JP6232831B2 - 分光特性取得装置、画像評価装置及び画像形成装置 - Google Patents

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。

プロダクションプリンティングでは、例えば電子写真方式やインクジェット方式のプリンタを用いることで、小ロットかつ短納期での印刷物の提供が可能になってきている。このようなプロダクションプリンティングに用いられるプリンタには、従来のオフセット印刷機並みの画像品質を出力することが求められる。

そこで、これらのプリンタには、画像の色安定性や色再現性を向上させるために、印刷した画像を測色し、測色結果に基づいて画像形成条件を最適化するものがある。プリンタにおいて印刷画像の測色を行うために、例えば、配列された複数の光電ラインセンサが印刷画像等の測定対象物からの反射光を受光し、測定対象物の測色を行う測定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１の測定装置では、各光電ラインセンサの反射光の受光位置にばらつきがあると、同一の測定対象からの反射光であっても光電ラインセンサによって出力が異なり、測定結果にばらつきが生じて測定精度が低下する可能性がある。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、複数の分光センサにおける測定ばらつきを低減し、分光特性を高精度に取得可能な分光特性取得装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の分光特性取得装置によれば、対象物に光を照射する光照射手段と、前記対象物からの光の反射光を、複数の開口部により複数領域に分割する開口板、及び該開口板の上面に取り付けられた透明基板を有する領域分割手段と、前記複数の開口部を通過した反射光の光路上に夫々位置する複数のマイクロレンズを有し、前記透明基板の上面に設けられる集光手段と、前記集光手段の上方に位置するように、前記集光手段とは異なる位置にあるスペーサを挟んで前記透明基板に取り付けられ、前記反射光から前記複数の開口部に対応する複数の回折像を形成する分光手段と、前記複数の回折像をそれぞれ受光面の略同一位置で受光して電気信号に変換する複数の分光センサが配列された受光手段と、前記電気信号に基づいて前記対象物の分光特性を演算する演算手段とを有する。

本発明の実施形態によれば、複数の分光センサにおける測定ばらつきを低減し、分光特性を高精度に取得可能な分光特性取得装置を提供できる。

第１の実施形態に係る分光特性取得装置の概略構成を例示する図である。 光源ユニットの概略構成を例示する図である。 分光計測ユニットの概略構成を例示する上面図である。 分光計測ユニットの概略構成を例示する断面図である。 回折素子とラインセンサとの位置関係を説明する図である。 入射面側から見たラインセンサへの入射光を例示する写真（１）である。 ラインセンサと回折像との関係を説明する図である。 入射面側から見たラインセンサへの入射光を例示する写真（２）である。 分光センサの出力を例示する図（１）である。 分光センサの出力を例示する図（２）である。 光源ユニットの波長分布を例示する図である。 第２の実施形態に係る分光特性取得装置の概略構成を例示する図である。 第３の実施形態に係る画像評価装置の概略構成を例示する図である。 第４の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を例示する図である。

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。なお、本願において、分光特性とは拡散反射光の光量を波長の関数として表したものを指し、分光特性には分光反射率を含むものとする。

[第１の実施形態]
図１は、第１の実施形態に係る分光特性取得装置１００の概略構成を例示する図である。以下の記載において、Ｘ方向は後述するラインセンサの画素配列方向、Ｙ方向はラインセンサの受光面においてＸ方向に直交する方向、Ｚ方向はラインセンサの受光面に対して垂直な方向を示す。

図１に示す様に、分光特性取得装置１００は、光源ユニット１１０、補助光源ユニット１２０、結像光学系１３０、分光計測ユニット１５０、制御手段１７０を有する。

以下では、分光特性取得装置１００が、対象物１０の分光反射率を計測する例について説明する。対象物１０は、例えばシート状の印刷物等であり、対象物１０の表面には画像が形成されている。

光源ユニット１１０は、光照射手段の一例であり、対象物１０の幅方向（Ｘ方向）のライン状に広がった領域に光を照射する。光源ユニット１１０は、例えば白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode:発光ダイオード）アレイである。また、光源ユニット１１０としては、白色ＬＥＤに限らず、例えば冷陰極管等の蛍光灯やランプ光源等であってもよい。

光源ユニット１１０は、例えば図２に示す様に、光源としての白色ＬＥＤアレイ１１０ａ、コリメートレンズアレイ１１０ｂを有する。白色ＬＥＤアレイ１１０ａは、Ｘ方向に複数の白色ＬＥＤが配列されている。各白色ＬＥＤは、制御手段１７０によって点灯又は消灯する様に制御される。

コリメートレンズアレイ１１０ｂは、複数の白色ＬＥＤに対応して複数のコリメートレンズが配列されている。各コリメートレンズは、それぞれ対応する白色ＬＥＤから射出された光の光路上に配置され、白色ＬＥＤから射出された光を平行光とする。対象物１０の表面には、コリメートレンズアレイ１１０ｂにより平行光となった光が照射される。

光源ユニット１１０は、この様な構成により、Ｘ方向に延びるライン状の光を対象物１０に照射する。

補助光源ユニット１２０は、第２の光照射手段の一例であり、光源ユニット１１０と同様の構成を有し、対象物１０にＸ方向に延びるライン状の光を対象物１０に照射する。補助光源ユニット１２０は、例えば白色ＬＥＤアレイ、冷陰極管等の蛍光灯やランプ光源等である。

図１に戻り、結像光学系１３０は、対象物１０に照射された光の拡散反射光を集光して分光計測ユニット１５０に導く。

ここで、結像光学系１３０は像側テレセントリック特性を有し、結像光学系１３０から射出される光の主光線は、その光軸（Ｚ方向）と略平行となる。テレセントリック特性とは、光学系が有するレンズの一方側において光軸と主光線とが平行となることであり、像側テレセントリック特性とは、像面側で光軸と主光線とが平行となることである。

分光計測ユニット１５０は、結像光学系１３０により集光された反射光を回折して回折像を形成し、回折像を受光するラインセンサから電気信号を制御手段１７０に出力する。分光計測ユニット１５０の構成については後述する。

制御手段１７０は、光源ユニット１１０、補助光源ユニット１２０、分光計測ユニット１５０を制御し、演算手段１７１が分光計測ユニット１５０から出力される電気信号に基づいて対象物１０の分光特性を求める。

制御手段１７０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、メインメモリ等を含み、制御手段１７０が有する各種機能は、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で実行されることによって実現される。但し、制御手段１７０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。また、制御手段１７０は、物理的に複数の装置により構成されてもよい。

演算手段１７１は、分光計測ユニット１５０から送られる電気信号から変換行列を用いて対象物１０の分光特性を推定演算する。演算手段１７１による分光特性の推定方法については後述する。

図３及び図４は、分光計測ユニット１５０の概略構成を例示する図である。図３は分光計測ユニット１５０の上面図であり、図４は図３のＡ−Ａ断面図である。

分光計測ユニット１５０は、開口素子１５１、マイクロレンズアレイ１５２、回折素子１５３、ラインセンサ１５４、一対のスペーサ１５５ａ，１５５ｂ、ラインセンサ１５４が固定される基板１５６、移動手段１５７を有する。

開口素子１５１は、領域分割手段の一例であり、結像光学系１３０によって集光される反射光の光路上に配置される。開口素子１５１は、厚さが均一なガラス材料で形成された透明基板１５１ａ、透明基板１５１ａの下面に取り付けられた開口板１５１ｂを有する。開口板１５１ｂには、複数の開口１５１ｃがＸ方向に所定間隔で配列されている。

開口素子１５１は、結像光学系１３０からの反射光を複数の開口１５１ｃにより複数領域に分割する。複数の開口１５１ｃから透明基板１５１ａに入射した反射光は、それぞれ透明基板１５１ａ内を拡散しながら図中上方に進む。

なお、複数の開口１５１ｃは、例えばピンホール、スリット等であり、開口の形状は円形、矩形に限らず、楕円やその他の形状であってもよい。また、開口素子１５１としては、ガラスや透明樹脂等に金属膜や黒色樹脂等をパターニングして遮光部を形成し、遮光部以外の部分を開口部としたものであってもよい。

マイクロレンズアレイ１５２は、Ｘ方向に所定間隔で配列された複数のマイクロレンズ１５２ａを有する。マイクロレンズアレイ１５２は、各マイクロレンズ１５２ａが開口素子１５１の開口１５１ｃを通過した反射光の光路上に位置する様に、開口素子１５１の上面に設けられている。開口素子１５１の開口１５１ｃを通過して透明基板１５１ａ内を拡散しながら進む光は、対応するマイクロレンズ１５２ａにより集光される。

回折素子１５３は、分光手段の一例であり、マイクロレンズアレイ１５２の図中上方に位置する様に一対のスペーサ１５５ａ，１５５ｂを間に挟んで開口素子１５１の透明基板１５１ａ上に固定される。回折素子１５３は、開口素子１５１の各開口１５１ｃにより領域分割された後にマイクロレンズアレイ１５２により集光された拡散反射光を分光し、波長に応じて異なる方向に伝播させ、各開口１５１ｃに対応する回折像を形成する。

回折素子１５３は、例えば鋸歯状の凹凸形状を有するグレーティング１５３ａが入射面に形成されている。回折素子１５３としては、＋１次の回折光を強めることが可能であるため、例えば透明基板上に鋸歯形状が所定間隔で形成されたものが好ましいが、階段状等の他の形状であってもよい。

ラインセンサ１５４は、受光手段の一例であり、例えばＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor Device）、ＣＭＯＳ（Complimentary Metal Oxide Semiconductor Device）、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＩＳ（Contact Image Sensor）、ＰＤＡ（Photo Diode Array）等である。

ラインセンサ１５４は、図５に示す様に、受光面に複数の画素がＸ方向に一列に配列されている。ラインセンサ１５４は、それぞれ一列に配列されたＮ個の画素を含む第１分光センサ１５４ａ、第２分光センサ１５４ｂ、第３分光センサ１５４ｃ等が複数個配列された分光センサアレイである。第１分光センサ１５４ａ、第２分光センサ１５４ｂ、第３分光センサ１５４ｃ等は、互いに分光特性の異なる光を受光して電気信号を出力するＮ個の画素を有する。なお、ラインセンサ１５４が有する複数の画素は、二列以上に配列されていてもよい。

ラインセンサ１５４は、開口素子１５１の一つの開口１５１ｃからの光が、回折素子１５３により回折されて一つの分光センサが有するＮ個の画素に入射する様に、移動手段１５７により基板１５６と共に位置決めされている。

ここで、回折素子１０５の鋸歯形状の間隔をｐとすると、回折素子１０５に角度θ_ｉｎで入射する波長λの光は、式（１）で表される角度θ_ｍに回折される。式（１）において、ｍは回折素子１０５による回折次数であり、正負の整数の値をとることができる。

式（１）で示される回折角θ_ｍの波長依存性により、ラインセンサ１５４の各分光センサが有するＮ個の画素には、異なる分光特性を有する光が入射される。

ここで、回折素子１５３が、ラインセンサ１５４の複数の画素の配列方向（Ｘ方向）に光を回折させると、回折された光は０次光、２次回折像や隣接する開口を透過してきた回折像等がラインセンサ１５４上で重なり合う場合がある。この様な場合には、図６に示すクロストークが生じ、正確な分光特性の取得が困難になる。

そこで、例えば回折素子１５３をＸＹ平面内で回転させるか、回折素子１５３の歯の角度を適宜設定することで、図７に示す様に、回折光の回折方向とラインセンサ１５４の画素の配列方向とが所定の角度αを形成する様に構成する。

この様な構成により、ラインセンサ１５４には開口素子１５１の各開口１５１ｃの＋１次回折像Ｂのみが結像される。不要な非回折像Ａ（０次回折像）、−１次回折像Ｃ、＋２次回折像Ｄ、−２次回折像Ｅ等は、ラインセンサ１５４の画素から離れた位置に結像される。したがって、分光特性取得装置１００は、図８に示す様に、回折像のクロストークが排除され、＋１次回折像Ｂから対象物１０の分光特性を求めることができる。なお、以降の説明において、＋１次回折像Ｂを単に回折像と称する場合がある。

ラインセンサ１５４は、上記した様に、配列されたＮ個の画素を一群とする第１分光センサ１５４ａ、第２分光センサ１５４ｂ、第３分光センサ１５４ｃ等が複数個配列されたマルチバンド分光センサである。

マルチバンド分光センサは、各分光センサが有する画素数Ｎが多いほど計測される分光特性の分解能が向上する。しかしながら、ラインセンサ１０６に設けられる画素数には上限があり、分光センサの画素数が増えることによってアレイ化することが可能な分光センサの数は減少することになる。よって、分光特性取得装置１００は、分光センサの画素数を最小に抑えてウィナー推定等の推定手段によって分光分布の推定を行う処理（分光推定処理）を有することが好ましい。分光推定処理に関しては多くの手法が提案されており、例えば非特許文献である『ディジタルカラー画像の解析・評価：東京大学出版会：ｐ１５４〜１５７』に詳細が述べられている。

以下に、１つの分光センサの出力ｖｉから分光分布を推定する手法の一例を示す。１つの分光センサを構成しているＮ個の画素からの信号出力ｖｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を格納した行ベクトルｖと、変換行列Ｇから、各波長帯の分光反射率（例えば４００〜７００ｎｍで１０ｎｍピッチの３１個）を格納した行ベクトルｒは式（２）で表される。

変換行列Ｇは、式（３）〜（５）に示す様に、予め分光分布が既知な多数（ｎ個）のサンプルの分光分布を格納した行列Ｒと、同サンプルを分光特性取得装置１００で測定したときのｖを格納した行列Ｖから、最小二乗法を用いて誤差の二乗ノルム‖・‖^２を最小化することによって求められる。

Ｖを説明変数、Ｒを目的変数としたＶからＲへの回帰式の回帰変換行列Ｇは、行列Ｖの二乗最小ノルム解を与えるMoore-Penroseの一般化逆行列を用いて式（６）の様に計算される。

上付きＴは行列の転置を、上付き−１は逆行列を表す。式（６）で求められたＧを記憶させておくことで、実際の測定時には変換行列Ｇと信号出力ｖの積を取ることで任意の対象物１０の分光分布ｒが推定される。

分光特性取得装置１００の演算手段１７１は、上記した様に、ラインセンサ１５４が有する分光センサの各画素から出力される電気信号から、変換行列Ｇを用いて対象物１０の分光特性を上記した推定演算により求める。

ここで、各分光センサにおいて回折像の受光位置にばらつきがあると、計測対象が同一であっても、図９に示す様に、各分光センサが有する各画素からの出力値に差異が生じる可能性がある。図９は、同一の計測対象からの回折像の受光位置が異なる３つの分光センサの出力値であり、各分光センサが１５個の画素で構成されている場合の例である。

図９に示す様に、各分光センサにおいて回折像の受光位置が異なると、同一の計測対象であっても各分光センサの各画素が受光する回折像の波長帯等が異なり、出力値にばらつきが生じる。

そこで、本実施形態に係る分光特性取得装置１００では、回折像の受光位置が各分光センサにおいて略同一となる様に、移動手段１５７によりラインセンサ１５４がＸＹ平面内で移動して位置決めされる。図４に例示する断面図において、Ｘ方向における開口１５１ｃの間隔及びマイクロレンズ１５２ａの間隔は、Ｘ方向におけるラインセンサ１５４の画素の幅の正の整数倍になる様に設けられている。したがって、ラインセンサ１５４はＸ方向に移動することで、各分光センサにおける回折像の受光位置が略同一になる様に位置決めされる。

ラインセンサ１５４が移動手段１５７によって移動され、回折像の受光位置が各分光センサにおいて略同一となる様に位置決めされることで、図１０に示す様に、各分光センサが有する各画素からの出力値が一致する。図１０は、回折像の受光位置が略同一となる様に位置決めされた３つの分光センサからの出力値であり、各分光センサが２０個の画素で構成されている場合の例である。

図１０に示す様に、各分光センサにおける回折像の受光位置が略同一になる様に設定されると、同一の計測対象であれば各分光センサの各画素が受光する回折像の波長帯等が同一となり、各画素から同じ値が出力される。

したがって、分光特性取得装置１００では、ラインセンサ１５４が有する各分光センサの出力に基づいて、対象物１０の分光特性をばらつき無く高精度に求めることが可能になる。また、ラインセンサ１５４が有する複数の分光センサからの出力値を平均して対象物１０の広い範囲で分光特性を計測する場合においても、各分光センサからの出力にばらつきが無いため、精度良く分光特性を求めることが可能になる。

ここで、各分光センサにおける回折像の受光位置を合わせるために、光源ユニット１１０の光源は、図１１に示す様に、特定の波長において発光強度のピークを有することが好ましい。図１１は、本実施形態に係る光源ユニット１１０に設けられている白色ＬＥＤの波長分布であり、波長４００〜４５０ｎｍ、波長５００〜６００ｎｍにピークを有する。

光源が特定の波長でピークを有することで、ラインセンサ１５４の各分光センサの出力値にも対応するピークが表れる。したがって、この様なピークが表れる画素位置に基づいて、移動手段１５７がラインセンサ１５４の位置を調整することで、各分光センサにおける回折像の受光位置を容易に合わせることが可能になる。この様に特定の波長においてピークを有する光源としては、白色ＬＥＤ以外にも、例えば青色ＬＥＤや赤色ＬＥＤ等がある。

なお、光源ユニット１１０の光源としては、可視光のほぼ全波長領域において一定の強度を有することが好ましい。そこで、光源ユニット１１０には、例えば高演色性ＬＥＤ、キセノン光源、プラズマ光源等、波長に関わらず一定の強度を有する光源を設け、補助光源ユニット１２０には、例えば図１１に示す様に特定の波長帯でピークを有する白色ＬＥＤ等を設けてもよい。補助光源ユニット１２０から照射される光によりラインセンサ１５４の位置を調整した上で、光源ユニット１１０から照射される光で分光特性を高精度に求めることが可能になる。

なお、光源ユニット１１０の光源が特定の波長帯でピークを有する白色ＬＥＤ等である場合には、補助光源ユニット１２０は設けられなくてもよい。また、光源ユニット１１０及び補助光源ユニット１２０は、それぞれ特定の波長帯でピークを有する光源を有してもよく、この場合にはラインセンサ１５４の位置合わせをさらに精度良く行うことが可能になる。

以上で説明した様に、第１の実施形態に係る分光特性取得装置１００によれば、ラインセンサ１５４が有する各分光センサにおける計測ばらつきが低減され、対象物１０の分光特性を高精度に求めることが可能になる。

[第２の実施形態]
次に、第２の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成部分についての説明は省略する。

図１２は、第２の実施形態に係る分光特性取得装置２００の構成例を示す概略図である。以下の記載においてＸ方向はラインセンサ２０６の画素配列方向、Ｙ方向はラインセンサ２０６の受光面においてＸ方向に直交する方向、Ｚ方向はラインセンサ２０６の受光面に対して垂直な方向を示す。

図１２に示す様に、分光特性取得装置２００は、ライン照明光源２０１、第１結像光学系２０２、開口アレイ２０３、第２結像光学系２０４、回折素子２０５、ラインセンサ２０６、移動手段２０７、制御手段２１０を有する。なお、図１２に示す破線は、対象物１０に照射された光が拡散反射した後の代表的な光路を模式的に示している。

ライン照明光源２０１は、光照射手段の一例であり、対象物１０の幅方向（Ｘ方向）のライン状に広がった領域に光を照射する。ライン照明光源２０１は、例えば白色ＬＥＤアレイである。ライン照明光源２０１としては、白色ＬＥＤに限らず、冷陰極管等の蛍光灯やランプ光源等であってもよい。

なお、ライン照明光源２０１は、ラインセンサ２０６の位置決めが容易になるため、特定の波長において発光強度のピークを有することが好ましい。また、ライン照明光源２０１に加えて、第２の光照射手段として、特定の波長において発光強度のピークを有する補助ライン照明光源が設けられてもよい。

ライン照明光源２０１から対象物１０までの光路上には、ライン照明光源２０１から出射された光を対象物１０にコリメートして（略平行光として）若しくは集光してライン状に照射する機能を有するコリメートレンズが配置されてもよい。

第１結像光学系２０２は、対象物１０に照射された光のＺ方向への拡散反射光を、開口アレイ２０３の開口部に結像する。なお、第１結像光学系２０２は、必ずしも正確に開口アレイ２０３の開口部に拡散反射光を結像させる必要はなく、デフォーカスした状態や無限系であってもよい。

第１結像光学系２０２としては、例えばＸ方向に複数のレンズが配列された集光レンズアレイ等を用いることができる。また、第１結像光学系２０２は、セルフォック（登録商標）レンズアレイのような屈折率分布型レンズアレイやマイクロレンズアレイ又はミラーからなる結像光学系であってもよい。

開口アレイ２０３は、領域分割手段の一例であり、例えば一列に形成された複数の開口部を有し、開口アレイ２０３の開口部以外の部分は光を遮る遮光部である。開口アレイ２０３は、対象物１０からの反射光を開口部により領域分割する。

開口アレイ２０３は、例えばピンホールアレイやスリットアレイであり、金属や黒色樹脂材料に開口部を形成したものであってもよい。また、ガラスや透明樹脂等に金属膜や黒色樹脂等をパターニングして遮光部を形成し、遮光部以外の部分を開口部としたものであってもよい。開口部は、円形、矩形、楕円形、その他の任意の形状を有する。

開口アレイ２０３により、対象物１０からの拡散反射光が複数の開口部で領域分割され、不要な部分の光が遮蔽される。これにより、各開口部を通過した焦点面の光のみが検出され、隣接する領域からの反射光の混入が抑制される。

第２結像光学系２０４は、例えば複数枚のレンズで構成され、開口アレイ２０３を通過した反射光を、回折素子２０５を介してラインセンサ２０６の受光面に結像する。第２結像光学系２０４としては、例えば一般的なスキャナ光学系に用いられるレンズや、工業的に用いられているラインセンサ用レンズである。また、第２結像光学系２０４は、ラインセンサ２０６の位置決めが容易になるため、像側テレセントリック特性を有することが好ましい。

回折素子２０５は、分光手段の一例であり、対象物に照射された光の反射光を回折させて回折像を形成する。より詳しくは、回折素子２０５は、開口アレイ２０３の各開口部により領域分割された後に第２結像光学系２０４により集光された拡散反射光を分光し、波長に応じて異なる方向に伝播させ、各開口部に対応する回折像を形成する。回折素子２０５は、例えばプリズムや透過型回折格子或いはそれらの組み合わせである。

ラインセンサ２０６は、受光手段の一例であり、受光面に複数の画素で構成される分光センサが複数並列して設けられたマルチバンド分光センサアレイである。ラインセンサ２０６は、回折素子２０５を介して受光面に入射される回折像から所定の波長帯毎の光量を取得し、取得した光量を電気信号に変換する。ラインセンサ２０６により変換された電気信号は、制御手段２１０に送られる。

ラインセンサ２０６は、例えばＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor Device）、ＣＭＯＳ（Complimentary Metal Oxide Semiconductor Device）、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＩＳ（Contact Image Sensor）、ＰＤＡ（Photo Diode Array）等である。

移動手段２０７は、ラインセンサ２０６を受光面に平行な方向に移動させることで、各分光センサにおける回折像の受光位置を調整する。

制御手段２１０は、ラインセンサ２０６及び移動手段２０７を制御し、演算手段２１１がラインセンサ２０６から送られる電気信号に基づいて対象物１０の分光特性を求める。

制御手段２１０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、メインメモリ等を含み、制御手段２１０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で実行されることによって実現される。但し、制御手段２１０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。また、制御手段２１０は、物理的に複数の装置により構成されてもよい。

演算手段２１１は、ラインセンサ２０６から送られる電気信号から、第１の実施形態と同様の方法により変換行列を用いて対象物１０の分光特性を推定演算する。

なお、図１２に例示する光学系は、例えば、ライン照明光源２０１から出射される照明光が対象物１０に対して略斜め４５度より入射し、ラインセンサ２０６が対象物１０からＺ方向に拡散反射する光を受光する所謂４５／０光学系とすることができる。また、ライン照明光源２０１から出射される照明光が対象物１０に対して垂直に入射し、ラインセンサ２０６が対象物１０から４５度方向に拡散反射する光を受光する所謂０／４５光学系等としてもよい。

第２の実施形態に係る分光特性取得装置２００では、移動手段２０７によってラインセンサ２０６の各分光センサにおける回折像の受光位置が略同一となる様に、ラインセンサ２０６が位置決めされている。したがって、分光特性取得装置２００は、ラインセンサ２０６が有する各分光センサにおける計測ばらつきが低減され、対象物１０の分光特性を高精度に求めることができる。

[第３の実施形態]
第３の実施形態では、分光特性取得装置２００を備える画像評価装置３００について説明する。なお、第３の実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部分については同一符号を付し、説明は省略する。

図１３は、第３の実施形態に係る画像評価装置３００の概略構成を例示する図である。図１３に示す様に、画像評価装置３００は、第２の実施形態に係る分光特性取得装置２００、画像評価手段３０１、対象物１０を搬送する不図示の搬送手段を有する。

分光特性取得装置２００は、ライン照明光源２０１、第１結像光学系２０２、開口アレイ２０３、第２結像光学系２０４、回折素子２０５、ラインセンサ２０６、制御手段２１０を有する。

画像評価装置３００は、例えば電子写真方式の画像形成装置等によって対象物１０上に形成された画像を全幅に渡って評価する。なお、図１３では、画像評価装置３００が分光特性取得装置２００を１つ有する例を示しているが、例えば、複数の分光特性取得装置２００が対象物１０の幅方向に並列に配置されてもよい。

画像評価手段３０１は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、メインメモリ等を含み、画像評価手段３０１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される。但し、画像評価手段３０１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３０１は、物理的に複数の装置により構成されてもよい。

搬送手段は、図１３において矢印方向に対象物１０を搬送する。なお、画像評価装置３００では、搬送手段が対象物１０を移動させるように構成されているが、画像評価装置３００を対象物１０に対して相対的に移動するように構成されてもよい。搬送手段としては、例えば、搬送ローラや搬送ベルト等が用いられる。画像評価手段３０１は、既知の、若しくは搬送手段に装着されるエンコーダセンサからの速度情報に基づいて、対象物１０の画像形成部全面に渡る分光画像データを算出できる。

また、画像評価装置３００は、画像評価手段３０１において、ラインセンサ２０６によって得られた測色結果とマスタ画像とを比較し、マスタ画像との差を抽出して表示できることが好ましい。これによって、作業者が簡単にマスタ画像との比較を実行できる。マスタ画像としては、デジタルマスタ画像を外部から入力できるように構成してもよく、画像評価装置３００によって測定した任意の対象物１０の測定結果がマスタ画像として設定されてもよい。

以上で説明した様に、第３の実施形態によれば、分光特性取得装置２００を用いて画像評価装置３００を構成することで、搬送される対象物１０上に形成された画像等の色の評価を高速に行うことが可能な画像評価装置３００を実現できる。

なお、画像評価装置３００には、第２の実施形態に係る分光特性取得装置２００に代えて、第１の実施形態に係る分光特性取得装置１００が設けられてもよい。

[第４の実施形態]
第４の実施形態では、第３の実施形態に係る画像評価装置３００を備える画像形成装置４００について説明する。なお、第４の実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部分には同一符合を付し、説明は省略する。

図１４は、第４の実施形態に係る画像形成装置４００を例示する図である。図１４に示す様に、画像形成装置４００は、第３の実施形態に係る画像評価装置３００、給紙カセット４０１ａ、給紙カセット４０１ｂ、給紙ローラ４０２、コントローラ４０３、走査光学系４０４、感光体４０５、中間転写体４０６、定着ローラ４０７、排紙ローラ４０８を有する。対象物１０は、紙等の記録媒体である。

画像形成装置４００では、対象物１０が給紙カセット４０１ａ及び４０１ｂから図示しないガイド、給紙ローラ４０２により搬送される。また、画像データに基づいて走査光学系４０４が感光体４０５を露光して静電潜像を形成し、色材が付与されることで静電潜像が現像される。感光体４０５の表面に現像された画像は、中間転写体４０６上に転写された後、中間転写体４０６から対象物１０上に二次転写される。対象物１０上に転写された画像は定着ローラ４０７により定着され、画像が形成された対象物１０は排紙ローラ４０８により排紙される。画像評価装置３００は、定着ローラ３０７の後段に設置されている。

第４の実施形態に係る画像評価装置３００によれば、第３の実施形態に係る画像評価装置３００を備えることで、記録媒体の搬送に同期して、記録媒体の面内の色情報を取得できる。そして、画像形成装置４００が、例えば電子写真方式で画像を形成する場合には、取得された画像色の評価結果に基づいて、調整手段が、書込み走査光学系の光源出力の一走査内制御や印刷前のガンマ補正等の画像形成条件を調整することで、記録媒体に形成される画像の色むらを低減できる。

また、画像形成装置４００が、例えばインクジェット方式で画像を形成する場合には、ヘッド位置によりインクの吐出量を直接制御することにより、記録媒体に形成される画像の色むらを低減できる。

また、第３の実施形態に係る画像評価装置３００により、空間分解能の異なる分光特性を画像全面において２次元で取得できるため、色票がある場合は色票に適した分光特性の評価が可能となる。また、色票がない場合には、ユーザの任意の画像の任意の位置に適した分光特性の評価が可能となる。そして、それぞれの評価に基づいて画像形成条件の調整を行うことで、より色安定性、色再現性の高い画像形成装置４００を実現できる。

以上で説明した分光特性取得装置は、上記した実施形態に限らず、画像評価装置、画像形成装置以外にも様々な装置に搭載可能である。例えば分光特性取得装置は、紙幣やクレジットカードなどの信憑性を検査する検査装置に設けられてもよい。

以上、実施形態に係る分光特性取得装置、画像評価装置及び画像形成装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

１００，２００ 分光特性取得装置
１１０ 光源ユニット（光照射手段）
１２０ 補助光源ユニット（第２の光照射手段）
１５１，２０３ 開口アレイ（領域分割手段）
１５１ｃ 開口（開口部）
１５３，２０５ 回折素子（分光手段）
１５４，２０６ ラインセンサ(受光手段)
１５４ａ，１５４ｂ，１５４ｃ 分光センサ
１５７，２０７ 移動手段
１７１，２１１ 演算手段
２０１ ライン照明光源（光照射手段）
３００ 画像評価装置
３０１ 画像評価手段
４００ 画像形成装置

特表２００８−５１８２１８号公報

Claims (6)

1. 対象物に光を照射する光照射手段と、
   前記対象物からの光の反射光を、複数の開口部により複数領域に分割する開口板、及び該開口板の上面に取り付けられた透明基板を有する領域分割手段と、
   前記複数の開口部を通過した反射光の光路上に夫々位置する複数のマイクロレンズを有し、前記透明基板の上面に設けられる集光手段と、
   前記集光手段の上方に位置するように、前記集光手段とは異なる位置にあるスペーサを挟んで前記透明基板に取り付けられ、前記反射光から前記複数の開口部に対応する複数の回折像を形成する分光手段と、
   前記複数の回折像をそれぞれ受光面の略同一位置で受光して電気信号に変換する複数の分光センサが配列された受光手段と、
   前記電気信号に基づいて前記対象物の分光特性を演算する演算手段とを有する
   ことを特徴とする分光特性取得装置。
2. 前記光照射手段は、特定の波長において発光強度のピークを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の分光特性取得装置。
3. 特定の波長において発光強度のピークを有する第２の光照射手段を有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の分光特性取得装置。
4. 前記受光手段を受光面に平行な方向に移動させる移動手段を有する
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の分光特性取得装置。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載の分光特性取得装置と、
   前記分光特性取得装置により求められた分光特性に基づいて前記対象物の画像を評価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。
6. 請求項５に記載の画像評価装置を有することを特徴とする画像形成装置。