JPH04249968A - 図形入力装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は図形入力装置に係わり、
特に紙送り速度を落とさずに副走査本数を倍加して高精
細な図形が読み取りできる図形入力装置に関する。

【０００２】近年、ファクシミリや電子ファイリングな
どに係わるＯＡや、設計・製造に係わるＣＡＤ／ＣＡＭ
などの分野では、絵図や文字を図形として入力したり出
力したりする技術の重要性がますます増大している。そ
の中で図形を入力する装置は、方式的にタブレットとス
キャナに大別される。

【０００３】タブレットはデジタイザとも呼ばれ、図形
を座標と種々の線分に分解して入力していく方式で、磁
歪とか電磁誘導、電気抵抗、圧電などのいろいろな手段
を用いて入力される。読み取り面積が小さく分解能が低
いものは例えば手書き入力装置としてＯＡ分野などで用
いられており、大面積高分解能の装置はＣＡＤ／ＣＡＭ
システムの入力用として用いられている。

【０００４】一方、スキャナは、文字どおり図形を線状
に走査（スキャニング）して入力していく方式で、図形
からの反射光を読み取りセンサである光電変換素子で電
気信号に変換して入力していく方式である。この走査の
方式には、例えば読み取りセンサをキャリッジに乗せて
機械的に移動させたり多角形のポリゴンミラーを回転さ
せてレーザ光を移動させたりする機械式走査が用いられ
ているが、半導体装置の高性能化によって、最近では例
えば自己走査形のイメージセンサを用いた電子式走査が
多用されるようになっている。

【０００５】そして、図形入力装置の中でスキャナにお
いては、読み取り速度を落とさずに如何に高分解能な読
み取りを行うかが課題の１つとなっている。

【０００６】

【従来の技術】現在でも例えば新聞紙面電送のような大
きな原稿の読み取りの場合には、紙面を円筒に巻き付け
て回しながらレーザ光ビームを移動させていく機械式走
査が採られている。しかし、ＯＡなどの分野では例えば
Ａ４判程度の大きさの原稿を読み取って、例えばファク
シミリ伝送に用いたり電子ファイルに格納したりする場
合が多く、この場合には電子式走査がよく用いられてい
る。

【０００７】図５は電子式走査の一例の構成図である。 図において、１は光源、４はイメージセンサ、６は光学
系、７は紙送り系である。図５において、原稿５には絵
図や文字が図形として描かれており、紙送り系７によっ
てＹ方向（紙送り方向）に移動される。この紙送り系７
は例えば回転駆動されるローラなどからなり、原稿５を
挟んで連続送りあるいは間欠送りで紙送りするようにな
っている。

【０００８】光源１は原稿５の表面のＸ方向（幅方向）
を一様に照射するもので、例えば白色光を発する蛍光灯
や赤い単色光を発光する発光ダイオードアレーなどが用
いられる。そして、原稿５の表面を反射した光が主とし
てレンズからなる光学系６で絞られ、イメージセンサ４
の素子に焦点が結ぶようになっている。

【０００９】イメージセンサ４は、例えばホトダイオー
ドアレーやＣＣＤなどの光半導体装置であるが、最近は
自己走査機能に長けているＣＣＤが多用されている。こ
のイメージセンサ４は、数百〜数千個の素子がＸ方向に
一次元に並んでいる。そして、一方の端から他方の端へ
素子を順次電子的に走査して読み取るようになっている
ので、自己走査形イメージセンサと呼ばれる。

【００１０】ところで、イメージセンサ４の中で行われ
る走査は主走査と呼ばれる。この主走査は原稿５のＸ方
向を何分割するか、つまり１ｍｍ当たり（１インチ）何
本の走査線を入れるか、デジタル的に扱う場合には例え
ばドット／インチ（ｄｐｉ）などで規定され、光学系６
の縮小倍率とイメージセンサ４に配設されている素子の
個数によって決められる。

【００１１】一方、主走査と主走査のピッチは副走査と
呼ばれる。この副走査は原稿５のＹ方向を何分割するか
で規定され、主走査の繰り返し時間と原稿５の紙送り速
度によって決められる。換言すれば主走査の繰り返し時
間の間に原稿５がどれだけ紙送りされたかによるもので
ある。そして一般には、例えば、紙送り系７を駆動する
ステッピングモータの駆動パルス信号とか紙送り系７の
ローラの回転角度を計数するコードホイールから発じる
パルス信号などから主走査のタイミングが得られるよう
になっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このようにスキャナに
おける電子式走査においては、主走査の走査速度は、Ｃ
ＣＤなどのイメージセンサを用いているのでμ秒単位の
短時間に行うことができ、その走査本数は光学系の縮小
倍率とアレー状に配設された素子の個数で一義的に決め
ることができる。

【００１３】一方、スキャナにおける電子式走査の副走
査は、原稿の読み取り時間を落とさずに走査本数を多く
しようとすると、送りピッチをより精度よく保ちながら
紙送り速度を上げることが必要となる。ところが、紙送
りは機械的に行われているので、紙送り速度を上げると
送りピッチの精度が損なわれて、高精細な図形の読み取
りができなくなってくる問題があった。

【００１４】そこで本発明は、複屈折素子と偏光分離素
子を用いて、１回の主走査で２本分の副走査を行い、高
精細な図形を高い副走査密度に読み取りできる図形入力
装置を提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上で述べた課題は、光源
と、偏光分割素子と、偏光分離素子と、イメージセンサ
を有し、前記光源は、Ｙ方向に移動する原稿の表面をＸ
方向に照射するものであって、該原稿の表面の２つの照
射面から反射した光線を生じさせるものであり、前記偏
光分割素子は、Ｃ軸から４５度傾いた入射面と、該入射
面と平行な出射面を有する複屈折物体からなり、前記偏
光分離素子は、１つの光を２つの偏光に分離する誘電体
の多層薄膜を有するものであり、前記イメージセンサは
、複数個の受光素子が配設された自己走査性を有するも
のであり、前記偏光分割素子は、入射面から第一の光学
系を介して縮小されて入射した光線を互いに直交する第
一の偏光にに分割し、かつ該第一の偏光を合成して第二
の偏光となして出射面から出射させるものであり、前記
偏光分離素子は多層薄膜が入射した第二の偏光を第一の
偏光に分離して出射させるものであり、前記イメージセ
ンサは、それぞれが偏光分離素子から出射された第一の
偏光を第二の光学系を介して受光するものであるように
構成された図形入力装置によって解決される。

【００１６】

【作用】図形を光学的に読み取るスキャナにおいて、紙
送り速度を落とさないと副走査本数を増やすことが難し
かったのに対して、本発明においては、紙送り速度を落
とさずに副走査本数を倍加するようにしている。

【００１７】図４は本発明の原理を説明する模式図であ
る。同図において、偏光分割素子２は複屈折物体でから
なり、Ｃ軸に対して４５度傾いた入射面２ａとこの入射
面２ａに平行な出射面２ｂを設けてある。そして、入射
面２ａから入射した２つの光線１ａ、１ｂは、それぞれ
紙面に対して垂直方向に偏光した直進する直線偏光（実
線）と、紙面内方向に偏光した屈進する直線偏光（破線
）とにそれぞれ分割される。

【００１８】いま、偏光分割素子２として複屈折物体の
ルチル（金紅石）を例にとると、２つの光線１ａ、１ｂ
の距離Δと、入射面２ａと出射面２ｂの距離つまり偏光
分割素子２の厚みｄとの関係が、Δ：ｄ＝１：１０の関
係にあるとき、光線１ａが直進する第一の偏光１ｃと、
光線１ｂが屈進する第一の偏光１ｄとが合成されて第二
の偏光１ｅとなり、出射面２ｂから出射される。ただし
、この第二の偏光１ｅは、第一の偏光１ｃ、１ｄが同位
相であれば直線偏光であり、光路差があれば楕円偏光で
ある。

【００１９】従って、２つの光線１ａ、１ｂを原稿５の
２つの照射面５ａ、５ｂから反射してくる光に対応させ
、さらに２つの照射面５ａ、５ｂの距離をＹ方向の副走
査の１／２のピッチになるように光学系６を選んでΔを
決め、ｄ＝１０Δとなるようにｄを決めれば、原稿５の
上のＹ方向の２つの位置をつまりは２倍の密度で同時に
読み取ることができることになる。

【００２０】以上述べたように、本発明によれば、入射
面２ａから入射した光線１ａ、１ｂが偏光して第一の偏
光１ｃ、１ｄとなり、さらに合成されて出射面２ｂから
出射した第二の偏光１ｅは、図示してないが、偏光分離
素子によって再び２つの第一の偏光１ｃ、１ｄに分離さ
れて、それぞれがイメージセンサに受光される。そして
、イメージセンサが自己走査性をもっていれば、Ｘ方向
の１回の主走査でＹ方向の２本分の副走査が可能となる
。

【００２１】

【実施例】図１は本発明の一実施例の構成を示す斜視図
、図２は副走査ピッチの説明図、図３は本発明の他の実
施例の構成を示す斜視図である。図において、１は光源
、１ａ、１ｂは光線、１ｃ、１ｄは第一の偏光、１ｅは
第二の偏光、２は偏光分割素子、２ａは入射面、２ｂは
出射面、３は偏光分離素子、３ａは多層薄膜、４はイメ
ージセンサ、５は原稿、５ａ、５ｂは照射面、６ａは第
一の光学系、６ｂは第二の光学系である。

【００２２】実施例：１ 図１において、光源１は紙送り系７によってＹ方向（紙
送り方向）に移動する原稿５のＸ方向（幅方向）を一様
に照射する線光源であり、例えば蛍光灯などが用いられ
る。そして、照射された原稿５の２つの照射面５ａ、５
ｂからそれぞれ２つの光線１ａ、１ｂが反射するように
、２本の細隙６ｃを通り、例えばＸ方向に長い蒲鉾形の
レンズからなる第一の光学系６ａを介して偏光分割素子
２に入射されるようになっている。

【００２３】偏光分割素子２は、複屈折性をもった光学
材料いわゆる複屈折物体例えばルチル（金紅石）が用い
られ、Ｃ軸に対して４５度をなし厚みｄの薄板状に光学
研磨されている。この偏光分割素子２の一方の面は入射
面２ａ、その入射面２ａと平行に対向する他方の面が出
射面２ｂとなっている。

【００２４】いま、第一の光学系６ａを介して２つの光
線１ａ、１ｂが入射面２ａに入射すると、光線１ａは紙
面の垂直方向に偏光した第一の偏光１ｃが直進する。そ
れに対して、光線１ｂは紙面内に平行な方向に偏光した
第一の偏光１ｄが屈進する。そして、第一の偏光１ｃ、
１ｄは出射面２ｂで合成されて第二の偏光１ｅとなり偏
光分離素子３に導光されるようになっている。この第二
の偏光１ｅは、第一の偏光１ｃ、１ｄが同位相であれば
直線偏光であり、位相に光路差があれば楕円偏光となっ
ている。

【００２５】偏光分離素子３は、例えばＴｉＯ２　とか
ＳｉＯ２　などの誘電体の多層薄膜３ａがガラスのブロ
ックに真空蒸着などによって設けられたもので、一方の
偏光は多層薄膜３ａを透過し、他方の偏光は多層薄膜３
ａを反射して２つの偏光に分離するようになっている。 すなわち、偏光分離素子３によって、第一の偏光１ｃ、
１ｄが合成されてなる第二の偏光１ｅが、再び第一の偏
光１ｃと第一の偏光１ｄとに分離されるもので、こゝで
は、紙面の垂直方向に偏光した第一の偏光１ｃが多層薄
膜３ａを透過して直進し、紙面内に平行な方向に偏光し
た第一の偏光１ｄが反射する。

【００２６】そして、第一の偏光１ｃ、１ｄは、それぞ
れ第二の光学系６ｂを介して縮小されてイメージセンサ
４に入射される。このイメージセンサ４は受光素子４ａ
がＸ方向にアレー状に配設されたホトダイオードアレー
とかＣＣＤなどからなり、自己走査機能を持っているの
で、いわゆる主走査はイメージセンサ４自体で行われる
。この主走査の走査本数は、ｄｐｉで表せばイメージセ
ンサ４に配設される受光素子４ａの１個が１ドットに対
応するので、受光素子４ａの数を多くすれば大きくする
ことができる。高精細な図形を読み取る場合には、例え
ば原稿５の上で　４００ｄｐｉ、つまり約１６ドット／
ｍｍの細かい解像度で分解されている。

【００２７】それに対して、Ｙ方向の副走査のｄｐｉは
、原稿５全体の読み取り時間に関係するので、主走査よ
りも粗くなっているのが一般的である。しかし、こゝで
は、Ｙ方向の副走査も主走査と同じ　４００ｄｐｉで走
査する場合についてみる。

【００２８】まず、原稿５の上の照射面５ａ、５ｂの距
離は、１／４００インチつまり　２．５ｍインチ（＝６
３．５μｍ）　となる。この照射面５ａ、５ｂで反射し
た光線１ａ、１ｂが第一の光学系６ａを介して偏光分割
素子２の入射面２ａに入る光線１ａと光線１ｂの距離Δ
は、第一の光学系６ａの調整によって任意に決めること
ができる。また、入射面２ａと出射面２ｂの距離つまり
素子の厚みｄは、ｄ＝１０Δにすればよい。 Δが照射面５ａ、５ｂの距離と同じであれば、偏光分割
素子２の厚みｄは　６３５μｍとなる。しかし、実際に
は第一の光学系６ａによってΔが縮小されれば、縮小倍
率が掛かった厚みとなる。

【００２９】こうして、Ｙ方向の副走査を　４００ｄｐ
ｉで走査する場合には、　２．５ｍインチピッチで２本
ずつ同時に走査される。従って、図２に示したように副
走査の読み取り間隔は、　５．０ｍインチピッチで走査
すればよい。 つまり換言すれば、照射面５ａ、５ｂの距離は、Ｙ方向
の副走査本数の奇数倍の２分の１に決めてやればよいこ
とになる。

【００３０】実施例：２ 図３において、光源１が例えばポリゴンミラーなどによ
ってＸ方向に走査されているので、原稿５の照射面５ａ
、５ｂがスポット状に移動し、それにつれて光線１ａ、
１ｂが偏光分割素子２の入射面２ａを走査するようにな
っている。 そうすると、偏光分割素子２で分割された第一の偏光１
ｃ、１ｄが合成されて出射面２ｂから出射する第二の偏
光１ｅは１本の光ビームになっている。

【００３１】従って、第二の偏光１ｅが偏光分離素子３
で分離された第一の偏光１ｃ、１ｄを受光するイメージ
センサ４は自己走査機能を持たない単体の受光素子４ａ
でよい。 また、偏光分割素子２はＸ方向に長い必要がなく、第一
の光学系６ａを適当に選べはΔを小さして素子の厚みｄ
も小さくできるので、偏光分割素子２自体を小さくする
ことができ、同様にして偏光分離素子３も小さくできる
。 従って、図形入力装置のスキャナを小型に構成すること
ができる。

【００３２】原稿を　４００ｄｐｉの副走査で読み取る
ことは一例であって、どのような副走査密度で読み取る
かは任意に決めることができるので、それに応じてこゝ
で例示した数値には、種々の変形が可能である。

【００３３】

【発明の効果】スキャナにおける原稿の読み取り時間を
落とさずに走査密度を上げようとすると、従来は送りピ
ッチをより精度よく保ちながら紙送り速度を上げること
が必要であったのに対して、本発明によれば、紙送り速
度を変えずに副走査の密度を倍加することができる。

【００３４】従って、例えば光ファイリングシステムな
どにおいて、高精細な図形を読み取ったり、大きな図面
を縮小して読み取ったりする際に、読み取り時間を落と
さずに副走査密度を増やすことに対して、本発明は大き
な効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の一実施例の構成を示す斜視図であ
る。

【図２】　　副走査ピッチの説明図である。

【図３】　　本発明の他の実施例の構成を示す斜視図で
ある。

【図４】　　本発明の原理を説明する模式図である。

【図５】　　電子式走査の一例の構成図である。

【符号の説明】

１　　光源　　　　　　　　　　　　　　　　１ａ、１
ｂ　　光線　　　　　　　　　　　　１ｃ、１ｄ　　第
一の偏光 １ｅ　　第二の偏光 ２　　偏光分割素子　　　　　　　　２ａ　　入射面　
　　　　　　　　　　　　　２ｂ　　出射面 ３　　偏光分離素子　　　　　　　　３ａ　　多層薄膜
４　　イメージセンサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光源（１）　と、偏光分割素子（２）
   　と、偏光分離素子（３）　と、２つのイメージセンサ
   （４）　を有し、前記光源（１）　は、Ｙ方向に移動す
   る原稿（５）　の表面をＸ方向に照射するものであって
   、該原稿（５）　の表面の２つの照射面　（５ａ、５ｂ
   ）から反射した光線　（１ａ、１ｂ）　を生じさせるも
   のであり、前記偏光分割素子（２）　は、Ｃ軸から４５
   度傾いた入射面（２ａ）と、該入射面（２ａ）と平行な
   出射面（２ｂ）を有する複屈折物体からなり、前記偏光
   分離素子（３）　は、１つの光を２つの偏光に分離する
   誘電体の多層薄膜（３ａ）を有するものであり、前記イ
   メージセンサ（４）　は、複数個の受光素子（４ａ）が
   配設された自己走査性を有するものであり、前記偏光分
   割素子（２）　は、入射面（２ａ）から第一の光学系（
   ６ａ）を介して入射した前記光線　（１ａ、１ｂ）　を
   互いに直交する第一の偏光　（１ｃ、１ｄ）　に分割し
   、かつ該第一の偏光　（１ｃ、１ｄ）　を合成して第二
   の偏光（１ｅ）となして出射面（２ｂ）から出射させる
   ものであり、前記偏光分離素子（３）　は、多層薄膜（
   ３ａ）が入射した前記第二の偏光（１ｅ）を前記第一の
   偏光　（１ｃ、１ｄ）　に分離して出射させるものであ
   り、前記イメージセンサ（４）　は、それぞれが前記偏
   光分離素子（３）　から出射された第一の偏光　（１ｃ
   、１ｄ）　を第二の光学系（６ｂ）を介して受光するも
   のであることを特徴とする図形入力装置。
2. 【請求項２】　　前記原稿（５）　の表面の２つの照射
   面　（５ａ、５ｂ）　の距離が、Ｙ方向の副走査本数の
   奇数倍の２分の１である請求項１記載の図形入力装置。
3. 【請求項３】　　前記偏光分割素子（２）　は、ルチル
   （金紅石）からなり、かつ入射面（２ａ）と出射面（２
   ｂ）を隔てる素子の厚みｄが、前記原稿（５）　の表面
   の２つの照射面　（５ａ、５ｂ）　の距離Δの１０倍で
   ある請求項２記載の図形入力装置。
4. 【請求項４】　　前記光源（１）　は、スポット状をな
   して前記原稿（５）をＸ方向に走査するものであり、前
   記イメージセンサ（４）　は、単一の受光素子（４ａ）
   からなる請求項１記載の図形入力装置。