WO1994016518A1 - Numeriseur d'image a lentilles remplaçables et dispositif de reglage de leur position - Google Patents

Description

明 細 レ ンズ切替え可能なィ メ ジスキ ャ ナ と

その レ ンズ位置制御装置 技術分野

本発明はイ メ ー ジスキ ャ ナに関 し、 特に レ ンズを切換 える こ とによ り読取り線密度等を変換する こ とが可能な イ メ ー ジスキ ャ ナ及びその レ ンズ位置制御構造と方法に 関する ものである。

背景技術

イ メ ー ジスキ ャ ナに必要と される解像度は、 A 3 のよ う なスケ ッ チ画等を読み込むための 4 0 0 d p i ( dots per inch), A 4 サイ ズの書類を読み込むための簡易印 刷原稿と して使用頻度の高い 6 0 0 d p i 、 4 x 5 イ ン チまでの透過原稿を読み込むための 1 2 0 0 d p i とい う よ う に原稿に応じて変わる と考え られる。

そのよ う な要求に応えて、 イ メ ー ジスキャ ナに於ける 線密度を変更するべ く 、 倍率の異なる複数種類の レ ンズ を選択的に使用する こ とが従来から行われている。 こ の よ う なィ メ 一 ジスキ ャ ナに於ける レ ンズの切換え構造と しては、 例えば レール上を移動可能なスラ イ ダ上に各 レ ンズを搭載 し、 こ のス ラ イ ダをモー夕駆動する こ とによ り各 レ ンズを選択的に C C D ( Charge-coupled device) な どの受像素子の前に配置した り、 回転可能な円板状の ホル ダに各 レ ン ズを保持 し、 こ のホル ダをモー タ駆動す る こ と に よ り 各 レ ンズを選択的に受像素子の前に配置す る よ う な構造が一般的であ る。 ま た、 こ のよ う な構造に 於ける受像素子に対する レ ンズの位置決めは リ ミ ッ ト ス ィ ツ チや近接セ ンサを用いて行われていた。

しか しな力 ら、 上記 した よ う な レ ンズは、 その光学的 な位置関係に高い精度を必要 とする こ とか ら、 例えば各 レ ン ズを保持する ス ラ イ ダが レ ール上を リ ニア に移動す る形式の場合、 こ のス ラ イ ダの移動範囲全体に亘 り レ ー ルの設置に或る程度の精度を必要 と し、 その組付け作業 が厄介にな り がちであ っ た。 ま た、 上記 したよ う なィ メ ー ジスキ ャ ナは通常は水平な原稿テーブルに沿って走査 ユニ ッ ト が走査 し、 ミ ラ ーが受光 した画像を原稿テープ ル と平行に反射 し受像素子が受像する よ う にな っ ている , 従っ て、 その操作性か らィ メ ー ジスキ ャ ナの高さ方向、 即ち原稿テーブル面 と垂直な方向の嵩を可及的に小さ く する こ とが望ま れるが、 各 レ ン ズを保持する 円板状ホル ダを回転させる形式の場合、 円板状ホルダを光路に対 し 垂直な面内で回転させる ため上記高さ方向にホルダが突 出 し、 イ メ ー ジスキ ャ ナ全体が大型化 し、 その操作性 も 低下する問題があ っ た。

ま た、 組付け精度等の問題に よ り 実際の レ ンズ と受像 素子との位置関係は個体毎に異な り、 上記 したよ う な リ ミ ッ ト スイ ッ チや近接セ ンサで レ ンズと受像素子と を光 学的に正確に位置決めする には、 各セ ンサ自体の位置を ィ メ 一 ジスキ ャ ナ毎に個別に調整 しなければな らずその 作業が厄介にな り がちであ っ た。

本発明は上記 したよ う な従来技術の問題点に鑑みな さ れた ものであ り、 その主な 目的は、 簡単な構造を も って 複数種類の レ ンズの切換え時の高精度な位置決めが可能 であ り、 かつ装置全体が大型化する こ とのないイ メ ー ジ キ ヤ ナを提供する こ とにある。

本発明の別の主な 目的は、 簡単な構造を も って複数の レ ンズの種類及び Zまたは位置を正確に検出 し、 更に制 御する こ とが可能なィ メ 一 ジスキャ ナの レ ンズ位置制御 構造及び制御方法を提供する こ とにある。

発明の開示

上述した 目的は本発明によれば、 受像素子にて対象物 の画像を取 り込むべ く 、 前記対象物を配置するテーブル と、 こ のテーブル面を相対的に走査する走査手段と、 前 記走査手段か らの画像を受像素子に向けて前記テーブル と平行に向ける反射光学系 と、 切換えて使用可能な複数 種類の レ ンズを有するイ メ ー ジスキャ ナであって、 枢軸 を も つて前記テーブル面と平行な面内で回動可能なベー スに、 前記各 レ ンズをその光軸が同一面上に位置する と 共に前記枢軸位置にて交差する よ う に支持 し、 前記べ一 スを回動させる こ とによ り使用する レ ンズを選択可能と した こ とを特徴とする ィ メ ー ジスキ ャ ナを提供する こ と によ り達成される。

こ のよ う に枢軸を も って回動可能なベースに各 レ ンズ を支持する こ とによ り、 枢軸の精度のみ確保すれば各 レ ン ズの位置決め精度が確保される。 また、 ベー スの回動 方向が原稿テーブル面に平行である こ とによ り、 高さ方 向の嵩が単レ ン ズの場合 と同程度となる。

上述した 目的は本発明によれば、 受像素子にて対象物 の画像を取 り込むべ く 、 複数種類の レ ンズを切換えて使 用する こ とが可能なィ メ ー ジスキ ャ ナの レ ンズ位置制御 構造であ って、 前記レ ンズを介 して読取り可能な所定位 置に設け られた基準パタ ー ン と、 光路中に設け られる前 記受像素子にて読取られた前記基準パタ ー ンの画像デー 夕か ら前記 レ ンズの種類を検出する手段とを有する こ と を特徴とするイ メ ー ジスキ ャ ナの レ ンズ位置制御構造及 び受像素子にて対象物の画像を取り込むべ く 、 複数種類 の レ ンズを切換えて使用可能なィ メ ー ジスキ ャ ナの レ ン ズ位置制御方法であって、 前記 レ ンズを介 して読取 り可 能な所定位置に設け られた基準パタ ー ンの画像データを 読取 り、 該画像データから前記レ ンズの種類を検出する こ とを特徴とするィ メ ー ジスキ ャ ナの レ ンズ位置制御方 法を提供する こ とによ り達成される。 特に、 前記受像素 子にて読取られた前記基準パタ ー ンの画像デ一夕か ら前 記 レ ンズの位置を更に検出する と良い。

こ のよ う に、 実際に受像された基準パタ ー ンの画像か ら使用 されている レ ンズの種類及び Zまたは位置を検出 する こ とによ り、 その制御を正確に、 かつ容易に行う こ とができ る。 図面の簡単な説明

図 1 は本発明が適用 されたィ メ ー ジスキ ャ ナの概略構 成を示すブロ ッ ク図である。

図 2 は図 1 の レ ンズュニ ッ ト の平面図である。

図 3 は図 1 の基準パタ ー ンの正面図である。

図 4 は本実施例のィ メ ー ジスキ ャ ナの作動要領を示す ブロ ッ ク図である。

図 5 は原稿サイ ズと望ま しい解像度の関係を表す図で める。

発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の好適実施例を添付の図面について詳し く 説明する。

図 1 は、 本発明が適用 されたイ メ ー ジスキ ャ ナの概略 構成を示すブロ ッ ク図である。 ケー シ ン グ 1 の上面部に は原稿テーブル 2 が設け られている。 原稿テーブル 2 の 下面側には反射用 ラ ンプ 3 a 及び ミ ラ ー 3 b 力、 らなる走 查ユニ ッ ト 3 が設け られ、 ま た上面側には走査ユニ ッ ト 3 と連動する透過ラ ンプ 4 が設け られている。 更に、 走 査ュニ ッ ト 3 か らの光を後記する受像素子 7 に向けて原 稿テーブル 2 と平行に反射するための 1 対の ミ ラ 一 5 a 5 b 力、らなる可動 ミ ラ ーュニ ッ ト 5 が走査ュニ ッ ト 3 の ミ ラ 一 3 b と対向する位置に設け られている。 こ こ で、 走査ュニ ッ ト 3 、 透過ラ ンプ 4 及び可動 ミ ラ ーュニ ッ ト 5 は原稿テーブル 2 と平行に移動、 走査する よ う にな つ てお り、 特に ミ ラ 一ュニ ッ 卜 5 は走査ュニ ッ ト 3 と連動 してその移動距離の半分の距離を移動する。 こ の様にす る こ と に よ り 、 原稿テーブル 2 と受像素子 7 との距離が 常に等 し く な る よ う にな っ てレ、る。

ミ ラ 一ュニ ッ ト 5 の ミ ラ ー 5 b に対向する位置には、 走查ュニ ッ ト 3 か らの原稿テーブル 2 に載置された原稿 の画像を受像する ための C C Dか らな る受像素子 7 が倍 率の異な る 3 つの レ ンズを切換可能な レ ンズュニ ッ ト 6 を介 して設け られている。 ま た、 こ の受像素子 7 の出力 線は画像プロ セ ッ サュニ ッ ト 8 に接続さ れている。 原稿 テーブル 2 力、 ら走査ユニ ッ ト 3 、 ミ ラ ーユニ ッ ト 5 、 レ ンズュニ ッ ト 6 を介 して受像素子 7 に受像さ れた画像は 画像プロセ ッ サュニ ッ ト 8 にて後記する処理が施さ れ、 外部に出力 さ れる こ と とな る。

尚、 上記 した走査ュニ ッ ト 3 、 透過ラ ン プ 4 、 可動 ミ ラ 一ュニ ッ ト 5 及び レ ンズュニ ッ ト 6 は コ ン ト ロ ー ラ 9 によ り 駆動制御さ れ、 画像プロセ ッ サユニ ッ ト 8 の処理 も コ ン ト ロ ー ラ 9 によ り 制御さ れる よ う にな っ ている。

レ ンズユニ ッ ト 6 は、 中心部に枢軸 1 0 a を有 し、 か つ周縁部 1 0 b 近傍が円弧状の レ ール 1 8 にス ラ イ ド自 在に支持さ れている こ と によ り 原稿テーブル 2 に平行な 面内で回動可能な扇形のベース 1 0 と、 こ のベース 1 0 上に レ ンズ切換時に光軸中心が一致する よ う に各々 配設 された互いに倍率の異な る 3 つの レ ンズ 1 1 〜 1 3 と、 ベース 1 0 を上記面内で左右に ワ イ ヤ駆動するべ く 周縁 部 1 0 b に係合 さ れた ワ イ ヤ 1 5 、 1 対のプー リ 1 6 及 びモー タ 1 7 か らなる駆動ュニ ッ 卜 1 4 とを有 している こ のモータ 1 7 を後記する手順で上記コ ン ト ロ 一 ラ 9 に て制御する こ とによ り各 レ ンズ 1 1 〜 1 3 を選択的に ミ ラ ーュニ ッ ト 5 の ミ ラ ー 5 b と受像素子 7 との間に配置 する よ う にな つている。 なお、 駆動ュニ ッ ト 1 4 を周縁 部 1 0 b に対 して枢軸 1 0 a の側に設け、 ワイ ヤ 1 5 を ベース 1 0 を取囲むよ う にかけわたす様にする と駆動ュ ニ ッ ト の設置のために余分のスペースを必要とせず、 全 体と して コ ン ノ、°ク 卜 になる。

一方、 図 1 に於て走査ュニ ッ 卜 3 の待機位置、 即ち原 稿テーブル 2 の走査範囲外の適所には レ ンズュニ ッ ト 6 の各 レ ンズ 1 1 〜 1 3 のいずれが ミ ラー 5 b と受像素子 7 との間に配置されているか、 その光軸は光路と一致し ているか等を検査するための基準パター ン 1 9 が下向き に設け られている。 こ の基準パタ ー ン 1 9 は黒地に白い 2 本の帯が所定の間隔を も つて描かれた ものである。 従 つて、 走査ュニ ッ ト 3 が待機位置にある と き に受像素子 7 で受像 した こ の基準パター ン 1 9 を読取り、 2 本の白 帯の位置及び間隔を測定 し前も って与え られた条件に合 致するか否かをチ ェ ッ クする こ とによ り各 レ ンズ 1 1 〜 1 3 のいずれが ミ ラー 5 b と受像素子 7 との間に配置さ れているか、 また、 白帯の位置のずれを測定する こ とに よ り その光軸は光路 と一致 しているか等を、 リ ミ ッ ト ス イ ッ チや近接セ ンサな どを用いる 二 とな く 検査する こ と ができ る。 尚、 図 3 の（a)〜 (h)に例示する如 く 、 実際には 基準パタ ー ンは帯が 1 本の ものや白地に黒帯を描いた も の等であ って も良いこ とは云う までもない。 こ の様に し て検出された結果は、 検出光学系の最終出力に基づいて 判断された ものであるから、 途中の誤差をすベて包含 し た もの とな っている。

そ して、 こ の検査結果に基づき、 適合 した レ ンズが配 置されていないと判断された と きは、 モ一夕 1 7 を駆動 してワ イ ヤ 1 5 を時計回 り 又は反時計回 り に巻き上げる こ とによ り各 レ ンズ 1 1 〜 1 3 のう ち望ま しレ、 レ ンズを 選択 して ミ ラ ーュニ ッ ト 5 の ミ ラー 5 b と受像素子 7 と の間に配置し、 かつ受像 した基準パター ンがずれを生 じ ないよ う に レ ンズを微細に位置決めする こ と となる。 そ の際、 扇形のベース 1 0 を枢軸 1 0 a を中心と して回動 させる構造と している こ とから、 径方向のズレが生ぜず 回転方向の位置ズレはフ ィ 一 ドバ ッ ク制御によ り解消で き るか ら リ ニアにスラ イ ドさせる構造に比較して容易に 高い精度を得る こ とができ る。

なお、 受像素子 7 は、 ミ ラー 5 b の下流の光路上適当 な位置に設け られ、 枢軸 1 0 a の位置にあって も よい。

図 4 は、 当該イ メ ー ジスキャ ナの処理手順を簡略に示 すブロ ッ ク 図である。 まず、 原稿テーブル 2 から走査ュ ニ ッ ト 3、 フ ーュニ ッ レ ンズュ二 ッ を介 し て画像が C C D受像素子 7 に受像される。 C C D素子 7 は受像画面に応 じた R G B信号を画像プロセ ッ サュニ ッ 卜 8 に出力する。 画像プロセ ッ サュニ ッ ト 8 は受信 した アナロ グ R G B信号のそれぞれをディ ジタル信号に変換 する。 こ の A Z D変換によ り、 以後の信号処理がデイ ジ タ ル演算で行える よ う になる。 画像プロセ ッ サュニ ッ ト 8 はディ ジタル R G B信号をシェ ーディ ン グ処理、 階調 変換 （ 7 補正） を し、 必要に応 じて線密度変換する。

なお、 A Z D変換の ビ ッ ト数によ り ディ ジ夕 ル演算の 規模が左右されるが、 本実施例では各チ ャ ンネル毎に 1 2 b i t と大きいため、 従来のイ メ ー ジスキャ ナで用い られる L U T ( look-up table)方式による シェ 一ディ ン グ補正法では必要とする メ モ リ 量が過大にな って好ま し く ない。 また線密度変換の精度を向上させるのに も困難 があ った。

画像プロセ ッ サュニ ッ ト 8 は、 上記処理を受けた画像 信号をさ らに MT F (modulation transfer function) 補正 し、 色補正 した上でイ ンターフ ヱ 一スを介 して外部 に出力する。 そ して、 図示されないコ ン ピュ ータ等によ り画像処理されてプロ ッ 夕等の出力装置に出力 される。 こ こ で、 上記した各 レ ンズは処理装置側の要求する線密 度に応じて選択される こ と となる。 本実施例ではベース 1 0 をワ イ ヤ 1 5 で回動するが、 ベース 1 0 を面内で回 動する手段と しては、 例えば、 歯車によ る方法、 モータ 軸に直結する方法等が利用でき る。

本実施例は、 対象物を置いたテーブルが静止 して、 ミ ラ ーを搭載 した走査手段と反射光学系が移動する構成で あるが、 走査手段と反射光学系が静止 して、 テーブルを 移動す る構成であ っ て も よ い。

産業上の利用可能性

以上の説明に よ り 明 らかな よ う に、 本発明に よ る ィ メ ー ジスキ ャ ナに よれば、 枢軸を も っ て回動可能なベース に各 レ ン ズを支持する こ と によ り 、 枢軸のみ精度良 く 組 付ければ複数の レ ンズの切換え時に高い位置決め精度が 確保さ れる。 ま た、 ベースの回動方向が原稿テーブル面 に沿っ ている こ と によ り 、 高さ方向の嵩が単 レ ンズの場 合 と同程度 とな り 、 装置全体が大型化する こ とがない。

以上の説明に よ り 明 らかな よ う に、 本発明に よ る ィ メ ー ジスキ ャ ナの レ ンズ制御構造及び制御方法に よれば、 実際に受像さ れた基準パタ ー ンの画像か ら使用 さ れてい る レ ンズの種類及び zま たは位置を検出する こ とに よ り . レ ンズ位置検出用のセ ンサな どを必要 とせず、 部品点数 が削減さ れる と共に組付け時の工程が簡略化 しその作業 性が向上する ばか り でな く 、 レ ンズの位置制御を正確に . かつ容易に行う こ とができ る。

本発明が適用 さ れたスキ ャ ナ一は原稿サイ ズに応 じて 自動的又は手動的に光学 レ ンズを切 り 換えて、 画像の劣 化な く 解像度を変更する こ とが可能であ る。 図 5 は解像 度 と原稿の関係の例を示す図である。

例えば A 3 サイ ズの原稿は縦 2 9 7 mmで線 ^ 1 と _β 7 の間に収ま るが、 4 0 0 d p i の解像度で画像を読み取 る こ とが好ま し く 、 A 4 サイ ズの原稿は縦 2 1 0 mmで線 2 と線 ^ 6 の間に収ま り 、 6 0 0 d p i の解像度で画 像を読み取る こ とが好ま しい。 ま た、 線 3 と線 5 の 間 （ 1 0 1 . 6 ram ) に収ま る いわゆる 4 X 5 イ ンチ判 (縱 1 0 1 . 6 mm , 横 1 2 7 mni ) では、 1 2 0 0 d p i の解像度で画像を読み取る こ とが好ま しい と さ れ る。

ュ一ザが £ 3 〜 H 5 の大き さ の原稿をスキ ャ ナの原稿 面に設置する と、 スキ ャ ナは原稿のサイ ズか ら 1 2 0 0 d p i の解像度が適 している と判断さ れ、 1 2 0 0 d p i 用の レ ン ズに切 り 替わ り 、 原稿が自動的に 1 2 0 0 d p i で読み込ま れる。

ま た、 A 4 サィ ズの原稿のある一部に写真等があ り 、 その部分だけは解像度 1 2 0 0 d p i で読み取 り たい場 合、 該当部分を ί 3 〜 ^ 5 部分に設置 し、 マニュ アル操 作で 1 2 0 0 d P i を選択 し、 セ ッ トする こ とで、 規定 外の大き さ の原稿であ っ て も 1 2 0 0 d p i で画像を読 み取る こ とができ る o

なお、 レ ンズは、 オペ レ ー 夕 の選択に従っ て定める こ と も可能であ る

Claims

請 求 の 範 囲

1. 受像素子にて対象物の画像を取り込むべ く 、 対象物 の配置されるテーブルと、 該テーブル面を相対的に走査 する走査手段と、 前記走査手段か らの光を受像素子に向 けて前記テーブル と平行に向ける反射光学系 と、 切換え 使用可能な複数種類の レ ンズを有するイ メ ー ジスキ ャ ナ であ って、

前記光の光路上に設け られた枢軸の周 り を前記テープ ル面と平行な面内で回動する こ とでき るベースに、 前記 各 レ ンズをその光軸が同一面上に位置する と共に前記枢 軸上で交差する よ う に支持し、

前記ベースを回動させる こ とによ り使用する レ ンズを 選択可能と した こ とを特徵とするィ メ ー ジスキ ャ ナ。

2. 前記テーブルが静止し、 走査中に前記走査手段がテ 一ブル面と平行に移動する こ とを特徴とする請求項 1 に 記載のイ メ ー ジスキ ャ ナ。

3. 前記走査手段が静止し、 走査中に前記テーブルが平 行に移動する こ とを特徴とする請求項 1 に記載のィ メ 一 ジスキ ャ ナ。

4. 受像素子にて対象物の画像を取り込むィ メ ー ジスキ ャ ナの、 複数種類の レ ンズを切換え使用可能な レ ンズ位 置制御構造であ って、

前記切換え られた レ ンズを介 して読取 り可能な所定位 置に設け られた基準パタ ー ン と、 前記受像素子にて読取 られた前記基準パタ ー ンの画像 データから前記切換え られた レ ンズの種類を検出する手 段とを有する こ とを特徴とするイ メ ー ジスキ ャ ナの レ ン ズ位置制御構造。

5. 前記受像素子にて読取 られた前記基準パター ンの画 像データか ら前記 レ ンズの偏位を検出する手段を更に有 する こ とを特徴とする請求項 4 に記載のィ メ 一 ジスキ ヤ ナの レ ンズ位置制御構造。

6. 受像素子にて対象物の画像を取 り込むィ メ ー ジスキ ャ ナの、 複数種類の レ ンズを切換え使用可能な レ ンズ位 置制御方法であって、

前記切換えた レ ンズを介 して読取り可能な所定位置に 設け られた基準パター ンの画像データを読取り、 該画像 データから前記切換えた レ ン ズの種類を検出する こ とを 特徴 とするイ メ ー ジスキ ャ ナの レ ンズ位置制御方法。

7. 前記受像素子にて読み取られた前記基準パタ ー ンの 画像データか ら前記レ ンズの偏位を更に検出する こ とを 特徴とする請求項 6 に記載のイ メ ー ジスキ ャ ナの レ ンズ 位置制御方法。