(57)【要約】【課題】  ノイズに起因する画像の筋，斑点などの乱れが生じるのを防止する画像読取装置を提供する。【解決手段】  イメージセンサ１によって基準となる画像を読取って得られた基準の画像信号が増幅回路３で飽和しない範囲で最大の出力が得られてＡ／Ｄコンバータ４によりデジタル信号に変換されるように、画像処理回路５によりインバータ６を制御してランプ２の光量を調整するとともに、増幅回路３の増幅率を制御する。【選択図】      図１
2005260857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿を照明するための光源と、
前記光源で照明された原稿の画像を読取るための画像読取手段と、
前記画像読取手段によって読取られた画像信号を増幅するための増幅手段と、
前記画像読取手段によって基準となる画像を読取って得られた画像信号が飽和しない範囲で最大の出力が得られるように、前記光源の光量を制御するとともに、前記増幅手段の出力電圧が最大となるように、前記増幅手段の増幅率を制御する制御手段とを備えた、画像読取装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記光源を駆動して点灯させるためのインバータ手段と、
前記光源を駆動するための光源制御信号を前記インバータ手段に与えるとともに、前記増幅手段に増幅率を制御するための制御信号を与える画像処理制御手段とを含む、請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項３】
前記画像処理制御手段は、前記光源を消灯した状態で前記増幅手段の出力振幅が所定値となるように前記増幅手段のオフセット電圧を設定した後、前記光源を点灯させた状態で前記基準となる画像を前記画像読取手段で読取ったときにおける前記増幅手段の出力振幅の最大値が飽和電圧よりも所定の電圧値だけ低い値になるように前記インバータ手段を制御して前記光源の光量を調整する、請求項２に記載の画像読取装置。
【請求項４】
さらに、前記増幅手段の出力信号をデジタル信号に変換する変換手段を含む、請求項１から３のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項５】
前記基準となる画像は、白基準画像である、請求項１から４のいずれかに記載の画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は画像読取装置に関し、特に、イメージセンサを用いて原稿を読取る画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル複写機やファクシミリ装置などにはＣＣＤ素子などからなるイメージセンサで原稿を読取る画像読取装置が設けられている。イメージセンサは一般に数千個の受光素子を配列して構成されており、１ラインの画像を数千個の画素に分解して各画素の濃淡を示す画素信号を出力する。このようなイメージセンサにより安定して原稿を読取るには、同じ画像濃度に対しては各受光素子の出力が一定になることが要求される。
【０００３】
ところが、イメージセンサは各受光素子の感度のばらつきのみならず、光電変換特性の直線性であるγ特性にもばらつきを生じる。このようなばらつきを補正するためにシェーディング補正が行われている。シェーディング補正は、最初に基準となる白原稿を読取り、全白出力に対する光電変換出力を各画素ごとにメモリに記憶し、実際の原稿の読取りでは各画素ごとに記憶されている白出力情報を基に、各画素単位での出力レベルを補正するものである。
【０００４】
しかしながら、上記シェーディング補正を行っても中間レベルのグレー原稿を読取った場合の画像出力信号は均一にならず、グレー原稿の読取により、黒スジが発生するなどの不都合を生じていた。このために、特開平９−２８４５５０号公報（特許文献１）では、原稿を読取る際の読取手段で所定時間ごとにデータを蓄積し、その蓄積する時間に対して、基準画像を読取る際の読取手段によるデータの蓄積時間を短く設定することにより、γ特性にばらつきがあっても、２値化後の画像を良好に保つことが記載されている。
【特許文献１】特開平９−２８４５５０号公報（段落番号００２１〜００２５、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
イメージセンサの読取り出力は、図７に示すように光量が大きくなるにしたがって徐々に大きくなり、リニアに変化するが、点線で示す所定の光量を超えると出力が飽和してしまい、リニアリティが失われてしまう。このため、光量が大きいときにはイメージセンサの出力が飽和してしまって画像の濃淡信号を出力できなくなり、光量が小さいときにはイメージセンサの出力信号レベルが低いためにＳ／Ｎが悪くなる。その結果、特許文献１に記載された補正方法で光量補正を行うと、画像を多値で読み込む場合に画像が白飛びしたり、ノイズに起因する画像の筋，斑点などの乱れが生じるという問題があった。
【０００６】
それゆえに、この発明の目的は、ノイズに起因する画像の筋，斑点などの乱れが生じるのを防止す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】
【０００７】
この発明は、原稿を照明するための光源と、光源で照明された原稿の画像を読取るための画像読取手段と、画像読取手段によって読取られた画像信号を増幅するための増幅手段と、画像読取手段によって基準となる画像を読取って得られた画像信号が飽和しない範囲で最大の出力が得られるように、光源の光量を制御するとともに、増幅手段の出力電圧が最大となるように、増幅手段の増幅率を制御する制御手段とを備える。
【０００８】
好ましくは、制御手段は光源を駆動して点灯させるためのインバータ手段と、光源を駆動するための光源制御信号をインバータ手段に与えるとともに、増幅手段に増幅率を制御するための制御信号を与える画像処理制御手段とを含む。
【０００９】
好ましくは、画像処理制御手段は、光源を消灯した状態で増幅手段の出力振幅が所定値となるように増幅手段のオフセット電圧を設定した後、光源を点灯させた状態で基準となる画像を画像読取手段で読取ったときにおける増幅手段の出力振幅の最大値が飽和電圧よりも所定の電圧値だけ低い値になるようにインバータ手段を制御して光源の光量を調整する。
【００１０】
好ましくは、増幅手段の出力信号をデジタル信号に変換する変換手段を含む。
【００１１】
好ましくは、基準となる画像は、白基画像である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明は、画像読取手段によって基準となる画像を読取って得られた基準の画像信号が飽和しない範囲で最大の出力が得られるように、光源の光量を制御するとともに、増幅手段の出力電圧が最大となるように、増幅率を制御するようにしたので、ダイナミックレンジを最大限に活用することができてＳ／Ｎ比を改善できるため、ノイズに起因する画像の筋，斑点などの乱れが生じるのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１はこの発明の一実施形態における画像読取装置のブロック図であり、図２は図１に示した増幅回路の具体的なブロック図であり、図３は図１に示したＡ／Ｄコンバータの一例を示す図である。
【００１４】
図１において、画像読取手段としてのイメージセンサ１は多数のＣＣＤ素子を配列して構成されており、光源としてのランプ２で照明される原稿（図示せず）の画像を読取る。イメージセンサ１から出力されたＣＣＤ出力信号は、増幅回路３に与えられて増幅される。増幅回路３はアナログフロントエンド（Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ：ＡＦＥ）と称される回路が用いられており、イメージセンサ１からのアナログの画像信号をＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などのデジタル画像信号処理ＩＣで扱うことができるデジタル信号に処理するためのＩＣ回路で構成されている。増幅回路３は図２に示すように、反転増幅器３１と、サンプルホールド回路３２と、オフセット設定用アンプ３３と、増幅率可変アンプ３４とを含み、画像処理回路５から与えられる制御信号によって増幅率とオフセット電圧とが制御される。
【００１５】
反転増幅器３１には、イメージセンサ１から出力されるＣＣＤ出力信号が与えられている。反転増幅器３１は増幅率が−１に設定されており、入力されたＣＣＤ出力信号を増幅することなく極性を反転させる。極性が反転されたＣＣＤ出力信号は、サンプルホールド回路３２によってサンプルホールドされてオフセット設定用アンプ３３に与えられる。オフセット設定用アンプ３３は画像処理回路５から与えられる制御信号に応じて、出力に現れる直流電圧が０Ｖになるようにオフセット電圧を設定して、ＣＣＤ出力信号を増幅率可変アンプ３４に与える。増幅率可変アンプ３４は画像処理回路５から与えられる制御信号に応じて、増幅率が設定される。
【００１６】
増幅回路３で増幅されたＣＣＤ出力信号は、Ａ／Ｄコンバータ４によってデジタル信号に変換されて画像処理回路５に与えられる。Ａ／Ｄコンバータ４はアナログのＣＣＤ出力信号を８ビット階調のデジタル信号に変換して出力するものであり、図３に示すように基準電圧Ｖｒｅｆ−ＨとしてＦＦｈ（ｈは１６進を示す）＝２．５５Ｖと、基準電圧Ｖｒｅｆ−Ｌとして００ｈ＝０Ｖが設定されている。そして、入力電圧が０Ｖのときのデジタル出力は００ｈであり、入力電圧が２．５５Ｖのときにデジタル出力はＦＦｈとなる。また、０Ｖから２．５５Ｖを００ｈからＦＦｈの２５６階調に量子化すると、入力電圧が０．０１Ｖ変化すると出力データが１ＬＳＢ変化することになる。
【００１７】
画像処理回路５は、Ａ／Ｄコンバータ４でデジタル信号に変換されたＣＣＤ出力信号を処理して画像データを出力する。画像処理回路５はランプ２の光量を制御するためにランプ光量制御信号をインバータ６に出力する。インバータ６はそのランプ光量制御信号に応じてランプ２の光量を制御する。また、画像処理回路５は増幅回路３の増幅率およびオフセット電圧を制御するために、制御信号を増幅回路３に出力する。増幅回路３はその制御信号に応じて、オフセット電圧および増幅率を設定する。
【００１８】
図４はこの発明の一実施形態における画像読取装置の動作を説明するためのフローチャートであり、図５はランプ光量を調整する動作を説明するための波形図であり、図６はイメージセンサの出力波形の一例を示す図である。
【００１９】
図４に示すステップ（図示ではＳＰと略称する）ＳＰ１において、画像処理回路５はランプ２が消灯していてイメージセンサ１の出力振幅が０の状態において、増幅回路３に制御信号を出力して、Ａ／Ｄコンバータ４の入力信号が最小となるように増幅回路３のオフセット電圧を０Ｖに設定する。このとき、増幅回路３の増幅率は１倍に設定されている。
【００２０】
ステップＳＰ２において、ランプ２が消灯している状態で、イメージセンサ１によって図示しない白基準板からの反射光を読取ると、イメージセンサ１のＣＣＤ出力信号は増幅回路３で増幅され、Ａ／Ｄコンバータ４によりデジタル信号に変換されて画像処理回路５に与えられる。画像処理回路５は、ステップＳＰ３において、与えられたデジタル信号に基づいて、ランプ２の消灯時にＡ／Ｄコンバータ４の入力電圧が常にＶｒｅｆ−ＬとＶｒｅｆ−Ｈとの間にあることを監視できるようにオフセット電圧を０１ｈ以上に設定する。すなわち、Ａ／Ｄコンバータ４の入力端子にＶｒｅｆ−Ｌ以下の電圧が入力された場合、出力のデジタルデータは００ｈになる。
【００２１】
この状態では入力電圧がＶｒｅｆ−Ｌと同じ電圧になっているのか、Ｖｒｅｆ−Ｌを下回っているのか判別できない。そこで、Ａ／Ｄコンバータ４の出力が０１ｈになるようにオフセット設定用アンプ３３のオフセット電圧を調整することにより、ランプ２を消灯しているときのＡ／Ｄコンバータ４の入力電圧がＶｒｅｆ−Ｌ以下にならない状態にする。
【００２２】
ステップＳＰ４において、ランプ２の点灯状態で白基準の明るさをイメージセンサ１で読取り、そのＣＣＤ出力信号が増幅回路３で増幅され、Ａ／Ｄコンバータ４によってデジタル信号に変換されて画像処理回路５に与えられる。
【００２３】
ステップＳＰ５において、白基準の明るさをイメージセンサ１で読取っているときに得られる画像信号が飽和しない範囲で最大出力（８Ｄｈ）となるようにランプ２の光量が設定される。すなわち、Ａ／Ｄコンバータ４のＣＣＤ出力信号の飽和電圧を図５に示すように１．５Ｖとすると、画像処理回路５はランプ２のちらつきにより光量がばらついた場合など、いかなる場合でもＣＣＤ出力信号が飽和電圧を越えないようにマージンを持たせて、ランプ２の点灯時におけるＣＣＤ出力信号の目標値が例えば１．５−０．１＝１．４Ｖになるようにランプ２の光量を設定する。ＣＣＤ出力信号の１．４ＶをＡ／Ｄ変換すると、デジタル出力は８Ｃｈ＋０１ｈ＝８Ｄｈとなる。
【００２４】
このように画像処理回路５は、Ａ／Ｄコンバータ４から出力されるデジタル信号のレベルが１．４Ｖ（８Ｄｈ）になるようにインバータ６に制御信号を出力してランプ２の光量を調整する。なお、飽和電圧は、ＣＣＤのデバイスの仕様から一意に決められる。
【００２５】
ステップＳＰ６において、デジタル出力レベルがＦＦｈになるように増幅回路３の増幅率を設定する。すなわち、画像処理回路５はデジタル出力を見て、ランプ２の点灯時におけるＡ／Ｄコンバータ４の入力電圧が常にＶｒｅｆ−ＬとＶｒｅｆ−Ｈとの間にあることを監視できるように、ＦＦｈ以下に設定する。このような制御を行うことにより、明るい原稿を読取ったときのイメージセンサ１の出力電圧は、図６（ａ）に示すように振幅が大きくなり、暗い原稿を読取ったときのイメージセンサ１の出力電圧は図６（ｂ）に示すように振幅が小さくなる。
【００２６】
なお、図６（ａ），（ｂ）において正側に現れている三角形の波形はＣＣＤのリセットパルスによって生じるものである。
【００２７】
このようにランプ２の光量および増幅回路３の増幅率を制御することで、イメージセンサ１で画像の読込みを行うと、イメージセンサ１の出力信号の振幅は、黒色の原稿を読込んだときは０Ｖになり、白色の原稿を読込んだときは飽和電圧よりも−０．１Ｖ低いレベルになる。このため、イメージセンサ１の出力のダイナミックレンジを最大限に活用することができる。これにより、Ｓ／Ｎ比を改善できるため、ノイズに起因する筋・斑点などの画像の乱れが生じる可能性が減少する。
【００２８】
また、イメージセンサ１のＣＣＤ出力信号が飽和することがないので、画像読込み時に画像の白飛びが発生するのを防止できる。
【００２９】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の一実施形態における画像読取装置のブロック図である。
【図２】図１に示した増幅回路の具体的なブロック図である。
【図３】図１に示したＡ／Ｄコンバータの一例を示す図である。
【図４】この発明の一実施形態における画像読取装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】ランプ光量を調整する動作を説明するための波形図である。
【図６】イメージセンサの出力波形の一例を示す図である。
【図７】従来のイメージセンサの光量に対する読取り出力の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  イメージセンサ、２  ランプ、３  増幅回路、４  Ａ／Ｄコンバータ、５  画像処理回路、６  インバータ  ３１  反転増幅器、３２  サンプルホールド回路、３３  オフセット設定用アンプ、３４  増幅率可変アンプ。
【図１】
2005260857.tif 000003
【図２】
2005260857.tif 000004
【図３】
2005260857.tif 000005
【図４】
2005260857.tif 000006
【図５】
2005260857.tif 000007
【図６】
2005260857.tif 000008
【図７】
2005260857.tif 000009