JP2000270165A - 画像読取装置の結像位置調整方法および画像読取装置 - Google Patents

画像読取装置の結像位置調整方法および画像読取装置

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JP2000270165A
JP2000270165A JP7089399A JP7089399A JP2000270165A JP 2000270165 A JP2000270165 A JP 2000270165A JP 7089399 A JP7089399 A JP 7089399A JP 7089399 A JP7089399 A JP 7089399A JP 2000270165 A JP2000270165 A JP 2000270165A
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JP7089399A
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Nobutoshi Hamazaki
信年 濱崎
Yuichi Ichikawa
裕一 市川
Yoshiya Imoto
善弥 伊本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 イメージシフトにおいて、主走査方向に対す
る結像位置の変化量を正確に制御する。 【解決手段】 光学平板ガラス4は、光学平板ガラス保
持機構30に設置されており、光学平板ガラス保持機構
回転軸31を中心として回転可能となっている。光学平
板ガラス保持機構30の回転範囲は、位置規制部材32
によりイニシャル位置が決まり、位置規制部材33によ
り1/2画素分ずらした結像位置が決まる。第1の走査
で主走査方向のイニシャル結像位置でのナイキスト空間
周波数ラダーパターンを読み込み、第2の走査で光学平
板ガラス4を傾けて、同じナイキスト空間周波数ラダー
パターンを読み込む。このとき、CCDセンサ3の出力
に発生するモアレが1/2周期ずれるように、位置規制
部材33に設けられている微調整用ねじを調整し、位置
規制部材33の位置を固定する。

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、原稿からの反射
光を電気信号に変換するCCDセンサに対する反射光の
結像位置を、主走査方向に変化させながら原稿画像を読
み取る画像読取装置の結像位置調整方法および画像読取
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、画像読取装置において、主走査方
向の解像度は、CCDの解像度によって決まるため、高
精細の読み取りを行うには、CCDの解像度を上げる必
要がある。このため、印刷市場等の高精細読み取りに対
応する画像読取装置は、高解像度のCCDが必要であ
り、CCDのコストやレンズの結像特性の高精度化によ
って価格が高くなってしまう。また、CCDの駆動速度
が現行より極端に低下するため、生産性も大幅に低くな
ってしまうという欠点があった。ちなみに、現行の画像
読取装置に用いられているカラー用3ラインCCDの解
像度は、400〜600dpiが一般的であり、印刷市
場等の高精細読み取りでは、1000dpi以上の解像
度が必要とされている。
【0003】上述した欠点を改善する技術として、イメ
ージシフト技術(特開昭51−25914)が考えられ
ている。これは、主走査方向の結像位置をCCDの画素
サイズの1/nだけ変化させて読み取り、その変化ごと
に読み取った画像デ−タを合成することによって、CC
Dが本来持っている解像度以上の精細な画像データを得
る技術である。このため、一般的な600dpiのCC
Dを用い、1/2だけ主走査方向の結像位置を変化させ
て読み取った場合には、主走査方向に対して1200d
pi相当の画像データを得ることができる。また、副走
査方向の読み取り速度を1/2にすることで、副走査方
向に対して1200dpiの画像データも得ることがで
きる。このときのレンズ結像特性への要求仕様は、60
0dpiの画像デ−タ読み取り時と同じであるため、上
述した高精細画像読取装置と比較して、低コストで高生
産性の画像読取装置にすることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たイメージシフト技術では、主走査方向における結像位
置の変化が目標に対してずれた場合、合成後の画質が大
幅に劣化してしまう。このため、画素サイズの1/nだ
け正確に結像位置をずらす必要があるが、画素サイズが
9μm程度と非常に小さいために制御が困難であるとい
う問題がある。そして、結像位置を正確にずらすことが
できないと、合成後の画質が劣化するという問題があ
る。
【0005】この発明は上述した事情に鑑みてなされた
もので、主走査方向に対する結像位置の変化量を正確に
制御することができ、合成後の画質の劣化を防止するこ
とができ、低コストで生産性を向上させることができる
画像読取装置の結像位置調整方法および画像読取装置を
提供することを目的としている。
【0006】
【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、原稿からの反射光
を電気信号に変換する光電変換手段に対する反射光の結
像位置を、結像位置変更手段により、前記光電変換手段
の画素サイズの1/nだけ主走査方向に変化させて原稿
画像を読み取る画像読取装置の結像位置調整方法におい
て、前記光電変換手段が本来持っている解像度のナイキ
スト空間周波数ラダーパターンを、主走査方向に結像位
置を変化させる度に前記光電変換手段により読み取るス
テップと、前記光電変換手段の画素ピッチと前記ナイキ
スト空間周波数ラダーパターンとのずれによって、前記
光電変換手段の出力に発生する周期性を有するモアレの
位相差が1/n周期となるように、前記結像位置変更手
段による主走査方向への結像位置の変化量を調整するス
テップとを有することを特徴とする。
【0007】この発明によれば、光電変換手段が本来持
っている解像度のナイキスト空間周波数ラダーパターン
を結像位置変化ごとに読み取り、光電変換手段の画素ピ
ッチとナイキスト空間周波数ラダーパターンの徽妙なず
れによって発生する光電変換手段の出力上のモアレ周期
の位相差が、1/n周期となるように、前記結像位置変
更手段による主走査方向への結像位置の変化量を調整す
ることによって、容易に精度良く主走査方向の結像位置
の変化量を設定できるようにする。
【0008】
【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。図1は、本発明の一実施形態
による画像読取装置の光学系の一部構成を示す略構成図
である。図において、本実施形態による原稿読取装置1
は、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8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6b、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。
【0009】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
ようになっている。この画像読取装置の光学系におい
て、原稿画像をCCDセンサに結像投影する結像レンズ
の前段には、両面が平行で、所定の厚さを有する透明な
光学平板ガラス4が設けられている。本実施形態におけ
る各構成部品の仕様は、以下のようになっている。
【0010】結像レンズ2:f80mm、半画角19.
3度、FNo4.5 CCDセンサ3:画素サイズ9μm、7500画素3ラ
インカラーセンサ 光学平板ガラス4:屈折率1.55、板厚1mm
【0011】次に、図2は、上記光学平板ガラス4の傾
きによって、CCDセンサ3上の結像状態がどう変化す
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、光学平板ガラス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2に示す数式で求められる。上記のような精成部
品の仕様の場合、光学平板ガラス4を約3.2度傾ける
と、CCDセンサ3面上で約4.5μmの結像位置の変
化となり、1/2画素のイメージシフトが可能となる。
【0012】次に、図3は、この光学平板ガラス4の傾
きを正確に設定するための光学平板ガラス駆動機構を示
す概念図である。光学平板ガラス4は、光学平板ガラス
保持機構30に設置されており、光学平板ガラス保持機
構回転軸31を中心として回転可能な状態で装置本体に
装着されている。また、光学平板ガラス保持機構30の
回転範囲は、2個所の位置規制部材32,33により制
限されている。すなわち、2箇所の位置規制部材32,
33は、イニシャル位置と1/2画素分ずらした結像位
置とを設定する。
【0013】定常状態では、図3に示すように、光学平
板ガラス4を取り付けた光学平板ガラス保持機構30
は、イニシャル結像位置用スプリング34の働きによ
り、位置規制部材32に押し付けられた状態で固定され
ている。このイニシャル位置は、通常の画像読み取り時
に使用する位置であり、この状態の光学平板ガラス4
は、光軸と直行している。一方、イメージシフトを行な
う場合には、図4に示すように、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を位置
規制部33に押し付けるように引っ張ることで、光学平
板ガラス4を所定の角度だけ傾けるようになっている。
この時の結像位置のずれ量は、光学平板ガラス4の角度
に応じて変化する。
【0014】また、1/2画素分ずらした結像位置を設
定するための位置規制部材33には、微調整用ねじ(図
示略)が取り付けられており、該微調整用ねじを調整す
ることで、位置規制部材33の光軸方向への位置を調整
することが可能になっている。すなわち、位置規制部材
33の位置を調整することで、後述する方法により、C
CDセンサ3上での結像位置を正確に1/2画素分ずら
すことが可能となっている。
【0015】次に、図5は、CCDセンサが本来持って
いる解像度のナイキスト空間周波数ラダーパターンを主
走査方向のイニシャル結像位置と1/2画素分ずらした
結像位置とで読み取った場合のCCDセンサの出力を示
す概念図である。CCDセンサ3の出力には、CCDセ
ンサ3の画素ピッチとナイキスト空間周波数ラダーパタ
ーンとの微妙なずれによって、周期を持ったモアレが発
生する。この時のモアレの1周期が1画素分のずれに相
当するため、1/2画素分ずらした結像位置に設定する
ためには、モアレが1/2周期ずれるように、光学平板
ガラス4の傾きを設定すれば、結像位置が正確に1/2
画素分ずれることになる。
【0016】このような調整は、画像読取装置1を出荷
する前の結像特性調整時に行われる。例えば、結像特性
調整時に、プラテンガラス5に代えて、ナイキスト空間
周波数ラダーパターンが形成されたガラス板を設置し、
実際の読み取り動作と同様に、第1の走査で主走査方向
のイニシャル結像位置でのナイキスト空間周波数ラダー
パターンを読み込み、第2の走査で光学平板ガラス4を
傾けて、同じナイキスト空間周波数ラダーパターンを読
み込む。このとき、CCDセンサ3の出力に発生するモ
アレが1/2周期ずれるように、図3に示す位置規制部
材33に設けられている微調整用ねじを調整し、位置規
制部材33の位置を固定する。これにより、光学平板ガ
ラス4を傾けたときのCCDセンサ3上での結像位置が
正確に1/2画素分ずれることになる。
【0017】B.第2実施形態 次に、本発明による第2実施形態について説明する。上
述した第1実施形態では、主走査方向の結像位置の調整
を画像読取装置1の出荷時における結像特性調整時に行
うようにしたが、本第2実施形態では、設置された実機
上で自動調整を行うものである。ここで、図6は、本第
2実施形態による画像読取装置の光学平板ガラス4の傾
きを正確に設定するための機構を示す略構成図である。
第1実施形態との構成上の相違は、図6に示すように、
画像読取装置1の内部、例えば、シェーディング補正用
の白基準板の近傍などに、CCDセンサ3が本来持って
いる解像度のナイキスト空間周波数ラダーパターン40
を設け、位置規制部材32,33とソレノイド35に代
えて、ステッピングモータ41を設けている点である。
【0018】結像位置の調整は、CCDセンサ3が本来
持っている解像度のナイキスト空間周波数ラダーパター
ン40を主走査方向のイニシャル結像位置で読み込んだ
場合のCCD出力のモアレの周期と、ステッピングモー
タ41を基準量だけ回転させ、主走査方向に結像位置を
ずらして読み込んだ場合のCCD出力のモアレの周期と
の位相差を図4に示すように比較する。このとき、CC
Dセンサ3の出力に生じるモアレの周期の位相差が1/
2周期でない場合には、モアレの位相差が1/2周期と
なるように、ステッピングモータ41の回転量を制御
し、この時のモータの回転量を設定値として所定のメモ
リに記憶しておく。
【0019】実際の画像読取動作において、イメージシ
フトを行う場合には、上記設定値を用いて、ステッピン
グモータ41の回転量を制御することで、光学平板ガラ
ス4を傾けたときのCCDセンサ3上での結像位置が正
確に1/2画素分ずれることになる。上記結像位置の調
整は、例えば、定期的なメンテナンス時に作業者の指示
により行うようにしてもよいし、あるいは電源投入時に
自動的に行うようにしてもよい。特に、電源投入時等に
自動的に行うようにすれば、経時変化による精度低下を
防止することが可能となる。
【0020】なお、上述した第2実施形態において、記
憶した設定値によりステッピングモータ41の回転量を
制御するようにしていたが、より高精度でステッピング
モータ41の回転量を制御するために、周知のモータ制
御技術を採用するようにしてもよい。例えば、ステッピ
ングモータ41の回転量を検出する検出手段(例えばエ
ンコーダ)を設け、該検出手段の出力をステッピングモ
ータ41の駆動装置へフィードバックし、ステッピング
モータ41の回転量を制御するようにしてもよい。
【0021】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、光電変換手段が本来持っている解像度のナイキスト
空間周波数ラダーパターンを結像位置変化ごとに読み取
り、光電変換手段の画素ピッチとナイキスト空間周波数
ラダーパターンの微妙なずれによって発生する光電変換
手段の出力上のモアレ周期の位相差が、1/n周期とな
るように、前記結像位置変更手段による主走査方向への
結像位置の変化量を調整するようにしたので、主走査方
向に対する結像位置の変化量を正確に制御することがで
き、合成後の画質の劣化を防止することができ、低コス
トで生産性を向上させることができるという利点が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態による画像読取装置の光
学系の一部構成を示す略構成図である。
【図2】 光学平板ガラス4の傾きによって、CCDセ
ンサ3上の結像状態がどう変化するかを示す概念図であ
る。
【図3】 光学平板ガラス4の傾きを正確に設定するた
めの光学平板ガラス駆動機構を示す概念図である。
【図4】 光学平板ガラス4を傾けたときの光学平板ガ
ラス駆動機構を示す概念図である。
【図5】 CCDセンサが本来持っている解像度のナイ
キスト空間周波数ラダーパターンを主走査方向のイニシ
ャル結像位置と1/2画素分ずらした結像位置とで読み
取った場合のCCDセンサの出力を示す概念図である。
【図6】 本第2実施形態による画像読取装置の光学平
板ガラス4の傾きを正確に設定するための機構を示す略
構成図である。
【符号の説明】 2 結像レンズ 3 CCDセンサ(光電変換手段) 4 光学平板ガラス(結像位置変更手段) 8 原稿 30 光学平板ガラス保持機構 31 光学平板ガラス保持機構回転軸 32,33 位置規制部材(結像位置調整手段) 34 イニシャル結像位置用スプリング 35 ソレノイド(駆動手段) 36 ストロークずれ吸収用スプリング 37 アイドラープーリ 40 ナイキスト空間周波数ラダーパターン 41 ステッピングモータ(駆動手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊本 善弥 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) 2H051 AA00 CA10 CA16 5C072 BA18 DA02 EA05 LA02 MA01 MB04 MB08 RA12 RA18

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原稿からの反射光を電気信号に変換する
    光電変換手段に対する反射光の結像位置を、結像位置変
    更手段により、前記光電変換手段の画素サイズの1/n
    だけ主走査方向に変化させて原稿画像を読み取る画像読
    取装置の結像位置調整方法において、 前記光電変換手段が本来持っている解像度のナイキスト
    空間周波数ラダーパターンを、主走査方向に結像位置を
    変化させる度に前記光電変換手段により読み取るステッ
    プと、 前記光電変換手段の画素ピッチと前記ナイキスト空間周
    波数ラダーパターンとのずれによって、前記光電変換手
    段の出力に発生する周期性を有するモアレの位相差が1
    /n周期となるように、前記結像位置変更手段による主
    走査方向への結像位置の変化量を調整するステップとを
    有することを特徴とする画像読取装置の結像位置調整方
    法。
  2. 【請求項2】 前記結像位置は、少なくとも、主走査方
    向に前記光電変換手段の画素サイズの1/2だけ異なる
    2個所の結像位置であることを特徴とする請求項1記載
    の画像読取装置の結像位置調整方法。
  3. 【請求項3】 前記結像位置のうち、少なくとも1箇所
    は、前記結像位置変更手段により位置変更されない結像
    位置であることを特徴とする請求項2記載の画像読取装
    置の結像位置調整方法。
  4. 【請求項4】 前記結像位置変更手段により位置変更さ
    れない結像位置は、通常の読み取り時に使用する結像位
    置であることを特徴とする請求項3記載の画像読取装置
    の結像位置調整方法。
  5. 【請求項5】 原稿からの反射光を電気信号に変換する
    光電変換手段と、前記光電変換手段に対する反射光の結
    像位置を主走査方向に変化させる結像位置変更手段を備
    え、前記光電変換手段に対する反射光の結像位置を、主
    走査方向に前記光電変換手段の画素サイズの1/nだけ
    変化させて原稿画像を読み取る画像読取装置において、 前記光電変換手段が本来持っている解像度のナイキスト
    空間周波数ラダーパターンを、主走査方向に結像位置を
    変化させる度に前記光電変換手段により読み取らせるラ
    ダーパターン読取制御手段と、 前記ラダーパターン読取制御手段によって前記ナイキス
    ト空間周波数ラダーパターンを読み取らせることによ
    り、前記光電変換手段の画素ピッチと前記ナイキスト空
    間周波数ラダーパターンとのずれによって、前記光電変
    換手段の出力に発生する周期性を有するモアレの位相差
    を検出する位相差検出手段と、 前記位相差検出手段により検出されたモアレの位相差が
    1/n周期となるように、前記結像位置変更手段による
    主走査方向への結像位置の変化量を調整する結像位置調
    整手段とを具備することを特徴とする画像読取装置
  6. 【請求項6】 前記結像位置変更手段は、光学平板ガラ
    スであることを特徴とする請求項5記載の画像読取装
    置。
  7. 【請求項7】 前記光学平板ガラスは、前記原稿からの
    反射光を前記光電変換手段上に結像するレンズと前記原
    稿との間に設けられていることを特徴とする請求項5記
    載の画像読取装置。
  8. 【請求項8】 前記ナイキスト空間周波数ラダーパター
    ンは、装置内に予め設けられていることを特徴とする請
    求項5記載の画像読取装置。
  9. 【請求項9】 前記光電変換手段に対する反射光の結像
    位置が1/n単位で変化するように前記結像位置変更手
    段を駆動する駆動手段を具備し、 前記結像位置調整手段は、前記駆動手段によって駆動さ
    れる前記結像位置変更手段の停止位置を調整することを
    特徴とする請求項5記載の画像読取装置。
  10. 【請求項10】 前記結像位置調整手段は、前記駆動手
    段による駆動量を調整することを特徴とする請求項5記
    載の画像読取装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1299232C (zh) * 2002-06-26 2007-02-07 宇东科技股份有限公司 用于制造扫描器的半自动化调整机构及其使用方法
JP2007315770A (ja) * 2006-05-23 2007-12-06 Toppan Printing Co Ltd 観察方法、観察装置および欠陥検査装置

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