JP4013137B2

JP4013137B2 - 画像読取装置

Info

Publication number: JP4013137B2
Application number: JP2002357632A
Authority: JP
Inventors: 伸司浅井; 賢二是永
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2002-12-10
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2022-12-10
Also published as: JP2004193839A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原稿からの反射光をイメージセンサに結像して画像読取りを行う画像読取装置に関し、特に、結像レンズの周辺光量の低下に対してイメージセンサに入射する光量を均一にすることが可能な画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スキャナ、ファクシミリ、複写機等では、一般に、プラテンガラス上に載置された紙等の原稿に対し、該プラテンガラスの下方において光源及び反射ミラー等を走査して、又はオート・ドキュメント・フィーダ（ＡＤＦ）により原稿を自動搬送しながら原稿に光を照射して、原稿からの反射光をＣＣＤ等のイメージセンサに結像して画像読取りを行っている。
【０００３】
前記光源には配光特性のバラツキがあり、例えば主走査位置（読取ライン方向）に棒状の光源である場合、その軸方向すべてにおいて光量は均等ではなく、一般に、中央部で多く端部付近では少ない。このような光量の偏りはイメージセンサに結像される画像の出力分布の偏りとなり、画像読取精度を劣化させる原因の一つとなる。また、結像レンズ周辺部の光量不足による出力信号レベルの低下は、従来、シェーディング補正回路により電気的に増幅させていた。
【０００４】
前述したような光源の配光特性のバラツキを調整するものとして、光源の軸方向に渡って複数の光量調整板を設け、光源から原稿へ入射する光を各光量調整板で部分的に遮光する照明装置が考案されている（特許文献１参照）。該装置によれば、各光量調整板を光源の中央に対して大きく突出させ、両端では小さく突出させて、光源から原稿へ入射する光量が均等となるように調整することができる。また、光源の光を原稿方向へ反射するリフレクタの反射面の中央部に黒の印刷層を部分的に形成して反射率を低減させることにより、又は切欠を設けて光源の光をリフレクタの背面へ逃がすことにより、光源から原稿へ入射する光量を均等にする原稿照明装置も考案されている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−３１９０８１号公報
【特許文献２】
特開平８−２０４９０６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
スキャナ、ファクシミリ、複写機等における画像読取りでは、反射ミラー等によりイメージセンサへ導かれた原稿からの反射光は、結像レンズによりイメージセンサの読取面上に収束されるところ、前述したような従来の照明装置により原稿へ入射される光量を均等なものとしても、結像レンズにおける所謂ｃｏｓ４乗則による周辺部の光量不足や、イメージセンサの感度の個体間のバラツキ等によっても、原稿の主走査位置（読取ライン）において出力信号のレベルにバラツキが生じる。
【０００７】
また、結合レンズの周辺部の光量不足によるイメージセンサへの入射光量のバラツキを補正するために、イメージセンサの出力をシェーディング補正回路により電気的に増幅させることとすれば、イメージセンサの出力信号中のノイズも増幅されるので、増幅された部分のダイナミックレンジは低下する。特に、カラー画像の読取りにおけるＲＧＢ夫々について、例えば８ビット、２５６階調で読取りを行う場合に、前述したような電気的な増幅によるシェーディング補正を行えば、光量不足部分のダイナミックレンジが低下した結果、同一原稿の同一色について、原稿の中央部と両端部で色ズレが生じるという問題がある。
【０００８】
本発明は、これらの点に鑑みてなされたものであり、光源の配光特性や結像レンズの周辺光量不足等によりイメージセンサへ入射される光量のバラツキを、色ズレ等を生じさせることなく、容易且つ簡便に補正することが可能な画像読取装置を提供することを目的とする。
【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は、原稿からの反射光を結像レンズを透過させてイメージセンサに結像することにより画像読取りを行い、前記結像レンズに入射する光を前記イメージセンサの読取ラインに対応して制限する絞り機構を具備する画像読取装置において、前記絞り機構が、原稿からの反射光を通すための開口部が形成されて前記結像レンズの前方に設けられる基板と、前記開口部の一部分を遮蔽するようにして前記基板に取り付けられる遮光部材とを備え、前記基板に、前記遮光部材の取付位置を調整するための複数の位置決め孔が、所定間隔で列設され、且つ、段違い状に複数列形成される一方、前記遮光部材に、前記基板のいずれかの列の位置決め孔に嵌入可能な複数の爪が、それぞれ突設されたものである。
【００１０】
また、本発明に係る画像読取装置は、前記遮光部材が、前記開口部の上側の一部分を遮蔽する位置調整可能な上遮光部材と、下側の一部分を遮蔽する位置調整可能な下遮光部材とを備えるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る画像読取装置を図面に基づき具体的に説明する。なお、本実施の形態に係る画像読取装置は本発明の一例にすぎず、本発明の構成が該画像読取装置に限定されるものでないことは当然である。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係る画像読取装置１００を具備するコピー・ファクシミリ複合機１の上部の外観を示す概略斜視図である。図に示すように、該コピー・ファクシミリ複合機１は、読み取るべき原稿を載置するプラテンガラス２が配設された読取載置台３と、該原稿をプラテンガラス２上に押圧して固定する原稿押さえカバー４と、原稿の読取り開始等を入力するための操作パネル５とを具備してなる。以下に詳述する画像読取装置１００は、読取載置台３の筐体内に配設されており、プラテンガラス２の下方から原稿の画像を読み取るようになっている。
【００１３】
なお、図には示していないが、前記コピー・ファクシミリ複合機１は、読み取った画像を記録するための記録用紙を供給する給紙部や、記録用紙に画像を記録する画像記録部、画像を電送するための送信部等をも備えているが、該コピー・ファクシミリ複合機１は、本発明に係る画像読取装置を具備する機器の一例であり、これら画像記録部等は任意の構成であることは勿論である。
【００１４】
図２は、前記読取載置台３及び原稿押さえカバー４の縦断面を示す図であるが、図に示すように、本画像読取装置１００は、プラテンガラス２上に載置された原稿を読み取るフラットベッドスキャナ（ＦＢＳ）として構成され、且つ原稿押えカバー４のＡＤＦ６により自動搬送される原稿も読み取るように構成されている。該ＡＤＦ６は、読み取るべき原稿の束が載置される給紙トレイ６１と、該原稿の束から最上紙を取り出して供給するピックアップローラ６２ａ、セパレートローラ６２ｂ、及びリタードローラ６２ｃと、供給された原稿を下方へ反転させながら排紙トレイ６３へ案内する搬送路６４と、搬送路６４に適宜配置されて原稿を搬送する搬送ローラ６５と、搬送路６４の最下流に配設された排紙トレイ６３とを具備してなる。このように構成されたＡＤＦ６により、給紙トレイ６１から搬送路６４へ順次繰り込まれた原稿は、プラテンガラス２の読取位置Ｐを通過し、該読取位置Ｐにおいて画像読取りがされた後、排紙トレイ６３へ排出されるようになっている。
【００１５】
プラテンガラス２の下方には、ＦＢＳ使用時にはプラテンガラス２の下方を水平方向へ移動しながらプラテンガラス２上の原稿をスキャンし、前記ＡＤＦ６使用時には読取位置Ｐへ移動して順次搬送される原稿をスキャンする画像読取ユニット１０１が設けられている。
【００１６】
図３は、前記画像読取ユニット１０１の主要構成を示した図であるが、図に示すように、前記プラテンガラス２の下方には、プラテンガラス２と平行方向に走査されるフルレートキャリッジ１０２及びハーフレートキャリッジ１０３が設けられている。該フルレートキャリッジ１０２は、キャリッジ本体２０に、原稿に光を照射するための光源２１と、原稿からの反射光Ｒ１を走査方向へ反射してハーフレートキャリッジ１０３へ導くための反射ミラー２２とを具備してなり、前記ハーフレートキャリッジ１０３は、キャリッジ本体３０に、フルレートキャリッジ１０２からの反射光Ｒ２をスキャナユニット１０５へ導く２枚の反射ミラー３１，３２を具備してなるものである。このように構成されたフルレートキャリッジ１０２及びハーフレートキャリッジ１０３が、図示しないガイドレールにより夫々摺動可能に担持されている。
【００１７】
さらに、前記フルレートキャリッジ１０２及びハーフレートキャリッジ１０３の両端部に沿って一対のベルト駆動機構１０４が設けられている。該ベルト駆動機構１０４は、図に示すように、駆動プーリ４０，４１と従動プーリ４２，４３間に夫々巻架されたベルト４４，４５が駆動軸４６の回転により周運動するように構成されたものであり、ベルト４４にフルレートキャリッジ１０２が、ベルト４５にハーフレートキャリッジ１０３が夫々固定されている。駆動プーリ４０，４１はいずれも駆動軸４６に固定されており、フルレートキャリッジ１０２及びハーフレートキャリッジ１０３の走査範囲は該駆動プーリ４０，４１のギア比により設定されている。即ち、駆動プーリ４０，４１に夫々巻架されたベルト４４，４５により走査されるフルレートキャリッジ１０２及びハーフレートキャリッジ１０３は、フルレートキャリッジ１０２の走査速度に対して略１／２の速度でハーフレートキャリッジ１０３が走査されるものとなり、図に示すように、走査距離Ｌ１だけフルレートキャリッジ１０２が走査される間に、ハーフレートキャリッジ１０３は、その約半分の走査距離Ｌ２だけ走査される。
【００１８】
このように構成されたフルレートキャリッジ１０２及びハーフレートキャリッジ１０３がプラテンガラス２の下方を原稿と平行に移動して原稿の画像をスキャンし、フルレートキャリッジ１０２の光源２１から原稿に光が照射され、該原稿からの反射光Ｒ１が反射ミラー２２により水平方向の反射光Ｒ２として反射され、さらに、ハーフレートキャリッジ１０３の反射ミラー３１により鉛直下方へ反射された後、反射ミラー３２により水平方向の反射光Ｒ３として反射されることにより、スキャナユニット１０５へ導かれるようになっている。
【００１９】
図４は、スキャナユニット１０５及び絞り機構１０６の詳細な構成を示す概略斜視図であるが、スキャナユニット１０５は所謂縮小光学系のＣＣＤ読取ユニットであり、図に示すように、前記ハーフレートキャリッジ１０３からの反射光Ｒ３を収束する結像レンズ５０と、その収束光を電気信号に変換するためのイメージセンサ５１とを具備してなり、該イメージセンサ５１は、その読取面が結像レンズ５０の光軸と直交するように位置調整する調整フレーム５２を介して、スキャナフレーム５３の後背部に固定されている。このように構成されたスキャナユニット１０５により、前記反射光Ｒ３がイメージセンサ５１により読み取られて、電気信号として出力されるようになっている。
【００２０】
また、図に示すように、前記結像レンズ５０の前方には、該結像レンズ５０に入射する光量を制限するための絞り機構１０６が設けられている。絞り機構１０６は、図４及び図５に示すように、スキャナフレーム５３に立設された基板６０に、上遮光部材６１及び下遮光部材６２がネジ６３により固定されたものであり、該上遮光部材６１及び下遮光部材６２により形成されるスリットを通過する光のみ結像レンズ５０に入射するものとなっている。
【００２１】
さらに詳細に説明するに、基板６０は、スキャナフレーム５３に設けられた嵌合部５３０に嵌合され、適宜スキャナフレーム５３にネジ止めされることにより、結像レンズ５０の前方に直立するように固定されている。該基板６０に略中央には結像レンズ５０と略同径の円形の開口部６０１が形成されており、該開口部６０１を通じて原稿からの反射光Ｒ３が結像レンズ５０に入射する。また、開口部６０１の両側方にはネジ孔６０２が穿設されており、前記ネジ６３を螺合して、基板６０に上遮光部材６１及び下遮光部材６２を緊締できるようになっている。さらに、各ネジ孔６０２の外側には位置決めピン６０３が夫々設けられており、該位置決めピン６０３間に挟まれるようにして、基板６０に固定される上遮光部材６１及び下遮光部材６２の水平方向の位置が規制される。また、各ネジ孔６０２の上下側には、上遮光部材６１及び下遮光部材６２の取付位置を夫々調整するための位置決め孔６０４が上下方向に列設されている。該位置決め孔６０４は、上遮光部材６１及び下遮光部材６２に夫々突設された爪６１１，６２１が嵌入されるための孔であり、上遮光部材６１及び下遮光部材６２の位置調整範囲を考慮して、左右一対の位置決め孔６０４が所定ピッチで上下方向に複数列設されている。従って、任意の左右一対の位置決め孔６０４に該爪６１１，６２１を夫々嵌入することにより、上遮光部材６１及び下遮光部材６２を基板６０の開口部６０１に対して夫々所望の高さとなるように位置決めできる。
【００２２】
なお、本実施の形態では、複数の位置決め孔６０４を段違い状に２列に形成しているが、これは前記爪６１１，６２１の厚み寸法より微細な位置調整を可能とする目的であり、爪６１１，６２１の厚みや位置決め孔６０４の寸法、上遮光部材６１及び下遮光部材６２の調整ピッチ等により、前記位置決め孔６０４の配置を変更可能なことは当然である。
【００２３】
上遮光部材６１は、前述したように、その上端から表裏側夫々に爪６１１が突設されており、該爪６１１が前記基板６０の位置決め孔６０４に嵌合されて、基板６０の前方の所望の高さに位置決めされる。表裏側の爪６１１の各々は、２列に形成された位置決め孔６０４のいずれか１列に対応しており、上遮光部材６１の表裏を変更して、いずれかの列の位置決め孔６０４に爪６１１を嵌入して高さ位置を調整できるようになっている。上遮光部材６１の下端から略中央付近は、基板６０の開口部６０１の径と略同寸法の幅で切欠部６１２が形成されており、上遮光部材６１が基板６０に固定された際に、上遮光部材６１が基板６０の開口部６０１の上側の一部分を遮蔽し、前記切欠部６１２からのみ光を通過させることとして、結像レンズ５０に入射する光を制限する。さらに、該切欠部６１２の両側には上下方向の長穴６１３が夫々穿設されており、上遮光部材６１の爪６１１がいずれの位置決め孔６０４に嵌入されても、ネジ６３が該長穴６１３と基板６０のネジ孔６０２とを連通できるようになっている。
【００２４】
他方、下遮光部材６２も、前記上遮光部材６１と同様に、その下端から表裏側夫々に爪６２１が突設されており、該爪６２１が前記基板６０のいずれかの列の位置決め孔６０４に嵌入して高さ位置を調整できるようになっている。下遮光部材６２の上端から略中央付近は、基板６０の開口部６０１の径と略同寸法で切欠部６２２が形成されており、下遮光部材６２が基板６０に固定された際に、下遮光部材６２が基板６０の開口部６０１の下側の一部分を遮蔽し、前記切欠部６２２からのみ光を通過させることとして、結像レンズ５０に入射する光を制限する。さらに、該切欠部６２２の両側には上下方向の長穴６２３が夫々穿設されており、下遮光部材６２の爪６２１がいずれの位置決め孔６０４に嵌入されても、ネジ６３が該長穴６２３と基板６０のネジ孔６０２とを連通できるようになっている。このように構成された上遮光部材６１と下遮光部材６２とが基板６０の所望の高さに夫々位置決めされ、長穴６１３，６２３及びネジ孔６０３を連通するネジ６３で緊締されて、図４及び図６に示すように、基板６０に固定される。
【００２５】
これにより、図に示すように、前記切欠部６１２と切欠部６２２との隙間により、結像レンズ５０の前方に横長のスリットが形成されて、結像レンズ５０に入射する光量を制限する。なお、横長のスリットとしたのは、イメージセンサ５１の読取ライン（主走査方向）が結像レンズ５０に対して水平方向となっているからであり、イメージセンサ５１の読取ラインに対応して、スリットの横長方向は適宜変更できる。
【００２６】
前記スリットの形状は、結像レンズ５０の略中央に対応する中央部においてスリット幅（上下方向）が最挟であり、且つ両端部へ拡幅されたものとなっている。即ち、前記切欠部６１２及び切欠部６２２には、図に示すように、結像レンズ５０の中央部に相当する部分に、結像レンズ５０の中央部へ向かって上遮光部材６１又は下遮光部材６２が膨らんだ形状の膨出部６１４，６２４が夫々形成されている。該膨出部６１４，６２４の形状は、光源２１の配光特性や結像レンズ５０の周辺光量不足により、イメージセンサ５１の出力信号レベルが、図７に示すように、イメージセンサ５１の両端部で低下することを考慮したものであり、前記スリットが、スリット幅が最挟である中央部において結像レンズ５０に入射する光量を最も制限し、両端部においては中央部より拡幅された分だけ入射光量が多くなる。これにより、イメージセンサ５１に入射する光量をイメージセンサ５１全体に渡って均等なものとすることができる。
【００２７】
前記膨出部６１４，６２４の形状は、例えば次のように設定することができる。図７に示すように、イメージセンサ５１の端部における出力Ｖｅと中央部における出力Ｖｃとから端部における出力レベルとから、端部における出力レベルの低下率（１−Ｖｅ／Ｖｃ）を求める。次に、結像レンズ５０のレンズ径に該低下率を乗じた寸法を算出する。これを膨出寸法として膨出部６１４，６２４を形成することにより、該膨出部６１４，６２４により形成されるスリットが、結像レンズ５０に入射する光量を、その中央部においては端部より前記低下率の分だけ制限するものとなる。
【００２８】
なお、前記膨出部６１４，６２４は弧状に膨らんだ形状のものとしたが、その他の形状とすることも可能である。例えば、図８(a)に示すように中央部が尖った尖形のものとしてもよい。また、イメージセンサ５１の出力レベルに主に影響を与える部位が結像レンズ５０全域ではなく中央部付近の一部である場合等では、図８(b)、(c)に示すように、前記切欠部６１２及び切欠部６２２の中央付近の一部に膨出部６１４，６２４を形成することとしてもよい。
【００２９】
また、前述したように、前記上遮光部材６１及び下遮光部材６２は、爪６１１，６２１を嵌入させる基板６０の位置決め孔６０４を変更することにより、容易に上下方向（スリット幅方向）に移動させることができるので、上遮光部材６１及び下遮光部材６２により形成されるスリット幅を容易に調整することができる。従って、例えば、画像読取装置１００の出荷時や設置時、メンテナンス時に、イメージセンサ５１の出力レベルが一定となるようにスリット幅を調整することにより、光源２１の配光特性、結像レンズ５０の周辺光量不足、及びイメージセンサ５１の感度等、各々個体間差を補正することができる。
【００３０】
なお、本実施の形態では、基板６０の複数の位置決め孔６０４のいずれかに上遮光部材６１及び下遮光部材６２に突設された爪６１１，６２１を嵌入させることとして、上遮光部材６１及び下遮光部材６２をスリット幅方向に移動可能としたが、例えばラック−ピニオン機構で上遮光部材６１及び下遮光部材６２を上下方向に移動させる等、他の周知の移動機構を用いることも勿論可能である。
【００３１】
なお、前記実施の形態では本画像読取装置１００が装備されたコピー・ファクシミリ複合機１を例に説明したが、本発明に係る画像読取装置がスキャナ等の他の装置にも適用でき、また、本実施の形態で示した画像読取装置１００の読取ユニット１０１の構成等も一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において変更可能であることは当然である。
【００３２】
【発明の効果】
このように、本発明に係る画像読取装置によれば、絞り機構が、原稿からの反射光を通すための開口部が形成されて結像レンズの前方に設けられる基板と、開口部の一部分を遮蔽するようにして基板に取り付けられる遮光部材とを備え、基板に、遮光部材の取付位置を調整するための複数の位置決め孔が、所定間隔で列設され、且つ、段違い状に複数列形成される一方、遮光部材に、基板のいずれかの列の位置決め孔に嵌入可能な複数の爪が、それぞれ突設されたので、遮光部材の基板への取付位置を、遮光部材の爪の厚み寸法より微細に調整することができる。
【００３３】
また、遮光部材が、開口部の上側の一部分を遮蔽する位置調整可能な上遮光部材と、下側の一部分を遮蔽する位置調整可能な下遮光部材とを備えるので、イメージセンサの出力レベルが一定になるように、上遮光部材と下遮光部材によって形成されるスリット幅が調整可能となり、光源、結像レンズ、及びイメージセンサの個体間差を容易且つ簡便に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コピー・ファクシミリ複合機１の外観を示す概略斜視図である。
【図２】画像読取装置１００の構成を示す概略断面図である。
【図３】画像読取ユニット１０１の主要な構成を示す側面図である。
【図４】スキャナユニット１０５及び絞り機構１０６の構成を示す斜視図である。
【図５】絞り機構１０６の構成を示す分解斜視図である。
【図６】絞り機構１０６の構成を示す正面図である。
【図７】イメージセンサ５１の出力レベルを示す図である。
【図８】スリット形状の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１００画像読取装置
１０６絞り機構
５０結像レンズ
５１イメージセンサ
６１上遮光部材
６２下遮光部材

Claims

原稿からの反射光を結像レンズを透過させてイメージセンサに結像することにより画像読取りを行い、前記結像レンズに入射する光を前記イメージセンサの読取ラインに対応して制限する絞り機構を具備する画像読取装置において、
前記絞り機構が、原稿からの反射光を通すための開口部が形成されて前記結像レンズの前方に設けられる基板と、前記開口部の一部分を遮蔽するようにして前記基板に取り付けられる遮光部材とを備え、
前記基板に、前記遮光部材の取付位置を調整するための複数の位置決め孔が、所定間隔で列設され、且つ、段違い状に複数列形成される一方、
前記遮光部材に、前記基板のいずれかの列の位置決め孔に嵌入可能な複数の爪が、それぞれ突設されたことを特徴とする画像読取装置。
前記遮光部材が、前記開口部の上側の一部分を遮蔽する位置調整可能な上遮光部材と、下側の一部分を遮蔽する位置調整可能な下遮光部材とを備えることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。