专利名称：图像读取装置及图像数据处理方法
技术领域：
本发明涉及图像读取装置及图像数据处理方法。本发明特别地涉及如下的图像读取装置及图像数据处理方法，所述图像读取装置及图像数据处理方法用于校正在通过对图像原稿进行光学扫描来读取图像时、由拖尾(smear)导致的异常图像。
背景技术：
一些传统的图像读取装置使用接触式图像传感器(Contact Image Sensor，以下简称“CIS”)，来作为用于扫描原稿的图像传感器。该类型的装置依次切换和使用发射R、G 及B各颜色成分光束的3个LED，来用光照射原稿表面。这样，按1条线的颜色成分的顺序， 逐线读出图像数据。图8是示出在图像读取时的LED开启及读出的时序图。如图8所示，1条线(信号Lsyn。的周期)被划分为3个时段(信号Hsyn。的周期)。 按红色LED LED_R、绿色LED LED_G及蓝色LED LED_B的顺序来开启LED，以储存电荷。在下一周期中的信号Hsyn。的时段中，储存的电荷被传送到LED外部。例如，在时段“A”中，执行红色LED的曝光及电荷储存。同时，通过用蓝色LED针对前一条线执行曝光及电荷储存而获得的电荷，被传送到外部。图9是示出图像传感器的概略结构的图。LED用光来照射图像原稿。当图像原稿反射的光入射至光电二极管201的阵列时， 储存电荷以生成图像信号。储存在光电二极管201的阵列中的信号电荷，被发送至垂直传送寄存器202，并且被保持直到所述信号电荷被水平传送为止的时段。在传送定时，将信号电荷发送至水平传送寄存器203。然后，经由水平传送寄存器203，将信号电荷传送至输出电路(未示出)。在该结构中，通过铝制遮光罩(未示出)，对除光电二极管201以外的各部进行遮光，以防止生成不需要的电荷。然而，由于装置及设备的布局限制等，遮光有时不够充分。例如，当甚至将用于传送电信号的铝线用于遮光、并且布置了电位不同的线路时，不能将该线路连接至信号线。在非等电位部分之间产生铝线缝隙，从而与其余部分相比，遮光能力被削弱。在这种情况下，不需要的光从缝隙入射，从而生成不需要的电荷。不需要的电荷被相加至正常信号，从而输出强度高于正常信号的信号(表示亮度更高的状态的信号)。该现象被称为“拖尾”。应对拖尾的根本对策，是防止不需要的光的入射。例如，如果由于不需要的光入射至电荷传送部(诸如垂直传送寄存器或水平传送寄存器等)而发生拖尾，则根本对策可以是增强该电荷传送部上方的遮光，以便防止不需要的光的入射。然而，在近年来的装置中， 为了削减成本，电路板的晶片面积不断缩小，因此，难以实现良好的铝遮光效果。另一方面， 铝遮光效果的程度依赖于铝制遮光板的制造精度，并且变化很小。这是铝制遮光板的结构问题，所以，如果入射光量相同，则在相同的位置发生拖尾。传统上，已经提出了校正由拖尾导致的图像质量劣化的对策。例如，在日本专利特开2007-201553号公报中，在由有效用于图像拍摄的多个光接收元件生成的电荷、被传送至电荷传送部之后，基于在如下的附加传送操作中从输出信号中获得的数据，生成校正数据，其中，所述附加传送操作，是在除对电荷传送部接收到的电荷的传送操作以外执行的。然而，传统技术需要附加电荷传送操作，从而延长了图像读取花费的时间。在传统技术中，由于拖尾发生位置不是预先已知的，因此，有必要定位拖尾在何处发生。如果检测失败，则校正处理的效果变差。此外，在传统技术中，发光元件的曝光量不总是恒定的。每次拖尾的发生量有变化，从而削弱了校正效果。拖尾导致的输出水平变化的影响程度，依据LED的照射光量而改变。这样，统一地减去光量无法实现校正。例如，在通过依次切换和开启红色、绿色及蓝色LED来读出信号的逐线读取方法中，R、G及B各颜色成分的亮度水平，依据原稿的色彩平衡而改变。所述亮度水平，是由照射原稿的光的反射光获得的反射光量水平。当反射光量水平改变时，拖尾量也改变，并且统一的校正不起作用。首先，在同时执行电荷传送和曝光时，发生拖尾。因此，可以通过在不同时段执行曝光和电荷传送，来防止发生拖尾。然而，在不同时段执行曝光和电荷传送的做法，导致图像读取时间延长，并且降低了性能。可以通过快速执行电荷传送，来缩短电荷传送所需的时间。如果能够缩短电荷传送所需的时间，则在剩余时间执行曝光，从而能够在不同时段执行电荷传送和曝光。然而， 快速电荷传送的实现需要高速时钟，从而增加了不需要的辐射及噪声。通过增加来自光源的照射光量来缩短曝光时间，可以在不同时段执行电荷传送和曝光。然而，高输出光源的引入具有如下的问题，诸如高的装置成本，以及在由高输出光源产生的热量的影响下的光量变化等。
发明内容
相应地，本发明系鉴于传统技术的上述各缺点而构想出的。例如，根据本发明的图像读取装置及图像数据处理方法能够有效地校正拖尾，而不会增加成本和降低性能。根据本发明的一个方面，提供了一种图像读取装置，该图像读取装置包括图像传感器，其包括发光部、线状排列有多个光电变换器的光电转换部、以及传送储存在所述光电转换部中的电荷的电荷传送部；第一存储器，其针对在所述电荷传送部发生的拖尾，存储如下的基准拖尾量数据，所述基准拖尾量数据对应于来自所述发光部的光的颜色成分中的各个以及所述多个光电变换器中的各个；图像处理单元，其被构造为基于第一颜色成分与第二颜色成分的亮度值之差以及存储在所述第一存储器中的所述基准拖尾量数据，来针对由所述图像传感器输入的图像数据获得亮度值的校正量，并且基于所述校正量，来校正由所述图像传感器输入的所述图像数据的亮度值。根据本发明的另一方面，提供了一种用于处理由图像传感器输入的图像数据的图像数据处理方法，所述图像传感器包括发光部、线状排列有多个光电变换器的光电转换部、 以及传送储存在所述光电转换部中的电荷的电荷传送部，所述图像数据处理方法包括以下步骤针对由所述图像传感器输入的所述图像数据，获得第一颜色成分与第二颜色成分的亮度值之差；针对在所述电荷传送部发生的拖尾，获得如下的基准拖尾量数据，所述基准拖尾量数据对应于来自所述发光部的光的颜色成分中的各个以及所述多个光电变换器中的各个；由所述亮度值之差以及所述基准拖尾量数据，获得亮度值的校正量；以及基于所述校正量，来校正由所述图像传感器输入的所述图像数据的亮度值。本发明特别的优点在于，即使利用不可避免发生拖尾的图像传感器来读取图像， 也能够减小拖尾的影响，而不会增加装置成本和降低读取性能。通过以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。
图1是示出作为本发明的示例性实施例的图像读取装置的概略结构的侧断面图。图2是示出接触式图像传感器(CIS，Contact Image Sensor)单元的详细结构的侧断面图。图3是示出图像读取装置的控制电路的结构的框图。图4是示出拖尾校正的概要的图。图5是示出校正目标像素的示意图。图6是示出浓度差与校正量之间的相关性的图。图7是示出拖尾校正处理的概要的流程图。图8是示出逐线读取中的典型时序的时序图。图9是示出图像传感器的概略结构的示意图。
具体实施例方式现在，将依照附图，来详细描述本发明的示例性实施例。应当指出，除非另外特别说明，否则，在该实施例中记载的构成要素的相对结构等不限定本发明的范围。图1是示出作为本发明的示例性实施例的、利用CIS来读取反射原稿的图像读取装置(扫描器)的结构的侧断面图。如图1所示，图像原稿(未示出)被放置在稿台玻璃20上，并且，原稿压板30防止图像原稿从稿台玻璃20上浮动。原稿压板30还用作稿台玻璃20的污染/破损防护盖。当包括LED灯及光导的光源40照射图像原稿时，接触式图像传感器(CK) 60经由透镜阵列50，来等倍地读取被图像原稿反射的光。接触式图像传感器(CIQ单元300由光源40及CIS传感器60形成，并且被布置为与稿台玻璃20紧密接触。在该装置中，在电机70在箭头B所示的方向(副扫描方向)上移动CIS单元300 的同时，在垂直于图页表面的方向(主扫描方向)上电扫描CIS单元300，以读取图像原稿。 一般而言，电机70是步进电机或DC电机等。在图像读取时，用光照射白色基准板10，从而获得用于执行黑点校正的基准信号。白色基准板10 —般用如下的材料制成，利用该材料， 不管诸如温度及湿度等的环境条件以及耐久性如何，色调几乎无变化。在该结构中，当读取图像原稿时，预先执行利用白色基准板10的黑点校正。同时， 执行LED光源的调光操作，以使曝光量保持恒定。图2是示出CIS单元300的详细结构的侧断面图。如图2所示，与光的3种原色相对应地，CIS单元300包括发射红光的红色LED 303、发射绿光的绿色LED 304、以及发射蓝光的蓝色LED305。在原稿读取时，针对各线以时分方式开启各颜色的LED。发射的光通过光导302均勻照射原稿，并且，SELFOC lens (自聚焦透镜)301针对各像素会聚反射光。光在CIS单元内的光电变换器(未示出光接收元件)上形成图像，并且，接收到的光被转换为电信号。这样，输出包括R、G及B各颜色成分的彩色信号的1条线的图像信号。通过在副扫描方向上移动CIS单元300，对整个原稿表面上的图像进行读取。请注意，在下文中，将表示SELFOClens 301的各组元的排列方向的箭头A的方向，称为“主扫描方向”。主扫描方向和副扫描方向相互垂直。在图1中，主扫描方向垂直于图页表面。从CIS单元的该结构明显能够看出，多个光接收元件被线状排列在CIS单元300 中，以形成光接收部。因此，从结构上讲，在从CIS单元的光接收部传送电荷的电荷传送部， 随时可能发生拖尾。图3是示出图像读取装置的控制电路的结构的框图。通过由LED驱动电路403针对各线、来切换和开启各颜色的LED 303至305，CIS 单元300逐线读取彩色图像。LED 303至305是能够改变对原稿的照射光量的光源。LED 驱动电路403能够任意地开启LED 303至305。换句话说，可以依次逐个开启LED 303至305，或者开启其中2个，或者根据情况开启全部三个。放大器(AMP) 404放大从CIS单元300输出的信号。A/D转换电路405对放大的电信号进行A/D转换，从而例如针对各像素的各颜色成分输出16位的数字图像数据。图像处理单元600处理由A/D转换电路405转换后的数字图像数据。接口 406从图像处理单元600接收图像数据，与外部装置412交换控制数据，并且输出图像数据。外部装置412是例如个人计算机(未示出)。个人计算机经由接口 406，向CPU 409发出诸如图像读取(扫描)等的指令。请注意，图1中所示的图像读取装置，是连接至外部装置412并运行的单功能(扫描器功能)装置。然而，该图像读取装置可以通过与图像打印单元700集成，而被构造为多功能打印机。在这种情况下，可以将来自图像处理单元600的图像数据，输出至图像打印单元 700。将来自接口 406的图像数据，针对各像素转换为表示“打印”或“不打印”的二值数据。利用打印材料，将图像打印在打印介质上。图像打印单元700可以是喷墨打印机、利用电子照相方法的激光束打印机，或者热升华打印机等。这些打印机是公知的，在此将省略其详细描述。微型计算机形式的CPU 409，控制来自操作单元4的操作指令。通过由CPU 409读出存储在ROM 410中的处理程序，并且利用RAM 411作为工作区域执行该处理程序，来执行上述控制。在图3中，基准信号振荡器(OSC，OSCillator)407是例如晶体振荡器。定时信号生成电路408依照CPU 409的设置，划分来自基准信号振荡器407的输出的频率，从而生成各自充当操作的基础的各种定时信号。LED 414充当IXD 110的背光源。通过从定时信号生成电路408输出的点亮信号， 来控制LED 414的点亮。在该实施例中，将例示当采用逐线读取方法、并且来自红色LED的照射光影响通过蓝色LED的照射而获得的电荷的传送时的校正。请注意，通过来自红色LED的照射光的反射光来储存电荷、并且对储存的电荷进行传送的结构，称为“R通道”。同样，通过来自绿色LED的照射光的反射光来储存电荷、并且对储存的电荷进行传送的结构，称为“G通道”。 通过来自蓝色LED的照射光的反射光来储存电荷、并且对储存的电荷进行传送的结构，称为“B通道”。首先，将说明测量拖尾基准量的方法。拖尾对读取结果的影响，与如下的差成比例地增大，所述差是当读取彩色图像原稿时的各颜色成分的亮度值之间的差。例如，如果R成分的亮度值=B成分的亮度值，则读取结果不受拖尾的影响。然而，如果R成分的亮度值》B成分的亮度值，则拖尾的影响变得严重。在这种情况下，估计B通道的接收光量非常小，而R通道的接收光量是大的。R通道的接收光量将拖尾的影响给予B通道，并且，该结果充当读取结果，从而影响了读取的图像数据。用这种方式，R成分的亮度值水平与B成分的亮度值水平之间的关系，以及拖尾对读取结果的影响程度，被测量出并被设置作为亮度水平条件及拖尾基准量。例如，假如R、G或B各颜色成分的各像素用8位来表现，则R、G或B各颜色成分的各像素的亮度值水平在0至255间取值。 假设作为读取R成分的亮度值水平=200且B成分的亮度值水平=20的图像原稿的结果， 而获得图像数据。在该图像数据中，在受拖尾影响的像素的位置处，由于拖尾而发生亮度异常。例如，B成分的亮度值水平是20。然而，如果受拖尾影响的像素的亮度值是25，则须要对亮度值进行校正，以获得正确的亮度值。该校正称为“拖尾校正”。接下来，将说明调光操作。根据该实施例的图像读取装置在开始图像读取之前， 先执行光源调光操作。由于LED具有大的个体差异，因此，难以准确地估计拖尾量。这样， 读取亮度值水平预先已知的白色基准板，改变点亮时段，以将输出水平调整为目标值，使得 LED发射的光量保持恒定。通过对发光量进行标准化，能够估计拖尾发生量。图4是示出拖尾校正的概要的图。在该实施例中，图像处理单元600执行该拖尾校正。图像处理单元600的ROM(第一存储器)等存储预定的基准拖尾量数据(S(B)M) 103。 基准拖尾量数据103是各校正目标像素特有的值。针对各颜色成分，存储了主扫描方向上的各像素的数据。图像处理单元600包括2个存储器101及102，该2个存储器101及102针对各线， 保持2条连续线的R、G及B各颜色成分的数据。相对于存储基准拖尾量数据的ROM(第一存储器)，上述存储器又称为“第二存储器”。图像处理单元600还包括校正计算单元105及减法器104，其中，校正计算单元105基于基准拖尾量数据103、当前线数据及下一线数据， 来计算校正量，减法器104从校正目标像素中减去校正量S (B)。校正量的计算依照式(1) 来进行。请注意，减法器104包括用于保持线数据的缓冲器。利用由缓冲器保持的线数据， 减法器104对各线的像素执行减法运算。也就是说，S ⑶=S ⑶ ref {(RfB1) / (Rlref-Blref)} ... (1)其中，S(B)是B通道的校正量，R1是校正前的R通道亮度值水平，B1是校正前的B 通道亮度值水平，S (B)ref是在B通道中发生的拖尾量的基准水平(常数)，I lMf是当获得基准水平时的R通道亮度值水平(常数)，并且是当获得基准水平时的B通道亮度值水平(常数)。换句话说，式(1)将系数与2种颜色成分的亮度值之差相乘。例如，假如S(B) ref = 5，Rlref = 220，并且 Blref = 40，则系数值=5/(220-40) = 1/36。图5是示出校正目标像素的示意图。
该实施例采用了逐线读取方法。这样，由主扫描方向上的相同像素位置的亮度值水平，计算出校正量，而副扫描方向上相邻的颜色成分是不同的。在图5的示例中，设R(N， L)、G(N，L)及B(N，L)是L线上N像素的R、G及B各颜色成分的数据，则基于R(N，L+1)的亮度值水平以及B(N，L)的亮度值水平，来计算B(N，L)的校正量。图像处理单元600基于 B (N，L)的校正量，来校正B (N，L)。对下一线((L+1)线)进行类似的处理。更具体地说， 图像处理单元600基于R(N，L+幻的亮度值水平以及B (N，L+1)的亮度值水平，来计算B (N， L+1)的校正量。然后，图像处理单元600基于B (N，L+1)的校正量，来校正B (N，L+1)。当使用参照图4描述的图像处理单元600时，存储器101存储L线的图像数据，并且存储器102存储(L+1)线的图像数据。利用(L+1)线上的R通道的图像数据、L线上的B 通道的图像数据、以及基准拖尾量，来根据式(1)计算校正量。在要处理下一线的情况下， 图像处理单元600执行控制，以将(L+幻线的图像数据存储到存储器101中。图6是示出浓度差与校正量之间的相关性的图。充当拖尾校正量的基础的基准量，是在给定条件下测量出的。如图6所示，连接此时的浓度差与原点的直线，便是校正量与浓度差之间的关系。图7是示出拖尾校正处理的概要的流程图。首先，在步骤S701中，在实施拖尾校正的图像读取装置中，定位发生拖尾的像素， 并且将所定位的像素设置为像素地址。在步骤S702中，设置与在步骤S701中设置的像素地址相对应的基准拖尾量。已经基于预先针对各像素测量出的拖尾量，计算出了上述基准拖尾量。在步骤S703中，图像原稿的读取开始。然后，在步骤S704中，用作线缓冲器的存储器101及102存储2条线的图像数据。在步骤S705中，确定正在处理的线是否已到达最后一条线。如果正在处理的线未到达最后一条线，则处理进入到步骤S706，以开始搜索校正目标像素。相反，如果正在处理的线已到达最后一条线，则该处理结束。在这种情况下，线是副扫描方向上的图像读取线。在步骤S707中，在主扫描方向上，依次检查像素。在步骤S708中，确认搜索目标像素是否已到达处理目标线上在主扫描方向上的最后像素。如果搜索目标像素已到达最后像素，则处理进入步骤S704。如果搜索目标像素尚未到达最后像素，则处理进入到步骤S709， 以检查搜索目标像素是否是校正目标像素。如果搜索目标像素是校正目标像素，则处理进入到步骤S710，以执行参照图4及图5描述的校正。如果搜索目标像素不是校正目标像素， 则处理进入到步骤S707，而不执行校正。根据上述实施例，在给定颜色的LED的照射中储存电荷的同时，利用预先测量出并存储的基准拖尾量来获得校正量。可以利用该校正量来校正亮度值水平。即使根据逐线读取方法，同时执行给定颜色成分的电荷储存以及另一颜色成分的电荷传送，来进行图像读取，也能够校正拖尾，从而实施更为准确的图像读取。在上述实施例中，基于R(N，L+1)的亮度值水平，来计算B (N，L)的校正系数。然而，也可以进一步基于R(N+1，L+1)的亮度值水平以及R(N_1，L+1)的亮度值水平，来计算B (N，L)的校正量。更具体地说，图像处理单元 600基于R(N，L)的亮度值水平以及G(N，L)的亮度值水平，来计算R(N，L)的校正量。图像处理单元600基于R(N，L)的校正量，来校正R(N，L)。同样，图像处理单元600基于G (N， L)的亮度值水平以及B(N，L)的亮度值水平，来计算G(N，L)的校正量。然后，图像处理单
8元600基于G (N, L)的校正量，来校正G (N, L)。该实施例的优点还在于，因为不需要利用特别元件或设备的结构，所以装置能够以低的成本来校正拖尾。此外，能够同时执行给定颜色成分的电荷储存和另一颜色成分的电荷传送，因此，能够使读取速度维持在高的水平。虽然参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明不局限于所公开的示例性实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽的解释，以使所述范围涵盖所有的这类变型例以及等同结构和功能。
权利要求
1.一种图像读取装置，该图像读取装置包括图像传感器，其包括发光部、线状排列有多个光电变换器的光电转换部、以及传送储存在所述光电转换部中的电荷的电荷传送部；第一存储器，其针对在所述电荷传送部发生的拖尾，存储如下的基准拖尾量数据，所述基准拖尾量数据对应于来自所述发光部的光的颜色成分中的各个以及所述多个光电变换器中的各个；图像处理单元，其被构造为基于第一颜色成分与第二颜色成分的亮度值之差以及存储在所述第一存储器中的所述基准拖尾量数据，来针对由所述图像传感器输入的图像数据获得亮度值的校正量，并且基于所述校正量，来校正由所述图像传感器输入的所述图像数据的亮度值。
2.根据权利要求1所述的图像读取装置，该图像读取装置还包括转换单元，该转换单元被构造为对从所述电荷传送部传送的所述电荷进行A/D转换。
3.根据权利要求1所述的图像读取装置，该图像读取装置还包括移动单元，该移动单元被构造为在与所述多个光电变换器的排列方向相交叉的方向上，移动所述图像传感器。
4.根据权利要求1所述的图像读取装置，该图像读取装置还包括第二存储器，该第二存储器存储由所述图像传感器输入的至少2条线的图像数据。
5.根据权利要求1所述的图像读取装置，其中，所述发光部用光照射原稿，并且，所述光电转换部接收被所述原稿反射的光。
6.根据权利要求1所述的图像读取装置，其中，所述基准拖尾量数据是通过测量预先获得的。
7.根据权利要求1所述的图像读取装置，该图像读取装置还包括保持单元，该保持单元被构造为使所述发光部中包括的3个光源的发光量保持恒定。
8.根据权利要求1所述的图像读取装置，其中，所获得的校正量基于所述发光部中包括的3个光源的点亮时段而发生改变。
9.根据权利要求1所述的图像读取装置，其中，所述发光部包括第一发光设备、第二发光设备、以及用于对所述第一发光设备和所述第二发光设备进行时分开启的驱动器。
10.根据权利要求1所述的图像读取装置，其中，所述发光部中包括的光源包括发射红光的红色LED、发射绿光的绿色LED、以及发射蓝光的蓝色LED。
11.一种用于处理由图像传感器输入的图像数据的图像数据处理方法，所述图像传感器包括发光部、线状排列有多个光电变换器的光电转换部、以及传送储存在所述光电转换部中的电荷的电荷传送部，所述图像数据处理方法包括以下步骤针对由所述图像传感器输入的所述图像数据，获得第一颜色成分与第二颜色成分的亮度值之差；针对在所述电荷传送部发生的拖尾，获得如下的基准拖尾量数据，所述基准拖尾量数据对应于来自所述发光部的光的颜色成分中的各个以及所述多个光电变换器中的各个；由所述亮度值之差以及所述基准拖尾量数据，获得亮度值的校正量；以及基于所述校正量，来校正由所述图像传感器输入的所述图像数据的亮度值。
全文摘要
本发明提供图像读取装置及图像数据处理方法。本发明旨在通过逐线读取扫描器来校正拖尾。为实现此目的，在逐线读取式的图像读取装置(扫描器)中，第一存储器存储各颜色成分发生的拖尾的基准拖尾量数据。基于存储在所述第一存储器中的所述基准拖尾量数据以及前一线上的像素的亮度值水平，来计算通过由图像传感器读取原稿而获得的各颜色成分的亮度值的校正量。基于所述校正量来校正亮度值。
文档编号H04N1/028GK102281377SQ20111015762
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月10日 优先权日2010年6月14日
发明者酒井孝 申请人:佳能株式会社