JP2005026578A

JP2005026578A - 光電検出装置

Info

Publication number: JP2005026578A
Application number: JP2003192269A
Authority: JP
Inventors: Maki Suzuki; 真樹鈴木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】透光カバーに反射防止膜を設けることなく内面反射の影響を抑制でき、低コストで高画質の光電変換装置を提供する。
【解決手段】被検出物を照明する照明手段と、被検出物の像を光電変換するラインセンサと、前記ラインセンサの受光面の前方に取り付けられる透光カバーとを備え、前記照明手段および前記ラインセンサあるいは前記被検出物を、前記ラインセンサの走査方向と直交する副走査方向に移動させて１画面分の画像データを取得する光電検出装置であって、前記透光カバーは、前記ラインセンサのライン延長方向に対して直交する方向に傾斜して配置されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明手段およびラインセンサにより画像データを取得する光電検出装置において、特に透光カバーの反射光による画像データの画質劣化を防止する光電検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、原稿などの被検出物の透過光または反射光を光電変換して、画像データを取得する光電検出装置は、スキャナや半導体露光装置などをはじめとして広い用途で用いられている。
これらの光電変換装置では、ラインセンサの一度の読み込みで、ラインセンサの走査方向（ラインセンサの長手方向）の１ライン分の画像データを生成する。その後、被検出物またはラインセンサを副走査方向（走査方向と直交する方向）に移動させて、次の走査方向１ライン分の画像データを順次生成することで１画面分の画像データを取得している。
【０００３】
この光電変換装置のラインセンサは、光電変換を行う受光素子を保護するために、箱体状のパッケージと透光カバーで密閉された構造となっている（図７、図８参照）。そして、光電検出装置の読み取り時には、被検出物の透過光または反射光が、透光カバーを通過してラインセンサに入射する。
しかし、上記の光電検出装置の読み取り時には、ラインセンサの入射光がラインセンサの表面で反射することで、パッケージの内部に反射光が発生することがある。この反射光は、さらに透光カバーで反射してラインセンサに再入射することがある（図９参照）。このように反射光が再入射した場合には、受光素子に一旦読み込まれた画像情報が別の受光素子で重畳して読み込まれるため、読み取り画像にゴースト等の悪影響が生じ、鮮明な画像データが得られないという問題があった。
【０００４】
かかるパッケージ内部での反射光の対策としては、透光カバーに反射防止膜を追加したり、パッケージの内面に反射防止処理を施すこと等が考案されている。また、特許文献１には、ラインセンサを光軸に対して傾斜状態に配置して、パッケージ内部の反射光がラインセンサに再入射するのを防止する技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２７４０１６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来技術には以下の点で改善の余地があった。まず、透光カバーに反射防止膜を設ける場合には、反射防止膜の微少な傷などが画像データの精度を左右するため、その取り扱いが困難である。また、反射防止膜の分だけコスト高となってしまう。
【０００７】
また、パッケージの内面に反射防止処理を施す場合、この処置のみでは、ラインセンサ表面で反射した反射光が、さらに透光カバーで反射してラインセンサに再入射することを完全に防ぐことはできない。
さらに、上記特許文献１の技術では、光軸に対して傾斜した角度に従ってラインセンサの見かけ上の開口面積が減少するので感度の低下が発生する。そのため、読み取り速度の低下や、ノイズの増加などが発生しうる点でなお改善の余地がある。
【０００８】
本発明は上記従来技術の課題を解決するためにされたものであり、その目的は、透光カバーの反射光による画像データの画質劣化を低コストで効果的に防止する光電検出装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、被検出物を照明する照明手段と、被検出物の像を光電変換するラインセンサと、前記ラインセンサの受光面の前方に取り付けられる透光カバーとを備え、前記照明手段および前記ラインセンサあるいは前記被検出物を、前記ラインセンサの走査方向と直交する副走査方向に移動させて１画面分の画像データを取得する光電検出装置であって、前記透光カバーは、前記ラインセンサのライン延長方向に対して直交する方向に傾斜して配置されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記透光カバーの光軸直交面からの傾き角θと、前記透光カバーのラインセンサ側表面の光線通過点から前記ラインセンサの光線入射点までの距離ａと、前記ラインセンサ表面に位置する光線入射点から前記ラインセンサの端部までの距離ｂとが、下式（１）の関係にあることを特徴とする。
【数２】

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記透光カバー内の入射光の屈折に対応して生じる前記画像データの前記副走査方向のズレを補正する補正処理部をさらに備えたことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記補正処理部は、赤、緑、青の各色光ごとに独立して、前記画像データの前記副走査方向のズレを補正することを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明において、前記ラインセンサは、前記透光カバー内の入射光の屈折に対応して、前記透光カバーに入射する前の光線の光軸からずれた位置に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
（作用）
請求項１の発明では、透光カバーが、ラインセンサのライン延長方向に対して直交方向に傾斜配置されており、ラインセンサで反射した反射光は傾斜配置された透光カバーに入射して、ラインセンサの受光部から外れた位置に反射する。
【００１３】
請求項２の発明では、透光カバーの光軸直交面からの傾き角θが、透光カバーのラインセンサ側表面の光線通過点からラインセンサの光線入射点までの距離ａと、ラインセンサ表面に位置する光線入射点からラインセンサの端部までの距離ｂで決定される。
【００１４】
請求項３の発明では、透光カバー内の入射光の屈折に対応した画像データの副走査方向のズレが、補正処理部で補正される。
請求項４の発明では、赤、緑、青の各色光ごとに独立して、画像データの副走査方向のズレが補正される。
請求項５の発明では、ラインセンサが、透光カバーに入射前の光線の光軸からずれた位置に配置され、透光カバー内の入射光の屈折が補正されている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（第１実施形態の構成）
図１は、第１実施形態の光電検出装置１００の概要を示した図である（請求項１から請求項５に対応する）。第１実施形態の光電検出装置１００はフイルムスキャナの例であって、アダプタ部１、読み取り光学系２、ライン移動機構３、フォーカシング機構４、制御部５とから構成される。この光電検出装置１００は、ホストコンピュータ２００に接続され、ホストコンピュータ２００のドライバにより操作される。
【００１６】
アダプタ部１は、読み取り光学系２が原稿（フイルム）６を検出する位置に原稿６を保持固定するものである。このアダプタ部１は原稿６の種類に応じて差し替えることが可能である。
読み取り光学系２は、照明ＬＥＤブロック７と、反射ミラー８と、投影レンズ９と、読み取り部１０とから構成されている。照明ＬＥＤブロック７は、走査方向に延伸するように配置された複数のＬＥＤで構成されている。ＬＥＤは、赤、緑、青の３原色からなり、照明ＬＥＤブロック７は赤、緑、青の各色光を選択的に発光できるようになっている。
【００１７】
読み取り光学系２の反射ミラー８は、アダプタ部１を隔てて照明ＬＥＤブロック７の反対側に配置され、原稿６の透過光を反射して投影レンズ９に入射させる。投影レンズ９は、原稿６の透過光が長手方向に広がる状態となるように、原稿６の透過光を読み取り部１０に結像させる。
【００１８】
読み取り部１０は、ラインセンサ１１と、パッケージ１２および透光カバー１３とから構成されている。ラインセンサ１１は、ＣＣＤ等の受光素子を走査方向に配列して構成されている。パッケージ１２は、その一面が開口されて開口面となっている箱体状の容器であって、パッケージ１２の開口面に相対する底面部にラインセンサ１１が取り付けられている。このパッケージ１２の開口面側には、ガラス等で形成された平板の透光カバー１３が装着されている。したがって、ラインセンサ１１はパッケージ１２および透光カバー１３によって覆われており、ラインセンサ１１は、ゴミや埃、あるいは接触による破損などから保護されている。
【００１９】
この読み取り部１０は、透光カバー１３およびラインセンサ１１の受光面が投影レンズ９に相対するように配置される。そして、反射ミラー８および投影レンズ９を経て入射する原稿６の透過光は、透光カバー１３を通過してラインセンサ１１で光電変換され、走査方向１ライン分の画像データが生成される。
ここで、読み取り部１０の透光カバー１３は、ラインセンサ１１のライン延長方向に対して直交する方向に傾斜して配置されている。これにより、本発明では、ラインセンサ１１の表面反射光は、傾斜配置された透光カバー１３によって反射して、ラインセンサ１１から外れた位置に入射する。すなわち、本発明では、ラインセンサ１１の表面反射光が、透光カバー１３で再度反射してラインセンサ１１に再入射することはない。
【００２０】
具体的には、透光カバー１３を配置する角度は、以下の要領で決定される。すなわち、透光カバー１３の光軸直交面からの傾き角θは、透光カバー１３のラインセンサ１１側表面の光線通過点Ｏ_２からラインセンサ１１の光線入射点Ａまでの距離ａと、ラインセンサ１１表面に位置する光線入射点Ａからラインセンサ１１の端部Ｂまでの距離ｂとから、下式（１）により求められる。
【数３】

図５に示すように、透光カバー１３の光軸直交面からの傾き角θと、光軸に沿って透光カバーに入射した光線の入射角ｉ_１と、ラインセンサ１１表面で反射した光線の透光カバー１３への入射角ｉ_２およびその反射角ｉ_３（それぞれ透光カバー１３表面の法線と光線とがなす角）とは、スネルの法則により相等しい。そのため、ｉ_２およびｉ_３を合計した角度（傾き角θの２倍の角度）が、角ＡＯ_２Ｂより大きい角度となれば、ラインセンサ１１からの反射光はラインセンサ１１から外れた位置に反射する。したがって、距離ａおよび距離ｂの関係から傾き角θが導出される。
【００２１】
また、図５では、光線入射点Ａがラインセンサ１１の中央部に位置する例で便宜上説明したが、距離ａおよび距離ｂの位置関係はこの例に限定されず、設計に応じて適宜変更できる。例えば、ラインセンサ１１の受光部の周囲にアルミ蒸着膜などが形成され、ラインセンサ１１の受光部周囲でも反射光が発生する場合では、この反射光がラインセンサ１１の受光部に入射するのを防止する必要がある。この場合は、図６に示すように、ラインセンサ１１の一端（下端）に入射する光線を想定して、その反射光がラインセンサ１１の他端（上端）に入射しないように距離ａおよび距離ｂを設定し、上記式により傾き角θを決定すればよい。
【００２２】
さらに、図５に示すように、透光カバー１３が光軸直交面に対して傾斜配置されているため、透光カバー１３内では入射光の屈折が起こり、透光カバー１３に入射前の光線と透光カバー１３から射出後の光線とでは光軸が平行にシフトする。そのため、第１実施形態では、透光カバー１３内の入射光の屈折に対応して、ラインセンサ１１が、透光カバー１３から射出後の光線の光軸に合致する位置（透光カバー入射前の光線の光軸からずれた位置）に配置されている。
【００２３】
ライン移動機構３は、読み取り光学系２を副走査方向（走査方向と直交する方向）に移動させる。このライン移動機構３は、ステッピングモータ１４と、ステッピングモータ１４により回転されるリードねじ１５と、読み取り光学系２の下側に設けられたナット部１６との組み合わせによるねじ対偶機構で構成されている。
【００２４】
フォーカシング機構４は、原稿ごとのばらつきやフイルムのカールによるばらつきによって、フイルム面の位置が変化するため、読み取り光学系２の垂直方向位置を調整するために設けられている。
制御部５は、光電検出装置１００の各部を制御し、また読み取り光学系２からの電気信号を信号処理して画像データを生成する。制御部５は、Ａ／Ｄ変換回路１７、信号処理回路１８、補正処理回路１９、メモリ２０、外部インターフェース回路２１、ＣＰＵ２２とから構成されている。
【００２５】
Ａ／Ｄ変換回路１７では、ラインセンサ１１から出力されたアナログ信号の画像データがデジタル信号に変換される。信号処理回路１８では、シェーディング補正やガンマ補正等の信号処理が行われる。さらに、補正処理回路１９では、透光カバー１３内での屈折に対応する画像データの副走査方向のズレが、赤色、緑色、青色の各色光ごとに独立してそれぞれ補正される。
【００２６】
また、メモリ２０には信号処理された画像データが蓄積される。外部インターフェース回路２１はホストコンピュータ２００との間の信号レベルの調節を行う。さらに、ＣＰＵ２２は、ホストコンピュータ２００のドライバからの指示によって光電検出装置１００の各部を制御し、画像データのホストコンピュータへ２００の転送などを実行する。
【００２７】
（第１実施形態の作用）
第１実施形態の光電検出装置１００は上記のように構成され、以下、第１実施形態の光電検出装置の動作説明を行う。
まず、ユーザーはフイルム６のセットされたアダプタ部１を光電検出装置１００に挿入し、ホストコンピュータ２００から画像データ生成の指示を出す。光電検出装置１００のＣＰＵ２２は、フォーカシング機構４に、読み取り光学系２とフイルム面との相対距離を微調整する指示を出す。次にＣＰＵ２２は、濃度情報を取得するためのプリスキャン実行の指示を出し、プリスキャンの終了後に画像データを生成するためのスキャン実行の指示を出す。
【００２８】
そして、ＣＰＵ２２は、照明ＬＥＤブロック７に赤色光を発光する指示を出す。フイルム６に照射された赤色の透過光は、反射ミラー８および投影レンズ９を経て、透光カバー１３を通過してラインセンサ１１に入射する。なお、ラインセンサ１１に入射した光はラインセンサ１１の表面で反射するが、このラインセンサ１１の表面反射光は、傾斜配置された透光カバー１３で反射して、ラインセンサ１１の受光部から外れた位置にそらされる。
【００２９】
一方、ラインセンサ１１は入射した赤色の透過光を光電変換して、１ライン分のアナログ信号の画像データをＡ／Ｄ変換回路１７に出力する。この１ライン分の画像データは、Ａ／Ｄ変換回路１７でデジタル変換され、信号処理回路１８で所定の信号処理が施される。
信号処理後の画像データは、補正処理回路１９によって副走査方向のズレが補正される。これは、透光カバー１３の傾斜配置によって透光カバー１３内で入射光の屈折が生じ、画像データに副走査方向のズレが生じることから、このズレを補正するものである。これらの処理の後、１ライン分の赤色の画像データはメモリ２０に記録される。
【００３０】
１ライン分の赤色の画像データを取得した後、ＣＰＵ２２は、照明ＬＥＤブロック７に緑色光を発光する指示を出し、１ライン分の緑色の画像データを同様の手順で生成する。さらに、１ライン分の緑色の画像データを生成した後、ＣＰＵ２２は、照明ＬＥＤブロック７に青色光を発光する指示を出し、同様の手順で１ライン分の青色の画像データを生成する。ここで、赤色、緑色、青色の各色光はそれぞれ屈折率が異なるため、補正処理回路１９は各色光ごとに別々に画像データの副走査方向のズレを補正する。以上の手順により、１ライン分の３原色の画像データの生成が終了する。
【００３１】
１ライン分の３原色の画像データの生成が完了した後に、ＣＰＵ２２は、ライン移動機構３を駆動させて、読み取り光学系２を副走査方向に１ライン分移動させる。そして、同様の手順で次の１ライン分の３原色の画像データを生成する。この手順を順次繰り返して、最終的に１画面分の画像データが生成される。
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、透光カバーがラインセンサのライン延長方向に対して直交する方向に傾斜配置されており、ラインセンサの表面反射光は、傾斜配置された透光カバーによってラインセンサの受光部から外れた位置に反射する。したがって、第１実施形態では、ラインセンサの表面反射光がラインセンサに再入射することはなく、受光素子に一旦読み込まれた画像情報が別の受光素子で重畳して読み込まれることはない。
【００３２】
また、第１実施形態では、ラインセンサが、透光カバーから射出後の光線の光軸に合致する位置に配置されており、透光カバー内での入射光の屈折にも対応している。
さらに、第１実施形態では、赤色、緑色、青色の各色光ごとに異なる画像データの副走査方向のズレが、補正処理回路によって補正され、高い精度の画像データを得ることができる。
【００３３】
（実施形態の補足事項）
以上、本発明を上記の実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第１実施形態では、赤色光、緑色光、青色光を照明手段で用いたが、画質向上などの目的でこれ以外の波長の光を用いてもよい。また、第１実施形態の光電変換装置は原稿の透過光をラインセンサで読み取る構成であるが、その用途に応じて、照明手段を読み取り部側に配置して原稿の反射光をラインセンサで読み取るようにしてもよい。
【００３４】
さらに、本発明の光電変換装置は、実施形態のフイルムスキャナに限定されることなく、例えば、半導体露光装置などの他の用途にも適用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明では、透光カバーに反射防止膜を設けることなく内面反射の影響を抑制でき、低コストで高画質の光電変換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の光電検出装置の概要図である。
【図２】第１実施形態の読み取り部の斜視図である。
【図３】図２の縦断面図である。
【図４】第１実施形態の読み取り部に光線が入射した状態を示すための斜視図である。
【図５】第１実施形態の透光カバーとラインセンサとの位置関係と、入射光の光路とを示すための側面図である。
【図６】第１実施形態の透光カバーとラインセンサとの位置関係の他の例を示す図である。
【図７】従来例の読み取り部の斜視図である。
【図８】図６の縦断面図である。
【図９】従来例の読み取り部に光線が入射した状態を示すための斜視図である。
【符号の説明】
１アダプタ部
２読み取り光学系
３ライン移動機構
４フォーカシング機構
５制御部
６原稿（フイルム）
７照明ＬＥＤブロック
８反射ミラー
９投影レンズ
１０読み取り部
１１ラインセンサ
１２パッケージ
１３透光カバー
１４ステッピングモータ
１５リードねじ
１６ナット部
１７Ａ／Ｄ変換回路
１８信号処理回路
１９補正処理回路
２０メモリ
２１外部インターフェース回路
２２ＣＰＵ
２３読み取り部（従来例）
１００光電検出装置
２００ホストコンピュータ

Claims

被検出物を照明する照明手段と、被検出物の像を光電変換するラインセンサと、前記ラインセンサの受光面の前方に取り付けられる透光カバーとを備え、前記照明手段および前記ラインセンサあるいは前記被検出物を、前記ラインセンサの走査方向と直交する副走査方向に移動させて１画面分の画像データを取得する光電検出装置であって、
前記透光カバーは、前記ラインセンサのライン延長方向に対して直交する方向に傾斜して配置されていることを特徴とする光電検出装置。
前記透光カバーの光軸直交面からの傾き角θと、前記透光カバーのラインセンサ側表面の光線通過点から前記ラインセンサの光線入射点までの距離ａと、前記ラインセンサ表面に位置する光線入射点から前記ラインセンサの端部までの距離ｂとが、下式（１）の関係にあることを特徴とする請求項１に記載の光電検出装置。
前記透光カバー内の入射光の屈折に対応して生じる前記画像データの前記副走査方向のズレを補正する補正処理部をさらに備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光電検出装置。
前記補正処理部は、赤、緑、青の各色光ごとに独立して、前記画像データの前記副走査方向のズレを補正することを特徴とする請求項３に記載の光電検出装置。
前記ラインセンサは、前記透光カバー内の入射光の屈折に対応して、前記透光カバーに入射する前の光線の光軸からずれた位置に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光電検出装置。