JPH0626412B2 - 原稿読取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、原稿をライン走査し読取る原稿読取装置に関
する。

従来の技術 ＭＯＳ型ラインイメージセンサやＣＣＤラインイメージ
センサ等の固体ラインイメージセンサを複数個、千鳥状
に配列し、それらの固体ラインイメージセンサに原稿の
正立等倍像を結像させる構成の原稿読取装置が開発され
ている。この装置は、１個の固体ラインイメージセンサ
に原稿の縮小画像を結像させる構成の原稿読取装置に比
べ、固体ラインイメージセンサの画素開口面積を減らす
ことなく１ライン当りの画素数を多くでき、また光学系
の解像性能による制約を受けにくいため、高感度と高解
像度を達成し得るという長所を有する。

第３図はそのような複数の固体ラインイメージセンサを
用いた従来の原稿読取装置の概略断面図である。この図
において、１は主走査方向のスリット２を持つ原稿台で
あり、その上を原稿３が送りローラ４により副走査方向
Ｙに送られる。５は原稿３の照明用光源である。６と７
は集束性光伝送体からなるロッドレンズアレイであり、
それぞれ主走査方向へ延びている。これらのロッドレン
ズアレイ６，７は垂直面に対して角度θだけ互いに逆向
きに傾けて設けられている。８と９は、画素開口面積を
減らすことなく高感度高解像度を達成するためそれぞれ
主走査方向に千鳥状に配列された第１列の固体ラインイ
メージセンサと、第２列の固体ラインイメージセンサで
ある。

第４図は上記固体ラインイメージセンサの配列とその画
素開口配列を示す概略平面図である。この図において、
8₁，8₂……は第１列の固体ラインイメージセンサ、9₁，
9₂……は第２列の固体ラインイメージセンサであり、そ
れらの画素開口０００１〜２０００，４００１〜６００
０，……の中心が主走査方向Ｘの直線X₁上に、画素開口
２０００〜４０００，６００１〜……の中心が直線X₁か
ら距離ｄだけ離れた平行な直線X₂上にそれぞれ位置する
ように千鳥状に配列されている。Ｐは画素ピッチであ
る。これらの画素開口列に、ロッドレンズアレイ６，７
によってスリット２より臨む原稿画像の正立等倍像が結
像され、画素開口０００１〜２０００，２００１〜４０
００，４００１〜６０００，６００１〜……の光電変換
出力が画信号として順次出力される。

この従来装置は、本質的には上述のように高感度，高解
像度を達成できるが、ロッドレンズアレイ６，７の取付
け角度を精密に調節する必要があり、機構的に安定性に
欠け、また、その取付け機構等が複雑高価になり易い等
の問題点がある。

また、近年では、センサーをカラー化する試みが種々提
案されているが、イメージセンサの撮像面に第１図に示
すような光集束性のロッドレンズアレイ等の結像手段を
用いて白黒パターンを結像させた場合、モアレが生じた
り、各種の色ズレが生じたりし、画質が著しく劣化する
ことが知られている。このような色ずれ及びモアレを抑
圧するために、従来の撮像装置においては、イメージセ
ンサの撮像面の前に水晶板を配置し、この水晶板の複屈
折により入射画像の二重像を撮像面に結像させる方式、
あるいは所謂３管方式を採用している。

発明が解決しようとする問題点 しかし、前者の方式は、解像特性の劣化が著しい割に色
ズレの抑制効果を充分に得られず、ファクシミリのよう
な画像の細部までハードコピーで再現する必要がある原
稿読取装置に適用するのは適切でない。また、原稿面を
ラインイメージセンサに正立等倍結像させる密着型の原
稿読取装置の場合、最大読取幅に相当する極めて大きな
水晶板は著しく高価であり、コスト面で実用的な装置を
実現できない。

また、後者の方式も、固体イメージセンサの個数が増加
するため、装置が高価になるという問題がある。

さらに、原稿情報をロッドレンズアレイによって結像さ
せる場合、集光量が充分に得られなくて、ラインイメー
ジセンサによる撮像が暗くなるという不具合もあった。

本発明は、上記従来の問題点に着目してなされたもの
で、機構的に安定した光学系とその取付け機構を安価に
実現し得る上、固体イメージセンサの個数を増加させる
ことなく、明るい撮像画情報が得られる原稿読取装置を
提供することを目的とするものである。

問題を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するために、色成分毎に配
列された複数のイメージセンサに、主走査及び副走査の
各方向に対して円柱面を多数連設し、光路上に重ねて配
設した複数の円柱面レンズアレイと、画像を副走査方向
に色分解する色分解フィルタを設け、色分解された画像
の重像を結像させカラー画像を得るようにしたものであ
る。

作用 本発明の構成は上述のとおりであるが、３種のフィルタ
は、所定の光軸間距離を有して配置された３列の円柱面
レンズ体に対応して設置され、画素ごとの色分解が行え
るようになっている。このため、３基のラインイメージ
センサそれぞれに例えば、赤，緑，青というように色分
解され、これら三重像を合成することによって画像を得
ることができる。

実施例 第１図は、本発明の第１の実施例に係る書画読取装置の
概略構成を示す図である。この図において、書画面すな
わち原稿面上の主走査方向はＸ軸（Ｘ−Ｘ）で、又、原
稿送り方向すなわち副走査方向はＹ軸（Ｙ−Ｙ）で示さ
れる。これらＸ軸及びＹ軸を含む原稿送り面から所定寸
法だけ離れた位置には、Ｘ軸方向に延びてＹ軸方向に３
列に平行配列されたラインイメージセンサ１０が設けら
れている。原稿とラインイメージセンサ１０との間には
原稿面上の点例えば点３３の像をラインイメージセンサ
１０の上に結像させる結像レンズ系が配設されている。

ラインイメージセンサ１０は、イメージセンサ２５，緑
イメージセンサ２６，青イメージセンサ２７の３基で構
成されている。各イメージセンサ２５，２６，２７はＸ
軸方向に画素に対して区切られ３色分解フィルタを各画
素に対応して有する撮像面が設けられ、Ｙ軸に平行な撮
像面の画情報が３個集まり、原稿面の１点に対応する像
を形成する。例えば、赤イメージセンサ２５の撮像面２
５１の開口に対応し、Ｙ軸に平行な緑イメージセンサ２
６上に位置する撮像面２６１の開口、同様に青イメージ
センサ２７上に位置する撮像面２７１の開口の画情報が
集まり、原稿面上の点３３の像を形成する。なお、隣合
うイメージセンサ２５，２６，２７の中心間距離はδに
設定してある。

原稿の下側に位置し、原稿を保持する原稿台５０にはＸ
軸方向に延びた幅εのスリット５１が空けられている。
スリット幅εはε＜δに設定してあり、原稿画像の二重
像が同一のラインイメージセンサに重なって入射するこ
とを防いでいる。

原稿とイメージセンサ１０との間に配置された結像レン
ズ系は、原稿の下側（原稿からの光の進む方向を基準に
して下流側を下側といい、上流側を上側という、以下同
じ）に配置された第１の円柱面レンズアレイ２８と、第
１の円柱面レンズアレイ２８の下側に配置された第２の
円柱面レンズアレイ４０と、第１の円柱面レンズアレイ
２８と、第２の円柱面レンズアレイ４０との間に配置さ
れた第３の円柱面レンズアレイ２９とからなり、第３の
円柱面レンズアレイ２９は、第１の円柱面レンズアレイ
２８の下側に配置された上円柱面レンズアレイ２９１と
この上円柱面レンズアレイ２９１の下側に配置された下
円柱面レンズアレイ２９２より構成されている。第１の
円柱面レンズアレイ２８，第２の円柱面レンズアレイ４
０，上円柱面レンズアレイ２９１および下円柱面レンズ
アレイ２９２は、一般的な成型技術等により高精度かつ
安価に成型されたプラスチック等の透明体で形成され、
各々の主面は互いに平行に配置されている。

第１の円柱面レンズアレイ２８は、Ｙ軸方向に伸びる中
心軸を有する円柱面レンズ体２８ａが、その円柱軸と直
交する方向すなわちＸ軸方向に複数配列されて成る。

第２の円柱面レンズアレイ４０は、Ｙ軸方向に延びる中
心軸を有する円柱面レンズ体４０ａがＸ軸方向に複数配
列されて成る。第２の円柱面レンズアレイ４０は、円柱
面レンズ体４０ａが円柱面レンズ体２８ａとそれぞれ対
応するように配置してある。

上円柱面レンズアレイ２９１は、Ｘ軸方向に延びる中心
軸を有する円柱面レンズ体２９１ａがＹ軸方向に３列配
列され、隣合う光軸間距離がｋとなるように形成されて
いる。

下円柱面レンズアレイ２９２は、Ｘ軸方向に延びる中心
軸を有する円柱面レンズ体２９２ａがＹ軸方向に３列配
列され、隣合う光軸間距離がｋ＋δとなるように形成さ
れている。上円柱面レンズアレイ２９１の中央の円柱面
レンズ体２９１ａの光軸と、下円柱面レンズアレイ２９
２の中央の円柱面レンズ体２９２ａの光軸とが、Ｘ軸お
よびＹ軸を含む平面と平行な平面上に形成されるよう
に、上円柱面レンズアレイ２９２は配置されている。

下円柱面レンズアレイ２９２の下側には、波長選択膜で
ある第１，第２及び第３のフィルタ３０，３１，３２が
各々Ｘ軸方向に配置されている。フィルタ３０，３１，
３２は３列の円柱面レンズ体２９２のそれぞれに対応す
る光路中に配置され、第１，第２および第３の色の光だ
けをそれぞれ透過させるようになっている。

以上の構成を有する書画読取装置の動作について説明す
る。

書画面は白色光源によって斜め方向から照明され、Ｙ軸
方向については、上円柱面レンズアレイ２９１および下
円柱面レンズアレイ２９２によって、ラインイメージセ
ンサ１０の撮像面開口列上に結像される。他方、Ｘ軸方
向については、第１の円柱面レンズアレイ２８および第
２の円柱面レンズアレイ４０によってラインイメージセ
ンサ１０の撮像面開口上に結像される。

例えば、原稿面上の点３３についてみる。第２の色の光
例えば緑色成分は次のようにして結像される。点３３に
よる反射光は第１の円柱面レンズアレイ２８の円柱面レ
ンズ体２８ａ，上円柱面レンズアレイ２９１，下円柱面
レンズアレイ２９２まで白色光として通過した後、第２
のフィルタ３１により緑色成分のみとなり、この光は第
２の円柱面レンズアレイ４０を通過し、イメージセンサ
２６の撮像面２６１の開口を通って緑色信号成分とな
る。第１の色の光例えば赤色成分は次のようにして結像
される。点３３による反射光は、下円柱面レンズアレイ
２９２まで白色光として通過した後、第１のフィルタ３
０により赤色成分のみとなり、この光は第２の円柱面レ
ンズアレイ４０を通過し、イメージセンサ２５の撮像面
２５１を通って赤色信号成分となる。第３の色の光例え
ば青色成分は次のようにして結像される。点３３による
反射光は、下円柱面レンズアレイ２９２まで白色光とし
て通過した後、第３のフィルタ３２により青色成分のみ
となり、この光は第２の円柱面レンズアレイ４０を通過
し、イメージセンサ２７の撮像面２７１の開口を通って
青色信号成分となる。

このようにして、原稿面上の点３３に対応する三重像が
形成され、原稿画像の読取りが行われる。

次に本発明の第２の実施例について第２図を基に説明す
る。第２図は第２の実施例による書画読取装置の主要部
である結像光学系の主走査方向での断面構成図である。
この実施例に係わる結像光学系も、基本的には第１図に
おける結像光学系と同一の作用を有する。

この実施例において、第１，第２および第３のフィルタ
３０，３１，３２の位置を第２の円柱面レンズアレイ４
０の下側の位置に設置する。又、円柱面レンズアレイ２
８の上側、上円柱面レンズアレイ２９１、下円柱面レン
ズアレイ２９２の上側には、上記第１の実施例において
は用いられていない遮光マスク５５，５６，５７が設け
られている。かかる構成において、他光路の散乱光につ
いて各フィルタ３０，３１，３２に入射することが抑え
られ、結像性能の向上を図っている。

なお、上記第１及び第２の実施例における結像レンズ系
は、４枚のレンズアレイで構成した場合を説明したが、
レンズアレイの枚数に限定されず、本発明と同様の効果
を得ることができる。

発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、円柱面構造を持
った複数のレンズ列を主走査方向に並べて主走査方向の
結像を行うとともに、このレンズに対して中心軸を直交
させて配置された円柱面構造を持ったレンズによって副
走査方向の結像をさせ、この結像を３列に並べたイメー
ジセンサで撮像することにより、色ズレを充分に抑圧す
る構造を採ったため、高価な水晶板を用いる必要はなく
なり、色ズレの少ない原稿読取装置を安価に実現するこ
とができる。特に円柱面レンズは、一般に広く知られて
いる球面構造のレンズに比べて機械的な制作が極めて行
い易く、製造コストを大幅に低減させることができる。
更に、円柱面構造を持ったレンズは、ロッドレンズアレ
イはもちろんのこと、球面状のレンズに比べて、結像に
寄与する光の透過量をはるかに多くすることができるか
ら、レンズによって得られた実像の明るさが、球面レン
ズに比べてはるかに明るい像とすることができる。した
がって、本発明のように円柱面構造を持ったレンズ或は
レンズ列を所定の方向に設定し、各々必要な方向（主走
査方向と副走査方向）に結像させるという技術的な態様
は、従来の原稿読取装置に使われていたレンズ系から見
ると極めてかけはなれた特徴を持ち、その効果も大なる
ものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による原稿読取装置の概略断
面図、第２図は本発明の第２の実施例による原稿読取装
置の概略断面図、第３図は従来の原稿読取装置の概略構
成図、第４図はラインイメージセンサの概略平面図であ
る。 １０……ラインイメージセンサ、２８……第１の円柱面
レンズアレイ、２９……第３の円柱面レンズアレイ、２
９１……上円柱面レンズアレイ、２９２……下円柱面レ
ンズアレイ、３０……第１のフィルタ、３１……第２の
フィルタ、３２……第３のフィルタ、４０……第２の円
柱面レンズアレイ、２５１，２６１，２７１……撮像
面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主走査方向に光を収束するための円柱面を
   有し相互に平行な第１及び第２の円柱面レンズアレイ
   と、この第１及び第２の円柱面レンズアレイに挟まれる
   とともに副走査方向に光を収束するための円柱面を有し
   相互に平行な一対の第３の円柱面レンズアレイと、この
   第３の円柱面レンズアレイを介して副走査方向に分割さ
   れた透過光を色分解する色分解フィルタと、前記第３の
   円柱面レンズアレイの各円柱面の中心軸と各々平行に設
   けられるとともに前記色分解された色成分の透過光毎に
   対応して配列された複数のイメージセンサとを具備する
   ことを特徴とする原稿読取装置。