(57)【要約】【課題】  簡単な構成で複数色に色分解して対象物を撮像できる撮像装置を安価に提供する。【解決手段】  撮像装置１は、距離が一定である対象物Ｐを３色に色分解して撮像するために３系統の光学系を備え、３個のモノクロイメージセンサ４Ｒ・４Ｇ・４Ｂの前面にレンズ２Ｒ・２Ｇ・２ＢとＲＧＢの各色フィルタ３Ｒ・３Ｇ・３Ｂを有する。また、各イメージセンサ４Ｒ・４Ｇ・４Ｂの視野の中に撮像エリアが入るように、光学系を構成する。これにより、各イメージセンサ４Ｒ・４Ｇ・４Ｂの画像を読み出すことにより、同一の撮像エリアを読み出すことができ、各イメージセンサ４Ｒ・４Ｇ・４Ｂから出力された画像信号を合成することで対象物のカラー画像が得られる。また、対象物の画像を４色以上に色分解する場合、同様に一定距離に複数系統の光学系を設けるようにする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定距離に位置する対象物の画像を撮影する撮像装置であって、
対象物を撮像するイメージセンサと、対象物の画像を前記イメージセンサ上に結像させるレンズと、特定の波長成分の光のみを通過させるフィルタと、からなる複数の撮像部と、
前記イメージセンサが撮像した対象物の画像処理を行う画像処理部と、を備え、
前記各撮像部のフィルタは、それぞれ異なる波長成分の光を通過させ、
前記各撮像部のイメージセンサは、前記対象物と光学的にほぼ同じ距離から前記対象物の同じ領域を撮像するように配置され、
前記画像処理部は、前記各イメージセンサが撮像した前記対象物の同じ領域の画像を合成することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像部の１つのフィルタは、赤外線を通過させるフィルタである請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一定距離に位置する平面被写体（対象物）のカラー画像を撮影する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、イメージセンサを使用したカラー撮像装置には、代表的なものとして単板式のものと３板式のものとがある。前者は、撮像素子の表面に例えばＲ・Ｇ・Ｂの原色フィルタ、またはＹ・Ｍ・Ｃの補色フィルタとＧフィルタが、所定の配列で１画素に１色ずつ取り付けられており、各撮像素子から出力される信号を処理することによりＲ・Ｇ・Ｂやカラーの画像信号を得ていた。
【０００３】
一方、後者は、例えばプリズムとハーフミラーを組み合わせた光学系によりＲ・Ｇ・Ｂそれぞれの画像を別々の方向に結像させ、その位置に取り付けた撮像素子から出力される信号を処理することによりＲ・Ｇ・Ｂやカラーの画像信号を得ていた（例えば、非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】竹村裕夫著  「ＣＣＤカメラ技術」ラジオ技術者  昭和６１年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の単板式カラー撮像装置は、前記のようにイメージセンサの１画素に１色ずつ色フィルタが取り付けられた構成であり、１画素のカラー画像信号を得るためには、少なくともＲ・Ｇ・Ｂの３画素分、または、Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｇの４画素分の画像信号を合成する必要がある。そのため、従来の単板式カラー撮像装置では、撮像素子の画素数に比べて解像度が低くなるという問題があった。
【０００５】
一方、従来の３板式カラー撮像装置は、プリズムとハーフミラーを組み合わせて高い精度で光学系を設計する必要があり、また構成部品が高価であった。また、ハーフミラーの特性上、光の利用効率が低くなるため、感度があまり良くないという問題があった。
【０００６】
また、近時、印刷技術の発達に伴い、４色以上のインキを使用してカラー画像を印刷する技術が利用されるようになっており、このような印刷物の製造時にカラー画像の色調を監視するためには、使用するインキ数に応じて対象物の画像を色分解して検査を行う必要がある。しかし、単板式のカラー撮像装置では、イメージセンサに設ける色フィルタの種類が増えるため、撮像素子の画素数に比べて解像度がさらに低くなる。また、製造工程数が増えるため、特に生産量が少量の場合には、カラー撮像装置が非常に高価になるという問題があった。一方、従来の３板式のカラー撮像装置を、対象物の画像を４色以上に色分解できるように改造する場合、プリズム及びハーフミラーを用いた光学系を新たに設計する必要があり汎用的な技術が使用できず、また、構成部品がさらに高価になるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、簡単な構成で複数色に色分解して対象物を撮像できる撮像装置を安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【０００９】
（１）一定距離に位置する対象物の画像を撮影する撮像装置であって、対象物を撮像するイメージセンサと、対象物の画像を前記イメージセンサ上に結像させるレンズと、特定の波長成分の光のみを通過させるフィルタと、からなる複数の撮像部と、
前記イメージセンサが撮像した対象物の画像処理を行う画像処理部と、を備え、
前記各撮像部のフィルタは、それぞれ異なる波長成分の光を通過させ、
前記各撮像部のイメージセンサは、前記対象物と光学的にほぼ同じ距離から前記対象物の同じ領域を撮像するように配置され、
前記画像処理部は、前記各イメージセンサが撮像した前記対象物の同じ領域の画像を合成することを特徴とする。
【００１０】
この構成においては、撮像部の各イメージセンサは、対象物と光学的にほぼ同じ距離に配置され、また前記対象物の同じ領域を撮像するように配置されているので、従来の撮像装置のようにプリズムやハーフミラーを使用せずに光学系を構成して、対象物の同じ領域を撮像することが可能となり、装置構成を簡略化することができる。
【００１１】
（２）前記撮像部の１つのフィルタは、赤外線を通過させるフィルタであることを特徴とする。
【００１２】
この構成においては、赤外線フィルタを備えているので、複数種類のインキで印刷されたカラー画像中の黒インキで印刷された部分だけの画像を抽出することができる。したがって、彩度を表現する際に使用された黒インキ量を容易に把握することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の撮像装置は、対象物から一定距離に設置され、対象物を複数の色に色分解して撮像するために複数の光学系を備え、各光学系はモノクロイメージセンサの前面にレンズと色フィルタを有する。また、各イメージセンサの視野の中に画像信号を合成することで、ずれのない対象物のカラー画像が得られる。また、本発明の撮像装置は、上記のような構成なので部品コストや製造コストを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置の概略の構成図である。図１には、撮像装置１の基本動作を説明するために、ＲＧＢの３色に色分解する構成を示している。図１に示すように、撮像装置１は、レンズ２Ｒ・２Ｇ・２Ｂ、フィルタ撮像エリアが入るように光学系を配置する。これにより、各イメージセンサで同一の撮像エリアの画像を読み出すことができ、各イメージセンサから出力された３Ｒ・３Ｇ・３Ｂ、イメージセンサ４Ｒ・４Ｇ・４Ｂ、画像処理回路５、出力回路６を備えている。レンズ２Ｒは、フィルタ３Ｒを介して対象物Ｐの画像をイメージセンサ４Ｒ上に結像させる。レンズ２Ｇは、フィルタ３Ｇを介して対象物Ｐの画像をイメージセンサ４Ｇ上に結像させる。レンズ２Ｂは、フィルタ３Ｂを介して対象物Ｐの画像をイメージセンサ４Ｂ上に結像させる。フィルタ３Ｒは、赤色成分の光を透過させるフィルタである。フィルタ３Ｇは、緑色成分の光を透過させるフィルタである。フィルタ３Ｂは、青色成分の光を透過させるフィルタである。イメージセンサ４Ｒ・４Ｇ・４Ｂは、モノクロのイメージセンサであり、それぞれほぼ同じサイズの受光面積を有している。イメージセンサ４Ｒは、レンズ２Ｒ及びフィルタ３Ｒを通して得られる対象物Ｐの赤色成分の画像を光電変換して出力する。イメージセンサ４Ｇは、レンズ２Ｇ及びフィルタ３Ｇを通して得られる対象物Ｐの緑色成分の画像を光電変換して出力する。イメージセンサ４Ｂは、レンズ２Ｂ及びフィルタ３Ｂを通して得られる対象物Ｐの青色成分の画像を光電変換して出力する。画像処理回路５は、イメージセンサ４Ｒ・４Ｇ・４Ｂが出力した画像データを合成してカラー画像データを生成して出力回路６に出力する。また、画像処理回路５は、イメージセンサ４Ｒ・４Ｇ・４Ｂが出力した画像データをそのまま出力回路６に出力する。出力回路６は、対象物Ｐのカラー画像信号、対象物Ｐの赤色成分の画像信号、対象物Ｐの緑色成分の画像信号、及び対象物Ｐの青色成分の画像信号を出力する。
【００１５】
本発明の実施形態に係る撮像装置１は、常に一定距離に位置する対象物Ｐのカラー画像を撮像する装置であり、単板式を採用せずに３板式（複板式）を採用しており、高解像度のカラー画像が得られる。また、撮像装置１は、上記のように、常に一定距離にある対象物Ｐを撮像するのでプリズムやハーフミラーを使用せずに光学系を簡素化することができ、部品コストや製造コストを抑制することができる。
【００１６】
撮像装置１は、対象物ＰのＲ・Ｇ・Ｂの画像を別々に撮像する３つの異なる光学系（撮像部）を備えており、各光学系はイメージセンサの視野の中に撮像エリアが入るように、つまり、対象物Ｐと各イメージセンサとが光学的にほぼ同じ距離になるように配置されている。また、各光学系のレンズ及びイメージセンサは、対象物Ｐの画像が各イメージセンサのほぼ中央部で結像されるように、また、対象物Ｐの任意の１点の画像が各イメージセンサ４Ｒ・４Ｇ・４Ｂのほぼ同じ位置に結像するように配置されている。
【００１７】
撮像装置１は、このように構成されているので、各イメージセンサ４Ｒ・４Ｇ・４Ｂの画像を読み出すと同一の撮像エリアを読み出すことができ、各イメージセンサから出力された画像信号を画像処理部５で合成することでカラー画像が得られる。
【００１８】
撮像装置１に使用するイメージセンサ４Ｒ・４Ｇ・４Ｂは、ＣＣＤイメージセンサでもＣＭＯＳイメージセンサでも良く、また、ラインセンサでもエリアセンサでも良い。
【００１９】
図２は、撮像装置が対象物を撮像する様子を示した図である。図２（Ａ）は、撮像装置のイメージセンサがライン型イメージセンサの場合で、図２（Ｂ）は、撮像装置のイメージセンサがエリア型イメージセンサの場合である。なお、図２には、各イメージセンサの側面図と正面図を示している。
【００２０】
図２（Ａ）に示すように、イメージセンサ４がライン型イメージセンサの場合、対象物Ｐが連続的に副走査方向に移動する印刷物などであると、この対象物Ｐの幅方向（主走査方向）における所定の領域の走査を繰り返すことで、対象物Ｐの全体の画像を読み取ることができる。
【００２１】
また、図２（Ｂ）に示すように、イメージセンサ４Ｒ・４Ｇ・４Ｂとしてエリア型イメージセンサを使用した場合、全画素で撮像を行うように設定することができる。
【００２２】
次に、本発明の撮像装置は、対象物との距離が常に一定の状態で撮像を行うので、３つの撮像部（イメージセンサ）に限らず、さらに複数の撮像部（イメージセンサ）で同じ対象物を撮像するように構成することができる。図３は、４色以上に色分解できる撮像装置の概略構成を示した図である。図３（Ａ）に示すように、例えば、Ｒ・Ｇ・Ｂ・Ｉｒの４色に色分解して各画像を撮像することができる。図３（Ａ）に示した構成においては、各イメージセンサ１４Ｒ・１４Ｇ・１４Ｂ・１４Ｉｒを、対象物Ｐに対向して、対象物Ｐから光学的に同じ距離に配置することで、対象物の画像をＲ・Ｇ・Ｂ・Ｉｒの４色に色分解して各画像を撮像することができる。
【００２３】
一般にオフセット印刷の重ね刷りにおいて、無彩色は、黒（Ｋ）インキだけでなく、Ｙ・Ｍ・Ｃの各インキを適量混ぜ合わせることによって表現されることが多い。このとき、無彩色を表現するために使用されるＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋの各インキの比率は一定ではない。そのため、４色( ＹＭＣＫ) のインキ量（インキ面積）を測定しようとしても、灰色や黒色の部分は黒と他の色のインキとの混合比率が不明であり、従来のＲＧＢ（またはＹＭＣＧ）に色分解して撮像する撮像装置では、ＹＭＣＫの各インキ量を正しく求めることができなかった。
【００２４】
本発明の撮像装置では、上記のように、対象物の画像をＲ・Ｇ・Ｂ・Ｉｒの４色に色分解して各画像を撮像することができ、赤外線フィルタを介して対象物を撮像すると、黒インキの量を測ることができ、各インキ量を正確に分解することができる。したがって、ＹＭＣＫの４色のインキを使用して印刷したカラー画像の印刷欠陥検査や色調変化の監視などに本発明の撮像装置を使用することができる。なお、ＹＭＣＫの４色のインキを使用して印刷したカラー画像の印刷欠陥検査や色調変化の監視を行う際には、Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｇ・Ｉｒの５色に色分解するようにしても良い。
【００２５】
また、本発明の撮像装置は、さらに複数の色のインキを使用したカラー画像の色調監視に使用することができる。例えば、図３（Ｂ）に示すように、なめらかな階調の画像を作成するために、シアン・マゼンタ・イエロー・ブラックのインキの他に、ライトシアン（ＬＣ）・ライトマゼンタ（ＬＭ）のインキを使用した印刷物を、６色に色分解して各画像を撮像することができる。この場合、撮像装置に６つの光学系を設けて、各イメージセンサ２４Ｙ・２４Ｍ・２４Ｃ・２４Ｂ・２４ＬＭ・２４ＬＣを、対象物Ｐに対向して、対象物Ｐから光学的に同じ距離に配置し、各イメージセンサのほぼ中央で対象物Ｐの画像を６色に色分解して各画像を撮像するができる。このような撮像装置は、例えば６色刷りの印刷物の色調を監視する目的で使用することができる。また、撮像装置１は、各イメージセンサが出力した信号を合成せずに個別に出力することができ、各イメージセンサが撮像した画像データを基準データと比較することで、版毎の欠陥検査を行うことができる。さらに、各イメージセンサが出力した信号を合成したカラー画像を使用することでより正しい色彩の画像が得られる。
【００２６】
なお、イメージセンサは近赤外領域の波長まで光電変換する能力を備えているため、カラー画像を撮像する際に赤外光をそのまま受け入れてしまうと、正しい色を持った信号を再現できなくなる。そのため、イメージセンサに使用する各色フィルタ（赤外フィルタを除く）には、赤外線カット型のフィルタを使用すると良い。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
この発明は、被写体との距離が一定である平面被写体のカラー画像を読み取る用途に適用できる。例えば、印刷物の品質検査装置などに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の概略の構成図である。
【図２】撮像装置が対象物を撮像する様子を示した図である。
【図３】４色以上に色分解できる撮像装置の概略構成を示した図である。
【符号の説明】
【００２９】
１−撮像装置、２Ｒ・２Ｇ・２Ｂ−レンズ、
３Ｒ・３Ｇ・３Ｂ−フィルタ、４Ｒ・４Ｇ・４Ｂ−イメージセンサ、
５−画像処理回路、６−出力回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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