JP2000228712A

JP2000228712A - 画像読取装置

Info

Publication number: JP2000228712A
Application number: JP11029314A
Authority: JP
Inventors: Yoshiya Imoto; 善弥伊本; Yuichi Ichikawa; 裕一市川; Nobutoshi Hamazaki; 信年濱崎
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2000-08-15
Anticipated expiration: 2019-02-05
Also published as: US6580528B1; JP3191794B2

Abstract

(57)【要約】【課題】イメージシフト法を使用して高精細で、かつ
高速な読み取りを行う。【解決手段】読取走査制御部１２は、読取指示部１０
およびラインシンク発生部１１からの信号に従って、走
査モータ１３を駆動し、原稿を副走査方向に複数回走査
するとともに、センサドライバ１５を制御し、原稿像を
読み取らせる。このとき、２回目以降の走査において
は、光学平板駆動部１４を制御し、結像光路中に設けた
光学平板を所定の角度に主走査方向に傾けることで、主
走査方向のＣＣＤセンサ上の結像位置を微小に変化させ
る。また、走査速度は、走査回数に応じて決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高精細に画像読
み取りを行う画像読取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、プリンタ等の出力画像の高精細化
が進むなか、画像読取装置に対する高速化、高精細化の
要望は大きくなっている。しかしながら、これまで、通
常のデジタル複写機等に用いられる画像読取装置におい
ては、それに用いるイメージセンサの画素数、感度、駆
動速度等の制約により、その読み取り解像度（サンプリ
ング密度）は、４００〜６００ｄｐｉ程度のものしか実
用化されていない。読み取り解像度が４００〜６００ｄ
ｐｉ程度であると、例えば、網点スクリーン構造を持つ
印刷原稿等を読み取った場合、サンプリングモアレが発
生するという問題があった。また、地図原稿中等の細か
い文字の再現性も十分でないという問題があった。

【０００３】サンプリングモアレの抑制には、複屈折板
等の光学的手段や、フィルタリング等の画像処理手段に
より、ナイキスト周波数付近での読取ＭＴＦを低く抑え
ることが有効である。しかし、これらの方法では、読取
画像のボケが伴うため、文字再現性を悪化させるという
問題があった。

【０００４】サンプリングモアレの抑制と、文字再現性
とを両立させるためには、ナイキスト周波数での読取Ｍ
ＴＦを低く抑えても文字再現性を悪化させないだけの、
高サンプリング密度を有する画像読取装置が必要とな
る。しかし、これに対応する従来の2倍以上の画素数を
有するイメージセンサを、作成することは極めて難し
く、高速化と高精細化とを両立させることが困難であっ
た。

【０００５】このため、画像読取装置は、デジタル複写
機用の高速仕様の読取装置と、ＰＣに接続して使用する
低速高精細の読取装置に二極化してきたが、できれば、
１台の読取装置で、高速読取と高精細読取との両方がで
きるものが望まれている。

【０００６】一方、高精細化技術として、サンプリング
位相を１／２画素分ずらすイメージシフト方式を使用
し、少ない画素数のセンサで、高解像度化を図るという
方式が提案されている（特開昭５１−２５９１４な
ど）。特に、エリアセンサを使用したビデオカメラ用途
の提案が多い（特開平６−２６１２３６）。この方式で
は、センサピッチの倍の密度でサンプリングを行うた
め、サンプリングピッチに比べ、感光画素のサイズが２
倍程度になる。したがって、原理的にナイキスト解像度
を低くできるため、サンプリングモアレを抑制でき、高
精細読取に適した方式である。このようなイメージシフ
ト方法を実現する手段としては、光路中に光学平板を配
置するものや、バリアングルプリズムと呼ばれる手ぶれ
補正用の光学素子を流用するもの、センサ自体を微少に
動かすものなどが知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術によるイメージシフト方法では、読取センサ
の１露光期間毎にイメージシフトを行うものであり、こ
のような機構をそのまま、リニアセンサによる高速読取
に応用しようとした場合、１ライン当たりの露光時間が
短く、イメージシフト機構を数千Ｈｚで高速駆動させな
ければならない。また、イメージシフト機構の駆動に起
因する振動が、読み取り画質に悪影響を及ぼしてしまう
という欠点がある。したがって、従来技術では、高速読
み取りに対応できないという問題があった。

【０００８】また、副走査と並行してイメージシフト機
構の高速駆動を行うため、イメージシフト機構をその都
度、完全に停止させることができないことから、像を静
止させることができず、厳密に画素と画素との間に新し
いサンプリング点を作ることができないという問題があ
る。特開平７−２８３９１５では、この問題に対して、
イメージシフト方法とサンプリング点のデジタル補間と
を組み合わせることを提案している。しかしながら、実
質的なサンプリング点の数が減少してしまうため、イメ
ージシフト法が本来持っている性能を十分に生かせない
という問題がある。

【０００９】一方、エリアセンサを使用してイメージシ
フト法を行う場合、その駆動周波数は通常、数十Ｈｚと
低速であるため、微小なイメージシフトは現実的に可能
である。しかしながら、汎用に使われるエリアセンサの
画素数は、多くとも数百万画素（１０００×１０００〜
２０００×３０００画素）であり、反射原稿の高精細読
み取りには不十分であるという問題があった。

【００１０】この発明は上述した事情に鑑みてなされた
もので、イメージシフト法を使用し、高精細で、かつサ
ンプリングモアレが発生しない、高速な読み取りを行う
ことができる画像読取装置を提供することを目的として
いる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るために、請求項１記載の発明では、被読取物の光学像
を読み取る読取手段と、前記読取手段による前記被読取
物の読取位置を副走査方向に移動させる移動手段と、前
記移動手段を制御することにより前記被読取物を複数回
走査させる走査制御手段と、前記走査制御手段による走
査毎に、前記読取手段による前記被読取物の読取位置を
主走査方向に変化させる読取位置変化手段と、前記走査
制御手段による走査回数に応じて、前記移動手段による
移動速度を変更する移動速度変更手段とを具備すること
を特徴とする。

【００１２】この発明によれば、読取手段による前記被
読取物の読取位置を、移動手段によって副走査方向に移
動させながら、前記被読取物の光学像を読み取る際、走
査制御手段により、前記移動手段を制御して前記被読取
物を複数回走査させるとともに、前記走査制御手段によ
る走査毎に、読取位置変化手段により、前記読取手段に
よる前記被読取物の読取位置を主走査方向に変化させ、
また、前記走査制御手段による走査回数に応じて、移動
速度変更手段により、前記移動手段による移動速度を変
更する。したがって、簡単な機構を付加するだけで、数
倍のサンプリング密度で高精細読み取りを行うことが可
能となり、モアレ等のデジタル読取特有の現象をなくす
ことが可能となる。また、複数回の読取走査を行う際
に、走査回数に応じた走査速度で副走査方向に走査する
ことにより、副走査方向のサンプリング密度を変更する
とともに、各読取走査毎に、イメージシフトを行うこと
により主走査方向のサンプリング密度を変更すること
で、短時間でイメージシフトを行う必要がなくなり、高
速かつ高精細な読み取りが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に図面を参照してこの発明の実
施形態について説明する。Ａ．第１実施形態Ａ−１．第１実施形態の構成図１は、本発明の第１実施形態による原稿読取装置の光
学系の一部構成を示す概略図である。光学系は、原稿
１、結像レンズ２、ＣＣＤセンサ（ラインセンサ）３か
ら構成される結像光学系、および結像レンズ２と原稿１
との間に傾斜自在に配置された光学平板４からなる。

【００１４】次に、図２は、第１実施形態による原稿読
取装置全体の構成を示す略構成図である。読取装置の上
面に配置されたプラテンガラス５に載置された原稿１
を、フルレート走査部６に搭載されているランプ６ａで
照明し、その照明された原稿像を、フルレートミラー６
ｂ、ハーフレートミラー７を介して結像レンズ２により
ＣＣＤセンサ３上に結像させ、光電変換することで、電
子的な画像情報として読み取るものである。また、ラン
プ６ａおよびフルレートミラー６ｂ、ならびにハーフレ
ートミラー７の走査により、原稿１とＣＣＤセンサ３と
の相対位置関係を順次変えていくことで、原稿全体の光
学情報を読み取ることができるものである。上記結像レ
ンズ２として、ｆ８０ｍｍ、半画角１９．３度、ＦＮ
ｏ．４．５のものを用いている。ＣＣＤセンサ３として
は、７５００画素、３ラインＣＣＤカラーセンサを用い
ている。

【００１５】本第１実施形態では、少なくとも２回の走
査を行い、１回目の走査においては、結像レンズ２の直
前に配置された光学平板４を光軸に対して直交するよう
に配置し（傾きなし）、２回目以降の走査においては、
所定の角度に主走査方向に傾けることで、主走査方向の
ＣＣＤセンサ３上の結像位置を微小に変化させるように
なっている。

【００１６】ところで、カラーＣＣＤを用いたフルカラ
ー読取を行う装置の場合、一般的に、オンチップカラー
フィルタ特性に起因する赤外域不要感度を補正するた
め、結像レンズ前面に、赤外カットフィルタを配置す
る。このような場合、赤外カットフィルタを上記光学平
板４として用いて、該光学平板４を傾けることで、結像
位置をシフトするようにしてもよい。

【００１７】次に、図３は、上記光学平板４の傾きによ
り、ＣＣＤセンサ３上の結像状態がどのように変化する
かを示す概念図である。光の屈折法則と三角関数との性
質から、光学平板４の厚さをｄ、屈折率をｎとし、傾き
角θだけ傾けた場合、光線の平行シフト量Δは、図３に
示す数式で求められる。また、この関係は、画像中心部
と画角を持った画像周辺部で若干異なり、半画角ωと光
学平板４の傾き角θとから、図４に示すように求められ
る。すなわち、上記光学平板４をＣＡＷ５００（ＨＯＹ
Ａ社製、硝材屈折率が１．５５）１．０ｍｍ厚の赤外カ
ットフィルタとした場合、上記関係を適用すると、光学
平板４を３．２度傾ければよいことが分かる。ここで、
図５は、画角とイメージシフト量の関係を示す概念図で
ある。図５に示すように、原稿を６００ｄｐｉ（１画素
が４２．４μｍ）でサンプリングした場合、中心付近で
０．４６画素、周辺付近で０．５６画素のイメージシフ
トとなり、約０．５画素分のイメージシフトが実現でき
る。

【００１８】次に、図６は、本第１実施形態による画像
読取装置の制御・駆動系の構成を示すプロック図であ
る。読取指示部１０は、走査密度設定指定情報（標準
か、倍密度か、あるいは３倍密度かを示す情報）および
読取開始命令を、読取走査制御部１２にする。また、ラ
インシンク発生回路１１は、ラインシンク信号を生成
し、読取走査制御部１２に供給する。

【００１９】読取走査制御部１２は、上記読取指示部１
０から供給される走査密度設定指定情報および読取開始
命令に従って、モータ駆動波形を走査モータ（ステッピ
ングモータ）１３に送出するとともに、傾き調整開始命
令および傾き角度を光学平板駆動部１４へ送出する。具
体的には、読取走査制御部１２は、走査密度設定指定情
報により、読取走査回数を決定する。例えば、走査密度
設定指定情報が標準ならば、読取走査回数は１回、倍密
度ならば２回、３倍密度ならば３回となる。また、副走
査方向サンプリング密度を決定する読取走査速度は、上
記読取走査回数に応じて、標準の読取走査速度（１回）
に対して、１／２の走査速度（２回）、１／３の走査速
度（３回）というように一義的に決まる。

【００２０】上記読取走査制御部１２は、例えば、読取
走査速度が１／２となった場合、走査モータ１３への励
磁周波数を１／２とした駆動波形を供給する。これによ
り、走査速度は、標準の走査速度に対して１／２の走査
速度になる。このとき、走査開始タイミングは、読取走
査制御部１２がモータ駆動波形を送出するタイミングに
より決まり、読取走査回数は、同じくモータ駆動波形を
供給する回数によって決まる。さらに、読取走査制御部
１２は、モータ駆動波形を送出してから、ＣＣＤセンサ
３が読取位置に入るまでの時間を知っており、それに応
じて、イメージエリア信号を、ＣＣＤセンサ３を制御す
るセンサドライバ部１５に送出する。また、走査モータ
１３は、モータ駆動波形により、ランプ６ａおよびフル
レートミラー６ｂ、ならびにハーフレートミラー７を副
走査方向に走査する。光学平板駆動部１４は、上記傾き
調整開始命令および傾き角度に従って、光学平板４の傾
き角度を制御する。センサドライバ部１５は、イメージ
エリア信号およびラインシンク信号に従ってＣＣＤセン
サ３を制御する。

【００２１】次に、図７は、本第１実施形態による画像
読取装置において、２回にわたって読み取った画像を合
成する回路構成を示すブロック図である。なお、図２ま
たは図６に対応する部分には同一の符号を付けて説明す
る。図において、クロック生成器２０は、ＣＣＤセンサ
ドライバ１５に供給されるクロックＣＬ１と、走査ライ
ンに同期するクロックＣＬ２と生成し、それぞれＣＣＤ
センサドライバ１５、アドレスカウンタ２３へ供給す
る。ＣＣＤセンサドライバ１５は、上記クロックに基づ
いて、ＣＣＤセンサ３を走査し、ＣＣＤセンサ３上に結
像した像（Ｒ、Ｇ、Ｂ毎）を取り込み、Ａ／Ｄ変換器２
１へ供給する。Ａ／Ｄ変換器２１は、画像信号をデジタ
ル信号に変換し、前処理部２２へ供給する。前処理部２
２は、画像データに所定の画像処理を施す。

【００２２】アドレスカウンタ２３は、読取走査制御部
１２から供給されるイメージエリア信号で「０」にリセ
ットし、以降、ＣＣＤセンサ３を駆動させるクロック
（面素に同期するクロックと走査ラインに同期するクロ
ック）をカウントし、メモリ２４およびメモリ２５のア
ドレスを生成し、メモリ２４およびメモリ２５へ供給す
る。

【００２３】スイッチＳＷ１は、１回目の読取走査にお
いて、メモリ２４側に投入される一方、２回目の読み取
りにおいて、メモリ２５側に投入される。したがって、
１回目の読取走査で読み取られた画像データは、スイッ
チＳＷ１を介して、アドレスカウンタ２３から供給され
るアドレスに従って、メモリ２４に格納されていく。ま
た、２回目の読取走査で読み取られた画像データは、ス
イッチＳＷ１を介して、アドレスカウンタ２３から供給
されるアドレスに従って、メモリ２４に格納されてい
く。また、スイッチＳＷ２は、メモリ２４およびメモリ
２５に格納されたが画像データを出力する際に、１画素
毎にメモリ２４側、メモリ２５側に交互に投入される。
したがって、メモリ２４およびメモリ２５からは、スイ
ッチＳＷ２を介して、１画素毎に合成された画像データ
が出力されることになる。

【００２４】なお、ここでは、デジタル複写機にデータ
を供給する場合を想定した回路であるが、ネットワーク
スキャナとして、ネットワークに接続されているＰＣ等
にデータを読み出す場合には、画像読取装置内部に、上
述したような読取データの記憶合成部を持つ必要はな
い。すなわち、画像読取装置において、副走査密度の制
御と、光学平板駆動部１４の制御とを行い、複数回の走
査で読み取った各画像データを、ネットワーク経由でＰ
Ｃに複数個分の画像ファイルとして送出し、ＰＣ側ソフ
トウェアでファイル合成することも可能である。このよ
うな構成では、サンプリング密度は、単純な２倍密度ば
かりでなく、光学平板４の傾け角の制御を１／３画素刻
みとし、走査読取回数を３回とし、副走査のサンプリン
グ密度を３倍とすることで、読取走査密度３倍の読取走
査も容易に設定することが可能である。読取走査密度４
倍の読取走査も同様である。

【００２５】次に、図８（ａ）は、光学平板を主走査方
向に傾ける機構を示す模式図である。結像レンズ２の前
面に配置された平行平板４は、平板保持機構３０により
保持されている。この平板保持機構３０は、回転軸３１
を中心に回転可能な状態で装置本体に装着されている。
また、平板保持機構３０の回転範囲は、２個所のストッ
パ３２，３３により制限されている。そして、定常状態
では、イニシャル結像位置用スプリング３４の働きによ
り、イニシャル位置設定用ストッパ３２に押し付けられ
た状態で固定されている。一方、イメージシフトを行な
う場合には、図中のソレノイド３５を駆動させ、ストロ
ークずれ吸収用スプリング３６とアイドラープーリ３７
を介して、平板保持機構３０を主走査結像位置変更設定
用ストッパ３３に押し付けるように引っ張ることで、イ
メージシフトの状態を切換えるようになっている。図８
（ｂ）は、イメージシフトを行った状態における機構を
示す模式図である。

【００２６】光学平板４の動作は、メカニカルな走査終
了後、次の走査開始の間に１度動かせばよいので、従来
技術で説明したように、１露光期間毎に切換えて高速駆
動させるという技術的な困難もなく、上述したような簡
単な機構で、イメージシフト機構を構成することができ
る。なお、図８（ａ）、（ｂ）では、イメージシフト量
を、「０」と「１／２」の２通りを切換えるのみの構造
であったが、これを、「１／ｎ」画索刻みに切換えるた
めの構造を図９に示す。なお、図８に対応する部分には
同一の符号を付けて説明を省略する。ソレノイド３５を
ステッピングモータ４０に変更し、該ステッピンクモー
タ４０に印加するステップ数をカウントすることで、ワ
イヤ４１を巻き取る量を調整し、光学平板４の傾き角を
「１／ｎ」画索刻みに制御する。

【００２７】次に、実際の読取走査における画像読取装
置の動作を説明する。標準モードの読み取りでは、上記
７５００画素のＣＣＤセンサで、Ａ３読取（３００ｍｍ
幅）を行なう場合には、主走査サンプリング密度が６０
０ｄｐｉで、副走査も主走査サンプリング密度に合わせ
て、６００ｄｐｉの読取密度で、メカニカルな走査を行
なう。ここで、図１０（ａ）は、上記条件で原稿をサン
プリングした場合の様子を示す概念図である。また、図
１１（ａ）は、同条件における原稿の走査経過時間と読
取位置との関係を示す概念図である。ＣＣＤイメージセ
ンサの露光走査時間で決まる１ラインの読取時間を、
０．２１２ｍｓとすると、副走査サンプリング密度を６
００ｄｐｉ（２３．６２ｄｏｔ／ｍｍ）で読み取る場合
には、副走査読取速度は、１／（０．０００２１２×２
３．６２）＝２００ｍｍ／ｓとなる。

【００２８】これに対して、図１１（ｂ）は、サンプリ
ング密度１２００ｄｐｉで読み取りを行なう場合におけ
る原稿の走査経過時間と読取位置との関係を示す概念図
である。副走査サンプリング密度を１２００ｄｐｉ（４
７．２４ｄｏｔ／ｍｍ）にする場合、副走査読取速度
は、１／（０．０００２１２ｓＸ４７．２４ｄｏｔ／ｍ
ｍ）＝１００ｍｍ／ｓとなり、上記６００ｄｐｉ読み取
り時の半分の速度となる。この速度で、読み取り走査を
２回行なう。この２回の走査に合わせて、図１１（ｃ）
に示すように、光学平板４の角度を３．２度変更するこ
とで、結像位置をサンプリングピッチの１／２だけ、シ
フトさせることができる。

【００２９】この場合、１回目の走査で読めるサンプリ
ング点は、図１０（ｂ）に示すようになる。副走査方向
には、１２００ｄｐｉのサンプル密度となるが、主走査
方向のサンプリング密度は、標準モードと同一である。
２回目の走査で、光学平板４により、主走査方向に０．
５画素分サンプリング位置をずらすことと、１回目の走
査と２回目の走査との画像を合成することにより、図１
０（ｃ）に示すように、主副とも１２００ｄｐｉの読取
走査密度で読取を行なうことができる。

【００３０】この場合、ＣＣＤセンサ３の感光画素サイ
ズで決まるサンプリング窓サイズが、サンプリングピッ
チの概略２倍あることにより、ナイキスト周波数での読
取データのＭＴＦは、ほぼ「０」となる。すなわち、モ
アレが非常に小さい理想的な読取が行えることを意味し
ている。また、１２００ｄｐｉ専用センサでの読み取り
に比べると、画素サイズが読取ピッチの２倍の大きさ
（面積で４倍）となることから、感度が高くなり、高速
で読取ってもＳ／Ｎが低下しない。

【００３１】このように、２回の読取走査を互いに主走
査方向で半画素ピッチ分ずらして行おうとした場合、メ
カニカルな走査精度が悪いと、２回の読取画像にずれが
生じて良好な読取画像が得られない。しかし、カラープ
リンタ部の４色刷りに合わせて、４回読取走査を行なう
デジタルカラー複写機の読取走査系は、多相ステッピン
グモータを使用するなどして、カラーレジ精度向上対策
を行っているので、読取走査精度が高く、上記読み取り
に適している。

【００３２】また、この方式で１２００ｄｐｉ（２１．
２μｍピッチ）の読み取りを行なうためには、サンプリ
ング位置の絶対精度が５μｍ以下程度必要と思われがち
だが、実際には、２回走査間の繰り返し精度が５μｍ程
度以下であればよい。このため、デジタルカラー複写機
の走査系に使用される金属ワイヤを使用した走査でも、
繰り返し精度的には十分な精度が得られる。

【００３３】次に、図１２は、サンプリング位置の絶対
精度が維持される理想的な読み取りと、実際の読取走査
とを比較するための、それぞれにおける経過時間と読取
位置との関係を示す概念図である。実際の読取走査にお
いては、読取走査が起動した際の過渡振動や走査系の速
度むら等の影響で、サンプリングの絶対精度が得られ
ず、絶対サンプリング位置に対して誤差が生じているこ
とが分かる（実線を参照）。しかしながら、同じ走査条
件で複数回の走査を行えば、上記過渡振動や速度ムラな
ども同じ条件で再現されるので、複数回走査間の位置再
現性は高い精度で維持される。これにより、複数回の走
査により読み取る際に、主走査方向にサンプリング位置
をずらすことにより、副走査方向に対しては、同じ位置
が読み込まれている。したがって、それぞれの走査で読
み取った画像データを合成するこどで、高精細な読取画
像を再現することができる。

【００３４】走査機構自体以外に、複数回走査の繰り返
し精度を得るために重要なものが２つある。１つが、Ｃ
ＣＤセンサ３を駆動するドライブ信号と、走査モータ１
３を駆動する走査信号との同期である。この２つの同期
が取られてない場合には、最大で、副走査１ライン分
（２１．２μｍ）のずれが生じてしまう。このずれを防
止する仕組みを、図１３に示す。システムで持っている
走査ラインの同期信号（ラインシンク信号）により、読
取スタート信号Ｓ１に同期をかけることで、読取スター
ト信号Ｓ２を得る。この読取スタート信号Ｓ２をトリガ
として、読取走査制御部１２が走査モータ１３に駆動波
形を送出する。また、走査モータ１３は、予め決められ
た駆動パルスに基づいて走査されているので、読取走査
制御部１２は、予め、モータ駆動開始から原稿部分読取
にかかるまでの所要時間を知っている。したがって、そ
の所要時間に基づいて、読取スタート信号Ｓ２から、予
め決められた遅延時間Ｔ後に、読取領域を読取っている
ことを示すイメージエリア信号を発する。このイメージ
エリア信号は、結果的に、ラインシンク信号に同期して
いるので、このイメージエリア信号とラインシンク信号
とに従ってＣＣＤセンサ３の駆動を行えば、同期ずれに
よる走査位置のずれが生ぜずに、複数回の走査を行なう
ことができる。

【００３５】他の１つが、走査系の動作条件である。メ
カニカルな走査系が停止し、しばらく時間が経過した
後、複数回走査駆動を行うことを考える。この場合、図
示しない走査レール部などの摺動部が固着し始めるなど
の影響で、１回目の走査と２回目以降の走査とで、走査
開始時に走査モータ１３へかかる負荷が異なり、走査位
置にずれが生じる。また、被走査部の停止姿勢も、停止
後の経過時間や停止時の駆動条件などで若干変化し、走
査の再現性にかかわってくる。こうしたことから、複数
回の読取走査開始にあたっては、上記摺動部の固着状態
から脱するために、予備的に被走査部を動かすことが望
ましい。すなわち、より走査精度を上げるためには、実
際の走査条件と同じ動作をダミーの走査として行なうこ
とが望ましい。デジタルカラー複写機の走査読取系に対
して、こうした対策を施すことで、走査の再現精度は、
５μｍ以下という本方式実現に十分な精度が得られる。

【００３６】Ｂ．第２実施形態前述した第１実施形態では、結像レンズ前面に配置して
いる赤外カットフィルタを駆動させる機構を設けて、結
像位置のシフトを行った。本第２実施形態では、上記赤
外カットフィルタおよび該フィルタを駆動させるフィル
タ駆動機構を、容易に交換可能なモジュール化したこと
を特徴とする。ここで、図１４（ａ）は、フィルタ駆動
機構を持たない赤外カットフィルタホルダを示す斜視図
である。図において、赤外カットフィルタ５０は、結像
レンズ２前面に配置されたフィルタホルダ５１に固定的
に設けられている。また、図１４（ｂ）は、本第２実施
形態によるフィルタ駆動機構の一構成例を示す斜視図で
ある。図において、フィルタホルダ５２には、上記赤外
カットフィルタ５０が設けられているとともに、該赤外
カットフィルタ５０を光学平板４として駆動させるため
のフィルタ駆動機構５３も一体化して設けられている。

【００３７】機器が図１４（ａ）に示すフィルタ駆動機
構なしの赤外カットフィルタホルダ５１を備えている場
合には、サービスマン等の手により、後からオプション
として、図１４（ｂ）に示すフィルタ駆動機構５３を備
える赤外カットフィルタホルダ５２に交換すればよい。
また、図１４（ｂ）に示すフィルタ駆動機構５３を備え
る赤外カットフィルタホルダ５２を、予め装置製造時に
取り付けるようにしてもよい。特に、予め機器に装着し
てある固定式の赤外カットフィルタホルダ５１を、赤外
カットフィルタを駆動させるフィルタ駆動機構５３を備
える赤外カットフィルタホルダ５２と交換する場合に
は、既存の赤外カットフィルタ５０を流用可能とする。
これにより、結像光路の光路長変化が生じることなく、
結像光学系のピント状態を再調整する必要もない。

【００３８】Ｃ．第３実施形態前述した第１実施形態においては、光学平板４は、結像
レンズ２と原稿１の間に配置されるようにした。この位
置に配置することのメリットとしては、光学平板４の平
面精度が緩くても構わないことと、前述したように、光
学平板４の傾き角が３．２度と比較的大きくなること
で、光学平板４の角度を設定する際の精度が緩くなるこ
とである。これに対して、本第３実施形態では、光学平
板４を結像レンズ２とＣＣＤセンサ２との間に配置する
ようにした。図１５は、本第３実施形態による光学系の
構成を示す概略図である。例えば、結像レンズ２の後段
に、結像レンズ２と一体となって収差補正機能を持つ光
学平板４を配置し、この光学平板４を動かすことで、イ
メージシフトを行なうようにしてもよい。

【００３９】ここで、図１６は、上述した光学平板の傾
きによって、ＣＣＤセンサ上の結像状態がどのように変
化するかを示す概念図である。光の屈折法則と三角関数
の性質から、光学平板４を傾けた場合における光線の平
行シフト量△は、図中の数式に従って求められる。この
関係を使うと、屈折率ｎ＝１．６で厚さｄ＝１０ｍｍの
光学平板４を約０．０７度傾けると、ＣＣＤセンサ３上
の結像位置が、約４．５μｍシフトすることがわかり、
９μｍピッチのＣＣＤセンサ３を用いている場合に、サ
ンプリング位置を０．５画素分シフトすることかでき
る。

【００４０】次に、図１７は、上述した構成において光
軸外（読取原稿の周辺部）でのＣＣＤセンサ３上の結像
状態を説明するための概念図である。図において、光軸
外にある物体の位置を、半画角ωで表し、屈折率ｎ＝
１．６で厚さｄ＝１０ｍｍの光学平板を約０．０７度傾
けた場合における光線の平行シフト量△は、図中の数式
に従って求められる。また、図１８は、光軸上、光軸外
を含む画角に対するＣＣＤセンサ３の面上の像シフト量
を示す概念図である。図示するように、中央（光軸上）
で４．５μｍ、周辺部（光軸外）で５．３μｍのイメー
ジシフトが得られる。

【００４１】このように、結像レンズ２とＣＣＤセンサ
３の間に光学平板４を配置し、該光学平板４を傾けてイ
メージシフトを得ようとした場合は、結像レンズ２の縮
小率の分と、光学平板４が厚くなる分、傾け量が小さく
なり、精度は必要となるものの、代わりに、ワーキング
ディスタンスが短くなるメリットがある．

【００４２】なお、上述した第１ないし第３実施形態で
は、主走査方向にセンササンプリングピッチの１／２や
１／３分シフトさせる手段として、結像光路中に配置し
た光学平板４を光軸に対し主走査方向に傾斜させること
で実現していたが、実現手段はこれに限らない。例え
ば、ＣＣＤセンサ３を主走査方向に平行移動させてもよ
いし、結像レンズ２を主走査方向に平行移勤させるよう
にしてもよい。この場合の移動量は、センサ画素ピッチ
の半分となるので、高精度な制御が必要となる。

【００４３】また、ＣＣＤセンサ３およびレンズ２を、
一体のユニットとして主走査方向に移動させてもよい。
この場合の移動量は、原稿面換算のサンプリングピッチ
の半分となるので、比較的精度は緩くてもよい。また、
この場合、光学平板４と違って画角によるイメージシフ
ト量の差が生じない点で有利である。また、上述した第
１ないし第３実施形態では、複数回の読取走査を行うた
め、各読取走査の再現性の観点から、通常の読取方向と
同方向の走査（一方向の走査）を複数回行なうとしてき
た。しかしながら、読取時間を短縮するために、順方向
の移動（往路）と逆方向の移動（復路）との往復動作で
それぞれ読み取るようにしてもよい。

【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、読取手段による前記被読取物の読取位置を、移動手
段によって副走査方向に移動させながら、前記被読取物
の光学像を読み取る際、走査制御手段により、前記移動
手段を制御して前記被読取物を複数回走査させるととも
に、前記走査制御手段による走査毎に、読取位置変化手
段により、前記読取手段による前記被読取物の読取位置
を主走査方向に変化させ、また、前記走査制御手段によ
る走査回数に応じて、移動速度変更手段により、前記移
動手段による移動速度を変更するようにしたので、イメ
ージシフト法を使用し、高精細で、かつサンプリングモ
アレが発生しない、高速な読み取りを行うことができる
という利点が得られる。また、専用の多画素センサを使
用する読取装置よりも高速な読取が、簡易な装置構成で
実現できるという利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による原稿読取装置の
光学系の一部構成を示す概略図である。

【図２】本第１実施形態による原稿読取装置全体の構
成を示す略構成図である。

【図３】光学平板の傾きにより、ＣＣＤセンサ３上の
結像状態がどのように変化するかを示す概念図である。

【図４】光学平板の傾きによるＣＣＤセンサ上の結像
位置の移動量を示す概念図である。

【図５】画角とイメージシフト量の関係を示す概念図
である。

【図６】本第１実施形態による画像読取装置の制御・
駆動系の構成を示すプロック図である。

【図７】本第１実施形態による画像読取装置におい
て、２回にわたって読み取った画像を合成する回路構成
を示すブロック図である。

【図８】光学平板を主走査方向に傾ける機構を示す模
式図である。

【図９】光学平板を「１／ｎ」画索刻みに切換えるた
めの機構を示す模式図である。

【図１０】走査方向とサンプリング点を説明するため
の概念図である。

【図１１】原稿の走査経過時間と読取位置との関係を
示す概念図である。

【図１２】サンプリング位置の絶対精度が維持される
理想的な読み取りと、実際の読取走査とを比較するため
の、それぞれにおける経過時間と読取位置との関係を示
す概念図である。

【図１３】複数回走査の繰り返し精度を説明するため
の概念図である。

【図１４】本発明の第２実施形態によるフィルタ駆動
機構の構成を示す斜視図である。

【図１５】本発明の第３実施形態による光学系の構成
を示す概略図である。

【図１６】本第３実施形態による光学平板の傾きによ
って、センサ上の結像状態がどのように変化するかを示
す概念図である。

【図１７】本第３実施形態において光軸外（読取原稿
の周辺部）でのＣＣＤセンサ上の結像状態を説明するた
めの概念図である。

【図１８】光軸上、光軸外を含む画角に対するＣＣＤ
センサ面上の像シフト量を示す概念図である。

【符号の説明】

１原稿２結像レンズ３ＣＣＤセンサ（読取手段）４光学平板（平行平板）１０読取指示部１１ラインシンク発生部１２読取走査制御部（走査制御手段、移動速度変更手
段、切換手段）１３走査モータ（移動手段）１４光学平板駆動部（読取位置変化手段）１５センサドライバ２０クロック発生器２１Ａ／Ｄ変換器２２前処理部２３アドレスカウンタ２４，２５メモリ（記憶手段、合成手段）ＳＷ１，ＳＷ２スイッチ（合成手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者濱崎信年神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内Ｆターム(参考） 5C072 AA01 BA03 BA16 BA18 DA02 DA09 DA23 EA05 FA05 LA02 MA01 MB02 UA09 UA11 WA01 WA04 WA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被読取物の光学像を読み取る読取手段
と、前記読取手段による前記被読取物の読取位置を副走査方
向に移動させる移動手段と、前記移動手段を制御することにより前記被読取物を複数
回走査させる走査制御手段と、前記走査制御手段による走査毎に、前記読取手段による
前記被読取物の読取位置を主走査方向に変化させる読取
位置変化手段と、前記走査制御手段による走査回数に応じて、前記移動手
段による移動速度を変更する移動速度変更手段とを具備
することを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】前記読取位置変化手段は、結像光路中に
設けた平行平板を傾けることにより、前記読取手段によ
る前記被読取物の読取位置を主走査方向に変化させるこ
とを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
【請求項３】前記読取位置変化手段は、前記読取手段
を移動させることにより、前記読取手段による前記被読
取物の読取位置を主走査方向に変化させることを特徴と
する請求項１記載の画像読取装置。
【請求項４】前記読取位置変化手段は、結像光学系を
移動させることにより、前記読取手段による前記被読取
物の読取位置を主走査方向に変化させることを特徴とす
る請求項１記載の画像読取装置。
【請求項５】前記読取位置変化手段は、前記読取手段
と結像光学系とを、一体として移動させることにより、
前記読取手段による前記被読取物の読取位置を主走査方
向に変化させることを特徴とする請求項１記載の画像読
取装置。
【請求項６】前記走査制御手段は、前記移動手段を制
御することにより、前記被読取物を往路と復路とで複数
回走査させることを特徴とする請求項１記載の画像読取
装置。
【請求項７】前記平行平板は、光学フィルタとしての
機能を有することを特徴とする請求項２記載の画像読取
装置。
【請求項８】前記平行平板は、前記被読取物からの反
射光を前記読取手段に結像させる結像手段と前記被読取
物との間に位置することを特徴とする請求項２記載の画
像読取装置。
【請求項９】前記平行平板は、前記被読取物からの反
射光を前記読取手段に結像させる結像手段と前記読取手
段との間に位置することを特徴とする請求項２記載の画
像読取装置。
【請求項１０】前記移動速度変更手段は、前記移動手
段による移動速度を、１／走査回数にすることを特徴と
する請求項１記載の画像読取装置。
【請求項１１】前記読取位置変化手段は、前記読取手
段による前記被読取物の読取位置の位置変化量を、前記
読取手段のサンプリングピッチの略１／走査回数とする
ことを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
【請求項１２】前記読取位置変化手段は、前記読取手
段による前記被読取物の読取位置を主走査方向に変化さ
せない第１の動作モードと、前記読取手段による前記被
読取物の読取位置を主走査方向に変化させる第２の動作
モードとを有し、前記第１の読取モードと前記第２の読取モードとを、走
査回数に応じて選択的に切り換える切換手段を具備する
ことを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
【請求項１３】前記読取手段により各走査毎に読み取
られた前記被読取物の画像を記憶する記憶手段を備える
ことを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
【請求項１４】前記記憶手段に記憶された、各走査毎
の前記被読取物の画像を合成する合成手段を具備するこ
とを特徴とする請求項１３記載の画像読取装置。
【請求項１５】前記走査制御手段は、前記移動手段に
対する走査動作を、前記読取手段による読み取り動作に
同期させることを特徴とする請求項１記載の画像読取装
置。
【請求項１６】前記走査制御手段は、複数回の読取走
査を行う前に、前記移動手段を予備的に移動させること
を特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
【請求項１７】前記走査制御手段は、前記複数回の読
取走査と同じ走査条件で、前記移動手段を予備的に移動
させることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。