JP2002142087A - ランプ強度監視機能を備えた多重解像度スキャナ - Google Patents

ランプ強度監視機能を備えた多重解像度スキャナ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、多重解像度モードでランプ強度を
監視することが可能な多重解像度スキャナを提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 スキャナにおいて、第1および第2の光
監視素子(42および46)と、第1のモードにおい
て、走査対象物(20)および第1のランプ監視素子
(42)からの反射光をセンサ(30)で集束するよう
に動作可能であり、かつ第2のモードにおいて、該対象
物(20)および第2のランプ監視素子(46)からの
反射光をセンサ(30)で集束するように動作可能であ
る光方向転換システム(26,28および40a〜e)
とを備える。光監視素子(42および46)は、第1の
ランプ監視素子(42)が、高解像度走査モードとする
ことができる第2のモードの走査を干渉しないように、
また第2のランプ監視素子(46)が、通常解像度走査
モードとすることができる第1のモードの走査を干渉し
ないように配置される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般にスキャナに
関し、特に多重解像度スキャナに関する。
【0002】
【従来の技術】光学スキャナは、スタンドアロン式走査
装置、ファクシミリ機器、コピー機、スキャナ―コピー
―プリンタ―ファクシミリ一体機器等(但し、これらに
限定されない)を含む種々の装置において見られる。光
学スキャナは、たとえば、紙または他の基板上のテキス
ト、写真等印刷物の画像を取り込んでディジタル化す
る。ディジタル化された画像は、印刷され、遠隔の場所
に送信され、または後で印刷、送信、処理または操作で
きるように電子的に記憶されることが可能である。
【0003】従来の光学スキャナは、電荷結合素子(C
CD)センサまたは他の直線配列の光電式検知素子と、
光源と、アナログ増幅器と、アナログ・ディジタル変換
器と、コントローラと、ランダムアクセスメモリとを含
んで構成される。CCDセンサは、通常、画像の1つの
ピクセルを表す光をそれぞれ取り込む多数の光電式検知
素子を含む。直線配列に配置される検知素子は、一列の
ピクセルを捕捉する。このように、該配列を対象物に対
して移動する(たとえば、フラットベッドスキャナの場
合)ことによって、または対象物を該配列に対して移動
する(たとえば、用紙送りスキャナの場合)ことによっ
て、対象物が一度に一列ずつ走査される。光源は、通
常、冷陰極ランプ、キセノンランプ等のランプである。
光源からの光は対象物から反射されるか、あるいは対象
物を透過し、反射鏡およびレンズ構成(配列)によりC
CDセンサで集束される。それぞれの光電式検知素子
は、受光した光を電荷に変換するが、その大きさは光の
強度および露光時間によって異なる。電荷はアナログ増
幅器を介してアナログ電圧に変換され、次にアナログ電
圧はアナログ・ディジタル変換器によりディジタル化さ
れる。
【0004】光学スキャナの中には、2つ以上の解像モ
ードで動作可能なものもある。解像度レベルは、検知素
子に投射される対象物のサイズを変えることで、使用す
る検知素子の数を変えずに変更される。投射される対象
物が小さいほど解像度は高くなる。解像度レベルは、相
互交換可能レンズの使用により変更される。たとえば、
1つのレンズにより8インチ半の対象物を検知素子に投
射することができるとともに、別のレンズにより、基板
上のテキストまたは画像の中間部を同一検知素子に結像
することによって対象物のサイズを4インチにすること
ができる。
【0005】従来の光学スキャナには、ランプにより発
光される光の強度のばらつきに起因して画像品位が低下
するという問題があった。かかるばらつきは、ランプが
その動作温度になるまでウォームアップしているときに
生じる。たとえば、冷陰極ランプは、ウォームアップに
60秒以上かかることがある。動作温度における光の強
度もまた、ランプの老化にともなって経時的に変化す
る。この問題は、特に、光の強度が変化するときに赤、
緑および青の強度が互いに対して変わるカラースキャナ
において顕著であり、色相誤差を引き起こす。したがっ
て、典型的な光学スキャナが起動時に「白参照」および
「黒参照」キャリブレーションを実行していても、走査
動作中の光強度のばらつきが問題であった。
【0006】この問題に対する従来の解決は、単にラン
プがその動作温度に達するのに十分な所定時間走査プロ
セスを遅らせるものであるが、不便である。この遅れ
は、キセノンランプを使用すれば、その動作温度にすぐ
に達するためなくすことができるが、キセノンランプは
高価である。さらに、走査プロセスを遅らせることおよ
び/またはキセノンランプを使用することは、ランプの
耐用期間にわたって光強度のばらつきの問題を解消する
ことにならない。
【0007】さらに最近では、各走査中にランプの強度
を監視し、ランプ強度のばらつきがあればこれを自動的
に補償する光学スキャナが導入されている。ここで、反
射鏡およびレンズ構成(配列)は、原稿の走査全体に亘
って、対象物の横方向縁部の一方に配置される白パッチ
等周知の参照(すなわち「ランプ監視素子」)から反射
される光をCCDの所定数の検知素子に集束する。光強
度補償信号は、検知素子により生成される実際の電圧と
予想電圧に差があれば、これに基づいてピクセル列ごと
に生成される。補償信号はコントローラにより使用さ
れ、必要に応じて信号を調整する。かかる参照構造を組
み込むスキャナの一例が、共通に譲渡された米国特許第
5,278,674号に開示されており、参照により本
明細書に援用する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ランプ
強度監視機能を備えた従来のスキャナは有用であるが、
本発明者は、これらの機能が多重解像度スキャナにおい
て十分に実施されていないと判断した。また、本発明者
は、これまでランプ強度監視と多重解像度走査を組み合
わせることができなかったのは、通常解像度の走査時に
対象物の横方向縁部にある従来のランプ監視素子がより
高解像度の走査時にはなかったためであると判断した。
さらに、単にランプ監視素子を、より高解像度の走査に
おいて対象物の横方向縁部の位置まで内方向に移動する
(または、第2のランプ監視素子をこの位置に追加す
る)と、通常解像度の走査を干渉してしまう。したがっ
て、従来の多重解像度スキャナは、通常解像モードにお
いてランプ強度を監視するのみであり、ユーザは、ラン
プがその動作温度に達するまで待ってから、より高解像
モードで走査する必要があった。
【0009】したがって、本発明の目的は、実用の目的
で当該技術において前述した問題を回避するスキャナを
提供することである。特に、本発明は、多重解像度モー
ドでランプ強度を監視することが可能な多重解像度スキ
ャナを提供することを目的とする。また、本発明の別の
目的は、多重ランプ監視素子を有する多重解像度スキャ
ナを提供することである。さらに本発明の別の目的は、
ランプのウォームアップ時でも高解像モードで走査可能
なスキャナを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】これらおよびその他の目
的を達成するために、本発明の一実施形態に係るスキャ
ナは、第1および第2のランプ監視素子と、第1のモー
ドにおいて、走査対象物および第1のランプ監視素子か
らの反射光をセンサで集束するように動作可能であり、
かつ第2のモードにおいて、該対象物および第2のラン
プ監視素子からの反射光をセンサで集束するように動作
可能である光方向転換システムとを備える。ランプ監視
素子は、第1のランプ監視素子が、高解像度走査モード
とすることができる第2のモードの走査を干渉しないよ
うに、また第2のランプ監視素子が、通常解像度走査モ
ードとすることができる第1のモードの走査を干渉しな
いように配置される。
【0011】かかるスキャナは、従来のスキャナを上回
る多数の効果を有する。たとえば、本発明により、多重
解像度スキャナには、これまで不可能であったランプ強
度監視および補償機能を設けることができる。他のモー
ドの走査動作を干渉しないように、それぞれの走査モー
ドについてランプ監視素子が設けられているため、本発
明により、通常走査モードと高解像度走査モードの両方
でランプ監視素子の使用が可能となる。また、本発明に
より、ウォームアップ時の高解像度走査モードでの使用
が可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の上記およびその他様々な
特徴および付属の利点は、添付図面とともに検討する
際、以下の詳細な説明を参照することによってよりよく
理解されよう。
【0013】添付図面を参照して、本発明の好ましい実
施形態の詳細を説明する。
【0014】以下は、本発明を実施する現在最も知られ
る態様の詳細な説明である。この説明は、限定の意味で
取られるべきではなく、単に本発明の一般的な原理を説
明する目的でなされるものである。さらに、画像処理シ
ステム、用紙送りシステムおよびコンピュータとの相互
作用の詳細等、本発明に関連しないスキャナの各種内部
動作素子の詳細な説明は簡略化のために省略されてい
る。
【0015】たとえば図1に示すように、本発明の好ま
しい実施形態に係るスキャナ10は、コンピュータ14
と、モニタ16と、プリンタ18とを備えるコンピュー
タシステム12とともに使用され得る。スキャナ10に
より、原稿20の画像(または他の対象物)が、光学走
査システム22により走査され、処理され、電気信号に
変換され、ディジタル化される。そして、画像はコンピ
ュータ14に転送され、記憶されるか、モニタ16に表
示されるか、またはプリンタ18により再生される。
【0016】コンピュータシステム12とともに使用さ
れるスタンドアロン式走査装置である例示のスキャナ1
0において本発明を説明しているが、本発明は、光学走
査システムを含む任意の装置に適用可能である。かかる
装置として、ファクシミリ機器、コピー機、スキャナ―
コピー―プリンタ―ファクシミリ一体機器等があるが、
これらに限定されない。さらに、例示のスキャナ10
は、原稿フィーダ23により原稿が光学走査システムに
対して移動される用紙送りスキャナであるが、本発明
は、光学走査システムの少なくとも一部が原稿に対して
移動する、フラットベッドスキャナ等の装置に適用可能
である。
【0017】例示の光学走査システム22は、光源24
と、一対の相互交換可能レンズアセンブリ26および2
8と、センサアレイ30とを含むことができる。適当な
光源としては、冷陰極ランプ、熱陰極ランプ、LEDラ
ンプ、キセノンランプがある。適当なセンサアレイとし
ては、サイズが4ミクロン乃至8ミクロンの直線配列の
離間検知素子に構成されるCCDがある。各レンズアセ
ンブリは、たとえば、1つ以上のレンズからなる。本実
施例におけるレンズアセンブリ26および28は、Larg
an, Inc.の一部門であるLargan OpticalおよびAsia Opt
ical Co., Inc.(ともに所在地は台湾)から市販される
多重レンズ式レンズアセンブリである。レンズアセンブ
リ26は、光監視素子および8インチ半の走査線をセン
サアレイ30で集束することが好ましく、同時にレンズ
アレイ28は、より高解像度の走査を行うように光監視
素子および4インチの走査線を上記センサアレイの同一
部分で集束することが好ましい。センサアレイ30から
の電気信号は、コントローラ32により処理されディジ
タル化される。また、コントローラ32は、光源の電源
34の動作も制御する。電源34は、光源に供給する電
気エネルギーの量を可変することにより光源24の強度
レベルを順次制御する。
【0018】図1に図示される好ましい実施形態には、
光学走査システム22を囲む筐体36がさらに設けら
れ、ガラスまたはその他適当な材料から形成される窓3
8を有する。窓38もまた、筐体36に設けられた単な
る無蓋の開口とすることができる。原稿20は、窓38
を通過する際光源24により照射される。原稿20の画
像が、画像を表す電気信号に変換されるときに十分に照
明され、識別できる程度に、光の強度レベルがあると良
い。原稿から反射された光は、一連の反射鏡40a〜4
0eによりレンズアセンブリ26および28のどちらか
へ向けて方向転換される。通常解像度走査における光路
は実線41で示され、高解像度走査における光路は点線
43により示される(図1では、明確にするため点線4
3については、一部のみが示される)。レンズアセンブ
リは、センサアレイ30で光を順次集束する。
【0019】光は、一度に一ピクセル列(すなわち、
「走査線」)ずつ反射され、センサアレイ30に集束さ
れる。たとえば図1および図2に示すように、第1の光
監視素子42は通常解像度走査線44の横方向縁部に配
置される。本発明によれば、第2の光監視素子46は高
解像度走査線48の横方向縁部に配置される。好ましい
実施形態において、通常解像度は600dpiである
が、150dpi乃至1200dpiの範囲としてもよ
く、高解像度は1200dpiであることが好ましい
が、300dpi乃至4800dpi(またはそれ以
上)の範囲としてもよい。第2の光監視素子46の意義
については詳細に後述する。光監視素子42および46
は、窓38に載置されるか、その上または下に配置さ
れ、サイズが4mm×3mm程度のプラスチック製の薄
型破片であることが好ましい。白色コーティング材を使
用してもよい。他の光監視用の部品としては、センサア
レイ30の適用可能部分に光を向ける反射鏡、複数のレ
ンズ、反射鏡およびレンズ構成(配列)がある。ガラス
または他の材料が使用されず、窓38が筐体36の単な
る無蓋の開口である場合、光監視素子42および46
は、窓(および光路)に投射するように筐体に実装され
る。
【0020】光監視素子42および46は、それぞれ、
同一機能を奏する。すなわち、コントローラ32により
使用され、ウォームアップ中の光源強度のばらつきおよ
び光源24の老化による光源強度のばらつきにもかかわ
らず画像を精確かつ均一に再生するようにした参照を提
供している。特に、光監視素子により反射される光は、
センサアレイ30の長手方向縁部の一方に配置される比
較的少数の検知素子50で集束される(図3)。典型的
な数としては、5または6個程度の検知素子である。光
強度補償信号は、検知素子50により生成される実際の
電圧とその検知素子により生成される電圧に対する予想
との間に差があれば、これに基づいてピクセル列ごとに
生成される。
【0021】補償信号は、センサアレイ30からの信号
のゲインを変えるために使用される。センサアレイ30
からのアナログ信号は、増幅器により増幅され、A/D
コンバータによりアナログからディジタルに変換され
る。コントローラ32により信号は分析され、必要であ
れば、補償信号が生成される。補償信号は、D/Aコン
バータによりアナログ信号に変換され、増幅器に印加さ
れてゲインを調整する。
【0022】本発明の好ましい実施形態によれば、ま
た、図2および図3に示すように、高解像度走査線48
は、走査方向において通常解像度走査線44から約2m
m乃至4mmずらされる。なお、「走査方向」が、例示
の用紙送りの実施形態において原稿20が送られる方
向、またはフラットベッドスキャナにおいて走査システ
ムの一部が移動する方向であることは勿論である。この
ような位置決めの結果、高解像度の光監視素子46は通
常解像度走査線44から約2mm乃至4mmずらされ、
これにより、高解像度の光監視素子が通常解像度走査を
妨害しなくなる。
【0023】走査位置は、以下のように、通常解像度走
査線44から高解像度走査線48に調整可能である。反
射光は、光源強度において、図5を参照して後述する交
換装置52により動作(または「使用」)位置に移動さ
れている相互交換可能なレンズアセンブリ(26または
28)側に向けられる。窓38の異なる部分からの光、
すなわち、通常解像度走査線44および高解像度走査線
48に対応する部分からの光をセンサアレイ30で集束
するためには、レンズアセンブリ26および28は、動
作位置にあるとき異なる角度に配向されるか、動作位置
にあるとき異なる垂直方向の位置に配置されるか、動作
位置にあるとき異なる長手方向の位置(すなわち、反射
光がレンズに接近する際にこれにより画定される軸方
向)に配置されるか、あるいは、その任意の組合せとす
ることができる。たとえば図3および図4に示すよう
に、レンズアセンブリ26および28の動作位置は、好
ましい実施形態において垂直方向と長手方向の両方にお
いて互いにずらされている。
【0024】あるいは、スキャナ10が通常解像度走査
モードと高解像度走査モードで切り替わる際に反射鏡4
0a〜40eの1つ以上を新たに配向してもよい。この
ような新たな配向により、高解像度走査線48からの反
射光が反射鏡40eからレンズアセンブリ28に、通常
解像度走査線44からの反射光が反射鏡40eからレン
ズアセンブリ26に進むのと同一角度の経路に沿って進
むため、異なる垂直方向の配向の必要がなくなる。
【0025】図5には、全体を参照符号52で表した例
示のレンズアセンブリ交換装置が図示される。例示のレ
ンズ交換装置は、一対のスロット56および58が形成
されたベース部材(基盤部材)54を有する。スロット
56および58の内部にはシャトル60が配置され、ベ
ース部材54に対して横方向に摺動可能に構成される。
かかる装置に限定されないが、電気モータ/ウォームお
よび従動子(フォロア)装置または手動で動力供給され
る摺動子(摺動装置)(いずれも図示せず)は、シャト
ル60を前後に移動するために使用可能な装置の一例で
ある。シャトル60は、一対のレンズ筐体62および6
4を支持する。通常解像度走査時に光をセンサアレイ3
0で集束するために使用されるレンズアセンブリ26は
レンズ筐体62に収容され、高解像度走査時に光をセン
サアレイで集束するために使用されるレンズアセンブリ
28はレンズ筐体64に収容される。また、シャトル6
0は、レンズ筐体62および64を搭載した一連のスロ
ット66をさらに含む。スロット66により、製造時に
レンズ筐体62および64の位置が微調整される。一連
の実装孔68は、レンズ交換装置をスキャナ10内に固
定するために使用され得る。
【0026】レンズアセンブリ26および28をそれぞ
れの動作可能位置と非動作可能位置の間で移動させる他
の装置を使用してもよい。たとえば、レンズアセンブリ
26および28は、これらをレンズアセンブリ交換装置
52と同一位置に配置する回動可能な装置に実装されて
もよい。
【0027】反射鏡40a〜40eからの光は、動作可
能位置にあるレンズアセンブリ(図5におけるレンズア
センブリ28)の途中にあるボール止め素子70を通過
する。ボール止め素子は、後ろ方向に向かうバネに装填
されたボールを有し、これがシャトル60の戻り止めに
嵌まることでシャトルを整列し、走査前および走査時に
これを適所に固定する。光は、レンズにより、内部筐体
74に設けられた開口72を通って方向転換され、これ
により漂遊光、すなわち、動作可能位置にあるレンズア
センブリにより集束される以外の光をセンサアレイ30
に当てないようにしている。さらに光は、図5において
そのカバーが取り外されている内部筐体74を通過し、
フレーム78内に実装されるセンサアレイ30に開口7
6を介して進む。そして、上述したように画像処理が行
われる。内部筐体を覆うのに加え、カバー(図示せず)
は、開口72の上の筐体を越えて広がる天幕状の部分を
有することが好ましい。
【0028】以上、好ましい実施形態について本発明を
説明してきたが、上述した好ましい実施形態に対して多
数の変形および/または追加を行ってもよいことが、当
業者には容易に明らかであろう。例として(但し、限定
ではない)、白色光監視素子の代わりに黒色光監視素子
を使用してもよい。また、万一追加の解像度レベルが必
要であれば、追加の走査線および白(または黒)色光監
視素子を追加してもよい。本発明の範囲は、かかる変形
および/または追加のすべてに及ぶものとする。
【0029】上記した実施形態は、以下の発明を含んで
いる。
【0030】(1)対象物を走査するスキャナであっ
て、第1および第2の光監視素子(42および46)と
走査システムとを備え、前記走査システムが、センサ3
0と、前記対象物20ならびに前記第1および第2の光
監視素子(42および46)から光が反射されるよう
に、光を前記対象物20ならびに前記第1および第2の
光監視素子(42および46)に向けて照射する光源2
4と、第1のモードにおいて、前記対象物20および前
記第1の光監視素子42からの反射光を前記センサ30
で集束するように動作可能であり、かつ第2のモードに
おいて、前記対象物20および前記第2の光監視素子4
6からの反射光を前記センサ30で集束するように動作
可能な光方向転換システム(26,28および40a〜
e)とを具備することを特徴とするスキャナ。
【0031】(2)上記(1)に記載するスキャナであ
って、前記第1および第2の光監視素子(42および4
6)の少なくとも一方は白色光監視素子であることを特
徴とするスキャナ。
【0032】(3)上記(1)に記載するスキャナであ
って、前記光源24はランプであることを特徴とするス
キャナ。
【0033】(4)上記(1)に記載するスキャナであ
って、前記対象物20は走査方向で走査され、前記第1
および第2の光監視素子(42および46)は前記走査
方向においてずらされることを特徴とするスキャナ。
【0034】(5)上記(4)に記載するスキャナであ
って、前記第1および第2の光監視素子(42および4
6)は、前記走査方向に直交する方向においてずらされ
ることを特徴とするスキャナ。
【0035】(6)上記(4)に記載するスキャナであ
って、前記センサ30は参照領域50を有し、前記第1
の光監視素子42からの反射光は、前記第1のモードに
おいて前記参照領域50に反射され、前記第2の光監視
素子46からの反射光は、前記第2のモードにおいて前
記参照領域50に反射されることを特徴とするスキャ
ナ。
【0036】(7)上記(4)に記載するスキャナであ
って、前記走査システムは、走査線(44および48)
を画定する前記対象物の直線部分を順次走査し、前記第
1の走査モードにおける前記走査線44は、前記第2の
走査モードにおける前記走査線48より長いことを特徴
とするスキャナ。
【0037】(8)上記(7)に記載するスキャナであ
って、前記走査線(44および48)は長手(横方向)
方向端部を画定し、前記第1の光監視素子42は、前記
第1のモードにおいて走査される前記走査線44の長手
方向両端の一方に配置され、前記第2の光監視素子46
は、前記第2のモードにおいて走査される前記走査線4
8の長手方向両端の一方に配置されることを特徴とする
スキャナ。
【0038】(9)上記(1)に記載するスキャナであ
って、前記光方向転換システムは第1および第2のレン
ズアセンブリ(26および28)を備え、前記第1のレ
ンズアセンブリ26は第1の動作可能位置と非動作可能
位置の間で移動可能であり、前記第2のレンズアセンブ
リ28は第2の動作可能位置と非動作可能位置の間で移
動可能であることを特徴とするスキャナ。
【0039】(10)上記(9)に記載するスキャナで
あって、前記第1の動作可能位置は、前記第2の動作可
能位置から少なくとも一方向においてずらされることを
特徴とするスキャナ。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好ましい実施形態に係るスキャナおよ
びコンピュータシステムの概略図である。
【図2】図1のスキャナの筐体窓の平面図である。
【図3】本発明の好ましい実施形態に係る、レンズアセ
ンブリに接近して通過する反射光を示す、通常解像度走
査モードおよび高解像度走査モードにおける光路の概略
上面図である。
【図4】本発明の好ましい実施形態に係る、レンズアセ
ンブリに接近して通過する反射光を示す、通常解像度走
査モードおよび高解像度走査モードにおける光路の概略
側面図である。
【図5】本発明の好ましい実施形態に係る、レンズアセ
ンブリ交換装置の斜視図である。
【符号の説明】
20 原稿 24 光源 26,28 レンズアレイ 30 センサアレイ 40a〜40e 反射鏡 42,46 光監視素子 44,48 解像度走査線 50 検知素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5B047 AA01 BA01 BB02 BC01 BC09 CA19 CB03 CB05 CB10 5C072 AA01 BA16 CA02 CA10 DA04 EA05 LA02 NA01

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対象物を走査するスキャナであって、 第1および第2の光監視素子と走査システムとを備え、 前記走査システムが、 センサと、 前記対象物ならびに前記第1および第2の光監視素子か
    ら光が反射されるように、光を前記対象物ならびに前記
    第1および第2の光監視素子に向けて照射する光源と、 第1のモードにおいて、前記対象物および前記第1の光
    監視素子からの反射光を前記センサで集束するように動
    作可能であり、かつ第2のモードにおいて、前記対象物
    および前記第2の光監視素子からの反射光を前記センサ
    で集束するように動作可能な光方向転換システムとを具
    備することを特徴とするスキャナ。
JP2001257135A 2000-08-31 2001-08-28 ランプ強度監視機能を備えた多重解像度スキャナ Pending JP2002142087A (ja)

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