JPS6235300B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、固体走査方式における読取変倍方法
に関する。

固体走査方式、すなわち、固体センサーを用い
る原稿走査方式の、フアクシミリ装置や、複写装
置への適用が、近来、活発になされている。

そこで先ず、第１図を参照しながら、固体走査
方式を簡単に説明する。

第１図は、固体走査方式における典型的な光学
配置を略示しており、図において、符号Ｌは主走
査ライン、符号１は固体センサー、符号２は結像
レンズ系をそれぞれ示している。

主走査ラインＬは、装置空間の定位置に設定さ
れた定直線状の領域であつて、走査されるべき原
稿は、その原稿面を主走査ラインＬに合致させ
て、図面に垂直な方向へ、主走査ラインＬを横切
つて、搬送される。

走査時には、主走査ラインＬを含む、主走査ラ
イン近傍が照明される。

固体センサー１は、極めて微小な受光素子を、
一方向へ整列させて一体化し、自己走査機能を付
与したものであつて、受光素子の整列方向を主走
査ラインＬに平行にして、その受光域を主走査ラ
インＬに対応させて配設される。ここに、固体セ
ンサー１の受光域とは、受光素子の配列領域であ
つて、その長さを、図中、符号ｌを以て示す。

結像レンズ系２は、主走査ラインＬと固体セン
サー１との間に、この結像レンズ系２によつて、
主走査ラインＬ上の原稿部分の縮小像が、固体セ
ンサー１の受光域上に結像するように、配設態位
を定められて配置される。

従つて、原稿を照明して、主走査ラインＬ上の
原稿部分の像を固体センサー１の受光域上に結像
させ、これを固体センサー１により走査しつつ、
原稿を、走査速度に同期をとつて、間欠的に微小
距離づつ搬送するか、もしくは走査速度に比して
ゆつくりとした速さで連続的に搬送すれば、原稿
面は逐次走査され、原稿面上の情報は順次、時系
列の電気信号に変換される。

さて、本明細書中において、原稿の幅を、以下
のように定義する。すなわち、原稿の幅とは、原
稿の搬送方向に垂直な方向における原稿長さであ
る。

すると、主走査ラインＬの長さはＬ_Aは、固体
センサー１により走査しうる原稿の最大幅に対応
する。

幅がＬ_Aより小さい原稿、例えば、幅がＬ_Bであ
るような原稿が走査されるとき、固体センサー１
の受光域上の原稿像の大きさは、長さｌに満たな
い。

この場合、幅Ｌ_Aを有する原稿の像も、幅Ｌ_Bを
有する原稿も、同じ倍率で縮小されて、固体セン
サー１の受光域上に結像するから、両原稿とも、
同じ解像力で走査されるのであるが、幅Ｌ_Bを有
する原稿の走査の場合、固体センサー１の自己走
査機能が十分に発揮されているとはいいがたい。

すなわち、走査すべき原稿の幅に応じて、読取
変倍を行ない、幅Ｌ_Bを有する原稿が走査される
場合にも、固体センサー１の受光域上に結像され
る像の長さが、受光域の長さｌに等しくなるよう
にすれば、固体センサー１の全ての受光素子が走
査に有効に寄与するようになり、固体センサー１
の自己走査機能は十分に発揮され、しかも、原稿
の幅が小さくなるに従い、走査の解像力が向上す
る。

ところで、原稿の幅に応じて、読取変倍を行な
うには、原稿の幅に応じて、主走査ラインＬ、固
体センサー１、結像レンズ系２、三者の光学配置
を調整しなければならない。

本発明の目的は、上記光学配置の調整を極めて
容易に、且つ精度よく行ないうる、固体走査方式
における読取変倍方法を提供することである。

以下、図面を参照にしながら本発明を説明す
る。

ここで、先ず、原稿のサイズについて考えてみ
れば、走査されるべき原稿のサイズは、一般に、
規格化されている。例えば、我国においては、上
記サイズは、Ａ判系列およびＢ判系列により規格
化されている。

しかも、原稿の走査が、通常の事務処理として
行なわれる場合を想定すれば、上記原稿のサイズ
の種類は、高々数種類に限られることが多い。

そこで、以下では、説明の簡単のため、サイズ
の異なる２種類の原稿に対して読取変倍を行なう
場合を考え、さらに説明の具体性のため、これら
２種類の原稿のサイズをそれぞれＢ列４番および
Ａ列４番とし、このサイズの原稿を、単にＢ４原
稿およびＡ４原稿と呼ぶことにする。

さらに、規格化されたサイズを有し、サイズ相
互間で読取変倍が可能な原稿の集合を考え、この
集合を構成する、個々の原稿を定格原稿と定義す
る。

上の例においては、Ｂ４原稿およびＡ４原稿が
それぞれ定格原稿である。

定格原稿が、Ａ４原稿とＢ４原稿であるとき、
主走査ラインＬの有効長さは、Ｂ４原稿の幅に等
しく設定される。第２図において、Ｂ４原稿の走
査時における光学配置において、固体センサー１
および結像レンズ系２の位置は、実線で示す位置
にある。

しかるに、第２図に示すように、Ａ４原稿を主
走査ラインＬの中央部に位置させ、主走査ライン
Ｌ上のA4原稿の像が、固体センサー１の受光域
全域に重なり合つて結像するためには、固体セン
サー１および結像レンズ系２をそれぞれ破線で示
す位置に配設しなければならない。

すなわち、読取変倍は、固体センサー１および
結像レンズ系２を、実線に示す配置および破線で
示す配置の一方から他方へ換えることによつて行
なわれる。

結像レンズ系の焦点距離をｆとし、Ａ４原稿走
査モードにおける像の倍率をK₀，Ｂ４原稿走査
モードにおける像の倍率をK₁とすれば、読取変
倍にともなう、結像レンズ系２、固体センサー１
の移動量d₁，d₂はそれぞれ、次のように与えられ
る。

d₁＝ｆ（Ｋ_０−Ｋ_１／Ｋ_１Ｋ_０），d₂＝ｆ（Ｋ_０−Ｋ
_１／Ｋ_１Ｋ_０）−ｆ（K₀ −K₁） この光学配置の変化を、結像レンズ系２を基準
として考えれば、読取変倍に伴う、結像レンズ系
２の、物界側および像界側における光路長の変化
は、それぞれd₁＝ｆ（Ｋ_０−Ｋ_１／Ｋ_０Ｋ_１）およびd₃
＝ｆ （K₀−K₁） である。

ここで、これらの量に対して、具体的な数値を
あげておく。

仮に、結像レンズ系２として、焦点距離３２，
３４５のものを用い、固体センサー１として、フ
エアチヤイドル社制のCCD121Hを用いて、Ｂ４
原稿に対し、８ドツト／mmで対応させた場合、上
記d₁，d₃は、それぞれ d₁＝67.66mm、d₃＝0.60mm となる。固体センサー１として、レチコン社製
PDARL 1728Hを用いた場合、上記条件に対し、
d₁，d₃は、それぞれ d₁＝64.51mm、d₃＝0.75mm となる。

この例から分るように、読取変倍を行なう際
の、光路長の変化は、結像レンズ系２の像界側に
おいては極めて小さい。結像レンズ系２に対し
て、固体センサー１をこのような微小距離移動さ
せて、読取変倍を行なうことは困難である。

本発明においては、この困難を、以下のように
して解消するのである。

結像レンズ系の物界側には、複数の平面鏡を固
定し、互いに独立な光路を主走査ラインに関して
定格原稿の種類数だけ設定する。そしてこれら独
立な光路は、その個々が、所定の倍率を有してお
り、各々の倍率は、選択された定格原稿の幅が、
固体センサーの受光域長に結像するように定めら
れている。各光路は、結像レンズ系の光軸に対し
て傾いて設定される。

各光路の選択は、結像レンズ系の移動か、ある
いは、固体センサーの移動か、もしくは結像レン
ズ系とその像界側の１個の平面鏡との一体的な移
動によつて行なわれる。

このようにして、光路が選択されると、主走査
ライン上の定格原稿の像が、光路に定められた結
像倍率に従つて縮小され固体センサーの受光域に
結像するような共役関係が実現する。

光路選択の際の、固体センサー、結色レンズ
系、結像レンズ系およびその像界側の１個の平面
鏡の移動は以下の条件を満足するように行なわれ
る。

すなわち、この固体センサー等が移動すると
き、固体センサー、結像レンズ系の一方は固定的
なので、固体センサーと結像レンズ系との間に必
然的に相対的な変位が生ずるが、この相対的な変
位が結像レンズ系の像面における光軸に直交する
方向に対し、わずかに傾いた方向において行なわ
れるようにするのである。

以下、具体的な実施例に即して説明する。

第３図は本発明を適用した読取装置の１例を略
示している。

なお、繁雑を避けるため、混同のおそれのない
ものについては、第１図以下、同一の符号を用い
る。

図において、符号３はコンタクトガラス、符号
４はランプ、符号５はスリツトを示し、符号Ｍ
１，Ｍ２は、それぞれ、平面鏡を示している。該
例においては、結像レンズ系２が、定位置に固定
されている。

結像レンズ系２を固定し、平面鏡Ｍ１，Ｍ２が
固定的であることにより、２つの光路が設定され
るが、これら２光路は、いずれも、結像レンズ系
２の光軸に対して傾いており、かつ、互いに光路
長が異なる。

すなわち、原稿Ｏを矢印方向へ搬送しつつ、ラ
ンプ４を発光させて、主走査ラインＬの近傍を照
明すれば、被照明部からの反射光の一部は平面鏡
Ｍ１により反射されたのちスリツト５を通過して
結像レンズ系２に入射し、符号PA４で示す位置
に、主走査ラインＬ上の原稿部分の像を結像す
る。このときの光路長は、主走査ラインＬ上にＡ
４原稿があるとき、像の大きさが、固体センサー
１の受光域の長さｌに等しくなるように設定され
ている。

被照明部からの反射光の他一部は、平面鏡Ｍ２
により反射され、スリツト５を通り結像レンズ２
に入射し、符号PB４で示す位置に、原稿像を結
像する。このときの光路長は、主走査ラインＬ上
にＢ４原稿があるとき、像の大きさが固体センサ
ー１の受光域の長さｌに等しくなるように設定さ
れている。

図中、符号Ｓ１，Ｓ２で示しているのは、平面
鏡Ｍ１，Ｍ２に係る光路を結像レンズ系２の光軸
OL上に換算した場合の、コンタクトガラス３の
上面を示す仮想面である。従つて、仮想面Ｓ１と
Ｓ２との距離は、読取変倍における、結像レンズ
系２の物界側の光路長変化d₁に等しい。同様に、
符号PB４とPA４とで示す位置のレンズ光軸OL
上での位置の差は、読取変倍にともなう、結像レ
ンズ系２の像界側の光路長変化d₃に等しい。

主走査ラインＬ上に、Ａ４原稿があるとき、位
置PA４における有効読取画像は第４図に符号
IMA４の如くなり、主走査ラインＬ上にＢ４原
稿があるとき、位置PB４における有効読取画像
は符号IMB４の如くなる。

両者の距離を、図中に示す如くd₄とすれば、こ
のd₄は、平面鏡Ｍ１，Ｍ２の配設態位を調整する
ことにより、結像レンズ系２の像界側の光路長変
化d₃に比して、十分に大きくすることができる。

従つて、第５図に示すように、固体センサー１
を、位置をPA４とPB４とを含む平面Ｓ３上で受
光上で受光素子の整列方向へ垂直な方向へ移動さ
せて、２つの独立な光路のうちから、一方を走査
すべき定格原稿の幅に応じて選択すれば、読取変
倍がなされ、固体センサー１の受光域上の原稿像
の大きさは常に一定に保たれる。

さて、第５図において、結像点PA４、または
PB４が選択されるとき、像面は、結像PA４また
はPB４を通り、光軸OLに直交する。そして、こ
れら像面間の距離は前述の通りd₃であつて小さ
い。

また、面Ｓ３上で、位置PA４，PB４の間の距
離は前述のとおりd₄である。面Ｓ３と上記像面の
となす角をθとすれば、 Sinθ＝ｄ_３／ｄ_４ である。

本発明の特徴のひとつは、光路の選択が行なわ
れる際、結像レンズ系と固体センサーとの間の相
対的な変位が、結像レンズ系の像面における光軸
に直交する方向に対し、わずかに傾いた方向に生
ずるようにすることである。この点を上述の実施
例の場合につき説明すると、以下のようになる。

すなわち、光路の選択は、当該実施例において
は、上の説明から明らかなように、固体センサー
１を、結像レンズ系２に対し相対的に、面Ｓ３上
で変位させることにより行なわれる。この相対的
な移動の方向が、結像レンズ系の像面における光
軸OLに直交する方向からわずかに傾いた方向に
なるように定めるとは、上記角θが十分に小さい
ということであり、d₄≫d₃であることを意味す
る。

角θの大きさは、結像レンズ２と平面鏡Ｍ１，
Ｍ２の相対的な位置関係によつてことなるが、固
体センサー１の移動方向が、結像レンズ系の像面
における光軸OLに直交する方向に対しわずかに
傾むいた方向となるように、角θを設定しうるの
は、設定された２つの独立な光路が、結像レンズ
系の光軸に対して傾いているからである。

すなわち、本発明では、上記のように、独立な
各光路が、結像レンズ系の光軸に対して傾くよう
に設定されるとともに、各光路の関係の調整によ
り、上記固体センサーと結像レンズ系との相対的
な移動方向が結像レンズの像面における光軸に直
交する方向に対し、わずかに傾いた方向となるよ
うにするのである。

このようにすると、読取変倍に伴う、固体セン
サー１の移動距離d₄は、d₃に比して十分大きくな
る。従つて、固体センサー１を結像レンズ系２に
対して、微小距離d₃だけ移動させて、読取変倍を
行なう場合に比して、高い精度で、読取変倍を行
なうことができる。しかも、固体センサー１の移
動方向が、有効読取画像に略平行であつて、その
受光域を有効読取画像IMB４，IMA４内のどこか
に設定すれば良く、これら画像の幅に比して、受
光域の幅は十分小さいから、第４図に示す距離
d₅，d₆に対し、固体センサー１の移動距離は、略
d₆−d₅だけ、大ざつぱでも良く、従つて、読取変
倍に対する固体センサー１の移動は、かなりラフ
に行なうことができる。

第６図に示す例のように、結像レンズ系２の像
界面に平面鏡Ｍ３を固定することにより、固体セ
ンサー１の移動平面を平面Ｓ３から、例えば、結
像レンズ系の光軸OLに平行な面Ｓ４に移しても
良い。

この例では、光軸OLも平面鏡Ｍ３によりおり
まげられるので、像面、すなわち、現実に結像が
行なわれる面は、面Ｓ４に対しわずかに傾いた面
となる。従つて、この例でも、光路選択にともな
う固体センサー１の移動は、結像レンズ系の像面
における光軸に直交する方向に対し、わずかに傾
いた方向に行なわれ、固体センサー１と、結像レ
ンズ系２とは、結像レンズ系の像面における光軸
に直交する方向に対し、わずかに傾いた方向にお
いて相対的に移動する。

上に説明した例では、光路を選択するのに、固
体センサーを移動させたが、固体センサーは固定
とし、結像レンズ系を移動させてもよい。

この場合の原理を第８図に即して説明する。主
走査ラインＬ、平面鏡Ｍ１，Ｍ２、固体センサー
１は固定的であつて、これらの位置関係によつて
２つの独立な光路が設定される。図中、実線およ
び破線で示したレンズ位置は、各光路における結
像のためのレンズ位置である。この場合に、結像
レンズ系２の移動により、光路の選択を行うに
は、第８図に示すように、結像レンズ系２を光軸
方向へd₃、光軸OLに直交する方向へd₇だけ変位
させ、一方の光路におけるレンズ位置から、他方
の光路におけるレンズ位置へと結像レンズ系をう
つせばよいことは、これまでの説明からして明ら
かであろう。このとき、図の角αを用いると、 tanα＝ｄ_３／ｄ_７であり、結像レンズ系２と固体セ
ン サーとの相対的変位が結像レンズ系２の像面にお
ける光軸に直交する方向に対し、わずかに傾いた
方向において行なわれるようにするには、上記角
αを小さくすればよいが、これは、d₇≫d₃となる
ように各光路の設定を行うことで実現できる。こ
のような光路設定が可能なのは、各光路が結像レ
ンズ系光軸に対し傾いているからである。

なお、この場合、結像レンズ系２が光軸方向に
d₃だけ変位するので、読想面Ｓ１，Ｓ２の間の距
離は、d₁＋d₃に設定すればよい。このようにする
には、平面鏡Ｍ１，Ｍ２の各鏡面を含む平面と、
光軸OLとの交点をＰ，Ｑとするとき、PQ＝d₁＋
d₃となるようにすればよい。

結像レンズ系２を移動させて光路選択を行うの
に、結像レンズ系２を光軸と略平行な方向へ変位
させてもよい。第７図は、このような実施例を示
している。

図において、平面鏡Ｍ１により、破線で示す位
置にある結像レンズ系２に対し、Ａ４原稿用の光
路が設定され、平面鏡Ｍ２により、Ｂ４原稿用の
光路が、実線にて示す位置にある結像レンズ系２
に対して設定される。

光路の切換は、結像レンズ系２と、その像例の
平面鏡Ｍ４とを一体的に移動させることによつて
行なわれる。

第９図は、第７図の実施例について、本発明の
原理を説明するための図である。

結像レンズ系２の光軸OL方向の変位量をd₈と
すると、仮想面Ｓ１，Ｓ２間の距離がd₁＋d₈にな
るように平面鏡Ｍ１，Ｍ２の態位を調整しなけれ
ばならない。第９図において、符号Ｓ０は、固体
センサー１の受光面に一致した面であり像面と平
行に近い。

結像レンズ系光軸は結像レンズ系の像界側で平
面鏡Ｍ４により折りまげられる。従つて、結像レ
ンズ系２は、光路の選択に際して、それ自身の光
軸に対し、わずかに傾むいた方向へ変位するけれ
ども、結像レンズ２の像面における光軸に対して
は、これに直交する方向に対し、わずかに傾いた
方向へ変位する訳であり、固体センサー１と結像
レンズ系２との間の相対的な変位は、結像レンズ
系２の像面における光軸に直交する方向に対し、
わずかに傾いた方向へ行なわれる。

結像レンズ系２の移動方向と光軸OLとのなす
角は、これを、βとすれば、tanβ＝ｄ_３／ｄ_８である
。

第７図の実施例の場合、結像レンズ系２は、そ
れ自身の光軸に略平行に移動する訳であるが、第
９図に示すように、結像レンズ系２の、平面鏡Ｍ
４による鏡像２Ａ１，２Ａ２を見ればあきらかな
ように、光路の選択の際、結像レンズ系２の鏡像
は、結像レンズ像面における光軸に直交する方向
に対してわずかに傾く方向へ距離略d₈だけ移動し
ており、第８図に示す原理図の場合と、本質的に
は同じである。

第７図の実施例でも、d₈≫d₃となるように各光
路の設定を行うことにより読取変倍に伴う、可動
部の移動量を十分大きく、かつラフにすることが
できる。

以上、本発明によれば、定格原稿の幅に応じ
て、光学配置を容易に且精度よく行ないうる、固
体走査方式における読取変倍方法を提供できる。

なお、上記説明においては、定格原稿の種類
が、２種類の場合について説明したが、上記種類
数が３以上の場合についても、もちろん、本発明
の適用実施が可能である。定格原稿の種類が３種
以上の場合に、具体的にどのように本発明を適用
するかは、上述した所に従つて、当業者の極めて
容易になしうるところであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来知られている、固体走査方式を
説明する図、第２図は、読取変倍と、その問題点
を説明するための図、第３図、および第４図は、
本発明を説明するための説明図、第５図は、本発
明の実施の１形態を説明図的に示す図、第６図
は、本発明の実施の他の形態を説明図的に示す
図、第７図は、本発明の実施の、さらに他の形態
を説明図的に示す図、第８図および第９図は、本
発明の原理を説明するための図である。 １……固体センサー、２……結像レンズ系、Ｌ
……主走査ライン、Ｍ１，Ｍ２……平面鏡。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固体センサーを用いる原稿走査方式におい
   て、定格原稿の幅に係りなく、固体センサーの受
   光域上の像の大きさを一定に保つ方法であつて、
   主走査ラインとの位置関係において、結像レンズ
   系および固体センサーのうちの一方を固定し、他
   方を可動とし、上記結像レンズ系の物界側に、複
   数個の平面鏡を固設して、上記結像レンズ系の光
   軸に対して傾いた独立な光路を、上記主走査ライ
   ンに関して、定格原稿の種類数だけ設定し、個々
   の光路における倍率が、定格原稿の幅の個々に対
   応するようにし、 上記結像レンズ系もしくは固体センサーを移動
   させるか、または上記結像レンズ系とその像界側
   の１個の平面鏡とを一体的に移動させて、読取走
   査すべき定格原稿に応じた光路を選択するように
   し、且つ、上記結像レンズ系、固体センサー、結
   像レンズ系およびその像界側の上記１個の平面鏡
   の、光路選択のための移動における、上記固体セ
   ンサーと結像レンズ系との相対的変位が、結像レ
   ンズ系の像面における光軸方向と直交する方向に
   対し、わずかに傾いた方向において行なわれるよ
   うにしたことを特徴とする、固体走査方式におけ
   る読取変倍方法。