WO2006030597A1 - 積分球波動源を用いた対象のデジタル化装置 - Google Patents

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sphere wave
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Hirokazu Yoshimura
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Japan Science And Technology Agency
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    • G01J1/08—Arrangements of light sources specially adapted for photometry standard sources, also using luminescent or radioactive material
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    • H04N2201/0404—Scanning transparent media, e.g. photographic film

Definitions

  • the present invention relates to a target digital display device using an integrating sphere wave source including visible light.
  • two-dimensional imaging devices such as CCD cameras
  • two-dimensional imaging is based on the method of digitizing two-dimensional images by moving the one-dimensional imaging device like a scanner. It is expected that the method of digitizing at high speed directly on the equipment will become mainstream.
  • Patent Document 1 As a conventional technique using an integrating sphere, a method and a system for converting into an image signal are disclosed in Patent Document 1 below.
  • Patent Document 4 a high-speed high-precision digital camera system that combines a CCD camera capable of high-speed imaging and an integrating sphere, and an image of only a light source are taken.
  • Patent Document 5 a device in which a planar light diffusing device is arranged at the open end of an integrating sphere light source (the following Patent Document 5) is disclosed.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 07-15658
  • Patent Document 2 Japanese Utility Model Publication No. 50-21586
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 11 173913
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-110813
  • Patent Document 5 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-177061
  • Patent Document 6 US Patent Application Publication 2003Z0185004A1 Specification
  • the accuracy of the light source becomes a problem when digitizing at a high speed directly in the two-dimensional imaging apparatus as described above.
  • the light source that irradiates the two-dimensional image needs to be spatially uniform and stable in time.
  • a light source with high accuracy that can be satisfied at present is provided. This is the current situation.
  • the current scanner is nominally 16-bit accurate, the light source is unstable, so in practice the accuracy cannot be kept temporally and spatially stable.
  • the present invention makes it possible to make the irradiation distribution on the wave irradiation surface of the integrating sphere wave source uniform and to improve the temporal stability of the irradiation wave.
  • the object is to provide a digitizing device using an integrating sphere wave source that can be digitized.
  • an integrating sphere light source having uniform illumination and a temporally stable illuminance, and the integrating sphere light source
  • a transmissive target mounting table disposed in the vicinity of the opening of the slab, and a two-dimensional imaging device that captures and converts the transmissive target set on the transmissive target mounting table into digital data.
  • the integrating sphere light source keeps the integrating sphere as perfect as possible.
  • a spherical cover body fixed so as to cover the integrating sphere light source with a space outside the integrating sphere light source, and projecting to the outside of the integrating sphere light source.
  • an adjusting bolt that is actuated by an actuator provided at the tip of the body.
  • An object digitizing device using the integrating sphere light source described in [C] is characterized in that one light source lamp device is arranged in the space.
  • a target digitizing apparatus using the integrating sphere light source described in [D] is characterized in that a cooling fluid is caused to flow through the air.
  • the light source lamp device is arranged downstream of the cooling fluid.
  • a target digitizing apparatus using the integrating sphere light source described in [A] above, is characterized in that the integrating sphere light source includes two integrating sphere light sources arranged in cascade. .
  • the thickness of the diffuse reflection layer at the opening of the integrating sphere may be set to another thickness. It is characterized by being thinner than the part.
  • the wave in the present invention includes a wave as a motion of a medium including visible light, an electromagnetic wave, and a sound, and a wave accompanying a particle such as an electron.
  • the wave source means a device that generates those waves.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a target digitizing apparatus using an integrating sphere light source showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an apparatus for minimizing a shape change due to gravity of an integrating sphere light source according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an apparatus for obtaining completely scattered light in an integrating sphere light source showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of an apparatus for performing diffuse reflection even at the opening of an integrating sphere light source according to an embodiment of the present invention to improve scattering reflection characteristics.
  • the illuminance is spatially uniform (uniform) and temporally stable, and is disposed in the vicinity of the opening of the integrating sphere light source.
  • the transmissive target mounting table and the transmissive target set on the transmissive target mounting table are imaged.
  • a two-dimensional imaging device for batch conversion into digital data Therefore, the irradiation distribution on the light irradiation surface of the integrating sphere light source can be made uniform, the irradiation light can be time-stabilized, and accurate digital data can be obtained.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of a target digital display device using an integrating sphere light source according to an embodiment of the present invention.
  • the transmissive object includes a photographic plate, a photographic film, a microfilm, etc., as long as it is an object through which irradiated light is transmitted.
  • those that have an internal structure that can be embossed for the first time with high-precision digital instruments such as industrial materials and medical samples are also targeted. Such an internal structure cannot be seen buried in the noise by a low-precision digital camera.
  • 1 is an integrating sphere light source whose illumination intensity is spatially uniform (uniform) and stable in time. None is installed inside this integrating sphere light source 1, only the spherical surface.
  • the structure is as follows. Further, for example, a multilayer reflective film for light diffusion processing is formed on the inner wall surface of the integrating sphere light source 1 to enhance the scattering characteristics.
  • 2 is an integrating sphere light source 1 opening (outlet)
  • 3 is a transmissive object mounting table
  • 4 is a transmissive object
  • 5 is a transmissive object 4 is a two-dimensional imaging device that images 4 and converts it to digital data
  • 6 Is a light source lamp device
  • 7 is a cooling / pressure adjusting mechanism for the integrating sphere light source 1, and includes a cooling / pressure adjusting device 7A, a cooling / pressure adjusting container 7B, a blower 7C, and a cooling / pressure adjusting duct 7D.
  • the cooling / pressure adjusting mechanism 7 has a function of controlling the temperature and pressure of the circulating air.
  • 9 is a personal computer (PC) that processes digital data
  • 10 is a control device.
  • This control device 10 is an input interface 11, a control unit 12 of a transmission type control device 15, and an integrating sphere light source cooling. 'It has the control part 14 of the pressure adjustment mechanism 7.
  • a device for improving the accuracy of the spherical shape of the integrating sphere light source 1 and maintaining it is cooled and the cooling pressure adjusting mechanism 7 for making the pressure constant is provided. Cooling of the pressure adjusting mechanism 7Cooling air from the pressure adjusting device 7A is introduced into the cooling pressure adjusting vessel 7B, flows around the integrating sphere light source 1 and the light source lamp device 6, and is cooled by the blower 7C. ⁇ Pressure regulation duct 7D led to this cooling • Returned to the cooling 'pressure regulator 7A via the pressure regulator duct 7D.
  • the influence of heat generated by the light source lamp device 6 on the integrating sphere can be reduced.
  • the light source lamp device 6 is placed upstream of the integrating sphere light source 1, the air heated by the light source lamp device 6 that generates heat will act on the integrating sphere 1, and the temperature distribution will be distributed to the integrating sphere 1.
  • a shape change due to thermal expansion strain occurs in the integrating sphere 1 and a fluctuation in illuminance distribution occurs.
  • the light source lamp device 6 that generates heat can be accurately cooled.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an apparatus for minimizing a shape change due to gravity of an integrating sphere light source according to an embodiment of the present invention.
  • reference numeral 21 denotes an integrating sphere light source made of a deformable member. Nothing is installed inside the integrating sphere light source 21, and a structure consisting only of a spherical surface is adopted. Further, for example, a diffuse reflection layer having a reflectance of 99% or more is formed on the inner wall surface of the integrating sphere light source 21 to enhance the scattering characteristics. Such material is realized, for example, by Spectralon from Labsphere. 22 is a spherical cover body that covers the integrating sphere light source 21, 23 is an adjustment bolt that protrudes outside the integrating sphere light source 21, and this adjustment bolt 23 penetrates the spherical cover body 22 and is attached to its tip.
  • Reference numeral 25 denotes a single light source lamp device for irradiating the integrating sphere light source 21.
  • a space 27 is formed between the outer surface of the integrating sphere light source 21 and the inner surface of the spherical cover body 22.
  • the integrating sphere light source 21 and the light source lamp device 25 can be cooled by flowing a cooling fluid into the space 27 by the cooling fan 28.
  • a pressure adjusting device (not shown) that keeps the pressure of the cooling fluid in the space 27 constant can be provided.
  • 29 is a transmission type object mounting table
  • 30 is a transmission type object set on the transmission type object mounting table 29.
  • an illuminance test sheet (not shown) is set on the transmissive target mounting table 29, and the variation state of the illuminance of the integrating sphere light source 21 is projected onto the illuminance test sheet.
  • the micro drive actuator 24 is operated so as to correct the noise.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an apparatus for obtaining completely scattered light in an integrating sphere light source showing an embodiment of the present invention.
  • 31 is a first integrating sphere light source
  • 32 is a light source lamp device of the first integrating sphere light source
  • 33 is a second integrating sphere using the first integrating sphere light source 31 as a light source.
  • 34 an opening where the first integrating sphere light source 31 and the second integrating sphere light source 33 are joined
  • 35 is an opening of the second integrating sphere light source 33
  • 36 is a transmission target mounting table
  • 37 Is a transmissive object.
  • the irradiation light diffused by the first integrating sphere light source 31 is further diffused by the second integrating sphere light source 33, and the completely scattered reflected light is converted into the second integrating sphere light. It is possible to provide a high-quality light source that can be obtained at the opening 35 of the light source 33 and the illuminance variation is suppressed to the transmissive target 37 on the transmissive target mounting table 36 as much as possible.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of an apparatus for performing diffuse reflection at the opening of an integrating sphere light source and improving the scattering reflection characteristics according to an embodiment of the present invention.
  • 41 is an integrating sphere light source
  • 42 is a light source lamp device
  • 43 is a diffuse reflection layer disposed between the opening of the integrating sphere light source 41 and the opening of the light source lamp device 42
  • 44 is an integrating sphere.
  • the opening of the light source 41, 45 is a diffuse reflection layer disposed in the opening 44
  • 46 is a transmissive pair
  • the elephant mounting table 47 is a transmission target set on the transmission target mounting table 46.
  • the irradiation light reflected inside the integrating sphere light source 41 and incident on the diffuse reflection layer 43 is rediffused and reflected by the diffuse reflection layer 43 and diffused within the integrating sphere light source 41. It becomes scattered reflected light.
  • the irradiation light reflected inside the integrating sphere light source 41 and incident on the diffuse reflection layer 45 is re-diffused and reflected and diffused into the integrating sphere light source 41 to reduce the disturbance caused by the aperture. It becomes scattered reflected light close to a sphere.
  • part of the reflected light from the integrating sphere light source 41 toward the diffuse reflection layer 45 is spatially uniform and temporally stable as the transmissive target set on the transmissive target mounting table 46. Will light up 47
  • the layer thickness of the diffuse reflection layer 1 A at the opening of the integrating sphere is configured to be thinner than the other portions.
  • the spherical shape corresponds to the opening of the integrating sphere so that the shape of the sphere is kept as much as possible and the distribution of the diffuse reflecting layer is not inhibited as much as possible.
  • the wave extraction from the integrating sphere is realized by making the layer thickness of the diffuse reflection layer 1A thinner than other parts without changing the spherical shape in the integrating sphere.
  • the shape outside the integrating sphere may be displaced from the spherical shape and the material may be changed to meet the required accuracy.
  • the two-dimensional imaging device for imaging a transmission target used in the present invention and converting it to digital data replaces the conventional 10-bit quantization in order to perform high-precision quantization of the image data.
  • the illuminance of the irradiation light to the target can be spatially uniformized (uniformized) and stable in time, so that the reading dynamics in a two-dimensional imaging device The range (SZN) can be improved.
  • SZN The range
  • a quantization accuracy of 16 bits or more can be obtained.
  • high-definition density quantization can also be performed.
  • the present invention it is possible to improve the accuracy of the sphere of the integrating sphere and maintain its accuracy. Specifically, the external environment (temperature, pressure) is kept constant, and the gravity Minimize impact. In addition, the shape change of the integrating sphere is prevented, nothing is arranged inside the integrating sphere, and the structure is made up of only a spherical surface to improve the scattering characteristics and to be close to perfect scattering reflection. In addition, by providing a diffuse reflection layer at the opening of the integrating sphere, the scattering characteristics inside the integrating sphere are enhanced, and the light reflected from the integrating sphere is reflected to the target without variation in illuminance. You can shoot.
  • the irradiation distribution on the wave irradiation surface of the integrating sphere wave source can be made uniform (uniform), the time stability of the irradiation wave can be improved, and accurate digital data of the object can be obtained. it can.
  • the integrating sphere wave source is supported at a plurality of points by providing a plurality of adjusting bolts that are projected to the outside of the spherical light source and that are operated by an actuator provided at the tip of the spherical cover body.
  • Integral sphere wave source opening (outlet) is not made completely open, but the diffuse reflection layer is made thinner than other parts, and is re-established in the integrating sphere wave source.
  • the reflected irradiation wave can be increased, the uniformity of the wave in the integrating sphere can be improved, and it can be brought closer to an ideal integrating sphere with less disturbance due to the aperture.
  • the digitizing device for the object using the integrating sphere wave source of the present invention improves the reading dynamic range (SZN) in the two-dimensional imaging device by using a spatially uniform and temporally stable light source. It can be used as a reading device for analyzing image information of industrial materials, medical treatments, arts, etc. that can be made with high-precision digital power such as film.

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Abstract

　積分球波動源の波動照射面の照射分布を一様にし、照射波動の時間的安定化を図り得る、積分球波動源を用いた対象のデジタル化装置を提供する。 積分球波動源を用いた対象のデジタル化装置において、照度が空間的に一様で、かつ時間的に安定な積分球波動源１と、この積分球波動源１の開口の近傍に配置される透過型対象載置台３と、この透過型対象載置台３にセットされた透過型対象４を撮像し、デジタルデータに一括変換する二次元撮像装置５を備える。

Description

明 細 書
積分球波動源を用いた対象のデジタルィ匕装置
技術分野
[0001] 本発明は、可視光をはじめとする積分球波動源を用いた対象のデジタルィ匕装置に 関するものである。
背景技術
[0002] CCDカメラなどの二次元撮像装置（二次元撮像素子）の発展とともに二次元画像 のデジタルィ匕は、スキャナーのように一次元撮像装置を移動させてデジタル化する 方法から、二次元撮像装置で直接、高速度でデジタル化する方法が主流になると予 想される。
[0003] なお、積分球を用いた従来技術として、映像信号に変換する方法およびシステムが 下記特許文献 1に開示されて ヽる。
[0004] また、標準光源装置として下記特許文献 2、 3、 6に開示されるものがあった。
[0005] 更に、本願発明者による従来技術として、高速撮像が可能な CCDカメラと積分球を 組み合わせてなる高速度高精度デジタルィ匕システム（下記特許文献 4)、及び光源の みの像を撮像するために積分球光源の開放端に平面光拡散装置を配置するもの（ 下記特許文献 5)が開示されている。
特許文献 1 :特開平 07— 15658号公報
特許文献 2：実開昭 50— 21586号公報
特許文献 3:特開平 11 173913号公報
特許文献 4：特開 2003— 110813号公報
特許文献 5 :特開 2003— 177061号公報
特許文献 6：米国特許出願公開 2003Z0185004A1号明細書
発明の開示
[0006] 上記したような、二次元撮像装置で直接、高速度でデジタル化する際に問題となる のが、光源の精度である。高精度な読み取りを行うには、二次元画像を照射する光 源が空間的に一様で、かつ時間的に安定なものである必要がある。 [0007] し力しながら、積分球の形状は温度や圧力、重力などの外部環境の影響を受けや す 、ため、現在のところ満足できる精度の高 、光源は提供されて 、な ヽと 、うのが現 状である。また、現行のスキャナ一は、 16ビットの精度と公称しても、光源が不安定で あるため、実際はその精度を時間的 ·空間的に安定に保つことができないといった問 題があった。
[0008] 本発明は、上記状況に鑑みて、積分球波動源の波動照射面の照射分布を一様に するとともに、照射波動の時間的安定ィ匕を図ることができ、対象の正確なデジタルデ 一タ化を行うことができる、積分球波動源を用いた対象のデジタル化装置を提供する ことを目的とする。
[0009] 本発明は、上記目的を達成するために、可視光を例にとって説明すると、
〔A〕可視光を透過する波動とする場合、積分球光源を用いたデジタル化装置にお いて、照度が空間的に一様で、かつ時間的に安定な積分球光源と、この積分球光源 の開口の近傍に配置される透過型対象載置台と、この透過型対象載置台にセットさ れた透過型対象を撮像し、デジタルデータに一括変換する二次元撮像装置を備える ことを特徴とする。
[0010] 〔B〕上記〔A〕記載の積分球光源を用いた対象のデジタル化装置にお!、て、前記積 分球光源及び光源ランプ装置の外部環境の温度'圧力を調整する手段を具備する ことを特徴とする。
[0011] 〔C〕上記〔A〕又は〔B〕記載の積分球光源を用いた対象のデジタル化装置にお!、 て、前記積分球光源が積分球をできるだけ、完全な球形に保つように、変形可能な 部材力 なり、この積分球光源の外側に空間をとつてこの積分球光源を覆うように固 定される球状のカバー体と、前記積分球光源の外部に突出し、前記球状のカバー体 を貫通するその先端に設けられたァクチユエータによって作動される調整ボルトとを 具備することを特徴とする。
[0012] 〔D〕上記〔C〕記載の積分球光源を用いた対象のデジタル化装置にお!、て、前記 空間に 1個の光源ランプ装置を配置することを特徴とする。
[0013] 〔E〕上記〔D〕記載の積分球光源を用いた対象のデジタル化装置にお!、て、前記空 間に冷却流体を流すことを特徴とする。 [0014] 〔F〕上記〔E〕記載の積分球光源を用いた対象のデジタル化装置にお!、て、前記光 源ランプ装置を前記冷却流体の下流に配置することを特徴とする。
[0015] 〔G〕上記〔A〕記載の積分球光源を用いた対象のデジタル化装置にお!、て、前記 積分球光源が 2個カスケード配置される積分球光源からなることを特徴とする。
[0016] 〔H〕上記〔A〕〜〔G〕の何れか一項記載の積分球光源を用いた対象のデジタルィ匕 装置において、前記積分球開口部の拡散反射層の層厚を他の部分より薄くしたこと を特徴とする。
[0017] 〔I〕上記〔A〕〜 〕の何れか一項記載の積分球光源を用いた対象のデジタル化装 置において、前記積分球光源の開口の照度の時間変動を 1Z104以下に保持し、前 記二次元撮像装置の 16ビット以上の量子化を行って高い階調精度を得ることを特徴 とする。
[0018] なお、本発明における波動は、可視光、電磁波、音をはじめとする媒体の運動とし ての波動、電子をはじめとする粒子に伴う波動を含む。また、その波動源はそれらの 波動を生成させる装置を意味して 、る。
図面の簡単な説明
[0019] [図 1]本発明の実施例を示す積分球光源を用いた対象のデジタル化装置の模式図 である。
[図 2]本発明の実施例を示す積分球光源の重力による形状変化を最小化する装置 の模式図である。
[図 3]本発明の実施例を示す積分球光源において、完全散乱光を得るための装置の 模式図である。
圆 4]本発明の実施例を示す積分球光源の開口部でも拡散反射を行!ヽ散乱反射特 性を向上させるための装置の模式図である。
発明を実施するための最良の形態
[0020] 以下、可視光の場合を例にとって説明する。
[0021] 積分球光源を用いた対象のデジタル化装置において、照度が空間的に一様 (均一 )で、かつ時間的に安定な積分球光源と、この積分球光源の開口の近傍に配置され る透過型対象載置台と、この透過型対象載置台にセットされた透過型対象を撮像し 、デジタルデータに一括変換する二次元撮像装置を備える。よって、積分球光源の 光照射面の照射分布を一様にし、かつ照射光の時間的安定化を図ることができ、対 象の正確なデジタルデータ化を行うことができる。
実施例
[0022] 以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[0023] 図 1は本発明の実施例を示す積分球光源を用いた対象のデジタルィ匕装置の模式 図である。ここで、透過型対象とは、照射光が透過する対象であればよぐ写真乾板 、写真フィルム、マイクロフィルムなどを含む。また、このような文献にとどまらず、工業 材料、医学サンプル等、高精度なデジタルィ匕によって初めて浮き彫りにできる内部構 造を有するものも対象となる。このような内部構造は、低い精度のデジタルィ匕では、ノ ィズに埋もれて見えない。
[0024] この図において、 1は照度が空間的に一様 (均一)で、かつ時間的に安定な積分球 光源であり、この積分球光源 1の内部には何も設置せず、球面のみでなる構造にす る。また、この積分球光源 1の内壁面には、例えば、光拡散処理のための多層反射 膜を形成し散乱特性を高める。 2は積分球光源 1の開口部 (取出口）、 3は透過型対 象載置台、 4は透過型対象、 5は透過型対象 4を撮像し、デジタルデータに変換する 二次元撮像装置、 6は光源ランプ装置、 7は積分球光源 1の冷却'圧力調整機構で あり、冷却 ·圧力調整装置 7A、冷却 ·圧力調整容器 7B、送風装置 7C、冷却 ·圧力調 整ダクト 7Dを備えている。この冷却'圧力調整機構 7は、流通する空気の温度と圧力 を制御する機能を有する。 9はデジタルデータを処理する PC (パーソナル'コンビュ 一タ）、 10は制御装置であり、この制御装置 10は入力インタフェース 11、透過型対 象の制御装置 15の制御部 12、積分球光源の冷却'圧力調整機構 7の制御部 14を 有している。
[0025] この実施例では、積分球光源 1の球状性を高精度化させ、さらにその維持を行う装 置を有している。つまり、積分球光源 1を冷却し、かつ圧力を一定にする冷却'圧力 調整機構 7を備えて 、る。その冷却 ·圧力調整機構 7の冷却 ·圧力調整装置 7Aから 冷却空気が、冷却 ·圧力調整容器 7Bに導入され、積分球光源 1及び光源ランプ装 置 6の回りを流れて、送風装置 7Cにより冷却 ·圧力調整ダクト 7Dに導かれ、この冷却 •圧力調整ダクト 7Dを介して、冷却'圧力調整装置 7Aへ戻される。
[0026] このように構成したので、積分球光源 1の外部環境の温度 ·圧力は一定に保持され 、積分球光源 1の形状変化をきたすことがなぐ積分球光源 1の変形による照度のバ ラツキを低減することができる。
[0027] ここで、光源ランプ装置 6を冷却空気の下流、つまり、積分球光源 1の下流側に配 置することにより、光源ランプ装置 6で発生する熱の積分球への影響を低減できる。 逆に、光源ランプ装置 6を積分球光源 1の上流側に配置すると、熱を発生させる光源 ランプ装置 6で温められた空気が積分球 1に作用することになり、積分球 1に温度分 布が生じ、積分球 1に熱膨張歪による形状変化が発生し、照度分布の変動が生じて しまう。
[0028] このように構成することにより、熱を発生させる光源ランプ装置 6を的確に冷却するこ とがでさる。
[0029] また、光源ランプ装置 6は積分球光源 1の外部に 1個のみ配置するようにしたので、 積分球光源 1の内部は何も配置されず、散乱特性を高めることができるとともに、構 造が極めてシンプルとなり、さらに光源ランプの取替えや制御も容易である。
[0030] 次に、積分球光源の重力による形状変化を最小化する装置について説明する。
[0031] 図 2は本発明の実施例を示す積分球光源の重力による形状変化を最小化する装 置の模式図である。
[0032] この図において、 21は変形可能な部材よりなる積分球光源であり、この積分球光源 21の内部には何も設置せず、球面のみでなる構造にする。また、積分球光源 21の 内壁面には、例えば 99%以上の反射率を有する拡散反射層を形成し散乱特性を高 める。このような素材は、たとえば、 Labsphere社の Spectralonで実現されている。 2 2はその積分球光源 21を覆う球状のカバー体、 23は積分球光源 21の外部に突設さ れる調整ボルトであり、この調整ボルト 23は球状のカバー体 22を貫通し、その先端に は微小駆動ァクチユエータ (電磁ァクチユエータなど） 24が配置されており、積分球 光源 21の重力による歪みを矯正して内部反射面が球面精度を維持できるようにして いる。 25は積分球光源 21に照射するための単一の光源ランプ装置である。また、積 分球光源 21の外面と球状のカバー体 22の内面の間には空間 27が形成されるので 、この空間 27に冷却用ファン 28により冷却用流体を流すことで、積分球光源 21およ び光源ランプ装置 25を冷却することができる。さらに、この空間 27の冷却用流体の 圧力を一定に保つ圧力調整装置（図示なし)を備えることができる。なお、この図にお いて、 29は透過型対象載置台、 30はその透過型対象載置台 29にセットされる透過 型対象である。
[0033] ここでは、透過型対象載置台 29上に照度試験用のシート（図示なし)をセットして、 積分球光源 21の照度のバラツキ状態を照度試験用のシートに投影し、その照度の ノ ラツキを矯正するように、微小駆動ァクチユエータ 24を動作させるようにして 、る。
[0034] したがって、積分球光源 21を多点支持することにより、その外形の変形を抑止する とともに、照度のバラツキが生じた場合には、微小駆動ァクチユエータ 24を動作させ て積分球光源 21の歪みを矯正することにより、照度のノ ツキを低減することができ る。
[0035] 次に、積分球光源において、完全散乱光を得るための装置について説明する。
[0036] 図 3は本発明の実施例を示す積分球光源において、完全散乱光を得るための装 置の模式図である。
[0037] この図において、 31は第 1の積分球光源、 32はその第 1の積分球光源 31の光源ラ ンプ装置、 33は第 1の積分球光源 31を光源とした第 2の積分球光源、 34は第 1の積 分球光源 31と第 2の積分球光源 33とが接合された開口部、 35は第 2の積分球光源 33の開口部、 36は透過型対象載置台、 37は透過型対象である。
[0038] このように構成すると、第 1の積分球光源 31で拡散された照射光がさらに第 2の積 分球光源 33で拡散されることになり、完全散乱反射光を第 2の積分球光源 33の開口 部 35に得ることができ、透過型対象載置台 36上の透過型対象 37に照度のバラツキ が極力抑えられた良質の光源を提供することができる。
[0039] 図 4は本発明の実施例を示す積分球光源の開口部でも拡散反射を行い散乱反射 特性を向上させるための装置の模式図である。
[0040] この図において、 41は積分球光源であり、 42は光源ランプ装置、 43は積分球光源 41の開口と光源ランプ装置 42の開口間に配置される拡散反射層部、 44は積分球 光源 41の開口部、 45はその開口部 44に配置される拡散反射層部、 46は透過型対 象載置台、 47はその透過型対象載置台 46上にセットされる透過型対象である。
[0041] このように構成すると、積分球光源 41内部で反射され拡散反射層部 43に入射する 照射光は、その拡散反射層部 43で再拡散反射されて、積分球光源 41内で拡散され 、散乱反射光となる。同様に、積分球光源 41内部で反射され拡散反射層部 45に入 射する照射光は、再拡散反射されて、積分球光源 41内に向かい拡散され、開口によ る外乱を低減した理想積分球に近い散乱反射光となる。当然、積分球光源 41内部 から拡散反射層部 45に向かう一部の反射光は、空間的に一様で時間的に安定な照 射光として透過型対象載置台 46上にセットされる透過型対象 47を照らすことになる
[0042] これにより、散乱反射が繰り返されて照度のバラツキが低減した良質の光源を提供 することができる。
[0043] また、図 2に示すように、積分球開口部の拡散反射層 1 Aの層厚を他の部分より薄く するように構成している。すなわち、積分球内の拡散反射による一様波動の分布をで きるだけ精確に保っため、球の形状をできるだけ保ち、拡散反射層の分布をできるだ け阻害しないように、前記積分球開口部にあたる積分球からの波動の取出口を積分 球内の球状を変えることなく拡散反射層 1Aの層厚を他の部分より薄くすることにより 実現するようにしている。積分球外部の形状は、必要な精度を満たすように、球形か らはずれ変形し、素材も変えることもある。
[0044] さらに、本発明で用いられる透過型対象を撮像し、デジタルデータに変換する二次 元撮像装置は、画像データの高精度量子化を行うために、従来の 10ビット量子化に 代えて、 16ビット以上の量子化を採用して、階調精度の向上を図るようにする。上記 実施例で示した通り、対象への照射光の照度を、空間的に一様化 (均一化)で、かつ 時間的に安定ィヒすることができるので、二次元撮像装置での読み取りダイナミックレ ンジ (SZN)の向上を図ることができる。換言すれば、照度の時間変動は、 1/104 以下を保持することができるため、 16ビット以上の量子化精度を得ることができる。
[0045] また、デジタルデータを取得する際に、高精細な濃度の量子化も行うことができる。
[0046] 上記したように、本発明によれば、積分球の球状性を高精度化するとともに、その精 度を維持することができる。具体的には、外部環境 (温度、圧力）を一定ィ匕し、重力の 影響を最小化する。また、積分球の形状変化を防止し、積分球内部は何も配置せず 、球面のみでなる構造にして、散乱特性を向上させ、完全散乱反射に近づける。さら に、拡散反射層部を積分球の開口部に設けることで、積分球内部での散乱特性を高 めるとともに、内部反射させた積分球内からの出射光を照度のバラツキなく対象に照 射することができる。
[0047] なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなぐ本発明の趣旨に基づき種々 の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
[0048] 本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
[0049] (A)積分球波動源の波動照射面の照射分布を一様 (均一）にし、照射波動の時間的 安定ィ匕を図ることができ、対象の正確なデジタルデータ化を行うことができる。
[0050] (B)積分球波動源及び光源ランプ装置の外部環境の温度'圧力を調整することによ り、外部環境による変動の影響を受けず照度のバラツキがない積分球波動源を得る ことができる。
[0051] (C)変形可能な部材力 なる積分球波動源と、この積分球波動源の外側に空間をと つて前記積分球波動源を覆うように固定される球状のカバー体と、前記積分球光源 の外部に突出し、前記球状のカバー体を貫通するその先端に設けられたァクチユエ ータによって作動される複数の調整ボルトとを設けることにより、積分球波動源を複数 の点で支持して変形を防止するとともに、積分球波動源の設計値に適合する球状内 面精度を保持することができる。
[0052] (D)前記空間に複数個の波動源供給装置を配置し、前記空間に冷却流体を流すこ とにより、加熱源となる前記波動源供給装置の冷却を行うことができる。
[0053] (E)その波動源供給装置は冷却流体の下流に配置することにより、温度分布による 形状変化を抑えることができる。
[0054] (F)積分球波動源の開口部 (取出口）を、完全な開放口とせず、拡散反射層の層厚 を他の部分より薄くすることにより実現し、積分球波動源内で再反射される照射波動 を増やし、かつ積分球内の波動の一様性を高め、開口による外乱を低減した理想積 分球に近づけることができる。
[0055] (G)上記 (A)〜 (F)記載の積分球波動源を用いた対象のデジタルィ匕装置にお！、て 、前記積分球波動源の開口の照度の時間変動を ΐΖΐο4以下に保持し、前記二次 元撮像装置の 16ビット以上の量子化を行うことにより、高い階調精度を得ることがで きる。
産業上の利用可能性
本発明の積分球波動源を用いた対象のデジタル化装置は、空間的に一様で、かつ 時間的に安定ィ匕された光源により、二次元撮像装置での読み取りダイナミックレンジ (SZN)の向上を図ることができ、フィルム等の高精度デジタルィ匕ば力りでなぐ工業 用材料、医療、美術品等の画像情報の解析のための読み取り装置として利用可能で ある。

Claims

請求の範囲
[1] (a)照度が空間的に一様で、かつ時間的に安定な積分球波動源と、
(b)該積分球波動源の開口の近傍に配置される透過型対象載置台と、
(c)該透過型対象載置台にセットされた透過型対象を撮像し、デジタルデータに一 括変換する二次元撮像装置を備えることを特徴とする積分球波動源を用いた対象の デジタル化装置。
[2] 請求項 1記載の積分球波動源を用いた対象のデジタル化装置にお!、て、前記積 分球波動源の外部環境の温度'圧力を調整する手段を具備することを特徴とする積 分球波動源を用いた対象のデジタルィ匕装置。
[3] 請求項 1記載の積分球波動源を用いた対象のデジタル化装置にお!、て、前記波 動源が、可視光、電磁波、音をはじめとする媒体の運動としての波動、電子をはじめ とする粒子に伴う波動を生成させる装置であることを特徴とする積分球波動源を用い た対象のデジタル化装置。
[4] 請求項 1又は 2記載の積分球波動源を用いた対象のデジタルィ匕装置において、前 記積分球波動源の一様性を保っために、積分球をできるだけ完全な球形に近く保 つための変形可能な部材力 なり、該積分球波動源の外側に空間をとつて該積分球 波動源を覆うように固定される球状のカバー体と、前記積分球波動源の外部に突出 し、前記球状のカバー体を貫通するその先端に設けられたァクチユエータによって作 動される調整ボルトとを具備することを特徴とする積分球波動源を用いた対象のデジ タル化装置。
[5] 請求項 4記載の積分球波動源を用いた対象のデジタル化装置にお 、て、前記空 間に複数個の波動源供給装置を配置することを特徴とする積分球波動源を用いた 対象のデジタル化装置。
[6] 請求項 5記載の積分球波動源を用いた対象のデジタル化装置にお 、て、前記空 間に冷却流体を流すことを特徴とする積分球波動光源を用いた対象のデジタル化装 置。
[7] 請求項 6記載の積分球波動源を用いた対象のデジタル化装置にお 、て、前記波 動源供給装置を前記冷却流体の下流に配置することを特徴とする積分球波動源を 用いた対象のデジタルィ匕装置。
[8] 請求項 1記載の積分球波動源を用いた対象のデジタル化装置にお!、て、前記積 分球波動源が複数個カスケード配置される積分球波動源からなることを特徴とする 積分球波動源を用いた対象のデジタルィヒ装置。
[9] 請求項 1〜8の何れか一項記載の積分球波動源を用いた対象のデジタル化装置 において、前記積分球内の拡散反射による一様波動の分布をできるだけ精確に保 つため、球の形状をできるだけ保ち、拡散反射層の分布をできるだけ阻害しないよう に、前記積分球開口部にあたる積分球力 の波動の取出口を積分球内の球状を変 えることなく拡散反射層の層厚を他の部分より薄くすることにより実現することを特徴と する積分球波動源を用いた対象のデジタル化装置。
[10] 請求項 9記載の積分球波動源を用いた対象のデジタル化装置にお 、て、波動の 取出口の拡散反射層の厚さの分布、形状、素材は、取り出した波動の空間一様性が 必要な精度を保つことを特徴とする積分球波動源を用いた対象のデジタル化装置。
[11] 請求項 1〜10の何れか一項記載の積分球波動源を用いた対象のデジタル化装置 において、前記積分球光源の開口照度の空間分布の時間的変動を、前記二次元撮 像装置の階調解像度より小さくしたことを特徴とする積分球波動源を用いた対象のデ ジタル化装置。
[12] 請求項 1〜11の何れか一項記載の積分球波動源を用いた対象のデジタル化装置 において、前記積分球波動源の開口照度の空間的変動を 1Z104以下に保持し、前 記二次元撮像装置の 16ビット以上の量子化を行って高い階調精度を得ることを特徴 とする積分球波動源を用いた対象のデジタル化装置。
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