JP2000175000A

JP2000175000A - 原稿読取装置

Info

Publication number: JP2000175000A
Application number: JP10358381A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Sasaki; 憲一佐々木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-12-03
Filing date: 1998-12-03
Publication date: 2000-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化とコストダウンを図る。【解決手段】原稿で反射した光束の進行方向に、第１
〜第５のミラー、結像レンズ及びＣＣＤを配置し、第３
のミラー１３を画素ずらし素子として利用する。第３の
ミラー１３の長手方向の一端部を硬めの弾性体から成る
支持部材１８により片持ち状に支持し、他端部の近傍に
は第３のミラー１３を駆動するための駆動機構１９を配
置する。駆動機構１９の先端には弾性部材２０を設け、
第３のミラー１３を支持部材１８の弾性により弾性部材
２０に付勢する。第３のミラー１３の他端部の前後に
は、その移動を規制するためのストッパ２１、２２を設
ける。第３のミラー１３を駆動機構１９により回動し、
原稿に対するＣＣＤの相対位置を移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画素を一次元方向
に配列して成るＣＣＤ等の撮像手段を用いて原稿を読み
取る原稿読取装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の原稿読取装置は、印刷物
や写真等の原稿を光源により線状に照明し、原稿の一次
元領域の画像を結像光学系により撮像手段に結像し、原
稿の二次元領域の画像を結像光学系と撮像手段を一体に
移動させることにより読み込むようになっている。この
際に、撮像手段の画素に対する原稿上の画像の位置を画
素ずらし機構により画素の配列方向に移動させ、画素の
大きさや結像光学系の倍率により決まる光学解像度を超
えた光学解像度で原稿を読み取ることが可能となってい
る。

【０００３】例えば図１０に示すように、原稿読取装置
には原稿Ｓで反射した光束を折り曲げる第１〜第５のミ
ラー１〜５と、第５のミラー５からの光束を集光する結
像レンズ６と、結像レンズ６からの光束をずらす画素ず
らしプレート７と、画素ずらしプレート７からの光束を
受光するＣＣＤ８とが配置されている。これらのミラー
１〜５、結像レンズ６、画素ずらしプレート７、この移
動機構及びＣＣＤ８はキャリッジに収容され、このキャ
リッジは筐体に対して移動可能とされている。原稿Ｓは
筐体の窓に載せられ、線状の光束を出射する光源により
照明されるようになっている。画素ずらしプレート７は
平行平面状とされ、キャリッジに所定の角度で固定され
ている。そして、ＣＣＤ８はラインセンサとされ、画素
が直線状に配列されている。

【０００４】このような原稿読取装置は、原稿Ｓの一次
元領域の画像を読み取った後に、キャリッジを一次元領
域の画像と直交する方向に逐次に移動させ、原稿Ｓの二
次元領域の画像を読み取る。そして、画素ずらしプレー
ト７を微小角度回動させ、ＣＣＤ８上の画素に対する原
稿Ｓ上の画像の位置を画素の配列方向に１／２画素分ず
らして再走査する。そして、画像の全域を２回走査して
得た画像データを演算処理し、現実の光学解像度の約２
倍に相当する光学解像度で原稿Ｓを読み取る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、原稿読取装置の
小型化の要求が高まるにつれて、キャリッジの小型化が
不可避となっている。しかしながら、原稿Ｓを載せるた
めの窓は原稿Ｓよりも広い面積を要し、キャリッジは原
稿Ｓに収まらない部分を収容するだけの大きさを必要と
している。また、キャリッジはミラー１〜５、結像レン
ズ６、画素ずらしプレート７、その駆動機構及びＣＣＤ
８を収容するためのスペースを要している上に、画素ず
らしプレート７を移動させるためのスペースを必要とし
ている。更に、画素ずらしプレート７自体の配置は容易
となっている反面で、画素ずらしプレート７の駆動機構
をミラー１〜５の間の光路と干渉しないように配置する
ことは容易ではない。

【０００６】このような問題点に対処するため、画素ず
らしプレート７の駆動機構を結像レンズ６又はＣＣＤ８
の後方に配置することが考えられるが、この場合には結
像レンズ６とＣＣＤ８間に十分な空間を設ける必要が生
ずる上に、結像レンズ６のバックフォーカスを長くする
等の設計上の制約が加わり、キャリッジの小型化には貢
献できないという問題点が生ずる。

【０００７】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
小型で安価な原稿読取装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る原稿読取装置は、原稿の被読取領域から
の光束を折り曲げるための少なくとも１枚のミラーと、
該ミラーを介して入射した前記光束を結像する結像光学
系と、該結像光学系からの前記光束を受光する画素を１
次元方向に配列した撮像手段とを有し、前記被読取領域
を前記撮像手段に一次元的に結像し、前記結像光学系と
前記撮像手段を一体に移動させて前記原稿を走査し、前
記ミラーを微小角度回動させることにより、前記被読取
領域に対する前記撮像手段の相対位置を少なくとも１／
Ｎ画素分（Ｎは１以上の数）前記画素の配列方向に移動
させるようにしたことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明を図１〜図９に図示の実施
例に基づいて詳細に説明する。図１は第１の実施例の要
部構成図であり、原稿Ｓで反射した光束の進行方向に
は、第１〜第５のミラー１１〜１５と、結像レンズ１６
と、ＣＣＤ１７とが配置されている。これらの光学素子
１１〜１７は図示しないキャリッジに収容され、キャリ
ッジは図示しない筐体に移動自在に収容されている。そ
して、原稿Ｓは筐体の窓に載せられ、図示しない光源に
より照明されるようになっている。光源は例えば管状の
蛍光灯とされ、長手方向と短手方向を有し、長手方向を
主走査方向とする線状の光束を出射するようになってい
る。

【００１０】図２の部分平面図に示すように、第３のミ
ラー１３は画素ずらし素子としても利用されている。こ
のため、第３のミラー１３の長手方向の一端部は、硬め
の弾性体から成る支持部材１８により片持ち状に支持さ
れ、第３のミラー１３は主走査方向と直交する副走査方
向に平行な軸を中心として微小角度だけ回動可能とされ
ている。

【００１１】第３のミラー１３の他端部つまり自由端部
の近傍には、第３のミラー１３の自由端部を駆動するた
めの駆動機構１９が配置されている。駆動機構１９の先
端には弾性部材２０が備えられ、第３のミラー１３は支
持部材１８の弾性により駆動機構１９の弾性部材２０側
に付勢されている。そして、第３のミラー１３の自由端
部の前後には、その移動を規制するためのストッパ２
１、２２が設けられている。

【００１２】図３の斜視図に示すように、第３のミラー
１３の回動軸Ａは、ミラー面の法線とミラー面上の主走
査線の双方に直交する方向に向けられ、この第３のミラ
ー１３は回動軸Ａを中心とし矢印方向に所定の微小角度
だけ回転駆動されるようになっている。これにより、Ｃ
ＣＤ１７が読み取る原稿Ｓの画像は、主走査方向に１／
２画素分だけシフトすることが可能とされている。

【００１３】この実施例では、原稿Ｓから結像レンズ１
６の第１面までの光路は５枚のミラー１１〜１５により
折り曲げられ、第５のミラー１５から結像レンズ１６を
介しＣＣＤ１７に至る光路を一直線状に配置され、光学
解像度は６００ｄｐｉとしている。そして、第３のミラ
ー１３の長さは約１４０ｍｍ、結像レンズ１６の全長は
３０ｍｍ、原稿Ｓから結像レンズ１６の第１面までの距
離は１８０ｍｍ、結像レンズ１６の最終面からＣＣＤ１
７までの距離は６０ｍｍとされ、物像間距離は２７０ｍ
ｍとされている。また、第３のミラー１３から原稿Ｓま
での距離は５０ｍｍとされ、第３のミラー１３に入射す
る光束の入射角度は２０度以下、好ましくは垂直入射に
近い約１０度とされている。更に、第３のミラー１３の
自由端部のミラー面の最大移動距離は、結像レンズ１６
の焦点深度の１／２以下とされている。

【００１４】ここで、光学解像度を６００ｄｐｉとして
いるので、ＣＣＤ１７の１画素に相当する原稿Ｓ上のサ
イズは４２．３３μｍとなる。従って、１画素分の読取
領域を主走査方向に１／２画素、即ち２１．１７μｍだ
けシフトすることになるので、原稿Ｓから第３のミラー
１３までの距離が５０ｍｍである場合には、第３のミラ
ー１３の回動角度は、反射光束の角度が２倍になること
を考慮して約０．７３分となる。このような回動角度を
得るために、第３のミラー１３の長さを約１４０ｍｍと
して、第３のミラー１３の自由端部の反射面法線方向へ
の移動量は約０．０３０ｍｍとなる。

【００１５】なお、第３のミラー１３の支持端部での集
束ずれがゼロであることに対し、自由端部の集束ずれ
は、０．０３０ｍｍの往復分の０．０６０ｍｍとなる
が、結像レンズ１６の焦点深度以内であれば問題になる
ことはない。

【００１６】このような構成の原稿読取装置では、光源
からの光束が原稿Ｓに被読取領域を線状に照明し、原稿
Ｓからの線状光束は第１〜第５のミラー１１〜１５によ
り折り曲げられ、結像レンズ１６により集光され、ＣＣ
Ｄ１７に原稿Ｓの被読取領域を一次元画像として結像す
る。そして、キャリッジが一次元画像と直交する方向に
逐次に移動し、ＣＣＤ１７に原稿Ｓの被読取領域を二次
元画像として結像する。

【００１７】次に、駆動機構１９が第３のミラー１３を
押圧し、第３のミラー１３を回動軸Ａの周りに約０．７
３分回動させ、原稿Ｓの被読取領域に対するＣＣＤ１７
の相対位置を１／２画素分だけ画素の配列方向に移動さ
せる。そして、上述と同様に原稿Ｓを再走査し、２回の
走査により得た画像データを演算処理する。

【００１８】この第１の実施例では、光路を折り曲げる
ためのミラー１１〜１５のうちの１つのミラー１３を微
小量回動させるようにしたので、従来の画素ずらしプレ
ートを省略、つまり部品点数の削減が可能となる上に、
ミラー１３の駆動機構の構造が簡素化し、小型化とコス
トダウンが実現する。

【００１９】図４は第２の実施例の部分拡大平面図であ
り、第３のミラー１３の長手方向の中央部が、弾性支持
部材２３と非弾性支持部材２４により挟持され、第３の
ミラー１３の両端部が第１の実施例と同様な回動機構１
９により逆方向に駆動されるようになっている。図５の
斜視図に示すように、第３のミラー１３の回動軸Ｂは第
１の実施例の回動軸Ａと同様な方向に向けられ、第３の
ミラー１３は回動軸Ｂを中心とし矢印方向に所定の微小
角度だけ回転駆動されるようになっている。これによ
り、ＣＣＤ１７が読み取る原稿Ｓの画像は、主走査方向
に１／２画素分だけシフトすることが可能とされてい
る。

【００２０】この第２の実施例では、第３のミラー１３
の両端部の反射面法線方向への移動量は第１の実施例の
半分になり、約０．０１５ｍｍとなる。この場合に、第
３のミラー１３の中央部の集束ずれがゼロであるのに対
し、自由端部では逆方向に０．０１５ｍｍの往復分±
０．０３０ｍｍとなる。しかし、この集束ずれは結像レ
ンズ１６の焦点深度内であれば問題となることはない。
即ち、図６に示すように第３のミラー１３が回動しない
ときは、読取ラインＬはシフトしないが、図７に示すよ
うに第３のミラー１３が回動したときには、新しい読取
ラインＬ’は元の読取ラインＬに対して距離ｄだけ矢印
方向にシフトし、ＣＣＤ１７の傾斜した像面が焦点深度
Ｄ内に存在する。

【００２１】図８は第３の実施例の部分拡大図であり、
第２の実施例と同様に第３のミラー１３の中央部が支持
されている上に、焦点深度に余裕がない場合とされてい
る。即ち、第３のミラー１３が回動軸Ｂの周りに回動
し、端部が光軸方向に移動した際に、光路長さが変化し
て集束ずれとなる。そして、この集束ずれは結像レンズ
１６の焦点深度Ｄ内にあれば問題とならないが、焦点深
度Ｄに余裕がない場合には問題が発生する。このため、
この第３の実施例では、結像レンズ１６を設計する際に
軸外特性として像面に予め片ぼけ傾向を有するように設
計し、第３のミラー１３の回動による片側集束ずれの影
響を緩和している。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る原稿読
取装置は、ミラーを微小角度回動させることにより、原
稿の被読取領域に対する撮像手段の相対位置を少なくと
も１／２画素分画素の配列方向に移動させるので、従来
の画素ずらし機構が不要となる共に構造が簡素化し、小
型化とコストダウンが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の要部構成図である。

【図２】部分拡大平面図である。

【図３】部分拡大斜視図である。

【図４】第２の実施例の部分拡大平面図である。

【図５】部分拡大斜視図である。

【図６】作用説明図である。

【図７】作用説明図である。

【図８】第３の実施例の作用説明図である。

【図９】作用説明図である。

【図１０】従来例の要部構成図である。

【符号の説明】

１３第３のミラー１６結像レンズ１７ＣＣＤ１８、２３、２４支持部材２１、２２ストッパＤ焦点深度Ｓ原稿

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原稿の被読取領域からの光束を折り曲げ
るための少なくとも１枚のミラーと、該ミラーを介して
入射した前記光束を結像する結像光学系と、該結像光学
系からの前記光束を受光する画素を１次元方向に配列し
た撮像手段とを有し、前記被読取領域を前記撮像手段に
一次元的に結像し、前記結像光学系と前記撮像手段を一
体に移動させて前記原稿を走査し、前記ミラーを微小角
度回動させることにより、前記被読取領域に対する前記
撮像手段の相対位置を少なくとも１／Ｎ画素分（Ｎは１
以上の数）前記画素の配列方向に移動させるようにした
ことを特徴とする原稿読取装置。
【請求項２】前記ミラーに対する前記光束の入射角度
は２０度以下とした請求項１に記載の原稿読取装置。
【請求項３】前記ミラーの一端部を支持し、他端部を
回動させるようにした請求項１に記載の原稿読取装置。
【請求項４】前記ミラーの中央部を支持し、両端部を
それぞれ逆方向に回動させるようにした請求項１に記載
の原稿読取装置。
【請求項５】前記ミラーの前記他端部の反射面が光軸
方向に移動する距離は、前記結像光学系の焦点深度の１
／２以下とした請求項３に記載の原稿読取装置。
【請求項６】前記ミラーの前記両端部の反射面が光軸
方向に移動する距離の合計は、前記結像光学系の焦点深
度の１／２以下とした請求項４に記載の原稿読取装置。
【請求項７】前記結像光学系に片ぼけ特性を持たせ、
前記ミラーを回動させた際に発生する非対称な集束ずれ
に対して前記撮像手段を焦点深度内に存在させるように
した請求項１に記載の原稿読取装置。
【請求項８】前記ミラーの一部を弾性部材を介して支
持し、残部を駆動機構により駆動するようにした請求項
１に記載の原稿読取装置。
【請求項９】前記ミラーの回動量を規制するストッパ
を設けた請求項１に記載の原稿読取装置。