JP2009118128A - 原稿照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源から光を照射して、原稿による反射光を撮影部で撮影したときに、画像全体でダイナミックレンジが均等な画像を得る。
【解決手段】原稿を撮影するための光を案内する導光路が形成された導光体と、導光路の端部から前記光を供給する光源と、導光路に沿って連続して形成され、導光路を案内された光の一部を外部に照射させる窓部と、窓部に対面して配置され、導光路を案内された光の一部を窓部に向けて反射する拡散反射面とを備え、拡散反射面は、撮影部が原稿を撮影する際の被撮影部分の位置に依存した感度特性を、該被撮影部分を照明する光の量によって補償するように、窓部に向けて反射させる光の量を、窓部の各位置に対して予め調整している。
【選択図】図１

Description

本発明は、スキャナ装置等に設けられる原稿照明装置の改良に関する。

近年、スキャナ等の画像読取装置の光源として、発光ダイオードを用いる技術が開発されている。このような技術の例として、次の特許文献１には、発光ダイオードを並べたアレイによって原稿を照明することが記載されている。このアレイは、基本的にどの部分でも均一な強さの光を照射する。また、特許文献２には、主走査方向に光を案内する導光素子の一端または両端に発光ダイオードを配置し、案内した光を、拡散面を通じて原稿に照射することが記載されている。この導光素子を用いる構成では、透過率の異なる接着剤、あるいは楕円反射鏡等によって、どの部分でも均一な強さの光を照射するようにしている。
特開２００２−２９０６７５公報 特開平１１−１８５５１６号公報

しかしながら、光源の各部から均一な強さの光を照射して、原稿からの反射光を撮影すると、一般的に、撮影部の光学的な特性により、撮影した画像では中央部に比べて周辺部のダイナミックレンジが低下する。このため、撮影部が出力した画像をシェーディング補正することで、ダイナミックレンジを均等化する必要があった。

そこで、本発明は、光源から光を照射して、原稿による反射光を撮影部で撮影したときに、画像全体でダイナミックレンジが均等な画像を得ることができる原稿照明装置を提供することを目的とする。

本発明による原稿照明装置は、原稿を撮影するための光を案内する導光路が形成された導光体と、導光路の端部から前記光を供給する光源と、前記導光路に沿って連続して形成され、導光路を案内された光の一部を外部に照射させる窓部と、前記窓部に対面して配置され、前記導光路を案内された光の一部を前記窓部に向けて反射する拡散反射面とを備えており、前記拡散反射面は、前記撮影部が原稿を撮影する際の被撮影部分の位置に依存した感度特性が該被撮影部分を照明する光の量によって補償されるように、前記窓部に向けて反射させる光の量を、前記窓部の各位置に対して予め調整してある。

ここで、前記拡散反射面には、光を拡散反射する拡散反射体を配置し、前記拡散反射体の密度を前記導光路の端部からの距離に応じて特定することにより、前記拡散反射面が前記導光路を案内された光の一部を前記窓部に向けて反射する光の量を予め調整してもよい。

また、前記拡散反射面には、光を拡散反射する拡散反射体を配置し、前記拡散反射体の大きさを前記導光路の端部からの距離に応じて特定することにより、前記拡散反射面が前記導光路を案内された光の一部を前記窓部に向けて反射する光の量を予め調整してもよい。

また、前記窓部には、光を拡散しながら透過させる拡散透光材を設けてもよい。

本発明によれば、原稿照明装置は、撮影部が原稿を撮影する際の被撮影部分の位置に依存した感度特性を、該被撮影部分を照明する光の量によって補償するので、原稿による反射光を撮影部で撮影したときに、画像全体でダイナミックレンジが均等な画像を得ることができる。従って、撮影した画像にダイナミックレンジを均等化するためのシェーディング補正する必要がなくなる。すなわち、原稿の部分部分に最適な強さの光を照射することによって撮影部が出力する画像を高画質化することにより、事後的な画像処理を不要にできる。また、撮影部の撮影素子面が本来有する性能を有効に利用することになるので、従来のシェーディング補正した画像よりも、高画質な画像が得られる。

また、撮影部において原稿の像を撮影素子面に結像させるレンズの特性を、被撮影部分を照明する光の量を調整することで補償できるので、安価なレンズを用いても画像の劣化が少ない。

また、画像照明装置の窓部に拡散透光部材を設けた構成では、照射する光にムラがなくなるため、より高画質な画像が得られる。

図１は、本発明の実施例である原稿照明装置１の外観斜視図であり、図２は、原稿照明装置を図１の破線で示した断面による、右上側から見たときの縦断面図である。図３は、照明装置１が光を照射する様子を示した、一点鎖線で示した断面による手前から見たときの縦断面図である。

原稿照明装置１は、原稿３０を撮影するための光を案内する導光路１１が形成された導光体１２と、導光路１１の端部から光を供給する光源１３と、導光路１１に沿って連続して形成され、案内された光の一部を外部に照射させる窓部１４と、窓部１４に対面して配置され、案内された光の一部を窓部１４に向けて反射する拡散反射面１５とを備えている。導光路１１は、透明な樹脂あるいはガラスで形成してもよく、また中空としてもよい。光源１３は、例えば発光ダイオードあるいはハロゲンランプ等が使用でき、１個として導光体１２の片側の端部に取り付けても、２個として導光体１２の両側の端部に取り付けてもよい。

拡散反射面１５には、拡散反射体１６が規則的に、あるいはランダムに分散して配置されている。拡散反射体１６は入射光を乱反射し、その乱反射された光の一部を、窓部１４を通じて外部に照射させる。本発明では、後述するように、窓部１４を通じて外部に照射される光の量を、窓部１４の各位置に対して予め調整しておく必要がある。そのためには、拡散反射体１６の密度を導光路１１の端部からの距離に応じて特定してもよく、あるいは拡散反射体１６の大きさを導光路１１の端部からの距離に応じて特定してもよい。

窓部１４には、光を拡散しながら透過させる拡散透光材１７を設けることが望ましい。そうすれば、照射する光のムラが少なくなる。

図４は、原稿照明装置１が組み込まれた画像読取装置２０の光学系に関する概略構造図であり、光学系以外の構成要素は省略している。画像読取装置２０は、一例としてフラットベット型のスキャナを想定しているが、これに限定されるわけではない。

フラットベッドを構成するプラテンガラス２９の下方には、原稿照明装置１と第１の反射鏡２１を固定した照明キャリッジ２２と、第２、第３の反射鏡２３、２４を固定したミラーキャリッジ２５とが平行移動可能に配置され、更に、異形レンズ２６と、ＣＣＤ（チャージカップリングデバイス）等で構成された撮影素子面２７とを有した撮影部２８が固定されている。撮影素子面２７は、原稿３０の照明された部分を主走査方向のラインデータとして、一度に所定数のラインを撮影する。

原稿読取装置２０が原稿３０を読み取る時には、照明キャリッジ２２およびミラーキャリッジ２５は、図の左から右へと移動するが、その際、ミラーキャリッジ２５の移動速度を、照明キャリッジ２２の１／２とすることで、原稿３０から撮影部２８までの光路長を一定に保つ。照明キャリッジ２２の移動、すなわち副走査に同期して、原稿照明装置１から、プラテンガラス２９に向かって主走査方向に広がった光が照射される。そして、原稿３０で反射された光は、第１、第２、第３の反射鏡２１、２３、２４によって次々に進行方向を変えられて撮影部２８まで到達し、撮影部２８の異形レンズ２６によって、原稿３０の照明された部分の像として撮影素子面２７に結像する。

異形レンズ２６は長方形の凸レンズである。撮影素子面２７に結像した原稿３０の像は、中央部では光がほとんど屈折されないために鮮明だが、中央部から離れるに従ってより屈折されるため、鮮明度が低下する傾向がある。これは、波長が分布した光の場合に顕著になる。また、撮影素子面２７の中央部では、光が垂直に入射するため良好な感度で撮影できるが、周辺部では光が斜めから入射するので感度が低下する。

このような理由から、撮影部２８は、原稿３０を撮影する際の被撮影部分の位置に依存した特性として、原稿３０の中央部では感度が最も高く、得られる画像のダイナミックレンジも大きいが、中央部から離れるに従って感度が低下し、得られる画像のダイナミックレンジは小さくなる。

従来、そのような撮影部２８の特性は、画像処理、すなわちシェーディング補正していたが、本発明では、原稿照明装置１から外部に照射される光の量を窓部１４の各位置に対して予め調整しておくことで、画像の全体でダイナミックレンジが均等化された画像を直接的に得る。これを図に従ってより具体的に説明する。

図５は、撮影部２８の感度の位置依存特性を示すグラフ（I）と、原稿照明装置１から照射される光の量の位置依存特性を示すグラフ（II）と、原稿照明装置１の拡散反射面１５の各位置における拡散反射体１６の配置密度、あるいは大きさを示すグラフ（III）と、撮影部２８が白紙の原稿３０を撮影したときに出力される画像信号の強度（ダイナミックレンジの最大値）を示すグラフ（IV）である。ここで、グラフ（II）、（III）の横軸は、原稿照明装置１の窓部１４の光源１３に近い端部からの距離、グラフ（I）、（IV）の横軸は、原稿照明装置１の窓部１４から照射された光が撮影部２８の撮影素子面２７に結像した像の端部（窓部の光源１３に近い端部に対応した側）からの距離であるが、グラフの幅を揃えるために、相対座標としている。

撮影部２８の感度の位置依存特性がグラフ（I）のようになることは、上述した理由による。そして、本発明では、原稿照明装置１から照射される光の量の位置依存特性を、撮影部２８の感度の位置依存特性を補償するように特定するので、グラフ（II）は、グラフ（I）を上下逆転させた形状になる。このような撮影部２８と、原稿照明装置１とを組み合わせれば、撮影部２８が白紙の原稿３０を撮影したときに出力される画像信号の強度は、グラフ（IV）のように、場所に依存しなくなる。その結果、画像全体でダイナミックレンジが均等な画像を得ることができる。

原稿照明装置１の拡散反射面１５における拡散反射体１６の配置密度、あるいは形状の大きさの位置依存性は、原稿照明装置１から照射される光の量の位置依存性、つまりグラフ（II）の特性が達成されるように、導光路１１の寸法および材質等に基づいて特定される。ここで、原稿照明装置１において、導光路１１を通過する光の量は、光源１３から遠ざかるに従って減少することから、グラフ（III）は左右非対称な形状になる。具体的には、グラフ（III）に示しているように、拡散反射体１６の配置密度の大きさ、あるいは形状の大きさは、中央部よりやや光源寄りの部分が最小であり、そこから離れるに従って大きくなっている。

以下、原稿照明装置１の具体的な製造方法の例を説明する。

図６は、導光路１１を透明な樹脂で形成する場合の導光体１２の製造工程を説明する図面である。ここに、（I）は、導光路１１となる角柱状の樹脂材である。

次いで（II）に示すように、樹脂材の下面全体に、例えば微小なガラス粉透を混入した塗料によって拡散反射体１６を分散して形成する。この拡散反射体１６は、入射してきた光をガラス粉よって拡散して反射する。なお、拡散反射体１６の配置密度あるいは大きさは、上述したように、拡散反射面１５の位置によって異なる。また、拡散反射体１６の形状は特に制限されない。

そして、（III）に示すように、樹脂材の光が入力される端面と、窓部１４になる部分とを除いた全面に、例えば蒸着法等によって、銀やアルミ等の光反射率が高い金属被膜を形成する。この金属被膜は鏡面となって、導光路１１を案内される光を反射するので、光をより遠方まで到達させることできる。なお、金属皮膜は、保護用の樹脂膜で被覆して保護してもよい。

図７は、導光路１１を中空として形成する場合の導光体１２の製造工程を説明するための図面である。ここに、（I）は、導光体１２となる板金材を示している。板金材の底面となる部分には、拡散反射体１６となる微少な凸部が打ち出して形成され、上面となる部分には、窓部１４となる孔が打ち抜かれ、光が入力される端面には、光源１３の取付孔が打ち抜かれている。なお、導光体１の内側となる面は、光の反射率が高い金属をメッキする等によって鏡面化しておくことが望ましい。

次いで、（II）に示すように、板金材を角柱状に曲げ加工する。接合部は、溶接してもよく、接着剤等で固定してもよい。

そして、角柱状に曲げ加工し、接合部を固定した後、（III）に示すように窓部１４の孔に拡散透光材で形成されたカバーを取り付ける。これは、導光体１２の内部に埃等の異物を侵入させないためである。

図６あるいは図７で説明した製造方法によって形成された導光体１２の端面に光源１３を取り付ければ、原稿照明装置１が完成する。

本発明の実施例である原稿照明装置の外観斜視図である。 本発明の実施例である原稿照明装置の縦断面図である。 原稿照明装置における光の照射の仕組みを説明する縦断面図である。 画像読取装置の光学系に関する概略構造図である。 （I）は撮影部が出力する画像信号の位置依存特性を示すグラフ、（II）は原稿照明装置から照射される光の量の位置依存特性を示すグラフ、（III）は原稿照明装置の拡散反射面の各位置における拡散反射体の配置密度、あるいは大きさを示すグラフ、（IV）は撮影部が白紙の原稿を撮影したときに出力される画像信号の強度を示すグラフである。 導光体の製造工程を説明する図面である。 導光体の他の製造工程を説明する図面である。

符号の説明

１ 原稿照明装置
１１ 導光路
１２ 導光体
１３ 光源
１４ 窓部
１５ 拡散反射面
１６ 拡散反射体
１７ 拡散透光材
２０ 画像読取装置

Claims (4)

1. 原稿を撮影する撮影部を有した画像読取装置に設けられる原稿照明装置であって、
   原稿を撮影するための光を案内する導光路が形成された導光体と、
   導光路の端部から前記光を供給する光源と、
   前記導光路に沿って連続して形成され、導光路を案内された光の一部を外部に照射させる窓部と、
   前記窓部に対面して配置され、前記導光路を案内された光の一部を前記窓部に向けて反射する拡散反射面とを備え、
   前記拡散反射面は、前記撮影部が原稿を撮影する際の被撮影部分の位置に依存した感度特性が該被撮影部分を照明する光の量によって補償されるように、前記窓部に向けて反射させる光の量を、前記窓部の各位置に対して予め調整してある原稿照明装置。
2. 請求項１において、
   前記拡散反射面には、光を拡散反射する拡散反射体を配置しており、
   前記拡散反射体の密度を前記導光路の端部からの距離に応じて特定することにより、前記拡散反射面が前記導光路を案内された光の一部を前記窓部に向けて反射する光の量を予め調整してある原稿照明装置。
3. 請求項１において、
   前記拡散反射面には、光を拡散反射する拡散反射体を配置しており、
   前記拡散反射体の大きさを前記導光路の端部からの距離に応じて特定することにより、前記拡散反射面が前記導光路を案内された光の一部を前記窓部に向けて反射する光の量を予め調整してある原稿照明装置。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記窓部には、光を拡散しながら透過させる拡散透光材を設けた原稿照明装置。
   

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