(57)【要約】【課題】イメージセンサから出力されるアナログ画像信号を、Ｓ／Ｎ比の悪化を抑制しつつ、アナログ画像信号の信号値幅をＡ／Ｄ変換回路の変換範囲に合致させるように入力させてデジタル化することにより最適な階調性を確保した画像の読み取りが行える画像読取装置を提供することである。【解決手段】初期設定処理の実行時には、インデックス周期毎に、光電変換部１５の各チャンネル領域Ｃｈ１〜Ｃｈ４からの出力信号がＡ／Ｄ変換回路１６２の変換範囲の上限を一段下回るように光源１２の発光量を調整し、その後、増幅回路１６１の増幅率を調整して詳細調整を行い、光電変換部１５の全チャンネル領域Ｃｈ１〜Ｃｈ４からの出力信号をＡ／Ｄ変換回路１６２の変換範囲の上限に合致させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿を露光する光源と、該光源の発光量を制御する光量制御手段と、当該露光による原稿からの反射光を光電変換してアナログ画像信号を出力するイメージセンサと、該イメージセンサから基準画像信号を得るための白基準板と、該アナログ画像信号を増幅する増幅回路と、該増幅されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換回路とを備えた画像読取装置において、
画像読取モードの設定変更により、前記イメージセンサの蓄積時間が変更された場合には、その変化量に応じて、該増幅回路の増幅率を所定の範囲に保ちつつ、前記Ａ／Ｄ変換回路に入力する前記白基準板撮影時の基準画像信号の信号値幅を、該Ａ／Ｄ変換回路の変換範囲に合致させるように前記光源の発光量と前記増幅回路の増幅率とを調整することを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記光源の発光量と前記増幅回路の増幅率とを、対応する前記イメージセンサの蓄積時間と共にメモリに記憶し、前記蓄積時間が再度変更された場合に、前記メモリに記憶された前記蓄積時間に対応する前記光源の発光量と前記増幅回路の増幅率とを読み出して設定することを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原稿から画像を読み取る画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スキャナ、複写機等が有する画像読取装置では、キセノンランプ等の光源が発光して原稿を露光し、当該露光による原稿からの反射光がＣＣＤ（charge-coupled device）等の光電変換素子を用いて光電変換されることによりアナログ画像信号が得られる。このアナログ画像信号は、一次元イメージセンサの後段に設けられたＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換回路によりデジタル画像信号に変換され、各種画像処理（デジタル処理）が実施される。
【０００３】
特に、画像読取装置が、ＣＣＤを受直線状に配列して成る一次元イメージセンサを具備する場合、原稿の主走査方向に沿って１ラインずつ画像信号が取得され、これを副走査方向に繰り返して積層させることにより原稿の画像全体に係る画像信号が取得される（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００４】
このような画像読取装置は、一次元イメージセンサから出力される画像信号の大きさ（信号値幅）をＡ／Ｄ変換回路の変換範囲に合致させるために、光源からの発光量を調整する等して、最適な階調性の確保が図られている。
【特許文献１】特開２００１−２４５１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来技術には、次のような問題点がある。
例えば、受光面が複数のチャンネル領域に分割され出力されるイメージセンサの場合には、イメージセンサ内部を含む画像信号の出力経路が異なる為にチャンネル毎の出力信号レベルにバラツキが生じる。このような場合には、光源の発光量の調整のみでは、チャンネル毎の出力信号レベルのバラツキが解消されず、最適な出力信号レベルの補正が困難となり、チャンネル毎の出力信号レベル、つまり階調性を合致させることが困難である。
【０００６】
また、増幅回路をチャンネル毎にＡ／Ｄ変換回路の前段に設け、一次元イメージセンサの各チャンネルから出力されるアナログ画像信号を当該各増幅回路を用いて増幅する等して各々個別に調整し、当該画像信号の信号値幅をＡ／Ｄ変換回路の変換範囲に合致させることにより、チャンネル毎のバラツキを解消させる方法も考えられる。しかし、一次元イメージセンサや光源の経時劣化等の理由により高い増幅率で画像信号を増幅しなければならないような場合には、画像信号に含まれるノイズ成分まで大きく増幅されてしまう。このため、増幅回路を用いた調整のみでは、Ｓ／Ｎ比の悪化を招くこととなり、最適な階調性を確保するのが困難となる。
【０００７】
また、拡大や縮小等、画像の読取倍率を設定するための画像読取モードに応じて変化するアナログ画像信号値の変化分を補う際、光源の発光量のみを調整したり、又は、増幅回路の増幅率のみを調整する方法では、チャンネル毎のバラツキは解消されず、また、Ｓ／Ｎ比の悪化を招く恐れが生じる。このため、最適な階調性を確保するのが困難となる。
【０００８】
本発明の課題は、イメージセンサから出力されるアナログ画像信号を、Ｓ／Ｎ比の悪化を抑制しつつ、アナログ画像信号の信号値幅をＡ／Ｄ変換回路の変換範囲に合致させるように入力させてデジタル化することにより、最適な階調性を確保した画像の読み取りが行える画像読取装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、
原稿を露光する光源と、該光源の発光量を制御する光量制御手段と、当該露光による原稿からの反射光を光電変換してアナログ画像信号を出力するイメージセンサと、該イメージセンサから基準画像信号を得るための白基準板と、該アナログ画像信号を増幅する増幅回路と、該増幅されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換回路とを備えた画像読取装置において、
画像読取モードの設定変更により、前記イメージセンサの蓄積時間が変更された場合には、その変化量に応じて、該増幅回路の増幅率を所定の範囲に保ちつつ、前記Ａ／Ｄ変換回路に入力する前記白基準板撮影時の基準画像信号の信号値を、該Ａ／Ｄ変換回路の変換範囲に合致させるように前記光源の発光量と前記増幅回路の増幅率とを調整することを特徴とする。
【００１０】
更に、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の発明において、
前記光源の発光量と前記増幅回路の増幅率とを、対応する前記イメージセンサの蓄積時間と共にメモリに記憶し、前記蓄積時間が再度変更された場合に、前記メモリに記憶された前記蓄積時間に対応する前記光源の発光量と前記増幅回路の増幅率とを読み出して設定するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
従って、主に光源の発光量が調整されることによりイメージセンサからの出力信号がＡ／Ｄ変換回路の変換範囲の上限値に大まかに合致され、増幅率の調整は、更に詳細な調整を行うために用いられるので、Ｓ／Ｎ比を悪化させることなく、画像信号に含まれるノイズ成分を十分効果的に抑制可能となる。このため、最適な階調性の確保が可能となる。また、イメージセンサが複数のチャンネル領域を有し、各チャンネル領域から独立に画像信号を出力できるような場合であっても、上記した効果が容易に得られるため、チャンネル領域毎の出力信号のバラツキ解消と共に最適な階調性の確保が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明を適用した一実施の形態について詳細に説明する。まず、図１を参照して、画像読取装置１の構成について説明する。
【００１３】
画像読取装置１は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）１０、プラテンガラス１１、光源１２、反射機構１３、レンズ１４、光電変換部１５、信号処理部１６、光源１２および反射機構１３を保持して副走査方向に移動させるキャリッジ（図示略）や、このキャリッジを駆動制御する駆動制御部（図示略）等を備え、プラテンガラス１１上に載置された原稿から画像を読み取る。
【００１４】
ＡＤＦ１０は、セットされた原稿を一枚ずつプラテンガラス１１上に自動的に搬送する。また、ＡＤＦ１０は、プラテンガラス１１側に、光電変換部１５から出力される画像信号の大きさを調整するための白色基準板１０ａを備える。  
【００１５】
光源１２は、プラテンガラス１１上に載置される原稿に対する主走査方向に長尺なキセノンランプ管等によって成る。また、光源１２は、当該主走査方向に平行に設けられ、原稿画像面を１ライン毎に露光する。また、光源１２は、駆動制御部による制御のもとで、キャリッジにより機械的に副走査方向に移動され、これにより、原稿画像面全体が露光走査される。ここで、光源１２の副走査方向の移動速度は、拡大や縮小等、画像の読取倍率を設定するための読取モードの設定に応じて変更される。
【００１６】
反射機構１３は、上記光源１２により露光されて生じる原稿面からの反射光Ｌ（原稿の画像情報を含む光である。）を光電変換部１５の受光面に案内する複数のミラーから構成される。レンズ１４は、光電変換部１５の受光面に反射光Ｌを集光して結像させる。
【００１７】
光電変換部１５は、受光面にＣＣＤ等の構成画素となる光電変換素子が直線状に一列に配置されて構成された一次元イメージセンサである。光電変換部１５は、信号処理部１６によって駆動制御され、主走査周期（以下、インデックス（index）周期という。）に基づき、上記反射機構１３を介して露光走査された反射光Ｌを１ライン毎に受光する。
【００１８】
光電変換部１５は、構成画素となる複数の光電変換素子が、一次元配列に沿って４つのチャンネル領域Ｃｈ１〜Ｃｈ４に分割されており、各チャンネル領域Ｃｈ１〜Ｃｈ４に出力端子が設けられている。なお、４チャンネル方式に限らず、一般のｎチャンネル方式（ｎは自然数）であってもよい。
【００１９】
信号処理部１６は、光電変換部１５の各チャンネル領域Ｃｈ１〜Ｃｈ４から出力されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。また、信号処理部１６は、設定された読取モードに応じてインデックス周期を変更し、当該インデックス周期に基づいて光電変換部１５を駆動制御する。さらに、信号処理部１６は、最適な階調性を有するデジタル画像信号を得るために、光源１２の発光量や、内蔵する増幅回路１６１の増幅率を調整する（図３、図４のフローチャートを参照。）。ここで、インデックス周期が変更されると、ＣＣＤに対する電荷の蓄積時間が変更されるため、光電変換部１５からの出力信号の値も変更される。
【００２０】
次に、図２を参照して、信号処理部１６の構成について説明する。
図２に示すように、信号処理部１６は、光電変換部１５の各チャンネル領域Ｃｈ１〜Ｃｈ４から出力されるアナログ画像信号をそれぞれ個別に増幅して後段のＡ／Ｄ変換回路１６２に出力する増幅回路１６１と、チャンネル領域Ｃｈ１〜Ｃｈ４毎に増幅回路１６１から出力された各アナログ画像信号を、デジタル画像信号にそれぞれ個別に変換するＡ／Ｄ変換回路１６２と、チャンネル領域Ｃｈ１〜Ｃｈ４毎にＡ／Ｄ変換回路１６２から出力された各デジタル信号を合成及びシェーディング補正するためのチャンネル合成／シェーディング補正部１６３と、光源１２、光電変換部１５、増幅回路１６１、Ａ／Ｄ変換回路１６２を統括的に制御する制御部１６４と、制御部１６４が用いる各種データ（例えば、後述するデフォルトの発光量や増幅率等。）を格納するメモリ１６５とを備えて成る。
【００２１】
特に、チャンネル合成／シェーディング補正部１６３は、初期設定処理の実行時には、各チャンネル領域Ｃｈ１〜Ｃｈ４のデジタル画像信号の値（以下、簡単のため、それぞれ８ビットのデジタル値０〜２５５とする。）を、信号処理部１６に通知する。
ここで、上記初期設定処理とは、画像読取装置１の起動時（例えば、電源投入時或いはリセット時等。）に、画像読取装置１を画像読取可能な状態に初期設定するために毎回行う処理である。また、増幅回路１６１から出力されるアナログ画像信号の大きさが、Ａ／Ｄ変換回路１６２の変換範囲の上限値以上となる場合には、当該Ａ／Ｄ変換後のデジタル画像信号の値は２５５（上限値）となる。なお、チャンネル領域Ｃｈ１〜Ｃｈ４毎のデジタル画像信号は４ビット、１６ビット等であってもよい。
【００２２】
制御部１６４は、チャンネル領域Ｃｈ１〜Ｃｈ４毎の各増幅回路１６１の増幅率を個別に調整するための増幅回路制御手段１６４ａと、光源１２の発光量を調整するめの光量制御手段１６４ｂと、チャンネル領域Ｃｈ１〜Ｃｈ４毎の各Ａ／Ｄ変換回路１６２を個別に駆動するためのＡ／Ｄ変換回路制御手段１６４ｃと、光電変換部１５の駆動制御するための光電変換部制御手段１６４ｄとを備え、これら各手段等を用いて、光源１２、光電変換部１５や、信号処理部１６の各部を統括的に制御する。ここで、増幅回路制御手段１６４ａ、光量制御手段１６４ｂ、Ａ／Ｄ変換回路制御手段１６４ｃ、光電変換部制御手段１６４ｄの各々が有する各機能は、制御部１６４がプログラムを実行することにより実現されるようであってもよいし、またハードウェアにより実現されるようであってもよい。
【００２３】
制御部１６４は、初期設定処理の実行時には、チャンネル合成／シェーディング補正部１６３から通知された上記各チャンネル領域Ｃｈ１〜Ｃｈ４のデジタル画像信号の値に基づいて、図３、図４の各フローチャートに示す処理を実行する。
【００２４】
次に、図３、図４を参照して、画像読取装置１の動作を説明する。図３、図４に示す処理は、制御部１６４が、光源１２、光電変換部１５や、増幅回路制御手段１６４ａ、光電変換部制御手段１６４ｄ等を制御することにより行われる。
【００２５】
まず、図３のフローチャートの処理内容を説明する。以下に説明するステップＳ１〜Ｓ１１の処理は、初期設定処理の実行時にインデックス周期毎に実行される。
【００２６】
初期設定処理の際に、一のインデックス周期が設定されると（ステップＳ１）、当該インデックス周期に応じた増幅回路１６１の増幅率及び光源１２の発光量（デフォルトのセンター値に対する増減のステップ数で表される。）についての設定データが、メモリ１６５に保存（記憶）されているか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００２７】
上記インデックス周期に応じた設定データがメモリ１６５に保存されていない場合には（ステップＳ２；Ｎｏ）、デフォルトの設定データを設定し（ステップＳ３）、メモリ１６５に保存されている場合には（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、メモリ１６５からこの設定データを読み出す（ステップＳ４）。ここで、上記デフォルトの設定データでは、増幅率が１．０、発光量がセンター値（発光量範囲の中央に該当する値。）となっている。
【００２８】
ステップＳ３又はＳ４の後、光源１２を白色基準板１０ａまで移動させ（ステップＳ５）、その後、光電変換部１５の何れか一のチャンネル領域（チャンネル領域Ｃｈ１〜Ｃｈ４の何れか。）からの出力信号がＡ／Ｄ変換回路１６２の変換範囲の上限値に達しているか否かを判定する（ステップＳ６）。上限値に達しているチャンネル領域がない場合（ステップＳ６；Ｎｏ）、光電変換部１５の何れか一のチャンネル領域からの出力信号がＡ／Ｄ変換回路１６２の変換範囲の上限に達するまで光源１２の発光量を１ステップ毎にアップさせる（ステップＳ７）。
【００２９】
ステップＳ７の後、光電変換部１５の何れか一のチャンネル領域からの出力信号が上記上限に達した時点で、光源１２の発光量を１ステップだけダウンさせ、更に、増幅回路１６１に対する増幅率をチャンネル毎に調整して、全チャンネル領域Ｃｈ１〜Ｃｈ４からの出力信号をＡ／Ｄ変換回路１６２の変換範囲の上限に合致させる（ステップＳ８）。
【００３０】
ステップＳ６の段階で、光電変換部１５の何れか一のチャンネル領域からの出力信号がＡ／Ｄ変換回路１６２の変換範囲の上限値に達している場合には（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、光電変換部１５の全チャンネル領域Ｃｈ１〜Ｃｈ４からの出力信号がＡ／Ｄ変換回路１６２の変換範囲の上限を下回るまで光源１２の発光量を１ステップ毎にダウンさせる（ステップＳ９）。
【００３１】
ステップＳ９の後、光電変換部１５の全チャンネル領域Ｃｈ１〜Ｃｈ４からの出力信号が上記上限を下回った時点で、増幅回路１６１に対する増幅率をチャンネル領域毎に調整して、全チャンネル領域Ｃｈ１〜Ｃｈ４からの出力信号をＡ／Ｄ変換回路１６２の変換範囲の上限に合致させる（ステップＳ１０）。
【００３２】
ステップＳ８又はＳ１０の後、上記設定した増幅率及び発光量のステップ数を、当該インデックス周期（ステップＳ１で設定したインデックス周期。）に関連付けて設定データとしてメモリ１６５に保存（すなわち、上書き）する（ステップＳ１１）。
【００３３】
次に、図４のフローチャートの処理内容について説明する。以下に説明するステップＳ２１〜Ｓ２４の処理は、初期設定処理の後に画像の読取モードが設定された際に行われる。
【００３４】
まず、設定された画像の読取モードに基づいてインデックス周期を特定し（ステップＳ２１）、当該インデックス周期での設定データ（増幅回路１６１の増幅率及び光源１２の発光量を示すデータ。）をメモリ１６５から読み出す（ステップＳ２２）。
【００３５】
そして、上記読み出した設定データに基づいて、増幅回路１６１の増幅率を設定し、光源１２の発光量を設定する（ステップＳ２３）。そして、上記設定に基づき、画像の読み取りを開始し（ステップＳ２４）、当該読み取った画像に対しチャンネル合成とシェーディング補正とを行う。
【００３６】
以上説明したように、初期設定処理の実行時には、インデックス周期毎に、光電変換部１５の各チャンネル領域Ｃｈ１〜Ｃｈ４からの出力信号がＡ／Ｄ変換回路１６２の変換範囲の上限を一段下回るように光源１２の発光量を調整し、その後、増幅回路１６１の増幅率を調整して詳細調整を行い、光電変換部１５の全チャンネル領域Ｃｈ１〜Ｃｈ４からの出力信号をＡ／Ｄ変換回路１６２の変換範囲の上限に合致させる。
【００３７】
従って、主に光源１２の発光量が調整されることにより光電変換部１５の各チャンネル領域からの出力信号がＡ／Ｄ変換回路１６２の変換範囲の上限値に大まかに合致され、増幅率の調整は、更に詳細な調整を行うために用いられるので、Ｓ／Ｎ比を悪化させることなく、画像信号に含まれるノイズ成分を十分効果的に抑制可能となる。このため、チャンネル領域Ｃｈ１〜Ｃｈ４毎のバラツキ解消と、最適な階調性の確保とが共に可能となる。
【００３８】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る画像読取装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における画像読取装置１の細部構成および詳細動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明を適用した画像読取装置の断面図である。
【図２】本発明を適用した画像読取装置の回路構成を示す図である。
【図３】本発明を適用した処理内容を説明するフローチャートである。
【図４】本発明を適用した処理内容を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１  画像読取装置
１０  ＡＤＦ
１０ａ  白色基準板
１１  プラテンガラス
１２  光源
１３  反射機構
１４  レンズ
１５  光電変換部
１６  信号処理部
１６１  増幅回路
１６２  Ａ／Ｄ変換回路
１６３  チャンネル合成／シェーディング補正部
１６４  制御部
１６４ａ  増幅回路制御手段
１６４ｂ  光量制御手段
１６４ｃ  Ａ／Ｄ変換回路制御手段
１６４ｄ  光電変換部制御手段
１６５  メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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