WO2016147524A1 - 画像読取装置 - Google Patents
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- H04N1/125—Feeding arrangements the sheet feeding apparatus serving an auxiliary function, e.g. as a white reference
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- H04N1/192—Simultaneously or substantially simultaneously scanning picture elements on one main scanning line
- H04N1/193—Simultaneously or substantially simultaneously scanning picture elements on one main scanning line using electrically scanned linear arrays, e.g. linear CCD arrays
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- H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
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- H04N1/40006—Compensating for the effects of ageing, i.e. changes over time
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- H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
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- H04N1/407—Control or modification of tonal gradation or of extreme levels, e.g. background level
- H04N1/4076—Control or modification of tonal gradation or of extreme levels, e.g. background level dependent on references outside the picture
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- H04N2201/00—Indexing scheme relating to scanning, transmission or reproduction of documents or the like, and to details thereof
- H04N2201/0077—Types of the still picture apparatus
- H04N2201/0081—Image reader
Definitions
- the present disclosure relates to an image reading apparatus that reads an image of an object.
- Patent Document 1 includes a white reference plate, and obtains white reference data from the output of the sensor when the light source is turned on to acquire an image of the white reference plate, while the light source is turned off from the output of the sensor.
- An image reading apparatus that acquires black reference data is disclosed. This image reading apparatus performs shading correction based on the white reference data and black reference data acquired in this way.
- An image reading apparatus includes a sensor module having a light source that irradiates an object, a plurality of sensors that read reflected light from the object and acquire an image signal, a reference member having a white region, and shading correction.
- a data generation unit that generates correction data used for the correction, and a correction unit that performs shading correction using the correction data on image signals acquired by a plurality of sensors.
- FIG. 1 is a perspective view of the multifunction machine according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the multifunction machine according to Embodiment 1.
- FIG. 3 is a schematic diagram of the sensor module in the first embodiment.
- FIG. 4 is a schematic diagram of the white reference plate in the first embodiment.
- FIG. 5 is a block diagram of the image reading apparatus according to the first embodiment.
- FIG. 6 is a flowchart of the image reading operation of the image reading apparatus according to the first embodiment.
- FIG. 7 is a flowchart of data acquisition processing of the image reading apparatus according to the first embodiment.
- FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the output level of the sensor.
- FIG. 9A is a diagram illustrating an image of a document.
- FIG. 9A is a diagram illustrating an image of a document.
- FIG. 9B is a diagram showing a read image after conventional shading correction.
- FIG. 9C is a diagram showing a read image after shading correction in the first embodiment.
- FIG. 10 is a graph showing the relationship between the output level of the sensor and the gray level.
- FIG. 11 is a flowchart of the first stage of the correction data creation process of the image reading apparatus according to the first embodiment.
- FIG. 12 is a flowchart of the latter stage of the correction data creation process of the image reading apparatus in the first embodiment.
- FIG. 13 is a diagram showing a regression line of difference values in each sector.
- an image reading apparatus such as a scanner that scans a document and creates image data
- variations in the light receiving elements of sensor modules such as CCD (Charge Coupled Device) and CIS (Contact Image Sensor)
- CCD Charge Coupled Device
- CIS Contact Image Sensor
- Distortion depending on the position of the pixel occurs due to a difference in the degree of condensing and unevenness in the light amount distribution of the light source.
- an image reading apparatus that performs shading correction on the obtained image data is known.
- image forming apparatuses such as multifunction peripherals and copying machines equipped with such an image reading apparatus.
- the present disclosure provides an image reading device that reduces density unevenness of an image caused by outputs from a plurality of sensors interfering with each other.
- FIG. 1 is a perspective view of a multifunction machine 1 according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the multifunction machine 1 according to the first embodiment.
- the multifunction machine 1 includes a main unit 2 and an image reading device 10 mounted on the upper part of the main unit 2.
- the multifunction device 1 has other functions (for example, a print function, a copy function, a facsimile transmission / reception function, etc.) in addition to the scan function by the image reading apparatus 10.
- the image reading apparatus 10 is an FB (flat bed) type image scanner as shown in FIGS.
- the image reading apparatus 10 includes a scanner unit 11, an FB glass 12, an ADF glass 13, a white reference plate 14, an ADF (Auto Document Feeder) 16, and a controller 100 (see FIG. 5).
- the FB glass 12 and the ADF glass 13 are provided on the upper surface of the main unit 2.
- the FB glass 12 occupies most of the upper surface of the main unit 2.
- the ADF glass 13 reads the document S fed by the ADF 16.
- the ADF 16 is disposed on the main unit 2 so as to cover the FB glass 12 and the ADF glass 13.
- the ADF 16 automatically supplies the document S.
- the scanner unit 11 is configured to move along the back surfaces of the FB glass 12 and the ADF glass 13 in the main unit 2.
- the direction in which the scanner unit 11 moves is referred to as the sub-scanning direction.
- the FB glass 12 and the ADF glass 13 are arranged in the sub-scanning direction.
- the scanner unit 11 acquires an image to be read.
- the scanner unit 11 is driven by a motor (not shown) and moves in the sub-scanning direction along a guide (not shown).
- the motor is controlled by the controller 100.
- the scanner unit 11 is connected to the controller 100 via an FFC (flexible flat cable) 15. Further, the scanner unit 11 has a sensor module 102 (see FIG. 5).
- the white reference plate 14 is used for acquiring correction data.
- the white reference plate 14 is an upper part of the main unit 2 and is disposed between the FB glass 12 and the ADF glass 13.
- the white reference plate 14 is disposed so as to face inward of the main unit 2, that is, to face the scanner unit 11.
- the white reference plate 14 is an example of a reference member.
- the FFC 15 is a communication cable having a signal line inside.
- the FFC 15 has a sufficient length and flexibility so that the scanner unit 11 can move smoothly within the movable range.
- FIG. 3 is a schematic diagram of the sensor module 102 according to the first embodiment.
- the sensor module 102 is a contact image sensor system, that is, a CIS type.
- the sensor module 102 includes a light source 205 and a plurality of sensors 207.
- the plurality of sensors 207 are arranged in the main scanning direction orthogonal to the sub-scanning direction.
- the sensor 207 is formed of a sensor IC, for example, a CMOS image sensor.
- One sensor 207 includes a plurality of pixels (photoelectric conversion units) arranged in the main scanning direction.
- a rod lens array (not shown) is provided above the sensor 207. The light collected by the rod lens array enters the sensor 207.
- the sensor 207 is divided into a plurality of sectors, converts received light into an image signal, and outputs the converted image signal for each sector. That is, a sector is a group of sensors 207 that output image signals collectively. For example, when the number of sensors 207 is 12 and is divided into 3 sectors, each sector includes 4 sensors 207.
- the sensor 207 outputs an image signal to the controller 100 via the FFC 15.
- the light source 205 is typically an LED.
- the light source 205 is formed by three LEDs of red (R), green (G), and blue (B).
- the light source 205 can switch the light intensity by adjusting the voltage applied to the LED.
- the light source 205 is arranged at one end (left end in FIG. 3) in the main scanning direction in the sensor module 102.
- the sensor module 102 has a light guide 206.
- the light from the light source 205 is emitted upward through the light guide 206, that is, toward the FB glass 12, ADF glass 13, or white reference plate 14. Since the light source 205 and the light guide 206 are disposed in the vicinity of the sensor 207, the light reflected by the document S or the white reference plate 14 on the FB glass 12 or the ADF glass 13 passes through the rod lens array. Is incident on.
- FIG. 4 is a schematic diagram of the white reference plate 14 in the first embodiment.
- the white reference plate 14 occupies most of the white region 31, and a reference pattern P is provided in a portion not used for data acquisition to be described later.
- the white reference plate 14 extends in the main scanning direction in the image reading apparatus 10.
- the length of the white reference plate 14 in the main scanning direction is longer than at least the sensor module 102 (more specifically, a row of a plurality of sensors 207).
- the white reference plate 14 is arranged on at least the surface facing the sensor module 102 so that the white region 31 extends over the entire length of the sensor module 102 in the main scanning direction.
- the reference pattern P provided on the white reference plate 14 is a pattern indicating the home position.
- the reference pattern P any pattern can be adopted as long as it can be identified by the image processing unit 204 (see FIG. 5).
- the reference pattern P may be a pattern in which a plurality of black lines extending in the sub-scanning direction are arranged in the main scanning direction.
- the white reference plate 14 is an example of a reference member.
- FIG. 5 is a block diagram of the image reading apparatus 10 according to the first embodiment.
- the image reading apparatus 10 includes a scanner unit 11 and a controller 100.
- the controller 100 controls the image reading operation of the scanner unit 11 and performs image processing on the image signal output from the scanner unit 11.
- the controller 100 includes a CPU 101, an AFE (Analog Front End Circuit) 103, a RAM (Random Access Memory) 104, and a ROM (Read Only Memory) 105.
- the image signal (analog signal) from the sensor module 102 of the scanner unit 11 is input to the AFE 103.
- the AFE 103 includes an analog / digital converter, an amplifier, and the like.
- the AFE 103 amplifies the image signal from the sensor module 102 with an amplifier, adds and subtracts an offset, converts it into a digital signal (image data) with an analog / digital converter, and outputs it to the CPU 101.
- the RAM 104 stores image data acquired by the CPU 101.
- the ROM 105 stores a predetermined program necessary for image processing by the CPU 101.
- the CPU 101 includes a reading control unit 201, a DMAC (Direct Memory Access Controller) 202, a memory 203, and an image processing unit 204.
- a reading control unit 201 a DMAC (Direct Memory Access Controller) 202
- a memory 203 a memory 203
- an image processing unit 204 a DMAC (Direct Memory Access Controller) 204.
- the reading control unit 201 controls operations of the scanner unit 11 (including the sensor module 102), the ADF 16, and the AFE 103. For example, the reading control unit 201 switches the light intensity of the light source 205 by adjusting the voltage applied to the light source 205. Further, the driving of a motor (not shown) for conveying the document S set on the ADF 16 is also controlled.
- the image processing unit 204 performs image processing on the image signal input from the AFE 103.
- the image processing unit 204 reads out a program stored in the ROM 105 and executes image processing by executing the read program. As will be described in detail later, the image processing unit 204 executes various image processing such as filter processing and shading correction.
- the image processing unit 204 is an example of a data creation unit and an example of a correction unit.
- the DMAC 202 performs a data transfer process for transferring an image signal acquired by image processing by the image processing unit 204.
- the memory 203 stores various data.
- the memory 203 stores data representing the light intensity with respect to the applied voltage of the light source 205.
- the memory 203 stores data used for shading correction.
- FIG. 6 is a flowchart of the image reading operation of the image reading apparatus 10 according to the first embodiment.
- the image reading operation starts when the power of the image reading apparatus 10 is turned on and a user operation is performed.
- the image processing unit 204 acquires data for creating correction data used for shading correction.
- the image processing unit 204 creates correction data based on the data acquired in step S1.
- the image processing unit 204 reads the original.
- the image processing unit 204 performs shading correction on the read image signal using the correction data.
- FIG. 7 is a flowchart of data acquisition processing of the image reading apparatus 10 according to the first embodiment.
- the data acquisition process is started when the user performs the data acquisition operation via the operation unit (not shown) of the image reading apparatus 10.
- the image processing unit 204 detects the home position of the sensor module 102. Specifically, the image processing unit 204 moves the sensor module 102 to the home position stored in the memory 203 via the reading control unit 201. This position is a provisional home position. Then, the image processing unit 204 causes the sensor module 102 to acquire an image at that position, and determines whether or not the reference pattern P is detected from the acquired image. When the reference pattern P is detected, the image processing unit 204 determines that the current position of the sensor module 102 is at an accurate home position. When the reference pattern P is not detected, the image processing unit 204 moves the sensor module 102 to one side in the sub-scanning direction to search for the reference pattern P.
- the image processing unit 204 completes the detection of the home position. However, if the reference pattern P is not detected even if the sensor module 102 is moved from the temporary home position to one side in the sub-scanning direction to some extent, the image processing unit 204 moves the sensor module 102 to the temporary home position. From there, the reference pattern P is searched for the other side in the sub-scanning direction. The image processing unit 204 continues to move the sensor module 102 to the other side in the sub-scanning direction until the reference pattern P is detected. The image processing unit 204 stores the position of the detected home position in the memory 203, and uses the home position stored in the memory 203 as a temporary home position in the next home position detection.
- step S102 the image processing unit 204 moves the sensor module 102 to a position facing the white region 31 of the white reference plate 14 via the reading control unit 201. Since the distance in the sub-scanning direction between the reference pattern P and the white area 31 is known, the image processing unit 204 moves the sensor module 102 to a position facing the white area 31 based on the home position detected in step S101. It can be moved accurately.
- the image processing unit 204 executes calibration. For example, the image processing unit 204 performs initial settings such as setting the lighting time of the light source 205 and setting of the AFE 103. By setting the lighting time of the light source 205, the output levels of the image signals output from the plurality of sensors 207 can be made uniform.
- step S104 the image processing unit 204 reads data representing the luminous intensity with respect to the applied voltage of the light source 205 from the memory 203, obtains a voltage at which the luminous intensity of the light source 205 is maximized, and sends the data to the reading control unit 201. Send voltage information.
- the reading control unit 201 turns on the light source 205, adjusts the voltage based on the above information, and switches the light intensity of the light source 205 to the maximum light intensity.
- the maximum luminous intensity is an example of the first luminous intensity.
- step S105 the image processing unit 204 irradiates the white reference plate 14 with the light source 205 having the maximum luminous intensity via the reading control unit 201, and acquires an image of the white reference plate 14. That is, the image processing unit 204 causes the sensor 207 to receive the light reflected from the white reference plate 14 irradiated with the maximum luminous intensity, and converts the received light into an image signal. Since the image data based on the image signal at this time, that is, the white data is the image data of the maximum luminous intensity, it represents the output level of the sensor 207 with the lightest gray level (light quantity), which is white. The image processing unit 204 stores the white data in the memory 203 as white correction data.
- step S106 the image processing unit 204 reads out data representing the light intensity with respect to the applied voltage of the light source 205 from the memory 203, and the light intensity (hereinafter referred to as the light intensity of the light source 205 is less than half of the maximum light intensity and does not turn off).
- a voltage that becomes an intermediate luminous intensity is obtained, and information on the voltage is transmitted to the reading control unit 201. Based on this information, the reading control unit 201 reduces the voltage applied to the light source 205 and switches the light intensity of the light source 205 to the intermediate light intensity.
- the intermediate luminous intensity is an example of the second luminous intensity.
- step S107 the image control unit 204 irradiates the white reference plate 14 with the light source 205 switched to the intermediate luminous intensity, and acquires an image of the white reference plate 14.
- the image data at this time represents the output level of the sensor 207 having a darkness level that is relatively close to black compared to the output level in the case of the maximum luminous intensity.
- the image processing unit 204 stores this image data in the memory 203 as intermediate data.
- step S108 the image processing unit 204 acquires an image with the light source 205 turned off (light source OFF). Since the light source 205 is turned off, at least light from the light source 205 (that is, light emitted from the light source 205 and reflected by the subject) is not incident on the sensor 207. That is, the image data at this time represents the output level of the sensor 207, which is the darkest black color. The image processing unit 204 stores this image data in the memory 203 as black data.
- the image processing unit 204 creates black correction data serving as a black reference for shading correction from the black data and intermediate data acquired in the data acquisition process. By creating black correction data using black data and intermediate data, it is possible to reduce the influence of density unevenness caused by crosstalk, which will be described in detail later.
- image signals from a plurality of sensors 207 interfere with each other in the transmission path (crosstalk), and noise is generated in the image signals.
- crosstalk is likely to occur due to the bending of the FFC 15.
- FIG. 8 is a diagram showing an example of the output level of the sensor 207.
- an alternate long and short dash line M2 indicates a case where there is no crosstalk
- a solid line M1 indicates a case where there is crosstalk.
- 8 represents the output level of the sensor 207
- the horizontal axis represents the position of each pixel of the sensor 207 in the main scanning direction.
- the output level for each pixel when an object having a uniform reflectance is imaged is as shown by a one-dot chain line M2 in FIG. 8 assuming that there is no individual difference between pixels when there is no crosstalk. It becomes substantially constant.
- the output level for each pixel changes within each sector, as indicated by the solid line M1 in FIG.
- the output level for each pixel in each sector increases linearly from one end of the sector to the other end. Further, when a difference occurs in the output level for each pixel in each sector, a step is generated in the output level at a portion where the sector is switched.
- FIG. 9A is a diagram showing an image of the document S.
- FIG. 9B is a diagram showing a read image after conventional shading correction.
- FIG. 9C is a diagram illustrating a read image after shading correction.
- FIG. 9A shows an image example of the document S.
- FIG. 9B shows a read image obtained by performing the conventional shading correction after reading the image of the document S.
- FIG. 9B shows a read image obtained by performing the conventional shading correction after reading the image of the document S.
- FIG. 9B shows a read image obtained by performing the conventional shading correction after reading the image of the document S.
- FIG. 9B shows a read image obtained by performing the conventional shading correction after reading the image of the document S.
- density unevenness occurs in the read image.
- density unevenness occurs in the portion corresponding to the sector boundary of the sensor 207.
- FIG. 10 is a graph showing the relationship between the output level of the sensor 207 and the gray level.
- Each pixel of the sensor 207 outputs a voltage signal corresponding to the amount of light.
- the change in voltage according to the amount of light depends on the characteristics of the sensor 207. For example, when the voltage changes linearly according to the amount of light, the ideal change in voltage is as indicated by the alternate long and short dash line L1. However, when noise caused by crosstalk (hereinafter referred to as “interference noise”) is superimposed on the output signal, the voltage change is as shown by a solid line L2. That is, in the case of the darkest black, the output level is small, so that interference noise hardly appears. However, when the gray level is slightly reduced from black, the output level of the sensor 207 increases, and accordingly, the interference noise increases.
- image data is acquired with the light source 205 turned off (point A), and this is used as black correction data serving as a black reference.
- white image data is acquired in a state where the light source 205 is turned on (point B), and is used as white correction data serving as a white reference.
- the image reading apparatus 10 of the present disclosure creates black correction data by using black data in a state where the light source 205 is turned off and intermediate data in which the light intensity of the light source 205 is set to an intermediate light intensity.
- FIG. 11 is a flowchart of the previous stage of the correction data creation process of the image reading apparatus 10 according to the first embodiment.
- FIG. 12 is a flowchart of the latter stage of the correction data creation process of the image reading apparatus 10 according to the first embodiment.
- FIG. 13 is a diagram showing a regression line of difference values in each sector.
- the number of sectors of the sensor 207 is three and the number of pixels is n.
- Sector S 0 is a sector located at one end in the main scanning direction in sensor 207
- sector S 1 is a sector adjacent to sector S 0
- sector S 2 is adjacent to sector S 1
- sensor 207 This is a sector located at the other end in the main scanning direction.
- the pixel X 0 is a pixel at one end in the main scanning direction in the sensor 207, and becomes a pixel on the other end side in the main scanning direction as the pixel number j increases, and the pixel X n ⁇ 1 is It is a pixel at the other end in the main scanning direction.
- step S201 the image processing unit 204 sets the pixel number j to 0.
- step S202 the image processing unit 204 sets the sector number i to 0.
- step S ⁇ b> 203 the image processing unit 204 sets an area (window) for calculating a difference value described later in each sector.
- windows are set at one end and the other end in the main scanning direction in each sector.
- the width of each window is set so as to include a predetermined number of pixels. 8 in the sector S 0, starting at one end of the main scanning direction window R1, termination window R2 to the other end is set.
- a start window R3 is set at one end in the main scanning direction, and an end window R4 is set at the other end.
- a start window R5 is set at one end in the main scanning direction, and an end window R6 is set at the other end.
- the image processing unit 204 increments the pixel number j in step S205 and executes the process in step S204 again. That is, the image processing unit 204 determines whether the next pixel Xj is included in the window.
- the image processing unit 204 in step S206, the difference between the output level K1 j of the pixel X j of the output level K2 j and black data of the pixel X j of the intermediate data A value (K2 j ⁇ K1 j ) is obtained, and the obtained difference value is stored in the memory 203.
- step S207 the image processing unit 204 determines whether or not the pixel Xj is the last pixel in the sector S i . If the pixel Xj is not the final pixel, the image processing unit 204 increments the pixel number j in step S205 and executes the process of step S204 again.
- the image processing unit 204 stores the obtained regression line counts a i and b i in the memory 203.
- the dotted line y0 is the regression line of the sector S 0
- the solid line y2 is a regression line of the sector S 1
- dashed line y3 represents a regression line of the sector S 2.
- step S209 the image processing unit 204 determines whether the sector number i is smaller than “2”. If the sector number i is smaller than “2”, the image processing unit 204 increments the sector number i in step S210 and executes the process of step S203 again.
- the sector S i performing the calculation of the regression line is the last sector (i.e., sector S 2) unless, by changing the sector S i to the next sector S i + 1, repeating the calculation of the regression line.
- the image processing unit 204 finishes the process preceding the creation of the correction data.
- the image processing unit 204 sets the pixel number j to 0 in step S212. Subsequently, the image processing unit 204 sets the sector number i to 0 in step S213.
- step S214 the image processing unit 204 uses the minimum difference value y min to correct the output level K1 j of the black data pixel X j to obtain black correction data.
- the correction value K j of the pixel X j of the black correction data is expressed by the following equation.
- the image processing unit 204 determines whether or not the pixel X j is the last pixel in the sector S i in step S215. If the pixel Xj is not the final pixel, the image processing unit 204 increments the pixel number j in step S216 and executes the process in step S214 again.
- the image processing unit 204 determines whether or not the sector number i is smaller than “2” in step S217. If the sector number i is smaller than “2”, the image processing unit 204 increments the sector number i in step S218 and executes the process of step S214 again.
- the sector S i performing the calculation of the black correction data is the last sector (i.e., sector S 2) unless, by changing the sector S i to the next sector S i + 1, repeating the calculation of the black correction data.
- the image processing unit 204 ends the subsequent process of creating the correction data.
- the image processing unit 204 adds the value obtained by subtracting the minimum difference value y min from the difference value y i (x) of each sector to the output level K1 j of the black data, thereby correcting the correction value K of the black correction data. Find j .
- the image processing unit 204 performs a reading process. Specifically, the image processing unit 204 moves the sensor module 102 via the reading control unit 201 and causes the image S of the document S to be read. The image processing unit 204 performs shading correction on the read image using black correction data and white correction data.
- the black data acquired in step S105 has a very low output level, interference noise included in the black data is also very small (see point A in FIG. 10).
- the intermediate data is data having a lighter gray level than the black data, and the output level is high. Therefore, interference noise appears in the intermediate data (see point C in FIG. 10).
- the intermediate data turns on the light source 205, the light intensity is lowered to the intermediate light intensity, so the output due to the reflected light of the white reference plate 14 irradiated with the intermediate light intensity is sufficiently low, and most of the output Interference noise.
- the intermediate light intensity is a light intensity that is lower than half of the maximum light intensity and is not extinguished, the output caused by the reflected light from the white reference plate 14 irradiated with the intermediate light intensity is more than the output of the black data. Although it is large, it is small enough. Therefore, the difference value (K2 j -K1 j ) between the output level of the intermediate data and the output level of the black data can be generally regarded as interference noise.
- the difference value (K2 j ⁇ K1 j ) is linearly regressed or the offset of the difference value (K2 j ⁇ K1 j ) for each sector is corrected.
- black correction data including interference noise is created. That is, data of point A ′ in FIG. 10 is created.
- the interference is It is possible to perform shading correction in accordance with the actual output of the sensor 207 including noise. As a result, as shown in FIG. 9C, density unevenness in a portion corresponding to the sector boundary of the sensor 207 in the read image is reduced, and a read image close to the image of the document S in FIG. 9A is obtained.
- the image processing unit 204 continuously reads the images of the plurality of documents S, the white data, the intermediate data, and the black data are acquired before reading each time the images of the documents S are read. Execute. Then, the shading correction of the image data of each document S is executed by creating black correction data and white correction data from white data, intermediate data and black data acquired every time before every reading.
- the image reading apparatus 10 of the present disclosure includes a light source 205 that irradiates an object on the FB glass 12 and the ADF glass 13, and a plurality of sensors 207 that read reflected light from the object and acquire image signals. 102, the white reference plate 14, and an image processing unit 204 that generates correction data used for shading correction and performs shading correction using the correction data on the image signals acquired by the plurality of sensors 207.
- the plurality of sensors 207 are arranged in a predetermined main scanning direction and configured to form one line of image signals extending in the main scanning direction by the respective image signals.
- the light source 205 is at least greater than the maximum luminous intensity and the maximum luminous intensity. It is configured to be switched to a low intermediate light intensity.
- the image processing unit 204 acquires intermediate data by causing the plurality of sensors 207 to acquire the image signal of the white reference plate 14 irradiated at the intermediate luminous intensity, and based on the intermediate data, black correction data serving as a black reference for shading correction And correcting shading correction using the black correction data, thereby correcting image density unevenness caused by the image signals from the plurality of sensors 207 interfering with each other.
- the intermediate data since the intermediate data is acquired by acquiring the image signal in a state where the light intensity of the light source 205 is reduced to the intermediate light intensity, the intermediate data includes a certain amount of interference noise. Then, black correction data including interference noise can be generated by generating black correction data based on the intermediate data. By performing the shading correction using the black correction data created in this way, the density unevenness of the image due to the image signals interfering with each other is corrected.
- the image processing unit 204 acquires intermediate data from the image signal of the white reference plate 14 irradiated with the intermediate luminous intensity. Therefore, it is not necessary to separately provide a reference member for acquiring intermediate data in the image reading apparatus 10, and the configuration of the image reading apparatus 10 can be simplified.
- the image processing unit 204 acquires black data based on the outputs of the plurality of sensors 207 with the light source 205 turned off, and creates black correction data based on the black data and the intermediate data.
- the black data is black data whose darkness level is darker than the intermediate data.
- black data since black data has a high gray level, its output level itself is small and the interference noise contained therein is also small. That is, the black data is black data with a dark gray level, but interference noise does not appear appropriately.
- the intermediate data includes a certain level of interference noise although the gray level is thinner than the reference level. Therefore, by creating black correction data based on the black data and the intermediate data (for example, correcting the black data with the intermediate data), it is possible to create black correction data having a dark gray level and including interference noise. it can.
- the image processing unit 204 acquires white data by causing the plurality of sensors 207 to acquire the image signal of the white reference plate 14 irradiated with the maximum luminous intensity, and the white correction data serving as the white reference for shading correction is acquired as the white data. And shading correction is performed using black correction data and white correction data.
- the white data includes interference noise
- the white correction data also includes interference noise. Therefore, since the shading correction is performed using the black correction data including the interference noise and the white correction data including the interference noise, it is possible to perform an appropriate shading correction according to the actual output of the sensor 207.
- the intermediate luminous intensity is less than half of the maximum luminous intensity.
- the luminous intensity of the light source 205 is switched by controlling the voltage applied to the light source 205.
- the light intensity can be adjusted without using a large number of LEDs as the light source 205, and the configuration of the sensor module 102 can be simplified.
- the image processing unit 204 acquires white data, intermediate data, and black data each time the images of the plurality of documents S are read when images of the plurality of documents S are continuously read.
- the first embodiment has been described as an example of the technique disclosed in the present application.
- the technology in the present disclosure is not limited to this, and can also be applied to an embodiment in which changes, replacements, additions, omissions, and the like are appropriately performed.
- the components described in the attached drawings and detailed description not only the components essential for solving the problem, but also the components not essential for solving the problem in order to exemplify the above technique. May also be included. Therefore, it should not be immediately recognized that these non-essential components are essential as those non-essential components are described in the accompanying drawings and detailed description.
- the first embodiment may be configured as follows.
- the case where the plurality of sensors 207 are divided into three sectors has been described, but the number of divisions of the sectors is not limited.
- the reference member is configured by the plate-shaped white reference plate 14
- the present disclosure is not limited thereto, and other configurations such as providing the white reference plate 14 integrally with the housing. May be realized.
- the scanner unit 11 is connected to the controller 100 via the FFC 15, it is not limited to this.
- a wiring for connecting the scanner unit 11 and the controller 100 any communication cable can be adopted.
- the scanner unit 11 and the controller 100 may be connected by an FPC (Flexible Printed Circuits) or the like.
- correction data is created (step S2) after completion of data acquisition (step S1).
- white data can be acquired during data acquisition
- correction data may be created (step S2) before the intermediate data is acquired.
- the image processing unit 204 functions as a data creation unit and a correction unit, but is not limited thereto.
- the data creation unit and the correction unit may be separate elements.
- the data creation unit and the correction unit do not have to be the image processing unit 204, and a processor different from the image processing unit 204 may function as the data creation unit or the correction unit.
- the light intensity of the light source 205 is controlled by adjusting the voltage applied to the LED.
- the present invention is not limited to this, and the light source 205 is configured by an LED group including a large number of LEDs and is lit. You may control by adjusting LED. For example, when switching to the maximum luminous intensity, all LEDs are turned on, and when switching to the intermediate luminous intensity, the total luminous intensity is adjusted by reducing the number of LEDs to be lit to half or less.
- the luminous intensity may be adjusted by arranging an LED having a high luminous intensity and an LED having a luminous intensity lower than that of the LED, and lighting one or both LEDs according to the required luminous intensity. Further, these adjustments and voltage adjustments may be combined.
- the white correction data and the black correction data are created based on the three levels of brightness, maximum brightness, intermediate brightness, and extinction.
- the brightness of the light source can be switched to four or more levels.
- the black correction data and the white correction data may be created based on the image signal of the white reference plate 14 that is configured and irradiated with each light intensity.
- the technique disclosed herein is useful for an image reading apparatus.
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Abstract
画像読取装置(10)は、光源と複数のセンサとを有するセンサモジュール(102)と、白基準板と、シェーディング補正に用いる補正データを作成し、画像信号に補正データを用いてシェーディング補正を行う画像処理部(204)とを備えている。光源は、少なくとも第1の光度と第1の光度よりも低い第2の光度とに切り替えられるように構成されている。画像処理部(204)は、第2の光度で照射された白基準板の画像信号を複数のセンサに取得させることによって中間データを取得し、黒補正データを中間データに基づいて作成し、黒補正データを用いてシェーディング補正を行うことによって、複数のセンサからの画像信号が互いに干渉し合うことに起因する画像の濃度ムラを補正する。
Description
本開示は、対象物の画像を読み取る画像読取装置に関するものである。
特許文献1は、白基準板を備えており、光源を点灯させて白基準板の画像を取得したときのセンサの出力から白基準データを取得する一方、光源を消灯した状態のセンサの出力から黒基準データを取得する画像読取装置を開示している。この画像読取装置は、こうして取得した白基準データ及び黒基準データに基づいてシェーディング補正を行っている。
本開示の画像読取装置は、対象物を照射する光源と、対象物からの反射光を読み取って画像信号を取得する複数のセンサとを有するセンサモジュールと、白色領域を有する基準部材と、シェーディング補正に用いる補正データを作成するデータ作成部と、複数のセンサで取得した画像信号に補正データを用いてシェーディング補正を行う補正部と、を備える。
この構成により、複数のセンサからの画像信号が互いに干渉し合うことによる画像の濃度ムラを低減することができる。
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面及び以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
(開示の背景)
原稿を読み取って画像データを作成するスキャナ等の画像読取装置では、CCD(Charge Coupled Device)やCIS(Contact Image Sensor)等のセンサモジュールの各受光素子のばらつきや、レンズ中心部と周辺部での集光度の差や、光源の光量分布のムラ等により、画素の位置に依存した歪みを生ずる。
原稿を読み取って画像データを作成するスキャナ等の画像読取装置では、CCD(Charge Coupled Device)やCIS(Contact Image Sensor)等のセンサモジュールの各受光素子のばらつきや、レンズ中心部と周辺部での集光度の差や、光源の光量分布のムラ等により、画素の位置に依存した歪みを生ずる。
これに対して、得られた画像データにシェーディング補正を行う画像読取装置が知られている。また、そのような画像読取装置を備えた複合機、複写機等の画像形成装置も知られている。
しかし、複数のセンサが主走査方向に配列され、それぞれの画像信号によって主走査方向に延びる1ラインの画像信号を形成する構成においては、複数のセンサからの出力が互いに干渉し合うことに起因して、画像の濃度ムラが発生する場合がある。このような濃度ムラは、従来のシェーディング補正だけでは十分に補正できない。
そこで、このような問題を解決するために、本開示では、複数のセンサからの出力が互いに干渉し合うことに起因する画像の濃度ムラを低減する画像読取装置を提供する。
(実施の形態1)
[1.構成]
[1-1.複合機]
実施の形態1における画像読取装置10を備える複合機1のハードウェア構成について、図1、図2を用いて説明する。図1は、実施の形態1における複合機1の斜視図である。図2は、実施の形態1における複合機1の断面図である。
[1.構成]
[1-1.複合機]
実施の形態1における画像読取装置10を備える複合機1のハードウェア構成について、図1、図2を用いて説明する。図1は、実施の形態1における複合機1の斜視図である。図2は、実施の形態1における複合機1の断面図である。
複合機1は、メインユニット2と、メインユニット2の上部に搭載された画像読取装置10とを備えている。複合機1は、画像読取装置10によるスキャン機能に加え、その他の機能(例えば、プリント機能、コピー機能、ファクシミリ送受信機能など)を有している。
画像読取装置10は、図1,2に示すように、FB(フラットベッド)型イメージスキャナである。画像読取装置10は、スキャナユニット11と、FBガラス12と、ADFガラス13と、白基準板14と、ADF(Auto Document Feeder)16と、コントローラ100(図5参照)とを有している。
FBガラス12及びADFガラス13は、メインユニット2の上面に設けられている。FBガラス12は、メインユニット2の上面の大部分を占めている。FBガラス12上には、読取対象である原稿Sが載置される。ADFガラス13は、ADF16により給紙される原稿Sを読み取る。
ADF16は、FBガラス12及びADFガラス13を覆うようにして、メインユニット2上に配置されている。ADF16は、原稿Sを自動的に供給する。
スキャナユニット11は、メインユニット2内において、FBガラス12及びADFガラス13の裏面に沿って移動するように構成されている。このスキャナユニット11の移動する方向を副走査方向と称する。FBガラス12とADFガラス13は、副走査方向に並んでいる。スキャナユニット11は、読取対象の画像を取得する。スキャナユニット11は、モータ(図示省略)により駆動され、ガイド(図示省略)に沿って副走査方向に移動する。モータは、コントローラ100に制御されている。スキャナユニット11は、FFC(フレキシブルフラットケーブル)15を介してコントローラ100に接続されている。また、スキャナユニット11は、センサモジュール102(図5参照)を有している。
白基準版14は、補正用データを取得するために用いられる。白基準板14は、メインユニット2の上部であって、FBガラス12とADFガラス13の間に配置されている。白基準板14は、メインユニット2の内方を向くように、即ち、スキャナユニット11と対向するように配置されている。白基準板14は、基準部材の一例である。
FFC15は、内部に信号線を有する通信ケーブルである。FFC15は、スキャナユニット11がその可動範囲内でスムーズに移動できるように、余裕を持った長さと可撓性を有している。
図3は、実施の形態1におけるセンサモジュール102の概略図である。センサモジュール102は、本実施形態では、密着イメージセンサ方式、即ち、CISタイプである。センサモジュール102は、光源205と、複数のセンサ207とを有している。
複数のセンサ207は、副走査方向と直交する主走査方向に配列されている。典型的には、センサ207は、センサICで形成され、例えば、CMOSイメージセンサである。1つのセンサ207には、主走査方向に配列された複数の画素(光電変換部)が含まれている。センサ207の上方には、ロッドレンズアレイ(図示省略)が設けられている。ロッドレンズアレイで集光された光がセンサ207に入射する。
センサ207は、複数のセクタに分割され、受光した光を画像信号に変換し、変換した画像信号をセクタ毎に出力する。つまり、セクタとは、画像信号を一纏まりで出力するセンサ207のグループである。例えば、センサ207の個数が12個であって、3つのセクタに分割されている場合、各セクタには、4個のセンサ207が含まれる。センサ207は、FFC15を介して画像信号をコントローラ100に出力する。
光源205は、典型的にはLEDである。例えば、光源205は、レッド(R)、グリーン(G)、ブルー(B)の3つのLEDで形成される。光源205はLEDに印加する電圧を調整することで光度を切り替えることができる。光源205は、センサモジュール102において主走査方向の一端部(図3の左端)に配置されている。センサモジュール102は、導光体206を有している。光源205からの光は、導光体206を介して上方に向かって、即ち、FBガラス12、ADFガラス13又は白基準板14の方へ光を出射する。光源205及び導光体206は、センサ207の近傍に配置されているので、FBガラス12若しくはADFガラス13上の原稿S又は白基準板14で反射した光は、ロッドレンズアレイを介してセンサ207に入射する。
図4は、実施の形態1における白基準板14の概略図である。白基準板14は、大部分を白色領域31が占めており、後述するデータ取得に用いない部分に基準パターンPが設けられている。白基準板14は、画像読取装置10内では主走査方向に延びている。白基準板14の主走査方向の長さは、少なくともセンサモジュール102(より具体的には、複数のセンサ207の列)よりも長い。白基準板14は、少なくともセンサモジュール102と対向する面に、主走査方向においてセンサモジュール102の全長に亘って白色領域31が広がるように配置されている。さらに、白基準板14に設けられた基準パターンPはホームポジションを示すパターンである。基準パターンPは、画像処理部204(図5参照)が識別可能なパターンであれば、任意のパターンを採用することができる。例えば、基準パターンPは、副走査方向に延びる黒色の線が主走査方向に複数、配列されたものであってもよい。白基準板14は、基準部材の一例である。
[1-2.画像読取装置]
図5は、実施の形態1における画像読取装置10のブロック図である。
図5は、実施の形態1における画像読取装置10のブロック図である。
図5に示すように、画像読取装置10は、スキャナユニット11とコントローラ100を備える。
コントローラ100は、スキャナユニット11の画像の読み取り動作を制御すると共に、スキャナユニット11から出力される画像信号に対して画像処理を行う。コントローラ100は、CPU101と、AFE(Analog Front End Circuit)103と、RAM(Random Access Memory)104と、ROM(Read Only Memory)105とを有している。
AFE103には、スキャナユニット11のセンサモジュール102からの画像信号(アナログ信号)が入力される。AFE103は、アナログ/デジタル変換器及び増幅器等を有している。AFE103は、センサモジュール102からの画像信号を増幅器で増幅し、オフセットを加減算し、アナログ/デジタル変換器でデジタル信号(画像データ)に変換して、CPU101に出力する。
RAM104は、CPU101により取得された画像データを格納する。ROM105は、CPU101での画像処理に必要な所定のプログラムを格納している。
CPU101は、読取制御部201と、DMAC(Direct Memory Access Controller)202と、メモリ203と、画像処理部204とを有している。
読取制御部201は、スキャナユニット11(センサモジュール102を含む)、ADF16及びAFE103の動作を制御する。例えば、読取制御部201は、光源205へ印加する電圧を調整することで光源205の光度を切り替える。また、ADF16にセットされた原稿Sを搬送するためのモータ(図示せず)の駆動も制御する。
画像処理部204は、AFE103から入力された画像信号に画像処理を施す。画像処理部204は、ROM105に格納されているプログラムを読み出し、読み出したプログラムを実行することにより画像処理を実行する。詳しくは後述するが、画像処理部204は、フィルタ処理やシェーディング補正等の様々な画像処理を実行する。画像処理部204は、データ作成部の一例であり、補正部の一例でもある。
DMAC202は、画像処理部204で画像処理して取得した画像信号を転送するデータ転送処理を行う。
メモリ203は、各種データを格納する。例えば、メモリ203には、光源205の印加電圧に対する光度を表すデータが格納されている。また、メモリ203は、シェーディング補正に用いるデータが格納される。
[2.動作]
[2-1.画像読取動作]
画像読取装置10の動作について説明する。図6は、実施の形態1における画像読取装置10の画像読取動作のフローチャートである。
[2-1.画像読取動作]
画像読取装置10の動作について説明する。図6は、実施の形態1における画像読取装置10の画像読取動作のフローチャートである。
画像読取動作は、画像読取装置10の電源がオンにされ、ユーザの操作を受けてスタートする。まず、ステップS1において、画像処理部204は、シェーディング補正に用いる補正データを作成するためのデータを取得する。次に、ステップS2において、画像処理部204は、ステップS1で取得したデータに基づいて、補正データを作成する。その後、ステップS3において、画像処理部204は、原稿の読取を実行する。このとき、画像処理部204は、読み取った画像信号に補正データを用いてシェーディング補正を施す。
[2-2.データ取得処理]
図7は、実施の形態1における画像読取装置10のデータ取得処理のフローチャートである。
図7は、実施の形態1における画像読取装置10のデータ取得処理のフローチャートである。
ユーザがデータ取得の操作を画像読取装置10の操作部(図示省略)を介して行うことによって、データ取得の処理が開始される。
まず、ステップS101において、画像処理部204は、センサモジュール102のホームポジションを検出する。具体的には、画像処理部204は、読取制御部201を介してセンサモジュール102を、メモリ203に記憶されているホームポジションへ移動させる。この位置は、暫定的なホームポジションである。そして、画像処理部204は、センサモジュール102にその位置で画像を取得させ、取得した画像から基準パターンPが検出されるか否かを判定する。基準パターンPが検出された場合は、画像処理部204は、センサモジュール102の現在の位置が正確なホームポジションにあると判定する。基準パターンPが検出されない場合は、画像処理部204は、センサモジュール102を副走査方向の一方側へ移動させ、基準パターンPを探索させる。基準パターンPが検出されたときに、画像処理部204は、ホームポジションの検出を完了する。ただし、センサモジュール102を暫定的なホームポジションから副走査方向の一方側へある程度移動させても基準パターンPが検出されない場合には、画像処理部204は、センサモジュール102を暫定的なホームポジションへ戻し、そこから副走査方向の他方側に向かって基準パターンPの探索を実行させる。画像処理部204は、基準パターンPが検出されるまで、センサモジュール102の副走査方向の他方側への移動を継続する。画像処理部204は、検出されたホームポジションの位置をメモリ203に記憶し、次回のホームポジションの検出においては、メモリ203に記憶したホームポジションを暫定的なホームポジションとして用いる。
次に、ステップS102において、画像処理部204は、読取制御部201を介してセンサモジュール102を、白基準板14の白色領域31と対向する位置へ移動させる。基準パターンPと白色領域31との副走査方向の距離は既知であるので、画像処理部204は、センサモジュール102を、ステップS101で検出したホームポジションに基づいて、白色領域31と対向する位置まで正確に移動させることできる。
センサモジュール102が白色領域31と対向する位置まで移動すると、ステップS103において、画像処理部204は、キャリブレーションを実行する。例えば、画像処理部204は、光源205の点灯時間の設定、AFE103の設定等の初期設定を行う。光源205の点灯時間の設定を行うことによって、複数のセンサ207から出力される画像信号の出力レベルを揃えることができる。
キャリブレーションが完了すると、ステップS104において、画像処理部204はメモリ203から光源205の印加電圧に対する光度を表すデータを読み出して、光源205の光度が最大になる電圧を求め、読取制御部201に該電圧の情報を送信する。読取制御部201は、光源205をオンにして、上記情報に基づいて電圧を調整し、光源205の光度を最大光度に切り替える。最大光度は第1の光度の一例である。
次に、ステップS105において、画像処理部204は、読取制御部201を介して、最大光度の光源205により白基準板14を照射し、白基準板14の画像を取得する。すなわち、画像処理部204は、最大光度で照射された白基準板14から反射された光をセンサ207で受光させ、受光した光を画像信号に変換する。このときの画像信号に基づく画像データ、即ち白データは、最大光度の画像データであるため、濃淡レベル(光量)が最も薄い白色の、センサ207の出力レベルを表している。画像処理部204は、この白データを白補正データとして、メモリ203に保存する。
続いて、ステップS106において、画像処理部204は、メモリ203から光源205の印加電圧に対する光度を表すデータを読み出して、光源205の光度が最大光度の半分以下でかつ消灯しない程度の光度(以下、中間光度とする)になる電圧を求め、読取制御部201に該電圧の情報を送信する。読取制御部201は、該情報に基づいて、光源205に印加する電圧を低下させ、光源205の光度を中間光度に切り替える。中間光度は第2の光度の一例である。
次に、ステップS107において、画像制御部204は、中間光度に切り替えられた光源205で白基準板14を照射し、白基準板14の画像を取得する。このとき、被写体は白色であるものの、光源205の光度が中間光度に切り替えられている。そのため、このときの画像データは、最大光度の場合の出力レベルよりも、濃淡レベルが濃い比較的黒色に近い色の、センサ207の出力レベルを表している。画像処理部204は、この画像データを中間データとして、メモリ203に保存する。
中間データの取得が完了すると、ステップS108において、画像処理部204は、光源205を消灯した状態(光源OFF)で画像を取得する。光源205が消灯しているので、センサ207には、少なくとも光源205からの光(即ち、光源205から出射して、被写体で反射した光)は入射していない。つまり、このときの画像データは、濃淡レベルの最も濃い黒色の、センサ207の出力レベルを表すものである。画像処理部204は、この画像データを黒データとして、メモリ203に保存する。
[2-3.補正データ作成処理]
画像処理部204は、シェーディング補正の黒基準となる黒補正データを、データ取得処理で取得された黒データ及び中間データから作成する。黒データ及び中間データを用いて黒補正データを作成することによって、詳しくは後述するクロストークに起因する濃度ムラの影響を低減することができる。
画像処理部204は、シェーディング補正の黒基準となる黒補正データを、データ取得処理で取得された黒データ及び中間データから作成する。黒データ及び中間データを用いて黒補正データを作成することによって、詳しくは後述するクロストークに起因する濃度ムラの影響を低減することができる。
複数のセンサ207からの画像信号がその伝送路において互いに干渉し合い(クロストーク)、画像信号にノイズが発生する場合がある。特に、センサ207のように、FFC15を介して画像信号を出力させる構成においては、FFC15の折り曲げによってクロストークが発生し易くなる。
図8はセンサ207の出力レベルの一例を示す図である。図8において、一点鎖線M2はクロストークが無い場合であり、実線M1はクロストークが有る場合である。図8の縦軸は、センサ207の出力レベルを表し、横軸は、センサ207の各画素の主走査方向の位置を表している。例えば、反射率が均一な被写体を撮像した場合の画素ごとの出力レベルは、クロストークが無い場合には、画素間の個体差が無いと仮定すれば、図8の一点鎖線M2で示すように実質的に一定となる。しかし、クロストークが発生すると、図8の実線M1で示すように、画素ごとの出力レベルは、各セクタ内で変化するようになる。例えば、図8に示すように、各セクタ内の画素ごとの出力レベルは、セクタの一端側から他端側に向かって線形的に大きくなる。さらに、各セクタ内で画素ごとの出力レベルに差が生じると、セクタが切り替わる部分で出力レベルに段差が生じるようになる。
図9Aは、原稿Sの画像を示す図である。図9Bは、従来のシェーディング補正後の読取画像を示す図である。図9Cは、シェーディング補正後の読取画像を示す図である。
図9Aは、原稿Sの画像例を示す。図9Bは、原稿Sの画像を読み取った後に従来のシェーディング補正を行った読取画像を示す。図9Bに示すように、クロストークによるノイズが発生すると、読取画像において、濃度ムラが発生する。図9Bの読取画像においては、センサ207のセクタの境界に相当する部分に濃度ムラが発生している。
また、図10は、濃淡レベルに対するセンサ207の出力レベルの関係を示すグラフである。センサ207の各画素は、光量に応じた電圧の信号を出力する。光量に応じた電圧の変化は、センサ207の特性に依存する。例えば、光量に応じて電圧が線形的に変化する場合、電圧の理想的な変化は一点鎖線L1に示すようになる。しかしながら、クロストークに起因するノイズ(以下、「干渉ノイズ」という)が出力信号に重畳されると、電圧の変化は実線L2に示すような態様となる。つまり、濃淡レベルが最も濃い黒の場合には出力レベルが小さいため、干渉ノイズもほとんど現れない。しかしながら、濃淡レベルが黒から少し薄くなると、センサ207の出力レベルが上昇し、それに伴い、干渉ノイズも大きくなる。
従来の典型的なシェーディング補正では、光源205を消灯させた状態(点A)で画像データを取得し、それを黒基準となる黒補正データとする。また、光源205を点灯させた状態(点B)で白色の画像データを取得し、それを白基準となる白補正データとする。このようにして取得された黒補正データ及び白補正データを用いてシェーディング補正が行われることによって、画素ごとのオフセットや画素ごとのゲイン(ダイナミックレンジ)が補正される。ところが、光源205を消灯させた状態での画像信号には、干渉ノイズの影響が現れ難い。そのため、点Aと点Bにおける画像データを用いてシェーディング補正を行うと、実際のセンサ207の出力特性とは異なる、二点鎖線L3で示すような特性に基づいてシェーディング補正を行うことになってしまい、シェーディング補正を適切に行うことができない。
そこで、本開示の画像読取装置10は、光源205を消灯させた状態の黒データと光源205の光度を中間光度にした中間データとを用いることによって黒補正データを作成する。
図11は、実施の形態1における画像読取装置10の補正データ作成処理の前段のフローチャートである。図12は、実施の形態1における画像読取装置10の補正データ作成処理の後段のフローチャートである。図13は、各セクタにおける差分値の回帰直線を示す図である。
以下の説明では、センサ207のセクタの個数を3個、画素の個数をn個とする。また、セクタをSi(i=0~2)、画素をXj(j=0~n-1)で表す。セクタS0は、センサ207において主走査方向の一端に位置するセクタであり、セクタS1は、セクタS0に隣接するセクタであり、セクタS2は、セクタS1に隣接し且つセンサ207において主走査方向の他端に位置するセクタである。画素については、画素X0は、センサ207において主走査方向の一端の画素であり、画素番号jが大きくなるにつれて主走査方向の他端側の画素となり、画素Xn-1は、センサ207において主走査方向の他端の画素である。
ステップS201において、画像処理部204は、画素番号jを0にセットする。また、ステップS202において、画像処理部204は、セクタ番号iを0にセットする。
次に、ステップS203において、画像処理部204は、各セクタにおいて後述の差分値の演算を行う領域(ウインドウ)を設定する。詳しくは、図8に示すように、各セクタにおいて、主走査方向の一端部と他端部とにウインドウを設定する。各ウインドウの幅は、所定の個数の画素が含まれるように設定される。図8において、セクタS0においては、主走査方向の一端部に開始ウインドウR1、他端部に終了ウインドウR2が設定される。同様に、セクタ1においては、主走査方向の一端部に開始ウインドウR3、他端部に終了ウインドウR4が設定される。また、セクタ2においては、主走査方向の一端部に開始ウインドウR5、他端部に終了ウインドウR6が設定される。
ステップS204において、画像処理部204は、画素Xjがウインドウ内に含まれているか否かを判定する。例えば、ステップS201を経て直後は、j=0なので、画素Xjは、セクタS0の開始ウインドウR1内に含まれる。
画素Xjがウインドウ外である場合には、画像処理部204は、ステップS205において画素番号jをインクリメントして、ステップS204の処理を再び実行する。つまり、画像処理部204は、次の画素Xjがウインドウ内に含まれるかを判定する。
一方、画素Xjがウインドウ内である場合には、画像処理部204は、ステップS206において、中間データの画素Xjの出力レベルK2jと黒データの画素Xjの出力レベルK1jとの差分値(K2j-K1j)を求め、求めた差分値をメモリ203に保存する。
その後、ステップS207において、画像処理部204は、画素XjがセクタSiにおける最終画素であるか否かを判定する。画素Xjが最終画素でない場合には、画像処理部204は、ステップS205において画素番号jをインクリメントして、ステップS204の処理を再び実行する。
一方、画素Xjが最終画素である場合には、画像処理部204は、ステップS208において、セクタSiの差分値の回帰直線を求める。具体的には、画像処理部204は、図13に示すように、セクタSiの開始ウインドウに含まれる画素の差分値及び終了ウインドウに含まれる画素の差分値の回帰直線yi(x)=ai×x+bi(x:セクタ内での画素位置)、yi:差分値、i:セクタ番号、ai:回帰直線係数(傾き)、bi:回帰直線係数(定数項))を求める。画像処理部204は、求めた回帰直線計数ai,biをメモリ203に格納する。図13においては、点線y0はセクタS0の回帰直線、実線y2はセクタS1の回帰直線、一点鎖線y3はセクタS2の回帰直線を示す。
次に、ステップS209において、画像処理部204は、セクタ番号iが「2」より小さいか否かを判定する。セクタ番号iが「2」より小さい場合には、画像処理部204は、ステップS210においてセクタ番号iをインクリメントして、ステップS203の処理を再び実行する。つまり、回帰直線の算出を行ったセクタSiが最後のセクタ(即ち、セクタS2)でない限り、セクタSiを次のセクタSi+1に変更して、回帰直線の算出を繰り返す。
一方、セクタ番号iが「2」以上の場合、即ち、セクタ番号が2の場合には、画像処理部204は、補正データの作成の前段の処理を終了する。
続いて、画像処理部204は、補正データの作成の後段の処理を実行する。詳しくは、画像処理部204は、ステップS211において、図13に示すように、メモリ203に格納されているセクタS0、セクタS1及びセクタS2の3つの回帰直線y0~y2のうち、最小値となる最小差分値yminを求める(ymin=min(yi))。すなわち、各セクタの回帰直線における最小値のうち、3つのセクタで最も小さい最小値が最小差分値yminとなる。
次に、画像処理部204は、ステップS212において、画素番号jを0にセットする。続いて、画像処理部204は、ステップS213において、セクタ番号iを0にセットする。
そして、画像処理部204は、ステップS214において、最小差分値yminを用いて、黒データの画素Xjの出力レベルK1jを補正して黒補正データを求める。具体的には、黒補正データの画素Xjの補正値Kjは、以下の式で表される。
Kj=K1j+(yi(x)-ymin)
次に、画像処理部204は、ステップS215において、画素XjがセクタSiにおける最終画素であるか否かを判定する。画素Xjが最終画素でない場合には、画像処理部204は、ステップS216において画素番号jをインクリメントして、ステップS214の処理を再び実行する。
次に、画像処理部204は、ステップS215において、画素XjがセクタSiにおける最終画素であるか否かを判定する。画素Xjが最終画素でない場合には、画像処理部204は、ステップS216において画素番号jをインクリメントして、ステップS214の処理を再び実行する。
一方、画素Xjが最終画素である場合には、画像処理部204は、ステップS217において、セクタ番号iが「2」より小さいか否かを判定する。セクタ番号iが「2」より小さい場合には、画像処理部204は、ステップS218においてセクタ番号iをインクリメントして、ステップS214の処理を再び実行する。つまり、黒補正データの算出を行ったセクタSiが最後のセクタ(即ち、セクタS2)でない限り、セクタSiを次のセクタSi+1に変更して、黒補正データの算出を繰り返す。
一方、セクタ番号iが「2」以上の場合、即ち、セクタ番号が2の場合には、画像処理部204は、補正データの作成の後段の処理を終了する。
このように、画像処理部204は、各セクタの差分値yi(x)から最小差分値yminを減算した値を、黒データの出力レベルK1jに加算して黒補正データの補正値Kjを求める。
[2-4.読取処理]
黒補正データ及び白補正データが求められると、画像処理部204は、読取処理を行う。具体的には、画像処理部204は、読取制御部201を介してセンサモジュール102を移動させ、原稿Sの画像の読取動作を実行させる。画像処理部204は、読み取られた画像に対して、黒補正データ及び白補正データを用いてシェーディング補正を行う。
黒補正データ及び白補正データが求められると、画像処理部204は、読取処理を行う。具体的には、画像処理部204は、読取制御部201を介してセンサモジュール102を移動させ、原稿Sの画像の読取動作を実行させる。画像処理部204は、読み取られた画像に対して、黒補正データ及び白補正データを用いてシェーディング補正を行う。
ステップS105で取得した黒データは、それ自体の出力レベルが非常に小さいため、黒データに含まれる干渉ノイズも非常に小さい(図10の点A参照)。一方、中間データは、黒データよりも濃淡レベルが薄い側のデータであって、出力レベルが大きいため、中間データには、干渉ノイズが現れている(図10の点C参照)。中間データを用いて黒データを補正することで、干渉ノイズを含んだ黒補正データを作成することができる。
中間データは、光源205を点灯させているものの、光度を中間光度まで低下させているため、中間光度で照射された白基準板14の反射光に起因する出力は十分に低く、出力の大部分に干渉ノイズを含むものである。また、中間光度は最大光度の半分以下でかつ消灯しない程度にまで低下させた光度であるため、中間光度で照射された白基準板14からの反射光に起因する出力は、黒データの出力よりも大きいものの、十分に小さい。そのため、中間データの出力レベルと黒データの出力レベルとの差分値(K2j-K1j)は、概ね、干渉ノイズであるとみなすことができる。本開示では、差分値(K2j-K1j)を線形回帰したり、セクタごとの差分値(K2j-K1j)のオフセットを補正したりしているが、原理的には、黒データに差分値(K2j-K1j)を加算することによって、干渉ノイズを含んだ黒補正データが作成される。つまり、図10における点A’のデータが作成される。
こうして作成された干渉ノイズを含んだ黒補正データ(図10の点A’)と、元々干渉ノイズを含んだ白補正データ(図10の点B)とを用いてシェーディング補正を行うことによって、干渉ノイズを含んだセンサ207の実際の出力に即したシェーディング補正を行うことができる。その結果、図9Cに示すように、読取画像のうちセンサ207のセクタの境界に相当する部分の濃度ムラが低減され、図9Aの原稿Sの画像に近い読取画像が得られる。
尚、画像処理部204は、複数の原稿Sの画像を連続的に読み取る場合には、白データ、中間データ及び黒データの取得は、それぞれの原稿Sの画像の読取を行うたびにその読取前に実行する。そして、各原稿Sの画像データのシェーディング補正は、全ての読取の前に毎回取得される白データ、中間データ及び黒データから黒補正データ及び白補正データを作成して、実行される。
[3.まとめ]
本開示の画像読取装置10は、FBガラス12及びADFガラス13上の対象物を照射する光源205と、対象物からの反射光を読み取って画像信号を取得する複数のセンサ207とを有するセンサモジュール102と、白基準板14と、シェーディング補正に用いる補正データを作成し、複数のセンサ207で取得した画像信号に補正データを用いてシェーディング補正を行う画像処理部204とを備える。複数のセンサ207は、所定の主走査方向に配列され、それぞれの画像信号によって主走査方向に延びる1ラインの画像信号を形成するように構成され、光源205は、少なくとも最大光度と最大光度よりも低い中間光度とに切り替えられるように構成されている。画像処理部204は、中間光度で照射された白基準板14の画像信号を複数のセンサ207に取得させることによって中間データを取得し、シェーディング補正の黒基準となる黒補正データを中間データに基づいて作成し、黒補正データを用いてシェーディング補正を行うことで複数のセンサ207からの画像信号が互いに干渉し合うことに起因する画像の濃度ムラを補正する。
本開示の画像読取装置10は、FBガラス12及びADFガラス13上の対象物を照射する光源205と、対象物からの反射光を読み取って画像信号を取得する複数のセンサ207とを有するセンサモジュール102と、白基準板14と、シェーディング補正に用いる補正データを作成し、複数のセンサ207で取得した画像信号に補正データを用いてシェーディング補正を行う画像処理部204とを備える。複数のセンサ207は、所定の主走査方向に配列され、それぞれの画像信号によって主走査方向に延びる1ラインの画像信号を形成するように構成され、光源205は、少なくとも最大光度と最大光度よりも低い中間光度とに切り替えられるように構成されている。画像処理部204は、中間光度で照射された白基準板14の画像信号を複数のセンサ207に取得させることによって中間データを取得し、シェーディング補正の黒基準となる黒補正データを中間データに基づいて作成し、黒補正データを用いてシェーディング補正を行うことで複数のセンサ207からの画像信号が互いに干渉し合うことに起因する画像の濃度ムラを補正する。
この構成によれば、光源205の光度を中間光度に低下させた状態での画像信号を取得することによって中間データを取得するので、中間データは、或る程度の干渉ノイズを含む。そして、中間データに基づいて黒補正データを作成することによって、干渉ノイズを含んだ黒補正データを作成することができる。このようにして作成された黒補正データを用いてシェーディング補正を行うことによって、画像信号が互いに干渉し合うことに起因する画像の濃度ムラを補正する。
さらに、画像処理部204は、中間光度で照射された白基準板14の画像信号から中間データを取得している。そのため、画像読取装置10に、中間データを取得するための基準部材を別途設ける必要がなく、画像読取装置10の構成を簡易にすることができる。
また、画像処理部204は、光源205を消灯させた状態で複数のセンサ207の出力に基づいて黒データを取得し、黒データ及び中間データに基づいて黒補正データを作成する。
この構成によれば、黒データは、中間データよりも濃淡レベルが濃い黒のデータである。しかしながら、黒データは、濃淡レベルが濃いために、その出力レベル自体が小さく、含まれる干渉ノイズも小さい。つまり、黒データは、濃淡レベルが濃い黒のデータであるものの、干渉ノイズが適切に現れていない。一方、中間データは、濃淡レベルが基準レベルよりも薄いものの、或る程度の干渉ノイズを含んでいる。そこで、黒データ及び中間データに基づいて(例えば、黒データを中間データで補正して)黒補正データを作成することによって、濃淡レベルが濃く且つ干渉ノイズを含んだ黒補正データを作成することができる。
さらに、画像処理部204は、最大光度で照射された白基準板14の画像信号を複数のセンサ207に取得させることによって白データを取得し、シェーディング補正の白基準となる白補正データを白データに基づいて作成し、黒補正データ及び白補正データを用いてシェーディング補正を行う。
この構成によれば、白データには、干渉ノイズが含まれており、白補正データにも干渉ノイズが含まれることになる。そのため、干渉ノイズが含まれる黒補正データと干渉ノイズが含まれる白補正データとでシェーディング補正が行われるので、センサ207の実際の出力に即した適切なシェーディング補正を行うことができる。
また、中間光度は、最大光度の半分以下である。
この構成によれば、中間光度で照射された白基準板14の画像信号から作成される中間データとして、ノイズをある程度含みつつも、濃淡レベルの濃い黒色に近いデータを取得することができる。
さらに、光源205の光度は、光源205に印加される電圧が制御されることによって切り替えられる。
この構成によれば、光源205として多数のLEDを用いることなく光度を調整することができ、センサモジュール102の構成を簡易にすることができる。
また、画像処理部204は、複数の原稿Sの画像を連続的に読み取る場合に、複数の原稿Sのそれぞれの画像の読取のたびに白データ、中間データ及び黒データを取得する。
白データ、中間データ及び黒データの取得は特にユーザによる操作が必要で無いため、複数の原稿Sの画像の読み取りのたびに行ったとしても、長時間を要しない。こうすることによって、温度特性等の経時的なシェーディングの変化も補正することができる。
(その他の実施形態])
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
尚、実施の形態1について、以下のような構成としてもよい。
例えば、実施の形態1では、複数のセンサ207を3つのセクタに分割する場合について説明したが、セクタの分割数に限定は無い。
また、実施の形態1では、板状の白基準板14により基準部材を構成する場合について説明したが、本開示はこれに限られず白基準板14を筐体と一体に設ける等、他の構成により実現しても良い。
さらに、スキャナユニット11は、FFC15を介してコントローラ100に接続されているが、これに限られるものではない。スキャナユニット11とコントローラ100とを接続する配線は、任意の通信ケーブルを採用することができる。例えば、スキャナユニット11とコントローラ100とを、FPC(Flexible Printed Circuits)等で接続してもよい。
また、実施の形態1のフローチャートを所期の目的を達成できる限りにおいて、ステップの順番は任意に入れ替えることができ、さらには、幾つかのステップを並列に処理することもできる。例えば、キャリブレーション、白データの取得、中間データの取得、黒データの取得等の順番を入れ替えてもよい。また、以上の説明では、データの取得(ステップS1)を完了した後に、補正データの作成(ステップS2)を行っているが、データの取得中であって、白データが取得できた時点で(例えば、中間データを取得する前に)補正データの作成(ステップS2)を行ってもよい。
さらに、実施の形態1では、画像処理部204がデータ作成部及び補正部の機能を果たしているが、これに限られるものではない。データ作成部と補正部とは、別々の要素であってもよい。また、データ作成部及び補正部は、画像処理部204である必要は無く、画像処理部204とは別のプロセッサがデータ作成部として、又は補正部として機能してもよい。
また、実施の形態1では、光源205の光度をLEDに印加する電圧を調整することにより制御していたが、これに限らず、光源205を多数のLEDから成るLED群により構成し、点灯させるLEDを調整することにより制御してもよい。例えば、最大光度に切り替える際はLEDを全て点灯させ、中間光度に切り替える際は点灯させるLEDの個数を半分以下にすることで全体の光度を調整する。また、光度の高いLEDと該LEDよりも光度の低いLEDとを配置し、必要な光度に応じて一方又は両方のLEDを点灯させることで光度を調整してもよい。さらに、それらの調整と電圧による調整とを組み合わせてもよい。
さらに、実施の形態1では、最大光度、中間光度、消灯の3段階の光度に基づいて、白補正データ及び黒補正データを作成したが、光源の光度を4段階以上の光度に切り替えられるように構成し、それぞれの光度で照射された白基準板14の画像信号に基づいて黒補正データ及び白補正データを作成してもよい。
以上説明したように、ここに開示された技術は、画像読取装置について有用である。
1 複合機
2 メインユニット
10 画像読取装置
11 スキャナユニット
12 FBガラス
13 ADFガラス
14 白基準板(基準部材)
15 FFC
16 ADF
31 白色領域
100 コントローラ
101 CPU
102 センサモジュール
103 AFE
104 RAM
105 ROM
201 読取制御部
202 DMAC
203 メモリ
204 画像処理部(データ作成部、補正部)
205 光源
206 導光体
207 センサ
S 原稿
2 メインユニット
10 画像読取装置
11 スキャナユニット
12 FBガラス
13 ADFガラス
14 白基準板(基準部材)
15 FFC
16 ADF
31 白色領域
100 コントローラ
101 CPU
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201 読取制御部
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203 メモリ
204 画像処理部(データ作成部、補正部)
205 光源
206 導光体
207 センサ
S 原稿
Claims (6)
- 対象物の画像を読み取る画像読取装置であって、
対象物を照射する光源と、対象物からの反射光を読み取って画像信号を取得する複数のセンサとを有するセンサモジュールと、
白色領域を有する基準部材と、
シェーディング補正に用いる補正データを作成するデータ作成部と、
前記複数のセンサで取得した画像信号に前記補正データを用いてシェーディング補正を行う補正部と、を備え、
前記複数のセンサは、所定の主走査方向に配列され、それぞれの画像信号によって前記主走査方向に延びる1ラインの画像信号を形成するように構成され、
前記光源は、少なくとも第1の光度と前記第1の光度よりも小さい第2の光度とに切り替えられるように構成されており、
前記データ作成部は、前記第2の光度で照射された前記基準部材の白色領域の画像信号を前記複数のセンサに取得させることによって中間データを取得し、シェーディング補正の黒基準となる黒補正データを前記中間データに基づいて作成し、
前記補正部は、前記黒補正データを用いてシェーディング補正を行うことで前記複数のセンサからの画像信号が互いに干渉し合うことに起因する画像の濃度ムラを補正する
ことを特徴とする画像読取装置。 - 請求項1に記載の画像読取装置において、
前記データ作成部は、前記光源を消灯させた状態で前記複数のセンサに画像信号を取得させることによって黒データを取得し、前記黒データと前記中間データとに基づいて、前記黒補正データを作成する
ことを特徴とする画像読取装置。 - 請求項1又は2に記載の画像読取装置において、
前記データ作成部は、前記第1の光度で照射された前記基準部材の白色領域の画像信号を前記複数のセンサに取得させることによって白データを取得し、シェーディング補正の白基準となる白補正データを前記白データに基づき作成する
ことを特徴とする画像読取装置。 - 請求項1~3のいずれか1つに記載の画像読取装置において、
前記第2の光度は、前記第1の光度の半分以下である
ことを特徴とする画像読取装置。 - 請求項1~4のいずれか1つに記載の画像読取装置において、
前記光源の光度は、前記光源に印加される電圧が調整されることによって切り替えられる
ことを特徴とする画像読取装置。 - 請求項3に記載の画像読取装置において、
前記データ作成部は、複数の対象物の画像を連続的に読み取る場合には、複数の対象物のそれぞれの画像の読取のたびに前記白データ、前記中間データ及び黒データを取得する
ことを特徴とする画像読取装置。
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