JPH0572471A - Method and device for detecting degree of focusing - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To detect a degree of focusing at an optional position in the length direction of a line image sensor by detecting the maximum and minimum values of the signal of a photodetecting element at an optional position in the length direction of the line image sensor. CONSTITUTION:A ladder image imaged on the line image sensor 13 and the line image sensor 13 are moved relatively in the length direction X of the line image sensor 13 to find the maximum value Vmax and minimum value Vmin of the quantity of detected light of specific photodetecting elements changing according to the movement. The degree of focusing of the photodetecting element is detected from MTF=(Vmax-Vmin)/(Vmax+Vmin) including said maximum value Vmax and minimum value Vmin.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、結像光学系を用いて原
稿をラインイメ−ジセンサに結像させ、画像を読取る際
の焦点位置が合っているかどうか（原稿の像がラインイ
メージセンサ上に正確に結像するかどうか）を検出する
合焦度検出方法および装置に関する。前記合焦度検出方
法および装置は、複写機、プリンタ−等のラインイメ−
ジセンサを用いて画像を読みとる装置のレンズとライン
イメージセンサの位置合わせに使用される。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention forms an image of a document on a line image sensor by using an image forming optical system, and determines whether or not the focus position for reading the image is correct (the image of the document is displayed on the line image sensor). BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a focusing degree detection method and apparatus for detecting whether or not an image is formed accurately. The method and apparatus for detecting the degree of focus is a line image for a copying machine, a printer or the like.
It is used for aligning the line image sensor with the lens of a device that reads an image using a di-sensor.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、ラインイメ−ジセンサを用いた画
像読取装置に用いられる合焦度検出装置としては、例え
ば、特開昭５７−１０８８０９号公報が知られている。
前記従来の合焦度検出装置は、例えば図６に示すような
結像光学系を備えた画像読取装置で使用される。図６に
示す画像読取装置は、透明ガラスから構成されたプラテ
ン（原稿置き台）０１を備えている。このプラテン０１
の下方には、露光用光学系０２が配設されている。この
露光用光学系０２は、移動可能なランプユニット０３を
有しており、このランプユニット０３は、原稿照明用の
ランプ０４と第１ミラー０５とが一体化されて構成され
ている。また、前記露光用光学系０２は、前記ランプユ
ニット０３の移動速度の１／２の速度で移動する移動ミ
ラーユニット０６を有している。この移動ミラーユニッ
ト０６は、第２ミラー０７および第３ミラー０８から構
成されている。また、前記露光用光学系０２は、固定ミ
ラーユニット０９を有しており、固定ミラーユニット０
９は第４ミラー０１０および第５ミラー０１１を有して
いる。さらに、前記露光用光学系０２は、光収束用のレ
ンズ０１２をも有している。そして、前記ランプユニッ
ト０３が原稿に対して平行に前後方向に移動し、前記移
動ミラーユニット０６が前記ランプユニット０３の移動
速度の１／２の速度で１／２の距離だけ移動すると、原
稿とレンズ０９との間の距離は一定に保たれるので、そ
の間、前記ランプ０４によって照明された原稿の反射光
は、前記露光用光学系０２を通ってラインイメージセン
サ０１３上に収束されるように構成されている。前記ラ
インイメージセンサ０１３は、図７（Ａ）に示すよう
に、複数の受光素子０１３-1，０１３-2，…を備えてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, as a focusing degree detecting device used in an image reading device using a line image sensor, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-108809 is known.
The conventional focus degree detecting device is used in an image reading device having an image forming optical system as shown in FIG. 6, for example. The image reading apparatus shown in FIG. 6 includes a platen (original table) 01 made of transparent glass. This platen 01
An exposure optical system 02 is disposed below the. The exposure optical system 02 has a movable lamp unit 03, and the lamp unit 03 is configured by integrating a lamp 04 for illuminating a document and a first mirror 05. Further, the exposure optical system 02 has a moving mirror unit 06 that moves at a speed half the moving speed of the lamp unit 03. The moving mirror unit 06 is composed of a second mirror 07 and a third mirror 08. Further, the exposure optical system 02 has a fixed mirror unit 09, and the fixed mirror unit 0
9 has a fourth mirror 010 and a fifth mirror 011. Further, the exposure optical system 02 also has a lens 012 for converging light. Then, when the lamp unit 03 moves in the front-rear direction in parallel with the original, and the movable mirror unit 06 moves at a speed half the speed of the lamp unit 03 and a distance of 1/2, the original is detected. Since the distance to the lens 09 is kept constant, during that time, the reflected light of the document illuminated by the lamp 04 passes through the exposure optical system 02 and is converged on the line image sensor 013. It is configured. As shown in FIG. 7A, the line image sensor 013 includes a plurality of light receiving elements 013-1, 013-2, ....

【０００３】前述のような構成を備えた画像読取装置に
おいて、原稿からの反射光が前記露光用光学系０２を通
って前記ラインイメージセンサ０１３上に正確に収束さ
れるかどうか（すなわち、原稿の像が前記ラインイメー
ジセンサ０１３上に正確に結像するかどうか）を検出す
るには、原稿位置にチャートガラス０２１を配置する。
このチャートガラス０２１には、ラダーチャート（白Ｗ
と黒Ｂの縦縞）０２１a（図７（Ａ）参照）が印刷され
ており、そのラダーチャート０２１aからの反射光すな
わち白Ｗの部分と黒Ｂの部分の反射光が結像して形成さ
れる白Ｗと黒Ｂの縦縞の像は、図７（Ａ）に示すよう
に、前記ラインイメージセンサ０１３の各受光素子０１
３-1，０１３-2，…のピッチと略同様のピッチを有して
いる。図７（Ａ）に示す状態では、前記ラインイメ−ジ
センサ０１３の各受光素子０１３-1，０１３-2，…から
得られる受光量信号は、奇数番号の受光素子０１３-1，
０１３-3，…の検出信号が図７（Ｂ）の○印で示した値
となり、偶数番号の受光素子０１３-2，０１３-4，…の
検出信号が図７（Ｂ）の×印で示した値となる。In the image reading apparatus having the above-described structure, whether the reflected light from the original is accurately converged on the line image sensor 013 through the exposure optical system 02 (that is, whether the original is reflected). To detect whether the image is accurately formed on the line image sensor 013), the chart glass 021 is arranged at the document position.
This chart glass 021 has a ladder chart (white W
And vertical stripes of black B) 021a (see FIG. 7A) are printed, and the reflected light from the ladder chart 021a, that is, the reflected light of the white W portion and the black B portion is formed by image formation. The image of the vertical stripes of white W and black B is, as shown in FIG. 7A, each light receiving element 01 of the line image sensor 013.
The pitch is substantially the same as the pitch of 3-1, 013-2, .... In the state shown in FIG. 7A, the received light amount signals obtained from the respective light receiving elements 013-1, 013-2, ... Of the line image sensor 013 are the odd numbered light receiving elements 013-1, 013-1 ,.
The detection signals of 013-3, ... Have the values indicated by the circles in FIG. 7B, and the detection signals of the even-numbered light receiving elements 013-2, 013-4 ,. It becomes the value shown.

【０００４】そして従来は、前記奇数番号の受光素子０
１３-1，０１３-3，…、または偶数番号の受光素子０１
３-2，０１３-4，…の検出信号に基づいてオシロスコ−
プ上で観測されるモアレパタ−ン波形の節の大小にて合
焦度を検出している。すなわち、前記ラダーチャート０
２１aの白黒の縞状は、倍率調整を兼ね、ラインイメ−
ジセンサ上の結像画がラインイメージセンサの画素（受
光素子）０１３-1，０１３-2，…に略１対１に対応する
ような幅を持つように設計されている。そして、通常、
合焦と倍率の調整は互いに干渉するため、合焦調整時に
は倍率がずれて前記モアレパタ−ンが発生し合焦状態が
検出される。Conventionally, the odd-numbered light receiving element 0
13-1, 013-3, ... Or even-numbered light receiving element 01
3-2, 013-4, ...
The degree of focus is detected by the size of the nodes of the moiré pattern waveform observed on the screen. That is, the ladder chart 0
The black and white striped pattern of 21a also serves as a magnification adjustment and a line image.
The width of the image formed on the di-sensor is designed so as to correspond to the pixels (light receiving elements) 013-1, 013-2, ... Of the line image sensor in a substantially one-to-one relationship. And usually
Since the focusing and the adjustment of the magnification interfere with each other, during the focusing adjustment, the magnification is deviated, the moire pattern is generated, and the focused state is detected.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術では、図
７に示したようなラインイメ−ジセンサ０１３の例えば
偶数番目の受光素子１３i（i＝2,4,…）出力の包絡線に
よって形成されるモアレパタ−ンをコンピュ−タで処理
を行い合焦度を求めているため、通常数千個ある画素
（受光素子）１３i出力に対して複数回複雑な波形処理
演算を行う必要があり、且つまた、得られた合焦度は、
モアレパタ−ンの腹ができた部分しか有効でなかった。In the prior art, the envelope is formed by the output lines of the line image sensor 013 shown in FIG. 7, for example, even-numbered light receiving elements 13i (i = 2, 4, ...). Since the moire pattern is processed by the computer to obtain the degree of focus, it is necessary to perform complicated waveform processing calculation on the output of the pixel (light receiving element) 13i, which is usually several thousand, a plurality of times. The obtained focusing degree is
Only the part of the moire pattern where the belly was formed was effective.

【０００６】また、従来技術では倍率が１００％に近く
なるにつれて、節の数は減少し、明確に節を特定するこ
とが困難になる。さらに１００％近傍では原理上、節が
観測できない。例えば５０００画素（５０００個の受光
素子）のラインイメ−ジセンサに対して２５００個の白
と、２５００個の黒のペア−であるラダ−チャ−トを投
影する場合、倍率誤差を１／５０００（０．０２％）以
下にすると、前記節が観測できなくなる。また、ライン
イメ−ジセンサ長手方向に対して観測される節の位置は
調整と共に移動するため、特定のラインイメ−ジセンサ
画素（受光素子）近傍の合焦を連続して計測出来ない。
故に、合焦測定用の前記ラダーチャ−トは、ラインイメ
−ジセンサ全域を一様にカバ−することを前提として設
計される必要があり、他の目的のチャ−ト模様を入れる
ことを困難ならしめている。何故ならば、仮に、全域で
の合焦を知る必要がない場合に於てもモアレパタ−ンを
生じるに充分なだけの検出信号数を必要とするからであ
る。Further, in the prior art, as the magnification becomes closer to 100%, the number of nodes decreases and it becomes difficult to clearly specify the nodes. In principle, no nodes can be observed near 100%. For example, when a ladder chart, which is a pair of 2500 white and 2500 black, is projected on a line image sensor of 5000 pixels (5000 light receiving elements), the magnification error is 1/5000 (0 If it is less than 0.02%), the above-mentioned node cannot be observed. Further, since the position of the node observed with respect to the longitudinal direction of the line image sensor moves along with the adjustment, the focus in the vicinity of a specific line image sensor pixel (light receiving element) cannot be continuously measured.
Therefore, the ladder chart for focus measurement needs to be designed on the premise that the entire area of the line image sensor is uniformly covered, and it is difficult to insert a chart pattern for other purposes. There is. This is because, even if it is not necessary to know the focus in the entire area, a sufficient number of detection signals are required to cause the moire pattern.

【０００７】この事情により従来は、ラダーチャ−ト設
計の自由度が制限されていた。一方、波形処理を行い合
焦状態を演算する装置に於ても、以上に述べた問題点に
より、ラインイメ−ジセンサ全域の素子の出力信号に対
して計算を施さねばならず、処理時間が長くなる欠点が
ある。また、装置の構成として、デジタル処理を行うた
めには、高度のＡ／Ｄコンバ−タ、メモリ、波形演算用
マイクロコンピュ−タと復雑な処理プログラムが不可欠
でありコストがかかる。アナグロ処理を行う場合に於て
も最小限ラインイメ−ジセンサ画素数分だけの多数のピ
−クデテクタが必要であり、測定装置の信頼度に問題が
ある。Due to this situation, conventionally, the degree of freedom in the ladder chart design has been limited. On the other hand, even in the apparatus for performing the waveform processing to calculate the in-focus state, the output signals of the elements in the entire line image sensor must be calculated due to the above-mentioned problems, and the processing time becomes long. There are drawbacks. Further, in order to perform digital processing as the configuration of the apparatus, a sophisticated A / D converter, a memory, a waveform computing microcomputer and a complicated processing program are indispensable and costly. Even in the case of performing the analog processing, a large number of peak detectors corresponding to the number of pixels of the line image sensor are required at the minimum, and there is a problem in the reliability of the measuring device.

【０００８】本発明は、前記従来技術の問題点に鑑み、
主走査方向に複数の受光素子が列設されたラインイメー
ジセンサと、原稿台に置かれたラダーチャートの白黒の
縦縞の像を前記イメージセンサの各受光素子に略一対一
に対応するように結像させる結像光学系とを備え、前記
受光素子の検出光量からラインイメージセンサの合焦度
を検出する合焦度検出方法または装置において、ライン
イメ−ジセンサ長手方向の任意の位置での合焦状態を、
その位置のイメ−ジセンサの一画素分の信号の最大値お
よび最小値を検出することにより、検出できるようにす
ることを課題とする。The present invention has been made in view of the above problems of the prior art.
A line image sensor in which a plurality of light receiving elements are arranged in a row in the main scanning direction and a black and white vertical stripe image of a ladder chart placed on a document table are formed so as to correspond to the light receiving elements of the image sensor in a substantially one-to-one correspondence. A focusing degree detecting method or apparatus for detecting a focusing degree of a line image sensor from an amount of light detected by the light receiving element, which comprises an imaging optical system for forming an image, and a focusing state at an arbitrary position in a longitudinal direction of a line image sensor. To
An object of the present invention is to enable detection by detecting the maximum value and the minimum value of the signal for one pixel of the image sensor at that position.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】次に、前記課題を解決す
るために案出した本発明の構成を説明するが、本発明の
構成要素には、後述の実施例の構成要素との対応を容易
にするため、実施例の構成要素の符号をカッコで囲んだ
ものを付記している。なお、本発明を後述の実施例の符
号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易に
するためであり、本発明の範囲を実施例に限定するため
ではない。Next, the structure of the present invention devised to solve the above problems will be described. The constituent elements of the present invention correspond to those of the embodiments described later. For simplification, the reference numerals of the constituent elements of the embodiment are enclosed in parentheses. The reason why the present invention is described in association with the reference numerals of the embodiments described later is to facilitate understanding of the present invention and not to limit the scope of the present invention to the embodiments.

【００１０】前記課題を解決するために、本出願の第１
発明の合焦度検出方法は、主走査方向（Ｘ）に複数の受
光素子（１３i、i＝1,2,…）が列設されたラインイメー
ジセンサ（１３）と、原稿台（１）に置かれたラダーチ
ャート（２１a）の白黒の縦縞の像を前記ラインイメー
ジセンサ（１３）の各受光素子（１３i）に結像させる
結像光学系（２）とを備え、前記受光素子（１３i）の
検出光量からラインイメージセンサ（１３）の合焦度を
検出する合焦度検出方法において、前記ラインイメージ
センサ（１３）に結像されるラダー像およびラインイメ
ージセンサ（１３）を前記主走査方向（Ｘ）に沿って相
対的に移動させ、前記移動に伴い変化する所定の受光素
子（１３i）の検出光量の最大値（Ｖmax）および最小値
（Ｖmin）から前記所定の受光素子（１３i）の合焦度を
算出することを特徴とする。In order to solve the above problems, the first aspect of the present application
The in-focus degree detection method of the invention includes a line image sensor (13) in which a plurality of light receiving elements (13i, i = 1, 2, ...) Are arranged in a row in the main scanning direction (X) and a document table (1). An image forming optical system (2) for forming an image of black and white vertical stripes of the placed ladder chart (21a) on each light receiving element (13i) of the line image sensor (13), and the light receiving element (13i). In the focusing degree detecting method for detecting the focusing degree of the line image sensor (13) from the detected light amount of the line image sensor (13), the ladder image formed on the line image sensor (13) and the line image sensor (13) are moved in the main scanning direction. The predetermined light receiving element (13i) is moved from the maximum value (Vmax) and the minimum value (Vmin) of the detected light amount of the predetermined light receiving element (13i) which is moved relatively along (X) and changes with the movement. Characterized by calculating the degree of focus

【００１１】また、前記課題を解決するために、本出願
の第２発明の合焦度検出装置は、主走査方向（Ｘ）に複
数の受光素子（１３i、i＝1,2,…）が列設されたライン
イメージセンサ（１３）と、原稿台（１）に置かれたラ
ダーチャート（２１a）の白黒の縦縞の像を前記ライン
イメージセンサ（１３）の各受光素子（１３i）に結像
させる結像光学系（２）とを備え、前記受光素子（１３
i）の検出光量から前記ラインイメージセンサ（１３）
の合焦度を検出する合焦度検出装置において、 前記ラ
インイメージセンサ（１３）に結像されるラダー像およ
びラインイメージセンサ（１３）を前記主走査方向
（Ｘ）に沿って相対的に移動させる移動手段（２２）
と、前記移動に伴い変化する所定の受光素子（１３i）
の検出光量の最大値（Ｖmax）および最小値（Ｖmin）を
記憶する検出光量記憶手段と、前記所定の受光素子毎に
記憶された検出光量の最大値（Ｖmax）および最小値
（Ｖmin）から前記所定の受光素子（１３i）の合焦度を
算出する合焦度算出手段と、を備えたことを特徴とす
る。In order to solve the above-mentioned problems, the focus degree detection device of the second invention of the present application has a plurality of light receiving elements (13i, i = 1, 2, ...) In the main scanning direction (X). An image of the line image sensors (13) arranged in line and the black and white vertical stripes of the ladder chart (21a) placed on the document table (1) is formed on each light receiving element (13i) of the line image sensor (13). And an image forming optical system (2) for
The line image sensor (13) based on the detected light amount of i)
In the focusing degree detecting device for detecting the focusing degree of the line image sensor, the ladder image formed on the line image sensor (13) and the line image sensor (13) are relatively moved in the main scanning direction (X). Moving means (22)
And a predetermined light receiving element (13i) that changes with the movement.
From the maximum value (Vmax) and the minimum value (Vmin) of the detected light quantity stored for each of the predetermined light receiving elements, and the detected light quantity storage means for storing the maximum value (Vmax) and the minimum value (Vmin) of the detected light quantity And a focus degree calculation means for calculating a focus degree of a predetermined light receiving element (13i).

【００１２】[0012]

【作用】前述の構成を備えた第１発明の合焦度検出方法
は、前記ラインイメージセンサ（１３）に結像されるラ
ダー像およびラインイメージセンサ（１３）を前記主走
査方向（Ｘ）に沿って相対的に移動させ、前記移動に伴
い変化する所定の受光素子（１３i）の検出光量の最大
値（Ｖmax）および最小値（Ｖmin）を求める。前記所定
の受光素子（１３i）の検出光量の最大値（Ｖmax）はそ
の受光素子（１３i）に前記ラダーチャート（２１a）の
白の縞の像が結像しているときの受光量であり、前記最
小値（Ｖmin）はその受光素子（１３i）に前記ラダーチ
ャート（２１a）の黒の縞の像が結像しているときの受
光量である。前記所定の受光素子（１３i）毎に求めた
受光量の最大値（Ｖmax）および最小値（Ｖmin）からそ
の受光素子（１３i）の合焦度を検出する。前記所定の
受光素子（１３i）の合焦度は、例えば次式で定まるＭ
ＴＦの値を算出することにより検出することができる。
すなわち、次式で定まるＭＴＦの値が大きい程焦点が合
っていることになる。 ＭＴＦ＝（Ｖmax−Ｖmin）／（Ｖmax＋Ｖmin）In the focusing degree detecting method of the first invention having the above-mentioned structure, the ladder image formed on the line image sensor (13) and the line image sensor (13) are moved in the main scanning direction (X). It is relatively moved along the distance, and the maximum value (Vmax) and the minimum value (Vmin) of the detected light amount of the predetermined light receiving element (13i) which changes with the movement are obtained. The maximum value (Vmax) of the amount of light detected by the predetermined light receiving element (13i) is the amount of light received when the white stripe image of the ladder chart (21a) is formed on the light receiving element (13i), The minimum value (Vmin) is the amount of light received when the black stripe image of the ladder chart (21a) is formed on the light receiving element (13i). The focus degree of the light receiving element (13i) is detected from the maximum value (Vmax) and the minimum value (Vmin) of the light receiving amount obtained for each of the predetermined light receiving elements (13i). The focus degree of the predetermined light receiving element (13i) is, for example, M determined by the following equation.
It can be detected by calculating the value of TF.
That is, the larger the value of MTF determined by the following equation, the better the focus. MTF = (Vmax-Vmin) / (Vmax + Vmin)

【００１３】また、前述の構成を備えた第２発明の合焦
度検出装置は、前記ラインイメージセンサ（１３）に結
像されるラダー像およびラインイメージセンサ（１３）
を前記主走査方向（Ｘ）に沿って相対的に移動させる移
動手段（２２）と、前記移動に伴い変化する所定の受光
素子（１３i）の検出光量の最大値（Ｖmax）および最小
値（Ｖmin）を記憶する検出光量記憶手段と、前記所定
の受光素子（１３i）毎に記憶された検出光量の最大値
（Ｖmax）および最小値（Ｖmin）から前記所定の受光素
子（１３i）の合焦度を算出する合焦度算出手段とを備
えているので、所定の受光素子（１３i）の合焦度を検
出することができる。Further, in the focus degree detecting device of the second invention having the above-mentioned structure, the ladder image formed on the line image sensor (13) and the line image sensor (13).
And a moving means (22) for relatively moving the laser light in the main scanning direction (X), and a maximum value (Vmax) and a minimum value (Vmin) of a detected light amount of a predetermined light receiving element (13i) which changes with the movement. ), And the degree of focus of the predetermined light receiving element (13i) from the maximum value (Vmax) and the minimum value (Vmin) of the detected light amount stored for each of the predetermined light receiving elements (13i). Since the focusing degree calculation means for calculating the above is provided, it is possible to detect the focusing degree of a predetermined light receiving element (13i).

【００１４】[0014]

【実施例】以下、図面により本発明の合焦度検出方法お
よび装置の一実施例を説明する。図１は、本発明の合焦
度検出方法および装置の一実施例を、前記図６で従来技
術として説明した画像読取装置に適用したものの説明図
である。図１において、前記図６で説明した画像読取装
置の構成要素に対応する構成要素には、図６の符号の最
上位桁の「０」を除いた符号を付して重複する詳細な説
明は省略する。図２は、前記図１に示すチャートガラス
２１に印刷されたラダーチャート２１a、図１の結像光
学系２のレンズ１２、およびラインイメージセンサ１３
の関係の説明図である。なお、図２においては、図１に
示す結像光学系のミラーユニット６，９等は図示を省略
されている。図１において、紙面に垂直な方向を主走査
方向Ｘ、左右方向を副走査方向Ｙ、上下方向をＺという
ことにする。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the focus degree detecting method and apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram of one embodiment of the focusing degree detecting method and apparatus of the present invention applied to the image reading apparatus described as the prior art in FIG. 1, constituent elements corresponding to the constituent elements of the image reading apparatus described with reference to FIG. 6 are denoted by reference numerals other than the most significant digit “0” in FIG. Omit it. 2 is a ladder chart 21a printed on the chart glass 21 shown in FIG. 1, the lens 12 of the imaging optical system 2 of FIG. 1, and the line image sensor 13.
It is an explanatory view of the relationship of. Note that, in FIG. 2, the mirror units 6, 9 and the like of the image forming optical system shown in FIG. 1 are omitted. In FIG. 1, the direction perpendicular to the paper surface is referred to as the main scanning direction X, the left-right direction is referred to as the sub-scanning direction Y, and the vertical direction is referred to as Z.

【００１５】図１に於て、ランプ４により照射されたチ
ャートガラス２１に印刷されたラダチャ−ト２１aの像
（図３（Ａ）参照）は、その反射光は、第１ミラ−５、
移動ミラーユニット６、固定ミラーユニット９で反射さ
れレンズ１２を通過し、ラインイメ−ジセンサ１３に結
像するように構成されている。前記ラダーチャート２１
aの白黒の縦縞の幅は、予定結像面に対し、ラインイメ
−ジセンサ１３の素子１３i（ｉ＝１，２，３，…）１
個の幅に等しいかその近傍の値に設計されてい。合焦と
倍率はレンズ１２またはラインイメ−ジセンサ１３と原
稿との距離を変化させることで調整するように構成され
ている。In FIG. 1, the image of the ladder chart 21a printed on the chart glass 21 illuminated by the lamp 4 (see FIG. 3 (A)) is the reflected light of the first mirror-5,
The movable mirror unit 6 and the fixed mirror unit 9 reflect the light, pass through the lens 12, and form an image on the line image sensor 13. The ladder chart 21
The width of the black and white vertical stripes of a is the element 13i (i = 1, 2, 3, ...) 1 of the line image sensor 13 with respect to the planned image forming plane.
Designed to a value equal to or close to the width of. Focusing and magnification are configured to be adjusted by changing the distance between the lens 12 or the line image sensor 13 and the document.

【００１６】図１に示すラインイメ−ジセンサ１３は６
自由度（Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に沿う方向、およびそれらの方
向に平行な直線を中心とする回転方向の自由度）を有
し、レンズ１２は１自由度（ 方向）を有している。そ
して、それらの自由度によって合焦調整を行えるように
構成されている。本実施例では、合焦調整機構の中で、
原稿読取開始位置を調整するための、ラインイメ−ジセ
ンサ１３の長手方向に対する、原稿とラインイメ−ジセ
ンサ１３の位置関係調整機構すなわち、移動装置２２を
使用する。図１，２ において、ラインイメージセンサ
１３は移動装置２２によって主走査方向（図１において
紙面に垂直な方向）Ｘに移動されるように構成されてい
る。なお、原稿台移動式の画像読取装置の場合には、ラ
インイメージセンサ１３を主走査方向に位置調整する移
動装置２２の代わりに、原稿台移動装置を使用すること
が可能である。The line image sensor 13 shown in FIG.
The lens 12 has one degree of freedom (direction), which is a degree of freedom (directions along the X, Y, and Z directions, and a rotational direction about a straight line parallel to these directions). Then, it is configured so that the focusing adjustment can be performed according to those degrees of freedom. In this embodiment, in the focus adjustment mechanism,
A mechanism for adjusting the positional relationship between the original and the line image sensor 13 with respect to the longitudinal direction of the line image sensor 13 for adjusting the original reading start position, that is, the moving device 22 is used. 1 and 2, the line image sensor 13 is configured to be moved in the main scanning direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1) X by the moving device 22. In the case of a document table moving type image reading device, a document table moving device can be used instead of the moving device 22 for adjusting the position of the line image sensor 13 in the main scanning direction.

【００１７】図２は合焦と倍率の調整、原稿読取開始位
置の調整を説明する概略図である。ラダーチャ−ト２１
aを印刷したチャートガラスは図１で示すように原稿台
１上に置かれており、その状態でラダチャ−ト２１aが
縮小されてラインイメ−ジセンサ１３に結像されること
を示している。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining focusing, magnification adjustment, and document reading start position adjustment. Ladder chart 21
The chart glass on which a is printed is placed on the document table 1 as shown in FIG. 1, and in this state, the ladder chart 21a is reduced and an image is formed on the line image sensor 13.

【００１８】再び図１において、ラインイメ−ジセンサ
１３で得られた信号はラインイメ−ジセンサ駆動回路２
３からのクロック信号でサンプリングされ、Ａ／Ｄ変換
器２４によりデジタル値に変換された後、コンピュ−タ
２５で処理されるように構成されている。本実施例の合
焦度検出装置は、前記符号２２〜２５で示された要素か
ら構成されている。Referring again to FIG. 1, the signal obtained by the line image sensor 13 is the line image sensor drive circuit 2.
It is configured so that it is sampled by the clock signal from No. 3, converted into a digital value by the A / D converter 24, and then processed by the computer 25. The focus degree detection device of this embodiment is composed of the elements indicated by the reference numerals 22 to 25.

【００１９】次に前記コンピュータ２５の機能について
に詳細に説明する。図３（Ａ）に示すように、ラダーチ
ャート２１aの白Ｗおよび黒Ｂの縞がラインイメージセ
ンサ１３の受光素子１３i（ｉ＝１，２，…）上で結像
している場合、前記移動装置１２によりラインイメージ
センサ１３を主走査方向Ｘに移動させると、受光素子１
３iの出力は図３（Ｂ）のように変化する。図３
（Ａ），（Ｂ）から分かるように、ラインイメージセン
サ１３を受光素子２個分以上移動させれば、各受光素子
１３iは黒Ｂの縞からの反射光を検出する状態すなわち
受光量が最小値Ｖminの状態と、白Ｗの縞からの反射光
を検出する状態すなわち受光量が最大値Ｖmaxの状態と
を、経歴することになる。すなわち、少なくとも２画素
分（受光素子２個分）の移動量があれば、そこで観測さ
れるラインイメ−ジセンサ１３の所定の受光素子１３i
の出力の最大値Ｖmaxと最小値Ｖminが得られる。そし
て、合焦の度合すなわち、ＭＴＦは次式(1)で表され
る。 ＭＴＦ＝（Ｖmax−Ｖmin）／（Ｖmax＋Ｖmin）………………………(1)Next, the function of the computer 25 will be described in detail. As shown in FIG. 3A, when the white W and black B stripes of the ladder chart 21a are imaged on the light receiving elements 13i (i = 1, 2, ...) Of the line image sensor 13, the movement is performed. When the line image sensor 13 is moved in the main scanning direction X by the device 12, the light receiving element 1
The output of 3i changes as shown in FIG. Figure 3
As can be seen from (A) and (B), if the line image sensor 13 is moved by two light receiving elements or more, each light receiving element 13i detects the reflected light from the black B stripe, that is, the received light amount is minimum. The history of the state of the value Vmin and the state of detecting the reflected light from the white W stripe, that is, the state of the received light amount being the maximum value Vmax will be obtained. That is, if there is a movement amount of at least two pixels (for two light receiving elements), a predetermined light receiving element 13i of the line image sensor 13 observed there.
The maximum value Vmax and the minimum value Vmin of the output of are obtained. Then, the degree of focusing, that is, MTF is expressed by the following equation (1). MTF = (Vmax-Vmin) / (Vmax + Vmin) ………………………… (1)

【００２０】したがって、前記コンピュータ２５は、合
焦度を求めたい画素（受光素子）１３iに対し、ライン
イメ−ジセンサ駆動回路２３のサンプリングクロックに
応じて時々刻々と取り込まれるラインイメ−ジセンサ１
３のデジタル値（Ａ／Ｄ変換器２４の出力値）の最大値
Ｖmax、最小値Ｖminを保持する。そして、ラインイメ−
ジセンサ１３を前記主走査方向Ｘに２画素以上移動させ
た後に、前記式(1)を用いて、その画素（受光素子）１
３iでの合焦度を算出する。すなわち、前記コンピュー
タ２５は、前記ラインイメージセンサ１３に結像される
ラダー像およびラインイメージセンサ１３の前記相対的
移動に伴い変化する所定の受光素子１３iの検出光量の
最大値Ｖmaxおよび最小値Ｖminを記憶する検出光量記憶
手段としての機能を備えており、また、前記所定の受光
素子１３i毎に記憶された検出光量の最大値Ｖmaxおよび
最小値Ｖminから前記所定の受光素子１３iの合焦度を算
出する合焦度算出手段としての機能をも備えている。Therefore, the computer 25 takes in the line image sensor 1 for every pixel (light receiving element) 13i for which the degree of focus is desired to be taken in according to the sampling clock of the line image sensor drive circuit 23.
The maximum value Vmax and the minimum value Vmin of the digital value of 3 (the output value of the A / D converter 24) are held. And line image
After moving the di-sensor 13 by two pixels or more in the main scanning direction X, the pixel (light receiving element) 1
The in-focus degree at 3i is calculated. That is, the computer 25 sets the ladder image formed on the line image sensor 13 and the maximum value Vmax and the minimum value Vmin of the detected light amount of the predetermined light receiving element 13i which changes with the relative movement of the line image sensor 13. It has a function as a detected light amount storage means for storing, and calculates the focus degree of the predetermined light receiving element 13i from the maximum value Vmax and the minimum value Vmin of the detected light amount stored for each of the predetermined light receiving elements 13i. It also has a function as a focusing degree calculating means.

【００２１】次に、ラインイメ−ジセンサ１３の繰り返
しスキャン速度に対する、ラインイメ−ジセンサ１３の
主走査方向の移動速度について考察する。ラインイメ−
ジセンサ１３の特定の画素（受光素子）１３iの信号出
力は、時間に於て連続的に得られるものではなく、ライ
ンイメ−ジセンサ駆動回路２３の駆動クロックに依存す
る繰り返しスキャン時間毎に得られる。従って必ずしも
着目する所定の受光素子の出力信号の最大値、最小値が
求められる訳ではないが、スキャン時間に対して十分遅
い長手方向移動速度で動かせば誤差は無視できる。２画
素の間隔（受光素子２個分の間隔）を等速度移動する間
にn回スキャンが可能であれば、最大値、最小値の誤差
の最悪値ΔＶは、図４から、 ΔＶ＝１−cos(π/n) ……………………………………………………(2) であるNext, the moving speed of the line image sensor 13 in the main scanning direction with respect to the repetitive scanning speed of the line image sensor 13 will be considered. Line image
The signal output of a specific pixel (light receiving element) 13i of the image sensor 13 is not obtained continuously in time, but is obtained every repeated scan time depending on the drive clock of the line image sensor drive circuit 23. Therefore, the maximum value and the minimum value of the output signal of the predetermined light receiving element of interest are not necessarily obtained, but the error can be ignored if the moving speed in the longitudinal direction is sufficiently slow with respect to the scan time. If n times of scanning is possible while moving the interval of two pixels (the interval of two light receiving elements) at a constant speed, the worst value ΔV of the error between the maximum value and the minimum value is ΔV = 1− cos (π / n) …………………………………………………… (2)

【００２２】次に、表１にnを変化させた時のとり得る
最大誤差△Ｖを示す。Next, Table 1 shows the maximum error ΔV that can be obtained when n is changed.

【表１】 [Table 1]

【００２３】合焦状態を識別する目的に於ては、一般的
に１％程度の測定誤差は許容範囲内である。よって、２
画素分（受光素子２個分）移動する間に２０回程度サン
プリングできればよい。一方、原稿読取装置のラインイ
メ−ジセンサ１３の繰り返しスキャン周期は１ミリ秒程
度、１画素の大きさは１０μm程度であるから、２０回
のサンプリングでは、２０ミリ秒で２０μm動く程度の
速度である。この値は、従来の調整方法に比べ十分速い
ので、調整工数が増大するということはない。一般にサ
ンプリングによる測定誤差をε％許すとすれば、ライン
イメ−ジセンサの２画素分移動中に必要なサンプリング
回数ｎは、 ｛1-cos(π/n)｝<（ε/100）……………………………………………(3) を満たす最小の正の整数nを見つけることである。仮に
ε＝１とおけば、 ｎ＝23 ……………………………………………………………………(4) は容易に求められる。この条件下で、ラインイメ−ジセ
ンサ素子１３iの幅Ｗ（μm）、スキャン周期Ｔ(msec)が
与えられるとラインイメ−ジセンサの移動速度Ｕ（μm
／msec）の限界は、 Ｕ<２Ｗ／２３Ｔ=0.0870Ｗ／Ｔ…………………………………………(5) である。For the purpose of identifying the in-focus state, a measurement error of about 1% is generally within an allowable range. Therefore, 2
It suffices if sampling can be performed about 20 times while moving by a pixel (two light receiving elements). On the other hand, since the repetitive scanning cycle of the line image sensor 13 of the document reading apparatus is about 1 millisecond and the size of one pixel is about 10 μm, the sampling speed of 20 times is about 20 μm in 20 milliseconds. Since this value is sufficiently faster than the conventional adjustment method, the adjustment man-hour does not increase. Generally, if the measurement error due to sampling is allowed by ε%, the number of sampling times n required during the movement of two pixels of the line image sensor is {1-cos (π / n)} <(ε / 100) ………… ……………………………………… Finding the smallest positive integer n that satisfies (3). If ε = 1, then n = 23 ……………………………………………………………… (4) is easily obtained. Under this condition, given the width W (μm) of the line image sensor element 13i and the scan cycle T (msec), the moving speed U (μm of the line image sensor).
/ Msec) is U <2W / 23T = 0.0870W / T ………………………………………… (5).

【００２４】たとえば、７μmピッチのラインイメ−ジ
センサ１３を0.4msecでスキャンした場合は、前記式(5)
のＷに７を、Ｔに0.4を代入しＵ＝1.52（μm／msec）を
得る。したがって、ラインイメ−ジセンサ１３を主走査
方向Ｘに移動させる移動装置２２は、1.52μm／msec以
下の速度Ｕでラインイメージセンサ１３を移動させるよ
うに構成すれば良いことになる。For example, when the line image sensor 13 of 7 μm pitch is scanned for 0.4 msec, the above equation (5) is used.
Substituting 7 for W and 0.4 for T, we obtain U = 1.52 (μm / msec). Therefore, the moving device 22 that moves the line image sensor 13 in the main scanning direction X may be configured to move the line image sensor 13 at a speed U of 1.52 μm / msec or less.

【００２５】次に、実際の測定デ−タを図５に、測定条
件を表２に示す。図５の横軸はサンプリング回数ｆであ
り、縦軸はＡ／Ｄ変換後の画素信号値（受光素子の出力
信号値）である。図５の実線のグラフはラインイメ−ジ
センサの１０７８番目の画素の、破線グラフは４０９６
番目の画素の、それぞれ出力である。合焦度を前記式
(1)に代入すると、１０７８番目の画素では、 ＭＴＦ＝｛(0.74-0.50)／(0.74+0.50)｝=0.194 ………………………(6) が得られる。同様に４０９６番目の画素では、 ＭＴＦ＝｛(0.74-0.49)／(0.74+0.49)｝=0.203 ………………………(7) が得られる。Next, the actual measurement data is shown in FIG. 5 and the measurement conditions are shown in Table 2. The horizontal axis of FIG. 5 is the sampling frequency f, and the vertical axis is the pixel signal value after A / D conversion (output signal value of the light receiving element). The solid line graph in FIG. 5 is the 1078th pixel of the line image sensor, and the broken line graph is 4096.
The output of the second pixel. Focusing degree
Substituting for (1), MTF = {(0.74-0.50) / (0.74 + 0.50)} = 0.194 ... (6) is obtained at the 1078th pixel. Similarly, at the 4096th pixel, MTF = {(0.74-0.49) / (0.74 + 0.49)} = 0.203 ... (7) is obtained.

【００２６】測定条件Measurement conditions

【表２】 [Table 2]

【００２７】以上、本発明の合焦度検出方法および装置
の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定さ
れるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明
を逸脱することなく、種々の小設計変更を行うことが可
能である。たとえば、前記実施例では、特定画素の信号
出力の最大値、最小値をＡ／Ｄ変換後にコンピュータの
ソフトウェアにより合焦度を計算したが、この一連の処
理過程の一部または全部をハ−ドウェアまたはソフトウ
ェア、アナグロまたはデジタル、あるいはこれらを併用
したハイブリッド処理で行うことも可能である。Although the embodiments of the focusing degree detecting method and apparatus of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and the present invention described in the scope of claims is not limited thereto. It is possible to make various small design changes without departing. For example, in the above-described embodiment, the maximum and minimum values of the signal output of a specific pixel are A / D converted and then the in-focus degree is calculated by software of a computer. However, a part or all of this series of processing steps is performed by hardware. Alternatively, software, analog or digital, or hybrid processing using these in combination is also possible.

【００２８】[0028]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
ラインイメージセンサ−の主走査方向（長手方向）の位
置を、ラダーチャートに対して相対的に移動させること
により、任意の画素（受光素子）での合焦度を簡単なハ
−ドウェアまたはソフトウェア構成で実時間で算出する
ことができるものである。また、前記ラインイメージセ
ンサ−の主走査方向（長手方向）の位置を、ラダーチャ
ートに対して相対的に移動させる移動装置としては、通
常の画像読取装置が標準で備えている原稿読取開始位置
調整機構を利用することができる。As described in detail above, the present invention is
By moving the position of the line image sensor in the main scanning direction (longitudinal direction) relative to the ladder chart, the degree of focusing at any pixel (light receiving element) can be easily configured by hardware or software. Can be calculated in real time. Further, as a moving device for moving the position of the line image sensor in the main scanning direction (longitudinal direction) relative to the ladder chart, an original reading start position adjustment, which is standardly provided in an ordinary image reading device, is adjusted. Mechanisms are available.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 図１は本発明の合焦度検出方法および装置の
一実施例を画像読取装置に適用したものの説明図であ
る。FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of an in-focus degree detection method and apparatus according to the present invention applied to an image reading apparatus.

【図２】 図２は前記図１に示すチャートガラス２１に
印刷されたラダーチャート２１a、図１の結像光学系２
のレンズ１２、およびラインイメージセンサ１３の関係
の説明図である。2 is a ladder chart 21a printed on the chart glass 21 shown in FIG. 1, and the imaging optical system 2 shown in FIG.
12 is an explanatory diagram of a relationship between the lens 12 and the line image sensor 13. FIG.

【図３】 図３は同実施例のラインイメ−ジセンサを主
走査方向（長手方向）に移動した場合の特定の画素の出
力変化を表す図である。FIG. 3 is a diagram showing a change in output of a specific pixel when the line image sensor of the embodiment is moved in a main scanning direction (longitudinal direction).

【図４】 図４は同実施例におけるサンプリング間隔が
及ぼす測定誤差を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a measurement error caused by a sampling interval in the embodiment.

【図５】 図５は同実施例によって実測した画素（受光
素子）出力のグラフである。FIG. 5 is a graph of pixel (light receiving element) output measured by the same embodiment.

【図６】 図６は合焦度検出装置が適用される結像光学
系を備えた画像読取装置の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of an image reading device including an image forming optical system to which a focus degree detection device is applied.

【図７】 図７は合焦調整時にラインイメ−ジセンサに
結像するラダ−チャ−トとラインイメ−ジセンサの画素
（受光素子）出力を説明するため概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a ladder chart which forms an image on a line image sensor during focus adjustment and a pixel (light receiving element) output of the line image sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Ｖmax…受光素子１３iの検出光量の最大値、Ｖmin…受
光素子１３iの検出光量の最小値、Ｘ…主走査方向、２
…結像光学系、１３…ラインイメージセンサ、１３i…
受光素子（画素）、２１a…ラダーチャート、Vmax ... maximum value of light amount detected by light receiving element 13i, Vmin ... minimum value of light amount detected by light receiving element 13i, X ... main scanning direction, 2
... Imaging optical system, 13 ... Line image sensor, 13i ...
Light receiving element (pixel), 21a ... Ladder chart,

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 5/232 Ｈ 9187−5Ｃ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. ⁵ Identification code Office reference number FI technical display location H04N 5/232 H 9187-5C

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 主走査方向に複数の受光素子が列設され
たラインイメージセンサと、原稿台に置かれたラダーチ
ャートの白黒の縦縞の像を前記ラインイメージセンサの
各受光素子に結像させる結像光学系とを備え、前記受光
素子の検出光量からラインイメージセンサの合焦度を検
出する合焦度検出方法において、 前記ラインイメージセンサに結像されるラダー像および
ラインイメージセンサを前記主走査方向に沿って相対的
に移動させ、前記移動に伴い変化する所定の受光素子の
検出光量の最大値および最小値から前記所定の受光素子
の合焦度を算出することを特徴とする合焦度検出方法。1. A line image sensor in which a plurality of light receiving elements are arranged in a row in a main scanning direction, and a black and white vertical stripe image of a ladder chart placed on a document table is formed on each light receiving element of the line image sensor. An image forming optical system, comprising: a focusing degree detecting method for detecting a focusing degree of a line image sensor from an amount of light detected by the light receiving element, wherein the ladder image and the line image sensor formed on the line image sensor are Focusing characterized in that the focusing degree of the predetermined light receiving element is calculated from the maximum value and the minimum value of the detected light amount of the predetermined light receiving element which is moved relatively along the scanning direction and changes with the movement. Degree detection method. 【請求項２】 主走査方向に複数の受光素子が列設され
たラインイメージセンサと、原稿台に置かれたラダーチ
ャートの白黒の縦縞の像を前記ラインイメージセンサの
各受光素子に結像させる結像光学系とを備え、前記受光
素子の検出光量から前記ラインイメージセンサの合焦度
を検出する合焦度検出装置において、 前記ラインイメージセンサに結像されるラダー像および
ラインイメージセンサを前記主走査方向に沿って相対的
に移動させる移動手段と、 前記移動に伴い変化する所定の受光素子の検出光量の最
大値および最小値を記憶する検出光量記憶手段と、 前記所定の受光素子毎に記憶された検出光量の最大値お
よび最小値から前記所定の受光素子の合焦度を算出する
合焦度算出手段と、 を備えたことを特徴とする合焦度検出装置。2. A line image sensor in which a plurality of light receiving elements are arranged in a row in the main scanning direction, and a black and white vertical stripe image of a ladder chart placed on a document table is formed on each light receiving element of the line image sensor. An image forming optical system, comprising: a focusing degree detecting device for detecting a focusing degree of the line image sensor from an amount of light detected by the light receiving element, wherein the ladder image and the line image sensor are formed on the line image sensor. A moving unit that relatively moves along the main scanning direction, a detected light amount storage unit that stores the maximum value and the minimum value of the detected light amount of a predetermined light receiving element that changes with the movement, and for each of the predetermined light receiving elements. An in-focus degree detecting device comprising: an in-focus degree calculating means for calculating an in-focus degree of the predetermined light receiving element from the maximum value and the minimum value of the stored detected light amount.