JPH03245665A - 画像読取装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は、レーザプリンタ等の画像形成装置、或いは
、コンピュータ等に接続される画像処理装置に対して画
像情報を入力させる画像読取装置に係り、特に、原稿を
固定した状態で画像を読みとる原稿固定式画像読取装置
に関する。

（従来の技術） 一般に、コンピュータ等に接続される画像処理装置に画
像情報を人力させる画像読取装置は、原稿が載置される
原稿載置台、原稿を照明する照明装置、及び、原稿から
の反射光を読取り電気信号に変換する画像読取部を備え
ている。原稿載置台に載せられた原稿は、照明装置によ
って照明され、この原稿からの反射光は、第一の方向即
ち主走査方向に延出された読取り光学装置（ミラー）及
び結像光学装置を介して画像読取部へ結像される。この
画像読取部へ導かれた反射光即ち画像情報は、ＣＣｐラ
インセンサ等の光電変換素子によって電気信号に変換さ
れることから、主走査方向に沿った原稿のライン領域の
画像情報が読取られる。さらに、照明装置及び読取り光
学装置は、主走査方向に直交する第二の方向即ち副走査
方向に移動されることから、順次原稿のライン領域の画
像情報が読取られ原稿の全ての画像領域の画像情報が読
取られる。

ところで、この種の画像読取装置では、装置全体の大き
さ即ち設置面積を小さくするために、結像光学装置には
、２枚の折返しミラーが利用され、装置の設置面積の小
形化が図られている。ところで、原稿載置台の下部には
、原稿を照明する照明装置、照明装置からの熱を放熱或
いは冷却する装置（または空間）、読取り光学装置、及
び、結像レンズを含む結像光学装置が積層配置される。

また、上記照明装置、読取り光学装置、及び、結像光学
装置の２枚の折返しミラーは、上述した副走査方向に移
動（走査）されることから、上記照明装置とともに副走
査方向に移動する照明装置への電源供給装置、及び、照
明装置、読取り光学装置及び折返しミラーを副走査方向
に移動する移動機構も原稿載置台の下部に配置される。

（発明が解決しようとする課題） 上述した画像読取装置では、原稿を照明する照明装置、
照明装置からの熱を放熱或いは冷却する装置、２枚の折
返しミラー及び集光レンズを含む結像光学装置が原稿載
置台の下方に配置されることから、その高さが高くなる
問題がある。また、照明装置からのを熱を放熱或いは冷
却する装置装置が必要であることから、装置が大型化す
る問題がある。さらに、副走査方向に移動する照明装置
に電源を供給する電源供給装置は、移動に対して耐久性
が要求されることから複雑で大型化する問題がある。し
かも、照明装置は通常、蛍光灯等の高電圧且つ大電力で
駆動される装置であって、ＣＣＤラインセンサ等の光電
変換素子で形成される上記画像読取部に対してノイズを
発生する等の悪影響を及ぼすことから、上記電源供給装
置及び照明装置には、ノイズ等を遮断或いは低減するた
めのシールド部材が必要となる問題がある。

この発明の目的は、画像読取装置における照明装置の除
去（または簡素化）、及び、装置の大きさを低減し、゛
小型で移動も簡単な画像読取装置を提供することにある
。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、上述問題点に基づきなされたもので、外部
からの光を被読取物上に集束させる集光手段と、前記被
読取物からの反射光を結像させる結像手段と、この結像
手段によって結像された被読取物上の情報を読みとる読
取手段とを備え、前記結像手段から前記読取手段へ向か
う反射光は、前記被読取物からの反射光と交叉されるこ
とを特徴とする画像読取装置が提供される。

（作用） この発明によれば、照明装置として外部がらの光を集光
する板状集光装置が用いられる。この板状集光装置によ
って画像読取装置を大型化させる照明装置及びその周辺
部材が除去できる。また、原稿からの反射光と、この反
射光が読取装置へ導かれる光路が交叉するよう配置され
ることから、画像読取装置の高さ（厚さ）が、提言され
る。

（実施例） 以下、図面を用いてこの発明の一実施例を説明する。

第１図には、この発明の一実施例である画像読取装置の
駆動機構を省略した断面が示されている。

第２図には、第１図に示した画像読取装置の装置本体（
ハウジング）を省略した状態の概略が示されている。

画像読取装置２は、下面が原稿上に載置される読取窓１
６、及び、この読取窓１６に対向して配置され、外部か
らの光りを採入れる採光窓１４を有するハウジングｌＯ
を備えている。このハウジング１０は、その内部に所定
の速度で原稿を走査する第一の方向即ち主走査方向に長
く形成された読取り光学装置即ちミラーを有する第一キ
ャリッジ４０、及び、このキャリッジ４０からの光を２
回の全反射によって画像読取部へ導く第二キャリッジ５
０を備えている。また、ハウジング１０は、第３図に詳
述するこの第−及び第二キャリッジを互いに独立して移
動可能に支持するキャリッジ支持機構２０．２２、及び
、第−及び第二キャリッジ４０．５０を駆動する駆動機
構を備えている。

ハウジングｌＯは、さらに、原稿からの画像情報を結像
させる結像部６０、この結像部６０によって結像された
画像情報を読みとる画像読取部Ｂ４、及び、この画像読
取部６４からの信号を処理して出力する信号処理部６８
を備えている。

次に、第１図及び第２図を用いて、この発明の一実施例
である画像読取装置を形成する各ユニットに関して詳述
する。

採光窓１４及び読取窓１６を有する画像読取装置２は、
読みとるべき情報を供給する原稿Ｇの原稿面に読取窓１
６が密着するよう載置される。この採光窓１４及び読取
窓１６は、例えば、ポリカーボネイトまたはアクリロニ
トリルによって形成される透明板である。この透明板の
下方には、外側からに押付は力によるたわみによって、
ハウジング内部の第−或いは第二キャリッジ４０．５０
等と接触しないよう、主読取方向と平行に直径的２２ｍ
の金属線が１１Ｉｌ１間隔で埋込まれている。

第一キャリッジ４０は、その両端をキャリッジ支持部材
２０によって第二の方向即ち副走査方向に移動可能に、
且つ、読取窓１６即ち原稿の原稿面に平行に支持され、
後述する駆動機構によって副走査方向に所定の速度で走
査される。このキャリッジ４０は、読取窓１６即ち原稿
の原稿面にほぼ平行に、且つ、採光窓１４の近傍に配置
された板状集光部材即ちフレネルレンズ４２、原稿から
の反射光の一部を光路折り返し装置であるコーナーキュ
ーブプリズム５２を介して画像読取部へ導くための第１
ミラー４４、採光窓１４にほぼ平行に、且つ、主走査方
向のほぼ中央に配置され、外部からの光りの光量Ｌｉを
検出するフ寸トセンサ４６、及び、図示しない駆動モー
タからの駆動を受ける第３図に詳述する連結部材２５を
備えている。

また、第二キャリッジ５０は、原稿からの反射光即ち画
像情報を２回の反射によって画像読取部へ導くコーナー
キューブプリズム５２、及び、第一キャリッジの移動に
対してほぼ１／２の速度で追従するための後述する連結
部材２６．２７を備えている。

コーナーキューブプリズム５２は、第１ミラー４４の光
軸に対して、主走査方向では垂直に、副走査方向では平
行に、キャリッジ５０に固定されている。

結像部６０は、第二キャリッジ５０からの光を画像読取
部６４へ導く複数のレンズが組合わせられたレンズユニ
ットである結像レンズ６２を備えている。

レンズ６２は、ハウジング１０の厚さを薄くする（即ち
、高さを低減する）目的で、副走査領域の外側に配置さ
れるとともに、比較的長い前側焦点距離を備えている。

この結像レンズ６２は、第１ミラー及びコーナーキュー
ブプリズムを介して導かれた原稿からの反射光を画像読
取部６４の読取面６６に結像させる。

画像読取部６４は、結像された光線即ち画像情報を読み
とる読取面即ちＣＣＤラインセンサ６６を備えている。

この画像読取部６４は、後述する信号処理部６８ととも
に電装基板９６に形成されている。この電装基板９Ｂは
、上述原稿からの反射光の光軸を含み、光ビームの主走
査方向に平行な所定の位置に配置されている。

次に、原稿面の画像情報が画像読取部に導がれる過程を
説明する。採光窓１４から入射された外部からの光りは
、読取窓１Ｂで押えられている原稿Ｇの原稿面に、フレ
ネルレンズ４２によって集光される。この実施例では、
外部からの光りは、フレネルレンズ４２によって５倍の
明るさに集光されている。同時に、外部からの光りは、
第一キャリッジ４０のフレネルレンズ４２の近傍に配置
された光量センサ４６へ導かれ、光りの光量Ｌｉが測定
されて、後述するメモリ装置へ導かれる。

原稿Ｇの原稿面は、この集光された光によって照明され
、不特定の方向に反射光を発生する。この原稿Ｇからの
反射光の一部ＬＦは、第一キャリッジ４０に固定されて
いる第１ミラー４４で反射され、第二キャリッジ５０に
固定されているコーナーキューブプリズム５２の第１面
に入射される。この光ＬＰは、プリズム５２の第１面で
直角に反射され、第２面に入射される。第２面に入射さ
れた光は、再び直角に反射され、結像部６０の結像レン
ズ６２へ導かれる。即ち、原稿からの光ＬＰは、コーナ
ーキューブプリズム５２における２回の全反射によって
その方向が１８０＠変更される。また、このコーナーキ
ューブプリズム５２によってその方向が変更された原稿
からの光ＬＰの光路（進路）は、フレネルレンズ４２か
らの集光光によって照明されて発生した反射光の一部り
、自身と交叉する。

結像レンズ６２へ導かれた光ＬＰは、集束性の光Ｌｓに
変換される。この光Ｌ５は、ＣＣＤラインセンサ６６に
よって、主走査方向（例えば原稿の短辺方向）に沿った
原稿のライン画像情報に相当する画像（電圧）信号に変
換される。ここで、上述節−及び第二キャリッジ４０．
５０は、主走査方向に直交する第二の方向即ち副走査方
向に移動されることから、順次原稿のライン領域が読み
取られ、例えば、Ａ４．Ｂ５等の大きさの原稿における
全ての画像領域の画像情報が画像情報に相当する画像信
号に変換される。この画像信号は、後述する信号処理部
によって処理されて、図示しない出力装置例えば画像形
成装置に入力され再生画像がプリントされ、或いは、モ
ニタなどの画像表示装置で再生（表示）される。

第３図には、第１図及び第２図に示した画像読取装置の
副走査方向における駆動装置の概略が装置本体を省略し
た状態で示されている。

ハウジング１０は、第一キャリッジ４０を移動可能に支
持するキャリッジ支持部材２０、第二キャリッジ５０を
移動可能に支持するキャリッジ支持部材２２、それぞれ
のキャリッジ４０．５０を駆動する駆動部ヰ」即ちタイ
ミングベルト２４を備えている。このキャリッジ支持部
材２０．２２は、第−及び第二キャリッジ４０．５０が
副走査方向に移動する際に、採光窓１４及び読取窓１６
の間（即ち、画像読取装置２における上下方向）を振動
しないよう、第−及び第二キャリッジ４０．５０を下方
から支持するか、第−及び第二キャリッジ４０．５０を
上下から挾込むように配置されている。また、このハウ
ジングｌＯは、タイミングベルトを駆動する駆動プーリ
２８、第−及び第二キャリッジ４０．５０の動作を検出
するスイッチ３０、３２．３４、タイミングベルトを支
持するコロ３６、タイミングベルトに所定の張力を与え
るばね３８及び図示しない駆動モータを備えている。一
方、第一キャリッジ４０はタイミングベルト２４との連
結に利用されるための連結部材２５を、第二キャリッジ
５Ｄは、タイミングベルト２４から第一キャリッジ４０
の１／２の移動速度で駆動を受けるためのプーリ２Ｂ、
　２７を備えている。

フレネルレンズ４２及び第１ミラー４４を有するキャリ
ッジ４０は第１の支持部材２０によって、コーナーキュ
ーブプリズム５２を有する第二キャリッジ５゜は第２の
支持部材２２によって、それぞれ、所定の高さを移動即
ち走査可能に支持されている。タイミングベルト２４は
、その一端がハウジング１００所定位置に固定されてい
る。このタイミングベルト２４は、第二キャリッジ５０
のプーリ２６を介してその方向が反転され、同時に、第
一キャリッジ４ｏの連結部と同一の高さに変換される。

第一キャリッジ４０との連結部に高さが変換されたベル
ト２４には、第一キャリッジ４０が連結部材２５を介し
て直接所定位置に固定される。ベルト２４は、駆動プー
リ２８を介して再びその高さ及び方向が変換され、ベル
ト２４の一端が固定された固定位置より下方に導がれる
。駆動プーリ２８で方向が反転されたベルト２８は、コ
ロ３Ｂを介してさらに高さ及び方向が変換され、第二キ
ャリッジ５０のプーリ２６と近接して配置されているプ
ーリ２７へ導かれる。プーリ２７へ導かれたベルト２４
は、さらに高さ及び方向が変換されてベルト２４へ所定
の張力を与えるばね３８へ接続される。

第一キャリッジ４０は、タイミングベルト２４に直接連
結され、図示しない駆動モータからの駆動を伝達する駆
動プーリ２８を介して所定の速度■で移動される。また
、第二キャリッジ５０は、この第３図から明らかなよう
に第一キャリッジ４０の移動に従動し、即ち、第一キャ
リッジ４０が速度■で移動されるとき、ベルト２４がプ
ーリ２７によって折返されることからベルト２４の移動
速度に対して１／２の距離を速度Ｖ／２で移動する。即
ち、第一キャリッジ４０と第二キャリッジ５０の移動速
度の比は、２：１となる。また、上記第一キャリッジ４
０のホムポジション、読取開始位置及び反転位置には、
それぞれ、上記スイッチ３０．３２．３４が配置される
ことから第−及び第二キャリッジ４０．５０の移動が検
出される。

第４図には、第１図及び第２図に示した画像読取装置に
組込まれ、この画像読取装置を駆動させる信号処理部の
ブロック図が示されている。

フォトセンサ４６では、外部からの光りの光量Ｌｉが検
出され、この先ｊｉＬｉに対応した信号が発生される。

この信号は、増幅回路８１によって増幅され、Ａ／Ｄコ
ンバータ８２に入力されて、ディジタル信号に変換され
る。このＡ／Ｄコンバータ８２からのディジタル信号は
、第１メモリ８３及び第２メモリ８４に対してアドレス
として供給され、この第１メモリ８３及び第２メモリ８
４から所望のブタが呼出される。（この実施例では、第
１及び第２メモリ８３．８４には、予め決定された数値
、即ち、実験或いは経験等から得られた外部からの光り
の光量Ｌｉの変化に関連した数値がデータとして記憶さ
れている。また、この第４図においては、第１メモリ８
３及び第２メモリ８４がそれぞれ独立して配置されてい
るが、アドレスを工夫することによって１つのメモリで
形成されても良い。）第１メモリ８３から呼出されたデ
ータは、第１プログラムタイマ９２へ出力され、後述す
るＣＣＤラインセンサ駆動回路９１からのクロックφＲ
８とともに、ＣＣＤラインセンサ８６の光信号蓄積時間
ＳＨの周期の設定に利用される。この第１プログラムタ
イマ９２て周期が設定光信号蓄積時間ＳＲは、ＣＣＤラ
インセンサ６６の駆動のためにＣＣＤラインセンサ６６
へ供給される。同様に、第２メモリ８４から呼出された
データは、第２プログラムタイマ９３へ出力され、クロ
ックφＲ３とともに、副走査駆動信号ＭＴの周期の設定
に利用される。この第２プログラムタイマ９３で周期が
設定された副走査駆動信号ＭＴは、第１図及び第２図に
示した第−及び第二キャリッジを駆動する駆動モータの
速度を制御する副走査駆動回路９４へ供給される。

一方、ＣＣＤラインセンサ８６で読み取られた原稿Ｇの
画像情報即ちアナログ画像信号データＧｉは、増幅回路
７１で増幅され、補正回路７２によってこのデータ自身
に含まれている結像レンズ６２に起因する低周波歪み、
及び、ＣＣＤラインセンサ６Ｂの素子のばらつき等に起
因する高周波歪みの影響が除去（整形）される。この補
正回路７２によって補正されたアナログ画像信号データ
ＧＬは、２値化回路７３及び第３メモリ８５へ供給され
る。（ここで、識別のために第３メモリ８５へ供給され
るデータをアナログ画像信号データＧｆｓ、第３メモリ
８５を経由せずに２値化回路７３へ転送されるデータを
アナログ画像信号データＧ１ｅとする。）アナログ画像
信号データＧｆｓは、図示しないＡ／Ｄコンバタ（補正
回路７２の一部に組込まれてもよい）を介して第３メモ
リ８５ヘアドレスとして供給され、所望のデータが呼出
される。（この実施例では、第３メモリ８５には、ＣＣ
Ｄラインセンサ６６に読込まれる原稿の地肌、即ち、原
稿が記載されている用紙の光学濃度−ベース濃度に関す
るデータが予め入力されている。）第３メモリ８５から
呼出されたデータは、アナログ画像信号データＧｉｅを
“１”、“０”で示される２値化データ即ち白黒データ
に変換する際に用いられるスレッシュレベル（“１”、
“０”の判定の基準）として、２値化回路７３に対して
供給される。アナログ画像信号データＧｉｅは、上記第
３メモリ８５からのデータに基づいて２値化され、イン
タフェース或いはインタフェースを含む出力部９８を介
して図示しない外部装置、例えば、画像処理装置或いは
コンピュータなどへ出力される。

第５図には、第４図に示した電気回路の動作の関連を表
すタイミングチャートが示されている。

この第５図を参照して第４図の電気回路全体の動作を説
明する。

この第５図に示されているように、フォトセンサ４６が
受光する外部からの光りの光量Ｌｉが次第に減少する場
合には、フォトセンサ４６から出力される電流は、光量
Ｌｉに比例して減少し、増幅回路８１からの出力電圧が
次第に低下する。この増幅回路８１からの出力電圧の低
下によって、Ａ／Ｄコンバータ８２から出力されるディ
ジタル信号の出力が変動することから、第１メモリ８３
及び第２メモリ８４からそれぞれのアドレスに対応した
データが出力される。ここでは、ＣＣＤラインセンサ６
８に導かれる光の積分量を増加させる必要があることか
ら、第１プログラムタイマ９２から出力される光蓄積時
間ＳＲの周期は、第１メモリ８３からのデータに応じて
次第に長く設定される。この場合、第２プログラムタイ
マ９３から出力される副走査駆動信号ＭＴの周期が第２
メモリ８４からのデータに応じて次第に長く設定されて
、即ち、第−及び第二キャリッジ４０．５０を副走査方
向に駆動する駆動モータを励磁する励磁信号の周期が次
第に長く設定されて、この第−及び第二キャリッジ４０
．５０の走査速度が減速されてもよい。同様にして、フ
孝トセンサ４６が受光する外部からの光りの光量Ｌｉが
次第に増大する場合には、ＣＣＤラインセンサ６６に導
かれる光の積分量を減少させる必要があることから、第
１プログラムタイマ９２から出力される光蓄積時間ＳＲ
の周期は、第１メモリ８３からのデータに応じて次第に
短く設定される。この場合、第２プログラムタイマ９３
から出力される副走査駆動信号ＭＴの周期が第２メモリ
８４からのデータに応じて次第に短く設定されて、即ち
、第−及び第二キャリッジ４０．５０を副走査方向に駆
動する駆動モータを励磁する励磁信号の周期が次第に長
く設定されて、この第−及び第二キャリッジ４０．５０
の走査速度が増速されてもよい。

このようにして、ＣＣＤラインセンサ６Ｂに導かれる光
の積分量が外部からの光りの光量Ｌｌの変動に対して光
信号蓄積時間ＳＨの周期の長短で制御されて、概ね一定
の振幅を有する出力信号に整えられたアナログ画像信号
データＧｉは、ＣＣＤラインセンサ６６を駆動するＣＣ
Ｄラインセンサ駆動回路９１から発生される基本クロッ
クφＲ８に同期して出力される。

ところで、上述したこれらの方法は、それぞれが単独に
、或いは、同時に用いられても良いことはいうまでもな
い。

上記ＣＣＤラインセンサ６Ｂによって読込まれた画像情
報即ちアナログ画像信号データＧｉは、増幅回路７１で
増幅され、補正回路７２で補正されて（即ち、アナログ
画像信号データＧｉｅとして）、２値化回路７３へ転送
される。この２値化回路７３では、上述第３メモリ８５
から出力されるデータが用いられて、原稿の下地即ちベ
ース濃度が薄い場合には、例えば基準値よりもプラスレ
ベルにシフトされたスレッシュレベルが、原稿のベース
濃度が濃い場合には、例えば基準値よりもマイナスレベ
ルにシフトされたスレッシュレベルが規定されることか
ら、この２値化回路７３へ転送されたアナログ画像信号
データＧｉｅは正確に２値化される。

次に、光信号蓄積時間ＳＲ及び基本クロックφＲＳと画
像処理のタイミングについて説明する。

ＣＣＤラインセンサ６６は、ＣＣＤラインセンサ駆動回
路９１からの基本クロックφＲＳ、φ１゜φ２及び第１
プログラムタイマ９２からの光信号蓄積時間ＳＲによっ
て駆動される。例えば、最大読取りサイズをＡ４原稿（
有効読取長２１６ａ＋ａ）、解像力を８ドツト／■、読
取画素数を１７２８個のＣＣＤラインセンサを仮定する
と、光信号蓄積時間ＳＨが入力され゛た後、１７２８回
のφＲＳクロックの入力によって、１ライン（１スキヤ
ン）分の電圧信号即ち画像情報が転送される（読取られ
る）。

この発明の実施例では、この第５図に示したように、φ
ＲＳクロックの入力時間即ち画像情報転送時間（Ａ）、
及び、２値化回路により画像信号データＧｉを２値化さ
せる画像データ処理時間（Ｂ）が光信号蓄積時間ＳＨの
１周期の間に配置されている。即ち、光信号蓄積時間Ｓ
Ｈの周期が変化されることから、光信号蓄積時間ＳＲの
周期をＣＣＤ駆動回路９１ヘフイードバツクすることで
、光信号蓄積時間ＳＲの周期に同期させて画像情報の転
送及び２値化回路による画像信号データＧｉｅの２値化
を実行させる。ＣＣＤラインセンサ６６では、この画像
情報の転送及び画像信号データＧｔｅの２値化の終了と
ともに、次のラインが読取られる。この方法によれば、
例えば、外部からの光りの光ｊｌｔの変化に応じて変化
される光信号蓄積時間ＳＨの周期がφＲＳクロックに同
期された画像情報転送、及び、２値化回路による画像処
理時間よりも短く規定される場合が生じても、確実に画
像の転送及び２値化処理が実行される。

（効果） 以上説明したようにこの発明によれば、照明装置として
外部からの光を集光する板状集光装置が用いられること
から、大ががりな照明装置が除去され、装置の大きさ（
高さ）が低減される。また、原稿からの反射光を読取装
置へ導く光路と、原稿からの反射光が交叉するよう、光
学部品が配置されることから、コンパクトな画像読取装
置が提供される。加えて、部品点数が削減されることか
ら、装置の部品コスト及び組立てコストが低減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例である画像読取装置を示
す断面図、第２図は、第１図に示した画像読取装置の装
置本体を省略した状態の概略図、′Ｍ３図は、第１図及
び第２図に示した画像読取装置の副走査方向における駆
動方法を示す概略図、第４図は、第１図及び第２図に示
した画像読取装置の信号処理部及び制御部等の電気回路
の概略を示すブロック図、第５図は、第３図に示した画
像読取装置を制御する電気回路の動作を示すタイミング
チャートである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外部からの光を被読取物上に集束させる集光手段と、前
   記被読取物からの反射光を結像させる結像手段と、この
   結像手段によって結像された被読取物上の情報を読みと
   る読取手段とを備え、前記結像手段から前記読取手段へ
   向かう反射光は、前記被読取物からの反射光と交叉され
   ることを特徴とする画像読取装置。