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JP2004112705A - Image reading device - Google Patents

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Publication number
JP2004112705A
JP2004112705A JP2002275945A JP2002275945A JP2004112705A JP 2004112705 A JP2004112705 A JP 2004112705A JP 2002275945 A JP2002275945 A JP 2002275945A JP 2002275945 A JP2002275945 A JP 2002275945A JP 2004112705 A JP2004112705 A JP 2004112705A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light receiving
receiving sensor
image
sensor element
element row
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002275945A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
▲とく▼永 篤郎
Atsuo Tokunaga
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2002275945A priority Critical patent/JP2004112705A/en
Publication of JP2004112705A publication Critical patent/JP2004112705A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

【課題】読取センサを用いて、ライン間メモリを増加することなく、出力画像の高画質化を実現できる画像読取装置を提供すること。
【解決手段】2ラインの受光素子列にそれぞれアナログシフトレジスタを2列備える4つの出力バッファからデータが出力される。1つの読取受光素子列から出力された2つのデータは、画像を形成するときなど必要に応じてデータを合成することにより、連続した読取データに変換することができる。1つの読取受光素子列のシフトレジスタから出力する際に、交互にデータを出力することにより、連続した出力データを供給することもできる。1つの読取素子列から出力されたデータの主走査方向の画像解像度は、その読取素子列の受光素子のピッチと、素子列と被読取画像間の倍率とにより決定される。一方、副走査方向の画像解像度は、受光素子の光入射期間と被読取画像が走査する速度とから決定される。
【選択図】 図9
Provided is an image reading apparatus that can realize high quality of an output image using a reading sensor without increasing a memory between lines.
Data is output from four output buffers each having two lines of light-receiving element columns and two lines of analog shift registers. The two data output from one read light receiving element row can be converted into continuous read data by combining the data as needed, such as when forming an image. By outputting data alternately when outputting from the shift register of one read light receiving element row, continuous output data can be supplied. The image resolution in the main scanning direction of the data output from one reading element row is determined by the pitch of the light receiving elements of the reading element row and the magnification between the element row and the read image. On the other hand, the image resolution in the sub-scanning direction is determined by the light incident period of the light receiving element and the speed at which the read image scans.
[Selection] Fig. 9

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像読取用の受光素子をライン状に配置したラインセンサを備えたスキャナ装置、デジタル複写装置、デジタルカラー複写装置、ファクシミリ装置、カラーファクシミリ装置などの画像読取装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、絵や写真などの画像を密着ラインイメージセンサやCCD(電荷結合素子)イメージセンサなどで光学的に読み取り、読み取った電気信号をデジタル情報に変換する技術が発達し、このような高性能センサを搭載したスキャナ装置を用いたファクシミリ装置、電子複写装置、複合装置などが広く普及してきている。
これに伴い、画像読取装置における読取光学系の技術開発も行われている。そして、下記の特許文献をはじめとする読取光学系の技術が種々開示されている。
【特許文献1】
特許第2985959号公報
【0003】
特許文献1には、複数の撮像素子を直線状に配列した撮像素子列を複数列互いに平行に配置してなる撮像素子群を設け、各撮像素子列を撮像素子群内の他の撮像素子列に対して撮像素子の配列方向に、個々の撮像素子の幅より小さくずらして配置し、さらに、前記複数の撮像素子列を互いに前記撮像素子の配列方向に対して垂直方向に、個々の撮像素子の高さの2倍以上の整数倍のピッチで配列することにより、読取処理の高速化を図ったカラー撮像装置について開示されている。
【0004】
ところで、スキャナや複写機の読取装置において、図面や地図などのモノクロのペーパー情報内の指示情報に対して、赤色等の強調色を用いて配布することは、円滑な業務指示の伝達手段として一般的に行われている。
このような作業を容易に実行させるために、カラー読取センサやモノクロ読取センサを用いて画像情報を取り込む以外に、色情報を取り込む装置が開発されている。
【0005】
具体的には、カラー読取センサにおいて、3ラインのCCD(電荷結合素子)にフィルタの色特性を用いることにより、R(赤)、G(緑)、B(青)のビデオ信号として出力させ処理を行っている。また、1ラインのCCDを用いて3回スキャンを行い、スキャンごとにフィルタを交換することにより、R、G、Bを順にビデオ信号として出力するようにもできる。
そして、R、G、Bのビデオ信号からモノクロ画像情報と色情報を取り出し、モノクロ読取センサにおいて複数回スキャンを実施し、スキャンごとに光源の波長を変更することにより、色感度の違いからモノクロ画像情報以外に色情報を取り込むことができる。
【0006】
生産性の向上と出力画像の高画質化を実現させるためには、読取センサの性能の向上を図る必要がある。
具体的には、生産性の向上を実現するためには、データの転送速度アップが求められ、また、出力画像の高画質化を実現するためには、センサの感度を向上させること、および、画素数を増加させることが求められる。
ここで、読取センサとして使用されるCCDについて説明する。CCDの転送速度を上げるためには、画素サイズの小サイズ化(ダウンサイジング)により実現することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、、画素サイズの小サイズ化と同時に、受光素子の入射光量を低下させて感度を上げるか、また、入射光量を上げるか、いずれかの処理を行わなければ、S/N(信号対雑音)比が下がり、結果として画像品質が低下してしまう。
また、CCDのライン数を増加することによりライン間の読取距離(ライン間の物理的距離)が発生し、先行の読取ラインの画像と後行の読取ラインの画像にはライン間にズレが発生する。このズレを補正するために記憶装置が必要になる。
さらに、読取センサの画素数を上げることにより高画質化を実現できるが、画素数を増加させると、半導体のダイサイズの大型化になりシリコンウエハーからの取り数減少や歩留まり増加によるコストアップを避けることができない。
そこで、本発明の目的は、読取センサのライン間メモリ、および、画素数を増加することなく、高画質化を実現できる画像読取装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明では、読取光学系に、1次元に配列された1次元受光センサ素子を用いて2次元に配列された2次元受光センサ素子列を複数備えた画像読取装置において、前記1次元受光センサ素子列は、下記の条件式1を満たす1次元方向の間隔xに位置し、条件式1 x=p×h÷i(ただし、p:所定の画像解像度に基づく画素間隔、h:受光センサ上の倍率、i:整数とする)前記2次元受光センサ素子は、下記の条件式2を満たす2次元方向の間隔yの整数倍上に位置し、条件式2 y=q×h÷j(ただし、q:所定の画像解像度に基づく画素間隔、h:受光センサ上の倍率、j:整数とする)前記2次元受光センサ素子列の少なくとも1つが、それと異なる2次元受光センサ素子列における1次元方向の列び位置と異なることにより前記目的を達成する。
【0009】
請求項2記載の発明では、請求項1記載の発明において、前記2次元受光センサ素子列の素子、または、前記2次元受光センサ素子列のフィルタは、異なる光の波長に対応することにより前記目的を達成する。
請求項3記載の発明では、請求項1、または、請求項2記載の発明において、前記2次元受光センサ素子列は、前記1次元方向の間隔xを素子列数n等分した間隔で1次元方向に配置されていることにより前記目的を達成する。
請求項4記載の発明では、請求項1、請求項2、または、請求項3記載の発明において、前記2次元受光センサ素子列は、赤、緑、青のうちのいずれか2色、または、全ての色に対応していることにより前記目的を達成する。
【0010】
請求項5記載の発明では、請求項1、請求項2、または、請求項3記載の発明において、原稿を照明するための光源と、前記光源により照射された前記原稿の像の被読取領域を前記2次元受光センサ素子列に導く光学素子と、前記2次元受光センサ素子列の出力信号を符号化する信号処理手段と、を備え、前記光学素子は、前記被読取領域の像を前記2次元受光センサ素子列を用いて走査し、前記信号処理手段は、前記2次元受光センサ素子列と、それと異なる2次元受光センサ素子列からの出力信号とを合成することにより前記目的を達成する。
【0011】
請求項6記載の発明では、請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、または、請求項5記載の発明において、前記2次元受光センサ素子列の出力情報を必要としない場合、前記2次元受光センサ素子列のうち少なくとも1つを停止状態、待機状態、または、低速状態とする状態調整手段を備えたことにより前記目的を達成する。
請求項7記載の発明では、請求項6記載の発明において、前記状態調整手段は、画像の読取処理の際に使用される基準動作クロックを停止、または、前記基準動作クロックの周波数を低下させることにより状態を調整することにより前記目的を達成する。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像読取装置における好適な実施の形態について、図1から図10を参照して詳細に説明する。
図1は、本実施の形態に係る、受光素子をライン状に配置したラインセンサの構成を示した図である。光の3原色であるR(赤)、G(緑)、B(青)のフィルタを備えた受光素子が直線状に3列、主走査方向に平行に列んでおり、それぞれのラインの受光素子列は、画素サイズによって等間隔になるように規定されている。
画像が、この列に対して垂直方向(以下、副走査方向とする)に一定の速度で移動することにより、平面画像を均等な解像度で読み取ることができる。
通常画像の移動には、被読取画像が移動するものや、受光素子が移動するものがある。また、受光素子の画素サイズおよび列間隔は、縮小光学系と等倍光学系に対応したものが一般的に使用されている。
RGBのフィルタ、または、RGBに対応した受光素子列の1ラインは、他の2ラインの受光素子列の素子間に受光素子が配列されるようになっている。
【0013】
図2は、本実施の形態に係る、受光素子の列が異なるように配置されたラインセンサの構成を示した図である。
図2に示す受光素子は、各受光素子間が等間隔になるように配列されている。このように配列することにより、受光素子の配列の誤差のために、読取データの副走査方向にスジ状の画像ムラが発生することを抑制することができる。
【0014】
次に、本実施の形態に係る画像読取装置における、受光素子が信号を受光してからデータを出力するまでの画像読取処理について説明する。。
画像読取装置で使用される縮小タイプのイメージセンサ(読取素子)は、CCDタイプ、MOS(金属酸化膜半導体)タイプ、バイポーラタイプに分類できるが、ここでは、一般的に使用されているCCDタイプを用いて説明する。
図3は、CCDの受光素子の配列を示した図である。
本実施の形態に係る画像形成装置では、図3に示すようにRとGの受光素子の窓を配列したセンサを用いる。
【0015】
次に、読取光学系の実施例について説明する。
図4は、縮小読取光学系の概略構成を示した図である。
この縮小読取光学系では、レンズ43を通してコンタクト41上の原稿42をセンサ44上へ結像させている。ここでは、レンズ43を移動させることによりセンサ44上の結像を拡大または縮小できるようになっている。
なお、光源45は、原稿を照明するものであり、蛍光灯、キセノンランプ、ハロゲンランプなどを使用する。
【0016】
図5は、原稿移動読取光学系の概略構成を示した図である。
この原稿移動読取光学系では、白色ローラ51とコンタクト52の間に原稿53を搬送させ、光源54によって照明された像を等倍レンズ55により等倍センサ56上へ結像させている。
図6は、センサ移動読取光学系の概略構成を示した図である。
このセンサ移動読取光学系では、等倍センサ61および光源62を搭載した移動体63を移動させ、光源62によって照明されたコンタクト64上の原稿65の像を等倍センサ61上へ結像させている。
【0017】
図7は、原稿台移動読取光学系の概略構成を示した図である。
原稿71が搭載されているコンタクト72を移動させ、光源73によって照明された像を等倍レンズ74によりセンサ75上へ結像させている。
図8は、ミラー移動読取光学系の概略構成を示した図である。
このミラー移動読取光学系では、レンズ81とセンサ82とを装置本体に固定させた状態で、第1走行体83および第2走行体84を移動させて走査を行っている。
【0018】
上述したような読取光学系において、受光素子は受けた光量に応じて電荷を蓄積する。蓄積した電荷はシフトゲートを介してアナログシフトレジスタに一度に移される。アナログシフトレジスタからはクロックに同期して電荷をシフトして出力バッファを介してデータが出力される。
図9は、データが出力される出力バッファの例を示した図である。
図9に示すように、2ラインの受光素子列にそれぞれアナログシフトレジスタを2列備える4つの出力バッファがあり、そこからデータが出力される。
1つの読取受光素子列から出力された2つのデータは、画像を形成するときなど必要に応じてデータを合成することにより、連続した読取データに変換することができる。また、1つの読取受光素子列のシフトレジスタから出力する際に、交互にデータを出力することにより、連続した出力データを供給することもできる。通常は、伝送回路の動作周波数を低くするために、必要な部分のみで合成する場合が多い。なお、1つのラインから3つ以上に分離する場合も同様である。
【0019】
1つの読取受光素子列から出力されたデータの主走査方向の画像解像度は、その読取受光素子列の受光素子のピッチと、素子列と被読取画像間の倍率とにより決定される。
一方、副走査方向の画像解像度は、受光素子の光入射期間(受光部で電荷に変換され蓄積した期間、蓄積開始からアナログシフトレジスタに転送されるまでの期間)と、被読取画像が走査する速度とから決定される。
従って、主走査方向の画素ピッチは、センサの素子ピッチで規定されるが、副走査方向の画素ピッチは光入射期間と走査速度から規定されるため、光入射期間を最小にするか、素子の副走査方向の長さを最小にするかのいずれかの処理行うことにより所望の画像解像度を達成することができる。
【0020】
被読取画像上の解像度は、通常dpi(ドットパーインチ)で表現され1インチ内の画素数で規定されている。また、画像処理で見かけ上の解像度と区別することから、リアルを接頭に用いてリアル1200dpiなどと記載されることがある。また、ファクシミリなどには、本数/mmのように1mm内の線数で規定されているものもある。
図9に示すようなラインセンサの画像を取り扱う場合、2つのラインセンサの画像は、主走査方向の画素列のズレと、副走査方向のライン列分のズレとを含んでいる。
主走査方向のズレは、2つのラインセンサの画素列のズレであるため、センサ上のズレは、被読取画像空間での画素列で規定される。従って、主走査方向のズレは、被読取画像空間での画素間隔から受光センサ素子の間隔を求める場合と同様にして求めることができる。
【0021】
例えば、要求される解像度をリアル600dpi、センサと被読取画像間の倍率を0.125とすると主走査方向の素子間隔は、
(1インチ÷600dpi×25.4mm)×0.125
により、約5.29μmと求めることができる。
従って、主走査方向のズレは、センサ上で約2.645となる。
また、副走査方向のズレも同様にして求めることができる。
さらに、副走査方向のズレに対しては被読取画像空間での画素間隔を整数倍にすることにより、2つのラインセンサの画像が被読取画像空間で合成する時に画像をライン数の単位でずらすことができ、そのため、メモリ空間を小さくすることができるというメリットがある。
例えば、画素間隔が42.3μmのとき、ライン間が21.15μmである場合、読み取った画像を副走査方向に2倍に拡張し、ライン間の距離を見かけ上1ラインとして扱って1ライン分ずらしてから合成するので、副走査方向を2倍に拡張するためのメモリが必要である。しかし、ライン間が42.3μmである場合には、1ライン分ずらして合成するのみでよいため、1ライン分余分にメモリを増やすだけでよい。
【0022】
それぞれの画像を各々別に出力する場合は、その出力に応じてズレに対応することになる。例えば、先行のラインセンサで読み取った画像と、後行のラインセンサで読み取った画像とでは、ライン間隔がラインセンサ間の被読取画像空間のライン間隔分異なるので、副走査の画像先端レジストにおいて、先行ラインセンサを基準とすると、後行ラインセンサの画像先端レジストを前記ライン間隔分短くする必要がある。
また、主走査の画像先端レジストについても、先行ラインセンサで読み取った画像と、後行ラインセンサで読み取った画像に対して、被読取画像空間の画素列のズレ分補正する必要がある。
さらに、それぞれの出力画像を合成する場合は、各画素列のズレに対応するように合成処理を行う必要がある。
【0023】
主走査方向の対応方法としては、被読取画像空間の主走査方向画素ピッチの半分をズレとした場合、主走査方向のメモリ空間を倍にして、2つの画像を主走査方向にそれぞれ拡張する。このとき、単純増加や単純減少、隣接画素平均法などを用いて拡張されたデータの補間を行う。
また、主走査方向を2倍に拡張するため、画素ピッチの半分単位のズレも1画素分単位に拡張する。ここで、ラインセンサのズレ分画像を1画素ずらして合成することにより、主走査方向について物理的な画像解像度をほぼ倍にすることができる。具体的な合成方法としては、and合成、or合成、条件付きor合成などがあげられる。
なお、R、G、Bの光の3原色からY(イエロー)、M(マゼンダ)、C(シアン)、K(ブラック)の色の3原色への変換等においても同様にして実施できる。
【0024】
一方、副走査方向の対応方法としては、被読取画像空間の副走査方向の読取画素ピッチが所望の解像度の画素ピッチの整数倍である場合、2つのラインセンサのズレ分ずらして合成するだけでよい。具体的な合成方法としては、and合成、or合成、条件付きor合成などがあげられる。
なお、副走査方向の読取画素ピッチが所望の画素ピッチの半分の整数倍である場合には、主走査と同様に副走査方向のメモリ空間を倍にして、2つの画像を副走査方向にそれぞれ拡張する。このとき、単純増加や単純減少、隣接画素平均法などを用いて拡張されたデータの補間を行う。
また、副走査方向を2倍に拡張するため、画素ピッチの半分単位のズレも1画素分単位に拡張する。ここで、2つのラインセンサのズレ分画像を必要なライン分ずらして合成することにより、副走査方向について物理的な画像解像度をほぼ倍にすることができる。
さらに、このとき、光入射期間もしくは受光センサ素子の副走査方向の開口部を短くし、ラインセンサ間での重なりを小さくすることにより、物理的な画像解像度を上げることができる。
【0025】
受光センサ素子のフィルタとしてR、G、Bを備えた読取装置の出力を合成する場合、各フィルタによって出力レベルが異なる。読取画像が白黒である場合も同様であるが、黒はR、G、B全てに出力されるため、黒レベルと白レベルのシェーディング補正をそれぞれに実施すれば出力レベルを均一にすることができる。そのため、シェーディング補正以降の画像を使用することにより高解像度の画像データを取り出すことができる。
例えば、読取画像データを単なる輝度データと考えられる場合、その受光センサ素子に感度がある単色については、シェーディング後の輝度データは受光センサ素子の色感度によらず一様となる。ここでは、読取画像の色と受光センサ素子の色感度によって色調が異なるため、シェーディングによる中間調の分解能も異なる。従って、中間調の合成時において、分解能を同等にするためのスムージング処理を施すようにする。
【0026】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、1次元に配列した受光センサ素子を用いて2次元受光センサ素子列を構成することにより、主走査方向の読取解像度を高くすることができる。
請求項2記載の発明によれば、2次元受光センサ素子列の素子、または、2次元受光センサ素子列のフィルタを異なる光の波長に対応させることにより、主走査方向の読取解像度を高くすることができる。
請求項3記載の発明によれば、1次元方向の間隔xを素子列数n等分した間隔で2次元受光センサ素子列を配置することにより、主走査方向にムラのない画像を出力することができる。
請求項4記載の発明によれば、2次元受光センサ素子列を光の3原色である赤、緑、青に対応させることにより、高画質のモノクロ画像を提供することができる。
【0027】
請求項5記載の発明によれば、2次元受光センサ素子列の出力信号を合成することにより、複雑な構成を必要とせずに高画質のモノクロ画像を提供することができる。
請求項6記載の発明によれば、状態調整手段を備えることにより、2次元受光センサ素子列の出力情報を必要としない場合において消費エネルギーを低くすることができる。
請求項7記載の発明によれば、画像の読取処理の際に使用される基準動作クロックを停止、または、前記基準動作クロックの周波数を低下させることにより、電界強度ノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に係る、受光素子をライン状に配置したラインセンサの構成を示した図である。
【図2】本実施の形態に係る、受光素子の列が異なるように配置されたラインセンサの構成を示した図である。
【図3】CCDの受光素子の配列を示した図である。
【図4】縮小読取光学系の概略構成を示した図である。
【図5】原稿移動読取光学系の概略構成を示した図である。
【図6】センサ移動読取光学系の概略構成を示した図である。
【図7】原稿台移動読取光学系の概略構成を示した図である。
【図8】ミラー移動読取光学系の概略構成を示した図である。
【図9】データが出力される出力バッファの例を示した図である。
【符号の説明】
41 コンタクト
42 原稿
43 レンズ
44 センサ
45 光源
51 白色ローラ
52 コンタクト
53 原稿
54 光源
55 等倍レンズ
56 等倍センサ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image reading device such as a scanner device, a digital copying device, a digital color copying device, a facsimile device, a color facsimile device, etc., provided with a line sensor in which light receiving elements for image reading are arranged in a line.
[0002]
[Prior art]
In recent years, technology has been developed to optically read images such as pictures and photographs with a contact line image sensor or CCD (charge coupled device) image sensor, and to convert the read electrical signals into digital information. A facsimile apparatus, an electronic copying apparatus, a multifunction apparatus, and the like using a scanner device equipped with a scanner have been widely used.
Along with this, technical development of a reading optical system in an image reading apparatus is also being performed. Various techniques of a reading optical system including the following patent documents are disclosed.
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2985959 [0003]
Patent Literature 1 discloses an image sensor group in which a plurality of image sensor rows in which a plurality of image sensors are linearly arranged are arranged in parallel with each other, and each image sensor row is another image sensor row in the image sensor group. In the arrangement direction of the imaging elements, the imaging elements are arranged so as to be shifted from each other by a width smaller than the width of each imaging element, and further, the plurality of imaging element rows are individually arranged in a direction perpendicular to the arrangement direction of the imaging elements. There is disclosed a color imaging apparatus in which reading processing is speeded up by arranging at a pitch of an integer multiple of two times or more of the height of a color image.
[0004]
By the way, distribution of instruction information in monochrome paper information, such as drawings and maps, using a highlight color such as red in a scanner or a reading device of a copying machine is generally used as a means of transmitting smooth business instructions. It is being done.
In order to easily perform such a task, an apparatus has been developed which takes in color information in addition to taking in image information using a color reading sensor or a monochrome reading sensor.
[0005]
More specifically, in a color reading sensor, by using the color characteristics of a filter on a three-line CCD (charge coupled device), output is performed as R (red), G (green), and B (blue) video signals. It is carried out. By scanning three times using a one-line CCD and exchanging filters for each scan, R, G, and B can be sequentially output as video signals.
Then, monochrome image information and color information are extracted from the R, G, and B video signals, a plurality of scans are performed by the monochrome reading sensor, and the wavelength of the light source is changed for each scan. Color information other than information can be captured.
[0006]
It is necessary to improve the performance of the reading sensor in order to improve the productivity and achieve higher image quality of the output image.
Specifically, to improve productivity, it is required to increase the data transfer speed, and to achieve higher image quality of the output image, to improve the sensitivity of the sensor, and It is required to increase the number of pixels.
Here, a CCD used as a reading sensor will be described. In order to increase the transfer speed of the CCD, it can be realized by downsizing the pixel size.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the pixel size is reduced and the sensitivity is increased by decreasing the amount of incident light on the light receiving element, or the amount of incident light is increased, the S / N (signal to noise ratio) must be increased. ) The ratio is reduced, resulting in a reduced image quality.
Also, by increasing the number of CCD lines, a reading distance between lines (physical distance between lines) occurs, and a gap occurs between the image of the preceding reading line and the image of the following reading line. I do. A storage device is required to correct this deviation.
In addition, higher image quality can be realized by increasing the number of pixels of the reading sensor, but increasing the number of pixels increases the size of the semiconductor die and avoids cost reduction due to reduction in the number of silicon wafers and increase in yield. I can't.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an inter-line memory of a reading sensor and an image reading apparatus capable of realizing high image quality without increasing the number of pixels.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, in the image reading apparatus, the reading optical system includes a plurality of two-dimensional light receiving sensor elements arranged two-dimensionally using one-dimensional light receiving sensor elements arranged one-dimensionally. The one-dimensional light receiving sensor element row is located at a distance x in the one-dimensional direction that satisfies the following conditional expression 1, and conditional expression 1 x = p × h ÷ i (where p: pixel interval based on a predetermined image resolution, h: The magnification on the light receiving sensor, i is an integer) The two-dimensional light receiving sensor element is located at an integral multiple of the interval y in the two-dimensional direction satisfying the following conditional expression 2, and conditional expression 2 y = q × h ÷ j (where q is a pixel interval based on a predetermined image resolution, h is a magnification on a light receiving sensor, and j is an integer) at least one of the two-dimensional light receiving sensor element rows is different from a two-dimensional light receiving sensor element row. What is different from the one-dimensional row position The above object is further achieved.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the elements of the two-dimensional light receiving sensor element row or the filters of the two-dimensional light receiving sensor element row correspond to different wavelengths of light to achieve the object. To achieve.
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the two-dimensional light receiving sensor element array is one-dimensionally spaced at an interval obtained by equally dividing the one-dimensional direction interval x by the number n of element arrays. The above-mentioned object is achieved by being arranged in the direction.
According to a fourth aspect of the present invention, in the first, second, or third aspect, the two-dimensional light receiving sensor element row is any two colors of red, green, and blue, or The object is achieved by supporting all colors.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first, second, or third aspect, the light source for illuminating the original and the read area of the image of the original illuminated by the light source are provided. An optical element for guiding the two-dimensional light receiving sensor element row; and signal processing means for encoding an output signal of the two-dimensional light receiving sensor element row, wherein the optical element converts the image of the read area into the two-dimensional image. Scanning is performed using a light receiving sensor element row, and the signal processing means achieves the object by combining the two-dimensional light receiving sensor element row and an output signal from a different two-dimensional light receiving sensor element row.
[0011]
In the invention according to claim 6, in the invention according to claim 1, claim 2, claim 3, claim 4, or claim 5, when output information of the two-dimensional light receiving sensor element row is not required, The object is achieved by providing a state adjusting means for setting at least one of the two-dimensional light receiving sensor element rows to a stop state, a standby state, or a low speed state.
According to a seventh aspect of the present invention, in the invention of the sixth aspect, the state adjusting means stops a reference operation clock used in an image reading process, or lowers a frequency of the reference operation clock. The above-mentioned object is achieved by adjusting the state by using.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the image reading apparatus of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a line sensor according to the present embodiment in which light receiving elements are arranged in a line. Light receiving elements having filters of R (red), G (green), and B (blue), which are three primary colors of light, are linearly arranged in three rows and parallel to the main scanning direction. The columns are defined so as to be equally spaced depending on the pixel size.
By moving the image at a constant speed in the vertical direction (hereinafter, referred to as the sub-scanning direction) with respect to this column, it is possible to read a planar image with uniform resolution.
The movement of the normal image includes a movement of the read image and a movement of the light receiving element. Further, the pixel size and the column interval of the light receiving element generally correspond to the reduction optical system and the equal-magnification optical system.
In one line of the light receiving element row corresponding to the RGB filter or RGB, the light receiving elements are arranged between the elements of the other two light receiving element rows.
[0013]
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a line sensor according to the present embodiment in which the rows of light receiving elements are arranged differently.
The light receiving elements shown in FIG. 2 are arranged such that the intervals between the light receiving elements are equal. With this arrangement, it is possible to suppress the occurrence of streak-like image unevenness in the sub-scanning direction of the read data due to an error in the arrangement of the light receiving elements.
[0014]
Next, an image reading process in the image reading apparatus according to the present embodiment from when the light receiving element receives a signal to when data is output will be described. .
The reduction type image sensor (reading element) used in the image reading apparatus can be classified into a CCD type, a MOS (metal oxide semiconductor) type, and a bipolar type. It will be described using FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the arrangement of the light receiving elements of the CCD.
The image forming apparatus according to the present embodiment uses a sensor in which windows of R and G light receiving elements are arranged as shown in FIG.
[0015]
Next, an embodiment of the reading optical system will be described.
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the reduction reading optical system.
In this reduced reading optical system, the original 42 on the contact 41 is imaged on the sensor 44 through the lens 43. Here, the image formed on the sensor 44 can be enlarged or reduced by moving the lens 43.
The light source 45 illuminates the original, and uses a fluorescent lamp, a xenon lamp, a halogen lamp, or the like.
[0016]
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the original moving reading optical system.
In this document moving reading optical system, a document 53 is transported between a white roller 51 and a contact 52, and an image illuminated by a light source 54 is formed on a 1 × sensor 56 by a 1 × lens 55.
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the sensor movement reading optical system.
In this sensor movement reading optical system, a moving body 63 on which a 1 × sensor 61 and a light source 62 are mounted is moved to form an image of a document 65 on a contact 64 illuminated by the light source 62 onto the 1 × sensor 61. I have.
[0017]
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of an original platen moving reading optical system.
The contact 72 on which the original 71 is mounted is moved, and the image illuminated by the light source 73 is formed on the sensor 75 by the equal-magnification lens 74.
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a mirror movement reading optical system.
In this mirror movement reading optical system, scanning is performed by moving the first traveling body 83 and the second traveling body 84 with the lens 81 and the sensor 82 fixed to the apparatus main body.
[0018]
In the reading optical system as described above, the light receiving element accumulates electric charges according to the received light amount. The accumulated charges are transferred to the analog shift register at one time via the shift gate. The analog shift register shifts the charge in synchronization with the clock and outputs data via the output buffer.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an output buffer to which data is output.
As shown in FIG. 9, there are four output buffers each having two rows of analog shift registers for the two lines of light receiving element rows, from which data is output.
The two data output from one read light receiving element row can be converted into continuous read data by combining the data as needed, such as when forming an image. In addition, when outputting data from the shift register of one read light receiving element array, continuous output data can be supplied by alternately outputting data. Usually, in order to lower the operating frequency of the transmission circuit, it is often the case that only the necessary parts are combined. The same applies to the case where one line is separated into three or more lines.
[0019]
The image resolution in the main scanning direction of the data output from one read light receiving element row is determined by the pitch of the light receiving elements in the read light receiving element row and the magnification between the element row and the image to be read.
On the other hand, the image resolution in the sub-scanning direction includes a light incident period of the light receiving element (a period during which the light is converted into an electric charge in the light receiving unit, a period from the start of the accumulation to the transfer to the analog shift register), and the scanned image is scanned. Determined from speed.
Therefore, the pixel pitch in the main scanning direction is defined by the element pitch of the sensor, but the pixel pitch in the sub-scanning direction is defined by the light incident period and the scanning speed. A desired image resolution can be achieved by performing any processing of minimizing the length in the sub-scanning direction.
[0020]
The resolution on the read image is usually expressed in dpi (dot per inch) and is defined by the number of pixels in one inch. In addition, since the resolution is distinguished from the apparent resolution in the image processing, the real may be described as a real 1200 prefix using the prefix. Some facsimile machines are defined by the number of lines within 1 mm, such as the number of lines / mm.
When handling the images of the line sensors as shown in FIG. 9, the images of the two line sensors include a shift in the pixel row in the main scanning direction and a shift in the line row in the sub-scanning direction.
Since the shift in the main scanning direction is a shift between the pixel rows of the two line sensors, the shift on the sensor is defined by the pixel rows in the read image space. Accordingly, the deviation in the main scanning direction can be obtained in the same manner as in the case of obtaining the distance between the light receiving sensor elements from the pixel distance in the read image space.
[0021]
For example, if the required resolution is real 600 dpi and the magnification between the sensor and the read image is 0.125, the element spacing in the main scanning direction is
(1 inch @ 600 dpi x 25.4 mm) x 0.125
Gives about 5.29 μm.
Therefore, the deviation in the main scanning direction is about 2.645 on the sensor.
The shift in the sub-scanning direction can be obtained in the same manner.
Further, with respect to a shift in the sub-scanning direction, the pixel interval in the read image space is multiplied by an integer so that when the images of the two line sensors are combined in the read image space, the images are shifted in units of the number of lines. Therefore, there is an advantage that the memory space can be reduced.
For example, when the pixel interval is 42.3 μm and the line interval is 21.15 μm, the read image is doubled in the sub-scanning direction, and the distance between the lines is apparently handled as one line, and the read image is treated as one line. Since the images are synthesized after being shifted, a memory for expanding the sub-scanning direction by a factor of two is required. However, when the distance between the lines is 42.3 μm, it is only necessary to shift and compose the image by one line, so it is only necessary to increase the memory by one line.
[0022]
When each image is output separately, a shift is dealt with according to the output. For example, in the image read by the preceding line sensor and the image read by the subsequent line sensor, the line interval is different by the line interval of the read image space between the line sensors, so in the sub-scanning image tip registration, When the preceding line sensor is used as a reference, it is necessary to shorten the image tip registration of the following line sensor by the line interval.
In addition, regarding the leading edge image of the main scan, it is necessary to correct the deviation of the pixel row in the read image space between the image read by the preceding line sensor and the image read by the subsequent line sensor.
Further, when synthesizing the respective output images, it is necessary to perform the synthesizing process so as to correspond to the deviation of each pixel column.
[0023]
As a method of coping with the main scanning direction, when a half of the pixel pitch in the main scanning direction in the read image space is shifted, the memory space in the main scanning direction is doubled, and the two images are respectively extended in the main scanning direction. At this time, interpolation of the expanded data is performed using a simple increase or a simple decrease, an adjacent pixel averaging method, or the like.
Further, in order to extend the main scanning direction twice, the deviation of half the pixel pitch is also extended in units of one pixel. Here, the physical image resolution in the main scanning direction can be almost doubled by synthesizing the image by the displacement of the line sensor by one pixel. Specific synthesis methods include and synthesis, or synthesis, conditional or synthesis, and the like.
The conversion from the three primary colors of R, G, and B light to the three primary colors of Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and K (black) can be similarly performed.
[0024]
On the other hand, as a method of responding in the sub-scanning direction, when the read pixel pitch in the sub-scan direction in the read image space is an integral multiple of the pixel pitch of a desired resolution, it is only necessary to shift and combine the two line sensors. Good. Specific synthesis methods include and synthesis, or synthesis, conditional or synthesis, and the like.
When the read pixel pitch in the sub-scanning direction is an integral multiple of half of the desired pixel pitch, the memory space in the sub-scanning direction is doubled as in the main scanning, and the two images are respectively shifted in the sub-scanning direction. Expand. At this time, interpolation of the expanded data is performed using a simple increase or a simple decrease, an adjacent pixel averaging method, or the like.
Further, in order to double the sub-scanning direction, the deviation of half the pixel pitch is also expanded to one pixel. Here, by synthesizing an image corresponding to the displacement of the two line sensors by the required number of lines, the physical image resolution in the sub-scanning direction can be almost doubled.
Further, at this time, the physical image resolution can be increased by shortening the light incident period or the opening in the sub-scanning direction of the light receiving sensor element to reduce the overlap between the line sensors.
[0025]
When synthesizing the output of the reading device provided with R, G, and B as the filter of the light receiving sensor element, the output level differs depending on each filter. The same applies to the case where the read image is black and white. However, since black is output to all of R, G and B, the output level can be made uniform by performing shading correction for the black level and white level. . Therefore, high-resolution image data can be extracted by using the image after the shading correction.
For example, when the read image data is considered to be simply luminance data, the luminance data after shading of a single color having sensitivity to the light receiving sensor element is uniform regardless of the color sensitivity of the light receiving sensor element. Here, since the color tone differs depending on the color of the read image and the color sensitivity of the light receiving sensor element, the resolution of the halftone by shading also differs. Therefore, at the time of halftone synthesis, smoothing processing for equalizing the resolution is performed.
[0026]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the invention, by forming the two-dimensional light receiving sensor element array using the one-dimensionally arranged light receiving sensor elements, the reading resolution in the main scanning direction can be increased.
According to the second aspect of the present invention, the reading resolution in the main scanning direction is increased by making the elements of the two-dimensional light receiving sensor element row or the filters of the two-dimensional light receiving sensor element row correspond to different wavelengths of light. Can be.
According to the third aspect of the present invention, by disposing the two-dimensional light receiving sensor element rows at an interval obtained by equally dividing the one-dimensional direction x by the number of element rows n, it is possible to output an image without unevenness in the main scanning direction. Can be.
According to the fourth aspect of the present invention, a high-quality monochrome image can be provided by associating the two-dimensional light receiving sensor element array with the three primary colors of light, red, green, and blue.
[0027]
According to the fifth aspect of the invention, by synthesizing the output signals of the two-dimensional light receiving sensor element array, it is possible to provide a high-quality monochrome image without requiring a complicated configuration.
According to the sixth aspect of the present invention, the provision of the state adjusting means makes it possible to reduce energy consumption when output information of the two-dimensional light receiving sensor element array is not required.
According to the seventh aspect of the invention, the electric field intensity noise can be reduced by stopping the reference operation clock used in the image reading process or decreasing the frequency of the reference operation clock.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a line sensor according to an embodiment in which light receiving elements are arranged in a line.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a line sensor according to the present embodiment in which light receiving elements are arranged in different rows.
FIG. 3 is a diagram showing an array of light receiving elements of a CCD.
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a reduction reading optical system.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of an original moving reading optical system.
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a sensor movement reading optical system.
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of an original platen moving reading optical system.
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a mirror movement reading optical system.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an output buffer to which data is output.
[Explanation of symbols]
41 contact 42 document 43 lens 44 sensor 45 light source 51 white roller 52 contact 53 document 54 light source 55 1: 1 lens 56 1: 1 sensor

Claims (7)

読取光学系に、1次元に配列された1次元受光センサ素子を用いて2次元に配列された2次元受光センサ素子列を複数備えた画像読取装置において、
前記1次元受光センサ素子列は、下記の条件式1を満たす1次元方向の間隔xに位置し、
条件式1 x=p×h÷i(ただし、p:所定の画像解像度に基づく画素間隔、h:受光センサ上の倍率、i:整数とする)
前記2次元受光センサ素子は、下記の条件式2を満たす2次元方向の間隔yの整数倍上に位置し、
条件式2 y=q×h÷j(ただし、q:所定の画像解像度に基づく画素間隔、h:受光センサ上の倍率、j:整数とする)
前記2次元受光センサ素子列の少なくとも1つが、それと異なる2次元受光センサ素子列における1次元方向の列び位置と異なることを特徴とする画像読取装置。
In an image reading apparatus, the reading optical system includes a plurality of two-dimensionally arranged two-dimensional light receiving sensor element arrays using one-dimensionally arranged one-dimensional light receiving sensor elements.
The one-dimensional light receiving sensor element row is located at an interval x in a one-dimensional direction that satisfies the following conditional expression 1,
Conditional expression 1 x = p × h ÷ i (where p: pixel interval based on a predetermined image resolution, h: magnification on the light receiving sensor, i: integer)
The two-dimensional light receiving sensor element is located at an integral multiple of the interval y in the two-dimensional direction that satisfies the following conditional expression 2:
Conditional expression 2 y = q × h ÷ j (q: pixel interval based on predetermined image resolution, h: magnification on light receiving sensor, j: integer)
An image reading apparatus, wherein at least one of the two-dimensional light receiving sensor element rows is different in a one-dimensional direction from a different two-dimensional light receiving sensor element row.
前記2次元受光センサ素子列の素子、または、前記2次元受光センサ素子列のフィルタは、異なる光の波長に対応することを特徴とする請求項1記載の画像読取装置。2. The image reading apparatus according to claim 1, wherein the elements of the two-dimensional light receiving sensor element row or the filters of the two-dimensional light receiving sensor element row correspond to different wavelengths of light. 前記2次元受光センサ素子列は、前記1次元方向の間隔xを素子列数n等分した間隔で1次元方向に配置されていることを特徴とする請求項1、または、請求項2記載の画像読取装置。The said two-dimensional light receiving sensor element row | line is arrange | positioned in the one-dimensional direction by the space | interval which divided | segmented the space | interval x of the said one-dimensional direction to the number n of element rows, The Claims 1 or 2 characterized by the above-mentioned. Image reading device. 前記2次元受光センサ素子列は、赤、緑、青のうちのいずれか2色、または、全ての色に対応していることを特徴とする請求項1、請求項2、または、請求項3記載の画像読取装置。The said two-dimensional light receiving sensor element row respond | corresponds to any two colors among red, green, and blue, or all colors, The Claim 1, Claim 2, or Claim 3 characterized by the above-mentioned. The image reading device according to claim 1. 原稿を照明するための光源と、
前記光源により照射された前記原稿の像の被読取領域を前記2次元受光センサ素子列に導く光学素子と、
前記2次元受光センサ素子列の出力信号を符号化する信号処理手段と、を備え、
前記光学素子は、前記被読取領域の像を前記2次元受光センサ素子列を用いて走査し、
前記信号処理手段は、前記2次元受光センサ素子列と、それと異なる2次元受光センサ素子列からの出力信号とを合成することを特徴とする請求項1、請求項2、または、請求項3記載の画像読取装置。
A light source for illuminating the original,
An optical element that guides a read area of the image of the document irradiated by the light source to the two-dimensional light receiving sensor element row;
Signal processing means for encoding an output signal of the two-dimensional light receiving sensor element row,
The optical element scans the image of the read area using the two-dimensional light receiving sensor element row,
4. The signal processing unit according to claim 1, wherein the two-dimensional light receiving sensor element row is combined with an output signal from a different two-dimensional light receiving sensor element row. Image reading device.
前記2次元受光センサ素子列の出力情報を必要としない場合、前記2次元受光センサ素子列のうち少なくとも1つを停止状態、待機状態、または、低速状態とする状態調整手段を備えたことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、または、請求項5記載の画像読取装置。When output information of the two-dimensional light receiving sensor element row is not required, a state adjusting means for setting at least one of the two-dimensional light receiving sensor element rows to a stop state, a standby state, or a low speed state is provided. The image reading device according to claim 1, 2, 3, 4, or 5, wherein 前記状態調整手段は、画像の読取処理の際に使用される基準動作クロックを停止、または、前記基準動作クロックの周波数を低下させることにより状態を調整することを特徴とする請求項6記載の画像読取装置。7. The image according to claim 6, wherein the state adjusting unit adjusts the state by stopping a reference operation clock used in an image reading process or decreasing a frequency of the reference operation clock. Reader.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007067633A (en) * 2005-08-30 2007-03-15 Kyocera Mita Corp Image reader

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