JP6107187B2 - Spectral characteristic acquisition device, image evaluation device, and image forming device - Google Patents

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Description

本発明は、分光特性取得装置、画像評価装置、及び画像形成装置に関する。   The present invention relates to a spectral characteristic acquisition device, an image evaluation device, and an image forming device.

近年、電子写真方式やインクジェット方式等のフルカラー画像形成装置(プリンタ、複写機等)では、紙等の画像担持媒体上に印字されるカラー画像に対して高い画像品質が要求されており、色再現性の向上は重要な技術課題の一つである。このような技術課題に対応するため、画像形成後の色を測定する分光センサを搭載し、この分光センサの情報を基に画像形成装置の調整を行うことが望ましい。   In recent years, full-color image forming apparatuses (printers, copiers, etc.) such as electrophotographic systems and inkjet systems have demanded high image quality for color images printed on image-bearing media such as paper, and color reproduction. The improvement of safety is one of the important technical issues. In order to cope with such a technical problem, it is desirable to mount a spectral sensor for measuring a color after image formation and adjust the image forming apparatus based on information of the spectral sensor.

更に、多数の分光センサを画像担持体の送り方向に直交する方向にアレイ状に配列した分光センサアレイを搭載すると、任意の画像から任意の位置の色情報を取得できるので、より望ましい。   Furthermore, it is more desirable to install a spectroscopic sensor array in which a large number of spectroscopic sensors are arrayed in a direction orthogonal to the feed direction of the image carrier, because color information at an arbitrary position can be acquired from an arbitrary image.

このような分光センサアレイの一例に、JFEテクノリサーチから発売されている「ImSpector」がある(非特許文献1)これは、スリットで空間的にサンプリングし、第1のレンズで平行光化され、プリズム−回折格子−プリズムにより分光され、更に後方の第2のレンズにより2次元撮像素子面に結像される。スリットの短手方向に分光させることで、撮像素子面上ではスリットの長手方向に異なる位置の光が、スリットの短手方向に分光されて撮像される。これにより複数の位置の分光特性を計測する。   An example of such a spectroscopic sensor array is “ImSpector” released by JFE Techno-Research (Non-Patent Document 1), which is spatially sampled by a slit, collimated by a first lens, The light is dispersed by the prism-diffraction grating-prism, and further imaged on the two-dimensional image sensor surface by the second lens behind. By splitting the light in the short direction of the slit, light at different positions in the longitudinal direction of the slit is split in the short direction of the slit and imaged. Thereby, the spectral characteristics at a plurality of positions are measured.

しかし、このような分光センサアレイは、スリットと撮像素子の間にある程度の距離が必要で、かつ分光して波長情報を位置情報に変換しているため、振動や熱膨張、経時変化等でスリットとレンズ、撮像素子の相対位置関係が少しでもずれると、これが測定精度を悪化させる要因となる。そこで、例えば画像形成装置に搭載して、インラインでの計測を行うような用途には向いていない。   However, such a spectroscopic sensor array requires a certain distance between the slit and the image sensor, and spectrally converts wavelength information into position information. Therefore, the slit is subject to vibration, thermal expansion, change with time, etc. If the relative positional relationship between the lens and the image sensor deviates even a little, this becomes a factor that deteriorates the measurement accuracy. Therefore, for example, it is not suitable for an application that is mounted on an image forming apparatus and performs inline measurement.

又、分光センサアレイの他の例として、対象物からの反射光を、第1レンズアレイ、複数の開口が形成された絞り、第2レンズアレイ、回折格子及び第3レンズアレイを介して受光部に導くことで、反射光の波長スペクトルを計測する分光センサアレイがある。このような構成の分光センサアレイは、インラインでの計測を行うような用途にも用いることができる(例えば、特許文献1参照)。   As another example of a spectroscopic sensor array, a light receiving unit receives reflected light from an object via a first lens array, a diaphragm having a plurality of apertures, a second lens array, a diffraction grating, and a third lens array. Thus, there is a spectroscopic sensor array that measures the wavelength spectrum of reflected light. The spectroscopic sensor array having such a configuration can also be used for applications such as in-line measurement (for example, see Patent Document 1).

しかしながら、特許文献1の例では、分光センサアレイの各点に対応する分光情報を出力する分光センサにおいて、分光センサの配列ピッチに比べて小さい開口を用いて光をサンプリングするので、厳密には対象物の非常に狭い範囲の色を出力することになる。しかし、ほとんどの場合において、取得したいのは、複数の測定位置に関して、測定位置のピッチ幅内での平均的な色(平均的な分光特性)である。例えば印刷物等では中間調を表現するのに網点を用いるので、対象物上での測定範囲が小さいと、網点の影響を受けて出力信号が変動してしまう。   However, in the example of Patent Document 1, in a spectroscopic sensor that outputs spectroscopic information corresponding to each point of the spectroscopic sensor array, light is sampled using an aperture that is smaller than the array pitch of the spectroscopic sensors. It will output a very narrow range of colors. However, in most cases, what is desired to be obtained is an average color (average spectral characteristic) within the pitch width of the measurement positions with respect to a plurality of measurement positions. For example, a halftone dot is used to express a halftone in a printed matter or the like, so that if the measurement range on the object is small, the output signal fluctuates due to the influence of the halftone dot.

これに対して分光センサアレイの配列方向に直交する方向には、有限の時間だけ撮像素子で露光するので、露光時間中に画像担持体が移動することから、露光時間に依存する移動平均を取っているのと同じである。従って、この方向には、静的には十分狭い範囲を測るような光学系が適している。   On the other hand, in the direction orthogonal to the arrangement direction of the spectroscopic sensor array, since the image sensor is exposed for a finite time, the image carrier moves during the exposure time, so a moving average depending on the exposure time is taken. Is the same as Therefore, an optical system that measures a sufficiently narrow range statically is suitable for this direction.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、対象物の複数の測定位置について、配列ピッチ内における平均的な分光特性を取得可能な分光特性取得装置を提供することを課題とする。   This invention is made in view of said point, and makes it a subject to provide the spectral characteristic acquisition apparatus which can acquire the average spectral characteristic within an arrangement pitch about several measurement position of a target object. .

本分光特性取得装置は、対象物から複数の位置の光束を結像する第1結像手段と、前記第1の結像手段に結像された複数の位置の光束が通過する複数の開口部を含む第1の開口列と、前記第1の開口列を通過した光束が結像する複数の第2結像手段が配列する結像手段列と、前記結像手段列の複数の第2結像手段を通過した光束を分光する回折素子と、前記回折素子で分光された光束を通過させる複数の開口部を含む第2の開口列と、前記第2の開口列を通過した光束を受光する撮像素子と、を有し、前記第1の開口列と前記結像手段列の光学的距離が前記結像手段列の物体側焦点距離より短く、かつ、前記結像手段列と前記第2の開口列の光学的距離が前記結像手段列の像側焦点距離に等しいことを要件とする。   The spectral characteristic acquisition apparatus includes: a first imaging unit that images light beams at a plurality of positions from an object; and a plurality of openings through which the light beams at a plurality of positions imaged on the first imaging unit pass. Including a first aperture row, an imaging means row in which a plurality of second imaging means for imaging a light beam that has passed through the first aperture row, and a plurality of second connections in the imaging means row. A diffractive element that splits the light beam that has passed through the image means, a second aperture row that includes a plurality of apertures that allow the light beam split by the diffractive element to pass through, and a light beam that has passed through the second aperture row are received. An imaging element, wherein an optical distance between the first aperture row and the imaging means row is shorter than an object-side focal length of the imaging means row, and the imaging means row and the second The optical distance of the aperture row is required to be equal to the image side focal length of the imaging means row.

開示の技術によれば、対象物の複数の測定位置について、配列ピッチ内における平均的な分光特性を取得可能な分光特性取得装置を提供できる。   According to the disclosed technology, it is possible to provide a spectral characteristic acquisition device that can acquire an average spectral characteristic within an arrangement pitch for a plurality of measurement positions of an object.

第1の実施の形態に係る分光特性取得装置を例示する斜視図である。It is a perspective view which illustrates the spectral characteristic acquisition device concerning a 1st embodiment. 第1の実施の形態に係る分光手段を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the spectroscopy means which concerns on 1st Embodiment. 分光手段のスリットアレイ、レンズアレイ、斜めスリットアレイを例示する平面図である。It is a top view which illustrates the slit array of a spectroscopy means, a lens array, and a diagonal slit array. 撮像素子と斜めスリットアレイとの関係を例示する図である。It is a figure which illustrates the relationship between an image sensor and a diagonal slit array. スリットアレイ、レンズアレイ、斜めスリットアレイの位置関係について説明する図である。It is a figure explaining the positional relationship of a slit array, a lens array, and a diagonal slit array. 斜めスリットアレイの他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of a diagonal slit array. 第2の実施の形態に係る分光特性取得装置を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the spectral characteristic acquisition apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施の形態に係る分光特性取得装置を例示する図である。It is a figure which illustrates the spectral characteristic acquisition apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施の形態に係る画像形成装置を例示する図である。It is a figure which illustrates the image forming apparatus which concerns on 4th Embodiment.

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.

〈第1の実施の形態〉
図1は、第1の実施の形態に係る分光特性取得装置を例示する斜視図である。図1を参照するに、分光特性取得装置10は、ライン照明光源20と、縮小結像レンズ30と、分光手段40と、ラインセンサ50とを有する。90は、読み取り対象物である紙等の画像担持媒体を示している(以降、対象物90とする)。図1において、読み取り対象物90は、一定の速度でY軸方向に搬送されている。分光特性取得装置10は、対象物90の測定領域90a内の複数の位置の分光特性を同時に取得することができる。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view illustrating a spectral characteristic acquisition apparatus according to the first embodiment. Referring to FIG. 1, the spectral characteristic acquisition apparatus 10 includes a line illumination light source 20, a reduced imaging lens 30, a spectral unit 40, and a line sensor 50. Reference numeral 90 denotes an image bearing medium such as paper which is a reading target (hereinafter, referred to as a target 90). In FIG. 1, a reading object 90 is conveyed in the Y-axis direction at a constant speed. The spectral characteristic acquisition device 10 can simultaneously acquire spectral characteristics at a plurality of positions in the measurement region 90 a of the object 90.

ライン照明光源20は、対象物90の搬送方向(Y軸方向)に直交する方向(X軸方向)に伸びた測定領域90aを、対象物90の法線方向に対して約45度傾斜した方向から照明する。ライン照明光源20としては、例えば可視光の略全域において強度を有する白色のLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)アレイを用いることができる。ライン照明光源20として、冷陰極管等の蛍光灯やランプ光源等を用いても構わない。   The line illumination light source 20 is a direction in which a measurement region 90 a extending in a direction (X-axis direction) perpendicular to the conveyance direction (Y-axis direction) of the object 90 is inclined by about 45 degrees with respect to the normal direction of the object 90. Illuminate from. As the line illumination light source 20, for example, a white LED (Light Emitting Diode) array having intensity over substantially the entire visible light region can be used. As the line illumination light source 20, a fluorescent lamp such as a cold cathode tube or a lamp light source may be used.

但し、ライン照明光源20は、分光に必要な波長領域の光を発するものであって、かつ観測領域全体にわたって均質に照明可能なものであることが好ましい。なお、ライン照明光源20から出射された光を対象物90にコリメートして(平行光として)照射する機能を有するコリメートレンズを加えても構わない。   However, it is preferable that the line illumination light source 20 emits light in a wavelength region necessary for spectroscopy and can be illuminated uniformly over the entire observation region. In addition, you may add the collimating lens which has a function which collimates and irradiates the light emitted from the line illumination light source 20 to the target object 90 (as parallel light).

縮小結像レンズ30は、その光軸が対象物90の法線方向と一致するように配置され、対象物90からの反射光(光束)を分光手段40の入射面に所定倍率で結像する機能を有する。ここで、縮小結像レンズ30に像側テレセントリック特性を付加することで、像面に入射する光束の主光線は、光軸と略平行となる。縮小結像レンズ30は、複数枚のレンズから構成されても構わない。縮小結像レンズ30は、本発明に係る第1結像手段の代表的な一例である。   The reduction imaging lens 30 is arranged so that its optical axis coincides with the normal direction of the object 90, and forms an image of reflected light (light beam) from the object 90 on the incident surface of the spectroscopic means 40 at a predetermined magnification. It has a function. Here, by adding the image side telecentric characteristic to the reduction imaging lens 30, the principal ray of the light beam incident on the image plane becomes substantially parallel to the optical axis. The reduction imaging lens 30 may be composed of a plurality of lenses. The reduction imaging lens 30 is a typical example of the first imaging means according to the present invention.

なお、縮小結像レンズ30に像側テレセントリック特性を付加することで、像面に入射する光束の主光線を簡易に光軸と略平行にできるが、縮小結像レンズ30に像側テレセントリック特性を付加しなくてもよい。その場合には、像面の各位置での主光線の傾きに合わせて、後述するスリットアレイ41の各開口部41x(各スリット)とレンズアレイ42の各レンズ42aの位置関係等を調整することで、同様の効果が得られる。   In addition, by adding the image side telecentric characteristic to the reduction imaging lens 30, the principal ray of the light beam incident on the image plane can be easily made substantially parallel to the optical axis. However, the reduction imaging lens 30 has the image side telecentric characteristic. It is not necessary to add it. In that case, the positional relationship between each aperture 41x (each slit) of the slit array 41 (described later) and each lens 42a of the lens array 42 is adjusted according to the inclination of the principal ray at each position on the image plane. Thus, the same effect can be obtained.

具体的には、例えば、スリットアレイ41の各開口部41x(各スリット)を透過した光束の主光線が、レンズアレイ42の対応する各レンズ42aの中央を通るように、レンズアレイ42の各レンズ42aの位置を調整する。そして、更に、後述する斜めスリットアレイ45の各開口部45x(各スリット)の位置も、同様に各主光線の傾きに応じて調整すればよい。   Specifically, for example, each lens of the lens array 42 so that the principal ray of the light beam transmitted through each opening 41x (each slit) of the slit array 41 passes through the center of each lens 42a corresponding to the lens array 42. The position of 42a is adjusted. Further, the position of each opening 45x (each slit) of the oblique slit array 45 to be described later may be similarly adjusted according to the inclination of each principal ray.

なお、像面での各位置の主光線を光軸と平行にするのは、後段の分光手段40の各分光光学系の光軸が縮小結像レンズ30の光学系と平行になるように構成されているからである。これにより、分光手段40の各分光光学系において、スリットアレイ41の各開口部41xから出射した光束がレンズアレイ42の各レンズ42aの開口内に入射するようになる。   The principal ray at each position on the image plane is made parallel to the optical axis so that the optical axis of each spectroscopic optical system of the subsequent spectroscopic means 40 is parallel to the optical system of the reduction imaging lens 30. Because it is. As a result, in each spectroscopic optical system of the spectroscopic means 40, the light beam emitted from each opening 41 x of the slit array 41 enters the opening of each lens 42 a of the lens array 42.

分光手段40は、対象物90に照射された光の拡散反射光を分光する機能を有する。分光手段40については、別途詳述する。   The spectroscopic means 40 has a function of spectroscopically diffusing and reflecting diffused light of light irradiated on the object 90. The spectroscopic means 40 will be described in detail separately.

ラインセンサ50は、Y軸方向を長手方向とする受光領域を持つ複数の画素をX軸方向に配列したものであり、分光手段40を介して入射する所定の波長帯の光量を取得する撮像素子である。ラインセンサ50としては、例えばMOS(Metal Oxide Semiconductor Device)、CMOS(Complimentary Metal Oxide Semiconductor Device)、CCD(Charge Coupled Device)等を用いることができる。   The line sensor 50 includes a plurality of pixels having a light receiving region whose longitudinal direction is the Y-axis direction, arranged in the X-axis direction, and acquires an amount of light in a predetermined wavelength band incident through the spectroscopic unit 40. It is. As the line sensor 50, for example, a metal oxide semiconductor device (MOS), a complementary metal oxide semiconductor device (CMOS), a charge coupled device (CCD), or the like can be used.

なお、図1に例示する光学系は、ライン照明光源20から出射される照明光が対象物90に対して略斜め45度より入射し、ラインセンサ50が対象物90から垂直方向に拡散反射する光を受光する所謂45/0光学系である。しかしながら、光学系の構成は図1に例示するものに限定されず、例えば、ライン照明光源20から出射される照明光が対象物90に対して垂直に入射し、ラインセンサ50が対象物90から45度方向に拡散する光を受光する所謂0/45光学系等としてもよい。   In the optical system illustrated in FIG. 1, the illumination light emitted from the line illumination light source 20 is incident on the object 90 at an angle of approximately 45 degrees, and the line sensor 50 is diffusely reflected from the object 90 in the vertical direction. This is a so-called 45/0 optical system that receives light. However, the configuration of the optical system is not limited to that illustrated in FIG. 1. For example, the illumination light emitted from the line illumination light source 20 is perpendicularly incident on the object 90, and the line sensor 50 is moved from the object 90. A so-called 0/45 optical system that receives light diffusing in the 45-degree direction may be used.

図2は、第1の実施の形態に係る分光手段を例示する断面図であり、図2(a)は図1のXZ平面に平行な断面を、図2(b)は図1のYZ平面に平行な断面を各々示している。図3は、分光手段のスリットアレイ、レンズアレイ、斜めスリットアレイを例示する平面図であり、図3(a)、図3(b)、図3(c)の何れもラインセンサ方向から透視した状態を示している。   2 is a cross-sectional view illustrating the spectroscopic means according to the first embodiment. FIG. 2A is a cross-section parallel to the XZ plane of FIG. 1, and FIG. 2B is the YZ plane of FIG. Each of the cross-sections is shown in parallel. FIG. 3 is a plan view illustrating a slit array, a lens array, and an oblique slit array of the spectroscopic means, and all of FIGS. 3A, 3B, and 3C are seen through from the line sensor direction. Indicates the state.

図2及び図3を参照するに、第1の実施の形態に係る分光手段40は、スリットアレイ41と、レンズアレイ42と、回折素子43と、シリンダレンズ44と、斜めスリットアレイ45とを有する。   2 and 3, the spectroscopic means 40 according to the first embodiment includes a slit array 41, a lens array 42, a diffraction element 43, a cylinder lens 44, and an oblique slit array 45. .

スリットアレイ41は、X軸方向を長手方向とする複数の開口部41x(スリット)が、X軸方向に1列に配列された開口列であり、複数の開口部41xにおいて各々異なる測定位置の光束を取得する機能を有する。スリットアレイ41は、縮小結像レンズ30の像面に配置されている。   The slit array 41 is an aperture row in which a plurality of openings 41x (slits) whose longitudinal direction is the X-axis direction are arranged in a row in the X-axis direction, and light fluxes at different measurement positions in the plurality of apertures 41x. It has the function to acquire. The slit array 41 is disposed on the image plane of the reduction imaging lens 30.

スリットアレイ41において、開口部41xは光が透過する部分であり、開口部41xの周囲は光が透過しない遮光部である。なお、図3(a)において、梨地模様で示した部分が遮光部である。スリットアレイ41は、本発明に係る第1の開口列の代表的な一例である。なお、図3(a)では、開口部41xの平面形状を矩形状としているが、これには限定されず、開口部41xの平面形状は、X軸方向を長径方向とする楕円形状や、X軸方向を長手方向とする多角形状や、X軸方向を長手方向とする他の複雑な形状等としてもよい。   In the slit array 41, the opening 41x is a portion through which light is transmitted, and the periphery of the opening 41x is a light shielding portion through which light is not transmitted. In addition, in FIG. 3A, the part shown with the satin pattern is a light shielding part. The slit array 41 is a typical example of the first opening row according to the present invention. In FIG. 3A, the planar shape of the opening 41x is rectangular. However, the planar shape of the opening 41x is not limited to this, and the planar shape of the opening 41x may be an elliptical shape whose major axis is the X-axis direction, It is good also as a polygon shape which makes an axial direction a longitudinal direction, and another complicated shape which makes an X-axis direction a longitudinal direction.

レンズアレイ42は、複数のレンズ42aがX軸方向に1列に配列されたものであり、レンズアレイ42の各レンズ42aは、スリットアレイ41の各開口部41xを通過した各拡散光束を弱拡散光束に変換する機能を有する。レンズ42aは、本発明に係る第2結像手段の代表的な一例であり、レンズアレイ42は、本発明に係る結像手段列の代表的な一例である。   The lens array 42 includes a plurality of lenses 42 a arranged in a line in the X-axis direction. Each lens 42 a of the lens array 42 weakly diffuses each diffused light beam that has passed through each opening 41 x of the slit array 41. It has a function of converting into a luminous flux. The lens 42a is a typical example of the second imaging means according to the present invention, and the lens array 42 is a typical example of the imaging means row according to the present invention.

なお、弱拡散光束とは、入射する拡散光束よりも平行光束に近い拡散光束をいう。つまり、入射する拡散光束に比べると拡散の程度が小さくなった(弱くなった)拡散光束である。   The weakly diffused light beam refers to a diffused light beam that is closer to a parallel light beam than the incident diffused light beam. In other words, it is a diffused light beam that is less diffused (weakened) than the incident diffused light beam.

レンズアレイ42を構成する各レンズ42aはスリットアレイ41を構成する各開口部41xに対応する位置に配置されており、各レンズ42aは各開口部41xを透過した光が全て入射するような径とされている。但し、各レンズ42aの平面形状は円形でなくてもよい。   Each lens 42a constituting the lens array 42 is arranged at a position corresponding to each opening 41x constituting the slit array 41, and each lens 42a has such a diameter that all light transmitted through each opening 41x is incident thereon. Has been. However, the planar shape of each lens 42a may not be circular.

本実施の形態では、スリットアレイ41とレンズアレイ42を1枚のガラス基板46の入射面と出射面に配置しているが、これには限定されない。ガラス基板46の厚みは、スリットアレイ41とレンズアレイ42の光路長がレンズアレイ42の各レンズ42aの物体側焦点距離より短くなるように決められている。なお、レンズアレイ42において、迷光をなくすため、各レンズ42aの開口以外の部分を遮光することが好ましい。なお、図3(b)において、梨地模様で示した部分が遮光すると好適な部分である。   In the present embodiment, the slit array 41 and the lens array 42 are disposed on the incident surface and the exit surface of one glass substrate 46, but the present invention is not limited to this. The thickness of the glass substrate 46 is determined so that the optical path lengths of the slit array 41 and the lens array 42 are shorter than the object-side focal length of each lens 42 a of the lens array 42. In order to eliminate stray light in the lens array 42, it is preferable to shield portions other than the openings of the lenses 42a. In addition, in FIG.3 (b), it is a suitable part if the part shown with the satin pattern is light-shielded.

レンズアレイ42を透過した光(弱拡散光束)は、回折素子43に入射し、更にシリンダレンズ44に入射する。回折素子43は、レンズアレイ42の各レンズ42aを透過した光束をY軸方向に分光する機能を有する。つまり、回折素子43の回折軸方向はY軸方向とされている。   The light (weakly diffused light beam) that has passed through the lens array 42 enters the diffraction element 43 and further enters the cylinder lens 44. The diffractive element 43 has a function of dispersing the light beam transmitted through each lens 42a of the lens array 42 in the Y-axis direction. That is, the diffraction axis direction of the diffraction element 43 is the Y-axis direction.

なお、回折素子43としては、1次回折光の回折効率を高めたブレーズ型回折格子を用いることが好ましい。回折素子43をブレーズ型回折格子とすることで、1次回折光のみの回折効率を高めることが可能となるため、光学系の光利用効率を高めることができ、短い時間で十分な品質の信号を取得できる(測定時間を短縮できる)。   As the diffraction element 43, it is preferable to use a blazed diffraction grating with enhanced diffraction efficiency of the first-order diffracted light. By making the diffractive element 43 a blazed diffraction grating, it becomes possible to increase the diffraction efficiency of only the first-order diffracted light, so that the light utilization efficiency of the optical system can be increased, and a signal of sufficient quality can be obtained in a short time Can be acquired (measurement time can be shortened).

シリンダレンズ44は、長手方向をX軸方向に向けて配された蒲鉾型のレンズであり、回折素子43を透過した各弱拡散光束をY軸方向に集光する機能を有する。シリンダレンズ44は、本発明に係る非対称結像手段の代表的な一例である。本実施の形態では、回折素子43とシリンダレンズ44を1枚のガラス基板47の入射面と出射面に配置しているが、これには限定されない。   The cylinder lens 44 is a bowl-shaped lens arranged with its longitudinal direction oriented in the X-axis direction, and has a function of condensing each weakly diffused light beam transmitted through the diffraction element 43 in the Y-axis direction. The cylinder lens 44 is a typical example of the asymmetric imaging unit according to the present invention. In the present embodiment, the diffractive element 43 and the cylinder lens 44 are arranged on the incident surface and the exit surface of one glass substrate 47, but the present invention is not limited to this.

シリンダレンズ44を透過した光は、斜めスリットアレイ45に入射する。斜めスリットアレイ45は、X軸方向に対して傾斜した方向を長手方向とする複数の開口部45x(スリット)をX軸方向に配列した開口列である。斜めスリットアレイ45において、開口部45xは光が透過する部分であり、開口部45xの周囲は光が透過しない遮光部である。なお、図3(c)において、梨地模様で示した部分が遮光部である。   The light transmitted through the cylinder lens 44 enters the oblique slit array 45. The oblique slit array 45 is an opening row in which a plurality of openings 45x (slits) whose longitudinal direction is inclined with respect to the X-axis direction are arranged in the X-axis direction. In the oblique slit array 45, the opening 45x is a portion through which light is transmitted, and the periphery of the opening 45x is a light-blocking portion through which light is not transmitted. In addition, in FIG.3 (c), the part shown with the satin pattern is a light-shielding part.

各開口部45xのX軸に対する傾斜角は、スリットアレイ41及びレンズアレイ42の配列ピッチ、回折素子43の格子ピッチ、ラインセンサ50の画素の縦及び横のサイズ、各分光センサで使用するラインセンサ50の画素数に応じて適宜設定できる。   The inclination angle of each opening 45x with respect to the X-axis includes the arrangement pitch of the slit array 41 and the lens array 42, the grating pitch of the diffraction element 43, the vertical and horizontal sizes of the pixels of the line sensor 50, and the line sensor used in each spectroscopic sensor. It can be set as appropriate according to the number of pixels of 50.

斜めスリットアレイ45は、スリットアレイ41の各開口部41xを通過した光束のうち、回折素子43で分光した所定の次数(本実施の形態では1次)の回折光に対して、X軸方向に各々異なる波長帯の成分を通過させる機能を有する。斜めスリットアレイ45は、本発明に係る第2の開口列の代表的な一例である。   The oblique slit array 45 is arranged in the X-axis direction with respect to diffracted light of a predetermined order (first order in the present embodiment) dispersed by the diffraction element 43 out of the light flux that has passed through each opening 41x of the slit array 41. Each has a function of passing components in different wavelength bands. The oblique slit array 45 is a typical example of the second opening row according to the present invention.

斜めスリットアレイ45の開口部45xのX軸方向の配列ピッチは、スリットアレイ41の開口部41xのX軸方向の配列ピッチと略同一とされている。又、開口部45xのY軸方向の大きさは、1次回折光Bのうち計測対象となる(例えば可視光)波長帯の幅と同じ大きさとされている。   The arrangement pitch in the X axis direction of the openings 45x of the oblique slit array 45 is substantially the same as the arrangement pitch in the X axis direction of the openings 41x of the slit array 41. The size of the opening 45x in the Y-axis direction is the same as the width of the wavelength band to be measured (for example, visible light) in the first-order diffracted light B.

斜めスリットアレイ45は、レンズアレイ42の像側焦点位置に配置されている。斜めスリットアレイ45の直後にはラインセンサ50が配置されており、ラインセンサ50のX軸方向に配列された複数の画素は、斜めスリットアレイ45の各開口部45xを通過した光束を受光して電気信号に変換する。   The oblique slit array 45 is disposed at the image side focal position of the lens array 42. A line sensor 50 is disposed immediately after the oblique slit array 45, and a plurality of pixels arranged in the X-axis direction of the line sensor 50 receive light beams that have passed through the openings 45 x of the oblique slit array 45. Convert to electrical signal.

このように、スリットアレイ41の各開口部41xを通過した光束は、レンズアレイ42で弱拡散光に変換され、シリンダレンズ44でY軸方向のみ収束光となる。これにより、斜めスリットアレイ45の表面には、スリットアレイ41の各開口部41x内を通過した光束が混合されて、X軸方向に長い線状の像を結像する。   In this way, the light beam that has passed through each opening 41x of the slit array 41 is converted into weakly diffused light by the lens array 42, and becomes convergent light only in the Y-axis direction by the cylinder lens 44. As a result, the light beams that have passed through the openings 41x of the slit array 41 are mixed on the surface of the oblique slit array 45 to form a linear image that is long in the X-axis direction.

このX軸方向に長い線状の像が回折素子43によりY軸方向に分光されるので、光軸からY軸方向にずれた位置に、X軸方向に幅を持ち、Y軸方向に分光した1次回折像が結像される。そして、斜めスリットアレイ45xの各開口部45xを通過した光束がラインセンサ50に入射し、複数の画素で光電変換されて光量に応じた信号に変換される。   Since this linear image that is long in the X-axis direction is dispersed in the Y-axis direction by the diffraction element 43, it has a width in the X-axis direction and is dispersed in the Y-axis direction at a position shifted from the optical axis in the Y-axis direction. A first-order diffraction image is formed. Then, the light beam that has passed through each opening 45x of the oblique slit array 45x enters the line sensor 50, is photoelectrically converted by a plurality of pixels, and is converted into a signal corresponding to the amount of light.

図4は、斜めスリットアレイとラインセンサとの位置関係を例示する図であり、ラインセンサ方向から透視した状態を示している。なお、図4において、Aは透過光(0次回折像)、Bは1次回折像、Dは2次回折像を示している。   FIG. 4 is a diagram illustrating the positional relationship between the oblique slit array and the line sensor, and shows a state seen through from the line sensor direction. In FIG. 4, A indicates transmitted light (0th-order diffraction image), B indicates a first-order diffraction image, and D indicates a second-order diffraction image.

図4を参照するに、各開口部45xがX軸方向に対して斜め方向に伸びているので(X軸方向に対して傾斜した方向を長手方向としているので)、これを通過して直後のラインセンサ50に入射する光束は、画素50a毎に分光特性の異なる光となる。これにより、ラインセンサ50上の所定の画素列の受光した信号に基づいて、スリットアレイ41の各開口部41xに対応した分光情報が測定可能となる。   Referring to FIG. 4, each opening 45x extends obliquely with respect to the X-axis direction (since the direction inclined with respect to the X-axis direction is the longitudinal direction). The light beam incident on the line sensor 50 becomes light having different spectral characteristics for each pixel 50a. Thereby, spectral information corresponding to each opening 41x of the slit array 41 can be measured based on a signal received by a predetermined pixel column on the line sensor 50.

ラインセンサ50の出力信号は、スリットアレイ41の各開口部41xに対応した画素列の信号に分割されて、各画素列の信号から、分光反射率等の分光情報が算出される。分光情報の算出方法は、例えば『津村 徳道 他 "重回帰分析によるマルチバンド画像からの分光反射率の推定"光学 27, 7 (1998) 384-391』に示されている重回帰分析を用いた方法等の既存の方法を使用することができる。   The output signal of the line sensor 50 is divided into signals of pixel columns corresponding to the respective openings 41x of the slit array 41, and spectral information such as spectral reflectance is calculated from the signals of each pixel column. Spectral information was calculated using the multiple regression analysis shown in, for example, “Tokumichi Tsumura et al.“ Estimation of spectral reflectance from multiband images by multiple regression analysis ”Optics 27, 7 (1998) 384-391”. Existing methods such as methods can be used.

なお、スリットアレイ41の1つの開口部41x、これに対応するレンズアレイ42の1つのレンズ42a、回折素子43の一部(光束透過部)、シリンダレンズ44の一部(光束透過部)、これに対応する斜めスリットアレイ45の1つの開口部45x、及びラインセンサ50の一部の画素列をもって、光学的には1つの分光器の機能を有している。そこで、1つの分光器の機能を有する部分を分光センサと称する場合がある。又、実質的に分光センサは1列に並んでいるので、1列に並んだ分光センサを分光センサアレイと称する場合がある。   Incidentally, one opening 41x of the slit array 41, one lens 42a of the lens array 42 corresponding thereto, a part of the diffraction element 43 (light beam transmitting part), a part of the cylinder lens 44 (light beam transmitting part), this With one opening 45x of the oblique slit array 45 corresponding to 1 and a part of the pixel array of the line sensor 50, it optically has the function of one spectrometer. Therefore, a part having the function of one spectroscope may be referred to as a spectroscopic sensor. In addition, since the spectral sensors are substantially arranged in one row, the spectral sensors arranged in one row may be referred to as a spectral sensor array.

ここで、図5を用いてスリットアレイ、レンズアレイ、斜めスリットアレイの位置関係について説明する。なお、図5において、Pは像側焦点を、Qは物体側焦点を示している。図5において、スリットアレイ41とレンズアレイ42の光学的距離である光路長は、レンズアレイ42の物体側焦点距離より短くされている。又、レンズアレイ42と斜めスリットアレイ45の光学的距離である光路長は、レンズアレイ42の像側焦点距離と等しくされている。   Here, the positional relationship among the slit array, the lens array, and the oblique slit array will be described with reference to FIG. In FIG. 5, P indicates the image side focal point, and Q indicates the object side focal point. In FIG. 5, the optical path length, which is the optical distance between the slit array 41 and the lens array 42, is shorter than the object side focal length of the lens array 42. The optical path length, which is the optical distance between the lens array 42 and the oblique slit array 45, is equal to the image-side focal length of the lens array 42.

又、像側テレセントリック特性を備えた縮小結像レンズ30の像面にスリットアレイ41が配置されている。そのため、スリットアレイ41の開口部41x内の任意の点を通過する光束は、主光線が光軸と平行で、縮小結像レンズ30の像側開口数に対応して一定の物体側開口数で拡散(発散)する拡散光束(発散光束)となる。   A slit array 41 is arranged on the image plane of the reduction imaging lens 30 having image side telecentric characteristics. Therefore, the light beam passing through an arbitrary point in the opening 41x of the slit array 41 has a principal ray parallel to the optical axis and a constant object side numerical aperture corresponding to the image side numerical aperture of the reduction imaging lens 30. It becomes a diffused light beam (divergent light beam) that diffuses (diversifies).

図5では、開口部41xの中央部と両端部を通る光束を図示している。これがレンズアレイ42のレンズ面を透過することで、それぞれ弱拡散光となると共に主光線(一点鎖線で表示)が光軸Oに向かって曲がる。そして像側焦点に配置された斜めスリットアレイ45上で全ての主光線が光軸O上で交わる。   In FIG. 5, the light flux passing through the central portion and both end portions of the opening 41x is illustrated. The light passes through the lens surface of the lens array 42 to become weakly diffused light, and the principal ray (indicated by a one-dot chain line) is bent toward the optical axis O. All principal rays intersect on the optical axis O on the oblique slit array 45 arranged at the image side focal point.

更に、縮小結像レンズ30の像側開口数に合わせて、スリットアレイ41の各開口部41xのX軸方向の長さ及びスリットアレイ41からレンズアレイ42までの光路長を適切にすることが好ましい。これにより、レンズアレイ42の各レンズ42xの開口によるケラレ(ヴィネッティング)を低減できる。   Further, it is preferable that the length in the X-axis direction of each opening 41x of the slit array 41 and the optical path length from the slit array 41 to the lens array 42 are made appropriate in accordance with the image-side numerical aperture of the reduction imaging lens 30. . Thereby, vignetting due to the opening of each lens 42x of the lens array 42 can be reduced.

従って、斜めスリットアレイ45上では、光束幅が略同一で、かつ主光線が光軸になる。これはつまり、スリットアレイ41の各開口部41x内を通過する全ての光が混ざり合って重なった状態になる。これにより、ラインセンサ50の所定の画素列から取得される分光情報は、スリットアレイ41の各開口部41x内を透過する光束の平均的分光特性となる。   Therefore, on the oblique slit array 45, the light beam widths are substantially the same, and the chief ray becomes the optical axis. That is, all the light passing through the openings 41x of the slit array 41 is mixed and overlapped. Thereby, the spectral information acquired from the predetermined pixel column of the line sensor 50 becomes the average spectral characteristic of the light beam transmitted through each opening 41x of the slit array 41.

厳密にはスリットアレイ41の各開口部41xのX軸方向の長さはピッチより小さいので、被測定面で考えると、分光センサアレイの配列ピッチより少し狭い範囲の平均的な分光特性を取得していることになる。しかし、光学系の結像特性の影響等が加わるので、実際には分光センサアレイの、対象物上の測定点間のピッチにほぼ等しい範囲の平均的な分光特性が取得できる。   Strictly speaking, since the length in the X-axis direction of each opening 41x of the slit array 41 is smaller than the pitch, an average spectral characteristic in a range slightly narrower than the arrangement pitch of the spectroscopic sensor array is obtained in view of the measured surface. Will be. However, since the influence of the imaging characteristics of the optical system is added, an average spectral characteristic in a range substantially equal to the pitch between the measurement points on the object of the spectral sensor array can be actually acquired.

ところで、図3(c)に示した斜めスリットアレイ45の各開口部45xは一定の幅で形成されていたが、これには限定されず、各開口部45xの幅は部分的に異なっていてもよい。例えば、照明の分光放射輝度分布が波長帯によって異なる場合、比較的放射輝度の小さい波長帯に対応するスリットの一部の幅を太くすることで、照明光量の少ない波長帯の信号を増やすことができる。   By the way, each opening 45x of the oblique slit array 45 shown in FIG. 3C is formed with a constant width. However, the present invention is not limited to this, and the width of each opening 45x is partially different. Also good. For example, when the spectral radiance distribution of illumination differs depending on the wavelength band, increasing the width of a part of the slit corresponding to the wavelength band with relatively low radiance can increase the signal in the wavelength band with a small amount of illumination. it can.

図6にその一例を示す。図6に示した斜めスリットアレイ45の各開口部45yは、X軸プラス方向に行くに従って徐々に幅が狭くなるように形成されている。例えば、ライン照明光源20として、ハロゲン光源等のように赤色に比べて青色の波長帯の光量が少ない光源を用いる場合に、分光分布の偏りを相殺するように斜めスリットアレイ45の各開口部45yの幅を調整することができる。   An example is shown in FIG. Each opening 45y of the oblique slit array 45 shown in FIG. 6 is formed so that the width gradually becomes narrower in the X axis plus direction. For example, when a light source having a light amount in a blue wavelength band smaller than that of red, such as a halogen light source, is used as the line illumination light source 20, each opening 45y of the oblique slit array 45 is offset so as to cancel out the bias of the spectral distribution. The width of can be adjusted.

これにより、例えばライン照明光源20の分光分布に偏りがある場合でも、光強度の弱い波長帯の光量を増やすことで光量の偏りを補正できる。その結果、ラインセンサ50から測定する全波長帯で十分な品質の信号を取得することができ、更に測定精度の高い分光特性取得装置を実現できる。   Thereby, even when the spectral distribution of the line illumination light source 20 is biased, for example, the bias of the light amount can be corrected by increasing the light amount in the wavelength band where the light intensity is weak. As a result, a signal with sufficient quality can be acquired from the entire wavelength band measured from the line sensor 50, and a spectral characteristic acquisition device with higher measurement accuracy can be realized.

このように、第1の実施の形態によれば、対象物の被測定面の複数の測定点の分光特性を取得する分光特性取得装置において、各測定点の分光特性出力を、測定点の配列方向ピッチとほぼ同等の幅内の平均色を示す出力とすることができる。これにより、例えばハーフトーンスクリーニングを用いた印刷画像の測定において、網点の影響を受けにくく、安定した分光特性の計測が可能となり、産業上有用である。   As described above, according to the first embodiment, in the spectral characteristic acquisition device that acquires the spectral characteristics of the plurality of measurement points on the measurement target surface of the object, the spectral characteristic output of each measurement point is converted to the array of measurement points. An output indicating an average color within a width substantially equal to the direction pitch can be obtained. Thereby, for example, in measurement of a printed image using halftone screening, it is difficult to be affected by halftone dots, and stable spectral characteristics can be measured, which is industrially useful.

〈第2の実施の形態〉
第2の実施の形態では、第1の実施の形態とは異なる分光手段を用いる例を示す。なお、第2の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部には同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。
<Second Embodiment>
In the second embodiment, an example using a spectroscopic unit different from that in the first embodiment will be described. Note that in the second embodiment, the same components as those described in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.

図7は、第2の実施の形態に係る分光手段を例示する断面図であり、図7(a)及び図7(b)は、図2(a)及び図2(b)に対応する断面を各々示している。図7を参照するに、第2の実施の形態に係る分光特性取得装置は、分光手段40が分光手段40Aに置換された点が第1の実施の形態に係る分光特性取得装置10(図1、図2等参照)と相違する。   FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the spectroscopic means according to the second embodiment, and FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views corresponding to FIGS. 2A and 2B. Respectively. Referring to FIG. 7, the spectral characteristic acquisition apparatus according to the second embodiment is different from the spectral characteristic acquisition apparatus 10 according to the first embodiment in that the spectral unit 40 is replaced with the spectral unit 40A (FIG. 1). , See FIG. 2 etc.).

分光手段40Aは、スリットアレイ41と、トーリックレンズアレイ48と、回折素子43と、斜めスリットアレイ45とを有する。なお、分光手段40Aは、分光手段40とは異なり、シリンダレンズ44を有していない。   The spectroscopic means 40 </ b> A includes a slit array 41, a toric lens array 48, a diffraction element 43, and an oblique slit array 45. Unlike the spectroscopic means 40, the spectroscopic means 40A does not have the cylinder lens 44.

トーリックレンズアレイ48は、スリットアレイ41の各開口部41xに対応する複数のトーリックレンズ48aをX軸方向に配列したものである。トーリックレンズ48aは、X軸方向とY軸方向で屈折力が異なり、スリットアレイ41の開口部41xを通過した拡散光束を、X軸方向において弱拡散光束に変換すると共に、Y軸方向において収束光束に変換する(集光する)機能を有する。トーリックレンズ48aは、本発明に係る非対称結像手段の代表的な一例であり、トーリックレンズアレイ48は、本発明に係る非対称結像手段列の代表的な一例である。   The toric lens array 48 is formed by arranging a plurality of toric lenses 48 a corresponding to the respective openings 41 x of the slit array 41 in the X-axis direction. The toric lens 48a has different refractive power in the X-axis direction and the Y-axis direction, converts the diffused light beam that has passed through the opening 41x of the slit array 41 into a weakly diffused light beam in the X-axis direction, and converges the light beam in the Y-axis direction. It has the function of converting (condensing) into The toric lens 48a is a typical example of the asymmetric imaging means according to the present invention, and the toric lens array 48 is a typical example of the asymmetric imaging means row according to the present invention.

図7において、スリットアレイ41の各開口部41xを透過した光束は、トーリックレンズアレイ48の対応する各トーリックレンズ48aのレンズ面に入射する。トーリックレンズアレイ48は、各トーリックレンズ48aのレンズ面の曲率が、XZ平面とYZ平面で異なる。これにより、各光束は、XZ平面では弱拡散光に、YZ平面では収束光となる。これにより、図2に示すレンズアレイ42とシリンダレンズ44の機能を1つの光学機能面で達成できる。その結果、シリンダレンズ44を削除できる。   In FIG. 7, the light beam transmitted through each opening 41 x of the slit array 41 is incident on the lens surface of each corresponding toric lens 48 a of the toric lens array 48. In the toric lens array 48, the curvature of the lens surface of each toric lens 48a differs between the XZ plane and the YZ plane. Thereby, each light beam becomes weakly diffused light on the XZ plane and convergent light on the YZ plane. Thereby, the functions of the lens array 42 and the cylinder lens 44 shown in FIG. 2 can be achieved by one optical functional surface. As a result, the cylinder lens 44 can be deleted.

トーリックレンズアレイ48は、金型を用いた転写工程で作製できるので、量産工程においては各トーリックレンズ48aのレンズ面形状の複雑さはコストに大きな影響を及ぼさない。そのため、レンズアレイ42とシリンダレンズ44の機能を1つにしたトーリックレンズアレイ48を用いることで、レンズ面を1面減らすことができ、分光特性取得装置の小型化や低コスト化に効果を奏する。   Since the toric lens array 48 can be manufactured by a transfer process using a mold, the complexity of the lens surface shape of each toric lens 48a does not have a large effect on the cost in the mass production process. Therefore, by using the toric lens array 48 in which the functions of the lens array 42 and the cylinder lens 44 are combined, one lens surface can be reduced, which is effective in reducing the size and cost of the spectral characteristic acquisition device. .

このように、第2の実施の形態によれば、分光手段がレンズアレイとシリンダレンズの機能を複合したトーリックレンズアレイを備えることにより、レンズ面を削減することが可能となり、分光特性取得装置の小型化や低コスト化を実現できる。   As described above, according to the second embodiment, the spectroscopic means includes the toric lens array that combines the functions of the lens array and the cylinder lens, so that it is possible to reduce the lens surface, and Miniaturization and cost reduction can be realized.

〈第3の実施の形態〉
第3の実施の形態では、分光特性取得装置を有する画像評価装置の例を示す。なお、第3の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部には同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, an example of an image evaluation apparatus having a spectral characteristic acquisition apparatus is shown. Note that, in the third embodiment, the same components as those described above may be denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.

図8は、第3の実施の形態に係る画像評価装置を例示する図である。図8を参照するに、画像評価装置60は、分光特性取得装置10と、搬送手段61と、画像評価手段62とを有する。搬送手段61は、測定領域90aを備えた対象物90をY軸方向に搬送する機能を有する。   FIG. 8 is a diagram illustrating an image evaluation apparatus according to the third embodiment. Referring to FIG. 8, the image evaluation device 60 includes a spectral characteristic acquisition device 10, a transport unit 61, and an image evaluation unit 62. The transport unit 61 has a function of transporting the object 90 having the measurement region 90a in the Y-axis direction.

画像評価手段62は、搬送手段61及び分光特性取得装置10を制御し、両者を連動して動作させて、対象物90の全面の分光特性を取得する機能を有する。又、取得した分光特性に基づいて、三刺激値XYZやCIELAB等の測色結果を算出し、対象物90上に複数色で形成された画像の色を評価する機能を有する。   The image evaluation unit 62 has a function of controlling the transport unit 61 and the spectral characteristic acquisition device 10 and operating them in conjunction to acquire the spectral characteristic of the entire surface of the object 90. Further, based on the acquired spectral characteristics, the colorimetric results such as tristimulus values XYZ and CIELAB are calculated, and the color of the image formed on the object 90 with a plurality of colors is evaluated.

なお、画像評価手段62は、例えばCPU、ROM、メインメモリ等を含み、画像評価手段62の各種機能は、ROM等に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてCPUにより実行されることによって実現できる。但し、画像評価手段62の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。又、画像評価手段62は、物理的に複数の装置により構成されてもよい。   The image evaluation unit 62 includes, for example, a CPU, a ROM, a main memory, and the like, and various functions of the image evaluation unit 62 are performed by reading a program recorded in the ROM or the like into the main memory and executing it by the CPU. realizable. However, part or all of the image evaluation unit 62 may be realized only by hardware. Further, the image evaluation unit 62 may be physically configured by a plurality of devices.

このような構成により、画像評価装置60は、既知の若しくは搬送手段(図示せず)に装着されるエンコーダーセンサ等からの速度情報を元に、例えば印刷画像等が形成された対象物90上の複数の位置での分光特性、例えば色の情報を取得することが可能となる。   With such a configuration, the image evaluation apparatus 60 can be used on the object 90 on which a print image or the like is formed based on speed information from an encoder sensor or the like that is known or attached to a conveyance unit (not shown). It is possible to acquire spectral characteristics at a plurality of positions, for example, color information.

なお、図8において、搬送手段61は、対象物90と分光特性取得装置10とを所定の方向(図8の場合はY軸方向)に相対的に移動させれば良い。そこで、搬送手段61は、図8では分光特性取得装置10を固定し対象物90を移動させたが、図8とは異なり、対象物90を固定し分光特性取得装置10を移動させてもよい。   In FIG. 8, the transport unit 61 may move the object 90 and the spectral characteristic acquisition apparatus 10 relatively in a predetermined direction (Y-axis direction in the case of FIG. 8). Therefore, in FIG. 8, the transport unit 61 fixes the spectral characteristic acquisition device 10 and moves the object 90. However, unlike FIG. 8, the conveyance unit 61 may fix the target object 90 and move the spectral characteristic acquisition apparatus 10. .

又、対象物90が例えば紙のように曲げることが可能な場合は、搬送手段61は、例えば回転するドラムで、対象物90をその表面に付着させた後に回転させるような構成としてもよい。   When the object 90 can be bent, for example, like paper, the conveying means 61 may be configured to rotate, for example, with a rotating drum after the object 90 is attached to the surface thereof.

このように、第3の実施の形態によれば、単独で対象物の全面の分光特性を評価可能な画像評価装置を実現できる。すなわち、対象物90の画像内の任意の位置の分光特性や色を測定できるので、対象物90の面内の色ムラや、複数の対象物90の所定の位置の色の差等を評価することが可能となる。例えば対象物90が印刷物の場合、印刷中に定期的に印刷物を抜き出し、画像評価装置60で評価することで、印刷プロセス中の色の変化を管理することができ、これを基に印刷プロセスの調整等を行うことができる。   As described above, according to the third embodiment, it is possible to realize an image evaluation apparatus that can independently evaluate the spectral characteristics of the entire surface of the object. That is, since the spectral characteristic and color at an arbitrary position in the image of the object 90 can be measured, color unevenness within the surface of the object 90, color differences between predetermined positions of the plurality of objects 90, and the like are evaluated. It becomes possible. For example, when the object 90 is a printed material, it is possible to manage color changes during the printing process by periodically extracting the printed material during printing and evaluating it with the image evaluation device 60. Adjustments can be made.

〈第4の実施の形態〉
第4の実施の形態では、第3の実施の形態に係る画像評価装置を有する画像形成装置の例を示す。図9は、第4の実施の形態に係る画像形成装置を例示する図である。
<Fourth embodiment>
In the fourth embodiment, an example of an image forming apparatus having the image evaluation apparatus according to the third embodiment is shown. FIG. 9 is a diagram illustrating an image forming apparatus according to the fourth embodiment.

図9を参照するに、画像形成装置80は、画像評価装置60と、給紙カセット81aと、給紙カセット81bと、給紙ローラ82と、コントローラ83と、走査光学系84と、感光体85と、中間転写体86と、定着ローラ87と、排紙ローラ88とを有する。画像形成装置80は、例えば、電子写真方式やインクジェット方式等のフルカラー画像形成装置である。   Referring to FIG. 9, the image forming apparatus 80 includes an image evaluation apparatus 60, a paper feed cassette 81a, a paper feed cassette 81b, a paper feed roller 82, a controller 83, a scanning optical system 84, and a photoreceptor 85. An intermediate transfer member 86, a fixing roller 87, and a paper discharge roller 88. The image forming apparatus 80 is, for example, a full color image forming apparatus such as an electrophotographic system or an inkjet system.

画像形成装置80において、給紙カセット81a及び81bから図示しないガイド、給紙ローラ82により搬送された対象物90が、走査光学系84により感光体85に露光され、色材が付与されて現像される。現像された画像が中間転写体86上に、次いで、中間転写体86から対象物90上に転写される。対象物90上に転写された画像は定着ローラ87により定着され、画像形成された対象物90は排紙ローラ88により排紙される。画像評価装置60は、定着ローラ87の後段に設置されている。   In the image forming apparatus 80, an object 90 conveyed by a guide (not shown) and a paper feed roller 82 from paper feed cassettes 81a and 81b is exposed to a photosensitive member 85 by a scanning optical system 84, and a color material is applied and developed. The The developed image is transferred onto the intermediate transfer member 86 and then from the intermediate transfer member 86 onto the object 90. The image transferred onto the object 90 is fixed by the fixing roller 87, and the object 90 on which the image is formed is discharged by the paper discharge roller 88. The image evaluation device 60 is installed at the subsequent stage of the fixing roller 87.

このように、第4の実施の形態によれば、画像形成後の対象物90(印刷後の画像)をインラインで測定し、これを基に印刷プロセスの調整を可能とする画像形成装置を実現できる。すなわち、分光特性取得装置10を備えた画像評価装置60を画像形成装置80の所定の位置に装備することにより、印刷後の画像の任意の位置の分光特性を取得することができる。又、取得した分光特性に基づいて、三刺激値XYZやCIELAB等の測色結果を算出することが可能となる。従って、任意の画像からの測色結果を用いて印刷プロセスを監視し、これに変化がある場合には印刷を中断したり、印刷プロセスの変化を相殺するように印刷プロセスを調整したりすることが可能となり、より正確な色の画像を安定して生産することが可能となる。   As described above, according to the fourth embodiment, an object 90 after printing (an image after printing) is measured in-line, and an image forming apparatus that can adjust the printing process based on the measurement is realized. it can. That is, by installing the image evaluation apparatus 60 including the spectral characteristic acquisition apparatus 10 at a predetermined position of the image forming apparatus 80, it is possible to acquire spectral characteristics at an arbitrary position of the printed image. Further, based on the acquired spectral characteristics, color measurement results such as tristimulus values XYZ and CIELAB can be calculated. Therefore, use the colorimetric results from any image to monitor the printing process, and if there is a change, interrupt the printing process or adjust the printing process to offset the printing process change. This makes it possible to stably produce more accurate color images.

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiment has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and replacements are made to the above-described embodiment without departing from the scope described in the claims. Can be added.

10 分光特性取得装置
20 ライン照明光源
30 縮小結像レンズ
40、40A 分光手段
41 スリットアレイ
41x、45x、45y 開口部
42 レンズアレイ
42a レンズ
43 回折素子
44 シリンダレンズ
45 斜めスリットアレイ
46、47 ガラス基板
48 トーリックレンズアレイ
48a トーリックレンズ
50 ラインセンサ
50a 画素
61 搬送手段
62 画像評価手段
80 画像形成装置
81a 給紙カセット
81b 給紙カセット
82 給紙ローラ
83 コントローラ
84 走査光学系
85 感光体
86 中間転写体
87 定着ローラ
88 排紙ローラ
90 対象物
90a 測定領域
A 透過光(0次回折像)
B 1次回折像
D 2次回折像
P 像側焦点
Q 物体側焦点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Spectral characteristic acquisition apparatus 20 Line illumination light source 30 Reduction imaging lens 40, 40A Spectroscopic means 41 Slit array 41x, 45x, 45y Aperture 42 Lens array 42a Lens 43 Diffraction element 44 Cylinder lens 45 Diagonal slit array 46, 47 Glass substrate 48 Toric lens array 48a Toric lens 50 Line sensor 50a Pixel 61 Conveying means 62 Image evaluation means 80 Image forming apparatus 81a Paper feeding cassette 81b Paper feeding cassette 82 Paper feeding roller 83 Controller 84 Scanning optical system 85 Photoconductor 86 Intermediate transfer body 87 Fixing roller 88 Discharge roller 90 Object 90a Measurement area A Transmitted light (0th order diffraction image)
B First-order diffraction image D Second-order diffraction image P Image-side focus Q Object-side focus

特開2008−256594号公報JP 2008-256594 A

守屋 進 "イメージング分光器「ImSpector」 =基本特性とその応用="光アライアンス Vol.10, no.11 1999, p.4-9Susumu Moriya "ImSpector" Imaging Spectrometer = Basic Characteristics and Applications = "Optical Alliance Vol.10, no.11 1999, p.4-9

Claims (10)

対象物から複数の位置の光束を結像する第1結像手段と、
前記第1結像手段に結像された複数の位置の光束が通過する複数の開口部を含む第1の開口列と、
前記第1の開口列を通過した光束が結像する複数の第2結像手段が配列する結像手段列と、
前記結像手段列の複数の第2結像手段を通過した光束を分光する回折素子と、
前記回折素子で分光された光束を通過させる複数の開口部を含む第2の開口列と、
前記第2の開口列を通過した光束を受光する撮像素子と、を有し、
前記第1の開口列と前記結像手段列の光学的距離が前記結像手段列の物体側焦点距離より短く、かつ、前記結像手段列と前記第2の開口列の光学的距離が前記結像手段列の像側焦点距離に等しいことを特徴とする分光特性取得装置。
First imaging means for imaging light beams at a plurality of positions from the object;
First and opening row including a plurality of openings passing light beams of a plurality of positions which are imaged within the first imaging means,
An imaging means row in which a plurality of second imaging means for imaging a light beam that has passed through the first aperture row is arranged;
A diffractive element that splits a light beam that has passed through a plurality of second imaging means in the imaging means row;
A second aperture array including a plurality of apertures through which the light beam dispersed by the diffraction element passes;
An image sensor that receives the light flux that has passed through the second aperture row, and
The optical distance between the first aperture row and the imaging means row is shorter than the object side focal length of the imaging means row, and the optical distance between the imaging means row and the second aperture row is the A spectral characteristic acquisition device characterized by being equal to an image-side focal length of an imaging means row.
前記第1の開口列は、前記第1結像手段の像面に配置され、第1の方向を長手方向とする複数の開口部を前記第1の方向に配列し、
前記結像手段列は、前記第1の開口列に含まれる複数の開口部に対応する複数の第2結像手段を前記第1の方向に配列し、
前記回折素子は、前記結像手段列の複数の第2結像手段で結像された光束を前記第1の方向に直交する第2の方向に分光し、
前記回折素子で分光された光束を、前記第2の方向に集光する非対称結像手段を有し、
前記第2の開口列は、前記第1の方向に対して傾斜した方向を長手方向とする複数の開口部を前記第1の方向に配列し、
前記撮像素子は、前記第2の方向を長手方向とする受光領域を持つ複数の画素を前記第1の方向に配列することを特徴とする請求項1記載の分光特性取得装置。
The first aperture row is arranged on the image plane of the first imaging means, and a plurality of apertures having a first direction as a longitudinal direction are arranged in the first direction,
The imaging means row is arranged with a plurality of second imaging means corresponding to a plurality of openings included in the first aperture row in the first direction,
The diffractive element splits a light beam imaged by a plurality of second imaging means of the imaging means row in a second direction orthogonal to the first direction,
Asymmetric imaging means for condensing the light beam dispersed by the diffraction element in the second direction;
The second opening row has a plurality of openings arranged in the first direction, the longitudinal direction being a direction inclined with respect to the first direction,
2. The spectral characteristic acquisition apparatus according to claim 1, wherein the imaging element arranges a plurality of pixels having a light receiving region whose longitudinal direction is the second direction in the first direction.
前記第2結像手段には、前記第1の開口列の開口部を通過した拡散光束が入射し、
前記第2結像手段は、前記拡散光束を、前記拡散光束よりも平行光束に近い弱拡散光束に変換することを特徴とする請求項1又は2記載の分光特性取得装置。
The diffused light beam that has passed through the openings of the first aperture row is incident on the second imaging means,
3. The spectral characteristic acquisition apparatus according to claim 1, wherein the second imaging unit converts the diffused light beam into a weakly diffused light beam that is closer to a parallel light beam than the diffused light beam.
対象物から複数の位置の光束を結像する第1結像手段と、First imaging means for imaging light beams at a plurality of positions from the object;
前記第1結像手段に結像された複数の位置の光束が通過する複数の開口部を含む第1の開口列と、A first aperture row including a plurality of openings through which light beams at a plurality of positions imaged on the first imaging means pass;
前記第1の開口列を通過した光束が結像する複数の非対称結像手段が配列する非対称結像手段列と、An asymmetric imaging means array in which a plurality of asymmetric imaging means on which a light beam that has passed through the first aperture array forms an image;
前記非対称結像手段列の複数の非対称結像手段を通過した光束を分光する回折素子と、A diffractive element that splits a light beam that has passed through a plurality of asymmetric imaging means in the asymmetric imaging means row;
前記回折素子で分光された光束を通過させる複数の開口部を含む第2の開口列と、A second aperture array including a plurality of apertures through which the light beam dispersed by the diffraction element passes;
前記第2の開口列を通過した光束を受光する撮像素子と、を有し、An image sensor that receives the light flux that has passed through the second aperture row, and
前記第1の開口列は、前記第1結像手段の像面に配置され、第1の方向を長手方向とする複数の開口部を前記第1の方向に配列し、The first aperture row is arranged on the image plane of the first imaging means, and a plurality of apertures having a first direction as a longitudinal direction are arranged in the first direction,
前記非対称結像手段列は、前記第1の方向と前記第1の方向に直交する第2の方向で屈折力が異なり、前記第1の開口列の複数の開口部に対応する複数の非対称結像手段を前記第1の方向に配列し、The asymmetric imaging means array has a plurality of asymmetric connections corresponding to a plurality of openings of the first opening array, and has different refractive powers in the first direction and a second direction orthogonal to the first direction. Arranging the imaging means in the first direction;
前記第1の開口列と前記非対称結像手段列の光学的距離が前記非対称結像手段列の物体側焦点距離より短く、かつ、前記非対称結像手段列と前記第2の開口列の光学的距離が前記非対称結像手段列の像側焦点距離に等しいことを特徴とする分光特性取得装置。The optical distance between the first aperture row and the asymmetric imaging means row is shorter than the object side focal length of the asymmetric imaging means row, and the optical distance between the asymmetric imaging means row and the second aperture row is A spectral characteristic acquisition apparatus characterized in that a distance is equal to an image-side focal length of the asymmetric imaging means row.
前記非対称結像手段には、前記第1の開口列の開口部を通過した拡散光束が入射し、
前記非対称結像手段は、前記拡散光束を、前記第1の方向において前記拡散光束よりも平行光束に近い弱拡散光束に変換すると共に、前記第2の方向において収束光束に変換することを特徴とする請求項4記載の分光特性取得装置。
A diffused light beam that has passed through the opening of the first aperture row is incident on the asymmetric imaging unit,
The asymmetric imaging means converts the diffused light beam into a weak diffused light beam that is closer to a parallel light beam than the diffused light beam in the first direction, and converts the diffused light beam into a convergent light beam in the second direction. The spectral characteristic acquisition apparatus according to claim 4.
前記第1結像手段は、像側テレセントリック特性を有することを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項記載の分光特性取得装置。   The spectral characteristic acquisition apparatus according to claim 1, wherein the first imaging unit has an image-side telecentric characteristic. 前記回折素子がブレーズ型回折格子で、かつ、次数を1次としたことを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項記載の分光特性取得装置。 7. The spectral characteristic acquisition apparatus according to claim 1, wherein the diffraction element is a blazed diffraction grating and has an order of first order . 前記第2の開口列の開口部の幅が、部分的に異なることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項記載の分光特性取得装置。   8. The spectral characteristic acquisition apparatus according to claim 1, wherein the widths of the openings of the second opening row are partially different. 9. 請求項1乃至8の何れか一項記載の分光特性取得装置と、
前記分光特性取得装置と前記対象物とを相対的に移動させる搬送手段と、
前記分光特性取得装置と前記搬送手段とを連動させて動作させ、前記対象物の全面の分光特性を取得する画像評価手段と、を有することを特徴とする画像評価装置。
The spectral characteristic acquisition device according to any one of claims 1 to 8,
Transport means for relatively moving the spectral characteristic acquisition device and the object;
An image evaluation apparatus comprising: an image evaluation unit configured to operate the spectral characteristic acquisition device and the transport unit in conjunction with each other to acquire the spectral characteristic of the entire surface of the object.
請求項1乃至8の何れか一項記載の分光特性取得装置を有し、画像形成後の前記対象物の前記複数の位置の分光特性を取得することを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the spectral characteristic acquisition device according to claim 1, wherein the spectral characteristics at the plurality of positions of the object after image formation are acquired.
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