JP2006197151A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 この発明の課題は、縮小光学系あるいは等倍光学系（密着光学系）を用いる画像読取装置において、主走査方向の読取り領域を端部まで拡大することができる光学系を構成することにより、主走査方向の読取り領域の端部をコンパクトにする読取りユニットを備えた画像読取装置を提供することにある。
【解決手段】 縮小光学系を構成する結像レンズ及びイメージセンサを設けた読取ユニットを備える画像読取装置において、読取り原稿面と前記結像レンズまたは光路を折り返す反射面との間に配置し少なくとも一端を湾曲させて主走査方向における読取ピッチを拡大する介在物と、読取ピッチが拡大された拡大量に対応して読取り後に補間演算を行う補正手段とを備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、縮小光学系あるいは等倍光学系（密着光学系）を用いる画像読取装置に関し、主走査方向における読取ピッチを拡大する部材を設けて主走査方向の読取り領域を拡大することを可能とする画像読取装置に関するものである。

なお、本明細書における読取ピッチとは、原稿を読取る際の原稿面の主走査方向における１ビット当りの読取り間隔を示すものとする。

一般的に広く利用されている画像読取装置は、シートフィード型のものとフラットベッド型のものとに大別される。シートフィード型のものは所定の位置に配置した読取ユニットに沿って読取り原稿が搬送される。フラットベッド型のものは原稿台となる透明板を備えており、この透明板に沿って読取ユニットが走行する。読取ユニットには等倍光学系（密着光学系）を用いたものと、縮小光学系を用いたものとがあり、縮小光学系を用いたものは読取光が結像レンズの中心に向かって収束するため、読取光は結像レンズの焦点距離によって定まる一定の読取角（画角）を有している。

例えば、従来一般に用いられているフラットベッド型の画像読取装置は、四角い箱形の筐体の上面に透明板が設けてあり、原稿をその透明板の上に載せて読み取るようになっている。このような構造の画像読取装置は、１枚ずつばらばらになった原稿を読み取るには便利であるが、書籍のように一辺を綴じられた原稿の１頁を読み取るときには、読み取ろうとする頁を１８０度開いて、しかも綴じた部分を強く透明板に押し付けた状態で読み取らなければならない。このようにすると、書籍特に厚い書籍は綴じた部分が緩んで本を傷める結果となり、またどのようにしても、綴じた部分では読み取ろうとする紙面が透明板から浮き上がって、文字や図形が変形したり紙が浮き上がった部分が黒い汚れとなって読み取られたりする。さらにまた、従来一般に用いられているフラットベッド型の画像読取装置は、設置面積を大きく取り、実際の仕事をする環境において、画像読取装置を使用しない場合は、薄型の装置においては本立て部等に設置することはできるが、画像読取装置を使用する時はマウスやキーボードあるいはパソコンを片付ける必要があった。

この問題点を解決するため、一辺を綴じられた複数枚のシートからなる原稿、典型的には書籍を読み取るのに特に好適で、かつ設置面積を大きくしない画像読取装置が望まれており、厚い書籍であってもその綴じ辺の近傍に文字や図形の変形を生じたり、黒い汚れを生ずることなく正確に読み取ることが可能な画像読取装置が提案されている。

前記の従来の画像読取装置は、筐体の一面に原稿台となる透明板を備え、この透明板の背面に沿って走行する読取ユニットを備えた画像読取装置において、筐体が三角筒形または台形筒形であり、縮小光学系を備えた読取ユニットがその筒軸方向に走行し、三角筒の一つの面または台形筒の底面に装着された透明板は、その側辺の少なくとも一方を三角筒の一つの辺または台形筒の底面の一つの側辺の直近に位置させて設けられている。
（例えば、特許文献１を参照）

前記の従来の画像読取装置によれば、書籍などに代表される一辺を綴じた多数のシートからなる原稿を、その綴じ辺の直近まで正確にかつ用紙の浮き上がりによる汚れを生ずることなく読み取ることが可能で、かつ読取時の綴じ辺の開き角が小さく、従って書籍等を傷めることなく必要な頁を読み取ることができる。

しかし、従来の技術では、一辺を綴じられた書籍の頁を読むのに好適ではあるが、前記の従来の筐体が三角筒形または台形筒形からなる画像読取装置の設置面積は、従来一般に用いられている前記のフラットベッド型の画像読取装置の設置面積と比較すれば小さいが、それでもまだ満足できるものではなく、設置場所を自由に選択することもできず、実際の仕事をする環境において十分に満足する装置ではなかった。

このため、前記の従来の画像読取装置に比較して設置面積を小さくし、かつ設置場所を自由に選択することができ、かつ一辺を綴じられた書籍の頁を読むのに好適な画像読取装置が提案されている。

この従来の画像読取装置は、筐体を縦長の断面とする筒形で形成し、前記筐体の前面に読取り原稿と接触する透明板を備え、この透明板の背面に沿って前記筐体の筒軸方向（副走査方向）に走行する読取ユニットを備えた画像読取装置であって、前記読取ユニットは縮小光学系を構成する結像レンズ及びイメージセンサを主走査方向の読取り幅の中央部より下方に偏倚して備えるものである。この従来の画像読取装置は、書籍等の読取り原稿を開いた状態で筐体に跨らせることにより、その透明板と接触する頁を読み取ることができるので、設置面積を小さくし、かつ設置場所を自由に選択することができ、かつ一辺を綴じられた書籍の頁を読むのに好適な画像読取装置ではある。
（例えば、特許文献２を参照）

特開平１１−４１３９３号公報 特願２００４−３２９１３１号公報

前記のごとく、従来の技術では次のような問題点がある。

しかし、従来の技術では、読取ユニットの端部に集中する従動レール、キャリア軸、モータ等の駆動部を設けるスペースが必要であり、特に装置の上部の厚みを薄くすることが困難である。このため、厚い書籍では書籍の綴じ部近傍には読取り不可領域が存在し、その綴じ辺の近傍に文字や図形の変形を生じたり、黒い汚れを生ずることがあり、十分に満足する装置ではなかった。

この発明の課題は、例えば、光学系の構成物である結像レンズ、イメージセンサ、反射ミラーを収納する縮小光学系の読取ユニット、あるいは等倍光学系（密着光学系）の読取ユニットにおいて、特に主走査方向の読取り領域の端部をコンパクトにする。これにより、読取ユニットの端部に集中する従動レール、キャリア軸、モータ等の駆動部を設けるスペースを確保して装置の厚みを薄くする画像読取装置を提供することにある。

すなわち、縮小光学系あるいは等倍光学系（密着光学系）を用いる画像読取装置において、主走査方向の読取り領域を端部まで拡大することができる光学系を構成することにより、主走査方向の読取り領域の端部をコンパクトにする読取ユニットを備えた画像読取装置を提供することにある。

前記の問題点を解決するために、この発明では次に示す手段を取った。

本発明の画像読取装置は、縮小光学系を構成する結像レンズ及びイメージセンサを設けた読取ユニットを備える画像読取装置において、
読取り原稿面と前記結像レンズまたは光路を折り返す反射面との間に配置し少なくとも一端を湾曲させて主走査方向における読取ピッチを拡大する介在物と、
読取ピッチが拡大された拡大量に対応して読取り後に補間演算を行う補正手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明の画像読取装置は、密着光学系を構成するロッドレンズアレイ及び密着イメージセンサを設けた読取ユニットを備える画像読取装置において、
主走査方向における読取ピッチを拡大するために前記ロッドレンズアレイの少なくとも一端部の配置間隔を読取り原稿面側との配置間隔が前記密着イメージセンサ側との配置間隔よりも拡大するように配置した密着光学系と、
読取ピッチが拡大された拡大量に対応して読取り後に補間演算を行う補正手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明の画像読取装置は、筐体を縦長の断面とする筒形で形成し、前記筐体の前面に読取り原稿と接触する略垂直に設けた透明板と、この透明板の背面に沿って前記筐体の筒軸方向に走行する読取ユニットとを備え、書籍等の読取り原稿を開いた状態で前記筐体に跨らせることにより、その透明板と接触する頁を読み取る画像読取装置であって、
前記の画像読取装置は、読取り原稿面と前記結像レンズまたは光路を折り返す反射面との間に配置し少なくとも一端を湾曲させて主走査方向における読取ピッチを拡大する介在物と、
読取ピッチが拡大された拡大量に対応して読取り後に補間演算を行う補正手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明の画像読取装置は、筐体を縦長の断面とする筒形で形成し、前記筐体の前面に読取り原稿と接触する略垂直に設けた透明板と、この透明板の背面に沿って前記筐体の筒軸方向に走行する読取ユニットとを備え、書籍等の読取り原稿を開いた状態で前記筐体に跨らせることにより、その透明板と接触する頁を読み取る画像読取装置であって、
前記の画像読取装置は、主走査方向における読取ピッチを拡大するために前記ロッドレンズアレイの少なくとも一端部の配置間隔を読取り原稿面側との配置間隔が前記密着イメージセンサ側との配置間隔よりも拡大するように配置した密着光学系と、
読取ピッチが拡大された拡大量に対応して読取り後に補間演算を行う補正手段とを備えることを特徴とする。

この発明により、以下に示すような効果が期待できる。

本発明の画像読取装置によれば、縮小光学系あるいは等倍光学系（密着光学系）を用いる画像読取装置において、主走査方向における読取ピッチを拡大する部材を設けて主走査方向の読取り領域を端部まで拡大することを可能とする。

さらに、本発明の画像読取装置によれば、シートフィード型のものにおいても主走査方向の読取り領域を端部まで拡大することを可能とするので、主走査方向の読取り領域の端部をコンパクトにする画像読取装置を提供できる。

また、例えば、筐体を縦長の断面とする筒形で形成し、前記筐体の前面に読取り原稿と接触する略垂直に設けた透明板と、この透明板の背面に沿って前記筐体の筒軸方向に走行する読取ユニットとを備え、書籍等の読取り原稿を開いた状態で前記筐体に跨らせることにより、その透明板と接触する頁を読み取る画像読取装置において、主走査方向における読取ピッチを拡大する部材を設けて読取り領域を端部まで拡大することができる。

また、例えば、光学系の構成物である結像レンズ、イメージセンサ、反射ミラーを収納する読取ユニットにおいて、特に主走査方向の読取り領域の端部をコンパクトにすることができる。これにより、読取ユニットの端部に集中する従動レール、キャリア軸、モータ等の駆動部を設けるスペースを確保して装置の厚みを薄くすることができる。

さらに、書籍等の読取り原稿を筐体に跨らせる場合は、装置を薄くできるので書籍等を僅か開いた状態で筐体に跨らせることができる。

これにより、書籍の綴じ部近傍での読取り不可領域を縮小し、厚い書籍であっても、綴じ代に近い部分の文字や図形の変形を生ずることなく所望の頁を読み取ることができるので、一辺を綴じられた書籍の頁を読むのに好適な画像読取装置を提供できる。

図１ないし図８に基づいて、この発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、この発明の原理説明図である。同図において、画像読取装置は縮小光学系を構成する結像レンズ５及びイメージセンサ６を設けた読取ユニットを備えており、読取り原稿面である読取り面２１と結像レンズ５との間に主走査方向における読取ピッチを拡大する透明板からなる介在物３を配置する。当該介在物３はその一端を湾曲させた湾曲部３ａを設けており、当該湾曲部３ａによって光路を広げることにより、読取ピッチ（１ビット当りの読取り間隔）を拡大するものである。

すなわち、読取ピッチｐにおいて、光路を広げない読取ピッチp_０と湾曲部３ａによって光路を広げた読取ピッチp_mとの関係においてp_０＜p_mになるようにする。なお、湾曲部３ａは両端に設けても良い。また、読取り後において、湾曲部３ａによって光路を広げて読取った読取りデータは、読取ピッチが拡大された拡大量に対応して補正手段３０によって補間演算を行うものである。

図２は、読取り面と平行な介在物を光路に配置した場合の説明図である。同図において、読取り原稿面である読取り面２１と光路を折り返す反射面１１との間に読取り面２１と平行な透明板からなる介在物３を配置した場合は、その介在物３の屈折率によって光路が屈曲し変化する。この例では、介在物３を配置した場合の読取り面２１における読取り位置は、介在物３を配置しない場合の読取り面２１における読取り位置に対して左側に移動することになる。

なお、介在物３の屈折率は、次の式によって表される。
α＝sinφ／sinθ
上式において、
αは、介在物の屈折率。
θは、介在物から空気へ抜ける光路における入射角。
φは、介在物から空気へ抜ける光路における屈折角。
をそれぞれ示す。

また、介在物３の屈折率による光路の変化量は、次の式によって表される。
Ｌ＝Ａ−Ｂ
Ｌ＝（tanφ−tanθ）×ｔ
上式において、
Ｌは、介在物による光路の変化量。
ｔは、介在物３の厚み寸法。
θは、介在物から空気へ抜ける光路における入射角。
φは、介在物から空気へ抜ける光路における屈折角。
をそれぞれ示す。

図３は、この発明の縮小光学系の説明図である。同図において、読取り原稿面である読取り面２１と光路を折り返す反射面１１との間に湾曲部３ａを設けた介在物３を読取り面と平行に配置する。この例では、右端側の光路に対して湾曲面の法線を左に配置することで、図示しないイメージセンサ６からの光路を右側へｘ１だけ屈曲させることが可能となる。すなわち、主走査方向における読取り領域をｘ１だけ右端部を拡大することを可能にする。
なお、同図は介在物３の屈折率を１．５とした略図である。

また、この例では、湾曲部３ａによって光路を広げて読取りピッチを拡大した読取り間隔はｐ２、ｐ３であり、読取り面２１における実際の読取り位置での読取りデータ（階調データ）は、それぞれｂ３、ｂ４とする。

読取り後において、湾曲部３ａによって光路を広げて読取った読取りデータｂ３、ｂ４は、読取ピッチが拡大された拡大量に対応して前記の補正手段３０によって補間演算を行うものであり、読取り面２１における実際の読取り位置での階調データを入力値として補間補正演算をする１例を説明する。

補間補正後の出力値（階調データ）は、次の式によって表される。
ａ３＝（ｂ３−ｂ２）×ｐ１／ｐ２＋ｂ２
ａ４＝（ｂ４−ｂ３）×（ｐ１−ｍ１）／ｐ３＋ｂ３
上式において、
ａ３は、ｂ３を入力値とする補間補正後の出力値（階調データ）。
ａ４は、ｂ４を入力値とする補間補正後の出力値（階調データ）。
ｂ３は、入力値（実際の読取り位置での階調データ）。
ｂ４は、入力値（実際の読取り位置での階調データ）。
ｐ１は、読取りピッチを拡大しない読取り間隔（介在物の湾曲部以外での読取り間隔）。
ｐ２は、読取りピッチを拡大した読取り間隔（介在物の湾曲部での読取り間隔）。
ｐ３は、読取りピッチを拡大した読取り間隔（介在物の湾曲部での読取り間隔）。
ｍ１は、ｂ３における光路の変化量。
をそれぞれ示す。

図４は、この発明の密着光学系の説明図である。同図において、密着光学系は密着イメージセンサ１６とロッドレンズアレイ１７とからなる。この例では、ロッドレンズアレイ１７の右側の２個の配置間隔において、読取り原稿面である読取り面２１側との配置間隔を前記密着イメージセンサ１６側との配置間隔よりも拡大するように配置する。これにより、主走査方向における読取り領域を右端部まで拡大することを可能にする。なお、ロッドレンズアレイ１７の配置間隔において、前記密着イメージセンサ１６側との配置間隔は全て同一とする。

また、この例では、読取りピッチを拡大した読取り間隔はｐ２、ｐ３であり、読取り面２１における実際の読取り位置での読取りデータ（階調データ）は、それぞれｂ３、ｂ４とする。

読取り後において、ロッドレンズアレイ１７の右側の２個によって光路を広げて読取った読取りデータは、読取ピッチが拡大された拡大量に対応して前記の補正手段３０によって補間演算を行うものであり、読取り面２１における実際の読取り位置での階調データを入力値として補間補正演算をする１例を説明する。なお、補間補正演算は前述の図３と同様である。

すなわち、補間補正後の出力値（階調データ）は、次の式によって表される。
ａ３＝（ｂ３−ｂ２）×ｐ１／ｐ２＋ｂ２
ａ４＝（ｂ４−ｂ３）×（ｐ１−ｍ１）／ｐ３＋ｂ３
上式において、
ａ３は、ｂ３を入力値とする補間補正後の出力値（階調データ）。
ａ４は、ｂ４を入力値とする補間補正後の出力値（階調データ）。
ｂ３は、入力値（実際の読取り位置での階調データ）。
ｂ４は、入力値（実際の読取り位置での階調データ）。
ｐ１は、読取りピッチを拡大しない読取り間隔（介在物の湾曲部以外での読取り間隔）。
ｐ２は、読取りピッチを拡大した読取り間隔（介在物の湾曲部での読取り間隔）。
ｐ３は、読取りピッチを拡大した読取り間隔（介在物の湾曲部での読取り間隔）。
ｍ１は、ｂ３における光路の変化量。
をそれぞれ示す。

この発明を適用した実施例について説明する。

図５は、この発明を適用した実施例の斜視図である。同図において、画像読取装置１の筐体は縦長の断面とする筒形で形成し、筐体の前面には読取り原稿と接触する透明板２を備えている。なお、図示していないがこの画像読取装置１は、前述の図１ないし図４で説明した主走査方向の読取り領域を上部まで拡大することができる縮小光学系あるいは等倍光学系（密着光学系）を構成する読取りユニットを備えている。また、前記の画像読取装置１は、その両側面に読取り開始位置を選択的に指示するスイッチ１４、１５を設けている。

図６は、図５の要部を説明する説明図である。同図において、画像読取装置１の筐体の下部には前記の主走査方向の読取り領域を上部まで拡大することができる光学系を構成する読取ユニット４を筐体の筒軸方向（副走査方向）に走行させるために、読取ユニット４を駆動する駆動源となるモータ８と、前記の読取ユニット４を支持するキャリア軸９と、前記の読取ユニット４を筐体の筒軸方向（副走査方向）に走行させる駆動伝達としてのタイミングベルト等からなるベルト１０を備えている。なお、画像読取装置１の筐体の上部には、前記の読取ユニット４を筐体の筒軸方向（副走査方向）に走行させるために読取ユニット４の上部を案内する従動レール７を設けている。

ベルト１０は、そのベルトの一箇所に読取ユニット４が固定されており、ベルト１０はモータ８を正逆転することによって往復駆動され、これに伴って読取ユニット４はキャリア軸９と、従動レール７に案内されて透明板２に沿って副走査方向の走行動作を行う。

例えば、縮小光学系の構成物である結像レンズ、イメージセンサ、反射ミラーを収納する読取りユニットにおいて、特に主走査方向の読取り領域の上部をコンパクトにすることができる。また、等倍光学系（密着光学系）の構成物である密着イメージセンサ１６、ロッドレンズアレイ１７を収納する読取りユニットにおいて、特に主走査方向の読取り領域の上部をコンパクトにすることができる。これにより、読取ユニットの端部に集中する従動レール７、モータ８、キャリア軸９等の駆動部を設けるスペースを確保して装置の厚みを薄くすることができる。この例では、特に装置の上部の厚みを薄くすることができる。

図７は、図５の要部を説明する説明図である。同図において、主走査方向における読取ピッチを拡大する部材を設けて読取り不可領域Ｊを減少させるので、読取り領域を装置上部へと拡大することを可能とする。また、装置上部のエッジ部Ｈを削減することで装置上部を薄くできる。これにより、書籍等の読取り原稿を筐体に跨らせる場合は、書籍を僅か開いた状態で筐体に跨らせることができる。さらに、読取り不可領域Ｊを減少させるので、厚い書籍であっても、綴じ代に近い部分の文字や図形の変形を生ずることなく所望の頁を読み取ることができる。

この発明の原理説明図である。 読取り面と平行な介在物を光路に配置した場合の説明図である。 この発明の縮小光学系の説明図である。 この発明の密着光学系の説明図である。 この発明を適用した実施例の斜視図である。 図５の要部を説明する説明図である。 図５の要部を説明する説明図である。

符号の説明

１：画像読取装置
３：介在物
３ａ：湾曲部
５：結像レンズ
１１：反射面
１６：密着イメージセンサ
１７：ロッドレンズアレイ
２１：読取り面
３０：補正手段

Claims (4)

1. 縮小光学系を構成する結像レンズ及びイメージセンサを設けた読取ユニットを備える画像読取装置において、
   読取り原稿面と前記結像レンズまたは光路を折り返す反射面との間に配置し少なくとも一端を湾曲させて主走査方向における読取ピッチを拡大する介在物と、
   読取ピッチが拡大された拡大量に対応して読取り後に補間演算を行う補正手段とを備える、
   ことを特徴とした画像読取装置。
2. 密着光学系を構成するロッドレンズアレイ及び密着イメージセンサを設けた読取ユニットを備える画像読取装置において、
   主走査方向における読取ピッチを拡大するために前記ロッドレンズアレイの少なくとも一端部の配置間隔を読取り原稿面側との配置間隔が前記密着イメージセンサ側との配置間隔よりも拡大するように配置した密着光学系と、
   読取ピッチが拡大された拡大量に対応して読取り後に補間演算を行う補正手段とを備える、
   ことを特徴とした画像読取装置。
3. 筐体を縦長の断面とする筒形で形成し、前記筐体の前面に読取り原稿と接触する略垂直に設けた透明板と、この透明板の背面に沿って前記筐体の筒軸方向に走行する読取ユニットとを備え、書籍等の読取り原稿を開いた状態で前記筐体に跨らせることにより、その透明板と接触する頁を読み取る画像読取装置であって、
   前記の画像読取装置は、読取り原稿面と前記結像レンズまたは光路を折り返す反射面との間に配置し少なくとも一端を湾曲させて主走査方向における読取ピッチを拡大する介在物と、
   読取ピッチが拡大された拡大量に対応して読取り後に補間演算を行う補正手段とを備える、
   ことを特徴とした画像読取装置。
4. 筐体を縦長の断面とする筒形で形成し、前記筐体の前面に読取り原稿と接触する略垂直に設けた透明板と、この透明板の背面に沿って前記筐体の筒軸方向に走行する読取ユニットとを備え、書籍等の読取り原稿を開いた状態で前記筐体に跨らせることにより、その透明板と接触する頁を読み取る画像読取装置であって、
   前記の画像読取装置は、主走査方向における読取ピッチを拡大するために前記ロッドレンズアレイの少なくとも一端部の配置間隔を読取り原稿面側との配置間隔が前記密着イメージセンサ側との配置間隔よりも拡大するように配置した密着光学系と、
   読取ピッチが拡大された拡大量に対応して読取り後に補間演算を行う補正手段とを備える、
   ことを特徴とした画像読取装置。