JP2002006420A - キャリッジおよびそれを備えた画像読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レンズの焦点を複数の位置で合わせ、結像位
置を光センサ面に維持するキャリッジおよびそれを備え
た画像読取装置を提供する。 【解決手段】 ミラー６４および６６は相対する反射面
のなす角度が直角となるように配置されるので、原稿５
と集光レンズ６７との間に平行光路が発生する。ミラー
移動ブロック２０が駆動されることで、ミラー６４およ
び６６は相対する反射面のなす角度を直角に保持させた
状態で集光レンズ６７に対し一体的に移動する。このた
め、走査方向の読取位置を変化させず、また倍率を変化
させずに結像位置をラインセンサ６２のセンサ面に維持
することができる。したがって、集光レンズ６７の焦点
を複数の位置で合わせることができるので、原稿台３に
載置した原稿５の位置が変化しても集光レンズ６７の焦
点を原稿５に合わせることができる。さらに、キャリッ
ジ６の体格を小型にし、搭載スペースを容易に確保する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、キャリッジおよび
それを備えた画像読取装置に関し、特に原稿を載置する
原稿台に平行に往復移動可能なキャリッジおよびそれを
備えた画像読取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、画像や文字などの原稿を読取
る画像読取装置として、例えば箱型の筐体の上面にガラ
ス等の透明板からなる原稿台が設けられているフラット
ベッド型の画像読取装置が知られている。筐体の内部に
は、駆動装置により原稿台に平行に移動するキャリッジ
が設けられ、キャリッジには紙などの不透明な原稿を読
取るための反射原稿用の光源と、多数の光電変換素子を
並べたラインセンサとが搭載されている。キャリッジの
光源の照射光は原稿台上の原稿表面で反射され、集光レ
ンズによりラインセンサに集光されるようになってい
る。

【０００３】原稿を読取るときは、原稿台に置かれた原
稿に光源から光を照射し、原稿面の反射光を集光レンズ
によりラインセンサに集光し、キャリッジをラインセン
サの素子の配列方向と垂直、かつ原稿面と平行に移動さ
せつつ原稿の濃淡を検出して電気信号に変換する。この
ような画像読取装置においては、小型のラインセンサに
より広い範囲の原稿を高解像度で読取り、かつ装置全体
を小型にするため、原稿面の反射光をキャリッジに設け
られた複数のミラーによりさらに反射させ、集光レンズ
に導くことにより光路長を大きくするのが一般的であ
る。

【０００４】また、最近では原稿台の上方に光源を設
け、この光源から照射され原稿を透過した光をキャリッ
ジのラインセンサで読取ることにより、フィルムなどの
透過原稿の読取も可能となっている。このような反射原
稿、透過原稿両用の画像読取装置においては、反射原稿
用の画像読取装置に透過原稿用の光源を追加して搭載す
るのが一般的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、反射原稿、
透過原稿両用の画像読取装置においては、一般に反射原
稿用の画像読み取り装置に透過原稿用の光源を追加して
搭載するため、キャリッジの集光レンズの焦点は反射原
稿に合うように設定されている。例えば反射原稿の場
合、レンズ焦点は、原稿の浮きを考慮して原稿台より
０．３〜０．５ｍｍ上方である。したがって、キャリッ
ジの集光レンズの焦点は原稿台から原稿側に０．３ｍｍ
程度ずれた位置に合うように設定されている。この場
合、集光レンズの焦点深度は±０．５ｍｍ程度であるた
め、原稿台の原稿側の面からの距離が０〜０．８ｍｍ程
度まで焦点が合うことになる。

【０００６】これに対し、例えばポジフィルムなどの透
過原稿の場合、透過原稿はフィルムホルダ等に収容さ
れ、さらに画像読取装置のフォルダカートリッジ等に収
容されるため、原稿台の原稿側の面から透過原稿までの
距離は２．５ｍｍ程度になる。したがって、反射原稿に
焦点が合っている集光レンズでは透過原稿に焦点を合わ
せることができないため、焦点が若干ずれた状態で原稿
を読取っていた。

【０００７】しかしながら、最近では画像読取装置の性
能が向上し、解像度が６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉ、
またはそれ以上になってきているため、わずかな焦点の
ずれが画像読取装置の解像度に影響をおよぼすという問
題がある。

【０００８】原稿の位置による焦点のずれを解消するた
め、キャリッジおよび筐体に設けられた光センサおよび
集光レンズの一方または両方を光軸方向に移動させるこ
とにより、集光レンズの焦点の位置、原稿から集光レン
ズまでの光路長、あるいは集光レンズからラインセンサ
までの光路長を無段階もしくは多段階に変化させ、常に
原稿に焦点を合わせ、結像位置をラインセンサ面に維持
することが可能な画像読取装置が実用化されているが、
しかし、構造が複雑で製造コストが上昇するという問題
があった。

【０００９】本発明は、上記の問題を解決するためにな
されたものであり、レンズの焦点を複数の位置で合わ
せ、結像位置を光センサ面に維持するキャリッジおよび
それを備えた画像読取装置を提供することを目的とす
る。本発明の他の目的は、簡単な構造で体格を小型に
し、搭載スペースを確保するとともに、製造コストを低
減することが可能なキャリッジおよびそれを備えた画像
読取装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
キャリッジによると、第１および第２のミラーは相対す
る反射面のなす角度が直角となるように配置されている
ので、原稿とレンズとの間に平行光路が発生する。さら
に、第１および第２のミラーはレンズに相対移動可能で
あるので、走査方向の読取位置を変化させることなく、
また倍率を変化させることなく結像位置を光センサ面に
維持することができる。したがって、レンズの焦点を複
数の位置で合わせることができるので、原稿台に載置し
た原稿の位置が変化してもレンズの焦点を原稿に合わせ
ることができる。また、第１および第２のミラーをレン
ズに相対移動させるだけであるので、構造が簡単であ
り、製造コストを低減することができる。これに比べて
１個のミラーを移動させ、レンズの焦点を移動させる方
法では、走査方向の読取位置を変化させることになる。
また、レンズと光センサとの距離を変化させる方法で
は、倍率が変化することになる。

【００１１】さらに、相対する反射面のなす角度が直角
となるように配置される第１および第２のミラーをレン
ズに相対移動させるので、第１および第２のミラーの移
動量とレンズの焦点移動量の比は１：２であり、第１お
よび第２のミラーの移動量はレンズの焦点移動量の半分
で済む。したがって、例えばレンズと光センサとが一体
であるユニットを移動する場合、レンズおよび光センサ
の移動量とレンズの焦点移動量の比は１：１であること
に比べてキャリッジの体格を小型にし、搭載スペースを
容易に確保することができる。

【００１２】本発明の請求項２記載のキャリッジによる
と、ハウジングで第１および第２のミラーを移動可能な
ミラー移動手段を備えているので、第１および第２のミ
ラーの相対する反射面のなす角度を直角に保持させた状
態で、第１および第２のミラーをレンズに一体に相対移
動させることができる。したがって、レンズの焦点を確
実に原稿に合わせることができる。

【００１３】本発明の請求項３記載のキャリッジによる
と、駆動手段はミラー移動手段を駆動するための駆動力
を発生し、伝達手段は駆動手段の駆動力をミラー移動手
段に伝達し、バックラッシュ除去手段は伝達手段のバッ
クラッシュを取り除くので、ミラー移動手段の駆動を精
密にし、第１および第２のミラーをレンズに精度よく相
対移動させることができる。したがって、レンズの焦点
を高精度に原稿に合わせることができる。

【００１４】本発明の請求項４記載のキャリッジによる
と、案内部はミラー移動手段を案内し、位置決め手段は
案内部のハウジングに対する位置決めを行うので、ミラ
ー移動手段の移動を円滑にし、第１および第２のミラー
をレンズに対し円滑に相対移動させることができる。し
たがって、レンズの焦点を原稿に安定して合わせること
ができる。

【００１５】本発明の請求項５記載の画像読取装置によ
ると、請求項１〜４のいずれか一項記載のキャリッジを
備えているので、レンズの焦点を複数の位置で合わせる
ことができる。したがって、原稿台に載置した原稿の位
置が変化してもレンズの焦点を原稿に合わせるととも
に、簡単な構造で製造コストを低減することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
実施例を図面に基づいて詳細に説明する。フラットベッ
ド型の画像読取装置に本発明を適用した一実施例を図１
〜図５に示す。図５に示すように、箱型の筐体２の上面
には、ガラス等の透明板からなる原稿台３が設けられて
いる。筐体２の内部には、図示しない駆動装置により原
稿台３に載置された原稿５に平行に往復移動可能なキャ
リッジ６が設けられている。

【００１７】キャリッジ６には、光源６１と光センサと
してのラインセンサ６２とが搭載されている。光源６１
の照射光は原稿５の表面で反射され、ミラー６３、６
５、６４および６６で反射した後、集光レンズ６７によ
りラインセンサ６２に集光されるようになっている。本
実施例では、原稿５からの光をミラー６３、ミラー６
５、ミラー６４、ミラー６６の順で反射させており、４
つのミラーで光を４回反射させ原稿５から集光レンズ６
７までの光路長を大きくしている。光源６１と、ミラー
６３、６４、６５および６６と、集光レンズ６７と、ラ
インセンサ６２とはハウジング５９に収容されている。
第１のミラーとしてのミラー６４と、第２のミラーとし
てのミラー６６とは、後述するミラー移動ブロック２０
に搭載されている。

【００１８】原稿５としては、紙などの反射原稿、ある
いはポジフィルム、ネガフィルムなどの透過原稿を用い
ることができる。光源６１は、キャリッジ６の移動方向
に対し垂直に設けられており、蛍光ランプなどが用いら
れる。また、透過原稿を読取る場合は、原稿台３の上方
に図示しない面光源が設けられ、キャリッジ６が移動す
ることにより透過光を読取る。

【００１９】ラインセンサ６２には、ＣＣＤ等の複数の
画素をキャリッジ６の移動方向と垂直に直線的に配列し
た電荷蓄積型光センサが使用されている。原稿台３の周
囲には、原稿５の読取り位置を位置決めし、原稿読取り
時に原稿５の移動を規制する原稿ガイド４が設けられて
いる。原稿台３のキャリッジ６移動方向の端部には、高
反射率均一反射面を有する白基準３１が設けられてい
る。ラインセンサ６２では、各素子で集光された光の光
量に応じた量の電荷が蓄積され、蓄積された電荷は図４
に示す信号処理装置７で処理される。

【００２０】図４において、Ａ／Ｄ変換部１１は、増幅
器１０を介して入力したラインセンサ６２からのデータ
をデジタル信号に変換してシェーディング補正部１２に
渡すものである。シェーディング補正部１２は、読取り
開始前に白基準３１を読取った白基準データと、あらか
じめ記憶しておいた黒基準データとを用いて、ラインセ
ンサ６２の素子毎の感度のばらつきや光源６１の主走査
方向の光量のばらつきを補正する。ガンマ補正部１３で
は、所定のガンマ関数によりガンマ補正が行われ、シェ
ーディング補正部１２から出力された光量信号を画像信
号に変換する。その他の補正部１４では、色補正、エッ
ジ強調および領域拡大／縮小等の諸変換を行う。

【００２１】制御部１５は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯ
Ｍ等からなるマイクロコンピュータにより構成され、画
像読取装置１全体の制御を行い、インターフェイス８を
介して図示しない外部の画像処理装置、例えばパーソナ
ルコンピュータ等に接続される。

【００２２】次に、キャリッジ６について図１、図２お
よび図３を用いて詳細に説明する。図１および図２は本
実施例の画像読取装置のキャリッジ６を示している。図
１はキャリッジ６の移動方向に対し側面から見た図であ
り、図２はキャリッジ６を原稿台３側から見た図であ
る。矢印はキャリッジ６の移動方向を示している。また
図３は、キャリッジ６のガイド軸押さえ９１を示す部分
拡大図である。

【００２３】図１に示すように、ミラー６４とミラー６
６とは、ミラークランプ２１によりミラー移動手段とし
てのミラー移動ブロック２０に取付けられている。ミラ
ー６４および６６は、ミラー６４とミラー６６との相対
する反射面のなす角度が直角となるように配置されてい
るので、ミラー６４に入射する光の光路と、ミラー６６
から反射する光の光路とは平行となる。すなわち、原稿
５と集光レンズ６７との間に平行光路が発生する。ミラ
ー移動ブロック２０はハウジング５９内を移動可能であ
るので、ミラー６４および６６は相対する反射面のなす
角度を直角に保持させた状態で、集光レンズ６７に対し
一体的に移動可能である。

【００２４】図２に示すように、ミラー移動ブロック２
０は軸受け２２および２３と、軸受け２４とを有してい
る。軸受け２２および２３は案内部としての主ガイド軸
９０に案内されて主ガイド軸９０を摺動可能であり、軸
受け２４は案内部としての副ガイド軸９５に案内されて
副ガイド軸９５を摺動可能である。したがって、ミラー
移動ブロック２０は、軸受け２２および２３と、軸受け
２４とにより円滑かつ安定に移動可能である。

【００２５】図３に示すように、ハウジング５９にはＶ
字溝５９ａが形成されており、主ガイド軸９０はＶ字溝
５９ａに挿入され、位置決め手段としてのガイド軸押さ
え９１および９２により主ガイド軸９０のハウジング５
９に対する位置決めがされている。ガイド軸押さえ９１
および９２は、ねじ９３および９４によりハウジング５
９に固定されている。また副ガイド軸９５はハウジング
５９に形成される図示しないＶ字溝に挿入され、位置決
め手段としてのガイド軸押さえ９６および９７により副
ガイド軸９５のハウジング５９に対する位置決めがされ
ている。ガイド軸押さえ９６および９７は、ねじ９８お
よび９９によりハウジング５９に固定されている。

【００２６】ミラー移動ブロック２０にはラック７３が
取付けられており、ラック７３はギア７２ａと噛み合っ
ている。ギア７２ａはウォームホイール７２ｂと一体に
形成されており、ウォームホイール７２ｂはハウジング
５９に取付けられた駆動手段としてのモータ７０のウォ
ーム７１と噛み合っている。モータ７０は例えばステッ
ピングモータであり、モータ７０に通電されることによ
りウォーム７１、ギア７２ａ、ウォームホイール７２ｂ
およびラック７３を介してミラー移動ブロック２０にモ
ータ７０の駆動力を伝達することができる。バックラッ
シュ除去手段としてのスプリング８０は主ガイド軸９０
の外周に取付けられており、一端がハウジング５９に係
止され、他端がミラー移動ブロック２０に係止されてい
るので、ミラー移動ブロック２０を一方向に押すことに
よりウォーム７１、ギア７２ａ、ウォームホイール７２
ｂおよびラック７３に発生するバックラッシュを除去す
ることができる。ここで、ウォーム７１、ギア７２ａ、
ウォームホイール７２ｂおよびラック７３は伝達手段を
構成している。

【００２７】パーソナルコンピュータを用いて画像読取
装置１に指示する場合、画像読取装置１はパーソナルコ
ンピュータにインストールされている例えばＴＷＡＩＮ
などのスキャナドライバなどのソフトウェアにより制御
される。使用者がパーソナルコンピュータで起動してい
るＴＷＡＩＮ上で透過原稿の読取りを選択すると、透過
原稿選択コマンドに対応してモータ７０に通電され、ウ
ォーム７１、ギア７２ａ、ウォームホイール７２ｂおよ
びラック７３を介してミラー移動ブロック２０が駆動さ
れ、ミラー６４および６６は相対する反射面のなす角度
を直角に保持させた状態で、集光レンズ６７に対し一体
的に移動する。また、透過原稿を読取る場合であって
も、フィルムホルダ等を使用せず透過原稿を直接原稿台
３に載置することがある。フィルムホルダ等を使用しな
い場合、使用者はＴＷＡＩＮ上でミラー移動ブロック２
０の非駆動コマンドの選択が可能である。非駆動コマン
ドが選択されると、ミラー移動ブロック２０は駆動され
ず、ミラー６４および６６は一体的に移動しない。

【００２８】次に、上記のように構成された画像読取装
置１の動作を説明する。 (1) 使用者は、画像読取装置１のインターフェイス８に
図示しないパーソナルコンピュータを接続し、原稿台３
に原稿５を置いて、パーソナルコンピュータから原稿５
の読取り範囲や読取り解像度を指定して読取りの実行を
指示する。このとき、使用者は読取る原稿が反射原稿か
透過原稿かをあわせて指示する。

【００２９】(2) 読取りの実行が指示されると、制御部
１５は光源６１または面光源を点灯させ、キャリッジ６
を一定速度で各読取りライン位置に順次移動させる。こ
れにより、各読取りライン位置において、原稿５の反射
率（濃淡）あるいは透過率に比例した量の電荷（信号電
荷）がラインセンサ６２に蓄積される。

【００３０】(3) ラインセンサ６２に蓄積された電荷
は、所定時間経過後に増幅器１０に出力され、ラインセ
ンサ６２は次の読取りライン位置に移動する。 (4) 増幅器１０からの出力信号は、Ａ／Ｄ変換部１１に
よりデジタルの光量信号データに変換され、シェーディ
ング補正部１２、ガンマ補正部１３およびその他の補正
部１４で各種の補正が行われ、インターフェイス８を介
しパーソナルコンピュータなどに出力される。

【００３１】(5) キャリッジ６が一定速度で移動しつ
つ、各読取りラインで上記(2)〜(4)の処理を繰り返すこ
とにより、指定した範囲の画像がパーソナルコンピュー
タなどに出力される。

【００３２】以上説明した本発明の一実施例において
は、ミラー移動ブロック２０に搭載されるミラー６４お
よび６６は相対する反射面のなす角度が直角となるよう
に配置されているので、原稿５と集光レンズ６７との間
に平行光路が発生する。そして、ミラー移動ブロック２
０がハウジング５９内を移動することで、ミラー６４お
よび６６は相対する反射面のなす角度を直角に保持させ
た状態で集光レンズ６７に対し一体的に移動する。この
ため、走査方向の読取位置を変化させることなく、また
倍率を変化させることなく結像位置をラインセンサ６２
のセンサ面に維持することができる。したがって、集光
レンズ６７の焦点を複数の位置で合わせることができる
ので、原稿台３に載置した原稿５の位置が変化しても集
光レンズ６７の焦点を原稿５に合わせることができる。
また、ミラー６４および６６を搭載したミラー移動ブロ
ック２０をハウジング５９内で移動させるだけであるの
で、構造が簡単であり、製造コストを低減することがで
きる。

【００３３】さらに本実施例においては、相対する反射
面のなす角度が直角となるように配置されるミラー６４
および６６を集光レンズ６７に相対移動させるので、ミ
ラー６４および６６の移動量と集光レンズ６７の焦点移
動量の比は１：２であり、ミラー６４および６６の移動
量は集光レンズ６７の焦点移動量の半分で済む。したが
って、キャリッジ６の体格を小型にし、搭載スペースを
容易に確保することができる。

【００３４】さらにまた、本実施例においては、モータ
７０の駆動力をミラー移動ブロック２０に伝達するウォ
ーム７１、ギア７２ａ、ウォームホイール７２ｂおよび
ラック７３に発生するバックラッシュはスプリング８０
により取り除かれるので、ミラー移動ブロック２０の駆
動を精密にし、ミラー６４および６６を集光レンズ６７
に精度よく相対移動させることができる。したがって、
集光レンズ６７の焦点を高精度に原稿５に合わせること
ができる。

【００３５】さらにまた、本実施例においては、主ガイ
ド軸９０および副ガイド軸９５はミラー移動ブロック２
０の移動を案内し、ガイド軸押さえ９１、９２、９６お
よび９７によりハウジング５９に対する位置決めがされ
ているので、ミラー移動ブロック２０の移動を円滑に
し、ミラー６４および６６を集光レンズ６７に円滑に相
対移動させることができる。したがって、集光レンズ６
７の焦点を原稿５に安定して合わせることができる。

【００３６】以上説明した本発明の一実施例では、原稿
５からの光をミラー６３、ミラー６５、ミラー６４、ミ
ラー６６の順で反射させる構成の画像読取装置１に本発
明を適用したが、本発明では、ミラーの個数および光を
反射させる順番に限定されることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による画像読取装置のキャリ
ッジを示す概略図である。

【図２】本発明の一実施例による画像読取装置のキャリ
ッジを示す概略図である。

【図３】本発明の一実施例による画像読取装置のキャリ
ッジのガイド軸押さえを示す部分拡大図である。

【図４】本発明の一実施例による画像読取装置を示すブ
ロック図である。

【図５】本発明の一実施例による画像読取装置を示す模
式図である。

【符号の説明】

１ 画像読取装置 ３ 原稿台 ６ キャリッジ ２０ ミラー移動ブロック（ミラー移動手段） ２２、２３、２４ 軸受け ５９ ハウジング ６１ 光源 ６２ ラインセンサ（光センサ） ６３、６５ ミラー ６４ ミラー（第１のミラー） ６６ ミラー（第２のミラー） ６７ 集光レンズ ７０ モータ（駆動手段） ７１ ウォーム（伝達手段） ７２ａ ギア ７２ｂ ウォームホイール（伝達手段） ７３ ラック（伝達手段） ８０ スプリング（バックラッシュ除去手段） ９０ 主ガイド軸（案内部） ９１、９２、９６、９７ ガイド軸押さえ（位置決め
手段） ９５ 副ガイド軸（案内部）

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H108 AA01 CA01 CB01 5B047 AA01 BA02 BB02 BC05 BC09 BC11 BC14 CA17 5C072 AA01 BA04 CA04 DA02 DA04 DA21 DA23 EA05 LA20 RA12 VA03

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿を載置する原稿台に平行に往復移動
   可能なキャリッジであって、 前記原稿を照射する光源と、 相対する反射面のなす角度が直角となるように配置され
   る第１および第２のミラーを含み、原稿面で反射あるい
   は原稿を透過した光を反射する複数のミラーと、 前記ミラーの反射光を集光するレンズと、 前記レンズに集光された光を電気信号に変換する光セン
   サと、 前記光源、前記ミラー、前記レンズおよび前記光センサ
   を収容するハウジングとを備え、 前記第１および第２のミラーは、前記レンズに相対移動
   可能であることを特徴とするキャリッジ。
2. 【請求項２】 前記ハウジングで前記第１および第２の
   ミラーを移動可能なミラー移動手段を備えることを特徴
   とする請求項１記載のキャリッジ。
3. 【請求項３】 前記ミラー移動手段を駆動するための駆
   動力を発生する駆動手段と、前記駆動手段の駆動力を前
   記ミラー移動手段に伝達する伝達手段と、前記伝達手段
   のバックラッシュを取り除くバックラッシュ除去手段と
   を備えることを特徴とする請求項２記載のキャリッジ。
4. 【請求項４】 前記ミラー移動手段を案内する案内部
   と、前記案内部の前記ハウジングに対する位置決めを行
   う位置決め手段とを備えることを特徴とする請求項２ま
   たは３記載のキャリッジ。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項記載のキャ
   リッジを備えることを特徴とする画像読取装置。