【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像読取装置に関し、特に写真フィルム等の透過原稿の画像情報をラインセンサー（ＣＣＤ）等の読取手段で高精度に読み取るようにした、例えばイメージスキャナー、フィルムスキャナー、そしてデジタル複写機等のデジタル画像読取装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より紙画像やフィルム上の画像情報をコンピュータにデジタル画像情報として読み取るための装置としてイメージスキャナーやフィルムスキャナー等が知られている。
【０００３】
このようなスキャナー装置に用いられる画像読取用レンズに対しては歪曲収差や色収差が良好に補正されていること、ビネッティングによる周辺光量の低下が少ないこと等が望まれている。また画像の画像情報を読み取るという用途ゆえに通常は横倍率が−０．１程度から−１．２（等倍近傍）の相対的に低倍率範囲で設定されていることが望まれている。さらに近年は小型化の傾向が進み光学系レイアウトのコンパクト化が必要とされ、そこで光学系レイアウトを決定する投影レンズ（画像読取用レンズ）は広角化が求められていた。
【０００４】
さらに近年は高解像度化も進んでおり、それに合わせて光学系の高解像度化が進んでいるが、近年の高ｄｐｉ（ドット・パー・インチ）化で、回折限界によりこれ以上性能の向上が望めないような状態になりつつある。そこでこれを回避する手段として光学系の倍率を上げることが考えられる。この倍率を上げる手段として、倍率の大きいレンズを別途搭載する、もしくはレンズの中のレンズ同士の間隔を変えて変倍を行う、といった方法が考えられる。
【０００５】
このように高解像度化のために倍率の異なるレンズを有した画像読取装置がいくつか開示されている。例えば複数のレンズを用い、該レンズと結像面との間の光路折り返しミラーの間で光路遮蔽手段を使用するものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
またレンズを回転させ倍率を変え、これと同時に光路折り返しミラーの一部を移動させて光路長を変え、なおかつ透過原稿の読み取り位置を原稿台ガラスの下方にしたものが提案されている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】
米国特許６００８９４４号
【特許文献２】
米国特許６２３３０６３号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら特許文献１では複数のレンズにより読み取られる原稿が同一平面に存在しており、透過原稿を読み取る場合には原稿台ガラスに直接フィルムを置かねばならず、この結果、原稿台ガラスの汚れを拾ったり、ニュートンリングが発生するという問題点が発生する。
【０００８】
特許文献２では原稿台ガラスの影響を受けないように透過原稿の読み取り位置を原稿台ガラスの下方に設定しているが、この場合、装置全体の構成が大きくなるという問題点が生じる。
【０００９】
そのため前述の如く透過原稿の高解像度に対応するには倍率の異なるレンズ、もしくは変倍レンズが必要となる。しかしながら倍率を変えても透過原稿の読み取り位置を反射原稿と同じように原稿台ガラスの上面に設定してしまうと、原稿台ガラスの汚れや、ニュートンリングといった悪影響を受けてしまう。
【００１０】
そこで原稿台ガラスの下側で読み取ることで原稿台ガラスの影響をなくそうとすると、原稿台ガラスの下で読み取りのために可動する部分を避けて配置する必要があり、このために装置全体が大型化してしまうという問題点が生じる。
【００１１】
本発明は特に透過原稿の読み取り時の原稿台ガラスの汚れや、ニュートンリングといった悪影響を極力回避しつつ、コンパクトな構成で高画質な画像読取りが可能な画像読取装置の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像読取装置は、
原稿を照明する照明手段と、該照明手段により照明された該原稿の画像情報を結像させる結像光学系と、該結像光学系により結像された該画像情報を読み取る読取手段と、を有する画像読取装置において、
該結像光学系は変倍レンズもしくは焦点距離が異なる複数のレンズより成り、透過原稿と反射原稿とを選択して、該読取手段上に結像しており、該結像光学系に対して該透過原稿の原稿面は該反射原稿の原稿面より遠方に位置することを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
図１〜図４は各々本発明の画像読取装置の実施形態１の図である。図１は反射原稿を読み取るときの要部断面図、図２は透過原稿を読み取るときの要部断面図、図３は画像読取装置の要部斜視図、図４は画像読取装置の内部ブロック図である。
【００１４】
図中、１は画像読取部、３は反射原稿、４は透過原稿である。５は原稿台ガラスであり、その面上に反射原稿３が載置されている。
【００１５】
本実施形態では後述する結像光学系７に対して透過原稿４の原稿面は反射原稿３の原稿面より遠方に位置するように構成している。また反射原稿３と透過原稿４の原稿面の位置は共に原稿台ガラス５に対して、結像光学系７と反対側に位置している。
【００１６】
２は透過原稿用照明部であり、画像読取部１の上部に設けられている。透過原稿用照明部２は透過原稿用ランプ（照明手段）１１、例えばｉＲＥＤ（赤外発光ダイオード）より成るゴミキズ検知用ランプ１２、そして導光体１３等を有している。１４は面状光源である。
【００１７】
６はキャリッジであり、画像読取部１内に設けられており、反射原稿用ランプ（照明手段）１０、３枚の反射ミラー９、複数のレンズを有する結像光学系（結像レンズ系）７、そして読取手段（ラインセンサー）８等を一体的に収納しており、副走査モータ等の駆動装置（不図示）により副走査方向（図中矢印Ｙ方向）へ走査し、反射原稿３もしくは透過原稿４の画像情報を読み取っている。１５はキャリッジガイドシャフトであり、キャリッジ６と嵌合しており、該キャリッジ６を副走査方向に移動させている。
【００１８】
反射原稿用ランプ１０は、例えば蛍光灯やハロゲンランプ等より成っている。３枚の反射ミラー９は反射原稿３もしくは透過原稿４からの光束の光路をキャリッジ６内部で折り曲げている。
【００１９】
結像光学系７は複数のレンズを有し、反射原稿３もしくは透過原稿４の画像情報に基づく光束を読取手段８面上に結像させている。本実施形態における結像光学系７は変倍レンズより成り、内部のレンズの間隔を変えることで焦点距離と倍率が変わる構成より成っており、例えば反射原稿３を読み取る場合には、該反射原稿３に合わせた所定の倍率に成っており、また透過原稿４を読み取る場合には透過原稿４に合わせた所定の倍率に成っている。
【００２０】
読取手段８は例えばラインセンサー（ＣＣＤ）より成っており、画像を電気的な画像信号に変換するものであり、複数個の撮像素子が一直線上に並んでいる。
【００２１】
本実施形態における読取手段８は反射原稿３に比べて透過原稿４の方を高い解像力で読み取っている。
【００２２】
４１は焦点位置調整手段であり、例えば後述するように原稿台ガラス５の汚れが無視できない場合は焦点位置の決定を結像光学系７の一部のレンズ又は全体を光軸方向に移動させて、取得する情報に基づいて行っている。
【００２３】
４２は倍率補正手段であり、結像光学系７の結像倍率が変化した際に結像光学系７の一部のレンズ又は全体を光軸方向に移動させて補正している。
【００２４】
本実施形態では図３に示すように画像読取部１には現像済み写真フィルム等の透過原稿４を読み取る場合に、該透過原稿４を照明するための透過原稿用照明部２がヒンジ部１６によって回動自在に取り付けられている。透過原稿用照明部２には、面状光源１４がユニットカバー１７上の奥まった位置にビス等で固定されることで取り付けられている。また面状光源１４は光源保護透明部材（不図示）によって保護されている。
【００２５】
画像読取部１の本体上には読み取り原稿を置くための原稿台ガラス５が備え付けられており、写真フィルムを読み取る場合には、透過原稿載置ユニット１８が原稿台ガラス５上に載置される。透過原稿載置ユニット１８に設けられたシェーディング窓１８ａは、シェーディングを測定するための窓であり、透過原稿載置部１８ｂは透過原稿を置く場所である。
【００２６】
次に図４を参照して各々の機能ブロックについて説明する。同図において画像読取部１は信号ケーブルでホストコンピュータ２１へと接続されている。画像読取部１はホストコンピュータ２１の命令で作動して画像を読み取り、画像信号をホストコンピュータ２１に転送する。７は上記の如く結像光学系であり、面状光源１４から照射された原稿からの光束を固体撮像素子であるラインセンサー（ＣＣＤ）８上に結像させる。２４は光源点灯回路であり、面状光源１４を点灯する。尚、撮像素子としてはＣＣＤ以外のＣＭＯＳ等を使用してもよい。
【００２７】
次に電気基板１９において、２５はパルスモータ２０を駆動するモーター駆動回路であり、画像読取部（イメージスキャナ）１のシステム制御であるシステムコントローラー２６からの信号によりパルスモーター２０の励磁切り換え信号を出力する。２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂは各々アナログゲイン調整器であり、ＣＣＤ８から出力されたアナログ信号を可変増幅する。２８はＡ／Ｄ変換器であり、アナログゲイン調整器２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂから出力されたアナログ画像信号をデジタル信号に変換する。２９は画像処理部であり、デジタル信号化された信号画像に対してオフセット補正、シェーディング補正、デジタルゲイン調整、カラーバランス調整、マスキング、主走査・副走査方向の解像度変換等の画像処理を行う。３０はラインバッファであり、画像データを一時的に記憶する部分、３１はインターフェース部であり、ホストコンピュータ２１と通信するためのものである。ここではＳＣＳＩコントローラで実現しているが、セントロニクスやＵＳＢ等別のインターフェースも採用することは可能である。
【００２８】
３２はオフセットＲＡＭであり、画像処理を行う際のワーキングエリアとして用いられる。このオフセットＲＡＭ３２は、ラインセンサ８がＲＧＢ用ラインセンサ−を各々所定のオフセットをもって平行に配置されるので、そのＲＧＢライン間オフセットの補正用として用いられる。またオフセットＲＡＭ３２はシェーディング補正等の各種データの一時記憶も行う。ここでは汎用のランダムアクセスメモリで実現している。３３はガンマＲＡＭであり、ガンマカーブを記憶し、カンマ補正を行う。
【００２９】
２６はシステムコントローラであり、スキャナ全体のシーケンスをプログラムとして記憶しており、ホストコンピュータ２１からの命令に従って各種制御を行う。３４はシステムバスであり、システムコントローラ２６、画像処理部２９、ラインバッファ３０、インターフェース部３１、オフセットＲＡＭ３２及びガンマＲＡＭ３３をつないでおり、アドレスバスとデータバスによって構成されている。
【００３０】
次に原稿の読み取り動作について図１、図２を用いて説明する。
【００３１】
まず反射原稿用ランプ１０を点灯し、結像光学系７を反射原稿用に定められるか、もしくはユーザーが指定した倍率に応じて該結像光学系７の焦点距離および倍率を変化させる。そしてキャリッジ６を副走査方向（図中矢印Ｙ方向）に移動させることにより、反射原稿３上の画像情報を３枚の反射ミラー９を介し結像光学系７によりラインセンサー８面上に結像させる。
【００３２】
このとき反射原稿３は原稿台ガラス５の上側に置かれ、透過原稿用照明部２に取り付けられた圧板（不図示）で上方から押さえられるため、ほぼ原稿台ガラス５に密着された状態となる。ここで結像光学系７の反射原稿読み取り時の原稿側のピント位置をほぼ原稿台ガラス５の上面に設定することで良好なる画像が得られるようになる。
【００３３】
一般に反射原稿３を読み取る場合は要求される解像度が低く、通常細かくても６００ｄｐｉ程度のため、透過原稿４に比べ焦点深度が深くなる。よって原稿台ガラス５上面にピント位置を設定しても、原稿が僅かに浮いたり、ちょっとした立体物であっても問題なく読み取ることができる。さらに原稿台ガラス５面上にユーザーが認識できないような細かい汚れがあっても、読み取り解像度が粗いため、それほど問題にならない。
【００３４】
ここで反射原稿３を読み取る場合は原稿台ガラス５上面に結像光学系７のピント位置を設定しているが、原稿台ガラス５の汚れが無視できない場合は焦点位置調整手段４１により結像光学系７の一部のレンズもしくは全体を光軸方向に前後させることでラインセンサー８の出力の変化を検知し、もっとも出力が高い部分に結像光学系７の位置を調整する。例えば原稿台ガラス５の汚れが無視できない場合は原稿台ガラス５上面よりも遠方にピント位置をずらせば良い。
【００３５】
次に反射原稿用照明ランプ１０を消灯し、透過原稿用ランプ１１を点灯させることにより、面状光源１４全体を発光させ、結像光学系７を透過原稿用に定められるか、もしくはユーザーが指定した倍率に応じて結像光学系７の焦点距離および倍率を変化させる。そしてキャリッジ６を副走査方向に移動させることにより、透過原稿４上の画像情報を３枚の反射ミラー９を介し結像光学系７によりラインセンサー８面上に結像させる。
【００３６】
次に透過原稿用ランプ１１を消灯し、ゴミキズ検知用ランプ１２を点灯させることにより、面状光源１４全体を発光させ、キャリッジ６を副走査方向へ移動させることにより、透過原稿４上のゴミ、キズ等の検知画像を３枚の反射ミラー９を介し結像光学系７によりラインセンサー８面上に結像させる。
【００３７】
このとき透過原稿４は原稿台ガラス５の上側に置かれた透過原稿載置ユニット（図３の符番１８）上に取り付けられる。ここで透過原稿載置ユニットは原稿台ガラス５の汚れや透過原稿４と原稿台ガラス５とで発生するニュートンリングを回避するため、所定量の厚みを持たせ、該透過原稿４を原稿台ガラス５から離している。
【００３８】
ここで結像光学系７の透過原稿の読み取り時の原稿側のピント位置を原稿台ガラス５から離し、透過原稿４が保持されている位置に設定することで良好なる透過原稿の画像が得られるようになる。
【００３９】
一般に透過原稿は反射原稿より高解像度で読み取られることが多く、２４００ｄｐｉとか３２００ｄｐｉといった非常に細かい解像度で読み取られている。このため非常に焦点深度が狭くなっており、反射原稿３と同じ原稿台ガラス５の上面にピント位置を設定すると非常にぼやけた画像となってしまうので透過原稿載置ユニットの厚みや透過原稿のそりなどを考慮してピント位置を設定する。
【００４０】
またポジフィルムのようにマウントされた透過原稿の場合、マウントの厚みには様々なものがあるため、場合によっては高解像度での読み取りではピント位置がずれる場合が考えらる。この場合は焦点位置調整手段４１を用いることで、この様々なマウントの厚みに対応する。
【００４１】
またゴミキズ検知用ランプの点灯時の読み取りでは赤外光を用いるため、結像光学系７の構成によってはピント位置が大きくずれるため、これを焦点位置調整手段４１により補正する場合がある。
【００４２】
焦点位置調整手段４１は結像光学系７の一部のレンズもしくは全体を光軸方向に前後させることでラインセンサー８の出力の変化を検知し、もっとも出力が高い部分に結像光学系７の位置を調整する。
【００４３】
尚、焦点位置調整手段４１には予め定義された量をメモリ上に設定しておき、その量だけ焦点位置調整を行うようにしてもよい。
【００４４】
またこのとき結像光学系の位置が変わるため倍率が変わるので、これへ対処する方法として倍率補正手段４２を用いて補正を行う。倍率補正手段４２は結像光学系７の一部のレンズもしくは全体を光軸方向に移動させて補正している。
【００４５】
こうして得られたゴミキズ検知画像と前述の透過原稿の読み取り画像との両者を画像処理にかけることによって、ゴミキズ検知画像上で認識されたゴミやキズによる欠陥領域に対し、その周囲の原稿読み取り画像から補間等をすることによってゴミやキズ等の影響の取り除かれた良好な透過原稿の読み取り画像を読み取ることができる。
【００４６】
尚、本実施形態では周囲の原稿読み取り画像から補間等を良好な透過原稿の読み取り画像としたが、画像情報を周波数成分に分解し、処理を行ってもよい。
【００４７】
また本実施形態においては結像光学系７の反射原稿３の結像倍率をＭｒ、透過原稿４の結像倍率をＭｔとするとき、
１．５＜Ｍｔ／Ｍｒ＜１５ ‥‥‥（１）
なる条件を満足させている。また、
｜Ｍｒ｜＜｜Ｍｔ｜ ‥‥‥（２）
なる条件を満足させている。
【００４８】
上記条件式（１）は透過原稿４と反射原稿３の読取り光学系の倍率比を示したものであり、条件式（１）の下限値を越えて倍率比が小さくなると、透過原稿４ときの読取り範囲が広くなり、データ量が増える為、高解像度でのデータ転送の速度に追いつかなくなるという問題点が生じる。また条件式（１）の上限値を越えて倍率比が大きくなると透過原稿読取り時に透過原稿４として一般的な写真フィルム全体を読取ることができなるという問題点が生じる。
【００４９】
また本実施形態では透過原稿４と反射原稿３の原稿面の光軸方向の差をＤ（ｍｍ）、結像光学系７の透過原稿４の結像倍率をＭｔ、結像光学系７の透過原稿４を結像するときのＦナンバーをＦ、読取手段（ラインセンサー）の複数の画素の配列の最小ピッチをＣ（ｍｍ）とするとき、
Ｄ／Ｃ＞Ｆ／Ｍｔ２ ‥‥‥（３）
なる条件を満足させている。
【００５０】
本実施形態では上記条件式（３）を満足させることにより、透過原稿４の読み取り時の原稿台ガラス５の汚れや、ニュートンリングといった悪影響を回避することができ、これにより透過原稿４をより良好に読み取ることができる。
【００５１】
一般にレンズはＦｎｏを暗く（大きく）することでピントが合っていると認識される範囲（以下焦点深度とする。）が広くなり、Ｆｎｏに比例する。また撮像素子上の焦点深度を原稿面上での焦点深度とするには横倍率の２乗（縦倍率ともいう）の逆数に比例する。またＣＣＤ等の撮像素子のセルピッチを大きくすると、焦点深度が増えて原稿台ガラスの汚れ等を拾い易くなるものの解像度が低くなるため汚れ等も目立たなくなってくるので問題はない。
【００５２】
［実施形態２］
図５、図６は各々本発明の画像読取装置の実施形態２の要部断面図であり、図５は反射原稿を読み取るときを示しており、図６は透過原稿を読み取るときを示している。図５、図６において図１、図２に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００５３】
本実施形態において前述の実施形態１と異なる点は焦点距離が互いに異なる反射原稿用と透過原稿用との２つのレンズ（結像光学系）７ａ，７ｂを用い、またラインセンサーも反射原稿用と透過原稿用との２つのラインセンサー８ａ，８ｂを用い、読み取り光路を反射原稿用と透過原稿用の２つに分けて構成したことである。その他の構成及び光学的作用は実施形態１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００５４】
即ち、同図において７ａ、８ａは各々順に反射原稿用のレンズとラインセンサー、７ｂ、８ｂは各々順に透過原稿用のレンズとラインセンサーである。これらの各要素はキャリッジ６内に収納されている。
【００５５】
本実施形態では反射原稿３を読み取る場合には反射原稿用のレンズ７ａとラインセンサー８ａとを使用し、透過原稿４を読み取る場合には透過原稿用のレンズ７ｂとラインセンサー８ｂとを使用している。
【００５６】
このように本実施形態では反射原稿用と透過原稿用とに読み取り光路を別々に分けて構成することによっても、前述の実施形態１と同様な効果を得ることができる。
【００５７】
尚、本実施形態では反射原稿用と透過原稿用のレンズの光路を別々に設定したが、反射ミラーと透過原稿用のレンズと反射原稿用のレンズとをそれぞれ可動可能とし、反射ミラーで光路長を変え、透過原稿用のレンズと反射原稿用のレンズを切り換える方法で１つのラインセンサーに結像させる場合でも、それぞれのレンズの原稿側のピント位置を変えることで上記の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５８】
［本発明の実施態様］
本発明の様々な例と実施形態が示され説明されたが、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲は本明細書内の特定の説明と図に限定されるのではなく、本願特許請求の範囲に全て述べられた様々の修正と変更に及ぶことが理解されるであろう。
【００５９】
本発明の実施態様の例を以下に列挙する。
【００６０】
［実施態様１］
原稿を照明する照明手段と、該照明手段により照明された該原稿の画像情報を結像させる結像光学系と、該結像光学系により結像された該画像情報を読み取る読取手段と、を有する画像読取装置において、
該結像光学系は変倍レンズもしくは焦点距離が異なる複数のレンズより成り、透過原稿と反射原稿とを選択して、該読取手段上に結像しており、該結像光学系に対して該透過原稿の原稿面は該反射原稿の原稿面より遠方に位置することを特徴とする画像読取装置。
【００６１】
［実施態様２］
前記透過原稿と前記反射原稿の原稿面の光軸方向の差をＤ（ｍｍ）、前記結像光学系の該透過原稿の結像倍率をＭｔ、該結像光学系の該透過原稿を結像するときのＦナンバーをＦ、前記読取手段は複数の画素を配置したラインセンサーより成り、該複数の画素の配列の最小ピッチをＣ（ｍｍ）とするとき、
Ｄ／Ｃ＞Ｆ／Ｍｔ２
なる条件を満足することを特徴とする実施態様１記載の画像読取装置。
【００６２】
［実施態様３］
前記結像光学系の前記反射原稿の結像倍率をＭｒ、該結像光学系の前記透過原稿の結像倍率をＭｔとするとき、
１．５＜Ｍｔ／Ｍｒ＜１５
なる条件を満足することを特徴とする実施態様１又は２に記載の画像読取装置。
【００６３】
［実施態様４］
前記結像光学系の前記反射原稿の結像倍率をＭｒ、該結像光学系の前記透過原稿の結像倍率をＭｔとするとき、
｜Ｍｒ｜＜｜Ｍｔ｜
なる条件を満足することを特徴とする実施態様１又は２に記載の画像読取装置。
【００６４】
［実施態様５］
原稿台ガラスを有し、前記反射原稿と前記透過原稿の原稿面の位置は共に該原稿台ガラスに対して、前記結像光学系と反対側に位置することを特徴とする実施態様１乃至４の何れか１項に記載の画像読取装置。
【００６５】
［実施態様６］
前記結像光学系は焦点位置調整手段からの合焦信号に基いて、ピント調整が行われていることを特徴とする実施態様１乃至５の何れか１項に記載の画像読取装置。
【００６６】
［実施態様７］
前記焦点位置調整手段は焦点位置の決定を前記結像光学系の一部のレンズ又は全体を光軸方向に移動させて、取得する情報に基づいて行っていることを特徴とする実施態様６記載の画像読取装置。
【００６７】
［実施態様８］
前記結像光学系の結像倍率の変化を補正する倍率補正手段を有することを特徴とする実施態様７記載の画像読取装置。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く結像光学系を変倍レンズもしくは焦点距離が異なる複数のレンズより構成し、透過原稿と反射原稿とを選択して、読取手段上に結像させ、該結像光学系に対して該透過原稿の原稿面を該反射原稿の原稿面より遠方に位置させることにより、高解像度の原稿、特に透過原稿における読み取りにおいて原稿台ガラスの画像への悪影響を極力なくした良好なる読取画像を得ることができる画像読取装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の画像読取装置の反射原稿読み取り時の要部断面図
【図２】本発明の実施形態１の画像読取装置の透過原稿読み取り時の要部断面図
【図３】本発明の実施形態１の画像読取装置の要部斜視図
【図４】本発明の実施形態１の画像読取装置の構成ブロック図
【図５】本発明の実施形態２の画像読取装置の反射原稿読み取り時の要部断面図
【図６】本発明の実施形態２の画像読取装置の透過原稿読み取り時の要部断面図
【符号の説明】
１ 画像読取部
２ 透過原稿用照明部
３ 反射原稿
４ 透過原稿
５ 原稿台ガラス
６ キャリッジ
７ 結像光学系
７ａ 反射原稿用のレンズ
７ｂ 透過原稿用のレンズ
８ 読取手段（ラインセンサー）
８ａ 反射原稿のラインセンサー
８ｂ 透過原稿用のラインセンサー
９ 反射ミラー
９ａ 反射原稿用の反射ミラー
９ｂ 透過原稿用の反射ミラー
１０ 反射原稿用ランプ
１１ 透過原稿用ランプ
１２ ゴミキズ検知用ランプ
１３ 導光体
１４ 面状光源
１５ キャリッジガイドシャフト
１６ ヒンジ部
１７ ユニットカバー
１８ 透過原稿載置ユニット
１８ａ シェーディング窓
１８ｂ 透過原稿載置部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image reading apparatus, and more particularly to an image reading apparatus such as an image scanner, a film scanner, and a digital copying machine which reads image information of a transparent original such as a photographic film with a reading means such as a line sensor (CCD) with high accuracy. This is suitable for a digital image reading device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an image scanner, a film scanner, and the like are known as devices for reading image information on a paper image or film on a computer as digital image information.
[0003]
For an image reading lens used in such a scanner device, it is desired that distortion and chromatic aberration be properly corrected, and that a decrease in peripheral light amount due to vignetting be small. Further, since the image information of an image is read, it is generally desired that the lateral magnification is set in a relatively low magnification range from about -0.1 to -1.2 (near equal magnification). Furthermore, in recent years, the trend of miniaturization has progressed, and the compactness of the optical system layout has been required. Therefore, a projection lens (image reading lens) that determines the optical system layout has been required to have a wide angle.
[0004]
Furthermore, in recent years, the resolution has been improved, and the resolution of the optical system has been improved accordingly. However, with the recent increase in dpi (dot per inch), further improvement in performance can be expected due to the diffraction limit. It is in a state where it does not exist. Therefore, as means for avoiding this, it is conceivable to increase the magnification of the optical system. As a means for increasing the magnification, a method of separately mounting a lens having a large magnification or changing the distance between the lenses in the lens to perform zooming is conceivable.
[0005]
Several image reading apparatuses having lenses with different magnifications for higher resolution have been disclosed. For example, there has been proposed a device using a plurality of lenses and using an optical path blocking unit between optical path turning mirrors between the lenses and the image plane (for example, see Patent Document 1).
[0006]
Further, there has been proposed a lens in which the magnification is changed by rotating a lens, and at the same time, a part of an optical path turning mirror is moved to change an optical path length, and a reading position of a transparent original is below a platen glass (for example, see Patent Reference 2).
[Patent Document 1]
US Pat. No. 6,008,944 [Patent Document 2]
US Pat. No. 6,233,033 [0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in Patent Literature 1, an original read by a plurality of lenses exists on the same plane, and when reading a transparent original, a film must be placed directly on the original platen glass. As a result, dirt on the original platen glass is picked up. And the problem that a Newton ring occurs.
[0008]
In Patent Document 2, the reading position of the transparent original is set below the original platen glass so as not to be affected by the original platen glass. However, in this case, there is a problem that the configuration of the entire apparatus becomes large.
[0009]
Therefore, in order to cope with the high resolution of the transparent original as described above, lenses having different magnifications or variable magnification lenses are required. However, even if the magnification is changed, if the reading position of the transparent document is set on the upper surface of the platen glass in the same manner as the reflection document, there is an adverse effect such as contamination of the platen glass and Newton's ring.
[0010]
Therefore, in order to eliminate the influence of the platen glass by reading the document under the platen glass, it is necessary to dispose the movable part for reading under the platen glass. There is a problem that the size is increased.
[0011]
An object of the present invention is to provide an image reading apparatus capable of reading a high-quality image with a compact configuration while minimizing adverse effects such as contamination of a platen glass and Newton rings when reading a transparent original.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The image reading device according to the present invention includes:
Illuminating means for illuminating the original, an imaging optical system for imaging the image information of the original illuminated by the illuminating means, and reading means for reading the image information formed by the imaging optical system, An image reading apparatus having
The imaging optical system includes a variable power lens or a plurality of lenses having different focal lengths, and selects a transmission original and a reflection original to form an image on the reading unit. The document surface of the transparent document is located farther than the document surface of the reflection document.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Embodiment 1]
1 to 4 are diagrams of an image reading apparatus according to a first embodiment of the present invention. 1 is a cross-sectional view of a main part when reading a reflection original, FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part when reading a transparent original, FIG. 3 is a perspective view of a main part of an image reading apparatus, and FIG. 4 is an internal block diagram of the image reading apparatus. It is.
[0014]
In the figure, 1 is an image reading unit, 3 is a reflection original, and 4 is a transmission original. Reference numeral 5 denotes a platen glass on which the reflection document 3 is placed.
[0015]
In the present embodiment, the original surface of the transparent original 4 is located farther than the original surface of the reflective original 3 with respect to an imaging optical system 7 described later. The positions of the original surfaces of the reflective original 3 and the transparent original 4 are both opposite to the imaging optical system 7 with respect to the original platen glass 5.
[0016]
Reference numeral 2 denotes a transmissive original illumination unit, which is provided above the image reading unit 1. The transmissive original illumination unit 2 includes a transmissive original lamp (illuminating means) 11, for example, a dust / flaw detecting lamp 12 made of iRED (infrared light emitting diode), a light guide 13, and the like. 14 is a planar light source.
[0017]
Reference numeral 6 denotes a carriage, which is provided in the image reading unit 1 and includes a reflecting document lamp (illuminating means) 10, three reflecting mirrors 9, and an imaging optical system (imaging lens system) 7 having a plurality of lenses. And scanning means (line sensor) 8 and the like are integrally housed, and are scanned in a sub-scanning direction (the direction of arrow Y in the drawing) by a driving device (not shown) such as a sub-scanning motor, and the reflected original 3 or transmitted light is transmitted. The image information of the document 4 is read. Reference numeral 15 denotes a carriage guide shaft which is fitted with the carriage 6 and moves the carriage 6 in the sub-scanning direction.
[0018]
The reflection document lamp 10 is composed of, for example, a fluorescent lamp, a halogen lamp, or the like. The three reflection mirrors 9 bend the optical path of the light flux from the reflection original 3 or the transmission original 4 inside the carriage 6.
[0019]
The imaging optical system 7 has a plurality of lenses, and forms a light beam based on image information of the reflection original 3 or the transmission original 4 on the surface of the reading unit 8. The imaging optical system 7 in the present embodiment includes a variable power lens, and has a configuration in which the focal length and the magnification are changed by changing the distance between the internal lenses. 3 and a predetermined magnification corresponding to the transparent document 4 when reading the transparent document 4.
[0020]
The reading means 8 is composed of, for example, a line sensor (CCD) and converts an image into an electric image signal. A plurality of image pickup devices are arranged in a straight line.
[0021]
The reading unit 8 in the present embodiment reads the transmissive original 4 with higher resolution than the reflective original 3.
[0022]
Reference numeral 41 denotes a focal position adjusting means. For example, when the contamination of the original table glass 5 cannot be ignored as described later, the focal position is determined by moving a part of or all of the lens of the imaging optical system 7 in the optical axis direction. , Based on the information to be obtained.
[0023]
Reference numeral 42 denotes a magnification correction unit, which corrects by moving a part of or all of the lens of the imaging optical system 7 in the optical axis direction when the imaging magnification of the imaging optical system 7 changes.
[0024]
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, when reading a transparent original 4 such as a developed photographic film, a transparent original illuminating unit 2 for illuminating the transparent original 4 is hinged by the hinge unit 16. It is rotatably mounted. The planar document light source 14 is attached to the transparent document illumination unit 2 by being fixed to a recessed position on the unit cover 17 with screws or the like. The planar light source 14 is protected by a light source protection transparent member (not shown).
[0025]
A document table glass 5 for placing a document to be read is provided on the main body of the image reading section 1. When reading a photographic film, a transparent document mounting unit 18 is mounted on the document table glass 5. . The shading window 18a provided in the transparent original placing unit 18 is a window for measuring shading, and the transparent original placing portion 18b is a place where a transparent original is placed.
[0026]
Next, each functional block will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the image reading section 1 is connected to a host computer 21 via a signal cable. The image reading unit 1 operates according to a command from the host computer 21 to read an image, and transfers an image signal to the host computer 21. Reference numeral 7 denotes an image forming optical system as described above, which forms a light beam from a document emitted from the planar light source 14 on a line sensor (CCD) 8 which is a solid-state image sensor. Reference numeral 24 denotes a light source lighting circuit, which lights the planar light source 14. Note that a CMOS or the like other than the CCD may be used as the image sensor.
[0027]
Next, in the electric board 19, reference numeral 25 denotes a motor drive circuit for driving the pulse motor 20, which outputs an excitation switching signal of the pulse motor 20 according to a signal from a system controller 26 which is a system control of the image reading unit (image scanner) 1. I do. 27R, 27G, and 27B are analog gain adjusters, respectively, which variably amplify the analog signal output from the CCD 8. Reference numeral 28 denotes an A / D converter, which converts analog image signals output from the analog gain adjusters 27R, 27G, and 27B into digital signals. Reference numeral 29 denotes an image processing unit that performs image processing such as offset correction, shading correction, digital gain adjustment, color balance adjustment, masking, and resolution conversion in the main scanning and sub-scanning directions on the digitalized signal image. Reference numeral 30 denotes a line buffer, which temporarily stores image data, and 31, an interface unit, which communicates with the host computer 21. Here, the interface is realized by a SCSI controller, but another interface such as Centronics or USB can be adopted.
[0028]
An offset RAM 32 is used as a working area when performing image processing. The offset RAM 32 is used for correcting the offset between RGB lines because the line sensors 8 are arranged in parallel with the RGB line sensors with a predetermined offset. The offset RAM 32 also temporarily stores various data such as shading correction. Here, it is realized by a general-purpose random access memory. A gamma RAM 33 stores a gamma curve and performs comma correction.
[0029]
Reference numeral 26 denotes a system controller which stores a sequence of the entire scanner as a program and performs various controls in accordance with an instruction from the host computer 21. Reference numeral 34 denotes a system bus, which connects the system controller 26, the image processing unit 29, the line buffer 30, the interface unit 31, the offset RAM 32 and the gamma RAM 33, and is constituted by an address bus and a data bus.
[0030]
Next, an operation of reading a document will be described with reference to FIGS.
[0031]
First, the reflection document lamp 10 is turned on, and the imaging optical system 7 is set for the reflection document, or the focal length and the magnification of the imaging optical system 7 are changed according to the magnification specified by the user. Then, by moving the carriage 6 in the sub-scanning direction (the direction of arrow Y in the figure), image information on the reflection original 3 is imaged on the line sensor 8 by the imaging optical system 7 via the three reflection mirrors 9. Let it.
[0032]
At this time, the reflection original 3 is placed on the upper side of the original platen glass 5 and pressed down from above by a pressure plate (not shown) attached to the illumination unit 2 for the transparent original. . Here, a good image can be obtained by setting the focus position of the image forming optical system 7 on the original side at the time of reading the reflection original substantially on the upper surface of the original platen glass 5.
[0033]
In general, when reading the reflection original 3, the required resolution is low, and since the resolution is usually about 600 dpi even if it is fine, the depth of focus becomes deeper than that of the transmission original 4. Therefore, even if the focus position is set on the upper surface of the platen glass 5, even if the document slightly floats or is a small three-dimensional object, it can be read without any problem. Furthermore, even if there is fine dirt on the surface of the platen glass 5 that cannot be recognized by the user, the reading resolution is coarse, so that there is not much problem.
[0034]
Here, when reading the reflection original 3, the focus position of the imaging optical system 7 is set on the upper surface of the original table glass 5. A change in the output of the line sensor 8 is detected by moving some or all of the lenses of the system 7 back and forth in the optical axis direction, and the position of the imaging optical system 7 is adjusted to a portion where the output is the highest. For example, if the contamination of the platen glass 5 cannot be ignored, the focus position may be shifted farther than the upper surface of the platen glass 5.
[0035]
Next, the illumination lamp 10 for the reflection original is turned off, and the lamp 11 for the transmission original is turned on, so that the entire surface light source 14 emits light, and the imaging optical system 7 can be set for the transmission original, or specified by the user. The focal length and magnification of the imaging optical system 7 are changed in accordance with the magnification. By moving the carriage 6 in the sub-scanning direction, the image information on the transparent original 4 is imaged on the line sensor 8 by the imaging optical system 7 via the three reflection mirrors 9.
[0036]
Next, the lamp 11 for the transparent original is turned off, the lamp 12 for dust detection is turned on, the entire surface light source 14 emits light, and the carriage 6 is moved in the sub-scanning direction. A detection image such as a flaw is formed on the line sensor 8 by the imaging optical system 7 via the three reflection mirrors 9.
[0037]
At this time, the transparent original 4 is mounted on a transparent original placing unit (reference numeral 18 in FIG. 3) placed above the original platen glass 5. Here, the transparent original placing unit is provided with a predetermined thickness to avoid contamination of the original platen glass 5 and Newton rings generated between the transparent original 4 and the original platen glass 5. 5 away.
[0038]
Here, by setting the focus position of the image forming optical system 7 on the original side at the time of reading the transparent original away from the original platen glass 5 and at a position where the transparent original 4 is held, a good image of the transparent original can be obtained. Become like
[0039]
In general, a transmissive original is often read at a higher resolution than a reflective original, and is read at a very fine resolution such as 2400 dpi or 3200 dpi. For this reason, the depth of focus is extremely narrow, and if the focus position is set on the upper surface of the platen glass 5 which is the same as the reflective original 3, an extremely blurred image will result. Set the focus position in consideration of warpage.
[0040]
In the case of a transparent original mounted like a positive film, there are various thicknesses of the mount, and in some cases, the focus position may be deviated when reading at a high resolution. In this case, by using the focal position adjusting means 41, it is possible to cope with these various mount thicknesses.
[0041]
In addition, since the infrared light is used for reading when the dust / flaw detection lamp is turned on, the focus position is largely shifted depending on the configuration of the imaging optical system 7, and this may be corrected by the focus position adjusting unit 41.
[0042]
The focus position adjusting means 41 detects a change in the output of the line sensor 8 by moving a part or all of the lens of the imaging optical system 7 back and forth in the optical axis direction, and detects the change in the output of the line sensor 8 at the highest output portion. Adjust the position.
[0043]
A predetermined amount may be set in the memory of the focal position adjusting means 41, and the focal position may be adjusted by that amount.
[0044]
Further, at this time, the magnification changes because the position of the imaging optical system changes, and as a method for coping with this, correction is performed using the magnification correcting means 42. The magnification correcting means 42 corrects by moving some or all of the lenses of the imaging optical system 7 in the optical axis direction.
[0045]
By applying the image processing to both the dust / flaw detection image obtained in this way and the above-mentioned read image of the transparent document, a defect area due to dust or flaws recognized on the dust / flaw detection image can be scanned from the surrounding document reading image. By performing interpolation or the like, it is possible to read a good read image of a transparent document from which influences such as dust and scratches have been removed.
[0046]
In the present embodiment, a good read image of a transparent original is obtained by performing interpolation or the like based on the read image of the surrounding original. However, the image information may be decomposed into frequency components and processed.
[0047]
Further, in the present embodiment, when the imaging magnification of the reflection original 3 of the imaging optical system 7 is Mr and the imaging magnification of the transmission original 4 is Mt,
1.5 <Mt / Mr <15 (1)
Satisfies certain conditions. Also,
| Mr | <| Mt | ‥‥‥ (2)
Satisfies certain conditions.
[0048]
The above conditional expression (1) shows the magnification ratio of the reading optical system for the transmissive original 4 and the reflective original 3, and when the magnification ratio is smaller than the lower limit of conditional expression (1), the transmission original 4 Since the reading range is widened and the amount of data is increased, there is a problem that the data transfer speed at high resolution cannot be kept up. If the ratio exceeds the upper limit of conditional expression (1) and the magnification ratio is increased, a problem arises in that the entire photographic film cannot be read as a transparent original 4 when reading the transparent original.
[0049]
In this embodiment, the difference in the optical axis direction between the original surface of the transmission original 4 and the reflection original 3 in the optical axis direction is D (mm), the imaging magnification of the transmission original 4 of the imaging optical system 7 is Mt, and the transmission of the imaging optical system 7 is Mt. When the F number when forming the image of the original 4 is F and the minimum pitch of the array of the plurality of pixels of the reading unit (line sensor) is C (mm),
D / C> F / Mt 2 ‥‥‥ (3)
Satisfies certain conditions.
[0050]
In the present embodiment, by satisfying the conditional expression (3), it is possible to avoid adverse effects such as contamination of the platen glass 5 and Newton's ring when reading the transparent original 4, thereby making the transparent original 4 more favorable. Can be read.
[0051]
In general, the range in which the lens is recognized as being in focus (hereinafter referred to as the depth of focus) is widened by making Fno darker (larger), and is proportional to Fno. In addition, the depth of focus on the image sensor is made proportional to the reciprocal of the square of the horizontal magnification (also referred to as the vertical magnification) to make the depth of focus on the document surface. When the cell pitch of an image pickup device such as a CCD is increased, the depth of focus is increased and dirt on the platen glass is easily picked up. However, since the resolution is lowered, dirt and the like become less noticeable.
[0052]
[Embodiment 2]
5 and 6 are cross-sectional views of main parts of an image reading apparatus according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5 shows a case where a reflective original is read, and FIG. 6 shows a case where a transparent original is read. . 5 and 6, the same elements as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
[0053]
This embodiment is different from the first embodiment in that two lenses (imaging optical systems) 7a and 7b having different focal lengths are used for a reflection original and a transmission original, and the line sensor is also used for a reflection original. The read optical path is divided into two, one for the reflective original and the other for the transparent original, using two line sensors 8a and 8b for the transparent original. Other configurations and optical functions are substantially the same as those of the first embodiment, and thus, similar effects are obtained.
[0054]
That is, in the figure, reference numerals 7a and 8a denote a lens and a line sensor for a reflection original, respectively, and reference numerals 7b and 8b denote a lens and a line sensor for a transmission original, respectively. These elements are housed in the carriage 6.
[0055]
In this embodiment, when reading the reflection original 3, the lens 7a for reflection original and the line sensor 8a are used, and when reading the transmission original 4, the lens 7b for transmission original and the line sensor 8b are used. I have.
[0056]
As described above, in the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained by separately configuring the reading optical paths for the reflection original and the transmission original.
[0057]
In the present embodiment, the optical paths of the lens for the reflective original and the lens for the transparent original are set separately. However, the reflective mirror, the lens for the transparent original, and the lens for the reflective original are movable, and the optical path length is set by the reflective mirror. In the case where the image is formed on one line sensor by changing the lens for the transmission original and the lens for the reflection original, the same effect as in the above embodiment can be obtained by changing the focus position on the original side of each lens. Can be obtained.
[0058]
[Embodiments of the present invention]
Although various examples and embodiments of the present invention have been shown and described, those skilled in the art will recognize that the spirit and scope of the present invention is not limited to the specific description and figures herein, but rather is limited to the present patent application. It will be understood that various modifications and changes are set forth which are all set forth in the following claims.
[0059]
Examples of embodiments of the present invention are listed below.
[0060]
[Embodiment 1]
Illuminating means for illuminating the original, an imaging optical system for imaging the image information of the original illuminated by the illuminating means, and reading means for reading the image information formed by the imaging optical system, An image reading apparatus having
The imaging optical system includes a variable power lens or a plurality of lenses having different focal lengths, and selects a transmission original and a reflection original to form an image on the reading unit. An image reading apparatus, wherein the original surface of the transparent original is located farther than the original surface of the reflective original.
[0061]
[Embodiment 2]
The difference in the optical axis direction between the original surface of the transmission original and the reflection original in the optical axis direction is D (mm), the imaging magnification of the transmission original of the imaging optical system is Mt, and the transmission original of the imaging optical system is imaged. When the F number is F, the reading means is a line sensor in which a plurality of pixels are arranged, and when the minimum pitch of the arrangement of the plurality of pixels is C (mm),
D / C> F / Mt 2
2. The image reading apparatus according to claim 1, wherein the following conditions are satisfied.
[0062]
[Embodiment 3]
When the imaging magnification of the reflection original of the imaging optical system is Mr, and the imaging magnification of the transmission original of the imaging optical system is Mt,
1.5 <Mt / Mr <15
3. The image reading apparatus according to claim 1, wherein the image reading apparatus satisfies the following conditions.
[0063]
[Embodiment 4]
When the imaging magnification of the reflection original of the imaging optical system is Mr, and the imaging magnification of the transmission original of the imaging optical system is Mt,
| Mr | <| Mt |
3. The image reading apparatus according to claim 1, wherein the image reading apparatus satisfies the following conditions.
[0064]
[Embodiment 5]
Embodiments 1 to 4 having an original platen glass, wherein the positions of the original surfaces of the reflection original and the transmissive original are both opposite to the image forming optical system with respect to the original platen glass. The image reading device according to claim 1.
[0065]
[Embodiment 6]
The image reading apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the imaging optical system performs focus adjustment based on a focus signal from a focus position adjustment unit.
[0066]
[Embodiment 7]
The sixth embodiment is characterized in that the focal position adjusting means determines the focal position based on information to be obtained by moving a part or the whole of the imaging optical system in the optical axis direction. Image reading device.
[0067]
[Embodiment 8]
The image reading apparatus according to claim 7, further comprising a magnification correcting unit configured to correct a change in an imaging magnification of the imaging optical system.
[0068]
【The invention's effect】
According to the present invention, as described above, the imaging optical system is constituted by a variable power lens or a plurality of lenses having different focal lengths, and a transmission original and a reflection original are selected and imaged on the reading means. By positioning the original surface of the transparent original farther than the original original surface of the reflective original with respect to the optical system, it is possible to minimize the adverse effect on the image on the platen glass when reading high-resolution originals, especially transparent originals. An image reading apparatus capable of obtaining a read image can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of an image reading apparatus according to a first embodiment of the present invention when reading a reflective original. FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of an image reading apparatus according to a first embodiment of the present invention when reading a transparent original. 3 is a perspective view of a main part of the image reading apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the image reading apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view of a principal part when reading a reflection original.
REFERENCE SIGNS LIST 1 image reading unit 2 illuminating unit for transmissive original 3 reflective original 4 transmissive original 5 platen glass 6 carriage 7 imaging optics 7a lens for reflective original 7b lens for transparent original 8 reading means (line sensor)
8a Line sensor for reflection original 8b Line sensor 9 for transmission original 9 Reflection mirror 9a Reflection mirror 9b for reflection original 10 Reflection mirror for transmission original 10 Lamp for reflection original 11 Lamp for transmission original 12 Lamp for dust detection 13 Light guide 14 Planar light source 15 Carriage guide shaft 16 Hinge part 17 Unit cover 18 Transparent original placing unit 18a Shading window 18b Transparent original placing part
