JP2006215457A - 画像読み取り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 イメージセンサに結像させるための複数のレンズを光路上に定位させることのできる画像読み取り装置を提供する。
【解決手段】 プラテンと、イメージセンサと、前記プラテンに位置決めされた原稿を前記イメージセンサに結像させるための複数のレンズを搭載したレンズユニットと、前記原稿から前記イメージセンサに到る光路上にいずれかの前記レンズが位置する状態で前記レンズユニットに当接するストッパと、前記ストッパに前記レンズユニットを圧接させた状態で前記レンズユニットに当接して前記レンズユニットを拘束する拘束部と、モータと、前記モータの動力を伝達して前記レンズユニットを移動させる伝達機構と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は画像読み取り装置に関し、特に原稿をイメージセンサに結像させるためのレンズを複数備える画像読み取り装置に関する。

従来、解像度の異なる複数のレンズを備え、原稿種に応じてレンズを切り換えるイメージスキャナが知られている（例えば特許文献１参照）。
正確に原稿を読み取るためには、複数のレンズをそれぞれ正確な位置に定位させた状態で原稿を読み取る必要がある。しかし、特許文献１に記載されたイメージスキャナによると、モータの動力でレンズを往復移動させるための歯車装置のバックラッシによって、読み取り時のレンズの位置が正確に定まらないという問題がある。

米国特許第５５７６８９７号明細書

本発明は、イメージセンサに結像させるための複数のレンズを目的位置に正確に定位させることのできる画像読み取り装置を提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するための画像読み取り装置は、プラテンと、イメージセンサと、前記プラテンに位置決めされた原稿を前記イメージセンサに結像させるための複数のレンズを搭載したレンズユニットと、前記原稿から前記イメージセンサに到る光路上にいずれかの前記レンズが位置する状態で前記レンズユニットに当接するストッパと、前記ストッパに前記レンズユニットを圧接させた状態で前記レンズユニットに当接して前記レンズユニットを拘束する拘束部と、モータと、前記モータの動力を伝達して前記レンズユニットを移動させる伝達機構と、を備える。

モータの動力を伝達してレンズユニットを移動させる伝達機構にバックラッシがあったとしても、レンズユニットをストッパに一度当接させると、伝達機構が隙間無く係合した状態になる。この状態において、拘束部によってストッパに圧接させた状態でレンズユニットを拘束することにより、モータの静止力が小さくても、レンズユニットを目的位置に正確に定位させることができる。

（２）前記拘束部は前記ストッパに前記レンズユニットを押し当てるためのばねを有してもよい。
本発明によると、レンズユニットがストッパに圧接して拘束部により拘束された状態では、たとえレンズユニットに慣性力や外力が働いたとしても、拘束部が備えるばねの復元力によりレンズユニットがストッパに圧接した状態を保持することができるため、モータを駆動しない限りレンズユニットが移動することはない。

（３）前記画像読み取り装置は、前記レンズユニットを往復移動可能に支持するガイドをさらに備えてもよい。前記伝達機構は前記モータの動力を伝達して前記レンズユニットを往復移動させてもよい。
本発明によると、レンズユニットの移動方向を原稿面と平行にできるため、画像読み取り装置を小型化することができる。

以下、複数の実施例に基づいて本発明の実施の形態を説明する。各実施例において同一の符号が付された構成要素は、その符号が付された他の実施例の構成要素と対応する。
（第一実施例）
図２は、本発明に係る画像読み取り装置の第一実施例としてのイメージスキャナ１の内部構造を示す模式図である。イメージスキャナ１は、請求項に記載のプラテンとしての原稿台３２に載置された原稿３４を読み取る所謂フラットベッド型である。

原稿台３２はガラス板等の透明板で形成され、その盤面上に印刷文書、写真、書籍、３５ｍｍストリップフィルム、３５ｍｍマウントフィルム等の原稿３４が載置される。
メインキャリッジ２０は、原稿台３２の盤面に対し平行なガイドロッド３０に摺動自在に嵌合している。メインキャリッジ２０は第一光源２４、ミラー２２、レンズユニット１０、及びイメージセンサ２８を搭載している。メインキャリッジ２０は図示しないメインキャリッジ搬送用モータによって駆動されるプーリに掛けられたベルトに牽引され、原稿台３２の盤面と平行に矢印Ｘ、Ｙの方向に往復移動する。第一光源２４、ミラー２２、レンズユニット１０、及びイメージセンサ２８がメインキャリッジ２０によって原稿台３２の盤面と平行な矢印Ｘ、Ｙの方向に運搬されると、原稿を読み取る主走査範囲が移動する。

第一光源２４及び第二光源３６は、白色冷陰極蛍光ランプ等の照明装置である。第一光源２４と第二光源３６は原稿台３２に載置された原稿３４を照明する。
ミラー２２及びレンズユニット１０に搭載されたレンズ１２または１３（図１参照）は、第一光源２４に照明された原稿３４の反射光と、第二光源３６に照明された原稿３４の透過光とをイメージセンサ２８の受光面に入射させる。このとき、ＣＰＵ６０により選択されたレンズ１２または１３のいずれか一方の光軸は、原稿３４からイメージセンサ２８に到る光路上に定位する。レンズユニット１０の詳細については後述する。

イメージセンサ２８は、フォトダイオード等で構成される図示しない光電変換素子が直線的に多数配列された所謂リニアイメージセンサである。イメージセンサ２８は多数の光電変換素子が管状の第一光源２４の中心軸線と平行に並ぶ姿勢でメインキャリッジ２０に搭載されている。イメージセンサ２８の各光電変換素子には受光量に応じた電荷が光電変換により蓄積される。各光電変換素子に蓄積された電荷は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）によってイメージセンサ２８の出力部に転送される。この電荷転送は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）によって行われてもよい。イメージセンサ２８から出力されるアナログ信号は、ＡＦＥ部７６（図１参照）に出力される。

図１は、イメージスキャナ１のハードウェアの主要構成を示すブロック図である。
ＣＰＵ６０はＲＯＭ８２に記憶されているプログラムを実行してイメージスキャナ１の各部を制御する。ＲＯＭ８２は各種プログラム、各種データなどを記憶する不揮発性のメモリである。これらのプログラムや各種のデータは、所定のサーバからのネットワークを介したダウンロード、図示しないリムーバブルメモリ等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体からの読み出し等によってＲＯＭ８２に格納される。ＲＡＭ７４は各種プログラム、各種データなどを一時的に記憶するメモリである。ＲＡＭコントローラ７２は、ＣＰＵ６０、ＡＦＥ部７６、画像処理部７８、外部インタフェースコントローラ８０等とＲＡＭ７４との間のデータ転送を制御する。

第一光源コントローラ６２は、図示しないインバータ回路、制御回路等から構成され、第一光源２４の点灯、消灯を制御する。第二光源コントローラ６４は、インバータ回路、制御回路等から構成され、第二光源３６の点灯、消灯を制御する。
イメージセンサコントローラ７０はイメージセンサ２８を駆動するために必要な駆動パルスをイメージセンサ２８に出力する駆動回路であり、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。

メインキャリッジコントローラ６８は、上述の図示しないメインキャリッジ搬送用モータ、メインキャリッジ搬送用モータ駆動回路、制御回路等から構成される。メインキャリッジコントローラ６８は、ＣＰＵ６０から送信されるメインキャリッジ搬送制御信号を受信し、メインキャリッジ搬送用モータの回転方向、回転速度等を制御する。
レンズユニットコントローラ６６は、レンズユニット１０を駆動するモータ５０の駆動回路、制御回路等から構成される。レンズユニットコントローラ６６は、ＣＰＵ６０から送信されるレンズ交換信号を受信し、モータ５０の回転方向、回転速度及び回転角度を制御する。

アナログフロントエンド（ＡＦＥ）部７６は、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）処理、画像の黒レベルを再現するためのオプティカル・ブラック・クランプ制御、画像の電気信号のゲインの調整による電気信号のレベル調整処理、量子化処理等を行ってディジタル化されたスキャン画像をＲＡＭコントローラ７２を介してＲＡＭ７４に格納する。
画像処理部７８は、ＲＡＭ７４に記憶されているスキャン画像に対し、ガンマ補正、シェーディング補正等の画像処理を施すための信号処理をＣＰＵ６０と協働して行うＤＳＰ（Digital Signal Processor）である。

外部インタフェースコントローラ８０は、イメージスキャナ１とＰＣ（Personal Computer）等の外部システムとを通信可能に接続する。
図３は、レンズユニット１０を示す斜視図である。レンズユニット１０はメインキャリッジ２０に収容され、２つのレンズ１２、１３とレンズキャリッジ１４とラック１６とを備える。レンズキャリッジ１４は、主走査方向に伸びるシャフト３８、４０に摺動自在に嵌合している。請求項に記載のガイドとしてのシャフト３８、４０は、メインキャリッジ２０に固定されている。尚、レンズキャリッジ１４のガイドとしてレールを用いてもよい。

ラック１６は、レンズキャリッジ１４に固定されており、メインキャリッジ２０に回転自在に支持される平歯車４６と噛み合っている。モータ５０は平歯車４９に連結され、平歯車４６と同軸の平歯車４８（図１参照）と噛み合っている。モータ５０が駆動されると、平歯車４６、４８、及び４９が従動し、レンズユニット１０は原稿台３２に平行に移動する。平歯車４６、４８、及び４９は、請求項に記載の伝達機構に相当する。

レンズ１２、１３は、レンズキャリッジ１４に固定される。レンズ１２、１３は解像度が異なる。設定された解像度に応じてレンズ１２、１３いずれかの光軸を、中心光路に定位させることにより、画像を読み取る解像度を設定された解像度に変化させることができる。尚、中心光路とは主走査線の中央から主走査線に対して垂直な方向に伸び、ミラー２２を経由してイメージセンサ２８の中央付近の所定画素に到る光路をいうものとする。ストッパ４２、４４は、メインキャリッジ２０に固定されており、移動中のレンズキャリッジ１４は、ストッパ４２または４４に当接するとその抗力により移動方向への移動を制止される。レンズキャリッジ１４がストッパ４２に当接しているときレンズ１３の光軸が中心光路に定位し、レンズキャリッジ１４がストッパ４４に当接しているときレンズ１２の光軸が中心光路に定位する位置にストッパ４２、４４は固定されている。レンズ１２及び１３は、解像度が等しいレンズでもよい。

第一拘束部１１０は、押さえ１１２と支持部１１４とばね１１６とを備える。第一拘束部１１０は、レンズキャリッジ１４がストッパ４４に当接する位置でレンズキャリッジ１４をストッパ４４に押し付ける位置に設けられる。押さえ１１２は、メインキャリッジ２０に揺動可能に支持される。支持部１１４は押さえ１１２の下方でメインキャリッジ２０に固定され、押さえ１１２の下方への揺動を制限する。ここで、下方とは、第一拘束部１１０に対し原稿台３２と反対側をいう。ばね１１６は、一端が押さえ１１２に固定され、もう一方の端はメインキャリッジ２０に固定される。ばね１１６は、押さえ１１２が支持部１１４で支持されている状態から支持部１１４の反対方向に揺動すると、その復元力が大きくなる。レンズキャリッジ１４には、押さえ１１２と嵌合する凹曲面１２０が設けられる。

第二拘束部１１１は、押さえ１１３と支持部１１５とばね１１７とを備える。第二拘束部１１１は、レンズキャリッジ１４がストッパ４２に当接する位置でレンズキャリッジ１４をストッパ４２に押し付ける位置に設けられる。押さえ１１３は、メインキャリッジ２０に揺動可能に支持される。支持部１１５は、押さえ１１３の下方でメインキャリッジ２０に固定され、押さえ１１３の下方への揺動を制限する。ここで、下方とは、第二拘束部１１１に対し原稿台３２と反対側をいう。ばね１１７は、一端が押さえ１１３に固定され、もう一方の端はメインキャリッジ２０に固定される。ばね１１７は、押さえ１１３が支持部１１５で支持されている状態から支持部１１５の反対方向に揺動すると、その復元力が大きくなる。レンズキャリッジ１４には、押さえ１１３と嵌合する凹曲面１２１が設けられる。

次に、レンズ交換時の各部の動作について説明する。
図４は、第一拘束部１１０がレンズキャリッジ１４を拘束するときの動作を示す模式図である。
ＣＰＵ６０は、外部インタフェースコントローラを介して接続されている図示しないＰＣにおいてユーザにより入力された原稿の種類や解像度設定に応じてレンズユニットコントローラ６６を制御し、原稿の種類や設定された解像度に応じたレンズ１２または１３の光軸が中心光路上に位置するようにレンズユニット１０を移動させる。以下、レンズ１３が中心光路上にある状態からレンズ１２を中心光路上に移動させる動作を例にして具体的に説明する。

レンズユニットコントローラ６６はモータ５０を駆動することにより、レンズキャリッジ１４をストッパ４２に接近させる方向に、予め設定された移動量、移動させる。ここで、予め設定された移動量は、レンズ１２、１３の光軸間の距離に応じて設定され、レンズ交換時、レンズキャリッジ１４が移動してストッパ４２、４４に圧接するのに十分な量とする。モータ５０が回転しレンズキャリッジ１４がストッパ４４に向かって移動しているとき、押さえ１１２はレンズキャリッジ１４に当接するまで支持部１１４に下方で支持される。レンズキャリッジ１４が押さえ１１２に当接すると、図４（Ａ）に示すように、押さえ１１２はレンズキャリッジ１４のストッパ４４側の端部１４０に摺接しながら上方に搖動する。ここで、上方とは、第一拘束部１１０に対し原稿台３２側をいう。さらに、レンズキャリッジ１４がストッパ４４に接近し、押さえ１１２がレンズキャリッジ１４の上平面１４２に到達すると、図４（Ｂ）に示すように、レンズキャリッジ１４は押さえ１１２に摺接しながら移動する。レンズキャリッジ１４がストッパ４４に圧接すると、レンズユニットコントローラ６６によりレンズキャリッジ１４の移動は制止される。このとき、図４（Ｃ）に示すように、ばね１１６は押さえ１１２をレンズキャリッジ１４の凹曲面１２０に押し当てる。ばね１１６の復元力により、押さえ１１２はレンズキャリッジ１４の凹曲面１２０に圧接し、圧接面で抗力が作用する方向Ｆはストッパ４４に接近する方向であるため、レンズキャリッジ１４が振動等によりストッパ４４から離れることが防止される。

第二拘束部１１１がレンズキャリッジ１４をストッパ４２に圧接させた状態で拘束する作用は、第一拘束部１１０がレンズキャリッジ１４をストッパ４４に圧接させた状態で拘束する作用と同一である。
このように、第一拘束部１１０及び第二拘束部１１１は、レンズキャリッジ１４をストッパ４２または４４に圧接した状態で拘束することができる。したがって、本発明の第一実施例に係るイメージスキャナ１では、モータ５０の静止力が小さくても、レンズキャリッジ１４をストッパ４２、４４に当接した位置に定位させることができる。

（第二実施例）
図５は、本発明の第二実施例に係るイメージスキャナ１を示す模式図である。第二実施例に係るイメージスキャナ１のレンズユニット１０の主走査方向両端部にはそれぞれ磁石又は鉄などの磁性材料で構成された吸着部材１３０、１３１が固定されている。ストッパ４２、４４は、吸着部材１３０、１３１と引き合う磁石又は鉄等の磁性材料で構成される。吸着部材１３０、１３１は、レンズユニット１０がストッパ４２または４４に接近すると、それぞれストッパ４２、４４にレンズユニット１０を吸着し、レンズユニット１０をストッパ４２、４４に圧接した状態で拘束する。。したがって、本発明の第二実施例によると、モータ５０の静止力が小さくても、レンズキャリッジ１４をストッパ４２、４４に当接した位置に定位させることができる。

尚、本発明は、原稿台３２に対してイメージセンサ及びレンズの位置を固定し、複数のミラーを連動して移動させることによって主走査範囲を移動させるミラー移動型イメージスキャナにも適用できる。また本発明は、画像読み取り時に原稿３４を副走査方向に移動させることにより主走査範囲を移動させるシートフィード型イメージスキャナにも適用できる。さらに本発明は、画像読み取り機能を備えた複写機やファクシミリにも適用できる。

本発明の第一実施例に係るブロック図。 本発明の第一実施例に係るイメージスキャナの内部構造を示す模式図。 本発明の第一実施例に係るレンズユニットを示す斜視図。 本発明の第一実施例に係る拘束部の動作を示す模式図。 本発明の第二実施例に係るイメージスキャナを示す模式図。

符号の説明

１ イメージスキャナ（画像読み取り装置）、１０ レンズユニット、１２ レンズ、１３ レンズ、２８ イメージセンサ、３２ 原稿台（プラテン）、３４ 原稿、３８ シャフト（ガイド）、４０ シャフト（ガイド）、４２ ストッパ、４４ ストッパ、４６ 平歯車（伝達機構）、４８ 平歯車（伝達機構）、４９ 平歯車（伝達機構）、１１０ 第一拘束部、１１１ 第二拘束部、１１２ 押さえ（拘束部）、１１３ 押さえ（拘束部）、１１４ 支持部（拘束部）、１１５ 支持部（拘束部）、１１６ ばね（拘束部）、１１７ ばね（拘束部）

Claims (3)

1. プラテンと、
   イメージセンサと、
   前記プラテンに位置決めされた原稿を前記イメージセンサに結像させるための複数のレンズを搭載したレンズユニットと、
   前記原稿から前記イメージセンサに到る光路上にいずれかの前記レンズが位置する状態で前記レンズユニットに当接するストッパと、
   前記ストッパに前記レンズユニットを圧接させた状態で前記レンズユニットに当接して前記レンズユニットを拘束する拘束部と、
   モータと、
   前記モータの動力を伝達して前記レンズユニットを移動させる伝達機構と、
   を備えることを特徴とする画像読み取り装置。
2. 前記拘束部は前記ストッパに前記レンズユニットを押し当てるためのばねを有することを特徴とする請求項１に記載の画像読み取り装置。
3. 前記レンズユニットを往復移動可能に支持するガイドをさらに備え、
   前記伝達機構は前記モータの動力を伝達して前記レンズユニットを往復移動させることを特徴とする請求項１に記載の画像読み取り装置。

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