JP3826568B2 - 撮像装置およびそれを用いた画像読み取り装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像読み取り装置などに用いられる撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、多数の撮像素子を直線的に並べてなる光センサを備えるＣＣＤ等の撮像装置を搭載したキャリッジを原稿面に対して平行に移動させることにより、原稿の画像を読み取る画像読み取り装置が知られている。
【０００３】
例えば図４に示すように、フラットベッド型の画像読み取り装置の場合、箱型の筐体の上面に原稿１１０を置くためのガラス等の透明板からなる原稿台が設けられている。筐体の内部に設けられるキャリッジは、光源と上記の撮像装置２００とが搭載され、駆動装置により原稿台に平行に移動する。光源の照射光は、原稿台上の原稿１１０表面で反射され、集光レンズ１２０により撮像装置２００に集光されるようになっている。
【０００４】
撮像装置２００は、半田付けなどの加工時の汚染や、ごみの付着、撮像装置の取り回し時の破損等からハウジング２２０に収容された光センサ２１０を保護するため、あるいはハウジング２２０に設けられた入出力端子と光センサ２１０とを電気的に接続するジャンパー（配線）を保護するため、光センサ２１０を覆うようにカバーガラス２３０を設けることが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような画像読み取り装置において、カバーガラス２３０を直接通過する第１の光路３１０を通る光と、カバーガラス２３０の内側および外側の界面で反射した第２の光路３２０を通る光とを光センサ２１０が受光すると、実際の原稿に対応する画像のほかに、その位置からわずかにずれた位置に別の画像があるかのように読み取られる、いわゆるゴーストが発生し、画像の品質が劣化することがある。特に、階調の表現を調整するために行うガンマ補正時に、図５に示すようにガンマカーブを立ち上げた場合、すなわち輝度が低い領域でガンマカーブの勾配を大きくすると、画像が暗い部分でゴーストが目立って発生するという問題があった。
【０００６】
ゴーストを低減するために、従来よりカバーガラスの表面に反射防止コーティングを施すことが行われている。また、カバーガラスをできるだけ薄くすることも考えられる。
【０００７】
しかしながら、上記のようにカバーガラスに反射防止コーティングを施した場合は、コーティングの工程により製造時の手間が増え、コストが増加するという問題があった。また、カバーガラスを薄くした場合は、カバーガラスの強度が低下し、破損しやすいという問題があった。さらに、上記のいずれの方法でも、ゴーストを完全に除去することはできなかった。
【０００８】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡単な構造でゴーストの発生を低減することができる撮像装置およびそれを用いた画像読み取り装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１〜２に記載の撮像装置によれば、複数の撮像素子を有する光センサと、読み取り対象からの光が通過する開口を有し、前記光センサを収容するハウジングと、前記開口を覆い表面が凹側に裏面が凸側に湾曲した透明カバーとを備える。この読み取り対象の一点からの光が、直接透明カバーを通過した光と透明カバーの裏面および表面で反射した光とで、撮像素子に読み取られる位置のずれが低減するので、ゴーストの発生を低減することができる。透明カバーは、全面がほぼ均一の厚さに形成されることが望ましい。
【００１０】
本発明の請求項３記載の画像読み取り装置によれば、読み取り対象からの光を集光する集光レンズと、透明カバーの表面上の任意の点は前記集光レンズの主点からほぼ等距離であり、前記透明カバーの裏面上の任意の点は前記集光レンズの主点からほぼ等距離である撮像装置とを備える。そのため、読み取り対象からの光が透明カバーの裏面および表面で反射した場合でも、反射面が光路に対して常に垂直であるため、読み取り対象の同一点からの光が異なる撮像素子に読み取られることがなく、ゴーストの発生を低減することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図２は本発明の一実施例の撮像装置を適用したキャリッジ移動型のフラットベッド型画像読み取り装置を示す概略図である。
【００１３】
箱型の筐体２の上面に、ガラス等の透明板からなる原稿台１が設けられている。筐体２の内部には、図示しない駆動装置により原稿台１に対して平行に往復移動可能なキャリッジ３が設けられ、このキャリッジ３に光源４と撮像装置５とが搭載されている。光源４の照射光は原稿台１上の原稿８の表面で反射され、複数のミラー６で反射した後、集光レンズ７により撮像装置５に集光されるようになっている。撮像装置５は、赤（Ｒ：Ｒｅｄ）、緑（Ｇ：Ｇｒｅｅｎ）および青（Ｂ：Ｂｌｕｅ）の光をそれぞれ電気信号に変換して出力する。複数のミラー６で反射させることにより、原稿８から集光レンズ７までの光路長を大きくしている。原稿台１のキャリッジ３移動方向の端部には、高反射率均一反射面を有する白基準９が設けられている。
【００１４】
キャリッジ３を副走査方向に移動させつつ撮像装置５から出力された電気信号を検出し、信号処理部１０で処理した後にインターフェイス１５から外部の画像処理装置に転送することにより原稿８の画像を読み取ることができる。
【００１５】
図３は、本実施例の撮像装置５を示す概略図である。撮像装置５は、基板上にＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれの光を電気信号に変換して読み取る撮像素子としての光電変換素子を複数配列してなる光電変換素子列５１、５２、５３等の光センサを備える。例えば、Ａ４サイズの原稿を６００ｄｐｉ（Dot Per Inch）で読取るためには、１ライン当たり５０００個以上の撮像素子が必要となる。各光電変換素子列５１、５２、５３にはそれぞれ転送ゲート５１１、５２１、５３１とシフトレジスタ５１２、５２２、５３２が設けられている。
【００１６】
図１は、本実施例の撮像装置５を模式的に示す断面図である。各光電変換素子列５１、５２、５３が配置された基板はセラミックやプラスチックなどにより形成されたハウジング５５に収容される。集光レンズ７からの光は開口５５１を通過して光電変換素子列５１、５２、５３に照射される。開口５５１は、透明カバーとしてのカバーガラス５６により覆われている。そのため、撮像装置５をキャリッジに取り付けるための半田付けなどの加工時の汚染、ごみの付着、撮像装置５の取り回し時の破損からハウジング５５に収容された光電変換素子列５１、５２、５３を保護することができる。また、光電変換素子列５１、５２、５３とハウジング５５に設けられた入出力端子とを電気的に接続するジャンパー配線を保護することができる。カバーガラス５６の表面に付着した汚れやごみは、光電変換素子列５１、５２、５３表面の汚れやごみに比べて容易に除去することができる。
【００１７】
カバーガラス５６は、全面がほぼ一定の厚さのガラス板からなり、このガラス板の表面５６１および裏面５６２が集光レンズ７の主点７１を中心とした断面円弧状に形成されている。そのため、表面５６１と裏面５６２とはほぼ平行であり、また、集光レンズ７を通過する光路はカバーガラス５６に対して常に垂直であるため、表面５６１および裏面５６２で反射した反射光の光路がカバーガラス５６を直接通過する光路から外れることがない。そのため、いわゆるゴーストの発生を低減させることができる。
【００１８】
各光電変換素子列５１、５２、５３に蓄積された電荷は、所定の間隔で発生される駆動信号に同期して、転送ゲート５１１、５２１、５３１を介してシフトレジスタ５１２、５２２、５３２に転送される。各光電変換素子列５１、５２、５３では次の読み取りラインからの光による電荷の蓄積が始まり、各シフトレジスタ５１２、５２２、５３２に転送された電荷は１素子毎に順に出力部５１３、５２３、５３３から出力される。
【００１９】
撮像装置５から出力された電荷は、信号処理装置１０で処理される。信号処理装置１０には、増幅器、Ａ／Ｄ変換部、シェーディング補正部、ガンマ補正部などが設けられている。
【００２０】
次に、上記のように構成された画像読み取り装置の動作を説明する。
【００２１】
使用者は、この画像読み取り装置のインターフェイス１５に図示しないパーソナルコンピュータを接続し、原稿台１に原稿８を置いて、パーソナルコンピュータから原稿の読み取り範囲や読み取り解像度を指定して読み取りの実行を指令する。
【００２２】
読み取りの実行が指令されると、図示しない制御装置は光源４を点灯させ、キャリッジを各光電変換素子列の各素子の配列方向に対して垂直に一定の速度で移動させる。撮像装置５の各光電変換素子列では原稿からの光を電荷に変換して蓄積する。光電変換素子列に蓄積された電荷は所定の時間毎に発生される駆動信号によりシフトレジスタに転送され、１ライン分の画像データが順次信号処理装置１０に出力される。各光電変換素子列が１ラインを読み取るのに要する時間とキャリッジ３の移動速度とにより副走査方向の読み取り解像度を決定する。
【００２３】
信号処理装置１０では、増幅器により信号を増幅した後、Ａ／Ｄ変換部によりデジタルの光量信号データに変換し、シェーディング補正部、ガンマ補正部およびその他の補正部で各種の補正を行う。補正された信号はインターフェイス１５を介してパーソナルコンピュータ等に出力される。
【００２４】
キャリッジ３を移動させつつ、各読み取りラインで上記処理を繰り返すことにより、指定した範囲の画像がパーソナルコンピュータ等に出力される。
【００２５】
本実施例では、本発明の撮像素子をキャリッジ移動式のフラットベッド型画像読み取り装置に適用したが、ミラー移動式のフラットベッド型画像読み取り装置や、シートフィード型画像読み取り装置に本発明を適用することができるのはもちろんのことである。また、デジタルスチルカメラ等のように、複数の撮像素子をマトリックス状に配列した撮像装置を用いた場合でも、透明カバーの表面および裏面を集光レンズの主点を中心とした球面の一部とすることにより、ゴーストの発生を低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による撮像装置の断面を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施例の撮像装置を適用した画像読み取り装置を示す概略図である。
【図３】本発明の第１実施例による撮像装置を示すブロック図である。
【図４】従来の撮像装置を用いた画像読み取り装置に、ゴーストが発生する様子を説明する断面模式図である。
【図５】入力信号と出力値の関係を表すガンマカーブを示す特性図である。
【符号の説明】
１ 原稿台
２ 筐体
３ キャリッジ
４ 光源
５ 撮像装置
５１、５２、５３ 光電変換素子列（光センサ）
５１１、５２１、５３１ 転送ゲート
５１２、５２２、５３２ シフトレジスタ
５１３、５２３、５３３ 出力部
５５ ハウジング
５６ カバーガラス（透明カバー）
６ ミラー
７ 集光レンズ
７１ 主点
８ 原稿
９ 白基準
１０ 信号処理装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像読み取り装置などに用いられる撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、多数の撮像素子を直線的に並べてなる光センサを備えるＣＣＤ等の撮像装置を搭載したキャリッジを原稿面に対して平行に移動させることにより、原稿の画像を読み取る画像読み取り装置が知られている。
【０００３】
例えば図４に示すように、フラットベッド型の画像読み取り装置の場合、箱型の筐体の上面に原稿１１０を置くためのガラス等の透明板からなる原稿台が設けられている。筐体の内部に設けられるキャリッジは、光源と上記の撮像装置２００とが搭載され、駆動装置により原稿台に平行に移動する。光源の照射光は、原稿台上の原稿１１０表面で反射され、集光レンズ１２０により撮像装置２００に集光されるようになっている。
【０００４】
撮像装置２００は、半田付けなどの加工時の汚染や、ごみの付着、撮像装置の取り回し時の破損等からハウジング２２０に収容された光センサ２１０を保護するため、あるいはハウジング２２０に設けられた入出力端子と光センサ２１０とを電気的に接続するジャンパー（配線）を保護するため、光センサ２１０を覆うようにカバーガラス２３０を設けることが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような画像読み取り装置において、カバーガラス２３０を直接通過する第１の光路３１０を通る光と、カバーガラス２３０の内側および外側の界面で反射した第２の光路３２０を通る光とを光センサ２１０が受光すると、実際の原稿に対応する画像のほかに、その位置からわずかにずれた位置に別の画像があるかのように読み取られる、いわゆるゴーストが発生し、画像の品質が劣化することがある。特に、階調の表現を調整するために行うガンマ補正時に、図５に示すようにガンマカーブを立ち上げた場合、すなわち輝度が低い領域でガンマカーブの勾配を大きくすると、画像が暗い部分でゴーストが目立って発生するという問題があった。
【０００６】
ゴーストを低減するために、従来よりカバーガラスの表面に反射防止コーティングを施すことが行われている。また、カバーガラスをできるだけ薄くすることも考えられる。
【０００７】
しかしながら、上記のようにカバーガラスに反射防止コーティングを施した場合は、コーティングの工程により製造時の手間が増え、コストが増加するという問題があった。また、カバーガラスを薄くした場合は、カバーガラスの強度が低下し、破損しやすいという問題があった。さらに、上記のいずれの方法でも、ゴーストを完全に除去することはできなかった。
【０００８】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡単な構造でゴーストの発生を低減することができる撮像装置およびそれを用いた画像読み取り装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１〜２に記載の撮像装置によれば、複数の撮像素子を有する光センサと、読み取り対象からの光が通過する開口を有し、前記光センサを収容するハウジングと、前記開口を覆い表面が凹側に裏面が凸側に湾曲した透明カバーとを備える。この読み取り対象の一点からの光が、直接透明カバーを通過した光と透明カバーの裏面および表面で反射した光とで、撮像素子に読み取られる位置のずれが低減するので、ゴーストの発生を低減することができる。透明カバーは、全面がほぼ均一の厚さに形成されることが望ましい。
【００１０】
本発明の請求項３記載の画像読み取り装置によれば、読み取り対象からの光を集光する集光レンズと、透明カバーの表面上の任意の点は前記集光レンズの主点からほぼ等距離であり、前記透明カバーの裏面上の任意の点は前記集光レンズの主点からほぼ等距離である撮像装置とを備える。そのため、読み取り対象からの光が透明カバーの裏面および表面で反射した場合でも、反射面が光路に対して常に垂直であるため、読み取り対象の同一点からの光が異なる撮像素子に読み取られることがなく、ゴーストの発生を低減することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図２は本発明の一実施例の撮像装置を適用したキャリッジ移動型のフラットベッド型画像読み取り装置を示す概略図である。
【００１３】
箱型の筐体２の上面に、ガラス等の透明板からなる原稿台１が設けられている。筐体２の内部には、図示しない駆動装置により原稿台１に対して平行に往復移動可能なキャリッジ３が設けられ、このキャリッジ３に光源４と撮像装置５とが搭載されている。光源４の照射光は原稿台１上の原稿８の表面で反射され、複数のミラー６で反射した後、集光レンズ７により撮像装置５に集光されるようになっている。撮像装置５は、赤（Ｒ：Ｒｅｄ）、緑（Ｇ：Ｇｒｅｅｎ）および青（Ｂ：Ｂｌｕｅ）の光をそれぞれ電気信号に変換して出力する。複数のミラー６で反射させることにより、原稿８から集光レンズ７までの光路長を大きくしている。原稿台１のキャリッジ３移動方向の端部には、高反射率均一反射面を有する白基準９が設けられている。
【００１４】
キャリッジ３を副走査方向に移動させつつ撮像装置５から出力された電気信号を検出し、信号処理部１０で処理した後にインターフェイス１５から外部の画像処理装置に転送することにより原稿８の画像を読み取ることができる。
【００１５】
図３は、本実施例の撮像装置５を示す概略図である。撮像装置５は、基板上にＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれの光を電気信号に変換して読み取る撮像素子としての光電変換素子を複数配列してなる光電変換素子列５１、５２、５３等の光センサを備える。例えば、Ａ４サイズの原稿を６００ｄｐｉ（Dot Per Inch）で読取るためには、１ライン当たり５０００個以上の撮像素子が必要となる。各光電変換素子列５１、５２、５３にはそれぞれ転送ゲート５１１、５２１、５３１とシフトレジスタ５１２、５２２、５３２が設けられている。
【００１６】
図１は、本実施例の撮像装置５を模式的に示す断面図である。各光電変換素子列５１、５２、５３が配置された基板はセラミックやプラスチックなどにより形成されたハウジング５５に収容される。集光レンズ７からの光は開口５５１を通過して光電変換素子列５１、５２、５３に照射される。開口５５１は、透明カバーとしてのカバーガラス５６により覆われている。そのため、撮像装置５をキャリッジに取り付けるための半田付けなどの加工時の汚染、ごみの付着、撮像装置５の取り回し時の破損からハウジング５５に収容された光電変換素子列５１、５２、５３を保護することができる。また、光電変換素子列５１、５２、５３とハウジング５５に設けられた入出力端子とを電気的に接続するジャンパー配線を保護することができる。カバーガラス５６の表面に付着した汚れやごみは、光電変換素子列５１、５２、５３表面の汚れやごみに比べて容易に除去することができる。
【００１７】
カバーガラス５６は、全面がほぼ一定の厚さのガラス板からなり、このガラス板の表面５６１および裏面５６２が集光レンズ７の主点７１を中心とした断面円弧状に形成されている。そのため、表面５６１と裏面５６２とはほぼ平行であり、また、集光レンズ７を通過する光路はカバーガラス５６に対して常に垂直であるため、表面５６１および裏面５６２で反射した反射光の光路がカバーガラス５６を直接通過する光路から外れることがない。そのため、いわゆるゴーストの発生を低減させることができる。
【００１８】
各光電変換素子列５１、５２、５３に蓄積された電荷は、所定の間隔で発生される駆動信号に同期して、転送ゲート５１１、５２１、５３１を介してシフトレジスタ５１２、５２２、５３２に転送される。各光電変換素子列５１、５２、５３では次の読み取りラインからの光による電荷の蓄積が始まり、各シフトレジスタ５１２、５２２、５３２に転送された電荷は１素子毎に順に出力部５１３、５２３、５３３から出力される。
【００１９】
撮像装置５から出力された電荷は、信号処理装置１０で処理される。信号処理装置１０には、増幅器、Ａ／Ｄ変換部、シェーディング補正部、ガンマ補正部などが設けられている。
【００２０】
次に、上記のように構成された画像読み取り装置の動作を説明する。
【００２１】
使用者は、この画像読み取り装置のインターフェイス１５に図示しないパーソナルコンピュータを接続し、原稿台１に原稿８を置いて、パーソナルコンピュータから原稿の読み取り範囲や読み取り解像度を指定して読み取りの実行を指令する。
【００２２】
読み取りの実行が指令されると、図示しない制御装置は光源４を点灯させ、キャリッジを各光電変換素子列の各素子の配列方向に対して垂直に一定の速度で移動させる。撮像装置５の各光電変換素子列では原稿からの光を電荷に変換して蓄積する。光電変換素子列に蓄積された電荷は所定の時間毎に発生される駆動信号によりシフトレジスタに転送され、１ライン分の画像データが順次信号処理装置１０に出力される。各光電変換素子列が１ラインを読み取るのに要する時間とキャリッジ３の移動速度とにより副走査方向の読み取り解像度を決定する。
【００２３】
信号処理装置１０では、増幅器により信号を増幅した後、Ａ／Ｄ変換部によりデジタルの光量信号データに変換し、シェーディング補正部、ガンマ補正部およびその他の補正部で各種の補正を行う。補正された信号はインターフェイス１５を介してパーソナルコンピュータ等に出力される。
【００２４】
キャリッジ３を移動させつつ、各読み取りラインで上記処理を繰り返すことにより、指定した範囲の画像がパーソナルコンピュータ等に出力される。
【００２５】
本実施例では、本発明の撮像素子をキャリッジ移動式のフラットベッド型画像読み取り装置に適用したが、ミラー移動式のフラットベッド型画像読み取り装置や、シートフィード型画像読み取り装置に本発明を適用することができるのはもちろんのことである。また、デジタルスチルカメラ等のように、複数の撮像素子をマトリックス状に配列した撮像装置を用いた場合でも、透明カバーの表面および裏面を集光レンズの主点を中心とした球面の一部とすることにより、ゴーストの発生を低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による撮像装置の断面を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施例の撮像装置を適用した画像読み取り装置を示す概略図である。
【図３】本発明の第１実施例による撮像装置を示すブロック図である。
【図４】従来の撮像装置を用いた画像読み取り装置に、ゴーストが発生する様子を説明する断面模式図である。
【図５】入力信号と出力値の関係を表すガンマカーブを示す特性図である。
【符号の説明】
１ 原稿台
２ 筐体
３ キャリッジ
４ 光源
５ 撮像装置
５１、５２、５３ 光電変換素子列（光センサ）
５１１、５２１、５３１ 転送ゲート
５１２、５２２、５３２ シフトレジスタ
５１３、５２３、５３３ 出力部
５５ ハウジング
５６ カバーガラス（透明カバー）
６ ミラー
７ 集光レンズ
７１ 主点
８ 原稿
９ 白基準
１０ 信号処理装置
Claims (3)
- 複数の撮像素子を有する光センサと、
読み取り対象からの光が通過する開口を有し、前記光センサを収容するハウジングと、
前記開口を覆い、表面が凹側に裏面が凸側に湾曲した透明カバーと、
を備えることを特徴とする撮像装置。 - 前記透明カバーは、ほぼ均一の厚さに形成されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
- 読み取り対象からの光を集光する集光レンズと、
請求項１〜２のいずれか一項に記載の撮像装置とを備え、
前記透明カバーの表面上の任意の点は、前記集光レンズの主点からほぼ等距離であり、前記透明カバーの裏面上の任意の点は、前記主点からほぼ等距離であることを特徴とする画像読み取り装置。
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| JP16230498A JP3826568B2 (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | 撮像装置およびそれを用いた画像読み取り装置 |
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|---|---|---|---|
| JP16230498A JP3826568B2 (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | 撮像装置およびそれを用いた画像読み取り装置 |
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| JP16230498A Expired - Fee Related JP3826568B2 (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | 撮像装置およびそれを用いた画像読み取り装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH04118970A (ja) * | 1990-09-10 | 1992-04-20 | Toshiba Corp | 撮像素子モジュール |
| JP3042933B2 (ja) * | 1992-05-13 | 2000-05-22 | 富士写真光機株式会社 | 干渉縞ノイズ防止機構付撮像装置 |
| JPH08191418A (ja) * | 1995-01-10 | 1996-07-23 | Olympus Optical Co Ltd | 干渉縞ノイズ防止機構付撮像装置 |
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1998
- 1998-06-10 JP JP16230498A patent/JP3826568B2/ja not_active Expired - Fee Related
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