JPS61134717A - 自動合焦式イメ−ジスキヤナの合焦状態調節方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ ゛この発明は、カメラ型イメージスキャナやファクシミ
リ型イメージスキャナなどのイメージスキャナの合焦状
態調節方法に関し、特に、結像光学系の光路の焦点位置
に一次元イメージセンサを配置し、この一次元イメージ
センサをその走査方向に対して直角の方向に機械的に移
動させるようにし、さらに色フィルタを順次光路内に挿
入してカラー画像信号を得るようにされた自動合焦式イ
メージスキャナの合焦状態調節方法に関する。

［従来の技術］ 第１４図には、従来のカメラ型イメージスキャナの要部
が概略的に示されている。図において、１はレンズで、
２はレンズ１の中心を通る光軸である。レンズ１の焦点
位置となるべき場所を含む平面上には、一次元イメージ
センサ３が配置される。この一次元イメージセンサ３は
、横方向の画像情報を走査して読取る（主走査）。そし
て、次に、たとえば読取られるべき原稿または一次元イ
メージセンサ３自体を縦方向に移動させる（副走査）。

そして、再度横方向の像を読取る。これを繰返して、二
次元の像情報を得る。一次元イメージセンサ３から得ら
れた信号は、図示が省略されたケーブルを介して外部に
取出される。

一次元イメージセンサ３は、スライドブロック４上に一
体に設けられる。このスライドブロック４には、一次元
イメージセンサ３の走査方向に対して直角な方向に延び
る２本のガイドバー５が挿通している。したがって、ス
ライドブロック４およびそれゆえに一次元イメージセン
サ３は、ガイドバー５に沿って、その走査方向に対して
直角の方向に移動し、それによって全体としての画面情
報を得るようになされている。上記移動を達成するため
に、パルスモータ６が配置される。このパルスモータ６
の回転軸には、駆動プーリ７が一体に取付けられる。ま
た、自由回転をなし得るようにされている従動プーリ８
は、ワイヤ９を介して駆動プーリ７に連結されている。

ワイヤっけ、両プーリ７．８間にループ状に掛けられ、
その開放端はスライドブロック４に固着されている。し
たがって、電気信号に応じてパルスモータ６を可逆的に
回転させれば、スライドブロック４およびそれゆえに一
次元イメージセンサ３は、図中矢印Ａで示す方向に移動
し、前述した画面信号を得る。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、従来のカメラ型イメージスキャナにおいては
、使用時にユーザがレンズの焦点を合わせなければなら
ない。いわゆるピント合わせが必要となる。たとえば、
原稿の読取範囲を変えるために、スキＶすと原稿との距
離を変化させる。このため、モニタテレビ上の映像を見
ながら、画面上の像が最も鮮明になるように手動で焦点
を合ねせなければならない。つまり、第１４図において
、　　　　ルンズ１を手動でその最適位置になるまで矢
印Ｂで示す方向に移動させなければならなかった。この
ような従来の合焦状態調節方法では、焦点が合っている
か否かを目で判断するものであるので、正確さに欠けて
いた。また、読取られるのは面ではなく線であるので、
目による判断は非常に曖昧なものとなる。さらに、従来
の手動による調節方法は面倒であり、しかもその調節に
時間がかかる。

この発明は、上述されたような従来の欠点または問題点
を解決するためになされたものであり、その主たる目的
は、簡単かつ正確に自動的に光学系の焦点を合わせられ
るようにした自動合焦式イメージスキャナの合焦状態調
節方法を提供することである。

［問題点を解決するための手段および作用］この発明に
よる自動合焦式イメージスキャナの合焦状態調節方法に
よれば、レンズから一次元イメージセンサに至る光路内
に色フィルタよりも屈折強度の強い透明体と色フィルタ
よりも屈折強度の弱い透明体とを順次挿入して一次元イ
メージセンサからの信号電圧の大きさを比較し、それに
よってピント状態を判断し、またその判断に基づいてレ
ンズを可逆電動機を介して光軸方向に移動させ、自動的
に合焦状態を得る。

［実施例］ 第１図および第２図には、この発明を実施するためのイ
メージスキャナの要部が概略的に示されている。図にお
いて、レンズ１、光軸２、一次元イメージセンサ３、ス
ライドブロック４、ガイドバー５、パルスモータ６、駆
動プーリ７、従動プーリ８およびワイヤ９は、第１４図
に示されたものと同一の要素であり、その働きも同一で
ある。

そして、第１４図に示された従来のイメージスキャナと
第１図に示されたイメージスキャナとは、以下の点にお
いて相違する。まず、レンズ１には、フレーム１０が一
体に設けられる。このフレーム１０には、ねじ穴１０ａ
およびガイド溝１０ｂが形成されている。フレーム１０
に関連して、サーボモータ１１が配置される。サーボモ
ータ１１は、その回転軸と一体に設けられたリードスク
リュー１２および該サーボモータ１１に固着されたシャ
フト１３を有している。リードスクリュー１２は、前述
したフレーム１０のねじ穴１０ａと螺合し、シャフト１
３はフレーム１０のガイド溝１０ｂを通過して延びるよ
うにされる。したがって、サーボモータ１１が可逆的に
回転すれば、フレーム１０およびレンズ１は、図中矢印
Ｃで示す方向に可逆的に移動する。

一次元イメージセンサ３に関連して、ロータリアクチュ
エータ１４が設けられる。このロータリアクチュエータ
１４は、電気信号によって所望の角度だけその回転軸を
回転させるようになっている。そして、その回転軸には
、フィルタ円盤１５が一体に取付けられている。

第３図には、フィルタ円盤１５の正面図すなわちレンズ
１側から見た図が示されている。フィルタ円盤１５は、
たとえば屈折率が１．５でしかも厚みの均等な透明ガラ
ス板によって構成される。

このフィルタ円盤１５は、赤フィルタ部１５８１緑フィ
ルタ部１５ｂおよび青フイルタ部１５０を有している。

また、図中２点鎖線１６で示すのは平面画像範囲であり
、上記赤フィルタ部１５ａ１緑フィルタ部１５ｂおよび
青フイルタ部１５Ｃは、ロータリアクチュエータ１４の
働きによってフィルタ円盤１５が回転するとき順次平面
画像範囲１６に対応する。そしてそれによって、画像を
三原色に分解するようになされている。

フィルタ円盤１５は、さらに、空気フィルタ部１５ｄ１
等厚フィルタ部１５ｅおよび加厚フィルタ部１５ｆを有
している。空気フィルタ部１５ｄは、フィルタ円盤１５
のガラスをスリット状に取り除くことによって形成され
る。したがった、空気フィルタ部１５ｄに入った光線は
、全く屈折することなくこの空気フィルタ部１５ｄを通
過する。

等厚フィルタ部１５ｅは、スリット状の透明部材によっ
て構成される。このスリット状の透明部材は、フィルタ
円盤１５の全体を構成するガラスの厚さすなわち三原色
フィルタ部１５８１１５ｍ１５ｃの厚さと同じにされる
。加厚フィルタ部１５ｆは、等厚フィルタ部１５゜の２
倍の厚さとな　　　　　するようにされたスリット状の
透明部材によって構成される。

第１図では、便宜上フィルタ円盤１５の一部が取り除か
れて示されている。また、第１図に示す状態では、フィ
ルタ円盤１５の緑フイルタ部１５ｂが、２点鎖線で示さ
れた平面画像範囲１６の前方に位置している。なお、レ
ンズ１の光軸２は、一次元イメージセンサ３のほぼ中心
を通過する。

つまり、一次元イメージセンサ３は、画面中心に位置し
ている。また、前述したように、一次元イメージセンサ
３は、その走査方向に対し直角な方向に移動し得るよう
に設けられており、したがって平面画像範囲１６内を移
動することによって平面的な画像を得る。第１図に示さ
れている状態では、緑フイルタ部１５ｂが一次元イメー
ジセンサ３の前方に位置しているので、画像中の緑の成
分が走査される。その後、赤フィルタ部１５ａ１青フィ
ルタ部１５０が順に一次元イメージセンサ３の前方に位
置するようにされ、それによって全体としてのカラー画
像が得られるようになる。第２図に示す状態では、等厚
フィルタ部１５ｅが一次元イメージセンサ３の前面に位
置している。

第４図〜第１２図は、レンズ１の焦点位置とフィルタ円
盤１５と一次元イメージセンサ３との関係を示す図であ
る。フィルタ円ｇ！１５の厚さがたとえば１１１１ｍで
あるとするならば、このフィルタ円盤１５がレンズ１の
結像系内に挿入されたときその光路長は０．３３１１１
１１１伸びる。すなわち、第４図に示すように、光線が
空気中からガラス板１５に入ると、このガラス板内で屈
折し、そのためにその焦点位置が、ガラス板１５のない
ときと比べて後方へΔＬだけずれる。したがって、第４
図ではガラス板１５の等厚フィルタ部１５ｅが光路内に
存在することよって一次元イメージセンサ３上でジャス
トピント（合焦点）状態となるが、ガラス板がなくなれ
ばΔＬだけピントが前方にずれ、見かけ上前ピント状態
となる。この状態が第５図に示される。すなわち、第５
図では、フィルタ円盤１５の空気フィルタ部１５ｄが、
一次元イメージセンサ３の前面に位置している。なお、
第４図に示されている等厚フィルタ部１５ｅは、フィル
タ円盤１５の赤フィルタ部１５８１緑フィルタ部１５ｂ
および青フイルタ部１５ｃのそれぞれの厚さと同一とさ
れているので、通常使用状態下で各フィルタ部１５ａ　
、　１５ｂ　、　１５ｃが一次元イメ一ジセンサ３の前
面に位置しているときにはジャストピント状態となる。

第６図では、フィルタ円盤１５の川原フィルタ部１５ｆ
が一次元イメージセンサ３の前面に位置している。川原
フィルタ部１５ｆは、等厚フィルタ部１５８の厚さの２
倍の厚さを有しているので、川原フィルタ部１５ｆが光
路内に挿入されると、その焦点位置はΔＬだけ後方にず
れる。つまり、見かけ上後ピント状態となる。

第７図、第８図および第９図は、通常の使用時に前ピン
トとなっている状態を示している。すなわち、第７図に
示すように等厚フィルタ部１５ｅが一次元イメージセン
サ３の前面に位置しているときにその焦点位置がΔＬだ
け前方にずれている。

そして、第８図に示すように空気フィルタ部１５ｄが一
次元イメージセンサ３の前面に位置すると、その焦点位
置は２ΔＬだけ前方にずれる。さらに、川原フィルタ部
１５ｆが一次元イメージセンサ３の前面に位置すると、
ジャストピントの状態となる。

第１０図、第１１図および第１２図は、通常の使用時に
後ピントとなっている状態を示している。

すなわち、第１０図に示すように等厚フィルタ部１５θ
が一次元イメージセンサ３の前面に位置しているときに
は、その焦点位置はΔＬだけ後方にずれている。そして
第１１図に示すように空気フィルタ部１５ｄが一次元イ
メージセンサ３の前面に位置すると、ジャストピントの
状態となる。さらに第１２図に示すように、川原フィル
タ部１５ｆが光路内に位置すると、その焦点位置は第１
０図に比しΔＬだけ後方にずれ、全体として２ΔＬだけ
慢ピントとなる。

ところで、映像信号中の高域周波数成分のすすなわちバ
イパスフィルタを通過した映像信号電圧は、ピントが合
っているほどその値が高くなる。　　　　　１なぜなら
、映像信号はジャストピントのときには被写体固有の空
間周波数成分をすべて含むが、ピントがずれるほど高域
周波数成分が欠落し、いわゆるぼけた画像になるからで
ある。したがって、一次元イメージセンサ３から得られ
る信号電圧の大小を、前述した各フィルタ部の組合わせ
に対応させて比較すれば、ピントの喰合を推測すること
ができる。この間係が第１３図に示されている。

第１３図におけるジャストピント状態は、第４図〜第６
図に示されている状態であり、第１３図における前ピン
ト状態は、第７図〜第９図に示されている状態であり、
第１３図における後ピント状態は、第１０図〜第１２図
に示されている状態である。そして、図中、「大」と記
されているのは、ジャストピントとなっているとき、す
なわち信号電圧が最大のときである。「中］と記されて
いるのは、信号電圧がその次に大きいとき、すなわち焦
点位置がΔＬだけずれているときである。

「小」と記されているのは、信号電圧が最も小さいとき
、すなわち焦点位置が２ΔＬだけずれているときである
。つまり、通常の使用時においてジャストピント状態で
あるならば、等厚フィルタ１５ｅが一次元イメージセン
サ３の前面に位置したとき一次元イメージセンサ３から
得られる信号電圧が最大となる。通常の使用時に前ピン
トの状態であるならば、加厚フィルタ１５ｆが一次元イ
メージセンサ３の前面に位置したとき一次元イメージセ
ンサ３から得られる信号電圧が最大となる。

そして、通常の使用時に後ピントの状態であるならば、
空気フィルタ１５ｄが一次元イメージセンサ３の前面に
位置したとき信号電圧が最大となる。

こうして、空気フィルタ部１５ｄ１等厚フィルタ部１５
ｅ、川原フィルタ部１５ｆを順次切換えて信号電圧を比
較すれば、ジャストピント状態、前ピント状態、侵ピン
ト状態を判別することができる。

そして、上記判別に基づいて、レンズ１を移動させるた
めのサーボモータ１１の回転方向を決定する。サーボモ
ータ１１の回転に先立ち、フィルタ位置は等厚フィルタ
部１５８に切換えられる。

そして、サーボモータ１１への回転に応じてレンズ１が
第２図において矢印Ｃで示す方向に移動する。そして、
一次元イメージセンサ３から得られる信号電圧が最大に
なった場所でサーボモータ１１の回転を停止させる。こ
れによりジャストピント位置を得ることができる。さら
に、その状態で、フィルタ位置を１５ｄ、１５ｅ、１５
ｆに順次切換えれば、確かにジャストピント位置となっ
ているか否かを確認することができる。その慢、色フィ
ルタを、１５ａ　、１５ｂ　、１５Ｃに順次切換え、一
次元イメージセンサ３を水平および垂直方向に走査する
ことによって、ピントの合ったカラー画像を得ることが
できる。

なお、ピント状態を検出するときには、横方向に延びる
一次元イメージセンサ３の全体の信号を読出す必要はな
く、その中央部分または定められた部分のみを読出して
比較するようにしてもよい。

上述された実施例では、３１１のフィルタ１５ｄ１１５
ｅ１１５ｆとして、各色フィルタと同じ厚さを有する等
厚フィルタ部１５ｅ１その等厚フィルタ部１５０の２倍
の厚さを有する用原フィルタ部１５丁、および単なる空
気層のみの空気フィルタ部１５ｄが用いられた。しかし
ながら、上述された合焦状態の調節は、各色フィルタの
屈折強度よりも相対的に弱いものと相対的に強いものと
を順次挿入することによって成され得る。したがって、
空気フィルタ部１５ｄの代わりに、等厚フィルタ部１５
ｅよりもその厚さが薄いものであってもよく、あるいは
屈折率が低いものであってもよい。

同様に、川原フィルタ部１５「の代わりに、等厚フィル
タ部１５ｅと同じ厚さであるが屈折率が等厚フィルタ部
１５ｅよりも高いものを用いてもよい。また、上述の説
明はカメラ型イメージスキャナを意図したものであった
が、それに限られず、ファクシミリ型イメージスキャナ
にも上述された合焦状＊ｉｔｉ節方法が同様に適用され
得る。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、光路内に色フィルタ
よりも屈折強度の強い透明体と屈折強度の弱い透明体と
を順次挿入して一次元イメージ、　　　　　１ンサから
の信号電圧の大きさを比較し、それによってピント状態
を判断し、その判断に基づいてレンズを可逆電動機を介
して光軸方向に移動させるものであるので、簡単かつ正
確にさらに自動的にイメージスキャナの合焦状態を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、この発明を実施するためのイメ
ージスキャナの要部を概略的に示す斜視図であり、第１
図はイメージスキャナの定常使用時の状態であり、第２
図は焦点合わせの動作中の状態である。第３図は、第１
図および第２図に示されているフィルタ円盤１５の正面
図である。第４図、第５図、第６図、第７図、第８図、
第９図、第１０図、第１１図および第１２図はそれぞれ
、レンズの焦点位置とフィルタ円盤と一次元イメージセ
ンサとの関係を示す図であり、第４図〜第６図は通常の
使用時にジャストピントとなっている状態、第７図〜第
９図は通常の使用時に前ピントとなっている状態、第１
０図〜第１２図は通常の使用時に侵ピントとなっている
状態である。第１３図は、ピント状態と、一次元イメー
ジセンサから得られる信号電圧との関係を示す図である
。第１４図は、従来のカメラ型イメージスキャナの要部
を概略的に示す斜視図である。 図において、１はレンズ、２は光軸、３は一次元イメー
ジセンサ、６はパルスモータ、７は駆動プーリ、８は従
動プーリ、９はワイヤ、１１はサーボモータ、１４はロ
ータリアクチュエータ、１５はフィルタ円盤、１５ａは
赤フイルタ部、１５ｂは緑フイルタ部、１５Ｃは青フイ
ルタ部、１５ｄは空気フィルタ部、１５ｅは等厚フィル
タ部、１５ｆは川原フィルタ部を示す。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代　　理　　人　　　　　大　　岩　　増　　雄第２　
図 第３図 囮　　　　　　　　　　乙 ｈ ■ ２　　　　　　　　　区 区　　　　　　　　　　　区 第１３図 ＠１４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 結像光学系の光路の焦点位置に一次元イメージセンサを
   配置し、この一次元イメージセンサをその走査方向に対
   して直角の方向に機械的に移動させるようにし、さらに
   色フィルタを順次光路内に挿入してカラー画像信号を得
   るようにされた自動合焦式イメージスキャナの合焦状態
   調節方法であって、 レンズから前記一次元イメージセンサに至る光路内に前
   記色フィルタよりも屈折強度の強い透明体と前記色フィ
   ルタよりも屈折強度の弱い透明体とを順次挿入して前記
   一次元イメージセンサからの信号電圧の大きさを比較し
   、それによってピント状態を判断し、その判断に基づい
   てレンズを可逆電動機を介して光軸方向に移動させ、自
   動的に合焦状態を得るようにした、自動合焦式イメージ
   スキャナの合焦状態調節方法。