(57)【要約】【課題】読取った画像のモアレ縞を抑制すること。【解決手段】撮像素子と、原稿からの光を撮像素子へ導く光学素子と、光学素子を振動させるための振動発生部を備えた画像読取り装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、原稿からの光を撮像素子へ導く光学素子と、光学素子を振動させるための振動発生部を備えた画像読取り装置。
【請求項２】
光学素子が、原稿からの光を反射する細長い反射鏡と、その反射鏡を原稿に沿って反射鏡の長手方向に直交する方向に移動させる移動部材とを備える請求項１記載の画像読取り装置。
【請求項３】
振動発生部が、反射鏡の両端にそれぞれ対向して設けられた一対の音波発生器と、音波発生器を制御する制御部とを備える請求項２記載の画像読取り装置。
【請求項４】
制御部は、音波発生器が発生する音波の音圧および周波数の少なくとも一方を制御する請求項３記載の画像読取り装置。
【請求項５】
音波発生器の発生する音波の周波数が揺らぎを有する請求項３記載の画像読取り装置。
【請求項６】
音波発生器は、それぞれ周波数の異なる音波を発生する複数の音波発生器から構成される請求項３記載の画像読取り装置。
【請求項７】
振動発生部が、反射鏡の両端をそれぞれ同位相の第１周波数で振動させる一対の第１振動素子と、反射鏡の両端をそれぞれ第１周波数よりも高い逆位相の第２周波数で振動させる一対の第２振動素子と、第１および第２振動素子の振動を制御する制御部とを備える請求項２記載の画像読取り装置。
【請求項８】
制御部は、第１および第２振動素子の振幅および周波数の少なくとも１つを制御する請求項７記載の画像読取り装置。
【請求項９】
第１および第２振動素子が圧電素子からなる請求項７記載の画像読取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像読取り装置に関し、ディジタル複写機，ディジタルプリンタ，ファクシミリ装置などに用いられる。
【背景技術】
【０００２】
従来のディジタル式の画像読取り装置としては、固定された原稿を、移動するミラーのような光学素子で走査して原稿の画像を固体撮像素子で読み取るものや、移動する原稿からの光を固定された光学素子で固体撮像素子に導き原稿画像を読み取るものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−１６０９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ディジタル式の画像読取り装置においては、原稿画像を一定の周期でサンプリングして読取るため、そのサンプリング周波数と、画像の画素の周期性（画像固有の空間周波数）との間で相互干渉が生じ、モアレ縞が発生する。そして、画像によっては、このモアレ縞が強く現れて読取った画像を劣化させるという問題があった。
【０００４】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、原稿からの光を撮像素子へ導く光学素子に振動を与えることにより、画素の周期性とサンプリング周波数との相互干渉を抑制してモアレ縞の発生を防止することが可能な画像読取り装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、撮像素子と、原稿からの光を撮像素子へ導く光学素子と、光学素子を振動させるための振動発生部を備えた画像読取り装置を提供するものである。
撮像素子には、固体撮像素子、例えばＣＣＤが好適に用いられる。
原稿からの光を撮像素子へ導く光学素子は、ミラーやレンズ，ビームスプリッタなど光を伝達する素子を含む。
振動発生部には、音波を発生する音波発生器、例えばスピーカや、音波周波数から超音波周波数までの任意の帯域で振動する振動子，例えば圧電素子などが用いられる。
【０００６】
この発明において、光学素子が、原稿からの光を反射する細長い反射鏡と、その反射鏡を原稿に沿って反射鏡の長手方向に直交する方向に移動させる移動部材とを備えてもよい。
振動発生部が反射鏡の両端にそれぞれ対向して設けられた一対の音波発生器と、音波発生器を制御する制御部とを備えてもよい。
制御部は、音波発生器が発生する音波の音圧および周波数の少なくとも一方を制御することができる。
音波発生器の発生する音波の周波数が揺らぎを有してもよい。
【０００７】
音波発生器は、それぞれ周波数の異なる音波を発生する複数の音波発生器から構成されてもよい。
振動発生部が、反射鏡の両端をそれぞれ同位相の第１周波数で振動させる一対の第１振動素子と、反射鏡の両端をそれぞれ第１周波数よりも高い逆位相の第２周波数で振動させる一対の第２振動素子と、第１および第２振動素子の振動を制御する制御部とを備えてもよい。
制御部は、第１および第２振動素子の振幅および周波数の少なくとも１つを制御してもよい。
第１および第２振動素子が圧電素子からなってもよい。
【発明の効果】
【０００８】
原稿からの光を撮像素子へ導く光学素子を振動発生部が振動させるので、画像がぼかされて画像を形成する画素の周期性が弱められ、読取り画像のモアレ縞の発生が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面に示す実施形態１〜３を用いてこの発明を詳述する。これによってこの発明が限定されるものではない。なお、図面において、共通の構成要素には同じ参照符号を付記している。
【００１０】
実施形態１
図１は実施形態１の画像読取り装置の構成説明図であり、図２は図１のＩ−Ｉ矢視図である。
これらの図に示すように、本体１は筺体２と、筺体２の上部に設けられ原稿１２を載置する透明ガラス製の原稿載置板３を備える。筺体２の内部にはランプユニット４と、ミラーユニット５と、撮像ユニット６と、ガイドレール７，８とが設けられている。筺体２の側面にはモータ９が設置されている。
ランプユニット４とミラーユニット５とは、それぞれガイドレール７，８に摺動可能に支持され、図示しない駆動機構とモータ９により矢印ＡおよびＢ方向に摺動されるようになっている。
【００１１】
ランプユニット４は、ランプユニット４の摺動方向に直交する方向（矢印Ｃ，Ｄ方向）に延びる筒状のハロゲンランプ又は蛍光灯によって構成され、原稿載置板３を介して原稿１２を照明する光源１０と、光源１０からの光を原稿載置板３を介して原稿１２へ反射するミラー１３と、光源１０の背光を反射する反射板１１と、原稿１２からの反射光をミラーユニット５の方へ反射するミラー１４を備える。
【００１２】
ミラーユニット５は、ミラーユニット５の摺動方向に直交する方向（矢印Ｃ，Ｄ方向）に延びる細長いミラー１５，１６と、ミラー１５，１６を保持するミラーホルダ１７，３６とを備える。ミラーホルダ１７はその両端がミラーユニット５のフレーム３７に強固に固定され、ミラーホルダ３６はフレーム３７に矢印ＡＢ方向に振動可能に支持されている。そして、ミラー１４からの光は、ミラー１５，１６によって撮像ユニット６の方へ反射されるようになっている。
【００１３】
撮像ユニットは、ミラー１６からの光を受光する結像レンズ１８と、結像レンズ１８からの光を受けて原稿１２の画像を撮像する固体撮像素子としてのＣＣＤ１９を備える。
筺体２は、ミラーユニット５の背後の側壁に振動発生部としての音波発生器（スピーカ）２０，２１を備え、音波発生器２０，２１は、それぞれ細長いミラー１６の両端、つまりミラーホルダ３６の両端に対向するように設置されている。
【００１４】
図３は実施形態１の画像読取り装置を制御する制御回路のブロック図である。
同図に示す制御部２２はＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭからなるマイクロコンピュータで構成され、各種制御条件の設定や装置の起動などを指令するキーボードやマウスのような入力部２３とＣＣＤ１９からの出力を受けて、表示部２４、画像メモリ２５、データ出力部２６、低周波発振器２７，２９、高周波発振器２８，３０およびモータ９と光源１０のドライバ３１に出力するようになっている。そして、発振器２７，２８の出力Ｖａ，Ｖｃは合成器３２で合成されて信号Ｖｅとなり、増幅器３４で増幅されて音波発生器２０へ出力される。また、発振器２９，３０の出力Ｖｂ，Ｖｄは合成器３３で合成されて信号Ｖｆとなり、増幅器３５で増幅されて音波発生器２１へ出力されるようになっている。
【００１５】
このような構成における動作を次に説明する。
まず、使用者が入力部２３から原稿のサイズや、原稿の画像の解像度などの条件を入力設定すると、その設定条件が表示部２４に表示される。使用者によって入力部２３から「起動」が入力されると、ドライバ３１が光源１０を点灯させ、モータ９を駆動させる。モータ９の駆動により、図１に示すランプユニット４が矢印Ａ方向へ速度Ｖで移動すると共に、ミラーユニット５が矢印Ａ方向へ速度Ｖ／２で矢印Ａ方向に移動し、原稿１２から結像レンズ１８までの光路長が一定に保持される。それによって、原稿１２からの光はミラー１４，１５，１６および結像レンズ１８を介してＣＣＤ１９に入射され、原稿画像がＣＣＤ１９に結像される。
【００１６】
この時、原稿１２に対する主走査（図１の矢印Ｃ，Ｄ方向の走査）がＣＣＤ１９によって行われると共に、副走査（矢印Ａ，Ｂ方向の走査）がランプユニット４とミラーユニット５の移動によって行われる。従って、ランプユニット４が原稿１２の一端から他端までを矢印Ａ方向に照明すると、ＣＣＤ１９は原稿１２の全体の画像をデジタル画像データとして読取る。読取られた画像データは一旦、画像メモリ２５に格納され、必要に応じてデータ出力部２６から外部へ出力される。
【００１７】
ここで、原稿画像が画素に周期性を有していると、画素の周期性と、主走査および副走査方向についてのＣＣＤ１９のサンプリング周波数との間で干渉が生じ、モアレ縞が発生する。そこで、この実施形態ではミラー１６を音波によって振動させ、つまり、原稿１２からＣＣＤ１９へ入射する光を主走査方向と副走査方向に振動させ、ＣＣＤ１９から見た原稿画像の画素をぼかすことによってモアレ縞の発生を抑制するようにしている。通常、主走査は副走査に比べて高速で行われるので、ミラー１６には主走査方向には高周波振動が与えられ、副走査方向には低周波振動が与えられる。
【００１８】
さらに、具体的なモアレ縞の抑制動作は次のようにして行われる。
図３に示す入力部２３から「起動」が入力され、画像の読取り動作が開始されると同時に、図３に示すように発振器２７〜３０が信号Ｖａ〜Ｖｄを出力する。発振器２７と２８の出力信号Ｖａ，Ｖｃが合成器３２で信号Ｖｅとして合成され増幅器３４で増幅され音波発生器２０から音波として出力される。
一方、発振器２９と３０の出力信号Ｖｂ，Ｖｄが合成器３３で信号Ｖｆとして合成され音波発生器２１から音波として出力される。
【００１９】
信号Ｖａ，Ｖｂは図４に示すように、波高値がＥ１の同位相の低周波パルス信号である。
一方、信号Ｖｃ，Ｖｄは、図５に示すように波高値がＥ２の高周波パルス信号であり、位相が互いに１８０度異なる。
合成信号Ｖｅ，Ｖｆでは、図６に示すように波高値が（Ｅ１＋Ｅ２）の一連の高周波パルス信号と波高値がＥ２の一連の高周波パルスとが低周波信号Ｖａ，Ｖｂと同じ周期でくり返され、波高値が（Ｅ１＋Ｅ２）の一連の高周波パルス信号と波高値がＥ２の一連の高周波パルス信号は、信号Ｖｅ，Ｖｆの間では位相が１８０度異なっている。
【００２０】
図７に示すように、図４の信号Ｖａ，Ｖｂに対応する音波が音波発生器２０，２１から出力されると、信号Ｖａ，Ｖｂが互いに同位相であるので、ミラー１６は両端に音波発生器２０，２１からの音波を受けてミラー１６の長手方向に直交する方向（図７の矢印ａ，ｂの方向）に振動する。
【００２１】
また、位相が１８０度異なる図５の高周波信号Ｖｃ，Ｖｄに対応する音波が音波発生器２０，２１から交互に出力されると、図８（ａ）に示すように、高周波信号Ｖｃの波高値Ｅ２の１つのパルスに対応する音波発生器２０からの音波を受ける度に、ミラー１６の一端は矢印ｃ方向に変位する。
一方、図８（ｂ）に示すように高周波信号Ｖｄの波高値Ｅ２の１つのパルスに対応する音波発生器２１からの音波を受ける度に、ミラー１６の他端は矢印ｄ方向に変位する。
【００２２】
そこで、図６の合成信号Ｖｅ，Ｖｆに対応する音波が音波発生器２０，２１から出力されると、合成信号Ｖｅ，Ｖｆは図４の低周波信号Ｖａ，Ｖｂがそれぞれ高周波信号Ｖｃ，Ｖｄと合成された信号であるので、図７，図８を参照して、合成信号Ｖｅ，Ｖｆに対応する音波発生器２０，２１からの音波を受けると、ミラー１６は図９に示すように矢印ｃ，ｄ方向に高周波振動（揺動）を行うと同時に矢印ａ，ｂ方向に低周波振動を行う。これによって、ＣＣＤ１９に結像される画像は、主走査および副走査速度にそれぞれ応じた速度で主走査方向および副走査方向に揺らされる。従って、ＣＣＤ１９から見た原稿１２の画像が好適にぼかされ、モアレ縞の発生が抑制される。
【００２３】
ここで、原稿１２の画素密度を６００ｄｐｉ，ＣＣＤ１８の画素密度を６００ｄｐｉ，主走査速度を41580mm／sec，副走査速度を140mm／secとすると、信号Ｖａ，Ｖｃの周波数は2006Ｈｚ〜2008Ｈｚであることが好ましく、信号Ｖｃ，Ｖｄの周波数は4012Ｈｚ〜4014Ｈｚであることが好ましい。
なお、信号Ｖａ，Ｖｂの波高値Ｅ１，信号Ｖｃ，Ｖｄの波高値Ｅ２は、音波発生器２０，２１の音圧に対応するので、モアレ縞の発生が効果的に抑制され、かつ、画像劣化が最小限に抑えられるように、制御部２２により適正に制御される。
【００２４】
また、上記のように、音波発生器２０，２１から特定の周波数の音波でミラー１６が振動すると、それ自体が新たな周期性を生み出し、モアレ縞を発生させることがある。このような場合には、制御部２２が図５に示す信号Ｖｃ，Ｖｄを図１０に示すように低い周波数で変調（パルス幅変調やパルス位相変調又はパルス周波数変調）して、信号Ｖｃ，Ｖｄのパルス幅や位相，周波数などに揺らぎをもたせる。これによって、そのようなモアレ縞の発生を抑制することができる。この場合、信号Ｖａ，Ｖｂに揺らぎをもたせてもよい。
【００２５】
実施形態２
図１１，１２は実施形態２における図１，２対応図であり、図１３は実施形態２における図３対応図である。
実施形態２では、実施形態１の図２に示す音波発生器２０と２１が、それぞれ低周波および高周波音波発生器４６，４７と低周波および高周波音波発生器４８，４９に置換されている。
【００２６】
また、実施形態２では、実施形態１の図３に示す合成器３２と増幅器３４および合成器３３と増幅器３５が、発振器２７と２８の出力をそれぞれ増幅して音波発生器４６，４７に入力する増幅器４２，４３と、発振器２９と３０の出力をそれぞれ増幅して音波発生器４８，４９に入力する増幅器４４，４５に置換されている。その他の構成は実施形態１と同等である。
【００２７】
実施形態２における具体的なモアレ縞の抑制動作は次のようにして行われる。
実施形態１と同様に、図１３に示す入力部２３から「起動」が入力され、画像の読取り動作が開始されると同時に、発振器２７〜３０が信号Ｖａ〜Ｖｄを出力する。発振器２７〜３０の出力信号Ｖａ〜Ｖｄがそれぞれ増幅器４２〜４５で増幅され音波発生器４６〜４９から音波として出力される。
【００２８】
実施形態１と同様に、信号Ｖａ，Ｖｂは、図４に示すように、波高値がＥ１の同位相の低周波パルス信号である。
一方、信号Ｖｃ，Ｖｄは、図５に示すように波高値がＥ２の高周波パルス信号であり、位相が互いに１８０度異なる。
【００２９】
図７に示すように、図４の信号Ｖａ，Ｖｂに対応する音波が音波発生器４６，４８から出力されると、信号Ｖａ，Ｖｂが互いに同位相であるので、ミラー１６は両端に音波発生器２０，２１からの音波を受けてミラー１５，１６の長手方向に直交する方向（矢印ａ，ｂの方向）に振動する。
【００３０】
また、位相が１８０度異なる図５の高周波信号Ｖｃ，Ｖｄに対応する音波が音波発生器４７，４９から交互に出力されると、図８（ａ）に示すように、高周波信号Ｖｃの波高値Ｅ２の１つのパルスに対応する音波発生器４７からの音波を受ける度に、ミラー１６の一端は矢印ｃ方向に変位する。
また、図８（ｂ）に示すように高周波信号Ｖｄの波高値Ｅ２の１つのパルスに対応する音波発生器４９からの音波を受ける度に、ミラー１６の他端は矢印ｄ方向に変位する。
【００３１】
そこで、信号Ｖａ〜Ｖｄが同時に出力されると、ミラー１６は、低周波信号Ｖａ，Ｖｂと高周波信号Ｖｃ，Ｖｄにそれぞれ対応する音波発生器４６，４８と４７，４９からの音波を受けて、図９に示すように矢印ｃ，ｄ方向に高周波振動（揺動）を行うと同時に矢印ａ，ｂ方向に低周波振動を行う。
これによって、実施形態１と同様に、ＣＣＤ１９から見た原稿１２の画像が好適にぼかされ、モアレ縞の発生が抑制される。
【００３２】
実施形態３
図１４，１５は実施形態３における図１１，１２対応図、図１６は実施形態３における図１３対応図である。
実施形態３では、実施形態２の図１２，図１３に示す音波発生器４６〜４９が、図１５，図１６に示すように振動子としての圧電素子５０〜５３に置換されている。そして、図１５に示すように圧電素子５０と５１とを積み重ねた対と、圧電素子５２と５３とを積み重ねた対とが、フレーム３７ａの側板に固定されると共に、ミラー１６のミラーホルダ３６の両端を支持している。
【００３３】
また、実施形態３では、実施形態２の図１３に示す発振器２７〜３０および増幅器４２〜４５がそれぞれ図１６に示すように発振器２７ａ〜３０ａおよび増幅器４２ａ〜４５ａに置換されている。その他の構成は実施形態２と同等である。
ここで、圧電素子５０〜５３には、セラミック系の圧電素子を使用し、圧電素子５０〜５３は、図１４および図１５に示すようにフレーム３７ａに設置された場合、パルス電圧又は交流電圧の印加によって図１４，図１５の矢印Ａ，Ｂ方向に振動を発生するような電圧印加用の電極を備える。
【００３４】
実施形態３における具体的なモアレ縞の抑制動作は次のようにして行われる。
実施形態１および２と同様に、図１６に示す入力部２３から「起動」が入力され、画像の読取り動作が開始されると同時に、発振器２７ａ〜３０ａが信号Ｖｇ〜Ｖｊを出力する。発振器２７ａ〜３０ａの出力信号Ｖｇ〜Ｖｊがそれぞれ増幅器４２ａ〜４５ａ増幅され圧電素子５０〜５３から機械的振動として出力される。
【００３５】
信号Ｖｇ，Ｖｈは図１７に示すように、波高値がＥ３の同位相の低周波パルス信号である。
一方、信号Ｖｉ，Ｖｊは、図１８に示すように波高値がＥ４の高周波パルス信号であり、位相が互いに１８０度異なる。
【００３６】
図１７の信号Ｖｇ，Ｖｈ（波高値Ｅ３）に対応する振動が圧電素子５０，５２から出力されると、信号Ｖｇ，Ｖｈが互いに同位相であるので、ミラー１６はミラー１６の長手方向に直交する方向（図１５の矢印Ａ，Ｂの方向）に振動する。
【００３７】
また、位相が１８０度異なる図１８の高周波信号Ｖｉ，Ｖｊ（波高値Ｅ４）に対応する振動が交互に圧電素子５１，５３から出力されると、高周波信号Ｖｉの波高値Ｅ４の１つのパルスを受ける度に、ミラー１６の一端が矢印Ａ又はＢの方向に変位し、高周波信号Ｖｊの波高値Ｅ４の１つのパルスを受ける度に、ミラー１６の他端が矢印Ａ又はＢの方向に変位する。
【００３８】
そこで、信号Ｖｇ〜Ｖｊが同時に出力されると、ミラー１６は、低周波信号Ｖｇ，Ｖｈと高周波信号Ｖｉ，Ｖｊにそれぞれ対応する圧電素子５０，５２と５１，５３からの振動を受けて、矢印Ａ，Ｂ方向に高周波振動（揺動）を行うと同時に矢印Ａ，Ｂ方向に低周波振動を行う。
これによって、実施形態１，２と同様に、ＣＣＤ１９から見た原稿１２の画像が好適にぼかされ、モアレ縞の発生が抑制される。なお、信号Ｖｇ〜Ｖｊの周波数と波高値は、圧電素子５０〜５３の振動数と振幅に対応するので、モアレ縞の発生が効果的に抑制され、かつ、画像劣化が最小限に抑えられるように、制御部２２により適正に制御される。
【００３９】
また、実施形態３においては、圧電素子を用いているので、その振動周波数帯域が極めて広く低周波帯域から超音波帯域までの周波数によってミラーを振動させることができ、高速の走査速度を有する固体撮像素子においてもモアレ縞の抑制が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の実施形態１の画像読取り装置を示す構成説明図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ矢視図である。
【図３】この発明の実施形態１の制御回路を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施形態１の制御回路の信号を示す波形図である。
【図５】この発明の実施形態１の制御回路の信号を示す波形図である。
【図６】この発明の実施形態１の制御回路の信号を示す波形図である。
【図７】この発明の実施形態１の動作を示す説明図である。
【図８】この発明の実施形態１の動作を示す説明図である。
【図９】この発明の実施形態１の動作を示す説明図である。
【図１０】この発明の実施形態１の制御回路の信号の変形例を示す波形図である。
【図１１】この発明の実施形態２の図１対応図である。
【図１２】この発明の実施形態２の図２対応図である。
【図１３】この発明の実施形態２の図３対応図である。
【図１４】この発明の実施形態３の図１１対応図である。
【図１５】この発明の実施形態３の図１２対応図である。
【図１６】この発明の実施形態３の図１３対応図である。
【図１７】この発明の実施形態３の制御回路の信号を示す波形図である。
【図１８】この発明の実施形態３の制御回路の信号を示す波形図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  本体
２  筺体
３  原稿載置板
４  ランプユニット
５  ミラーユニット
６  撮像ユニット
７  ガイドレール
８  ガイドレール
９  モータ
１０  光源
１１  反射板
１２  原稿
１３  ミラー
１４  ミラー
１５  ミラー
１６  ミラー
１７，１７ａ  ミラーホルダ
１８  結像レンズ
１９  ＣＣＤ
２０  音波発生器
２１  音波発生器
２２  制御部
２３  入力部
２４  表示部
２５  画像メモリ
２６  データ出力部
２７，２７ａ  低周波発振器
２８，２８ａ  高周波発振器
２９，２９ａ  低周波発振器
３０，３０ａ  高周波発振器
３１  ドライバ
３２  合成器
３３  合成器
３４  増幅器
３５  増幅器
３６  ミラーホルダ
３７，３７ａ  フレーム
３８  音波発生器
３９  音波発生器
４０  音波発生器
４１  音波発生器
４２，４２ａ  増幅器
４３，４３ａ  増幅器
４４，４４ａ  増幅器
４５，４５ａ  増幅器
４６  低周波音波発生器
４７  高周波音波発生器
４８  低周波音波発生器
４９  高周波音波発生器
５０  圧電素子
５１  圧電素子
５２  圧電素子
５３  圧電素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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