JPH10257313A - 画像読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続して原稿を読み取る画像読み取り位置を
備える画像読み取り装置において、原稿を照らす光源の
光量や色の経時変化による読み取り信号のシェーディン
グを補正すること。 【解決手段】 連続して原稿を読み取る画像読み取り位
置に隣接して設けた白色板と、連続して原稿を読み取る
画像読み取り位置の画像と前記白色板を照射する光源
と、原稿画像と前記白色板からの反射光をイメージセン
サーに結像させる光学系と、画像を読み取る部分と前記
白色板を読み取る部分を備えるイメージセンサーと、前
記イメージセンサーの前記白色板を読み取る部分の出力
の変化により前記光源の光量や色の変化を検出する検出
器と、該変化の量に応じて前記イメージセンサーの前記
画像を読み取る部分の出力を補正する補正回路と、を備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はイメージセンサーを
用いた画像読み取り装置に関するものであり、特に原稿
の連続読み取りを行う際の、光源の光量変化や色変化に
よるシェーディングの補正をリアルタイムに行うことを
特徴と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】近年、画像読み取り装置は複写機、ファ
クシミリ、ＯＣＲ等に組み込まれ、原稿画像を読み取っ
て伝送系に出力したり、読み取り信号に応じて感光体を
露光して転写したりして用いられている。

【０００３】画像読み取り装置では、光量、色温度が安
定しているといった理由から原稿を照射する光源として
主にハロゲンランプが用いられている。ところが複写ス
ピードの高速化、解像度アップに従い、光量を増やすた
め、ハロゲンランプの消費電力は増加する傾向にあり、
ハロゲンランプの発熱が大きな問題になってきている。

【０００４】そこでハロゲンランプに変わる光源として
蛍光灯が大きく注目されてきている。

【０００５】蛍光灯はハロゲンランプに比べ発熱量が小
さく、色味も蛍光塗料等を選択することにより比較的自
由に調合することが出来ることから大きな期待がもたれ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが蛍光灯を光源
とする場合、光量や光源色の経時変化が大きいため、特
に連続読み取りを行うように場合には、光量変動に対応
した読み取り画像の変動に対処し、経時変化に対しても
蛍光灯への供給電力を増加するなどの補正を行う必要が
あり、具体的な手法は未だ明らかにされていなかった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、連続して原稿を読み取る読み取り位置
に隣接して設けられた白色板と、前記白色板を含め前記
原稿を照射する光源と、前記原稿を読み取るＲＧＢ３色
のフォトダイオード列から成る第１のフォトダイオード
群と前記白色板を読み取るＲＧＢ３色のフィルターが画
素毎に配列された第２のフォトダイオードとを合わせ持
つイメージセンサーと、前記白色板を含め前記原稿の反
射光を前記イメージセンサーに結像する光学系と、前記
第２のフォトダイオード出力から前記光源のパラメータ
ー変化を検出する検出器と、前記検出器出力から前記第
１のフォトダイオード群の出力を補正する補正回路と、
を設けたものである。

【０００８】また、原稿を読み取り画像信号に変換する
画像読み取り装置において、基準時に白色板を読み取っ
た基準データを格納する第１のメモリーと、前記原稿の
読み取りデータにシェーディング補正を行うシェーディ
ング補正回路と、前記基準データと随時読み取った第２
の基準時の第２の基準データとから原稿読み取り系の経
時変化の変化度合いを検出する検出手段とを備え、前記
読み取りデータに対して前記変化度合いに応じたシェー
ディング補正を行うことを特徴とする。また、上記画像
読み取り装置において、前記シェーディング補正回路は
前記読み取りデータを格納する第２のメモリーと前記変
化度合いに応じた信号と前記読み取りデータとを乗算す
る掛算器と、からなることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１はカラーＣＣＤリニアイメー
ジセンサー１０１を搭載したスキャナーの構成図であ
る。

【００１０】スキャナー２００はスキャナー本体２００
ａとドキュメントフィーダー２００ｂから構成される。

【００１１】スキャナー本体２００ａは次のように構成
される。２１０は原稿を搭載するプラテンガラスであ
る。２１２は第１ミラーユニットであり、原稿露光用の
蛍光灯等の光源２０５と第１の反射ミラー２０２とから
構成される。２１３は第２ミラーユニットであり、第２
の反射ミラー２０３と第３の反射ミラー２０４とから構
成される。２０１は原稿反射光をカラーＣＣＤリニアイ
メージセンサー１０１上へ縮小結像させるレンズユニッ
トである。２０９はドキュメントフィーダ２００ｂを用
いて原稿の流し読み（連続読み取り）を行う場合の流し
読み用プラテンガラスである。

【００１２】また、ドキュメントフィーダ２００ｂは以
下から構成される。２０６は原稿のインプットトレイで
ある。２０７は原稿のピックアップローラである。２０
８は原稿を給紙するフィードローラである。２１１は排
紙トレーである。

【００１３】上記構成において、プラテンガラス２１０
上に搭載された原稿画像を読み取る場合には、次の動作
により原稿読み取り走査を行う。

【００１４】まず、プラテンガラス２１０上に原稿が原
稿面を下にして搭載されているものとする。スタートポ
イントを図示上点線の位置として、ステッピングモータ
２１４により、第１ミラーユニット２１２と第２ミラー
ユニット２１３は、２：１の比の走査スピードで、矢印
Ａの方向（副走査方向）に移動走査し、この間に、原稿
の反射面からＣＣＤリニアイメージセンサー１０１まで
の光路長が一定に保たれたまま原稿が読み取られる。

【００１５】また、上記構成において、インプットトレ
ー２０６に搭載しておいた原稿を読み取る場合には、次
の動作により原稿読み取り走査を行う。

【００１６】まず、インプットトレイ２０６上には原稿
面を上向きにして原稿が搭載されいるものとする。

【００１７】片面原稿の読み取りの場合、原稿は破線矢
印の方向に搬送されながら読み取られる。すなわち、原
稿はピックアップローラー２０７でフィードローラー２
０８まで送られ、原稿の読み取りタイミングに従って、
フィードローラー２０８によって給紙され、破線矢印の
方向に搬送され、流し読みプラテンガラス２０９上を通
過し、排紙トレー２１１へ排紙される。

【００１８】両面原稿の読み取りの場合、原稿は実線矢
印の方向に搬送されながら読み取られる。すなわち、ま
ず、フィードローラー２０８によって給紙された原稿は
実線矢印の方向へ搬送さる。次に、表面（おもてめん）
が流し読みプラテンガラス２０９の読み取り位置を通過
し、読み取られた後、搬送経路（実線矢印）に従って反
転し、表面読み取り時とは逆の方向から裏面が読み取ら
れ、最後に、排紙経路（実線矢印）に従って搬送され、
排紙トレー２１１へ排紙される。

【００１９】片面原稿の読み取りの場合も、両面原稿の
読み取りの場合も、第１ミラーユニット２１２と第２ミ
ラーユニット２１３は、流し読み用の既定位置に配置さ
れる。光源２０５の照射光は流し読み用プラテンガラス
２０９の位置で原稿と白色板により反射され、反射ミラ
ー群（２０２〜２０４）と、レンズユニット２０１を通
り、カラーＣＣＤリニアイメージセンサー１０１上に縮
小結像される。カラーＣＣＤリニアイメージセンサー１
０１は、結像画像を主走査方向（図を貫く方向）に走査
しながら読み込む。

【００２０】この時、カラーＣＣＤリニアイメージセン
サー１０１上における結像画像の副走査方向は表面読み
取り時は矢印Ｂ、裏面読み取り時は矢印Ｃとなる。一
方、主走査方向は、どちらを読み取る場合も同一であ
る。

【００２１】図２は本発明による実施形態における回路
ブロック図である。図２において、カラーＣＣＤリニア
イメージセンサー１０１は、ＲＧＢ各色のフィルターを
持つフォトダイオード１０４，１０６，１０８（以下、
それぞれ「Ｒ．ＰＤ１０４」，「Ｇ．ＰＤ１０６」，
「Ｂ．ＰＤ１０８」と称す）と、それぞれの電荷を転送
する転送レジスタ１０５，１０７，１０９と出力アンプ
１１１，１１２，１１３と、ＲＧＢフィルターが順番に
配列されたフォトダイオード１０２（以下、「ＲＧＢ．
ＰＤ１０２」と称す）と、その電荷を転送する転送レジ
スタ１０３、出力アンプ１１０から構成される。

【００２２】カラーＣＣＤリニアイメージセンサー１０
１の各出力は、それぞれサンプルホルド回路１１４，１
１５，１１６，１１７（以下、「ＳＨ回路１１４，１１
５，１１６，１１７」と称す）でキャリアノイズが除去
され、アンプ１１８，１１９，１２０，１２１、クラン
プ回路１２２，１２３，１２４，１２５でレンジ調整さ
れた後、ＡＤ変換器１２６，１２７，１２８，１２９で
デジタルデータに変換される。

【００２３】ＡＤ変換器１２６でデジタルデータに変換
されたＲＧＢ．ＰＤ１０２出力はＲＧＢ分離回路１３０
で、色毎に分解され、レファレンスデータメモリー１３
１とＲＧＢ比較回路１３２に供給される。

【００２４】レファレンスデータメモリー１３１には、
光源の経時変化を監視するために、最初の原稿の読み取
りの直前のレファレンスデータ蓄積時間（図４に記載）
に読み込まれて色毎に分解されたＲＧＢ各色のデータを
記憶させる。

【００２５】ＲＧＢ比較回路１３２はレファレンスデー
タメモリー１３１に記憶されている光源の基準データと
現在の光源との比較を色毎に行い、それらの比を求め
る。ＲＧＢ比較回路１３２は、ＲＧＢ各色の光源経時変
化の比データを出力する。

【００２６】ＡＤ変換器１２７，１２８，１２９でデジ
タルデータに変換されたＲ．ＰＤ１０４，Ｇ．ＰＤ１０
６，Ｂ．ＰＤ１０８の出力は、それぞれシェーディング
補正回路１３３，１３４，１３５に入力される。ここで
シェーディング補正回路１３３，１３４，１３５は、取
り扱う色は異なるが同じ構成のものである。

【００２７】原稿の赤信号について説明すると、シェー
ディング補正回路１３３では、基準白色板３０３を読み
取ったデジタルデータが平均化処理されながらラインメ
モリー１３６に記憶され、このラインメモリー１３６に
記憶されたデータのレベルと、予め規定された所定のレ
ベルと、の比が算出され、Ｒ．ＰＤ１０４で得られた画
素毎に掛算器１３７でデジタルデータとこの比との掛け
算が行われ、光源の配光、並びにＣＣＤリニアイメージ
センサー１０１のＲ．ＰＤ１０４の画素毎の感度の補正
が行われる。この補正された結果は、Ｒ．ＰＤ１０４内
の画素毎の感度差を補正し、各画素の出力は対象画像が
同一対象とすると一定の値となる。

【００２８】本実施形態においては、掛算器１３７で
は、ラインメモリー１３６で算出された比だけでなく、
ＲＧＢ比較回路１３２で算出された光源の経時変化を補
正する比データとの掛け算も同時に行われ、光源等の経
時変化補正も同時に行われる。

【００２９】Ｇ．ＰＤ１０６及びＢ．Ｐ１０８の各画素
間の感度差の補正、及び、光源などの経時変化の補正
も、シェーディング補正回路１３４，１３５で、上記と
同様に行われる。

【００３０】シェーディング補正回路１３３，１３４，
１３５の出力データは画像処理回路１３８において、γ
補正等の各種画像処理が行われる。

【００３１】図３は、図１の流し読み用のプラテンガラ
ス２０９からカラーＣＣＤリニアイメージセンサー１０
１までの光路を示したものである。

【００３２】プラテンガラス２０９は実際に原稿を読み
取るスリット３０１と光源２０５の経時変化補正を行う
ための白色板３０２から成る。３０３はシェーディング
補正を行うための基準白色板で、原稿の白に対し予め濃
度管理がなされている。

【００３３】プラテンガラス２０９からの反射光は第１
反射レンズ２０２、第２反射レンズ２０３、第３反射レ
ンズ２０４、及びレンズユニット２０１を通り、カラー
ＣＣＤリニアイメージセンサー１０１へ縮小結像され
る。

【００３４】図３において破線で示すのは、原稿で反射
されＲ用のＣＣＤリニアイメージセンサー１０４に縮小
結像される光の光路である。細い実線で示すのは、原稿
で反射されＧ用のＣＣＤリニアイメージセンサー１０６
に縮小結像される光の光路である。１点鎖線で示すの
は、原稿で反射されＢ用のＣＣＤリニアイメージセンサ
ー１０８に縮小結像される光の光路である。太い実線で
示すのは、光源の経時変化によるシェーディング補正を
行うための白色板３０２で反射され、このシェーディン
グ補正を行うために使用されるＣＣＤリニアイメージセ
ンサー１０２に結像される光の光路である。

【００３５】図４は流し読みを行っている時の光源の経
時変化、原稿の読み取りタイミング、経時変化補正の補
正係数の変化を示したタイミングチャートである。

【００３６】上記構成において、次の動作により搬送さ
れる原稿の連続読み取りが行われる。

【００３７】原稿読み取りが指示されると、光源２０５
と第１ミラーを含む第１ミラーユニット２１２と第２の
反射ミラーと第３の反射ミラーを含む第２ミラーユニッ
ト２１３は基準白色板３０３の下に移動し、基準白色板
３０３を読み取る。

【００３８】この状態で、カラーＣＣＤリニアイメージ
センサー１０１の赤用フォトダイオードＲ．ＰＤ１０４
で読み取られた基準白色板のＲ信号はデジタルデータに
変換され、シェーディング補正回路１３３で平均化処理
されながらラインメモリー１３６に記憶される。また、
緑用フォトダイオードＧ．ＰＤ１０６，青用フォトダイ
オードＢ．ＰＤ１０８の読み取り出力も同様に処理され
る。

【００３９】次に、ミラーユニット２１２，２１３が流
し読み用プラテンガラス２０９の下に移動し、ドキュメ
ントフィーダー２００ｂにより搬送される原稿の連続読
み取りが開始される。

【００４０】白色板３０２の反射光はカラーＣＣＤリニ
アイメージセンサー１０１のＲＧＢ．ＰＤ１０２に結像
される（図３の太い実線に示す）。

【００４１】流し読み用プラテンガラス２０９に１枚目
の原稿が運ばれてくるまでにＲＧＢ．ＰＤ１０２の出力
データはＲＧＢ分離回路１３０で各色毎に分離されレフ
ァレンスデータメモリー１３１に記憶される。

【００４２】この時に、レファレンスデータメモリー１
３１に記憶されるデータが、光源の経時変化補正のため
の基準データとなる。但し、この基準データの設定は、
説明のために流し読みを開始するときに行われるとして
いるが、これは、製造出荷時、装置の設定開始時、一定
枚数読み取ったとき等に行われてもよい。

【００４３】この時、ＲＧＢ比較回路１３２の出力の全
ては、図４（ｃ）の補正係数に示されるように、レファ
レンスデータ蓄積時間や１枚目の原稿読み取り時は、１
である。

【００４４】ＲＧＢ比較回路１３２の各出力は、それぞ
れ対応する色のシェーディグ補正回路１３３〜１３５に
供給され、全ての掛算器１３７での経時変化補正係数が
１に設定される。

【００４５】次に、１枚目の原稿が流し読み用プラテン
ガラス２０９に到達し、１枚目の原稿の読み取りが行わ
れる。１枚目の原稿の読み取り終了まで、ＲＧＢ比較回
路１３２の各出力の値は１に保持される。

【００４６】１枚目の原稿の読み取りが終了してから２
枚目の原稿が読み取ら始めるまでの期間（図４（ｂ）の
経時変化データ蓄積時間１）では、ＲＧＢ．ＰＤ１０２
で読み取られた経時変化補正用の白色板３０２のデータ
は、図４（ａ）に示す光源の経時変化に示すように光源
の光量が増加しているので、レファレンスデータ（基準
データ）に対し１．２倍になっており、ＲＧＢ比較回路
１３２の出力である補正係数の値はその逆数の０．８３
となり、この値が各シェーディング補正回路１３３〜１
３５の各掛算器の補正係数入力として設定される。

【００４７】２枚目の読み取りが終了後してから３枚目
の原稿が読み取られ始めるまでの期間（図４（ｂ）の経
時変化データ蓄積時間２）では、ＲＧＢ．ＰＤ１０２で
読み取られた経時変化補正用の白色板３０２のデータ
は、図４（ａ）に示す光源の経時変化に示すように光源
の光量が減少しているので、レファレンスデータに対し
０．９７倍になっており、ＲＧＢ比較回路１３２の出力
である補正係数は全て１．０３となり、この値が各シェ
ーディング補正回路１３３〜１３５の各掛算器の補正係
数入力として設定される。

【００４８】以下同様に原稿の非読み取り時間で経時変
化補正用のデータが更新され、光源の経時変化補正が行
われる。

【００４９】本実施形態においては、理解を容易にする
ためにＲＧＢのそれぞれの補正係数を同一のものとして
いるが、各色毎に補正を行うことで光源色の経時変化に
対しても補正が可能となる。従って、本実施形態では、
光源の光量を１つのパラメーターとしてこの変化につい
て説明したが、カラーＣＣＤリニアイメージセンサー１
０１の光電変換の感度変化を他のパラメーターとして補
正の対象としてもよく、特に変化の要因を有するものが
あれば、それをも含めてシェーディング補正の対象とし
てよい。なお、これらの経時変化が生じるのは、光源、
反射ミラー、レンズユニット、カラーＣＣＤリニアイメ
ージセンサー等の各種があり、これらを原稿読み取り系
と称している。

【００５０】また、光源は蛍光灯に限定されるものでは
なく、ハロゲンランプ等を使用した場合にも当然適用す
ることは可能である。

【００５１】さらにＲＧＢ．ＰＤ１０２はＲ．ＰＤ１０
４，Ｇ．ＰＤ１０６，Ｂ．ＰＤ１０８と同数の画素を持
ち、ＲＧＢフィルターが３画素を組として並んでいるの
で、ＲＧＢ分離回路１３０、レファレンスデータメモリ
ー１３１、ＲＧＢ比較回路１３２が、３画素毎のデータ
を扱うようにして、光源の配光の経時変化に対しても３
画素毎の補正をすることも可能である。

【００５２】上記実施形態では、流し読みを開始すると
きに、基準データをレファレンスデータメモリー１３１
に記憶するとしたが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、例えば、工場出荷時、或いは、定期的にこれを
行ってもよい。

【００５３】また、上記実施形態では、特に原稿を流し
読みする場合の経時変化に対する補正手段について説明
したが、原稿を通常のプラテンガラス上に載置して読み
取る場合についても、予め規定した状態での基準データ
に基づいて補正してもよく、また、光源等の劣化に伴い
長いスパンの経時変化に対して補正してもよいことは勿
論である。

【００５４】上記では、ＣＣＤイメージセンサーを例に
とって説明したが、ＭＯＳ型、あるいはその他のタイプ
の光電変換デバイスであっても本発明を適用できる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明を実施する
ことにより、流し読みを行う際の光源光量及び、光源色
を含む原稿読み取り系の経時変化の補正が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明および従来例におけるスキャナーの構成
図である。

【図２】本発明における画像読み取り装置の回路ブロッ
ク図である。

【図３】本発明における光路の説明図である。

【図４】本発明におけるタイミングチャートである。

【符号の説明】

１０１ カラーＣＣＤリニアイメージセンサー １０２ ＲＧＢフィルターが３画素毎に順番に配列され
たフォトダイオード １０４ Ｒのフィルターを持つフォトダイオード １０６ Ｇのフィルターを持つフォトダイオード １０８ Ｂのフィルターを持つフォトダイオード １０３、１０５、１０７、１０９ 転送レジスタ １１０〜１１３ 出力アンプ １１４〜１１７ サンプルホルド回路 １１８〜１２１ アンプ １２２〜１２５ クランプ回路 １２６〜１２９ ＡＤ変換器 １３０ ＲＧＢ分離回路 １３１ レファレンスデータメモリー １３２ ＲＧＢ比較回路 １３３〜１３５ シェーディング補正回路 １３６ ラインメモリー １３７ 掛算器 １３８ 画像処理回路 ２００ スキャナー ２００ａ スキャナー本体 ２００ｂ ドキュメントフィーダー ２０１ レンズユニット ２０２ 第１反射ミラー ２０３ 第２反射ミラー ２０４ 第３反射ミラー ２０５ 蛍光灯 ２０６ インプットトレイ ２０７ ピックアップローラ ２０８ フィードローラ ２０９ 流し読み用プラテンガラス ２１０ プラテンガラス ２１１ 排紙ローラ ２１２ 第１ミラーユニット ２１３ 第２ミラーユニット ２１４ ステッピングモーター ３０１ 原稿を読み取るスリット ３０２ 光源の経時変化によるシェーディング補正を行
うための白色板 ３０３ 基準白色板

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続して原稿を読み取る読み取り位置に
   隣接して設けられた白色板と、前記白色板を含め前記原
   稿を照射する光源と、前記原稿を読み取るＲＧＢ３色の
   フォトダイオード列から成る第１のフォトダイオード群
   と前記白色板を読み取るＲＧＢ３色のフィルターが画素
   毎に配列された第２のフォトダイオードとを合わせ持つ
   イメージセンサーと、前記白色板を含め前記原稿の反射
   光を前記イメージセンサーに結像する光学系と、前記第
   ２のフォトダイオード出力から前記光源のパラメータ変
   化を検出する検出器と、前記検出器出力から前記第１の
   フォトダイオード群の出力を補正する補正回路を備える
   ことを特徴とする画像読み取り装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の画像読み取り装置にお
   いて、前記パラメータは前記光源の光量及び光源色であ
   ることを特徴とする画像読み取り装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の画像読み取り装置にお
   いて、前記検出器は連続原稿読み取りを行う際、第１の
   原稿を読み取る直前の前記第２のフォトダイオード出力
   を基準データとし、第ｎの原稿を読み取る直前の前記第
   ２のフォトダイオード出力と前記基準データとの比を出
   力することを特徴とする画像読み取り装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の画像読み取り装置にお
   いて、前記検出器はＲＧＢ３色の補正比データを出力す
   ることを特徴とする画像読み取り装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の画像読み取り装置におい
   て前記検出器は原稿読み取り時出力を固定、保持するこ
   とを特徴とする画像読み取り装置。
6. 【請求項６】 原稿を読み取り画像信号に変換する画像
   読み取り装置において、基準時に基準原稿を読み取った
   基準データを格納する第１のメモリーと、前記原稿の読
   み取りデータにシェーディング補正を行うシェーディン
   グ補正回路と、前記基準データと随時読み取った第２の
   基準時の第２の基準データとから原稿読み取り系の経時
   変化の変化度合いを検出する検出手段とを備え、前記読
   み取りデータに対して前記変化度合いに応じたシェーデ
   ィング補正を行うことを特徴とする画像読み取り装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の画像読み取り装置にお
   いて、前記基準データは白色板をイメージセンサーで読
   み取ったデータであり、前記シェーディング補正回路は
   前記読み取りデータを格納する第２のメモリーと前記変
   化度合いに応じた信号と前記読み取りデータとを乗算す
   る掛算器とからなることを特徴とする画像読み取り装
   置。