(57)【要約】【課題】画像を光電変換素子によって読取って画像データを出力する際に、出力する画像データに含まれるノイズを低減することができる画像読取り装置を提供する。【解決手段】ＣＣＤにより画像を読取ってアナログ信号を取得した後（Ｓ１１）、タイミングａ１およびタイミングａ２でＤＣオフセット電圧値を検出するためのサンプリングを２回行ない、タイミングｂ１およびタイミングｂ２で画像から得られた画像信号を表す電圧値を検出するためのサンプリングを２回行なう（Ｓ１２〜Ｓ１５）。各２回ずつのサンプリングにより得られた各電圧値のアナログ信号をＡＤ変換部３６ａ、３６ｂによってデジタル信号に変換する（Ｓ１６）。変換された各電圧値を演算処理部３７によって演算処理して画像データを出力する(Ｓ１７)。【選択図】図４
2009182582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を光電変換素子によって読取って画像データを出力する画像読取り装置であって、
前記光電変換素子により得られるアナログ信号のうち、前記アナログ信号に重畳され、前記画像データを得るための基準となるＤＣオフセット電圧値を画素ごとに検出するためのサンプリングを行なう第一のサンプリング手段と、
前記光電変換素子により得られるアナログ信号のうち、前記画像から得られた画像信号を表す電圧値を画素ごとに検出するためのサンプリングを行なう第二のサンプリング手段と、
少なくとも前記第一または第二のサンプリング手段のうち、いずれか一方を複数回行なうよう制御する制御手段と、
前記第一および第二のサンプリング手段によってサンプリングされた前記ＤＣオフセット電圧値および前記画像から得られた画像信号を表す電圧値のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換手段と、
前記ＡＤ変換手段により変換された前記ＤＣオフセット電圧値および前記画像から得られた画像信号を表す電圧値を演算処理して画像データを出力する演算処理手段とを備える、画像読取り装置。
【請求項２】
前記演算処理手段は、前記制御手段により複数回サンプリングを行なって得た複数の前記ＤＣオフセット電圧値または前記画像から得られた画像信号を表す電圧値を平均化した電圧値を基に演算処理を行う、請求項１に記載の画像読取り装置。
【請求項３】
前記演算処理手段は、前記制御手段により複数回サンプリングを行なって得た複数の前記ＤＣオフセット電圧値または前記画像から得られた画像信号を表す電圧値のうちの中央の電圧値を基に演算処理を行う、請求項１に記載の画像読取り装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第一および第二のサンプリング手段における各サンプリングを複数回行なう、請求項１〜３のいずれかに記載の画像読取り装置。
【請求項５】
前記光電変換素子は、ＣＣＤである、請求項１〜４のいずれかに記載の画像読取り装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の画像読取り装置を含む、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像読取り装置および画像形成装置に関するものであり、特に、画像を光電変換素子によって読取って画像データを出力する画像読取り装置およびこのような画像読取り装置を含む画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、デジタル複合機は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の光電変換素子を備える画像読取り装置を含む。そして、この画像読取り装置から出力された画像データを基に画像を形成する。具体的には、画像をＣＣＤにより読取って得られた画像信号を含むアナログ信号をサンプリングし、サンプリングしたアナログ信号の電圧値をデジタル信号に変換して、画像データを出力する。ここで、画像データについては、ＣＣＤで重畳されるノイズ、ＡＤ（アナログ／デジタル）変換時のサンプリングのタイミングのずれによるノイズ、ＡＤ変換誤差、画像データに画像処理を行う際の数値の丸め誤差によりノイズ、画像圧縮によるノイズ等、種々のノイズ発生源がある。このようなノイズは、補正等により可能な限り除去し、調整することが好ましい。
【０００３】
なお、複数の画像読取り装置のうち、各装置間における調整のばらつきを向上した画像読取り装置が、特開平６−１０５１３５号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１によると、画像読取り装置は、アナログ画像信号の振幅の調整を自動化することにより、各装置間における調整のばらつきを最小限に抑えることとしている。
【特許文献１】特開平６−１０５１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＣＣＤから得られるアナログ信号の一般的な波形を図６に示す。図６を参照して、アナログ信号１０１は、画像データを得るための基準となる数Ｖ（ボルト）のＤＣオフセット電圧に画像信号が重畳された信号である。なお、図６中の矢印で示す範囲は、１画素の画像を示す範囲である。
【０００５】
このようなアナログ信号１０１から画像信号成分のみを抽出するには、一般的に、二重相関サンプリングが行なわれる。二重相関サンプリングとは、予め定められた図６中のＤＣオフセット電圧値を検出するタイミングｘおよび画像から得られた画像信号を表す電圧値を検出するタイミングｙでサンプリングを行い、タイミングｘのときの電圧値とタイミングｙのときの電圧値との差分を、画像信号成分として抽出するものである。なお、サンプリング回数は、各１回ずつである。
【０００６】
ここで、このような二重相関サンプリングを行うと、以下の問題がある。まず、画像から得られた画像信号を表す電圧値のサンプリングにおいては、理論的には一定値を示すが、サンプリングｙのタイミングでノイズの影響を受けた場合、画像から得られた画像信号を表す電圧値もノイズの影響を受けてしまう。次に、一般的に、サンプリングはクロックによってそのタイミングが定められるが、クロックの精度が低い場合には、サンプリングのタイミングがずれてしまい、ノイズが発生してしまうおそれがある。
【０００７】
この発明の目的は、画像を光電変換素子によって読取って画像データを出力する際に、出力する画像データに含まれるノイズを低減することができる画像読取り装置を提供することである。
【０００８】
この発明の他の目的は、高画質の画像を形成することができる画像形成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】
この発明に係る画像読取り装置は、画像を光電変換素子によって読取って画像データを出力する。ここで、画像読取り装置は、光電変換素子により得られるアナログ信号のうち、アナログ信号に重畳され、画像データを得るための基準となるＤＣオフセット電圧値を画素ごとに検出するためのサンプリングを行なう第一のサンプリング手段と、光電変換素子により得られるアナログ信号のうち、画像から得られた画像信号を表す電圧値を画素ごとに検出するためのサンプリングを行なう第二のサンプリング手段と、少なくとも第一または第二のサンプリング手段のうち、いずれか一方を複数回行なうよう制御する制御手段と、第一および第二のサンプリング手段によってサンプリングされたＤＣオフセット電圧値および画像から得られた画像信号を表す電圧値のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換手段と、ＡＤ変換手段により変換されたＤＣオフセット電圧値および画像から得られた画像信号を表す電圧値を演算処理して画像データを出力する演算処理手段とを備える。
【００１０】
好ましくは、演算処理手段は、制御手段により複数回サンプリングを行なって得た複数のＤＣオフセット電圧値または画像から得られた画像信号を表す電圧値を平均化した電圧値を基に演算処理を行う。
【００１１】
また、演算処理手段は、制御手段により複数回サンプリングを行なって得た複数のＤＣオフセット電圧値または画像から得られた画像信号を表す電圧値のうちの中央の電圧値を基に演算処理を行うようにしてもよい。
【００１２】
さらに好ましくは、制御手段は、第一および第二のサンプリング手段における各サンプリングを複数回行なう。
【００１３】
さらに好ましくは、光電変換素子は、ＣＣＤである。
【００１４】
この発明の他の局面においては、画像形成装置は、上記したいずれかの画像読取り装置を含む。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によると、画像を光電変換素子によって読取って画像データを出力する際に、画像データを得るための基準となるＤＣオフセット電圧値または画像から得られた画像信号を表す電圧値を画素ごとに検出するためのサンプリングのうち、少なくともいずれか一方のサンプリングを複数回行なっているため、サンプリング時におけるノイズの影響を小さくすることができる。したがって、出力する画像データに含まれるノイズを低減することができる。
【００１６】
また、このような画像形成装置は、出力する画像データに含まれるノイズを低減することができる画像読取り装置を含むため、高画質の画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１はこの発明の一実施形態に係る画像読取り装置を含む画像形成装置を、デジタル複合機１０に適用した場合のデジタル複合機１０の構成を示すブロック図である。図１を参照して、デジタル複合機１０は、デジタル複合機１０全体を制御する制御部１１と、画像データ等の書込みや読出しを行うためのＤＲＡＭ１２と、デジタル複合機１０の有する情報を表示する表示画面を含み、デジタル複合機１０におけるユーザとのインターフェースとなる操作部１３と、原稿を自動的に所定の原稿読取り位置へ搬送する原稿送り装置１４と、原稿送り装置１４によって搬送されてきた原稿の画像を所定の読取り位置で読取る画像読取り装置１５と、画像読取り装置１５で読取られた原稿等からその画像を形成し、用紙に出力する画像形成部１６と、画像データ等を格納するハードディスク１７と、公衆回線２０に接続されるＦＡＸ通信部１８と、ネットワーク２１と接続するためのネットワークＩＦ（インターフェース）部１９とを含む。
【００１８】
制御部１１は、画像読取り装置１５から出力される原稿データをＤＲＡＭ１２に圧縮符号化して書き込み、ＤＲＡＭ１２に書き込んだデータを読出し、伸張符号化して画像形成部１６により出力する。
【００１９】
デジタル複合機１０は、画像読取り装置１５により読取られた原稿を用いて、ＤＲＡＭ１２を介して画像形成部１６において画像を形成することにより、複写機として作動する。また、デジタル複合機１０は、ネットワークＩＦ部１９を通じて、ネットワーク２１に接続されたパソコン２２から送信された画像データを用いて、ＤＲＡＭ１２を介して画像形成部１６において画像を形成することにより、プリンターとして作動する。さらに、デジタル複合機１０は、ＦＡＸ通信部１８を通じて、公衆回線２０から送信された画像データを用いて、ＤＲＡＭ１２を介して画像形成部１６において画像を形成することにより、また、画像読取り装置１５により読取られた原稿の画像データを、ＦＡＸ通信部１８を通じて公衆回線２０に画像データを送信することにより、ファクシミリ装置として作動する。
【００２０】
なお、図１において太線の矢印は画像データの流れを示しており、細線の矢印は制御信号または制御データの流れを示している。
【００２１】
次に、画像読取り装置１５の構成について説明する。図２は、原稿送り装置１４および画像読取り装置１５を示す概略図である。図３は、画像読取り装置１５の構成を示すブロック図である。図１〜図３を参照して、画像読取り装置１５は、原稿の画像を読取る読取りセンサ３０を含む。
【００２２】
読取りセンサ３０は、原稿の一方の面（表面）側の画像を読取るＣＣＤ３１と、原稿の他方の面（裏面）側の画像を読取るＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ：密着型イメージセンサ）３２とを含む。ＣＣＤ３１は、光源３３によって読取りガラス３４を介して原稿の表面に光を照射し、反射光を受光することにより、原稿の表面の画像を読取る。ＣＩＳ３２には、読取りガラス（図示せず）が設けられている。また、ＣＩＳ３２には、光源（図示せず）が内蔵されている。ＣＩＳ３２は、読取りガラスの読取り面に対して光源から光を照射し、原稿の裏面からの反射光を受光することにより、原稿の裏面の画像を読取る。なお、画像読取り装置１５によって読取られる原稿は、原稿送り装置１４によって読取りセンサ３０の位置に搬送される。
【００２３】
また、画像読取り装置１５は、クロック３５と、ＣＣＤ３１により得られたアナログ信号の電圧値をデジタル信号に変換する２つのＡＤ変換部３６ａ、３６ｂと、ＡＤ変換部３６ａ、３６ｂによって変換された電圧値を演算処理して画像データを出力する演算処理部３７と、演算処理部３７により出力された画像データの画像処理を行う画像処理部３８とを含む。ＡＤ変換部３６ａ、３６ｂとしては、３チャンネルの入力端子を有するアナログフロントエンドＩＣが使用される。３チャンネルを有すると、Ｒ、Ｇ、Ｂの３出力に対応することができる。なお、アナログフロントエンドＩＣにより、２出力にも対応することができ、アナログフロントエンドＩＣを複数備えることにより、６出力にも対応することができる。
【００２４】
次に、画像読取り装置１５に含まれるＣＣＤ３１において、画像を読取って画像データを出力する場合について説明する。図４は、この場合における制御部１１の動作を示すフローチャートである。図１〜図４を参照して、まず、デジタル複合機１０の制御部１１が、画像の読取り要求を受付けると、ＣＣＤ３１により画像を読取ってアナログ信号を取得する（図４において、ステップＳ１１、以下、ステップを省略する）。その後、ＣＣＤ３１により得られたアナログ信号のうち、ＤＣオフセット電圧値および画像から得られた画像信号を表す電圧値を画素ごとに検出するためのサンプリングを行なう。サンプリングは、各電圧値の検出用に発生させたクロック３５に応じて行なわれる。
【００２５】
ここで、サンプリングのタイミングを、図５を参照して説明する。図５は、上記したサンプリングのタイミングを表す図であり、図６に対応する。なお、理解の容易の観点から、図５に示すアナログ信号３９の波形は、図６に示すアナログ信号１０１の波形を、紙面左右方向に引き延ばした形状としており、１画素の画像を示す範囲は、いずれも矢印で示す範囲である。
【００２６】
図１〜図５を参照して、クロック３５に応じて、タイミングａ１でＤＣオフセット電圧値を検出するための１回目のサンプリングを行なう（Ｓ１２）。次に、タイミングａ１と異なるタイミング、すなわち、タイミングａ１とのサンプリングのタイミングをずらして、タイミングａ２でＤＣオフセット電圧値を検出するための２回目のサンプリングを行なう（Ｓ１３）。ここで、制御部１１等は、第一のサンプリング手段として作動する。その後、タイミングｂ１で画像から得られた画像信号を表す電圧値を検出するための１回目のサンプリングを行なう（Ｓ１４）。次に、タイミングｂ１と異なるタイミング、すなわち、タイミングｂ１とのサンプリングのタイミングをずらして、タイミングｂ２で画像から得られた画像信号を表す電圧値を検出するための２回目のサンプリングを行なう（Ｓ１５）。ここで、制御部１１等は、第二のサンプリング手段として作動する。
【００２７】
このようにして２回ずつのサンプリングにより得られた各電圧値のアナログ信号をＡＤ変換部３６ａ、３６ｂによってデジタル信号に変換する（Ｓ１６）。この場合、１回目のサンプリング、すなわち、タイミングａ１およびタイミングｂ１でサンプリングされた電圧値は、ＡＤ変換部３６ａで変換し、２回目のサンプリング、すなわち、タイミングａ２およびタイミングｂ２でサンプリングされた電圧値は、ＡＤ変換部３６ｂで変換する。ここで、ＡＤ変換部３６ａ、３６ｂは、ＡＤ変換手段として作動する。
【００２８】
次に、ＡＤ変換により変換された各電圧値を演算処理部３７によって演算処理して画像データを出力する(Ｓ１７)。ここで、演算処理部３７等は、演算処理手段として作動する。演算処理によって得られる画像データＤは、以下の数式によって導出される。
【００２９】
Ｄ＝（（ｂ２＋ｂ１）／２）−（（ａ２−ａ１）／２）
すなわち、ここでは、２回ずつサンプリングを行なって得た２つのＤＣオフセット電圧値および２つの画像から得られた画像信号を表す電圧値を平均化した電圧値を基に演算処理を行う。
【００３０】
なお、アナログフロントエンドＩＣを用いた場合、アナログフロントエンドＩＣから得られる出力値は１画素の画像につき、（ｂ１−ａ１）で算出されるＤ１、および（ｂ２−ａ２）で算出されるＤ２であるため、１画素の画像についての平均化は、以下の数式により行なう。
【００３１】
Ｄ＝（Ｄ１＋Ｄ２）／２
その後、演算処理部３７により出力された画像データから、画像処理部３８において画像処理を行った後（Ｓ１８）、画像データを圧縮して（Ｓ１９）、画像データの読取りを終了する。
【００３２】
このように構成することにより、画像をＣＣＤ３１によって読取って画像データを出力する際に、ＤＣオフセット電圧値または画像から得られた画像信号を表す電圧値を画素ごとに検出するためのサンプリングを各２回行なっているため、サンプリング時におけるノイズの影響を小さくすることができる。すなわち、一方のサンプリング時においてノイズの影響があったとしても、その影響を小さくすることができる。したがって、出力する画像データに含まれるノイズを低減することができる。
【００３３】
この場合、ＤＣオフセット電圧値または画像から得られた画像信号を表す電圧値を画素ごとに検出するためのサンプリングを各２回行なっているため、ＤＣオフセット電圧値および画像から得られた画像信号を表す電圧値を画素ごとに検出するためのサンプリング時のノイズの影響を、より確実に小さくすることができる。
【００３４】
また、このようなデジタル複合機１０は、出力する画像データに含まれるノイズを低減することができる画像読取り装置１５を含むため、高画質の画像を形成することができる。
【００３５】
なお、このような構成は、ＡＤ変換部として汎用品であるアナログフロントエンドＩＣを増加させ、制御部１１の制御を変更するのみであるため、安価に構成することができる。すなわち、従来の構成に比べ、小規模な構成の変更で、効果的にノイズ低減を行うことができる。
【００３６】
なお、上記の実施の形態においては、上記した数式によって、演算処理を行うことにしたが、これに限らず、複数回のサンプリングを行なって得た複数のＤＣオフセット電圧値または複数の画像から得られた画像信号を表す電圧値のうちの中央の電圧値を基に演算処理を行うことにしてもよい。
【００３７】
また、上記の実施の形態においては、ＤＣオフセット電圧値を画素ごとに検出するためのサンプリング、および画像から得られた画像信号を表す電圧値を画素ごとに検出するためのサンプリングをそれぞれ２回ずつ行うことにしたが、これに限らず、いずれか一方のみを複数回行なってもよいし、３回以上のサンプリングを行なってもよい。なお、いずれか一方のみを複数回行なう場合には、画像から得られた画像信号を表す電圧値を検出するためのサンプリングの方を優先して複数回行なうことが好ましい。
【００３８】
なお、上記の実施の形態においては、光電変換素子としてＣＣＤを用いることにしたが、これに限らず、光電変換素子としてＣＩＳを用いることにしてもよいし、その他の光電変換素子に用いることにしてもよい。
【００３９】
また、上記の実施の形態においては、デジタル複合機の制御部において画像読取り装置の制御を行なうことにしたが、これに限らず、画像読取り装置が画像読取り装置自身を制御する制御部を有する構成としてもよい。
【００４０】
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。図示し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】
【００４１】
【図１】この発明の一実施形態に係る画像読取り装置を含むデジタル複合機の全体構成を示すブロック図である。
【図２】画像読取り装置を示す概略図である。
【図３】画像読取り装置の構成を示すブロック図である。
【図４】画像読取り装置によって画像を読取って画像データを出力する際の制御部の動作を示すフローチャートである。
【図５】アナログ信号のサンプリングのタイミングを示す図である。
【図６】ＣＣＤから得られるアナログ信号の一般的な波形を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  デジタル複合機、１１  制御部、１２  ＤＲＡＭ、１３  操作部、１４  原稿送り装置、１５  画像読取り装置、１６  画像形成部、１７  ハードディスク、１８  ＦＡＸ通信部、１９  ネットワークＩＦ部、２０  公衆回線、２１  ネットワーク、２２  パソコン、３０  読取りセンサ、３１  ＣＣＤ、３２  ＣＩＳ、３３  光源、３４  読取りガラス、３５  クロック、３６ａ，３６ｂ  ＡＤ変換部、３７  演算処理部、３８  画像処理部、３９  アナログ信号。
【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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【図６】
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