JP2007235573A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不必要な画素についてのサンプリング及び補正データ作成を抑制して、ガンマ補正を簡易に行わせることを可能とする。
【解決手段】中間調の反射光を受光した画素に関する出力データのサンプリングに基づき補正係数の必要性を判断する補正判断部４１を設け、画像処理部１５は、補正判断部４１により補正の必要性があると判断されたときのみ補正係数の作成を行うため、不必要な画素に関する出力電圧値のサンプリング及び補正係数作成を抑制することができ、ガンマ補正を簡易に行わせることができることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ等の各種の装置に用いられる画像読取装置に関する。

各種画像形成装置等に備えられる画像読取装置 では、ＣＣＤラインセンサ等の撮像素子の特性等により、読み取られた原稿の濃度階調に対して出力される画像信号の階調は非線形に変化する。このような非線形の関係を線形的な関係に修正するためにガンマ補正が行われる。
このガンマ補正では、例えば中間調を含む複数階調で区分けされた領域からなる濃度基準部としてグラデーションの色シェーディング補正板を読み取り、各階調の画素ごとの信号出力をそれぞれ加算平均して階調毎の複数点のサンプリングを行い、この各サンプリング点を結ぶ近似曲線を、基準となる理想のガンマ特性に合わせるような補正データを記憶展開することによりガンマ補正を行っていた。
しかし、全ての階調毎にサンプリングして補正データを記憶展開するため、不必要な画素についてもサンプリング及び補正データ作成が行われることがあり、時間を要するという問題があった。

特開平６−１５２９５４号公報

解決しようとする問題点は、不必要な画素についてもサンプリング及び補正データ作成が行われることがあり、ガンマ補正に時間を要する点である。

本発明は、不必要な画素についてのサンプリング及び補正データ作成を抑制して、ガンマ補正を簡易に行わせるため、中間調の反射光を受光した画素の入出力データのサンプリングに基づき補正データの必要性を判断する補正判断部を設け、補正データ作成部は、補正判断部により補正の必要性があると判断されたときのみ補正データの作成を行うことを最も主要な特徴とする。

本発明の画像読取装置は、中間調の反射光を受光した画素に関する出力データのサンプリングに基づき補正データの必要性を判断する補正判断部を設け、補正データ作成部は、補正判断部により補正の必要性があると判断されたときのみ補正データの作成を行うため、不必要な画素についてのサンプリング及び補正データ作成を抑制することができ、ガンマ補正を簡易に行わせることができる。

不必要な画素に関する出力データのサンプリング及び補正データ作成を抑制して、ガンマ補正を簡易に行わせるという目的を、補正判断部により実現した。

［画像形成装置］
図１は、本発明実施例の画像読取装置を適用した画像形成装置を示す斜視図である。
図１のように、画像形成装置１の原稿台３には、白基準板５、黒基準板７、濃度基準板９、１１が配置されている。白基準板５と黒基準板７とは、原稿台３の主走査方向に長い形状であり、両基準板９，１１は、互いに隣設し原稿台３の副走査方向の一端に配置されている。濃度基準板９，１１は、副走査方向に長い形状となっており、原稿台３の主走査方向の両端に配置されている。
濃度基準板９，１１は、中間調を含む複数階調で区分けされた領域からなる濃度基準部を構成するもので、図２の模式図に示すように、複数の中間調と白色と黒色の領域Ａ〜領域Ｈが長辺方向に並んだものである。濃度基準板９，１１は、一端から他端に向かって階調が段階的に変化している。但し、濃度基準板９，１１は、複数の中間調の領域が一定方向に並んでいればよく、各中間調の領域の配列は限定されない。
白基準板５及び黒基準板７は、シェーディング補正に用いられ、濃度基準板９，１１は、入力画像信号の階調をガンマ補正するために用いられる。これらの補正のため、例えばプラテンカバー１２が閉じられると、白基準板５、黒基準板７、及び濃度基準板９，１１を照射する。ここでは、図３に示す画像処理手段１５が、図４に概略図で示す光源ユニット１７で原稿台３をその下方から照射する。画像処理手段１５は、画像形成装置１の画像読取装置１３に備えられている。
光源ユニット１７は、原稿台３を照射するランプ１９を備えている。ランプ１９は、細長い形状となっており、その長手方向を、主走査方向に向けて配置されている。このランプ１９の長手方向の長さは、ランプ１９が原稿台３の主走査方向全体を照射することができる長さである。
光源ユニット１７は、副走査方向に移動自在となっている。画像処理手段１５は、プラテンカバー１２が閉じられると、光源ユニット１７を副走査方向に移動させて、黒基準板７、白基準板５、濃度基準板９，１１の順番でこれらの基準板を照射する。
各基準板７、５，９，１１からの反射光は、光源ユニット１７を構成するミラー２１等によって光電変換部２３が備える複数の受光部２５に導かれる。受光部２５は、複数の画素から構成され、各画素は主走査方向に並んで配置されている。
図３の光電変換部２３は、光電変換するチップ２７，２９を２つ内蔵している。原稿台３の左側ａ（図１）に配置された画素列に受光された光は、チップ２７にて光電変換が行われる。原稿台３の右側ｂ（図１）に配置された画素列に受光された光は、チップ２９にて光電変換が行われる。
チップ２７，２９の光電変換の際の変換率を正常な値にそろえることは製造上困難であるため、通常、変換率は正常な変換率に対して多少のばらつきがある。そのため、黒基準板７を照射した光がチップ２７，２９に入力されても、それぞれのチップ２７，２９から異なる電圧値が出力される。
それぞれのチップ２７，２９から出力された電圧値は、可変利得増幅器３１，３３に入力され、各可変利得増幅器３１，３３に予め設定された標準増幅率で増幅されて増幅電圧値となる。標準増幅率は、チップ２７，２９の変換率が正常である場合の増幅率である。それぞれの増幅電圧値は、アナログ／デジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ変換器」という）３５，３７にてアナログ／デジタル変換されて、画像処理手段１５に入力される。
光源ユニット１７にて黒基準板７の次に照射される白基準板５を照射した光は、黒基準板７を照射した光と同様に、増幅電圧値となって画像処理手段１５に入力される。
画像処理手段１５に入力される黒基準板７に対応する増幅電圧値が、黒色より若干明るい階調に対応する値であったり、白基準板５に対応する増幅電圧値が、白色より若干暗い階調に対応する値であったりする場合がある。
このように黒基準板７又は白基準板５を照射することによって得られた増幅電圧値が、黒色又は白色に対応する値を取るように、画像処理手段１５は、可変利得増幅器３１，３３の増幅率を変更する。
これにより、チップ２７，２９の変換率に関係なく、黒色の画像を照射した光がチップ２７，２９に入力された場合の増幅電圧値は常に最小値ｍｉｎとなり、白色の画像を照射した光がチップ２７，２９に入力された場合の増幅電圧値は常に最大値ｍａｘとなる。
しかし、チップ２７，２９に入力される光量とチップ２７，２９が出力する電圧値の関係は、通常比例せず、またチップ２７，２９によって異なる。そのため、ある中間調を照射した光がチップ２７，２９に入力された場合、それぞれのチップ２７，２９から出力される電圧値が異なる。それぞれの電圧値が異なるために、増幅された増幅電圧値も異なってしまう。
この増幅電圧値を同じにするために、画像処理手段１５は、チップ２７，２９に入力される光量とチップ２７，２９が出力する電圧値の関係を調べる。光量と電圧値との関係を調べるために、画像処理手段１５は、濃度基準板９，１１の各領域Ａ〜Ｈを照射して得られた増幅電圧値を用いる。
濃度基準板９，１１を照射した光は、黒基準板７を照射した光と同様に、チップ２７，２９にて電圧値に変換される。この値は、可変利得増幅器３１，３３の増幅率の補正がされてからのものである。可変利得増幅器３１，３３は、増幅して生成した増幅電圧値を、Ａ／Ｄ変換手段３５，３７を介して画像処理手段１５に出力される。
なお、濃度基準板９，１１は、原稿の主走査方向の両端に配置されているので、光源ユニット１７は、濃度基準板９，１１を照射する際には、濃度基準板９，１１の間の原稿台３中央部も照射する。原稿台３中央部を照射した光は、プラテンカバー１２の原稿台３と接する面を照射する。プラテンカバー１２を照射した光は、チップ２７，２９に入力される光量と、チップ２７，２９が出力する電圧値の関係を調べるためには不要である。そのため、画像処理手段１５は、入力された増幅電圧値のうち原稿台３中央部を照射した光に対応する増幅電圧値を破棄する。
画像処理手段１５は、領域Ａ〜Ｈに対応する階調の標準電圧値ＥＳを用いて、領域Ａ〜Ｈを照射した光が入力された場合のチップ２７が出力する電圧値を調べる。標準電圧値ＥＳは、原稿台３に載置された所定の階調の原稿を光源ユニット１７が照射した場合、原稿を照射した光が、白から黒までの全階調における変換率が正常であるチップに入力されたときに、このチップが出力する電圧値を上記標準増幅率で増幅した値である。
本実施例の画像読取装置１３は、記憶手段３９に、光源ユニット１７が各領域Ａ〜Ｈを照射した場合に画像処理手段１５に入力される標準電圧値ＥＳを記憶している。
画像処理手段１５は、記憶手段３９から各領域Ａ〜Ｈに対応する標準電圧値ＥＳを取得すると、取得した領域Ａ〜Ｈの増幅電圧値と、各領域Ａ〜Ｈに対応する標準電圧値ＥＳを領域Ａ〜Ｈの増幅電圧値で除した補正係数を補正データとして記憶する。
従って、画像処理手段１５は、濃度基準部である濃度基準板９，１１の反射光を光電変換部２３で受光させて得た画素に関する出力データのサンプリングに基づくガンマ特性である電圧値と、基準となるガンマ特性である領域Ａ〜Ｈに対応する標準電圧値ＥＳとを基に、補正係数を作成する補正データ作成部を構成する。画像読取装置１３は、光電変換部２３により入力した入力画像信号の階調を前記補正係数を考慮してガンマ補正可能となっている。

前記補正係数の作成に際しては、全ての階調毎にサンプリングして補正係数を記憶部３９へ記憶展開するのではなく、補正判断部４１での判断を経てから行われる。補正判断部４１では、中間調の反射光を受光した画素に関する出力データである電圧値のサンプリングに基づき、前記補正係数の必要性を判断する。画像処理手段１５は、補正判断部４１により補正の必要性があると判断されたときのみ補正係数の作成を行ない、記憶部３９へ記憶させる。
画像処理手段１５は、全領域Ａ〜Ｈの補正係数を記憶すると、各領域Ａ〜Ｈに対応する増幅電圧値と補正係数とから、白から黒の間の中間調における補正係数の近似曲線を求める。画像処理手段１５は、この近似曲線をＡ／Ｄ変換器３５に対応付けて記憶する。
Ａ／Ｄ変換器３５から入力された各領域Ａ〜Ｈの増幅電圧値と標準電圧値ＥＳを用いて近似曲線を求めたように、画像処理手段１５は、Ａ／Ｄ変換器３７から入力される各領域Ａ〜Ｈの増幅電圧値と上記標準電圧値ＥＳを用いて近似曲線を求め、この近似曲線をＡ／Ｄ変換器３７に対応付けて記憶する。
ここでは、２つのＡ／Ｄ変換器３５，３７に対応する近似曲線を記憶してから、画像処理手段１５は、原稿の印刷要求を受付が可能になる。印刷要求の受付可能とすると、画像処理手段１５は、例えば画像形成装置１に備えられた操作キーの操作を可能とする。
ユーザは、操作キーの操作が可能となると、操作キーを操作して、原稿の読み取りを画像読取装置 １３に指示することができる。原稿の読み取りが指示されると、画像処理手段１５は、光源ユニット１７を用いて原稿台３全体を照射する。
［標準電圧値とサンプリング］
図５，図６は、基準となるガンマ特性を示す標準電圧値ＥＳの変化とサンプリングとの関係を示すグラフであり、図５は、補正の必要がない場合を示し、図６は、補正の必要性がある場合を示している。
図３の補正判断部４１は、図５，図６のように、標準電圧値ＥＳの変化Ｒに対して一定の許容範囲Ｓを設け、サンプリングされた中間調の反射光を受光した画素に関する出力データである電圧値Ｐ，Ｐ１が、許容範囲Ｓ外であるときのみ補正の必要性があると判断する。
図５の場合は、電圧値Ｐが許容範囲Ｓであるため、補正係数の作成は行われず、通常の画像処理が行われる。このとき、補正判断部４１は、補正の必要性を判断する電圧値のサンプリングを階調中央の１点Ｐで行っている。
図６の場合、補正の必要性を判断するためにサンプリングされた電圧値Ｐ１（階調中央の１点）が許容範囲Ｓ外であるため、補正係数の作成が行われる。この補正係数の作成に際し、画像処理手段１５は、既にサンプリングされた画素の電圧値Ｐ１に対して異なる階調のサンプリングされた電圧値Ｐ２，Ｐ３を含めて元のガンマ特性としての近似曲線を求め、この近似曲線について各階調の補正係数の作成を行なう。
具体的には、補正判断部４１が、補正の必要性を判断する電圧値Ｐ１のサンプリングを階調中央の１点で行ない、画像処理手段１５は、補正の必要性を判断する１点のサンプリングである電圧値Ｐ１を中央値として異なる階調の２点のサンプリングである電圧値Ｐ２，Ｐ３を追加して補正係数を作成する。
但し、元のガンマ特性としての近似曲線を求めるための複数の電圧値のサンプリングは、必ずしも補正係数の必要性判断のためにサンプリングされた電圧値を含める必要はなく、そのサンプリングは任意に行うことができる。
複数点のサンプリングの電圧値の数を調整可能にすることもできる。例えば、画像読取装置１のモード設定ボタンを押したとき、写真、文字などのモードの相違により、文字の場合は２〜３点、写真の場合は１０点〜２０点などと設定することができる。サンプリング数を、ユーザが任意に設定する構成にすることもできる。
また、画像読取装置に要求される精度に応じてサンプリング点数をそれぞれ決定し、装置固定で設定することもできる。
［補正処理フロー］
図７は、補正係数の選択的な作成を行わせるためのフローチャートである。
図７のフローチャートの実行により、ステップＳ１では、「濃度基準板読み込み」の処理が行われる。この処理では、濃度基準板９，１１を照射した光が光電変換部２３により受光されて前記のように電圧値に変換され、画像処理手段１５へ入力されたことに基づき、補正の必要性を判断するために階調中央の１点でサンプリングされた電圧値Ｐ，Ｐ１等が読み込まれ、ステップＳ２へ移行する。
ステップＳ２では、「許容範囲内」の判断処理が実行される。この処理では、画像処理手段１５において、図５，図６のように、サンプリングされた電圧値Ｐ，Ｐ１等が許容範囲Ｓ内であるか否かが判断される。読み込まれた電圧値Ｐが、図５のように許容範囲Ｓ内であれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ３へ移行し、同電圧値Ｐ１が、図６のように許容範囲Ｓ外であれば（Ｎｏ）、ステップＳ４へ移行する。
ステップＳ３では、「通常の画像処理に移行」の処理が実行される。この処理では、補正係数が作成されずに画像処理が実行される。
ステップＳ４では、「複数点サンプリング」の処理が実行される。この処理では、図６のように、電圧値Ｐ１に対して異なる階調のサンプリングされた電圧値Ｐ２，Ｐ３が加えて読み込まれ、ステップＳ５へ移行する。
ステップＳ５では、「補正値を再計算」の処理が実行される。この処理では、電圧値Ｐ１に電圧値Ｐ２，Ｐ３を含めて元のガンマ特性としての近似曲線が求められ、この近似曲線について各階調の補正係数が再計算され、ステップＳ６へ移行する。
ステップＳ６では、「記憶手段上に展開」の処理が実行される。この処理では、再計算された補正係数が記憶部３９に記憶展開され、ステップＳ３へ移行する。
この場合には、ステップＳ３において、作成された補正係数を考慮し理想となるガンマ補正による画像処理が行われる。
［実施例の効果］
本発明実施例では、中間調の反射光を受光した画素に関する出力データのサンプリングに基づき補正係数の必要性を判断する補正判断部４１を設け、画像処理部１５は、補正判断部４１により補正の必要性があると判断されたときのみ補正係数の作成を行うため、不必要な画素に関する出力電圧値のサンプリング及び補正係数作成を抑制することができる。従って、ガンマ補正を必要最小限にとどめることにより補正にかかる時間を短縮することができ、補正を簡易に行わせることができる。
シェーディング後にガンマ補正を行うことにより、そのときの使用環境、ランプやＣＣＤなどのばらつきを加味した補正を行うことができ、必要な精度の読み込みと画像を得ることができる。
補正判断部４１は、基準のガンマ特性である標準電圧値ＥＳに対して一定の許容範囲Ｓを設け、サンプリングされた画素に関する出力電圧値が、許容範囲Ｓ外であるときのみ補正の必要性があると判断するため、不必要な画素に関する出力電圧値のサンプリング及び補正係数作成を確実に抑制することができ、ガンマ補正を簡易に行わせることができる。

画像処理部１５は、画素に関する電圧値の複数点のサンプリングに基づき補正係数の作成を行なうから、元のガンマ特性の近似曲線を正確に形成し、補正係数を正確に得ることができる。

画像処理部１５は、複数点のサンプリングの電圧値の数を調整可能であるため、読取対象の写真、文字などの相違により、サンプリング点数を決定し、例えば文字の場合は２〜３点、写真の場合は１０点〜２０点などと設定することができ、読取対象に応じて的確な補正係数を得ることができる。また、サンプリングの点数を調整することで、必要となる精度と立ち上がり時間を調節することができる。
画像処理部１５は、既にサンプリングされた画素に関する電圧値Ｐ１に対して異なる階調のサンプリングされた電圧値Ｐ２，Ｐ３を含めて補正係数の作成を行うため、元のガンマ特性の近似曲線を正確に形成し、補正係数を正確に得ることができる。

補正判断部４１は、補正の必要性を判断するサンプリングを階調中央の１点Ｐ，Ｐ１で行うため、不必要な電圧値のサンプリングを極力抑制することができる。
画像処理部１５は、補正の必要性を判断する１点のサンプリングされた電圧値Ｐ１を中央値として異なる階調の２点のサンプリングされた電圧値Ｐ２，Ｐ３を追加し、補正係数を作成するため、元のガンマ特性の近似曲線を正確に得ることができる。

画像読取装置の全体図である（実施例）。 濃度基準板の模式図である（実施例）。 画像読取装置の機能ブロック図である（実施例）。 原稿台の下方に設けられた光源ユニットの概略図である（実施例）。 基準となるガンマ特性を示す標準電圧値の変化とサンプリングとの関係を示すグラフである（実施例）。 基準となるガンマ特性を示す標準電圧値の変化とサンプリングとの関係を示すグラフである（実施例）。 補正係数の選択的な作成を行わせるためのフローチャートである（実施例）。

符号の説明

１ 画像形成装置
９，１１ 濃度基準板（濃度基準部）
１３ 画像読取装置
１５ 画像処理部（補正データ作成部）
４１ 補正判断部

Claims (7)

1. 中間調を含む複数階調で区分けされた領域からなる濃度基準部と、
   前記濃度基準部での反射光を光電変換部で受光させて得た画素に関する出力データのサンプリングに基づくガンマ特性と基準となるガンマ特性とを基に補正データを作成する補正データ作成部とを備え、
   前記光電変換部により入力した入力画像信号の階調を、前記補正データを考慮してガンマ補正可能な画像読取装置において、
   前記中間調の反射光を受光した画素に関する出力データのサンプリングに基づき前記補正データの必要性を判断する補正判断部を設け、
   前記補正データ作成部は、前記補正判断部により補正の必要性があると判断されたときのみ補正データの作成を行う
   ことを特徴とする画像読取装置。
2. 請求項１記載の画像読取装置であって、
   前記補正判断部は、前記基準のガンマ特性に対して一定の許容範囲を設け、前記サンプリングされた画素に関する出力データが、前記許容範囲外であるときのみ補正の必要性があると判断する
   ことを特徴とする画像読取装置。
3. 請求項１記載画像読取装置であって、
   前記補正データ作成部は、画素に関する出力データの複数点のサンプリングに基づき前記補正データの作成を行なう
   ことを特徴とする画像読取装置。
4. 請求項３記載画像読取装置であって、
   前記補正データ作成部は、複数点のサンプリングの数を調整可能である
   ことを特徴とする画像読取装置。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の画像読取装置であって、
   前記補正データ作成部は、前記既にサンプリングされた画素に関する出力データに対して異なる階調のサンプリングを含めて前記補正データの作成を行う
   ことを特徴とする画像読取装置。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の画像読取装置であって、
   前記補正判断部は、前記補正の必要性を判断するサンプリングを階調中央の１点で行う
   ことを特徴とする画像読取装置。
7. 請求項６記載の画像読取装置であって、
   前記補正データ作成部は、前記補正の必要性を判断する１点のサンプリングを中央値として異なる階調の２点以上のサンプリングを追加し前記補正データを作成する
   ことを特徴とする画像読取装置。
   

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