JPS6329471B2

JPS6329471B2 -

Info

Publication number: JPS6329471B2
Application number: JP59001219A
Authority: JP
Inventors: Naoto Kawamura; Nobuyoshi Tanaka; Kazuya Matsumoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-01-07
Filing date: 1984-01-07
Publication date: 1988-06-14
Also published as: JPS6016762A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、撮像素子上に形成した光学像が前記
撮像素子上を移動するように構成し、前記撮像素
子によつて変換された画像情報の経路を前記移動
に伴つて切換える事により、撮像素子上に形成さ
れている受光部の数によつて決定する画像の解像
力以上の解像力を得るように成した画像情報読取
装置に関するものである。一般にCCD（Charge
Coupled Device）等の固体撮像素子（光電変換
素子の一形態であるが、以下撮像素子と記す）と
フアクシミリ等に用いる時、画像の読取りは第１
図に示した方法で行なう。

即ち、第１図は斜視図を表わし、原稿１を照明
光源２で照明すると原稿１上に記録されている不
図示の画像がレンズ系３によつて撮像素子４上に
結像する。この時、前記撮像素子が有する個々の
受光部の数（以下ビツト数と記す）をＮとし、原
稿の巾をＤmmとすると、読取り時の解像力Ｒは前
記原稿面上でＲ＝Ｎ／Ｄ本／mmとなる。

例えば、前記原稿の巾Ｄを215.9mmとし、ビツ
ト数Ｎを1024とした場合、解像力Ｒは4.74本／mm
となる。フアクシミリにおいて高解像力が要求さ
れる場合はＲ＝８本／mm以上を必要とする。この
時のビツト数はＮ＝1728ビツト以上となる。

更に高解像力が要求される場合はＲ＝12本／mm
以上を必要とし、この時のビツト数はＮ＝2591ビ
ツト以上となる。この様に、高解像力の画像を得
るには、それだけビツト数の多い撮像素子が要求
される事になる。しかし、前記撮像素子はそのビ
ツト数が多くなると価格が急激に高くなるので、
ビツト数の少ない（つまり、安価な）撮像素子を
複数個並べて用いる場合が多い。

第２図は２個の撮像素子を用いて画像情報を読
取る場合の平面図を示し、原稿上に記録されてい
る画像情報が半分ずつレンズ系３，３′を通つて
それぞれに対応している撮像素子４，４′上へ結
像する。同様な方法で３個以上の撮像素子を用い
る事もできる。しかし乍ら、前述の方法は、複数
個の撮像素子に対して電気的特性を揃え、設定位
置を調整し、画像の継ぎ目を合わせる事が必要と
なるので、これらの新たな問題を解決しなければ
ならない。

本発明の画像情報読取り装置は、前述の問題点
を解決したものであり、ビツト数の少なく安価な
撮像素子１個を用いて、与えられたビツト数以上
の解像力を得る事が出来るように得したものであ
る。

以下、図によつて本発明の説明を行なう。

第３図は本発明の画像情報読取り装置に用いる
撮像素子の平面図を示したものであり、撮像素子
５（光電変換素子）は複数の受光部６ａ，６ｂ，
………を縦横に（斜めを含む）配列して構成す
る。

この時、受光部６ａの巾ａと、隣接する受光部
間のピツチｐとの関係をａ／ｐ１／２に設定する（実際にはａ／ｐ＜１としても効果がある）。

次に本発明の実施例を説明するにあたり第４図
を用いて従来例の構成と動作を説明する。

第４図は第３図に示した撮像素子５を用いて画
像情報を読取るように改善された従来例の平面図
を示したものである。原稿７（被写体）を蛍光灯
等の照明光源８で照明すると、原稿７上に記録さ
れている不図示の画像がレンズ系９（光学系）に
よつて撮像素子５上に結像する（光学像が撮像素
子上に出来る）。撮像素子５は例えばピエゾ素子
等で構成された振動手段１０によつて光軸９ａに
対して略直角な方向に振動する。

第３図において例えば撮像素子５を矢印１１の
方向にp/2だけ移動させると、受光部６ａ，６ｂ
………の位置は破線で示した６′ａ，６′ｂ………
の位置にそれぞれ移動する。この時、撮像素子上
に結像されている画像は移動しないので、振動手
段１０（第４図）の１往復によつて受光部６ａ，
６ｂ………は前記光学像の２点（６ａと６′ａ、
６ｂと６′ｂ………）における画像情報（電気信
号）をそれぞれ出力する。

従つて、撮像素子５がＮビツト（Ｎ個の受光
部）であつた時2Nビツトの出力を取出す事が出
来るので解像力を２倍にする事が出来る。第５図
ａ〜ｄは受光部６ａ，６ｂ………（第３図）から
出力された画像情報の処理手順を示した信号の波
形図である。前述の如き受光部６ａ，６ｂ………
の出力信号は第５図ｂの信号１３においてそれぞ
れ信号１３ａ，１３ｂ………で表わされている。
また、受光部６ａ，６ｂ………の６′ａ，６′ｂ…
……における出力信号は第５図ｃの信号１４にお
いてそれぞれ信号１４ａ，１４ｂ………で表わさ
れている。従つて信号１３と信号１４の和によつ
て形成された信号１５は、前記2Nビツトの出力
を有する事となる。信号１２は第６図に示すクロ
ツクパルス発生器１６で発生し、前記信号１３
ａ，１３ｂ………，１４ａ，１４ｂ………を制御
して同期させる。

第６図は前述の信号処理を行なうための本発明
に適した信号処理回路である。（矢印は信号の進
む方向を示したものである）。クロツクパルス発
生器１６からは第５図ａに示した信号１２を出力
し、信号によつて制御されたドライバ１７は撮像
素子５から第５図ｂに示した信号１３ａ，１３ｂ
………を出力させる。

一方、信号１２によつて制御されたアナログ・
シフト・レジスタ・ドライバ１８（以下ASRD１
８と記す）はアナログ・シフト・レジスタ１９
（以下、ASR１９と記す）に記憶される信号のタ
イミングを制御する。従つて撮像素子から出力さ
れた前記信号１３ａ，１３ｂ………はスイツチ２
０を経てASR１９に１ビツトずつ（信号１２と
同期して）入力される。ASR１９の記憶容量は
撮像素子５がＮビツトの時（Ｎ−１）に設定す
る。

撮像素子５からＮビツト目の信号を出力し終る
とこの状態でスイツチ２０（経路切換え手段）を
切換え、Ｎ＋１ビツト目以後の信号〔第５図ｃに
示した信号１４ａ，１４ｂ………〕は撮像素子５
からスイツチ２０を経て加算回路２１に入力す
る。スイツチ２０は第４図に示した振動手段１０
の動きと同期して（本発明の第７図においては光
学像を移動させる手段と同期して）切換え、例え
ば第３図において受光部６ａ，６ｂ………が６′
ａ，６′ｂ………にそれぞれ移動した時、（又はこ
れと同等の効果を生じるように光学像が移動した
時）撮像素子５（第６図）の出力信号はASR１
９側から加算回路２１側へ出力するように切換え
られる。

撮像素子５からＮビツト目の信号が出力される
と、ASR１９からは１ビツト目の信号が出力さ
れ、アナログデイレイ２２によつて1/2クロツク
だけ遅延した後に加算回路２１に１ビツト目の信
号〔第５図ｂの信号１３ａ〕が入力される。次
に、Ｎ＋１ビツト目の信号〔第５図ｃの信号１４
ａ〕が前記１ビツト目の信号より1/2クロツクだ
け遅れて加算回路２１に入力される。次に、アナ
ログ・デイレイ２２を経た２ビツト目の信号〔第
５図ｂの信号１３ｂ〕が前記Ｎ＋１ビツト目の信
号より更に1/2クロツクだけ遅れて加算回路２１
に入力される。

このようにして、入力した信号は加算回路２１
で加算される。従つて、加算回路の出力信号は第
５図ｄの信号１５で表わされる。尚、振動手段１
０は撮像素子５が電荷を蓄積している間、画像の
移動が起らない様に間歇運動が好ましい（本発明
の第７図において光学像を移動させる手段の場合
についても同様）。

また、前記ａ／ｐをａ／ｐ１／３として振動手段１
０と連結した撮像素子５を３つの位置で停止させれ
ば（例えば振動手段１０に用いるピエゾ素子にＶ
＝０、V₁、2V₁となるような電圧を印加する事に
よつて実現できる）３倍の解像力を得る事もでき
る。

第３図において受光部のピツチｐはｐ≒10μｍ
〜20μｍであるからｎ倍の解像力を得るにはＰ／ｎ、２／ｎｐ、………ｎ−１／ｎｐの各変位点で停止すればよい。例えばｎ＝２の時の変位量（第４図の場合
は撮像素子５の振幅）は、5μｍ〜10μｍとなる。

まず、ガラスブロツク２７を光軸２６ａに対し
て略直角に入れておき、次に角度△θ（rad）だ
け回転させたとすれば光学像の移動量△Ｓは△Ｓ
＝dg cos△θ〔tan△θ−tan｛sin^-1（sin△θ／ng）｝
〕となる。ここで、dgはガラスブロツクの厚さ、
ngはガラスブロツクの屈折率である。

前式において例えばng＝1.5、dg＝５mmとする
と△θ＝３×10^-3〜６×10^-3rad（10′〜20′）の時
△Ｓ＝5μｍ〜10μｍとなる。尚、光学像の移動に
伴う収差は無視できる。

第７図ａは第３図に示した撮像素子５を用いて
画像信号を読取る本発明実施例の斜視図を示した
ものであり、可動部のない構成としたものを示し
ている。

原稿７は照明光源２９ａ，２９ｂからの波長の
異なる単色光（例えば赤と青）によつて交互に照
明される。（波長切換え手段が介在する）。

原稿７上に記録されている不図示の画像はレン
ズ系３０、色分散プリズム３１（以下プリズム３
１と記す）を経て撮像素子５上に結像する。

プリズム３１は、第７図ｂに示す如く低分散ガ
ラス３１ａ（例えばLaK等）と高分散ガラス３１
ｂ（例えば5F等）で構成している。ここで、レン
ズ系３０の収差は、プリズム３１の存在を考慮し
て予め補正しておく必要がある。プリズム３１に
入射した光は光の波長（つまり色）によつて屈折
する量が異なり、短い波長（例えば青）の光ほど
多く屈折する。

即ち、原稿７が照明光源２９ａによつて赤い光
で照明されると、原稿７上に記録されている一点
Poの情報はプリズム３１により光路３２から光
路３２ａ〔第７図ｂ〕の方向に進み、次に原稿７
が照明光源２９ｂによつて青い光で照明される
と、原稿７上に記録されている一点Poの情報は
プリズム３１により光路３２から光路３２ｂ〔第
７図ｂ〕の方向に進む。従つて、前述の如く撮像
素子５上の画像を移動させる事が出来る。

この時の移動量△Ｓは△Ｓ＝Ｐ／２となるように前記色分散の角度を設定すれば良い。

尚、この実施例では原稿７が白と黒から成る画
像情報を記録したものである事が好ましい。

しかし、一般の多色カラー原稿に対しても、前
記照明光源２９ａ，２９ｂの発色を適当に選択す
る事によつて十分に適用できる。

また、第７図においてプリズム３１と撮像素子
５との間に他のレンズ系を入れてプリズム３１へ
の入射光をアフオーカルにする事もできる。

このように、第７図に示した構成に第６図に示
した信号処理回路を用いれば、第４図の説明と同
様にビツト数の少ない像素子を用いて前記ビツト
数以上の解像力を得る事ができる。

しかも可動部がなく、電気的偏光素子等を駆動
する為の高圧電源も不要であり極めて簡単な構成
で高解像度信号が得られるものである。尚前記撮
像素子上の光学像の移動は直線上の往復運動（１
次元的）として説明したが、前記移動は例えば左
右方向と上下方向の移動を組合わせた運動（２次
元的）にする事も出来る。また、前記被写体は原
稿のように平面上に記録されたものだけでなく、
場合によつては物体、風景等の光学像を撮像素子
上に結像させ、解像力を高める事もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の画像読取り装置を示した斜視
図、第２図は２個の撮像素子を用いた画像読取り
装置の平面図、第３図は本発明の画像読取り装置
に用いる撮像素子の平面図、第４図は本発明の原
理を説明する為の従来の画像読取り装置を示した
平面図、第５図ａ〜ｄは信号の波形図、第６図は
本発明に適した信号処理回路のブロツク図、第７
図ａは本発明第１実施例を示した平面図、第７図
ｂは色分解プリズムを示した平面図である。図において、５……撮像素子、６ａ〜６ｃ……
受光部、７……原稿、１０……振動手段、８，２
９ａ，２９ｂ……照明光源、９，３０……レンズ
系、１６……クロツクパルス発生器、１７……ド
ライバ、１８……アナログシフトレジスタドライ
バ、１９……アナログシフトレジスタ、２０……
スイツチ、２１……加算回路、２２……アナログ
デイレイ、３１……プリズム。

Claims

【特許請求の範囲】１被写体の光学像を形成する光学系に含まれ前
記光学像の光路を屈折させる屈折手段、前記光学像を光電変換する為の複数の受光部の
配列から成る撮像手段、前記屈折手段に対する入射光の波長を周期的に
変化させることにより前記受光部間のピツチＰに
対し小さい巾でずれた複数の位置に光学像を周期
的に結像させる制御手段、前記撮像手段により光電変換された前記複数の
結像位置の像の情報を合成する合成手段、を有す
る画像情報読取り装置。