JPH11252333A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、高解像度の読み取り動作および焦
点位置検出動作を高速で処理可能な画像読取装置を提供
することを目的とする。 【解決手段】 ＣＣＤ１２をバイモルフ型圧電素子から
なる複数のアクチュエータ３６を用いて光学テーブルに
支持する。アクチュエータ３６は駆動信号に基づいて変
位し、ＣＣＤ１２の受光面が主走査方向Ｈと平行な状態
でＣＣＤ１２を往復移動させる。複数個のアクチュエー
タ３６はＣＣＤ１２を往方向の所定位置に高速で移動さ
せて保持し、画像の読み取りを行わせた後、復方向に高
速で移動させて所定位置に保持し、画像の読み取りを行
わせる。アクチュエータ３６は、焦点位置検出時に、Ｃ
ＣＤ１２を主走査方向に変位させ、短時間で焦点位置検
出を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は原稿の画像情報を読
み取るためのイメージスキャナ、デジタル複写機等の画
像読取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カラー原稿の増加や、画像出力装
置の高性能化により、画像形成装置への高画質化、高速
化に対する要求が高まってきている。

【０００３】しかしながら、高解像力を有する画素数の
多い固体撮像素子は高価であるため、固体撮像素子を微
少変位させて複数の結像位置の情報を合成して高画質に
読み取る画像読取装置が特開昭６０−１６７６２号公報
等に提案されている。

【０００４】また、高画質の読み取りを達成するために
自動焦点合わせを行うに当たり、確実に自動焦点合わせ
を達成することが可能な画像読取装置が特開平３−６４
２４８号公報等に提案されている。

【０００５】以下に従来の画像読取装置について説明す
る。図４は従来の画像読取装置の全体図、図５は従来の
画像読取装置の主要部の構成を示す図、図６は従来の画
像読取装置の処理回路のブロック図、図７は従来の画像
読取装置の処理データを示す図、図８は従来の画像読取
装置の動作を示す図、図９は従来の画像読取装置の画像
処理を説明した図である。

【０００６】図４および図５において、１は画像読取装
置の本体、２は原稿、３は原稿２を積載する原稿ガラ
ス、４は原稿２を保持するための原稿押さえ板である。

【０００７】また、５は以下の部材を内包する読み取り
キャリッジで、６は原稿２を照射するための照明ユニッ
ト、７〜１０は原稿２に照射された反射光を反射する反
射ミラー、１１は原稿２に照射された反射光を所定の倍
率に変倍するための光学手段としての結像レンズ、１２
は結像レンズ１１で結像された原稿２の画像を電気信号
に変換する光電変換手段としてのＣＣＤで、受光部では
１画素に対し１素子が対応しており、ライン状に数千個
の素子が並べられている。１３はＣＣＤ１２を矢印Ａ方
向に１／２画素長変位させるバイモルフ型圧電素子であ
るアクチュエータ、１４は結像レンズ１１、ＣＣＤ１
２、アクチュエータ１３を一体に支持した光学テーブ
ル、１５はＡＦ（自動焦点）用モータ、１６はＡＦ用モ
ータ１５のシャフトに形成されたリード、１７は光学テ
ーブル１４に設けられリード１６に結合している連結部
材で、ＡＦ用モータ１５の回転により光学テーブル１４
を矢印Ｂ方向に移動させる。

【０００８】さらに、１８はメインモータ、１９，２０
はベルト、２１，２２はプーリ、２３は読み取りキャリ
ッジ５に設けられベルト２０に結合している連結部材
で、メインモータ１８の回転により読み取りキャリッジ
５を矢印Ｃ方向に移動させる。

【０００９】また、図６において、２４は画像信号の増
幅器、２５はアナログ／デジタル変換器、２６はＡ／Ｄ
変換されたデジタル信号をマイクロプロセッサ２７に転
送するためのバッファメモリ、２８は信号処理を行いイ
ンターフェイス２９を介して外部のプリンター等に画像
データを出力するための画像信号処理回路、２７は各情
報により、アクチュエータ１３、ＡＦ用モータ１５、メ
インモータ１８を制御するマイクロプロセッサ、３０は
マイクロプロセッサ２７内にあり焦点位置を検出するた
めのＡＦ用回路である。

【００１０】また、図７において、横軸を光学テーブル
１４の位置とし、縦軸にＡＦデータ３１、３２の値をプ
ロットしたものである。ＡＦデータ３１、３２は画像の
先鋭度を示すもので、隣接画素の差の２乗の総和等の計
算式が用いられる。

【００１１】また、図８において、横軸を時間とし、縦
軸にアクチュエータ１３により振動されるＣＣＤ１２の
位置をプロットしたものである。ＣＣＤ１２はアクチュ
エータ１３により正弦波状に振動させられ、Ｅが上死
点、Ｆが下死点で、Ｅ−Ｆ間の振幅はＣＣＤ１２の１／
２画素サイズに相当する。Ｇ１、Ｇ２、…はＣＣＤ１２
による画像の取り込み時間を表わしている。画像の取り
込み時間Ｇは上死点Ｅ、下死点Ｆの近傍である必要から
全所用時間の一部分となっている。

【００１２】また、図９において、３３はＣＣＤ１２が
図８のＥ位置に来たとき、すなわち、時間Ｇの奇数番目
のときに入力された画像データであり、３４はＣＣＤ１
２が図８のＦ位置に来たとき、すなわち、時間Ｇの偶数
番目のときに入力された画像データであり、３５は画像
データ３３、３４を合成した画像データである。

【００１３】以上のように構成された従来の画像読取装
置について、以下その動作を説明する。

【００１４】まず、焦点位置を検出する動作について説
明する。メインモータ１８を駆動させ、読み取りキャリ
ッジ５を矢印Ｃ方向に移動することによりＣＣＤ１２の
読み取り位置を原稿２上の任意の位置に設定する。そし
て、この位置でＡＦ用モータ１５を動作させ、光学テー
ブル１４を矢印Ｂ方向に移動させ、光学テーブル１４の
各移動位置においてＣＣＤ１２の１ライン分のデータを
取得し、ＡＦ用回路３０においてＡＦデータを算出す
る。

【００１５】図７に示すように、ＡＦデータが３１の場
合、すなわち、画像の先鋭度のピークが不鮮明な場合、
焦点位置の検出が困難である。この場合、読み取りキャ
リッジ５を再度移動させ、別の位置で再度ＡＦデータを
取得する。ここでＡＦデータが３２の場合、すなわち、
画像の先鋭度のピークが明確な場合、その位置Ｄが焦点
位置であることがわかる。ここでも先鋭度のピークが不
鮮明な場合、以上の動作を繰り返す。焦点位置が検出さ
れると、その位置Ｄに光学テーブル１４を移動させ、以
降の読み取り動作に入る。

【００１６】焦点位置が検出されると、原稿２の読み取
り動作に移行する。まず、原稿２をＣＣＤ１２の画素数
と同じ解像度で読み取る場合について説明する。ＣＣＤ
１２のライン状素子の整列方向を主走査方向とし、原稿
２の１辺を一度に読み取る。そして、原稿２の長さに応
じて読み取りキャリッジ５が図４の矢印Ｃ方向に走査さ
れる。この方向を副走査方向とする。この副走査方向の
走査により原稿２の他方の１辺まで読み取ることで、原
稿２の全面が読み取られる。この読み取り動作におい
て、ＣＣＤ１２は変位すること無く静止した状態であ
る。

【００１７】次に、原稿２をＣＣＤ１２の画素数（素子
数）以上の解像度で読み取る場合の動作について説明す
る。図５に示すように、ＣＣＤ１２を支持したアクチュ
エータ１３がＣＣＤ１２を矢印Ａ方向、すなわち、主走
査方向へ図８に示すように連続的に振動させるととも
に、読み取りキャリッジ５が図４の矢印Ｃ方向、すなわ
ち、副走査方向に走査される。同時に、図９に示すよう
にＣＣＤ１２の変位位置ＥおよびＦの変位位置での画像
データ３３、３４は図６の画像信号処理回路３０にて合
成され、ＣＣＤ１２の画素数の２倍の解像度の画像デー
タ３５がインタフェース２９に送られ、外部の画像形成
装置等に出力される。したがって、通常の読み取りより
高画質な画像データが得られる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の画像読取装置の構成では、以下の不都合を有して
いた。

【００１９】高解像度の画像データを入力するには副走
査方向に細かく読み取る必要がある。さらに、原稿２を
ＣＣＤ１２の画素数以上で高画質に読み取る場合、従来
の画像読取装置では図５に示す１個のアクチュエータ１
３でＣＣＤ１２を高速に動作させているために、ＣＣＤ
１２の変位は図８に示すような正弦波状の振動波形とな
る。このために、画像の取り込み時間Ｇ（Ｇ１，Ｇ２
…）は全所用時間の一部分となり、画像の取り込み以外
の時間が長くなり、その結果読み取り処理の時間が長く
なってしまう。

【００２０】また、焦点検出ができなかった場合、読み
取りキャリッジ５を再度移動させ、別の位置で再度ＡＦ
データを取得する必要が生じることから、焦点検出が完
了するまでの時間が長くなる。

【００２１】本発明は、高解像度の読み取り動作および
焦点位置検出動作を高速で処理可能な画像読取装置を提
供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像読取装
置は、主走査方向に整列した複数の画素を有し、原稿の
画像を光学的に読み取る画像入力手段と、画像入力手段
を主走査方向に沿って往復移動させるための駆動信号を
出力する駆動信号発生手段と、駆動信号発生手段から出
力される駆動信号に基づいて画像入力手段を主走査方向
に沿って往復移動させる複数の駆動手段とを備えたもの
である。

【００２３】本発明に係る画像読取装置においては、画
像入力手段が複数の駆動手段により主走査方向に沿って
往復移動可能に構成されている。このため、画像入力手
段は複数の駆動手段から駆動力を受けて主走査方向に沿
う所定の位置に迅速に移動することができる。したがっ
て、画像読み取り処理時における画像入力手段の移動時
間が短縮されるとともに、画像入力手段が所定の読み取
り位置に静止して画像を読み取る時間が長くなる。その
ため、画像の読み取り処理を短時間でかつ安定して行う
ことが可能となる。

【００２４】また、本発明に係る画像読取装置は、主走
査方向に整列した複数の画素を有し、原稿の画像を光学
的に読み取る画像入力手段と、画像入力手段の複数の画
素に原稿の画像を結像する光学手段と、画像入力手段を
主走査方向に沿って往復移動させるための駆動信号を出
力する駆動信号発生手段と、駆動信号発生手段から出力
される駆動信号に基づいて画像入力手段を主走査方向に
往復移動させる複数の駆動手段と、画像入力手段から出
力される出力信号に基づいて光学手段の焦点位置を検出
する検出手段と、検出手段が画像入力手段からの出力信
号に基づいて焦点位置を検出できない場合に、画像入力
手段を主走査方向に沿って移動させるように駆動手段を
制御するとともに、移動後の画像入力手段からの出力信
号に基づいて焦点位置を検出するように検出手段を制御
する制御手段とを備えたものである。

【００２５】本発明に係る画像読取装置においては、焦
点位置検出時に、画像入力手段が最初に設定された位置
において検出手段により焦点位置の検出が行われる。こ
こで、焦点位置の検出ができなかった場合には、駆動手
段が画像入力手段を主走査方向に沿って移動させて原稿
の画像読み取り位置を主走査方向に沿って変更し、再度
検出手段により焦点位置の検出を行う。そして、焦点位
置が検出されると、焦点位置検出を終了し、画像読み取
り処理を行う。このように、駆動手段により画像入力手
段を主走査方向に微少移動させることによって焦点位置
検出が可能となり、焦点位置検出を迅速に行うことがで
きる。

【００２６】

【発明の実施の形態】請求項１の発明に係る画像読取装
置は、主走査方向に整列した複数の画素を有し、原稿の
画像を光学的に読み取る画像入力手段と、画像入力手段
を主走査方向に沿って往復移動させるための駆動信号を
出力する駆動信号発生手段と、駆動信号発生手段から出
力される駆動信号に基づいて画像入力手段を主走査方向
に沿って往復移動させる複数の駆動手段とを備えたもの
である。

【００２７】これにより、画像入力手段の往復移動が高
速で行われ、画像の読み取り時間を短縮化することがで
きる。

【００２８】請求項２の発明に係る画像読取装置は、請
求項１の発明に係る画像読取装置の構成において、複数
の駆動手段が、画像入力手段に連結され、かつ複数の画
素の整列方向が主走査方向に平行な状態で画像入力手段
を往復移動させるように駆動信号に応じて変位する複数
のバイモルフ型圧電素子である。

【００２９】これにより、複数のバイモルフ型圧電素子
の変位動作によって画像入力手段が主走査方向に平行に
短時間で移動され、画像の読み取り時間が短縮化され
る。

【００３０】請求項３の発明に係る画像読取装置は、請
求項１または請求項２の発明に係る画像読取装置の構成
において、往復移動される画像入力手段からの出力信号
に基づいて画像入力手段の画素の数の整数倍の画像デー
タを作成する信号処理手段をさらに備えたものである。

【００３１】これにより、主走査方向に所定距離だけ往
復移動させたそれぞれの位置において画像入力手段から
出力される出力信号を合成することにより、画像入力手
段の画素の数の整数倍の解像度で画像の読み取りを行う
ことができる。

【００３２】請求項４の発明に係る画像読取装置は、主
走査方向に整列した複数の画素を有し、原稿の画像を光
学的に読み取る画像入力手段と、画像入力手段の複数の
画素に原稿の画像を結像する光学手段と、画像入力手段
を主走査方向に沿って往復移動させるための駆動信号を
出力する駆動信号発生手段と、駆動信号発生手段から出
力される駆動信号に基づいて画像入力手段を主走査方向
に往復移動させる複数の駆動手段と、画像入力手段から
出力される出力信号に基づいて光学手段の焦点位置を検
出する検出手段と、検出手段が画像入力手段からの出力
信号に基づいて焦点位置を検出できない場合に、画像入
力手段を主走査方向に沿って移動させるように駆動手段
を制御するとともに、移動後の画像入力手段からの出力
信号に基づいて焦点位置を検出するように検出手段を制
御する制御手段とを備えたものである。

【００３３】これにより、画像入力手段を主走査方向に
沿って微少移動させることによって焦点位置検出が可能
となり、焦点位置検出を迅速に行うことができる。

【００３４】請求項５の発明に係る画像読取装置は、請
求項４の発明に係る画像読取装置の構成において、制御
手段が、画像読み取り時に画像入力手段が主走査方向に
沿って往復移動するように駆動手段を制御し、往復移動
する画像入力手段からの出力信号に基づいて画像入力手
段の画素の数の整数倍の画素データを作成する信号処理
手段をさらに備えたものである。

【００３５】これにより、画像入力手段の画素の数より
も高い解像度で画像を読み取ることができる。

【００３６】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。図１は本発明の実施の形態による画像読取装置の主
要部の構成を示す図、図２は本発明の実施の形態による
画像読取装置の画像処理を説明した図、図３は本発明の
実施の形態による画像読取装置の動作を表す図である。

【００３７】なお、本発明の画像読取装置において、図
４に示す従来の画像読取装置と同様の構成部材について
は同じ符号を付与して参照し、詳細な説明は省略する。

【００３８】図１において、３６はＣＣＤ１２を矢印Ｈ
（図５中の矢印Ａに相当）方向に１／２画素長変位させ
るバイモルフ型圧電素子であるアクチュエータで、ＣＣ
Ｄ１２に対し複数個並列に設けられている。

【００３９】また、図２において、３７、３８はＣＣＤ
１２により入力された画像データである。さらに、図３
は、横軸を時間とし、縦軸にアクチュエータ３６により
振動されるＣＣＤ１２の位置をプロットしたものであ
る。ＣＣＤ１２は複数個のアクチュエータ３６により駆
動されるため、短時間で所定位置に変位可能となる。こ
のため、ＣＣＤ１２はアクチュエータ３６により台形波
状に振動させられ、Ｅが上死点、Ｆが下死点で、Ｅ−Ｆ
間の振幅がＣＣＤ１２の１／２画素長に相当する。Ｉ
（Ｉ１，Ｉ２…）はＣＣＤ１２による画像の取り込み時
間を表わしている。

【００４０】ここで、上記のＣＣＤ１２が本発明の画像
入力手段に相当し、マイクロプロセッサ２７が駆動信号
発生手段および制御手段に相当し、アクチュエータ３６
が駆動手段に相当し、画像信号処理回路２８が信号処理
手段に相当し、ＡＦ用回路３０が検出手段に相当する。

【００４１】以上のように構成された本発明の第１の実
施の形態による画像読取装置について、以下その動作を
図１から図３を用いて説明する。

【００４２】まず、焦点位置を検出する動作について説
明する。最初の焦点位置の検出動作は従来の場合と同様
に行われる。最初の焦点位置の検出が不適の場合、図１
（ｂ）に示すように、アクチュエータ３６により矢印Ｈ
方向にＣＣＤ１２を１／２画素長分移動させて、再度Ａ
Ｆデータを取得する。すなわち、画像データとしては、
図２に示すように、１回目に取得した画像データ３７に
対し１／２画素長分矢印Ｊ方向に移動した画像データ３
８によりＡＦデータを生成し、ＡＦデータが図７に示す
画像データ３２の場合、すなわち、画像の先鋭度のピー
クが明確であれば、その位置Ｄが焦点位置であることが
わかる。

【００４３】焦点位置の検出が終了すると、画像の読み
取り動作に移る。原稿２をＣＣＤ１２の受光素子の数
（画素数）で読み取る場合については、従来例と同じで
ある。ここでは、原稿２をＣＣＤ１２の画素数以上の解
像度で読み取る場合の動作について説明する。

【００４４】ＣＣＤ１２を支持したアクチュエータ３６
がＣＣＤ１２を図１の矢印Ｈ方向、すなわち主走査方向
へ図３に示すように連続的に振動させるとともに、読み
取りキャリッジ５が図４の矢印Ｃ方向、すなわち副走査
方向に走査される。この時、ＣＣＤ１２は、アクチュエ
ータ３６を複数個設けることで図３に示すように台形波
形の動作が可能となっている。このため、画像の取り込
み時間Ｉ（Ｉ１，Ｉ２…）の全所用時間に占める割合は
従来例に比べてはるかに大きくなる。この結果、画像の
取り込み時間に要する時間全体が短くなり、高速で画像
読取処理を行うことができる。

【００４５】以上のように本実施の形態では、ＣＣＤ１
２を変位させるアクチュエータ３６を複数個設けること
によりＣＣＤ１２が図３に示すように台形波形の動作が
可能となり、画像の取り込み時間Ｉの全所用時間に占め
る割合が従来例に比べはるかに大きくなる。このため、
ＣＣＤ１２を変位させて原稿２をＣＣＤ１２の画素数以
上の高解像度に読み取る時でも、読み取り時間を長くす
る必要がなくなる。

【００４６】また、ＣＣＤ１２を変位させるアクチュエ
ータ３６に、安価でかつ高速で変位させることが可能な
バイモルフ型圧電素子を用いることにより、安価に高解
像度の読み取りを可能とすることができる。

【００４７】さらに、１回目の焦点位置の検出が不適で
再検出する場合、アクチュエータ３６によりＣＣＤ１２
を主走査方向に微少移動させて再度実施することが可能
となり、焦点検出を再度実施する際の所用時間を最短に
することができる。

【００４８】さらに、原稿２をＣＣＤ１２の画素数以上
で高解像度に読み取るためにＣＣＤ１２を変位させるア
クチュエータ３６を用いて、焦点検出を再度実施するた
めにＣＣＤ１２を変位させるアクチュエータ３６を共用
化したことにより、焦点位置の再検出用のアクチュエー
タを別個に設ける必要がなくなり、画像読取装置を安価
に構成することができる。

【００４９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、画像入力
手段を複数の駆動手段を用いて往復移動可能に構成した
ことにより、画像入力手段の移動時間が短縮化され、か
つ往復移動する画像入力手段からの出力信号を用いた高
解像度の画像読み取りが可能な画像読取装置を得ること
ができる。

【００５０】また、焦点位置検出時に、複数の駆動手段
によって画像入力手段を主走査方向に移動させて焦点位
置の再検出を可能としたことにより、画像入力手段を微
少移動させることによって焦点位置の再検出用の出力信
号が得られ、それによって短時間で焦点位置の再検出を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による画像読取装置の主要
部の構成を示す図

【図２】本発明の実施の形態による画像読取装置の画像
処理を説明した図

【図３】本発明の実施の形態による画像読取装置の動作
を示す図

【図４】従来の画像読取装置の全体図

【図５】従来の画像読取装置の主要部の構成を示す図

【図６】従来の画像読取装置の処理回路のブロック図

【図７】従来の画像読取装置の処理データを示す図

【図８】従来の画像読取装置の動作を示す図

【図９】従来の画像読取装置の画像処理を説明した図

【符号の説明】

２ 原稿 １１ 結像レンズ １２ ＣＣＤ ２７ マイクロプロセッサ ２８ 画像信号処理回路 ３０ ＡＦ用回路 ３３，３４，３５ 画像データ ３６ アクチュエータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主走査方向に整列した複数の画素を有し、
   原稿の画像を光学的に読み取る画像入力手段と、前記画
   像入力手段を主走査方向に沿って往復移動させるための
   駆動信号を出力する駆動信号発生手段と、前記駆動信号
   発生手段から出力される前記駆動信号に基づいて前記画
   像入力手段を主走査方向に沿って往復移動させる複数の
   駆動手段とを備えたことを特徴とする画像読取装置。
2. 【請求項２】前記複数の駆動手段は、前記画像入力手段
   に連結され、かつ前記複数の画素の整列方向が主走査方
   向に平行な状態で前記画像入力手段を往復移動させるよ
   うに前記駆動信号に応じて変位する複数のバイモルフ型
   圧電素子であることを特徴とする請求項１記載の画像読
   取装置。
3. 【請求項３】往復移動される前記画像入力手段からの出
   力信号に基づいて前記画像入力手段の前記画素の数の整
   数倍の画素データを作成する信号処理手段をさらに備え
   たことを特徴とする請求項１または２記載の画像読取装
   置。
4. 【請求項４】主走査方向に整列した複数の画素を有し、
   原稿の画像を光学的に読み取る画像入力手段と、前記画
   像入力手段の前記複数の画素に原稿の画像を結像する光
   学手段と、前記画像入力手段を主走査方向に沿って往復
   移動させるための駆動信号を出力する駆動信号発生手段
   と、前記駆動信号発生手段から出力される前記駆動信号
   に基づいて前記画像入力手段を主走査方向に往復移動さ
   せる複数の駆動手段と、前記画像入力手段から出力され
   る出力信号に基づいて前記光学手段の焦点位置を検出す
   る検出手段と、前記検出手段が前記画像入力手段からの
   出力信号に基づいて前記焦点位置を検出できない場合
   に、前記画像入力手段を主走査方向に沿って移動させる
   ように前記駆動手段を制御するとともに、移動後の前記
   画像入力手段からの出力信号に基づいて前記焦点位置を
   検出するように前記検出手段を制御する制御手段とを備
   えたことを特徴とする画像読取装置。
5. 【請求項５】前記制御手段は、画像読み取り時に前記画
   像入力手段が主走査方向に沿って往復移動するように前
   記駆動手段を制御し、前記往復移動する画像入力手段か
   らの出力信号に基づいて前記画像入力手段の前記画素の
   数の整数倍の画素データを作成する信号処理手段をさら
   に備えたことを特徴とする請求項４記載の画像読取装
   置。