JP2007306153A - 画像読取装置、画像形成装置および画像読取方法 - Google Patents

画像読取装置、画像形成装置および画像読取方法 Download PDF

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Abstract

【課題】スキャナ等の画像読取装置において、多色での読み取りを従来とは異なる仕組みで実現する。
【解決手段】画像読取装置10は、原稿Oに光を照射するフルレートキャリッジ13と、原稿Oからの反射光を結像する結像レンズ部15と、反射光を選択的に透過させるフィルタ部17と、レッド、グリーンおよびブルーの3色で反射光を感知するセンサ181、182および183を有する撮像部18とを備える。フィルタ部17は2種類のフィルタを切替可能に有しており、反射光にいずれかのフィルタを透過させる。これらのフィルタは、レッド、グリーンおよびブルーの光の一部をそれぞれ透過させるとともに、透過させる波長域が互いに異なるように構成されている。このような画像読取装置10を用いて、フィルタ部17のフィルタを切り替えながら原稿Oのスキャン動作を2回実行することによって、6色の色成分に対応する画像データを生成することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、画像読取装置、画像形成装置および画像読取方法に関する。
カラー複写機等の画像形成装置において、従来よりも多くの色材(トナー、インク等)を用いて画像を形成する技術が普及しつつある。色材の色数を増やすと、色再現域を拡張することができ、より本来の画像に忠実な色再現を行うことが可能となる。また、原稿の読み取りに際しては、従来、ラインセンサ等によりレッド、グリーンおよびブルーの3色の波長域で撮像し、この3色の色成分からなる画像データを生成する構成が一般的であったが、色材の多色化に伴い、より多色での読み取りが求められている。
被撮像物を4色以上の色で撮像する技術自体は、従来よりさまざまなものが知られている。例えば、特許文献1および2に記載されているような、複数のカラーフィルタを切り替えながら複数回の撮像を行う構成が代表的である。
特開昭61−84150号公報 特開平5−110767号公報
しかし、特許文献1および2に記載された技術を用いて多色での読み取りを実現しようとした場合、読み取るべき色数と同じ回数の撮像が必要となる。そのため、これをカラー複写機等のスキャナ部分に適用した場合、原稿の読み取りに長時間を要するだけでなく、装置の大型化も免れることができない。
また、読み取るべき色数と同数のラインセンサを設けることにより、多色での読み取りを実現する方法も考えられる。しかしながら、このように多数のラインセンサを設けた場合、各々のラインセンサ上に、多色に対応する所望の波長範囲のみに限定して光を透過させるためのオンチップカラーフィルタを形成することが必要になるが、その色材を調製することが困難であるという問題がある。また、センサの構造が複雑になり、かつ、画像信号を処理するための回路の規模も大きくなるので高コストになるという問題もある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、スキャナ等の画像読取装置において、多色での読み取りを従来とは異なる仕組みで実現する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、原稿に白色光を照射する照射手段(ランプ)と、前記照射手段により照射された光のうち前記原稿において反射した反射光を所定の位置に結像させる結像手段(結像レンズ部)と、前記結像手段により前記位置に結像される反射光の一部を選択的に透過させる透過手段(フィルタ部)と、前記透過手段により透過され、前記結像手段により前記位置に結像された反射光を複数の異なる色成分に対応する複数の特定波長域で感知し、その受光量を表す画像データを各色成分について生成する受光手段(撮像部および出力部)とを備え、前記透過手段は、前記複数の特定波長域の一部をそれぞれ含む複数の波長域の光を透過させる第1のフィルタ(第1フィルタ)と、前記複数の特定波長域のいずれかに含まれ、かつ、前記第1のフィルタが透過させる波長域と異なる波長域の光を透過させる第2のフィルタ(第2フィルタ)と、前記第1または第2のフィルタのいずれかに前記反射光を透過させるフィルタ切替手段(フィルタ切替機構)とを有し、前記受光手段は、前記第1のフィルタを透過した反射光と、前記第2のフィルタを透過した反射光とを感知し、それぞれの光に応じた画像データを生成する画像読取装置を提供する。
また、本発明に係る画像読取装置において、前記複数の特定波長域に対応する複数の色成分が、レッド、グリーンおよびブルーであり、前記第1のフィルタが、レッド、グリーンおよびブルーに対応する特定波長域の一部の波長域(R1、G1およびB1)の光をそれぞれ透過させ、前記第2のフィルタが、レッド、グリーンおよびブルーに対応する特定波長域の一部の波長域の光であって、前記第1のフィルタが透過させる波長域と異なる波長域(R2、G2およびB2)の光をそれぞれ透過させる構成であると、より望ましい。
また、本発明に係る画像読取装置において、前記第1および第2のフィルタは、それぞれの光路長が等しいものを用いるのが好適である。より具体的には、同一の基材からなり、かつ、前記反射光の進行方向の厚みが同一であると、さらに望ましい。このようなフィルタは、例えば、低分散のガラス基材を用いた干渉フィルタにより実現可能である。
また、本発明に係る画像読取装置において、前記受光手段は、前記反射光を主走査方向について感知するラインセンサを備え、前記フィルタ切替手段は、前記第1および第2のフィルタを主走査方向に対して垂直の方向に移動させることにより前記反射光を透過させるフィルタを切り替える構成であると望ましい。このようにすれば、簡単かつ小型な構成で第1および第2のフィルタを移動させることができる。
また、本発明に係る画像読取装置は、例えば、原稿を一般的なレッド、グリーンおよびブルーの3色で読み取って3色の色成分からなる画像データを出力する「ノーマルモード」と、原稿をより多くの色(例えば6色)で読み取って4色以上の色成分からなる画像データを出力する「高色再現モード」のいずれかで動作可能な構成としてもよい。具体的には、上述の画像読取装置において、前記透過手段に前記反射光のほぼ全てを透過する第3のフィルタをさらに備え、前記フィルタ切替手段を、前記第1、第2または第3のフィルタのいずれかに前記反射光を透過させるような構成とすればよい。なお、この場合においても、第1、第2および第3のフィルタの光路長が等しいことが望ましい。
また、本発明は、上述の画像読取装置と、前記受光手段により生成された画像データに基づいて、前記原稿を表す画像を用紙等のシート状物に形成する画像形成手段とを備える画像形成装置としても特定される。
また、本発明は、光を複数の異なる色成分に対応する複数の特定波長域で感知し、その受光量を表す画像データを各色成分について生成する受光手段を備える画像読取装置を用いた画像読取方法であって、原稿に白色光を照射し、当該照射された光のうち前記原稿において反射した反射光を前記受光手段が設けられた位置に結像させるとともに、当該反射光のうち、前記複数の特定波長域の一部をそれぞれ含む複数の波長域の光を透過させて、それぞれの光に対応する画像データを生成する第1のステップと、前記原稿に白色光を照射し、当該照射された光のうち前記原稿において反射した反射光を前記受光手段が設けられた位置に結像させるとともに、当該反射光のうち、前記複数の特定波長域の一部をそれぞれ含む複数の波長域であって、かつ、前記第1のステップにおいて透過される波長域と異なる複数の波長域の光を透過させて、それぞれの光に対応する画像データを生成する第2のステップとを有する画像読取方法としても特定される。
以上のように、本発明によれば、画像読取装置において、多色での読み取りを従来とは異なる仕組みで実現することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下で参照する図面においては、本発明の内容を容易に理解せしめるために、構成要素の一部を単純化したり、強調して示す場合がある。そのため、寸法等の比例関係が実物と大きく異なるものもある。
[実施形態の構成]
図1は、本発明の一実施形態である画像読取装置10の構成を示す図である。なお、以下の説明においては、同図において矢印X、YおよびZで示す直交座標を定義し、これらの座標軸に平行な方向を、それぞれ「X方向」、「Y方向」および「Z方向」という。なお、同図においてX方向とは、紙面に垂直な方向のことである。
本実施形態の画像読取装置10は、カラー複写機等の画像形成装置のスキャナとして好適に用いられるものである。画像読取装置10は、図1に示すように、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、結像レンズ部15と、赤外カットフィルタ16と、フィルタ部17と、撮像部18と、出力部19とを備える。なお、図1において、一点鎖線で示す矢印は光(照射光および反射光)の進行する経路を表している。
プラテンガラス11は、読み取るべき原稿Oを載置するための透明なガラス板であり、その表面が水平となるように設置されている。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Oの読み取りを容易にする。
フルレートキャリッジ13は、ランプ131と、リフレクタ132と、ミラー133とを備える。なお、これらの各部材は、X方向についてプラテンガラス11と同程度の幅(奥行き)を有する。ランプ131は、原稿Oおよびリフレクタ132に対して光を照射する光源である。このランプ131としては、タングステンハロゲンランプや蛍光ランプ等の白色光を照射する光源を用いるのが望ましい。なお、ここにおいて「白色光」とは、照射エネルギーの分光分布が可視領域のほぼ全域に渡る光を意味する。リフレクタ132は平面状あるいは放物線状の集光面を有する反射板であり、ランプ131により照射される照射光を原稿O上の読み取るべき領域に偏向させる。このリフレクタ132を設けることにより、原稿Oの読み取るべき領域には十分な光量で照射光が照射される。ミラー133はランプ131より照射された光のうちの原稿Oにおいて反射した反射光をさらに反射させ、ハーフレートキャリッジ14へと導く。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からの反射光をさらに反射させて結像レンズ部15へと導く。なお、これらの各部材は、X方向についてプラテンガラス11と同程度の幅(奥行き)を有する。
フルレートキャリッジ13およびハーフレートキャリッジ14は、図示せぬ駆動手段によりY方向に移動される。すなわち、Y方向は本実施形態における副走査方向に相当するものである。フルレートキャリッジ13は所定の速度でY方向に移動され、ハーフレートキャリッジ14はフルレートキャリッジ13の移動速度の約半分の速度でY方向に移動される。
結像レンズ部15は1または複数のレンズを備え、ミラー142からの反射光を撮像部18の位置で結像させる。赤外カットフィルタ16は撮像部18に結像される反射光から読み取りに有害な成分であるレッドの長波長域成分および近赤外光成分(700nm〜)を反射あるいは吸収する。赤外カットフィルタの分光透過特性は、例えば図2のようになっている。
フィルタ部17は複数のフィルタを備え、結像レンズ部15から出射される反射光にいずれかのフィルタを適用する。撮像部18はX方向に延在するセンサ181、182および183を備え、結像レンズ部15により結像される反射光を受光して分光光の光量に応じた画像信号を生成する。すなわち、X方向は本実施形態における主走査方向に相当するものである。センサ181、182および183は、それぞれ、CCD(Charge Coupled Device)等の受光素子(撮像素子)をX方向に複数配置してなるラインセンサであり、各々がブルー(B)、グリーン(G)およびレッド(R)の色成分に対応する波長域の光を透過させるオンチップカラーフィルタを備えている。具体的には、本実施形態のセンサ181、182および183は、それぞれ、主として400〜500(nm)、500〜580(nm)および575〜700(nm)近傍の波長域の反射光を感知し、B、GおよびRの色成分を表すアナログの画像信号を生成して出力する。なお、センサ181、182および183の分光感度特性は、図3のようになっている。
次に、フィルタ部17の構成を図4を参照しながら説明する。フィルタ部17は、第1フィルタ171と、第2フィルタ172と、第3フィルタ173と、フィルタ切替機構174とを備える。第1フィルタ171および第2フィルタ172は干渉フィルタであり、所定の波長域の光を選択的に透過するように設計されている。干渉フィルタとは、ガラス等の基材に屈折率の異なる誘電体の薄膜を複数積層してなるものであり、薄膜の材質や膜厚を適切に選択することで、任意の波長域の光を選択的に透過させることが可能となっている。薄膜の材質としては、例えば二酸化チタン(TiO)や二酸化シリコン(SiO)がある。
図5および図6は、それぞれ、第1フィルタ171および第2フィルタ172の分光透過率を示すグラフである。図5に示すように、第1フィルタ171は、およそ400〜460(nm)および540〜630(nm)の光を選択的に透過させる。また、図6に示すように、第2フィルタ172は、およそ460〜540(nm)および630〜(nm)の光を選択的に透過させる。
これらの図からわかるように、第1フィルタ171および第2フィルタ172は、いずれも、B、GおよびRに対応する波長域の光の一部を透過するようになっている。そこで、以下では、第1フィルタ171が透過する400〜460(nm)、540〜580(nm)および575〜630(nm)の波長域を、それぞれ「B1」「G1」および「R1」といい、第2フィルタ172が透過する460〜500(nm)、500〜540(nm)および630〜700(nm)の波長域を、それぞれ「B2」「G2」および「R2」という(図7参照)。
再び図4を参照し、フィルタ部17のその他の部分の構成を説明する。第3フィルタ173は、第1フィルタ171および第2フィルタ172の基材と同様の材質のガラス板である。第3フィルタ173は、第1フィルタ171および第2フィルタ172と異なり、可視光のほぼ全てを透過する。つまり、第3フィルタ173は、フィルタというよりもむしろ、単に光を透過させるだけの媒質に過ぎないが、説明の便宜上フィルタと呼ぶこととする。フィルタ切替機構174は第1フィルタ171、第2フィルタ172および第3フィルタ173の両端を把持し、これらをZ方向に上下動させる。
なお、第1フィルタ171、第2フィルタ172および第3フィルタ173のそれぞれは、光路長、すなわちフィルタを構成する媒質とその屈折率の積が等しくなることが望ましい。このようにすると、各フィルタを透過した反射光の結像位置が同一となり、フォーカスの調整等が不要となるからである。加えて、第1フィルタ171、第2フィルタ172および第3フィルタ173のそれぞれの基材を同一の材料とし、それぞれの厚さがほぼ同一となると、より好適である。これは、それぞれのフィルタの厚さが大きく異なると、軸上色収差が顕著となるからである。
図1の画像読取装置10の説明に戻る。出力部19は、撮像部18より出力されたアナログ信号(画像信号)に各種処理を実行し、これをデジタルデータである画像データとして出力する。具体的には、出力部19は各色の画像信号にAD変換やシェーディング補正等を実行し、各色の画像データを所定の形式(点順次または面順次)で後段の装置に出力する。
[動作]
以上の構成のもと、画像読取装置10は、フルレートキャリッジ13(およびハーフレートキャリッジ14)を副走査方向に移動させながら原稿Oに光を照射し、原稿Oの表面において反射した反射光に基づいて画像データを生成する。以下では、この動作のことを「スキャン動作」という。本実施形態の画像読取装置10は、原稿Oを3色(すなわち、R、GおよびB)で読み取って3色の色成分からなる画像データを出力する「ノーマルモード」と、原稿Oを6色で読み取って6色の色成分からなる画像データを出力する「高色再現モード」のいずれかで動作することが可能である。そこで、ここではそれぞれのモードにおける動作を説明する。
ノーマルモードにおいては、フィルタ切替機構174は各フィルタを移動させ、反射光が第3フィルタ173を透過するような位置で停止させる。すなわち、フィルタ切替機構174は、各フィルタを図1に示す位置に移動させる。画像読取装置10はこの状態のままスキャン動作を行い、1回のスキャン動作でRGB各色の画像データを生成する。
これに対して、高色再現モードにおいては、まず、フィルタ切替機構174は各フィルタを移動させ、反射光が第1フィルタ171を透過するような位置で停止させる。画像読取装置10はこの状態で第1回のスキャン動作を行い、波長域R1、G1およびB1に対応する各色の画像データを生成する。続いて、フィルタ切替機構174は各フィルタを移動させ、反射光が第2フィルタ172を透過するような位置で停止させる。画像読取装置10はこの状態で第2回のスキャン動作を行い、波長域R2、G2およびB2に対応する各色の画像データを生成する。そして、出力部19は、これら6色の色成分からなる画像データを出力する。
以上のように、本実施形態の画像読取装置10によれば、比較的簡便な構成によって6色での読み取りが可能となる。このような多色での読み取りにより、原稿の分光反射率の推定がより正確に行えるようになるので、メタメリズム(条件等色)が抑制されたより忠実な色再現の実現が容易となる。
[変形例]
以上においては、一の好適な実施形態を例示して本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その他の種々の態様にて実施することも可能である。本発明においては、例えば、上述した実施形態に対して以下のような変形を適用することができる。なお、これらの変形は、各々を適宜に組み合わせることも可能である。
上述の実施形態において、6色での読み取りを行う場合には、反射光は2つのフィルタ(フィルタ部17の干渉フィルタと撮像部18のオンチップカラーフィルタ)を透過してから受光されるので、受光量が低下するという問題が生じ得る。そこで、例えば、高色再現モードにおいてはノーマルモードよりも走査速度(すなわちキャリッジの移動速度)を遅くするなどして露光時間を増加させ、十分な受光量を確保できるようにしてもよい。
また、6色での読み取りを行う場合には、それぞれの色成分毎に画像データの均一性が異なる可能性があるため、各色成分の画像データを合成しても原稿の色を忠実に再現できない可能性がある。そこで、例えば、各色成分の画像データに対して行うシェーディング補正の補正係数を色成分毎に異ならせてもよい。また、プラテンガラス11の近傍に基準となる白色を示す白基準板を設け、この白基準板の読み取り結果に応じて各色成分の補正を行うようにしてもよい。
また、上述の実施形態においては、互いが透過する波長域の光を透過させないように第1フィルタ171および第2フィルタ172を選択したが、これらのフィルタが透過させる波長域は、部分的に重なっていてもよい。また、第1フィルタ171および第2フィルタ172で読み取る色成分は6色とは限らず、これより少なくてもよい。また、それぞれ透過波長域が異なった3種類のフィルタを用い、3回のスキャン動作を行うことで9色の色成分を読み取る構成とすることも可能である。さらに、これらのフィルタは、上述の実施形態のような選択的な分光透過率を実現できるのであれば、干渉フィルタ以外の他のフィルタであってもよい。
また、上述の実施形態においては、ブルー、グリーンおよびレッドの色成分に対応するセンサとして、主として400〜500(nm)、500〜580(nm)および575〜700(nm)近傍の波長域の反射光をそれぞれ受光するセンサ181、182および183を用いたが、本発明において、ブルー、グリーンおよびレッドの色成分とは、この波長域のみに限定されるものではない。例えば、分光感度特性が上述の実施形態と異なるセンサを用いることも可能である。また、読み取り対象が原稿のようなシート状物である場合には、センサをラインセンサとするのが望ましいが、読み取り対象によっては、センサをラインセンサではなくエリアセンサとしてもよい。
また、上述の実施形態においては、画像読取装置10をノーマルモードと高色再現モードとにより動作させる例を説明したが、6色での読み取りのみを行うように構成してもよい。この場合、当然、第3フィルタ173は不要となる。
また、上述したように、上述の実施形態の画像読取装置10は、カラー複写機等の画像形成装置のスキャナとして好適に用いられるものである。すなわち、換言すれば、本発明は、例えば画像読取装置10と同様の構成を有する画像読取手段と、この画像読取手段により生成された画像データに基づいて、原稿を表す画像を用紙等のシート状物に形成する画像形成手段とを備える画像形成装置としても特定され得るものである。なお、この場合において、画像形成手段としては、一般的な周知のカラープリンタを用いることができるが、用いる色材の色が多色(5色以上)であると、より好適である。
本発明の実施形態に係る画像読取装置の構成を示す図である。 画像読取装置の赤外カットフィルタの分光透過特性を示す図である。 画像読取装置の各センサの分光感度特性を示す図である。 画像読取装置のフィルタ部の構成を示す図である。 フィルタ部の第1フィルタの分光透過率を示すグラフである。 フィルタ部の第2フィルタの分光透過率を示すグラフである。 画像読取装置の撮像部において受光される光の波長域を示す図である。
符号の説明
10…画像読取装置、11…プラテンガラス、12…プラテンカバー、13…フルレートキャリッジ、131…ランプ、132…リフレクタ、133…ミラー、14…ハーフレートキャリッジ、141、142…ミラー、15…結像レンズ部、16…赤外カットフィルタ、17…フィルタ部、171…第1フィルタ、172…第2フィルタ、173…第3フィルタ、174…フィルタ切替機構、18…撮像部、181、182、183…センサ、19…出力部

Claims (10)

  1. 原稿に白色光を照射する照射手段と、
    前記照射手段により照射された光のうち前記原稿において反射した反射光を所定の位置に結像させる結像手段と、
    前記結像手段により前記位置に結像される反射光の一部を選択的に透過させる透過手段と、
    前記透過手段により透過され、前記結像手段により前記位置に結像された反射光を複数の異なる色成分に対応する複数の特定波長域で感知し、その受光量を表す画像データを各色成分について生成する受光手段と
    を備え、
    前記透過手段は、
    前記複数の特定波長域の一部をそれぞれ含む複数の波長域の光を透過させる第1のフィルタと、
    前記複数の特定波長域のいずれかに含まれ、かつ、前記第1のフィルタが透過させる波長域と異なる波長域の光を透過させる第2のフィルタと、
    前記第1または第2のフィルタのいずれかに前記反射光を透過させるフィルタ切替手段とを有し、
    前記受光手段は、
    前記第1のフィルタを透過した反射光と、前記第2のフィルタを透過した反射光とを感知し、それぞれの光に応じた画像データを生成する
    ことを特徴とする画像読取装置。
  2. 前記複数の特定波長域に対応する複数の色成分が、レッド、グリーンおよびブルーであり、
    前記第1のフィルタが、レッド、グリーンおよびブルーに対応する特定波長域の一部の波長域の光をそれぞれ透過させ、
    前記第2のフィルタが、レッド、グリーンおよびブルーに対応する特定波長域の一部の波長域の光であって、前記第1のフィルタが透過させる波長域と異なる波長域の光をそれぞれ透過させる
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。
  3. 前記第1および第2のフィルタの光路長が等しいことを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。
  4. 前記第1および第2のフィルタが、同一の基材からなり、かつ、前記反射光の進行方向の厚みが同一であることを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。
  5. 前記第1および第2のフィルタが干渉フィルタであることを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。
  6. 前記受光手段は、
    前記反射光を主走査方向について感知するラインセンサを備え、
    前記フィルタ切替手段は、
    前記第1および第2のフィルタを主走査方向に対して垂直の方向に移動させることにより前記反射光を透過させるフィルタを切り替える
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。
  7. 前記透過手段は、
    前記反射光のほぼ全てを透過する第3のフィルタをさらに備え、
    前記フィルタ切替手段は、
    前記第1、第2または第3のフィルタのいずれかに前記反射光を透過させる
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。
  8. 前記第1、第2および第3のフィルタの光路長が等しいことを特徴とする請求項7に記載の画像読取装置。
  9. 請求項1ないし8のいずれかに記載の画像読取装置と、
    前記受光手段により生成された画像データに基づいて、前記原稿を表す画像をシートに形成する画像形成手段と
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
  10. 光を複数の異なる色成分に対応する複数の特定波長域で感知し、その受光量を表す画像データを各色成分について生成する受光手段を備える画像読取装置を用いた画像読取方法であって、
    原稿に白色光を照射し、当該照射された光のうち前記原稿において反射した反射光を前記受光手段が設けられた位置に結像させるとともに、当該反射光のうち、前記複数の特定波長域の一部をそれぞれ含む複数の波長域の光を透過させて、それぞれの光に対応する画像データを生成する第1のステップと、
    前記原稿に白色光を照射し、当該照射された光のうち前記原稿において反射した反射光を前記受光手段が設けられた位置に結像させるとともに、当該反射光のうち、前記複数の特定波長域の一部をそれぞれ含む複数の波長域であって、かつ、前記第1のステップにおいて透過される波長域と異なる複数の波長域の光を透過させて、それぞれの光に対応する画像データを生成する第2のステップと
    を有することを特徴とする画像読取方法。
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