JPH07261020A

JPH07261020A - 画像読取装置

Info

Publication number: JPH07261020A
Application number: JP6325592A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kato; 誠加藤; Mitsuo Togashi; 光夫富樫; Tadashi Aoki; 正青木; Kazumasa Nomi; 和正能見
Original assignee: Matsushita Graphic Communication Systems Inc; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic System Solutions Japan Co Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1995-10-13

Abstract

(57)【要約】【目的】信号処理系のための回路系を複雑にすること
なく、高速で鮮明なカラー信号の分離を可能とするカラ
ー画像読取装置を提供することを目的とする。【構成】分光強度特性が５００ｎｍ付近にピーク値を
持つ短波長域、中間波長域、長波長域の順に低くなる青
白色蛍光管７と、原稿面からの反射光を集光するレンズ
列５と、分光感度特性が長波長域、中間波長域、短波長
域の順に低くなるイメージセンサ４と、所定の分光特性
を有し、前記原稿面からの反射光を色分解する色分解フ
ィルタ４１と、所定の波長域の反射光をカットする整色
フィルタとを備え、白原稿を読取った時、イメージセン
サ４の各セルの出力をバランスさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラー撮像を行うに際し
カラー信号の分離を効率よく行うことの出来る画像読取
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像読取装置は、固体イメージセンサの
発展に伴って、高速化、高解像度化、高機能化および経
済化が図られつつある。最近では、テレビジョン用のカ
ラー撮像装置の開発をはじめとして、固体撮像装置のカ
ラー化方式、とりわけ単板カラー撮像装置の性能向上に
工夫がなされている。これらの性能向上化に当って解決
されるべき基本的課題の第１として、撮像光の利用効率
の向上を計る必要がある。従来のカラー撮像装置では、
固体撮像板の各画素を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の
色分解フィルタで点順次にカラー信号を読取る方式が基
本になっているが、光の利用効率を改善して、輝度信号
成分を増大させるために、赤色通過フィルタ或は青色通
過フィルタのうち少なくとも一方に補色フィルタを用い
る方法が提案されている（例えば特開昭５７−２６９７
８号公報）。また一方、単一のリニアイメージセンサを
用いてカラー書画を読取る方法として、例えばＣＣＤ
（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）リニ
アイメージセンサに、赤、緑、青の色分解フィルタをモ
ザイク状にオンチップした形で点順次のカラーコーディ
ングを施す構成が可能である。１はこの様な方式によ
る、原稿読取用のファクシミリ光学系の一従来例を概略
的に示す図である。この図に係る光学系は、原稿１を白
色光源（蛍光管）２で照明し、結像レンズ３を介してリ
ニアイメージセンサ４で読取る構成を有し、ファクシミ
リに用いられている。なお図中符号３０はスリットであ
る。このような光学系において、イメージセンサ４にオ
ンチップ方式で形成される色分解フィルタ４１は、図１
ｂに示すように、赤、緑、青、の３原色フィルタとすれ
ば色分解及び色分離及び色相補正処理が容易になる。し
かし、一般に固体イメージセンサの分光感度は、図２に
示すように、７００（ｎｍ）付近の長波長域にピーク値
を持ち、６００（ｎｍ）付近の中間波長域、５００（ｎ
ｍ）付近の短波長域にかけて順次低くなっており、この
間において赤、緑、青色の各波長域を規定すると、赤、
緑、青色の各波長域順に低くなっているので、ホワイト
バランスをとることが困難である。色フィルタの分光透
過率を制御すると、白色読取時に比べて利用光量は極端
に低下（１／１０程度）してしまう。これは、上記の様
なイメージセンサ４の分光感度に加え、白色蛍光管の分
光強度分布が図３に示す如く、赤、緑で高く、青で低い
ため、色バランスをとろうとすると、赤と緑とを抑えな
ければならなくなるからである。かかる事態に鑑み、上
記の如く補色フィルタを用いて光の利用効率を改善する
という方策が採られるが、図４は、補色フィルタとして
シアン（Ｃｙ）を用いた場合の設計例を示すものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成によると、赤、緑、青の各色成分を分離する信
号処理が必要となり、そのための回路系が複雑になる
他、微妙な色調の調整が困難となって混色が起るという
不都合が生じる。そして、この様な問題は、従来の撮像
装置が主として自然光、もしくはいわゆる「昼光色」光
源の照明下にある物体を対象にして設計されているとこ
ろから来るもので、光源、並びにセンサーの分光感度特
性を基準にして光学系を構成するという発想に由来して
いる。

【０００４】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、その目的は、信号処理のための回
路系を複雑にすることなく、高速で鮮明なカラー信号の
分離を可能とするカラー画像読取装置を提供することで
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、分光強度特性が５００ｎｍ付近にピーク値
を持つ短波長域、中間波長域、長波長域の順に低くなる
青白色発光体から成る原稿照明用の単一の光源と、前記
原稿面からの反射光を集光する結像レンズと、分光感度
特性が長波長域、中間波長域、短波長域の順に低くなる
固体イメージセンサと、所定の分光特性を有し、前記原
稿面からの反射光を色分解する色分解フィルタと、所定
の波長域の反射光をカットする整色フィルタとを備えた
ことを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】本発明は上述のように、所定の波長域の反射光
をカットする整色フィルタと原稿面からの反射光を色分
解する色分解フィルタとを併用することで、白バランス
補正の補助的作用を一層高めることが可能となる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例について説明する。
図５及び図６は本発明の一実施例に係るカラーの画像読
取装置に用いられる色分解フィルタの分光透過率特性
（以下、単に分光特性という）及び光源となる青白色蛍
光管の分光強度特性（以下、単に分光特性という）をそ
れぞれ示すグラフ図である。即ち本発明においては、図
１に示されたと同様の基本構成を有する光学系を作り、
この光学系のイメージセンサ４の分光感度特性（以下、
単に分光特性という）を図２に示すように設定し、この
イメージセンサ４の開口面に赤、緑、青点順次での色分
解信号が得られるようにモザイク状に組合せ配列され、
且つ図５に示す分光特性を有する色分解フィルタ４１を
配置している。このとき、光源には、白色蛍光管２の代
りに、図６に示すような分光特性を有する青白色蛍光管
７（図９参照）が使用される。

【０００８】このような光学系によってカラー画像の読
取りを行なうと、図７ａに示された様なイメージセンサ
４上の色分解フィルタ４１の赤、緑、青、各画素に対応
する白画面の出力をみると、同図ｂに示されるようにほ
ぼバランスのとれた成分が得られる。なお、本実施例で
は、（１）イメージセンサ４の分光感度を図２に示すよ
うに設定し、（２）赤、緑、青の３原色分解の場合に望
ましい分光特性を基本に、更に白バランスを計算に入れ
た図５に示すような分光（透過率）特性を有する色分解
フィルタ４１を補助的に使用し、（３）光源には図６に
示すように、５００（ｎｍ）付近の短波長域にピーク値
を持ち、６００（ｎｍ）付近の中間波長域、７００（ｎ
ｍ）付近の長波長域にかけて順次低くなる分光特性を有
する単一の青白色発光灯７を用いることによって発明の
目的を達成せしめているが、このような態様に加えて、
整色フィルタとして図８に示すような分光特性を有する
赤外カットフィルタを上記色分解フィルタ４１と併用す
ると、白バランスをさらに補正することが出来る。

【０００９】図７ａに示された色分解フィルタ４１で
は、その画素開口列４１１、４１２、４１３、………に
対応する光電変換出力Ｓ（ｊ）（ｊ＝１、２、３、…
…）は、基準白画面に対して最大値を示す。この実施例
において、光学系は、図７ｂに示すようにイメージセン
サ４１の飽和出力レベルＥ（ｍＶ）に対して、赤、緑、
青各色成分の最大の出力がそれぞれ０．７Ｅ（ｍＶ）程
度になる様に光量設計がなされており、イメージセンサ
４１のノイズ成分に対して信号成分比（即ちＳ／Ｎ比）
を極大にするようにされている。

【００１０】なお、上記実施例では、図１に示すように
レンズ縮小型の光学系を構成しこれによってカラー画像
を読取るようにしているが、これに限らず他のタイプの
光学系を用いてもよい。図９は大型のイメージセンサを
用いて等倍結像型の光学系を作成した本発明の第２の実
施例を示す図である。

【００１１】この実施例において、符号５は正立等倍像
を結ぶレンズ列である。このレンズ列５には、分布屈折
率型ロッドレンズアレイ、平面状マイクロレンズアレ
イ、或は球面状マイクロレンズアレイを適宜用いること
が出来る。その他の構成については上記第１の実施例と
同様であり、原稿１へは青白色蛍光管７から成る光源か
ら照明光が当てられ、その反射光をレンズ列５によって
集光した後スリット３０を通し、イメージセンサ４にて
光電変換するようになっている。イメージセンサ４は、
図９ｂのようなカラーフィルタ配置の開口列４１１、４
１２、………を有している。この開口列４１１等におけ
る３色分解フィルタ４１のモザイクパターンは、図７ａ
に示すような赤、緑、青の繰返しパターンに限られるも
のではなく、赤及び青成分（ピッチ：Ｐ₂）がそれぞれ
緑成分（ピッチ：Ｐ₁）の１／２の密度（図９ｂにおい
てＰ₂＝２Ｐ₁）になる様配列してもよい。

【００１２】さらに、３色分解フィルタを、図７ａ、図
９ｂに示すようなモザイク状に配列せず、他の配列構成
をとることも可能である。図１０は、フィルタの構造に
変更を加えた本発明の第３の実施例を示す図である。こ
の実施例においてはフィルタ６は軸部６４と、この軸部
６４から半径方向外方へ広がった円板部６５とから成
り、円板部６５が画像読取装置の光学経路に合致すると
共に、フィルタ６が回転中心軸０を中心として回転する
ように配置されている。フィルタ６の円板部６５背面に
は誘電体多層膜６０が形成され、この誘電体多層膜６０
には図１０ｂに示すように、必要に応じて所定の分光特
性を持つ扇形の色分解フィルタ領域６１、６２、６３が
形成される。これらの色分解フィルタ領域のうち、例え
ば領域６１は赤、領域６２は緑、領域６３は青というよ
うに区分けされ、フィルタ６が回転中心軸０を中心に回
転するに従って上記赤、緑、青の３色分解フィルタ領域
６１、６２、６３を逐次光学系の経路内に挿入せしめ、
面順次に読取るようになっている。

【００１３】なお、この第３の実施例において、画像読
取用の光学系は、原稿１が設けられる回転円筒体１０
と、原稿１面上に光を照射する青白色蛍光管７と、フィ
ルタ６を透過した原稿１からの反射光を集光させる結像
レンズ３とイメージセンサ４とによって構成されてい
る。そして、原稿１面は光源である青白色蛍光管７で照
明され、その画像情報を読取るために光学系がスキャナ
を構成する点は従来の白黒画像読取光学系とほぼ同様で
あるが、この第３の実施例に係る光学系はカラー画像情
報を読取るものであるから、カラーの原稿１を保持固定
した回転円筒体１０の運動を制御して赤、緑、青の３色
分解フィルタ領域６１、６２、６３を切換えて逐次画信
号を読取るようになっている。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
カラー画像の高速読取りにおいて、光源の分光強度特性
とイメージセンサの分光感度特性、並びに色分解フィル
タ、整色フィルタの分光特性を整合し、各色に対応した
白画面出力の均一補正を、光源の分光強度ピーク値から
長波長側の範囲内において、主として光源の分光強度特
性により確保し、色分解フィルタ、整色フィルタの分光
特性により補助的に行なうことにより、カラー画像を読
取るに際して光利用率の極大化を図ることができ、イメ
ージセンサにおけるＳ／Ｎ比を極大とし、更に赤、緑、
青の各色信号をほぼ忠実に読取ることができるので、複
雑なカラー信号処理回路を用いる必要がなくなり、簡単
な構成で鮮明なカラー画像情報が得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】白色光源と、３色分解フィルタをオンチップし
たイメージセンサとを用いた一般的なカラー画情報読取
装置の概略構成を示す図（ａ）光学系の構成を示す図（ｂ）色分解フィルタの構成を示す図

【図２】本発明の一実施例による画像読取装置において
用いられるイメージセンサの分光特性を示す図

【図３】従来の画像情報読取装置に用いられる白色光源
の分光特性を示す図

【図４】画情報読取装置における光利用効率改善の為に
用いられる補色フィルタの分光特性を示す図

【図５】色分解フィルタの分光特性を示す図

【図６】青白色光源の分光特性を示す図

【図７】（ａ）色分解フィルタの構成を示す図およびそ
の色分解フィルタの画素開口列に対応する光量変換出力
を示す図（ｂ）色分解フィルタの構成を示す図およびその色分解
フィルタの画素開口列に対応する光量変換出力を示す図

【図８】色分解フィルタと併用可能な赤外カットフィル
タの分光特性を示す図

【図９】（ａ）本発明の第２の実施例に係る画像読取装
置の概略構成図および色分解フィルタの構成を示す図（ｂ）本発明の第２の実施例に係る画像読取装置の概略
構成図および色分解フィルタの構成を示す図

【図１０】（ａ）本発明の第３の実施例に係る画像読取
装置の概略構成図および色分解フィルタの構成を示す図（ｂ）本発明の第３の実施例に係る画像読取装置の概略
構成図および色分解フィルタの構成を示す図

【符号の説明】

１原稿２白色蛍光管３結像レンズ４イメージセンサ５レンズ列６フィルタ７青白色蛍光管４１色分解フィルタ６０誘電体多層膜６１、６２、６３色分解フィルタ領域

フロントページの続き (72)発明者青木正大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者能見和正大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分光強度特性が５００ｎｍ付近にピーク
値を持つ短波長域、中間波長域、長波長域の順に低くな
る青白色発光体から成る原稿照明用の単一の光源と、前
記原稿面からの反射光を集光する結像レンズと、分光感
度特性が長波長域、中間波長域、短波長域の順に低くな
る固体イメージセンサと、所定の分光特性を有し、前記
原稿面からの反射光を色分解する色分解フィルタと、所
定の波長域の反射光をカットする整色フィルタとを具備
する画像読取装置。