JP2018207139A - スキャナーおよびスキャンデータの生産方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】より好ましい製品を実現すること。
【解決手段】原稿台上の原稿からの光を複数の光路によって複数のセンサーチップに導く第1光学系によって前記原稿からの光を複数の前記センサーチップに縮小結像させて読み取る第1読取部と、搬送されている原稿からの光を第2光学系によって結像させて読み取る第2読取部と、を備えたスキャナーであって、前記第1光学系が備える絞りの開口面積は、前記第2光学系が備える絞りの開口面積よりも小さいスキャナーを構成する。
【選択図】図1
【解決手段】原稿台上の原稿からの光を複数の光路によって複数のセンサーチップに導く第1光学系によって前記原稿からの光を複数の前記センサーチップに縮小結像させて読み取る第1読取部と、搬送されている原稿からの光を第2光学系によって結像させて読み取る第2読取部と、を備えたスキャナーであって、前記第1光学系が備える絞りの開口面積は、前記第2光学系が備える絞りの開口面積よりも小さいスキャナーを構成する。
【選択図】図1
Description
本発明は、スキャナーおよびスキャンデータの生産方法
に関する。
に関する。
従来、複数のラインセンサーを使って原稿をスキャンし、各ラインセンサーが検知した出力を合成してスキャンデータを生成する技術が知られている。例えば、特許文献1には、複数の光学系を主走査方向に並べ、副走査方向に2列に配列し、各光学系で異なるラインセンサーに結像させ、読み取り結果を合成することでスキャンデータを生成する構成が開示されている。
上述した従来技術においては、製品を構成する部品の仕様が明らかではなかった。
本発明は、より好ましい製品を実現することを目的とする。
本発明は、より好ましい製品を実現することを目的とする。
上記目的を達成するためのスキャナーは、原稿台上の原稿からの光を複数の光路によって複数のセンサーチップに導く第1光学系によって原稿からの光を複数のセンサーチップに縮小結像させて読み取る第1読取部と、搬送されている原稿からの光を第2光学系によって結像させて読み取る第2読取部と、を備えたスキャナーであって、第1光学系が備える絞りの開口面積は、第2光学系が備える絞りの開口面積よりも小さい。この構成によれば、複数の光路によって原稿からの光を縮小結像させる第1光学系においては、相対的に深い被写界深度を確保することができ、搬送されている原稿の読み取りに使用される第2光学系においては、相対的に明るい光量を確保して高速化することができる。
さらに、第1光学系が備える絞りの開口面積は、第2光学系が備える絞りの開口面積の1/2以下である構成であっても良い。この構成によれば、第1光学系では被写界深度が重視され、第2光学系では光量が重視されたスキャナーを提供することができる。
第1光学系が備える絞りの開口面積は、第2光学系が備える絞りの開口面積の1/3以下である構成であっても良い。この構成によれば、第1光学系では被写界深度がより重視され、第2光学系では光量が寄り重視されたスキャナーを提供することができる。
第1光学系が備える絞りの開口面積は、第2光学系が備える絞りの開口面積の1/3以下である構成であっても良い。この構成によれば、第1光学系では被写界深度がより重視され、第2光学系では光量が寄り重視されたスキャナーを提供することができる。
さらに、原稿台上の原稿からの光を第1光学系によってCMOSセンサーに結像させて読み取る第1読取部と、搬送されている原稿からの光を第2光学系によって結像させて読み取る第2読取部と、を備えたスキャナーであって、第1光学系が備える絞りの開口面積は、第2光学系が備える絞りの開口面積よりも小さい構成であっても良い。この構成によれば、この構成によれば、CMOSセンサーに光を結像させる第1光学系においては、相対的に深い被写界深度を確保することができ、搬送されている原稿の読み取りに使用される第2光学系においては、相対的に明るい光量を確保することができる。
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
(1)スキャナーの構成:
(2)光学系の構成:
(3)スキャン処理:
(4)他の実施形態:
(1)スキャナーの構成:
(2)光学系の構成:
(3)スキャン処理:
(4)他の実施形態:
(1)スキャナーの構成:
図1は、本発明の一実施例にかかるスキャナー1のブロック図である。スキャナー1は、コントローラー10と搬送装置40と通信部70と操作部80と2系統の読取部(光源、センサー、光学系等)を備える。コントローラー10は、図示しない記録媒体と、当該記録媒体からプログラムを読み出して実行するプロセッサー(特定の処理を実行するように回路が構成されたASIC等の専用回路であってもよいし、ASIC等とCPUとが協働していてもよい)を備える。
図1は、本発明の一実施例にかかるスキャナー1のブロック図である。スキャナー1は、コントローラー10と搬送装置40と通信部70と操作部80と2系統の読取部(光源、センサー、光学系等)を備える。コントローラー10は、図示しない記録媒体と、当該記録媒体からプログラムを読み出して実行するプロセッサー(特定の処理を実行するように回路が構成されたASIC等の専用回路であってもよいし、ASIC等とCPUとが協働していてもよい)を備える。
コントローラー10はスキャナー1の各部を制御し、読取部の出力に基づいてスキャンデータを生成する。操作部80は、利用者に対して種々の情報を提供する出力部と、利用者による入力操作を受け付ける入力部とを備えている。コントローラー10は、操作部80を制御して読取条件の選択肢やスキャン指示等を行うための情報を出力部に表示させる。利用者は、当該出力部の出力に基づいて読取条件の選択や読取開始指示等を入力することができる。
読取開始指示が入力されると、コントローラー10は、スキャナー1の各部を制御し、原稿を読み取るための動作(例えば、原稿の搬送等)を行わせる。この動作により、読取部からスキャンデータが出力されると、コントローラー10がスキャンデータを生成する。通信部70は、外部の装置(本実施形態においては、外部のコンピューター90)と通信を行うための装置であり、コントローラー10は、任意の情報をコンピューター90に送信し、コンピューター90から各種の指示等を受け取ることができる。
本実施形態において、コントローラー10がスキャンデータを生成すると、コントローラー10は通信部70を介してスキャンデータをコンピューター90に送信する。むろん、スキャンデータは、種々の態様で利用されてよく、スキャナー1が備える図示しない記録媒体に保存されてもよいし、可搬型の記録媒体に保存されてもよいし、通信部70を介してコンピューター90以外の装置に提供されてもよい。
本実施形態にかかるスキャナー1は、図示しないADF(オートドキュメントフィーダー)と原稿台との双方を備えており、いずれかの方式から選択された方式によって原稿が読取位置で読み取られる。本実施形態にかかるスキャナー1は、第1の読取部と第2の読取部とを備えており、第1の読取部はADFで搬送される搬送原稿(のおもて面)と、原稿台に載置される載置原稿とのいずれも読み取ることができる。第2の読取部は、搬送原稿(の裏面。おもて面と逆の面)を読み取ることができ、載置原稿を読み取ることはできない。
第1の読取部は、図1に示す第1センサー21,第1光源31,副走査装置41,第1光学系51を備えている。副走査装置41は、第1センサー21、第1光源31、第1光学系51を副走査方向に往復移動させることが可能な装置である。第2の読取部は、図1に示す第2センサー22,第2光源32,第2光学系52を備えており、副走査装置41に類する装置は備えられていない。すなわち、第2センサー22,第2光源32,第2光学系52は、スキャナー1内に固定的に配置される。そして、第2光源32からの光が搬送原稿の搬送経路内の所定位置に照射され、搬送原稿からの光が第2光学系52を経て第2センサー22に検知されることで読み取りが行われる。
第1センサー21および第2センサー22は、複数のセンサーチップを備えている。従って、これらのセンサーはセンサー群である。各センサーチップは、1方向に延びるセンサーであり当該1方向に複数の光電変換素子が並べられてラインセンサーを構成している。本実施形態において、各センサーチップには3列の光電変換素子列が構成されており、各列の光電変換素子のそれぞれには赤(R),緑(G),青(B)の各色のフィルターが設けられている。本実施形態においては、当該光電変換素子列が延びる方向が副走査方向(搬送原稿の搬送方向)に垂直になるように配置される(当該光電変換素子列が延びる方向を主走査方向と呼ぶ)。
なお、第1センサー21が備える複数のセンサーチップは主走査方向に既定の間隔で並べられている。第2センサー22が備える複数のセンサーチップは主走査方向に隣接した状態で並べられており、異なるセンサーチップの間で隣り合う光電変換素子の間隔が、他の位置における光電変換素子の間隔と同一である。従って、第2センサー22においては、複数のセンサーチップが隣接するように並べられて、実質的に主走査方向の1ライン分の読み取りを行うラインセンサーを形成している。
第1光源31および第2光源32は、搬送原稿の搬送経路に設けられた読取領域(照射位置)に照明光を照射するランプを備えている。なお、原稿が載置原稿として読み取られる場合、照射位置は副走査方向に移動し得る。照射位置に存在する物体(原稿や白基準板等)にて反射した光は第1センサー21や第2センサー22が備える各センサーチップで受光され、各センサーチップは各光電変換素子での光の受光量に応じた信号を生成する。
第1センサー21および第2センサー22は、図示しないアナログフロントエンドを備えている。アナログフロントエンドは、光の受光量に応じて光電変換素子が出力した信号にゲインを作用させて出力する回路やA/D変換する回路を含む。本実施形態においてアナログフロントエンドは、当該ゲインを示す情報を記録する記録媒体を備えており、アナログフロントエンドにおいては、当該ゲインを示す情報に基づいて、第1センサー21および第2センサー22の黒レベルを最小の出力値、白レベルを最大の出力値にするゲイン調整を行う。
なお、本実施形態において、第1光源31および第2光源32は白色光を出力する光源である。第1センサー21および第2センサー22が備える光電変換素子列は、RGB各色のフィルターを備えているため、白色光が照射された原稿からの光に基づいてRGB各色のスキャンデータを生成することができる。
搬送装置40は、原稿を搬送する機構である。搬送装置40は、搬送原稿を第1光源31からの光の照射位置および第2光源32からの光の照射位置に搬送し、さらに、搬送原稿をスキャナー1の外部へ搬送する機構である。
図2は、搬送装置40の搬送経路を模式的に示す図である。搬送経路は、図示しない樹脂製の部材によって搬送原稿の通路が形成されることによって構成され、経路の複数の位置で搬送原稿が搬送ローラー40a,40bで挟まれることによって搬送原稿が当該経路を搬送される。図2においては、太い実線の曲線によって搬送経路を示している。搬送経路内において光源による照射位置は破線で示されており、当該照射位置内において主走査方向(X軸,Z軸に垂直な方向)の1ライン分が第1センサー21および第2センサー22によって読み取られる。
第1読取部を構成する第1センサー21,第1光源31,第1光学系51は、図2に示す第1ユニットU1内に形成されており、原稿台T上の照射位置を挟んで反対側には基準板61が配置されている。すなわち、第1センサー21において複数のセンサーチップは、主走査方向に既定の間隔だけ離れた位置に配置されており、原稿台上の原稿からの光を複数の光路によって複数のセンサーチップに導くことによって1列の読み取りを行うように構成されている。
従って、原稿上の1列の領域からの光は主走査方向の端部が重複する複数の領域からの光に分割され、分割された光のそれぞれが各センサーチップに結像する。このため、本実施形態においては、第1センサー21が備える各センサーチップの出力を合成して1ライン分のスキャンデータを生成する必要がある。そこで、本実施形態においては、基準板61に合成の目印となる合成マークが形成されている。合成マークは、隣接する領域の端部において各領域が重複する部位に形成されており、原稿台に原稿が存在しない状態で合成マークが読み取られることにより、各センサーチップの出力において同一の位置が読み取られた光電変換素子が特定される。
また、基準板61にはゲイン調整のための白基準板および黒基準板が形成されており、白基準板の測定結果によって白レベルが決定され、黒基準板の測定結果によって黒レベルが決定される。なお、基準板61においては、可動部が形成され、合成マーク、白基準板、黒基準板の中から選択された対象が可動部によって移動されて照射位置に配置されるように構成されていても良い。基準板62には、基準板61と同様に白基準板および黒基準板が形成されている。
図2において、副走査装置41は、副走査方向(X軸方向)に第1ユニットU1を往復動作させることが可能な装置である。搬送原稿を読み取る際には、副走査装置41は、第1ユニットU1を図2に示す既定の位置に配置する。そして、当該既定の位置に第1ユニットU1が配置された状態で読取が行われる。原稿台Tに載置された載置原稿を読み取る場合(いわゆるフラットベッドでの読み取りが行われる場合)、副走査装置41は、第1センサー21、第1光源31、第1光学系51を副走査方向に移動させて載置原稿を読み取る。従って、載置原稿においては、図2に示す破線の直線と当該直線に接続された一点鎖線の直線の部分が照射位置(原稿の読取領域)となり、当該照射位置は副走査方向に移動し得る。
第2読取部を構成する第2センサー22,第2光源32,第2光学系52は、図2に示す第2ユニットU2内に形成されている。搬送原稿を読み取る際には、第1ユニットU1によって一方の面(おもて面)の読取が行われ、裏面の読取を行う必要がある場合には第2ユニットU2によって裏面の読取が行われる。本実施形態において、第2読取部(第2ユニットU2)はいわゆるCIS(Contact Image Sensor)である。
第1光学系51は、第1センサー21に原稿の画像を縮小しつつ結像させる部材を備えている。すなわち、第1光学系51は、第1光源31の光が原稿に照射されることで生じる原稿からの光をセンサーチップに導く光路を形成する部材を備える。光路は種々の構造によって提供されて良く、種々の部材、例えば、絞り部材やレンズ、反射鏡等のいずれかまたは組み合わせによって構成可能である。
図3は、光路の一例を示す図であり、視線を主走査方向と平行にした状態で示している。図3においては、原稿Pに光を照射する第1光源31と第1光学系51と第1センサー21とを示している。第1光学系51は複数の凹面を備えた第1鏡51aと、複数の凹面を備えた第2鏡51bと、絞りとして機能する複数の開口部を備えた絞り部材51cを備えており、原稿Pの主走査方向(X軸、Z軸に垂直な方向)の1ライン分の光を、主走査方向に一部で重複する複数の領域に分割し、各領域の像を縮小することによってセンサーチップ21aに導く構成等が採用されている。
図4は、主走査方向を横方向とした状態で光学系による作用を模式的に示している。図4においては、原稿Pからの光が第1光学系51を経てセンサーチップ21aに導かれる様子が示されており、原稿Pからの光の光路を破線および一点鎖線で模式的に示している。すなわち、センサーチップ21aは、主走査方向(Y軸方向)に並んでおり、原稿Pにおいて主走査方向において一部重複しながら隣接する各領域の像は、原稿Pの各領域に対応した第1光学系51の各部材で縮小される。そして、原稿Pの各領域の像は、各領域に対応した各センサーチップ21aに結像する。すなわち、主走査方向の長さLの領域の像は長さdのセンサーチップ21aに結像する。
なお、第2光学系52においては、等倍結像の光学系が採用されており、像が縮小されることなく第2センサー22に結像される。従って、コントローラー10は、第2センサー22の出力に対して合成処理を行う必要はなく、他の画像処理(切り出し処理やエッジ強調等)を実施し、スキャンデータとして取得する。
一方、第1センサーにおいては、原稿Pの同一位置を重複して読み取るため、コントローラー10が、隣接するセンサーチップが出力したデータを一部が重複する位置で合成してスキャンデータを生成する。具体的には、コントローラー10は、基準板61に形成された合成マークの読み取り結果に基づいて、センサーチップ21aの出力を重ねる。すなわち、第1センサー21は、図4に示すように、複数個のセンサーチップ21aによって構成されており、各センサーチップ21aは異なる位置に配置される。
異なるセンサーチップ21aで同一位置が読み取られると、各センサーチップ21aの端部で当該同一位置が読み取られた状態になる。当該同一位置は、基準板61の合成マークが配置される位置であるため、原稿が存在しない状態で合成マークが読み取られると、各センサーチップ21aは、合成マークを読み取ったデータを出力する。図5は、センサーチップ21aが備える光電変換素子を示す模式図であり、光電変換素子を丸で示している。図5において、合成マークは副走査方向に延びる線であり、合成マークの周囲の部分は白色である。
当該合成マークは、隣接するセンサーチップ21aの双方で読み取られる。図5においては、合成マークを読み取ったセンサーチップ21aの光電変換素子を黒に着色して模式的に示しており、合成マークをハッチングによって模式的に示し、合成マークを読み取った光電変換素子に重ねて示している。また、隣接するセンサーチップ21aの一方を上部左側に配置し、他方を下部右側に配置し、合成マークを読み取った光電変換素子が縦方向に並ぶようにセンサーチップ21aの模式図を配置している。ここでは、隣接するセンサーチップ21aの一方を第1センサーチップ21a1、他方を第2センサーチップ21a2と呼ぶ。
第1センサーチップ21a1、第2センサーチップ21a2は、主走査方向にならぶ各光電変換素子の受光量に対応した出力をシリアルデータとして出力する。そこで、コントローラー10は、第1センサーチップ21a1の出力を解析し、端部から5個目および6個目の光電変換素子E5,E6で合成マークを検出したことを特定する。また、コントローラー10は、第2センサーチップ21a2の出力を解析し、端部から4個目および5個目の光電変換素子E4,E5で合成マークを検出したことを特定する。この場合、コントローラー10は、第1センサーチップ21a1の5個目および6個目の光電変換素子E5,E6と、第2センサーチップ21a2の4個目および5個目の光電変換素子E4,E5とが同一位置を読み取ったとみなし、各センサーチップ21aに対応づけて各素子の位置を図示しないメモリに記録する。
そして、コントローラー10は、以上の処理を主走査方向の端に位置するセンサーチップ21aから順に実施し、各センサーチップ21aで同一位置を読み取った素子の位置を特定する。なお、第1センサー21を構成する複数のセンサーチップ21aにおいて、端に位置するセンサーチップ以外は第1センサーチップ21a1、第2センサーチップ21a2のいずれにもなり得る。例えば、あるセンサーチップ21aが第1センサーチップ21a1となり、隣接する第2センサーチップ21a2となった場合において、当該第2センサーチップ21a2を第1センサーチップ21a1と見なすと、逆側に隣接する他のセンサーチップ21aが第2センサーチップ21a2となる。以上のようにして同一位置を読み取る光電変換素子の位置が特定されると、原稿Pが読み取られた際に、コントローラー10は、当該位置に基づいて各センサーチップ21aが出力を合成することにより、1ライン分のスキャンデータを生成する。
(2)光学系の構成:
以上の構成において、第1読取部では、原稿を複数の光路のそれぞれで縮小して複数のセンサーチップ21aに結像させる分割縮小光学系が採用されており、第2読取部は、等倍結像の光学系によって複数のセンサーチップで読み取りを行うCISである。このため、第1読取部と第2読取部とにおいては、異なる光学系が採用されている。
以上の構成において、第1読取部では、原稿を複数の光路のそれぞれで縮小して複数のセンサーチップ21aに結像させる分割縮小光学系が採用されており、第2読取部は、等倍結像の光学系によって複数のセンサーチップで読み取りを行うCISである。このため、第1読取部と第2読取部とにおいては、異なる光学系が採用されている。
図6は、第1読取部が備える第1光学系51の中から1個の光路に関連する部材を抜き出して示した図である。一方、図7は、第2読取部が備える第2光学系52の中から1個の光路に関連する部材を抜き出して示して模式的に示す図である。第2光学系52はCISであり、本実施形態においては、複数のレンズ52aが主走査方向に並ぶロッドレンズを備えており、各レンズ52aによって原稿Pが複数のセンサーチップ22aのそれぞれに等倍結像する。図7に示す構造においては、レンズ52aの内部に絞りを備えた絞り部材が設けられているが、他の位置に絞り部材が備えられていても良い。また、レンズ52aのレンズ面と異なる側面から光が入らないようにしておくことで、レンズ52aが絞り部材を兼ねていてもよい。
以上のように、各読取部においては異なる光学系が採用されているが、一般に、光路を形成する光学系においては、F値を定義することができる。また、複雑な光学系においては、当該光学系が形成する光路と同等の光路を形成するレンズを想定してF値をシミュレートすることができる。ここでは、シミュレートによって得られるF値を等価F値と呼ぶ。
図8は、図6に示す第1光学系51の等価F値の算出を説明する説明図である。図8においては、原稿Pのある点からの光がセンサーチップ21aのある点に結像する光路(一点鎖線)を想定している。すなわち、図8においては、原稿Pのある点からの光の出力方向、範囲(角度)が図6と同等に設定してあり、センサーチップ21aのある点に入力する光の入力方向、範囲(角度)が図6と同等に設定してある。
このように光路を想定した状態において、原稿Pからの光を進行方向に延ばし、センサーチップ21aに入力する光を進行方向の逆方向に延ばして交差する点にレンズが存在し、レンズの径と同一の開口径を有する絞り部材53が存在すると想定する。この想定において、原稿Pの位置(原稿台からの浮きが0である場合の原稿の位置(基準位置))から絞り部材53までの距離をa、絞り部材53からセンサーチップ21aまでの距離をbとする。
この場合、焦点距離fは(1/f)=(1/a)+(1/b)と表現できる。また、絞り部材53の開口径(直径)Dは、D=2a×tan(θ/2)と表現できる。なお、θは原稿Pからの光の出力範囲を示す角度である。そして、等価F値は、焦点距離fと開口径Dに基づいてF=f/Dで算出することができる。
以上のようにして、第1光学系51および第2光学系の等価F値(またはF値)を算出すると、第1光学系51は等価F値が6以上であるように設計することが可能である。一方、第2光学系52は等価F値がおおむね2〜3程度である。このため、第1光学系51においては、第2光学系52よりも被写界深度が深く、原稿Pが基準位置から変動したとしてもぼけが生じる可能性が少ない。このため、原稿台に載置された原稿Pの読み取りにおいては、原稿の位置の変位による画質低下を抑制することができる。
さらに、第1光学系51の現実的な設計例としてa=60mm,b=30mmを想定すると焦点距離f=20mmが得られる。この場合において、図8に示すθ=2.2°の光学系を想定すると、開口径D=2.30mm、等価F値=8.68が得られる。また、θ=1.2°の光学系を想定すると、開口径D=1.26mm、等価F値=15.91が得られ、θ=0.4°の光学系を想定すると、開口径D=0.42mm、等価F値=47.75が得られる。従って、等価F値は8以上であってもよい。
なお、典型的な解像度である600dpiで読み取りを行う場合、等倍の光学系であれば、1ピクセルが42.3μm(=25.4/600)の範囲に結像される。本実施形態に係る第1光学系51は縮小光学系であるため、センサーチップ21aにおける光電変換素子の主走査方向(光電変換素子列の列方向)の長さは42.3μmより短い。従って、例えば、第1光学系51においては、光電変換素子の主走査方向の長さを40μm以下にすれば、40/42.3以下の縮小が行われる場合のセンサーチップ21aを提供することができる。
さらに、典型的な縮小率である1/2を実現するのであれば、21.1μm程度またはそれ以下の長さの光電変換素子が好ましく、1/10の縮小率であれば4.23μm程度またはそれ以下の長さの光電変換素子が好ましい。従って、600dpiの読み取りを行うのであれば、光電変換素子の列方向の長さが4μm以上40μm以下であるセンサーチップ21aが好ましい。
本実施形態において、第1光学系51の等価F値は6以上であり、第2光学系52の等価F値は2〜3程度である。このようなF値を反映して、第1光学系51が備える絞り部材51cの開口面積は、第2光学系52の絞り部材(本実施形態においてはレンズ52aに内蔵)の開口面積よりも小さい。
具体的には、第1光学系51の等価F値が6程度であり、第2光学系52の等価F値が2〜3程度であれば、第1光学系51が備える絞り部材51cの開口面積は、第2光学系52が備える絞り部材の開口面積の1/2以下である。さらに、第1光学系51の等価F値が8程度であり、第2光学系52の等価F値が2程度であれば、第1光学系51が備える絞り部材51cの開口面積は、第2光学系52が備える絞り部材の開口面積の1/3以下であり、1/4以下でもある。
(3)スキャン処理:
次に、スキャン処理の手順を図9に示すフローチャートに沿って説明する。利用者が操作部80によって原稿の読取解像度や給紙方法(ADF、原稿台のいずれか)を直接的または間接的に指定してスキャン指示を行うと、コントローラー10は、当該スキャン指示を受け付け、図4に示すスキャン処理を開始する。スキャン処理が開始されると、コントローラー10は、原稿の読取解像度、給紙方法を含むスキャン設定を取得する(ステップS100)。なお、ここで利用者は、搬送原稿からの光を読み取る場合に設定可能な複数の原稿の読取解像度からいずれかを選択して解像度を設定することができる。
次に、スキャン処理の手順を図9に示すフローチャートに沿って説明する。利用者が操作部80によって原稿の読取解像度や給紙方法(ADF、原稿台のいずれか)を直接的または間接的に指定してスキャン指示を行うと、コントローラー10は、当該スキャン指示を受け付け、図4に示すスキャン処理を開始する。スキャン処理が開始されると、コントローラー10は、原稿の読取解像度、給紙方法を含むスキャン設定を取得する(ステップS100)。なお、ここで利用者は、搬送原稿からの光を読み取る場合に設定可能な複数の原稿の読取解像度からいずれかを選択して解像度を設定することができる。
次に、コントローラー10は、シェーディング測定を行う。すなわち、センサーチップにおいて検知可能な光量の下限は黒レベル、検知可能な光量の上限は白レベルであるが、黒レベルと白レベルはセンサーや光源等の特性に依存して変動し得る。例えば、暗電流等のノイズやセンサー毎の製造誤差、経時変化等によってセンサーの特性が変動し、この変動に応じて黒レベルと白レベルとが変動し得る。そこで、高品質のスキャンを行うためには、原稿の読み取りの前にシェーディング測定が行われ、黒レベルと白レベルの少なくとも一方が特定されていることが好ましい。
本実施形態においてコントローラー10は、まず、白レベルを測定する(ステップS105)。すなわち、原稿の読み取りを行う前に、コントローラー10は、第1読取部(両面スキャンの場合は第2読取部も対象となる)を制御し、基準板61の白基準板を読み取る。この結果、第1センサー21(両面スキャンの場合は第2センサー22も)からは白基準板の測定結果を示す出力が取得されるため、コントローラー10は、当該出力を白レベルとして取得する。
次に、コントローラー10は、黒レベルを測定する(ステップS110)。すなわち、原稿の読み取りを行う前に、コントローラー10は、第1読取部(両面スキャンの場合は第2読取部も対象となる)を制御し、基準板61の黒基準板を読み取る。この結果、第1センサー21(両面スキャンの場合は第2センサー22も)からは黒基準板の測定結果を示す出力が取得されるため、コントローラー10は、当該出力を黒レベルとして取得する。
次にコントローラー10は、合成マークを測定する(ステップS115)。すなわち、原稿の読み取りを行う前に、コントローラー10は、第1読取部を制御し、基準板61の合成マークを読み取る。この結果、第1センサー21が備える複数のセンサーチップから合成マークを読み取った結果が出力される。なお、本実施形態において第2センサー22の出力は合成する必要がないため、合成マークの読み取りは行われない。
次に、コントローラー10は、同一位置を読み取る光電変換素子を特定する(ステップS120)。例えば、図5に示す例であれば、コントローラー10は、第1センサーチップ21a1の光電変換素子E5,E6と、第2センサーチップ21a2の光電変換素子E4,E5とが同一位置を読み取る光電変換素子であると特定する。コントローラー10は、同様の処理を各センサーチップ21aについて実施し、同一位置を読み取る光電変換素子を各センサーチップについて特定する。
次に、コントローラー10は、白レベルおよび黒レベルを設定する(ステップS125)。すなわち、コントローラー10は、ステップS105において測定された白レベルとステップS110において測定された黒レベルとに基づいて、各光電変換素子の白レベルおよび黒レベルを設定する。具体的には、コントローラー10は、ステップS105において測定された白レベルとステップS110において測定された黒レベルから、実効検出領域における白レベルと黒レベルの間の強度を測定できるようにゲインを設定する。
次に、コントローラー10は、給紙方法がADFであるか否かを判定する(ステップS130)。すなわち、コントローラー10は、ステップS100で取得されたスキャン設定を参照し、給紙方法がADF、原稿台のいずれであるのかを判定する。ステップS130において、給紙方法がADFであると判定されない場合、すなわち原稿台で読み取りを行う場合、コントローラー10は、副走査を開始する(ステップS135)。すなわち、コントローラー10は、副走査装置41に対して制御信号を出力し、第1センサー21、第1光源31、第1光学系51を副走査方向に移動させる。
副走査が行われている間に、コントローラー10は原稿の読み取りを行う(ステップS140)。すなわち、第1センサー21を制御して読み取りを行わせ、第1センサー21から各センサーチップ21aでの読み取り結果を取得する。次に、コントローラー10は、各センサーチップ21aの出力に対して信号処理を行う(ステップS145)。すなわち、コントローラー10は、各センサーチップ21aの出力をデジタル化し、ステップS125で設定した白レベル及び黒レベルに従ったゲイン調整や、ステップS120において特定された光電変換素子が1画素の出力となるように合成を行う合成処理や、明度や色の変換処理や、原稿の切り出し処理や、エッジ強調処理、等の処理を行う。このような処理は、ステップS140においてライン順次に読み取られた結果のそれぞれについて実施されたり、全ての読取結果がそろったところで実施されたりする。
次に、コントローラー10は、スキャンデータを出力する(ステップS150)。すなわち、コントローラー10は、ステップS145において合成されたデータが1ページ分蓄積されると、切り出し処理やエッジ強調等の画像処理を行って1ページ分のスキャンデータを生成し、通信部70を介してスキャンデータをコンピューター90に出力する。
ステップS130において、給紙方法がADFであると判定された場合、コントローラー10は、原稿の搬送を開始する(ステップS155)。すなわち、コントローラー10は、副走査装置41に対して制御信号を出力し、第1読取部を既定の読取位置に配置する。そして、コントローラー10は、搬送装置40に制御信号を出力し、原稿を搬送経路内で搬送する。
原稿が搬送されている間に、コントローラー10は原稿の読み取りを行う(ステップS160)。すなわち、第1センサー21を制御して読み取りを行わせ、第1センサー21から各センサーチップ21aでの読み取り結果を取得する。なお、ステップS100において両面読み取りが設定されている場合、コントローラー10は、第2センサー22を制御して読み取りを行わせ、第2センサー22から読み取り結果を取得する。次に、コントローラー10は、出力に対して信号処理を行う(ステップS165)。すなわち、コントローラー10は、各センサーチップ21aの出力(両面の場合は第2センサー22の出力も)をデジタル化し、ステップS125で設定した白レベル及び黒レベルに従ったゲイン調整や、ステップS120において特定された光電変換素子が1画素の出力となるように合成を行う合成処理や、明度や色の変換処理や、原稿の切り出し処理や、エッジ強調処理、等の処理を行う。このような処理は、ステップS160においてライン順次に読み取られた結果のそれぞれについて実施されたり、全ての読取結果がそろったところで実施されたりする。なお、第2センサー22から読み取り結果は合成の必要がないため合成対象とはなっていない。
次に、コントローラー10は、スキャンデータを出力する(ステップS170)。すなわち、コントローラー10は、ステップS165において合成されたデータが1ページ分蓄積されると、切り出し処理やエッジ強調等の画像処理を行って1ページ分のスキャンデータを生成し、通信部70を介してスキャンデータをコンピューター90に出力する。両面読み取りの場合、コントローラー10は、165において合成された1ページ分のデータとステップS160において読み取られた裏面1ページ分のデータとによってスキャンデータを生成し、コンピューター90に出力する。
(4)他の実施形態:
以上の実施形態は本発明を実施するための一例であり、他にも種々の実施形態を採用可能である。例えば、本発明の一実施形態にかかるスキャナーは、他の目的にも使用される電子機器である複合機等に備えられていても良い。
以上の実施形態は本発明を実施するための一例であり、他にも種々の実施形態を採用可能である。例えば、本発明の一実施形態にかかるスキャナーは、他の目的にも使用される電子機器である複合機等に備えられていても良い。
さらに、合成マークの態様は各種の態様を採用可能であり、2本の線や他の形状の図形であっても良い。さらに、合成の際には、副走査方向におけるセンサーチップのずれ(傾き等)を解消するように合成されても良い。さらに、原稿の同一位置を読み取った光電変換素子の出力を重ねる場合、一方のスキャンデータと他方のスキャンデータとの統計値(平均値等)が取得されても良いし、両画像のいずれか一方が採用されてもよい。
さらに、読み取りを行って生成したスキャンデータは、コンピューター90に対して出力するほかに、自装置に装着されたUSBメモリ等の記憶媒体に出力してスキャンデータを記憶させたり、印刷機構に出力してスキャンデータを印刷(すなわちコピー)をさせたり、自装置のモニタに表示出力してもよい。あるいは、エリア検出画像をコンピューター90に対して出力し、コンピューター90のドライバプログラム又はアプリケーションプログラムに画像解析を行わせ、合成を行わせることで最終的なスキャンデータを生成させてもよい。この場合、コンピューター90をスキャナーの一部とみなすことができる。
第1鏡は、原稿からの光を反射する複数の凹面を備えていればよい。すなわち、第1鏡は、原稿からの光の進行方向を反射によって変化させ、センサー群に誘導する光路を形成することができればよい。原稿からの光は、光源から光が原稿に照射されることによって原稿から出力される光であれば良く、多くの場合は反射光であるが蛍光等であっても良い。第1鏡は、複数の凹面を備えている。すなわち、各凹面で異なる光路を形成することが可能であり、原稿からの光を複数の光路を通して各光路に対応した複数のセンサーチップに誘導することができればよい。また、凹面は、例えば、平行入射光を焦点に集光させるように反射する面で構成可能であり、原稿からの光が示す像の大きさを変化させる光学系(例えば、像の大きさを縮小する縮小光学系)として構成可能な面であれば良い。
凹面の数は任意であり、少なくとも主走査方向の複数の領域からの光を複数のセンサーチップに導く構成であれば良い。例えば、センサー群が備えるセンサーチップの数に対応した数である構成等が採用可能である。また、同一光路内において複数の鏡が設けられていても良い。例えば、2個の凹面による2回の反射を経て光が結像する構成が採用されていてもよい。また、凹面の焦点距離や曲率等は限定されず、スキャナーの大きさや光学系の構成等に応じて変化しても良い。
センサー群は、凹面で反射された光を検知する光電変換素子列を有するセンサーチップを複数個備えていれば良い。すなわち、センサー群は、複数の凹面で反射した光を複数のセンサーチップで読み取ることができればよい。複数のセンサーチップのそれぞれには複数の光電変換素子を備える光電変換素子列が形成されており、光電変換素子が並ぶ列方向が主走査方向である。
なお、センサーチップにおいては、少なくとも主走査方向に光電変換素子列が並んでいれば良く、副走査方向の複数の位置に光電変換素子が存在しても良い。後者の場合、センサーチップ内で副走査方向の複数の位置に光電変換素子が存在しても良いし、センサーチップが副走査方向に並ぶことによって副走査方向の複数の位置に光電変換素子が存在しても良い。なお、副走査方向の複数の位置に光電変換素子が存在する構成において、副走査方向の複数の位置に存在する光電変換素子は、異なる色の像の形成に利用されても良いし、結合されることによって主走査方向の1ライン分の像を形成するために利用されても良い。
絞り部材は、凹面で反射された光の光路における第1鏡とセンサー群との間に位置し、凹面と一対一で対応する絞りを複数備えていればよい。すなわち、各凹面で反射される各光が形成する各光路に絞りが設けられ、当該光路の光が絞りによって絞られた後にセンサーチップに結像する構成であれば良い。絞りは、凹面と一対一に対応していれば良い。従って、各凹面に対応する絞りが必ず存在するが、各絞りには複数個の凹面が対応していても良い。例えば、光路内に複数個の凹面が存在し、1個の絞りによってセンサーチップに光が結像する構成であっても良い。
絞りの等価F値は、凹面によって形成される原稿からセンサーチップまでの光路と同等の光路を単一のレンズで形成した場合におけるF値として計算可能な値であり、センサーチップで読み取られる像の被写界深度を評価する指標であれば良い。従って、等価F値以外にも、絞りの開口面積等で絞りの特性が特定されても良い。
第1読取部は、原稿台上の原稿からの光を複数の光路によって複数のセンサーチップに導く第1光学系によって前記原稿からの光を複数の前記センサーチップに縮小結像させて読み取ることができればよい。すなわち、第1読取部は、いわゆるフラットベッドによる形態で原稿を読み取ることができればよい。また、第1光学系は、原稿からの光を複数の光路によって複数のセンサーチップのそれぞれに導くことができる。従って、原稿の複数の領域からの光が各光路を通じて異なるセンサーチップに結像される。
原稿の各領域は、種々の配置であってよいが、主走査方向のラインの読み取りが繰り返される構成において、原稿台上の原稿の主走査方向において隣接する領域同士では一部が重複しており、各領域からの光をそれぞれの光路で異なるセンサーチップに結像させる構成が例としてあげられる。さらに、第1光学系は、光路を通じて像を縮小する縮小光学系である。従って、複数のセンサーチップが備える光電変換素子列の主走査方向の長さの和は原稿の主走査方向の読み取り範囲の長さよりも短い。光路に配置される部材は、種々の部材を想定可能であり、凹面を有する鏡やレンズ、絞り部材等が挙げられる。凹面鏡に代わって、凹面鏡と等価な特性を備えたレンズを用いてもよい。
第2読取部は、搬送されている原稿からの光を第2光学系によって結像させて読み取ることができればよい。すなわち、第2読取部は、いわゆるADF(Auto Document Feeder)による形態で原稿を読み取ることができればよい。また、第2光学系は、搬送されている原稿からの光を第2読取部に結像させることができればよく、像の倍率は限定されず、等倍であってもよいし縮小されても良い。また、光路は1個であってもよいし、複数個であってもよい。さらに、第2読取部が備えるセンサーチップは1個であってもよいし、複数個であっても良い。例えば、第2読取部も等価F値は異なるが、原理としては第1読取部と同様の縮小光学系を採用していてもよい。この第2読取部での読取は、第1読取部での読取に比べて光量が多いため、同じサイズの原稿を同じ画質で読み取る場合であっても、第1読取部での読取より高速で読取を行うことが望ましい。
また、第1光学系、第2光学系のいずれも絞り部材を備えており、絞りによって光量等が調整される。絞りの開口面積は、絞りを通過する光量を規定する面積であれば良く、例えば、当該開口面積で開口している部分の全域を光が通過する構成等が挙げられる。開口面積は、被写界深度や光量を評価する指標であれば良く、開口面積以外にも等価F値等で絞りの特性が特定されても良い。
さらに、説明を簡単にするために、光軸が直線になるような例で説明をしてきたが、実際には第1光学系、第2光学系のいずれも鏡を追加して光路を適宜折り曲げることで光学系全体の寸法を小さくしてもよい。
さらに、説明を簡単にするために、光軸が直線になるような例で説明をしてきたが、実際には第1光学系、第2光学系のいずれも鏡を追加して光路を適宜折り曲げることで光学系全体の寸法を小さくしてもよい。
1…スキャナー、10…コントローラー、21…第1センサー、21a…センサーチップ、21a1…第1センサーチップ、21a2…第2センサーチップ、22…第2センサー、22a…センサーチップ、31…第1光源、32…第2光源、40…搬送装置、40a…搬送ローラー、40b…搬送ローラー、41…副走査装置、51…第1光学系、51a…第1鏡、51b…第2鏡、51c…絞り部材、52…第2光学系、52a…レンズ、53…絞り部材、61…基準板、62…基準板、70…通信部、80…操作部、90…コンピューター
Claims (5)
- 原稿台上の原稿からの光を複数の光路によって複数のセンサーチップに導く第1光学系によって前記原稿からの光を複数の前記センサーチップに縮小結像させて読み取る第1読取部と、
搬送されている原稿からの光を第2光学系によって結像させて読み取る第2読取部と、
を備えたスキャナーであって、
前記第1光学系が備える絞りの開口面積は、前記第2光学系が備える絞りの開口面積よりも小さいスキャナー。 - 前記第1光学系が備える絞りの開口面積は、前記第2光学系が備える絞りの開口面積の1/2以下である、
請求項1に記載のスキャナー。 - 前記第1光学系が備える絞りの開口面積は、前記第2光学系が備える絞りの開口面積の1/3以下である、
請求項1または請求項2のいずれかに記載のスキャナー。 - 原稿台上の原稿の主走査方向において一部が重複する複数の領域からの光のそれぞれを縮小する第1光学系によって複数のセンサーチップに結像させて読み取る第1読取部と、原稿からの光を前記第1光学系が備える絞りの開口面積よりも大きい開口面積の絞りを備える第2光学系によって結像させて読み取る第2読取部と、を備えたスキャナーを用いてスキャンデータを生産する方法であって、
前記原稿台上の前記原稿からの光を前記第1読取部で読み取って前記原稿のスキャンデータを生産し、
搬送されている前記原稿からの光を前記第2読取部で読み取って前記原稿のスキャンデータを生産する、
スキャンデータの生産方法。 - 原稿台上の原稿からの光を第1光学系によってCMOSセンサーに結像させて読み取る第1読取部と、
搬送されている原稿からの光を第2光学系によって結像させて読み取る第2読取部と、
を備えたスキャナーであって、
前記第1光学系が備える絞りの開口面積は、前記第2光学系が備える絞りの開口面積よりも小さいスキャナー。
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2017
- 2017-05-30 JP JP2017106277A patent/JP2018207139A/ja active Pending
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