(57)【要約】【課題】本発明は設計段階において画像読取装置が存在しなくても再反射光分布を予想することができ試作コストの低減を図れ、再反射光の発生を抑えるような光学レイアウトを設計できるので画像読取装置の性能向上を図れる。【解決手段】本発明は照明ランプから多数の光線を発射し光線の光強度と方向から発光分布を算出する光源発光分布計算部と、矩形形状をした白部及び黒部を有する任意の白黒パターンが形成された白黒パターン部材を原稿とし原稿設置台に設置し照明ランプから原稿設置台の原稿まで到達する光線の追跡及び光強度を計算し、原稿設置台内での内部反射及び屈折、原稿面から反射した光線の再反射計算を行う光線追跡計算部と、原稿設置台内での内部反射及び屈折、原稿面から反射した光線を受光しかつメッシュ領域を有する受光面に戻ってきた光線をメッシュ毎に積分してメッシュ領域全体の再反射光分布を計算する再反射光分布計算部とを有する。【選択図】        図１５
2008065647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿設置台に設置された原稿を照明する照明ランプと、該照明ランプの照明光を効率よく反射して原稿を照明する反射板とを含んで構成される画像読取装置の、原稿設置台直下で生じる再反射光分布を予測する画像読取装置の再反射光分布シミュレーション装置において、
前記照明ランプから多数の光線を発射し、当該光線の光強度と方向から発光分布を算出する光源発光分布計算部と、
矩形形状をした白部及び黒部を有する任意の白黒パターンが形成された白黒パターン部材を原稿として原稿設置台に設置し、前記照明ランプから原稿設置台の原稿まで到達する光線の追跡及び光強度を計算すると共に、原稿設置台内での内部反射及び屈折、原稿面から反射した光線の再反射計算を行う光線追跡計算部と、
原稿設置台内での内部反射及び屈折、原稿面から反射した光線を受光し、かつメッシュ領域を有する受光面に戻ってきた光線をメッシュ毎に積分してメッシュ領域全体の再反射光分布を計算する再反射光分布計算部と
を有することを特徴とする画像読取装置の再反射光分布シミュレーション装置。
【請求項２】
前記メッシュ領域には、前記白黒パターン部材の白部及び黒部の一辺の大きさよりも十分に細かい格子状のメッシュで区切られた受光面が設けられていることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置の再反射光分布シミュレーション装置。
【請求項３】
前記受光面が原稿設置台直下の任意の位置に設置可能であり、任意の位置での再反射光分布を計算可能とし、再反射光分布の形状から読取画像の評価を可能とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像読取装置の再反射光分布シミュレーション装置。
【請求項４】
原稿設置台に設置された原稿を照明する照明ランプと、該照明ランプの照明光を効率よく反射して原稿を照明する反射板とを含んで構成される画像読取装置の、原稿設置台直下で生じる再反射光分布を予測する画像読取装置の再反射光分布シミュレーション方法において、
前記照明ランプから多数の光線を発射し、当該光線の光強度と方向から発光分布を算出し、矩形形状をした白部及び黒部を有する任意の白黒パターンが形成された白黒パターン部材を原稿として原稿設置台に設置し、前記照明ランプから原稿設置台の原稿まで到達する光線の追跡及び光強度を計算すると共に、原稿設置台内での内部反射及び屈折、原稿面から反射した光線の再反射計算を行い、原稿設置台内での内部反射及び屈折、原稿面から反射した光線を受光し、かつメッシュ領域を有する受光面に戻ってきた光線をメッシュ毎に積分してメッシュ領域全体の再反射光分布を計算することを特徴とする画像読取装置の再反射光分布シミュレーション方法。
【請求項５】
コンピュータにより、請求項４記載の画像読取装置の再反射光分布シミュレーション方法を実行させるプログラム。
【請求項６】
請求項５記載の画像読取装置の再反射光分布シミュレーション方法を実行させるプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像読取装置の再反射光分布シミュレーション装置、シミュレーション方法、該方法を実行させるプログラム及び該プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関し、詳細には画像読取装置の照明状態を予測するための計算処理技術、特に再反射現象を評価する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１７はなお、同図に示す画像読取装置は被写体である２次元原稿を１次元撮像素子によって読み取るフラットベッドスキャナの一例である。同図に示す画像読取装置１０は、光源の照明ランプ１１と、原稿２０を設置する原稿設置板であるコンタクトガラス１２と、照明ランプ１１からの照明光を原稿２０の原稿面に反射して照射させるリフレクタ１３と、原稿面からの反射光を撮像側に導く反射部材１４，１５と、反射光を１次元撮像素子１６に結像させるレンズ１７とを含んで構成されている。また、走行体１８は、照明ランプ１１、リフレクタ１３及び反射部材１４を搭載して副走査方向に走査される。更に、走行体１９も反射部材１５を搭載して副走査方向に走査される。なお、照明ランプ１１は円筒状の発光体で、ハロゲンランプ、キセノンランプ、蛍光灯が用いられる。
【０００３】
このような構成を有する画像読取装置１０によれば、コンタクトガラス１２に設置された原稿２０の画像は、反射部材１４，反射部材１５を反射して、レンズ１７によって１次元撮像素子１６に像を結像する。像は１次元撮像素子１６によって光電変換されて画像信号として取り込まれる。走行体１８、１９が原稿の全面を走査することによって２次元画像を生成する。なお、通常撮像素子として１次元ＣＣＤが用いられ、レンズはコンタクトガラス面に対して縮小して撮像素子上に結像（縮小光学系）している。よって、ＣＣＤの画像解像度と、スキャナ自身の持つ画像解像度は一致しない。スキャナの画像解像度はＤＰＩ（ドット／ｉｎｃｈ）で表され、３００〜８００ＤＰＩ程度である。
【０００４】
また、図１８に示すように、照明ランプ１１から発した照明光が照明ランプ１１の片側に設けられた開口部１１−１を介して原稿設置板であるコンタクトガラス１２に直接、もしくはリフレクタ１３で反射されて入射する。コンタクトガラス１２は透明なガラスによって構成され、入射光は透過して原稿２０の原稿面に当たる。コンタクトガラス１２内部では、光は多重反射して、複数の透過光となって一方は原稿面へ、もう一方は再び、コンタクトガラス１２の下方に多重反射光となって戻っていく。また、コンタクトガラス１２の下面で反射して下方に戻る反射光も存在する。コンタクトガラス１２を透過して原稿面に到達した光は原稿面のパターンで反射し、再びコンタクトガラス１２を透過し、下方へ戻っていく。コンタクトガラス１２からの多重反射光とコンタクトガラス１２の下面からの反射光及び原稿２０からの反射光は合成されて、下方へ放射される。これらの光を再反射光と呼ぶ。このような再反射光が存在すると同一原稿濃度であるにもかかわらず、周辺の原稿濃度の差によって、スキャナの読取画像信号が変化する。これは照明光が原稿面やコンタクトガラスで反射する際に原稿濃度によって再反射光量が変化するため、撮像素子に入射する光が周辺の原稿濃度の差によって変わってしまうことから生じる現象である。特に、上記現象は、原稿において急激に濃度が変化する部分で顕著となる。このような現象はフレア現象と呼ばれている。このフレア現象はこの他にも光学部材からの再反射光が原稿を再照明するような現象によっても生じることがある。
【０００５】
図１９は実際のフレア現象による読取画像の一例を示す図である。同図において、黒パターン部２１に挟まれた境界部２２が白パターン部２３と比べて暗く読み取られていることがわかる。白パターン部２３は濃度が均一であるため、理想的には境界部２２と白パターン部２３は同じ明るさにならなければならないが、この場合は、あきらかに読取画像として劣化していることになる。これは黒パターン部２１に挟まれた領域を画像読取装置が読んだ際、その両側が黒いため、白パターン部２３を読み取った場合と比較して再反射光量が相対的に減ってしまうためである。また、この逆に周辺の白領域からの再反射光によって黒領域の黒レベルが高くなってしまう現象も生じる。
【０００６】
そこで、画像読取装置の設計段階においては、再反射光を防止するため、照明光の角度を調整する、光学系レイアウトを工夫するなどの対応をしているが、フレア現象を完全には除去できず、読取画像品質上の課題となっていた。このようなフレア現象を計測する手段として従来よりいくつかの提案がなされている。
【０００７】
その一つとしての特許文献１では、コンタクトガラス上で点光源を照射し、それを読み取ったスキャナ画像から照度分布を補正し、更に照射光分布を減じることでフレアの分布を算出している。また、特許文献２では、原稿を照射する１次照明光と原稿を反射した光が光学部材で反射して原稿を再照明する光を２次照明光として、それらの積算を照明光として算出している。
【特許文献１】特開２００３−０５０１８４号公報
【特許文献２】特開２００４−２２７２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記特許文献１では実際のスキャナ画像からフレアの分布を算出しているが、再反射光を計算で求められれば画像読取装置がなくてもフレア分布を再現できる。また、上記特許文献２によれば、実際の画像読取装置では原稿を反射して下方に向かう光を受光して読取画像を生成しているので、本来のフレアの影響をみるために算出する光強度分布はコンタクトガラス以下の領域であることが望ましい。
【０００９】
本発明はこれらの問題点を鑑みてなされたものであり、設計段階において画像読取装置が存在しなくても再反射光分布を予想することが可能となり、試作コストの低減を図ることができると共に、再反射光の発生を抑えるような光学レイアウトを設計することが可能になるので画像読取装置の性能向上を図ることができる、画像読取装置の再反射光分布シミュレーション装置、シミュレーション方法、該方法を実行させるプログラム及び該プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体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】
【００１０】
前記問題点を解決するために、本発明の画像読取装置の再反射光分布シミュレーション装置は、原稿設置台に設置された原稿を照明する照明ランプと、該照明ランプの照明光を効率よく反射して原稿を照明する反射板とを含んで構成される画像読取装置の、原稿設置台直下で生じる再反射光分布を予測するシミュレーション装置である。そして、本発明は照明ランプから多数の光線を発射し、当該光線の光強度と方向から発光分布を算出する光源発光分布計算部と、矩形形状をした白部及び黒部を有する任意の白黒パターンが形成された白黒パターン部材を原稿として原稿設置台に設置し、照明ランプから原稿設置台の原稿まで到達する光線の追跡及び光強度を計算すると共に、原稿設置台内での内部反射及び屈折、原稿面から反射した光線の再反射計算を行う光線追跡計算部と、原稿設置台内での内部反射及び屈折、原稿面から反射した光線を受光し、かつメッシュ領域を有する受光面に戻ってきた光線をメッシュ毎に積分してメッシュ領域全体の再反射光分布を計算する再反射光分布計算部とを有することに特徴がある。よって、設計段階において画像読取装置が存在しなくても再反射光分布を予想することが可能となり、試作コストの低減を図ることができる。また、再反射光の発生を抑えるような光学レイアウトを設計することが可能になるので画像読取装置の性能向上を図ることができる。
【００１１】
また、メッシュ領域には、白黒パターン部材の白部及び黒部の一辺の大きさよりも十分に細かい格子状のメッシュで区切られた受光面が設けられていることが好ましい。
【００１２】
更に、受光面が原稿設置台直下の任意の位置に設置可能であり、任意の位置での再反射光分布を計算可能とし、再反射光分布の形状から読取画像の評価を可能とすることにより、再反射光の変化を捕らえることで再反射光の発生を抑えるような光学レイアウトを設計することが可能になる。
【００１３】
また、別の発明として画像読取装置の再反射光分布シミュレーション方法によれば、照明ランプから多数の光線を発射し、当該光線の光強度と方向から発光分布を算出し、矩形形状をした白部及び黒部を有する任意の白黒パターンが形成された白黒パターン部材を原稿として原稿設置台に設置し、照明ランプから原稿設置台の原稿まで到達する光線の追跡及び光強度を計算すると共に、原稿設置台内での内部反射及び屈折、原稿面から反射した光線の再反射計算を行い、原稿設置台内での内部反射及び屈折、原稿面から反射した光線を受光し、かつメッシュ領域を有する受光面に戻ってきた光線をメッシュ毎に積分してメッシュ領域全体の再反射光分布を計算する。よって、設計段階において画像読取装置が存在しなくても再反射光分布を予想することが可能となり、試作コストの低減を図ることができ、再反射光の発生を抑えるような光学レイアウトを設計することが可能になるので画像読取装置の性能向上を図ることができる。
【００１４】
更に、別の発明として、コンピュータにより、上記画像読取装置の再反射光分布シミュレーション方法を実行させるプログラムに特徴がある。また、別の発明として、画像読取装置の再反射光分布シミュレーション方法を実行させるプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に特徴がある。よって、既存のシステムを変えることなく、画像読取装置の再反射光分布シミュレーションシステムを汎用的に構築することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の画像読取装置の再反射光分布シミュレーション装置によれば、設計段階において画像読取装置が存在しなくても再反射光分布を予想することが可能となり、試作コストの低減を図ることができる。また、再反射光の発生を抑えるような光学レイアウトを設計することが可能になるので画像読取装置の性能向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は画像読取装置における照明ランプの構成を示す斜視図である。同図において、図１７及び図１８と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示すように、照明ランプ１１の内壁の複数の発光点３１からさまざまな方向に光線が発射される。発射する方向はモンテカルロ法を用いてランダムに発射する。照明ランプ１１の内壁から発射する光線は方向と強度を持ち、照明ランプ１１の内壁で多重反射する毎に内壁の反射率にしたがって強度が減衰する。多重反射した光線のうち開口部１１−１に達した光線のみが光源外に出射する。このとき、ある閾値以下の光強度の光線は計算を中止する。これは照度分布に影響が出ないレベルの光強度に関しては光線追跡計算時間を短縮する効果がある。この閾値は初期出射光強度の約１％程度に設定することが望ましい。多重反射計算では光線が光源内を無限に反射する場合も生じる。この場合にも前記の光強度計算を行い、閾値未満の光強度になった場合には計算を中止することで無限ループを回避することができる。
【００１７】
図１のように、照明ランプ１１の開口部１１−１には開口部形状に沿った形状で等間隔の格子状発光領域３２が設置される。各発光点３１から出射した光線のうち、開口部１１−１の格子状発光領域３２に達した領域毎の光線の光強度を加算し、発光方向をベクトル合成する。開口部１１−１の格子状発光領域３２での光束の光強度と発光方向のセットが光源の発光分布情報となる。なお、格子状発光領域３２の格子間隔は細かい方が最終照度分布の計算精度が高くなる。
【００１８】
ところで、光源の発光分布情報はファイル化することも可能である。光源の種類は固定で、他の光学部材のレイアウトだけを変更して計算するときにはファイル化された光源の発光分布情報を用いることで計算が速くなる。また光源の発光分布情報として実験値を用いることも可能である。実験値の場合もファイル化しておく。
【００１９】
図２は光源から出射した光線とリフレクタでの反射における光線追跡の一例を示す図である。両図において、図１７及び図１８と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。両図を用いて光線追跡の機能を以下に説明する。光源の照明ランプ１１から出射した光線がリフレクタ１３に当たったときの反射点及び反射方向の計算は、光源の照明ランプ１１の光線の出射座標点及び方向ベクトルとリフレクタ１３の形状関数から求められる。このとき光学系のグローバル座標系ＸＹＺからリフレクタ１３の原点を中心としたローカル座標系Ｘ’Ｙ’Ｚ’への座標変換を行い、ローカル座標系において光線追跡を行えばリフレクタ１３の形状が平面あるいは任意の曲面であっても統一的に計算が実行できる。リフレクタ１３の形状としては平面、円筒面、楕円面などが用いられる。光源の出射点Ｕ(xu,yu,zu)からＶ(vx,vy,vz)方向に発射した光線のリフレクタ中心のローカル座標系Ｘ’Ｙ’Ｚ’への座標変換は、回転・並進行列をＲxyz（α,β,γ,kx,ky）とすれば以下のように表すことができる。
【００２０】
[xu’,yu’,zu’]＝[Ｒ][xu,yu,zu]                        （１）
[vx’,vy’,vz’]＝[Ｒ][vx,vy,vz]                        （２）
【００２１】
点Ｕ’(xu’,yu’,zu’)からＶ’(vx’,vy’,vz’)方向に発射した光線が形状関数ｆ(x’,y’,z’)＝０で表されるリフレクタ面上の点Ｔ’(xt’,yt’,zt’)に当たる位置はＵ’Ｔ’＝ｌとすれば以下の式が成り立つ。
【００２２】
xt’＝xu’＋lvx’                                      （３）
yt’＝yu’＋lvy’                                      （４）
zt’＝zu’＋lvz’                                      （５）
ｆ(xt’,yt’,zt’)＝０                                  （６）
【００２３】
この連立方程式を解き、ｌを求め、(３)〜(５)式に代入することでＴ’の座標点を求めることができる。一方、Ｔ’で反射された光線はＱ’(qx’,qy’,qz’)方向に反射する。Ｔ’での法線ベクトルＧ’(gx’,gy’,gz’)はリフレクタ面の勾配であるから(６)式より以下のように表される。
Ｇ’＝gradｆ                                            （７）
【００２４】
反射法則によりＱ’は以下のように表せる。
Ｑ’＝Ｖ’−２Ｇ’（Ｇ’・Ｖ’）                            （８）
【００２５】
以上のようにしてローカル座標系での反射点及び反射方向を求めることができる。これらの計算の終了後、グローバル座標系に戻す。前述の回転・並進行列の逆行列Ｒxyz-1（α,β,γ,kx,ky）を用いて、反射点Ｔ(xt,yt,zt)及び反射方向Ｑ(qx,qy,qz)は以下のように計算できる。
【００２６】
[xt,yt,zt]＝[Ｒ]-1[xt’,yt’,zt’]                      （９）
[qx,qy,qz]＝[Ｒ]-1[qx’,qy’,qz’]                      （１０）
【００２７】
次に、屈折による光線追跡について説明する。コンタクトガラスにおける屈折の様子を示す図３からわかるように、屈折は光線がコンタクトガラス１２に入射したときに生じる。光線がコンタクトガラス面に当たる座標はリフレクタによる反射計算で行った計算と同様である。異なるのはコンタクトガラス面での屈折方向であり、たとえば第１面での屈折を考える。入射方向ベクトルＱ(qx,qy,qz)とし、入射角ｉ、屈折角ｉ’、法線ベクトルＦ(fx,fy,fz)とすれば、スネルの法則を用いて、屈折光ベクトルＨ(hx,hy,hz)は以下のように求められる。
【００２８】
【数１】
2008065647.tif 000003
【００２９】
ここでcosi’は以下のように表される。
【００３０】
【数２】
2008065647.tif 000004
【００３１】
なお、sign(x)はｘの正負によって＋１もしくは−１となる関数である。Ｎ及びＮ’は媒質の屈折率である。（１１）、（１２）式によって第１面での屈折方向が求まる。同様に、第２面での屈折方向も計算できる。一方、コンタクトガラス界面での反射は（３）〜（８）式と同様の計算で反射方向を計算することができる。
【００３２】
図４は原稿面上に置かれた白黒パターン部材と照明光学系を示す斜視図である。原稿面上に置かれた白黒パターン部材４１は図５に示されるような形状をしている。白パターンの内部に正方形の黒パターンが２つ配置されている。白及び黒パターン部の反射率は決められており、白パターンが８５％、黒パターンが２％程度に設定されている。この反射率は一例であり、反射率は任意に変えることが可能である。図４に示すように、照明ランプ１１から出た光線は、一部は直接、一部はリフレクタ１３を反射してコンタクトガラス１２を透過して原稿面上に設置された白黒パターン部材４１を照明する。白黒パターン部材４１に当たった光は白黒パターンの反射率に応じて反射し、再びコンタクトガラス１２に戻っていく。また、コンタクトガラス界面で多重反射する光も存在する。コンタクトガラス界面で多重反射する光は図６のようなモデルで表される。コンタクトガラスのような異なった媒質面への光の入射の場合、入射角によって界面での反射率が異なるという現象が知られている。図６のように、屈折率ｎ０の媒質からｎ１の媒質への光入射の場合、第１面での偏光方向毎の反射率は以下のようなフレネル則で表せる。
【００３３】
【数３】
2008065647.tif 000005
【００３４】
【数４】
2008065647.tif 000006
【００３５】
ここで、扱う光はインコヒーレント光であるので、偏光成分がない。そこで、透過率Ｔ１は以下のように計算できる。
Ｔ1＝１−(Ｒs1＋Ｒp1)／２                              （１５）
【００３６】
反射率Ｒ１は以下のようになる。
Ｒ1＝(Ｒs1＋Ｒp1)／２                                  （１６）
【００３７】
したがって、コンタクトガラス第１面からの反射光強度Ｉr1は入射光強度をI0とすると以下のようになる。
Ｉr1＝Ｉ0Ｒ1                                          （１７）
【００３８】
一方、ｎ1からｎ0の屈折率の媒質への透過及び反射の場合は（１３）,（１４）式と同様に反射率が計算でき、その値Ｔ2,Ｒ2は（１５）,（１６）式と同様に計算できる。よって、コンタクトガラス第２面で反射する反射光強度Ir2は入射光強度をI0とすると以下のように表せる。
Ｉr2＝Ｉ0(Ｔ1・Ｒ2)                                    （１８）
【００３９】
更に、この反射光は第１面を通過するので、ｎ1からｎ0ヘの透過率をＴ1rとすれば、コンタクトガラス第２面からの反射光強度Ｉc1は以下のようになる。
Ｉc1＝Ｉ0(Ｔ1・Ｒ2・Ｔ1r)                              （１９）
【００４０】
また、第１面で再び反射し、第２面を反射して再び下方へ透過する多重反射光Ｉcｎ（ｎは正数）も存在するが、このような光の光強度は急激に減衰するため、計算を打ち切るしきい値を設ける。通常は２回の多重反射（Ｉc2）までを考慮すれば十分である。（１７）,（１９）式で表せるような反射光強度モデルを用いる。
【００４１】
一方、白黒パターンで反射する光は図７のようなモデルで説明できる。コンタクトガラス１２の第１面の透過率をＴ1、第２面の透過率をＴ2とする。白黒パターン部材４１とコンタクトガラス１２の間δは実際にはδ≒０であるが、反射光計算の便宜上、図７のように表示する。コンタクトガラス１２内を通過する光強度Ｉt1はコンタクトガラス１２を透過した後の光強度Ｉt2と第２面の透過率Ｔ2を用いて以下のように示される。
Ｉt1＝Ｉt2／Ｔ2                                        （２０）
【００４２】
また、コンタクトガラス１２の第２面から反射する光の光強度Ｉr2は以下のように表せる。
Ｉr2＝Ｉt1(１−T2)                                      （２１）
（２０）式を（２１）式に代入すると透過率Ｔ2は以下のようになる。
【００４３】
【数５】
2008065647.tif 000007
【００４４】
ここで白黒パターンの反射率をＲpatとすれば、各面におけるパターンからの反射光の光強度Ｐ1t、Ｐ2t、Ｐ3tはそれぞれ以下のように計算することができる。
【００４５】
Ｐ1t＝Ｉt2・Ｒpat                                      （２３）
Ｐ2t＝Ｐ1t・Ｔ2                                        （２４）
Ｐ3t＝Ｐ2t・Ｔ1                                        （２５）
【００４６】
（２５）式を用いることで最終的な反射光の光強度を求めることができる。
【００４７】
以上のように、コンタクトガラス下方に戻ってく光強度はコンタクトガラスの内部多重反射Ｉr1とＩc及び白黒パターンからの反射光Ｐ3tから求められる。
【００４８】
次に、上述したように再反射光がコンタクトガラス下方に戻ってくる。このとき、図８に示すように、受光面を白黒パターンの下方に置き、その領域周辺を格子状メッシュで分割し、各メッシュに入射する再反射光の光強度を積分する。各メッシュの光強度を結ぶと再反射光分布が得られる。このとき、メッシュは細かく分割したほうがより詳細な再反射光分布を得ることができる。メッシュ全体の大きさは白黒パターンの領域に対して十分に大きく、およそ３倍ほどの領域を取ればよい。また、メッシュひとつのサイズは黒パターンの１辺より小さく取ることが必要である。再反射光の光強度の傾向をつかむためには黒パターンの１辺の１／４程度のメッシュサイズが必要である。更に、受光面の位置は白黒パターンの直下に配置することが望ましい。また、図８では第１ミラー上に設置しているが、図９のようにコンタクトガラス１２の直下に設置する場合、または図１０のように照明ランプ１１の位置に設置する場合などがあり、白黒パターンの鉛直方向下方であればどこに設置してもよい。白黒パターンからの影響をみる場合には図９のようにコンタクトガラス１２の直下に設置することが望ましく、コンタクトガラス１２からの再反射、あるいは受光素子方向への再反射光をみる場合には図８のように第１ミラー上に設置することが望ましい。
【００４９】
図１１は受光面をコンタクトガラス直下に設置したときの再反射光分布の一例を示す特性図である。同図からわかるように、コンタクトガラスの直下においては白黒パターンの形状が再現された分布となる。図１２のように、主走査方向断面の分布を取ることで白黒パターンによるコントラストから読取画像の黒レベル、白レベルの良否を判定できる。これは光学系の配置によって変化するため、この形状及び白黒レベルを評価することで最適設計を行う指針となる。また、図１３は第１ミラー面上に受光面を設置した場合の再反射光分布の一例を示す特性図である。この状態から光学系の配置を調整すると、図１４のような形状が得られる。照明ランプからの出射光線数を一定にしておけばピークの高さを定量的に比較することが可能となるので、図１４の状態は図１３に比べて明らかに再反射光が減っていることがわかる。
【００５０】
一般に、白黒パターンから受光面が離れるほどパターンの形状による影響を受けることは少なくなり、コンタクトガラスからの再反射光の影響が支配的となる。光学系の調整によって図１３の状態から図１４のような状態に再反射光を減らすことはフレアの低減につながり、読取性能の向上が図れる。
【００５１】
以上の一連の動作を行う本発明の一実施の形態例に係る画像読取装置の再反射光分布シミュレーション装置の構成について、当該構成を示す図１５を用いて説明する。同図に示す本実施の形態例の画像読取装置の再反射光分布シミュレーション装置は、記憶装置５１、演算装置５２及び表示装置５３を含んで構成され、記憶装置４１には光源部材データ、光学部材データ、再反射光分布データが記憶されている。光源部材データは照明ランプの形状、位置、照明ランプ内の発光点位置・発光本数の情報が含まれている。また、光学部材データは、リフレクタ、コンタクトガラスなどの形状、光学特性、位置情報である。光学特性としてはリフレクタ、照明ランプでは反射率、コンタクトガラスでは屈折率である。また、この他に受光面のメッシュの位置、格子数、格子の大きさの情報も含まれる。更に、演算装置５２は、光源発光分布計算部５２−１、光線追跡計算部５２−２及び再反射光分布計算部５２−３を含んで構成され、光線追跡計算部５２−２及び再反射分布計算部５２−３で計算された再反射光分布の結果は記憶装置５１内で再反射光分布データとして記憶される。光源発光分布計算部５２−１では、照明ランプ内壁のさまざまな点から多数の光線を発射し、多重反射計算を行って開口部から出射する光線の光強度と方向から発光分布を表すようなデータが計算される。光線追跡計算部５２−２では、照明ランプからの光線発射原稿面に光線が到達するまでの光線追跡及び光強度計算を行う。また、コンタクトガラス内での内部反射及び屈折、原稿面から反射した光線の再反射計算を行い、受光面上のメッシュ領域に戻ってくる光線の光線追跡を行う。再反射光分布計算部５２−３では光線追跡計算部５２−２で求められた受光面上のメッシュ領域に戻ってきた光線をメッシュ毎に積分し、メッシュ全体の再反射光分布を計算する。そして、計算された再反射光分布は表示装置５３上に表示される。
【００５２】
次に、本実施の形態例の画像読取装置の再反射光分布シミュレーション装置の動作について当該動作フローを示す図１６に従って説明する。同図において、先ず光学部材データ入力では光学部材の形状、位置情報、光学特性を入力する（ステップＳ１０１）。そして、上述したソフトウェアは、この時点で発光分布データの有無を確認する（ステップＳ１０２）。発光分布データがない場合には照明ランプから出射した光線の光線追跡を実行する（ステップＳ１０２；ＮＯ、ステップＳ１０３，Ｓ１０４）。一方、発光分布データがある場合には照明ランプからの放射光分布データを読み込み、光線追跡を実行する（ステップＳ１０２；ＹＥＳ、ステップＳ１０５）。次に、再反射光に関する光線追跡計算を実行し、受光面上のメッシュ領域に戻ってくる光線の位置及び光強度から再反射光分布計算を行う（ステップＳ１０６，Ｓ１０７）。全計算が終了したかどうかを判定し（ステップＳ１０８）、終了していれば再反射光分布をモニタ上に表示する（ステップＳ１０８；ＹＥＳ、ステップＳ１０９）。
【００５３】
これら一連の再反射光分布計算は演算装置内にプログラムとして存在する。これらのプログラムはＦＤあるいは光ディスクのような記憶媒体に保存することができる。
【００５４】
なお、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】画像読取装置における照明ランプの構成を示す斜視図である。
【図２】光源から出射した光線とリフレクタでの反射における光線追跡の一例を示す図である。
【図３】コンタクトガラスにおける屈折の様子を示す図である。
【図４】原稿面上に置かれた白黒パターン部材と照明光学系を示す斜視図である。
【図５】図４の白黒パターン部材を示す平面図である。
【図６】コンタクトガラス界面での多重反射光の様子を示す図である。
【図７】白黒パターンからの反射光の様子を示す図である。
【図８】照明光学系と受光面の関係の一例を示す図である。
【図９】照明光学系と受光面の関係の一例を示す図である。
【図１０】照明光学系と受光面の関係の一例を示す図である。
【図１１】受光面をコンタクトガラス直下に設置したときの再反射光分布の一例を示す特性図である。
【図１２】受光面をコンタクトガラス直下に設置したときの再反射光分布の主走査方向断面の分布を示す特性図である。
【図１３】第１ミラー面上に受光面を設置した場合の再反射光分布の一例を示す特性図である。
【図１４】光学系の配置を調整した場合の第１ミラー面上に受光面を設置した場合の再反射光分布の一例を示す特性図である。
【図１５】本発明の一実施の形態例に係る画像読取装置の再反射光分布シミュレーション装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】本実施の形態例の画像読取装置の再反射光分布シミュレーション装置の動作を示すフローチャートである。
【図１７】画像読取装置の構成を示す概略断面図である。
【図１８】コンタクトガラスと原稿面での再反射光の様子を示す図である。
【図１９】実際のフレア現象による読取画像の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
５１；記憶装置、５２；演算装置、５２−１；光源発光分布計算部、
５２−２；光線追跡計算部、５２−３；再反射光分布計算部、
５３；表示装置。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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