JP3017775B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、デジタルコピア，ファクシミリ等のように
原稿画像情報をCCDなどのラインイメージセンサを用い
て光学的に読取る画像読取装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、デジタル複写機，ファクシミリ装置に用いら
れる原稿画像入力部や、データ処理装置に原稿に描かれ
た画像を入力するために用いられる画像読取装置の従来
例を第９図に示す。

第９図において31は原稿、32は原稿31に光を照射する
光源、33は光軸、39は光軸33を折り曲げる鏡面部、34は
画像の光学情報を電気信号に変換するイメージセンサ、
35は原稿31上のイメージ情報をイメージセンサ34のホト
アレイ部（図示しない）に縮小焼結像するレンズ、36は
原稿読取窓、37は原稿読取ライン、38は装置のキャビネ
ットである。

第10図に第９図に示す従来例の光学系を示す。Ｌは原
稿31上の原稿読取ライン37の長さ、Ｓはイメージセンサ
34上のホトアレイ部の長さ、Ｃは物像間距離を示す。

以上の構成された画像読取装置について、原稿31の原
稿読取ライン37上にあるイメージ情報は、光源32により
光を照射され、その反射光の一部は光軸33上を進み鏡面
部39で直角方向に曲げられ、レンズ35でイメージセンサ
34のホトアレイ部に縮小結像される。結像された原稿31
の原稿読取ライン37上のイメージ情報は、イメージセン
サ34により光学情報から電気信号に変換される。原稿読
取ライン37上のイメージ情報の読取が終了すると矢印ａ
の方向に１ライン分原稿を移動し、次のラインの読取を
行う。この動作を繰返すことにより原稿31上のイメージ
データを全て電気信号として読取る。

ところでイメージセンサ34が超小型であるのに対し原
稿面は非常に広いので、イメージセンサ34に投影する画
像の縮小率がきわめて大きく、そのため物像間距離Ｃが
長い。第９図に示すスキャナでは、その左右方向の長さ
を短くしようとすれば、Ｃは一定であるので上下方向を
長くしなければならず、いずれにしてもスキャナの専有
空間が大きい。これを改善するため、画像光を平行ミラ
ー間で多重反射させることが提案されている（特開昭62
−219872号公報）。これによれば、理論上は、スキャナ
の専有空間が大幅に縮小する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、現実に実施しようとすると次の問題がある。

（１）光学系およびイメージセンサを走査駆動する場合
は、多重反射体としてかなり大きな鏡を二枚も使用して
いるので、スキャナ自体の重量が大きくなり、正確にス
キャナを等速運動させるのが非常に難しく、バンディン
グの発生原因となる。

（２）原稿からの反射光を多重反射体で多重回反射させ
る（反射回数が多い）ので、像の劣化が大きい。

（３）反射面（反射回数）が多いので照明光のロスが大
きい。

（４）光路長をできるだけ短くする必要があるので、広
角レンズが必要となり、レンズの設計上無理がある。

本発明は、薄形であって、所要物像間距離に対比して
長さが短くしかも物像間距離をうるための画像光の反射
回数が比較的に少ない画像読取装置を提供することを第
１の目的とし、原稿姿勢を透視しうる画像読取装置を提
供することを第２の目的とする。

〔課題を解決するための手段１〕 本発明の第１態様の画像読取装置は、透光板（１）；
透光板（１）の裏面側にあって、透光板（１）に平行に
移動するキャリッジ（３）；キャリッジ（３）に搭載さ
れ透光板（１）に向けて光を照射する光源（４）；キャ
リッジ（３）に搭載され透光板（１）を通して入って来
る光を透光板（１）と実質上平行に反射する第１反射手
段（11）；第１反射手段（11）が反射した光を折り返し
て透光板（１）と実質上平行に反射する、装置に固定さ
れた第２反射手段（12,13）；第２反射手段（12,13）が
反射した光を折り返して透光板（１）と実質上平行に反
射する、装置に固定された第３反射手段（14,15）；キ
ャリッジ（３）に搭載され、第３反射手段（14,15）が
反射した光を、その光路と直角かつ透光板（１）と平行
に反射する第４反射手段（10）；キャリッジ（３）に搭
載され、第４反射手段（10）が反射した光を電気信号に
変換する光電変換手段（22）；および、キャリッジ
（３）に搭載され、第３反射手段（14,15）から光電変
換手段（22）に至る光路に介挿された縮小レンズ（1
7）；を備える。

なお、理解を容易にするためにカッコには、図面に示
し後述する実施例の対応要素の符号を、参考までに付記
した。以下も同様である。

〔作用１〕 これによれば、キャリッジ（３）に搭載された光源
（４）から照射される光は、透光板（１）を通し透光板
（１）上の原稿を照射する。原稿からの反射光は、再び
透光板（１）を通し第１反射手段（11）にて透光板
（１）と実質上平行に反射され、その反射光は装置に固
定された第２反射手段（12,13）により折り返され、透
光板（１）と実質上平行に反射される。

第２反射手段（12,13）からの反射光は、更に装置に
固定された第３反射手段（14,15）により透光板（１）
と実質上平行に反射され、キャリッジに搭載された第４
反射手段（10）で第３反射手段（14,15）の反射光路と
直角かつ透光板（１）と平行に反射されて光電変換手段
（22）にて電気信号に変換される。第３反射手段（14,1
5）から光電変換手段（22）に至る光路には、縮小レン
ズ（17）が介挿されている。

従って、物像間距離をうるための画像光の反射は第１
反射手段（11），第２反射手段（12,13），第３反射手
段（14,15）および第４反射手段（10）によりその反射
回数が比較的少なくなるので、反射回数が多いことによ
る像の劣化や光源（４）による照明光のロスを抑制しう
る。

更に、装置が薄形となり所要物像間距離に対比して長
さが短くなり装置全体が小型化する。また、往復駆動す
るキャリッジ（３）の重量が特に大きくなることがない
ので、バンディングが発生しない。

〔課題を解決するための手段２〕 本発明の第２態様の画像読取装置は、透光板（１）；
透光板（１）の裏面側にあって、透光板（１）に平行に
移動する第１キャリッジ（３）；第１キャリッジ（３）
に搭載され透光板（１）に向けて光を照射する光源
（４）；第１キャリッジ（３）に搭載され透光板（１）
を通して入って来る光を透光板（１）と実質上平行に反
射する第１反射手段（11）；第１反射手段（11）が反射
した光を折り返して透光板（１）と実質上平行に反射す
る。装置に固定された第２反射手段（12,13）；第２反
射手段（12,13）の反射光路に沿って第１キャリッジ
（３）と逆方向に同期して移動する第２キャリッジ（2
7）；第２キャリッジ（27）に搭載され、第２反射手段
（12,13）が反射した光を受ける縮小レンズ（17）；お
よび、第２キャリッジ（27）に搭載され、縮小レンズ
（17）を通過した光を電気信号に変換する光電変換手段
（22）；を備える。

〔作用２〕 これによれば、第１キャリッジ（３）に搭載された光
源（４）から照射される光は、透光板（１）を通し透光
板（１）上の原稿を照射する。原稿からの反射光は、再
び透光板（１）を通し第１反射手段（11）にて透光板
（１）と実質上平行に反射され、その反射光は装置に固
定された第２反射手段（12,13）により折り返され、透
光板（１）と実質上平行に反射される。第２反射手段
（12,13）からの反射光は、その反射光路に沿って第１
キャリッジ（３）と逆方向に同期して移動する第２キャ
リッジ（27）に搭載された縮小レンズ（17）に入射さ
れ、縮小レンズ（17）を通過した光は、同じく第２キャ
リッジ（27）に搭載された光電変換手段（22）にて電気
信号に変換される。

従って、物像間距離をうるための画像光の反射は第１
反射手段（11），第２反射手段（12,13）によりその反
射回数が比較的少なくなるので、反射回数が多いことに
よる像の劣化や光源（４）による照明光のロスを抑制し
うる。

更に、装置が薄形となり所要物像間距離に対比して長
さが短くなり装置全体が小型化する。また、往復駆動す
る第１キャリッジ（３）及び第２キャリッジ（27）の重
量が特に大きくなることがないので、バンディングが発
生しない。

〔課題を解決するための手段３〕 本発明の第３態様の画像読取装置は、縮小レンズ（1
7）は、読取密度変更のためキャリッジ（3,27）上で少
なくとも２箇所に位置しうる。

〔作用３〕 これによれば、読取密度が異なる場合に、新たにレン
ズを設置することなく既存の縮小レンズ（17）を対応位
置に移動するので、画像処理システムが簡単になり、装
置も低コストとなる。

本発明の好ましい実施例では、キャリッジ（３）を間
に置いて透光板（１）と対向する第２の透光板（２）を
更に備える。

これによれば、キャリッジ（３）を間に置いて透光板
（１）と対向する第２の透光板（２）を通して原稿の位
置，曲がり等の原稿姿勢を透視することができる。

本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下
の実施例の説明より明らかになろう。

〔実施例１〕 第１図に、本発明の一実施例を示す。

原稿ガラス（コンタクトガラス）１に原稿面を下にし
て原稿５がセットされている。原稿５をキャリッジ３に
搭載された照明灯４およびスキャニングミラー11で走査
する。

キャリッジ３には、照明灯4,スキャニングミラー11,C
CDブロック21が搭載され、リニヤースライドガイド（図
示しない）で、支持されている。CCDブロック21は、レ
ンズ17,CCDミラー10およびCCD22で構成されている。

光学系としてハウジング23の右端部に固定ミラー12,1
3がまた左端部に固定ミラー14,15がそれぞれ設置されて
いる。２はビュワーガラス（透明ガラス）である。

第１図に原稿５からCCD22に至る光路の側面を示し、
第２図に平面を示す。

キャリッジ３の照明灯４が原稿５を照明し（第１
図）、原稿５からの反射光16はキャリッジ３に入射し、
スキャニングミラー11を通って、固定ミラー12,13,14,1
5でそれぞれ反射され、CCDブロック21のレンズ17に入射
する。レンズ17を通った光は、CCDミラー10で反射されC
CD22の受光面に入射する。これにより、原稿５からの反
射光による像がCCD22の受光面に結像される。このよう
に、光路をハウジング23の左端から右端までを一往復す
る長い距離に設定できるので、レンズ17は従来例のレン
ズと比較して焦点距離の長いレンズを使用している。に
もかかわらず、ハウジング23の長さは原稿ガラス１の長
さよりやや長い程度にすることができ、ハウジング23の
厚み（高さ）は第１図に示すように非常に薄くできる。

なお、CCDブロック21は、光路16の妨げにならないよ
うに第１図に示すようにできるだけ厚さ方向に薄くして
いる。これにより、装置全体をより小型化している。そ
のためにレンズ17は上下をカットした小判型のレンズ系
とし、かつ第２図に示すように、CCDブロック21におい
てCCDミラー10で光路を直角に折っている。

なお、CCDブロック21の主走査方向（第１図で紙面に
垂直な方向）の長さは、原稿ガラス１の主走査方向の長
さの内側に納まるように、または大幅に出っ張らないよ
うに設定されている。

第３図に、第１図に示す画像読取装置100を上向きの
原稿５上に載置して使用する場合を示している。これは
第１図に示した装置全体を上下逆にして使用する態様で
あり、ビュワーガラス２を透して上から原稿５の範囲，
曲がり等の確認を極めて容易に視認することができる。

第４図は、第１図に示す画像読取装置100を組込んだ
複写機を示す。24は操作パネルである。

前述したように画像読取装置100は、その原稿ガラス
１を上にしても下にしても使用することができるので、
操作パネル24は第5a図，第5b図に示すように、回転軸26
を中心としてｂ方向または、ｃ方向に回転させることが
できる。原稿を原稿ガラス１上に乗せる使用態様では、
操作パネル24は第5a図に示す回転位置とし、机上に上向
きに置かれた原稿上に原稿ガラス１を乗せる使用態様で
は、操作パネル24は第5b図に示す回転位置として上方か
らの操作を容易にする。回転軸26は、後述するモータM2
の回転軸に固着されている。なお、原稿ガラス１上には
開閉自在であって複写機ケースに着脱自在の圧板（図示
せず）がある。

第６図に、本実施例における第４図に示す複写機の機
構制御部の構成を示す。機構制御部は、CPU40,そのアド
レスバス、コントロールバス、データバス等に接続さ
れ、固定データや制御プログラムを記憶しているROM41,
複写データや各種フラグを読書きするRAM42,操作パネル
24とのインターフェース43,キャリッジ３を往復駆動す
るモータM1、操作パネル24を回転駆動するモータM2その
他複写機内の各入力45や各出力46とのインターフェース
をとるI/Oインターフェース44等から構成されている。4
7はモータM1を,48はモータM2をそれぞれ付勢するモータ
ドライバである。

CPU40が操作パネル24のキー入力を読込んで、キー入
力対応の処理を行う。つまり、操作パネル24を操作部25
に対してｂ方向（第5a図）に回転させるスイッチSW1
（第４図）が一瞬オンになるとCPU40からモータM2を正
転付勢する信号がモータドライバ48に出力され、これに
より操作パネル24がｂ方向に回転する。ｂリミットスイ
ッチ（図示せず）が開くとこの方向のモータ通電が停止
する。また、操作パネル24をｃ方向（第5b図）に回転さ
せるスイッチSW2（第４図）が一瞬オンになるとCPU40か
らモータM2を逆転付勢する信号がモータドライバ48に出
力され、これにより操作パネル24がｃ方向に回転する。
ｃリミットスイッチが開くとこの方向のモータ通電が停
止する。

また、モータM1はCPU40からの正転付勢信号または、
逆転付勢信号により、キャリッジ３を往また復駆動す
る。

なお、本実施例では操作パネル24をモータM2により駆
動するが、特にこれに限ることなく、手動により操作パ
ネル24を回転させるようにしてもよい。

〔実施例２〕 第７図に、本発明のもう１つの実施例を示す。第１図
に示す実施例１と異なる点は、第１キャリッジ３と第２
キャリッジ27があり、CCDブロック21は第１キャリッジ
３から分離して第２キャリッジ27に搭載し画像光を固定
ミラー12,13により反射してCCDブロック21に至るように
したことである。また、CCDブロック21においてレンズ1
7は可変焦点レンズであり、CCDブロック21内においてCC
D22とミラー10の間で移動しうる。

第１キャリッジ３は照明灯4,スキャニングミラー11を
備え、第２キャリッジ27上のCCDブロック21はCCDミラー
10,可変焦点レンズ17,CCD22を備えている。第１キャリ
ッジ３および第２キャリッジ27は、それぞれリニヤース
ライドガイド（図示しない）で支持されている。また、
第１キャリッジ３と第２キャリッジ27は、例えばスチー
ル・ワイヤー等の連結部材（図示しない）で連結されて
おり、その連結部材は、第６図に示すような第１キャリ
ッジ３を往復駆動させるモータM1の回転軸に固定したプ
ーリ（図示しない）に巻回されている。

これによりモータM1が第１キャリッジ３を往／復駆動
するのに連動して第２キャリッジ27は同時に逆方向に往
／復駆動される。つまり、第７図に示すように第１キャ
リッジ３が3aの位置にあるとき第２キャリッジ27は27a
の位置にあり、第１キャリッジ３が3bの位置に進んだと
き第２キャリッジ27は27bまで進んでいる。よって、照
明灯４が原稿５を照明し、原稿５からの反射光がスキャ
ニングミラー11,固定ミラー12,13で反射されCCDブロッ
ク21に至るまでの光路長は十分長く一定に保たれるとと
もに、第１キャリッジ３の搭載重量が小さい。

次に第8a図に、第７図に示す実施例の光学路の平面を
示し、第8b図に該光路の、ミラー10による折り曲げを直
線状に延ばしかつ倍率変更による光軸ずれを省略した等
価光路を示す。

例えば300dpiの画素密度で原稿５を読取る場合は、レ
ンズ17およびミラー10を17a,10aの位置に置いて原稿５
の幅（210mm）をその画素密度能力のあるCCD22の幅全体
（約30mm）で受光し、600dpiの画素密度で原稿５を読取
る場合は、レンズ17およびミラー10を17b,10bの位置に
置いて原稿５の半分の幅（105mm）をCCD22の幅全体（約
30mm）で受光する。この場合、17aと17bの位置における
レンズ17の焦点距離は異なる。

また、300dpi光軸と600dpi光軸を第8a図に示すように
ずらせ、第8b図に示すCCDの位置22aおよび22bが、Ｋ点
にミラー10を置き光軸を平面で90度折り曲げた、第8a図
に示すCCD22の位置に実質的に合致するように設定す
る。また、ミラー10は、ミラー10aと10bの二箇所の位置
に，レンズ17は、レンズ17aと17bの二箇所の位置へ移動
設置する。このとき、可変焦点レンズであるレンズ17は
CCD22の位置に正確に結像するように焦点距離を調節す
る。

なお、この実施例２も実施例１と同様に表からも裏か
らも画像読取が可能である。

〔発明の効果〕

以上のとおり本発明の第１態様によれば、物像間距離
をうるための画像光の反射は第１反射手段（11），第２
反射手段（12,13），第３反射手段（14,15）および第４
反射手段（10）によりその反射回数が比較的少なくなる
ので、反射回数が多いことによる像の劣化や光源（４）
による照明光のロスを抑制しうる。

更に、装置が薄形となり所要物像間距離に対比して長
さが短くなり装置全体が小型化する。また、往復駆動す
るキャリッジ（３）の重量が特に大きくなることがない
ので、バンディングが発生しない。

本発明の第２態様によれば、物像間距離をうるための
画像光の反射は第１反射手段（11），第２反射手段（1
2,13）によりその反射回数が比較的少なくなるので、反
射回数が多いことによる像の劣化や光源（４）による照
明光のロスを抑制しうる。

更に、装置が薄形となり所要物像間距離に対比して長
さが短くなり装置全体が小型化する。また、往復駆動す
る第１キャリッジ（３）及び第２キャリッジ（27）の重
量が特に大きくなることがないので、バンディングが発
生しない。

本発明の第３態様によれば、読取密度が異なる場合
に、新たにレンズを設置することなく既存の縮小レンズ
（17）を対応位置に移動するので、画像処理システムが
簡単になり、装置も低コストとなる。

また、本発明の好ましい実施例によれば、キャリッジ
（３）を間に置いて透光板（１）と対向する第２の透光
板（２）を通して原稿の位置，曲がり等の原稿姿勢を透
視することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示す要部断面図であ
る。 第２図は、第１図に示す光学系の光路の平面図である。 第３図は、第１図に示す画像読取装置100を裏返しにし
て原稿５の上面を読取る状態を示す断面図である。 第４図は、第１図に示す画像読取装置100を組込んだ複
写機の外観を示す斜視図である。 第5a図および第5b図は、第４図に示す操作パネル24の横
断面図である。 第６図は、本発明の第４図に示す複写機の機構を示すブ
ロック図である。 第７図は、本発明の第２実施例を示す要部断面図であ
る。 第8a図は、第７図に示す光学系の光路を示す平面図であ
る。 第8b図は、第8a図に示す光路の等価光路を示す平面図で
ある。 第９図は、従来の１つの画像読取装置の要部断面図であ
る。 第10図は、第９図に示す光学系の等価光路を示す平面図
である。 1:原稿ガラス（透光板）、2:ビュワーガラス（第２の透
光板） 3:（第１）キャリッジ（（第１キャリッジ） 4:照明灯（光源）、5:原稿 10:CCDミラー（第４反射手段） 11:スキャニングミラー（第１反射手段） 12,13,14,15:固定ミラー （12,13:第２反射手段） （14,15:第３反射手段） 16:光軸、17:レンズ（縮小レンズ） 21:CCDブロック、22:CCD（光電変換手段） 23:ハウジング、24:操作パネル 26:回転軸、27:第２キャリッジ（第２キャリッジ） 40:CPU、SW1,SW2:スイッチ M1,M2:モータ、100:画像読取装置

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透光板； 透光板の裏面側にあって、透光板に平行に移動するキャ
   リッジ； キャリッジに搭載され透光板に向けて光を照射する光
   源； キャリッジに搭載され透光板を通して入って来る光を透
   光板と実質上平行に反射する第１反射手段； 第１反射手段が反射した光を折り返して透光板と実質上
   平行に反射する、装置に固定された第２反射手段； 第２反射手段が反射した光を折り返して透光板と実質上
   平行に反射する、装置に固定された第３反射手段； キャリッジに搭載され、第３反射手段が反射した光を、
   その光路と直角かつ透光板と平行に反射する第４反射手
   段； キャリッジに搭載され、第４反射手段が反射した光を電
   気信号に変換する光電変換手段；および、 キャリッジに搭載され、第３反射手段から光電変換手段
   に至る光路に介挿された縮小レンズ； を備える画像読取装置。
2. 【請求項２】透光板； 透光板の裏面側にあって、透光板に平行に移動する第１
   キャリッジ； 第１キャリッジに搭載され透光板に向けて光を照射する
   光源； 第１キャリッジに搭載され透光板を通して入って来る光
   を透光板と実質上平行に反射する第１反射手段； 第１反射手段が反射した光を折り返して透光板と実質上
   平行に反射する、装置に固定された第２反射手段； 第２反射手段の反射光路に沿って第１キャリッジと逆方
   向に同期して移動する第２キャリッジ； 第２キャリッジに搭載され、第２反射手段が反射した光
   を受ける縮小レンズ； および、 第２キャリッジに搭載され、縮小レンズを通過した光を
   電気信号に変換する光電変換手段； を備える画像読取装置。
3. 【請求項３】前記縮小レンズは、読取密度変更のため前
   記キャリッジ上で少なくとも２箇所に位置しうる、請求
   項１又は請求項２記載の画像読取装置。
4. 【請求項４】前記キャリッジを間に置いて前記透光板と
   対向する第２の透光板を更に備える請求項1,請求項２又
   は請求項３記載の画像読取装置。