走査型画像読み取り装置
【課題】 補助光の投影される方向が固定されていると、イメージセンサの読み取り位置が変化した場合に変化後の読み取り位置に補助光のパターンが届かない可能性がある。
【解決手段】 補助光ユニット１１は、縞状のパターンを持つ補助光を発する発光ダイオード１１ａと、この補助光を投影する投影レンズ１１ｂとから構成されており、走査ミラー２に対してイメージセンサ１６と同一側に配置されている。投影レンズ１１ｂを透過した補助光は、走査ミラー２により反射されて被写体Ｏ上に投影される。補助光ユニット１１は、少なくとも被写体Ｏ上でイメージセンサ１６により読み取られる部分を中心にパターンＰを投影するよう配置されている。
【解決手段】 補助光ユニット１１は、縞状のパターンを持つ補助光を発する発光ダイオード１１ａと、この補助光を投影する投影レンズ１１ｂとから構成されており、走査ミラー２に対してイメージセンサ１６と同一側に配置されている。投影レンズ１１ｂを透過した補助光は、走査ミラー２により反射されて被写体Ｏ上に投影される。補助光ユニット１１は、少なくとも被写体Ｏ上でイメージセンサ１６により読み取られる部分を中心にパターンＰを投影するよう配置されている。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ライン型のイメージセンサを用いて被写体像を走査することにより被写体を二次元的に読み取る走査型画像読み取り装置に関し、より詳細には、この装置においてコントラストパターンを投影する補助光ユニットの配置に関する。
【０００２】
【従来の技術】被写体距離が固定されないカメラ型の画像読み取り装置では、被写体に対する結像レンズのピントを合わせるために何らかの被写体距離に関する情報が必要とされる。一眼レフカメラ等のフィルムカメラでは、撮影レンズ系を介して入射する光束を受光して被写体像の一部の位相差やコントラストの分布を検出することによりピントズレを検出するパッシブ方式の検出手段が用いられている。
【０００３】また、パッシブ方式の検出手段を備えるカメラには、被写体にコントラストパターンを投影するための光源と投光レンズとを有する補助光ユニットが設けられたものがある。被写体のコントラストが十分でなく合焦の検出ができない場合には、補助光を投光して被写体に積極的にコントラストを付与してピントズレを検出する。
【０００４】一方、ＣＣＤ等のライン型のイメージセンサを用いた走査型画像読み取り装置では、撮影のための結像系を利用して被写体の一部のコントラストを検出する方式で検出系を構成できれば装置の小型化のためには望ましい。また、フィルムカメラと同様に補助光を投光するユニットを備えることが望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のようなフィルムカメラに用いられている投光・検出手段を上記のような走査型画像読み取り装置に適用した場合、補助光の投影される方向が固定されていると、イメージセンサの読み取り位置が変化した場合に変化後の読み取り位置に補助光のパターンが有効に届かない可能性がある。これを避けるためには、走査範囲全域をカバーするような広い投光範囲をもつ補助光ユニットを用いても良いが、パターンの明るさを変えずに投光範囲を広げるためには発光量を大きくする必要があり、ユニットが大型化し、あるいは消費電力が増加するという不具合がある。
【０００６】この発明は、上述した従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、撮影用のイメージセンサを被写体に対する合焦の検出にも兼用し、かつ、投光範囲を広げることなくイメージセンサの読み取り範囲に補助光を有効に投光することができる走査型画像読み取り装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる走査型画像読み取り装置は、被写体像を形成する結像レンズと、結像レンズにより形成された被写体像の一次元的な画像情報を電子的に読み取るライン型イメージセンサと、被写体と結像レンズとの間に設けられ、イメージセンサの画素配列方向とほぼ平行な回動軸回りに回動することによりイメージセンサ上に被写体像を走査させ、イメージセンサに被写体像の二次元的な画像情報を読み取らせる走査ミラーと、走査ミラーに対してイメージセンサと同一側に配置され、走査ミラーを介してコントラスト付加用のパターンを被写体に投影する補助光ユニットとを備えることを特徴とする。
【０００８】上記の構成によれば、補助光は走査ミラーを介して被写体に投光されるため、走査ミラーが回動してイメージセンサの読み取り範囲が変化した場合には、補助光の投光範囲も同時に変化する。したがって、これらが一致するよう設定しておくことにより、走査ミラーがいずれの回動位置に設定されている場合にも、イメージセンサの読み取り対象範囲に補助光のコントラストパターンを投影することが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる走査型画像読み取り装置の実施形態としてカメラ型スキャナーを説明する。
【００１０】実施形態のカメラ型スキャナーは、モノクロのライン型ＣＣＤセンサであるイメージセンサを用いて離れた位置にある被写体を走査する方式のカメラ型スキャナーである。その撮影光学系は図１に概念的に示すように、被写体Ｏ側から走査ミラー２、結像レンズ３、イメージセンサ１６により構成される。走査ミラー２をイメージセンサ１６の画素配列方向に平行な方向の回転軸Ｒｘ回りに回動させることにより、被写体Ｏを順次ライン状に読み取ってイメージセンサ上に結像させ、被写体の情報を二次元的に読み取る。この明細書では、イメージセンサの画素配列方向に相当する方向を「主走査方向」、走査ミラーの回動により走査される読み取りライン(走査ライン)の移動方向を「副走査方向」と定義する。また、図中に、イメージセンサ１６の画素配列方向に平行なｙ軸と、結像レンズ３の光軸に平行なｘ軸を定義する。さらに、以下の説明では、結像レンズ３の光軸が図中一点鎖線で示したように走査ミラー２により直角に偏向される際のラインセンサの読み取りラインを「基準走査ライン」と定義する。
【００１１】なお、結像レンズ３の近傍には、被写体Ｏに縞状のコントラストパターンＰを投影するための補助光ユニット１１が配置されている。実施形態のカメラ型スキャナーは、撮影用のイメージセンサ１６の出力を用いて被写体のコントラストを検出することにより被写体に対して結像レンズのピントを合わせるよう構成されている。補助光ユニット１１により被写体にコントラストを付与することにより、例えば白い壁等のコントラストの小さい被写体に対してもピントを合わせることができる。
【００１２】補助光ユニット１１は、縞状のパターンを持つ補助光を発する発光ダイオード１１ａと、この補助光を投影する投影レンズ１１ｂとから構成されており、走査ミラー２に対してイメージセンサ１６と同一側に配置されている。投影レンズ１１ｂを透過した補助光は、走査ミラー２により反射されて被写体Ｏ上に投影される。補助光ユニット１１は、少なくとも被写体Ｏ上でイメージセンサ１６により読み取られる部分を中心にパターンＰを投影するよう配置されている。
【００１３】実施形態のカメラ型スキャナーは、被写体を走査して情報を読み取る方式を採用しているため、センサの画素数に対して読み取りの解像度を高くすることができる。例えば、実施形態におけるイメージセンサの有効画素数は２０８８であり、５４．４度の走査範囲を２８７０ステップに分解して走査ミラーの回動位置を設定することにより、主走査２０８８×副走査２８７０の約６００万画素のエリアセンサを用いたのと同等の解像度を得ることができる。この解像度は、例えばＢ５版の原稿を読み取る際には約３００ｄｐｉに相当する。
【００１４】また、走査方式として上記のような回転ミラー走査方式を採用したことにより、イメージセンサに入射する光束を常に一定の角度で結像レンズに入射させることができるため、結像レンズの径を最小限に抑えることができる。同様の走査方式でもイメージセンサを走査させる方式とすると、イメージセンサに入射する光束の結像レンズに対する入射角度が走査位置に応じて変化するため、ビネッティングの影響を抑えるために結像レンズに必要とされる径は回転ミラー走査方式の場合より大きくなる。また、回転ミラー走査方式では、ラインセンサやミラーを平行移動させる走査方式と比較して、可動部分を小さくすると共に、駆動機構を単純化することができる。
【００１５】ただし、走査ミラーを回動させて被写体を走査する場合、イメージセンサ１６と共役な物体面は、走査ミラー２の回転軸Ｒｘを中心とした円筒面となるため、被写体Ｏが平面である場合には以下の３つの問題が生じる。第１は、基準走査ラインに焦点を合わせると副走査方向の周辺部を読み取る際には被写体Ｏより手前の位置にピントが合うという焦点ズレの問題、第２は、走査ミラー２から被写体Ｏまでの距離が基準走査ラインから副走査方向の周辺部に向かって漸増することにより周辺部に向けて結像倍率が小さくなるという倍率変化の問題、そして、第３は、走査ミラー２から被写体Ｏまでの距離をＬとしたときに走査ラインの副走査方向の位置が走査ミラー２の回転角度θに対してＬ・tanθで定まるため、走査ミラーの回動角度ピッチが等しいと読み取りラインの密度が画面中心部と比較して周辺部で粗くなるという読み取り密度の問題が発生する。
【００１６】実施形態のカメラ型スキャナーでは、焦点ズレの問題に関しては、副走査方向の読み取り位置に応じて結像レンズを光軸方向に移動させることにより解消しており、倍率変化の問題に関しては取り込まれた画像の信号処理段階において倍率の小さい周辺部でデータを補完して伸張することにより解消しており、読み取り密度の問題に関しては、ミラー駆動モータ側の等ピッチの回転を副走査方向の読み取り位置に応じて不等ピッチの回転に変換する機能を機械系に持たせることにより解消している。
【００１７】また、実施形態のカメラ型スキャナーでは、撮影光学系とファインダー光学系とが独立して設けられているため、これらの光学系の間にパララックスが生じる。一般に、例えばレンズシャッターカメラ等のカメラでは、撮影光学系を基準としてファインダー光学系にパララックス補正用の手段を設け、パララックスの影響を避けるようにしている。これに対して、実施形態のカメラ型スキャナーは、ファインダー系の視野を基準として、パララックスが生じないよう撮影光学系側の走査範囲を被写体距離に応じて変化させている。これに伴い、基準走査ラインに対して撮影範囲が非対称に設定される。
【００１８】図２及び図３は、本実施の形態によるカメラ型スキャナの外形及び概略構成を示す斜視図である。図２に示すように、カメラ型スキャナ１は、略直方体形状の本体ケース１０を有し、本体ケース１０の正面には被写体像を取り込むための窓部１２が形成されている。また、図３に示すように、本体ケース１０の内部には、イメージセンサ１６と、イメージセンサ１６の画素配列方向に平行な軸Ｒｘの回りで回転する走査ミラー２と、走査ミラー２からの反射光をイメージセンサ１６に結像させるための結像レンズ３とが備えられている。
【００１９】補助光ユニット１１は、結像レンズ３に隣接して配置され、補助光ユニット１１からの射出光が走査ミラー２を介して窓部１２から射出されるよう構成されている。補助光ユニット１１は、被写体にイメージセンサ１６の画素配列方向に相当する方向に直交する縞状のパターンを投影する。パターンを含む光は、投影レンズ１１ｂを介して走査ミラー２に入射し、走査ミラー２で反射されて被写体側に投影される。
【００２０】イメージセンサ１６は所謂モノクロセンサであり、カラー画像に対応するため、走査ミラー２とイメージセンサ１６との光路中には、カラーフィルタ４が設けられている。また、窓部１２に隣接して、ファインダー窓１３が設けられている。
【００２１】本体１には、電源をオンオフするメインスイッチ３１０が設けられており、カメラ型スキャナ１の操作はリモコン５の操作ボタン３５０により行われる。図２に示すように、操作ボタン３５０には、スタートボタン５１、アップ／テレボタン５４、ダウン／ワイドボタン５５、モードボタン５３、ストップ/削除ボタン５２の５つがある。また、リモコン５は、本体ケース１０の上部に形成されたリモコン装着部１７に着脱可能となっている。
【００２２】リモコン５は赤外ＬＥＤを用いて赤外線によってカメラ本体に対してコマンド信号を送信する送信部５６を有している。本体ケース１０の背面には送信部からの信号を受信するための赤外線センサである第１受信部２０１が設けられ、リモコン装着部１７の、リモコン５の送信部５６に相当する部分には、第１受信部２０１に比べて感度の弱い赤外線センサである第２受信部２０２が設けられている。つまり、リモコン５をリモコン装着部１７から取り外した状態では、送信部５６からの信号を第１受信部２０１で受信し、リモコン５をリモコン装着部１７に装着した状態では、送信部５６からの信号を第２受信部２０２で受信することができる。
【００２３】また、本体には、リモコン５の着脱を検出するための反射型フォトセンサである、リモコン着脱センサ３１１が設けられており、リモコン着脱センサ３１１はリモコン５が装着されていればオン信号を出す。本体側の制御回路はリモコンから同一の操作信号が入力された際にも、リモコン５が本体に装着された状態であるか離脱した状態であるかに応じて異なるコマンドとして実行することができる。
【００２４】図４は、カメラ型スキャナ１の内部構成を示す平面図である。本体ケース１０内には、走査ミラー２を回転可能に保持するミラーホルダ２０が設けられている。ミラーホルダ２０は後述のミラー駆動機構によって図中時計回り及び反時計回りに回転駆動される。また、ミラーホルダ２０に隣接して、結像レンズ３及びイメージセンサ１６を収容するためのハウジング１２０が設けられており、走査ミラー２からの反射光がハウジング１２０内の結像レンズ３を通ってイメージセンサ１６に結像するように構成されている。
【００２５】結像レンズ３は、レンズ鏡筒３０に保持された３枚のレンズ３ａ，３ｂ，３ｃより構成されている。また、レンズ鏡筒３０はその外周をハウジング１２０に設けられた円筒状の鏡筒保持部１２１の内周に保持されている。レンズ鏡筒３０は、後述のレンズ駆動機構６によって走査ミラー３に近接する方向及び離反する方向に駆動され、これにより結像レンズ３を光軸方向に移動させる。
【００２６】ハウジング１２０の、鏡筒保持部１２１とイメージセンサ１６との間には、無色フィルタ４ａ、赤色フィルタ４ｂ、緑色フィルタ４ｃ、及び青色フィルタ４ｄからなるカラーフィルタ群４が設けられている。カラーフィルタ群４は、イメージセンサ１６の画素配列方向と平行な回転軸の回りに回転するフィルタホルダ４０によって、９０゜間隔で保持されており、フィルタホルダ４０の回転によって各々フィルタが選択的に、結像レンズ３とイメージセンサ１６との間の光路中に配置される。
【００２７】なお、ミラーホルダ２０、ハウジング１２０等は、本体ケース１０の下部に設けられた支持フレーム１３０によって支持されている。支持フレーム１３０上には、後述の走査用モータ７０を支持するためのモータフレーム１３５、バッテリー２１０を保持するバッテーリーフレーム１３６が形成されている。
【００２８】次に、ファインダーについて説明する。図５R>５は、図４のカメラ型スキャナ１の線分Ａ−Ａに関する断面図である。図５に示すように、ファインダーは、ファインダー窓１３から入射した光束を取り込む対物レンズ１４１と、この対物レンズ１４１を透過した光束を上側のカバーガラス１５側に向けて反射させるファインダーミラー１４５と、ミラー１４５により反射された光束を透過させるフレネルレンズ１４３と、フレネルレンズ１４３とカバーガラス１５との間に配置された透過型の液晶表示パネル１５２とから構成されている。対物レンズ１４１とフレネルレンズ１４３とは、プラスチックにより一体のユニット１４０として成形されている。ファインダーが設けられたスペースの後方には、図２に示されるように撮影画像のデータを記録するメモリカード２２０を装着するためのカードスロット２３０が形成されている。なお、ファインダーユニット１４０は、ビス止め部１４６によって、支持フレーム１３０に固定されている。
【００２９】次に、走査ミラー２を回動させると共にフィルター群４を切り換えるためのミラー駆動機構７について説明する。図６は、図４のカメラ型スキャナ１の線分Ｂ−Ｂに関する断面図である。図６に示すように、モータフレーム１３５には、ミラー駆動モータ７０が固定され、ミラー駆動モータ７０の出力軸には、駆動ギア７１が固定されている。また、駆動ギア７１の回転を約１／１０００に減速するために、歯数の大きなギアと歯数の小さいギアとを一体として構成した５組のギア対７４〜７８が設けられている。ギア対７４〜７８のうち、ギア対７４，７５，７６は第１の支軸７２の回りに回転可能に支持されており、ギア対７７，７８は第２の支軸７３の回りに回転可能に支持されている。
【００３０】そして、駆動ギア７１は、支軸７２に支持された第１のギア対の従動ギア７４ａに係合し、第１のギア対の減速ギア７４ｂは、支軸７３に支持された第２のギア対７７の従動ギア７７ａに係合している。第２のギア対７７の減速ギア７７ｂは、支軸７２に支持された第３のギア対７５の従動ギア７５ａに係合し、第３のギア対７５の減速ギア７５ｂは、支軸７３に支持された第４のギア対７８の従動ギア７８ａに係合している。第４のギア対７８の減速ギア７８ｂは、支軸７２に支持された第５のギア対７６の従動ギア７６ａに係合し、第５のギア対７６の減速ギア７６ｂは、支軸７３に回転可能に支持された後述の駆動部材８０に係合している。なお、支軸７３の中心軸を軸７３ａとする。
【００３１】図７は、駆動機構７を示す平面図である。図７に示すように、駆動部材８０は、平板状部材に第１セクタギア８２と第２セクタギア８３を形成したものである。第１セクタギア８２は、前述の第５のギア対７６の減速ギア７６ｂに係合しており、当該減速ギア７６ｂの回転によって駆動部材８０が回動する。第１セクタギア８２は支軸７３の中心軸７３ａに対し中心角１２０°を有し、第２外周ギア部８３は軸７３ａに対し中心角２０°を有している。両セクタギア８２，８３は、軸７３ａに対し回転方向には隣接している。
【００３２】また、第１セクタギア８２を挟んで、第２セクタギア８３と反対側には、軸７３ａに対する中心角約６０°の扇形部８０ａが形成されている。扇形部８０ａにおいて、第１セクタギア８２のピッチ円の延長線上には、駆動ピン８１が立設されている。
【００３３】次に、ミラー２を保持するミラーホルダ２０について説明する。図８は、ミラーホルダ２０を示す斜視図である。図８に示すように、ミラーホルダ２０は、ミラー面の４辺を規定する正面フレーム２１と、鉛直方向の両側面を挟んで保持する側面フレーム２２と、Ｙ方向（イメージセンサ１６のＣＣＤ画素配列方向）に延びるミラー支軸２７とを一体として構成したものである。また、正面及び側面フレーム２１，２２の下部には、ミラー支軸２７に直交する平板状部材である連動部材２３、及び円板状部材である支持円板２５が設けられている。支持フレーム１３０には、ミラー支軸２７を嵌挿するための孔１３９が形成されており、ミラー支軸２７を孔１３９に嵌挿すると、支持円板２５が支持フレーム１３０上で摺動することによって、ミラーホルダ２０は支持フレーム１３０上で回転可能となる。
【００３４】図７に示すように、連動部材２３には、駆動部材８０に立設された駆動ピン８１に係合する係合溝２４が形成されている。係合溝２４は、ミラー支軸２７の回転中心に向けて長く形成されている。そして、駆動部材８０が時計回りに回転すると、駆動ピン８１が係合溝２４の長手方向の一辺を付勢し、これにより連動部材２３は反時計回りに回動付勢される。すなわち、連動部材２３と一体であるミラーホルダ２０全体が反時計回りに回転する。かくして、ミラーホルダ２０に保持された走査ミラー２は、駆動部材８０の回動に伴い、駆動ピン８１と係合溝２４の係合によって回転する。
【００３５】なお、駆動ピン８１と係合溝２４との間には僅かなクリアランスがある。このクリアランスに起因する駆動ピン８１と係合溝２４及びギア対７４〜７８のがたつきを押さえるため、図８に示すように、ミラー支軸２７には、ミラーホルダ２０を一方向に付勢するためのコイルバネ２８が巻き付けられている。コイルバネ２８の一端は、支持円板２５に形成された切り欠き部２５ａを介して、支持フレーム１３０に突設された凸部２９に当接しており、他端は切り欠き部２５ａの側面に当接している。このように、コイルバネ２８は支持円板２５を常時一定の方向に回動付勢している。
【００３６】駆動部材８０及びミラーホルダ２０は、図７R>７に示される駆動部材８０の回転中心と駆動ピン８１とミラーホルダ２０の回転中心とが略一直線上に並んだ状態で、走査ミラー２の表面と、Ｘ軸とのなす角度が４５°になるように構成されている。
【００３７】つまり、駆動部材８０の回転中心と駆動ピン８１と走査ミラー２の回転中心とが一直線上に並んだ状態（図７）から、時計回りあるいは反時計回りに駆動部材８０が回転するにつれ、駆動ピン８１とミラーホルダ２０との回転中心との距離が長くなる。従って、駆動部材８０の角度ピッチを一定とすると、走査ミラー２は、角度のピッチを減少させながら回転する。
【００３８】このように、被写体の周辺部を走査している時の走査ミラー２の回転角度ピッチを、中心部を走査している時よりも小さくすることによって、周辺部と中心部での読み取りラインの密度が実質的に同じになる。
【００３９】次に、走査ミラー２のホーム位置について説明する。駆動部材８０の回動は、パルスモータであるミラー駆動モータ７０によってオープンループ制御される。図７に示すように、支持フレーム１３０には、オープンループ制御のため、走査ミラー２のホーム位置を与えるための走査基準位置センサ２０４が設けられている。走査基準位置センサ２０４は、発光部と受光部を持つ透過型フォトセンサであり、駆動部材８０に設けられたシャッタープレート８５が発光部と受光部の間に介在することによってオフとなるものである。
【００４０】シャッタープレート８５は、走査ミラー２とＸ軸とのなす角度が４５°より小さい時、すなわち、読み取りラインが基準走査ラインを境としてファインダー側に位置する時には、走査基準位置センサ２０４の発光部と受光部の間に介在しこれを遮っており、走査基準位置センサ２０４はオフしている。そして、当該角度がほぼ４５°になった時に、シャッタープレート８５が走査基準位置センサ２０４の発光部と受光部の間から抜け出て、走査基準位置センサ２０４がオンとなる。そして、当該角度が４５°より大きい時、すなわち、読み取りラインが基準走査ラインＲよりもファインダーの反対側に位置する時には、走査基準位置センサ２０４はオンしている。
【００４１】ミラー駆動モータ７０の駆動制御は、走査基準位置センサ２０４がオフからオンに変わった時点から、数パルス（Ｘｃ）をカウントしたところをホーム位置として、ミラー駆動モータ７０の駆動制御を行う。このパルス数Ｘｃは、走査ミラー２とＸ軸とのなす角度が４５°となるように、すなわち、読み取りラインが基準走査ラインＲと一致するように設定される。
【００４２】このように、走査ミラー２のホーム位置が基準走査ラインＲに対応しているため、走査ミラー２をホーム位置に位置させた状態で、結像レンズ３の合焦位置を検出する合焦処理、及び被写体の輝度を検出してイメージセンサ１６の蓄積時間を決定する測光処理を行うことができる。合焦処理及び測光処理については後述する。
【００４３】次に、カラーフィルタ群４の切換について図７及び図４の線分Ｃ−Ｃに関する断面図である図９にしたがって説明する。駆動部材８０が図７に示される時計回りに走査範囲の限界まで回動すると、駆動部材８０の第２セクタギア８３が、カラーフィルタ群４の切換のための伝達ギア９１に係合してこれを反時計回りに回動させる。
【００４４】図９に示すように、支持フレーム１３０には、上記の伝達ギア９１と、伝達ギア９１により回転駆動されるフィルタ駆動ギア９３とが、共通の軸９２の回りに各々回転可能に支持されている。フィルタ駆動ギア９３は、カラーフィルタ群４を回転駆動するためのフィルタギア９５に係合している。伝達ギア９１とフィルタ駆動ギア９３とは、ワンウェイクラッチ９４を介して係合しており、伝達ギア９１の反時計回り(図７において)の回転のみがフィルタ駆動ギア９３に伝達される。すなわち、駆動部材８０が時計回りに回動して伝達ギア９１を反時計回りに回動させる際にはフィルタ駆動ギア９３も反時計回りに回動するが、駆動部材８０が反時計回りに回動して伝達ギア９１が時計回りに回動する際には、フィルタ駆動ギア９３は回転しない。
【００４５】図１０に、カラーフィルタ群４とこれを保持するフィルタホルダ４０を示す。フィルタホルダ４０は、カメラ型スキャナ１の前述のハウジング１２０内部において、カラーフィルタ群４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）を保持すると共に、カラーフィルタ群４をＹ軸に平行な軸の回りに回転させる。
【００４６】フィルタホルダ４０には、回転のための支軸であるフィルタ支軸４５と、各カラーフィルタ群４の側端部を把持するための、フィルタ支軸４５に沿って延びる４つの把持部４６が設けられている。各々のカラーフィルタ群４は、把持部４６に一側端部を把持された状態で、フィルタ支軸４５に対し９０°間隔で放射状に保持される。
【００４７】フィルタ支軸４５には、フィルタホルダ４０を回転させるためのフィルタギア９５が取り付けられる。ここで、フィルタ支軸４５の下端部には、外周が平らに削られた切欠部４５ａが形成されており、フィルタギア９５にはフィルタ支軸４５の下端部に下方から係合する孔９５ａが形成されている。そして、フィルタ支軸４５の下端部にフィルタギア９５の孔９５ａが下方から係合すると、フィルタギア９５の上面が切欠部４５ａの端面４５ｂに当接する。そのため、フィルタギア９５はフィルタ支軸４５に回転方向の駆動力を伝達するだけでなく、下方から上方（鉛直方向）への駆動力も伝達することが可能になる。
【００４８】また、フィルタ支軸４５には、円板４８がフィルタ支軸４５と直交するように固定されている。円板４８の下面の外周近傍には、下方に向けて突出した４つの突起４９が周方向に等間隔で形成されており、各突起４９は各フィルタ４の下側に位置している。また、ハウジング１２０の底板１２５には、各突起４９が各々係合する係合穴１２７が形成されている。すなわち、図９に示すように、突起４９が係合穴１２７に係合することによって、フィルタホルダ４０を回転させないためのストッパーとなる。なお、支軸４５の上端部には、コイルバネ４３が巻き付けられており、このコイルバネ４３の上端はハウジング１２０の天面１２８に当接している。すなわち、フィルタホルダ４０はコイルバネ４３によって下方に付勢されている。
【００４９】ここで、フィルタギア９５と、これに係合しているフィルタ駆動ギア９３は、はすば歯車である。そのため、フィルタ駆動ギア９３が反時計回り（図１０中矢印方向）に回転すると、フィルタギア９５は圧力角の方向に力を受ける。すなわち、フィルタギア９５は、上向きに付勢される。前述の通り、フィルタ支軸４５はフィルタギア９５に対し、下方から上方に向けての駆動力を伝達するため、コイルバネ４３の付勢力に抗してフィルタホルダ４０が上昇する。
【００５０】すなわち、フィルタ駆動ギア９３が反時計回りの回転に伴い、フィルタホルダ４０が上昇し、円板４８に形成された突起４９が係合穴１２７から抜ける。かくして、フィルタホルダ４０は、時計回り方向に回転可能となる。
【００５１】フィルタ駆動ギア９３が停止し駆動力が無くなると、フィルタギア９５を上向きに付勢する力が消滅する。これに伴い、フィルタホルダ４０はコイルバネ４３によって下方に付勢されているため、フィルタホルダ４０は降下する。フィルタギア９５の回転角度が９０°であれば、各突起４８がそれまで係合していた係合穴１２７に隣接する係合穴１２７に係合する。これにより、フィルタホルダ４０は回転しないように再び保持される。
【００５２】駆動部材８０が走査ミラー２の回転による走査終了後、さらに回転することによって、カラーフィルタ群４の切換が行われる。つまり、一つの駆動源（ミラー駆動モータ７０）によって、走査ミラー２の回転とカラーフィルタ群４の切換が行われる。
【００５３】なお、図９に示すように、フィルタギア９５の、無色フィルタ４ａの下部に相当する部分には、開口９６が設けられている。また、図９に示すように、支持フレーム１３０には、無色フィルタ４ａが光路中に位置する時に開口９６に面する、反射型フォトセンサであるフィルタセンサ２０５が設けられている。従って、無色フィルタ４ａが光路中に位置する時には、フィルタセンサ２０５はオフとなり、それ以外はオンとなっている。つまり、光路中に位置しているフィルタが無色フィルタであるか否かが、フィルタセンサ２０５のオンオフによって判別される。
【００５４】次に、結像レンズ３を移動するためのレンズ駆動機構６について説明する。図６に示すように、ハウジング１２０の鏡筒保持部１２１には、Ｘ軸方向に延びる溝１２１ａが形成され、レンズ鏡筒３０には溝１２１ａを貫通してハウジング１２０外部に向けて延びる鏡筒アーム３２が形成されている。また、図４に示すように、レンズ鏡筒３０のイメージセンサ１６側の端部からは、溝１２１ａを貫通して、鏡筒アーム３２と平行で且つ鏡筒アーム３２よりも短い第２アーム３３が形成されている。
【００５５】また、図４に示すように、鏡筒アーム３２と第２アーム３３には、Ｘ軸方向に延びる挿通孔３２ａ，３３ａが夫々形成されている。挿通孔３２ａ，３３ａには、モータフレーム１３５上に突設された一対の支柱１３３、１３４により支持されてＸ軸方向に延びるガイドバー３５が挿通されている。つまり、レンズ鏡筒３０は、挿通孔３２ａ，３３ａとガイドバー３５との摺動により、Ｘ軸方向に案内される。
【００５６】図１１は、図４のカメラ型スキャナ１の線分ＤーＤに関する断面図である。図１１に示すように、モータフレーム１３５には鉛直フレーム１３２が立設されており、鉛直フレーム１３２には、パルスモータであるレンズ駆動モータ６０が固定されている。レンズ駆動モータ６０の出力軸６１には、Ｘ軸方向に延びるネジ部６３が固定されている。そして、レンズ鏡筒３０の鏡筒アーム３２には、ネジ部６３と螺合する雌ネジ部３１が設けられている。
【００５７】このように構成されているため、レンズ駆動モータ６０が回転すると、レンズ鏡筒３０がＸ軸に沿って、走査ミラー２に近接する方向あるいは離反する方向に移動する。本実施の形態では、レンズ鏡筒３０の移動ストロークは約６mmに設定されている。
【００５８】なお、図１１に示すように、レンズ鏡筒３０のホーム位置を検出するため、鏡筒アーム３２の下部には、シャッタープレート３６が固定され、支持フレーム１３０からはシャッタープレート３６により遮られる位置に透過型フォトセンサであるレンズ基準位置センサ２０３が設けられている。そして、レンズ鏡筒３０が走査ミラー２側に最も近接した状態で、シャッタープレート３６がレンズ基準位置センサ２０３を遮断するよう構成されている。
【００５９】図１２は、実施形態のカメラ型スキャナーの制御系の全体構成を概略的に示すブロック図である。制御系は、スキャナー本体１００に設けられた各回路と、リモコン５に設けられた回路とから構成される。まず、スキャナー本体１００側から説明する。
【００６０】本体１００側の制御系は、スキャナーコントロール回路３００を中心に、全体の電源のON/OFFを切り換える電源スイッチ３１０を備えると共に、情報入力手段として、画像入力用のＣＣＤイメージセンサ１６、レンズ基準位置センサ２０３、走査基準位置センサ２０４、フィルタセンサ２０５、リモコン５からの赤外線信号を受信する第１、第２受信部２０１，２０２、リモコン５が本体１００に装着された際にオンするリモコン着脱検出センサ３１１を有する。
【００６１】本体側には情報出力手段として、撮影に関する設定情報を表示するファインダー系のＬＣＤパネル１５２が設けられており、制御対象となる駆動手段としてミラーを走査させると共にフィルターを切り換えるミラー駆動モータ７０、結像レンズを光軸方向に駆動するレンズ駆動モータ６０、被写体にコントラスト付加用のパターンを投影するための補助投光ユニット１１が接続されている。
【００６２】スキャナーコントロール回路３００には、全体の制御を司るＣＰＵ３０１が設けられている。ＣＰＵ３０１は、図中太線で示したアドレス／データバスを介してプログラムメモリ３４１に接続されており、このプログラムメモリ３４１に格納されたプログラムに基づいて各制御対象を制御する。ＣＰＵ３０１には、各情報入力手段からの信号が入力されると共に、ＣＣＤイメージセンサ１６を駆動するＣＣＤドライバ３３１、ミラー駆動モータ７０を駆動する第１モータドライバ３３２、レンズ駆動モータを駆動する第２モータドライバ３３３が接続されている。
【００６３】ＣＣＤイメージセンサ１６から入力された信号は、ＣＣＤ信号処理回路３２０により画像信号として処理され、ＣＰＵ３０１に連なるアドレス／データバスにより接続された内部メモリ３４０に格納される。このアドレス／データバスには、ＬＣＤパネル１５２を駆動するＬＣＤドライバ３３４が接続されると共に、画像信号をメモリカードに記録する際に利用されるメモリスロット２３０と外部のパーソナルコンピュータ等の機器に出力する際に利用される外部出力端子２３１とが接続されている。
【００６４】一方、リモコン５には、スイッチ群350と、このスイッチ群350の各スイッチの操作に応じて送信部５６(図１参照)に設けられた送信用赤外ＬＥＤ351を駆動する送信ＬＥＤ駆動回路352とが設けられている。
【００６５】図１３は、イメージセンサからの信号を処理するＣＣＤ信号処理回路３２０の詳細を示すブロック図である。ＣＣＤイメージセンサ１６から出力される画像信号は、ＣＣＤドライバ３３１から出力されるクランプパルスにより電圧の基準レベルが固定され、バッファアンプ３２２で増幅される。バッファアンプ３２２の出力は、シリアルに読み出される各画素の読み取りタイミング(蓄積電圧の転送タイミング)に基づいてＣＣＤドライバ３３１から出力されるサンプルホールドパルスに基づいてキャパシタンスＣに順次アナログ的に保持され、乗算器３２４に入力される。
【００６６】乗算器３２４は、各画素の画像データに像高により異なる係数を乗じてシェーディングによる信号強度の変化をアナログ的に補正する機能を要しており、ＣＣＤドライバ３３１から蓄積電圧の転送タイミングに応じて出力されるパルスをカウンタ３２７でカウントすることにより１ライン中の何れの位置の画素のデータを読み出しているかを計数し、これをアドレスにしてシェーディングＲＡＭ３２６から補正係数を読み出す。シェーディングＲＡＭ３２６には、補正係数がデジタルデータとして保存されており、これをＤ／Ａ変換器３２８でアナログデータに変換して乗算器３２４に入力させる。乗算器３２４から画像データと補正係数との積として出力される補正された画像データは、Ａ／Ｄ変換器３２５でデジタルデータに変換されてデータバスを介してＣＰＵ３０１に入力される。
【００６７】次に、上述したブロック図に示される実施形態にかかるカメラ型スキャナーの作用を説明する。まず、作用説明の前提となる用語を以下のように定義する。結像レンズ３の光軸と走査ミラー２で偏向された光軸とが直角になる状態での走査ミラー２の回動位置を走査ミラーの「ホーム位置」と定義する。また、ミラー駆動モータの回転は、走査開始位置から終了方向に回動させる際の回転を「正転」、反対に走査終了位置から開始位置側へ回動させる際の回転を「逆転」と定義する。
【００６８】図１４は、走査ミラー２の回動位置とステッピングモータであるミラー駆動モータ７０の回転パルス数との関係を示す。走査ミラーの回動位置は、ホーム位置を基準にしたミラー駆動モータ７０の回転パルス数で規定される。
【００６９】走査ミラー２は、開始側、終了側のメカ端点の間の回動範囲で回動可能であり、実際にはこのメカ端点により規定される回動範囲より狭い範囲内で回動制御される。前述のようにミラー駆動モータ７０は走査ミラー２の回動とフィルター４の切換とに兼用されているため、走査ミラーの回動範囲には走査開始位置から撮影終了位置までの撮影用走査領域と、撮影終了位置からフィルタ切換完了位置までのフィルタ切換領域とが含まれる。フィルタ切換完了位置までミラー駆動モータが回転すると、フィルタ支持体が９０度回転し、光路中に配置されるフィルタが次のフィルタに切り換えられる。
【００７０】走査基準位置センサ２０４は、撮影用走査領域のほぼ中心に位置する走査基準位置センサ切り替わり位置より走査開始位置側では駆動部材８０のシャッタープレート８５に遮られてオフ、切換位置より撮影終了位置側ではオンとなる。走査ミラーのホーム位置は、走査基準位置センサがオフからオンに切り替わる切換位置から中心位置補正パルスＸｃだけ撮影終了位置側に移動した位置として定義される。この中心位置補正パルスＸｃは、個々のカメラ型スキャナーの走査基準位置センサの取付誤差等の個体差に応じて設定される値であり、例えば「１５」程度の数値となる。走査基準位置センサは、中心位置補正パルスＸｃが必ず正の値となるように、すなわち走査ミラーのホーム位置が必ず走査基準位置センサ切り替わり位置より撮影終了位置側になるように取付位置が定められている。走査ミラーの回動は、このホーム位置を基準に定められるため、センサ取付位置に個体差による誤差がある場合にも個体差による撮影範囲等のバラツキを抑えることができる。
【００７１】走査開始位置は、走査ミラー２のホーム位置から開始位置パルスＸｓだけミラー駆動モータ７０を逆転させた際に設定される位置である。開始位置パルスＸｓは、ファインダー系とのパララックスを補正するために被写体距離に応じてこの例では5740〜6942パルスの間で変化する。ただし、実施形態のスキャナーでは被写体距離そのものは検出していないため、被写体距離に対応する情報として合焦処理で保存された合焦時のレンズパルスカウントＰafを利用している。結像レンズがホーム位置に近い場合には近距離の被写体にピントが合うため、被写体が近くにあるものと考えることができ、逆に結像レンズがイメージセンサ側に近い場合には遠方の被写体にピントが合うため、被写体が遠くにあるものと考えることができる。
【００７２】そこで、結像レンズのホーム位置からの移動パルス数に応じて走査の開始点を変更することにより、被写体距離に応じて変化するパララックスを補正する。すなわち、ホーム位置からの移動パルス数が小さいときには、パララックスが大きいものと判断して走査範囲の中心が基準走査ラインよりファインダー方向にずれるよう走査開始点をずらし、基準走査ラインを境にファインダー光学系側の走査範囲が反対側の走査範囲より広くなるよう基準走査ラインに対して走査範囲を非対称に設定する。
【００７３】結像レンズのホーム位置からの移動パルス数が大きくなるにしたがって非対称性を小さくし、走査範囲の中心と基準走査ラインとのズレが小さくなるよう走査開始点を基準走査ライン側に近づけて設定する。移動パルス数が最大値となったときにはパララックスがないものと判断して走査範囲が基準走査ラインを境として対称になるよう設定される。
【００７４】撮影終了位置は、この走査開始位置から撮影用走査パルスＸｔ離れた位置として定義される。撮影用走査パルスＸｔは、走査ミラーの撮影用走査領域での回動幅を規定するパルス数であり、個体差やパララックス量などの値によって変化しない固定値である。撮影用走査パルスＸｔの値は、この例では11480パルスとなる。したがって、開始位置パルスＸｓが5740パルスである場合には、撮影用走査領域は基準走査ラインを境に対称となるが、それ以外の場合には基準走査ラインより開始側の領域が終了側の領域より大きくなって基準走査ラインを境に非対称となる。撮影用走査領域内では、４パルスに１ラインの割合で画像が取り込まれ、副走査方向には2870ライン分の画像が入力される。
【００７５】走査ミラー２のホーム位置からフィルタ切換完了位置までを規定する第１フィルタ切換パルスＸf1は固定値(この例では8000パルス)であり、撮影終了位置からフィルタ切換完了位置までを規定する第２フィルタ切換パルスＸf2は走査開始位置パルスＸｓの値によりＸｓ−3480で求められ、この例では3500〜4702パルスの間で変化する。
【００７６】上記の各パルス数は、走査パルスカウンタＸにより管理される。例えば、開始位置パルスＸｓが6942の場合(これは後述のレンズ位置が最も走査ミラー側に位置する場合(Paf=460)に相当する)、走査開始位置ではＸ＝6942、撮影終了位置ではＸ＝-4538となる。また、フィルタ切換完了位置ではＸ＝−8000となる。
【００７７】図１５は、結像レンズ３の移動位置とステッピングモータであるレンズ駆動モータ６０の回転パルス数との関係を示す。結像レンズは、走査ミラー側となる近接側、イメージセンサ側となる遠方側のメカ端点の間の領域で移動可能であり、移動ストロークは６ｍｍ、この移動範囲に相当するレンズ駆動モータのステップ数は４８０である。したがって、１ステップ当たりの移動量は１２．５μmとなる。レンズ駆動モータの回転方向は、結像レンズを近接側に移動させる際の回転を「正転」、遠方側に移動させる際の回転を「逆転」と定義される。
【００７８】図中のレンズホーム位置は、「カメラから２３ｃｍ離れた位置に配置された被写体をイメージセンサ上に合焦状態で結像させることができる結像レンズの位置」として定義される結像レンズの基準位置である。結像レンズ３の移動位置を示すレンズ位置カウンタＰafは、このホーム位置で「４６０」にセットされ、遠方側に移動するにしたがって１ステップづつデクリメントされ、最も遠方側のソフト端点で「０」となる。
【００７９】ただし、レンズホーム位置をレンズセンサの出力の切り替わり点として固定すると、ホーム位置を正確に出すために各部材の許容取付誤差範囲が狭くなり、組付けが困難になる。このため、実施形態では、基準となるホーム位置をレンズセンサの出力の切り替わり点より遠方側に設定し、切り替わり位置からホーム位置までのパルスをホーム位置補正パルスＰhcとして個々のスキャナー毎に設定している。これにより、撮影用のイメージセンサ、レンズセンサの取付位置が誤差を含む場合にも、ホーム位置を前記の定義通りに正確に位置決めすることができる。
【００８０】次に、前述したブロック図に示される実施形態にかかるカメラ型スキャナーのＣＰＵ300の作用を図１６〜図２１に示すフローチャートにしたがって説明する。スキャナー本体1に設けられた電源スイッチがオンされると、スキャナーは図１６に示すメインフローチャートにしたがって制御される。メインフローチャートのステップ(以下、Sと略称する)001において初期化処理(図１７)を呼び出して実行する。初期化処理は、走査ミラーをホーム位置に配置すると共に、モノクロ用の無色フィルタ４ａが光路中に配置されるよう設定し、結像レンズ３をホーム位置にセットする処理である。
【００８１】初期化処理が終了すると、S003でリモコンのモードスイッチがオンされたか否かを判断し、オフからオンへの変化が検出された場合にS005でモード変更処理を呼び出して実行する。モード変更処理についての詳細は省略するが、この処理はモードスイッチとアップ／テレスイッチ５４、ダウン/ワイドスイッチ５５の操作により、スキャナーの撮影モードを変更するための処理である。
【００８２】S007〜S013では、リモコンのアップ/テレスイッチ５４、ダウン/ワイドスイッチ５５が操作されたか否かを判断し、アップ/テレスイッチ５４がオフからオンに変化した場合には撮影範囲を縮小し、ダウン/ワイドスイッチ５５がオフからオンに変化した場合には撮影範囲を拡大する。
【００８３】実施形態のカメラ型スキャナーは、イメージセンサ上の主走査方向の使用画素数と副走査方向の走査範囲とを変更することにより、３種類の撮影範囲を選択できるよう構成されている。主走査方向の画素数と走査範囲との積で表される撮影画面の画素数は、最も大きい撮影範囲が選択されている場合には600万画素、中間の撮影範囲が選択されている場合には200万画素、そして、最小の撮影範囲が選択されている場合には50万画素となる。なお、撮影範囲の切換は以下のフローチャートの説明では触れられていない。
【００８４】S015では、リモコンのスタートスイッチ51がオフからオンに変化したか否かが判断される。このスイッチが操作されずにオフのままであるときには、S003〜S013の処理が繰り返し実行される。スタートスイッチ51がオンすると、S017でリモコン着脱検出センサ311の出力をチェックし、これがオンである場合、すなわちリモコンが本体に装着されている場合には、S019でメモリスロット230に装填されたメモリカードや内部メモリ３４０から、画像データを外部出力端子２３１に接続されたコンピュータ等の外部機器に出力する。
【００８５】スタートスイッチ51がオンしたときにリモコン着脱検出センサ311の出力がオフである場合、すなわちリモコンが本体から外されている場合には、S021において合焦処理(図１８，１９)、S023において測光処理が実行され、結像レンズが合焦位置に移動されると共に、被写体の明るさが判断され、S025で撮影処理(図２１)が実行される。撮影処理は、設定された条件にしたがって被写体を走査することにより画像を取り込む処理であり、この処理が正常に終了するとS001の初期化処理からの制御が繰り返される。
【００８６】なお、この装置における「測光」は、基準走査ラインの測光対象領域の最大輝度を検出する処理をいう。検出された最大輝度に基づいて、イメージセンサの画素が飽和しないよう撮影時のイメージセンサの各ライン毎の蓄積時間を決定し、決定された設定時間によりミラー駆動モータの回転速度を決定する。
【００８７】次に、メインフローチャートのS001,S021,S025に示される各処理の詳細について順に説明する。図１７１７は、メインフローチャートのS001で実行される初期化処理の詳細を示す。初期化処理に入ると、S101でフィルタカウンタＦＣが「０」にリセットされる。S103でフィルタセンサ２０５がオフしていると判断される場合には、無色フィルタ４ａが光路中に配置されていることとなるため、フィルタの切換は行われない。
【００８８】フィルタセンサがオンの場合には、フィルタを１枚切り換えてフィルタカウンタＦＣをインクリメントする(S105,S107)。S109では、フィルタカウンタＦＣが３より大きいか否かを判断し、３以下である場合にはS103からの処理がフィルタセンサがオフするまで繰り返される。フィルタの数は４枚であるため、最大でもフィルタカウンタＦＣが３になればモノクロフィルタがセットされるはずであり、フィルタカウンタＦＣが４になってもフィルタセンサがオフしない場合には、何らかの故障があるものと考えることができる。そこで、この場合にはS109からエラー処理に入る。
【００８９】その後、走査ミラーおよび結像レンズがそれぞれのホーム位置に設定され(S111,S113)、レンズパルスカウンタＰafにホーム位置のカウント「４６０」をセットする(S115)。
【００９０】図１８および図１９は、メインフローチャートのS021で実行される合焦処理の詳細を示すフローチャートである。実施形態のカメラ型スキャナーでは、被写体の測光情報と被写体に対する合焦状態に関する情報とを共に撮影用のイメージセンサ１６を用いて読み取る構成である。これらの測光、合焦検出は、いずれも走査ミラーがホーム位置にあって読み取りラインが基準走査ラインに一致している状態で行われる。すなわち、被写体の一部であるホーム位置における１ライン分のコントラスト、明るさに基づいて被写体全体に対する合焦状態、明るさが判定される。
【００９１】合焦検出時には、結像レンズを最近接位置から遠方側に向けて１ステップづつ移動させ、ステップ毎にセンサ出力を取り込み、対象領域の最大輝度と最小輝度との差をコントラストと捉え、コントラストが前回取り込んだステップより低下し始めたステップ、すなわちコントラストのピーク直後のステップを最も良く被写体にピントが合った位置と判断してその位置に結像レンズを設定する。このようなコントラスト法は、焦点位置を挟む２つの位置に配置されたセンサのコントラストを比較する従来から知られているコントラスト法と比較すると、走査コントラスト法ということができる。
【００９２】図１８の処理では、まず、デフォルトの一定蓄積時間でイメージセンサの蓄積信号を読み取り、主走査方向の中央の画素を中心にした1000ビット分のデータを判定対象として入力する(S301)。このとき、走査ミラーはホーム位置に設定されており、結像レンズは撮影可能範囲の最短距離の被写体にピントが合うようホーム位置に設定されている。
【００９３】続いて、判定対象の1000ビットの輝度の光量補正(暗電流の補正等)後の輝度から最大輝度Ｂmaxと最小輝度Ｂminとを検出する(S303)。S305では、S303で求められた最大輝度Ｂmaxと最小輝度Ｂminとの差を求め、これを第１の輝度差変数Ｂsub1に書き込む。ここで求められる輝度差が、被写体のコントラストを示す指標として用いられる。続いて、第１の輝度差変数Ｂsub1の内容を第２の輝度差変数Ｂsub2に移し(S307)、レンズ駆動モータを１パルス逆転させてレンズパルスカウンタをデクリメントする(S309,S311)。合焦処理に入った直後のレンズパルスカウンタの値は「４６０」である。
【００９４】結像レンズをモータ１パルス分移動させた後、再びデフォルトの一定蓄積時間蓄積されたイメージセンサの出力を中心の1000ビット分読み込んで最大輝度Ｂmax、最小輝度Ｂminを検出する(S313,S315)。S317では、S315で求められた最大、最小輝度の輝度差が第１の輝度差変数Ｂsub1に書き込まれる。S307,S317の処理により、第１の輝度差変数Ｂsub1には、第２の輝度差変数Ｂsub2に設定されている輝度差を検出したときより結像レンズを１パルス分イメージセンサ側に移動させた際の輝度差が設定されることになる。
【００９５】S307〜S317の処理は、S319においてレンズパルスカウントが０より大きいと判断され、かつ、S321で最新の輝度差信号が１パルス前の結像レンズ位置における輝度差信号より大きいと判断される間繰り返して実行される。結像レンズを光軸に沿って一方向に移動させる場合、被写体のコントラストは結像レンズが合焦位置に近接するにしたがって高くなり、合焦位置を越えると低下し始める。したがって、S321で最新の輝度差信号より前回の輝度差信号の方が大きいと判断された場合には、そのときの結像レンズの位置で被写体に対して合焦していると考えられる。そこで、レンズパルスカウンタＰafの値を保存してメインフローチャートにリターンする(S323)。
【００９６】S321において合焦位置が検出される前に、レンズパルスカウントＰafが「０」となり結像レンズが遠方側の端点に達したとS319において判断された場合には、イメージセンサの信号を保存して図１９のS341に進む(S325)。
【００９７】図１９の処理は、図１８の処理で結像レンズを最近接側から最遠方側まで１ステップづつ移動させてコントラストを検出しても合焦位置を検出できなかった場合に実行される処理であり、この例では補助光ユニットを用いて被写体に積極的にコントラストを付加し、図１８の場合とは逆に結像レンズを最遠方側から最近接側に向けて１ステップづつ移動させてコントラストの変化を検出する。
【００９８】図１９では、まず合焦検出用の補助光を点灯させて被写体にパターンを投影してイメージセンサの信号を取り込み、補助光点灯前にS325で保存された信号と補助光点灯後に取り込まれた信号とを比較する(S341,S343,S345)。補助光の点灯によってイメージセンサの信号が変化しない場合には、被写体が補助光が届かない遠方に位置するものと考えられるため、現在のレンズ位置(最遠方側)でピントが合うものとして結像レンズをそれ以上移動させることなく補助光を消灯し、レンズパルスカウンタＰafを保存してメインフローチャートにリターンする(S363,S365)。
【００９９】補助光の点灯によってイメージセンサの信号が変化した場合には、被写体が補助光の届く距離にあると考えられるため、S347〜S357においてレンズ駆動モータを１パルスづつ正転させ、パルスカウントをインクリメントしつつ、取り込まれた画像データからコントラストを求め、コントラストが低下し始める点を検出する。S359でレンズパルスカウントＰafが最近接側である「４６０」に達したと判断される前にS361で前回よりコントラストが低下したと判断されると、その位置を合焦位置と判断して補助光を消灯し、レンズパルスカウンタＰafを保存してメインフローチャートにリターンする(S363,S365)。
【０１００】S361において合焦位置が検出される前に、レンズパルスカウントＰafが「４６０」となり結像レンズが近接側の端点に達したとS359において判断された場合には、補助光が届く範囲に位置するにも拘わらず結像レンズの可動範囲内でコントラストのピークが発見できないこととなるため、被写体が最短撮影距離である２３ｃｍより近い位置に配置されているか、スキャナー自体に何らかの支障があるものと考えられるため、補助光を消灯し、撮影を禁止してエラー処理に入る(S359,S367)。
【０１０１】図２０は、メインフローチャートのS025で実行される撮影処理の詳細を示すフローチャートである。撮影処理は、合焦処理で設定された結像レンズ位置を基準に、各走査ライン毎に測光処理で求められた蓄積時間が確保できる走査速度で走査ミラーを回動させながら画像を取り込む処理である。撮影処理に入ると、S501でフィルタカウンタＦＣが「０」に初期化され、S503において撮影がモノクロモードか否かが判断される。前述の初期化処理でモノクロ用の無色フィルター４ａが光路中にセットされているため、モノクロモードの場合にはフィルターを切り換えることなく、S509の走査ミラーの走査開始位置への設定が実行される。モノクロモードでない場合、すなわちカラー撮影のモードに設定されている場合には、走査ミラーの開始位置への設定前にミラー駆動モータを回転させてフィルタを切り換え、フィルタカウンタＦＣをインクリメントする(S505,S507)。
【０１０２】続いて、走査ミラーを結像レンズの位置に応じてパララックスを補正できる走査開始位置まで回動させ(S509)、この走査開始位置から測光データに基づいて求められた走査速度ｆｐによりミラー駆動モータを正転させる(S511)。
【０１０３】S513〜S525の処理が、被写体の撮影に関する処理である。走査ミラーの回動による走査位置に応じて変化する被写体距離に応じて合焦状態が保たれるよう結像レンズを移動させつつ(S513)、走査終了位置に達するまでミラー駆動モータの駆動パルス４パルス毎にイメージセンサから画像信号を繰り返し読み取る(S515,S525)。また、S517は、結像レンズ３のコサイン４乗則による周辺光量低下等による主走査方向の光量ムラを補正するためのシェーディング補正処理である。さらに、S519,S521ではカラー撮影の場合にフィルターへの主走査方向の入射角度の違いによる透過波長帯のシフトを光量の変化として捉え、画像データの輝度を各色毎に画素単位で補正する。
【０１０４】S523では、走査ミラーの回動による走査位置に応じた結像倍率の変化による像の歪曲を補正するよう基準走査ラインに合わせて副走査方向の周辺部のラインでデータを補完して伸張させる。なお、S513におけるレンズ移動量、およびS523におけるデータ伸張量は、被写体が走査ミラーがホーム位置にある際の光軸に対して垂直な平面であることを前提にして、副走査方向の各ライン毎に所定の近似式を用いた演算結果に基づいてオープンループ制御により実行される。
【０１０５】走査ミラーが走査終了位置に達すると、ミラー駆動モータが停止され、撮影モードがモノクロか否か、カラーの場合には各色成分の３回の走査が終了したかが判定され、モノクロの場合、カラーで３回の走査が終了した場合にはメインフローチャートにリターンする(S527,S529,S531)。カラー撮影のモードで３回の走査が終了していない場合には、S505からの処理が繰り返される。
【０１０６】なお、補助光は、ほぼ平行光として投光される方が光量の分散が少ないために有利である。また、合焦状態を検出するためのレンズ、この例では結像レンズは、補助光が投影される領域の中心部分を検出対象とすることが望ましい。
【０１０７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば、走査ミラーを介して補助光を被写体側に投光する構成とすることにより、補助光の投光範囲を走査ミラーの回動角度に合わせて変更することができ、この投光範囲をイメージセンサの読み取り範囲に一致させておくことにより、走査ミラーが走査範囲内の何れの回動位置に設定されている場合にも、読み取り対象範囲に補助光を投光することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るカメラ型スキャナの実施形態の撮影光学系を示す図である。
【図２】 図１のカメラ型スキャナの外形を示す斜視図である。
【図３】 図２のカメラ型スキャナの概略構成を示す斜視図である。
【図４】 図２のカメラ型スキャナの内部構成を示す平面図である。
【図５】 図４のカメラ型スキャナの線分Ａ−Ａについての断面図である。
【図６】 図４のカメラ型スキャナの線分Ｂ−Ｂについての断面図である。
【図７】 駆動機構を示す平面図である。
【図８】 ミラー保持部を示す斜視図である。
【図９】 図４のカメラ型スキャナの線分Ｃ−Ｃについての断面図である。
【図１０】 カラーフィルタホルダを示す斜視図である。
【図１１】 図４のカメラ型スキャナの線分Ｄ−Ｄについての断面図である。
【図１２】 カメラ型スキャナの制御系を示すブロック図である。
【図１３】 図１２に示される画像処理回路の詳細を示すブロック図である。
【図１４】 走査ミラーの回動位置とミラー駆動モータのパルス数の関係を示す概略図である。
【図１５】 結像レンズの回動位置とレンズ駆動モータのパルス数の関係を示す概略図である。
【図１６】 カメラ型スキャナのメインフローチャートである。
【図１７】 初期化処理を示すフローチャートである。
【図１８】 合焦処理を示すフローチャートである。
【図１９】 合焦処理を示すフローチャートである。
【図２０】 撮影処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ カメラ型スキャナ
２ 走査ミラー
４ カラーフィルタ群
３ 結像レンズ
５ リモコン
６ レンズ駆動機構
７ ミラー駆動機構
１１ 補助光ユニット
１２ 窓部
１５ ファインダ
１６ イメージセンサ
６０ 走査用モータ
７０ レンズ駆動モータ
２０３ レンズ基準位置センサ
２０４ 走査基準位置センサ
３００ ＣＰＵ
３１０ メインスイッチ
３１１ リモコンセンサ
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ライン型のイメージセンサを用いて被写体像を走査することにより被写体を二次元的に読み取る走査型画像読み取り装置に関し、より詳細には、この装置においてコントラストパターンを投影する補助光ユニットの配置に関する。
【０００２】
【従来の技術】被写体距離が固定されないカメラ型の画像読み取り装置では、被写体に対する結像レンズのピントを合わせるために何らかの被写体距離に関する情報が必要とされる。一眼レフカメラ等のフィルムカメラでは、撮影レンズ系を介して入射する光束を受光して被写体像の一部の位相差やコントラストの分布を検出することによりピントズレを検出するパッシブ方式の検出手段が用いられている。
【０００３】また、パッシブ方式の検出手段を備えるカメラには、被写体にコントラストパターンを投影するための光源と投光レンズとを有する補助光ユニットが設けられたものがある。被写体のコントラストが十分でなく合焦の検出ができない場合には、補助光を投光して被写体に積極的にコントラストを付与してピントズレを検出する。
【０００４】一方、ＣＣＤ等のライン型のイメージセンサを用いた走査型画像読み取り装置では、撮影のための結像系を利用して被写体の一部のコントラストを検出する方式で検出系を構成できれば装置の小型化のためには望ましい。また、フィルムカメラと同様に補助光を投光するユニットを備えることが望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のようなフィルムカメラに用いられている投光・検出手段を上記のような走査型画像読み取り装置に適用した場合、補助光の投影される方向が固定されていると、イメージセンサの読み取り位置が変化した場合に変化後の読み取り位置に補助光のパターンが有効に届かない可能性がある。これを避けるためには、走査範囲全域をカバーするような広い投光範囲をもつ補助光ユニットを用いても良いが、パターンの明るさを変えずに投光範囲を広げるためには発光量を大きくする必要があり、ユニットが大型化し、あるいは消費電力が増加するという不具合がある。
【０００６】この発明は、上述した従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、撮影用のイメージセンサを被写体に対する合焦の検出にも兼用し、かつ、投光範囲を広げることなくイメージセンサの読み取り範囲に補助光を有効に投光することができる走査型画像読み取り装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる走査型画像読み取り装置は、被写体像を形成する結像レンズと、結像レンズにより形成された被写体像の一次元的な画像情報を電子的に読み取るライン型イメージセンサと、被写体と結像レンズとの間に設けられ、イメージセンサの画素配列方向とほぼ平行な回動軸回りに回動することによりイメージセンサ上に被写体像を走査させ、イメージセンサに被写体像の二次元的な画像情報を読み取らせる走査ミラーと、走査ミラーに対してイメージセンサと同一側に配置され、走査ミラーを介してコントラスト付加用のパターンを被写体に投影する補助光ユニットとを備えることを特徴とする。
【０００８】上記の構成によれば、補助光は走査ミラーを介して被写体に投光されるため、走査ミラーが回動してイメージセンサの読み取り範囲が変化した場合には、補助光の投光範囲も同時に変化する。したがって、これらが一致するよう設定しておくことにより、走査ミラーがいずれの回動位置に設定されている場合にも、イメージセンサの読み取り対象範囲に補助光のコントラストパターンを投影することが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる走査型画像読み取り装置の実施形態としてカメラ型スキャナーを説明する。
【００１０】実施形態のカメラ型スキャナーは、モノクロのライン型ＣＣＤセンサであるイメージセンサを用いて離れた位置にある被写体を走査する方式のカメラ型スキャナーである。その撮影光学系は図１に概念的に示すように、被写体Ｏ側から走査ミラー２、結像レンズ３、イメージセンサ１６により構成される。走査ミラー２をイメージセンサ１６の画素配列方向に平行な方向の回転軸Ｒｘ回りに回動させることにより、被写体Ｏを順次ライン状に読み取ってイメージセンサ上に結像させ、被写体の情報を二次元的に読み取る。この明細書では、イメージセンサの画素配列方向に相当する方向を「主走査方向」、走査ミラーの回動により走査される読み取りライン(走査ライン)の移動方向を「副走査方向」と定義する。また、図中に、イメージセンサ１６の画素配列方向に平行なｙ軸と、結像レンズ３の光軸に平行なｘ軸を定義する。さらに、以下の説明では、結像レンズ３の光軸が図中一点鎖線で示したように走査ミラー２により直角に偏向される際のラインセンサの読み取りラインを「基準走査ライン」と定義する。
【００１１】なお、結像レンズ３の近傍には、被写体Ｏに縞状のコントラストパターンＰを投影するための補助光ユニット１１が配置されている。実施形態のカメラ型スキャナーは、撮影用のイメージセンサ１６の出力を用いて被写体のコントラストを検出することにより被写体に対して結像レンズのピントを合わせるよう構成されている。補助光ユニット１１により被写体にコントラストを付与することにより、例えば白い壁等のコントラストの小さい被写体に対してもピントを合わせることができる。
【００１２】補助光ユニット１１は、縞状のパターンを持つ補助光を発する発光ダイオード１１ａと、この補助光を投影する投影レンズ１１ｂとから構成されており、走査ミラー２に対してイメージセンサ１６と同一側に配置されている。投影レンズ１１ｂを透過した補助光は、走査ミラー２により反射されて被写体Ｏ上に投影される。補助光ユニット１１は、少なくとも被写体Ｏ上でイメージセンサ１６により読み取られる部分を中心にパターンＰを投影するよう配置されている。
【００１３】実施形態のカメラ型スキャナーは、被写体を走査して情報を読み取る方式を採用しているため、センサの画素数に対して読み取りの解像度を高くすることができる。例えば、実施形態におけるイメージセンサの有効画素数は２０８８であり、５４．４度の走査範囲を２８７０ステップに分解して走査ミラーの回動位置を設定することにより、主走査２０８８×副走査２８７０の約６００万画素のエリアセンサを用いたのと同等の解像度を得ることができる。この解像度は、例えばＢ５版の原稿を読み取る際には約３００ｄｐｉに相当する。
【００１４】また、走査方式として上記のような回転ミラー走査方式を採用したことにより、イメージセンサに入射する光束を常に一定の角度で結像レンズに入射させることができるため、結像レンズの径を最小限に抑えることができる。同様の走査方式でもイメージセンサを走査させる方式とすると、イメージセンサに入射する光束の結像レンズに対する入射角度が走査位置に応じて変化するため、ビネッティングの影響を抑えるために結像レンズに必要とされる径は回転ミラー走査方式の場合より大きくなる。また、回転ミラー走査方式では、ラインセンサやミラーを平行移動させる走査方式と比較して、可動部分を小さくすると共に、駆動機構を単純化することができる。
【００１５】ただし、走査ミラーを回動させて被写体を走査する場合、イメージセンサ１６と共役な物体面は、走査ミラー２の回転軸Ｒｘを中心とした円筒面となるため、被写体Ｏが平面である場合には以下の３つの問題が生じる。第１は、基準走査ラインに焦点を合わせると副走査方向の周辺部を読み取る際には被写体Ｏより手前の位置にピントが合うという焦点ズレの問題、第２は、走査ミラー２から被写体Ｏまでの距離が基準走査ラインから副走査方向の周辺部に向かって漸増することにより周辺部に向けて結像倍率が小さくなるという倍率変化の問題、そして、第３は、走査ミラー２から被写体Ｏまでの距離をＬとしたときに走査ラインの副走査方向の位置が走査ミラー２の回転角度θに対してＬ・tanθで定まるため、走査ミラーの回動角度ピッチが等しいと読み取りラインの密度が画面中心部と比較して周辺部で粗くなるという読み取り密度の問題が発生する。
【００１６】実施形態のカメラ型スキャナーでは、焦点ズレの問題に関しては、副走査方向の読み取り位置に応じて結像レンズを光軸方向に移動させることにより解消しており、倍率変化の問題に関しては取り込まれた画像の信号処理段階において倍率の小さい周辺部でデータを補完して伸張することにより解消しており、読み取り密度の問題に関しては、ミラー駆動モータ側の等ピッチの回転を副走査方向の読み取り位置に応じて不等ピッチの回転に変換する機能を機械系に持たせることにより解消している。
【００１７】また、実施形態のカメラ型スキャナーでは、撮影光学系とファインダー光学系とが独立して設けられているため、これらの光学系の間にパララックスが生じる。一般に、例えばレンズシャッターカメラ等のカメラでは、撮影光学系を基準としてファインダー光学系にパララックス補正用の手段を設け、パララックスの影響を避けるようにしている。これに対して、実施形態のカメラ型スキャナーは、ファインダー系の視野を基準として、パララックスが生じないよう撮影光学系側の走査範囲を被写体距離に応じて変化させている。これに伴い、基準走査ラインに対して撮影範囲が非対称に設定される。
【００１８】図２及び図３は、本実施の形態によるカメラ型スキャナの外形及び概略構成を示す斜視図である。図２に示すように、カメラ型スキャナ１は、略直方体形状の本体ケース１０を有し、本体ケース１０の正面には被写体像を取り込むための窓部１２が形成されている。また、図３に示すように、本体ケース１０の内部には、イメージセンサ１６と、イメージセンサ１６の画素配列方向に平行な軸Ｒｘの回りで回転する走査ミラー２と、走査ミラー２からの反射光をイメージセンサ１６に結像させるための結像レンズ３とが備えられている。
【００１９】補助光ユニット１１は、結像レンズ３に隣接して配置され、補助光ユニット１１からの射出光が走査ミラー２を介して窓部１２から射出されるよう構成されている。補助光ユニット１１は、被写体にイメージセンサ１６の画素配列方向に相当する方向に直交する縞状のパターンを投影する。パターンを含む光は、投影レンズ１１ｂを介して走査ミラー２に入射し、走査ミラー２で反射されて被写体側に投影される。
【００２０】イメージセンサ１６は所謂モノクロセンサであり、カラー画像に対応するため、走査ミラー２とイメージセンサ１６との光路中には、カラーフィルタ４が設けられている。また、窓部１２に隣接して、ファインダー窓１３が設けられている。
【００２１】本体１には、電源をオンオフするメインスイッチ３１０が設けられており、カメラ型スキャナ１の操作はリモコン５の操作ボタン３５０により行われる。図２に示すように、操作ボタン３５０には、スタートボタン５１、アップ／テレボタン５４、ダウン／ワイドボタン５５、モードボタン５３、ストップ/削除ボタン５２の５つがある。また、リモコン５は、本体ケース１０の上部に形成されたリモコン装着部１７に着脱可能となっている。
【００２２】リモコン５は赤外ＬＥＤを用いて赤外線によってカメラ本体に対してコマンド信号を送信する送信部５６を有している。本体ケース１０の背面には送信部からの信号を受信するための赤外線センサである第１受信部２０１が設けられ、リモコン装着部１７の、リモコン５の送信部５６に相当する部分には、第１受信部２０１に比べて感度の弱い赤外線センサである第２受信部２０２が設けられている。つまり、リモコン５をリモコン装着部１７から取り外した状態では、送信部５６からの信号を第１受信部２０１で受信し、リモコン５をリモコン装着部１７に装着した状態では、送信部５６からの信号を第２受信部２０２で受信することができる。
【００２３】また、本体には、リモコン５の着脱を検出するための反射型フォトセンサである、リモコン着脱センサ３１１が設けられており、リモコン着脱センサ３１１はリモコン５が装着されていればオン信号を出す。本体側の制御回路はリモコンから同一の操作信号が入力された際にも、リモコン５が本体に装着された状態であるか離脱した状態であるかに応じて異なるコマンドとして実行することができる。
【００２４】図４は、カメラ型スキャナ１の内部構成を示す平面図である。本体ケース１０内には、走査ミラー２を回転可能に保持するミラーホルダ２０が設けられている。ミラーホルダ２０は後述のミラー駆動機構によって図中時計回り及び反時計回りに回転駆動される。また、ミラーホルダ２０に隣接して、結像レンズ３及びイメージセンサ１６を収容するためのハウジング１２０が設けられており、走査ミラー２からの反射光がハウジング１２０内の結像レンズ３を通ってイメージセンサ１６に結像するように構成されている。
【００２５】結像レンズ３は、レンズ鏡筒３０に保持された３枚のレンズ３ａ，３ｂ，３ｃより構成されている。また、レンズ鏡筒３０はその外周をハウジング１２０に設けられた円筒状の鏡筒保持部１２１の内周に保持されている。レンズ鏡筒３０は、後述のレンズ駆動機構６によって走査ミラー３に近接する方向及び離反する方向に駆動され、これにより結像レンズ３を光軸方向に移動させる。
【００２６】ハウジング１２０の、鏡筒保持部１２１とイメージセンサ１６との間には、無色フィルタ４ａ、赤色フィルタ４ｂ、緑色フィルタ４ｃ、及び青色フィルタ４ｄからなるカラーフィルタ群４が設けられている。カラーフィルタ群４は、イメージセンサ１６の画素配列方向と平行な回転軸の回りに回転するフィルタホルダ４０によって、９０゜間隔で保持されており、フィルタホルダ４０の回転によって各々フィルタが選択的に、結像レンズ３とイメージセンサ１６との間の光路中に配置される。
【００２７】なお、ミラーホルダ２０、ハウジング１２０等は、本体ケース１０の下部に設けられた支持フレーム１３０によって支持されている。支持フレーム１３０上には、後述の走査用モータ７０を支持するためのモータフレーム１３５、バッテリー２１０を保持するバッテーリーフレーム１３６が形成されている。
【００２８】次に、ファインダーについて説明する。図５R>５は、図４のカメラ型スキャナ１の線分Ａ−Ａに関する断面図である。図５に示すように、ファインダーは、ファインダー窓１３から入射した光束を取り込む対物レンズ１４１と、この対物レンズ１４１を透過した光束を上側のカバーガラス１５側に向けて反射させるファインダーミラー１４５と、ミラー１４５により反射された光束を透過させるフレネルレンズ１４３と、フレネルレンズ１４３とカバーガラス１５との間に配置された透過型の液晶表示パネル１５２とから構成されている。対物レンズ１４１とフレネルレンズ１４３とは、プラスチックにより一体のユニット１４０として成形されている。ファインダーが設けられたスペースの後方には、図２に示されるように撮影画像のデータを記録するメモリカード２２０を装着するためのカードスロット２３０が形成されている。なお、ファインダーユニット１４０は、ビス止め部１４６によって、支持フレーム１３０に固定されている。
【００２９】次に、走査ミラー２を回動させると共にフィルター群４を切り換えるためのミラー駆動機構７について説明する。図６は、図４のカメラ型スキャナ１の線分Ｂ−Ｂに関する断面図である。図６に示すように、モータフレーム１３５には、ミラー駆動モータ７０が固定され、ミラー駆動モータ７０の出力軸には、駆動ギア７１が固定されている。また、駆動ギア７１の回転を約１／１０００に減速するために、歯数の大きなギアと歯数の小さいギアとを一体として構成した５組のギア対７４〜７８が設けられている。ギア対７４〜７８のうち、ギア対７４，７５，７６は第１の支軸７２の回りに回転可能に支持されており、ギア対７７，７８は第２の支軸７３の回りに回転可能に支持されている。
【００３０】そして、駆動ギア７１は、支軸７２に支持された第１のギア対の従動ギア７４ａに係合し、第１のギア対の減速ギア７４ｂは、支軸７３に支持された第２のギア対７７の従動ギア７７ａに係合している。第２のギア対７７の減速ギア７７ｂは、支軸７２に支持された第３のギア対７５の従動ギア７５ａに係合し、第３のギア対７５の減速ギア７５ｂは、支軸７３に支持された第４のギア対７８の従動ギア７８ａに係合している。第４のギア対７８の減速ギア７８ｂは、支軸７２に支持された第５のギア対７６の従動ギア７６ａに係合し、第５のギア対７６の減速ギア７６ｂは、支軸７３に回転可能に支持された後述の駆動部材８０に係合している。なお、支軸７３の中心軸を軸７３ａとする。
【００３１】図７は、駆動機構７を示す平面図である。図７に示すように、駆動部材８０は、平板状部材に第１セクタギア８２と第２セクタギア８３を形成したものである。第１セクタギア８２は、前述の第５のギア対７６の減速ギア７６ｂに係合しており、当該減速ギア７６ｂの回転によって駆動部材８０が回動する。第１セクタギア８２は支軸７３の中心軸７３ａに対し中心角１２０°を有し、第２外周ギア部８３は軸７３ａに対し中心角２０°を有している。両セクタギア８２，８３は、軸７３ａに対し回転方向には隣接している。
【００３２】また、第１セクタギア８２を挟んで、第２セクタギア８３と反対側には、軸７３ａに対する中心角約６０°の扇形部８０ａが形成されている。扇形部８０ａにおいて、第１セクタギア８２のピッチ円の延長線上には、駆動ピン８１が立設されている。
【００３３】次に、ミラー２を保持するミラーホルダ２０について説明する。図８は、ミラーホルダ２０を示す斜視図である。図８に示すように、ミラーホルダ２０は、ミラー面の４辺を規定する正面フレーム２１と、鉛直方向の両側面を挟んで保持する側面フレーム２２と、Ｙ方向（イメージセンサ１６のＣＣＤ画素配列方向）に延びるミラー支軸２７とを一体として構成したものである。また、正面及び側面フレーム２１，２２の下部には、ミラー支軸２７に直交する平板状部材である連動部材２３、及び円板状部材である支持円板２５が設けられている。支持フレーム１３０には、ミラー支軸２７を嵌挿するための孔１３９が形成されており、ミラー支軸２７を孔１３９に嵌挿すると、支持円板２５が支持フレーム１３０上で摺動することによって、ミラーホルダ２０は支持フレーム１３０上で回転可能となる。
【００３４】図７に示すように、連動部材２３には、駆動部材８０に立設された駆動ピン８１に係合する係合溝２４が形成されている。係合溝２４は、ミラー支軸２７の回転中心に向けて長く形成されている。そして、駆動部材８０が時計回りに回転すると、駆動ピン８１が係合溝２４の長手方向の一辺を付勢し、これにより連動部材２３は反時計回りに回動付勢される。すなわち、連動部材２３と一体であるミラーホルダ２０全体が反時計回りに回転する。かくして、ミラーホルダ２０に保持された走査ミラー２は、駆動部材８０の回動に伴い、駆動ピン８１と係合溝２４の係合によって回転する。
【００３５】なお、駆動ピン８１と係合溝２４との間には僅かなクリアランスがある。このクリアランスに起因する駆動ピン８１と係合溝２４及びギア対７４〜７８のがたつきを押さえるため、図８に示すように、ミラー支軸２７には、ミラーホルダ２０を一方向に付勢するためのコイルバネ２８が巻き付けられている。コイルバネ２８の一端は、支持円板２５に形成された切り欠き部２５ａを介して、支持フレーム１３０に突設された凸部２９に当接しており、他端は切り欠き部２５ａの側面に当接している。このように、コイルバネ２８は支持円板２５を常時一定の方向に回動付勢している。
【００３６】駆動部材８０及びミラーホルダ２０は、図７R>７に示される駆動部材８０の回転中心と駆動ピン８１とミラーホルダ２０の回転中心とが略一直線上に並んだ状態で、走査ミラー２の表面と、Ｘ軸とのなす角度が４５°になるように構成されている。
【００３７】つまり、駆動部材８０の回転中心と駆動ピン８１と走査ミラー２の回転中心とが一直線上に並んだ状態（図７）から、時計回りあるいは反時計回りに駆動部材８０が回転するにつれ、駆動ピン８１とミラーホルダ２０との回転中心との距離が長くなる。従って、駆動部材８０の角度ピッチを一定とすると、走査ミラー２は、角度のピッチを減少させながら回転する。
【００３８】このように、被写体の周辺部を走査している時の走査ミラー２の回転角度ピッチを、中心部を走査している時よりも小さくすることによって、周辺部と中心部での読み取りラインの密度が実質的に同じになる。
【００３９】次に、走査ミラー２のホーム位置について説明する。駆動部材８０の回動は、パルスモータであるミラー駆動モータ７０によってオープンループ制御される。図７に示すように、支持フレーム１３０には、オープンループ制御のため、走査ミラー２のホーム位置を与えるための走査基準位置センサ２０４が設けられている。走査基準位置センサ２０４は、発光部と受光部を持つ透過型フォトセンサであり、駆動部材８０に設けられたシャッタープレート８５が発光部と受光部の間に介在することによってオフとなるものである。
【００４０】シャッタープレート８５は、走査ミラー２とＸ軸とのなす角度が４５°より小さい時、すなわち、読み取りラインが基準走査ラインを境としてファインダー側に位置する時には、走査基準位置センサ２０４の発光部と受光部の間に介在しこれを遮っており、走査基準位置センサ２０４はオフしている。そして、当該角度がほぼ４５°になった時に、シャッタープレート８５が走査基準位置センサ２０４の発光部と受光部の間から抜け出て、走査基準位置センサ２０４がオンとなる。そして、当該角度が４５°より大きい時、すなわち、読み取りラインが基準走査ラインＲよりもファインダーの反対側に位置する時には、走査基準位置センサ２０４はオンしている。
【００４１】ミラー駆動モータ７０の駆動制御は、走査基準位置センサ２０４がオフからオンに変わった時点から、数パルス（Ｘｃ）をカウントしたところをホーム位置として、ミラー駆動モータ７０の駆動制御を行う。このパルス数Ｘｃは、走査ミラー２とＸ軸とのなす角度が４５°となるように、すなわち、読み取りラインが基準走査ラインＲと一致するように設定される。
【００４２】このように、走査ミラー２のホーム位置が基準走査ラインＲに対応しているため、走査ミラー２をホーム位置に位置させた状態で、結像レンズ３の合焦位置を検出する合焦処理、及び被写体の輝度を検出してイメージセンサ１６の蓄積時間を決定する測光処理を行うことができる。合焦処理及び測光処理については後述する。
【００４３】次に、カラーフィルタ群４の切換について図７及び図４の線分Ｃ−Ｃに関する断面図である図９にしたがって説明する。駆動部材８０が図７に示される時計回りに走査範囲の限界まで回動すると、駆動部材８０の第２セクタギア８３が、カラーフィルタ群４の切換のための伝達ギア９１に係合してこれを反時計回りに回動させる。
【００４４】図９に示すように、支持フレーム１３０には、上記の伝達ギア９１と、伝達ギア９１により回転駆動されるフィルタ駆動ギア９３とが、共通の軸９２の回りに各々回転可能に支持されている。フィルタ駆動ギア９３は、カラーフィルタ群４を回転駆動するためのフィルタギア９５に係合している。伝達ギア９１とフィルタ駆動ギア９３とは、ワンウェイクラッチ９４を介して係合しており、伝達ギア９１の反時計回り(図７において)の回転のみがフィルタ駆動ギア９３に伝達される。すなわち、駆動部材８０が時計回りに回動して伝達ギア９１を反時計回りに回動させる際にはフィルタ駆動ギア９３も反時計回りに回動するが、駆動部材８０が反時計回りに回動して伝達ギア９１が時計回りに回動する際には、フィルタ駆動ギア９３は回転しない。
【００４５】図１０に、カラーフィルタ群４とこれを保持するフィルタホルダ４０を示す。フィルタホルダ４０は、カメラ型スキャナ１の前述のハウジング１２０内部において、カラーフィルタ群４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）を保持すると共に、カラーフィルタ群４をＹ軸に平行な軸の回りに回転させる。
【００４６】フィルタホルダ４０には、回転のための支軸であるフィルタ支軸４５と、各カラーフィルタ群４の側端部を把持するための、フィルタ支軸４５に沿って延びる４つの把持部４６が設けられている。各々のカラーフィルタ群４は、把持部４６に一側端部を把持された状態で、フィルタ支軸４５に対し９０°間隔で放射状に保持される。
【００４７】フィルタ支軸４５には、フィルタホルダ４０を回転させるためのフィルタギア９５が取り付けられる。ここで、フィルタ支軸４５の下端部には、外周が平らに削られた切欠部４５ａが形成されており、フィルタギア９５にはフィルタ支軸４５の下端部に下方から係合する孔９５ａが形成されている。そして、フィルタ支軸４５の下端部にフィルタギア９５の孔９５ａが下方から係合すると、フィルタギア９５の上面が切欠部４５ａの端面４５ｂに当接する。そのため、フィルタギア９５はフィルタ支軸４５に回転方向の駆動力を伝達するだけでなく、下方から上方（鉛直方向）への駆動力も伝達することが可能になる。
【００４８】また、フィルタ支軸４５には、円板４８がフィルタ支軸４５と直交するように固定されている。円板４８の下面の外周近傍には、下方に向けて突出した４つの突起４９が周方向に等間隔で形成されており、各突起４９は各フィルタ４の下側に位置している。また、ハウジング１２０の底板１２５には、各突起４９が各々係合する係合穴１２７が形成されている。すなわち、図９に示すように、突起４９が係合穴１２７に係合することによって、フィルタホルダ４０を回転させないためのストッパーとなる。なお、支軸４５の上端部には、コイルバネ４３が巻き付けられており、このコイルバネ４３の上端はハウジング１２０の天面１２８に当接している。すなわち、フィルタホルダ４０はコイルバネ４３によって下方に付勢されている。
【００４９】ここで、フィルタギア９５と、これに係合しているフィルタ駆動ギア９３は、はすば歯車である。そのため、フィルタ駆動ギア９３が反時計回り（図１０中矢印方向）に回転すると、フィルタギア９５は圧力角の方向に力を受ける。すなわち、フィルタギア９５は、上向きに付勢される。前述の通り、フィルタ支軸４５はフィルタギア９５に対し、下方から上方に向けての駆動力を伝達するため、コイルバネ４３の付勢力に抗してフィルタホルダ４０が上昇する。
【００５０】すなわち、フィルタ駆動ギア９３が反時計回りの回転に伴い、フィルタホルダ４０が上昇し、円板４８に形成された突起４９が係合穴１２７から抜ける。かくして、フィルタホルダ４０は、時計回り方向に回転可能となる。
【００５１】フィルタ駆動ギア９３が停止し駆動力が無くなると、フィルタギア９５を上向きに付勢する力が消滅する。これに伴い、フィルタホルダ４０はコイルバネ４３によって下方に付勢されているため、フィルタホルダ４０は降下する。フィルタギア９５の回転角度が９０°であれば、各突起４８がそれまで係合していた係合穴１２７に隣接する係合穴１２７に係合する。これにより、フィルタホルダ４０は回転しないように再び保持される。
【００５２】駆動部材８０が走査ミラー２の回転による走査終了後、さらに回転することによって、カラーフィルタ群４の切換が行われる。つまり、一つの駆動源（ミラー駆動モータ７０）によって、走査ミラー２の回転とカラーフィルタ群４の切換が行われる。
【００５３】なお、図９に示すように、フィルタギア９５の、無色フィルタ４ａの下部に相当する部分には、開口９６が設けられている。また、図９に示すように、支持フレーム１３０には、無色フィルタ４ａが光路中に位置する時に開口９６に面する、反射型フォトセンサであるフィルタセンサ２０５が設けられている。従って、無色フィルタ４ａが光路中に位置する時には、フィルタセンサ２０５はオフとなり、それ以外はオンとなっている。つまり、光路中に位置しているフィルタが無色フィルタであるか否かが、フィルタセンサ２０５のオンオフによって判別される。
【００５４】次に、結像レンズ３を移動するためのレンズ駆動機構６について説明する。図６に示すように、ハウジング１２０の鏡筒保持部１２１には、Ｘ軸方向に延びる溝１２１ａが形成され、レンズ鏡筒３０には溝１２１ａを貫通してハウジング１２０外部に向けて延びる鏡筒アーム３２が形成されている。また、図４に示すように、レンズ鏡筒３０のイメージセンサ１６側の端部からは、溝１２１ａを貫通して、鏡筒アーム３２と平行で且つ鏡筒アーム３２よりも短い第２アーム３３が形成されている。
【００５５】また、図４に示すように、鏡筒アーム３２と第２アーム３３には、Ｘ軸方向に延びる挿通孔３２ａ，３３ａが夫々形成されている。挿通孔３２ａ，３３ａには、モータフレーム１３５上に突設された一対の支柱１３３、１３４により支持されてＸ軸方向に延びるガイドバー３５が挿通されている。つまり、レンズ鏡筒３０は、挿通孔３２ａ，３３ａとガイドバー３５との摺動により、Ｘ軸方向に案内される。
【００５６】図１１は、図４のカメラ型スキャナ１の線分ＤーＤに関する断面図である。図１１に示すように、モータフレーム１３５には鉛直フレーム１３２が立設されており、鉛直フレーム１３２には、パルスモータであるレンズ駆動モータ６０が固定されている。レンズ駆動モータ６０の出力軸６１には、Ｘ軸方向に延びるネジ部６３が固定されている。そして、レンズ鏡筒３０の鏡筒アーム３２には、ネジ部６３と螺合する雌ネジ部３１が設けられている。
【００５７】このように構成されているため、レンズ駆動モータ６０が回転すると、レンズ鏡筒３０がＸ軸に沿って、走査ミラー２に近接する方向あるいは離反する方向に移動する。本実施の形態では、レンズ鏡筒３０の移動ストロークは約６mmに設定されている。
【００５８】なお、図１１に示すように、レンズ鏡筒３０のホーム位置を検出するため、鏡筒アーム３２の下部には、シャッタープレート３６が固定され、支持フレーム１３０からはシャッタープレート３６により遮られる位置に透過型フォトセンサであるレンズ基準位置センサ２０３が設けられている。そして、レンズ鏡筒３０が走査ミラー２側に最も近接した状態で、シャッタープレート３６がレンズ基準位置センサ２０３を遮断するよう構成されている。
【００５９】図１２は、実施形態のカメラ型スキャナーの制御系の全体構成を概略的に示すブロック図である。制御系は、スキャナー本体１００に設けられた各回路と、リモコン５に設けられた回路とから構成される。まず、スキャナー本体１００側から説明する。
【００６０】本体１００側の制御系は、スキャナーコントロール回路３００を中心に、全体の電源のON/OFFを切り換える電源スイッチ３１０を備えると共に、情報入力手段として、画像入力用のＣＣＤイメージセンサ１６、レンズ基準位置センサ２０３、走査基準位置センサ２０４、フィルタセンサ２０５、リモコン５からの赤外線信号を受信する第１、第２受信部２０１，２０２、リモコン５が本体１００に装着された際にオンするリモコン着脱検出センサ３１１を有する。
【００６１】本体側には情報出力手段として、撮影に関する設定情報を表示するファインダー系のＬＣＤパネル１５２が設けられており、制御対象となる駆動手段としてミラーを走査させると共にフィルターを切り換えるミラー駆動モータ７０、結像レンズを光軸方向に駆動するレンズ駆動モータ６０、被写体にコントラスト付加用のパターンを投影するための補助投光ユニット１１が接続されている。
【００６２】スキャナーコントロール回路３００には、全体の制御を司るＣＰＵ３０１が設けられている。ＣＰＵ３０１は、図中太線で示したアドレス／データバスを介してプログラムメモリ３４１に接続されており、このプログラムメモリ３４１に格納されたプログラムに基づいて各制御対象を制御する。ＣＰＵ３０１には、各情報入力手段からの信号が入力されると共に、ＣＣＤイメージセンサ１６を駆動するＣＣＤドライバ３３１、ミラー駆動モータ７０を駆動する第１モータドライバ３３２、レンズ駆動モータを駆動する第２モータドライバ３３３が接続されている。
【００６３】ＣＣＤイメージセンサ１６から入力された信号は、ＣＣＤ信号処理回路３２０により画像信号として処理され、ＣＰＵ３０１に連なるアドレス／データバスにより接続された内部メモリ３４０に格納される。このアドレス／データバスには、ＬＣＤパネル１５２を駆動するＬＣＤドライバ３３４が接続されると共に、画像信号をメモリカードに記録する際に利用されるメモリスロット２３０と外部のパーソナルコンピュータ等の機器に出力する際に利用される外部出力端子２３１とが接続されている。
【００６４】一方、リモコン５には、スイッチ群350と、このスイッチ群350の各スイッチの操作に応じて送信部５６(図１参照)に設けられた送信用赤外ＬＥＤ351を駆動する送信ＬＥＤ駆動回路352とが設けられている。
【００６５】図１３は、イメージセンサからの信号を処理するＣＣＤ信号処理回路３２０の詳細を示すブロック図である。ＣＣＤイメージセンサ１６から出力される画像信号は、ＣＣＤドライバ３３１から出力されるクランプパルスにより電圧の基準レベルが固定され、バッファアンプ３２２で増幅される。バッファアンプ３２２の出力は、シリアルに読み出される各画素の読み取りタイミング(蓄積電圧の転送タイミング)に基づいてＣＣＤドライバ３３１から出力されるサンプルホールドパルスに基づいてキャパシタンスＣに順次アナログ的に保持され、乗算器３２４に入力される。
【００６６】乗算器３２４は、各画素の画像データに像高により異なる係数を乗じてシェーディングによる信号強度の変化をアナログ的に補正する機能を要しており、ＣＣＤドライバ３３１から蓄積電圧の転送タイミングに応じて出力されるパルスをカウンタ３２７でカウントすることにより１ライン中の何れの位置の画素のデータを読み出しているかを計数し、これをアドレスにしてシェーディングＲＡＭ３２６から補正係数を読み出す。シェーディングＲＡＭ３２６には、補正係数がデジタルデータとして保存されており、これをＤ／Ａ変換器３２８でアナログデータに変換して乗算器３２４に入力させる。乗算器３２４から画像データと補正係数との積として出力される補正された画像データは、Ａ／Ｄ変換器３２５でデジタルデータに変換されてデータバスを介してＣＰＵ３０１に入力される。
【００６７】次に、上述したブロック図に示される実施形態にかかるカメラ型スキャナーの作用を説明する。まず、作用説明の前提となる用語を以下のように定義する。結像レンズ３の光軸と走査ミラー２で偏向された光軸とが直角になる状態での走査ミラー２の回動位置を走査ミラーの「ホーム位置」と定義する。また、ミラー駆動モータの回転は、走査開始位置から終了方向に回動させる際の回転を「正転」、反対に走査終了位置から開始位置側へ回動させる際の回転を「逆転」と定義する。
【００６８】図１４は、走査ミラー２の回動位置とステッピングモータであるミラー駆動モータ７０の回転パルス数との関係を示す。走査ミラーの回動位置は、ホーム位置を基準にしたミラー駆動モータ７０の回転パルス数で規定される。
【００６９】走査ミラー２は、開始側、終了側のメカ端点の間の回動範囲で回動可能であり、実際にはこのメカ端点により規定される回動範囲より狭い範囲内で回動制御される。前述のようにミラー駆動モータ７０は走査ミラー２の回動とフィルター４の切換とに兼用されているため、走査ミラーの回動範囲には走査開始位置から撮影終了位置までの撮影用走査領域と、撮影終了位置からフィルタ切換完了位置までのフィルタ切換領域とが含まれる。フィルタ切換完了位置までミラー駆動モータが回転すると、フィルタ支持体が９０度回転し、光路中に配置されるフィルタが次のフィルタに切り換えられる。
【００７０】走査基準位置センサ２０４は、撮影用走査領域のほぼ中心に位置する走査基準位置センサ切り替わり位置より走査開始位置側では駆動部材８０のシャッタープレート８５に遮られてオフ、切換位置より撮影終了位置側ではオンとなる。走査ミラーのホーム位置は、走査基準位置センサがオフからオンに切り替わる切換位置から中心位置補正パルスＸｃだけ撮影終了位置側に移動した位置として定義される。この中心位置補正パルスＸｃは、個々のカメラ型スキャナーの走査基準位置センサの取付誤差等の個体差に応じて設定される値であり、例えば「１５」程度の数値となる。走査基準位置センサは、中心位置補正パルスＸｃが必ず正の値となるように、すなわち走査ミラーのホーム位置が必ず走査基準位置センサ切り替わり位置より撮影終了位置側になるように取付位置が定められている。走査ミラーの回動は、このホーム位置を基準に定められるため、センサ取付位置に個体差による誤差がある場合にも個体差による撮影範囲等のバラツキを抑えることができる。
【００７１】走査開始位置は、走査ミラー２のホーム位置から開始位置パルスＸｓだけミラー駆動モータ７０を逆転させた際に設定される位置である。開始位置パルスＸｓは、ファインダー系とのパララックスを補正するために被写体距離に応じてこの例では5740〜6942パルスの間で変化する。ただし、実施形態のスキャナーでは被写体距離そのものは検出していないため、被写体距離に対応する情報として合焦処理で保存された合焦時のレンズパルスカウントＰafを利用している。結像レンズがホーム位置に近い場合には近距離の被写体にピントが合うため、被写体が近くにあるものと考えることができ、逆に結像レンズがイメージセンサ側に近い場合には遠方の被写体にピントが合うため、被写体が遠くにあるものと考えることができる。
【００７２】そこで、結像レンズのホーム位置からの移動パルス数に応じて走査の開始点を変更することにより、被写体距離に応じて変化するパララックスを補正する。すなわち、ホーム位置からの移動パルス数が小さいときには、パララックスが大きいものと判断して走査範囲の中心が基準走査ラインよりファインダー方向にずれるよう走査開始点をずらし、基準走査ラインを境にファインダー光学系側の走査範囲が反対側の走査範囲より広くなるよう基準走査ラインに対して走査範囲を非対称に設定する。
【００７３】結像レンズのホーム位置からの移動パルス数が大きくなるにしたがって非対称性を小さくし、走査範囲の中心と基準走査ラインとのズレが小さくなるよう走査開始点を基準走査ライン側に近づけて設定する。移動パルス数が最大値となったときにはパララックスがないものと判断して走査範囲が基準走査ラインを境として対称になるよう設定される。
【００７４】撮影終了位置は、この走査開始位置から撮影用走査パルスＸｔ離れた位置として定義される。撮影用走査パルスＸｔは、走査ミラーの撮影用走査領域での回動幅を規定するパルス数であり、個体差やパララックス量などの値によって変化しない固定値である。撮影用走査パルスＸｔの値は、この例では11480パルスとなる。したがって、開始位置パルスＸｓが5740パルスである場合には、撮影用走査領域は基準走査ラインを境に対称となるが、それ以外の場合には基準走査ラインより開始側の領域が終了側の領域より大きくなって基準走査ラインを境に非対称となる。撮影用走査領域内では、４パルスに１ラインの割合で画像が取り込まれ、副走査方向には2870ライン分の画像が入力される。
【００７５】走査ミラー２のホーム位置からフィルタ切換完了位置までを規定する第１フィルタ切換パルスＸf1は固定値(この例では8000パルス)であり、撮影終了位置からフィルタ切換完了位置までを規定する第２フィルタ切換パルスＸf2は走査開始位置パルスＸｓの値によりＸｓ−3480で求められ、この例では3500〜4702パルスの間で変化する。
【００７６】上記の各パルス数は、走査パルスカウンタＸにより管理される。例えば、開始位置パルスＸｓが6942の場合(これは後述のレンズ位置が最も走査ミラー側に位置する場合(Paf=460)に相当する)、走査開始位置ではＸ＝6942、撮影終了位置ではＸ＝-4538となる。また、フィルタ切換完了位置ではＸ＝−8000となる。
【００７７】図１５は、結像レンズ３の移動位置とステッピングモータであるレンズ駆動モータ６０の回転パルス数との関係を示す。結像レンズは、走査ミラー側となる近接側、イメージセンサ側となる遠方側のメカ端点の間の領域で移動可能であり、移動ストロークは６ｍｍ、この移動範囲に相当するレンズ駆動モータのステップ数は４８０である。したがって、１ステップ当たりの移動量は１２．５μmとなる。レンズ駆動モータの回転方向は、結像レンズを近接側に移動させる際の回転を「正転」、遠方側に移動させる際の回転を「逆転」と定義される。
【００７８】図中のレンズホーム位置は、「カメラから２３ｃｍ離れた位置に配置された被写体をイメージセンサ上に合焦状態で結像させることができる結像レンズの位置」として定義される結像レンズの基準位置である。結像レンズ３の移動位置を示すレンズ位置カウンタＰafは、このホーム位置で「４６０」にセットされ、遠方側に移動するにしたがって１ステップづつデクリメントされ、最も遠方側のソフト端点で「０」となる。
【００７９】ただし、レンズホーム位置をレンズセンサの出力の切り替わり点として固定すると、ホーム位置を正確に出すために各部材の許容取付誤差範囲が狭くなり、組付けが困難になる。このため、実施形態では、基準となるホーム位置をレンズセンサの出力の切り替わり点より遠方側に設定し、切り替わり位置からホーム位置までのパルスをホーム位置補正パルスＰhcとして個々のスキャナー毎に設定している。これにより、撮影用のイメージセンサ、レンズセンサの取付位置が誤差を含む場合にも、ホーム位置を前記の定義通りに正確に位置決めすることができる。
【００８０】次に、前述したブロック図に示される実施形態にかかるカメラ型スキャナーのＣＰＵ300の作用を図１６〜図２１に示すフローチャートにしたがって説明する。スキャナー本体1に設けられた電源スイッチがオンされると、スキャナーは図１６に示すメインフローチャートにしたがって制御される。メインフローチャートのステップ(以下、Sと略称する)001において初期化処理(図１７)を呼び出して実行する。初期化処理は、走査ミラーをホーム位置に配置すると共に、モノクロ用の無色フィルタ４ａが光路中に配置されるよう設定し、結像レンズ３をホーム位置にセットする処理である。
【００８１】初期化処理が終了すると、S003でリモコンのモードスイッチがオンされたか否かを判断し、オフからオンへの変化が検出された場合にS005でモード変更処理を呼び出して実行する。モード変更処理についての詳細は省略するが、この処理はモードスイッチとアップ／テレスイッチ５４、ダウン/ワイドスイッチ５５の操作により、スキャナーの撮影モードを変更するための処理である。
【００８２】S007〜S013では、リモコンのアップ/テレスイッチ５４、ダウン/ワイドスイッチ５５が操作されたか否かを判断し、アップ/テレスイッチ５４がオフからオンに変化した場合には撮影範囲を縮小し、ダウン/ワイドスイッチ５５がオフからオンに変化した場合には撮影範囲を拡大する。
【００８３】実施形態のカメラ型スキャナーは、イメージセンサ上の主走査方向の使用画素数と副走査方向の走査範囲とを変更することにより、３種類の撮影範囲を選択できるよう構成されている。主走査方向の画素数と走査範囲との積で表される撮影画面の画素数は、最も大きい撮影範囲が選択されている場合には600万画素、中間の撮影範囲が選択されている場合には200万画素、そして、最小の撮影範囲が選択されている場合には50万画素となる。なお、撮影範囲の切換は以下のフローチャートの説明では触れられていない。
【００８４】S015では、リモコンのスタートスイッチ51がオフからオンに変化したか否かが判断される。このスイッチが操作されずにオフのままであるときには、S003〜S013の処理が繰り返し実行される。スタートスイッチ51がオンすると、S017でリモコン着脱検出センサ311の出力をチェックし、これがオンである場合、すなわちリモコンが本体に装着されている場合には、S019でメモリスロット230に装填されたメモリカードや内部メモリ３４０から、画像データを外部出力端子２３１に接続されたコンピュータ等の外部機器に出力する。
【００８５】スタートスイッチ51がオンしたときにリモコン着脱検出センサ311の出力がオフである場合、すなわちリモコンが本体から外されている場合には、S021において合焦処理(図１８，１９)、S023において測光処理が実行され、結像レンズが合焦位置に移動されると共に、被写体の明るさが判断され、S025で撮影処理(図２１)が実行される。撮影処理は、設定された条件にしたがって被写体を走査することにより画像を取り込む処理であり、この処理が正常に終了するとS001の初期化処理からの制御が繰り返される。
【００８６】なお、この装置における「測光」は、基準走査ラインの測光対象領域の最大輝度を検出する処理をいう。検出された最大輝度に基づいて、イメージセンサの画素が飽和しないよう撮影時のイメージセンサの各ライン毎の蓄積時間を決定し、決定された設定時間によりミラー駆動モータの回転速度を決定する。
【００８７】次に、メインフローチャートのS001,S021,S025に示される各処理の詳細について順に説明する。図１７１７は、メインフローチャートのS001で実行される初期化処理の詳細を示す。初期化処理に入ると、S101でフィルタカウンタＦＣが「０」にリセットされる。S103でフィルタセンサ２０５がオフしていると判断される場合には、無色フィルタ４ａが光路中に配置されていることとなるため、フィルタの切換は行われない。
【００８８】フィルタセンサがオンの場合には、フィルタを１枚切り換えてフィルタカウンタＦＣをインクリメントする(S105,S107)。S109では、フィルタカウンタＦＣが３より大きいか否かを判断し、３以下である場合にはS103からの処理がフィルタセンサがオフするまで繰り返される。フィルタの数は４枚であるため、最大でもフィルタカウンタＦＣが３になればモノクロフィルタがセットされるはずであり、フィルタカウンタＦＣが４になってもフィルタセンサがオフしない場合には、何らかの故障があるものと考えることができる。そこで、この場合にはS109からエラー処理に入る。
【００８９】その後、走査ミラーおよび結像レンズがそれぞれのホーム位置に設定され(S111,S113)、レンズパルスカウンタＰafにホーム位置のカウント「４６０」をセットする(S115)。
【００９０】図１８および図１９は、メインフローチャートのS021で実行される合焦処理の詳細を示すフローチャートである。実施形態のカメラ型スキャナーでは、被写体の測光情報と被写体に対する合焦状態に関する情報とを共に撮影用のイメージセンサ１６を用いて読み取る構成である。これらの測光、合焦検出は、いずれも走査ミラーがホーム位置にあって読み取りラインが基準走査ラインに一致している状態で行われる。すなわち、被写体の一部であるホーム位置における１ライン分のコントラスト、明るさに基づいて被写体全体に対する合焦状態、明るさが判定される。
【００９１】合焦検出時には、結像レンズを最近接位置から遠方側に向けて１ステップづつ移動させ、ステップ毎にセンサ出力を取り込み、対象領域の最大輝度と最小輝度との差をコントラストと捉え、コントラストが前回取り込んだステップより低下し始めたステップ、すなわちコントラストのピーク直後のステップを最も良く被写体にピントが合った位置と判断してその位置に結像レンズを設定する。このようなコントラスト法は、焦点位置を挟む２つの位置に配置されたセンサのコントラストを比較する従来から知られているコントラスト法と比較すると、走査コントラスト法ということができる。
【００９２】図１８の処理では、まず、デフォルトの一定蓄積時間でイメージセンサの蓄積信号を読み取り、主走査方向の中央の画素を中心にした1000ビット分のデータを判定対象として入力する(S301)。このとき、走査ミラーはホーム位置に設定されており、結像レンズは撮影可能範囲の最短距離の被写体にピントが合うようホーム位置に設定されている。
【００９３】続いて、判定対象の1000ビットの輝度の光量補正(暗電流の補正等)後の輝度から最大輝度Ｂmaxと最小輝度Ｂminとを検出する(S303)。S305では、S303で求められた最大輝度Ｂmaxと最小輝度Ｂminとの差を求め、これを第１の輝度差変数Ｂsub1に書き込む。ここで求められる輝度差が、被写体のコントラストを示す指標として用いられる。続いて、第１の輝度差変数Ｂsub1の内容を第２の輝度差変数Ｂsub2に移し(S307)、レンズ駆動モータを１パルス逆転させてレンズパルスカウンタをデクリメントする(S309,S311)。合焦処理に入った直後のレンズパルスカウンタの値は「４６０」である。
【００９４】結像レンズをモータ１パルス分移動させた後、再びデフォルトの一定蓄積時間蓄積されたイメージセンサの出力を中心の1000ビット分読み込んで最大輝度Ｂmax、最小輝度Ｂminを検出する(S313,S315)。S317では、S315で求められた最大、最小輝度の輝度差が第１の輝度差変数Ｂsub1に書き込まれる。S307,S317の処理により、第１の輝度差変数Ｂsub1には、第２の輝度差変数Ｂsub2に設定されている輝度差を検出したときより結像レンズを１パルス分イメージセンサ側に移動させた際の輝度差が設定されることになる。
【００９５】S307〜S317の処理は、S319においてレンズパルスカウントが０より大きいと判断され、かつ、S321で最新の輝度差信号が１パルス前の結像レンズ位置における輝度差信号より大きいと判断される間繰り返して実行される。結像レンズを光軸に沿って一方向に移動させる場合、被写体のコントラストは結像レンズが合焦位置に近接するにしたがって高くなり、合焦位置を越えると低下し始める。したがって、S321で最新の輝度差信号より前回の輝度差信号の方が大きいと判断された場合には、そのときの結像レンズの位置で被写体に対して合焦していると考えられる。そこで、レンズパルスカウンタＰafの値を保存してメインフローチャートにリターンする(S323)。
【００９６】S321において合焦位置が検出される前に、レンズパルスカウントＰafが「０」となり結像レンズが遠方側の端点に達したとS319において判断された場合には、イメージセンサの信号を保存して図１９のS341に進む(S325)。
【００９７】図１９の処理は、図１８の処理で結像レンズを最近接側から最遠方側まで１ステップづつ移動させてコントラストを検出しても合焦位置を検出できなかった場合に実行される処理であり、この例では補助光ユニットを用いて被写体に積極的にコントラストを付加し、図１８の場合とは逆に結像レンズを最遠方側から最近接側に向けて１ステップづつ移動させてコントラストの変化を検出する。
【００９８】図１９では、まず合焦検出用の補助光を点灯させて被写体にパターンを投影してイメージセンサの信号を取り込み、補助光点灯前にS325で保存された信号と補助光点灯後に取り込まれた信号とを比較する(S341,S343,S345)。補助光の点灯によってイメージセンサの信号が変化しない場合には、被写体が補助光が届かない遠方に位置するものと考えられるため、現在のレンズ位置(最遠方側)でピントが合うものとして結像レンズをそれ以上移動させることなく補助光を消灯し、レンズパルスカウンタＰafを保存してメインフローチャートにリターンする(S363,S365)。
【００９９】補助光の点灯によってイメージセンサの信号が変化した場合には、被写体が補助光の届く距離にあると考えられるため、S347〜S357においてレンズ駆動モータを１パルスづつ正転させ、パルスカウントをインクリメントしつつ、取り込まれた画像データからコントラストを求め、コントラストが低下し始める点を検出する。S359でレンズパルスカウントＰafが最近接側である「４６０」に達したと判断される前にS361で前回よりコントラストが低下したと判断されると、その位置を合焦位置と判断して補助光を消灯し、レンズパルスカウンタＰafを保存してメインフローチャートにリターンする(S363,S365)。
【０１００】S361において合焦位置が検出される前に、レンズパルスカウントＰafが「４６０」となり結像レンズが近接側の端点に達したとS359において判断された場合には、補助光が届く範囲に位置するにも拘わらず結像レンズの可動範囲内でコントラストのピークが発見できないこととなるため、被写体が最短撮影距離である２３ｃｍより近い位置に配置されているか、スキャナー自体に何らかの支障があるものと考えられるため、補助光を消灯し、撮影を禁止してエラー処理に入る(S359,S367)。
【０１０１】図２０は、メインフローチャートのS025で実行される撮影処理の詳細を示すフローチャートである。撮影処理は、合焦処理で設定された結像レンズ位置を基準に、各走査ライン毎に測光処理で求められた蓄積時間が確保できる走査速度で走査ミラーを回動させながら画像を取り込む処理である。撮影処理に入ると、S501でフィルタカウンタＦＣが「０」に初期化され、S503において撮影がモノクロモードか否かが判断される。前述の初期化処理でモノクロ用の無色フィルター４ａが光路中にセットされているため、モノクロモードの場合にはフィルターを切り換えることなく、S509の走査ミラーの走査開始位置への設定が実行される。モノクロモードでない場合、すなわちカラー撮影のモードに設定されている場合には、走査ミラーの開始位置への設定前にミラー駆動モータを回転させてフィルタを切り換え、フィルタカウンタＦＣをインクリメントする(S505,S507)。
【０１０２】続いて、走査ミラーを結像レンズの位置に応じてパララックスを補正できる走査開始位置まで回動させ(S509)、この走査開始位置から測光データに基づいて求められた走査速度ｆｐによりミラー駆動モータを正転させる(S511)。
【０１０３】S513〜S525の処理が、被写体の撮影に関する処理である。走査ミラーの回動による走査位置に応じて変化する被写体距離に応じて合焦状態が保たれるよう結像レンズを移動させつつ(S513)、走査終了位置に達するまでミラー駆動モータの駆動パルス４パルス毎にイメージセンサから画像信号を繰り返し読み取る(S515,S525)。また、S517は、結像レンズ３のコサイン４乗則による周辺光量低下等による主走査方向の光量ムラを補正するためのシェーディング補正処理である。さらに、S519,S521ではカラー撮影の場合にフィルターへの主走査方向の入射角度の違いによる透過波長帯のシフトを光量の変化として捉え、画像データの輝度を各色毎に画素単位で補正する。
【０１０４】S523では、走査ミラーの回動による走査位置に応じた結像倍率の変化による像の歪曲を補正するよう基準走査ラインに合わせて副走査方向の周辺部のラインでデータを補完して伸張させる。なお、S513におけるレンズ移動量、およびS523におけるデータ伸張量は、被写体が走査ミラーがホーム位置にある際の光軸に対して垂直な平面であることを前提にして、副走査方向の各ライン毎に所定の近似式を用いた演算結果に基づいてオープンループ制御により実行される。
【０１０５】走査ミラーが走査終了位置に達すると、ミラー駆動モータが停止され、撮影モードがモノクロか否か、カラーの場合には各色成分の３回の走査が終了したかが判定され、モノクロの場合、カラーで３回の走査が終了した場合にはメインフローチャートにリターンする(S527,S529,S531)。カラー撮影のモードで３回の走査が終了していない場合には、S505からの処理が繰り返される。
【０１０６】なお、補助光は、ほぼ平行光として投光される方が光量の分散が少ないために有利である。また、合焦状態を検出するためのレンズ、この例では結像レンズは、補助光が投影される領域の中心部分を検出対象とすることが望ましい。
【０１０７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば、走査ミラーを介して補助光を被写体側に投光する構成とすることにより、補助光の投光範囲を走査ミラーの回動角度に合わせて変更することができ、この投光範囲をイメージセンサの読み取り範囲に一致させておくことにより、走査ミラーが走査範囲内の何れの回動位置に設定されている場合にも、読み取り対象範囲に補助光を投光することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るカメラ型スキャナの実施形態の撮影光学系を示す図である。
【図２】 図１のカメラ型スキャナの外形を示す斜視図である。
【図３】 図２のカメラ型スキャナの概略構成を示す斜視図である。
【図４】 図２のカメラ型スキャナの内部構成を示す平面図である。
【図５】 図４のカメラ型スキャナの線分Ａ−Ａについての断面図である。
【図６】 図４のカメラ型スキャナの線分Ｂ−Ｂについての断面図である。
【図７】 駆動機構を示す平面図である。
【図８】 ミラー保持部を示す斜視図である。
【図９】 図４のカメラ型スキャナの線分Ｃ−Ｃについての断面図である。
【図１０】 カラーフィルタホルダを示す斜視図である。
【図１１】 図４のカメラ型スキャナの線分Ｄ−Ｄについての断面図である。
【図１２】 カメラ型スキャナの制御系を示すブロック図である。
【図１３】 図１２に示される画像処理回路の詳細を示すブロック図である。
【図１４】 走査ミラーの回動位置とミラー駆動モータのパルス数の関係を示す概略図である。
【図１５】 結像レンズの回動位置とレンズ駆動モータのパルス数の関係を示す概略図である。
【図１６】 カメラ型スキャナのメインフローチャートである。
【図１７】 初期化処理を示すフローチャートである。
【図１８】 合焦処理を示すフローチャートである。
【図１９】 合焦処理を示すフローチャートである。
【図２０】 撮影処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ カメラ型スキャナ
２ 走査ミラー
４ カラーフィルタ群
３ 結像レンズ
５ リモコン
６ レンズ駆動機構
７ ミラー駆動機構
１１ 補助光ユニット
１２ 窓部
１５ ファインダ
１６ イメージセンサ
６０ 走査用モータ
７０ レンズ駆動モータ
２０３ レンズ基準位置センサ
２０４ 走査基準位置センサ
３００ ＣＰＵ
３１０ メインスイッチ
３１１ リモコンセンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 被写体像を形成する結像レンズと、前記結像レンズにより形成された被写体像の一次元的な画像情報を電子的に読み取るライン型イメージセンサと、前記被写体と前記結像レンズとの間に設けられ、前記イメージセンサの画素配列方向とほぼ平行な回動軸回りに回動することにより前記イメージセンサ上に前記被写体像を走査させ、前記イメージセンサに前記被写体像の二次元的な画像情報を読み取らせる走査ミラーと、前記走査ミラーに対して前記イメージセンサと同一側に配置され、前記走査ミラーを介してコントラスト付加用のパターンを前記被写体に投影する補助光ユニットとを備えることを特徴とする走査型画像読み取り装置。
【請求項２】 前記イメージセンサの出力に基づいて前記結像レンズの合焦状態を検出する合焦検出手段を備え、前記補助光ユニットは、少なくとも被写体上で前記イメージセンサにより読み取られる部分に前記パターンを投影するよう配置されていることを特徴とする請求項１に記載の走査型画像読み取り装置。
【請求項１】 被写体像を形成する結像レンズと、前記結像レンズにより形成された被写体像の一次元的な画像情報を電子的に読み取るライン型イメージセンサと、前記被写体と前記結像レンズとの間に設けられ、前記イメージセンサの画素配列方向とほぼ平行な回動軸回りに回動することにより前記イメージセンサ上に前記被写体像を走査させ、前記イメージセンサに前記被写体像の二次元的な画像情報を読み取らせる走査ミラーと、前記走査ミラーに対して前記イメージセンサと同一側に配置され、前記走査ミラーを介してコントラスト付加用のパターンを前記被写体に投影する補助光ユニットとを備えることを特徴とする走査型画像読み取り装置。
【請求項２】 前記イメージセンサの出力に基づいて前記結像レンズの合焦状態を検出する合焦検出手段を備え、前記補助光ユニットは、少なくとも被写体上で前記イメージセンサにより読み取られる部分に前記パターンを投影するよう配置されていることを特徴とする請求項１に記載の走査型画像読み取り装置。
【図１】
【図２】
【図５】
【図１５】
【図３】
【図４】
【図６】
【図１１】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１４】
【図２０】
【図１３】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図５】
【図１５】
【図３】
【図４】
【図６】
【図１１】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１４】
【図２０】
【図１３】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開平１０−１３６３８
【公開日】平成１０年（１９９８）１月１６日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平８−１８１４０３
【出願日】平成８年（１９９６）６月２０日
【出願人】（００００００５２７）旭光学工業株式会社 (1,878)
【公開日】平成１０年（１９９８）１月１６日
【国際特許分類】
【出願日】平成８年（１９９６）６月２０日
【出願人】（００００００５２７）旭光学工業株式会社 (1,878)
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