JP2005236530A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 白色ＬＥＤの分光特性による色むらの影響を極力回避しつつ、良好な読み取り画像を得ることを目的とする。
【解決手段】 そこで、本発明は原稿面から光検出手段までの光路中に少なくとも１枚の反射面を有し、白色ＬＥＤを用いた画像読取装置において、反射面の反射率特性を適切に設定している。
【選択図】 図１

Description

本発明は画像読取装置に関し、特に各種収差がバランスよく補正され、高解像力を有する小型の結像光学素子を用いたイメージスキャナーやデジタル複写機やファクシミリ等のラインセンサーを用いたカラー画像を読み取る際に好適なものである。

従来より、原稿面上の画像情報を読み取る画像読取装置（イメージスキャナー）として、フラットベッド型のイメージスキャナーが提案されている。

フラットベッド型のイメージスキャナーは結像レンズとラインセンサーを固定し、反射ミラーのみを移動させることによって原稿面をスリット露光走査して、画像情報を読み取っている。

近年、装置の構造の簡略化を図るためミラー、結像レンズ、ラインセンサー等を一体化して原稿面を走査するキャリッジ一体型走査方式が採用される場合が多くなってきた。

図７は従来のキャリッジ一体型走査方式の画像読取装置の要部外略図を示す。同図において、照明光源１０から放射された光束は直接原稿台５に載置した原稿３を照明し、該原稿３からの反射光束を順に第１、第２、第３反射ミラー９ａ、９ｂ、９ｃを介してキャリッジ６内部でその光路を折り曲げ、結像レンズ（結像光学系）７によりラインセンサー８面上に結像させている。そしてキャリッジ６を副走査モーター４により図７に示す矢印Ａ方向（副走査方向）に移動させることにより原稿３の画像情報を読み取っている。同図におけるラインセンサー８は複数の受光素子を１次元方向（主走査方向）に配列した構成により成っている。ここで照明光源はキセノン管や冷陰極管などが用いられるのが一般的である。これは読み取りラインを照明するためには棒状の照明をする必要性があるためで、また光量という観点から見ても前記キセノン管や冷陰極管は優れた特性を持っている。

しかしながらこれら照明光源は発光とともに発熱も大きいという問題があり、コンパクトな読み取り光学系などではこの発熱による昇温でピントズレ等の問題が生じ、ファンを取り付けるなどの対策が必要となり、コストＵＰの原因となっていた。

また消費電力が大きいという問題もあり、近年の省エネに対しても問題がある。

さらに始動性が悪いために、点灯してから安定するまでしばらく待たなければならないという問題もあった。

これに対し上記問題点を有していないＬＥＤを使った照明が各種提案されている。例えば、特許文献１のように導光体端部にＲＧＢの３つのＬＥＤを配置して照明を行うものが各種提案されている。また近年白色ＬＥＤが普及し始め、ＲＧＢの３つのＬＥＤを１つの白色ＬＥＤに置き換えた画像読取装置も提案されている。例えば、特許文献２では白色ＬＥＤを用いた照明系が開示されている。また白色ＬＥＤを主走査方向に多数配列したものとして、特許文献３のようなものも開示されている。

しかしながら白色ＬＥＤはキセノン管や冷陰極管とは異なった分光特性を有しているため、色むらが発生するという問題がある、そこで発光素子の波長による発光強度を規定するというものを特許文献４が開示している。
特開平１１−１３６４３９号公報 特開平１１−５５４６５号公報 特開平２００２−２４７２９６号公報 特開２０００−２６１６１４号公報

しかしながら特許文献４はフィルター等で減光してＲＧＢの強度を１０：１以内とすればよいと開示されており、スペクトル帯域の広いＬＥＤすなわち現在普及している白色ＬＥＤそのものでも使えることも示しているが、白色ＬＥＤにフィルターで減光手段を講じる場合、フィルターの特性が複雑化し、部品点数が１つ増えてしまう。また、１０：１以内ということであれば、白色ＬＥＤでは色むらに対し有効な手段を講じてなくて良いことになってしまい、これを補うためには画像処理による補正が必要となり、画質が悪化してしまう。そこで本発明は原稿面から光検出手段までの光路中に少なくとも１枚の反射面を有し、白色ＬＥＤを用いた画像読取装置において、反射面の反射率特性を適切に設定することで上記問題を解決するためになされたものであり、これにより白色ＬＥＤの分光特性による色むらの影響を極力回避しつつ、高画質な画像読取装置の提供を目的とする。

請求項１に記載の画像読取装置は主として原稿を照明する照明手段と、該照明手段により照明された該原稿の画像情報を結像させる結像光学系と、該結像光学系により結像された光を検出する光検出手段とを有する画像読取装置において、
該照明手段は白色ＬＥＤであり、該原稿面から光検出手段までの光路中に少なくとも１枚の反射面を有し、該反射面の４００ｎｍおける反射率をＲｅｆ−Ｂ、６００ｎｍにおける反射率をＲｅｆ−Ｒとしたとき、
ＲｅｆーＢ＜Ｒｅｆ−Ｒ
なる条件を満足することを特徴としている。これは通常のキセノン管や冷陰極管とラインセンサーの組み合わせでは、青の出力が一番弱くなるため通常の画像読取装置では青の出力を持ち上げるような処理がなされている。しかし白色ＬＥＤの場合青の発光強度が強いため、逆に赤の出力を電気的な処理で上げる必要が生じる、しかしこの場合画像が悪化してしまう。そこで画像読取装置中にあるミラーの分光特性を赤の反射率が大きいものとすることで、電気的処理によるラインセンサーからの出力のゲインアップの割合を減らし、画像の悪化を防いでいる。

請求項２に記載された画像読取装置は請求項１項の画像読取装置において、反射率Ｒｅｆ−Ｂ、Ｒｅｆ―Ｒは画像読み取り時と同等の入射角度における反射率することを特徴としている。これは反射面の反射率についての規定であり、反射率は入射角により変化するため、その規定として一番必要とされる画像読み取り時と同等の入射角としている。但し反射率の測定として一般的には４５度入射における値を使用することが多く、画像読取装置でも比較的多くの反射面が４５度入射で使用されているため、４５度入射での反射率としてもよい。

請求項３に記載された画像読取装置は請求項１項の画像読取装置において白色ＬＥＤはＧａＮ系ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光体を用いたものもしくはＺｎＳｅ系ＬＥＤを用いたものであることを特徴としている。これは白色ＬＥＤの種類を規定しているものであるが、図９に示すような分光特性を有した白色ＬＥＤであり、青の出力が大きいものであることを規定している。

請求項４に記載された画像読取装置は請求項２項または請求項３項の画像読取装置において光検出手段のＲ、Ｇ、Ｂの各チャンネルからの出力比が最大４以下となることを特徴としている。画像読取装置ではＲＧＢの出力のばらつきをなくすため、通常出力の弱いチャンネルからの出力はゲインアップされ、ＲＧＢが所定値以内となるように電気的な処理が行われるのが通常である。しかしゲインアップは出力信号のうちのノイズ成分も大きくなるため、極力小さいことが望まれ、出力比が４以下とすることでノイズの影響を排除している。

請求項５に記載された画像読取装置は請求項１項の画像読取装置において、反射面は前記結像光学系の少なくとも１面であることを特徴としている。

以上説明したように本発明によれば、白色ＬＥＤを用いた画像読取装置において、反射面の反射率特性を適切に設定することで、これにより白色ＬＥＤの分光特性による色むらの影響を極力回避しつつ、良好な読み取り画像を得ることができる。

（第１の実施の形態）
図１〜４は本発明の第１の実施形態を示す。

図１は本実施形態の画像読取装置の概略断面図である。画像読取装置１に設けられたキャリッジ６には、レンズ７、ＣＣＤラインセンサ８、第１、第２、第３反射ミラー反射ミラー９ａ、９ｂ、９ｃ及び照明光源（白色ＬＥＤ）１０がそれぞれ搭載されている。ＣＣＤラインセンサー８は、画像を電気的な画像信号に変換するものであり、複数個の撮像素子が一直線上に並んでいる。キャリッジ６は、キャリッジガイドシャフト１１と嵌合しており、副走査方向に移動可能である。

図２は本実施形態の画像読取装置の内部ブロック図である。以下図２を参照してそれぞれの機能ブロックを説明する。画像読取装置１は信号ケーブルでホストコンピュータ２１へと接続されている。画像読取装置１はホストコンピュータ２１の命令で作動して画像を読み取り、画像信号をホストコンピュータ２１に転送する。７は光源１４から照射された原稿からの光を固体撮像素子であるＣＣＤ８上に結像するための結像光学系であり、２４は光源１０を点灯するための光源点灯回路である。なお、撮像素子としてはＣＣＤ以外のＣＭＯＳ等を使用してもよい。次に、電気基板１９において、２５はパルスモータ２０を駆動するモーター駆動回路であり、画像読取装置（イメージスキャナ）１のシステム制御であるシステムコントローラー２６からの信号によりパルスモーター２０の励磁切り換え信号を出力する。２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂは、アナログゲイン調整器であり、ＣＣＤラインセンサ８から出力されたアナログ信号を可変増幅する。２８はＡ／Ｄ変換器であり、アナログゲイン調整器２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂから出力されたアナログ画像信号をデジタル信号化された信号画像に対してオフセット補正、シェーディング補正、デジタルゲイン調整、カラーバランス調整、マスキング、主・副走査方向の解像度変換等の画像処理を行う。３０はラインバッファであり、画像データを一時的に記憶する部分であり、３１はインターフェース部であり、ホスト２１と通信するためのものである。ここではＳＣＳＩコントローラで実現しているが、セントロニクスやＵＳＢ等別のインターフェースも採用することは可能である。３２は画像処理を行う際のワーキングエリアとして用いられるオフセットＲＡＭである。このオフセットＲＡＭ３２は、ラインセンサ８がＲＧＢ用ラインセンサを各々所定のオフセットをもって平行に配置されるので、そのＲＧＢライン間オフセットの補正用として用いられる。また、オフセットＲＡＭ３２は、シェーディング補正等の各種データの一時記憶も行う。ここでは汎用のランダムアクセスメモリで実現している。３３はガンマカーブを記憶し、カンマ補正を行うためのガンマＲＡＭである。２６はスキャナ全体のシーケンスをプログラムとして記憶したシステムコントローラであり、ホスト２１からの命令に従って各種制御を行う。３４はシステムコントローラ２６と画像処理部２９、ラインバッファ３０、インターフェース部３１、オフセットＲＡＭ３２及びガンマＲＡＭ３３をつなぐシステムバスであり、アドレスバスとデータバスによって構成されている。

次に原稿の読み取り動作について説明する。

まず、光源１０すなわち白色ＬＥＤを点灯し、そしてキャリッジ６を副走査方向に移動することにより、反射ミラー９ａ、９ｂ、９ｃ、レンズ７を介して反射原稿上の画像情報がＣＣＤラインセンサ８に投影される。

このとき反射原稿３は原稿台ガラス５の上側に置かれ、圧板２で上方から押されるため、ほぼ原稿台ガラス５に密着された状態となる。また一般に反射原稿を読み取る場合は要求される解像度が低く、通常細かくても６００ｄｐｉ程度のため深度が深い。よって原稿台上面にピント位置を設定しても、原稿が僅かに浮いたり、ちょっとした立体物であっても問題なく読み取ることができる。

そしてこの読み取られる画像情報は９ａ、９ｂ、９ｃの計３回の反射ミラーによる反射が行われており、この３面に本発明のミラー特性を使用した場合の光源と反射ミラーとＣＣＤの分光特性の積算値を図３に、従来のミラーでの光源と反射ミラーとＣＣＤの分光特性の積算値を図４に、本発明のミラーの分光反射率特性を図８に示す。このように光路折り返しミラーとして使われている反射面に本発明のミラー特性を施すことで、フィルター等の追加の部品を必要とせずに、ＲＧＢのカラーバランスをより良いバランスへと変更し、当初Ｒチャンネルに対しＢチャンネルが４倍を上回る出力となっていたものを３倍程度の出力に改善している。この結果アナログゲイン調整機２７でのゲインアップの割合を少なくすることが可能となり、ノイズの少ない良好な画像を得ることが可能となる。

（第２の実施の形態）
図５、図６は本発明の第２の実施形態を示す。

図５は本実施形態の画像読取装置の概略断面図である。図５は反射原稿読み取り時を図６は本実施形態の光源と反射ミラーとＣＣＤの分光特性の積算値を示すグラフである。画像読取装置１に設けられたキャリッジ６には、光源１０、ＣＣＤラインセンサ８、レンズ７及び反射ミラー９ａ、９ｂがそれぞれ搭載されている。キャリッジ６は、キャリッジガイドシャフト１１と嵌合しており、副走査方向に移動可能である。

第１の実施形態ではレンズが屈折レンズであったのに対し、第２の実施形態ではレンズが反射型自由曲面からなるレンズになっているというところが異なる。そしてここではこの反射型自由曲面の４面を本発明のミラー特性とすることでＲＧＢのカラーバランスをより良いものとしている。

また本発明の実施形態ではキャリッジ移動により画像情報を得るスキャナーを開示したが、２：１ミラー走査系のスキャナーにおいても反射ミラーに同様の設定をすることで、本発明の効果を得ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る画像読取装置の反射原稿読み取り時の概略断面図 本発明の第１の実施形態に係る画像読取装置の構成ブロック図 本発明の第１の実施形態に係る画像読取装置の白色ＬＥＤと反射ミラーとＣＣＤの分光特性を積算したグラフ 従来の画像読取装置の白色ＬＥＤと反射ミラーとＣＣＤの分光特性を積算したグラフ 本発明の第２の実施形態に係る画像読取装置の反射原稿読み取り時の概略断面図 本発明の第２の実施形態に係る画像読取装置の白色ＬＥＤと自由曲面反射ミラーとＣＣＤの分光特性を積算したグラフ 従来の画像読取装置を説明する概略断面図 本発明のミラーの分光反射率特性図 白色ＬＥＤの分光特性図

符号の説明

１ 画像読取装置
２ 圧板
３ 反射原稿
４ パルスモーター
５ 原稿台ガラス
６ キャリッジ
７ レンズ
８ ＣＣＤラインセンサー
９ 反射ミラー
１０ 照明光源
１１ キャリッジガイドシャフト

Claims (5)

1. 原稿を照明する照明手段と、該照明手段により照明された該原稿の画像情報を結像させる結像光学系と、該結像光学系により結像された光を検出する光検出手段とを有する画像読取装置において、
   該照明手段は白色ＬＥＤであり、該原稿面から光検出手段までの光路中に少なくとも１枚の反射面を有し、該反射面の４００ｎｍおける反射率をＲｅｆ−Ｂ、６００ｎｍにおける反射率をＲｅｆ−Ｒとしたとき、
   ＲｅｆーＢ＜Ｒｅｆ−Ｒ、
   なる条件を満足することを特徴とする画像読取装置。
2. 前記反射率Ｒｅｆ−Ｂ、Ｒｅｆ―Ｒは画像読み取り時と同等の入射角度における反射率であることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 前記白色ＬＥＤはＧａＮ系ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光体を用いたものもしくはＺｎＳｅ系ＬＥＤを用いたものであることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
4. 前記光検出手段のＲ、Ｇ、Ｂの各チャンネルからの出力比が最大４以下となることを特徴する請求項２または請求項３記載の画像読取装置。
5. 前記反射面は前記結像光学系の少なくとも１面であることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。

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