JP3727770B2

JP3727770B2 - カラー画像読み取り装置

Info

Publication number: JP3727770B2
Application number: JP31357397A
Authority: JP
Inventors: 敬徳伊東
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1997-11-14
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2017-11-14
Also published as: JPH11150662A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原稿画像を色分解して読み取るカラー画像読み取り装置に関し、特に原稿の種類を判定するカラー画像読み取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のカラー画像読み取り装置としては例えば
（Ａ）特公昭５−８３１４２号公報
（Ｂ）特開平２−１６８７６９号公報
（Ｃ）特開平９−４６５５３３号公報
が知られている。
【０００３】
ところで、従来例（Ａ）にも記載されているように、原稿の種類（正確には原稿に使用されている色材）によっては、人間の目には同一の色に見えても異なる色として読み取られることが知られている。そこで、原稿の種類を検出するために、従来例（Ａ）では通常の３原色のセンサとは別のセンサを設け、従来例（Ｂ）では３原色の各々に対して２つの異なる感度ピークを有するセンサを設け、従来例（Ｃ）では面順次に異なる色分解特性で原稿を読み取る方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例（Ａ）及び（Ｂ）では原稿の種類を検出するために、通常の３原色のセンサとは別のセンサを設けるので、この別のセンサに付随する回路等を考慮すると、装置の構成が複雑になるという問題点がある。また、従来例（Ｃ）では別のセンサを設けないので上記問題点を解決することができるが、色分解特性が面順次で異なるので、原稿の種類を検出するためには少なくとも２回の予備的な読み取りを必要とし、このため読み取り処理の即時性に欠けるという問題点がある。
【０００５】
また、他の方法（Ｄ）として、原稿をライン単位で異なる色分解特性で読み取り、同一ラインを同時に色分解する方法が考えられるが、この方法（Ｄ）では同一ラインを同時に色分解する必要があるので、特殊な色分解系（ダイクロイックプリズム）が必要になるという問題点がある。
【０００６】
本発明は上記従来の問題点に鑑み、原稿の種類を判定する場合に一般的な３ラインイメージセンサのみを使用し、また、予備的な読み取りを不要にすることができるカラー画像読み取り装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明はまた、一般的な３ラインイメージセンサのみを使用して簡単な構成でライン単位で異なる色分解特性で読み取ることができるカラー画像読み取り装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の手段は上記目的を達成するために、３つのラインイメージセンサを副走査方向にずらして配置した３ライン型カラーイメージセンサによって原稿画像を色分解して読み取るカラー画像読み取り装置において、前記イメージセンサが原稿を読み取る際の色分解特性をライン単位で切り換える色分解特性切り換え手段と、前記イメージセンサが出力する各ラインの信号を前記イメージセンサの位置ずれに応じて遅延して補正する遅延手段と、前記色分解特性切り換え手段による切り換えと前記遅延手段の遅延量に応じて前記３つのラインイメージセンサが原稿の同一ラインを読み取るときの画像信号を補間する補間手段と、前記補間手段により補間された画像信号に基づいて原稿の種類を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
第２の手段は、第１の手段における前記色分解特性切り換え手段が、単一の原稿照明手段と、前記原稿照明手段の分光発光特性をライン単位で切り替える手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
第３の手段は、第１の手段における前記色分解特性切り換え手段が、分光発光特性が異なる複数の原稿照明手段と、前記複数の原稿照明手段の１つを選択的にライン単位で駆動する手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
第４の手段は、第１の手段における前記色分解特性切り換え手段が、分光透過特性が異なる複数の光学フィルタの１つを選択的にライン単位で前記イメージセンサの前の光路上に配置することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係るカラー画像読み取り装置の一実施形態を示す構成図、図２は図１のハロゲンランプの照明駆動回路の一例を示すブロック図、図３は図２の回路の主要信号を示すタイミングチャート、図４は図２のハロゲンランプの発光強度分布を示すグラフ、図５は図２の照明駆動回路の他の例の照明駆動信号を示すタイミングチャート、図６は図１の３ライン型カラーイメージセンサを示す構成図、図７は図１のカラー画像読み取り装置の主要回路を示すブロック図、図８は図７のシェーディング補正回路を詳しく示すブロック図、図９は図７の補正遅延回路を詳しく示すブロック図、図１０は図９の補間回路を詳しく示すブロック図である。
【００１３】
図１に示すカラー画像読み取り装置３０１において、プラテン４０２上の原稿４０１はハロゲンランプ４０３−１、４０３−２により照明され、その反射光が第１ミラー４０４、第２ミラー４０５、第３ミラー４０６により順次反射され、次いでレンズ４０７により結像されて３ラインイメージセンサ４０８により主走査方向に走査されて光電変換される。ハロゲンランプ４０３−１、４０３−２と第１ミラー４０４は不図示の第１キャリッジに搭載され、第２ミラー４０５と第３ミ２ー４０６は不図示の第２キャリッジに搭載され、原稿読み取り時には第１、第２キャリッジが２：１の速度比で図の左から右に移動することにより原稿４０１が副走査方向に走査されて原稿４０１の全面が走査される。
【００１４】
図２に示すようにハロゲンランプ４０３（４０３−１、４０３−２）は照明駆動回路１０２により駆動される。ここで、照明駆動回路１０２は図３に示すライン同期信号１０３に同期してライン毎の駆動パルス信号１０４（電流値Ｉａ１、Ｉｂ１）によりそれぞれハロゲンランプ４０３を交互に駆動する。このような駆動電流値Ｉａ１、Ｉｂ１で駆動することにより、ハロゲンランプ４０３の色温度１０５はライン毎に駆動電流値Ｉａ１、Ｉｂ１に対してそれぞれ色温度Ｔａ１、Ｔｂ１となる。この場合、ハロゲンランプ４０３の発光強度分布は図４に示すように各ライン毎に異なるので、この光で原稿４０１を照明してその反射光を色分解することにより、原稿をライン毎に異なる色分解特性で読み取ることができる。
【００１５】
なお、発光強度分布を異なるようにすることができれば、ハロゲンランプ４０３の代わりに蛍光灯のような放電ランプでもよい。また、各ライン毎に電流値Ｉａ１、Ｉｂ１を変化させる代わりに、図５に示すように１ライン間では電流値Ｉｂ１’で駆動し、その後の複数ライン間では電流値Ｉａ１’で駆動するようにしてもよい。この場合のハロゲンランプ４０３の色温度Ｔａ１’、Ｔｂ１’も同様には電流値Ｉａ１’、Ｉｂ１’に対応して１ライン、複数ライン単位で異なる。
【００１６】
このように照明された原稿４０１は、図６に示すようにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各ＣＣＤイメージセンサ４１１〜４１３が副走査方向に等間隔で配列されたセンサ４０８により光電変換される。なお、Ｒのセンサ４１１は原稿４０１のライン４１４を読み取り、Ｇのセンサ４１２はライン４１５を読み取り、Ｂのセンサ４１５はライン４１６を読み取る。
【００１７】
センサ４１１、４１２、４１３によりそれぞれ読み取られたＲ、Ｇ、Ｂの各信号は、図７に示すようにアナログ増幅器４２１、４２２、４２３により増幅され、次いでＡ／Ｄ変換器４２４、４２５、４２６によりデジタル画像信号４２７、４２８、４２９に変換される。このデジタル画像信号４２７〜４２９はそれぞれ、図８に詳しく示すシェーディング補正回路４３０、４３１、４３２によりハロゲンランプ４０３の照明むら、センサ４１１〜４１３の各受光素子の感度むら等が補正される。
【００１８】
シェーディング補正回路４３０〜４３２の各々は、図８に示すように補正回路４４２とラインメモリ４４３、４４４を有し、図１に示す装置３０１が図示省略の白色基準板を読み取り、次いで原稿４０１を読み取ると、ラインメモリ４４３、４４４にはそれぞれ白色基準板、原稿４０１を読み取った画像信号４４１、４４５が画素毎に格納される。シェーディング補正回路４３０〜４３２の各々の補正回路４４２は、原稿画像信号４４５を白色基準板画像信号４４１で画素毎に除算することによりシェーディング補正を行い、補正後のデータ４４６（４３３、４３４、４３５）を図７、図９に示す遅延補正回路４３６に出力する。この処理により、色分解特性毎に異なるシェーディング補正が行われるので、例えば白色基準板と同一の色を読み取った場合には、色分解特性が変わっても、または読み取った位置が異なっても原稿画像信号４４５を同じ値に補正することができる。
【００１９】
図９に詳しく示すように遅延補正回路４３６では、上記の読み取り位置のずれを画像信号の遅延により補正して同一箇所の画像信号を生成する。図９に示す数字「０１」〜「０９」は、原稿４０１上の読み取りラインを示し、また、センサ４１１、４１２、４１３がそれぞれＲフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタを介して同時にライン「０９」、「０６」、「０３」を読み取る場合を示している。すなわち、隣接するセンサ４１１、４１２、４１３の読み取り位置はそれぞれ３ラインずつずれている。そこで、遅延回路４５１（図示Ｒ９〜Ｒ４）、４５２（図示Ｇ６〜Ｇ４）はそれぞれＲセンサ４１１、Ｇセンサ４１２により読み取られたＲ信号、Ｇ信号を等倍時には６、３ライン分遅延して図示Ｘの位置ではＲＧＢ信号が同一ライン（Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３）になるように補正する。
【００２０】
ところで、本実施形態の画像読み取り装置では、色分解特性の切り替えをライン単位で行うので、図示Ｘの位置で得られる画像信号Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３は色分解特性の本来の組み合わせになるとは限らない。この例ではＧがＲ、Ｂと異なっており、このため図１０に詳しく示す補間回路４５３、４５４、４５５は本来の組み合わせの色分解特性（Ｒ２’，Ｒ２”）、（Ｇ２’，Ｇ２”）、（Ｂ２’，Ｂ２”）、に補正する。
【００２１】
ここで、図１０に示す入力画像信号４６３は、図３に示すようにライン毎に交互に異なる色分解特性で原稿１０４を読み取った画像信号とする。バッファ４６１は入力画像信号４６３をライン同期信号４６５に同期して１ライン分遅延し、次段のバッファ４６２は前段のバッファ４６１により遅延された画像信号４６４を更にライン同期信号４６５に同期して１ライン分遅延する。平均化回路４６７は入力画像信号４６３とバッファ４６２により遅延された画像信号４６６を平均化し、この信号４６８をセレクタ４６９、４７０に出力する。
【００２２】
ここで、１ライン毎に交互に異なる色分解特性で原稿を読み取るので、平均化回路４６７により平均化された画像信号４６８は、前段のバッファ４６１により遅延された画像信号４６４と同じラインを他方の色分解特性で読み取った時の画像信号と見なすことができる。すなわち、他方の色分解特性で読み取ったその前後のラインの画像信号４６３、４６６から、平均化方法で予測したものと見なすことができる。そこで、次段のセレクタ４６９、４７０が平均化回路４６７により平均化された画像信号４６８または前段のバッファ４６１により遅延された画像信号４６４をライン同期信号４６５に同期して選択（出力信号４７１、４７２）することにより、特定の色分解特性で読み取った画像信号を選択することができる。
【００２３】
図７に戻り、上記の如く遅延補正回路４３６により、原稿の同一箇所を異なる色分解特性で読み取った時に補正された画像信号は判定回路４３７に印加される。判定回路４３７ではこれらの画像信号に基づいて原稿の種類が判定され、判定信号４３８が出力される。ここで、この原稿の種類の判定は公知の方法で行われ、例えば（Ｂ）特開平２−１６８７６９号公報に示す方法を用いることができる。また、判定信号４３８は公知の画像処理に用いられ、例えば色補正処理におけるマスキング係数の切り替え制御、空間フィルタ処理における平滑化／エッジ強調等の切り替え制御等に用いられ、したがって、原稿の種類に応じて最適な画像処理を行うことができる。
【００２４】
なお、上記実施形態では、ＣＣＤラインセンサ４１１〜４１３の読み取り位置のずれが３ラインの場合について説明したが、読み取り位置のずれは常に一定ではない。すなわち、画像読み取り時に変倍処理等を行う場合には、原稿の副走査速度が倍率に応じて変更されるので、読み取り位置のずれもこれに応じて異なる。したがって、上記実施形態では、この変化に応じて図９に示す遅延回路４５１、４５２の遅延ライン数も制御される。
【００２５】
また、図１０において前段のバッファ４６１により遅延された画像信号４６４と同じラインを他方の色分解特性で読み取った時の画像信号を求める場合には、平均化回路４６７によりその前後のラインを平均化したが、本発明はこれに限定されず、例えば読み取り位置のずれのライン数が整数倍でない（端数が生じる）場合には、その端数に応じて重み付け加算することにより、より高い精度で予測することができる。
【００２６】
また、図２〜図５に示す原稿照明回路は、代わりに図１１〜図１４に示すように構成してもよい。すなわち、図１１において、ハロゲンランプ４０３−１、４０３−２はそれぞれ照明駆動回路１０２−１、１０２−２により駆動される。そして、照明駆動回路１０２−１、１０２−２はそれぞれ、図１２に示すライン同期信号１０３に同期して、且つ協同してライン毎の駆動パルス信号１０４−１、１０４−２（電流値Ｉａ２、Ｉｂ２）によりハロゲンランプ４０３−１、４０３−２を交互に駆動する。
【００２７】
このような駆動電流値Ｉａ２、Ｉｂ２で駆動することにより、ハロゲンランプ４０３−１、４０３−２の色温度１０５は、ライン毎に駆動電流値Ｉａ２、Ｉｂ２１に対してそれぞれ色温度Ｔａ２、Ｔｂ２となる。この場合、ハロゲンランプ４０３−１、４０３−２の発光強度分布は図１３に示すように各ライン毎に異なるので、この光で原稿４０１を照明してその反射光を色分解することにより、異なる色分解特性で読み取ることができる。
【００２８】
また、同様に、発光強度分布を異なるようにすることができれば、ハロゲンランプ４０３−１、４０３−２の代わりに蛍光灯のような放電ランプでもよく、更に、種類が異なるものを用いてもよい。また、各ライン毎に電流値Ｉａ２、Ｉｂ２を変化させる代わりに、図１４に示すように１ライン間では電流値Ｉｂ２’で駆動し、その後の複数ライン間では電流値Ｉａ２’で駆動するようにしてもよい。この場合のハロゲンランプ４０３−１、４０３−２の色温度Ｔａ２’、Ｔｂ２’も同様には電流値Ｉａ２’、Ｉｂ２’に対応して１ライン、複数ライン単位で異なる。但し、図２〜図５に示すように、原稿照明源を共通にしてその駆動方法のみを切り替える方が、図１１〜図１４に示すように複数の原稿照明源を使用する場合より、部品点数を削減することができるので安価に構成することができる。
【００２９】
また、本発明では、ライン単位で異なる色分解特性で読み取ることができればよいので、例えば図１５に示すようなフィルタ切り替え装置を代わりに用いてもよい。ディスク状の光学フィルタ３０２は、図１６に示すように分光透過特性が異なる半円状の光学フィルタ３０１−１、３０２−２により構成され、また、モータ３０３により矢印で示すように回転する。そして、この光学フィルタ３０２は光学フィルタ３０１−１、３０２−２の１つが図１に示すレンズ４０７と３ラインイメージセンサ４０８の間の光軸上に位置するように配置され、モータ制御回路３０４がライン同期信号３０５に同期してモータ３０３を回転させて、ライン毎に光学フィルタ３０１−１、３０２−２をセンサ４０８の間の光軸上に交互に位置するように切り替えることにより、異なった色分解特性で原稿を読み取ることができる。
【００３０】
ところで、図５及び図１４に示すように、複数ラインに１回の割合で、第１、第２の異なった色分解特性で読み取る場合には、図７に示す判定回路４３７は、正しい判定信号４３７を同じく複数ラインに１回の割合で出力し、また、このためにその前後のラインにおいてこの正しいラインの判定信号を膨張させて使用する。なお、原稿上では、原稿の種類が激しく切り替わることがないので、複数ライン毎の判定信号を用いても、最終的な出力画像には殆ど影響することはない。また、同様な理由により、ライン方向の判定も複数画素単位で行うようにしてもよく、この場合には周辺画素の判定結果を使用して最終的な判定を多数決により決定する方法などを採用することができる。
【００３１】
また、第２の色分解特性で原稿を読み取った時の画像信号の品質が第１の色分解特性で原稿を読み取った時の画像信号の品質より相対的に劣化する場合がある。例えばハロゲンランプ４０３の駆動電流１０４を変える場合に、その値を小さくするとハロゲンランプ４０３の発光エネルギが小さくなるので、センサ４１１〜４１３の出力が小さくなってノイズ成分が相対的に増加し、画像信号の品質が劣化する。そこで、この劣化が激しく、最終的な出力画像に影響する場合には、第２の色分解特性で原稿を読み取る割合を減らすことにより上記の不具合を防止することができる。また、第２の色分解特性で原稿を読み取った時の画像信号は原稿の種類の判定のみに使用して、最終的な出力画像用としては、その前後のラインを第１の色分解特性で原稿を読み取った時の画像信号に基づいて予測して補間することにより、上記の不具合を防止することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、３ライン型カラーイメージセンサが原稿を読み取る際の色分解特性をライン単位で切り換えて、イメージセンサが出力する各ラインの信号をイメージセンサの位置ずれに応じて遅延して補正し、色分解特性の切り換えと遅延量に応じて原稿の同一ラインを読み取るときの画像信号を補間して原稿の種類を判定するようにしたので、原稿の種類を判定する場合に一般的な３ラインイメージセンサのみを使用し、また、予備的な読み取りを不要にすることができる。
【００３３】
請求項２記載の発明によれば、単一の原稿照明手段の分光発光特性をライン単位で切り替えることにより色分解特性をライン単位で切り換えるので、一般的な３ラインイメージセンサのみを使用して簡単な構成でライン単位で異なる色分解特性で読み取ることができる。
【００３４】
請求項３記載の発明によれば、分光発光特性が異なる複数の原稿照明手段の１つを選択的にライン単位で駆動することにより色分解特性をライン単位で切り換えるので、一般的な３ラインイメージセンサのみを使用して簡単な構成でライン単位で異なる色分解特性で読み取ることができる。
【００３５】
請求項４記載の発明によれば、分光透過特性が異なる複数の光学フィルタの１つを選択的にライン単位でイメージセンサの前の光路上に配置することにより色分解特性をライン単位で切り換えるので、一般的な３ラインイメージセンサのみを使用して簡単な構成でライン単位で異なる色分解特性で読み取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカラー画像読み取り装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】図１のハロゲンランプの照明駆動回路の一例を示すブロック図である。
【図３】図２の回路の主要信号を示すタイミングチャートである。
【図４】図２のハロゲンランプの発光強度分布を示すグラフである。
【図５】図２の照明駆動回路の他の例の照明駆動信号を示すタイミングチャートである。
【図６】図１の３ライン型カラーイメージセンサを示す構成図である。
【図７】図１のカラー画像読み取り装置の主要回路を示すブロック図である。
【図８】図７のシェーディング補正回路を詳しく示すブロック図である。
【図９】図７の補正遅延回路を詳しく示すブロック図である。
【図１０】図９の補間回路を詳しく示すブロック図である。
【図１１】図１のハロゲンランプの照明駆動回路の他の例を示すブロック図である。
【図１２】図１１の回路の主要信号を示すタイミングチャートである。
【図１３】図１１のハロゲンランプの発光強度分布を示すグラフである。
【図１４】図１１の照明駆動回路の他の例の照明駆動信号を示すタイミングチャートである。
【図１５】他の例の色分解特性切り換え手段を示す構成図である。
【図１６】図１５の光学フィルタの分光透過特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０２，１０２−１，１０２−２照明駆動回路
４０３，４０３−１、４０３−２ハロゲンランプ
４０８，４１１，４１２，４１３ＣＣＤイメージセンサ
４３６遅延補正回路
４３７判定回路
４５１，４５２遅延回路
４５３，４５４，４５５補間回路

Claims

３つのラインイメージセンサを副走査方向にずらして配置した３ライン型カラーイメージセンサによって原稿画像を色分解して読み取るカラー画像読み取り装置において、
前記イメージセンサが原稿を読み取る際の色分解特性をライン単位で切り換える色分解特性切り換え手段と、
前記イメージセンサが出力する各ラインの信号を前記イメージセンサの位置ずれに応じて遅延して補正する遅延手段と、
前記色分解特性切り換え手段による切り換えと前記遅延手段の遅延量に応じて前記３つのラインイメージセンサが原稿の同一ラインを読み取るときの画像信号を補間する補間手段と、
前記補間手段により補間された画像信号に基づいて原稿の種類を判定する判定手段と、
を備えていることを特徴とするカラー画像読み取り装置。
前記色分解特性切り換え手段は、
単一の原稿照明手段と、
前記原稿照明手段の分光発光特性をライン単位で切り替える手段と、
を有することを特徴とする請求項１記載のカラー画像読み取り装置。
前記色分解特性切り換え手段は、
分光発光特性が異なる複数の原稿照明手段と、
前記複数の原稿照明手段の１つを選択的にライン単位で駆動する手段と、
を有することを特徴とする請求項１記載のカラー画像読み取り装置。
前記色分解特性切り換え手段は、
分光透過特性が異なる複数の光学フィルタの１つを選択的にライン単位で前記イメージセンサの前の光路上に配置することを特徴とする請求項１記載のカラー画像読み取り装置。