JPH0534651B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、レンズ系と撮像素子を用いて原稿画
像を可変倍率にて読み取る原稿変倍読取装置に関
する。

従来の技術 原稿（文書、図面等）の画像を可変倍率にて読
み取る装置としては、以下の）〜）が知られ
ている。

レンズと撮像素子の組合せを複数組み備え、
所望の倍率に対応する１組みの組合せを用いて
原稿画像を読み取る装置。

原稿と撮像素子との間に配置したターレツト
（回転円盤）上に複数個のレンズを配列してお
き、所望倍率に対応するレンズが撮像素子の前
方に来るようにターレツトを回転させる装置。

１組みのレンズと撮像素子を用い、レンズと
原稿面の距離、ならびにレンズと撮像素子の距
離を倍率に応じて同時に変化させる装置。

１組みのレンズと撮像素子を用い、レンズと
原稿面の距離およびレンズと撮像素子の距離を
固定した状態で一定倍率にて原稿画像を一旦読
み取り、撮像素子の出力信号の間引き処理によ
つて読取り倍率を変化させる装置。

発明が解決しようとする課題 しかし上記），）の装置は、レンズや撮像
素子の増加により、読取り系のコスト上昇や大形
化を招くという問題がある。上記）の装置は、
レンズと撮像素子の距離を精巧な機構によつて極
めて高精度（誤差を10μm以下に抑えるのが望ま
しい）に制御しなければならず、その機構がコス
ト高となるという問題点があり、また制御誤差に
よる画質劣化を生じやすいという問題点がある。
上記）の装置は、上記）〜）の光学的に変
倍を行う装置に比較し、画質が劣るという問題点
がある。

本発明は上記従来の問題点を解消するものであ
り、読取り系の小形化、低コスト化が可能で、か
つ良画質の読取り画像が得られる新しい原稿変倍
読取方式を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、上述課題を解決するため、原稿面を
照射する光源と、前記原稿面からの反射光を撮像
素子上に結像することにより画情報の読取りを行
うイメージセンサと、このイメージセンサの受光
面から特定の相対距離に位置し、画情報を基準倍
率にて前記イメージセンサの受光面に結像する主
レンズと、前記イメージセンサと主レンズとを一
体的に前記主レンズの光軸方向へ移動させる移動
手段と、前記主レンズに対して一定の位置へ選択
的に配置可能かつ可動保持部材上に設けられた焦
点距離の異なる複数の補助レンズとを備えたもの
である。

作 用 本発明は、上述の構成によつて、第１の原稿サ
イズと異なる第２の原稿サイズの画情報を読取る
場合に、主レンズと原稿面との距離が所定の相対
距離に設定されると共に、複数の補助レンズから
所望の補助レンズが主レンズとの光軸と一致する
よう選択配置されるので、第２の原稿サイズの画
情報を拡大或いは縮小してイメージセンサの受光
面に結像させることができる。

実施例 以下、図面を参照して本発明の実施例にて説明
する。

第１図は本発明の原稿変倍読取装置の原理図で
ある。この図において、１は撮像素子、２は主レ
ンズ（単一レンズまたは複合レンズ）、３は補助
レンズ（単一レンズまたは複合レンズ）である。
主レンズ２と撮像素子１の距離ｌは常に固定して
いる。４は主レンズの光軸である。

第１図ａは幅W₁の原稿５の画像を読み取る場
合を示しており、撮像素子１と原稿５の距離が
L₁となるように、主レンズ２と原稿５の相対位
置が設定される。補助レンズ３は光軸３から離れ
た位置に置かれる。原稿５の画像は主レンズ２に
よつてm₁倍され撮像素子１の受光面に結像され、
その結像画像の幅はw₁となる（ｍ＝w₁／W₁）。この 結像画像は撮像素子１によつて電気信号（画像信
号）に変換される。

第１図ｂは幅W₂の原稿６の画像を読み取る場
合を示しており、撮像素子１と原稿６の距離が
L₂（L₂＞L₁）となるように、主レンズ２と原稿６
の相対位置が設定される。補助レンズ３は、その
光軸が主レンズ２の光軸４と実質的に一致する位
置に置かれる。原稿６の画像は主レンズ２および
補助レンズ３の組合せによつてm₂倍され、撮像
素子１の受光面に結像される。この結像画像は幅
がw₂であり（m₂＝w₂／W₂）、撮像素子１によつて電 気信号に変換される。

第２図は、上記距離L₁，L₂，ｌ、主レンズ２
および補助レンズ３の焦点距離を説明するための
概念図である。

この図において、主レンズ２（凸レンズとして
作用する）の焦点距離をf₁、補助レンズ３（凹レ
ンズとして作用する）の焦点距離をf₂とすると、
次式が成立する。

１／a₁＋１／ｂ＝１／f₁ ……式(1) １／a₂＋１／ｂ＝１／f₁＋１／f₂≡１／f₀ ……式(2) ただし、f₀は主レンズ２と補助レンズ３の合成
焦点距離である。

例えば、m₁＝^b _a2＝0.112、f₁＝30mm、m₂＝^b _a1＝
0.097とすると、a₁＝298mm、ｂ＝33.36mm、a₂＝
343.9mm、f₀＝30.41mm、f₂＝−2233mm、ΔL＝a₂−
a₁＝L₂−L₁＝45.9mmと設計する。この場合、主レ
ンズ２のみ用いて基準倍率m₁でB4版原稿を読み
取り、補助レンズ３を付加し倍率m₂でA3版原稿
を読み取ることができる。このように補助レンズ
３はf₂＝−2233mmであり、レンズ作用が非常に弱
いものである。

上例の補助レンズ３は弱い凹レンズとして作用
したが、弱い凸レンズとして作用する補助レンズ
を用いることもできる。その場合について第３図
の概念図により説明する。

第３図において７は弱い凸レンズ作用のある補
助レンズ（単一レンズまたは複合レンズ）であ
り、８は補助レンズ７と主レンズ２の組合せによ
り読み取られる原稿である。次式が成立するよう
に補助レンズ７の焦点距離f₃と距離a₃を決定すれ
ば、原稿８の画像をm₃＝ｂ／a₃倍に縮小して撮像素 子１上に結像し、読み取ることができる（m₃＞
m₁＞m₂）。

１／a₃＋１／ｂ＝１／f₁＋１／f₃≡１／f₀′……式(3
) ここでf₀′は、主レンズ２と補助レンズ７の合
成焦点距離である。

この場合も、補助レンズ７として焦点距離の十
分大きな（レンズ作用の弱い）平板ガラスに近い
凸レンズを用いることができる。

第４図は本発明の一実施例による原稿変倍読取
装置の読取り系を示す概略斜視図である。

この図において、１００は直線的なレールであ
り、主レンズの光軸１０１と平行させて固定され
ている。このレール１００に摺動可能に支持され
た主スライダ１０２の基部１０３には光軸１０１
を中心とする通孔１０４が穿たれており、撮像素
子としてのCCDイメージセンサ等のライン型固
体イメージセンサ１０５がその受光面を通孔１０
４に臨ませられて主スライダ基部１０３の背面側
に取り付けられている。主スライダ基部１０３の
前面側には光軸１０１と同軸の筒体１０６が取り
付けられ、この筒体１０６内に主レンズ（図中示
されていない）が取り付けられている。

１０７は副スライダであり、主スライダ１０２
のアーム部１０８の先端に光軸１０１と直交する
方向へ摺動可能に支持されている。この副スライ
ダ１０７には、焦点距離の異なる２個の補助レン
ズ（単一レンズまたは複合レンズ）１０９ａ，１
０９ｂが装着された２個の通孔と、レンズの無い
通孔１０９ｃが穿たれている。また図中には示さ
れていないが、主スライダ１０２をレール１００
に沿つて移動させる手段と、副スライダ１０７を
主レンズの光軸１０１と直交方向に移動させる手
段とが設けられている。１１０はライン型固体イ
メージセンサ１０５の出力信号を引き出す信号サ
ーブルであり、その先端にはコネクタ１が設けら
れている。

１１２は原稿である。１１３は原稿１１２を照
明するための蛍光灯であり、最大原稿面Ｗの範囲
を十分均一な光量で照明可能な長さを有する。

動作を説明すると、基準倍率で読み取る場合、
主スライダ１０２を予め決められた位置に移動さ
せ、副スライダ１０７を通孔１０９ｃの中心がほ
ぼ主レンズの光軸１０１と一致するように位置付
ける。蛍光灯１１３から出て原稿１１２の表面で
反射された光、即ち原稿画像は通孔１０９ｃおよ
び主レンズを通り、基準倍率にて固体イメージセ
ンサ１０５の受光面に結像して光電変換される。

また、基準倍率以外の倍率で原稿画像を読み取
る場合は、主スライダ１０２をその倍率に対応す
る位置までスライドさせ、また、その倍率に対応
する補助レンズ１０９ａまたは１０９ｂの光軸が
主レンズの光軸１０１と実質的に一致するように
副スライダ１０７を移動させる。原稿画像は、そ
の補助レンズ１０９ａまたは１０９ｂおよび主レ
ンズを介し当該倍率にて固体イメージセンサ１０
５の受光面に結像し、電気信号に変換される。

このようにして、基準倍率を含める種の異なつ
た倍率にて原稿画像を読み取ることができる。

さて、一般に固体イメージセンサの受光面（結
像面）において許容される良像域（焦点深度域）
は、固体イメージセンサの画素ピツチにほぼ比例
している。例えば画素ピツチが14μmのCCDイメ
ージセンサに対し、結像レンズの開口数Ｆが４の
場合、良画質を保証するために許容される焦点深
度域δは±20〜±30μm程度であると評価される。
もし画素ピツチが7μm、画素数4096程度の固体イ
メージセンサの場合、許容される焦点深度域δは
±10〜±20μm程度となる。このことから上記）
の従来方式のように、固体イメージセンサとレン
ズの距離を切り替えるのでは、良好な画質を保証
することが極めて困難であることは明らかであ
る。

これに対し、本発明においては、主レンズと固
体イメージセンサの相対距離は基準倍率にて焦点
合わせした後は固定であり、変動は皆無である。
また、上述のように、補助レンズとしてはレンズ
作用の弱い平板ガラスに近い凹レンズまたは凸レ
ンズを用いることができ、両レンズ間の距離誤差
と光軸のズレはある程度許容できる。第２図を参
照した説明で挙げた例の場合、主レンズと補助レ
ンズの距離誤差と光軸ずれは±0.3mm程度、光軸
の傾きは±1°程度、それぞれ許容される。したが
つて、主レンズおよび補助レンズを含む光学ブロ
ツクの移動に伴う機構上の精度は、固体イメージ
センサの受光面上の焦点深度域にほぼ換算され、
通常、δ／m²≒100δ（ｍは倍率）と大変緩やかであ る。故に、上記実施例においてレール１００、主
スライダ１０２、副スライダ１０７、両スライダ
を移動させる機構は精度条件が大幅に緩和され、
安価に実現できる。また、これら機構部の摩耗や
振動等による影響も受けにくく、信頼性も向上す
る。

第５図は、上記実施例における副スライダに代
わる補助レンズ選択手段の他の例を示す概略平面
図である。この図において、２００は円盤、２０
１ａ〜２０１ｉはこの円盤２００に形成された通
孔に装着された補助レンズ、２０１ｊはレンズの
装着されない通孔である。この円盤２００をその
中心にて例えば第４図の主ブロツク１０２に回転
可能に支持し、通孔２０１ｊの中心、または補助
レンズ２０１ａ〜２０１ｉのいずれかの光軸を主
レンズの光軸と一致させるように円盤２００を回
転させれば、上記実施例と同様の変倍読取りが可
能となる。

第６図は、上述したような読取り系を備える原
稿変倍読取装置の一例を示すブロツク図である。

この図において、３００は原稿、３０１は原稿
照明用の蛍光灯、３０２は主レンズおよび補助レ
ンズを含む光学ブロツクである。３０３はCCD
イメージセンサであり、光学ブロツクと一体化さ
れているが図では分離して示されている。３０４
は駆動機構であり、制御回路３０５の制御の下に
光学ブロツク３０２全体の移動と補助レンズの選
択動作を行う。倍率設定信号３０６によつてある
倍率が指定されると、制御回路３０５は駆動機構
３０４の作動を制御することにより、光学ブロツ
ク３０２を指定倍率に対応する位置まで移動さ
せ、また指定倍率に対応する補助レンズを選択さ
せる（基準倍率を指定された場合、補助レンズは
非選択）。これにより、原稿３０１の画像が指定
倍率でCCDイメージセンサ３０３に結像される。

３０７は増幅器、３０８は演算器、３０９は
ROMである。CCDイメージセンサ３０３から出
力される画像信号は増幅器３０７によつて増幅さ
れた後、演算器３０８に入力される。この画像信
号は、蛍光灯３０１の光量分布の不均一性、主レ
ンズや補助レンズの光学的歪み、CCDイメージ
センサ３０３のビツト毎の感度バラツキ等による
歪み、いわゆるシエーデイング歪みを受けてい
る。

このシエーデイング歪みを補正するための演算
を行うのが上記演算器であり、その演算に用いる
補正パラメータは上記ROM３０９より画像信号
と同期して出力される。シエーデイング歪み特性
は原稿読取り倍率によつて変化するので、それぞ
れの倍率用の補正パラメータが予めROM３０９
に格納されている。倍率指定信号３０６である倍
率が指定されると、その倍率用の補正パラメータ
が選択されてROM３０９より出力され、その補
正パラメータを用いたシエーデイング歪み補正演
算が演算器３０８で実行され、シエーデイング歪
みを除去された画像信号が演算器３０８より出力
される。

このように、倍率に応じて適切な補正パラメー
タを選択してシエーデイング歪み補正演算を行う
ので、すべての倍率においてシエーデイング歪み
の無い画信号を得られる。

発明の効果 上述のように本発明は、主レンズと撮像素子の
距離を常に固定し、主レンズと原稿の距離の切替
え、および補助レンズの挿入により変倍読取りを
行うもので、主レンズや補助レンズの制御機構の
単純化、小形化、低コスト化を図ることができる
ため、小形安価な読取装置により良画質にて原稿
の情報を拡大縮小して読取ることができるという
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原稿変倍読取装置の概略図、
第２図および第３図はそれぞれ主レンズと補助レ
ンズの焦点距離等を説明するための概略図、第４
図は本発明の原稿変倍読取装置の読取り系を示す
概略斜視図、第５図は補助レンズ選択手段の変形
例を示す概略平面図、第６図は上記原稿変倍読取
装置のブロツク図である。 １……撮像素子、２……主レンズ、３，７……
補助レンズ、５，６，８……原稿、１００……レ
ール、１０２……主スライダ、１０５……固体イ
メージセンサ、１０７……副スライダ、１０９
ａ，１０９ｂ……補助レンズ、１０９ｃ……通
孔、１１２……原稿、１１３……蛍光灯、２００
……円盤、２０１ａ〜２０１ｉ……補助レンズ、
２０１ｊ……通孔、３００……原稿、３０１……
蛍光灯、３０２……光学ブロツク、３０３……
CCDイメージセンサ、３０４……駆動機構、３
０５……制御回路、３０７……増幅器、３０５…
…演算器、３０９……ROM。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 原稿面を照射する光源と、前記原稿面からの
   反射光を撮像素子上に結像することにより画情報
   の読取りを行うイメージセンサと、このイメージ
   センサの受光面から特定の相対距離に位置し、第
   １の原稿サイズの画情報を基準倍率にて前記イメ
   ージセンサの受光面に結像する主レンズと、前記
   イメージセンサと主レンズとを一体的に前記主レ
   ンズの光軸方向へ移動させる移動手段と、前記主
   レンズに対して一定の位置へ選択的に配置可能か
   つ可動保持部材上に設けられた焦点距離の異なる
   複数の補助レンズとを具備し、前記第１の原稿サ
   イズと異なる第２の原稿サイズの画情報を読取る
   場合、前記移動手段にて前記主レンズと前記原稿
   面との距離を所定の相対距離に設定すると共に前
   記複数の補助レンズから所望の補助レンズを前記
   主レンズとの光軸が一致するよう選択配置するこ
   とにより、前記第２の原稿サイズの画情報を拡大
   或いは縮小して前記イメージセンサの受光面に結
   像させることを特徴とする原稿変倍読取装置。