JPH10136159A - カラーイメージスキャナ用光源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３色の発光ダイオードの切り替え照明の方式
のカラーイメージスキャナーにおける読みとり画像の色
再現性を改善する。 【解決手段】 赤、緑、青の各色別の発光を行う発光ダ
イオード２を光源として、各色別の発光ダイオードを順
次点灯して原稿５を照射し、その反射光をレンズ等から
なる光学系６により受光素子７に導き結像させることに
より、原稿の画像をフルカラーで読み取るカラーイメー
ジスキャナーの光源において、前記色別の発光ダイオー
ドのうち少なくとも１色の発光ダイオードについては、
ピークの発光波長がそれぞれ異なる同系の色の発光ダイ
オードを複数種類（Ｇ１，Ｇ２）用いる。これにより、
前記受光素子の実効的な感度分布の波長巾を効果的に広
げ、従来よりも読みとり画像の色再現性に優れたカラー
イメージスキャナーを提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコンピュータ、ファ
クシミリ、複写機等の入力装置として、原稿の画像をフ
ルカラーで読み取るカラーイメージスキャナーに関し、
カラーイメージスキャナーにおける原稿照明用の光源装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】イメージスキャナーは画像の入力装置と
して、操作性、汎用性に優れ、近年、ＯＡ機器、情報機
器等の分野で広く用いられている。特にカラーイメージ
スキャナーは入力し得るデータの質と量に優れたものが
あり、その発達と普及が期待されている。従来のカラー
イメージスキャナーは、例えば特公昭５５ー１５１３７
号公報の第１図に記載されているように、光源として赤
から緑を経て青に至る可視光の殆どの波長の光を発光す
るキセノン管や冷陰極管を用いていた。そして、これら
の光源の光が原稿に記録されたカラー画像の反射光とし
て光学系により結像した光を読み取る複数の受光素子上
に赤、緑、青の各色のフィルターを配置し、各色のフィ
ルタ下の受光素子に各色ごとに図１１に示すような波長
に対する感度分布の特性を持たせることで、色を判別し
て読み込ませている。

【０００３】ここで、図１１はフォトダイオード等の受
光素子に赤、緑、青の各色のフィルターをそれぞれとり
つけた場合の光の波長に対する受光素子の感度分布（以
下単に「感度分布」という。）を示す図であり、横軸は
波長、縦軸は相対感度を示す。ここで曲線Ｒｆ、Ｇｆ、
Ｂｆはそれぞれ赤、緑、青の各色のフィルターをそれぞ
れとりつけた受光素子の感度分布を示す。このような読
み取り装置によれば、人間の目の比視感度分布に近い緑
色のフィルター下の受光量から明るさを読み取り、赤色
のフィルター下の受光量に対する緑色のフィルター下の
受光量の比、および青色のフィルター下の受光量に対す
る緑色のフィルター下の受光量の比から色度（色合い）
を読みとることができる。

【０００４】この場合、前記各色ごとに受光素子が必要
となり、白黒読み取りスキャナーの３倍以上の数の受光
素子を集積したものを用い、且つ色フィルターを使用す
るため高価なものとなる。又、前記キセノン管や冷陰極
管の寿命が比較的短いことや、点灯のための特別の回路
を必要とするという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで前記公報の同号
１図の光源２の代わりの光源として、赤、緑、青の３色
の発光ダイオードを用い、それを順次、各色毎に点灯さ
せることにより、受光素子は白黒スキャナー用のものを
ほとんどそのまま用いることが出来、コスト低減のでき
るカラーイメージスキャナーが提案されている。この場
合、受光素子の実効的な感度分布は、受光素子そのもの
が持つ感度分布と光源の発光強度のスペクトル分布の合
成分布となり、図１２に示すような離散的な特性のもの
となる。図１２においてＲｄ、Ｇｄ、Ｂｄはそれぞれ赤
色、緑色および青色の発光ダイオードを別々に点灯させ
たときの受光素子の感度分布を示す曲線である。 実効
的な感度分布が、全体としてこのように離散的になるの
は、光源における各色の発光ダイオードの発光強度のス
ペクトル分布の巾が、フィルタにおける透過率のスペク
トル分布の分布巾に比べて狭いことによる。

【０００６】このような時分割照明方式のカラーイメー
ジスキャナーは受光素子における感度分布が上記のよう
に離散的な特性を持つため、原稿に記録した画像の色を
十分に読み出すことができない。即ち、すでに述べたフ
ィルター方式の場合には全体的な感度分布は、図１１の
点線Ｆｆで示すように比較的広い巾で高いレベルを保っ
ているのに反し、図１２に示す３色の発光ダイオードの
切り替え照明の方式を用いる場合は、全体的な感度分布
は図１２に示すようにレベルが落ち込んだ谷間の部分ｎ
や欠落部分ｍを有し、この部分に相当する波長の画像の
色を読みだしたり、判別できなかったりするため、読み
とり画像の色再現性が悪くなるという欠点をもってい
る。

【０００７】本発明は、フィルタを使用せずに、光源と
して赤、緑、青の３色の発光ダイオードを用い、それを
順次、各色毎に点灯させることにより、受光素子に時分
割的に画像の色別の明るさのデータを読み取らせるカラ
ーイメージスキャナーにおいて、上記の問題を解決すべ
き課題として認識することから出発するものである。そ
して本発明はこの課題を解決し、読みとり画像の色再現
性に優れ、且つ長寿命で製造コストの低いカラーイメー
ジスキャナーを提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの第１の手段として本発明は、赤、緑、青の各色別の
発光を行う発光ダイオードを光源として、各色別の発光
ダイオードを順次点灯して原稿を照射し、その反射光を
レンズ等からなる光学系により受光素子に導き結像させ
ることにより、原稿の画像をフルカラーで読み取るカラ
ーイメージスキャナーの光源装置において、前記色別の
発光ダイオードのうち少なくとも１色の発光ダイオード
については、ピークの発光波長がそれぞれ異なる同系の
色の発光ダイオードを複数種類用いることを特徴とす
る。

【０００９】上記の課題を解決するための第２の手段と
して本発明は、前記第１の手段のカラーイメージスキャ
ナーの光源装置において、前記色別の発光ダイオードの
うち少なくとも１色の発光ダイオードについては、ピー
クの発光波長がそれぞれ異なる同系の色の複数種類の発
光ダイオードを同時に点滅することを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明のカラ
ーイメージスキャナーの光源装置の実施の形態を実施例
について説明する。図１は本発明の一実施である光源装
置を用いたカラーイメージスキャナーの構成を示す原理
図であり、図２はその光源装置の構成を示す斜視図であ
る。図１において、Ｒ、Ｇ１，Ｇ２、Ｂは図２に示す光
源１においてカラーイメージスキャナーの操作方向に直
角な方向に配列された、後述するような４種類の波長の
色の発光ダイオードであり、３は光源装置４における光
源駆動回路、５は発光ダイオードアレイ２に近接、対向
して配置される原稿面、６は集光レンズからなる光学
系、７はフォトダイオード等よりなる受光素子である。
これ等の要素は光源１が原稿面５を照射し、原稿面５か
らの反射光が光学系６を通過して受光素子７に結像する
ように配置されている。

【００１１】図２に示すように、光源装置４は光源１と
光源駆動回路３から構成されている。光源１は光源基板
１ａ上にピーク波長を赤色の領域に有する発光ダイオー
ドＲ、互いに異なるピーク波長を緑色の領域に有する発
光ダイオードＧ１、Ｇ２、およびピーク波長を青色の領
域に有する発光ダイオードＢが配列されて実装されてい
る。図３は前記発光ダイオードＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂの発
光強度のスペクトル分布（以下「強度分布」という。）
を示す図である。同図において、横軸はスペクトルの波
長を、縦軸は相対放射強度を示す。又、実線で示す曲線
Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂはそれぞれ発光ダイオードＲ〜Ｂの
強度分布を示し、点線で示す曲線Ｇは前記強度分布、Ｇ
１とＧ２を合成した強度分布を示す。

【００１２】図４は光源駆動回路３の回路構成を示す図
である。光源駆動回路３は、調整抵抗ｒと複数の発光ダ
イオードＲが直列に接続されてなる第１の分岐１０ａ、
調整抵抗ｒと複数の発光ダイオードＧ１が直列に接続さ
れれなる分岐と調整抵抗ｒと複数の発光ダイオードＧ２
が直列に接続されてなる分岐とが互いに並列に接続され
てなる第２の分岐１０ｂ、および調整抵抗ｒと複数の発
光ダイオードＢが直列に接続されてなる第３の分岐１０
ｃを有している。各分岐１０ａ、１０ｂ、１０ｃの一端
は電源１１の一方の電位側に接続され、他端は切り替え
スイッチ手段１２を介してそれぞれ時分割的に電源１１
の他方の電位側に接続される。

【００１３】次に本実施例の動作につき説明する。図４
に示す光源駆動回路において、切り替えスイッチ手段１
２を順次切り替えることにより、発光ダイオードを時分
割的に切り替えて点灯する。図５は前記の回路におい
て、各発光ダイオードの点滅の動作を示すタイムチャー
トである。図５において横軸は時間を縦軸は各発光ダイ
オードの点滅を示す。ｆ１、ｆ２はフレーム期間であ
り、ｓｆ１、ｓｆ２、ｓｆ３はそれぞれ第１、第２、第
３のサブフレームの期間である。図４においてＩＲ、Ｉ
Ｇ１、ＩＧ２、ＩＢはそれぞれ発光ダイオーＲ、Ｇ１、
Ｇ２、Ｂに流れる電流の大きさを示す。図４および図５
に示すように第１のサブフレーム（ｓｆ１の期間）にお
いてはＲのみに電流が流れてこれらが発光し、第２のサ
ブフレームｓｆ２においてはＧ１とＧ２のみに電流が流
れてこれらが発光し、第３のサブフレームｓｆ３におい
てはＢのみに電流が流れてこれらが発光する。

【００１４】このようにして発光した光により原稿面５
を照射する。原稿面からの反射光は光学系６を通過して
受光素子７に入射し、その光量に応じた検出信号ｅを発
生する。そして、第１のサブフレームｓｆ１において受
光素子７に発生した検出信号の大きさをｅ１、第２のサ
ブフレームｓｆ２において受光素子７に発生した検出信
号の大きさｅ２を、第３のサブフレームｓｆ３において
受光素子７に発生した検出信号の大きさｅ３とすると
き、ｅ２を原稿面の色の明るさと、ｅ１／ｅ２により原
稿面の色の（赤色成分）／（緑色成分）の比率と、ｅ３
／ｅ２により原稿面の色の（青色成分）／（緑色成分）
の比率と認識し、画像再生のためのデータを取り込む。

【００１５】カラー画像再生の際には、もとの原稿面の
色のスペクトル分布が連続的なものであっても、巾の狭
いもの又は離散的なものであっても、その色は離散的な
赤、緑、青の３原色の明るさの比率を適切に選んで、合
成することにより、再現性よく再生することができる。
この再現性を上げる上では、原稿の色のどのようなスペ
クトル分布に対しても、前記ｅ１／ｅ２が原稿面の色の
（赤色成分）／（緑色成分）の比率と、ｅ３／ｅ２が原
稿面の色の（青色成分）／（緑色成分）の比率とできる
だけ一致していることが望ましい。

【００１６】このためには、各サブフレームにおける受
光素子の実効的な感度分布が図１１に示すフィルター方
式の場合のフィルターの色別の感度分布Ｒｆ、Ｂｆ、Ｇ
ｆのように隣同士が互いに深く重なりあっていること、
つまり、両方でカバーしている共通波長範囲がなるべく
広いことが望ましい。これは、この共通範囲の波長の原
稿の色のスペクトルは２つサブフレームの両方で検出さ
れ、前記のｅ１／ｅ２またはｅ３／ｅ２のデータとして
取り込むことができるからである。

【００１７】図６は受光素子７の固有の感度分布および
各サブフレームにおける実効的な感度分布はを示す図で
ある。横軸はスペクトルの波長を、縦軸は相対感度を示
す。図において点線Ｆは受光素子７の固有の感度分布を
示し、実線Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３はサブフレームｓｆ１、ｓ
ｆ２、ｓｆ３における実効な感度分布を示す。ここで実
効的な感度分布Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は図３に示した発光ダ
イオードの強度分布においてＲ、Ｇ、Ｂで示される強度
分布と前上記の固有の感度分布Ｆを合成したものとなっ
ている。図６から明かなように本実施例においては、各
サブフレームにおける受光素子の実効的な感度分布がＦ
１、Ｆ２、Ｆ３が隣同士でかなり重なりあっているの
で、図１２に示した従来の時分割照明方式のものにおけ
る感度分布と比較すると、可視光の波長の範囲におい
て、すべてのフレームにおける感度分布をもってしても
カバーしきれない欠落部分又は谷間の部分がなくなり、
色の読み込みが不可能な状態をなくすことができるとと
もに、前記の理由により、従来よりは色の再現性も改善
することができる。

【００１８】この原因は、本実施例においては、第２の
サブフレームｓｆ２において、緑色の範囲でピーク波長
の異なる２種類の発光ダイオードＧ１、Ｇ２を光源とし
て点灯させることにより、発光ダイオードＧ１、Ｇ２の
それぞれの発光波長の分布特性が合成されたものＧが感
度特性に反映し、従来の緑色を点灯するサブフレームに
おける感度特性に比較して、分布巾が大幅に広がってい
るためである。。

【００１９】次に本発明の他の一つの実施例であるカラ
ーイメージスキャナーの光源装置につき、図面を用いて
説明する。図７は本実施例の光源装置４の構成を示す斜
視図であり、図８は光源駆動回路３の回路構成を示す図
である。光源装置４は光源１と光源駆動回路３から構成
されている。光源１は光源基板１ａ上に互い異なるピー
ク波長を赤色の領域に有する発光ダイオードＲ１、Ｒ
２、互いに異なるピーク波長を緑色の領域に有する発光
ダイオードＧ１、Ｇ２、および互いに異なるピーク波長
を青色の領域に有する発光ダイオードＢ１、Ｂ２が配列
されて実装されている。

【００２０】光源駆動回路３は図８に示すように、調整
抵抗ｒと複数の発光ダイオードＲ１が直列に接続されて
なる分岐と調整抵抗ｒと複数の発光ダイオードＲ２が直
列に接続されてなる分岐とが互いに並列に接続されてな
る第１の分岐１０ａ、調整抵抗ｒと複数の発光ダイオー
ドＧ１が直列に接続されれなる分岐と調整抵抗ｒと複数
の発光ダイオードＧ２が直列に接続されてなる分岐とが
互いに並列に接続されてなる第２の分岐１０ｂ、および
調整抵抗ｒと複数の発光ダイオードＢ１が直列に接続さ
れれなる分岐と調整抵抗ｒと複数の発光ダイオードＢ２
が直列に接続されてなる分岐とが互いに並列に接続され
てなる第３の分岐１０ｃを有している。各分岐１０ａ、
１０ｂ、１０ｃの一端は電源１１の一方の電位側に接続
され、他端は切り替えスイッチ手段１２を介してそれぞ
れ時分割的に電源１１の他方の電位側に接続される。

【００２１】本実施例の光源装置を用いたカラーイメー
ジスキャナーの光源装置を除いた要素および全体の構成
は図１に示したカラーイメージスキャナーと同じであ
る。

【００２２】図９は前記発光ダイオードＲ１〜Ｂ２の発
光強度のスペクトル分布（以下「強度分布」という。）
を示す図である。同図において、横軸はスペクトルの波
長を、縦軸は相対放射強度を示す。又、実線で示す曲線
Ｒ１〜Ｂ１はそれぞれ発光ダイオードＲ１〜Ｂ２の強度
分布を示し、点線で示す曲線Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれ前記
強度分布Ｒ１とＲ２、Ｇ１とＧ２、並びにＢ１とＢ２を
それぞれ合成した強度分布を示す。

【００２３】次に本実施の動作につき説明する。図８に
示す光源駆動回路において、切り替えスイッチ手段１２
を順次切り替えることにより、発光ダイオードを時分割
的に切り替えて点灯する。図８からわかるように、図５
に示したフレームと同じ第１のサブフレームｓｆ１にお
いてはＲ１とＲ２のみに電流が流れてこれらが発光し、
第２のサブフレームｓｆ２においてはＧ１とＧ２のみに
電流が流れてこれらが発光し、第３のサブフレームｓｆ
３においてはＢ１とＢ２のみに電流が流れてこれらが発
光する。

【００２４】このようにして発光した光により原稿面を
照射する。原稿面からの反射光は光学系６を通過して受
光素子７に入射し、その光量に応じた検出信号ｅを発生
する。そして、第１のサブフレームｓｆ１において受光
素子７に発生した検出信号の大きさをｅ１、第２のサブ
フレームｓｆ２において受光素子７に発生した検出信号
の大きさｅ２を、第３のサブフレームｓｆ３において受
光素子７に発生した検出信号の大きさｅ３とするとき、
ｅ２を原稿面の色の明るさと、ｅ１／ｅ２により原稿面
の色の（赤色成分）／（緑色成分）の比率と、ｅ３／ｅ
２によ原稿面の色の（青色成分）／（緑色成分）の比率
と認識し、画像再生のためのデータを取り込む。このと
き色の再現性に優れたデータを取り込むには、すでに説
明したように各サブフレームにおける受光素子の実効的
な感度分布が問題となる。

【００２５】図１０は本実施例における各サブフレーム
における受光素子の実効的な感度分布を示す図であり、
Ｆ２１、Ｆ２２、Ｆ２３で示す曲線はそれぞれ第１、第
２、第３のサブフレームｓｆ１、ｓｆ２、ｓｆ３におけ
る受光素子７の実効的な感度分布を示す。ここで各サブ
フレームにおける受光素子の実効的な感度分布は図６に
示す受光素子の固有の感度分布Ｆと、そのサブフレーム
において発光する発光ダイオードの強度分布を合成した
ものである。すなわち、図６に示す受光素子の固有の感
度分布Ｆと図９に示した発光ダイオードＲ１，Ｒ２の合
成された強度分布Ｒを合成して感度分布Ｆ２１となり、
第２のサブフレームにおいては受光素子の固有の感度分
布Ｆと図９に示した発光ダイオードＧ１、Ｇ２の合成さ
れた強度分布Ｇを合成した感度分布Ｆ２２となり、第３
のサブフレームにおいては受光素子の固有の感度分布Ｆ
と図９に示した発光ダイオードＢ１、Ｂ２の合成された
強度分布Ｂを合成した感度分布Ｆ２３となる。

【００２６】図１０に示すように各サブフレームにおけ
る受光素子の実効的な感度分布Ｆ２１とＦ２２およびＦ
２２とＦ２３は互いに十分深く重なりあっており、しか
も、前記の各感度分布Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３のそれぞれのピ
ーク波長λｐ１とλｐ２、λｐ１とλｐ３の波長間隔は
十分に離れている。従って、すでに説明した理由によ
り、本実施例の光源を用いたスキャナーは図１に示した
実施例の場合よりも更に広い波長範囲において原稿の色
を忠実に再現することができる。ここで、このような理
想的な感度分布特性Ｆ２１、Ｆ２２、Ｆ２３が得られる
ようになったのは、各サブフレームにおいてピークの発
光波長がそれぞれ異なる同系の色の発光ダイオードを複
数種類同時に点灯するようにしたためであることは、こ
れまでの説明から明かである。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フィルタを使用せずに、光源として赤、緑、青の３色の
発光ダイオードを用い、それを順次、各色毎に点灯させ
ることにより、受光素子に時分割的に画像の色別の明る
さのデータ読み取らせるカラーイメージスキャナーにお
いて、前記各色ごとの点灯においてピークの発光波長が
それぞれ異なる同系の色の発光ダイオードを複数種類同
時に点灯することにより、前記受光素子の実効的な感度
分布の波長巾を広げ、従来よりも読みとり画像の色再現
性に優れ、且つ長寿命で製造コストの低いカラーイメー
ジスキャナーを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である光源装置を用いたカラ
ーイメージスキャナーの構成を示す原理図である。

【図２】本発明の一実施例である光源装置を示す斜視図
である。

【図３】本発明の一実施例である光源装置の発光ダイオ
ードの発光強度のスペクトル分布を示す図である。

【図４】本発明の一実施例である光源装置における光源
駆動回路の回路図である。

【図５】本発明の一実施例である光源装置における発光
ダイオードの点滅動作を示すタイムチャートである。

【図６】本発明の一実施例である光源装置を用いたカラ
ーイメージスキャナーの感度特性を示す図である。

【図７】本発明の他の実施例である光源装置を示す斜視
図である。

【図８】本発明の他の実施例である光源装置における光
源駆動回路の回路図である。

【図９】本発明の他の実施例である光源装置の発光ダイ
オードの発光強度のスペクトル分布を示す図である。

【図１０】本発明の他の実施例である光源装置を用いた
カラーイメージスキャナーの感度特性を示す図である。

【図１１】従来のフィルター方式のカラーイメージスキ
ャナーの感度特性を示す図である。

【図１２】従来の時分割照明方式のカラーイメージスキ
ャナーの感度特性を示す図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 発光ダイオードアレイ ３ 光源駆動回路 ４ 光源装置 ５ 原稿面 ６ 光学系 ７ 受光素子 １０ 分岐 １１ 電源 １２ スイッチ手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤、緑、青の各色別の発光を行う発光ダ
   イオードを光源として、各色別の発光ダイオードを順次
   点灯して原稿を照射し、その反射光をレンズ等からなる
   光学系により受光素子に導き結像させることにより、原
   稿の画像をフルカラーで読み取るカラーイメージスキャ
   ナーの光源において、前記色別の発光ダイオードのうち
   少なくとも１色の発光ダイオードについては、ピークの
   発光波長がそれぞれ異なる同系の色の発光ダイオードを
   複数種類用いることを特徴とするカラーイメージスキャ
   ナー用光源装置。
2. 【請求項２】 前記色別の発光ダイオードのうち少なく
   とも１色の発光ダイオードについては、ピークの発光波
   長がそれぞれ異なる同系の色の複数種類の発光ダイオー
   ドを同時に点滅することを特徴とする請求項１に記載の
   カラーイメージスキャナー用光源装置。