンベロープ信号Ｓａとアナログ基準画像信号Ｓ５
の差を差動信号Ｓｂとして出力する。この差動信号Ｓｂ
は、コンパレータ２３にてスライスレベルＶ_H と比較さ
れる。

【００２２】ここで、ＬＰＦ部２１の出力であるエンベ
ロープ信号Ｓａに、図３に示すような光量分布の落ち込
みが生じていると、差動信号ＳｂがスライスレベルＶ_H
を超える。これにより、コンパレータ２３から、光量異
常が生じたとしてコンパレータ出力信号Ｓｃが出力され
る。一度コンパレータ出力信号Ｓｃが出力されると、Ｊ
Ｋフリップフロップ２４にてラッチされ、このＪＫフリ
ップフロップ２４のＱ出力が光量エラー信号Ｓ６として
導出される。

【００２３】次に、本発明の主題である照明光量の異常
検出について、図４の画像読取りの手順を示すフローチ
ャートにしたがって説明する。読取り動作が開始される
と、先ず、図１には図示されていないＣＰＵ等の制御手
段により、走査光学系８を白基準面３の位置へ光学系駆
動部９の駆動によって移動させ（ステップＳ１）、次い
で光源４を点灯させる（ステップＳ２）。続いて、照明
光量異常検出回路１８により照明光量の異常検出を行う
（ステップＳ３）。

【００２４】ここで、白基準面３の位置におけるライン
センサ７から出力される１ライン出力信号は、照明が正
常な場合には図５（ａ）に示す如きシェーディングの影
響を受けた波形となり、光量異常の場合には図５（ｂ）
に示す如き波形となる。したがって、光量異常の場合に
は、照明光量異常検出回路１８から光量エラー信号Ｓ６
が出力される。

【００２５】この光量エラー信号Ｓ６が出力されたか否
かを図示しない制御手段によって判定し（ステップＳ
４）、光量異常の場合は、光源４を消灯し（ステップＳ
５）、以降、エラー処理ルーチンへ移行してエラー処理
を行う。一方、照明が正常な場合には、読取り対象の原
稿２を光学系駆動部９により副走査して画像情報を読み
取り（ステップＳ６）、次いで光源４を消灯し（ステッ
プＳ７）、一連の読取り動作を終了する。

【００２６】上述したように、基準画像メモリ１５に正
常な照明光量分布情報を予め格納しておき、この基準画
像メモリ１５から読み出した照明光量分布と現在の照明
光量分布とを１ライン領域全体で比較するようにしたこ
とにより、光源４として例えば複数のＬＥＤより構成さ
れるＬＥＤアレイ光源を使用した場合において、一部の
ＬＥＤが断線等により消灯したり、あるいは発光特性の
劣化により光量が低下しても、光量異常を確実に検出す
ることができる。

【００２７】図６は、本発明の第２の実施例を示す構成
ブロック図であり、図中、図１と同等部分には同一符号
を付して示している。ところで、シェーディングの影響
を受けた画像信号の補正は、一般に、図４のフローチャ
ートにおけるステップＳ３の処理タイミングと同タイミ
ングで、図５（ａ），（ｂ）に示すような１ライン分の
アナログ画像信号をＡ／Ｄ変換し、ディジタルデータと
してメモリへ格納し、図４のステップＳ６での読取り動
作時に格納したディジタルデータをもとに例えば除算演
算等を行うことによって実行される。

【００２８】このシェーディング補正は、図６に示すよ
うに、シェーディング補正部３１および１ライン画像メ
モリ３２によって構成されるデータ補正部１２において
行われる。本実施例の特徴とするところは、シェーディ
ング補正等のデータ補正に使用する１ライン画像メモリ
３２に格納されている白基準面３のディジタルデータ、
即ち照明光量の分布を示すデータを光量異常の検出に利
用する点にある。

【００２９】図６において、本実施例における照明光量
異常検出回路２８は、基準画像メモリ１５、アドレスカ
ウンタ１７および比較部３３により構成されている。こ
の照明光量異常検出回路２８において、基準画像メモリ
１５から読み出されたディジタル基準画像信号Ｓ４と、
１ライン画像メモリ３２から読み出されたディジタル画
像信号Ｓ１１とは、比較部３３でディジタル信号にて比
較される。比較部３３は、その比較結果に基づいて光量
エラー信号Ｓ６を出力する。

【００３０】図７は、図６における比較部３３の回路構
成の一例を示すブロック図である。同図に示すように、
本例における比較部３３は、減算回路３４、ディジタル
コンパレータ３５およびＪＫフリップフロップ３６によ
って構成されている。図２の比較部１６の構成と対比さ
せると、当該比較部１６のＬＰＦ部２１以外は、減算回
路３４が差動部２２と、ディジタルコンパレータ３５が
コンパレータ２３とそれぞれ対応しており、ディジタル
信号で処理することを除いて図３のタイミングと同一に
光量エラー信号Ｓ６が出力される。

【００３１】上述したように、データ補正部１２の１ラ
イン画像メモリ３２から読み出した照明光量分布を示す
データと現在の照明光量分布を示すデータとを１ライン
領域全体で比較するようにしたことにより、光源４とし
て例えば複数のＬＥＤより構成されるＬＥＤアレイ光源
を使用した場合において、一部のＬＥＤが断線等により
消灯したり、あるいは発光特性の劣化により光量が低下
しても、第１の実施例の場合と同様に、光量異常を確実
に検出することができる。

【００３２】図８は、本発明の第３の実施例を示す構成
ブロック図であり、図中、図１と同等部分には同一符号
を付して示している。本実施例の構成は、基本的に第１
の実施例の構成と同一であり、照明光量異常検出回路３
８中の基準画像メモリ１５へディジタル画像信号Ｓ３を
入力している点においてのみ相違している。これは、基
準画像メモリ１５をＲＯＭ等の不揮発性メモリでなく、
ＲＡＭ等のメモリを用いて実現するようにしたものであ
る。

【００３３】この照明光量異常検出回路３８において
は、図５（ａ）に示すような１ライン分の画像情報を基
準画像メモリ１５に予め格納し、バックアップ電源Ｖ_B
によってバックアップするようにしている。したがっ
て、バックアップ電源Ｖ_B を必要とする点で第１の実施
例の場合と相違するものの、作用効果は第１の実施例の
場合と全く同じである。なお、本実施例では、第１の実
施例の構成を基本として実現した場合を示しているが、
第２の実施例の構成を基本として実現しても良いことは
勿論である。

【００３４】なお、本発明は、上記各実施例の構成に限
定されるものではなく、種々の変形例が可能である。例
えば、 第１の実施例では、比較部１６での比較処理をアナロ
グ信号で行い、第２の実施例では、比較部３３での比較
処理をディジタル信号で行うとしたが、各実施例とも
に、アナログ信号・ディジタル信号のいずれで実現して
も、同様の効果を得ることができる。 撮像デバイスとして、画素が直線状に配列されたＣＣ
Ｄ等のラインセンサを用いた場合について説明したが、
例えば、画素が２次元配列されたＣＣＤ等のエリアセン
サを用いることも可能であり、同様の効果を得ることが
できる。

【００３５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、読取り対象の原稿面を照明しつつその散乱光を撮
像デバイスで受けてこれを光電変換することによって原
稿面の画像情報を読み取る画像読取り装置において、正
常な照明光量分布の撮像デバイスの視野領域相当の情報
を予め記憶手段に記憶しておき、この記憶手段から読み
出した正常な照明光量分布情報と現在の照明光量分布情
報とを比較手段にて撮像デバイスの視野領域全体で比較
するように構成したので、例えば複数の光源を持つ場合
であっても、個々の光源の発光量のバラツキや劣化によ
る光量低下、あるいは断線による消灯等により、照明光
量の低下が視野領域中の任意の位置で発生しても確実に
検出できることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す構成ブロック図で
ある。

【図２】図１における比較部の構成の一例を示す回路図
である。

【図３】図２の比較部における各部の信号の波形図であ
る。

【図４】画像読取りの手順を示すフローチャートであ
る。

【図５】白基準面における１ライン出力信号の波形図で
ある。

【図６】本発明の第２の実施例を示す構成ブロック図で
ある。

【図７】図６における比較部の構成の一例を示す回路図
である。

【図８】本発明の第３の実施例を示す構成ブロック図で
ある。

【図９】従来例を示す構成ブロック図である。

【符号の説明】

２ 読取り対象の原稿 ３ 白基準面 ４ 光源 ７ ラインセンサ ８ 走査光学系 １２ データ補正部 １５ 基準画像メモリ １６，３３ 比較部 １７ アドレスカウンタ １８，２８，３８ 照明光量異常検出回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 読取り対象の原稿面を照明しつつその散
   乱光を撮像デバイスで受けてこれを光電変換することに
   よって前記原稿面の画像情報を読み取る画像読取り装置
   における照明光量異常検出回路であって、 正常な照明光量分布情報を格納した記憶手段と、 前記記憶手段から読み出した照明光量分布情報と現在の
   照明光量分布情報とを前記撮像デバイスの視野領域全体
   で比較する比較手段とを備えたことを特徴とする照明光
   量異常検出回路。
2. 【請求項２】 前記記憶手段は、シェーディング補正に
   使用される白基準面における前記撮像デバイスの出力か
   ら得た照明光量分布情報を格納していることを特徴とす
   る請求項１記載の照明光量異常検出回路。