WO2006011450A1

WO2006011450A1 - 画像読取装置及び画像読取方法

Info

Publication number: WO2006011450A1
Application number: PCT/JP2005/013583
Authority: WO
Inventors: Takahiro Kaihotsu
Original assignee: Canon Components, Inc.
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2005-07-25
Publication date: 2006-02-02
Also published as: JPWO2006011450A1; US20080029687A1; TWI272832B; TW200608766A; US7476847B2

Abstract

　点灯条件レジスタに設定されている発光条件に基づいて、主走査方向に連続する複数の蓄積期間のそれぞれにおける５個のＬＥＤのそれぞれ発光比率を変更し、これら５個のＬＥＤから発せられる光を合成した多色の照明光の発光スペクトルを、ＣＩＥＸＹＺ等の標準色空間で表される３種類の等色関数に近似させ、こうして複数のＬＥＤにより照射された原稿からの反射光をセンサで電気信号に変換する。

Description

明細書

画像読取装置及び画像読取方法

技術分野

[0001] 本発明は、画像読取装置及び画像読取方法に関し、特に、画像情報を読み取るために用いて好適なものである。

背景技術

[0002] イメージスキャナ等の画像読取装置は、一般に図 19のような構成を有している。図 19において、イメージセンサユニット 1は、原稿台ガラス板 4上に載置された原稿用紙 7からの光学情報を電気信号に変換する。変位ユニット 2は、原稿用紙 7とイメージセンサユニット 1の相対位置を変化させ、原稿用紙 7の読み取り位置を変化させる。また制御ユニット 3は、イメージセンサユニット 1および変位ユニット 2を駆動し、イメージセンサユニット 1からの電気信号を処理する。

[0003] イメージスキャナ等の画像読取装置では、カラー画像を入力するのに際し、その力ラー画像の色分解を行っている。カゝかる色分解を行うために、従来は、蛍光灯などの白色光源で照明した原稿用紙力の反射光を受けるセンサ受光素子として、赤緑青 (以下、 RGBと略称する）のそれぞれ異なった分光透過率をもつカラーフィルタを搭載するのが一般的であった。しかしながら近年は、それぞれ発光スペクトルの異なる RGBの LED (Light Emitting Diode)素子を光源として用い、これら RGBの LED素子を時系列的に順次切り替えて照明することにより光源側で色分解を行う、いわゆる光源切り替え式の画像読取方式が普及して!/、る。

[0004] 図 8に、従来の技術として、光源切り替え式のイメージセンサユニット 1であるコンタタトイメージセンサ（以下 CISと略称する）の構成を表す断面図を示す。

[0005] 図 8において、導光体 12の端面に配置された光源 41より放射された光は、導光体 12内に入射して長手方向に導かれ、原稿台ガラス 4の上に置かれた原稿用紙 7の読み取り部を主走査方向にライン状に略均一に照明する。このようにして照明された原稿用紙 7からの反射光は、レンズアレイ 14により集光され、センサ基板 16上に配置されたセンサアレイ 15に伝達されて電気信号に変換される。こうして得られた原稿画像に対応する電気信号は、コネクタ 17より外部に出力される。なお、図 8において、 13 は、導光体 12、レンズアレイ 14、及びセンサ基板 16などの構成部材を所定の位置に固定するフレームである。

[0006] ここで光源 41には、それぞれ発光波長の異なる 3つの LED41r, 41g, 41bが備えられている。これら 3つの LED41r, 41g, 41bはそれぞれ赤色、緑色、青色の光を放射する。これら LEDは、図 9に示すように、 1本の共通配線と各個別配線とを用いて配線され、各 LED41r, 41g, 41bが個別に点灯制御できるように構成されている。

[0007] 以上のようなイメージセンサユニット 1や、原稿用紙 7とイメージセンサユニット 1との相対位置を変化させる変位ユニット 2は、制御ユニット 3により所定のタイミングで駆動される。この制御ユニット 3は、原稿用紙 7からの光学情報を電気信号に変換する。以下に、この制御ユニット 3の動作について説明する。

[0008] 図 10は、従来の技術を示し、画像読取装置の構成を示すブロック図である。

[0009] 画像の読み取り動作時においては、制御ユニット 3は、光源コントローラ 33とセンサコントローラ 34とを用いて、イメージセンサユニット 1を図 11に示すタイミングチャートに従って駆動する。イメージセンサユニット 1を構成するセンサアレイ 15 (図 8)は、外部力入力される同期信号 SPの 1周期を画像情報蓄積期間 TSとし、 1動作サイクル期間中に画像情報を積分し、この積分した画像情報を、次の動作サイクル期間に出力するよう動作する。

[0010] ここで、センサアレイ 15の画像情報蓄積期間 TSの 3周期分の期間 TCをカラー読み取り動作の 1周期とし、この期間 TC中の動作サイクル期間毎に図 12に示す光源コントローラ 33を用いて、制御信号 () Lr, Lg, φ θ)により光源 41の LED41r, 41g , 41bを個別に順次点灯させる。こうすることによって、原稿用紙 7を各 LED41r, 41 g, 41bの発光スペクトルで色分解する、いわゆる光源切り替え式の色分解が行われ、線順次に色分解された画像情報出力（ライン出力） OS (r) , OS (g) , OS (b)が得られる。

[0011] 制御ユニット 3は、以上のようにイメージセンサユニット 1を駆動し、それと同期して変位ユニットコントローラ 32により変位ユニット 2を駆動して、原稿用紙 7の読み取り部とイメージセンサユニット 1との相対位置を変位させ、原稿用紙 7の 2次元画像情報を収集する。以下に、制御ユニット 3で行われてきた従来の画像信号処理について説明する。

[0012] 原稿用紙 7の読み取り動作に先立ち、まず制御ユニット 3は以下のような準備動作を行う。

[0013] 制御ユニット 3は、変位ユニット 2を制御してイメージセンサユニット 1を所定の初期位置に移動させる。図 19において、初期位置における原稿台ガラス 4上には白基準板 5が設置してあり、制御ユニット 3はここでイメージセンサユニット 1の光源 41を構成する各 LED41r, 41g, 4 lbの発光量を個別に調整する。

[0014] このようにして各 LED41r, 41g, 41bの発光量を個別に調整するのは、各 LED41 r, 41g, 41bの発光効率やセンサ感度のばらつきを補正して、 RGBのライン出力 OS (r) , OS (g) , OS (b)の出力レベルを AZD変換器 35の入力レンジ VHに適合させ、最適な SZN比で画像情報を得るためである。

[0015] 各 LED41r, 41g, 41bの発光量を調整する手法としては、例えば、画像情報蓄積期間 TSにおける各 LED41r, 41g, 41bの点灯強度或は点灯期間を調整する方法が用いられている。図 12に示す光源コントローラ 33において、点灯条件レジスタ 33a に所定の点灯期間 TDを設定し、原稿台ガラス 4の上面に設置された白基準板 5を読み取る。このときセンサアレイ 15における各色のライン出力の最大値をそれぞれ Vrl , Vgl, Vblとし、目標とする出力の最大値を VHとして、各 LED41r, 41g, 41bの点灯条件レジスタ 33aの値 TLr, TLg, TLbをそれぞれ以下の（1式）〜（3式）のように設定する。

[0016] TLr=TD XVH/Vrl …式（1)

TLg=TD XVH/Vgl …式（2)

TLb=TD XVH/Vbl …式（3)

この結果、各 LED41r, 41g, 41bの発光量が点灯時間により調整され、 RGBのライン出力 OS (r), OS (g), OS (b)の出力レベルは、それぞれ等しくなり、 AZD変換器 35の入力レンジ VHに適合する。

[0017] 次に、センサアレイ 15の出力信号に含まれるオフセット誤差やゲイン誤差を補正するシェーディング補正器 36で使用される参照データを取得して、メモリ 37に保存する。具体的に説明すると、まず光源 41を消灯状態にしておいてオフセット補正データ D を取得し、これをメモリ 37に保存する。次に、光源 41を構成する 3つの LED41r, 41 g, 41bの点灯期間をそれぞれ前述の光量補正された点灯期間 TLr, TLg, TLb〖こ設定する。そして、設定した点灯期間 TLr, TLg, TLbで 3つの LED41r, 41g, 41b を順次点灯させ、ゲイン補正データ Wr, Wg, Wbを取得し、これをメモリ 37に保存する。

[0018] 以上の準備動作を行った後、制御ユニット 3は、イメージセンサユニット 1と変位ュ- ット 2とをそれぞれ駆動して、原稿用紙 7の光学情報を電気信号に変換する。イメージセンサユニット 1が出力するアナログ信号は、 AZD変換器 35でデジタルデータに変換される。

[0019] シェーディング補正器 36は、例えばセンサアレイ 15の各色ライン出力 Sr, Sg, Sb につ、て、以下の (4式)〜（6式)の演算を行うことで、オフセット誤差やゲイン誤差を補正し、規格ィ匕ライン出力 [R] , [G] , [B]を得る。

[0020] [R] = (Sr - D) / (Wr - D) …式（4)

[G] = (Sg-D) / (Wg-D) …式（5)

[B] = (Sb - D) / (Wb - D) …式（6)

このようにしてシェーディング補正された規格ィ匕ライン出力 [R] , [G] , [B]は、ー且、ラインメモリ 38に保存される。そして、線順次に色分解された画像信号の時間遅れが調整される。その後、原稿用紙 7上の同一位置に対応する RGBの規格ィ匕出力信号 Ri, Gi, Biを順次取り出して、色空間変換器 39により色空間の変換処理を行う。図 13は、この色空間変における色空間の変換を説明する図である。ここでは 3 X 3の補正行列 Mを用いて色空間変換処理を行う。こうして色空間変換処理が行われた RGBの規格ィ匕出力信号 Xi, Yi, Ziが出力される。

[0021] ところで、画像入力機器 (入力デバイス）により測色された画像データは、ディスプレィゃプリンタ等の画像出力機器（出力デバイス）〖こより再生される。しかし画像入力機器や画像出力機器は、光源、フィルタ、色素等による固有の色空間を持っている。よつて、画像入力機器と画像出力機器とを接続して所望の色再現を得るためには、その色空間の違ヽを考慮した信号処理が必要である。画像入力機器と画像出力機器との色空間が 1対 1に固定されていれば、それぞれの色空間を接続する 1つの色空間変換器があればよいが、入力された画像データの用途は様々であり、一般には出力先を固定できない。

[0022] このため、画像入力機器は、画像入力機器に固有の色空間にある画像データを、デバイスに依存しない共通の標準色空間に変換して出力する。そして、画像出力機器における画像データの再現時には、その標準色空間にある画像データを、その画像出力機器に固有の色空間に変換するようにしている。こうした変換先の標準色空間として、 CIEXYZ, CIELAB等の色空間が使用される。

[0023] 前述した色空間変換器 39に含まれる 3 X 3の補正行列 Mの係数は、例えば 3刺激値が既知である N枚の色票に対するセンサ信号により計算される。具体的に、補正行列 Mは、 N色のターゲットの 3刺激値行列を TN、 N色のターゲットに対するセンサ出力行列を UNとすると、 TNと TN ( = MU)の平均二乗誤差が最小となるように、以下の式（7)によって求められる。

[0024] M= [TNUNt] [UNUNt]-l 式（7)

こうした色校正に用いる標準色票としては ISOZDIS 12641 IT8色票が知られている。

特許文献 1：特開昭 61— 148959号公報

特許文献 2：特開平 08— 275006号公報

特許文献 3：特開平 11― 243492号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0025] し力しながら、前述した従来の技術では、以下のような課題があった。

[0026] 画像読取装置の測色誤差を小さくするためには、使用されるイメージセンサユニット

1がルータ条件として知られている条件を満たす必要がある。即ち、標準色空間を構成する等色関数に対し、センサの総合分光感度が線形結合である必要がある。

[0027] 一方、従来のセンサアレイでは、光源 41に LED41r, 41g, 41bを使用しており、色分解はそれらの点灯の切り替えにより行われる。このため、総合分光感度は、ほぼし

ED41r, 41g, 4 lbの発光スペクトルで決定される。 [0028] 図 14に、ピークで規格ィ匕した CIEXYZ等色関数 χ( λ ) , y( λ ) , ζ( λ )と、従来の C ISに使用される RGBの 3色の LED41r, 41g, 411)の発光スぺクトル1：(ぇ）， g(l), b( )とを示す。センサアレイに使用されている RGBの 3色の LED41r, 41g, 41bの発光スペクトル r (λ), g( ), h( )の主波長と半値幅の代表値は以下のようになる

[0029] R:主波長え d=630nm、半値幅 =約 20nm

G:主波長え d=525nm、半値幅 =約 35nm

B:主波長え d=470nm、半値幅 =約 30nm

図 14力ら明ら力なように、 LED41r, 41g, 411)の発光スぺクトノレ1：(ぇ）， g(l), b( え）の半値幅は、対応する等色関数 _χ(λ), γ(λ), ζ(λ)のスペクトル幅に比べて狭い。従って、 LED41r, 41g, 41bの発光スペクトル r ( λ ) , g(l), b( )の組み合わせだけでは、標準色空間を構成する等色関数 χ(λ), γ(λ), ζ(λ)を近似することが困難になり、測色性能がよくな、と、う問題があった。

[0030] 図 15に、 LED41r, 41g, 41bを使用した従来の画像読取装置をシミュレーションすることにより得られた測色誤差を表す x—y色度図を示す。図 15に示す x—y色度図において、白丸は、 IT8ターゲットの XYZ3刺激値であり、黒丸は、 LED41r, 41g , 41bを使用した従来の画像読取装置のイメージセンサユニット 1の出力である 3刺激値である。図 15に示すように、白丸と黒丸の位置がずれており、測色誤差の発生が起こって！/、ることを確認できる。

[0031] 図 15に示す x—y色度図から得られた平均色差 ΔΕは「約 8」であった。一般に、この標準色差 Δ Eが「3」以上であると、人間の目で測色誤差を識別することが可能であることが知られている。従って、図 15に示す X— y色度図から得られた平均色差 Δ Eは、人間が十分に認識できる程大きな値であると言える。

[0032] こうした課題に対し、光源の点灯条件を変えて所定の色再現を目指した方法が検討されている (特許文献 1参照)。また、光源色、即ち、色分解数を増やすことにより、発光スペクトルの半値幅が狭い LEDを光源として用いながらも測色誤差を小さくする試みがなされている（特許文献 2及び 3を参照)。特許文献 2では、従来の RGBの 3色の LEDに、青緑色の LEDを追加した合計 4色の LEDを使用して、 3刺激値 (tri-stim ulus)に変換することによって、色情報の再現性を高める方法が開示されている。

[0033] こうした試みにより発光スペクトルの半値幅が狭い LEDを光源として使用しながらも、測色性能を向上させることは可能である。し力しながら、光源切り替え方式によって色分解数を増やすことは、その色数分に応じた回数の走査を行わなければならなヽ。このため、原稿用紙 7の読み取り時間が増大するという問題がある。さらに、読み取つた画像情報を記憶するためのメモリ素子などのシステムリソースも増加するという問題もある。

[0034] 例えば 5色の LEDを用いて 5色に色分解する場合のイメージセンサ装置の構成を例に挙げて、前述した課題について説明する。光源の 5個の異なる発光波長をもつ L EDは、図 9に示したのと同様な回路構成により結線され、 5個の LEDを独立に点灯制御することが可能になっている。そして、例えば図 16に示すような光源コントローラ 160に設けられている点灯条件レジスタ 160aに設定された点灯期間 TLa〜TLeに従って、パルス発生器 160bで生成された制御信号 φ La, φ ΙΛ), Lc, Ld, eを点灯回路 160cに供給することによって、光源 161として設けられている 5個の LE Dをそれぞれ個別に点灯できるようにしている。

[0035] このようなイメージセンサユニットを従来の方法に従って駆動する場合、 5個の LED は、例えば図 17に示すタイミングチャートに従って発生する制御信号 φ La, φ Lb, Lc, φ Ι () Leによって制御される。即ち、従来の一般的な色分解方式では、図 17に示すように、時系列的に 5個の LEDを順次発光させて、それぞれのタイミングで画像信号を得ることが容易に想像できる。

[0036] そして図 18に示すように、色空間変翻 180は 5種類の色情報 Ai, Bi, Ci, Di, Ei から、 3 X 5の補正行列 Mを用いて、標準色空間上の 3刺激値 (Xi, Yi, Zi)に変換した画像信号を得る。

[0037] 以上のことから明らかなように、従来の技術において 5色の光源の切り替え動作を行う場合、 3色の光源の切り替え動作に比べて、読み取りにかかる時間は 5Z3倍 (約 1. 67倍）になる。さらに、図 10に示した画像読取装置のシステムリソースとして、シェーデイング補正やライン遅延、或は色変換に使用するメモリ量も、 3色の光源を用いる場合に比べて 5Z3倍 (約 1. 67倍)必要になる。 [0038] 本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、本願発明の特徴は、上記従来例の欠点を解決することにある。

[0039] 本発明は、原稿の読み取りを行うに際し、読み取り時間の増大やメモリ容量の増大を抑えつつ、測色誤差を可及的に小さくするようにすることを目的とする。

課題を解決するための手段

[0040] 本発明の一態様に係る画像読取装置は、以下のような構成を備える。即ち、

互いに異なる発光スペクトルを有する 3つ以上の発光素子と、

前記 3つ以上の発光素子の発光期間及び発光強度の少なくとも何れか一方を制御して、前記発光素子を同時又は異なる期間に発光させる発光制御手段と、

前記発光制御手段による制御に従って前記複数の発光素子から原稿に向けて光が発せられることにより得られる前記原稿からの反射光を受光して光電変換する光電変換手段と、

前記光電変換手段により光電変換された電気信号に基づいて、前記原稿の画像情報を読み取る読み取り手段とを有し、

前記光電変換手段は、主走査方向における複数回の蓄積期間のそれぞれにおいて前記原稿からの反射光を受光し、

前記発光制御手段は、前記主走査方向における複数回の蓄積期間毎に異なる条件で前記複数の発光素子を発光させて、少なくとも 1つの蓄積期間内にお、てその発光させた光の相対的な発光量の比率を 3種類の等色関数のうちの 1つの曲線に近似させるようにし、

前記主走査方向における蓄積期間の回数は、前記複数の発光素子の数以下の回数であることを特徴とする。

発明の効果

[0041] 本発明によれば、原稿の読取りを行うのに際し、読取り時間の増大やメモリ容量の増大を抑えつつ、測色誤差を小さくできると!、う効果がある。

本願発明の他の特徴や目的及び利点は、以下に添付図面を参照してなされる説明より明らかになるであろう。尚、添付図面では、図面を通して共通する部分は同じ記号で示している。図面の簡単な説明

本願の実施の形態の一部を構成する添付図面は、本願発明の原理を説明するために、その実施の形態の説明と共に本願発明を例示するものである。

[図 1]本発明の実施の形態 1に係る画像読取装置の構成例を説明する概略断面図である。

[図 2]本発明の実施の形態 1に係る画像読取装置の機能構成を説明する機能ブロック図である。

[図 3]本発明の実施の形態 1に係る画像読取装置における、原稿用紙の読み取り動作中のイメージセンサユニットの駆動動作を説明するタイミングチャートである。

[図 4]本発明の実施の形態 1に係る画像読取装置の光源コントローラの構成例を示すブロック図である。

[図 5A]、

圆 5B]、

[図 5C]本発明の実施の形態 1に係る画像読取装置により得られる照明光の特性の一例を示す図である。

[図 6]本発明の実施の形態 1に係る画像読取装置をシミュレーションすることにより得られた測色精度を表す X— y色度図である。

[図 7]本発明の実施の形態 2に係る画像読取装置で、光源の点灯時間を時分割した場合のイメージセンサユニットの駆動動作の一例を説明するタイミングチャートである

[図 8]従来のイメージセンサユニットの構成を示す断面図である。

[図 9]従来のイメージセンサユニットにおける LEDの配置を説明する図である。

[図 10]従来の画像読取装置の構成を示すブロック図である。

[図 11]従来の画像読取装置における、 LEDが 3つの場合のイメージセンサユニットの駆動動作を説明するタイミングチャートである。

[図 12]従来の画像読取装置における、 LEDが 3つの場合の光源コントローラの構成を示す図である。

[図 13]従来の画像読取装置における、 LEDが 3つの場合の色空間補正器の構成を示すブロック図である。

[図 14]従来の画像読取装置における、等色関数と、 LEDの発光スペクトルとの関係を示す図である。

[図 15]従来の画像読取装置における、 LEDが 5つの場合の画像読取装置をシミュレーシヨンすることにより得られた測色誤差を表す x—y色度図である。

[図 16]従来の画像読取装置における、 LEDが 5つの場合の光源コントローラの構成を示す図である。

[図 17]従来の画像読取装置における、 LEDが 5つの場合のイメージセンサユニットの駆動動作を説明するタイミングチャートである。

[図 18]従来の画像読取装置における、 LEDが 5つの場合の色空間補正器の構成を示すブロック図である。

[図 19]従来の画像読取装置の構成を説明する概略断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0043] 以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。尚、以下の実施の形態は、クレームに係る発明を限定するものでなぐまた実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。

[0044] [実施の形態 1]

図 1は、本発明の実施の形態に係る画像読取装置の構成を説明する概略断面図である。尚、本実施の形態に係る画像読取装置 6は、図 19に示した従来の画像読取装置と、イメージセンサユニット及び制御ユニットの構成が異なる。したがって、以下の実施の形態の説明において、従来の画像読取装置と同一の部分については、図 8〜図 19に付した符号と同一の符号を付して、それらの詳細な説明を省略する。

[0045] (画像読取装置の構成）

本実施の形態に係る画像読取装置 6は、スキャナやカラーファクシミリ、或いはこれらの複合機に利用可能であり、またカラー複写機の画像入力部にも利用可能である。そして、本実施の形態では、 5個の異なる発光波長をもつ LED1 la, l ib, 11c, 1 Id, l ie (図 4)が光源としてイメージセンサユニット 10に備えられた画像読取装置を例に挙げて説明する。

[0046] 5個の LEDl la〜l leは、前述したように発光素子毎に個別の駆動端子を備え、それぞれ独立して点灯できるように構成されている。尚、本実施の形態では、 LEDが 5 個の場合を例に挙げて説明するが、後述するように、光源を構成する LEDの色数は多いほうが好ましい。また本実施の形態のイメージセンサユニット 10は、図 8に示したのと同様な構成を有する CIS (コンタクトイメージセンサ）である。

[0047] ここで、図 1に示す本実施の形態の画像読取装置 6について、フラットベット型の画像読取装置を例に挙げて簡単に説明する。この画像読取装置 6の主要な部分は、ィメージセンサユニット 10であり、これに原稿用紙 7の照明 '読み取り位置を変化させるための変位ユニット 2を配置したものである。原稿用紙 7は原稿台ガラス 4上に固定されており、イメージセンサユニット 10が副走査方向に移動する。

[0048] 変位ユニット 2は、イメージセンサユニット 10の相対位置を連続的に変化させるものである。従って、センサアレイ 15が検出する画像情報は、イメージセンサユニット 10 の位置ごとに異なるものである。また、本実施の形態の画像読取装置 6は、 RGBの 3 色分のスキャンを行うに際し、原稿用紙 7上の同一位置の情報を再現するために、位置補正用のラインメモリ 38 (図 2)を備えている。

[0049] イメージセンサユニット 10のセンサアレイ 15の光電変換部としては、一般に CMOS 型受光素子と CCD型受光素子とがある。後述するように本実施の形態では、多色の LEDを光源として用、てイメージセンサュ-ット 10を構成し、 3種類の照明光を用いて原稿用紙 7を照明し、その反射光をセンサアレイ 15の受光素子で受ける。よって、受光素子は、いずれの画像情報蓄積期間 TSにあっても一色の画像情報を光電変換しているに過ぎない。よって本実施の形態による画像読取装置 6では、これら受光素子として、 CMOS型受光素子及び CCD型受光素子の何れをも用いることができる

[0050] 図 2は、本実施の形態に係る画像読取装置 6の機能構成を示す機能ブロック図である。本実施の形態では、制御ユニット 30に設けられている変位ユニットコントローラ 32の制御に従って変位ユニット 2により原稿用紙 7の読み取り位置を変化させながら、イメージセンサユニット 10が原稿用紙 7の全体をスキャンする。この間、光源コント口ーラ 23によって、光源 11の点灯条件、即ち、 LEDl la〜l leの発光強度や発光期間に対応する光源駆動信号 (駆動信号)がイメージセンサユニット 10内の光源 11に提供される。

[0051] 図 3は、本実施の形態 1に係る画像読取装置における、原稿用紙 7の読み取り動作中のイメージセンサユニット 10の駆動動作の一例を説明するタイミングチャートである

[0052] 図 3において、 TCは、一走査線上の画像情報の蓄積期間を示す。この蓄積期間 T C内において、イメージセンサユニット 10を構成するセンサアレイ 15は、 3サイクルの画像信号の積分期間 (蓄積期間) TSl, TS2, TS3で、画像信号を積分 (蓄積)する。即ち、本実施の形態 1では、主走査方向における読み取りが 3回行われるようにしている。

[0053] 図 3に示す各積分期間 TSl, TS2, TS3において、図 2に示した光源コントローラ 2 3力ら LED1 la〜： L ieに対して、馬区動信号 φ La, Lb, Lc, Ld, φ Le力それぞれ図 3に示すタイミングで出力される。即ち、図 4に示す光源コントローラ 23に設けられて、る点灯条件レジスタ 23aに設定された値に従って、パルス発生器 23bで駆動信号 φ La〜 φ Leを発生させる。これら駆動信号 φ La〜 φ Leは、点灯回路 23cの、各 LEDに対応するスイッチング回路に供給され、光源 11を構成する LEDl la〜l leを点灯駆動する。ここで、 5個の LEDl la〜l leのそれぞれの、各サイクルごとの点灯条件は、図 4に示す点灯条件レジスタ 23aに記憶されている。従って、この点灯条件に従つて各 LEDを点灯駆動することにより、各 LED 11 a〜 11 eのそれぞれを、光量および点灯時間の比率を異ならせた 3種類の点灯パターンで駆動できる。即ち、各積分期間（サイクル) TSl, TS2, TS3における、 LEDl la〜l leのそれぞれの点灯パターンを異ならせることができる。

[0054] (等色関数の近似方法）

ここで、各 LEDl la〜l leの発光比率を変えた 3種類の点灯パターンは、合成された多色の照明光の発光スペクトル力 CIEXYZ等の標準色空間で表される 3種類の等色関数をそれぞれ近似するように決められる。即ち、各 LEDl la〜l leの発光比率を変えた 3種類の点灯パターンは、 LED1 la〜： L leから発生される光の相対光量の比率が、 CIEXYZ等の標準色空間で表される 3種類の等色関数に近似した強度比を持つように決められる。

[0055] その手法を以下に示す。まず、各 LEDl la〜l leの発光量をセンサ 15の分光感度で規格化する。本実施の形態 1に係る画像読取装置 6において、制御ユニット 30 は変位ユニット 2を駆動し、イメージセンサユニット 10を原稿支持ガラス 4に設置された白基準板 5の位置まで移動させる。この白基準板 5の色は、分光反射率がフラットなニュートラル色が望まし、。

[0056] 次に、 5つの LEDl la〜l leを、それぞれ独立に点灯させて白基準板 5を照明し、センサ 15の出力が所定の値になるまでの点灯時間 TLWnを計測する。尚、本実施の形態では、 5つの LEDl la〜l leを光源として用いており、計測された 5つの LED l la〜l leの点灯時間 TLWnを、それぞれ TLWa, TLWb, TLWc, TLWd, TLW eとする。

[0057] 図 4に示した光源コントローラ 23において、点灯条件レジスタ 23aに所定の点灯期間 TDを設定し各 LEDを点灯させる。そして各 LED力もの光が白基準板 5から反射された反射光を読み取る。このときイメージセンサユニット 10の各色のライン出力の最大値をそれぞれ Val, Vbl, Vcl, Vdl, Velとし、目標とするライン出力の最大値を VHとすると、各色の LEDl la〜： L ieによる白基準板 5の点灯期間 TLWa〜TLWe は、それぞれ以下の（8式）〜（12式)で求めることができる。

[0058] TLWa: =TD XVH/Val …式 (8)

TLWb: =TD XVH/Vbl …式 (9)

TLWc: =TD XVH/Vcl …式（10)

TLWd: =TD XVH/Vdl …式 (11)

TLWe: =TD XVH/Vel …式（12)

また、 3種類の点灯パターンの等色関数を近似するために、 5個の LEDl la〜l le の発光比率を求めるに際し、図 18に示した色空間変^^で使用される 3 X 5の補正行列 Mの係数 (all, al2, a34, a35)を使用することが可能である。例えば、 5色の 1^：011&〜1 ^を1っずっ順次点灯させて行なゎれる5回の光源切り替ぇ動作により、 3刺激値が既知である N枚の色票を読み取り、読み取った各色票に対するセンサ信号より補正行列 Mを計算できる。

[0059] N色のターゲットの 3刺激値行列を TN、 N色のターゲットに対する 5色のセンサ出力行列を UNとすると、補正行列 Mは、 TNと TN( = MU)の平均二乗誤差が最小となるように、以下の（13式）によって求められる。

[0060] M= [TNUNt] [UNUNt]-l …式（13)

このとき、図 18の補正行列 Mの係数 all, al2, a35と、前述した各 LEDlla〜l leの白基準板 5に対する点灯期間 TLWa〜TLWeとに基づいて、図 4に示す光源コントローラ 23の点灯条件レジスタ 23aに設定される各 LEDlla〜lleの点灯条件レジスタ値 TLXa〜TLZeは、以下の式（14)〜式（28)で計算される。

[0061] TLXa: =TLWaXall …式 (14)

TLYa =TLWaXa21 …式（15)

TLZa = =TLWaXa31 …式（16)

TLXb =TLWbXal2 …式 (17)

TLYb =TLWbXa22 …式（18)

TLZb- =TLWbXa32 …式（19)

TLXc: =TLWcXal3 …式（20)

TLYc =TLWcXa23 …式（21)

TLZc = =TLWcXa33 …式（22)

TLXd =TLWdXal4 …式（23)

TLYd =TLWdXa24 …式（24)

TLZd =TLWdXa34 …式（25)

TLXe: =TLWeXal5 …式（26)

TLYe =TLWeXa25 …式（27)

TLZe = =TLWeXa35 …式（28)

即ち、従来の技術では、 3 X 5の補正行列 Mによる色空間変換処理を、センサァレィ 15から出力された画像信号の処理回路の後段で行っていた。これに対し本実施の形態 1では、多色の光源 (LEDlla〜lle)の駆動によって、光源側で 3種類の等色関数に近似した照明光をそれぞれ作成する。これによりスキャナなどの信号処理回路においても従来の RGBの 3色の光源を用いた場合と同様に処理することができる

[0062] つまり、従来の技術にあっては、例えば光源に 4色の発光素子を用いた場合、光源を順次点灯させて原稿用紙 7を照明するので、 4回の読み取り走査期間が必要であつた。さらにシェーディング補正や原稿用紙 7の読み取り位置補正等のために、ラインメモリを余分に配置する必要があった。これに対して本実施の形態 1によれば、これらの補正等に要するデータの保存に必要なラインメモリ 38も、従来と同じ 3色分の容量があればよい。

[0063] このように本実施の形態 1では、 5色の光源の切り替え動作を伴うにも関わらず、 3 色の光源の切り替え動作と同様な読み取り走査方法を利用することが可能である。また、複数の光源 (LED1 la〜： L ie)を同時に点灯しているので、全体の照明光量も増加しており、従来の RGBの 3色を照明する方式に比べて、読み取り速度を高速化することが可能である。

[0064] 図 5A〜図 5Cは、本実施の形態 1に係る画像読取装置 6により得られる照明光の特性の一例を示す図である。

[0065] これら図には、 5つの LEDl la〜l leからの光量を適宜混合して形成された 3種類の点灯パターンの発光スペクトル 51a〜51cと、その CIE等色関数 χ( λ ) , γ ( λ ) , ζ ( λ )の曲線 52a〜52cとを示している。図に示すように、等色関数の曲線 52a〜52cを、発光スペクトル 51a〜51cによって、離散的ではあるが良く近似できていることが分かる。

[0066] このように本実施の形態 1では、各 LEDl la〜l leは、等色関数の相対強度に対応した強度が得られるように点灯動作を行う。これにより、従来のように各色ずつ 1つの LEDのみを照明するのに比べて、イメージセンサユニット 10の色情報が豊富になり、色再現性が各段に向上する。

[0067] また本実施の形態 1では、等色関数を近似する発光色を用いるようにしているので、図 10に示した従来の画像読取装置と比較して、色空間変調器 39が不要となる。こうして色空間変換処理により出力信号を 3刺激値に変換することなぐ変調された色情報を直接読み取ることができる。更に、各 LEDl la〜l leの発光タイミングが重なつても良いので、画像情報の蓄積期間を、 LEDl la〜l leの最大発光時間に等しく設定するか、若しくは若干長めに設定すればよくなる。従って、図 10に示した従来の画像読取装置と比較して、 1ライン部の画像情報の読み取り時間を短縮することができる。

[0068] 以上のように本実施の形態 1では、点灯条件レジスタ 23aに設定されている条件に基づ、て、 5個の LED1 la〜l leのそれぞれの発光比率を変えることにより形成した発光スペクトル 51a〜51cを、 CIEXYZ等の標準色空間で表される 3種類の等色関数 (例えば CIE等色関数 52a〜52c)に近似させるようにした。即ち、 3種類の等色関数に近似した発光スぺ外ル 51a〜51cを、画像信号の積分期間（蓄積期間) TS1、 TS2、 TS3に、光源側で生成するようにした。これにより、主走査方向における（1ラインの）情報の読み取り速度の低下やメモリ容量の増大を可及的に抑えつつ、測色精度を向上させることができる。

[0069] 前述したように、画像信号の積分期間に各色ずつ 1つの LEDのみを照明する従来の技術では、使用する LED毎に画像信号の積分期間が必要となる。このため、 LED 力の発光スペクトルを等色関数に近づけて色彩度を上げるには、 LEDの個数を増やす必要があることに加え、それら増やした LEDの数に応じて画像信号の積分期間の数を増大させる必要がある。例えば、 5個の LEDを用いた場合には、 5つの積分期間が必要になる。したがって、従来の技術では、測色精度を向上させようとすると、主走査方向における情報の読み取り速度やメモリ容量が増大してしまう。

[0070] これに対し本実施の形態 1では、 5個の LED1 la〜： L ieに対し、画像信号の積分期間 TS1〜TS3を 3つとし、これら 3つの積分期間 TS1, TS2, TS3に、 LEDl la〜l leのそれぞれを独立して点灯制御することにより、 3種類の等色関数に近似した発光スペクトル 51a〜51cを生成する。これにより測色精度を向上でき、かつ主走査方向における情報の読み取り時間やメモリ容量の増大を防止することができる。

[0071] なお、本実施の形態では、画像信号の積分期間（蓄積期間) TS1, TS2, TS3における 3種類の点灯パターンを決定するに際し、 LED1 la〜： L leの光量 (強度)及び発光期間の双方を、 3種類の点灯パターン毎に異ならせるようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。即ち、 LEDl la〜l leを用いて形成した発光スペクトル（例えば発光スペクトル 51 a〜 51c)を、 3種類の等色関数（例えば CIE等色関数 52a〜 52 c)に近似させるようにしていれば、 LEDlla〜lleの光量および点灯時間の何れか一方だけを、 3種類の点灯パターン毎に異ならせるようにしてもよい。

[0072] また本実施の形態 1では、 3つの積分期間（蓄積期間) TS1, TS2, TS3で、画像信号を積分 (蓄積)するようにしたが (即ち、主走査方向における読み取りが 3回行われるようにしたが）、この積分期間の数は「3」に限定されない。即ち、 LEDlla〜： Lie を用いて形成した発光スペクトルを、 3種類の等色関数に近似させるようにしていれば、 4個以上の LED光源を用いた場合であっても、画像信号積分期間の数を、 3以上、 LEDの数未満にすることができる。具体的には本実施の形態では、 5個の LED 1 la〜l leを用いてヽるので、画像信号積分期間の数を「3」ではなく「4」にしてもよい。

[0073] さらにまた変形例として、従来の RGB3個の LEDを使用したときであっても、一蓄積期間内において、例えば図 5Aに示す等色関数 χ(λ)曲線に近似した光量比で、 3 色 LEDを異なる条件で発光させる方法がある。ただしこの場合、蓄積期間の回数は従来通り 3回のままである。しかし、本実施の形態 1の画像読取装置 6では、直接 CIE 等色関数 X (λ), γ(λ), ζ(λ)に相当する色情報を読み出すことができるために、色空間変換が不要となるので、画像情報処理が簡便化できる。また、一蓄積期間に複数の発光素子を点灯するために、個々の発光素子の光量を抑制することができ、 LE D駆動電源の負荷を軽減することができる利点がある。

[0074] さらに、 LEDlla〜： Lieを用いて形成した発光スペクトルを、 3種類の等色関数に近似させるようにしていれば、前記 3種類の等色関数は、どのようなものであってもよい。例えば、前述したような CIE等色関数や、 CIE標準観察者の 3種類のスペクトル曲線 (等色関数)であってもよ、。

[0075] なお、 LEDlla〜lleの発光動作により形成した発光スペクトル（例えば発光スぺタトル 51a〜51c)を、 3種類の等色曲線 (例えば CIE等色関数 χ(λ), γ(λ), ζ(λ) の曲線 52a〜52c)に近似させることは、 LEDlla〜lleの発光動作により形成される発光スペクトルを、 3種類の等色関数に積極的に近づけるように、 LEDlla〜： Lie の発光動作を制御することを含む概念である。 [0076] (変形例）

5つの LED1 la〜l leの発光比率を求める別の方法として、各 LED1 la〜l leの発光スペクトルが既知である場合には、以下に示すより簡便な方法を採ることが可能である。

[0077] 例えば、 5つの LEDlla〜lleの発光主波長をそれぞれ α, β, γ, δ , ε [nm]とすると、等色関数 x ( λ )に相当する LED1 la〜 1 leの混合比率を x )： χ ( )： x ( γ) :χ( δ) :χ( ε )に設定し、等色関数 y( )に相当する LEDlla〜lleの混合比率を y ( a ) :y(i8) :y(_y) :y( 6) :y( s )に設定し、等色関数 ζ( λ )に相当する LED

11&〜1 ^の混合比率を2( 0；):2(|8) :2(7) :2( 3) :2( _£)に設定する。これにより

、 5つの LEDlla〜lleの発光スペクトルを合成することにより、等色関数 χ(λ), y( λ), ζ(λ)を略近似することができる。

[0078] そして、これらの情報を図 4に示した点灯条件レジスタ 23aに格納し、パルス発生器 23b力ら、各色の LED1 la〜： Lieを点灯及び消灯するための駆動信号 φ La〜 φ Le を点灯回路 23cに供給する。これにより、等色関数 χ(λ), _Υ(λ), ζ(λ)に応じた 3 種類の照明光を得ることができる。点灯回路 23cは、各 LEDlla〜lleを点灯させるための所定の電源と、パルス発生器 23bに同期して動作するスイッチング回路（トランジスタ）とを用いて構成され、駆動信号 φ La〜 φ Leがオンとなる期間に亘つて LED1 la〜： L leを点灯させるようにする。

[0079] 一般に、原稿用紙 7で使用されている色素や顔料の分光反射率特性は、波長軸にぉ、て比較的なだらかなスペクトル曲線であり、その波長に対する変化量は少な、ので、前述した離散的な近似であっても実用上十分な測色性能が得られる。

[0080] 図 6は、本実施の形態 1の画像読取装置をシミュレーションすることにより得られた測色精度を表す X— y色度図である。

[0081] 図 6において、白丸は、 IT8ターゲットの XYZ3刺激値であり、黒丸は、本実施の形態 1の画像読取装置のイメージセンサユニット 10の出力である 3刺激値である。図 6 に示す x—y色度図は、図 15に示した x—y色度図に比べ、どの色系列に関しても誤差が縮小していることが分かる。図 6に示す x—y色度図から得られた平均色差 ΔΕは約 2に低減しており、肉眼でその色差を認識することはできな力つた。 [0082] 尚、前述のとおり一般に原稿用紙 7に使用されている色素や顔料の分光反射率の波長特性は変化が少ないので、 5〜6色で実用上十分な測色精度が得られる。このため本実施の形態 1では 5つの発光素子をもつ場合について説明した。しかしながら、本実施の形態 1の効果は、光源を構成する LEDの色数が多いほど好ましぐ何色の LED (発光素子）を用いるかを任意に決めることができる。即ち、色数を増やすほど測色精度は向上する一方で、色数を増やしても、従来の色数分の光源を切り替える方式に比べて、読み取り速度やメモリなどのシステムリソースは増えな、。

[0083] [実施の形態 2]

次に本発明の実施の形態 2を説明する。なお、この実施の形態 2は、前述した実施の形態 1と、各 LEDl la〜l leを点灯させるタイミングが異なるだけである。したがつて、以下の実施の形態 2の説明において、従来の画像読取装置及び実施の形態 1 の画像読取装置 6と同一の部分については、図 1〜図 6、図 8〜図 19に付した符号と同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。

[0084] イメージセンサユニット 10を構成するセンサアレイ 15は、 1動作サイクル中に光キヤリアを積分して出力するため、センサアレイ 15の光電変擁能は、各画像信号の積分期間 TS1, TS2, TS3内のいずれの時間においてなされても良い。例えば、光源 11の点灯時間を時分割しても良、。

[0085] 図 7は、本実施の形態 2におヽて、光源 11の点灯時間を時分割した場合のィメージセンサユニット 10の駆動動作の一例を説明するタイミングチャートである。

[0086] 図 7に示すように、この実施の形態 2の特徴は、画像信号の各積分期間 TS1, TS2 , TS3内の各 LED1 la〜l leを点灯させるタイミングが重ならな!/、ようにして!/、ることである。この方法の利点は、各 LEDl la〜l leに供給される駆動電流が時間的に分散されことによって、各 LED1 la〜： L ieに流れる瞬時電流が低減し、電源回路に対する負荷が軽減されることである。

[0087] また、各 LEDl la〜l leを点灯させるタイミングが時系列になるために、 1色の LE Dl la〜l leの消灯タイミングに同期させて次の LED1 la〜l leを点灯させることができ、制御回路の構成をより簡素化することができる。但し、この方法は、各色の LED l la〜l leを点灯させるタイミングを別々にとるため、積分期間 TS1, TS2, TS3は、前述した実施の形態 1に比べて長くなる。また 1走査期間における画像情報の蓄積期間 TCも長くなり易くなるやす、と、う欠点を内在して、る。

[0088] [本発明の他の実施の形態]

上述した実施の形態の機能を実現するべく各種のデバイスを動作させるように、該各種デバイスと接続された装置或はシステム内のコンピュータに対し、前記実施の形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを供給し、そのシステム或は装置のコンピュータ（CPU或は MPU)に格納されたプログラムに従って前記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。

[0089] また、この場合、前記ソフトウェアのプログラムコード自体が上述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えば、力かるプログラムコードを格納した記録媒体は本発明を構成する。力かるプログラムコードを記憶する記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、 CD-ROM 、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、 ROM等を用いることができる。

[0090] また、コンピュータが供給されたプログラムコードを実行することにより、上述の実施の形態の機能が実現されるだけでなぐそのプログラムコードがコンピュータにおいて稼働して、る OS (オペレーティングシステム）或は他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施の形態の機能が実現される場合にも力かるプログラムコードは本発明の実施の形態に含まれることは言うまでもない。

[0091] さらに、供給されたプログラムコードがコンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わる CPU等が実際の処理の一部または全部を行、、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれることは言うまでもな、。

産業上の利用可能性

[0092] 本発明の画像読取装置は、例えば原稿の読取装置に応用可能であり、更にはスキャナゃカラーファクシミリ、或いは複写機、更にはこれらの複合機にも利用可能である。またカラー複写機の画像入力部にも利用できる。 [0093] 本願発明は上記実施の形態に限定されるものでなぐまた本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更や修正が可能であるため、本願発明の範囲は以下の請求の範囲によって規定されるべきである。

優先権の主張

[0094] 本願は、 2004年 7月 29日提出の日本国特許出願特願 2004— 221259及び 200 5年 6月 7日提出の日本国特許出願特願 2005— 167464を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims

請求の範囲

[1] 互いに異なる発光スペクトルを有する 3つ以上の発光素子と、

前記主走査方向における蓄積期間の回数は、前記複数の発光素子の数以下の回数であることを特徴とする画像読取装置。

[2] 前記発光制御手段は、前記複数回の蓄積期間のそれぞれで、前記 3つ以上の発光素子のそれぞれの発光タイミングをずらして発光駆動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] 前記光電変換手段は光電変換センサを有し、

前記発光素子のそれぞれの発光期間は、所定の発光期間に対する、前記光電変換センサにより検出される白色基準板からの反射光強度と目標最大反射光強度との比率に基づいて決定される最大点灯時間と、等色関数を近似するための係数とに基づ、て決定されることを特徴とする請求項 1に記載の画像読取装置。

[4] 前記発光制御手段は、少なくとも 1つの蓄積期間内において、前記発光素子を発光させた光の相対的な発光量の比率力 CIE等色関数の 3種類のスペクトル曲線に近似するように前記発光素子のそれぞれの発光期間及び発光強度の少なくとも何れか一方を制御して発光駆動することを特徴とする請求項 1に記載の画像読取装置。

[5] 前記発光制御手段は、

前記 3つ以上の発光素子のそれぞれの発光条件を記憶するメモリと、

前記メモリに記憶された発光条件に従って、前記 3つ以上の発光素子のそれぞれを発光駆動する点灯回路と、

を有することを特徴とする請求項 1に記載の画像読取装置。

[6] 前記発光素子の個数が 4以上であり、前記蓄積期間の回数が 3回であることを特徴とする請求項 1に記載の画像読取装置。

[7] 前記発光素子の位置と、前記原稿の位置とを相対的に変化させる変位手段を更に有することを特徴とする請求項 1に記載の画像読取装置。

[8] 互いに異なる発光スペクトルを有する 3つ以上の発光素子により照射された原稿からの反射光を読取って画像信号を生成する画像読取装置であって、

前記 3つ以上の発光素子の発光期間及び発光強度の少なくとも何れか一方を制御して、主走査方向に連続する複数回の蓄積期間ごとに異なる条件で発光駆動する発光制御手段と、

前記発光制御手段による制御に従って前記 3つ以上の発光素子から原稿に向けて光が発せられることにより得られる前記原稿力の反射光を受光して光電変換する光電変換手段と、

前記主走査方向における蓄積期間の回数は、前記複数の発光素子の数以下の回数であることを特徴とする画像読取装置互いに異なる発光スペクトルを有する 3つ以上の発光素子により照射された原稿からの反射光を読取って画像信号を生成する画像読取装置の制御方法であって、前記 3つ以上の発光素子の発光期間及び発光強度の少なくとも何れか一方を制御して、前記発光素子を同時又は異なる期間に発光させる制御工程と、

前記制御工程による制御に従って前記複数の発光素子力原稿に向けて光が発せられることにより得られる前記原稿からの反射光を受光して光電変換する光電変換工程と、

前記光電変換工程で光電変換された電気信号に基づ!、て、前記原稿の画像情報を読み取る読み取り工程とを有し、

前記光電変換工程は、主走査方向における複数回の蓄積期間のそれぞれにおいて前記原稿からの反射光を受光し、前記制御工程は、前記主走査方向における複数回の蓄積期間毎に異なる条件で前記複数の発光素子を発光させて、少なくとも 1 つの蓄積期間内においてその発光させた光の相対的な発光量の比率を 3種類の等色関数のうちの 1つの曲線に近似させるようにし、

前記主走査方向における蓄積期間の回数は、前記複数の発光素子の数以下の回数であることを特徴とする画像読取装置の制御方法。