JP2005311952A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 印刷物などの原稿からオプティカルドットゲインを除いた反射データを取得することにより、正確な画像を読み取ることができる画像読取装置を提供する。
【解決手段】 画像面積率算出部５が原稿を透過した透過光を受光して得られる透過画像デ−タに基づいて画像形成領域の占有割合としての画像面積率を画素毎に求める。反射画像デ−タ算出部６が、原稿に対して所定の角度で照射されるときの原稿からの反射光を受光して得られる反射画像デ−タと、上記画像面積率とに基づいて、画素毎に補正された補正反射画像デ−タを求める。印刷物などの原稿からの反射画像による画像読込時に発生していたオプティカルドットゲインが除かれ、面積階調に従った反射画像データを得ることができる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、原稿などの紙面上に照明手段により光を照射して、反射光を撮像する像から原稿の情報を読み取る画像読取装置に関する。

コピー機で用いられる画像形成方式としては電子写真方式やインクジェット方式があり、印刷機における印刷方式として凸版印刷やスクリーン印刷などが挙げられる。紙（ここでは、紙やプラスチックフィルム上に酸化チタンなどの白色顔料の粉末を分散させたゼラチン、ポリエチレンなどのポリマー層を設けたものも含めて、紙と記載する）上に形成又は印刷された画像については、画像形成プロセスに起因するメカニカルドットゲインと称される現象が生じる。メカニカルドットゲインとは、再現しようとするドットサイズよりもトナーやインクで紙上に形成されるドットサイズが大きくなる現象のことである。また、紙に形成された画像を見る場合、光学的条件によりドットの周囲に色材濃度が分布して滲みを生じるオプティカルドットゲインと称される現象が生じる。

図１７は、紙上に形成された１ドットを受光ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）で観察したときのオプティカルドットゲインの発生現象を説明する図である。図１７（ａ）に示すように、各画素の全領域が単一の色材領域となっているもの以外に、ドットの周囲に複数の色材濃度が分布し、オプティカルドットゲインが生じている画素が存在していることがわかる。また、そのときの反射濃度の値が図１７（ｂ）に記入されている。１０及び１４０で示す中間値のデ−タ領域の値は、オプティカルドットゲインが生じているので正確な反射デ−タではない。

図１８には、ドット周辺の光路の様子を示す概略図である。図１８に示すように、オプティカルドットゲインは、印刷物を観測するエリアの中で、色材層に入射した光が下層の紙などの中で反射され色材層を通過して返ってきた場合の光路２１、及び紙に入射した光が下層の紙などの中で反射されそのまま返ってきた場合の光路２２では生じない。一方、色材層に入射した光が下層の紙などの中で反射され色材層と通過せずに返ってきた場合の光路２３、及び紙に入射した光が下層の紙などの中で反射され色材層と通過して返ってきた場合の光路２４については、入射光と反射光のどちらか一方が色材層を通過するため、そのときの光量分だけ、色材層の周辺にドットの滲みとなってオプティカルドットゲインが観測される。

紙上に色材層が形成された印刷物を画像読取装置によって画像を読み取る場合、オプティカルドットゲインを除いた状態の画像データを取得することが望まれる。画像読取装置では、通常、原稿面に対して４５度の方向から光を照射し０度方向（原稿面に対し垂直方向を基準としている）に反射される光を受光する方式が採用されている。しかし、この場合、読み取られる画像データは、上記の説明にあるようにオプティカルドットゲインを含むデータとなっており、紙中での散乱などによる光学的挙動を除いた正確な画像データとは言えない。

こうしたオプティカルドットゲイン現象の解決策として、特開平８−１１６４０７号公報では、ラインセンサで検出できる最小画素面積の大きさと同じ、またはそれ以下の大きさのスポットで照射するスポット照明を採用することにより、オプティカルドットゲインを除くことを図っている。この公報に開示されている手法では、受光エリアが全て色材領域又は紙領域となる場合はオプティカルドットゲインを除くことはできるが、受光エリアが色材領域と紙領域の境界となる場合にはオプティカルドットゲインを全て除くことはできない。

また、特開２００３−３４４０３２号公報では、反射光源としてガスレーザーとエキスパンダの組み合わせを用いて入射光源を平行光とすることにより、オプティカルドットゲインを極力除いた画像を得るとしている。この公報に開示されている手法では、必然的に紙中での散乱が生じるため図２に示す光路２３，２４は残存し、オプティカルドットゲインは発生してしまう。
特開平８−１１６４０７号公報（段落［００２９］〜［００３０］、図１〜図３ ） 特開２００３−３４４０３２号公報（段落［００２５］〜［００２９］、図１、図２）

このように従来の画像読取装置において、印刷物などの原稿からオプティカルドットゲインを除いた正確な画像を読み取ることは非常に困難であった。

そこで、原稿に対して所定の角度で照射されるときの原稿からの反射光を受光して得られる反射画像デ−タのみに依るのではなく、原稿を透過した透過光を受光して得られる透過画像デ−タに基づいて画像形成領域の占有割合として求められる画像面積率を利用することで、オプティカルドットゲインが除かれた反射データを求める点で解決すべき課題がある。

この発明の目的は、印刷物などの原稿からオプティカルドットゲインを除いた反射データを取得することにより、正確な画像を読み取ることができる画像読取装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明による画像読取装置は、原稿を透過した透過光を受光して得られる透過画像デ−タに基づいて画像形成領域の占有割合としての画像面積率を画素毎に求める画像面積率算出部、及び原稿に対して所定の角度で照射されるときの原稿からの反射光を受光して得られる反射画像デ−タと画像面積率算出部によって求められた画像面積率とに基づいて、画素毎に補正された補正反射画像デ−タを求める反射画像デ−タ算出部を備えている。

この画像読取装置によれば、これまでの反射画像による印刷物の画像読込時に発生していたオプティカルドットゲインを除き、面積階調に従った反射画像データを得ることができる。これにより、紙での光散乱により色材境界領域などで発生する光学的挙動を除いた正確な反射画像データを取得することができる。また、透過光はほぼ散乱することなく受光器に受光されるので、正確な印字面積率を取得することができる。

この画像読取装置において、画像面積率算出部は、透過画像データを構成する画素毎の透過率を変数とする予め定められた関数を用いて画像面積率を求めることができる。このように構成することにより、透過画像データから印字面積率データへの変換は、関数計算によって行うことが可能となる。また、印刷物の紙種などによる影響変化を記録したＬＵＴなどを有する必要も無く、汎用的に使用することができる。この場合、あらかじめ定められた関数は、透過率のうち最大透過率と最小透過率とを示す両画素の画像面積率をそれぞれ１００％、０％とに対応させて変換する一次関数とすることができる。関数は透過率を変数とした一次関数であるので、演算が簡単であり、画像面積率算出部の構成も簡単化することができる。

この画像読取装置において、透過画像データにおいては最大透過率と最小透過率とを示す両画素が存在するが、前記反射画像デ−タ算出部は、前記透過画像データにおいて最小透過率と最大透過率とを示すそれぞれの前記画素が有する前記反射画像デ−タとしての前記反射率を最高濃度対応反射率及び最低濃度対応反射率として定め、前記画素毎について、前記最高濃度対応反射率と前記最低濃度対応反射率とに対して当該画素が有する画像面積率とその補画像面積率（１から画像面積率を差し引いた値）とを重みとして重み付き加算することにより、前記補正反射画像デ−タを算出することができる。即ち、画素毎について、画像が存在する部分の反射率である最高濃度対応反射率と画像が存在しない部分の反射率である最低濃度対応反射率とを、透過画像デ−タから求められる画像面積率とその補画像面積率で加重平均を採ることによって、補正反射画像デ−タを算出する。

この画像読取装置の構成として、一つの光源からの光を透過用照射部又は反射用照射部へと選択的に導くことができる。光源からの光は、原稿からの透過画像データを得るため第１導波路を通じて透過用照射部に導かれ、又は原稿からの反射画像データを得るため第２導波路を通じて反射用照射部に導かれる。画像読取装置は、また制御部を備え、透過用照射部又は反射用照射部のいずれかを動作させるかに応じて、光源の出力を設定すると共に第１導波路又は第２導波路のいずれかを選択する。画像読取装置をこのように構成することによって、反射用及び透過用それぞれの出力光源装置を設けることなく１つの光源出力装置で済むため、２つの光源出力装置により発生する熱量の処理問題や出力光量が安定するまでの時間の問題を含めて、画像読取装置を低コストで使用することができる。

この画像読取装置において、制御部は、透過画像データ又は反射画像データとして、予め定められる範囲内の画像データを読み込むように制御することが好ましい。このように制御することにより、１回のデータ取得範囲が受光器（ＣＣＤ）の画素数により決まり、光学系ユニットの主走査方向及び副走査方向への１回の移動量がこの受光範囲毎となり、受光器（ＣＣＤ）の画素数が増えれば増えるほど読取回数が減少するため、読取速度が向上する。

また、この画像読取装置において、制御部は、透過用照射部と反射用照射部を一体化して駆動制御することが好ましい。透過用照射部と反射用照射部との一体化駆動により、光学系による透過画像データ及び反射画像データの受光範囲について位置ずれが生じることなく測定することができる。また、それぞれの駆動回路やメカニズムを搭載する必要もなく、１つの駆動システムで両商社部の駆動部を実現することができる。

更に、この画像読取装置において、制御部を、最初に反射画像データを読み込み、次に透過画像データを読み込むように制御することが好ましい。読み込み順序をこのように定めることによって、光量出力が低い反射画像取得から光量出力の高い透過画像取得へと光源の出力光量を大きくすることになるため、出力光量が安定するまでの時間が逆の場合に比較して少なくて済む。

この発明は、上記のように構成されており、画像面積率算出部が原稿を透過した透過光を受光して得られる透過画像デ−タに基づいて画像形成領域の占有割合としての画像面積率を画素毎に求め、反射画像デ−タ算出部が、原稿に対して所定の角度で照射されるときの原稿からの反射光を受光して得られる反射画像デ−タと、画像面積率算出部によって求められた画像面積率とに基づいて、画素毎に補正された補正反射画像デ−タを求めるので、従来、印刷物などの原稿からの反射画像による画像読込時に発生していたオプティカルドットゲインが除かれ、面積階調に従った反射画像データを得ることができる。これにより、紙での光散乱により色材境界領域などで発生する光学的挙動を除いた正確な反射画像データを取得することができる。また、透過光はほぼ散乱することなく受光器に受光されるので、正確な印字面積率を取得することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面の記載に基づいて具体的に説明する。図１は、本発明による画像読取装置の下部と上部を示す概略図である。図１において、符号３１は反射用光源及び受光ＣＣＤユニットを示し、符号３２は透過用光源を、また符号３３ａ及び３３ｂは主走査方向の位置決め部材、３４ａ及び３４ｂは副走査方向の位置決め部材を示している。画像読取装置の下部の上面にはガラス板（原稿台）が設置されている（図示していない）。反射用光源及び受光ＣＣＤユニット３１は画像読取装置の下部に、透過用光源３２は画像読取装置の上部に設けられているが、画像を読み込む場合には光学系ユニット３０として一体化して動作する。透過用光源３２は反射用光源よりも光量が大きいものが用いられる。

図２は、画像読取装置の側面図であり、図１の画像読取装置の下部と上部が連結していることを示す。主走査方向の位置決め部材３３ａ，３３ｂ及び副走査方向の位置決め部材３４ａ，３４ｂがそれぞれの凹凸形状（図示していない）により厳密に位置決めされている。図２において、符号４１〜４６は次の構成要素を示している。即ち、４１は主走査方向に光学系ユニット３０を駆動させるための動作ベルト、４６は副走査方向に光学系ユニット３０を駆動させるための動作ベルト、４２は反射用白色フィルム、４３は反射用白色フィルム４２を駆動させるための回転ローラ、４４は反射用白色フィルム４２を支えるための支持ワイヤ、４５は反射用白色フィルム４２を支え反射用白色フィルム回転ローラ４３が駆動した場合に従動する支持ローラである。主走査方向の位置決め部材３３ａ，３３ｂ及び副走査方向の位置決め部材３４ａ，３４ｂが同時に上下方向（主走査方向及び副走査方向に対して垂直方向）に伸びることにより画像読取装置の上部を動作させることができ、画像読取装置の下部と上部の間に印刷物などの原稿をセットすることができる。光学系ユニット３０は、原稿を設置した角（例えば左肩角など）をホームポジションとし、主走査方向に動作ベルト４１によって、また副走査方向に動作ベルト４６によって動作し、ホームポジションの対角線上の原稿の角（例えば右下角など）まで動作し、その後ホームポジションまで戻る。ホームポジションは図示していない位置決めセンサの信号により感知して、この信号により光学系ユニット３０は制御される。

図３は、図２に示す画像読取装置の上部構造を上下方向から見た図であり、画像読取装置の上部構造には、反射用白色フィルム４２、回転ローラ４３、支持ワイヤ４４，４４、支持ローラ４５の構成が含まれる。反射用白色フィルム４２の表側は硫酸バリウムなどで塗装処理した白色面４２ａとなっており、反射用白色フィルム４２の裏側は黒色面４２ｂとなっている。反射用白色フィルム４２は、全体としては光をほとんど透過しない。図示していないが、回転ローラ４３と支持ローラ４５との間の中間位置に、透過用光源３２が配置されている。反射用白色フィルム４２は、本画像読取装置で読取り可能な全てのサイズの原稿以上に大きく且つ画像読取装置の下部に設置しているガラス板よりも大きいサイズを有している。支持ワイヤ４４，４４は、反射用白色フィルム４２の両側に設置され、支持ローラ４５を通して回転ローラ４３に接続されている。回転ローラ４３はその内部にモータを有し、モ−タの出力によって回転ローラ４３を回転させることで支持ワイヤ４４，４４が駆動されて、反射用白色フィルム４２を動作させることが可能となる。なお、回転ローラ４３は上下二つ存在し、それぞれ駆動回転方向が異なり、図２では上部は反時計周り、下部は時計周りとなる。上記の構成によって、上部の回転ローラ４３を駆動して支持ワイヤ４４を巻き付けるときには、下部の回転ローラ４３は従動となり、反射用白色フィルム４２を透過用光源３２の真上まで移動させることができる。また、下部の回転ローラ４３を駆動して支持ワイヤ４４を巻き付けるときには、上部の回転ローラ４３は従動となり、反射用白色フィルム４２を透過用光源３２の真下まで移動させることができる。

透過用光源３２の出力光量としては原稿を透過するだけの光量が必要であるが、反射用光源３１ａとは光量が異なるため、個別の光源出力装置を用意する必要がある。しかし、こうした構成では、画像読取装置としての光源出力装置が２つ必要となることによるコスト高を招くだけなく、２つの光源出力装置から発生する熱量の処理問題及び起動の際に光源の光量が安定するまでの待ち時間の問題などが生じてしまう。そこで、本画像読取装置では、透過用光源３２として最低限必要な光量を出力する光源出力装置を用意し、その光源出力装置からファイバにて出力光を分割する手法を採用する（画像読取装置全体のブロック図は図７を参照）。ファイバは高出力光源の熱に耐えられるようガラス製のファイバ口径５００μｍを採用し、透過光源用ファイバ（第１導波路）と反射光源用ファイバ（第２導波路）とを光源出力装置の２箇所の出力部（透過用光源出力部及び反射用光源出力部）にそれぞれ接続する。どちらかの出力部に光を出力するかの切替えは、制御部からの信号に従って行われる。それぞれの光量出力は予めユ−ザがセットしておき、ここでは、透過用光源３２として２００Ｗ、反射用光源として１００Ｗの出力とする。また、透過用光源出力部及び反射用光源出力部にはそれぞれに、ガラス製のファイバ口径１００μｍのフィードバックファイバが設置されており、光源出力装置へ出力光量をフィードバックするようになっている。このフィードバック光量を光源出力装置内で一定に保つように、出力が制御される。

図４は、反射画像測定時における画像読取装置の副走査方向の断面図である。反射用光源及び受光ＣＣＤユニット３１内の受光器（ＣＣＤ）３１ｂと透過用光源３２は原稿に対して垂直な方向に配置されており、反射用光源及び受光ＣＣＤユニット３１と透過用光源３２は光学系ユニット３０として、主走査方向（図面上では奥方向）に１単位ずつ移動して読取終了後、副走査方向に１単位移動し主走査方向の読取を繰り返す。この１単位とは受光器３１ｂの受光範囲の主走査方向及び副走査方向の幅をそれぞれの１単位としている（図１６参照）。これにより、受光器３１ｂの画素数が増えれば増えるほど読取回数が削減するため読取速度が向上する。

反射用光源及び受光ＣＣＤユニット３１内の反射用光源３１ａと受光器３１ｂは、反射画像測定として一般的な４５／０（入射角度が４５°、受光角度が０°）の関係を保持している。反射画像測定時には、原稿の裏側には反射用白色フィルム４２が位置するように制御されている。反射用白色フィルム４２は原稿の十分なコントラストを得ることを目的としている。また、このときは透過用光源３２は点灯させず、反射用光源３１ａのみ点灯し、それによって原稿から反射された反射光が受光器３１ｂで受光される。

図５は、透過画像測定時における画像読取装置の副走査方向の断面図である。各部材の位置関係は図４に示す位置関係と略同じであるが、原稿の透過画像を取得するために、反射用白色フィルム４２を透過用光源３２の上方に回して、透過用光源３２と反射用光源及び受光ＣＣＤユニット３１との間に反射用白色フィルム４２が位置しないように制御されている。反射用光源及び受光系ユニット３１の機械的な動作方法は反射画像測定時と同じあるが、反射用光源３１ａは点灯させず、透過用光源３２のみ点灯させ、原稿を透過した透過光を受光器３１ｂで受光する。

画像の読み取りにとって、反射画像と透過画像の測定位置精度が非常に重要となるため、原稿の反射画像データを全て取得後、光学系ユニット３０をホームポジションに戻し、回転ローラ４３を駆動し反射用白色フィルム４２が透過用光源３２の上部に位置するように制御する。このとき、そのまま反射用白色フィルム４２を動作させると原稿位置がずれてしまうことがあるので、主走査方向の位置決め部材３３ａと３３ｂ及び副走査方向の位置決め部材３４ａと３４ｂが上下方向（図４における上下方向）に広がり、反射用白色フィルム４２と原稿が離れた環境で動作させる。主走査方向の位置決め部材３３ａと３３ｂ及び副走査方向の位置決め部材３４ａと３４ｂの動作は、図示していない内部のモータにより原稿をセットした初期位置から５ｍｍ程度上下方向に行う。これにより、反射用白色フィルム４２の移動動作によって原稿位置ズレが生じないように制御している。

上記受光系ユニット及び反射用白色フィルム４２の動作により、透過画像データ及び反射画像データの受光範囲の位置ズレをなくすことができる。また、透過用光源３２と反射用光源及び受光ＣＣＤユニット３１は光学系ユニット３０として動作ベルトにより一体化して動作するので、透過用光源３２と反射用光源及び受光ＣＣＤユニット３１に個別の駆動系回路やメカニズムを設けることなく、反射用及び受光ＣＣＤユニット用駆動回路及びメカニズムのみにて受光ＣＣＤユニット３１を実現することができる。

本画像読取装置による読取手法のフローチャートを図６に、制御ブロック図を図７に示す。本画像読取装置１は、原稿の反射画像を読み取る反射画像読取部２と、原稿の透過画像を読み取る透過画像読取部３と、画像を読み取る際に必要な光量を供給する光源出力装置４と、透過画像読取部３によって読み取られた透過画像についての透過画像データから印字面積率を算出する印字面積率算出部５と、反射画像データを算出する反射画像データ算出部６と取得画像データを保存するメモリ７と、反射画像データ算出部６にて算出された画像データを出力する画像出力装置９と、画像をホストコンピュータ１１に出力する場合にホストコンピュータ１１との信号のやり取りを行うインターフェース１０と、反射画像読取部２、透過画像読取部３、光源出力装置４、印字面積率算出部５、反射画像データ算出部６、メモリ７及びインターフェース１０の制御を行う制御部８と、制御部８への制御及び画像処理後のデータを取り込むホストコンピュータ１１とから成っている。

画像出力装置９としては、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）や液晶パネル等の表示装置であってもよいし、電子写真方式、熱転写方式、インクジェット方式等の方式による、紙、ＯＨＰ用紙等の各種メディアの記録媒体に記録を行い、画像を形成する印刷装置であってもよい。制御部８は、反射画像読取部２、透過画像読取部３、光源出力装置４、印字面積率算出部５、反射画像データ算出部６及びメモリ７の処理を、同制御部８内に予め定めてある処理に従って制御信号を上記各処理部に対して送ること及びホストコンピュータ１１からの指示により制御を振り分けて各種装置への制御信号を送ることによって実行する装置（ＣＰＵ： Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。インターフェース１０は、ホストコンピュータ１１からの指示を制御部８に送ったり、ホストコンピュータ１１への画像出力を行う指示がなされた場合に、制御部８からの信号を受けて画像読取装置１により読み込まれた画像データをホストコンピュータ１１へ送る為の処理を行う装置である（例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ １２８４等））。

本画像読取装置１による読取処理は次のように行われる。まず、原稿を画像読取装置１の下部と上部の間にセットする。原稿の位置は所定の読取サイズに入るように原稿をセットする。セット位置は、例えば、原稿の左肩部分を画像読取装置１の下部のガラス板の左肩に合わせることが挙げられる。次に、制御部８がホストコンピュータ１１からの画像読込開始の信号を受信すると、光源出力装置４のウォームアップに入り出力光量が安定期に入った後、画像読取を開始する。光量安定期に入ったか否かは、光源出力装置４の出力部に設置したフィードバックファイバより出力される光をセンサで受光し、単位時間当たりの光量の変化量の差がほぼ一定であることを確認することによって判断される。次に、原稿画像の取得を行う。本実施の形態では、反射画像データの取得を先に行い、その後、透過画像データの取得を行う。これは、光源出力装置４の光量出力の安定性を考えた場合、出力を上げる場合と下げる場合とでは、出力を上げる場合の方が上げた後の光量出力が安定していることによるものである。逆に、透過画像データを先に取得すると反射用光源出力が安定するまでかなりの時間を要する。

原稿からの反射画像データは、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器（図示せず）でアナログ信号がデジタル信号に変換され、上記光学系（照明系、結像系、撮像系）で生じる各種の歪みを取り除くシェーディング補正がなされ、各画素の反射率はメモリ７内に随時予め用意されている第一メモリ７ａに順次保存される。このときの反射用光源３１ａの出力は、予め光源出力装置４にてセットされている反射用光源出力を使用する。次に、光学系ユニット３０を主走査方向に１単位ずつ移動し繰り返した後、副走査方向に１単位ずつ移動し処理を繰り返すことにより、原稿全ての反射画像取得を終える。

原稿全ての反射画像取得を終了した場合は、反射画像取得終了を示す信号を制御部８に送り、次の透過画像取得が行えるように制御部８からの信号に従って、受光系ユニット３０はホームポジションへと移動される。そして、反射用白色フィルム４２は受光器３１ｂ透過用光源３２の間に位置から透過用光源３２の上方の位置に移動され、光源出力装置４の光量出力が反射用から透過用に切り替えられる。

その後、反射画像データ取得時と同じホームポジションから同じ各画素の透過画像データの取得を行い、透過用光源３２を点灯し、受光器３１ｂにて受光された透過率をメモリ７内に予め用意されている第二メモリ７ｂに順次保存される。以降の動作は反射画像データ取得時と同様である。透過画像データを読み込む際は、原稿が無い状態で受光される光量に基づいて透過率が算出されるので、反射画像データを読み込む時のような光学系の補正はなされない。上記基準となる光源の光量は、原稿が置かれていない端部にて、各副走査方向の読み込みが終了する毎に読み込んでも良く、あるいは、所定の頻度で読み込むようにしても良い。基準値としては、画像全体に対して平均値を求めても良いし、所定の頻度で読み込んだ画像データ毎に設定するようにしても良い。

次に、印字面積率算出部５において、各画素の透過率から各画素における印字面積率を算出する。印字面積率の算出方法としては、第二メモリ７ｂに保存されている原稿全ての透過率データの中で、最も透過率が高い画素のデータをＴｍａｘとし、最も透過率が低い画素のデータをＴｍｉｎとし、（１）式を用いて各画素の印字面積率Ｓを求め、メモリ７内の第三メモリ７ｃに保存する。即ち、各画素の印字面積率Ｓは、最小０％、最大１００％で正規化された面積率デ−タとなる。
Ｓ（ｉ，ｊ）＝［｛Ｔｍａｘ−Ｔ（ｉ，ｊ）｝／｛Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ｝］×１００
・・・（１）
Ｓ（ｉ，ｊ）：主走査方向の画素位置ｉ、副走査方向の画素位置ｊの印字面積率
Ｔ（ｉ，ｊ）：主走査方向の画素位置ｉ、副走査方向の画素位置ｊの透過率

他の印字面積率算出手法としては、予め数種類の紙の透過率と印字面積率の関係をＬＵＴ（Ｌｏｏｋｕｐ Ｔａｂｌｅ：ルックアップテーブル）にデータとして保存し、例えば、ユーザーが原稿の紙種を指定することによりＬＵＴ内から紙種を選定し、その透過率と印字面積率の関係を参照し、第二メモリ７ｂ内の各画素の透過率を印字面積率に変換する方法や、同じく予め数種類の紙の透過率と印字面積率の関係をＬＵＴにデータとして保存し、各画素の中で色材がない、つまり紙のみの画素又は、最も透過率が高い画素の透過率データから、ＬＵＴ内の紙種を選定し、その透過率と印字面積率の関係を参照し、第二メモリ７ｂ内の各画素の透過率を印字面積率に変換する方法などがある。

（１）式の有効性を確認するために、様々な紙の上にトナー色材にて画像形成したサンプルにおける印字面積率と透過率の関係を調査した結果を図８から図１０に示す。図８はコート紙のデータ、図９は６４ｇ紙のデータ、図１０は１２８ｇ紙のデータである。グラフ上のプロットは実測データであり、面積率は画像解析ソフトにて、透過率を閾値を５０％として２値化し、高濃度値の画素数と低濃度画素数の比率から算出したものである。一方、直線は面積率１００％の透過率を測定してＴｍａｘとし、面積率０％の透過率を測定してＴｍｉｎとし、（１）式により計算した結果である。実測値は（１）式の直線上にほぼ並び、測定誤差などを考慮すると、（１）式は十分な精度を有していることがわかる。これは、透過光は紙中でほぼ散乱することなく受光ＣＣＤに受光されていることを示している。図９，図１０も同様の結果を示し、紙が変わっても（１）式は普遍的に有効であることがわかる。また、上記のＬＵＴとは図８から図１０に記載されているような実測値（透過率に対応する印字面積率の値）を紙種ごとに複数格納したものとなる。

次に、第三メモリ７ｃに保存されている各画素の印字面積率のデータから最も印字面積率が高い画素の印字面積率を抽出し、その画素のアドレス（ｉａ，ｊａ）を記録する。このときの画素のアドレス（ｉａ，ｊａ）が複数存在した場合は、最初に抽出された画素のアドレス（ｉａ，ｊａ）を用いる。第一メモリ７ａ内に保存されている各画素の反射率データの中からこの画素のアドレス（ｉａ，ｊａ）に相当する反射率データを読み出し、Ｒｉ（最高濃度対応反射率；反射率としての数値自体は最小）として保存する。もし、印字面積率が１００％となる画素が存在した場合は、その画素のアドレス（ｉａ，ｊａ）を記録し、以降の検出作業をその場で中止し、その画素のアドレス（ｉａ，ｊａ）に相当する反射率データを読み出して、Ｒｉとして保存しても良い。

同じく第三メモリ７ｃに保存されている各画素の印字面積率のデータから、最も印字面積率が低い画素の面積率データを探し出し、その画素のアドレス（ｉｂ，ｊｂ）を記録する。このときの画素のアドレス（ｉｂ，ｊｂ）が複数存在した場合には、上記と同様に最初に抽出された画素のアドレス（ｉｂ，ｊｂ）を用いる。第一メモリ７ａ内に保存されている各画素の反射率データの中から、この画素のアドレス（ｉｂ，ｊｂ）に相当する反射率データを読み出し、Ｒｐ（最低濃度対応反射率；反射率としての数値自体は最大）として保存する。もし、印字面積率が０％となる画素が存在した場合は、その画素のアドレス（ｉｂ，ｊｂ）を記録し、以降の検出作業をその場で中止し、その画素のアドレス（ｉｂ，ｊｂ）に相当する反射率データを読み出して、Ｒｐとして保存しても良い。以上の処理は反射画像データ算出部６（図７参照）で行われる。

次に、反射画像データ算出部では、（２）式のＭｕｒｒａｙ−Ｄａｖｉｓの式を用いて、各画素の反射率が計算される。この過程では、図１８に示す光路２３，２４が通る画素は印字面積階調のみに依存するとして計算により算出されるため、オプティカルドットゲインを含まない各画素の反射率を算出することが可能となる。
Ｒ（ｉ，ｊ）＝Ｒｉ×Ｓ（ｉ，ｊ）＋Ｒｐ×（１−Ｓ（ｉ，ｊ）） ・・・（２）
Ｒ（ｉ，ｊ）：主走査方向の画素位置ｉ、副走査方向の画素位置ｊの反射率

最後に、全画像の反射率を反射濃度へ変換することにより、変換後の反射画像濃度は、通常の画像読取装置により読み取られた反射画像データと同じフォーマットとなる。フォ−マットを揃えることによって、変換後の反射画像濃度をインターフェース１０を通し、コンピュータのハードディスクなどの記録媒体に保存したり、画像出力装置９に反射画像濃度データを流し、画像出力装置９により紙上に画像を再現することが可能となる。

以下、具体例について説明する。本実施の形態では、受光器であるＣＣＤとして１３４万画素の東京電子工業社製ＣＳ−３９１０を搭載し、光学系ユニット３０の主走査への移動単位である１単位は１．３ｍｍ、副走査方向への移動単位である１単位は１．０３ｍｍとしている。図１１はコート紙上に、電子写真プロセスを用いてトナー色材にて画像形成した原稿の反射画像データの例である。以下この１ドット（図１１の色材領域）を例に取って説明していく。図１１（ａ）に示す反射画像は、図１８に示した光路２３及び２４の影響で本来のドット形状以外にその周囲にオプティカルドットゲインが発生している状況を示している。このときの各画素の反射率の測定結果が図１１（ｂ）であり、各画素に記入されている値が反射率となる。この処理を、光学系ユニットを移動させながら繰り返し取得した原稿全ての画素の反射率を第一メモリ７ａ（図７）に格納した。

図１２は図１１と同じ位置の原稿の透過画像の一部である１ドットを示す。図１２（ａ）に示すように、反射画像と異なりオプティカルドットゲインによるドット境界の滲みは殆ど見られない。このときの各画素の透過率の測定結果が図１２（ｂ）に示されており、各画素に記入されている値が透過率となる。この処理を、光学系ユニット３０を移動させながら繰り返し取得した原稿全ての画素の透過率を第二メモリ７ｂ（図７）に格納した。

図１３は、１ドットの測定透過率から印字面積率へ変換した結果を示す図である。各画素に記入されている値が印字面積率となる。図１３（ａ）に示されているように、第二メモリ７ｂ内に格納された各画素の透過率の中からＴｍａｘは７０％、Ｔｍｉｎは０％となった。この値を用いて各画素の印字面積率を（１）式から算出した結果が、図１３（ｂ）に示されている。

図１４は色材に全て覆われ最も濃度が高い画素の反射率（最高濃度対応反射率）であるＲｉと、色材が全く存在せず紙だけの画素で最も濃度が低い画素の反射率（最低濃度対応反射率）であるＲｐを求めた結果を示す。図１４（ａ）は反射率を示し、同（ｂ）は印字面積率を示す。実際は第三メモリ７ｃに格納された各画素の印字面積率から最も高い値を示す画素と最も低い画素を探し、その画素のアドレス（ｉａ，ｉｂ）と（ｉｂ，ｊｂ）を記録するが、ここでは便宜上、１ドットの画像内で考えると、（ｂ）図のようにアドレス（２，３）の画素の印字面積率Ｓが１００％、アドレス（０，０）の画素の印字面積率Ｓが０％となった。これらのアドレスに対応する反射率を（ａ）図にて参照すると、最高濃度画素（アドレス（２，３））に対応するＲｉ（最高濃度対応反射率）は１０、最低濃度画素（アドレス（０，０））に対応するＲｐ（最低濃度対応反射率）は９０となった。

図１５は（２）式からオプティカルドットゲインを除いた各画素の反射率を算出した結果を示す。先程求めたＲｉ及びＲｐと各画素の印字面積率から算出した結果が中央のデータのようになる。各画素に記入されている値が計算された反射率となる。以上の処理により、ドットエッジ部分がオプティカルドットゲインの影響で滲みを生じないクリアな画像を読み取ることができた。この反射画像データをＰＣに取り込み、プリンタで出力することにより、正確な画像出力サンプルを作製することができた。本画像読込手法は、モノクロ画像において主に記載したが、同内容をＲＢＧ毎に繰り返し処理することでカラー画像においても実現することができる。また、本画像読込手法をＭＦＰ（マルチファンクションプリンタ）の画像読込装置に組み込んでも同様の結果をもたらすことが可能となる。

画像読取装置の上部と下部を示す図。 画像読取装置の断面図（反射時）。 画像読取装置上部の内部図。 画像読取装置の光学系断面図（反射時）。 画像読取装置の光学系断面図（透過時）。 画像読取手法のフローチャートを示す図。 画像読取装置の制御ブロック図。 透過率とトナー面積率の関係（コート紙）を示すグラフ。 透過率とトナー面積率の関係（６４ｇ紙）を示すグラフ。 透過率とトナー面積率の関係（１２８ｇ紙）を示すグラフ。 反射データを取得した結果を示す図。 透過データを取得した結果を示す図。 印字面積率を算出した結果を示す図。 ＲｉとＲｐを算出した結果を示す図。 各画素の反射データを算出した結果を示す図。 受光ＣＣＤユニットの移動図。 画像読取装置の断面図（反射時）。 オプティカルドットゲインの発生現象を説明する図。

符号の説明

１ 画像読取装置
２ 反射画像読取部
３ 透過画像読取部
４ 光源出力装置
５ 印字面積率算出部
６ 反射画像データ算出部
７ メモリ
８ 画像出力装置
９ インターフェース
１０ 制御部
１１ ホストコンピュータ
２１〜２４ 光路
３０ 光学系ユニット
３１ 反射用光源及び受光ＣＣＤユニット
３２ 透過用光源
３３ａ，３３ｂ 主走査方向の位置決め部材
３４ａ，３４ｂ 副走査方向の位置決め部材
４１ 動作ベルト（主走査方向）
４２ 反射用白色フィルム
４２ａ 白色面
４２ｂ 黒色面
４３ 回転ローラ
４４ 支持ワイヤ
４５ 支持ローラ
４６ 動作ベルト（副走査方向）
Ｔ（ｉ，ｊ） アドレス（ｉ，ｊ）の画素の透過率
Ｓ（ｉ，ｊ） アドレス（ｉ，ｊ）の画素の印字面積率
Ｒｉ 最高濃度対応反射率
Ｒｐ 最低濃度対応反射率
Ｒ（ｉ，ｊ） アドレス（ｉ，ｊ）の画素の反射率

Claims (8)

1. 原稿を透過した透過光を受光して得られた透過画像デ−タに基づいて画像形成領域が占める割合としての画像面積率を画素毎に求める画像面積率算出部、及び前記原稿に対して所定の角度で照射されて前記原稿からの反射光を受光して得られた反射画像デ−タと前記画像面積率算出部によって求められた前記画像面積率とに基づいて、前記画素毎に補正された補正反射画像デ−タを求める反射画像デ−タ算出部を備えることを特徴とする画像読取装置。
2. 前記画像面積率算出部は、前記透過画像データを構成する前記画素毎の透過率を変数とする予め定められた関数を用いて前記画像面積率を求めることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記関数は、前記透過率のうち最大透過率と最小透過率とを示す前記両画素の前記画像面積率をそれぞれ１００％、０％とに対応させて変換する前記透過率の一次関数であることを特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
4. 前記反射画像デ−タ算出部は、前記透過画像データにおいて最小透過率と最大透過率とを示すそれぞれの前記画素が有する前記反射画像デ−タとしての前記反射率を最高濃度対応反射率及び最低濃度対応反射率として定め、前記画素毎について、前記最高濃度対応反射率と前記最低濃度対応反射率とに対して当該画素が有する画像面積率とその補画像面積率とを重みとして重み付き加算することにより、前記補正反射画像デ−タを算出することを特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
5. 一つの光源と、前記原稿からの前記透過画像データを得るために前記光源からの光を透過用照射部に導く第１導波路と、前記原稿からの前記反射画像データを得るために前記光源からの光を反射用照射部に導く第２導波路と、前記透過用照射部又は前記反射用照射部のいずれかを動作させるかに応じて、前記光源の出力を設定すると共に上記第１導波路又は第２導波路のいずれかを選択する制御部とを備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像読取装置。
6. 前記制御部は、前記透過画像データ又は前記反射画像データとして、予め定められる範囲内の画像データを読み込むように制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像読取装置。
7. 前記制御部は、前記透過用照射部と前記反射用照射部を一体化して駆動制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像読取装置。
8. 前記制御部は、最初に前記反射画像データを読み込み、次に前記透過画像データを読み込むように制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像読取装置。

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