JP2006074575A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 分光特性調整手段に高分子多層膜フィルムを用いることにより、薄くてもガラスのように割れることがなく、また結像レンズの画角に関わらず分光特性を略均一にすることのできる画像読取装置を得ること。
【解決手段】 照明手段１３から発する光で照明された原稿１１の画像情報を結像光学系１５により読取手段１７面上に結像させ、該原稿の画像情報を読取る画像読取装置において、該照明手段から発する光のうち、特定波長の光を反射又は透過する機能を有する高分子多層膜フィルタを有する分光特性調整手段１６を光路内に設けたことを特徴とする画像読取装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は１次元方向に画素を配列した光電変換素子列よりなる読取手段を用いて原稿の画像情報を読取る画像読取装置に関し、特に原稿を照明する読取り光に含まれる複数波長より所定の波長の光を選択し、画像を読取る機能を有した画像読取装置に関するものである。

従来より照明手段としての照明光源で照明された原稿の画像情報を１次元光電変換素子(CCD)等の読取手段で読取る画像読取装置が種々と提案されている(特許文献１参照)。

図１０は従来のキャリッジ一体型の画像読取装置（フラットベッドスキャナー）の要部概略図である。

同図において、４２は原稿台ガラスであり、その面上に原稿４１が置かれている。４８はキャリッジであり、後述する照明光源４３、複数の反射ミラー４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ、結像レンズ４５、分光特性調整手段４６、そして読取手段４７等を保持しており、モーターなどの副走査機構４９により図中の副走査方向へ走査し、原稿４１の画像情報を２次元的に読取っている。読取られた画像情報は図示しないインターフェイスを通じて外部機器であるパーソナルコンピューターなどに送られる。

同図における照明光源４３は、例えばキセノン管やハロゲンランプや冷陰極管やＬＥＤアレイ等より成っている。各反射ミラー４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄは各々原稿４１からの光束をキャリッジ４８内部で折り曲げている。結像レンズ４５は原稿４１からの光束を読取手段４７面上に結像させている。

読取手段４７はＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の１次元光電変換素子（リニアセンサー）より成り、紙面に対し垂直方向である主走査方向に複数の受光素子（画素）を配列した構成より成っている。

同図においては照明光源４３から読取手段４７に至る光路上の何処かに分光特性調整手段４６が配置されている。この分光特性調整手段４６は、例えば画像情報に含まれる赤外光成分もしくは可視光成分などを減じる機能を有しており、所望の画像情報を得る目的に寄与している。

ところで上記分光特性調整手段４６は、平面基盤ガラス面上に互いに屈折率の異なる無機物質を多層膜状に蒸着することで所望の分光特性を得ている。その分光特性の一例を図１１に示す。
特開２００１−１８９８３３号公報

しかしながらこの画像読取装置に用いられる分光特性調整手段は以下に示す種々の問題点がある。

まず問題点１としては、従来の分光特性調整手段は平面基盤としてガラスを用いていたため、強度を持たせるためにはある程度の厚みが必要となる。しかしながらガラスの厚みは結像性能を変化させるため、十分な強度を有する厚さである概ね０．５ｍｍ以上のガラスでは、結像レンズをその厚さに対応して専用に設計する必要があり、コスト面で不利になっていた。

問題点２としては、分光特性調整手段として複数の光学部材を有し、そのうちの１つを光路内に選択的に挿脱する場合、振動などからガラスを保護するために挿脱機構が複雑な構成になり、小型化の要求されるイメージスキャナ等の画像読取装置では実現することが難しかった。

問題点３としては、多層膜により分光特性を調整する光学部材では、調整される光の入射角度によって、図１１に示すように分光特性が変化する。そのため結像レンズ４５の画角が大きいと光軸近傍の画像情報を有した光線と周辺の画像情報を有した光線とでは、分光特性作用が異なる現象が発生し、読取り画像の分光特性が読取り位置に応じて不均一になる。

本発明は分光特性調整手段として高分子多層膜フィルムを用いることにより、薄くてもガラスのように割れることがなく、かつ結像光学系の画角に関わらず分光特性を略均一にすることのできる画像読取装置の提供を目的とする。

請求項１の発明の画像読取装置は、
照明手段から発する光で照明された原稿の画像情報を結像光学系により読取手段面上に結像させ、該原稿の画像情報を読取る画像読取装置において、
該照明手段から発する光のうち、特定波長の光を反射又は透過する機能を有する高分子多層膜フィルタを有する分光特性調整手段を光路内に設けたことを特徴としている。

請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記読取手段は１次元方向に画素を配置した光電変換素子列よりなり、該画素の配列方向を主走査方向、それに直交する方向を副走査方向としたとき、該原稿に対して該結像光学系と該読取手段を含む筐体との副走査方向の相対的位置を変えて画像情報を読取っており、
前記高分子多層膜フィルタは、主走査方向に彎曲していることを特徴としている。

請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、
前記読取手段は１次元方向に画素を配置した光電変換素子列よりなり、該画素の配列方向を主走査方向、それに直交する方向を副走査方向としたとき、該原稿に対して該結像光学系と該読取手段を含む筐体との副走査方向の相対的位置を変えて画像情報を読取っており、
前記高分子多層膜フィルタは、副走査方向に傾斜していることを特徴としている。

請求項４の発明は請求項１、２又は３の発明において、
前記高分子多層膜フィルタは、波長５５０nmの光の透過率が７０％以上で、かつ波長７００nmの光の透過率が３０％以下であることを特徴としている。

請求項５の発明は請求項１、２又は３の発明において、
前記高分子多層膜フィルタは、波長５５０nmの光の透過率が３０％以下で、かつ波長７００nmの光の透過率が７０％以上であることを特徴としている。

請求項６の発明は請求項１乃至５の何れか１項の発明において、
前記高分子多層膜フィルタは、光路内から挿脱可能にして設けられていることを特徴としている。

請求項７の発明の画像読取装置は、
照明手段から発する光で照明された原稿の画像情報を結像光学系により読取手段面上に結像させ、該原稿の画像情報を読取る画像読取装置において、
該照明手段から発する光のうち、特定波長の光を反射又は透過する機能を有する高分子多層膜フィルタを２枚以上有する分光特性調整手段を設け、
該分光特性調整手段は、該２枚以上の高分子多層膜フィルタのうち、一枚の高分子多層膜フィルタを光路内に選択的に配置していることを特徴としている。

請求項８の発明は請求項７の発明において、
前記読取手段は１次元方向に画素を配置した光電変換素子列よりなり、該画素の配列方向を主走査方向、それに直交する方向を副走査方向としたとき、該原稿に対して該結像光学系と該読取手段を含む筐体との副走査方向の相対的位置を変えて画像情報を読取っており、
前記２枚以上の高分子多層膜フィルタのうち少なくとも１枚は、主走査方向に彎曲していることを特徴としている。

請求項９の発明は請求項７又は８の発明において、
前記読取手段は１次元方向に画素を配置した光電変換素子列よりなり、該画素の配列方向を主走査方向、それに直交する方向を副走査方向としたとき、該原稿に対して該結像光学系と該読取手段を含む筐体との副走査方向の相対的位置を変えて画像情報を読取っており、
前記２枚以上の高分子多層膜フィルタのうち少なくとも１枚は、副走査方向に傾斜していることを特徴としている。

請求項１０の発明は請求項７、８又は９の発明において、
前記２枚以上の高分子多層膜フィルタのうち、一枚の高分子多層膜フィルタは、波長５５０nmの光の透過率が７０％以上で、かつ波長７００nmの光の透過率が３０％以下であり、他の一枚の高分子多層膜フィルタ、波長５５０nmの光の透過率が３０％以下で、かつ波長７００nmの光の透過率が７０％以上であることを特徴としている。

本発明によれば分光特性調整手段に高分子多層膜フィルムを用いることにより、薄くてもガラスのように割れることがなく、また結像レンズの画角に関わらず分光特性を略均一にすることのできる画像読取装置を達成することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図１は本発明の実施例１のキャリッジ一体型の画像読取装置（フラットベッドスキャナー）の要部概略図、図２は図１に示した分光特性調整手段の要部概略図である。

同図において、１２は原稿台ガラスであり、その面上に原稿１１が載置されている。１８はキャリッジであり、後述する照明手段としての照明光源１３、複数の反射ミラー１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ、結像光学系（結像レンズ）１５、分光特性調整手段１６、そして読取手段１７等を保持しており、モータなどの副走査機構１９により図中の副走査方向へ走査し、原稿１１の画像情報を２次元的に読取りっている。読取られた画像情報は不図示のインターフェイスを通じて外部機器であるパーソナルコンピューターなどに送られる。

照明光源１３はキセノン管より成っている。各反射ミラー１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは各々順に原稿１１からの光束の光路をキャリッジ１８内部で折り曲げている。結像レンズ１５は原稿１１からの光束を読取手段１７面上に結像させている。

分光特性調整手段１６は結像レンズ１５と読取手段１７との間の光路内に配置されており、原稿１１の画像情報に含まれる赤外光成分もしくは可視光成分を選択的に減じる機能を有しており、目的に応じて所望の画像情報を得ることができる。

本実施例における分光特性調整手段１６は図２に示すように一体化された２枚（２枚以上であっても良い。）の高分子多層膜フィルタ１６ａ，１６ｂを矢印Ａの如く回動可能となるように構成しており、目的に応じて２枚の高分子多層膜フィルタ１６ａ，１６ｂのうち、一方の高分子多層膜フィルタを光路内に位置するように選択的に回動（挿脱）している。

高分子多層膜フィルタ１６ａは図３に示すように赤外光を減じる機能（分光特性）を有している（以下、「赤外カットフィルター」とも称す。）。高分子多層膜フィルタ１６ｂは図３に示すように可視光を減じる機能（分光特性）を有している（以下、「可視カットフィルター」とも称す。）。

尚、本実施例で用いる高分子多層膜フィルタの具体的な一例としては、例えば特表2003−515754号公報で開示されている多層光学体等が挙げられる。同多層光学体は各光学層が配向されているとともにテレフタレートコモノマー単位およびエチレングリコールコモノマー単位を有するガラス転移温度約９０℃以下のポリエステルを含む複数の第１の光学層と、 各光学層がポリマー組成物を含み前記複数の第１の光学層と繰り返し順で配置された複数の第２の光学層とを含む光学体であって、 少なくとも一つの波長領域にわたって光の少なくとも一部を反射させるように構成され配列されている。

読取手段１７はＣＣＤ（Charge Coupled Device）等のリニアセンサー（１次元光電変換素子）より成り、紙面に対し垂直方向である主走査方向に複数の受光素子を配列した構成より成っている。尚、副走査方向とは主走査方向と直交する方向を指す。

本実施例においては原稿１１の画像（可視画像）と原稿１１の欠陥（赤外画像）を読取る際には、赤外光と可視光の成分を備えた同一の照明光源１３にて原稿１１の照明を行う。そしてフィルム等の原稿１１の画像の読み取りを行う際には、赤外カットフィルター１６ａが光路内に位置するように回動し画像を読取る。またごみ、傷等の原稿１１の欠陥を読み取る際には、可視カットフィルター１６ｂが光路内に位置するように回動し、原稿１１の欠陥の読取り行う。そして赤外光で読取った原稿上のごみ、傷等の範囲情報により、可視光で読取った画像情報における欠陥を修復する。

尚、照明光源１３と対向する位置に反射部材(もしくは照明光源)を配置して両側から原稿１１を照明するようにしても良い。

本実施例において分光特性調整手段１６として用いる高分子多層膜フィルム１６ａ，１６ｂは薄くてもガラスのように割れることがない。そのため分光特性調整手段１６は特に複雑な構成にする必要がなく、画像読取装置の小型化も容易に実現できる。また高分子多層膜フィルム１６ａ，１６ｂの厚みも０．５(mm)以下にできるため、挿脱（回動）前後で結像性能の変化も少ないため、結像レンズ１５も汎用品を用いることができ、専用設計の手間とコストを省くことができる。

このように本実施例では上記の如く分光特性調整手段１６に高分子多層膜フィルム１６ａ，１６ｂを用いることにより、薄くてもガラスのように割れることがなく、結像レンズ１５の画角に関わらず分光特性が略均一である画像読取装置を得ることができる。

尚、本実施例における高分子多層膜フィルタ（可視カットフィルター）１６ｂは、波長（主波長）５５０nmの光の透過率が３０％以下で、かつ波長（主波長）７００nmの光の透過率が７０％以上であればよく、また高分子多層膜フィルタ（赤外カットフィルター）１６ａは、波長（主波長）５５０nmの光の透過率が７０％以上で、かつ波長（主波長）７００nmの光の透過率が３０％以下であれば所望の効果は得られる。

また本実施例においては図２に示すように一体化された２枚の高分子多層膜フィルタ１６ａ，１６ｂを回動機構により回動可能としたが、これに限らず、例えば２枚の高分子多層膜フィルタ１６ａ，１６ｂを各々独立に設け、目的に応じて該２枚の高分子多層膜フィルタ１６ａ，１６ｂを挿脱（回動）可能となるように構成しても良い。

また本実施例では照明光源１３から発する光のうち、特定波長の光を透過する機能を有する２枚の高分子多層膜フィルタ１６ａ，１６ｂを用いたが、これに限らず、特定波長の光を反射する機能を有する高分子多層膜フィルタであっても良い。

図４は本発明の実施例２のキャリッジ一体型の画像読取装置（フラットベッドスキャナー）の要部概略図、図５は図４に示した分光特性調整手段の要部概略図である。図４、図５において図１、図２に示した要素と同一要素には同符番を付している。

本実施例において前述の実施例１と異なる点は、図６に示す分光特性を有する高分子多層膜フィルタ（赤外カットフィルター）２６aを主走査方向に彎曲させて分光特性調整手段２６を構成したことである。その他の構成および光学的作用は実施例１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。

即ち、同図において２３は照明光源であり、冷陰極蛍光管より成っている。２６は分光特性調整手段であり、結像レンズ１５と読取手段１７との間の光路内に配置されており、図６に示す分光特性を有する高分子多層膜フィルタ（赤外カットフィルター）２６ａを有している。本実施例における高分子多層膜フィルタ２６ａは主走査方向に彎曲して形成されており、画像情報に含まれる赤外光成分を減じる機能を有しており、可視画像の品質を向上させている。尚、高分子多層膜フィルタ２６ａを光路内から挿脱可能にして設けても良い。

本実施例において高分子多層膜フィルタ２６ａを平面で使う場合は、従来技術として説明した無機物質を多層膜状に蒸着した分光特性調整手段と同様に図６に例示するような角度特性を有する。そのため高分子多層膜フィルタ２６ａを平面として光路内に挿入し、尚且つ結像レンズ１５の画角が大きいと光軸近傍の画像情報を有した光束と周辺の画像情報を有した光束とでは、分光特性が異なる現象が発生し、読取り画像が読取り位置に応じて不均一になる場合がある。

そこで本実施例では図５に示すように高分子多層膜フィルタ２６ａを主走査方向に彎曲させている。このような配置をとることで結像レンズ１５を出射し、読取手段１７に向かう全ての光束は、ほぼ同一角度で透過することになり、中央から周辺画角にかけて図６で示す垂直入射時の特性に揃え、略均一な画像情報を読取ることができる。

もちろん高分子多層膜フィルタ２６ａは可曲性を有しているため、このように曲げてもガラスのように割れることはない。また厚みも０．５(mm)以下にできるため、例えば挿脱前後で結像性能の変化も少ないため、結像レンズも汎用品を用いることができ、専用設計の手間とコストを省くことができる。

尚、本実施例においても前述の実施例１と同様にごみ、傷等の原稿１１の欠陥を読取る際には、可視カットフィルターを主走査方向に彎曲させて光路内に挿脱可能となるように構成すれば良い。

また前述の実施例１と同様に分光特性調整手段を主走査方向に湾曲した２枚の高分子多層膜フィルタ（赤外カットフィルター及び可視カットフィルター）より構成し、目的に応じて、一方の高分子多層膜フィルタが光路内に位置するように選択的に挿脱可能となるように構成しても良い。

図７は本発明の実施例３のキャリッジ一体型の画像読取装置（フラットベッドスキャナー）の要部概略図である。図７において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。

本実施例において前述の実施例１と異なる点は、図８に示す分光特性を有する高分子多層膜フィルタ（赤外カットフィルター）３６ａを光軸に対して副走査方向に傾斜させて分光特性調整手段３６を構成したことである。その他の構成および光学的作用は実施例１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。

即ち、同図において３３は照明光源であり、冷陰極蛍光管より成っている。３６は分光特性調整手段であり、ミラー１４ｄと結像レンズ１５との間の光路内に配置されており、図８に示す分光特性を有する高分子多層膜フィルタ（赤外カットフィルター）３６ａを有している。高分子多層膜フィルタ３６ａは光軸に対して副走査方向に傾斜しており、画像情報に含まれる赤外光成分を減じる機能を有しており、可視画像の品質を向上させている。尚、高分子多層膜フィルタ３６ａを光路内から挿脱可能にして設けても良い。

本実施例における高分子多層膜フィルタ３６ａは図７に示すように光軸に対して副走査方向に傾斜して配置している。ここでその目的と効果について説明する。

図７に示すように原稿１１の画像情報を縮小してＣＣＤ１７面上に結像する光学系の場合、結像レンズ１５の前側よりも後側の光束径は細い。そのため結像レンズ１５の前側に挿入すると高分子多層膜フィルタ３６ａの必要面積も大きくなる。

しかしながら高分子多層膜フィルタ３６ａに傷がある場合は光学系の仕様によっては、光束径に対する傷の相対的面積が小さい結像レンズ１５の前側に挿入した方が良い。

とりわけ一般に高分子多層膜フィルタはガラスに比べて軟らかく、傷つき易い特徴があるので仕様によっては、本実施例の形態はより好適なものとなる。また結像レンズ１５の前側では原稿近傍から発した散乱光が多い。そのためフィルタ表面で反射した光がレンズや原稿面に再入射しないように配慮されなければならない。そのための手法としては本実施例のように光軸に対して角度をつけて配置することが好ましい。

また厚みも０．５(mm)以下にできるため、例えば挿脱前後で結像性能の変化も少ないため、結像レンズも汎用品を用いることができ、専用設計の手間とコストを省くことができる。

尚、本実施例においても前述の実施例１と同様にごみ、傷等の原稿１１の欠陥を読取る際には、可視カットフィルターを光軸に対して副走査方向に傾斜させて光路内に挿脱可能となるように構成すれば良い。

また前述の実施例１と同様に分光特性調整手段を傾斜した２枚の高分子多層膜フィルタ（赤外カットフィルター及び可視カットフィルター）より構成し、目的に応じて、一方の高分子多層膜フィルタが光路内に位置するように選択的に挿脱可能となるように構成しても良い。

また前述の実施例２と実施例３とを組み合わせて分光特性調整手段を構成しても良い。

［画像読取装置］
尚、各実施例では一体型（フラットベッド型）の画像読取装置に本発明を適用したが、これに限らず、例えば図９に示す１：２走査光学系を有する画像読取装置に適用しても本発明は上述の各実施例と同様に適用することができる。

図９において照明光源７４から放射された光束は直接あるいは反射笠７３を介して原稿７１を照明し、該原稿７１からの反射光を第１、第２、第３の反射ミラー７５，７６，７７を介して本体内部でその光束の光路を折り曲げ、結像レンズ７８によりＣＣＤ７９面上に結像させている。このとき第１、第２、第３の反射ミラー７５，７６，７７が副走査方向に移動しながら主走査方向を電気的に走査することで原稿７１の画像情報を読み取っている。このとき第２，３の反射ミラー７６，７７は、第１の反射ミラー７５の移動量の半分移動することで原稿７１とＣＣＤ７９との距離を一定としている。

本発明の実施例１の要部概略図 図１に示した分光特性調整手段の要部斜視図 図１に示した分光特性調整手段の特性図 本発明の実施例２の要部概略図 本発明の実施例２の主要部分の要部斜視図 図４に示した分光特性調整手段の特性図 本発明の実施例３の要部概略図 図７に示した分光特性調整手段の特性図 本発明の他の実施例の要部概略図 従来の画像読取装置の要部概略図 従来の分光特性調整手段の特性図

符号の説明

１１ 原稿
１２ 原稿台ガラス
１３ 照明光源
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ ミラー
１５ 結像レンズ
１６ 分光特性調整手段
１７ ＣＣＤ
１８ キャリッジ
１９ 副走査機構

Claims (10)

1. 照明手段から発する光で照明された原稿の画像情報を結像光学系により読取手段面上に結像させ、該原稿の画像情報を読取る画像読取装置において、
   該照明手段から発する光のうち、特定波長の光を反射又は透過する機能を有する高分子多層膜フィルタを有する分光特性調整手段を光路内に設けたことを特徴とする画像読取装置。
2. 前記読取手段は１次元方向に画素を配置した光電変換素子列よりなり、該画素の配列方向を主走査方向、それに直交する方向を副走査方向としたとき、該原稿に対して該結像光学系と該読取手段を含む筐体との副走査方向の相対的位置を変えて画像情報を読取っており、
   前記高分子多層膜フィルタは、主走査方向に彎曲していることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記読取手段は１次元方向に画素を配置した光電変換素子列よりなり、該画素の配列方向を主走査方向、それに直交する方向を副走査方向としたとき、該原稿に対して該結像光学系と該読取手段を含む筐体との副走査方向の相対的位置を変えて画像情報を読取っており、
   前記高分子多層膜フィルタは、副走査方向に傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像読取装置。
4. 前記高分子多層膜フィルタは、波長５５０nmの光の透過率が７０％以上で、かつ波長７００nmの光の透過率が３０％以下であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の画像読取装置。
5. 前記高分子多層膜フィルタは、波長５５０nmの光の透過率が３０％以下で、かつ波長７００nmの光の透過率が７０％以上であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の画像読取装置。
6. 前記高分子多層膜フィルタは、光路内から挿脱可能にして設けられていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像読取装置。
7. 照明手段から発する光で照明された原稿の画像情報を結像光学系により読取手段面上に結像させ、該原稿の画像情報を読取る画像読取装置において、
   該照明手段から発する光のうち、特定波長の光を反射又は透過する機能を有する高分子多層膜フィルタを２枚以上有する分光特性調整手段を設け、
   該分光特性調整手段は、該２枚以上の高分子多層膜フィルタのうち、一枚の高分子多層膜フィルタを光路内に選択的に配置していることを特徴とする画像読取装置。
8. 前記読取手段は１次元方向に画素を配置した光電変換素子列よりなり、該画素の配列方向を主走査方向、それに直交する方向を副走査方向としたとき、該原稿に対して該結像光学系と該読取手段を含む筐体との副走査方向の相対的位置を変えて画像情報を読取っており、
   前記２枚以上の高分子多層膜フィルタのうち少なくとも１枚は、主走査方向に彎曲していることを特徴とする請求項７に記載の画像読取装置。
9. 前記読取手段は１次元方向に画素を配置した光電変換素子列よりなり、該画素の配列方向を主走査方向、それに直交する方向を副走査方向としたとき、該原稿に対して該結像光学系と該読取手段を含む筐体との副走査方向の相対的位置を変えて画像情報を読取っており、
   前記２枚以上の高分子多層膜フィルタのうち少なくとも１枚は、副走査方向に傾斜していることを特徴とする請求項７又は８に記載の画像読取装置。
10. 前記２枚以上の高分子多層膜フィルタのうち、一枚の高分子多層膜フィルタは、波長５５０nmの光の透過率が７０％以上で、かつ波長７００nmの光の透過率が３０％以下であり、他の一枚の高分子多層膜フィルタ、波長５５０nmの光の透過率が３０％以下で、かつ波長７００nmの光の透過率が７０％以上であることを特徴とする請求項７、８又は９に記載の画像読取装置。