JP2006279228A

JP2006279228A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2006279228A
Application number: JP2005091808A
Authority: JP
Inventors: Fumio Nakaya; 文雄仲谷; Yuichi Ichikawa; 裕一市川
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2006-10-12
Also published as: US20060215933A1; US7643183B2

Abstract

【課題】被撮像物から質感に関する情報を読み取るとともに、その被撮像物そのものの色も良好に読み取る。
【解決手段】画像処理部５０は、拡散反射光に基づくスキャン動作を実行し、ラインセンサ１４０から反射角０°の拡散反射光に基づく画像信号（第１の画像信号）を得て、その第１の画像信号に第１の係数Ｃ_０を掛け合わせる。次に、画像処理部５０は、正反射光に基づくスキャン動作を実行し、ラインセンサ１４０から反射角４５°の正反射光に基づく画像信号（第２の画像信号）を得て、その第２の画像信号に第２の係数Ｃ_４５を掛け合わせる。そして、画像処理部５０は、第１の画像信号及び第１の係数の積と、第２の画像信号及び第２の係数の積とを足し合わせた画像信号に基づいて、最終的に出力すべき合成画像Ｐを表す画像データを生成する。これによって、被撮像物Ｏの色と質感の双方を良好に表現した画像データを得ることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、被撮像物から質感と色を読み取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やかな「光沢感」を観察者に与え、織物の表面は経糸と緯糸の織りなす独特の織り感や風合い、すなわち「凹凸感」を観察者に与える。スキャナを用いて、物体をより実物らしく、リアルに表現するためには、実物の光沢や凹凸といった質感に関する情報を読み取り、これを再現することが必要となる。物体の質感のうち、特に光沢については、従来よりこれを検知する技術が知られている（例えば特許文献１〜３参照）。
特開平６−７００９７号公報特開平５−３１３５３７号公報特開平５−３３３６４３号公報

上述のとおり、質感とは、光沢感のみを表す概念ではなく、織り感や風合いといった凹凸感をも含む概念である。上述の特許文献１〜３に記載された技術では、光沢感を読み取ることはできるものの、物体表面の凹凸に関する情報を読み取ることはできない。また、物体の見た目を忠実に再現するためには、物体の質感だけではなく、その物体の色についても正確に読み取らなければならない。

そこで、本発明は、被撮像物から質感に関する情報を読み取るとともに、その被撮像物そのものの色も良好に読み取ることを目的としている。

上述の目的を達成するために、本発明は、被撮像物に光を照射する照射手段と、前記照射手段によって光が照射された前記被撮像物からの拡散反射光を結像させる第１の結像手段と、前記照射手段によって光が照射された前記被撮像物からの正反射光を結像させる第２の結像手段と、前記第１または第２の結像手段により結像された光をそれぞれ受光し、その光に応じた画像信号を生成する撮像手段と、前記撮像手段が前記第１の結像手段により結像された光に応じて生成した第１の画像信号と、前記撮像手段が前記第２の結像手段により結像された光に応じて生成した第２の画像信号とを合成して画像データを生成する画像データ生成手段と、前記画像データ生成手段によって生成された画像データを出力する画像データ出力手段とを備えることを特徴とする撮像装置を提供する。
拡散反射光に応じた第１の画像信号は主として被撮像物の色を表した画像信号であり、正反射光に基づく第２の画像信号は主として被撮像物の質感を表した画像信号である。よって、これら第１の画像信号及び第２の画像信号を合成して得られた画像データは、被撮像物の色と、被撮像物の質感とを表現した画像データとなる。

本発明の好ましい態様においては、前記画像データ生成手段は、前記第１の画像信号と第１の係数との積、及び、前記第２の画像信号と第２の係数との積を足し合わせて画像データを生成する。この場合、前記第１の係数と前記第２の係数とはそれぞれ０以上で１以下の値であり、かつ、前記第１の係数と前記第２の係数との和が１であることが望ましい。また、表示手段を備え、前記画像データ生成手段は、前記第１の係数と前記第２の係数の複数とおりの組み合わせを用いて画像データを生成し、生成した画像データに基づく複数の画像を前記表示手段に表示させ、前記画像データ出力手段は、前記表示手段に表示された複数の画像のうち、操作者によって指定された画像を表す画像データを出力するようにしてもよい。

なお、本発明においては、前記照射手段が被撮像物に光を照射する際の入射角が略４５°であり、前記第１の結像手段は、前記被撮像物からの反射角が−５°ないし５°である拡散反射光を結像させ、前記第２の結像手段は、前記被撮像物からの反射角が３５°ないし５５°である正反射光を結像させることが望ましい。

（１）被撮像物と入射光及び反射光の関係
まず、入射光と反射光について簡単に説明しておく。図１は、被撮像物表面における光の反射状態を概念的に示した図である。一般に、入射角θ_１で被撮像物に入射した光は反射角θ_２で反射し、このとき反射角θ_２は入射角θ_１と等しくなると解される（反射の法則）。しかし実際には、入射光は反射角θ_２のみで反射するものではなく、あらゆる角度に反射していることが多い。これは、反射面を光の波長と同程度のオーダーで捉えた場合には、反射面は必ずしも平滑ではなく、多少の凹凸を有していることが多いためである。反射面に凹凸があれば当然、入射光もその凹凸に応じてさまざまな角度に反射する。ここでは、反射面を巨視的に捉えたときに、反射面から入射角とほぼ同じ角度で反射する反射のことを「正反射（Specular Reflection）」といい、この反射光のことを「正反射光」という。また、入射光の入射角によらず、反射面からあらゆる角度に反射する反射のことを「拡散反射（Diffuse Reflection）」といい、この反射光のことを「拡散反射光」という。なお、一般に表面反射光に正反射成分を多く含む物体ほど、その表面はより強い光沢を示す。つまり、物体の光沢度はその表面（反射面）の微視的な表面性状に依存し、微視的に平滑であるほど光沢度も高くなる。図１においては、正反射光を表す光路に符号Ｌ_ｓｒを付し、拡散反射光を表す光路に符号Ｌ_ｄｒを付している（図４，８，９においても同じ）。

（２）実施形態の構成
次に、本実施形態に係る画像形成装置の構成について説明する。
図２は、本実施形態に係る画像形成装置１の機能構成を示したブロック図である。画像形成装置１は、画像読取部１０と、画像形成部２０と、制御部３０と、記憶部４０と、画像処理部５０と、操作部６０と、データ入出力部７０とを備えている。制御部３０は図示せぬＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory），ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えた演算装置であり、記憶部４０に記憶された各種プログラムＰＲＧを実行することによって画像形成装置１各部の動作を制御する。記憶部４０は例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の大容量の記憶装置であり、上述のプログラムＰＲＧを記憶している。画像処理部５０は複数のＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large Scale Integration）等の画像処理回路や、画像データを一時的に記憶するイメージメモリ等を備えており、それぞれの画像処理回路によって各種の画像処理が実行される。

画像読取部１０は、例えば紙や織物などの被撮像物を読み取って画像データを生成する。画像形成部２０は、この画像データに基づいて記録用紙等の記録材にトナー像を形成する。画像処理部５０は、画像読取部１０が生成した画像信号に所定の画像処理を施して画像データを生成し、画像形成部２０に出力する。また、画像処理部５０は、必要に応じて、データ入出力部７０や、操作部６０に画像データを出力する場合もある。操作部６０は例えばタッチパネル式のディスプレイや各種のボタン等を備えており、画像処理部５０によって出力されてくる画像データに基づいて画像を表示したり、操作者による入力指示を受け付けたりする。操作者による入力指示は制御部３０へと供給される。データ入出力部７０は外部装置とデータをやりとりするためのインターフェース装置である。

次に、図３は、画像形成装置１の装置構成を示した図である。
まず、画像読取部１０の構成を説明する。画像読取部１０は、フルレートキャリッジ１１０と、ハーフレートキャリッジ１２０と、結像レンズ１３０と、ラインセンサ１４０と、プラテンガラス１５０と、プラテンカバー１６０とを備える。

図４は、上記のフルレートキャリッジ１１０の構成を詳細に示した図である。フルレートキャリッジ１１０は、光源１１１と、ミラー１１３，１１４，１１５と、回動リフレクタ１１６とを備える。光源１１１は、分光エネルギー分布が可視光領域の全体に渡る単一の光源であり、例えばタングステンハロゲンランプやキセノンアークランプである。光源１１１は被撮像物Ｏに対して約４５°の入射角で光を照射する。ミラー１１３，１１４，１１５は被撮像物Ｏからの反射光を反射し、この光をハーフレートキャリッジ１２０へと導く。ミラー１１３は被撮像物Ｏからの反射角が約０°となる反射光が入射されるように位置調整されており、ミラー１１４は被撮像物Ｏからの反射角が約４５°となる反射光が入射されるように位置調整されている。

このように、ミラー１１３に入射するのは約０°，より詳細には０±５°（−５°から＋５°）の反射光である。この角度で反射する反射光には正反射光は含まれず、拡散反射光のみとなっている。そのため、ミラー１１３に反射される光路Ｌ_ｄｒからは、被撮像物Ｏからの反射光の拡散反射成分を読み取ることができる。拡散反射成分は主として被撮像物の色を表している。これに対し、ミラー１１４に入射するのは約４５°，より詳細には４５±１０°（３５°から５５°）の反射光である。この角度で反射する反射光は、そのほとんどが正反射光である。そのため、ミラー１１４に反射される光路Ｌ_ｓｒからは、被撮像物Ｏからの反射光の正反射成分を読み取ることができる。正反射成分は主として被撮像物の質感を表している。

なお、ミラー１１４の最適な位置は、読み取るべき被撮像物Ｏの材質等により異なるものである。被撮像物Ｏが主として光沢度の低い物体であれば、ミラー１１４に入射する反射角はちょうど４５°となるのが望ましく、被撮像物Ｏが主として光沢度の高い物体であれば、ミラー１１４に入射する反射角は４５°から若干ずれるのが望ましい。これは、光沢度を決定づける反射光は、その強度分布が光沢度に応じて異なることによる。

ここで、図５は、さまざまな被撮像物に光を照射した場合の反射光の強度分布をモデル的に示したグラフである。同図に示されたグラフは、いずれも横軸が反射角の入射角に対するずれを示しており、縦軸が受光強度を示している。図５（ａ）は、例えば研磨された金属表面のような非常に光沢度の高い被撮像物の反射光分布であり、図５（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、例えばきめが細かく光沢のある織物および光沢のほとんどない和紙を被撮像物とした場合の反射光分布である。すなわち図５（ｃ）は、光沢度の低い場合の反射光分布であり、図５（ｂ）は図５（ａ）と図５（ｃ）の中間くらいの光沢度の場合の反射光分布である。これらの図に示されているように、一般に、光沢度の高い物体の反射光分布はピークが急峻となり、正反射となる角度以外の角度にはほとんど光が反射しない。これに対して、光沢度の低い物体の反射光分布は比較的なだらかなピーク形状となり、正反射となる角度以外にもある程度の光が反射する。

ミラー１１４は正反射光を反射させるためのものであるから、このミラー１１４に入射する反射角は、ちょうど正反射となる４５°であればよいはずである。しかしながら、図５（ａ）にも示したように、光沢度の高い物体からの表面反射光は高強度であり、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサのダイナミックレンジ、すなわちラインセンサ１４０の読み取り限界を超える入力となるおそれがある。このような場合には反射光強度の正確な測定ができなくなるので、主として高光沢の被撮像物を読み取る場合には、ミラー１１４に入射する反射角は正反射となる４５°を避ける必要がある。具体的には、被撮像物が図５（ｂ）のような光沢を示す場合には、ミラー１１４に入射する反射角は４５°から３〜１０°前後ずらすのが望ましい。

これに対して、主として被撮像物が図５（ａ）のような高い光沢を示す場合には、あまり角度をずらすと表面反射光を測定することができなくなるので、ミラー１１４に入射する反射角は４５°から１，２°程度ずらすのが望ましい。また、読み取る物体を特に限定せず、汎用的な用途で用いる場合には、なるべく多くの物体を被撮像物として利用可能とすべく、ミラー１１４に入射する反射角を適当（例えば２〜３°程度）に設定する。この場合において、ラインセンサ１４０としてよりダイナミックレンジの大きい撮像手段を用いたり、ラインセンサ１４０の露光時間を少なくするとさらに望ましい。なお、上述のように、ミラー１１４に入射する反射角は厳密には４５°とならない場合もあるが、説明の便宜上、ここではミラー１１４に入射する反射角のことを４５°であるとする。

再び図４に戻り、回動リフレクタ１１６は、片面は光を反射するミラー１１６ｍであり、もう一方の面は光を吸収する光トラップ１１６ｔである。光トラップ１１６ｔは例えば黒色で多孔質の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。この回動リフレクタ１１６は、図中の実線で示した位置と、図中点線（１１６’）で示した位置との間で、図示せぬ駆動部によって１１６ａを軸として回動可能となっている。回動リフレクタ１１６は、図中実線の位置にあるときには、ミラー１１３からの光を反射してハーフレートキャリッジ１２０へと導く一方、ミラー１１５からの光は吸収する。また、回動リフレクタ１１６は、図中点線の位置にあるときは、ミラー１１４，１１５からの光をハーフレートキャリッジ１２０へと導く一方、ミラー１１３に向かう光を吸収する。なお、回動リフレクタ１１６に反射された光は、ミラー１１５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撮像手段（ラインセンサ１４０）で受光することが可能となる。

フルレートキャリッジ１１０の構成は以上の通りである。このフルレートキャリッジ１１０は図示せぬ駆動部によって駆動され、図３中の矢印Ｃ方向に速度ｖで移動されながら被撮像物Ｏの読み取りを行う。以下では、この動作のことを「スキャン動作」と呼ぶ。特に、回動リフレクタ１１６を図４中の実線で示した位置に移動させ、被撮像物Ｏからの拡散反射光で読みとりを行うスキャン動作を、「拡散反射光に基づくスキャン動作」という。また、回動リフレクタ１１６を図４中の点線で示した位置に移動させ、被撮像物Ｏからの正反射光で読みとりを行うスキャン動作を、「正反射光に基づくスキャン動作」という。

続いて再び図３を参照し、画像読取部１０のその他の各部について説明する。
ハーフレートキャリッジ１２０はミラー１２１および１２２を備え、フルレートキャリッジ１１０からの光を結像レンズ１３０へと導く。また、ハーフレートキャリッジ１２０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１１０の半分の速度（すなわちｖ／２）でフルレートキャリッジ１１０と同じ方向へと移動される。

結像レンズ１３０は例えばｆθレンズ等を備えた結像手段である。結像レンズ１３０はミラー１２２とラインセンサ１４０とを結ぶ光路上に設けられており、被撮像物Ｏからの光をラインセンサ１４０の位置で結像させる。この結像レンズ１３０は単一のレンズにより構成されるものに限定されず、種々の部材を含み得る。本実施形態においては、反射光の光路上に存在するミラーやレンズ等を総称して「結像手段」という。ミラー１１３，回動リフレクタ１１６，ハーフレートキャリッジ１２０および結像レンズ１３０によって拡散反射光を結像させる結像手段が構成されており、ミラー１１４，１１５，回動リフレクタ１１６，ハーフレートキャリッジ１２０および結像レンズ１３０によって正反射光を結像させる結像手段が構成されている。

ラインセンサ１４０は結像された光の強度に応じた画像信号を生成して出力する。ラインセンサ１４０は異なる波長の光を同時に受光可能な撮像手段であり、例えばオンチップカラーフィルタを備えた複数ラインのＣＣＤイメージセンサ（撮像素子列）である。このＣＣＤイメージセンサは、各ラインが異なる分光感度で被撮像物Ｏを撮像する。本実施形態においては、Ｂ（ブルー），ＢＧ（ブルーグリーン），Ｇ（グリーン），Ｒ（レッド）の４色にて撮像可能なイメージセンサが用いられる。本実施形態のラインセンサ１４０は、この４色の画像信号を各色８ビットで出力する。

プラテンガラス１５０は透明で平坦なガラス板であり、読み取るべき被撮像物Ｏが載置される。プラテンガラス１５０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１５０表面での反射が低減されるようになっている。プラテンカバー１６０はプラテンガラス１５０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１５０上に載置された被撮像物Ｏの読み取りを容易にする。

以上の構成のもと、画像読取部１０においては、プラテンガラス１５０上に載置された被撮像物Ｏに光源１１１が光を照射し、この反射光がラインセンサ１４０で読み取られる。ラインセンサ１４０は読み取った反射光に基づき、Ｂ，ＢＧ，Ｇ，Ｒの４色の画像信号を後述する画像処理部５０に供給する。画像処理部５０は画像信号に基づいて画像データを生成し、出力する。

（３）画像データの生成方法
画像読取部１０は、被撮像物Ｏからの拡散反射光に基づくスキャン動作と、被撮像物Ｏからの正反射光に基づくスキャン動作との２回のスキャン動作を実行し、それぞれのスキャン動作で得た画像信号を合成して画像データを生成する。このようにして得られた画像データは、被撮像物Ｏの色と質感の双方を表現したものである。以下、その理由について説明する。

図６は、ビロードのような被撮像物Ｏからの拡散反射光（反射角０°）で得られた撮像画像Ｐ_０と、正反射光（反射角４５°）で得られた撮像画像Ｐ_４５と、これらを合成して得た合成画像Ｐの一例を示している。ビロードは、微視的に見ると表面に微少な凹凸がある一方、全体として光沢感がある織物である。前者の拡散反射光によって得られた撮像画像Ｐ_０は、図示の通り、被撮像物Ｏの色を良好に表した画像であるが、表面の凹凸感ないし光沢感に乏しい画像である。一方、後者の正反射光によって得られた撮像画像Ｐ_４５は、図示の通り、凹凸感ないし光沢感が非常に明瞭に現れた画像であるが、光沢部分の色が失われて白色になっている。なお、この図６及び後述する図７のカラー画像を別途提出する。

そこで、画像処理部５０は、これらの拡散反射光に応じてラインセンサ１４０が生成した画像信号と、正反射光に応じてラインセンサ１４０が生成した画像信号とのそれぞれの特徴に鑑み、これらを合成することで、被撮像物Ｏの色と質感の双方を良好に表現した画像データを生成する。具体的には、画像処理部５０は、拡散反射光に基づくスキャン動作を実行し、ラインセンサ１４０から反射角０°の拡散反射光に基づく画像信号（第１の画像信号）を得て、その第１の画像信号に第１の係数Ｃ_０を掛け合わせる。次に、画像処理部５０は、正反射光に基づくスキャン動作を実行し、ラインセンサ１４０から反射角４５°の正反射光に基づく画像信号（第２の画像信号）を得て、その第２の画像信号に第２の係数Ｃ_４５を掛け合わせる。そして、画像処理部５０は、第１の画像信号及び第１の係数の積と、第２の画像信号及び第２の係数の積とを足し合わせた画像信号に基づいて、最終的に出力すべき合成画像Ｐを表す画像データを生成する。このとき、第１の係数Ｃ_０＋第２の係数Ｃ_４５＝１（ただし、０≦Ｃ_０≦１，０≦Ｃ_４５≦１）とする。つまり、第１の画像信号が表す「色」に対する重み付け（＝係数Ｃ_０）と、第２の画像信号が表す「質感」に対する重み付け（＝係数Ｃ_４５）との和を「１」になるようにしておけば、色と質感の両者をバランスよく再現することができる。なお、被撮像物Ｏからの拡散反射光に基づくスキャン動作と、被撮像物Ｏからの正反射光に基づくスキャン動作とは、どちらを先に実行してもよい。

これら第１の係数Ｃ_０と第２の係数Ｃ_４５の具体的な値は、例えば第１の係数Ｃ_０＝第２の係数Ｃ_４５＝０．５というように適当な値を予め決めておいてもよいが、次のようにして操作者がその都度適切な値を決定するようにしてもよい。
図７は、第１の係数Ｃ_０と第２の係数Ｃ_４５との複数とおりの組み合わせを用いて生成した画像の例である。なお、図７においては、０≦Ｃ_０≦１，０≦Ｃ_４５≦１である。例えば図７の最上段の最も右側の画像は、Ｃ_０＝１，Ｃ_４５＝１であり、上から３段目の右から２番目の画像は、Ｃ_０＝０．７５，Ｃ_４５＝０．５といった具合である。この図７を見ると理解できるように、第１の係数Ｃ_０が１に近づき第２の係数Ｃ_４５が０に近づくほど、より正確な色を表現する一方、質感の乏しい画像となる。これに対し、第２の係数Ｃ_４５が１に近づき第１の係数Ｃ_０が０に近づくほど、質感が明瞭になる一方、画像の一部の色が失われてしまう。そこで、画像処理部５０は、これらの複数の画像データを操作部６０に供給して、ディスプレイに図７に示すような画像を一覧表示させる。操作者はこれらの複数の画像の中から、自身の目で観察した被撮像物Ｏに最も近い質感と色をバランスよく再現していると思われる画像を指でタッチする。画像処理部５０は、このようにして操作者によって指定された画像を表す画像データを画像形成部２０に供給する。そして、画像形成部２０はこの画像データに基づいて記録用紙に画像を形成する。

次に、図３を参照しながら、画像形成部２０の構成を説明する。図３に示すように、画像形成部２０は、画像形成ユニット２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄと、中間転写ベルト２２０と、一次転写ロール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃ，２３０ｄと、二次転写ロール２４０と、バックアップロール２５０と、給紙機構２６０と、定着機構２７０とを備えている。中間転写ベルト２２０は、図示せぬ駆動手段によって図中の矢印Ｂ方向に移動される無端のベルト部材である。一次転写ロール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃ，２３０ｄは、中間転写ベルト２２０を介して、画像形成ユニット２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄの感光体ドラムの側に付勢されている。これら感光体ドラムにはトナー像が形成され、そのトナー像は中間転写ベルト２２０に転写される。二次転写ロール２４０およびバックアップロール２５０は、中間転写ベルト２２０が記録用紙Ｐと対向する位置において相互に付勢されており、中間転写ベルト２２０から記録用紙Ｐにトナー像を転写させる。給紙機構２６０は種々の記録用紙Ｐを収容した用紙トレイ２６１ａおよび２６１ｂを備え、画像形成時にこの記録用紙Ｐを供給する。定着機構２７０は記録用紙Ｐを加熱および加圧するためのロール部材を備えており、記録用紙Ｐ表面に転写されたトナー像を熱と圧力とで定着させる。このようにして、画像形成部２０は各色トナーを用いて記録用紙Ｐに画像を形成する。上記のような構成のもと、画像形成部２０は画像処理部５０によって供給される画像データに基づいて記録用紙に画像を形成する。

以上述べた実施形態によれば、画像形成装置１は、被撮像物Ｏからの拡散反射光によって得られた第１の画像信号と、被撮像物Ｏからの正反射光によって得られた第２の画像信号とを合成して画像データを生成する。拡散反射光によって得られる第１の画像信号は被撮像物の色情報を検知するための画像信号であり、正反射光によって得られる第２の画像信号は被撮像物の質感を検知するための画像信号であるから、これら第１の画像信号及び第２の画像信号を合成して得られた画像データは、被撮像物の色と、被撮像物の質感とを表現し得る画像データとなる。これにより、被撮像物Ｏから色と質感をより正確に読み取ることができる。

（４）変形例
上記の実施形態は次のような変形が可能である。
フルレートキャリッジは、種々の構成を採り得る。例えば、ミラー等の結像手段については種々の構成が考えられる。図８および図９にその例を示す。
図８のフルレートキャリッジ３１０は、液晶シャッタを設けた例である。同図において、フルレートキャリッジ３１０は、光源３１１と、ミラー３１３，３１４，３１５，３１６と、ハーフミラー３１７と、液晶シャッタ３１８とを備えている。液晶シャッタ３１８とは、電圧を印加されることにより内部を進行する光の透過率を異ならせることのできる装置であり、ここでは拡散反射光Ｌ_ｄｒの進行する領域３１８ａと正反射光Ｌ_ｓｒの進行する領域３１８ｂの透過率をそれぞれ独立に変化させることが可能となっている。また、ハーフミラー３１７は、ミラー３１４からの拡散反射光Ｌ_ｄｒを反射させる一方、ミラー３１６からの正反射光Ｌ_ｓｒを透過させる。フルレートキャリッジ３１０を用いて拡散反射光Ｌ_ｄｒを読み取る場合には、領域３１８ａの透過率を１００％近くまで上昇させる一方、領域３１８ｂの透過率を０％近くまで減少させる。また、フルレートキャリッジ３１０を用いて正反射光Ｌ_ｓｒを読み取る場合には、領域３１８ａの透過率を０％近くまで減少させる一方、領域３１８ｂの透過率を１００％近くまで上昇させる。このような構成を用いても、フルレートキャリッジにより正反射光Ｌ_ｓｒと拡散反射光Ｌ_ｄｒの双方を読み取ることができる。

また、図９のフルレートキャリッジ４１０は、プリズムミラーを設けた例である。同図において、フルレートキャリッジ４１０は、光源４１１と、プリズムミラー４１３と、回動光トラップ４１４とを備えている。プリズムミラー４１３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４１３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ＣＦはハーフミラーを形成しており、面ＤＥの図中４１３ｔに相当する部分には光トラップ１１６ｔと同様の反射防止層が設けられている。回動光トラップ４１４は、その両面に光トラップ１１６ｔと同様の反射防止層が設けられており、図示せぬ駆動手段によって４１４ａを軸として回動される。回動光トラップ４１４は、プリズムミラー４１３の面ＥＦに沿う位置にあるときには被撮像物Ｏからの拡散反射光Ｌ_ｄｒを吸収し、プリズムミラー４１３の面ＤＥに沿う位置にあるときには被撮像物Ｏからの正反射光Ｌ_ｓｒを吸収する。このような構成を用いても、フルレートキャリッジにより正反射光Ｌ_ｓｒと拡散反射光Ｌ_ｄｒの双方を読み取ることができる。
もちろん、上述の例の他にも、反射光の反射の回数を増やすことなどによりさまざまな変形を適用可能である。

なお、上述のいずれの場合においても、正反射光Ｌ_ｓｒと拡散反射光Ｌ_ｄｒの被撮像物から撮像手段に至るまでの距離、すなわち光路長は、互いに等しくなることが望ましい。このようにすれば、スキャン動作の度に焦点距離の調節等を行う必要がなく、処理効率を高めることができる。さらに、正反射光Ｌ_ｓｒと拡散反射光Ｌ_ｄｒのミラーによる反射の回数はともに奇数か、あるいはともに偶数となることが望ましい。このようにすれば、それぞれの反射光が結像したときに像方向を一致させることができる。

続いて、ラインセンサの変形例を説明する。上述の実施形態においては、ラインセンサ１４０はオンチップカラーフィルタを備えた複数ラインのＣＣＤイメージセンサであると説明したが、本発明はもちろん、このような構成に限定されない。例えば、撮像手段が１ラインのイメージセンサであって、スライド式または回転式のカラーフィルタを備える構成であってもよい。このような構成とすれば、ラインセンサをより安価に構成することができるが、読み取る色数を増加させると、そのぶん読み取り動作を行う回数も増加する欠点を有する。

また、ラインセンサが読み取る色数についても４色に限定されず、５色以上であってもよい。色数が多いほど分光反射率を精度良く推定することが可能となるが、生成される画像信号のデータ量や画像処理時間を考慮すれば、４〜６色程度が適当である。

また、上述の実施形態においては、４つの画像形成ユニットを備えたタンデム方式の画像形成部を例に挙げて説明したが、ロータリー方式の画像形成部であってもよい。また、中間転写ベルトに代えて用紙搬送ベルトを備え、中間転写体（中間転写ベルト）への転写を行わずに感光体ドラムから記録用紙に直接転写を行ってもよい。

なお、上述の実施形態においては、本発明を画像形成装置に適用した場合で説明したが、このような態様に限定されない。例えば、本実施形態の画像読取部に相当する構成を備えた撮像装置（スキャナ）によれば、上述の光沢情報やテクスチャ情報を特定できる画像信号を出力することが可能となるから、画像形成部を備えていなくとも一定の効果を奏することができる。すなわち、本発明はこのような撮像装置としても特定される。

また、実施形態では、第１の係数Ｃ_０と第２の係数Ｃ_４５との複数とおりの組み合わせを用いて生成した画像を操作部６０のディスプレイに表示する例を説明したが、これに限らず、画像形成装置１にネットワーク接続されたパーソナルコンピュータにこれらを表示し、操作者はこのパーソナルコンピュータを用いて所望の画像を指定するようにしてもよい。

被撮像物からの光の反射状態を概念的に示した図である。本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成を機能的に示したブロック図である。同画像形成装置の装置構成を示した図である。同実施形態に係る画像形成装置のフルレートキャリッジの構成を示した図である。さまざまな被撮像物に光を照射した場合の反射光の強度分布をモデル的に示したグラフである。被撮像物からの拡散反射光によって得られる撮像画像と、被撮像物からの正反射光によって得られる撮像画像と、それらの合成画像の一例を示す図である。第１の係数Ｃ_０と第２の係数Ｃ_４５との複数とおりの組み合わせを用いて生成した画像を一覧を示す図である。フルレートキャリッジの変形例を示した図である。フルレートキャリッジの変形例を示した図である。

符号の説明

１…画像形成装置、１０…画像読取部、１１０…フルレートキャリッジ、１２０…ハーフレートキャリッジ、１３０…結像レンズ、１４０…ラインセンサ、１５０…プラテンガラス、１６０…プラテンカバー、２０…画像形成部、２６０…給紙機構、２７０…定着機構、３０…制御部、４０…記憶部、５０…画像処理部、６０…操作部、７０…データ入出力部。

Claims

被撮像物に光を照射する照射手段と、
前記照射手段によって光が照射された前記被撮像物からの拡散反射光を結像させる第１の結像手段と、
前記照射手段によって光が照射された前記被撮像物からの正反射光を結像させる第２の結像手段と、
前記第１または第２の結像手段により結像された光をそれぞれ受光し、その光に応じた画像信号を生成する撮像手段と、
前記撮像手段が前記第１の結像手段により結像された光に応じて生成した第１の画像信号と、前記撮像手段が前記第２の結像手段により結像された光に応じて生成した第２の画像信号とを合成して画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記画像データ生成手段によって生成された画像データを出力する画像データ出力手段と
を備えることを特徴とする撮像装置。
前記画像データ生成手段は、
前記第１の画像信号と第１の係数との積、及び、前記第２の画像信号と第２の係数との積を足し合わせて画像データを生成することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記第１の係数と前記第２の係数とはそれぞれ０以上で１以下の値であり、かつ、前記第１の係数と前記第２の係数との和が１であることを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
表示手段を備え、
前記画像データ生成手段は、前記第１の係数と前記第２の係数の複数とおりの組み合わせを用いて画像データを生成し、生成した画像データに基づく複数の画像を前記表示手段に表示させ、
前記画像データ出力手段は、前記表示手段に表示された複数の画像のうち、操作者によって指定された画像を表す画像データを出力することを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
前記照射手段が被撮像物に光を照射する際の入射角が略４５°であり、
前記第１の結像手段は、前記被撮像物からの反射角が−５°ないし５°である拡散反射光を結像させ、
前記第２の結像手段は、前記被撮像物からの反射角が３５°ないし５５°である正反射光を結像させることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。