JP3569298B2

JP3569298B2 - ロッドレンズアレイを用いた画像入力装置

Info

Publication number: JP3569298B2
Application number: JP07552193A
Authority: JP
Inventors: 裕一黒澤; 太平森沢
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1993-04-01
Filing date: 1993-04-01
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2019-09-22
Also published as: JPH06291943A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ロッドレンズアレイを用いた画像入力装置に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
高密度の画像データを得るため、ＣＣＤ等の受光素子を直線上に配置したラインセンサにより結像面をスキャンするスキャニングシステムを用いた画像入力装置が知られている。このスキャニングシステムに用いられる光学系として、複数個のロッドレンズを整列させて配列したロッドレンズアレイが知られている。ロッドレンズとは、断面形状が円形で、中心から周辺にかけて放物線状の屈折率分布を有するオプティカルファイバ−であり、例えば商品名セルフォックレンズアレイとして市販されている。
【０００３】
この画像入力装置は、具体的には、例えばＸＹの二次元的な広がりを持つフィルム（読取画像）の支持面に対して、Ｘ方向に向けてロッドレンズアレイとラインセンサを配設し、このロッドレンズアレイとラインセンサをフィルムに対してＹ方向にスキャンすることで、フィルム全体の像をラインセンサ上に順次結像させる。この画像入力装置によると、ラインセンサの画素の配列ピッチを５，０００画素／ｌｉｎｅ、Ｙ方向の送りピッチ（読取ピッチ）を７〜８μｍ程度として、３５ｍｍフィルムをスキャンしたとき、約１，５００万画素に相当する画像情報を取り出すことができる。これは、約１，６００万画素と言われている３５ｍｍ銀塩フィルムの情報量にほぼ等しく、きわめて高密度の画像情報が得られる。
【０００４】
ところが、ロッドレンズアレイは、見掛け上の焦点深度が浅いという問題点がある。このため、スキャンされるフィルム等の読取画像に反りやうねりがあると、その反りやうねりが僅かであっても、その部分での画像の質、つまりＭＴＦが劣化するという不都合があった。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、ロッドレンズアレイを用いた画像入力装置についての以上の問題意識に基づき、ロッドレンズアレイの見掛け上の焦点深度を深くすることができ、従って、画像の質の劣化を抑制することができる画像入力装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【発明の概要】
本発明は、ロッドレンズアレイを用いた画像入力装置において見掛け上の焦点深度が浅くなる原因の一つは、隣接する複数のロッドレンズが同一点の結像に関与し、そのためデフォーカスがあると、全体のボケ量が大きくなって、焦点深度が浅くなることを見出して完成されたものである。
【０００７】本発明は、ロッドレンズアレイの各ロッドレンズの少なくとも一方の端部にそれぞれ、該ロッドレンズの外周部から該ロッドレンズの反対方向に延びる遮光部材を設けてあり、この遮光部材は、一つのロッドレンズの光軸上の結像点に関し、ロッドレンズに隣接するロッドレンズのみを結像に関与させ、他のロッドレンズを結像に関与させないように、光線を遮光することを特徴としている。
【０００８】
このように遮光部材を設けると、本来結像に寄与すべきロッドレンズから離れたロッドレンズが結像に関与する（影響する）ことが少なくなり、その結果、デフォーカスがあったときのボケ量が小さくなり、焦点深度が深くなる。このため、読取画像に避けられない僅かな反りやうねりがあっても、画像の質の劣化を抑制することができる。
【０００９】
また、上記遮光部材は、円筒状とすると、形状が単純で最も好ましい。しかし、円筒状以外の筒状、例えば、四角筒状、六角筒状であっても、端面の形状を変形させることで、光学的には、円筒状と同等の機能を与えることが可能である。
【００１０】
【実施例】
以下図示実施例に基づいて本発明を説明する。Ｙ軸方向の一対のガイドロッド１１には、Ｙ軸テーブル１２が移動自在に支持されている。Ｙ軸テーブル１２には、ガイドロッド１１と平行な雌ねじ筒１３が固定されていて、この雌ねじ筒１３にステッピングモータ１４によって回転駆動される雄ねじ軸１５が螺合して、送りねじ機構が構成されている。１６は、雄ねじ軸１５とステッピングモータ１４の回転軸を接続するカップリングである。
【００１１】
このＹ軸テーブル１２上には、Ｙ軸方向と直交するＸ軸方向に向けて、ロッドレンズアレイユニット２０が固定されている。このロッドレンズアレイユニット２０は、ケーシング２１内に、ロッドレンズアレイ２２ＡとＣＣＤラインセンサ２７を設けたもので、ロッドレンズアレイ２２Ａは、Ｘ軸方向に整列させた多数のロッドレンズ２２を黒色樹脂材料２３で固定してなっている。ロッドレンズ２２は、図２では紙面に垂直な方向に多数が整列しており、各ロッドレンズ２２の前側には、本発明の特徴とする円筒状遮光部材２４が支持部材２５を介して固定され、多数の円筒状遮光部材２４の前面は、赤外カットフィルタ２６で覆われている。
【００１２】
ＣＣＤラインセンサ２７は、ロッドレンズ２２の後側に固定されており、ロッドレンズ２２の光軸上に位置するＣＣＤチップ２８を有している。このＣＣＤチップ２８は、ロッドレンズ２２の整列方向（Ｘ方向、図２の紙面に垂直な方向）に多数の受光素子を並べたもので、その前面は、保護ガラス２９で覆われている。
【００１３】
一方、Ｙ軸テーブル１２の上方には、固定部材３０上に固定されたフィルムマウントホルダ３１と、平面型光源３２とが位置している。つまり、このフィルムマウントホルダ３１と平面型光源３２は、Ｙ軸テーブル１２が移動しても移動しない。フィルムマウントホルダ３１は、フィルム３３を有するフィルムマウント３４を挿脱自在に支持するもので、フィルム３３は、ＸＹの二次元平面内に位置するように支持される。平面型光源３２は、このフィルム３３を背面から均一に照明するものである。
【００１４】
フィルム３３とロッドレンズ２２の一端面との距離ａ、ＣＣＤチップ２８とロッドレンズ２２の他端面との距離ｂ、及びロッドレンズ２２の長さｃは、中心から周辺にかけて放物線状の屈折率分布を有するロッドレンズ２２によって、フィルム３３の像がＣＣＤチップ２８上に正立等倍像として結像するように予め定められている。
【００１５】
以上の画像読取装置は、Ｙ軸テーブル１２をＹ方向に送りながら、ＣＣＤチップ２８により、フィルム３３の画像をＸ方向に読み取っていくと、フィルム３３の全体の画像情報を高密度で読み取ることができ、フィルム３３が完全な平面であれば、高いＭＴＦの質のよい画像情報を得ることができる。
【００１６】
ところが、実際には、フィルム３３を高い平面性で保持することは極めて困難である。そしてロッドレンズアレイ２２Ａは、見掛け上の焦点深度が浅いために、僅かなフィルム３３の反りやうねりが画像を劣化させる原因となる。本発明は、ロッドレンズアレイ２２Ａの見掛け上の焦点深度を、円筒状遮光部材２４によって高めたものである。図３及び図４について、その理由を説明する。
【００１７】
図３は、円筒状遮光部材２４を有する本発明装置、図４は、比較のために、円筒状遮光部材２４を有しない従来装置をそれぞれ示している。いま、フィルム３３が正規のピント面ＰからΔＬだけずれたデフォーカス面Ｄに位置している場合を考える。ロッドレンズアレイ２２Ａは、基本的には、複数の整列したロッドレンズ２２によってそれぞれ形成される像が互いに重なり合うことを利用した光学素子である。従って、特定のロッドレンズ２２（０）の両側にそれぞれ２本のロッドレンズ２２を考えたとき、ロッドレンズ２２（０）の光軸上の点Ｑの像は、この５本のロッドレンズ２２によってそれぞれ結像される。ところが、ΔＬのデフォーカスがある場合には、デフォーカス面Ｄにおけるロッドレンズ２２（０）によるボケ量をδ_０、ロッドレンズ２２（０）のすぐ隣りのロッドレンズ２２（１）による同ボケ量をδ_１、さらにロッドレンズ２２（１）の隣りのロッドレンズ２２（２）による同ボケ量をδ_２とすると、図４のように、δ_１、δ_２は、δ_０の外側にボケの範囲を拡大する作用があり、その結果、全体のボケ量は、これらの総和のボケ量δとなる。この総ボケ量δは、より多数のロッドレンズ２２を考えれば、さらに増大する。
【００１８】
本発明は、円筒状遮光部材２４によって、結像に関与するロッドレンズ２２の数を減らし、もって、このボケ量の増大を抑制したものである。図３を参照すると明らかなように、本発明の円筒状遮光部材２４は、ロッドレンズ２２（２）がロッドレンズ２２（１）の光軸上のＱ点の結像に関与するのを防ぐ。つまり、円筒状遮光部材２４は、ロッドレンズ２２（２）からの光線がＱ点に入射するのを防ぐ。このため、デフォーカス面Ｄにおける総ボケ量δは、ロッドレンズ２２（０）によるボケ量δ_０の外側に、ロッドレンズ２２（１）によるボケ量δ_１を加えた量となり、図４の従来例の場合に比べて小さくなる。従って、見掛け上の焦点深度が深くなり、フィルム３３のうねりや反りによる画像劣化の影響が小さくなる。つまり、最小錯乱円径が同じであれば、焦点深度が大きくなり、焦点深度を同じとすれば、エッジ尖鋭度（ＭＴＦ）は向上する。
【００１９】
上記実施例は、ロッドレンズ２２のフィルム３３側に円筒状遮光部材２４を設けたものであるが、ＣＣＤラインセンサ２７側に円筒状遮光部材２４を設けても全く同じ効果を得ることができる。
【００２０】
また、図５は、筒状遮光部材の他の形状例を示している。この遮光部材は、四角筒状遮光部材２４Ａのロッドレンズ２２とは反対側の端部に弧状の切欠２４Ａ’を設けて、円筒状遮光部材２４と光学的に同等の機能を与えたものである。
【００２１】
本発明の技術思想が図１に示した機械構成に限定されないことは明らかである。例えば、フィルムマウント３４の支持機構、フィルムマウント３４とロッドレンズアレイユニット２０の相対移動機構、フィルムマウント３４の照明機構等は、種々変形が可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ロッドレンズアレイを用いた画像入力装置において、ロッドレンズアレイの見掛け上の焦点深度を深くすることができ、従って、読取画像に僅かな反りやうねりがあっても読取画像の質を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像入力装置の実施例を示す主要構成要素の斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】本発明による画像入力装置のデフォーカス量とボケ量との関係を示す説明図である。
【図４】図３に対応する、従来装置におけるデフォーカス量とボケ量との関係を示す説明図である。
【図５】筒状遮光部材の他の形状例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１ガイドロッド
１２Ｙ軸テーブル
１３雌ねじ筒
１４ステッピングモータ
１５雄ねじ軸
２０ロッドレンズアレイユニット
２２ロッドレンズ
２２Ａロッドレンズアレイ
２４円筒状遮光部材
２７ＣＣＤラインセンサ
２８ＣＣＤチップ
３３フィルム（読取画像）

Claims

読取画像を、複数個のロッドレンズを整列させたロッドレンズアレイを介して、ラインセンサ上に結像させる画像入力装置において、
上記ロッドレンズアレイの各ロッドレンズの少なくとも一方の端部にそれぞれ、該ロッドレンズの外周部から該ロッドレンズの反対方向に延びる遮光部材を設けてあり、
上記遮光部材は、一つのロッドレンズの光軸上の結像点に関し、該ロッドレンズに隣接するロッドレンズのみを結像に関与させ、他のロッドレンズを結像に関与させないように、光線を遮光することを特徴とするロッドレンズアレイを用いた画像入力装置。
前記遮光部材は、円筒状である請求項１記載のロッドレンズアレイを用いた画像入力装置。