(57)【要約】【課題】  多層膜干渉フィルタの分光反射率特性がフィルタへの入射角度により異なる特性を識別し補正することが可能な画像読み取り装置を提供する。【解決手段】  原稿を照明する光源１０７と、光源１０７で照明された原稿１０２の反射光を縮小結合させる結像レンズ１０５と、結像された原稿像を光電変換するラインセンサ１０６とを有する画像読み取り光学系の光路内に赤外光カットフィルタとしての多層膜干渉フィルタ１０８を有する画像読み取り装置において、特定部材を読み取らせることで多層膜干渉フィルタ１０８の主走査位置による分光特性を識別して補正する分光特性補正手段１１０７を備えた。【選択図】        図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源で照明された原稿の反射光を縮小結合させる結像レンズと、結像された原稿像を光電変換するラインセンサとが配置された光路内に赤外光カットフィルタとしての多層膜干渉フィルタが設けられている画像読み取り装置において、特定部材を読み取らせることで多層膜干渉フィルタの主走査位置における分光特性を識別して補正する分光特性補正手段を備えたことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項２】
前記分光特性補正手段における分光特性補正処理を選択可能としたことを特徴とする請求項１記載の画像読み取り装置。
【請求項３】
画像レベルを判定する画像レベル判定手段をさらに備え、該レベル判定手段の判定結果に基づいて、前記分光特性補正手段の分光特性補正処理のオン／オフを行うことを特徴とする請求項１記載の画像読み取り装置。
【請求項４】
前記多層膜干渉フィルタは、ガラスに多層膜干渉コーテイングを蒸着することにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の画像読み取り装置。
【請求項５】
前記多層膜干渉フィルタは、結像レンズに多層膜干渉コーテイングを蒸着することにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の画像読み取り装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像読み取り装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光路内に赤外カット部品を有する画像読み取り装置及びその画像読み取り装置を備えたデジタル複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー原稿を読み取る画像読み取り装置では、カラー原稿を読み取る光学走査系の光源にハロゲンランプ、蛍光灯、キセノンランプが用いられている。一方、画像読み取り装置に用いられるラインセンサとしては、一般的にＣＣＤが用いられている。
ＣＣＤの分光特性は、赤外領域まで高い感度を有しており、前記光源も赤外領域まで感度を有していることから、読み取り原稿が赤外領域まで分光反射率を有している場合、ＣＣＤ出力として原稿の赤外領域までの分光反射率を含んだ出力が得られる。
それに対して、人間の目の分光感度は赤外領域まで感度を有していないため（視感度特性）、原稿の赤外領域までの分光反射率を含んだ出力と実際の原稿の色が異なって見えるという色再現性の劣化が発生する。
色再現性を向上させるために、従来から画像読み取り光学系光路内に赤外光カット部品を配置することが行われている。赤外光カット部品としては、赤外光吸収フィルタ、多層膜干渉フィルタが用いられることが多い。赤外光吸収フィルタは光吸収特性を有する着色光学材料で形成されるため、光源の光量を高くする必要があり、発熱、光源寿命の低下等の不利な点が存在する。また、個別の部品として画像読み取り光学系光路内に配置する必要があり、装置のコストが上がる。多層膜干渉フィルタは光の干渉を利用して分光特性を制御するものであり、膜の層数、膜厚、材質を制御することで、狙いのカット波長以外の波長域における透過率の低下が比較的抑えられる特徴がある。また、結像レンズに多層膜干渉フィルタを蒸着によりコーテイングすることで、部品を配置するためのスペースが不要となり装置の小型化、コストダウンが可能となる。ただ、一般に多層膜干渉フィルタは光束（光線）の入射確度に応じて、分光透過率が変化するという問題がある。
例えば、図３に示すように入射角０°で多層膜干渉フィルタを透過する光束の分光透過率と入射角２０°で多層膜干渉フィルタを透過する光束の分光透過率とでは図４のように異なる。つまり、入射角が大きくなるに従い、分光透過率が短波長側へシフトする。
そこで、例えば、特許文献１には、赤外光カット部品として結像レンズの材質に光吸収特性を有する着色光学材料を用い、かつ該着色光学材料を用いたレンズの少なくとも一方の面に波長選択性を有する多層膜干渉フィルタを施し、赤外光吸収フィルタと多層膜干渉フィルタの特性を合わせることで入射角度による分光透過率の変化を相殺することが可能となる装置の提案がなされている。
また、例えば、特許文献２には、光源としてキセノンランプを使用し、光源の分光特性の赤色ピークを避けて、赤色ピーク以上の波長で発光量が減少する６３０〜６８０ｎｍの間で入射角による多層膜干渉フィルタの分光透過率が変化するようにすることで、画像特性への影響を少なくすることが可能となる装置の提案がなされている。
【特許文献１】特開平６−２７３６９４号公報
【特許文献２】特開２０００−３０７８０６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１では、光吸収特性を有する着色光学材料でレンズを形成するため光源の光量を上げる必要がある。光量を上げることにより、エネルギー効率、光源温度、光源寿命に影響する。また、レンズを形成する材料がコストアップにつながり、さらに多層膜干渉フィルタの画角特性を相殺するためには、着色光学材料を用いたレンズの形状がほぼ決まってしまうので、レンズ設計における自由度が制限されるという問題がある。さらに、レンズの着色時に屈折率、分散の定数も変化するため、管理が非常に困難であるという問題がある。
また、上記特許文献２では、画像特性への影響を完全に無くすことはできず、キセノンランプの赤ピーク近辺の波長から分光反射率特性を有する原稿に関しては影響が無視できないレベルとなる。また、キセノンランプの分光特性のバラツキ、多層膜干渉フィルタ特性の入射角による分光透過率の部品内でのバラツキ、ロット間でのバラツキを考えた場合、キセノンランプの赤色ピーク波長から前記バラツキ分を考慮して分光透過率が低下する波長を決定する必要がある。上記により本来の目的である赤外光カット特性が十分に得られなくなる。
本発明は、多層膜干渉フィルタの分光反射率特性がフィルタへの入射角度により異なる特性を識別し補正することが可能な画像読み取り装置及び画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、光源と、該光源で照明された原稿の反射光を縮小結合させる結像レンズと、結像された原稿像を光電変換するラインセンサとが配置された光路内に赤外光カットフィルタとしての多層膜干渉フィルタが設けられている画像読み取り装置において、特定部材を読み取らせることで多層膜干渉フィルタの主走査位置における分光特性を識別して補正する分光特性補正手段を備えたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記分光特性補正手段における分光特性補正処理を選択可能としたことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、画像レベルを判定する画像レベル判定手段をさらに備え、該レベル判定手段の判定結果に基づいて、前記分光特性補正手段の分光特性補正処理のオン／オフを行うことを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記多層膜干渉フィルタは、ガラスに多層膜干渉コーテイングを蒸着することにより形成されていることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、前記多層膜干渉フィルタは、結像レンズに多層膜干渉コーテイングを蒸着することにより形成されていることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像読み取り装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、原稿を照明する光源と、光源で照明された原稿の反射光を縮小結合させる結像レンズと、結像された原稿像を光電変換するラインセンサとを有する画像読み取り光学系の光路内に赤外光カットフィルタとしての多層膜干渉フィルタを有する画像読み取り装置において、特定部材を読み取らせることで多層膜干渉フィルタの主走査位置における分光特性を識別して補正する分光特性補正手段を備えたことで、所期の目的を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る画像読み取り装置の構成図である。以下、その構成を動作と併せて説明する。
コンタクトガラス１０１の下部に配置された光源１０７を有する照明光学系は原稿１０２、基準白板１０９、基準色板１１０に光を照明する。そこで反射された照明光は、第１の走行体１０３の第１ミラー１０３ａにより反射偏向された後、第２の走行体１０４の第１ミラー１０４ａ、及び、第２ミラー１０４ｂで順次反射偏向され、結像レンズ１０５に導かれ、該結像レンズ１０５によってラインセンサ（ＣＣＤ）１０６の入射面上に縮小結合される。
読み取り動作時は、第１の走行体１０３が速度Ｖで位置１０３’まで移動し、同時にそれと連動して第２の走行体１０４が第１の走行体１０３の半分の速度、すなわちＶ／２で位置１０４’まで移動して基準白板１０９、基準色板１１０、原稿１０２の順序にて長手方向全体を読み取る。
本発明の赤外光カットフィルタは、多層膜干渉コーテイングを蒸着することにより形成された多層膜干渉フィルタであり、原稿面からラインセンサ１０６の受光面までの間であれば任意の位置に配置可能である。
例えば、図１に示すように、多層膜干渉フィルタ１０８ａを結像レンズ１０５の物体側に配置するか、または多層膜干渉フィルタ１０８ｂを結像レンズ１０５の像側に配置することになる。
図２に示す結像レンズの一つの面に多層膜干渉フィルタ１０８が形成される。
一般的に多層膜干渉フィルタ１０８は、厚膜のコントロール、付着強度等の製造上の条件から平坦面に形成される。
【０００７】
図３は入射角０°と２０°の光束を示した図、図４は多層膜干渉フィルタの分光透過率特性を示した図である。
例えば、図３に示すように入射角０°で多層膜干渉フィルタを透過する光束の分光透過率と入射角２０°で多層膜干渉フィルタを透過する光束の分光透過率とでは図４に示すように、多層膜干渉フィルタ１０８への入射角度により分光透過率が変化する。入射角度が大きくなるに従い、分光透過率が短波長側へシフトする。上記特性は部品バラツキの影響を受ける。
図５はＣＣＤの分光感度特性を示した図である。赤色分光は赤外領域まで感度を有している。可視光領域として一般に３８０〜７８０ｎｍが定義されている。光に対する人間の目の感度を視感度と定義し、この視感度は波長により異なり、波長５５５ｎｍで最も強くなる。
一般に標準の視感度としては約４００〜７００ｎｍで定義されている。上記より、短波長、長波長側へいくほど人間の目の視感度は低下していくことから、短波長、長波長側で必要以上に感度を有することは色再現性の劣化を伴うことになる。
図６は光源の分光特性を示した図である。７００ｎｍ以上の波長領域にも分光特性を有している。
図７は原稿の分光反射率を示した図である。図７では例として、本画像読み取り装置の基準白を定義する白板、比較的フラットな分光特性を有している灰色、赤外領域（長波長領域）から分光反射率を有する黒色の分光反射率を示している。また、基準色板１１０の分光反射率は、例えば図７に示した赤外領域（長波長領域）から分光反射率を有する黒色の様なものを用いる。
画像読み取り装置からの出力画像データは白板データ、原稿データから下記シェーディング処理を行い、ラインセンサ１０６の各画素の感度むらや、レンズにおける透過光量のばらつき、照明・光学系のむら及び劣化などの補正を行う。
出力画像データ＝原稿データ／白板データ×２５５      （８ｂｉｔの場合）
（厳密には黒レベル補正等の処理が入るがここでは記載していない。）
白板データ、原稿データは前記原稿反射率、光源分光、多層膜干渉フィルタ透過率、ＣＣＤ分光感度特性における全ての特性各色の積分値となる。上記から、赤色、緑色、青色に対応した値がＲＧＢ出力データとして出力される。
【０００８】
図８に白板の赤色成分の相対分光出力を示す。図８中には、図４で示した多層膜干渉フィルタ１０８への入射角度０°、２０°の場合での出力の違いを示している。
図９に図７に示した灰色原稿の赤色成分の相対分光出力を示す。図９中には、図４で示した多層膜干渉フィルタ１０８への入射角度０°、２０°の場合での出力の違いを示している。
図１０に図７に示した黒色原稿の赤色成分の相対分光出力を示す。図１０中には、図４で示した多層膜干渉フィルタ１０８への入射角度０°、２０°の場合での出力の違いを示している。
下記に白板、灰色、黒色の赤色成分の積分結果を示す。ここで多層膜干渉フィルタ１０８への入射角度２０°の場合の比率を、入射角度０°を１００％とした場合で示す。
白板＝９４．００％
灰色＝９４．０５％
黒色＝８９．７７％
上記より原稿の分光特性がフラットなものに関しては、シェーディング処理をすることで、多層膜干渉フィルタ１０８への入射角度による分光透過率の違いをキャンセルすることが可能である。
しかし、前記黒色原稿のように赤外領域にかけて原稿の分光反射率が上がるような原稿では、シェーディング処理をすることで多層膜干渉フィルタ１０８への入射角度による分光透過率の違いをキャンセルすることができない。
上記により画像読み取り装置出力として主走査の場所によって赤色の出力画像レベルが変動することを現している。
【０００９】
図１１は本発明の画像読み取り装置における分光透過率補正処理部の第１の例を示す構成図である。１次元ライン状のＣＣＤ１０６により読み取られた読み取りデータは波形整形、サンプルホールド、増幅等の信号処理回路１１０２による信号処理を経て、Ａ／Ｄ変換器１１０３によりデジタルデータに変換されてシェーディング補正回路１１０４に入力される。
パス切替え回路１１０８には、シェーディング補正回路１１０４からの出力画像データと、基準色板読み取り期間を示す基準色板選択信号が入力される。基準色板読み取り期間を示す場合は、出力画像データがエリア平均回路１１０５に出力される。エリア平均回路１１０５では画像の主走査を任意の個数に分割したエリアを選択可能となっている。
例えば、主走査７５００画素のＣＣＤ１０６の場合、主走査の分割数を７５と指定し、副走査画素数を１００と指定した場合には主走査方向に７５分割した１００×１００画素の平均値が算出される。
平均値＝ａ１，ａ２・・・ａ７５
次に係数算出回路１１０６では、エリア平均回路１１０５で算出された値を使用して補正係数の算出を行う。
図示しないＣＰＵにより前記例の場合には７５の内で基準エリアが選択されるものとする。選択された基準エリアの平均値に対して各エリアの係数を算出する。例えば、前記平均値のａ３２を基準エリアに指定した場合、各エリアの係数は下記で算出する。
係数ｎ＝ａ３２／ａｎ（ｎ＝１，２・・・７５）
上記係数は後段の分光特性補正回路１１０７内部のメモリに記憶される。
一方、パス切替え回路１１０８に基準色板選択信号が基準色板読み取り期間以外を示す場合は、分光透過率補正回路１１０７に画像データが出力される。ここでは主走査位置により決定された補正係数を画像データに乗算することで多層膜干渉フィルタ１０８への入射角度の違いによる画像データのバラツキが補正される。補正後の赤色画像は図示しない後段の画像処理ブロックへ出力される。また、青色、緑色画像としてシェーディング回路１１０４の出力が図示しない後段の画像処理ブロックへ出力される。
【００１０】
上記構成において、以下の様なステップで画像データのバラツキが補正されることになる。
まず、図１に示す第１の走行体１０３、第２の走行体１０４が動いて読み取り動作を開始した後、基準白板１０９読み取り時には公知の技術によってシェーディング補正データが生成される。次に、読み取り動作が続いて基準色板１１０の読み取り時には、分光特性のための係数が図１１に示す分光特性補正回路１１０７の内部メモリに記憶される。更に読み取り動作が続いて原稿を読み取る時には、分光特性補正回路１１０７に記憶された補正係数を画像データと演算することで多層膜干渉フィルタ１０８への入射角度の違いによる画像データのバラツキが補正されることになる。
エリア平均回路１１０５の分割数を細かくすることで補正精度の向上を図れる。最も細かい分割数として主走査画素単位の処理が考えられる。ノイズの影響を少なくするためにはエリア平均回路１１０５での副走査ライン数を増やす。また、基準黒原稿読み取りモード時に使用する原稿はそれぞれの画像読み取り装置の狙いの画像特性により任意の画像を使用することが可能である。
また、上記の係数算出演算、分光透過率補正演算方式は一例であり、本画像読み取り装置の構成とすることで上記以外の演算方式を採用することも可能である。また、上記実施形態では赤色成分のみの補正に関して記述したが、多層膜干渉フィルタ１０８の入射角度により青色成分、緑色成分の分光特性が変化する場合には、青色成分、緑色成分に関する補正も容易に可能である。
【００１１】
図１２は本発明の画像読み取り装置における分光透過率補正処理部の第２の例を示す構成図である。図１１に示す構成に補正ＯＮ／ＯＦＦ回路１１０９、操作部１１１０を付加する。
操作部１１１０からの制御により、補正ＯＮ／ＯＦＦ回路１１０９は、補正ＯＮ時は分光特性補正回路１１０７からの入力データを出力する。補正ＯＦＦ時はパス切替え回路１１０８を介してシェーディング回路１１０４の出力データを出力する。上記により補正のＯＮ／ＯＦＦ制御が可能となる。
図１３は本発明の画像読み取り装置における分光透過率補正処理部の第３の例を示す構成図である。図１２に示す構成に画像レベル判定回路１１１１を付加する。
画像レベル判定回路１１１１は予め決められた画像データレベルに対して入力画像データレベルがスレッシュレベル以上であれば、例えば判定制御信号として“Ｌ”を出力し、画像データレベルがスレッシュレベル以下であれば、判定制御信号として“Ｈ”を出力する。分光透過率補正回路１１０７は前記判定制御信号論理により内部で画素単位に補正のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。上記により、画像データのスレッシュレベルによる補正のＯＮ／ＯＦＦ制御が可能となる。
本発明では、多層膜干渉フィルタ１０８の分光反射率特性がフィルタへの入射角度により異なることによる色再現性の劣化を防止できる。また、補正処理を行うための部材を機器内に設けているので、赤外光カットフィルタ等分光に絡む部材が交換された場合でも再調整を行う必要が無く、メンテナンス性に優れる。
また、原稿種類によって最適な処理が選択可能となり、また市場等での問題発生時には事前設定による補正の実行選択を可能とすることで一層の色再現性の向上を図ることもできる。
また、光吸収特性を有する着色光学材料ガラスにより赤外光カットフィルタを形成する場合と比較して光源の光量を上げる必要がなくなり、設置スペースが必要なくなることから装置の小型化、コストダウンが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る画像読み取り装置の構成図。
【図２】結像レンズの一つの面に多層膜干渉フィルタが形成された様子を示す図。
【図３】入射角０°と２０°の光束を示す図。
【図４】多層膜干渉フィルタの分光透過率特性を示す図。
【図５】ＣＣＤの分光感度特性を示す図。
【図６】光源の分光特性を示す図。
【図７】原稿の分光反射率を示す図。
【図８】白板の赤色成分の相対分光出力を示す図。
【図９】図７に示した灰色原稿の赤色成分の相対分光出力を示す図。
【図１０】図７に示した黒色原稿の赤色成分の相対分光出力を示す図。
【図１１】本発明の画像読み取り装置における分光透過率補正処理部の第１の例を示す構成図。
【図１２】本発明の画像読み取り装置における分光透過率補正処理部の第２の例を示す構成図。
【図１３】本発明の画像読み取り装置における分光透過率補正処理部の第３の例を示す構成図。
【符号の説明】
【００１３】
１０２  原稿、１０５  結像レンズ、１０６  ラインセンサ、１０８  多層膜干渉フィルタ、１１０７  分光透過率補正回路（分光透過率補正手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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