JP3271827B2 - 画像読取装置 - Google Patents

画像読取装置

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JP3271827B2
JP3271827B2 JP15481293A JP15481293A JP3271827B2 JP 3271827 B2 JP3271827 B2 JP 3271827B2 JP 15481293 A JP15481293 A JP 15481293A JP 15481293 A JP15481293 A JP 15481293A JP 3271827 B2 JP3271827 B2 JP 3271827B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スキャナ、複写機等に
用いられる撮像レンズ等による結像光学系、反射体等の
画像分割手段、固体撮像素子等の光電変換手段を備えた
画像分割読取方式の画像読取装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、原稿画像読取装置としてCCD等
の固体撮像素子を読取素子に用いたものがあるが、撮像
素子の持つ画素数よりも高い分解能で画像読取りを行う
ことはできない。
【0003】この点、製品として提供される1個の撮像
素子の分解能以上の分解能で画像読取りを行おうとする
試みが、特開昭60−213178号公報や実開昭63
−131465号公報等により既に提案されている。図
8はその原理を示すもので、撮像レンズ1を通して得ら
れた光像2を結像光学系3の瞳位置に配置させた反射体
4の複数個、ここでは2つの反射面4a,4bにより分
割反射し、反射面4a,4bで分割された各像5a,5
bを、各受光面上で互いに光学的に所定ピッチ分ずれた
位置に結像するように配置させた2個のCCD6a,6
bに結像させ、各CCD6a,6bで読取った像を合成
することにより原画像を読取るようにしたものである。
即ち、読取ろうとする原稿上の画像7を、反射体4なる
画像分割手段により複数個の光電変換手段なるCCD6
a,6b上に分割して結像させ、これらを合成して原画
像を得ようとするものである。
【0004】図8に示した場合であれば、2個のCCD
6a,6bを用いているので、見掛け上、画素数が2倍
の撮像素子を用いて読取るのと等しくなるところが、こ
のような読取方式の場合、光軸付近の光束は複数個、図
示のものでは、2つのCCD6a,6bの各々に振り分
けられて結像されるので、像面上では光軸付近の光量が
減少してしまい、S/Nの劣化が生ずるという欠点があ
る。これは、例えば特開昭61−232763号公報中
でも問題点として指摘されているものであり、結像面に
おいて反射体4に相当する屋根型ミラーにより分割され
た後は、その分割位置近傍の領域でレンズの有効径を透
過した光束の全てが投射されず、その一部しか利用され
ないために、図9に示すような光量低下が生じ、結果と
してこのような低照度部分でのS/Nが低下し、読取画
像品質が低下してしまう。
【0005】このような問題点を解決するため、上記特
開昭61−232763号公報によれば、原画像をレン
ズにより光電変換素子群に投影結像して画像信号として
出力される際に、レンズの後段位置に配設させた屋根型
ミラーにより光束を分岐し、各々独立した光電変換素子
群に投影結像させるようにした複写光学系において、光
路中に結像面における光量分布に対応した寸法分布の開
口を持つ絞り板、又は、濃度分布を持つ光学フィルタを
配設し、投射光束を部分的に遮光することにより、投射
光像全体においてほぼ均一な光量分布を得るようにした
ものが提案されている。
【0006】即ち、投射結像面全体でほぼ均一な光量分
布が得られるように、光束が通過する光路の断面積を狭
める手段により部分的に光量を低下させるようにしたも
のである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ここに、同公報によれ
ば、光路の断面積を狭める手段は、原稿とレンズとの
間、又は、レンズと屋根型ミラーとの間、或いは、屋根
型ミラーと光電変換素子との間の何れかに配置させてい
るものである。ここに、光学系は縮小光学系として構成
されていることから、同公報に示される断面積を狭める
手段の形状及びその配置位置の設定誤差が、像面での照
度分布に大きく影響してしまうものである。このため、
十分な効果を得るためには、断面積を狭める手段におい
て、絞り板等の配置や形状に高い精度が要求されるもの
となる。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、原稿と光電変換素子との間の光路上に配設されて主
走査方向の画像を分割する画像分割手段を備えて、原稿
照明手段により照明された前記原稿からの反射光を結像
光学系及び前記画像分割手段を通して複数の前記光電変
換素子上に結像させて前記原稿の画像を読取るようにし
た画像読取装置において、前記原稿と前記原稿照明手段
との間の光路上に配設されてこの原稿照明手段からの照
明光束の一部を前記画像分割手段による画像分割位置近
傍での照度低下を逆補正するシェーディング形状を有し
て遮光する遮光手段を設け、前記遮光手段を、画像分割
手段による画像分割位置を原点、主走査方向をx軸、画
像分割により照度低下が生じ始める位置をL、画像分割
による照度低下がない時の像面での必要照度を得るため
の原稿面照度をE 、像面照度をEとし、x=0でE
=2E なる条件とした時、 E=−2E ・{1/(L+|x|)}・|x|+2E なる関係式を満足するシェーディング形状とし た。
【0009】
【0010】
【0011】
【作用】請求項1記載の発明においては、原稿照明手段
からの照明光束の一部を遮光手段により遮光することに
より分割位置近傍での照度低下を逆補正、即ち、画像分
割による照度低下を受けない部分の原稿面照度を半減さ
せ、照度低下を受ける部分はそれに応じて遮光量を調整
することで、原稿面照度分布を適正に設定するようにし
たので、像面において均一な照度分布が得られるものと
なる。この際、遮光手段は原稿と原稿照明手段との間に
配設させているので、従来のように縮小光学系光路中に
絞り板等を配設させるものに比べて高い精度を必要とせ
ず、結果として、比較的容易に画像分割読取りによる高
解像読取りが可能となる。また、このような遮光手段の
シェーディング形状に関して所定の関係式を満足する形
状として形成するようにしているので、より正確なシェ
ーディング補正が可能となり、結果として、高精度な読
取りが可能となる。
【0012】
【0013】
【0014】
【実施例】本発明の一実施例を図1ないし図7に基づい
て説明する。まず、本実施例の画像読取方式の基本は、
図8で説明したような画像分割読取方式を基本とし(こ
のため、図8に関する構成は本実施例でもそのまま用い
るものとする)、原稿照明方式は、例えば図2に示すよ
うな反射原稿読取方式であるとする。即ち、コンタント
ガラス8上に載置された原稿9を露光照明する原稿照明
手段としてハロゲンランプ10と反射板11と対向反射
板12とが設けられ、原稿9からの反射光が第1ミラー
13等を介して結像レンズ1側に導かれるように光路設
定されている。
【0015】しかして、本実施例ではハロゲンランプ1
0とコンタクトガラス8(原稿9)との間に位置させ
て、画像分割読取方式に起因する像面でのシェーディン
グ形状を均一にするための遮光板(遮光手段)14が設
けられている。この遮光板14は後述するような所定の
シェーディング形状の開口15を有するものである。
【0016】ここで、前述したような画像分割読取方式
におけるシェーディング対策について図3を参照して検
討する。まず、原稿面に均一な照明を行った場合の像面
での相対的なシェーディング形状を図示すると、図3
(a)のような形状となる。また、像面で均一な照度分
布を得るための原稿面での照度分布を図示すると、同図
(b)のような特性となる。ここに、反射体4による画
像分割位置を原点とし、主走査方向をx軸、副走査方向
をy軸で示し、画像分割により光量の低下が起こり始め
る位置(主走査方向)をLとする。すると、画像分割に
より照度低下を受ける範囲x≦|L|での図3(a)の
特性は、 y=0.5+(0.5/|L|)・|x| …………(1) として示される。
【0017】同様に、画像分割により照度低下を受ける
範囲x≦|L|での図3(b)の照度分布の形状を、像
面照度をEとして、1次式で近似すると、 E=a・|x|+b …………………………………(2) として表される。
【0018】いま、x=0の時にE=2E0 (ただし、
0 は画像分割による照度低下がない時に像面での必要
照度ECCD を得ることができる原稿面照度とする)及び
E・y=E0 なる限定条件下に、(1)(2)式を解く
と、x≦|L|において、 a=−2E0・(1/(L+|x|) b=2E0 となる。従って、 E=−2E0・{1/(L+|x|)}・|x|+2E0 ……………(3) なる式が成立する。この(3)式で表される照度分布を
原稿面で実現させれば、像面において図3(c)に示す
ように均一な照度分布が得られることが理解される。
【0019】一方、遮光板14による遮光量について検
討する。今、遮光板14における中心線(主走査ライ
ン)をなす原稿読取位置から副走査方向に見た遮光板1
4の端点までの距離をrとした場合、この距離r(即
ち、遮光量)を変化させた時の読取位置での照度変化を
図示すると図4のようになる。遮光板14を図2のよう
にハロゲンランプ側14p と対向反射板側14s とに分
けて考えた場合、同図(a)は対向反射板側14s に関
する特性を示し、同図(b)はハロゲンランプ側14p
に関する特性を示す。これは、光線追跡又は実験により
求めることができる。これにより、遮光を行わない時
(r=Rs ,r=Rp )の照度2E0 に比べて原稿面照
度が1/2、即ち、E0 となる遮光位置は各々のサイド
について、rs,rp として求められる。
【0020】このように、(3)式で表される原稿面で
の照度分布形状と、上述したような遮光位置と原稿面照
度との関係とから、遮光板14における開口15の具体
的なシェーディング形状を特定できるものである。一例
を示すと、図1(a)に示すような形状となる。
【0021】もっとも、(3)式に示すような原稿面照
度を完全に実現する開口15の形状に決定することは、
現実的には困難であり、かつ、開口15の一部に曲線を
含む形で形成することは加工コストがアップする一因と
なる。そこで、現実的には、(3)式で表される原稿面
照度分布中の何点かでその照度を得るように、開口15
の形状を直線のみで近似させることが有効的である。
【0022】最も極端な例としては、例えば図1(b)
に示すように、画像分割位置と画像分割による照度低下
を受け始める位置Lとの2点を直線で結んだ斜め形状と
してもよい。この場合の原稿面と像面とでの照度関係を
図5を参照して検討する。同図(a)は原稿面に均一照
明を行った場合の像面での相対的なシェーディング形状
を示し、図3(a)に示したものと同じである。これに
対して、図1(b)に示したような遮光板14を用いた
場合に、原稿面上に得られる照度分布を示すと図5
(b)のようになる。ここに、この図5(b)に示すよ
うな照明を行った時の像面での相対的なシェーディング
形状は、図5(a)の特性と図5(b)の特性とを乗算
したものとして考えられるので、結果として、図5
(c)に示すような像面照度特性となる。即ち、像面で
の照度分布は完全には均一にはならず、x≦|L|以下
の部分(画像分割位置に近い部分)で照度が若干高くな
るものの、補正前(図9参照)に比べれば大幅に改善さ
れたものとなる。
【0023】よって、画像分割位置と位置Lとの間に2
点以上の複数点をとって近似すれば、図1(b)のよう
な遮光板14を用いた場合よりも、さらに高精度な補正
が可能なことが理解される。
【0024】さらには、図1(c)に示すような形状の
開口15を有する遮光板14とすれば、一層効果的なも
のとなる。これは、画像分割読取方式に対するシェーデ
ィング補正に加えて通常のシェーディング補正を考慮し
たものである。即ち、長管状のハロゲンランプ10等を
用いた場合、主走査方向の両端でのコサイン4乗則等に
よる照度低下を避けられないので、遮光板14の両端に
向かう程、開口15の幅が広くなるようにしたものであ
る。
【0025】また、このような遮光板14の取付け方式
について図6及び図7を参照して説明する。原稿9の読
取ライン又は画像分割位置は、結像光学系3やCCD6
a,6b等の相対的な位置関係により変化し得るもので
あり、最終的には、調整によりハロゲンランプ10等の
原稿照明系と結像光学系3とのマッチングをとらなけれ
ばならない。つまり、図1(a)〜(c)に示したよう
な遮光板14に関しても、画像分割位置を合わせるため
には主走査方向に移動させ、画像読取位置を合わせるた
めには副走査方向に移動させて固定させる必要がある。
そこで、本実施例では、遮光板14を図6及び図7に示
すように2枚の矩形枠状の可動取付板16,17による
取付調整手段により固定取付部18に取付けるようにし
たものである。まず、最も大きい可動取付板17はねじ
19により固定取付部18に取付け固定されるものであ
り、この可動取付板17上には副走査方向に長くした長
孔17aを利用して可動取付板16が副走査方向に移動
可能な状態に段付きねじ20により取付けられている。
さらに、この可動取付板16上には主走査方向に長くし
た長孔16aを利用して遮光板14が主走査方向に移動
可能な状態に段付きねじ21により取付けられている。
これにより、遮光板14は固定取付部18に対する状態
でみると、主走査方向と副走査方向とに各々独立して移
動調整自在に取付けられたものとされている。よって、
遮光板14を主走査方向及び副走査方向の適正位置に簡
単に位置調整することができる。
【0026】なお、取付調整手段における主・副走査方
向の移動手段としては送りねじ等を利用するようにして
もよい。
【0027】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、原稿照明
手段からの照明光束の一部を遮光手段により遮光するこ
とにより分割位置近傍での照度低下を逆補正、即ち、画
像分割による照度低下を受けない部分の原稿面照度を半
減させ、照度低下を受ける部分はそれに応じて遮光量を
調整することで、原稿面照度分布を適正に設定するよう
に構成したので、像面において均一な照度分布を得るこ
とができ、この際、遮光手段は原稿と原稿照明手段との
間に配設させたので、従来のように縮小光学系光路中に
絞り板等を配設させるものに比べて高い精度を必要とせ
ず、結果として、比較的容易に画像分割読取方式による
高解像読取りを行うことができる。この際、画像分割手
段による画像分割位置を原点、主走査方向をx軸、画像
分割により照度低下が生じ始める位置をL、画像分割に
よる照度低下がない時の像面での必要照度を得るための
原稿面照度をE 、像面照度をEとし、x=0でE=
2E なる条件とした時、 E=−2E ・{1/(L+|x|)}・|x|+2E なる関係式を満足するシェーディング形状の遮光手段と
したので、より正確なシェーディング補正が可能とな
り、結果として、画像分割読取方式の特徴を活かした高
精度な読取りを行うことができる。
【0028】
【0029】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す遮光板の平面図であ
る。
【図2】原稿照明光学系付近を示す縦断側面図である。
【図3】画像分割読取方式における相対シェーディング
形状、原稿面照度及び像面照度の関係を示す特性図であ
る。
【図4】遮光板両サイドにおける原稿読取位置での遮光
量と照度との関係を示す特性図である。
【図5】本実施例の遮光板を用いた場合の画像分割読取
方式における相対シェーディング形状、原稿面照度及び
像面照度の関係を示す特性図である。
【図6】遮光板の取付け構造を示す平面図である。
【図7】その分解斜視図である。
【図8】従来の画像分割読取方式を示す原理図である。
【図9】その照度分布特性図である。
【符号の説明】
3 結像光学系 4 画像分割手段 6a,6b 光電変換素子 9 原稿 10〜12 原稿照明手段 14 遮光手段 16,17 取付調整手段

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原稿と光電変換素子との間の光路上に配
    設されて主走査方向の画像を分割する画像分割手段を備
    えて、原稿照明手段により照明された前記原稿からの反
    射光を結像光学系及び前記画像分割手段を通して複数の
    前記光電変換素子上に結像させて前記原稿の画像を読取
    るようにした画像読取装置において、前記原稿と前記原
    稿照明手段との間の光路上に配設されてこの原稿照明手
    段からの照明光束の一部を前記画像分割手段による画像
    分割位置近傍での照度低下を逆補正するシェーディング
    形状を有して遮光する遮光手段を設け、前記遮光手段
    を、画像分割手段による画像分割位置を原点、主走査方
    向をx軸、画像分割により照度低下が生じ始める位置を
    L、画像分割による照度低下がない時の像面での必要照
    度を得るための原稿面照度をE 、像面照度をEと
    し、x=0でE=2E なる条件とした時、 E=−2E ・{1/(L+|x|)}・|x|+2E なる関係式を満足するシェーディング形状とし たことを
    特徴とする画像読取装置。
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