(57)【要約】【課題】  前半部と後半部とで２分割振り分け出力するタイプのイメージセンサを用いた場合の各々の出力系列間のリニアリティ補正を、光源の光量低下時でも、常に適正に行えるようにする。【解決手段】  Ａ／Ｄ変換器４４によるＡ／Ｄ変換直後のデジタル画像データとして増幅器による増幅率を考慮、具体的には、その増幅率の逆数を乗算したデータ値を用いて、補正テーブル４８でＦ系列のリニアリティに合わせる補正処理を施すことで、例えば光源の光量低下が生じたようなケースでＡ／Ｄ変換直後のデジタル画像データ自体は増幅器による所定レベルへの増幅処理を受けていたとしても、補正処理に用いるデータ値としてはこのような増幅処理の影響のない増幅前のＣＣＤ１０からの生データに相当するデータ値であるので、イメージセンサの出力自体に対応させつつ光量変動をも考慮した本来の適正な補正処理が可能となるようにした。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿面を露光する光源と、
前記原稿面からの反射光を受光しその受光量に応じたアナログ画像信号を出力するイメージセンサと、
前記アナログ画像信号を所定のレベルに増幅する増幅率可変の増幅器と、
増幅された前記アナログ画像信号をデジタル画像データに変換するＡ／Ｄ変換器と、
Ａ／Ｄ変換直後の前記デジタル画像データに対して所定の基準に従い補正処理を施す補正手段と、
を備え、
前記補正手段は、前記デジタル画像データとして前記増幅器による増幅前のレベルに相当するデータ値を用いて補正処理を施す、画像読取装置。
【請求項２】
前記所定の基準に従う補正処理は、目標リニアリティ特性を基準とするリニアリティ補正処理である、請求項１記載の画像読取装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記増幅器の増幅率に応じて増幅前のレベルに相当するデータ値を設定する、請求項１又は２記載の画像読取装置。
【請求項４】
前記補正手段は、前記増幅器の増幅率の逆数をＡ／Ｄ変換直後の前記デジタル画像データに対して乗算することにより増幅前のレベルに相当するデータ値を設定する、請求項３記載の画像読取装置。
【請求項５】
前記補正手段は、リニアリティ補正処理のための補正テーブルを有する、請求項２ないし４の何れか一記載の画像読取装置。
【請求項６】
前記補正手段は、前記補正テーブルの後段に、補正処理後のデータ値に対して前記増幅器による増幅に相当する変換処理を施す変換手段を有する、請求項５記載の画像読取装置。
【請求項７】
前記イメージセンサは、主走査方向の中央で前半部と後半部とに２分割されてセンサ列の画素出力を各々対応する前記増幅器に対して振り分け出力する、請求項１ないし６の何れか一記載の画像読取装置。
【請求項８】
前記イメージセンサは、前記前半部と前記後半部との各々がさらに偶数画素部と奇数画素部とに２分割されてセンサ列の画素出力を各々対応する前記増幅器に対して交互に振り分け出力する、請求項７記載の画像読取装置。
【請求項９】
前記イメージセンサは、ＲＧＢ各色毎のセンサ部を有するカラーイメージセンサである、請求項１ないし８の何れか一記載の画像読取装置。
【請求項１０】
前記補正手段の補正処理は、前記前半部と前記後半部との２系列の出力のうち、一方のリニアリティ特性を目標リニアリティ特性として他方のリニアリティ特性を補正する処理である、請求項１ないし９の何れか一記載の画像読取装置。
【請求項１１】
前記補正手段の補正処理は、所定の目標リニアリティ特性に対して前記前半部と前記後半部との２系列から出力される各々のリニアリティ特性を補正する処理である、請求項１ないし９の何れか一記載の画像読取装置。
【請求項１２】
前記増幅器の増幅率を固定倍率に設定した状態で前記イメージセンサによりグレースケールを読み取って画像データを取得し、取得された当該画像データと目標リニアリティ特性とに基づき補正データを算出して補正テーブルを作成する手段を有する、請求項５又は６記載の画像読取装置。
【請求項１３】
前記手段は、固定倍率を１倍に設定する、請求項１２記載の画像読取装置。
【請求項１４】
前記手段は、前記グレースケール読取り時の前記イメージセンサの受光量を増加させる手段を有する、請求項１３記載の画像読取装置。
【請求項１５】
前記受光量の増加は、前記光源光量の増加による、請求項１４記載の画像読取装置。
【請求項１６】
前記受光量の増加は、前記イメージセンサの蓄積時間の増加による、請求項１４記載の画像読取装置。
【請求項１７】
原稿の画像を読み取る請求項１ないし１６の何れか一記載の画像読取装置を備え、この読み取った原稿の画像に基づいて記録媒体上に画像形成を行う画像形成装置。
【請求項１８】
光源により露光された原稿面からの反射光をイメージセンサで受光しその受光量に応じたアナログ画像信号を出力し、当該アナログ画像信号を増幅率可変の増幅器により所定のレベルに増幅し、増幅された前記アナログ画像信号をＡ／Ｄ変換機によりデジタル画像データに変換し、当該Ａ／Ｄ変換直後の前記デジタル画像データに対して補正手段により所定の基準に従い補正処理を施すようにした画像読取方法であって、
前記補正処理工程では、前記デジタル画像データとして前記増幅器による増幅前のレベルに相当するデータ値を用いて補正処理を施すようにした、画像読取方法。
【請求項１９】
前記所定の基準に従う補正処理は、目標リニアリティ特性を基準とするリニアリティ補正処理である、請求項１８記載の画像読取方法。
【請求項２０】
前記補正処理工程では、前記増幅器の増幅率に応じて増幅前のレベルに相当するデータ値を設定するようにした、請求項１８又は１９記載の画像読取方法。
【請求項２１】
前記補正処理工程では、前記増幅器の増幅率の逆数をＡ／Ｄ変換直後の前記デジタル画像データに対して乗算することにより増幅前のレベルに相当するデータ値を設定するようにした、請求項２０記載の画像読取方法。
【請求項２２】
前記補正処理工程では、リニアリティ補正処理のための補正テーブルを用いるようにした、請求項１８ないし２１の何れか一記載の画像読取方法。
【請求項２３】
前記補正処理工程では、前記補正テーブルを用いたリニアリティ補正処理後に、当該補正処理後のデータ値に対して前記増幅器による増幅に相当する変換処理を施すようにした、請求項２２記載の画像読取方法。
【請求項２４】
前記イメージセンサは、主走査方向の中央で前半部と後半部とに２分割されてセンサ列の画素出力を各々対応する前記増幅器に対して振り分け出力する、請求項１８ないし２３の何れか一記載の画像読取方法。
【請求項２５】
前記イメージセンサは、前記前半部と前記後半部との各々がさらに偶数画素部と奇数画素部とに２分割されてセンサ列の画素出力を各々対応する前記増幅器に対して交互に振り分け出力する、請求項２４記載の画像読取方法。
【請求項２６】
前記イメージセンサは、ＲＧＢ各色毎のセンサ部を有するカラーイメージセンサである、請求項１８ないし２５の何れか一記載の画像読取方法。
【請求項２７】
前記補正処理は、前記前半部と前記後半部との２系列の出力のうち、一方のリニアリティ特性を目標リニアリティ特性として他方のリニアリティ特性を補正する処理である、請求項１８ないし２６の何れか一記載の画像読取方法。
【請求項２８】
前記補正処理は、所定の目標リニアリティ特性に対して前記前半部と前記後半部との２系列から出力される各々のリニアリティ特性を補正する処理である、請求項１８ないし２６の何れか一記載の画像読取方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像読取素子としてイメージセンサを用いる画像読取装置、画像形成装置及び画像読取方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、イメージスキャナ単体の他、デジタル複写機やファクシミリなどに利用されている画像読取装置で使用されているＣＣＤリニアイメージセンサでは、ＯＤＤ／ＥＶＥＮ出力というように奇数／偶数画素番目で出力を交互に振り分けることが行われている。即ち、ＯＤＤ／ＥＶＥＮ２チャンネル出力イメージセンサ及びアナログ信号処理回路を備え、奇数／偶数番目に各々イメージセンサから出力されるアナログ画像信号をそのまま独立して並列処理することにより、読取速度の高速化が図られている。
【０００３】
しかしながら、現在では従来以上に読取速度の速い画像読取装置の要望が高まっており、このようなＯＤＤ／ＥＶＥＮ２チャンネル出力イメージセンサでは達成できない読取速度の実現が必要となっている。
【０００４】
このようなことから、最近では、ＯＤＤ／ＥＶＥＮ２チャンネル出力イメージセンサの２倍の読取速度を実現できるセンサとして、ＯＤＤ／ＥＶＥＮの分離読出しに加えて、受光素子列を主走査方向の中央で左右に２分割して前半部（Ｆｉｒｓｔ）と後半部（Ｌａｓｔ）とに分けて、全体で４分割することにより、画素周波数を１／４にする構造、いわゆる４チャンネル出力イメージセンサ（ＦＬ型イメージセンサ）が提案されている（例えば、特許文献１，２等参照）。
【０００５】
このような４チャンネル出力イメージセンサを用いた画像読取装置では、合計４チャンネルの出力信号の各々のわずかなリニアリティ特性の差により、左右の読取信号にレベル差が生じ、そのため、左右の分割位置を境に、左右で読取信号レベルに段差が発生してしまう。ここに、従来のＯＤＤ／ＥＶＥＮ２チャンネル出力イメージセンサのような場合であれば、ＯＤＤ／ＥＶＥＮで信号レベル差が発生しても再現される画像上では非常に細かな繰返しパターンがわずかに画像に加わるだけであるが、左右分割位置を境に読取信号レベルに段差が発生した場合、わずかな信号段差であっても非常に目立つものとなってしまう。
【０００６】
そこで、特許文献３によれば、４チャンネル出力イメージセンサからの４系列の出力、即ち、ＦＥ（前半部の奇数）、ＦＯ（前半部の偶数）、ＬＥ（後半部の奇数）、ＬＯ（後半部の偶数）のデータ毎に、Ａ／Ｄ変換し、さらに、シェーディング補正した後のデータについて、補正処理としてガンマ（γ）補正を施すことにより、Ｆ，Ｌ系列間のレベルを合わせるようにしている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２１５２９８号公報
【特許文献２】特開２００２−１５８８３７公報
【特許文献３】特開２００２−２１８１８６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図９は、この補正処理方式を示す従来の画像読取装置の一部のブロック図である。ＣＣＤ１０１は、上述のようなＦＥ，ＦＯ，ＬＥ，ＬＯの４チャンネル分のアナログ画像信号を並列的に出力する４チャンネル出力イメージセンサであり、ＦＥ，ＦＯとＬＥ，ＬＯとが各々対となってＬＳＩで構成された対応するアナログ処理回路１０２，１０３に入力される。そして、当該アナログ処理回路１０２，１０３中の増幅器により各々のデータが自動利得調整制御（ＡＧＣ）の下に所定のレベルまで増幅された後、マルチプレクサなどを用いてＥ系列とＯ系列とが時系列順となるように合成処理、その他必要なアナログ信号処理を受ける。この後、前半部、後半部各々のアナログ画像信号Ｆ，ＬはＡ／Ｄ変換器１０４，１０５に入力されてデジタルデータに変換され、さらに、メモリと演算素子などからなるシェーディング補正回路１０６，１０７によりシェーディング処理が施される。この後、２系列のこれらのデジタルデータは１つの時系列信号に合成する画素並べ替え手段等に供され、さらに、必要な画像処理を経て、当該画像読取装置から出力される。
【０００９】
ここに、アナログ処理回路１０２，１０３中における増幅器の増幅率調整は、Ａ／Ｄ変換器１０４，１０５によるＡ／Ｄ変換後のデジタルデータのレベルを演算処理部１０８で認識して増幅率を算出することにより自動的に調整、即ち、ＡＧＣ制御を行うように構成されている。
【００１０】
また、デジタルデータの一方の系列、例えばＡ／Ｄ変換器１０７から出力されるＬ系列のデジタルデータに対しては、そのリニアリティ特性を、Ａ／Ｄ変換器１０６から出力されるＦ系列のデジタルデータのリニアリティ特性に合わせるためのγ補正テーブル１０９が設けられている。これにより、前半部Ｆ側と後半部Ｌ側との出力差をアナログ処理回路１０２，１０３中の増幅器である電圧値に増幅した後、Ａ／Ｄ変換器１０４，１０５でＡ／Ｄ変換し、さらにシェーディング補正回路１０６，１０７により補正した後、その一方をγ補正テーブル１０９で補正することにより合わせるというものである。
【００１１】
ところで、Ｅ／Ｏ（偶数／奇数）の差やＦ／Ｌ（前半／後半）の差は、信号処理回路を要因としても発生するが、殆どはＣＣＤ１０１出力自体のリニアリティ特性のばらつきで発生する。ここに、「リニアリティ特性」とは、ＣＣＤ１０１の入射光量対アナログ出力（スキャナ出力）の特性をいうが、アナログ出力は光量に比例しているので、基本的には直線的となるが、図１０に示すようにそうでない場合もある。図１０は、Ｆ系列とＬ系列とでリニアリティ特性に差がある様子を示している。
【００１２】
このような点を踏まえ、特許文献３等の補正方式を考えた場合、光量の経時変化などによるＣＣＤ出力値の変動には対応できない、という問題がある。というのは、アナログ処理回路１０２，１０３中で用いられている増幅器はオートゲイン（ＡＧＣ）アンプであり、ＣＣＤ出力値がどのような値であっても当該増幅器で一定レベルまで自動的に増幅してしまい、このように増幅された出力値に対してＡ／Ｄ変換とシェーディング補正とが行われた後で、γ補正テーブル１０９で補正しているためである。即ち、工場出荷時の調整などで、初期の１００％光量条件下で得られたγ補正テーブル１０９をその後も用いたのでは、光源光量が例えば５０％に劣化（低下）したようなケースでは対応できないこととなる（より詳細には、実施の形態中で図面を参照して説明する）。
【００１３】
本発明の目的は、光源の光量が低下するようなことがあってもＡ／Ｄ変換直後のデジタル画像データに必要な補正処理を適正に行えるようにすることである。
【００１４】
より具体的には、前半部と後半部とで２分割されて振り分け出力するタイプのイメージセンサを用いた場合の各々の出力系列間のリニアリティ補正を、光源の光量が低下するようなことがあっても、常に適正に行えるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１記載の発明の画像読取装置は、原稿面を露光する光源と、前記原稿面からの反射光を受光しその受光量に応じたアナログ画像信号を出力するイメージセンサと、前記アナログ画像信号を所定のレベルに増幅する増幅率可変の増幅器と、増幅された前記アナログ画像信号をデジタル画像データに変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換直後の前記デジタル画像データに対して所定の基準に従い補正処理を施す補正手段と、を備え、前記補正手段は、前記デジタル画像データとして前記増幅器による増幅前のレベルに相当するデータ値を用いて補正処理を施す。
【００１６】
本発明及び以下の発明において、「Ａ／Ｄ変換直後」とは、Ａ／Ｄ変換された後であってそのデジタル画像データに対してシェーディング補正処理等の画像処理が施される前を意味する。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、前記所定の基準に従う補正処理は、目標リニアリティ特性を基準とするリニアリティ補正処理である。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の画像読取装置において、前記補正手段は、前記増幅器の増幅率に応じて増幅前のレベルに相当するデータ値を設定する。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の画像読取装置において、前記補正手段は、前記増幅器の増幅率の逆数をＡ／Ｄ変換直後の前記デジタル画像データに対して乗算することにより増幅前のレベルに相当するデータ値を設定する。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項２ないし４の何れか一記載の画像読取装置において、前記補正手段は、リニアリティ補正処理のための補正テーブルを有する。
【００２１】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の画像読取装置において、前記補正手段は、前記補正テーブルの後段に、補正処理後のデータ値に対して前記増幅器による増幅に相当する変換処理を施す変換手段を有する。
【００２２】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか一記載の画像読取装置において、前記イメージセンサは、主走査方向の中央で前半部と後半部とに２分割されてセンサ列の画素出力を各々対応する前記増幅器に対して振り分け出力する。
【００２３】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の画像読取装置において、前記イメージセンサは、前記前半部と前記後半部との各々がさらに偶数画素部と奇数画素部とに２分割されてセンサ列の画素出力を各々対応する前記増幅器に対して交互に振り分け出力する。
【００２４】
請求項９記載の発明は、請求項１ないし８の何れか一記載の画像読取装置において、前記イメージセンサは、ＲＧＢ各色毎のセンサ部を有するカラーイメージセンサである。
【００２５】
請求項１０記載の発明は、請求項１ないし９の何れか一記載の画像読取装置において、前記補正手段の補正処理は、前記前半部と前記後半部との２系列の出力のうち、一方のリニアリティ特性を目標リニアリティ特性として他方のリニアリティ特性を補正する処理である。
【００２６】
請求項１１記載の発明は、請求項１ないし９の何れか一記載の画像読取装置において、前記補正手段の補正処理は、所定の目標リニアリティ特性に対して前記前半部と前記後半部との２系列から出力される各々のリニアリティ特性を補正する処理である。
【００２７】
請求項１２記載の発明は、請求項５又は６記載の画像読取装置において、前記増幅器の増幅率を固定倍率に設定した状態で前記イメージセンサによりグレースケールを読み取って画像データを取得し、取得された当該画像データと目標リニアリティ特性とに基づき補正データを算出して補正テーブルを作成する手段を有する。
【００２８】
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の画像読取装置において、前記手段は、固定倍率を１倍に設定する。
【００２９】
請求項１４記載の発明は、請求項１３記載の画像読取装置において、前記手段は、前記グレースケール読取り時の前記イメージセンサの受光量を増加させる手段を有する。
【００３０】
請求項１５記載の発明は、請求項１４記載の画像読取装置において、前記受光量の増加は、前記光源光量の増加による。
【００３１】
請求項１６記載の発明は、請求項１４記載の画像読取装置において、前記受光量の増加は、前記イメージセンサの蓄積時間の増加による。
【００３２】
請求項１７記載の発明の画像形成装置は、原稿の画像を読み取る請求項１ないし１６の何れか一記載の画像読取装置を備え、この読み取った原稿の画像に基づいて記録媒体上に画像形成を行う。
【００３３】
請求項１８記載の発明の画像読取方法は、光源により露光された原稿面からの反射光をイメージセンサで受光しその受光量に応じたアナログ画像信号を出力し、当該アナログ画像信号を増幅率可変の増幅器により所定のレベルに増幅し、増幅された前記アナログ画像信号をＡ／Ｄ変換機によりデジタル画像データに変換し、当該Ａ／Ｄ変換直後の前記デジタル画像データに対して補正手段により所定の基準に従い補正処理を施すようにした画像読取方法であって、前記補正処理工程では、前記デジタル画像データとして前記増幅器による増幅前のレベルに相当するデータ値を用いて補正処理を施すようにした。
【００３４】
請求項１９記載の発明は、請求項１８記載の画像読取方法において、前記所定の基準に従う補正処理は、目標リニアリティ特性を基準とするリニアリティ補正処理である。
【００３５】
請求項２０記載の発明は、請求項１８又は１９記載の画像読取方法において、前記補正処理工程では、前記増幅器の増幅率に応じて増幅前のレベルに相当するデータ値を設定するようにした。
【００３６】
請求項２１記載の発明は、請求項２０記載の画像読取方法において、前記補正処理工程では、前記増幅器の増幅率の逆数をＡ／Ｄ変換直後の前記デジタル画像データに対して乗算することにより増幅前のレベルに相当するデータ値を設定するようにした。
【００３７】
請求項２２記載の発明は、請求項１８ないし２１の何れか一記載の画像読取方法において、前記補正処理工程では、リニアリティ補正処理のための補正テーブルを用いるようにした。
【００３８】
請求項２３記載の発明は、請求項２２記載の画像読取方法において、前記補正処理工程では、前記補正テーブルを用いたリニアリティ補正処理後に、当該補正処理後のデータ値に対して前記増幅器による増幅に相当する変換処理を施すようにした。
【００３９】
請求項２４記載の発明は、請求項１８ないし２３の何れか一記載の画像読取方法において、前記イメージセンサは、主走査方向の中央で前半部と後半部とに２分割されてセンサ列の画素出力を各々対応する前記増幅器に対して振り分け出力する。
【００４０】
請求項２５記載の発明は、請求項２４記載の画像読取方法において、前記イメージセンサは、前記前半部と前記後半部との各々がさらに偶数画素部と奇数画素部とに２分割されてセンサ列の画素出力を各々対応する前記増幅器に対して交互に振り分け出力する。
【００４１】
請求項２６記載の発明は、請求項１８ないし２５の何れか一記載の画像読取方法において、前記イメージセンサは、ＲＧＢ各色毎のセンサ部を有するカラーイメージセンサである。
【００４２】
請求項２７記載の発明は、請求項１８ないし２６の何れか一記載の画像読取方法において、前記補正処理は、前記前半部と前記後半部との２系列の出力のうち、一方のリニアリティ特性を目標リニアリティ特性として他方のリニアリティ特性を補正する処理である。
【００４３】
請求項２８記載の発明は、請求項１８ないし２６の何れか一記載の画像読取方法において、前記補正処理は、所定の目標リニアリティ特性に対して前記前半部と前記後半部との２系列から出力される各々のリニアリティ特性を補正する処理である。
【発明の効果】
【００４４】
請求項１，１８記載の発明によれば、デジタル画像データとして増幅器による増幅前のレベルに相当するデータ値を用いて、所定の基準に従い補正処理を施すことにより、例えば光源の光量低下が生じたようなケースでＡ／Ｄ変換直後のデジタル画像データ自体は増幅器による所定レベルへの増幅処理を受けていたとしても、補正処理に用いるデータ値としてはこのような増幅処理の影響のない増幅前のレベルに相当するデータ値、即ち、イメージセンサからの生データのレベルに相当するデータ値であるので、イメージセンサの出力自体に対応させつつ光量変動をも考慮した本来の適正な補正処理を可能にすることができ、Ａ／Ｄ変換直後にこのような処理を行っているのでその後のシェーディング補正等のデジタルデータ処理も適正化することができる。
【００４５】
特に、請求項２，１９記載の発明によれば、イメージセンサ出力自体の有するリニアリティ特性を目標リニアリティ特性に合わせるよう適正に補正処理を行わせることができる。
【００４６】
また、請求項３，２０記載の発明によれば、そのための手段として、増幅器の増幅率を考慮し、その増幅率に応じて補正対象となるデータ値を設定するので、その実現方法が明確となり、さらに、請求項４，２１記載の発明によれば、増幅率の逆数を乗算することで補正対象となるデータ値を設定することにより、その具体的な実現方法を提供することができる。
【００４７】
また、請求項５，２２記載の発明によれば、補正処理に補正テーブルを利用するので、簡単に実現することができる。この際、請求項６，２３記載の発明によれば、補正処理後のデータ値に対して増幅器による増幅に相当する変換処理を施すので、増幅器による増幅の意義が発揮され、レベル変更の影響を受けないデータを得ることができる。
【００４８】
請求項７，８，２４，２５記載の発明によれば、前半部と後半部とで２分割されて振り分け出力するタイプのイメージセンサを用いた場合の各々の出力系列間のリニアリティ補正を、光源の光量が低下するようなことがあっても、常に適正に行うことができる。特に、請求項９，２６記載の発明のように、ＲＧＢ各色毎のセンサ部を有するカラーイメージセンサの場合に適用することで、色毎に光量変動に差がある場合でもリニアリティ補正を適正に行うことができる。即ち、カラーイメージセンサを用いたカラー画像読取装置の場合、光源の光量変動（低下）に関しては各色均等ではなく、特に青色Ｂの光量変動が他よりも大きい傾向にあり、適正なリニアリティ補正を行わないと色合いが変化してグレーバランスが失われてしまうが、適正なリニアリティ補正により対処することができる。
【００４９】
請求項１０，１１，２７，２８記載の発明によれば、補正処理を一系列或いは両系列に施すことにより実現することができる。
【００５０】
請求項１２，１３記載の発明によれば、光源光量の変動時でも適正に補正できるリニアリティ補正処理のための補正テーブルを容易かつ適正に作成することができる。即ち、増幅器による増幅前のレベルに相当するデータ値が用いられる場合と同一の条件下（増幅率が固定倍率、例えば１倍）で補正テーブルが作成されるので、イメージセンサの出力自体に対応させつつ光量変動をも考慮した本来の適正な補正処理が可能となる。
【００５１】
請求項１４，１５，１６記載の発明によれば、補正テーブルを作成する上で、例えば増幅率を１倍に固定するとイメージセンサの信号レベルが小さいことからフルスケールとならず適正な補正テーブルを作成できない懸念があるが、光源光量の増加、蓄積時間の増加等により実質的にイメージセンサの受光量を増加させることで、その出力をフルスケールとすることで適正な補正テーブルを作成することができる。即ち、入射光量が０からイメージセンサが飽和するまで対応でき、全ての光量に対してリニアリティ補正が可能な補正テーブルを作成することができる。
【００５２】
請求項１７記載の発明によれば、請求項１ないし１６の何れか一記載の画像読取装置を備えているので、これらの請求項１ないし１６記載の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、前半部と後半部とで２分割されて振り分け出力するタイプのイメージセンサを用いた場合、光源の光量が低下するようなことがあっても、各々の出力系列間のリニアリティ補正を常に適正に行うことができ、前半部と後半部とでリニアリティの差異が目立たない出力画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００５４】
図１は本実施の形態の画像読取装置１の全体構成を示す縦断側面図である。図１に示すように、画像読取装置１は、フラットベッドタイプのもので、原稿２を載置するコンタクトガラス３と、原稿２の露光用のハロゲンランプ（光源）４及び第１反射ミラー５とからなる第１キャリッジ６と、第２反射ミラー７及び第３反射ミラー８からなる第２キャリッジ９と、イメージセンサであるＣＣＤリニアイメージセンサ１０（以下では、単にＣＣＤ１０という）と、ＣＣＤ１０に結像するためのレンズユニット１１と、シェーディング補正用の白色基準板１２と、第１キャリッジ６及び第２キャリッジ９を駆動するステッピングモータ１４と、を備えている。ＣＣＤ１０はセンサボード基板１３上に設けられている。ハロゲンランプ４、第１、第２、第３反射ミラー５，７，８及びレンズユニット１１は走査光学系を構成する。
【００５５】
ハロゲンランプ４は、白色基準板１２やコンタクトガラス３の読取面に対してある角度で光を照射し、白色基準板１２又は原稿２で反射した光は、第１、第２、第３反射ミラー５，７，８及びレンズユニット１１を経由してＣＣＤ１０に入射する。ＣＣＤ１０は入射光量に対応した電圧をアナログ画像信号として出力する。第１、第２キャリッジ６，９は、ステッピングモータ１４の駆動により、原稿２の読取面とＣＣＤ１０との間の距離を一定に保ちながら副走査方向に移動し、原稿２を露光走査する。
【００５６】
ここで、ＣＣＤ１０として、本実施の形態では図２に示すような４チャンネル出力イメージセンサ（ＦＬ型ＣＣＤ）が用いられている。図２は、このようなＦＬ型ＣＣＤ１０の内部構成例を示すブロック図である。図２において、２１は当該ＣＣＤ１０において実際に原稿面からの反射光を受光する多数の画素を一列に配列させてあるフォトダイオードアレイ（受光画素列）である。２２〜２５はフォトダイオードアレイ２１の各画素に蓄積された電荷を奇数（ＯＤＤ）画素と偶数（ＥＶＥＮ）画素とに分離し、さらに異なる方向に各々順番に読み出すためのシフトゲートレジスタであり、フォトダイオードアレイ２１との間にはシフトゲート２６，２７が介在されている。また、２９〜３２は、これらのシフトゲートレジスタ２２〜２５から読み出される電荷を電圧信号に変換して出力するための出力アンプである。
【００５７】
このような構成により、本実施の形態のＣＣＤ１０のシフトゲートレジスタ２２〜２５は、フォトダイオードアレイ２１の各画素に蓄積された電荷を主走査方向の中央を境に前半部（Ｆｉｒｓｔ）と後半部（Ｌａｓｔ）とで左右に２分割し、さらに各々ＯＤＤ／ＥＶＥＮに交互に振り分けて読み出す。より詳細には前半部側では先頭画素から順次前半分の画素を出力し、後半部側では末尾画素から順次後半分の画素を出力する。
【００５８】
図２において、信号ＳＨは、電荷シフトパルスであり、フォトダイオードアレイ２１に蓄積された電荷をシフトゲートレジスタ２２〜２５へ一斉にシフトさせるためのシフトゲート２６，２７を制御する。また、信号φ１，φ２はシフトゲートレジスタ２２〜２５を駆動するための電荷転送パルスであり、フォトダイオードアレイ２１から電荷シフトパルスＳＨによって一斉にシフトゲートレジスタ２２〜２５にシフト移動された電荷を、各々のシフトゲートレジスタ２２〜２５の端部の出力アンプ２９〜３２の方向へ各々１画素ずつ順番に移動させる。この結果、ＦＯ，ＦＥ，ＬＯ，ＬＥに示すような４系列のアナログ画像信号が出力される。
【００５９】
このようなＣＣＤ１０を用いた本実施の形態の画像読取装置の一部のブロック図を図３に示す。図３では、シェーディング補正処理までを示している。ＣＣＤ１０は、上述のようなＦＥ，ＦＯ，ＬＥ，ＬＯの４チャンネル分のアナログ画像信号を並列的に出力する４チャンネル出力イメージセンサであり、ＦＥ，ＦＯとＬＥ，ＬＯとが各々対となってＬＳＩで構成された対応するアナログ処理回路４１，４２に入力される。そして、当該アナログ処理回路４１，４２中の増幅器により各々のデータが自動利得調整制御（ＡＧＣ）の下に所定のレベルまで増幅された後、マルチプレクサなどを用いてＥ系列とＯ系列とが時系列順となるように合成処理、その他必要なアナログ信号処理を受ける。この後、前半部、後半部各々のアナログ画像信号Ｆ，ＬはＡ／Ｄ変換器４３，４４に入力されてデジタル画像データに変換され、さらに、メモリと演算素子などからなるシェーディング補正回路４５，４６によりシェーディング処理が施される。この後、２系列のこれらのデジタルデータは１つの時系列信号に合成する画素並べ替え手段等に供され、さらに、必要な画像処理（ＭＴＦ補正処理等）を経て、当該画像読取装置１から出力される。
【００６０】
ここに、アナログ処理回路４１，４２中における増幅器の増幅率調整は、Ａ／Ｄ変換器４３，４４によるＡ／Ｄ変換後のデジタルデータのレベルを演算処理部４７で認識して増幅率を算出することにより自動的に調整、即ち、ＡＧＣ制御を行うように構成されている。
【００６１】
また、デジタル画像データの一方の系列、例えばＡ／Ｄ変換器４４から出力されるＬ系列のデジタル画像データに対しては、そのリニアリティ特性を、Ａ／Ｄ変換器４３から出力されるＦ系列のデジタル画像データのリニアリティ特性を目標リニアリティ特性としてこれに合わせるためのγ補正テーブル（補正テーブル）４８が設けられ、さらに、このγ補正テーブル４８の後段には乗算・除算回路（変換手段）４９が設けられている。これらのγ補正テーブル４８と乗算・除算回路４９とにより補正手段が構成されている。ここに、これらのγ補正テーブル４８と乗算・除算回路４９とには演算処理部４７により算出されたアナログ処理回路４２中の増幅器の増幅率（Ｌ増幅率データ）が入力されており、入力されるデジタル画像データに対してその増幅率に応じたデータ値変換処理を行うように構成されている。概略的には、例えば、γ補正テーブル４８にあってはＡ／Ｄ変換器４４によるＡ／Ｄ変換直後のデジタル画像データに対して増幅率の逆数を乗算したデータ値を当該γ補正テーブル４８に対する入力データとし、乗算・除算回路４９ではγ補正テーブル４８で補正処理されたデジタル画像データに対して当該増幅率を乗算（又は、増幅率の逆数で除算）するように構成されている。
【００６２】
なお、特に図示しないが、γ補正テーブル４８、乗算・除算回路４９、シェーディング補正回路４５，４６等のデジタル系に対しては、これらを制御するＣＰＵが接続され、Ａ／Ｄ変換器４３，４４より前段のアナログ系に対してはＣＰＵ接続のタイミング制御手段が接続されている。
【００６３】
このような構成において、図９に示した従来方式との違いについて説明する。まず、本実施の形態の場合でも同様であるが、アナログ処理回路１０２，１０３（４１，４２）中の増幅器の増幅率調整は、前述したように、Ａ／Ｄ変換後のデジタル画像データのレベルを演算処理部１０８（４７）で検出することで自動的に調整（ＡＧＣ）するようにしている。具体的には、例えば当該画像読取装置の電源投入毎に、シェーディング補正でも使用している白色基準板１２を読み取って、ＦＬ，ＥＯ毎に（即ち、ＦＥ，ＦＯ，ＬＥ，ＬＯ毎）に対応する増幅器の増幅率を変えることによって、基準（白）のアナログ電圧値を一定値に合わせる。実際は、Ａ／Ｄ変換後のデータが例えば８ビットの場合、反射率９０％の白色基準板１２を読み取った場合に２４０／２５５となるように各々の増幅率を合わせる。
【００６４】
この際、ＡＧＣはオートゲインであり、ＣＣＤ１０１（１０）自体の出力値がいくつであっても基準（白）のレベルを２４０／２５５に調整し、全てのデジタル画像データに対してここで得られた増幅率を掛けることとなる。これは、ハロゲンランプ４の入射光量の変動がないか、或いは、当該入射光量とＣＣＤ出力との関係が完全に直線的であれば、大変便利な方法であるが、ハロゲンランプ４に光量劣化があって、かつ、Ｆ系列とＬ系列とのリニアリティ特性に図１０（図４（ａ）も同様）に示したような差異がある場合は矛盾することとなる。
【００６５】
例えば、工場調整時に、ハロゲンランプ４の光量劣化がない状態（光量１００％）でグレースケールを読み取って図４（ａ）に示すようなＦ系列、Ｌ系列のリニアリティ特性を取得し、例えば、Ｆ系列のリニアリティ特性を目標リニアリティ特性としてＬ系列のリニアリティ特性をこれに合わせるためのＬ補正用の図４（ｂ）に示すような特性のγ補正テーブルを作成した後、市場で当該画像読取装置を使用しているうちに経時劣化等によりハロゲンランプ４の光量が５０％（＝１／２）まで低下した場合を考える。ランプ光量が１／２になればＣＣＤ１０１の出力値も１／２になるが、従来にあっては、ＡＧＣ機能により増幅器の増幅率を２倍にして光量１００％時と同様に基準（白）のレベルが２４０／２５５となるように調整する結果、全ての画像データを一様に２倍に増幅し、さらにシェーディング補正した後、光量１００％で作成したγ補正テーブルを用いてＬ系列の画像データを補正するようにしている。矛盾するのは、この箇所の処理である。即ち、ＣＣＤ出力が１／２になった場合には１００％光量で作成したγ補正テーブルのうちで図４（ｂ）中に示すように入射光量５０％（＝１／２）までの範囲を利用して補正しなければならないにもかかわらず、増幅率２倍の処理により光量低下は入射光量の低下とは見做されない処理となってしまうため、γ補正テーブルに従う適正な補正処理を行えず、Ｌ系列のリニアリティ特性がＦ系列のリニアリティ特性に合わない場合が生じてしまう。つまり、図４（ａ）を参照すれば、増幅処理により光量５０％時の白レベルが光量１００％時の白レベルと見做されてしまうため、本来のデータ値とは異なるデータ値を用いた補正処理となってしまうのである。
【００６６】
この点、本実施の形態では、デジタル画像データとしてアナログ処理回路４２中の増幅器による増幅前のレベルに相当するデータ値、即ち、当該増幅器の増幅率に応じて設定されたデータ値、ここでは当該増幅器の増幅率の逆数をＡ／Ｄ変換器４４から得られるデジタル画像データに乗算したデータ値を用いてγ補正テーブル４８によりリニアリティ補正処理を行うようにしている。図５に示す原稿画像読取時の概略フローチャートを参照して説明すると、まず、電源投入に伴い読取り動作を行うと（ステップＳ１）、ＣＣＤ１０から出力される各々のアナログ画像信号ＦＥ，ＦＯ，ＬＥ，ＬＯは増幅器で所定レベルに増幅された後、Ａ／Ｄ変換器４３，４４によりデジタル画像データに変換され、この時のデジタル画像データのレベルに応じてアナログ処理回路４１，４２中の増幅器の増幅率が演算処理部４７により自動的に可変設定される（Ｓ２）。この場合のアナログ処理回路４２中の増幅器の増幅率はγ補正テーブル４８に対しても与えられる。そこで、γ補正テーブル４８ではＡ／Ｄ変換器４４から出力されるデジタル画像データに対して与えられた当該増幅器の増幅率の逆数を乗算（又は、増幅率で除算）したデータ値を当該γ補正テーブル４８用の入力値として設定し、図４（ｂ）に示すようなγ補正テーブルを用いて当該データ値をγ補正する（Ｓ３）。例えば、増幅器の増幅率が２倍の場合にはＡ／Ｄ変換器４４から出力されるデジタル画像データを１／２倍し、増幅率が０．７５の場合にはＡ／Ｄ変換器４４から出力されるデジタル画像データを３／４倍する。即ち、ＣＣＤ１０からの生データのレベルに相当するデータ値を用いてγ補正テーブル４８で補正処理を行うこととなる。例えば、ハロゲンランプ４の光量低下に伴い入射光量が低い場合、例えば、入射光量５０％のような場合、図４（ｂ）中に示す点線の範囲内の補正データを用いてリニアリティの補正を行うこととなるので、本来のデータ値による適正な補正処理となる。つまり、ＣＣＤ１０の出力自体に対応させつつ光量変動をも考慮した本来の適正な補正処理が可能となる。γ補正テーブル４８によりこのように補正されたデジタル画像データは、乗算・除算回路４９で再び増幅率を考慮した乗算処理又は除算処理（例えば、増幅率２倍の場合、１／２倍した後、再度２倍する）が施され（Ｓ４）、実質的に増幅器による増幅に相当する変換処理を受けるので、真に補正されたデータがシェーディング補正回路４６側に出力され、後の画像処理に供される。
【００６７】
ところで、工場出荷前の段階で本実施の形態の実施に適したγ補正テーブル４８の作成方法について図６に示す概略フローチャートを参照して説明する。まず、電源投入後、アナログ処理回路４１，４２中の増幅器の増幅率を固定倍率、ここでは１倍に設定する（Ｓ１１）。このような増幅率の設定状態で、ＣＣＤ１０により何種類かの反射率のグレースケールの読取り処理を行わせ（Ｓ１２）、その読取り結果について各グレースケールの平均値を算出し、各反射率のＬ系列の読取り値をＦ系列の読取り値に合わせるための図４（ｂ）のようなγ補正テーブルを作成する（Ｓ１３）。このようなγ補正テーブル４８の作成はＣＰＵ制御の下に作成手段の機能により実現される。このようにして増幅率１倍の状態で作成されたγ補正テーブル４８であれば、当該γ補正テーブル４８において補正処理をする場合のデータ値が増幅前のレベル、即ち、増幅率１倍に相当するレベルであるので、テーブル作成時と同じ条件で適正な補正処理が可能となる。
【００６８】
ところで、ＣＣＤ１０から出力される信号レベルは元々小さいので、本来的に増幅器でＡＧＣ制御の下に増幅しているものであり、このようなγ補正テーブル４８の作成に関して、増幅器の増幅率を１倍としてグレースケールの読み取りを行なった場合、フルスケールまで達せず、γ補正テーブル４８が完成しないこととなってしまう可能性がある。そこで、γ補正テーブル４８の作成時のみ、図６のステップＳ１２中に示すように、ランプ光量を増加（稀ではあるが、工場調整の初期状態よりも光量を大きくできる場合がある）、或いは、ＣＣＤ１０の蓄積時間を増加させることで、結果的に、ＣＣＤ１０の受光量を増加させるようにすれば、ＣＣＤ１０の画像信号がフルスケール対応（光量１００％相当）となり、例えば、図４（ｂ）に示すようなγ補正テーブルが完成する。
【００６９】
なお、本実施の形態では、γ補正テーブル４８及び乗算・除算回路４９をＬ系列側に設けてＬ系列のデータのリニアリティ特性をＦ系列のリニアリティ特性を目標リニアリティ特性として合わせるようにしたが、逆に、γ補正テーブル４８及び乗算・除算回路４９をＦ系列側に設けてＦ系列のデータのリニアリティ特性をＬ系列のリニアリティ特性を目標リニアリティ特性として合わせるようにしてもよい。或いは、γ補正テーブル４８及び乗算・除算回路４９をＦ系列及びＬ系列の両方に設けて各々のデータのリニアリティ特性を理想値として設定された目標リニアリティ特性に合わせるようにしてもよい。
【００７０】
また、特に図示しないが、本実施の形態は、図２に示したようなＣＣＤ１０をＲＧＢの各色毎のセンサチップとして一体に並設させてなるカラーＣＣＤ（カラーイメージセンサ）を用いるカラー画像読取装置に適用すれば、より効果的である。即ち、カラー画像読取装置の場合、光源としてはハロゲンランプやキセノンランプなどが用いられるが、何れの光源にしても、その光量変動はＢ（青色）成分がＲ（赤）成分やＧ（緑）成分に比べて極端に大きいという性質がある。例えば、図７はキセノンランプの場合の各色成分の光量劣化の様子を示す特性図である。ここでは、光量低下としてその低下量は各々初期の０ｍｉｎ、１０ｍｉｎ経過時出力で計算（主走査方向平均）したものである。このようなカラーＣＣＤの場合、従来のリニアリティ補正方式によれば、光量劣化に対処できないため、当然、Ｂについての矛盾がより大きくなり、Ｆ系列とＬ系列との差がＲＧＢ毎に異なることとなり、グレーバランスが失われてしまう。このような現象は、ＲＧＢが同程度にずれる場合よりも好ましくない。この点、本実施の形態によれば、光源光量の低下をも考慮した適正なリニアリティ補正が可能なため、Ｆ系列とＬ系列との差がＲＧＢ毎に異なることもなく、グレーバランスが失われてしまうような不具合を回避できる。
【００７１】
また、前述したような画像読取装置１は単体でイメージスキャナとして使用する他、例えば、図８に示すように、当該画像読取装置１と、プリンタエンジン５２と、全体を制御するマイコンなどからなる制御部５３とを備える画像形成装置としてのデジタル複写機５１等に適用してもよい。
【００７２】
画像読取装置１の構成は、前述した通りである。プリンタエンジン５２は、用紙などの記録媒体上に画像形成を行なうものであり、その印刷方式は、電子写真方式の他、インクジェット方式、昇華型熱転写方式、銀塩写真方式、直接感熱記録方式、溶融型熱転写方式など、周知の各種方式を用いることができる。制御部５３は、画像読取装置１及びプリンタエンジン５２を制御して、画像読取装置１で原稿２を読取り、この読取った画像データに基づいてプリンタエンジン５２で画像形成を行なう。
【００７３】
従って、このデジタル複写機５１によれば、ＦＬ型ＣＣＤを用いた場合のＦ系列とＬ系列とでリニアリティ差の目立たない画像形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施の形態の画像読取装置の構成例を示す概略側面図である。
【図２】ＦＬ型ＣＣＤの内部構成例を示すブロック図である。
【図３】画像読取装置の前段一部の構成例を示すブロック図である。
【図４】ＦＬ差の一例及び補正テーブルの一例を示す特性図である。
【図５】通常の原稿読取時の動作例を示す概略フローチャートである。
【図６】補正テーブル作成時の動作例を示す概略フローチャートである。
【図７】キセノンランプの場合のＲＧＢ各色成分の光量劣化を示す特性図である。
【図８】デジタル複写機への適用例を示す概略正面図である。
【図９】従来の画像読取装置の前段一部の構成例を示すブロック図である。
【図１０】ＦＬ差の一例を示す特性図である。
【符号の説明】
【００７５】
４      光源
１０      イメージセンサ
４１，４２      増幅器
４３，４４      Ａ／Ｄ変換器
４８      補正テーブル
４９      変換手段
４８，４９      補正手段
【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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【図６】
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【図７】
2005229191.tif 000009
【図８】
2005229191.tif 000010
【図９】
2005229191.tif 000011
【図１０】
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