JP7151110B2 - 撮像装置、測色装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置、測色装置および画像形成装置に関する。

従来、基準チャートと被写体（測色メディア）とを撮像対象としたイメージセンサと、撮像対象を照明する光源とを備えたカメラユニットを用い、基準チャートと被写体（測色メディア）とを撮像して被写体（測色メディア）の色を補正する技術が開示されている。

特許文献１には、２種類の光量で補正値を作成し、測色時に測色対象の被写体（測色メディア）の画像の濃度に応じて光量を変更する技術が開示されている。

しかしながら、従来技術によれば、測色対象の被写体（測色メディア）によって光量を変化させるため、光量の変化による色のばらつきが発生する場合があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、測色精度の低下を抑えて適切な光量で撮像を行うことを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、開口部を介して対象物を撮像するセンサと、前記対象物を照明する光源と、前記対象物よりも光源に近い位置に配置され、前記センサによって撮像される基準チャートと、前記光源から前記対象物までの光路を開放して、前記光源から前記基準チャートまでの光路に配置され、光量を一定量低下させる光量低下部材と、を備え、前記光量低下部材は、透過光量を減衰するフィルタである、ことを特徴とする。

本発明によれば、測色精度の低下を抑えて適切な光量で撮像を行うことができるという効果を奏する。

図１は、第１の実施の形態にかかる画像形成装置の内部を透視して示す斜視図である。 図２は、画像形成装置の内部の機械的構成を示す上面図である。 図３は、キャリッジに搭載される記録ヘッドの配置例を説明する図である。 図４は、キャリッジの昇降機構を概略的に示す図である。 図５－１は、撮像ユニットの縦断面図である。 図５－２は、撮像ユニットの内部を透視して示す上面図である。 図５－３は、筐体の底面部を図５－１中のＸ２方向から見た平面図である。 図６は、照明光源の構成例について説明する図である。 図７は、基準チャートの具体例を示す図である。 図８は、画像形成装置の制御機構の概略構成を示すブロック図である。 図９は、基準チャートと撮像対象とを同時に撮像した画像データの一例を示す図である。 図１０は、測色装置の制御機構の一構成例を示すブロック図である。 図１１は、基準測色値および基準ＲＧＢ値を取得する処理と基準値線形変換マトリックスを生成する処理を説明する図である。 図１２は、初期基準ＲＧＢ値の一例を示す図である。 図１３は、基本測色処理を説明する図である。 図１４は、基本測色処理を説明する図である。 図１５は、測色前の光量・センサ調整・測色の処理の流れを概略的に示すフローチャートである。 図１６は、バランス調整前のＲＧＢ出力値について説明する図である。 図１７は、理想値との比と差分について説明する図である。 図１８は、第２の実施の形態にかかるセンサ部が測色対象のパッチ画像と基準チャートとを同時に撮像することで得られる画像データの一例を示す図である。 図１９は、パッチ画像の測色方法の具体例を説明する図である。 図２０は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊値とＸＹＺ値との変換を行う変換式を示す図である。 図２１は、パッチ画像の測色の手順を示すフローチャートである。 図２２は、第３の実施の形態にかかる撮像ユニットの縦断面図である。 図２３は、第４の実施の形態にかかる撮像ユニットの縦断面図である。 図２４は、第５の実施の形態にかかる撮像ユニットの縦断面図である。 図２５は、第６の実施の形態にかかる撮像ユニットの縦断面図である。

（第１の実施の形態）
以下に添付図面を参照して、この発明に係る撮像装置、測色装置および画像形成装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態では、本発明を適用した画像形成装置の一例としてインクジェットプリンタを例示するが、本発明は、記録媒体に画像を出力する様々なタイプの画像形成装置に対して広く適用可能である。

＜画像形成装置の機械的構成＞
まず、図１乃至図３を参照しながら、本実施形態に係る画像形成装置１００の機械的構成について説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる画像形成装置１００の内部を透視して示す斜視図、図２は、画像形成装置１００の内部の機械的構成を示す上面図、図３は、キャリッジ５に搭載される記録ヘッド６の配置例を説明する図である。

図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１００は、主走査方向（図中矢印Ａ方向）に往復移動して、副走査方向（図中矢印Ｂ方向）に間欠的に搬送される記録媒体１６に対して画像を形成するキャリッジ５を備える。キャリッジ５は、主走査方向に沿って延設された主ガイドロッド３により支持されている。また、キャリッジ５には連結片５ａが設けられている。連結片５ａは、主ガイドロッド３と平行に設けられた副ガイド部材４に係合し、キャリッジ５の姿勢を安定化させる。

キャリッジ５には、図２に示すように、イエロー（Ｙ）インクを吐出する記録ヘッド６ｙ、マゼンタ（Ｍ）インクを吐出する記録ヘッド６ｍ、シアン（Ｃ）インクを吐出する記録ヘッド６ｃ、およびブラック（Ｂｋ）インクを吐出する複数の記録ヘッド６ｋ（以下、記録ヘッド６ｙ，６ｍ，６ｃ，６ｋを総称する場合は、記録ヘッド６という。）が搭載されている。記録ヘッド６は、その吐出面（ノズル面）が下方（記録媒体１６側）に向くように、キャリッジ５に搭載されている。記録ヘッド６は、画像出力手段の主体となる。

記録ヘッド６にインクを供給するためのインク供給体であるカートリッジ７は、キャリッジ５には搭載されず、画像形成装置１００内の所定の位置に配置されている。カートリッジ７と記録ヘッド６とは図示しないパイプで連結されており、このパイプを介して、カートリッジ７から記録ヘッド６に対してインクが供給される。

キャリッジ５は、駆動プーリ９と従動プーリ１０との間に張架されたタイミングベルト１１に連結されている。駆動プーリ９は、主走査モータ８の駆動により回転する。従動プーリ１０は、駆動プーリ９との間の距離を調整する機構を有し、タイミングベルト１１に対して所定のテンションを与える役割を持つ。キャリッジ５は、主走査モータ８の駆動によりタイミングベルト１１が送り動作されることにより、主走査方向に往復移動する。キャリッジ５の主走査方向の移動は、例えば図２に示すように、キャリッジ５に設けられたエンコーダセンサ４１がエンコーダシート４０のマークを検知して得られるエンコーダ値に基づいて制御される。

また、本実施形態に係る画像形成装置１００は、記録ヘッド６の信頼性を維持するための維持機構２１を備える。維持機構２１は、記録ヘッド６の吐出面の清掃やキャッピング、記録ヘッド６からの不要なインクの排出などを行う。

記録ヘッド６の吐出面と対向する位置には、図２に示すように、プラテン板２２が設けられている。プラテン板２２は、記録ヘッド６から記録媒体１６上にインクを吐出する際に、記録媒体１６を支持するためのものである。本実施形態に係る画像形成装置１００は、キャリッジ５の主走査方向の移動距離が長い広幅機である。このため、プラテン板２２は、複数の板状部材を主走査方向（キャリッジ５の移動方向）に繋いで構成している。記録媒体１６は、図示しない副走査モータによって駆動される搬送ローラにより挟持され、プラテン板２２上を、副走査方向に間欠的に搬送される。

記録ヘッド６は、複数のノズル列を備えており、プラテン板２２上を搬送される記録媒体１６上にノズル列からインクを吐出することで、記録媒体１６に画像を形成する。本実施形態では、キャリッジ５の１回の走査で記録媒体１６に形成できる画像の幅を多く確保するため、図３に示すように、キャリッジ５に、上流側の記録ヘッド６と下流側の記録ヘッド６とを搭載している。また、ブラックのインクを吐出する記録ヘッド６ｋは、カラーのインクを吐出する記録ヘッド６ｙ，６ｍ，６ｃの２倍の数だけキャリッジ５に搭載している。また、記録ヘッド６ｙ，６ｍは左右に分離して配置されている。これは、キャリッジ５の往復動作で色の重ね順を合わせ、往路と復路とで色が変わらないようにするためである。なお、図３に示す記録ヘッド６の配列は一例であり、図３に示す配列に限定されるものではない。

本実施形態に係る画像形成装置１００を構成する上記の各構成要素は、外装体１の内部に配置されている。外装体１にはカバー部材２が開閉可能に設けられている。画像形成装置１００のメンテナンス時やジャム発生時には、カバー部材２を開けることにより、外装体１の内部に設けられた各構成要素に対して作業を行うことができる。

本実施形態に係る画像形成装置１００は、記録媒体１６を副走査方向に間欠的に搬送し、記録媒体１６の副走査方向の搬送が停止している間に、キャリッジ５を主走査方向に移動させながら、キャリッジ５に搭載された記録ヘッド６のノズル列からプラテン板２２上の記録媒体１６上にインクを吐出して、記録媒体１６に画像を形成する。

特に、画像形成装置１００の出力特性を調整するためのキャリブレーションを実施する場合には、キャリッジ５に搭載された記録ヘッド６のノズル列からプラテン板２２上の記録媒体１６上にインクを吐出して、記録媒体１６に測色対象となるパッチ画像２００を形成する。パッチ画像２００は、基準色のパッチを画像形成装置１００が出力することで得られる画像であり、画像形成装置１００の出力特性を反映している。したがって、パッチ画像２００の測色値とそれに対応する基準色の標準色空間における表色値との差分に基づいて色変換パラメータを生成し、この色変換パラメータを用いて色変換を行った後の画像データに基づいて画像を出力することで、画像形成装置１００は再現性の高い画像を出力することができる。

本実施形態に係る画像形成装置１００は、記録媒体１６に出力したパッチ画像２００を測色するための測色装置を備える。測色装置は、画像形成装置１００により記録媒体１６に形成された測色対象のパッチ画像２００を被写体とし、このパッチ画像２００と後述する基準チャート４００とを撮像する撮像ユニット４２を備える。測色装置は、撮像ユニット４２の撮像によって得られる基準チャート４００の画像データおよび、パッチ画像２００の画像データに基づいて、パッチ画像２００の測色値を算出する。なお、この測色装置は、パッチ画像２００の測色値を算出する機能だけでなく、撮像ユニット４２の撮像によって得られる画像データを用いて、画像形成装置１００が出力する画像の位置ずれ量を算出する機能や、撮像ユニット４２の撮像によって得られる画像データを用いて、画像形成装置１００が出力する画像のドット径を算出する機能も備える。

撮像ユニット４２は、図２に示すように、キャリッジ５に対して固定されて設けられ、キャリッジ５と一体となって主走査方向に往復移動する。そして、撮像ユニット４２は、記録媒体１６に形成された画像（パッチ画像２００の測色時は測色対象となるパッチ画像２００）を被写体とし、この被写体と対向する位置に移動したときに、被写体と基準チャート４００とを含む１フレームの画像データを取得する。

ここで、図４はキャリッジ５の昇降機構６００を概略的に示す図である。コシの強い用紙や折れ用紙などを記録媒体１６とする場合、プラテン板２２から記録媒体１６の浮きが発生しやすい。このような場合、記録媒体１６によって記録ヘッド６が傷つき、破損する恐れがある。そこで、図４に示すように、本実施の形態の画像形成装置１００は、キャリッジ５を昇降させる昇降機構６００を備えている。昇降機構６００は、キャリッジ昇降モータ６０１と、キャリッジ昇降カム６０２とを備えている。昇降機構６００は、キャリッジ昇降モータ６０１の駆動によりキャリッジ昇降カム６０２が回転することにより、キャリッジ５が上下動する。なお、キャリッジ５の昇降機構６００は、図４に示す構成に限るものではない。

＜撮像ユニットの具体例＞
図５－１乃至図５－３は、撮像ユニット４２の具体例を示す図であり、図５－１は、撮像ユニット４２の縦断面図（図５－２中のＸ１－Ｘ１線断面図）、図５－２は、撮像ユニット４２の内部を透視して示す上面図、図５－３は、筐体の底面部を図５－１中のＸ２方向から見た平面図である。

撮像ユニット４２は、枠体４２２と基板４２３とを組み合わせて構成された筐体４２１を備える。枠体４２２は、筐体４２１の上面となる一端側が開放された有底筒状に形成されている。基板４２３は、枠体４２２の開放端を閉塞して筐体４２１の上面を構成するように、締結部材４２４によって枠体４２２に締結され、枠体４２２と一体化されている。

筐体４２１は、その底面部４２１ａが所定の間隙ｄを介してプラテン板２２上の記録媒体１６と対向するように、キャリッジ５に固定される。記録媒体１６と対向する筐体４２１の底面部（第一の面）４２１ａには、記録媒体１６に形成された被写体（パッチ画像２００）を筐体４２１の内部から撮影可能にするための開口部４２５が設けられている。

筐体４２１の内部には、画像を撮像するセンサ部４３０が設けられている。センサ部４３０は、ＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサなどの２次元イメージセンサ４３１と、センサ部４３０の撮像範囲の光学像を２次元イメージセンサ４３１のセンサ面に結像する結像レンズ４３２とを備える。２次元イメージセンサ４３１は、センサ面が筐体４２１の底面部４２１ａ側に向くように、例えば、基板４２３の内面（部品実装面）に実装されている。結像レンズ４３２は、その光学特性に応じて定められる位置関係を保つように２次元イメージセンサ４３１に対して位置決めされた状態で固定されている。

筐体４２１の底面部４２１ａのセンサ部４３０と対向する内面側には、底面部４２１ａに設けられた開口部４２５と隣り合うようにして、基準チャート４００が形成されたチャート板４１０が配置されている。チャート板４１０は、例えば、基準チャート４００が形成された面とは逆側の面を接着面として、筐体４２１の底面部４２１ａの内面側に接着材などにより接着され、筐体４２１に対して固定された状態で保持されている。なお、基準チャート４００は、チャート板４１０上ではなく、筐体４２１の底面部４２１ａの内面側に直接形成されていてもよい。この場合はチャート板４１０は不要である。基準チャート４００は、センサ部４３０により被写体（パッチ画像２００）とともに撮像されるものである。なお、基準チャート４００の詳細については後述する。

また、筐体４２１の内部には、センサ部４３０が被写体（パッチ画像２００）と基準チャート４００とを同時に撮像する際に、これら被写体（パッチ画像２００）および基準チャート４００を照明する照明光源４２６が設けられている。照明光源４２６としては、例えばＬＥＤが用いられる。本実施形態においては、照明光源４２６として２つのＬＥＤを用いる。照明光源４２６として用いるこれら２つのＬＥＤは、例えば、センサ部４３０の２次元イメージセンサ４３１とともに、基板４２３の内面に実装される。ただし、照明光源４２６は、被写体（パッチ画像２００）と基準チャート４００とを照明できる位置に配置されていればよく、必ずしも基板４２３に直接実装されていなくてもよい。また、本実施形態では、照明光源４２６としてＬＥＤを用いているが、光源の種類はＬＥＤに限定されるものではない。例えば、有機ＥＬなどを照明光源４２６として用いるようにしてもよい。有機ＥＬを照明光源４２６として用いた場合は、太陽光の分光分布に近い照明光が得られるため、測色精度の向上が期待できる。

図６は、照明光源４２６の構成例について説明する図である。照明光源４２６は、白色光源である。図６に示すように、照明光源４２６は、プリント基板１０８上に青色ＬＥＤ素子１０２を実装している。照明光源４２６は、例えば、５００×５００μｍのＧａＮ系の青色ＬＥＤ素子１０２に黄色の蛍光体１０６を塗布し、青色と黄色により、白色光が出るように調整されている。青色ＬＥＤ素子１０２からの光は、直接または、一部は反射板１０４で反射され、外部に取り出される。なお、照明光源４２６に用いるＬＥＤ素子は青色ＬＥＤに限るものではなく、略白色が発光できれば良い。

また、本実施形態では、図５－２に示すように、照明光源４２６として用いる２つのＬＥＤを基板４２３側から筐体４２１の底面部４２１ａ側に垂直に見下ろしたときの底面部４２１ａ上の投影位置が、開口部４２５と基準チャート４００との間の領域内となり、且つ、センサ部４３０を中心として対称となる位置となるように、これら２つのＬＥＤが配置されている。換言すると、照明光源４２６として用いる２つのＬＥＤを結ぶ線がセンサ部４３０の結像レンズ４３２の中心を通り、且つ、この２つのＬＥＤを結ぶ線に対して線対称となる位置に、筐体４２１の底面部４２１ａに設けられた開口部４２５と基準チャート４００とが配置される。照明光源４２６として用いる２つのＬＥＤをこのように配置することにより、被写体（パッチ画像２００）と基準チャート４００とを、概ね同一の条件にて照明することができる。

また、筐体４２１の底面部４２１ａと記録媒体１６との間の間隙ｄを小さくすれば、センサ部４３０から被写体（パッチ画像２００）までの光路長と、センサ部４３０から基準チャート４００までの光路長との差を、センサ部４３０の被写界深度の範囲内とすることもできる。本実施形態の撮像ユニット４２は、筐体４２１の外部の被写体（パッチ画像２００）と筐体４２１の内部に設けられた基準チャート４００とをセンサ部４３０により撮像する構成である。したがって、センサ部４３０から被写体（パッチ画像２００）までの光路長とセンサ部４３０から基準チャート４００までの光路長との差がセンサ部４３０の被写界深度の範囲を超えていると、被写体（パッチ画像２００）と基準チャート４００との双方に焦点の合った画像を撮像することができない。

センサ部４３０から被写体（パッチ画像２００）までの光路長とセンサ部４３０から基準チャート４００までの光路長との差は、概ね、筐体４２１の底面部４２１ａの厚みに間隙ｄを加えた値となる。したがって、間隙ｄを十分に小さな値とすれば、センサ部４３０から被写体（パッチ画像２００）までの光路長とセンサ部４３０から基準チャート４００までの光路長との差を、センサ部４３０の被写界深度の範囲内として、被写体（パッチ画像２００）と基準チャート４００との双方に焦点の合った画像を撮像することができる。例えば、間隙ｄを１ｍｍ～２ｍｍ程度に設定すれば、センサ部４３０から被写体（パッチ画像２００）までの光路長とセンサ部４３０から基準チャート４００までの光路長との差を、センサ部４３０の被写界深度の範囲内とすることができる。

なお、センサ部４３０の被写界深度は、センサ部４３０の絞り値や結像レンズ４３２の焦点距離、センサ部４３０と被写体との間の距離などに応じて定まる、センサ部４３０に固有の特性である。本実施形態の撮像ユニット４２においては、筐体４２１の底面部４２１ａと記録媒体１６との間の間隙ｄを例えば１ｍｍ～２ｍｍ程度の十分に小さな値としたときに、センサ部４３０から被写体（パッチ画像２００）までの光路長と、センサ部４３０から基準チャート４００までの光路長との差が被写界深度の範囲内となるように、センサ部４３０が設計されている。

また、本実施形態の撮像ユニット４２においては、照明光源４２６から基準チャート４００までの光路に、光量低下部材である光量制限フィルタ７００を備えている。光量制限フィルタ７００は、透過光量を減衰するフィルタであって、例えばＮＤフィルタである。ＮＤフィルタは、色彩に影響を与えることなく光量を一定量落とすことができる。本実施の形態の光量制限フィルタ７００は、透過率９０％程度のフィルタとする。なお、光量制限フィルタ７００は、ＮＤフィルタに限るものではなく、透過率を制御可能なフィルタであればよい。

＜基準チャートの具体例＞
次に、図７を参照しながら、撮像ユニット４２の筐体４２１の内部に配置されるチャート板４１０上の基準チャート４００について詳細に説明する。図７は、基準チャート４００の具体例を示す図である。

図７に示す基準チャート４００は、測色用のパッチを配列した複数の基準パッチ列４０１～４０４、ドット径計測用パターン列４０６、距離計測用ライン４０５およびチャート位置特定用マーカ４０７を有する。

基準パッチ列４０１～４０４は、ＹＭＣの１次色のパッチを階調順に配列した基準パッチ列４０１と、ＲＧＢの２次色のパッチを階調順に配列した基準パッチ列４０２と、グレースケールのパッチを階調順に配列した基準パッチ列（無彩色の階調パターン）４０３と、３次色のパッチを配列したパッチ列４０４と、を含む。ドット径計測用パターン列４０６は、大きさが異なる円形パターンが大きさ順に配列された幾何学形状測定用のパターン列である。

距離計測用ライン４０５は、複数の基準パッチ列４０１～４０４やドット径計測用パターン列４０６を囲む矩形の枠（一対の主走査距離基準線と一対の副走査距離基準線との組み合わせ）として形成されている。チャート位置特定用マーカ４０７は、距離計測用ライン４０５の四隅の位置に設けられていて、各パッチ位置を特定するためのマーカとして機能する。撮像ユニット４２の撮像により得られる基準チャート４００の画像データから、距離計測用ライン４０５とその四隅のチャート位置特定用マーカ４０７を特定することで、基準チャート４００の位置及び各パターンの位置を特定することができる。

測色用の基準パッチ列４０１～４０４を構成する各パッチは、撮像ユニット４２が撮像を行う際の撮像条件を反映した色味の基準として用いられる。なお、基準チャート４００に配置されている測色用の基準パッチ列４０１～４０４の構成は、図７に示す例に限定されるものではなく、任意のパッチ列を適用することが可能である。例えば、可能な限り色範囲が広く特定できるパッチを用いてもよいし、また、ＹＭＣＫの１次色の基準パッチ列４０１や、グレースケールの基準パッチ列４０３は、画像形成装置１００に使用されるインクの測色値のパッチで構成されていてもよい。また、ＲＧＢの２次色の基準パッチ列４０２は、画像形成装置１００で使用されるインクで発色可能な測色値のパッチで構成されていてもよく、さらに、Ｊａｐａｎ Ｃｏｌｏｒ等の測色値が定められた基準色票を用いてもよい。

なお、本実施形態では、一般的なパッチ（色票）の形状の基準パッチ列４０１～４０４を有する基準チャート４００を用いているが、基準チャート４００は、必ずしもこのような基準パッチ列４０１～４０４を有する形態でなくてもよい。基準チャート４００は、測色に利用可能な複数の色が、それぞれの位置を特定できるように配置された構成であればよい。

基準チャート４００は、撮像ユニット４２の筐体４２１の底面部４２１ａに、開口部４２５と隣り合うように配置されているため、センサ部４３０によってパッチ画像２００などの被写体と同時に撮像することができる。

＜画像形成装置の制御機構の概略構成＞
次に、図８を参照しながら、本実施形態に係る画像形成装置１００の制御機構の概略構成について説明する。図８は、画像形成装置１００の制御機構の概略構成を示すブロック図である。

本実施形態に係る画像形成装置１００の制御機構は、上位ＣＰＵ１０７、ＲＯＭ１１８、ＲＡＭ１１９、主走査ドライバ１０９、記録ヘッドドライバ１１１、測色制御部５０、紙搬送部１１２、副走査ドライバ１１３、記録ヘッド６、エンコーダセンサ４１、および撮像ユニット４２を備える。記録ヘッド６、エンコーダセンサ４１、および撮像ユニット４２は、上述したようにキャリッジ５に搭載されている。

上位ＣＰＵ１０７は、記録媒体１６に形成する画像のデータや駆動制御信号（パルス信号）を各ドライバに供給し、画像形成装置１００の全体の制御を司る。具体的には、上位ＣＰＵ１０７は、主走査ドライバ１０９を介して、キャリッジ５の主走査方向の駆動を制御する。また、上位ＣＰＵ１０７は、記録ヘッドドライバ１１１を介して、記録ヘッド６によるインクの吐出タイミングを制御する。また、上位ＣＰＵ１０７は、副走査ドライバ１１３を介して、搬送ローラや副走査モータを含む紙搬送部１１２の駆動を制御する。

エンコーダセンサ４１は、エンコーダシート４０のマークを検知して得られるエンコーダ値を上位ＣＰＵ１０７に出力する。上位ＣＰＵ１０７は、エンコーダセンサ４１からのエンコーダ値を基に、主走査ドライバ１０９を介して、キャリッジ５の主走査方向の駆動を制御する。

撮像ユニット４２は、上述したように、記録媒体１６に形成されたパッチ画像２００の測色時に、パッチ画像２００と筐体４２１の内部に配置されたチャート板４１０上の基準チャート４００とをセンサ部４３０で同時に撮像し、パッチ画像２００および基準チャート４００を含む画像データを測色制御部５０に出力する。

図９は、基準チャートと撮像対象とを同時に撮像した画像データの一例を示す図である。図９に示すように、撮像ユニット４２は、枠体３２の内部に配置された基準チャート４００の各パッチを撮像する。図９に示す画像データは、左半面に基準チャート４００を２次元イメージセンサ４３１に対して固定して配置し、右半面に測色対象を撮像した例である。撮像対象のＲＧＢ信号値は、右側撮像領域の一部の領域を平均化して求められる。図９に示す例では、破線の領域内のＲＧＢ信号を平均化して求めている。多数の画素を平均する事で、ノイズの影響を低減し、Ｂｉｔ分解能の向上を図ることができる。

測色制御部５０は、撮像ユニット４２から取得したパッチ画像２００の画像データに基づいて、パッチ画像２００の測色値（標準色空間における表色値）を算出する。測色制御部５０が算出したパッチ画像２００の測色値は、上位ＣＰＵ１０７に送られる。測色制御部５０は、撮像ユニット４２とともに、測色装置を構成している。なお、本実施形態では、測色制御部５０を撮像ユニット４２とは別個の構成としているが、測色制御部５０を撮像ユニット４２と一体の構成としてもよい。例えば、撮像ユニット４２の基板４２３に、測色制御部５０として機能する制御回路を実装するようにしてもよい。

また、測色制御部５０は、撮像ユニット４２に対して各種設定信号やタイミング信号、光源駆動信号などを供給し、撮像ユニット４２による画像の撮像を制御する。各種設定信号は、センサ部４３０の動作モードを設定する信号や、シャッタスピード、ＡＧＣのゲインなどの撮像条件を設定する信号を含む。これら設定信号は、測色制御部５０が上位ＣＰＵ１０７から取得して、撮像ユニット４２に供給する。また、タイミング信号は、センサ部４３０による撮像のタイミングを制御する信号であり、光源駆動信号は、センサ部４３０の撮像範囲を照明する照明光源４２６の駆動を制御する信号である。これらタイミング信号および光源駆動信号は、測色制御部５０が生成して、撮像ユニット４２に供給する。

ＲＯＭ１１８は、例えば、上位ＣＰＵ１０７で実行する処理手順等のプログラムや各種制御データなどを格納する。ＲＡＭ１１９は、上位ＣＰＵ１０７のワーキングメモリとして利用される。

＜測色装置の制御機構の構成＞
次に、図１０を参照しながら、測色装置の制御機構について具体的に説明する。図１０は、測色装置の制御機構の一構成例を示すブロック図である。

測色装置は、撮像ユニット４２と測色制御部５０とを備える。撮像ユニット４２は、上述したセンサ部４３０と照明光源４２６とに加え、さらに、画像処理部４５と、インターフェース部４６と、を備える。なお、本実施形態では、画像処理部４５をセンサ部４３０とは別個の構成としているが、センサ部４３０の２次元イメージセンサ４３１に画像処理部４５の機能を持たせるようにしてもよい。

画像処理部４５は、センサ部４３０により撮像した画像データを処理するものであり、ＡＤ変換部４５１、シェーディング補正部４５２、ホワイトバランス補正部４５３、γ補正部４５４、および画像フォーマット変換部４５５を備える。

ＡＤ変換部４５１は、センサ部４３０が出力するアナログ信号をＡＤ変換する。

シェーディング補正部４５２は、センサ部４３０の撮像範囲に対する照明光源４２６からの照明の照度ムラに起因する画像データの誤差を補正する。

ホワイトバランス補正部４５３は、画像データのホワイトバランスを補正する。

γ補正部４５４は、センサ部４３０の感度のリニアリティを補償するように画像データを補正する。

画像フォーマット変換部４５５は、画像データを任意のフォーマットに変換する。

インターフェース部４６は、測色制御部５０から送られた各種設定信号、タイミング信号および光源駆動信号を撮像ユニット４２が取得し、また、撮像ユニット４２から測色制御部５０へ画像データを送るためのインターフェースである。

測色制御部５０は、フレームメモリ５１と、演算部５３と、タイミング信号発生部５４と、光源駆動制御部５５と、不揮発性メモリ６０と、間隙調整部５６と、を備える。

フレームメモリ５１は、撮像ユニット４２から送られた画像データを一時的に記憶するメモリである。

不揮発性メモリ６０は、図１１に示すように、分光器（測色装置）ＢＳによって、基準シートに配列形成されている複数の基準色パッチの測色結果の測色値であるＬ＊ａ＊ｂ＊値とＸＹＺ値のうち、少なくともいずれか（図１１では、Ｌ＊ａ＊ｂ＊値とＸＹＺ値の双方）が、基準測色値として、不揮発性メモリ１２５のメモリテーブルＴｂ１にパッチ番号に対応して格納されている。

演算部５３は、測色値算出部（算出部）５３１を備える。演算部５３は、例えばＣＰＵなどのプロセッサを備え、このプロセッサにより所定のプログラムを実行することによって、測色値算出部５３１の機能を実現する。なお、本実施形態では演算部５３の測色値算出部５３１をソフトウェアにより実現しているが、これらの一部または全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などの専用のハードウェアを用いて実現することも可能である。

測色値算出部５３１は、撮像ユニット４２のセンサ部４３０が、測色対象のパッチ画像２００を撮像したときに、この撮像によって得られるパッチ画像２００の画像データに基づいて、パッチ画像２００の測色値を算出する。測色値算出部５３１が算出したパッチ画像２００の測色値は、上位ＣＰＵ１０７へと送られる。なお、測色値算出部５３１による処理の具体例については、詳細を後述する。

タイミング信号発生部５４は、撮像ユニット４２のセンサ部４３０による撮像のタイミングを制御するタイミング信号を発生して、撮像ユニット４２に供給する。

光源駆動制御部５５は、撮像ユニット４２の照明光源４２６を駆動するための光源駆動信号を生成して、撮像ユニット４２に供給する。

間隙調整部５６は、キャリッジ昇降モータ６０１の駆動を制御することで、センサ部４３０と記録媒体１６の間の間隔を変化させる。

＜パッチ画像の測色方法＞
次に、本実施形態に係る画像形成装置１００によるパッチ画像２００の測色方法について詳細に説明する。この測色方法は、画像形成装置１００が初期状態のとき（製造やオーバーフォールなどによって初期状態となっているとき）に実施される前処理と、画像形成装置１００の色調整を行う調整時に実施される測色処理とを含む。

図１１は、基準測色値および基準ＲＧＢ値を取得する処理と基準値線形変換マトリックスを生成する処理を説明する図である。図１１に示すこれらの処理は、前処理として実施される。前処理では、複数の基準パッチＫＰが配列形成された基準シートＫＳが用いられる。基準シートＫＳの基準パッチＫＰは、撮像ユニット４２が備える基準チャート４００のパッチと同等のものでも良いが、基準チャート４００の備えるパッチよりも数が多い方が好ましい。

まず、基準シートＫＳの複数の基準パッチＫＰの測色値であるＬ＊ａ＊ｂ＊値とＸＹＺ値のうち、少なくともいずれか（図１１の例では、Ｌ＊ａ＊ｂ＊値とＸＹＺ値の双方）が、それぞれのパッチ番号に対応させて、例えば測色制御部５０の内部の不揮発性メモリ６０などに設けられるメモリテーブルＴｂ１に格納される。基準パッチＫＰの測色値は、分光器ＢＳなどを用いた測色により事前に得られる値である。基準パッチＫＰの測色値が既知であれば、その値を用いればよい。以下、メモリテーブルＴｂ１に格納された基準パッチＫＰの測色値を「基準測色値」という。

次に、基準シートＫＳがプラテン板２２上にセットされ、キャリッジ５の移動を制御することで、基準シートＫＳの複数の基準パッチＫＰを被写体として、撮像ユニット４２による撮像が行われる。

そして、撮像ユニット４２の撮像により得られた基準シートＫＳの各パッチのＲＧＢ値が、不揮発性メモリ６０のメモリテーブルＴｂ１に、パッチ番号に対応して格納される。つまり、メモリテーブルＴｂ１には、基準シートＫＳに配列形成された複数の基準パッチＫＰそれぞれの測色値とＲＧＢ値が、各基準パッチＫＳのパッチ番号に対応して格納される。以下、メモリテーブルＴｂ１に格納された基準パッチＫＳのＲＧＢ値を「基準ＲＧＢ値」という。基準ＲＧＢ値は、撮像ユニット４２の特性を反映した値である。

画像形成装置１００の上位ＣＰＵ１０７は、基準パッチＫＰの基準測色値および基準ＲＧＢ値が不揮発性メモリ６０のメモリテーブルＴｂ１に格納されると、同じパッチ番号の基準測色値であるＸＹＺ値と基準ＲＧＢ値との対に対して、これらを相互に変換する基準値線形変換マトリックスを生成し、不揮発性メモリ６０に格納する。メモリテーブルＴｂ１に基準測色値としてＬ＊ａ＊ｂ＊値のみが格納されている場合は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊値をＸＹＺ値に変換する既知の変換式を用いてＬ＊ａ＊ｂ＊値をＸＹＺ値に変換した後に、基準値線形変換マトリックスを生成すればよい。

また、撮像ユニット４２が基準シートＫＳの複数の基準パッチＫＰを撮像する際には、撮像ユニット４２に設けられた基準チャート４００も同時に撮像される。この撮像により得られた基準チャート４００の各パッチのＲＧＢ値も、パッチ番号に対応させて、不揮発性メモリ６０のメモリテーブルＴｂ１に格納される。この前処理によりメモリテーブルＴｂ１に格納された基準チャート４００のパッチのＲＧＢ値を「初期基準ＲＧＢ値」という。図１２は、初期基準ＲＧＢ値の一例を示す図である。図１２（ａ）は初期基準ＲＧＢ値（ＲｄＧｄＢｄ）をメモリテーブルＴｂ１に格納した様子を示し、初期基準ＲＧＢ値と（ＲｄＧｄＢｄ）ともに、初期基準ＲＧＢ値（ＲｄＧｄＢｄ）をＬ＊ａ＊ｂ＊値に変換した初期基準Ｌ＊ａ＊ｂ＊値（Ｌｄａｄｂｄ）やＸＹＺ値に変換した初期基準ＸＹＺ値（ＸｄＹｄＺｄ）も対応付けて格納されることを示している。また、図１２（ｂ）は基準チャート４００の各パッチの初期基準ＲＧＢ値をプロットした散布図である。

以上の前処理が終了した後、画像形成装置１００は、外部から入力される画像データや印刷設定等に基づいて、上位ＣＰＵ１０７が、キャリッジ５の主走査移動制御、紙搬送部１１２による記録媒体Ｐの搬送制御および記録ヘッド６の駆動制御を行って、記録媒体Ｐを間欠的に搬送させつつ、記録ヘッド６からのインク吐出を制御して、画像を記録媒体Ｐに出力する。このとき、記録ヘッド６からのインクの吐出量が、機器固有の特性や経時変化などによって変化することがあり、このインクの吐出量が変化すると、ユーザが意図する画像の色とは異なった色で画像形成されることとなって、色再現性が劣化する。そこで、画像形成装置１００は、色調整を行う所定のタイミングで、パッチ画像２００の測色値を求める測色処理を実施する。そして、測色処理により得られた測色値に基づいて色調整を行うことで、色再現性を高める。

図１３および図１４は、基本測色処理を説明する図である。測色値算出部５３１は、まず、前処理において生成して不揮発性メモリ６０に格納した基準値線形変換マトリックスを読み出し、基準値線形変換マトリックスを用いて測色対象ＲＧＢ値（ＲｓＧｓＢｓ）を第１ＸＹＺ値に変換し、不揮発性メモリ６０に格納する（ステップＳ２１）。図１３では、初期化測色対象ＲＧＢ値（３、２００、５）が基準値線形変換マトリックスにより第１ＸＹＺ値（２０、８０、１０）に変換された例を示している。

次に、測色値算出部５３１は、ステップＳ２１で測色対象ＲＧＢ値（ＲｓＧｓＢｓ）から変換された第１ＸＹＺ値を、既知の変換式を用いて第１Ｌ＊ａ＊ｂ＊値に変換し、不揮発性メモリ６０に格納する（ステップＳ２２）。図１３では、第１ＸＹＺ値（２０、８０、１０）が既知の変換式により第１Ｌ＊ａ＊ｂ＊値（７５、－６０、８）に変換された例を示している。

次に、測色値算出部５３１は、前処理において不揮発性メモリ６０のメモリテーブルＴｂ１に格納された複数の基準測色値（Ｌ＊ａ＊ｂ＊値）を検索し、該基準測色値（Ｌ＊ａ＊ｂ＊値）のうち、Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間上において第１Ｌ＊ａ＊ｂ＊値に対して距離の近い基準測色値（Ｌ＊ａ＊ｂ＊値）を持つ複数のパッチ（近傍色パッチ）の組を選択する（ステップＳ２３）。距離の近いパッチを選択する方法としては、例えば、メモリテーブルＴｂ１に格納されたすべての基準測色値（Ｌ＊ａ＊ｂ＊値）に対して、第１Ｌ＊ａ＊ｂ＊値との距離を算出し、第１Ｌ＊ａ＊ｂ＊値に対して距離の近いＬ＊ａ＊ｂ＊値（図１３では、ハッチングの施されているＬ＊ａ＊ｂ＊値）を持つ複数のパッチを選択するといった方法を用いることができる。

次に、測色値算出部５３１は、図１４に示すように、メモリテーブルＴｂ１を参照して、ステップＳ２３で選択した近傍色パッチのそれぞれについて、Ｌ＊ａ＊ｂ＊値と対になっているＲＧＢ値（基準ＲＧＢ値）とＸＹＺ値を取り出して、これら複数のＲＧＢ値とＸＹＺ値のなかから、ＲＧＢ値とＸＹＺ値との組み合わせを選択する（ステップＳ２４）。そして、測色値算出部５３１は、選択した組み合わせ（選択組）のＲＧＢ値をＸＹＺ値に変換するための選択ＲＧＢ値線形変換マトリックスを、最小二乗法などを用いて求め、求めた選択ＲＧＢ値線形変換マトリックスを不揮発性メモリ６０に格納する（ステップＳ２５）。

次に、測色値算出部５３１は、ステップＳ２５で生成した選択ＲＧＢ値線形変換マトリックスを用いて、測色対象ＲＧＢ値（ＲｓＧｓＢｓ）を第２ＸＹＺ値に変換する（ステップＳ２６）。さらに、測色値算出部５３１は、ステップＳ２６で求めた第２ＸＹＺ値を、既知の変換式を用いて第２Ｌ＊ａ＊ｂ＊値に変換し（ステップＳ２７）、得られた第２Ｌ＊ａ＊ｂ＊値を、測色対象のパッチ画像２００の最終的な測色値とする。画像形成装置１００は、以上の測色処理により得られた測色値に基づいて色調整を行うことにより、色再現性が高められる。

ところで、実際に測色対象を測定した時の「測色時基準パッチＲｄ’Ｇｄ’Ｂｄ’値」が変動することにより、「初期基準パッチＲｄＧｄＢｄ値」と一致しないことがある。変動する原因としては、照明光源の経時変化、センサ感度の経時変化などが考えられる。このように変動したままの状態で、選択ＲＧＢ値線形変換マトリックスを用いて変換すると、最終的な測色値も変動してしまい、高精度な測色が行えなくなる事が予想される。

そこで、本実施の形態においては、「測色時基準パッチＲｄ’Ｇｄ’Ｂｄ’値」が、いつも「初期基準パッチＲｄＧｄＢｄ値」と一致するよう、測色前にＬＥＤ光量及び、センサ感度（ホワイトバランス、γ補正）の調整を行うようにする。

ここで、図１５は、測色前の光量・センサ調整・測色の処理の流れを概略的に示すフローチャートである。図１５に示すように、測色値算出部５３１は、まず、ＰＷＭ Ｄｕｔｙ Ａ［％］でＬＥＤを点灯させ（ステップＳ１１）、基準チャート４００を撮像してＬＥＤ調整用基準パッチのＲＧＢ値を取得する（ステップＳ１２）。この際、基準チャート４００は光量制限フィルタを介して撮像している。出力されるＲＧＢ値は光量制限フィルタを介して撮像した値である。

次いで、測色値算出部５３１は、Ｇの値がＸ±ａ［digit］であるかを判定する（ステップＳ１３）。なお、Ｇでなく、ＲかＢの値で調整してもよい。

測色値算出部５３１は、Ｇの値がＸ±ａ［digit］でないと判定した場合（ステップＳ１３のＮｏ）、Ｇの値がＸ±ａ［digit］より小さい時にはＰＷＭ ＤｕｔｙをＡ＝Ａ＋１［％］に設定し、Ｇの値がＸ±ａ［digit］より大きい時にはＰＷＭ ＤｕｔｙをＡ＝Ａ－１［％］を設定し（ステップＳ１４）、ステップＳ１２に戻る。

測色値算出部５３１は、Ｇの値がＸ±ａ［digit］であると判定した場合（ステップＳ１３のＹｅｓ）、ステップＳ１５に進む。

以上、ステップＳ１１～Ｓ１４の処理により、ＬＥＤの光量調整が終了する。ステップＳ１１～Ｓ１４の処理により、光量制限フィルタを介して基準チャート４００を撮像した場合に適切な出力が得られる光量に調整がされている。

続いて、測色値算出部５３１は、基準チャートを撮像し、ホワイトバランス・γ補正用基準パッチのＲＧＢ値を取得する（ステップＳ１５）。

次に、測色値算出部５３１は、Ｒ値がＲｄ±ｃ［digit］であるか、Ｇ値がＧｄ±ｃ［digit］であるか、Ｂ値がＢｄ±ｃ［digit］であるかを判定する（ステップＳ１６）。

測色値算出部５３１は、Ｒ値がＲｄ±ｃ［digit］、Ｇ値がＧｄ±ｃ［digit］、Ｂ値がＢｄ±ｃ［digit］でない場合（ステップＳ１６のＮｏ）、ホワイトバランス・γ調整を実行して（ステップＳ１７）、ステップＳ１５に戻る。

ここで、図１６はバランス調整前のＲＧＢ出力値について説明する図、図１７は理想値との比と差分について説明する図である。基準チャート４００のグレースケールのＲＧＢ値をそのまま出力すると図１６に示すような各色のバランスがあっていない出力となり、彩度を持った色として出力されてしまう。これは、２次元イメージセンサ４３１の各センサの感度バラツキによって誤差をもってしまうからである。

本来すべてのＲＧＢ出力は、図１６に示す理想値上のリニアリティを持った出力として出力されるのが理想である。そのため、図１７に示すような理想値との差分、若しくは比を取り、不揮発性メモリ６０に一旦記憶し補正を行うことでリニアリティを持った出力を行っている。

測色値算出部５３１は、上述のように、理想値との比、若しくは差を用いて基準チャート４００のグレースケールのＲＧＢ出力値を補正することで、理想値に近いＲＧＢ出力を得ることができる。

一方、測色値算出部５３１は、Ｒ値がＲｄ±ｃ［digit］、Ｇ値がＧｄ±ｃ［digit］、Ｂ値がＢｄ±ｃ［digit］である場合（ステップＳ１６のＹｅｓ）、処理を終了する。

以上、ステップＳ１５～Ｓ１７の処理により、イメージセンサのホワイトバランス、γ補正が終了する。この際に、ホワイトバランス、γ補正値の調整は光量制限フィルタを介して得られた撮像結果から行われる。光量制限フィルタは、光量のみを下げるフィルタであるため、光量制限フィルタを介さない撮像に対しても適切なホワイトバランスの調整、γ補正値の調整が行われる。

次に、ステップＳ１４で調整された光量で測色対象の撮像を行う。撮像された測色対象のＲＧＢ値は、ステップＳ１５～Ｓ１７の処理により設定されたホワイト、γ補正値で補正され、測色対象ＲｓＧｓＢｓとして出力される（ステップＳ１８）。

そして、上述した測色方法により、測色値が算出される（ステップＳ１９）。

このように本実施の形態によれば、基準チャート側の画像が白側に飽和することなく、かつ測色対象の画像が黒側に飽和しない光量を設定し、その光量で撮像した画像からγ補正、ホワイトバランス補正を行うことができる。

（第２の実施の形態）
＜パッチ画像の測色方法の別の形態＞
次に、本実施形態に係る画像形成装置１００によるパッチ画像２００の測色方法の別の形態について詳細に説明する。

図１８は、第２の実施の形態にかかるセンサ部４３０が測色対象のパッチ画像２００と基準チャート４００とを同時に撮像することで得られる画像データの一例を示す図である。図１９は、パッチ画像２００の測色方法の具体例を説明する図である。図２０は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊値とＸＹＺ値との変換を行う変換式を示す図である。図２１は、パッチ画像２００の測色の手順を示すフローチャートである。

パッチ画像２００の測色を行う場合は、まず、画像形成装置１００が任意のパッチを記録媒体１６に出力してパッチ画像２００を形成する。そして、測色装置の撮像ユニット４２が備えるセンサ部４３０により、測色対象のパッチ画像２００を撮像ユニット４２の筐体４２１内に配置されたチャート板４１０上の基準チャート４００とともに撮像する。その結果、例えば図１８に示すようなパッチ画像２００および基準チャート４００を含む画像データが取得される。センサ部４３０の撮像範囲は、基準チャート４００を撮像する基準チャート撮像領域と、測色対象の被写体であるパッチ画像２００を撮像する被写体撮像領域とを有している。基準チャート撮像領域に対応する画素から出力される画像データが基準チャート４００の画像データとなり、被写体撮像領域に対応する画素から出力される画像データがパッチ画像２００の画像データとなる。なお、ここでは、測色対象の被写体として１つのパッチ画像２００のみを撮像するようにしているが、複数のパッチ画像２００を同時に撮像するようにしてもよい。

例えば、従来の撮像ユニットで基準チャート４００と測色対象のパッチ画像２００とを撮像した場合、最も明るい部分についてのパッチ画像２００と基準チャート４００との差は、おおよそ５０ｄｉｇｉｔである。しかしながら、本実施形態の撮像ユニット４２においては、照明光源４２６から基準チャート４００までの光路に、光量制限フィルタ７００を備えていることにより、同じ明るさになる。

センサ部４３０により撮像されたパッチ画像２００および基準チャート４００の画像データは、画像処理部４５での処理が行われた後、撮像ユニット４２からインターフェース部４６を介して測色制御部５０へと送られ、測色制御部５０のフレームメモリ５１に格納される。そして、演算部５３の測色値算出部５３１が、フレームメモリ５１に格納された画像データを読み出して、パッチ画像２００の測色を行う。

測色値算出部５３１は、まず、フレームメモリ５１から読み出した画像データから、基準チャート４００の距離計測用ライン（主走査・副走査距離基準線）４０５の四隅にあるチャート位置特定用マーカ４０７の位置を、パターンマッチング等により特定する。これにより、画像データにおける基準チャート４００の位置を特定することができる。基準チャート４００の位置を特定した後は、基準チャート４００の各パッチの位置を特定する。

次に、測色値算出部５３１は、基準チャート４００の各パッチの画像データ（ＲＧＢ値）を用いて、測色対象となるパッチ画像２００の画像データ（ＲＧＢ値）を、Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における表色値であるＬ＊ａ＊ｂ＊値に変換する。以下、この変換の具体的な手法について詳細に説明する。

図１９（ｃ）は、図７に示した基準チャート４００の１次色（ＹＭＣ）の基準パッチ列４０１および２次色（ＲＧＢ）の基準パッチ列４０２の各パッチのＬ＊ａ＊ｂ＊値を、Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間上にプロットしたものである。なお、これら各パッチのＬ＊ａ＊ｂ＊値は、予め計測されており、例えば測色制御部５０の内部の不揮発性メモリなどに記憶されている。

図１９（ａ）は、図７に示した基準チャート４００の１次色（ＹＭＣ）の基準パッチ列４０１および２次色（ＲＧＢ）の基準パッチ列４０２の各パッチのＲＧＢ値（センサ部４３０による撮像によって得られる画像データ）を、ＲＧＢ色空間上にプロットしたものである。

図１９（ｂ）は、図１９（ｃ）に示すＬ＊ａ＊ｂ＊値を、所定の変換式を用いてＸＹＺ値に変換し、その変換したＸＹＺ値を、ＸＹＺ色空間上にプロットしたものである。Ｌ＊ａ＊ｂ＊値をＸＹＺ値に変換する場合、図２０（ｂ）に示す変換式（Ｌ＊ａ＊ｂ＊⇒ＸＹＺ）により変換することができる。また、ＸＹＺ値をＬ＊ａ＊ｂ＊値に変換する場合、図２０（ａ）に示す変換式（ＸＹＺ⇒Ｌ＊ａ＊ｂ＊）により変換することができる。つまり、図１９（ｃ）に示すＬ＊ａ＊ｂ＊値と図１９（ｂ）に示すＸＹＺ値は、図２０（ａ），（ｂ）に示す変換式を用いて相互に変換することができる。

ここで、図２１のフローチャートに沿って、図１８に示す被写体撮像領域内から得られた側色対象のパッチ画像２００のＲＧＢ値をＬ＊ａ＊ｂ＊値に変換する手順を説明する。測色対象のパッチ画像２００のＲＧＢ値が、図１９（ａ）に示すＲＧＢ色空間上のＰｒｇｂ点にあったとする。この場合、まず、図１８に示す基準チャート４００の各パッチのＲＧＢ値のうち、Ｐｒｇｂ点を含む４面体を作ることができる最近傍の４点を検索する（ステップＳ１）。図１９（ａ）の例では、ｐ０，ｐ１，ｐ２，ｐ３の４点が選択される。ここで、図１９（ａ）に示すＲＧＢ色空間上の４点ｐ０，ｐ１，ｐ２，ｐ３の各座標値を、ｐ０（ｘ０１，ｘ０２，ｘ０３），ｐ１（ｘ１，ｘ２，ｘ３），ｐ２（ｘ４，ｘ５，ｘ６），ｐ３（ｘ７，ｘ８，ｘ９）とする。

次に、図１９（ａ）に示すＲＧＢ色空間上の４点ｐ０，ｐ１，ｐ２，ｐ３に対応する図１９（ｂ）に示すＸＹＺ色空間上の４点ｑ０，ｑ１，ｑ２，ｑ３を検索する（ステップＳ２）。ＸＹＺ色空間上の４点ｑ０，ｑ１，ｑ２，ｑ３の各座標値を、ｑ０（ｙ０１，ｙ０２，ｙ０３），ｑ１（ｙ１，ｙ２，ｙ３），ｑ２（ｙ４，ｙ５，ｙ６），ｑ３（ｙ７，ｙ８，ｙ９）とする。

次に、この４面体内の局所空間を線形変換する線形変換マトリックスを求める（ステップＳ３）。具体的には、ＲＧＢ色空間上の４点ｐ０，ｐ１，ｐ２，ｐ３のうち、任意の対応点の対を決定し（本実施形態では、無彩色に最も近いｐ０，ｑ０とする）、この対応点（ｐ０，ｑ０）を原点とする（ｐ１～ｐ３、ｑ１～ｑ３の座標値は、ｐ０，ｑ０からの相対値となる）。

図１９（ａ）に示すＲＧＢ色空間と図１９（ｂ）に示すＸＹＺ色空間との空間間の変換式をＹ＝ＡＸと線形変換できると仮定すると、下記式（１）のように表される。

ここで、ｐ１→ｑ１、ｐ２→ｑ２、ｐ３→ｑ３に写像されるとすると、各係数ａは、下記式（２）～（１０）のように求めることができる。

次に、この線形変換マトリックス（Ｙ＝ＡＸ）を使って、図１９（ａ）に示すＲＧＢ色空間上の測色対象のパッチ画像２００のＲＧＢ値であるＰｒｇｂ点（座標値は（Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂ））を図１９（ｂ）に示すＸＹＺ色空間上に写像する（ステップＳ４）。ここで得られたＸＹＺ値は、原点ｑ０からの相対値であるため、測色対象のパッチ画像２００のＲＧＢ値Ｐｒｇｂに対応する実際のＸＹＺ値Ｐｘｙｚ（座標値は（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ））は、原点ｑ０（ｙ０１，ｙ０２，ｙ０３）からのオフセット値として、下記式（１１）～（１３）のようになる。

次に、以上のように求めたパッチ画像２００のＸＹＺ値Ｐｘｙｚを、図２０（ａ）に示した変換式によってＬ＊ａ＊ｂ＊値に変換し、測色対象のパッチ画像２００のＲＧＢ値Ｐｒｇｂに対応するＬ＊ａ＊ｂ＊値を求める（ステップＳ５）。これにより、センサ部４３０の感度が変わったり、照明光源４２６の波長や強度が変化したりした場合でも、測色対象のパッチ画像２００の測色値を正確に求めることができ、高精度の測色を行うことができる。なお、本実施形態では、画像形成装置１００が形成したパッチ画像２００を測色対象としているが、画像形成装置１００が出力した任意の画像を測色対象とすることもできる。例えば、画像形成装置１００が画像を出力しながらその画像の一部を測色し、リアルタイムで画像形成装置の出力特性を調整するといった利用が可能である。

なお、上述した処理動作で使用した図１９（ｃ）は、図７に示した基準チャート４００の１次色（ＹＭＣ）の基準パッチ列４０１および２次色（ＲＧＢ）の基準パッチ列４０２の各パッチのＬ＊ａ＊ｂ＊値を、Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間上にプロットしたものである。図７に示した基準チャート４００は、撮像ユニット４２の筐体４２１の内部に配置されるチャート板４１０上に形成されるため、基準チャート４００を構成するパッチの数が制限されることになる。このため、標準のパッチの中から選別した一部のパッチを用いて、図７に示した基準チャート４００を構成することになる。例えば、Ｊａｐａｎ Ｃｏｌｏｒは９２８色あり、その９２８色の中から選択した一部（例えば７２色）を用いて、図７に示す基準チャート４００を構成することになる。しかし、標準のパッチの中から選択された一部のパッチのみを用いて測色を行う場合、測色の精度の低下が懸念される。そこで、基準チャート４００を構成するパッチのＲＧＢ値から標準のパッチのＲＧＢ値を類推し、標準のパッチのＲＧＢ値を用いて測色対象のパッチ画像２００の測色を行うことが望ましい。

そして、撮像ユニット４２の撮像により得られた基準チャート４００の各パッチ（初期基準色パッチ）のＲＧＢ値が、不揮発性メモリ６０のメモリテーブルＴｂ１に、パッチ番号に対応して格納される。つまり、メモリテーブルＴｂ１には、プラテン板２２上にセットされた基準シートに配列形成された複数の基準パッチそれぞれの測色値とＲＧＢ値が、各基準パッチのパッチ番号に対応して格納される。以下、メモリテーブルＴｂ１に格納された基準チャート４００の各パッチ（初期基準色パッチ）のＲＧＢ値を「基準ＲＧＢ値」という。基準ＲＧＢ値は、撮像ユニット４２の特性を反映した値である。

（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について説明する。

第３の実施の形態の画像形成装置１００は、撮像ユニットが第１の実施の形態および第２の実施の形態とは異なるものとなっている。以下、第３の実施の形態の説明では、第１の実施の形態および第２の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態および第２の実施の形態と異なる箇所について説明する。

ここで、図２２は第３の実施の形態にかかる撮像ユニット４２Ｆの縦断面図であり、図５－１に示した撮像ユニット４２の縦断面図と同じ位置の断面図である。

第３の実施の形態にかかる撮像ユニット４２Ｆでは、筐体４２１の内部に、光路長変更部材４４０が配置されている。光路長変更部材４４０は、光を透過する屈折率ｎ（ｎは任意の数）の光学素子である。光路長変更部材４４０は、筐体４２１の外部の被写体（パッチ画像２００）とセンサ部４３０との間の光路中に配置され、被写体（パッチ画像２００）の光学像の結像面を基準チャート４００の光学像の結像面に近づける機能を持つ。つまり、第３の実施の形態にかかる撮像ユニット４２Ｆでは、被写体（パッチ画像２００）とセンサ部４３０との間の光路中に光路長変更部材４４０を配置することによって、筐体４２１の外部の被写体（パッチ画像２００）の光学像の結像面と、筐体４２１の内部の基準チャート４００の結像面とを、ともにセンサ部４３０の２次元イメージセンサ４３１のセンサ面に合わせるようにしている。なお、図１７では、光路長変更部材４４０を筐体４２１の底面部４２１ａ上に載置した例を図示しているが、光路長変更部材４４０は必ずしも底面部４２１ａ上に載置する必要はなく、筐体４２１の外部の被写体（パッチ画像２００）とセンサ部４３０との間の光路中に配置されていればよい。

光路長変更部材４４０を光が通過すると、光路長変更部材４４０の屈折率ｎに応じて光路長が延び、画像が浮き上がって見える。画像の浮上がり量Ｃは、光路長変更部材４４０の光軸方向の長さをＬｐとすると、以下の式で求めることができる。
Ｃ＝Ｌｐ（１－１／ｎ）

また、センサ部４３０の結像レンズ４３２の主点と基準チャート４００との間の距離をＬｃとすると、結像レンズ４３２の主点と光路長変更部材４４０を透過する光学像の前側焦点面（撮像面）との間の距離Ｌは、以下の式で求めることができる。
Ｌ＝Ｌｃ＋Ｌｐ（１－１／ｎ）

ここで、光路長変更部材４４０の屈折率ｎを１．５とした場合、Ｌ＝Ｌｃ＋Ｌｐ（１／３）となり、光路長変更部材４４０を透過する光学像の光路長を光路長変更部材４４０の光軸方向の長さＬｐの約１／３だけ長くすることができる。この場合、例えばＬｐ＝９［ｍｍ］とすれば、Ｌ＝Ｌｃ＋３［ｍｍ］となるので、センサ部４３０から基準チャート４００までの距離と被写体（パッチ画像２００）までの距離との差が３ｍｍとなる状態で撮像すれば、基準チャート４００の光学像の後側焦点面（結像面）と、被写体（パッチ画像２００）の光学像の後側焦点面（結像面）とを、ともにセンサ部４３０の２次元イメージセンサ４３１のセンサ面に合わせることができる。

以上のように構成される第３の実施の形態にかかる撮像ユニット４２Ｆでは、被写体（パッチ画像２００）とセンサ部４３０との間の光路中に光路長変更部材４４０を配置することで、被写体（パッチ画像２００）の光学像の結像面を基準チャート４００の光学像の結像面に近づけるようにしているので、被写体（パッチ画像２００）と基準チャート４００の双方に焦点の合った適切な画像を撮像することができる。

（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態について説明する。

第４の実施の形態の画像形成装置１００は、撮像ユニットが第１の実施の形態ないし第３の実施の形態とは異なるものとなっている。以下、第４の実施の形態の説明では、第１の実施の形態ないし第３の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態ないし第３の実施の形態と異なる箇所について説明する。

ここで、図２３は第４の実施の形態にかかる撮像ユニット４２Ａの縦断面図であり、図５－１に示した撮像ユニット４２の縦断面図と同じ位置の断面図である。

第１の実施の形態の撮像ユニット４２ないし第３の実施の形態の撮像ユニット４２Ｆにおいては、光量低下部材である光量制限フィルタ７００を固定的に設けるようにしたが、本実施の形態の撮像ユニット４２Ａにおいては、光量制限フィルタ７００を記録媒体１６の厚み、キャリッジ５の高さによって任意に交換可能として透過率を任意に変えられるようにしたものである。

図２３に示すように、第４の実施の形態にかかる撮像ユニット４２Ａは、異なる透過率の数種類の光量制限フィルタ７００ａ，７００ｂ，７００ｃを備えている。撮像ユニット４２Ａは、センサ部４３０から被写体（パッチ画像２００）までの光路長が変更になった場合に、光量制限フィルタ７００ａ，７００ｂ，７００ｃを切り替えが可能な構成としている。

また、撮像ユニット４２Ａは、光量制限フィルタ７００ａ，７００ｂ，７００ｃを切り替えるためのモータやソレノイド等の駆動部７０１を備える。駆動部７０１は、測色制御部５０により制御される。

例えば、センサ部４３０から被写体（パッチ画像２００）との距離Ｄ＝５を標準とした場合、距離Ｄが６ｍｍ（Ｄ=４～６ｍｍの範囲を１ｍｍ毎に切り替える場合）の場合、駆動部７０１により光量制限フィルタ７００ａを基準チャート４００の読み取り光路から取り除き、駆動部７０１により距離６ｍｍ用の光量制限フィルタ７００ｂに切り替える。透過率の切り替えは１ｍｍあたり５％とするが、温度や設置環境により切り替える場合には透過率の構成を変更することを行う。

（第５の実施の形態）
次に、第５の実施の形態について説明する。

第５の実施の形態の画像形成装置１００は、撮像ユニットが第１の実施の形態ないし第３の実施の形態とは異なるものとなっている。以下、第５の実施の形態の説明では、第１の実施の形態ないし第３の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態ないし第３の実施の形態と異なる箇所について説明する。

ここで、図２４は第５の実施の形態にかかる撮像ユニット４２Ｂの縦断面図であり、図５－１に示した撮像ユニット４２の縦断面図と同じ位置の断面図である。

図２４に示すように、第５の実施の形態にかかる撮像ユニット４２Ｂは、光量制限フィルタ７００に代えて、照明光源４２６から基準チャート４００までの光路に、光量低下部材である光路変更部材８００を備えている。光路変更部材８００は、センサ部４３０への入力光量を減らすため、反射光を拡散させ受光量を低減させる。また、撮像ユニット４２Ｂは、光路遮断部材８０１を備えている。光路変更部材８００により光路変更となった反射光Ｙは、光路遮断部材８０１にて、センサ部４３０への入力がないように遮断される。

これにより、受光時の光量を制限した状態での基準チャート４００の測色を実施することで、開口部４２５から間隔ｄだけ離れた部分にある測色対象である被写体（パッチ画像２００）の光量を上げた場合でも、基準チャート４００を読み取る照明光源４２６の光量を変更することなく、同基準での補正が可能となる。

（第６の実施の形態）
次に、第６の実施の形態について説明する。

第６の実施の形態の画像形成装置１００は、撮像ユニットが第５の実施の形態とは異なるものとなっている。以下、第６の実施の形態の説明では、第５の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第５の実施の形態と異なる箇所について説明する。

ここで、図２５は第６の実施の形態にかかる撮像ユニット４２Ｃの縦断面図であり、図５－１に示した撮像ユニット４２の縦断面図と同じ位置の断面図である。

図２５に示すように、第６の実施の形態にかかる撮像ユニット４２Ｃは、撮像ユニット４２Ｂの構成に加えて、光量低下部材である光路変更部材８００の傾きを調整するためのモータやソレノイド等の駆動部８０２を備える。駆動部８０２は、測色制御部５０により制御される。

光路変更部材８００は、センサ部４３０への入力光量を減らすため、反射光を拡散させ受光量を低減させる。また、撮像ユニット４２Ｃは、光路遮断部材８０１を備えている。傾きを調整された光路変更部材８００により光路変更となった反射光Ｙは、光路遮断部材８０１にて、センサ部４３０への入力がないように遮断される。

これにより、受光時の光量を制限した状態での基準チャート４００の測色を実施することで、開口部４２５から間隔ｄだけ離れた部分にある測色対象である被写体（パッチ画像２００）の光量を上げた場合でも、基準チャート４００を読み取る照明光源４２６の光量を変更することなく、同基準での補正が可能となる。

６ 画像出力手段
４２ 撮像装置
４２、５０ 測色装置
５０ 算出部
４５ 補正部
１００ 画像形成装置
４００ 基準チャート
４２６ 光源
４３１ センサ
７００、８００ 光量低下部材

特開２０１３－５１６７２号公報

Claims (7)

1. 開口部を介して対象物を撮像するセンサと、
   前記対象物を照明する光源と、
   前記対象物よりも光源に近い位置に配置され、前記センサによって撮像される基準チャートと、
   前記光源から前記対象物までの光路を開放して、前記光源から前記基準チャートまでの光路に配置され、光量を一定量低下させる光量低下部材と、
   を備え、
   前記光量低下部材は、透過光量を減衰するフィルタである、
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 開口部を介して対象物を撮像するセンサと、
   前記対象物を照明する光源と、
   前記対象物よりも光源に近い位置に配置され、前記センサによって撮像される基準チャートと、
   前記光源から前記対象物までの光路を開放して、前記光源から前記基準チャートまでの光路に配置され、光量を一定量低下させる光量低下部材と、
   を備え、
   前記光量低下部材は、反射光を拡散させて光量を低減させる光路変更部材である、
   ことを特徴とする撮像装置。
3. 開口部を介して対象物を撮像するセンサと、
   前記対象物を照明する光源と、
   前記対象物よりも光源に近い位置に配置され、前記センサによって撮像される基準チャートと、
   前記光源から前記対象物までの光路を開放して、前記光源から前記基準チャートまでの光路に配置され、光量を一定量低下させる光量低下部材と、
   を備え、
   前記光量低下部材は、前記光源から照射される光の一部を透過する、
   ことを特徴とする撮像装置。
4. 前記フィルタは異なる透過率の複数のフィルタで構成されており、当該複数のフィルタは、前記センサと前記対象物との距離に応じて切り換えられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 前記光量低下部材により調整された光量における前記センサの出力から、前記センサの出力するデータの補正値を取得する補正部を備える、
   ことを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の撮像装置。
6. 請求項１ないし５の何れか一項に記載の撮像装置と、
   前記撮像装置が撮像した被写体および基準チャートの撮像データに基づいて、前記被写体の測色値を算出する算出部と、
   を備えることを特徴とする測色装置。
7. 記録媒体に画像を出力する画像出力手段と、
   請求項６に記載の測色装置と、
   を備え、
   前記測色装置は、前記画像出力手段が出力する画像を前記被写体として該画像の測色値を算出し、
   前記画像出力手段は、前記測色装置が前記測色値を算出した後に、前記測色値を用いて色調整した画像データに基づいて画像を出力する、
   ことを特徴とする画像形成装置。

Images