JP3365029B2 - 画像読取装置 - Google Patents
画像読取装置Info
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- JP3365029B2 JP3365029B2 JP04369394A JP4369394A JP3365029B2 JP 3365029 B2 JP3365029 B2 JP 3365029B2 JP 04369394 A JP04369394 A JP 04369394A JP 4369394 A JP4369394 A JP 4369394A JP 3365029 B2 JP3365029 B2 JP 3365029B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ブック原稿等を上方か
ら読み取る画像読取装置であって、原稿面までの距離を
測定して画像読取時の焦点合せ処理を行う技術に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】従来から、書籍等の空間的に曲がった原
稿を読み取る画像読取装置としては、例えば、特開昭６
０−２５４８６９号公報に示されるように、原稿台上に
載置された原稿の高さを検出し、この検出に基づき焦点
合わせ処理を行いながら原稿画像の走査を行うものが知
られている。この画像読取装置は、光電変換を行うライ
ンセンサとこのラインセンサに原稿画像を結像するレン
ズからなるＣＣＤユニットをボールネジによって光軸方
向に移動可能に支持し、検出された高さに応じてボール
ネジを回転駆動することでＣＣＤユニットの光軸方向の
移動を行い、焦点合わせを行うものである。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の画像読取装置では、単に読取位置に対応する原
稿の高さ検出の結果に応じて焦点調整を行うものであ
り、連続的に焦点を合わせる複雑な制御が必要であっ
た。また、焦点調整時の調整速度は考慮されておらず、
原稿の状態によっては高さ検出の結果に応じて急激な速
度変化が発生することがあり、滑らかな速度制御が行わ
れていない。このため、焦点調整を行うモータや駆動伝
達系統に過大な負荷を与えるという問題があった。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、原稿台上に載置された原稿を光学的走査
により読み取る画像読取装置において、撮像素子と、原
稿の画像を撮像素子に結像するレンズと、撮像素子によ
り原稿を光学的に走査する走査手段と、レンズを光軸に
沿って移動する移動手段と、原稿台上に載置された原稿
の高さを検出する検出手段と、走査手段による走査の一
定間隔毎に検出手段の出力に基づき移動手段によるレン
ズの移動速度を制御する制御手段とを備えたものであ
る。 【０００５】 【作用】上記の構成によれば、簡単な光学系の移動制御
で、撮像素子による読取時に書籍などの空間的に曲がっ
た原稿面上への焦点合わせを行うことができる。また、
モータへの負荷の少ない滑らかな制御を行うことができ
る。 【０００６】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は画像読取装置の全体構成を示す。同図にお
いて、画像読取装置の原稿台１上には書籍やファイル等
の原稿が上向きに置かれ、走査により原稿を読み取る読
取部２が原稿を上方から読み取り可能な位置に設けられ
ている。原稿台１と読取部２との間には、所定の間隔を
有する作業空間が形成されている。また、本装置には、
原稿台１の奥上方に配置され原稿を照明する照明部３
と、画像読取条件等の設定を行う操作部４と、原稿台１
の奥方で読み取り範囲内の端であって副走査方向に配置
され、原稿１０の位置決めを行うとともに原稿の端部形
状を写すミラー５と、後述する制御部が設けられてい
る。ミラー５は、原稿の端部形状、即ち、原稿を水平方
向から見た像（以下、鏡像と記す）を写すものであり、
この鏡像を読取部２で読み取ることで、原稿面の高さを
検出する。 【０００７】図２、図３はそれぞれ本装置を前方及び側
方から見た概略構成を示す。読取部２は、光電変換を行
う撮像素子に原稿像を結像するための光学系であって焦
点合わせ用モータにより駆動されるレンズ６と、原稿像
が結像される焦点面において副走査方向（図２に矢印で
示す方向）に移動する撮像素子としてのＣＣＤラインセ
ンサ（以下、ＣＣＤと記す）７からなる。このＣＣＤ７
は、前述した副走査方向と直交する主走査方向にｎ個の
画素が配置されたもので、ＣＣＤ７の一部はミラー５に
写った原稿の端部形状の像である鏡像を読み取る。原稿
台１上には載置される原稿１０は、例えば、一方端で閉
じられており左右に開くと各頁が空間的に曲った柱面状
となる書籍やファイル等である。ミラー５は、原稿台１
の奥側で左右方向に伸びる原稿位置決め用のストッパを
兼ねており、原稿台１の表面に対して４５度の角度で傾
斜して設置されている。このミラー５の下端部に原稿１
０の上端を当てることで、原稿１０の位置合せを行う。
また、原稿台１は原稿の地肌濃度より濃い着色を施して
いる。 【０００８】図４は本装置の制御部の構成を示すブロッ
ク図である。ＣＣＤ７の出力はＡ／Ｄ変換器２１により
Ａ／Ｄ変換された後、比較器２２に入力されるととも
に、一時メモリ２９に入力される。比較器２２には、Ｃ
ＰＵ２３によって、しきい値Ｌ１が予め設定されてお
り、比較器２２にしきい値Ｌ１を横切る出力が入力され
ると、カウンタ２４がセットされる。ＣＰＵ２３はこの
カウンタ２４のカウント値の最小／最大値を記憶する。
このカウンタ２４の出力に基づきＣＰＵ２３は原稿の高
さを求める。これらの入力に基づき、ＣＰＵ２３はＣＣ
Ｄ７の副走査方向の移動をすべくスキャナ駆動部２５に
指令を出力し、センサ７上に原稿の画像が合焦するよう
にレンズ６を駆動すべくレンズ駆動部２６に指令を出力
し、また、照明部３の点灯を制御すべく光源制御部２７
に指令を出力する。 【０００９】図５はレンズの支持機構および駆動部の構
成を示す。移動鏡胴３１は内部にレンズ６を有し、上下
に設けたピン３２により固定鏡胴３３の内部を光軸にそ
って移動する。ピン３２は回転モーメント低減のため移
動鏡胴３１の重心近くに設置される。また、レンズ６の
光軸に対する傾きによる読取位置のずれを防ぐため、レ
ンズ主点ＨＨ’を読取倍率により内分する点の近くに移
動鏡胴３１の回転中心（中点）を配置すると共に、移動
鏡胴３１を固定鏡胴３３との間隔に比べ、一定以上の長
さにする。カム環３４は固定鏡胴３３の外に配置され周
上にカム溝を有している。このカム溝に上記ピン３２を
バネ３５により連結することによりカム環３４の回転運
動を移動鏡胴３１の直線運動に変換することができる。
カム環３４の周囲には歯車３６が形成され、ベルト３７
によりステッピングモ−タ３８からの駆動が伝達され
る。このステッピングモータ３８は、上述したＣＰＵ２
３が発生するパルスに基づき駆動部２６より出力される
モータ制御用信号により駆動される。また、ベルト３７
により駆動伝達を行うことにより、歯車３６により発生
するバックラッシを低減することができる。カム環３４
はバネ３５により隣接するピントリング３９に付勢され
ている。ピントリング３９の内側にはネジが切られてお
りピストンリング３９を回動することにより自身を光軸
方向に移動することができる。これにより焦点の粗調整
を行うことができる。 【００１０】図６は原稿の読取位置と高さの分布を示
す。即ち、原稿の走査方向の読取位置をＸ軸とし、高さ
方向をＹ軸とすると、原稿の高さは図のようなＸＹ線図
で表される。ここで、Ｘ方向にはラインセンサが一定の
速度で走査を行うので、この図のＸ軸は時間軸（Ｔ軸）
に置き替えることができる。レンズの移動速度は原稿の
高さを時間で微分したものになり、原稿に焦点を合わせ
続けるために必要なレンズ移動線図は図７のＴＶ線図と
なる。しかしながら、図７に示すＴＶ線図に従ってレン
ズ６を移動させるためには、モータ３８の制御パルスを
随時変化させる必要があり、制御ソフトが複雑なものと
なる。また、急激な速度変化の発生することがあり、モ
ータ３８に過大な負荷がかかることがある。 【００１１】一方、原稿の読取時においては、原稿面に
正確に焦点を合わせる必要がなく、原稿面が被写界深度
内にあれば画像の読み取りには影響がない。従って、図
８に示すように、実際に検出した原稿の形状（図６）を
一定時間毎に分割し、原稿の形状を直線で近似する。さ
らに、この直線で近似した原稿の形状、即ち、図８に示
すＸＹ線図を時間で微分したものがレンズの移動速度と
なる。図８に示すＸＹ線図を時間で微分すると、図９に
示すように矩形状になり、一定時間毎に制御パルスを変
化させてモータ３８を制御すればよいことになる。 【００１２】ところで、モータ３８の速度変化時には一
定の加速時間が必要なため、急激な速度変化を生じると
ころでは、速度を滑らかに変化させる必要がある。そこ
で、図１０に示すように、一定時間毎に分割された現在
のブロックの速度と次のブロックの速度との中点を求
め、この中点を通り一定の加速度で変化する速度カーブ
を求め、それに従いモータ速度を制御するとよい。この
ような加減速制御を行うことにより一定時間内でのレン
ズ移動量の絶対値は必要値より減少するが次の時間ブロ
ックで必要値以上の移動を行うためトータルとしてのレ
ンズ移動量は測定値と同じとなる。 【００１３】以上のようにモータの速度を制御すること
により、簡単な制御で原稿面上に常に焦点を合わせ続け
ることが可能となる。前述のように制御方法を簡略化し
ているため、レンズの合焦面と実際の原稿面の間にはず
れが生じる。このずれが被写界深度の領域から外れると
画像のボケの原因となるが、速度変化の時間ブロックで
ある一定時間を短くすることにより、ずれの量を低減す
ることができる。実際には原稿の最大湾曲量やレンズの
被写界深度、求められる焦点精度などを考え併せて時間
間隔を設定する必要がある。 【００１４】なお、上述した実施例においては、ステッ
ピングモータによりレンズ駆動を行ったが、直流モータ
を用いてレンズ駆動を行う場合は、レンズ位置を検出し
フィードバック制御を加えることで同様の制御を行うこ
とができる。 【００１５】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、書籍な
どの空間的に曲がった原稿を撮像素子により走査して読
み取るに際して、一定時間毎に速度変化を行う簡単な制
御で原稿面上の全ての面に焦点が合うように光学系を移
動制御しているので、ボケのない美しい画像を得ること
ができる。また前後ブロックの速度値を元に加減速を行
っているので、モータへの負荷の少ない滑らかな制御を
行うことができる。
ら読み取る画像読取装置であって、原稿面までの距離を
測定して画像読取時の焦点合せ処理を行う技術に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】従来から、書籍等の空間的に曲がった原
稿を読み取る画像読取装置としては、例えば、特開昭６
０−２５４８６９号公報に示されるように、原稿台上に
載置された原稿の高さを検出し、この検出に基づき焦点
合わせ処理を行いながら原稿画像の走査を行うものが知
られている。この画像読取装置は、光電変換を行うライ
ンセンサとこのラインセンサに原稿画像を結像するレン
ズからなるＣＣＤユニットをボールネジによって光軸方
向に移動可能に支持し、検出された高さに応じてボール
ネジを回転駆動することでＣＣＤユニットの光軸方向の
移動を行い、焦点合わせを行うものである。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の画像読取装置では、単に読取位置に対応する原
稿の高さ検出の結果に応じて焦点調整を行うものであ
り、連続的に焦点を合わせる複雑な制御が必要であっ
た。また、焦点調整時の調整速度は考慮されておらず、
原稿の状態によっては高さ検出の結果に応じて急激な速
度変化が発生することがあり、滑らかな速度制御が行わ
れていない。このため、焦点調整を行うモータや駆動伝
達系統に過大な負荷を与えるという問題があった。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、原稿台上に載置された原稿を光学的走査
により読み取る画像読取装置において、撮像素子と、原
稿の画像を撮像素子に結像するレンズと、撮像素子によ
り原稿を光学的に走査する走査手段と、レンズを光軸に
沿って移動する移動手段と、原稿台上に載置された原稿
の高さを検出する検出手段と、走査手段による走査の一
定間隔毎に検出手段の出力に基づき移動手段によるレン
ズの移動速度を制御する制御手段とを備えたものであ
る。 【０００５】 【作用】上記の構成によれば、簡単な光学系の移動制御
で、撮像素子による読取時に書籍などの空間的に曲がっ
た原稿面上への焦点合わせを行うことができる。また、
モータへの負荷の少ない滑らかな制御を行うことができ
る。 【０００６】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は画像読取装置の全体構成を示す。同図にお
いて、画像読取装置の原稿台１上には書籍やファイル等
の原稿が上向きに置かれ、走査により原稿を読み取る読
取部２が原稿を上方から読み取り可能な位置に設けられ
ている。原稿台１と読取部２との間には、所定の間隔を
有する作業空間が形成されている。また、本装置には、
原稿台１の奥上方に配置され原稿を照明する照明部３
と、画像読取条件等の設定を行う操作部４と、原稿台１
の奥方で読み取り範囲内の端であって副走査方向に配置
され、原稿１０の位置決めを行うとともに原稿の端部形
状を写すミラー５と、後述する制御部が設けられてい
る。ミラー５は、原稿の端部形状、即ち、原稿を水平方
向から見た像（以下、鏡像と記す）を写すものであり、
この鏡像を読取部２で読み取ることで、原稿面の高さを
検出する。 【０００７】図２、図３はそれぞれ本装置を前方及び側
方から見た概略構成を示す。読取部２は、光電変換を行
う撮像素子に原稿像を結像するための光学系であって焦
点合わせ用モータにより駆動されるレンズ６と、原稿像
が結像される焦点面において副走査方向（図２に矢印で
示す方向）に移動する撮像素子としてのＣＣＤラインセ
ンサ（以下、ＣＣＤと記す）７からなる。このＣＣＤ７
は、前述した副走査方向と直交する主走査方向にｎ個の
画素が配置されたもので、ＣＣＤ７の一部はミラー５に
写った原稿の端部形状の像である鏡像を読み取る。原稿
台１上には載置される原稿１０は、例えば、一方端で閉
じられており左右に開くと各頁が空間的に曲った柱面状
となる書籍やファイル等である。ミラー５は、原稿台１
の奥側で左右方向に伸びる原稿位置決め用のストッパを
兼ねており、原稿台１の表面に対して４５度の角度で傾
斜して設置されている。このミラー５の下端部に原稿１
０の上端を当てることで、原稿１０の位置合せを行う。
また、原稿台１は原稿の地肌濃度より濃い着色を施して
いる。 【０００８】図４は本装置の制御部の構成を示すブロッ
ク図である。ＣＣＤ７の出力はＡ／Ｄ変換器２１により
Ａ／Ｄ変換された後、比較器２２に入力されるととも
に、一時メモリ２９に入力される。比較器２２には、Ｃ
ＰＵ２３によって、しきい値Ｌ１が予め設定されてお
り、比較器２２にしきい値Ｌ１を横切る出力が入力され
ると、カウンタ２４がセットされる。ＣＰＵ２３はこの
カウンタ２４のカウント値の最小／最大値を記憶する。
このカウンタ２４の出力に基づきＣＰＵ２３は原稿の高
さを求める。これらの入力に基づき、ＣＰＵ２３はＣＣ
Ｄ７の副走査方向の移動をすべくスキャナ駆動部２５に
指令を出力し、センサ７上に原稿の画像が合焦するよう
にレンズ６を駆動すべくレンズ駆動部２６に指令を出力
し、また、照明部３の点灯を制御すべく光源制御部２７
に指令を出力する。 【０００９】図５はレンズの支持機構および駆動部の構
成を示す。移動鏡胴３１は内部にレンズ６を有し、上下
に設けたピン３２により固定鏡胴３３の内部を光軸にそ
って移動する。ピン３２は回転モーメント低減のため移
動鏡胴３１の重心近くに設置される。また、レンズ６の
光軸に対する傾きによる読取位置のずれを防ぐため、レ
ンズ主点ＨＨ’を読取倍率により内分する点の近くに移
動鏡胴３１の回転中心（中点）を配置すると共に、移動
鏡胴３１を固定鏡胴３３との間隔に比べ、一定以上の長
さにする。カム環３４は固定鏡胴３３の外に配置され周
上にカム溝を有している。このカム溝に上記ピン３２を
バネ３５により連結することによりカム環３４の回転運
動を移動鏡胴３１の直線運動に変換することができる。
カム環３４の周囲には歯車３６が形成され、ベルト３７
によりステッピングモ−タ３８からの駆動が伝達され
る。このステッピングモータ３８は、上述したＣＰＵ２
３が発生するパルスに基づき駆動部２６より出力される
モータ制御用信号により駆動される。また、ベルト３７
により駆動伝達を行うことにより、歯車３６により発生
するバックラッシを低減することができる。カム環３４
はバネ３５により隣接するピントリング３９に付勢され
ている。ピントリング３９の内側にはネジが切られてお
りピストンリング３９を回動することにより自身を光軸
方向に移動することができる。これにより焦点の粗調整
を行うことができる。 【００１０】図６は原稿の読取位置と高さの分布を示
す。即ち、原稿の走査方向の読取位置をＸ軸とし、高さ
方向をＹ軸とすると、原稿の高さは図のようなＸＹ線図
で表される。ここで、Ｘ方向にはラインセンサが一定の
速度で走査を行うので、この図のＸ軸は時間軸（Ｔ軸）
に置き替えることができる。レンズの移動速度は原稿の
高さを時間で微分したものになり、原稿に焦点を合わせ
続けるために必要なレンズ移動線図は図７のＴＶ線図と
なる。しかしながら、図７に示すＴＶ線図に従ってレン
ズ６を移動させるためには、モータ３８の制御パルスを
随時変化させる必要があり、制御ソフトが複雑なものと
なる。また、急激な速度変化の発生することがあり、モ
ータ３８に過大な負荷がかかることがある。 【００１１】一方、原稿の読取時においては、原稿面に
正確に焦点を合わせる必要がなく、原稿面が被写界深度
内にあれば画像の読み取りには影響がない。従って、図
８に示すように、実際に検出した原稿の形状（図６）を
一定時間毎に分割し、原稿の形状を直線で近似する。さ
らに、この直線で近似した原稿の形状、即ち、図８に示
すＸＹ線図を時間で微分したものがレンズの移動速度と
なる。図８に示すＸＹ線図を時間で微分すると、図９に
示すように矩形状になり、一定時間毎に制御パルスを変
化させてモータ３８を制御すればよいことになる。 【００１２】ところで、モータ３８の速度変化時には一
定の加速時間が必要なため、急激な速度変化を生じると
ころでは、速度を滑らかに変化させる必要がある。そこ
で、図１０に示すように、一定時間毎に分割された現在
のブロックの速度と次のブロックの速度との中点を求
め、この中点を通り一定の加速度で変化する速度カーブ
を求め、それに従いモータ速度を制御するとよい。この
ような加減速制御を行うことにより一定時間内でのレン
ズ移動量の絶対値は必要値より減少するが次の時間ブロ
ックで必要値以上の移動を行うためトータルとしてのレ
ンズ移動量は測定値と同じとなる。 【００１３】以上のようにモータの速度を制御すること
により、簡単な制御で原稿面上に常に焦点を合わせ続け
ることが可能となる。前述のように制御方法を簡略化し
ているため、レンズの合焦面と実際の原稿面の間にはず
れが生じる。このずれが被写界深度の領域から外れると
画像のボケの原因となるが、速度変化の時間ブロックで
ある一定時間を短くすることにより、ずれの量を低減す
ることができる。実際には原稿の最大湾曲量やレンズの
被写界深度、求められる焦点精度などを考え併せて時間
間隔を設定する必要がある。 【００１４】なお、上述した実施例においては、ステッ
ピングモータによりレンズ駆動を行ったが、直流モータ
を用いてレンズ駆動を行う場合は、レンズ位置を検出し
フィードバック制御を加えることで同様の制御を行うこ
とができる。 【００１５】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、書籍な
どの空間的に曲がった原稿を撮像素子により走査して読
み取るに際して、一定時間毎に速度変化を行う簡単な制
御で原稿面上の全ての面に焦点が合うように光学系を移
動制御しているので、ボケのない美しい画像を得ること
ができる。また前後ブロックの速度値を元に加減速を行
っているので、モータへの負荷の少ない滑らかな制御を
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による画像読取装置の斜視図
である。 【図２】本画像読取装置の前方から見た概略構成図であ
る。 【図３】本画像読取装置の側方から見た概略構成図であ
る。 【図４】本画像読取装置の制御部のブロック図である。 【図５】レンズの支持機構および駆動部の構成を示す図
である。 【図６】原稿の高さ分布を示す図である。 【図７】実際の原稿高さに応じたレンズの移動速度を示
す図である。 【図８】原稿の高さ分布を直線で近似した分布を示す図
である。 【図９】実施例におけるレンズの移動速度を示す図であ
る。 【図１０】モータの加減速時の速度変化を示す図であ
る。 【符号の説明】 １ 原稿台 ２ 読取部 ５ ミラー ６ レンズ ７ ＣＣＤ １０ 原稿 ２３ ＣＰＵ ３８ モータ
である。 【図２】本画像読取装置の前方から見た概略構成図であ
る。 【図３】本画像読取装置の側方から見た概略構成図であ
る。 【図４】本画像読取装置の制御部のブロック図である。 【図５】レンズの支持機構および駆動部の構成を示す図
である。 【図６】原稿の高さ分布を示す図である。 【図７】実際の原稿高さに応じたレンズの移動速度を示
す図である。 【図８】原稿の高さ分布を直線で近似した分布を示す図
である。 【図９】実施例におけるレンズの移動速度を示す図であ
る。 【図１０】モータの加減速時の速度変化を示す図であ
る。 【符号の説明】 １ 原稿台 ２ 読取部 ５ ミラー ６ レンズ ７ ＣＣＤ １０ 原稿 ２３ ＣＰＵ ３８ モータ
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 原稿台上に載置された原稿を光学的走査
により読み取る画像読取装置において、 撮像素子と、 原稿の画像を前記撮像素子に結像するレンズと、 前記撮像素子により原稿を光学的に走査する走査手段
と、 前記レンズを光軸に沿って移動する移動手段と、 原稿台上に載置された原稿の高さを検出する検出手段
と、 前記走査手段による走査の一定間隔毎に前記検出手段の
出力に基づいて移動手段によるレンズの移動速度を制御
する制御手段とを備えたことを特徴とする画像読取装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04369394A JP3365029B2 (ja) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 画像読取装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04369394A JP3365029B2 (ja) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 画像読取装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07254970A JPH07254970A (ja) | 1995-10-03 |
| JP3365029B2 true JP3365029B2 (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=12670920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04369394A Expired - Fee Related JP3365029B2 (ja) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 画像読取装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3365029B2 (ja) |
-
1994
- 1994-03-15 JP JP04369394A patent/JP3365029B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07254970A (ja) | 1995-10-03 |
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