JPS6243968A - カメラ型画像入力装置 - Google Patents

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〕 本発明は原稿面の照射強度の一様性を改善し、且つ１次
元イメージセンサの露光時間を短縮して高速度の読取り
が可能となるように、照明光源の光束を原稿面上の直線
領域に集光させ、原稿面を照射しながら走査すると共に
、原稿像を追尾しながら１次元イメージを機械的に走査
するようにしたカメラ型画像入力装置に関する。

〔従来の技術〕

原稿面上の画像内容を走査しながら読み出し、これをデ
ィジタル量として出力する画像入力装置（イメージスキ
ャナ）は、元来ファクシミリ、光カード読取器（ＯＣＲ
）等の入力部として開発されたものであるが、最近の事
務自動化（ＯＡ）システムの急速な発展と共に、次第に
汎用単体として独立する傾向にある。

画像入力装置は、その機能上、ファクシミリ型、複写機
型及びカメラ型に大別される。ファクシミリ型は原稿移
動型とも呼ばれ、シート状の原稿をガイドローラにより
Ｖ：ｌＷ内部に取り込むもので、小型化の面で優れるが
、本（書籍、雑誌等）を取り扱うことができない。複写
機型は原稿固定式とも呼ばれ、原稿を原稿台に固定し、
走査光学系及びイメージセンサを用いて画像内容を読み
取るもので、汎用性の面で優れるが、小型化には限度が
ある。カメラ型は、固定カメラを使用し、その内部に原
稿像を結像させ、結像平面（フィルム面に相当）内に１
次元イメージセンサを走査させながらこれを読み取るも
ので、小型化が可能なうえ、奥行のある本も取り扱うこ
とができ、また原稿寸法を固定する必要がない利点があ
る（先行技術文献として、１９８４年９４１０日月第１
６１項「簡易画像編集・処理の用途から需要が立ら」二
がるイメージ・スキャナ」を参照）。

〔発明が解決しようとする問題点１ 以上述べたように、カメラ型は卓上型画像入力ｇＷとし
て最も多くの利点をもつが、原稿面を一様な照度で照明
することが困難であり、また光源の光束が広く原稿の全
面積に分散されるため、而−Ｌの照度は低下する。この
ため、光源の強度を極度に大きくするか、あるいは１次
元イメージセンサの走査速度を低下さセてｎ光時間の増
大を図る等の対策が必要であり、エネルギーの節約、事
務能率の向上の面から改善が望まれてきた。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明は以上
に鑑みてなされたものであり、原稿面照射強度を増大さ
れると共にその一様性を改善し、１次元イメージセンサ
の露光時間を短縮して読取り速度（走査速度）を増加す
ることができるように、光源の光束を原稿面の狭いＩＮ
線状領域に集光させて集中的にこれを照射しながら該直
線の直角方向に原稿面を走査し、これを同期して１次元
イメージセンサを走査さゼながら画像内容を読み取るよ
うにしたカメラ型画像入力装置を提供するものである。

以下、本発明のカメラ型画像入力装置について詳細に説
明する。

〔実施例〕

第１Ａ図は本発明の一実施例を示し、ｘ、ｙ。

ｚ軸は説明の便宜上導入した直交座標系で、ｚ軸は紙面
に垂直に読者に向かう。１は光源（例えば、ハロゲンラ
ンプ）、２はその背後に配置された背面凹面反射鏡、３
は光源１よりの直接光及び背面凹面反射鏡２からの反射
光をＸ軸に平行な平行光線に変換するコンデンサレンズ
、７は円筒状凸レンズでその軸はｙ軸方向を向き、後述
する通り、これに入射する平行光線をｘｙ平面内に一時
集光させてのち、拡げて原稿幅の部分を照明させる。

１８は円筒状凸レンズ７より入射する光の進行方向を原
稿面１６へ向けて折り曲げる共に、これをｘｙ平面内に
おいて集光し、原稿面１６上直線状領域（厳密には幅の
極めて小さい帯状の領域）を集中的に照射する円筒状凹
面反射鏡で、後述する通り、その傾斜角は可変である。

また、１１は直線状領域１０内の原稿像を１次元イメー
ジセンサ（例えば、Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄ
ｅｖｉｃｅ、ＣＣＤ）１２の一トに結像される投影レン
ズ（縮小光学系）である。１次元イメージセンサ１２は
円筒状凹面反射鏡１８の傾斜角の変化と同期して、投影
レンズ１１に関する原稿１６の共軛面ＸＸ′内を移動す
るように構成されている。

以上の構成において、コンデンサレンズ３をｉｌ過した
光は平行光線となって円筒レンズ７に垂直に入射する。

第２図は円筒レンズ７の機能を説明するための斜視図で
、入射する平行光線はｘｚ平面内においてのみ集光され
、ｘｙ平面内で見る限り、依然平行光線として進行する
。従って、直線状光線１から輻射された光束は円筒状凹
面反射鏡１８に入射するときは、ｚ軸方向（円柱の軸方
向）に集光（圧縮）されている。この光束は前述した通
り、円筒状凹面反射鏡１８により反射されると共にｘｙ
平面内において集光され、原稿面１６上の直線状領域１
０に結像する。すなわち、領域１０は光束により集中的
に照射され、光束を原稿面１６の全面積に分散させる従
来の方式に比較し、格段に大きな照度を得ることができ
る。ここで円筒状凹面反射鏡１８の傾斜角を１８′に示
すように変化すれば、反射後の光は破線で挾まれた領域
内に集光され、原稿面１６上の直線状照射領域は１０′
の位置へ移動する。円筒状凹面反射鏡１８の傾斜角を連
続的に変化さセることにより、原稿面１６の全面積を直
線状領域ｌＯにより走査する（以下この走査を副走査と
記す）ことができる。従って、原稿面１６は副走査の方
向に関しては一様な照度で照射することができる。ここ
で原稿面１６−Ｆの直線状照射領域１０に含まれる画像
は投影レンズ１１により、原稿面１６の同レンズ１１に
ついての共軛面ＸＸ’（Ｉ光面）トに縮小結像され、副
走査に伴って結像（集光位Ｗ）は几帳面×Ｘ′内を移動
する。また、１次元イメージセンサ１２は前記結像に追
尾しながら、其軛面ｘｘ’内を移動する。例えば、原稿
面１６−トで直線状照射領域が１０から１０′へ移動す
れば、イメージセンサも共軛面ＸＸ′内で１２から１２
’へと移動する。すなわち、直線状照射領域１０に含ま
れる画像からの反射光は、常に、１次元イメージセンサ
１２−］二に結像され、同センサはその長手方向（ｙ軸
方向）に結像を走査しながら（以下この走査を「主走査
」と記す）ディジタル量として読み取る。主走査及び副
走査により原稿面１６上の全画像の読み取りが完了する
。前述した通り、原稿面Ｉ６上の照度は従来のものと比
較して格段に改善されているため、１次元イメージセン
サ１２のｎ光時間は短縮され、副走査の速度も向上させ
ることができる。

第１Ｂ図は本発明の他の実施例を示し、１９は直線状の
光源（例えば蛍光灯、ＬＥＤアレイ等）、９は直線状光
源１９及び原稿面１６の間に配置された投影レンズで、
直線状光源１９は投影レンズ９に関する原稿面の共軛面
ＹＹ’内を矢印方向に移動する。また、１０は投影レン
ズ９により原稿面１６上に結像された直線状光Ｂ１９の
像、換言すれば直線状照射領域である。投影レンズ系、
１次元イメージセンサについては第１Ａ図の場合と同じ
であるため、図示及び説明を省略する。

以上の構成において、直線状光源１９がＹＹ’面内を矢
印ａ方向に移動すると、直線状照射領域ｌＯは原稿面１
６を矢印す方向へ移動する。ここで直線状光源１９の長
さと原稿面１６の幅の比、及び直線状照射領域１０の移
動距離の比は投影レンズ９の倍率に等しい。

第１Ｃ図（（）　、　（ｏ）は本発明の他の実施例を示
し、引用数字１．　２．　３．　９．　Ｉｎ、　１２．
１６により示される構成要素及び座標軸Ｘ＋　　ｙ＋　
　２については第１Ａ図または第１Ｂ図の場合と変わり
ないので説明を省略する。第１Ｃ図（イ）はｘｙ平面内
の、また第１Ｃ図（Ｄ）はｙｚ平面内の、本構成の断面
図を夫々示すもので、４は光源１に含まれる赤外線成分
（１次元イメージセンサＣＣＤの動作に悪影響を及ぼず
）を吸収するフィルタ、５はコンデンサレンズ３により
形成された平行光線をｘｙ平面内において集光さ−υる
円筒状凸レンズ、６は入射光線の進光方向を直角に折り
曲げる平面ミラー、７は入射光線をｙｚ平面内において
集光させる円筒状凸レンズ、８は原稿面１６上の照明範
囲の輪郭を確定する遮光板（原稿位置指定に用いられる
）、１４は全光学系を原稿面１６の上部において保持す
る支持柱である。円筒レンズ５、平面ミラー６及び１次
元イメージセンサ−２は同一の走査台１５に固定され、
走査機構１３により駆動されながら、一定速度で矢印方
向に移動する。投影レンズ９及び撮影レンズ１１は焦点
距離は相等しく、従って両レンズ９及び１１についての
原稿面１６の共軛面（平面）は一致する。この共軛面は
第１Ｃ図＜４）　、　（Ｄ）において平面ＸＸ′により
表示される。また、１７は、後述する通り、円筒状凸レ
ンズ５及び７により形成された照明光の結像（集光位置
）で、第１Ｃ図（イ）。

（ロ）から解るように、ｚ軸に平行な短い線分として表
わされる。この直線状結像１７及び１次元イメージセン
サ１２は共に平面ＸＸ′−ヒにあるように構成される。

また、第１Ｃ図（１１）に示す通り、平面ミラー６によ
り反射された照明光はｙｚ平面内で集光され、投影レン
ズ９の入射瞳に結像するように構成される。なお、所望
により、レンズ系のシェーディング（ｃｏｓ’θ法則に
よるもの）による原稿面の照度の不均一を補正する場合
には、中心部近傍の透下率を低下させたフィルタを円筒
レンズ７至近の位置に配置することができる。

以上の構成において、最初に原稿面Ｉ６上の直線状照射
領域１０の形成について説明する。光源１、背面凹面反
射鏡２及びコンデンサレンズ３により形成された平行光
線はフィルタ４により赤外線成分を除去された後、円筒
状凸レンズ５によりｘｙ平面内で集光され、平面ミラー
６により直角に反射される。従って、反射後の光進行方
向はｙ軸と平行となる。次いで、光は円筒レンズ７を通
過するが、このときｘｙ平面内では光は集光されず、こ
の平面内で見る限り直進して平面ＸＸ′上に結像する（
第１Ｃ図（イ））。一方、このとき光はｙｚ平面内では
集光されて投影レンズ９の入射瞳の位置に結像する（第
１Ｃ図（ロ））。従うて平面ｘｘ’上では、照明光は直
線状結像１７を形成する。前述した通り、平面ＸＸ′は
投影レンズ９についての原稿面１６の共帳面であるから
、直線状結像１７は原稿面＋６−Ｌに直線状照射領域１
０（ｘｙ面内で見れば点状）として投影される。このと
き第１Ｃ図（１１）に見られる通り、ｙ２平面内では光
は投影レンズ９の入射瞳を通過した後は放射杖に拡がり
、原稿面１６−ヒで直線状照射領域ＩＯの長さを確定す
る。すなわち、投影レンズ９は直線状結像１７に対する
拡大光学系として機能し、例えば、円筒レンズ５゜７及
び投影レンズ９の焦点距離を、それぞれ２００ｍｍ。

６０ｍｍ及び５０■ｌとすることにより以上の効果を実
現することができる。原稿面１６上の直線状照射領域１
０内の画像は撮影レンズ１１により平面ｘＸ′内に結像
され、１次元イメージセンサ１２により読み取られ、電
気信号に変換される。

次に、直線状照射領域ＩＯによる原稿面１６の走査、及
び同領域１０内の画像の読み取りについて説明する。第
３図は第１Ｃ図（イ）の一部を拡大して示したもので、
第１Ｃ図の走査機構１３により駆動された走査台１５が
距Ｎｄを左側に向かって移動したものとする。５，６．
１７及び５’、６’、１７’は夫々、移動の前後におけ
る円筒状凸レンズ、平面ミラー、直線状結像の位置を示
す。前述したｉｍす、平行光線（照明光）内を移動する
円筒状凸レンズ５及び平面反射ミラー６は同一の走査台
１５に固定されているため、移動の前後において相対位
置に何等変化を生ぜず、従って照明光の直線状結像１７
は平面ＸＸ′内において同−距ｌｄを移動する。

平面ＸＸ′及び原稿面１６は投影レンズ９について互に
共軛であるため、直線状照射領域１０（照明光の直線状
結像１９の投影）も原稿面１６上において拡大された距
１１ｆｄ’を移動する。このとき同一の走査台１５に固
定された１次元イメージセンサ１２も平面ｘｘ’内で同
一距離ｄを左側に移動する。前述した通り、投影レンズ
９及び撮影レンズ１１は同一の焦点距離を有し、平面ｘ
ｘ’は両レンズ（９゜１１）についての原稿面１６の共
軛面であることから、移動後の直線状照射領域１０′の
画像の撮影レンズ１１による結像位置も平面ＸＸ′内を
左向きに距離ｄを移動する。従って、移動後の原稿像は
１次元イメージセンサ１２により自動的に追尾され、読
み取られる。このように、走査台１５の移動距離ｄを連
続的に増加させることにより、原稿面１６−ヒの全画像
を走査しながら読み取ることができる。

第１ｆ）図は第１ｃ図（（）　、　（ｏ）の実施例の一
部を変形したものを示し、第１Ｃ図（（）　、　（０）
において使用された円筒状凸レンズ５及び平面ミラー６
の組み合せに代え、円筒状凹面反射鏡１８を使用し、こ
れに照明光源側より入射する光の反射及びｘｙ平面内の
集光作用を行わせるものである。この場合は照明光は一
端平面ｘｘ’上の１７の位置に結像される。平面ＸＸ′
は撮影レンズ１１についての原稿面１６の共帳面であり
、１次元イメージセンサ１２はこの面内を走査台１５と
共に移動する。その他の構成については１０図Ｃ４＞　
、　（０）の実施例と変りないので、図示及び説明を省
略する。

以上の構成においても、第１Ｃ図（（）　、　（０）の
場合と同じく、照明光の直線状結像１７は、常に円筒状
凹面反射鏡１８及び１次元イメージセンサ１２と同一距
離を移動するので、図面の場合と同様に原稿面１６上の
画像の読み取りが可能となる。

第１Ｅ図（（）　、　（ｏ）は本発明の更に他の実施例
を示し、ｘ、ｙ、ｚ軸は説明の便宜上導入された直交座
標系、ビは略々無指向性の光源（例えば電球、またはあ
る長さの光′／ｓ）、２′はその背面に配置された背面
凹面反射鏡、２０は光源】及び背面凹面反射鏡２からの
光をｙｚ平面内においてのみ集光する円筒状凸レンズ、
８は円筒状凸レンズ２０から入射する光により原稿面１
６上の直線状照射領域１０を照射する投影レンズである
。また、光源１′及び背面反射鏡２は相対位置を一定に
保ちながら平面ｘｘ’内を矢印方向（Ｘ軸方向）に移動
する。他の構成要素についでは第１Ｃ図（（）　、　（
＋１）の場合と変りないので図示及び説明を省略する。

以１−の構成において、ｘｙ平面内で見れば、光は円筒
レンズ２０を直進のまま通過し、投影レンズ９をｉｌｌ
過した後、原稿面６０上の一点（１０の位置）に集光す
る（第１Ｅ図（イ））。一方、ｙｚ平面内で見れば光は
円筒レンズ２０により投影レンズ９の入射瞳に集光され
、これを１ｌＦｌ過後は放射状に拡散される。以−Ｆを
総合すれば、照明光は原稿面１６の直線状照射領域１０
内に照射されることが理解することをできる。この構成
では、光線１′が小型タングステン電球のようにフィラ
メントに沿って輝度が不拘のものであっても、照明光は
ｙｚ平面内では一点に集光された後に拡散されるため、
直線状照射領域１０上では長手方向の照度が均一化され
る利点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したｊｍす、本発明のカメラ型画像人力装置に
よれば、照明光を原稿面上の直線状領域に集光し、１つ
、該直線と直交する方向に原稿面を照射しながら走査し
、これに同期して１次元イメージセンサを原稿像を追尾
しながら走査するようにしたため、照明光を原稿面の全
面積に分散する従来の方式に比較し、原稿面の照度の大
きさ及び一様性は格段に改善された。このため、１次元
イメージセンサの露光時間を短縮して高速の画像読み取
りが可能となり、また照明光源におけるエネルギー冗費
の節減、同本体装置及びその冷却ファンの小型化が可能
となった。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明の各実施例のうち、最も基本的なもの
を示す図。第１Ｂ図は第１Ａ図の実施例の一変形例を示
す図（直線状光源の実像を直接に原稿面上に結像させる
もの）。第１Ｃ図は第１Ａ図の発明の他の変形例を示す
図（走査光学系と１次元イメージセンサを同一走査台に
取り附けたもの）。このうち（イ）はｘｙ平面内の断面
図、（Ｄ）はｙｚ平面内の断面図（以下間し）。第１Ｄ
図は第１Ｃ図の実施例の一部変更したものを示す図（平
面ミラー及び円筒状凸レンズの組合せに代え、円筒状凹
面反射鏡を用いたもの）。第１Ｅ図（イ）。 （Ｄ）は第１Ａ図の実施例の他の変形例を示す図（光源
として略々無指向性のものを使用し、円筒状凸レンズ及
び投影レンズにより直線状照射領域を得るもの）。第２
図は円筒状凸レンズの集光機能を説明する図。第３図は
共軛面ｘｘ’内での照明光の直線状結像及び１次元イメ
ージセンサの移動を示す図。 符号の説明 １　−−−−一−−略無指向性光源、 １　’　　−＝−−−一路無指向性の光源、２−〜−−
−光源用背面凹面反射光、 ２’−一同光源１′用のもの、 ３−−−−−−−−コンデンサレンズ、４−　　フィル
タ、　　５−−−−・円筒状凸レンズ、６一一平面反射
鏡、　７〜−−−−−円筒状凸レンズ、８−一一−−−
遮光板、　　　９−・−・・投影レンズ、１０−−−−
一　直線状照射領域、 １０’　　−一　同移動後のもの、 １１　−−−一　投影レンズ、 １２−一一一一−１次元イメージセンサ、１３−−一−
−−−走査機構、　　１４　−・−支持柱、１５−−一
一−−−走査台、　　　１６−　　　原稿面、１７−−
・・・−ｉ光面内の照明光の直線状結像（集光位１Ｆ）
、１７’　　−−−一同移動後のもの、 １８−・−・−・・　円筒状凹面反射光、１８′　　−
・・−同移動後のもの、 １９−一−−−−−−−直線状光源、 ２０−−−一・・−円筒状凸レンズ。 特許出願人　　冨士ゼロックス株式会社代理人　弁理士
　　　松　原　伸　２ 同　同　　村木清司 同　　　　同　　　　　　−ヒ　島　淳　−同　同　　
酒井宏明 （Ａノ ７図 第１序 ｔイノ −３８： １　Ｃノ ｔロノ （Ｄノ ／ｒｇＪ 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 固定された原稿面の照射、固定された光学系による原稿
   像の結像、及び１次元イメージセンサによる該原稿像の
   走査を経て、原稿面上の画像内容を電気量に変換して読
   み取るカメラ型画像入力装置において、 原稿面を横切る直線に沿った帯状の面積を照射しつつ該
   直線と直交する方向に該原稿面を走査する照射走査手段
   と、 前記帯状の面積内の原稿像を集光面内に結像させる撮影
   レンズ系と、 前記原稿面の照射走査に同期して前記集光面内に結像さ
   れた原稿像に追尾しながら該集光面内を走査する１次元
   イメージセンサとを有することを特徴とするカメラ型画
   像入力装置。