JP2016111689A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】色順次式のプロジェクターで照明を行いながら、濃度および色が高精度かつ安定した画像読み取りを行うことができる画像読取装置を提供する。【解決手段】画像読取装置１００は、載置面１０１ａ上に載置された原稿を撮像する撮像部１０３と、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤ光源で構成される投影部１０４と、画像の読み取りタイミングに同期して投影部１０４の各色光源の点消灯を制御するとともに、撮像部１０３に対し、第１の黒画像、第１の色画像、第２の黒画像を順取得するように制御する制御部１０６と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、画像読取装置に関するものであり、具体的には、プロジェクターを併用した、高解像度且つ画像の濃度及び色が安定するように原稿画像の読み取りを行う画像読取装置に関するものである。

従来、プロジェクターを併用した画像読取装置が知られている。

例えば、特許文献１は、プロジェクターが周期的なパターンを投影し、プロジェクターによって投影されたパターンと読取装置の視差情報に基づいて３次元形状を計測する画像読取装置を開示している。

プロジェクターは、パターンではなく一様な照明を行うことも可能である。これによって、画像情報を読み取るための照明装置とすることも容易である。
また、プロジェクターに特定の表示を行わせることにより、ユーザーに適切な操作指示を行うことも可能である。

特開２００６−３２７６号公報

最近、色順次式のプロジェクターを併用した画像読取装置が用いられている。しかしながら、そのような画像読取装置では、以下のような問題が挙げられる。すなわち、フレームの整数倍の時間で、カメラのシャッターの開閉とプロジェクターの光源の各色の発光動作が同期しなければ、撮像される原稿の画像の濃度及び色などが劣化し、且つ、受光面内のムラなどが発生してしまう。さらに、露光のタイミングによっては、撮像のたびにその劣化状態が異なることとなり、画像読取装置の動作が安定しないという問題が挙げられる。
そこで、本発明では、色順次式のプロジェクターで照明を行いながら、濃度および色が高精度かつ安定した画像読み取りを行うことができる画像読取装置を提供する。

本発明に係る画像読取装置は、載置面上に載置された原稿を撮像する撮像部と、複数色の光を順次切り替えて射出することにより載置面に画像を投影する投影部と、撮像部による撮像中に、第１の黒画像、第１の色画像、第２の黒画像を順に投影するように投影部を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る画像読取装置によれば、色順次式のプロジェクターで照明を行いながら、濃度および色が高精度かつ安定した画像読み取りを行うことができる。

第一実施形態に係る画像読取装置の斜視図。 第一実施形態に係る画像読取装置の側断面図。 第一実施形態に係る画像読取装置の画像読取動作時における斜視図。 第一実施形態に係る画像読取装置における画像読取動作のフローチャート。 第一実施形態に係る画像読取装置における撮影タイミングチャート。 第二実施形態に係る画像読取装置における画像読取動作のフローチャート。 第二実施形態に係る画像読取装置における撮影タイミングチャート。 第三実施形態に係る画像読取装置における画像読取動作のフローチャート。 第三実施形態に係る画像読取装置における撮影タイミングチャート。 第四実施形態に係る画像読取装置における画像読取動作のフローチャート。 第四実施形態に係る画像読取装置における撮影タイミングチャート。 従来の画像読取装置に設けられているプロジェクターの概略図。 従来の画像読取装置に設けられているカメラの概略図。 従来の画像読取装置における撮影タイミングチャート。

以下、本発明に係る画像読取装置について図面に基づいて説明する。なお、以下に示す図面は、本発明を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。

図１２は、従来の画像読取装置に設けられているプロジェクター１０４０の概略図を示している。

プロジェクター１０４０は、色を高速に切り替えて投影することにより、色が視覚的に混ざる、色順次式プロジェクターである。
プロジェクター１０４０は、投影レンズ１０４１、投影画像素子であるＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）１０４２及びＲＧＢ３色のＬＥＤ１０４３を備えている。

まず、ＬＥＤ１０４３のうちＲ（赤）色のＬＥＤが発光し、ＤＭＤ１０４２を照明する。
ＤＭＤ１０４２は、微細なミラーが配列された半導体素子であり、各ミラーが個別に向きを変えることが可能である。従って、ＤＭＤ１０４２上の照明位置によって、投影レンズ１０４１に向かう光と向かわない光を選別することができ、不図示の投影面上に投影像を描くことが可能である。

ＤＭＤ１０４２が反射したＲ色の光線によって、不図示の投影面上にＲ色の投影像を描くのに続き、Ｇ（緑）色の光線によって、同様にＧ色の投影像が描かれる。さらに、続けてＢ（青）色の光線によって、同様にＢ色の投影像が描かれる。そして、再びＲ色の投影像が描かれ、以後繰り返される。

以上の動作を高速で繰り返すと、使用者は、Ｒ、Ｇ、Ｂの混色画像を視覚的に読み取ることとなる。その速度は毎秒約６０フレーム以上が望ましく、一色あたりの時間は約１／１８０秒以下となる。
色順次式プロジェクターは、色を時間分割するので、色分解のためのプリズムや特殊な反射特性を有した誘電体膜は不要である。そのため、色順次式プロジェクターは、比較的少ない構成部品で小型且つ安価に作製することができるという特徴がある。

図１３（ａ）乃至（ｃ）は、従来の画像読取装置に設けられているカメラ１０３０の概略図を示している。

カメラ１０３０は、撮像レンズ１０３１、撮像素子１０３２及びシャッター１０３３を備えている。
撮像素子１０３２には、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）方式やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）方式を採用したものがある。撮像素子１０３２では、微細な受光素子が受光面内に敷き詰められ、二次元画像情報を得ることができる。
微細な受光素子は、カラー用では例えば図１３（ｂ）に示されるように配置されており、モノクロ用では例えば図１３（ｃ）に示されるように配置されている。

不図示の原稿から到達した画像情報を有した光線は、撮像レンズ１０３１によって、撮像素子１０３２に結像し、原稿の画像を撮像することができる。
光路の途中には機械的なシャッター１０３３が設けられており、シャッター１０３３は、その開閉タイミングと開放時間によって、撮像素子１０３２が適切な露光量になるように、不図示の制御部によって制御されている。
なお、本発明は、機械的シャッター方式に限らず、電子シャッター方式を採用しても構わない。

しかしながら、上述のカメラ１０３０及びプロジェクター１０４０を組み合わせた従来の画像読取装置では、以下のような問題が挙げられる。すなわち、フレームの整数倍の時間で、カメラ１０３０のシャッター１０３３の開閉とプロジェクター１０４０のＬＥＤ１０４３の各色の発光動作が同期しなければ、撮像される原稿の画像の濃度及び色などが劣化し、且つ、受光面内のムラなどが発生してしまう。さらに、露光のタイミングによっては、撮像のたびにその劣化状態が異なることとなり、画像読取装置の動作が安定しないという問題が挙げられる。

図１４は、カメラ１０３０及びプロジェクター１０４０を組み合わせた従来の画像読取装置における撮影タイミングチャートを示している。
プロジェクター１０４０の投影は、上述したように、ＬＥＤ１０４３がＲ、Ｇ、Ｂの順に発光することによって行われており、Ｒ、Ｇ、Ｂを１フレームとして基準にしている。なお、１フレームは１／６０秒と設定している。

１／１５秒すなわち４フレームでの露光に合わせて、カメラ１０３０が原稿の画像を撮像するように、シャッター１０３３を開閉すると、図１４に示したように、開閉それぞれのタイミングでズレが生じる場合がある。このズレの原因としては、例えばシャッター１０３３の開閉の機械的精度や不図示の制御部からシャッター１０３３への電気的な制御信号の遅延が挙げられる。

このようなシャッター１０３３の開閉においてズレが発生したことにより、カメラ１０３０が原稿の画像を撮像している間の露光フレーム数は、Ｒが４．５フレーム、Ｇが５フレーム、Ｂが４フレームとなっている。
従って、ＲＧＢで露光フレーム数が同一にならないと、撮影画像の色が本来の原稿の画像の色を再現しなくなる。また、露光フレーム数が整数値にならないと、受光面内での濃度や色にムラが発生してしまう。
また、シャッター１０３３の開閉精度は一定ではなく、すなわち次回の露光において同じ露光フレーム数になるとは限らないので、得られた撮影画像に対して一律の画像処理による補正を行うことも不可能である。
結果として、このような画像読取装置は非実用的であるといえる。

もし、カメラ１０３０のシャッター１０３３の開閉とプロジェクター１０４０のＬＥＤ１０４３の各色の発光動作を同期させることができれば、上述の問題は解決することができる。
しかしながら、高速の色順次式のプロジェクター１０４０のＬＥＤ１０４３の各色の発光動作とカメラ１０３０のシャッター１０３３の開閉を同期させるためには、電気的且つ機械的に高度な設計が必要となり、画像読取装置自体の高コスト化を招き好ましくない。
逆に、ＬＥＤ１０４３の各色の発光動作を低速化することによって、同期を容易にすると、色順次式のプロジェクター１０４０では、ユーザーがＲ、Ｇ、Ｂの混色画像を視覚的に読み取ることができなくなるという新たな問題が発生する。

上述の問題は、ＤＭＤ素子に限らず、液晶などの画像表示素子を用いた場合であっても、発生する。

図１は、本発明の第一実施形態に係る画像読取装置１００の斜視図を示している。

画像読取装置１００は、載置台１０１、フレーム１０２、カメラ（撮像部）１０３、プロジェクター（投影部）１０４及び制御部１０６を備えている。
図１を見てわかるように、載置台１０１上にフレーム１０２が固定されており、カメラ１０３及びプロジェクター１０４が、フレーム１０２に固定されている。不図示の原稿が、載置台の載置面上に載置される。

カメラ１０３の撮影光軸１０３ｄは、載置台１０１の載置面１０１ａの法線（Ｚ方向）に平行であり、プロジェクター１０４の投影光軸１０４ｄも、載置面１０１ａの法線に平行である。なお、カメラ１０３の撮影光軸１０３ｄ及びプロジェクター１０４の投影光軸１０４ｄは、載置面１０１ａの法線に平行でなくても構わない。
カメラ１０３は、載置台１０１上の撮影範囲（撮像範囲）１０３ｅ内の画像を載置台１０１の上方から撮影する（撮像画像を取得する）。
プロジェクター１０４は、載置台１０１上の投影範囲１０４ｅ内（原稿上及び周囲）に画像（所定の投影画像）を載置台１０１の上方から投影する。なお、投影範囲１０４ｅは、投影光軸１０４ｄに対して非対称となるように設定されている。

制御部１０６は、プロジェクター１０４に対して、投影画像信号を送信する。また、制御部１０６は、カメラ１０３に対して、不図示のシャッターの開閉を指示する信号を送信し、カメラ１０３によって撮影された画像信号を受信し、処理する。

図２は、第一実施形態に係る画像読取装置１００の側断面図を示している。

図２に示されているように、カメラ１０３は、撮像レンズ１０３ａ、撮像素子１０３ｂ及びシャッター１０３ｃから構成されている。なお、撮像素子１０３ｂは、図１３（ｂ）に示されているようなカラーセンサーである。
また、プロジェクター１０４は、投影レンズ１０４ａ、投影画像素子であるＤＭＤ１０４ｂ及びＲＧＢ３色のＬＥＤ（複数色を順次切り替えて発光する光源）１０４ｃを備えている。すなわち、ＬＥＤ１０４ｃは、Ｒ色光源、Ｇ色光源及びＢ色光源を備えている。

図２に示されているように、撮影範囲１０３ｅから到達した画像情報を有した光線は、撮像レンズ１０３ａによって、撮像素子１０３ｂに結像し、原稿の画像を撮像することができる。光路の途中には機械的なシャッター１０３ｃが設けられており、シャッター１０３ｃは、その開閉タイミングと開放時間によって、撮像素子１０３ｂが適切な露光量になるように、制御部１０６によって制御されている。すなわち、シャッター１０３ｃは、撮像素子１０３ｂに入射する光を遮光するように機能する。
またプロジェクター１０４では、まず、ＬＥＤ１０４ｃのうちＲ色のＬＥＤが発光し、ＤＭＤ１０４２を照明する。そして、ＤＭＤ１０４２は、照明されたＲ色の光線を投影レンズ１０４１に向かわせ、投影範囲１０４ｅ上に投影する。その後続いて、Ｇ色の光線が投影範囲１０４ｅ上に投影され、さらに続けて、Ｂ色の光線が投影範囲１０４ｅ上に投影される。そして、再びＲ色の光線が投影範囲１０４ｅ上に投影され、以後繰り返される。
なお、以下では、撮影範囲１０３ｅ以外の投影範囲１０４ｅのうちのフレーム１０２に対向する側（フレームが設置されていない側）を操作案内表示範囲１０４ｆと定義する。

図３は、第一実施形態に係る画像読取装置１００の画像読取動作時における斜視図を示している。

例えば、プロジェクター１０４によって、「原稿をセットして下さい」等の操作案内表示１０５が載置台１０１の載置面１０１ａ上の操作案内表示範囲１０４ｆに投影される。換言すると、プロジェクター１０４は、投影範囲のうち撮像範囲以外の領域に所定の画像を投影する。
そして、ユーザーは、撮影範囲１０３ｅ内に読み取りたい原稿１０７を配置する。
その後、プロジェクター１０４は、載置面１０１ａ上の撮影範囲１０３ｅ内にＲ、Ｇ、Ｂ色の光線を順次投影する。
そして、プロジェクター１０４の投影が安定すると、カメラ１０３は、シャッター１０３ｃを開閉することにより原稿１０７を撮影する。撮影によって得られた画像は、制御部１０６によってデータ処理され、不図示のＳＤカードなどのメモリー部に画像データが転送される。また、画像データをプリンターやパーソナルコンピューターに転送することによって、画像読取装置１００は複写機やイメージスキャナの一部として使用することも可能である。

図４は、第一実施形態に係る画像読取装置１００における画像読取動作のフローチャートを示している。

まず、画像読取装置１００が画像読取動作を開始すると（Ｓ１）、制御部１０６は、撮影範囲１０３ｅ内に黒色を投影するための黒信号をプロジェクター１０４に出力する（Ｓ２）。これによって、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは照明されていない状態となる。
次に、カメラ１０３のシャッター１０３ｃが開かれる（Ｓ３）。しかしながら、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは照明されていない状態であるため、実質的にはカメラ１０３には露光はされない。
次に、制御部１０６は、撮影範囲１０３ｅ内に白色を投影するための白信号をプロジェクター１０４に出力する（Ｓ４）。これによって、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは照明されている状態となり、白信号が出力された時点で、カメラ１０３において実質的な露光が始まる。
次に、制御部１０６は、撮影範囲１０３ｅ内に黒色を投影するための黒信号をプロジェクター１０４に出力する（Ｓ５）。これによって、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは再び照明されていない状態となる。
次に、カメラ１０３のシャッター１０３ｃが閉じられる（Ｓ６）。そして、得られた撮影画像情報がカメラ１０３から制御部１０６に出力され（Ｓ７）、画像読取装置１００は画像読取動作を終了する（Ｓ８）。
従って、露光時間は、白信号が出ている時間によって決まり、すなわち、ステップＳ４において白信号が出力された時点から、ステップＳ５において黒信号が出力された時点までに対応する。
なお、ここで、黒信号とはプロジェクター１０４を無発光状態にするための信号を意味しており、白信号とは、プロジェクター１０４にＲ、Ｇ、Ｂ色の光線を順次投影させるための信号を意味している。

従って、本実施形態に係る画像読取装置１００では、プロジェクター１０４が、第１の黒色画像、白色（第１の色）画像、第２の黒色画像の順に投影する。そして、カメラ１０３が、第１の黒色画像の投影中にシャッター１０３ｃを開いて撮像を開始し、第２の黒色画像の投影中にシャッター１０３ｃを閉じて撮像を終了し、撮像画像を取得する。
換言すると、カメラ１０３による撮像中に、第１の黒画像、第１の色画像、第２の黒画像を順に投影するようにプロジェクター１０４は、制御部１０６によって制御される。

図５は、第一実施形態に係る画像読取装置１００における撮影タイミングチャートを示している。

プロジェクター１０４の投影は、ＬＥＤ１０４ｃがＲ、Ｇ、Ｂの順に発光することによって行われており、Ｒ、Ｇ、Ｂを１フレームとして基準にしている。なお、１フレームは１／６０秒と設定している。
本実施形態では、１／１５秒すなわち４フレーム分だけ、制御部１０６は、撮影範囲１０３ｅ内に白色を投影するための白信号をプロジェクター１０４に出力し、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅを照明されている状態にする。すなわち、白信号をプロジェクター１０４に出力しはじめるタイミングＡから次の黒信号をプロジェクター１０４に出力しはじめるタイミングＢまでが４フレームとなる。
そして、シャッター１０３ｃの開閉誤差を考慮して、タイミングＡから２フレーム前のタイミングＣからタイミングＢから２フレーム後のタイミングＤまでシャッター１０３ｃを開くように、制御部１０６は、カメラ１０３にシャッターの開閉指示信号を送信する。
図５に示されているように、シャッター１０３ｃの開閉タイミングにズレが生じているが、開閉タイミングＣ及びＤ近傍では、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは照明されていない状態であるため、カメラ１０３の露光には影響はない。
従って、カメラ１０３の実質的な露光量は、Ｒ、Ｇ、Ｂ全てにおいて４フレームであり、得られた撮影画像の色は、本来の原稿の画像の色を再現したものとなる。また、露光フレーム数が整数値になっているため、受光面内において濃度や色にムラも発生しない。

従って、本実施形態に係る画像読取装置１００によれば、色順次式のプロジェクターで照明を行いながら、濃度および色が高精度かつ安定した画像読み取りを行うことができる。

次に、本発明の第二実施形態に係る画像読取装置について説明する。第二実施形態に係る画像読取装置は、撮像素子１０３ｂが図１３（ｂ）に示されているようなカラーセンサーではなく、図１３（ｃ）に示されているようなモノクロセンサーであること以外は、第一実施形態に係る画像読取装置１００と同一であるため、同一の符番を付して、構成については説明を省略する。

カラーセンサーは、一度に色情報を収集することができるが、所謂ベイヤー配列によって色分解しているため、受光面内の解像力が低下してしまう。
一方で、モノクロセンサーは、分光することはできないが、解像力は低下しないので、高解像度の画像読取には適している。
そして、画像読取動作を工夫することで、第二実施形態に係る画像読取装置でも、高解像度であり、且つ、濃度および色が高精度かつ安定した画像読み取りを行うことができる。

図６は、第二実施形態に係る画像読取装置における画像読取動作のフローチャートを示している。

まず、第二実施形態に係る画像読取装置が画像読取動作を開始すると（Ｓ１１）、制御部１０６は、撮影範囲１０３ｅ内に黒色を投影するための黒信号をプロジェクター１０４に出力する（Ｓ１２）。これによって、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは照明されていない状態となる。
次に、カメラ１０３のシャッター１０３ｃが開かれる（Ｓ１３）。しかしながら、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは照明されていない状態であるため、実質的にはカメラ１０３には露光はされない。
次に、制御部１０６は、撮影範囲１０３ｅ内にＲ色を投影するためのＲ信号をプロジェクター１０４に出力する（Ｓ１４）。これによって、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅはＲ色が照明されている状態（Ｒ色画像が投影されている状態）となり、Ｒ信号が出力された時点で、カメラ１０３において実質的なＲ色の露光が始まる。
次に、制御部１０６は、撮影範囲１０３ｅ内に黒色を投影するための黒信号をプロジェクター１０４に出力する（Ｓ１５）。これによって、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは再び照明されていない状態となる。
次に、カメラ１０３のシャッター１０３ｃが閉じられる（Ｓ１６）。そして、Ｒ色に関して得られた撮影画像情報がカメラ１０３から制御部１０６に出力される（Ｓ１７）。

次に、制御部１０６は、撮影範囲１０３ｅ内に黒色を投影するための黒信号をプロジェクター１０４に出力する（Ｓ１８）。これによって、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは照明されていない状態となる。
次に、カメラ１０３のシャッター１０３ｃが開かれる（Ｓ１９）。しかしながら、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは照明されていない状態であるため、実質的にはカメラ１０３には露光はされない。
次に、制御部１０６は、撮影範囲１０３ｅ内にＧ色を投影するためのＧ信号をプロジェクター１０４に出力する（Ｓ２０）。これによって、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅはＧ色が照明されている状態（Ｇ色画像が投影されている状態）となり、Ｇ信号が出力された時点で、カメラ１０３において実質的なＧ色の露光が始まる。
次に、制御部１０６は、撮影範囲１０３ｅ内に黒色を投影するための黒信号をプロジェクター１０４に出力する（Ｓ２１）。これによって、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは再び照明されていない状態となる。
次に、カメラ１０３のシャッター１０３ｃが閉じられる（Ｓ２２）。そして、Ｇ色に関して得られた撮影画像情報がカメラ１０３から制御部１０６に出力される（Ｓ２３）。

次に、制御部１０６は、撮影範囲１０３ｅ内に黒色を投影するための黒信号をプロジェクター１０４に出力する（Ｓ２４）。これによって、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは照明されていない状態となる。
次に、カメラ１０３のシャッター１０３ｃが開かれる（Ｓ２５）。しかしながら、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは照明されていない状態であるため、実質的にはカメラ１０３には露光はされない。
次に、制御部１０６は、撮影範囲１０３ｅ内にＢ色を投影するためのＢ信号をプロジェクター１０４に出力する（Ｓ２６）。これによって、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅはＢ色が照明されている状態（Ｂ色画像が投影されている状態）となり、Ｂ信号が出力された時点で、カメラ１０３において実質的なＢ色の露光が始まる。
次に、制御部１０６は、撮影範囲１０３ｅ内に黒色を投影するための黒信号をプロジェクター１０４に出力する（Ｓ２７）。これによって、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは再び照明されていない状態となる。
次に、カメラ１０３のシャッター１０３ｃが閉じられる（Ｓ２８）。そして、Ｂ色に関して得られた撮影画像情報がカメラ１０３から制御部１０６に出力される（Ｓ２９）。
最後に、制御部１０６は入力されたＲ、Ｇ、Ｂ色の３つの撮影画像情報を合成してカラー画像を取得し（Ｓ３０）、第二実施形態に係る画像読取装置は画像読取動作を終了する（Ｓ３１）。

従って、本実施形態に係る画像読取装置では、プロジェクター１０４が、第１の黒色画像、Ｒ色の画像、第２の黒色画像、Ｇ色の画像、第３の黒色画像、Ｂ色の画像、第４の黒色画像の順に投影する。そして、カメラ１０３が、第１の黒色画像の投影中にシャッター１０３ｃを開いて撮像を開始し、第２の黒色画像の投影中にシャッター１０３ｃを閉じて撮像を終了し、原稿の第１の撮像画像を取得する。そして、カメラ１０３が、第２の黒色画像の投影中にシャッター１０３ｃを開いて撮像を開始し、第３の黒色画像の投影中にシャッター１０３ｃを閉じて撮像を終了し、原稿の第２の撮像画像を取得する。そして、カメラ１０３が、第３の黒色画像の投影中にシャッター１０３ｃを開いて撮像を開始し、第４の黒色画像の投影中にシャッター１０３ｃを閉じて撮像を終了し、原稿の第３の撮像画像を取得する。最後に、制御部１０６は、第１の撮像画像、第２の撮像画像及び第３の撮像画像を合成し、合成画像を取得する。

図７は、第二実施形態に係る画像読取装置における撮影タイミングチャートを示している。

プロジェクター１０４の投影は、ＬＥＤ１０４ｃがＲ、Ｇ、Ｂの順に発光することによって行われており、Ｒ、Ｇ、Ｂを１フレームとして基準にしている。なお、１フレームは１／６０秒と設定している。
本実施形態では、１／３０秒すなわち２フレーム分だけ、制御部１０６は、撮影範囲１０３ｅ内に各色を投影するための各色信号をプロジェクター１０４に出力し、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅを照明されている状態にする。

具体的には、まず、Ｒ信号をプロジェクター１０４に出力しはじめるタイミングＥから次の黒信号をプロジェクター１０４に出力しはじめるタイミングＦまでが２フレームとなる。
そして、シャッター１０３ｃの開閉誤差を考慮して、タイミングＥから１フレーム前のタイミングＧからタイミングＦから１フレーム後のタイミングＨまでシャッター１０３ｃを開くように、制御部１０６は、カメラ１０３にシャッターの開閉指示信号を送信する。
図７に示されているように、シャッター１０３ｃの開閉タイミングにズレが生じているが、開閉タイミングＧ及びＨ近傍では、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは照明されていない状態であるため、カメラ１０３のＲ色の露光には影響はない。

次に、Ｇ信号をプロジェクター１０４に出力しはじめるタイミングＩから次の黒信号をプロジェクター１０４に出力しはじめるタイミングＪまでが２フレームとなる。
そして、シャッター１０３ｃの開閉誤差を考慮して、タイミングＩから１フレーム前のタイミングＫからタイミングＪから１フレーム後のタイミングＬまでシャッター１０３ｃを開くように、制御部１０６は、カメラ１０３にシャッターの開閉指示信号を送信する。
図７に示されているように、シャッター１０３ｃの開閉タイミングにズレが生じているが、開閉タイミングＫ及びＬ近傍では、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは照明されていない状態であるため、カメラ１０３のＧ色の露光には影響はない。

そして、Ｂ信号をプロジェクター１０４に出力しはじめるタイミングＭから次の黒信号をプロジェクター１０４に出力しはじめるタイミングＮまでが２フレームとなる。
そして、シャッター１０３ｃの開閉誤差を考慮して、タイミングＭから１フレーム前のタイミングＯからタイミングＮから１フレーム後のタイミングＰまでシャッター１０３ｃを開くように、制御部１０６は、カメラ１０３にシャッターの開閉指示信号を送信する。
図７に示されているように、シャッター１０３ｃの開閉タイミングにズレが生じているが、開閉タイミングＯ及びＰ近傍では、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは照明されていない状態であるため、カメラ１０３のＢ色の露光には影響はない。
従って、カメラ１０３の実質的な露光量は、Ｒ、Ｇ、Ｂ全てにおいて２フレームであり、得られた撮影画像の色は、本来の原稿の画像の色を再現したものとなる。また、露光フレーム数が整数値になっているため、受光面内において濃度や色にムラも発生しない。

従って、本実施形態に係る画像読取装置によれば、色順次式のプロジェクターで照明を行いながら、濃度および色が高精度かつ安定し、また高解像度で画像読み取りを行うことができる。

なお、本実施形態に係る画像読取装置では、画像読取動作中に、撮影範囲１０３ｅ内において速い明滅及び色変化が発生する。
この速い明滅及び色変化をユーザーが目視すると不快感を有する可能性がある。そのため、画像読取動作中には、操作案内表示範囲１０４ｆを目視するように、操作案内表示範囲１０４ｆに適切な案内表示を行うことにより、ユーザーは不快感を有することなく撮影を行うことができる。

また、本実施形態に係る画像読取装置では、第一実施形態に係る画像読取装置１００と比べて、一色当たりの露光時間が短くなっている。しかしながら、モノクロセンサーは分光用のカラーフィルターを備えないため高感度であり、露光量としては十分である。
本実施例では、ＲＧＢの３色の光での投影に対してそれぞれの投影時間の後にシャッターを閉じていたが、本発明はこれに限定されることはない。Ｒ色の画像を投影する前の（第１の）黒色画像の投影中にシャッターを開いた後、シャッターを閉じることなく、Ｇ色、Ｂ色の画像を上記のように順次投影し、（第６の）黒色画像の投影中にシャッターを閉じるように制御してもよい。その場合、Ｒ色の投影終了からＧ色の投影開始までの間に、撮像素子からＲ色の投影に対する第１の撮像画像を読み出す。Ｇ色の投影終了からＢ色の投影開始までの間に、撮像素子からＧ色の投影に対する第２の撮像画像を読み出す。Ｂ色の投影終了後、撮像素子からＢ色の投影に対する第３の撮像画像を読み出す。このようにして得られた第１、第２及び第３の撮像画像を合成することにより第二実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

次に、本発明の第三実施形態に係る画像読取装置について説明する。第三実施形態に係る画像読取装置は、撮像素子１０３ｂが図１３（ｂ）に示されているようなカラーセンサーである。
第一実施形態及び第二実施形態では、プロジェクターが撮影範囲を照明する明るさに対して、画像読取装置周囲から撮影範囲に到達する外光が十分に暗い場合を想定していた。
しかしながら、画像読取装置は、外光が明るい環境で用いられる場合も想定され、その場合、特に安価で暗いＬＥＤ光源を用いている画像読取装置では、必ずしも十分な性能が発揮されない可能性がある。
本実施形態は、上記の点を考慮した実施形態となっている。

図８は、第三実施形態に係る画像読取装置における画像読取動作のフローチャートを示している。

まず、第三実施形態に係る画像読取装置が画像読取動作を開始すると（Ｓ４１）、制御部１０６は、撮影範囲１０３ｅ内に黒色を投影するための黒信号をプロジェクター１０４に出力する（Ｓ４２）。これによって、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは外光のみによって照明されている状態となる。
次に、カメラ１０３のシャッター１０３ｃが開かれる（Ｓ４３）。これにより、カメラ１０３には外光のみによって露光が行われる。
次に、制御部１０６は、撮影範囲１０３ｅ内に白色を投影するための白信号をプロジェクター１０４に出力する（Ｓ４４）。これによって、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは外光及びプロジェクターからの白色投影によって照明されている状態となり、その状態でカメラ１０３において露光が行われる。
次に、制御部１０６は、撮影範囲１０３ｅ内に黒色を投影するための黒信号をプロジェクター１０４に出力する（Ｓ４５）。これによって、再び、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは外光のみによって照明されている状態となる。
次に、カメラ１０３のシャッター１０３ｃが閉じられる（Ｓ４６）。そして、得られた撮影画像情報がカメラ１０３から制御部１０６に出力される（Ｓ４７）。

次に、制御部１０６は、撮影範囲１０３ｅ内に黒色を投影するための黒信号をプロジェクター１０４に出力する（Ｓ４８）。これによって、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは外光のみによって照明されている状態となる。
次に、カメラ１０３のシャッター１０３ｃが開かれる（Ｓ４９）。これにより、カメラ１０３には外光のみによって露光が行われる。
次に、カメラ１０３のシャッター１０３ｃが閉じられる（Ｓ５０）。そして、得られた外光撮影画像情報がカメラ１０３から制御部１０６に出力される（Ｓ５１）。
最後に、制御部１０６は入力された撮影画像情報と外光撮影画像情報との差分を計算して外光の影響を取り除いた差分画像を取得し（Ｓ５２）、第三実施形態に係る画像読取装置は画像読取動作を終了する（Ｓ５３）。

従って、本実施形態に係る画像読取装置では、プロジェクター１０４が、第１の黒色画像、白色画像、第２の黒色画像の順に投影する。そして、カメラ１０３が、第１の黒色画像の投影中の第１のタイミングにシャッター１０３ｃを開いて撮像を開始し、第２の黒色画像の投影中の第２のタイミングにシャッター１０３ｃを閉じて撮像を終了し、原稿の第１の撮像画像を取得する。その後、カメラ１０３が、第２の黒色画像の投影中の第３のタイミングにシャッター１０３ｃを開いて撮像を開始し、第２の黒色画像の投影中の第４のタイミングにシャッター１０３ｃを閉じて撮像を終了し、原稿の第２の撮像画像を取得する。最後に、制御部１０６は、第１の撮像画像と第２の撮像画像との差分を計算し、差分画像を取得する。

図９は、第三実施形態に係る画像読取装置における撮影タイミングチャートを示している。

プロジェクター１０４の投影は、ＬＥＤ１０４ｃがＲ、Ｇ、Ｂの順に発光することによって行われており、Ｒ、Ｇ、Ｂを１フレームとして基準にしている。なお、１フレームは１／６０秒と設定している。
本実施形態では、１／１５秒すなわち４フレーム分だけ、制御部１０６は、撮影範囲１０３ｅ内に各色を投影するための各色信号をプロジェクター１０４に出力し、プロジェクター１０４によって原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅを照明する状態にする。すなわち、白信号をプロジェクター１０４に出力しはじめるタイミングＱから次の黒信号をプロジェクター１０４に出力しはじめるタイミングＲまでが４フレームとなる。
そして、シャッター１０３ｃの開閉誤差を考慮して、タイミングＱから１フレーム前のタイミングＳからタイミングＲから１フレーム後のタイミングＴまでシャッター１０３ｃを開くように、制御部１０６は、カメラ１０３にシャッターの開閉指示信号を送信する。これにより、外光及びプロジェクターからの白色投影によって照明されている状態における撮影画像情報が得られる。
図９に示されているように、シャッター１０３ｃの開閉タイミングにズレが生じているが、開閉タイミングＳ及びＴ近傍では、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは外光のみによって照明されている状態である。そのため、プロジェクター１０４の照明に対するカメラ１０３の露光には影響はない。
次に、制御部１０６は、黒信号をプロジェクター１０４に出力し、タイミングＵからタイミングＶまでシャッター１０３ｃを開くように、シャッターの開閉指示信号をカメラ１０３に送信する。これにより、外光のみによって照明されている状態における外光撮影画像情報が得られる。
そして、得られた撮影画像情報と外光撮影画像情報との差分を計算することによって、外光の影響を取り除いた差分画像を取得することができる。
従って、カメラ１０３の実質的な露光量は、Ｒ、Ｇ、Ｂ全てにおいて４フレームであり、且つ、外光の影響は取り除かれているため、得られた撮影画像の色は、本来の原稿の画像の色を再現したものとなる。また、露光フレーム数が整数値になっているため、受光面内において濃度や色にムラも発生しない。

なお、撮影画像情報を得るためのシャッター開放時間と外光撮影画像情報を得るためのシャッター開放時間は略同一である。

従って、第三実施形態に係る画像読取装置によれば、色順次式のプロジェクターで照明を行いながら、外光と照明光の明暗差が少ない場合であっても、濃度および色が高精度かつ安定した画像読み取りを行うことができる。

次に、本発明の第四実施形態に係る画像読取装置について説明する。第四実施形態に係る画像読取装置は、撮像素子１０３ｂが図１３（ｂ）に示されているようなカラーセンサーである。
第一乃至第三実施形態では、カメラが機械的シャッター方式によるスチル撮影を行っていた。機械的な部位は動作回数が多くなると故障し易くなり好ましくない。よって、撮影回数の多い用途では、機械的シャッター方式を使わない方式が好ましい。本実施形態では機械的シャッターを用いずに、電子的に連続撮影を行う形態となっている。
第四実施形態に係る画像読取装置の全ての構成要素が第一実施形態に係る画像読取装置１００と同一であるため、同一の符番を付して、構成要素については説明を省略する。

図１０は、第四実施形態に係る画像読取装置における画像読取動作のフローチャートを示している。

まず、画像読取装置が画像読取動作を開始すると（Ｓ６１）、制御部１０６は、カメラ１０３に連続撮影を開始させる（Ｓ６２）。連続撮影は所定の蓄積時間ごとに画像が転送され、新たな画像が撮影される。
次に撮影範囲１０３ｅ内に黒色を投影するための黒信号をプロジェクター１０４に出力する（Ｓ６３）。これによって、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは照明されていない状態となる。
次に、制御部１０６は、撮影範囲１０３ｅ内に白色を投影するための白信号をプロジェクター１０４に出力する（Ｓ６４）。これによって、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは照明されている状態となり、白信号が出力された時点で、カメラ１０３において実質的な露光が始まる。
次に、制御部１０６は、撮影範囲１０３ｅ内に黒色を投影するための黒信号をプロジェクター１０４に出力する（Ｓ６５）。これによって、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは再び照明されていない状態となる。
次に、カメラ１０３の撮影が終了し（Ｓ６６）。そして、得られた連続撮影画像情報がカメラ１０３から制御部１０６に出力され（Ｓ６７）、画像読取装置１００は画像読取動作を終了する（Ｓ６８）。
Ｓ６３の瞬間を含むそれより前の撮影画像と、Ｓ６５の瞬間を含まない、それより後の撮影画像は、本発明の課題である濃度や色にムラが発生しているので使用しない。
使用する撮影画像の露光時間は、白信号が出ている時間によって決まり、すなわち、ステップＳ６４において白信号が出力された時点から、ステップＳ６５において黒信号が出力された時点までに対応する。

従って、本実施形態に係る画像読取装置では、プロジェクター１０４が、第１の黒色画像、白色（第１の色）画像、第２の黒色画像の順に投影する。そして、カメラ１０３は連続撮影を行い、第１の黒色画像の投影中から、第２の黒色画像の投影中までの間に撮像された画像を取得する。

図１１は、第四実施形態に係る画像読取装置における撮影タイミングチャートを示している。

プロジェクター１０４の投影動作は第一実施形態と同じである。
連続撮影するカメラ１０３との同期誤差を考慮して、タイミングＷから２フレーム前のタイミングＹと、タイミングＸから２フレーム後のタイミングＺで撮影が切り替わり画像転送されるように、制御部１０６はカメラ１０３の連続撮影に関する指示信号を送信する。
図１１に示されているように、連続撮影のタイミングにズレが生じているが、撮影が切り替わるタイミングＹ及びＺ近傍では、原稿が配置されている撮影範囲１０３ｅは照明されていない状態であるため、タイミングＹとＺの間の露光には影響はない。
従って、カメラ１０３の実質的な露光量は、Ｒ、Ｇ、Ｂ全てにおいて４フレームであり、得られた撮影画像の色は、本来の原稿の画像の色を再現したものとなる。また、露光フレーム数が整数値になっているため、受光面内において濃度や色にムラも発生しない。

本発明に係る画像読取装置では、制御部は、撮影された画像に対して処理を行い、不図示のＳＤカード等のメモリー部に転送する。また、制御部が撮影された画像をプリンターやパーソナルコンピューター等に転送する場合には、本発明に係る画像読取装置は複写機やイメージスキャナとして使用することも可能である。さらに、プロジェクターが撮影された画像を投影表示することによって、プロジェクターをプレビュー機能に使用することも可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

例えば、投影画像素子は液晶でも構わない。光源部としては、白色光源とカラーフィルターとを有し、カラーフィルターを切り替えることにより複数色の光を順次射出する構成を採用してもよい。また、レンズは反射光学系でも構わない。さらに、フレームレートは、速くても遅くても同様の効果を発揮することができる。
カメラはスチルカメラでも、ビデオカメラでも良い。

１００ 画像読取装置
１０１ａ 載置面
１０３ カメラ（撮像部）
１０４ プロジェクター（投影部）
１０６ 制御部

Claims (16)

1. 載置面上に載置された原稿を撮像する撮像部と、
   複数色の光を順次切り替えて射出することにより前記載置面に画像を投影する投影部と、
   前記撮像部による撮像中に、第１の黒画像、第１の色画像、第２の黒画像を順に投影するように前記投影部を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする画像読取装置。
2. 前記制御部は、前記第１の黒画像の投影中に撮像を開始し前記第２の黒画像の投影中に撮像を終了するように、前記撮像部を制御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. 前記複数色は、Ｒ色、Ｇ色及びＢ色を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像読取装置。
4. 前記制御部は、第１の黒画像、Ｒ色画像、第２の黒画像、Ｇ色画像、第３の黒画像、Ｂ色画像、第４の黒画像を順に投影するように前記投影部を制御することを特徴とする請求項３に記載の画像読取装置。
5. 前記制御部は、前記Ｒ色画像、前記Ｇ色画像、及び前記Ｂ色画像の投影中に前記撮像部により取得された撮像画像の夫々を合成することで、前記原稿の画像を取得することを特徴とする請求項４に記載の画像読取装置。
6. 前記制御部は、前記第１の黒画像の投影中に撮像を開始して前記第２の黒画像の投影中に撮像を終了することで第１の撮像画像を取得し、前記第２の黒画像の投影中に撮像を開始して前記第３の黒画像の投影中に撮像を終了することで第２の撮像画像を取得し、前記第３の黒画像の投影中に撮像を開始して前記第４の黒画像の投影中に撮像を終了することで第３の撮像画像を取得するように、前記撮像部を制御し、前記第１乃至第３の撮像画像を合成することにより前記原稿の画像を取得することを特徴とする請求項４に記載の画像読取装置。
7. 前記第１の色画像は、Ｒ色、Ｇ色及びＢ色が順次射出されることによって得られる白色画像であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像読取装置。
8. 前記制御部は、前記第１の黒画像、前記白色画像、前記第２の黒画像を順に投影するように前記投影部を制御することを特徴とする請求項７に記載の画像読取装置。
9. 前記制御部は、前記白色画像の投影中に前記撮像部により取得された第１の撮像画像と、前記第２の黒画像の投影中に撮像部により取得された第２の撮像画像と、を合成することにより前記原稿の画像を取得することを特徴とする請求項８に記載の画像読取装置。
10. 前記制御部は、前記第１の黒画像の投影中の第１のタイミングに撮像を開始して前記第２の黒画像の投影中の第２のタイミングに撮像を終了することで第１の撮像画像を取得し、前記第２の黒画像の投影中の第３のタイミングに撮像を開始して前記第２の黒画像の投影中の第４のタイミングに撮像を終了することで第２の撮像画像を取得するように、前記撮像部を制御し、前記第１の撮像画像と前記第２の撮像画像との差分より前記原稿の画像を取得することを特徴とする請求項８に記載の画像読取装置。
11. 前記第１のタイミングと前記第２のタイミングとの間の時間と、前記第３のタイミングと前記第４のタイミングとの間の時間と、は同じであることを特徴とする請求項１０に記載の画像読取装置。
12. 前記投影部は、Ｒ色光源、Ｇ色光源及びＢ色光源を備えることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の画像読取装置。
13. 前記撮像部は、前記原稿からの光を受光する撮像素子と、該撮像素子に入射する光を遮光するシャッターと、を有し、
    前記制御部は、前記第１の黒色画像の投影中に前記シャッターを開き、前記第２の黒色画像の投影中に前記シャッターを閉じるように、前記撮像部を制御することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の画像読取装置。
14. 前記載置面上において、前記撮像部が撮像する撮像範囲は、前記投影部が画像を投影する投影範囲に含まれることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の画像読取装置。
15. 前記投影部は、前記投影範囲のうち前記撮像範囲以外の領域に画像を投影することを特徴とする請求項１４に記載の画像読取装置。
16. 前記制御部は、前記撮像部及び前記投影部に前記撮像及び前記投影を繰り返し行わせることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項に記載の画像読取装置。

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