第Ⅳ章

注目技術

imageRUNNER ADVANCE 両面同時読みスキャナー（採用機種：imageRUNNER ADVANCE シリーズ）
菅隆之

齋賀丈慶

キヤノン株式会社・映像事務機デバイス開発センター
キヤノン株式会社・ICP 第一開発センター

１．はじめに２．結像光学ユニットの構成

近年、コピー機による出力が高速化・高画質化され、スキャナーによる読み取り画像の高画質化、ADF へのそれに伴ってスキャナー部にも原稿読み取り動作の高搭載に必要な小型化を実現するため、ミラーによって速化および画像の高精細化が要求されてきている。特結 像 す る 「 自 由 曲 面 結 像 ユ ニ ッ ト (Free surfaceに自動原稿搬送装置（ADF）においては、両面原稿を高optical unit)」を開発した。自由曲面結像ユニットで速で読み取るために、一度の搬送動作で両面を読み取は、4 枚の自由曲面ミラーの反射により結像するため、る両面同時読み取り機能が一般的となってきている。

従来のレンズによる結像では発生する色収差がないこ

これらの要求にこたえる製品として、キヤノンはとが特徴である。これにより波長による結像位置のず2009 年に imageRUNNER ADVANCE シリーズを発売した。

れや主走査倍率のずれが発生しないため、高解像の読この製品群に搭載する高速・高画質なスキャナーのたみ取りが可能となった。

めに、小型・高解像の結像光学系を新規開発し、本光学系をフラットベッドスキャナー部および ADF 部の両方に搭載して、原稿の表裏を同じシステムで読み取ることにより、両面同時読み取り時の表裏の画質差を抑えることが可能となった。
新規開発の小型・高解像の結像光学系の構成と光学特性、それにより可能となった表裏の画質差の抑制効果について説明する。

Fig.1

-1-

Constitution of Free surface optical unit

第Ⅳ章

注目技術

本製品に搭載の自由曲面結像ユニットは、副走査方向３．結像光学系の光学特性に、光軸を折り曲げて構成しており、その光軸に対しFig3 に従来製品の結像光学系と本製品に搭載したて偏心配置された 4 面の自由曲面により原稿面の画像自由曲面結像ユニットの光路図を示す。上に副走査断をセンサ面上に結像させる光学系である。

面図、下に主走査断面図を重ねて示している。

この光学系に採用した自由曲面は、Fig2 に示すように自由曲面を効果的に使用することで、従来よりも広角

原稿のセンターを中心として、主走査方向に対称、軸な設計を可能にしており、更に反射面 4 面でセンサ面の折り曲げ方向である副走査方向には、非対称な形状までの光路を折りたたんで構成することでより小型化からなる。

を実現している。この技術により、原稿面～センサまでの長さを著しく短縮することが可能となり（約 1/3程度）、従来の光学系では難しかった裏面読み ADF に搭載可能なサイズの超小型のスキャナユニットを実現できた。

Fig.2

Free surface optical mirror

Conventional lens unit
Free surface optical unit

Document glass plate
Fig.3

Optical path length of Free surface optical unit and conventional lens unit

-2-

第Ⅳ章

注目技術

次に、Fig4、Fig5 に従来製品の結像光学系と本製品

４．両面同時読み取り ADF の構成に搭載した自由曲面結像ユニットの RGB 各波長の MTF

従来、両面同時読み取りスキャナーによって原稿をデフォーカス特性を示す。破線はメリディオナル方向、読み取る際は、Fig6 に示すように表面の画像をフラッ

実線はサジタル方向の特性をそれぞれ示している。

トベッドスキャナー部の縮小光学系で、裏面の画像を結像光学系は、反射面のみで構成することによって、ＡＤＦ内に搭載したコンタクトイメージセンサ（ＣＩ軸上色収差、倍率色収差、色の像面湾曲といった各種Ｓ）で読み取るのが一般的であった。この構成では表色収差を原理的に発生させないようにしている。

裏を異なるデバイスで読み取るため、表面と裏面の画更に、偏心光学系において発生する偏心コマ収差を副像に差が出てしまうという課題があった。特に人間の走査方向に非対称な非球面を使うことで効果的に補正目で認識しやすい色について、差を抑制してほしいとし従来と同様の高開口な光学系においても高コントラいう要望があった。

ストを達成している。また、4 面の自由曲面の効果にこの課題を解決するため、imageRUNNER ADVANCE シリより、歪曲収差など広角化した際に発生しやすい収差ーズの両面同時読み取りＡＤＦでは、フラットベッドを良好に抑えることができている。

スキャナー部とＡＤＦ部の両方に、自由曲面結像ユニ

このように、自由曲面結像ユニットを用いることで、従来光学系より更に広角な光学系にも関わらず、A3 幅ットからなる小型・高画質のスキャニングユニットを搭載している(FIG.7)。

全域で高コントラスト、かつ広い深度を実現することができた。

Modulation Transfer Function

1009080706050403020100

Document edge

-0.25-0.20-0.15-0.10

-0.05

0.00

0.05

0.10

0.15

10090807060
50403020
1000.20

0.25

Document center

-0.25

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

Fig.6

0.25

Defocus (mm)Fig.4
Modulation Transfer Function

Document edge

-0.25

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0.00

0.05

0.10

1009080
7060
50
40
3020
10
00.15

0.20

0.25

Document center

-0.25

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

Fig.7

0.25

Defocus (mm)Fig.5

2-side scanner and ADF

defocus MTF of conventional lens unit

1009080706050403020100Constitution of conventional

Constitution of scanner and ADF
in imageRUNNER ADVANCE

defocus MTF of Free surface optical unit
-3-

第Ⅳ章

注目技術

スキャニングユニットは Fig.8、Fig.9 に示すように、

５．表裏画質差抑制の効果

原稿を照明する光源、原稿からの拡散光を導く平面ミ

前述のように、両面同時読み取りスキャナーに、同ラー、自由曲面結像ユニット、受光素子を有している。

じ小型・高画質のスキャニングユニットを用いること

フラットベッドスキャナー部とＡＤＦ部とで配置は異により、両面同時読み取り時の表面と裏面の画質差をなるが、同じデバイスを用いて原稿の表裏を一度のス大幅に低減することができている。特に表裏の色差にキャンで読み取ることができる。

ついては、CANON 従来機と比較して大幅に改善した。
CANON 従来機と imageRUNNER ADVANCE シリーズの表裏色差の比較表を Table.1 に示す。これは 100 種類の異なる色を有する評価用原稿をフラットベッドスキャナー部およびＡＤＦ部のスキャニングユニットで読み取り、読み取った色の差を⊿Eab であらわしたものである。
一般に⊿Eab は 3 程度であればほとんどの人が同じ色だと感じる色差であり、imageRUNNER ADVANCE では、100 種類の色のうちの大半をこのレベルにすることができた。最大の色差についても CANON 従来機より大きく改善することができた。

Fig.8

Constitution of Scanning unit (Flat Bed)
⊿EabAverage
Maximum

CANON
conventionalscanner
6.5
12.7

imageRUNNERADVANCE
2.5
9６．まとめ以上説明してきたように、スキャナーとしては世界初となる、複数の自由曲面ミラーのみで構成される自由曲面結像ユニットを開発し、軸上色収差、倍率色収差、色の像面湾曲といった色収差や広角化に伴う各収差を良好に抑えた小型・高性能なスキャニングユニットを実現した。imageRUNNER ADVANCE シリーズでは、自由曲面結像ユニットをフラットベッドスキャナーおよびＡＤＦの両方に搭載し、原稿の表裏を同じシステ

Fig.9

Constitution of Scanning unit (ADF)

ムで読み取ることにより、両面同時読み取り時の表面と裏面の画質差、特に色差を抑制することが可能となった。
今後は画像読取系のさらなる高速化、高画質化と小型化、低コスト化を実現するべく、新たな技術に挑戦していきたいと考えている。

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注目技術

禁 無 断 転 載2011 年度「ビジネス機器関連技術調査報告書」“Ⅳ―２”部
発行2012 年 4 月
一般社団法人 ビジネス機械･情報システム産業協会（JBMIA）
技術委員会 技術調査小委員会〒105-0003 東京都港区西新橋三丁目 25 番 33 号 NP 御成門ビル
電話 03-5472-1101(代表) ／ FAX 03-5472-2511-5-