JP2005236530A - Image reader - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は画像読取装置に関し、特に各種収差がバランスよく補正され、高解像力を有する小型の結像光学素子を用いたイメージスキャナーやデジタル複写機やファクシミリ等のラインセンサーを用いたカラー画像を読み取る際に好適なものである。 The present invention relates to an image reading apparatus, and in particular, when various color aberrations are corrected in a balanced manner and when a color image is read using a line sensor such as an image scanner, a digital copying machine, or a facsimile using a small imaging optical element having high resolution. It is suitable for.
従来より、原稿面上の画像情報を読み取る画像読取装置(イメージスキャナー)として、フラットベッド型のイメージスキャナーが提案されている。 Conventionally, a flat bed type image scanner has been proposed as an image reading device (image scanner) for reading image information on a document surface.
フラットベッド型のイメージスキャナーは結像レンズとラインセンサーを固定し、反射ミラーのみを移動させることによって原稿面をスリット露光走査して、画像情報を読み取っている。 The flatbed image scanner reads the image information by fixing the imaging lens and the line sensor and moving only the reflection mirror to slit exposure scan the document surface.
近年、装置の構造の簡略化を図るためミラー、結像レンズ、ラインセンサー等を一体化して原稿面を走査するキャリッジ一体型走査方式が採用される場合が多くなってきた。 In recent years, in order to simplify the structure of the apparatus, a carriage-integrated scanning system in which a mirror, an imaging lens, a line sensor, and the like are integrated to scan a document surface has been increasingly employed.
図7は従来のキャリッジ一体型走査方式の画像読取装置の要部外略図を示す。同図において、照明光源10から放射された光束は直接原稿台5に載置した原稿3を照明し、該原稿3からの反射光束を順に第1、第2、第3反射ミラー9a、9b、9cを介してキャリッジ6内部でその光路を折り曲げ、結像レンズ(結像光学系)7によりラインセンサー8面上に結像させている。そしてキャリッジ6を副走査モーター4により図7に示す矢印A方向(副走査方向)に移動させることにより原稿3の画像情報を読み取っている。同図におけるラインセンサー8は複数の受光素子を1次元方向(主走査方向)に配列した構成により成っている。ここで照明光源はキセノン管や冷陰極管などが用いられるのが一般的である。これは読み取りラインを照明するためには棒状の照明をする必要性があるためで、また光量という観点から見ても前記キセノン管や冷陰極管は優れた特性を持っている。
FIG. 7 is a schematic view of the main part of a conventional carriage-integrated scanning image reading apparatus. In the figure, the light beam emitted from the
しかしながらこれら照明光源は発光とともに発熱も大きいという問題があり、コンパクトな読み取り光学系などではこの発熱による昇温でピントズレ等の問題が生じ、ファンを取り付けるなどの対策が必要となり、コストUPの原因となっていた。 However, these illumination light sources have a problem that they generate a large amount of heat as well as emitted light. In compact reading optical systems and the like, problems such as focus shift occur due to the temperature rise due to this heat generation, and it is necessary to take measures such as installing a fan, which causes a cost increase. It was.
また消費電力が大きいという問題もあり、近年の省エネに対しても問題がある。 In addition, there is a problem that power consumption is large, and there is also a problem with recent energy saving.
さらに始動性が悪いために、点灯してから安定するまでしばらく待たなければならないという問題もあった。 In addition, since the startability is poor, there is also a problem that it is necessary to wait for a while until the light is stabilized after lighting.
これに対し上記問題点を有していないLEDを使った照明が各種提案されている。例えば、特許文献1のように導光体端部にRGBの3つのLEDを配置して照明を行うものが各種提案されている。また近年白色LEDが普及し始め、RGBの3つのLEDを1つの白色LEDに置き換えた画像読取装置も提案されている。例えば、特許文献2では白色LEDを用いた照明系が開示されている。また白色LEDを主走査方向に多数配列したものとして、特許文献3のようなものも開示されている。
On the other hand, various illuminations using LEDs that do not have the above-mentioned problems have been proposed. For example, as disclosed in
しかしながら白色LEDはキセノン管や冷陰極管とは異なった分光特性を有しているため、色むらが発生するという問題がある、そこで発光素子の波長による発光強度を規定するというものを特許文献4が開示している。
しかしながら特許文献4はフィルター等で減光してRGBの強度を10:1以内とすればよいと開示されており、スペクトル帯域の広いLEDすなわち現在普及している白色LEDそのものでも使えることも示しているが、白色LEDにフィルターで減光手段を講じる場合、フィルターの特性が複雑化し、部品点数が1つ増えてしまう。また、10:1以内ということであれば、白色LEDでは色むらに対し有効な手段を講じてなくて良いことになってしまい、これを補うためには画像処理による補正が必要となり、画質が悪化してしまう。そこで本発明は原稿面から光検出手段までの光路中に少なくとも1枚の反射面を有し、白色LEDを用いた画像読取装置において、反射面の反射率特性を適切に設定することで上記問題を解決するためになされたものであり、これにより白色LEDの分光特性による色むらの影響を極力回避しつつ、高画質な画像読取装置の提供を目的とする。
However,
請求項1に記載の画像読取装置は主として原稿を照明する照明手段と、該照明手段により照明された該原稿の画像情報を結像させる結像光学系と、該結像光学系により結像された光を検出する光検出手段とを有する画像読取装置において、
該照明手段は白色LEDであり、該原稿面から光検出手段までの光路中に少なくとも1枚の反射面を有し、該反射面の400nmおける反射率をRef−B、600nmにおける反射率をRef−Rとしたとき、
RefーB<Ref−R
なる条件を満足することを特徴としている。これは通常のキセノン管や冷陰極管とラインセンサーの組み合わせでは、青の出力が一番弱くなるため通常の画像読取装置では青の出力を持ち上げるような処理がなされている。しかし白色LEDの場合青の発光強度が強いため、逆に赤の出力を電気的な処理で上げる必要が生じる、しかしこの場合画像が悪化してしまう。そこで画像読取装置中にあるミラーの分光特性を赤の反射率が大きいものとすることで、電気的処理によるラインセンサーからの出力のゲインアップの割合を減らし、画像の悪化を防いでいる。
The image reading apparatus according to
The illumination unit is a white LED, and has at least one reflection surface in the optical path from the document surface to the light detection unit, and the reflectance at 400 nm of the reflection surface is Ref-B, and the reflectance at 600 nm is Ref. -R
Ref-B <Ref-R
It is characterized by satisfying the following conditions. This is because the blue output is the weakest in a combination of a normal xenon tube or a cold cathode tube and a line sensor, and a process for raising the blue output is performed in a normal image reading apparatus. However, in the case of a white LED, the intensity of blue emission is strong, so it is necessary to increase the red output by electrical processing. However, in this case, the image deteriorates. Therefore, by setting the spectral characteristic of the mirror in the image reading apparatus to have a large red reflectance, the rate of gain increase in the output from the line sensor by electrical processing is reduced, and the deterioration of the image is prevented.
請求項2に記載された画像読取装置は請求項1項の画像読取装置において、反射率Ref−B、Ref―Rは画像読み取り時と同等の入射角度における反射率することを特徴としている。これは反射面の反射率についての規定であり、反射率は入射角により変化するため、その規定として一番必要とされる画像読み取り時と同等の入射角としている。但し反射率の測定として一般的には45度入射における値を使用することが多く、画像読取装置でも比較的多くの反射面が45度入射で使用されているため、45度入射での反射率としてもよい。 According to a second aspect of the present invention, in the image reading apparatus according to the first aspect, the reflectances Ref-B and Ref-R are reflectances at an incident angle equivalent to that at the time of image reading. This is a regulation regarding the reflectance of the reflecting surface, and the reflectance varies depending on the incident angle. Therefore, the incident angle equivalent to that at the time of image reading which is most required as the regulation is set. However, in general, a value at 45 degrees incidence is often used as a reflectance measurement, and a relatively large number of reflecting surfaces are used at 45 degrees incidence in image reading apparatuses. It is good.
請求項3に記載された画像読取装置は請求項1項の画像読取装置において白色LEDはGaN系LEDとYAG系蛍光体を用いたものもしくはZnSe系LEDを用いたものであることを特徴としている。これは白色LEDの種類を規定しているものであるが、図9に示すような分光特性を有した白色LEDであり、青の出力が大きいものであることを規定している。 According to a third aspect of the present invention, in the image reading apparatus according to the first aspect, the white LED is a GaN-based LED and a YAG-based phosphor, or a ZnSe-based LED. . This prescribes the type of white LED, but is a white LED having spectral characteristics as shown in FIG. 9 and prescribes that the output of blue is large.
請求項4に記載された画像読取装置は請求項2項または請求項3項の画像読取装置において光検出手段のR、G、Bの各チャンネルからの出力比が最大4以下となることを特徴としている。画像読取装置ではRGBの出力のばらつきをなくすため、通常出力の弱いチャンネルからの出力はゲインアップされ、RGBが所定値以内となるように電気的な処理が行われるのが通常である。しかしゲインアップは出力信号のうちのノイズ成分も大きくなるため、極力小さいことが望まれ、出力比が4以下とすることでノイズの影響を排除している。 According to a fourth aspect of the present invention, in the image reading apparatus according to the second or third aspect, the output ratio from each of the R, G, and B channels of the light detection means is a maximum of 4 or less. It is said. In order to eliminate variations in RGB output in an image reading apparatus, the output from a channel with a weak normal output is usually gained up, and electrical processing is usually performed so that RGB is within a predetermined value. However, increasing the gain also increases the noise component of the output signal, so it is desirable that the gain is as small as possible. By setting the output ratio to 4 or less, the influence of noise is eliminated.
請求項5に記載された画像読取装置は請求項1項の画像読取装置において、反射面は前記結像光学系の少なくとも1面であることを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the image reading device according to the first aspect, the reflecting surface is at least one surface of the imaging optical system.
以上説明したように本発明によれば、白色LEDを用いた画像読取装置において、反射面の反射率特性を適切に設定することで、これにより白色LEDの分光特性による色むらの影響を極力回避しつつ、良好な読み取り画像を得ることができる。 As described above, according to the present invention, in the image reading apparatus using white LEDs, the reflectance characteristics of the reflecting surface are appropriately set, thereby avoiding the influence of color unevenness due to the spectral characteristics of the white LEDs as much as possible. However, a good read image can be obtained.
(第1の実施の形態)
図1〜4は本発明の第1の実施形態を示す。
(First embodiment)
1 to 4 show a first embodiment of the present invention.
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6には、レンズ7、CCDラインセンサ8、第1、第2、第3反射ミラー反射ミラー9a、9b、9c及び照明光源(白色LED)10がそれぞれ搭載されている。CCDラインセンサー8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6は、キャリッジガイドシャフト11と嵌合しており、副走査方向に移動可能である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the image reading apparatus of the present embodiment. On the
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。7は光源14から照射された原稿からの光を固体撮像素子であるCCD8上に結像するための結像光学系であり、24は光源10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19において、25はパルスモータ20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20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8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、ラインセンサ8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。
FIG. 2 is an internal block diagram of the image reading apparatus of the present embodiment. Hereinafter, each functional block will be described with reference to FIG. The
次に原稿の読み取り動作について説明する。 Next, a document reading operation will be described.
まず、光源10すなわち白色LEDを点灯し、そしてキャリッジ6を副走査方向に移動することにより、反射ミラー9a、9b、9c、レンズ7を介して反射原稿上の画像情報がCCDラインセンサ8に投影される。
First, the
このとき反射原稿3は原稿台ガラス5の上側に置かれ、圧板2で上方から押されるため、ほぼ原稿台ガラス5に密着された状態となる。また一般に反射原稿を読み取る場合は要求される解像度が低く、通常細かくても600dpi程度のため深度が深い。よって原稿台上面にピント位置を設定しても、原稿が僅かに浮いたり、ちょっとした立体物であっても問題なく読み取ることができる。
At this time, the reflection original 3 is placed on the upper side of the
そしてこの読み取られる画像情報は9a、9b、9cの計3回の反射ミラーによる反射が行われており、この3面に本発明のミラー特性を使用した場合の光源と反射ミラーとCCDの分光特性の積算値を図3に、従来のミラーでの光源と反射ミラーとCCDの分光特性の積算値を図4に、本発明のミラーの分光反射率特性を図8に示す。このように光路折り返しミラーとして使われている反射面に本発明のミラー特性を施すことで、フィルター等の追加の部品を必要とせずに、RGBのカラーバランスをより良いバランスへと変更し、当初Rチャンネルに対しBチャンネルが4倍を上回る出力となっていたものを3倍程度の出力に改善している。この結果アナログゲイン調整機27でのゲインアップの割合を少なくすることが可能となり、ノイズの少ない良好な画像を得ることが可能となる。
The read image information is reflected by a total of three
(第2の実施の形態)
図5、図6は本発明の第2の実施形態を示す。
(Second Embodiment)
5 and 6 show a second embodiment of the present invention.
図5は本実施形態の画像読取装置の概略断面図である。図5は反射原稿読み取り時を図6は本実施形態の光源と反射ミラーとCCDの分光特性の積算値を示すグラフである。画像読取装置1に設けられたキャリッジ6には、光源10、CCDラインセンサ8、レンズ7及び反射ミラー9a、9bがそれぞれ搭載されている。キャリッジ6は、キャリッジガイドシャフト11と嵌合しており、副走査方向に移動可能である。
FIG. 5 is a schematic sectional view of the image reading apparatus of the present embodiment. FIG. 5 is a graph showing an integrated value of spectral characteristics of a light source, a reflective mirror, and a CCD according to the present embodiment when a reflective original is read. On the
第1の実施形態ではレンズが屈折レンズであったのに対し、第2の実施形態ではレンズが反射型自由曲面からなるレンズになっているというところが異なる。そしてここではこの反射型自由曲面の4面を本発明のミラー特性とすることでRGBのカラーバランスをより良いものとしている。 In the first embodiment, the lens is a refractive lens, but in the second embodiment, the lens is a lens made of a reflective free-form surface. In this case, the four colors of the reflection type free-form surface have the mirror characteristics of the present invention, thereby improving the RGB color balance.
また本発明の実施形態ではキャリッジ移動により画像情報を得るスキャナーを開示したが、2:1ミラー走査系のスキャナーにおいても反射ミラーに同様の設定をすることで、本発明の効果を得ることができる。 In the embodiment of the present invention, a scanner that obtains image information by moving the carriage is disclosed, but the effect of the present invention can be obtained by setting the reflection mirror in the same manner in a 2: 1 mirror scanning scanner. .
1 画像読取装置
2 圧板
3 反射原稿
4 パルスモーター
5 原稿台ガラス
6 キャリッジ
7 レンズ
8 CCDラインセンサー
9 反射ミラー
10 照明光源
11 キャリッジガイドシャフト
DESCRIPTION OF
Claims (5)
該照明手段は白色LEDであり、該原稿面から光検出手段までの光路中に少なくとも1枚の反射面を有し、該反射面の400nmおける反射率をRef−B、600nmにおける反射率をRef−Rとしたとき、
RefーB<Ref−R、
なる条件を満足することを特徴とする画像読取装置。 Illuminating means for illuminating a document, an imaging optical system for imaging image information of the document illuminated by the illuminating means, and a light detecting means for detecting light imaged by the imaging optical system In the image reading device,
The illumination unit is a white LED, and has at least one reflection surface in the optical path from the document surface to the light detection unit, and the reflectance at 400 nm of the reflection surface is Ref-B, and the reflectance at 600 nm is Ref. -R
Ref-B <Ref-R,
An image reading apparatus satisfying the following condition:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004041480A JP2005236530A (en) | 2004-02-18 | 2004-02-18 | Image reader |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004041480A JP2005236530A (en) | 2004-02-18 | 2004-02-18 | Image reader |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005236530A true JP2005236530A (en) | 2005-09-02 |
Family
ID=35019056
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004041480A Withdrawn JP2005236530A (en) | 2004-02-18 | 2004-02-18 | Image reader |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2005236530A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010124460A (en) * | 2008-10-23 | 2010-06-03 | Canon Inc | Image reading apparatus and image forming apparatus |
JP2010141874A (en) * | 2008-11-13 | 2010-06-24 | Canon Inc | Image reading apparatus and image forming apparatus |
US8610978B2 (en) | 2009-01-30 | 2013-12-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Document reading apparatus |
-
2004
- 2004-02-18 JP JP2004041480A patent/JP2005236530A/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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