JP4032527B2 - 画像読取装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は画像読取装置に関し、特に主走査方向にCCD等の固体撮像素子を用いて画像を読取る画像読取装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、撮像素子としてCCDリニアセンサを用いた画像読取装置が知られている。図13は、従来の画像読取装置の構成を示す断面図である。図を参照して、従来の画像読取装置は、セットされた複数の原稿を1枚ずつ原稿台3上に供給する自動原稿送り装置1(以下「ADF1」という)と、原稿台3上に置かれた原稿に光を照射するランプ5と、原稿からの反射光をレンズ9に導くためのミラー7a〜7cと、反射光をCCDリニアセンサ11上に結合させるためのレンズ9と、反射光を受光し電気信号に変換するためのCCDリニアセンサ11とを含む。CCDリニアセンサ11は、主走査方向(図面に対して垂直な方向)に光電変換素子が配列されており、原稿の1ライン分の情報を画像信号として制御部80に送信するようになっている。ランプ5とミラー7aとは、移動部6に支持されており、ミラー7b,7cは移動部8に支持されており、レンズ9は固定部10に支持されている。移動部6は駆動モータ17により副走査方向(図面横方向)に移動される。移動部6が副走査方向に移動するに伴い、ランプ5が照射する原稿の位置が異なってくる。これにより、CCDリニアセンサ11上に結像する画像は、副走査方向に順次移動することとなる。また、移動部6と移動部8は、ランプ5が照射した光が原稿で反射してからCCDリニアセンサ11に到達するまでの距離が等しくなるように駆動モータ17により副走査方向と平行に移動される。
【0003】
このように、従来の画像読取装置では、駆動モータ17で移動部6を副走査方向に移動させることにより、CCDリニアセンサ11で順次ラインごとに画像を読込むようにしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の画像読取装置では、CCDリニアセンサ11は、主走査方向に配列する光電変換素子(画素)の数が固定されているため、読込まれた画像データの主走査方向の解像度はCCDリニアセンサ11の画素数によって定まる固定されたものであった。したがって、従来の画像読取装置においては、主走査方向の解像度はCCDリニアセンサ11の性能によって定まるもので、これを向上させることはできなかった。
【0005】
この発明は上述の問題点を解決するためになされたもので、画素数の少ない光電変換部を用いて、簡単な構成で画像を高解像度で読取ることができる画像読取装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明のある局面による画像読取装置は、原稿から反射した光を受光するための光電変換素子を主走査方向に配列した光電変換部と、光電変換部の受光面と受光面に結像する被写体像とを主走査方向に相対的に変位させるための変位部と、光電変換部の電荷蓄積のタイミングを制御する制御部とを備え、変位部は所定の振動関数に従って変位させ、制御部は、所定の振動関数に従う変位の一周期の間に複数回の光電変換部による電荷蓄積を実行する。制御部は、A|f((t(n)+t(n)’)/2)−f((t(n+1)+t(n+1)’)/2)|=D/Nかつ|f((t(n))−f(t(n)’)|=|f(t(n+1))−f(t(n+1)’)|(n:n回目の電荷蓄積、A:振幅、f(t):正規化された振動関数、t(n):n回目の電荷蓄積の開始時刻、t(n)’:n回目の電荷蓄積の終了時刻、D:光電変換素子の主走査方向の幅、N:所定の振動関数に従う変位の一周期の間に電荷蓄積する回数)の式を満たすように光電変換部の振幅中心からの距離と電荷蓄積時間とから電荷蓄積の開始時刻を決定することを特徴とする。
【0007】
好ましくは画像読取装置は、n回目の電荷蓄積と(n+1)回目の電荷蓄積とは、光電変換部が電荷蓄積時間に主走査方向に移動する距離が常に同じとなり、前記光電変換素子の移動した投影部分の中心間距離が相互にD/Nになることを特徴とする。
【0008】
さらに好ましくは、光電変換部が出力する画像信号を合成処理する合成回路をさらに備え、光電変換部は電荷蓄積が終了するごとに画像信号を出力し、合成回路は振動関数の1周期の間に出力される画像信号を1ラインの画像信号に再構成することを特徴とする。
【0009】
さらに好ましくは、画像読取装置の変位部は、正弦関数に従って変位させることを特徴とする。
【0010】
これらの発明に従うと、画素数の少ない光電変換部を用いて、簡単な構成で画像を高解像度で読取ることができる画像読取装置を提供することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図1は、本実施の形態の撮像装置の概略構成を説明するための断面図である。図1において、従来の技術で示した図13と同一の構成要素については同一の番号を付してその説明を省略する。CCDリニアセンサ11は、圧電素子13に支持されている。圧電素子13は、制御部15からの信号に応じて主走査方向に振動する。圧電素子13の振動に応じてCCDリニアセンサ11は主走査方向に振動する。制御部15は、圧電素子13の振動を制御するとともに、CCDリニアセンサ11に転送パルスおよび駆動パルスを送信し、CCDリニアセンサ11を制御する。制御部15は、さらにCCDリニアセンサ11が出力する画像信号を受信し、受信した画像信号を合成処理する。さらに、駆動モータ17を制御することにより、副走査方向の走査速度の制御を行なう。
【0012】
図2は本実施の形態における画像読取装置の制御系の構成を示すブロック図である。図を参照して、CCDリニアセンサ11と圧電素子13とは、制御部15により制御される。制御部15は、CCDリニアセンサ11が出力する画像信号を受信し、信号処理を行なう信号処理回路19と、信号処理回路19で処理された画像信号を記憶するメモリ21と、メモリ21に記憶された画像信号を合成処理し、出力する合成回路23と、CCDリニアセンサ11を制御するセンサ駆動回路25と、圧電素子13を制御する加振回路27と、駆動モータ17を制御する副走査制御回路29とを含む。
【0013】
加振回路27は、CCDリニアセンサ11を主走査方向(図中の矢印方向)に所定の振動関数に従って振動するように圧電素子13に所定の振動関数に従った電圧を印加する。加振回路27は、圧電素子13に印加する電圧からCCDリニアセンサ11の位置がわかるので、センサ位置信号をセンサ駆動回路25と副走査制御回路29とに送信する。本実施の形態における加振回路27では、CCDリニアセンサ11を正弦波で振動させるようにしたが、三角波や矩形波で振動するようにしてもよい。
【0014】
副走査制御回路29は、加振回路27より送られるセンサ位置信号に基づいて、CCDリニアセンサ11が所定の周期関数に従って振動する場合の1周期において1ラインの主走査が行なわれるように、駆動モータ17の制御を行なう。すなわち、駆動モータ17を制御することにより移動部6、移動部8を各々一定の速度で副走査する。
【0015】
センサ駆動回路25は、加振回路27より送られるセンサ位置信号に基づいて、CCDリニアセンサ11が所定の振動関数に従って振動する場合の1周期内で複数回の画像信号をCCDリニアセンサ11が出力するように制御を行なう。
【0016】
ここで、CCDリニアセンサ11の駆動制御について説明する。図3は、CCDリニアセンサ11の駆動制御について説明するための図である。図を参照して、CCDリニアセンサ11は、フォトダイオード31と、転送ゲート33と、シフトレジスタ35とを含む。フォトダイオード31は、1列に配列されている。センサ駆動回路25から転送パルスΦ1 が転送ゲート33に送信されると、フォトダイオード31に蓄積された電荷信号がシフトレジスタ35に転送される。センサ駆動回路25より駆動パルスΦ2 がシフトレジスタ35に送られると、電荷信号が画像信号として順次出力される。したがって、転送パルスΦ1 は、フォトダイオード31に電荷を蓄積する時間と電荷の蓄積を開始する時刻とを制御することができ、駆動パルスΦ2 は、信号電荷を出力する速度を決定する。
【0017】
図2に戻って、CCDリニアセンサ11より出力される画像信号は、信号処理回路19で受信され、サンプルホールド、増倍等のアナログ処理を行なった後、量子化してメモリ21に画像信号を記憶する。合成回路23では、メモリに記憶された画像信号を読出し、1ライン分の画像信号の合成を行ない、出力する。1ライン分の画像信号とは、CCDリニアセンサ11が所定の振動関数に従って振動する場合の1周期の間にCCDリニアセンサ11が出力する画像信号が1ライン分の画像信号に該当する。CCDリニアセンサ11が画像信号を1周期内に出力する回数は、上述したセンサ駆動回路25により定められるものである。
【0018】
次に具体的な制御について、説明する。図4は、CCDリニアセンサ11を振動させて画像読取する場合の原稿上の画素の位置を模式的に示した図である。図を参照して、横軸を主走査方向に、縦軸を副走査方向にとり、原点をCCDリニアセンサ11のm番目の画素(以下「画素m」という)の中心として表わしている。なお、副走査方向は、時間軸としても表わすことができる。
【0019】
画素mの中心は、図中で点線で示す振動関数f0 の軌跡を描いて原稿を走査する。画素mの両端は図中において実線で示す関数f1 とf2 で表わす軌跡を描いて原稿を走査する。関数f0 ,f1 ,f2 の1周期において1ライン分の副走査が行なわれる。図4では分割数Nを3として表わしている。分割数Nとは、CCDリニアセンサ11が振動関数に従って振動する場合の1周期の間に電荷蓄積する回数を示す。
【0020】
図を参照して、CCDリニアセンサ11において第1回目の電荷蓄積はt(n)からt(n)′までの間に行なわれ、図中斜線で示す領域40に該当する原稿の部分が走査される。すなわち、領域40は、CCDリニアセンサ11がt(n)からt(n)′までの間に移動したときに、CCDリニアセンサ11に投影される原稿の1部分である。第2回目の電荷蓄積はt(n+1)からt(n+1)′までの間に行なわれ、図中領域42に該当する原稿の部分が走査される。第3回目の電荷蓄積はt(n+2)からt(n+2)′までの間に行なわれ、図中領域44に該当する原稿の部分が走査される。領域40を走査することにより得られる画像信号と領域42を走査することにより得られる画像信号と領域44を走査することにより得られる画像信号とが、前述した合成回路23において合成されて1ライン分の画像信号として出力される。したがって、領域40と領域42と領域44とは、原稿上の副走査方向の位置としては同じ位置として処理される。この場合、領域40と領域42と領域44とが主走査方向に等間隔に並ぶようにすれば、CCDリニアセンサ11の画素数を3倍に増やしたものと同じにすることができる。したがって、領域40の重心G1 と領域42の重心G2 と領域44の重心G3 との主走査方向の距離(中心間距離)が等しくなるように、換言すれば、重心G1 ,G2 ,G3 が主走査方向に等間隔に並ぶように、電荷蓄積する時間とその開始時刻とを決定すればよい。
【0021】
これをCCDリニアセンサの振動軌跡で見ると、画素は主走査方向に振動しており、1周期の間に複数回の電荷蓄積をするので、電荷蓄積する間の画素の軌跡(投影部分)の中心が複数求まる。求められた複数の中心の距離(中心間距離)が等しくなるように電荷蓄積する時間とその開始時刻とを決定すればよい。
【0022】
これについて具体的に説明する。図5は、CCDリニアセンサ11が振動する1周期の間に画素が原稿を走査する領域の重心の主走査方向の位置関係を示した図である。図を参照して、図5(A)は、分割数N=1、すなわちCCDリニアセンサ11を振動させない場合の重心の位置関係を示す。画素mとその両隣の画素(m−1)と画素(m+1)とが配列され、それぞれ画素幅はDである。画素mの重心をG1とし、画素(m−1)の重心をH1とし、画素(m+1)の重心をI1として表わしている。重心H1と重心G1との主走査方向の距離(中心間距離)と、G1とI1との主走査方向の距離(中心間距離)とはそれぞれDとなる。
【0023】
図5(B)は、分割数N=2としたときの、重心の位置関係を示す。画素mが振動して第1回目に電荷蓄積する間に原稿を走査する領域の重心をG1とし、第2回目に電荷蓄積する間に原稿を走査する領域の重心をG2として表わす。同様に画素(m−1)が第1回目に電荷蓄積する間に原稿を走査する領域の重心をH1とし、第2回目に電荷蓄積する間に原稿を走査する領域の重心をH2として示す。画素(m+1)については、同様に第1回目をH1とし、第2回目の重心をH2として表わす。それぞれの重心の間隔はD/2となり、等間隔に配列される。
【0024】
図5(C)は分割数N=3のときの重心の主走査方向の位置関係を示す。分割数N=2のときと同様に、第1回目の重心の位置をG1,H1,I1で表わし、第2回目をG2,H2,I2で表わし、第3回目をG3,H3,I3として表わしている。図に示したように重心の間隔はD/3となり、等間隔に配列される。
【0025】
このように画素が電荷蓄積する間に原稿を走査する領域の重心が主走査方向に等間隔に並ぶようにするためには、画素が電荷蓄積する時間とその開始時刻を次式に従って定めることができる。
【0026】
【数1】
【0027】
ただし、
n:n回目の電荷蓄積
A:振幅
f(t):正規化された振動関数
t(n):n回目の電荷蓄積の開始時刻
t(n)′:n回目の電荷蓄積の終了時刻
D:画素幅
N:分割数
次に、画素が振動することにより生ずるボケ量を電荷蓄積するタイミングによらず等しくする方法について説明する。図4を参照して、領域40を走査する場合の画素mの主走査方向の移動距離はL1で表わされる。同様に領域42を走査する場合の画素mの主走査方向の移動距離はL2で表わされ、領域44を走査する場合の画素mの主走査方向の移動距離はL3で表わされる。ボケ量を等しくするとは、この移動量L1、L2およびL3とが等しくなるように画素が電荷蓄積する時間を決定すればよい。
【0028】
そのためには、次式に従って電荷蓄積する時間を決定することができる。
【0029】
【数2】
【0030】
ただし、
n:n回目の電荷蓄積
f(t):正規化された振動関数
t(n):n回目の電荷蓄積の開始時刻
t(n)′:n回目の電荷蓄積の終了時刻
以上説明したとおり、画素が電荷蓄積する間に原稿を走査する領域の重心が等間隔となるように電荷蓄積を開始する時刻が決定され、画素が振動することにより生ずるボケ量を電荷蓄積するタイミングによらず等しくするように電荷蓄積する時間が定められる。
【0031】
図6はセンサ駆動回路25から出力される信号とCCDリニアセンサから出力される画像信号との関係を示した図である。図を参照して、t0 からt13までを1周期としてCCDリニアセンサが振動する。t2 からt4 までの間に第1回目の電荷蓄積が行なわれ、t6 からt8 までの間に第2回目の電荷蓄積が行なわれ、t10からt12までの間に第3回目の電荷蓄積が行なわれる。第1回目の電荷蓄積の前に転送パルスΦ1 が時刻t1 からt2 の間出力される。これによりフォトダイオード31に蓄積された電荷はシフトレジスタ35に転送される。すなわち、フォトダイオード31にt2 までの間に蓄積された電荷がシフトレジスタ35に転送され、フォトダイオード31がリセットされた状態となる。t2 からt3 までの間に駆動パルスΦ2 がシフトレジスタ35の数だけ出力され、この間にシフトレジスタ35の画像信号が出力される。この画像信号は不要な信号であり、この信号を受信する信号処理回路19では処理されない。次に転送パルスΦ1 がt3 からt4 の間出力され、t2 からt4 までの間にフォトダイオード31に蓄積された電荷がシフトレジスタ35に転送される。t4 からt5 までの間に駆動パルスΦ2 が出力され、シフトレジスタ35に転送された電荷が画像信号として信号処理回路19に出力される。このようにフォトダイオード31で電荷蓄積を開始するときと終了するときに転送パルスΦ1 が出力され、フォトダイオード31に蓄積された電荷がシフトレジスタ35に転送される。電荷蓄積を開始するときに出力される転送パルスΦ1 はフォトダイオード31にそれまでの間蓄積された電荷をクリアするためのもので、電荷蓄積を終了するときに出力される転送パルスΦ1 はそれまでに蓄積された電荷を画像信号として処理するために出力されるものである。
【0032】
駆動パルスΦ2 はシフトレジスタ35に転送された電荷を画像信号として出力するためのもので、不要なデータが転送された場合であってもそのデータをシフトレジスタから出力する必要があるので、たとえばt2 からt3 までの間でも出力される。
【0033】
t6 からt8 までの2回目の電荷蓄積の間に蓄積された電荷はt7 からt8 の間に出力される転送パルスΦ1 によりフォトダイオード31からシフトレジスタ35に転送され、t8 からt9 までの間に出力される駆動パルスΦ2 によりシフトレジスタ35から画像信号として出力される。同様にt10からt12までの第3回目の電荷蓄積の間に蓄積された電荷はt11からt12の間に出力される転送パルスΦ1 によりシフトレジスタ35に転送され、t12からt14までの間にシフトレジスタ35から画像信号として順次出力される。
【0034】
図7は、図2に示した合成回路23で行なわれる合成処理について説明するための図である。図7(A)は、CCDラインセンサが振動する1周期の間に画素が原稿を走査する軌跡を模式的に示した図である。画素L、画素Mおよび画素Nは、振動する1周期の間に3回の電荷蓄積をそれぞれ行なう。画素L、画素Mおよび画素Nが1回目に電荷蓄積する間に原稿を走査する領域をそれぞれL1、M1およびN1で示し、2回目に電荷蓄積する間に原稿を走査する領域をL2、M2およびN2で示し、3回目に電荷蓄積する間に原稿を走査する領域をL3、M3およびN3で示す。L1、L2、L3、M1、M2、M3、N1、N2、N3の順番で、それぞれの領域の重心が主走査方向(図面横方向)に等間隔となるように電荷蓄積のタイミングが制御される。
【0035】
画素LでL1〜L3を、画素MでM1〜M3を画素NでN1〜N3を走査することにより、それぞれの領域に対応する画像信号がCCDラインセンサから信号処理回路19を経てメモリ21に記憶される。合成回路23では、得られた画像信号を走査した領域の重心の位置が順に並ぶように1ライン分の画像信号に合成する。この合成処理は、メモリ21のアドレスカウンタを分割数(N=3)に応じて動作させることにより行なわれる。図7(B)は、図7(A)で示した領域を走査した場合に得られる画像信号を合成処理した結果を示す。CCDラインセンサ11を振動させずに停止させたままで画像読取した場合には、画素数は「3」となるのに対し、CCDラインセンサ11を振動させてその振動の1周期の間に3回の画像信号を得ることにより、9画素の解像度を得ることができる。
【0036】
なお、図7(A)において、画素が1回目と2回目と3回目に電荷蓄積する時間は異なる。これは、CCDリニアセンサ11が正弦関数に従って振動しているので、電荷蓄積する1回目と2回目と3回目のそれぞれにおいてCCDリニアセンサ11の主走査方向の速度が異なることによるものである。すなわち、CCDリニアセンサ11の電荷蓄積する1回目と2回目と3回目において振動に伴うボケ量を等しくするため、CCDリニアセンサの主走査方向の移動距離を1回目と2回目と3回目で等しくしたことによるものである。1回目と2回目と3回目に電荷蓄積する時間の違いは、上述した信号処理回路19において、アナログ処理されることにより調整される。
【0037】
次に振動関数の振幅をAとし、正規化された振動関数をf(t)=sin(t)とした場合の1周期(0≦t<2π)における電荷蓄積の時間の具体例を図8に示す。重心の位置は図5に示す位置となる。上述した式(1)と式(2)とに基づいて図8に示す振幅Aと開始時刻tsと終了時刻teとが求められる。
【0038】
図を参照して、分割数がN=2の場合には、振幅をA=D/4とすれば、第1回目の電荷蓄積の開始時刻はts=0、終了時刻はte=πとなり、第2回目の開始時刻はts=π、終了時刻はte=2πとなる。このとき第1回目の電荷蓄積する間に画素が原稿を走査する領域の重心は図5(B)に示すG1となる。同様に、第2回目の電荷蓄積する間に画素が原稿を走査する領域の重心は図5(B)に示すG2となる。
【0039】
分割数がN=3の場合には、振幅をA=2D/3とすれば、CCDリニアセンサが電荷蓄積を開始する時刻はts=1/6π、終了時刻はte=1/2πとなり、第2回目の電荷蓄積する開始時刻はts=0.975π、終了時刻はte=1.025πとなり、第3回目の電荷蓄積する開始時刻はts=3/2π、終了時刻はte=5/3πとなる。このとき第1回目の電荷蓄積するときの画素が原稿を走査する領域の重心は図5(C)のG1に示す位置となり、第2回目の領域の重心は図5(C)のG2に示す位置となり、第3回目の領域の重心は図5(C)のG3に示す位置となる。このとき、重心の時刻tgと開始時刻tsと終了時刻teとの間には、tg=(ts+te)/2の関係が成立する。
【0040】
以上説明したように、本実施の形態における画像読取装置は、CCDリニアセンサ11を主走査方向に所定の振動関数に従って振動させ、振動関数の1周期の間に複数回の電荷蓄積を行ない画像情報を出力するようにし、1周期の間に出力された画像情報を1ラインの画像情報として合成するようにしたので、画素数の少ないCCDリニアセンサを用いた場合においても、原稿画像を高解像度で読取ることができる。また、1周期の間で、画素が主走査方向に移動する距離をすべて同じにしたので、CCDリニアセンサが画像情報を出力するために電荷蓄積するすべての時間でCCDリニアセンサの移動により生じるボケ量を同じにすることができ、原稿を主走査方向に均一に読取ることができる。さらに、CCDリニアセンサが電荷蓄積している間に原稿を走査する領域の重心が主走査方向に等しい距離となるようにCCDリニアセンサが電荷蓄積する開始時刻を決定するので、CCDリニアセンサが原稿を走査する領域を主走査方向に均等に配列することができる。
【0041】
さらに、CCDリニアセンサが電荷蓄積する時間を(1)式に従って決定し、電荷蓄積を開始する時刻を(2)式に従って決定するので、電荷蓄積する時間とその開始時刻を容易に決定することができる。
【0042】
また、副走査制御回路29により、副走査速度をCCDリニアセンサの振動関数に同期して副走査するようにすれば、CCDリニアセンサが原稿を走査する領域を副走査方向に均等に配列することができる。
【0043】
なお、本実施の形態においては、副走査制御回路29により、駆動モータ17を駆動して移動部6を一定の速度で副走査させるようにしたが、CCDリニアセンサ11が振動する振動関数と同期をとって移動部6を副走査方向に移動させることにより、CCDリニアセンサが原稿を走査する領域を副走査方向に均等に並ぶようにすることができる。
【0044】
本実施の形態における画像読取装置は、CCDリニアセンサの受光面とその受光面に結像する被写体像とを主走査方向に相対的に変位させるために、圧電素子13を用いてCCDリニアセンサ11を主走査方向に振動させるように構成したが、以下にこの変形例を説明する。
【0045】
[第1の変形例]
図9はCCDリニアセンサ11の受光面に結像する像を主走査方向に変位させるための変形例を示す図である。図9(A)を参照して、レンズ9の光軸51がCCDリニアセンサ11の中心となるようにレンズ9とCCDリニアセンサ11とが配置されている。この変形例においては、レンズ9を主走査方向に所定の振動関数に従って振動させるものである。図9(B)を参照して、レンズ9を主走査方向にxだけ移動させれば、レンズ9の光軸51はxだけ主走査方向に移動する。これにより、CCDリニアセンサ11上に結像する像もxだけ主走査方向に移動する。このように、レンズ9を主走査方向に振動させることによってCCDリニアセンサ上に結像する像を主走査方向に振動させることができる。
【0046】
図9(C)は、レンズ9を主走査方向に振動させるための具体的な構成を示す図である。レンズ9はレンズ9を主走査方向に振動させるために圧電素子52とばね50とにより支持される。圧電素子52に一定の周期を有する電圧を印加すれば圧電素子52が主走査方向に振動し、これに伴ってレンズ9が主走査方向に振動を行なう。ばね50は圧電素子52がレンズ9を振動させるための力を補うために設けられている。
【0047】
図9(D)は、レンズ9を回転させることにより、CCDリニアセンサ11上に結像する像を振動させる構成を示した図である。レンズ9が回転中心を中心にして回転すればCCDリニアセンサ上に結像する像に変化が生まれる。たとえば、レンズ9がθだけ回転する場合に、光軸51は51′に移動する。このとき被写体50上にある光軸51と51′との距離はxであり、このxの変位はCCDリニアセンサ上でyの変位として現われる。したがって、レンズ9を回転することによってCCDリニアセンサ上に結像する像を振動させることができる。
【0048】
図9(E)は、レンズ9を回転させるための構成を具体的に示す図である。図を参照して、レンズ9は回転中心を固定部材56で支持されており、回転中心から光軸方向に距離をおいたところで圧電素子58に支持されている。また、圧電素子58がレンズ9に作用させる力が加わる方向で圧電素子58とは反対側をばね54で支持されている。圧電素子58に所定の周期を有する電圧を印加すればレンズ9は回転中心を中心として往復回転する。これにより、CCDリニアセンサ上に結像する像を振動させることができる。
【0049】
[第2の変形例]
図10(A)は、レンズ9と被写体との間に平板ガラス60を設け、この平板ガラス60を図中矢印方向に回転させるものである。
【0050】
図10(B)を参照して、平板ガラス60をθだけ回転させると光軸51は51′となる。これにより、CCDリニアセンサ11上で被写体像が距離xだけ移動することになる。このように、平板ガラス60を回転させることにより、CCDリニアセンサ上に結像する像を振動させることができる。
【0051】
図10(C)は、平板ガラス60を振動させるための具体的な構成を示す図である。図を参照して、平板ガラス60は回転中心を固定部材66で支持されている。平板ガラス60は延長材62と接続されており、延長材62の他端は圧電素子64と接続されている。圧電素子64に所定の周期をもった電圧を印加することにより、平板ガラス60を回転中心を中心として所定の周期で往復回転させることができる。
【0052】
[第3の変形例]
図11(A)は、レンズ9と被写体との間にあるミラー7を回転させることにより、CCDリニアセンサ上に結像する像を振動させるものである。
【0053】
図11(B)を参照して、ミラー7と被写体50との距離をLとし、ミラー7をθだけ回転すると、光軸51は51′となる。光軸51と光軸51′とのなす角は2θとなる。この光軸の移動により、被写体50上でxだけ光軸が移動することになる。ミラー7をθだけ回転させることによって、CCDリニアセンサ11上に結像する像の変位をyとすると、y=2θ・L・βとして表わされる(ただし、βはレンズ9の倍率)。このように、ミラー7を微小往復回転させることで、CCDリニアセンサ11上に結像する像を振動させることができる。
【0054】
図11(C)は、ミラー7を微小往復回転させるための具体的な構成を示す図である。この構成は図10(C)で説明した平板ガラスを回転させる構成と同じなので、ここでの説明は繰返さない。
【0055】
[第4の変形例]
図12(A)は、レンズ9と被写体との間に頂角可変プリズム74を配置した構成を示す。第4の変形例は、この頂角可変プリズムの頂角を変化させることでCCDリニアセンサ11上に結像する像を振動させるものである。
【0056】
図12(B)を参照して、頂角可変プリズム74は後面部74aと前面部74bとを有し、前面部74bが回転中心を中心として回転できるようになっている。この頂角可変プリズム74の前面部74bを回転させることにより光軸51を51′に移動させることができる。これにより、CCDラインセンサ11上で光軸はxだけ移動することになる。したがって、頂角可変プリズム74の頂角を可変させることにより、CCDリニアセンサ11上に結像する像を振動させることができる。
【0057】
図12(C)は、頂角可変プリズム74の頂角を可変させる具体的な構成を示す図である。図を参照して、頂角可変プリズム74の後面部74aは回転移動しないように固定されている。前面部74bは回転中心を固定部材76により支持されている。そして延長材78を介して圧電素子80と接続されている。圧電素子80に所定の周波数を有する電圧を印加することにより、前面部74bを微小往復回転させることができる。
【0058】
なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の1つにおける画像読取装置の全体構成を示す断面図である。
【図2】画像読取装置の制御部の概略構成を示すブロック図である。
【図3】CCDリニアセンサの信号の入出力を示す図である。
【図4】CCDリニアセンサが振動して原稿を走査する場合の電荷蓄積時間とその開始時刻を示した図である。
【図5】CCDリニアセンサが振動関数に従って振動する1周期の間に画素が原稿を走査する領域の重心の配置を示す図である。
【図6】CCDリニアセンサが振動関数に従って振動する1周期の間にセンサ駆動回路から出力される信号とCCDリニアセンサから出力される画像信号との関係を示す図である。
【図7】CCDリニアセンサが振動関数に従って振動して1周期の間に出力される画像信号を合成する処理を説明するための図である。
【図8】CCDリニアセンサが振動関数に従って振動する1周期の間に電荷蓄積するタイミングの具体例を示した図である。
【図9】変位手段の第1の変形例を示す図である。
【図10】変位手段の第2の変形例を示す図である。
【図11】変位手段の第3の変形例を示す図である。
【図12】変位手段の第4の変形例を示す図である。
【図13】従来の画像読取装置の断面図である。
【符号の説明】
5 ランプ
7 ミラー
9 レンズ
11 CCDリニアセンサ
13 圧電素子
15 制御部
19 信号処理回路
21 メモリ
23 合成回路
25 センサ駆動回路
27 加振回路
29 副走査制御回路
Claims (4)
- 原稿から反射した光を受光するための光電変換素子を主走査方向に配列した光電変換部と、
前記光電変換部の受光面と前記受光面に結像する被写体像とを前記主走査方向に相対的に変位させるための変位手段と、
前記光電変換部の電荷蓄積のタイミングを制御する制御手段とを備え、
前記変位手段は所定の振動関数に従って変位させ、
前記制御手段は、前記所定の振動関数に従う変位の一周期の間に複数回の前記光電変換部による電荷蓄積を実行し、
前記制御手段は、
A|f((t(n)+t(n)’)/2)−f((t(n+1)+t(n+1)’)/2)|=D/N
かつ
|f((t(n))−f(t(n)’)|=|f(t(n+1))−f(t(n+1)’)|
(n:n回目の電荷蓄積、A:振幅、f(t):正規化された振動関数、t(n):n回目の電荷蓄積の開始時刻、t(n)’:n回目の電荷蓄積の終了時刻、D:光電変換素子の主走査方向の幅、N:所定の振動関数に従う変位の一周期の間に電荷蓄積する回数)
の式を満たすように前記光電変換部の振幅中心からの距離と電荷蓄積時間とから電荷蓄積の開始時刻を決定する、画像読取装置。 - n回目の電荷蓄積と(n+1)回目の電荷蓄積とは、
前記光電変換部が前記電荷蓄積時間に主走査方向に移動する距離が常に同じとなり、前記光電変換素子の移動した投影部分の中心間距離が相互にD/Nになることを特徴とする、請求項1に記載の画像読取装置。 - 前記光電変換部が出力する画像信号を合成処理する合成回路をさらに備え、
前記光電変換部は電荷蓄積が終了するごとに画像信号を出力し、
前記合成回路は前記振動関数の1周期の間に出力される前記画像信号を1ラインの画像信号に再構成することを特徴とする、請求項1または2に記載の画像読取装置。 - 前記所定の振動関数は正弦関数であることを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載の画像読取装置。
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