JP4830284B2

JP4830284B2 - 画像読取装置

Info

Publication number: JP4830284B2
Application number: JP2004316763A
Authority: JP
Inventors: 裕一市川; 文雄仲谷
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2024-10-29
Also published as: JP2006126632A

Description

本発明は、画像読取装置において原稿の質感に関する情報を入力し、これを再現するための技術に関する。

物体表面はそれぞれ「質感」を有している。例えば、研磨された金属の表面はつやのある「光沢感」を観察者に与え、布や織物の表面はつやのない「マット感」を与える。物体をより実物らしく、リアルに表現するためには、実物の光沢や風合いなどの質感に関する情報（質感情報）を入力し、これを再現することが必要となる。そのため、スキャナや複写機等の画像読取装置においては、物体の色情報だけでなく質感情報をも読み取るための試みがなされてる。

物体の質感は、主に物体表面における光の反射状態に依存する。一般に、物体表面における反射光は、指向性の高い正反射光（あるいは鏡面反射光）と指向性の低い拡散反射光の和によって表すことができるが、物体の質感はこれらの比率によって異なってくる。例えば、研磨された金属の表面では正反射光の比率が比較的高くなっており、それゆえ金属の表面には光沢感がある。逆に、布や織物などのような光沢のない物体の表面では、拡散反射光の比率が比較的高くなっている。つまり、物体表面からの反射光を測定して正反射光と拡散反射光の比率を求めることにより、物体の質感、特に光沢度をより忠実に表現できるようになる。

画像読取装置においては、原稿となる物体を拡散反射光を用いて読み取っている。すなわち、画像形成装置においては、原稿からの拡散反射光を多く含む反射光を受光し、この拡散反射光に基づいて物体の色情報が生成されている。これに対して、原稿からの正反射光を多く含む反射光を受光するように構成すると、原稿の表面状態によっては正反射光成分が過大となる場合が生じ、拡散反射光に基づく原稿画像の読取性能が低下してしまう。このため、原稿からの正反射光を極小化し、なるべく多くの拡散反射光を含む反射光を受光するべく結像光学系が設計されている。
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。

特開２００３−１３２３５０号公報（図６等）

しかしながら、特許文献１に記載されたような画像読取装置で原稿表面の質感情報を取得しようとした場合には、次のような問題が生じる。
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。

さらに、上述のような構成の場合、拡散反射光を読み取るための反射光が受光手段（ラインＣＣＤセンサ６０）に受光されるまでの光路長と正反射光を読み取るための反射光が受光手段に受光されるまでの光路長とが一致しないため、このままでは少なくとも一方の反射光は適切に結像されずに受光されることとなる。それゆえ、それぞれの反射光が適切に結像されるためには、その都度反射光の焦点を調節し、原稿の読取動作を２回行わなければならない。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、質感情報の取得をより簡便かつ高速に行うための技術を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明は、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を提供する。
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。

また、この画像読取装置は、より好適な態様として、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。
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。

あるいは、本発明は、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を提供する。
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。

なお、これらの場合において、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ことが望ましい。
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。

また、これらの場合において、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ことが望ましい。
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。

本発明の画像読取装置は、単一の照射手段（光源）により照射された原稿からの第１の反射光と第２の反射光とが同一の光路に導かれるように光学系（ミラー等）を設け、第１の反射光と第２の反射光とが同一の受光手段（ラインセンサ）に受光される構成としたことを特徴としている。このような構成とすることにより、本発明の画像読取装置は従来よりも簡便に質感情報の取得を可能としている。さらに、本発明においては、上述の第１の反射光と第２の反射光を合成光として出射し、これらを１回の読み取り動作で読み取ることによって従来よりも高速に質感情報の取得を行うことを可能としている。以下においては、本発明の実施の形態について、いくつかの例を示して詳しく説明する。

（１）第１実施形態
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。

プラテンガラス１１は透明なガラス板であり、読み取るべき原稿Ｐが載置される。プラテンガラス１１の両面には、例えば多層誘電体膜等の反射抑制層が形成されており、プラテンガラス１１表面での反射が軽減されるようになっている。プラテンカバー１２はプラテンガラス１１を覆うようにして設けられており、外光を遮断してプラテンガラス１１上に載置された原稿Ｐの読み取りを容易にする。
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。

図２は、本実施形態のフルレートキャリッジ１３の構成を示した図である。フルレートキャリッジ１３は、光源１３１と、ミラー１３２，１３３，１３４と、回動リフレクタ１３５とを備える。光源１３１は例えばハロゲンランプまたはキセノン蛍光ランプであり、原稿Ｐに光を照射する。ミラー１３２，１３３，１３４は原稿Ｐからの反射光をさらに反射し、この光をハーフレートキャリッジ１４へと導く。回動リフレクタ１３５は、片面は光を反射するミラー１３５ｍであり、もう一方の面では光を吸収する光トラップ１３５ｔである。光トラップ１３５ｔは例えば黒色の多孔質ポリウレタンシートであり、ここに入射した光のほとんどは表面で捕捉（トラップ）されて吸収されるようになっている。

回動リフレクタ１３５は、図２に示した位置にあるときには、ミラー１３２からの光を反射してハーフレートキャリッジ１４へと導く一方、ミラー１３４からの光は吸収する。また、回動リフレクタ１３５は、図示せぬ駆動部によって１３５ａを軸として回動され、図中の点線（１３５’）で示された位置へと移動可能となっている。この位置にあるときは、回動リフレクタ１３５はミラー１３４からの光をハーフレートキャリッジ１４へと導く一方、ミラー１３２に向かう光を吸収する。
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。

ここで、フルレートキャリッジ１３内を進行する反射光について説明する。
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。

そこで、本実施形態のフルレートキャリッジ１３においては、光源１３１からの光Ｌ_inの入射角を約４５°とし、この光Ｌ_inに対して約４５°の反射角で反射される光Ｌ_srをミラー１３３で反射し、この光Ｌ_srを正反射（Specular Reflection）光を読み取るための反射光（第２の反射光）とした。この光Ｌ_srには正反射光のみならず拡散反射光も含まれているが、光Ｌ_srのうちの拡散反射光に相当する成分については、受光後に生成される画像信号に所定の演算を施すことによって相殺することとする。一方、拡散反射光については、色情報だけを読み取る通常の画像読取装置と同様に、光Ｌ_inに対して約０°の反射角で反射される光Ｌ_drによって読み取ることとし、この光Ｌ_drを拡散反射（Diffuse Reflection）光を読み取るための反射光（第１の反射光）とした。つまり、正反射光を読み取るための反射光Ｌ_srは、ミラー１３３，１３４およびハーフレートキャリッジ１４によって反射され、結像レンズ１５によってラインセンサ１６上に結像される。また、拡散反射光を読み取るための反射光Ｌ_drは、ミラー１３２，回動リフレクタ１３５およびハーフレートキャリッジ１４によって反射され、結像レンズ１５によってラインセンサ１６上に結像される。
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Ｌ_dr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Ｌ_srを「第２の反射光」という。

また、本実施形態においては、各ミラーおよび回動リフレクタは、原稿Ｐからの反射光Ｌ_drをハーフレートキャリッジ１４へ導く光路（Ｐ−１３２−１３５−１４１）の光路長と、原稿Ｐからの反射光Ｌ_srをハーフレートキャリッジ１４へ導く光路（Ｐ−１３３−１３４−１４１）の光路長とが同一になるように配置され、回動リフレクタ１３５の位置が切り替えられた場合においても結像光学系の焦点位置が変わらないように設計されていることが望ましい。このようにすれば、それぞれの反射光で焦点位置が変化しないので、受光する際に焦点位置を調整する必要がなくなる。

上述のフルレートキャリッジ１３の各構成要素は、図２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いる。また、フルレートキャリッジ１３は、図示せぬ駆動部によって図１中の矢印Ｃ方向に速度ｖで移動される。駆動部がフルレートキャリッジ１３を矢印Ｃ方向に移動させることによって、フルレートキャリッジ１３は原稿Ｐの全面を走査することができる。

ここで再び図１を参照し、画像読取装置１００の各部の説明を続ける。
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。

上述した各部の動作は、図示せぬ制御部によって制御される。制御部はＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の各種メモリとを備えており、ユーザの入力指示に応じて上述した駆動部に指示を供給し、画像を読み取るための所定の動作を行わせる。また、制御部はラインセンサ１６の出力した画像信号にＡＤ変換やγ変換、あるいはシェーディング補正等の各種の画像処理を施して画像データを生成する。ラインセンサ１６の出力する画像信号には第２の反射光に基づく画像信号と第１の反射光に基づく画像信号とがあり、制御部はそれぞれの画像信号を用いて所定の演算を施し、質感に関する情報を含んだ画像データを生成する。上述した第２の反射光から拡散反射光に相当する成分を相殺する演算処理は、このとき行われる。

上記構成のもと、本実施形態の画像読取装置１００は、フルレートキャリッジ１３をＣ方向に移動させながら原稿Ｐの全面を走査（スキャン）し、原稿Ｐの画像信号を生成する。本実施形態においては、画像読取装置１００は原稿Ｐの読み取り動作（スキャン動作）を２回行い、それぞれにおいて反射光Ｌ_drに基づく画像信号と反射光Ｌ_srに基づく画像信号とを生成する。反射光Ｌ_drに基づく画像信号を生成するときには、制御部は回動リフレクタ１３５を図２に示した位置に移動させ、反射光Ｌ_srに基づく画像信号を生成するときには、制御部は回動リフレクタ１３５を図２の１３５’で示した位置に移動させる。そして制御部は、反射光Ｌ_srに基づく画像信号から光沢情報を得て、これを反射光Ｌ_drに基づく画像信号により得られる色情報と重ね合わせる。

ここで「光沢情報」とは、画像データのどの領域が光沢を有する領域（以下、「光沢領域」という）で、かつどの程度の光沢度であるかを示す情報であり、例えば対応する画像データの各画素についてＲＧＢ各色２〜８ビットのデジタル信号により光沢のレベルを示している。各画素のデータは、光沢度が低いほど「黒（Ｒ＝０，Ｇ＝０，Ｂ＝０）」に近い値となる。制御部はこの光沢情報を用いて画像データ上の光沢領域の特定を行い、その領域の光沢のレベルを求めた上でさらにこの光沢領域の色の判定（例えば金色・銀色の判定）を行ってこれらの情報を画像データに付加する。あるいは、制御部は各画素についてＧ色のみの２〜８ビットのデジタル信号により光沢領域を特定し、光沢のレベルのみを付加して画像データを生成する場合もある。

このようにして得られた画像データは、質感に関する情報、すなわち質感情報を含んでいる。このような画像データは、例えば画像形成装置において光沢領域に対する所定の処理を施されることによって、物体（原稿）の質感を再現した画像を生成させることができる。光沢領域に対する所定の処理とは、例えば電子写真方式の画像形成装置であれば、通常のＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー），Ｋ（ブラック）のカラートナーで用紙上に画像を形成した後に、光沢領域に透明トナー層を形成し、高温・高圧で定着させる処理を行うことで形成された画像の表面に光沢を持たせる処理や、金色または銀色等のメタリック色のトナーによって金色や銀色のメタリック画像を形成する処理の類である。

（２）第２実施形態
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。

図４は、本実施形態のフルレートキャリッジ２３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２３は、光源１３１と、プリズムミラー２３２と、回動光トラップ２３３とを備える。
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。

回動光トラップ２３３は、その両面に上述した光トラップ部材が貼付されており、図示せぬ駆動手段によって２３３ａを軸として回動される。回動光トラップ２３３は、プリズムミラー２３２の面ＥＦに沿う位置にあるときには原稿Ｐからの拡散反射光を吸収し、プリズムミラー２３２の面ＤＥに沿う位置にあるときには原稿Ｐからの正反射光を吸収する。
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。

上記構成のもと、本実施形態の画像読取装置２００は上述の第１実施形態の画像読取装置１００とほぼ同様の動作を行う。画像読取装置２００においては、第１の反射光に基づく画像信号を生成するときには、制御部は回動光トラップ２３３をプリズムミラー２３２の面ＤＥに沿う位置に移動させ、第２の反射光に基づく画像信号を生成するときには、制御部は回動光トラップ２３３をプリズムミラー２３２の面ＥＦに沿う位置に移動させる。

（３）第３実施形態
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。

図５は、本実施形態のフルレートキャリッジ３３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３３は、光源１３１と、ミラー３３２，３３３と、ハーフミラー３３４とを備えている。ハーフミラー３３４は、ミラー３３２からの反射光Ｌ_drの一部を透過せずに反射する一方、ミラー３３３からの反射光Ｌ_srの一部を反射せずに透過するようになっている。

本実施形態の画像読取装置３００は、原稿Ｐからの反射光Ｌ_drがミラー３３２に反射されてハーフミラー３３４の面ＡＢに至るまでの光路長と、原稿Ｐからの反射光Ｌ_srがミラー３３３に反射されてハーフミラー３３４に至るまでの光路長とが一致するようになっており、ハーフミラー３３４において反射光Ｌ_drと反射光Ｌ_srとが合成光として出射されることを特徴としている。フルレートキャリッジ３３をこのような構成とすることにより、原稿Ｐの同一位置を示す拡散反射光と正反射光とを同時に受光することができる。したがって、質感情報を有する画像データを複雑な演算を行うことなく容易に形成することが可能となる。

ここで、ミラー３３３に入射する反射光Ｌ_srが原稿Ｐの法線となす角θ₂は、光源１３１からの光Ｌ_inの入射角θ₁に対して±５°程度異なる値とするのが望ましい。この理由を以下に説明する。
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Ｌ_sr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Ｌ_srが原稿Ｐの法線となす角θ₂を光源１３１からの光Ｌ_in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。

以上のようにすることで、本実施形態の画像読取装置３００は、１回のスキャン動作で第１の反射光と第２の反射光とを読み取ることが可能となり、原稿のスキャン時間を増加させることなく質感情報を有する画像データを取得することができる。例えば、本実施形態の画像読取装置３００を用いて、画像のある特定領域だけが強い光沢を有しており、その他の領域は低光沢であるような原稿の読み取りを行うと、上述の特定領域（光沢領域）のみが他の領域（非光沢領域）よりも大きな強度を有する画像信号が得られる。この画像信号から得られる画像データは、上述の光沢領域において、第１の反射光に基づく色情報による色値の最大値（つまり「白」の色値）よりも大きな色値を示すこととなる。よって、この画像データに対して上述の「白」の色値を閾値として光沢領域の判別を行うことにより、光沢領域に対して所定の処理を行うことが可能となる。例えば電子写真方式の画像形成装置においては、この画像データに対して、非光沢領域については通常のＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋのカラートナーで用紙上に画像を形成し、光沢領域についてはメタリック色のトナーによってメタリック画像を形成する、といった利用が可能である。
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。

（４）第４実施形態
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。

図６は、本実施形態の画像読取装置４００のフルレートキャリッジ４３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４３は、光源１３１と、ミラー４３２，４３３，４３４，４３５と、ハーフミラー４３６とを備える。この構成のもと、第１の反射光（拡散反射光）はミラー４３２，４３３およびハーフミラー４３６に反射されてラインセンサ１６に受光される一方、第２の反射光（正反射光）はミラー４３４および４３５に反射され、ハーフミラー４３６中を透過してラインセンサ１６に受光される。なお、この場合においても、第１の反射光の光路長と第２の反射光の光路長とが等しくなっていることが必要である。
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。

ところで、上述の第３実施形態でも説明したように、第１の反射光と第２の反射光とを同時に受光する場合には、これらの合成光による画像信号が飽和しないようにする必要がある。しかしながら、第３実施形態において説明したように、第２の反射光を最大強度よりも若干小さい値となるような角度でミラーに反射させた場合には、今度は光沢度の低い物体、すなわち合成光に含まれる正反射光成分の割合が低いような物体を原稿Ｐとして用いたときに正確な質感情報を得られなくなるという問題がある。そのため、上述したような方法を用いるのは、原稿Ｐの光沢度があらかじめある程度予測できているような場合に限られていた。
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。

図７は、図６のフルレートキャリッジ４３に液晶シャッタ４３７を設けた構成を示した図である。同図において、第１の反射光は液晶シャッタ４３７内の領域４３７ａを進行し、第２の反射光は液晶シャッタ４３７内の領域４３７ｂを進行する。液晶シャッタ４３７は、電圧を印可されることによって領域４３７ａと領域４３７ｂの濃度を独立に変化させ、それぞれの領域を進行する光の透過率を独立に変化させることが可能となっている。
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。

なお、上述の説明においては、液晶シャッタ４３７は第１の反射光と第２の反射光の透過率をそれぞれ独立に変化させることができると説明されたが、第２の反射光の透過率のみを変化させることができる構成であっても一定の効果を奏し得る。また、この液晶シャッタは本実施形態の画像読取装置４００以外の画像読取装置においても適用可能である。

（５）第５実施形態
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。

図８は、本実施形態のフルレートキャリッジ５３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５３は、光源１３１と、プリズムミラー２３２とを備える。つまり、本実施形態のフルレートキャリッジ５３は、第２実施形態のフルレートキャリッジ２３から回動光トラップ２３３を取り除いた構成となっている。なお、本実施形態においては、第１の反射光の光路長と第２の反射光の光路長とが等しくなっていることが必要である。

このような構成とすることにより、画像読取装置５００は、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、第３実施形態の画像読取装置３００と同様の要領にて原稿Ｐの同一位置を示す第１の反射光と第２の反射光とを同時に受光することができる。したがって、質感情報を有する画像データを複雑な演算を行うことなく容易に形成することが可能となる。

また、この画像読取装置５００のフルレートキャリッジ５３は、第２実施形態のフルレートキャリッジ２３から回動光トラップ２３３を取り除いただけの構成である。つまり、画像読取装置５００が回動光トラップ２３３を備えることによって、上述の第２実施形態のように第１の反射光と第２の反射光をそれぞれ別々に受光することも、第１の反射光と第２の反射光の合成光を受光することも可能となる。なお、第１の反射光と第２の反射光の合成光を受光する場合には、回動光トラップ２３３は第１の反射光と第２の反射光のいずれも遮らない位置にあればよい。

（６）第６実施形態
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。

図９は、第３実施形態のフルレートキャリッジ３３によって結像される第１の反射光と第２の反射光の方向を模式的に示した図である。同図において、光路上に示したそれぞれの矢印は、原稿Ｐの上下方向を示すものであり、矢印の先端方向が原稿Ｐの上方向を意味しているものとする。
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。

第１の反射光と第２の反射光の像方向を一致させるためには、第１の反射光と第２の反射光がミラーにより反射される回数をそれぞれ同一とすればよい。例えば、第１の反射光と第２の反射光が共にミラーによって２回反射されれば、フルレートキャリッジから出射されるときには原稿Ｐの上方向が共に下を向き、それぞれの像方向が一致するようになる。
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。

なお、以上の説明においては、それぞれの反射光がフルレートキャリッジから出射されるまでのことしか説明されていないが、実際には原稿Ｐから生じた第１の反射光がラインセンサ１６に受光されるまでに反射する回数と、原稿Ｐから生じた第２の反射光がラインセンサ１６に受光されるまでに反射する回数とによって像方向が一致するか否かを判断する必要がある。しかし、フルレートキャリッジから出射される光は第１の反射光と第２の反射光の合成光であり、その光路は同一であるから、その後にハーフレートキャリッジ等で反射される回数は当然同じである。よって、フルレートキャリッジから出射されるまでの第１の反射光と第２の反射光の反射回数とが一致していれば、それぞれの反射光がラインセンサ１６に受光されるまでに反射する回数も一致することとなる。

以上のことがらを踏まえ、本実施形態の画像読取装置６００のフルレートキャリッジについて説明する。
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。

（７）第７実施形態
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１１は、本実施形態のフルレートキャリッジ７３の構成の一例を示した図である。このフルレートキャリッジ７３は、光源１３１と、ミラー７３２，７３３，７３４と、ハーフミラー７３５と、光トラップ７３６とを備える。フルレートキャリッジ７３においては、第１の反射光はミラー７３２とハーフミラー７３５によって反射され、第２の反射光はミラー７３３および７３４によって反射される。つまり、それぞれの反射光の反射回数が共に２回、すなわち偶数となっており、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、上述した第２実施形態と同様に、フルレートキャリッジ７３に設けられたミラーやハーフミラーに代えてプリズムミラーを備える構成とすることも可能である。
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。

本発明の第１の実施形態に係る画像読取装置の装置構成を示した図である。同実施形態のフルレートキャリッジの構成を示した図である。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る。本発明の第２の実施形態に係るフルレートキャリッジの構成を示した図である。本発明の第３の実施形態に係るフルレートキャリッジの構成を示した図である。本発明の第４の実施形態に係るフルレートキャリッジの構成を示した図である。図６のフルレートキャリッジに液晶シャッタを設けた構成を示した図である。本発明の第５の実施形態に係るフルレートキャリッジの構成を示した図である。第３の実施形態のフルレートキャリッジによって結像される第１の反射光と第２の反射光の方向を模式的に示した図である。本発明の第６の実施形態に係るフルレートキャリッジの構成を示した図である。本発明の第７の実施形態に係るフルレートキャリッジの構成の一例を示した図である。同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を示した図である。

符号の説明

１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００…画像読取装置、１１…プラテンガラス、１２…プラテンカバー、１３，２３，３３，４３，５３，６３，７３…フルレートキャリッジ、１４…ハーフレートキャリッジ、１５…結像レンズ、１６…ラインセンサ、１７…操作部。

Claims

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。