JP3885886B2 - 画像読取装置の倍率及びピントの調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、スキャナとして単体で用いられたり、複写機やファクシミリ等に搭載されたりして、原稿画像を読み取る画像読取装置における倍率及びピントの調整方法に関する。

従来一般の画像読取装置は、大きくは、原稿の画像面に向けて光を照射する光源と、この光源から照射されて前記画像面で反射した光を反射させるミラーと、このミラーで反射した光を集光するレンズと、このレンズで集光された光を受光して電気信号に変換する光電変換素子と、を備える。光源からの光は原稿の画像面で反射し、この原稿反射光がミラー及びレンズを通じて光電変換素子に導かれ、この光電変換素子で原稿画像が電気信号として取得される（読み取られる）。

このような画像読取装置では、製造工程において、光電変換素子に対しての倍率及びピントが画像読取装置の仕様に適合するよう調整が行われる。この調整手法としては、ミラー及びレンズを経た光の光電変換素子での受光結果に基づき、倍率に対しては、原稿からレンズに至る光路長を拡縮させるべくレンズを光軸方向に移動させ、他方ピントに対しては、レンズから光電変換素子に至る光路長を拡縮させるべく光電変換素子を光軸方向に移動させている。また、倍率に対してミラーを移動させ、ピントに対してレンズを移動させるものもある（例えば特許文献１参照）。

なお、こうしたレンズと光電変換素子、又はミラーとレンズを移動させてその位置を調整する機械的な調整は、光電変換素子での補完や間引きという画像処理的な調整に比べ、読み取った原稿画像の画質に対して優れる。画像処理的な調整では、モアレが発生して画質を低下させることがあるからである。

ここで、レンズと光電変換素子を移動の対象とする調整手順の一例について、図７を参照しながら説明する。画像読取装置の製造工程において、ステップ＃１０５で、レンズと光電変換素子を標準の位置にセットする。この段階では、レンズ及び光電変換素子は互いに独立して光軸方向に移動可能になっている。次いでステップ＃１１０で、先ず光電変換素子が所定量移動される。その後ステップ＃１１５で、光電変換素子によって倍率及びピントが検出される。つまりここでは、テストパターンの画像面を有する原稿に光源から光が照射され、その原稿反射光がミラー及びレンズを経て光電変換素子に達し、この光電変換素子での受光結果により、その時点での倍率及びピントが検出される。

続いてステップ＃１２０で、倍率及びピントが画像読取装置の仕様に相当する規格値以内であるか否かが判断される。両者がともに規格値以内であれば、調整が終了する。一方、いずれかが規格値外であれば、ステップ＃１２５に進んで、規格値に対する倍率のズレ量に基づいてレンズの移動量が算出され、更にステップ＃１３０で、その移動量の分レンズが移動される。そしてステップ＃１１０に戻り、上記の動作が繰り返される。但し、繰り返される段、すなわち２回目以降での光電変換素子の移動（ステップ＃１１０）については、ピントのみが規格値以内であれば、レンズから光電変換素子に至る光路長を維持させるべく、光電変換素子はレンズの移動された同一方向に同一量で移動され、ピントが規格値外であれば、規格値に対するピントのズレ量に基づいて算出された光電変換素子の移動量も加味して、光電変換素子は移動される。
特開平１０−３３６４０２号公報

ところで、調達されるレンズ単体には、固有の焦点距離に対応する倍率に関して一応定められた公差があるものの、厳密にはその公差内でレンズ毎にバラツキがある。そうすると、このような固有の倍率に関してバラツキのあるレンズを搭載した画像読取装置において、上記した倍率及びピントの調整では、そもそもレンズ毎のバラツキが何ら考慮されていないことから、２、３回程度の繰り返しで調整が済む場合もあれば、それ以上繰り返される場合もあり、調整に要す時間がまちまちであった。従って、画像読取装置の生産効率が不安定であるし、時には著しく悪化していた。

そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、固有の倍率に関してレンズ毎にバラツキがあっても、これを搭載した画像読取装置において、短時間で倍率及びピントの調整が行える調整方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明は、原稿の画像面に向けて光を照射する光源と、この光源から照射されて前記画像面で反射した光を反射させるミラーと、このミラーで反射した光を集光するレンズと、このレンズで集光された光を受光して電気信号に変換する光電変換素子と、を備えた画像読取装置において、前記ミラー及び前記レンズを経た光の前記光電変換素子での受光結果に基づき、前記レンズと前記光電変換素子を光軸方向に移動させて倍率及びピントを調整する画像読取装置の倍率及びピントの調整方法であって、前記レンズに固有の倍率情報に基づいて前記レンズの初期位置に対応した最初の移動量が導出され、この最初の移動量の分前記レンズが移動された後、倍率及びピントの調整が開始されるようになっている。

これにより、画像読取装置における倍率及びピントの調整の際、実際の調整が行われる前に、レンズ単体が個々に有する固有の倍率情報が反映された初期位置に先ずレンズが移動されるため、この初期状態で、画像読取装置の倍率に関しては仕様に対してほぼ適合するようになる。その結果、以降の実際の調整では、ピントを主とした微調整となるため、レンズと光電変換素子の移動や倍率及びピントの判定の繰り返しが少なくて済む。

ここで、レンズ単体の取扱いを容易にする観点から、前記レンズは、単体で倍率が測定されて複数にランク分けされたものであることが好ましい。

本発明によれば、例え固有の倍率に関してレンズ毎にバラツキがあっても、これが搭載された画像読取装置における倍率及びピントの調整の際、実際の調整が行われる前に、レンズ単体が個々に有する固有の倍率情報が反映された初期位置に先ずレンズが移動されるため、この初期状態で、画像読取装置の倍率に関しては仕様に対してほぼ適合するようになる。その結果、以降の実際の調整では、ピントを主とした微調整となるため、レンズと光電変換素子の移動や倍率及びピントの判定の繰り返しが少なくて済む。従って、調整に要す時間が安定的に短縮でき、ひいては画像読取装置の生産効率の向上につながる。

以下に、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳述する。図１は画像読取装置の概略構成を示す縦断面図、図２はその画像読取装置のレンズ及び光電変換素子付近の斜視図、図３はその画像読取装置の倍率及びピントの調整に用いられる調整装置の概略構成を示すブロック図、図４はその倍率及びピントの調整の最初に活用されるデータテーブルの一例を示す図、図５はそのデータテーブルの変形例を示す図、図６はその倍率及びピントの調整手順を示すフローチャートである。

先ず、画像形成装置の概略構成について、図１を参照しながら説明する。画像読取装置１は、上面が開口された箱型のケース２で外形が構成され、このケース２の上面には、原稿Ｐが載置されるコンタクトガラス３を有する。ケース２の内部には、大きくは、コンタクトガラス３の下方から光を照射するＬＥＤアレイや蛍光管ランプ等の光源４と、この光源から照射されて原稿Ｐの画像面で反射した光を反射させる第１ミラー５，第２ミラー６，第３ミラー７と、これらの第１〜第３ミラー５〜７で反射した光を集光するレンズ８と、このレンズ８で集光された光を受光して電気信号に変換する光電変換素子であるＣＣＤ９と、が収容されている。

ケース２の内部には、コンタクトガラス３に沿って往復移動可能に、相互に独立した第１移動ユニット１０、第２移動ユニット１１が支持されており、第１移動ユニット１０には光源４及び第１ミラー５が搭載され、他方の第２移動ユニット１１には第２ミラー６及び第３ミラー７が搭載されている。

このような構成のもと、コンタクトガラス３上の原稿Ｐの画像面に向けて光源４から光が照射され、原稿Ｐからのその反射光が第１〜第３ミラー５〜７及びレンズ８を通じてＣＣＤ９に導かれ、このＣＣＤ９で原稿画像が電気信号として取得される（読み取られる）という画像読取装置１そのものの基本機能が達成される。なお、第１，第２移動ユニット１０，１１は、原稿Ｐ全域に亘って走査すべく往復移動されるわけであるが、その際、第１移動ユニット１０は、第２移動ユニット１１に対して常時２倍の速度で移動するようになっており、これによりＣＣＤ９に達する光の焦点距離、すなわち光路長が常に一定になる。図１において、その光路を一点鎖線で示す。

一方、ケース２の上方には、ケース２に対して一端を支軸に回動可能にヒンジ等で連結された原稿押さえ１２が設けられている。この原稿押さえ１２は、コンタクトガラス３上に原稿Ｐを着脱する際に開閉され、閉じた状態で、コンタクトガラス３上の原稿を押さえつつ、外乱光を遮蔽する役割を果たすものである。

ここで、レンズ８及びＣＣＤ９付近の構成について、図２を参照しながら説明する。レンズ８は、剛性の高い金属板よりなるレンズ支持部材２０に固定されており、このレンズ支持部材２０は、ケース２の底壁上に固定のベースプレート２１上にボルト等で取り付けられている。他方ＣＣＤ９は、剛性の高い金属板が組み合わされてなるＣＣＤ支持部材２２に固定されており、このＣＣＤ支持部材２２は、同様にベースプレート２１上にボルト等で取り付けられている。

但し、レンズ支持部材２０及びＣＣＤ支持部材２２は、後述するように、画像読取装置１の製造工程において、一旦標準の位置にセットされた後、倍率及びピントの調整を経て画像読取装置１の仕様に適合するよう光軸方向に移動された状態で、ベースプレート２１上に確定的にボルト等で取り付けられる。その調整の際、後述の調整装置３０（図３参照）が用いられるが、この調整装置３０は、互いに独立して駆動されるレンズ支持部材用ピン３４及びＣＣＤ支持部材用ピン３５を備えていて、レンズ支持部材用ピン３４がレンズ支持部材２０に形成された一対の貫通孔２３に係合してレンズ支持部材２０を移動させ、ＣＣＤ支持部材用ピン３５がＣＣＤ支持部材２２に形成された一対の貫通孔２４に係合してＣＣＤ支持部材２２を移動させる。

次に、画像読取装置１の倍率及びピントの調整に用いられる調整装置３０について、図３を参照しながら説明する。調整装置３０は、装置全体を制御する制御部３１と、作業者によって入力操作される操作キー３２と、各種のデータテーブルや演算プログラムが格納されたメモリ３３と、レンズ支持部材用ピン３４と、ＣＣＤ支持部材用ピン３５と、レンズ支持部材用ピン３４を駆動させるレンズ支持部材用ピン駆動モータ３６と、ＣＣＤ支持部材用ピン３５を駆動させるＣＣＤ支持部材用ピン駆動モータ３７と、を備える。制御部３１には、画像読取装置１のＣＣＤ９が接続されていて、ＣＣＤ９での受光結果である原稿画像の電気信号が送られる。

メモリ３３には、倍率及びピントの調整中に活用される演算プログラム、例えば倍率のズレ量に対応したレンズ８の移動量を算出する演算プログラムや、ピントのズレ量に対応したＣＣＤ９の移動量を算出する演算プログラムが格納されている。更に、レンズ８に固有の倍率情報に対応したレンズ８の最初の移動量をとりまとめたデータテーブルも格納されており、このデータテーブルは、倍率及びピントの調整の最初に活用される。

このデータテーブルとしては、図４に示すように、レンズ８単体の固有の倍率に関しての公差レンジを１０等分にランク分けし、このランク毎にレンズ８の最初の移動量が定められている。ここでは、各ランクに、公差レンジの下限から順に、Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・，Ｊの１０個の符号が割り当てられていて、各ランクＡ，Ｂ，Ｃ，・・・，Ｊにおけるレンズ８の最初の移動量は、公差レンジの中央値を境に相反する方向に徐々に大きくなるように設定されている。例えば、レンズ８の移動方向をＣＣＤ９に向く方向を＋（プラス）として、ランクＡには−（マイナス）４ｍｍ、ランクＪには＋４ｍｍが設定されている。

なおここでは、レンズ８単体の倍率の公差レンジとして±１．５％が許容されているが、これを１０等分しているため、各ランクには０．３％の範囲での倍率のバラツキが許容されることになる。また、図５は図４に示すデータテーブルの変形例であるが、図５に示すデータテーブルは、倍率の公差レンジ±１．５％を５等分にランク分けしたものであって、各ランクには０．６％の範囲での倍率のバラツキが許容されている。つまり、図５に示すデータテーブルは、図４に示すデータテーブルに比べて、各ランクに許容される倍率の範囲が大きいため、レンズ８単体の管理には便利であるが、倍率及びピントの調整における最初の段階での調整精度がやや劣る点で不利である。

ところで、詳細は後述する倍率及びピントの調整における最初の段階においては、画像読取装置１に搭載されたレンズ８に固有の倍率に関して、このレンズ８のランクを示すＡ，Ｂ，Ｃ，・・・，Ｊが調整装置３０に入力される。従って、レンズ８の調達段階、すなわちレンズ８単体の製造工程で行われるべき事前準備として、レンズ８単体で倍率が測定され、その測定結果をランクＡ，Ｂ，Ｃ，・・・，Ｊと照合して、いずれかのランクＡ，Ｂ，Ｃ，・・・，Ｊを倍率情報としてレンズ８毎に明示しておく必要がある。例えば、レンズ８そのものに、明記したり刻印したりすることで足りる。

続いて、このような構成の調整装置３０を用いた画像読取装置１の倍率及びピントの調整手順の一例について、図６を主として参照しながら説明する。

画像読取装置１の製造工程において、ステップ＃５で、レンズ８が固定されたレンズ支持部材２０とＣＣＤ９が固定されたＣＣＤ支持部材２２をベースプレート２１上の標準の位置にセットする。この段階では、レンズ支持部材２０及びＣＣＤ支持部材２２は互いに独立して光軸方向に移動可能になっており、レンズ支持部材２０の貫通孔２３には調整装置３０のレンズ支持部材用ピン３４が係合され、ＣＣＤ支持部材２２の貫通孔２４にはＣＣＤ支持部材用ピン３５が係合されている。

次いでステップ＃１０で、作業者により、画像読取装置１に搭載のレンズ８に明示されているいずれかのランクＡ，Ｂ，Ｃ，・・・，Ｊが確認され、調整装置３０の操作キー３２に入力される。続くステップ＃１５で、調整装置３０の制御部３１は、メモリ３３に格納のデータテーブルより、入力されたランクＡ，Ｂ，Ｃ，・・・，Ｊに対応するレンズ８の最初の移動量を抽出し、レンズ支持部材用ピン駆動モータ３６を駆動する。これにより、ステップ＃２０で、レンズ支持部材用ピン３４を介してレンズ支持部材２０とともにレンズ８が、その最初の移動量の分移動され、初期位置に配置される。この状態を初期状態として、以降の実際の調整が開始される。

ステップ＃２５で、制御部３１の指令により、ＣＣＤ支持部材用ピン駆動モータ３７が駆動され、ＣＣＤ支持部材用ピン３５を介してＣＣＤ支持部材２２とともにＣＣＤ９が、所定量移動される。その後ステップ＃３０で、ＣＣＤ９によって倍率及びピントが検出される。つまりここでは、テストパターンの画像面を有する原稿Ｐに光源４から光が照射され、その原稿反射光が第１〜第３ミラー５〜７及びレンズ８を経てＣＣＤ９に達し、このＣＣＤ９での受光結果により、その時点での倍率及びピントが検出される。

続いてステップ＃３５で、倍率及びピントが画像読取装置１の仕様に相当する規格値以内であるか否かが判断される。両者がともに規格値以内であれば、調整が終了する。そして、レンズ支持部材２０及びＣＣＤ支持部材２２がベースプレート２１上に確定的にボルト等で取り付けられ、これにより、ケース２内でレンズ８及びＣＣＤ９が完全に固定される。

一方、いずれかが規格値外であれば、ステップ＃４０に進んで、制御部３１は、メモリ３３に格納の演算プログラムによって、規格値に対する倍率のズレ量に基づきレンズ８の移動量を算出し、レンズ支持部材用ピン駆動モータ３６を駆動する。これにより、ステップ＃４５で、レンズ支持部材２０とともにレンズ８が、その移動量の分移動される。そしてステップ＃２５に戻り、上記の動作が繰り返される。但し、繰り返される段、すなわち２回目以降でのＣＣＤ９の移動（ステップ＃２５）については、ピントのみが規格値以内であれば、レンズ８からＣＣＤ９に至る光路長を維持させるべく、ＣＣＤ９はレンズ８の移動された同一方向に同一量で移動され、ピントが規格値外であれば、規格値に対するピントのズレ量に基づき、メモリ３３に格納の演算プログラムによって算出されたＣＣＤ９の移動量も加味して、ＣＣＤ９は移動される。

このように画像読取装置１における倍率及びピントの調整の際、例え固有の倍率に関してレンズ８毎にバラツキがあっても、実際の調整が行われる前に、レンズ８単体が個々に有する固有の倍率情報が反映された初期位置に先ずレンズ８が移動されるため、この初期状態で、画像読取装置１の倍率に関しては仕様に対してほぼ適合するようになる。その結果、以降の実際の調整では、ピントを主とした微調整となるため、レンズ８とＣＣＤ９の移動や倍率及びピントの判定の繰り返しが少なくて済む。従って、調整に要す時間が安定的に短縮でき、ひいては画像読取装置１の生産効率の向上につながると言える。

また、レンズ８単体としては、複数のランク分けによって固有の倍率が区分されているため、管理面での取扱いが容易である。更にまた、調整装置３０に入力されるランクの対象がＡ，Ｂ，Ｃ，・・・，Ｊといった簡易な符号であるため、調整作業における入力操作が容易且つ確実に行える。

その他本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、上記した実施形態では、レンズ８を複数にランク分けし、このランクを示す符号を調整装置３０に入力するとともに、データテーブルよりその入力ランクに対応するレンズ８の最初の移動量が抽出されるようになっているが、これに代えて、ランク分けせずしてレンズ８に固有の倍率の値そのものを明示しておき、この値を調整装置３０に入力するとともに、データテーブルに代わる演算プログラムにより、その入力値に対応するレンズ８の最初の移動量が算出されるようになっても構わない。

本発明は、原稿の画像を読み取る画像読取装置に有用である。

本発明の倍率及びピントの調整方法が適用される画像読取装置の概略構成を示す縦断面図である。 本発明の倍率及びピントの調整方法が適用される画像読取装置のレンズ及び光電変換素子付近の斜視図である。 本発明の倍率及びピントの調整方法に用いられる調整装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の倍率及びピントの調整方法における調整の最初に活用されるデータテーブルの一例を示す図である。 図４のデータテーブルの変形例を示す図である。 本発明の倍率及びピントの調整方法における調整手順を示すフローチャートである。 従来の倍率及びピントの調整方法における調整手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 画像読取装置
２ ケース
３ コンタクトガラス
４ 光源
５ 第１ミラー
６ 第２ミラー
７ 第３ミラー
８ レンズ
９ ＣＣＤ（光電変換素子）
２０ レンズ支持部材
２１ ベースプレート
２２ ＣＣＤ支持部材
２３ 貫通孔
２４ 貫通孔
３０ 調整装置
３１ 制御部
３２ 操作キー
３３ メモリ
３４ レンズ支持部材用ピン
３５ ＣＣＤ支持部材用ピン
３６ レンズ支持部材用ピン駆動モータ
３７ ＣＣＤ支持部材用ピン駆動モータ
Ｐ 原稿

Claims (2)

1. 原稿の画像面に向けて光を照射する光源と、この光源から照射されて前記画像面で反射した光を反射させるミラーと、このミラーで反射した光を集光するレンズと、このレンズで集光された光を受光して電気信号に変換する光電変換素子と、を備えた画像読取装置において、前記ミラー及び前記レンズを経た光の前記光電変換素子での受光結果に基づき、前記レンズと前記光電変換素子を光軸方向に移動させて倍率及びピントを調整する画像読取装置の倍率及びピントの調整方法であって、
   前記レンズに固有の倍率情報に基づいて前記レンズの初期位置に対応した最初の移動量が導出され、この最初の移動量の分前記レンズが移動された後、倍率及びピントの調整が開始されることを特徴とする画像読取装置の倍率及びピントの調整方法。
2. 前記レンズは、単体で倍率が測定されて複数にランク分けされたものであることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置の倍率及びピントの調整方法。

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