JP2003046735A

JP2003046735A - 画像読み取り装置における焦点合わせ方法

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Publication number: JP2003046735A
Application number: JP2001235010A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Oshima; 利明大嶋; Kenichiro Amamiya; 健一郎雨宮
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2003-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】リニアセンサの受光面にレンズで被写体を結
像させて走査する画像読み取り装置において焦点合わせ
を短時間で行う方法を提供する。【解決手段】画像読み取り装置においてリニアセンサ
２０の受光面２１とレンズ２９，３０との相対位置を固
定する。このような画像読み取り装置で、まず、同一主
走査線上の互いに一部重複して隣り合う２領域の原稿像
をそれぞれ走査することで２つの主走査データを取得
し、次にそれら２つの主走査データを比較することで原
稿像上の共役点が互いに一致する画素の数Ｗを検出す
る。続いて、合焦時に原稿像上の共役点が互いに一致す
る画素の数Ｓと前記画素の数Ｗとの差及びレンズ２９，
３０の画角に基づき、主走査データ取得時における２領
域の重複部分Ｃ_Rの幅が合焦時における２領域の重複部
分Ｃ₀の幅に一致するように原稿像に対するリニアセン
サ２０の受光面２１及びレンズ２９，３０の相対位置の
調節量を特定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像読み取り装置
における焦点合わせ方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、原稿等の被写体に記録された像を
読み取るための装置としてイメージスキャナ、複写機、
ファクシミリ等の画像読み取り装置が知られている。こ
れら画像読み取り装置の一種として、リニアセンサの受
光面にレンズで被写体を結像させて走査する形式のもの
がある。このような画像読み取り装置では、被写体に対
するリニアセンサの受光面及びレンズの相対位置を調節
して焦点合わせを行うことがある。例えばフラットベッ
ド型イメージスキャナにおいて紙等の光反射性原稿（以
下、反射原稿という。）の走査時にはその反射原稿を原
稿台に直接載置し、フィルム等の光透過性原稿（以下、
透過原稿という。）の走査時にはホルダにより透過原稿
を原稿台から所定距離を隔てて位置決めすると、原稿に
対するリニアセンサの受光面及びレンズの相対位置が原
稿ごとに変化するため、各原稿の走査時に上記焦点合わ
せを実施することでリニアセンサの受光面に原稿像を鮮
明に結像させることができるのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、画像読み取
り装置で従来から採用されている焦点合わせ方法の１つ
にコントラスト方式がある。このコントラスト方式は、
被写体に対するリニアセンサの受光面及びレンズの相対
位置が合焦位置に一致したときリニアセンサの出力信号
の高周波成分が最大振幅となることを利用する。具体的
には、リニアセンサの受光面及びレンズを被写体に対し
相対移動させつつリニアセンサで被写体を走査して高周
波成分の振幅を検出し、高周波成分が最大振幅となる移
動位置をその検出結果に基づき取得する。より詳細に
は、合焦位置前後の複数の移動位置で被写体走査及び振
幅検出を繰り返し実施し、その結果検出された各振幅値
を比較して振幅が最大となる位置を探し出している。そ
のため、焦点合わせにかかる時間が不可避的に長くなっ
てしまう。

【０００４】本発明は、上記問題に鑑みて創作されたも
のであって、その目的は、リニアセンサの受光面にレン
ズで被写体を結像させて走査する画像読み取り装置にお
いて焦点合わせを短時間で行う方法を提供することにあ
る。また、本発明の他の目的は、焦点合わせを短時間で
行う画像読み取り装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明によ
ると、リニアセンサの受光面にレンズで被写体を結像さ
せて走査する画像読み取り装置において焦点合わせをす
るために、同一主走査線上の互いに一部重複して隣り合
う２領域の像をそれぞれ走査することで得る２つの主走
査データを比較した結果に基づいて、重複して走査する
幅が所定の基準幅になる位置に前記被写体に対する前記
リニアセンサの受光面及び前記レンズの相対位置を調節
する。この請求項１に係る発明によると、一主走査線上
の互いに一部重複して隣り合う２領域の像についてそれ
ぞれ１度ずつ走査すれば、それらの走査により得られる
２つの主走査データに基づき被写体に対するリニアセン
サの受光面及びレンズの相対位置を合焦位置に調節する
ことができる。したがって、請求項１に係る発明によれ
ば、焦点合わせを短時間で行うことができる。尚、本明
細書において合焦とは、焦点合わせにより鮮鋭な画像が
リニアセンサの受光面に結像されることをいうものとす
る。

【０００６】請求項２に係る発明によると、前記リニア
センサの受光面と前記レンズとの相対位置を固定して前
記被写体に対する前記リニアセンサの受光面及び前記レ
ンズの相対位置を調節することで、レンズの光学倍率を
変えることなく焦点合わせすることができる。

【０００７】請求項３に係る発明によると、第一段階
で、同一主走査線上の互いに一部重複して隣り合う２領
域の像をそれぞれ走査することで２つの主走査データを
得、第二段階で、前記第一段階で得る２つの主走査デー
タを比較することで被写体上の共役点が互いに一致する
画素の数Ｗを検出し、第三段階で、合焦時に被写体上の
共役点が互いに一致する画素の数Ｓと前記画素の数Ｗと
の差及び前記レンズの画角に基づいて前記被写体に対す
る前記リニアセンサの受光面及び前記レンズの相対位置
の調節量を特定する。この請求項３に係る発明では、例
えば相対位置の調節により画素数Ｗと画素数Ｓとの差が
０となるようその調節量を特定すれば、焦点合わせを精
確に行うことができる。

【０００８】前記請求項３に係る発明の前記第三段階で
は、請求項４に係る発明のように、Ｄ＝ｋ（Ｗ−Ｓ）／
ｔａｎθ（但しｋ及びθは定数）により、前記被写体に
対し前記リニアセンサの受光面及び前記レンズを接近さ
せる距離Ｄを簡単に得ることができる。

【０００９】請求項５に係る発明によると、リニアセン
サは光電変換により被写体像の濃淡に応じた主走査デー
タを出力し、レンズは、同一主走査線上の互いに一部重
複して隣り合う２領域の像をそれぞれ前記リニアセンサ
の受光面に重畳して結像させ、焦点合わせ部は、同一主
走査線上の前記２領域の像をそれぞれ走査することで得
る２つの主走査データを比較した結果に基づいて、重複
して走査する幅が所定の基準幅になる位置に前記被写体
に対する前記リニアセンサの受光面及び前記レンズの相
対位置を調節し、副走査駆動部は前記主走査線を前記主
走査線と垂直な方向に移動させる。この請求項５に係る
発明によると、一主走査線上の互いに一部重複して隣り
合う２領域の像についてそれぞれ一度ずつ走査すれば、
それらの走査により得る２つの主走査データに基づき被
写体に対するリニアセンサの受光面及びレンズの相対位
置を合焦位置に調節することができる。したがって、請
求項５に係る発明によれば、焦点合わせを短時間で行う
画像読み取り装置を提供することができる。

【００１０】請求項６に係る発明によると、前記焦点合
わせ部が前記リニアセンサの受光面と前記レンズとの相
対位置を固定して前記被写体に対する前記リニアセンサ
の受光面及び前記レンズの相対位置を調節することで、
レンズの光学倍率を変えることなく焦点合わせすること
ができる。

【００１１】請求項７に係る発明によると、前記焦点合
わせ部は、２つの主走査データを比較することで被写体
上の共役点が互いに一致する画素の数Ｗを検出する手段
と、合焦時に被写体上の共役点が互いに一致する画素の
数Ｓと前記画素の数Ｗとの差及び前記レンズの画角に基
づいて前記被写体に対する前記リニアセンサの受光面及
び前記レンズの相対位置の調節量を特定する手段とを有
する。この請求項７に係る発明によれば、焦点合わせ部
において例えば相対位置の調節により画素数Ｗと画素数
Ｓとの差が０となるようその調節量を特定することで、
焦点合わせを精確に行うことができる。

【００１２】前記請求項７に係る発明の前記焦点合わせ
部は、請求項８に係る発明のように、Ｄ＝ｋ（Ｗ−Ｓ）
／ｔａｎθ（但しｋ及びθは定数）により得られる距離
Ｄだけ前記被写体に対し前記リニアセンサの受光面及び
前記レンズを接近させることが望ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を示す一実施
例を図面に基づいて説明する。図２は、本発明の一実施
例による画像読み取り装置としてのイメージスキャナ１
０を示している。イメージスキャナ１０は、リニアセン
サ２０、被写体としての原稿に記録された原稿像をリニ
アセンサ２０に結像させるレンズ２９，３０、主走査線
を副走査方向に移動させる副走査駆動部４０、主走査線
上の原稿像に対するリニアセンサ２０及びレンズ２９，
３０の相対位置を調節する調節部５０、リニアセンサ２
０を駆動する主走査駆動部１０２、リニアセンサ２０の
出力信号を処理する処理部１００、制御部１１０等を備
えている。

【００１４】以下、図３に示すように概ね箱形を呈する
筐体１２の上面に原稿台１４を備えた所謂フラットベッ
ド型イメージスキャナ１０を中心に説明する。原稿台１
４はガラス板等の透明板で形成され、その盤面上に反射
原稿又は透過原稿が載置される。反射原稿は、原稿台１
４の周縁部に設けられた原稿ガイド１６により原稿台１
４の盤面上に位置決めされる。透過原稿は図示しないホ
ルダにより原稿台１４の盤面上に隙間を空けて位置決め
される。

【００１５】副走査駆動部４０は筐体１２内に設けられ
ている。この副走査駆動部４０は、第一キャリッジ２４
と第一キャリッジ駆動装置２７（図２参照）とから構成
される。第一キャリッジ２４は筐体１２にスライド自在
に係止され、第一キャリッジ駆動装置２７により原稿台
１４の盤面に対し平行な副走査方向（図３においてａで
示す方向）に往復移動させられる。第一キャリッジ駆動
装置２７は、例えば第一キャリッジ２４に係止されたベ
ルトとこのベルトを回転させる制御の容易なステッピン
グモータ等の駆動源を備える。

【００１６】調節部５０は第一キャリッジ２４内に設け
られている。この調節部５０は、第二キャリッジ２５と
第二キャリッジ駆動装置２８（図２参照）とから構成さ
れる。第二キャリッジ２５は第一キャリッジ２４にスラ
イド自在に係止され、第二キャリッジ駆動装置２８によ
り第一キャリッジ２４に対し相対的に副走査方向に往復
移動させられる。本実施例では、後述する２つの光路の
光軸が共に動かないように第二キャリッジ２５を移動さ
せる。第二キャリッジ駆動装置２８は、例えばステッピ
ングモータ等の駆動源を備える。

【００１７】図４に示すようにリニアセンサ２０は、複
数の光電変換素子が同図にｂで示す副走査方向軸に対し
垂直かつ原稿台１４の盤面に平行に直線状に並ぶ姿勢で
第二キャリッジ２５内に設けられている。このリニアセ
ンサ２０の光電変換素子の配列方向が主走査方向であ
る。光電変換素子の一例はフォトダイオードである。リ
ニアセンサ２０としては、可視光、赤外光、紫外光等、
所定の波長領域の光を光電変換して得られる電荷を一定
時間蓄積し、受光量に応じた電気信号をＣＣＤ、ＭＯＳ
トランジスタスイッチ等を用いて出力するレンズ縮小形
のリニアイメージセンサが使用される。カラー出力方式
についてはオンチップ方式を採用し、リニアセンサ２０
の受光面２１にカラーフィルタアレイをオンチップで形
成した３ライン又は６ラインのリニアセンサ２０を使用
している。このリニアセンサ２０はそのカラーフィルタ
アレイの配列状態に応じた電気信号を出力する。カラー
フィルタアレイとしては、例えばラインごとにＲ（Re
d）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）のいずれかの原色フィル
タを使用する。尚、モノクロ出力のイメージスキャナに
ついても当然に本発明を適用できる。

【００１８】図４に示すレンズ２９,３０は光学的性質
が互いに同一である。レンズ２９，３０は共に、リニア
センサ２０の受光面２１に対し相対移動不能に第二キャ
リッジ２５内に設けられている。本実施例においてレン
ズ２９，３０は、リニアセンサ２０の垂直二等分線Ｖを
対称軸として互いに線対称な位置に各々の光軸Ｏ，Ｐが
互いに平行となる姿勢で設けられ、主走査方向軸に平行
な方向で並んでいる。

【００１９】図３に示すように、第一キャリッジ２４の
内部には反射原稿用光源３５及び複数のミラー３１，３
２，３３，３４が第二キャリッジ２５の移動を妨げない
位置に固設されている。反射原稿用光源３５は蛍光管ラ
ンプ等の管照明から構成され、主走査方向に延びる姿勢
で設けられている。反射原稿用光源３５の照射光は原稿
台１４上の反射原稿に照射される。また、筐体１２には
図２及び図３に二点鎖線で示すように透過原稿用光源３
８が着脱可能である。この透過原稿用光源３８は透過原
稿の走査時に原稿台１４の上方位置に装着される。本実
施例の透過原稿用光源３８は、図示しない蛍光管ランプ
等の管照明と、図示しない反射板及び拡散板から構成さ
れる面光源であり、管照明の照射光は拡散板により原稿
台１４上の透過原稿にほぼ面均一に照射される。

【００２０】図３、図４及び図５に破線で示すように、
反射原稿用光源３５により照射された反射原稿の反射光
像及び透過原稿用光源３８により照射された透過原稿の
透過光像は複数のミラー３１〜３４で順次反射され、レ
ンズ２９，３０の各々によりリニアセンサ２０の受光面
２１に結像される。ここでレンズ２９は、図４に示すよ
うに主走査線のうちそのほぼ中心から一端部に延びる領
域Ａの原稿像をリニアセンサ２０の全幅に結像させる。
一方、レンズ３０は、図５に示すように主走査線のうち
そのほぼ中心から他端部に延びる領域Ｂの原稿像をリニ
アセンサ２０の全幅に結像させる。このようにイメージ
スキャナ１０では、レンズ２９を経る第一光路とレンズ
３０を経る第二光路とが形成される。レンズ２９，３０
は、互いに同一な光学的性質を有し、かつ各光軸Ｏ，Ｐ
を互いに平行にして主走査方向軸に平行な方向に並んで
いるので、領域Ａ，Ｂの原稿像を互いに同じ倍率で歪み
なくリニアセンサ２０に結像させることができる。

【００２１】以上の構成により、第一キャリッジ２４を
移動させることでリニアセンサ２０及びレンズ２９，３
０を原稿台１４に対し平行に運搬して主走査線を副走査
方向に移動させることができる。また、第一キャリッジ
２４に対し第二キャリッジ２５を相対移動させること
で、主走査線上の原稿像に対するリニアセンサ２０の受
光面２１及び各レンズ２９，３０の各光路上における相
対位置Ｘを変化させることができる。図６に示すように
リニアセンサ２０の受光面２１及び各レンズ２９，３０
の位置を仮想的に固定した系で相対位置Ｘの変化を視た
場合、その相対位置Ｘの変化は原稿像の位置の変化
Ｘ₀，Ｘ₁，Ｘ₂等として現れる。以下では便宜上、上記
系で捉えた原稿像の位置を相対位置Ｘとして説明する。
例えば、上記系においてリニアセンサ２０の受光面２１
及び各レンズ２９，３０に対し原稿像が離間する又は接
近することを相対位置Ｘが離間する又は接近することと
して記載する。

【００２２】図６に示すように主走査線の上記領域Ａ及
びＢの幅はそれぞれ相対位置Ｘに応じて変動する。ま
た、図４及び図５に示すように領域Ａと領域Ｂとは主走
査方向中央部で相対位置Ｘに応じた幅で重複し、特許請
求の範囲に記載の「互いに一部重複して隣り合う２領
域」の一例を構成する。イメージスキャナ１０ではリニ
アセンサ２０の受光面２１に対するレンズ２９，３０の
相対位置が不変であることにより、図６に示すように前
記各相対位置Ｘにおける重複部分Ｃが一意に決まる。重
複部分Ｃの幅は相対位置Ｘが接近するにつれ小さくなる
が、本実施例では合焦位置Ｘ₀よりも接近側の相対位置
Ｘの変位限界Ｘ₁にあっても重複部分Ｃが形成されるよ
うにイメージスキャナ１０が構成されている。

【００２３】イメージスキャナ１０では、レンズ２９を
経る第一光路とレンズ３０を経る第二光路のいずれか一
方を切り換えドラム６０により択一的に開通させる。こ
の切り換えドラム６０は図３、図４及び図５に示すよう
に概ね円筒形状であり、円筒軸線Ｑまわりに回転自在に
第二キャリッジ２５に搭載されている。切り換えドラム
６０の外周面には、開通窓７０，７１，７２，７３及び
遮光部８０，８１，８２，８３がそれぞれ所定位置に形
成されている。この切り換えドラム６０はドラム駆動装
置９０（図２参照）により、円筒軸線Ｑを中心に９０度
の位相差で第一回転位置と第二回転位置とに間欠回転さ
せられる。ドラム駆動装置９０は例えば制御の容易なス
テッピングモータ等の駆動源等を備える。ここで第一回
転位置は例えば図４に示すように、切り換えドラム６０
の開通窓７０及び７１で第一光路を開通させ、遮光部８
２又は８３で第二光路を遮断する位置である。第二回転
位置は例えば図５に示すように、切り換えドラム６０の
開通窓７２及び７３で第二光路を開通させ、遮光部８０
又は８１で第一光路を遮断する位置である。このように
本実施例では、切り換えドラム６０で光路を切り換える
ことで、主走査線上の領域Ａ，Ｂの原稿像を互いに時間
をずらして重畳してリニアセンサ２０に結像させる。

【００２４】図２に示すように主走査駆動部１０２は、
リニアセンサ２０を駆動するために必要なシフトパル
ス、転送パルス等の駆動パルスを生成しリニアセンサ２
０に出力する電子回路である。この主走査駆動部１０２
は例えば同期信号発生器、駆動用タイミングジェネレー
タ等から構成される。

【００２５】処理部１００は、アナログ信号処理回路１
０４、Ａ／Ｄ変換器１０６及びディジタル信号処理部１
０８から構成されている。

【００２６】アナログ信号処理回路１０４は、リニアセ
ンサ２０から出力されたアナログの電気信号に対して増
幅、ノイズ低減処理等のアナログ信号処理を施し、処理
された信号をＡ／Ｄ変換器１０６に出力する。Ａ／Ｄ変
換器１０６は、アナログ信号処理回路１０４から出力さ
れたアナログの電気信号を所定階調のディジタルの画像
信号に量子化し、その画像信号をディジタル信号処理部
１０８に出力する。

【００２７】ディジタル信号処理部１０８は、Ａ／Ｄ変
換器１０６から出力された画像信号に対してシェーディ
ング補正、ガンマ補正、画素補間等の各種の処理を施
し、イメージスキャナ１０に接続される画像処理装置１
５０へ転送する画像データを生成する。本実施例におい
てディジタル信号処理部１０８は、切り換えドラム６０
の第一又は第二回転位置で主走査線上の領域Ａ又はＢの
原稿像がリニアセンサ２０で走査されその領域Ａ又はＢ
の原稿像の濃淡に相関する信号がＡ／Ｄ変換器１０６か
ら出力されるごとに上記各種の処理を実行し第一主走査
データ又は第二主走査データを生成する。図７（ｂ）及
び（ｃ）に示すように第一及び第二主走査データは、同
図（ａ）に示すような一主走査線の領域Ａ，Ｂの原稿像
の濃淡を画素ごとに所定段階の階調値で表す画像データ
である。ディジタル信号処理部１０８はそれら第一及び
第二主走査データを互いに連結しないで、あるいは互い
に連結した後に出力することができる。

【００２８】図２に示すように制御部１１０は、ＣＰＵ
１３０、ＲＡＭ１３２及びＲＯＭ１３４を有する。ＣＰ
Ｕ１３０はＲＯＭ１３４に記憶されている各種のコンピ
ュータプログラムを実行することで、リニアセンサ２０
の作動制御（すなわち主走査駆動部１０２の作動制
御）、第一キャリッジ２４の移動制御（すなわち副走査
駆動部４０の作動制御）、第二キャリッジ２５の移動制
御（すなわち調節部５０の作動制御）、切り換えドラム
６０の回転作動の制御（すなわちドラム駆動装置９０の
作動制御）、反射原稿用光源３５及び透過原稿用光源３
８の点滅並びに光量の制御、処理部１００の作動制御
等、イメージスキャナ１０全体の制御を行う。ＲＡＭ１
３２は、ディジタル信号処理部１０８で生成される各主
走査データやディジタル信号処理部１０８で処理中にあ
る画像信号等を一時的に記憶する。

【００２９】制御部１１０は、筐体１２に設けられたイ
ンターフェイス（Ｉ／Ｆ）１４０を介しパーソナルコン
ピュータ等の画像処理装置１５０に接続可能とされてい
る。制御部１１０は画像処理装置１５０からの読み取り
指令信号に基づき、ＲＯＭ１３４のコンピュータプログ
ラムのうち原稿の読み取りに関するものを実行する。

【００３０】以上、イメージスキャナ１０の構成を説明
した。以下、イメージスキャナ１０の使用方法及び作動
を説明する。以下の説明では、イメージスキャナ１０が
画像処理装置１５０としてのパーソナルコンピュータ
（ＰＣ）に接続されているものとする。

【００３１】イメージスキャナ１０のユーザは、まず、
反射原稿又は透過原稿を原稿台１４上に載置する。本実
施例では、前記変位限界Ｘ₁と合焦位置Ｘ₀よりも離間側
の変位限界Ｘ₂との間にある任意の相対位置Ｘにおいて
も重複部分Ｃの全領域に亘って原稿が存在するように、
原稿台１４上の主走査方向中央部に原稿が位置決めされ
る。次にユーザは、ＰＣ１５０への入力操作によりイメ
ージスキャナ１０に対して原稿の読み取りを指令する。
その指令に応答してイメージスキャナ１０は以下のよう
に作動する。

【００３２】まず図８に示すように、ステップＳ１（以
下、単にＳ１という。他のステップについても同様であ
る。）で焦点合わせを実施する。この焦点合わせの詳細
が焦点合わせルーチンとして図９に示されている。本実
施例の焦点合わせルーチンにおいてディジタル信号処理
部１０８は第一主走査データ及び第二主走査データを互
いに連結しないで個別に出力する。

【００３３】焦点合わせルーチンではまずＳ１１で、第
二キャリッジ２５を定位させた状態で第一キャリッジ２
４を副走査方向の所定位置に移動させる。本実施例で
は、原稿台１４上に位置決めされた原稿の副走査方向端
部に主走査線が位置するように第一キャリッジ２４を移
動させる。次にＳ１２において切り換えドラム６０を第
一回転位置に回転させた状態で反射原稿用光源３５又は
透過原稿用光源３８を点灯させ第一光路を形成し、第一
キャリッジ２４の移動位置に対応する主走査線の領域Ａ
をリニアセンサ２０で走査する。すなわち、図１に示す
ある相対位置Ｘ_Rにおいて領域Ａを走査する。続いてＳ
１３でリニアセンサ２０からの出力信号を処理部１００
で処理して第一主走査データを生成しＲＡＭ１３２に記
憶する。

【００３４】次にＳ１４で切り換えドラム６０を第二回
転位置に回転させることで、反射原稿用光源３５又は透
過原稿用光源３８の点灯により形成される光路を第一光
路から第二光路に切り換え、続くＳ１５において前記Ｓ
１２で走査した領域Ａと同じ主走査線の残部領域Ｂをリ
ニアセンサ２０で走査する。すなわち、上記相対位置Ｘ
_Rにおいて領域Ｂを走査する。続いてＳ１６でリニアセ
ンサ２０からの出力信号を処理部１００で処理して第二
主走査データを生成しＲＡＭ１３２に記憶する。

【００３５】その後Ｓ１７、Ｓ１８及びＳ１９におい
て、ＲＡＭ１３２に記憶されている第一主走査データと
第二主走査データとに基づき第二キャリッジ２５を移動
させて相対位置Ｘ_Rを合焦位置Ｘ₀に一致させる。相対位
置Ｘ_Rと合焦位置Ｘ₀とが一致するということは、図１に
示す相対位置Ｘ_Rでの重複部分Ｃ_Rの幅が合焦位置Ｘ₀で
の重複部分Ｃ₀の幅に一致することに他ならない。

【００３６】具体的にＳ１７ではＣＰＵ１３０によりＲ
ＡＭ１３２の第一主走査データと第二主走査データとを
比較することで、現時点の相対位置Ｘ_Rで領域Ａ，Ｂの
重複部分Ｃが結像されたリニアセンサ２０の画素の数Ｗ
を検出する。ここで「重複部分Ｃが結像されるリニアセ
ンサ２０の画素の数」は、第一及び第二主走査データに
ついての「原稿（像）上の共役点が互いに一致する画素
の数」の一例である。このＳ１７の詳細が主走査データ
比較ルーチンとして図１０に示されている。

【００３７】主走査データ比較ルーチンではまずＳ３１
で、第一主走査データ及び第二主走査データの各々につ
いて比較画素範囲α及びβを暫定的に設定する。本実施
例では、図６に示すように相対位置Ｘが前記変位限界Ｘ
₂にあるときに重複部分Ｃが結像される画素範囲γ，ε
よりも広く、かつ互いに同数の画素を含むように比較画
素範囲α，βを設定する。イメージスキャナ１０ではリ
ニアセンサ２０の両端画素のうち垂直二等分線Ｖに対し
レンズ２９側に位置する一端画素に領域Ａの重複部分Ｃ
側端部が常に結像されるので、比較画素範囲αはそのリ
ニアセンサ２０の一端画素を一方の境界画素として設定
される。比較画素範囲αについては、かかる境界画素と
は反対側の境界画素をＮ番として当該画素から離間する
につれ大となる番号を各画素に割り当てる。一方、リニ
アセンサ２０の両端画素のうち垂直二等分線Ｖに対しレ
ンズ３０側に位置する他端画素には領域Ｂの重複部分Ｃ
側端部が常に結像されるので、比較画素範囲βはそのリ
ニアセンサ２０の他端画素を一方の境界画素として設定
される。比較画素範囲βについては、かかる境界画素を
Ｎ番として当該画素から離間するにつれ大となる番号を
各画素に割り当てる。

【００３８】次にＳ３２で、図１１（ａ）に示すよう
に、比較画素範囲α内の階調値データと比較画素範囲β
内の階調値データとを同一番号が割り当てられた画素の
組（以下、画素組ともいう。）ごとに対比し、それら比
較画素範囲α内データと比較画素範囲β内データとが互
いに一致するか否かを判定する。本実施例では領域Ａ，
Ｂが同倍率でリニアセンサ２０に結像されることから、
比較画素範囲α内データと比較画素範囲β内データとが
互いの全範囲で階調値を同じにするということは、比較
画素範囲α，βが共に、重複部分Ｃが過不足なく結像さ
れた画素範囲であることを意味する。このＳ３２では具
体的には、まず各画素組について比較画素範囲α内画素
の階調値から比較画素範囲β内画素の階調値を減算す
る。そして、その減算値がすべての画素組について０又
は設定誤差の範囲内となる場合には比較画素範囲α内デ
ータと比較画素範囲β内データとが一致すると判定す
る。一方、１つの画素組でも減算値が０とならない場合
又は設定誤差を越える場合には比較画素範囲α内データ
と比較画素範囲β内データとは一致しないと判定する。
尚、各画素組について各比較画素範囲α，β内画素の階
調値の比をとり、その比の値に基づき各比較画素範囲
α，β内画素データの一致の可否を判定してもよい。

【００３９】Ｓ３２で比較画素範囲α内データと比較画
素範囲β内データとが一致しないと判定された場合には
Ｓ３３において比較画素範囲αを、現時点で最小のＮ番
が割り当てられている画素を除いて再設定し、その再設
定された範囲αにおいてＮ＋１番が割り当てられている
画素を新たにＮ番として当該画素から離間するにつれ大
となる番号を各画素に割り当て直す。またＳ３３では比
較画素範囲βを、現時点で最大の番号が割り当てられて
いる画素を除いて再設定する。そして、あらためてＳ３
２を実行する。これらＳ３３及び再度のＳ３２による一
連の処理は図１１（ｂ）に示すように、比較画素範囲α
内データに対し比較画素範囲β内データを１画素分相対
的にずらして対比させることと等価である。

【００４０】これに対し、Ｓ３２で比較画素範囲α内デ
ータと比較画素範囲β内データとが一致すると判定され
た場合にはＳ３４において、図１１（ｃ）に示す如く現
時点で各比較画素範囲α，βを構成する画素の数を上記
重複部分Ｃが結像された画素の数Ｗとして取得する。

【００４１】次にＳ１８ではＣＰＵ１３０により、
（i）上記Ｓ１７で検出された画素数Ｗと、（ii）合焦
時に領域ＡとＢの重複部分Ｃが結像される画素の数Ｓ
と、（iii）レンズの画角とに基づき、現時点での相対
位置Ｘ_Rを合焦位置Ｘ₀に一致させるのに必要な相対位置
Ｘの調節量を特定する。ここで画素数Ｓは、例えばイメ
ージスキャナ１０の製造時に設定されるものである。本
実施例のＳ１８では相対位置Ｘの調節量として現時点の
相対位置Ｘ_Rと合焦位置Ｘ₀との離間距離Ｄを算出する。

【００４２】ここで離間距離Ｄの算出原理について図１
及び図１２を参照しつつ説明する。イメージスキャナ１
０ではレンズ２９，３０が垂直二等分線Ｖを対称軸とし
て線対称に設けられているので、相対位置Ｘ_Rでの重複
部分Ｃ_Rの幅と合焦位置Ｘ₀での重複部分Ｃ₀の幅との差
（Ｃ_R−Ｃ₀）は、垂直二等分線Ｖに平行で重複部分Ｃ_R
の一端部２００（ここでは垂直二等分線Ｖに対しレンズ
３０側の端部）を通る直線Ｍと重複部分Ｃ₀の両端部の
うち一端部２００に近い側の端部２０２との距離ｄの２
倍で表すことができる。また、例えば図１に示すように
重複部分Ｃ_Rに対応する画素数Ｗと重複部分Ｃ₀に対応す
る画素数Ｓとの画素数差（Ｗ−Ｓ）は、上記差（Ｃ_R−
Ｃ₀）の半値、すなわち距離ｄに各相対位置Ｘに固有の
係数を乗じた値で表すことができる。本実施例では前記
変位限界Ｘ₁とＸ₂とで規定される相対位置Ｘの変位範囲
が各光路長よりも十分に短いため、上記係数として各相
対位置Ｘに依存しない定数１／ｋ（ｋは任意の正の数）
を近似的に用いる。要するに、距離ｄは下記（式１）で
表すことができる。ｄ＝ｋ（Ｗ−Ｓ）・・・（式１）さらに、重複部分Ｃ_Rの一端部２００と重複部分Ｃ₀の一
端部２０２とを結ぶ直線Ｌ（ここでは、垂直二等分線Ｖ
に対しレンズ２９側のリニアセンサ２０の一端画素とそ
れら重複部分Ｃ_R，Ｃ₀の一端部２００，２０２とを直線
でつらねる光線に相当する）は上記直線Ｍに対し角度θ
で交差する。この角度θはレンズ２９，３０の画角によ
り一義的に決まる定数である。したがって、離間距離
Ｄ、距離ｄ及び角度θは下記（式２）を満たす。Ｄ＝ｄ／ｔａｎθ ・・・（式２）以上より、離間距離Ｄは下記（式３）により算出するこ
とができる。Ｄ＝ｋ（Ｗ−Ｓ）／ｔａｎθ ・・・（式３）

【００４３】上記（式３）により求められる離間距離Ｄ
の値は、図１に示すように合焦位置Ｘ₀に対し相対位置
Ｘ_Rが離間側にある場合に正の値をとり、一方、合焦位
置Ｘ₀に対し相対位置Ｘ_Rが接近側にある場合には負の値
をとる。また離間距離Ｄの値が０であることは画素数Ｗ
と画素数Ｓとが互いに同数であることを意味し、さらに
それは重複部分Ｃ_Rの幅と重複部分Ｃ₀の幅とが一致して
いることを意味する。

【００４４】尚、ここまで離間距離Ｄを（式３）により
算出するものとして説明したが、例えば画素数Ｗ及びＳ
と離間距離Ｄとの関係を表すマップを利用して離間距離
Ｄを特定するようにしてもよい。

【００４５】そしてＳ１９では、相対位置Ｘが現時点で
の相対位置Ｘ_Rから上記Ｓ１８で特定した離間距離Ｄだ
け接近するように、換言すればその離間距離Ｄが０とな
るように、筐体１２内で定位する第一キャリッジ２４に
対し第二キャリッジ２５を相対移動させる。尚、離間距
離Ｄの値が負である場合、「離間距離Ｄだけ接近する」
とは「離間距離Ｄの絶対値に相当する距離だけ相対位置
Ｘ_Rが離間する」ということと等価である。このような
第二キャリッジ２５の相対移動により相対位置Ｘが調節
され合焦位置Ｘ₀に精確に一致する。以上で焦点合わせ
ルーチンが終了する。

【００４６】以上の説明から明らかなように本実施例で
は、焦点合わせルーチンのＳ１１〜Ｓ１６が請求項３に
記載の「第一段階」の一例を構成し、Ｓ１７が請求項３
に記載の「第二段階」の一例を構成し、Ｓ１８が請求項
３及び請求項４に記載の「第三段階」の一例を構成して
いる。また、調節部５０と制御部１１０とが特許請求の
範囲に記載の「焦点合わせ部」の一例を構成し、制御部
１１０が請求項７に記載の「画素の数Ｗを検出する手
段」の一例と「被写体に対するリニアセンサの受光面及
びレンズの相対位置の調節量を特定する手段」の一例を
構成している。

【００４７】Ｓ１の焦点合わせが完了した後は続くＳ２
で、原稿台１４上の原稿の走査を実施する。具体的に
は、第一キャリッジ２４に対し第二キャリッジ２５を定
位させ第一キャリッジ２４を移動させつつ、切り換えド
ラム６０の各回転位置で副走査方向の任意の位置にある
主走査線上の各領域Ａ，Ｂを走査する。さらにその走査
の結果リニアセンサ２０から出力された電気信号を処理
部１００で処理して第一主走査データ及び第二主走査デ
ータを各々生成する。そして同一主走査線について第一
及び第二主走査データが生成されるごとに、ディジタル
信号処理部１０８でそれら主走査データを互いに連結し
画像処理装置１５０に転送する。画像処理装置１５０に
転送された各主走査線についての画像データはその画像
処理装置１５０の処理により互いに連結され、その結果
原稿像全体の光学的濃淡情報を表す画像データが取得さ
れる。

【００４８】このようにイメージスキャナ１０では、各
原稿の走査に先立って一主走査線上の領域Ａ，Ｂの原稿
像について各々１度ずつ走査するだけで、前記相対位置
Ｘを合焦位置Ｘ₀に適正に一致させることができる。し
たがって、イメージスキャナ１０によれば焦点合わせに
要する時間を短縮することができ、ひいては原稿像の走
査全体にかかる時間をも短縮することができる。

【００４９】以上、本発明の一実施例について詳述した
が、これはあくまでも例示であって、本発明はそのよう
な実施例の記載によって何ら限定的に解釈されるもので
はない。

【００５０】例えば、特許請求の範囲に記載の「重複し
て走査する幅が所定の基準幅になる位置に被写体に対す
るリニアセンサの受光面及びレンズの相対位置を調節す
る」方法は、上述の実施例のような互いに一部重複して
隣り合う２領域のその重複部分が結像される画素の数に
基づき相対位置を調節する方法のみに限定して解釈され
るべきではない。すなわち特許請求の範囲に記載の上記
方法は、相対位置の調節の結果として重複して走査する
幅が所定の基準幅になればよく、例えば２つの主走査デ
ータにおいて濃度（階調値）が同一の特異点を示す画素
を抽出しそれら画素が互いに一致するように相対位置を
調節する方法や、２つの主走査データで表される濃度分
布を高次関数で近似しその関数を対比して相対位置の調
節量を特定する方法等であってもよい。

【００５１】また上述の実施例では、主走査線上の互い
に一部重複している２領域Ａ，Ｂの原稿像をリニアセン
サ２０の受光面２１に重畳して結像させるために切り換
えドラム６０の回転作動を利用しているが、例えばレン
ズの移動やミラーの移動を利用してもよい。

【００５２】さらに、上述のイメージスキャナ１０では
一光路につき１つのレンズを配置しているが、一光路上
に互いに異なる倍率のレンズを複数配置し低倍率のレン
ズで結像される像の一部を高倍率のレンズで結像させる
構成を採用してもよい。

【００５３】さらにまた、上述の実施例ではフラットベ
ッド型のイメージスキャナに本発明を適用した場合を説
明したが、本発明はフラットベッド型に限らずシートフ
ィード型のイメージスキャナにも適用できる。その場合
には、特許請求の範囲に記載の副走査駆動部の一例とし
てオートシートフィーダを使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるイメージスキャナにお
いて主走査線上の原稿像に対するリニアセンサの受光面
及びレンズの相対位置の１つＸ_Rとその相対位置の合焦
時における位置Ｘ₀とを比較して示す模式図である。

【図２】本発明の一実施例によるイメージスキャナを示
すブロック図である。

【図３】本発明の一実施例によるイメージスキャナを概
略的に示す断面図である。

【図４】本発明の一実施例によるイメージスキャナにお
いて主走査線上の原稿像が２つのレンズのうちの一方に
よりリニアセンサに結像させられる様子を説明するため
の模式図である。

【図５】本発明の一実施例によるイメージスキャナにお
いて主走査線上の原稿像が２つのレンズのうちの他方に
よりリニアセンサに結像させられる様子を説明するため
の模式図である。

【図６】本発明の一実施例によるイメージスキャナにお
いて主走査線上の原稿像に対するリニアセンサの受光面
及びレンズの相対位置が変化する様子を説明するための
模式図である。

【図７】本発明の一実施例によるイメージスキャナにお
いて走査する主走査線上の原稿像の濃淡の一例を示すグ
ラフ（ａ）と、（ａ）に示す主走査線上の原稿像を走査
して得られる第一主走査データ（ｂ）及び第二主走査デ
ータ（ｃ）を示すグラフである。

【図８】本発明の一実施例によるイメージスキャナの原
稿読み取り時における作動を説明するためのフローチャ
ートである。

【図９】図８におけるＳ１の内容を焦点合わせルーチン
として示すフローチャートである。

【図１０】図９におけるＳ１７の内容を主走査データ比
較ルーチンとして示すフローチャートである。

【図１１】図１０に示す主走査データ比較ルーチンにお
いて第一主走査データと第二主走査データとを比較し画
素数Ｗを検出する方法を説明するための模式図である。

【図１２】図１における要部の拡大図である。

【符号の説明】

１０イメージスキャナ２０リニアセンサ２４第一キャリッジ２５第二キャリッジ２７第一キャリッジ駆動装置２８第二キャリッジ駆動装置２９，３０レンズ４０副走査駆動部５０調節部１００処理部１０２主走査駆動部１１０制御部１３０ＣＰＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H051 AA00 CB20 CB21 5B047 AA01 BA02 BB02 BC14 5C072 AA01 DA21 DA23 EA04 RA12 XA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リニアセンサの受光面にレンズで被写体
を結像させて走査する画像読み取り装置における焦点合
わせ方法であって、同一主走査線上の互いに一部重複して隣り合う２領域の
像をそれぞれ走査することで得る２つの主走査データを
比較した結果に基づいて、重複して走査する幅が所定の
基準幅になる位置に前記被写体に対する前記リニアセン
サの受光面及び前記レンズの相対位置を調節することを
特徴とする画像読み取り装置における焦点合わせ方法。
【請求項２】前記リニアセンサの受光面と前記レンズ
との相対位置を固定して前記被写体に対する前記リニア
センサの受光面及び前記レンズの相対位置を調節するこ
とを特徴とする請求項１記載の画像読み取り装置におけ
る焦点合わせ方法。
【請求項３】同一主走査線上の互いに一部重複して隣
り合う２領域の像をそれぞれ走査することで２つの主走
査データを得る第一段階と、前記第一段階で得る２つの主走査データを比較すること
で被写体上の共役点が互いに一致する画素の数Ｗを検出
する第二段階と、合焦時に被写体上の共役点が互いに一致する画素の数Ｓ
と前記画素の数Ｗとの差及び前記レンズの画角に基づい
て前記被写体に対する前記リニアセンサの受光面及び前
記レンズの相対位置の調節量を特定する第三段階と、を含むことを特徴とする請求項２記載の画像読み取り装
置における焦点合わせ方法。
【請求項４】前記第三段階において、Ｄ＝ｋ（Ｗ−Ｓ）／ｔａｎθ （但しｋ及びθは定数）により前記被写体に対し前記リ
ニアセンサの受光面及び前記レンズを接近させる距離Ｄ
を得ることを特徴とする請求項３記載の焦点合わせ方
法。
【請求項５】光電変換により被写体像の濃淡に応じた
主走査データを出力するリニアセンサと、同一主走査線上の互いに一部重複して隣り合う２領域の
像をそれぞれ前記リニアセンサの受光面に重畳して結像
させるレンズと、同一主走査線上の前記２領域の像をそれぞれ走査するこ
とで得る２つの主走査データを比較した結果に基づい
て、重複して走査する幅が所定の基準幅になる位置に前
記被写体に対する前記リニアセンサの受光面及び前記レ
ンズの相対位置を調節する焦点合わせ部と、前記主走査線を前記主走査線と垂直な方向に移動させる
副走査駆動部と、を備えることを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項６】前記焦点合わせ部は、前記リニアセンサ
の受光面と前記レンズとの相対位置を固定して前記被写
体に対する前記リニアセンサの受光面及び前記レンズの
相対位置を調節することを特徴とする請求項５記載の画
像読み取り装置。
【請求項７】前記焦点合わせ部は、２つの主走査デー
タを比較することで被写体上の共役点が互いに一致する
画素の数Ｗを検出する手段と、合焦時に被写体上の共役
点が互いに一致する画素の数Ｓと前記画素の数Ｗとの差
及び前記レンズの画角に基づいて前記被写体に対する前
記リニアセンサの受光面及び前記レンズの相対位置の調
節量を特定する手段とを有することを特徴とする請求項
６記載の画像読み取り装置。
【請求項８】前記焦点合わせ部は、Ｄ＝ｋ（Ｗ−Ｓ）／ｔａｎθ （但しｋ及びθは定数）により得られる距離Ｄだけ前記
被写体に対し前記リニアセンサの受光面及び前記レンズ
を接近させることを特徴とする請求項７記載の画像読み
取り装置。