(57)【要約】      （修正有）【課題】目的に応じて最適な計測条件で対象物の分光特性を取得可能な分光特性取得装置とそれを用いた画像評価装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】分光特性取得装置１００は、対象物１０に光を照射する光照射手段１０１と、前記対象物からの反射光を回折させて回折像を形成する回折手段１０５と、前記回折像を受光面で受光し、受光した光の強度に応じた信号を出力する受光手段１０６と、前記受光面に対して垂直方向に前記回折手段を移動させる第１移動手段１０７と、前記信号から変換行列を用いて前記対象物の分光特性を推定演算する演算手段１２１とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に光を照射する光照射手段と、
前記対象物からの反射光を回折させて回折像を形成する回折手段と、
前記回折像を受光面で受光し、受光した光の強度に応じた信号を出力する受光手段と、
前記受光面に対して垂直方向に前記回折手段を移動させる第１移動手段と、
前記信号から変換行列を用いて前記対象物の分光特性を推定演算する演算手段と
を有することを特徴とする分光特性取得装置。
【請求項２】
前記受光手段の受光面に平行な面内において、前記受光手段を前記回折像の回折方向に移動させる第２移動手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の分光特性取得装置。
【請求項３】
前記演算手段は、前記受光面に対して垂直方向における前記回折手段の位置に応じて、異なる変換行列を用いて前記対象物の分光特性を推定演算する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の分光特性取得装置。
【請求項４】
前記受光手段は、前記受光面に複数の画素で構成された分光センサが複数配列された分光センサアレイである
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の分光特性取得装置。
【請求項５】
前記受光手段に入射される前記反射光の回折像のうち、前記演算手段による前記分光特性の推定演算に用いられる回折像以外を遮光する遮光手段を有する
ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の分光特性取得装置。
【請求項６】
前記回折手段は、階段状回折素子であることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の分光特性取得装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れか一項に記載の分光特性取得装置と、
前記分光特性取得装置により求められた分光特性に基づいて前記対象物の画像を評価する画像評価手段と
を有することを特徴とする画像評価装置。
【請求項８】
請求項７に記載の画像評価装置を有する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、分光特性取得装置、画像評価装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロダクションプリンティングでは、例えば電子写真方式やインクジェット方式のプリンタを用いることで、小ロットかつ短納期での印刷物の提供が可能になってきている。このようなプロダクションプリンティングに用いられるプリンタには、従来のオフセット印刷機並みの画像品質を出力することが求められる。
【０００３】
そこで、これらのプリンタには、画像の色安定性や色再現性を向上させるために、印刷した画像を測色し、測色結果に基づいて画像形成条件を最適化するものがある。プリンタにおいて印刷画像の測色を行うために、例えば印刷された印刷媒体シートの全幅走査カラー解析のための全幅アレイ分光光度計などが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、プリンタにおける測色は、例えば生産性を確保するために高速処理が必要とされる場合や、画像形成条件を最適化するために高分解能での計測が必要とされる場合などがあり、目的に応じて計測条件を変更できることが望ましい。しかし、上記した特許文献１に係る全幅アレイ分光光度計では、計測条件を変えるためにはレンズや画像センサなどの構成を変更する必要があり、適宜計測条件を変えるのは困難であった。
【０００５】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、目的に応じて最適な計測条件で対象物の分光特性を取得可能な分光特性取得装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様の分光特性取得装置によれば、対象物に光を照射する光照射手段と、前記対象物からの反射光を回折させて回折像を形成する回折手段と、前記回折像を受光面で受光し、受光した光の強度に応じた信号を出力する受光手段と、前記受光面に対して垂直方向に前記回折手段を移動させる第１移動手段と、前記信号から変換行列を用いて前記対象物の分光特性を推定演算する演算手段とを有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施形態によれば、目的に応じて最適な計測条件で対象物の分光特性を取得可能な分光特性取得装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る分光特性取得装置の概略構成を例示する図である。
【図２】回折素子とラインセンサとの関係を説明する図である。
【図３】入射面側から見たラインセンサへの入射光を例示する写真（１）である。
【図４】ラインセンサと回折像との関係を説明する図（１）である。
【図５】入射面側から見たラインセンサへの入射光を例示する写真（２）である。
【図６】シミュレーションに用いられるトナー画像の分光分布を例示する図である。
【図７】シミュレーション結果を例示する図である。
【図８】ラインセンサと回折像との関係を説明する図（２）である。
【図９】回折像の位置に合わせてラインセンサが移動する様子を例示する図である。
【図１０】遮光部材を例示する図である。
【図１１】第１の実施形態における分光特性取得処理のフローチャートを例示する図である。
【図１２】階段状回折素子を例示する図である。
【図１３】第２の実施形態に係る画像評価装置の概略構成を例示する図である。
【図１４】第３の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。なお、本願において、分光特性とは拡散反射光の光量を波長の関数として表したものを指し、分光特性には分光反射率を含むものとする。
【００１０】
[第１の実施形態]
図１は、第１の実施形態に係る分光特性取得装置１００の構成例を示す概略図である。以下の記載においてＸ方向はラインセンサ１０６の画素配列方向、Ｙ方向はラインセンサ１０６の受光面においてＸ方向に直交する方向、Ｚ方向はラインセンサ１０６の受光面に対して垂直な方向を示す。
【００１１】
図１に示す様に、分光特性取得装置１００は、ライン照明光源１０１、第１結像光学系１０２、開口アレイ１０３、第２結像光学系１０４、回折素子１０５、ラインセンサ１０６、第１移動手段１０７、第２移動手段１０８、制御手段１２０を有する。
【００１２】
以下では、分光特性取得装置１００が、対象物１０の分光反射率を計測する例について説明する。対象物１０は、例えばシート状の印刷物等であり、対象物１０の表面には画像が形成されている。
【００１３】
なお、図１に示す破線は、対象物１０に照射された光が拡散反射した後の代表的な光路を模式的に示している。また、以降の説明において、正反射光とは、ライン照明光源１０１から対象物１０に照射される照射光の入射角と同じ角度で、入射方向とは反対側に反射する反射光（つまり入射角をθとすると、反射角がπ−θとなる反射光）を指す。拡散反射光とは、正反射光以外の反射光を指す。また、分光反射率とは、基準板（白色板等）からの拡散反射光の光量に対する、測定対象物からの拡散反射光の光量の割合を波長の関数として表したものである。
【００１４】
ライン照明光源１０１は、光照射手段の一例であり、対象物１０の幅方向（Ｘ方向）のライン状に広がった領域に光を照射する。ライン照明光源１０１は、例えば可視光のほぼ全域において強度を有する白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode:発光ダイオード）アレイである。ライン照明光源１０１としては、白色ＬＥＤに限らず、冷陰極管等の蛍光灯やランプ光源等であってもよい。
【００１５】
ライン照明光源１０１から対象物１０までの光路上には、ライン照明光源１０１から出射された光を対象物１０にコリメートして（略平行光として）若しくは集光してライン状に照射する機能を有するコリメートレンズを配置してもよい。
【００１６】
第１結像光学系１０２は、対象物１０に照射された光のＺ方向への拡散反射光を、開口アレイ１０３の開口部に結像する。なお、第１結像光学系１０２は、必ずしも正確に開口アレイ１０３の開口部に拡散反射光を結像させる必要はなく、デフォーカスした状態や無限系であってもよい。
【００１７】
第１結像光学系１０２としては、例えばＸ方向に複数のレンズが配列された集光レンズアレイ等を用いることができる。また、第１結像光学系１０２は、セルフォック（登録商標）レンズアレイのような屈折率分布型レンズアレイやマイクロレンズアレイ又はミラーからなる結像光学系であってもよい。
【００１８】
開口アレイ１０３は、領域分割手段の一例であり、例えば一列に形成された複数の開口部を有し、開口アレイ１０３の開口部以外の部分は光を遮る遮光部である。開口アレイ１０３は、対象物１０からの反射光を開口部により領域分割する。
【００１９】
開口アレイ１０３は、例えばピンホールアレイやスリットアレイであり、金属や黒色樹脂材料に開口部を形成したものであってもよい。また、ガラスや透明樹脂等に金属膜や黒色樹脂等をパターニングして遮光部を形成し、遮光部以外の部分を開口部としたものであってもよい。開口部は、円形、矩形、楕円形、その他の任意の形状を有する。
【００２０】
開口アレイ１０３により、対象物１０からの拡散反射光が複数の開口部で領域分割され、不要な部分の光が遮蔽される。これにより、各開口部を通過した焦点面の光のみが検出され、隣接する領域からの反射光の混入が抑制される。
【００２１】
第２結像光学系１０４は、結像手段の一例であり、例えば複数枚のレンズで構成され、開口アレイ１０３を通過した反射光を、回折素子１０５を介してラインセンサ１０６の受光面に結像する。第２結像光学系１０４としては、例えば一般的なスキャナ光学系に用いられるレンズや、工業的に用いられているラインセンサ用レンズである。
【００２２】
回折素子１０５は、回折手段の一例であり、対象物に照射された光の反射光を回折させて回折像を形成する。より詳しくは、回折素子１０５は、開口アレイ１０３の各開口部により領域分割された後に第２結像光学系１０４により集光された拡散反射光を分光し、波長に応じて異なる方向に伝播させ、各開口部に対応する回折像を形成する。回折素子１０５は、例えばプリズムや透過型回折格子或いはそれらの組み合わせである。
【００２３】
ラインセンサ１０６は、受光手段の一例であり、受光面に複数の画素で構成される分光センサが複数並列して設けられたマルチバンド分光センサアレイである。ラインセンサ１０６は、回折素子１０５を介して受光面に入射される回折像から所定の波長帯毎の光量を取得し、取得した光量を電気信号に変換する。ラインセンサ１０６により変換された電気信号は、制御手段１２０に送られる。
【００２４】
ラインセンサ１０６は、例えばＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor Device）、ＣＭＯＳ（Complimentary Metal Oxide Semiconductor Device）、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＩＳ（Contact Image Sensor）、ＰＤＡ（Photo Diode Array）等である。
【００２５】
第１移動手段１０７は、ラインセンサ１０６の受光面に対して垂直方向（Ｚ方向）に回折素子１０５を移動させることで、回折素子１０５とラインセンサ１０６との間の距離を変えることができる。回折素子１０５とラインセンサ１０６との間の距離が変わることで、ラインセンサ１０６の受光面における回折像の大きさが変化する。
【００２６】
第２移動手段１０８は、ラインセンサ１０６の受光面に平行な面内において、回折素子１０５によって形成される回折像の回折方向にラインセンサ１０６を移動させ、分光センサと回折像との位置関係を最適化する。
【００２７】
制御手段１２０は、演算手段１２１、記憶手段１２２を有し、第１移動手段１０７及び第２移動手段１０８を制御すると共に、ラインセンサ１０６から送られる電気信号に基づいて対象物１０の分光特性を求める。
【００２８】
制御手段１２０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、メインメモリ等を含み、制御手段１２０の各種機能は、ＲＯＭ等に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵで実行されることによって実現される。但し、制御手段１２０の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。また、制御手段１２０は、物理的に複数の装置により構成されてもよい。
【００２９】
演算手段１２１は、ラインセンサ１０６から送られる電気信号から変換行列を用いて対象物１０の分光特性を推定演算する。演算手段１２１による分光特性の推定方法については後述する。
【００３０】
記憶手段１２２は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等であり、演算手段１２１における分光特性の推定演算に用いられる変換行列を記憶している。
【００３１】
なお、図１に例示する光学系は、例えば、ライン照明光源１０１から出射される照明光が対象物１０に対して略斜め４５度より入射し、ラインセンサ１０６が対象物１０からＺ方向に拡散反射する光を受光する所謂４５／０光学系とすることができる。また、ライン照明光源１０１から出射される照明光が対象物１０に対して垂直に入射し、ラインセンサ１０６が対象物１０から４５度方向に拡散反射する光を受光する所謂０／４５光学系等としてもよい。
【００３２】
この様に構成された図１に示す分光特性取得装置１００は、ラインセンサ１０６による高速動作が可能で、対象物１０の分光特性を高速且つ一度に取得可能であり、例えば印刷画像のインライン測定等の高速な測定が要求される分野に適用可能である。
【００３３】
図２は、回折素子１０５とラインセンサ１０６との関係を例示する図である。
【００３４】
ラインセンサ１０６は、図２に示す様に、受光面に複数の画素がＸ方向に一列に配列されている。ラインセンサ１０６は、それぞれ一列に配列されたＮ個の画素を一群とする第１分光センサ１０６ａ、第２分光センサ１０６ｂ、第３分光センサ１０６ｃ等がさらに複数個配列された分光センサアレイである。第１分光センサ１０６ａ、第２分光センサ１０６ｂ、第３分光センサ１０６ｃ等は、互いに分光特性の異なる光を受光するＮ個の画素を有する。なお、ラインセンサ１０６が有するＮ個の画素は、二列以上に配列されていてもよい。
【００３５】
開口アレイ１０３の一つの開口部からの光が、ラインセンサ１０６の一つの分光センサが有するＮ個の画素に入射する様に、開口アレイ１０３の開口部とラインセンサ１０６の分光センサのＮ個の画素とは結像関係にある。
【００３６】
回折素子１０５は、例えば透明基板上に鋸歯形状を所定間隔で形成したものが、＋１次の回折光を強めることが可能であるため好ましいが、階段状等の他の形状であってもよい。回折素子１０５の鋸歯形状の間隔をｐとすると、回折素子１０５に角度θｉｎで入射する波長λの光は、式（１）で表される角度θｍに回折される。式（１）において、ｍは回折素子１０５による回折次数であり、正負の整数の値をとることができる。
【００３７】
【数１】
2015036659.tif 000003
式（１）で示される回折角θｍの波長依存性により、ラインセンサ１０６の各分光センサが有するＮ個の画素に異なる分光特性を有する光を入射させることが可能となっている。
【００３８】
ここで、回折素子１０５が、ラインセンサ１０６の複数の画素の配列方向（Ｘ方向）に光を回折させると、回折された光は０次光、２次回折像や隣接する開口を透過してきた回折像等がラインセンサ１０６上で重なり合う場合がある。この様な場合には、図３に示すクロストークが生じ、正確な分光特性の取得が困難になる。
【００３９】
そこで、図４及び図５に示す様に、例えば回折素子１０５をＸＹ平面内で回転させるか、回折素子１０５の歯の角度を適宜設定し、回折光の回折方向とラインセンサ１０６の画素の配列方向とが所定の角度αを有する様に構成する。
【００４０】
この様な構成により、図４及び図５に示す様に、ラインセンサ１０６には開口アレイ１０３の各開口部の＋１次回折像Ｂのみが結像される。不要な非回折像Ａ（０次回折像）、−１次回折像Ｃ、＋２次回折像Ｄ、−２次回折像Ｅ等は、ラインセンサ１０６の画素から離れた位置に結像される。したがって、分光特性取得装置１００は、回折像のクロストークが排除され、＋１次回折像Ｂから対象物１０の分光特性を求めることができる。なお、以降の説明において、＋１次回折像Ｂを単に回折像と称する場合がある。
【００４１】
第１の実施形態におけるラインセンサ１０６は、上記した様に、配列されたＮ個の画素を一群とする第１分光センサ１０６ａ、第２分光センサ１０６ｂ、第３分光センサ１０６ｃ等がさらに複数個配列されたマルチバンド分光センサである。
【００４２】
マルチバンド分光では、各分光センサが有する画素数Ｎが多いほど計測される分光特性の分解能が向上する。しかしながら、ラインセンサ１０６に設けられる画素数には上限があり、分光センサの画素数が増えることによってアレイ化することが可能な分光センサの数は減少することになる。よって、分光特性取得装置１００は、分光センサの画素数を最小に抑えてウィナー推定等の推定手段によって分光分布の推定を行う処理（分光推定処理）を有することが好ましい。分光推定処理に関しては多くの手法が提案されており、例えば非特許文献である『ディジタルカラー画像の解析・評価：東京大学出版会：ｐ１５４〜１５７』に詳細が述べられている。
【００４３】
以下に、１つの分光センサの出力ｖｉから分光分布を推定する手法の一例を示す。１つの分光センサを構成しているＮ個の画素からの信号出力ｖｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を格納した行ベクトルｖと、変換行列Ｇから、各波長帯の分光反射率（例えば４００〜７００ｎｍで１０ｎｍピッチの３１個）を格納した行ベクトルｒは式（２）で表される。
【００４４】
【数２】
2015036659.tif 000004
変換行列Ｇは、式（３）〜（５）に示す様に、予め分光分布が既知な多数（ｎ個）のサンプルの分光分布を格納した行列Ｒと、同サンプルを分光特性取得装置１００で測定したときのｖを格納した行列Ｖから、最小二乗法を用いて誤差の二乗ノルム‖・‖２を最小化することによって求められる。
【００４５】
【数３】
2015036659.tif 000005
【００４６】
【数４】
2015036659.tif 000006
【００４７】
【数５】
2015036659.tif 000007
Ｖを説明変数、Ｒを目的変数としたＶからＲへの回帰式の回帰変換行列Ｇは、行列Ｖの二乗最小ノルム解を与えるMoore-Penroseの一般化逆行列を用いて式（６）の様に計算される。
【００４８】
【数６】
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上付きＴは行列の転置を、上付き−１は逆行列を表す。式（６）で求められたＧを記憶させておくことで、実際の測定時には変換行列Ｇと信号出力ｖの積を取ることで任意の対象物１０の分光分布ｒが推定される。分光特性取得装置１００の演算手段１２１は、上記した様に、ラインセンサ１０６が有する分光センサの各画素から出力される電気信号に基づいて、変換行列Ｇを用いて対象物１０の分光特性を推定演算により求める。
【００４９】
ここで、電子写真方式の画像形成装置によって出力されたトナー画像を、第１の実施形態に係る分光特性取得装置１００で分光分布を推定し、推定した分光分布から推定誤差である色差を算出するシミュレーションを行った。シミュレーションでは、分光センサの画素数Ｎの値を変えたときの側色結果と、より詳細な分光装置から得られる側色結果との色差（ΔＥ）を求めた。
【００５０】
図６は、シミュレーションに用いられたトナー画像の分光分布を例示する図であり、図７は、シミュレーション結果を例示する図である。図７に示す結果から、分光センサの画素数Ｎが大きいほど色差（ΔＥ）が小さく、高精度に分光特性が求められていることが分かる。
【００５１】
次に、回折像とラインセンサ１０６における分光センサの画素との関係について、図８に基づいて説明する。
【００５２】
図８は、一つの開口部に入射した光が回折素子１０５に入射し、ラインセンサ１０６の受光面に＋１次回折像Ｂが結像された状態を示している。回折素子１０５による＋１次回折像Ｂの回折角θｉは上式（１）から求められ、回折素子１０５による波長λｉの＋１次回折像の結像位置は、０次回折像Ａに対して回折素子１０５とラインセンサ１０６との距離ｓを用いてｓ×ｔａｎθｉとして求められる。ここで、計測する波長領域をλ０≦λ≦λｎとすると、＋１次回折像Ｂの幅ｊは、ｊ＝ｓ×（ｔａｎθｎ−ｔａｎθ０）と表すことができる。したがって、＋１次回折像Ｂの幅ｊは、回折素子１０５とラインセンサ１０６との距離ｓに比例する。
【００５３】
また、＋１次回折像Ｂの形状は、回折格子の格子ピッチｐ、結像面までの距離ｓ、結像光学系の結像特性、さらに開口部の形状により規定される。１次回折像Ｂは、結像光学系および回折格子によってぼける影響を重畳した形状となっており、例えば各波長のピーク強度に対して１／ｅ２まで減衰する領域として定義される。
【００５４】
本実施形態に係る分光特性取得装置１００では、ラインセンサ１０６の画素配列方向に異なる波長の光が分光されて入射されるため、ラインセンサ上の＋１次回折像Ｂの形状によって各分光センサにおける波長分解能が決まる。波長分解能をどの程度に設定するかは分光特性取得装置１００の使用目的によって定められ、求められる波長分解能に応じて開口部の幅及び結像光学系の結像性能が設計される。
【００５５】
ラインセンサ１０６の各画素が幅ｗ、高さｈであり、分光センサ１０６ｎがＮ個の画素を有する場合には、例えば回折素子１０５をラインセンサ１０６の画素の配列方向（Ｘ方向）に対して、以下の式（７）で求められる傾き角度αで構成する。
【００５６】
【数７】
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この様な構成において、例えばラインセンサ１０６の画素の幅ｗが１０μｍ、回折素子１０５の周期ｐが１０μｍであり、回折素子１０５とラインセンサ１０６との距離sが２ｍｍである場合には、分光センサ１０６ｎの６画素に＋１次回折像Ｂが結像する。
【００５７】
第１移動手段１０７により回折素子１０５がＺ方向に移動することで＋１次回折像Ｂの幅ｊは変化し、例えば距離ｓが１ｍｍの場合には分光センサ１０６ｎの３画素に＋１次回折像Ｂが結像する。また、例えば距離ｓが３ｍｍの場合には、分光センサ１０６ｎの９画素に＋１次回折像Ｂが結像する。
【００５８】
ここで、第１移動手段１０７により回折素子１０５がＺ方向に移動すると、ラインセンサ１０６の受光面に結像される回折像の位置が変化する。例えば図９に示す様に、回折素子１０５とラインセンサ１０６との距離ｓが３ｍｍ（図９（ａ））から２ｍｍ（図９（ｂ））に変化すると、＋１次回折像Ｂ及び＋２次回折像Ｃが、回折方向Ｄｄに沿って非回折像Ａ（０次回折像）に近付く様に変位する。
【００５９】
この様に第１移動手段１０７が回折素子１０５をラインセンサ１０６に近付けると、＋１次回折像Ｂがラインセンサ１０６の画素から外れてしまう場合がある。そこで、第１の実施形態に係る分光特性取得装置１００では、図９（ｂ）に示す様に、第２移動手段１０８が、＋１次回折像Ｂがラインセンサ１０６の画素内に収まるように、回折方向Ｄｄに沿ってラインセンサ１０６を移動させる。第２移動手段１０８が、回折素子１０５とラインセンサ１０６との距離ｓに応じてラインセンサ１０６を移動させることで、＋１次回折像Ｂはラインセンサ１０６の画素内に収まり、ラインセンサ１０６は常に＋１次回折像Ｂを受光することが可能になる。
【００６０】
第２移動手段１０８がラインセンサ１０６を移動させると、例えば図９（ｂ）に示す様に、＋２次回折像Ｃがラインセンサ１０６の画素に入射される場合がある。この様な場合には、分光特性の推定演算において、＋２次回折像Ｃが入射されている画素から出力される電気信号は使用せずに破棄することで、＋２次回折像Ｃの影響を受けずに分光特性を求めることが可能になる。または、図１０に示す様に、＋２次回折像Ｃを遮る遮光部材１０９を回折素子１０５とラインセンサ１０６との間に設けてもよい。遮光部材１０９は、ラインセンサ１０６に入射される回折像のうち、分光特性の推定演算に用いられる＋１次回折像Ｂ以外の回折像を遮光する様に設けられる。
【００６１】
ここで、回折素子１０５とラインセンサ１０６との距離ｓを大きくすると、ラインセンサ１０６の各分光センサにおいて＋１次回折像Ｂが入射される画素数が増え、計測される波長の分解能が上がり、分光特性の推定精度が向上する。しかしながら、回折像を広範囲に分散させて多くの画素で取得する場合には、ラインセンサ１０６の各画素で取得可能な光量が減少する。したがって、測定精度を確保するためには十分な露光時間が必要になり、分光特性を取得するまでに相応の時間を要することとなる。
【００６２】
また、回折素子１０５とラインセンサ１０６との距離ｓを小さくすると、ラインセンサ１０６の各分光センサにおいて＋１次回折像Ｂが入射される画素数Ｎが少なくなる。この場合には、分光特性の推定精度は低下するが、ラインセンサ１０６の１画素に入射される光量が増大するため、分光特性を高速に求めることが可能になる。
【００６３】
ここで、第１の実施形態に係る分光特性取得装置１００では、高精度モード、高速モード及び通常モードの３つのモードで対象物１０の分光特性を推定する。
【００６４】
高精度モードは、例えば回折素子１０５とラインセンサ１０６との距離ｓが３ｍｍに設定され、ラインセンサ１０６の各分光センサにおいて９画素に回折像が入射され、高精度に分光特性を推定できる。高速モードは、例えば回折素子１０５とラインセンサ１０６との距離ｓが１ｍｍに設定され、ラインセンサ１０６の各分光センサにおいて３画素に回折像が入射され、高速に分光特性を推定できる。通常モードは、例えば回折素子１０５とラインセンサ１０６との距離ｓが２ｍｍに設定され、ラインセンサ１０６の各分光センサにおいて６画素に回折像が入射され、高速モードよりも高精度に、高精度モードよりも高速に分光特性を推定できる。なお、各モードの設定などは、上記した例に限るものではなく、目的に応じて適宜設定することができる。
【００６５】
上記した各モードでは、ラインセンサ１０６の各分光センサにおいて回折像が入射する画素数がそれぞれ異なるため、それぞれに対応する変換行列が予め求められ、記憶手段１２２に記憶される。対象物１０の分光特性を求める場合には、演算手段１２１がモードに対応する変換行列を記憶手段１２２から取得し、取得した変換行列を用いて分光特性の推定演算を行う。
【００６６】
図１１に、第１の実施形態における分光特性取得処理のフローチャートを例示する。
【００６７】
分光特性取得装置１００において、対象物１０の分光特性を取得する場合には、まずステップＳ１０１にて、ユーザによりモードが選択される。次にステップＳ１０２では、選択されたモードに基づいて、第１移動手段１０７が回折素子１０５をＺ方向に移動させ、回折素子１０５とラインセンサ１０６との距離ｓを所定の距離に設定する。続いてステップＳ１０３では、第２移動手段１０８が、回折像が分光センサの画素内に収まる様に、必要に応じて回折像の回折方向Ｄｄに沿ってラインセンサ１０６を移動させる。
【００６８】
ステップＳ１０４では、演算手段１２１が選択されたモードに対応する変換行列を記憶手段１２２から取得する。次にステップＳ１０５にて、演算手段１２１は取得した変換行列を用いて、対象物１０の分光特性の推定演算を行った後に処理を終了する。
【００６９】
以上で説明した様に、第１の実施形態に係る分光特性取得装置１００によれば、第１移動手段１０７が回折素子１０５を移動させ、回折素子１０５とラインセンサ１０６との距離ｓを変更することが可能である。したがって、求められる精度、時間等に応じて回折素子１０５とラインセンサ１０６との距離ｓを変更し、目的に応じて最適な計測条件で対象物１０の分光特性を取得することができる。
【００７０】
なお、回折素子１０５は、図１２に示す様な階段状回折素子１１０であってもよい。階段状回折素子１１０は、ブレーズ型回折素子の一種で、全てのブレーズ面が光軸に直交し、所定のピッチで所定の段差が形成されている。
【００７１】
階段状回折素子１１０は、格子ピッチ及び段差が適切に設けられることで、所定の波長の１次回折像が光軸と平行に出射される。そのため、階段状回折素子１１０とラインセンサ１０６との距離ｓを変更しても、１次回折像が変位することがないため、階段状回折素子１１０との距離ｓに応じてラインセンサ１０６を移動させる必要がない。したがって、第２移動手段１０８を設ける必要がなくなり、装置構成を簡易化できる。
【００７２】
また、階段状回折素子１１０は、所定の波長及びその周辺波長の１次回折光の回折効率が高く、他の次数の回折効率は低くなる。したがって、階段状回折素子１１０は、ラインセンサ１０６に入射される光量を高めることができ、より少ない露光時間で十分な光量を得られるため、分光特性の推定を高速化するのに好適である。また、他の次数の回折光の光量が低下するため、測定制度を悪化させる迷光成分が減少し、分光特性をより高精度に推定することが可能になる。
【００７３】
[第２の実施形態]
第２の実施の形態では、分光特性取得装置１００を備える画像評価装置２００について説明する。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部分については同一符号を付し、説明は省略する。
【００７４】
図１３は、第２の実施の形態に係る画像評価装置２００の概略構成を例示する図である。図１３に示す様に、画像評価装置２００は、第１の実施形態に係る分光特性取得装置１００、画像評価手段２０１、対象物１０を搬送する不図示の搬送手段を有する。
【００７５】
分光特性取得装置１００は、ライン照明光源１０１、第１結像光学系１０２、開口アレイ１０３、第２結像光学系１０４、回折素子１０５、ラインセンサ１０６、制御手段１２０を有している。
【００７６】
画像評価装置２００は、例えば電子写真方式の画像形成装置等によって対象物１０上に形成された画像を全幅に渡って評価する。なお、図１３では、画像評価装置２００が分光特性取得装置１００を１つ有する例を示しているが、例えば、複数の分光特性取得装置１００を対象物１０の幅方向に並列に配置してもよい。
【００７７】
画像評価手段２０１は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、メインメモリ等を含み、画像評価手段２０１の各種機能は、ＲＯＭ等に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵにより実行されることによって実現される。但し、画像評価手段２０１の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。又、画像評価手段２０１は、物理的に複数の装置により構成されてもよい。
【００７８】
搬送手段は、図１３において矢印方向に対象物１０を搬送する。なお、画像評価装置２００では、対象物１０を移動させるように構成しているが、画像評価装置２００を対象物１０に対して相対的に移動するように構成してもよい。搬送手段としては、例えば、搬送ローラや搬送ベルト等を用いることができる。画像評価手段２０１は、既知の、若しくは搬送手段に装着されるエンコーダセンサからの速度情報に基づいて、対象物１０の画像形成部全面に渡る分光画像データを算出できる。
【００７９】
また、画像評価装置２００は、画像評価手段２０１において、ラインセンサ１０６によって得られた測色結果とマスタ画像とを比較し、マスタ画像との差を抽出して表示することが好ましい。これによって、作業者が簡単にマスタ画像との比較を実行できる。更に、マスタ画像としてはデジタルマスタ画像を外部から入力できるように構成してもよく、画像評価装置２００によって測定した任意の対象物１０の測定結果をマスタ画像として設定してもよい。
【００８０】
以上で説明した様に、第２の実施形態によれば、分光特性取得装置１００を用いて画像評価装置２００を構成することで、搬送される対象物１０上に形成された画像等の色の評価を高速に行うことが可能な画像評価装置２００を実現できる。
【００８１】
[第３の実施形態]
第３の実施の形態では、第２の実施の形態に係る画像評価装置２００を備える画像形成装置３００について説明する。なお、第３の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部分には同一符合を付し、説明は省略する。
【００８２】
図１４は、第３の実施の形態に係る画像形成装置３００を例示する図である。図１４に示す様に、画像形成装置３００は、第２の実施の形態に係る画像評価装置２００、給紙カセット３０１ａ、給紙カセット３０１ｂ、給紙ローラ３０２、コントローラ３０３、走査光学系３０４、感光体３０５、中間転写体３０６、定着ローラ３０７、排紙ローラ３０８を有する。対象物１０は、紙等の記録媒体である。
【００８３】
画像形成装置３００において、給紙カセット３０１ａ及び３０１ｂから図示しないガイド、給紙ローラ３０２により搬送された対象物１０が、走査光学系３０４により感光体３０５に露光され、色材が付与されて現像される。現像された画像は中間転写体３０６上に転写された後、中間転写体３０６から対象物１０上に二次転写される。対象物１０上に転写された画像は定着ローラ３０７により定着され、画像形成された対象物１０は排紙ローラ３０８により排紙される。画像評価装置２００は、定着ローラ３０７の後段に設置されている。
【００８４】
第３の実施の形態に係る画像形成装置３００によれば、第２の実施の形態に係る画像評価装置２００を備えることにより、記録媒体の搬送に同期して、記録媒体の面内の色情報を取得できる。そして、画像形成装置３００が例えば電子写真方式による画像製品である場合には、取得された画像色の評価結果に基づいて、調整手段が、書込み走査光学系の光源出力の一走査内制御や印刷前のガンマ補正等の画像形成条件を調整することで、記録媒体に形成される画像の色むらを低減できる。
【００８５】
また、画像形成装置３００が例えばインクジェット方式による画像製品である場合には、ヘッド位置によりインクの吐出量を直接制御することにより、記録媒体に形成される画像の色むらを低減できる。
【００８６】
また、第２の実施の形態に係る画像評価装置２００により、空間分解能の異なる分光特性を画像全面において２次元で取得できるため、色票がある場合は色票に適した分光特性の評価が可能となる。また、色票がない場合には、ユーザの任意の画像の任意の位置に適した分光特性の評価が可能となる。そして、それぞれの評価に基づいて画像形成条件の調整を行うことで、より色安定性、色再現性の高い画像形成装置３００を実現できる。
【００８７】
分光特性取得装置１００は、上記実施形態に限らず、画像評価装置、画像形成装置以外にも様々な装置に搭載可能である。例えば分光特性取得装置１００は、紙幣やクレジットカードなどの信憑性を検査する検査装置に設けられてもよい。
【００８８】
以上、実施形態に係る分光特性取得装置、画像評価装置及び画像形成装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１０  対象物
１０１  ライン照明光源（光照射手段）
１０５  回折素子（回折手段）
１０６  ラインセンサ（受光手段）
１０７  第１移動手段
１０８  第２移動手段
１０９  遮光手段
１１０  階段状回折素子
１２１  演算手段
１００  分光特性取得装置
２００  画像評価装置
２０１  画像評価手段
３００  画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９０】
【特許文献１】特開２００５−３１５８８３号公報
【図１】
2015036659.tif 000010
【図２】
2015036659.tif 000011
【図４】
2015036659.tif 000012
【図６】
2015036659.tif 000013
【図７】
2015036659.tif 000014
【図８】
2015036659.tif 000015
【図９】
2015036659.tif 000016
【図１０】
2015036659.tif 000017
【図１１】
2015036659.tif 000018
【図１２】
2015036659.tif 000019
【図１３】
2015036659.tif 000020
【図１４】
2015036659.tif 000021
【図３】
2015036659.tif 000022
【図５】
2015036659.tif 000023