(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＣＤを介して読み取った画像データに対し、基準白板を読み取ったデータに基づいて利得の補正および／またはシェーディング補正を行う処理手段を有する画像読み取り装置において、
基準白板読み取りデータから主走査方向の白ピーク画素位置を検出するピーク画素位置検出手段と、
地肌除去モードで原稿を読みとる際に、前記ピーク画素位置検出手段により検出されたピーク画素位置を基準に地肌検出範囲を設定する地肌検出範囲設定手段と、を備え、
前記地肌検出範囲設定手段は、前記ピーク画素位置と主走査方向の原稿領域を示すゲート信号の立ち上がり／立下り位置、前記地肌検出範囲の幅に基づいて、前記地肌検出範囲の開始位置と、終了位置とを算出し、
その際、前記地肌検出範囲は、Ｔ１：／LGATEアサート画素、Ｋ：地肌検出幅（画素）、Ｔ２：／LGATEネゲート画素、Ｋｓ：地肌検出開始画素、Ｐ：ピーク画素位置、Ｋｅ：地肌検出終了画素としたとき、
（１）Ｐ−Ｔ１≧Ｋ／２，Ｔ２−Ｔ１≧Ｋ，Ｔ２−Ｐ≧Ｋ／２のとき
Ｋｓ＝Ｐ−Ｋ／２，Ｋｅ＝Ｐ＋Ｋ／２
（２）Ｐ−Ｔ１＜Ｋ／２，Ｔ２−Ｔ１≧Ｋのとき
Ｋｓ＝Ｔ１，Ｋｅ＝Ｔ１＋Ｋ
（３）Ｔ２−Ｐ＜Ｋ／２，Ｔ２−Ｔ１≧Ｋのとき
Ｋｓ＝Ｔ２−Ｋ，Ｋｅ＝Ｔ２
（４）Ｔ２−Ｔ１≦Ｋのとき
Ｋｓ＝Ｔ１，Ｋｅ＝Ｔ２
という算定式により算出されることを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項２】
ＣＣＤを介して読み取った画像データに対し、基準白板を読み取ったデータに基づいて地肌除去を行う画像読み取り方法において、
基準白板読み取りデータから主走査方向の白ピーク画素位置を検出し、
地肌除去モードで原稿を読みとる際に、前記検出されたピーク画素位置を基準に地肌検出範囲を設定し、前記ピーク画素位置と主走査方向の原稿領域を示すゲート信号の立ち上がり／立下り位置、前記地肌検出範囲の幅に基づいて、前記地肌検出範囲の開始位置と、終了位置とを算出し、
その際、前記地肌検出範囲は、Ｔ１：／LGATEアサート画素、Ｋ：地肌検出幅（画素）、Ｔ２：／LGATEネゲート画素、Ｋｓ：地肌検出開始画素、Ｐ：ピーク画素位置、Ｋｅ：地肌検出終了画素としたとき、
（１）Ｐ−Ｔ１≧Ｋ／２，Ｔ２−Ｔ１≧Ｋ，Ｔ２−Ｐ≧Ｋ／２のとき
Ｋｓ＝Ｐ−Ｋ／２，Ｋｅ＝Ｐ＋Ｋ／２
（２）Ｐ−Ｔ１＜Ｋ／２，Ｔ２−Ｔ１≧Ｋのとき
Ｋｓ＝Ｔ１，Ｋｅ＝Ｔ１＋Ｋ
（３）Ｔ２−Ｐ＜Ｋ／２，Ｔ２−Ｔ１≧Ｋのとき
Ｋｓ＝Ｔ２−Ｋ，Ｋｅ＝Ｔ２
（４）Ｔ２−Ｔ１≦Ｋのとき
Ｋｓ＝Ｔ１，Ｋｅ＝Ｔ２
という算定式により算出されることを特徴とする画像読み取り方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機、ファクシミリおよびスキャナ装置などに使用される画像読み取り装置に係り、特にシェーディング補正を行う前に画像データのピークを検出し、その値を利用して地肌除去を行う画像読み取り装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像読み取り装置においては、ランプ光源の配光分布やミラー、レンズに対するＣＣＤの位置関係によって、同じ濃度の原稿であっても読み取りデータに差が生じることがある。これらの読み取り濃度差のばらつきは、通常、シェーディング補正を行うことによってＣＣＤの画素感度差を含めて補正される。この例を図４に示す。図４は従来から実施されているデジタル画像形成装置の画像読み取り装置の構成を示すブロック図である。
【０００３】
画像読み取り装置は、シェーディング補正をするための基準白板及び読み取る原稿を載せる原稿台を備え、その下を光源、ミラーを搭載したキャリッジが副走査方向に移動することによって、原稿を読み取ることができる。光源から出た光は、原稿に照射され、その反射光はミラーを介して集光レンズに導かれ、ＣＣＤの結像面で結像させて電気信号に変換される。この画像信号は、ＣＣＤと同一基板上に配置されたサンプルホールド、信号増幅器等のアナログの画像処理回路を経てＡ／Ｄ変換器に送られ、デジタル信号に変換される。さらに、変換された画像データは、画像処理部に送られ、シェーディング処理、フィルタ処理、ガンマ変換処理等を経て、書き込み処理部に送られ、コピーとして印字される。
具体的には、図４において、画像読み取り装置は読み取りユニット１００と、制御ユニット２００と、画像処理ユニット３００とから主に構成されている。読み取りユニット１００は読み取った光学情報を電気信号に変換するＣＣＤ１１０と、第１および第２の２系統のアナログ処理回路１２０，１３０と、それぞれのアナログ処理回路１２０，１３０からのアナログ信号をデジタル信号に変換する第１および第２の２系統のアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）１４０，１５０と、タイミング生成回路１６０、ＣＣＤのドライバ１７０および第１および第２のアナログ処理回路１２０，１３０へ処理タイミングを出力するデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）１８０とを備えている。
【０００４】
制御ユニット２００は、ＣＰＵ２１０とメモリ２２０とを備え、読み取りユニット１００および画像処理ユニットに対して制御信号を出力する。画像処理ユニット３００はサンプリング回路３１０、画像補正回路３２０およびレジスタ３３０を備え、シェーディング処理、フィルタ処理、ガンマ変換処理などの各種画像処理を行う。この処理の中に地肌除去と称される処理がある。地肌除去処理は、画像処理ユニット３００において、シェーディング補正を行う前に画像データのピークを検出し、その値を利用して行われる。例として図５の様にＣＣＤで読み取ったアナログ画像データをデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換器のリファレンス電圧にフィードバックすることにより地肌除去機能を実現する読み取り装置ついて説明する。
【０００５】
図５は読み取りユニット１００の例を示すブロック図である。この読み取りユニット１００では、アナログ処理回路１２０，１３０はそれぞれ第１および第２のサンプルホールド回路１２１，１３１と、第１および第２のゲイン補正アンプ１２２，１３２とからなり、これら第１および第２のゲイン補正アンプ１２２，１３２からの出力はマルチプレクス１２５に入力される。また、この例では、ピークホールドアンプ１９０を備え、マルチプレクス１２５で選択された第１または第２のサンプルホールド回路１２１，１３１からの出力が入力され、ピークホールドした値が１個のＡ／Ｄ変換器１４５にリファレンスとして入力される。なお、符号１６１は前記タイミング生成回路１６０に対応するタイミング・駆動信号発生ＩＣである。
【０００６】
一般に原稿地肌部は、その原稿の中で一番白に近いレベルにあると考えられる。従って、原稿の読み取りデーターのピークをＡ／Ｄ変換器のリファレンス電圧に用いれば、地肌部が白レベルと等価になるため、見かけ上地肌部の濃度情報はなくなり、地肌を除去した読み取りが実現できる。そこで、この例では、マルチプレクス１２５から入力され、ピークホールドアンプ１９０でピークホールドした値をＡ／Ｄ変換器１４５のリファレンス電圧として使用している。
【０００７】
しかしながら、シェーディング時に用いられる基準白板は、読み取りユニットのゲイン補正やＡ／Ｄ変換器のリファレンス電圧によって、適正な白レベルに合わせられるが、地肌除去時には、そのピーク値がシェーディング時と同じ適正な白レベルと同じでなければシェーディング動作を正常に行わせることができなくなってしまう。そこで、白板読み取り時も地肌除去機能と同じにピークホールドした電圧をＡ／Ｄ変換器のリファレンスにフィードバックさせて読み取ることによって、原稿と基準白板の読み取りレベルを同一にする方式も提案されている。
【０００８】
また、従来機では、このような地肌検出を行う場合に、地肌検出範囲にも考慮が必要で、地肌検出範囲を原稿サイズと等価にした場合には、追従速度の管理が困難なため、原稿に関わらず固定の検出範囲（幅）で検出を行う方式がとられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、主走査方向の検出範囲（検出タイミング）と、ＣＣＤ１１０の配光分布との関係を示す図６から分かるように、前述のように固定の検出範囲で検出を行うと、検出範囲外に白レベルのピークがある場合が生じる。その際、検出レベルの目標値を階調数の上位に設定すると、範囲外の画像データはすべて上限に張り付いてしまい（２５５／２５５等）、階調表現されないといった事態が生じることになる。
【００１０】
したがって、原稿読み取り時の地肌除去をシェーディング処理後のデジタルデータに対して実施するときには、問題にならないが、シェーディング処理前に地肌除去を行おうとした時には、その地肌検出範囲がばらつきのピーク部分にある保証がなく、ある固定部分に設定する場合は、ばらつきを考慮して検出レベルを設定しなければならない。
【００１１】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、シェーディング処理前に地肌除去を行う場合でも高い検出レベルを維持し、階調数を確保することができる画像読み取り装置および方法を提供することにある。
【００１２】
また、他の目的は、検出範囲が主走査のどこに設定されても均一濃度の画像を得ることができる画像読み取り装置および方法を提供することにある。
【００１３】
なお、関連する技術として例えば、特開平６−４６２５５号公報および特開平７−１７０４０１号公報に開示された発明が公知である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的達成するため第１の手段は、ＣＣＤを介して読み取った画像データに対し、基準白板を読み取ったデータに基づいて利得の補正および／またはシェーディング補正を行う処理手段を有する画像読み取り装置において、基準白板読み取りデータから主走査方向の白ピーク画素位置を検出するピーク画素位置検出手段と、地肌除去モードで原稿を読みとる際に、前記ピーク画素位置検出手段により検出されたピーク画素位置を基準に地肌検出範囲を設定する地肌検出範囲設定手段と、を備え、前記地肌検出範囲設定手段は、前記ピーク画素位置と主走査方向の原稿領域を示すゲート信号の立ち上がり／立下り位置、前記地肌検出範囲の幅に基づいて、前記地肌検出範囲の開始位置と、終了位置とを算出し、その際、前記地肌検出範囲は、Ｔ１：／LGATEアサート画素、Ｋ：地肌検出幅（画素）、Ｔ２：／LGATEネゲート画素、Ｋｓ：地肌検出開始画素、Ｐ：ピーク画素位置、Ｋｅ：地肌検出終了画素としたとき、
（１）Ｐ−Ｔ１≧Ｋ／２，Ｔ２−Ｔ１≧Ｋ，Ｔ２−Ｐ≧Ｋ／２のとき
Ｋｓ＝Ｐ−Ｋ／２，Ｋｅ＝Ｐ＋Ｋ／２
（２）Ｐ−Ｔ１＜Ｋ／２，Ｔ２−Ｔ１≧Ｋのとき
Ｋｓ＝Ｔ１，Ｋｅ＝Ｔ１＋Ｋ
（３）Ｔ２−Ｐ＜Ｋ／２，Ｔ２−Ｔ１≧Ｋのとき
Ｋｓ＝Ｔ２−Ｋ，Ｋｅ＝Ｔ２
（４）Ｔ２−Ｔ１≦Ｋのとき
Ｋｓ＝Ｔ１，Ｋｅ＝Ｔ２
という算定式により算出されることを特徴とする。
【００１５】
第２の手段は、ＣＣＤを介して読み取った画像データに対し、基準白板を読み取ったデータに基づいて地肌除去を行う画像読み取り方法において、基準白板読み取りデータから主走査方向の白ピーク画素位置を検出し、地肌除去モードで原稿を読みとる際に、前記検出されたピーク画素位置を基準に地肌検出範囲を設定し、前記ピーク画素位置と主走査方向の原稿領域を示すゲート信号の立ち上がり／立下り位置、前記地肌検出範囲の幅に基づいて、前記地肌検出範囲の開始位置と、終了位置とを算出し、その際、前記地肌検出範囲は、Ｔ１：／LGATEアサート画素、Ｋ：地肌検出幅（画素）、Ｔ２：／LGATEネゲート画素、Ｋｓ：地肌検出開始画素、Ｐ：ピーク画素位置、Ｋｅ：地肌検出終了画素としたとき、
（１）Ｐ−Ｔ１≧Ｋ／２，Ｔ２−Ｔ１≧Ｋ，Ｔ２−Ｐ≧Ｋ／２のとき
Ｋｓ＝Ｐ−Ｋ／２，Ｋｅ＝Ｐ＋Ｋ／２
（２）Ｐ−Ｔ１＜Ｋ／２，Ｔ２−Ｔ１≧Ｋのとき
Ｋｓ＝Ｔ１，Ｋｅ＝Ｔ１＋Ｋ
（３）Ｔ２−Ｐ＜Ｋ／２，Ｔ２−Ｔ１≧Ｋのとき
Ｋｓ＝Ｔ２−Ｋ，Ｋｅ＝Ｔ２
（４）Ｔ２−Ｔ１≦Ｋのとき
Ｋｓ＝Ｔ１，Ｋｅ＝Ｔ２
という算定式により算出されることを特徴とする。
【００２０】
なお、前述の白ピーク画素位置を検出する手段、白ピーク画素を検出する手段、ピーク検出レベルを補正する手段、基準白板読み取りデータから有効な全主走査方向の白ピークレベルとボトムレベルを検出する手段、および検出された前記白ピークレベルとボトムレベルとの差を比較し、地肌検出時のピーク検出レベルを補正する手段は、従来例および以下の実施形態では、画像処理ユニット３００に対応する。また、検出された画素位置を基準に地肌検出範囲を設定する手段はタイミング・駆動信号発生ＩＣ１６１と画像処理ユニット３００に対応する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
なお、画像読み取り装置のハード構成自体は各実施形態について前述の図４および図５に示した画像読み取り装置と同等なので、同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２３】
＜第１の実施形態＞
この実施形態では、まず、地肌除去を行って原稿を読み取る際、シェーディング補正を行うために基準白板を読み取るときに白板先端部で主走査方向の原稿領域を示すゲート信号／LGATEのアサート範囲内の白ピーク画素を検出し、位置情報を得る。そして、この位置情報に基づいて地肌の検出範囲を決定する。読み取り装置自体は前述の従来例と同等であり、図５に示すようにＣＣＤ１１０で読み取り、この読み取られたアナログ画像データをアナログ処理回路１２０，１３０で処理し、ピークホールドアンプ１９０でホールとしたピーク値をデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換器１４５のリファレンス電圧にフィードバックしたときのＣＣＤ画素の画素位置をＣＣＤ出力との関係を図１および図２に示す。
【００２４】
図１のように例えば、２０００画素目がピーク画素で、地肌検出範囲の幅が５００画素だとすると、図２（Ａ）の場合は、１７５０〜２２５０画素を地肌の検出範囲とし、その範囲で検出を行いながらシェーディングデータを生成し、その後、同じ範囲設定のまま原稿を読み出して画像処理ユニット３００で地肌除去とシェーディング補正を行う。
【００２５】
図２（Ｂ）の様にピーク画素が／LGATEのアサート範囲の端部に存在するときは、アサート範囲から出ないように地肌検出範囲のシフトを行う。すなわち／LGATEが１９００〜３０００画素の範囲であった場合に２０００画素がピークであれば、２０００画素が含まれる１９００〜２４００画素の５００画素の範囲を地肌検出範囲とする。
【００２６】
すなわち、
Ｔ１：／LGATEアサート画素        Ｋ：地肌検出幅（画素）
Ｔ２：／LGATEネゲート画素        Ｋｓ：地肌検出開始画素
Ｐ：ピーク画素位置               Ｋｅ：地肌検出終了画素
とすると
（１）Ｐ−Ｔ１≧Ｋ／２，Ｔ２−Ｔ１≧Ｋ，Ｔ２−Ｐ≧Ｋ／２のとき
Ｋｓ＝Ｐ−Ｋ／２，Ｋｅ＝Ｐ＋Ｋ／２
（２）Ｐ−Ｔ１＜Ｋ／２，Ｔ２−Ｔ１≧Ｋのとき
Ｋｓ＝Ｔ１，Ｋｅ＝Ｔ１＋Ｋ
（３）Ｔ２−Ｐ＜Ｋ／２，Ｔ２−Ｔ１≧Ｋのとき
Ｋｓ＝Ｔ２−Ｋ，Ｋｅ＝Ｔ２
（４）Ｔ２−Ｔ１≦Ｋのとき
Ｋｓ＝Ｔ１，Ｋｅ＝Ｔ２
という算定式で地肌検出範囲を求めることができる。
【００２７】
／LGATEの開始、終了位置を検出範囲の端部としたときに原稿スキューなどにより原稿外の濃度の影響が懸念されるときは、さらにＴ１，Ｔ２に対しオフセット画素を加算してその内側で検出を行うように設定することも可能である。なお、前記地肌検出幅Ｋ、地肌検出開始画素Ｋｓ、地肌検出終了画素Ｋｅの算出は、前述のタイミング・駆動信号発生ＩＣ１６１で行われる。
【００２８】
このように本実施形態によれば、光源の配光分布や光学系の調整ばらつきなどでピーク画素位置が異なったとしても最適な地肌検出位置にタイミング・駆動信号発生ＩＣ１６１によって設定することにより検出レベルを大きくすることが可能となり、有効階調数を増加させることができるので、従来機よりも高画質が期待できる。
【００２９】
なお、これらの制御は制御ユニット２００のＣＰＵ２１０がメモリに書き込まれたプログラムにしたがって読み取りユニット１００および画像処理ユニット３００を介して行われる。
【００３０】
その他、特に説明しない各部は前述の従来例と同等に構成され、同等に機能する。
【００３１】
＜第２の実施形態＞
図３は図５におけるピークホールドアンプ１９０の構成を示す図である。この図３に示したピークホールドアンプは、出力を可変にする機能を備えている。原稿読み取りによって得られた画像データ出力は、前述の図５に示したようにデジタル値化するためにＡ／Ｄ変換器１４５に入力されると同時にピークホルドアンプ１９０にも入力される。このピークホールドアンプ１９０は時定数を持ち、アンプに付随するＣ、Ｒ等にて定数は決定される。ここでは、アンプ１９１に対して外部デジタル／アナログ変換器によってゲイン補正を行うことができ、接地抵抗１９２を分圧スイッチ１９３によって切り替えることにより定数を設定できる。なお、前記分圧スイッチ１９３の切替制御は制御ユニット２００のＣＰＵ２１０などからの外部制御によって行われる。
【００３２】
この時定数によって画像処理ユニット３００で暗い→明るい地肌、または、明るい→暗い地肌への追従具合を決めることができ、原稿を読み取ったときの急峻な濃度変化をゆっくりと、または急峻にすることができる。ピークホールドアンプ１９０の出力は、Ａ／Ｄ変換器１４５のリファレンス入力１４６に入り原稿データの地肌レベルを飛ばすことにより除去が行われる。
【００３３】
その際、基準白板のデータを地肌除去モードとは異なるモードで読み取り、そのときに地肌検出範囲の白レベルピーク値と地肌検出範囲外の白ピーク値を検出しその差を比較してピークホールドアンプ１９０の出力を変えることもできる。
【００３４】
例として８ビットの階調を持つ画像データを得ようとする場合、
Ｐｏ：地肌検出範囲外のピーク値
Ｐｉ：地肌検出範囲内のピーク値
Ｒ：ピークホールドアンプ入力／出力（比）
（５）Ｐｉ／Ｐｏ≧１のとき
Ｒ＝１
とする。
【００３５】
（６）Ｐｉ／Ｐｏ≦１のとき
Ｒ＝Ｐｏ／Ｐｉ
とする。
【００３６】
このような設定を行うことによって、第１の実施形態のように地肌検出範囲を変化させて対処することができず、固定の検出範囲しか設定できないときに、光源の配光分布のピークや光学系の調整ばらつきによって検出範囲外に白レベルのピークがあったとしても、範囲外の原稿データを飛ばしてしまうことなく階調をもって表現することができる。また、必要以上に検出範囲内の目標値（ピークホールド出力）を押さえる（大きくする）ことがないため、有効な階調数を確保することができ、高品質な画像読み取りが可能となる。Ｓ／Ｎの悪いシステムにおいては、前記Ｋ値にノイズばらつき分の＋αを上式に追加すると良い。
【００３７】
なお、これらの制御は制御ユニット２００のＣＰＵ２１０がメモリに書き込まれたプログラムにしたがって読み取りユニット１００および画像処理ユニット３００を介して行われる。
【００３８】
その他、特に説明しない各部は前述の従来例と同等に構成され、同等に機能する。
【００３９】
＜第３の実施形態＞
地肌検出範囲内と範囲外のピーク値検出といった手段が困難なときには、有効画素範囲内の白ピーク値（最大値）と白ボトム値（最小値）を検出して画像処理ユニット３００で地肌除去を行うようにすることもできる。すなわち、最大値を地肌検出範囲外のデータ、最小値を地肌検出範囲内のデータと便宜上考え、前述の（５）、（６）の場合と同じ演算を行ってピークホールドアンプの出力を設定する。このようにすることにより、第２の実施形態の場合よりも詳細な設定ができない可能性があるが、検出方法が簡易であり、また、光源の配光分布や光学系の調整ばらつきが小さいときには、第２の実施形態と同等の有効な階調数の確保することができ、高品質な画像読み取りが可能となる。
【００４０】
なお、これらの制御は制御ユニット２００のＣＰＵ２１０がメモリに書き込まれたプログラムにしたがって読み取りユニット１００および画像処理ユニット３００を介して行われる。
【００４１】
その他、特に説明しない各部は前述の従来例と同等に構成され、同等に機能する。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、基準白板読み取りデータから主走査方向の白ピーク画素位置を検出し、地肌除去モードで原稿を読みとる際に、前記検出された画素位置を基準に地肌検出範囲を設定するので、光源の配光分布を勘案することなくピークレベルのある最適な位置で地肌を検出することができ、地肌検出時の目標値を大きくとることによって実効階調数を増やすことが可能となり、より高画質な読み取りデータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像読み取り装置のピーク画素と地肌検出範囲の幅の関係を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る画像読み取り装置の主走査方向の検出範囲（検出タイミング）とＣＣＤの配光分布との関係を示す図である。
【図３】図５におけるピークホールドアンプの詳細を示す図である。
【図４】従来から実施されているデジタル画像形成装置の画像読み取り部の構成を示すブロック図である。
【図５】図４の読み取りユニットの一例を示すブロック図である。
【図６】従来における主走査方向の検出範囲（検出タイミング）とＣＣＤの配光分布との関係を示す図である。
【符号の説明】
１００  読み取りユニット
１１０  ＣＣＤ
１２０，１３０  アナログ処理回路
１４０，１４５，１５０  Ａ／Ｄ変換器
１６０  タイミング生成回路
１６１  タイミング・駆動信号発生ＩＣ
２００  制御ユニット
２１０  ＣＰＵ
２２０  メモリ
３００  画像処理ユニット
３１０  サンプリング回路
３２０  画像補正回路
３３０  レジスタ
【図１】
0004217385.tif 000002
【図２】
0004217385.tif 000003
【図３】
0004217385.tif 000004
【図４】
0004217385.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004217385.tif 000007