JP4986723B2

JP4986723B2 - 画像読取装置、画像形成装置、および画像形成方法

Info

Publication number: JP4986723B2
Application number: JP2007155509A
Authority: JP
Inventors: 秀和関沢; 昭彦染谷; 雄輔橋爪
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 2006-06-14
Filing date: 2007-06-12
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2027-06-12
Also published as: US7616359B2; CN101090439A; CN101090439B; US20070291331A1; JP2007336548A

Description

本発明は、画像読取装置、画像形成装置、および画像形成方法に係り、特に、カラー原稿をモノクロ画像として読み取るモノクロ読み取り機能を有する画像読取装置、画像形成装置、および画像形成方法に関する。

従来から、複数色の照射光源、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の照射光源を切換えてカラー原稿を読み取り、カラー画像を形成する、光源切換え方式のカラー画像読取装置（例えばカラースキャナー機）やカラー画像形成装置（例えばカラーコピー機）がある。

これらのカラー画像読取装置やカラー画像形成装置では、カラー原稿をモノクロ画像として読み取り、モノクロ画像を形成するモノクロ読み取りモードを備えているものが多い。

一方、発光効率の高い青色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）の実現によって、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色を総てＬＥＤで構成する形態が可能となってきている。照射光源を総てＬＥＤで構成することにより、従来の蛍光管や陰極管を用いた構成に比べると、高寿命化、高信頼性化、小型軽量化等が可能となる。

しかしながら、例えば青色ＬＥＤのみを用いてモノクロ読み取りを行った場合には、青インクの文字が再現されにくくなるという問題が生じる。また、赤色ＬＥＤのみを用いてモノクロ読み取りを行った場合には、朱肉の印鑑の像が再現されにくくなる。この現象は、ＬＥＤのように発光分光分布が狭い光源において特に顕著に現れるもので、原稿の色によっては読み取りに不都合が生じる場合がある。

原稿の色によって原稿の読み取り出力が異なる理由は、光源の分光分布と原稿の分光分布とによって定まる感色性（光の波長に対する感度）に主に起因するものである。極端な場合には、原稿上の特定の色が全く読めないケースがあり、この特定の色をドロップアウトカラーと呼んでいる。

そこで、この問題を解決するために、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つのＬＥＤ光源を用いてモノクロ読み取りを行う技術が特許文献１等に開示されている。

特許文献１が開示する技術は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つのＬＥＤ光源を、人間の視覚感度に合致するように固定的な係数比率（或いはこれを微調整した係数比率）を乗じて合成出力させるとする技術である。
特開平１１−３４１２２２号公報

特許文献１が開示する技術によれば、各種の色インクによる文字再現だけに限定すれば、ドロップアウトカラーを排除するという目的は達成できる可能性はある。

ところで、カラー原稿のモノクロ読み取りを行う際には、単にドロップアウトカラーを排除するだけではなく、色の種類に応じて読み取り出力の濃さ（或いは明るさ）を変えたいというユーザの要求がある。

例えば、原稿に青色の空と赤色の文字が含まれている場合に、空はあまり暗くならずなるべく明るく、一方で赤い文字はしっかりと（やや暗めに）出したい場合がある。また、原稿に人物と青い文字が含まれている場合に、人物の肌に色はなるべく明るく、一方で青い文字はしっかりと（やや暗めに）出したい場合もある。

このように、原稿の中に複数の色が含まれており、それらの色に対してそれぞれ異なる濃さ（或いは明るさ）で出力したいような場合には、上記の特許文献１が開示する、固定的な係数比率による３ＬＥＤ出力の合成では実現困難である。

また、上記の特許文献１には、３つのＬＥＤ出力に乗ずる比率係数によって人間の視覚感度に合わせるという旨の記載がある。しかしながら、元々人間の視覚感度とＬＥＤの分光分布は大幅に異なっているため、人間の視覚感度に合わせるという目的の達成には、上記特許文献が開示する内容だけでは不十分と考えられる。

この他、複数色のＬＥＤ素子をアレイ状に配列した光源で原稿を照射する際に、これら複数色の照射光が原稿の上で十分にオーバラップしないことに起因して、カラー原稿の読み取り濃度に濃度ムラが生じるという問題もあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、カラー原稿をモノクロ読み取りする際に、人間の視覚感度に近い明るさで読み取ると共に、ユーザによって感色性を変更可能に設定することができ、また濃度ムラを低減することができる画像読取装置、画像形成装置、および画像形成方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る画像読取装置は、カラー原稿をモノクロ画像として読み取る画像読取装置において、前記カラー原稿を照射する、分光分布の異なる複数の光源からなる合成光源と、前記カラー原稿からの反射光の強度を検知するセンサと、前記光源毎に異なる発光比率を変更可能に設定する発光比率設定部と、前記複数の光源の実効光量を、設定された前記発光比率で制御する光源制御部と、を備え、前記発光比率設定部は、複数の標準色票毎に設定された標準明度と、決定シーケンスによって決定される標準発光比率とを記憶する記憶部を具備し、前記決定シーケンスは、前記複数の標準色票を、前記複数の光源を所定の発光比率で照射したときに前記センサから得られる前記複数の標準色票毎の測定明度を入力し、前記複数の標準色票に対する、前記標準明度と前記測定明度の誤差の自乗和、を求め、山登り法によって、前記誤差の自乗和が小さくなるように、前記発光比率の変更と、変更した発光比率の前記光源制御部に対する設定とを繰り返し、前記誤差の自乗和が所定の閾値以下となったときの発光比率を、前記標準発光比率として決定し、前記発光比率設定部は、前記標準発光比率を前記光源制御部に設定する、ことを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、カラー原稿をモノクロ画像として読み取り、モノクロ画像を形成する画像形成装置において、前記カラー原稿を照射する、分光分布の異なる複数の光源からなる合成光源と、前記カラー原稿からの反射光の強度を検知するセンサと、前記光源毎に異なる発光比率を変更可能に設定する発光比率設定部と、前記複数の光源の実効光量を、設定された前記発光比率で制御する光源制御部と、前記センサの出力からモノクロ画像を形成する画像形成部と、を備え、前記発光比率設定部は、複数の標準色票毎に設定された標準明度と、決定シーケンスによって決定される標準発光比率とを記憶する記憶部を具備し、前記決定シーケンスは、前記複数の標準色票を、前記複数の光源を所定の発光比率で照射したときに前記センサから得られる前記複数の標準色票毎の測定明度を入力し、前記複数の標準色票に対する、前記標準明度と前記測定明度の誤差の自乗和、を求め、山登り法によって、前記誤差の自乗和が小さくなるように、前記発光比率の変更と、変更した発光比率の前記光源制御部に対する設定とを繰り返し、前記誤差の自乗和が所定の閾値以下となったときの発光比率を、前記標準発光比率として決定し、前記発光比率設定部は、前記標準発光比率を前記光源制御部に設定する、ことを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る画像形成方法は、カラー原稿をモノクロ画像として読み取り、モノクロ画像を形成する画像形成方法において、分光分布の異なる複数の光源からなる合成光源で前記カラー原稿を照射するステップと、前記カラー原稿からの反射光の強度をセンサで検知する検知ステップ、前記光源毎に異なる発光比率を変更可能に設定する発光比率設定ステップと、前記複数の光源の実効光量を、設定された前記発光比率で制御する光源制御ステップと、前記センサから出力される画像データからモノクロ画像を形成する画像形成ステップと、を有し、前記発光比率設定ステップは、複数の標準色票毎に設定された標準明度を記憶するステップと、前記複数の標準色票を、前記複数の光源を所定の発光比率で照射したときに前記センサから得られる前記複数の標準色票毎の測定明度を入力するステップと、前記複数の標準色票に対する、前記標準明度と前記測定明度の誤差の自乗和、を求めるステップと、山登り法によって、前記誤差の自乗和が小さくなるように、前記発光比率の変更と、変更した発光比率の前記光源制御部に対する設定とを繰り返すステップと、前記誤差の自乗和が所定の閾値以下となったときの発光比率を、前記標準発光比率として決定するステップ、決定した前記標準発光比率を記憶するステップと、記憶した前記標準発光比率を設定するステップと、を有することを特徴とする。

本発明に係る画像読取装置、画像形成装置、および画像形成方法によれば、カラー原稿をモノクロ読み取りする際に、人間の視覚感度に近い明るさで読み取ると共に、ユーザによって感色性を変更可能に設定することができ、また濃度ムラを低減することができる。

本発明に係る画像形成装置および画像形成方法の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

（１）画像形成装置の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１のシステム構成例を示す図である。

画像形成装置１は、画像読取装置１０と画像形成部２０を備えて構成される。画像読取装置１０は、例えばスキャナー装置であり、原稿１００を光学的に読み取った信号をデジタル信号に変換し、各種画像処理を行った後、画像データとしてＬＡＮ等を介して外部に出力する。また、画像形成部２０は、画像データをプリントする手段であり、例えば電子写真方式のプリンタである。

本実施形態に係る画像形成装置１は、カラー原稿をモノクロ画像として読み取る機能を有しているものである。この場合、画像形成装置１はモノクロ専用機であってもよいし、モノクロ読み取りモードを有するカラー機であってもよい。

画像読取装置１０は、光学系として、分光分布の異なる（即ち、色の異なる）複数の光源３ａ、３ｂ、３ｃ、および３ｄ（以下、これらを総称する場合は単に光源３という）からなる合成光源４、光源３からの放射光を拡散させる拡散手段としてのフレネルレンズ２、原稿１００からの反射光を集光するレンズ、例えばセルフォックスレンズ５を有している。

また、画像読取装置１０は、軸状のＣＣＤセンサ（センサ）６、アナログ信号処理部７、Ａ／Ｄ変換部８、画像処理部９、画像メモリ部１１、外部出力部１２、表示操作部１３、発光比率設定部１４、および光源制御部１５を有している。

セルフォックスレンズ５で集光された反射光は、ＣＣＤセンサ６によって結像され電気信号に変換される。この電気信号は、アナログ信号処理部７で適宜の信号レベルに変換された後、Ａ／Ｄ変換部８でデジタル画像データに変換される。また、Ａ／Ｄ変換部８では、光源３の主走査方向の光量分布やＣＣＤセンサ６の主走査方向の感度分布の不均一性を補正するシェーディング補正を行っている。

画像処理部９は、シェーディング補正された画像データに対して、空間フィルタリング処理等の画像処理を施している。画像処理された画像データは、画像メモリ部１１に一時的に記憶され、外部出力部１２で適宜のデータフォーマットに変換された後、ＬＡＮ等の回線を介して外部機器に出力される。

また、画像メモリ部１１に記憶された画像データは、画像形成部２０へ出力され、記録紙等の記録媒体に画像データをプリントする。

発光比率設定部１４は、後述する光源３の発光比率の設定手段として機能する他、画像読取装置１０や画像形成装置１全体の制御中枢として機能するもので、例えばＣＰＵ等を備えて構成される。

表示操作部１３は、いわゆるコントロールパネルに相当する部位であり、例えば液晶パネル等の表示手段とタッチパネル等の操作手段を備えて構成されるものである。

光源制御部１５は、発光比率設定部１４で設定された発光比率に基づいて、分光分布の異なる各光源３ａ、３ｂ、３ｃ、および３ｄの光量制御を行っている。

図２は、光源３ａ、３ｂ、３ｃ、および３ｄから構成される合成光源４を図１と直交する方向から見た図である。合成光源４は、図１および図２に示したように、複数の青色（Ｂ：Blue）ＬＥＤ素子（光源３ａ）と複数の黄色（ＰＹ：Pure Yellow）ＬＥＤ素子（光源３ｂ）が交互に主走査方向に配列された第１のアレイと、複数の緑色（Ｇ：Green）ＬＥＤ素子（光源３ｃ）と複数の赤色（Ｒ：Red）ＬＥＤ素子（光源３ｄ）が交互に主走査方向に配列された第２のアレイとからなる。

第１のアレイおよび第２のアレイと原稿１００との間には、フレネルレンズ２が設けられている。フレネルレンズ２は、主走査方向の一方の端から見ると、図１に示したように、第１のアレイからの放射光と第２のアレイからの放射光とを原稿１００の１つのラインに集光させるように機能する。

一方、フレネルレンズ２は、主走査方向に直交する方向からみると、図２に示したように、各ＬＥＤ素子からの放射光を主走査方向に拡散するように機能する。この拡散機能によって、１つおきに配置される青色ＬＥＤ素子からの放射光を、原稿１００の上では主走査方向に隙間なく照射させることが可能となる。同様に他の３色のＬＥＤ素子からの放射光も、原稿１００の上では主走査方向に隙間なく照射させることができる。この結果、原稿１００の主走査方向のライン上では、４色のＬＥＤ光源からの放射光が総て（特定の色が抜けることなく）重畳され、濃度ムラなく合成されることになる。

図２に示した形態では、４色のＬＥＤ素子からの放射光をムラなく合成するために、第１のアレイのＬＥＤ素子と第２のアレイのＬＥＤ素子とを千鳥配列としている。この他、例えば、２色のＬＥＤ素子を合成するような場合には、第１のアレイのＬＥＤ素子（第１の色）と第２のアレイのＬＥＤ素子（第２の色）とを対向配列する形態としてもよい。

前述したように、各色の光源３ａ、３ｂ、３ｃ、および３ｄの合成比率は、発光比率設定部１４で設定される発光比率に基づいて、各光源３ａ、３ｂ、３ｃ、および３ｄの光量を光源制御部１５で制御することによって行われる。この光量制御は、各色のＬＥＤの発光時間を制御すること（パルス幅制御）で、実効光量の制御を行っている。この際、十分に高速に発光時間を制御することによって、読み取りタイミングによる光量変動が生じないようにしている。

なお、発光時間による制御に換えて、或いは発光時間による制御に加えて、ＬＥＤに対して電流制御や電圧制御を行う形態としても良い。

本発明のポイントは、光源３ａ、３ｂ、３ｃ、および３ｄの合成比率（発光比率）を適切に設定することで、カラー原稿をモノクロ読み取りする際に、単にドロップアウトカラーを排除するだけではなく、良好な感色性をモノクロ画像で実現する点にある。以下、本実施形態における光源３ａ、３ｂ、３ｃ、および３ｄの発光比率の設定方法について説明する。

（２）第１の実施形態に係る発光比率の設定方法
第１の実施形態に係る発光比率の設定方法は、以下に説明する方法で求めた標準発光比率を、発光比率設定部１４が具備する記憶部１４ａに予め記憶させておき、この標準発光比率で光源３の光量を制御する方法である。

このとき、標準的な色の色票（以下、標準色票という）を画像読取装置１０のセンサで読み取ったときのセンサ出力の明度（モノクロ読み取りではセンサから明度信号が出力される。このセンサ出力（第１の明度Ｐｎ）と、同じ標準色票を標準的な光源、例えばキセノン光源、で照射し、その反射光を標準的な人間の視覚感度で見たときの明度（第２の明度Ｏｎ）と、がほぼ同じになるように標準発光比率を求める。より具体的には、以下の手順で標準発光比率を求める。

まず、第２の明度Ｏｎから求める。

図３は、標準色票４０の一例を示す図である。標準色票４０の具体的な色の種類や数は特に限定するものではないが、以下の説明では、図３に例示した６色（イエロー（Ｙ）４１、マゼンタ（Ｍ）４２、シアン（Ｃ）４３、レッド（Ｒ）４４、グリーン（Ｇ）４５、ブルー（Ｂ）４６）の標準色票を用いて説明する（なお、個々の色票に対しては、標準カラーパッチと呼ぶ場合もある）。

図４は、各標準色票（４１〜４６）に対する分光分布Ｃｎ（λ）（ｎ＝１〜６）を示す図である。

一方、図５は、標準光源としてのキセノン光源の分光分布Ｌｋ（λ）と、標準的な人間の視覚感度特性の分光分布ｙ（λ）とを示す図である。ここで、分光分布ｙ（λ）は、例えばＣＩＥ表色系における明度を表す等色関数ｙ（λ）である。

このとき、６色の各標準色票に対する第２の明度Ｏｎは、次の（式１）で表される。

次に、第１の明度Ｐｎを求める。

図６は、画像読取装置１０が有する４色（青（Ｂ）、緑（Ｇ）、黄色（ＰＹ）、赤（Ｒ））の光源３の各分光分布Ｂ（λ）、Ｇ（λ）、ＰＹ（λ）、およびＲ（λ）の一例を示す図である。

青（Ｂ）、緑（Ｇ）、黄色（ＰＹ）、および赤（Ｒ）の各光源３に対する発光比率をそれぞれ、ｍ１、ｍ２、ｍ３、およびｍ４とすると、合成光源４の合成分光分布Ｌa（λ）は、次の（式２）となる。

また、図７は、画像読取装置１０が有するＣＣＤセンサ６の分光分布Ｓ(λ)の一例を示す図である。合成光源４の合成分光分布Ｌa（λ）、各標準色票の分光分布Ｃｎ（λ）、およびＣＣＤセンサ６の分光分布Ｓ(λ)より、ＣＣＤセンサ６から出力される第１の明度Ｐｎは、次の（式３）で与えられる。

次に、各標準色票に対する第１の明度Ｐｎと第２の明度Ｏｎとの誤差の自乗和Ｅを次の（式４）で求め、

誤差の自乗和Ｅが最小となる、発光比率、ｍ１、ｍ２、ｍ３、およびｍ４を求める。なお、各発光比率は正の値である。この問題は、非線形の最適化問題であるが、良く知られた「山登り法（hill-climbing method）」等で求めることができる。結果のみを示すと、
［数５］
ｍ１＝０．４６
ｍ２＝０．７３
ｍ３＝０．０４（式５）
ｍ４＝１．１４
となる。上記の各発光比率が、求めようとする標準発光比率となる。この標準発光比率を、発光比率設定部１４の記憶部１４ａに記憶させておき、この標準発光比率に基づいて光源制御部１５から各光源３の光量を制御することで、合成光源４の合成分光分布Ｌa（λ）は、

図８は、（式１）で得られる第２の明度Ｏｎと、（式６）を（式３）に代入して得られる第１の明度Ｐｎとを、各標準色票に対して図示したものである。上記の導出過程から当然の結果ではあるが、両者はほぼ一致する。

このようにして得られた標準発光比率を各光源３に設定してモノクロ読み取りする動作モードを、後述する他の形態と区別するために、以下、第１の「標準」モードとよぶ。

図９は、第１の「標準」モードで実現される合成分光分布Ｌa（λ）（（式６）で示される分光分布）を参考として図示したものである。

上述の説明では、標準光源の分光分布としてキセノン光源の分光分布を用いたが、仮想的な標準光源、例えば、Ａ光源等のＣＩＥ標準の光、或いはＤ_５０等のＣＩＥ補助の光を用いてもよい。

第１の実施形態に係る発光比率の算出方法では、光源３の合成分光分布を単に標準光源の分光分布に近づけるのではなく、ＣＣＤセンサ６から出力される明度（第１の明度）を、標準光源の下で人間の視覚感度を通じて感じるであろう明度（第２の明度）に近づけるようにして発光比率を算出する形態としている。このため、より人間の感覚に近い自然な感色性を実現することができる。

また、最適化の結果が、図８に示したように標準色票に対する明度として直接的に表現されるため、適正化の結果の評価が容易であるという利点もある。

（３）第２の実施形態に係る発光比率の設定方法
次に、第２の実施形態に係る発光比率の設定方法について説明する。第１の実施形態は、予め求めた標準発光比率を発光比率設定部１４の記憶部１４ａに設定する（記憶させる）形態であった。また、標準発光比率を求める際には、図４乃至図６に示した分光分布データを必要とした。

これに対して、第２の実施形態では、これらの分光分布データを必要とせず、直接画像読取装置１０で標準色票を読み取り、発光比率設定部１４が有する決定シーケンスによって、標準発光比率を決定する形態としている。

図１０は、この決定シーケンスを説明するフローチャートである。

第２の実施形態では、発光比率設定部１４の記憶部１４ａに適宜の手段で標準色票に対する標準明度Ｏｎ（図８における、各標準カラーパッチに対する明度Ｏｎであり、第１の実施形態では、「第２の明度」と呼んでいた明度）が予め記憶されているものとしている。

決定シーケンスのステップＳＴ１では、上記の６色の標準明度Ｏｎ（ｎ＝１〜６）を記憶部１４ａから読み出す。

次に、発光比率設定部１４は、光源制御部１５に対して、発光比率の初期値として、ｍ１〜ｍ４を設定する。光源制御部１５では設定された初期値ｍ１〜ｍ４に基づいて光源３の４色の光量を制御する（ステップＳＴ２）。

ステップＳＴ３では、画像読取装置１０の原稿台にユーザが設置した６色の標準カラーパッチを、画像読取装置１０で実際に読み取る。読み取ったＣＣＤセンサ６の出力は、各色の測定明度Ｐｎ（ｎ＝１〜６）として発光比率設定部１４に入力される。

次に、発光比率設定部１４は、標準明度Ｏｎと測定明度Ｐｎとの自乗誤差和Ｅを（式４）と同じ式によって算出する（ステップＳＴ４）。

ステップＳＴ５、ステップＳＴ７、およびステップＳＴ８は、自乗誤差和Ｅが所定の閾値以下となるように、発光比率ｍ１〜ｍ４を山登り法で求めていく繰り返しループである。

具体的には、まず、ｍ１乃至ｍ４を順にひとつずつ微小変化させて、測定明度Ｐｎを求め、自乗誤差和Ｅが最も大きく変化する（最も小さくなる）発光比率を見出し、この最も大きく変化した発光比率のみを変化させた新たな発光比率のセット（１つの発光比率のみに微小変化を与え、他の３つの発光比率は元の値に戻す）を求める。この新たな発光比率のセットに対して、さらに４つの発光比率をひとつずつ微小変化させ、自乗誤差和Ｅが最も大きく変化する（最も小さくなる）発光比率を見出し、最も大きく変化した発光比率のみを変化させた新たな発光比率のセットで光源３の光量を制御する。以下、このサイクルを繰り返し、自乗誤差和Ｅを徐徐に小さくしてゆき、自乗誤差和Ｅが所定の閾値以下となったときに繰り返しループを抜け（ステップＳＴ５のｙｅｓ）、その時の発光比率の値ｍ１〜ｍ４を、標準発光比率として発光比率設定部１４の記憶部１４ａに記憶する。

ここまでの処理で決定シーケンスが終了し（即ち、発光比率の最適化が終了し）、これ以降の画像読み取り動作では、記憶部１４ａに記憶された標準発光比率によって光源３の光量を制御していく。

上記のシーケンスで決定された標準発光比率を各光源３に設定してモノクロ読み取りする動作モードを、第２の「標準」モードと呼ぶものとする。

なお、場合によっては上記の最適化に時間を要する場合もある。そこで、図１０のステップＳＴ６に示したように、繰り返し数をカウントし、繰り返し数が所定の数以上になった場合にはループを強制的に抜け出す処理としてもよい。この場合には、後述する表示操作部１３（図１５参照）の「ΔＥ」表示３９等に自乗誤差和Ｅの値を表示するか、或いは別途、十分な最適化ができなかった旨の表示を行ってもよい。

なお、山登り法では、初期値が不適切な場合には、最適値とは異なる極小点に収束してしまう場合もありうる。したがって、可能な範囲で最適値に近い値を初期値とすることが好ましい。

第２の実施形態によれば、分光分布に関するデータがない場合でも、図８に例示した標準色票に対する標準明度Ｏｎにほぼ一致する測定明度Ｐｎを、画像読取装置１０の実機を用いて簡単に得ることができる。

（４）第３の実施形態に係る発光比率の設定方法
読み取る画像データの内容によっては、色によって明度（或いはプリント時の濃度）を多少変更したい場合がある。

例えば、人物画と青色文字が含まれるカラー画像をモノクロ読み取りする場合に、人物の肌色をより明るく、一方、青色文字をより暗く（濃い濃度で）読み取りたい場合がある。即ち、マゼンタ（Ｍ）やレッド（Ｒ）の肌色に近い色の明度は明るく、シアン（Ｃ）や青（Ｂ）の青色インクに近い色は濃く読み取るという要求がある。

このような要求に応えるため、発光比率設定部１４では、第２の決定シーケンスを有している。第２の決定シーケンスは、基本的には図１０に示した決定シーケンスと同じである。ただし、ステップＳＴ１において、標準明度Ｏｎに換えて、予め発光比率設定部１４の記憶部１４ａに記憶させた準標準明度Ｏｎ’を読み出す点が相違している。

準標準明度Ｏｎ’としては、例えば、肌色系の代表としてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、レッド（Ｒ）の明度を標準明度Ｏｎに対して一割程度高く設定し、青色インクの代表としてシアン（Ｃ）、ブルー（Ｂ）の明度を標準明度Ｏｎに対して一割程度低く設定したものである。

第２の決定シーケンスでは、この準標準明度Ｏｎ’に対して最適化が行われ、その結果、例えば次の準発光比率ｍ１’〜ｍ４’が得られる。
［数７］
ｍ１’＝１．５３
ｍ２’＝０．４５
ｍ３’＝０．００（式７）
ｍ４’＝１．１９
上記の各準発光比率を発光比率設定部１４の記憶部１４ａに記憶させておき、この標準発光比率に基づいて光源制御部１５から各光源３の光量を制御する。この結果、図１１に示したような測定明度Ｐｎ（ｎ＝１〜６）が得られる。測定明度Ｐｎでは、上述した準標準明度Ｏｎ’に近い明度が実現できている。

図１２は、この時の合成光源４の合成分光分布Ｌa（λ）、

第３の実施形態によれば、肌色を通常より明るく、また、青色文字を通常よりも濃くなるように設定できる（以下、この動作モードを「人物画」モードという）。

他方、風景画等では、海や空の色に対してはあまり暗くならず、山の緑は濃く出力させたい場合がある。このような場合には、海や空の色に対応するシアン（Ｃ）やブルー（Ｂ）を明るく設定し、グリーン（Ｇ）が暗くなるような準標準明度Ｏｎ’を設定し、上記と同様に自乗誤差和Ｅが最小となる準発光比率ｍ１’〜ｍ４’求めればよい。この場合、準発光比率ｍ１’〜ｍ４’は例えば次のようになる。
［数９］
ｍ１’＝０．１９
ｍ２’＝０．４２
ｍ３’＝１．９３（式９）
ｍ４’＝１．３１
この結果、図１３に示したような測定明度Ｐｎ（ｎ＝１〜６）が得られる。

図１４は、この時の合成光源４の合成分光分布Ｌa（λ）、

第３の実施形態によれば、単に標準色票に対する明度を実現するだけでなく、ＣＣＤセンサ６の出力明度を標準色票に対する明度を一部修正した準標準明度に近づくように制御することで、ユーザの好みに応じた感色性を容易に実現することができる。

（５）第４の実施形態に係る発光比率の設定方法
第４の実施形態は、第３の実施形態よりもさらにユーザによる変更の範囲を拡張した形態である。第４の実施形態の説明に先立ち、第１乃至第４の実施形態における画像読取装置１０の操作方法の一例について説明する。

図１５は、画像読取装置１０（或いは画像形成装置１）の表示操作部１３の外観例を示す図である。

表示操作部１３は、例えば液晶表示パネルとタッチパネルとを重ねて構成されるものである。表示操作部１３の左側の列には、例えば、「標準」３０、「風景画」３１、「人物画」３２、「新画像」３３といった原稿タイプに応じた動作モードを設定するスイッチが設けられている。

「標準」モードを選択すると、第１の実施形態で説明したように、予め記憶されている標準発光比率が発光比率設定部１４から光源制御部１５設定される（第１の「標準」モード」）。或いは、第２の実施形態で説明したように、決定シーケンスで決定された標準発光比率が光源制御部１５に設定される（第２の「標準」モード）。

一方、「風景画」モードや「人物画」モードを選択すると、第３の実施形態で説明したように、第２の決定シーケンスで決定された準標準発光比率が光源制御部１５に設定される。

表示操作部１３の中央部には、第４の実施形態に関する表示および操作部位が配置されている。

例えば、マゼンタ（Ｍ）、レッド（Ｒ）、イエロー（Ｙ）、グリーン（Ｇ）、シアン（Ｃ）、ブルー（Ｂ）の６色に対応する明度表示３４が５段階表示４０（「５」、「４」、「３」、「２」、「１」）で表示可能に構成されている。また、各色の明度を増減するためのスイッチ３７、３８（「Ｍ」、「Ｒ」、「Ｙ」、「Ｇ」、「Ｃ」、「Ｂ」）が明度表示３４の上下にそれぞれ６つの増減スイッチとして設けられており、上側のスイッチを押すと対応する色の明度が高くなり、下側のスイッチを押すと対応する色の明度が低くなるように構成されている。

第４の実施形態では、図１６に例示したように、標準カラーパッチ５０を含むカラーチャートを原稿１００の上から重ねて原稿台にセットし、画像読取装置１０で読み取る（表示操作部１３の、「ＳＣＡＮ」スイッチ３５を押下する）。標準カラーパッチ５０は、基本的には図３に示したカラーパッチと同様のものであるが、標準カラーパッチ５０の両側に、スタート識別マーク５１ａとエンド識別マーク５１ｂが設けられている。

スタート識別マーク５１ａとエンド識別マーク５１ｂとを検出することで、人物画や自然画等の複雑な画像１０１を含む原稿１００であっても、確実に標準カラーパッチ５０を読み取ることが可能となる。なお、スタート識別マーク５１ａとエンド識別マーク５１ｂは、良く知られたバーコード等の技術を用いることで実現できる。

読み取った標準カラーパッチ５０の明度は、表示操作部１３の明度表示部位の中間点（レベル「３」で示される位置）にまず総て表示される。ユーザは、明度を変更する場合は、増減スイッチ３７、３８を適宜押下し、標準カラーパッチ５０に対する相対的な明度を設定する。

標準カラーパッチ５０を読み取った明度とユーザが増減させた明度とが可減算され、各標準カラーパッチ５０に対する所望明度Ｏｎ”として、発光比率設定部１４の記憶部１４ａに記憶される。

次に、図１０のフローチャートの処理に従って（但し、ステップＳＴ１の標準明度Ｏｎは、上記の所望明度Ｏｎ”に置き換えられる。このシーケンスを第３の決定シーケンスという）発光比率ｍ１〜ｍ４、を山登り法で求める。第３の決定シーケンスは、例えば表示操作部１３の「最適化」スイッチ３６の押下によって開始される。第３の決定シーケンスによって決定された発光比率ｍ１〜ｍ４は光電制御部１５に設定される。その後ユーザは再度原稿１００を読み取る。

読み取った画像（或いはプリントした画像）が、ユーザが所望する画像であることが確認されると、例えば再度「最適化」スイッチを押下し、第３の決定シーケンスで決定された発光比率ｍ１〜ｍ４を所望発光比率ｍ１〜ｍ４として記憶部１４ａに記憶させる。

以降は、「新画像」スイッチの押下によって「新画像」モードが設定され、上記の所望発光比率ｍ１〜ｍ４が発光比率設定部１４から光源制御部１５に設定されることになる。

以上説明したように、本発明に係る画像読取装置、画像形成装置、および画像形成方法によれば、カラー原稿をモノクロ読み取りする際に、人間の視覚感度に近い明るさで読み取ると共に、ユーザによって感色性を変更可能に設定することができる。また、フレネルレンズによる拡散機能によって、濃度ムラを低減することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成例を示す図。光学系の具体的な配置例を示す図。標準色票の一例を示す図。標準色票の分光分布の一例を示す図。キセノン光源の分光分布、および視感度特性の一例を示す図。４色のＬＥＤ光源の各分光分布の一例を示す図。ＣＣＤセンサの感度の分光分布の一例を示す図。標準色票をキセノン光源および視覚感度特性で見たときの明度（第２の明度）Ｏｎと、センサ出力明度（第１の明度）Ｐｎの一例を示す図。「標準」モードで適正化された合成光源の合成分光分布の一例を示す図。決定シーケンスの処理の流れを示すフローチャート。「人物画」モードでの、センサ出力明度Ｐｎの一例を示す図。「人物画」モードで適正化された合成光源の合成分光分布の一例を示す図。「風景画」モードでの、センサ出力明度Ｐｎの一例を示す図。「風景画」モードで適正化された合成光源の合成分光分布の一例を示す図。表示操作部の外観例を示す図。原稿に重ねて読み取られる標準カラーパッチの一例を示す図。

符号の説明

１画像形成装置
２フレネルレンズ
３光源
４合成光源
５セルフォックスレンズ
６ＣＣＤセンサ（センサ）
７アナログ信号処理部
８Ａ／Ｄ変換部
９画像処理部
１０画像読取装置
１１画像メモリ部
１２外部出力部
１３表示操作部
１４発光比率設定部
１４ａ記憶部
１５光源制御部
２０画像形成部

Claims

カラー原稿をモノクロ画像として読み取る画像読取装置において、
前記カラー原稿を照射する、分光分布の異なる複数の光源からなる合成光源と、
前記カラー原稿からの反射光の強度を検知するセンサと、
前記光源毎に異なる発光比率を変更可能に設定する発光比率設定部と、
前記複数の光源の実効光量を、設定された前記発光比率で制御する光源制御部と、
を備え、前記発光比率設定部は、
複数の標準色票毎に設定された標準明度と、決定シーケンスによって決定される標準発光比率とを記憶する記憶部を具備し、
前記決定シーケンスは、
前記複数の標準色票を、前記複数の光源を所定の発光比率で照射したときに前記センサから得られる前記複数の標準色票毎の測定明度を入力し、
前記複数の標準色票に対する、前記標準明度と前記測定明度の誤差の自乗和、を求め、
山登り法によって、前記誤差の自乗和が小さくなるように、前記発光比率の変更と、変更した発光比率の前記光源制御部に対する設定とを繰り返し、
前記誤差の自乗和が所定の閾値以下となったときの発光比率を、前記標準発光比率として決定し、
前記発光比率設定部は、前記標準発光比率を前記光源制御部に設定する、
ことを特徴とする画像読取装置。
前記発光比率設定部は記憶部を具備し、
前記発光比率設定部は、前記記憶部に記憶される標準発光比率を前記光源制御部に設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
前記標準発光比率は、
前記複数の光源の分光分布を所定の発光比率で合成した合成分光分布、標準色票の分光分布、および前記センサ感度の分光分布の積を、波長に対して積分して前記標準色票の第１の明度を求め、
標準光源の分光分布、前記標準色票の分光分布、および視感度特性の分光分布の積を、波長に対して積分して前記標準色票の第２の明度を求め、
色の異なる複数の前記標準色票に対する、前記第１の明度と前記第２の明度の誤差の自乗和、が最小となるように算出された発光比率である、
ことを特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
前記視感度特性は、ＣＩＥ表色系における等色関数ｙ（λ）であり、前記標準光源はキセノン光源である、ことを特徴とする請求項３に記載の画像読取装置。
前記視感度特性は、ＣＩＥ表色系における等色関数ｙ（λ）であり、前記標準光源は、ＣＩＥ標準の光又はＣＩＥ補助の光であることを特徴とする請求項３に記載の画像読取装置。
表示操作部をさらに備え、
前記記憶部は、複数の標準色票毎に設定された準標準明度と、第２の決定シーケンスによって決定される準標準発光比率とをさらに記憶し、
前記第２の決定シーケンスは、
前記複数の標準色票を、前記複数の光源を所定の発光比率で照射したときに前記センサから得られる前記複数の標準色票毎の測定明度を入力し、
前記複数の標準色票に対する、前記準標準明度と前記測定明度の誤差の自乗和、を求め、
山登り法によって、前記誤差の自乗和が小さくなるように、前記発光比率の変更と、変更した発光比率の前記光源制御部に対する設定とを繰り返し、
前記誤差の自乗和が所定の閾値以下となったときの発光比率を、前記準標準発光比率として決定し、
前記表示操作部は、
前記標準発光比率と、前記準発光比率とが選択可能に構成され、
前記発光比率設定部は、選択された前記標準発光比率と前記準標準発光比率のいずれかを前記光源制御部に設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
表示操作部をさらに備え、
前記表示操作部は、
前記標準明度を前記複数の標準色票毎に表示する表示手段と、
前記標準明度を前記複数の標準色票毎に増減し、所望明度を生成する所望明度生成手段と、
を具備し、
前記記憶部は、前記複数の標準色票毎に生成された所望明度と、第３の決定シーケンスによって決定される所望発光比率とをさらに記憶し、
前記第３の決定シーケンスは、
前記複数の標準色票を、前記複数の光源を所定の発光比率で照射したときに前記センサから得られる前記複数の標準色票毎の測定明度を入力し、
前記複数の標準色票に対する、前記所望明度と前記測定明度の誤差の自乗和、を求め、
山登り法によって、前記誤差の自乗和が小さくなるように、前記発光比率の変更と、変更した発光比率の前記光源制御部に対する設定とを繰り返し、
前記誤差の自乗和が所定の閾値以下となったときの発光比率を、前記所望発光比率として決定し、
前記表示操作部は、
前記標準発光比率と、前記所望発光比率とが選択可能に構成され、
前記発光比率設定部は、選択された前記標準発光比率と前記所望発光比率のいずれかを前記光源制御部に設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
前記合成光源は、
複数色のＬＥＤ素子が複数配列されたアレイ状の合成光源であり、
前記ＬＥＤ素子の放射側に放射光を拡散する拡散手段が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
前記拡散手段は、フレネルレンズである、ことを特徴とする請求項８に記載の画像読取装置。
カラー原稿をモノクロ画像として読み取り、モノクロ画像を形成する画像形成装置において、
前記カラー原稿を照射する、分光分布の異なる複数の光源からなる合成光源と、
前記カラー原稿からの反射光の強度を検知するセンサと、
前記光源毎に異なる発光比率を変更可能に設定する発光比率設定部と、
前記複数の光源の実効光量を、設定された前記発光比率で制御する光源制御部と、
前記センサの出力からモノクロ画像を形成する画像形成部と、
を備え、前記発光比率設定部は、
複数の標準色票毎に設定された標準明度と、決定シーケンスによって決定される標準発光比率とを記憶する記憶部を具備し、
前記決定シーケンスは、
前記複数の標準色票を、前記複数の光源を所定の発光比率で照射したときに前記センサから得られる前記複数の標準色票毎の測定明度を入力し、
前記複数の標準色票に対する、前記標準明度と前記測定明度の誤差の自乗和、を求め、
山登り法によって、前記誤差の自乗和が小さくなるように、前記発光比率の変更と、変更した発光比率の前記光源制御部に対する設定とを繰り返し、
前記誤差の自乗和が所定の閾値以下となったときの発光比率を、前記標準発光比率として決定し、
前記発光比率設定部は、前記標準発光比率を前記光源制御部に設定する、
ことを特徴とする画像形成装置。
前記発光比率設定部は記憶部を具備し、
前記発光比率設定部は、前記記憶部に記憶される標準発光比率を前記光源制御部に設定する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
前記標準発光比率は、
前記複数の光源の分光分布を所定の発光比率で合成した合成分光分布、標準色票の分光分布、および前記センサ感度の分光分布の積を、波長に対して積分して前記標準色票の第１の明度を求め、
標準光源の分光分布、前記標準色票の分光分布、および視感度特性の分光分布の積を、波長に対して積分して前記標準色票の第２の明度を求め、
色の異なる複数の前記標準色票に対する、前記第１の明度と前記第２の明度の誤差の自乗和、が最小となるように算出された発光比率である、
ことを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
前記視感度特性は、ＣＩＥ表色系における等色関数ｙ（λ）であり、前記標準光源はキセノン光源である、ことを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
前記視感度特性は、ＣＩＥ表色系における等色関数ｙ（λ）であり、前記標準光源は、ＣＩＥ標準の光又はＣＩＥ補助の光であることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
表示操作部をさらに備え、
前記記憶部は、複数の標準色票毎に設定された準標準明度と、第２の決定シーケンスによって決定される準標準発光比率とをさらに記憶し、
前記第２の決定シーケンスは、
前記複数の標準色票を、前記複数の光源を所定の発光比率で照射したときに前記センサから得られる前記複数の標準色票毎の測定明度を入力し、
前記複数の標準色票に対する、前記準標準明度と前記測定明度の誤差の自乗和、を求め、
山登り法によって、前記誤差の自乗和が小さくなるように、前記発光比率の変更と、変更した発光比率の前記光源制御部に対する設定とを繰り返し、
前記誤差の自乗和が所定の閾値以下となったときの発光比率を、前記準標準発光比率として決定し、
前記表示操作部は、
前記標準発光比率と、前記準発光比率とが選択可能に構成され、
前記発光比率設定部は、選択された前記標準発光比率と前記準標準発光比率のいずれかを前記光源制御部に設定する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
表示操作部をさらに備え、
前記表示操作部は、
前記標準明度を前記複数の標準色票毎に表示する表示手段と、
前記標準明度を前記複数の標準色票毎に増減し、所望明度を生成する所望明度生成手段と、
を具備し、
前記記憶部は、前記複数の標準色票毎に生成された所望明度と、第３の決定シーケンスによって決定される所望発光比率とをさらに記憶し、
前記第３の決定シーケンスは、
前記複数の標準色票を、前記複数の光源を所定の発光比率で照射したときに前記センサから得られる前記複数の標準色票毎の測定明度を入力し、
前記複数の標準色票に対する、前記所望明度と前記測定明度の誤差の自乗和、を求め、
山登り法によって、前記誤差の自乗和が小さくなるように、前記発光比率の変更と、変更した発光比率の前記光源制御部に対する設定とを繰り返し、
前記誤差の自乗和が所定の閾値以下となったときの発光比率を、前記所望発光比率として決定し、
前記表示操作部は、
前記標準発光比率と、前記所望発光比率とが選択可能に構成され、
前記発光比率設定部は、選択された前記標準発光比率と前記所望発光比率のいずれかを前記光源制御部に設定する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
前記合成光源は、
複数色のＬＥＤ素子が複数配列されたアレイ状の合成光源であり、
前記ＬＥＤ素子の放射側に放射光を拡散する拡散手段が設けられたことを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
前記拡散手段は、フレネルレンズである、ことを特徴とする請求項１７に記載の画像形成装置。
カラー原稿をモノクロ画像として読み取り、モノクロ画像を形成する画像形成方法において、
分光分布の異なる複数の光源からなる合成光源で前記カラー原稿を照射するステップと、
前記カラー原稿からの反射光の強度をセンサで検知する検知ステップ、
前記光源毎に異なる発光比率を変更可能に設定する発光比率設定ステップと、
前記複数の光源の実効光量を、設定された前記発光比率で制御する光源制御ステップと、
前記センサの出力からモノクロ画像を形成する画像形成ステップと、
を有し、前記発光比率設定ステップは、
複数の標準色票毎に設定された標準明度を記憶するステップと、
前記複数の標準色票を、前記複数の光源を所定の発光比率で照射したときに前記センサから得られる前記複数の標準色票毎の測定明度を入力するステップと、
前記複数の標準色票に対する、前記標準明度と前記測定明度の誤差の自乗和、を求めるステップと、
山登り法によって、前記誤差の自乗和が小さくなるように、前記発光比率の変更と、変更した発光比率の前記光源制御部に対する設定とを繰り返すステップと、
前記誤差の自乗和が所定の閾値以下となったときの発光比率を、前記標準発光比率として決定するステップ、
決定した前記標準発光比率を記憶するステップと、
記憶した前記標準発光比率を設定するステップと、
を有することを特徴とする画像形成方法。
前記発光設定ステップは、予め記憶された標準発光比率を設定する、
ことを特徴とする請求項１９に記載の画像形成方法。
前記標準発光比率は、
前記複数の光源の分光分布を所定の発光比率で合成した合成分光分布、標準色票の分光分布、および前記センサ感度の分光分布の積を、波長に対して積分して前記標準色票の第１の明度を求め、
標準光源の分光分布、前記標準色票の分光分布、および視感度特性の分光分布の積を、波長に対して積分して前記標準色票の第２の明度を求め、
色の異なる複数の前記標準色票に対する、前記第１の明度と前記第２の明度の誤差の自乗和、が最小となるように算出された発光比率である、
ことを特徴とする請求項２０に記載の画像形成方法。
前記視感度特性は、ＣＩＥ表色系における等色関数ｙ（λ）であり、前記標準光源はキセノン光源である、ことを特徴とする請求項２１に記載の画像形成方法。
前記視感度特性は、ＣＩＥ表色系における等色関数ｙ（λ）であり、前記標準光源は、ＣＩＥ標準の光又はＣＩＥ補助の光であることを特徴とする請求項２１に記載の画像形成方法。
前記発光比率設定ステップは、
複数の標準色票毎に設定された準標準明度を記憶するステップと、
前記複数の標準色票を、前記複数の光源を所定の発光比率で照射したときに前記センサから得られる前記複数の標準色票毎の測定明度を入力するステップと、
前記複数の標準色票に対する、前記準標準明度と前記測定明度の誤差の自乗和、を求めるステップと、
山登り法によって、前記誤差の自乗和が小さくなるように、前記発光比率の変更と、変更した発光比率の設定とを繰り返すステップと、
前記誤差の自乗和が所定の閾値以下となったときの発光比率を、前記準標準発光比率として決定するステップと、
決定した前記準標準発光比率を記憶するステップと、
前記標準発光比率と前記準発光比率とを選択するステップと、
選択された前記標準発光比率と前記準標準発光比率のいずれかを設定するステップと、
をさらに有することを特徴とする請求項１９に記載の画像形成方法。
前記発光比率設定ステップは、
前記標準明度を前記複数の標準色票毎に表示する表示ステップと、
前記標準明度を前記複数の標準色票毎に増減し、所望明度を生成する所望明度生成ステップと、
前記複数の標準色票毎に生成された所望明度を記憶するステップと、
前記複数の標準色票を、前記複数の光源を所定の発光比率で照射したときに前記センサから得られる前記複数の標準色票毎の測定明度を入力するステップと、
前記複数の標準色票に対する、前記所望明度と前記測定明度の誤差の自乗和、を求めるステップと、
山登り法によって、前記誤差の自乗和が小さくなるように、前記発光比率の変更と、変更した発光比率の設定とを繰り返し、
前記誤差の自乗和が所定の閾値以下となったときの発光比率を、前記所望発光比率として決定するステップと、
決定した前記所望発光比率を記憶するステップと、
前記標準発光比率と前記所望発光比率とを選択するステップと、
選択した前記標準発光比率と前記所望発光比率のいずれかを設定するステップと、
をさらに有することを特徴とする請求項１９に記載の画像形成方法。
前記合成光源は、複数色のＬＥＤ素子が複数配列されたアレイ状の合成光源であり、
前記ＬＥＤ素子の放射側に放射光を拡散して前記カラー原稿に照射する、ことを特徴とする請求項１９に記載の画像形成方法。
フレネルレンズを用いて前記放射光を拡散する、ことを特徴とする請求項２６に記載の画像形成方法。