JP3056144B2 - 画像読取方法および装置、ミラー駆動方法および機構 - Google Patents

画像読取方法および装置、ミラー駆動方法および機構

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、読取媒体の読取画
像を読取走査する画像読取方法および装置、反射ミラー
を回動させるミラー駆動方法および機構、に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、原稿などの読取媒体の表面に表記
された読取画像を読取走査する画像読取装置としては、
フラットベッド型のイメージスキャナなどが一般的に普
及している。このフラットベッド型のイメージスキャナ
は、一般的に媒体配置手段として水平に配置されたコン
タクトガラスを具備しており、このコンタクトガラスの
下方に画像走査機構が配置されている。
【０００３】この画像走査機構は、例えば、多数の受光
素子が主走査方向に連設されたイメージセンサと、コン
タクトガラスと平行な位置で副走査方向に移動自在に支
持した構造などからなる。上述のような構造のフラット
ベッド型のイメージスキャナでは、コンタクトガラスに
載置された読取媒体の読取画像を、副走査方向に連続す
る多数の主走査線として読取走査することができる。
【０００４】なお、このようなフラットベッド型のイメ
ージスキャナとしては、イメージセンサを固定してお
き、一対の走査ミラーを副走査方向に移動させて読取媒
体の読取画像を読取走査する機種もある。また、イメー
ジセンサを固定してコンタクトガラスを副走査移動させ
る画像読取装置や、イメージセンサを固定して読取媒体
である原稿を用紙搬送機構により副走査移動させる画像
読取装置もある。
【０００５】上述のような画像読取装置は、読取媒体の
読取画像を読取走査することができるが、コンタクトガ
ラスを利用した機種では読取媒体を下方に位置させるの
で、その読取画像を作業者が目視できる状態で読取走査
することができず、多数の読取媒体を手動操作で交換す
るような場合に作業が煩雑である。
【０００６】また、イメージセンサを固定して用紙搬送
機構により読取媒体を副走査移動させる機種では、その
読取画像を上方に位置させたまま読取走査することが可
能である。しかし、これは用紙搬送機構により読取媒体
を副走査移動させるので、例えば、複数の薄紙が重複し
た帳票の画像読取などではジャムが発生する可能性が高
く好ましくない。
【０００７】上述のような課題を解決した画像読取装置
が、特開平６−１３３０７９号公報および特開平６−２
９４１６０号公報などに開示されている。これらの公報
に開示された画像読取装置は、媒体配置手段として読取
媒体が上面に載置される載置台を具備しており、この載
置台の中央上方にスキャナヘッドが支持アームにより支
持されている。
【０００８】このスキャナヘッドには、イメージセンサ
と結像光学系と反射ミラーとが内蔵されており、この反
射ミラーが主走査方向と平行な回動軸により回動自在に
軸支されている。この反射ミラーは載置台の上面に載置
された読取媒体の表面から発生する反射光や透過光であ
る画像光を主走査方向と直交する所定方向に反射し、こ
の反射された画像光を結像光学系がイメージセンサの受
光位置に結像させる。
【０００９】このイメージセンサは、多数の受光素子が
主走査方向に連設された一次元構造からなり、多数のド
ットからなる主走査線を読取画像から読み取る。そこ
で、載置台に載置された読取媒体の表面の読取画像から
イメージセンサが主走査線を読み取る位置を、反射ミラ
ーの回動により副走査方向に走査移動させると、二次元
の読取画像が副走査方向に連続する多数の主走査線とし
て読取走査されることになる。
【００１０】上述のような構造の画像読取装置では、読
取媒体の読取画像を読取走査する場合、読取媒体を読取
画像が上方に位置する状態で載置台の上面に載置すれば
良い。このため、読取画像を目視しながら読取走査する
ことができ、読取媒体を用紙搬送機構により給送する必
要もない。従って、薄紙からなり給送が困難な帳票など
の読取媒体や、製本された多数の用紙からなる読取媒体
などの読取画像も良好に読み取ることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述のような画像読取
装置では、載置台の上面に載置された読取媒体の表面の
読取画像を読取走査することができる。しかし、上述の
ような構造の画像読取装置では、載置台に載置された読
取媒体の読取画像を反射ミラーの回動により副走査する
ため、反射ミラーが一定の角速度で回動されると読取媒
体での読取位置の副走査速度が変動する。
【００１２】つまり、読取画像が直角に読取走査される
中央位置では、読取位置の副走査移動の線速度が最低と
なり、読取画像の読取位置が中央から端部に移動するほ
ど、読取位置の副走査移動の線速度が上昇する。このよ
うな状態でイメージセンサが主走査線を一定の時間間隔
で読み取ると、読取画像から読取走査される画像データ
は中央が伸張して両端が圧縮された状態となる。
【００１３】例えば、反射ミラーの回動角度に対応して
イメージセンサの読取間隔を電子制御することや、読取
走査された画像データをデータ処理により正常な形状に
補正することも可能である。しかし、これでは各種の処
理動作が煩雑であり、前者の場合にはイメージセンサの
受光量まで変化し、後者では画像データの解像度が最終
的に低下するので好ましくない。
【００１４】上述のような課題を解決するため、従来は
読取媒体での読取位置の副走査移動の線速度が一定とな
るように、反射ミラーの角速度を非線形に変化させてい
る。このように反射ミラーの角速度を制御するため、従
来は駆動源としてボイスコイルモータを採用して反射ミ
ラーの回動をサーボ制御していたが、これでは回路のの
構造が複雑で装置の生産性向上や小型軽量化が困難であ
る。
【００１５】本発明は上述のような課題に鑑みてなされ
たものであり、読取媒体での読取位置を反射ミラーの回
動により副走査移動させる画像読取方法および装置にお
いて、副走査速度が一定となるように反射ミラーの回動
の角速度を非線形に変化させることが簡単な画像読取方
法および装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の画像読取方法
は、主走査方向と副走査方向とに連続する平面の位置に
配置された読取媒体の読取画像から発生する画像光を反
射ミラーで主走査方向と直交する所定方向に反射させ、
この反射された画像光を結像光学系により主走査方向に
連設された多数の受光素子からなるイメージセンサの位
置に結像させ、主走査方向と平行な回動軸で回動自在に
軸支された前記反射ミラーを駆動源の駆動力で回動させ
て前記イメージセンサの前記読取媒体での読取位置を副
走査移動させる画像読取方法において、前記駆動源の一
定の角速度の回転を四節リンクにより前記非線形に角速
度が変化する反射ミラーの回動に変換して前記イメージ
センサによる前記読取媒体での読取位置の副走査移動の
線速度を一定とするようにした。
【００１７】従って、読取画像から発生する画像光が反
射ミラーにより主走査方向と直交する所定方向に反射さ
れて結像光学系によりイメージセンサの受光位置に結像
されるので、このイメージセンサの多数の受光素子によ
り読取画像の画像光が一次元の主走査線などとして読み
取られる。このとき、反射ミラーが回動されて読取画像
に対するイメージセンサの読取位置が副走査移動される
ので、二次元の読取画像の全体が副走査方向に連続する
多数の主走査線などとして読取走査される。ただし、駆
動源の一定の角速度の回転が四節リンクにより非線形に
角速度が変化する反射ミラーの回動に変換されるので、
イメージセンサによる読取媒体での読取位置の副走査移
動が一定の線速度で実行される。
【００１８】なお、本発明で云う本発明で云う画像光と
は、読取媒体の読取画像を反映した光束であり、例え
ば、読取画像が表記された読取媒体の反射光や透過光を
許容する。また、主走査方向とは、イメージセンサに多
数の受光素子が連設された方向を意味しており、副走査
方向とは、読取画像の表面位置に主走査方向を投影した
場合の直交する方向を意味している。これらの方向は説
明を簡略化するために画像光を基準として各種デバイス
で共通に使用しているが、実際には各種デバイスの相対
方向が相互に相違するので、本発明では各種デバイスで
の主走査方向や副走査方向が絶対的方向としては一致し
ないことを許容する。
【００１９】例えば、前後左右上下を絶対的方向とした
場合、水平に配置された読取媒体の読取画像から上方に
発生する画像光を反射ミラーで後方に反射させてイメー
ジセンサに前方から入射させるならば、副走査方向は読
取画像の位置では前後方向となるがイメージセンサの位
置では上下方向となる。また、上述のような構造に反射
光学系を追加して前後方向の結像光路を左右方向に反射
させるならば、主走査方向は読取画像の位置では左右方
向となるがイメージセンサの位置では前後方向となる。
【００２０】本発明の画像読取装置は、表面に読取画像
が表記された読取媒体を主走査方向と副走査方向とに連
続する平面の位置に配置する媒体配置手段と、この媒体
配置手段により配置された前記読取媒体の読取画像から
発生する画像光を主走査方向と直交する所定方向に反射
する反射ミラーと、この反射ミラーにより反射された画
像光を所定位置に結像させる結像光学系と、この結像光
学系の結像位置で主走査方向に連設された多数の受光素
子からなるイメージセンサと、回転の角速度が一定の駆
動源と、前記反射ミラーを主走査方向と平行な回動軸で
回動自在に軸支したミラー支持機構と、前記駆動源に連
結されて前記イメージセンサによる前記読取媒体での読
取位置の副走査移動の線速度が一定となるように非線形
に変化する角速度で前記反射ミラーを回動させるミラー
駆動機構と、を具備している。
【００２１】従って、媒体配置手段により主走査方向と
副走査方向とに連続する平面の位置に読取画像が配置さ
れ、このように配置された読取媒体の読取画像から発生
する画像光が反射ミラーにより主走査方向と直交する所
定方向に反射される。この反射された画像光が結像光学
系により所定位置に結像されるので、この結像される画
像光がイメージセンサの主走査方向に連設された多数の
受光素子により、一次元の主走査線などとして読み取ら
れる。
【００２２】このとき、ミラー支持機構により主走査方
向と平行な回動軸で回動自在に軸支された反射ミラーが
ミラー駆動機構により駆動源の駆動力で回動され、読取
画像に対するイメージセンサの読取位置が副走査移動さ
れるので、二次元の読取画像の全体が副走査方向に連続
する多数の主走査線などとして読取走査される。ただ
し、ミラー駆動機構により駆動源の一定の角速度の回転
が非線形に角速度が変化する反射ミラーの回動に変換さ
れるので、イメージセンサによる読取媒体での読取位置
の副走査移動が一定の線速度で実行される。
【００２３】上述のような画像読取装置における他の発
明としては、前記ミラー駆動機構が四節リンクのリンク
機構を具備している。従って、ミラー駆動機構の四節リ
ンクのリンク機構により、駆動源の一定の角速度の回転
が非線形に角速度が変化する反射ミラーの回動に変換さ
れる。
【００２４】上述のような画像読取装置における他の発
明としては、前記リンク機構は、前記駆動源に連結され
た短小なクランク状の駆動リンクと、前記反射ミラーに
連結された長大なクランク状の従動リンクと、前記駆動
リンクと前記従動リンクとの先端部分を連結する連動リ
ンクと、を具備しており、前記反射ミラーに入射する画
像光の光路が前記読取画像に略垂直に交差したときに前
記駆動リンクと前記連動リンクとが略直角に交差する。
【００２５】従って、駆動源に連結されている駆動リン
クが一定の角速度で回動されると、この連動リンクで連
結されている従動リンクも連動して回動する。連動リン
クの移動速度は駆動リンクと略直角に交差するときに最
大となり、この状態で従動リンクの角速度も最大とな
る。駆動リンクと連動リンクとが略直角に交差すると
き、読取画像に光路が略垂直に交差しているので、読取
位置の副走査移動の線速度は読取画像に光路が略垂直に
交差するときに最大となる。
【００２６】本発明のミラー駆動方法は、所定の一点と
所定の平面とを連通する光路を回動自在な反射ミラーで
反射させ、前記平面と光路との交点を線形に移動させる
ミラー駆動方法において、一定の回転の角速度を四節リ
ンクで非線形に角速度が変化する回動に変換し、前記平
面での前記光路の交点の移動の線速度を一定とするよう
にした。
【００２７】従って、一定の角速度の回転が四節リンク
により非線形に角速度が変化する反射ミラーの回動に変
換されるので、平面と光路との交点が一定の線速度で移
動する。
【００２８】本発明のミラー駆動機構は、一定の角速度
で回転駆動される短小なクランク状の駆動リンクと、回
転自在に軸支された反射ミラーに連結される長大なクラ
ンク状の従動リンクと、前記駆動リンクと前記従動リン
クとの先端部分を連結する連動リンクと、を具備してお
り、前記反射ミラーで反射される光路が所定の一点と所
定の平面とを連通する場合、この平面に光路が略垂直に
交差するときに前記駆動リンクと前記連動リンクとが略
直角に交差する。
【００２９】従って、駆動リンクが一定の角速度で回動
されると、この連動リンクで連結されている従動リンク
も連動して回動する。連動リンクの移動速度は駆動リン
クと略直角に交差するときに最大となり、この状態で従
動リンクの角速度も最大となる。駆動リンクと連動リン
クとが略直角に交差するとき、平面に光路が略垂直に交
差しているので、平面と光路との交点の移動の線速度は
平面に光路が略垂直に交差するときに最大となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】本発明の画像読取装置の実施の一
形態であるスタンドスキャナを図面を参照して以下に説
明する。なお、図１は本実施の形態のスタンドスキャナ
の要部であるスキャナヘッドの内部構造を示す縦断側面
図である。図２および図３はスタンドスキャナの全体の
外観を示しており、図２は平面図、図３は正面図であ
る。図４は読取画像から読取走査された画像データを示
す模式図であり、(ａ)は樽型補正が実行される以前の状
態、(ｂ)は樽型補正が実行された状態である。図５ない
し図６はスタンドスキャナが画像読取を実行する場合の
スキャナヘッドの内部状態を順番に示す縦断側面図であ
り、図５は初期状態、図６は中間過程、図７は最終段階
である。
【００３１】また、本実施の形態では図１および図５な
いし図７の左方と図２の上方と図３の奥側とを装置の前
方、図１および図５ないし図７の紙面の手前と図２およ
び図３の左方とを装置の左方として装置の前後左右を説
明するが、これらの方向は説明を簡略化するために便宜
的に使用するものであり、実際のスタンドスキャナの設
置や使用の方向を限定するものではない。
【００３２】本実施の形態の画像読取装置であるスタン
ドスキャナ１は、図２および図３に示すように、媒体配
置手段である載置台２を具備しており、この載置台２の
左方手前に前後方向に細長い長方形の原稿位置３が設定
されている。この原稿位置３は載置台２の水平な上面か
らなるので、原稿位置３は左右方向である主走査方向と
前後方向である副走査方向とに連続する平面からなる。
【００３３】この原稿位置３より外側の左前方には支持
アーム４が鉛直に立設されており、この支持アーム４の
上端にはスキャナヘッド５が装着されている。このスキ
ャナヘッド５は、支持アーム４の上端から右上方に傾斜
して連通するアーム状の支持部６と、この支持部６の上
端から後方に連通するボックス状のスキャナ部７とを具
備しており、このスキャナ部７の本体ハウジング８の下
面後方に形成された読取窓９は、原稿位置３の内側の左
前方の位置に上方から対向している。
【００３４】スキャナヘッド５のスキャナ部７は、図１
に示すように、読取窓９の上方に反射ミラー１１が配置
されており、この反射ミラー１１は、反射面が下方と前
方とに略４５度で対向する状態に支持されている。ただ
し、この反射ミラー１１は、ミラー支持機構１２により
回動自在に軸支されており、このミラー支持機構１２
は、主走査方向である左右方向と平行な回動軸１３によ
り反射ミラー１１を軸支している。
【００３５】この反射ミラー１１の前方には、光軸方向
が前後方向に連通する結像光学系として単焦点レンズ１
４が配置されており、この単焦点レンズ１４は、ガイド
レールや鏡筒からなる部材支持機構（図示せず）により
前後方向に変位自在に支持されている。
【００３６】単焦点レンズ１４の光軸方向である前方に
は、イメージセンサ１５が配置されており、このイメー
ジセンサ１５には、ＣＣＤ(Ｃharge Ｃoupled Ｄevic
e)等からなる多数の受光素子１６が主走査方向である左
右方向に一次元状に連設されている。
【００３７】本実施の形態のスタンドスキャナ１では、
載置台２の原稿位置３から反射ミラー１１および単焦点
レンズ１４を介してイメージセンサ１５まで連通する位
置に走査光路が形成されており、原稿位置３の読取画像
を単焦点レンズ１４が結像する位置にイメージセンサ１
５が配置されている。
【００３８】そして、本実施の形態のスタンドスキャナ
１では、スキャナヘッド５のスキャナ部７の前部側方に
回転の角速度が一定の駆動源としてステッピングモータ
２１が内蔵されており、このステッピングモータ２１に
はギヤ列２２を介してリンク機構２３とカム機構２４と
が連結されている。
【００３９】リンク機構２３は回動自在な反射ミラー１
１に連結されているので、ギヤ列２２とリンク機構２３
とで反射ミラー１１を回動させるミラー駆動機構２５が
形成されている。カム機構２４は変位自在な単焦点レン
ズ１４に連結されており、カム機構２４とリンク機構２
３とはギヤ列２２に共通に連結されているので、カム機
構２４が反射ミラー１１の回動に連動させて単焦点レン
ズ１４を変位させる位置補正機構として機能する。
【００４０】より詳細には、ギヤ列２２の最終ギヤ２６
は、所定角度に往復回動するだけなので、必要な角度の
部分のみ残存させた形状に形成されている。この最終ギ
ヤ２６の回転軸２７にリンク機構２３が連結されてお
り、このリンク機構２３は四節リンクからなる。
【００４１】つまり、ギヤ列２２の最終ギヤ２６の回転
軸２７には、下方にクランク状に突出する比較的短い駆
動リンク２８が直結されており、ミラー支持機構１２の
回動軸１３には、下方にクランク状に突出する比較的長
い従動リンク２９が直結されている。
【００４２】これらのリンク２８，２９の下端が略水平
に配置された連動リンク３０で連結されており、イメー
ジセンサ１５が原稿位置３を読取走査する読取位置が反
射ミラー１１の略真下に位置するときにリンク２８，２
９が略鉛直に位置する。つまり、このリンク機構２３
は、反射ミラー１１まで連通する光路が原稿位置３の表
面に略垂直に交差するときに、リンク２８，２９と連動
リンク３０とが略直角に交差するように形成されてい
る。
【００４３】上述のような構造のリンク機構２３は、ス
テッピングモータ２１および最終ギヤ２６の回転の角速
度が一定でも、反射ミラー１１の回動の角速度は適宜変
化するよう形成されている。つまり、本実施の形態のス
タンドスキャナ１では、前述のようにスキャナヘッド５
の読取窓９が原稿位置３の前部上方に位置するので、原
稿位置３を読取走査する読取位置が読取窓９の真下に位
置する状態で反射ミラー１１の角速度が最大となり、原
稿位置３での読取位置が読取窓９の真下から離反するほ
ど反射ミラー１１の角速度が低下するようにリンク機構
２３は形成されている。
【００４４】また、ギヤ列２２の最後から二番目のアイ
ドラギヤ３１の回転軸３２には、異形カム３３が直結さ
れており、この異形カム３３にカムフォロア３４が当接
している。異形カム３３は、中心に対して外周面が螺旋
状に順次離反する盤状に形成されており、その外周面に
カムフォロア３４が当接されている。
【００４５】このカムフォロア３４は、上下方向に細長
いアーム形状に形成されて下端で前後方向に揺動自在に
軸支されており、コイルスプリング等の弾性機構（図示
せず）により後方に付勢されている。そこで、このカム
フォロア３４は、上端が異形カム３３の外周面に後方か
ら圧接されており、やや下方の中央部に単焦点レンズ１
４が連結されている。
【００４６】上述のような高速のカム機構２４は、画像
読取に対してステッピングモータ２１およびアイドラギ
ヤ３１が一定方向に一定速度で回転しても、単焦点レン
ズ１４を一定でない速度で往復移動させるよう形成され
ている。つまり、本実施の形態のスタンドスキャナ１で
は、前述のようにスキャナヘッド５の読取窓９が原稿位
置３の前部上方に位置するので、原稿位置３を読取走査
する読取位置が読取窓９の真下に位置する状態で単焦点
レンズ１４がイメージセンサ１５に最接近し、原稿位置
３での読取位置が読取窓９の真下から離反するほど単焦
点レンズ１４がイメージセンサ１５から離反するように
カム機構２４は形成されている。
【００４７】なお、本実施の形態のスタンドスキャナ１
は、図２に示すように、帳票等を読取媒体４１とする各
種作業を支援するように形成されており、載置台２の左
方前部にはインパクトプリンタ４２が一体に装着されて
いる。このインパクトプリンタ４２の後縁には凹部４３
が形成されており、この凹部４３が原稿位置３の前部に
対応している。また、この原稿位置３およびインパクト
プリンタ４２より外側の右方にはスペースが確保されて
おり、ここが作業位置４４として提供されている。
【００４８】また、本実施の形態のスタンドスキャナ１
では、上述のようにスキャナヘッド５のスキャナ部７に
各種の光学部品や可動機構が内蔵されているが、その駆
動制御回路や画像処理回路の回路基板や回路部品（とも
に図示せず）などはスキャナヘッド５の支持部６に内蔵
されている。この支持部６に内蔵された各種回路の配線
は支持アーム４に内蔵されており、この支持アーム４の
下端から引き出されて載置台２の側面などに配置された
インターフェイス（図示せず）に結線されている。
【００４９】なお、本実施の形態のスタンドスキャナ１
では、上述のようにスキャナヘッド５のスキャナ部７は
原稿位置３の左前方の角部に上方から対向しているの
で、図４(ａ)に示すように、読取走査した画像データは
原稿位置３の後部である下部が左方に変位した形状とな
る。そこで、この画像データを同図(ｂ)に示すように正
常な形状に復元するための制御プログラムや処理パラメ
ータが、例えば、スキャナヘッド５の支持部６に内蔵さ
れている画像処理回路に実装されている。
【００５０】上述の画像処理は樽型補正などと呼称され
ており、スキャナヘッド５で画像データを最終的に必要
な解像度より高い解像度で読取走査し、その主走査線の
デジタルデータを画像処理回路により変換テーブルなど
を利用したデータ処理で副走査位置に対応して適宜間引
くことにより、図６(ａ)に示すような変形の画像データ
を同図(ｂ)に示すように主走査線の全長が均一化された
正常な矩形に補正する。
【００５１】さらに、本実施の形態のスタンドスキャナ
１では、上述のようにスキャナヘッド５は支持アーム４
により原稿位置３の左前方の角部の上方に配置されてい
るが、支持アーム４は、載置台２に内蔵されたアーム軸
支機構（図示せず）により水平方向に回動自在に軸支さ
れており、アームロック機構（図示せず）によりスキャ
ナ部７が原稿位置３の角部上方に位置する状態に固定的
に保持されている。このアームロック機構を解除すると
支持アーム４は水平方向に回動自在となるので、スキャ
ナヘッド５が前方に回動して原稿位置３の上方から外側
まで変位する。
【００５２】上述のような構成において、本実施の形態
のスタンドスキャナ１は、例えば、作業者（図示せず）
は載置台２の後方に着席し、帳票に必要事項をインパク
トプリンタ４２で印刷出力したり作業位置４４で手書き
することや、この帳票などを読取原稿４５として原稿位
置３で読取走査することもなどを実行できる。
【００５３】その場合、読取原稿４５を読取画像が上方
に位置する状態で載置台２の上面の原稿位置３に載置す
れば良いので、読取原稿４５の読取画像を目視しながら
読取作業を実行することができ、読取原稿４５を用紙搬
送機構などで給送する必要もないのでジャムの心配もな
い。
【００５４】本実施の形態のスタンドスキャナ１は、載
置台２の原稿位置３に載置された読取原稿４５の表面の
読取画像を、その上方に支持アーム４で支持されたスキ
ャナヘッド５のスキャナ部７で読取走査する。このと
き、このスキャナ部７は内部に固定された一次元のイメ
ージセンサ１５で主走査線を読取走査し、その読取位置
を反射ミラー１１の回動により副走査移動させるので、
スキャナ部７が原稿位置３の上方を走査移動する必要が
なく載置台２での作業性も良好である。
【００５５】上述のように固定的に配置されたスキャナ
部７が反射ミラー１１の回動により読取原稿４５に対す
る読取位置を副走査移動させると読取走査の光路長が逐
次変化するが、本実施の形態のスタンドスキャナ１で
は、反射ミラー１１の回動に連動させて単焦点レンズ１
４を光軸方向に変位させるので、読取原稿４５の読取画
像はイメージセンサ１５に常時良好に結像される。
【００５６】より詳細には、図５に示すように、初期状
態では反射ミラー１１は水平に対して角度が大きい状態
に配置されているので、読取光路は鉛直より後傾した状
態に位置することになる。従って、読取原稿４５での読
取位置は、スキャナ部７の読取窓９より前方に位置する
ことになり、読取画像の上部である原稿位置３の前部に
位置している。
【００５７】このとき、リンク機構２３では、リンク２
８，２９の下端が前方に位置した状態に保持されてお
り、カム機構２４では、異形カム３３の微少に大径の位
置にカムフォロア３４が当接している。従って、単焦点
レンズ１４は微少に後退してイメージセンサ１５から離
反した位置に配置されているので、読取原稿４５の前部
が読取位置の状態では光路長が微少に長大であるが、こ
の状態で単焦点レンズ１４による原稿位置３の結像位置
がイメージセンサ１５の受光位置に一致しており、読取
画像はイメージセンサ１５の位置に良好に結像されてい
る。
【００５８】上述のような初期状態から読取走査を開始
すると、図６および図７に示すように、反射ミラー１１
は水平に対して角度が小さい状態に回動されるので、読
取光路は鉛直な状態を介して前傾した状態まで変位する
ことになる。従って、読取原稿４５での読取位置は、ス
キャナ部７の読取窓９の真下を介して後方まで移動する
ので、読取画像の全体が読取走査されることになる。
【００５９】このとき、リンク機構２３では、リンク２
８，２９の下端が後方に変位することになり、カム機構
２４では、異形カム３３が後転することになる。従っ
て、異形カム３３のカムフォロア３４が当接する部分
は、やや大径の状態から小径となって大径に再度変化す
ることになり、単焦点レンズ１４は微少に前進してから
後退するのでイメージセンサ１５に近接してから離反す
る。
【００６０】本実施の形態のスタンドスキャナ１では、
上述のように読取画像の上部から下部に相当する読取原
稿４５の前部から後部を読取走査する過程で、その光路
長は微少に短縮されてから伸張されるが、その状態で読
取画像はイメージセンサ１５の位置に常時良好に結像さ
れる。このため、原稿位置３に固定的に載置された読取
原稿４５の読取画像を、その上方に固定的に支持された
スキャナ部７で良好に読取走査することができる。
【００６１】しかも、本実施の形態のスタンドスキャナ
１では、上述のように読取画像の上部から下部に相当す
る読取原稿４５の前部から後部を読取走査する過程で、
反射ミラー１１の回動の角速度が一度上昇してから低下
するので、原稿位置３で読取位置が副走査移動する線速
度は一定である。このため、イメージセンサ１５が読取
動作を一定の時間間隔で実行しても、読取原稿４５の読
取画像から主走査線を一定の距離間隔で読み取ることが
できる。
【００６２】さらに、本実施の形態のスタンドスキャナ
１では、上述のように読取位置の副走査移動に対して反
射ミラー１１を非線形に変化する速度で回動させるとと
もに単焦点レンズ１４を非線形に変化する速度で往復さ
せるが、これらの動作を一定速度で回転するステッピン
グモータ２１に対してリンク機構２３とカム機構２４と
で実現している。
【００６３】このため、上述のような反射ミラー１１や
単焦点レンズ１４の動作を電子制御する必要がなく、反
射ミラー１１と単焦点レンズ１４とを簡単な構造で適正
な位置に確実に制御することができる。しかも、反射ミ
ラー１１を回動させるリンク機構２３と単焦点レンズ１
４を移動させるカム機構２４とは機械的に連結されてお
り、その駆動源であるステッピングモータ２１は一個な
ので、部品が削減されて小型軽量化や生産性向上が実現
されており、反射ミラー１１と単焦点レンズ１４との各
々一様でない動作が適正かつ確実に連動する。
【００６４】特に、本実施の形態のスタンドスキャナ１
では、原稿位置３の読取画像をイメージセンサ１５に結
像する結像光学系が一個の単焦点レンズ１４からなるの
で光学的な構造も簡単であり、焦点位置を補正するため
に変位させる光学部品が一個の単焦点レンズ１４だけな
ので、この部分の構造も簡単でステッピングモータ２１
の負担も軽減されている。
【００６５】なお、本実施の形態のスタンドスキャナ１
では、前述のように原稿位置３の前方にインパクトプリ
ンタ４２が配置されており、これらの右方に作業位置４
４が確保されているので、帳票を使用する各種作業など
を良好な作業性で実行することができる。しかも、イン
パクトプリンタ４２の後縁には原稿位置３に対応した凹
部４３が形成されているので、これを位置ガイドとして
読取原稿４５を原稿位置３に正確に配置することができ
る。
【００６６】さらに、本実施の形態のスタンドスキャナ
１では、原稿位置３の読取原稿４５を読取走査するスキ
ャナヘッド５が、原稿位置３の中心の真上でなく左前方
の角部の真上に位置しているので、原稿位置３の読取原
稿４５を手動で交換する場合の作業性も良好である。
【００６７】しかも、原稿位置３の上方にスキャナヘッ
ド５を配置する支持アーム４は回動自在であり、必要に
よりアームロック機構を解除して原稿位置３の上方から
スキャナヘッド５を退避させることもできるので、画像
読取を実行しない場合に原稿位置３を作業位置４４とし
て使用する場合の作業性も良好である。
【００６８】また、上述のようにスキャナヘッド５が原
稿位置３の中心から変位した位置の上方に配置されてい
るので、図４に示すように、画像データは変形した状態
で読取走査されるが、これが画像処理回路のデジタル処
理により正常な形状に樽型補正されるので、画像データ
を正常な状態で外部出力することができる。
【００６９】さらに、本実施の形態のスタンドスキャナ
１では、原稿位置３の外側に立設されている支持アーム
４に対してスキャナ部７を原稿位置３の内側に配置する
ため、スキャナヘッド５には横方向に延長された支持部
６が形成されているが、この支持部６には各種回路が内
蔵されている。つまり、スキャナ部７を適正な位置に配
置するために形成されている支持部６の内部空間が有効
利用されており、全体的にスペース効率が良好である。
【００７０】なお、本発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許
容する。例えば、上記形態では載置台２の上面の上方に
スキャナヘッド５を配置することにより、読取原稿４５
の表面の読取画像を目視できる状態で読取走査すること
を例示した。
【００７１】しかし、上述したスキャナヘッド５の内部
機構を上下逆様に形成してコンタクトガラスの下方に配
置してフラットベッド型のイメージスキャナ（図示せ
ず）を形成することも可能である。この場合、イメージ
センサ１５や一対の走査ミラーを走査移動させる必要が
ないので、コンタクトガラスより下方の構造を小型化す
ることができる。
【００７２】また、上記形態では読取原稿４５での読取
位置の副走査移動に対応して焦点位置を補正するために
単焦点レンズ１４を変位させることを例示したが、この
単焦点レンズ１４を変位させることなくイメージセンサ
１５を変位させることも可能であり、単焦点レンズ１４
とイメージセンサ１５との両方を変位させることも可能
である。ただし、各種配線が結線されているイメージセ
ンサ１５を変位させることは得策ではないので、上述の
ように単焦点レンズ１４のみを変位させることが好まし
い。
【００７３】さらに、上記形態では結像光学系を一個の
単焦点レンズ１４として構造を簡略化することを例示し
たが、この結像光学系を複数のレンズで形成することも
可能である。ただし、前述のように結像光学系を一個の
単焦点レンズ１４とすれば、変位させる部品が一個とな
るので好ましい。
【００７４】また、上記形態では反射ミラー１１をリン
ク機構２３により非線形に変化する速度で回動させ、単
焦点レンズ１４をカム機構２４により非線形に変化する
速度で変位させることを例示したが、例えば、反射ミラ
ー１１をカム機構などで回動させることや単焦点レンズ
１４をリンク機構などで変位させることも可能である。
【００７５】また、上記形態ではイメージセンサ１５に
主走査方向に配列されている受光素子１６が一列である
ことを例示したが、例えば、イメージセンサ１５に受光
素子１６を複数列に配列させて主走査線を複数列ずつ読
取走査するようなことも可能であり、イメージセンサ１
５に受光素子１６を千鳥配列して時分割読取で解像度を
向上させることも可能である。
【００７６】さらに、上記形態ではスキャナヘッド５を
原稿位置３の左前方の角部の上方に配置して作業性を向
上させ、画像データは樽型補正で正常な形状に修正する
ことを例示したが、スキャナヘッド５は原稿位置３の所
望の位置の上方に配置することが可能である。
【００７７】例えば、スキャナヘッド５を原稿位置３の
前部中央の上方に配置した場合、画像データは左右対称
となるので補正が簡単となり、スキャナヘッド５を原稿
位置３の側部中央の上方に配置した場合、画像データは
上下対称となるので補正が簡単となる。
【００７８】さらに、スキャナヘッド５を原稿位置３の
中心の上方に配置した場合、画像データは上下左右で対
象となるので補正は極めて簡単となるが、原稿位置３で
の原稿交換などの作業性の観点では、スキャナヘッド５
を原稿位置３の前方の角部に配置することが好適であ
る。
【００７９】また、上記形態では一定測定で回転するス
テッピングモータ２１にギヤ列２２を介してリンク機構
２３で反射ミラー１１を連結し、このミラー駆動機構２
５により反射ミラー１１を非線形に変化する角速度で回
動させ、イメージセンサ１５に原稿位置３を一定の線速
度で副走査させることを例示した。
【００８０】しかし、上述のようなミラー駆動機構２５
でレーザ光源の出射光を反射走査することにより、ｆθ
レンズなどを使用することなく感光体の表面に主走査線
を一定の線速度で書き込むレーザプリンタ（図示せず）
や、壁面に主走査線を一定の線速度で表示する画像投影
装置（図示せず）などを実現することも可能である。
【００８１】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
【００８２】請求項１記載の発明の画像読取方法は、主
走査方向と副走査方向とに連続する平面の位置に配置さ
れた読取媒体の読取画像から発生する画像光を反射ミラ
ーで主走査方向と直交する所定方向に反射させ、この反
射された画像光を結像光学系により主走査方向に連設さ
れた多数の受光素子からなるイメージセンサの位置に結
像させ、主走査方向と平行な回動軸で回動自在に軸支さ
れた前記反射ミラーを駆動源の駆動力で回動させて前記
イメージセンサの前記読取媒体での読取位置を副走査移
動させる画像読取方法において、前記駆動源の一定の角
速度の回転を四節リンクにより前記非線形に角速度が変
化する反射ミラーの回動に変換して前記イメージセンサ
による前記読取媒体での読取位置の副走査移動の線速度
を一定とするようにしたことにより、イメージセンサに
よる読取媒体での読取位置を一定の線速度で副走査移動
させることができるので、読取媒体の読取画像を簡単な
構造で良好な状態に読取走査することができる。
【００８３】請求項２記載の発明の画像読取装置は、表
面に読取画像が表記された読取媒体を主走査方向と副走
査方向とに連続する平面の位置に配置する媒体配置手段
と、この媒体配置手段により配置された前記読取媒体の
読取画像から発生する画像光を主走査方向と直交する所
定方向に反射する反射ミラーと、この反射ミラーにより
反射された画像光を所定位置に結像させる結像光学系
と、この結像光学系の結像位置で主走査方向に連設され
た多数の受光素子からなるイメージセンサと、回転の角
速度が一定の駆動源と、前記反射ミラーを主走査方向と
平行な回動軸で回動自在に軸支したミラー支持機構と、
前記駆動源に連結されて前記イメージセンサによる前記
読取媒体での読取位置の副走査移動の線速度が一定とな
るように非線形に変化する角速度で前記反射ミラーを回
動させるミラー駆動機構と、を具備していることによ
り、イメージセンサによる読取媒体での読取位置を一定
の線速度で副走査移動させることができるので、読取媒
体の読取画像を簡単な構造で良好な状態に読取走査する
ことができる。
【００８４】請求項３記載の発明は、請求項２記載の画
像読取装置であって、前記ミラー駆動機構が四節リンク
のリンク機構を具備していることにより、駆動源の一定
の角速度の回転を非線形に角速度が変化する反射ミラー
の回動に四節リンクのリンク機構で簡単に変換すること
ができる。
【００８５】請求項４記載の発明は、請求項３記載の画
像読取装置であって、前記リンク機構は、前記駆動源に
連結された短小なクランク状の駆動リンクと、前記反射
ミラーに連結された長大なクランク状の従動リンクと、
前記駆動リンクと前記従動リンクとの先端部分を連結す
る連動リンクと、を具備しており、前記反射ミラーに入
射する画像光の光路が前記読取画像に略垂直に交差した
ときに前記駆動リンクと前記連動リンクとが略直角に交
差することにより、簡単な構造で読取媒体での読取位置
の線速度を確実に一定とすることができる。
【００８６】請求項５記載の発明のミラー駆動方法は、
所定の一点と所定の平面とを連通する光路を回動自在な
反射ミラーで反射させ、前記平面と光路との交点を線形
に移動させるミラー駆動方法において、一定の回転の角
速度を四節リンクで非線形に角速度が変化する回動に変
換し、前記平面での前記光路の交点の移動の線速度を一
定とするようにしたことにより、簡単な構造で平面と光
路との交点を一定の線速度で移動させることができる。
【００８７】請求項６記載の発明のミラー駆動機構は、
一定の角速度で回転駆動される短小なクランク状の駆動
リンクと、回転自在に軸支された反射ミラーに連結され
る長大なクランク状の従動リンクと、前記駆動リンクと
前記従動リンクとの先端部分を連結する連動リンクと、
を具備しており、前記反射ミラーで反射される光路が所
定の一点と所定の平面とを連通する場合、この平面に光
路が略垂直に交差するときに前記駆動リンクと前記連動
リンクとが略直角に交差することにより、簡単な構造で
平面と光路との交点を一定の線速度で移動させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の画像読取装置であるス
タンドスキャナのスキャナ部の内部構造を示す縦断側面
図である。
【図２】スタンドスキャナの全体の外観を示す平面図で
ある。
【図３】スタンドスキャナの全体の外観を示す正面図で
ある。
【図４】(ａ)は読取走査された直後の樽型補正が実行さ
れる以前の状態の画像データを示す模式図、(ｂ)は樽型
補正が実行された状態の画像データを示す模式図であ
る。
【図５】画像読取の初期状態でのスキャナ部の内部状態
を示す縦断側面図である。
【図６】画像読取の中間過程でのスキャナ部の内部状態
を示す縦断側面図である。
【図７】画像読取の最終段階でのスキャナ部の内部状態
を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１ 画像読取装置であるスタンドスキャナ ２ 媒体配置手段である載置台 ４ 支持アーム １１ 反射ミラー １２ ミラー支持機構 １３ 回動軸 １４ 結像光学系である単焦点レンズ １５ イメージセンサ １６ 受光素子 ２１ 駆動源であるステッピングモータ ２３ リンク機構 ２４ カム機構 ２５ ミラー駆動機構 ２８ 駆動リンク ２９ 従動リンク ３０ 連動リンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩川 正人 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 平11−55462（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 1/04 - 1/207

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 主走査方向と副走査方向とに連続する平
    面の位置に配置された読取媒体の読取画像から発生する
    画像光を反射ミラーで主走査方向と直交する所定方向に
    反射させ、この反射された画像光を結像光学系により主
    走査方向に連設された多数の受光素子からなるイメージ
    センサの位置に結像させ、主走査方向と平行な回動軸で
    回動自在に軸支された前記反射ミラーを駆動源の駆動力
    で回動させて前記イメージセンサの前記読取媒体での読
    取位置を副走査移動させる画像読取方法において、 前記駆動源の一定の角速度の回転を四節リンクにより非
    線形に角速度が変化する前記反射ミラーの回動に変換し
    て前記イメージセンサによる前記読取媒体での読取位置
    の副走査移動の線速度を一定とするようにした画像読取
    方法。
  2. 【請求項２】 表面に読取画像が表記された読取媒体を
    主走査方向と副走査方向とに連続する平面の位置に配置
    する媒体配置手段と、 この媒体配置手段により配置された前記読取媒体の読取
    画像から発生する画像光を主走査方向と直交する所定方
    向に反射する反射ミラーと、 この反射ミラーにより反射された画像光を所定位置に結
    像させる結像光学系と、 この結像光学系の結像位置で主走査方向に連設された多
    数の受光素子からなるイメージセンサと、 回転の角速度が一定の駆動源と、 前記反射ミラーを主走査方向と平行な回動軸で回動自在
    に軸支したミラー支持機構と、 前記駆動源に連結されて前記イメージセンサによる前記
    読取媒体での読取位置の副走査移動の線速度が一定とな
    るように非線形に変化する角速度で前記反射ミラーを回
    動させるミラー駆動機構と、を具備している画像読取装
    置。
  3. 【請求項３】 前記ミラー駆動機構が四節リンクのリン
    ク機構を具備している請求項２記載の画像読取装置。
  4. 【請求項４】 前記リンク機構は、 前記駆動源に連結された短小なクランク状の駆動リンク
    と、 前記反射ミラーに連結された長大なクランク状の従動リ
    ンクと、 前記駆動リンクと前記従動リンクとの先端部分を連結す
    る連動リンクと、を具備しており、前記反射ミラーに入
    射する画像光の光路が前記読取画像に略垂直に交差した
    ときに前記駆動リンクと前記連動リンクとが略直角に交
    差する請求項３記載の画像読取装置。
  5. 【請求項５】 所定の一点と所定の平面とを連通する光
    路を回動自在な反射ミラーで反射させ、前記平面と光路
    との交点を線形に移動させるミラー駆動方法において、 一定の回転の角速度を四節リンクで非線形に角速度が変
    化する回動に変換し、前記平面での前記光路の交点の移
    動の線速度を一定とするようにしたミラー駆動方法。
  6. 【請求項６】 一定の角速度で回転駆動される短小なク
    ランク状の駆動リンクと、 回転自在に軸支された反射ミラーに連結される長大なク
    ランク状の従動リンクと、 前記駆動リンクと前記従動リンクとの先端部分を連結す
    る連動リンクと、を具備しており、前記反射ミラーで反
    射される光路が所定の一点と所定の平面とを連通する場
    合、この平面に光路が略垂直に交差するときに前記駆動
    リンクと前記連動リンクとが略直角に交差するミラー駆
    動機構。
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