圖像讀取器的制作方法

專利名稱：圖像讀取器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種捕獲原件的有關質感的信息并在圖像讀取器中再現該信息的技術。
背景技術：
物體的表面各自具有“質感”。例如，拋光金屬的表面給觀察者以“光澤感”，而布或織物的表面給觀察者以“不光滑感”。為了像實際物體一樣更真實地表示物體，必須捕獲實際物體的關于質感的信息(質感信息)(如光澤和感覺(外觀和觸感))并再現該質感信息。因此，在掃描儀、復印機等的圖像讀取器中，已經試圖不僅讀取物體的顏色信息而且讀取物體的質感信息。
物體的質感主要取決于光在物體表面上的反射情況。通常，物體表面上的反射光由高方向性的鏡面反射光和低方向性的漫反射光組成，其中，物體的質感根據這兩種光的比例而不同。例如，在拋光金屬的表面上鏡面反射光的比例相對較高，因此，金屬表面具有光澤性。另一方面，在諸如布或織物的無光澤物體的表面上，漫反射光的比例相對較高。即，通過測量來自物體表面的反射光來獲得鏡面反射光與漫反射光之比，從而忠實地表達該物體的質感，更具體地說，物體的光澤度。
在圖像讀取器中，利用漫反射光讀取構成原件的物體。即，在圖像讀取器中，接收含有來自原件的大量漫反射光的反射光，并基于該漫反射光生成物體的顏色信息。另一方面，當將圖像讀取器設計成使得接收到含有來自原件的大量鏡面反射光的反射光時，可能存在如下情況根據原件的表面情況鏡面反射光分量變得過大，并且基于漫反射光的對原件圖像的顏色讀取性能降低了。因此，使成像光學系統設計成使得來自原件的鏡面反射光達到最小，使得接收到含有盡可能多的漫反射光的反射光。
另一方面，為了讀取原件表面的質感，可以將圖像讀取器構造成使得接收到來自原件的漫反射光和鏡面反射光，并基于相應的反射光分量獲得顏色信息和質感信息。例如，已知如下技術其中，通過從光源向待復印物體(原件)發射的光讀取主要含有漫反射光的圖像(漫反射圖像)、通過從另一光源向待復印物體發射的光讀取主要含有鏡面反射光的圖像(鏡面反射圖像)并基于這些圖像信號生成表示光澤的光澤信號。即，在該技術中，基于漫反射光獲得待復印物體的顏色信息，并基于鏡面反射光獲得待復印物體的質感信息。
然而，使用該技術獲得原件表面的質感信息存在以下缺點。
在上述技術中，所述光學系統含有兩個不同的照明單元，一個照明單元(光源)用于獲得漫反射光，另一照明單元(光源)用于獲得鏡面反射光。因此，用于照射原件的結構變得尺寸很大并增加了成本。此外，這些照明單元位于不同的讀取位置，因此，在通過這些反射光獲得交疊圖像時，即，在將漫反射圖像與鏡面反射圖像交疊起來時，必須使用與漫反射圖像和鏡面反射圖像的移位后位置相對應的存儲器等校正這些圖像信號的位置。
此外，在上述結構中，由于讀取漫反射光的反射光的光路長度與讀取鏡面反射光的反射光的光路長度不同，因此，除非采取任何措施，否則將在沒有正確地將至少一個反射光聚焦成圖像的情況下接收該反射光。因此，為了使得這些反射光可以執行正確的成像，必須每次對反射光的聚焦點進行調節，并執行兩次對原件的讀取操作。

發明內容
鑒于以上情況提出了本發明，本發明提供了一種使得可以更容易更快速地獲得質感信息的技術。
根據本發明一個方面，圖像讀取器包括照明單元，其使用光照射待讀取物體；第一光學系統，其使得來自待讀取物體的第一反射光能夠在其中行進；第二光學系統，其使得來自待讀取物體的第二反射光在其中行進；切換單元，其在要使用的第一光學系統與第二光學系統之間進行切換；成像單元，其通過切換單元在第一光學系統與第二光學系統之間進行切換，來形成在第一光學系統中行進的第一反射光的圖像和在第二光學系統中行進的第二反射光的圖像；以及光接收單元，其接收通過所述成像單元形成為多個圖像的第一反射光和第二反射光，并生成相應的圖像信號。


將基于以下附圖對本發明多個實施例進行詳細描述，在附圖中圖1是示出根據本發明第一示例性實施例的圖像讀取器的器件結構的圖。
圖2是示出同一實施例的全速率組件(full rate carriage)的結構的圖。
圖3是示出來自原件P的鏡面反射光的強度分布的示例的圖。
圖4是示出本發明第二示例性實施例的全速率組件的結構的圖。
圖5是示出本發明第三示例性實施例的全速率組件的結構的圖。
圖6是示出本發明第四示例性實施例的全速率組件的結構的圖。
圖7是示出其中在圖6所示的全速率組件上安裝有液晶光閥(liquidcrystal shutter)的結構的圖。
圖8是示出本發明第五示例性實施例的全速率組件的結構的圖。
圖9是示意性地示出由第三示例性實施例的全速率組件聚焦而形成圖像的第一反射光和第二反射光的方向的圖。
圖10是示出本發明第六示例性實施例的全速率組件的結構的圖。
圖11是示出本發明第七示例性實施例的全速率組件的結構的圖。
圖12是示出包括棱鏡的示例性實施例的全速率組件的圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖基于多個實施例對本發明進行詳細說明。
本發明的圖像讀取器包括光學系統(多個鏡)，其中，將來自原件(使用來自單個照明單元(光源)的光照射該原件)的第一反射光和第二反射光最終導引到同一光路上，并由同一光接收單元(線性圖像傳感器)接收該第一反射光和第二反射光。由于這種結構，因此與常規圖像讀取器相比本發明的圖像讀取器可以更容易地獲得質感信息。此外，根據本發明，將上述第一反射光和第二反射光捕獲為合成反射光并由單個讀取操作讀取該合成反射光，因此，可以比常規圖像讀取器更快地獲得質感信息。以下，結合幾個實施例對本發明進行詳細說明。
第一實施例圖1是示出根據本發明第一示例性實施例的圖像讀取器100的器件結構的圖。如圖所示，圖像讀取器100包括平壓玻璃11、平壓蓋12、全速率組件13、半速率組件(half rate carriage)14、成像透鏡15、線性圖像傳感器16以及操作部分17。
平壓玻璃11由其上放置有待讀取原件P的透明玻璃板形成。在平壓玻璃11的兩個表面上，例如形成有由介電多層涂層等形成的抗反射層，由此減少在平壓玻璃11的表面上的光反射。將平壓蓋12設置成平壓蓋12覆蓋平壓玻璃11并阻擋外部光以便于讀取置于平壓玻璃11上的原件P。
原件P并不限于紙張，而是可以由塑料片(如OHP片)、金屬片、布或織物形成。
圖2示出了本實施例的全速率組件13的結構。全速率組件13包括光源131、鏡132、133、134以及可旋轉反射器135。光源131例如由鹵鎢燈或氙熒光燈構成并利用光照射原件P。鏡132、133、134還反射來自原件P的反射光并將反射光導引到半速率組件14。可旋轉反射器135形成在其一個表面上反射光的鏡135m和在其另一表面上吸收光的陷光器(light trap)135t。陷光器135t例如由黑多孔聚氨酯片形成，陷光器135t的表面俘獲并吸收入射在陷光器135t上的大部分光。
當可旋轉反射器135位于圖2所示的位置處時，可旋轉反射器135反射來自鏡132的光并將該光導引到半速率組件14，并且，另一方面，吸收來自鏡134的光。通過圖中未示出的驅動部分使可旋轉反射器135繞作為軸的軸135a旋轉，并可以將可旋轉反射器135移動到由在該圖中的虛線(135’)表示的位置。當可旋轉反射器135位于這種位置時，可旋轉反射器135將光從鏡134引導到半速率組件14，另一方面，吸收指向鏡132的光。
其中，由可旋轉反射器135反射的光具有與在鏡134上反射的光的光路相對準的光路。通過采用這種結構，可以使用同一光接收單元(線性圖像傳感器16)接收兩種不同種類的反射光。
這里，對在全速率組件13的內部行進的反射光進行說明。
如上所述，鏡面反射光具有高的方向性并且大部分鏡面反射光按相對于入射角的基本上相同的角度反射。圖3示出了來自原件P的鏡面反射光的強度分布的示例，其中，將與入射角的偏移角表示在橫軸上(表示在縱軸上的強度是無量綱量)。與此相反，漫反射光的方向性很低并基本上均勻地在所有角度上反射。
然后，在本實施例的全速率組件13中，將來自光源131的光Lin的入射角設置為約45°，相對于光Lin按約45°的反射角反射的光Lsr在鏡133上反射，將光Lsr用作用于讀取鏡面反射光的反射光(第二反射光)。盡管光Lsr不僅含有鏡面反射光而且含有漫反射光，但是通過對在接收到該光之后生成的圖像信號施加給定數學計算來抵消光Lsr的對應于漫反射光的分量。另一方面，按與只讀取顏色信息的通用圖像讀取器相同的方式，基于相對于光Lin按約0°的反射角反射的光Ldr讀取漫反射光，并將光Ldr設置為用于讀取漫反射光的反射光(第一反射光)。即，用于讀取鏡面反射光的反射光Lsr在鏡133、134以及半速率組件14上反射，并由成像透鏡15在線性圖像傳感器16上聚焦為圖像。此外，用于讀取漫反射光的反射光Ldr在鏡132、可旋轉反射器135以及半速率組件14上反射，并由成像透鏡15在線性圖像傳感器16上聚焦為圖像。
這里，在以下說明中，將用于讀取漫反射光的反射光Ldr稱為“第一反射光”，并將用于讀取鏡面反射光的反射光Lsr稱為“第二反射光”。
此外，在本實施例中，可以如下布置所述多個鏡和可旋轉反射器。即，使將反射光Ldr從原件P導引到半速率組件14的光路長度(P-132-135-141)與將反射光Lsr從原件P導引到半速率組件14的光路長度(P-133-134-141)相等。在此情況下，即使可旋轉反射器135的位置變化了，該成像光學系統的聚焦點也不變。由于這種結構，由于聚焦位置不相對于各反射光而變化，因此在讀取反射光時不必調節聚焦位置。
沿垂直于圖2的紙面的方向布置上述全速率組件13的構成要素，以使其作為整體具有與平壓玻璃11的寬度基本上相等的寬度。此外，通過圖中未示出的驅動部分使全速率組件13按速率v沿圖1的箭頭C表示的方向移動。通過驅動部分的致動使全速率組件13沿箭頭C表示的方向移動，全速率組件13可以掃描原件P的整個表面。
再次參照圖1，以下對圖像讀取器100的多個部分進行描述。
半速率組件14包括鏡141、142并將來自全速率組件13的光導引到成像透鏡15。此外，通過圖中未示出的驅動部分驅動半速率組件14，并使其按全速率組件13的速率的一半的速率(即，v/2)向與全速率組件13的移動方向相同的方向移動。
成像透鏡15被布置在連接鏡142與線性圖像傳感器16的光路上并在線性圖像傳感器16的表面上形成來自原件P的光的圖像。線性圖像傳感器16是光接收元件(如3線彩色CCD(電荷耦合器件)圖像傳感器等)，其例如按分離的方式接收由R(紅)、G(綠)以及B(藍)組成的三種顏色的光并對這些光執行光電轉換，由此生成并輸出與接收的光量相對應的圖像信號。
操作部分17包括液晶顯示器、各種按鈕開關等，并通過為用戶顯示信息從用戶接收輸入指令。
通過圖中未示出的控制部分控制上述各部分的操作。該控制部分包括數學運算裝置(如CPU(中央處理器))和各種存儲器(如ROM(只讀存儲器)、RAM(隨機存取存儲器))等。該控制部分響應于用戶輸入的指令向上述驅動部分提供指令，由此指示驅動部分執行給定的操作以讀取圖像。此外，控制部分對從線性圖像傳感器16輸出的圖像信號施加各種圖像處理(如AD轉換、γ轉換、黑點校正(shading correction))，由此形成圖像數據。從線性圖像傳感器16輸出的圖像信號由基于第二反射光的圖像信號和基于第一反射光的圖像信號組成。控制部分利用這些圖像信號執行給定數學運算并生成含有關于質感的信息的圖像數據。在總體操作的這一階段執行抵消來自上述第二反射光的與漫反射光相對應的分量的數學處理。
通過上述結構，本實施例的圖像讀取器100通過使全速率組件13沿C方向移動來對原件P的整個表面進行掃描，并生成原件P的圖像信號。在本實施例中，圖像讀取器100執行兩次對原件P的讀取操作(掃描操作)，并在該讀取操作中生成基于反射光Ldr的圖像信號和基于反射光Lsr的圖像信號。在生成基于反射光Ldr的圖像信號時，控制部分將可旋轉反射器135移動到圖2所示的位置，而在生成基于反射光Lsr的圖像信號時，控制部分將可旋轉反射器135移動到圖2中的由135’表示的位置。然后，控制部分從基于反射光Lsr的圖像信號獲得光澤信息，并將該光澤信息疊加在從基于反射光Ldr的圖像信號獲得的顏色信息上。
其中，“光澤信息”表示圖像數據的哪個區具有光澤(以下稱為“光澤區”)和該光澤區的光澤度。例如，“光澤信息”表示相對于對應圖像數據的像素的基于RGB顏色的2到8位的數字信號的光澤度。對應于光澤度的降低，各像素數據采用接近“黑(R＝0、G＝0、B＝0)”的值。控制部分利用該光澤信息指定圖像數據上的光澤區、獲得該區中的光澤度然后確定光澤區的顏色(例如，確定金色、銀色)并將這些信息加入圖像數據。另選地，對于各像素，控制部分可以只基于G色的2到8位的數字信號指定光澤區，由此通過只添加該光澤度來生成圖像數據。
按此方式獲得的圖像數據含有關于質感的信息(即，質感信息)。對于這種圖像數據，例如，通過在圖像形成裝置中對光澤區施加給定處理，可以生成再現了物體(原件)的質感的圖像。在電子照相圖像形成裝置的情況下，對光澤區的給定處理例如是指如下處理，其中，使用通常的C(青)、M(品紅)、Y(黃)、K(黑)的彩色調色劑在紙上形成圖像，然后在光澤區上形成透明調色劑層，最后，在高溫高壓下固定該圖像以對形成的圖像的表面賦予光澤，或者是如下處理，其中，使用金屬色(如金、銀等)的調色劑形成金色或銀色的金屬圖像。
第二實施例接下來，對本發明第二示例性實施例進行說明。本實施例的圖像讀取器(以下稱為“圖像讀取器200”)與第一實施例的上述圖像讀取器100的不同之處僅在于全速率組件的結構。因此，以下只對全速率組件的結構進行說明，并對與第一實施例的構成部分相同的構成部分賦予相同的標號并略去對它們的說明。
圖4示出了該實施例的全速率組件23的結構。如圖所示，全速率組件23包括光源131、棱鏡232以及可旋轉陷光器233。
棱鏡232是多邊形棱鏡，通過在由具有低折射率和低漫射的玻璃材料(例如，由SCHOTT AG制成的BK7等)制成的多個棱鏡的表面上涂覆鏡層、半透射鏡層、抗反射層等，并通過使用具有與該玻璃材料基本上相等的折射率的光學粘合材料粘合這些層，獲得該多邊形棱鏡。將棱鏡232布置成覆蓋與圖4的紙面相垂直的方向，并且具有與平壓玻璃11的寬度基本上相等的寬度，并且通過使用光學粘合劑、沿表面BE將四棱柱形玻璃材料232a(其在截面上具有頂點A、B、E、F)與四棱柱形玻璃材料232b(其在截面上具有頂點B、C、D、E)粘合起來形成棱鏡232。此外，例如，通過汽相淀積將薄鋁層覆蓋到玻璃材料232a的表面AB和玻璃材料232b的表面BC并且將這些表面用作鏡。在玻璃材料232b的表面CD上形成抗反射層，此外，將由黑多孔聚氨酯片等形成的陷光件232t層疊于表面CD，由此使得表面CD可以吸收基本上全部入射在表面CD上的光。在玻璃材料232b的表面DE和玻璃材料232a的表面EF和FA上形成抗反射層，使得入射光的光軸與各表面形成的角度變成0°。此外，在玻璃材料232a和玻璃材料232b的粘合表面BE上形成半透射鏡(半透明鏡)層，以反射一部分入射光并允許一部分入射光透射。由于該半透射鏡的結構，隨著正面的光反射率的增大，其反面的光透射率降低。因此，在設計本實施例的全速率組件23時，可以合適地選擇允許按適當的比例讀取各反射光的半透射鏡。
在可旋轉陷光器233的兩個表面上均層疊有上述陷光件，并使用軸233a作為軸通過圖中未示出的驅動單元使可旋轉陷光器233旋轉。當可旋轉陷光器233位于沿棱鏡232的表面EF的位置處時，可旋轉陷光器233吸收來自原件P的漫反射光，而當可旋轉陷光器233位于沿棱鏡232的表面DE的位置處時，可旋轉陷光器233吸收來自原件P的鏡面反射光。
其中，在本實施例中，也可以將用于讀取漫反射光的光路長度與用于讀取鏡面反射光的光路長度設置成相等。即，假設沿光軸從原件P到棱鏡232的表面EF的光路長度為l11，沿光軸從棱鏡232的表面EF到表面FA的光路長度為l12，沿光軸從原件P到棱鏡232的表面DE的光路長度為l21，沿光軸從棱鏡232的表面DE到表面FA的光路長度為l22，并且棱鏡的折射率為n，則可以滿足由以下公式1表示的關系l11+nl12＝l21+nl22… (公式1)通過采用其中玻璃材料232a與玻璃材料232b的截面形狀相對于表面BE的延長線呈線對稱的結構，滿足了該關系。
通過使用上述結構，本實施例的圖像讀取器200可以執行與第一實施例的圖像讀取器100基本上相同的操作。在圖像讀取器200中，在生成基于第一反射光的圖像信號時，控制部分將可旋轉陷光器233移動到沿棱鏡232的表面DE的位置，而在生成基于第二反射光的圖像信號時，控制部分將可旋轉陷光器233移動到沿棱鏡232的表面EF的位置。
第三實施例接下來，對本發明第三示例性實施例進行說明。本實施例的圖像讀取器(以下稱為“圖像讀取器300”)與上述第一和第二實施例的圖像讀取器的不同之處在于可以通過單個掃描操作讀取第一反射光和第二反射光。此外，本實施例的圖像讀取器300與第一實施例的圖像讀取器100的不同之處還僅在于全速率組件的結構，因此，以下只對全速率組件的結構進行說明，并對與第一和第二實施例的構成部分相同的構成部分賦予相同的標號并略去對它們的說明。
圖5是示出本實施例的全速率組件33的結構的圖。如圖所示，全速率組件33包括光源131、鏡332、333以及半透射鏡334。半透射鏡334反射來自鏡332的反射光Ldr的一部分而不允反射光Ldr透射，并且允許反射光Lsr的一部分透射而不反射來自鏡333的反射光Lsr的一部分。
在本實施例的圖像讀取器300中，將來自原件P的反射光Ldr在鏡332上反射并到達半透射鏡334的表面AB所沿的光路長度與來自原件P的反射光Lsr在鏡333上反射并到達半透射鏡334所沿的光路長度設計成相等，并通過半透射鏡334將反射光Ldr與反射光Lsr合成起來并輸出為合成光。通過使得全速率組件33具有這種結構，可以同時接收從原件P的同一位置反射的漫反射光和鏡面反射光。因此，不必執行復雜的數學運算就可以容易地形成具有質感信息的圖像數據。
其中，可以將入射在鏡333上的反射光Lsr相對于原件P的法線形成的角θ2設置為與來自光源131的光Lin的入射角θ1相差±5°的值。以下對其原因進行說明。
這里，結合上述圖3進行說明。如圖所示，鏡面反射光通常具有很強的方向性，并且隨著表面光澤度的增大鏡面反射光的峰變得更陡。因此，在將具有高光澤度的表面的物體用作原件P時，當角θ2與入射角θ1存在關系θ2＝θ1時，存在如下可能性線性圖像傳感器16接收的合成光的強度超出線性圖像傳感器16的可讀取極限。在此情況下，從線性圖像傳感器16輸出的圖像信號的強度具有飽和值，因此，難以從這種信號正確地讀取漫反射光和鏡面反射光。為了在接收合成光時防止從線性圖像傳感器16輸出的信號的強度達到飽和，鏡333可以按使得信號強度小于最大強度的角度接收反射光Lsr，以接收具有不超出線性圖像傳感器16的可讀取極限的強度的合成光。通過使反射光Lsr相對于原件P的法線形成的角θ2與來自光源131的光Lin的入射角θ1偏差約±5°，可以使由合成光產生的圖像信號的強度小于最大強度。
由于這種結構，本實施例的圖像讀取器300可以通過單個掃描操作讀取第一反射光和第二反射光，并且可以在不增加對原件的掃描時間的情況下獲得具有質感信息的圖像數據。例如，通過使用本實施例的圖像讀取器300對其中只有圖像的特定區具有強光澤而其他區具有弱光澤的原件執行讀取，可以獲得其中只有上述特定區(光澤區)具有比其他區(非光澤區)的強度要高的強度的圖像信號。從該圖像信號獲得的圖像數據在上述光澤區中顯示出比被認為是基于第一反射光的顏色信息的顏色值的最大值(即，“白”的顏色值)更大的顏色值。因此，通過使用上述“白”顏色值作為閾值來針對圖像數據執行對光澤區的確定，可以對光澤區施加給定的處理。例如，在電子照相圖像形成裝置中，考慮這樣的應用，其中，針對非光澤區使用通常的C、M、Y、K的彩色調色劑在紙上形成圖像，而使用金屬色調色劑在光澤區上形成金屬圖像。
另選地，可以將本實施例的圖像讀取器300適當地應用于這樣的情況，即，在某種程度上可以預測鏡面反射光從原件表面反射的反射情況，例如，原件是具有光澤的印刷紙的情況或者原件是基本上沒有光澤的布。
第四實施例接下來，對本發明的第四示例性實施例進行說明。本實施例的圖像讀取器(以下稱為“圖像讀取器400”)可以按與上述第三實施例的圖像讀取器300相同的方式通過單個掃描操作讀取第一反射光和第二反射光。
在全速率組件內部的鏡等的布置并不限于上述實施例的布置，可以構思各種修改例。本實施例的布置針對這些修改例中的一個示例。
圖6示出了本實施例的圖像讀取器400的全速率組件43的結構。如圖所示，全速率組件43包括光源131、鏡432、433、434、435以及半透射鏡436。通過這種結構，第一反射光(漫反射光)在鏡432、433以及半透射鏡436上反射并由線性傳感器16接收，而第二反射光(鏡面反射光)在鏡434和435上反射、透過半透射鏡436并由線性圖像傳感器16接收。其中，在此情況下，也必須使第一反射光的光路長度與第二反射光的光路長度相等。
由于這種結構，圖像讀取器400可以通過單個掃描操作讀取第一反射光和第二反射光。
這里，如以上結合第三實施例說明的，當圖像讀取器400同時接收第一反射光和第二反射光時，必須防止由第一反射光與第二反射光的合成光所產生的圖像信號達到飽和。然而，如已結合第三實施例說明的，當第二反射光按比使得可以獲得最大強度的角度稍大或稍小的角度在鏡上反射時，存在如下缺點當使用具有低光澤度的物體(即，其中包含在合成光中的鏡面反射光分量的比率很小的物體)作為原件P時，不可能獲得準確的質感信息。因此，對上述方法的使用限于其中可以在某種程度上初步預測原件P的光澤度的情況。
作為解決該缺點的對策，例如可以使用液晶光閥。液晶光閥是可以通過對施加的電壓進行控制來改變光的透射率的器件。
圖7是示出其中在圖6所示的全速率組件43中設置液晶光閥437的結構示例的圖。在該圖中，第一反射光在液晶光閥437的內部的區437a中行進，而第二反射光在液晶光閥437的內部的區437b中行進。在液晶光閥437中，通過施加不同的電壓對區437a和區437b的透射率進行獨立控制。
由于這種結構，操作圖像讀取器400的用戶例如在執行對具有高光澤度的原件P的讀取時可以輸入減小區437b的透射率并增大區437a的透射率的指令，或者在執行對具有低光澤度的原件P的讀取時可以輸入增大區437b的透射率并減小區437a的透射率的指令。
這里，對可以獨立地改變第一反射光和第二反射光中的每一個的透射率的液晶光閥437進行了以上說明。然而，只可以改變第二反射光的透射率的結構也可以獲得某種程度上的有利效果。此外，可以將液晶光閥應用于除本實施例的圖像讀取器400以外的其他圖像讀取器。
第五實施例接下來，對本發明的第五示例性實施例進行說明。根據本實施例的圖像讀取器(以下稱為“圖像讀取器500”)，可以通過單個掃描操作讀取第一反射光和第二反射光，同時具有與上述第二實施例的圖像讀取器200的結構基本上相同的結構。
圖8示出了本實施例的全速率組件53的結構。如圖所示，全速率組件53包括光源131和棱鏡232。即，通過從第二實施例的全速率組件23去除可旋轉陷光器233構成本實施例的全速率組件53。這里，在本實施例中，第一反射光的光路長度必須等于第二反射光的光路長度。
由于這種結構，圖像讀取器500在具有與第二實施例的圖像讀取器200的結構基本上相同的結構的同時可以按與第三實施例的圖像讀取器300相同的方式接收從原件P的相同位置反射的第一反射光和第二反射光。因此，可以在不執行復雜的數學運算的情況下容易地形成具有質感信息的圖像數據。
此外，可以僅僅通過從第二實施例的全速率組件23中去除可旋轉陷光器233來構成圖像讀取器500的全速率組件53。即，當圖像讀取器500還包括可旋轉陷光器233時，圖像讀取器500可以按與上述第二實施例相同的方式單獨地接收第一反射光和第二反射光，并且同時可以接收第一反射光與第二反射光的合成光。其中，當接收第一反射光與第二反射光的合成光時，可以將可旋轉陷光器233布置在可旋轉陷光器233既不遮斷第一反射光又不遮斷第二反射光的位置處。
第六實施例接下來，對本發明的第六示例性實施例進行說明。本實施例的圖像讀取器(以下稱為“圖像讀取器600”)還可以采用與上述第三實施例的圖像讀取器基本上相同的基本結構和操作方式。然而，本實施例的圖像讀取器600與第三實施例的圖像讀取器的不同之處在于鏡的數量和鏡的布置。即，本實施例的特征在于第一反射光和第二反射光在多個鏡上的反射次數。
圖9是示意性地示出由第三實施例的全速率組件33形成為圖像的第一反射光和第二反射光的反射方向的圖。在該圖中，光路上示出的每個箭頭表示原件P的垂直方向，其中這些箭頭的指向表示原件P的向上的方向。
如圖所示，第一反射光在鏡332和半透射鏡334上反射，即，總共反射了兩次，因此，當從全速率組件33輸出第一反射光時，原件P的上方向朝下。另一方面，第二反射光只由鏡333反射一次，因此，當從全速率組件33輸出第二反射光時，原件P的上方向朝上。即，可以理解第一反射光與第二反射光的圖像方向相反。當在這種情況下同時讀取這兩個反射光時，形成在線性圖像傳感器16上的圖像的分辨率劣化了，由此成為降低了讀取圖像的質量的原因。
為了使第一反射光與第二反射光的圖像方向相同，可以將第一反射光由多個鏡反射的反射次數與第二反射光由多個鏡反射的反射次數設置成相等。例如，假設第一反射光和第二反射光均由多個鏡反射兩次，當從全速率組件輸出第一反射光和第二反射光時，對于第一反射光和第二反射光，原件P的上方向均朝下，因此，圖像方向變得相同。
按相同的方式，可以理解，即使第一反射光在多個鏡上反射三次而第二反射光在鏡上反射一次，對于第一反射光和第二反射光，原件P的上方向均朝上，因此，各圖像方向變得相同。即，可以理解，當第一反射光的反射次數和第二反射光的反射次數均變成奇數或偶數時，各圖像方向變得相同。
這里，在對操作方式的上述說明中，只對在從全速率組件輸出各反射光之前的光路進行了說明。然而，在實際操作方式中，必須基于在由線性圖像傳感器16接收第一反射光之前從原件P產生的第一反射光的反射次數和在由線性圖像傳感器16接收第二反射光之前從原件P產生的第二反射光的反射次數來確定圖像方向是否變得相同。然而，從全速率組件輸出的光是第一反射光與第二反射光的合成光并且它們的光路相同，因此，在隨后的全速率組件中的反射次數自然地相等。因此，如果在從全速率組件輸出第一反射光和第二反射光之前這些反射光的反射次數變得相同，則在由線性圖像傳感器16接收各光之前各反射光進行反射的反射次數也變得相同。
鑒于以上描述，對本實施例的圖像讀取器600的全速率組件進行說明。
圖10是示出本示例性實施例的全速率組件63的結構的圖。如圖所示，全速率組件63包括光源131、鏡632、633、634以及半透射鏡635。在該全速率組件63中，第一反射光在鏡632、633以及半透射鏡635上反射，因此，其反射次數變成總共為三次。另一方面，第二反射光在鏡634上反射，因此，其反射次數為一次。即，第一反射光的反射次數與第二反射光的反射次數均為奇數，因此，可以理解由線性圖像傳感器16接收的各反射光的圖像方向變得相同。
在其他實施例中也可以將光學系統設計成使得第一反射光與第二反射光的圖像方向變得相同，而不僅限于本實施例。
第七實施例接下來，對本發明的第七示例性實施例進行說明。同樣在本實施例的圖像讀取器(以下稱為“圖像讀取器700”)中，按與上述實施例6的圖像讀取器600相同的方式，使由線性圖像傳感器16接收的第一反射光與第二反射光的圖像方向相同。本實施例示出了其中第一反射光與第二反射光的圖像方向變得相同的情況的修改例。
圖11是示出本實施例的全速率組件73的結構的一個示例的圖。全速率組件73包括光源131、鏡732、733、734、半透射鏡735以及陷光器736。在全速率組件73中，第一反射光在鏡732和半透射鏡735上反射，而第二反射光在鏡733和734上反射。即，各反射光的反射次數均為兩次，即，均為偶數，因此，可以理解，由線性圖像傳感器16接收的各反射光的圖像方向變得相同。
這里，按與上述第二實施例相同的方式，可以設置包括棱鏡的結構來取代為全速率組件73設置的鏡和半透射鏡。
圖12是示出在本實施例中包括棱鏡的全速率組件73’的圖。在該圖中，全速率組件73’包括光源131和棱鏡737。棱鏡737的截面是具有頂點A、B、C、D、E、F、G的七邊形，其中將具有鏡功能的鋁薄膜汽相淀積到表面AB、CD、DE。此外，在與表面DE的圖中的736相對應的部分上形成防反射層并將陷光器736粘合到該部分。由于上述結構，全速率組件73’可以獲得與上述全速率組件73基本上相同的優點。
如上所述，以下對本發明的一些方面進行概述。
根據本發明一個方面，一種圖像讀取器，其包括照明單元，其使用光照射待讀取物體；第一光學系統，其允許來自待讀取物體的第一反射光在其中行進；第二光學系統，其允許來自待讀取物體的第二反射光在其中行進；切換單元，其在要使用的第一光學系統與第二光學系統之間進行切換；成像單元，其通過切換單元在第一光學系統與第二光學系統之間進行切換來形成在第一光學系統中行進的第一反射光的圖像和在第二光學系統中行進的第二反射光的圖像；以及光接收單元，其接收形成為多個圖像的第一反射光和第二反射光并生成相應的圖像信號。
這種圖像讀取器可以基于從同一照明單元照射的光來生成第一反射光(從其讀取漫反射光)和第二反射光(從其讀取鏡面反射光)，并可以通過同一光接收單元接收該第一反射光和第二反射光。因此，該圖像讀取器可以通過與現有技術相比更簡單的結構來執行對質感信息的讀取。此外，該圖像讀取器執行兩次讀取操作并基于兩種圖像信息來計算顏色信息和質感信息，因此，可以更準確地獲得顏色信息和質感信息。
在該圖像讀取器中，可以將在第一光學系統中行進、直到被光接收單元接收之前的第一反射光的光路長度與在第二光學系統中行進、直到被光接收單元接收之前的第二反射光的光路長度設置成相等。
由于這種結構，不存在第一反射光(從其讀取漫反射光)的聚焦位置與第二反射光(從其讀取鏡面反射光)的聚焦位置偏移的可能性，因此，不必在光接收單元側設置調節聚焦位置的機構。
根據本發明另一方面，一種圖像讀取器，其包括照明單元，其使用光照射待讀取物體；第一光學系統，其允許來自待讀取物體的第一反射光在其中行進；第二光學系統，其允許來自待讀取物體的第二反射光在其中行進；反射光合成單元，其將在第一光學系統中行進的第一反射光和在第二光學系統中行進的第二反射光輸出為合成光；成像單元，其形成從反射光合成單元輸出的合成光的圖像；以及光接收單元，其接收由成像單元形成為圖像的合成光并生成圖像信號。
這種圖像讀取器可以基于從同一照明單元生成的光來生成漫反射光和鏡面反射光，并可以由同一光接收單元接收該漫反射光和鏡面反射光。因此，該圖像讀取器可以通過與現有技術相比更簡單的結構獲得質感信息。此外，該圖像讀取器可以通過單個讀取操作接收漫反射光與鏡面反射光的合成光，因此，與現有技術相比，該圖像讀取器可以更快地獲得質感信息。
其中，在上述多個方面中，所述圖像讀取器可以包括可變透射單元，該可變透射單元改變在第一反射光的光路和第二反射光的光路中的至少一個光路上的光的透射率。
由于這種結構，即使第一和第二反射光(從它們讀取漫反射和鏡面反射光)的強度很強，也可以防止所述合成光超出讀取極限，該讀取極限是由構成光接收單元的光電轉換元件等的信號輸出的飽和導致的。此外，根據這種結構，可以對第一反射光與第二反射光的光量比進行任意調節，因此，可以調節光澤度，由此允許輸入適合于再現更理想的質感的信息。
此外，在上述多個方面中，在由光接收單元接收來自原件的第一反射光之前的光的反射次數與在由光接收單元接收來自原件的第二反射光之前的光的反射次數可以均為偶數或奇數。
由于這種結構，可以使通過漫反射光獲得的圖像光的圖像方向與通過鏡面反射光獲得的圖像光的圖像方向相互對準，因此，可以更準確地輸入關于原件的信息。
出于示例和說明的目的給出了對本發明多個實施例的上述說明。并不旨在窮舉或者將本發明限制為公開的精確形式。顯然，本領域的技術人員將顯見許多修改例和變型例。對實施例的選取和描述的目的是闡述本發明的原理及其實際應用，從而使得本領域的其他技術人員能夠在各種實施例中并以適于所構思的具體應用的各種修改來理解本發明。本發明的范圍由所附權利要求及其等同物來限定。
通過引用，將2004年10月29日提交的日本專利申請No.2004-316763的全部公開內容(包括說明書、權利要求書、附圖以及摘要)并入于此。
權利要求
1.一種圖像讀取器，其包括照明單元，其使用光照射待讀取物體；第一光學系統，其使得來自所述待讀取物體的第一反射光能夠在其中行進；第二光學系統，其使得來自所述待讀取物體的第二反射光能夠在其中行進；切換單元，其在要使用的所述第一光學系統與所述第二光學系統之間進行切換；成像單元，其通過利用所述切換單元在所述第一光學系統與所述第二光學系統之間進行切換，來形成在所述第一光學系統中行進的第一反射光的圖像和在所述第二光學系統中行進的第二反射光的圖像；以及光接收單元，其接收通過所述成像單元形成為多個圖像的所述第一反射光和所述第二反射光并生成相應的圖像信號。
2.根據權利要求1所述的圖像讀取器，其中，所述光接收單元通過讀取來自所述第一反射光的漫反射光和來自所述第二反射光的鏡面反射光來生成相應的圖像信號。
3.根據權利要求1所述的圖像讀取器，其中，所述第一光學系統和所述第二光學系統中的每一個都包括鏡。
4.根據權利要求1所述的圖像讀取器，其中，所述第一光學系統和所述第二光學系統中的每一個都包括鏡和半透射鏡。
5.根據權利要求1所述的圖像讀取器，其中，所述第一光學系統和所述第二光學系統中的每一個都包括棱鏡的表面。
6.根據權利要求1所述的圖像讀取器，其中，將在所述第一光學系統中行進、直到被所述光接收單元接收之前的所述第一反射光的光路長度與在所述第二光學系統中行進、直到被所述光接收單元之前的所述第二反射光的光路長度設置成相等。
7.根據權利要求1所述的圖像讀取器，其中，將改變光的透射率的可變透射單元設置于所述第一反射光的光路和所述第二反射光的光路中的至少一個光路中。
8.根據權利要求1所述的圖像讀取器，其中，將在由所述光接收單元接收來自所述待讀取物體的所述第一反射光之前該第一反射光被反射的次數和在由所述光接收單元接收來自所述待讀取物體的所述第二反射光之前該第二反射光被反射的次數均設置為偶數或奇數。
9.根據權利要求1所述的圖像讀取器，其中，所述第一反射光具有相對于來自所述照明單元的照射光的入射角約0°的反射角，所述第二反射光具有相對于來自所述照明單元的照射光的入射角約45°的反射角。
10.根據權利要求1所述的圖像讀取器，還包括輸出單元，該輸出單元利用所述光接收單元生成的圖像信號來輸出基于第一反射光的信息和基于第二反射光的信息。
11.根據權利要求10所述的圖像讀取器，其中，所述輸出單元利用所述圖像信號輸出基于所述第一反射光的顏色信息和基于所述第二反射光的質感信息。
12.一種圖像讀取器，其包括照明單元，其使用光照射待讀取物體；第一光學系統，其使得來自所述待讀取物體的第一反射光能夠在其中行進；第二光學系統，其使得來自所述待讀取物體的第二反射光能夠在其中行進；反射光合成單元，其將在所述第一光學系統中行進的所述第一反射光和在所述第二光學系統中行進的所述第二反射光輸出為合成光；成像單元，其形成從該反射光合成單元輸出的合成光的圖像；以及光接收單元，其接收由所述成像單元形成為圖像的合成光并生成圖像信號。
13.根據權利要求12所述的圖像讀取器，其中，將所述反射光合成單元布置在使第一反射光的光路長度與第二反射光的光路長度變得相等的位置處。
14.根據權利要求12所述的圖像讀取器，其中，所述光接收單元從構成所述合成光的所述第一反射光讀取漫反射光，從構成所述合成光的所述第二反射光讀取鏡面反射光，并生成相應的圖像信號。
15.根據權利要求12所述的圖像讀取器，其中，所述第一光學系統和所述第二光學系統中的每一個都包括鏡。
16.根據權利要求12所述的圖像讀取器，其中，所述反射光合成單元包括半透射鏡。
17.根據權利要求12所述的圖像讀取器，其中，所述第一光學系統、所述第二光學系統以及所述反射光合成單元中的每一個都包括棱鏡的表面。
18.根據權利要求12所述的圖像讀取器，其中，將改變光的透射率的可變透射單元設置于所述第一反射光的光路和所述第二反射光的光路中的至少一個光路中。
19.根據權利要求12所述的圖像讀取器，其中，將在由所述光接收單元接收來自所述待讀取物體的所述第一反射光之前該第一反射光被反射的次數和在由所述光接收單元接收來自所述待讀取物體的所述第二反射光之前該第二反射光被反射的次數均設置為偶數或奇數。
20.根據權利要求12所述的圖像讀取器，其中，所述第一反射光與所述第二反射光形成的角與來自所述照明單元的光與第一反射光形成的角相差約±5°。
21.根據權利要求12所述的圖像讀取器，還包括輸出單元，該輸出單元利用所述光接收單元生成的圖像信號來輸出基于構成所述合成光的所述第一反射光的信息和基于構成所述合成光的所述第二反射光的信息。
22.根據權利要求21所述的圖像讀取器，其中，所述輸出單元利用所述圖像信號輸出基于構成所述合成光的所述第一反射光的顏色信息和基于構成所述合成光的所述第二反射光的質感信息。
全文摘要
圖像讀取器。一種圖像讀取器包括照明單元，其使用光照射待讀取物體；第一光學系統，其使得來自待讀取物體的第一反射光能夠在其中行進；第二光學系統，其使得來自待讀取物體的第二反射光能夠在其中行進；切換單元，其在要使用的第一光學系統與第二光學系統之間進行切換；成像單元，其通過切換單元在第一光學系統與第二光學系統之間進行切換，來形成在第一光學系統中行進的第一反射光的圖像和在第二光學系統中行進的第二反射光的圖像；以及光接收單元，其接收形成為多個圖像的第一反射光和第二反射光，并生成相應的圖像信號。
文檔編號H04N1/024GK101047765SQ20061006599
公開日2007年10月3日 申請日期2006年3月29日 優先權日2006年3月29日
發明者市川裕一, 仲谷文雄 申請人:富士施樂株式會社