(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿を照射する複数チャンネルの光源と、
前記原稿からの光を電気信号として蓄積する複数の撮像素子を直線的に配列してなる素子列を、前記光源のチャンネルに対応して複数列有する撮像装置と、
前記原稿上の１列の読み取り位置を前記素子列に対応させる光学部品と、
所定時間間隔で前記撮像素子に蓄積された電気信号を出力する手段と、
前記光源を前記所定時間間隔内に複数回点滅させる光源点滅手段と、
前記点滅の各チャンネルの消灯タイミングを揃え、かつ前記所定時間間隔内に光源が点灯する時間の割合を制御する手段とを備え、前記所定時間内に前記光源から前記撮像装置に入力される光量を各チャンネル独立に制御する光量制御手段と、
前記素子列による原稿の読み取り位置を、前記原稿の１列と垂直方向に移動させる手段と、
を備えることを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項２】
光源点滅手段は、複数チャンネルの光源を前記所定時間間隔内に等しい間隔で複数回点滅させることを特徴とする請求項１記載の画像読み取り装置。
【請求項３】
前記複数チャンネルの光源は赤、緑、青の三原色の発光色を持つLEDであることを特徴とする請求項１または２記載の画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源により原稿を照射し原稿からの光を電気信号に変換する画像読み取り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、直線的に並べた多数の撮像素子を有するＣＣＤなどを用いた光センサを備え、光センサによる原稿の読み取りラインを原稿面に対して相対的に平行移動させつつ所定の間隔で信号を出力することにより、２次元の原稿の画像を読み取る画像読み取り装置が知られている。
【０００３】
例えば、フラットベッド型の画像読み取り装置の場合、箱型の筐体の上面に原稿を置くためのガラス等の透明板からなる原稿台が設けられており、筐体の内部には、駆動装置により原稿台に平行に移動するキャリッジが設けられている。このキャリッジには、光源と上記の光センサとが搭載されている。光源の照射光は、原稿台上の原稿表面で反射され、集光レンズにより撮像装置の光センサに集光されるようになっている。
【０００４】
上記のような画像読み取り装置として、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のフィルタを有する３チャンネルの撮像素子列を備えることにより、原稿をカラーの画像データとして読み取ることができるものが知られている。各チャンネルの撮像素子列に入力された光は電気信号に変換され、所定のシフトパルス間隔で出力される。
【０００５】
光センサからの出力は、光源の発光分光特性や光センサの感度分光特性の違いにより、チャンネル毎の出力信号にばらつきが生じることがある。そのため、電子シャッタを備える光センサを用いることにより、光センサの各チャンネルの蓄積時間を変更し、出力信号のレベルを揃える画像読み取り装置も知られている。電子シャッタは、１つのシフトパルス間隔の途中で受光ダイオードに蓄積された電荷を掃き捨てて、所望の時間だけ電荷の蓄積を行うことのできる機能である。図５に示すように電子シャッタの駆動信号を制御することにより、各チャンネルの露光時間、すなわち電荷の蓄積時間を別々に変更することができる。撮像素子が電荷を掃き捨てているときがシャッタ閉の状態で、電荷を蓄積しているときがシャッタ開の状態である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の電子シャッタを有する画像読み取り装置では、各チャンネルで原稿を読み取る時間帯にずれがあり、そのため原稿の別の部分を読み取っている場合があった。すなわち原稿上に、あるチャンネルでは読み取っていて他のチャンネルでは読み取っていない部分が周期的に存在していた。そのため、干渉作用により、いわゆるモアレや、色のにじみが発生しやすいという問題があった。
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、モアレの発生を低減することのできる画像読み取り装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の画像読み取り装置によれば、原稿を照射する複数チャンネルの光源と、前記原稿からの光を電気信号として蓄積する複数の撮像素子を直線的に配列してなる素子列を、前記光源のチャンネルに対応して複数列有する撮像装置と、前記原稿上の１列の読み取り位置を前記素子列に対応させる光学部品と、所定時間間隔で前記撮像素子に蓄積された電気信号を出力する手段と、前記光源を前記所定時間間隔内に複数回点滅させる光源点滅手段と、前記点滅の各チャンネルの消灯タイミングを揃え、かつ前記所定時間間隔内に光源が点灯する時間の割合を制御する手段とを備え、前記所定時間内に前記光源から前記撮像装置に入力される光量を各チャンネル独立に制御する光量制御手段と、前記素子列による原稿の読み取り位置を、前記原稿の１列と垂直方向に移動させる手段と、を備える。そのため、各チャンネルで読み取り位置がずれることなく、出力レベルを備えることができ、モアレの発生を低減することができる。
【０００８】
本発明の請求項２記載の画像読み取り装置によれば、光源点滅手段は、複数チャンネルの光源を前記所定時間間隔内に等しい間隔で複数回点滅させることができる。
本発明の請求項３記載の画像読み取り装置によれば、複数チャンネルの光源は赤、緑、青の三原色の発光色を持つLEDである。
【０００９】
以下、本発明の複数の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例のフラットベッド型の画像読み取り装置の概略構造を図２に示す。
【００１０】
箱型の筐体２の上面に、ガラス等の透明板からなる原稿台１が設けられている。筐体２の内部には、図示しない駆動装置により原稿台１に平行に移動するキャリッジ３が設けられ、このキャリッジ３に光源４と撮像装置としての光センサ５とが搭載されている。光源４の照射光は原稿台１上の原稿８表面で反射され、光学部品としての集光レンズ７により光センサ５に集光されるようになっている。装置を小型化しつつ光路長を確保するために、その他の光学部品として複数のミラーが用いられる場合もある。これら光学部品により、原稿８上の１列の読み取り位置からの光が光センサ５に集光される。光センサ５には、例えばＣＣＤ等の電荷蓄積型光センサが多数並べられたラインセンサが使用される。原稿台１の原稿面側には、白基準として、高反射率均一反射面をもつ白基準板９が設けられている。光源４としては、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）の各色のＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられ、図１に示すようにそれぞれ独立した駆動信号により、所定の周期、所定の点灯時間の割合で点滅させることにより、光センサ５が受光する光量を制御することが可能である。各ＬＥＤの点滅の周期は、後述するシフトパルス間隔の整数分の１である。例えば、ＬＥＤの点滅の周期が１００μｓのときに、光センサ５の受光光量を７０％にしたい場合、点灯時間の割合を０．７として１周期に点灯時間が７０μｓ、消灯時間が３０μｓとなって点滅を繰り返すように駆動信号を制御する。
【００１１】
上記のように構成された画像読み取り装置の信号処理装置の構成を表すブロック図を図３に示す。
光センサ５から出力された信号は、増幅器１１を介してＡ／Ｄ変換部１２へ送られ、アナログ信号からデジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号はデジタル補正部１３で、シェーディング補正、ガンマ補正、色補正、エッジ強調及び領域拡大／縮小等の諸変換が行われる。
【００１２】
制御部１４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等からなるマイクロコンピュータにより構成され、光源４や、光センサ５を含む画像読み取り装置全体の制御を行い、インターフェイス１５を介して外部の画像処理装置、例えばパーソナルコンピュータに接続される。
【００１３】
光センサ５は図４に示すようにＲ、Ｇ及びＢのチャンネルを持つ。各チャンネルは、受光ダイオード、転送ゲート、ＣＣＤアナログシフトレジスタ（以下ＣＣＤと記す。）、電荷電圧変換部、等から成る。Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色のフィルタをもつ受光ダイオード列５１、５２、５３に蓄積された電荷は、転送ゲート５７に所定時間間隔で加えられるシフトパルスで各色毎にＲ−ＣＣＤ５４、Ｇ−ＣＣＤ５５及びＢ−ＣＣＤ５６へ転送される。各色の受光ダイオード５１、５２、５３の電荷蓄積時間は共通であり、ＣＣＤへの電荷の転送は、全画素について同時に行われる。
【００１４】
ＣＣＤ５４、５５、５６に転送された各色の電荷は、ここには図示しない転送クロックにより順次、電荷電圧変換部５８、５９、６０に転送され、電圧に変換される。この電圧出力はそれぞれＲ−増幅器１１１、Ｇ−増幅器１１２、Ｂ−増幅器１１３へ送られ増幅される。
【００１５】
本実施例の画像読み取り装置の電源投入時あるいは画像読み取りの前には、以下のような手順でホワイトバランスの調整が行われる。
まず、シフトパルス間隔を例えばＴSH＝２００μｓとし、キャリッジ３を白基準読み取り位置に移動させ、光源４のＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤを点灯させたままの状態で、Ｒ−受光ダイオード５１、Ｇ−受光ダイオード５２及びＢ−受光ダイオード５３により白基準としての白基準板９からの反射光を読み取る。シフトパルス間隔ＴSHに等しい蓄積時間が経過すると、各チャンネルの受光ダイオード５１、５２、５３の素子に蓄積された電荷はそれぞれＣＣＤ５４、５５、５６へ転送され、その出力はそれぞれのチャンネルの増幅器１１１、１１２、１１３へ送られる。増幅器からの出力のうち各チャンネルの１ラインのデータの最大値をＶｒ、Ｖｇ、Ｖｂとする。本発明としては、Ｖｒ、Ｖｇ、Ｖｂに１ラインのデータの平均値を用いることや、ラインセンサの特定の素子、例えば中央の素子からの出力を用いることもできる。また、本実施例では増幅器による増幅後の出力を比較しているが、本発明としては増幅前の出力を用いて比較することもできる。
【００１６】
次に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各チャンネルからの出力が所定値Ｖ０になるように、光源点灯時間の割合ＤＲ、ＤＧ、ＤＢを以下の式で算出する。
ＤＲ＝Ｖ０／Ｖｒ
ＤＧ＝Ｖ０／Ｖｇ
ＤＢ＝Ｖ０／Ｖｂ
【００１７】
例えば、出力の大きさがＶｂ＞Ｖｒ＞Ｖｇの順であるならば、図１に示すようにＬＥＤが点灯する時間の割合は、ＤＧ＞ＤＲ＞ＤＢとなる。例えば、ＬＥＤの点滅の周期が１００μｓで、ＤＲが０．７の場合は、Ｒ−ＬＥＤは７０μｓの点灯と３０μｓの消灯を繰り返すので、受光ダイオードが単位時間に受光する光量は、Ｒ−ＬＥＤが常に点灯している場合の光量の７０％になる。ＬＥＤの点滅周期が５０μｓであれば、ＬＥＤは３５μｓの点灯と１５μｓの消灯を繰り返す。図１では、各ＬＥＤの点滅の周期をシフトパルス間隔の１／２として１つのシフトパルス当たりに２回点滅するようになっているが、ＬＥＤの応答速度が速ければ３回以上の複数回点滅するようにすることが望ましい。
【００１８】
次に、図１に示すように所定の周期、例えば１００μｓ周期で、設定された点灯時間の割合で光源を点滅させながら、光センサ５のＲ、Ｇ、Ｂの各チャンネルにより白基準を読み取り、増幅器からの出力をＶＲ、ＶＧ、ＶＢとする。ここでのＶＲ、ＶＧ、ＶＢの値としてどの素子の出力を用いるかの決定方法は、Ｖｒ、Ｖｇ、Ｖｂの決定方法と同様である。
【００１９】
ＶＲ、ＶＧ、ＶＢの各出力が、Ｖ０と等しい（例えば差が±２％以内）場合は、以後の行程でも同じ光源の点灯時間の割合ＤＲ、ＤＧ、ＤＢを用いて画像読み取りを行う。ＶＲ、ＶＧ、ＶＢがＶ０より大きいまたは小さい場合は、その差に応じてフィードバック制御によりＤＲ、ＤＧ、ＤＢを増減し、白基準板９を読み取った時の出力がＶ０に等しくなるまで繰り返す。これにより、光センサ５の各チャンネルからの出力レベルを揃えることができる。
【００２０】
本実施例の画像読み取り装置により画像読み取りが開始されると、制御部１４は光源４を所定の周期と、上記のＤＲ、ＤＧ、ＤＢの割合で点滅させながら、キャリッジ３を原稿面に平行かつ受光ダイオードの素子配列方向に対して垂直に、所定の速度で移動させる。これにより、各読み取りライン位置において、原稿８の反射率に比例した量の電荷が光センサ５の各チャンネルの受光ダイオードに蓄積される。受光ダイオードに蓄積された電荷は所定時間間隔に出力されるシフトパルスにより増幅器１１に出力され、受光ダイオードの電荷は空となり、光センサ５は次の読み取りライン位置へ順次移動していく。
【００２１】
増幅器１１からの出力信号は、Ａ／Ｄ変換部１２によりデジタルの光量信号データに変換されて、デジタル補正部１３でシェーディング補正、ガンマ補正などの各種補正が行われ、インターフェイス１５を介してパーソナルコンピュータ等に出力される。
【００２２】
キャリッジ３が移動しながら、各読み取りラインで上記処理を繰り返すことにより、指定した範囲の画像がパーソナルコンピュータ等に出力される。
本実施例によれば、１つのシフトパルス間隔内に複数回ＬＥＤを点滅させるため、チャンネル毎の読み取り位置のずれを小さくしつつ、各チャンネルの出力レベルを揃えることができ、モアレの発生や色のにじみを低減することができる。
【００２３】
（第２実施例）
本発明の第２実施例の画像読み取り装置の光源４は、印加電圧を変更することにより光量が変化するＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤより構成される。第２実施例では、第１実施例においてＬＥＤの点灯時間の割合ＤＲ、ＤＧ、ＤＢ決定したときと同様の手順によりＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤに印加する電圧ＥＲ、ＥＧ、ＥＢを決定する。
【００２４】
例えば、各ＬＥＤに同一の電圧を印加したとき光センサ５の各チャンネルからの出力の大きさが第１実施例と同様にＶｂ＞Ｖｒ＞Ｖｇの順であった場合は、ＬＥＤに印加する電圧の大きさは、ＥＧ＞ＥＲ＞ＥＢとなるように制御する。
【００２５】
上記の本発明の実施例では、電源投入時または原稿読み取り前に、各チャンネルの出力レベルを揃えたが、画像読み取り装置の製造時に各色のＬＥＤの点灯時間の割合や、各色のＬＥＤへの出力電圧の比を定めて、出力レベルを揃えてもよい。
【００２６】
また、上記実施例はフラットベッド型スキャナで示したが、シートフィードスキャナ、フィルムスキャナにおいても同様の方法で効果が得られる。また、光センサとしてＣＣＤラインセンサを用いたが、蓄積型の光センサであれば同様の方法で効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の画像読み取り装置によりＲ、Ｇ、Ｂのチャンネルからの出力を揃える方法を説明するタイミング図である。
【図２】本発明の第１実施例による画像読み取り装置の概略構造を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施例による画像読み取り装置の信号処理装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施例による画像読み取り装置の光センサおよび増幅器の構成を示すブロック図である。
【図５】従来の画像読み取り装置のＲ、Ｇ、Ｂのチャンネルからの出力レベルを電子シャッタにより揃える方法を説明するタイミング図である。
【符号の説明】
１    原稿台
２    筐体
３    キャリッジ
４    光源
５    光センサ（撮像装置）
５１    Ｒ−受光ダイオード（撮像素子列）
５２    Ｇ−受光ダイオード（撮像素子列）
５３    Ｂ−受光ダイオード（撮像素子列）
５４    Ｒ−アナログシフトレジスタ（Ｒ−ＣＣＤ）
５５    Ｇ−アナログシフトレジスタ（Ｇ−ＣＣＤ）
５６    Ｂ−アナログシフトレジスタ（Ｂ−ＣＣＤ）
５７    転送ゲート
５８    電荷電圧変換部
５９    電荷電圧変換部
６０    電荷電圧変換部
７    集光レンズ（光学部品）
８    原稿
１２    Ａ／Ｄ変換部
１３    デジタル補正部
１４    制御部
１５    インターフェース
【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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