(57)【要約】【課題】  イメージセンサの感度のバラツキや光源の光量のバラツキによらずとも、Ｓ／Ｎ比の向上を図り、かつイメージセンサの飽和を防止し得る原稿読取装置を提供する。【解決手段】  原稿の反射光の光路上、集光レンズ１２５の手前位置に上下方向にスライド可能に平板状の遮光板１２９配設する。光量調整部１６０は、集光レンズ１２５に入射される光をモニタし、その光の最大光量が所定の規定範囲内になるように、遮光板１２５のスライド量を調整する。【選択図】      図２
2007251430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージセンサを備え、原稿の画像を読取る原稿読取装置であって、
読取り対象となる原稿に光を照射する光源と、
前記原稿の反射光を前記イメージセンサに導く光学系と、
前記反射光の光路上、前記光学系の手前の位置にスライド可能に配設され、前記光学系に入射される光の光量を調整する遮光部と、
前記イメージセンサが、所定光量の光を反射する基準原稿からの反射光を受光したときの最大出力値が規定範囲となるように、前記遮光部をスライドさせる光量調整手段とを備えることを特徴とする原稿読取装置。
【請求項２】
前記遮光部は、平板状の遮光板であることを特徴とする請求項１記載の原稿読取装置。
【請求項３】
前記遮光部は、前記光学系から出力される光の光軸と直交する方向にスライド可能に配設された２枚の遮光板を備え、前記遮光板が前記光軸を両側から挟む方向にスライドすることで、光量を調整することを特徴とする請求項１又は２記載の原稿読取装置。
【請求項４】
前記光量調整手段は、前記遮光部をスライドさせる駆動手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の原稿読取装置。
【請求項５】
前記光量調整手段は、前記イメージセンサが出力する各画素の出力値の最大値を求め、求めた最大値より飽和光量をもとめる光量飽和判定部を備え、前記規定値となるように、前記遮光部をスライドさせることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の原稿読取装置。
【請求項６】
前記イメージセンサから出力される電気信号の利得を調整するオートゲインコントローラを更に備え、
前記オートゲインコントローラは、前記光量調整手段により光量の調整が行われる間、利得を一定の値に設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の原稿読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原稿に光を照射し、その反射光をイメージセンサで受光することで原稿を読取る原稿読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原稿に光を照射し、その反射光をＣＣＤ等のイメージセンサに受光させるイメージスキャナユニット等の原稿読取装置においては、イメージセンサから出力される電気信号はオートゲインコントローラ（ＡＧＣ）により増幅され、アナログデジタル変換され、画像処理部に出力される。
【０００３】
画像信号のＳ／Ｎ比を向上し、高画質の画像を得るためには、イメージセンサからのアナログ画像信号の振幅を大きくし、ノイズの影響を受けにくくする必要がある。イメージセンサからのアナログ画像信号振幅を大きくするためには、光源の光量を上げればよいが、光量を上げすぎるとイメージセンサは飽和（光量と出力信号振幅が比例関係でなくなる）してしまう。
【０００４】
また、イメージセンサのアナログ画像信号振幅を大きくすると、信号を受け取るＩＣ（ＡＦＥ−ＩＣ）のデジタル出力信号が飽和（入力画像信号に対するデジタル出力信号が比例関係でなくなる）するという問題もある。
【０００５】
イメージセンサ自身にも感度バラツキ（感度がよいと入力光に対する出力が大きくなる）があり、一般に光源とされるランプの光量バラツキ（通常±１０％程度）、イメージセンサ感度バラツキ（通常±１０％程度）を考慮し、光量バラツキ最大、イメージセンサ感度最大にてイメージセンサからのアナログ画像信号の振幅及びＡＦＥ−ＩＣのデジタル出力信号が飽和しないようにランプ光量を設定すると、センター光量・センター感度でのイメージセンサ  アナログ画像信号振幅が小さくなり、ノイズの影響を受けやすくなり、低画質となってしまう。
【特許文献１】特開平９−３７０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、イメージセンサの感度のバラツキや光源の光量のバラツキによらずとも、Ｓ／Ｎ比の向上を図り、かつイメージセンサ及びＡＦＥ−ＩＣの飽和を防止し得る原稿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】
本発明による原稿読取装置は、イメージセンサを備え、原稿の画像を読取る原稿読取装置であって、読取り対象となる原稿に光を照射する光源と、前記原稿の反射光を前記イメージセンサに導く光学系と、前記反射光の光路上、前記光学系の手前の位置にスライド可能に配設され、前記光学系に入射される光の光量を調整する遮光部と、前記イメージセンサが、所定光量の光を反射する基準原稿からの反射光を受光したときの最大出力値が規定範囲となるように、前記遮光部をスライドさせる光量調整手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、原稿の反射光の光路上、光学系の手前位置に遮光部を配設し、この遮光部のスライド量を調整することで、イメージセンサの感度のバラツキや光源の光量のバラツキによらずとも、イメージセンサ及びＡＦＥ−ＩＣを飽和させないような最大限の振幅を有する電気信号をイメージセンサから出力させることが可能となり、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【０００９】
また、上記構成において、前記遮光部は、平板状の遮光板であることが好ましい。この構成によれば、遮光部は平板状の遮光板により構成されているため、遮光板を容易にスライドさせることができる。
【００１０】
また、上記構成において、前記遮光部は、前記光学系から出力される光の光軸と直交する方向にスライド可能に配設された２枚の遮光板を備え、前記遮光板が前記光軸を両側から挟む方向にスライドすることで、光量を調整することが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、光軸の中心方向を遮光することなく、光量の調整範囲を大きくすることができる。
【００１２】
また、上記構成において、前記光量調整手段は、前記遮光部をスライドさせる駆動手段を備えていることが好ましい。この構成によれば、駆動手段が遮光部のスライド量を調整するため、光学系に入射する光の光量を自動調整することが可能となる。
【００１３】
また、上記構成において、前記光量調整手段は、前記イメージセンサが出力する各画素の出力値の最大値を求め、求めた最大値より飽和光量をもとめる光量飽和判定部を備え、規定値となるように、前記遮光部をスライドさせることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、各画素の最大値が規定値となるように光学系に入射する光の光量が調整されるため、光量調整をより精度よく行うことができる。
【００１５】
また、上記構成において、前記イメージセンサから出力される電気信号の利得を調整するオートゲインコントローラを更に備え、前記オートゲインコントローラは、前記光量調整手段により光量の調整が行われる間、利得を一定の値に設定することが好ましい。この構成によれば、光量調整手段が光量の調整を行っている間、オートゲインコントローラの利得が一定の値に設定されるため、より精度良く光量調整を行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による原稿読取装置によれば、イメージセンサの感度のバラツキや光源の光量のバラツキによらずとも、イメージセンサ及びＡＦＥ−ＩＣを飽和させないような最大限の振幅を有する電気信号をイメージセンサから出力させることが可能となり、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態による原稿読取装置を複写機、スキャナ、ファクシミリ、デジタル複合機等の画像形成装置に適用したときの画像形成装置の内部構成図を示している。この画像形成装置は、原稿読取部１００と本体部２００とを備えている。原稿読取部１００は、原稿カバー１１０と原稿載置部１２０とを備えている。原稿カバー１１０は、複数枚の原稿が載置可能な原稿トレイ１１１と、載置された原稿を１枚ずつピックアップする給紙ローラ対１１２と、ピックアップされた原稿を原稿読取位置ＲＰまで搬送し、かつ、原稿の斜め送りを規制して原稿先端を整えるレジストローラ対１１３とを備えている。レジストローラ対１１３の近傍には、原稿の画像先端の原稿読取位置ＲＰへの搬送タイミングを決定する際に用いられるタイミングスイッチ１１４が配設されている。
【００１８】
原稿載置部１２０は、原稿読取位置ＲＰの下側に配設された光源１２１と、原稿読取位置ＲＰにおける原稿の反射光をミラー１２２、１２３、１２４及び集光レンズ１２５を介して受光する光ラインセンサ１２６とを備えている。また、原稿載置部１２０の上面には、透明かつ平板状のコンタクトガラス１２７が配設されている。コンタクトガラス１２７の原稿読取位置ＲＰの対応する位置には、後述する基準原稿１２８が取り付けられている。原稿の反射光の光路上、集光レンズ１２５の手前位置には、光軸に対して直交する方向である＋ｚ方向又は−ｚ方向にスライド可能に遮光板１２９が取り付けられている。
【００１９】
原稿トレイ１１１に載置された原稿を読取る自動読取りモードにおいては、光源１２１は、固定状態で給紙ローラ対１１２等によって１枚ずつ搬送される原稿に対し光を照射し、光ラインセンサ１２６は、その反射光を例えば１ライン単位で読取る。コンタクトガラス１２７に載置された原稿を読取る手動読取りモードにおいては、光源１２１は、原稿に対し光を照射しつつ、図略のモータによる駆動力を受けて、右方向に一定速度で移動し、光ラインセンサ１２６は、その原稿からの反射光を受光する。なお、光源１２１は、例えば点線で示す光源１２１’の位置まで移動すると、光の照射を停止し、図略のモータによる駆動力を受けて、左方向に一定速度で移動し、実線で示す光源１２１の位置（ホームポジション）に戻される。光ラインセンサ１２６は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、
又は、ＣＩＳ（Contact Image Sensor）等により構成され、光源１２１による原稿の反射光を受光して、反射光の光量に応じたレベルを有する電気信号を生成することで、原稿の画像を１ラインずつ読取る。
【００２０】
本体部２００は、複数の給紙カセット２０１、複数の給紙ローラ２０２、転写ローラ２０３、感光体ドラム２０４、現像装置２０５、露光装置２０６、定着ローラ２０８、排出口２０９及び排出トレイ２１０等を備える。
【００２１】
感光体ドラム２０４は、矢印方向に回転しながら帯電装置（図示省略）によって一様に帯電される。露光装置２０６は、光ラインセンサ１２６において読取られた原稿の画像データに基づいて生成された変調信号をレーザ光に変換して出力し、感光体ドラム２０４に静電潜像を形成する。現像装置２０５は、現像剤を感光体ドラム２０４に供給してトナー像を形成する。
【００２２】
一方、給紙ローラ２０２は、記録紙が収納された給紙カセット２０１から記録紙を引き出し、転写ローラ２０３まで給送する。転写ローラ２０３は、搬送された記録紙に感光体ドラム２０４上のトナー像を転写させ、定着ローラ２０８は、転写されたトナー像を加熱して記録紙に定着させる。その後、記録紙は、本体部２００の排出口２０９から用紙後処理部３００に搬入される。また、記録紙は、必要に応じて排出トレイ２１０へも排出される。
【００２３】
用紙後処理部３００は、搬入口３０１、記録紙搬送部３０２、搬出口３０３及びスタックトレイ３０４等を備える。記録紙搬送部３０２は、排出口２０９から搬入口３０１に搬入された記録紙を順次搬送し、最終的に搬出口３０３からスタックトレイ３０４へ記録紙を排出する。スタックトレイ３０４は、搬出口３０３から搬出された記録紙の集積枚数に応じて矢印方向に上下動可能に構成されている。
【００２４】
図２は遮光板１２９の構成図である。図２において、原稿の反射光の光軸方向をｙ方向、ｙ方向を法線とする面内において、光ラインセンサ１２６の長手方向をｘ方向、ｘ及びｙ方向の各々に直交する方向をｚ方向とする。図２に示すように遮光板１２９は、反射光の光路上、集光レンズ１２５の上流側であって、集光レンズ１２５の近傍に配設されている。遮光板１２９のｘ方向の一方側には、ｚ方向を長手方向とする柱状部材１３１が取り付けら、他方側にはｚ方向を長手方向とするラックギア１３２が取り付けられている。モータＭ１の回転軸の先端にはピニオンギア１３３が取り付けられている。このピニオンギア１３３はラックギア１３２と噛み合っている。従って、遮光板１２９はモータＭ１のトルクを受けて＋ｚ方向（図中上方向）又は−ｚ方向（図中下方向）にスライドする。モータＭ１としては、例えばステッピングモータを採用することができる。
【００２５】
遮光板１２９は、表面が黒色、かつ平板状のプラスチック等からなる部材から構成され、ｘ方向の長さが集光レンズ１２５の直径よりも長い。従って、遮光板１２９が＋ｚ方向にスライドするにつれて、光ラインセンサ１２６へ導かれる光の光量が減少し、−ｚ方向にスライドするにつれて、光ラインセンサ１２６へ導かれる光の光量が増大する。
【００２６】
図３は、コンタクトガラス１２７を上方から見たときの図である。図３に示すようにコンタクトガラス１２７の左側の端部には、基準原稿１２８が取り付けられていることが分かる。この基準原稿１２８は、例えば白色のプラスチック等の部材により構成され、ｘ方向を長手方向とする。
【００２７】
図４は、図１に示す画像形成装置部の電気的構成を示すブロック図である。原稿読取部１００は、光ラインセンサ１２６、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）１４０、画像処理部１５０、光量調整部１６０、画像メモリ１７０、及び制御部１８０を備えている。なお、図４においては、本発明に関するもののみ図示し、関係のないものは省略している。光ラインセンサ１２６は、制御部１８０の制御の下、原稿の画像を１ラインずつ読取りの読取った原稿の画像の濃淡を表す電気信号をＡＦＥ１４０に出力する。
【００２８】
ＡＦＥ１４０は、制御部１８０の制御の下、光ラインセンサ１２６から出力されたアナログの電気信号（以下、「アナログ出力値」と呼ぶ）を増幅等行うものであり、ＣＤＳ処理部１４１、ＡＧＣ（オートゲインコントローラ）１４２、及びＡ／Ｄ変換器１４３を備えている。ＣＤＳ処理部１４１は、光ラインセンサ１２６から出力されたアナログ出力値に対して相関二重サンプリングを行い、固定パターンノイズを除去する。
【００２９】
ＡＧＣ１４２は、アナログ出力値が、Ａ／Ｄ変換器１４３によりＡ／Ｄ変換されるにあたり適切なレベルとなるように、画像処理部１５０により決定された利得を用いてＣＤＳ処理部１４１から出力されたアナログ出力値を増幅する。Ａ／Ｄ変換器１４３は、ＡＧＣ１４２により増幅されたアナログ出力値をデジタルの電気信号（以下、「デジタル出力値」と呼ぶ）に変換する。
【００３０】
画像処理部１５０は、制御部１８０が本画像形成装置を通常動作モードに設定した場合に動作するものであり、Ａ／Ｄ変換器１４３から出力されたデジタル出力値に対して所定の画像処理を施し、画像メモリ１７０に出力する。光量調整部１６０は、制御部１８０が本画像形成装置を光量調整モードに設定した場合に動作するものであり、最大値算出部１６１、モータ制御部１６２、及び光量飽和領域判定部１６３を備えている。ここで、光量調整モードとは、光ラインセンサ１２６が基準原稿１２８を読取った場合に適切な光量の光が集光レンズ１２５に入射されるように、図２に示す遮光板１２９のスライド量を決定するモードである。また、通常動作モードとは、本画像形成装置が原稿を読取って原稿の画像を取得し、その画像を記録紙に印刷させるモードである。
【００３１】
最大値算出部１６１は、Ａ／Ｄ変換器１４３から出力された基準原稿の画像１ラインを構成する各画素のデジタル出力値の最大値を算出する。モータ制御部１６２は、モータＭ１を駆動して図２に示す遮光板１２９を＋ｚ方向又は−ｚ方向にスライドさせる。
【００３２】
光量飽和領域判定部１６３は、遮光板１２９をレンズ１２５への入光量が最小の位置から所定の刻み幅で入光量が大きくなる方向（−ｚ方向）に移動したときに、その最大値算出部１６１で算出されたデジタル出力値の最大値が遮光板１２９の移動量に対して飽和する遮光板位置を求めて、遮光板位置を飽和位置の１つ手前の刻み幅の位置に設定する。光量の飽和領域を図５で説明する。横軸は遮光板１２９の位置を示し、縦軸はＡＦＥ１４０の最大出力値を表している。遮光板位置を刻み幅ａで入光量が最小の位置から入光量が大きくなる方向（図中右方向）に移動する。この時光ラインセンサ１２６への入光量が飽和していなければＡＦＥ１４０の最大出力値は刻み幅ａ（Ｐ１からＰ２）に対して、ほぼ一定の値Ｄ１のＡＦＥ出力の増加が得られる。これにたいして、光ラインセンサ１２６への入光量が飽和していればＡＦＥ１４０の最大出力値は刻み幅ａ（Ｐ２からＰ３）に対して、値Ｄ１よりも少ないＡＦＥ出力の増加Ｄ２しか得られない。たとえば、この増加量の減少割合（Ｄ２／Ｄ１）が０．５より低い時に光ラインセンサ１２６への入光量が飽和したと判定する。
【００３３】
制御部１８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成され、画像形成装置全体の制御を司り、本実施の形態では特に、光ラインセンサ１２６、ＡＦＥ１４０、画像処理部１５０、光量調整部１６０、画像メモリ１７０を同期させるクロック信号を出力し、これらのブロックの動作を同期させている。
【００３４】
図６は、制御部１８０が本画像形成装置を光量調整モードに設定したときの本画像形成装置の処理を示すフローチャートである。なお、制御部１８０は、例えば本画像形成装置に電源が投入された直後のイニシャル動作時及び一定時間経過後において、本画像形成装置を光量調整モードに設定するものとする。まず、ステップＳ１において、画像処理部１５０は、ＡＧＣ１４２の利得を所定の値に設定する。ここで、画像処理部１５０が設定する利得の値は、光量調整部１６０が光量の調整を行うにあたり予め定められた値として増幅率＝１が採用され、光量調整を行っている間、一定の値が設定される。
【００３５】
ステップＳ２において、光量調整部１６１のモータ制御部により、遮光板１２９を所定位置に移動する。所定位置は遮光板１２９をレンズ１２５への入光量が最小の位置、例えば図２において、遮光板１２９がレンズ１２５を全て覆う位置とする。
【００３６】
ステップＳ３において、制御部１８０は、光源１２１に基準原稿１２８を照射させ、光ラインセンサ１２６は、その反射光を受光し、１ライン分のアナログ出力値をＡＦＥ１４０に出力する。ＡＦＥ１４０は、アナログ出力値に対して上述した処理を行ってデジタル出力値を生成し、各画素のデジタル出力値を順次最大値算出部１６１に出力する。最大値算出部１６１は、各画素のデジタル出力値を比較し、その最大値を算出し光量飽和判定部１６３に出力し光量飽和判定部１６３にその時の遮光板１２９の位置と共に記憶される。ここで、最大値算出部１６１は、基準原稿１２８の２ライン以上のデジタル出力値に対する画素毎の平均値から算出してもよい。
【００３７】
ステップＳ４において、光量飽和領域判定部１６３は、図５で説明したように前々回と前回の最大値と今回の最大値とから光ラインセンサ１２６への入光量が飽和したかどうかが判定される。
【００３８】
ステップＳ４で光ラインセンサ１２６への入光量が飽和したと判定されなかったとき(ステップＳ４でＮＯ)、ステップＳ５において遮光板の位置はレンズ１２５に対して最大の開口位置かが判定され、最大開口位置でなければ（ステップＳ５のＮＯ）、ステップＳ６において、モータ制御部１６２は遮光板１２９をレンズ１２５への入光量が大きくなる方向（−ｚ方向）に所定の刻み幅でスライドさせる。その後ステップＳ３に戻り再度基準原稿の読み取りが行われる。
【００３９】
一方、ステップＳ５において遮光板の位置がレンズ１２５に対して最大の開口位置と判定されたときは（ステップＳ５のＹＥＳ）、遮光板位置はその位置のままとして、本処理が終了する。
【００４０】
また、ステップＳ４において、光ラインセンサ１２６への入光量が飽和したと判定されたとき(ステップＳ４でＹＥＳ)、ステップＳ７において遮光板の位置を一つ前の位置に移動して本処理が終了する。
【００４１】
以後、光量調整モードにおいて調整されたスライド位置で遮光板１２９が固定され、通常モードが実行され、記録紙に画像が形成される。
【００４２】
以上説明したように本画像形成装置によれば、光ラインセンサ１２６が基準原稿１２８を読取った際に光ラインセンサ１２６に入射される光量が所定の値となるように遮光板１２９のスライド量が調整されるため、光ラインセンサ１２６の感度や光源１２１の光量のバラツキによらずに、光ラインセンサ１２６及びＡＦＥ１４０を飽和させずに最大限の振幅の電気信号を出力させることが可能となり、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００４３】
なお、上記実施の形態では、遮光板１２９を１個としたがこれに限定されず、２個の遮光板を用いてもよい。図７は、２個の遮光板から構成される遮光部を示した図面である。図７に示すように遮光部４００は、原稿の反射光の光路上、集光レンズ１２５の手前の位置に配設され、２個の遮光板４０１，４０２と、遮光板４０１，４０２のｘ方向の両側に設けられた遮光側板４０３，４０４とを備えている。遮光板４０１，４０２と遮光側板４０３，４０４は平板状である、図２に示す遮光板１２９と同様、黒色のプラスチック等の部材から構成されている。遮光板４０１，４０２のｘ方向の一方側には、ｚ方向を長手方向とする柱状部材４０５，４０６が取り付けられている。また、遮光板４０１，４０２の他方側には、ｚ方向を長手方向とするラックギア４０７，４０８が取り付けられている。
【００４４】
ラックギア４０７，４０８はモータＭ２，Ｍ３の回転軸の先端に取り付けられたピニオンギア４０９，４１０と噛み合っており、遮光板４０１，４０２は、モータＭ２，Ｍ３の駆動力を受けて＋ｚ方向又は−ｚ方向にスライドし、位置決めされる。
【００４５】
図７に示すように原稿の反射光の光路に対して上下方向から光路を挟むように遮光板４０１，４０２はスライドすれば、集光レンズ１２５の中心に原稿の反射光を導きつつ、光量の調整範囲をより広げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による原稿読取装置を画像形成装置に適用したときの画像形成装置の構成図を示している。
【図２】遮光板の構成図である。
【図３】コンタクトガラスを上方から見たときの図である。
【図４】図１に示す画像形成装置部の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】遮光板位置と、ＡＦＥ出力の関係を示す図である。
【図６】制御部が本画像形成装置を光量調整モードに設定したときの本画像形成装置の処理を示すフローチャートである。
【図７】２個の遮光板から構成される遮光部を示した図面である。
【符号の説明】
【００４７】
１２１  光源
１２２  ミラー
１２５  集光レンズ
１２６  光ラインセンサ
１２７  コンタクトガラス
１２８  基準原稿
１２９  遮光板
１３１  柱状部材
１３２  ラックギア
１３３  ピニオンギア
１４０  ＡＦＥ
１４１  ＣＤＳ処理部
１４２  ＡＧＣ
１４３  Ａ／Ｄ変換器
１５０  画像処理部
１６０  光量調整部
１６１  最大値算出部
１６２  モータ制御部
１６３  光量飽和領域判定部
１７０  画像メモリ
１８０  制御部
４０１，４０２  遮光板
４０３，４０４  遮光側板
４０５，４０６  柱状部材
４０７，４０８  ラックギア
４０９，４１０  ピニオンギア
Ｍ１〜Ｍ３  モータ
【図１】
2007251430.tif 000003
【図２】
2007251430.tif 000004
【図３】
2007251430.tif 000005
【図４】
2007251430.tif 000006
【図５】
2007251430.tif 000007
【図６】
2007251430.tif 000008
【図７】
2007251430.tif 000009