(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被照射体に対向して配置され、前記被照射体で反射した光の散乱光をコリメートし、副走査方向へ傾斜させた平行光線束として反射する主走査方向に沿ってアレイ状に配置した凹形の第１レンズミラーと、
前記第１レンズミラーからの光を反射する第１平面鏡と、
周囲が遮光され、選択的に光を通過させるアレイ状に配置した開口部を介して前記第１平面鏡からの光を通過させるアレイ状に配置したアパーチャーと、
前記アパーチャーからの光を入射し、収束光として反射させるアレイ状に配置した凹形の第２レンズミラーと、
この第２レンズミラーからの光を入射し、前記開口部からの光に対応して結像する受光領域を有する受光部と、
を備えた画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機や金融端末装置などの画像読み取りや画像識別に用いる画像読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像情報を読み取る画像読取装置として、例えば、特許第４４５３７５２号公報図１（特許文献１参照）には、ミラーアレイを用いた読取装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４４５３７５２号公報（第１図）
【特許文献２】特許第４５９４４１１号公報（第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のものは、第１ミラー６から第１レンズ７及び  アパーチャミラー８及び第２レンズ９を経て第２ミラー１１に至る光線の経路を主走査方向に複数個並列にアレイ状に配置する構成であるため、隣接する経路の光線を確実に分離することが困難であると言う課題があった
【０００５】
特許文献２に記載のものは、隣接する光線の経路毎に第１ミラー６の方向を交互に変える構成を記載しており、隣接する光線はこの方法により確実に分離することが出来るものの、隣接する光路の第１ミラー６が近接するため、第１ミラー６を支持する構造体が細くなり、撮像光学系の光軸を安定に保持することが困難であると言う課題があった
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、隣接する光路の光線干渉による画質劣化がなく、光軸が安定した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】
【０００７】
この発明に係る画像読取装置は、被照射体に対向して配置され、前記被照射体で反射した光の散乱光をコリメートし、副走査方向へ傾斜させた平行光線束として反射する主走査方向に沿ってアレイ状に配置した凹形の第１レンズミラーと、前記第１レンズミラーからの光を反射する第１平面鏡と、周囲が遮光され、選択的に光を通過させるアレイ状に配置した開口部を介して前記第１平面鏡からの光を通過させるアレイ状に配置したアパーチャーと、前記アパーチャーからの光を入射し、収束光として反射させるアレイ状に配置した凹形の第２レンズミラーと、この第２レンズミラーからの光を入射し、前記開口部からの光に対応して結像する受光領域を有する受光部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る画像読取装置によれば、アレイ状に配置した撮像光学系の隣接する光路を互いに近接することのないように配置したので、堅牢な構造を構成することで光軸を安定させると同時に、光線の干渉による画質の劣化のない画像読取装置を得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１による画像読取装置の断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による画像読取装置の主走査方向別位置から見た断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１による画像読取装置の結像光学系の配置を説明する模式平面図である。
【図４】この発明の実施の形態１による画像読取装置の側面を含む全体構成図であり、各側面を参照図示した平面図である。
【図５】この発明の実施の形態１による画像読取装置のセンサ基板の平面図である。
【図６】この発明の実施の形態１による画像読取装置のセンサＩＣの平面図である。
【図７】この発明の実施の形態１による画像読取装置のブロック構成図である。
【図８】この発明の実施の形態１による画像読取装置のセンサＩＣ同士の結線図である。
【図９】この発明の実施の形態１による画像読取装置のセンサＩＣ同士の他実施例による結線図である。
【図１０】この発明の実施の形態１による画像読取装置のタイミングチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態１による画像読取装置の光の経路を説明する原理図である。
【図１２】この発明の実施の形態１による画像読取装置の光の経路を説明する原理図である。
【図１３】この発明の実施の形態１による画像読取装置の逆像データの並べ替え及び信号処理を説明する図である。
【図１４】この発明の実施の形態１による画像読取装置の比較・照合・間引・修復回路を説明するブロック図である。
【図１５】この発明の実施の形態１による画像読取装置の副走査方向の光経路を説明する図である。
【図１６】この発明の実施の形態１による画像読取装置の副走査方向の具現化した光経路を説明する図である。
【図１７】この発明の実施の形態１による画像読取装置の副走査方向の具現化した光経路を説明する図である。
【図１８】この発明の実施の形態２による画像読取装置の断面図である。
【図１９】この発明の実施の形態２による画像読取装置の導光体を含む光源部分を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る画像読取装置について図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１による画像読取装置の断面図である。図１において、１は文書やメディアなどの被照射体（原稿とも呼ぶ）、２は被照射体１を支持する透明な天板、３は光を照射する発光ダイオード（ＬＥＤとも呼ぶ）などの照射源、４は照射源３を固定すると同時に電流を供給するプリント配線基板（ＬＥＤ基板とも呼ぶ）、５は照射源３の発する熱をプリント配線基板４を介して受け空気中に発散する放熱板、６は照射源３の発する光を原稿１の方向に反射させるとともに略平行光とする凹型の鏡、７は原稿１からの散乱光を受光する凹型の第１レンズミラー（第１レンズとも呼ぶ）、８は第１レンズ７からの略平行光を受光し、反射させる平面鏡、９は平面鏡８からの略平行光を受光するアパーチャー、１０は周囲が遮光されアパーチャー９を通過する光を制限するアパーチャー９の表面又は近傍に設けた開口部、１１はアパーチャー９からの通過光を受光し集光する凹型の第２レンズミラー（第２レンズとも呼ぶ）である。
【００１１】
１２は開口部１０を通過した第２レンズ１１からの反射光を受光し、光電変換する光電変換回路及びその駆動部からなるＭＯＳ半導体構成のセンサＩＣ（受光部とも呼ぶ）、１３はセンサＩＣ１２を載置するセンサ基板であり、第１センサ基板１３ａと第２センサ基板１３ｂからなる。１４はセンサＩＣ１２で光電変換された信号を信号処理する信号処理ＩＣ（ＡＳＩＣ）、１５はセンサ基板１３に載置されたコンデンサ、抵抗器などの電子部品、１６はセンサＩＣやミラーで構成した結像手段である結像光学系を固定する筐体、１７はレンズや筐体１６を固定する底板である。１８はＡＳＩＣ１４などを載置する信号処理基板、１９はセンサ基板１３と信号処理基板１７とを電気接続する内部コネクタである。
【００１２】
なお、照射源３及びＬＥＤ基板４及び凹型鏡６で構成される部分を照明光学系、照明光学系を除き、被照射体１からの反射光（散乱光）が伝搬し、レンズやミラーなどで構成した結像光学系を収納する筐体部分を結像ユニット（結像光学系ユニット）と呼ぶ。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００１３】
図２は、図１に示した断面図の主走査方向の別位置における断面図であり、光の伝搬経路を形成する結像光学系部分は、読み取り位置に対して図１に示すものと対称形の構造となっている。図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１４】
図３は、この発明の実施の形態１による画像読取装置に搭載する１０ｍｍピッチでアレイ状に設置した結像光学系の配置を説明する模式平面図である。
【００１５】
主走査方向（原稿１の読み取り幅方向）に延在する読み取りラインを中心に受光ラインは片側に形成され、隣接する受光ラインはアレイ状に設けられ交互に対称形の構造となっている。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００１６】
図４は、この発明の実施の形態１による画像読取装置の全体構成図であり、各側面を参照図示した平面図である。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【００１７】
図５は、第１センサ基板１３ａと第２センサ基板１３ｂの平面図である。なお、センサ基板１３ａ、センサ基板１３ｂに直線的に配置するセンサＩＣ１２は互いに平行であるものの、照射部５から反射されてくるイメージ情報に対して互いに補間的に読み取るので、直線的に配置した隣接するセンサＩＣ１２間は隙間が有っても良く、直線的に配置した平行する２ラインのなかでは互いにちどり配置となっていても良い。
【００１８】
図６は、センサＩＣ１２の平面図であり、２０は１画素（ビット)に対して赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）からなるゼラチン材などで構成したＲＧＢフィルタを受光面に配置した光電変換部（画素とも呼ぶ）、２１は画素２０に入射した光をＲＧＢごとに光電変換し、その出力を保持し、駆動する光電変換・ＲＧＢシフトレジスタ駆動回路、２２はセンサＩＣ１２に信号や電源を入出力するワイヤボンディングパッド部である。
【００１９】
図７は、実施の形態１による画像読取装置のブロック構成図であり、２３はセンサＩＣ１２で光電変換された信号を増幅する増幅器、２４は増幅された光電変換出力をアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）、２５はＲＧＢ各色のデジタル出力を信号処理する信号処理部、２６は画像読取装置とシステム本体側との信号をやりとりするシステムインターフェース、２７は各色のイメージ情報を収納するＲＡＭ、２８はＣＰＵ、２９は光源駆動回路である。
【００２０】
この発明の実施の形態１による画像読取装置の光学系の動作について説明する。光源３からの光が凹型の鏡６で反射され略平行光として被照射体１に照射される。被照射体１で反射された散乱光は、凹型の第１レンズ７にて、副走査方向の一方側（図１においては、右方向）に傾斜させてコリメートした光として反射される。第１レンズ７からの光は、平面鏡８にて副走査方向の一方側に傾斜させて反射される。平面鏡８からの光は、アパーチャー９の窓（開口部１０）に略平行光線束が照射される。さらに窓１０から放射する光は第２レンズ１１にて副走査方向の一方側に傾斜させて反射され、光束ごとにセンサＩＣ１２に入射するので画像情報はセンサＩＣ１２の受光面では倒立像となって結像する。
【００２１】
図２は、被照射体１で反射された散乱光を副走査方向の他方側（図２においては、左方向）に傾斜させて、センサＩＣ１２に入射させる光路を示したものであり、図１の動作を副走査方向に直交する面で対称にしたものである。すなわち、図１及び図２において第１センサ基板１３ａに載置されたセンサＩＣ１２に入射する光路と、第２センサ基板１３ｂに載置されたセンサＩＣ１２に入射する光路とは交差しないので、光路の光線干渉がない作用効果がある。
【００２２】
次に、この発明の実施の形態１による画像読取装置の動作について説明する。図７において、システム本体からのシステムコントロール信号（ＳＹＣ）とシステムクロック信号（ＳＣＬＫ）信号に基づき、システムインターフェース２６を経由して信号処理ＩＣ（ＡＳＩＣ）１４のクロック信号（ＣＬＫ）とこれに同期したスタート信号（ＳＩ）がセンサＩＣ１２に出力され、そのタイミングによりセンサＩＣ１２から各画素（ｎ）の連続したアナログ信号が読み取りライン（ｍ）毎に出力される。アナログ信号は図８に示す例では７２００画素分を順次出力し、図９に示す分割出力とした例では１４４画素を単位として出力する。
【００２３】
増幅器２３で増幅されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器２４でＡ／Ｄ変換してデジタル信号に変換され、Ａ／Ｄ変換後に各画素（ビット）の信号出力をシェーディング補正や全ビット補正を行う補正回路で処理される。この補正は、あらかじめ白原稿などの基準テストチャートで読み込んだデータを均一化処理した補正データを記憶したＲＡＭ２７から補正データを読み出し、Ａ／Ｄ変換されたイメージ情報に相当するデジタル信号を演算加工することにより行う。このような一連の動作はＣＰＵ２８の制御により行われる。この補正データは、センサＩＣ１２の各素子間の感度ばらつきや光源の不均一性を補正するためのものである。
【００２４】
次に、この発明の実施の形態１による画像読取装置の駆動タイミングについて図７及び図１０を用いて説明する。図７及び図１０において、ＣＰＵ２８に連動してＡＳＩＣ１４は光源点灯信号（ＬＣ）をＯＮし、それを受けて光源駆動回路２９はＬＥＤ３に所定時間電源を供給することにより白色光を発する。連続的に駆動するＣＬＫ信号に同期してスタート信号（ＳＩ）はセンサＩＣ１２のＲＧＢ駆動回路を形成する各素子（画素）のシフトレジスタの出力を順次ＯＮし、対応するスイッチ群がＳＩＧ（ＳＯ）ラインを順次開閉することでＣＬＫに同期したＲＧＢのイメージ情報（画像出力）を得る。この画像出力は前ラインで読み込み蓄積した各イメージの出力である。なお、ＣＮＴはカラー／モノクロ切替信号であり、通常、カラーモードの場合はハイレベルとする。１ラインの各色読み取り区間にはＢＬＫ（ブランキング）時間を設定し、露光時間の設定可変を行う。従ってＢＬＫ区間はすべてのＳＩＧ（ＳＯ）は開放される。
【００２５】
次に、順次出力される画像信号ＳＩＧ（ＳＯ）について図１１を用いて説明する。図１１は主走査方向に対する光の経路を説明する原理図であり、被照射体１のイメージ情報となる散乱光は被照射体（原稿）１の面に点光源を仮定したときに光をコリメートして、略平行光線束として反射させる第１レンズ７に入射する。アレイ状に配列した各レンズからの光は、平面鏡８の反射を介して、１０ｍｍピッチで離散的に設置したアパーチャー９の窓（開口部１０）には略平行光線束が照射される。さらに窓１０から放射する光は第２レンズを介して光束ごとにセンサＩＣ１２に入射するので画像情報はセンサＩＣ１２の受光面では倒立像となって結像する。従って、各センサＩＣ１２の受光部の画素に結像される画像情報は原稿など被照射体１に対して逆像となる。ＳＩＧ（ＳＯ）信号はセンサＩＣ１２の駆動回路に設けられたシフトレジスタ順次スイッチング信号によりＲＧＢごとに３系列でアナログ信号が同時に出力される。
【００２６】
図１２は、アレイ状に配列した光学系の同一副走査方向に光を放射するアレイの主走査方向に対する光の経路を説明する原理図であり、２列に平行に併設されたセンサＩＣ１２（１２ａ、１２ｂで表示）に実効入射する光は、隣接するアレイ毎に異なることを示す。
【００２７】
図１３は、Ａ／Ｄ変換されたＲＧＢ信号の逆像データの並べ替えと信号処理を説明する図であり、１４４ビット毎にデータを並べ替え、その後信号処理を行う場合を示す。図１３において、各々のＲＧＢ（ＳＯ）信号は、シフトレジスタ回路で左シフトさせたデータをシフトレジスタ回路で構成された各セルに収納し、ラッチ（ＬＡ）し、その後、ライト信号（ＷＲ）で順次、センサＩＣ１２の１番目のセルからＳＩＧ（ＳＯ）として並べ替えたデータをＲＡＭ３５に収納し、補正演算処理が行われる。本実施の形態１では２系列のセンサＩＣ１２ａ、１２ｂからの信号を信号処理するので、次段の比較・照合・間引・修復回路でさらに信号処理する。
【００２８】
図１４は、比較・照合・間引・修復回路を説明するブロック図である。逆像データ並べ替え後、ＲＡＭ２７の一部であるＲＡＭ１、ＲＡＭ２領域に収納したデータを順次出力としてシフトレジスタに入力し、アレイ境界領域のそれぞれのＲＡＭ２７（ＲＡＭ１、ＲＡＭ２）データを比較・照合する。比較・照合は、隣接するアレイ毎に副走査方向に光の経路を反転させているので、同じ側にあるアレイと反対側にあるアレイとの空間による幾分の不要光による反射などによる主走査方向のゴーストを改善するためであり、シフトレジスタの該当位置にある画素の情報を比較後差分し、画像データ出力の重み付けを行う。最外画素のデータほど重み付けを大きくし、内部画素になるほど重み付けを小さくする。また、内部画素領域では、一方の正規反射された光の領域は正規データとし、正規反射されない光の領域は無効データとする。これらのデータはマルチプレクサ回路でアドレス変換してから出力される。また、正規データと無効データ領域とをちどり配置の重なりに沿って補間すべきデータ領域を設定する。
【００２９】
この補正演算処理された画像データは、特開平８−２８９６６号公報図１に示すようにデータ解析、データ修復などを含むカラーマネジメントシステムで色変換及び色管理エンジンなどにより、システムインターフェース２６を介してＳＩＧ（ＲＧＢ）カラーデータとして出力される。
【００３０】
図１５は、光学距離について説明する図であり、第１レンズ７の一方の焦点位置は、被照射体１と略一致しており、他方の焦点位置はアパーチャー９と一致している。また、第２レンズ１１の一方の焦点位置は、アパーチャー９と一致しており、他方の焦点位置はセンサＩＣ１２と一致している。すなわち、Ｌ２＋Ｌ３＝Ｌ１、Ｌ４＝Ｌ５の関係がある。図１６は光の経路に加えて光束を具現化した模式図であり、アパーチャー９には平行光が通過することを示している。
【００３１】
図１７は、この発明の実施の形態１における隣接するアレイ状の光学系を合わせた副走査方向の光の経路を具現化したものであり、第１レンズ７から第２レンズ１１までの光学距離Ｌ３及びＬ４の光線は略平行光である。
【００３２】
なお、図１及び図２において被照射体１からの反射光の光軸を微少傾斜させた構成としているが、光学セル２１をアレイ状にチドリ配置構成した境界領域の信号処理を確実に行なうためであり、チドリ配置構成ではない画像読取装置や、解像度の低い又は読み取りスピードの遅い画像読取装置においては搬送方向に対して垂直方向の光軸としても良い。
【００３３】
以上から実施の形態１に係る画像読取装置によれば、アレイ状に配置した撮像光学系の隣接する光路を互いに近接することのないように、取りラインを中心に交互に対称形に配置したので、簡単で堅牢な構造を構成することで光軸を安定させると同時に、光線の干渉による画質の劣化のない画像読取装置を得る効果がある。
【００３４】
実施の形態２．
この発明の実施の形態１では、被照射体１に対してアレイ型光源を用いて両側から光源を照射した場合について述べたが、実施の形態２では棒状の導光体１３０を使用する場合について説明する。図１８は、この発明の実施の形態２に係る画像読取装置の断面構成図である。図１８において、１３０は光を伝搬させる棒状の導光体、１３０ａは導光体１３０の出射部である。図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００３５】
図１９は、この発明の実施の形態２に係る導光体を含む光源部分を説明する平面図であり、１４０は光を照射する発光ダイオード（ＬＥＤとも呼ぶ）などの照射源、１３０ｂは導光体１３０への照明光の入射部である。図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００３６】
図１９において、ＬＥＤ１４０から照射された照明光は、導光体１３０の入射部１３０ｂから導光体内部に照射され、導光体内部を伝播するとともに、出射部１３０ａから導光体外部へ放射され、原稿１を照射する
【００３７】
以上から、この発明の実施の形態２に係る画像読取装置によれば、棒状の導光体１３０の端部に設置したＬＥＤ１４０の照射光を出射部１３０ａから原稿１に照射する様に構成したことにより、実施の形態１に比べて少いＬＥＤで画像読取装置を構成する事ができ、小型化においては大きな効果を奏する利点がある。
【００３８】
なお、導光体１３０は、この発明の実施の形態２では、被照射体１に対して２個配置する構成としたが、どちらか一方のみで光を照射しても良い。
【符号の説明】
【００３９】
１・・被照射体（原稿）  
２・・天板  
３・・照射源（ＬＥＤ）  
４・・プリント配線基板（ＬＥＤ基板）
５・・放熱板
６・・凹型の鏡
７・・第１レンズ
８・・平面鏡
９・・アパーチャー  
１０・・開口部
１１・・第２レンズ  
１２・・センサＩＣ  
１３・・センサ基板
１３ａ・・第１センサ基板  
１３ｂ・・第２センサ基板
１４・・信号処理ＩＣ（ＡＳＩＣ）  
１５・・電子部品
１６・・筐体
１７・・底板
１８・・信号処理基板  
１９・・内部コネクタ
２０・・画素（ビット）  
２１・・光電変換及びＲＧＢシフトレジスタ駆動回路
２２・・ワイヤボンディングパッド部
２３・・増幅器  
２４・・アナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）  
２５・・信号処理部
２６・・システムインターフェース回路  
２７・・ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）
２８・・ＣＰＵ  
２９・・光源駆動回路
１３０・・導光体  
１３０ａ・・出射部
１３０ｂ・・入射部
１４０・・照射源（ＬＥＤ）  
【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】
0005975134.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0005975134.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
0005975134.tif 000020