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JP2011193404A - 光検知装置、光検知方法、及び、光反射部材 - Google Patents

光検知装置、光検知方法、及び、光反射部材 Download PDF

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JP2011193404A JP2010059992A JP2010059992A JP2011193404A JP 2011193404 A JP2011193404 A JP 2011193404A JP 2010059992 A JP2010059992 A JP 2010059992A JP 2010059992 A JP2010059992 A JP 2010059992A JP 2011193404 A JP2011193404 A JP 2011193404A
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Abstract

【課題】媒体の特性に関わらず、高品質な画像データを取得する画像読み取りを実現するための光検知装置、光検知方法、及び、光反射部材を提供すること。
【解決手段】可視光と可視外光とを反射する反射面に接する媒体に照射される、可視光と可視外光とを含む入射光の反射光から、可視光の分光特性を取得する可視光検知手段と、前記反射光から、可視外光の分光特性を取得する可視外光検知手段と、検知される前記可視外光の分光特性に基づいて、検知される前記可視光の分光特性に対する補正を行う補正手段と、を有する光検知装置。
【選択図】図21

Description

本発明は、光検知装置、光検知方法、及び、光反射部材に関する。
従来から、画像を読み取るスキャナでは、複数の読み取り方式が用いられている。単一の機種においても、複数の読み取り方式から、一の読み取り方式を選択することができる機種がある。このようなスキャナでは、読み取り方式に関わりなく、なるべく同一の画像データを得ることが望ましい。そこで、例えば、スキャナの設計時に、所定の原稿に対して同一の画像データとなる補正処理を組み込んでいる。
しかしながら、操作者が用いる媒体が、紙厚、白色度、及び、平滑度等が、設計時に考慮した所定の原稿と異なる場合には、複数の読み取り方式の間で、同一の出力を得られるとは限らない。
そこで、例えば、特開平6−217123号公報(特許文献1)には、原稿表面に形成される赤外線を吸収するインクによる特定のマークと、原稿裏面に形成されているカーボンブラック等による画像とを区別するために、反射光に含まれている赤外線と他の色の光との相対関係を用いる画像処理装置の発明が開示されている。
また、特開2002−57848号公報(特許文献2)には、低濃度の着目点における反射光の短波長と長波長とのバランスを調べ、短波長が低いとき、紙面の裏面上の色材からの反射光と判定し、これを除去する画像処理装置等の発明が開示されている。
ところで、媒体上に形成されている画像を読み込んで得られる画像データには、媒体の特性の他に、実際の読み取り条件も、影響が及ぼされる。例えば、画像を読み取る際に、原稿に「浮き」がある場合には、その影響が読み取った画像データに現れる。
しかしながら、上記特許文献1及び2に開示の画像処理装置等の発明は、原稿の裏に形成されている画像の「裏写り」の影響を排除するものであり、媒体そのものの特性に対する補正については、考慮されていない。
本発明は、上記の点に鑑みて、これらの問題を解消するために発明されたものであり、媒体の特性に関わらず、高品質な画像データを取得する画像読み取りを実現するための光検知装置、光検知方法、及び、光反射部材を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明の光検知装置は次の如き構成を採用した。本発明の光検知装置は、可視光と可視外光とを反射する反射面に接する媒体に照射される、可視光と可視外光とを含む入射光の反射光から、可視光の分光特性を取得する可視光検知手段と、前記反射光から、可視外光の分光特性を取得する可視外光検知手段と、検知される前記可視外光の分光特性に基づいて、検知される前記可視光の分光特性に対する補正を行う補正手段と、を有する構成とすることができる。
これにより、媒体の特性に関わらず、高品質な画像データを取得する画像読み取りを実現するための光検知装置を提供することができる。
なお、上記課題を解決するため、本発明は、上記光検知装置における光検知方法、又は、反射光を上記光検知装置が検知する光反射部材としてもよい。
本発明の光検知装置、光検知方法、及び、光反射部材によれば、媒体の特性に関わらず、高品質な画像データを取得する画像読み取りを実現するための光検知装置、光検知方法、及び、光反射部材を提供することが可能になる。
図1は、本実施の形態に係る画像形成装置1の構成の概略を示す図である。 図2は、CCDの構成を示す図である。 図3は、CCDが有する受光素子列のフィルタ分光特性を示す図である。 図4は、ガラス板が有する赤外カットフィルタの分光特性を示す図である。 図5は、可視光カットフィルタの分光特性を示す図である。 図6は、赤外の波長域の光に感度を有する反射材の分光特性である。 図7は、可視光の波長域に感度を有する反射材の分光特性である。 図8は、遠赤外カットフィルタの分光特性を示す図である。 図9は、A4サイズの厚板の裏当てを、原稿に接する側から見た図である。 図10は、A4サイズの厚板の裏当てを、原稿に接する側から見た図である。 図11は、ARDFの裏当てシートの領域毎の配置を説明する図である。 図12は、奥基準の置き方を示す図である。 図13は、センター基準の置き方を示す図である。 図14は、検知した反射光の特性に基づいて画像データの補正を行う機能ブロックを説明する図である。 図15は、反射光が赤外の波長域を含まない領域の、分光特性を示す図である。 図16は、反射光が赤外の波長域を含む領域の、分光特性を示す図である。 図17は、反射光が赤外の波長域を含まない原稿の読み取り値を示す図である。 図18は、反射光が赤外の波長域を含む薄い原稿の読み取り値を説明する図である。 図19は、読み取り値から得られる媒体の種類毎に、画像の地肌部分に行う「地肌とばし」の処理を決定する処理を説明するフロー図である。 図20は、図14の機能ブロックによる信号のタイミングチャートである。 図21は、本実施の形態に係る光検知装置の機能構成を示す図である。
以下、本実施の形態を図面に基づき説明する。
〔本実施の形態〕
図1は、本実施の形態に係る画像形成装置1の構成の概略を示す図である。図1の画像形成装置1は、自動搬送装置(以下、「ADF」という。)2、給紙部3、画像読取部4、及び、画像形成部5を有する。
ADF2は、入力される原稿を、画像読取部4に送り込む。ADF2は、原稿トレイ11、排紙トレイ12、及び、搬送部13を有する。原稿トレイ11は、操作者により、画像を読み取る原稿が載置される。排紙トレイ12は、読み取られた原稿が排出される。搬送部13は、原稿トレイ11に載置された原稿を、画像読取部4に送る。
給紙部3は、画像を形成する媒体を格納し、画像形成部5に対して1枚ずつ媒体を給紙する。
画像読取部4は、スリットガラス7、キャリッジ25、キャリッジ26、結像レンズ27、及び、撮像部28を有する。スリットガラス7は、原稿が搬送され通過する。キャリッジ25は、光源及びミラー部材が搭載される。この光源により、スリットガラス7の上の原稿に照射する。光源は、可視光の他に、赤外領域の波長の光を含む。キャリッジ26は、ミラー部材が搭載される。
結像レンズ27は、原稿に照射された光の反射光が、キャリッジ25及びキャリッジ26に搭載されたミラー部材により折り返された光を、撮像部28に結像する。
撮像部28は、結像レンズ27が結像する光を読み取る。撮像部28は、可視光の3ラインCCDと、赤外領域の光のCCDとを含む。
図2は、撮像部28が有するCCD30の構成を示す図である。図2のCCD30は、受光素子列(CCDラインセンサー)31ないし34を有する。受光素子列31は、赤外光を読み取るIRセンサである。受光素子列32ないし34は、可視光成分を読み取る。受光素子列32は、R波長成分を読み取るRセンサであり、受光素子列33は、G波長成分を読み取るGセンサであり、受光素子列34は、B波長成分を読み取るBセンサである。各受光素子は、主走査方向及び副走査方向に、4.7μmの開口を有する。
4つの異なる光学特性を有する受光素子列31ないし34は、各受光素子が原稿の同一ラインを読み取るべく、互いに並行に配置されるように、同一のシリコンチップ上にモノシリックに構成される。
各受光素子は、主走査方向に7200画素並ぶ。これにより、A3原稿の短手方向(297mm)を600dpiの解像度で読み取る。また、受光素子列32ないし34の列間の間隔は、18.8μmであり、600lpi(line per inch)の副走査解像度に対して、各4ラインずつ離れている。また、赤外光を読み取る受光素子列31と、可視光を読み取る受光素子列32との間のライン間隔は、他のライン間隔の倍の37.6μm(8ライン分)である。
CCD30を用いることにより、可視光と赤外光との読み取りに対して、レンズ等の光学系を共通にすることができる。これにより、光学調整等の精度をあげることと、光学調整を容易することとを実現できる。
ガラス板35は、CCD30の前面に配置される。ガラス板35の厚さは、約300μmである。ガラス板35は、交斜線のハッチングを付した箇所に、赤外線をカットする特性を有する。この特性は、蒸着膜により形成されたダイクロイックミラーにより得られる。
以下の図3ないし図8において、横軸は、入射光の波長(nm)、縦軸は、相対感度を示す。
図3は、図2に示すCCD30が有する受光素子列31ないし34の、フィルタ分光特性を示す図である。図3のRは、受光素子列32が有する素子に取り付けられるフィルタであり、赤の波長域の光と赤外の波長域の光とに対して感度を有する。図3のGは、受光素子列33が有する素子に取り付けられるフィルタであり、緑の波長域の光と赤外の波長域の光とに対して感度を有する。図3のBは、受光素子列34が有する素子に取り付けられるフィルタであり、青の波長域の光と赤外の波長域の光とに対して感度を有する。
図3のIRは、受光素子列31が有する素子に取り付けられるフィルタであり、赤外の波長域の光に対して感度を有する。
図4は、ガラス板35が有する赤外カットフィルタの分光特性を示す図である。図3の、R、G、Bのフィルタ分光特性は、可視光以外の、700nm以上の赤外光に対しても感度を有する。そこで、図4に示す赤外カットフィルタを用い、受光素子に対して、赤外光を照射させない。
なお、図3のIRに示すフィルタ特性は、可視光の波長域に感度を有さない。しかし、可視光の波長域に感度を有する赤外光のフィルタを用いる場合には、図5に示す特性の、可視光カットフィルタを用いるとよい。可視光カットフィルタは、ガラス板35の、受光素子列31に照射される光が入射する箇所に蒸着されるとよい。
図6及び図7は、原稿の裏当てに用いる部材の分光特性を説明する図である。図6は、赤外の波長域の光に感度を有する反射材の分光特性である。図7は、可視光の波長域に感度を有する反射材の分光特性である。
本実施の形態では、図6に示す特性の反射材による反射光に含まれる、赤外の応答を、IRセンサで検出する。したがって、IRセンサは、750nmから900nmの赤外光のみを検出する。
図8は、遠赤外カットフィルタの分光特性を示す図である。遠赤外カットフィルタは、IRセンサに加えて、Rセンサ、Gセンサ、及び、Bセンサの何れに対しても、検知する波長域の光に対する影響がない。そこで、遠赤外カットフィルタは、検知される全ての波長域の光に対して共通の光路である、結像レンズ27に取り付けられるとよい。結像レンズ27に取り付けることにより、遠赤外カットフィルタのフィルタ設計が容易になり、良好な遠赤外カットの特性を、簡単な干渉膜の構成で実現することができる。
図9ないし図11は、ARDFの裏当てシートについて説明する図である。図9は、A4サイズの厚板の裏当てを、原稿に接する側から見た図である。図中、ハッチングを付した領域が、反射光に赤外の波長域の光を含む領域であり、図6に示す分光特性を示す。白色の領域が、反射光に赤外の波長域の光を含まない領域であり、図7に示す分光特性を示す。
図9では、A4サイズ、すなわち、210mm×297mmを、主走査方向に9分割、副走査方向に13分割し、各領域の大きさを約23mm角の正方形としている。なお、実施の形態は、図9に示す例に限らず、主走査方向及び副走査方向において、各領域の大きさを他のサイズにしてもよい。
図10は、A4サイズの厚板の裏当てを、原稿に接する側から見た図である。図10では、23mm角の正方形のうち、10mm×10mmの領域が、実際に読み取る領域であり、その他の部分はマージンである。このマージンは、読み取り時のフレアの影響、裏当ての機械的な遊びによる位置ずれ等を考慮して、2つの領域の境界部を、読み取る領域としないことによるものである。
図11は、ARDFの裏当てシートの領域毎の、配置を説明する図である。ARDFでは、副走査方向に領域の制約がある。そこで、主走査方向に対して図11の配置を行い、副走査方向については、主走査方向に対して位相がずれた同一の配置を繰り返す。これにより、原稿を読み取る際に位置ずれが生じる場合でも、副走査方向の何れかのローラの領域において、好適に、媒体の特性を取得することができる。
なお、領域の配置は、定型サイズの原稿を読み取る際に、原稿の端部と領域の境界線とが一致しないことが望ましい。これにより、同一の分光性能を持つ領域を跨ぐ位置に、原稿端部が位置することにより、原稿端部で反射光の分光特性が切り替わることを観測することができ、精度よく検知ができる。なお、原稿端部は、より好ましくは、なるべく領域の中央付近と一致するとよい。領域の配置の情報は、予め光検知装置に入力される等して、保持されているとよい。光検知装置において反射光が読み取られる際に、領域の配置の情報が、対応づけられ、何れの領域からの反射光かを判別することができる。
図12及び図13は、裏当てシートの領域と、原稿の位置との関係を示す図である。原稿の置き方は、奥基準、及び、センター基準の2種類がある。図12は、奥基準の置き方を示す図である。奥基準とは、原稿端部のうちの2つの端が、裏当ての端と一致する置き方である。図13は、センター基準の置き方を示す図である。センター基準とは、原稿端部のうちの1つの端が、裏当ての端と一致し、かつ、原稿と裏当てとの主走査方向の中央位置が一致する置き方である。
図14は、検知した反射光の特性に基づいて画像データの補正を行う機能ブロックを説明する図である。図14の構成は、読み取り条件検知部41、ラインメモリ42、及び、画像補正部43を有する。
読み取り条件検知部41は、反射光に赤外の波長域の光を含む領域と、赤外の波長域の光を含まない領域とを検知し、その領域の位置と、図9に示す裏当てに配置される領域の位置とを比較する。これにより、原稿の透け具合を判定する。
読み取り条件検知部41は、裏当ての分光特性の切り替わる位置の反射光については、フレアの影響や裏当ての機械的な遊びによる位置ずれを考慮して、判定に用いない。より詳細には、図8に示す領域の中央付近の位置の他は、主走査方向及び副走査方向において、直前に検知した値を用いる。
ラインメモリ42は、図8に示す領域の中央付近の位置の他の位置において用いる、直前に検知した値を保持する。
画像補正部43は、読み取り条件検知部41が検知した結果、すなわち、原稿の透け具合に基づいて、可視の波長域の各成分の値に対する補正を行う。
以下の図15及び図16において、横軸は、入射光の波長(nm)、縦軸は、相対感度を示す。
図15及び図16は、異なる厚さの原稿を裏当て上に置いた場合の、反射光の分光特性を、領域毎に説明する図である。図15は、裏当ての領域のうち、反射光が赤外の波長域を含まない領域の、分光特性を示す図である。図15では、厚い原稿の反射光が、より薄い原稿の反射光よりも、相対的な感度が低下する。
図16は、反射光が赤外の波長域を含む領域の、分光特性を示す図である。図16では、図15と同様に、厚い原稿の反射光が、より薄い原稿の反射光よりも、相対的な感度が低下する。図16では、さらに、赤外の波長域である900nm付近にもピークがある。
図17及び図18は、光の読取値を示す図である。図17及び図18では、領域の種類と波長域(光の色)毎に、読み取り値が示される。
図17(a)は、薄い原稿の読み取り値、図17(b)は、厚い原稿の読み取り値である。(R1、G1、B1、IR1)は、裏当ての領域のうち、反射光が赤外の波長域を含まない領域に置かれた原稿の反射光の読み取り値、(R2、G2、B2、IR2)は、裏当ての領域のうち、反射光が赤外の波長域を含む領域に置かれた原稿の反射光の読み取り値である。
図17(a)及び図17(b)において、R、G、Bの可視光の読み取り値は、ほぼ同一であり、裏当ての影響がない。しかし、赤外の波長域の読み取り値のうち、IR2が、原稿の厚みによって異なり、裏当ての影響がある。より詳細には、IR2がIR1より大きな値となる。そこで、この差分ΔIR=(IR2−IR1)より、読み取り時の状況を判定し、補正を行う。
図18は、反射光が赤外の波長域を含む原稿読み取り値を説明図である。図18(a)は、裏当ての反射光の読み取り値、図18(b)は、反射光が赤外の波長域を含む薄い原稿の反射光の読み取り値である。図18(b)のIR1は、図18(a)のIR1よりも大きな値となる。これは、原稿の反射光が、赤外の波長域を含むためである。
そこで、裏当ての領域の反射光のうち、IR1の値を、IR1_refとすると、ΔIR1=(IR1_ref−IR1)が負の値の場合には、IR2の読み取り値に、ΔIR1の絶対値を加算して、原稿による反射光に含まれる赤外の波長域の値をキャンセルする。
図19は、図17及び図18に示す読み取り値から得られる媒体の種類毎に、画像の地肌部分に行う「地肌とばし」の処理を決定する処理を説明するフロー図である。図19のステップS11では、ΔIR1の値を計算する。ΔIR1=(IR1_ref−IR1)である。ΔIR1が正の値の倍には、ステップS12に進む。ΔIR1が負の値の場合には、ステップS13に進む。
ステップS11に続くステップS12では、ΔIR=IR2−IR1の値を計算する。ここでは、原稿の反射光が赤外の波長域の値を含まない。一方、ステップS11に続くステップS13では、ΔIR=IR2+(−ΔIR1)−IR1の値を計算する。ここでは、原稿の反射光が赤外の波長域の値を含む。
ステップS12又はステップS13に続いてステップS14に進む。ステップS14では、ΔIRが、MaxThと略同一か否かを判断する。MaxThは、裏当ての領域を読み取った値のうちの、IR2とIR1(IR_ref)との差である。
ΔIRが、MaxThと略同一の場合、すなわち、裏当てそのものを読み取った値と判定する場合には、ステップS16に進む。一方、ΔIRが、MaxThと略同一ではない場合、すなわち、原稿の反射光を読み取った値と判定する場合には、ステップS15に進む。
ステップS14に続くステップS15では、ΔIRが、0と略同一か否かを判断する。ΔIRが、0と略同一の場合、すなわち、原稿の厚みが十分であり、裏当てからの「透け」の影響を受けていない場合には、ステップS18に進む。一方、ΔIRが、0と略同一では無い場合、すなわち、原稿が薄く、裏当てからの「透け」の影響を受けている場合には、ステップS17に進む。
ステップS14に続くステップS16では、対象となる領域に対し、地肌飛ばしの処理を殆ど行わないこととする。ステップS15に続くステップS17では、対象となる領域に対し、標準よりも弱い地肌飛ばしの処理を行うこととする。ステップS15に続くステップS18では、標準の地肌飛ばしの処理を行うこととする。
図20は、図14の機能ブロックによる信号のタイミングチャートである。図20では、主走査方向の1ラインについて示す。図20のうち、Lsyncが、主走査方向の同期信号である。IRチャネル読み取り値は、受光素子列31により、読み取られた値であり、IR1とIR2の値を含む。
領域分割信号は、図9に示す領域の同期信号であり、正方形の一領域毎に、信号が反転する。検出イネーブル信号は、領域の中央付近で検知が行われるように、領域分割信号の半分の周期で反転する信号である。この信号は、領域の配置の情報に基づいて生成されるとよい。
分光特性領域選択信号は、裏当ての領域毎の分光特性に対応づけられる。すなわち、反射光に赤外の波長域を含む領域と含まない領域とを区別する信号である。
IRチャネル検出結果は、IRチャネル読み取り値に対し、検出イネーブル信号と、分光特性領域選択信号とに基づいて得られる信号である。図20のIRチャネル検出結果は、図10に示す実際に読み取る領域の他の領域に対し、主走査方向における直前の値を適用した信号である。すなわち、検出イネーブルがオフされている区間は、前の領域におけるIRチャネル検出結果が保持される。
ΔIRは、IRチャネル検出結果に基づいて、領域毎に、IR1とIR2とを取得した後に得られた値である。
図21は、本実施の形態に係る光検知装置の機能構成を示す図である。図21の構成は、光照射手段101、光反射手段102、可視光検知手段103、可視外光検知手段104、及び、補正手段105を有する。
光照射手段101は、可視光と可視外光とを含む光を、媒体又は光反射手段102に照射する。光反射手段102は、可視光のみを反射する領域と、可視外光を含む光を反射する領域とを有する。光反射手段102の面に接して媒体が置かれる。
可視光検知手段103は、光反射手段102又は媒体が反射する反射光に含まれる可視光を検知する。可視外光検知手段104は、光反射手段102又は媒体が反射する反射光に含まれる可視外光を検知する。これらの検知手段は、例えば、CCD上の受光素子である。
補正手段105は、可視外光検知手段104が検知した可視外光に基づいて、可視光検知手段103が検知した可視光に対する補正を行う。なお、補正手段105は、例えば、CPUがコンピュータプログラムを実行することにより実現されてもよい。
(コンピュータ等による実現)
なお、本発明の実施の形態に係る光検知装置は、例えばパーソナルコンピュータ(PC)等で実現されてもよい。また、本発明の実施形態に係る光検知方法は、例えば、CPUがROMやハードディスク装置等に記憶されたプログラムに従い、RAM等のメインメモリをワークエリアとして使用し、実行される。
以上、発明を実施するための最良の形態について説明を行ったが、本発明は、この最良の形態で述べた実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することが可能である。
以上のように、本発明にかかる光検知装置は、分光特性の異なる原稿からの画像データの読み取りに有用であり、特に、スキャナに適している。
1 画像形成装置
3 給紙部
4 画像読取部
5 画像形成部
7 スリットガラス
11 原稿トレイ
13 搬送部
25 キャリッジ
26 キャリッジ
27 結像レンズ
28 撮像部
30 CCD
31 受光素子列
32 受光素子列
33 受光素子列
34 受光素子列
35 ガラス板
41 読み取り条件検知部
42 ラインメモリ
43 画像補正部
101 光照射手段
102 光反射手段
103 可視光検知手段
104 可視外光検知手段
105 補正手段
特開平6−217123号公報 特開2002−57848号公報

Claims (8)

  1. 可視光と可視外光とを反射する反射面に接する媒体に照射される、可視光と可視外光とを含む入射光の反射光から、可視光の分光特性を取得する可視光検知手段と、
    前記反射光から、可視外光の分光特性を取得する可視外光検知手段と、
    検知される前記可視外光の分光特性に基づいて、検知される前記可視光の分光特性に対する補正を行う補正手段と、
    を有することを特徴とする光検知装置。
  2. 前記反射面に照射される前記入射光の反射光に含まれる可視外光のスペクトルは、複数のピークを有することを特徴とする請求項1記載の光検知装置。
  3. 前記反射面は、可視光を反射する可視光反射領域と、可視外光を反射する可視外光反射領域とを有することを特徴とする請求項1又は2記載の光検知装置。
  4. 前記可視光反射領域は、可視外光を反射しない領域を含むことを特徴とする請求項3記載の光検知装置。
  5. 前記補正手段は、前記可視光反射領域に照射される、前記入射光の反射光から、前記可視外光検知手段が検知する可視外光の分光特性に含まれるスペクトル強度と、前記可視光反射領域に照射される、前記入射光の反射光から、前記可視外光検知手段が検知する可視外光の分光特性に含まれるスペクトル強度と、の差を補正の基準値とする請求項3又は4記載の光検知装置。
  6. 可視光と可視外光とを反射する反射面に接する媒体に照射される、可視光と可視外光とを含む入射光の反射光から、可視光の分光特性を取得する可視光検知ステップと、
    前記反射光から、可視外光の分光特性を取得する可視外光検知ステップと、
    検知される前記可視外光の分光特性に基づいて、検知される前記可視光の分光特性に対する補正を行う補正ステップと、
    を有することを特徴とする光検知方法。
  7. 可視光と可視外光とを含む入射光のうち、少なくとも可視光を反射する可視光反射領域と、前記入射光のうち可視外光の反射特性が前記可視光反射領域と異なる可視外光反射領域と、を含み、前記可視外光反射領域及び前記可視外光反射領域との位置情報が対応づけられる、ことを特徴とする光反射部材。
  8. 前記可視光反射領域は、可視外光を反射しないことを特徴とする請求項7記載の光反射部材。
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