JP2002218158A - カラーイメージセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高解像度を必要とせずに、３原色等のドット
パターンでコピーされたカラー画像の真贋を判別するこ
とができるカラーイメージセンサを提供する。 【解決手段】 白色光源１２から照射された光は、原稿
１の読み取り位置で反射され、回折格子ユニット１７を
通ってロッドレンズアレイ１３に入射される。ロンドレ
ンズアレイ１３の焦点には、ＲＧＢのオンチップフィル
タ１６が貼り付けられた受光素子１５が配置されてい
る。従って、原稿１の反射光は、回折格子ユニット１７
の回折格子フィルタ１７ａでスペクトル分散され、光拡
散膜１７ｃに投影され、その投影像が受光素子１５で検
出される。これにより、例えば朱色の印影をコピーした
原稿１では、マゼンタとイエローのドットが分離され、
独立した２つの画素に別れる。従って、高解像度を必要
とせずに、カラー画像の真贋を判別することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー画像を読み
取るカラーイメージセンサ、特にコピーされたカラー画
像を判別するためのカラーイメージセンサに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図２は、従来のカラーイメージセンサの
概略の構成図である。このカラーイメージセンサは、原
稿１の読み取り面を所定の位置に保持するための原稿台
ガラス１１を有している。原稿台ガラス１１の原稿１と
は反対側に、線状の白色光源１２が設けられ、この白色
光源１２の光が原稿台ガラス１１を通して原稿１の読み
取り面に線状に照射されるようになっている。

【０００３】更に、白色光源１２と同じ側に、ロッドレ
ンズアレイ１３が原稿台ガラス１１に対して垂直に設け
られている。ロッドレンズアレイ１３は、所定の長さの
複数の光ファイバを平行に並べて束にしたもので、正立
等倍結像を得るものである。ロッドレンズアレイ１３に
よって、原稿１の読み取り面で反射されて原稿台ガラス
１１を通過した散乱光が集光され、所定の位置にこの原
稿１と同一サイズの像が得られるようになっている。ロ
ッドレンズアレイ１３の焦点側にはセンサプレート１４
が配置され、このセンサプレート１４上のロッドレンズ
アレイ１３の焦点に、線状の受光素子１５が固定されて
いる。受光素子１５の表面には、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑
色）、Ｂ（青色）からなるオンチップフィルタ１６が貼
り付けられている。

【０００４】このようなカラーイメージセンサでは、白
色光源１２から出力された光が、原稿台ガラス１１を約
４５°の角度で透過し、原稿１の読み取り位置に照射さ
れる。これにより、原稿１からその濃度に応じた反射光
が拡散される。原稿１で反射されて拡散した光の内で、
ほぼ垂直方向の光が原稿台ガラス１１を通過してロッド
レンズアレイ１３に入射される。ロッドレンズアレイ１
３に入射された光は、このロッドレンズアレイ１３中を
屈折しながら進み、反対側から出射されて受光素子１５
上に結像する。受光素子１５の表面には、ＲＧＢのオン
チップフィルタ１６が貼り付けられているので、この受
光素子１５からＲ，Ｇ，Ｂの輝度に分解されたカラー画
像信号が出力される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
カラーイメージセンサでは、次のような課題があった。
例えば、朱肉で押印された印影画像Ａと、この印影画像
Ａをインクジェットプリンタ等のカラープリンタでコピ
ーした印影画像Ｂを読み取って真贋判別をする場合、高
解像度のカラーイメージセンサを用いなければ、これら
の印影画像Ａ，Ｂを判別することができなかった。

【０００６】即ち、印影画像Ａは朱色１色の絵素で構成
され、印影画像Ｂは主にマゼンタの絵素とイエローの絵
素で構成されている。このため、解像度３００ｄｐｉ程
度のインクジェットプリンタでコピーした印影画像Ｂを
見分ける場合、実験によれば１０００ｄｐｉ以上の解像
度を持ったカラーイメージセンサが必要であった。

【０００７】本発明は、前記従来技術が持っていた課題
を解決し、高解像度を必要とせずに、３補色（イエロ
ー、マゼンタ、シアン）等のドットパターンでコピーさ
れたカラー画像の真贋を判別することができるカラーイ
メージセンサを提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、カラーイメージセンサにおいて、読み取
り対象の原稿の反射光または透過光を波長に応じて屈折
させるスペクトル分散手段と、前記スペクトル分散手段
で屈折された前記原稿の光を映し出す投影手段と、前記
投影手段に映し出された投影像を集光して所定の位置に
結像させる集光手段と、前記集光手段で結像された画像
を画素に分解して読み取って色成分毎の色信号を出力す
るイメージ検出手段とを備えている。

【０００９】本発明によれば、以上のようにカラーイメ
ージセンサを構成したので、次のような作用が行われ
る。読み取り対象の原稿で反射または透過した光は、ス
ペクトル分散手段によって波長に応じて屈折された後、
投影手段に映し出される。従って、例えば、赤、黄、青
の３原色のドットで密接された画像は、３つのドットに
より分離されて投影手段に映し出される。投影手段に映
し出された投影画像は、集光手段によって集光されて所
定の位置に結像される。集光手段で結像された画像は、
イメージ検出手段によって画素に分解して読み取られ、
色成分毎の色信号が出力される。

【００１０】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１（ａ）〜
（ｄ）は、本発明の第１の実施形態を示すカラーイメー
ジセンサの構成図であり、図２中の要素と共通の要素に
は共通の符号が付されている。

【００１１】このカラーイメージセンサは、図１（ａ）
に概略構成を示すように、原稿１の読み取り面を所定の
位置に密着させるための原稿台ガラス１１を有してい
る。この原稿１は、図示しない装置構成により、副走査
方向（この図においては右から左）に搬送される。原稿
台ガラス１１は、白色の照射光と原稿の濃度に応じた反
射光を透過させることから、透過性が良く色波長に影響
の少ない白板ガラス等が用いられる。

【００１２】原稿台ガラス１１をはさんで、原稿読み取
り位置の反対側には、主走査方向（この図の面に対して
垂直方向）に線状の白色光源１２が設けられ、この白色
光源１２の光が原稿台ガラス１１を通して原稿１の読み
取り位置の主走査方向に線状に照射されるようになって
いる。白色光源１２は、冷陰極管や熱陰極管等の管光
源、または同時発光させるようにしたＲ，Ｇ，Ｂからな
る発光ダイオードで構成されている。

【００１３】また、原稿台ガラス１１をはさんで、原稿
読み取り位置の反対面には、回折格子ユニット１７が取
り付けられている。例えば、刻線式の回折格子ユニット
１７は、図１（ｂ）に示すように、ガラス基板や透明フ
ィルムの表面に１０００本／ｍｍ程度のピッチで、等間
隔に多数の三角溝が形成されたスペクトル分散手段（例
えば、回折格子フィルタ）１７ａと、この三角溝の形成
された面に貼り付けられた一様な厚さの透明膜１７ｂ
と、この透明膜１７の表面に貼り付けられた投影手段
（例えば、光拡散膜）１７ｃとで構成されている。

【００１４】このような回折格子ユニット１７では、回
折格子フィルタ１７ａの平らな面から垂直に入射した光
は、三角溝でスペクトル分散される。スペクトル分散さ
れた光は、透明膜１７ｂによって一定の距離をおいて設
けられた光拡散膜１７ｃをスクリーンとして、この光拡
散膜１７ｃ上に映し出されるようになっている。

【００１５】回折格子ユニット１７の光拡散膜１７ｃに
投影された光が入射するように、この光拡散膜１７ｃに
対して垂直に集光手段（例えば、ロッドレンズアレイ）
１３が配置されている。ロッドレンズアレイ１３は、図
１（ｃ）に示すように、所定の長さ（例えば、１０ｍｍ
程度）の複数の光ファイバ１３ａを束にして平行に並べ
たものである。光ファイバ１３ａは、中心部の屈折率が
高く、周辺部に向かって屈折率が徐々に低くなるような
屈折率分布を有する直径１ｍｍ程度の、グレーディッド
・インデックス型の光ファイバである。

【００１６】これにより、光は光ファイバ１３ａの中を
一定の周期をもって蛇行しながら進むようになってい
る。従って、光ファイバ１３ａの長さを、光の蛇行の周
期と同じ長さにすることにより、この光ファイバ１３ａ
がレンズと等価な作用をするようになっている。１本の
光ファイバ１３ａの口径は小さいため、複数の光ファイ
バ１３ａを平行に並べることにより、線状の大口径を得
るようになっている。

【００１７】光ファイバ１３ａの間隙には、フレアー光
を除去すると共にストレスを除去するために、シリコン
等のゴム状の黒色樹脂１３ｂが充填されている。更に、
光ファイバ１３ａは、黒色のＦＲＰ（繊維強化プラスチ
ック）による側板１３ｃで束ねられて保護されている。
このようなロッドレンズアレイ１３では、入射端に入射
された光が個々の光ファイバ１３ａを通り、出射端から
正立等倍像として出力され、これらの光ファイバ１３ａ
から出力された光が焦点で互いに重なり合って、正立等
倍結像が得られる。

【００１８】回折格子ユニット１７及びロッドレンズア
レイ１３と、白色光源１２との間には、この白色光源１
２から出力された光が、回折格子ユニット１７やロッド
レンズアレイ１３の入射端に直接照射されることがない
ように、遮光板１８が配置されている。

【００１９】また、ロッドレンズアレイ１３の出射端側
には、センサプレート１４が配置され、このセンサプレ
ート１４上のロッドレンズアレイ１３の焦点に、画素に
対応する複数の受光セルを線状に２列並べたイメージ検
出手段（例えば、受光素子）１５が固定されている。即
ち、ロッドレンズアレイ１３は、回折格子フィルタ１７
の光拡散膜１７ｃ表面から出力された光が、受光素子１
５の受光セル表面で結像するように配置されている。

【００２０】受光素子１５の表面には、オンチップフィ
ルタ１６が貼り付けられている。オンチップフィルタ１
６は、受光素子１５の２列の画素の受光セルに対応し
て、Ｒ，Ｇ，Ｂの光成分を選択的に通過させるものであ
り、例えば図１（ｄ）に示すように、１列目は主走査方
向にＢとＲのフィルタが交互に配置され、２列目はすべ
てＧのフィルタとなっている。これにより、受光素子１
５の１列目からはＢとＲのカラー画像信号が出力され、
２列目からはＧのカラー画像信号が出力されるようにな
っている。

【００２１】図３は図１（ｂ）の回折格子ユニット１７
の動作説明図である。以下、この図３に基づいて、この
カラーイメージセンサによる真贋判定の原理を説明す
る。

【００２２】例えば、帳票１上に朱肉で押印された印影
画像Ａを読み取った場合、この印影画像Ａの読み取り対
象絵素は、すべて朱色の絵素であるので、この絵素で朱
色の光のみが反射されて回折格子ユニット１７の回折格
子フィルタ１７ａの平らな面に入射される。回折格子フ
ィルタ１７ａに入射された光は、この回折格子フィルタ
１７ａ内部を通過して反対側の三角溝において、朱色の
単色光としてスペクトル分散される。スペクトル分散さ
れた光は、透明膜１７ｂを通って光拡散膜１７ｃに投影
される。これにより、光拡散膜１７ｃ上に朱色の１つの
ピークを有するスペクトル光が得られる。

【００２３】一方、印影画像Ａをインクジェットプリン
タ等のカラープリンタでコピーした印影画像Ｂは、主に
マゼンタとイエローの２色の絵素で密接して構成されて
いる。従って、印影画像Ｂに照射された白色光の内で、
マゼンタとイエローの２つの光が反射されて回折格子ユ
ニット１７に入射される。回折格子ユニット１７に入射
された光は、マゼンタとイエローにスペクトル分散され
る。これにより、マゼンタとイエローの２つのピークを
有し、より分離されたスペクトル光が得られる。これら
のピークは、光拡散膜１７ｃ上で副走査方向に分散され
て２つのドットに、より分解される。従って、読み取っ
たイメージの副走査方向の輪郭の色を調べることによ
り、印影画像Ａ，Ｂを判別することができる。

【００２４】次に、図１（ａ）の動作を説明する。読み
取り対象の原稿１は、図示しない搬送機構によって、原
稿台ガラス１１上に密着されて副走査方向（即ち、搬送
方向）に、周期的に一定のピッチで搬送される。

【００２５】一方、白色光源１２の照射光は原稿台ガラ
ス１１に入射し、この原稿台ガラス１１の屈折率に依存
して角度を変え、原稿１の被写体面を照射する。原稿読
み取り位置における反射光は、被写体濃度に応じた拡散
反射光となり、原稿台ガラス１１を透過した後、回折格
子ユニット１７に入射する。回折格子ユニット１７に入
射した光は、色波長に応じて屈折され、光拡散膜１７ｃ
に投影されて出力される。回折格子ユニット１７表面に
投影された被写体像は、ロッドレンズアレイ１３によっ
て受光素子１５に結像される。受光素子１５の表面に
は、オンチップフィルタ１６が貼り付けられているの
で、この受光素子１５から主走査方向の１ライン分の
Ｒ，Ｂ，Ｇのカラー画像信号が出力される。

【００２６】更に、副走査方向に原稿１を一定のピッチ
で搬送させながらライン単位に読み取ることにより、原
稿１の全体の画像が読み取られる。

【００２７】図４は、図１（ａ）による読み取り動作例
の説明図であり、インクジェットプリンタ等のカラープ
リンタでコピーされた印影画像Ｂと、この印影画像Ｂを
このカラーイメージセンサで読み取って得られた印影画
像Ｃと、この印影画像Ｃから抽出された黄色成分を擬似
的に強調して表現した印影画像Ｄを示している。

【００２８】印影画像Ｂは、朱肉で押印された印影画像
Ａを、例えば解像度３００ｄｐｉ程度のカラープリンタ
でコピーして得られたもので、鮮明な画像となっていて
肉眼等で真贋判別することは困難である。

【００２９】印影画像Ｂがコピーされた原稿１を、この
カラーイメージセンサで読み取ると、印影画像Ｃに示す
ように、副走査方向に対して周辺部がぼけた画像が得ら
れる。これは、前述したように、被写体像（印影画像
Ｂ）に応じた反射光が原稿台ガラス１１を透過した後、
回折格子ユニット１７の回折格子フィルタ１７ａを通過
することによってスペクトル分散され、透明膜１７ｂの
膜厚に依存して一定の距離を経て光拡散膜１７ｃに映し
出されたことによるものである。これにより、光拡散膜
１７ｃには、印影画像Ｂの色波長に応じて副走査方向に
光が分散され、歪みのある画像が映し出される。光拡散
膜１７ｃに映し出された画像は、ロッドレンズアレイ１
３を介して受光素子１５上に１：１に投影され、この受
光素子１５によって歪みのある印影画像Ｃが得られる。

【００３０】印影画像Ｄは、本物の印影画像Ａとコピー
された偽物の印影画像Ｂの真贋判定をするために、黄色
成分の色彩色の濃い部分を２値化してドット表現したも
のである。印影画像Ｄでは、画像の右辺輪郭部に色彩色
の濃い黄色成分が多数抽出されている。これは、コピー
された印影画像Ｂが、マゼンタとイエローの２色のドッ
トで構成されているため、回折格子フィルタ１７による
スペクトル分散の結果、マゼンタよりもイエローの色波
長が大きく屈折され、独立したイエローの画素として背
景部分に現れることによって生じるものである。

【００３１】一方、朱肉で押印された本物の印影画像Ａ
を、このカラーイメージセンサで読み取った場合には、
原稿台ガラス１１と回折格子ユニット１７の厚さによる
焦点のずれのため、印影画像Ｃのように周辺部にぼけが
生じた画像が得られる。しかし、印影画像Ａの画素はす
べて朱色の一色で構成されているので、回折格子ユニッ
ト１７による屈折は一律で、副走査方向に対して周辺部
に黄色の画素が現れることはない。

【００３２】従って、カラーイメージセンサで得られた
カラー画像信号に基づいて、副走査方向に対する周辺部
の画素の色を検査することにより、印影画像の真贋を判
定することができる。

【００３３】以上のように、この第１の実施形態のカラ
ーイメージセンサは、原稿１の反射光をスペクトル分散
させてその投影画像を出力する回折格子ユニット１７
と、この投影画像を画素に分解して読み取るためのロッ
ドレンズアレイ１３及び受光素子１５を有している。こ
れにより、高解像度の受光素子を用いなくても、単色の
原稿と３補色のドットで構成された原稿の相違を識別す
ることができるという利点がある。

【００３４】（第２の実施形態）図５は、本発明の第２
の実施形態を示すカラーイメージセンサの構成図であ
り、図１（ａ）中の要素と共通の要素には共通の符号が
付されている。

【００３５】このカラーイメージセンサは、図１のカラ
ーイメージセンサにおける白色光源１２に代えて、Ｒ，
Ｇ，Ｂの単色光源１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを設けると共
に、オンチップフィルタ１６を削除した構成となってい
る。その他の構成は、図１（ａ）と同様である。

【００３６】このようなカラーイメージセンサでは、単
色光源１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを順次切り替えて点灯
し、原稿１を読み取るようになっている。単色光源１２
Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの切り替えは、線順次方式と面順次
方式がある。

【００３７】線順次方式は、原稿１を副走査方向に１ラ
イン搬送する毎に、単色光源１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを
切り替えるものである。例えば、単色光源１２Ｒを点灯
して１ラインを読み取り、次に単色光源１２Ｇを点灯し
て同じラインを読み取り、更に単色光源１２Ｂを点灯し
て同じラインを読み取った後、次のラインに移動するよ
うになっている。

【００３８】面順次方式は、原稿１の全面を、単色光源
１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを切り替えて３回読み取るもの
である。例えば、単色光源１２Ｒを点灯して原稿１を副
走査方向に搬送させて全面を読み取り、次に単色光源１
２Ｇを点灯して同じ原稿１の全面を読み取り、更に単色
光源１２Ｂを点灯して同じ原稿１の全面を読み取るよう
になっている。

【００３９】いずれの方式においても、受光素子１５か
ら、読み取られた画素に対応してＲ，Ｂ，Ｇのカラー画
像信号が出力される。受光素子１５から出力されたカラ
ー画像信号に基づく真贋判別等の処理は、第１の実施形
態と同様であり、同様の利点がある。

【００４０】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
ず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例
えば、次の（ａ）〜（ｈ）のようなものがある。

【００４１】（ａ） ロッドレンズアレイ１３を使用し
て原稿１と同一寸法の投影画像を読み取る密着型のカラ
ーイメージセンサについて説明したが、原稿１の画像を
一般的なレンズで縮小して読み取る縮小型のカラーイメ
ージセンサにも同様に適用可能である。

【００４２】（ｂ） 原稿１の反射光をスペクトル分散
するために、回折格子フィルタ１７を用いているが、正
三角プリズム等を使用しても良い。

【００４３】（ｃ） 動作例として印影画像の真贋判別
について説明したが、これに類似する原稿の特徴を抽出
するような用途に用いることができる。

【００４４】（ｄ） 朱色の印影画像の真贋判別につい
て説明したが、他の色についても同様に判別を行うこと
ができる。

【００４５】（ｅ） 原稿１で反射された反射光を読み
取るようにしているが、この原稿１を透過した透過光を
読み取るようにしても良い。

【００４６】（ｆ） 原稿１を副走査方向に搬送させて
画像を読み取るようにしているが、この原稿１を固定し
て、光源１２、回折格子ユニット１７、ロッドレンズア
レイ１３、及び受光素子１５等を搬送させて画像を読み
取るようにしても良い。

【００４７】（ｇ） 回折格子フィルタ１７ａの三角溝
の方向は、副走査方向に線状であっても良い。

【００４８】（ｈ） 画像輪郭部のマゼンタを特徴的に
とらえても良い。

【００４９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、原稿の反射光または透過光を波長に応じて屈折さ
せるスペクトル分散手段と、その屈折された光を映し出
す投影手段と、映し出された投影像を画素に分解して読
み取り、色成分毎の色信号を出力するイメージ検出手段
を有している。これにより、高解像度のイメージ検出手
段を用いることなく、単色の原稿と複数の色のドットで
構成された原稿を判別することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示すカラーイメージ
センサの構成図である。

【図２】従来のカラーイメージセンサの概略の構成図で
ある。

【図３】図１（ｂ）の回折格子ユニット１７の動作説明
図である。

【図４】図１（ａ）による読み取り動作例の説明図であ
る。

【図５】本発明の第２の実施形態を示すカラーイメージ
センサの構成図である。

【符号の説明】

１ 原稿 １１ 原稿台ガラス １２ 白色光源 １２Ｒ，１２Ｂ，１２Ｇ 単色光源 １３ ロッドレンズアレイ １５ 受光素子 １６ オンチップフィルタ １７ 回折格子ユニット １７ａ 回折格子フィルタ １７ｂ 透明膜 １７ｃ 光拡散膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H046 AA06 AB04 AC21 AD10 AZ08 AZ11 2H049 AA03 AA13 AA55 AA58 AA64 5B047 AA24 AB04 BB03 BC05 BC07 BC11 BC14 5C051 AA01 BA04 DA06 DB01 DB22 DB23 DB28 DC04 DC07 EA01 5C072 AA01 BA02 CA02 DA02 DA09 DA20 DA25 EA05 FA08 QA10

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 読み取り対象の原稿の反射光または透過
   光を波長に応じて屈折させるスペクトル分散手段と、 前記スペクトル分散手段で屈折された前記原稿の光を映
   し出す投影手段と、 前記投影手段に映し出された投影像を集光して所定の位
   置に結像させる集光手段と、 前記集光手段で結像された画像を画素に分解して読み取
   って色成分毎の色信号を出力するイメージ検出手段と
   を、 備えたことを特徴とするカラーイメージセンサ。