JP2008258911A - 画像読取装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光材を含む原稿に対し、該原稿の反射光から蛍光成分を除外して読み取ることによって、蛍光材部分についても適切な色処理を可能とする画像データを得る。
【解決手段】光源である各色ＬＥＤを分離配置することによって、原稿面６０１からの反射光の光路をＲＧＢごとに異ならせる。そして、該反射光を屈折レンズ６０７を用いて屈折させることによって蛍光成分を分離、除去することにより、該蛍光成分が除去された反射光がロッドレンズ６０５に入射され、ＣＣＤ６０６で受光される。
【選択図】 図６

Description

本発明は画像読取装置およびその制御方法に関し、特に、蛍光材が使用された原稿の読み取り処理を行う画像読取装置およびその制御方法に関する。

従来より、カラー原稿の画像をイメージスキャナ等で読み取り、読み取られた画像を再現するカラー複写機のような画像処理装置が知られている。このようなカラー原稿の読取を可能とする画像処理装置においては、ＣＣＤラインセンサを備え、原稿からの反射光をＣＣＤラインセンサにより光電変換し、ＲＧＢ（赤、緑、青）表色系によるＲ画像データ、Ｇ画像データ及びＢ画像データを得る。そして、得られた各色の画像データにシェーディング補正等の画像処理を施して、原稿画像を再現する。

その際、各色の画像データは、通常は白色を基準として認識されるように、いわゆる白バランス調整が施される。例えば、白色原稿や白板を読み取り、読み取り値が最大値となるように、各色の画像データに読み取り値に応じた定数を乗算する。これにより、白色原稿等から得られるＲＧＢ画像データと同レベルの輝度を示すものを白色であると認識し、これを基準として、原稿から得られたＲＧＢ画像データから原稿画像の色を認識、再現する。

上記従来の画像処理装置において、例えば蛍光マーカによるマーキングが施された原稿等、蛍光材を含む原稿を読み取って色処理を行う場合が考えられる。この場合、原稿からの反射光に蛍光が混じるため、その蛍光波長によっては、蛍光材本来の色とは異なる色や、紙白として誤判定されてしまうことがあり、後の色処理に好ましくない影響を与えてしまう。

したがって、原稿内における蛍光領域を考慮した処理を行うことが望ましく、このような蛍光材を含む原稿に対応するために、以下のような技術が提案されている。

例えば、紫外光を原稿に当て、その反射成分から蛍光材の利用を特定し、色処理を行う技術がある（例えば、特許文献１参照）。また、蛍光材と非蛍光材の反射率の違いに基づいて原稿内における蛍光領域を判別する技術がある（例えば、特許文献２参照）。また、最大値であるはずの紙白よりも高い輝度値・濃度値を返す部分を蛍光領域と判断し、該領域を白飛びしないように補正する技術がある（例えば、特許文献３参照）。
特開平10-107970号公報 特開平5-344314号公報 特開平10−308880号公報

しかしながら、上記従来の紫外光を利用した技術では、一般的な画像処理装置に対して別途、紫外光の発光手段と、紫外光の受光データを格納するメモリ等の構成を必要とするため、コストがかかってしまう。さらに、蛍光材の検出を紫外光の反射のみに頼っているため、可視光による蛍光が無視されてしまい、蛍光材によっては検出できない可能性もある。

また、蛍光材と非蛍光材の濃度、輝度値、反射率などの違いを利用して色処理する技術は、蛍光材の塗布されている部分を判定することや、下地処理によって蛍光色が飛んでしまうのを防ぐことは可能であるが、その色再現性はかなり低い。これは、蛍光材の吸収波長と励起波長は様々であるためであり、蛍光材ごとに適したパラメータを設定する必要があるが、実際にその作業を行うことは困難である。したがって実用上は、蛍光判定パラメータおよび色処理パラメータを無難な値に設定することになるが、色再現の信頼性は高いとは言い難い。

本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、以下のような機能を有する画像読取装置およびその制御方法を提供することを目的とする。すなわち、蛍光材を含む原稿に対し、該原稿の反射光から蛍光成分を除外して読み取ることによって、蛍光材部分についても適切な色処理を可能とする画像データを得る。

上記目的を達成するための一手段として、本発明は以下の構成を備える。

すなわち、光源からの発光を原稿に照射し、その反射光を受光することによってカラー画像を読み取る画像読取装置であって、前記原稿からの反射光の光路を色成分ごとに異ならせる光路変更手段と、前記光路変更手段によって色成分ごとに光路が異なった反射光から蛍光成分を除去する蛍光除去手段と、前記蛍光除去手段によって蛍光成分が除去された反射光を受光する受光手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、蛍光材を含む原稿に対し、該原稿の反射光から蛍光成分を除外して読み取ることによって、蛍光材部分についても適切な色処理を可能とする画像データを得ることができる。

以下、添付の図面を参照して、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態において示す構成は一例に過ぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。

＜第１実施形態＞
本実施形態は、ＬＥＤ順次点灯方式によるカラー原稿読取装置において実現される。例えば、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の色成分からなる一体型ＬＥＤを時分割に順次発光させ、その原稿からの反射光を１ラインのセンサによって読み取ることで、原稿をカラーとして読み取る。

まず、本実施形態の理解を容易とするために、一般的なカラー原稿読取装置の構成について説明する。

図３は、一般的な順次点灯方式によるカラー原稿読取装置（以下、順次点灯モデルと称する）の概要構成を示す図である。同図に示すＬＥＤは、Ｒ色のＬＥＤ３０２と、Ｇ色のＬＥＤ３０３と、Ｂ色のＬＥＤ３０４が、一体化されて構成されている。以下、Ｒ色のＬＥＤ３０２をＲ−ＬＥＤ３０２と記すこととし、Ｇ色のＬＥＤ３０３，Ｂ色のＬＥＤ３０４についても同様に、Ｇ−ＬＥＤ３０３，Ｂ−ＬＥＤ３０４と記す。

図３に示す構成おいて、Ｒ−ＬＥＤ３０２，Ｇ−ＬＥＤ３０３，Ｂ−ＬＥＤ３０４それぞれからの発光は、集光されて原稿面３０１上の同一点に照射される。Ｒ−ＬＥＤ３０２，Ｇ−ＬＥＤ３０３，Ｂ−ＬＥＤ３０４がそれぞれ順次点灯されることによって、原稿面３０１からのそれぞれの反射光は、ロッドレンズ３０５を介して受光素子（ＣＣＤ）３０６に入射される。詳細には、Ｒ−ＬＥＤ３０２の点灯時には原稿中の赤に近い波長が、Ｇ−ＬＥＤ３０３の点灯時には原稿中の緑に近い波長が、Ｂ−ＬＥＤ３０４の点灯時には原稿中の青色に近い波長が、それぞれ読み取られる。

図３に示すような従来のカラー画像読取装置において、例えば蛍光マーカによるマーキングが施された原稿等、蛍光材を含む原稿を読み取る場合には、原稿面からの反射光に蛍光が混じり、ＣＣＤ３０６で該蛍光が受光される。すると上記従来例でも説明したように、その蛍光波長によっては、蛍光材本来の色とは異なる色や紙白として判定されてしまうことがあり、後段の色処理に好ましくない影響を与えてしまう。例えば、蛍光の影響で受光量が大きくなることにより、下地処理にて白飛びが生じてしまう。

ここで、原稿上に描かれた蛍光マーカーの色は、蛍光により光って見えるが、色としては蛍光を除いた反射光によって表現されていると考えられる。そこで本実施形態においては、蛍光材を含む原稿の反射光から蛍光成分を除去することを特徴とする。

ここで図１のフローチャートに、本実施形態における画像読取処理の概要を示す。まず、原稿に向けて光を照射し（Ｓ１０１）、原稿から返ってくる光を反射光と蛍光に分離する（Ｓ１０２）。そして、分離された反射光を主に受光し（Ｓ１０３）、色処理を施す（Ｓ１０４）。

これにより、原稿上の蛍光部分については受光量が減少するため明度は低めとなるものの、色再現性については格段の向上が望める。

ここで蛍光とは、吸収した光によって励起した電子が低いエネルギー状態に戻るときに、エネルギーの一部を光として放出することにより発生する。つまり、蛍光は吸収光より低いエネルギーであり、吸収光よりも長い波長となって返ってくる。本実施形態では、原稿からの反射光と蛍光の波長の違いを利用して、反射光から蛍光成分を分離する。

原稿の反射光から蛍光成分を分離することは、上記図３に示したような、３つのＬＥＤ(ＲＧＢ)を１セットで集光させる構成では困難である。これは、各ＬＥＤ（各波長）は同じ光路を辿ってしまうため、各ＬＥＤの単純な反射光と、各ＬＥＤで生じた蛍光(各ＬＥＤ波長より長い波長)との区別がつけられないためである。

そこで本実施形態においては、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれで光路を異ならせ、屈折によって反射光から蛍光成分を分離する。これは、光は波長によって屈折率が異なり、また、蛍光は吸収光より長い波長となって発光するため反射光の波長領域からは外れて発生するためである。なお、反射光波長と蛍光波長は完全に異なる領域に現れるものではないが、反射光波長領域外に発生する蛍光波長も少なからず存在しており、本実施形態ではこの部分の波長領域を屈折により除去することで、蛍光の影響を極力抑える。

図２のフローチャートに、本実施形態における原稿からの反射光を受光する際の物理的な処理の流れを示す。ステップＳ２０２〜Ｓ２１１に示すＬＥＤの照射ループ内において、原稿に蛍光物質が存在すれば（Ｓ２０３のＹＥＳ）、蛍光を含んだ反射光が発生するが、蛍光物質が存在しなければ（Ｓ２０３のＮＯ）、もちろん反射光のみが発生する。いずれの場合も、発生した反射光（および蛍光）は屈折レンズ等を透過することにより屈折される（Ｓ２０６）。そして、該屈折光において、照射ＬＥＤに対応した特定波長範囲内にある波長成分は（Ｓ２０７のＹＥＳ）、ロッドレンズに入射され（Ｓ２０８）、受光素子で受光される（Ｓ２１０）。一方、屈折光において特定波長範囲外にある波長成分は（Ｓ２０７のＮＯ）、吸収または排除されることによって反射光とは分離される（Ｓ２０９）。

図２にも示したように、本実施形態では蛍光の受光量を減らすために、光の屈折を利用する。屈折によって蛍光成分を分離するためには、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色ごとに光路を異ならせる必要がある。色ごとに光路を変える方法として、以下の２通りが考えられる。

まず第１の光路変更方法として、各色の原稿面への入射点は同じ（同一入射点）であるが、色ごとに入射角を変える方法がある。この例を図４に示す。図４に示すように、まず、Ｒ−ＬＥＤ４０２，Ｇ−ＬＥＤ４０３，Ｂ−ＬＥＤ４０４のようにＬＥＤを色ごとに分離配置して、それぞれの原稿面４０１への入射点が一致するように、各ＬＥＤを配置する。したがって、原稿面４０１への入射角がＲ，Ｇ，Ｂで異なり、これにより、ロッドレンズ４０５への入射位置が、色ごとに異なってくることが分かる。

また第２の光路変更方法として、各色の原稿面への入射角は同じであるが、色ごとに入射点を変える方法がある。この例を図５に示す。図５において、Ｒ−ＬＥＤ５０２，Ｇ−ＬＥＤ５０３，Ｂ−ＬＥＤ５０４が一体化された構成である点は図３に示す従来例と同様であるが、Ｒ−ＬＥＤ５０２，Ｇ−ＬＥＤ５０３，Ｂ−ＬＥＤ５０４のそれぞれに仕切りを設け、それぞれで集光している点が異なる。すなわち、Ｒ−ＬＥＤ５０２，Ｇ−ＬＥＤ５０３，Ｂ−ＬＥＤ５０４の位置の差に基づき、原稿面５０１における入射点に違いが生じる。これにより、ロッドレンズ５０５への入射位置が、色ごとに異なってくることが分かる。

上述した第１の光路変更方法によれば、従来は一体化していたＬＥＤを色ごとに分離して構成するためにコスト高となる。また、原稿面４０１への照射点が各色で同じになるように、各ＬＥＤの配置を考慮する必要がある。しかし、原稿面４０１の読み取り位置が色ごとにズレないため、受光後の処理は容易である。それに対し、上述した第２の光路変更方法によれば、ＬＥＤは従来と同様の一体化構成のままでよいため、デバイス的な変更は容易である。ただし、原稿面５０１上において、同時刻に各色で異なるポイントの読み取りを行っていることになるので、受光後、同一ポイントのＲＧＢ値を求めるために、読取データを一時保存して位置合わせ処理を行う必要がある。

本実施形態においては、上述した第１および第２のいずれかの光路変更方法によってＲ，Ｇ，Ｂの色ごとに光路をずらし、原稿面からの反射光を屈折レンズを用いて屈折させることにより、反射光波長領域内と反射光波長領域外に分離する。すなわち、反射光波長領域内にある波長についてのみ、ロッドレンズへ入射させることとし、反射光波長領域外にある波長の光については、これを蛍光成分として除去する。この蛍光除去方法として、以下の２通りが考えられる。

まず第１の蛍光除去方法として、反射光波長領域外の光路を遮ることにより、蛍光成分を吸収する方法がある。この例を図６に示す。図６に示すように、ロッドレンズ６０５の直前に屈折レンズ６０７を設けるが、該屈折レンズ６０７は、屈折後に反射光波長領域外の波長成分の通過を遮るように、例えば出力側を一部黒で塗りつぶした構成となっている。これにより、反射光波長領域外にある蛍光成分は吸収され、反射光波長領域内の波長のみが、ロッドレンズ６０５へ入射される。なお、図６ではＲ−ＬＥＤ６０２，Ｇ−ＬＥＤ６０３，Ｂ−ＬＥＤ６０４が分離した構成であり、図４に示した第１の光路変更方法を採用した例を示したが、上述したように、各色ＬＥＤを一体化構成として図５に示した第２の光路変更方法を採用しても良い。

また第２の蛍光除去方法として、反射光波長領域外の光路を処理対象からはずすことにより、蛍光成分を排除する方法がある。この例を図７に示す。図７に示すように、ロッドレンズ７０５の直前に屈折レンズ７０７を設け、反射光波長領域外の波長成分についてはロッドレンズ７０５に入射しないように屈折される。これにより、反射光波長領域外にある蛍光成分が排除され、反射光波長領域内の波長のみが、ロッドレンズ７０５へ入射される。なお、図７ではＲ−ＬＥＤ７０２，Ｇ−ＬＥＤ７０３，Ｂ−ＬＥＤ７０４が一体構成となっており、図５に示した第２の光路変更方法を採用した例を示したが、上述したように、各色ＬＥＤを分離して図４に示した第１の光路変更方法を採用しても良い。

ここで図７では、特にＢ−ＬＥＤ７０４からの光路のみを例示しているが、これは以下の理由による。まず、ＲＧＢのうち、Ｒ波長はエネルギーが低いので蛍光を発生させるエネルギーが小さく、蛍光が発生した場合にも、該蛍光はＲ色よりも長い波長、すなわち赤外光領域側に出現する。すなわち、Ｒ波長による蛍光はＣＣＤ受光センサの感知レベル外にあるため、読み取り結果に対する影響は小さいと言える。それに対して、Ｂ波長はエネルギーが高く、蛍光を発生させるエネルギーも大きい。また、蛍光の発生する波長がＣＣＤ受光センサの感知レベル範囲の中央寄りにあるため、読み取り結果に対して大きな影響を与える。したがって、特にＢ波長に対して、反射光波長領域外成分の除去をより高精度に行うことが、読み取り結果に対する蛍光の影響の抑制するうえで重要である。

以上説明したように本実施形態によれば、上述した第１および第２の光路変更方法と、第１および第２の蛍光除去方法の組み合わせによる受光方法、すなわち４通りの受光方法を用いて、反射光波長領域外にある蛍光成分を除去する。これにより、反射光波長領域内の光成分のみをＣＣＤ受光素子にて受光することができる。

また、蛍光成分の受光量を減らすことによって蛍光の影響を減少させているため、特に蛍光検出用のパラメータ調整等を必要としない。また、蛍光部分についてはその反射光を主に受光することにより、光量は失われるものの、蛍光による色相の変化などが起きづらいため、色再現性の高い画像が得られる。また、蛍光の影響で受光量が大きくなることに起因する下地処理による白飛びの発生を抑制することができる。

このように本実施形態によれば、蛍光材により印刷された原稿や、蛍光ペンによる加筆がある原稿であっても、原稿に忠実な色再現が容易に可能となる。

＜第２実施形態＞
以下、本発明に係る第２実施形態について説明する。第２実施形態においては、上述した第１実施形態で説明したような光路変更を行わず、図３に示すような従来の順次点灯モデルに対し、波長可変フィルタを設置することを特徴とする。

第２実施形態におけるカラー画像読取装置の構成例を図８に示す。図８に示すように、Ｒ−ＬＥＤ８０２，Ｇ−ＬＥＤ８０３，Ｂ−ＬＥＤ８０４は図３と同様に一体化構成をなし、各色は同一の光路によって、原稿面８０１上の同一点に対して同一入射角で入射する。ロッドレンズ８０５の前に波長可変フィルタ８０７が設けられている。ここで波長可変フィルタとは、受光したい波長成分にあわせて、フィルタをかける波長領域を電気的に瞬時に変更可能とする特殊なフィルタである。波長可変フィルタ８０７において、各ＬＥＤの点灯に合わせてフィルタをかける波長領域が変更されることにより、原稿面８０１からの反射光のうち、反射光波長領域外成分がロッドレンズ８０５に入射されるのを防げる。 なお、波長可変フィルタ８０７の設置位置は、ロッドレンズ８０５の後ろであっても構わない。また、この波長可変フィルタ８０７を用いるのであれば、単色ＬＥＤでなく白色光源を用いても良い。

なお、４度以上のＬＥＤ点灯を行い、波長可変フィルタ８０７で反射光の波長領域を排除した受光を行うことにより、原稿面８０１において蛍光を発している領域を判定することも可能となる。

以上説明したように第２実施形態によれば、ＬＥＤおよび光路の構成を従来のままで、波長可変フィルタを用いることによって、上述した第１実施形態と同様に、蛍光の影響を除去した画像の読み取りが可能となる。

なお、上述した第１および第２実施形態においては、ＬＥＤ順次点灯モデルにおける蛍光除去方法について説明を行ったが、本発明はこの例に限定されない。例えば単色ＬＥＤに代えて白色光源を用い、ＲＧＢの各色に対応するフィルタを利用して３つの受光素子による受光を行う構成とし、各フィルタの通過範囲を通常よりも狭めることによっても、蛍光除去の効果が期待できる。この場合も、上述したＬＥＤ順次点灯モデルと同様に、フィルタの代わりに屈折レンズを用いて、ロッドレンズ内に入射される波長を制御することも可能である。

本発明に係る一実施形態における画像読取処理の概要を示すフローチャートである。 本実施形態における原稿からの反射光を受光する際の物理的な処理を示すフローチャートである。 一般的なＬＥＤ順次点灯モデルの概要構成を示す図である。 本実施形態における第１の光路変更方法によって反射光の光路が変更されたモデル例を示す図である。 本実施形態における第２の光路変更方法によって反射光の光路が変更されたモデル例を示す図である。 本実施形態における第１の蛍光除去方法によって蛍光成分を吸収するモデル例を示す図である。 本実施形態における第２の蛍光除去方法によって蛍光成分を排除するモデル例を示す図である。 第２実施形態における、波長可変フィルタを用いて蛍光成分を排除するモデル例を示す図である。

Claims (11)

1. 光源からの発光を原稿に照射し、その反射光を受光することによってカラー画像を読み取る画像読取装置であって、
   前記原稿からの反射光の光路を色成分ごとに異ならせる光路変更手段と、
   前記光路変更手段によって色成分ごとに光路が異なった反射光から蛍光成分を除去する蛍光除去手段と、
   前記蛍光除去手段によって蛍光成分が除去された反射光を受光する受光手段と、
   を有することを特徴とする画像読取装置。
2. 前記蛍光除去手段は、前記色成分ごとに光路が異なった反射光を屈折させることによって、前記蛍光成分を分離して除去することを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記蛍光除去手段は、前記分離された蛍光成分の光路を遮ることを特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
4. 前記蛍光除去手段は、前記分離された蛍光成分の光路を前記受光手段における処理対象からはずすことを特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
5. 前記蛍光除去手段は、屈折レンズを用いて前記反射光を屈折させることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の画像読取装置。
6. 前記蛍光除去手段は、波長可変フィルタを用いて前記色成分ごとに光路が異なった反射光から前記蛍光成分を除去することを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
7. 前記光路変更手段は、前記光源を色成分ごとに分離配置し、該それぞれの光源からの発光を、前記原稿の同一入射点に対して異なる入射角で入射させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像読取装置。
8. 前記光路変更手段は、色成分ごとの前記光源を一体化して配置し、該それぞれの光源からの発光を集光して、前記原稿の異なる入射点に対して同一入射角で入射させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像読取装置。
9. 前記光源は、前記色成分ごとに順次発光することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像読取装置。
10. 前記色成分はＲＧＢからなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像読取装置。
11. 光源からの発光を原稿に照射し、その反射光を受光することによってカラー画像を読み取る画像読取装置の制御方法であって、
    光路変更手段が、前記原稿からの反射光の光路を色成分ごとに異ならせる光路変更ステップと、
    蛍光除去手段が、前記光路変更ステップにおいて色成分ごとに光路が異なった反射光から蛍光成分を除去する蛍光除去ステップと、
    受光手段が、前記蛍光除去ステップにおいて蛍光成分が除去された反射光を受光する受光ステップと、
    を有することを特徴とする画像読取装置の制御方法。

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