JP4079003B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体に照射した光の反射光を、光学手段を介して光電変換手段で取り込み、電気信号に変換する画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被写体に光をライン状に照射する照明手段と、被写体からの反射光を電気信号に変換するラインセンサ（光電変換手段）と、このラインセンサ面に結像させるレンズとを有するカラー画像読取装置において、光束を副走査方向に遮光する遮光板と共に使用する場合に好適なレンズおよびその設計方法が、特許文献１に開示されている。
【０００３】
この特許文献１では、プラテン上に原稿を置いた状態で画像を読み取る場合、良好な画質を満足し、かつ低コストな画像読取装置を提供するものである。また従来の光学調整は原稿置載面がベストバランス（被写体全面における解像力の最小値が最も高くなるピント位置）となるべく調整されていた。一般的なカラーレンズはその収差によりベストバランス位置調整時における７０％Ｆ・ＳＳ（主走査方向に沿った７０％領域における副走査方向）の解像力がＧ（緑）＜Ｒ（赤）、Ｂ（青）の関係となっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１９１８３０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、読み取り動作時のキャリッジ走査等の振動による画質劣化要素を含む副走査方向読み取りにおいては上記Ｇ＜Ｒ、Ｂの条件下におけるＲ、Ｇ、Ｂの解像力差分の拡大にしたがいＣ＊頻度（カラー画像形成要素の彩度）の悪化が増長するという問題があり、結果像の色づき等の画質ディフェクトや白黒／カラー誤認識などカラー読み取り品質の劣化を引き起こす原因となっている。
【０００６】
このように、従来の光学性能（調整）においては走査、駆動での振動の悪化を増長する変倍（拡大）時への防振対策が必要となり、例えばＨＢ５相モータ、ミラー防振構造、イナーシャロータ採用など非常に高価なシステムを構築する必要が生じる。
【０００７】
また、最近の画像読取装置は、自動原稿送り装置と供用される場合が多くなっている。特に、光学系を固定して、原稿を送りながら読み取る方法（以下、「ＣＶＴタイプ」と言う。）では、原稿がプラテン面から浮く事が多い。種々の条件が重なると、最大１ｍｍ、平均で０．５ｍｍ程度の原稿浮きが発生する事が分かっている。この場合、焦点の位置が光学系の縦倍率に応じてずれるため、前述のＧ＜Ｒ、Ｂの関係は更に増長し原稿搬送時の速度変動等が加わることでカラー読み取り品質の劣化は更に深刻な問題となってしまう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、被写体に光を照射する照明手段と、被写体からの反射光を電気信号に変換する光電変換手段と、光電変換手段に対して光を結像させる光学手段とを備える画像読取装置において、光学手段における被写体像間距離をＴ、像高をＨ／２とした場合、０．１２６≧Ｈ／Ｔ≧０．１２０の関係をもつものである。
【０００９】
このような本発明では、被写体の画像を取り込むにあたり、被写体の配置に浮き上がりあっても色ずれの少ない良好が画像を得ることができるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本実施形態に係る画像読取装置の構成を示す概略図である。すなわち、画像読取装置は、被写体となる原稿を配置するプラテンガラス１と、本体筐体内部に設けられ、プラテンガラス１上にセットされた原稿に光を照射するランプ（照明手段）３と、このランプ３から発せられた光を効率良く原稿面に集光する働きをするリフレクタ３ａと、原稿からの反射光を側方に反射させる第１のミラーＭ１と、この第１のミラーＭ１からの反射光を下方に反射させる第２のミラーＭ２と、この第２のミラーＭ２からの反射光を側方に反射させる第３のミラーＭ３とを備えている。
【００１１】
このうち、ランプ３、リフレクタ３ａおよび第１のミラーＭ１は、図示せぬフルレートキャリッジに搭載され、速度ｖで移動するようになっている。また、第２のミラーＭ２、第３のミラーＭ３は、図示せぬハーフレートキャリッジに搭載され、速度ｖ／２で移動するようになっている。
【００１２】
また、プラテンガラス１上の開閉カバーとなるプラテンカバー１ａには自動原稿送り装置２が設けられており、この自動原稿送り装置２に原稿をセットすることで原稿が自動的にプラテンガラス１側へ送られて、原稿画像の読み取りを行うことができる。ここで、自動原稿送り装置２による原稿の読み取りにおいて、キャリッジを固定した状態でプラテンガラス１側へ原稿を送りながら画像を読み取る方法をＣＶＴ読み取りと言う。
【００１３】
実際に原稿の画像を読み取る場合は、ランプ３から発せられかつリフレクタ３ａによって集光された光が原稿に照射され、これによって得られた原稿からの反射光が第１〜第３のミラーＭ１〜Ｍ３によって順次反射される。そして、第３のミラーＭ３からの反射光はレンズＬに入射し、このレンズＬを透過した後に光電変換手段であるラインイメージセンサ４上で結像される。このとき、ラインイメージセンサ４は、各々の画素ごとに入射光の強さに応じて光電変換を行い、これによって原稿画像に対応した画像信号（ＲＧＢ信号）が得られる。
【００１４】
このような画像読取装置において、本発明では、レンズＬを含む光学手段として、有効な像高（被写体の主走査方向に沿った高さ）と被写体像間距離（被写体とラインイメージセンサ４との光軸方向に沿った距離）の関係を開示するものである。すなわち、被写体像間距離をＴ、像高をＨ／２としたときに、
０．１２６≧Ｈ／Ｔ≧０．１２０ …式（１）
の関係を満足させることで、ＣＶＴ読み取りを行う画像読取装置においても、低コストで良好な画質を提供できるようになる。
【００１５】
なお、上記式（１）の下限を外れると画角の増大に伴い像面湾曲が大きくなり、上限を外れると軸上色収差の補正が困難となり、異常分散ガラスや高屈折率ガラスなどの高コストが材料を使用する必要が生じることになる。
【００１６】
ここで、上記式（１）を満たすためのレンズの一例を説明する。図２はレンズの全体構成図である。レンズ全体では、物体側から像側（図２において左側から右側）に向かって順に、第１群、第２群、第３群、第４群のレンズ群が配置されている。
【００１７】
第１群を構成する第１レンズ１０１は、物体側（図の左側）に凸面を向けた正メニスカスレンズである。第２群は、第２レンズ１０２と第３レンズ１０３とを貼り合わせた接合レンズで構成されている。このうち、第２レンズ１０２は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、第３レンズ１０３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである。
【００１８】
第３群は、第４レンズ１０４と第５レンズ１０５とを貼り合わせた接合レンズで構成されている。このうち、第４レンズ１０４は物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズであり、第５レンズ１０５は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズである。
【００１９】
第４群を構成する第６レンズ１０６は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズである。また、第３レンズ１０３（第２群）と第４レンズ（第３群）との間には絞り１０７が配置され、この絞り１０７を挟んで、第１、第２群が前段のレンズ群、第３、第４群が後段のレンズ群を構成している。これにより、レンズ全体としては、４群６枚構成のガウスタイプレンズとなっている。
【００２０】
次に、本実施形態で採用したレンズ（４群６枚構成のガウスタイプレンズ）の具体的な特性値について説明する。すなわち、ｒｉを第ｉ面の曲率半径、ｄｉを第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間隔、ｎｉを第ｉレンズのｄ線における屈折率、νｉを第ｉレンズのｄ線におけるアッベ数とすると、

の近傍を満たすようになっている。
【００２１】
また、本実施形態では、このレンズを用いピント調整位置をベストバランス（被写体全面における解像力の最小値が最も高くなるピント位置）よりも原稿面換算で−０．５ｍｍ（−はラインセンサが光軸に沿って原稿面側へ向かう方向）以上（好ましくは、原稿の平均浮き上がり量）ずらしたポジションで調整し、ＳＳ方向（副走査方向）の少なくとも±７０％Ｆにおける解像力が「Ｇ≧Ｒ，Ｇ≧Ｂのいずれか一方もしくは両方」の関係となるべく光学調整を実施している。これにより、画像劣化（ｃ＊劣化）の少ない画像読み取り装置を提供できる。
【００２２】
図３〜図６に結像深度とＭＴＦとの関係を示す。図３は主走査方向０％位置（光軸）での結像深度とＭＴＦとの関係、図４は主走査方向９５％位置での結像深度とＭＴＦとの関係、図５は副走査方向７０％位置での結像深度とＭＴＦとの関係、図６は副走査方向９５％位置での結像深度とＭＴＦとの関係を示しており、各図ともＲは赤、Ｇは緑、Ｂは青に対応し、（ａ）が従来例、（ｂ）が本実施形態である。
【００２３】
また、図中Ｓ１で示す線はプラテンガラス面での結像ポイント、Ｓ２で示す線は自動原稿送り装置を用いた際の結像ポイント、Ｂで示す線はベストバランス位置（被写体全面における解像力の最小値が最も高くなるピント位置）を示している。なお、（ａ）の従来例ではこれらに対応した線を示す符号に「’」を付している。
【００２４】
図３〜図６に示すように、従来例では、ベストバランス位置Ｂ’とプラテンガラス面での結像ポイントＳ１’とを合わせるようラインイメージセンサの位置調整を行っている。一方、本実施形態では、ベストバランス位置Ｂよりも原稿面換算で−０．５ｍｍ以上離れた位置（図中Ｄ矢印参照）にプラテンガラス面での結像ポイントＳ１がくるようラインイメージセンサの位置調整を行っている。
【００２５】
このようにベストバランス位置Ｂとプラテンガラス面での結像ポイントＳ１とをずらすことで、図７に示すような効果がある。図７は、色間ＭＴＦ差であるΔＭＴＦ（Ｇ−Ｒ）とＣ＊（彩度）劣化頻度との関係を示す図である。
【００２６】
先に説明したように、従来例では、ベストバランス位置Ｂ’とプラテンガラス面での結像ポイントＳ１’とを合わせるようラインイメージセンサの位置調整を行っていることから、プラテンガラス面での結像ポイントＳ１’と自動原稿送り装置を用いた際の結像ポイントＳ２’とで、Ｇ（緑）とＲ（赤）とのＭＴＦ差が大きくなっている（図中Ｈ’領域参照）。このようにＭＴＦ差があることで画質劣化が発生することになる。
【００２７】
一方、本実施形態では、ベストバランス位置Ｂとプラテンガラス面での結像ポイントＳ１とをずらすようラインイメージセンサの位置調整を行っていることから、プラテンガラス面での結像ポイントＳ１と自動原稿送り装置を用いた際の結像ポイントＳ２とで、ＧとＲとのＭＴＦ差が非常に小さくなっている（図中Ｈ領域参照）。このようにＭＴＦ差が小さい（ほとんどない）ことで、画質劣化を抑制でき、プラテンガラスに原稿を載置して画像を読み取る場合と自動原稿送り装置を用いて原稿の画像を読み取る場合とで同じような高画質を得ることが可能となる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば次のような効果がある。すなわち、キャリッジ走査によるカラー読み取り品質およびカラー検知精度を飛躍的に向上でき、さらに安価な走査、駆動系システム（ミラー防振ダンパ削除や２相モータ化等）で構築可能となる。また、自動原稿送り装置を用いた読み取り時における原稿浮き（最大約１ｍｍ）に対し、良好な画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態に係る画像読取装置の構成を示す概略図である。
【図２】 レンズの全体構成図である。
【図３】 主走査方向０％位置（光軸）での結像深度とＭＴＦとの関係を示す図である。
【図４】 主走査方向９５％位置での結像深度とＭＴＦとの関係を示す図である。
【図５】 副走査方向７０％位置での結像深度とＭＴＦとの関係を示す図である。
【図６】 副走査方向９５％位置での結像深度とＭＴＦとの関係を示す図である。
【図７】 色間ＭＴＦ差であるΔＣＴＦ（Ｇ−Ｒ）とＣ＊（彩度）劣化頻度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１…プラテンガラス、２…自動原稿送り装置、３…ランプ、３ａ…リフレクタ、４…ラインイメージセンサ、Ｌ…レンズ、Ｍ１…第１のミラー、Ｍ２…第２のミラー、Ｍ３…第３のミラー

Claims (4)

1. 被写体に光を照射する照明手段と、前記被写体からの反射光を電気信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段に対して光を結像させる光学手段とを備える画像読取装置において、
   前記光学手段における被写体像間距離をＴ、像高をＨ／２とした場合、
   ０．１２６≧Ｈ／Ｔ≧０．１２０
   の関係をもつことを特徴とする画像読取装置。
2. 前記光学手段は、４群以上のガウスタイプレンズを備えており、ｄ線における屈折率、分散が
   （１）屈折率：１．６５８、分散：５０．９
   （２）屈折率：１．６３９、分散：５５．４
   （３）屈折率：１．６４８、分散：３３．８
   の３つを持つ材料を含む
   ことを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 前記光学手段のレンズは、ｒｉを第ｉ面の曲率半径、ｄｉを第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間隔、ｎｉを第ｉレンズのｄ線における屈折率、νｉを第ｉレンズのｄ線におけるアッベ数として、
   ｒ１＝３２ ｄ１＝７ ｎ１＝１．６５８ ν１＝５０．９
   ｒ２＝７７ ｄ２＝０．１
   ｒ３＝２６ ｄ３＝５ ｎ２＝１．６３９ ν２＝５５．５
   ｒ４＝６９ ｄ４＝２．８ ｎ３＝１．６４８ ν３＝３３．８
   ｒ５＝１７ ｄ５＝２１
   ｒ６＝−１６ ｄ６＝０．９ ｎ４＝１．６０３ ν４＝３８．０
   ｒ７＝−１７１ ｄ７＝６ ｎ５＝１．６３９ ν５＝５５．５
   ｒ８＝−２３ ｄ８＝０．１
   ｒ９＝−１３５ ｄ９＝５ ｎ６＝１．６５８ ν６＝５０．９
   ｒ１０＝−３６
   の近傍を満たす
   ことを特徴とする請求項２記載の画像読取装置。
4. 前記光学手段のレンズにおける焦点合わせの調整位置をベストバランス位置（被写体全面における解像力の最小値が最も高くなるピント位置）から被写体側に被写体面換算にて０．５ｍｍ以上調整位置をずらして設定する
   ことを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。

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