(57)【要約】【課題】限定された被写界深度を有するスキャナ上の透過媒体を、十分な鮮鋭度を保ってスキャンする。【解決手段】フラットベッドスキャナ上の透過媒体をスキャンするための透明媒体アダプタは、光ファイバフェースプレート(701)を備える。光ファイバフェースプレート(701)は、画像を媒体からスキャナ焦点平面に移動させる。【選択図】  図５
2004295890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過原稿を通過する光を受ける光ファイバフェースプレートを備え、該光ファイバフェースプレートは、前記透過原稿の画像を入射面から出射面に伝えることを特徴とするスキャナ透明媒体アダプタ。
【請求項２】
前記送信された画像は、前記光ファイバフェースプレートによって空間サンプリングされることを特徴とする請求項１に記載のスキャナ透明媒体アダプタ。
【請求項３】
光源をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のスキャナ透明媒体アダプタ。
【請求項４】
前記光源は、実質的に均一な拡散光を発することを特徴とする請求項３に記載のスキャナ透明媒体アダプタ。
【請求項５】
較正エリアをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のスキャナ透明媒体アダプタ。
【請求項６】
ａ）光学系、プラテン、および、実質的に前記プラテンの表面にある前記光学系の焦点平面を備えるスキャナと、
ｂ）光ファイバフェースプレート、実質的に前記スキャナの前記光学系の前記焦点平面に配置された前記光ファイバフェースプレートの出射面、および、前記出射面とは実質的に対向する前記光ファイバフェースプレートの入射面を備える透明媒体アダプタと、
を備え、
前記入射面は、透過原稿を通過する光を受け、前記光ファイバフェースプレートは、前記透過原稿の画像を前記入射面から前記出射面に伝えることを特徴とするシステム。
【請求項７】
前記光学系は、密着イメージセンサモジュールを有することを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
光源をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
ａ）光ファイバフェースプレートの入射面と実質的に接触するように透過原稿を配置するステップと、
ｂ）前記光ファイバフェースプレートの出射面を実質的にスキャナの焦点平面に配置するステップと、
ｃ）光を前記透過原稿を通して前記光ファイバフェースプレートの前記入射面に向けるステップと、
ｄ）前記光ファイバフェースプレートの前記出射面から現れる前記透過原稿の画像をスキャンするステップと
を含むことを特徴とする透過原稿をスキャンする方法。
【請求項１０】
前記光ファイバフェースプレートの前記出射面を実質的に前記スキャナの焦点平面に配置するステップは、前記光ファイバフェースプレートの前記出射面を前記スキャナのプラテン上に配置することを含むことを特徴とする請求項９に記載の透過原稿をスキャンする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には、写真スライドおよびネガなどの透過画像形成媒体をスキャンすることに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの現在のフラットベッド文書スキャナにより、写真スライドまたはネガなどの透過媒体をスキャンする手段が提供される。透過媒体は、透明媒体またはトランスペアレンシー（transparencies）と呼ばれることもある。通常、透過原稿（transmissive original）は、スキャナプラテン上またはスキャナプラテン付近に配置され、光がその媒体を通って向けられて、下方の画像形成システムによって検出される。媒体を保持し、バックライトを媒体に提供するためのシステムまたはデバイスは、透明媒体アダプタと呼ばれることもある。
【０００３】
図１は、典型的な構成の断面を示している。３５ミリメートルのスライド１０１は、スキャナプラテン１０３に配置されている位置決めテンプレート１０２に収容される。光源１０４は、光１０６をスライド１０１およびプラテン１０３を通して下方に向け、そこで、光のいくらかは、画像形成モジュール１０５内の光学系によって集光される。大抵の場合、スキャナは、プラテンに配置される原稿の焦点の合った画像を形成するように構成されている。
【０００４】
画像形成モジュール１０５は、密着イメージセンサ（ＣＩＳ）モジュールであり得る。図２は、スキャナプラテン１０３の下方に配置された典型的なＣＩＳモジュールのいくつかの構成要素の概略図を示す。支持構造体などのいくつかの部品は、明確にするために省略されている。屈折率分布型（gradient index）ロッドレンズ２０１のアレイは、スキャナプラテン１０３のすぐ下方に配置されている。光検出素子２０２のセットは、屈折率分布型ロッドレンズ２０１のアレイの下方に配置されている。光検出素子２０２は、回路基板２０３に固定され、電気信号が、光検出素子２０３からケーブル２０４を通って他の電子機器（図示せず）に伝えられる。通常、光源２０５は、スキャンされるようにスキャナプラテン１０３上に配置された紙文書などの反射原稿を照射するために用いられる。光源２０５は、通常、透過原稿をスキャンしているときには用いられない。ＣＩＳモジュールは、通常、搬送機構（図示せず）によって移動され、スキャナプラテン１０３のエリアをスキャンすることができる。
【０００５】
図３は、図２のＣＩＳモジュールの断面図を示す。屈折率分布型ロッドレンズ２０１は、実質的にスキャナプラテン１０３の表面における像平面から画像を感光素子２０２に投射する。
【０００６】
通常、画像形成モジュール１０５は、限定された被写界深度（limited depth ob field）を有する。すなわち、公称像平面に配置された物体は、スキャナの画像センサに鮮明に像を形成するが、公称像平面からかなりずれている物体は、得られる画像において焦点がずれて現れる。許容可能な鮮鋭度を有する画像となる物体の位置の範囲は、スキャナの被写界深度と呼ばれる。画像形成装置に対してＣＩＳモジュールを用いるスキャナは、０．５ミリメートル以下の被写界深度を有し得る。
【０００７】
スキャナの像平面、すなわち焦点平面は、原稿または物体が配置され得るプラテンの上方の空間におけるスキャナの被写界深度を十分に利用できるように、名目上は、プラテン表面のすぐ上方に調整され得る。しかし、スキャナの被写界深度は限定されているため、焦点平面は、実質的にプラテン表面にあると考えられ得る。
【０００８】
図４は、図１の透過媒体保持システムのいくつかの可変寸法を例示する。位置決めテンプレート１０２の高さ、およびスライド１０１のキャリアの厚さＴにより、スライド１０１のフィルム部は、スキャナプラテン１０３の上方に距離Ｄだけ離れて保持される。スキャナは、プラテン１０３の頂部付近に焦点を合わせるように設計される可能性があるため、スライド１０１には焦点が合わない。スライド１０１がプラテン１０３に直接配置されたとしても、フィルム部は、キャリアの厚さＴのために、スキャナの焦点平面からある距離を置いて保持される。
【０００９】
さらに、スライド１０１のキャリアの厚さＴは、スライドによってかなり異なる。市販のスライドキャリアの中には、１．２ミリメートルの厚さのものもあれば、３．０ミリメートルの厚さのものもある。スキャナが、スライド１０１のフィルムに焦点を合わせるためにプラテン１０３の上方の距離に焦点を合わせるように構成され得るとしても、厚さＴが様々であるため、スライドによってはスキャナの被写界深度から外れて担持されるほど距離Ｄも変動する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
限定された被写界深度を有するスキャナ上の透過媒体を、十分な鮮鋭度を保ってスキャンするための手段が求められる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
フラットベッドスキャナ上の透過媒体をスキャンするための透明媒体アダプタは、光ファイバフェースプレートを備える。光ファイバフェースプレートは、画像を媒体からスキャナ焦点平面に移動させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図５は、スキャナプラテン上に配置された、本発明の例示的な実施形態によるスキャナ透明媒体アダプタを示す。光源５０１は、スライド１０１にバックライト照明を提供する。光源５０１は、表面が実質的に均一な拡散光を発する典型的な種類のものであり得る。スライド１０１は、光ファイバフェースプレート７０１によって支持され、これと実質的に接触している。光ファイバフェースプレート７０１の長さおよび幅は、スライド１０１のビュー可能エリア内に一致するが、ビュー可能エリアを実質的に包囲するように設定されている。スライド１０１が光ファイバフェースプレート７０１の上面（すなわち、入射面）５０４に近接し、光ファイバフェースプレート７０１を構成するファイバの受光角度が限定されているため、スライド１０１の画像は、光ファイバフェースプレート７０１の上面に投射される。光ファイバフェースプレート７０１は、画像を空間サンプリングし、それを、下面（すなわち、出射面）５０５に搬送し、そこに空間サンプリングされた画像が出現する。
【００１３】
光ファイバプレートと呼ばれることもある光ファイバフェースプレートは、光ファイバの規則正しい束であり、全反射（total lateral reflection）の原理を用いて動作する。図６は、光ファイバにおける全反射（ＴＩＲ）を示す。ファイバ６０１は、断面が円筒形で示されている。コアセクション６０２は、屈折率ｎ1を有するガラスまたは光学プラスチックなどの実質的に透明な材料で形成されている。クラッド層６０３は、ｎ1よりも低い屈折率ｎ2を有する第２の材料で形成されている。ファイバの面６０４に大きい入射角θ1で入射する光線Ｒ1は、周囲の材料もまた十分に高い屈折率を有する場合、ファイバ内に屈折し、屈折によって、クラッド層を通って周囲の材料に戻される。しかし、小さい入射角θ2で面６０４に入射する光線Ｒ2は、同様にファイバ内に屈折するが、クラッド層６０３内に屈折できないほど十分に大きい入射角でクラッド層に入射する。その代わりに、光線Ｒ2は、コア層６０２とクラッド層６０３との間の界面から反射される。光線Ｒ2がこのようにファイバに受けられると、光線Ｒ2は、面６０５においてファイバから出るまで、連続して内部反射することにより、ファイバに沿って伝播し続ける。
【００１４】
クラッド層からの全反射となる面６０４に対する最大入射角は、ファイバ受光角と呼ばれ、屈折率ｎ1およびｎ2によって変わる。受光角より小さい角度で面６０４に入射する光は、面６０５から出て、面６０４に入射したのと実質的に同じ角度で拡散する。しかし、このような光は、さらに拡散せずに、ファイバ６０１の長さに沿って搬送される。ファイバ６０１に入射する光線間の空間関係は、ファイバから出射する際に必ずしも保持されない。たとえば、互いに完全に平行な２つの光線は、面６０４に入射し得るが、互いに平行でない状態で面６０５から出る。しかし、すべての光線は、ファイバに入射するときと、そこから出射するときとの両方において、必然的にファイバの受光角内にある。
【００１５】
多くの光ファイバは、図７に示されるように、規則正しいアレイにまとめられ、光ファイバフェースプレート７０１を形成する。光ファイバフェースプレート７０１内のファイバ間の隙間は、光学吸収材料で充填され得る。吸収材料は、特定のファイバのクラッド層から逃げ得る入射角度の大きい光線を捉え、それによって、ファイバ間の光漏れに起因する「クロストーク」の可能性を低減する。
【００１６】
各ファイバは、入射面において光を受け入れ、その光を出射面まで搬送するため、光ファイバフェースプレート７０１は、１つの面に投影される画像が、ファイバの間隔に対応する解像度で空間的にサンプリングされて、他の面から出射するように見えるという特性を有する。たとえば、個々のファイバが、ファイバの中心からファイバの中心まで７マイクロメートルだけ間隔を置いている場合、出射面から出現する画像は、約７マイクロメートル、すなわち、１インチ当たり約３，６２８サンプルの解像度でサンプリングされる。この空間サンプリング密度は、多くのフラットベッドスキャナの細部を解像する能力を十分に上回っているため、光ファイバフェースプレート７０１の動作に固有のサンプリングは、光ファイバフェースプレート７０１を通過した後にスキャンされる画像の質に無視できる程度の影響しか与えない。約３マイクロメートルから約２５マイクロメートル以上の範囲のファイバ直径を有する光ファイバフェースプレートは、市販されている。簡単に見えるようにするため、図７には、数個のファイバしか示されていないが、実際の光ファイバプレートは、数百万ものファイバを有し得る。
【００１７】
光ファイバフェースプレート７０１の下面（すなわち、出射面）は、スキャナプラテン１０３上に位置しているため、光ファイバフェースプレート７０１から出現する画像は、スキャナの画像形成モジュールの焦点平面にまたはその付近にある。このため、スキャナは、画像を正常にスキャンすることができる。光ファイバフェースプレート７０１の入射面５０４は、単に、光が入射する面であり、出射面５０５は、光が出射する面である。２つの面の光学特性に違いは必要ない。光ファイバフェースプレート７０１は、通常、対称的であり、入射面としていずれの面も使用し得る。
【００１８】
光ファイバフェースプレート７０１の高さ５０３がスライド１０１のキャリアをスキャナプラテン１０３から持ち上げるのに十分である限り、システムの性能は、スライドキャリアの厚さの影響を受けないので、スライドキャリアの厚さの問題は解決されている。さらに、システムは、スライドの焦点の合った画像をスキャナ光学系に提示し、被写界深度が限定されたスキャナが十分なスキャンを行うことができるようにする。システムの性能は、光ファイバフェースプレート７０１の厚さ５０３からは実質的に影響を受けない。
【００１９】
スライドは、大抵の場合、残留曲率を示すため、システムのユーザは、スライドの凹側が、光ファイバフェースプレート７０１に面するようにスライドを光ファイバフェースプレート７０１に配置することにより、例示的な透明媒体アダプタに配置されるスライドへの損傷の可能性を最少限に抑えることを望み得る。この状態は、図５に示される。スライド１０１のフィルム部は、その凹側を下方に向けて湾曲している。この位置において、光ファイバフェースプレート７０１へのほとんどの接触が、スライド１０１のビュー可能なエリアのエッジまたは角において発生し、それによって、スライド１０１への損傷の可能性を最少限に抑える。スライド１０１の湾曲が過剰であると、光ファイバフェースプレート７０１による高解像度画像の取り込みを容易にするために、光ファイバフェースプレート７０１に近接した位置にスライド１０１を制約する手段を設けることが望まれ得る。
【００２０】
本発明の例示的な実施形態による透明な媒体アダプタは、光ファイバフェースプレート７０１をスキャナプラテン１０３の適切な位置に保持し、光源５０１をスライド１０１の上方に適切に保持するための位置合わせ特徴部５０２を有し得る。
【００２１】
図８は、写真のネガまたは他の表装されていない（unmounted）フィルム原稿をスキャンするために用いられる、本発明の例示的な実施形態による透明媒体アダプタを示す。３５ミリフィルムによる写真撮影から得られる写真のネガは、大抵の場合、４から６つの写真フレームが含まれた単なるフィルムストリップである。他の写真形式では、様々なサイズのフィルム原稿となり得る。光ファイバフェースプレート８０３の頂部に表装されていないフィルム原稿８０１を配置することにより、例示的な透明媒体アダプタは、スキャナに、表装されていないフィルム原稿をスキャンさせることができる。スライドと同様に、表装されていないフィルム原稿も、大抵の場合、湾曲を有する。ユーザは、表装されていないフィルム原稿８０１への損傷の可能性を最少限にするために、原稿８０１を、その凹側を光ファイバフェースプレート８０３に向けて、透明媒体アダプタに配置することを望み得る。表装されていないフィルム原稿８０１の湾曲が過剰であると、光ファイバフェースプレート８０３による高解像度画像の取り込みを容易にするために、光ファイバフェースプレート８０３に近接した位置に、表装されていないフィルム原稿８０１を制約するための手段を設けることが望まれ得る。
【００２２】
さらに、表装されていないフィルム原稿８０１をエッジで支持するための基準面８０２が、光ファイバフェースプレート８０３の上面と実質的に同一平面になるように設けられ得る。これにより、フィルム原稿８０１への損傷の危険性が低減され、また、光ファイバフェースプレート８０３は、原稿８０１の画像エリアをスキャンするのに必要なだけの大きさになり、それによって、光ファイバフェースプレート８０３のコストは最少限にされる。光ファイバフェースプレート８０３の長さおよび幅は、透明媒体アダプタでスキャンされる表装されていないフィルム原稿のサイズに調整され得る。
【００２３】
図９Ａおよび図９Ｂは、較正エリアを有する、本発明の例示的な実施形態によるスキャナ透明媒体アダプタを示す。感光素子２０２のそれぞれは、通常、複数の個々の画素を含む。この場合、画素は、スキャナの解像度を規定するサイズの個々にアドレス指定可能な感光エリアである。たとえば、スキャナは、その上に配置された原稿を、１インチ当たり１２００画素の解像度でサンプリングし得る。画素の見かけ感度は、互いに異なることがある。すなわち、均一に照射されるとき、感光素子２０２上の異なる画素は、わずかに異なる輝度レベルを示すことがあり得る。これは、感度不均一性（ＰＲＮＵ）と呼ばれることがある。他の光学または照射効果によってもまた、画素の感度は明らかに異なり得る。この変動により、スキャンは正確でなくなるが、大抵の場合、較正を行うことにより補償され得る。
【００２４】
画素の変動を較正する際、均一な輝度の原稿がスキャンされる。その原稿が均一であることが分かっているため、異なるスキャナ画素からの読み取りにおけるばらつきは、ＰＲＮＵまたは他の光学もしくは照射効果に起因する。補償係数は、各画素に対して計算され、変動の影響を取り除くために後のスキャンにおいて適用される。
【００２５】
較正を適応させるために、本発明によるスキャナ透明媒体アダプタは、図９Ａおよび図９Ｂに示されるように、較正エリアを有し得る。図９Ａは、較正エリアを有し、スキャナ９００上に配置された、本発明の例示的な実施形態によるスキャナ透明媒体アダプタを示す。図９Ｂは、図９Ａの透明媒体アダプタのクローズアップ図を示す。支持構造体９０１は、スキャナプラテン１０３上に位置し、光ファイアフェースプレート７０１をプラテン上に位置決めする。スライド１０１は、光ファイバフェースプレート７０１上に位置する。支持構造体９０１はまた、スライド１０１の上方に光源も保持し得るが、光源は、明確にするため図から省略されている。支持構造体９０１は、較正エリア９０２を有し得る。較正エリア９０２は、スキャナ画像形成モジュールが光源を直接見ることができるようにする開口部である。光源は、スライド１０１だけでなく較正エリアを覆うのに十分な大きさである。スキャナ画像形成モジュールを較正エリア９０２の下に配置することにより、光源は、直接スキャンされ得る。このように、スキャンされている均一な輝度の「原稿（original）」は、プラテン１０３と光源との間の空気である。画素の輝度の差は、ＰＲＮＵ、光源自体の不均一性、または他の光学的な影響に起因する可能性があり、適切な補正は、スライド１０１がスキャンされるときに適用され得る。
【００２６】
較正エリア９０２は、光ファイバフェースプレート７０１によって導入される不均一性の較正を容易にするために、光ファイバフェースプレートも有し得る。本発明による透明媒体アダプタがネガまたは他の表装されていないフィルム原稿をスキャンするために用いられるときの較正を可能にする他の構成も容易に想定され得る。
【００２７】
本発明の上記の記載は、例示および説明を目的として提示されている。上記の記載は、排他的でも、本発明を開示されるのと全く同じ形態に限定するものでもなく、他の改変および変形も、上記の教示に照らして可能であり得る。たとえば、構成要素が記載される垂直積層構成以外の他の向きにある、透明媒体アダプタおよびスキャナも想定され得る。スキャナプラテンは、垂直であってもよく、光源、透過原稿、および光ファイバフェースプレートは、水平に配置されてもよい。他の実施形態も想定され得る。実施形態は、本発明の原理およびその実際の応用を最良に説明し、それによって、当業者が、考えられる特定の使用に適するように本発明を様々な実施形態および様々な改変において最適に用いることができるように選択かつ記載されている、添付の請求の範囲は、従来技術で限定されていることを除いて、本発明の他の実施形態を含むとして解釈されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】典型的な透明媒体アダプタ構成の断面図である。
【図２】スキャナプラテンの下方に配置された典型的な密着イメージセンサ（ＣＩＳ）モジュールのいくつかの構成要素の概略図である。
【図３】図２のＣＩＳモジュールの断面図である。
【図４】図１の透明媒体保持システムのいくつかの可変寸法を例示する図である。
【図５】スキャナプラテン上に配置された、本発明の例示的な実施形態によるスキャナ透明媒体アダプタを示す図である。
【図６】光ファイバにおける全反射（ＴＩＲ）を示す図である。
【図７】光ファイバフェースプレートを示す図である。
【図８】写真のネガまたはその他の表装されていないフィルム原稿をスキャンするために用いられる、本発明の例示的な実施形態による透明媒体アダプタを示す図である。
【図９Ａ】較正エリアを含み、スキャナ上に配置された、本発明の例示的な実施形態によるスキャナ透明媒体アダプタを示す図である。
【図９Ｂ】図９Ａの透明媒体アダプタのクローズアップ図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０１  スライド
１０３  プラテン
１０５  画像形成モジュール
５０１  光源
５０４  入射面
５０５  出射面
７０１  光ファイバフェースプレート
９００  スキャナ
９０２  修正エリア
【図１】
2004295890.tif 000003
【図２】
2004295890.tif 000004
【図３】
2004295890.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004295890.tif 000009
【図８】
2004295890.tif 000010
【図９Ａ】
2004295890.tif 000011
【図９Ｂ】
2004295890.tif 000012