JP3778402B2

JP3778402B2 - 画像読取装置

Info

Publication number: JP3778402B2
Application number: JP23390498A
Authority: JP
Inventors: 淑人坪井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-08-20
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2018-08-20
Also published as: JP2000069285A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機、スキャナ装置等に適用されて、ライン状のＣＣＤイメージセンサを用いて画像情報を読取る画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種のライン状のＣＣＤイメージセンサを用いた画像読取装置では、ＣＣＤ出力をサンプルホールドし、その利得調整を行なった後、Ａ／Ｄ変換することにより画像対応のデジタル信号を得るようにしている。
【０００３】
図４に、従来のデジタル複写機における画像読取装置の概略構成を示す。光源から出た光はコンタクトガラス上の原稿に照射され、原稿からの反射光がミラー、集光レンズを介してライン状のＣＣＤ（ＣＣＤイメージセンサ）１に結像され、光電変換されて電気信号に変換される。ＣＣＤ１の出力は同じ読取基板２上のアナログ処理回路３においてサンプルホールドされ、利得調整等を行なった後、Ａ／Ｄ変換器４によりデジタル信号に変換される。デジタル化された画像データは、画像処理基板５上のデジタル処理回路６に伝送されて、シェーディング補正処理、フィルタ処理等が行われ、最終的に書込み部へ伝送され光書込みに供される。デジタル処理回路６はＣＰＵ７により制御される。また、ＣＰＵ７にはメモリ８が接続されている他、ＣＰＵ７は両基板２，５上の各部の制御を受け持つ。
【０００４】
図５に、読取基板２上に実装されたアナログ処理回路３等の構成例を示す。ここでは、ＣＣＤ１として偶数画素（ＥＶＥＮ）と奇数画素（ＯＤＤ）との２系統に分けて交互に出力する２出力タイプのものを想定している。このため、ＣＣＤ１の出力側には系統毎にサンプルホールドアンプ９，１０が設けられている。これらのサンプルホールドアンプ９，１０により信号成分が取り出される。取り出された信号成分はマルチプレクサ１１により時系列的に１系統の出力に合成され、利得調整回路をなす直列に接続された２段のアンプ１２，１３に入力される。これらのサンプルホールドアンプ９，１０で白レベル補正（シェーディング補正）が行われる。
【０００５】
ここに、ＣＣＤ１の出力のサンプルホールドに当たっては、ＣＣＤ出力に対してラインクランプをかけるようにしている。また、ＣＣＤ出力には図６に示すように黒画素出力期間と実際の画像データを読取る有効画素期間とが存在するが、従来は、黒画素出力期間に限定してクランプ動作をかけるようにしている。即ち、黒画素出力期間（クランプ信号のＬレベル期間）でクランプを行ない、１ラインの間の電位を一定に保つようにしている。
【０００６】
また、２段のアンプ１２，１３に関しては、独立して動作し得るもので、例えば、アンプ１２側が毎スキャニング毎（主走査ライン毎）の利得調整（＝微調整）を受け持ち、アンプ１３側が電源投入時等のような全体レベルの利得調整を受け持つように設定されているものとする（もちろん、逆の設定でもよい）。
【０００７】
このような前提の下、従来における電源投入時の利得調整処理を図７に示すフローチャートを参照して説明する。まず、アンプ１２，１３に各々デフォルト値を設定し、キャリッジを移動させて、基準となる原稿である白色基準板（図示せず）を読取ることで白データを取得する。ここで、アンプ１２の設定値はデフォルト値で固定する一方、アンプ１３の設定値をデフォルト値から変化させて適切な白レベル（白データが規格値）となるように、このアンプ１３の調整値を設定する。白データが規格値に収まったら、メモリ８にそのデータをセットして終了する。その後、通常スキャニング時には、アンプ１３の設定値は固定し、アンプ１２の設定値のみをスキャニング毎に変化させることにより、適正な白レベルを保つようにしている。これは、スキャニング時に行われるシェーディングデータのピーク値をアンプ１２にフィードバックさせることにより、ピーク値（即ち、白レベル）を上げたり下げたりするシステムである。片方のアンプ１２は利得調整範囲が小さく設計されることにより、反映スピードを速くしており、他方のアンプ１３は調整範囲が広いために反映スピードが比較的ゆっくりするようにすることで、連続点灯等による光源の光量の低下等を補正できるようにしている。
【０００８】
また、黒レベル調整に注目した場合、図示例のような２出力のＣＣＤ１に対して各々の黒レベル出力にもばらつきを生ずると、得られる画像に不都合があるため、白レベルのみならず黒レベルに対してもシェーディングを行なったり（例えば、特開平９−１５４０１６号公報等参照）、黒レベルの偶奇差（偶数画素系統と奇数画素系統との差）の調整を、後段のアナログ処理回路３におけるオフセット電圧を調整することにより吸収するようにしている。この場合、ＣＣＤの性能が上がることにより、メモリを必要としてコストのかかる黒シェーディングの必要性は少なくなり、電源投入時にのみ黒レベルの偶奇差を調整するシステムが主流となっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来例に関して、例えば、ラインクランプ動作に着目した場合、黒画素出力期間に限定してクランプ動作を行なっているため、省エネルギーモード（電源投入を含む）からの復帰のような状況においては、クランプ電圧が安定するまでに一定の時間を要し、立ち上がり時間の制約となっている。つまり、サンプルホールドアンプ９，１０中に含まれるラインクランプ回路（図示せず）がコンデンサの充／放電を利用した回路であることから、コンデンサの電位が０Ｖのように完全な放電状態の時には、正常なクランプ電位に達するまでには時間がかかってしまう。ちなみに、省エネルギーモードとは、ユニットの消費電力を通常モード時より少なくするモードであり、図５に示すような回路では、動作クロックが停止することによりクランプ信号を含めて全ての動作が停止するモードを意味し、機械の動作が要求されていない時（＝待機時）に設定される。このような省エネルギーモードを利用することにより、電気代の節約、発熱量の低減、機械寿命の延長等を図れる効果が期待できる。このような省エネルギーモードに関しては、各社各様に各種提案されている周知技術であり、例えば、特開平８−２５１３１６号公報等に示される技術がある。
【００１０】
また、利得調整に注目した場合、光源の光量低下等によってアンプ１２の利得調整範囲を超えてしまった場合には、次に電源がオン・オフされてアンプ１３の利得が調整されるまで、適正な利得補正が行なわれないこととなってしまう。この点、光量の低下の少ない優れた安定性を有する光源であればよいが、そのような光源は一般的に高価であり、全体のコストを上げてしまうので、低コスト化の要請に反してしまう。
【００１１】
さらに、黒レベル調整に注目した場合、電源投入時にのみＣＣＤ１の黒レベルの偶奇差の調整（バランス調整）や全体の黒レベル調整を行なっても、オフセット電圧のドリフト等は皆無というわけではなく、万一、差が生じた場合の回復手段としては、電源再投入により調整し直すしかない。
【００１２】
本発明の目的は、省エネルギーモードからの復帰のような状況においてもクランプ電圧が安定するまでの実質的な時間を短縮させることで装置の立ち上がり時間を短縮させ得る画像読取装置を提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、独立して動作する２種類の利得調整回路を備えた構成の場合において、その一方の利得調整範囲を逸脱するケースが生じても、常時、適切な利得調整結果を得ることができる画像読取装置を提供することである。
【００１４】
本発明のさらに別の目的は、常時、適切な黒レベルを得ることができる画像読取装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、画像対応の光信号を受光し光電変換して出力するライン状のＣＣＤイメージセンサと、このＣＣＤイメージセンサの出力に対してコンデンサの充電を利用して前記ＣＣＤイメージセンサの出力信号をクランプ処理するラインクランプを行なうラインクランプ回路とを備えた画像読取装置において、通常モードにおいては、前記コンデンサの充電を行うクランプ期間をＣＣＤイメージセンサの黒画素出力期間とし、省エネルギーモードから通常モードへの復帰時においては、前記クランプ期間を前記ＣＣＤイメージセンサに光が当たっていない状態で有効画素出力期間まで黒画素出力期間以上に広げるよう変更させるクランプ制御手段を備える。
【００１６】
従って、省エネルギーモードから通常モードへの復帰時にはクランプ期間を広げるようにクランプ期間を変更させることで、クランプ電圧が安定するまでの復帰時間、つまり、立ち上がり時間を短縮させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図１ないし図３に基づいて説明する。図４ないし図７で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する。特に、図４及び図５に示した概略構成はそのまま用いるものとする。本実施の形態にあっては、デジタル処理回路６を中心として各部を制御するＣＰＵ７に、クランプ制御手段、利得調整動作制御手段、認識手段、黒レベル優先処理制御手段等の機能が新たに付加されている。これらの各手段について概略的に説明する。クランプ制御手段は、ＣＣＤ１からの出力に対するクランプ処理に関して、省エネルギーモードから通常モードへの復帰時にサンプルホールドアンプ９，１０中に含まれるラインクランプ回路によるクランプ期間を広げるようにクランプ期間を変更させる機能を実行する。利得調整動作制御手段は、利得調整に関して、一方の微調整用のアンプ１２の調整値が予め設定された所定の利得調整範囲から逸脱した場合には他方のアンプ１３の調整値を調整し直す機能を実行する。認識手段は、黒レベル調整に関して、スキャニング動作待機時にＣＣＤ１の偶数画素（ＥＶＥＮ）と奇数画素（ＯＤＤ）との２系統の出力をモニタしてその黒レベルを認識する機能を実行する。黒レベル優先処理制御手段は、この認識手段により認識された２系統の黒レベルの偶奇差が予め設定された所定値以上の差である場合には自動的に黒レベル調整回路による黒レベルの再調整シーケンスに移行させる機能を実行する。
【００２２】
まず、ＣＣＤ出力に対するクランプ動作について図１を参照して説明する。図１において（図６の場合も同様である）、クランプ信号はＬレベルの期間でラインクランプ回路中のコンデンサに充電を行い、Ｈレベルの期間ではリーク電流による放電が行われる。このような動作を主走査ライン毎に繰り返し行なうことでサンプルホールドに当たってのラインクランプが適正に行なわれる。この際、通常モード時であれば、図６に示したように、黒画素出力期間に限定してクランプ動作を行わせるが、省エネルギーモード（電源投入時を含む）から通常モードへの復帰時には、他の信号に関係なく、図１中に示すように、クランプ信号の期間(クランプ期間)を有効画素期間側まで黒画素出力期間以上に広げることにより、復帰時間を短縮させるように制御する。ちなみに、有効画素期間であっても、ＣＣＤ１に光が当たっていないときには、通常は、黒画素出力期間と同じレベルの出力を出しており、クランプ期間が有効画素期間側まで及んだとしてもレベル変動を生ずることはない。このような機能がＣＰＵ７による制御の下にクランプ制御手段の機能として実行される。よって、省エネルギーモードから通常モードへの復帰時であっても、短時間でクランプ電圧を安定させることができるので、装置の立ち上がり時間を短縮させることができる。
【００２３】
次に、アンプ１２，１３による利得調整について説明する。電源投入時の利得調整は、図７で説明したようにアンプ１３側の設定値を調整する処理として行われる。一方、アンプ１３側の設定値を固定とし、アンプ１２側の設定値をスキャニング毎に変化させる微調整時には、図２のフローチャートに示すような制御が行なわれる。即ち、スキャニング毎にキャリッジを移動させて、基準となる原稿である白色基準板（図示せず）を読取ることで白データを取得する。そして、取得した白データのピーク値がアンプ１２に設定されている利得調整範囲を逸脱しているか否かを判断し、逸脱していなければ、白データが規格値の範囲内に収まっているか否かの本来のチェックを行なう。規格値の範囲内に収まっていなければアンプ１２に関して調整値を設定し直して、再度、白データの取得から処理を繰り返す。白データが規格値の範囲内に収まれば、メモリ８にそのデータをセットして終了する。このような処理がスキャニング毎の利得の微調整処理として行われる。一方、取得した白データのピーク値がアンプ１２に設定されている利得調整範囲を逸脱している場合には、スキャニング動作を中断（又は、中止＝終了）し、今回調整の対象としていたメモリ１２の設定値をデフォルト値に設定する一方、メモリ１３の設定値を電源投入時と同様に再調整する処理に移行させる。このような機能がＣＰＵ７による制御の下に利得調整動作制御手段の機能として実行される。よって、光源の光量低下等によってアンプ１２の利得調整範囲を超えた場合であっても、アンプ１３側の利得再調整を自動的に行なわせることで、常に適切な白レベルを得ることができる。逆にいえば、光量低下を生ずるような安価な光源を使用する装置構成でも支障ないものとなる。
【００２４】
さらに、黒レベル調整について図３に示すフローチャートを参照して説明する。概略的には、シェーディング用のスキャニング動作待機時に、黒レベルの値もモニタして２系統間の偶奇差を検出し、その偶奇差が適切でなければ自動的に調整シーケンスに移行させて黒レベルを再設定させることで常時適切な黒レベルに維持させる。まず、クランプのオン／オフを適宜制御する。この処理は前述したクランプ期間の制御に相当する。次いで、Ａ／Ｄ変換器４のリファレンス電圧を設定し、アンプ９，１０の利得を最大に設定する。ここに、アンプ９，１０の利得を最大に設定し、Ａ／Ｄ変換器４のリファレンス電圧を最小に設定することにより、偶奇差を最大にする。このような状況下でスキャニング動作待機時に、黒データを読取ることで、２系統の黒レベルを認識する。このような機能がＣＰＵ７による制御の下に認識手段の機能として実行される。次に、認識された黒レベルデータ間の偶奇差が予め設定された所定値１以下に収まっているか否かをチェックする。所定値１以下に収まっていれば、特に支障ないので、そのまま処理を終了する。一方、偶奇差が所定値１以下に収まっていなければ、黒レベルの再調整を行なう調整値設定処理に移行し、偶奇差が所定値１以下に収まるまで繰り返す。このような機能がＣＰＵ７による制御の下に黒レベル優先処理制御手段の機能として実行される。よって、白レベル調整（白シェーディング補正）では補正しきれないような黒レベルのバランス差が生じた場合であっても、そのバランス差を検知することにより、常に適切な黒レベルを得ることができる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、省エネルギーモードから通常モードへの復帰時にはクランプ期間を広げるようにクランプ期間を変更させるようにしたので、クランプ電圧が安定するまでの復帰時間を短縮させることができ、装置の立ち上がり時間を短縮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示すタイムチャートである。
【図２】利得調整処理を示すフローチャートである。
【図３】黒レベル調整処理を示すフローチャートである。
【図４】従来例及び本実施の形態で用いる画像読取装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】その読取基板側の概略構成を示すブロック図である。
【図６】クランプ動作を示すタイムチャートである。
【図７】電源投入時の利得調整処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ＣＣＤイメージセンサ

Claims

画像対応の光信号を受光し光電変換して出力するライン状のＣＣＤイメージセンサと、このＣＣＤイメージセンサの出力に対してコンデンサの充電を利用して前記ＣＣＤイメージセンサの出力信号をクランプ処理するラインクランプを行なうラインクランプ回路とを備えた画像読取装置において、
通常モードにおいては、前記コンデンサの充電を行うクランプ期間をＣＣＤイメージセンサの黒画素出力期間とし、省エネルギーモードから通常モードへの復帰時においては、前記クランプ期間を前記ＣＣＤイメージセンサに光が当たっていない状態で有効画素出力期間まで黒画素出力期間以上に広げるよう変更させるクランプ制御手段を備えることを特徴とする画像読取装置。