JPS6218165A

JPS6218165A - 画像読取装置

Info

Publication number: JPS6218165A
Application number: JP60156512A
Authority: JP
Inventors: Shuji Kizu; 木津　修治; Teruhiko Uno; 輝比古宇野; Masashi Nakayama; 雅司中山
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Automation Equipment Engineering Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Intelligent Technology Co Ltd
Priority date: 1985-07-16
Filing date: 1985-07-16
Publication date: 1987-01-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の技術分野］本発明は、たとえばカラー画像を光学的に読取る画像読
取装置に係り、特に光源の分光分布の変動に対する安定
化に関する。

「発明の技術的背景とその問題点コ一般に、この種の画像読取装置においては、光源からの
光を原稿などの読取物（物体）に照射し、その反射光を
ＣＯＤラインセンサなとの光電変換器によって光電変換
し、画像信号として処理したのち出力されるようになっ
ている。

ところで、従来の画像読取装置においては、安定した色
分解特性を得るために、ハロゲンランプなどの演色性の
よい光源が使用されていた。このような光源の場合には
、印加する電圧を一定に保てば分光分布が一定となり、
取扱いは比較的容易であった。しかし、このような光源
は効率が悪く、しかも発熱量が多いので、小形の装置に
使用できなかった。また、光源に印加する電圧を変化さ
せて光量を制御する場合には、分光分布も変化してしま
い、光量調節が困難となる問題もあった。

そこで、これらの光源にかわって蛍光灯が検討されてい
る。蛍光灯を光源として用いる場合には、発光効率もよ
く、また複数種類の蛍光体を適当に組合わせることによ
り、かなり自由な分光分布が得られる。したがって、こ
のような蛍光灯を使用することにより、光電変換器との
組合わせにおいて色分解特性を良好にすることが比較的
容易となる。

しかし、蛍光灯は点灯直後、管が冷えている場合には、
定格時（管壁温度４５℃前後）に比べ可視光での発光先
遣が少なく、近赤外光での発光が多くなる特性を有して
いる。

また、一般に色分解フィルタの透過率や光電変換器（た
とえばＣＣＤ形ラインセンサなど）の感度は、近赤外光
の領域まで伸びているため、上記のように分光分布が変
動する場合には、定格時での色分解信号とは異なった色
分解信号となってしまい、安定した色分解特性が得られ
ないという不都合があった。

なお、上記に関する問題は、カラー信号を得る場合だけ
ではなく、モノクロの２値付号を得る場合にも同様であ
る。たとえば特開昭６０−５７７６１号公報に記載され
ているように、画像中に印鑑などの赤色情報が含まれて
いる場合に、近赤外光が多く発光しているときは、一定
レベルで２値化を行なうと正しく２値化が行われなシ）
という問題があった。これに対して、上記公報によれば
、２値化レベルを近赤外光の光量に応じたレベルで可変
することで上記問題を解消している。ところが、多値の
カラー信号を得る場合には、上記公報に記載された方法
では前記不都合を解消することは不可能である。

また、前記公報において、前記不都合を解消するために
赤外光カットフィルタを導入する方法について検討され
ている。それによると、赤外光カットフィルタを使用し
た場合、赤外波長領域のみならず赤色波長領域の一部も
カットされてしまうことが多く、赤色情報を正しく読取
り得ないばかりか、光量が減少して解像度が低下し、さ
らに蛍光灯光量分布の時間的変動を助長する結果を招い
てしまい、現実的に使用されるには無理があったとされ
ていた。このように、適切な赤外光カットフィルタの使
用および適切な光源の安定化を図らない場合には、前記
公報に指摘される不都合が生じる。特に、カラー画像の
読取りにおいては、特定の色だけが強調された極めて不
自然なカラー出力信号となる。

また、こうした問題を除去するために、電源をオンした
後、光源を点灯して一定時間持ったり、あるいは蛍光灯
の周辺に保温用のヒータを配置し、管壁温度を制御する
手段も考えられている。しかし、点灯して一定時間待つ
場合には、環境温度によって光源の安定する時間が一定
せず、安定化を図るには問題があった。また、管壁温度
を制御する場合には、必ずしも発光している部分の温度
を制御しているわけではなく、そのため発光分布は一定
になりにくいなどの問題があった。なお、発光分光分布
の変動する光源は蛍光灯に限らず、多くの光源に見られ
る現象である。

［発明の目的］本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、光源から出力される赤外光の影響を除去
し、環境温度などの変動によって光源の発光光量が変動
したり、あるいは光源の劣化などによって発光光量に変
動が生じても、常に安定した色分解信号を得ることので
きる画像読取装置を提供することにある。

［発明の概要］本発明は上記目的を達成するために、光源を含む照明系
側もしくは光電変換器を含む受光系側にほぼ６９０ｎｍ
以上から１１００ｎｍ以下の赤外光もしくはこれを含む
赤外光をほぼカットする光学フィルタを使用することに
より、色分解信号を得るときの赤外光の影響を除去し、
さらに光源の安定化を図るための光量検出フィードバッ
ク系にも上記同様な光学フィルタを使用することにより
、可視光領域での光量の安定化を図って、安定した色分
解信号が得られるようにしたものである。

［発明の実施例］以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図において、１は固定された原稿台（透明ガラス）
で、その上に読取物としての原稿２が載置セットされる
。３は走査光電変換部で、原稿台１の下面に沿って図示
矢印方向に移動することにより、原稿２の画像を光学的
に走査して光電変換するようになっている。上記走査光
電変換部３において、４は光源としての蛍光灯であり、
調光機能付き点灯回路５によって点灯制御される。なお
、蛍光灯４の点灯開始は、画像読取装置全体の制御を司
るＣＰＵ　（セントラル・プロセッシング・ユニット）
６に接続された操作ボタン７により点灯開始信号が発生
され、ＣＰＵ６によって点灯回路５が制御されることに
より行われる。しかして、蛍光灯４が点灯されると、そ
の光量をほぼ６９０ｎｍないし１１００ｎｍの長波長域
の近赤外光をカットする光学フィルタ、たとえば第２図
に示すような分光透過率を有する光学フィルタ〈たとえ
ば保谷ガラス製のＣ−５００）８を介して受光素子（た
とえばシリコンフォトダイオード）９によって検出し、
この検出信号を点灯回路５のフィードバックループの入
力端子に入力する。

ここに、第３図は上記フィードバックループ系のないと
きの蛍光灯４の点灯直後の分光分布を示したものであり
、第４図は点灯復党定時までの分光分布を示したもので
ある。

蛍光灯４からの光を光学フィルタ８によって蛍光灯の希
ガス（たとえばアルゴンガス）によるスペクトル成分を
除いて検出すると、その光量の時間的変化は第５図に示
すように増加する。すなわち、可視光領域での変動が生
じることになる。そこで、第５図に示すように赤外光を
カットした光を検出し、その検出信号を点灯回路５に入
力し、可視光領域での蛍光灯４の発光光量を安定化させ
る。すなわち、蛍光灯４の点灯直後は、第３図のように
赤外光の発光に多くのエネルギがついヤされ、可視光で
の発光光量は少ない。このときの赤外光を光学フィルタ
８でカットした光量で検出することにより、第５図に示
すように安定時よりも少なくなる。そこで、点灯回路５
では、この受光素子９の出力信号が一定とならないよう
に蛍光灯４へ多くのエネルギが供給される。そして、可
視光での安定時の光量と同じくなるまで、蛍光灯４に多
くのエネルギが供給される。このときの蛍光灯４の発光
スペクトルは第６図に示すようになり、可視光領域での
発光スペクトルは第４図の安定時での発光スペクトルと
ほぼ同じとなる。

このように安定化された蛍光灯４からの光を、第２図に
示すような分光透過率を有する光学フィルタ（前記光学
フィルタ８と同様の特性を有する光学フィルタ）１０を
透過させたときの光量変動は、第７図に示すように時間
的変動がなくなる。

このときの光学フィルタ１ｏを透過した光の分光分布は
、第８図に示すように可視光領域のみとなり、また分光
分布の変動がなくなる。しかして、この光（光学フィル
タ１０を透過した光）が原稿台１上の原稿２に照射され
、その反射光は分布屈折形ロッドレンズアレイ１１によ
って色分解フィルタ１２付きのＣＣＤラインセンサ１３
に結像される。この結像された光はうインセンサ１３に
よって光電変換され、この光電変換信号は増幅器１４で
増幅された棲、Ａ／Ｄ変換器１５に入力され、デジタル
信号に変換される。このようにして、原稿２は安定化さ
れた光で照明されるため安定した色分解信号が得られる
。

ところで、蛍光灯４からの光は、原稿２の実際の読取位
置ａに対して所定の立体角６１度で照射される。また、
蛍光灯４はその管壁温度によって大きく発光光量が左右
されるので、光量検出用の受光素子９の設置位置を考慮
しないと、実際の発光面とかなり温度差があり、その結
果、本来の原稿の光束に対して調光を行なわない。そこ
で本発明では、第１図に示すように受光素子９の設置位
置を、蛍光灯４から原稿２の実際の読取位置ａに対して
照射せしめる立体角θ１をもった光束に近くする（たと
えばθ２＝６０度以内とする〉ことにより、蛍光灯４の
管壁温度差もなく、確実に調光できるようになる。

以上のよに本発明は、蛍光灯の分光分布の変動要因が蛍
光灯の放電開始用に封入されている希ガスの発光スペク
トルに起因していることに基づいている。すなわち、通
常の蛍光灯では、アルゴンガスが放電開始を容易にする
ために封入されており、点灯直後はアルゴンガスの発光
スペクトル（６９０ｎｍないし９５０ｎｍの波長が最も
多い）が多く放射される。点灯後は放電により管壁温度
が上昇する。それにつれて水銀蒸気圧が上昇し、水銀の
発光スペクトルとこれにより励起された蛍光体の発光ス
ペクトルが多くなり、安定後はアルゴンガスの発光スペ
クトルはほとんど消滅してしまう。すなわち、蛍光灯の
発光スペクトルは、近赤外光で発光する希ガスの発光ス
ペクトルから可視光で発光する水銀と蛍光体の発光スペ
クトルへ分光分布が移動することとなる。

一方、ＣＣＤラインセンサは、一般に１１００ｎｍ以上
の長波長帯においてはほとんど感度がないものが多い。

そこで、希ガスの発光スペクトルである近赤外光の影響
を除くため、照明系側に６９０ｎｍ以上から１１００ｎ
ｍ以下の波長の光を含む赤外光をカットする光学フィル
タを使用することにより、ラインセンサに受光される光
は、水銀の発光スペクトルとそれにより励起された蛍光
体の発光スペクトルの光だけになり、点灯直後から安定
時まで、その分光分布の相対強度はほとんど変動しない
。

また、蛍光灯の放電エネルギが一定である場合には、点
灯直後は希ガスの発光に放電エネルギが使われ、可視光
の発光光量は少ない。そこで、上記近赤外光をカットす
る光学フィルタを透過した光で光量を検出し、この光量
の情報を蛍光灯の点灯回路にフィードバックし、蛍光灯
の発光光量を一定となるようにすることにより、可視光
領域での分光分布は光】を含めて一定とすることが可能
となる。このようにすることにより、特にカラー画像を
正しく読取ることが可能となり、また光量が減少するこ
ともなく、ざらに時間的変動もなくなり、安定した色分
解特性を得ることが可能となる。

さらに、蛍光灯の光量を検出する受光素子の設置位置を
、蛍光灯から原稿の実際の読取位置に対して照射せしめ
るある立体角をもった光束に近く、たとえば６０度以内
としているので、蛍光灯の光量立上がりの安定化が図れ
る。すなわち、蛍光灯の管壁温度分布により蛍光灯の管
壁光量分布が生じるが、上記の設置位置により本来の原
稿に対する照射光束に対して確実に調光を行ない得るも
のである。

なお、前記実施例では、照明系側（つまり蛍光灯４と原
稿２との間の光路中）に光学フィルタ１０を挿入した場
合について説明したが、たとえば第９図に示すように受
光系側（つまり原稿２とラインセンサ１３との間の光路
中）に光学フィルタ１０を挿入しても同様な作用効果が
得られる。

また、この光学フィルタ１０を、色分解フィルタ１２付
きのラインセンサ１３のパッケージのカバーガラスと兼
用してもよい。

さらに、第１０図に示すように、たとえば蛍光灯４の全
表面に対して光学フィルタ１０を設けてもよい。この場
合には、蛍光灯４の光量を検出する受光素子９の前に配
置された光学フィルタ８は不要となる。また、受光素子
９として前述した赤外光に感度のない受光素子を用いる
ことにより、上記光学フィルタ８を省略できる。

また、第１１図に示すように、蛍光灯４の周囲に保温ヒ
ータ２１を設置することにより、蛍光灯４の立上がり特
性を改善するようにしてもよい。

なお、２２は上記保温ヒータ２１の制御回路であり、温
度検知素子としてのサーミスタ２３により保温ヒータ２
１の温度を検知し、保温ヒータ２１の温度を一定に保持
するように動作するようになっている。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、光源から出力され
る赤外光の影響を除去し、環境温度などの変動によって
光源の発光光量が変動したり、あるいは光源の劣化など
によって発光光量に変動が生じても、常に安定した色分
解信号を得ることのできる画像読取装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を説明するためのもので、第１図
は全体的な構成図、第２図は赤外光をカットする光学フ
ィルタの分光透過率を示す図、第３図は低温時の蛍光灯
の発光スペクトルを示す図、第４図は安定時の蛍光灯の
発光スペクトルを示す図、第５図は安定化を施さないと
きの可視光の光量変動を示す図、第６図は可視光の光量
安定化を図ったときの点灯直後の蛍光灯の発光スペクト
ルを示す図、第７図は可視光の光ｌ安定化を施したとき
の光量の時間的変動を示す図、第８図は赤外光をカット
する光学フィルタを透過した蛍光灯の分光分布を示す図
、第９図ないし第１１図はそれぞれ本発明の他の実施例
を示す要部のみの構成図である。１・・・・・・原稿台、２・・・・・・原稿（物体）、
３・・・・・・走査光電変換部、４・・・・・・蛍光灯
（光源）、５・・・・・・点灯回路、８・・・・・・光
学フィルタ、９・・・・・・受光素子、１０・・・・・
・光学フィルタ、１１・・・・・・ロッドレンズアレイ
、１２・・・・・・色分解フィルタ、１３・・・・・・
ＣＣＤラインセンサ（光電変換器）、１５・・・・・・
Ａ／Ｄ変換器。゛・へ　１　　　−　　　・出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦＠嘴゛轍　　
　　　　　　　異哀鴬− μ 司策活値兵は娘−鴛農肴謎鴛衣’Ｍｌ４００　　　　６００　　　　８００　　　　１α℃液
表（ｎｍ＞第８図第９図ｓ１０図第１１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被読取画像を有する物体に光を照射する光源と、
この光源の光照射による前記物体からの光を受光し電気
信号に変換する光電変換器と、この光源と光電変換器と
の間の光路中に設けられほぼ６９０ｎｍ以上から１１０
０ｎｍ以下の赤外光もしくはこれを含む赤外光をほぼカ
ットする光学フィルタと、前記光源の光量を検出し電気
信号に変換する前記赤外光に感度のない光量検出手段と
、この光量検出手段の出力信号に応じて前記光源の光量
を安定化制御する制御手段とを具備したことを特徴とす
る画像読取装置。
（２）前記光学フィルタは光源と物体との間の光路中に
設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の画像読取装置。
（３）前記光学フィルタは物体と光電変換器との間の光
路中に設けられていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の画像読取装置。
（４）前記光量検出手段は、前記赤外光をほぼカットす
る光学フィルタと、この光学フィルタを透過した光を電
気信号に変換する受光素子とからなることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の画像読取装置。
（５）前記光量検出手段は前記赤外光に感度のない受光
素子である特許請求の範囲第１項記載の画像読取装置。
（６）前記受光素子の設置位置を、光源から物体の実際
の読取位置に対して照射せしめるある立体角をもった光
束に近くしたことを特徴とする特許請求の範囲第４項ま
たは第５項記載の画像読取装置。
（７）前記光源は蛍光灯である特許請求の範囲第１項記
載の画像読取装置。