JPH065860B2 - イメ−ジリ−ダ−用オ−トフオ−カス機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、撮像素子とレンズとの間の距離を制御するこ
とにより焦点を自動的に調整するイメージリーダーに関
する。

（従来の技術） 原稿の濃度を撮像素子（ＣＣＤ）で検出するイメージリ
ーダーにおいては、１次元ＣＣＤ（たとえば、５０００
個の素子からなる）の大きさが小さいため、原稿とＣＣ
Ｄとの間の光路にレンズを設け、像を縮小せねばならな
い。原稿の像の検出の倍率は、通常は、ＣＣＤとレンズ
との距離を固定し、検出された信号を電気的に処理して
変化させる。この方式の欠点は、像の拡大に際して、解
像度の向上が伴わないことである。これは、ＣＣＤによ
る検出の精度以上に情報が得られないためである。

これに対し、原稿とＣＣＤとの間の光路にズーム機構を
設け、倍率に対応してレンズとＣＣＤとの距離を調整す
る方式のイメージリーダーが開発されつつある。この方
式では、倍率の変化に対応して、ＣＣＤ上に結像される
画像が拡大されるからＣＣＤによる検出の精度は一定で
あるので、像の解像度が向上する。

（発明の解決すべき問題点） ズーム機構を設けたイメージリーダーの縮小光学系にお
いては、ＣＣＤがレンズの焦点位置にくるように、ＣＣ
Ｄとレンズの距離を自動的に調整せねばならない。とこ
ろで、縮小光学系に用いる光学的なレンズの焦点深度
は、例えば±０．０１mmといったように極めて浅く、し
たがって、この種のイメージリーダーにおいては、焦点
位置を精度良く調整できるオートフォーカス機構を備え
ることが重要な技術的課題となる。

しかし、オートフォーカス機構による焦点調整において
は、ノイズが多い。たとえば、露光源の光量は、時間的
に変化するし、また、焦点調整時のモーター移動の振動
によりＣＣＤ露光面の位置が変動する。

従来は、たとえば特開昭５８−１７３７０５号公報に開
示された自動焦点調整装置においては、ＣＣＤの出力が
しきい値以上になるようにピント合わせを行っていた。

本発明の目的は、ピント調整の容易なオートフォーカス
機構を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係るイメージリーダー用オートフォーカス機構
は、原稿と検出パターン部との濃度を検出する１次元に
配列された複数の素子からなる撮像素子と、原稿と撮像
素子との間の光路に配置されたレンズと、撮像素子とレ
ンズとの間の距離を調整できる焦点距離可変手段と、濃
度を検出すべき原稿を置く位置の近傍に配置され、白色
領域とこれに接する黒色領域とを有する検出パターン部
と、検出パターン部を照射する露光源と、検出パターン
部の上記の白色領域と黒色領域との境界の白色領域側の
所定数の各素子により検出された濃度の和と上記境界の
黒色領域側の所定数の各素子により検出された濃度の和
とを算出し、次に、この白色領域側の濃度の和と黒色領
域側の濃度の和との差が最大になるように焦点距離可変
手段に撮像素子とレンズとの間の距離を調整させる制御
手段とからなる。

（作用） 検出パターン部に設けた白色領域と黒色側領域との境界
を最も明らかに検出できるように撮像素子とレンズとの
間の距離を調整することにより、焦点距離を自動的に設
定する。

（実施例） 以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

第２図は、本発明に係るイメージリーダーの機構断面図
である。露光源であるハロゲンランプ２は、原稿ガラス
４上に載置された原稿６を照射する。ハロゲンランプ２
には、反射鏡６と赤外カットフィルタ１０とが備えられ
ている。

原稿６からの反射光は、第１ミラー１２、第２ミラー１
４および第３ミラー１６により順次反射された後、レン
ズ１８を通って１次元のＣＣＤ（撮像素子）２０に入射
する。

ＣＣＤ２０は、ＣＣＤ保持部２２により保持され、且
つ、位置や角度が調整される。また、ＣＣＤ保持部２２
とレンズ１８とは移動台２４に取り付けられる。

倍率の調整は、図示しない移動機構により移動台２４を
光軸方向に移動させて行う。

ピントの調整は、移動台２４に取り付けた図示しないピ
ント調整用モーターによりＣＣＤ２０を光軸方向に移動
させることにより行う。

原稿６の走査に際しては、周知のように、光源２とミラ
ー１２〜１６とが、走査方向に移動させられる。

本実施例においては、原稿台ガラス４上の端の原稿６と
重ならない位置に、白と黒との２色のパターンからなる
検出パターン板３０を設ける。第３図は、その一例を示
す。

ピントの調整に際しては、第１図に示すように、上記の
検出パターン板３０の黒と白の境界３２（たとえば、第
３図のa,b）の近傍での光量の差を検出し、この差が最
大になるような位置にＣＣＤ２０を移動させる。境界で
の光量の変化を微分で求める方式は、ノイズが多いた
め、実用的でない。そこで、光量の差の検出に際して
は、境界３２の近傍の黒色部分３４ａと白色部分３４ｂ
のそれぞれの光量の総和を求めた後、差を求める。ピン
トが合っていないときは、第４図(a)に示すように、Ｃ
ＣＤ２の出力は、境界近傍でゆるやかに変化し、上記の
差は小さい。一方、ピントが合ったときは、第４図(b)
に示すように、上記の差は最大になる。そこで、この差
が最大になるようにオートフォーカス機構を作動させ
る。

次に、上に説明した検出パターンの境界での差の検出に
ついて、さらに詳しく説明する。

第５図は、原稿の濃度を検出するための回路のブロック
図である。

クロック発生回路４０は、撮像素子２０に対し必要なＳ
Ｈ（Sample Hold）信号を与え他方ではＣＰＵ４２にも
接続され、クロック信号に用いられる。撮像素子２０
は、光信号を電器信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器４４
は、撮像素子２０のアナログ出力をディジタル信号に変
換する。シェーディング回路４６は、主走査方向の光量
むらや撮像素子のビット間のバラツキを補正するための
もので、ＣＰＵ４２からのそのタイミングが与えられ
る。シェーディング回路４６の出力は、比較回路４８及
びラインＲＡＭ５０に入力される。比較回路４８は、シ
ェーディング回路４６を通って補正されたイメージ信号
とセレクタ５２で選択された信号との比較を行い、その
結果を１ビットで出力する。出力回路５４は、１ビット
のイメージ信号及び有効画像信号（同期信号）を外部に
出力する。ラインＲＡＭ５０は、シェーディング補正さ
れた信号を一走査分メモリに記憶する。この書込み信号
は、ＣＰＵ４２から出力され、ＣＰＵ４２は、このライ
ンＲＡＭ５０を参照することにより、一ライン分のイメ
ージ情報を得る。ＲＡＭ５６に格納される属性情報は、
ラインＲＡＭ５０に書込まれた情報をもとに２値又はデ
ィザの属性がＣＰＵ４２により決定されたものであり、
データ転送時（スキャン時）にはこの属性をもとにセレ
クタ５２をきりかえ、比較回路４８に出力する。

パターン発生回路５８は、ディザ時に閾値を発生させる
ものであり、(m×n)のマトリクスで発生される。

セレクタ５２は、パターン発生回路５８とＲＡＭ５６か
らの閾値情報及び属性情報から比較回路４８へ送る閾値
データを選択する。属性がディザであれば、パターン生
成回路５８からのデータを、属性が２値であれば、ＲＡ
Ｍ５６からの閾値情報を比較回路４８へ送る。ＣＰＵ４
２は、以上の信号とモーター信号、ランプ信号、定位置
信号等やコマンド信号から全体を制御する。

第６図は、ＣＰＵ４２に格納されたプログラムの中のピ
ント調整のサブルーチンのフローチャートである。ピン
ト調整の際は、まず、焦点位置方向を示すピントフラグ
をリセットする（ステップＰ１）。

次に、原稿ガラス４の端に固定した検出パターン３０に
ついての画像情報が、ＣＣＤ２０で読みとられ、ディジ
タル化され、シェーディング補正が施された後、ライン
ＲＡＭ５０に書き込まれる（ステップＰ２）。

次に、検出パターン３０の白黒の境界３２の近傍に相当
する所定の範囲内のＣＣＤ素子の信号からＲＡＭ５６上
でのエッジ（境界）が検出される（ステップＰ１０）。
この検出レベルは、たとえば、境界３２からある程度離
れた位置で検出された白レベルと黒レベルの中間値とす
る。

次に、このエッジの位置から白レベル方向へＲＡＭ５６
上の所定数だけのＣＣＤ素子の信号を加算して、白レベ
ルの総和を求める（ステップＰ１１）。次に、同様に、
上記のエッジの位置から黒レベル方向へ所定数だけのＣ
ＣＤ素子の信号を加算して、黒レベルの総和を求める
（ステップＰ１２）。次に、こうして計算した白レベル
の総和を黒レベルの総和との差分を求める（ステップＰ
１３）。総和を求めることにより、ノイズの影響を小さ
くできる。加算すべき素子の数は、ノイズを考慮して定
める。

次に、差分の変化に対応してピントモータ（ステップモ
ーター）を作動させ、１ステップずつ焦点位置に近づけ
る。まず、上で求めた差分が、前回に求めた差分より大
きいか否かが判別される（ステップＰ２０）。そうであ
れば、焦点位置に近ずく方向に移動したので、ピントフ
ラグをセットし（ステップＰ２１）、ピントモーターで
ＣＣＤ２０を前回の移動と同じ方向に１ステップだけ移
動する（ステップＰ２２）。

一方、差分が前回の差分より小さければ、次に、ピント
フラグがリセットされているか否かが判別される（ステ
ップＰ２３）。そうであれば、ピントモーターを反対方
向に回転させ（ステップＰ２４）、ＣＣＤ２０を前回と
は反対方向に１ステップだけ移動させる（ステップＰ２
２）。

ステップＰ２３で、リセットされていないと判別される
ときは、差分が最大になる位置を通りすぎたので、ピン
トモーターを逆転させ、１ステップだけ戻し（ステップ
Ｐ２５）、このルーチンを終了する。

なお、この実施例では、検出パターンの１つの境界につ
いての画像情報から焦点距離の調整を行ったが、第３図
の検出パターンにおいて可能なように、２箇所の境界で
の画像情報より焦点距離の調整を行うと、さらに正確な
調整が可能になる。

（発明の効果） ズーム機構により倍率を調整する方式のイメージリーダ
ーにおいて、焦点調整の際の撮像素子とレンズとの間の
距離が、白と黒の２色のパターンの検出のみで行え、且
つ、この調整の際のランプ光量の変化やレンズの振動な
どの影響が軽減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、検出パターンの濃度の検出の概念図である。 第２図は、イメージリーダーの断面図である。 第３図は、検出パターン板３０のパターンの図である。 第４図(a)，(b)は、それぞれ、検出パターン板の境界近
傍のＣＣＤの出力を示すグラフである。 第５図は、濃度検出用回路のブロック図である。 第６図は、焦点調整用のプログラムのフローチャートで
ある。 ２…ハロゲンランプ、６…原稿、１８…レンズ、２０…
ＣＣＤ，３０…検出パターン板、３２…境界。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原稿と検出パターン部との濃度を検出する
   １次元に配列された複数の素子からなる撮像素子と、 原稿と撮像素子との間の光路に配置されたレンズと、 撮像素子とレンズとの間の距離を調整できる焦点距離可
   変手段と、 濃度を検出すべき原稿を置く位置の近傍に配置され、白
   色領域とこれに接する黒色領域とを有する検出パターン
   部と、 検出パターン部を照射する露光源と、 検出パターン部の上記の白色領域と黒色領域との境界の
   白色領域側の所定数の各素子により検出された濃度の和
   と上記境界の黒色領域側の所定数の各素子により検出さ
   れた濃度の和とを算出し、次に、この白色領域側の濃度
   の和と黒色領域側の濃度の和との差が最大になるように
   焦点距離可変手段に撮像素子とレンズとの間の距離を調
   整させる制御手段とからなるイメージリーダー用オート
   フォーカス機構。
2. 【請求項２】前記制御手段は境界から離れた白色領域に
   対応する素子の検出する白色濃度と黒色領域に対応する
   素子の検出する黒色濃度との中間濃度に対応する位置を
   境界とし、この境界から上記白色領域側及び黒色領域側
   の所定数の素子を設定することを特徴とする請求項１記
   載のイメージリーダー用オートフォーカス機構。