(57)【要約】【課題】被写界深度が大きく、かつ小型の画像読取装置を提供する。【解決手段】光源２と、結像光学系１と、撮像素子部４１と、メモリ５と、処理装置６とを備え、結像光学系１は、それぞれが独立した光学系である複数のセル１１を主走査方向２１１に配置され、副走査方向２１２には２列に配列された画像読取装置であって、各セルは、第１反射型集光光学素子１００、第１平面鏡１０５、アパーチャ１０１、第２反射型集光光学素子１０２を原稿７からこの順に配置され、複数の上記セルに属する複数の上記第１平面鏡は、一枚の平面基板の上に形成されたミラー部である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿に光を照射する光源と、
上記光源からの光が原稿で反射した光を集光し画像として結像する結像光学系であって、該結像光学系は、それぞれが独立した光学系である複数個のセルで構成され、該セルは、主走査方向に沿って複数個配置され、主走査方向に直角な副走査方向には第１列及び第２列の２列に配列され、かつ上記第１列及び上記第２列の各セルは上記主走査方向にて千鳥状に配置される、結像光学系と、
それぞれの上記セルに対応して配置されセルを通過した光を受光する複数の撮像素子部と、
上記副走査方向において対応する上記撮像素子部同士が送出する上記原稿の画像情報を記憶するメモリと、
上記メモリに記憶した上記画像情報が重なる領域の画像が一致するように隣接セル同士の画像情報を合成して原稿の画像を作成する処理装置と、を備えた画像読取装置であって、
それぞれの上記セルは、上記原稿からの光を反射しかつ集光する、第１の反射型集光光学素子及び第２の反射型集光光学素子と、第１平面鏡と、アパーチャとを有し、セル内で上記原稿から上記撮像素子部へ向かう光の進行方向において上記第１反射型集光光学素子、上記第１平面鏡、上記アパーチャ、上記第２の反射型集光光学素子の順番でこれらを配置し、
上記第１平面鏡は、一体構造物で形成される、
ことを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
上記セルは、上記アパーチャを上記第１反射型集光光学素子の後ろ側焦点位置に配置して上記原稿側にテレセントリックな光学系を形成し、上記結像光学系内の上記２列の同列内に配置される上記各セルは、主光線の内上記原稿から上記セルへ向かう光線が互いに平行であるように配置されている、請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項３】
上記第１平面鏡は、上記第１列及び上記第２列の各セルに対応して上記副走査方向に２列で配置され、上記第１平面鏡の各列で挟まれた領域に、上記原稿から各セルに入射する光線を通過させる窓部を形成する、請求項１又は２に記載の画像読取装置。
【請求項４】
上記窓部は、赤外カットフィルターを有する、請求項３に記載の画像読取装置。
【請求項５】
上記第１平面鏡を有する上記一体構造物を取り付けるフレームをさらに備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像読取装置。
【請求項６】
上記セルは、さらに第２平面鏡を有し、セル内で上記原稿から上記撮像素子部へ向かう光の進行方向において上記第１反射型集光光学素子、上記第１平面鏡、上記アパーチャ、上記第２平面鏡、上記第２の反射型集光光学素子の順番でこれらを配置した、請求項１から５のいずれか１項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、コピー機等に用いられる画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コピー機、スキャナ、ファクシミリ等にて使用されている、一次元撮像素子を用いて読み取り位置における画像をスキャンすることによって画像全体を読み取る画像読取装置には、大きく分けて２種類の方式がある。尚、一般的に、一次元撮像素子が配列されている方向を主走査方向と呼び、スキャンする方向を副走査方向と呼ぶ。
【０００３】
２種類の方式のうちの一方は、単眼のレンズにて主走査方向の画像全体を撮像素子上に縮小転写する方式であり、コピー機にて、おもて面の読み取りに主に用いられている。この方式では、通常、原稿側に位置する撮像素子及びレンズは固定され、ミラーのみが副走査方向に移動され、原稿全体がスキャンされる。この方法では、原稿側の焦点深度（被写界深度という）が数ｍｍ程度、例えば６ｍｍなど、と大きいので、コピー機の原稿読み取り面に対し、原稿が密着していなくても原稿を読み取れるという利点がある。例えば本の綴じ目のような、原稿面に密着させることができない場合でも、焦点ぼけなく読み取れるという利点があることから、コピー機のおもて面読み取りには、主にこの方式が用いられてきた。この方式に派生したさまざまな特許文献があるが、例えば特許文献１を挙げる（従来法１と呼ぶ）。
【０００４】
上記２種類の方式の内の他方の方式は、主走査方向の画像を複数に分割して複眼レンズで画像を読み取る方式であり、密着型イメージセンサと通常呼ばれる。この方式は、コピー機の裏面読み取り、ファクシミリの原稿読み取り、紙幣の認識センサ、パーソナルコンピュータ用のスキャナなどに用いられ、小型であることを特徴とする。この密着型イメージセンサの光学系として、現在主流となっている従来技術は、例えば特許文献２に開示されている。ここでは、複眼レンズ（文献中では、ロッドレンズアレイ）として、半径方向に、ある関数で規定される屈折率の分布をもつロッドレンズを複数本並べてアレイ化したものを用いて、正立等倍像を得るイメージ読取装置が開示されている（従来法２と呼ぶ）。
【０００５】
密着型イメージセンサの光学系の中で代表的な方式のもう一つの例として、例えば特許文献３に開示されている方式がある。この方式では、主走査方向に分割されたセル毎に設置されているレンズにより、セルに対応する領域の画像が縮小転写されて、撮像素子に結像する。セル毎に設置されている撮像素子の出力信号を画像合成することにより、原稿面の画像が復元される（従来法３と呼ぶ）。
【０００６】
また、特許文献４には、上記従来法２または上記従来法３と類似するが、複眼のミラーレンズアレイを用いて正立等倍像を得る方式が開示されている（従来法４と呼ぶ）。
【０００７】
また、特許文献５には、読み取り領域を奇数番目の領域と偶数番目の領域に分け、その奇数番目、偶数番目で結像光学系の光路を変え、結像光学系はテレセントリックであり、結像面で正立等倍像を得る方式が開示されている（従来法５と呼ぶ）。
【０００８】
また、本出願人は、特許文献６にて、大きな被写界深度を有する画像読取装置を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−３０８８５２号公報
【特許文献２】特開平８−２０４８９９号公報
【特許文献３】特開平５−１４６００号公報
【特許文献４】特開平１１−８７４２号公報
【特許文献５】特開２００５−３７４４８号公報
【特許文献６】特開２００９−２４６６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来法１に関しては、上述したように被写界深度が大きいというメリットがあるが、光学系が大型化してしまうという問題がある。また、ミラーを移動する際に原稿面からレンズまでの光路が変化しないようにするために、光路途中の複数のミラーの移動速度を制御しなければならず、及び、これらのためにコストがかかる、という問題がある。
【００１１】
従来法２に関しては、小型で低コストであるというメリットがあるものの、被写界深度が小さいという問題、色収差が大きいという問題がある。
【００１２】
従来法３に関しては、被写界深度を大きくする場合、装置が大型化するという問題、色収差が大きくなるという問題、被写界深度によって転写倍率が変わってしまうため各結像光学系単位で撮影した画像を合成する際に画像の重ね合わせの不一致が起こるという問題がある。そのため、被写界深度を大きくすることはできない。
【００１３】
従来法４に関しては、結像光学素子として、凹面鏡を複数配置したミラーアレイを用いているので色収差がないという効果がある。しかしながら、このようにミラーアレイが一直線に並んだ構成では、コンタクトガラスから原稿までの距離が変わっても像の転写倍率が不変であるテレセントリックな光学系を構成することができない。なぜならば、テレセントリックな光学系では、一つの撮像単位系（セルと呼ぶ）の視野範囲よりも大きな開口領域をもつ凹面鏡が必要になるが、凹面鏡同士が隣接していることから、凹面鏡の開口領域を凹面鏡の配置ピッチよりも大きくすることができないからである。
【００１４】
このように従来法４では、テレセントリックな光学系を構成できないことから、コンタクトガラスから原稿までの距離に応じて、一つのセルにおける像の転写倍率が変化してしまう。その結果、各セルから得られる、隣接する画像同士の重ね合わさり方が異なってしまう。よって、アレイ境界面での画像が劣化し、大きな被写界深度を得ることはできない。
【００１５】
従来法５では、直線状の物体に対して奇数領域結像系と偶数領域結像系とで斜め方向から像を読み取っている。そのため、物体の焦点方向における位置が変化すると、奇数領域結像系と偶数領域結像系とで読み取る位置が変わってしまい、結像面である感光性の媒体上において、両者の像がずれてしまうという問題がある。さらに、特許文献５の明細書中には、テレセントリックな結像系の具体的な構成及び効果に関する記述は無い。よって、物体の焦点方向における位置が変化した場合、焦点位置での転写倍率が変化することが考えられ、整数ｍ番目とｍ＋１番目との結像系間における画像の重ね合わさり方が異なり、画像が劣化してしまう。このような二つの問題により、従来法５では、大きな被写界深度を得ることは困難である。
【００１６】
また、本出願人は、上述したような問題点を解決し大きな被写界深度を有する画像読取装置を既に提案している（WO2009/122483）。即ち、図２８に示すように、この画像読取装置１８０では、光路の途中に折り返しミラー１１１，１１３を有する。折り返しミラー１１１によって、原稿７からの光路は、横方向に折り返されているので、天板３の下方に照明を設置するスペースを確保することが容易であるという利点がある。即ち、折り返しミラー１１１で光路が９０度折り返されている場合、天板３から折り返しミラー１１１までの距離を、照明用の設置スペースとすることができる。しかしながら、折り返しミラー１１１、１１３を設けることから、部品点数が増え、組み立て精度が低下する可能性があるという懸念もある。また、得られる画像に対して以下の２点の問題点も懸念される。
【００１７】
折り返しミラー１１１、１１３が存在することによる第１の問題点は、折り返しミラー１１１の平面の面精度によるもので、面が歪むと結像位置が設計位置から外れ、ディストーションが発生する可能性がある。
第２の問題点は、光線に対する折り返しミラー１１１、１１３の姿勢角度誤差により、得られる画像が回転することである。
【００１８】
この画像の回転について、図２９を参照して説明する。光線が直線１３２上の点１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、…から−Ｚ方向に出射され、折り返しミラー１１１Ａにより９０度の方向に偏向、反射され、スクリーン１４０に到達する。折り返しミラー１１１Ａ、及びスクリーン１４０上での光線の通過点及び到達点は、それぞれ１１３ａ、…；１１４ａ、…である。それぞれの光線の通過点及び到達点を結ぶ直線を１３３、１３４とする。ここで、折り曲げミラー１１１Ａは、φ=４５度の傾斜角を有する斜面を有し、図２９におけるＺ軸周りにθ回転した場合、得られる画像は、θ’＝θ回転する。つまり、折り曲げミラー１１１Ａがθ回転して、１１１Ｂで示す姿勢になったとすると、ミラー側では、光線の通過点１１３ａ、… が１１５ａ、…に変化し、スクリーン１４０上への光線の到達点は１１４ａ、…が１１６ａ、…に変化する。よって、光線の到達点１１６ａ、…を結ぶ直線１３６は、直線１３４に対して角度θをなす。このように、折り返しミラー１１１の姿勢角度誤差は、スクリーン上にて画像の回転となる。図３０に示すように、４５度の斜面を有するミラーにより、ほぼ９０度の角度で光線が偏向される場合、大きな像回転が起こる。像の回転は、画像が歪んで見える現象となる。また、このような像回転現象は、光線の折り返しミラーへの斜入射角が大きいために発生し、垂直入射に近い場合にはその度合いは小さい。
【００１９】
このように、大きな被写界深度を有する画像読取装置１８０にあっても、大きな入射角を有するミラーの使用に伴い、製造誤差及び設置誤差に起因して、得られる画像に歪みが生じる可能性があった。
【００２０】
本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、被写界深度が大きく、小型で、かつ得られる画像において歪み発生が抑制可能で、さらに組み立てが容易な画像読取装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成される。
即ち、本発明の一態様における画像読取装置は、原稿に光を照射する光源と、上記光源からの光が原稿で反射した光を集光し画像として結像する結像光学系であって、該結像光学系は、それぞれが独立した光学系である複数個のセルで構成され、該セルは、主走査方向に沿って複数個配置され、主走査方向に直角な副走査方向には第１列及び第２列の２列に配列され、かつ上記第１列及び上記第２列の各セルは上記主走査方向にて千鳥状に配置される、結像光学系と、それぞれの上記セルに対応して配置されセルを通過した光を受光する複数の撮像素子部と、上記副走査方向において対応する上記撮像素子部同士が送出する上記原稿の画像情報を記憶するメモリと、上記メモリに記憶した上記画像情報が重なる領域の画像が一致するように隣接セル同士の画像情報を合成して原稿の画像を作成する処理装置と、を備えた画像読取装置であって、
それぞれの上記セルは、上記原稿からの光を反射しかつ集光する、第１及び第２の反射型集光光学素子と、第１平面鏡と、アパーチャとを有し、セル内で上記原稿から上記撮像素子部へ向かう光の進行方向において上記第１反射型集光光学素子、上記第１平面鏡、上記アパーチャ、上記第２反射型集光光学素子の順番でこれらを配置し、かつ上記アパーチャを上記第１反射型集光光学素子の後側焦点位置に配置して上記原稿側にテレセントリックな光学系を形成し、
上記第１平面鏡が一体構造物で形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の一態様における画像読取装置によれば、結像光学系を構成する独立した光学系であるセルは、第１反射型集光光学素子、第１平面鏡、アパーチャ、第２反射型集光光学素子を有し、これらの配置順は、原稿面から撮像素子部へ向かう光路においてこの順番であり、かつ、第１反射型集光光学素子の後側焦点位置にアパーチャが配置されて、セルは、原稿側にテレセントリックな光学系を形成している。また、原稿と第１反射型集光光学素子との間、若しくは第２反射型集光光学素子と撮像素子部との間に光路を折り曲げるミラーが存在せず、さらに、第１反射型集光光学素子及び第２反射型集光光学素子は、光路を折り曲げる従来のミラーに比べて入射角が小さくなるよう構成したことから、製造誤差及び設置誤差に起因する画像における歪みの発生を抑制することができる。
【００２３】
また、本発明の一態様における画像読取装置によれば、原稿に光を照射する光源と、原稿側にテレセントリックな結像光学系を形成しかつ副走査方向に２列にて主走査方向に複数個を配置したセルと、撮像素子部と、画像情報を一時的に記憶するメモリと、記憶した画像情報を復元する処理装置とを備えた。該構成によれば、原稿の主走査方向における読み取り領域を分割して複数個のセルにて画像を読み取ることから、画像読取装置を小型化することができる。さらに、副走査方向に２列にセルを配置し各列に配置されるセルから画像を得ることから、主走査方向に配置されたセル同士から得られる画像の劣化を引き起こすことなくセル間の画像を補完し合うことができる。よって良好な画像を得ることができる。さらに、各セルは、原稿側にテレセントリックな光学系であることから、被写界深度を大きくすることができる。
【００２４】
詳しく説明すると、各セルの原稿側をテレセントリックな光学系にしたことで、原稿が焦点方向に移動しても画像の転写倍率が変わらないという利点がある。一方、各セルが原稿側にテレセントリックな光学系であることで、セルが読み取る画像範囲の端近傍の点（点Ｅとする）からセルの入射瞳への光線束において、主光線が光軸に平行となる。よって、点Ｅからの光線束について、ケラレを発生させることなくその全てをセルの光学系に入射させるためには、原稿の読み取り範囲よりも大きい口径のレンズが必要となる。各セルを副走査方向に一列に配置し主走査方向に隣接して配置すると、各セル間の境界部分にて、読み取り範囲に空白が生じてしまう。逆に、レンズの口径を１セルの読み取り幅に合わせると、点Ｅからの光線束にケラレが生じてしまうという問題が生じる。
【００２５】
そこで本発明の一態様の画像読取装置では、副走査方向にセルを２列に配置している。
ここで、理解を容易にするため、セルに番号をつける。副走査方向に配列された２列のうち、第１列のセルを、ｎ＝１、３、５、…とし、第２列のセルをｎ＝２、４、６、…とする。上記一態様の画像読取装置では、セルの読み取り範囲よりもセルの開口を大きくした構成を採る。該構成によれば、一方の第１列において隣接するセル間、すなわち、ｋ番目と（ｋ＋２）番目の各セル間の境界で、読み取りのできない空白範囲が生じたとしても、その空白範囲の画像を、他方の第２列における（ｋ＋１）番目のセルで読み取り、画像を補完し合うことができる。
【００２６】
さらに、上述のように本発明の一態様の画像読取装置では、第１列内及び第２列内それぞれにおいて、原稿から各セルへ向かう主光線が平行であるので、各セルから原稿までの距離が変動した場合でも、撮像素子部に対する主走査方向の画像の位置が変化することはない。よって、合成された後の画像のｋ番目と（ｋ＋１）番目の境界部の画像も劣化することがない。
【００２７】
また、第１平面鏡の設置角度がセル毎に異なっていると、セル間で原稿面での読み取り位置若しくは光軸角度のばらつき、又はその両方のばらつきが生じ、画像結合の際に画像の劣化を生じる可能性がある。第１列および第２列のセルに属する第１平面鏡が一体構造物で形成されているので、セル間で原稿面での読み取り位置若しくは光軸角度のばらつき、又はその両方のばらつきを抑制することができ、画像劣化のない良好な画像を提供することができる。
また、第１平面鏡を一体構造物で形成することで、画像読取装置の組み立てが容易になるという効果を得ることもでき、さらに、部品点数の削減によりコスト低減を図ることもできる。
このように本発明の一態様による画像読取装置によれば、被写界深度が大きく、かつ小型化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１による画像読取装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す画像読取装置の概略構成を示す斜視図である。
【図３】図１に示す画像読取装置を副走査方向から見た図である。
【図４】図１に示す画像読取装置に備わる一体構造物の構成を説明するための斜視図である。
【図５】図４に示す一体構造物の変形例を示す斜視図である。
【図６】図４に示す一体構造物の別の変形例を示す斜視図である。
【図７】図４に示す一体構造物のさらに別の変形例を示す斜視図である。
【図８】図７に示す一体構造物の構成を説明するための斜視図であり、（ａ）はミラー基板を示す斜視図、（ｂ）はフレームを示す斜視図である。
【図９】図１に示す画像読取装置に類似する構成を備えた場合における不具合を説明するための図である。
【図１０】図１に示す画像読取装置に類似する構成を備えた場合における不具合を説明するための図である。
【図１１】図１に示す画像読取装置に類似する構成を備えた場合における不具合を説明するための図である。
【図１２】図１に示す画像読取装置の実際に即した概略構成を示す斜視図である。
【図１３】図１に示す画像読取装置における主走査方向の構成を示す断面図である。
【図１４】図１に示す画像読取装置の副走査方向における構成を示す透視図である。
【図１５】天板上での読み取り領域の配置状態、及び原稿画像文字情報の一例を示す図である。
【図１６】撮像素子部の配置、及び撮像された文字画像の一例を表す図である。
【図１７】撮像され、反転処理された文字画像情報の一例を示す図である。
【図１８】（ａ）は、図１に示す画像読取装置に備わる第１列のセルにて、本状の原稿を読み取る様子を表す図であり、（ｂ）は、図１に示す画像読取装置に備わる第２列のセルにて、本状の原稿を読み取る様子を表す図である。
【図１９】図１に示す画像読取装置に備わる光源の構成を示す図である。
【図２０】図１９に示す光源を説明する図である。
【図２１】図１に示す画像読取装置に備わる撮像素子基板の平面図である。
【図２２】図１に示す画像読取装置に備わる撮像素子部の構成を示す平面図である。
【図２３】本発明の実施の形態２による画像読取装置の概略構成を示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態３による画像読取装置の概略構成を示す図である。
【図２５】図２４に示す画像読取装置に備わる一体部材の構成を示す斜視図である。
【図２６】図２９に示すようにミラーが回転したときの像の回転を説明する図である。
【図２７】光線の入射角φを横軸にとり、図２９に示すミラーの回転角度θに対する像回転角度θ’の比である感度を縦軸にとったグラフである。
【図２８】従来の画像読取装置における構成の一例を示す斜視図である。
【図２９】光路を４５度折り曲げるミラーの回転θにより、直線に並んだ点の転写位置がθ回転することを説明するための図である。
【図３０】図２９に示すミラーでの光線の反射を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の実施形態である画像読取装置について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。
【００３０】
実施の形態１．
図を参照して、本発明の実施の形態１に係る画像読取装置５０１の一例について説明する。
以下で説明するように、本実施形態１の画像読取装置５０１は、光反射系の結像光学系にて構成されており、原稿の読み取り領域からの光は、反射を繰り返して撮像素子部に至る。一方、理解を容易にし、また説明の便宜上、以下の画像読取装置５０１のシステム構成の説明では、例えば図１３に示すように、結像光学系内の第１レンズ１００、第２レンズ１０２などは屈折系におけるレンズ形態にて図示及び説明を行う。
【００３１】
まず、図１２から図２２を参照して、画像読取装置５０１のシステム構成について説明する。
本実施形態の画像読取装置５０１は、大きく分けて、結像光学系１と、光源２と、撮像素子部４１、４２、…と、メモリ５と、処理装置６とを備える。これらの構成部分は、画像の読み取りがなされる被読取物の一例である原稿７の近傍に光源２が配置され、原稿７にて反射した光が入射可能なように結像光学系１が配置され、撮像素子部４１等が適宜配置される。このような画像読取装置５０１は、主走査方向（Ｘ方向）２１１に沿って原稿７の画像を読み取り、さらに主走査方向２１１に直交する副走査方向（Ｙ方向）２１２に原稿７をスキャンして、原稿７における全画像の読み取りを行う。尚、原稿７とは、文章、書画、写真などを表示した被読取物、紙幣等の被読取物であり、印刷するもとになったり、真贋の判定に使用されたり、電子ファイルとして使用されたりするものが相当する。又、図１２では、図示の明瞭化のため、原稿７の図示を省略している。
【００３２】
原稿７は、原稿載置部材としての天板３に載置される。天板３は透明体にてなり、一般にはガラス板である。例えば蛍光灯又はＬＥＤ等である照明光源２は、天板３の下方であって原稿７の読み取りに支障が生じない箇所に配置され、原稿７上の読み取り位置に存在する被撮像部３１、３２、…に照明光線２０１を照射する。尚、図１２では、光源２は、副走査方向２１２において結像光学系１の片側にのみ配置しているが、これに限定されず、もちろん両側に配置しても良い。
【００３３】
ここで光源２について説明する。図１９は、光源２の構造を示している。光源２は、大きく分けて、出射部２２及び光散乱層２５を有する導光体２１と、電極部２６と、発光源２７とを備え、当該光源２の長手方向の両端部にそれぞれ配置された電極部２６及び発光源２７の間に導光体２１が配置されている。
【００３４】
光散乱層２５は、導光体２１の略全長に渡り設けられ、導光体２１の出射部２２から、主走査方向２１１に沿った光源２の全体から光を均一に照射させるためのものである。発光源２７は、本実施形態では、それぞれ、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）波長を発するＬＥＤチップからなる。よって、電極部２６には、図２０に示すように、Ｒ光源２７Ｒ、Ｂ光源２７Ｂ、及びＧ光源２７Ｇが設置される。
【００３５】
又、出射部２２からの光の放出を均一にするため、光散乱層２５は、発光源２７が導光体２１の両端に設置される場合には、主走査方向２１１の中央を幅広に形成され、片側設置する場合には、光源２７から遠ざかるに連れて幅広に形成される。尚、図２０では、主走査方向２１１の中央を幅広に形成した光散乱層２５が示されている。
尚、各ＲＧＢ光源２７の光学波長は、下記の受光部４０２（図２２）に設けられたＲＧＢフィルタの各ＲＧＢ色の波長と略一致している。
【００３６】
図１２では、被撮像部３１、３２、…は、説明上及び視覚上の理解を容易にするために、短冊状の枠で囲って図示しているが、特に構造物は存在しない。又、説明上、主走査方向２１１に沿って、被撮像部３１、３３、…が配列される部分を読み取りライン８とし、被撮像部３２、３４、…が配列される部分を読み取りライン９とする。
【００３７】
結像光学系１は、被撮像部３１、３２…で反射した、光源２の照明光線２０１の散乱光を集光し画像として結像する結像光学系である。このような結像光学系１は、複数のセル１１、１２、…を有する。各セル１１、１２、…は、それぞれ独立した結像光学系であって原稿７側にテレセントリックな光学系を有し、主走査方向２１１に複数個配置される。
さらに、副走査方向２１２には、各セル１１、１２、…は、第１列２１５及び第２列２１６の２列に配列される。ここでは、セル１１、１３、１５、…が第１列２１５に属し、セル１２、１４、…が第２列２１６に属する。又、同列に配置される各セルは、各セルの主光線の内、原稿７から各セル１１、１２、…へ向かう光線が互いに平行であるように配置されている。尚、主光線のうちの原稿７から各セル１１、１２、…へ向かう光線という文言は、光軸という言葉で置き換えることができる。即ち、第１列に属する各セル１１、１３、…の光軸１１ａ、１３ａ、…が互いに平行となるように、各セル１１、１３、…は設けられ、第２列に属する各セル１２、１４、…の光軸１２ａ、１４ａ、…が互いに平行となるように、各セル１２、１４、…は設けられる。
【００３８】
さらに、副走査方向２１２における各セル１１、１２間、各セル１２、１３間、各セル１３、１４間、…で結像画像が補完可能なように、第１列２１５及び第２列２１６の各セル１１、１２、１３、…は、主走査方向２１１にて千鳥状に配置されている。
【００３９】
各セル１１、１２、１３、…を構成する光学系要素の配置と光路について説明する。
図１３は、主走査方向２１１における、第１列２１５に備わるセル１１、１３、１５、…の結像光学系要素と、主要光路とを示した図である。図１４は、副走査方向２１２におけるセル１１とセル１２とを重ね書きした状態にて、結像光学系要素と主要光路とを示した図である。
【００４０】
各セル１１、１２、１３、…は、同一の構成を有し、ここでは代表してセル１１を例に説明する。セル１１は、第１光学素子として機能する一例である第１レンズ１００と、絞りとして機能する一例であるアパーチャ１０１と、第２光学素子として機能する一例である第２レンズ１０２と、これらを保持する保持具１０３とから構成される。セル１１において、第１レンズ１００の後側焦点位置にアパーチャ１０１を配置することで、セル１１は、原稿７側にテレセントリックな光学系を実現できる。
【００４１】
又、本実施形態１では、図１２及び図１４に示すように、第１列２１５に属するセル１１、１３、…における光軸１１ａ、１３ａ、…と、第２列２１６に属するセル１２、１４、…における光軸１２ａ、１４ａ、…とが第１列２１５と第２列２１６との隙間側へ傾斜した状態にて第１列２１５のセル１１、１３、…と、第２列２１６のセル１２、１４、…とが配置されている。この結果、本実施形態１では、図１４に示すように、天板３の上に置かれた原稿７にて、両者の光軸１１ａ、１２ａ等が交差している。尚、両者の光軸１１ａ、１２ａ等は、必ずしも天板３の上面にて交差する必要はなく、天板３の上方で交差しても良い。
【００４２】
次に、撮像素子部について説明する。撮像素子部４１、４２、…は、図１２に示すように、各セル１１、１２、１３、…に対応して基板４上に配置される。つまり、第１列２１５に属するセル１１、１３、…に対応して撮像素子部４１、４３、…が配置され、第２列２１６に属するセル１２、１４、…に対応して撮像素子部４２、４４、…が配置される。
【００４３】
図２１及び図２２を参照して、撮像素子部についてさらに詳しく説明する。図２１は、撮像素子部４１、４２、…を備えた基板４の平面図であり、２ａは、照明光源２と、撮像素子基板４のコネクタ４００とを電気接続する光源接続部である。
各撮像素子部４１、４２、…は、例えばＣＣＤ等からなる受光部が主走査方向２１１に複数個配列されて構成されたもの、さらには、上記受光部を主走査方向２１１に複数個配列したものを副走査方向２１２に複数列にて配置して構成したものである。
【００４４】
図２２に、撮像素子部４１、４２、…の平面図を示す。撮像素子部４１、４２、…は、大きく分けて受光部４０２と、光電変換・ＲＧＢシフトレジスタ駆動回路４０３と、入出力部４０４とを有する。受光部４０２は、１画素に対して赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）からなりゼラチン材などで構成したＲＧＢフィルタ４０２ａを受光面に配置した撮像素子である。この撮像素子部４１等では、主走査方向２１１に沿って、１４４画素分、つまり１４４個の受光部４０２が配置されている。光電変換・ＲＧＢシフトレジスタ駆動回路４０３は、受光部４０２に入射した光をＲＧＢごとに光電変換し、その出力を保持し、駆動する。入出力部４０４は、撮像素子部４１等に信号及び電源を入出力するワイヤボンディングパッド部である。
【００４５】
このように構成される撮像素子部４１、４２、…に対して、各セル１１、１２、１３、…に入射したそれぞれの原稿画像は、第１レンズ１００、アパーチャ１０１、第２レンズ１０２によって撮像素子部４１、４２、４３…上に反転像が形成される。例えば、原稿７の読み取りライン８上の被撮像部３１の画像は、セル１１を通り、撮像素子部４１に結像され撮像され、読み取りライン９上の被撮像部３２の画像は、セル１２を通り、撮像素子部４２に結像され撮像される。
【００４６】
メモリ５は、撮像素子部４１、４２、…と接続され、各撮像素子部４１、４２、…が送出する画像情報を記憶する。
処理装置６は、メモリ５に記憶した画像情報を読み出して、画像に復元して合成し、原稿７における全体の画像を作成する。尚、メモリ５及び処理装置６は、図１２では別体にて図示しているが、もちろん同一基板上に設置可能である。
これらのメモリ５及び処理装置６については、以下の動作説明にて詳しく説明する。
【００４７】
以上説明したようなシステム構成を備えた画像読取装置５０１における結像光学系１は、冒頭で述べたように、光反射系の光学系にて構成されている。以下には、図１から図３を参照して、画像読取装置５０１における実際の光学系の構成について説明する。
【００４８】
ここで、図１は、画像読取装置５０１における副走査方向２１２に沿った断面を示す図であり、上述した一つのセル１１、１２等における原稿７から撮像素子部４１、４２等に至るまでの実際に即した光路を示している。また、第１レンズ１００及び第２レンズ１０２は、それぞれ、第１反射型集光光学素子及び第２反射型集光光学素子の機能を果たすものの一例に相当し、凹面鏡にて構成され、光を反射する。
【００４９】
図２は、第１列２１５に属するセル１１、１３、…、及び第２列２１６に属するセル１２、１４、…が主走査方向２１１にて千鳥状に配列された状態において、実際に即した光路を斜視図にて示したものである。
【００５０】
図３は、図２に示す構成において、主走査方向２１１に沿って副走査方向２１２から見た図である。光線の重なりを分かりやすくする為に、アパーチャ１０１から撮像素子４１、４２等までの光路、及び、撮像素子４１、４２等、基板４は図示していない。
【００５１】
図１に示すように、画像読取装置５０１は以下のような構成を有する。即ち、Ｚ方向において天板３の下方で読み取りライン８、９（図１２）に対応したそれぞれの位置に、第１レンズ１００、１００が設置される。各第１レンズ１００は、読み取りライン８、９にて反射したそれぞれの光を、副走査方向２１２において異なる方向で、角度φにて斜め上方へ反射させる。尚、角度φは、読み取りライン８、９から第１レンズ１００、１００に至る光線の光軸５９１と、第１レンズ１００、１００にて反射した光線の光軸５９２とのなす角度である。
【００５２】
また図１に示すように、Ｚ方向において、第１レンズ１００、１００の上方には、平面鏡と窓とを一体的に形成した一体構造物６００が配置されている。よって、読み取りライン８、９にて反射したそれぞれの光は、一体構造物６００における窓部６０１を通過して第１レンズ１００、１００に至る。尚、一体構造物６００については、以下で詳しく説明する。
【００５３】
第１レンズ１００、１００にて斜め上方へ反射したそれぞれの光線は、一体構造物６００における上記平面鏡の部分（第１平面鏡１０５と呼ぶ）で反射される。第１平面鏡１０５で反射された光線は、アパーチャ１０１、１０１を通過し、第２レンズ１０２、１０２に達する。ここで、アパーチャ１０１、１０１は、第１レンズ１００、１００の後側焦点位置に設置されている。第２レンズ１０２，１０２にて再びＺ方向に反射された光線は、セル１１、１３、…に対応した撮像素子部４１、４３、…、及びセル１２、１４、…に対応した撮像素子部４２、４４、…にそれぞれ達する。
【００５４】
ここで、第２レンズ１０２及び撮像素子部４１、４２は、仕切り壁１２７、アパーチャ１０１、及び基板４により、光源２から遮光されている。また、基板４は、撮像素子部４１、４３、…を有する基板４ａと、撮像素子部４２、４４、…を有する基板４ｂとに分離されている。基板４を分離することで、基板４ａ，４ｂの位置を調整することにより、原稿７の読み取り位置を、セル１１、１３、…とセル１２、１４、…とに対応して別々に調整することができ、組立て誤差によって生じる原稿７の読み取り位置若しくは光軸角度のばらつき、又はその両方のばらつきを補正できるという利点がある。尚、図１に示す「５０」は、撮像素子部４１、４２等の電子回路部品を示す。
【００５５】
以上のような構成を有する画像読取装置５０１において、図１及び図２を参照して、原稿７にて反射した光の結像光学系１における光路についてさらに説明する。
原稿７から各セル１１、１２等へ向かう光線は、一体構造物６００の窓部６０１を通過して、凹面鏡である第１レンズ１００にて、その光路が折り曲げられ、かつ集光される。第１レンズ１００で反射された光線は、一体構造物６００における第１平面鏡１０５にて反射され、アパーチャ１０１を通過する。ここで、第１レンズ１００から第１平面鏡１０５を経てアパーチャ１０１に至る光路長は、第１レンズ１００の焦点距離に等しくなるように設定されている。よって、画像読取装置５０１は、原稿７の原稿面側にテレセントリックな光学系となる。すなわち、主走査方向２１１に沿った原稿面の各点からそれぞれのセル１１等に入射する主光線は、互いに平行となる。アパーチャ１０１を通過した光線は、凹面鏡である第２レンズ１０２で光路を折り曲げられ、かつ集光され、撮像素子部４１、４２等上に結像される。
【００５６】
図１に示されているように、画像読取装置５０１では、各セル１１、１２等における構成において、凹面鏡である第１レンズ１００、凹面鏡である第２レンズ１０２、及び第１平面鏡１０５へ入射するそれぞれの光線の角度が小さいことを特徴とする。即ち、図２８を参照して上述した、本出願人が既に提案している画像読取装置（ＷＯ２００９／１２２４８３）では、大きな入射角を有するミラーの使用に伴い、製造誤差及び設置誤差に起因して、得られる画像に歪みが生じる可能性がある場合も考えられる。
【００５７】
これに対して図１に示す本実施形態における画像読取装置５０１では、凹面鏡にてなる第１レンズ１００への光線の斜入射角度を図２９に示す場合よりも小さく構成した。本実施形態では、第１レンズ１００における光線の斜入射角度は、１０度程度であり、折り返しミラー１１１（図２８）の４５度に比べて非常に小さい。同様に、第２レンズ１０２における光線の斜入射角度も１０度程度で比較的小さい。よって、第１レンズ１００及び第２レンズ１０２の設置誤差に起因する像の回転角度は小さい。このように本実施形態の画像読取装置５０１によれば、光線の入射角が比較的小さい第１レンズ１００、１０２を設けたことで、図２９を参照して以下に説明する２つの問題、つまりディストーションの発生及び画像の回転、を回避することができる。
【００５８】
上述の説明を具体的にするために、計算したモデル及びその計算結果を、上述の図２９、図３０とともに図２６、図２７に示す。図２９に示すように、光線は、Ｘ軸と平行な直線１３２上の点１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、…から−Ｚ方向に出射され、折り曲げミラー１１１Ａに入射角φで入射する。その反射光は、図３０に示すように、Ｚ軸から角度２φ離れた方向に反射され、スクリーン１４０に到達する。ここで、折り曲げミラー１１１ＡがＺ軸周りにθ回転して、１１１Ｂで示す姿勢になったとき、図２９及び図２６に示すように、像がθ’回転するとする。折り曲げミラー１１１Ａの斜面の傾斜角度φ、すなわち光線の入射角度φをパラメータとして、折り曲げミラー１１１Ａの回転角θに対する像回転角θ’の比を像回転現象の感度と定義して、この感度を計算したグラフを図２７に示す。図２７から分かるように、光線の入射角φ＝４５°のとき、感度θ’/θは１であり、図２９を参照して従来技術における画像の回転について説明したように、φ=４５°のときにはθ’＝θであることと合致する。光線の入射角φが小さくなればなるほど、感度は小さくなり、φ=３０°のときには、感度は１／２となる。本実施の形態の例では、光線の斜入斜角度は、上述のように１０度程度としている。このように、光線の斜入射角度を３０度以下に設定すれば、従来技術における４５度の場合と比較して、像の回転を小さくすることができる。即ち、第１レンズ１００及び第２レンズ１０２の設置誤差に起因する像の回転が小さくなる効果を十分に得ることができる。
【００５９】
一方、凹面鏡への斜入射角度が大きくなると、斜入射により大きな収差が発生する。球面鏡、あるいは軸対称の非球面凹面鏡では、その収差補正が困難である。要求される解像度次第であるが、凹面鏡の曲面を面内のｘ、ｙ方向で異なる曲率を持つ自由曲面とすることで、収差は大幅に除去され、解像度を向上させることができる。この自由曲面の形状は、例えば、次式で表される。
【００６０】
【数１】
2014042147.tif 000003
【００６１】
Cｘ＝１／Ｒｘ、Cｙ＝１／Ｒｙ    …（式２）
【００６２】
X’＝X＋Xoffset
【００６３】
この式においては、凹面鏡の開口の中心を原点とし、ここではｘ方向を副走査方向、ｙ方向を主走査方向とする。また、開口の中心を光軸が通る位置としている。ｚは凹面鏡のサグ値である。曲面関数（式１）の原点は、開口の中心からXoffsetだけずれている。このように、関数の中心位置を光軸通過位置からずらすと、斜入射光線に対して収差補正を効率よく行なうことができる。
【００６４】
「式１」における第１項は、ｘ、ｙ方向で曲率の異なるバイコニック面を表している。
「式１」における第３項
2014042147.tif 000004
【００６５】
においては、ｙの正負に関して対称な光学系を仮定しているので、β１、β３、β５、β７などの奇数次係数はゼロである。
「式１」における第２項
2014042147.tif 000005
【００６６】
において、奇数次の係数αｉをゼロでない値とすれば、X’の正負に関して非対称な曲面形状となる。この奇数次項を導入することで、大きな斜入射角による収差の除去が容易になる。
【００６７】
このように、第１レンズ１００及び第２レンズ１０２の凹面を自由曲面にて構成することで、１０度程度の大きな入射角及び出射角となる光線に対しても収差を小さく抑えることができる。
【００６８】
以上のように構成された本実施形態における画像読取装置５０１の動作について、主に図１、図１２〜図１８を参照して以下に説明する。
照明光源２から照射された照明光線２０１は、天板３上に置かれた原稿７を照射する。
原稿７の読み取りライン８、９に位置する被撮像部３１、３３、３５…での反射散乱光が、セル１１、１３、１５…、にて結像され、基板４上に配置された撮像素子部４１、４３、４５…にて撮像される。被撮像部３２、３４、３６…での反射散乱光も同様に、セル１２、１４、１６…、にて結像され、基板４上に配置された撮像素子部４２、４４、４６…にて撮像される。このとき、光線は、実際には上述したように、第１レンズ１００、第１平面鏡１０５、アパーチャ１０１、及び第２レンズ１０２を、反射、通過する。それぞれの撮像素子部４１、４３、４５…および、４２、４４、４６…から送出される画像信号は、メモリ５に一時的に保存され、その画像信号は、処理装置６にて復元される。
【００６９】
各セル１１、１２、１３…に対応する撮像素子部４１、４２、４３…で得られた画像の復元動作について説明する。
第１列２１５及び第２列２１６に配列されている各セル１１、１２、…は、図１４に示すように、副走査方向２１２において隙間側にその光軸が傾斜しているので、原稿の高さ方向（Ｚ方向）の位置により、その読み取り位置が副走査方向にずれる。すなわち、天板３の上では光軸が交差しているが、天板３の上方の位置７６では光軸が副走査方向に離れている。よって、同一時刻に、セル１１、１３…と、セル１２、１４…とが撮像する画像は異なる。言い換えると、副走査方向２１２において同一線上にある画像は、異なる時刻に撮像される。このように、異なる時刻にて撮像された画像から、元の原稿画像を復元するために、撮像素子部４１、４２、４３…で得られた画像は、メモリ５に一時的に保存する。そして、一時保存した各画像を、処理装置６によって元の原稿画像を復元する。図１３、図１４で示すように反転像が得られる場合において、上記復元を行うための画像処理動作について、図１５〜図１７を用いて以下に説明する。
【００７０】
図１５は、天板３の上方の位置７６（図１４）に原稿７が置かれた場合の読み取り領域である被撮像部３１、３２…の配置と、図示されていない原稿７上の文字画像「あ」とを示している。図１５において、主走査方向２１１における範囲ＡＡ’は、被撮像部３１と被撮像部３２との重なり領域であり、範囲Ｂ’Ｂは、被撮像部３２と被撮像部３３との重なり領域である。副走査方向２１２に原稿７がスキャンされると、相対的な位置関係として、文字画像「あ」は、Ｙ方向にスキャンされる。ここで、「相対的な位置関係」と記したのは、静止している画像読取装置５０１に対して原稿７が副走査方向２１２にスキャンされても良いし、静止している原稿７に対して画像読取装置５０１が副走査方向２１２にスキャンされても良いことを意味する。ここで文字画像「あ」は、被撮像部３１と被撮像部３２にまたがる領域に存在するとする。
【００７１】
図１６は、撮像素子基板４上に配置された撮像素子部４１、４２、…を示している。図１６において、主走査方向２１１における範囲ａａ’は、撮像素子部４１と撮像素子部４２との重なり領域であり、範囲ｂ’ｂは、撮像素子部４２と撮像素子部４３との重なり領域である。撮像素子部４１及び撮像素子部４２にて得られる文字画像「あ」の信号画像を、スキャンの時間を縦軸にとり、横軸を主走査方向２１１にとり模式的に表すと、図１６に示す点線枠内の図示のようになる。撮像素子部４１で得られる画像は、文字画像「あ」の主走査方向２１１の被撮像部３１内の画像を反転したものになる。同様に、撮像素子部４２で得られる画像は、文字画像「あ」の主走査方向２１１の被撮像部３２内の画像を反転したものになる。ここで図中のＡＡ’に相当する部分、及びＡ’Ａに相当する部分で示されている画像が被撮像部の重なり領域である。この２つの撮像素子部４１、４２で得られた画像を、それぞれ反転させ、上記重なり領域を横に合わせて、縦に並べて二つの画像を描くと図１７のようになる。この２つの画像の重なり領域の画像が一致するように、これら２つの画像を合成することで、元の文字画像「あ」を得ることができる。処理装置６は、このような合成動作を行う。
【００７２】
ここで、上述のような画像の合成処理を行うことの優位な点について述べる。複数の結像光学系から得られる画像を正立等倍像にして、撮像素子部上で、隣接する結像光学系からの画像を合成する方法については、上述した従来法２、４、５で述べられている。しかしながら、隣接する結像光学系から得られる画像の合わせ目の領域を、ずれが生じないように、複数のレンズ及びミラー等の機械的要素からなる光学素子を組み立てるのは容易ではない。
【００７３】
これに対し、本実施形態のように、セル１１、１２…毎から得られる独立した画像を、信号処理上の画像合成によって、つまりソフトウエアによって、元の画像を復元する方法を採ることで、たとえ、組み立て及びレンズの少なくとも一方の製造誤差等により、隣接するｋ番目セルと、（ｋ＋１）番目のセルの画像の重ね合わせにわずかな誤差が発生した場合でも、ソフトウエア上で容易にその誤差を補正することができる。
このように、セル毎に独立した画像を取得して画像合成をすることは、製造誤差を緩和するという効果がある。
【００７４】
次に、本のような原稿７を例に取り、本発明における特徴の一つである、大きな被写界深度を得るための構成について、図１８を用いて説明する。本のような原稿７では、本の綴じ目が天板３から浮き上がってしまうために大きな被写界深度を持つ画像読取装置が必要である。
【００７５】
図１８に示すように、主走査方向２１１において、焦点方向（Ｚ方向）の位置が変化する原稿７があるとする。図１８の（ａ）は、第１列２１５に属するセル１１、１３、…と、これらのセル１１、１３、…における光路を示したものであり、図１８の（ｂ）は、第２列２１６に属するセル１２、１４、…と、これらのセル１２、１４、…における光路を示したものである。
【００７６】
上述したように、本実施形態の画像読取装置５０１に備わる各セル１１、１２、１３、１４、…は、原稿７側にテレセントリックな光学系である。よって、本実施形態の画像読取装置５０１では、原稿７までの物体距離が変動しても、撮像素子部に対する画像の読み取り位置が主走査方向には変化しない、という特徴がある。即ち、組み立て初期、あるいは動作初期に、画像合成のパラメータを決めてしまえば、天板３までの距離が面内で変化するような原稿７に対しても、主走査方向について画像の重ね合わせのずれが生じることはないという効果がある。よって、画像合成処理における補正は副走査方向２１２のシフトだけで良く、容易である。この隣接セル間での画像の合成は、隣接セル間で同じ領域撮影した画像が一致するように、副走査方向２１２に画像をシフトさせれば良い。
【００７７】
よって、本実施形態の画像読取装置５０１の被写界深度は、個々のセル１１、１２、１３、１４、…の被写界深度にて、ほぼ決定される。個々のセル１１、１２、１３、１４、…の被写界深度は、セル内の光学系の設計によって決まる。被写界深度は、光学系のＦ値でほぼ決定される。１セルの視野を大きくする場合には、セル内のレンズを非球面形状にしたり、複数のレンズを用いるなどにより、収差を十分補正する必要がある。６００ｄｐｉの分解能が必要な場合、あくまで目安ではあるが、Ｆ値Ｆ＝１０で、約±１ｍｍの被写界深度、Ｆ＝２０で、約±２ｍｍの被写界深度が得られる。
【００７８】
尚、図１３、図１４、図１８では、天板３の上面に合焦するような図示になっているが、必ずしもこの限りではない。例えばＦ＝１０の光学系では、天板３の上面から１ｍｍ上の面に合焦されるように天板３の配置を行えば、±２ｍｍの被写界深度を十分に使うことができる。
【００７９】
以上は、第一列と第二列に属するセルの光軸が互いに隙間側に傾斜している場合について述べたが、光軸が交差せず平行な構成においても、同様の構成をとることができる。但し、この平行な場合の記述は、ここでは省略する。
【００８０】
次に、本実施形態の画像読取装置５０１における特徴的構成の一つである、上述した、第１平面鏡１０５と窓部６０１との一体構造物６００の構成及び効果について述べる。
図４に示すように、平面鏡と窓との一体構造物６００は、一例として、平坦な一枚のガラス基板６０３に、上述した第１平面鏡１０５と窓部６０１とを有するものである。第１平面鏡１０５は、例えば、ガラス基板上にアルミを蒸着したものであり、ミラー蒸着が不要な領域には、予めマスクをしてから蒸着をすることにより、図４のように光反射の必要な領域のみをミラー部とすることができる。
【００８１】
それぞれの第１平面鏡１０５に挟まれた中間の領域、すなわち副走査方向２１２であるＹ方向における中間の領域は、図２からも分かるように結像に寄与する光線が通過する領域であるから、アルミが蒸着されないようにし、窓部６０１とする。図４に示すように、この窓部６０１にＩＲ（赤外線）カットフィルターを付与することも可能であるし、図５に示すようにＩＲカットフィルターのない状態としても良い。ＩＲカットフィルターは、例えば誘電体多層膜を蒸着することによって製作することができ、可視範囲を超える近赤外光をカットすることにより良好な画像を得るためのものである。
【００８２】
平面鏡と窓との一体構造物６００を用いることにより、次の４つの大きな効果を得ることができる。
第一の効果として、部品点数の削減を図ることができる。即ち、複数の第１平面鏡１０５と、窓部６０１におけるＩＲカットフィルターとの機能を、一体構造物６００だけで達成することができ、部品点数の削減、該削減によるコスト低減が図られ、画像読取装置の組み立ても容易となる。
第二の効果として、小型化を図ることができる。即ち、窓部６０１におけるＩＲカットフィルターが第１平面鏡１０５の機能を持つ蒸着部と一体化されているため、別途ＩＲカットフィルターを設置するスペースを削減でき、ひいては製品全体を小型化することができる。
第三の効果として、塵埃の進入防止を図ることができる。即ち、第１平面鏡１０５と窓部６０１とを一体構造物６００によって一体構造とすることで、セル１１，１２等内への塵埃の侵入を防止することができ、塵埃がセル内の光学素子、及び撮像素子部４１、４２等に付着することによる画像の劣化を防止することができる。
第四の効果として、組み立てのバラツキの防止を図ることができる。この点を説明するために、まず、第１平面鏡１０５の取り付けがバラついた場合に生じる不具合について説明する。
【００８３】
第１平面鏡１０５がセル１１，１２…毎に個別に取り付けられる場合、第１平面鏡１０５の取り付け角度及びＺ方向における取り付け位置の少なくとも一方のバラツキにより、セル１１，１２…毎に原稿面での読み取り位置、光軸の角度、及びセル１１，１２…内での画像の転写倍率等にバラツキが生じる。
例えば、図９に示すように、第１平面鏡１０５が副走査方向２１２において装置外側へ傾いて取り付いた場合（Ｘ軸周りに回転する場合）、第１平面鏡１０５に対する光軸の角度は外側に倒れ、かつ原稿面での被撮像部３１，３３、…と、被撮像部３２，３４、…とは、外側に離れたものとなる。副走査方向２１２において被撮像部３１、３２等の位置が離れると、図１６で例示したように、隣接セル間での画像のずれが大きくなり、画像合成を行うためのメモリ量が増大するという問題が生じる。
【００８４】
また、図１０に示すように、主走査方向２１１において第１平面鏡１０５の向きがバラツク場合（Ｙ軸周りに回転する場合）、原稿面での被撮像部３１、３２、…が主走査方向２１１に沿ってバラつき、第１平面鏡１０５に対する光軸の角度は主走査方向２１１に沿ってバラつく。このようなバラツキによって、図１０に示すように例えば隣接セル間での被撮像部３１と被撮像部３２とに重複領域がなくなってしまうと、欠落した画像となってしまう。また、主走査方向２１１において隣接セル間で被撮像部３１、３２、…に重複がある場合で、隣接セル間で主走査方向２１１の光軸の角度が異なるときには、原稿距離が変化したとき、セル間での重複領域の画像が主走査方向２１１に移動してしまう。よって、前述した画像合成処理を行う際に主走査方向２１１へも画像を移動させる必要が生じ、画像合成処理が困難となる。
【００８５】
また、図１１に示すように、Ｚ方向において第１平面鏡１０５の位置が設計位置６１０とは異なる場合、第１レンズ１００からアパーチャ１０１までの光路長が、第１レンズ１００の焦点距離と異なってしまい、テレセントリックな光学系ではなくなってしまう。例えば図１１に示すように、第１平面鏡１０５が設計位置６１０よりも上方にある場合、視野の外側の主光線６１１、６１２は、図示のように内側に倒れたものとなる。すなわち、テレセントリックな光学系でない場合、原稿距離の変化に応じて転写倍率が変化し、セル間での重複領域の画像が主走査方向２１１に移動して画像の重ね合わせにずれが生じる。この場合も上述した画像合成処理が困難となる。
【００８６】
以上のような、第１平面鏡１０５の取り付けのバラツキに起因する不具合に対して、一体構造物６００を用いることで、図９〜図１１で示した不具合を解決することができる。即ち、ミラー部に相当する第１平面鏡１０５が一枚の平面状のガラス基板６０３に設置されているので、セル１１，１２…間における設置のバラツキが抑制される。また、副走査方向２１２における傾きが抑制されることから、副走査方向２１２の被撮像部と光軸との角度のバラツキを抑制でき、図９を参照して説明した課題を解消することができる。同様に、主走査方向２１１における第１平面鏡１０５の傾きのバラツキが抑制されることにより、主走査方向２１１における被撮像部と光軸との角度のバラツキを抑制でき、図１０を参照して説明した課題を解消することができる。さらに、Ｚ方向における各第１平面鏡１０５の位置が揃うことにより、セル１１，１２…毎に転写倍率が変わるという不具合を解消することができる。さらにまた、個々の第１平面鏡１０５の高さを設計値に合わせるのではなく、一枚の一体構造物６００の高さを設計値に合わせるだけで良いので、調整の手間を大幅に省いて設計位置に高精度で合わせることができる。
【００８７】
一体構造物６００の構造は、上述した構造に限定するものではなく、例えば図６から図８に示すようなバリエーションも考えられ、これらの変形例における構造でも上述と同様の効果を奏することができる。
即ち、図４及び図５の構成では一枚の基板に第１平面鏡１０５を主走査方向２１１に沿って間隔をあけて形成している。これに対し図６では、第１列２１５に配列される各セル１１、１３、…に対応する第１平面鏡１０５を連続した領域にて形成し、同様に、第２列２１６に配列される各セル１２、１４、…に対応する第１平面鏡１０５を連続した領域にて形成した構成を示している。このように同列内でミラー部をつなげることで、第１平面鏡１０５を蒸着させるときのマスク形状を簡素化できるという利点がある。
【００８８】
また図４及び図５の構成では、一枚の基板に第１平面鏡１０５及び窓部６０１を形成している。これに対し図７に示すように、フレーム６０４にミラー基板６０５をはめ込んだ構成を採ることもできる。即ち、図８には、フレーム６０４とミラー基板６０５とを別々に示す。図８の（ａ）に示すように、ミラー基板６０５は、例えばガラス基板の片面にアルミを蒸着して、第１平面鏡１０５を形成したものである。ここでは、第１列２１５に配列されるセル１１，１３，…に対する第１平面鏡１０５を形成したミラー基板６０５と、第２列２１６に配列されるセル１２，１４，…に対する第１平面鏡１０５を形成したミラー基板６０５とをそれぞれ作製する。また、フレーム６０４は、図８の（ｂ）に示すように、フレーム枠６０７と平面部６０６とを有して構成される。特に平面部６０６は、薄い爪状の保持部材であり、ミラー基板６０５における光路を妨げないミラー基板６０５の外側の領域に対応してフレーム枠６０７と一体に作製され、ミラー基板６０５を支持する。このような平面部６０６を平面基準とし、かつ副走査方向２１２における中央部を窓部６０１として、その両側に各ミラー基板６０５をフレーム枠６０７に取り付ける。尚、この構成では、窓部６０１は、部材が無い単なる空間である。
このように構成することで、全てのセル１１，１２，１３，…に対する第１平面鏡１０５の設置角度、及び設置高さを揃えることができる。これにより、図４から図７で示したガラス基板一体型構造の場合と同様の効果を奏することができる。
【００８９】
尚、図７の構成では、第１列２１５と第２列２１６とのそれぞれのセル１１，１３，…、１２，１４，…に対して、それぞれ一枚からなるミラー基板６０５を２つ用いた。しかしながら、画像読取装置において高い読み取り精度が要求されないような場合には、各セル１１，１２，１３，…に対応した、あるいは幾つかのセルに対応して形成した、３つ以上のミラー基板６０５を用いることも可能である。これらのミラー基板６０５も、平面部６０６を平面基準として配置することから、各ミラー基板６０５間における設置角度及び設置高さは、上述の２つのミラー基板６０５を用いる場合に劣らない精度で揃えることが可能である。
【００９０】
実施の形態２．
図２３には、本実施の形態２における画像読取装置５０２が示されている。この画像読取装置５０２は、上述の実施の形態１における画像読取装置５０１の変形例に相当し、画像読取装置５０１と同様に、第１レンズ１００とアパーチャ１０１との間に、一体構造物６００に形成した第１平面鏡１０５を設けた構成を有するとともに、さらに以下の構成を備える。したがって以下では、実施の形態１の画像読取装置５０１と同一の構成部分については説明を省略し、画像読取装置５０１と相異する部分についてのみ説明を行う。
【００９１】
画像読取装置５０２は、第１平面鏡１０５に加えて、さらに、第２平面鏡１０６をアパーチャ１０１と第２レンズ１０２との間の光路中に設け、この第２平面鏡１０６にてさらに光路を折り曲げた構成を有する。即ち、アパーチャ１０１を通過した反射光は、第２平面鏡１０６にて反射され、光路が折り曲げられて、第２レンズ１０２に達する。第２レンズ１０２にて反射された光線は、セル１１、１３、…に対応した撮像素子部４１、４３、…、及びセル１２、１４、…に対応した撮像素子部４２、４４、…にそれぞれ達する。
【００９２】
このように構成した実施の形態２における画像読取装置５０２は、第２平面鏡１０６を設け、さらに光路を折り曲げることで、より小型の装置を製作できるという大きな利点がある。
【００９３】
実施の形態３．
図２４には、本実施の形態３における画像読取装置５０３が示されている。この画像読取装置５０３は、上述の実施の形態１における画像読取装置５０１の変形例に相当し、画像読取装置５０１と同様に、第１レンズ１００とアパーチャ１０１との間の光路中に第１平面鏡１０５を設け、さらに以下の構成を有する。したがって以下では、実施の形態１の画像読取装置５０１と同一の構成部分については説明を省略し、画像読取装置５０１と相異する部分についてのみ説明を行う。
【００９４】
上述の実施の形態１、２における画像読取装置５０１、５０２では、第１平面鏡１０５を設けるものの、図１及び図２３に示すように原稿７からの反射散乱光は、直接、第１レンズ１００にて反射している。これに対し、本実施の形態３における画像読取装置５０３では、図２４に示すように、原稿７と第１レンズ１００との間の光路中に第３平面鏡１０７を設置し、原稿７から第１レンズ１００に至る反射光の光路を、第３平面鏡１０７で折り曲げた構成を有する。さらに、この第３平面鏡１０７も、上述した第１平面鏡１０５と同様に一体的に形成する。さらに、第３平面鏡１０７と第１平面鏡１０５とが同じ一体部材６２０に形成している。一体部材６２０について、以下に詳しく説明する。
【００９５】
本実施の形態３の画像読取装置５０３では、図２４に示すように、第１平面鏡１０５及び第３平面鏡１０７は、装置下部に位置する。よって、一体部材６２０では、上述した一体構造物６００のように両側の第１平面鏡１０５に挟まれた部分を原稿７の反射光が通過することはない。したがって、一体部材６２０では、平面鏡と窓部とを一体的に構成する必要はない。
一方、第１平面鏡１０５と第３平面鏡１０７とは隣接して位置する。よって、一体部材６２０は、図２５に示すように、平坦な一枚のガラス基板６０３の片面にアルミを蒸着してミラー部を形成したものである。このミラー部が第１平面鏡１０５及び第３平面鏡１０７に対応する。尚、図２４に示すように、第１平面鏡１０５と第３平面鏡１０７とを分離して上記ミラー部を形成してもよいし、図２５に示すように、区別することなく、ガラス基板６０３の片面全面をミラー部として形成してもよい。
【００９６】
このように第１平面鏡１０５及び第３平面鏡１０７を一体部材６２０にて構成することで、実施の形態１で述べた一体構造物６００が奏する効果のうち、上記第一及び第四の効果を奏することができる。即ち、第１平面鏡１０５及び第３平面鏡１０７の複数の平面鏡を一体部材で構成することにより、部品点数を削減することができる。また、第１平面鏡１０５及び第３平面鏡１０７の複数の平面鏡における設置角度及び高さ位置を揃えることができる。
【００９７】
また、このように構成した本実施の形態３における画像読取装置５０３では、第３平面鏡１０７を設けて、さらに光路を折り曲げることで、より小型の装置を製作できるという大きな利点がある。
【符号の説明】
【００９８】
１  結像光学系、２  照明光源、３  天板、４  基板、５  メモリ、
６  処理装置、７  原稿、８、９  読み取りライン、
１１、１２、１３、１４、…  セル、３１、３２、３３、３４、…  被撮像部、
４１、４２、４３、４４、…  撮像素子部、
１００  第１レンズ、１０１  アパーチャ、１０２  第２レンズ、
１０５  第１平面鏡、１０６  第２平面鏡、１０７  第３平面鏡、
１２６  遮光部材、１２７  仕切り壁、
２０２  遮光光線、２０３  点線領域、２１１  主走査方向、
２１２  副走査方向、２１５  第１列、２１６  第２列、
５０１〜５０３  画像読取装置、
６００  一体構造物、６０１  窓部、６０４  フレーム。
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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