JP4835098B2 - 画像読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、被撮像物から質感と色を読み取るための技術に関する。

物体表面はそれぞれ「質感」を有している。例えば、研磨された金属の表面はつややかな「光沢感」を観察者に与え、織物の表面は経糸と緯糸の織りなす独特の織り感や風合い、すなわち「凹凸感」を観察者に与える。スキャナ（画像読取装置）を用いて、物体をより実物らしくリアルに表現するためには、実物の光沢や凹凸といった質感に関する情報を読み取り、これを再現することが必要となる。物体の質感のうち、特に光沢を検知する技術に関しては従来からよく知られている（例えば特許文献１〜３参照）。
特開平６−７００９７号公報 特開平５−３１３５３７号公報 特開平５−３３３６４３号公報

上述のとおり、質感とは、光沢感のみを表す概念ではなく、織り感や風合いといった凹凸感をも含む概念である。しかし、特許文献１〜３に記載された技術では、光沢感を読み取ることはできるものの、物体表面の凹凸に関する情報を読み取ることはできない。また、物体の見た目を忠実に再現するためには、物体の質感だけではなく、その物体の色についても正確に読み取らなければならない。

そこで、本願発明者は、物体の色と質感とを再現するべく、次のような仕組みを着想した。
まず、入射光と反射光の内容について簡単に説明しておく。図９は、被撮像物表面における光の反射状態を概念的に示した図である。一般に、入射角θ_１で被撮像物に入射した光は反射角θ_２で反射し、このとき反射角θ_２は入射角θ_１と等しくなると解される（反射の法則）。しかし実際には、入射光は反射角θ_２のみで反射するものではなく、あらゆる角度に反射していることが多い。これは、反射面を光の波長と同程度のオーダーで捉えた場合には、反射面は必ずしも平滑ではなく、多少の凹凸を有していることが多いためである。反射面に凹凸があれば当然、入射光もその凹凸に応じて様々な角度に反射する。ここでは、反射面を巨視的に捉えたときに、反射面から入射角とほぼ同じ角度で反射する反射のことを「正反射（Specular Reflection）」といい、この反射光のことを「正反射光」という。また、入射光の入射角によらず、反射面からあらゆる角度に反射する反射のことを「拡散反射（Diffuse Reflection）」といい、この反射光のことを「拡散反射光」という。なお、一般に表面反射光に正反射成分を多く含む物体ほど、その表面はより強い光沢を示す。つまり、物体の光沢度はその表面（反射面）の微視的な表面性状に依存し、微視的に平滑であるほど光沢度も高くなる。図９においては、正反射光を表す光路に符号Ｌ_ｓｒを付し、拡散反射光を表す光路に符号Ｌ_ｄｒを付している。

次に、入射光と被撮像物の表面に生じる影との関係について説明する。
被撮像物の表面に凹凸がある場合、入射光の入射角が大きくなるほど、その入射光による影が発生しやすい。例えば図１０に示すように、被撮像物の凸部に入射角θ_１１で入射した光によれば、領域Ｓ１に影が生じることになる。一方、その凸部に入射角θ_１２で入射した光によれば、領域Ｓ２に影が生じることになる。図示のように、領域Ｓ２は領域Ｓ１よりも大きい。つまり、被撮像物に対する光を入射角が大きければ大きいほど、その光によって生じる影も大きくなり、被撮像物の質感（凹凸感）がより強調されるというわけである。

そこで、被撮像物の色と質感を読み取るためには、入射角を変えて２通りの走査を行えばよい。つまり、一方の走査においては被撮像物に第１の入射角で光を照射し、他方の走査では被撮像物に第１の入射角よりも大きい第２の入射角で光を照射する。第１の入射角で光を照射した場合、被撮像物からの反射光は主として被撮像物の拡散反射光成分に基づいた色を表したものとなる。一方、第２の入射角で光を照射した場合、被撮像物からの反射光は主として被撮像物表面の凹凸に基づいた質感を表したものとなる。よって、これら両方の反射光に基づいて画像を形成すると、被撮像物の色と表面の凹凸（質感）の双方を再現することが可能となる。このためには、図１１に示した画像読取装置の一部の断面図のように、被撮像物Ｏに第１の入射角θ_１１で光を照射するための光源１１１と、被撮像物Ｏに対し第２の入射角θ_１２で光を照射するための光源１１２とをそれぞれ別個に備える必要がある。

しかしながら、画像読取装置に光源を２つ設置するためには、その設置するためのスペースや設置コストが増加するという問題がある。そこで、光源を１つのみ設置し、これを図１１の光源１１１の位置に移動させたり或いは光源１１２の位置に移動させたりすることが考えられる。しかしながら、この場合も、光源が移動可能なスペースが図中上下方向（画像読取装置の天地方向）にわたって必要となる。画像読取装置においては天地方向にできるだけ小さいサイズとなるような設計が求められるため、上記のように天地方向にわたってスペースが嵩張るのは問題である。

また、被撮像物表面の凹凸がごくわずかであるような場合には、予め決められた入射角で光を照射するだけでは質感を読み取るのに不十分なことがある。つまり、凹凸が大きければ第２の入射角はそれほど大きくなくても十分な大きさの影が生じるのに対し、凹凸が非常に小さい場合には、第２の入射角を更に大きくしなければ十分な大きさの影を生じさせることができない。そこで、例えば光源を３つ以上設けておき、被撮像物表面の凹凸をより鮮明に読み取ることができるように、その凹凸の状態に応じてこれらの光源を適宜使い分けるようにすることが望ましい。しかしながら、上述したように天地方向に薄い画像読取装置においては、このように３つ以上の光源を設置するスペースを確保するのは非常に難しいという問題がある。

本発明は上述した背景に鑑みてなされたものであり、その目的は、単一の光源であっても、画像読取装置の天地方向にわたって光源の設置スペースをあまり大きくとることなく、被撮像物の色と質感を読み取ることが可能な仕組み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、光源と、前記光源から放射された光を被撮像物の方向へ反射する反射面を有し、当該反射面の向きと、前記被撮像物の副走査方向における前記反射面の位置とがいずれも可変である反射手段と、前記反射手段を前記被撮像物の被撮像面に沿って走査方向に移動させる移動手段と、前記反射面の向きを変化させるとともに、前記反射手段が予め決められた位置にある場合に前記反射面によって反射された光が前記被撮像物の一定の位置を照射するように前記反射面の位置を変化させる調整手段と、前記走査手段によって移動させられる反射手段によって光が照射された前記被撮像物から反射光を受光し、受光した反射光に応じた画像信号を生成して出力する信号生成手段とを具備することを特徴とする画像読取装置を提供する。光源からの光を反射する反射手段の位置と向きを変化させることにより、単一の光源であっても、被撮像物に対する入射角を調整することが可能となる。この場合、反射面の位置が変化する方向は被撮像物の副走査方向（水平方向）であるので、画像読取装置の天地方向にわたってあまり大きなスペースを確保する必要がない。

上記画像読取装置において、前記反射面で反射した光が前記被撮像物に対して第１の入射角で入射する第１の読取モードと、前記反射面で反射した光が前記被撮像物に対して、前記第１の入射角よりも大きい第２の入射角で入射する第２の読取モードとを切り替える切替手段を有し、前記調整手段は、前記第１の読取モードにおいては、前記被撮像物に前記第１の入射角で光が入射するように前記反射面の向き及び位置を変化させる一方、前記第２の読取モードにおいては、前記被撮像物に前記第２の入射角で光が入射するように前記反射面の向き及び位置を変化させることが望ましい。

さらに本発明は、上記画像読取装置と、この画像読取装置が前記第１の読取モードで出力した第１の画像信号に基づく第１の画像データと、前記画像読取装置が前記第２の読取モードで出力した第２の画像信号に基づく第２の画像データとを合成して合成画像データを生成する画像処理手段と、前記合成画像データに基づいて記録シートに画像を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を提供する。第１の画像信号は主として被撮像物の色を検知するための画像信号であり、第２の画像信号は主として被撮像物の質感を検知するための画像信号である。よって、これら第１の画像信号に基づく第１の画像データと第２の画像信号に基づく第２の画像データとを合成して得られた合成画像データは、被撮像物の色と質感とを表現した画像データとなる。よって、この合成画像データに基づいて画像を形成すれば、被撮像物の色と質感をより忠実に再現することが可能となる。

次に本発明を実施するための最良の形態について説明する。
（１）画像形成装置の構成
図１は、本実施形態に係る画像形成装置１の機能構成を示したブロック図である。画像形成装置１は、画像読取部１０と、画像形成部２０と、制御部３０と、記憶部４０と、画像処理部５０と、操作部６０と、データ入出力部７０とを備えている。制御部３０は図示せぬＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory），ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えた演算装置であり、記憶部４０に記憶されたプログラムＰＲＧを実行することによって画像形成装置１各部の動作を制御する。記憶部４０は例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の大容量の記憶装置であり、上述のプログラムＰＲＧを記憶している。

画像読取部１０は、例えば紙や織物などの被撮像物の表面を光学的に読み取り、その表面の像に応じた画像信号を生成して出力する。画像処理部５０は複数のＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large Scale Integration）等の画像処理回路や、画像データを一時的に記憶するイメージメモリ等を備えており、それぞれの画像処理回路によって各種の画像処理が実行される。具体的には、画像処理部５０は、画像読取部１０が生成した画像信号に所定の画像処理を施して画像データを生成し、画像形成部２０に画像データを出力する。画像形成部２０は、この画像データに基づいて記録用紙等の記録シートにトナー像を形成する。操作部６０は例えばタッチパネル式のディスプレイや各種のボタン等を備えており、操作者による入力指示を受け付け、その入力指示を制御部３０へ供給する。データ入出力部７０は外部装置とデータをやりとりするためのインターフェース装置である。

次に、図２は、画像形成装置１の装置構成を示した図である。
画像読取部１０は、フルレートキャリッジ１１０と、ハーフレートキャリッジ１２０と、結像レンズ１３０と、ラインセンサ１４０と、プラテンガラス１５０と、プラテンカバー１６０とを備える。フルレートキャリッジ１１０は、図示せぬモータなどの走査手段によって図２の矢印Ｃ方向（走査方向）に速度ｖで移動させられながら、被撮像物Ｏの被撮像面を光学的に走査する。ハーフレートキャリッジ１２０は、ミラー１２１および１２２を備え、フルレートキャリッジ１１０からの光を結像レンズ１３０へと導く。また、ハーフレートキャリッジ１２０は図示せぬモータなどの走査手段によって、フルレートキャリッジ１１０の半分の速度（すなわちｖ／２）でフルレートキャリッジ１１０と同じ方向（走査方向）へと移動させられる。

結像レンズ１３０はミラー１２２とラインセンサ１４０とを結ぶ光路上に設けられており、被撮像物Ｏからの反射光をラインセンサ１４０の受光位置で結像させる。結像レンズ１３０は必要とされる性能に応じ、例えば4枚から８枚の組合せレンズにより構成される。本実施形態においては、反射光の光路上に存在するミラーやレンズ等を総称して「結像手段」という。

ラインセンサ１４０は結像された光を受光し、その光に応じた画像信号を生成して出力する信号生成手段であり、例えばオンチップカラーフィルタを備えた複数ラインのＣＣＤリニアイメージセンサ（撮像素子列）である。本実施形態においては、Ｂ（ブルー），Ｇ（グリーン），Ｒ（レッド）の３色にて撮像可能なイメージセンサが用いられる。ラインセンサ１４０は、これら３色の画像信号を出力する。

プラテンガラス１５０は透明で平坦なガラス板であり、読み取るべき被撮像物Ｏが載置される。プラテンガラス１５０の両面には、例えば多層誘電体膜等の反射抑制層が形成されており、プラテンガラス１５０表面での反射が低減されるようになっている。プラテンカバー１６０はプラテンガラス１５０を覆うようにして設けられており、外光を遮断してプラテンガラス１５０上に載置された被撮像物Ｏの読み取りを容易にする。

以上の構成のもと、画像読取部１０においては、プラテンガラス１５０上に載置された被撮像物Ｏにフルレートキャリッジ１１０が光を照射し、この被撮像物Ｏからの反射光がミラー１２１，１２２経由でラインセンサ１４０によって受光される。ラインセンサ１４０は受光した反射光に応じて、Ｂ（ブルー），Ｇ（グリーン），Ｒ（レッド）の３色の画像信号を生成し、画像処理部５０に出力する。画像処理部５０はこの画像信号に基づいてシェーディング補正や色補正等の各種補正処理や、演算処理等を施した画像データを生成し、画像形成部２０に供給する。

（２）フルレートキャリッジ１１０の構成
次に、上述したフルレートキャリッジ１１０の構成について説明する。
図3は、フルレートキャリッジ１１０の構成を詳細に示した図である。図３に示すように、フルレートキャリッジ１１０は、ライン状光源１１１と、２枚のシリンドリカル凸レンズ１１２，１１３と、カバー１１４と、移動ミラー１１５と、固定ミラー１１６とを有している。ライン状光源１１１は例えばハロゲンランプやキセノン蛍光ランプである。シリンドリカル凸レンズ１１２，１１３は、互いの凸面が対向するように設けられており、ライン状光源１１１から放射された光をほぼ平行光にする役割を担う。カバー１１４は、ライン状光源１１１及びシリンドリカル凸レンズ１１２，１１３を覆ってライン状光源１１１からの光が漏れるのを防ぐ役割を担う。

移動ミラー１１５は、反射手段であり、ライン状光源１１１から放射された光を被撮像物Ｏの方向へ反射する反射面を有している。固定ミラー１１６は、移動ミラー１１５によって光が照射された被撮像物Ｏからの反射光を、ハーフレートキャリッジ１２０に向かう方向へと反射する。移動ミラー１１５の向きと、移動ミラー１１５の図中左右方向（走査方向）の位置は、いずれも可変となるように構成されている。ただし、移動ミラー１１５の向きと位置との間には一定の関係がある。つまり、移動ミラー１１５の向きが変化しても、フルレートキャリッジ１１０が予め決められた位置（例えば走査開始位置）にある場合には、移動ミラー１１５の反射面によって反射された光が被撮像物Ｏの一定の位置を照射するような位置にその移動ミラー１１５が移動させられるようになっている。

図３の例で説明すると、移動ミラー１１５の向きが変化させられて被撮像物Ｏに対する入射角が変化した場合であっても、それぞれの入射角に応じて移動ミラー１１５の走査方向の位置が適切に変化させられて、被撮像物Ｏ上の一定の位置Ｏ’に常に光が照射されるようになっている。より具体的には、被撮像物Ｏに対する光の入射角は、移動ミラー１１５が位置Ａに配置されている場合はθ１、移動ミラー１１５が位置Ｂに配置されている場合はθ２、移動ミラー１１５が位置Ｃに配置されている場合はθ３となる（θ１＜θ２＜θ３）。つまり、移動ミラー１１５の向きが変化して入射角が大きくなるほど、移動ミラー１１５の位置は光源１１１から遠く離れた位置へと変化させられる。このように、入射角を変化させても被撮像物Ｏ上の照射位置を常に一定に維持する理由は、入射角の変化に応じて被撮像物Ｏにおける照射位置がずれてしまうと、走査開始時にフルレートキャリッジ１１０自体の位置を走査方向に移動させて、所定の走査開始位置になるように調整しなければならないからである。

このように移動ミラー１１５の向きを変えることで被撮像物Ｏに対する入射角を可変としているため、例えば第１回目の走査では被撮像物Ｏに対して第１の入射角で光を照射し、第２回目の走査では第１の入射角よりも大きい第２の入射角で被撮像物Ｏに光を照射して、それぞれの走査によってラインセンサ１４０が得た画像信号に基づいて記録シートに画像を生成すると、被撮像物Ｏの色と表面の質感の双方を表した画像を得ることができる。

次に、移動ミラー１１５の向きと、移動ミラー１１５の走査方向の位置とを変化させるための調整機構について説明する。
図４は、この調整機構の一例を示す図である。図４に示すフルレートキャリッジ１１０は、移動ミラー１１５を回動させる第１の駆動手段と、移動ミラー１１５を副走査方向に移動させる第２の駆動手段を有している。

まず、第１の駆動手段の構成は次のとおりである。移動ミラー１１５は移動ミラーホルダ１１７に固定されており、移動ミラーホルダ１１７には、その反射面に平行で図４の紙面に垂直な方向に延びる軸２０１が設けられている。この軸２０１はフルレートキャリッジ１１０の図示せぬケーシング部材に設けられた孔に挿入され、回転自在に支持されている。また、軸２０１には、ベルト２０２が掛け渡されている。このベルト２０２を張架するロール２０３が図示せぬモータによって回転軸２０４を中心にして回転させられると、この回転動作に伴って、移動ミラーホルダ１１７も軸２０１を中心にして回動させられる。これによって、移動ミラー１１５の向きが変化させられる。

次に、第２の駆動手段の構成を説明する。上述した回転軸２０４は、ステージ２０６に固定された支持部材２０５によって支持されている。ステージ２０６には、内面に歯が刻まれた孔（図示略）が設けられている。シャフト２０７の外周にはこの孔の歯に噛み合う歯が形成されている。このシャフト２０７がモータ２０８によって回転させられると、この回転動作に伴ってステージ２０６が図中左右方向（副走査方向）に移動する。これによって、ステージ上の移動ミラーホルダ１１７も副走査方向に移動する。

画像読取部１０の画像読取モードとして、被撮像物Ｏの色を読み取る第１の読取モードと、被撮像物Ｏの質感を読み取る第２の読取モードとが用意されており、移動ミラー制御部２０９は各々の読取モードにおいて被撮像物Ｏに対する入射角を切り替える。例えば第１の読取モードでは被撮像物Ｏに対して入射角４５°で光を照射し、第２の読取モードでは被撮像物Ｏに対して入射角６５°で光を照射する。より具体的には、移動ミラー制御部２０９は、各読取モードにおける入射角と、その入射角を実現するための移動ミラー１１５の副走査方向の位置と、その位置における移動ミラー１１５の向きとを予め対応付けて記憶している。制御部３０によって第１の読取モード又は第２の読取モードのいずれかが指定されて入射角が決まると、移動ミラー制御部２０９は、移動ミラー１１５がその入射角を実現するような向きと位置になるようにモータ２０８（及びロール２０３を回転させるモータ）を駆動する。

次に、図５は、上記調整機構の別の一例を示す図である。
図５に示すように、移動ミラー１１５は移動ミラーホルダ１１７に固定されており、移動ミラーホルダ１１７には1本の軸３０１が設けられており、さらにその側面には、２つの突起状のピン３０２，３０３が設けられている。具体的には、移動ミラーホルダ１１７の上端近傍にはピン３０２が設けられ、下端近傍にはピン３０３が設けられ、中央付近には軸３０１が設けられている。また、フルレートキャリッジ１１０のケーシング部材には、軸３０１、ピン３０２，３０３がそれぞれ挿入されるガイド溝４０１，４０２，４０３が設けられている。平面（反射面）の向きはその平面上の２本の線によって決定されるから、各ガイド溝４０１，４０２，４０３に軸３０１，ピン３０２，３０３が挿入されて移動ミラーホルダ１１７がある位置に固定されると、移動ミラー１１５の姿勢（向き）は一意に定まることになる。

そして、ガイド溝４０１，４０２，４０３は図示のようにそれぞれ異なる方向に延びているが、その方向は、移動ミラーホルダ１１７の向きを連続的に変化させつつ、その移動ミラーホルダ１１７の位置を変化させるような方向となっている。さらに、このガイド溝４０１，４０２，４０３の方向は、移動ミラーホルダ１１７の向きが変化しても、被撮像物Ｏ上の一定の位置に光が照射されるような位置に移動ミラー１１５が配置されるように、予め計算された方向である。

軸３０１は、支持部材３０４によって回動自在に支持されている。支持部材３０４には、内面に歯が刻まれた孔が設けられている。シャフト３０５の外周にはこの孔の歯に噛み合う歯が形成されている。シャフト３０５がモータ３０６によって回転させられると、この回転動作に伴って支持部材３０４が図中左右方向（副走査方向）に移動する。前述したように移動ミラー１１５の向きが決まれば、移動ミラー１１５の位置も一意に定まるようになっている。よって、移動ミラー制御部３０７は、各読取モードにおける入射角（つまり、移動ミラー１１５の向き）と、その入射角を実現するための移動ミラー１１５の走査方向の位置とを予め対応付けて記憶しておき、読取モードが指定されて入射角が決まると、移動ミラー１１５がその入射角を実現するような位置になるようにモータ３０６を駆動する。

（３）画像データの生成方法
前述したように、フルレートキャリッジ１１０は光を照射して被撮像物Ｏを読み取るが、以下では、この動作のことを「スキャン動作」と呼ぶ。特に前述した第１の読取モードにおいて入射角４５°で被撮像物Ｏに光を照射して行うスキャン動作を、「入射角４５°でのスキャン動作」と呼び、第２の読取モードにおいて入射角６５°で被撮像物Ｏに光を照射して行うスキャン動作を、「入射角６５°でのスキャン動作」と呼ぶ。

画像読取部１０は、第１の読取モードにおける入射角４５°でのスキャン動作と、第２の読取モードにおける入射角６５°でのスキャン動作という２回のスキャン動作を実行し、それぞれのスキャン動作で得た画像信号を合成して画像データを生成する。このようにして得られた画像データは、被撮像物Ｏの色と質感を表現したものである。以下、被撮像物Ｏとして「織物」を例に挙げて説明する。

まず、図６は、被撮像物Ｏ（織物）に対して、第１の読取モードにおける入射角４５°でのスキャン動作によって得られた撮像画像Ｐ_４５を示している。この撮像画像Ｐ_４５はカラーによって表現されており、被撮像物Ｏの色（模様）を明瞭に表している。つまり、被撮像物Ｏの色や模様を読み取るには入射角４５°が適していると言える。

次に、図７は、上記被撮像物Ｏに対して、第２の読取モードにおける入射角６５°でのスキャン動作によって得られた撮像画像Ｐ_６５を示している。この撮像画像Ｐ_４５は無彩色からなるモノクロ画像である。この撮像画像Ｐ_６５と図６に示した撮像画像Ｐ_４５とを比較すると分かるように、撮像画像Ｐ_６５には、被撮像物Ｏの表面に黒色領域が存在している。この黒色部分は、被撮像物Ｏの表面に凹凸が存在するために、被撮像物Ｏに照射された光によって生じた影である。つまり、図１０を用いて説明したように、入射角θ_１２＝約６５°は、光源１１１の入射角θ_１１＝４５°よりも大きいために、被撮像物Ｏ表面の凹凸による影がより多く発生するというわけである。よって、被撮像物Ｏの凹凸（つまり質感）を読み取るには入射角をより大きくしてスキャン動作を行う方が適していると言える。ただし、入射角を８０°以上に大きくしてしまうと、被撮像物Ｏのやや大きい凹凸による影の部分が非常に大きくなってしまい、微細な凹凸情報が失われる結果になる。また、入射角を大きくし過ぎると、被撮像物Ｏ表面の単位面積あたりに照射される光源からの照明光量が大きく低下してしまうという問題も生ずる。よって、質感を読み取る際の入射角は６０°ないし７０°が適切である。

そして、図８は、図６の撮像画像Ｐ_４５と図７の撮像画像Ｐ_６５とを合成した合成画像Ｐを示す図である。前述の通り、撮像画像Ｐ_４５は被撮像物Ｏの色を明瞭に表しており、撮像画像Ｐ_６５は、被撮像物Ｏの質感を表しているので、これらを合成した画像Ｐは、被撮像物Ｏの色と質感の双方を表していると言える。なお、図６〜図８のカラー画像を別途提出する。

具体的な画像データの生成方法は以下のとおりである。
まず、画像読取部１０は、第１の読取モードにおいて入射角４５°でのスキャン動作を実行する。より具体的には、フルレートキャリッジ１１０の移動ミラー制御部２０９は、移動ミラー１１５を被撮像物Ｏに対する入射角が４５°となるような位置と向きに調整する。この調整が終了すると、フルレートキャリッジ１１０はライン状光源１１１から光が放射された状態で図２の矢印Ｃ方向に移動させられる。このようにして被撮像物Ｏの全面が光学的に走査されて、その反射光がラインセンサ１４０に読み取られる。画像処理部５０は、ラインセンサ１４０から拡散反射光に基づく画像信号（第１の画像信号）を得る。この第１の画像信号の信号値は画像処理部５０のイメージメモリに格納される。

次に、画像読取部１０は、入射角６５°でのスキャン動作を実行する。より具体的には、フルレートキャリッジ１１０の移動ミラー制御部２０９は、移動ミラー１１５を入射角が６５°となるような位置と向きに調整する。この調整が終了すると、フルレートキャリッジ１１０は、ライン状光源１１１から光が放射された状態で図２の矢印Ｃ方向に移動させられる。このような状態で被撮像物Ｏの全面が光学的に走査され、その反射光がラインセンサ１４０に読み取られる。これによって、画像処理部５０は、ラインセンサ１４０から拡散反射光に基づく画像信号（第２の画像信号）を得る。この第２の画像信号の信号値は画像処理部５０のイメージメモリに格納される。

次に、画像処理部５０は、イメージメモリから第２の画像信号の信号値を読み出し、これをモノクロ画像（無彩色）を表す信号値に変換し、さらに、その信号値に係数Ｃ（０＜Ｃ≦１）を掛け合わせる。この係数Ｃの値は、画像処理部５０によって予め記憶されている。この係数Ｃが大きければ大きいほど被撮像物表面の陰影が強調されることになる。つまり係数Ｃは第２の画像信号が表す「質感」に対する重み付けとして機能するから、画像処理部５０はこの係数Ｃの値を調整することで、被撮像物Ｏの色に対する質感のバランスを調節することができる。

次に、画像処理部５０はイメージメモリから第１の画像信号の信号値を読み出し、この第１の画像信号の信号値に、上記の第２の画像信号の信号値及び係数の積を加算することで両者を合成する。画像処理部５０はこのようにして得た信号値に所定の画像処理を施して、最終的に出力すべき合成画像Ｐを表す合成画像データを得る。これによって、前記第１の画像信号に基づいたカラー画像と、第２の画像信号に基づいたモノクロ画像とが重畳された画像を表すカラー画像データが生成されることになる。
なお、上述した入射角４５°でのスキャン動作と入射角６５°でのスキャン動作とは、どちらを先に実行してもよい。

上述したような手順で、画像処理部５０が画像データを生成すると、画像形成部２０はその画像データに基づいて記録シートに画像を形成する。ここで、再び図２を参照しながら、画像形成部２０の構成を説明する。図２に示すように、画像形成部２０は、それぞれＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色に対応した画像形成ユニット２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄと、中間転写ベルト２２０と、一次転写ロール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃ，２３０ｄと、二次転写ロール２４０と、バックアップロール２５０と、給紙機構２６０と、定着機構２７０とを備えている。中間転写ベルト２２０は、図示せぬ駆動手段によって図中の矢印Ｂ方向に移動される無端のベルト部材である。一次転写ロール２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃ，２３０ｄは、中間転写ベルト２２０を介して、画像形成ユニット２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄの感光体ドラムの側に付勢されている。これら感光体ドラムには画像データに基づくＹＭＣＫ各色のトナー像が形成され、そのトナー像は中間転写ベルト２２０に転写される。二次転写ロール２４０およびバックアップロール２５０は、中間転写ベルト２２０が記録用紙と対向する位置において相互に付勢されており、中間転写ベルト２２０から記録用紙にトナー像を転写させる。給紙機構２６０は種々の記録用紙を収容した用紙トレイ２６１ａおよび２６１ｂを備え、画像形成時にこの記録用紙を供給する。定着機構２７０は記録用紙を加熱および加圧するためのロール部材を備えており、記録用紙表面に転写されたトナー像を熱と圧力とで定着させる。このようにして、画像形成部２０は画像処理部５０によって供給される画像データに基づいて記録用紙に画像を形成する。

以上述べた実施形態によれば、ライン状光源１１１からの光を反射する移動ミラー１１５の位置と向きを変化させることにより、単一の光源であっても、被撮像物Ｏに対する入射角を任意の値に調整することが可能となる。この場合、移動ミラー１１５の移動方向は走査方向（水平方向）であるので、画像形成装置（特に画像読取装置）の天地方向のスペースを大きくとる必要がない。
また、画像形成装置１は、入射角４５°で被撮像物Ｏに照射した光の反射光によって得られた第１の画像信号と、入射角４５°よりも大きい入射角６５°で被撮像物Ｏに照射した光の反射光によって得られた第２の画像信号とを合成して画像データを生成する。入射角４５°の光によって得られる第１の画像信号は主として被撮像物Ｏの色を検知するための画像信号であり、入射角６５°の光によって得られる第２の画像信号は主として被撮像物Ｏの質感を検知するための画像信号である。よって、これら第１の画像信号及び第２の画像信号を合成して得られた画像データは、被撮像物Ｏの色と、被撮像物Ｏの質感とを表現した画像データとなる。この画像データに基づいて画像を形成すれば、被撮像物Ｏの色と質感をより忠実に再現することが可能となる。

（４）変形例
上記の実施形態は次のような変形が可能である。
（４−１）変形例１
図５に示したフルレートキャリッジの構成では、各ガイド溝４０１，４０２，４０３に軸３０１，ピン３０２，３０３が挿入されて移動ミラーホルダ１１７がある位置に固定されると、その移動ミラー１１５の姿勢（向き）が一意に定まるようになっていた。ただし、平面（反射面）の向きを決定するにはその平面上の２本の線が決まれば十分である。よって、移動ミラー１１５の側面には少なくとも２つのピンを設け、ケーシング部材にはそのピンが挿入される少なくとも２本のガイド溝を設けるようにすれば足りる。また、移動ミラー１１５の位置を変化させる場合には、軸３０１を副走査方向に沿って移動させれば移動ミラー１１５の位置が変化することになる。

（４−２）変形例２
実施形態では、画像処理部５０が、第１の画像信号に基づいたカラー画像と第２の画像信号に基づいたモノクロ画像とが重畳された状態のカラー画像データを生成していたが、次のようにしてもよい。
まず、第２の画像信号に基づく画像は、無彩色からなるモノクロ画像でなくても、カラー画像であってもよい。モノクロ画像のほうが無彩色で表現されているため、影の領域をより強調することができるが、カラー画像であっても影の領域は暗くなるので影領域として認識でき、凹凸感を表すことは可能だからである。
また、画像処理部５０は、第１の画像信号に基づいてカラー画像データを生成する一方、第２の画像信号に基づいてモノクロ画像データを生成し、生成したカラー画像データとモノクロ画像データとを対応付けてそれぞれ画像形成部２０に出力するようにしてもよい。この場合、画像形成部２０は、カラー画像データに基づきＣＭＹ各色のトナーを用いたカラー画像と、モノクロ画像データに基づきＫ色のトナーを用いたモノクロ画像とを記録シート上で重ね合わせて形成すればよい。

（４−３）変形例３
実施形態では、画像処理部５０は、イメージメモリから第２の画像信号の信号値を読み出し、これをモノクロ画像（無彩色）を表す信号値に変換し、さらに、その信号値に係数Ｃ（０＜Ｃ≦１）を掛け合わせていたが、この係数Ｃを用いずに、第１の画像信号の信号値と第２の画像信号の信号値とを単純に加算するだけでもよい。
また、係数Ｃの値としては、例えばＣ＝０．５というように適当な値を予め決めておいてもよいが、操作者がその都度適切な値を決定するようにしてもよい。例えば、記録シートに画像を形成する前に、画像処理部５０は、係数Ｃの値を例えば０．１〜１まで０．１刻みで設定し、それぞれの係数Ｃを用いて生成した画像データに基づいた複数の画像を操作部６０のディスプレイや、画像形成装置１にネットワーク接続されたパーソナルコンピュータに一覧表示する。係数Ｃが１に近づくほど影が強調される一方、色が失われることになるから、操作者はこれらの複数の画像の中から、自身の目で観察した被撮像物Ｏに最も近い質感と色をバランスよく再現していると思われる画像を選択し、指定する。画像処理部５０は、このようにして操作者によって指定された画像を表す画像データを画像形成部２０に供給し、画像形成部２０はこの画像データに基づいて記録用紙に画像を形成する。

（４−４）変形例４
実施形態では、第１の入射角４５°の場合と、第２の入射角６５°の場合について具体的に開示したが、第１の入射角及び第２の入射角の値はこれに限らない。例えば第１の入射角は、表面が一様な被撮像物を良好に読み取ることができる角度であればよく、おおよそ４５°であることが望ましいが、４５°から１〜２°だけずれていてもよい。また、被撮像物Ｏの質感をより強調したい時には第２の入射角を７０°に近づけるようにし、被撮像物Ｏの色を重視したい時には第２の入射角を６０°に近づけるようにしてもよい。

（４−５）変形例５
上述の実施形態において、信号生成手段であるラインセンサ１４０はオンチップカラーフィルタを備えた複数ラインのＣＣＤリニアイメージセンサであると説明したが、本発明はもちろん、このような構成に限定されない。例えば、信号生成手段が１ラインのイメージセンサであって、スライド式または回転式のカラーフィルタを備える構成であってもよい。このような構成とすれば、ラインセンサをより安価に構成することができるが、読み取る色数を増加させると、そのぶん読み取り動作を行う回数も増加する欠点を有する。また、ラインセンサが読み取る色数についても３色に限定されず、４色以上であってもよい。色数が多いほど分光反射率を精度良く推定することが可能となるが、生成される画像信号のデータ量や画像処理時間を考慮すれば、３〜６色程度が適当である。

（４−６）変形例６
上述の実施形態においては、４つの画像形成ユニットを備えたタンデム方式の画像形成部を例に挙げて説明したが、ロータリー方式の画像形成部であってもよい。また、中間転写ベルトに代えて用紙搬送ベルトを備え、中間転写体（中間転写ベルト）への転写を行わずに感光体ドラムから記録用紙に直接転写を行ってもよい。

（４−７）変形例７
なお、上述の実施形態においては、本発明を画像形成装置に適用した場合で説明したが、このような態様に限定されない。例えば、本実施形態の画像読取部に相当する構成を備えた画像読取装置だけで、画像処理部や画像形成部を備えていなくとも一定の効果を奏することができる。すなわち、本発明はこのような画像読取装置としても特定される。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成を機能的に示したブロック図である。 同画像形成装置の装置構成を示した図である。 同画像形成装置におけるフルレートキャリッジの構成を示した図である。 同フルレートキャリッジの駆動系の構成例を示した図である。 同フルレートキャリッジの駆動系の構成例を示した図である。 被撮像物（織物）に対して、入射角４５°でのスキャン動作によって得られた撮像画像を示す図である。 上記被撮像物に対して、入射角６５°でのスキャン動作によって得られた撮像画像を示す図である。 入射角４５°でのスキャン動作によって得られた撮像画像と、入射角６５°でのスキャン動作によって得られた撮像画像とを合成した合成画像を示す図である。 被撮像物からの光の反射状態を概念的に示した図である。 被撮像物に対する入射光と影の関係を示した図である。 光源を２つ有するフルレートキャリッジの構成例を示した図である。

符号の説明

１…画像形成装置、１０…画像読取部、１１０…フルレートキャリッジ、１２０…ハーフレートキャリッジ、１３０…結像レンズ、１４０…ラインセンサ、１５０…プラテンガラス、１６０…プラテンカバー、２０…画像形成部、２６０…給紙機構、２７０…定着機構、３０…制御部、４０…記憶部、５０…画像処理部、６０…操作部、７０…データ入出力部。

Claims (7)

1. 光を放射する光源と、
   前記光源から放射された光を被撮像物の方向へ反射する反射面を有し、当該反射面に平行な軸を中心に回る反射手段と、
   前記反射手段を前記被撮像物の副走査方向に移動させる移動手段と、
   前記軸に平行な回転軸を有するロールと、
   前記軸およびロールに掛け渡されたベルトと、
   前記ロールを回転させるモータと、
   前記反射面で反射された光の前記被撮像物の決められた位置への入射角と、前記副走査方向における前記入射角に対応する位置と、前記被撮像物に対する前記反射面の前記入射角に対応する向きとを記憶した記憶手段と、
   目標入射角が与えられると、前記記憶手段において前記目標入射角に対応して記憶されている位置に前記反射手段を移動させる信号を前記移動手段に出力し、前記記憶手段において前記目標入射角に対応して記憶されている向きに前記反射手段を回転させる信号を前記モータに出力する制御手段と、
   前記反射面で反射され、前記被撮像物で反射された前記光のうち反射角が０°の光を受光し、前記受光した光に応じた画像信号を生成して出力する信号生成手段と
   を具備し、
   前記目標入射角は、４３°〜４７°または６０°〜７０°である
   ことを特徴とする画像読取装置。
2. 光を放射する光源と、
   前記光源から放射された光を被撮像物の方向へ反射する反射面を有し、当該反射面に平行な軸を中心に回り、前記軸と同じ面に設けられた２つの突起状のピンを有する反射手段と、
   前記反射手段を前記被撮像物の副走査方向に移動させる移動手段と、
   前記軸、前記２つの突起状のピンがそれぞれ挿入される３本のガイド溝を有するケーシングと、
   前記反射面で反射された光の前記被撮像物の決められた位置への入射角と、前記副走査方向における前記入射角に対応する位置とを記憶した記憶手段と、
   目標入射角が与えられると、前記記憶手段において前記目標入射角に対応して記憶されている位置に前記反射手段を移動させる信号を前記移動手段に出力する制御手段と、
   前記反射面で反射され、前記被撮像物で反射された前記光のうち反射角が０°の光を受光し、前記受光した光に応じた画像信号を生成して出力する信号生成手段と
   を具備し、
   前記３本のガイド溝は、前記記憶手段において、前記目標入射角４３°〜４７°に対応して記憶されている位置に、前記移動手段によって前記反射手段を移動させたときに、前記反射面で反射された前記光の前記被撮像物の決められた位置への前記入射角が４３°〜４７°となり、かつ、前記記憶手段において、前記目標入射角６０°〜７０°に対応して記憶されている位置に、前記移動手段によって前記反射手段を移動させたときに、前記反射面で反射された前記光の前記被撮像物の決められた位置への前記入射角が６０°〜７０°となる向きに前記反射手段を案内する形状を有する
   ことを特徴とする画像読取装置。
3. 前記反射面で反射された前記光が前記被撮像物に対して第１の入射角である入射角４３°〜４７°で入射する第１の読取モードと、前記反射面で反射された前記光が前記被撮像物に対して、第２の入射角である入射角６０〜７０°で入射する第２の読取モードとを切り替える切替手段を有し、
   前記制御手段は、前記第１の読取モードにおいては、前記目標入射角が前記第１の入射角であり、前記第２の読取モードにおいては、前記目標入射角が前記第２の入射角である
   ことを特徴とする請求項１または２記載の画像読取装置。
4. 前記第１の入射角は４５°であり、前記第２の入射角は６０°ないし７０°であることを特徴とする請求項３記載の画像読取装置。
5. 請求項３又は４に記載の画像読取装置と、
   前記画像読取装置が前記第１の読取モードで出力した第１の画像信号により示される画像と、前記画像読取装置が前記第２の読取モードで出力した第２の画像信号により示される画像とを合成した画像を示す画像データを生成する画像処理手段と、
   前記画像データに基づいて記録シートに画像を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。
6. 前記画像処理手段は、前記第１の画像信号の信号値に対し、前記第２の画像信号の信号値に決められた係数を乗じた値を加算して前記画像データを生成するこ
   とを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記係数は０よりも大きく１以下の値である
   ことを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。

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