JPH0662179A - 画像入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 反射率が急激に変化する画像の読み取りを行
う場合においも、光路変更手段により光路を偏向するこ
とにより色ズレの無い、正確な色情報の読み取り可能な
画像読み取り装置を提供すること。 【構成】 照明装置１４、１５、１６により照明された
画像からの反射光を、画像と光学系の結像面との間に配
置した光路変更手段３８により偏向し撮像面に結像す
る。偏向角度を、照明装置の発光タイミングに応じて変
えることによりキャリッジ６０を移動したままでも、同
一箇所の色情報を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主としてイメージスキ
ャナー、デジタル複写機、ファクシミリ等の画像入力装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像の色情報を読み取る方式として、分
光特性の異なる複数の蛍光ランプを用いる方式があり、
特開昭５４−８１７１５にその実施例が開示されてい
る。図６（ａ）は、従来例による画像入力装置である。
また、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ’断面図であ
る。

【０００３】まず、青色蛍光ランプ(14)、緑色蛍光ラン
プ(16)、赤色蛍光ランプ(18)を周期的に順次点灯し、透
明なガラス板からなるガラス台(20)上に載せられた画像
(36)の読み取りラインＳ１を中心に光を照射する。画像
(36)からの反射光Ｌ１は、ミラー(24)により反射され結
像系であるところのレンズ(26)により、光電変換手段で
あるところのリニアイメージセンサー(28)上に結像され
る。

【０００４】リニアイメージセンサー(28)からは、照明
装置により順次照射された際の画像(36)上の読み取りラ
インＳ１を構成する各画素の反射光強度に比例した電気
信号が出力される。出力信号は、図示しないＡ／Ｄ変換
装置によりデジタル変換され、画像(36)の色情報を得
る。

【０００５】次に、キャリッジ(30)をリニアイメージセ
ンサー(28)の一次元配列に対して直角な方向にタイミン
グベルト(32)を介して駆動装置(34)により読み取り解像
度に応じた量だけ移動する。上述した読み取り動作を繰
り返すことにより、画像(36)の２次元配列情報を得る。

【０００６】以下にタイミングチャートを用いて詳細な
読み取り手順を説明する。図７は、従来例による読み取
りタイミングチャートである。例として３００ｄｐｉ
（＝８４．７μｍ＝２５．４ｍｍ／３００）での読み取
り動作について説明する。図７中に示した記号ａ）は、
図６（ｂ）に示した画像(36)上の読み取りラインＳ１部
の部分拡大図である。画像(36)上に記した読み取りポイ
ントの位置座標、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ
６、Ｐ７、Ｐ８の間隔は、それぞれ３００ｄｐｉの３分
の一である２８μｍピッチであり、ｉ）に示した時刻に
おいてリニアイメージセンサー(28)の中心部に結像され
ている画像上のポイントを示す。また、画像(36)には、
１７０μｍの幅で、白地に黒線の描かれた画像を示して
ある。

【０００７】ｂ）は、ａ）に示した画像位置の反射率の
変化である。ｃ）は、各時刻においてリニアイメージセ
ンサー(28)受光面に入射する光量値を示す、ｄ）はリニ
アイメージセンサー(28)の光量積分（蓄積）時間を決め
るクロックパルス、ｅ）はリニアイメージセンサー(28)
の出力、ｆ）は緑色蛍光ランプ(16)の点灯タイミング
図、ｇ）は青色蛍光ランプ(14)の点灯タイミング図、
ｈ）は赤色蛍光ランプ(18)の点灯タイミング図である。
ｉ）は、時間軸目盛を示す。

【０００８】図示しないホストコンピュータによる、読
み取り開始信号が送付されると、画像入力装置の読み取
り動作が開始される。まず、図６に示したタイミングベ
ルト(32)を介して駆動装置(34)によりキャリッジ(30)の
移動が行われ、図７に示した画像(36)上の読み取り位置
Ｐ１に移動する。この時点で、レンズ(26)により画像Ｐ
１を中心とした、読み取り解像度３００ｄｐｉに対応す
る結像がリニアイメージセンサー(28)上になされてい
る。

【０００９】一般に駆動装置(34)には、ステッピングモ
ーターが使用される。ステッピングモーターは、ミリ秒
オーダーの高速な駆動が可能である一方、キャリッジ(3
0)の慣性や、タイミングベルト(32)の振動のために小刻
みな停止は不可能である。そのためいったん読み取り動
作が開始されるとキャリッジ(30)は、画像(36)上の読み
取り終了箇所まで、ほぼ一定速度で運行される。即ち、
読み取りライン毎の停止は一般に行われない。

【００１０】次にｉ）に示したタイミングｔ１において
緑色蛍光ランプ(16)の点灯信号ｆ）がＯＮになる。リニ
アイメージセンサー(28)受光面に入射する刻々の光量値
ｃ）は、画像(36)上の読み取り位置Ｐ１を中心とする解
像度に対応した領域の反射率ｂ）の平均値に比例した光
量値となる。ここで、前述したとおりキャリッジ(30)
は、一定速度で運行されるため、リニアイメージセンサ
ー(28)の中心位置に結像される画像(36)上の読み取り位
置は、刻々と移動する。

【００１１】画像(36)上の読み取り箇所がＰ２に来た時
点ｉ）ｔ２にて、緑色蛍光ランプ(16)の点灯信号ｇ）が
ＯＦＦとなるとともに、ここでは図示しないリニアイメ
ージセンサー駆動回路によりｄ）に示したクロックパル
スが出力され緑色蛍光ランプ(16)光に対応するリニアイ
メージセンサー(28)からの出力がｅ）に示したとおり出
力される。（Ｄ１） また、ここでは図示しないＡ／Ｄ変換装置によりアナロ
グ信号をデジタル信号に変換して、ホストコンピュータ
に送信する。タイミングｔ２とともに次の点灯色であ
る、青色蛍光ランプ(14)の点灯信号ｇ）がＯＮになる。
この時点でキャリッジ１(30)の移動のため、画像(36)上
の読み取り位置は、Ｐ２を通過している。読み取り解像
度の半分である６００ｄｐｉ離れたポイントＰ２とＰ３
の中間に読み取り位置が到達すると、画像(36)上の読み
取り箇所Ｐ４より始まる黒の領域からの反射光低下の影
響のために、リニアイメージセンサー(28)受光面への入
射光量値ｃ）は低下し始める。

【００１２】画像(36)上の読み取り箇所がＰ３に来た時
点ｉ）ｔ３にて、青色蛍光ランプ(14)の点灯信号ｇ）が
ＯＦＦとなるとともに、ここでは図示しないリニアイメ
ージセンサー駆動回路によりｄ）に示したクロックパル
スが出力され、青色蛍光ランプ(14)光に対応するリニア
イメージセンサー(28)からの出力がｅ）に示したとおり
出力される。（Ｄ２） 青色蛍光ランプ(14)光に対応する時間ｔ２、ｔ３の間に
蓄積されたリニアイメージセンサー(28)からの出力は、
ｅ）に示したとおり、ｃ）に示した多角形の入射光量の
積分値に比例した値となるため、直前の緑色蛍光ランプ
(16)光に対応するリニアイメージセンサー(28)からの出
力Ｄ１よりも小さい値となる。

【００１３】タイミングｔ３とともに次の点灯色であ
る、赤色蛍光ランプ(18)の点灯信号ｆ）がＯＮになる。
画像(36)上の読み取り箇所がＰ４に来た時点ｉ）ｔ４に
て、赤色蛍光ランプ(18)の点灯信号ｈ）がＯＦＦとな
る。赤色蛍光ランプ(18)光に対応する時間ｔ３、ｔ４の
間に蓄積されたリニアイメージセンサー(28)からの出力
は、ｅ）に示したとおりｃ）に示した台形の入射光量の
積分値に比例した値となるため、直前の青色蛍光ランプ
(14)光に対応するリニアイメージセンサー(28)からの出
力Ｄ２よりも更に小さい値となる。（Ｄ３） 同様にタイミングｔ４とともに次の点灯色である、緑色
蛍光ランプ(16)の点灯信号ｆ）がＯＮになる。画像(36)
上の読み取り箇所がＰ５に来た時点、ｉ）ｔ５にて、緑
色蛍光ランプ(16)の点灯信号ｈ）がＯＦＦとなる。緑色
蛍光ランプ(16)光に対応する時間ｔ４、ｔ５の間に蓄積
されたリニアイメージセンサー(28)からの出力は、ｅ）
に示したとおりｃ）に示した台形の入射光量の積分値に
比例した値となるため、直前の青色蛍光ランプ(14)光に
対応するリニアイメージセンサー(28)からの出力よりも
更に小さい値となる。（Ｄ４） こうして読み取り解像度３００ｄｐｉに対応する一ライ
ン分の色情報が出力される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところが上述した読み
取り動作を行うと、キャリッジ(30)を流しながら読み取
り動作を行っていることにより、図７に示したｅ）のリ
ニアイメージセンサーの出力は、解像度に対応する同じ
読み取りラインの各データはそれぞれ解像度の１／３及
び２／３ずつズレた箇所の読み取りを行うため異なる値
となる。即ち画像(36)上のポイントＰ１からＰ４までの
３００ｄｐｉのポイントの色情報は、２５６階調で表現
した場合、緑色光データＤ１は２５５、青色光データＤ
２は２００、赤色光データＤ３は１５０となり、結果と
して緑がかった色の情報となってしまう。

【００１５】従って、従来の読み取り方法においては、
ここで示した画像(36)上の反射率が急激に変化する画像
の読み取りを行う場合においては、本来の色情報と異な
る値を読みとってしまい、読み取り結果に色ズレが発生
するという不具合いがあった。

【００１６】以上の点を踏まえ本発明の目的とするとこ
ろは、色ズレの無い、正確な色情報の読み取り可能な画
像読み取り装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の画像入力装置は
画像を照明する照明装置と前記画像を撮像する光学系を
有する画像入力装置において、前記画像と前記光学系の
結像面との間に光路変更手段を設けたことを特徴とする
画像入力装置。

【００１８】

【作用】照明装置により照明された画像からの反射光
は、前記画像と前記光学系の結像面との間に配置した光
路変更手段により偏向され撮像面に結像される。

【００１９】

【実施例】図１は、本発明による実施例を示す画像入力
装置の読み取り光学系要素であるキャリッジ(60)部の断
面図である。

【００２０】まず、読み取りのための概略動作を説明す
る。照明装置であるところの分光特性の異なる複数の蛍
光ランプ青色蛍光ランプ(14)、緑色蛍光ランプ(16)、赤
色蛍光ランプ(18)を周期的に順次点灯し、透明なガラス
板からなるガラス台]上に載せられた画像(36)の読み取
りラインＳを中心に光を照射する。画像(36)からの反射
光Ｌ２は、ミラー(24)により反射され結像系であるとこ
ろのレンズ(26)により、光電変換手段であるところのリ
ニアイメージセンサー(28)上に結像される。

【００２１】レンズ(26)とリニアイメージセンサー(28)
との間には光路偏向手段であるところの光路偏向装置(3
8)を配置し、レンズ(26)からリニアイメージセンサー(2
8)に至る全ての光線は、この光路偏向装置(38)を通過す
る。

【００２２】リニアイメージセンサー(28)からは、照明
装置により順次照射された際の画像(36)上の読み取りラ
インＳを構成する各画素の反射光強度に比例した電気信
号が出力される。出力信号は、図示しないＡ／Ｄ変換装
置によりデジタル変換され、画像(36)の色情報を得る。

【００２３】レンズ(26)とリニアイメージセンサー(28)
の間に挿入された光路偏向装置(38)の斜視図を図２に示
す。また、図３（ａ）は、図２のＢ−Ｂ’断面図であ
る。

【００２４】光路偏向装置(38)は、プリズム(40)、変位
装置(42)、変位装置駆動部(44)から構成される。プリズ
ム(40)は、更にプレートＡ(46)、プレートＢ(48)、流動
性光学部材(50)、およびジャバラ(52)からなる。

【００２５】プレートＡ(46)、およびプレートＢ(48)
は、２０ｍｍ四方、厚さ０．２ｍｍの平行な２枚のガラ
ス板からなる。プレートＡ(46)、及びプレートＢ(48)に
より挟まれた空間には、流動性光学部材(50)が挿入さ
れ、その端部は流動性光学部材(50)が流出しない様、ジ
ャバラ(52)により封止してある。流動性光学部材(50)
は、例えば屈折率１．５３の水である。プレートＡ(46)
は中央部に取り付けられた回転軸]を中心に回転可能で
あり、下端部には変位装置(42)が取り付けられている。
変位装置(42)は、電界を印加すると変位の発生する圧
電素子からなり、片方の端部は、プレートＡ(46)に接し
ており、もう片方は固定されている。

【００２６】図３（ｂ）は、変位装置(42)の動作説明図
である。図３（ａ）は、変位装置(42)に対して電荷を注
入していない時点の状態を示す図であり、プレートＡ(4
6)及び、プレートＢ(48)は平行に配置している。従って
光路偏向装置(38)に入射した光線Ｌ３は、光路偏向装置
(38)を通過後平行な光線Ｌ３’となりリニアイメージセ
ンサー(28)に入射する。

【００２７】ここで、変位装置駆動部(44)により変位装
置(42)を所定の変位量ΔＸだけ変位させる。その結果プ
レートＡ(46)は、図３（ｂ）に示す如く、下式で定まる
所定の角度φだけ傾く。

【００２８】

【表１】

【００２９】Ｈは、回転軸（支点）と変位装置(42)（作
用点）までの距離を示す。

【００３０】すると、図３（ｂ）に示すごとく、光路偏
向装置(38)に入射した光線Ｌ３は、光路偏向装置(38)を
通過後屈折した光線Ｌ３’’となりリニアイメージセン
サー(28)には、入射しない。ここで光線Ｌ３に対して入
射角度θ１だけ傾いた光線Ｌ４の場合には、光路偏向装
置(38)により屈折し、光路偏向装置(38)を通過後リニア
イメージセンサー(28)に入射する。従って変位装置(42)
の変位量ΔＸを調節することにより、プリズム(40)のプ
レートＡ(46)の角度を変化させ、その結果リニアイメー
ジセンサー(28)に入射する光線の角度成分を変化させる
ことが可能となる。

【００３１】次に、実際に画像を読み取る場合の読み取
りタイミングと変位装置(42)駆動タイミングの関係をタ
イミングチャートを用いて説明する。

【００３２】図４は、読み取り動作を説明する概略断面
図である。

【００３３】説明のために光線の屈折角度は、誇張して
記述してある。また、図５は、読み取り動作を説明する
タイミングチャートである。

【００３４】以下に図４、及び図５を用いて詳細な読み
取り手順を説明する。例として３００ｄｐｉ（＝８４．
７μｍ＝２５．４ｍｍ／３００）での読み取り動作につ
いて説明する。

【００３５】図５中に示した記号ａ）は、図１に示した
画像(36)上の読み取りラインＳ部の部分拡大図である。
画像(36)上に記した読み取りポイントの位置座標、Ｐ
１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８の間隔
は、それぞれ３００ｄｐｉの３分の一である２８μｍピ
ッチであり、ｉ）に示した時刻においてリニアイメージ
センサー(28)の中心部に結像されている画像上のポイン
トを示す。また、画像(36)には、解像度の倍の１７０μ
ｍの幅で、ポイントＰ４からＰ１０に渡って白地に黒線
が描かれている。

【００３６】ｂ）はａ）に示した各画像位置での反射率
の変化である。ｃ）は各時刻においてリニアイメージセ
ンサー(28)受光面に入射する光量値を示す。ｄ）はリニ
アイメージセンサー(28)の光量積分（蓄積）時間を決め
るクロックパルス、ｅ）はリニアイメージセンサー(28)
の出力、ｆ）は緑色蛍光ランプ(16)の点灯タイミング
図、ｇ）は青色蛍光ランプ(14)の点灯タイミング図、
ｈ）は赤色蛍光ランプ（１８）の点灯タイミング図であ
る。ｉ）は時間軸目盛を示す。

【００３７】まずｉ）に示したタイミングｔ１において
緑色蛍光ランプ（１６）の点灯信号ｆ）がＯＮになる。
図４に示した画像(36)からの反射光Ｌ５は、レンズ(26)
により光路偏向装置(38)を通過しリニアイメージセンサ
ー(28)上に結像される。光路偏向装置(38)を構成するプ
レートＡ(46)及びプレートＢ(48)は平行であるため光線
Ｌ５を偏向しない。その結果、図５に示したリニアイメ
ージセンサー(28)受光面に入射する刻々の光量値ｃ）
は、画像(36)上の読み取り位置Ｐ１を中心とする解像度
に対応した領域の反射率ｂ）の平均値に比例した光量値
となる。

【００３８】ここで、キャリッジ(60)は、一定速度で運
行されるため、リニアイメージセンサー(28)の中心位置
に結像される画像(36)上の読み取り位置は、刻々と移動
する。

【００３９】画像(36)上の読み取り箇所がＰ２に来た時
点ｉ）ｔ２にて、緑色蛍光ランプ(16)の点灯信号ｆ）が
ＯＦＦとなるとともに、ここでは図示しないリニアイメ
ージセンサー駆動回路によりｄ）に示したクロックパル
スが出力され緑色蛍光ランプ(16)光に対応するリニアイ
メージセンサー(28)からの出力がｅ）に示す如く出力さ
れる（Ｄ１）。

【００４０】また、ここでは図示しないＡ／Ｄ変換装置
によりアナログ信号をデジタル信号に変換して、ホスト
コンピュータに送信する。

【００４１】タイミングｔ２とともに次の点灯色であ
る、青色蛍光ランプ(14)の点灯信号ｇ）がＯＮになる。
この時点で図３（ｂ）に示した光路偏向装置(38)のプリ
ズム(40)のプレート１(46)の角度φを変化させる。する
と、図４に示した画像(36)からの反射光Ｌ６は、光路偏
向装置(38)を通過した後偏向し、リニアイメージセンサ
ー(28)上にレンズ(26)により結像される。

【００４２】ここで、光路偏向装置(38)を構成するプレ
ート１(46)の角度は、−０．０４５８度であり、変位装
置(42)の変位量は、８μｍである。なお、前述した式の
変数Ｈは、プレート１(46)の寸法の半分に対応しＨ＝１
０ｍｍである。

【００４３】ここで、図４に示す如く、キャリッジ(60)
内のレンズ(26)の中心軸は、画像(36)上のポイントＰ２
を向いているものの、光路偏向装置(38)による屈折の効
果でリニアイメージセンサー(28)に結像される画像(36)
上のポイントは、Ｐ１となる。

【００４４】更に、光路偏向装置(38)のプレート１(46)
の角度を−０．０４５８度に保ったままキャリッジを移
動する。画像(36)上の読み取り箇所がＰ２に来た時点
ｉ）ｔ２にて、青色蛍光ランプ(14)の点灯信号ｇ）がＯ
ＦＦとなるとともに、ここでは図示しないリニアイメー
ジセンサー駆動回路によりｅ）に示したクロックパルス
が出力され青色蛍光ランプ(14)光に対応するリニアイメ
ージセンサー(28)からの出力がｄ）に示したとおり出力
される（Ｄ２）。

【００４５】その結果、従来例においては、画像(36)上
のポイントＰ４より始まる反射率低下による影響が発生
せず、直前に読み取りを行った緑色データＤ１と青色デ
ータＤ２との読み取り結果は、同一箇所を読み取った値
となり、画像(36)上のポイントＰ１からＰ２が白色であ
れば、同一の値となる。

【００４６】タイミングｔ３とともに次の点灯色であ
る、赤色蛍光ランプ(18)の点灯信号ｈ）がＯＮになる。
この時点で光路偏向装置(38)のプリズム(40)のプレート
Ａ(46)の角度φを−０．０４５８度から更に−０．９１
６７度まで変化させる。すると、図４に示した画像(36)
からの反射光Ｌ７は、レンズ(26)を通過後、光路偏向装
置(38)を通過すると偏向し、リニアイメージセンサー(2
8)上に結像される。

【００４７】更に、光路偏向装置(38)のプレートＡ(46)
の角度を−０．９１６７度度に保ったままキャリッジを
移動する。画像(36)上の読み取り箇所がＰ４に来た時点
ｉ）ｔ４にて、赤色蛍光ランプ(18)の点灯信号ｈ）がＯ
ＦＦとなるとともに、ここでは図示しないリニアイメー
ジセンサー駆動回路によりｄ）に示したクロックパルス
が出力され赤色蛍光ランプ(18)光に対応するリニアイメ
ージセンサー(28)からの出力がｅ）に示したとおり出力
される（Ｄ３）。

【００４８】この時点で光路偏向装置(38)のプリズム(4
0)のプレート１(46)の角度φを−０度に戻す。すると、
図４に示した画像(36)からの反射光Ｌ８は、レンズ(26)
を通過後光路偏向装置(38)を偏向せずに通過し、リニア
イメージセンサー(28)上に結像される。

【００４９】こうして画像(36)上のポイントＰ１を中心
として１行分のカラーデータが得られる。即ち、読み取
り解像度３００ｄｐｉに対応する一ライン分の色情報が
出力される。同様にタイミングｔ４とともに次の点灯色
である、緑色蛍光ランプ(16)の点灯信号ｆ）がＯＮにな
る。画像(36)上の読み取り箇所がＰ５に来た時点ｉ）ｔ
５にて、緑色蛍光ランプ(16)の点灯信号ｆ）がＯＦＦと
なる。緑色蛍光ランプ(16)光に対応する時間ｔ４、ｔ５
の間に蓄積されたリニアイメージセンサー(28)からの出
力は、ｅ）に示す如く、ｃ）に示した台形の入射光量の
積分値に比例した値となるため、直前の青色蛍光ランプ
(14)光に対応するリニアイメージセンサー(28)からの出
力よりも小さい値となる（Ｄ４）。

【００５０】以上をまとめると、本実施例においてはキ
ャリッジ(60)を流しながら読み取り動作を行っているに
も関らず、３色のランプを順次点灯する１サイクル（ｔ
１からｔ４）において、光路偏向装置(38)により光路を
順次変えることにより、リニアイメージセンサー(28)の
中心に結像される画像(36)上のポイントは、常にＰ１を
始点としＰ２で終了する範囲となる。

【００５１】画像(36)上の同一領域を読み取ることによ
り、従来の方式において発生した色ズレを解消すること
が可能となる。従って、正確な色情報の読み取りが可能
な画像読み取り装置を提供することができる。

【００５２】本実施例に示した光源による色分解方式の
みならず、白色光源と３原色の分光フィルターを組み合
わせた色分解方式においても同様な効果を有する。

【００５３】

【発明の効果】反射率が急激に変化する画像の読み取り
を行う場合においても、色ズレの無い、正確な色情報の
読み取り可能な画像読み取り装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による実施例を示す画像入力装置の読
み取り光学系要素であるキャリッジ(60)部の断面図。

【図２】 光路偏向装置(38)の斜視図。

【図３】 図２のＢ−Ｂ’断面図及び変位装置(42)の動
作説明図。

【図４】 読み取り動作を説明する概略断面図。

【図５】 読み取り動作を説明するタイミングチャー
ト。

【図６】 従来例による画像入力装置の斜視図及びＡ−
Ａ’断面図。

【図７】 従来例による読み取りタイミングチャート。

【符号の説明】

(14) 青色蛍光ランプ (16) 緑色蛍光ランプ (18) 赤色蛍光ランプ (20) ガラス台 (24) ミラー (26) レンズ (28) リニアイメージセンサー (36) 画像 (38) 光路偏向装置 (40) プリズム (42) 変位装置 (44) 変位装置駆動部 (46) プレートＡ (48) プレートＢ (50) 流動性光学部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を照明する照明装置と前記画像を撮
   像する光学系を有する画像入力装置において、前記画像
   と前記光学系の結像面との間に光路変更手段を設けたこ
   とを特徴とする画像入力装置。