JPH0548827A - 画像読取装置 - Google Patents

画像読取装置

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JPH0548827A
JPH0548827A JP3208047A JP20804791A JPH0548827A JP H0548827 A JPH0548827 A JP H0548827A JP 3208047 A JP3208047 A JP 3208047A JP 20804791 A JP20804791 A JP 20804791A JP H0548827 A JPH0548827 A JP H0548827A
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敏 石田
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秀 新田
Mitsuharu Hori
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 縮小型光学系を用いる画像読取装置におい
て、光学読取ユニット内のミラー数を増加させずに光路
長を短縮しコンパクト化を図ることを目的としている。 【構成】 複数のミラーによる折り返し光路を用いた縮
小型光学系を有し、移動可能につくられた光学読取ユニ
ットをそなえた画像読取装置において、上記光学読取ユ
ニットの縮小型光学系の折り返し光路中の少なくとも1
つのミラーを凹面あるいは凸面の曲面ミラーで構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学読取ユニットを移
動して原稿読取りを行う原稿固定読取型の画像読取装置
に関するものであり、特に原画像を縮小してCCD等の
画像読取素子面に投影する縮小型光学系を、複数のミラ
ーを用いた折り返し光路とレンズにより構成した光学読
取ユニットにおいて、その光路長を短縮してコンパクト
化を図るものである。
【0002】
【従来の技術】図9および図10により、従来の画像読
取装置について説明する。図9の(a)は画像読取装置
の外観を示す斜視図、図9の(b)はその断面図であ
る。図9の(a)および(b)において、1は画像読取
装置、2はプラテンガラス、3はカバー板、4は光学読
取ユニットである。
【0003】原稿は、プラテンガラス2の上に読取り面
を下にして載せられる。カバー板3を閉じ、光学読取ユ
ニット4を副走査方向に移動し、原稿面を走査して画像
読取りを行う。
【0004】図10の(a)および(b)は、光学読取
ユニット4の断面を例示したものである。図10の
(a)において、5はランプ、6は平面ミラー、7はレ
ンズ、8は一次元CCDなどの画像読取素子であるライ
ンセンサ、9は原稿、10は光路である。
【0005】ラインセンサ8の主走査方向は図の紙面に
垂直な方向であり、ランプ5により照明された原稿9の
1ライン分の画像が、光路10を経て、ラインセンサ8
の読取り面に縮小投影される。ラインセンサ8は、投影
された一次元画像を電気的に主走査して画像信号として
出力する。縮小型光学系は光路長が長くなるため、複数
の平面ミラーを用いて光路を折り返すことにより光学読
取ユニットのコンパクト化が図られている。図10の
(a)は光路を1回折り返した例であり、図10の
(b)はこれを5回折り返しにしてさらにコンパクト化
した例である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の縮小型光学系を
用いる画像読取装置の光学読取ユニットでは、ユニット
をコンパクト化するため平面ミラーを用いて光路を折り
返す方法がとられていた。この方法は折り返し数を増や
すことによって光学系の実際の寸法を短くすることがで
きるが、反面、ミラー数の増加によってミラーの収容ス
ペースが大きくなり、ユニットのコンパクト化には限界
があった。またミラー数の増加はその反射率に基づき光
量の減少を伴うため限界があった。
【0007】本発明は、縮小型光学系を用いる画像読取
装置において、光学読取ユニット内のミラー数を増加さ
せずに光路長を短縮しコンパクト化を図ることを目的と
している。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、縮小型光学系
の折り返し光路中の少なくとも1つのミラーを凹面また
は凸面の曲面ミラーとすることにより光路長を短縮し、
光学読取ユニットのコンパクト化を図るものである。
【0009】図1は、本発明の原理的構成図である。図
1において、(a)は曲面ミラーとして凸面ミラーを用
いた例、(b)は凹面ミラーを用いた例である。
【0010】図1(a),(b)中、4は光学読取ユニ
ット、5は原稿照明用のランプ、6は平面ミラー、7は
レンズ、8は一次元CCDなどのラインセンサ、9は原
稿、10は光路、11は凸面レンズ、12は凹面レンズ
である。
【0011】ランプ5により照明された原稿9の面から
の反射光は、2つの平面ミラー6と凸面ミラー11ある
いは凹面ミラー12によって折り曲げられ、レンズ7を
通してラインセンサ8に入射する。
【0012】凸面ミラー11を用いる場合はレンズ7の
焦点距離fの外側に配置し、また凹面ミラー12を用い
る場合はレンズ7の焦点距離の内側に配置するように適
切に光学系を設計することにより、光路長の大幅な短縮
が可能となる。
【0013】なお、凸面あるいは凹面の曲面ミラーを使
用することにより、ミラーの曲率に基づくラインの湾曲
誤差が発生するが、座標変換によりあるいは機械的な方
法により補正することができる。
【0014】
【作用】図2および図3により本発明の作用を説明す
る。本発明による曲面ミラーとレンズの組み合わせによ
る光学系の設計は、2つのレンズを組み合わせた場合と
同じ手法を用いて行われる。
【0015】図2は、2つのレンズを組み合わせた場合
の合成焦点距離を求めるための説明図であり、図中、f
1 は第1レンズの焦点距離、f2は第2レンズの焦点距
離、H1 は第2レンズの前側主点、H2 は第2レンズの
後側主点、tは第1レンズの主点と第2レンズの前側主
点との間の距離、fは第1レンズと第2レンズの合成焦
点距離、fB は第2レンズの後側主点と2つのレンズの
合成焦点との間の距離すなわち、バックフォーカス距離
である。
【0016】この場合、fとfB とは、次のように表わ
される。 f=f1 2 /(f1 +f2 −t) ・・・・・(1) fB =f2 (f1 −t)/(f1 +f2 −t)・・・・・(2) ここで第1レンズを曲面レンズに置き換えるが、凸面ミ
ラーの場合にはf1<0とし、凹面ミラーの場合にはf
1 >0とする。
【0017】光路長を短くするには、曲面ミラーと第2
レンズの合成焦点距離5が第2レンズの焦点距離f2
りも短くなる条件を設定すればよい。この条件は次のよ
うになる。
【0018】式(1)から、 f1 >0の場合(凹面ミラーの場合):t=f2 のと
きf=f2 となり、光路長は変化しない。
【0019】t<f2 のときf<f2 となり、光路長
は短縮される。つまり凹面ミラーを第2レンズの焦点距
離f2 内に置くことが条件となる。 f1 <0の場合(凸面ミラーの場合):t=f2 のと
きf=f2 となり、光路長は変化しない。
【0020】t>f2 のときf<f2 となり、光路長
は短縮される。つまり凸面ミラーを第2レンズの焦点距
離f2 の外に置くことが条件となる。次に、このような
曲面ミラーを用いることにより生じるライン湾曲につい
て図3を用いて説明する。
【0021】図3は凸面ミラーによる読取りライン湾曲
発生の例を示す。なお凹面ミラーの場合は湾曲の方向が
凸面ミラーと逆になる。図3の(a)は凸面ミラー11
とラインセンサへの光路との交点位置が、ミラーの中央
部と周辺部とで異っていることを示す。図3の(b)は
その結果、原稿上の読取りラインが湾曲することを示
す。この読取りラインの湾曲は、凸面レンズの傾きが水
平に近づくほど大きくなる。このようなライン湾曲は、
画像処理により、ラインセンサの読取りラインを曲面化
することにより補正することができる。
【0022】
【実施例】図4ないし図7により、本発明における読取
りラインの湾曲補正の実施例を説明する。
【0023】図4は、第1の実施例であり、読取られた
画像データの座標変換を行って電気的にライン湾曲補正
を行うものである。図4において、は原稿の座標空間
であり座標はリニアにf(x,y)で表わされる。は
光学系であり、曲面ミラーを含むことにより画像空間を
湾曲させる伝達関数をもつ。は光学系を通して読取ら
れた画像データが格納されているイメージバッファの座
標空間であり、湾曲された座標はF(x,y)=g{f
(x,y)}で表わされる。は座標変換処理であり、
逆関数g-1を用いて、g-1{F(x,y)}の座標変換
を行ってイメージバッファから画像データを読出す。
は出力画像の座標空間であり、元のリニアなf(x,
y)が得られる。
【0024】図5は、上述した第1の実施例の装置構成
を示したものである。図5において、13はラインセン
サのCCD、14はアナログの画像信号のCCD出力を
デジタルの画像データに変換するA/D変換器、15は
1画面分あるいは数ライン分の画像データを格納するイ
メージバッファ、16はリニアな書き込みアドレスをカ
ウンタにより発生する書込みアドレス発生部、17は座
標変換データをもつルックアップテーブルLUTをリニ
アなカウンタ出力により参照して座標(実際はイメージ
バッファのアドレス)変換を行い結果の読出しアドレス
を発生する読出しアドレス発生部、18は書込みアドレ
スと読出しアドレスの一方を選択するセレクタである。
【0025】入力画像データのイメージバッファ15へ
の書込み時にはリニアな書込みアドレスを用いて図4の
の状態とし、読出し時に座標変換された読出しアドレ
スを用いて図4のにおけるライン湾曲補正を行い、図
4のに示すリニアな出力画像データを得る。
【0026】次に図6により、ライン湾曲補正を行う図
5のルックアップテーブルLUTにおける座標変換デー
タについて説明する。図6において、−aからaまでの
湾曲したラインlの曲率半径γが1であるとすると、ラ
インl上の任意の点Pの座標(x1 ,y1 )は、Pとa
の角度θ,φを用いて次のように表わされる。
【0027】 y1 = sinθ− sinφ ・・・・・(3) x1 = cosθ ・・・・・(4) (φ≦θ≦π−φ)θとφはそれぞれθ= cos-11
φ= cos-1aであるから、式(3)は次のようになる。
【0028】 y1 = sin( cos-11 )− sin( cos-1a)・・・・・(5) したがって、ルックアップテーブルLUTは、各x1
対応する湾曲補正量(−y1 )を与えるようにすればよ
く、次のような逆関数のデータを正規化して保持させ
る。
【0029】 y= sin( cos-1a)− sin( cos-1x) ・・・・・(6) 図7は、本発明の第2の実施例であり、ラインセンサの
受光面の形状を直線ではなく、湾曲ラインに合わせて湾
曲させた構造とするものである。この実施例では座標変
換は不要となる。
【0030】図8は、本発明における球面収差補正の実
施例である。プラテンガラスを湾曲させ、原稿面を湾曲
させることにより曲面ミラーにより発生する球面収差が
打ち消されるようにするものである。また曲面ミラーに
よる球曲収差を補正する手段として曲面ミラーを非球面
とすることにより球面収差を吸収することも可能であ
り、この場合プラテンガラスを平面とすることが可能で
ある。ただしこの実施例方式は、光学系の被写界深度が
十分にある場合には不要である。
【0031】
【発明の効果】本発明により、簡単な機構で光学系の光
路長が短縮されるため、光学読取ユニットをコンパクト
にすることができ、画像読取装置の小型化が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理的構成図である。
【図2】レンズの合成焦点距離の説明図である。
【図3】曲面ミラーの球面収差によるライン湾曲の説明
図である。
【図4】ライン湾曲補正の第1の実施例の説明図であ
る。
【図5】第1の実施例の装置構成図である。
【図6】ライン湾曲を補正する座標変換の説明図であ
る。
【図7】ライン湾曲補正の第2の実施例の説明図であ
る。
【図8】球面収差補正の実施例の説明図である。
【図9】従来の画像読取装置の構成図である。
【図10】従来の画像読取装置における光学読取ユニッ
トの断面図である。
【符号の説明】
4 光学読取ユニット 5 ランプ 6 平面ミラー 7 レンズ 8 ラインセンサ 9 原稿 10 光路 11 凸面ミラー 12 凹面ミラー

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のミラーによる折り返し光路を用い
    た縮小型光学系を有し、移動可能につくられた光学読取
    ユニットをそなえた画像読取装置において、 上記光学読取ユニットの縮小型光学系の折り返し光路中
    の少なくとも1つのミラーを凹面あるいは凸面の曲面ミ
    ラーで構成したことを特徴とする画像読取装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、折り返し光路中の曲
    面ミラーにより生じる読取ラインの湾曲を、その逆関数
    にしたがって読取画像データの画面アドレスを変換する
    ことにより補正することを特徴とする画像読取装置。
  3. 【請求項3】 請求項1において、折り返し光路中の曲
    面ミラーにより生じる球面収差を、原稿搭載用プラテン
    ガラスを湾曲させることにより補正することを特徴とす
    る画像読取装置。
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