JP3578602B2

JP3578602B2 - 原稿検知装置

Info

Publication number: JP3578602B2
Application number: JP20508197A
Authority: JP
Inventors: 宏一工藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-07-30
Filing date: 1997-07-30
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2017-07-30
Also published as: JPH1155468A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原稿検知装置に関し、より詳細には、蛍光燈などの照明器具による外乱光の影響を排除した原稿検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＰＰＣ，ＦＡＸ，スキャナーなどの原稿読み取り部において、原稿読み取りを行う場合、光走査を行う範囲や複写する紙を決めることを効率良く、また、自動で行うために、例えば、特開平５−５８５１１号公報に開示されているような原稿検知センサを用いたり、スキャナーを１度走査させ、原稿サイズを読み取るプレスキャンと呼ばれる方法により、原稿の大きさを判断することを行っている。
【０００３】
しかし、前記特開平５−５８５１１号公報に開示されているような原稿検知センサは、１つのセンサで数点の情報しか得られないため、多種類にわたる原稿の大きさを判別するためには複数個のセンサを用いる必要がある。また、プレスキャンによる原稿検知は、ファーストコピーが遅くなったり、ユーザがプレスキャンを本当の複写動作と間違えて原稿を取り出してしまう等の問題があった。
【０００４】
上述のような問題に対して、１個のセンサで多くの情報を得る手段として、例えば、特開平６−２４２３９１号公報に開示された技術がある。
図８は、前記特開平６−２４２３９４１号公報に開示された従来技術による原稿検知装置の一例を説明するための要部構成図で、図中、２１画像読み取り装置、２２は光源、２３は穴あきミラー、２４はモータ、２５はホログラムスキャナ、２６は光検知器、２７はコンタクトガラス、２８は原稿、Ｐは走査線である。
【０００５】
図８に示した例において、センサ本体は、光走査手段としてのホログラムスキャナ２５，穴あきミラー２３，光源２２としての半導体レーザと、走査光検出手段としての光検知器２６とにより構成されており、光源２２から出射したレーザ光は、穴あきミラー２３の穴の部分を通過し、ホログラムスキャナ２５に入射し、ホログラムスキャナ２５は、レーザ光を回折させ、また、モータ２４により回転しているため、回折したレーザ光は、原稿２８が載置されているコンタクトガラス２７上を円形に走査するようになっている。
【０００６】
図８に示した例は、コンタクトガラス２７上を走査する光は、原稿２８がない部分ではそのまま通過してしまうが、原稿２８があるとそこで散乱を生じるため、走査光検出手段に戻り、戻ってきた光は、穴あきミラー２３のミラー部で反射し、光検知器２６により検出されるようにしたもので、コンタクトガラス２７上の原稿２８がある部分は、光検知器２６により信号が検出され、原稿２８がない部分は、信号が検出されないため、走査線Ｐ内の原稿２８の有無を検出することができ、さらに、光を走査する場所を工夫することにより、原稿２８の大きさや位置などの情報も取り出すことができるというものである。
【０００７】
しかし、このような再帰光学系を用いた光走査型の原稿センサでは、反射光の光強度により原稿を判別しようとすると、圧板を閉じ時には圧板の信号も原稿と同様に反射し検知されるため、精度の高い原稿検知は非常に難しい状況にある。そこで、反射光のセンサからの光路長を検出し、原稿と圧板を区別する原稿エッジ検出装置が開発された。
【０００８】
図９は、代表的な距離検出方式である非点収差法を用いた原稿エッジ検出装置の要部構成図で、図中、３１は光源、３２は光をコリメート又は集光するレンズ、３３は光分割素子、３４は走査ミラー、３５は受光レンズ，３６は受光素子、３７はコンタクトガラス、３８は原稿、３９は光走査軌跡、４０は円筒レンズ、４１は蛍光燈である。
【０００９】
図１０（Ａ）乃至図１０（Ｃ）は、受光素子３６上に原稿等からの反射ビームが投影されている例を示す図で、図中、Ａ_１，Ａ_２，Ｂ_１，Ｂ_２は４つに分割された受光素子３６の領域、Ｔは反射ビームの形状である。さらに、図１０（Ｄ）は受光素子３６の演算出力信号を示す図である。
【００１０】
この装置の動作について説明する。光源３１より出射された光は、ハーフミラー，穴あきミラーもしくは部分反射ミラーなどの光分割素子３３により折り返され、走査ミラー３４に照射され、走査ミラー３４で反射された光は、コンタクトガラス３７上を走査する。ここまでは通常の走査光学系と同様である。コンタクトガラス３７上を走査する光は、原稿もしくは圧板により散乱・反射され、反射された光は受光レンズ３５により集光され、受光素子３６上に照射される。この時、受光素子３６の前には、円筒レンズ４０が配置されているため、反射した距離によりビーム形状が変化する。これは、配置した円筒レンズ４０の方向により変化する。
【００１１】
いま、円筒レンズ４０が受光素子３６の横方向に集光作用をもつように配置されているとする。このような配置により、受光素子３６上での横方向の焦点距離は縦方向の焦点距離より短くなり、同じ物***置においても、像側に縦横に２つの焦点をもつようになる。この例では、縦よりも横方向が焦点距離がレンズ側に近くなる。同様に、像側においても、物体側に２つの焦点位置を持つため、受光素子３６が像側として固定されている場合、光路長が長ければ、縦方向が集光し横方向がぼけるため、ビーム形状は横方向の楕円形状（図１０（Ａ））となり、光路長が短い場合は、逆に縦長の楕円形状（図１０（Ｃ））になる。その中間の距離においては、横長の楕円から縦長の楕円に滑らかに変化し、円形（図１０（Ｂ））になる。
【００１２】
非点収差法による距離の測定法は、前記４つの領域Ａ_１，Ａ_２，Ｂ_１，Ｂ_２を持つ受光素子３６から、（Ａ_１＋Ａ_２）−（Ｂ_１＋Ｂ_２）という演算出力を得て距離測定を行う方法であるから、例えば、圧板や原稿の中間の距離で円形ビームになるような光学系を調整すれば、光走査による（Ａ_１＋Ａ_２）−（Ｂ_１＋Ｂ_２）の演算信号は、図１０（Ｄ）に示される信号（ａ）となる。この信号（ａ）をしきい値レベルにより２値化すると、信号（ｂ）のように、圧板部分を除いた原稿部分だけの信号を取り出すことができ、この信号の幅，エッジの出力される角度，基準位置からの時間などを測定することにより、置かれている原稿の位置，大きさなどを検出することができることになる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の原稿エッジ検出装置を搭載したコピー機などは、通常，蛍光燈の照明下で利用され、また、原稿を手を押さえたままコピースタートボタンを押してもコピーをとることができるが、光走査の走査線上に蛍光燈などの照明器具がある場合が多く、その場合、蛍光燈の像は、焦点位置から大きく離れているため、可成りぼやけるものの、大きな光の像として受光素子上を横切ることになる。
【００１４】
図１１（Ａ）乃至図１１（Ｃ）は、受光素子３６上を蛍光燈４１による像が移動して行く例を示す図で、図中、Ｓは蛍光燈による像である。また、図１１（Ｄ）は蛍光燈の像を含む光走査により演算出力信号及びそれをしきい値で２値化した信号を表す図で、図中、Ｃは蛍光燈によるノイズ出力信号、Ｃ′はノイズ出力が２値化されたノイズ値である。このように、前記演算（Ａ_１＋Ａ_２）−（Ｂ_１＋Ｂ_２）を行うと、原稿がない場合でも、信号として誤検知されるという問題点があった。
【００１５】
本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたもので、蛍光燈などの室内照明による外乱光があっても、安定して原稿の検知を行う原稿検知装置を提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、投光部と該投光部から出射した光を原稿に対して走査し前記原稿からの反射光を受光する受光部を有する原稿検知装置において、前記受光部は、前記反射光を集光する集光レンズと、該集光レンズからの光を入射する円筒レンズと、該円筒レンズからの光を入射し、かつ、中心を対称とする少なくとも４つの受光領域を有するよう分割線により分割され、前記分割線が像の移動方向になるよう配設された受光手段を有することを特徴とし、もって、外乱光による影響を排除して、正確な原稿検知を可能にしたものである。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記受光手段は、入射する光の光軸を中心に回転可能な治具により保持されていることを特徴とし、もって、ＯＡ機器等の配置場所による外乱光の入射に対して角度調整を容易にしたものである。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記集光レンズ及び前記円筒レンズ及び前記受光手段は、入射する光の光軸を中心に回転可能な治具に固定されていることを特徴とし、もって、ＯＡ機器等の配置場所に対する角度調整を広範囲に、かつ、容易に行うとともに、出力信号の劣化をなくしたものである。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１又は３の発明において、前記集光レンズと前記円筒レンズが一体化され組み合わされた機能を有する１つのレンズであることを特徴とし、もって、構成部品の点数を削減し、構造を簡単にしたものである。
【００２０】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、前記受光手段は、前記受光手段と前記円筒レンズが一体的に接合された受光手段又は円筒レンズの機能を有するパッケージに構成されている受光手段であることを特徴とし、もって、構成部品の点数を削減し、構造を簡単にしたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（請求項１の発明）
図１は、本発明による原稿検知装置の一実施例を説明するための要部構成図で、図中、１は光源、２は投光レンズ、３は光分割手段（部分反射ミラー）、４は走査ミラー（ミラースキャナ）、５は集光レンズ、６は光検知器、７はコンタクトガラス、８は原稿、９は光走査軌跡、１０は円筒レンズ、１１は蛍光燈、１２は光走査部である。
【００２２】
図１に示した実施例による装置は、検知に用いる光を発する光源１と光源からの光をコリメートもしくは集光する投光レンズ２とから構成される投光部と、投光部と受光部の光路を分割する光分割手段３と、光源１からの光を偏光しコンタクトガラス上を走査させるミラースキャナ４及び該ミラースキャナ４を回転させる光走査部１２とコンタクトガラス上を走査する光が原稿により散乱した光を受光する集光レンズ５と、円筒レンズ１０又はウェッジと光検知器６から構成される受光部とにより構成される。
【００２３】
光源１としては、ＬＤ，電球，ＬＥＤなどの各種光源の使用が可能であるが、通常，ＰＰＣなど人間が操作するものに用いられるため、人体への安全面と集光効率，小電力等によりＬＥＤが望ましい。投光レンズ２は、光源１の光を効率よくコンタクトガラス７上の原稿８を照明でき、かつ、コンタクトガラス７上でのビームスポットをできるだけ小さくするように設計されているものが望ましく、集光レンズ５は、前記光源１としてＬＤなどの微小面積光源であれば、コリメートレンズが良いが、ＬＥＤなどの発光面積の大きな光源を用いる場合には、コンタクトガラス上で結像するような集光レンズを用いる方が望ましい。光分割手段３は、投光側と受光側の光路を分割するためのものであるから、ハーフミラーなどのビームスプリッタや部分反射ミラー，部分透過ミラーなどを利用することができる。光検知器６は、受光面が縦横４分割領域に分かれているフォトダイオード（ＰＤ）が適している。ここで、光検知器６の配置を受光面の分割線が光走査部の走査による像の移動方向と垂直もしくは平行になるように配置されていることが本発明の特徴である。これに伴い、円筒レンズ１０も非点収差のビームの変形方向が４分割領域で検知できるように回転する構成にする。
【００２４】
図２は、図１に示した光走査部１２の他の実施例を説明するための図で、光走査部１２は、コンタクトガラス７上に光を走査させるためのもので、図２（Ａ）に示したようなホログラムスキャナ１３や、図２（Ｂ）に示したようなプリズムスキャナ１４など偏向素子を回転させることにより実現することができる。光走査部１２は、必要に応じて選択することが可能で、走査軌跡を円形にしたいときは、プリズムスキャナ１４やホログラムスキャナ１３が適している。
【００２５】
プリズムスキャナ１４とホログラムスキャナ１３において、光利用効率の面ではプリズムスキャナ１４が好ましいが、偏向角を大きくしたい場合は、ホログラムスキャナ１３の方が良い。図１に示した走査ミラー（ミラースキャナ）は、走査光を円形にすることはできないが、偏向角を大きく取ることができ、使い勝手が良い。光走査部１２は、光源１を含め、原稿８面上に走査させる機能を果たすものであれば良く、光源１のレンズの配置が異なる場合でも、本発明の一般性は失われない。ここでは、代表して走査ミラー（ミラースキャナ）を用いた例によって動作を説明する。
【００２６】
光源１から出射した光は、投光レンズ２を経て、光分割手段３で反射され、走査ミラー（ミラースキャナ）４によりコンタクトガラス７上を走査する。コンタクトガラス７は、光の透過するガラスでできており、原稿８がなければそのまま透過し、原稿８がある場合はその原稿８により散乱を生じる。原稿８により散乱された走査光は、集光レンズ５により集光されて円筒レンズ１０に投射され、光検知器６によって検出される。このとき、光検知器６は、図１０で説明したような、受光面が中心を対称とし少なくとも４つの受光領域Ａ_１，Ａ_２，Ｂ_１，Ｂ_２を有するよう分割線により分割されたフォトダイオード（ＰＤ）を使用し、前記分割線は、走査光による受光光が光検知器６上を走査する方向に平行又は垂直になるように配設される。
【００２７】
従って、前記領域Ａ_１，Ａ_２，Ｂ_１，Ｂ_２からの演算出力（Ａ_１＋Ａ_２）−（Ｂ_１＋Ｂ_２）の結果を、しきい値による２値化信号とすることにより、演算信号の幅，エッジの出力される角度，基準位置からの時間などを測定することにより、原稿の位置，大きさなどを検出することができる。
【００２８】
走査の途中で、照明器具などの外乱光がある場合は、その外乱光の像は、図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）にＳ_１にて示すように、光検知器６上を移動して行く。このとき、光検知器６の受光面の分割線を、前述のように、像の移動方向と一致させておくと、Ａ領域（Ａ_１，Ａ_２）とＢ領域（Ｂ_１，Ｂ_２）の受光レベルのアンバランスは発生せず、外乱光によるノイズのない安定した検知を行うことができる。
【００２９】
（請求項２の発明）
請求項１の発明のように、光走査の方向を光検知器の分割線に合わせておくことで、ある程度の外乱光が除去できるが、ＯＡ機器などの設置場所によっては、図４（Ａ）乃至図４（Ｃ）のように、傾いた像Ｓ_２が光検知器６を走査することがある。
【００３０】
そこで、請求項２の発明は、図１に示した実施例において、このようなときにも外乱光の影響を受けないように、光検知器６の角度を後から調整できるようにしたものである。即ち、光検知器６（図４（Ａ）の点線で図示）を、受光光の光軸の中心に回転調整可能な治具に固定し、蛍光燈などによる像Ｓ_２の傾きに応じて回転（図４（Ａ）の実線で図示）させ、角度を調整するようにしたものである。
【００３１】
図４（Ｄ）は光走査による光検知器６の演算出力信号の変化を示しており、Ｑ_１は光検知器が通常の位置にあるときの演算出力信号、Ｑ_２は光検知が回転したときの演算出力信号である。このように、非点収差法においては、しきい値をもって検出信号を得るため、図４（Ａ）のように、光検知器６を回転させることによって、信号強度に変化が生じても、他の構成部品を変更したり、調整したりすることなく、調整が可能となる。
【００３２】
（請求項３の発明）
図５は、請求項３の発明の実施例を説明するための図で、図５（Ａ）に示した実施例は、円筒状の保持具１５に集光レンズ５，円筒レンズ１０及び光検知器６を固定した例を示す。
すなわち、図５（Ａ）に示した実施例は、図１に示した実施例において、集光レンズ５，円筒レンズ１０，光検知器６を光軸中心に回転可能な円筒状の保持具１５に一体化して固定したものである。このように、集光レンズ５や円筒レンズ１０，光検知器６を同時に回転できる構造にすることにより、外乱光の影響がないように受光部を回転調整した場合においても、信号の劣化を生じない利点がある。
【００３３】
図５（Ｂ）は、前記集光レンズ５を除いた円筒レンズ１０と光検知器６のみを円筒状保持具１５に一体化した例を示す図で、このようにしても同様の効果が得られる。なお、前記円筒状保持具１５は、必ずしも円筒である必要はなく、集光レンズ，円筒レンズ，光検知器を一体で光軸中心に回転可能なものであればよい。
【００３４】
（請求項４の発明）
図６は、請求項４の発明の実施例を説明するための図で、この実施例は、図１の実施例において、集光レンズ５と円筒レンズ１０を個々に用いる代わりに、これらを一体化したレンズ１６を用いたものである。この一体化レンズ１６は、単に受光レンズと円筒レンズを張り合わせたものであっても良いが、張り合わせ精度や加工の容易性などから、樹脂，ガラス等による一体整形レンズを用いることが望ましい。図６は、前述のようにして一体化レンズ１６と光検知器６を円筒状の保持具１５で一体化した例を示す。
【００３５】
（請求項５の発明）
図７は、請求項５の発明の実施例を説明するための図で、この実施例は、光検知器６の受光面Ａ_１，Ａ_２，Ｂ_１，Ｂ_２の前面に円筒レンズ又はその効果をもつ素子１７を張り合わせて一体化したもので、１８は円筒レンズ又は素子１７が一体構成された光検知器を示す。なお、円筒レンズの構成について、通常の光検知器は、膨脂でパッケージングされているため、パッケージを円筒レンズ化するなどして構成することが望ましい。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、投光部と該投光部から出射した光を原稿に対して走査し前記原稿からの反射光を受光する受光部を有する原稿検知装置において、前記受光部は、前記反射光を集光する集光レンズと該集光レンズからの光を入射する円筒レンズと該円筒レンズからの光を入射し、かつ、中心を対称とする少なくとも４つの受光領域を有するよう分割線により分割され、前記分割線が像の移動方向になるよう配設された受光手段を有するので、蛍光燈などの照明器具による外乱光の影響を受けることなく、正確に原稿検知を行うことができる。
【００３７】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、前記受光手段は、入射する光の光軸を中心に回転可能な治具により保持されているので、ＯＡ機器などの配置場所による外乱光の入射に対して、この影響を排除するよう角度調整が容易にできる。
【００３８】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、前記集光レンズ及び前記円筒レンズ及び前記受光手段は、入射する光の光軸を中心に回転可能な１つの治具に固定されているので、ＯＡ機器などの配置場所による外乱光の入射に対して、この影響を排除するよう角度調整を広範囲にかつ容易に行うことができるとともに、調整による出力信号の劣化をなくすことができる。
【００３９】
請求項４の発明によれば、請求項１又は３の発明の効果に加えて、前記集光レンズと前記円筒レンズが一体化され組み合わされた機能を有する１つのレンズを用いたので、構成部品の点数を削減して構造を簡単にすることができる。また、このため、調整稼動を行う部分が少なくなり、外乱光の入射に対して、角度の調整を容易に行うことができる。
【００４０】
請求項５の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、前記受光手段は、前記受光手段と前記円筒レンズが一体的に接合された受光手段又は円筒レンズの機能を有するパッケージに構成されている受光手段であるので、構成部品の点数を削減して構造を簡単にすることができる。また、このため、調整稼動を行う部分が少なくなり、外乱光の入射に対して、角度の調整を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による原稿検知装置の一実施例を説明するための要部構成図である。
【図２】光走査部の他の実施例を説明するための図である。
【図３】蛍光燈などによる像が移動する例を示す図である。
【図４】蛍光燈などによる像の移動と出力信号の関係を説明するための図である。
【図５】受光レンズ等を円筒状保持具に固定した例を示す図である。
【図６】受光レンズ等を一体化したレンズの例を示す図である。
【図７】光検知器の受光面に円筒レンズ等が一体構成された光検知器の例を示す図である。
【図８】従来の原稿検知装置の一例を示す図である。
【図９】従来の原稿エッジ検出装置の一例を示す図である。
【図１０】従来の受光素子上に原稿等からの反射ビームが投影されている例を示す図である。
【図１１】従来の受光素子上を蛍光燈による像が移動して行く例を示す図である。
【符号の説明】
１…光源、２…投光レンズ、３…光分割手段（部分反射ミラー）、４…走査ミラー（ミラースキャナ）、５…集光レンズ、６…光検知器、７…コンタクトガラス、８…原稿、９…光走査軌跡、１０…円筒レンズ、１１…蛍光燈、１２…光走査部、１３…ホログラムスキャナ、１４…プリズムスキャナ、１５…円筒状保持具、１６…受光レンズと円筒レンズとの一体化レンズ、１７…円筒レンズ又はその効果を持つ素子、１８…一体化光検知器、２１…画像読み取り装置、２２…光源、２３…穴あきミラー、２４…モータ、２５…ホログラムスキャナ、２６…光検知器、２７…コンタクトガラス、２８…原稿、３１…光源、３２…集光レンズ、３３…光分割素子、３４…走査ミラー、３５…受光レンズ、３６…受光素子、３７…コンタクトガラス、３８…原稿、３９…走査軌跡、４０…円筒レンズ、４１…蛍光燈、Ｐ…走査線、Ｓ，Ｓ_１，Ｓ_２…蛍光燈などによる像、Ｔ…反射ビームの形状。

Claims

投光部と該投光部から出射した光を原稿に対して走査し前記原稿からの反射光を受光する受光部を有する原稿検知装置において、前記受光部は、前記反射光を集光する集光レンズと、該集光レンズからの光を入射する円筒レンズと、該円筒レンズからの光を入射し、かつ、中心を対称とする少なくとも４つの受光領域を有するよう分割線により分割され、前記分割線が像の移動方向になるよう配設された受光手段を有することを特徴とする原稿検知装置。
前記受光手段は、入射する光の光軸を中心に回転可能な治具により保持されていることを特徴とする請求項１に記載の原稿検知装置。
前記集光レンズ及び前記円筒レンズ及び前記受光手段は、入射する光の光軸を中心に回転可能な治具に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の原稿検知装置。
前記集光レンズと前記円筒レンズが一体化され組み合わされた機能を有する１つのレンズであることを特徴とする請求項１又は３に記載の原稿検知装置。
前記受光手段は、前記受光手段と前記円筒レンズが一体的に接合された受光手段又は円筒レンズの機能を有するパッケージに構成されている受光手段であることを特徴とする請求項１に記載の原稿検知装置。