JP4830284B2 - 画像読取装置 - Google Patents
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Description
一方、原稿表面の質感を読み取るためには、原稿からの拡散反射光と正反射光の両方を受光し、各々の反射光成分に基づいて色情報と質感情報とを取得できるようにすればよい。例えば、特許文献1においては、光源46を被写体32(原稿)に照射することで主に拡散反射光を含む画像(拡散反射画像)を読み取り、光源44を被写体32に照射することで主に正反射光を含む画像(鏡面反射画像)を読み取ったあと、これらの画像信号に基づいて光沢を示す光沢信号が生成されている。つまりここでは、拡散反射光に基づいて被写体の色情報を求め、正反射光に基づいて被写体の質感情報を求めていると言える。
特許文献1においては、図6等に記載されているように、拡散反射光を得るための照射手段(光源46)と正反射光を得るための照射手段(光源44)とが異なっている。そのため、原稿を照明するための構成が大型化し、しかも高価なものとなる。加えて、それぞれの照射手段による読取位置が異なるために、それぞれの反射光による画像、すなわち拡散反射画像と鏡面反射画像とを重ね合わせる際には、これらの位置のずれに応じてメモリ等による画像信号の位置補正を行う必要もある。
このような画像読取装置によれば、同一の照射手段から発せられた光に基づいて拡散反射光が読み取られる第1の反射光と正反射光が読み取られる第2の反射光とを生じさせ、これを同一の受光手段によって受光させることが可能となる。そのため、従来よりも簡易な構成で質感情報の読み取りを行うことができる。また、この画像読取装置は読み取り動作を2回行い、各々得られた2種類の画像情報を用いて色情報と質感情報を算出するため、色情報と質感情報とをより正確に取得することができる。
このようにすれば、拡散反射光が読み取られる第1の反射光と正反射光が読み取られる第2の反射光とで焦点位置がずれることがないので、受光手段側に焦点位置を調整するような機構を設ける必要がなくなる。
このような画像読取装置によれば、同一の照射手段から発せられた光に基づいて拡散反射光と正反射光とを生じさせ、これを同一の受光手段によって受光させることが可能となる。そのため、従来よりも簡易な構成で質感情報を取得することができる。しかも、拡散反射光と正反射光を合成光として1回の読み取り動作で受光することができるため、従来よりも高速に質感情報の取得することができる。
このようにすれば、正反射光が読み取られる第2の反射光の強度が強い場合であっても、受光手段の光電変換素子等の信号出力飽和に起因して合成光が読み取り限界を超えることを防ぐことが可能となる。また、このようにすれば、第1の反射光と第2の反射光の光量比を任意に調整することも可能となるため、光沢の度合いを調整することができ、より好ましい質感の再現に適した情報を入力することが可能となる。
このようにすれば、拡散反射光による像光と正反射光による像光の像方向を一致させることができ、原稿の情報をより正確に入力することが可能となる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る画像読取装置100の装置構成を示した図である。同図に示されているように、画像読取装置100は、プラテンガラス11と、プラテンカバー12と、フルレートキャリッジ13と、ハーフレートキャリッジ14と、結像レンズ15と、ラインセンサ16と、操作部17とを備える。
なお、本発明においては、原稿Pは紙に限定されるものではなく、OHPシート等のプラスティックや金属板、あるいは布地や織物であってもよい。
なお、回動リフレクタ135に反射された光は、ミラー134に反射された光と光路が一致するようになっている。このようにすることで、2種類の異なる反射光を同一の受光手段(ラインセンサ16)で受光することが可能となる。
上述したように、正反射光は高い指向性を有しており、その大部分は入射角に対してほぼ同じ角度で反射する。図3は原稿Pからの正反射光の強度分布の一例を示した図であり、横軸は入射角からのずれを表している(縦軸の強度は無次元量とする)。また、これに対して、拡散反射光の指向性は低く、あらゆる角度にほぼ均一に反射されるものである。
なお、以下の説明においては、上述の拡散反射光を読み取るための反射光Ldrを「第1の反射光」といい、正反射光を読み取るための反射光Lsrを「第2の反射光」という。
ハーフレートキャリッジ14はミラー141,142を備え、フルレートキャリッジ13からの光を結像レンズ15へと導く。また、ハーフレートキャリッジ14は図示せぬ駆動部によって駆動され、フルレートキャリッジ13の半分の速度(すなわちv/2)でフルレートキャリッジ13と同じ方向へと移動される。
結像レンズ15はミラー142とラインセンサ16とを結ぶ光路上に設けられており、原稿Pからの光をラインセンサ16の位置で結像する。ラインセンサ16は例えばR(レッド)G(グリーン)B(ブルー)3色の光を分離して受光し、それぞれを光電変換する3ラインカラーCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ等の受光素子であり、受光量に応じた画像信号を生成して出力する。
操作部17は液晶ディスプレイや各種のボタン等を備えており、ユーザのための情報を表示してユーザからの入力指示を受け付ける。
続いて、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態の画像読取装置(「画像読取装置200」という)は、フルレートキャリッジの構成のみが上述の第1実施形態の画像読取装置100と異なっている。そのため、以下ではフルレートキャリッジの構成のみ説明を行い、第1実施形態と同様の構成要素については、その構成要素と同一の符号を付してその説明を省略する。
プリズムミラー232は、例えばSCHOTT社のBK7等の低屈折率・低分散の硝材により形成された複数の角柱の表面にミラー層やハーフミラー層、あるいは反射防止層等をコートし、これらを硝材とほぼ同程度の屈折率を有する光学接着剤により接着して得られた多角柱である。プリズムミラー232は図4の紙面垂直方向にプラテンガラス11とほぼ同程度の幅を有して延在しており、断面A,B,E,Fを頂点とした四角柱の硝材232aと断面B,C,D,Eを頂点とした四角柱の硝材232bとを、光学接着剤を用いて面BEにて接着したものである。また、硝材232aの面ABおよび硝材232bの面BCには例えばアルミニウム薄膜が真空蒸着されており、この面がミラーの機能を有している。硝材232bの面CDには反射防止層が形成され、さらに例えば黒色の多孔質ポリウレタンシート等の光トラップ部材232tが貼付されており、この面に入射した光のほとんどを吸収するようになっている。硝材232bの面DE,硝材232aの面EFおよびFAには、表面に反射防止層が形成されており、入射する光の光軸とこれらの面のなす角が0°となるように設けられている。さらに、硝材232aと硝材232bの接着面BEにはハーフミラー(半透鏡)層が形成されており、入射する光の一部を反射させ、一部を透過させる。ハーフミラーは、その構造上、表側からの光の反射率が高くなるほど裏側からの光の透過率が低くなる。そのため、本実施形態のフルレートキャリッジ23の設計に際しては、それぞれの反射光が適切な比で読み取れるようなハーフミラーを適宜選択すればよい。
なお、本実施形態においても、拡散反射光を読み取るための光路の光路長と正反射光を読み取るための光路の光路長とが等しくなることが望ましい。すなわち、原稿Pからプリズムミラー232の面EFまでの光軸の光路をl11,プリズムミラー232の面EFから面FAまでの光軸の光路をl12,原稿Pからプリズムミラー232の面DEまでの光軸の光路をl21,プリズムミラー232の面DEから面FAまでの光軸の光路をl22,プリズムミラー232の屈折率をnとすれば、以下の式1の関係を満たすことが望ましい。
l11+nl12=l21+nl22 …(式1)
この関係は、硝材232aと硝材232bの断面形状が面BEの延長線に対して線対称となるように構成することで満たされる。
続いて、本発明の第3の実施形態について説明する。本実施形態の画像読取装置(「画像読取装置300」という)は、1回のスキャン動作で第1の反射光と第2の反射光を読み取ることができる点が、上述の第1,第2実施形態と異なっている。また、本実施形態においてもフルレートキャリッジの構成のみが上述の第1実施形態の画像読取装置100と異なっているため、以下ではフルレートキャリッジの構成のみ説明を行い、第1,第2実施形態と同様の構成要素については、その構成要素と同一の符号を付してその説明を省略する。
ここで上述した図3を示す。同図に示されているように、正反射光は強い指向性を有するのが一般的であり、正反射光のピークは光沢度の高い表面ほど急峻になる。そのため、光沢度が高い表面を有する物体を原稿Pとして用いる場合にθ2=θ1としてしまうと、ラインセンサ16で受光される合成光の強度がラインセンサ16の読み取り限界を超えてしまうことが起こり得る。この場合、ラインセンサ16から出力される画像信号の強度は飽和した値となっているため、このような信号からは拡散反射光と正反射光とを適切に読み取ることができなくなってしまう。合成光を受光したときにラインセンサ16から出力される信号強度が飽和することを防ぐために、ミラー333においては最大強度よりも小さい値となる角度で反射光Lsrを受光し、ラインセンサ16の読み取り限界を超えない強度で合成光が受光されるようにするとよい。反射光Lsrが原稿Pの法線となす角θ2を光源131からの光Linの入射角θ1に対して±5°程度ずらすことによって、合成光による画像信号の強度を最大強度よりも小さくすることができる。
あるいは、本実施形態の画像読取装置300は、例えば原稿が光沢のある印画紙や、光沢のほとんどない布地など、原稿表面からの正反射光の反射状態がある程度予測できるような場合の利用にも好適である。
続いて、本発明の第4の実施形態について説明する。本実施形態の画像読取装置(「画像読取装置400」という)も上述の第3実施形態の画像読取装置300と同様に、1回のスキャン動作で第1の反射光と第2の反射光の両方を読み取ることを可能にしたものである。
本発明においては、フルレートキャリッジ内のミラー等の配置は上述したものに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。本実施形態において示すのは、この変形の一例である。
このような構成とすることにより、画像読取装置400は1回のスキャン動作で第1の反射光と第2の反射光の両方を読み取ることが可能となる。
この問題を解決するものとしては、例えば液晶シャッタが挙げられる。液晶シャッタとは、電圧を印可されることにより液晶シャッタ内を進行する光の透過率を異ならせることができるものである。
このような構成とすることにより、画像読取装置400を操作するユーザは、例えば光沢度の高い原稿Pの読み取りを行う場合には領域437aの濃度を増加させる旨の指示を入力したり、あるいは光沢度の低い原稿Pの読み取りを行う場合には領域437aの濃度を減少させる旨の指示を入力したりすることが可能となる。
続いて、本発明の第5の実施形態について説明する。本実施形態の画像読取装置(「画像読取装置500」という)は上述の第2実施形態の画像読取装置200とほぼ同様の構成のもと、1回のスキャン動作で第1の反射光と第2の反射光の両方を読み取ることを可能にしたものである。
続いて、本発明の第6の実施形態について説明する。本実施形態の画像読取装置(「画像読取装置600」という)においても、基本的な構成および動作は上述の第3実施形態と同様であるが、本実施形態の画像読取装置600はミラーの枚数および配置が上述の第3実施形態とは異なっている。本実施形態においては、第1の反射光と第2の反射光がミラーによって反射される回数に特徴がある。
同図に示されているように、第1の反射光はミラー332およびハーフミラー334で1回ずつ、つまり合計2回反射されるため、フルレートキャリッジ33から出射されるときには原稿Pの上方向が下を向いている。一方、第2の反射光はミラー333で1回反射されるだけなので、フルレートキャリッジ33から出射されるときには原稿Pの上方向が上を向いている。すなわち、第1の反射光と第2の反射光の像方向が一致していないことがわかる。このような状態で2つの反射光の読み取りを同時に行なった場合には、ラインセンサ16に結像される像の解像度が劣化してしまい、読み取り画像の品質が低下する原因となってしまう。
これと同様の要領で、例えば、第1の反射光がミラーによって3回反射され、第2の反射光がミラーによって1回反射されるような場合にも、フルレートキャリッジから出射されるときの原稿Pの上方向は共に上を向き、像方向が一致することがわかる。つまり、第1の反射光と第2の反射光の反射回数は、共に偶数となるか、あるいは共に奇数となる場合であれば、それぞれの像方向は互いに一致すると言える。
図10は、本実施形態のフルレートキャリッジ63の構成を示した図である。同図に示されているように、フルレートキャリッジ63は、光源131と、ミラー632,633,634と、ハーフミラー635とを備える。このフルレートキャリッジ63において、第1の反射光は、ミラー632,633およびハーフミラー635によって反射されるため、その反射回数は合計3回となる。一方、第2の反射光は、ミラー634によって反射されるため、その反射回数は合計1回となる。つまり、第1の反射光と第2の反射光の反射回数は共に奇数であり、ラインセンサ16によって受光されるそれぞれの反射光の像方向は一致することがわかる。
なお、本実施形態に限らず、その他の実施形態においても、第1の反射光と第2の反射光の像方向が一致するように光学系を設計することが望ましい。
続いて、本発明の第7の実施形態について説明する。本実施形態の画像読取装置(「画像読取装置700」という)も上述の第6実施形態の画像読取装置600と同様に、ラインセンサ16によって受光される第1の反射光と第2の反射光の像方向は一致するようになっている。ここで示すのは、このように第1の反射光と第2の反射光の像方向が一致する場合の変形例である。
図12は、本実施形態においてプリズムミラーを備えた場合のフルレートキャリッジ73’を示した図である。同図において、フルレートキャリッジ73’は、光源131とプリズムミラー737とを備える。プリズムミラー737の断面はA,B,C,D,E,F,Gを頂点とした七角形であり、面AB,CD,DEにはミラーの機能を有するアルミニウム薄膜が真空蒸着されている。また、面DEの図中736に相当する部分には反射防止層が設けられており、この部分には光トラップ736が貼付されている。以上の構成により、上述のフルレートキャリッジ73と同様の効果が得られる。
Claims (5)
- 原稿に光を照射する照射手段と、
前記原稿からの拡散反射光が読み取られる第1の反射光が進行する第1の光学系と、
前記原稿からの正反射光が読み取られる第2の反射光が進行する第2の光学系と、
前記第1の反射光を遮らずに前記第2の反射光を吸収して遮る第1の位置と、前記第2の反射光を遮らずに前記第1の反射光を吸収して遮る第2の位置のいずれかの位置に移動することにより、反射光を読み取る光学系を前記第1の光学系と前記第2の光学系のいずれかに切り替える切替手段と、
前記切替手段が前記第1の光学系と前記第2の光学系とを切り替えることによって、前記第1の光学系を進行してきた第1の反射光または前記第2の光学系を進行してきた第2の反射光を結像する結像手段と、
前記結像手段により結像された前記第1の反射光と第2の反射光とを受光し、それぞれの画像信号を生成する受光手段と、
前記受光手段により生成された前記画像信号を用いて、前記第1の反射光の拡散反射光に相当する成分に基づいた色情報と、前記第2の反射光の正反射光に相当する成分に基づいた質感情報とをそれぞれ出力する出力手段と
を備える画像読取装置。 - 原稿に光を照射する照射手段と、
前記原稿からの拡散反射光が読み取られる第1の反射光の光路長と、前記原稿からの正反射光が読み取られる第2の反射光の光路長とが等しくなる位置に設けられ、当該第1の反射光と第2の反射光とを合成光として出射する反射光合成手段と、
前記反射光合成手段により出射された合成光を結像する結像手段と、
前記結像手段により結像された前記合成光を受光し、画像信号を生成する受光手段と、
前記受光手段により生成された前記画像信号を用いて、当該合成光の拡散反射光に相当する成分に基づいた色情報と、当該合成光の正反射光に相当する成分に基づいた質感情報であって光沢を有する領域を示す質感情報とを含む画像データを出力する出力手段と
を備える画像読取装置。 - 前記第1の光学系を進行し、前記受光手段に受光されるまでの第1の反射光の光路長と、前記第2の光学系を進行し、前記受光手段に受光されるまでの第2の反射光の光路長とが等しい
請求項1記載の画像読取装置。 - 前記第2の反射光の光路上、あるいは前記第1の反射光および第2の反射光の光路上のそれぞれに、透過する光の透過率を異ならせる可変透過手段を備える
請求項1または2記載の画像読取装置。 - 原稿からの前記第1の反射光が前記受光手段に受光されるまでに反射する回数と、当該原稿からの前記第2の反射光が前記受光手段に受光されるまでに反射する回数とが、共に偶数あるいは奇数である
請求項1または2記載の画像読取装置。
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