JP3446800B2 - 画像読み取り装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、結像レンズを有す
る縮小光学系により画素列からなるラインセンサ上に原
稿画像を投影してラインセンサより電気信号に変換し縮
小光学系と原稿とを相対的に副走査方向に移動させなが
ら主走査方向に画像信号を順次読み出す画像読み取り装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は縮小光学系を用いた画像読み取り
装置の構成例を示す図であり、１１は原稿台ガラス、１
２は露光ランプ、１３は反射ミラー、１４は反射ミラ
ー、１５は結像レンズ、１６は読み取りセンサ、１７は
白色基準板を示す。

【０００３】縮小光学系を用いた画像読み取り装置で
は、図８に示すように原稿台ガラス１１上に下向きに載
置された原稿を露光ランプ１２により照明し、反射ミラ
ー１３、１４、結像レンズ１５を介して直線状のＣＣＤ
センサからなる読み取りセンサ１６上に原稿像を結像
し、読み取りセンサ１６で電気信号に変換することによ
り、原稿の主走査方向の読み取りを行う。これに対し、
露光ランプ１２、反射ミラー１３、１４は、モータ駆動
系（図示せず）の駆動により図示矢印方向に移動して原
稿を走査し、副走査方向の読み取りを行う。縮小光学系
を用いた画像読み取り装置では、このようにして読み取
りセンサ１６から原稿像に対応した電気信号、すなわち
画像信号を取り出す。なお、副走査方向の走査開始端部
に設けられた白色基準板１７は、露光ランプ１２の発光
ムラや反射ミラー１３、１４の汚れ等による濃度ムラ、
結像レンズ１５の光度分布のムラ等のいわゆるシェーデ
ィング補正用として読み取るものである。

【０００４】上記縮小光学系を用いた画像読み取り装置
では、読み取りスキャナの速度が高速になるほど露光時
間が短くなるため、読み取りセンサ１６の感度、露光ラ
ンプ１２の光量、結像レンズ１５の明るさの少なくとも
いずれかが必要となる。しかし、読み取りセンサ１６の
感度を高くするにはそのデバイス自身に限界があり、露
光ランプ１２の光量をアップするには消費電力が増加す
る。そのため、読み取りスキャナの速度を高速化する場
合には、一般に結像レンズ１５を明るくする方法が採用
されている。このレンズの明るさの指標には、Ｆナンバ
ーが用いられる。Ｆナンバーは、（焦点距離÷入射瞳の
径）の値で表され、相対的に見てＦナンバーがより小さ
いものを明るいレンズという。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図９は少なくとも２枚
以上のレンズを組み合わせて構成する縮小光学系を用い
たカラースキャナ結像レンズの構成例を示す図、図１０
はカラースキャナ結像レンズの光学性能を説明するため
の図、図１１は走査露光を行うスキャナに必要な光学性
能を説明するための図である。

【０００６】上記縮小光学系を用いた画像読み取り装置
の結像レンズとしては、例えば少なくとも２枚以上のレ
ンズを組み合わせて、図９（ｂ）に示すように鏡筒２１
に中央の開口絞り部２３を挟んでその両側にレンズ２２
−１〜２２−４からなる４群のレンズを収納して４群４
枚構成のものがある。この結像レンズにおける開口絞り
部２３の形状は、図９（ｃ）に示すように光軸を中心に
円形としたものである。このような結像レンズにおい
て、レンズの明るさを上げるため、Ｆナンバーを小さく
しようとして、瞳の径を大きく、あるいは焦点距離を短
くすると、光学性能が劣化していくという問題が生じ
る。つまり、最適な結像面が存在しなくなり、十字線を
投影した時に、縦横の線のピントの一致するところが異
なり、一方にピントを合わせると片方がボケるような現
象が強まってくる。この現象は、光軸から離れるほどさ
らに悪化していく。

【０００７】スキャナに使用され複数枚にて構成される
レンズの入射瞳及び出射瞳の径は、図９に示すようにレ
ンズ中央付近に配置された開口絞り部２３の径によって
決められることが多い。つまり、レンズの明るさを決め
る要素の１つは、開口絞りの径である。この径は、小さ
ければ、暗いレンズとなるが解像力は上がる。例えばカ
メラレンズは、周囲の光量に合わせてシャッタースピー
ドを変えるとともに、この絞りも可変にしている。被写
体が明るい時の写真にメリハリが感じられるのは、絞り
の径を小さくすることで解像力が上がり、細部を映し出
すことができるためである。

【０００８】一般に開口絞りは、上記のように円形をし
ているが、円形であれば、結像面において光軸を中心と
した同心円上のどの位置からも開口絞りの形状が同一に
見える。そのため、例えば図１０に示す結像面の同心円
上のいずれの位置Ａ、Ａ′、Ａ″、Ａ″′でも、接線方
向とこれに垂直方向の光学性能（ＣＴＦ）はそれぞれほ
ぼ等しくなる。この性能は、カメラやフラッシュ露光の
複写機、投影機には有効な性能であるが、走査露光を行
うスキャナでは、図１１に示すようにスリット露光にて
結像される主走査方向（センサ画素列方向）に帯状の結
像面以外の副走査方向の面での性能は全く必要としな
い。

【０００９】スキャナの光学調整は、一般に静止した状
態で行われる。つまり、センサ画素列（主走査方向）に
垂直でかつ白と黒が連続した線（ラダー）を読み取るこ
とで、主走査方向（＝タンジェンシャル方向）の解像力
を確認して光学調整が行われる。しかし、副走査方向
（＝サジタル方向）は、これと垂直なラダーを読み取ら
なければ分からないため、スキャナを動作させないと読
み取れない。走査型スキャナのレンズには、主走査方向
と副走査方向の結像面が一致していること、もしくは主
走査方向と副走査方向の光学性能が一致する結像面が存
在することが要求されるが、この一致は、レンズの明る
さが増すほど難しくなっていく。

【００１０】画像読み取り装置の光学系の性能を改善す
るものとして、例えば特開平２−５８９６１号公報等に
より幾つかの提案がある。しかし、特開平２−５８９６
１号公報では、レンズ外部にスリット板を設けて副走査
方向を絞った形状としているが、これは、ｃｏｓ４乗則
の補正及び多量反射防止に用いられていて、レンズその
ものの性能を改善するものではない。しかも、スリット
板は、レンズとフィルタとの間或いはフィルタとセンサ
との間に設けるようにしているため、干渉やフィルタの
画角依存性などの性能を劣化させる要因が残っている。
また、特開平５−７２８６３号公報や特開平８−１４９
２５６号公報では、フィルタをレンズの外部に配置する
ように構成したものであり、上記課題を解決できるよう
なものではない。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するものであって、干渉やフィルタの画角依存性など
性能を劣化させる二次要因を低減するものである。

【００１２】そのために本発明は、結像レンズを有する
縮小光学系により画素列からなるラインセンサ上に原稿
画像を投影してラインセンサより電気信号に変換し縮小
光学系と原稿とを相対的に副走査方向に移動させながら
主走査方向に画像信号を順次読み出す画像読み取り装置
において、前記縮小光学系は、少なくとも２枚以上のレ
ンズを組み合わせたカラースキャナ結像レンズを有する
とともに、該結像レンズの中央近傍に前記赤外カットフ
ィルターを設けると共に、前記ラインセンサの画素列方
向である主走査方向に対し前記副走査方向の開口幅を狭
くするように前記赤外カットフィルターの副走査方向の
両側の片面をコーティングしたことを特徴とするもので
ある。

【００１３】また、前記コーティングは、特定範囲色の
みを透過させるもの、あるいは特定範囲色のみを反射さ
せるものであることを特徴とするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る画像読み取
り装置の実施の形態を示す図、図２は副走査方向の結像
面の作用を説明するための図、図３は主走査方向の結像
面の作用を説明するための図であり、１は開口絞り、２
は結像面、３はレンズを示す。

【００１５】図１において、開口絞り１は、従来の円形
に対し、副走査方向の開口を狭くしたものであり、先に
図９で説明した結像レンズでは、中央に設けられる開口
絞り部２３である。光学系においては、図２に示すよう
に光軸に対して角度が大きいほど、レンズ面に入射する
角度も大きくなるために光線の屈折条件が異なり１点に
焦点を結ばなくなる。そこで、図１に示す開口絞り１の
ように従来の円形に対して副走査方向の開口幅のみをｇ
からｈに狭めるようにすると、レンズ面に入射する角度
の大きい光線をカットすることができるので、主走査方
向の結像面（読み取りセンサ）２付近の１点に焦点を結
ばせることができる。そのため、主走査方向の結像面付
近のピントのボケを少なくすることができるとともに、
主走査方向のみの光学調整で、副走査方向の光学調整も
同時に完了させることができる。しかも、主走査方向の
開口幅は、図３に示すように従来と同じｇであるので、
主走査方向で寄与する光線は変化させることなく副走査
方向のみピントのボケを低減することができる。

【００１６】図４は本発明に係る画像読み取り装置の他
の実施の形態を示す図、図５及び図７は本発明に係る画
像読み取り装置のさらに他の実施の形態を示す図、図６
は各読み取り色のエネルギー強度を示す図であり、４は
赤外カットフィルター、５はコーティングを示す。

【００１７】図１に示すように副走査方向の開口幅を狭
くする開口絞りの形状に変えて、開口絞りの形状とし
て、図４に示すように副走査方向を短軸、主走査方向を
長軸とする楕円形の開口絞り１にしてもよい。また、カ
ラースキャナ結像レンズの場合には、図５に示すように
円形の赤外カットフィルターが用いられる。これは、画
像の読み取り感度として４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視
光領域に制限するように設計しているが、実際に読み取
りセンサとして用いられるＣＣＤセンサの感度は可視光
領域を外れると低下するものの赤外領域で増大する傾向
があり、また、露光ランプとして用いられるハロゲンラ
ンプに赤外領域の成分があるため、読み取り信号として
赤外領域の信号が出力されてしまうので、これをカット
するためのものである。このような赤外カットフィルタ
ーは、先に図９で説明した結像レンズの場合、中央の開
口絞り部２３の近傍に設けられる。そこで、図１に示す
ように開口絞り１の副走査方向の開口幅を狭くするのに
代えて、図５に示すように副走査方向の両側をコーティ
ングして実質的に副走査方向の開口幅を狭くするように
構成してもよい。

【００１８】先に図９で説明したような４群４枚構成の
結像レンズにおいて、赤外カットフィルターは、結像レ
ンズの中央の開口絞り近傍に設けられるので、図７に示
すように赤外カットフィルター４の片面にコーティング
５を施すことにより、副走査方向の開口幅を実質的に狭
くし、副走査方向に寄与する光線を制限して、図１に示
すように開口絞り１の副走査方向の開口幅を狭くするの
と同等の効果が得られる。さらに、コーティング５とし
て特定色のみ透過もしくはカットするものとすることに
より、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に色分解して読み
取るカラー読み取り装置では、各色の感度のバラツキを
調整することができる。

【００１９】すなわち、図６に示すようにＲ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）に色分解して読み取るカラー読み取り
装置では、Ｇの検出感度が大きく、Ｂの検出感度が小さ
い。そこで、カラースキャナ結像レンズにおいて、コー
ティング５としてＧをカットし、さらにはＲをカットし
て、Ｂを透過するものを使用すると、検出感度の弱いＢ
の信号を補うことができる。すなわち、図７に示すよう
に赤外カットフィルターの片面に特定色にのみ透過もし
くはカットするフィルターやコーティングを施すことに
より、副走査方向に寄与する光線を選択することができ
る。

【００２０】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上
記実施の形態では、結像レンズの中央部の開口絞り或い
はフィルターにおいて、実質的に副走査方向の開口幅を
狭くするような構成のものを用いたが、レンズ外部に設
ける開口絞りやフィルターに同様に適用してもよいこと
はいうまでもない。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、フィルターにおいて読み取りセンサの画素列
方向の開口幅よりそれと垂直な方向の開口幅を小さくす
るので、副走査方向の入射する角度の大きい光線を制限
することができ、ピントのボケを少なくすることができ
る。しかも、副走査方向の開口幅を小さくするフィルタ
ーを外に出すと、角度や位置により微妙に光線に違いが
生じるが、フィルターを少なくとも２枚以上のレンズを
組み合わせたカラースキャナ結像レンズの内部に設ける
ことにより、干渉やフィルタの画角依存性など性能を劣
化させる二次要因を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る画像読み取り装置の実施の形態
を示す図である。

【図２】 副走査方向の結像面の作用を説明するための
図である。

【図３】 主走査方向の結像面の作用を説明するための
図である。

【図４】 本発明に係る画像読み取り装置の他の実施の
形態を示す図である。

【図５】 本発明に係る画像読み取り装置のさらに他の
実施の形態を示す図である。

【図６】 各読み取り色のエネルギー強度を示す図であ
る。

【図７】 本発明に係る画像読み取り装置のさらに他の
実施の形態を示す図である。

【図８】 縮小光学系を用いた画像読み取り装置の構成
例を示す図である。

【図９】 少なくとも２枚以上のレンズを組み合わせて
構成する縮小光学系を用いたカラースキャナ結像レンズ
の構成例を示す図である。

【図１０】 カラースキャナ結像レンズの光学性能を説
明するための図である。

【図１１】 走査露光を行うスキャナに必要な光学性能
を説明するための図である。

【符号の説明】

１…開口絞り、２…結像面、３…レンズ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結像レンズを有する縮小光学系により画
   素列からなるラインセンサ上に原稿画像を投影してライ
   ンセンサより電気信号に変換し縮小光学系と原稿とを相
   対的に副走査方向に移動させながら主走査方向に画像信
   号を順次読み出す画像読み取り装置において、 前記縮小光学系は、少なくとも２枚以上のレンズを組み
   合わせたカラースキャナ結像レンズを有するとともに、
   該結像レンズの中央近傍に前記赤外カットフィルターを
   設けると共に、 前記ラインセンサの画素列方向である主走査方向に対し
   前記副走査方向の開口幅を狭くするように前記赤外カッ
   トフィルターの副走査方向の両側の片面をコーティング
   したことを特徴とする画像読み取り装置。
2. 【請求項２】 前記コーティングは、特定範囲色のみを
   透過させるものであることを特徴とする請求項１記載の
   画像読み取り装置。
3. 【請求項３】 前記コーティングは、特定範囲色のみを
   反射させるものであることを特徴とする請求項１記載の
   画像読み取り装置。