JPS6046540A - 変倍可能な複写機の合焦点合倍率装置 - 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】 本発明は、ズームレンズを用いた変倍可能な複写機に係
り、特に常時正しい焦点と変倍率を得ることができるよ
うにした合焦点合倍率装置に関する。

従来ズームレンズを用いて連続変倍を可能とした複写機
は、ズームレンズの可動レンズを移動させることにより
倍率を変更し、同時に物像間距離の変化を補償するため
、可動レンズの間隔をカム等を用いて調節している。と
ころが従来装置においては、ズームレンズの可動レンズ
の位置および間隔は、複写倍率に応じた光学的計算値に
基すき一義的に定められており、このため温度変化、各
部品の経年変化等によって精度が劣化した場合には、焦
点および倍率が狂い、画質が低下するおそれがあった。

またこのことは、製造工程においても各部品の精度を極
めて高くｍ持しなければならないことを意味し、このた
め精度を維持する必要上、コストが高くなることが避け
られなかった。

本発明は、構成部品の精度維持によって各複写倍率にお
ける焦点および倍率を正しく維持するという発想から離
れ、ズームレンズの可動レンズの位置と間隔を倍率に応
じ光学的計算値に基づいて定めておくとともに、これら
の位置および間隔の微調整を、原稿面の隅部一部に置い
たチャー１・の像を受けるセンサからの信号によって行
なうようにしたことを特徴としている。このような微調
整を行なうことにより、温度変化、経年変化による精度
の狂いに十分対処でき、また製造工程においても、各部
品の精度を従来装置程には高く維持する必要がなくなる
。

以下図示実施例について本発明を説明する。第１１’Ｊ
は複写用ズームレンズＬが可動の前群レンズＬｌと後群
レンズＬ２の二群構成からなる場合に、各倍率（０，８
４に、１．ＱＱｘ、１．４１ｘ）における両しンる。原
稿面り、感光面Ｓを固定（物像間距離不変）した場合、
各倍率において常に良質画像（合焦点）にするためには
、この図のように前群レンズＬ１、後群レンズＬ２の位
置および間隔を変化させねばならない。

第２図は、上記条件を満足した従来の複写機の基本構成
、およびこの従来構成に加えた本発明の構成を概念的に
示すものである。同図において、原稿面Ｄ、前・群レン
ズＬｌと後群レンズＬ２からなるズームレンズＬはｆｆ
）１図と同一の要素であり、感光面Ｓは感光ドラムとし
て構成されている。透明板（透明板ガラス）からなる原
稿面りの下面には、照射ランプＲ１と一諸に走行する全
速ミラーＭ１が配設され、この全速ミラーＭｌからの反
射光を受ける光路変換ミラーＭ２、Ｍ３が一体に移動可
能に支持されている。この光路変換ミラー　Ｍ　２、Ｍ
３は、光路長を一定に保つため、全速ミラーＭ１と同方
向に、かつ全速ミラーＭ１の移動速度の半分の速度で移
動するものであり、半速ミラーとも呼ばれる。光路変換
ミラーＭ２、Ｍ３は全速ミラーＭ１からの反射光を１８
０　’折返してズームレンズＬを通過させ、さらに第四
ミラーＭ４にケ・えるもので、第四ミラーＭ４はその反
射光を、全速ミラーＭ１の走査速度と回期して回転する
感光ドラムＳに与える（全速ミラーＭｌの速度＝（１／
倍率）ＸドラムＳの周速）。倍率を変更する場合には、
ズームレンズＬの可動レンズＬ１、Ｌ２を光軸方向に移
動させ、かつ両レンズの間隔を第１図で説明した間隔に
設定する。

以上は従来の変倍可能な複写機においても用いられてい
る構成であるが、本発明は、上記構成に加えて次の構成
を有する。原稿面りの隅部一部には、原稿ａｌｔ置くの
に邪魔にならない場所に、チャートＣが設けられており
、原稿面りの下部番とは、このチャートＣを照射する固
定ランプＲ２が設けられている。このチャートＣの位置
は原稿ｄと等価な面に定められ、またその像は、全速ミ
ラーＭ１に入る。他方上記第四ミラーＭ４は、固定では
なく、ズームレンズＬを通過した光を感光ドラムＳまた
はラインセンサＬＳに択一して与えるように回動可能で
ある。ラインセンサＬＳは微小センサを直線状に整列さ
せてなるもので、第四ミラーＭ４に関し、感光ドラムＳ
と共役な位置にあり、したがって原稿面りに置かれた原
稿ｄの状態は、このチャートＣの状態を検出することに
より検出することができる。

本発明の特徴は、原稿ｄの複写に先立ち、第四ミラーＭ
４を跳上げ、チャートＣの像をラインセンサＬＳに入射
させて焦点検出、倍率検出を行ない、ラインセンサＬＳ
の出力１こより、正しし＼焦点、倍率となるようにズー
ムレンズＬの可動レンズＬ１、Ｌ２の位置および間隔を
微調整する点にある。

チャートＣは例えばレンズ解像力のテスト用（二用いら
れているテストチャートを用いる。第４図はその例を示
すもので、白黒の線を交尾に並べてなっており、ライン
ペア（ｌｉｎｅ　ｐａｉｒ）　ｐの間隔の大小（ｌｐ／
ｍｍ）を適宜選定する。合焦はチャートのコントラスト
で決定することができ、また倍率ｊよ一定ゲート中に白
黒のチャートが何本カウントできるかで決定することが
できる。チャートのラインペアＰの大きさは、変倍値の
幅、ラインセンサＬＳの画素の大きさ、要求される解像
力から決定すればよい。

次に第４図、第５図につき、ズームレンズのＩＩ丁動レ
ンズの移動機構について説明する。このレンズ移動機構
は、前群レンズＬＬの移動力により後群レンズＬ２をカ
ムによって移動させるもので、ある。ＦはＬの光軸、１
１はＦに平行でベース１２上の支持ブラケット１３．１
３に固定した案内棒で、この案内棒１１にズームレンズ
架台１４の一端部（第４図上端部）が摺動自在に支持さ
れている。ズームレンズ架台１４の他端部に設けたガイ
ドローラ１５は同じくベース１２上に案内棒１１と平行
にして固定されたガイドレール１６上を転動する。

前群レンズＬ１を支持した第一鏡筒１７は、このズーム
レンズ架台１４上に固定されており、後群レンズＬ２を
支持した第二鏡筒１８は、この第一鏡筒１７に光軸の傾
きおよび芯ずれのないように摺動可能に嵌められている
。すなわちズームレンズ架台１４に関して第一鏡筒１７
は固定鏡筒であり、第二鏡筒１８は可動鏡筒である。１
９．２０は第二鏡筒１８の摺動方向および範囲を規制す
る長孔とこれに嵌めたビンである。そしてこのズームレ
ンズ架台１４はその一端部に延長したアーム２１に、案
内棒１１に平行にして支持ブラケフト１３に支持した送
りねじ２２を螺合させていて、この送りねじ２２は位置
規制可能なステッピングモータ（パルスモータ）２３、
タイミングプーリ２４、タイミングベルト２５およびタ
イミングプーリ２６によって回動可能となっている。

したがって送りねじ２２を回転させるとズームレンズ架
台１４が案内棒１１に沿って移動し、前群レノズＬ１．
後群レンズＬ２からなるズームレンズＬの全体が光軸Ｆ
方向に移動する。このときのズームレンズ架台１４の移
動軌跡は、複写倍率に応じ、第１図に示す前群レンズＬ
ｌの軌ｌｌ！ＡＥと等しい軌跡を描く。したがってズー
ムレンズ架台１４に固定した第一鏡筒１７に支持されて
いる前群レンズＬ１は上記軌跡Ｅを描くこととなる。

次に第二鏡筒１８をズームレンズ架台１４の移動力を駆
動力として第一鏡筒１７に対して移動させ、前群レンズ
ＬＬ、後群レンズＬ２の間隔を複写倍率に応じた間隔に
する間隔調整機構を説明する。ズームレンズ架台１４に
は光軸Ｆと直交する軸２８が支持され、この軸２８に間
隔調整部材であるカム板２９が回転自在に支持されてい
る。第二鏡筒１８にはこのカム板２９の周縁カム面と当
接するカムフォロア３０が突出させて支持されている。

３１はカム板２９とカムフォロア３０を常時弾接させる
引張ばねであり、したがってカム板２９が回転すると、
該カム板２９のカム面形状に従い、第二鏡筒１８が光軸
Ｆ方向に移動する。カム板２９の形状は、第二鏡筒１８
に支持した後群レンズＬ２を第１図の軌跡Ｇに沿って移
動させるように設定されている。

カム板２９の軸部には、カム板２９に対する位相調整の
ための相対回動が可能で、位相調整後線カム板２９に固
定されるワイヤプーリ３３が設けられている。このワイ
ヤブー９３３には小ねじ３４によって滑りなきように固
着したワイヤロープ３５が巻回され、このワイヤロープ
３５の両端は微調整ロッド３６の両端に固定されている
。微調整ロッド３６は案内＄１１と平行で、該案内棒１
１の両端の支持ブラケット１３．１３に摺動可能に支持
されており、またその一端のアーム３７に送りねじ３８
が螺合されている。送りねし３８はブラケット３９によ
りベース１２に支持されていて、位置規制可能なステッ
ピングモータ（パルスモータ）４０、タイミングプーリ
４１、タイミングベルト４２およびタイミングプーリ４
３によって回転駆動される。なお４４．４５は、それぞ
れズームレンズ架台１４、微調整ロッド３６に固定した
位置検出板で、検出器４６．４７と協働してズーノ・レ
ンズＬの等倍複写位置を検出する。

したがって上記構成によれば、送りねじ２２を［【回転
させてズームレンズ架台１４を移動させると、前述のよ
うに前群レンズＬ１が第１図の曲線移動軌跡Ｅに従って
移動し、同時にカム板２９の形状に従い、後群レンズＬ
２が第１図の曲線移動軌跡Ｇに従って移動することにな
る。すなわちズームレンズ架台１４が移動すると、両端
を固定したワイヤローブ３５の中間部分がワイヤプーリ
３３に滑りなきように取着されていることから、ワイヤ
プーリ３３、つまりこれと同軸のカム板２９がズームレ
ンズ架台１４の移動量に対応する角度だけ回転し、その
結果第二鏡筒１８はカム板２９に弾接しているカムフォ
ロア３０を介して、ｌ核カム板２９の形状に従って移動
し、前群レンズＬ１と後群レンズＬ２の間隔を倍率に応
じた距離にする。

以上は送りねじ３８を回動させない場合の動作であるが
、送りねじ３８を回動させると、微調整ロッド３６をズ
ームレンズ架台１４に対して光軸Ｆ方向に移動させるこ
とができる。微調整ロッド３６がズームレンズ架台１４
に対して移動すると、ワイヤロープ３５の両端が微調整
ロッド３６に固定されていることから、ワイヤブー９３
３と同軸のカム板２９が微調整ロッド３６の移動量に対
応した量だけ回転し、その結果第二鏡筒１８は前後に移
動し、上記送りねじ２２を回転させた場合の動作とは独
立して第二鏡筒１８、つまり後群レンズＬ２を前群レン
ズＬ１に対して移動させることができる。すなわち前群
レンズＬ１、後群レンズＬ２は送りねじ２２とカム板２
９によるプログラム化された移動軌跡の他、前群レンズ
Ｌ１は駆動源をステッピングモータ２３とする送りねじ
２２の回動により、また後群レンズＬ２は駆動源をステ
・ンビングモータ４０とする送りねじ３８の回動により
、それぞれ独立して位置決めできるようになっている。

第６図は本発明の合焦点合倍率装置の基本的作動を示す
フローチャートを示す。コピー開始時に倍率が決定され
ると、光学的計算値により予め決定されている位置まで
、ズームレンズＬの前群レンズＬ１．後群レンズＬ２が
移動される。この移動は上記実施例におけるステッピン
グモータ２３だけによりなされるもので、粗調整に相当
する。

従来装置においてはこの粗調整のみが行なわれていた。

本発明はさらに、固定ランプＲ２によってチャートＣを
照射し、その像を全速ミラーＭ１、光路変換ミラーＭ２
、Ｍ３を介してラインセンサＬＳに導き、ラインセンサ
ＬＳからの信号により合焦回路６０を作動させて合焦で
あるか杏かの判定を行なう。合焦でなければステッピン
グモータ４０を作動させて前群レンズＬｌ、後群レンズ
Ｌ２の間隔の調整（精密調整）を行ない、合焦域に入っ
たら、続いて合倍率回路６１を作動させる。

合倍率回路６１は倍率が設定した倍率であるか否かを判
定し、合倍率でなければ今度はステッピングモータ２３
を作動させてズームレンズＬ位置の調整を行なう（精密
調整）。

このズームレンズＬの位置の精密調整の結果合焦域から
外れた場合には、合倍率回路での測定ができなくなるか
ら、再び合焦回路６０を作動させる。最終的に倍率およ
び焦点が合致したら調整を終了し、実際のコピ一作業に
入る。焦点を合わせる際には、実際にステー２ピングモ
ータ４０を作動させ、前群レンズＬｌ、後群レンズＬ２
の間隔を前後に調整してコントラストの分布を調べ、そ
のコントラストが最も高い位置に再び前群レンズＬ１、
後群レンズＬ２の間隔を戻すという調整り法を採ること
ができる。

第７図はラインセンサＬＳを駆動するための回路ブロッ
ク図を示すものである。ラインセンサＬＳはドライバ６
３によって駆動され、そのビデオ出力は増幅器６４で増
幅される。スイッチ６５．６６はラインセンサＬＳの出
力を合焦回路６０または合倍率回路６１に入力させるも
ので、スイッチ６５をオンにすると合焦回路６０が作動
する。

合焦回路６０は有効信号だけを選択するゲート６７で有
効チャートだけを選択し、次にフィルタ６８で直流成分
の除去を行ない、ビデオ出力の変化分だけを取出す。次
に整流回路６９．積分回路７０で金魚信号を作成する。

ビデオ信号の変化量（コントラスト）が大きい程積分回
路７０の出力が大きくなり、最大コントラストのときに
積分回路７０の出力が最大となるから、この最大コント
ラストが得られるようにステッピングモータ４０を駆動
する。またビデオ出力の積分によることなく、これの最
大値、最小値の差を演算することによっても合焦点信号
を得ることができる。

またスイッチ６６をオンにすると合倍率回路６１が作動
する。合倍率回路６１は、ゲート７１で有効信号だけを
選択し、コンパレータ７２で波形成形を行ない、カウン
タ７３でラインセンサＬＳで検知されたチャートＣの白
黒数のカウントを１１なう。このカウントは、前述のよ
うに合焦回路６０が作動した後の合焦状態で行なわれる
から、シャープなビデオ出力で行なうことができる。カ
ウンタ７３からの出力は次の比較器７４で設定イタｌ（
設定倍率から決定されるカウント値）と比較され、設定
値の許容値内であれば合倍率信号を出力し、許容値より
＋側であれば＋側の符合倍率信号を出力し、−側であれ
ば一側の符合倍率信号を出力する。送りねじ２２は符合
倍率信号が＋側であるか一側であるかの判断結果により
合倍率信号が出る方向に駆動される。なおスイッチロ５
．６６は説明の便宜上設置したもので、例えばドライバ
６３を倍率変更時だけ駆動するようにすればこのスイッ
チは不要である。

なお上記実施例のズームレンズＬは、前後ニルの前群レ
ンズＬ１、後群レンズＬ２がともに可動であるが、一部
を不動レンズとしたズームレンズに対しても勿論本発明
は適用可能である。また本実施例は光軸Ｆが送りねじ２
２と平行で移動しない場合を示したが、光軸Ｆが送りね
じ２２と平行でなく、しかも変倍に伴ない該光軸Ｆが光
軸と直角な方向に移動するタイプの複写機については、
ズームレンズの送りねじと光軸を適当量傾斜させること
により、他の構成は上記実施例と同一で同様の効果を実
現できる。

また上記実施例では前群レンズＬ１．１２群レンズＬ２
の移動機構を送りねじ機構で構成したが、前群レンズＬ
１、後群レンズＬ２に連動するワイヤを直接ステッピン
グモータにより制御する送り機構等の他の送り機構を用
いても本発明は成立する。

以上のように本発明に係る変倍可能な複写機の合焦点合
倍率装置は、変倍に伴なうズームレンズの移動およびレ
ンズ間隔の調整を、光学的な計算値に基づく粗調整と、
実際の光学系によって得られるチャート像による微調整
に分けて行なうものであるから、温度変化、各部品の経
年変化があったとしても、あるいは構成部品の精度が従
来装置程高くなかったとしても、常に正しい焦点で設定
倍率の鮮明なコピーを得ることができる。また微調整を
行なうために付加する要素は、チャー１・とその照明系
、およびチャートの反射光を受けるセンサだけであって
、センサからの信号の処理はコンピュータ（現在のコピ
ー機は全てマイコンで制御されている）で行なうことが
できるから、従来装置に対しても大きな改造を要するこ
となく適用可能という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は変倍に伴なうレンズと原稿面および感光面の関
係を示す関係図、第２図は本発明に係る複写機の合倍率
合焦点装置の実施例を示す概念図、第３図はチャートの
例を示す平面図、第４図はズームレンズの移動機構の実
施例を示す平面図、第５図は同要部の斜視図、第６図は
本発明の複写機の動作例を示すフローチャート、第７図
はセンサの駆動回路の例を示す回路ブロック図である。 Ｌ・・・ズームレンズ、Ｄ・・・原稿面、Ｓ・・・感光
ドラム、ＬＳ・・・ラインセンサ、ｄ・・・原稿、Ｃ・
・・チャート、Ｍｌ・・・全速ミラー、Ｍ２、Ｍ３・・
・光路変換ミラー、Ｌｌ・・・前群レンズ、Ｌ２・・・
後群レンズ、１１・・・案内棒、ｔ２・・・ベース、１
４・・・ズームレンズ架台、１７・・・第一鏡筒、１８
・・・第二鏡筒、２２．３８・・・送りねじ、２３．４
０・・・ステッピングモータ、２９・・・カム板、３０
・・・カムフォロア、３３・・・ワイヤプーリ、３６・
・・微調整ロッド。 特許出願人　旭光学工業株式会社 同代理人　三　浦　邦　夫 第３図 第４図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）原稿面と感光面の間に変倍可能なズームレンズを
   配し、このズームレンズの可動レンズの位置およびレン
   ズ間隔を変更して複写倍率を変化させるようにした変倍
   可能な複写機において、上記原稿面の隅部一部にチャー
   トを設けるとともに、上記感光面との共役位けにセンサ
   を設け、上記チャートに照射した光の反射光をこのセン
   サに入射させて焦点状態および倍率を検出し、このセン
   サからの検出信号により上記ズームレンズの可動レンズ
   の初期位置およびレンズ間隔を微調整することを特徴と
   する変倍可能な複写機の合焦点合倍率装置。 （２、特許請求の範囲第１項において、ズームレンズの
   可動レンズの位置および間隔は、ステッピングモータに
   よって制御される変倍［Ｔ丁能な複写機の合焦点合倍率
   装置。 （３）特許請求の範囲第１項または第２項において、感
   光面との共役位置に設けるセンサは、微小センサを直線
   状に整列させたラインセンサである変倍可能な複写機の
   合倍率合焦点装置。