JPH1032722A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラー画像とモノクロ画像との判別精度向上
と走査速度ムラによる色ずれを低減すること。 【解決手段】 本発明は、原稿の画像情報を読み取るカ
ラーリニアイメージセンサを備えた画像読取部１と、カ
ラーリニアイメージセンサにてモノクロ画像情報を読み
取った際に得られる画像データの均等色空間中の色度図
上の分布を記憶する第３色信号変換部１０と、カラーリ
ニアイメージセンサから出力されるカラー信号の非均等
色空間を均等色空間の画像データに変換する第１色信号
変換部３と、変換された画像データがカラーであるかモ
ノクロであるかを第３色信号変換部１０に記憶された画
像データの均等色空間中の色度図上の分布に基づいて判
別する色／黒識別部１１とを備えている画像読取装置で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の色情報を読
み取るためのカラーリニアイメージセンサを備えた画像
読取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原稿の画像情報を読み取る画像読取装置
には、１チップ上にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３
色の読取画素列を持つ３ラインカラーリニアイメージセ
ンサが広く用いられている。

【０００３】３ラインカラーリニアイメージセンサで
は、原稿情報を縮小光学系を構成する結像レンズにより
センサ面上に縮小投影し、１ライン分の主走査画像情報
の読み取りを行い、走査ミラー等の光学系移動手段によ
って機械的に結像画像とセンサとの位置関係を変化させ
ることで副走査方向の読み取りを順次行っている。

【０００４】図１４は３ラインカラーリニアイメージセ
ンサの画素列間隔を説明する模式図である。ＲＧＢ３色
の各画素列近傍のレイアウト（素子配列）は各色に対応
した感光画素列と、奇数番目の画素からの信号を転送す
る転送電極と偶数番目の画素からの信号を転送する転送
電極との上下２つの水平方向転送電極とから構成されて
いる。すなわち、Ｒに対応した画素列２０ＲはＲ用感光
画素列２１Ｒと２つの水平方向転送電極２２Ｒとともに
構成され、Ｇに対応した画素列２０ＧはＧ用感光画素列
２１Ｇと２つの水平方向転送電極２２Ｇとともに構成さ
れ、Ｂに対応した画素列２０ＢはＢ用感光画素列２１Ｂ
と２つの水平方向転送電極２２Ｂとともに構成されてい
る。

【０００５】また、３ラインカラーリニアイメージセン
サの各感光画素列の副走査方向（図面縦方向）に沿った
並びの間隔は、通常、主走査方向の画素ピッチに対応す
る１ライン分の整数倍、例えば１２ライン分だけ開けて
配置されている。

【０００６】このため、ＲＧＢの各読取画素列から同時
に出力される画像信号は、原稿上では副走査方向に沿っ
た異なる位置の読み取りラインのものとなる。そこで、
機械的な副走査方向の移動により原稿面上を順次時系列
に読み出し、時系列に出力される読み出し信号に対して
整列用画像バッファメモリを用いて各色の読取ラインの
間隔に応じたライン単位の遅延操作を加え、これによっ
て３色の読取ラインの副走査方向に沿ったずれを補正し
て原稿面上で同一ラインの画像データとなるようにして
いる。

【０００７】また、デジタルカラー複写機から成る画像
読取装置では、読み取った原稿上の画像がカラー画像で
あるか、モノクロ画像であるかを判別して画像出力部で
の処理の切り替えを行っている。

【０００８】図１５は従来のデジタルカラー複写機から
成る画像読取装置を説明する構成図である。この画像読
取装置では、画像読取部１’から出力される反射率比例
のＲＧＢ信号を、反射率→明度変換を行う入力階調補正
部２およびマトリクス演算を行う第１色信号変換部３に
よってＬ^* ａ^* ｂ^* 信号に変換する。

【０００９】このＬ^* ａ^* ｂ^* 信号の流れは、色相回転
等の編集処理へ向かうメインルートのビデオ信号と、色
黒識別を行うａ^* ｂ^* の信号とに分けられる。メインル
ートのビデオ信号は、画像編集部４から第２色信号変換
部５へ渡されてＹＭＣ信号に変換され、墨生成処理部
６、画像切換部７、出力階調補正部８、画像出力部９を
介してＹＭＣＫのフルカラー画像として出力される。

【００１０】画像切換部７では、色／黒識別部１１’か
らの信号に基づいてフルカラーＹＭＣＫを選択するか、
Ｌ^* 信号のみを選択するかを決定する。すなわち、カラ
ー原稿の場合には色／黒識別部１１’から画像切換部７
に原稿がカラーである旨の信号が渡され、フルカラーＹ
ＭＣＫ信号を選択する。一方、モノクロ原稿の場合には
色／黒識別部１１’から画像切換部７に原稿がモノクロ
である旨の信号が渡され、Ｌ^* 信号を選択する。

【００１１】色／黒識別部１１’による色黒判別は、先
ず原稿読み取り時にカラーリニアイメージセンサから出
力されるＲＧＢ信号をＬ^* ａ^* ｂ^* 信号に変換し、この
うちの色度情報を示すａ^* ｂ^* データより次式を用いて
彩度Ｃ^* の値を求め、この彩度Ｃ^* の値と予め設定した
閾値とを比較して、その閾値よりも大きいか否かを判定
することにより、原稿上の画像がカラー画像であるかモ
ノクロ画像であるかを識別している。

【００１２】 Ｃ^* ＝｛（ａ^* ）² ＋（ｂ^* ）² ｝^1/2

【００１３】ここで、カラー画像であるかモノクロ画像
であるかを判定する閾値による境界ラインは、図１６で
示すように、ａ^* ｂ^* 色度平面図上の原点を中心とする
半径Ｃ_THの円であり、彩度Ｃ^* が円の内側になればモノ
クロ画像と判定し、円の外側となればカラー画像と判定
する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
画像読取装置には次のような問題がある。すなわち、機
械的な副走査において振動等の影響による走査速度ムラ
が存在すると、副走査方向の読取ラインの位置精度が劣
化し、ライン単位の遅延操作による位置ずれ補正が不完
全となり、結果として得られる画像データに色ずれ（以
下、色度エラーという。）が発生してしまう。

【００１５】この走査速度ムラは周期的であり、その周
波数はモーターの回転を走査系に伝達するベルトと歯車
の歯数等に起因しており、歯数の変更による周波数調整
は可能であるが、周波数を低くすると振幅が大きくなる
傾向が有り、反対に周波数を高くすると走査ミラーの固
有振動数に重なって共振を起こす危険性があり、調整は
非常に困難である。

【００１６】また、原稿がカラー画像であるかモノクロ
画像であるかの判定を行う場合、副走査時の振動や速度
ムラにより読取画像データに色ずれが発生し、読み取り
後のデータでは彩度Ｃ^* 成分が大きくなって、この値が
予め設定した閾値を越えてしまい、モノクロ画像の原稿
をカラー画像であると誤判定してしまうという問題があ
る。

【００１７】３ラインカラーリニアイメージセンサで
は、各感光画素列の副走査方向に沿った並びの間隔を縮
めることで副走査時の振動や速度ムラに起因する色度エ
ラーを改善することができるが、上記説明した数１によ
って求めた彩度Ｃ^* の値からカラー画像かモノクロ画像
かを判定する場合の誤判定を改善するには至らない。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために成された画像読取装置である。すなわ
ち、本発明の画像読取装置は、原稿の画像情報を読み取
るカラーリニアイメージセンサと、カラーリニアイメー
ジセンサにてモノクロ画像情報を読み取った際に得られ
る画像データの均等色空間中の色度図上の分布を記憶す
る記憶手段と、カラーリニアイメージセンサから出力さ
れるカラー信号の非均等色空間を均等色空間の画像デー
タに変換する変換手段と、変換手段によって変換された
画像データがカラーであるかモノクロであるかを記憶手
段に記憶された画像データの均等色空間中の色度図上の
分布に基づいて判別する判別手段とを備えているもので
ある。

【００１９】また、原稿に対する主走査方向に沿って複
数の光電変換素子が１ライン分並ぶ光電変換素子列を、
主走査方向と直角な副走査方向に沿って各々異なる色情
報を読み取るために所定のライン数分の間隔で複数配置
したカラーリニアイメージセンサと、原稿からの反射光
を集光し副走査方向に走査する光学系結像走査機構とを
備えている画像読取装置においては、カラーリニアイメ
ージセンサの各光電変換画素列のライン数分の間隔を、
光学系結像走査機構で光学系を副走査方向に走査する際
の光学系の固有振動の一周期で読み取るライン数の１／
３より小さくするとともに、複数の光電変換素子列のう
ち、色情報として緑の色情報を読み取るための光電変換
素子列を中心として配置するものでもある。

【００２０】本発明の画像読取装置では、カラーリニア
イメージセンサにてモノクロ画像情報を読み取った際に
得られる画像データの均等色空間中の色度図上の分布を
記憶手段に記憶しており、この分布に基づいて画像デー
タがカラーであるかモノクロであるかを判別している。
つまり、記憶手段に記憶された分布は、画像読取装置に
固有の読取画像データの色ずれを考慮したものであるた
め、その色ずれを見越した正確な色黒判定を行うことが
できるようになる。

【００２１】また、光電変換画素列の副走査方向の間隔
を光学系の固有振動の一周期の期間で読み取る画像長さ
の１／３より小さくし、緑の色情報を読み取るための光
電変換素子列を中心に配置することで、光学系の走査機
構の振動等に起因する読取画像データの色ズレ量を低減
でき、原稿情報を忠実に読み取ることができるようにな
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の画像読取装置に
おける実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本実
施形態を説明する図であり、（ａ）は信号処理系のブロ
ック図、（ｂ）は走査系の概略図である。

【００２３】図１（ｂ）に示すように、本実施形態にお
ける画像読取装置は、原稿台ガラスＰ上に載置された原
稿（図示せず）へ光源Ｋから光を照射し、その反射光を
ミラーＭ１〜Ｍ３で反射してレンズＬで集光し、これを
３ラインカラーイメージセンサを備えた画像読取部１に
て受けるものである。

【００２４】また、図１（ａ）に示すように、画像読取
部１にて読み取った信号を処理するため、ＲＧＢ出力信
号を明度に比例した信号に変換する入力階調補正部２
と、この信号をＬ^* ａ^* ｂ^* 信号に変換する乗加算器か
ら成る第１色信号変換部３と、画像編集部４と、Ｌ^* ａ
^* ｂ^* 信号からＹＭＣ信号を生成する第２色信号変換部
５と、Ｋ信号を生成する墨生成処理部６と、画像切換部
７と、出力階調補正部８と、画像出力部９とを備えてい
る。

【００２５】さらに、本実施形態の画像読取装置は、第
１色信号変換部３から出力されるＬ ^* ａ^* ｂ^* のうちの
ａ^* ｂ^* に基づき後述するα’β’を算出する第３色信
号変換部１０と、このα’β’と所定の閾値との比較に
よって原稿がカラー画像であるかモノクロ画像であるか
の判定を行う色／黒識別部１１と、システムＣＰＵ１２
とを備えている。

【００２６】ここで、変換係数を使用したａ^* ｂ^* デー
タへの変換を行い、彩度Ｃ^* データに変換して色黒判定
を行う処理の結果が３ラインカラーイメージセンサを使
った画像読取部の読取走査速度変動によってどのように
変わるかを、３ラインカラーイメージセンサの３色の画
素列の並び順の違いとともに説明する。

【００２７】図２は走査速度ムラによる読取信号レベル
の変化を示す図で、無彩色のモジュレーション画像デー
タを読取走査する場合を示している。この読取画素位置
の３色間のずれは、読取走査速度が一定であれば位置の
ずれを時間のずれに置き換えてセンサからの出力信号に
遅延を与えることで補正できるが、読取走査速度に変動
がある場合には読取位置のずれが発生してしまう。

【００２８】この３色の位置ずれにより、ラダーチャー
トなどのモジュレーション情報を読み取った際の３色の
レベルの差を図２上図に示す。原稿がカラー画像である
かモノクロ画像であるかを判定する場合には、ＲＧＢの
各色の読取レベル（反射率）をＬ^* ａ^* ｂ^* 信号に変換
した結果に基づいて行う。このＬ^* ａ^* ｂ^* 信号の値の
うち、Ｌ^* が明るさ情報を示し、ａ^* ｂ^* が色相彩度情
報を示す。

【００２９】このａ^* ｂ^* 座標の原点が無彩色（白〜グ
レー〜黒）を表し、原点から外れるほど彩色に近づくこ
とを示す。無彩色のモジュレーションデータを読み取っ
た結果がａ^* ｂ^* 座標の原点から外れることは、情報の
読取エラーを示している。これが色度エラーとなる。

【００３０】原稿の画像情報を読み取った際のＲＧＢの
各色の読取レベルは、読取走査振動の位相と、読取信号
のモジュレーションの位相とによって変化し、この変化
によって色判定データであるａ^* ｂ^* の値も変化する。
このように、読取走査振動の位相と読取信号のモジュレ
ーションの位相とを各々振って、３ラインカラーイメー
ジセンサのライン間隔と各画素列の読み取り色の配列が
変化した場合に、色度エラーがどのように変化するかを
プロットした図を図３〜図８に示す。この時の条件は、
走査系の振動周波数を画像長さに換算したものが３６ラ
インの場合で、実際の装置に基づいたものである。

【００３１】図３はＧ用画素列を中心として、８ライン
間隔で各画素列を配置した場合、図４はＢ用画素列を中
心として、８ライン間隔で各画素列を配置した場合、図
５はＲ用画素列を中心として、８ライン間隔で各画素列
を配置した場合、図６はＧ用画素列を中心として、１２
ライン間隔で各画素列を配置した場合、図７はＢ用画素
列を中心として、６ライン間隔で各画素列を配置した場
合、図８はＧ用画素列を中心として、４ライン間隔で各
画素列を配置した場合である。

【００３２】これらの図より、３色のうちＲやＢの画素
列を中心に配置した場合、振動モジュレーションの位相
による無彩色からのａ^* ｂ^* のずれの変化が大きくな
り、最悪値も大きくなる。一方、Ｇ用画素列を中心とし
て配置すると分布の歪みが小さくなり、最悪値も小さく
できることが分かる。また、画素列間隔を小さくすれば
するほどこの傾向が大きくなる。

【００３３】図９は３ラインカラーイメージセンサの読
取位置と走査振動の位相との関係が同じとなる場合を示
す図である。このように、走査ムラの発生する周期が、
３ラインカラーイメージセンサの画素列間隔の３倍とな
ると、ＲＧＢ３色の画素列の並びとは無関係となる。

【００３４】図１０は画素列間隔と色度エラー最大値と
の関係を、３ラインカラーイメージセンサの３列の画素
列の配列（ＲＧＢどの色の画素列を中心とするか）をパ
ラメータとして示した図である。

【００３５】このように、画素列間隔が１２ラインの場
合、走査系の振動周波数の１／３となってＲＧＢ３色の
画素列の並び順と色度エラー最大値とは無関係であるこ
とが分かるが、色度エラーを小さくするため、画素列間
隔を小さくしていくと、ＲＧＢ３色の画素列の並び順が
色度エラーの特性差となって現れてしまう。

【００３６】以上のことから、画素列間隔を１２ライン
（走査ムラの発生する周期で読み取るライン数の１／
３）より小さくして色度エラーを小さくする場合には、
単に画素列間隔を狭くするだけでなく、ＲＧＢ３色の画
素列の中心にＧ用画素列を配置するようにする。

【００３７】一方、画素列間隔を上記のように小さくし
た場合には、ＲＧＢ３色の画素列の並び順によって色度
エラーの傾向が変わってしまう。これは、ＲＧＢ信号か
らＬ ^* ａ^* ｂ^* 信号へ変換する際に使用するマトリクス
の係数に起因している。

【００３８】図１（ａ）に示す第１色信号変換部３で使
用するマトリクス係数は、ＲＧＢデータに入力階調補正
処理を施した値Ｌ_R 、Ｌ_G 、Ｌ_B に対して、 ａ^* ＝−０．２４×Ｌ_B ＋１．１１×Ｌ_G −０．８７×
Ｌ_R ｂ^* ＝１．０８×Ｌ_B −０．８１×Ｌ_G −０．２７×Ｌ
_R という係数をかけてａ^* ｂ^* （厳密には、ａ^* ｂ^* 値を
８ビットデータに割り振るためにスケール変換をしたも
の）に変換している。この係数は３色のグレイバランス
を崩さないように考慮されたものであり、Ｌ_R ＝Ｌ_G ＝
Ｌ_B の場合、ａ ^* ＝ｂ^* ＝０となるようになっている。

【００３９】この係数のうち、ａ^* についてのＬ_B の係
数、ｂ^* についてのＬ_R の係数の大きさが他の係数より
も小さくなっている。この性質により、３色のデータの
グレイからのばらつきによるａ^* ｂ^* の量のばらつき
は、図１１に示すようになり、何色を中心とするかでば
らつきに差が生じる。

【００４０】このことは、元々のａ^* ｂ^* の値の定義が
図１２に示す分光感度特性ｘ（ｘバー）・ｙ（ｙバー）
・ｚ（ｚバー）を持つ測定器での読取値Ｘ・Ｙ・Ｚを ａ^* ＝５００・（Ｘ^1/3 −Ｙ^1/3 ） ｂ^* ＝２００・（Ｘ^1/3 −Ｚ^1/3 ） のように変換したもので、Ｙ^1/3 がほぼＬ_G に、Ｚ^1/3
がほぼＬ_B に、Ｘ^1/3がほぼＬ_R に対応しているためで
ある。

【００４１】このため、ａ^* についてのＬ_B の係数、ｂ
^* についてのＬ_R の係数の大きさが他の係数よりも小さ
くなっている。Ｌ^* ａ^* ｂ^* 表色系は、元々人間の目の
視感的特性を近似するために作られたものであるから、
上記ａ^* ｂ^* のマトリクス係数の意味はすなわち人間の
目の性質に起因したものとなる。

【００４２】こうした人間の目の性質に起因するマトリ
クス係数を用いることから、３ラインカラーリニアイメ
ージセンサを使用した読み取ったカラー信号出力をＬ^*
ａ^*ｂ^* 等の表色系に変換して、このうち色彩情報を持
つ２つのａ^* ｂ^* 値を使用して色黒判定を行うには、以
下の性質がある。 ３ラインカラーリニアイメージセンサの３色の画素列
の配置として、Ｇ用画素列を３ラインの中心とした場
合、走査系の読取振動に起因する色度エラーの量が小さ
くなる。 走査振動に起因する色度エラーの発生はａ^* ｂ^* 座標
上で方向性がある。

【００４３】このの性質については、前述したよう
に、画素列間隔を走査ムラの発生する周期で読み取るラ
イン数の１／３より小さくした場合に現れる。

【００４４】また、の性質も、走査系の振動周波数に
対して、「読取周波数×（画素列間隔のライン数）」が
十分に小さい場合に現れる。すなわち、図６に示す１２
ライン間隔の場合（「読取周波数×（画素列間隔のライ
ン数）」が振動周波数の１／３の場合）は、色度エラー
の分布が比較的円に近い領域で現れているが、図３〜図
５に示す８ライン間隔となると、色の並び順により色度
エラーに固有の方向性が現れている。

【００４５】以上のことから、３ラインカラーイメージ
センサを使用する場合には、画素列間隔の小さいものの
うちでも、Ｇ用画素列が中心となっているものを使用す
るとともに、色黒判定の領域を、色度エラーの発生しや
すい方向に拡大した楕円領域とする。

【００４６】これによって色黒判定の精度を向上させる
ことが可能となる。ここで、色黒判定の領域を図１３に
示すような楕円にするためには、以下の数２のように変
数変換を行えばよい。

【００４７】

【数１】

【００４８】この数２を行うには数３のようなマトリク
ス変換を行えばよい。

【００４９】

【数２】

【００５０】このようなマトリクス変換は、図１（ａ）
に示す第３色信号変換部１０にて行う。この第３色信号
変換部１０では、ａ^* ｂ^* をα’β’に変換し、色／黒
識別部１１では、このα’β’が半径ｍの内円に有るか
否かによってカラー画像かモノクロ画像かの判定を行
う。

【００５１】これにより、特に３ラインカラーイメージ
センサの画素列間隔を小さくする場合に色黒判定を正確
に行うことが可能となる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像読取
装置によれば次のような効果がある。すなわち、画像読
取装置に固有の読取画像データの色ずれを考慮した上
で、画像データがカラーであるかモノクロであるかを判
別することから、判別精度を向上させることが可能とな
る。

【００５３】また、光学系の走査機構の振動等に起因す
る読取画像データの色ずれ量を低減することができるた
め、より原稿情報に忠実な読取画像情報を得ることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施形態を説明する図である。

【図２】 走査速度ムラによる読取信号レベルの変化を
示す図である。

【図３】 色度エラー量の変化を示す図（その１）であ
る。

【図４】 色度エラー量の変化を示す図（その２）であ
る。

【図５】 色度エラー量の変化を示す図（その３）であ
る。

【図６】 色度エラー量の変化を示す図（その４）であ
る。

【図７】 色度エラー量の変化を示す図（その５）であ
る。

【図８】 色度エラー量の変化を示す図（その６）であ
る。

【図９】 読取位置変化と走査振動との関係を示す図で
ある。

【図１０】 画素列間隔と色度エラー最大値との関係を
示す図である。

【図１１】 Ｌ_R Ｌ_G Ｌ_B の値の変動に対するＣ^* 値の
変化を示す図である。

【図１２】 測色器の分光感度特性を示す図である。

【図１３】 本実施形態の色黒判定領域を示す図であ
る。

【図１４】 画素列間隔を説明する模式図である。

【図１５】 従来例を説明する構成図である。

【図１６】 従来の色黒判定領域を示す図である。

【符号の説明】

１ 画像読取部 ２ 入力階調補
正部 ３ 第１色信号変換部 ４ 画像編集部 ５ 第２色信号変換部 ６ 墨生成処理
部 ７ 画像切換部 ８ 出力階調補
正部 ９ 画像出力部 １０ 第３色信
号変換部 １１ 色／黒識別部 １２ システム
ＣＰＵ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿の画像情報を読み取るカラーリニア
   イメージセンサと、前記カラーリニアイメージセンサに
   てモノクロ画像情報を読み取った際に得られる画像デー
   タの均等色空間中の色度図上の分布を記憶する記憶手段
   と、 前記カラーリニアイメージセンサから出力されるカラー
   信号の非均等色空間を均等色空間の画像データに変換す
   る変換手段と、 前記変換手段によって変換された画像データがカラーで
   あるかモノクロであるかを前記記憶手段に記憶された画
   像データの均等色空間中の色度図上の分布に基づいて判
   別する判別手段とを備えていることを特徴とする画像読
   取装置。
2. 【請求項２】 原稿に対する主走査方向に沿って複数の
   光電変換素子が１ライン分並ぶ光電変換素子列を、該主
   走査方向と直角な副走査方向に沿って各々異なる色情報
   を読み取るために所定のライン数分の間隔で複数配置し
   たカラーリニアイメージセンサと、 前記原稿からの反射光を集光し前記副走査方向に走査す
   る光学系結像走査機構とを備えている画像読取装置にお
   いて、 前記カラーリニアイメージセンサの各光電変換画素列の
   ライン数分の間隔を、前記光学系結像走査機構で光学系
   を前記副走査方向に走査する際の該光学系の固有振動の
   一周期で読み取るライン数の１／３より小さくするとと
   もに、 前記複数の光電変換素子列のうち、前記色情報として緑
   の色情報を読み取るための光電変換素子列を中心として
   配置することを特徴とする画像読取装置。