(57)【要約】【課題】  良好なシェーディング補正データを生成することが可能な画像読取り装置を提供する。【解決手段】  一次元ラインセンサ２１０による基準白板からの複数ラインの読取りデータに基づきデジタル的なシェーディング補正データを取得し、前記一次元ラインセンサによる原稿画像の読取り時には、前記シェーディング補正データにより読取りデータを補正するシェーディング補正回路２００を備えた画像読取り装置において、前記シェーディング補正回路２００は、所定値１と各画素のシェーディング補正データから各画素（Ｎ）の所定値１＿Ｎを求める画素所定値算出手段２０５、シェーディング補正データ記憶手段２０４、基準白板読取りデータとシェーディング補正データとの差分値を検出する差分値検出手段２０１、この差分値と所定値１＿Ｎを比較する差分値比較手段２０２、シェーディング補正データを演算する補正データ演算手段２０３を持ち、前記差分値比較手段２０２の結果に従ってシェーディング補正データを演算し、シェーディング補正データを生成する。【選択図】  図２
2004254282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次元ラインセンサによる基準白板からの複数ラインの読取りデータに基づきデジタル的なシェーディング補正データを取得し、前記一次元ラインセンサによる原稿画像の読取り時には、前記シェーディング補正データにより読取りデータを補正するシェーディング補正回路を備えた画像読取り装置において、
前記シェーディング補正回路は、所定値１と各画素のシェーディング補正データから各画素（Ｎ）の所定値１＿Ｎを求める画素所定値算出手段と、前記シェーディング補正データを記憶するシェーディング補正データ記憶手段と、基準白板読取りデータとシェーディング補正データとの差分値を検出する差分値検出手段と、該差分値と前記所定値１＿Ｎを比較する差分値比較手段と、前記シェーディング補正データを演算する補正データ演算手段とを備え、
前記差分値比較手段の結果に従ってシェーディング補正データを演算し、シェーディング補正データを生成することを特徴とする画像読取り装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像読取り装置において、前記画素所定値算出手段は、所定値２と各画素のシェーディング補正データから各画素（Ｎ）の所定値２＿Ｎを求め、前記差分値比較手段は、前記所定値１＿Ｎとの比較に加え、前記所定値２＿Ｎとも比較し（所定値１＿Ｎ＝＜所定値２＿Ｎ）、前記所定値２＿Ｎとの比較結果により、基準白板読取りデータを異常データとしてシェーディング補正データ演算から除外することを特徴とする画像読取り装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の画像読取り装置において、前記シェーディング補正データの生成に際し、所定値との比較結果によりシェーディング補正データを変化させるステップ量を所定ライン数により変えることを特徴とする画像読取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルコピー、ファクシミリ、スキャナ等に用いられる画像読取り装置に関するもので、特にＣＣＤ等のイメージセンサを用いる画像読取り装置において、読取りデータのばらつき等のシェーディング特性を補正するためのシェーディング補正技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、デジタルコピー、ファクシミリ、スキャナ等の画像読取り装置では、イメージセンサで原稿を読取る場合、イメージセンサを構成する複数の画素（光電変換素子）の感度ばらつきや、レンズ系による収束差、あるいは原稿を照明する光源の照度むら等のために、同一濃度の原稿を読取った場合でも、その出力レベルにばらつきが生じて均一な読取りレベルとはならない。
このような各画素の読取りレベルばらつきを電気的に補正するために、シェーディング補正が行われる。シェーディング補正の方式としては、下記に示す技術が広く知られている。
原稿搭載部の近傍に配置された基準白板を実際の原稿読取り処理に先立って照明し、その反射光を読取って各画素のシェーディング補正データとして記憶する。原稿読取りの際は、読取られた各画素の画像データを、記憶してあるシェーディング補正データをもとに、同一濃度原稿を読取ったときに各画素のデータレベルが同一レベルになるよう以下のような補正を行う。
Ｄｓｈ（Ｉ）＝２５５×Ｄ（Ｉ）／Ｄｗ（Ｉ）
Ｉ：主走査画素Ｎｏ、Ｄ（Ｉ）：読取データ、Ｄｗ（Ｉ）：シェーディング補正データ、Ｄｓｈ（Ｉ）：シェーディング補正後データ
上記シェーディング補正を精度良く行うためには、基準白板を読取って得るシェーディング補正データを真のレベルに対してノイズが少ないものにしなければならない。例えば、シェーディング補正データのノイズが大きい場合は、そのシェーディング補正データにより補正される読取り画像データは、シェーディング補正データのノイズの影響を受けたものとなってしまう。
【０００３】
このような不具合を解決するために従来は、特許文献１や特許文献２などに示されるように、基準白板の複数ラインデータをもとにシェーディング補正データを生成することで、ノイズの影響を最小限に抑える構成となっていることが多い。
基準白板の複数ラインデータをもとにシェーディング補正データを生成する方法は、上記公報のように複数ラインデータの単純平均で生成する方法も知られているが、平均を行うのに必要なデータ記憶容量が大きく、高コストな回路となるため、データ記憶容量を抑えて低コストで実現可能な重み付け平均（以後重加算平均とする）でシェーディング補正データを生成する方が一般的である。重加算平均では１ライン分の記憶容量を持てば良い。
Ｄｗ（Ｉ，１）＝｛Ｄ（Ｉ，１）×（ｋ−１）｝／ｋ：１ライン目
Ｄｗ（Ｉ，Ｎ）＝｛Ｄ（Ｉ，Ｎ）＋（ｍ−１）×Ｄｗ（Ｉ，（Ｎ−１））｝／ｍ：２ライン目以降
ｋ，ｍ：重加算係数、Ｉ：主走査画素Ｎｏ、Ｎ：基準白板ラインＮｏ
【特許文献１】特開平０５−１１０８４８号公報
【特許文献２】特開平１１−２８９４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この重加算平均による方法であるが、多くの装置を作る中で、以下のような不具合点がわかってきた。まず、読取データ（Ｄ）：８ビット／画素（データ：０〜２５５）として、シェーディング補正データの記憶容量（Ｄｗ）：８ビット／画素、重加算係数（ｍ）：８とした場合、演算結果を四捨五入まるとすると、Ｄｗ（Ｎ）はＤｗ（Ｎ−１）に対してＤ（Ｎ）が−４〜＋３の間は値が変化しない。そのため、白レベル基準データのノイズばらつき幅が重加算係数に対して小さい場合、意図するノイズの平均化は行われない（例えば白レベル基準データのノイズが±２の幅とするとＤｗは演算結果のまるめでＤの平均化は行われない）。よって重加算係数は装置のノイズ量に合わせて選ぶ必要がある。
また、上記は白レベル基準データの記憶容量（Ｄｗ）を８ビット／画素としたが、より高い精度を求めＤｗを１２ビット／画素として１／１６の桁まで記憶できる場合で、ノイズを±２の幅として＋２のノイズが入力された時を考えると、重加算係数が８の場合はＤｗは１／４と最小ビットの１／１６の４倍の変化となるが、重加算係数が１６の場合は１／８と２倍の変化になり、重加算係数が１６の方がノイズの少ないＤｗを生成できる。よって装置の記憶容量に合わせて良好なＤｗを生成できる重加算係数を選ぶ必要がある。
即ち、良好なシェーディング補正データを生成するには、重加算係数は装置記憶容量や装置ノイズ量によって最適な係数を選択することが求められるが、そのために、様々な条件の装置で使用できるよう重加算係数選択を多く持つとハード量が増大し、装置条件に合わせて係数を変えたものを用意すると、設計工数増加や部品品種増大となり好ましくない。また、重加算係数は演算の容易さから、２の乗数が一般的であり、係数選択自由度も高くない。
また従来技術では、基準白板読取りデータは、イメージセンサを構成する複数の画素（光電変換素子）の感度ばらつきや、レンズ系による収束差、あるいは原稿を照明する光源の照度むら等のために、データレベルの差が大きく、単一の所定値が必ずしも各画素で良好な所定値とはならないという欠点を持っていた。
本発明は上記の背景に鑑みてなされたものであり、良好なシェーディング補正データを生成することが可能な画像読取り装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、一次元ラインセンサによる基準白板からの複数ラインの読取りデータに基づきデジタル的なシェーディング補正データを取得し、前記一次元ラインセンサによる原稿画像の読取り時には、前記シェーディング補正データにより読取りデータを補正するシェーディング補正回路を備えた画像読取り装置において、前記シェーディング補正回路は、所定値１と各画素のシェーディング補正データから各画素（Ｎ）の所定値１＿Ｎを求める画素所定値算出手段と、前記シェーディング補正データを記憶するシェーディング補正データ記憶手段と、基準白板読取りデータとシェーディング補正データとの差分値を検出する差分値検出手段と、該差分値と前記所定値１＿Ｎを比較する差分値比較手段と、前記シェーディング補正データを演算する補正データ演算手段とを備え、前記差分値比較手段の結果に従ってシェーディング補正データを演算し、シェーディング補正データを生成する装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明では、請求項１記載の画像読取り装置において、前記画素所定値算出手段は、所定値２と各画素のシェーディング補正データから各画素（Ｎ）の所定値２＿Ｎを求め、前記差分値比較手段は、所定値１＿Ｎとの比較に加え、所定値２＿Ｎとも比較し（所定値１＿Ｎ＝＜所定値２＿Ｎ）、所定値２＿Ｎとの比較結果で、基準白板読取りデータを異常データとしてシェーディング補正データ演算から除外する画像読取り装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明では、請求項１または２記載の画像読取り装置において、シェーディング補正データの生成に際し、所定値との比較結果によりシェーディング補正データを変化させるステップ量を所定ライン数で変える画像読取り装置を主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
以上説明したように、請求項１記載の画像読取り装置では、シェーディング補正回路は、所定値１と各画素のシェーディング補正データから各画素（Ｎ）の所定値１＿Ｎを求める画素所定値算出手段、シェーディング補正データ記憶手段、基準白板読取りデータとシェーディング補正データとの差分値を検出する差分値検出手段、この差分値と所定値１＿Ｎを比較する差分値比較手段、シェーディング補正データを演算する補正データ演算手段を持ち、前記差分値比較手段の結果に従ってシェーディング補正データを演算し、シェーディング補正データを生成することで、各画素で良好な所定値１＿Ｎを用いることができ、良好なシェーディング補正データを生成することができる。
請求項２記載の画像読取り装置では、前記画素所定値算出手段は、所定値２と各画素のシェーディング補正データから各画素（Ｎ）の所定値２＿Ｎを求め、前記差分値比較手段は、所定値１＿Ｎとの比較に加え、所定値２＿Ｎとも比較し（所定値１＿Ｎ＝＜所定値２＿Ｎ）、所定値２＿Ｎとの比較結果で、基準白板読取りデータを異常データとしてシェーディング補正データ演算から除外することで、各画素で良好な所定値２＿Ｎを用いることができ、ゴミなどの影響を受けた異常読取りデータをシェーディング補正データ演算から除外することができる。
請求項３記載の画像読取り装置では、シェーディング補正データの生成に際し、所定値との比較結果によりシェーディング補正データを変化させるステップ量を所定ライン数で変えることで、ハード量の増加を抑えて、ゴミなどの影響を受けた読取りデータによる誤判断やシェーディング補正データ生成に必要なライン数の増加を防ぎ、装置の基準白板ライン数で良好なシェーディング補正データを生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係わる画像読取り装置の構成図である。本画像読取り装置は、シェーディングデータ生成用の基準白板１０１、ランプ１０２、第１ミラーが搭載される第１キャリッジ１０３、第２、第３ミラーが搭載される第２キャリッジ１０４、原稿を搭載するコンタクトガラス１０５、原稿画像をＣＣＤイメージセンサ上に縮小結像させるレンズユニット１０６、ＣＣＤイメージセンサを搭載したＳＢＵ１０７、第１、第２キャリッジ１０３、１０４を駆動するスキャナモータ１０８、スキャナホームポジションセンサ１０９を備えている。
上記の構成において、コンタクトガラス１０５上に原稿を搭載し、ランプ１０２を点灯し、第１、第２キャリッジ１０３、１０４をスキャナモータ１０８により右方向に移動走査して原稿を読取る。
【０００８】
図２は本発明の画像読取り装置におけるシェーディング補正データ生成の第１の実施例を示す図である。その構成を動作と合わせて説明する。基準白板を読取り、シェーディング補正データを生成する第１ラインでは、読取りデータは補正データ演算手段２０３をスルーし、シェーディング補正データ記憶手段であるＦＩＦＯ２０４に記憶される。
第２ライン以降では、差分値検出手段２０１でＦＩＦＯ２０４に記憶されているシェーディング補正データと読取りデータから差分値を以下のように検出する。
差分値＝（読取りデータ）−（シェーディング補正データ）：差分値は±の符号付き
画素所定値算出手段２０５でＦＩＦＯ２０４に記憶されているシェーディング補正データと所定値１、所定値２から画素毎の所定値１＿Ｎ、所定値２＿Ｎを以下のように算出する。
所定値１＿Ｎ＝（所定値１）×（シェーディング補正データ）／２５５
所定値２＿Ｎ＝（所定値２）×（シェーディング補正データ）／２５５
ここで所定値１、２はレジスタで任意な値を設定できるものとする。また上記の演算方法は特に規定しないが、ここでは（シェーディング補正データ）／２５５をＬＵＴ（ルックアップテーブル）とし、所定値×ＬＵＴの乗算演算を行うものとする。（演算結果は端数切捨て）
検出された差分値を差分値比較手段２０２で＋所定値１＿Ｎ、−所定値１＿Ｎ、＋所定値２＿Ｎ、−所定値２＿Ｎと比較する。尚、実施例では±所定値と＋側と−側で同じ値であるが、＋側の所定値と−側の所定値を別に設定できるようにし、それぞれ画素毎の所定値を算出するようにしても良い。尚、所定値１と所定値２は所定値２＞＝所定値１とする。
【０００９】
差分値比較手段２０２の比較結果により、補正データ演算手段２０３で以下の演算を行う。
差分値＞＝＋所定値２＿Ｎの場合：（現）補正データ＝（前）補正データ
＋所定値２＿Ｎ＞差分値＞＝＋所定値１＿Ｎの場合：（現）補正データ＝（前）補正データ＋１
＋所定値１＿Ｎ＞差分値＞−所定値１＿Ｎの場合：（現）補正データ＝（前）補正データ
−所定値１＿Ｎ＞＝差分値＞−所定値２＿Ｎの場合：（現）補正データ＝（前）補正データ−１
−所定値２＿Ｎ＞差分値の場合：（現）補正データ＝（前）補正データ
上記演算は、読取りデータがシェーディング補正データに対して所定値２＿Ｎ以上違う場合はゴミによる異常データとしてシェーディング補正データ演算から除外する。読取りデータがシェーディング補正データに対して所定値１＿Ｎ未満の違いであれば、シェーディング補正データの値はそのままとする。
読取りデータがシェーディング補正データに対して所定値１＿Ｎ以上、所定値２＿Ｎ未満の違いであれば、違いの符号方向にシェーディング補正データを＋１または−１する。尚、ここで±１と示すが、これはＦＩＦＯ２０４に記憶できるＬＳＢ桁の値を示すものとする。（現）補正データはシェーディング補正データ記憶手段であるＦＩＦＯ２０４に新たに記憶される。
この処理が各画素でシェーディング補正データ生成ラインの期間行われ。シェーディング補正データ生成ライン終了時にＦＩＦＯ２０４に記憶されている値がシェーディング補正データとなる。
【００１０】
ここで本発明の演算方法と重加算方法との平均効果について比較する。基準白板１０１を読取った時に、真の読取りレベルに重畳されているノイズは図３に示すようにほぼ正規分布している（真の読取りレベルがノイズ：０の位置）。図３の例ではノイズが±４の幅としている。読取りビット数を８ビット（０〜２５５）とし、ＦＩＦＯビット数を８ビット（０〜２５５）として考えることにする。
重加算平均で
（現）補正データ＝｛読取りデータ＋（ｍ−１）×（前）補正データ｝／ｍ（四捨五入）
で重加算平均を行う場合、（前）補正データが（真の読取りレベル−２）であった時（ノイズ：−２の位置）、重加算係数ｍ＝１６の場合を考えると、読取りデータとして図３のノイズが重畳された、（真の読取りレベル−４）〜（真の読取りレベル＋４）が入力されても、演算のまるめで（現）補正データは（真の読取りレベル−２）のままとなり、補正データはいつまでも真の読取りレベルに近づくことはない。
即ち、重加算係数は演算結果を丸めるＦＩＦＯ２０４のＬＳＢ桁の値に重加算係数を乗じたものが、ノイズ幅未満でなければ意図した平均化が行われない。
ＦＩＦＯＬＳＢ桁×重加算係数＜ノイズ幅
尚、上記の重加算演算のまるめを切捨てとした場合は上記条件でも（新）補正データは真の読取りレベルより（ＦＩＦＯＬＳＢ桁×重加算係数）／２低い値に収束するため、重加算平均演算では演算結果の四捨五入は必要な処理である。
以上で選択する重加算係数に上限があることがわかったが、それ以下であれば選択する重加算係数によって差異が無いかを考える（上記と同じ図３の条件で考える）。
（前）補正データが（真の読取りレベル）であった時（ノイズ：０の位置）、重加算係数＝２と重加算係数＝４の場合で読取りデータとして（真の読取りレベル＋４）が入力した時の結果は、
重加算係数＝２の場合（現）補正データ＝真の読取りレベル＋２
重加算係数＝４の場合（現）補正データ＝真の読取りレベル＋１
となり、重加算係数が小さい方がノイズの影響が大きく、良好な平均化を得るためには重加算係数が大きい方が良好な結果となる。
以上から重加算平均で良好なシェーディング補正データを得るには、重加算係数はＦＩＦＯＬＳＢ桁、ノイズ量によって、ノイズ幅以下でなるべく大きな値とするのが良い。
【００１１】
重加算係数を上記条件で設定したとき、本発明方式との平均化との比較であるが、
（ノイズ幅／２）＜ＦＩＦＯＬＳＢ桁×重加算係数＜ノイズ幅
の条件では、所定値１を（重加算係数／２）に設定したのと同じであり、
ＦＩＦＯＬＳＢ桁×重加算係数＜（ノイズ幅／２）
の条件では、大きなノイズの入力時、重加算では補正データがＬＳＢの大きさ以上変化するのに対し、本発明方式ではＬＳＢの大きさしか変化しないので、本方式の方が良好な平均化効果を得られる。
また、読取りデータのノイズは主にＣＣＤイメージセンサのランダムノイズであり、このノイズはデータレベルに概ね比例関係があるため、基準白板の読取りレベルが大きいとノイズも大きくなり、読取りレベルが小さいとノイズも小さくなる。そのため画素毎に読取りレベルに合わせて比較する所定値を定めることで良好なシェーディング補正データを生成することができる。
以上が本発明方式の基本的な説明であるが、前記した実施例では、第１ライン目がゴミなどの影響を受けていると、第２ライン目以降に正常な読取りデータが入力されても、ゴミの影響を受けたデータと誤判断して演算から排除したり、あるいは真の読取りレベルに収束するまでに多くのライン数が必要になったりする。
【００１２】
この点を考慮したのが第２の実施例である。図４は本発明の画像読取り装置におけるシェーディング補正データ生成の第２の実施例を含んだシェーディング補正回路２００の構成を示す図である。図４において、１次元ライン状のＣＣＤ２１０により読取られた読取りデータはサンプルホールド、増幅等の信号処理回路２１１による信号処理を経て、Ａ／Ｄ変換器２１２によりデジタルデータに変換されてシェーディング補正回路２００に入力される。このシェーディング補正回路２００中には読取りデータ経路、シェーディング補正データ経路が設けられている。
まず、シェーディング補正データ取得の動作について説明する。シェーディング補正データは図５のシェーディングゲートが“Ｌ”の区間で取得される。シェーディングゲートが“Ｌ”区間の第１ラインでは、補正データ演算手段２０３にて画素毎に下記の演算が行われ、結果がシェーディング補正データを記憶するＦＩＦＯ２０４に記憶される。
（現）シェーディング補正データ＝（現）入力データ−ｍ
ここで、ｍはレジスタ設定の任意の値とする。
第２ライン以降では、ゴミなどの影響を受けた読取りデータを除外するため、差分値検出手段２０１の比較結果により差分値比較手段２０２で以下の演算を行う。
差分値＞＝＋所定値２＿Ｎの場合：（現）補正データ＝（前）補正データ＋２×ｐ
＋所定値２＿Ｎ＞差分値＞＝＋所定値１＿Ｎの場合：（現）補正データ＝（前）補正データ＋ｐ
＋所定値１＿Ｎ＞差分値＞−所定値１＿Ｎの場合：（現）補正データ＝（前）補正データ
−所定値１＿Ｎ＞＝差分値＞−所定値２＿Ｎの場合：（現）補正データ＝（前）補正データ−ｐ
−所定値２＿Ｎ＞差分値の場合：（現）補正データ＝（前）補正データ
第１ラインでＦＩＦＯ２０４に記憶される値をゴミの影響を受けていても真の読取りレベルより低い値とし、補正データが真の読取りレベルより低い値から徐々に真の読取りレベルに収束するようにする。そのため、（前）補正データより高い方の異常データ排除は行わず、（前）補正データより所定値２＿Ｎ以上低い読取りデータだけ異常データとして排除を行う。
ライン数カウンタ２０６は図５のシェーディングゲート“Ｌ”からのライン数をカウントする。上記演算のｐの値はライン数によって小さくし、最終的には１にする。
また差分値＞＝＋所定値２＿Ｎの場合の補正データ演算はライン数によって途中から以下の演算に切換えて、高い方の異常データ排除を行うようにしても良い。
差分値＞＝＋所定値２＿Ｎの場合：（現）補正データ＝（前）補正データ
尚、ｐの値やライン数はレジスタで任意に設定できるものとする。
【００１３】
以上のように、第２の実施例ではシェーディング補正データ生成の開始直後は補正データ演算の変化量を大きくし、真の読取りデータに近い値に収束するのに従って変化量を小さくすることで、所々ゴミなどの影響を受けた読取りデータがあっても良好な補正データを得ることができる。
原稿読取り時の動作は、原稿読取りゲート“Ｌ”区間は原稿読取り期間であり、図４において読取りデータ経路側から読取データ：Ｄが、ＦＩＦＯ２０４からは画素毎のシェーディング補正データ：ＤｗがＲＯＭ２０７に入力され、このＲＯＭ２０７に予め格納されているシェーディング補正演算式に基づきルックアップテーブル方式により、Ｄ、Ｄｗに応じたシェーディング補正演算後データＤｓｈが出力される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係わる画像読取り装置の構成図である。
【図２】本発明の画像読取り装置におけるシェーディング補正回路の第１の実施例を示す図である。
【図３】真の読取りレベルに重畳されているノイズを示す図である。
【図４】本発明の画像読取り装置における補正回路の第２の実施例を示す図である。
【図５】シェーディングゲートと原稿読取りゲートのタイミング図である。
【符号の説明】
【００１５】
２００  シェーディング補正回路
２０１  差分値検出手段
２０２  差分値比較手段
２０３  補正データ演算手段
２０４  ＦＩＦＯ（シェーディング補正データ記憶手段）
２０５  画素所定値算出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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