JPS6242664A - 画像読取り装置 - Google Patents

画像読取り装置

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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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、光電変換素子に原画の像を投影しで。
該原画の画像情報を読み取る画像読取り装置に関し、特
に複数個の光電変換素子を直線状に列設したラインセン
サーを用いて、原画を線順次に走査して読み取る際の解
像力を向上させる装置に関する。
［従来の技術］ ラインセンサーを利用した画像読取り装置の解像力を向
上させるためには、ラインセンサーを構成する個々の光
電変換素子の数を多くすればよいことは当然であるが、
これには限界がある。そこで比較的少数の光電変換素子
で構成したラインセンサーを用いて、より大きな解像度
を得るための手段が、既に種々提案されている。
たとえば第１２図示手段は、投影光学系とラインセンサ
ーを複数組併設したもので、ｙＸ画（１６）の面に平行
に同一規格の３個のレンズ（１７）　（工ａ）及び（１
９）を配置し、それぞれラインセンサー（２０）　（２
１）及び（２２）に原画（１０）の像を分割して投影結
像させ、画像信号を出力させる。この場合、各ラインセ
ンサーは、原画（１６）の所望全領域を３等分し、ライ
ンセンサー（２０）には原画のＡからＢまで、同じく（
２１）にはＢからＣまで、同じ＜　（２２）はＣからＤ
までの領域の像が投影される。したがって、八からＤま
での全領域を１つのラインセンサーに縮小して投影する
場合よりも、解像度は３倍に向上する。
また、投影光学系を１組だけ使用し、ハーフミラ−を用
いて光路を２つに分岐し、原画領域を２等分して、それ
ぞれラインセンサーに投影させることにより、２倍の解
像度を得るようにすることも考えられる。
次に第１３図示手段は、１個の投影レンズ（２４）と複
数個のラインセンサー（２６）　（２７）　及び（２８
）　ヲ使用した例を示す。レンズ（２４）と各ラインセ
ンサーとの間に、ハーフプリズム（２５）を配置してレ
ンズ（２４）を透過した光束を分岐し、各ラインセンサ
ーに入射させる。この場合も、原画（２３）の所望全領
域を３等分して、ＡＢ、ＢＣないしＣＤの各領域が、そ
れぞれ１個のラインセンサーに投影され。
この場合に得られる解像度は３倍になる。
さらに、第１４図示の如き手段も提案されている。これ
はレンズ（３０）の後段に屋根型ミラー（３１）を配置
し、光束を２つに券岐して、それぞれラインセンサー（
３２）　（３３）に入射させるもので、この場合は、原
画（２９）の所望領域を、Ａ　Ｂ及びＢＣに２等分して
、解像度を２倍に向上させるものである。
さらにまた、光束を分割せずに解像度を増加させる手段
として、第１６図示の如く複数個のラインセンサー（３
４）（３５）を、位相をずらせて並列配置する手段も知
られている。これは、原画の線状領域の像をこれらのラ
インセンサーの並列方向に移動させて、同一領域の画像
情報を複数個のラインセンサーにより相前後して読取る
ようにしたもので、単位素子の位相が互いにずらせであ
るため、それぞれのラインセンサーの出力情報は、相互
に補間する結果となって、綜合的な解像度はラインセン
サーの個数に対応して、増加する。
［発明が解決しようとする問題点コ 上述従来各技術は、実用上それぞれに問題点を包含して
いる。
まず、第１２図示の複数組のレンズ及びラインセンサー
を使用する手段は、各レンズがたとえ同−元格のもので
あっても、それらの焦点距離は製造上の許容誤差範囲内
でばらつきがあり、完全に一致したものを所要数揃える
ことは、現実には困望である。そこで現実の装置として
は、可及的に焦点距離値が近いレンズを選択して使用す
ることになるが、その場合、レンズと原画面との距離は
、所望倍率に応じて各レンズの焦点距離に基いて定まる
各数値の最大公約数的なものを選ぶことになるため、ピ
ントズレが生ずる不都合がある。
次に第１３図示手段は、１個のレンズを使用するもので
あるため、上記の不都合はないが、レンズと各ラインセ
ンサーとの間に、ハーフプリズム（２５）が介在するた
め、光学系の性能がハーフプリズムの収差により制約さ
れ、また、原画の所望全領域からの光束をラインセンサ
ーにとりこむためには、ハーフプリズムのサイズを相当
に大きくしなければならず、製造上の困難がともない、
コストも高価につく難点がある６ ハーフプリズムの代りに平面的なハーフミラ−を使用す
ることも考えられるが、ハーフミラ−の表面で反射する
側と透過する側とで結像面までの光路長に差が生じるた
め、ある程度のピントズレを無視して、同一倍率が得ら
れる位置にラインセンサーを配置するか、あるいはハー
フミラ−で分岐された後段の光路の所要部に平行平面ガ
ラスを配置して補正する等の対策が必要になる。光路長
の差を実質的に無視できるような薄いハーフミラ−１た
とえば、透明フィルムに適宜のコーティングを施した半
透膜等は、サイズが大きくなると平面精度が低下して像
の歪みが生じることや、ｆｓの発生等の保守上の問題が
ある。
また、第１４図示手段は５部分的な光量ムラの問題があ
る。この問題については１本発明者による特願昭６０−
７３５８２号（発明の名称「複写光学系の光量ムラ補正
装置」）の明細書において詳細に記述しているので、こ
こでは概説するに止めるが、要するに２個のラインセン
サー（３２）　（３３）に投射される光量を考えると、
レンズ（３０）の光軸上に位置する原画（２９）上の点
（Ｂ）からの光束は、２分されて２個のラインセンサー
上の（Ｂ′）あるいは（Ｂ”）に投射されるのに対し、
原画の開端部（Ａ）あるいは（Ｃ）からの光束は、レン
ズを透過した全光量、ないしほぼそれに近い光量が、そ
れぞれラインセンサー上の（Ａ′）あるいは（Ｃ′）に
投射されるため、ラインセンサーの受光量は第１５図示
グラフのように不連続な光量分布を持ったものになると
いうことである。
さらに第１６図示手段は、同一の画像領域が複数個のラ
インセンサーに、時間的に前後して投影されるために、
先行センサーからの出力した画像信号を、一旦メモリ一
手段に記憶させ、後続センサーからの画像信号に同期さ
せて読出して合成する等の配慮が必要となる６ ［問題を解決するための手段］ 本発明は、原画の被読取り線状領域の像を、結像光学系
により、複数個のラインセンサーに投影結像させる際に
、投影レンズの後段における光束を、原画の線状領域と
レンズ光軸とを含む平面で二つに分割し、分割された光
束部分をそれぞれ別個のラインセンサーに投影結像させ
るように、光束分岐手段を投影レンズの後段に配設した
ものである。光束分岐手段としては、その一端縁が前記
の光束を分割する平面に一致してもしくは近接して配置
され、かつ１反射面がレンズ光軸に対して所要角度に傾
斜した１個又は２個の平面ミラーが適用される。
［作用］ レンズを通った光束は、平面ミラーにより、被読取り線
状領域とレンズ光軸とを含む平面で部分されて、それぞ
れラインセンサーに投影結像する。
その際、平面ミラーは表面反射型であるので、ハーフミ
ラ−のような光路長の差がなく、同一の結像条件が得ら
れ、また、結像面のどの部分においても、投射される光
束は、レンズを透過した全光束の１７２であり、光量ム
ラのない結像状態が得られる。
口実施例コ 第１図、本発明の１実施例装置の概略構成を示す斜視図
である。
原画（１）に対向してレンズ（２）を配置し、原画（１
）上の被読取り線状部（３）の像を、２個の平面ミラー
（４）及び（５）を介して、３個のラインセンサー（６
）（７）及び（８）に投影結像させる。
平面ミラー（４）及び（５）は、線状部（３）とレンズ
光軸（Ｌ）とを含む平面（以下、分割面と称する）を境
界として部分され、それぞれ線状部（２）に対して互い
に逆方向に４５度傾斜し、かつ１両者が十字状に交差す
る交点がレンズ（２）の光軸上に位置するように配置し
である。
したがってレンズ（２）を透過した光束は、二九らのミ
ラー（４）（５）により部分され、その一方は、ミラー
（４）の面で反射して下方のラインセンサーの面に結像
し、他方は、ミラー（５）の面で反射して上方のライン
センサーの面に結像する。
すなわち、線状部（３）の全長を３等分した各領域の中
、［ＡＢ］はラインセンサー（６）に、［Ｂ　Ｃ１は同
じ＜（７）に、［Ｃ，Ｄ］は同じ＜（８）に、それぞれ
投影結像する。
この場合、各ラインセンサーには、光軸位置で部分され
た一方の光束が投射されるため、各センサーの受光量は
、レンズ（２）を透過した全光束が投射される場合の１
７２になる。また、各ミラーの端面が分割面に到達して
いると、その部分で乱反射が生じ、フレア光によるコン
トラストの低下を招くおそれがあるので、実際には、各
ミラーの端面に反射防止のための塗装等の処理を施し、
かつ、２個のミラーの間に適当な間隔を設けることが望
ましい。なお、この場合、有効反射面が減少し、各セン
サーの受光量は、さらに小さくなるが、この程度の光量
低下は、実用上なんら支障はない。
第２図は、この状態を模式的に示したもので、点線を含
む円形は、ある画素点に対する全光束を示し、実線示の
領域（工４）及び（Ｉ５）は、それぞれミラー（４）及
び（５）で反射する光束をしめす。すなわち、２個のミ
ラーの間にｒｈＪの幅の隙間を設定した場合、各センサ
ーの単位受光量は、レンズ（２）を透過する全光束を直
接受光する場合に比し、１７２未満となる。
第３図は、上記光量低下の状態をグラフで示したもので
１曲線ＩＴＪはレンズ（２）を透過する全光束の光量分
布を、曲線「工。」は本発明装置におけるラインセンサ
ー面の光量分布で、前記のフレア対策を施していない場
合を、’ＩｘＪはフレア対策を施した場合の光量分布を
示す。
しかし、これらの光量低下は９画像読取り装置としての
致命的なものではなく、たとえば原画を照明する照度を
増すとか、ラインセンサーからの出力信号の増幅度を上
げるといった対策によって、容易に救済可能である。一
方、本発明装置では、前述第１４図示手段のような光量
ムラがなく、むしろ実用的な装置である。
なお、上述実施例では、２個の平面ミラー（４）及び（
５）のレンズ光軸（Ｌ）に対する傾斜角度を、逆方向の
４５度としているが、これは必ずしもこの角度に限らな
い。すなわち、各ラインセンサーをそれぞれレンズ光軸
（Ｌ）に平行に配置する場合には、２個の平面ミラーを
４５度に傾斜させて設置することになるが、各ラインセ
ンサーがレンズ光軸に方向としなくてもよい場合は、平
面ミラーの傾斜角度は、任意の値とすることができる。
このことは、以下に述べる各実施例においても、同様で
ある。
［その他の実施例］ 上述は、本発明を第１図示実施例装置に基いて記載した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変
形応用が可能である。
たとえば、上述実施例では原画の線状領域を３等分して
３個のラインセンサーに投影結像するようにしているが
、この分割数は３個に限らず、２個あるいは４個以上の
複数個でもよい、第４図及び第５図は、その状態を示す
ものである。
第４図は、原画（１）の線状領域を２等分して、第１図
示と同様にレンズ（２）と平面ミラー（４）（５）とで
構成される光学系を介して、２個のラインセンサー（６
）　（７）に投影結像させるもので、光路の形状として
は、前記第１４図示の従来手段に類似するが、本実施例
の場合は、ラインセンサーに投射される光束が、どの位
置でも紙面に平行な面で２等分されたものであって、第
１４図示手段に比して光量分布の不連続性が少ない特徴
を有する。
第５図は、原画（１）の線状領域を４等分して、同様の
光学系を介して、４個のラインセンサー（６）　（７）
　（８）　（９）に投影結像させるもので、ＡからＥま
での線状領域全体を、単一のラインセンサーに縮小投影
する場合に比較して、４倍の解像力を得ることができる
。
また、第６図は、原画（１）の線状領域を分割せず、同
様の光学系を介して、２個のラインセンサー　（６）　
（７）に投影結像させるもので、この場合は、個々のラ
インセンサー１こよる解像力は、本来の値と同等である
が、２個のセンサーにおけるの光電変換素子の配列位相
を、相対的に１７２ピツチずらせて配置し、両者の出力
信号を合成することにより、実質的に２倍の解像力を得
ることができる。
なお、第６図示のものを除く上述各実施例において、複
数個のラインセンサーをすべて等長のものを使用し、し
たがって原画の線状領域を等分割して読取るように説明
したが、必ずしも等分割である必要はなく、長さの異な
るラインセンサーを使用しても差支えない。
さらにまた、原画のサイズが非常に大きいものである場
合には、上述装置を複数個列設して、読取るようにする
ことも可能である。
上述節１ないし第６図示実施例は、いずれも２個の平面
ミラー（４）及び（５）を、分割面の両側に配置した場
合であるが、本発明はこれに限らず、分割面の片側に、
平面ミラーを１個だけ配置した構成とすることもできる
。第７図ないし第１１図に、その実施例を示す。
第７図は、原画の線状領域（３）に平行な面を持つ１個
の平面ミラー（１０）を、その１端縁を分割面に一致又
は近接させ、かつ、レンズ光軸（Ｌ）に対し適当な角度
に傾斜させて、配置したものである。
これにより、第８図示の如く、レンズ（２）を通った光
束の片側１／２は、平面ミラー（１０）で反射し。
残りの片側はそのまま直進して、それぞれラインセンサ
ー（１１）（１２）に投影結像する。この場合、平面ミ
ラー（１０）の光軸側の端縁部は、ミラーの傾斜角度に
応じて斜めにナイフェツジ状として、光束の散乱を防ぐ
ようにしておくことが、望ましい。
なお、第７図示実施例では、２個のラインセンサー（１
１）（１２）に、それぞれ原画の線状領域（３）の全長
を投影するようにし、これらのラインセンサーを構成す
る光電素子の位相を、相互に１／２ピツチずらせること
により、合成出力画像の解像度を２倍に向上させるもの
であるが、ラインセンサーの取付は位置を正確に規制す
ることは、かなり困難であるため、第９図示の如く、２
個のラインセンサー（ｌｌａ）　（１２ａ）をそれぞれ
１／２の長さのものとして、画像領域を長さ方向に２分
して画像情報をとりだし、これらを合成する方が、より
実用的である。
また第１０図は、分割面に垂直な面を持つ１個の平面ミ
ラー（］３）を、その１端縁を分割面に一致又は近接さ
せ、原画の線状領域に対して、所要角度に傾設したもの
で、第７図示手段と同様に、光束の片側１／２は平面ミ
ラー（１３）で反射し、残りの片側は直進して、それぞ
れラインセンサー（１４）及び（１５）に投影結像する
。
この実施例においても、第７図示手段と同様にラインセ
ンサーの相対的位相を、１／２ピツチずらせて取付ける
ことが困難である場合は、第１１図示の如く、２個のラ
インセンサー（１４ａ）　（１５ａ）を半分の長さとし
て、それぞれ画像領域の１／２ずつが投影されるように
すればよい。
なお、第７図乃至第１１図示実施例における平面ミラー
（１０）又は（１３）の傾斜角度は、４５度に限るもの
ではなく、任意角度とすることができ、また、二方向に
傾斜させて設置してもよい。
［発明の効果］ （１）ラインセンサーを構成する光電変換素子の単位寸
法の小型化をともなうことなく、出力画像の解像度を向
上させることができる６ （２）ラインセンサーに投射される光束の光量ムラを１
周辺光量低下等の光学系に本来的に生じる誤差の範囲に
止めることができる。
（３）表面反射型平面ミラーという、比較的製造並びに
保守が容易な手段で構成しであるので、低コストで実施
できる。
（４）出力画像に歪みがなく、良品質の結果画像が得ら
れる。
（５）Ｒ画の同一領域についての画像信号を、複数個の
ラインセンサーから同時の出力させることができるので
、複数個のラインセンサーを並列させる場合のような、
メモリないし遅延手段等が不要である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の１実施例装置の概略構成を示す斜視図
、第２図は同装置における投影光束の断面をしめず模式
図、第３図は同装置における光量分布のグラフ、第４、
第５、第６、第７、第８、第９．第１０及び第１１各図
はそれぞれ本発明の他の実施例を示す概略図、第１２、
第１３、第１４及び第１６各図はそれぞれ従来手段を示
す図、第１，５図は第１４図示手段における光量分布を
示すグラフである。 （］）・・・原画、（２）・・・レンズ、（３）・・・
被撮像線状領域、（４）　（５）・・・平面ミラー、（
６）　（７）　（８）　（９）・・・ラインセンサー、
（１０）・・・平面ミラー、（１１）（１２）　（１１
ａ）（１２ａ）・・・ラインセンサー、（１３）・・・
平面ミラー。 （１４）（１５）・・・ラインセンサー、（１４ａ）　
（１５ａ）・・・・ラインセンサー、 （１６）・・・原画、（１７）　（１８）　（１９）・
・・レンズ、　（２０）（２１）（２２）・・・ライン
センサー、（２３）・・・原画、（２４）・・・レンズ
、（２５）・・・ハーフプリズム、（２６）　（２７）
　（２８）・・・・ラインセンサー、（２９）・・・原
画、（３０）・・・レンズ、（３１）・・・屋根型ミラ
ー、（３２）　（３３）・・・ラインセンサ＋、　（３
４）（３５）・・・ラインセンサー。 以上 〔イ芝来１ノこイｉぐ「コ 茅１３１Ａ 〔イ株１Ｊ５（小月 ３う

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）原画の被読取り線状領域の像を、投影レンズによ
    り多数の光電変換素子を列設した複数個のラインセンサ
    ー面に投影して、該線状領域の画像情報を読取る画像読
    取り装置において、前記投影レンズと前記複数個のライ
    ンセンサーとの間に、前記線状領域と前記投影レンズの
    光軸とを含む平面にその一端縁が一致又は近接し、かつ
    、反射面がレンズ光軸に対し、所要角度に傾斜した平面
    ミラーを配設し、前記投影レンズ後段の光束を前記平面
    ミラーで分割して、それぞれ別個のラインセンサーに投
    影結像させるようにしてなる画像読取り装置。
  2. （２）２個の平面ミラーを線状領域と投影レンズの光軸
    とを含む平面の両側に、線状領域に対し互いに逆方向に
    傾けて配置したことを特徴とする特許請求の範囲第（１
    ）項に記載の画像読取り装置。
  3. （３）２個の平面ミラーを線状領域に対し、それぞれ４
    ５度の角度で互いに逆方向に傾設したことを特徴とする
    特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項に記載の画像
    読取り装置。
  4. （４）２個の平面ミラーの交差部が、投影レンズの光軸
    上に位置することを特徴とする特許請求の範囲第（１）
    項ないし第（３）項のいずれかに記載の画像読取り装置
    。
  5. （５）１個の平面ミラーを、その１端縁が線状領域と投
    影レンズの光軸とを含む平面に一致又は近接するように
    配置して、光束の一部を該平面ミラーで反射させて、か
    つ、光束の他の部分は直接ラインセンサーに入射させる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の画
    像読取り装置。
  6. （６）１個の平面ミラーの面を、線状領域に平行で、か
    つ、投影レンズの光軸に対して傾斜させて配設したこと
    を特徴とする特許請求の範囲第（５）項に記載の画像読
    取り装置。
  7. （７）１個の平面ミラーの面を、投影レンズの光軸に垂
    直で、かつ、線状領域に対して傾斜させて配設したこと
    を特徴とする特許請求の範囲第（５）項に記載の画像読
    取り装置。
  8. （８）１個の平面ミラーの面を、線状領域及び投影レン
    ズの光軸の双方に対して、傾斜させて配設したことを特
    徴とする特許請求の範囲第（５）項に記載の画像読取り
    装置。
  9. （９）複数個のラインセンサーを、平面ミラーによる２
    個の結像面に分配し、原画の線状領域を分割して読取る
    ように、相互に各ラインセンサーの長さ相当分、位相を
    ずらせて配設したことを特徴とする特許請求の範囲前各
    項のいずれかに記載の画像読取り装置。
  10. （１０）複数個のラインセンサーの長さが等しく、原画
    の線状領域を等分割して読取ることを特徴とする特許請
    求の範囲第（９）項に記載の画像読取り装置。
  11. （１１）原画の線状領域の全長を読取り得る長さの２個
    のラインセンサーを、平面ミラーにより分割された光束
    の各結像面にそれぞれ１個配置し、かつ、それらのライ
    ンセンサーを構成する単位光電変換素子の配列を相対的
    に１／２ピッチずらせてあることを特徴とする特許請求
    の範囲第（１）項ないし第（８）項のいずれかに記載の
    画像読取り装置。
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