JPH10200704A

JPH10200704A - 読取倍率が可変の原稿読取光学装置

Info

Publication number: JPH10200704A
Application number: JP9014546A
Authority: JP
Inventors: Motoyuki Otake; 基之大竹; Satoshi Yoshizawa; 聡吉沢
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 1998-07-31
Also published as: US5973814A

Abstract

(57)【要約】【課題】原稿を所望の設計読取倍率で正確に読み取る
ことのできる、読取倍率が可変の原稿読取光学装置。【解決手段】読取光学系を構成する各レンズ群を所定
の設計読取倍率に対応するレンズ位置状態まで光軸方向
に駆動するための駆動系と、所定の設計読取倍率に対応
するレンズ位置状態における読取光学系の実際の読取倍
率を検出するための検出系とを備えている。読取光学系
の実際の読取倍率を所定の設計読取倍率とほぼ一致させ
るために、駆動系は実際の読取倍率と所定の設計読取倍
率との差に応じた所定量だけ各レンズ群を光軸方向に駆
動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は読取倍率が可変の原
稿読取光学装置に関し、特に読取倍率を調整することが
可能な原稿読取光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、原稿上の情報を画像情報とし
てコンピュータに入力するのに、原稿読取光学装置が用
いられる。原稿読取光学装置では、ＣＣＤ等の光電変換
作用を有する固体撮像素子上に読取光学系を介して原稿
像を形成し、原稿像を電気的な情報としてコンピュータ
に入力する。現在、読取倍率が所定の値に固定された読
取光学系が主流である。しかしながら、カメラ等に用い
られる撮影系と同様に、ユーザーの意図に合わせて読取
倍率を変化させることが可能な読取光学系の方が汎用性
が高い。たとえば、特開平５４−７８１５０号公報に
は、２つ以上の可動レンズ群で構成されたズームレンズ
を用いた読取倍率が可変の光学系が開示されている。

【０００３】通常、レンズ系を構成する各レンズは、そ
の曲率半径、面間隔、屈折率、分散などがそれぞれ設計
値に対してある誤差（公差）を含んで製造される。ま
た、各レンズ同士の間隔も、公差を含んで製造される。
したがって、焦点距離が可変のズームレンズでは、レン
ズ系を構成する各レンズ群の焦点距離や主点位置に誤差
が生じる。その結果、像面位置を一定に保ちながら焦点
距離が変化するように各レンズ群を所定の軌道に沿って
移動させても、上述の製造誤差などによりレンズ系の焦
点位置が光軸方向に沿って変動してしまう。そこで、製
造過程においてレンズ系の焦点位置を所定の位置に合わ
せる操作が必要である。この操作は、一般的にバックフ
ォーカスの調整と呼ばれている。なお、バックフォーカ
スの調整に関しては、たとえば特開平１−２０１６３３
号公報に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１−２０１６３３号公報に示すようなバックフォーカス
の調整を行ったズームレンズでは、所定の設計焦点距離
に対応するレンズ位置状態に各レンズ群を移動させたと
きに実際に得られる焦点距離が所定の設計焦点距離から
ずれてしまう。読取光学系では、原稿面から像面までの
共役長が有限距離であるため、実際の焦点距離が所定の
設計焦点距離からずれることは実際の読取倍率が所定の
設計読取倍率と一致しないことを意味する。したがっ
て、製造段階においてバックフォーカスの調整を行った
読取光学系を組み込んだ原稿読取装置では、原稿を所望
の設計読取倍率で正確に読み取ることはできない。

【０００５】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、原稿を所望の設計読取倍率で正確に読み取る
ことのできる、読取倍率が可変の原稿読取光学装置を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、読取倍率が可変の読取光学系を
介して撮像素子の撮像面上に原稿像を形成する原稿読取
光学装置において、前記読取光学系を構成する各レンズ
群を所定の設計読取倍率に対応するレンズ位置状態まで
光軸方向に駆動するための駆動系と、前記所定の設計読
取倍率に対応するレンズ位置状態における前記読取光学
系の実際の読取倍率を検出するための検出系とを備え、
前記読取光学系の実際の読取倍率を前記所定の設計読取
倍率とほぼ一致させるために、前記駆動系は前記実際の
読取倍率と前記所定の設計読取倍率との差に応じた所定
量だけ各レンズ群を光軸方向に駆動することを特徴とす
る原稿読取光学装置を提供する。

【０００７】本発明の好ましい態様によれば、前記検出
系は、原稿面位置の近傍に形成された指標を有し、前記
読取光学系を介して形成された前記指標の像に基づいて
前記読取光学系の実際の読取倍率を検出する。この場
合、前記検出系は、前記撮像素子の撮像面上に形成され
た前記指標の像に基づいて前記読取光学系の実際の読取
倍率を検出することが好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明では、駆動系により、読取
光学系を構成する各レンズ群が所定の設計読取倍率に対
応するレンズ位置状態まで光軸方向に駆動される。ま
た、検出系により、所定の設計読取倍率に対応するレン
ズ位置状態における読取光学系の実際の読取倍率が検出
される。ここで、前述のように、製造誤差等の理由によ
り、検出系により検出された読取光学系の実際の読取倍
率と所定の設計読取倍率とは一致しない。そこで、本発
明では、実際の読取倍率と所定の設計読取倍率との差に
応じた所定量だけ駆動系により各レンズ群を光軸方向に
駆動し、読取光学系の実際の読取倍率と所定の設計読取
倍率とをほぼ一致させる。このように、本発明において
は、カメラ等に用いられるズームレンズの製造段階にお
ける従来のバックフォーカス調整とは異なり、使用段階
において検出した実際の読取倍率と所定の設計読取倍率
とがほぼ一致するように読取倍率の調整を行う。このた
め、原点検出精度があまり高くなくても、原稿を所望の
設計読取倍率で正確に読み取ることができる。

【０００９】ところで、変倍動作は、変倍駆動系により
所定の可動レンズ群を光軸方向に駆動して焦点距離を変
化させる動作である。一般的な駆動方法として、各レン
ズ群の移動比率をカム曲線に予め記憶させ、カム筒に所
定の回転量を与えることにより各レンズ群を基準位置か
ら所定のレンズ位置状態まで駆動する第１の方法と、基
準位置から所定のレンズ位置状態までの各レンズ群の駆
動量を演算により算出し、求めた駆動量だけ各レンズ群
を駆動する第２の方法とが知られている。このように、
第１の駆動方法では、各レンズ群の移動軌跡をカム軌道
として機械的に記憶している。また、第２の駆動方法で
は、各レンズ群の移動軌跡を演算式として電気的に記憶
している。

【００１０】一方、合焦動作は、合焦駆動系により所定
のレンズ群を光軸方向に駆動して、像面位置の変動を補
正する動作である。像面位置の変動は、原稿面位置の光
軸方向のずれや、製造上発生する光路長のずれや、レン
ズの停止位置のずれなどにより発生する。本発明におい
ては、たとえば、光電変換素子を直線上に並べて構成さ
れたラインセンサを受光系として用い、光電変換素子の
配列方向に垂直な方向に原稿を送ることにより二次元的
な広がりを有する原稿像を読み取ることができる。ま
た、光電変換素子を二次元的に配置して構成された二次
元センサを受光系として用い、二次元的な広がりを有す
る原稿像を原稿を送ることなく読み取ることもできる。
受光系には、たとえばＣＣＤのような固体撮像素子が用
いられる。

【００１１】本発明においては、レンズ位置セット動
作、合焦調整動作、および倍率調整動作を行う。
のレンズ位置セット動作は、上述の変倍動作に対応する
動作である。すなわち、レンズ位置セット動作では、ユ
ーザーによって選択された所定の設計読取倍率に対応す
るレンズ位置状態まで可動レンズ群を基準位置から光軸
方向に駆動する。

【００１２】の合焦調整動作は、上述したように、所
定のレンズ群を合焦調整量だけ光軸方向に移動させるこ
とによって像面位置の変動を補正し、原稿像位置と撮像
面位置とを一致させる動作である。なお、像面位置の変
動は、製造誤差、原点検出精度、レンズ停止精度、温度
や湿度などの環境変化のような諸要因により発生する。
の倍率調整動作は、読取光学系の実際の読取倍率とユ
ーザーの選択した所定の設計読取倍率とが一致するよう
に、読取倍率誤差に応じた所定量だけ変倍駆動系により
各レンズ群を光軸方向に駆動する動作である。

【００１３】本発明においては、たとえば、原稿面位置
の近傍に形成された指標を利用し、読取光学系を介して
形成された指標像に基づいて読取光学系の実際の読取倍
率を検出系により検出することができる。この場合、原
稿像が形成される撮像面と指標像を検出する検出面とを
兼用し、撮像素子の撮像面に形成された指標像の大きさ
に基づいて読取倍率を検出することもできる。具体的に
は、たとえば、原稿の支持面の近傍に所定の大きさのチ
ャートからなる指標を形成し、読取光学系を介して形成
されたチャート像の大きさに基づいて読取光学系の実際
の読取倍率を検出することができる。また、原稿が予め
決まった大きさを有する場合、原稿そのものを指標と
し、読取光学系を介して形成された原稿像の大きさに基
づいて読取光学系の実際の読取倍率を検出することもで
きる。さらに、たとえば投影光学系を介して原稿上に形
成されたチャート像を指標とし、読取光学系を介して撮
像面上に再形成されたチャート像の大きさに基づいて読
取光学系の実際の読取倍率を検出することもできる。

【００１４】なお、原稿上の所定位置に所定の空間周波
数成分が存在しない場合、原稿像に基づいて合焦動作を
行うことができない。この場合、撮像面上に形成された
所定の空間周波数成分を含むチャート像に基づいて、原
稿像に依存することなく合焦動作を正確に行うことが可
能となる。あるいは、原稿面位置の近傍に所定の周波数
成分の合焦用チャートを設け、この合焦用チャートを利
用して合焦動作を行うことも可能である。また、原稿面
への射出光束が読取光学系の光軸と平行になるようなテ
レセントリック光学系で投影光学系を構成することによ
り、原稿面が光軸方向にずれても所定の大きさのチャー
ト像を原稿上に形成することができる。

【００１５】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の第１実施例にかかる原稿読取
光学装置の構成を概略的に示す図である。また、図２
は、図１において光軸Ａを含んで紙面に垂直な面に沿っ
た読取光学系の断面図である。さらに、図３は、図１の
読取光学系の屈折力配置を示す図である。図１の原稿読
取装置では、読み取るべき原稿（不図示）は、保護ガラ
スＨの図中上面において下向きに位置決めされる。した
がって、保護ガラスＨの上面は、原稿面が設定されるべ
き位置すなわち原稿面位置Ｏを構成している。原稿から
の光は、折り返しミラーＭ１〜Ｍ４を介して、読取光学
系に入射する。

【００１６】図３を参照すると、読取光学系は、原稿面
位置Ｏ側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ
１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とから構成
されている。図中Ｗで示す最短焦点距離状態（読取倍率
が最も小さい状態）から図中Ｔで示す最長焦点距離状態
（読取倍率が最も大きい状態）への焦点距離の変化（読
取倍率の変化）に際して、第２レンズ群Ｇ２は原稿面位
置Ｏ側へ光軸Ａに沿って移動する。そして、第２レンズ
群Ｇ２の移動に伴う像面位置Ｉの変動を補正するよう
に、第１レンズ群Ｇ１は光軸Ａに沿って移動する。

【００１７】また、図１および図２を参照すると、読取
光学系において、第１レンズ群Ｇ１は、原稿側から順
に、原稿側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ11と、
原稿側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ12とから構
成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、原稿側から
順に、両凸レンズＬ21と、両凸レンズと両凹レンズとの
接合レンズＬ22と、原稿側に凹面を向けた正メニスカス
レンズＬ23と、原稿側に凹面を向けた負メニスカスレン
ズＬ24とから構成されている。

【００１８】なお、第１レンズ群Ｇ１を構成する負メニ
スカスレンズＬ11および正メニスカスレンズＬ12は、レ
ンズ室Ｂ１によって保持されている。また、第２レンズ
群Ｇ２を構成する凸レンズＬ21、接合レンズＬ22、正メ
ニスカスレンズＬ23および負メニスカスレンズＬ24は、
レンズ室Ｂ２によって保持されている。さらに、レンズ
室Ｂ１は、カムを介してレンズ鏡筒Ｂ３によって保持さ
れている。レンズ室Ｂ２およびレンズ鏡筒Ｂ３の外側に
は、カム筒Ｃが設けられている。カム筒Ｃには、読取倍
率の変化に際して第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群
Ｇ２を光軸Ａに沿ってそれぞれ駆動するためのカム溝が
形成されている。また、カム筒Ｃの外側には、直進筒Ｄ
が設けられている。直進筒Ｄは、読取倍率の変化に伴う
各レンズ群の移動に際して固定である。

【００１９】読取倍率の変化に際して、カム筒Ｃはモー
ター（不図示）により光軸Ａを回転中心として回転駆動
される。このとき、レンズ鏡筒Ｂ３の外周部から外方へ
突出したフォロアーピンＰ１およびレンズ室Ｂ２の外周
部から外方へ突出したフォロアーピンＰ２が、直進筒Ｄ
に形成された直進キーの作用により回転が抑えられ、カ
ム筒Ｃに形成されたカム溝にしたがって光軸方向に駆動
される。その結果、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ
２とは、光軸方向に所定の移動比率で駆動される。ま
た、合焦時には、カム筒Ｃを駆動するモーターとは別の
モーター（不図示）により、駆動レバーＢ４（図２参
照）が回転駆動される。この駆動レバーＢ４の回転駆動
に伴って第１レンズ群Ｇ１を保持するレンズ室Ｂ１が回
転駆動され、レンズ室Ｂ１（すなわち第１レンズ群Ｇ
１）がレンズ鏡筒Ｂ３に形成されたカム溝にしたがって
光軸方向に移動する。

【００２０】以上のように構成された読取光学系を介し
た原稿からの光は、保護ガラスＨ’を介して、像面位置
Ｉに位置決めされた３本のＣＣＤラインセンサＳ上に原
稿像を形成する。保護ガラスＨ’および３本のＣＣＤラ
インセンサＳは、図１の紙面に垂直な方向に沿って延び
ている。また、３本のＣＣＤラインセンサＳの直前に
は、カラーフィルター（不図示）が設けられ、カラーフ
ィルターを介して分解されたＲ（赤）、Ｇ（緑）および
Ｂ（青）の光束に基づく原稿像が各ＣＣＤラインセンサ
上に形成される。原稿の読取に際して、読取光学系を含
むブロック全体が保護ガラスＨに対して図中Ｖで示す方
向に沿って駆動される。

【００２１】こうして、一次元のＣＣＤラインセンサＳ
上において、二次元的な広がりを有する原稿像を読み取
ることができる。なお、保護ガラスＨの一端には、指標
としてのチャートＴが形成されている。チャートＴは保
護ガラスＨの上面とほぼ同じ高さに形成されているの
で、読取光学系を含むブロック全体を図中Ｖで示す方向
に移動させると、チャートＴの像もＣＣＤラインセンサ
Ｓ上に形成される。なお、ＣＣＤラインセンサとして、
ＲＧＢフィルタがチップ上に成形された３ラインカラー
ＣＣＤを用いることもできる。

【００２２】次の表（１）に、第１実施例の読取光学系
の諸元の値を示す。表（１）において、面番号は光線の
進行する方向に沿った原稿側からのレンズ面の順序を、
屈折率はｅ線（λ＝５４６．１ｎｍ）に対する値を示し
ている。なお、表（１）中、曲率半径∞は平面を意味す
る。

【００２３】

【表１】面番号曲率半径面間隔屈折率アッベ数 1 ∞ 3.000 1.51680 64.20 （保護ガラスＨ） 2 ∞ (D2 ＝可変） 3 1064.7019 1.200 1.80399 42.34 4 28.7149 5.000 5 34.9182 3.400 1.74077 27.76 6 96.7239 (D6 ＝可変） 7 70.8998 2.500 1.83500 42.97 8 -66.5781 0.100 9 18.1075 7.200 1.49700 81.61 10 -38.7971 2.000 1.80610 33.27 11 19.3643 1.700 12 ∞ 12.000 13 -167.3676 3.000 1.74400 44.90 14 -29.4439 19.000 15 -24.6883 1.500 1.65160 58.44 16 -54.0223 (D16＝可変) 17 ∞ 0.700 1.51680 64.20 （保護ガラスＨ’） 18 ∞ 1.200

【００２４】また、次の表（２）に、第１実施例の読取
光学系の代表的な４つの設計読取倍率に対応するレンズ
位置状態 POS１〜 POS４における可変間隔、設計読取倍
率β、および実効ＦナンバーＦNOを示す。

【００２５】

【表２】 POS １ POS２ POS３ POS４設計読取倍率β -0.1890 -0.2520 -0.3150 -0.3780 実効ＦNO 5.30 6.32 7.27 8.18 Ｄ２ 234.9551 239.9274 238.7441 235.0248 Ｄ６ 22.5121 32.1266 41.1478 49.6688 Ｄ16 29.0329 14.4460 6.6082 1.8070

【００２６】図４は、第１実施例の原稿読取光学装置を
フラットベッド式のスキャナに組み込んだ様子を示す斜
視図である。図５は、図４のスキャナにおける制御を示
す図である。図４のスキャナ本体１０１には、第１実施
例の原稿読取光学装置１０３が組み込まれている。原稿
読取光学装置１０３は、ガイド棒１０４に沿って案内駆
動され、原稿台１０２上に載置された原稿に対して相対
移動する。

【００２７】図５を参照すると、ＣＣＤラインセンサＳ
のような光電変換素子５１から出力された原稿像のアナ
ログ信号がＡ／Ｄ変換部５２を介してディジタル信号に
変換され、倍率誤差検出部５３に供給される。倍率誤差
検出部５３では、入力された信号に基づいて読取倍率誤
差を検出し、検出した読取倍率誤差情報を主制御系５４
に供給する。主制御系５４は、原点検出部５５を介し
て、カム筒Ｃの基準位置を検出する。また、主制御系５
４は、モーターのような駆動系５６を介して、第１レン
ズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２を光軸方向に駆動す
る。なお、主制御系５４は、スキャナ本体とは別に設け
られたホストコンピュータ（不図示）からの出力に基づ
いて制御される。

【００２８】次に、第１実施例におけるレンズ位置セッ
ト動作、合焦調整動作および読取倍率調整動作について
説明する。第１実施例では、レンズ位置セット動作によ
り所定のレンズ位置状態に各レンズ群を移動させた後
に、合焦調整動作および読取倍率調整動作を行う。〔１〕レンズ位置セット動作上述したように、レンズ位置セット動作では、各レンズ
群が所定のレンズ位置状態に移動される。次の表（３）
に、各レンズ位置状態 POS１〜 POS４における設計読取
倍率β、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２の移
動量δ１およびδ２（原稿側への移動量を正とする）、
並びにカム筒Ｃの回転角θを示す。なお、表（３）にお
いて、第１レンズ位置状態 POS１における移動量δ１、
δ２および回転角θをそれぞれ０としている。

【００２９】

【表３】 POS１ POS２ POS３ POS４設計読取倍率β -0.1890 -0.2520 -0.3150 -0.3690 θ 0.0000 19.2480 37.2828 52.0000 δ１ 0.0000 -4.9560 -3.7586 -0.6423 δ２ 0.0000 9.6240 18.6414 26.0000

【００３０】なお、第１レンズ位置状態 POS１〜第３レ
ンズ位置状態 POS３では、目標の設計読取倍率に対応す
るレンズ位置状態に各レンズ群を移動させる。ただし、
第４レンズ位置状態 POS４では、以下の合焦調整動作お
よび読取倍率調整動作において第１レンズ群Ｇ１と第２
レンズ群Ｇ２とが干渉する可能性がある。このため、第
４レンズ位置状態 POS４では、第１レンズ群Ｇ１と第２
レンズ群Ｇ２との間隔が広くなるレンズ位置状態すなわ
ち目標の設計読取倍率よりも若干小さな所定の読取倍率
に対応するレンズ位置状態まで各レンズ群を駆動する。

【００３１】〔２〕合焦調整動作ＣＣＤラインセンサＳ上に形成されるチャートＴの像の
コントラストが最も高くなる時の第１レンズ群Ｇ１の移
動量δF を検出し、検出したフォーカシング移動量δF
だけ第１レンズ群Ｇ１を光軸方向に移動させる。

【００３２】〔３〕読取倍率調整動作合焦状態においてＣＣＤラインセンサＳ上に形成された
チャートＴの像の大きさに基づいて、読取光学系の実際
の読取倍率βR を検出する。この場合、読取倍率誤差γ
は、次の式（１）で表される。 γ＝βR ／βS −１（１）ここで、 βS ：ユーザーによって選択された所定の設計読取倍率なお、本来βR およびβS はともに負の値であるが、実
際の読取倍率βR が正の値で検出されるため、設計読取
倍率βS も正の値として取り扱う必要がある。

【００３３】読取光学系の実際の読取倍率を設計読取倍
率βS とが一致するように読取倍率の調整を行うには、
式（１）で得られた読取倍率誤差γに応じた所定の倍率
調整角度だけカム筒Ｃを回転させる必要がある。読取倍
率の調整に必要なカム筒Ｃの倍率調整角度θ１は、次の
式（２）で表される。 θ１＝γ／α１（２）ここで、 α１：読取倍率誤差γと倍率調整角度θ１とを関連付け
る係数次の表（４）に、各レンズ位置状態 POS１〜 POS４にお
ける係数α１を示す。

【００３４】

【表４】 POS１ POS２ POS３ POS４ α１ 0.066782 0.053720 0.045612 0.040176

【００３５】なお、第１実施例では、レンズ面の曲率半
径公差が±０．５％で、間隔公差が±０．０３で、屈折
率公差が±０．０００５として、１０００台の仮想レン
ズを想定している。そして、原点検出精度が±０．１
で、レンズ群停止精度が±０．０１５としてレンズ位置
セット動作、合焦調整動作および読取倍率調整動作を仮
想的に行っている。図６〜図１２は、第１実施例におけ
る仮想的な諸動作における読取倍率誤差やバックフォー
カス誤差などの分布を示している。

【００３６】図６は、レンズ位置セット動作を行った後
の読取倍率誤差の分布を示す図である。図６において、
縦軸は度数（仮想レンズの台数）を、横軸は読取倍率誤
差（％）をそれぞれ示している。図７は、レンズ位置セ
ット動作を行った後のバックフォーカス誤差の分布を示
す図である。図７において、縦軸は度数を、横軸はバッ
クフォーカス誤差（ｍｍ）をそれぞれ示している。図８
は、合焦調整動作に伴う第１レンズ群Ｇ１のフォーカシ
ング移動量δF の分布を示す図である。図８において、
縦軸は度数を、横軸は第１レンズ群Ｇ１のフォーカシン
グ移動量（ｍｍ）をそれぞれ示している。図９は、合焦
調整動作を行った後の読取倍率誤差γの分布を示す図で
ある。図９において、縦軸は度数を、横軸は読取倍率誤
差γ（％）をそれぞれ示している。

【００３７】図１０は、読取倍率調整動作に伴うカム筒
Ｃの倍率調整角度θ１の分布を示す図である。図１０に
おいて、縦軸は度数を、横軸はカム筒Ｃの倍率調整角度
θ１（度）をそれぞれ示している。図１１は、読取倍率
調整動作を行った後のバックフォーカス誤差の分布を示
す図である。図１１において、縦軸は度数を、横軸はバ
ックフォーカス誤差（％）をそれぞれ示している。図１
２は、読取倍率調整動作を行った後の読取倍率誤差の分
布を示す図である。図１２において、縦軸は度数を、横
軸は読取倍率誤差（％）をそれぞれ示している。図６〜
図１２から明らかなように、第１実施例では、各レンズ
位置状態において読取倍率調整動作を行った後の読取倍
率誤差およびバックフォーカス誤差が十分小さく、原稿
を所望の設計読取倍率で且つ良好な合焦状態で正確に読
み取ることができる。

【００３８】図１３は、本発明の第２実施例にかかる原
稿読取光学装置の構成を概略的に示す図である。また、
図１４は、図１３において光軸Ａを含んで紙面に垂直な
面に沿った読取光学系の断面図である。第２実施例の原
稿読取光学装置は、第１実施例と類似の構成を有する。
しかしながら、第２実施例では、送りねじを用いた機構
でレンズ群を駆動する点および読取倍率の検出のための
指標として原稿面上にチャート像を形成する点だけが第
１実施例と相違している。したがって、図１３および図
１４において、第１実施例の構成要素と同じ機能を有す
る要素には、図１および図２と同じ参照符号を付してい
る。以下、第１実施例との相違に着目して第２実施例を
説明する。

【００３９】図１３および図１４において、第１レンズ
群Ｇ１を保持するレンズ室Ｂ１と第２レンズ群Ｇ２を保
持するレンズ室Ｂ２とは、光軸Ａに平行に設けられた一
対のガイド軸Ｊ１およびＪ２に沿って移動可能に支持さ
れている。また、レンズ室Ｂ１の外周部に形成されたラ
ックが送りねじＭ１と係合し、レンズ室Ｂ２の外周部に
形成されたラックが送りねじＭ２と係合している。した
がって、図示を省略した一対のモーターによって送りね
じＭ１およびＭ２がそれぞれ個別に回転駆動を受ける
と、レンズ室Ｂ１およびＢ２がひいては第１レンズ群Ｇ
１および第２レンズ群Ｇ２が光軸方向にそれぞれ移動す
る。なお、原点位置からの第１レンズ群Ｇ１の駆動量お
よび第２レンズ群Ｇ２の駆動量は常時記憶されている。

【００４０】また、図１３を参照すると、第２実施例の
原稿読取光学装置は、原稿面上にチャート像を投影する
ための４つの投影光学系を備えている。図１５は、図１
３の投影光学系の構成を示す拡大図である。図１５に示
すように、各投影光学系は、ＬＥＤ１１とチャート１２
とからなり、読取光学系の光路を遮ることがないように
光軸Ａに関して対称的に４個配置されている。すなわ
ち、図１５では、２つの投影光学系だけが図示されてい
るが、紙面に垂直な方向に沿ってさらに２つの投影光学
系が光軸Ａに関して対称的に配置されている。チャート
１２として、たとえば図１６に示すようなチャートパタ
ーンを用いることができる。４つの投影光学系を介して
原稿面上に形成されたチャート像からの光は、読取光学
系を介して、ＣＣＤラインセンサＳ上にチャート像を再
形成する。

【００４１】第２実施例においても、レンズ位置セット
動作により所定のレンズ位置状態に各レンズ群を移動さ
せた後に、合焦調整動作および読取倍率調整動作を行
う。〔１〕レンズ位置セット動作上述したように、レンズ位置セット動作では、各レンズ
群が所定のレンズ位置状態に移動される。次の表（５）
に、各レンズ位置状態 POS１〜 POS４における設計読取
倍率β、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２の移
動量δ１およびδ２（原稿側への移動量を正とする）を
示す。なお、表（５）において、第１レンズ位置状態 P
OS１における移動量δ１およびδ２をそれぞれ０として
いる。

【００４２】

【表５】 POS１ POS２ POS３ POS４設計読取倍率β -0.1890 -0.2520 -0.3150 -0.3690 δ１ 0.0000 -4.9560 -3.7586 -0.6423 δ２ 0.0000 9.6240 18.6414 26.0000

【００４３】なお、第１レンズ位置状態 POS１〜第３レ
ンズ位置状態 POS３では、目標の設計読取倍率に対応す
るレンズ位置状態に各レンズ群を移動させる。ただし、
第４レンズ位置状態 POS４では、以下の合焦調整動作お
よび読取倍率調整動作において第１レンズ群Ｇ１と第２
レンズ群Ｇ２とが干渉する可能性がある。このため、第
４レンズ位置状態 POS４では、第１レンズ群Ｇ１と第２
レンズ群Ｇ２との間隔が広くなるレンズ位置状態すなわ
ち目標の設計読取倍率よりも若干小さな所定の読取倍率
に対応するレンズ位置状態まで各レンズ群を駆動する。

【００４４】〔２〕合焦調整動作ＣＣＤラインセンサＳ上に再形成されたチャート像のコ
ントラストが最も高くなる時の第１レンズ群Ｇ１の移動
量δF を検出し、検出したフォーカシング移動量δF だ
け第１レンズ群Ｇ１を光軸方向に移動させる。

【００４５】〔３〕読取倍率調整動作合焦状態においてＣＣＤラインセンサＳに再形成された
チャート像の大きさに基づいて読取光学系の実際の読取
倍率βR を検出し、上述の式（１）により読取倍率誤差
γを求める。読取光学系の読取倍率と設計読取倍率βS
とが一致するように読取倍率の調整を行うには、式
（１）で得られた読取倍率誤差γに応じて第１レンズ群
Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２をそれぞれΔG1およびΔG2
だけ移動させる必要がある。読取倍率の調整に必要な第
１レンズ群Ｇ１の倍率調整移動量ΔG1（原稿側への移動
量を正とする）および第２レンズ群Ｇ２の倍率調整移動
量ΔG2（原稿側への移動量を正とする）は、それぞれ次
の式（３）および（４）で表される。

【００４６】 ΔG2＝γ／α２（３） ΔG1＝ΔG2／α３＝γ／（α２・α３）（４）ここで、 α２：読取倍率誤差γと倍率調整移動量ΔG2とを関連付
ける係数 α３：倍率調整移動量ΔG2と倍率調整移動量ΔG1との移
動比率次の表（６）に、各レンズ位置状態 POS１〜 POS４にお
ける係数α２および移動比率α３を示す。

【００４７】

【表６】 POS１ POS２ POS３ POS４ α２ 0.033391 0.026860 0.022806 0.020088 α３ -1.087 -0.102 0.316 0.524

【００４８】こうして、第２実施例においても、各レン
ズ位置状態において読取倍率調整動作を行った後の読取
倍率誤差およびバックフォーカス誤差を十分小さくし
て、原稿を所望の設計読取倍率で且つ良好な合焦状態で
正確に読み取ることができることを、本発明の発明者は
第１実施例と同様に検証している。

【００４９】なお、第２実施例については、以下のよう
な変形例も可能である。変形例では、製造段階におい
て、原稿面位置に所定の空間周波数を有するチャートを
置き、第２実施例の方法にしたがって上述の倍率調整移
動量ΔG1、倍率調整移動量ΔG2およびフォーカシング移
動量δF を検出し記憶する。実際の使用段階では、予め
記憶したフォーカシング移動量δF を参照しながら合焦
調整動作を行う。合焦調整動作は、投影光学系を介して
原稿面に形成されたチャート像に基づいて第２実施例と
同様に行われる。次いで、読取倍率調整動作は、原稿面
に形成されたチャート像に依存することなく、予め記憶
した倍率調整移動量ΔG1およびΔG2に基づいて行われ
る。このように、変形例では、チャート像を利用した読
取倍率の検出を行わない。したがって、変形例では、一
対の投影光学系が配置された第２実施例とは異なり、１
つの投影光学系が光軸上に配置される。

【００５０】

【効果】以上説明したように、本発明によれば、使用段
階において検出した実際の読取倍率と所定の設計読取倍
率とがほぼ一致するように読取倍率の調整を行うので、
各レンズ位置状態において読取倍率調整動作を行った後
の読取倍率誤差およびバックフォーカス誤差を十分小さ
くすることができる。その結果、本発明では、原稿を所
望の設計読取倍率で且つ良好な合焦状態で正確に読み取
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかる原稿読取光学装置
の構成を概略的に示す図である。

【図２】図１において光軸Ａを含んで紙面に垂直な面に
沿った読取光学系の断面図である。

【図３】図１の読取光学系の屈折力配置を示す図であ
る。

【図４】第１実施例の原稿読取光学装置をフラットベッ
ド式のスキャナに組み込んだ様子を示す斜視図である。

【図５】図４のスキャナにおける制御を示す図である。

【図６】レンズ位置セット動作を行った後の読取倍率誤
差の分布を示す図である。

【図７】レンズ位置セット動作を行った後のバックフォ
ーカス誤差の分布を示す図である。

【図８】合焦調整動作に伴う第１レンズ群Ｇ１のフォー
カシング移動量δF の分布を示す図である。

【図９】合焦調整動作を行った後の読取倍率誤差γの分
布を示す図である。

【図１０】読取倍率調整動作に伴うカム筒Ｃの倍率調整
角度θ１の分布を示す図である。

【図１１】読取倍率調整動作を行った後のバックフォー
カス誤差の分布を示す図である。

【図１２】読取倍率調整動作を行った後の読取倍率誤差
の分布を示す図である。

【図１３】本発明の第２実施例にかかる原稿読取光学装
置の構成を概略的に示す図である。

【図１４】図１３において光軸Ａを含んで紙面に垂直な
面に沿った読取光学系の断面図である。

【図１５】図１３の投影光学系の構成を示す拡大図であ
る。

【図１６】図１５のチャートのパターンを示す図であ
る。

【符号の説明】

Ｇ１第１レンズ群Ｇ１Ｇ２第２レンズ群Ｇ２Ｌ各レンズ成分Ｏ原稿面位置Ｉ像面位置Ａ光軸Ｂ１、Ｂ２レンズ室Ｂ３レンズ鏡筒Ｂ４駆動レバーＣカム筒Ｄ直進筒Ｐ１、Ｐ２フォローアーピンＴ、１２チャートＳＣＣＤラインセンサＨ、Ｈ’ 保護ガラス１１ＬＥＤ５１光電変換素子５２Ａ／Ｄ変換部５３倍率誤差検出部５４主制御系５５原点検出部５６駆動系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】読取倍率が可変の読取光学系を介して撮
像素子の撮像面上に原稿像を形成する原稿読取光学装置
において、前記読取光学系を構成する各レンズ群を所定の設計読取
倍率に対応するレンズ位置状態まで光軸方向に駆動する
ための駆動系と、前記所定の設計読取倍率に対応するレンズ位置状態にお
ける前記読取光学系の実際の読取倍率を検出するための
検出系とを備え、前記読取光学系の実際の読取倍率を前記所定の設計読取
倍率とほぼ一致させるために、前記駆動系は前記実際の
読取倍率と前記所定の設計読取倍率との差に応じた所定
量だけ各レンズ群を光軸方向に駆動することを特徴とす
る原稿読取光学装置。
【請求項２】前記検出系は、原稿面位置の近傍に形成
された指標を有し、前記読取光学系を介して形成された
前記指標の像に基づいて前記読取光学系の実際の読取倍
率を検出することを特徴とする請求項１に記載の原稿読
取光学装置。
【請求項３】前記検出系は、前記撮像素子の撮像面上
に形成された前記指標の像に基づいて前記読取光学系の
実際の読取倍率を検出することを特徴とする請求項２に
記載の原稿読取光学装置。
【請求項４】前記指標は、原稿上に投影された像であ
ることを特徴とする請求項２または３に記載の原稿読取
光学装置。
【請求項５】前記指標は、前記原稿の支持面の近傍に
形成されていることを特徴とする請求項２または３に記
載の原稿読取光学装置。