JP2016225689A - Image reading device and image reading method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image reading device which allows for highly accurate reproduction, by reading a monochromatic character original with high resolution and high contrast, by using a color area image sensor, without using a complicated interpolation processing.SOLUTION: An image reading device 100 for acquiring the image information of a manuscript M placed on a placement surface 101 includes an imaging unit 103 including multiple light-receiving elements corresponding to multiple colors arranged on the same plane, an illumination unit 104 capable of illuminating the placement surface 101 with monochromatic light, and an operation unit 106 for acquiring image information by performing addition processing of information based on the light-reception intensity of each of the multiple light-receiving elements, obtained by imaging the manuscript M illuminated with monochromatic light by the imaging unit 103.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、カラーエリアイメージセンサを用いた画像読取装置に関する。   The present invention relates to an image reading apparatus using a color area image sensor.

従来の画像読取装置における画像読取部で用いられるカラーエリアイメージセンサでは、図14に示されるように、いわゆるベイヤー型と呼ばれる、R(赤):G(緑):B(青)=1:2:1の画素数比率で、各色の受光素子が面状に配置されている。   In a color area image sensor used in an image reading unit in a conventional image reading apparatus, as shown in FIG. 14, so-called Bayer type, R (red): G (green): B (blue) = 1: 2. The light receiving elements of the respective colors are arranged in a planar shape at a pixel number ratio of 1.

ベイヤー型で配列されたカラーエリアイメージセンサでは、R色及びB色では3/4、G色では1/2の画素(欠落画素)で情報が欠落している。
従来の画像読取装置では、画像情報として出力する際に、欠落画素における情報は隣接画素からの補間処理によって補間される。補間処理方法として様々な方法が提案されているが、多くの方法において、コントラスト低下や偽色と呼ばれる画像の色づきが発生してしまう。
特に、印刷物等の白黒文字原稿においては、白色の下地に黒色の微細な文字が多く使われているため、コントラスト低下も偽色も好ましくない。
これらの対策として種々の提案がされており、特許文献1においては、反復アルゴリズムを用いた補間処理等が提案されている。
In a color area image sensor arranged in a Bayer type, information is missing in 3/4 pixels for R and B colors and 1/2 pixels (missing pixels) for G color.
In a conventional image reading apparatus, when output as image information, information on missing pixels is interpolated by interpolation processing from adjacent pixels. Various methods have been proposed as an interpolation processing method. However, in many methods, contrast reduction and coloring of an image called false color occurs.
In particular, in black and white character originals such as printed matter, a lot of fine black characters are used on a white background.
Various proposals have been made for these countermeasures, and Patent Document 1 proposes an interpolation process using an iterative algorithm.

特開2003−179941号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-179941

電子情報通信学会『知識の森』8群−4編−2章(Ver.1/2011年10月25日)The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, “Knowledge Forest,” 8th Group, 4th Edition, 2nd Chapter (Ver. Oct. 25, 2011)

しかしながら、特許文献1に開示されている反復アルゴリズム等の補間処理では、収束するまでの計算量が多くなるため、計算時間が長くなる。
また、あくまで欠落画素における情報を隣接画素から推定しているため、原稿画像を必ずしも高精度に再現できるとは限らない。
そこで、本発明は、カラーエリアイメージセンサを用いて、複雑な補間処理を用いずに白黒文字原稿等を高解像度且つ高コントラストで読み取り、高精度に再現することができる画像読取装置を提供することを目的とする。
However, in the interpolation processing such as the iterative algorithm disclosed in Patent Document 1, the amount of calculation until convergence is increased, so that the calculation time is increased.
In addition, since information on missing pixels is estimated from adjacent pixels to the last, an original image cannot always be reproduced with high accuracy.
Therefore, the present invention provides an image reading apparatus that can read a black and white character document or the like with high resolution and high contrast without using complicated interpolation processing and reproduce it with high accuracy using a color area image sensor. With the goal.

本発明に係る画像読取装置は、載置面に載置された原稿の画像情報を取得する画像読取装置であって、同一面上に配列された複数色に対応する複数の受光素子を含む撮像部と、載置面を単色光で照明可能な照明部と、単色光で照明された原稿を撮像部により撮像することで得られる、複数の受光素子の夫々の受光強度に基づく情報を加算処理することによって、画像情報を取得する演算部と、を備えることを特徴とする。   An image reading apparatus according to the present invention is an image reading apparatus that acquires image information of a document placed on a placement surface, and includes an image pickup device including a plurality of light receiving elements corresponding to a plurality of colors arranged on the same surface. Information based on the received light intensity of each of the plurality of light receiving elements obtained by imaging the document, the illumination unit capable of illuminating the mounting surface with monochromatic light, and the document illuminated with monochromatic light by the imaging unit And a calculation unit that acquires image information.

本発明によれば、カラーエリアイメージセンサを用いて、複雑な補間処理を用いずに白黒文字原稿等を高解像度且つ高コントラストで読み取り、高精度に再現することができる画像読取装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an image reading apparatus that can read a black and white character document or the like with a high resolution and a high contrast without using a complicated interpolation process by using a color area image sensor, and can reproduce it with high accuracy. Can do.

第一実施形態に係る画像読取装置の模式的斜視図。1 is a schematic perspective view of an image reading apparatus according to a first embodiment. 第一実施形態に係る画像読取装置の模式的断面図。1 is a schematic cross-sectional view of an image reading apparatus according to a first embodiment. 第一実施形態に係る画像読取装置の動作のフローチャート。6 is a flowchart of the operation of the image reading apparatus according to the first embodiment. G色のLDのスペクトルを示した図。The figure which showed the spectrum of LD of G color. カラーエリアイメージセンサ1032の各受光素子がG色のLDによって照明された白黒文字原稿の白色の下地から反射された光線を受光する際に得られる各スペクトルを示した図。The figure which showed each spectrum acquired when each light receiving element of the color area image sensor 1032 light-receives the light ray reflected from the white base | substrate of the monochrome character original illuminated by G color LD. 一般的な白色LEDのスペクトルを示した図。The figure which showed the spectrum of the general white LED. カラーエリアイメージセンサ1032の各受光素子が白色のLEDによって照明された白黒文字原稿の白色の下地から反射された光線を受光する際に得られる各スペクトルを示した図。The figure which showed each spectrum acquired when each light receiving element of the color area image sensor 1032 light-receives the light reflected from the white base | substrate of the monochrome character original illuminated by white LED. 第一実施形態に係る画像読取装置において行われる加算処理及び従来の画像読取装置において行われる補間処理を示した図。FIG. 5 is a diagram illustrating an addition process performed in the image reading apparatus according to the first embodiment and an interpolation process performed in a conventional image reading apparatus. 第二実施形態に係る画像読取装置の動作のフローチャート。10 is a flowchart of the operation of the image reading apparatus according to the second embodiment. G色のLEDのスペクトルを示した図。The figure which showed the spectrum of G color LED. カラーエリアイメージセンサ1032の各受光素子がG色のLEDによって照明された白黒文字原稿の白色の下地から反射された光線を受光する際に得られる各スペクトルを示した図。The figure which showed each spectrum acquired when each light receiving element of the color area image sensor 1032 light-receives the light ray reflected from the white base | substrate of the monochrome character original illuminated by G color LED. 第二実施形態に係る画像読取装置において行われる加算処理及び2値化処理を示した図。The figure which showed the addition process and binarization process performed in the image reading apparatus which concerns on 2nd embodiment. カラーエリアイメージセンサ1032の各受光素子の分光特性を示した図。The figure which showed the spectral characteristic of each light receiving element of the color area image sensor 1032. カラーエリアイメージセンサ1032の各受光素子の配置を示した図。The figure which showed arrangement | positioning of each light receiving element of the color area image sensor 1032.

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。   Hereinafter, an image reading apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the drawings shown below may be drawn at a scale different from the actual scale so that the present invention can be easily understood.

図1は、第一実施形態に係る画像読取装置100の模式的斜視図を示している。   FIG. 1 is a schematic perspective view of an image reading apparatus 100 according to the first embodiment.

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(照明部)104及び制御部(演算部)106を備えている。   The image reading apparatus 100 includes a mounting table 101, a frame 102, a camera (imaging unit) 103, a projector (illumination unit) 104, and a control unit (calculation unit) 106.

載置台101の載置面上には、例えば原稿Mが載置される。
フレーム102は、載置台101に固定されており、カメラ103及びプロジェクター104を支持固定している。
カメラ103は、載置台101の投影読取範囲内の画像を読み取る。
プロジェクター104は、載置台101の投影読取範囲内に画像を投影する。換言すると、プロジェクター104は、単色光又は白色光で載置台101の投影読取範囲内を照明可能である。
制御部106は、カメラ103及びプロジェクター104の動作を制御する。具体的には、制御部106は、プロジェクター104に画像を投影するための投影画像信号を送信する。また、制御部106は、カメラ103に画像の読取を指示するための読取指示信号を送信する。さらに、制御部106は、カメラ103が読み取った画像に基づいた読取画像信号を受信して処理する。
For example, the document M is placed on the placement surface of the placement table 101.
The frame 102 is fixed to the mounting table 101 and supports and fixes the camera 103 and the projector 104.
The camera 103 reads an image within the projection reading range of the mounting table 101.
The projector 104 projects an image within the projection reading range of the mounting table 101. In other words, the projector 104 can illuminate the projection reading range of the mounting table 101 with monochromatic light or white light.
The control unit 106 controls operations of the camera 103 and the projector 104. Specifically, the control unit 106 transmits a projection image signal for projecting an image onto the projector 104. In addition, the control unit 106 transmits a reading instruction signal for instructing the camera 103 to read an image. Further, the control unit 106 receives and processes a read image signal based on the image read by the camera 103.

図2は、第一実施形態に係る画像読取装置100の模式的断面図を示している。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the image reading apparatus 100 according to the first embodiment.

カメラ103は、読取レンズ1031、カラーエリアイメージセンサ(撮像素子)1032及びシャッター1033を備えている。
読取レンズ1031は、投影読取範囲の画像を、カラーエリアイメージセンサ1032面上に結像する。
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、開閉タイミング及び開放時間に応じて適切な露光量になるように、制御されている。
カラーエリアイメージセンサ1032としては、CCD(Charge Coupled Device)方式やCMOS(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)方式などが採用されている。カラーエリアイメージセンサ1032は、複数の微細な受光素子が面内に敷き詰められることによって、二次元画像情報を得ることができる。
カラーエリアイメージセンサ1032では、図14に示されるように、ベイヤー型のR:G:B=1:2:1の画素数比率で、各色(複数色)の受光素子が面状に配置されている(ベイヤー配列が形成されている)。
なお、各色の受光素子は、カラーフィルター及びフォトダイオードで構成されている。
また、カラーエリアイメージセンサ1032は、図13に示されるような分光特性(相対分光感度)を有している(非特許文献1参照)。
換言すると、カラーエリアイメージセンサ1032は、同一面上に配列された複数色に対応する複数の受光素子で構成されている。
The camera 103 includes a reading lens 1031, a color area image sensor (imaging device) 1032, and a shutter 1033.
The reading lens 1031 forms an image of the projection reading range on the color area image sensor 1032 surface.
A mechanical shutter 1033 is provided in the middle of the optical path, and the shutter 1033 is controlled so as to have an appropriate exposure amount according to the opening / closing timing and the opening time.
As the color area image sensor 1032, a CCD (Charge Coupled Device) method, a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) method, or the like is employed. The color area image sensor 1032 can obtain two-dimensional image information by laying a plurality of fine light receiving elements in the plane.
In the color area image sensor 1032, as shown in FIG. 14, the light receiving elements of each color (plural colors) are arranged in a plane shape with a Bayer-type ratio of R: G: B = 1: 2: 1. (A Bayer array is formed).
The light receiving elements for each color are composed of color filters and photodiodes.
The color area image sensor 1032 has spectral characteristics (relative spectral sensitivity) as shown in FIG. 13 (see Non-Patent Document 1).
In other words, the color area image sensor 1032 includes a plurality of light receiving elements corresponding to a plurality of colors arranged on the same plane.

プロジェクター104は、投影レンズ1041、画像表示素子1042及び光源装置1043を備えている。
投影レンズ1041は、画像表示素子1042によって表示されている画像を投影読取範囲内に結像する。
画像表示素子1042は、光源装置1043から出射した光線を、画像情報に応じて面内の反射率又は透過率を変化させることによって、部分的に変化させる。
光源装置1043は、R、G、B色のレーザーダイオード(LD)光源から構成されており、各色の光線を射出する。光源装置1043は、各色の光源を順次繰り返し点灯することによって、投影読取範囲内に擬似白色光を投影する。なお、これに限らず、各色の光源を同時に点灯することによって、白色光を投影してもよい。
すなわち、プロジェクター104は、載置台101に画像を投射可能である。
The projector 104 includes a projection lens 1041, an image display element 1042, and a light source device 1043.
The projection lens 1041 forms an image displayed by the image display element 1042 within the projection reading range.
The image display element 1042 partially changes the light beam emitted from the light source device 1043 by changing the in-plane reflectance or transmittance according to the image information.
The light source device 1043 includes R, G, and B color laser diode (LD) light sources, and emits light beams of respective colors. The light source device 1043 projects pseudo white light within the projection reading range by sequentially and repeatedly turning on the light sources of the respective colors. However, the present invention is not limited to this, and white light may be projected by simultaneously turning on the light sources of the respective colors.
That is, the projector 104 can project an image on the mounting table 101.

図3は、第一実施形態に係る画像読取装置100の動作のフローチャートを示している。   FIG. 3 shows a flowchart of the operation of the image reading apparatus 100 according to the first embodiment.

まず、画像読取装置100において、画像の読み取りが指示されると(S10)、プロジェクター104によって載置台101の投影読取範囲内に白色光が投影され(S11)、カメラ103が投影読取範囲内の画像を読み取る(S12)。
そして、制御部106は、読み取られた画像が単色画像であるか判定を行う(S13)。もし、読み取られた画像が白黒文字原稿等の単色画像である場合には(S13のYes)、プロジェクター104によって投影読取範囲内にG色の光(単色光)が投影(照明)される(S14)。
そして、G色の光が投影された状態で、カメラ103が投影読取範囲内の画像を読み取る(S15)。そして、制御部(演算部)106は、読み取られた画像に対して加算処理を行い(S16)、処理された読取画像情報が出力され(S18)、画像読取装置100は、画像の読み取りを終了する(S19)。
一方で、もし、S12において読み取られた画像が単色画像でなかった場合には(S13のNo)、制御部106は、S12において読み取られた画像に対してカラー補間処理を行う(S17)。そして、処理された読取画像情報が出力され(S18)、画像読取装置100は、画像の読み取りを終了する(S19)。
なお、S16における加算処理の詳細については後述する。また、S17におけるカラー補間処理については、本発明の範囲外であるため、説明を省略する。
First, when image reading is instructed in the image reading apparatus 100 (S10), white light is projected within the projection reading range of the mounting table 101 by the projector 104 (S11), and the camera 103 is an image within the projection reading range. Is read (S12).
Then, the control unit 106 determines whether the read image is a single color image (S13). If the read image is a monochrome image such as a black and white character document (Yes in S13), the projector 104 projects (illuminates) G light (monochromatic light) within the projection reading range (S14). ).
Then, the camera 103 reads an image within the projection reading range in a state where the G light is projected (S15). Then, the control unit (arithmetic unit) 106 performs an addition process on the read image (S16), the processed read image information is output (S18), and the image reading apparatus 100 finishes reading the image. (S19).
On the other hand, if the image read in S12 is not a monochrome image (No in S13), the control unit 106 performs color interpolation processing on the image read in S12 (S17). Then, the processed read image information is output (S18), and the image reading apparatus 100 finishes reading the image (S19).
Details of the addition processing in S16 will be described later. Further, the color interpolation processing in S17 is out of the scope of the present invention, and thus description thereof is omitted.

図4は、光源装置1043のG色のLDのスペクトルを示しており、G色のLDは、約520nmに中心を持ち、半値幅が11nmの幅の狭い分光特性を有していることがわかる。   FIG. 4 shows a spectrum of the G-color LD of the light source device 1043. It can be seen that the G-color LD has a narrow spectral characteristic centered at about 520 nm and a half width of 11 nm. .

そして、このG色のLDによって照明された白黒文字原稿の白色の下地から反射された光線を、カラーエリアイメージセンサ1032のR色、G色、B色それぞれの受光素子が受光する場合に、図5に示されるようなスペクトルが得られる。
図5に示されるように、カラーエリアイメージセンサ1032のR色、G色、B色それぞれの受光素子が得るスペクトルは、ほぼ重なっており、すなわち、各色の受光素子がともに同じ波長帯の光を受光する画像読み取りができることがわかる。
なお、図5に示される各スペクトルはそれぞれ、ピーク強度が1になるように正規化されていることに注意されたい。
When the light receiving elements of the R, G, and B colors of the color area image sensor 1032 receive light reflected from the white background of the black and white character document illuminated by the G color LD, FIG. A spectrum as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the spectra obtained by the light receiving elements of the R, G, and B colors of the color area image sensor 1032 are almost overlapped, that is, the light receiving elements of the respective colors both emit light in the same wavelength band. It can be seen that the received image can be read.
Note that each spectrum shown in FIG. 5 is normalized so that the peak intensity is 1.

図6は、一般的な白色LED(B色のLED+蛍光体)のスペクトルを示している。そして、この白色LEDによって照明された白黒文字原稿の白色の下地から反射された光線を、カラーエリアイメージセンサ1032のR色、G色、B色それぞれの受光素子が受光する場合に、図7に示されるようなスペクトルが得られる。
この場合、カラーエリアイメージセンサ1032のR色、G色、B色それぞれの受光素子が得るスペクトルは、重なっていない。すなわち、各色の受光素子が大きく異なる波長帯の光を受光することになり、読取レンズ1031に存在する色収差などの影響を受けてしまうため、好ましくない。
なお、図7に示される各スペクトルはそれぞれ、ピーク強度が1になるように正規化されていることに注意されたい。
FIG. 6 shows a spectrum of a general white LED (B color LED + phosphor). When the light receiving elements of the R, G, and B colors of the color area image sensor 1032 receive the light beam reflected from the white background of the black and white character document illuminated by the white LED, FIG. A spectrum as shown is obtained.
In this case, the spectra obtained by the R, G, and B light receiving elements of the color area image sensor 1032 do not overlap. That is, it is not preferable because the light receiving elements of the respective colors receive light in wavelength bands that are greatly different and are affected by chromatic aberration and the like existing in the reading lens 1031.
It should be noted that each spectrum shown in FIG. 7 is normalized so that the peak intensity is 1.

次に、S16における加算処理について具体的に述べる。   Next, the addition process in S16 will be specifically described.

図8は、第一実施形態に係る画像読取装置100において行われる加算処理及び従来の画像読取装置において行われる補間処理の図を示している。   FIG. 8 is a diagram illustrating an addition process performed in the image reading apparatus 100 according to the first embodiment and an interpolation process performed in the conventional image reading apparatus.

まず、(I)に示されるような白黒文字原稿画像(白黒原稿)を(II)に示されるようなカラーエリアイメージセンサ1032で読み取る場合を考える。ここで、(I)中の数字は、明度を表しており、すなわち、0及び1はそれぞれ、黒及び白である。
G色の光が原稿に投影された状態で、カラーエリアイメージセンサ1032が原稿画像を読み取ると、R色、G色、B色それぞれの受光素子の受光強度は(III)のように取得される。
ここで、(III)に示されているように、それぞれの受光素子が得る各スペクトルはそれぞれ、図5と同様に、ピーク強度が1になるように正規化されていることに注意されたい。
そして、(III)に示されているR色、G色、B色それぞれの受光素子の正規化された受光強度(受光強度に基づく情報)を加算する(加算処理)と、(IV)に示されているような読取画像情報を得ることができる。
従って、本実施形態に係る画像読取装置100では、加算処理を行うことによって、白黒文字原稿画像を高精度に再現した読取画像情報を得ることができる。
First, consider a case where a monochrome character document image (black and white document) as shown in (I) is read by a color area image sensor 1032 as shown in (II). Here, the numbers in (I) represent lightness, that is, 0 and 1 are black and white, respectively.
When the color area image sensor 1032 reads the original image in a state where the G color light is projected on the original, the light receiving intensities of the R, G, and B light receiving elements are acquired as shown in (III). .
Here, as shown in (III), it should be noted that each spectrum obtained by each light receiving element is normalized so that the peak intensity becomes 1 as in FIG.
Then, the normalized received light intensity (information based on the received light intensity) of the R, G, and B light receiving elements shown in (III) is added (addition process), and (IV) shows The read image information as described above can be obtained.
Therefore, the image reading apparatus 100 according to the present embodiment can obtain read image information that reproduces a black and white character original image with high accuracy by performing addition processing.

一方で、従来の画像読取装置では、(III)に示されているR色、G色、B色それぞれの受光素子の受光強度に基づいて、各受光素子の周りの欠落画素に対して、隣接する画素の受光強度から推定して(IIIa)に示されるような補間処理が行われる。そして、(IIIa)に示されている強度を加算して平均(正規化)すると、(IVa)に示されているような読取画像情報が得られる。このように、従来の画像読取装置において行われる補間処理では、白黒文字原稿画像を高精度に再現した読取画像情報を得ることができないことがわかる。   On the other hand, in the conventional image reading apparatus, adjacent to the missing pixels around each light receiving element based on the light receiving intensity of each of the R, G, and B light receiving elements shown in (III). An interpolation process as shown in (IIIa) is performed by estimating from the received light intensity of the pixel to be performed. Then, when the intensities shown in (IIIa) are added and averaged (normalized), read image information as shown in (IVa) is obtained. Thus, it can be seen that the interpolation processing performed in the conventional image reading apparatus cannot obtain read image information in which a monochrome character original image is reproduced with high accuracy.

なお、本実施形態における加算処理では、R色、G色、B色それぞれの受光素子が得る各スペクトルのピーク強度を正規化するためのゲインを決めておけば、グレースケールの原稿画像についても対応可能である。   Note that the addition processing according to the present embodiment can be applied to gray scale original images as long as the gain for normalizing the peak intensity of each spectrum obtained by each of the R, G, and B light receiving elements is determined. Is possible.

次に、第二実施形態に係る画像読取装置について行われる動作について説明する。なお、第二実施形態に係る画像読取装置は、光源装置1043に設けられている光源が第一実施形態のものとは異なる以外は、第一実施形態に係る画像読取装置100と同一の構成であるため、同一の構成要素については同一の符番を付して、説明を省略する。   Next, operations performed for the image reading apparatus according to the second embodiment will be described. Note that the image reading apparatus according to the second embodiment has the same configuration as that of the image reading apparatus 100 according to the first embodiment, except that the light source provided in the light source device 1043 is different from that of the first embodiment. Therefore, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

第二実施形態に係る画像読取装置に設けられている光源装置1043は、R、G、B色のLight Emitting Diode(LED)光源から構成されている。LED光源は、LD光源よりも広く普及しており、大量生産に好適な光源である。   The light source device 1043 provided in the image reading apparatus according to the second embodiment is composed of R, G, B color light emitting diode (LED) light sources. LED light sources are more widely used than LD light sources and are suitable for mass production.

図9は、第二実施形態に係る画像読取装置の動作のフローチャートを示している。   FIG. 9 shows a flowchart of the operation of the image reading apparatus according to the second embodiment.

まず、第二実施形態に係る画像読取装置において、画像の読み取りが指示されると(S20)、プロジェクター104によって載置台101の投影読取範囲内に白色光が投影され(S21)、カメラ103が投影読取範囲内の画像を読み取る(S22)。
そして、制御部106は、読み取られた画像が単色画像であるか判定を行う(S23)。もし、読み取られた画像が白黒文字原稿等の単色画像である場合には(S23のYes)、プロジェクター104によって投影読取範囲内にG色の光(単色光)が投影(照明)される(S24)。
そして、G色の光が投影された状態で、カメラ103が投影読取範囲内の画像を読み取る(S25)。そして、制御部(演算部)106は、読み取られた画像に対して加算処理(S26)及び2値化処理(S27)を行い、処理された読取画像情報が出力され(S29)、第二実施形態に係る画像読取装置は、画像の読み取りを終了する(S30)。
一方で、もし、S22において読み取られた画像が単色画像でなかった場合には(S23のNo)、制御部106は、S22において読み取られた画像に対してカラー補間処理を行う(S28)。そして、処理された読取画像情報が出力され(S29)、第二実施形態に係る画像読取装置は、画像の読み取りを終了する(S30)。
なお、S26における加算処理及びS27における2値化処理の詳細については後述する。また、S28におけるカラー補間処理については、本発明の範囲外であるため、説明を省略する。
First, in the image reading apparatus according to the second embodiment, when an image reading is instructed (S20), white light is projected within the projection reading range of the mounting table 101 by the projector 104 (S21), and the camera 103 projects. An image within the reading range is read (S22).
Then, the control unit 106 determines whether the read image is a single color image (S23). If the read image is a monochromatic image such as a black and white character original (Yes in S23), the projector 104 projects (illuminates) G light (monochromatic light) within the projection reading range (S24). ).
Then, the camera 103 reads an image within the projection reading range in a state where the G light is projected (S25). The control unit (arithmetic unit) 106 performs addition processing (S26) and binarization processing (S27) on the read image, and the processed read image information is output (S29). The image reading apparatus according to the embodiment finishes reading the image (S30).
On the other hand, if the image read in S22 is not a single color image (No in S23), the control unit 106 performs color interpolation processing on the image read in S22 (S28). Then, the processed read image information is output (S29), and the image reading apparatus according to the second embodiment finishes reading the image (S30).
Details of the addition process in S26 and the binarization process in S27 will be described later. Further, the color interpolation processing in S28 is out of the scope of the present invention, so the description is omitted.

図10は、光源装置1043のG色のLEDのスペクトルを示しており、G色のLEDは、約520nmに中心を持ち、半値幅が37nmの分光特性を有していることがわかる。従って、G色のLEDのスペクトルの幅は、図4に示されるLDのスペクトルよりは幾分広いが、図6に示される白色LEDのスペクトルよりは十分に狭い。   FIG. 10 shows the spectrum of the G-color LED of the light source device 1043. It can be seen that the G-color LED has a spectral characteristic having a center at about 520 nm and a half-value width of 37 nm. Therefore, the spectrum width of the G-color LED is somewhat wider than the spectrum of the LD shown in FIG. 4, but is sufficiently narrower than the spectrum of the white LED shown in FIG.

そして、このG色のLEDによって照明された白黒文字原稿の白色の下地から反射された光線を、カラーエリアイメージセンサ1032のR色、G色、B色それぞれの受光素子が受光する場合に、図11に示されるようなスペクトルが得られる。
図11に示されるように、カラーエリアイメージセンサ1032のR色、G色、B色それぞれの受光素子が得るスペクトルは、図5に示されるスペクトルよりは幾分ズレながらも重なっている。すなわち、各色の受光素子がともに十分に近い波長帯の光を受光する画像読み取りができることがわかる。
なお、図11に示される各スペクトルはそれぞれ、ピーク強度が1になるように正規化されていることに注意されたい。
When the light receiving elements of the R, G, and B colors of the color area image sensor 1032 receive the light beam reflected from the white background of the black and white character document illuminated by the G color LED, FIG. A spectrum as shown in FIG. 11 is obtained.
As shown in FIG. 11, the spectra obtained by the R, G, and B light receiving elements of the color area image sensor 1032 overlap each other with a slight deviation from the spectrum shown in FIG. 5. That is, it can be seen that image reading can be performed in which the light receiving elements of the respective colors receive light in sufficiently close wavelength bands.
It should be noted that each spectrum shown in FIG. 11 is normalized so that the peak intensity is 1.

次に、S26における加算処理及びS27における2値化処理について具体的に述べる。   Next, the addition process in S26 and the binarization process in S27 will be specifically described.

図12は、第二実施形態に係る画像読取装置において行われる加算処理及び2値化処理の図を示している。   FIG. 12 is a diagram illustrating addition processing and binarization processing performed in the image reading apparatus according to the second embodiment.

まず、(I)に示されるような白黒文字原稿画像(白黒原稿)を(II)に示されるようなカラーエリアイメージセンサ1032で読み取る場合を考える。ここで、(I)中の数字は、明度を表しており、すなわち、0及び1はそれぞれ、黒及び白である。
G色の光が原稿に投影された状態で、カラーエリアイメージセンサ1032が原稿画像を読み取ると、R色、G色、B色それぞれの受光素子の受光強度は(III)のように取得される。
ここで、(III)に示されているように、分光特性の幅が幾分広いLED光源を使用しているために、読取レンズ1031が有する軸上色収差等の影響を受けることによって、R色、G色及びB色の受光素子の受光強度はそれぞれ0.6、1及び0.9となっている。
そして、(III)に示されているR色、G色、B色それぞれの受光素子の受光強度(受光強度に基づく情報)を加算する(加算処理)と、(IV)に示されているような読取画像情報を得ることができる。
(IV)に示されているような読取画像情報では、強度値にバラツキがあるため、画像としてのムラを生じさせる。そのため、さらに0.5を閾値とした2値化処理を行うことによって、最終的に(V)のような読取画像情報を得ることができる。
従って、本実施形態に係る画像読取装置では、加算処理及び2値化処理を行うことによって、白黒文字原稿画像を高精度に再現した読取画像情報を得ることができる。
First, consider a case where a monochrome character document image (black and white document) as shown in (I) is read by a color area image sensor 1032 as shown in (II). Here, the numbers in (I) represent lightness, that is, 0 and 1 are black and white, respectively.
When the color area image sensor 1032 reads the original image in a state where the G color light is projected on the original, the light receiving intensities of the R, G, and B light receiving elements are acquired as shown in (III). .
Here, as shown in (III), since an LED light source having a somewhat wide spectral characteristic is used, it is affected by the axial chromatic aberration of the reading lens 1031, thereby causing the R color. The light receiving intensities of the light receiving elements of G, B and B are 0.6, 1, and 0.9, respectively.
Then, when the received light intensity (information based on the received light intensity) of each of the R, G, and B light receiving elements shown in (III) is added (addition process), as shown in (IV) Read image information can be obtained.
In the read image information as shown in (IV), since the intensity value varies, unevenness as an image is generated. Therefore, by performing binarization processing with 0.5 as a threshold value, read image information such as (V) can be finally obtained.
Therefore, in the image reading apparatus according to the present embodiment, read image information that reproduces a monochrome character original image with high accuracy can be obtained by performing addition processing and binarization processing.

第一実施形態に係る画像読取装置100及び第二実施形態に係る画像読取装置において得られた読取画像情報は、不図示のSDカード等のメモリー部に転送される。または、得られた読取画像情報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、該画像読取装置を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。また、該画像読取装置において、読取画像情報をプロジェクター104で投影することによって、プレビュー表示することも可能である。   Read image information obtained in the image reading apparatus 100 according to the first embodiment and the image reading apparatus according to the second embodiment is transferred to a memory unit such as an SD card (not shown). Alternatively, by transferring the obtained read image information to a printer or personal computer, the image reading apparatus can be used as a copying machine or an image scanner. In the image reading apparatus, a preview display can be performed by projecting the read image information with the projector 104.

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。   As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

例えば、画像表示素子1042は液晶であっても良く、また、光源装置1043の光源は白色光源とカラーフィルターの組合せであっても良い。また、読取レンズ1031及び投影レンズ1041は、反射光学系を含んでいても良い。
また、2値化処理は、白と黒の2値に限定されるものではなく、白と赤、白とマゼンタ等に出力されるように、チャンネルごとに2値化処理されても良い。
For example, the image display element 1042 may be a liquid crystal, and the light source of the light source device 1043 may be a combination of a white light source and a color filter. Further, the reading lens 1031 and the projection lens 1041 may include a reflection optical system.
Also, the binarization processing is not limited to white and black binary processing, and binarization processing may be performed for each channel so as to output to white and red, white and magenta, or the like.

また、本発明では、プロジェクター104は、半値幅が100nm以下のLD又はLED光源を備えていることが好ましい。   In the present invention, the projector 104 preferably includes an LD or LED light source having a half width of 100 nm or less.

100 画像読取装置
101 載置台(載置面)
103 カメラ(撮像部)
104 プロジェクター(照明部)
106 制御部(演算部)
1032 カラーエリアイメージセンサ(複数の受光素子)
M 原稿
100 Image reading apparatus 101 Mounting table (mounting surface)
103 Camera (imaging part)
104 Projector (lighting unit)
106 Control unit (calculation unit)
1032 Color area image sensor (multiple light receiving elements)
M manuscript

Claims (19)

載置面に載置された原稿の画像情報を取得する画像読取装置であって、
同一面上に配列された複数色に対応する複数の受光素子を含む撮像部と、
前記載置面を単色光で照明可能な照明部と、
前記原稿が白黒原稿の際に、前記単色光で照明された前記原稿を前記撮像部により撮像することで得られる、前記複数の受光素子の夫々の受光強度に基づく情報を加算処理することによって、前記画像情報を取得する演算部と、
を備えることを特徴とする画像読取装置。
An image reading apparatus for acquiring image information of a document placed on a placement surface,
An imaging unit including a plurality of light receiving elements corresponding to a plurality of colors arranged on the same plane;
An illumination unit capable of illuminating the mounting surface with monochromatic light;
When the original is a black and white original, by adding information based on the received light intensity of each of the plurality of light receiving elements obtained by imaging the original illuminated with the monochromatic light by the imaging unit, An arithmetic unit for obtaining the image information;
An image reading apparatus comprising:
前記演算部は、前記受光強度に基づく情報を加算処理した後に、2値化処理を行うことを特徴とする、請求項1に記載の画像読取装置。   The image reading apparatus according to claim 1, wherein the calculation unit performs binarization processing after adding information based on the received light intensity. 前記受光強度に基づく情報は、前記複数色の各受光素子の受光強度それぞれのピーク強度で正規化した情報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。   The image reading apparatus according to claim 1, wherein the information based on the received light intensity is information normalized by the peak intensity of each received light intensity of the light receiving elements of the plurality of colors. 前記照明部は、前記載置面を白色光で照明可能であることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の画像読取装置。   The image reading apparatus according to claim 1, wherein the illumination unit can illuminate the placement surface with white light. 前記原稿が白黒原稿でない場合には、前記照明部は前記載置面を白色光で照明し、前記演算部はカラー補間処理を行うことを特徴とする、請求項4に記載の画像読取装置。   5. The image reading apparatus according to claim 4, wherein when the document is not a monochrome document, the illumination unit illuminates the placement surface with white light, and the calculation unit performs a color interpolation process. 前記原稿が白黒原稿である場合には、前記演算部はカラー補間処理を行わないことを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の画像読取装置。   6. The image reading apparatus according to claim 1, wherein when the original is a black and white original, the arithmetic unit does not perform color interpolation processing. 前記複数の受光素子は、R、G、Bの各色に対応し、ベイヤー配列されていることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の画像読取装置。   7. The image reading apparatus according to claim 1, wherein the plurality of light receiving elements correspond to colors of R, G, and B and are arranged in a Bayer array. 7. 前記照明部は、半値幅が100nm以下のLD又はLED光源を備えていることを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の画像読取装置。   The image reading apparatus according to claim 1, wherein the illumination unit includes an LD or LED light source having a half width of 100 nm or less. 前記照明部は、前記載置面に画像を投射可能であることを特徴とする、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の画像読取装置。   The image reading apparatus according to claim 1, wherein the illumination unit is capable of projecting an image on the placement surface. 載置面に載置された原稿の画像情報を取得する画像読取方法であって、
前記原稿を単色光で照明する第1の照明ステップと、
前記照明された前記原稿を、同一面上に配列された複数色に対応する複数の受光素子により撮像する撮像ステップと、
前記原稿が白黒原稿の際に、該撮像ステップにより得られる前記複数の受光素子の夫々の受光強度に基づく情報を加算処理することによって、前記画像情報を取得する第1の演算ステップと、
を含むことを特徴とする画像読取方法。
An image reading method for acquiring image information of a document placed on a placement surface,
A first illumination step of illuminating the original with monochromatic light;
An imaging step of imaging the illuminated original with a plurality of light receiving elements corresponding to a plurality of colors arranged on the same surface;
A first calculation step of acquiring the image information by adding information based on the received light intensity of each of the plurality of light receiving elements obtained by the imaging step when the document is a black and white document;
An image reading method comprising:
前記第1の演算ステップは、前記受光強度に基づく情報を加算処理した後に、2値化処理を行うステップをさらに含むことを特徴とする、請求項10に記載の画像読取方法。   The image reading method according to claim 10, wherein the first calculation step further includes a step of performing binarization processing after adding information based on the received light intensity. 前記受光強度に基づく情報は、前記複数色の各受光素子の受光強度それぞれのピーク強度で正規化した情報であることを特徴とする、請求項10又は11に記載の画像読取方法。   12. The image reading method according to claim 10, wherein the information based on the received light intensity is information normalized by the peak intensity of each received light intensity of the light receiving elements of the plurality of colors. 前記原稿を白色光で照明する第2の照明ステップをさらに含むことを特徴とする、請求項10乃至12のいずれか一項に記載の画像読取方法。   The image reading method according to claim 10, further comprising a second illumination step of illuminating the original with white light. 前記原稿が白黒原稿でない場合には、前記第2の照明ステップによって前記原稿を照明し、前記撮像ステップにより得られる前記複数の受光素子の夫々の受光強度に基づく情報に対してカラー補間処理することによって、前記画像情報を取得する第2の演算ステップをさらに含むことを特徴とする、請求項13に記載の画像読取方法。   When the original is not a black and white original, the original is illuminated by the second illumination step, and color interpolation processing is performed on information based on the received light intensity of each of the plurality of light receiving elements obtained by the imaging step. The image reading method according to claim 13, further comprising a second calculation step of acquiring the image information. 前記原稿が白黒原稿である場合には、前記第2の演算ステップは行わないことを特徴とする、請求項14に記載の画像読取方法。   15. The image reading method according to claim 14, wherein when the original is a black and white original, the second calculation step is not performed. 前記複数の受光素子は、R、G、Bの各色に対応し、ベイヤー配列されていることを特徴とする、請求項10乃至15のいずれか一項に記載の画像読取方法。   16. The image reading method according to claim 10, wherein the plurality of light receiving elements correspond to each color of R, G, and B and are arranged in a Bayer array. 前記第1の照明ステップは、半値幅が100nm以下のLD又はLED光源によって行われることを特徴とする、請求項10乃至16のいずれか一項に記載の画像読取方法。   17. The image reading method according to claim 10, wherein the first illumination step is performed by an LD or LED light source having a half width of 100 nm or less. 前記第1の照明ステップは、前記原稿に画像を投射することによって行われることを特徴とする、請求項10乃至17のいずれか一項に記載の画像読取方法。   The image reading method according to claim 10, wherein the first illumination step is performed by projecting an image onto the document. 前記第2の照明ステップは、前記原稿に画像を投射することによって行われることを特徴とする、請求項13乃至15のいずれか一項に記載の画像読取方法。   16. The image reading method according to claim 13, wherein the second illumination step is performed by projecting an image on the document.
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