JPS6392155A - 画像読取装置における自動焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は原稿画像をラインセンサ上に走査結像させて画
像を読取る画像読取装置における自動焦点検出装置に関
するもので、画像読取りのためにラインセンサ上に原稿
画像を投影する際、自動焦点調節するのに利用される。

（従来の技術） 一般に、画像読取装置は、第１２図に示すように、キャ
ビネットａの原稿台ガラスｂ上に置かれた原稿画像ｐを
、反射鏡ｃ、ｄを利用して照明ランプｅで照明し、ミラ
ーｒ、ｇ、ｈを介して結像光学系ｉに導き、該光学系ｉ
により固体撮像素子ｊに結像させ、ミラースキャン方式
、原稿台スキャン方式あるいは原稿搬送方式により原稿
画像ｐをスキャンさせながら固体撮像素子ｊでこれを読
取って、電気信号に変換するようになっている。

ところで、上記のような画像読取装置で変倍読取りを行
う場合、電気的な変倍処理では画質の低下が避けられな
いので、光学的に変倍処理する必要がある。

そして、光学的な変倍処理の場合には、光路の共役長を
変化させればよいが、同時に、結像光学系ｉと固体撮像
素子ｊとの距離を変化させて焦点調節する必要がある。

この時、結像光学系ｉの焦点深度は±０．０１ｍｍ程度
と非常に浅いため、機械的に適正な焦点位置を設定する
のが困難であった。

そこで、条線パターンｋ、即ち、白黒の縦縞（ラダー）
が印刷された焦点調節用原稿（焦点調節パターン）を用
いて、条線パターンｋを結像光学系ｉにより固体撮像素
子ｊに結像させ、該固体撮像素子ｊのピッチと投影像を
干渉させて、この濃淡が最大となるように、該固体撮像
素子ｊの出力信号に基いて焦点調節するようにした焦点
調節装置が提案されている（特開昭５８−１７３７０５
号公報参照）。

（発明が解決しようとする問題点） しかし前記従来方式では条線パターンを精度よく形成し
なければならない。

また、変倍読取りを行う場合、変倍範囲が大きくなると
、１種類の条線バクーンでは干渉が起こらない場合があ
り、焦点調節が安定に行えない。

（問題点を解決するための手段） 本発明は画像読取装置のラインセンサを一時的に動かす
だけで焦点検出を行い前記従来のような問題点のない画
像読取装置の焦点検出装置を提供することを目的とし、
原稿画像をラインセンサ上に走査結像させて画像を読取
る画像読取装置において、前記ラインセンサをその長手
方向で原稿画像に対し一時的に傾斜させるラインセンサ
姿勢調節手段と、このラインセンサを傾斜させた状態で
ラインセンサの長手方向の少なくとも２箇所の部分のコ
ントラストを比較して焦点誤差を演算する演算手段とを
備えたことを特徴とするものである。

（作　用） ラインセンサは通常その長平方向が原稿画像および前記
結像光学系の結像レンズと平行にあって、ラインセンサ
の長手方向全域に原稿画像が等しいピント状態で結像さ
れ、合焦状態であると原稿画像の全体を鮮明に読取るこ
とができる。

ラインセンサをラインセンサ姿勢調節手段によってその
長手方向で光軸位置を中心に原稿画像に対し傾斜させる
と、光軸位置では前記通常姿勢の場合と同じピント状態
が得られ、前記傾斜により結像レンズに近づく側に傾斜
している半部では光軸位置から遠ざかるのにつれ光軸位
置での通常ピント状態よりも後ピン側となる状態を得、
また結像レンズから遠ざかる側に傾斜している半部では
光軸位置から遠ざかるのにつれ光軸位置での通常ピント
状態よりも前ビン側となる状態を得ることができる。こ
こでラインセンサ上の長手方向２箇所以上のピント状態
の差によるコントラストの差の関係が、光軸位置での通
常ピント状態に応じて変化し、前記関係を演算手段によ
り演算することで前記原稿画像、結像レンズ、ラインセ
ンサの３つの位置関係によって決定されるピント状態が
合焦か、あるいは前ピンないし後ピンかを判別すること
ができる。

合焦判定時ラインセンサを姿勢制御手段により長手方向
で原稿画像に平行になる元の姿勢に戻すと、原稿画像が
ラインセンサ上に鮮明に走査結像される合焦状態を得る
ことができる。

（実施例） 第１図から第５図に示す本発明の一実施例について説明
する。本実施例は第４図に示すようにマイクロフィルム
Ｍを原稿としてその任意の駒の原稿画像Ｐをリーグ光路
１にてスクリーン２に拡大投影して閲読に供するか、プ
リンタ光路（走査投影系）３にて撮像素子としてのＣＣ
Ｏラインセンサ４に走査しながら拡大投影して画像を電
気的に読取り、原稿画像Ｐのプリントに供するかするリ
ーグ、プリンタの場合を示している。

マイクロフィルムＭは、上下に対をなすガラス板である
フィルムキャリアに挟持され、任意の駒の原稿画像Ｐを
投影位置に移動させられるようになっている。投影位置
の原稿画像Ｐは光源６によってコンデンサレンズ７を介
し下方より照明され、結像レンズ８によって像回転用の
プリズム９を介し上方に向は拡大投影される。

そしてリーダーモードでは、リーダ光路１が形成される
。すなわち、結像レンズ８およびプリズム９を経た光は
、リーダ第１ミラー１）およびリーダ位置（図示の実線
位置）にあるリーダ第２ミラー１２により折り曲げられ
、本体前面上部のスクリーン２に拡大投影される。

プリントモードでは、プリンタ光路３が形成される。す
なわち、まずリーダ第２ミラー１２は退避位置（図示の
想像線位置）に移動し、又リーダモードではリーダ光路
１外の退避位置（図示せず）にあったプリント第１ミラ
ー１４が、結像レンズ８とリーダ第１ミラー１）間に移
動する。この後、プリント第１ミラー１４とプリント第
２ミラー１５とが、同期連動してそれぞれの走査開始位
置から走査終了位置に向かって、走査移動する。このよ
うにして、結像レンズ８からの光は、プリズム９を介し
、プリント第１ミラー１４およびプリント第２ミラー１
５により折り曲げられ、ＣＣＤラインセンサ４にスリッ
ト投影される。

ＣＣＤラインセンサ４は、順次スリット投影されてい（
原稿画像Ｐを電気信号に変換していき、電気的な画像読
取りを行わせる。この画像読取り信号は図示しない公知
のレーザビームプリンタ等に入力してプリントに供され
る。

プリズム９は、結像レンズ８からの投影画像Ｐを、結像
レンズ８の光軸周りの回転により、回転させる。このプ
リズム９は、鏡筒２０内に嵌入保持され、この鏡筒２０
は結像レンズ８を保持するレンズホルダ一部２１の上部
に、単独で回動可能に取り付けられている。２２は外周
ギヤであり、この外周ギヤ２２もレンズホルダ一部２１
の上部に回動可能に取り付けられ、かつ鏡筒２０に嵌着
固定されている。そしてこの外周ギヤ２２は、回転装置
２３の駆動ギヤ２４と噛み合っている（第１図）。この
鏡筒２０およびレンズホルダ一部２１は、支詩板２５に
穿設された開口部に回動自在に保持されている。又プリ
ズム９としては、台形状のものが用いられ、第４図の実
線位置では、マイクロフィルムＭの原稿画像Ｐをそのま
まの向きでスクリーン２、ＣＣＤラインセンサ４等に向
け、第４図の破線位置のごと＜４５度回転されると、原
稿画像Ｐを９０度光軸周りに回転させてスクリーン２、
ＣＣＤラインセンサ４に向ける。

プリズム９は原稿画像Ｐの投影向きを９０”変えるだけ
でなく、投影画像の傾き補正にも利用される。プリズム
９の光軸まわりの０点に光電センサ３０が設けられ鏡筒
２０に付設された図示しない検知マークをプリズム９０
回転の際にカラインドしていき、それをリーダ・プリン
タの動作制御用のマイクロコンピュータ３８（第１図）
によって演算することで、プリズム９の向きを検出し、
原稿画像Ｐの投影向きを制御できるようにしている。

ＣＣＤラインセンサ４は第２図、第３図に示すように基
板４ａ上にＣＣＤ４ｂを横一列に配したもので、Ｌ型の
ホルダー３１の基辺３１ａ部にスペーサ３２を介し固着
されている。ホルダー３１は側片３１ｂ部でＣＣＤ４ｂ
の長手方向中央位置の表面に中心軸線が一致している傾
動中心軸３３によって枢支され、投影光軸３４に対しラ
インセンサ４をその長手方向で１頃斜させたりその傾斜
をなくしたりできるようにしである。ホルダ３１は一方
の回動端側で、側片３１ｂに当接してＣＣＤラインセン
サ４の光軸３４と直角をなす原点位置に規制する第１位
置決めビン３５ａと基辺３１ａとの間に働かせたばね３
６によって、側辺３１ｂが第１位置決めビン３５ａに当
接する原点位置に安定するようにされている。

ホルダ３１の他方の回動端側では、基辺３１ａの下面に
ソレノイド（ラインセンサ姿勢調節手段）３７の作動杆
３７ａが当接していて、ソレノイド３７が作動したとき
作動杆３７ａの突出によって基辺３１ｂを押動し、ばね
３６に抗してホルダ３１を第２位置決めビン３５ｂに当
接するまで回動させ、ラインセンサ４を光軸３４に対し
第７図のように所定角度傾斜させるようにしである。

ここで原稿画像Ｐを結像レンズ８によってＣＣＤライン
センサ４上に投影するのに、第６図のようにＣＣＤライ
ンセンサ４が合焦位置Ａ。にあるときスリット投影され
る画像の受光コントラスト波形Ｒ８のピーク値が高くな
るのに比べ、ＣＣＤラインセンサ４が前ビン位置Ａ１や
後ピン位置Ａ２にあるときスリット投影される画像の受
光コントラスト波形Ｒ，，Ｒ２のピーク値が低くなる。

このピント状態に対応したコントラスト波形Ｒ０とＲ，
、Ｒ，とのピーク値の差は、結像レンズ８の被写界焦点
深度が０．０１ｍｍ程度であるのでピント状態の少しの
差で比較的大きく現れ充分検出することができる。

そこでＣＣＤラインセンサ４は焦点検出時前記ソレノイ
ド３７を働かせて光軸３４に対し傾かせるが前記コント
ラスト波形Ｒ６とＲ１、Ｒ２との各ピーク値の差を検出
し得る数度程度の少しの傾きでよい。第７図は第６図の
如き３つのピント状態を得る傾き姿勢を示している。

この傾き姿勢でＣＣＤラインセンサ４の中央位置４゜と
両端側の位置４１．４ｔ、とで得られるコントラスト波
形と、実際のピント状態との関係を示すと下表の通りで
ある。

この表から分かるように合焦時は中央位置４゜のピーク
値が大であるのに対し、両端位置４１．４□では前ピン
、後ピン状態となっていて合焦位置から共に少しピント
ズレしていることによって、中央位置４゜でのピーク値
に対し共に低くなっている。

これに比して前ピン状態では、ＣＣＤラインセンサ４の
一方端位置４．で合焦かそれに近い状態が得られて最大
のピーク値を示すのに対し、中央位置４゜、他方端位置
４□へと移動するにつれてピーク値が低くなる。

また後ピン状態では、ＣＣＤラインセンサ４の他方端位
置４２で合焦かそれに近い状態が得られて最大のピーク
値を示すのに対し、中央位置４゜、−万端位置４．へと
移動するにつれピーク値が低くなる。

このように、ＣＣＩ）ラインセンサ４が光軸３４に対し
傾いた状態では、ＣＣＤラインセンサ４の長手方向の２
以上の箇所で出力するコントラスト波形のピーク値の組
合せが、ピント状態が合焦か、前ピンか、後ピンかの違
いによって異なることになる。この違いをリーダ・プリ
ンタの動作制御用のマイクロコンピュータ（演算手段）
３８による演算で判別しピント状態を検出することがで
きる。

この検出信号に応じて結像レンズ８の焦点調節用駆動モ
ータ３９の駆動回路４０を制御し、前記表に示す通り合
焦のときモータ３９を停止させ、前ピンのとき結像レン
ズ８をラインセンサ４側に浮動させるようモータ３９を
正転させ、後ピンのとき結像レンズ８をラインセンサ４
から遠ざかる側に移動させるようモータ３９を逆転させ
るようにする。

これによってＣＣＤラインセンサ４をソレノイド３７に
より一時傾かせることで自動焦点調節を行うことができ
、自動焦点調節後ＣＣＤラインセンサ４を元の姿勢に戻
すことで合焦状態での原稿画像Ｐの読取りを開始するこ
とができる。自動焦点調節はり−ダ・プリンタ使用開始
時、レンズ交換後、ズーム動作後、フィルム交換後行う
とよい。自動焦点調節のための制御フローチャートの一
例を示せば第８図の通りである。

なおＣＣＤラインセンサ４の前記コントラストのピーク
値を検出する各箇所に原稿画像Ｐのコントラスト部が対
応しなければならないが、文字や図形が記録されている
マイクロフィルムＭにおいて、コントラストのムい地の
部分が対応することもあり、そのような場合は焦点検出
が不能となる。

そこで第９図に示すようにマイクロフィルムＭの各原稿
画像Ｐの直ぐ横であるが投影域外の部分に、コントラス
ト部が走査方向に一様に並ぶ検出格子４１を設け、焦点
検出時のこの検出格子４１をＣＣＤラインセンサ４上へ
走査投影するようにすればよい。

第１０図に示すマイクロフィルムＭは検出格子４１を各
原稿画像Ｐに対応するフィルム側縁部に設けてあり、駒
検索用のバーコードを兼ねられるようになっている。

この場合検出格子４１の配列方向が走査方向と一致しな
いが、このことは原稿画像Ｐをプリズム９により９０６
回転させてＣＣＤラインセンサ４へ走査投影することで
回避される。

検出格子４１はマイクロフィルムＭの画像面と一致する
例えばフィルムキャリアの一面に形成しておき、それを
ＣＣＤラインセンサ４に走査結像させても焦点検出を行
うことができる。

（発明の効果） 本発明によれば前記構成および作用を有するので、画像
読取り用のラインセンサを一時傾けるだけで変倍如何に
かかわらず焦点検出を行うことができ、焦点検出用の特
別なセンサや光学系が不要で構造の簡単なものとなり小
型で安価なものとして供し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をプリンタ部に画像読取り装置を設けた
リーグ・プリンタに適用した場合の一実施例を示す主要
構成図、第２図、第３図は画像読取装置の側面図および
平面図、第４図はリーグ・プリンタの概略構成を示す斜
視図、第５図は結像レンズ部の斜視図、第６図はＣＣＯ
ＣＣラインセンサピント状態とそれに対応した出力のコ
ントラスト波形を示す光学系の展開図、第７図はＣＣＤ
ラインセンサを光軸に対し傾は各種ピント状態を同時に
得る状態を示す光学系の展開図、第８図は自動焦点調節
のフローチャート、第９図、第１０図は本発明に適した
マイクロフィルムの例を示す平面図、第１）図は従来の
画像読取装置を示す光学系の展開図、第１２図は従来の
画像読取装置の内部構造を示す側面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）原稿画像をラインセンサ上に走査結像させて画像
   を読取る画像読取装置において、 前記ラインセンサをその長手方向で原稿画 像に対し一時的に傾斜させるラインセンサ姿勢調節手段
   と、 このラインセンサを傾斜させた状態でライ ンセンサの長手方向の少なくとも２箇所の部分のコント
   ラストを比較して焦点誤差を演算する演算手段と を備えたことを特徴とする画像読取装置に おける自動焦点検出装置。