(57)【要約】【課題】  色再現性に優れた画像読み取り装置を提供する。【解決手段】  光源１０７から結像レンズ１０５を介してラインセンサ１０６に至る画像読み取り光学系光路内に赤外光カットフィルタ１０８を有する画像読み取り装置において、特定原稿を読み取らせることで赤外光カット部品の主走査位置による分光特性を識別し補正する分光透過率補正処理手段１１０７を備えた。【選択図】        図１１
2005198200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から結像レンズを介してラインセンサに至る画像読み取り光学系光路内に赤外光カットフィルタを有する画像読み取り装置において、特定原稿を読み取らせることで赤外光カット部品の主走査位置による分光特性を識別し補正する分光透過率補正処理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】
前記分光透過率補正処理手段による補正処理を通常モード以外で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】
画像レベルに所定の閾値を設けて前記分光透過率補正処理手段による補正処理のオン／オフを行うことを特徴とする請求項１または２記載の画像読み取り装置。
【請求項４】
前記赤外光カットフィルタは、ガラスに多層膜干渉コーティングを蒸着することで構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の画像読み取り装置。
【請求項５】
前記赤外光カットフィルタは、結像レンズに前記多層膜干渉コーティングを蒸着することで構成されていることを特徴とする請求項１ないし３記載の画像読み取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージスキャナ、デジタル複写機、ファクシミリ等の画像読み取り光学系の光路内に赤外カット部品を有する画像読み取り装置に関するもので、特に赤外カット部品として多層膜干渉フィルタを使用している画像読み取り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、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、人間の目は赤外領域まで分光感度を有していないため（視感度特性）、前記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。
前記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ことが必要である。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。また配置するためのスペースを確保する必要があるため、装置のサイズが大きくなるという不具合がある。
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、前記結像レンズに多層膜干渉フィルタを蒸着によりコーティ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。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た装置が提案されている。
また、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が提案されている。また、特許文献３には、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が提案されている。
【特許文献１】特開平６−２７３６９４号公報
【特許文献２】特開２０００−３０７８０６公報
【特許文献３】特開２０００−１２５０７５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、前記特開平６−２７３６９４号公報の技術では、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。
また特開２０００−３０７８０６公報の技術では、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。従って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。
ところで多層膜干渉フィルタの分光反射率特性が入射角度により異なる影響は原稿によって異なる。白板と同じ比率で赤出力がけずられる原稿（分光反射率特性が赤色領域でフラットな特性の原稿）であればシェーディング処理により補正が可能である。影響が最も大きい原稿は前記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である。前記補正を分光反射率がフラットな原稿に対して行うと実際の赤色画像出力レベルより赤色画像レベルが低下することによる色再現性の劣化が考えられる。前記は原稿に使用されているインク分光特性に起因する要因が大きい。
また例えば、インクジェットプリンタの黒インクには６５０ｎｍ近辺から赤外領域にかけて分光反射率が上がっていく特性のインクがある。前記黒インク原稿を読み取った場合、多層膜干渉フィルタの分光反射率特性が入射角度により異なる影響を大きく受けることになる。黒原稿の分光反射率は小さいことから、前記のような特性の黒インクでは影響が大きくなる。ただ、黒インク以外のＣＭＹインクが前記特性を持っておらず赤外領域に対して比較的フラットな分光特性を有している場合、黒原稿では補正により色再現性の向上がはかれるが、黒原稿以外では逆に色再現性が劣化してしまう場合が考えられる。
本発明は前記の背景に鑑みてなされたもので、多層膜干渉フィルタ（赤外線カットフィルタ）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で色再現性に優れた画像読み取り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】
前記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、光源から結像レンズを介してラインセンサに至る画像読み取り光学系光路内に赤外光カットフィルタを有する画像読み取り装置において、特定原稿を読み取らせることで赤外光カット部品の主走査位置による分光特性を識別し補正する分光透過率補正処理手段を備えた画像読み取り装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明は、分光透過率補正処理手段による補正処理を通常モード以外で選択可能とした請求項１記載の画像読み取り装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明は、画像レベルに所定の閾値を設けて前記分光透過率補正処理手段による補正処理のオン／オフを行う請求項１または２記載の画像読み取り装置を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明は、赤外光カットフィルタがガラスに多層膜干渉コーティングを蒸着することで構成されている請求項１ないし３のいずれか記載の画像読み取り装置を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明は、赤外光カットフィルタが結像レンズに多層膜干渉コーティングを蒸着することで構成されている請求項１ないし３記載の画像読み取り装置を主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、赤外線カット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ことによる色再現性の劣化を防止できる。
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サービスマンモードによる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ができる。
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サービスマンモードによる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ができる。
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。
【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下部に配置された光源１０７を有する照明光学系により原稿１０２が照明される。原稿１０２で反射された照明光は、第１の走行体１０３での第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１０６の入射面上に縮小結合される。
原稿読み取り時は、原稿１０２の長手方向については、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１／２Ｖで位置１０４’まで移動して原稿１０２の長手方向全体を読み取る。
図２は赤外光カットフィルタの配置図である。上述した赤外光カットフィルタ１０８は、原稿面からＣＣＤラインセンサ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。例えば結像レンズ１０５の物体側に配置するか、または結像レンズ１０５の像側のどちらか一方に配置する。本発明の赤外光カットフィルタ１０８は多層膜干渉コーティング蒸着により形成される。一般的に多層膜干渉フィルタは、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。
図４は多層膜干渉コーティング蒸着による多層膜干渉フィルタ（赤外光カットフィルタ）の分光透過率特性図である。図４で示すように多層膜干渉フィルタ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前記特性は部品バラツキの影響を受ける。
【０００７】
図５はＣＣＤの分光感度特性を示す図である。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。前記より、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す図である。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す図である。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黒色の分光反射率を示している。
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、ＣＣＤラインセンサの各画素毎の感度むらや、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。（８ｂｉｔの場合）
出力画像データ＝原稿データ／白板データ×２５５
（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。前記から、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は白板の赤色成分の相対分光出力を示す図である。図８中には、図４で示した多層膜干渉フィルタへの入射角度０°、２０°の場合での出力の違いを示している。
図９は図７に示す灰色原稿の赤色成分の相対分光出力を示す図である。図９中には、図４で示した多層膜干渉フィルタへの入射角度０°、２０°の場合での出力の違いを示している。
図１０は図７に示す黒色原稿の赤色成分の相対分光出力を示す図である。図１０中には、図４で示した多層膜干渉フィルタへの入射角度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多層膜干渉フィルタへの入射角度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％
前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。前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。
【実施例１】
【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実施例１の構成図である。１次元ライン状のＣＣＤ１１０１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。
このシェーディング補正回路１１０４からの出力画像データはモードセレクト回路１１０８に入力される。図示しないＣＰＵにより基準黒原稿読み取り（例えば前記の赤外領域にかけて分光反射率が上がる特性の原稿）モードか通常読み取りモードかの選択が行われる。
通常読み取りモードの場合は、分光透過率補正回路１１０７に画像データ出力される。基準黒原稿読み取りモードの場合は、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ＣＣＤ１１０１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
【００１０】
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）
前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。通常読み取りモードが選択された場合には、シェーディング回路１１０４の出力は分光特性補正回路１１０７に入力され、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ことになる。
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、緑色画像は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。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、前記の係数算出演算、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前記以外の演算方式を採用することも可能である。また、前記実施例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。
【実施例２】
【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実施例２の構成図である。実施例２は、図１２示すように図１１の回路構成に補正オン／オフ回路１１０９、操作部１１１０を付加することで実現可能である。
操作部１１１０からの制御により、補正オン／オフ回路１１０９は補正オン時に分光透過率補正回路１１０７からの入力データを出力する。補正オフ時はモードセレクト回路１１０８を介してシェーディング回路１１０４出力のデータを出力する。前記により補正のオン／オフ制御が可能となる。
【実施例３】
【００１２】
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実施例３の構成図である。実施例３は、図１３示すように図１２に示す回路に画像レベル判定回路１１１１を付加することで実現可能である。
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オン／オフを切り替える。前記により、画像データのスレッシュレベルによる補正のオン／オフ制御が可能となる。スレッシュレベルは外部から設定可能とすることも容易に可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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】赤外光カットフィルタの配置図。
【図３】入射角０°と２０°の光束を示す図。
【図４】多層膜干渉コーティング蒸着による多層膜干渉フィルタ（赤外光カットフィルタ）の分光透過率特性図。
【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に示す灰色原稿の赤色成分の相対分光出力を示す図。
【図１０】図７に示す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実施例１の構成図。
【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実施例２の構成図。
【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実施例３の構成図。
【符号の説明】
【００１４】
１０５  結像レンズ
１０６  ラインセンサ
１０７  光源
１０８  赤外線カットフィルタ
１１０１  ＣＣＤ
１１０２  信号処理回路
１１０３  Ａ／Ｄ変換回路
１１０４  シェーディング回路
１１０５  エリア平均回路
１１０６  係数算出回路
１１０７  分光透過率補正回路（分光透過率補正処理手段）
１１０８  モードセレクト回路
【図１】
2005198200.tif 000003
【図２】
2005198200.tif 000004
【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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