JP4121981B2

JP4121981B2 - 画像読取装置

Info

Publication number: JP4121981B2
Application number: JP2004194828A
Authority: JP
Inventors: 典生山田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2024-06-30
Also published as: JP2006019974A

Description

本発明は、複写機に搭載される画像読取装置に関する。

デジタル複写機が、近年普及されてきて、普及機では、画像の読み取り手段としてＣＣＤラインセンサが使われている。一般的には、フォトダイオードで光電変換された電荷信号を、奇数／偶数画素毎にアナログシフトレジスタに移し、奇数画素、偶数画素毎に画像信号を出力している（２ｃｈ出力）。更に、画像出力の生産性アップの要求で、読み取り速度の高速化が求められたが、２ｃｈ出力のＣＣＤでの高速化への限界に達し、１ラインセンサを半分に分割し（ここでは左右と記す）、左右の奇数／偶数出力の計４ｃｈ出力のＣＣＤを用いるようになってきた。

このような４ｃｈＣＣＤでは、左右のデバイスの違い（デバイス製作時に発生する）による左右のＣＣＤ特性の差、主にリニアリティ差により同じ濃度の画像を読んでも、左右に濃度差が発生してしまう。この対策として、従来は、まず副走査方向（スキャン方向）に複数段数の濃度の違うチャート（今後、グレースケールチャートと呼ぶ）をそのスキャナで読み取りメモリに記憶させる。左右どちらかの読み取りデータを基準にして、他方の読み取りデータに対して画像処理（γ補正）をかけ、濃度合わせる事を行っている。

従来技術例として、左右のＣＣＤ特性の差のバラツキを無くし機体間の左右の濃度差の無い安定した画像濃度を再現するとともに、機体間の濃度のバラツキのない画像濃度再現を可能にし、また、テストパターン発生回路からの、副走査方向に階調のあるパターンを画像出しし、それを読取部で読み取ったときの、左側データを基準に、右側のデータのバラツキから補正をかけ、左右のバラツキをなくし、また、左側データから、γ補正データを求め、機械間のバラツキを無くしていく。これらは、１つの調整手段で、左右バラツキと濃度バラツキを補正することが出来、効率よく調整が出来る「画像形成装置」や（例えば、特許文献１参照）、４分割ＣＣＤにおいて、フロントとリアの信号の偏差から補正データを算出し、信号値に対するデータ変換テーブルによってシェーディング後のデータに対して補正する「画像情報処理装置と画像情報処理方法と画像形成装置」がある（例えば、特許文献２参照）。

また、その他の従来例として、ＣＣＤ出力信号に含まれるオフセット成分の変動を調整して良好な画像をとる中で、左右分割（ＦＬ型）のＣＣＤを例にして、各チャンネルの僅かなオフセット差により、左右での読取信号レベルに差が生じ段差を発生してしまう問題を解決するものとして、各信号毎に、任意の区間（画素領域）を加算するための加算回路、黒オフセット分を減算する減算回路、減算値を設定するレジスタを設けて、オフセット分を調整する「画像入力装置及びそれを用いた画像入力システム」がある（例えば、特許文献３参照）。

さらに、工程でのＣＣＤチェック機構を有し、ＣＣＤのトランスファゲート電圧を調整することでリニアリティを調整する「ＣＣＤイメージセンサー及び画像読取装置」や（例えば、特許文献４参照）、工程でのＣＣＤチェック機構を有し、ＣＣＤの各転送レジスタへのスイッチゲートの電圧レベルを調整して転送レジスタからの出力のリニアリティを調整する「画像読み取り装置及びＣＣＤイメージセンサー」がある（例えば、特許文献５参照）。
特開２０００−１８８６８６号公報特開平１１−２１５２９８号公報特開２００１−６１１０４号公報特開平１０−２７６３６８号公報特開平１０−２７６３０５号公報

上記従来技術の場合、左右の濃度を合わせるためのγ補正データを読み取り装置毎に持ち、更に、読み取った画像データに対して補正をかける。しかし、読み取った画像データに対して、プリントアウト（出力画像として紙とか）する場合、高濃度（濃い原稿画像）側で階調を持たせるためγ補正を強くする場合がある。特にカラー画像に関してこの傾向が強くなっている。

たとえば、通常の読取範囲内でグレースケールチャートを読み、画像データをデジタル化して、補正データを生成する。この補正データより通常の読取データに対して、左右の画像濃度補正を行えば、かなりの濃度差は補正される。しかし、補正後の画像データに対して、プリント画像に対応するγ補正を行い、特に高濃度側のγ補正を強くすると、上記補正後の極わずかなデジタル値の精度差が濃度差として出力画像に現れてしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、左右の濃度差補正に関して、高濃度側での補正精度高める事を特徴し、左右画像で濃度ばらつきの無い画像読取装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、光画像情報を受光して光電変換した電位信号を１ラインの素子に蓄積する蓄積手段と、蓄積手段に蓄積した電位信号を１ラインの素子のうちラインの第１の方向の端部から偶数おきに転送する手段と、１ラインの素子のうち第１の方向の端部から奇数おきに転送する手段と、１ラインの素子のうち第１の方向と反対の第２の方向の端部から偶数おきに転送する手段と、１ラインのうち第２の方向の端部から奇数おきに転送する手段と、を有する光電変換素子を使用した画像読取装置であって、光電変換素子の第１の方向の偶数及び奇数のアナログ画像信号と、第２の方向の偶数及び奇数のアナログ画像信号に対して、方向別に更に奇数偶数別に所定のゲイン調整やレベル調整を行い、調整後に偶数信号と奇数信号を合成し、各方向別に合成されたアナログ画像信号に対して２系統のデジタル化処理を行う手段と、を有し、光電変換素子を用いて、第１の方向の画像信号と、第２の方向の画像信号のリニアリティ差による出力画像の左右濃度差に対して、第２系統でデジタル化された、高濃度側のデジタル画像データを用いて、高濃度側に対して高精度の画像補正データを生成し、高濃度より明るい画像に対しては、通常の第１系統のデジタル画像データより画像補正データを生成し、２つの補正データで、画像読取装置の読み取り濃度範囲を満足する補正データを生成し、左右濃度差を補正することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、２系統のデジタル化処理を行う手段は、各々の画像信号に対してデジタル化の範囲を設定できることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、第１系統のデジタル化処理は、画像読取装置の読み取り濃度範囲を満足する範囲において画像信号をデジタル化する通常の設定にし、第２系統のデジタル化処理は高濃度の原稿側にデジタル化する設定にすることを特徴とする。

本発明によれば、左右の画像信号から、高濃度側（濃い原稿）を高精度にデジタル化する事ができる。Ａ／Ｄ変換器においても、従来２ｃｈ（ｏｄｄ／ｅｖｅｎ）で高速領域において使用していたデバイスを使用することが出来るため、容易に実現が可能である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

まず、４ｃｈＣＣＤの構造と駆動について説明する。
図２は、一般的な４ｃｈのＣＣＤラインセンサの構成である。これは主に単色の読み取りに使われている。読み取りの高速化の為に１ラインのセンサを２分割して、奇数／偶数画素出力の４ｃｈ出力を構成している。これにより、従来の２ｃｈのＣＣＤの読み取り速度に対して、動作クロックが同じで２倍の速度まで読み取る事が出来るようになる。

ＣＣＤの駆動端子は、ＣＣＤ内部で左右毎に、ＲＳ端子、ＣＰ端子、φ２B、φ１、φ２端子（図示せず）が設けられている。一般的にこれらの駆動には、専用のタイミング発生回路により信号が生成されて、各信号に対する出力は１本で、その信号を２つのドライバ（バッファー）で左右の端子に供給させている。

各チャンネルのアナログシフトレジスタは、φ１、φ２のクロックで、順次電荷がシフトされ、φ２Ｂ信号でＣＣＤから電気信号として出力されていく。電荷のシフト状態を図３に示す。Ｔ１１の状態は、前のシフト動作の結果、シフト状態が安定している状況である。Ｔ１１からＴ１２にかけては、隣のレジスタに電荷を移し（転送）、Ｔ１３では転送を完了した状態である。さらに、電荷信号を電気信号（電圧）に変換し、ＣＣＤ外部に出力させるために、アウトプットゲートにφ２Ｂ信号を供給することで成し得ている。

ここに供給されるφ２Ｂ信号の波形形状により、左右のリニアリティ差が現れることが従来実験により明らかにされている。

従来の一般的な信号処理構成は、図４に示すように、ＣＣＤ１０から出力されるＯＳ１（ｏｄｄ）とＯＳ２（ｅｖｅｎ）の、２ｃｈの信号がＡｍｐ１１に入力され、ここで、各ｃｈ毎に指定のゲイン調整がされる。このＡｍｐ１１の中で、図示していないが、ＯＳ１（ｏｄｄ）とＯＳ２（ｅｖｅｎ）の信号が合成され、１ｃｈの信号になる。この信号はＡ／Ｄ１３ａに入力されデジタル変換される。デジタル変換のダイナミックレンジは、読取装置で規定している読取濃度範囲に対応して、Ｔｏｐ側のＲｅｆ電圧はＶｒ-T、Ｂｏｔｔｏｍ側のＲｅｆ電圧はＶｒ-Bとして電圧を設定している。

同様に、ＣＣＤ１０から出力されるＯＳ３（ｏｄｄ）とＯＳ４（ｅｖｅｎ）の、２ｃｈの信号がＡｍｐ１２に入力され、ここで、各ｃｈ毎に指定のゲイン調整がされる。このＡｍｐ１２の中で、図示していないが、ＯＳ３（ｏｄｄ）とＯＳ４（ｅｖｅｎ）の信号が合成され、１ｃｈの信号になる。この信号はＡ／Ｄ１４ａに入力されデジタル変換される。デジタル変換のダイナミックレンジは上記のＡ／Ｄ１３ａと同じＲｅｆ電圧として、Ｖｒ-T、Ｖｒ-Bに設定している。

本発明の実施例１を図１に示す。
Ａｍｐ１１の出力までは、従来と同じで、ＯＳ１（ｏｄｄ）とＯＳ２（ｅｖｅｎ）の合成された信号は、Ａ／Ｄ１３ａとＡ／Ｄ１３ｂに入力される。Ａ／Ｄ１３ａのＲｅｆ電圧は、上記の読取装置で規定している読取濃度範囲に対応した電圧に設定する。Ａ／Ｄ１３ｂのＲｅｆ電圧は、必要とする分解能に応じて設定される。ｎ倍の分解能を上げる場合は、
Ｔｏｐ側のＲｅｆ電圧＝Ｖｒ-B＋（Ｖｒ-T−Ｖｒ-B）／ｎ
を設定する。これにより高濃度側のデジタル値の分解能を上げることが出来る。例えば、ｎ＝８とすると、３ｂｉｔの分解能を上げることが可能になる。また、Ａ／Ｄ変換の分解能は８ｂｉｔとして後述する。

次に、Ａ／Ｄ１３ｂのｎ倍に相当する分解能に対して、Ａ／Ｄ１３ａの出力のｂｉｔ数を合わせるビット変換手段１５を通す。ｎ＝８の時は、画像データ１ａは８ｂｉｔに対して、３ｂｉｔ左シフトした１１ｂｉｔのデータに変換する。ここで下位３ｂｉｔは０とする。また、Ａ／Ｄ１３ｂの出力の画像データ２は、ｎ＝８の為、８Ｂｉｔ分解能を８倍された１１Ｂｉｔの分解能を持つデータになっている。

次に、画像データ１ｂと画像データ２は、データセレクト手段１７によって１系統のデータに揃えられる。これは、画像データ２の値が、８ビットのフルスケールに近い値、例えば２５０以下の場合は画像データ２を選択し、そうでないときは、画像データ１ｂを選択し、１系統のデータとして揃えられる。またデータセレクト手段１７の機能として、画像データ１ｂまたは画像データ２を任意に選択出来る機能も持つ。以後、１１ｂｉｔでのシェーディングを行い、その後に、１１Ｂｉｔでの左右画像の補正を行う。この一連の処理を終えた時点で、再度必要なＢｉｔ数に変更し、画像処理ブロックにデータが流れていく。
また、Ａｍｐ１２以降の処理は、上記と同様である。

実施例２では、上記実施例１内で示したＡ／Ｄ変換のダイナミックレンジについて、Ａ／ＤのＲｅｆ電圧を可変させることで実現している。Ｒｅｆ電圧を可変させる為にＤ／Ａ変換器を用いている。Ａ／Ｄ１３ａと１４ａにはＤ／Ａ２１の出力電圧を共通に接続し、また、Ａ／Ｄ１３ｂとＡ／Ｄ１４ｂに対しては１／ｎ倍の電圧値をＤ／Ａ２２及びＤ／Ａ２３より接続する事で、２通りのデジタル化の範囲を実現させている。

また、Ａ／Ｄ１３ｂとＡ／Ｄ１４ｂには、個別のＤ／Ａ２２とＤ／Ａ２３を用いることで、ｎ倍に対する精度を各々で調整させることが可能になる。Ｖｔ-Bに関しては、Ａ／Ｄ変換の基準となるため全て共通としている。ここでは、Ｄ／Ａ２４の出力を使用しているが、固定電圧値でも構わない。

実施例３では、上記実施例１，２において、Ａ／Ｄ１３ａとＡ／Ｄ１４ａのＶｒ-Tには、読取装置で規定している読取濃度範囲に対応した電圧をＤ／Ａ２１より生成して接続する。高濃度側（濃い原稿）の画像アナログ信号は、Ｖｒ-Bに近いレベルの信号のため、Ａ／Ｄ１３ｂとＡ／Ｄ１４ｂのＶｒ-Tには
Ｖｒ-B＋（Ｖｒ-T−Ｖｒ-B）／ｎ
を設定することで、高濃度側（濃い濃度）のアナログ信号を高分解能でデジタル化する事が可能になる。

実施例４では、上記実施例１に記載の、データセレクト手段１７によって１系統のデータに揃えられた画像データ５と、画像データ６より左右濃度補正のデータを作成する。作成の仕方は、グレースケールチャートを読んだ画像データ５と画像データ６より、基準となる画像データに対して左右毎に補正データを求め補正カーブデータを作成する。このデータはデータ変換部１９とデータ変換部２０内に変換手段として持ち、通常の画像読取で得られた画像データに対して補正をかける。補正の基準としては、上記のある基準となる画像データや、左右どちらかの画像データでも構わない。

以上、本発明の実施例１によれば、左右の画像信号から、高濃度側（濃い原稿）を高精度にデジタル化する事ができる。Ａ／Ｄ変換器においても、従来２ｃｈ（ｏｄｄ/ｅｖｅｎ）で高速領域で使用していたデバイスを使用することが出来るため、容易に実現が可能である。

本発明の実施例２によれば、ダイナミックレンジ（デジタル化の範囲）を任意に設定でき、また、左右個別に設定できるため、左右のダイナミックレンジを合わせることが可能となり、左右濃度差の補正データ生成の精度を上げることが可能となる。

本発明の実施例３によれば、読取領域全般のデジタル化と、高濃度側（濃い原稿）領域の高精度デジタル化を容易に実現できる。

本発明の実施例４によれば、左右の濃度差の補正データを生成するに当たり、高濃度側のデータの分解能を上げたデータを用いることにより、左右画像の濃度ムラを補正する特に高濃度側での補正の精度上げることが出来る。これにより、出力画像を得る段階で高濃度側のγを強くするプリンタγ変換を行っても、左右の濃度ムラの発生を押さえる事が可能になり、画像の安定性に寄与する。特にカラー画像に関しては、高濃度側のプリンタγを強くする（立てる）傾向があるため、左右濃度差の低減の効果は大きい。

以上、本発明の実施例について説明したが、上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。

本発明は、シートスルーおよびフラットベットスキャナを有する原稿読み取りを行う技術全般に適用することができる。

本発明の実施例である画像読取装置に係る信号処理構成を示すブロック図である。一般的な４ｃｈのＣＣＤラインセンサの構成を示すブロック図である。一般的な電荷のシフト状態を示す図である。従来の一般的な画像読取装置に係る信号処理構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ＣＣＤ
１１、１２Ａｍｐ
１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂＡ／Ｄ
１５、１６ビット長変調ｘｎ
１７、１８セレクタ
１９、２０画像データ処理ブロック
２１、２２、２３、２４Ｄ／Ａ

Claims

光画像情報を受光して光電変換した電位信号を１ラインの素子に蓄積する蓄積手段と、
該蓄積手段に蓄積した電位信号を前記１ラインの素子のうちラインの第１の方向の端部から偶数おきに転送する手段と、
前記１ラインの素子のうち前記第１の方向の端部から奇数おきに転送する手段と、
前記１ラインの素子のうち前記第１の方向と反対の第２の方向の端部から偶数おきに転送する手段と、
前記１ラインのうち前記第２の方向の端部から奇数おきに転送する手段と、を有する光電変換素子を使用した画像読取装置であって、
前記光電変換素子の第１の方向の偶数及び奇数のアナログ画像信号と、第２の方向の偶数及び奇数のアナログ画像信号に対して、方向別に更に奇数偶数別に所定のゲイン調整やレベル調整を行い、調整後に偶数信号と奇数信号を合成し、各方向別に合成されたアナログ画像信号に対して２系統のデジタル化処理を行う手段と、を有し、
前記光電変換素子を用いて、第１の方向の画像信号と、第２の方向の画像信号のリニアリティ差による出力画像の左右濃度差に対して、前記第２系統でデジタル化された、高濃度側のデジタル画像データを用いて、高濃度側に対して高精度の画像補正データを生成し、前記高濃度より明るい画像に対しては、通常の第１系統のデジタル画像データより画像補正データを生成し、前記２つの補正データで、前記画像読取装置の読み取り濃度範囲を満足する補正データを生成し、左右濃度差を補正することを特徴とする画像読取装置。
前記２系統のデジタル化処理を行う手段は、各々の画像信号に対してデジタル化の範囲を設定できることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
第１系統のデジタル化処理は、前記画像読取装置の読み取り濃度範囲を満足する範囲において画像信号をデジタル化する通常の設定にし、第２系統のデジタル化処理は高濃度の原稿側にデジタル化する設定にすることを特徴とする請求項１又は２記載の画像読取装置。