(57)【要約】【課題】画像読み取り時に安定した画像データの読み取りを安価な構成で実現することができる。【解決手段】主走査１ラインを読み出すための水平同期信号Ｈの周波数を１単位とし、水平同期信号Ｈの周波数の２倍以上の周波数で水平同期信号Ｈに対して極端に短くなり過ぎないようにデューティ比を決め、ＬＥＤ制御回路にてＰＷＭ制御する。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の画像読み取り面を照射する光源と、前記読み取り面の反射光を結像させる結像手段と、前記結像された反射光を受光し、電気信号に変換する複数の光電変換素子と、を有する画像読取装置において、
前記光電変換素子からの信号を１ライン分読み出すための水平同期信号Ｈと、前記水平同期信号Ｈに基づき、１ライン分の蓄積時間に相当する時間を１単位とし、前記単位時間内で前記水平同期信号Ｈの周波数の２倍以上の周波数でＰＷＭ制御を行うことにより、前記照射する光源を駆動する駆動手段と、前記光源の光量を検出するための光量検出手段と、
画像読み取り動作中に前記光量検出手段の検出結果に基づき、ＰＷＭ制御のパルス幅を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記単位時間内に、前記光源が照射する時間を複数に略均等に分割して駆動することを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
【請求項３】
前記光源はＬＥＤであることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
【請求項４】
前記光源の光量を検出する手段は前記光電変換素子であって、前記画像読み取り面の非画像領域の基準板を読み取ることにより光量を検出することを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージセンサを用いた画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非画像領域に設けられた白色基準板に光源を照射し、光電変換素子によりその反射光から光量を検出し、その結果に基づいて光源の点灯時間を決め、１ラインを読み取るための水平同期信号Ｈの周波数と同じ周波数でＰＷＭするようにするものであった。また、点灯時間はＡＤ変換装置のダイナミックレンジを超えないように光量が少ない場合は点灯時間を長くし、光量が強い場合は点灯時間を短くして適正な時間を決める。そして、画像を読み取った結果はその画素の平均濃度から演算により決定する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３３８９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記技術では、非画像領域の基準板（白色基準板）からの光量の検出結果から１ラインに対して水平同期信号Ｈと同じ周波数でＰＷＭ制御する光源の点灯時間を決定するが、この時の点灯時間が前記水平同期信号Ｈに対して極端に短い場合、１画素における副走査方向に後半の部分で光源が点灯しなくなり、その部分のデータを読み取れなくなり、その画素の読み取り結果が実際の平均濃度とかけ離れるおそれがある。
【０００５】
これを図で示したものが図６である。本来の画素データとしては副走査方向に最初は黒いが後半は白くなっているが、光源の点灯時間が短いため、画素の前半部分のみ光源が点灯しているため画素の後半は正しく読み取ることが出来ず黒に近い値となるので、演算によりデータを平均するとこの画素の値は黒に近い値となり、実際の平均値と異なる。
【０００６】
また、それを防ぐために光源の電流値を下げて点灯時間を長くする方法がある。これを図に示したものが図７である。図の光源点灯時間のＹ軸を小さくしたのを便宜的に電流値を小さくしたと考える。電流値を小さくして光量を下げたものを点灯時間を長くすることで補う。これにより画素の副走査方向に後半部分も光源を光らせて読み取ることが出来るが、通常、光量は多い方が良いため、必要な時のみこのように光源の電流値を下げて制御する必要があるため、それを実現するために電流値を切り替える回路等の追加が必要になり、コスト面でのアップが予想される。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、画像読取時に安定した画像データの読み取りを安価な構成で
実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による画像読取装置は、所定の画像読み取り面を照射する光源と、読み取り面の反射光を結像させる結像手段と、結像された反射光を受光し、電気信号に変換する複数の光電変換素子と、を有する画像読取装置において、光電変換素子からの信号を１ライン分読み出すための水平同期信号Ｈと、水平同期信号Ｈに基づき、１ライン分の蓄積時間に相当する時間を１単位とし、単位時間内で水平同期信号Ｈの周波数の２倍以上の周波数でＰＷＭ制御を行うことにより、照射する光源を駆動する駆動手段と、光源の光量を検出するための光量検出手段と、画像読み取り動作中に光量検出手段の検出結果に基づき、ＰＷＭ制御のパルス幅を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、駆動手段は、単位時間内に、光源が照射する時間を複数に略均等に分割して駆動するようにしてもよい。
【００１０】
さらに、光源はＬＥＤであるようにしてもよい。
【００１１】
さらにまた、光源の光量を検出する手段は光電変換素子であって、画像読み取り面の非画像領域の基準板を読み取ることにより光量を検出するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光電変換素子からの信号を１ライン分読み出すための水平同期信号Ｈの周波数を１単位とし、前記水平同期信号Ｈの周波数の２倍以上の周波数で光源の点灯時間をＰＷＭ制御することにより、前記照射する光源を駆動する駆動手段と、前記光源の光量を検出するための検出手段と、画像読み取り動作中に前記光量検出手段の検出結果に基づき、ＰＷＭ制御のパルス幅を制御する制御手段を設けることにより、各画素の副走査方向における後半の画像データを平均化させ、確実に読み取ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図２、図３を用いて、本実施形態における画像読み取り部の構成及びその動作に関して説明する。読み取り装置の代表的な構成として縮小光学系と等倍光学系があるがここでは、等倍光学系である密着型イメージセンサーを用いた実施系で説明を行う。
【００１５】
画像読み取り部は、原稿を載置する原稿台ガラス２−１、該原稿台を押圧し、開閉が可能な圧板２−２と、原稿台上に載置された原稿２−３を読み取る走査光学系で構成されている。該光学系は、図２に示すように、密着型イメージセンサー（以下ＣＩＳと表す）２−４、前記ＣＩＳを保持するキャリッジ２−５、原稿読み取り時にキャリッジを走査方向に移動する際のガイド機能を果たすシャフト２−９、前記キャリッジ２−５に固定されたタイミングベルト２−８、タイミングベルトの両端に配置されタイミングベルト２−８が滑らかに移動できるように配置されたプーリー２−６、２−７、前記プーリーの一方に駆動が接続されたステッピングモーター２−１０、ＣＩＳ２−４の保持されたキャリッジ２−５の走査方向の位置を検出するためのホームポジションセンサー２−１１から構成されている。また、原稿台ガラス２−１に接した部分には光量の調整制御及び、シェーディング補正動作を行う場合の基準となる白色基準板２−１２が設けられている。
【００１６】
次にＣＩＳ２−４の構成の説明を図３を用いて行う。２−４−１は線状光源ユニットで、光源ユニットの端部に配置されたＬＥＤ光源ユニット２−４−２、光源ユニットからの発光光を読み取り主走査方向に均一に拡散させるための導光体２−４−３からなる。導光体２−４−３から照射された照射光は原稿台ガラス上２−１の原稿２−３によって反射され、この反射光はセルフォックレンズアレイ２−４−４を通して基板２−４−６上に固定された受光素子２−４−５上に結像される。結像された光は受光素子２−４−５により光電変換され、画像信号として順次出力される。
【００１７】
ＬＥＤ光源の光量は一定電流で制御できる定電流回路により駆動され、また点灯時間は、読み取り素子の１ライン分以下の任意の画素数内でＰＷＭ制御が行われ、受光素子２−４−５に対する光量蓄積時間の制御をおこなっている。受光素子２−４−５の駆動には、読み取り時間の１ライン分に相当する時間内に１ラインを構成する全画素数の読み取り素子が駆動できる駆動クロックパルス、１ラインの読み取りを開始させるトリガーとなるスタートパルス等が与えられ、これらのパルスのタイミングに同期して、画像信号が画素毎に出力される。４−２はＣＩＳ２−４の光源であるＬＥＤ光源の光量を制御する回路ブロックで（詳細は後述）、ＬＥＤ光源が点灯され、画像信号を出力している際には一定の光量が得られるように、また複数色の光源を点灯している場合には一定の光量比で点灯できる制御部分と、ＬＥＤを点灯させるタイミングを制御する部分（所定のタイミングを基準として、一定時間点灯させるＰＷＭ（パルス幅変調）制御部分）で構成されている。制御回路４−３内には、読み取り装置全体の制御をおこなうＣＰＵ４−３−３、制御用のメモリ４−３−４で構成され、前述したアナログ処理回路４−１のオフセット値、ゲイン値等の設定、光源制御回路４−２のＬＥＤのＰＷＭ制御値設定、画像処理回路４−３−１の前述した画像処理各々のパラメーターの設定、インターフェース回路４−３−５のインターフェース条件の設定等、画像読み取り装置のさまざまな動作条件の設定、動作の開始、停止等の制御、及び外部機器とのインターフェースの制御を行っている。また、画像処理回路で画像処理された画像データーが蓄積されているメモリ４−３−４の画像データーはＣＰＵ４−３−４のデーターバスにより画像処理回路４−３−１を経由して読み出すことも可能である。さらに、ＣＰＵ４−３−３は画像を読み取る際の制御として、前述したホームポジションセンサー２−１１で、走査光学系２−４の基準位置を検出し、画像を読み取時に走査光学系２−４を一定の速度で移動できるよう、ステッピングモーター２−１０に所定の励磁パターンを出力し、モータードライバー回路４−３−６を経てステッピングモーター２−１０を駆動所望の画像が読み取れるようにモーターの駆動制御も行っている。
【００１８】
次に、図４を用いて、画像読み取り装置の制御及び動作に関しての説明を行う。
原稿を読み取る際にはまずキャリッジ２−５がホームポジションセンサー２−１１に位置しているかの確認をおこない、位置していなければ、モーター２−１０を駆動し、キャリッジ２−５がホームポジションセンサーを検出し所定パルス駆動した位置でモーターを停止させてホームポジションに位置させる。キャリッジ２−５がホームポジションセンサー２−１１を最初から検出している場合には、モーターを走査方向に駆動しキャリッジ２−５が一度ホームポジションセンサーを抜けてから次にモーターを逆転させてホームポジションセンサーを再度検出し、所定パルス駆動した位置でモーターを停止させてホームポジションに位置させる。画像読み取りを開始する前に、この位置で前述した白色基準板２−１３を用いてＬＥＤ光源各色のＰＷＭ値の設定を行う。ＰＷＭ値の設定は前述のＣＩＳの画像信号値を検出することにより行い、まずアナログ信号処理回路のオフセット値、ゲイン値を所定の基準値に設定し、ＬＥＤの各色の光量比を設定した上で、各色のＰＷＭ値を設定する。つぎに、設定された光量で白色基準板２−１３を点灯させ、シェーディング補正用の補正値を設定する。前述した動作が完了すると、モーター２−１０を走査方向に駆動し、原稿画像の読み取りが開始される。読み取りが開始されると、原稿の読み取り画像はＣＩＳ２−４で光電変換され、原稿画像の画像信号は画像信号処理回路で信号処理される。まずアナログ信号処理回路でサンプリングされて、信号のオフセットレベルの補正、信号の増幅処理が行われ、アナログ信号の処理が終わるとＡ／Ｄ変換回路によりデジタル信号に変換されメモリに出力される。デジタル化された画像データは画像処理回路により、シェーディング補正、空間フィルター、倍率補正、輝度信号変換、２値化処理等を経てメモリに蓄積される。尚前述した各々の画像処理の条件、動作のパラメーターは制御回路内のＣＰＵによって設定することが可能である。メモリに蓄積された、画像データはインターフェース回路を経由して、外部装置との制御タイミングで同期を取りながら画像データーを出力する。
【００１９】
ＣＩＳ光源のＬＥＤ制御方式の説明
図１において、４−３は制御回路で、ＣＰＵ４−３−３とメモリ４−３−４を有し、前述したように画像読取装置全体の制御を行う。ＬＥＤ駆動回路４−２−１、４−２−２、４−２−３はそれぞれに定電流回路とスイッチング回路を有し、各色のＬＥＤ１−３（赤、緑、青）にそれぞれ独立して接続されている。すべてのＬＥＤには共通電位が供給され、前記定電流回路における定電流値及び、スイッチオン時間（点灯時間）は、制御回路の入力される画像信号に基づいた制御信号により、変化させることが可能である。また、図５において６−１は密着型センサーの端部に設けられたＬＥＤ光量濃度基準板でセンサーの読取有効エリア外（非画像域）に設けられ、ＬＥＤから照射された光がＬＥＤ光量濃度基準板６−１に反射し、センサー領域２−４−５に到達出来るよう構成されている。従って、ＬＥＤの光量を検出するには、画像の読取りを行う場合と同様に、ＬＥＤを前述した点灯光量Ｉ＿Ｒ、Ｉ＿Ｇ、Ｉ＿Ｂの設定値に基づいてＰＷＭ値の設定を行い、ＰＷＭ点灯させ、センサーの非画像エリア内の信号を４−１でアナログ処理、Ａ／Ｄ変換された後に、４−３の画像処理回路内のメモリ４−３−２に保持されたデータ値を読み取ることによりモニターが可能となる。
【００２０】
本発明の詳細に関して説明を行う。
画像の読み取りを開始する前に、非画像領域に位置する白色基準板に光源を照射し、反射光から適正な光量を検出し、光源のＰＷＭ値すなわち点灯時間のデューティ比を決める。主走査１ラインを読み出すための水平同期信号Ｈの周波数を１単位とし、単位時間内で前記水平同期信号Ｈの周波数の２倍以上の周波数で水平同期信号Ｈに対して極端に短くなり過ぎないようにデューティ比を決め、前述したＬＥＤ制御回路にてＰＷＭ制御する。本発明の読み取り制御の様子を示したものが図8である。図の光源点灯時間は画素を確実に読み取れるように水平同期信号Ｈの周波数より高い周波数で細かく略均等に分割して駆動し、光源をＰＷＭ制御している様子を示したものである。これにより画素の後半まで、光源を点灯してより実際の画素データに近い値で演算することが出来る。
【００２１】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る実施形態のCISのLED光源駆動制御回路ブロック図である。
【図２】本発明に係る実施形態のCISの構造図である。
【図３】本発明に係る実施形態の画像読取装置の構成図である。
【図４】本発明に係る実施形態の画像読取装置の制御ブロック図である。
【図５】本発明に係る実施形態のＬＥＤ光源光量を検出する基準板の説明図である。
【図６】従来技術の読み取り制御を示すタイミングチャートである。
【図７】従来技術の光源の電流値を下げた場合の制御を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明に係る実施形態の読み取り制御を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００２３】
２−１  原稿台ガラス
２−３  圧板
２−４  密着型イメージセンサ（ＣＩＳ）
２−５  キャリッジ
【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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【図７】
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【図８】
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