JPS622225A - 倍率ピント調整方式 - 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） 本発明は、撮像素子で原稿の濃度を読み取る画像読取装
置における倍率及びピントの調整に関する。

（従来技術） 画像読取装置においては、原稿の濃度を撮像素子（ＣＣ
Ｄ）で読み■す、撮像素子の出力を２値化処理して出力
する。

ズーム機構を用いて光学的に変倍を行う画像読取装置に
おいては、倍率及びピントの調整は、ＣＣＤへ画像を縮
小して入射させるレンズの位置とＣＣＤの位置とを移動
して行える。電源投入時や変倍時には、レンズと撮像素
子の位置を設定した倍率に対応して適正に設定しなけれ
ばならない。

従来は、等倍を基準とし、等倍でのレンズとＣＣＤの位
置を検出するセンサーを設定し、レンズとＣ，ＣＤを基
準位置に移動する。また、変倍の際には、ピントと倍率
とを順次調整していた。たとえば、ピントをまず調整し
、その状態で倍率を測定し、次に測定値に対応してレン
ズを移動する。

しかし、ピントと倍率とは相互に関連していて、たとえ
ば、倍率に対応してレンズの位置を先に調整しても、ピ
ントを調整することにより倍率も多少変化する。したが
って、所定の倍率でピントを合わせるためには、ピント
と倍率の調整を何回も繰り返す必要があり、かなりの時
間を要する。

本発明の目的は、光学的変倍方式の画像読取装置におい
て、短時間でピントと倍率の調整を行える画像読取装置
を提供することである。

（発明を解決するだめの手段） 本発明に係るピント倍率調整方式は、ズーム機構により
光学的に変倍を行う方式の画像読取装置において、原稿
に対してレンズを移動する倍率調整手段と、倍率を測定
する倍率測定手段と、レンズに対して撮像素子をピント
方向へ移動するピント調整手段と、ピントが合ったか否
かを判定するピント判定手段と、所定の式によりレンズ
と撮像素子の移動量を演算する演算手段とを備え、新し
い倍率に設定する際に、まず、現在のレンズの位置でピ
ント判定手段によりピントが合ったと判定されるまでピ
ント調整手段により撮像素子を移動させ、次に、倍率測
定手段にこの状態での倍率を測定させ、次に、測定され
た倍率から、演算手段に、新たな倍率に対応する位置へ
のレンズの移動量と撮像素子の移動量とを所定の式によ
り演算させ、次に、演算された移動量だけ倍率調整手段
によりレンズを移動させ、演算された移動量だけピント
調整手段により撮像素子を移動させる。

（作　用） レンズの焦点距離「、レンズ縮小比β、倍率Ｍを用いる
と、レンズと原稿との距離ａとレンズと像との距離すは
、幾何光学の公式より、ａ＝ｆ（−＋　１　）　　　　
　ｂ＝ｒ（２Ｍ＋１）。

βＭ ピントを合わせた状態でそのときの倍率Ｍを測定すると
、ａ、　ｂの値がわかる。したがって、新しく設定する
倍率をＭ゛とすると、レンズの移動量Δａと撮像素子の
移動量Δｂは、それぞれ、次の通り演算される。

Δｂ＝ｒ（βＭ’＋　１　）−ｆ（２Ｍ＋１）。

したがって、倍率Ｍ゛に対応した移動量Δａ、Δｂだけ
レンズと撮像素子を移動することにより倍率とピントと
が調整できる。

本方式においては、レンズと撮像素子を移動した後に、
倍率を測定する必要もなく、また、ピントを合わせる必
要もない。したがって、倍率及びピントの調整が１回の
処理で行える。

（実施例） 以下、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。

（ａ）　　イメージリーダー 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ｆａ６を照射する。原稿６は、原稿
〃ラス４に設けた原稿スケールに沿って並行に載置され
る。原稿ガラス４の端部には、さらに、倍率及びピント
の調整のためのテストパターン７（第３図参照）が設置
される。テストパターン７については、後に（ｃ）節で
説明する。ハロゲンランプ２には、反射鏡８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、ＣＣＤＣＤ保持部上２り保持され、且つ
、位置や角度が調整される。また、ＣＣＤＣＤ保持部上
２ンズ１８とは移動台２４に取り付けられる。

倍率の調整は、第４図に示すように、レンズモーター２
６により、ワイヤ２８を介して、移動台２４を光軸方向
にガイドレール３０にそって移動させることにより行う
。

また、ピントの調整は、移動台２４に取り付けたピント
モーター３２によりＣＣＤＣＤ保持部会光軸方向に移動
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。

（ｂ）　　イメージリーダーの内部構造第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　　Ｈｏ１ｄ）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、光信号を電気信号に変換する。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２０のビット（画素）開のバ
ラツキを補正するためのもので、ＣＰＵ４２からのシェ
ーディング信号によって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で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
ツトで出力回路５４に出力する。出力回路５４は、１ビ
ツ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、−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。

パターン生成回路５８は、ディザ選択時に閾値を発生さ
せるものであり、閾値は（ｎ＋Ｘｎ）のマトリクスで発
生される。

セレクタ５２は、パターン生成回路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。倍率とピン
トの調整の際には、ＣＰＵ４２は、ドライバ６０゜６２
をそれぞれ介して、レンズモーター２６とピントモータ
ー３２を駆動する。

（ｃ）　　テストパターン 倍率及びピントの調整のためのテストパターン７は、第
３図に示すように、上半分の白色のシェーディング部７
ａと、下半分のパターン部７ｂとからなる。

シェーディング補正に際しては、シェーディング部７ａ
からの入射光を撮像素子２０で読み取り、Ａ／Ｄ変換器
４４によｌ）Ａ／Ｄ変換を行う。次に、シェーディング
回路４６、ラインＲＡＭ５０を介して、ＣＰＵ４２に読
み込む。シェーディング部７ａは均一な白色であるので
、理想的には、ＣＰＵ４２には同一レベルの信号が入力
されるはずであるが、実際には、ランプ２等の光学系の
むらやＣＣＤ２０の画素の特性のバラツキの影響で、入
力データは変化する。この影響を防止するため、補正デ
ータを予めシェーディング回路４６内に記憶しておき、
実際の画像処理のときは、この補正データに基いて入力
信号を補正する。

テストパターン７のパターン部７ｂは、両側に設けた黒
パターン７ｃ、７ｃと、中央部に設けた縞のパターン７
ｄとからなる。倍率は、投影された黒パターン部７ｃ、
７ｃ開の距離りをＣＣＤ２０で測定し、予め設定した長
さと比較することによって計算でｂる。

ピント粗調整（（ｅ）節参照）は、第６図に示すように
、黒パターン部７ｃの内側エツジ７ｅの近傍の濃度りの
分布の測定データを基にＣＣＤ２０を移動して行われる
。濃度分布は、ピントが合っていないときは、実線で示
すように内側エツジ７ｅの近傍で連続的に変化するが、
ピントが合うと、破線で示すように内側エツジ７ｅで不
連続に変化する。ピントを調整するには、まず、予め設
定した濃度値り。を境界とし、その両側でそれぞれ所定
の同じ数のＣＣＤ画素の出力を加算し、両側での濃度総
和値の差を測定する。次に、ピントが合っているか否か
の判定をするために、縞パターン７ｄの周期とＣ０Ｄ２
０の画素の周期との違いにより発生するビートを測定す
る。さらに、ピントモーター３２を回転し、ＣＣＤ２０
を移動させる。移動後にビートを再度測定する。また、
濃度差を再度測定し、前回の濃度差と比較し、次回の移
動の際のピントモーター３２の回転方向を、差が大きく
なった場合は、同じ方向に、差が小さくなった場合は、
逆の方向にする。ビートが最大になるところで、初期の
ピント調整を終了する。

後の変倍時の調整は、計算式により得られる所定の距離
だけレンズ１８とＣＣＤ２０を移動させる（（ｆ）節参
照）。

（ｄ）　　画像情報読み取りの７０− 画像情報読み取りの７０−を、第１図（ａ）、　（ｂ）
に示すフローチャートにより説明する。

電源が入ると、まず、ピント調整を行う（ステップＰｉ
）。（ピント調整については後に（ｅ）節で説明する。

）次に、倍率を測定しレンズを移動する（ステップＰ２
）、（倍率測定移動については、後に（ｆ、）節で説明
する。） 次に、コマンド信号が入力されると（ステップＰ３　　
）、まず、倍率変更があったか否かを判定する（ステッ
プＰ４）。変更があれば、レンズ１８（レンズモーター
２６）とＣＣＤ２０（ピントモーター３２）の移動量を
算出する（ステップＰ５）。（演算の計算式は、（ｆ）
節のステップＰ７２と同じ。）そして、レンズモーター
２６とピントモーター３２とをそれぞれ算出値だけ移動
させる（ステップＰ６、Ｐ７）。そして、次のコマンド
入力を待つ。

ステップＰ４で、倍率変更がなかったと判定されると、
次に、このコマンド信号がスタートコマンドであるか否
かが判別される（ステップＰ８）。

スタートコマンドが入力されていると、以下のスキャン
動作に移る。走査系の倍率等は、それぞれの使用態様に
応じて設定する。

まず、露光のためにランプ２を点灯する（ステップＰ１
０）。次に、走査系（スライダー）が定位置に戻ってい
るか否かが判別される（ステップＰ１１）。

戻っていれば、ステップＰ２０に進む。否であれば、モ
ーターをリターン方向に駆動して定位置まで戻しくステ
ップＰ１２）、走査系が定位置に戻ったか否かを判別す
る（ステップＰ１３）。否であれば、ステップＰ１２に
戻る。戻っていれば、モーターをオフする（ステップＰ
１４）。

次に、シェーディング処理を行う。スライダーが基準レ
ベルにあるので、シェーディング信号をオンしくステッ
プＰ２０）、ＣＣＤ２０の出力の同期信号であるサンプ
ル・ホールｌ’（ＳＨ）信号が入力されているか否かを
判別する（ステップＰ２１）。

ＳＨ倍信号入力されるのを待って、シェーディング信号
をオフし、原稿検出のための予備スキャンを行う（ステ
ップＰ２２）。

次に、ＳＨ倍信号入力されているが否かが判別される。

ＳＨ倍信号入ると、シェーディング補正を施された現在
のＣＣＤ２０の出力をラインＲＡＭ５０に書き込む（ス
テップＰ３１）。次のＳＨ倍信号入力されているか否か
が判別され（ステップＰ３２　）、入力された時点でラ
インＲＡＭ５０の書き込み信号をオフする（ステップＰ
３３）。次に、ラインＲＡＭ５０に書き込まれたデータ
より、原稿の文字図形情報域の位置を検出する（ステッ
プＰ３４）。次に、文字図形情報域を１０　Ｘ　１０＋
ａｍのブロックに分け、次に、ラインＲＡＭ５０に書き
込まれたデータより、データ処理の属性、すなわち、２
値であるかディザであるかを各ブロック毎に属性を判断
し、セレクタ５２に書き込む（ステップＰ３５　）。次
に、スキャンが終了したが否かがＩｌｌ別される（ステ
ップＰ３６）。否であれば、ステップＰ３０に戻る。次
に、モーターをリターン方向に駆動して、走査系を定位
置にまで戻しくステップＰ３７　）、走査系が定位置に
戻ったか否かを判別する（ステップＰ３８）。否であれ
ば、ステップＰ３７に戻る。

次に、本スキャンを行う。モーターを走査方向に駆動し
、データ出力のためのスキャンが開始される（ステップ
Ｐ４０）。次に、走査が予備スキャン時に測定された原
稿先端位置にくるまで待つ（ステップＰ４１　）。なお
、検出した原稿の大きさと紙サイズとから余白の大きさ
を決定し、プリンタの紙の送り出しタイミングまたは同
期信号タイミングを変える。原稿先端位置にくると、有
効画像信号をオンにしくステップＰ４２）、出力信号を
有効にし、出力装置（プリンタ）を作動させる。原稿後
端位置にきたか否かを判別しくステップＰ４３）、原稿
後端位置にまでくると、すなわち、スキャンが終了する
と、有効画像信号をオフし、出力信号を無効にする。

次に、露光のためのランプを消燈する（ステップＰ５０
）。モーターをリターン方向に駆動しくステップＰ５１
　）、走査系が定位置に戻ったか否かを判別する（ステ
ップＰ５２）。戻っていれば、モーターをオフする（ス
テップＰ５３）。そして、ステップＰ１′「こ戻り、次
のスタートコマンドにそなえる。

（ｅ）　　ピント調整 ピント調整は、第７図に示すフローチャートにしたがっ
て実行される。ピント調整に先立ち、まずスライダーを
テストパターン７の位置に移動させる（ステップＰ６０
）。テストパターン７のパターンを読み取るために、露
光ランプ２を点灯する（ステップＰ６１）、次に、撮像
素子２０がらの濃度信号をラインＲＡＭ５０に書き込む
（ステップＰ６２）。

次に、ピントモーター３２の移動方向を決定する。黒パ
ターンの内側エツジ７ｅの近傍の濃度分布（第６図参照
）から、予め設定した濃度Ｄ・０を境として、両側（白
部と黒部）でそれぞれ同数のＣＣＤ画素の濃度の総和を
求め、両総和の差を計算する。ピント調整のためのピン
トモーター３２の移動方向は、差が前回に比べて大きく
なった場合は、同一方向とし、差が前回に比べて小さく
なった場合は、逆方向とする（ステップＰ６３）。

次に、ピントが合っているか否かが判定される。

ラインＲＡＭ５０に格納されたテストパターン７のビー
トチェック用のパターン７ｄの濃度から、（平均値−最
小値）をビート量として算出する（ステップＰ６４）。

次に、ビート量が最大であるか否かが判定される（ステ
ップＰ６５）。ビート量は、ピントの合う方向において
、順次増加し、最大点を越えると減少する。したがって
、ビート量が前回の値より小さくなると、最大点を越え
たことになるので、ピント調整を終了する。

ビート量が最大でないと判断されると、ピントモーター
３２を、ステップＰ６３で決定された方向に移動しくス
テップＰ６６）、ステップＰ６２に進み、ピント調整を
続ける。

（「）倍率測定移動 このサブルーチンでは、第８図にそのフローチャートを
示すように、すでにピント調整の行われた光学系におい
て倍率が測定され、レンズ１８とＣＣＤ２０とが、この
測定値に基いてそれぞれ移動される。

まず、ラインＲＡＭ５Ｏに格納された濃度のデータより
、テストパターン７の黒パターンの側内側エツジ７ｅ、
７ｅ間の距離りを測定する（ステップＰ７０）。測定さ
れたパターンの長さしを設定された長さで割った商を現
在倍率Ｍとする（ステップＰ７１）。

次に、設定された倍率Ｍ゛に対応するようにピントモー
ター３２とレンズモーター２６とをそれぞれ駆動してＣ
ＣＤ２０とレンズ１８とをそれぞれ移動させる。まず、
ＣＣＤ２０の移動量ΔｂがΔｂ＝ｆ（βＭ’＋　１　）
−ｆ（８Ｍ＋１）で算出され、レンズ１８の移動量Δａ
がで算出される。ここに、ｆは、レンズ焦点距離であり
、βは、レンズ縮小比である（ステップＰ７２）。

算出された移動量に基いて、ピントモーター３２とレン
ズモーター２６とを駆動させる（ステップＰ７３．Ｐ７
４）。こうして、設定された倍率Ｍ゛に対応してレンズ
１８とＣＣＤ２０の位置を調節できる。

次に、露光ランプ２を清澄しくステップＰ７５）、この
サブルーチンを終了する。

（発明の効果） 光学的変倍方式を用いた画像読取装置において、ピント
及び倍率の調整が自動的に正確にできる。

しかも、ピント調整→倍率測定→レンズ位置・ピント調
節の順に１回の処理でピント及び倍率の調整ができるの
で、調整時間が従来に比べてかなり短縮できる。従来は
、ピント調整→倍率測定→レンズ移動の手順で繰り返し
て調整していたので、本発明の方式に比べて調整に時間
を要した。

調整において、レンズ及び撮像素子の基準倍率での位置
を検出するためのセンサーが不要になる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ＞は、原稿読取におけるピント及び倍率の調
整のフローチャートであり、第１図（Ｂ）は、原稿読み
取りの７０−チャートである。 １２図は、イメージリーダーの断面図である。 第３図は、テストパターンの図である。 第４′図は、レンズとＣＣＤとの移動機構の平面図であ
る。 第５図は、イメージリーダーの内部構成のブロック図で
ある。 第６図は、テストパターンの黒パターンの内側エツジ近
傍の濃度分布の図である。 第７図は、ピント調整のフローチャートである６第８図
は、−倍率測定移動の７０−チャートである。 ２・・・光源、　６・・・原稿、　７・・・テストパタ
ーン、２６・・ルンズモーター、３２・・・ピントモー
ター。 特許出願人　　　ミノルタカメラ株式会社代　　理　　
人　弁理士　青白　葆　ばか２名第２因 第７図　　　　　第８！！！

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ズーム機構により光学的に変倍を行う方式の画像
   読取装置において、 原稿に対してレンズを移動する倍率調整手段と、倍率を
   測定する倍率測定手段と、 レンズに対して撮像素子をピント方向へ移動するピント
   調整手段と、 ピントが合ったか否かを判定するピント判定手段と、 所定の式によりレンズと撮像素子の移動量を演算する演
   算手段とを備え、 新しい倍率に設定する際に、まず、現在のレンズの位置
   でピント判定手段によりピントが合ったと判定されるま
   でピント調整手段により撮像素子を移動させ、次に、倍
   率測定手段にこの状態での倍率を測定させ、次に、測定
   された倍率から、演算手段に、新たな倍率に対応する位
   置へのレンズの移動量と撮像素子の移動量とを所定の式
   により演算させ、次に、演算された移動量だけ倍率調整
   手段によりレンズを移動させ、演算された移動量だけピ
   ント調整手段により撮像素子を移動させる変倍制御手段
   を備えたことを特徴とする倍率ピント調整方式。