JP2004357150A - 画像読取用の照明装置および画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、照明手段を面積としても高さとしても小さくしつつ、ゴミやキズを検知するための赤外光源が搭載可能な照明装置および画像読取装置を提供する。
【解決手段】そのために、本発明では、可視領域の光を発光する第１の光源と、赤外領域の光を発光する第２の光源と、前記第１の光源と前記第２の光源を同一の側面に配し且つ前記第１の光源からの入射光と前記第２の光源からの入射光を導光し導光板上で面状にして射出させる導光手段とを有し、前記導光板は前記第１の光源と前記第２の光源から離れるに従い薄くなる形状となっている構成とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は写真フィルム等の透過原稿の画像情報をラインセンサー（ＣＣＤ）等の読み取り素子で読み取るイメージスキャナー、フィルムスキャナー、そしてデジタル複写機等のデジタル画像読取装置およびそれに使用される照明装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より導光体を用いて照明を行い、フィルム上の画像情報をコンピュータにデジタル画像情報として読み取るための装置としてイメージスキャナーやフィルムスキャナー等が知られている。
【０００３】
ここで透過原稿を読み取るのに際し、この透過原稿を照明する方法として▲１▼読み取り手段と一緒に照明を移動させる。▲２▼照明を固定し読み取り手段のみ移動させる。といった方法がある。
【０００４】
▲１▼の方法として、例えば、特許文献１では原稿載置台を挟んで一方に透過原稿用光源を配置すると共に、他方に反射原稿用光源が配置され、透過原稿と反射原稿を選択的に読み取る画像読取装置において、透過原稿用光源と、透過原稿の間に集光手段と拡散版を配置した画像読取装置を本出願人は開示している。
【０００５】
▲２▼の方法として、例えば、特許文献２に示されるような原稿を載置するプラテンガラスに対して水平になるように、端部に蛍光管を配置した樹脂製の導光板からなる面光源を用いた画像読取装置が開示されている。
【０００６】
また▲１▼や▲２▼の方法という限定はないが導光体を用いた画像読取装置として特許文献３では光源から放射された光束を導光体を介して原稿を照明し、原稿からの光束を結像手段により読み取り手段面上に結像させて、原稿の画像情報を読み取る画像読取装置において、導光体は円柱状、もしくはその一部が円柱状より成り、端部に光入射面、長手方向の一部の側面に光射出面、光射出面と対向する側の側面に鋸刃状の光反射面を有し、鋸刃状の光反射面は円柱の断面である円の円中心位置から円柱の径の２０％以内の距離の範囲内に形成されている画像読取装置を本出願人は開示している。
【０００７】
また近年は可視光を用いて読み取った画像情報から赤外光を用いて読み取ったゴミやキズの画像情報を用いてゴミやキズの情報を取り除き補正するイメージスキャナーやフィルムスキャナー等の画像読取装置が出てきている。
【０００８】
このようなゴミやキズの情報を取り除き補正するために可視光以外に、赤外光でも読み取りが可能な画像読取装置として、例えば、特許文献４や特許文献５では可視領域で発光する第１の光源と、非可視領域で発光する第２の光源と、第１及び第２の光源を端面に配し、第１の光源からの光を発光面全体に導くための第１の導光パターンと第２の光源からの光を発光面全体に導くための第２の導光パターンを有する導光板と、導光板により導光された第１又は第２の光源からの光により照明された原稿の光を画像信号に変換する読み取り手段とを有する画像読取装置を本出願人は開示している。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−１９０９６５号公報
【特許文献２】
米国特許５０３８２２７号公報
【特許文献３】
特開２０００−８９０３０号公報
【特許文献４】
特開２００１−２９８５９３号公報
【特許文献５】
特開２００２−２８１２４９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１では読み取り手段と照明手段が共に移動して透過原稿をよみとるため、照明面積は小さくなり、装置の小型化としては適しているが、高さ方向は照明ムラを解消するため厚みが必要となり大きくなってしまう。また、特許文献２では導光体を使用し、平板状の導光体を使用することで、高さ方向へは小さくなったが、面積が非常に大きくなり、導光体やそれに付随するシート等も大きくなり、製造コストとしてかなり不利なものとなる。
【００１１】
また、特許文献３では円柱状の導光体を使用することで、面積も高さも小さくでいるため、装置としては小型化ができるが、照明光源として少数のＬＥＤが端部に配置されるため、フィルムスキャナー等の照明領域が狭いものには好適な照明となるが、Ａ４サイズ程度の照明を行うには光量が少なくなるという問題がある。またこれら従来例では光源として蛍光管を使用しておりフィルム面上についたゴミやキズを検知するための赤外光源が搭載されていない。
【００１２】
特許文献４や特許文献５ではゴミやキズを検知するための赤外光源が搭載されているため、ゴミやキズの情報を取り除き補正することが可能となったが、平板状の導光体を使用しているため、特許文献２と同様に高さ方向へは小さくなったが、面積が非常に大きくなり、導光体やそれに付随するシート等も大きくなり、製造コストとしてかなり不利なものとなる。
【００１３】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、照明手段を面積としても高さとしても小さくしつつ、ゴミやキズを検知するための赤外光源が搭載可能な画像読取用の照明装置および画像読取装置の提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像読取用の照明装置は、可視領域の光を発光する第１の光源と、赤外領域の光を発光する第２の光源と、前記第１の光源と前記第２の光源を同一の側面に配し且つ前記第１の光源からの入射光と前記第２の光源からの入射光を導光し導光板上で面状にして射出させる導光手段とを有し、前記導光板は前記第１の光源と前記第２の光源から離れるに従い薄くなる形状となっていることを特徴とする。
【００１５】
請求項１記載の画像読取用の照明装置において、前記第２の光源は、前記射出面に鉛直方向において、前記第１の光源より前記射出面に近いことを特徴とする。
【００１６】
請求項１記載の画像読取用の照明装置において、前記第１の光源は、前記射出面に鉛直方向において、前記第２の光源より前記射出面に近いことを特徴とする。
【００１７】
請求項１〜３のいづれか一項記載の画像読取用の照明装置において、前記導光板の射出面と対向する対向面は導光パターンがぼほ同一のパターン形状となっていることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１〜５は本発明の実施形態を示す。
【００１９】
図１は本実施形態の画像読取装置の概略断面図である。画像読取装置１に設けられたキャリッジ３には、反射原稿用ランプ４、ＣＣＤラインセンサ５、レンズ６及び反射ミラー７がそれぞれ搭載されている。ＣＣＤラインセンサ５は、画像を電気的な画像信号に変換するものであり、複数個の撮像素子が一直線上に並んでいる。キャリッジ３は、キャリッジガイドシャフト８と嵌合しており、副走査方向に移動可能である。
【００２０】
本実施形態では、一直線上に並んでいるＣＣＤラインセンサ５の伸びる方向を主走査方向（Ｙ方向）、キャリッジ３が移動する副走査方向をＺ方向、Ｙ方向およびＺ方向と直交する方向をＸ方向と定義する。
【００２１】
そして透過原稿照明ユニット１０は圧板ユニット２の内部で透過原稿９と間隔Ｌを隔てた位置に配置され、キャリッジ３が副走査方向に移動するときに、その動きと同期して、副走査方向へ移動する。
【００２２】
図２は本実施形態の画像読取装置の内部ブロック図である。以下図２を参照してそれぞれの機能ブロックを説明する。画像読取装置１は信号ケーブルでホストコンピュータ２１へと接続されている。画像読取装置１はホストコンピュータ２１の命令で作動して画像を読み取り、画像信号をホストコンピュータ２１に転送する。６は透過原稿読み取りランプ１２から照射された原稿からの光を固体撮像素子であるＣＣＤラインセンサ５上に結像するための結像レンズであり、２２は透過原稿読み取りランプ１２を点灯するための光源点灯回路である。なお、撮像素子としてはＣＣＤ以外のＣＭＯＳ等を使用してもよい。次に、電気基板２３において、２４はパルスモータ２５を駆動するモーター駆動回路であり、画像読取装置（イメージスキャナ）１のシステム制御であるシステムコントローラー２６からの信号によりパルスモーター６の励磁切り換え信号を出力する。２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂは、アナログゲイン調整器であり、ＣＣＤラインセンサ５から出力されたアナログ信号を可変増幅する。２８はＡ／Ｄ変換器であり、アナログゲイン調整器２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂから出力されたアナログ画像信号をデジタル信号化された信号画像に変換する。２９は画像処理部であり、デジタル信号化された画像信号に対してオフセット補正、シェーディング補正、デジタルゲイン調整、カラーバランス調整、マスキング、主・副走査方向の解像度変換等の画像処理を行う。３０はラインバッファであり、画像データを一時的に記憶する部分であり、３１はインターフェース部であり、ホスト２１と通信するためのものである。ここではＳＣＳＩコントローラで実現しているが、セントロニクスやＵＳＢ等別のインターフェースも採用することは可能である。３２は画像処理を行う際のワーキングエリアとして用いられるオフセットＲＡＭである。このオフセットＲＡＭ３２は、ＣＣＤラインセンサ５がＲＧＢ用ラインセンサを各々所定のオフセットをもって平行に配置されるので、そのＲＧＢライン間オフセットの補正用として用いられる。また、オフセットＲＡＭ３２は、シェーディング補正等の各種データの一時記憶も行う。ここでは汎用のランダムアクセスメモリで実現している。３３はガンマカーブを記憶し、カンマ補正を行うためのガンマＲＡＭである。２６はスキャナ全体のシーケンスをプログラムとして記憶したシステムコントローラであり、ホスト２１からの命令に従って各種制御を行う。３４はシステムコントローラ２６と画像処理部２９、ラインバッファ３０、インターフェース部３１、オフセットＲＡＭ３２及びガンマＲＡＭ３３をつなぐシステムバスであり、アドレスバスとデータバスによって構成されている。
【００２３】
図３、図４は透過原稿照明ユニット１０の要部概略斜視図、要部概略断面図である。図３では構造をわかり易くするため、拡散反射シートを除いている。透過原稿照明ユニット１０は、導光板１１、蛍光灯やキセノンランプ等の透過原稿読み取りランプ１２、赤外域のみに発光強度を有するＬＥＤからなるゴミキズ検知用ランプ１３、拡散シート１４、拡散反射シート２０とから構成されている。ここで透過原稿照明用ランプ１２は可視領域のみの光を発光するものでも良いが、主として可視領域の光を照射するようなものであれば、赤外領域のような非可視領域の光を照射するものでもよい。また、ゴミキズ検知ランプ１３は赤外領域の光のみを発光するものでなくても、主として赤外領域の光を発光するものであればよい。さらに、蛍光管やキセノンランプ、ＬＥＤ以外の光源を用いてもかまわない。
【００２４】
ここで導光板１１は、ランプから離れるに従い薄くなる楔形状となっており、導光板の射出面１５と対向する面１６は導光パターンがぼほ同一のパターン形状となっている。このように導光体をランプから離れるに従い薄くなる楔形状とすることで、射出面１５と対向する面１６で反射する光線の反射角を射出面１５に垂直に近づけて射出する光線を増やすようにしている。さらに効率を良くするため、入射面１７と射出面１５以外の部分の殆どを白色の拡散反射シート２０で囲む。ここで、楔型の形状として、導光体の入射面１７側の厚さをＤｉ、それに対向する面１８の厚さをＤｒとしたとき、
１．０＞Ｄｒ／Ｄｉ＞０．４
なる関係を満たすようにするのが好ましい。
但し、３．６ｍｍ≦Ｄｉ≦２０ｍｍであることが好ましい。
【００２５】
本実施形態では、導光板１１の主走査方向（Ｙ方向）の長さｂと導光板１１の副走査方向（Ｚ方向）の長さａの比が以下の関係を満たす。
０．２≦ａ／ｂ≦０．５
これは射出面１５と対向する面１６の角度を規定しつつ、導光体の厚さも確保し、ムラの少ない十分な光量を得るための条件式であるであるが、この範囲を外れると、面から射出する光線に大きなムラを生じたり、レンズの入射瞳に入射する光線が少なくなるためである。またこのとき射出面１５と対向する面１６の導光パターンがぼほ同一のパターン形状にすることで、全反射して外部に射出しない光線を減らしつつ、パターンを単純化することで、製造を容易にしている。通常はパターンを光源からの距離が長くなるのに従い変化させるが、本発明の導光体では光を入射させる側面から、それに対向する側面までの長さが短いためにパターン形状の変化はそれほど効果がない。
【００２６】
また、入射面に近い側を透過原稿読み取り用ランプ１２、遠い側をゴミキズ検知用ランプ１３を配置するようにする。これはゴミキズ検知用ランプ１３がＬＥＤから構成されているためＬＥＤを取り付ける基板１９が必要となる。この基板１９はＬＥＤが配置される部分が穴となり、長尺の構造のとなっているため強度を保つため、一定の幅を必要とする。ここで基板１９の幅がゴミキズ検知用ランプの入射面より幅が広くなるので、透過原稿読み取り用ランプ１２をゴミキズ検知用ランプ１３の外側に持ってくると基板１９により、入射光路を一部ふさがれてしまう問題が発生する。よって透過原稿読み取り用ランプ１２とゴミキズ検知用ランプ１３の配置関係は透過原稿読み取り用ランプ１２が導光体１１により近い側、ゴミキズ検知用ランプ１３が離れた側となる。さらに透過原稿読み取り用ランプ１３とゴミキズ検知用ランプ１３の配置はゴミキズ検知用ランプ１３を射出面１５に近い側へ、透過原稿読み取り用ランプ１２をその対向する面１６に近い側へ配置する。
【００２７】
図５ａと図５ｂはランプの配置を換えた場合の入射光線の光路を示すものである。図５ａ、図５ｂに示すようにゴミキズ検知用ランプ１２（ＬＥＤ）からの入射した光線が導光体の入射部Ａの細い部分を通り、反射を繰り返し、射出面１５まで到達する。この時、射出する光線としては、その対向する面１６の微細パターンにより射出面１５で全反射しない角度に反射され射出面１５に至るもの、対向する面１６を透過しその外側に配置される白色の拡散反射シート２０にて拡散反射され、再度対向する面１６を透過して射出面１５に至るものなどがある。ここでランプの配置を上下入れ換えると、入射部Ａを通って射出面１５に対向する面１６に到達する光線の位置に違いが発生し、図５ａではゴミキズ検知用ランプ１３から射出した光線で入射部Ａの上面で全反射したものは射出面１５に対向する面１６に到達し、射出面１５へと向かう、また入射部Ａの下面で全反射したものは射出面１５で再度全反射し射出面１５に対向する面１６に到達し、射出面１５へと向かう。これらにより射出面１５に対向する面１６へは比較的まんべんなく光線が届くため、上述した射出する光線は、ムラの少ない良好な照明になる。
図５ｂではゴミキズ検知用ランプ１３から射出した光線で入射部Ａの上面で全反射したものは射出面１５と対向する面１６の端部に到達し、入射部Ａの下面で全反射したものは射出面１５と対向する面１６の光源とは反対側の中央近傍に到達する。ここで射出面１５と対向する面１６のＢで示した部分は光線の到達が少ないためムラが発生する。このムラを回避するためには導光体の光源近傍は使用しないようにする必要があり、このため所定の照明エリアを確保するためには導光体を大きくする必要が生じてしまう。
【００２８】
よって、透過原稿読み取り用ランプ１２とゴミキズ検知用ランプ１３の配置はゴミキズ検知用ランプ１２を射出面１５に近い側へ、透過原稿読み取り用ランプ１２を対抗する面１６に近い側へ配置することで、ムラの少ないコンパクトなものが可能となる。
【００２９】
次に透過原稿の読み取り動作について説明する。
【００３０】
まず、反射原稿用照明ランプ４及びゴミキズ検知用ランプ１３を消灯し、透過原稿用ランプ１３を点灯させることにより、透過原稿照明ユニット１０の射出面１５全体を発光させ、キャリッジ３を副走査方向に移動することにより、反射ミラー７、レンズ６を介して透過原稿上の画像情報がＣＣＤ５に投影される。続いて反射原稿照明ランプ４及び透過原稿用ランプ１２を消灯し、ゴミキズ検知用ランプ１３を点灯させることにより、射出面１５の全体を発光させ、キャリッジ９を副走査方向へ移動することにより、反射ミラー７、レンズ６を介して透過原稿上のゴミ、キズ等がＣＣＤ５に投影される。ここでゴミキズ検知用ランプ１３の光は赤外成分のみである。
【００３１】
また、こうして得られたゴミキズ検知画像と前述の透過原稿読み取り画像との両者を画像処理にかけることによって、ゴミキズ検知画像上で認識されたゴミやキズによる欠陥領域に対し、その周囲の原稿読み取り画像から補間等をすることによってゴミやキズの影響の取り除かれた良好な透過原稿画像を読み取ることができる。なおここでは周囲の原稿読み取り画像から補間等を良好な透過原稿画像としたが、画像情報を周波数成分に分解し、処理を行ってもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、照明手段を面積としても高さとしても小さくしつつ、ゴミやキズを検知するための赤外光源が搭載可能な照明装置および画像読取装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る画像読取装置の概略断面図
【図２】本発明の実施形態に係る画像読取装置の構成ブロック図
【図３】本発明の実施形態に係る透過原稿照明ユニットの要部斜視図
【図４】本発明の実施形態に係る透過原稿照明ユニットの要部断面図
【図５】ａは、本発明の実施形態に係る透過照明ユニットの入射光線光路図
ｂは、本発明の実施形態に対して、ゴミキズ検知用ランプの位置を入れ替えた場合の透過照明ユニットの入射光線光路図
【符号の説明】
１ 画像読取装置
２ 透過照明ユニット
３ キャリッジ
４ 反射原稿用ランプ
５ ＣＣＤラインセンサ
６ レンズ
７ 反射ミラー
８ キャリッジガイドシャフト
９ 透過原稿
１０ 透過原稿照明ユニット
１１ 導光板
１２ 透過原稿読み取りランプ
１３ ゴミキズ検知ランプ
１４ 拡散シート
１５ 射出面
１６ 射出面に対向する面
１７ 入射面
１８ 入射面に対向する面
１９ 基板
２０ 拡散反射シート

Claims (6)

1. 可視領域の光を発光する第１の光源と、赤外領域の光を発光する第２の光源と、前記第１の光源と前記第２の光源を同一の側面に配し且つ前記第１の光源からの入射光と前記第２の光源からの入射光を導光し導光板上で面状にして射出させる導光手段とを有し、前記導光板は前記第１の光源と前記第２の光源から離れるに従い薄くなる形状となっていることを特徴とする画像読取用の照明装置。
2. 前記第２の光源は、前記射出面に鉛直方向において、前記第１の光源より前記射出面に近い請求項１記載の画像読取用の照明装置。
3. 前記第１の光源は、前記射出面に鉛直方向において、前記第２の光源より前記射出面に近い請求項１記載の画像読取用の照明装置。
4. 前記導光板の射出面と対向する対向面は導光パターンがぼほ同一のパターン形状となっている請求項１〜３のいづれか一項記載の画像読取用の照明装置。
5. 請求項１〜３のいづれか一項記載の画像読取用の照明装置と、前記照明装置からの光により照明された透過原稿の光を撮像素子に入射させて画像信号に変換する読み取り手段を有する画像読取装置。
6. 請求項５記載の照明装置は、前記読み取り手段と同期して動く請求項４記載の画像読取装置。

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