JPH1032680A

JPH1032680A - 画像読取装置及び蛍光ランプ

Info

Publication number: JPH1032680A
Application number: JP8184774A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Takayama; 勉高山; Seiichiro Satomura; 誠一郎里村; Junichi Kishimoto; 順一岸本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-07-15
Filing date: 1996-07-15
Publication date: 1998-02-03

Abstract

(57)【要約】【課題】３波長型蛍光ランプを用いた画像読取装置に
おいて、ＣＣＤのＲＧＢ出力レベルをほぼ等しくして、
色によるＳ／Ｎ劣化を防止するとともに、ランプ寿命を
延ばす。【解決手段】３色の蛍光体塗布量をＲＧＢ信号レベル
が等しくなるような比率とする。また、３色の蛍光体の
発光強度の劣化特性の差を考慮して予め劣化の早いもの
（例えば青蛍光体）を多めに塗布しておき、３色の蛍光
体劣化による寿命がほぼ同時になるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原稿の画像を読み
取る画像読取装置及びそれに用いる蛍光ランプに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の光源により原稿画像を照射し、そ
の反射光をＣＣＤイメージセンサにより読み取る画像読
取装置においては、光源としてハロゲンランプが用いら
れていた。しかしながら、ハロゲンランプは、入力した
電力に対する可視光線の放射強度量の比、すなわち発光
効率は非常に低く、一般的に７〜８％と言われている。
つまり、大部分のエネルギーは熱エネルギーとして消費
され、その発熱によって周辺の電気部品や機構部品の品
質特性に少なからぬ影響を与えていた。また、ハロゲン
ランプは放射強度のピークを赤外域に持っているため、
カラー画像読取装置として赤緑青の３原色信号を得よう
とした場合に、不要な赤外光を遮断するためのフィルタ
が必要であった。

【０００３】さらに、近年問題となっている環境問題へ
の配慮から省電力化の為の法規制が行われるようになっ
てきており、より発光効率の高い光源の利用が望まれて
きている。このような光源としては、例えば発光効率が
一般に２０％と言われている蛍光ランプがある。この蛍
光ランプには、白色の光源色を実現するために複数種類
の蛍光体が塗布されているものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、蛍光体
の発する放射強度スペクトルは、その蛍光体の種類によ
ってある波長域にピークの放射強度を持つ独特の特性を
持っており、可視光域全体に均一なスペクトルにはなっ
ていない。（詳細は後述する。）そこで、一般的に人が
演色性を良好に感じるように複数種類の蛍光体の塗布量
が各々決定されている。

【０００５】従ってこのような蛍光ランプに照射された
原稿画像をＣＣＤイメージセンサにより読み取った場
合、出力される３原色信号の各色成分が揃わなくなり、
少ない色成分の信号のＳ／Ｎが劣化したり、色のリニア
リティの劣化などの画質不良が発生するという問題があ
った。また、蛍光体は累積点灯時間の増加に伴って放射
強度が徐々に減衰していく特性があり、その減衰特性は
蛍光体の種類によって異なるため、減衰の早い蛍光体に
よって画像読取用の光源としての寿命が決まってしまう
という問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、請求項１に記載の画像読
取装置では、複数色の蛍光体を塗布した蛍光ランプと、
前記蛍光ランプにより照明された被写体からの光を複数
色の画像信号に変換するセンサとを有し、前記蛍光体の
放射特性と前記センサの感度特性の積の積分値が所定値
とほぼ等しくなるように蛍光体の塗布量を色毎に設定し
たことを特徴とする。

【０００７】請求項５に記載の蛍光ランプでは、複数色
の蛍光体を塗布することで構成され被写体からの光を画
像信号に変換するセンサを有する画像読取装置に使用可
能な蛍光ランプにおいて、蛍光体の放射特性とセンサの
分光感度特性の積の積分値が所定値とほぼ等しくなるよ
うに蛍光体の塗布量を色毎に設定したことを特徴とす
る。

【０００８】請求項９に記載の画像読取装置では、複数
種類の蛍光体を塗布した蛍光ランプと、前記蛍光ランプ
により照明された被写体からの光を画像信号に変換して
出力するセンサとを有し、前記蛍光体の劣化特性に応じ
て各蛍光体の塗布量を設定したことを特徴とする。

【０００９】請求項１３に記載の蛍光ランプでは、複数
種類の蛍光体を塗布することで構成され画像読取装置に
使用可能な蛍光ランプにおいて、前記蛍光体の劣化特性
に応じて各蛍光体の塗布量を設定したことを特徴とす
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】

（第１の形態）本発明を実施した第１の形態における複
写機用光源の蛍光ランプの側面図を図１に、その断面図
を図２にそれぞれ示す。図１においてガラス管１０１の
中には水銀ガス及び希ガス２０１がガラス管１０１両端
の口金２０２によって封入されている。さらにガラス管
１０１の両端には、電子放射物質を塗布したタングステ
ンコイルの電極２０３がステム２０４によって支持され
ており、口金２０２に設けられた導電部２０５を介して
電流が供給される。

【００１１】また、ガラス管１０１の内側には発生した
光を反射し拡散するための反射膜１０４が塗布され、そ
のさらに内側には複数種類の蛍光体１０３が塗布されて
いる。ガラス管側面のアパーチャ（光学的開口）部には
反射膜あるいは蛍光体１０３は塗布されていないので、
アパーチャ部１０５では光は透過する。

【００１２】電極２０３に電流が流れると、電極２０３
から放出された電子が水銀原子に衝突し、水銀原子は励
起されて紫外線を放射する。そして放射された紫外線が
放電管内側の蛍光体を構成する物質を光励起して、その
蛍光体特有の波長の可視光に変換される。このようにし
てガラス管内部で発生した光は、反射膜１０４で内部反
射を繰り返し、アパーチャ部１０５から図２の矢印方向
に強い光が出射される。

【００１３】次に図３は、蛍光体として３波長型蛍光体
を用いた場合に、発生する光の放射強度スペクトルを示
したもので、赤の波長域３０１を主な発光スペクトルと
する蛍光体（以下、赤蛍光体と称する）と、緑の波長域
３０２を主な発光スペクトルとする蛍光体（以下、緑蛍
光体と称する）と、青の波長域３０３を主な発光スペク
トルとする蛍光体（以下、青蛍光体と称する）により構
成されることを示している。

【００１４】本実施の形態における蛍光ランプを使用し
た画像読取装置の光学系の構成図を図４に示す。蛍光ラ
ンプ４０１のアパーチャ部１０５から放射された光は、
第１集光リフレクタ４０２，第２集光リフレクタ４０３
で反射して、プラテンガラス４０４上の原稿４０５の読
取ライン４０６付近に照射される。原稿の反射光は、第
１ミラー４０７，第２ミラー４０８，第３ミラー４０９
及びレンズ４１０によってＣＣＤイメージセンサ４１１
に導かれる。

【００１５】ここで、蛍光ランプ４０１の背面から出た
光が直接原稿４０５を照射しないように遮光板４１２が
設けられている。また、蛍光ランプ４０１，第１集光リ
フレクタ４０２，第２集光リフレクタ４０３，遮光板４
１２は、ひとつのスキャナユニット４１３として原稿面
に沿って移動する。このスキャナユニット４１３の移動
に合わせて第２ミラー４０８と第３ミラー４０９も読取
ライン４０６からＣＣＤ４１１までの光路長が一定に保
たれるように移動する。

【００１６】図５は、蛍光ランプ４０１の周辺図であ
る。図５において、蛍光ランプ４０１は、ソケット５０
１によって支持されており、ソケット５０１上のピンか
ら電流が供給されている。蛍光ランプ４０１には図２に
おいて説明したようにアパーチャ１０５が設けられてお
り、図５の矢印方向に強い光が出力され、その反対方向
には相対的に弱い光が出力される。

【００１７】蛍光ランプの光量を測定するために光量セ
ンサ５０２がアパーチャ１０５の反対側に設けられてい
る。光量センサ５０２にはフォトダイオード等が使用さ
れ、蛍光ランプ光量に比例した電流を出力する。光量セ
ンサ５０２で得られた光量測定値は、蛍光ランプから照
射される光量が一定となるようにフィードバック制御さ
れる。

【００１８】図６は、蛍光ランプ４０１の光量制御ブロ
ック図、図７はその動作を説明するためのタイミング図
である。図６において、光量センサ５０２から出力され
た光量信号はアンプ６０１で電圧値に変換され増幅さ
れ、コンパレータ６０２は観測された光量相当の電圧と
所望光量値とを比較しその結果を光量コントローラに出
力する。そして、光量コントローラ６０３は同期（ＳＹ
ＮＣ）信号に位相同期したパルス幅変調（ＰＷＭ）信号
を出力する。光量コントローラ６０３は、図７に示すよ
うに観測された光量が所望の光量よりも大きいときには
ＰＷＭ信号のデューティ比が小さくなるように制御し、
観測された光量が所望の光量よりも小さいときにはデュ
ーティ比が大きくなるように制御する。

【００１９】光量コントローラ６０３から出力されたＰ
ＷＭ信号は、インバータ６０４に入力され、インバータ
６０４は入力されるＰＷＭ信号が“Ｈ”レベルのときに
ＰＷＭ信号よりも高い周波数（１０倍〜１００倍程度）
の交流電流、即ちランプ電流を蛍光ランプに供給して蛍
光ランプを点灯し、“Ｌ”レベルのときはランプ電流を
遮断して蛍光ランプを消灯するように制御する。この点
灯／消灯制御がＰＷＭ信号の周期で繰り返される。以上
のように蛍光ランプ４０１は、点灯、消灯のサイクルの
デューティを制御されることによって、光量を一定に保
つことができる。

【００２０】次にＣＣＤ４１１の構成例を図８に示す。
光電変換部８０１，８０５，８０９は、フォトダイオー
ド８０１−ａ，ｂ，ｃ，ｄ，８０５−ａ，ｂ，ｃ，ｄ，
８０９−ａ，ｂ，ｃ，ｄにより構成され、その上層に
は、それぞれ赤緑青のカラーフィルタが形成されてお
り、入射した光を赤緑青に分光する。光電変換部８０
１，８０５，８０９では、入射した光量と各々の分光感
度特性に応じて電子が励起され、信号電荷として蓄積さ
れる。図９は、このようにカラーフィルタの形成された
光電変換部８０１，８０５，８０９のそれぞれの分光感
度特性を示したもので、９０１は赤（Ｒ）のフィルタが
形成された光電変換部８０１、９０２は緑（Ｇ）のフィ
ルタが形成された光電変換部８０５、９０３は青（Ｂ）
のフィルタが形成された光電変換部８０９の特性をそれ
ぞれ示している。蓄積された信号電荷は移送ゲート８０
２，８０６，８１０を通して周期的に転送部８０３，８
０７，８１１に移送され、さらに光電変換画素列の並び
方向、すなわち主走査方向に順次転送されて、１走査ラ
インの画像信号が出力アンプ８０４，８０８，８１２よ
り増幅されてから３原色信号Ｒ，Ｇ，Ｂ信号が出力され
る。

【００２１】ところで、前記した蛍光ランプの光量は、
管内の水銀原子から放射される紫外線によって蛍光体か
ら光励起される可視光の放射強度量に依存するために、
同一条件下においては蛍光体の塗布量にほぼ比例した光
量となる。ここで本実施の形態においては、図３に示す
赤蛍光体の放射強度スペクトル３０１と図９に示す赤の
フィルタが形成された光電変換部８０１の分光感度特性
９０１とを掛け合わせたもの、すなわちＲ信号の分光感
度特性の積分値と、図３に示す緑蛍光体の放射強度スペ
クトル３０２と図９に示す緑のフィルタが形成された光
電変換部８０５の分光感度特性９０２の積分値と、図３
に示す青蛍光体の放射強度スペクトル３０３と図９に示
す青のフィルタが形成された光電変換部８０９の分光感
度特性９０３とを掛け合わせたもの、すなわちＢ信号の
分光感度特性の積分値、以上３つの積分値がそれぞれほ
ぼ等しくなるように３種類の蛍光体の塗布量を設定して
いる。これは即ち白紙を読み取ったときのＲＧＢ信号が
ほぼ等しくなるようにしていることに他ならない。

【００２２】本実施の形態では、このように蛍光体の塗
布量を決定したため、色によってＳ／Ｎが異なったり、
各光電変換部において蓄積電荷量が飽和する光量が異な
ることによって色のリニアリティが劣化することを防ぐ
ことができる。また、図３に示したように各色の蛍光体
は、赤外波長領域には１０００ｎｍ付近以外はほとんど
放射強度を持っておらず、しかも１０００ｎｍ付近にな
るとＣＣＤの分光感度特性がかなり低くなっているため
赤外光の影響を受けることはほとんどない。したがっ
て、ハロゲンランプを光源として使用する場合に必要と
されていた赤外遮断フィルタ等も不要である。

【００２３】以上説明したように、本実施の形態では、
ＲＧＢ信号がほぼ等しくなるように３種類の蛍光体の塗
布量を設定したが、これを例えば標準比視感度特性に合
わせた設定としても構わない。すなわち、ＲＧＢ各信号
の分光感度特性の積分値を０．３０：０．５９：０．１
１とすることで、人間の目の感度に合わせた信号を得る
ことができるため、結果的に無彩色の原稿に対するＳ／
Ｎを最も高く設定することができる。また、これほど厳
密でなくても、例えば０．２５：０．５：０．２５とい
った比率とすることでも同様な効果を得ることができ
る。

【００２４】（第２の形態）一般的に蛍光体の放射強度
の劣化特性はその種類によって異なることが知られてい
る。図１０はその劣化特性の一例を、定格ランプ電流にお
ける累積点灯時間に対するＲＧＢ出力信号の減衰特性を
示したもので、１００１はＧ信号の特性、１００２はＲ
信号の特性、１００３はＢ信号の特性をそれぞれ表して
いる。ここでは、前記した第１の形態のように初期時の
ＲＧＢ信号が等しくなるように蛍光体の塗布量を設定し
た例を示しており、図１０の累積点灯時間ゼロの時の各
信号出力はほぼ同じレベルである。ＣＣＤの出力信号の
Ｓ／Ｎを確保する上で、信号出力の最低限度値を初期値
に対して例えば５０％であるとすると、その５０％のレ
ベルには、まずＢ信号が４００時間で達し、ついでＧ信
号が６００時間、Ｒ信号が８００時間で達する特性とな
っていることがわかる。この場合、当然ながらＢ信号が
５０％に達した時点、即ち４００時間でランプ寿命切れ
となり、ランプ交換が必要となる。

【００２５】そこで本実施の形態では、図１１に示すよ
うに５０％に達する時間がＲＧＢ共ほぼ等しくなるよう
に予め劣化特性の大きいものは蛍光体塗布量の比率を高
くしておくようにした。即ち、図１０に示した各蛍光体
の塗布量を１００％とした場合に緑蛍光体を約９６％、
赤蛍光体を約８５％、青蛍光体を約１１９％とすること
で、ＲＧＢすべての信号がおよそ５５４時間で達するよ
うにすることができる。このように各色の蛍光体の塗布
量を設定することで、ランプ寿命を大幅に延ばすことが
できる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の画
像読取装置では、複数色の蛍光体を塗布した蛍光ランプ
と、前記蛍光ランプにより照明された被写体からの光を
複数色の画像信号に変換するセンサとを有し、前記蛍光
体の放射特性と前記センサの感度特性の積の積分値が所
定値とほぼ等しくなるように蛍光体の塗布量を色毎に設
定した。また、請求項５に記載の蛍光ランプでは、複数
色の蛍光体を塗布することで構成され被写体からの光を
画像信号に変換するセンサを有する画像読取装置に使用
可能な蛍光ランプにおいて、蛍光体の放射特性とセンサ
の分光感度特性の積の積分値が所定値とほぼ等しくなる
ように蛍光体の塗布量を色毎に設定した。

【００２７】そしてこのように構成したことにより、色
によってＳ／Ｎが異なったり、色のリニアリティを崩す
ことなく、高画質な画像信号を蛍光ランプを画像読み取
りに使用した場合に、得ることができるようになった。
さらにハロゲンランプに比べてより発光効率の高い蛍光
ランプを使用することにより、消費電力を大幅に低減で
きた。また、ハロゲンランプを使用する場合には必要と
されていた赤外遮断フィルタが不要となり、装置構成の
簡略化とコストダウンを図ることができるようになっ
た。

【００２８】請求項９に記載の画像読取装置では、複数
種類の蛍光体を塗布した蛍光ランプと、前記蛍光ランプ
により照明された被写体からの光を画像信号に変換して
出力するセンサとを有し、前記蛍光体の劣化特性に応じ
て各蛍光体の塗布量を設定した。また、請求項１３に記
載の蛍光ランプでは、複数種類の蛍光体を塗布すること
で構成され画像読取装置に使用可能な蛍光ランプにおい
て、前記蛍光体の劣化特性に応じて各蛍光体の塗布量を
設定した。

【００２９】そしてこのように構成したことにより、蛍
光ランプの寿命を大幅に延ばし、蛍光ランプの累積使用
時間が長くなり塗布されている蛍光体が劣化しても色に
よってＳ／Ｎが異なったり、色のリニアリティを崩すこ
となく高画質な画像信号を得ることができるようになっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態における蛍光ランプの断面図であ
る。

【図２】実施の形態における蛍光ランプの側面図であ
る。

【図３】実施の形態における蛍光ランプの放射強度スペ
クトル図である。

【図４】実施の形態の画像読取装置における光学系の構
成図である。

【図５】実施の形態の蛍光ランプ周辺部を示す図であ
る。

【図６】実施の形態における画像読取装置における調光
回路のブロック図である。

【図７】図６の調光回路を説明するタイミング図であ
る。

【図８】実施の形態におけるＣＣＤリニアイメージセン
サの構成図である。

【図９】図８のＣＣＤリニアイメージセンサの分光感度
特性図である。

【図１０】蛍光体の放射強度の劣化特性図である。

【図１１】実施の形態における蛍光体の放射強度の劣化
特性図である。

【符号の説明】

１０１ガラス管１０３蛍光体２０２口金２０３電極２０５導電部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数色の蛍光体を塗布した蛍光ランプ
と、前記蛍光ランプにより照明された被写体からの光を
複数色の画像信号に変換するセンサとを有し、前記蛍光体の放射特性と前記センサの感度特性の積の積
分値が所定値とほぼ等しくなるように蛍光体の塗布量を
色毎に設定したことを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】請求項１において、前記蛍光体の放射特
性と、前記蛍光体の発光色と同じ色の画像信号を出力す
るセンサの感度特性の積の積分値が所定の値になるよう
に各色の蛍光体の塗布量を設定したことを特徴とする画
像読取装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記蛍光ラ
ンプは、赤色、緑色、青色に発光する発光体を塗布した
ものであることを特徴とする画像読取装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１項におい
て、前記センサは、被写体からの光を赤色、青色、緑色
の画像信号に変換することを特徴とする画像読取装置。
【請求項５】複数色の蛍光体を塗布することで構成さ
れ被写体からの光を画像信号に変換するセンサを有する
画像読取装置に使用可能な蛍光ランプにおいて、蛍光体
の放射特性とセンサの分光感度特性の積の積分値が所定
値とほぼ等しくなるように蛍光体の塗布量を色毎に設定
したことを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項６】請求項５において、蛍光体の放射特性
と、前記蛍光体の発光色と同じ色の画像信号を出力する
センサの感度特性の積の積分値が所定の値になるように
各色の蛍光体の塗布量を設定したことを特徴とする蛍光
ランプ。
【請求項７】請求項５または６において、少なくとも
発光色が赤、緑、青である発光体を塗布したものである
ことを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項８】請求項５乃至７のいずれか１項におい
て、前記センサは被写体からの光を赤色、青色、緑色の
画像信号に変換することを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項９】複数種類の蛍光体を塗布した蛍光ランプ
と、前記蛍光ランプにより照明された被写体からの光を画像
信号に変換して出力するセンサとを有し、前記蛍光体の劣化特性に応じて各蛍光体の塗布量を設定
したことを特徴とする画像読取装置。
【請求項１０】請求項９において、劣化の早い蛍光体
の塗布量を劣化の遅い蛍光体の塗布量よりも多くしたこ
とを特徴とする画像読取装置。
【請求項１１】請求項９または１０において、前記蛍
光ランプの累積点灯時間が所定時間経過したときに各蛍
光体の劣化量がほぼ同じになるように各蛍光体の塗布量
を設定したことを特徴とする画像読取装置。
【請求項１２】請求項９乃至１１のいずれか１項にお
いて、前記蛍光ランプは少なくとも発光色が赤、緑、青
である発光体を塗布したものであることを特徴とする画
像読取装置。
【請求項１３】複数種類の蛍光体を塗布することで構
成され画像読取装置に使用可能な蛍光ランプにおいて、前記蛍光体の劣化特性に応じて各蛍光体の塗布量を設定
したことを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項１４】請求項１３において、劣化の早い蛍光
体の塗布量を劣化の遅い蛍光体の塗布量よりも多くした
ことを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項１５】請求項１３または１４において、累積
点灯時間が所定時間経過したときに各蛍光体の劣化量が
ほぼ同じになるように各蛍光体の塗布量を設定したこと
を特徴とする蛍光ランプ。
【請求項１６】請求項１３乃至１５のいずれか１項に
おいて、少なくとも発光色が赤、緑、青である発光体を
塗布したものであることを特徴とする蛍光ランプ。