JPH03219762A

JPH03219762A - スキャナー

Info

Publication number: JPH03219762A
Application number: JP2007909A
Authority: JP
Inventors: Taizo Saito; 斉藤　泰三; Masakazu Yamagata; 山県　正和
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1989-12-14
Filing date: 1990-01-17
Publication date: 1991-09-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、ラインセンサを用いて対象物の像を走査し
て読み取るスキャナーの改良に関するものである。

［従来の技術］ＣＣＤ等の撮像素子を利用して画像を読み取る装置とし
ては、２次元のセンサを用いて画像を一度に全体的に読
み取るものと、１次元のセンサを用いて画像を走査して
順次読み取るものとがある。

しかし、２次元のセンサは価格が高いという点、及び単
位面積当りの画素数において一次元センサを用いて走査
する方が二次元センサを用いるよりも有利であるという
点で、原稿を読み取るファクシミリやスキャナー等の光
学系では、１次元センサを用いる構成が一般的に採用さ
れている。

第９図は、１次元センサを用いた従来のスキャナーを示
したものである。

この装置の光学系は、読取レンズｌとラインセンサ２と
から構成されており、読み取り対象画像３の後方には図
示せぬ光源が配置されている。

ラインセンサ２は、その素子配列方向に対して垂直な方
向（図中に矢印で示す）に直線的に移動可能とされてお
り、この移動により光源により照明された読み取り対象
画像の全体をスリット的に走査して読み取る構成とされ
ている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上述したような従来のスキャナーにおい
ては、ラインセンサを直線的に移動させるため、移動中
にガタや傾きによる読取ムラ、ピントズレが発生し易く
、これを防止するためには送り機構の構成が複雑になる
という問題がある。

特に、読取り画像が小さく、かつ解像度の高い画像を読
み取る場合には、等倍系、あるいは拡大系の光学系を用
いる必要があり、一般のファクシミリ等のような縮小系
と比較すると走査のための移動精度が高く要求されるた
め、上記の問題はより深刻である。

［発明の目的］この発明は、上記の課題に鑑みてなされたちのであり、
走査の精度を高めて読取ムラを防止しつつ、画像を走査
させるための機構を簡略化することができるスキャナー
の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明に係るスキャナーは、上記目的を達成させるた
め、読取対象の像を投影する読取光学系と、読取光学系
により投影された像を読み取るラインセンサと、読取対
象に対して読取光学系とラインセンサとの少なくとも一
方を読取光学系の光軸上の点を中心として回転させるこ
とにより像をラインセンサ上に走査させる回転機構とを
有することを特徴とする。

また、読取光学系としては、レンズ系とレンズ系の入射
瞳と射出瞳との中心に配置されたミラーとを備える反射
投影系、レンズ系のみを備える透過投影系の何れを採用
してもよい０反射投影系とした場合には、読取光学系全
体、あるいはミラーのみを回転させる。投影光学系とし
た場合には、レンズ系のみ、あるいはレンズ系とライン
センサとを回転させる。

［作用コ上記構成によれば、回転運動によって画像を走査するこ
とができ、直線運動により走査させる場合と比較して簡
単な構成で読取ムラの発生を抑えることができる。

［実施例］以下、この発明を図面に基づいて説明する。

（第１実施例）第１図〜第３図は、この発明に係るスキャナーの第１実
施例を示したものである。

この装置は、読み取り対象画像としてネガタイプ、ある
いはポジタイプの３５ｍｍフィルム１０を用い、これを
反射投影系である読取光学系としての対称形状のインミ
ラーレンズ２０によりラインセンサ３０上に結像、走査
させて読み取るものである。

ラインセンサ３０は、この種の画像読取に一般的に用い
られている全長２８．６７２ｍｍ、画素ピッチ１４μｍ
の２キロビツトＣＣＤセンサであり、このラインセンサ
３０のセンサ配列方向に対応するフィルム１０の長さは
２４ｍｍである。

従って、インミラーレンズ２０としては、はぼ等倍の性
能を有していればよい。

インミラーレンズ２０は、レンズ２１とミラー２２とか
ら構成されおり、光路を展開した際のレンズ２１の入射
瞳と射出瞳との中心となる位置にミラー２２が配置され
ている。

フィルム１０、レンズ２１、及びラインセンサ３０は互
いに固定された位置にあり、この静止系に対してミラー
２２のみが回転できるよう構成されている。

また、フィルム１０とラインセンサ３０とは、第３図に
示したようにインミラーレンズ２０の光軸Ａｘｌを境と
して線対称な位置に配置されている。

ミラー２１は、その角度を変える回転機構としてのフラ
イホイール４０上にくさび型のホルダー４１を介して固
定されており、その反射面の中心にフライホイール４０
の回転軸が位置するよう配置されている。ミラー２２が
レンズ２１に正対する際には、ミラー２２の反射面はレ
ンズ２１の光軸Ａｘｌに対して垂直となる。

また、第２図に示したように、レンズ２１のミラー側の
端面からミラーまでの距離りとレンズ系２ｏの瞳径Ｗと
は、Ｌ　＞　Ｗ／２　　の関係を満たしている。この条
件は、レンズとミラーとの間に、ミラーが回転し得るス
ペースを確保するためのものであり、上記のようにミラ
ーを回転させるためにはこの条件を満たす必要がある。

次に、上記のスキャナーの作用を説明する。

画像の読み取りに際しては、フィルム１０の後方に配置
した図示せぬ光源を点灯し、フライホイール４０を一定
速度で回転させる。光源から発してフィルム１０を透過
した光束は、レンズ２１に入射してミラー２２に達する
。ミラー２２は常時回転しているため、その回転の一部
の角度領域においてフィルムからの光束をレンズ２１側
に反射させる。

ミラー２２により反射されてレンズ２１を射出した光束
は、ラインセンサ３０上にフィルムの画像を形成する。

この像は、ミラーの回転に伴って一定速度で移動するた
め、ラインセンサ３ｏは画像全体を走査して画像に対応
する信号を一定のスリット幅で連続して出力することが
できる。

上記の構成によれば、センサピッチ毎に読み取りを行え
ば、理論的には約５２７万画素での入力が可能となる。

これに対して、同程度のピッチで画像の読み取りに一般
的に用いられている２次元センサは、画素数が４０万程
度である。

従って、実施例の装置は、走査の精度さえ保証されれば
、センサピッチの読み取りを実行することにより、２次
元センサを用いた装置の１０倍以上の解像度を実現する
ことが可能である。

また、上記実施例の構成によれば、フライホイール４０
を用いてミラー２２を回転させる構成としたため、ミラ
ーの安定した回転を確保することができ、画像の読み取
り時の走査ムラの発生を抑えることができる。

但し、ミラーの角度を変化させるためには、上記の実施
例のように一方向へ回転させる構成のみでなく、ガルバ
ノミラ−を用いて往復動させる構成としてもよい。回動
させる構成の場合には、ミラーを回転させる場合と比較
すれば安定度は劣るが、センサを直線移動させていた従
来の構成と比較すれば、読み取りムラを低減することが
できる。

また、１面のミラーのみでなく、回転多面鏡（ポリゴン
ミラー）を用いることも可能である。

なお、ミラーの回転中心を介して回転対称にレンズとセ
ンサとから成る光学系を複数組設ければ、１つのミラー
を１回転させることにより複数枚のフィルムの読み取り
を行なうこともできる。

また、ミラー２１を固定とし、ラインセンサ３０を上記
の回転軸を中心として回転運動させることによっても同
様の効果を得ることができる。この場合にも、複数のラ
インセンサをその回転軌跡に沿う円環状の回転機構上に
配置することにより、回転機構が１回転する間に複数枚
のフィルムを読み取ることができる。

第４１３０は、上記実施例の変形例を示したものである
。

このスキャナーは、投影光学系として透過投影系のレン
ズ系２３を用い、フィルム１０、レンズ系２３、ライン
センサ３０を直線的に配置している。ラインセンサ３０
は、回転機構としてのアーム５０上にくさび型のホルダ
ー５１を介して固定されている。アーム５０を回転させ
ることにより、ラインセンサ３０が円弧に沿って移動し
、レンズによって投影されたフィルムの像上を走査する
。これによって画像の読み取りを行うことができる。

（第２実施例）第５図〜第７図は、この発明に係るスキャナーの第２実
施例を示したものである。

上述した第１実施例では、ミラーのみ、あるいはセンサ
のみを回転させて画像を走査させる構成としているため
、フィルムの中心部を走査する際にはレンズの中心部を
用い、フィルムの周辺部を投影する際にはレンズの周辺
部を用いて像が投影されることとなる。一般に、レンズ
の中心部を用いる場合にはレンズ系の収差による投影画
像への影響は少ないが、周辺部を用いる場合には収差の
影響が大きくなる。

従って、レンズ系の性能から、あるいは読取精度の点か
ら上記の周辺部の収差が問題となる場合には、この収差
による影響を低減するために、大きなレンズ径を確保す
るために焦点距離を非常に長く設定するか、あるいは光
束を絞ってレンズの中心部分のみを使用するかしなけれ
ばないない。

しかし、焦点距離を長く設定した場合にはレンズ系の大
型化により装置のコンパクト化が困難となり、また、光
束を絞った場合にはセンサに到達する光量の減少を招く
。

そこで、第２実施例では、レンズ系とミラーとを一体と
し、静止系であるフィルム、センサに対して回転させる
こととしている。

レンズ２１とミラー２２とから構成されるインミラーレ
ンズ２０は、一体としてレンズホルダー２４内に固定さ
れている。レンズ２１とミラー２２との位置関係は、第
１実施例と同様であり、光路を展開した際のレンズ２１
の入射瞳と射出瞳との中心となる位置にミラー２２が配
置されている。

また、レンズホルダー２４は、回転機構としてのフライ
ホイール４０に固定されており、フライホイール４０の
回転と共に移動する。フライホイール４０の回転中心は
、ミラー２２の反射面に一致している。

このような構成とすれば、ミラーと共にレンズも回転す
るため、常にレンズの中心部を用いてフィルムの像をセ
ンサ側に投影することができ、レンズ系の収差による影
響を低減することができる。

なお、レンズ系とミラーとが共に回転する場合には、回
転中心の位置は必ずしもミラーの反射面に一致している
必要はなく、レンズ系の光軸上であれば何れの位置に設
定することも可能である。

フライホイールの回転を安定させるためには、読取光学
系２０の重心をフライホイールの回転中心に一致させる
ことが望ましい。

（第３実施例〉第８図は、この発明に係るスキャナーの第３実施例を示
したものである。

この例では、投影光学系として透過投影系のレンズ系２
３を用い、フィルム１０、レンズ系２３、ラインセンサ
３０を直線的に配置している。レンズ系２３は、回転機
構としてのアーム６０上に設けられ、アーム６０の回転
中心はラインセンサ３０の受光面に一致している。

ラインセンサ３０は、固定的に設けられている。

ラインセンサを固定とした場合には、ラインセンサから
の信号線を信号処理系に導くための配線が容易である。

なお、ラインセンサ３０をアーム６０上に固定すること
によってレンズ系２３と共に回転させる構成としてもよ
い。この場合には、信号線の配線のための構成が複雑と
なるが、ラインセンサ３０の受光面が常にレンズ系２３
と正対することになり、光学的にはより好ましいものと
なる。

このような構成によっても、第２実施例と同様にレンズ
の中心部のみを用いて投影が可能であり、収差による影
響を低く抑えることができる。

また、第２、第３実施例においては、読取光学系、ある
いはレンズ系とラインセンサとを同一方向に回転させる
構成のみを示しているが、往復動としてもよいことは第
１実施例と同様である。

ところで、上記の各実施例ではセンサ列が１列のライン
センサを用いている。しかし、この発明は少なくとも対
象画像を走査するタイプのスキャナ−に対しては適用す
ることができ、例えばセンサ列が複数であるラインセン
サを用いる場合にも有効である。

また、上記の各実施例では、読取対象であるフィルムは
平面状に配置されている。これに対して、ラインセンサ
と共役な線が走査により描く面は曲面となる。従って、
走査域の一部においてラインセンサとフィルムとが共役
でなくなり、ピントがズレることとなる。上記の実施例
では、このピントズレがレンズ系の深度の範囲内である
と仮定しているため、特に問題としていない。但し、よ
り高い読取精度が要求される場合には、フィルムを走査
のための回転軸を中心とした円弧状に湾曲させて配置す
ることにより、全走査範囲においてフィルムとセンサと
の共役関係を確保し、ピントズレを排除することができ
る。

［効果］以上説明したように、この発明のスキャナーによれば光
学系の一部の回転運動により、画像の走査を行わせる構
成としたため、直線移動により走査を行う従来の装置と
比較すると、簡単な構成で走査ムラの発生を抑え、精度
の高い読み取りを実現することができる。　　また、反
射投影系を用いた場合には、光路を折り返すことができ
、装置の構成をコンパクトにすることができる。

更に、レンズ系を回転させる構成とした場合には、読取
対象の周辺部を読み取る際にもレンズの中心部を用いて
投影することができ、収差による影響を抑えることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明に係るスキャナーの第１実施
例を示したものであり、第１図は斜視図、第２図は平面
図、第３図は側面図である。第４図は第１実施例の変形例を示すスキャナーの斜視図
である。第５図〜第７図はこの発明に係るスキャナーの第２実施
例を示したものであり、第５図は斜視図、第６図は平面
図、第７図は側面図である。第８図はこの発明に係るスキャナーの第３実施例を示す
斜視図である。第９図は、従来のスキャナーを示す斜視図である。１０・・・フィルム（読取対象）２０・・・インミラーレンズ（読取光学系）２１・・・
レンズ２２・・・ミラー３０・・・ラインセンサ４０・・・フライホイール（回転機構）５０、６０・・
・アーム（回転機構）第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）読取対象の像を投影する読取光学系と、該読取光
学系により投影された像を読み取るラインセンサと、前記読取対象に対して前記読取光学系と前記ラインセン
サとの少なくとも一方を前記読取光学系の光軸上の点を
中心として回転させることにより前記像を前記ラインセ
ンサ上に走査させる回転機構とを有することを特徴とす
るスキャナー。
（２）前記読取光学系は、レンズ系と該レンズ系の入射
瞳と射出瞳との中心に配置されたミラーとを備える反射
投影系であり、前記回転機構は、読取光学系を回転させ
ることにより像をラインセンサ上に走査させることを特
徴とする請求項１に記載のスキャナー。
（３）前記読取光学系は、レンズ系と該レンズ系の入射
瞳と射出瞳との中心に配置されたミラーとを備える反射
投影系であり、前記回転機構は、ミラーのみを回転させ
ることにより像をラインセンサ上に走査させることを特
徴とする請求項１に記載のスキャナー。
（４）前記レンズ系とミラーとの間隔をＬ、読取レンズ
系の瞳径をＷとして、Ｌ＞Ｗ／２を満たし、前記回転機
構は、ミラーを回転させることを特徴とする請求項３に
記載のスキャナー。
（５）前記読取光学系は、レンズ系を備える透過投影系
であり、前記回転機構は、前記読取光学系と前記ライン
センサとを回転させることにより像をラインセンサ上に
走査させることを特徴とする請求項１記載のスキャナー
。
（６）前記読取光学系は、レンズ系を備える透過投影系
であり、前記回転機構は、前記読取光学系を回転させる
ことにより像をラインセンサ上に走査させることを特徴
とする請求項１記載のスキャナー。
（７）前記回転機構は、一定速度で回転するフライホィ
ールであることを特徴とする請求項１に記載のスキャナ
ー。