(57)【要約】【課題】透過性部材にダイクロイックフィルタのような光学フィルタの蒸着時に、撮像素子を覆う防塵筐体内及び撮像素子への塵、埃の混入、付着を軽減することのできるオフアキシャル結像光学系を用いた画像読取装置を提供する。【解決手段】原稿からの反射光又は透過光を、結像ユニット１１５を介して受光する撮像素子１１３と、撮像素子１１３を内部に備え、撮像素子１１３を覆うカバーガラス３０２が取り付けられた防塵筐体３０３と、原稿からの反射光又は透過光の光路中に配置され、防塵筐体３０３とは別に設けられた可視以外の光を遮光する光学フィルタ４０１の蒸着された透過性部材３０１と、により構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿からの反射光又は透過光を、結像ユニットを介して受光する撮像素子と、前記撮像素子を内部に備え、前記撮像素子を覆うカバーガラスが取り付けられた防塵筐体と、を有する画像読取装置において、
前記原稿からの反射光又は透過光の光路中に配置され、前記防塵筐体とは別に設けられた可視以外の光を遮光する光学フィルタの蒸着された透過性部材を有することを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記結像ユニットは、基準軸光線の入射方向と射出方向が異なりかつ曲率を有するオフアキシャル反射面が形成された複数の結像ミラーからなるオフアキシャル結像ユニットであることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項３】
前記可視以外の光を遮光する光学フィルタの蒸着された透過性部材は、前記原稿からの反射光又は透過光が通過する領域のみに蒸着されていることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項４】
前記可視以外の光を遮光する光学フィルタの蒸着された透過性部材において、蒸着される光学フィルタは、ダイクロイックフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の画像読み取り装置。
【請求項５】
前記光学フィルタの蒸着された透過性部材は、前記カバーガラスの近傍に位置しており、且つ、カバーガラスとは非接触であることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項６】
前記撮像素子は、１次元リニアセンサであることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機などの画像形成装置、スキャナ、などにおいて原稿台に載置された原稿の画像を読み取るための画像読取装置に関するものである。特に、本発明は、原稿からの反射光又は透過光を、オフアキシャル結像ユニットにより結像する手段を用いた光学フィルタを有する画像読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、複写機等の画像読取装置は、露光ランプや折り返しミラーからなる走査光学系にて原稿面を走査する際に得られる反射光（光束）を、結像ユニットを介して撮像素子上に結像し、撮像素子により光電変換を行っている。
【０００３】
前記結像ユニットについて、特許文献１では、結像ユニットとして、レンズではなく、オフアキシャル結像光学系を用いている。オフアキシャル結像光学系とは、基準軸光線の入射方向と射出方向が異なり、且つ、曲率を有するオフアキシャル反射面が形成された複数の結像光学素子を用いた結像光学ユニットである。特許文献１には、この結像光学ユニットを用いることにより装置の小型化を図る画像読取装置が開示されている。
【０００４】
前記撮像素子について言えば、撮像素子は、可視光だけでなく赤外光についても感度を持っている。可視光とは、人間の目に光として感知できる電磁波であり、波長範囲約４００ナノメートルから８００ナノメートル程度のものを指す。また、赤外光とは、人間の目では感知できない電磁波であり、波長が約７２０ナノメートルから１０００ナノメートル程度のものを指す。近赤外光より長波長側を撮像素子が感知してしまうと、原稿の色及び濃度認識に悪影響を及ぼすことがある。
【０００５】
そこで、従来、近赤外光より長波長の光を遮光し、撮像素子への近赤外光の入光を避ける目的で、原稿から撮像素子の間に光学フィルタであるダイクロイックフィルタを用いていた。
【０００６】
特許文献２では、ダイクロイックフィルタの取り付けに関しては、撮像素子を覆う筐体の一部として取り付けられたカバーガラスに蒸着する構成を用いている。
【０００７】
縮小光学系において、原稿からの反射光は、結像系により縮小され、撮像素子に入射される。従って、撮像素子に近ければ近いほど、原稿からの反射光が通過する範囲は狭くなる。ダイクロイックフィルタの蒸着については、原稿からの反射光が通過する範囲にのみあればよい。そのため、撮像素子に近いカバーガラスにダイクロイックフィルタを蒸着させることで、フィルタの蒸着面積を小さく抑えることができ、ダイクロイックフィルタの蒸着コストを抑えられる。
【特許文献１】特開２００２−３３５３７５号公報
【特許文献２】特開平６−２０５１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、例えば、特許文献２には、ダイクロイックフィルタの蒸着工程で塵、埃の付着による不具合についての言及はなされていない。実際に、特許文献２の手法を用いると、カバーガラスを防塵筐体に取り付ける工程に加えて、撮像素子を覆う筐体の一部であるカバーガラスへのダイクロイックフィルタの蒸着の工程においても、撮像素子を覆う筐体内に塵、埃が混入する可能性があった。
【０００９】
防塵筐体内へ混入した塵、埃は、撮像素子に付着する可能性がある。塵、埃が撮像素子に付着した場合、付着した箇所の撮像素子では塵、埃により受光が妨げられるため、著しく再生画像を劣化させるという問題が起こる。
【００１０】
本願添付の図７に、実際に撮像素子上に塵、埃が付着した場合の再生画像のイメージ図を示す。
【００１１】
図７は、撮像素子であるラインセンサ１１３、ラインセンサ１１３を覆う防塵筐体３０３、ラインセンサ１１３上に付着した埃６０２を示している。図７の再生画像６０１に示されるように、ラインセンサ１１３の一部に塵、埃が付着した場合、付着した箇所での再生画像６０１には副走査方向にスジ上のノイズＮが発生してしまう。
【００１２】
この問題は、撮像素子の画角が狭い場合、すなわち撮像素子と塵、埃の距離が近接している場合ほど再生画像の劣化の度合いが大きい。
【００１３】
撮像素子に塵、埃が付着してしまった場合、カバーガラスを取り外し撮像素子上の塵、埃の除去を行うことが必要となり、そのため作業効率が悪化したり、或いは、撮像素子を含む防塵筐体３０３の交換に伴うコストが増加する。
【００１４】
また、蒸着工程においてカバーガラスに塵、埃が固着した場合についても、カバーガラスの取り外し、交換により作業効率が悪化し、コストが増加する。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、透過性部材にダイクロイックフィルタのような光学フィルタの蒸着時に、撮像素子を覆う防塵筐体内及び撮像素子への塵、埃の混入、付着を軽減することのできるオフアキシャル結像光学系を用いた画像読取装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的は本発明に係る画像読取装置にて達成される。要約すれば、本発明は、原稿からの反射光又は透過光を、結像ユニットを介して受光する撮像素子と、前記撮像素子を内部に備え、前記撮像素子を覆うカバーガラスが取り付けられた防塵筐体と、を有する画像読取装置において、
前記原稿からの反射光又は透過光の光路中に配置され、前記防塵筐体とは別に設けられた可視以外の光を遮光する光学フィルタの蒸着された透過性部材を有することを特徴とする画像読取装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、原稿からの透過光又は反射光をオフアキシャル結像ユニットにより結像する結像光学系において、ダイクロイックフィルタのような光学フィルタを蒸着した透過性部材を防塵筐体の外部に設ける構成とされる。これにより、光学フィルタの蒸着工程で、撮像素子を覆う筐体内に塵、埃が混入する可能性が低減される。従って、撮像素子に塵、埃が付着する可能性を低減できる。つまり、光学フィルタ取り付けによる撮像素子への塵、埃の付着の可能性を回避することができる。
【００１８】
また、光学フィルタの蒸着について、透過性部材の一部、即ち、光束が通過する位置にだけ光学フィルタを蒸着させることができる。また、撮像素子に入射される光速の範囲は撮像素子に近いほど狭いため、光学フィルタを蒸着させた透過性部材をカバーガラスの直上に設けることで、光学フィルタの面積、透過性部材の大きさを最小限に抑えることができ、製造コストが抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る画像読取装置を図面に則して更に詳しく説明する。ただし、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２０】
実施例１
次に、図１〜図３を参照して、本発明に係る画像読取装置の一実施例について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の画像読取装置１００を、複写機等の画像形成装置やイメージスキャナに適用した場合の一実施例の概略構成図である。
【００２２】
本実施例にて、画像形成装置やイメージスキャナに適用した画像読取装置は、原稿Ｓを載置する原稿台ガラス１０１を支持する読取ユニット枠体１１６を備えている。読取ユニット枠体１１６内に走査枠体１１４が配置される。走査枠体１１４は、駆動モーター１１７、駆動ベルト１１８の働きにより読取ユニット枠体１１６内で往復動作を行う。
【００２３】
走査枠体１１４は、原稿に光を照射する光源１０２、原稿Ｓからの光束（本実施例では反射光にて拡散した光）を導く平面ミラー１０３、１０４、１０５、平面ミラー１０３、１０４、１０５を保持する平面ミラー保持部材１０６を有している。また、走査枠体１１４は、オフアキシャル反射面が形成された結像ミラー１０７、１０８、１０９、１１０、結像ミラー１０７、１０８、１０９、１１０を取り付ける結像ミラー保持部材１１１、及び、結像ミラー保持部材１１１内に設けられた絞り１１２を有する。さらに、走査枠体１１４には撮像素子１１３が設置されている。本実施例にて、撮像素子１１３は、１次元リニアセンサ（ラインセンサ）とされる。
【００２４】
なお、複数の結像ミラー１０７、１０８、１０９、１１０及び結像ミラー保持部材１１１、更には、絞り１１２は、オフアキシャル結像ユニット１１５を形成する。
【００２５】
なお、ここで結像ミラー１０７、１０８、１０９、１１０のオフアキシャル反射面は、結像基準軸光線の入射方向と射出方向が異なり、且つ、曲率を有する反射面である。原稿Ｓからの反射光が、結像ミラー１０７、１０８、１０９、１１０のオフアキシャル反射面を反射することによって、原稿の画像が撮像素子１１３に結像される。
【００２６】
以上のような構成で、原稿台ガラス１０１上に載置された原稿Ｓを読み取る際には、光源１０２を点灯させ、駆動モーター１１７及び駆動ベルト１１８により走査枠体１１４が原稿Ｓを走査する。光源１０２が原稿Ｓに照射した光は原稿Ｓ上で拡散し、その拡散光が平面ミラー１０３、１０４、１０５によりオフアキシャル結像ユニット１１５に導かれる。オフアキシャル結像ユニット１１５に導かれた光は、結像ミラー１０７、１０８、１０９、１１０で順次反射され、各結像ミラーに形成されたオフアキシャル反射面の働きにより撮像素子１１３に結像する。撮像素子１１３が受光した光を光電変換することにより、原稿の画像を電気的に読み取ることができる。
【００２７】
図２には、オフアキシャル結像ユニット部１１５の拡大図を示す。
【００２８】
図２は、結像ミラー１０７〜１１０を示しており、各結像ミラー１０７〜１１０の形状の概略を図３に示す。
【００２９】
結像ミラー１０７〜１１０にはオフアキシャル反射面が形成され、ミラーの長手方向の位置を決定するための突起２０１が結像ミラー側面の略中央付近に設けられている。ミラー保持部材１１１が結像ミラー１０７〜１１０を支持しており、絞り１１２が撮像素子１１３に結像する光束を規制している。
【００３０】
図４は、撮像素子防塵筐体と、減光フィルタ等の光学フィルタ（本実施例ではダイクロイックフィルタ）の蒸着された透過性部材の断面図である。透過性部材としては、通常、ガラスが使用されるが、透明樹脂材でも良い。
【００３１】
図４において、撮像素子であるラインセンサ１１３は、防塵筐体３０３で覆われ、その内部に設置されている。図３において、カバーガラス３０２は、筐体３０３内へ塵、埃が混入することを防ぐために、カバーガラス３０２の端部周辺が筐体３０３と密着されている。
【００３２】
図８は、撮像素子１１３の分光感度特性であり、図８から分かるように赤外光より長波長側にも感度を持っている。
【００３３】
図９は、平面ミラー１０３、１０４、１０５の分光特性である。図１０は、結像ミラー１０７、１０８、１０９、１１０の分光特性である。図１１は、原稿を照射する光源１０２の分光特性である。
【００３４】
この光学系において、ダイクロイックフィルタを用いなかった場合の光学系の分光特性は、図８、図９、図１０、図１１の積で表され、図１２に示すように、赤外光より長波長側でも感度を有してしまう。これを防止する目的で、光束の通過する領域に近赤外光を遮光するダイクロイックフィルタを設ける。
【００３５】
図１３に画角によるダイクロイックフィルタの遮光波長の変化を示す。図１３より、ダイクロイックフィルタは、光の入射される角度、つまり画角によって遮光される波長が変化してしまうことが分かる。画角が大きいと、より短波長側の光を遮光しており、近赤外光のみならず赤色光も遮光し、画像を再生した際に赤色再現性が正確でないという問題が起こる。これにより、画角による影響をできる限り抑えるためには、ダイクロイックフィルタは画角の小さい範囲に蒸着させなければならない。
【００３６】
また、ダイクロイックフィルタの蒸着位置は、光束が通過する位置にだけ蒸着させればよい。これにより、光束が通過する面積が狭い範囲にダイクロイックフィルタを設ければ、ダイクロイックフィルタの面積及びダイクロイックフィルタを蒸着させる透過性部材の大きさを小さくし、コストを抑えることができる。
【００３７】
以上の理由から、ダイクロイックフィルタの蒸着位置は、画角が少なく、光速が通過する範囲が狭い場所に設ければよいと考えられる。
【００３８】
本実施例では、図４に示すように、ダイクロイックフィルタを蒸着させた透過性部材、例えばガラス３０１を、原稿からの光束の光路中であって、減光結像ユニット通過後であり、且つ、カバーガラス３０２の近傍に設ける。そして、図５（ａ）に示すように、ガラス全面ではなく光束の通過する領域にのみダイクロイックフィルタ４０１を蒸着させている。
【００３９】
前記結像ユニット１１５からの受光は、ダイクロイックフィルタガラス３０１を通過することにより、近赤外光より長波長の光、即ち、可視以外の光の遮光を行う。これにより、撮像素子１１３に入射される光は、近赤外光より長波長の光をほぼ含まない可視光を受光することができる。
【００４０】
図１４に、ダイクロイックフィルタ４０１の分光特性を示す。図１４より、６５０ｎｍより長波長側では分光透過率が低下しており、近赤外光より長波長側の領域では遮光されることが分かる。このダイクロイックフィルタ４０１を用いた光学系の分光特性は、図８、図９、図１０、図１１、図１４の積で表され、図１５に示される特性を得る。
【００４１】
図１２の、ダイクロイックフィルタを用いない光学系の分光特性と、図１５の、ダイクロイックフィルタを用いる光学系の分光特性を比較すると、ダイクロイックフィルタを用いることで６５０ｎｍより長波長側での分光感度が抑制されている。そのため、近赤外より長波長側での感度をほぼ持たない分光特性となっていることが分かる。
【００４２】
図５（ａ）、（ｂ）は、ダイクロイックフィルタを蒸着させたガラス３０１の構成を示す。図５（ａ）は、ダイクロイックフィルタガラス３０１の片面を、図５（ｂ）は、ダイクロイックフィルタガラス３０１のもう一方の面を示している。図５（ａ）の面には赤外光を遮光する目的で、ダイクロイックフィルタ４０１が蒸着されている。図５（ｂ）の面には、ＡＲフィルタ４０２がコーティングされている。
【００４３】
本実施例では、結像ユニット１１５からの光がガラス３０１のダイクロイックフィルタ４０１が蒸着された面に入射し、ガラス３０１を透過して、撮像素子１１３に至る。即ち、ガラス３０１の反射防止フィルタ（ＡＲフィルタ）４０２がコーティングされた面は、カバーガラス３０２と対応した面である。
【００４４】
ダイクロイックフィルタガラス３０１は、図４にて、カバーガラス３０２の近傍上部に設けられているため、カバーガラス３０２からの反射光がダイクロイックフィルタガラス３０１により反射され、干渉縞が発生してしまう。干渉縞が発生すると再生画像にも干渉縞が現れてしまい、再生画像の画質劣化につながる。これを防ぐため、図４に示すように、スペーサ３０５を設け、光硬化型接着剤により接着を行うことで、干渉縞が起こらないようにカバーガラス３０２とダイクロイックフィルタガラス３０１の間に距離を設ける。スペーサ３０５と光硬化型接着剤の取り付け位置については、ダイクロイックフィルタ４０１が蒸着された範囲内に取り付けてしまうとダイクロイックフィルタ４０１により近赤外光が遮光されてしまい、十分に光硬化型接着剤に光を照射させることができない。従って、スペーサ３０５は、ダイクロイックフィルタ４０１が蒸着されていない範囲に取り付ける必要がある。
【００４５】
本実施例ではカバーガラス３０２とダイクロイックフィルタガラス３０１を非接触とするためにスペーサ３０５を用いて接着をする手法を用いたが、例えば干渉縞が起こらない程度の間隔をあけられる厚みをもった両面接着テープで接着するような手法を用いてもよく、手法は限定されるものではない。
【００４６】
上述のように、ダイクロイックフィルタ４０１が蒸着された面とは別の面にコーティングしたＡＲフィルタ４０２は、反射防止フィルタであり、カバーガラス３０２からの反射光をダイクロイックフィルタガラス３０１で反射低減させるためのものである。
【００４７】
図６は、ダイクロイックフィルタガラス３０１を除いた、撮像素子防塵筐体３０３を示す。防塵筐体３０３は、固定材５０１により固定される。
【００４８】
図４による構成を用いることで、原稿の反射光は、オフアキシャル結像ユニット１１５により結像される。結像された光は、ダイクロイックフィルタガラス３０１を通過することで、近赤外光より長波長側の光の入光を抑制し、撮像素子１１３に受光される。これにより、原稿の色、及び、濃度認識に悪影響を及ぼす可能性が低減される。
【００４９】
また、ダイクロイックフィルタ４０１は、防塵筐体３０３の外部に設けられているため、フィルタ蒸着により防塵筐体３０３内へ塵、埃が混入する可能性が低減される。
【００５０】
前述した実施例では、画像読取装置１００として原稿Ｓからの反射光を読み取る画像読取装置であるとして説明したが、原稿Ｓからの透過光を読み取る構成であっても良い。また、上記実施例では、複合機、ファクシミリ等における画像読取装置や、スキャナを例示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、撮像素子１１３と、ダイクロイックフィルタのような光学フィルタ４０１を有するオフアキシャル結像光学系の画像読取装置であればよい。
【００５１】
また、光学フィルタとしては、ダイクロイックフィルタについて説明したが、減光フィルタなどの蒸着可能な光学フィルタであればよく、ダイクロイックフィルタに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る画像読取装置の概略構成断面図である。
【図２】結像部であるオフアキシャル結像ユニットの概略構成断面図である。
【図３】オフアキシャル結像レンズの斜視図である。
【図４】撮像素子を有する防塵筐体とダイクロフィルタが蒸着されたダイクロフィルタガラスの断面図である。
【図５】ダイクロイックフィルタガラスの斜視図であり、図５（ａ）はガラスの一面にダイクロイックフィルタを一部蒸着した状態を示し、図５（ｂ）は、ガラスの他面にＡＲフィルタを全面蒸着下状態を示す。
【図６】ダイクロイックフィルタを蒸着させた透過性部材を除いた、撮像素子とカバーガラスを含む防塵筐体の斜視図である。
【図７】撮像素子に塵、埃が付着した場合の再生画像劣化のイメージ図である。
【図８】撮像素子の波長−分光特性を示す図である
【図９】図１に示す第１〜第３平面ミラーの波長−分光特性を示す図である。
【図１０】図２の結像ミラーユニットの波長−分光特性を示す図である。
【図１１】図１の光源１０２による照明の波長−分光特性である。
【図１２】図８の撮像素子、図９の平面ミラー、図１０の結像ミラーユニット、図１１の照明から構成される、ダイクロイックフィルタを用いない光学系の波長−分光特性を示す図である。
【図１３】ダイクロイックフィルタの画角による分光特性の変化を示す図である。
【図１４】図５（ａ）のダイクロイックフィルタ４０１の波長−分光透過率特性を示す図である。
【図１５】図１２で用いられた構成に加えて図１３に示される分光特性をもつダイクロイックフィルタを用いた光学系の波長−分光特性を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０１      原稿台ガラス
１０２      光源
１０３      第１平面ミラー
１０４      第２平面ミラー
１０５      第３平面ミラー
１０６      平面ミラー保持部材
１０７      第１結像ミラー
１０８      第２結像ミラー
１０９      第３結像ミラー
１１０      第４結像ミラー
１１１      結像ミラー保持部材
１１２      絞り
１１３      撮像素子
１１４      走査枠体
１１５      結像ユニット
１１６      読み取りユニット枠体
１１７      駆動モーター
１１８      駆動ベルト
２０１      第１結像ミラー
２０２      第２結像ミラー
２０３      第３結像ミラー
２０４      第４結像ミラー
２０５      結像ミラー保持部材
２０６      絞り
３０１      透過性部材
３０２      カバーガラス
３０３      撮像素子防塵筐体
３０５      スペーサー
４０１      ダイクロイックフィルタ
４０２      反射防止フィルタ
５０１      撮像素子防塵筐体保持部材
６０１      塵、埃付着時の再生画像
６０２      塵、埃
【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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