JPH06130508A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 受光手段面上における波長帯域毎の光量分布
を略均一にして高精度な画像読取りができる画像読取装
置を得ること。 【構成】 原稿台面上に載置した原稿３を照明手段１１
により照明し、該原稿を結像手段６により受光手段７面
上に結像させて該受光手段で読取る際、該原稿と該受光
手段との間の光路中に光軸から周辺にかけて面積的に通
過光束を波長帯域別に制御させる光量補正手段８を設け
たこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像読取装置に関し、特
に照明手段で照明された原稿面からの画像情報に基づく
光束を結像レンズ（結像光学系）を介して感光体又はラ
インセンサー（ＣＣＤ）等の受光手段面上に結像させて
記録又は読取る際、該原稿と該受光手段との間の光路中
に通過光束を波長帯域別に制御させる光量補正手段を設
けることにより、該受光手段面上の波長帯域（青、緑、
赤色）毎の光量分布の均一化を図り、高精度に該画像を
記録又は読取るようにした例えば複写機やファクシミリ
等に好適な画像読取装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より画像読取装置においては原稿面
を照明手段によって照明し、該原稿面からの反射光束を
結像レンズを介してラインセンサー（又は感光体）等の
受光手段面上に結像させ、該受光手段からの出力信号を
画像処理部にて電気的に変換しながら画像読取りライン
を副走査方向に移動させて原稿面上の画像情報を読み取
っている。

【０００３】このような画像読取装置においてラインセ
ンサー等の受光手段面上における光量分布（ラインセン
サーからの出力信号に相当）はできるだけ均一であるこ
とが読取精度を向上させるのに好ましい。

【０００４】しかしながら照明手段により原稿面上を例
え均一に照明したとしても結像レンズのｃｏｓ４乗則に
より受光手段面上における光量分布は周辺部に比べ中央
部で多くなり一般に光量ムラが生じてくる。

【０００５】図１０はこのような光量ムラを補正する光
量補正手段を有した従来の画像読取装置の光学系の要部
概略図である。

【０００６】同図ではハロゲンランプより成る光源２１
と反射笠２２とを有する照明手段３０で原稿台２４面上
に載置した原稿２３面の読取領域Ａ−Ｂ間を略均一に照
明している。

【０００７】そして照明された原稿２３面上の画像を順
に反射ミラー２５、結像レンズ２６、光量補正手段２
８、そして反射ミラー２９を介して感光体ドラム等の受
光手段２７面上に結像させている。

【０００８】同図においての光量補正手段２８は例えば
図１１に示すように光軸２６ａから周辺にかけて面積的
に通過光束を順次増大させ、結像レンズ２６のｃｏｓ４
乗則を補正するような形状をした遮光板（板金）より成
り、結像レンズ２６の光軸２６ａに対して垂直方向に配
置して受光手段２７面に入射する光量の均一化を図って
いる。

【０００９】このとき例えば照明手段３０で原稿２３面
を略均一に照明しているとき、受光手段２７面上におけ
る光量分布は結像レンズ２６のｃｏｓ４乗則と光量補正
手段２８の光学特性等により図１２に示すように略均一
となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図１２に
示した光量分布は白色光による光量分布であり、次のよ
うな問題点がある。例えば白黒複写機等の画像読取装置
で原稿の全面が青いインクで書かれている画像と赤いイ
ンクで書かれている画像とをそれぞれコピーしたときで
は、該画像の濃度ムラがそれぞれ異なってくる場合があ
った。

【００１１】例えば赤いインクによる画像のコピーでは
結像レンズ２６の軸上近傍に相当する位置での出力画像
に比べ該結像レンズ２６の最大画角に相当する位置（端
部）での出力画像は濃くコピー（再現）されることがあ
った。

【００１２】又、青いインクによる画像のコピーでは軸
上近傍に相当する位置での出力画像に比べ最大画角に相
当する位置（端部）での出力画像は薄くコピー（再現）
されることがあった。

【００１３】これは結像レンズ２６の端部の光量低下
（像面照度比）が該結像レンズ２６のｃｏｓ４乗則や開
口効率だけで生じているのではなく、画角によって該結
像レンズ２６の分光透過率が軸上と端部とで異なること
に起因している為である。そして光量補正手段２８によ
る受光手段２７面上の光量分布の補正が略白色光に対し
て補正されいるからである。

【００１４】図１３はこのときの結像レンズ２６の軸上
と端部とを通過する際の光束の分光透過率を示した説明
図である。同図において曲線ａは結像レンズ２６の軸上
での分光透過率を示し、曲線ｂは最大画角近傍での分光
透過率を示している。

【００１５】このように結像レンズに入射する光束のう
ち画角の小さい軸上近傍を通過する光束と画角の大きい
端部を通過する光束とでは分光透過率が異なる。即ち波
長帯域毎に光量分布が異なってきて結果的に受光手段
（感光体又はラインセンサー）面上では波長帯域に依存
した光量ムラが生じてしまうという問題点があった。

【００１６】次に原稿の画像情報を色別に色分解して読
取る従来のカラー複写機等のカラー画像読取装置の光学
系について説明する。前述したように画角の大小によっ
て結像レンズの分光透過率が変動することは言い換えれ
ば波長帯域毎に該結像レンズの受光手段面での光量分布
が異なることになる。

【００１７】その為、この波長帯域毎で光量分布が異な
ることを無視して受光手段面上における該光量分布の補
正を行なうとすると結像レンズの軸上と端部に相当する
位置とでの原稿の色読取り精度が狂い、かつ色味が違っ
てくるという問題点が生じてくる。

【００１８】従来のカラー画像読取装置においては色読
取り精度の必要精度が低くて良いもの、例えば色の高精
度な色再現性を必要としない装置については、さほど大
きな問題にはならなかった。

【００１９】一方、高精度な色再現性を必要となる装置
については画像を読取る波長帯域毎に電気的な方法によ
り光量分布の補正を行っていた。

【００２０】しかしながら光量分布（感度ムラ）を補正
するには電気回路（メモリ等）等の補正手段が波長帯域
毎に必要となり、この為装置全体が複雑化になり又コス
トが高くなってくるという問題点があった。

【００２１】例えばフルカラーで原稿の画像情報を色別
に色分解して読取るカラー複写機等においては一般に該
画像情報に基づく光束を青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）
の３つの色光に相当する波長帯域にそれぞれ色分離して
ラインセンサー（ＣＣＤ）で読み取っている場合が多
い。この為このような装置の場合は、その３つの色光
Ｒ，Ｇ，Ｂに対応した補正手段が３セット分必要となっ
てくる。

【００２２】又、このような電気的な補正手段により波
長帯域毎に光量分布を補正しようとすると感度ムラの補
正処理に時間がかかり、結局コピーに時間がかかってし
まうという問題点があった。

【００２３】その為これらの問題点によりフルカラー画
像読取装置では色再現性の向上やコピーの高速化及び装
置の低コスト化等を図るのが非常に難しかった。

【００２４】本発明は原稿と受光手段との間の光路中の
任意の位置に光軸から周辺にかけて通過光束を波長帯域
別に連続的に制御させる光量補正手段を設けることによ
り、白黒画像読取りに際しての原稿の濃度均一性の向上
を図ると共にカラー画像読取りに際しても色味再現性の
均一な極めて高精度なカラー画像の読取りができる画像
読取装置の提供を目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明の画像読取装置
は、原稿台面上に載置した原稿を照明手段により照明
し、該原稿を結像手段により受光手段面上に結像させて
該受光手段で読取る際、該原稿と該受光手段との間の光
路中に光軸から周辺にかけて面積的に通過光束を波長帯
域別に制御させる光量補正手段を設けたことを特徴とし
ている。

【００２６】

【実施例】図１は本発明の実施例１の画像読取装置の光
学系の要部概略図である。

【００２７】同図において１は光源であり、例えばハロ
ゲンランプより成っている。２は反射笠であり、光源１
から原稿３面とは逆方向に放射された光束を集光し、再
び光源１側に戻して原稿３面上の照明効率を高めてい
る。尚、光源１と反射笠２とで照明手段１１を構成して
いる。

【００２８】３は原稿（カラー画像）であり、原稿台４
面上に載置されている。５は反射手段であり、例えば反
射ミラーより成っており、原稿３からの光束を反射させ
ることにより光路を折り曲げて結像手段としての結像レ
ンズ（結像光学系）６に導光している。結像レンズ６は
原稿３からの画像情報に基づく光束を受光手段７面上に
結像させている。

【００２９】受光手段７は例えば３つのラインセンサー
（ＣＣＤ）等から成っている。この３つのラインセンサ
ーはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に対応する
分光感度を有するように設定している。１つのラインセ
ンサーは受光素子を１ライン上に複数個繰り返して配列
させて構成している。３つのラインセンサーの各々の受
光素子面上には図３に示す分光特性を有するＲ，Ｇ，Ｂ
の色フィルターを設けて３つの色光Ｒ，Ｇ，Ｂで画像情
報を読み取るようにしている。

【００３０】８は光量補正手段であり、図２に示すよう
に面積的に各波長帯域に受光手段面上での光量分布を補
正するような形状の色フィルター８ａ，８ｂ，８ｃを使
用した３枚の補正板Ａ，Ｂ，Ｃを重ね合わせて構成して
いる。光量補正手段８は反射ミラー５と結像レンズ６と
の間であって、該結像レンズ６の瞳位置近傍に該補正板
Ａ，Ｂ，Ｃの各面が光軸と垂直になるように設けてい
る。

【００３１】本実施例においての光量補正手段８は光軸
から周辺にかけて面積的に通過光束を波長帯域別に制御
し、これにより受光手段７面上において波長帯域毎の光
量分布が略均一となるように設定している。

【００３２】本実施例においては照明手段１１から放射
した光束（白色光）で照明された原稿３面上のカラー画
像を反射ミラー５を介して光量補正手段８により通過光
束を波長帯域別に制御し、結像レンズ６により受光手段
７面上に結像させている。これにより原稿３面上のカラ
ー画像を受光手段７により各々の色光Ｒ，Ｇ，Ｂに基づ
きデジタル的に順次読み取っている。

【００３３】次に本実施例における光量補正手段８の構
成及び光学的作用について図２〜図４を用いて説明す
る。

【００３４】図２は本発明に係る光量補正手段８の正面
概略図である。本実施例の光量補正手段８は波長帯域に
よって異なる結像レンズ６の光量分布（像面照度比）を
補正する為に３つの色フィルター８ａ，８ｂ，８ｃを使
用した補正板Ａ，Ｂ，Ｃを重ね合わせて構成している。
図３は受光手段（ラインセンサー）の３つのラインセン
サー面上に形成された色フィルターＲ，Ｇ，Ｂの分光特
性を示す説明図、図４は光量補正手段８を構成する３つ
の色フィルター８ａ，８ｂ，８ｃの分光特性を示す説明
図である。

【００３５】本実施例においてラインセンサー７面上に
形成された色フィルターＲ，Ｇ，Ｂの分光特性は図３に
示す如く青（Ｂ）色光と緑（Ｇ）色光が波長５２０ｎｍ
近傍で分離され、緑色光と赤（Ｒ）色光が波長５８０ｎ
ｍ近傍でそれぞれ分離されるように設定しており、これ
によりＲ，Ｇ，Ｂの３つの色光で画像を読み取るように
している。

【００３６】このような分光特性を有する本装置のライ
ンセンサー７の波長帯域（赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、青
（Ｂ）色）毎の光量分布を精度良く略均一にする為に
は、該波長帯域毎に光量分布を補正するのが良い。

【００３７】そこで本実施例の光量補正手段８は波長５
２０ｎｍ以下の波長帯域（青色）での光量分布を補正す
る形状の補正板Ａと、波長５２０ｎｍ〜５８０ｎｍの波
長帯域（緑色）での光量分布を補正する形状の補正板Ｂ
と、波長５８０ｎｍ以上の波長帯域（赤色）での光量分
布を補正する形状の補正板Ｃとを図２に示す如く重ね合
わせて構成することにより、ラインセンサー７面上での
波長帯域毎の光量分布が各々略均一となるように設定し
ている。

【００３８】即ち、本実施例においての補正板Ａは波長
５２０ｎｍ〜８００ｎｍの光束（緑色光と赤色光）を効
率良く透過させ、波長５２０ｎｍ以下の光束（青色光）
を遮光させる分光透過率特性を有する色フィルターであ
り、例えば図４に示す分光透過率ａから成る黄色の色フ
ィルター８ａ等で製作している。これにより青色光に対
してはこの黄色の色フィルター８ａは遮光板として機能
する為、該青色光に対して任意の分光補正が可能とな
る。

【００３９】又、補正板Ｂは波長５２０ｎｍ以下と波長
５８０ｎｍ以上の光束（青色光と赤色光）を透過させ、
波長５２０ｎｍ〜５８０ｎｍの光束（緑色光）を遮光さ
せる分光透過率特性を有する色フィルターで、例えば図
４に示す分光透過率ｂから成る紫色の色フィルター８ｂ
等で製作している。これにより緑色光に対しては前記し
た青色光を遮光する補正板Ａと同様に該緑色光に対して
任意の分光補正が可能となる。

【００４０】又、補正板Ｃは波長５８０ｎｍ以下の光束
（青色光と緑色光）を透過させ、波長５８０ｎｍ以上の
光束（赤色光）を遮光させる分光透過率特性を有する色
フィルターで、例えば図４に示す分光透過率ｃから成る
赤フィルター８ｃ等で製作している。

【００４１】尚、補正板Ｃは通常の板金や黒色プラスチ
ック等の遮光部材で波長５８０ｎｍより長い波長の光束
（赤色光）を遮光するように製作しても良い。

【００４２】このように本実施例の光量補正手段８はそ
れぞれの波長分布にあった３枚の補正板Ａ，Ｂ，Ｃを重
ね合わせて構成している。これにより３つの色光Ｒ，
Ｇ，Ｂのうち緑色光を最も多く遮光し、次いで青色光、
赤色光の順に周辺から光軸にかけて遮光量を増大させる
ようにしている。

【００４３】即ち、波長帯域別に通過光量を効果的に制
御することにより前記図１３に示した結像レンズの特性
を補正し、受光手段（ラインセンサー）７面上で波長帯
域毎に光量分布が略均一となるようにしている。これに
より画像ムラの補正を向上させ色味ムラを改善し、色再
現性の均一性を図り高画質の画像読取りを行っている。

【００４４】尚、本実施例においては前記図１３に示し
たように結像レンズを透過する光束のうち赤色光の透過
光量が他の波長の色光（青色光及び緑色光）に比べて少
ない。そこでまず補正板Ｃにより赤色光に対して補正を
行い、次に補正板Ａ，Ｂにより青色光、そして緑色光の
順に補正するようにして光量補正手段８を構成してい
る。

【００４５】又、本実施例においては結像レンズ６のピ
ント位置にズレなどが生じないように各色の色フィルタ
ー８ａ，８ｂ，８ｃの厚みを適切に設定している。

【００４６】又、本実施例のように受光手段７としてラ
インセンサー（ＣＣＤ）を用いた、例えばデジタル複写
機（カラー画像読取装置）等の場合においては、該ライ
ンセンサー７面上に設けた色分解読取り用の色フィルタ
ーＲ，Ｇ，Ｂの分光特性に合わせて補正板Ａ，Ｂ，Ｃに
使用する各々の色フィルター８ａ，８ｂ，８ｃの分光透
過率及びその形状を設定するようにすれば良い。例えば
その形状の一例としては光軸に対して図面上、上下側に
光量補正手段８を振り分けるように構成しても良い。

【００４７】尚、本実施例では前述したように光量補正
手段８を３種類の色フィルター８ａ，８ｂ，８ｃ（補正
板Ａ，Ｂ，Ｃ）を重ね合わせて構成したが、特に３色に
限定されることはなく、例えば２色でも４色でも必要に
応じて該光量補正手段８を構成しても本発明は前述の実
施例１と同様に適用することができる。

【００４８】図５は本発明の実施例２の光量補正手段を
反射手段としての反射ミラーの反射面に形成したときの
要部説明図である。

【００４９】本実施例においては同図に示したように反
射ミラー５の反射面を３つの領域Ａ，Ｂ，Ｃに振り分
け、該領域Ａ，Ｂ，Ｃ面上に図６に示す分光反射率ａ，
ｂ，ｃを有する各々の反射膜（色フィルター）５８ａ，
５８ｂ，５８ｃを蒸着して光量補正手段５８を構成して
いる。

【００５０】即ち、本実施例においては領域Ａ面上に図
６に示す分光反射率ａより成る反射膜５８ａを施し、光
軸から周辺にかけて反射光量を増大させている。又領域
Ｂ面上においては分光反射率ｂより成る反射膜５８ｂを
施し、光軸から周辺にかけて波長５２０ｎｍ以下の光束
（青色光）の遮光量を減少させ、波長５２０ｎｍ以上の
光束（緑色光と赤色光）の反射光量を減少させている。
又、領域Ｃ面上においては分光反射率Ｃより成る反射膜
５８ｃを施し、光軸から周辺にかけて波長５８０ｎｍ以
上の光束（赤色光）の遮光量を減少させ、波長５８０ｎ
ｍ以下の光束（青色光と緑色光）の反射光量を減少させ
ている。これにより波長帯域別の光束の通過光量を効果
的に制御し、受光手段面上で波長帯域毎の光量分布を略
均一にして前述の実施例１と同様な効果を得ている。

【００５１】又、本実施例においては光量補正手段５８
を反射ミラー５の反射面に形成したことにより、該光量
補正手段５８を支持する支持部材が簡略化でき、これに
より装置全体の小型化及び低コスト化を図っている。

【００５２】図７は本発明の実施例３の光量補正手段を
透明な固形媒体面上に形成したときの要部説明図であ
る。

【００５３】本実施例においては結像レンズに対して固
定配置された透明な固形媒体１０、例えばガラスやフィ
ルム等の面上に前記図４に示した分光透過率ａ，ｂ，ｃ
より成る所定形状の各々の色フィルターＡ，Ｂ，Ｃをコ
ート処理して光量補正手段７８を構成し、これにより前
述の実施例１、２と同様な効果を得ている。

【００５４】図８は本発明の実施例４の光量補正手段と
レンズユニットとを一体化にしたときの要部説明図であ
る。

【００５５】本実施例において前述の実施例１と異なる
点は光量補正手段８を結像レンズ６のレンズユニット８
０の一部に固定して一体的に構成したことである。その
他の構成及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。

【００５６】即ち、本実施例においては光量補正手段８
とレンズユニット８０を一体的に構成したことにより、
例えば結像レンズ６が変倍系のときは該結像レンズ６と
該光量補正手段８とを一体的に光軸上移動させることが
でき、これにより変倍によらず常に受光手段面上におけ
る光量分布を略均一にすることができる。

【００５７】又、本実施例においては前述の実施例２、
３と同様に光量補正手段８を支持する支持部材を必要と
せず、これにより装置全体の簡略化及び低コスト化を図
っている。

【００５８】図９は本発明の実施例５の光量補正手段周
辺の要部説明図である。

【００５９】本実施例において前述の実施例１と異なる
点は光量補正手段９８を構成する色フィルターより成る
各々の補正板Ａ，Ｂ，Ｃを、それぞれ独立にスプリング
９２とネジ９１より成る支持部材により支持し、かつ調
整機構（ネジ９１）により光軸に対して垂直方向に移動
可能となるようにしている。そして波長帯域別での光量
分布をそれぞれ単独に調整できるように構成したことで
ある。その他の構成及び光学的作用は実施例１と略同様
である。

【００６０】即ち、本実施例においては受光手段として
Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの色光で読取るラインセンサー（ＣＣ
Ｄ）を使用したとする。このとき装置の組立時や調整時
において、該ラインセンサーからの各色光に基づく出力
信号を例えばディスプレイ等でモニターしながら波長帯
域別の光量分布が略均一となるように各々の補正板Ａ，
Ｂ，Ｃの位置を調整機構（ネジ９１）によりそれぞれ単
独に光軸に対して垂直方向に移動させている。これによ
り波長帯域別の光量分布を更に精密に調整することがで
き、更に高品質な色味均一性を得ている。

【００６１】尚、実施例２〜５においてのそれぞれの光
量補正手段は実施例１と同様に結像レンズの瞳位置近傍
に位置させるのが良く、これにより画像ムラ精度を更に
向上させ色味ムラを改善し、色再現性の均一性が良い高
画質の画像を得ている。

【００６２】又、各実施例においては光量補正手段とし
て色フィルターを用いたが波長帯域別に光束を制御でき
る光学部材なら何を用いても本発明は前述の実施例と同
様に適用することができる。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く原稿と受光手
段との間の光路中に光軸から周辺にかけて通過光束を波
長帯域別に制御させる光量補正手段を設けることによ
り、白画像読取りに際しての色原稿の濃度均一性の向上
を図ることができ、又カラー画像読取りに対しても色味
再現性の均一な極めて高精度なカラー画像の読取りがで
きる小型でしかも簡易な構成の画像読取装置を達成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の画像読取装置の光学系の
要部概略図

【図２】 本発明の実施例１の光量補正手段の要部説明
図

【図３】 本発明の実施例１のラインセンサー面上に設
けた色フィルターの分光特性の説明図

【図４】 本発明の実施例１の光量補正手段を構成する
色フィルターの分光透過率を示す説明図

【図５】 本発明の実施例２の光量補正手段の要部説明
図

【図６】 本発明の実施例２の光量補正手段を構成する
反射膜の分光透過率を示す説明図

【図７】 本発明の実施例３の光量補正手段の要部説明
図

【図８】 本発明の実施例４の光量補正手段周辺の要部
説明図

【図９】 本発明の実施例５の光量補正手段周辺の要部
説明図

【図１０】 従来の画像読取装置の光学系の要部概略図

【図１１】 従来の光量補正手段の要部説明図

【図１２】 図１０に示した受光手段面上での光量分布
を示す説明図

【図１３】 結像レンズの分光透過率を示す説明図

【符号の説明】

１ 光源 ２ 反射笠 ３ 原稿 ４ 原稿台 ５ 反射手段 ６ 結像手段 ７ 受光手段 ８，５８ 光量補正手段 ７８，９８ 光量補正手段 １０ 固形媒体 １１ 照明手段

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿台面上に載置した原稿を照明手段に
   より照明し、該原稿を結像手段により受光手段面上に結
   像させて該受光手段で読取る際、該原稿と該受光手段と
   の間の光路中に光軸から周辺にかけて面積的に通過光束
   を波長帯域別に制御させる光量補正手段を設けたことを
   特徴とする画像読取装置。
2. 【請求項２】 前記光量補正手段は前記受光手段面上に
   おける前記波長帯域毎の光量分布が略均一となるように
   通過光束を制限していることを特徴とする請求項１の画
   像読取装置。
3. 【請求項３】 前記光量補正手段は複数の色フィルター
   より成っていることを特徴とする請求項１の画像読取装
   置。
4. 【請求項４】 前記原稿と前記結像手段との間には反射
   手段が設けられており、該反射手段に前記光量補正手段
   が形成されていることを特徴とする請求項１の画像読取
   装置。
5. 【請求項５】 前記光量補正手段は前記結像手段に対し
   て固定配置された透明な固形媒体面上に形成されている
   ことを特徴とする請求項１の画像読取装置。
6. 【請求項６】 前記光量補正手段は前記結像手段の一部
   に一体的に形成されていることを特徴とする請求項１の
   画像読取装置。
7. 【請求項７】 前記光量補正手段は前記結像手段の光軸
   に対して垂直方向に移動可能となるように設けられてい
   ることを特徴とする請求項１の画像読取装置。