JP2004233514A - 画像読取装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高解像度の原稿、特に透過原稿における読み取りにおいて回折の影響を低減した良好な読み取り画像を得ることができる画像読取装置を得ること。
【解決手段】原稿台５に載置された原稿３を照明する照明手段と、該照明手段により照明された該原稿の画像情報を所定面上に結像させる結像手段７と、該結像手段により結像された該原稿の画像情報を検出する１つの読取手段８を有し、該原稿の画像情報を走査することで、該画像情報を読み取る画像読取装置において、該原稿の画像情報は所定面上に結像倍率を変えて結像されており、該結像手段は結像倍率の最も高い場合のＦナンバーをＦｔ、結像倍率の最も低い場合のＦナンバーをＦｒとするとき、Ｆｔ≦Ｆｒ の条件式を満足すること。
【選択図】 図１
【解決手段】原稿台５に載置された原稿３を照明する照明手段と、該照明手段により照明された該原稿の画像情報を所定面上に結像させる結像手段７と、該結像手段により結像された該原稿の画像情報を検出する１つの読取手段８を有し、該原稿の画像情報を走査することで、該画像情報を読み取る画像読取装置において、該原稿の画像情報は所定面上に結像倍率を変えて結像されており、該結像手段は結像倍率の最も高い場合のＦナンバーをＦｔ、結像倍率の最も低い場合のＦナンバーをＦｒとするとき、Ｆｔ≦Ｆｒ の条件式を満足すること。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像読取装置に関し、特に写真フィルム等の透過原稿の画像情報をラインセンサー（ＣＣＤ）等の読取手段で高精度に読み取るようにした、例えばイメージスキャナー、フィルムスキャナー、そしてデジタル複写機等のデジタル画像読取装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より紙画像やフィルム上の画像情報をコンピュータにデジタル画像情報として読み取るための装置としてイメージスキャナーやフィルムスキャナー等が知られている。
【０００３】
このようなスキャナー装置に用いられる画像読取用レンズに対しては歪曲収差や色収差が良好に補正されていること、ビネッティングによる周辺光量の低下が少ないこと等が望まれている。また画像の画像情報を読み取るという用途ゆえに通常は横倍率が−０．１程度から−１．２（略等倍）の相対的に低倍率範囲で設計されていることが望まれている。さらに近年はダウンサイジングの傾向が進み光学系レイアウトのコンパクト化が必要とされ、そこで光学系レイアウトを決定する投影レンズ（画像読取レンズ）は広角化が求められていた。
【０００４】
さらに近年は高解像度化も進んでおり、それに合わせて光学系の高解像度化が進んでいるが、近年の高ｄｐｉ（ドット・パー・インチ）化で、回折限界によりこれ以上性能の向上が望めないような状態になりつつある。
【０００５】
そこでこれを回避する手段として光学系の倍率を上げることが考えられる。この倍率を上げる手段として、倍率の高いレンズを別途搭載する、もしくはレンズの中のレンズ同士の間隔を変えて変倍を行う、といった方法が考えられる。
【０００６】
このように高解像度化のために倍率の異なるレンズを有した画像読取装置がいくつか開示されている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００７】
特許文献１では原稿に光を照射する反射用照明灯と、原稿の反射光による画像を結像させる反射像結像手段と、反射像結像手段により結像された反射画像を読み取る固体撮像素子とを備えた画像読取装置において、透過原稿に光を照射する透過用照明灯と、光透過原稿の透過光による画像を結像させる透過像結像手段とを備えた透過原稿読み取りユニットと、透過像結像手段によって結像された画像を固体撮像素子に読み取らせるための光路切換手段とを設けた画像読取装置が開示されている。
【０００８】
またこの特許文献１では透過原稿時に解像度が高いレンズに切り換えて読み取るという内容が明細書中に書かれているが、具体的に解像度が高いレンズとは何かということについては何も触れられていない。
【０００９】
そこで特許文献２では、原稿に載置する原稿台に平行に往復運動可能なキャリッジであって、原稿を照明する光源と原稿面で反射あるいは原稿を透過した光を反射する第１のミラー、第１のミラーの反射光を集光する第１のレンズと、原稿面で反射あるいは透過した光を第１のミラーとは異なる光路で反射する第２のミラーと、第１のレンズとは異なる倍率を有し、第２のミラーの反射光を集光する第２のレンズと、第１のレンズまたは第２のレンズに集光された光を電気信号に変換する光センサと、光源、ミラー、第１のレンズ、第２のレンズおよび光センサを収容するハウジングと、光センサに集光するレンズを第１のレンズまたは第２のレンズに切り換える切換手段と、光センサのハウジングに対する位置を調整する光センサ調整手段と、第１のレンズまたは第２のレンズの前記ハウジングに対する位置を調整するレンズ調整手段を備えるキャリッジを開示しており、明細書中に透過原稿を反射原稿よりも高解像度で読み取るため、キャリッジ内に倍率のことなる２つの集光レンズを備え、ラインセンサーに集光する集光レンズを切り換えることにより異なる倍率の画像をラインセンサーに結像させることが挙げられている。
【００１０】
この場合、高倍率の集光レンズを用いて透過原稿を読み取り、低倍率の集光レンズを用いて反射原稿を読み取る、という記載があり、倍率の高いレンズを用いることで高解像度に対応する旨が述べられている。
【特許文献１】
特開平１０−２９０３３６号公報
【特許文献２】
特開２００２−６４２１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように倍率の異なるレンズを用い、倍率の高いレンズで高解像度に対応するのは従来から一般に使われている方法であるが、この場合、倍率が高くなるに応じて読み取り範囲が狭くなるため、むやみやたらに倍率を上げることは好ましくない。例えば、透過原稿と反射原稿の両者の読み取りに対応している機種では反射原稿としては最大Ａ４サイズ、透過原稿として４×５フィルムサイズを読み取るようになっているものが多く、Ａ４の幅を２１０ｍｍで４×５フィルムの幅は１００ｍｍのため、反射原稿用レンズの倍率に対し、約２倍程度が透過原稿用レンズの適正な倍率となる。
【００１２】
また近年のイメージスキャナーでは高解像度化が進み、２４００ｄｐｉクラスのものが製品化されており、さらに高解像度化が進みつつある。２４００ｄｐｉとは原稿面（物体面）上で４７．２（ｌｐ／ｍｍ）であり、これをＣＣＤ面（像面）上で換算するには４７．２を倍率で割ればよく、一般的なＡ４機の倍率が０．１８９程度であることから、４７．２／０．１８９≒２５０（ｌｐ／ｍｍ）となる。ここで前出のレンズ切換による透過原稿専用のレンズを用いると、倍率を反射原稿用レンズの約２倍と考えて１２５（ｌｐ／ｍｍ）とすることができる。
【００１３】
このようにレンズの倍率を切り換えることによりレンズに要求される解像度を下げることができるのであるが、１２５（ｌｐ／ｍｍ）でもかなりの高解像度であるため、回折による解像度落ちが無視できないほど大きくなり問題となる。今後、さらなる高解像度化が進むと、益々回折による解像度落ちが問題となる。
【００１４】
本発明は高解像度の原稿、特に透過原稿における読み取り時において回折の影響を低減した良好なる読み取り画像を得ることができる画像読取装置の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
原稿台の表面もしくはその上側に載置された原稿を照明する照明手段と、該照明手段により照明された該原稿の画像情報を所定面上に結像させる結像手段と、該結像手段により結像された該原稿の画像情報を読み取る１つの読取手段と、を有し、該原稿の画像情報を走査することで、該画像情報を読み取る画像読取装置において、
該原稿の画像情報は所定面上に結像倍率を変えて結像されており、該結像手段は結像倍率の最も高い場合のＦナンバーをＦｔ、結像倍率の最も低い場合のＦナンバーをＦｒとするとき
Ｆｔ≦Ｆｒ
の条件式を満足することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
図１、図２、図３は各々本発明の実施形態１の画像読取装置の概略断面図である。図１は画像読取装置全体を表しており、図２は画像読取装置の反射原稿の読み取り時のキャリッジを表しており、図３は画像読取装置の透過原稿の読み取り時のキャリッジを表している。図４は本発明の実施形態１の画像読取装置の要部斜視図、図５は本発明の実施形態１の画像読取装置の内部ブロック図である。
【００１７】
図中、画像読取装置１に設けられたキャリッジ６には、原稿台ガラス５の表面に載置された原稿３を照明する照明手段（反射原稿用ランプ）１０、該照明手段１０により照明された該原稿３の画像情報を読取手段８面上に結像倍率を変えて結像させる結像手段７、反射手段としての複数の反射ミラー９、そして該原稿の画像情報を読み取る読取手段としての単一のＣＣＤラインセンサー（ＣＣＤ）８等がそれぞれ搭載されている。
【００１８】
結像手段７は図２に示す低倍率用のレンズユニット７ａと図３に示す高倍率用のレンズユニット７ｂとを有し、ユーザーの選択または原稿の自動判別によりレンズユニット７ａ、７ｂが倍率切り換え手段（不図示）により光路内で挿脱可能に切り換えられ、結像倍率が変わる構成と成っている。
【００１９】
レンズユニット７ａ、７ｂは各々複数のレンズを有しており、光路長を変更することで結像倍率を可変とし、原稿（反射原稿３もしくは透過原稿４）の画像情報をＣＣＤラインセンサー８面上に結像させている。
【００２０】
本実施形態では反射原稿３を読み取る場合には、該反射原稿３に合わせた所定の結像倍率のレンズユニット７ａに、透過原稿４を読み取る場合には、該透過原稿４に合わせた所定の結像倍率のレンズユニット７ｂに切り換わるように構成している。このとき５枚の反射ミラー９（９ａ〜９ｅ）のうちの一部がレンズユニット７（７ａ、７ｂ）の切り換えによる光路長を変化に対応してモーター等の光路切り換え手段（不図示）により、その位置を変更している。
【００２１】
尚、本実施形態ではレンズユニットを２つより構成したが、これに限らず、３つ以上であっても良い。
【００２２】
画像読取装置１の上部に設けられた透過原稿用の照明ユニット２には照明手段としての透過原稿用ランプ１１、ゴミキズ検知用ランプ１２、そして導光体１３等がそれぞれ搭載されている。
【００２３】
ＣＣＤラインセンサー８は、画像を電気的な画像信号に変換するものであり、複数個の撮像素子が一直線上に並んでいる。キャリッジ６は、キャリッジガイドシャフト１５と嵌合しており、副走査方向に移動可能である。
【００２４】
本実施形態では図４に示すように画像読取装置１には現像済み写真フィルム等の透過原稿４を読み取る場合に、該透過原稿４を照明するための透過原稿用の照明ユニット２がヒンジ部１６によって回動自在に取り付けられている。透過原稿用の照明ユニット２には、面状光源１４がユニットカバー１７上の奥まった位置にビス等で固定されることで取り付けられている。また面状光源１４は光源保護透明部材（不図示）によって保護されている。
【００２５】
画像読取装置１の本体上には読み取り原稿を置くための原稿台ガラス５が備え付けられており、写真フィルムを読み取る場合には、透過原稿載置ユニット１８が原稿台ガラス５上に載置される。透過原稿載置ユニット１８に設けられたシェーディング窓１８ａは、シェーディングを測定するための窓であり、透過原稿載置部１８ｂは透過原稿を置く場所である。
【００２６】
次に図５を参照して各々の機能ブロックについて説明する。同図において画像読取装置１は信号ケーブルでホストコンピュータ２１へと接続されている。画像読取装置１はホストコンピュータ２１の命令で作動して画像を読み取り、画像信号をホストコンピュータ２１に転送する。７は上記の如く結像手段であり、反射原稿用ランプ１０もしくは面状光源１４から照射された原稿からの光束を固体撮像素子であるＣＣＤ（ラインセンサー）８上に結像させる。２４は光源点灯回路であり、反射原稿用ランプ１０もしくは面状光源１４を点灯する。尚、撮像素子としてはＣＣＤ以外のＣＭＯＳ等を使用してもよい。
【００２７】
次に電気基板１９において、２５はパルスモーター２０を駆動するモーター駆動回路であり、画像読取装置（イメージスキャナー）１のシステム制御であるシステムコントローラー２６からの信号によりパルスモーター２０の励磁切り換え信号を出力する。２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂは各々アナログゲイン調整器であり、ＣＣＤ８から出力されたアナログ信号を可変増幅する。２８はＡ／Ｄ変換器であり、アナログゲイン調整器２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂから出力されたアナログ画像信号をデジタル信号に変換する。２９は画像処理部であり、デジタル信号化された信号画像に対してオフセット補正、シェーディング補正、デジタルゲイン調整、カラーバランス調整、マスキング、主走査・副走査方向の解像度変換等の画像処理を行う。３０はラインバッファであり、画像データを一時的に記憶する部分、３１はインターフェース部であり、ホストコンピュータ２１と通信するためのものである。ここではＳＣＳＩコントローラで実現しているが、セントロニクスやＵＳＢ等別のインターフェースも採用することは可能である。
【００２８】
３２はオフセットＲＡＭであり、画像処理を行う際のワーキングエリアとして用いられる。このオフセットＲＡＭ３２は、ＣＣＤ８がＲＧＢ用ラインセンサ−を各々所定のオフセットをもって平行に配置されるので、そのＲＧＢライン間オフセットの補正用として用いられる。またオフセットＲＡＭ３２はシェーディング補正等の各種データの一時記憶も行う。ここでは汎用のランダムアクセスメモリで実現している。３３はガンマＲＡＭであり、ガンマカーブを記憶し、カンマ補正を行う。
【００２９】
２６はシステムコントローラーであり、スキャナー全体のシーケンスをプログラムとして記憶しており、ホストコンピュータ２１からの命令に従って各種制御を行う。３４はシステムバスであり、システムコントローラー２６、画像処理部２９、ラインバッファ３０、インターフェース部３１、オフセットＲＡＭ３２及びガンマＲＡＭ３３をつないでおり、アドレスバスとデータバスによって構成されている。
【００３０】
次に原稿の読み取り動作について説明する。
【００３１】
まず、反射原稿用ランプ１０を点灯し、倍率切り換え手段（不図示）により結像手段７を低倍率用のレンズユニット７ａに切り換える。そしてキャリッジ６を矢印の如く副走査方向に移動することにより、５枚の反射ミラー９（９ａ〜９ｅ）、レンズユニット７ａを介して反射原稿３面上の画像情報がＣＣＤラインセンサー８に投影（結像）される。
【００３２】
このとき反射原稿３は原稿台ガラス５の上側に置かれ、透過原稿用の照明ユニット２に取り付けられた圧板（不図示）で上方から押されるため、ほぼ原稿台ガラス５に密着された状態となる。ここでレンズユニット７ａの反射原稿読み取り時の原稿側ピント位置をほぼ原稿台ガラス５の上面に設定することで、良好なる画像が得られるようになる。
【００３３】
また一般に反射原稿３を読み取る場合は要求される解像度が低く、通常細かくても６００ｄｐｉ程度のため、透過原稿４に比べ深度が深くなる。よって原稿台ガラス５上面にピント位置を設定しても、原稿が僅かに浮いたり、ちょっとした立体物であっても問題なく読み取ることができる。さらに原稿台ガラス５面上にユーザーが認識できないような細かい汚れがあっても、読み取り解像度が粗いため、それほど問題にならない。
【００３４】
ここで反射原稿３の場合は原稿台ガラス５上面にレンズユニット７ａのピント位置を設定しているが、該反射原稿３の読み取りにおいて、原稿台ガラス５の汚れが無視できない場合はレンズユニット７ａに焦点位置調整手段（不図示）を付加し、これを用いて、原稿台ガラス５上面よりも上方にピント位置をずらしてもよい。
【００３５】
次に反射原稿用ランプ１０及びゴミキズ検知用ランプ１２を消灯し、透過原稿用ランプ１１を点灯させることにより、面状光源１４全体を発光させ、レンズユニット７を高倍率用のレンズユニット７ｂに切り換える。さらに５枚の反射ミラー９（９ａ〜９ｅ）のうち最初に透過原稿４の画像情報を反射する第１のミラー９ａを反射原稿読み取り時には３番面に反射していた第３の反射ミラー９ｃへ導くように動かす。これにより光路長を高倍率用のレンズユニット７ｂに合わせる。そしてキャリッジ６を図中矢印の如く副走査方向に移動することにより、４枚の反射ミラー９（９ａ、９ｃ〜９ｅ）、レンズユニット７ｂを介して透過原稿４上の画像情報がＣＣＤラインセンサー８に投影される。続いて反射原稿用ランプ１０及び透過原稿用ランプ１１を消灯し、ゴミキズ検知用ランプ１２を点灯させることにより、面状光源１４全体を発光させ、キャリッジ６を副走査方向へ移動することにより、４枚の反射ミラー９（９ａ、９ｃ〜９ｅ）、レンズユニット７ｂを介して透過原稿４上のゴミ、キズ等がＣＣＤラインセンサー８に投影される。
【００３６】
このとき透過原稿４は原稿台ガラス５の上側に置かれた透過原稿載置ユニット１８上に取り付けられる（図４参照）。ここで透過原稿載置ユニット１８は原稿台ガラスの汚れや透過原稿４と原稿台ガラス５とで発生するニュートンリングを回避するため、所定量の厚みを持たせ、該透過原稿４を原稿台ガラス５から離している。ここでレンズユニット７ｂの透過原稿読み取り時の原稿側ピント位置を原稿台ガラス５から離れ、透過原稿４が保持されている位置に設定することで、良好なる画像が得られるようになる。
【００３７】
一般に透過原稿は反射原稿より高解像度で読み取られることが多く、２４００ｄｐｉとか３２００ｄｐｉといった非常に細かい解像度で読み取られている。このため高倍率用のレンズユニット７ｂすなわち透過原稿用の結像手段のＦナンバー（Ｆｎｏ）Ｆｔを暗く（大きく）すると、回折により十分な解像度の確保が困難になってしまい、非常にぼやけた画像となってしまう。
【００３８】
ここで回折による画角ωにおける解像力の限界はＦナンバーをＦ、波長をλとしたとき
【００３９】
【数１】
【００４０】
で表される。
【００４１】
この式から分かるようにＦナンバーが明るい（小さい）ほど解像力が上がるので、フィルム読み取りのような高解像度での読み取りを行うには高倍率用のレンズユニット７ｂのＦナンバーＦｔを低倍率用のレンズユニット７ａのＦナンバーＦｒ、即ち反射原稿用のレンズユニット７ａのＦナンバーＦｒ以上に明るく（小さく）することで、この回折現象を緩和することが可能となる。
【００４２】
本実施形態では結像手段であるレンズユニットの結像倍率の最も高い場合のＦナンバーをＦｔ、結像倍率の最も低い場合のＦナンバーをＦｒとするとき
Ｆｔ≦Ｆｒ ‥‥（１）
の条件式を満足するように各要素を設定している。
【００４３】
さらにこのとき高倍率用レンズユニット７ｂの結像倍率はより高い方が像面（ＣＣＤ面）側における解像力の周波数を低くすることが可能となるため好ましい。
【００４４】
しかしながら結像倍率を高く設定すると原稿側の深度が浅くなり、ストリップフィルムとスライドマウントフィルム間の原稿側ピント位置の差や更にフィルムのそりなどを含め、それらを深度でカバーすることが困難になる。さらにレンズユニットの切り換えを用いているため、像面側は低倍率用のレンズユニット７ａと高倍率用のレンズユニット７ｂとで同じＣＣＤラインセンサー８を使用することになるので、２つのレンズユニット７ａ，７ｂで共通のピントとなるようにする製造時のピント調整も困難となり、調整に要する時間が長くなってしまう。
【００４５】
そこで本実施形態では最大でも結像倍率を等倍以下としている。
【００４６】
さらに好ましくは前述したように４×５フィルムが読み取れるように低倍率用のレンズユニット７ａ、即ち、反射原稿用のレンズユニット７ａの結像倍率の２倍程度にするのが良い。
【００４７】
尚、本実施形態では高倍率用レンズユニット７ｂの結像倍率βを−０．３７７９６、低倍率用レンズユニット７ａの結像倍率βを−０．１８８９８に設定している。
【００４８】
またここでネガフィルムとポジフィルムでは光の透過率が異なるので原稿の違いにより明るさの調整が必要になってくるが、ここでＣＣＤラインセンサー８に入射する光量を調整する光量調整手段を使用することで光量の最適化を図る必要がある。この光量調整手段は一般的なカメラでは絞りを使って行っているが、先にも指摘したようにレンズを絞る、すなわちＦナンバーを暗く（大きく）することは回折が起こり易くなり解像力が落ちてしまうので、光の透過率を下げる部材、例えばＮＤフィルターやダイクロイックフィルター等を光路中に挿脱可能にしてＦナンバーを変えずに読み取ることが有効である。
【００４９】
こうして得られたゴミキズ検知画像と前述の透過原稿読み取り画像との両者を画像処理にかけることによって、ゴミキズ検知画像上で認識されたゴミやキズによる欠陥領域に対し、その周囲の原稿読み取り画像から補間等をすることによってゴミやキズの影響の取り除かれた良好な透過原稿画像を読み取ることができる。
【００５０】
尚、ここでは周囲の原稿読み取り画像から補間等を良好な透過原稿画像としたが、画像情報を周波数成分に分解し、処理を行ってもよい。
【００５１】
このように本実施形態では上記の如く原稿台ガラス５の表面もしくはその上側に載置された反射原稿３及び透過原稿４を、光路長を変更することで結像倍率を可変とする複数のレンズユニット７ａ，７ｂを有する結像手段７と１つの読取手段８と光路切り換え手段とを具備した走査手段で走査し、読み取ることにより、特に透過原稿４における読み取り時において回折の影響を低減した良好なる読み取り画像を得ることができる。
【００５２】
以下に低倍率用のレンズユニット７ａ、および高倍率用のレンズユニット７ｂの数値実施例１を示す。
【００５３】
数値実施例１においてｉは原稿台ガラス側からの光学面の順序を示し、Ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の間隔、Ｎｉとνｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。ｆは焦点距離、ＦＮｏはＦナンバー、ωは半画角、βは倍率を示す。
【００５４】
尚、以下の数値実施例２，３においても同様である。
【００５５】
また数値実施例１、３においてＲ１，Ｒ２は原稿台ガラス、Ｒ１４，Ｒ１５はカバーガラス等、数値実施例２においてＲ１，Ｒ２は原稿台ガラス、Ｒ２０，Ｒ２１はカバーガラス等である。
【００５６】
また数値実施例１、３においてＤ２、Ｄ１３は設計上Ｄ２＝０、Ｄ１３＝０として取扱っているが、この値は任意の値がとれる。
【００５７】
また数値実施例２においてＤ２、Ｄ１９は設計上Ｄ２＝０、Ｄ１９＝０として取扱っているが、この値は任意の値がとれる。
【００５８】
【外１】
【００５９】
【外２】
【００６０】
［実施形態２］
図６、図７は各々本発明の画像読取装置の実施形態２の概略断面図である。図６は画像読取装置の反射原稿の読み取り時のキャリッジを表しており、図７は画像読取装置の透過原稿の読み取り時のキャリッジを表している。図６、図７において図２、図３に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００６１】
本実施形態において前述の実施形態１と異なる点は結像手段を変倍レンズより構成したことである。その他の構成及び光学的作用は実施形態１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００６２】
即ち、同図において７ｃは結像手段としての単一のレンズユニットであり、変倍レンズより成っている。この変倍レンズはレンズの前群と後群が相互の間隔を変えつつ移動することで倍率と焦点距離が異なるように構成しており、反射原稿読み取り時と透過原稿読み取り時でレンズ中の各レンズ群を光軸方向に移動させることにより変倍を行っている。
【００６３】
さらに実施形態１と同様に反射原稿読み取り時と透過原稿読み取り時とで第１のミラー９ａを移動させることにより、光路長を変更し、これにより結像倍率を可変としている。
【００６４】
本実施形態では反射原稿３を読み取る場合には低倍率の状態に、透過原稿４を読み取る場合には高倍率の状態に変倍している。
【００６５】
以下に変倍レンズ７ｃの数値実施例２を示す。
【００６６】
【外３】
【００６７】
［実施形態３］
図８、図９は各々本発明の画像読取装置の実施形態３の要部断面図である。図８は画像読取装置の反射原稿の読み取り時のキャリッジを表しており、図９は画像読取装置の透過原稿の読み取り時のキャリッジを表している。図８、図９において図２、図３に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００６８】
本実施形態において前述の実施形態１と異なる点は結像手段を単一のレンズユニットより構成し、光軸方向に移動させることにより、光路長を変更し、結像倍率を可変としたことである。その他の構成及び光学的作用は実施形態１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００６９】
即ち、同図において７ｄは結像手段であり、単一のレンズユニットより構成しており、反射原稿読み取り時と透過原稿読み取り時とで光軸方向に移動させることにより、光路長を変更し、結像倍率を変更している。
【００７０】
さらに実施形態１と同様に反射原稿読み取り時と透過原稿読み取り時とで第１のミラー９ａを移動させることにより、光路長を変更し、結像倍率を変更している。
【００７１】
本実施形態では反射原稿３を読み取る場合には低倍率の状態に、透過原稿４を読み取る場合には高倍率の状態にしている。
【００７２】
以下にレンズユニット７ｄの数値実施例３を示す。
【００７３】
【外４】
【００７４】
尚、各実施形態１〜３においては原稿台を原稿台ガラスと称したが、例えば透明な部材であれば材質は樹脂で作成してもかまわない。
【００７５】
［本発明の実施態様］
本発明の様々な例と実施形態が示され説明されたが、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲は本明細書内の特定の説明と図に限定されるのではなく、本願特許請求の範囲に全て述べられた様々の修正と変更に及ぶことが理解されるであろう。
【００７６】
本発明の実施態様の例を以下に列挙する。
【００７７】
［実施態様１］
原稿台の表面もしくはその上側に載置された原稿を照明する照明手段と、該照明手段により照明された該原稿の画像情報を所定面上に結像させる結像手段と、該結像手段により結像された該原稿の画像情報を読み取る１つの読取手段と、を有し、該原稿の画像情報を走査することで、該画像情報を読み取る画像読取装置において、
該原稿の画像情報は所定面上に結像倍率を変えて結像されており、該結像手段は結像倍率の最も高い場合のＦナンバーをＦｔ、結像倍率の最も低い場合のＦナンバーをＦｒとするとき
Ｆｔ≦Ｆｒ
の条件式を満足することを特徴とする画像読取装置。
【００７８】
［実施態様２］
前記結像手段は複数のレンズを有することを特徴とする実施態様１記載の画像読取装置。
【００７９】
［実施態様３］
前記結像手段は光路長及びレンズとレンズの間隔を変更することで結像倍率を可変とする単一のレンズユニットを有することを特徴とする実施態様１記載の画像読取装置。
【００８０】
［実施態様４］
前記結像手段は光路長を変更することで結像倍率を可変とする単一又は複数のレンズユニットを有することを特徴とする実施態様１記載の画像読取装置。
【００８１】
［実施態様５］
前記原稿が透過原稿のときは、前記結像手段の結像倍率は前記原稿が反射原稿より大きいことを特徴とする実施態様２、３又は４記載の画像読取装置。
【００８２】
［実施態様６］
前記原稿から前記結像手段に至る光路を切り換える光路切り換え手段と、該結像手段の結像倍率を切り換える倍率切り換え手段と、を有することを特徴とする実施態様２、３又は４記載の画像読取装置。
【００８３】
［実施態様７］
前記結像手段の最も高い結像倍率は等倍以下であることを特徴とする実施態様２、３又は４記載の画像読取装置。
【００８４】
［実施態様８］
前記原稿台の表面もしくはその上側に載置された原稿を、前記結像手段と前記読取手段と前記光路切り換え手段とを具備した走査手段で走査し、読み取ることを特徴とする実施態様６記載の画像読取装置。
【００８５】
［実施態様９］
前記原稿台から前記読取手段までの光路中に、該読取手段に入射する光量を調整する光量調整手段を有することを特徴とする実施態様２、３又は４記載の画像読取装置。
【００８６】
［実施態様１０］
前記光量調整手段は、光路中に挿脱可能な部材より成ることを特徴とする実施態様９記載の画像読取装置。
【００８７】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く反射原稿もしくは透過原稿の画像情報を１つの読取手段で読み取る画像読取装置において、結像倍率の高い方のレンズユニットのＦナンバーを結像倍率の低い方のレンズユニットのＦナンバーと同等以上に明るく（小さく）、特に反射原稿読み取り時のレンズユニットよりも透過原稿読み取り時のレンズを同等以上にＦナンバーを明るくすることにより、高解像度の原稿、特に透過原稿における読み取りにおいて回折の影響を低減した良好なる読み取り画像を得ることができる画像読取装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の画像読取装置の要部断面図
【図２】本発明の実施形態１の画像読取装置の反射原稿読み取り時の要部断面図
【図３】本発明の実施形態１の画像読取装置の透過原稿読み取り時の要部断面図
【図４】本発明の実施形態１の画像読取装置の要部斜視図
【図５】本発明の実施形態１の画像読取装置の構成ブロック図
【図６】本発明の実施形態２の画像読取装置の反射原稿読み取り時の要部断面図
【図７】本発明の実施形態２の画像読取装置の透過原稿読み取り時の要部断面図
【図８】本発明の実施形態３の画像読取装置の反射原稿読み取り時の要部断面図
【図９】本発明の実施形態３の画像読取装置の透過原稿読み取り時の要部断面図
【符号の説明】
１ 画像読取装置
２ 透過原稿用照明ユニット
３ 反射原稿
４ 透過原稿
５ 原稿台
６ キャリッジ
７ 結像手段（レンズユニット）
７ａ レンズユニット（反射原稿用レンズ）
７ｂ レンズユニット（透過原稿用レンズ）
７ｃ レンズユニット（変倍レンズ）
７ｄ レンズユニット
８ 読取手段（ＣＣＤラインセンサー）
９ 反射ミラー
１０ 反射原稿用ランプ
１１ 透過原稿用ランプ
１２ ゴミキズ検知用ランプ
１３ 導光体
１４ 面状光源
１５ キャリッジガイドシャフト
１６ ヒンジ
１７ ユニットカバー
１８ 透過原稿載置ユニット
１８ａ シェーディング窓
１８ｂ 透過原稿載置部
【発明の属する技術分野】
本発明は画像読取装置に関し、特に写真フィルム等の透過原稿の画像情報をラインセンサー（ＣＣＤ）等の読取手段で高精度に読み取るようにした、例えばイメージスキャナー、フィルムスキャナー、そしてデジタル複写機等のデジタル画像読取装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より紙画像やフィルム上の画像情報をコンピュータにデジタル画像情報として読み取るための装置としてイメージスキャナーやフィルムスキャナー等が知られている。
【０００３】
このようなスキャナー装置に用いられる画像読取用レンズに対しては歪曲収差や色収差が良好に補正されていること、ビネッティングによる周辺光量の低下が少ないこと等が望まれている。また画像の画像情報を読み取るという用途ゆえに通常は横倍率が−０．１程度から−１．２（略等倍）の相対的に低倍率範囲で設計されていることが望まれている。さらに近年はダウンサイジングの傾向が進み光学系レイアウトのコンパクト化が必要とされ、そこで光学系レイアウトを決定する投影レンズ（画像読取レンズ）は広角化が求められていた。
【０００４】
さらに近年は高解像度化も進んでおり、それに合わせて光学系の高解像度化が進んでいるが、近年の高ｄｐｉ（ドット・パー・インチ）化で、回折限界によりこれ以上性能の向上が望めないような状態になりつつある。
【０００５】
そこでこれを回避する手段として光学系の倍率を上げることが考えられる。この倍率を上げる手段として、倍率の高いレンズを別途搭載する、もしくはレンズの中のレンズ同士の間隔を変えて変倍を行う、といった方法が考えられる。
【０００６】
このように高解像度化のために倍率の異なるレンズを有した画像読取装置がいくつか開示されている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００７】
特許文献１では原稿に光を照射する反射用照明灯と、原稿の反射光による画像を結像させる反射像結像手段と、反射像結像手段により結像された反射画像を読み取る固体撮像素子とを備えた画像読取装置において、透過原稿に光を照射する透過用照明灯と、光透過原稿の透過光による画像を結像させる透過像結像手段とを備えた透過原稿読み取りユニットと、透過像結像手段によって結像された画像を固体撮像素子に読み取らせるための光路切換手段とを設けた画像読取装置が開示されている。
【０００８】
またこの特許文献１では透過原稿時に解像度が高いレンズに切り換えて読み取るという内容が明細書中に書かれているが、具体的に解像度が高いレンズとは何かということについては何も触れられていない。
【０００９】
そこで特許文献２では、原稿に載置する原稿台に平行に往復運動可能なキャリッジであって、原稿を照明する光源と原稿面で反射あるいは原稿を透過した光を反射する第１のミラー、第１のミラーの反射光を集光する第１のレンズと、原稿面で反射あるいは透過した光を第１のミラーとは異なる光路で反射する第２のミラーと、第１のレンズとは異なる倍率を有し、第２のミラーの反射光を集光する第２のレンズと、第１のレンズまたは第２のレンズに集光された光を電気信号に変換する光センサと、光源、ミラー、第１のレンズ、第２のレンズおよび光センサを収容するハウジングと、光センサに集光するレンズを第１のレンズまたは第２のレンズに切り換える切換手段と、光センサのハウジングに対する位置を調整する光センサ調整手段と、第１のレンズまたは第２のレンズの前記ハウジングに対する位置を調整するレンズ調整手段を備えるキャリッジを開示しており、明細書中に透過原稿を反射原稿よりも高解像度で読み取るため、キャリッジ内に倍率のことなる２つの集光レンズを備え、ラインセンサーに集光する集光レンズを切り換えることにより異なる倍率の画像をラインセンサーに結像させることが挙げられている。
【００１０】
この場合、高倍率の集光レンズを用いて透過原稿を読み取り、低倍率の集光レンズを用いて反射原稿を読み取る、という記載があり、倍率の高いレンズを用いることで高解像度に対応する旨が述べられている。
【特許文献１】
特開平１０−２９０３３６号公報
【特許文献２】
特開２００２−６４２１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように倍率の異なるレンズを用い、倍率の高いレンズで高解像度に対応するのは従来から一般に使われている方法であるが、この場合、倍率が高くなるに応じて読み取り範囲が狭くなるため、むやみやたらに倍率を上げることは好ましくない。例えば、透過原稿と反射原稿の両者の読み取りに対応している機種では反射原稿としては最大Ａ４サイズ、透過原稿として４×５フィルムサイズを読み取るようになっているものが多く、Ａ４の幅を２１０ｍｍで４×５フィルムの幅は１００ｍｍのため、反射原稿用レンズの倍率に対し、約２倍程度が透過原稿用レンズの適正な倍率となる。
【００１２】
また近年のイメージスキャナーでは高解像度化が進み、２４００ｄｐｉクラスのものが製品化されており、さらに高解像度化が進みつつある。２４００ｄｐｉとは原稿面（物体面）上で４７．２（ｌｐ／ｍｍ）であり、これをＣＣＤ面（像面）上で換算するには４７．２を倍率で割ればよく、一般的なＡ４機の倍率が０．１８９程度であることから、４７．２／０．１８９≒２５０（ｌｐ／ｍｍ）となる。ここで前出のレンズ切換による透過原稿専用のレンズを用いると、倍率を反射原稿用レンズの約２倍と考えて１２５（ｌｐ／ｍｍ）とすることができる。
【００１３】
このようにレンズの倍率を切り換えることによりレンズに要求される解像度を下げることができるのであるが、１２５（ｌｐ／ｍｍ）でもかなりの高解像度であるため、回折による解像度落ちが無視できないほど大きくなり問題となる。今後、さらなる高解像度化が進むと、益々回折による解像度落ちが問題となる。
【００１４】
本発明は高解像度の原稿、特に透過原稿における読み取り時において回折の影響を低減した良好なる読み取り画像を得ることができる画像読取装置の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
原稿台の表面もしくはその上側に載置された原稿を照明する照明手段と、該照明手段により照明された該原稿の画像情報を所定面上に結像させる結像手段と、該結像手段により結像された該原稿の画像情報を読み取る１つの読取手段と、を有し、該原稿の画像情報を走査することで、該画像情報を読み取る画像読取装置において、
該原稿の画像情報は所定面上に結像倍率を変えて結像されており、該結像手段は結像倍率の最も高い場合のＦナンバーをＦｔ、結像倍率の最も低い場合のＦナンバーをＦｒとするとき
Ｆｔ≦Ｆｒ
の条件式を満足することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
図１、図２、図３は各々本発明の実施形態１の画像読取装置の概略断面図である。図１は画像読取装置全体を表しており、図２は画像読取装置の反射原稿の読み取り時のキャリッジを表しており、図３は画像読取装置の透過原稿の読み取り時のキャリッジを表している。図４は本発明の実施形態１の画像読取装置の要部斜視図、図５は本発明の実施形態１の画像読取装置の内部ブロック図である。
【００１７】
図中、画像読取装置１に設けられたキャリッジ６には、原稿台ガラス５の表面に載置された原稿３を照明する照明手段（反射原稿用ランプ）１０、該照明手段１０により照明された該原稿３の画像情報を読取手段８面上に結像倍率を変えて結像させる結像手段７、反射手段としての複数の反射ミラー９、そして該原稿の画像情報を読み取る読取手段としての単一のＣＣＤラインセンサー（ＣＣＤ）８等がそれぞれ搭載されている。
【００１８】
結像手段７は図２に示す低倍率用のレンズユニット７ａと図３に示す高倍率用のレンズユニット７ｂとを有し、ユーザーの選択または原稿の自動判別によりレンズユニット７ａ、７ｂが倍率切り換え手段（不図示）により光路内で挿脱可能に切り換えられ、結像倍率が変わる構成と成っている。
【００１９】
レンズユニット７ａ、７ｂは各々複数のレンズを有しており、光路長を変更することで結像倍率を可変とし、原稿（反射原稿３もしくは透過原稿４）の画像情報をＣＣＤラインセンサー８面上に結像させている。
【００２０】
本実施形態では反射原稿３を読み取る場合には、該反射原稿３に合わせた所定の結像倍率のレンズユニット７ａに、透過原稿４を読み取る場合には、該透過原稿４に合わせた所定の結像倍率のレンズユニット７ｂに切り換わるように構成している。このとき５枚の反射ミラー９（９ａ〜９ｅ）のうちの一部がレンズユニット７（７ａ、７ｂ）の切り換えによる光路長を変化に対応してモーター等の光路切り換え手段（不図示）により、その位置を変更している。
【００２１】
尚、本実施形態ではレンズユニットを２つより構成したが、これに限らず、３つ以上であっても良い。
【００２２】
画像読取装置１の上部に設けられた透過原稿用の照明ユニット２には照明手段としての透過原稿用ランプ１１、ゴミキズ検知用ランプ１２、そして導光体１３等がそれぞれ搭載されている。
【００２３】
ＣＣＤラインセンサー８は、画像を電気的な画像信号に変換するものであり、複数個の撮像素子が一直線上に並んでいる。キャリッジ６は、キャリッジガイドシャフト１５と嵌合しており、副走査方向に移動可能である。
【００２４】
本実施形態では図４に示すように画像読取装置１には現像済み写真フィルム等の透過原稿４を読み取る場合に、該透過原稿４を照明するための透過原稿用の照明ユニット２がヒンジ部１６によって回動自在に取り付けられている。透過原稿用の照明ユニット２には、面状光源１４がユニットカバー１７上の奥まった位置にビス等で固定されることで取り付けられている。また面状光源１４は光源保護透明部材（不図示）によって保護されている。
【００２５】
画像読取装置１の本体上には読み取り原稿を置くための原稿台ガラス５が備え付けられており、写真フィルムを読み取る場合には、透過原稿載置ユニット１８が原稿台ガラス５上に載置される。透過原稿載置ユニット１８に設けられたシェーディング窓１８ａは、シェーディングを測定するための窓であり、透過原稿載置部１８ｂは透過原稿を置く場所である。
【００２６】
次に図５を参照して各々の機能ブロックについて説明する。同図において画像読取装置１は信号ケーブルでホストコンピュータ２１へと接続されている。画像読取装置１はホストコンピュータ２１の命令で作動して画像を読み取り、画像信号をホストコンピュータ２１に転送する。７は上記の如く結像手段であり、反射原稿用ランプ１０もしくは面状光源１４から照射された原稿からの光束を固体撮像素子であるＣＣＤ（ラインセンサー）８上に結像させる。２４は光源点灯回路であり、反射原稿用ランプ１０もしくは面状光源１４を点灯する。尚、撮像素子としてはＣＣＤ以外のＣＭＯＳ等を使用してもよい。
【００２７】
次に電気基板１９において、２５はパルスモーター２０を駆動するモーター駆動回路であり、画像読取装置（イメージスキャナー）１のシステム制御であるシステムコントローラー２６からの信号によりパルスモーター２０の励磁切り換え信号を出力する。２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂは各々アナログゲイン調整器であり、ＣＣＤ８から出力されたアナログ信号を可変増幅する。２８はＡ／Ｄ変換器であり、アナログゲイン調整器２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂから出力されたアナログ画像信号をデジタル信号に変換する。２９は画像処理部であり、デジタル信号化された信号画像に対してオフセット補正、シェーディング補正、デジタルゲイン調整、カラーバランス調整、マスキング、主走査・副走査方向の解像度変換等の画像処理を行う。３０はラインバッファであり、画像データを一時的に記憶する部分、３１はインターフェース部であり、ホストコンピュータ２１と通信するためのものである。ここではＳＣＳＩコントローラで実現しているが、セントロニクスやＵＳＢ等別のインターフェースも採用することは可能である。
【００２８】
３２はオフセットＲＡＭであり、画像処理を行う際のワーキングエリアとして用いられる。このオフセットＲＡＭ３２は、ＣＣＤ８がＲＧＢ用ラインセンサ−を各々所定のオフセットをもって平行に配置されるので、そのＲＧＢライン間オフセットの補正用として用いられる。またオフセットＲＡＭ３２はシェーディング補正等の各種データの一時記憶も行う。ここでは汎用のランダムアクセスメモリで実現している。３３はガンマＲＡＭであり、ガンマカーブを記憶し、カンマ補正を行う。
【００２９】
２６はシステムコントローラーであり、スキャナー全体のシーケンスをプログラムとして記憶しており、ホストコンピュータ２１からの命令に従って各種制御を行う。３４はシステムバスであり、システムコントローラー２６、画像処理部２９、ラインバッファ３０、インターフェース部３１、オフセットＲＡＭ３２及びガンマＲＡＭ３３をつないでおり、アドレスバスとデータバスによって構成されている。
【００３０】
次に原稿の読み取り動作について説明する。
【００３１】
まず、反射原稿用ランプ１０を点灯し、倍率切り換え手段（不図示）により結像手段７を低倍率用のレンズユニット７ａに切り換える。そしてキャリッジ６を矢印の如く副走査方向に移動することにより、５枚の反射ミラー９（９ａ〜９ｅ）、レンズユニット７ａを介して反射原稿３面上の画像情報がＣＣＤラインセンサー８に投影（結像）される。
【００３２】
このとき反射原稿３は原稿台ガラス５の上側に置かれ、透過原稿用の照明ユニット２に取り付けられた圧板（不図示）で上方から押されるため、ほぼ原稿台ガラス５に密着された状態となる。ここでレンズユニット７ａの反射原稿読み取り時の原稿側ピント位置をほぼ原稿台ガラス５の上面に設定することで、良好なる画像が得られるようになる。
【００３３】
また一般に反射原稿３を読み取る場合は要求される解像度が低く、通常細かくても６００ｄｐｉ程度のため、透過原稿４に比べ深度が深くなる。よって原稿台ガラス５上面にピント位置を設定しても、原稿が僅かに浮いたり、ちょっとした立体物であっても問題なく読み取ることができる。さらに原稿台ガラス５面上にユーザーが認識できないような細かい汚れがあっても、読み取り解像度が粗いため、それほど問題にならない。
【００３４】
ここで反射原稿３の場合は原稿台ガラス５上面にレンズユニット７ａのピント位置を設定しているが、該反射原稿３の読み取りにおいて、原稿台ガラス５の汚れが無視できない場合はレンズユニット７ａに焦点位置調整手段（不図示）を付加し、これを用いて、原稿台ガラス５上面よりも上方にピント位置をずらしてもよい。
【００３５】
次に反射原稿用ランプ１０及びゴミキズ検知用ランプ１２を消灯し、透過原稿用ランプ１１を点灯させることにより、面状光源１４全体を発光させ、レンズユニット７を高倍率用のレンズユニット７ｂに切り換える。さらに５枚の反射ミラー９（９ａ〜９ｅ）のうち最初に透過原稿４の画像情報を反射する第１のミラー９ａを反射原稿読み取り時には３番面に反射していた第３の反射ミラー９ｃへ導くように動かす。これにより光路長を高倍率用のレンズユニット７ｂに合わせる。そしてキャリッジ６を図中矢印の如く副走査方向に移動することにより、４枚の反射ミラー９（９ａ、９ｃ〜９ｅ）、レンズユニット７ｂを介して透過原稿４上の画像情報がＣＣＤラインセンサー８に投影される。続いて反射原稿用ランプ１０及び透過原稿用ランプ１１を消灯し、ゴミキズ検知用ランプ１２を点灯させることにより、面状光源１４全体を発光させ、キャリッジ６を副走査方向へ移動することにより、４枚の反射ミラー９（９ａ、９ｃ〜９ｅ）、レンズユニット７ｂを介して透過原稿４上のゴミ、キズ等がＣＣＤラインセンサー８に投影される。
【００３６】
このとき透過原稿４は原稿台ガラス５の上側に置かれた透過原稿載置ユニット１８上に取り付けられる（図４参照）。ここで透過原稿載置ユニット１８は原稿台ガラスの汚れや透過原稿４と原稿台ガラス５とで発生するニュートンリングを回避するため、所定量の厚みを持たせ、該透過原稿４を原稿台ガラス５から離している。ここでレンズユニット７ｂの透過原稿読み取り時の原稿側ピント位置を原稿台ガラス５から離れ、透過原稿４が保持されている位置に設定することで、良好なる画像が得られるようになる。
【００３７】
一般に透過原稿は反射原稿より高解像度で読み取られることが多く、２４００ｄｐｉとか３２００ｄｐｉといった非常に細かい解像度で読み取られている。このため高倍率用のレンズユニット７ｂすなわち透過原稿用の結像手段のＦナンバー（Ｆｎｏ）Ｆｔを暗く（大きく）すると、回折により十分な解像度の確保が困難になってしまい、非常にぼやけた画像となってしまう。
【００３８】
ここで回折による画角ωにおける解像力の限界はＦナンバーをＦ、波長をλとしたとき
【００３９】
【数１】
で表される。
【００４１】
この式から分かるようにＦナンバーが明るい（小さい）ほど解像力が上がるので、フィルム読み取りのような高解像度での読み取りを行うには高倍率用のレンズユニット７ｂのＦナンバーＦｔを低倍率用のレンズユニット７ａのＦナンバーＦｒ、即ち反射原稿用のレンズユニット７ａのＦナンバーＦｒ以上に明るく（小さく）することで、この回折現象を緩和することが可能となる。
【００４２】
本実施形態では結像手段であるレンズユニットの結像倍率の最も高い場合のＦナンバーをＦｔ、結像倍率の最も低い場合のＦナンバーをＦｒとするとき
Ｆｔ≦Ｆｒ ‥‥（１）
の条件式を満足するように各要素を設定している。
【００４３】
さらにこのとき高倍率用レンズユニット７ｂの結像倍率はより高い方が像面（ＣＣＤ面）側における解像力の周波数を低くすることが可能となるため好ましい。
【００４４】
しかしながら結像倍率を高く設定すると原稿側の深度が浅くなり、ストリップフィルムとスライドマウントフィルム間の原稿側ピント位置の差や更にフィルムのそりなどを含め、それらを深度でカバーすることが困難になる。さらにレンズユニットの切り換えを用いているため、像面側は低倍率用のレンズユニット７ａと高倍率用のレンズユニット７ｂとで同じＣＣＤラインセンサー８を使用することになるので、２つのレンズユニット７ａ，７ｂで共通のピントとなるようにする製造時のピント調整も困難となり、調整に要する時間が長くなってしまう。
【００４５】
そこで本実施形態では最大でも結像倍率を等倍以下としている。
【００４６】
さらに好ましくは前述したように４×５フィルムが読み取れるように低倍率用のレンズユニット７ａ、即ち、反射原稿用のレンズユニット７ａの結像倍率の２倍程度にするのが良い。
【００４７】
尚、本実施形態では高倍率用レンズユニット７ｂの結像倍率βを−０．３７７９６、低倍率用レンズユニット７ａの結像倍率βを−０．１８８９８に設定している。
【００４８】
またここでネガフィルムとポジフィルムでは光の透過率が異なるので原稿の違いにより明るさの調整が必要になってくるが、ここでＣＣＤラインセンサー８に入射する光量を調整する光量調整手段を使用することで光量の最適化を図る必要がある。この光量調整手段は一般的なカメラでは絞りを使って行っているが、先にも指摘したようにレンズを絞る、すなわちＦナンバーを暗く（大きく）することは回折が起こり易くなり解像力が落ちてしまうので、光の透過率を下げる部材、例えばＮＤフィルターやダイクロイックフィルター等を光路中に挿脱可能にしてＦナンバーを変えずに読み取ることが有効である。
【００４９】
こうして得られたゴミキズ検知画像と前述の透過原稿読み取り画像との両者を画像処理にかけることによって、ゴミキズ検知画像上で認識されたゴミやキズによる欠陥領域に対し、その周囲の原稿読み取り画像から補間等をすることによってゴミやキズの影響の取り除かれた良好な透過原稿画像を読み取ることができる。
【００５０】
尚、ここでは周囲の原稿読み取り画像から補間等を良好な透過原稿画像としたが、画像情報を周波数成分に分解し、処理を行ってもよい。
【００５１】
このように本実施形態では上記の如く原稿台ガラス５の表面もしくはその上側に載置された反射原稿３及び透過原稿４を、光路長を変更することで結像倍率を可変とする複数のレンズユニット７ａ，７ｂを有する結像手段７と１つの読取手段８と光路切り換え手段とを具備した走査手段で走査し、読み取ることにより、特に透過原稿４における読み取り時において回折の影響を低減した良好なる読み取り画像を得ることができる。
【００５２】
以下に低倍率用のレンズユニット７ａ、および高倍率用のレンズユニット７ｂの数値実施例１を示す。
【００５３】
数値実施例１においてｉは原稿台ガラス側からの光学面の順序を示し、Ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の間隔、Ｎｉとνｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。ｆは焦点距離、ＦＮｏはＦナンバー、ωは半画角、βは倍率を示す。
【００５４】
尚、以下の数値実施例２，３においても同様である。
【００５５】
また数値実施例１、３においてＲ１，Ｒ２は原稿台ガラス、Ｒ１４，Ｒ１５はカバーガラス等、数値実施例２においてＲ１，Ｒ２は原稿台ガラス、Ｒ２０，Ｒ２１はカバーガラス等である。
【００５６】
また数値実施例１、３においてＤ２、Ｄ１３は設計上Ｄ２＝０、Ｄ１３＝０として取扱っているが、この値は任意の値がとれる。
【００５７】
また数値実施例２においてＤ２、Ｄ１９は設計上Ｄ２＝０、Ｄ１９＝０として取扱っているが、この値は任意の値がとれる。
【００５８】
【外１】
【外２】
［実施形態２］
図６、図７は各々本発明の画像読取装置の実施形態２の概略断面図である。図６は画像読取装置の反射原稿の読み取り時のキャリッジを表しており、図７は画像読取装置の透過原稿の読み取り時のキャリッジを表している。図６、図７において図２、図３に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００６１】
本実施形態において前述の実施形態１と異なる点は結像手段を変倍レンズより構成したことである。その他の構成及び光学的作用は実施形態１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００６２】
即ち、同図において７ｃは結像手段としての単一のレンズユニットであり、変倍レンズより成っている。この変倍レンズはレンズの前群と後群が相互の間隔を変えつつ移動することで倍率と焦点距離が異なるように構成しており、反射原稿読み取り時と透過原稿読み取り時でレンズ中の各レンズ群を光軸方向に移動させることにより変倍を行っている。
【００６３】
さらに実施形態１と同様に反射原稿読み取り時と透過原稿読み取り時とで第１のミラー９ａを移動させることにより、光路長を変更し、これにより結像倍率を可変としている。
【００６４】
本実施形態では反射原稿３を読み取る場合には低倍率の状態に、透過原稿４を読み取る場合には高倍率の状態に変倍している。
【００６５】
以下に変倍レンズ７ｃの数値実施例２を示す。
【００６６】
【外３】
［実施形態３］
図８、図９は各々本発明の画像読取装置の実施形態３の要部断面図である。図８は画像読取装置の反射原稿の読み取り時のキャリッジを表しており、図９は画像読取装置の透過原稿の読み取り時のキャリッジを表している。図８、図９において図２、図３に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００６８】
本実施形態において前述の実施形態１と異なる点は結像手段を単一のレンズユニットより構成し、光軸方向に移動させることにより、光路長を変更し、結像倍率を可変としたことである。その他の構成及び光学的作用は実施形態１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００６９】
即ち、同図において７ｄは結像手段であり、単一のレンズユニットより構成しており、反射原稿読み取り時と透過原稿読み取り時とで光軸方向に移動させることにより、光路長を変更し、結像倍率を変更している。
【００７０】
さらに実施形態１と同様に反射原稿読み取り時と透過原稿読み取り時とで第１のミラー９ａを移動させることにより、光路長を変更し、結像倍率を変更している。
【００７１】
本実施形態では反射原稿３を読み取る場合には低倍率の状態に、透過原稿４を読み取る場合には高倍率の状態にしている。
【００７２】
以下にレンズユニット７ｄの数値実施例３を示す。
【００７３】
【外４】
尚、各実施形態１〜３においては原稿台を原稿台ガラスと称したが、例えば透明な部材であれば材質は樹脂で作成してもかまわない。
【００７５】
［本発明の実施態様］
本発明の様々な例と実施形態が示され説明されたが、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲は本明細書内の特定の説明と図に限定されるのではなく、本願特許請求の範囲に全て述べられた様々の修正と変更に及ぶことが理解されるであろう。
【００７６】
本発明の実施態様の例を以下に列挙する。
【００７７】
［実施態様１］
原稿台の表面もしくはその上側に載置された原稿を照明する照明手段と、該照明手段により照明された該原稿の画像情報を所定面上に結像させる結像手段と、該結像手段により結像された該原稿の画像情報を読み取る１つの読取手段と、を有し、該原稿の画像情報を走査することで、該画像情報を読み取る画像読取装置において、
該原稿の画像情報は所定面上に結像倍率を変えて結像されており、該結像手段は結像倍率の最も高い場合のＦナンバーをＦｔ、結像倍率の最も低い場合のＦナンバーをＦｒとするとき
Ｆｔ≦Ｆｒ
の条件式を満足することを特徴とする画像読取装置。
【００７８】
［実施態様２］
前記結像手段は複数のレンズを有することを特徴とする実施態様１記載の画像読取装置。
【００７９】
［実施態様３］
前記結像手段は光路長及びレンズとレンズの間隔を変更することで結像倍率を可変とする単一のレンズユニットを有することを特徴とする実施態様１記載の画像読取装置。
【００８０】
［実施態様４］
前記結像手段は光路長を変更することで結像倍率を可変とする単一又は複数のレンズユニットを有することを特徴とする実施態様１記載の画像読取装置。
【００８１】
［実施態様５］
前記原稿が透過原稿のときは、前記結像手段の結像倍率は前記原稿が反射原稿より大きいことを特徴とする実施態様２、３又は４記載の画像読取装置。
【００８２】
［実施態様６］
前記原稿から前記結像手段に至る光路を切り換える光路切り換え手段と、該結像手段の結像倍率を切り換える倍率切り換え手段と、を有することを特徴とする実施態様２、３又は４記載の画像読取装置。
【００８３】
［実施態様７］
前記結像手段の最も高い結像倍率は等倍以下であることを特徴とする実施態様２、３又は４記載の画像読取装置。
【００８４】
［実施態様８］
前記原稿台の表面もしくはその上側に載置された原稿を、前記結像手段と前記読取手段と前記光路切り換え手段とを具備した走査手段で走査し、読み取ることを特徴とする実施態様６記載の画像読取装置。
【００８５】
［実施態様９］
前記原稿台から前記読取手段までの光路中に、該読取手段に入射する光量を調整する光量調整手段を有することを特徴とする実施態様２、３又は４記載の画像読取装置。
【００８６】
［実施態様１０］
前記光量調整手段は、光路中に挿脱可能な部材より成ることを特徴とする実施態様９記載の画像読取装置。
【００８７】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く反射原稿もしくは透過原稿の画像情報を１つの読取手段で読み取る画像読取装置において、結像倍率の高い方のレンズユニットのＦナンバーを結像倍率の低い方のレンズユニットのＦナンバーと同等以上に明るく（小さく）、特に反射原稿読み取り時のレンズユニットよりも透過原稿読み取り時のレンズを同等以上にＦナンバーを明るくすることにより、高解像度の原稿、特に透過原稿における読み取りにおいて回折の影響を低減した良好なる読み取り画像を得ることができる画像読取装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の画像読取装置の要部断面図
【図２】本発明の実施形態１の画像読取装置の反射原稿読み取り時の要部断面図
【図３】本発明の実施形態１の画像読取装置の透過原稿読み取り時の要部断面図
【図４】本発明の実施形態１の画像読取装置の要部斜視図
【図５】本発明の実施形態１の画像読取装置の構成ブロック図
【図６】本発明の実施形態２の画像読取装置の反射原稿読み取り時の要部断面図
【図７】本発明の実施形態２の画像読取装置の透過原稿読み取り時の要部断面図
【図８】本発明の実施形態３の画像読取装置の反射原稿読み取り時の要部断面図
【図９】本発明の実施形態３の画像読取装置の透過原稿読み取り時の要部断面図
【符号の説明】
１ 画像読取装置
２ 透過原稿用照明ユニット
３ 反射原稿
４ 透過原稿
５ 原稿台
６ キャリッジ
７ 結像手段（レンズユニット）
７ａ レンズユニット（反射原稿用レンズ）
７ｂ レンズユニット（透過原稿用レンズ）
７ｃ レンズユニット（変倍レンズ）
７ｄ レンズユニット
８ 読取手段（ＣＣＤラインセンサー）
９ 反射ミラー
１０ 反射原稿用ランプ
１１ 透過原稿用ランプ
１２ ゴミキズ検知用ランプ
１３ 導光体
１４ 面状光源
１５ キャリッジガイドシャフト
１６ ヒンジ
１７ ユニットカバー
１８ 透過原稿載置ユニット
１８ａ シェーディング窓
１８ｂ 透過原稿載置部
Claims (1)
- 原稿台の表面もしくはその上側に載置された原稿を照明する照明手段と、該照明手段により照明された該原稿の画像情報を所定面上に結像させる結像手段と、該結像手段により結像された該原稿の画像情報を読み取る１つの読取手段と、を有し、該原稿の画像情報を走査することで、該画像情報を読み取る画像読取装置において、
該原稿の画像情報は所定面上に結像倍率を変えて結像されており、該結像手段は結像倍率の最も高い場合のＦナンバーをＦｔ、結像倍率の最も低い場合のＦナンバーをＦｒとするとき
Ｆｔ≦Ｆｒ
の条件式を満足することを特徴とする画像読取装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003020305A JP2004233514A (ja) | 2003-01-29 | 2003-01-29 | 画像読取装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003020305A JP2004233514A (ja) | 2003-01-29 | 2003-01-29 | 画像読取装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004233514A true JP2004233514A (ja) | 2004-08-19 |
Family
ID=32949972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003020305A Pending JP2004233514A (ja) | 2003-01-29 | 2003-01-29 | 画像読取装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004233514A (ja) |
-
2003
- 2003-01-29 JP JP2003020305A patent/JP2004233514A/ja active Pending
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