JP3409489B2

JP3409489B2 - 画像読取装置のピント調整方法

Info

Publication number: JP3409489B2
Application number: JP1619695A
Authority: JP
Inventors: 隆一白石
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1995-02-02
Publication date: 2003-05-26
Anticipated expiration: 2018-05-26
Also published as: JPH08214112A

Description

【発明の詳細な説明】【０００１】【産業上の利用分野】本発明は、例えば電子写真方式の
複写機やファクシミリ等の画像形成装置において、原稿
の画像を読み取る画像読取装置のレンズのピント（ＭＴ
Ｆ％）を容易かつ高精度に調整する方法に関するもので
ある。【０００２】【従来の技術】従来、複写機等の画像形成装置として、
原稿の画像をレンズを介してＣＣＤ（Charge Coupled D
evice）に結像し、画像のコントラストの強さに比例し
たＣＣＤの電圧信号に基づき、デジタル的に画像を形成
するものが提供されている。図４（Ａ）は、そのような
画像形成装置における画像読取装置の一例を示すもので
あり、この画像読取装置は、略円柱状をなすレンズＬの
光軸方向後方位置にＣＣＤを配置して構成されている。【０００３】上記のようなレンズＬは、一般に、画像の
結像位置が光軸方向へずれる収差を有している。図４
（Ｂ）は、画像の光軸からの距離と収差の大きさとの関
係を示すもので、画像の左右両端の位置（これを画角と
もいう）をそれぞれ１００％としたときに、７０％の位
置で収差が最大となることを示している。このように、
光軸上の画像のピント（ＭＴＦ％）が合うようにＣＣＤ
の位置を調整すると、画像の左右７０％でＭＴＦ％が最
も低くなり、それに応じて画像の解像力が低くなる。【０００４】画像の解像力は、その縦方向（タンジェン
シャル方向）と横方向（サジタル方向）に分けて表され
る。すなわち、タンジェンシャル方向解像力は、図５に
示すように、縦方向に並んだ画素Ｐｔのそれぞれを解像
する能力を表し、サジタル方向解像力は、横方向に並ん
だ画素Ｐｓのそれぞれを解像する能力を表す。これらタ
ンジェンシャル方向解像力およびサジタル方向解像力
は、原稿の画素のコントラストの再現の割合（ＭＴＦ
％）で表される。そして、画像読取装置では、画像の全
範囲においてタンジェンシャル方向解像力およびサジタ
ル方向解像力が所定のスペック以上（たとえば２０％以
上）となるようにピント調整が行われる。【０００５】図６は従来の画像読取装置におけるレンズ
の解像力特性（ＭＴＦ特性）の一例を表す線図である。
従来の画像読取装置では、例えばある画角におけるタン
ジェンシャル方向解像力（図ではＦＳで示す）のＣＣＤ
からの出力を見ながらＣＣＤを移動させ、ＭＴＦ％が２
０％を満たす位置（Ｄで示す）にＣＣＤが来たときに調
整完了とすることが多かった。しかしながら、図６に示
すように、Ｄの位置ではタンジェンシャル方向解像力が
２０％でも、サジタル方向解像力（図ではＳＳで示す）
は２０％未満である。このような場合があるため、従来
においては、ＣＣＤの位置を一旦決めた後に、主要な画
角についてタンジェンシャル方向解像力とサジタル方向
解像力とがスペック内かどうかを確認し、スペックを満
たさない場合にＣＣＤの位置を再度調整するようにして
いた。このため、ピント調整の作業が極めて煩雑なもの
となっていた。【０００６】そこで、各画角におけるタンジェンシャル
方向解像力およびサジタル方向解像力をそろえた理想的
なレンズを使用することが考えられる。図７はそのよう
なレンズにおける解像力特性を示す線図である。図７に
示すように、このレンズでは、光軸を基準位置とした場
合に、７０％画角および１００％画角（すなわち、画像
の端部位置）におけるタンジェンシャル方向解像力（Ｆ
Ｓ）と、サジタル方向解像力（ＳＳ）の特性曲線は、基
準位置にかなり集まっている。このようなレンズを備え
た画像読取装置では、ＣＣＤを基準位置に合わせること
により、全画角のＭＴＦ％をスペック内に収めることが
できる。【０００７】【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなレンズを形成するためには、極めて高価な材料を
使い、しかも、複数のレンズを組み合わせて使用しなけ
ればならない。このため、画像読取装置が非常に割高と
なり、到底実用的といえるものではなかった。【０００８】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たもので、高価なレンズを使用することなく簡単にピン
ト調整を行うことができ、しかも、全画角の解像力を高
いレベルに設定することができる画像読取装置のピント
調整方法を提供することを目的としている。【０００９】【課題を解決するための手段】本発明に係る画像読取装
置のピント調整方法は、原稿の画像をその幅方向にわた
って結像させるレンズと、このレンズにより結像された
像を電気信号に変換するイメージセンサとを備え、上記
レンズは、その光軸における結像位置を基準としたとき
に、同光軸から上記原稿の幅方向へ離間した位置で当該
レンズの結像位置の上記光軸方向のずれが最大となると
ともに、上記ずれが最大となる位置における上記幅方向
と平行かまたは直交する第１の方向の解像力特性曲線と
光軸における解像力特性曲線との交叉位置において、上
記第１の方向と直交する第２の方向の解像力が上記第１
の方向の解像力および上記光軸における解像力よりも大
きくなるように形成された画像読取装置のピント調整方
法において、上記イメージセンサの出力を監視しながら
同イメージセンサと上記レンズとの離間距離を変化さ
せ、上記結像位置の上記光軸方向のずれが最大となる位
置の上記第１の方向に関する上記イメージセンサの出力
と、上記光軸の位置における上記イメージセンサの出力
とがほぼ等しくなったときに上記イメージセンサと上記
レンズとの相対位置を固定することを特徴としている。【００１０】【００１１】【作用】以下、本発明に係るピント調整方法の作用を説
明する。図１は、この方法によってピント調整される画
像読取装置におけるレンズを説明するために、その解像
力特性を概念的に記載したものである。図に示すよう
に、結像位置の光軸方向のずれ（光学的収差）が最大と
なる位置における第１の方向の解像力特性曲線（ＦＳ）
のピークは、光軸の位置における解像力特性曲線のピー
クと、第１の方向と直交する第２の方向の解像力特性曲
線（ＳＳ）のピークとの光軸方向中間部に位置してお
り、これにより、第１の方向の解像力特性曲線（ＦＳ）
と光軸の解像力特性曲線とが重なり合う領域Ａは、第２
の方向の解像力特性曲線（ＳＳ）の内側に配置される。
よって、レンズのピント調整をする際には、解像力の許
容限界（例えばＭＴＦ２０％）を示す線が上記領域によ
って切り取られてなる線分ＰＱの範囲にイメージセンサ
を配置すれば、第２の方向の解像力は許容限界を上回る
ことになる。【００１２】よって、イメージセンサとレンズとが接近
するように相対的に移動させながらピント合せを行う場
合には、第１の方向の解像力だけを検出し、この解像力
が許容限界を満たせば第２の方向の解像力も許容限界を
満たす。また、その解像力は、光学的収差が最大となる
位置におけるものであるから、画像の他の画角における
解像力も許容限界を満たす。したがって、第１の方向の
解像力が許容限界を満たすことを確認したときに、ピン
ト調整をそこで終了することができ、よって、複雑かつ
高価なレンズを用いることなくピント調整の作業を大幅
に簡略化することができる。【００１３】次に、光学的収差が最大となる位置は、光
軸を挟んで２箇所存在し、それぞれについてタンジェン
シャル方向およびサジタル方向の解像力を考慮しなけれ
ばならないから、考慮すべき解像力特性曲線は合計４本
となる。本発明に係るピント調整方法は、それら解像力
特性曲線のいずれかと光軸における解像力特性曲線（以
下、「基準曲線」と称する）とが交叉する位置に、イメ
ージセンサを位置させることを特徴としている。そし
て、その交叉位置は、一般には両特性曲線のピークから
さほど離間していない位置であるから、そのような位置
にイメージセンサを配置することにより、光軸と、光学
的収差の大きな画角における解像力を確保することがで
きる。また、他の画角における解像力特性曲線は基準曲
線に近接しているから、他の画角における解像力も確保
することができる。【００１４】【実施例】（１）実施例の構成以下、図２および図３を参照して本発明の一実施例につ
いて説明する。図２は実施例の画像読取装置が適用され
た複写機を示す側断面図である。図において符号１０は
複写機の外殻を構成するハウジングである。ハウジング
１０の上面には原稿９を載置するためのプラテンガラス
１が取り付けられている。プラテンガラス１の下方に
は、原稿９の幅方向と直交する副走査方向（図中左右方
向）へ移動可能なランプキャリッジ６が配置されてい
る。ランプキャリッジ６には、原稿９を照らす露光ラン
プ２と、露光面からの反射光が入射する第１ミラー３と
が取り付けられている。【００１５】ランプキャリッジ６の左側方には、ランプ
キャリッジ６と同一方向へ移動可能なミラーキャリッジ
７が配置されている。ミラーキャリッジ７には、第２ミ
ラー４および第３ミラー５が取り付けられており、第１
ミラーに対して鉛直下方へ入射した光を反射させ、次に
説明するレンズ１２に入射させるようになっている。な
お、原稿９からレンズ１２までの光路長を一定にするた
めに、ミラーキャリッジ７の移動速度はランプキャリッ
ジ６の移動速度の１／２とされている。【００１６】レンズ１２は略円柱状をなし、余分な光が
入射するのを防止するためにケーシング１１内に収容さ
れている。また、レンズ１２は、ベースプレート１８に
支持板１６を介して取り付けられている。支持板１６
は、ベースプレート１８に３次元方向および傾斜方向へ
移動可能に支持されており、これにより、レンズ１２は
位置調整可能とされている。このレンズ１２の右側方に
は、ＣＣＤなどからなるイメージセンサ１４が支持板１
３によって支持されている。支持板１３は上下方向およ
びレンズ１２に対して接近離間する方向へ移動可能とさ
れている。【００１７】次に、図３は実施例におけるレンズ１２の
解像力特性曲線を示す。なお、図３に示す解像力特性曲
線はレンズ１２の解像力の設計値を示している。したが
って、光軸を挟んで左右の画角における解像力は設計上
は同一であり、よって、図には各１本だけ示している。
このレンズ１２は、画角が７０％の位置で結像位置の光
軸方向のずれが最大となるように形成されている。これ
により、イメージセンサ１４の受光部を光軸における解
像力特性曲線のピークＰ₀に合わせたとすると、光軸で
の像はＭＴＦ６０％を上回る解像力でイメージセンサ１
４に読み取られる。これが画角１００％の位置ではＭＴ
Ｆ５２％程度に下がり、画角７０％の位置におけるタン
ジェンシャル方向（第１の方向）の解像力は最も下がっ
てＭＴＦ４４％となる。また、解像力特性曲線のピーク
Ｐ_FS100〜Ｐ_SS70の位置を比較すると、画角７０％にお
けるタンジェンシャル方向の解像力特性曲線のピークＰ
_FS ₇₀が光軸における解像力特性曲線（基準曲線）のピー
クＰ₀から最も遠く離間している。【００１８】また、この実施例では、画角７０％におけ
るサジタル方向（第２の方向）の解像力特性曲線のピー
クＰ_SS70は、タンジェンシャル方向の解像力特性曲線の
ピークＰ_FS70と基準曲線のピークＰ₀の中間に位置して
いる。このため、ＭＴＦ％が３０％以上でかつ結像深度
が正の範囲では、ピークＰ_SS70を含む曲線はＰ_FS70を含
む曲線の上方に位置している。さらに、この実施例で
は、ＭＴＦ％のスペックを２０〜４０％の間の所定の値
（この実施例では３０％）としたときに、上記所定の値
を示す直線のうち基準曲線とピークＰ_FS70を含む曲線と
で挟まれた範囲Ｘ〜Ｙでは、全ての画角においてスペッ
クを満たしている。【００１９】次に、上記構成の画像読取装置においてレ
ンズ１２のピントを合わせるピント調整方法の例につい
て説明する。Ａ．第１実施例レンズ１２のピント合せは、イメージセンサ１４を結像
深度の正側の位置に配置し、そこからレンズ１２に近付
けて行くことにより行う。その際、画角７０％における
タンジェンシャル方向に関するイメージセンサ１４の出
力を例えばオッシロスコープ等で監視する。その場合の
監視する出力は、画角のうち正の７０％あるいは負の７
０％のいずれの出力であってもよい。そして、画角７０
％におけるＭＴＦ％が所定の許容限界（例えば３０％）
を上回ったときに、イメージセンサ１４の位置を固定す
る。【００２０】図３から明らかなように、画角７０％の位
置においてＭＴＦ％が３０％を上回って直ぐの位置で
は、他の全ての画角においてスペックを満たしている。
よって、画角７０％におけるタンジェンシャル方向の解
像力をスペック内に入れるだけでレンズ１２のピント調
整が完了し、したがって、ピント調整の作業が大幅に簡
略化され、しかも、レンズ１２が複雑化かつコストアッ
プすることもない。【００２１】Ｂ．第２実施例レンズ１２のピント調整は、前記第１実施例と同様に、
イメージセンサ１４を結像深度の正側の位置に配置し、
そこからレンズ１２に近付けて行くことにより行う。そ
の際、光軸と画角７０％におけるタンジェンシャル方向
に関するイメージセンサ１４の出力を監視する。そし
て、その２つの出力がほぼ同一となったらイメージセン
サ１４の位置を固定する。その際のイメージセンサ１４
の位置は、図３において点Ｍで示す位置となる。【００２２】図３から明らかなように、点Ｍにおいて
は、光軸における解像力と画角７０％におけるタンジェ
ンシャル方向（ＦＳ）の解像力は、ＭＴＦ６０％近くと
いう高いレベルとなる。さらに、画角７０％におけるサ
ジタル方向（ＳＳ）の解像力はＭＴＦ６０％を上回るレ
ベルとなる。また、画角９５％における解像力もＭＴＦ
４０％を上回るレベルとなり、全体的に高いレベルで解
像力が設定される。【００２３】このように、基準曲線および光学的収差が
最も大きな画角における解像力特性曲線との交叉する位
置は、両特性曲線のピークＰ₀，Ｐ_SF70からさほど離間
していない位置であるから、そのような位置にイメージ
センサ１４を配置することにより、光軸と、光学的収差
の大きな画角における解像力を確保することができる。
また、他の画角における解像力特性曲線は基準曲線に近
接しているから、他の画角における解像力も確保するこ
とができる。なお、上記第２実施例では、図３に示す解
像力特性を有するレンズ１２を用いてピント調整をして
いるが、図６に示すような解像力特性を有するレンズを
用いても同様の効果を得ることができる。【００２４】Ｃ．第３実施例イメージセンサ１４を結像深度の正側の位置に配置し、
そこからレンズ１２に近付けて行くことにより行う。そ
の際、画角７０％におけるタンジェンシャル方向に関す
るイメージセンサ１４の出力を監視する。そして、画角
７０％におけるＭＴＦ％が所定の許容限界（例えば３０
％）を上回ときのイメージセンサ１４の位置Ｘを適当な
モニター手段により記憶する。【００２５】次に、イメージセンサ１４をさらにレンズ
１２の方へ移動させ、その際、光軸におけるイメージセ
ンサ１４の出力を監視する。そして、ＭＴＦ％が上記許
容限界を下回ったときのイメージセンサ１４の位置Ｙを
モニター手段により記憶する。その後、イメージセンサ
１４をレンズ１２から離れる方向へ移動させ、上記位置
Ｘ，Ｙの間の適当な位置、例えばＸ，Ｙの中央に位置さ
せる。これにより、全画角における解像度がスペックを
満足し、しかも、全体的に高い解像度レベルとすること
ができる。【００２６】Ｄ．変更例本発明は上記実施例に限定されるものではなく、以下の
ような変更が可能である。実施例では、レンズ１２の画角７０％におけるサジタ
ル方向の解像力特性曲線のピークＰ_SS70は、タンジェン
シャル方向の解像力特性曲線のピークＰ_FS70と基準曲線
のピークＰ₀の中間に位置しているが、ピークＰ_FS70が
ピークＰ_SS70と基準曲線のピークＰ₀の中間に位置する
ようにレンズを構成することもできる。その場合、ピン
ト調整において画角７０％におけるサジタル方向の解像
度を監視することになる。第３実施例では位置Ｘ，Ｙを求めてイメージセンサ１
４の位置を決めているが、光軸と画角７０％におけるタ
ンジェンシャル方向の解像力がスペックを満たした位置
にイメージセンサ１４を固定しても良い。また、その場
合において、７０％画角における正側と負側の解像力が
スペックを満たすようにすることもできる。上記実施例では、光学的収差が最大となる位置を画角
７０％の位置としているが、これに限定されるものでは
ない。上記各実施例では、結像深度の正側の位置にイメージ
センサを配置してピント調整を開始しているが、負側の
位置から開始することもできる。【００２７】【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光学的収差が最も大きい位置における解像力をスペック
内とすることができるのは勿論のこと、全体的に高いレ
ベルで解像力を設定することができる。

【図面の簡単な説明】【図１】本発明の作用を説明するためのレンズの解像
力特性を示す線図である。【図２】実施例の画像読取装置を示す側断面図であ
る。【図３】実施例の画像読取装置におけるレンズの解像
力特性を示す線図である。【図４】（Ａ）は画角とレンズとの関係を説明するた
めの平面図、（Ｂ）は画角と光学的収差の程度との関係
を説明するための図である。【図５】タンジェンシャル方向の解像力とサジタル方
向の解像力を説明するための斜視図である。【図６】従来の画像読取装置におけるレンズの解像力
特性を示す線図である。【図７】理想的なレンズの解像力特性を示す線図であ
る。【符号の説明】９…原稿、１２…レンズ、１４…イメージセンサ、
Ｐ₀，Ｐ_FS70，Ｐ_SS70…ピーク。

Claims

(57)【特許請求の範囲】【請求項１】原稿の画像をその幅方向にわたって結像
させるレンズと、このレンズにより結像された像を電気
信号に変換するイメージセンサとを備え、上記レンズ
は、その光軸における結像位置を基準としたときに、同
光軸から上記原稿の幅方向へ離間した位置で当該レンズ
の結像位置の上記光軸方向のずれが最大となるととも
に、上記ずれが最大となる位置における上記幅方向と平
行かまたは直交する第１の方向の解像力特性曲線と光軸
における解像力特性曲線との交叉位置において、上記第
１の方向と直交する第２の方向の解像力が上記第１の方
向の解像力および上記光軸における解像力よりも大きく
なるように形成された画像読取装置のピント調整方法に
おいて、上記イメージセンサの出力を監視しながら同イメージセ
ンサと上記レンズとの離間距離を変化させ、上記結像位
置の上記光軸方向のずれが最大となる位置の上記第１の
方向に関する上記イメージセンサの出力と、上記光軸の
位置における上記イメージセンサの出力とがほぼ等しく
なったときに上記イメージセンサと上記レンズとの相対
位置を固定することを特徴とする画像読取装置のピント
調整方法。