(57)【要約】【課題】光の利用率を向上させた、画像読取装置、画像読取方法、及び画像形成装置などを提供する。【解決手段】光源により照明した原稿からの反射光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、原稿の画像を一次元に読み取り、これを走査することによって２次元の画像を読み取る画像読取装置は、少なくとも複数のレンズを有する照明レンズと、複数の光束を重畳させる手段とを備えて成り、光源から発する光束を複数に分割し、この分割された複数の光束を原稿面上に重畳させる。光源により照明した原稿からの反射光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、原稿の画像を一次元に読み取り、これを走査することによって２次元の画像を読み取る画像読取方法は、光源から発する光束を複数に分割し、この分割された複数の光束を上記原稿面上に重畳させる。画像形成装置には、上記の画像読取装置を搭載した。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源により照明した原稿からの反射光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、該原稿の画像を一次元に読み取り、これを走査することによって２次元の画像を読み取る画像読取装置であって、
少なくとも複数のレンズを有する照明レンズと、
複数の光束を重畳させる手段とを備えて成り、
上記光源から発する光束を複数に分割し、この分割された複数の光束を上記原稿面上に重畳させることを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
上記照明レンズと同数のレンズを有する集光レンズを、上記光源と照明レンズとの間に挿入して成り、
上記光源から発する光束を複数に分割して上記照明レンズに効率よく与え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】
上記照明レンズは、上記光源から発する光束を主走査方向に複数分割するように配置して成り、主走査方向に直交する方向には分割しないようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像読取装置。
【請求項４】
上記光源が複数の光源から成り、
光束を分割する方向での光源の数と、光束を分割する数とを不一致としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項５】
上記光源が複数の光源から成り、
光束を分割する方向に複数の光源を配置し、該光束を分割する方向に直交する方向には、上記複数の光源の光束の分布を補完するように更に光源を配置したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項６】
上記光源が複数の光源から成り、
上記それぞれの光源からの光束を略平行光とした後、上記照明レンズにより光束を複数に分割することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項７】
上記光源にＬＥＤを用いたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項８】
上記複数の光束を原稿面上に重畳させる手段として、統合レンズを用いたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項９】
上記複数の光束を原稿面上に重畳させる手段として、楕円面鏡を用いたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項１０】
上記光源としてフィラメントを線状に配置したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項１１】
上記光源として帯状の発光体を用いたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項１２】
上記光源として放電灯を用いたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項１３】
主走査方向における照明対象面（コンタクトガラス）の中心と照明装置の中心を不一致としたことを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項１４】
結像系（撮像系）の主光軸と照明装置の主光軸を、照明対象面と平行な面上において平行に配置したことを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項１５】
原稿面（コンタクトガラス）に対して上記光源からの照明光を斜めに入射させるようにしたことを特徴とする請求項１４に記載の画像読取装置。
【請求項１６】
上記結像系を構成する結像レンズの近傍に照明装置を配置したことを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の画像読取装置。
【請求項１７】
上記光源により撮像領域を照明する照明光と該撮像領域から反射する画像光とを、同一の反射面によって折り返すことを特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項１８】
第１走行体に少なくとも一つの折り返し反射面を備え、第２走行体に少なくとも二つの折り返し反射面を備えて成り、上記撮像領域を照明する照明光と該撮像領域から反射する画像光とを、同一の上記反射面によって折り返すことを特徴とする請求項１７に記載の画像読取装置。
【請求項１９】
光源により照明した原稿からの反射光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、該原稿の画像を一次元に読み取り、これを走査することによって２次元の画像を読み取る画像読取方法において、
上記光源から発する光束を複数に分割し、この分割された複数の光束を上記原稿面上に重畳させることを特徴とする画像読取方法。
【請求項２０】
請求項１〜請求項１８のいずれかに記載の画像読取装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２１】
光源から放出された光を対象に照明する照明装置において、
少なくとも一つの面内において、光源から放出された光から複数の光束を取得し、該複数の光束を該対象に照明する少なくとも一つの光束照明素子を含むことを特徴とする照明装置。
【請求項２２】
少なくとも一つの面内において、前記複数の光束を前記対象において重畳させる少なくとも一つの光束重畳素子をさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の照明装置。
【請求項２３】
少なくとも一つの面内において、前記複数の光束を前記対象において集束させる少なくとも一つの光束集束素子をさらに含むことを特徴とする請求項２１又は２２に記載の照明装置。
【請求項２４】
第一の面内において前記複数の光束を前記対象において重畳させると共に該第一の面と異なる第二の面内において前記複数の光束を前記対象において集束させる少なくとも一つの光学素子をさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の照明装置。
【請求項２５】
前記少なくとも一つの面は、第一の面及び該第一の面と異なる第二の面を含み、
前記少なくとも一つの光束照明素子は、該第一の面内で光源から放出された光から複数の第一の光束を取得し、該複数の第一の光束を前記対象に照明する第一の光束照明素子、及び、該第二の面内で光源から放出された光から複数の第二の光束を取得し、該複数の第二の光束を前記対象に照明する第二の光束照明素子を含むことを特徴とする請求項２１に記載の照明装置。
【請求項２６】
前記光束集束素子の少なくとも一つは、前記対象から反射される光の少なくとも一部を集束させない部分を有することを特徴とする請求項２３に記載の照明装置。
【請求項２７】
少なくとも一つの面内において、前記光源から放出された光を前記複数の光束に分割する少なくとも一つの光束分割素子をさらに含むことを特徴とする請求項２１乃至２６のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項２８】
前記光束分割素子及び前記光束照明素子の間の間隔は、前記光束分割素子の焦点距離及び前記光束照明素子の焦点距離よりも長いことを特徴とする請求項２７に記載の照明装置。
【請求項２９】
前記少なくとも一つの面は、第一の面及び該第一の面と異なる第二の面を含み、
前記少なくとも一つの光束分割素子は、該第一の面内で前記光源から放出された光を複数の第一の光束に分割する第一の光束分割素子、及び、該第二の面内で前記光源から放出された光を複数の第二の光束に分割する第二の光束分割素子をさらに含むことを特徴とする請求項２７に記載の照明装置。
【請求項３０】
前記光源は、第一の波長領域に含まれる波長を備えた光を放出する第一の光源及び第二の波長領域に含まれる波長を備えた光を放出する第二の光源を含み、
前記第一の光源及び前記第二の光源は、少なくとも一つの面内において、前記対象における前記第一の波長領域に含まれる波長を備えた光の照度のピーク位置が、前記対象における前記第二の波長領域に含まれる波長を備えた光の照度のピーク位置と異なるように、配置されることを特徴とする請求項２１乃至２９のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項３１】
少なくとも一つの面内において、前記光源から放出された光を、該光の波長に対して分散させる波長分散素子をさらに含むことを特徴とする請求項２１乃至３０のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項３２】
前記光源から放出された光の少なくとも一部を反射させる反射体をさらに含むことを特徴とする請求項２１乃至３１のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項３３】
前記光源から放出された光の少なくとも一部を吸収する吸収体又は前記光源から放出された光の少なくとも一部を散乱させる散乱体をさらに含むことを特徴とする請求項２１乃至３１のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項３４】
光源から放出された光を対象に照明する照明方法において、
少なくとも一つの面内において、光源から放出された光から複数の光束を取得し、該複数の光束を該対象に照明することを含むことを特徴とする照明方法。
【請求項３５】
少なくとも一つの面内において、前記複数の光束を前記対象において重畳させることをさらに含むことを特徴とする請求項３４に記載の照明方法。
【請求項３６】
少なくとも一つの面内において、前記複数の光束を前記対象において集束させることをさらに含むことを特徴とする請求項３４又は３５に記載の照明方法。
【請求項３７】
第一の面内において前記複数の光束を前記対象において重畳させると共に該第一の面と異なる第二の面内において前記複数の光束を前記対象において集束させることをさらに含むことを特徴とする請求項３４に記載の照明方法。
【請求項３８】
前記少なくとも一つの面内において、光源から放出された光から複数の光束を取得し、該複数の光束を該対象に照明することは、第一の面内で光源から放出された光から複数の第一の光束を取得し、該複数の第一の光束を前記対象に照明すること、及び、該第一の面と異なる第二の面内で光源から放出された光から複数の第二の光束を取得し、該複数の第二の光束を前記対象に照明することを含むことを特徴とする請求項３４に記載の照明方法。
【請求項３９】
少なくとも一つの面内において、前記光源から放出された光を前記複数の光束に分割することをさらに含むことを特徴とする請求項３４乃至３８のいずれか一項に記載の照明方法。
【請求項４０】
前記少なくとも一つの面内において、前記光源から放出された光を前記複数の光束に分割することは、第一の面内で前記光源から放出された光を複数の第一の光束に分割すること、及び、該第一の面と異なる第二の面内で前記光源から放出された光を複数の第二の光束に分割することをさらに含むことを特徴とする請求項３９に記載の照明方法。
【請求項４１】
前記光源が、第一の波長領域に含まれる波長を備えた光及び第二の波長領域に含まれる波長を備えた光を、少なくとも一つの面内において、前記対象における前記第一の波長領域に含まれる波長を備えた光の照度のピーク位置が、前記対象における前記第二の波長領域に含まれる波長を備えた光の照度のピーク位置と異なるように、放出することを含むことを特徴とする請求項３４乃至４０のいずれか一項に記載の照明方法。
【請求項４２】
少なくとも一つの面内において、前記光源から放出された光を、該光の波長に対して分散させることをさらに含むことを特徴とする請求項３４乃至４１のいずれか一項に記載の照明方法。
【請求項４３】
画像を備えた原稿に光源から放出された光を照明し、該原稿から反射された光を取得して該画像を読み取る画像読取装置において、
請求項２１乃至３３のいずれか一項に記載の照明装置を含むことを特徴とする画像読取装置。
【請求項４４】
前記対象について読み取られた画像を拡大又は縮小する変倍光学素子をさらに含むことを特徴とする請求項４３に記載の画像読取装置。
【請求項４５】
前記対象の画像を結像させる結像光学系及び前記光源から放出された光を反射させる反射面を備えた反射光学素子をさらに含み、
該反射光学素子の該反射面は、該反射面が、該結像光学系によって結像されないように配置されることを特徴とする請求項４３又は４４に記載の画像読取装置。
【請求項４６】
前記対象の画像を結像させる結像光学系の光軸及び前記光源から放出された光を前記対象に照明する照明系の光軸は、前記対象においてのみ一致することを特徴とする請求項  ４３乃至４５のいずれか一項に記載の画像読取装置。
【請求項４７】
画像を備えた原稿に光源から放出された光を照明し、該原稿から反射された光を取得して該画像を読み取る画像読取方法において、
請求項３４乃至４２のいずれか一項に記載の照明方法を用いて、画像を備えた原稿に光源から放出された光を照明することを特徴とする画像読取方法。
【請求項４８】
前記対象について読み取られた画像を拡大又は縮小することをさらに含むことを特徴とする請求項４７に記載の画像読取方法。
【請求項４９】
画像を備えた原稿の画像を読み取り、画像が形成される媒体に、該原稿の画像を形成する画像形成装置において、
請求項４３乃至４６のいずれか一項に記載の画像読取装置を含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５０】
画像を備えた原稿の画像を読み取り、画像が形成される媒体に、該原稿の画像を形成する画像形成方法において、
請求項４７又は４８に記載の画像読取方法を用いて、画像を備えた原稿の画像を読み取ることを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及び照明方法、画像読取装置及び画像読取方法、並びに画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リフレクタを用いずに原稿面の近傍から離れた光源を用いることによって、低コスト、フレアの低減による高画質読み取り、又は画像読み取り装置の小型化を達成することができる、画像読取装置が、特許文献１〜４に開示されている。
【０００３】
特許文献１には、リフレクタを用いずに原稿面の近傍から離れた光源を用いることによって、フレアを低減することができる画像読取装置が、開示されているが、特許文献１に開示される画像読取装置は、以下の問題点（１）〜（４）を有する。
【０００４】
特許文献２には、リフレクタを排除することによって、そのコストダウンが達成された画像読取装置が、開示されているが、特許文献２に開示される画像読取装置は、同様に、以下の問題点（１）〜（４）を有する。
【０００５】
特許文献３には、撮像素子及び撮像素子の上下側に配置された光源が、撮像素子の結像光学系を共用し、光源から放出された光を、原稿面の近傍に設置されたミラーを用いて、原稿面の読取位置に照明する画像読取装置が、開示されているが、特許文献３に開示される画像読取装置は、以下の問題点（１）及び（４）を有する。
【０００６】
特許文献４には、撮像素子及び光源が、ハーフミラーを用いて、結像光学系を共用し、原稿面の同一の位置を読み取る及び照明する画像読取装置が、開示されているが、特許文献４に開示される画像読取装置は、以下の問題点（５）を有する。
【０００７】
ここで、上記の問題点（１）〜（５）とは、以下のようなものである。
【０００８】
（１）読取用の光軸及び照明用の光軸が、ほぼ同一であり原稿面に対して垂直であるため、原稿の光沢によって、読み取り値が変化してしまう。（少なくとも、原稿面の法線に対するこれらの光軸の角度は、規定されていない。）
（２）光源が、原稿面から遠く離れているため、原稿面での必要な照明光量を得るためには、強力な光源又はレンズなどのような集光器が、必要となり、コストアップの要因となる。また、光源に必要な電力も増加する。
【０００９】
（３）光源を結像レンズの下などに配置すると、画像読取装置の高さ方向の寸法を増加させることになり、リフレクタ等の排除による画像読取装置の小型化を無効にしてしまう。
【００１０】
（４）照明用の光軸が、読取用の光軸に完全には一致しないので、原稿に生じる浮き部分及びブック原稿の中央部における浮き部分などの読み取りにおいて、照明光が不足する。
【００１１】
特に、特許文献１及び特許文献２に開示される画像読取装置においては、第一及び第二のキャリッジを走行させることによって、二次元の原稿画像を読み取る際、第一及び第二のキャリッジのミラーの配置が、原稿の走査に従って、継続的に変化するので、原稿面に到達する照明光の位置が変動する。その結果、読取画像の明るさが変動し、高品位な画像読み取りを行うことができない。
【００１２】
（５）ハーフミラーの使用は、画像読取装置のコストアップにつながる。また、光源から放出された照明光が、ハーフミラーで反射されるとき、及び、原稿面から反射された光が、ハーフミラーを透過するとき、光量が、１／２倍に減少する。その結果、光源から放出された光の１／４倍である有効照明光量しか最終的に得られず、光源のエネルギーロスは、増加する。さらに、ハーフミラーからレンズ方向に射出された照明光が、不可避的に、レンズ表面で反射して撮像素子に入射するため、フレアが、常時、発生する。その結果、画像読み取りについて十分なＳＮ比を得ることが困難である。
【００１３】
上述したように、特許文献１〜４に開示される画像読取装置においては、光源から放出される光量の利用率が、著しく低い。
【００１４】
また、特許文献５には、プロジェクタ用の照明装置が開示されているが、特許文献５に開示される照明装置は、基本的には面を照射するものであって、ラインを効率よく照射するための方法は、開示されていない。また、特許文献５には、画像読取装置へのその照明装置の適用方法についても開示されていない。
【００１５】
また、以下に示すような、照明装置及び画像読取装置に関連する先願が、同一出願人によって出願されている。
【００１６】
特願２００４−４１７１２９号「画像読取装置」
特願２００４−０５５５２８号「画像読取装置」
特願２００４−１８６３６５号「照明装置」
特願２００４−１６９４５９号「画像読取装置」
特願２００４−１６９４５９号「画像読取装置」
これらの先願に係る発明は、基本的に以下のアイデアに基づく。
【００１７】
結像レンズと撮像素子との間に（微小な）線光源を設置し、結像レンズは、原稿面から反射された光を撮像素子上に結像させると共に、線光源の光を原稿面の読取領域に集光させる。このような結像レンズを使用する画像読取装置は、以下の利点を有する。
【００１８】
（ａ）照明光及び読取光が、同一の光学系を完全に共用するので、結像レンズと原稿面との間に配置された（ミラーのような）光学系の位置が変動しても、照明用の光軸と読取用の光軸との間の位置関係が、維持され、原稿画像を安定して読み取ることができる。
【００１９】
（ｂ）照明光の大部分を、原稿面の読取領域に集めることができるため、無駄な光を低減させることができ、結果的に、省エネルギーを達成することができる。
【００２０】
（ｃ）原稿面の近傍にランプ又はリフレクタを設置する必要が無いため、スキャナのような画像読取装置の本体の高さを、減少させることができる。
【００２１】
しかしながら、上記の画像読取装置は、以下のような欠点も有する。
【００２２】
（ｄ）撮像素子と結像レンズとの間に（微小な）線光源（ランプ）を設置するため、撮像素子の撮像領域の一部が、ランプによって遮られ、ＭＴＦ（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）などによって評価される画像品質が、低下する。
【００２３】
（ｅ）光源から射出された光の一部が、撮像素子に直接又は間接的に戻るので、読取画像品質の劣化につながるフレアを発生させることがある。
【００２４】
（ｆ）  光源から射出される光量の利用率が、必ずしも高くはない。
【００２５】
ここで、縮小光学系を有する一般的な画像読取装置の例を、図１〜図４を参照して、説明する。
【００２６】
図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、一般的な画像読取装置の概略図及びその副走査方向における画像読取装置の断面図である。
【００２７】
画像読取装置（１００）においては、原稿（１０７）は、コンタクトガラス（１０８）上に置かれ、ランプ（１０９）からの光及び該ランプ（１０９）からの光を受けたリフレクタ（１１０）からの反射光が、原稿（１０７）の撮像領域（１１１）に照射される。その反射光が、第１走行体（１０３）内の変向ミラー（１１３）、第２走行体（１０４）内の折り返しミラーＡ（１１２ａ）及び折返しミラーＢ（１１２ｂ）で反射されて、結像レンズ（１０２）によって１次元撮像素子（１０１）に結像させられる。このようにして、上記１次元撮像素子（１０１）は、ライン状の撮像領域（１１１）の１次元的な画像を取得する。１次元撮像素子（１０１）においてこの１次元的な画像を取得する方向を主走査方向と呼ぶ。
【００２８】
また、この画像読取装置（１００）では、上記第１走行体（１０３）及び上記第２走行体（１０４）が、モータ（１０５）による駆動力を、駆動伝達手段（１０６）を通じて受け、第１走行体（１０３）は、第２走行体（１０４）の速度の２倍である速度で走行する。その結果、コンタクトガラス（１０８）面に対する結像レンズ（１０２）の結像位置が、１次元撮像素子（１０１）面に維持されつつ、光が、コンタクトガラス（１０８）面において、ライン状の撮像領域（１１１）と垂直な方向に且つコンタクトガラス（１０８）と平行に、走行する。このようにして、コンタクトガラス（１０８）上に置かれた原稿（１０７）の画像を、１次元撮像素子（１０１）にて順次読み出して、２次元に取得する。なお、上記第１走行体（１０３）及び上記第２走行体（１０４）が走行する方向を、副走査方向と呼ぶ。
【００２９】
通常、撮像素子として１次元ＣＣＤが用いられ、結像レンズ（１０２）は、コンタクトガラス（１０８）の面上の画像を縮小して、その縮小された画像を１次元撮像素子（１０１）上に結像する。
【００３０】
また、上記第１走行体（１０３）及び上記第２走行体（１０４）の走行速度の比は、２：１に設定されるので、第２走行体（１０４）の移動距離は、第１走行体（１０３）の移動距離の半分であり、撮像領域（１１１）から結像レンズ（１０２）又は１次元撮像素子（１０１）までの距離は、第１走行体（１０３）及び第２走行体（１０４）の位置によらず、一定である。
【００３１】
通常、スキャナの画像解像度は、ＤＰＩ（ドット／ｉｎｃｈ）で表され、デジタルＰＰＣに搭載されるスキャナの画像解像度は、しばしば、４００〜６００ＤＰＩである。一方、カラースキャナでは、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）及びＢ（青色）の光のスペクトルに感度を有する三個のＣＣＤを用いており、それらのＣＣＤから原稿までの光路長を共通にしている。しかしながら、（赤色）、Ｇ（緑色）及びＢ（青色）用の３ラインのＣＣＤを副走査方向に配置した３ラインＣＣＤを撮像素子として用いることもある。この場合、各画素列の間の距離は、ＣＣＤ画素の主走査読取領域の４〜８ドット程度であり、各画素列は、必ずしも一体化されてない。よって、３ラインＣＣＤを上記画像読取装置の撮像素子として用いた場合、ＲＧＢのＣＣＤ画素のそれぞれに対応する原稿の読取位置は、副走査方向で異なるため、原稿を照明する光を、それぞれの色に対応する読取位置に照射する必要がある。
【００３２】
図２は、別のタイプの画像読取装置の概略図である。
【００３３】
図２に示されている別のタイプの画像読取装置では、縮小光学系が、撮像素子（２０１）と結像レンズ（２０２）を含み、撮像素子（２０１）又は結像レンズ（２０２）と原稿（２０４）との間にミラーのような光学系を用いることなく、原稿台（２０３）上に原稿（２０４）が置かれ、その原稿（２０４）の画像が読み取られる。このような画像読取装置にも本発明を適用することができる。図２に示す画像読取装置において、撮像素子（２０１）として１次元ＣＣＤを用いた場合、原稿台（２０３）上の原稿（２０４）を一方向に走査する又は結像レンズ（２０２）及び撮像素子（２０１）のユニットを一方向に走行させることによって、原稿（２０４）の２次元画像を読み取ることができる。このような画像読取装置においては、照明光として自然光（室内光）を用いること、又は、原稿台（２０３）上を均一に照明する光源を設置することが、一般的である。ただし、自然光を用いた場合、自然光の光量が、不安定であり、原稿（２０４）における自然光の照度もしばしば低いため、原稿（２０４）の画像を、高画質で読み取ることができないこともある。
【００３４】
次に、一般的な画像読取装置における問題点（１）〜（５）を説明する。
【００３５】
（１）画像読取装置における省エネルギーについて
画像読取装置としてのスキャナにおいて、最も大きい消費電力を備えた構成要素は、照明ランプである。特に、画像読取速度が、増加するほど、ＣＣＤの電荷蓄積時間が、短くなる。その結果、高輝度の照明ランプが必要になり、スキャナの消費電力が、大きくなる。
【００３６】
従来、より高い発光効率を備えたランプを得るために、光源を、ハロゲンランプからキセノンランプへ、さらにＬＥＤへ替えてきた。
【００３７】
図３は、画像読取装置における照明領域と読取領域との間の関係を説明する図である。図３において、画像読取装置としてのスキャナ（３００）の照明領域（３０５）及び読取領域（３０２）の関係を示すように、現状では、原稿（３０１）面上でのＣＣＤによって読み取られる読取領域（３０２）に対して、光源（３０３）からの照明光（３０４）による照明領域（３０５）は、はるかに広い。例えば、６００ｄｐｉのスキャナにおいては、原稿（３０１）の画像の読み取りに必要な照明の幅は、４２．３μｍであるのに対して、実際には、２０ｍｍ程度の幅を照明している。よって、それらの幅を比較することによって得られる単純な光のエネルギー効率は、０．５％程度しかない。すなわち、残りの約９９．５％の光は、無駄なエネルギーということになる。
【００３８】
（２）画像読取装置の小型化（薄型化）について
画像読取装置としてのスキャナの小型化については、スキャナの厚さを減少する努力がなされてきた。縮小光学系において、第１走行体及び第２走行体を有するスキャナでは、特に、第１走行体に含まれるランプ及びリフレクタが、第１走行体のレイアウトについての最も問題となる制約条件であり、スキャナの薄型化を阻害してきた。特に、スキャナを含むデジタルＰＰＣ（普通紙コピア）においては、内蔵されたプリンタのサイズが、大きいと、スキャナの原稿面の高さが、増加し、身長の低い人にとっては、原稿を置く操作などが、面倒になるという問題も発生する。
【００３９】
（３）画像読取装置の低コスト化について
画像読取装置としてのスキャナのコストに大きく影響する構成要素として、ＣＣＤ及び結像レンズが、挙げられるが、これらに準じる構成要素として、照明ランプ及びその付随品が、挙げられる。特に、キセノンランプなどは、高電圧を必要とするため、パワーパックが、必要である。また、第１走行体にランプを設けるため、フレキシブルな電源ラインも必要である。
【００４０】
（４）フレアについて
画像読取装置としてのスキャナには、照明装置が内蔵されており、一般的なスキャナでは、原稿の画像をライン状に読み取り、且つ、原稿の画像を読み取るラインを走査することによって、原稿の２次元の画像を読み取っている（このような読み取りを、線順次画像読み取りという。特に、読み取りライン方向の走査を、主走査と呼び、該主走査に垂直で原稿面に平行な方向の走査を副走査と呼ぶ）。その際、フレアが発生することがある。
【００４１】
図４は、画像読取装置における照明の状態及びその画像読取装置において発生するフレアを説明する図である。
【００４２】
光源（４０１）として蛍光管を用いた画像読取装置（４００）において、光源（蛍光管）（４０１）からの照明光（４０２）が、直接又はリフレクタ（４０４）を経由して、原稿面（４０３）に照射される。原稿面（４０３）に照射された光は、原稿面（４０３）から反射され、光源（４０１）の開口部（４０６）を通って光源（４０１）の蛍光面（４０７）に到達する。次に、蛍光面（４０７）に到達した光は、蛍光面（４０７）で反射され、再度原稿面（４０３）を照明する再照明光（４０５）になり、フレアが発生する（照明装置から原稿面に到達する照明光を１次照明光とする。また、原稿面で反射して再度原稿面を照明する光を２次照明光とする）。
【００４３】
このようなフレアが発生すると、均一な濃度の画像を有する原稿の画像を読み取っても、
原稿の読取領域の周辺における原稿濃度の差によって、スキャナによって読み取られる画像信号が変化する。この変化が発生する理由は、１次照明光が、原稿面から反射される際に、原稿の画像の濃度によって反射光量が、変化するため、１次照明光と２次照明光の合計である照明光量が原稿濃度によって変化してしまうことである。特に、フレアは、原稿において急激に変化する濃度を備えた画像の部分で顕著に発生する。
【００４４】
図５は、フレアが発生した画像読取装置で読み取られた画像の例を示す図である。図５においては、黒パターン（５０１）の間に挟まれた境界部分（５０２）が、白パターン（５０３）と比べて、より暗い領域として、読み取られている。原稿の画像の白パターンの濃度は、均一であるため、境界部分（５０２）についての読取画像の品質は、明らかに低いものである（理想的には、境界部分（５０２）と白パターン（５０３）は、同じ明るさを有するはずである）。これは、黒パターン（５０１）の間における領域である境界部分（５０２）をスキャナによって読み取る際、境界部分（５０２）の両側が、黒いため、２次照明光が、白パターンの読み取りの場合と比較して、相対的に減少するためである。
【００４５】
一般に、スキャナは、原稿における低い反射率を備えた領域を、暗い画像として読み取り、原稿における高い反射率を備えた領域を、明るい画像として読み取る。すなわち、黒文字画像を備えた原稿を読み取るとき、その文字内の白い部分が、読み取り画像においては、比較的暗くなり、結果的に、画像のコントラストが低下して、文字の読み取りが困難になることもある。これは、２次照明光が、基本的には、照明光が反射された位置の周辺における原稿面を再照明しており、（白黒パターンの境界部などのような）急激な濃度変化を備えた部分で２次照明光の光量の変化が大きいためである。
【００４６】
よって、スキャナの設計段階においては、原稿面で反射した２次照明光が、再度原稿を照明しないように、光学部品を黒色に塗装したり、光学部品のレイアウトを適宜調整している。しかしながら、２次照明光による再照明を完全には除去することはできないため、フレアは、読取画像品質についての課題となっていた。特に、文字の周辺の部分が、急激に暗くなり、コピー画像などで地汚れが発生して、画像品質が極端に低下することがあった。
【００４７】
（５）ブック原稿影について
図６は、ブック原稿から画像を読み取る場合に発生する影を説明する図である。図６に示すように、ブック原稿（６０１）をコンタクトガラス（６０２）上に置いて、ブック原稿（６０１）の画像を読み取る場合、図６に示すように、ブック原稿（６０１）の中央部分（６０３）が、コンタクトガラス（６０２）の面より上に浮いてしまう。このようなブック原稿（６０１）を、通常の照明光学系を備えた画像読取装置によって読み取ると、撮像素子の画素に対応する読取位置（６０４）に照明光（６０５）が到達せず、読取画像が暗くなるという問題が生じる。
【００４８】
よって、画像読取装置について、光源から放出された光で原稿面を照明する照明系の構成及び配置を適切に設計することによって、光の利用率を向上させて省エネルギーを達成すること、画像読取装置を薄型化して小型化すること、画像読取装置を低コスト化すること、フレアを低減すること及びブック原稿の影を防止することによって高画質化を達成すること、並びに、照明対象面の照度むらを低減することが、望まれる。
【特許文献１】特開２０００−２５３２１３号公報
【特許文献２】特開２０００−２５０１４６号公報
【特許文献３】特開平１０−１９０９９０号公報
【特許文献４】特開平９−５１４０５号公報
【特許文献５】特開２００３−２８００９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４９】
本発明の目的は、光の利用率を向上させた、照明装置及び照明方法、画像読取装置及び画像読取方法、並びに画像形成装置及び画像形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００５０】
本発明の第一の態様は、光源により照明した原稿からの反射光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、該原稿の画像を一次元に読み取り、これを走査することによって２次元の画像を読み取る画像読取装置であって、少なくとも複数のレンズを有する照明レンズと、複数の光束を重畳させる手段とを備えて成り、上記光源から発する光束を複数に分割し、この分割された複数の光束を上記原稿面上に重畳させることを特徴とする画像読取装置である。
【００５１】
本発明の第二の態様は、光源により照明した原稿からの反射光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、該原稿の画像を一次元に読み取り、これを走査することによって２次元の画像を読み取る画像読取方法において、上記光源から発する光束を複数に分割し、この分割された複数の光束を上記原稿面上に重畳させることを特徴とする画像読取方法である。
【００５２】
本発明の第三の態様は、本発明の第一の態様である画像読取装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置である。
【００５３】
本発明の第四の態様は、光源から放出された光を対象に照明する照明装置において、少なくとも一つの面内において、光源から放出された光から複数の光束を取得し、該複数の光束を該対象に照明する少なくとも一つの光束照明素子を含むことを特徴とする照明装置である。
【００５４】
本発明の第五の態様は、光源から放出された光を対象に照明する照明方法において、少なくとも一つの面内において、光源から放出された光から複数の光束を取得し、該複数の光束を該対象に照明することを含むことを特徴とする照明方法である。
【００５５】
本発明の第六の態様は、画像を備えた原稿に光源から放出された光を照明し、該原稿から反射された光を取得して該画像を読み取る画像読取装置において、本発明の第四の態様である照明装置を含むことを特徴とする画像読取装置である。
【００５６】
本発明の第七の態様は、画像を備えた原稿に光源から放出された光を照明し、該原稿から反射された光を取得して該画像を読み取る画像読取方法において、本発明の第五の態様である照明方法を用いて、画像を備えた原稿に光源から放出された光を照明することを特徴とする画像読取方法である。
【００５７】
本発明の第八の態様は、画像を備えた原稿の画像を読み取り、画像が形成される媒体に、該原稿の画像を形成する画像形成装置において、本発明の第六の態様である画像読取装置を含むことを特徴とする画像形成装置である。
【００５８】
本発明の第九の態様は、画像を備えた原稿の画像を読み取り、画像が形成される媒体に、該原稿の画像を形成する画像形成方法において、本発明の第七の態様である画像読取方法を用いて、画像を備えた原稿の画像を読み取ることを特徴とする画像形成方法である。
【発明の効果】
【００５９】
本発明によれば、光の利用率を向上させた、照明装置及び照明方法、画像読取装置及び画像読取方法、並びに画像形成装置及び画像形成方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
【００６１】
（１）本発明の第一の実施形態は、光源により照明した原稿からの反射光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、該原稿の画像を一次元に読み取り、これを走査することによって２次元の画像を読み取る画像読取装置であって、少なくとも複数のレンズを有する照明レンズと、複数の光束を重畳させる手段とを備えて成り、上記光源から発する光束を複数に分割し、この分割された複数の光束を上記原稿面上に重畳させる。
【００６２】
本発明の第一の実施形態によれば、照明レンズにより光源から発する光束を複数に分割し、複数の光束を重畳させる手段によって上記分割された複数の光束を原稿面上に重畳させることができるので、例えばＬＥＤ、ＬＤ、フィラメント、蛍光灯、放電灯などのような、いずれの光源を用いても、光源から発する光を有効に利用することができる。特に、照明効率を高くすることができ、照度分布を均一化することができる。その結果、投入電力を少なくすることが可能となる。
【００６３】
（２）本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記照明レンズと同数のレンズを有する集光レンズを、上記光源と照明レンズとの間に挿入して成り、上記光源から発する光束を複数に分割して上記照明レンズに効率よく与える。
【００６４】
この場合には、光源から発する光束を集光レンズにより主走査方向に分割して集光させ、照明レンズの個別のレンズ（シリンダレンズ）に対して切り出した光束を全部透過させるようにしている。
【００６５】
（３）本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記照明レンズは、上記光源から発する光束を主走査方向に複数分割するように配置して成り、主走査方向に直交する方向には分割しないようにした。
【００６６】
（４）本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記光源が複数の光源から成り、光束を分割する方向での光源の数と、光束を分割する数とを不一致とした。
【００６７】
光源の数と光束を分割する数とを不一致にすることにより、それぞれの分割された光束の重なりによって照度が平均化され、極めて少ない照度むらの照明が可能となる。この場合には、光源として、ＬＥＤやＬＤのような点光源に近い複数個の光源を用いても、照度むらを殆ど生ずることなく、原稿面を均一に照射することができる。
【００６８】
（５）本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記光源が複数の光源から成り、光束を分割する方向に複数の光源を配置し、該光束を分割する方向に直交する方向には、上記複数の光源の光束の分布を補完するように更に光源を配置した。
【００６９】
この場合には、光源として、ＬＥＤやＬＤのような点光源に近い複数個の光源を用いても、照度むらを殆ど生ずることなく、原稿面を均一に照射することができる。
【００７０】
（６）本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記光源が複数の光源から成り、上記それぞれの光源からの光束を略平行光とした後、上記照明レンズにより光束を複数に分割する。  
この場合には、光源として、ＬＥＤやＬＤのような点光源に近い複数個の光源を用いても、照度むらを殆ど生ずることなく、原稿面を均一に照射することができる。
【００７１】
（７）本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記光源にＬＥＤを用いた。
【００７２】
この場合には、光源として、ＬＥＤのような点光源に近い複数個の光源を用いても、照度むらを殆ど生ずることなく、原稿面を均一に照射することができる。
【００７３】
（８）本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記複数の光束を原稿面上に重畳させる手段として、統合レンズを用いた。
【００７４】
（９）本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記複数の光束を原稿面上に重畳させる手段として、楕円面鏡を用いた。
【００７５】
（１０）本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記光源としてフィラメントを線状に配置した。
【００７６】
この場合には、光源が、フィラメントのような線状光源及び蛍光灯のような面状光源のような、発光分布に部分的にむらがある不均一な光源であっても、照度むらを殆ど生じることなく、原稿面を均一に照射することができる。よって、種々の光源を用いることができ、光源の低価格化が可能である。
【００７７】
（１１）本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記光源として帯状の発光体を用いた。
【００７８】
この場合には、光源が、フィラメントのような線状光源及び蛍光灯のような面状光源のような、発光分布に部分的にむらがある不均一な光源であっても、照度むらを殆ど生じることなく、原稿面を均一に照射することができる。よって、種々の光源を用いることができ、光源の低価格化が可能である。
【００７９】
（１２）本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記光源として放電灯を用いた。
【００８０】
（１３）本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、主走査方向における照明対象面（コンタクトガラス）の中心と照明装置の中心を不一致とした。
【００８１】
この場合には、照明装置を、画像を読み取るための結像レンズと重なることなく、結像レンズに隣接して配置する（並置する）ことができ、照明装置は、画像読取装置の全体の厚さに影響を与えることはない。言い換えると、従来の照明装置の構成が不要であるので、画像読取装置の全体を薄くすることができる。
【００８２】
（１４）本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、結像系（撮像系）の主光軸と照明装置の主光軸を、照明対象面と平行な面上において平行に配置した。
【００８３】
この場合には、照明装置を、結像系を構成する結像レンズや撮像素子と共に画像読取装置本体に配設することができ、走行体（第１走行体）上に設置する必要がないので、上記照明装置を原稿面の直近に置く必要がなく、結像系を構成する結像レンズや撮像素子の付近に設置することができる。
【００８４】
また、照明装置を原稿面の直近に置く必要がなく、結像系を構成する結像レンズや撮像素子の付近に置くことができるので、画像読取装置の高さ方向における照明装置のための寸法が必要なくなり、結果として、画像読取装置の薄型化を達成することができる。
【００８５】
さらに、照明装置（光源）を第１走行体上に設置する必要がなく、画像読取装置本体の固定した部分に設置することができるので、フレキシブルな電源ラインが不要となり、信頼性の向上及び低コスト化を実現することができる。
【００８６】
加えて、原稿面の付近に反射性の部材を置く必要がないので、原稿面に照射された照明光が再反射されることがなくなり、フレアを殆ど除去することができる。
【００８７】
また、原稿面に対して鉛直に近い方向から光を照射することができるので、ブック原稿の中央部の影を殆ど除去することができる。
【００８８】
（１５）本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、原稿面（コンタクトガラス）に対して上記光源からの照明光を斜めに入射させるようにした。
【００８９】
原稿面を垂直に照明すると、コンタクトガラスの表面反射光や光沢のある原稿の面からの反射光が、結像レンズに入り、ハレーションを起して、低い質の読取画像が、得られることがある。これに対して、原稿面に対して照明光を斜めに入射させると、原稿面での正反射光成分が、結像レンズに入射することがなく、原稿面を照らす照明光のうち、拡散反射成分のみを撮像素子に入射させることになる。その結果、原稿面の光沢の変動の影響を受けることなく、原稿の画像濃度を正確に読み取ることが可能となる。
【００９０】
また、照明装置を原稿面の直近に置く必要がなく、結像系を構成する結像レンズや撮像素子の付近に置くことができるので、画像読取装置の高さ方向における照明装置のための寸法が必要なくなり、結果として、画像読取装置の薄型化を達成することができる。
【００９１】
さらに、照明装置（光源）を第１走行体上に設置する必要がなく、画像読取装置本体の固定した部分に設置することができるので、フレキシブルな電源ラインが不要となり、信頼性の向上及び低コスト化を実現することができる。
【００９２】
加えて、原稿面の付近に反射性の部材を置く必要がないので、原稿面に照射された照明光が再反射されることがなくなり、フレアを殆ど除去することができる。
【００９３】
また、原稿面に対して鉛直に近い方向から光を照射することができるので、ブック原稿の中央部の影を殆ど除去することができる。
【００９４】
（１６）本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記結像系を構成する結像レンズの近傍に照明装置を配置した。
【００９５】
この場合には、照明装置を原稿面の直近に置く必要がなく、結像系を構成する結像レンズや撮像素子の付近に置くことができるので、画像読取装置の高さ方向における照明装置のための寸法が必要なくなり、結果として、画像読取装置の薄型化を達成することができる。
【００９６】
また、照明装置（光源）を第１走行体上に設置する必要がなく、画像読取装置本体の固定した部分に設置することができるので、フレキシブルな電源ラインが不要となり、信頼性の向上及び低コスト化を実現することができる。
【００９７】
さらに、原稿面の付近に反射性の部材を置く必要がないので、原稿面に照射された照明光が再反射されることがなくなり、フレアを殆ど除去することができる。
【００９８】
加えて、原稿面に対して鉛直に近い方向から光を照射することができるので、ブック原稿の中央部の影を殆ど除去することができる。
【００９９】
（１７）本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記光源により撮像領域を照明する照明光と該撮像領域から反射する画像光とを、同一の反射面によって折り返す。
【０１００】
（１８）本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、第１走行体に少なくとも一つの折り返し反射面を備え、第２走行体に少なくとも二つの折り返し反射面を備えて成り、上記撮像領域を照明する照明光と該撮像領域から反射する画像光とを、同一の上記反射面によって折り返す。
【０１０１】
（１９）本発明の第二の実施形態は、光源により照明した原稿からの反射光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、該原稿の画像を一次元に読み取り、これを走査することによって２次元の画像を読み取る画像読取方法であって、上記光源から発する光束を複数に分割し、この分割された複数の光束を上記原稿面上に重畳させる。
【０１０２】
本発明の第二の実施形態によれば、光源から発する光束を複数に分割し、この分割された複数の光束を原稿面上に重畳させることができるので、例えばＬＥＤ、ＬＤ、フィラメント、蛍光灯、放電灯などのような、いずれの光源を用いても、光源から発する光を有効に利用することができる。特に、照明効率を高くすることができ、照度分布を均一化することができる。その結果、投入電力を少なくすることが可能となる。
【０１０３】
（２０）本発明の第三の実施形態は、本発明の第一の実施形態である画像読取装置を搭載した画像形成装置である。
【０１０４】
上述したように、画像読取装置において、光源から発する光束を複数に分割し、この分割された複数の光束を原稿面上に重畳させることによって、画像読取装置における光の利用率の向上（省エネルギー化）、画像読取装置の薄型化又は小型化、画像読取装置の低コスト化、及び、照明対象面における照度むらの低減を実現することが可能となる。
【０１０５】
（２１）本発明の第四の実施形態は、光源から放出された光を対象に照明する照明装置であって、少なくとも一つの面内において、光源から放出された光から複数の光束を取得し、該複数の光束を該対象に照明する少なくとも一つの光束照明素子を含む。
【０１０６】
（２２）本発明の第四の実施形態による照明装置は、好ましくは、少なくとも一つの面内において、前記複数の光束を前記対象において重畳させる少なくとも一つの光束重畳素子をさらに含む。
【０１０７】
（２３）本発明の第四の実施形態による照明装置は、好ましくは、少なくとも一つの面内において、前記複数の光束を前記対象において集束させる少なくとも一つの光束集束素子をさらに含む。
【０１０８】
（２４）本発明の第四の実施形態による照明装置は、好ましくは、第一の面内において前記複数の光束を前記対象において重畳させると共に該第一の面と異なる第二の面内において前記複数の光束を前記対象において集束させる少なくとも一つの光学素子をさらに含む。
【０１０９】
（２５）本発明の第四の実施形態による照明装置において、好ましくは、前記少なくとも一つの面は、第一の面及び該第一の面と異なる第二の面を含み、前記少なくとも一つの光束照明素子は、該第一の面内で光源から放出された光から複数の第一の光束を取得し、該複数の第一の光束を前記対象に照明する第一の光束照明素子、及び、該第二の面内で光源から放出された光から複数の第二の光束を取得し、該複数の第二の光束を前記対象に照明する第二の光束照明素子を含む。
【０１１０】
（２６）本発明の第四の実施形態による照明装置において、好ましくは、前記光束集束素子の少なくとも一つは、前記対象から反射される光の少なくとも一部を集束させない部分を有する。
【０１１１】
（２７）本発明の第四の実施形態による照明装置は、好ましくは、少なくとも一つの面内において、前記光源から放出された光を前記複数の光束に分割する少なくとも一つの光束分割素子をさらに含む。
【０１１２】
（２８）本発明の第四の実施形態による照明装置において、好ましくは、前記光束分割素子及び前記光束照明素子の間の間隔は、前記光束分割素子の焦点距離及び前記光束照明素子の焦点距離よりも長い。
【０１１３】
（２９）本発明の第四の実施形態による照明装置において、好ましくは、前記少なくとも一つの面は、第一の面及び該第一の面と異なる第二の面を含み、前記少なくとも一つの光束分割素子は、該第一の面内で前記光源から放出された光を複数の第一の光束に分割する第一の光束分割素子、及び、該第二の面内で前記光源から放出された光を複数の第二の光束に分割する第二の光束分割素子をさらに含む。
【０１１４】
（３０）本発明の第四の実施形態による照明装置において、好ましくは、前記光源は、第一の波長領域に含まれる波長を備えた光を放出する第一の光源及び第二の波長領域に含まれる波長を備えた光を放出する第二の光源を含み、前記第一の光源及び前記第二の光源は、少なくとも一つの面内において、前記対象における前記第一の波長領域に含まれる波長を備えた光の照度のピーク位置が、前記対象における前記第二の波長領域に含まれる波長を備えた光の照度のピーク位置と異なるように、配置される。
【０１１５】
（３１）本発明の第四の実施形態による照明装置は、好ましくは、少なくとも一つの面内において、前記光源から放出された光を、該光の波長に対して分散させる波長分散素子をさらに含む。
【０１１６】
（３２）本発明の第四の実施形態による照明装置は、好ましくは、前記光源から放出された光の少なくとも一部を反射させる反射体をさらに含む。
【０１１７】
（３３）本発明の第四の実施形態による照明装置は、好ましくは、前記光源から放出された光の少なくとも一部を吸収する吸収体又は前記光源から放出された光の少なくとも一部を散乱させる散乱体をさらに含む。
【０１１８】
（３４）本発明の第五の実施形態は、光源から放出された光を対象に照明する照明方法であって、少なくとも一つの面内において、光源から放出された光から複数の光束を取得し、該複数の光束を該対象に照明することを含む。
【０１１９】
（３５）本発明の第五の実施形態による照明方法は、好ましくは、少なくとも一つの面内において、前記複数の光束を前記対象において重畳させることをさらに含む。
【０１２０】
（３６）本発明の第五の実施形態による照明方法は、好ましくは、少なくとも一つの面内において、前記複数の光束を前記対象において集束させることをさらに含む。
【０１２１】
（３７）本発明の第五の実施形態による照明方法は、好ましくは、第一の面内において前記複数の光束を前記対象において重畳させると共に該第一の面と異なる第二の面内において前記複数の光束を前記対象において集束させることをさらに含む。
【０１２２】
（３８）本発明の第五の実施形態による照明方法は、好ましくは、前記少なくとも一つの面内において、光源から放出された光から複数の光束を取得し、該複数の光束を該対象に照明することは、第一の面内で光源から放出された光から複数の第一の光束を取得し、該複数の第一の光束を前記対象に照明すること、及び、該第一の面と異なる第二の面内で光源から放出された光から複数の第二の光束を取得し、該複数の第二の光束を前記対象に照明することを含む。
【０１２３】
（３９）本発明の第五の実施形態による照明方法は、好ましくは、少なくとも一つの面内において、前記光源から放出された光を前記複数の光束に分割することをさらに含む。
【０１２４】
（４０）本発明の第五の実施形態による照明方法において、好ましくは、前記少なくとも一つの面内において、前記光源から放出された光を前記複数の光束に分割することは、第一の面内で前記光源から放出された光を複数の第一の光束に分割すること、及び、該第一の面と異なる第二の面内で前記光源から放出された光を複数の第二の光束に分割することをさらに含む。
【０１２５】
（４１）本発明の第五の実施形態による照明方法は、好ましくは、前記光源が、第一の波長領域に含まれる波長を備えた光及び第二の波長領域に含まれる波長を備えた光を、少なくとも一つの面内において、前記対象における前記第一の波長領域に含まれる波長を備えた光の照度のピーク位置が、前記対象における前記第二の波長領域に含まれる波長を備えた光の照度のピーク位置と異なるように、放出することを含む。
【０１２６】
（４２）本発明の第五の実施形態による照明方法は、好ましくは、少なくとも一つの面内において、前記光源から放出された光を、該光の波長に対して分散させることをさらに含む。
【０１２７】
（４３）本発明の第六の実施形態は、画像を備えた原稿に光源から放出された光を照明し、該原稿から反射された光を取得して該画像を読み取る画像読取装置であって、本発明の第四の実施形態である照明装置を含む。
【０１２８】
（４４）本発明の第六の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、前記対象について読み取られた画像を拡大又は縮小する変倍光学素子をさらに含む。
【０１２９】
（４５）本発明の第六の実施形態による画像読取装置は、好ましくは、前記対象の画像を結像させる結像光学系及び前記光源から放出された光を反射させる反射面を備えた反射光学素子をさらに含み、該反射光学素子の該反射面は、該反射面が、該結像光学系によって結像されないように配置される。
【０１３０】
（４６）本発明の第六の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、前記対象の画像を結像させる結像光学系の光軸及び前記光源から放出された光を前記対象に照明する照明系の光軸は、前記対象においてのみ一致する。
【０１３１】
（４７）本発明の第七の実施形態は、画像を備えた原稿に光源から放出された光を照明し、該原稿から反射された光を取得して該画像を読み取る画像読取方法であって、本発明の第五の実施形態である照明方法を用いて、画像を備えた原稿に光源から放出された光を照明する。
【０１３２】
（４８）本発明の第七の実施形態による画像読取方法は、好ましくは、前記対象について読み取られた画像を拡大又は縮小することをさらに含む。
【０１３３】
（５０）本発明の第八の実施形態は、画像を備えた原稿の画像を読み取り、画像が形成される媒体に、該原稿の画像を形成する画像形成装置であって、本発明の第六の実施形態である画像読取装置を含む。
【０１３４】
（５１）本発明の第九の実施形態は、画像を備えた原稿の画像を読み取り、画像が形成される媒体に、該原稿の画像を形成する画像形成方法であって、本発明の第七の画像読取方法を用いて、画像を備えた原稿の画像を読み取る。
【０１３５】
上記（２１）、（３４）、（４３）、（４７）、（５０）、（５１）の構成については、（ＬＥＤ、ＬＤ、フィラメント、蛍光灯及び放電灯のような）いずれの光源を用いても、照明の効率が、改善され、照明装置の投入電力を減少させることができる。
【０１３６】
上記（３０）、（３１）、（４１）、（４２）の構成については、単色光源のような光源を用いる場合には、照明の効率が、さらに改善され、照明装置の投入電力をさらに減少させることができる。
【０１３７】
上記（４６）の構成については、原稿面の正反射光を結像レンズに入射させず、原稿面に対して比較的鉛直に光を照射するため、ブック原稿の中央部の影をほとんど除くことができる。
【０１３８】
上記（２６）、（４４）、（４８）の構成については、照明の効率が改善され、画像を読み取ることが改善される。
【０１３９】
上記（４５）の構成については、画像読取装置を長期にわたった使用しても、良好な質の画像を読み取ることができる。
【０１４０】
上記（２２）〜（２５）、（２７）〜（２９）、（３２）〜（３３）、（３５）〜（４０）、（４９）の構成については、照明の効率をさらに向上させることができる。
【実施例１】
【０１４１】
［実施例１］（上記（１）〜（８）及び（１９）に対応する）
本発明による画像読取装置の実施例１における照明装置のような照明系を、図７〜図１１を参照しながら説明する。
【０１４２】
図７は、本発明による画像読取装置の実施例１における照明系の基本的概念を説明する図である。ここで、図７（ａ）は、照明系の上面図であり、図７（ｂ）は、照明系の正面図である。図８は、本発明による画像読取装置における照明系に用いることができる集光レンズ及び照明レンズの形態を説明する図である。図８Ａは、シリンダレンズアレイの形態を示す図であり、図８Ｂは、シリンダレンズの一例を示す図であり、図８Ｃは、シリンダレンズの別の例を示す図である。
【０１４３】
実施例１の照明系では、図７（ａ）に示されているように、光源（１ａ）として直線的に並べたＬＥＤ（発光ダイオード）を用いる。個々のＬＥＤから放射される光束をほぼ平行光として出力するように、個々のＬＥＤの先端には、透明樹脂で作られたレンズのフードが設けられている。この透明樹脂で作られたレンズの焦点距離ｆ３は、このレンズのフードの先端からＬＥＤの位置までの距離である。
【０１４４】
集光レンズ（３ａ）は、図８Ｂに示すようなシリンダレンズが並べられた、図８Ａに示すような形態を有するシリンダレンズアレイである。集光レンズ（３ａ）のシリンダレンズアレイを構成するシリンダレンズは、図８Ｃに示されるようなシリンダレンズであってもよい。また、集光レンズ（３ａ）シリンダレンズアレイを構成するシリンダレンズの焦点距離ｆ１は、図１における距離ｃである（ｆ１＝ｃを満たす）。なお、距離ｃは、集光レンズ（３ａ）と照明レンズ（５ａ）との間の距離である。集光レンズ（３ａ）は、図７（ａ）に示す面内においては、光源（１ａ）から放出された光束を、分割し、照明レンズ（５ａ）の個別のシリンダレンズに対して、分割された光束の全部を透過させるように、分割された光束を集光させるレンズである。
【０１４５】
照明レンズ（５ａ）は、図７（ａ）に示す面内において、照明対象面（９ａ）である原稿面を照明するためのレンズであり、集光レンズ（３ａ）と同様に、シリンダレンズアレイで構成される。ここで、照明レンズ（５ａ）のシリンダレンズアレイを構成するシリンダレンズの焦点距離ｆ２は、図７に示す距離ａ、ｂ及びｃを用いて、概略、ｆ２＝１／（１／（ａ＋ｂ）＋１／ｃ）によって表される。ここで、距離ａは、統合レンズ（７ａ）と照明対象面との間の距離であり、距離ｂは、照明レンズ（５ａ）と統合レンズ（７ａ）との間の距離である。なお、照明レンズ（５ａ）の設計上、ｆ１＝ｆ２を満足させることもできる。このとき、集光レンズ（３ａ）及び照明レンズ（５ａ）の両方には、同じ規格の部材を用いることができる。
【０１４６】
統合レンズ（７ａ）は、光軸のまわりに軸対称である通常のレンズであり、集光レンズ（３ａ）により分割され且つ照明レンズ（５ａ）によって照射された光束を、照明対象面（９ａ）において重畳させるためのレンズである。ここで、統合レンズ（７ａ）の焦点距離ｆ０は、図７に示すａに等しい（ｆ０＝ａ）。このとき、集光レンズ（３ａ）により分割され且つ照明レンズ（５ａ）によって照射された個々の光束の光軸（副光軸と称する）は、照明対象面（９ａ）において、統合レンズ（７ａ）の光軸（主光軸と称する）と一致する。そして、集光レンズ（３ａ）により分割され且つ照明レンズ（５ａ）によって照射された光束を、照明対象面（９ａ）上で重畳することができる（図７では、簡単のために、シリンダアレイ中の三対のシリンダを通過する光束のみ表している）。
【０１４７】
なお、照明レンズ（５ａ）による像の倍率などを説明する場合、本来は、照明レンズ（５ａ）の焦点距離ｆ２及び統合レンズ（７ａ）の焦点距離ｆ０の合成焦点距離を用いるべきである。しかしながら、実施例１の照明系においては、ｆ２＜＜ｆ０が成り立つので、簡単のために、ｂ＝０とし、統合レンズ（７ａ）の焦点距離ｆ０を無視する。
【０１４８】
集光レンズ（３ａ）のシリンダレンズアレイにおける個々のシリンダレンズの幅がｍ１であり、図７（ａ）に示す面内における照明対象面（９ａ）での照射幅がｍ０であるとすれば、ｍ１／ｍ０＝ｃ／ａの関係が成立する（実際には、この関係を決めて後、ｆ０及びｆ１を決定する）。照明系をこのように構成すると、集光レンズ（３ａ）の個別のシリンダレンズのサイズｍ１の像が、照明対象面（９ａ）上でｍ０の大きさに投影され、ｍ１の大きさの範囲を通過した光束の全部が、照明対象面（９ａ）に届く。そして、この個々のシリンダレンズからの個々の光束による照明については、照明対象面（９ａ）は、激しい照度むらを伴って照明されるが、シリンダレンズアレイからの光束の全体を重畳することによって得られる、照明対象面（９ａ）における照明分布は、平坦になる。
【０１４９】
図９Ａは、実施例１においてシリンダレンズの数が、光源のＬＥＤの数よりも一つだけ少ない例を示す図であり、図９Ｂは、実施例１においてシリンダレンズの数が、光源のＬＥＤの数よりも一つだけ多い例を示す図である。図１０は、実施例１における照明対象面での照明分布を説明する図である。図１０（ａ）は、シリンダレンズの数が、光源のＬＥＤの数に一致する例を示す図である。図１０（ｂ）は、シリンダレンズの数が、光源のＬＥＤの数よりも一つだけ少ない例を示す図であり、より具体的には、５個のＬＥＤ及び４個のシリンダレンズを含む照明系の例を示す。図１０（ｃ）は、シリンダレンズの数が、光源のＬＥＤの数よりも一つだけ多い例を示す図であり、より具体的には、５個のＬＥＤ及び６個のシリンダレンズを含む照明系の例を示す。
【０１５０】
図７に示されている照明系では、図７（ａ）に示す面内において、光源（１ａ）としての等間隔で並べられたＬＥＤの数は、集光レンズ（３ａ）及び照明レンズ（５ａ）のシリンダレンズの数と一致し、且つ、ＬＥＤの光軸を集光レンズ（３ａ）及び照明レンズ（５ａ）のシリンダレンズの光軸と一致させてある。また、集光レンズ（３ａ）及び照明レンズ（５ａ）のシリンダレンズアレイは、同一のシリンダレンズで構成されている。よって、個別のＬＥＤから放出される光束の分布が、単純に重なり合い、照明対象面での照明分布は、個別のＬＥＤの光束分布に比例して、図１０（ａ）に示すような照度分布となる。
【０１５１】
照明対象面での照度分布をさらに均一化するためには、光源のＬＥＤの数をシリンダレンズの数と一致させないことが、好ましい。特に、ＬＥＤの数が少ない場合には、光源のＬＥＤの数が、シリンダレンズの数と一つだけ異なると、照度分布の均一化及び光の利用率を、最良なものにすることができる。
【０１５２】
例えば、図９Ａ及び９Ｂに示すように構成された照明系によって照明された照明対象面での照度分布は、それぞれ、図１０（ｂ）及び（ｃ）に示すような照度分布である。このように、照明対象面での照度分布は、照明対象面での個々の分割された光束による照度分布の重ね合わせであり、均一化される。なお、図１０（ｂ）において、３ｂ１〜３ｂ４によって示される曲線は、図９Ａに示す集光レンズ（３ｂ）及び照明レンズ（５ｂ）のそれぞれのシリンダレンズによって分割された光束によって照明される照明対象面での照度分布を表す。また、図１０（ｃ）において、３ｃ１〜３ｃ６によって示される曲線は、図９Ｂに示す集光レンズ（３ｃ）及び照明レンズ（５ｃ）のそれぞれのシリンダレンズによって分割された光束によって照明される照明対象面での照度分布を表す。
【０１５３】
このように、照明系を、光源（１ｂ，１ｃ）のＬＥＤの数が、集光レンズ（３ｂ，３ｃ）及び照明レンズ（５ｂ，５ｃ）シリンダレンズの数と異なるように、構成することによって、照明の効率を低下させることなく、極めて照度むらの少ない照明が可能となる（照度むらを数％にすることも可能となる）。
【０１５４】
なお、図７において、照度むらを、集光レンズ（３ａ）及び照明レンズ（５ａ）のそれぞれのシリンダレンズの幅ｍ１を調整することによっても、低減することができる。この場合には、照明系が、互いに異なる幅ｍ１を有する複数種類のシリンダレンズを有するので、シリンダレンズの幅ｍ１に対する照明対称面での照明幅ｍ０の比（拡大率）は、シリンダレンズの種類によって変動する。よって、それぞれのシリンダレンズを通過する光束で照明された照明対象面での照明幅を一定にするために、照明レンズ（５ａ）のシリンダレンズの焦点距離を調整する必要がある。例えば、集光レンズ（３ａ）及び照明レンズ（５ａ）の各シリンダレンズアレイの全体幅が５であり、各シリンダレンズアレイのシリンダレンズの数が５であるとき、シリンダレンズアレイの幅を（０．７）：（０．８）：（０．９５）：（１．１５）：（１．４）の比率で分割する。このとき、最小幅０．７のシリンダレンズに要求される拡大率は、最大幅１．４のシリンダレンズに要求される拡大率の二倍であるので、最小幅０．７のシリンダレンズの焦点距離は、最小幅１．４のシリンダレンズの焦点距離の１／２に設計する必要がある。このようにして、明の効率を低下させることなく、極めて照度むらの少ない照明が可能となる。
【０１５５】
画像読取装置の主走査方向についての照明の概念を、図７（ａ）に示す照明系の上面図に基づいて説明してきたが、次に、その主走査方向に垂直な画像読取装置の副走査方向における照明の概念を、図７（ｂ）に示す照明系の正面図に基づいて説明する。より具体的には、画像読取装置の主走査方向における照度むらを低減すると共に、画像読取装置の副走査方向において照明対象面を効率的に照明する概念を説明する。
【０１５６】
図７（ｂ）に示す面内では、光源（１ａ）としてのＬＥＤの数は、１個である。ＬＥＤから放出される光束は、ＬＥＤの先端に設けられた透明樹脂で作られたレンズにより、ほぼ平行光束に変換されて、出力される。図７（ｂ）に示す面内では、集光レンズ（３ａ）及び照明レンズ（５ａ）は、主光軸に直角である平行平板とみなされる。よって、ほぼ平行光束に変換された光束は、集光レンズ（３ａ）及び照明レンズ（５ａ）によってほとんど影響されずに、平行光束として、集光レンズ（３ａ）及び照明レンズ（５ａ）を通過する。また、統合レンズ（７ａ）の焦点距離ｆ０は、ｆ０＝ａを満たすので、統合レンズ（７ａ）は、光束を照明対象面（９ａ）に集束させる。
【０１５７】
このように、光源（１ａ）のＬＥＤから放出された光束は、効率良く照明対象面（９ａ）上に直線状に集められ、照度むらの少ない高品質の照明を行うことができる。なお、統合レンズ（７ａ）は、光束が通過する部分についてのみ存在すればよいので、円形のレンズである必要はない。よって、図７（ｂ）に示すように、統合レンズ（７ａ）における不要な部分をカットすることによって、照明系の厚さを非常に小さくすることができる。
【０１５８】
図１１は、実施例１において三色のＬＥＤを用いる、より実用的な照明系を説明する図であり、（ａ）は、その照明系の上面図であり、（ｂ）は、その照明系の正面図であり、（ｃ）は、その照明系の側面図である。
【０１５９】
図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、光源（１ｄ）は、直線的に並べた複数のＬＥＤ（発光ダイオード）の複数の列を含む。また、図１１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、光源（１ｄ）は、１列の赤色（Ｒ）の複数のＬＥＤ、２列の青色（Ｂ）の複数のＬＥＤ、及び１列の緑色（Ｇ）の複数のＬＥＤを含む。ここで、比較的低い発光効率を備えた青色（Ｂ）のＬＥＤの数は、赤色（Ｒ）のＬＥＤ又は緑色（Ｇ）のＬＥＤの数よりも多いため、照明対象面における青色（Ｂ）の照明光の照度と赤色（Ｒ）又は緑色（Ｇ）の照明光の照度との差を低減させることができる。
【０１６０】
図１１（ａ）に示す面内においては、光源（１ｄ）における５．５個のＬＥＤに対して、集光レンズ（３ｄ）及び照明レンズ（５ｄ）における６個のシリンダレンズが対応する。図１１（ｂ）に示す面内においては、４個のＬＥＤが、配置されているが、図１１（ｂ）に示すような照明系の作用は、図７（ｂ）に示した照明系の作用と同様である。
【０１６１】
図１１においては、複数のＬＥＤの列を、千鳥格子のパターンに配置しているが、複数のＬＥＤの列の配置は、千鳥格子のパターンに限定されない。しかしながら、複数のＬＥＤの列を、千鳥格子のパターンに配置すると、照明対象面（９ｄ）における照明分布をより均一化することができる。
【０１６２】
図１１には、質の良いカラー画像を得るための照明系の例を示したが、照明の目的によっては、光源（１ｄ）に白色ＬＥＤ（現状の市販品においては、青色のスペクトルの強度が高く、緑色のスペクトルの強度、赤色のスペクトルの強度が、順次低くなっている）のみを用いてもよく、赤色（Ｒ）のＬＥＤのみ、緑色（Ｇ）のＬＥＤのみ、又は青色（Ｂ）のＬＥＤのみのような単色のＬＥＤ、又はそれらのうち二色のＬＥＤを用いてもよい。
【０１６３】
以上説明したように、実施例１の画像読取装置における照明装置によれば、照明レンズによって、光源から発する光束を複数に分割し、統合レンズによって分割された複数の光束を原稿面上に重畳させることができるので、例えばＬＥＤ、ＬＤ、フィラメント、蛍光灯、及び放電灯のようなどのようないずれの光源を用いても、光源から発する光を有効に利用することができる。そして、この照明装置は、高い照明効率を有するのみならず、照度分布を均一化することができ、投入電力を少なくすることができる。
【実施例２】
【０１６４】
［実施例２］（請求項１〜３，５，７，８，１９に対応する）
本発明による画像読取装置の実施例２における照明装置のような照明系を、図１２〜図１４を参照しながら説明する。
【０１６５】
図１２は、本発明による画像読取装置の実施例２における照明系の第一の例を説明する図である。ここで、図１２（ａ）は、照明系の第一の例の上面図であり、図１２（ｂ）は、照明系の第一の例の正面図である。図１３は、本発明による画像読取装置の実施例２における照明系の第二の例を説明する図である。ここで、図１３（ａ）は、照明系の第二の例の上面図であり、図１３（ｂ）は、照明系の第二の例の正面図である。
【０１６６】
実施例１では、個々のＬＥＤの先端に設けられたレンズによって個々のＬＥＤから放射される光束をほぼ平行光としているが、実施例２では、個々のＬＥＤに、フラットな先端を備えたフードを設ける。
【０１６７】
図１２（ａ）及び（ｂ）においては、図８Ａに示すようなシリンダレンズアレイの個々のシリンダレンズが、図８Ｂに示すようなシリンダレンズと直交するように、図８Ａに示すようなシリンダレンズアレイ及び図８Ｂに示すようなシリンダレンズが接合された集光レンズ（３ｅ）を用いている。ここで、図８Ａに示すようなシリンダレンズアレイを構成する個々のシリンダレンズの焦点距離ｆ１をｆ１＝１／（１／ｄ＋１／ｃ）に設計し、図８Ｂに示すようなシリンダレンズの焦点距離ｆ１’をｆ１’＝ｄに設計する。照明レンズ（５ｅ）及び統合レンズ（７ｅ）の焦点距離は、図７において説明したものと同じである。
【０１６８】
図１２（ａ）に示すように、光源（１ｅ）のＬＥＤから放射される光束は、発散光として集光レンズ（３ｅ）に到達し、この集光レンズ（３ｅ）によって照明レンズ（５ｅ）の位置に集束させられる。それ以外は、図１２の照明系は、図７に示す照明系と同様である。言い換えれば、図１２における集光レンズ（３ｅ）は、図７における光源（１ａ）におけるＬＥＤ用のフードレンズの機能及び集光レンズ（３ａ）の機能の両方を有する。
【０１６９】
図１２（ｂ）に示す面内においては、集光レンズ（３ｅ）のシリンダレンズの焦点距離ｆ１’が、ｆ１’＝ｄを満たすので、光源（１ｅ）のＬＥＤから発散する光束は、集光レンズ（３ｅ）により平行光にされる。その他の点については、図１２の照明系は、図７に示す照明系と同様である。
【０１７０】
図１３（ａ）及び（ｂ）においては、集光レンズ（３ｆ）は、図８Ａに示すようなシリンダレンズアレイであり、統合レンズ（７ｆ）は、図８Ｂに示すような二つのシリンダレンズが互いに直交するように、二つのシリンダレンズが接合されたレンズである。図１３（ａ）に示す面内においては、集光レンズ（３ｆ）の焦点距離ｆ１は、図１２（ａ）に示す照明系の第一の例の場合と同様であり、ｆ１＝１／（１／ｄ＋１／ｃ）を満たす。図１３（ｂ）に示す面内においては、集光レンズ（３ｆ）の焦点距離ｆ１’は、ｆ１’＝∞を満たす、即ち、図７に示す例と同様に、平板である。照明レンズ（５ｆ）は、図７に示すものと同様である。統合レンズ（直交シリンダレンズ）（７ｆ）の焦点距離ｆ０は、図１３（ａ）に示す面内においては、ｆ０＝ａを満たす。また、図１３（ｂ）に示す面内においては、統合レンズ（直交シリンダレンズ）（７ｆ）の焦点距離ｆ０’は、ｆ０’＝１／（１／（ｄ＋ｃ＋ｂ）＋１／ａ）を満たす。このように、互いに直交する二つの方向についての各々のシリンダレンズの焦点距離が、設定する。
【０１７１】
その結果、図１３（ａ）に示す面内における照明系の作用は、図１２（ａ）に示す面内における照明系の作用と同様である。一方、図１３（ｂ）に示す面内においては、光源（１ｆ）のＬＥＤから発散する光束は、集光レンズ（３ｆ）及び照明レンズ（５ｆ）を通過し、統合レンズ（７ｆ）によって収束光束にされ、照明対象面（９ｆ）に集束させられる。
【０１７２】
図１２に示す例と図１３に示す例との間の照明系の中間的な概念として、図１２（ｂ）に示す集光レンズ（３ｅ）の焦点距離ｆ１’及び図１３（ｂ）に示す統合レンズ（７ｅ）の焦点距離ｆ０’の代わりに、照明レンズ（５ｅ，５ｆ）に焦点距離ｆ１’及びｆ０’の一方を与えてもよい。すなわち、照明レンズ（５ｅ，５ｆ）の焦点距離ｆ２’が、ｆ２’＝ｄ＋ｃを満たすと共に照明系のその他の部材を、図７に示すものと同じにする。この場合にも、図１２及び１３に示す照明系と同様の照明系を得ることができる。
【０１７３】
このように、実施例２のいずれの照明系も、図７に示した照明系と同様に、光源のＬＥＤから射出された光束を効率的に照明対象面上に直線状に集めることができ、照度むらの少ない高品質の照明を提供することができる。
【０１７４】
図１４は、実施例２において三色のＬＥＤを用いる、照明系を説明する図であり、（ａ）は、その照明系の上面図であり、（ｂ）は、その照明系の正面図であり、（ｃ）は、その照明系の側面図である。
【０１７５】
図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、光源（１ｇ）が、個々のＬＥＤにフラットな先端を備えたフードを有すると共に直線的に並べた複数のＬＥＤ（発光ダイオード）の複数の列を含む場合には、その照明系は、図１２（ａ）及び（ｂ）に類似する構成を有し、集光レンズ（３ｇ）は、互いに直交する図８Ａに示す二つのシリンダレンズアレイが接合されたレンズである。
【０１７６】
ここでは、光源（１ｇ）の複数のＬＥＤを、光源（１ｇ）の縦方向及び横方向の両方において整列させている。図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、集光レンズ（３ｇ）は、互いに直交する図８Ａに示す二つのシリンダレンズアレイが接合されたレンズである。図１４（ｂ）に示す面内においては、集光レンズ（３ｇ）の個々のシリンダレンズの焦点距離ｆ１’は、ｆ１’＝ｄを満たすので、個々のＬＥＤから発散される光束は、集光レンズ（３ｇ）で平行光束に変換される。その他の点については、図１４の照明系は、図１１に示す照明系と同様である。図１４（ａ）に示す面内においては、個々のＬＥＤから放出される発散光を、集光レンズ（３ｇ）によって、照明レンズ（５ｇ）の位置に集束させればよく、その他の点については、図１４の照明系は、図１１に示す照明系と同様である。
【０１７７】
この場合、光源（１ｇ）のＬＥＤの光軸を、集光レンズ（３ｇ）の光軸と一致させる必要があるので、照明対象面（９ｇ）上での照度分布は、図１０（ａ）に示すような分布となる。
【０１７８】
照明対象面（９ｇ）上での照度分布を、図１０（ｂ）又は（ｃ）に示すように、均一化するためには、集光レンズ（３ｇ）と光源（１ｇ）のＬＥＤアレイとの間にシリンダレンズアレイを挿入する。そのシリンダレンズアレイを構成するシリンダレンズの数を、ＬＥＤの数と一致させると共にそのシリンダレンズアレイを構成する個々のシリンダレンズの光軸を、光源（１ｇ）の個々のＬＥＤの光軸と一致させる。これにより、ＬＥＤから放出される光束を、シリンダレンズアレイを用いて、平行光束に変換することができる。そして、図９Ａ又は図９Ｂに示すように、集光レンズ（３ｇ）のシリンダレンズの数が、ＬＥＤの数と一致しないような構成を採用することによって、照明対象面（９ｇ）上で図１０（ｂ）又は（ｃ）に示すような照度分布を得ることができる。
【０１７９】
光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）アレイを用いる照明系を説明してきたが、ＬＥＤをＬＤ（レーザダイオード）に置き換えた同様の構成を有する照明系も、同様の効果を有する。ただし、発光ダイオードの放射角は、数十度程度であるが、レーザダイオードの放射角は、数度程度であるので、レーザダイオードに適切な設計を必要とする。
【実施例３】
【０１８０】
［実施例３］（請求項１〜３，６，８，１０，１９に対応）
本発明による画像読取装置の実施例３における照明装置のような照明系を、図１５及び１６を参照しながら説明する。
【０１８１】
図１５は、本発明による画像読取装置の実施例３における照明系を説明する図である。ここで、図１５（ａ）は、照明系の上面図であり、図１５（ｂ）は、光源に放物面鏡を用いた照明系の正面図であり、図１５（ｃ）は、光源に楕円面鏡を用いた照明系の正面図である。
【０１８２】
実施例１及び実施例２では、光源としてＬＥＤアレイ等を用いる照明系を説明してきたが、実施例３では、光源として線状の発光体を用いた照明系を説明する。
【０１８３】
図１５（ａ）に示す照明系においては、光源（１ｈ）としてフィラメントランプを用いており、光源の発光効率を向上させるために、二重コイルのフィラメントを部分的に用いている（光源の発光効率を、二重コイルを用いて向上させているが、二重コイルの部分が、長い場合には、二重コイルの部分が、重力によって垂れ下がる。よって、複数の短い二重コイルの間に支持部材を挿入する）。フィラメントランプのフィラメントは、二重コイルのみならず、直線状に張られたニクロム線又は直線状に張られたコイルであってもよい。
【０１８４】
この場合には、直線状の発光体を中心に３６０°の方向に光束が放出されるので、照明対象面（９ｈ）の方向へ光束を向けるためのリフレクタを用いる。リフレクタは、照明対象面（９ｈ）の方向へ効果的に集光するために、好ましくは、直線状の発光体の位置を焦点とする放物面鏡又は楕円面鏡である。
【０１８５】
図１６は、直線状の発光体から放出される光束の放射ベクトル及びレンズによる光束の放射ベクトルの取り込みを説明する図であり、（ａ）は、発光体から均等に放出される光束の放射ベクトルの強度分布を示す図であり、（ｂ）は、発光体の光軸方向により多く放出される光束の放射ベクトルの強度分布を示す図であり、（ｃ）は、照明レンズで取り込まれる放射ベクトルを説明する図であり、（ｄ）は、集光レンズで取り込むまれる放射ベクトルを説明する図である。
【０１８６】
図１６（ａ）及び（ｂ）に示すように、直線状の発光体を含む光源（１ｈ）は、直線状の発光体における全ての部分からほぼ全方向に光を放出し、図１５（ａ）に示す面内で（主走査方向について）直線状の発光体から放出される光を平行光にすることは、困難である。特に、図１６（ａ）に示すように、直線状の発光体のある部分から放出される光束の強度（放射ベクトルの大きさ）が均一である場合には、図１５（ａ）に示すように、集光レンズを省略しても、照明系による照明の効果は、あまり変化しない。
【０１８７】
図１５（ａ）に示す面内では、照明レンズ（５ｈ）を構成するシリンダレンズの焦点距離ｆ２は、ｆ２＝１／（１／（ｂ＋ａ）＋（１／ｃ））を満足する。すなわち、図７に示す照明系における集光レンズの位置に、発光体のフィラメントの中心を置く。統合レンズ（７ｈ）は、図８Ｂに示すような互いに直交する二つのシリンダレンズが接合したレンズであってもよいが、それら二つのシリンダレンズの焦点距離ｆ０は、それぞれ、ｆ０＝ａを満たす。
【０１８８】
また、直線状の発光体におけるある部分から放出される光束の強度分布が、図１６（ｂ）に示すように、光軸の方向において、他の方向よりも高い強度を有する場合、又は、照明レンズ（５ｈ）の焦点距離の設定に依存して、照明レンズ（５ｈ）を発光体の近傍に置けない場合には、照明系の照明効率を向上させるためには、光源（１ｈ）と照明レンズ（５ｈ）との間に集光レンズ（３ｈ）を挿入することが好ましい。
【０１８９】
具体的には、図１６（ｄ）に示すように、集光レンズ（３ｈ）を構成するシリンダレンズを、発光体から集光レンズ（３ｈ）を構成するシリンダレンズの焦点距離だけ離れた位置に置き、集光レンズ（３ｈ）から集光レンズ（３ｈ）を構成するシリンダレンズの反対の焦点距離だけ離れた位置に照明レンズ（５ｈ）を配置する。この場合には、照明系が、光軸方向における発光体の相対的に高い強度の放射ベクトルを取り込むことができ、また、図１６（ｃ）に示すように集光レンズを含まない照明系と比較して、発光体からの光の取り込み角（θ）を大きくすることができる。よって、発光体からの光をより効果的に照射対象面へ導くことができる。
【０１９０】
リフレクタとして、放物面鏡（２ｈ）を用いる場合には、図１５（ｂ）に示す面内では、発光体から放出された光の大部分は、平行光として出力され、照明レンズ（５ｈ）を平行光として通過し、統合レンズ（７ｈ）によって照明対象面（９ｈ）上に集束される。このように、リフレクタに放物面鏡（２ｈ）を用いる場合には、統合レンズ（７ｈ）は、図７に示す統合レンズ（７ａ）と同様に、主光軸を中心とする通常の軸対称のレンズであってもよい。
【０１９１】
また、リフレクタとして、楕円面鏡（２ｈ’）を用いる場合には、図１５（ｃ）に示す面内では、直線状の発光体の中心を楕円面鏡（２ｈ’）の第１焦点に置き、楕円面鏡（２ｈ’）の第２焦点を照明対象面（９ｈ’）に置く。そして、図１５（ｃ）に示す面内では、照明レンズ（５ｈ’）の焦点距離及び統合レンズ（７ｈ’）の焦点距離は、無限大である。すなわち、照明レンズ（５ｈ’）及び統合レンズ（７ｈ’）の両方が、平行板とみなされる。この場合、照明レンズ（５ｈ’）は、図８Ａに示すようなシリンダレンズアレイであり、統合レンズ（７ｈ’）は、図８Ｂに示すようなシリンダレンズである。
【０１９２】
このようにして、図１５（ａ）に示す面内で（主走査方向について）、照明対象面（９ｈ）における照度むらを低減することができる。
【０１９３】
以上説明したように、実施例３の画像読取装置の照明装置によれば、フィラメントのような線状の光源のように、その発光分布に部分的にむらを有する不均一な光源を用いても、照度むらをほとんど生じることなく、原稿面のような照射対象面を均一に照射することができる。よって、種々の光源を用いることができ、光源の低価格化が可能となる。
【実施例４】
【０１９４】
［実施例４］（請求項１〜３，８，１１，１９に対応）
本発明による画像読取装置の実施例４における照明装置のような照明系を、図１７〜１９を参照しながら説明する。
【０１９５】
図１７は、本発明による画像読取装置の実施例４における光源としての蛍光管を説明する図である。図１８は、本発明による画像読取装置の実施例４における第一の照明系を説明する図である。ここで、図１８（ａ）は、第一の照明系の上面図であり、図１８（ｂ）は、第一の照明系の正面図であり、図１８（ｃ）は、光源としての蛍光管の発光強度分布を示す図である。図１９は、本発明による画像読取装置の実施例４における第二の照明系を説明する図である。ここで、図１９（ａ）は、第二の照明系の上面図であり、図１９（ｂ）は、第二の照明系の正面図である。
【０１９６】
実施例４の照明系においては、光源として帯状の発光体（具体的には、蛍光灯のような面発光をする発光体）を用いる。発光体としての蛍光管（１ｉ）においては、図１７及び図１８（ｂ）に示すように、ガラス管（１４）の内面に蛍光剤（１６）を塗布し（開口部としての蛍光管の一部には、蛍光材を塗布しない）、開口部（１５）を除くガラス管（１４）の外壁には、反射膜（１７）が形成される（蛍光剤の厚い層が塗布される場合には、反射膜は、不要である。また、蛍光管（１ｉ）の発光原理は、一般の蛍光灯のものと同じであるので、その説明を省略する）。そして、蛍光剤（１６）から放出された光束は、直接開口部（１５）から放出されるか、又は、そうでなければ、反射膜（１７）で数回反射し、その後、開口部（１５）から放出される。なお、図１７に示すように、蛍光管（１ｉ）の両端に、蛍光管の電極部１８が設けられている。
【０１９７】
上記蛍光管（１ｉ）の発光面は、図１６（ａ）又は（ｂ）に示すように、ほぼ全方向に発光し、主走査方向について、蛍光管の発光面から放出される光を平行光にすることは、困難である。特に、図１６（ａ）に示すように、蛍光管の発光面から放出される光束の強度が均一である場合には、図１５（ａ）に示すように、集光レンズを省略しても、蛍光管を含む照明系による照明の効果は、あまり変化しない。図１８（ａ）に示す面内では、照明レンズ（５ｉ）を構成するシリンダレンズの焦点距離ｆ２は、図１５に示す照明レンズ（５ｈ）と同様に、ｆ２＝１／（１／（ｂ＋ａ）＋（１／ｃ））を満足する。また、図１８（ｂ）に示す面内で、照明レンズ（５ｉ）を構成するシリンダレンズの焦点距離が、ｃに等しいとき、統合レンズ（７ｉ）の焦点距離は、ａに等しくなる。統合レンズ（７ｉ）としては、通常のレンズを用いることが可能である。
【０１９８】
また、蛍光管（１ｉ）の発光面から放出される光束の強度分布が、図１６（ｂ）に示すように、光軸の方向において、他の方向よりも高い強度を有する場合には、照明系の照明効率を向上させるためには、図１９（ａ）及び（ｂ）に示すように、蛍光管（１ｊ）と照明レンズ（５ｊ）との間に集光レンズ（３ｊ）を挿入することが好ましい。
【０１９９】
図１９（ａ）に示す面内では、集光レンズ（３ｊ）を構成する個々のシリンダレンズの焦点距離ｆ１は、図１９（ａ）に示す距離ｃに一致する（即ち、ｆ１＝ｃを満たす）。照明レンズ（５ｊ）を構成する個々のシリンダレンズの焦点距離ｆ２は、概略、ｆ２＝１／（１／（ａ＋ｂ）＋（１／ｃ））に設定される。図１９（ｂ）に示す面内では、集光レンズ（３ｊ）の焦点距離ｆ１’は、ｆ１’＝ｄを満たし、照明レンズ（５ｊ）の焦点距離ｆ２’は、ｆ２’＝∞を満たす。これにより、統合レンズ（７ｊ）の焦点距離ｆ０は、ｆ０＝ａを満たし、統合レンズ（７ｊ）には、通常のレンズを用いることができる。
【０２００】
図１５（ａ）に示されているように、光源が、フィラメントのような発光体であっても、光源から放出される光束の強度分布が、図１６（ｂ）に示すように、光軸の方向において、他の方向よりも高い強度を有する場合には、照明系の照明効率を向上させるためには、光源と照明レンズ（５ｊ）との間に集光レンズ（３ｊ）を挿入することが好ましい。
【０２０１】
このように、原理的に主走査方向に一様に発光する光源を用いても、実際は様々な原因から、発光むらが生じる。図１５（ａ）に示すように、フィラメントの形状を部分的に変更する場合のみならず、蛍光管に蛍光剤を均一に塗布することは、困難であるため、図１８（ｃ）に示すように、蛍光管の電極部付近では、発光強度が、変動している。このような不均一に発光する光源を用いても、主走査方向について、光束を分割して、分割された光束を照明対象面において重畳させることによって、照明対象面を均一に照明することができる。よって、発光むらに対する配慮無しに製造されたランプを使うことができるため、照明系の低コスト化が可能となる。また、フィラメントの付近まで使用することができるので、小型化が可能となる。
【０２０２】
以上説明したように、実施例４の画像読取装置の照明装置によれば、蛍光灯のような面状光源を含む、その発光分布に部分的にむらを有する不均一な光源を用いても、照度むらをほとんど生じることなく、原稿面のような照射対象面を均一に照射することができる。よって、種々の光源を用いることができ、光源の低価格化が可能となる。
【実施例５】
【０２０３】
［実施例５］（請求項１〜３，６，８，９，１２，１９に対応する）
本発明による画像読取装置の実施例５における照明装置のような照明系を、図２０及び２１を参照しながら説明する。
【０２０４】
図２０は、本発明による画像読取装置の実施例５における照明系の第一の例を説明する図である。ここで、図２０（ａ）は、照明系の第一の例の上面図であり、図２０（ｂ）は、照明系の第一の例の正面図である。図２１は、本発明による画像読取装置の実施例５における照明系の第二の例を説明する図である。ここで、図２１（ａ）は、照明系の第二の例の上面図であり、図２１（ｂ）は、照明系の第二の例の正面図である。
【０２０５】
実施例５は、光源（１ｋ）として、水銀灯、キセノンランプ及びメタルハライドランプのような放電灯（アーク灯）を用いる照明系を示す。
【０２０６】
図２０に示す照明系においては、リフレクタとして回転放物面鏡（２ｋ）を用いている。光源（１ｋ）のアーク灯の発光部分を、放物面の焦点位置に置くことにより、光束は、回転放物面鏡（２ｋ）の全面から平行光として放出される。図２０に示す照明系において、集光レンズ（３ｋ）、照明レンズ（５ｋ）、及び統合レンズ（７ｋ）によって、光束を分割し、分割された光束を再度統合することによって、照明対象面（９ｋ）を均一に且つ高い効率で照明することができる。集光レンズ（３ｋ）、照明レンズ（５ｋ）、及び統合レンズ（７ｋ）の各焦点距離は、図７に示す場合と同様に設定すればよい。なお、回転放物面鏡（２ｋ）の前面は、カバー（４ｋ）で覆われている。
【０２０７】
また、図２１に示す照明系においては、リフレクタとして回転楕円面鏡（２ｍ）を用いている。光源（１ｍ）のアーク灯の発光部分を、回転楕円面鏡（２ｍ）の第１焦点に置き、回転楕円面鏡（２ｍ）の第２焦点の位置に照明対象面（９ｍ）の中心を置くとき、統合レンズを省略することができる。集光レンズ（３ｍ）及び照明レンズ（５ｍ）の焦点距離は、ｃ≪ａなので、図７に示す場合と同様に設定すればよい（具体的には、ｆ１＝ｃ、ｆ２＝１／（（１／ｃ）＋（１／ａ））である）。ただし、照明系の照明効率を向上させるためには、図２１に示すように、集光レンズ（３ｍ）を構成するシリンダレンズの大きさが、照明レンズ（５ｍ）を構成するシリンダレンズの大きさに比例することが必要である（具体的には、ｍ１／ｍ２＝（ｃ＋ａ）／ａである）。なお、回転楕円面鏡（２ｍ）の前面は、カバー（４ｍ）で覆われている。
【０２０８】
図２０及び２１に示す照明系は、光源に放電灯を使用することを前提としている。アーク灯のアーク長は、１ｍｍ〜２ｍｍであるので、アーク灯は、非常に小さい領域から光を放出することができ、高い照明効率を備えた照明系を得ることができる。しかしながら、仮に照明系の照明効率が、若干低いことが許容されるとすれば、光源にフィラメントランプ又は数ｍｍ程度の小さいフィラメントを有するハロゲンランプを用いてもよい。このようなランプを用いる照明系の照明効率は、放電灯を用いる照明系の照明効率よりも低いが、従来の照明装置の照明効率よりも格段に高い。
【０２０９】
また、図２０及び図２１に示す実施例５において、その光源として、放電灯に替えて、ＬＥＤを用いることもできる。ＬＥＤの配置については、図２５Ｂに示すように、リフレクタとして、回転放物面鏡を用いる場合には、回転放物面鏡の焦点の位置に（図示していないが、回転楕円面鏡を用いる場合には、回転楕円面鏡の第１焦点の位置に）ＬＥＤペレットの発光面を置く。この場合には、比較的大きいＬＥＤペレットを用いても、照明装置全体の小型化が可能となる。ＬＥＤの発光量は、ペレットの面積に比例する。よって、ペレットの一辺が、２倍、３倍になると、ＬＥＤの発光量は、ペレットの一辺の長さの二乗に比例して増加し、それぞれ、４倍、９倍になる。一方、図２０に示すような回転放物面鏡の平行光化の性能は、その放物面のＦ値が一定である場合には、概略、ＬＥＤペレットの一辺の長さに比例する。また、図２１に示すような回転楕円面鏡の集光の能力は、その楕円面の楕円率が、一定であるならば、概略、ＬＥＤペレットの一辺の長さに比例する。例えば、リフレクタとして回転放物面鏡を用いる場合には、一辺が０．３ｍｍのＬＥＤペレット及びＦ＝１．８の回転放物面鏡の組み合わせを用いる場合における、得られる平行光の平行度及び照明効率は、一辺が１．０ｍｍのＬＥＤペレット及びＦ＝６の回転放物面鏡の組み合わせを用いる場合におけるものと同じである。図２０（ｂ）においてＤとして表される、回転放物面の焦点における回転放物面鏡の直径は、Ｆ値の４倍であるので、先に述べた回転放物面の直径は、それぞれ、７．２ｍｍ及び２４ｍｍであり、それらの回転放物面の直径の比は、ＬＥＤペレットの一辺の長さの比と一致し、約３．３倍であるが、それらの照明系で得られる光量は、約１１倍である。
【実施例６】
【０２１０】
［実施例６］（請求項１〜４，６〜８，１３，１９に対応する）
本発明による画像読取装置の実施例６における照明装置のような照明系を、図２２を参照しながら説明する。
【０２１１】
図２２は、本発明による画像読取装置の実施例６における照明系の例を説明する図である。ここで、図２２（ａ）は、照明系の例の上面図であり、図２２（ｂ）は、照明系の例の正面図である。
【０２１２】
実施例６は、光源（１ｎ）、集光レンズ（３ｎ）及び照明レンズ（５ｎ）の中心を照明対象面の中心からシフトさせた例である。
【０２１３】
図１５に示すように、実施例における照明装置は、光源（１ｎ）、集光レンズ（３ｎ）、照明レンズ（５ｎ）、及び統合レンズ（７ｎ）で構成され、統合レンズ（７ｎ）の主光軸は、光源（１ｎ）、集光レンズ（３ｎ）及び照明レンズ（５ｎ）の中心を照明対象面の中心からシフトしている。また、統合レンズ（７ｎ）の中心は、照明対象面（９ｎ）の中心と一致させてある。すなわち、統合レンズ（９ｎ）の中心から外れた部分を照明に使用する。なお、統合レンズにおける光源から発する光束が通過しない部分を、カットしてもよい。
【０２１４】
照明系を、図２２（ａ）及び（ｂ）に示すように構成することにより、照明系を後に詳述する画像読取装置に組み込む場合に、照明系を、画像を読み取るための結像レンズに隣接させて配置する（並置する）ことができる。このような照明系及び画像読取装置の配置を採用することによって、画像読取装置全体の厚さの増加が抑制される。言い換えれば、実施例６に示すような配置によれば、従来の照明方法による照明装置の構成が不要であるので、画像読取装置全体の厚さを減少させることができる。
【実施例７】
【０２１５】
［実施例７］（請求項１〜４，６〜７，１９に対応する）
本発明による画像読取装置の実施例７における照明装置のような照明系を、図２３及び２４を参照しながら説明する。
【０２１６】
図２３は、本発明による画像読取装置の実施例７における第一の照明系を説明する図である。ここで、図２３（ａ）は、第一の照明系の上面図であり、図２３（ｂ）は、第一の照明系の正面図である。図２４は、本発明による画像読取装置の実施例７における第二の照明系を説明する図である。ここで、図２４（ａ）は、第二の照明系の上面図であり、図２４（ｂ）は、第二の照明系の正面図である。
【０２１７】
実施例１〜６においては、統合レンズ（７）を照明レンズ（５）の直近に配置しているが、集光レンズ（３）又は照明レンズ（５）により分割されたそれぞれの光束の光軸（副光軸）を、照明対象面（９）の中心に一致させることができれば、統合レンズ（７）は、照明対象面（９）と照明レンズ（５）との間におけるいずれの場所に配置してもよい。
【０２１８】
例えば、図２３に示すように、統合レンズ（７ｐ）を、照明対象面（９ｐ）及び照明レンズ（５ｐ）の中間に置くこともできる。ここで、集光レンズ（３ｐ）の焦点距離ｆ１は、ｆ１＝ｃを満たし、照明レンズ（５ｐ）の焦点距離ｆ２は、ｆ２＝１／（（１／ｂ）＋（１／ｃ））を満たし、統合レンズ（７ｐ）の焦点距離ｆ０は、ｆ０＝ａ＝ｂを満たす。
このとき、集光レンズ（３ｐ）によって分割されたｍ１の幅を備えた光束は、統合レンズ（７ｐ）の位置でｍ０’の幅を備えた光束に拡大される。そして、統合レンズ（７ｐ）は、ｍ０’の一定の幅を備えた光束を、平行光として、照明対象面（９ｐ）に照射する。ここで、集光レンズ（３ｐ）を構成する各シリンダレンズで分割された光束の副光軸は、統合レンズ（７ｐ）までは平行に延びるが、この統合レンズ（７ｐ）によって、照明対象面（９ｐ）の中心に一致させられる。その結果、集光レンズ（３ｐ）を構成する各シリンダレンズの幅ｍ１が、照明対象面（９ｐ）におけるｍ０の幅に対応し、集光レンズ（３ｐ）を構成する各シリンダレンズによって分割された光束は、照明対象面（９ｐ）において重畳されて、照明対象面（９ｐ）を照射する。
【０２１９】
さらに、図２４に示すように、統合レンズ（７ｑ）を、光源（１ｑ）と集光レンズ（光束分割レンズ）（３ｑ）との間に配置してもよい。ここで、統合レンズ（７ｑ）の焦点距離ｆ０は、ｆ０＝ａ＋ｂ＋ｃを満たし、集光レンズ（３ｑ）の焦点距離ｆ１は、ｆ１＝ｂを満たし、照明レンズ（５ｑ）の焦点距離ｆ２は、ｆ２＝１／（（１／ａ）＋（１／ｂ））を満たす。集光レンズ（３ｑ）を構成するシリンダレンズの大きさと照明レンズ（５ｑ）を構成するシリンダレンズの大きさの比が、ｍ１／ｍ２＝（ａ＋ｂ）／ａを満たすとき、図７に示す照明系の性能と同等の性能を得ることができる。
【０２２０】
また、統合レンズを集光レンズと照明レンズとの間に配置してもよい。すなわち、集光レンズ（光束分割レンズ）によって分割されたそれぞれの光束の光軸（副光軸）が、照明レンズの光軸と一致するように、且つ、それら光束の副光軸が、統合レンズによって、照明対象面上において一致するように、照明系を構成することができる。
【実施例８】
【０２２１】
［実施例８］（請求項５〜７に対応する）
本発明による画像読取装置の実施例８における照明装置のような照明系を、図２５Ａ及び２５Ｂ並びに図２６を参照しながら説明する。
【０２２２】
図２５Ａは、直線状に配置された複数のＬＥＤ及びＬＥＤから発散された光を平行光に変換する反射鏡を有する光源を説明する図である。ここで、図２５Ａ（ａ）は、その光源の側面図であり、図２５Ａ（ｂ）は、その光源の上面図である。図２５Ｂは、回転放物面鏡に対するＬＥＤペレットの配置及びＬＥＤペレットから放出される光束の放射ベクトルを説明する図である。
【０２２３】
図２６は、二次元的に配置された複数のＬＥＤ及びＬＥＤから発散された光を平行光に変換する反射鏡を有する光源を説明する図である。ここで、図２６（ａ）は、その光源の側面図であり、図２６（ｂ）は、その光源の上面図であり、図２６（ｃ）は、その光源の正面図である。
【０２２４】
上記実施例１、２、６及び７においては、ＬＥＤの発光面から放射される光を、レンズを用いて、平行光とするのに対して、実施例８においては、以下に説明するように、ＬＥＤの発光面から放射される光を、反射鏡を用いて、平行光にする。
【０２２５】
製造することが容易である反射鏡は、球面鏡であり、球面鏡の半径が、ｒであるとき、ＬＥＤの発光部を、球面の中心からｒ／２の位置に置くことによって、ほぼ平行光を得ることができる。しかしながら、図２５Ａ及びＢ並びに図２６に示すように、放物面鏡（２ｒ，２ｓ）を用いることが、最良の方法である。
【０２２６】
図２５Ａ及びＢに示す光源においては、複数の放物面鏡（２ｒ）が、直線的に配置され、ＬＥＤのペレット（２１）の発光面は、ＬＥＤの光軸に対して垂直であり、放物面鏡（２ｒ）の焦点に置かれる。放物面鏡（２ｒ）の本体は、透明樹脂（例えば、アクリル樹脂）で形成され、放物面（２ｒ）の放物面にアルミを蒸着することによって、放物面の全反射鏡が得られる。このようにして、品質の高い平行光を得ることができる。しかしながら、図２５Ａのような単純な光源の構成においては、図２５Ｂに示すように、ＬＥＤのペレット（２１）の発光面に鉛直な方向に放出された光束の光量が、最も高いが、その光束は、回転放物面鏡で反射された後、ＬＥＤのペレット（２１）自体、電気導線（２０）、及びリード線（２２）によって遮られてしまう。その結果、光源からの出力が低下して、照明系の照明の効率が低下する。
【０２２７】
図２６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示す光源は、直線状に配置されたＬＥＤを有する上述した単純な光源の欠点を除去し、光源から放出された光束の利用率を向上させるものである。すなわち、複数個のＬＥＤの列を並置して、光源から放出された光の集積効率を向上させている。
【０２２８】
図２６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示す光源において、透明樹脂材料で作られた放物面の本体にアルミニウムを蒸着することによって得られる鏡面を備えた、反射鏡としての放物面鏡（２ｓ）、及び放物面鏡（２ｓ）の焦点の位置に置かれたＬＥＤのペレット（２１）は、図２５Ａ及びＢに示す光源におけるものとのと同じである。しかしながら、図２５Ａ及びＢに示す光源とは異なり、ＬＥＤのペレット（２１）の発光面を、放物面鏡（２ｓ）の光軸に対して±４５°だけ傾斜させ、ＬＥＤのペレット（２１）の発光面から放出される光を、二つの方向に分けている。このような光源においては、ＬＥＤのペレット（２１）の発光面に対して垂直な方向に放出されて放物面鏡から反射される高い強度の光が、ＬＥＤのペレット（２１）自体、電気導線（２０）及びリード線（２２）によってあまり遮られず、ＬＥＤのペレット（２１）自体、電気導線（２０）及びリード線（２２）によってあまり遮られ得るのは、ＬＥＤのペレット（２１）の発光面に対して斜めの方向に放出されて放物面鏡から反射される比較的低い強度の光である。よって、光源の出力低下及び照明系の照明効率の低下を減少させることができる。また、複数のＬＥＤの列を並べるときは、図２６（ａ）及び（ｂ）に示すように、放物面鏡のずれたハニカム構造を採用することができるので、光源の面積の利用率も向上させることができる。
【実施例９】
【０２２９】
［実施例９］（請求項１４〜１８，２０に対応する）
本発明による画像読取装置に関する実施例９を、図２７、図２８、及び図２９を参照しながら説明する。
【０２３０】
図２７は、一体化された照明系及び読取系を用いる、実施例９の画像読取装置の上面図である。また、図２８は、一体化された照明系及び読取系を用いる、実施例９の画像読取装置の正面図である。なお、図２７及び図２８においては、第１および第２走行体を省略している。また、図２７においては、折り返しミラー及び変向ミラーを省略しているので、原稿（２５）面とコンタクトガラス（２６）を９０度展開して示す。なお、図２８においては、第１走行体に設けられたミラーが示されている。図２７及び図２８は、主走査方向の読み取りを説明する。
【０２３１】
実施例１〜８においては、主に照明系（照明装置）を説明してきたが、実施例９においては、以上説明した照明系及び結像系が一体化された画像読取装置を説明する。実施例９においては、実施例１〜８における照明系の概念を、単純に画像読取装置に適用するだけでなく、原稿面の画像の読み取りもまた改善される。
【０２３２】
例えば、図７に示される照明系を図１（ａ）及び（ｂ）に示す画像読取装置に組み込む場合は、図２７に示すように、画像読取装置は、原稿（２５）を置くコンタクトガラス（２６）、原稿（２５）面の画像を撮像素子（２７）に結像させる結像手段としての結像レンズ（２８）、及び結像レンズ（２８）の母線（主光軸）と平行に配置された照明装置（３０）を有する。照明装置（３０）は、少なくとも、光源（３１）、原稿（２５）面を照明する照明レンズ（３２）、及び、照明光を原稿面に重畳させる統合レンズ（３３）を含む。照明装置（３０）は、統合レンズ（９ｎ）の中心から外れた部分に配置される。この場合には、光源（３１）、集光レンズ、照明レンズ（３２）、統合レンズ（３３）を、（照明装置を称する）ユニットとして結像レンズの横に置くことができる。上記結像系を構成する結像レンズ（２８）及び撮像素子（２７）、並びに、照明系を構成する照明装置（３０）は、固定されたコンタクトガラス（２６）を有する画像読取装置本体の固定部分に設置される。
【０２３３】
光源（３１）から照射された照明光は、照明レンズ（３２）及び統合レンズ（３３）によって、原稿（２５）面の主走査方向に沿って照明することになる（この照明系には、図２２で説明した方法を用いている）。
【０２３４】
また、光源（３１）から照射された光が、統合レンズ（３３）によって、原稿（２５）の面上において重畳される。一方、原稿（２５）面におけるその重畳された光で照明される場所の画像を、撮像素子（２７）によって読み取るように、結像レンズ（２８）などのレイアウトを決定する。
【０２３５】
図２７に示す画像読取装置においては、結像レンズ（２８）を、結像レンズ（２８）の母線（主光軸）が、原稿（２５）面の中央を通過するように設置し、撮像素子（２７）を、撮像素子（２７）の中心が、結像レンズ（２８）の母線に一致するように配置する。この場合には、結像レンズ（２８）による画像の歪みが最も少ない状態で、画像を撮像素子（２７）上に結像させることができる。また、統合レンズ（３３）の主光軸は、結像レンズ（２８）の母線（主光軸）に完全に一致する。結像レンズ（２８）の母線をシフトさせると、結像レンズ（２８）の母線は、統合レンズ（３３）の主光軸と一致せずに平行となる。
【０２３６】
ここで、例えば、照明の光量を２倍にする必要がある場合は、（図２７に二点鎖線の矩形で示した）第２の照明装置（３０’）を、結像レンズ（３３）の主光軸を中心にして、第１の照明装置（３０）と対称な位置に配置すればよい。もちろん、第１の照明装置と第２の照明装置の役割を、照明光の色について分担してもよい。例えば、第１の照明装置は、Ｒ（赤）及びＧ（緑）の照明を提供し、第２の照明装置は、Ｂ（青）の照明を提供する。また、色の分配及び組み合わせは、特に限定されない。
【０２３７】
なお、図２７においては、結像レンズ（２８）を有する結像系（撮像系）が、原稿（２５）面の中央に配置されているが、照明装置（３０）を有する照明系を、照明装置（３０）が原稿（２５）面の中央に配置されるように、結像系と入れ替えてもよい。また、結像系及び照明系を、原稿（２５）面の中央を通る線（図２７中の母線：主光軸）の両側に配置することもできる。
【０２３８】
図１８に示すような画像読取装置においては、原稿面に対して垂直な方向で原稿面を照明すると、コンタクトガラス（２６）の表面反射光又は光沢を備えた原稿（２５）面からの反射光が、結像レンズ（２８）に入り、ハレーションを起し、その結果、低い質の読取画像が得られることがある。
【０２３９】
ここで、このような問題を解決する画像読取装置を、図２８を参照しながら説明する。図２８に示す画像読取装置においては、撮像素子（３５）用の結像レンズ（３６）の読取光軸（３７）及び照明装置（４０）の統合レンズ（４３）の照明光軸（３８）が、折り返しミラー（４４）などを経て、原稿面（４５）に到達している。ここで、上述したように、読取光軸（３７）は、照明光軸（３８）と完全に一致している。一方、原稿面（４５）へ延びる光軸（４７）は、原稿面（４５）の法線（４６）と一致させずに、原稿面（４５）の法線（４６）に対して一定の角度を有する。
【０２４０】
光軸（４７）に沿った照明光は、原稿面（４５）に到達して反射される際、反射光の正反射成分は、正反射光軸（４８）の方向に反射される。この正反射光軸（４８）の方向は、読取光軸である光軸（４７）の方向と異なるため、撮像素子（３５）には、原稿面（４５）で反射された光の正反射光成分が入射しない。すなわち、原稿面（４５）に到達した照明光のうち拡散反射成分のみが、撮像素子（３５）に入射することになる。よって、撮像素子における画像の読み取りは、原稿面（４５）の光沢の変動に影響されないことになる。（正反射光成分が、撮像素子（３５）に入射すると、原稿の光沢度によって撮像素子（３５）に入射する光量が変動することになり、原稿の画像濃度の正確な読み取りが、困難になる。）
また、原稿面（４５）へ延びる光軸（４７）が、原稿面（４５）の法線（４６）と一定の角度を有するように、例えば、折り返しミラー（４４）の傾斜角度を調整することによって、原稿面（４５）の法線（４６）に対する原稿面（４５）へ延びる光軸（４７）の角度を設定することができる。例えば、２つの走行体を用いる画像読取装置においては、第１走行体に設置されている折り返しミラーの角度を変更することによって、原稿面に対する読取光軸及び照明光軸の角度を設定することができる。
【０２４１】
図２９は、図１（ａ）及び（ｂ）に示す画像読取装置に対応する、図２７及び図２８に示した画像読取装置を説明する図である。図２９において、図１（ａ）及び（ｂ）に示す符号を、図２７及び図２８に示す符号と対応させている。
【０２４２】
本発明による照明装置を用いる画像読取装置（１００）においては、画像読取装置（１００）を正面から見たとき、照明装置（４０）の照明光軸（３８）は、結像レンズ（１０２（３６））及び１次元撮像素子（１０１（３５））の読取光軸（３７）と一致している。
【０２４３】
照明装置（４０）の光源（４１）から放出された光束は、統合レンズ（４３）を通過し、第２走行体（１０４）上に設けられた二つの折り返しミラー（１１２ａ，１１２ｂ）で折り返されて、第１走行体（１０３）に設けられた変向ミラー（１１３（４４））で反射されて、コンタクトガラス（１０８）上の原稿（１０７（４５））を照明する。その際、第２走行体（１０４）上の二つの折り返しミラー（１１２ａ，１１２ｂ）の各々において、光は、直角に折り曲げられるので、光源からの光束は、第２走行体へ入射する方向と反対の方向に反射される。二つの折り返しミラー（１１２ａ，１１２ｂ）によって反射された光束は、第１走行体（１０３）に設けられた変向ミラー（１１３）によって、直角よりもわずかに大きい角度で折り返されるので、その光束は、コンタクトガラス（１０８）及び原稿（１０７（４５））面に垂直な方向に対してわずかに傾斜した角度で入射する。そのため、コンタクトガラス（１０８）及び原稿（１０７（４５））の各面で反射された直接反射光（４８）は、入射光（４７）とは反対に進行し、変向ミラー（１１３）には戻らない。一方、原稿（１０７（４５））面は、一般的には、紙面であるため、入射光（４７）の大部分は、散乱反射される。そして、入射光（４７）と（正面図上で）重なる母線上に反射された光の成分（ベクトル）は、画像光となって変向ミラー（１１３）に向けられ、第２走行体（１０４）上の折り返しミラー（１１２ａ，１１２ｂ）へ向けられる。画像光は、さらに第２走行体（１０４）上の二つの折り返しミラー（１１２ａ，１１２ｂ）によって、直角に折り曲げられるので、原稿（１０７（４５））面からの画像光は、第２走行体へ入射する方向と反対の方向に反射され、結像レンズ（１０２（３６））を通じて１次元撮像素子（１０１（３５））に結像される。
【０２４４】
言い換えると、照明装置（４０）からの照明光が、コンタクトガラス（１０８）上のライン状の撮像領域（１１１）を照明し、撮像領域（１１１）における原稿（１０７（４５））面の画像が、１次元撮像素子（１０１（３５））上に結像させられる。結像させられた画像光は、撮像素子（１０１（３５））によって光電変換され、電気信号として１次元（主走査方向）の画像情報を得ることができる。
【０２４５】
また、この画像読取装置（１００）では、第１走行体（１０３）及び上記第２走行体（１０４）が、モータ（１０５）による駆動力を、駆動伝達手段（１０６）を通じて受け、第１走行体（１０３）は、第２走行体（１０４）の速度の２倍である速度で走行する。その結果、コンタクトガラス（１０８）面に対する結像レンズ（１０２（３６））の結像位置が、１次元撮像素子（１０１（３５））面に維持されつつ、光が、コンタクトガラス（１０８）面において、ライン状の撮像領域（１１１）と垂直な方向に且つコンタクトガラス（１０８）と平行に、走行する。このようにして、コンタクトガラス（１０８）上に置かれた原稿（１０７（４５））の画像を、１次元撮像素子（１０１（３５））にて順次読み出して、２次元に取得する。また、第１走行体（１０３）及び上記第２走行体（１０４）の走行速度の比は、２：１に設定されるので、第２走行体（１０４）の移動距離は、第１走行体（１０３）の移動距離の半分であり、撮像領域（１１１）から結像レンズ（１０２（３６））又は１次元撮像素子（１０１（３５））までの距離は、第１走行体（１０３）及び第２走行体（１０４）の位置によらず、一定である。このように、コンタクトガラス（１０８）上に置かれた原稿（１０７（４５））の画像を、１次元撮像素子（１０１（３５））に結像させて、逐次１次元画像情報を得ながら、第１走行体（１０３）及び第２走行体（１０４）を、副走査方向において走行させるので、第１走行体（１０３）及び第２走行体（１０４）の走行完了後には、２次元の画像情報を取得することができる。
【０２４６】
なお、折り返しミラー（１１２ａ，１１２ｂ）及び変向ミラー（１１３）を、板状の反射板として図示しているが、これらのミラーのいずれについても、プリズムの全反射のような他の反射面を用いてもよい。特に、第２走行体上の折り返しミラー（１１２ａ，１１２ｂ）を、プリズムで置き換えると、反射面の精度を容易に向上させることができ、第２走行体の組み立ても容易になる。
【０２４７】
以上説明したように、実施例９の画像読取装置は、次のような効果を有する。
【０２４８】
照明装置を第１走行体上に置く必要がなく、結像系を構成する結像レンズ及び撮像素子の付近に置くことができるので、画像読取装置の高さ方向における照明装置のための寸法が必要なくなり、結果として、画像読取装置の薄型化を達成することができる。
【０２４９】
また、照明装置（光源）を第１走行体上に設置する必要がなく、画像読取装置本体の固定した部分に設置することができるので、フレキシブルな電源ラインが不要となり、信頼性の向上及び低コスト化を実現することができる。
【０２５０】
加えて、原稿面の付近に反射性の部材を置く必要がないので、原稿面に照射された照明光が再反射されることがなくなり、フレアを殆ど除去することができる。
【０２５１】
さらに、原稿面に対して照明光を斜めに入射させると、原稿面での正反射光成分が、結像レンズに入射することがなく、原稿面を照らす照明光のうち、拡散反射成分のみを撮像素子に入射させることになる。その結果、原稿面の光沢の変動の影響を受けることなく、原稿の画像濃度を正確に読み取ることが可能となる。
【０２５２】
また、原稿面に対して鉛直に近い方向から光を照射することができるので、ブック原稿の中央部の影を殆ど除去することができる。
【０２５３】
なお、このような画像読取装置を複写機のような画像形成装置に組み込むことは、従来の画像読取装置を複写機に組み込む場合と同様に容易に行うことができる。
【０２５４】
ところで、図２９に示す画像読取装置においては、副走査方向（７２）において、照明光の光軸及び読取光軸は、互いに対して一致し、照明光及び画像光の両方が、変向ミラー及び二つの折り返しミラーで反射される。
【０２５５】
図３０は、画像読取装置におけるフレアの発生を説明する図である。図３０に示すように、変向ミラー（１１３）及び下側の折り返しミラー（１１２ｂ）の鏡面は、上側に向けられている。このため、変向ミラー（１１３）及び下側の折り返しミラー（１１２ｂ）の鏡面には、塵又は埃（５１）が容易に付着する。そして、これらの鏡面に塵又は埃（５１）が付着すると、照明光が、これらの鏡面で反射されるとき、照明光は、それら鏡面に付着した塵又は埃（５１）によって乱反射されて、フレア光（５２）を生じる。このフレア光は、直接、結像レンズ（１０２）に入射し、原稿面からの画像光に重なり合い、一次元撮像素子（１０１）（例えば、ＣＣＤ）上で検出されることになる。その結果、得られた画像に白みがかかるという黒浮き現象が、発生することがある。
【０２５６】
また、光源にＬＥＤを用いる上述した照明系を画像読取装置に組み込むと、光源におけるＬＥＤから放出された光束の中で、ＬＥＤに取り付けられた平行化レンズの焦点位置から放出された光束は、概略、照明対象面における撮像領域に届くが、実際のＬＥＤは、ある体積を有し、平行化レンズの焦点の位置以外の位置から放出される光束は、平行化レンズの焦点の位置から放出される光束よりも多い。すなわち、照明装置から平行光として放出される光束以外の照明装置から発散する光束も多く、照明光の多くの光束が、照明されることが望まれる撮像領域の付近に分散してしまうので、照明光の利用率は、低下してしまう。また、ある体積を有する光源を、平行化レンズの焦点付近に配置すると、照明対象面における撮像領域において、その光源は、ＬＥＤに取り付けられた平行化レンズの焦点距離ｆ３に対する統合レンズの焦点距離ｆ０の比ｆ０／ｆ３の割合で拡大されて投射される。このことは主走査方向の面では１００倍を超えた拡大率で照明するのでｆ０／ｆ３の割合を十分超えており問題とならないが、副走査方向の面ではｆ０／ｆ３の割合を大きく上回った拡大率となってしまう。すなわち、照明対象面において、副走査方向の面では統合レンズで光束を絞ろうとしても絞りきれず、撮像領域（１１１）に照射される光束が減少してしまう。
【実施例１０】
【０２５７】
実施例１０は、照射対象面における照度むらをより容易に低減することがきる、より高い光利用率を備えた画像読取装置を、図３１を参照して説明する。
【０２５８】
図３１は、読取用の光を反射するエリアの周辺部分が折り曲げられた変向ミラーを用いる画像読取装置の例を示す図である。
【０２５９】
図３１に示すように、変向ミラー（１１３）における読取用の光（原稿面の画像光）（４７）を反射するエリアの周辺部分を折り曲げる。（なお、従来の画像読取装置においては、変向ミラーの機械的強度を維持するために、読取用の光を反射する面積の数倍の寸法を有する変向ミラーを用いていた。）このような変向ミラー（１１３）は、図３１に示すように、ある体積を有するＬＥＤから放出され且つ照明装置（４０）から発散して射出された光束を、その光束の光軸を折り曲げることによって、原稿面（１０７）における読取領域（１１１）に集めることができる。より具体的には、図３１に示す変向ミラー（１１３）は、照明装置（４０）から平行に射出された光束及び照明装置（４０）から発散して射出された光束を原稿面（１０７）における読取領域（１１１）に集めることができ、照明光の利用率を３倍程度まで高めることが可能となる。なお、副走査方向（７２）において、原稿面（１０７）における読取領域（１１１）の幅（実際のカラー読取装置では、３ｍｍ程度）を考慮して、変向ミラー（１１３）の折り曲げた部分の数を増加させる（例えば、２〜６個の部分）と、おおむね変向ミラー（１１３）の折り曲げた部分の数に比例して、照明装置から放出される照明光の利用率を向上させることができる。
【実施例１１】
【０２６０】
実施例１１は、より高い光利用を備えた照明系を、図３２を参照して説明する。
【０２６１】
図３２は、本発明による、より高い光利用を備えた照明系の例を説明する図である。ここで、図３２（ａ）は、実施例１１における第一又は第二の照明系の上面図であり、図３２（ｂ）は、実施例１１における第一の照明系の正面図であり、図３２（ｃ）は、実施例１１における第二の照明系の正面図である。
【０２６２】
図３２に示す第一又は第二の照明系は、ＬＥＤ及びＬＥＤから放出される発散光を平行光に変換するリフレクタを含む複数の光源（１）、光源から放出される光束を分割する集光レンズ（３）、分割された光束を照明対象面（９）に照明する照明レンズ（５）、図３２（ａ）に示す面内で（画像読取装置の主走査方向（７１）について）分割された光束を照明対象面（９）上で重畳させる統合レンズ（７）、並びに、図３２（ｂ）又は図３２（ｃ）に示す面内で（画像読取装置の副走査方向（７２）について）分割された光束を照明対象面（９）上に集束させる集束レンズ（８）を有する。
【０２６３】
図３２に示す第一又は第二の照明系を、図７に示す照明系と比較すると、図３２に示す第一又は第二の照明系においては、集光レンズ（３）及び照明レンズ（５）は共通であるが、統合レンズ（７）として、図７に示す通常のレンズに代えて、シリンダレンズを用いている。また、図３２に示す第一又は第二の照明系においては、統合レンズ（７）用のシリンダレンズと直交する方向に配置されたシリンダレンズを、集束レンズ（８）として、照明対象面の付近に配置する。図３２に示す第一又は第二の照明系において、統合レンズ（７）を構成するシリンダレンズの焦点距離は、図７に示す統合レンズの焦点距離と同じであるａであり、集束レンズ（８）を構成するシリンダレンズの焦点距離は、ａ’である。ここで、ａは、統合レンズ（７）から照明対象面（９）（撮像領域）までの距離であり、ａ’は、集束レンズ８から照明対象面（９）（撮像領域）までの距離である。統合レンズ（７）は、例えば、図８Ｂに示すような形状を有するシリンダレンズであり、集束レンズ（８）は、例えば、図８Ｃに示すような形状を有するシリンダレンズである。（なお、図３２において、ＬＥＤから放出される発散光を平行光に変換するリフレクタは、ＬＥＤの位置が焦点である回転放物面であり、その回転放物面の焦点距離は、ＬＥＤからリフレクタの先端までの距離である。）
図３２に示す第一又は第二の照明系においては、図３２（ａ）に示す面内では、ＬＥＤから放出された光束は、回転放物面鏡によって平行光に変換され、集光レンズとしてのシリンダレンズアレイ（３）によって複数の光束に分割され、照明レンズとしてのシリンダレンズアレイ（５）によって照明対象面（９）上に照明される。そして、分割された光束は、統合レンズ（７）及び集束レンズ（８）を通過するが、統合レンズ（７）としてのシリンダレンズによって、照明対象面（９）上で重畳される。なお、集束レンズ（８）は、図３２（ａ）に示す面内では、平行平面板とみなすことができる。
【０２６４】
一方、図３２（ｂ）又は（ｃ）に示す面内では、ＬＥＤから放出された光束は、回転放物面鏡によって平行光に変換され、平行平面板とみなすことができる集光レンズ（３）、照明レンズ（５）及び統合レンズ（７）を平行光として通過し、集束レンズ（８）としてのシリンダレンズによって照明対象面上に集束する。
【０２６５】
図３２に示す第一又は第二の照明系においては、光源ＬＥＤの像は、図３２（ａ）に示す面内では、Ｍ／ｍ＝（ａ＋ｂ）／ｃの比で、照明対象面（９）上に拡大されることになる。なお、ｂは、照明レンズ（５）と統合レンズ（７）との間の距離であり、ｃは、集光レンズ（３）と照明レンズ（５）との間の距離である。図３２（ｂ）又は図３２（ｃ）に示す面内では、光源ＬＥＤの像は、光源（１）の回転放物面の焦点距離に対する集束レンズ（８）としてのシリンダレンズの焦点距離ａ’の比で、照明対象面（９）上に投射される。ここで、集束レンズ（８）としてのシリンダレンズの焦点距離ａ’は、図７に示す照明系の統合レンズの焦点距離の１／１０程度にすることができるので、図３２に示す照明系におけるＬＥＤの像の拡大率は、図７に示す照明系におけるＬＥＤの像の拡大率の十分の一に押さえることができる。すなわち、図３２に示す照明系は、図３２（ｂ）又は（ｃ）に示す面内で、図７に示す照明系に対して１０倍程の光を照射対象面（９）に集束させることができる。
【０２６６】
光源（１）は、図３２（ｂ）に示すように、一つの光源の列を配置してもよく、図３２（ｃ）に示すように、複数の光源の列を配置してもよい。光源（１）におけるＬＥＤの数（図３２（ａ）、（ｂ）で示す第一の照明系においては４個、図３２（ａ）、（ｃ）で示す第二の照明系においては１２個として示している）は、特に限定されない。また、ＬＥＤの発光色は白色ＬＥＤのみでもよいし、赤色（Ｒ）のＬＥＤ、緑色（Ｇ）のＬＥＤ、及び青色（Ｂ）のＬＥＤを含でもよい。カラーバランスを考慮した場合、光源（１）における赤色（Ｒ）のＬＥＤの数、緑色（Ｇ）のＬＥＤの数、及び青色（Ｂ）のＬＥＤの数は、等しくてもよく、低い発光輝度を備えた色のＬＥＤが、高い輝度を備えた色のＬＥＤよりも多くてもよい。
【０２６７】
また、図３２（ａ）において、光源（１）の数と集光レンズ（３）（及び／又は照明レンズ５）としてのシリンダレンズアレイを構成するシリンダレンズの数の比（図３２（ａ）においては、４：５）を、増加させてもよい。この場合には、照明対象面における光の照度分布を、より容易に均一にすることができる。例えば、光源（１）に対する集光レンズ（３）及び／又は照明レンズ（５）を構成するシリンダレンズの数の比を、２以上にしてもよい。詳細は後述するが、このようにするとＬＥＤの数が少ないときは照明対象面おける光の照度分布の均一化に有利である。
【０２６８】
また、図３２に示す照明系は、図３２（ａ）に示す面内で（画像読取装置の主走査方向（７１）について）、光源（１）、集光レンズ（３）、及び照明レンズ（５）を、統合レンズ（７）の光軸（照明光軸の主光軸（６１））を中心に対称的に配置している。
【０２６９】
図３３は、集束レンズを有し且つ統合レンズの周辺部分を用いる照明系の例を説明する図である。ここで、図３３（ａ）は、その照明系の例の上面図であり、図３３（ｂ）は、その照明系の例の正面図である。図３３に示す照明系においては、図３３（ａ）に示す面内で、光源（１）、集光レンズ（３）、及び照明レンズ（５）を、統合レンズ（７）の中央部分を除く、統合レンズ（７）の周辺部分に配置する。
【０２７０】
図３４は、本発明による照明系に用いることができるシリンダレンズの形状を示す図である。図３３に示すような、集束レンズ（８）を有し且つ統合レンズ（７）の周辺部分を用いる照明系に用いることができる統合レンズ（７）としてのシリンダレンズは、図３４に示すようなシリンダレンズである。
【０２７１】
図３３に示すような照明系については、画像読取装置における読取系（撮像系、結像系）を、統合レンズの中央部分に配置することができる。すなわち、画像読取装置における読取系の周囲に照明系を配置する（又は並置する）ことができる。このようにして、図３３に示すような照明系を用いることによって、照明系及び読取系を一体化することができる。
【０２７２】
図３５は、一体化された、集束レンズを含む照明系及び読取系を用いる画像読取装置の例を説明する図である。図３５に示す画像読取装置は、図３３に示すような照明装置４０を含む。図３５に示す画像読取装置における照明系は、光源（１）、集光レンズ（３）、照明レンズ（５）及び統合レンズ（７）を含む照明装置（４０）並びに集束レンズ（８）を含む。なお、集束レンズ（８）を、図３５に示すように、変向ミラー（１１３）の照明装置側に配置してもよく、変向ミラー（１１３）の原稿面（１０７）側に配置してもよい。図３５に示す画像読取装置においては、読取系の読取光軸（３７）と照明系の照明光軸（３８）が、主走査方向（７１）について、重なっている。このため、集束レンズ（８）が、単純なシリンダーレンズであると、原稿（１０７）面の画像が、集束レンズ（８）によって拡大又は縮小され、拡大又は縮小された画像が、１次元撮像素子（１０１）によって読み取られる。このため、集束レンズ（８）における、結像レンズ（読み取り）に入射する画像光が通過する部分は、集束レンズ（８）の作用を持つべきではない。集束レンズ（８）における、結像レンズ（読み取り）に入射する画像光が通過する部分について、集束レンズ（８）からその部分のレンズの作用を除くためには、図３５に示すように、集束レンズ（８）におけるその部分を、平行平面板に形成する（集束レンズ（８）に平坦部を形成する）か、又は、集束レンズ（８）のその部分を、切り取ればよい（結果として、レンズの中央部分を有さない二つの集束レンズが得られる。）。
【０２７３】
また、集束レンズ（８）に代えて、原稿（１０７）面の撮像領域（１１１）に焦点を有する他の光束集束素子を用いることもできる。
【０２７４】
図３６は、光束集束素子としての放物面鏡を有し且つ統合レンズの周辺部分を用いる照明系及び読取系を用いる画像読み取り装置の例を説明する図である。図３７は、光束集束素子として用いることができる放物面鏡の形状を示す図である。
【０２７５】
図３６に示すように、図３５に示す画像読取装置において、集束レンズ（８）に代えて、原稿（１０７）面の撮像領域（１１１）又は照明対象面（９）に焦点を有する放物面鏡（８’）を用いてもよい。ここで、放物面鏡（８’）は、図３７に示すような放物面鏡である。このように、原稿（１０７）面の撮像領域（１１１）又は照明対象面（９）に焦点を有する放物面鏡（８’）を用いると、放物面鏡（８’）は、光束集束素子としての作用に加えて、変向ミラー（１１３）の作用も有する。その結果、変向ミラー（１１３）を取り除くことができ、画像読取装置の部品の数を減少させることができる。また、図３６に示す画像読取装置においても、読取系の読取光軸（３７）と照明系の照明光軸（３８）が、主走査方向（７１）について、重なっている。このため、放物面鏡（８’）が、単純な放物面鏡であると、原稿（１０７）面の画像が、放物面鏡（８’）によって拡大又は縮小され、拡大又は縮小された画像が、１次元撮像素子（１０１）によって読み取られる。このため、放物面鏡（８’）における、結像レンズ（読み取り）に入射する画像光が反射する部分は、放物面鏡（８’）の作用を持つべきではない。放物面鏡（８’）における、結像レンズ（読み取り）に入射する画像光が反射する部分について、放物面鏡（８’）からその部分の集光作用を除くためには、図３６に示すように、放物面鏡（８’）におけるその部分を、平面鏡に形成する（放物面鏡（８’）に変向ミラー部を形成する）。
【０２７６】
図３８は、光束集束素子としての放物面鏡及び補正レンズを有し且つ統合レンズの周辺部分を用いる照明系並びに読取系を用いる画像読み取り装置の例を説明する図である。図３８に示す画像読取装置においては、光束集束素子としての放物面鏡（８’）を用いているが、放物面鏡（８’）に平面鏡を形成していない。図３８に示す画像読取装置は、放物面鏡（８’）によって拡大又は縮小された画像を、逆に、縮小又は拡大する補正レンズ（８’’）を有する。すなわち、撮像領域（１１１）からの画像光は、放物面鏡（８’）（焦点距離＝ａ’）によって、平行光にされるので、逆の符号の焦点距離（＝１／（１／ａ＋１／ａ’））を有する凹シリンダレンズを、補正レンズ（８’’）として、読取系の結像レンズの直前に配置する。これにより、撮像領域（１１１）における画像を、正常に、一次元撮像装置（ＣＣＤ）上に結像させることができる。なお、補正レンズ（８’’）は、読取系にのみ配置され、照明系には配置されない。
【０２７７】
なお、図３５に示すような画像読取装置において、読取系に対応する、集束レンズ（８）としての凸シリンダレンズに平坦部を設ける又は集束レンズ（８）としての凸シリンダレンズの一部を切り取ることなく、集束レンズ（８）及び補正レンズ（８’’）を用いてもよい。すなわち、撮像領域（１１１）からの画像光は、集束レンズ（８）（焦点距離＝ａ’）によって、平行光にされるので、逆の符号の焦点距離（＝１／（１／ａ＋１／ａ’））を有する凹シリンダレンズを、補正レンズ（８’’）として、読取系の結像レンズの直前に配置する。これにより、撮像領域（１１１）における画像を、正常に、一次元撮像装置（ＣＣＤ）上に結像させることができる。なお、補正レンズ（８’’）は、読取系にのみ配置され、照明系には配置されない。
【実施例１２】
【０２７８】
実施例１１は、撮像領域（１１１）における画像が光束集束素子によって拡大又は縮小されない画像読取装置の例を、図３９Ａ及びＢ並びに図４０Ａ〜Ｄを参照して、説明する。光束集束素子が撮像領域（１１１）における画像を拡大又は縮小することを防止するためには、画像読取装置の主走査方向（７１）と直交する方向において、読取光軸及び照明光軸を分離する。
【０２７９】
図３９Ａは、照明装置を結像レンズの上側に配置した画像読取装置の例を説明する図である。図３９Ｂは、照明装置を結像レンズの下側に配置した画像読取装置の例を説明する図である。
【０２８０】
図３９Ａ及び図３９Ｂに示すように、読取光軸（３７）及び照明光軸（３８）は、画像読取装置の主走査方向（７１）と直交する方向において、互いに平行に分離され、二つの折り返しミラー（１１２ａ）及び（１１２ｂ）で互いに平行に折り返される。ここで、二つの折り返しミラー（１１２ａ）及び（１１２ｂ）の各々は、互いに平行に分離された照明光及び読取光の両方を反射させることができるような面積を有する。読取光軸（３７）は、変向ミラー（１１３）によって折り返され、原稿（１０７）面の撮像領域（１１１）に交差する。照明光軸いついては、変向ミラーの近傍に、光束集束素子としての放物面鏡（８’）を置く。なお、この放物面鏡（８’）の焦点は、撮像領域（１１１）に位置させる。言い換えれば、読取光軸（３７）及び照明光軸（３８）を、撮像領域（１１１）のある位置で一致させる。
【０２８１】
図３９Ａに示すように、照明装置（４０）を結像レンズの上側に配置すると、照明光軸（３８）及び読取光軸（３７）が、折り返しミラー（１１２ｂ）によって折り返される前には、照明光軸（３８）は、読取光軸（３７）の上側に位置する。一方、照明光軸（３８）及び読取光軸（３７）が、折り返しミラー（１１２ａ）によって折り返された後には、照明光軸（３８）は、読取光軸（３７）の下側に位置する。その結果、放物面鏡（８’）は、変向ミラー（１１３）の下側に配置され、照明光は、変向ミラー（１１３）より下側に配置された放物面鏡（８’）から撮像領域（１１１）に向かって反射される。なお、放物面鏡（８’）は、変向ミラー（１１３）より前側に配置してもよく（ｉ）、変向ミラー（１１３）より後側に配置してもよい（ｉｉ）。
【０２８２】
図３９Ｂに示すように、照明装置（４０）を結像レンズの下側に配置すると、照明光軸（３８）及び読取光軸（３７）が、折り返しミラー（１１２ｂ）によって折り返される前には、照明光軸（３８）は、読取光軸（３７）の下側に位置する。一方、照明光軸（３８）及び読取光軸（３７）が、折り返しミラー（１１２ａ）によって折り返された後には、照明光軸（３８）は、読取光軸（３７）の上側に位置する。その結果、放物面鏡（８’）は、変向ミラー（１１３）の上側に配置され、照明光は、変向ミラー（１１３）より上側に配置された放物面鏡（８’）から撮像領域（１１１）に向かって反射される。なお、放物面鏡（８’）は、変向ミラー（１１３）より前側に配置してもよく（ｉ）、変向ミラー（１１３）より後側に配置してもよい（ｉｉ）。
【０２８３】
なお、図３９Ａ及び３９Ｂにおいて、二つの放物面鏡（８’）を変向ミラー（１１３）の前側（ｉ）及び後側（ｉｉ）に配置し、それぞれの放物面鏡（８’）に、照明装置（４０）から放出される照明光を照射できるようにすることもできる。この場合には、変向ミラー（１１３）の前側に配置された放物面鏡（８’）は照明光軸（３８）の上半分ないしは下半分をカットして用いる。そうすることにより、前側に配置された放物面鏡から反射された光は、変向ミラー（１１３）の前側から撮像領域（１１１）を照明する。また、前側に配置された放物面鏡で反射されなかった照明光軸（３８）の上半分か下半分のどちらかの光束は変向ミラー（１１３）の後側に配置された放物面鏡（８’）から反射され、変向ミラー（１１３）の後側から撮像領域（１１１）を照明する。このように、変向ミラー（１１３）の前側及び後側から撮像領域（１１１）を照明することによって、ブック原稿を読み取る際に、ブック原稿の画像の中央に陰及び／又は黒線が生じることを低減することができる。
【０２８４】
図３９Ａ及び図３９Ｂに示す画像読取装置においては、二つの折り返しミラー（１１２ａ）及び（１１２ｂ）を読取系及び照明系で共用している。
【０２８５】
図４０Ａ〜Ｄは、読取光軸及び照明光軸の分離に関する様々な様式を説明する図である。図４０Ａ〜Ｄにおいては、図３９Ａ又は図３９Ｂに示す二つの折り返しミラー（１１２ａ）及び（１１２ｂ）の少なくとも一方を、二つの折り返しミラーに分割する。
【０２８６】
図４０Ａは、上側の折り返しミラーを二つの折り返しミラーに分割すると共に読取光軸を下側に配置し照明光軸を上側に配置する例を示す図である。すなわち、図３９Ａ及び図３９Ｂに示す画像読取装置において、上側の折り返しミラー（１１２ａ）を、図４０Ａにおいては、二つの折り返しミラー（１１２ａ）及び（１１２ｃ）に分割すると共に読取光軸（３７）を下側に配置し照明光軸（３８）を上側に配置する。
【０２８７】
図４０Ｂは、下側の折り返しミラーを二つの折り返しミラーに分割すると共に読取光軸を下側に配置し照明光軸を上側に配置する例を示す図である。すなわち、図３９Ａ及び図３９Ｂに示す画像読取装置において、下側の折り返しミラー（１１２ｂ）を、図４０Ｂにおいては、二つの折り返しミラー（１１２ｂ）及び（１１２ｃ）に分割すると共に読取光軸（３７）を下側に配置し照明光軸（３８）を上側に配置する。
【０２８８】
図４０Ｃは、下側の折り返しミラーを二つの折り返しミラーに分割すると共に読取光軸を上側に配置し照明光軸を下側に配置する例を示す図である。すなわち、図３９Ａ及び図３９Ｂに示す画像読取装置において、下側の折り返しミラー（１１２ｂ）を、図４０Ｂにおいては、二つの折り返しミラー（１１２ｂ）及び（１１２ｃ）に分割すると共に読取光軸（３７）を上側に配置し照明光軸（３８）を下側に配置する。
【０２８９】
図４０Ｄは、上側及び下側の折り返しミラーをそれぞれ二つの折り返しミラーに分割すると共に読取光軸を内側に配置し照明光軸を外側に配置する例を示す図である。すなわち、図３９Ａ及び図３９Ｂに示す画像読取装置において、上側の折り返しミラー（１１２ａ）及び下側の折り返しミラー（１１２ｂ）を、図４０Ｄにおいては、四つの折り返しミラー（１１２ａ）、（１１２ｂ）、（１１２ｃ）及び（１１２ｄ）に分割すると共に、図３９Ａ及び図３９Ｂにおける読取光軸（３７）及び照明光軸（３８）の配置を交換する。
【０２９０】
このように、図３９Ａ及び図３９Ｂに示す画像読取装置において、二つの折り返しミラー（１１２ａ）及び（１１２ｂ）の少なくとも一方を分割することによって、読取光軸（３７）及び照明光軸（３８）の配置を、したがって、読取系及び照明系の配置を、自由に選択することができる。
【０２９１】
そして、画像読取装置の主走査方向（７１）に直交する方向において、読取系の鏡筒及び照明装置（４０）が互いに接触する又は分離するように、読取光軸（３７）及び照明光軸（３８）を分離すれば、図３３に示す照明系の構成ではなく、図３２に示す照明系の構成を用いることができる。
【実施例１３】
【０２９２】
実施例１２は、画像読取装置内に付着した塵又は埃によるフレアを低減することができる画像読取装置を、図４１を参照して、説明する。
【０２９３】
図４１は、画像読取装置内に付着した塵又は埃によるフレアを低減することができる画像読取装置の例を説明する図である。
【０２９４】
図４１に示すように、画像読取装置を長年の間使用する間に、画像読取装置内に塵及び／又は埃５１が侵入し、その塵及び／又は埃（５１）は、画像読取装置内の様々な場所に付着する。照明光が、画像読取装置内のミラーの鏡面で反射するとき、一般には、照明光の大部分が、その鏡面で反射され、照明光のわずかな残りの部分が、ミラーによって吸収される。しかしながら、塵及び／又は埃（５１）が、ミラーの鏡面に付着すると、照明光は、ミラーの鏡面に付着した塵及び／又は埃によって、あらゆる方向に乱反射される。具体的には、画像読取装置における変向ミラー（１１３）、折り返しミラー（１１２ａ、１１２ｂなど）、及び光束集束素子としての放物面鏡（８’）のようなミラーの鏡面に塵及び／又は埃（５１）が付着し得る。そして、塵及び／又は埃（５１）が付着した鏡面に、照明光が入射すると、照明対象面の方向以外の方向に散乱する散乱光（５２）が、発生し、その散乱光（５２）の一部分が、結像レンズ（１０２）に入射することがある（フレアの発生）。
【０２９５】
このような結像レンズへの、塵及び／又は埃５１によって発生する散乱光の入射を低減するために、塵及び／又は埃の侵入を防止するように、画像読取装置を密閉すること、及び、鉛直方向に対して９０°よりも小さい角度の方向に延びる法線を備えた面を含む鏡面を有する部材を密閉する（例えば、第１走行体（１０３）及び第２走行体（１０４）の光が通過しない部分を密閉する）ことが考えられるが、これらの方法は、あまり現実的ではない。
【０２９６】
そこで、ミラーの鏡面の法線が、鉛直方向に対して９０°以上の角度の方向に延びるように、ミラーを配置する。また、鉛直方向に対して９０°よりも小さい角度の方向に延びる法線を備えたミラーの鏡面によって散乱される光が、結像レンズ（１０２）に入射しない（１次元撮像素子（１０１）に結像しない）ように、ミラーを配置する又は遮光板（５３）のような遮光部材を設ける。このようにして、画像読取装置内に付着した塵又は埃によるフレアを低減することができる。
【０２９７】
具体的には、図４１に示すように、照明光を反射する折り返しミラーのうち、照明光を上側に反射する折り返しミラーを、鉛直方向に対して９０°以上の角度の方向に延びる法線を備えた鏡面を有する折り返しミラー（１１２ｃ）及び鉛直方向に対して９０°よりも小さい角度の方向に延びる法線を備えた鏡面を有する（１１２ｄ）に分割し、折り返しミラー（１１２ｄ）から散乱される光が、結像レンズ（１０２）に入射しないように、折り返しミラー（１１２ｄ）を配置するか、又は、折り返しミラー（１１２ｄ）に遮光板（５３）を設ける。また、光束集束素子としての放物面鏡（８’）の鏡面の法線が、鉛直方向に対して９０°以上の角度の方向に延びるように、放物面鏡（８’）を配置し、放物面鏡（８’）によって反射された光を撮像領域（１１１）へ反射する折り返しミラー（１１２ｅ）（平面鏡）を、折り返しミラー（１１２ｅ）が放物面鏡（８’）及び変向ミラー（１１３）によって覆われるように、設ける。この場合には、放物面鏡（８’）の鏡面における塵及び／又は埃（５１）の付着を防止又は低減することができる。また、仮に折り返しミラー（１１２ｅ）の鏡面に塵及び／又は埃（５１）が付着し、塵及び／又は埃（５１）による散乱光（５２）が発生したとしても、その散乱光は、変向ミラー（１１３）によって遮断され、結像レンズ（１０２）に入射しない。
【実施例１４】
【０２９８】
実施例１３は、照明系から発散する発散光によって生じるフレアを低減することができる画像読取装置を、図４２及び図４３を参照して、説明する。
【０２９９】
図４２は、照明系から発散する発散光によって生じるフレアを低減することができる画像読取装置の例を説明する図である。
【０３００】
画像読取装置における照明装置の光源は、ＬＥＤ及びＬＥＤの先端にＬＥＤから放出された光を平行光に変換するレンズを有する光源であってもよく、ＬＥＤ及びＬＥＤの位置に焦点を有する回転放物面鏡を有する光源であってもよい。これらの光源については、ＬＥＤから放出された光は、理想的には、平行光束として光源から射出されるが、ＬＥＤは、点光源ではなく、ある体積を有する光源であるため、光源から発散する光束も存在する。よって、図４２に示すように、光源から発散する光束は、照明装置（４０）からも発散する光束として射出される。そして、図４２に示す面内で、照明装置（４０）から発散する光束として射出された光が、第２走行体（１０４）における読取系の二つの折り返しミラー（１１２ｂ）及び（１１２ｃ）の一方に入射し、二つの折り返しミラー（１１２ｂ）及び（１１２ｃ）の一方によって反射された光が、他方の折り返しミラーによって再度反射されると、その反射された光は、照明装置（４０）側へ戻ることがある。そして、照明装置（４０）側に戻る光の一部が、照明装置（４０）付近に存在する結像レンズ（１０２）に入射すると、フレアを発生し、読取画像の白浮きの原因になることがある。
【０３０１】
このような照明装置（４０）から発散する光束に起因するフレアを低減するためには、図４２に示すように、照明装置４０から発散する光束が、第２走行体（１０４）における読取系の二つの折り返しミラー（１１２ｂ）及び（１１２ｃ）に入射しないように、照明装置（４０）及び／又は二つの折り返しミラー（１１２ｂ）及び（１１２ｃ）の少なくとも一方に遮光板（５１）を設けてもよく、及び／又は、結像レンズ（１０２）の光軸と照明装置（４０）の光軸との間のシフト（間隔）を、増加させてもよい。
【０３０２】
また、照明装置４０から発散する光束に起因するフレアを低減するためには、照明装置（４０）から発散する光束の発散角を減少させることが、好ましい。
【０３０３】
図４３は、本発明による集束レンズ及びリレーレンズを含む照明系の例を説明する図である。図４３に示す照明系においては、図３２又は図３３に示すような照明系にリレーレンズ（６）を加えている。リレーレンズ（６）は、図４３に示す面内でレンズとしての作用を有する（と共に図４３に示す面と垂直な面内では平行平面板として作用する）シリンダレンズである。ここで、リレーレンズ（６）の焦点距離は、図４３に示すｆであり、集束レンズ（８）の焦点距離は、１／（１／ｅ＋１／ａ’）である。リレーレンズ（６）の焦点距離ｆは、おおよそ、統合レンズ（７）と集束レンズ（８）との間の距離の半分であることが好ましい。なお、ｅは、リレーレンズ（６）の焦点から集束レンズ（９）までの距離である。リレーレンズ（６）は、照明系において、光源（１）、集光レンズ（３）、照明レンズ（５）及び統合レンズ（７）を含む照明装置内における光源１より後の任意の場所に設けられる。リレーレンズ（６）を照明装置内に設けることによって、照明装置から放出される光束の発散度を若干低下させることができる。
【実施例１５】
【０３０４】
実施例１４は、本発明による、照明装置から放出される光束の発散度を抑制すると共に光利用率を向上させることができる照明系を、図４４Ａ、図４４Ｂ、及び図４４Ｃを参照して、説明する。
【０３０５】
図４４Ａは、本発明による集束レンズ及び副照明レンズを含む照明系の第一の例を説明する図である。図４４Ｂは、本発明による集束レンズ及び副照明レンズを含む照明系の第二の例を説明する図である。図４４Ｃは、本発明による集束レンズ及び副照明レンズを含む照明系の第三の例を説明する図である。
【０３０６】
図４４Ａに示す照明系は、図３２又は図３３に示す照明系と同様の構成に加えて、シリンダレンズアレイである照明レンズ（５）の後側に、副照明レンズ（５’）を有する。副照明レンズ（５’）は、照明レンズ（５）のシリンダレンズアレイを構成するシリンダレンズと直交するシリンダレンズである。すなわち、副照明レンズ（５’）は、図４４Ａに示す面内で（画像読取装置の副走査方向（７２）について）、レンズの作用を有し、図４４Ａに示す面と垂直な面内で（画像読取装置の主走査方向（７１）について）、平行平面板と同様の作用を有する。副照明レンズ（５’）の焦点距離は、１／（１／ｇ＋１／ｈ）であり、集束レンズ（８）のシリンダレンズの焦点距離は、１／（１／ｇ＋１／ａ’）である。ここで、ｈは、光源（１）の回転放物面鏡の出射窓から副照明レンズ（５’）までの距離であり、ｇは、副照明レンズ（５’）から集束レンズ（８）までの距離であり、ａ’は、集束レンズ（８）から照明対象面（９）までの距離である。図４４Ａに示す照明系においては、光源（１）の回転放物面鏡の（大きさｍ’を備えた）出射窓の像が、集束レンズ（８）の位置に、Ｍ’’／ｍ’＝ｇ／ｈの比で投射され、集束レンズ（８）の位置に投射された大きさＭ’’の像が、さらに、照明対象面（９）上にＭ’／Ｍ’’＝ａ’／ｇの比で投射される。しかしながら、実際には、集束レンズ（８）の大きさをＭ’’まで増加させることが、困難である場合もあるので、図４４Ａに破線で示すように、集束レンズ（８’）の周辺部を切り取り、集束レンズ（８）の中央部のみを用いることもできる。なお、シミュレーション及び実験の結果、図４４Ａに示すような照明系の光利用率は、集束レンズ（８）の大きさを一定としたとき、図３２、図３３、又は図４３に示す照明系の光利用率よりも５０％程度増加することを確認した。
【０３０７】
図４４Ａに示す照明系の副照明レンズ（５’）の焦点距離を、図４４Ｂ又は図４４Ｃに示す照明系の副照明レンズ（５’）の焦点距離に変更してもよい。ここで、図４４Ｂに示す副照明レンズ（５’）の焦点距離は、１／（１／（ａ’＋ｇ）＋１／ｈ）であり、図４４Ｃに示す副照明レンズ（５’）の焦点距離は、ｈである。ただし、図４４Ｂ又は図４４Ｃに示す照明系においても、集束レンズ（８’）の周辺部を切り取り、集束レンズ（８）の中央部のみを用いてもよい。図４４Ａ、図４４Ｂ、及び図４４Ｃに示す照明系において、集束レンズ（８）の大きさが一定である場合には、集束レンズ（８）の位置でより狭まる光束を用いる図４４Ｂに示す照明系の光利用率は、集束レンズ（８）の位置でより広がる光束を用いる図４４Ａに示す照明系の光利用率よりも高い。また、図４４Ｃに示す照明系においては、光源（１）の像が、集束レンズ（８）の位置で結像せずに、ｍ’（１＋ｇ／ｈ）の幅の光束が、集束レンズ（８）の位置に到達している。図４４Ｃに示す照明系において、集束レンズ（８）の周辺部を（図４４Ａ及び図４４Ｂに示す集束レンズ（８）と同じ大きさに）切り取ると、集束レンズ（８）によって集束される光量が、図４４Ａ〜Ｃに示す照明系において、最も低く、図４４Ｃに示す照明系の光利用率も一番悪い。
【０３０８】
よって、集束レンズ（８）の光軸付近の部分（中央部分）のみを用いる場合には、副照明レンズ（５’）の焦点距離を、１／（１／ｇ＋１／ｈ）以上ｈ以下の範囲内にすることによって、照明レンズ（５’）を含む照明系の光効率を、副照明レンズ（５’）を含まない照明系と比較して、大幅に向上させることができることを発見した。また、図４４Ｃに示すように、集束レンズ（８）の焦点距離が、ａ’である場合、照明系の光利用率は、若干低下するが、本質的には良好である。言い換えれば、集束レンズ（８）の焦点距離を、１／（１／ｇ＋１／ａ’）以上ａ’以下の範囲内にすることによって、照明系の光利用率を同様に向上させることができる。
【実施例１６】
【０３０９】
実施例１５は、本発明による、照明装置から放出される光束の発散度を抑制すると共に光利用率を向上させることができる別の照明系を、図４５Ａ、図４５Ｂ、及び図４５Ｃを参照して、説明する。
【０３１０】
図４５Ａは、本発明による集束レンズ、副照明レンズ及び副集光レンズを含む照明系の第一の例を説明する図である。図４５Ｂは、本発明による集束レンズ、副照明レンズ及び副集光レンズを含む照明系の第二の例を説明する図である。図４５Ｃは、本発明による集束レンズ、副照明レンズ及び副集光レンズを含む照明系の第三の例を説明する図である。
【０３１１】
図４５Ａに示す照明系は、図４４Ａに示す照明系と同様の構成に加えて、光源（１）の回転放物面の出射窓の後側に、副集光レンズ（３’）を有する。副集光レンズ（３’）は、集光レンズ（３）のシリンダレンズアレイを構成するシリンダレンズと直交するシリンダレンズである。すなわち、副集光レンズ（３’）は、図４５Ａに示す面内で（画像読取装置の副走査方向（７２）について）、レンズの作用を有し、図４５Ａに示す面と垂直な面内で（画像読取装置の主走査方向（７１）について）、平行平面板と同様の作用を有する。副集光レンズ（３’）の焦点距離は、ｈであり、ｈは、副集光レンズ（３’）から副照明レンズ（５’）までの距離である。この場合には、光源（１）から放出された平行光束が、副照明レンズ（５’）の位置に集束する。なお、副照明レンズ（５’）及び集束レンズ（８）の関係は、図４４Ａにおけるそれらの関係と同様である。図４５Ａに示す照明系においては、光源（１）の回転放物面鏡から発散する光束も若干照明対象面（９）の照明に利用することができるため、図４５Ａに示す照明系の光利用率は、図４４Ａに示す照明系の光利用率に対してさらに数％高いものとすることが期待される。
【０３１２】
図４５Ｂに示す照明系及び図４５Ｃに示す照明系は、それぞれ、図４４Ｂに示す照明系及び図４４Ｃに示す照明系において、図４４Ａに対する図４５Ａの関係と同様に、さらに副集光レンズ（３’）を有する。
【実施例１７】
【０３１３】
実施例１６は、本発明による、照明装置から放出される光束の発散度を抑制すると共に光利用率を向上させることができる別の照明系を、図４６Ａ及び図４６Ｂを参照して、説明する。
【０３１４】
図４６Ａは、本発明による集束レンズ、副照明レンズアレイ及び副集光レンズアレイを含む照明系の第一の例を説明する図である。図４６Ｂは、本発明による集束レンズ、副照明レンズアレイ及び副集光レンズアレイを含む照明系の第二の例を説明する図である。
【０３１５】
図４６Ａに示す照明系においては、図４５Ａに示す照明系における副集光レンズ（３’）としてのシリンダレンズ及び副照明レンズ（５’）としてのシリンダレンズを、それぞれ、シリンダレンズアレイである副集光レンズアレイ（３’’）及びシリンダレンズアレイである副照明レンズアレイ（５’’）に置き換えている。すなわち、図４６Ａに示す照明系においては、図４５Ａに示す照明系における副集光レンズ（３’）としてのシリンダレンズ及び副照明レンズ（５’）としてのシリンダレンズを、それぞれ、シリンダレンズアレイである副集光レンズアレイ（３’’）及びシリンダレンズアレイである副照明レンズアレイ（５’’）に分割している。図４６Ａにおける副集光レンズアレイ（３’’）を構成するシリンダレンズの焦点距離は、図４５Ａに示す副集光レンズ（３’）の焦点距離と同じであり、図４６Ａにおける副照明レンズアレイ（５’’）を構成するシリンダレンズの焦点距離は、図４５Ａに示す副照明レンズ（５’）の焦点距離と同じである。図４６Ａに示す照明系においては、集光レンズアレイ（３’’）を構成する大きさｍ’（図４５Ａに示すｍ’をシリンダレンズアレイにおけるシリンダレンズの数で除する）のシリンダレンズの像が、ｇ／ｈの比で、集束レンズ（８）の位置に投射され、集束レンズ（８）の位置に投射された大きさＭ’’
（図４５Ａに示すＭ’’をシリンダレンズアレイにおけるシリンダレンズの数で除する）の像が、さらに、照明対象面（９）上に、ａ’／ｇの比で投射される。ここで、集束レンズ（８）の位置では、シリンダレンズアレイにおけるシリンダレンズの数の大きさＭ’’の像が、シリンダレンズアレイにおけるシリンダレンズのピッチで、互いに重なり合う。図４６Ａに示す照明系は、図４５Ａに示す照明系に対応しているが、図４５Ｂ及び図４５Ｃに示す照明系に対応する照明系も構成することができる。ただし、図４６Ａに示すような構成を備えた照明系の光利用率が、図４５Ａに示すような照明系の光利用率よりも高いことを、確認することができなかった。なお、図４４、４５、４６の説明においては、拡大率の説明の便宜上、大きさｍ’のシリンダレンズが、像Ｍ’’及びＭ’として結像しているように説明をしてきたが、実際には、それらの像は形成されない。
【０３１６】
図４６Ｂに示す照明系においては、図４６Ａに示す照明系に、図４３と同様に、シリンダレンズであるリレーレンズ（６）を加えている。図４６Ｂに示す照明系においては、集光レンズアレイ（３’’）及び照明レンズアレイ（５’’）によって分割された複数の光束の光軸（副光軸（６２））を、光束とみなしている。図４６Ｂに示す照明系の光利用率は、図４６Ａに示す照明系の光利用率とほぼ同じであるが、図４６Ａに示す照明系よりも、放出される照明光の発散度を若干減少させることができる。
【０３１７】
以上においては、光束集束素子として、集束レンズのみを利用する照明系のみを説明してきた。しかしながら、光束集束素子として、集束レンズに代えて、放物面鏡又は楕円面鏡を用いることができ、画像読取装置用の照明系においては、集束レンズよりも放物面鏡又は楕円面鏡をより簡便に扱うことができる。
【実施例１８】
【０３１８】
実施例１７は、光束集束素子としてミラーを用いる画像読取装置を、図４７及び図４８を参照して、説明する。
【０３１９】
図４７は、光束集束素子として放物面鏡を用いる画像読取装置の例を説明する図である。図４７に示すように、放物面鏡（８’）で反射された照明光を撮像領域（１１１）に反射する平面鏡（５５）を用いない場合には、平面鏡を用いない場合の照明光軸（３８ｂ）は、読取光軸（３７）の下側に配置されるように、例えば図３９（ｉｉ）のように、照明装置（４０）の光軸が、読取系の結像レンズ（１０２）の光軸からシフトされる。放物面鏡（８’）については、ライン状の撮像領域（１１１）に焦点（Ｆ）を有する放物面鏡と平面鏡を用いない場合の照明光軸（３８ｂ）との交線を含み且つ照明装置（４０）から放出された光束を受光する、放物面鏡の使用範囲（８’ａ）が、切り出される。読取系の変向ミラー（１１３）は、結像レンズに入射する有効な画像光の全てを受光するための幅及び変向ミラー（１１３）それ自体を支持する強度を提供するための幅を有し、撮像領域（１１１）から反射された光を直角方向に方向付けるように配置される。放物面鏡の使用範囲（８’ａ）は、照明光の光束が、変向ミラー（１１３）を回避し、コンタクトガラス（１０８）上の照明対象面（９）に、比較的直角に近い角度で入射するように、決定される。放物面鏡の使用範囲（８’ａ）における放物面鏡（８’）で反射された照明光の光束は、撮像領域（１１１）に効率良く集束される、すなわち、撮像領域（１１１）を効率良く照明する。照明光の光束が、原稿（１０７）面又はコンタクトガラス（１０８）の表面などで反射されるとき、その正反射光は、図４７に示される正反射光の範囲４９に反射される。よって、その正反射光は、変向ミラー（１１３）へ反射されず、読取系の結像レンズ（１０２）に入射することもない。
【０３２０】
一方、放物面鏡（８’）で反射された照明光を撮像領域（１１１）に反射する平面鏡（５５）を用いる場合には、図４７に示すように、平面鏡を用いる場合の照明光軸（３８ａ）は、読取光軸（３７）の上側に配置されるように、例えば図４１又は図４２のように、照明装置（４０）の光軸が、読取系の結像レンズ（１０２）の光軸からシフトされる。放物面鏡（８’）については、ライン状の撮像領域（１１１）に焦点（Ｆ）を有する放物面鏡と平面鏡を用いない場合の照明光軸（３８ｂ）との交線を含み且つ照明装置（４０）から放出された光束を受光する、放物面鏡の使用範囲（８’ａ）が、切り出される。そして、平面鏡（５５）を、平面鏡（５５）が、放物面鏡の使用範囲（８’ａ）における放物面鏡（８’）から反射されると共に放物面鏡の焦点（Ｆ）に集束する光束を横切るように、配置する。また、放物面鏡（８’）は、放物面鏡（８’）が、平面鏡（５５）の鏡面に対して、平面鏡を用いない場合の放物面鏡と面対象となるように、配置される。このようにして、平面鏡を用いる場合の照明光軸は、放物面鏡（８’）及び平面鏡（５５）の両方で折り曲げられ、撮像領域（１１１）に到達する。なお、平面鏡（５５）の鏡面は、放物面鏡（８’）によって覆われる。その結果、放物面鏡（８’）の焦点距離を短くすることなく放物面鏡（８’）の鏡面を下側に向けることができる。これにより、放物面鏡（８’）を含む第１走行体（１０３）の大きさを増加させることがない。また、放物面鏡（８’）に対する塵及び／又は埃（５１）の付着を防止すると共に平面鏡（５５）に付着した塵及び／又は埃（５１）からの散乱光（５２）が結像レンズ（１０２）に入射することを防止することができるため、フレアを低減することができる。
【０３２１】
図４８は、光束集束素子として楕円面鏡を用いる画像読取装置の例を説明する図である。  光束集束素子として楕円面鏡を用いる画像読取装置は、例えば、図４３及び図４６Ｂに示すような、集束レンズ（８）及びリレーレンズ（６）を含む照明系において、集束レンズ（８）を楕円面鏡（８’’’）に置き換えることによって、得られる。すなわち、図４３及び図４６Ｂに示すような、リレーレンズ（６）の焦点の位置に楕円面鏡（８’’’）の第一焦点Ｆ１を位置させると共に照明対象面（９）、例えば、ライン状の撮像領域（１１１）の位置に楕円面鏡（８’’’）の第二焦点Ｆ２を位置させる。また、光束集束素子として楕円面鏡を用いる画像読取装置は、例えば、図４４Ａ〜Ｃ及び図４５Ａ〜Ｃに示すような、集束レンズ（８）及び副照明レンズ（５’）を含む照明系において、集束レンズ（８）を楕円面鏡（８’’’）に置き換えることによって、得られる。すなわち、図４４Ａ〜Ｃ及び図４５Ａ〜Ｃに示すような、副照明レンズ（５’）の位置に楕円面鏡（８’’’）の第一焦点Ｆ１を位置させると共に照明対象面（９）、例えば、ライン状の撮像領域（１１１）の位置に楕円面鏡（８’’’）の第二焦点Ｆ２を位置させる。そして、図４７に示すように、楕円面鏡（８’’’）及び変向ミラー（１１３）を配置する。また、図４８においては、平面鏡（５５）を用いていないが、図４７に示すように、平面鏡（５５）を楕円面鏡（８’’’）と共に用いることができる。
【実施例１９】
【０３２２】
実施例１８は、本発明による、照明装置から放出される光束の発散度を抑制すると共に光利用率を向上させることができる別の照明系を、図４９及び図５０を参照して、説明する。
【０３２３】
図４９は、内面に反射面を有する照明装置の例を説明する図である。図４９に示す照明装置は、ＬＥＤ及びＬＥＤの位置に焦点を有すると共にＬＥＤから放出される光を反射して概略平行光束として出力する回転放物面鏡（放物面鏡の焦点から放出される光束は、平行光束として出力される）を有する光源（１）、シリンダレンズアレイである集光レンズ（３）、シリンダレンズアレイである照明レンズ（５）、及びシリンダレンズである統合レンズ（７）を含む。図４９に示す照明装置は、図４９に示す面内では、光源（１）から放出される平行光束を、平行光束として出力する。
【０３２４】
しかしながら、光源（１）のＬＥＤは、実際には、ある面積又は体積を有するので、回転放物面の焦点から外れたＬＥＤの位置から放出される光束は、平行光束ではなく、発散する光束として出力される。
【０３２５】
図５０は、ＬＥＤから放出されると共に回転放物面鏡で反射される光束の相対放射強度分布の例を示す図である。図５０において、横軸は、ＬＥＤから放出されると共に回転放物面鏡で反射される光束の放射角度（°）を表し、縦軸は、ＬＥＤから放出されると共に回転放物面鏡で反射される光束の相対放射強度（％）を表す。ＬＥＤから放出されると共に回転放物面鏡で反射される光束の相対放射強度分布は、ＬＥＤの大きさ及び回転放物面鏡のＦ値にも依存するが、現実には、例えば図５０に示すような分布を有する。図５０に示す光源（１）については、±５°の放射角度で光源（１）から出力される光の相対放射強度は、完全な平行光の相対放射強度の約５０％である。上述した実施例では、集束レンズ（８）で受光することができる光束は、光源（１）からの放射角度が、０°±１〜２°の範囲にあるような光束である。そこで、０°±１〜２°の範囲外の放射角度の光束を利用するために、照明装置（９）の内壁を、反射板の鏡面のような反射面（５６）にする。これにより、図４９に示す光源（１）から発散する光束（ａ、ｂ、ｃ）のうち、統合レンズ（７）の幅ｄの範囲外に出力される光束（ｂ及びｃ）を、照明装置（９）の内壁における反射面（５６）によって反射させ、集束レンズ（８）へ入射させることによって、照明系の光利用率を、１０％程度向上させることが期待される。
【０３２６】
また、図４２に示すような画像読取装置において、照明装置（９）から発散する光束が、例えば、二つの折り返しミラー（１１２ａ）及び（１１２ｂ）で反射され、その反射光の一部が、読取系の結像レンズ（１０２）へ入射するというフレアが発生することがある。このようなフレアを低減又は防止するために、図４９に示すような照明装置において、照明装置の内壁の一方を、（反射面に代えて）光吸収板のような無反射の面にすると、光源（１）から発散する光の一部が、無反射面で吸収され、照明装置からフレア光の原因となる発散光の量を低減することができる。図４９において上側の反射面（５６）をそのままとし、下側の反射面（５６）を吸収面に代えると光線ｂは放射されるが、光線は吸収さて照明装置からは放射されない。その結果、先に述べた照明装置における光の利用率の向上効果は半減する。
【０３２７】
なお、図４９に示す照明装置は、副集光レンズ（３’）、副照明レンズ（５’）、又はリレーレンズ（６）を含んでもよく、集光レンズ（３’）、副照明レンズ（５’）、又はリレーレンズ（６）を含む照明装置でも、同様の効果を有することが、期待される。
【実施例２０】
【０３２８】
実施例１９は、プリズムを使用して、光利用率を向上させることができるカラー画像読取装置を、図５１〜図５４を参照して、説明する。
【０３２９】
図５１は、画像読取装置の副走査方向における撮像領域での照度分布を説明する図である。ここで、図５１（ａ）は、今まで説明してきた照明形をそのまま画像読取装置へ組み込んだ場合の副走査方向における撮像領域での照度分布の概念を説明する図であり、図５１（ｂ）は、本発明による画像読取装置の副走査方向における撮像領域での照度分布を説明する図である。図５１（ａ）及び図５１（ｂ）において、横軸は、画像読取装置の副走査方向における撮像領域での相対的な位置を表し、縦軸は、画像読取装置の副走査方向における撮像領域でのその位置における相対照度を表す。図５２は、本発明によるプリズムを含む照明系を用いる画像読取装置の第一の例を説明する図である。
【０３３０】
従来の画像読取装置の副走査方向における撮像領域での照度分布は、図５１（ａ）に示すように、撮像領域と照明光軸との交点で最大の照度を有する分布である。一方、カラー画像読取装置においては、一次元撮像素子は、副走査方向に１ラインＣＣＤを３ライン分並べてある。また、各々の１ラインＣＣＤの前面には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルターのいずれかが設けられている。また、１ラインＣＣＤ間の間隔は、例えば、撮像領域上での４〜８画素分あけて設定される。その結果、各色に対応する１ラインＣＣＤに入射する、撮像領域からの光量には、画像読取装置の副走査方向における撮像領域での照度分布が反映され、各色に対応する１ラインＣＣＤに入射する光量は、図５１（ａ）に示すような、Ｒ、Ｇ又はＢ用の１ラインＣＣＤに対応する、撮像領域における位置の照度に比例する。図５１（ａ）においては、Ｒ又はＢ用の１ラインＣＣＤに対応する撮像領域における位置の照度は、Ｇ用の１ラインＣＣＤに対応する撮像領域における位置の照度よりも相対的に低い。撮像領域における照度分布によって生じる、Ｒ、Ｇ及びＢ用の１ラインＣＣＤの間における光量の差は、一般的には、１ラインＣＣＤからの信号を電気的に処理する際の増幅率を変えることによって、補正できるが、画像読取装置における光利用率の向上の観点からは、図５１（ｂ）に示すように、各色用の１ラインＣＣＤに対応する撮像領域における位置での各色の照明光の相対強度が、最大であることが望ましい。
【０３３１】
例えば、図５２に示すように、画像読取装置における照明光の光路中にプリズム（５７）を挿入すると、プリズム（５７）の分散効果によって、放物面鏡（８’）及び楕円面鏡（８’’’）のようなミラーによって反射された照明光を、その波長に対して分散させることができ、その波長に対して分散された照明光を、撮像領域（１１１）に照射することができる。このように、プリズム（５７）並びに放物面鏡（８’）及び楕円面鏡（８’’’）のようなミラーの組み合わせによって、互いに異なる波長を備えた照明光、すなわち、互いに異なる色を備えた照明光を、撮像領域（１１１）における異なる位置に集束させることができ、互いに異なる色を備えた照明光は、撮像領域（１１１）における異なる位置で最大の照度を与える。このように、Ｒ、Ｇ及びＢの照明光が、それぞれ、Ｒ、Ｇ及びＢ用の１ラインＣＣＤに対応する撮像領域における位置で、概略最大の照度を有するように、プリズムによってＲ、Ｇ及びＢの照明光を分散させることができる。すなわち、図５１（ｂ）に示すように、各色用の１ラインＣＣＤに対応する撮像領域における位置での各色の照明光の相対強度を、概略最大にすることができる。
【０３３２】
図５３は、本発明によるプリズムを含む照明系を用いる画像読取装置の第二の例を説明する図である。図５３に示すように、鏡面（５７’）を備えたプリズム（５７）、並びに、放物面鏡（８’）及び楕円面鏡（８’’’）のようなミラーの組み合わせを、カラー画像読取装置に用いることもできる。図５３に示すような画像読取装置においては、放物面鏡（８’）及び楕円面鏡（８’’’）のようなミラーで反射された照明光は、鏡面（８’）を備えたプリズム（５７）に入射する。鏡面（８’）を備えたプリズム（５７）に入射した照明光は、プリズムの分散効果によって、その波長に対して分散されると共に、その波長に対して分散された照明光は、プリズム（５７）の鏡面（５７’）によって撮像領域（１１１）に反射される。このように、互いに異なる波長を備えた照明光、すなわち、互いに異なる色を備えた照明光を、撮像領域（１１１）における異なる位置に集束させることができ、互いに異なる色を備えた照明光は、撮像領域（１１１）における異なる位置で最大の照度を与える。図５３に示すように、鏡面（５７’）を備えたプリズム（５７）における照明光の反射を用いる場合における、必要な分散を得るための鏡面（５７’）を備えたプリズム（５７）の頂角は、図５２に示すようなプリズム（５７）を通じて照明光の透過を用いる場合におけるプリズム（５７）の頂角の半分である。
【０３３３】
なお、図５２及び５３に示すプリズム（５７）は、撮像領域（１１１）の近傍に配置されている。よって、主走査方向おけるプリズム（５７）の長さは、主走査方向における撮像領域（１１１）の長さとほぼ同等である。
【０３３４】
図５４は、本発明によるプリズムを含む照明系を用いる画像読取装置の第三の例を説明する図である。図５４に示すように、プリズム（５７）を、照明装置内に又は照明装置の出口付近に配置すると、画像読取装置の主走査方向におけるプリズムの大きさを、比較的小さくすることができる。ただし、画像読取装置に、集束レンズ（８）のような光束集束素子を設ける場合には、光束集束素子における各色の照明光の集束を考慮して、プリズムによる照明光の分散（プリズムの屈折率及び頂角）を決定することが要求される。
【実施例２１】
【０３３５】
実施例２０は、光利用率を向上させることができるカラー画像読取装置を、図５５及び図５６を参照して、説明する。
【０３３６】
図５５は、本発明による光利用率を向上させることができるカラー照明系の例を説明する図である。ここで、図５５（ａ）は、カラー照明系の上面図であり、図５５（ｂ）は、カラー照明系の正面図であり、図５５（ｃ）は、カラー照明系の側面から見た光源の図である。
【０３３７】
図５５（ｃ）に示すように、カラー照明系の光源（１）は、複数のＬＥＤ及びＬＥＤから放出された光を反射すると共に平行光として出力する複数の回転放物面鏡を含む。なお、各々のＬＥＤは、対応する回転放物面鏡の焦点に位置する。カラー照明系の光源（１）における複数のＬＥＤについては、画像読取装置の主走査方向（７１）に対応する方向に、同一の発光色のＬＥＤを配置する。一方、画像読取装置の副走査方向（７２）に対応する方向には、互いに異なる発光色のＬＥＤを、例えば、図５５（ｃ）に示すように赤色（Ｒ）のＬＥＤ、緑色（Ｇ）のＬＥＤ及び青色（Ｂ）のＬＥＤのような三色のＬＥＤを、配置する。
【０３３８】
また、図５５（ａ）及び図５５（ｂ）に示すように、カラー照明系の照明装置は、光源（１）に加えて、副走査方向（７２）について、各色のＬＥＤに対応するシリンダレンズで構成されるシリンダレンズアレイの副集光レンズ（３’）、集光レンズ（３）、照明レンズ（５）、統合レンズ（７）、副照明レンズ（５’）及び副統合レンズ（７’）を有する。さらに、カラー照明系は、カラー照明装置に加えて、副走査方向（７２）について、副集光レンズ（３’）によって分割された光束を照明対象面（９）に集束させるための、集束レンズ（８）、放物面鏡（８’）及び楕円面鏡（８’’’）のような光束集束素子を含む。
【０３３９】
図５５（ａ）に示すように、図５５（ａ）に示す面内で（主走査方向（７１）について）、集光レンズ（３）、照明レンズ（５）及び統合レンズ（７）が作用し、カラー照明系は、図３２及び図３３に示す照明系と同様の機能を有する。
【０３４０】
図５５（ｂ）に示すように、図５５（ｂ）に示す面内で（副走査方向（７２）について）、副集光レンズ（３’）のシリンダレンズアレイを構成するシリンダレンズの焦点距離は、副集光レンズ（３’）から副照明レンズ（５’）までの距離ｈであり、副集光レンズ（３’）のシリンダレンズアレイを構成するシリンダレンズは、光源１の各色のＬＥＤ及び回転放物面に対応する。また、副照明レンズ（５’）も、副集光レンズ（３’）のシリンダレンズアレイと（シリンダレンズの形状及び数について）同一である。また、副統合レンズ（７’）の焦点距離は、副統合レンズ（７’）から集束レンズ（８）までの距離ｇであり、集束レンズ（８）の焦点距離は、１／（１／（ｂ’＋ｇ）＋１／ａ’）であり、ここで、ａ’は、集束レンズ（８）から照明対象面（９）までの距離であり、ｂ’は、副照明レンズ（５’）から副統合レンズ（７’）までの距離である。このように構成すると集束レンズ８の中心でＢ、Ｇ、Ｒ各色の光軸が交わり、照明対象面（９）ではＰの間隔を置いてＲ、Ｇ、Ｂの焦点位置をずらせる。その位置関係は光源側で上からＢ、Ｇ、Ｒと配置すると、照明対象面上ではＲ、Ｇ、Ｂと反転する。なお、副照明レンズ（５’）を構成するシリンダレンズの焦点距離ｈ及び副統合レンズ（７’）の焦点距離ｇの合成焦点距離は、図４５Ａに示す照明系の副照明レンズ（５’）の焦点距離と一致し、図５５に示すカラー照明系における集束レンズ（８）の作用も、図４５Ａに示す照明系の集束レンズの作用と同じであるので、図５５における個々の色のＬＥＤに対するカラー照明系の光利用率は、図４５Ａにおける照明系の光利用率と同様である。しかしながら、図５５に示すカラー照明系においては、Ｒ、Ｇ、Ｂの光学系のような、互いに異なる色に対する光学系の光軸を、副走査方向において、シフトさせてあるので、照明対象面（９）上における互いに異なる位置で、各色の照明光の相対強度を、概略最大にすることができる。例えば、図５１（ｂ）に示すように、各色用の１ラインＣＣＤに対応する撮像領域における位置での各色の照明光の相対強度を、概略最大にすることができる。その結果、互いに異なる色の全体に対するカラー照明系の光利用率を向上させることができる。
【０３４１】
なお、図５５に示すカラー照明系は、図４５Ａに示す照明系に対応するが、図４５Ｂ又は図４５Ｃに示す照明系に対応するカラー照明系も設計することができる。さらに、図４４Ａ〜Ｃに示す照明系の構成のように、副集光レンズ（３’）を用いないカラー照明系を設計することもできる。この場合にも、個々の色のＬＥＤに対する設計されたカラー照明系の光利用率は、図４４における対応する照明系の光利用率と同様であり、互いに異なる色の全体に対するカラー照明系の光利用率を向上させることができる。
【０３４２】
なお、図５５に示す照明系における副集光レンズ（３’）及び副照明レンズ（５’）のシリンダレンズアレイは、図４６に示す照明系における副集光レンズ（３’）及び副照明レンズ（５’）のシリンダレンズアレイと異なる作用を有する。すなわち、図４６に示す照明系においては、一色の光源から放出される光束を分割するように、副集光レンズ（３’）及び副照明レンズ（５’）のシリンダレンズアレイを構成するのに対して、図５５に示す照明系においては、一色の光源に一つのシリンダレンズが対応するように、三色の光源に対して三個のシリンダレンズからなるシリンダレンズアレイが対応するように、副集光レンズ（３’）及び副照明レンズ（５’）のシリンダレンズアレイを構成する。
【０３４３】
図５５に示すカラー照明系の照明効率を向上させるためには、副走査方向（７２）について、集束レンズ（８）の位置で照明光が広がり過ぎないように、副集光レンズ（３’）から副照明レンズ（５’）までの距離ｈに対する副照明レンズ（５’）から集束レンズ（８）までの距離ｇの比ｇ／ｈが、小さいことが好ましい。よって、主走査方向（７１）において作用する集光レンズ（３）、照明レンズ（５）及び統合レンズ（７）は、副集光レンズ（３’）と副照明レンズ（５’）との間に挟まれる。しかしながら、集光レンズ（３）、照明レンズ（５）及び統合レンズ（７）は、必ずしも、副集光レンズ（３’）と副照明レンズ（５’）との間に挟まれる必要はない。
【０３４４】
図５６は、複数のレンズ機能を一体化したレンズを有する照明系の例を説明する図である。図５６（ａ）は、その照明系の上面図であり、図５６（ｂ）は、その照明系の正面図である。
【０３４５】
図５６に示す照明系においては、図５５に示すような集光レンズ（３）及び副集光レンズ（３’）が一体化されている。図５６においては、照明レンズ（５）及び副照明レンズ（５’）は、別個のシリンダレンズアレイであるが、照明レンズ（５）及び副照明レンズ（５’）を一体化することもできる。このように、照明系において、互いに隣接する個別のシリンダレンズ（アレイ）を一体化することができる。具体的には、個別のシリンダレンズ（アレイ）を一体化した形状を有する光学素子を、プラスチック成形を用いて得ることができる。
【実施例２２】
【０３４６】
実施例２１は、画像読取装置の主走査方向における照度分布を改善する照明系を、図５７及び図５８を参照して、説明する。
【０３４７】
図５７は、読取系の結像レンズによって結像された像の明るさの特性を説明する図である。図５８は、画像読取装置の主走査方向における好適な照度分布を説明する図である。図５８において、横軸は、結像レンズの光軸に対する角度θであり、縦軸は、読取系の結像レンズによって結像された、角度θにおける像の相対的な明るさ又は撮像領域における好ましい相対的な照度（相対強度）を表す。なお、結像レンズの光軸の方向における像の明るさ又は撮像領域における照度を１とする。また、図５８における（ｉ）は、角度θに対する像の相対的な明るさの分布を表し、図５８における（ｉｉ）は、角度θに対する好適な照度分布を表す。
【０３４８】
図５７に示すように、主走査方向（７１）におけるライン状の撮像領域（１１１）が、結像レンズ（１０２）の光軸に対して垂直に配置されていると、読取系の結像レンズ（１０２）によって結像された、主走査方向（７１）における撮像領域（１１１）における像の明るさは、一般的には、読取系の結像レンズの特性によって、結像レンズ（１０２）の光軸方向からの角度θが増加するに従って、又は、撮像領域（１１１）と結像レンズ（１０２）の光軸との交点から周辺に向かうに従って、低下する。
【０３４９】
図５８の（ｉ）に示すように、主走査方向（７１）におけるライン状の撮像領域（１１１）に対して垂直に配置された結像レンズ（１０２）によって結像される像の明るさは、結像レンズ（１０２）の光軸方向からの角度θが増加するに従って減少してしまい、図５８の（ｉ）に示すように、結像レンズ（１０２）の光軸方向における明るさのｃｏｓ４θ倍となる。
【０３５０】
上述した画像読取装置においては、撮像領域、すなわち、照明対象面での照度分布を均一にすると共に光利用率の向上させる照明系及び画像読取装置の構成を説明してきたが、画像読取装置における撮像領域における照度分布については、結像レンズの特性を考慮すすることが好ましい。
【０３５１】
上述した照明系においては、集光レンズ（３）を構成するシリンダレンズの焦点距離をｃに設定し、照明レンズ（５）を構成するシリンダレンズの焦点距離を１／（１／（ａ＋ｂ）＋１／ｃ）に設定することによって、照明対象面（９）における照度分布を均一化した。そのために、照明光に対する、集光レンズ（３）及び照明レンズ（５）を構成するシリンダレンズの円筒収差（球面レンズの球面収差に対応する）の影響を受ける部分は捨てていたので、上述した照明系の光利用率を落としていた。
【０３５２】
より詳しくは、集光レンズ（３）の光軸（副光軸）付近の光束は、集光レンズ（３）を構成するシリンダレンズの円筒収差の影響をあまり受けず、照明レンズ（５）の中心部に集束し、照明レンズ（５）を通過し、照明対象面（９）内に均一に照射される。一方、集光レンズ（３）の周辺部分を通過する光束は、集光レンズ（３）を構成するシリンダレンズの円筒収差の影響を受け、照明レンズ（５）の手前で集束してしまい、照明対象範囲から外れてしまう。また、このような照明系を画像読取装置で用いる場合には、照明光束の拡大率が、数十倍であり大きいため、大きい円筒収差の大きな部分も使用せざるを得ない。そこで、集光レンズ（３）の周辺部分を通過すると共に集光レンズ（３）を構成するシリンダレンズによって発生した大きい円筒収差の影響を受けた光束も、照明レンズ（５）によって照明対象面（９）の周辺部分に取り込んで照射することによって、結像レンズ（１０２）のｃｏｓ４θ特性とは逆である、図５８の（ｉｉ）に示す１／ｃｏｓ４θの特性を有する照度分布を、照明対象面（９）（撮像領域（１１１））で得ることが可能である。
【０３５３】
具体的には、集光レンズ（３）と照明レンズ（５）との間の間隔を、集光レンズ（３）及び照明レンズ（５）の焦点距離の数％から十数％だけ離す。この場合には、集光レンズ（３）の周辺部分を通過する光束も、照明対象領域の周辺部分に到達することができ、照明対象面（９）における周辺部分における照度が、照明対象面（９）の中心部分における照度よりも高くなり、概略１／ｃｏｓ４θの特性に近い分布を有する。また、シミュレーションの結果、照明対象面（９）における全体の照度も向上し、照度分布を均一にする場合と比較して、約５０％の照明効率の向上が認められた。
【実施例２３】
【０３５４】
実施例２１は、集光レンズを含まない照明系の例を、図５９を参照して、説明する。図５９は、本発明による、集光レンズを含まない照明系の例を説明する図である。前述の実施例における照明系は、集光レンズ（３）を含む。しかしながら、図５９に示すように、照明の効率が、低下しても、照明系に含まれる部品点数を減少させることが望まれる場合には、照明系から集光レンズ（３）を除去してもよい。図５９に示すように、集光レンズ（３）を含まない照明系においてもまた、光源（１）から放出される光束を、複数のレンズで構成される照明レンズ（５）によって照明対象面（９）に照明し、照明レンズ（５）に含まれる複数のレンズを通過する光束を、統合レンズ（７）によって、照明対象面（９）上で重畳させることができる。ここで、照明レンズ（５）を構成する複数のレンズは、光源（１）から放出される光束から複数の光束を取得し、それら複数の光束が照射対象面（９）上で部分的に重なり合うように、それら複数の光束を照射対象面（９）上に照射する作用を有する。
【実施例２４】
【０３５５】
実施例２２は、統合レンズを含まない照明系の例を、図６０及び６１を参照して、説明する。図６０は、本発明による、統合レンズを含まない照明系の例を説明する図である。ここで、図６０（ａ）は、統合レンズを含まない照明系の上面図であり、図６０（ｂ）は、統合レンズを含まない照明系の正面図である。
【０３５６】
図６０（ａ）に示すように、図６０（ａ）に示す面内では、光源（１）から放出された光束を、集光レンズ（３）によって複数の光束に分割する。それら分割された光束は、照明レンズ（５）によって、照射対象面（９）に照射され、照射対象面（９）上で部分的に重なり合う。なお、集束レンズ（８）は、図６０（ａ）に示す面内では、平行平面板と同様の作用を有する。
【０３５７】
図６０（ａ）に示すように、集光レンズ（３）及び照明レンズ（５）を構成するシリンダレンズの大きさｍの光束が、照射対象面（９）上で大きさＭの光束に拡大される。また、照明レンズ（５）を構成する複数のシリンダレンズによって照明対象面（９）に照射された複数の光束は、照明対象面（９）上で、集光レンズ（３）及び照明レンズ（５）を構成するシリンダレンズの大きさｍだけシフトして、重なり合う。そして、照明レンズ（５）を構成する複数のシリンダレンズによって照明対象面（９）に照射された複数の光束の全てが重なり合う照明対象面（９）上の範囲は、均一に照明され、画像読取装置における読取対象領域とすることができる。図６０に示す照明系においては、読取対象領域は、Ｍ−ｍ×（シリンダレンズの数−１）である。従って、集光レンズ（３）及び照明レンズ（５）を構成するシリンダレンズの数が小さいとき、読取対象領域は、広くなる。また、実際には、集光レンズ（３）及び照明レンズ（５）を構成するシリンダレンズの大きさｍは、１ｍｍから数ｍｍ程度である。よって、統合レンズを用いない場合、読取対象領域は、１ｍｍから数ｍｍ程度の単位でしか減少しない。
【０３５８】
図６０（ｂ）に示すように、図６０（ｂ）に示す面内では、光源（１）から放出された光束は、平行光束として、集光レンズ（３）及び照明レンズ（５）を通過し、集束レンズ（８）によって、照射対象面（９）上に集束させられる。ここで、集光レンズ（３）及び照明レンズ（５）は、図６０（ｂ）に示す面内では、平行平面板と同様の作用を有する。
【０３５９】
さらに、この実施例でも実施例２１と同様に集光レンズ（３）を除去しても光利用効率が少し悪くはなるが本発明の本質を外すものではない。
【０３６０】
図６１Ａは、一つの光源に対して奇数個のシリンダレンズからなるシリンダレンズアレイを用いる照明系の例を説明する図である。ここで、図６１Ａ（ａ）は、光源のから放出される光束の強度分布を表す図であり、図６１Ａ（ｂ）は、照明対象面における照度分布を説明する図である。
【０３６１】
図６０に示すような照明系において、直径Ｄを備えた光源（例えば、ＬＥＤ＋コリメートレンズ又はミラー）から、図６１Ａ（ａ）に示すような強度分布で光束を放出する。図６１Ａ（ａ）に示すような強度分布で放出された光束は、幅ｍ１、ｍ２、ｍ３を有する三個のシリンダレンズからなる集光レンズ（３）及び照明レンズ（５）を通過する。シリンダレンズｍ１を通過した光は、図６１Ａ（ｂ）に示すように、照明対象面（９）でｍ１’によって表される照度分布を有する。同様に、シリンダレンズｍ２を通過した光は、照明対象面（９）によってｍ２’によって表される照度分布を有し、シリンダレンズｍ３を通過した光は、照明対象面（９）によってｍ３’によって表される照度分布を有する。その結果、シリンダレンズｍ１、ｍ２、ｍ３を通過した光の全体は、照明対象面（９）上に、ｍ１’、ｍ２’、ｍ３’によって表される照度分布の重ね合わせの照度分布で、照明され、照明対象面（９）上においては、読取対象領域Ｍの範囲で均一な照度分布が得られる。
【０３６２】
図６１Ｂは、一つの光源に対して偶数個のシリンダレンズからなるシリンダレンズアレイを用いる照明系の例を説明する図である。ここで、図６１Ｂ（ａ）は、光源のから放出される光束の強度分布を表す図であり、図６１Ｂ（ｂ）は、照明対象面における照度分布を説明する図である。
【０３６３】
図６０に示すような照明系において、直径Ｄを備えた光源（例えば、ＬＥＤ＋コリメートレンズ又はミラー）から、図６１Ｂ（ａ）に示すような強度分布で光束を放出する。図６１Ｂ（ａ）に示すような強度分布で放出された光束は、幅ｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４を有する四個のシリンダレンズからなる集光レンズ（３）及び照明レンズ（５）を通過する。シリンダレンズｍ１を通過した光は、図６１Ｂ（ｂ）に示すように、照明対象面（９）でｍ１’によって表される照度分布を有する。同様に、シリンダレンズｍ２を通過した光は、照明対象面（９）でｍ２’によって表される照度分布を有し、シリンダレンズｍ３を通過した光は、照明対象面（９）でｍ３’によって表される照度分布を有し、シリンダレンズｍ４を通過した光は、照明対象面（９）でｍ４’によって表される照度分布を有する。その結果、シリンダレンズｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４を通過した光の全体は、照明対象面（９）上に、ｍ１’、ｍ２’、ｍ３’、ｍ４’によって表される照度分布の重ね合わせの照度分布で、照明され、照明対象面（９）上においては、読取対象領域Ｍの範囲で均一な照度分布が得られる。
【０３６４】
なお、上述した実施例において、光束集束素子は、集束レンズ又は放物面鏡及び楕円面鏡のような反射鏡であるが、他のレンズの一部を反射鏡に置き換えることができる。例えば、統合レンズ（７）は、放物面鏡であってもよい（この場合には、照明装置の全体を逆向きにするか、又は、さらに一枚の平面鏡を挿入する必要がある）。
【０３６５】
また、光源としては、ＬＥＤ以外の光源を用いてもよい。
【０３６６】
さらに、照明系及び読取系を単一の走行体に設けてもよく、この場合には、単一の走行体を用いて原稿を走査し、原稿の画像を読み取ることができる。この場合は、照明装置、結像レンズ、一次元読取装置などが単一の走行体に乗るので二つの走行体を用いる方法に比べると、質量が増大してしまうので高速に移動させるのが難しくなるが、フレアの発生源が減るのでその点では有利となる。
【０３６７】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を具体的に説明してきたが、本発明は、これらの実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、これら本発明の実施の形態及び実施例を、本発明の主旨及び範囲を逸脱することなく、変更又は変形することができる。
【産業上の利用可能性】
【０３６８】
本発明を、デジタルＰＰＣのような画像形成装置に含まれ、且つ、固体撮像素子、結像レンズ及び照明装置を有する縮小光学系を含む画像読取装置及び画像読取方法に適用することができる。本発明による画像読取装置を、原稿台の上側から画像を読み取る、フィルムスキャナ及びブック原稿用のスキャナなどにもまた適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０３６９】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、一般的な画像読取装置の概略図及びその副走査方向における画像読取装置の断面図である。
【図２】別のタイプの画像読取装置の概略図である。
【図３】画像読取装置における照明領域と読取領域との間の関係を説明する図である。
【図４】画像読取装置における照明の状態及びその画像読取装置において発生するフレアを説明する図である。
【図５】フレアが発生した画像読取装置で読み取られた画像の例を示す図である。
【図６】ブック原稿から画像を読み取る場合に発生する影を説明する図である。
【図７】本発明による画像読取装置の実施例１における照明系の基本的概念を説明する図であり、（ａ）は、照明系の上面図であり、（ｂ）は、照明系の正面図である。
【図８Ａ】シリンダレンズアレイの形態を示す図である。
【図８Ｂ】シリンダレンズの一例を示す図である。
【図８Ｃ】シリンダレンズの別の例を示す図である。
【図９Ａ】実施例１においてシリンダレンズの数が、光源のＬＥＤの数よりも一つだけ少ない例を示す図である。
【図９Ｂ】実施例１においてシリンダレンズの数が、光源のＬＥＤの数よりも一つだけ多い例を示す図である。
【図１０】実施例１における照明対象面での照明分布を説明する図であり、（ａ）は、シリンダレンズの数が、光源のＬＥＤの数に一致する例を示す図であり、（ｂ）は、シリンダレンズの数が、光源のＬＥＤの数よりも一つだけ少ない例を示す図であり、（ｃ）は、シリンダレンズの数が、光源のＬＥＤの数よりも一つだけ多い例を示す図である。
【図１１】実施例１において三色のＬＥＤを用いる、より実用的な照明系を説明する図であり、（ａ）は、その照明系の上面図であり、（ｂ）は、その照明系の正面図であり、（ｃ）は、その照明系の側面図である。
【図１２】本発明による画像読取装置の実施例２における照明系の第一の例を説明する図であり、（ａ）は、照明系の第一の例の上面図であり、（ｂ）は、照明系の第一の例の正面図である。
【図１３】本発明による画像読取装置の実施例２における照明系の第二の例を説明する図であり、（ａ）は、照明系の第二の例の上面図であり、（ｂ）は、照明系の第二の例の正面図である。
【図１４】実施例２において三色のＬＥＤを用いる、照明系を説明する図であり、（ａ）は、その照明系の上面図であり、（ｂ）は、その照明系の正面図であり、（ｃ）は、その照明系の側面図である。
【図１５】本発明による画像読取装置の実施例３における照明系を説明する図であり、（ａ）は、照明系の上面図であり、（ｂ）は、光源に放物面鏡を用いた照明系の正面図であり、（ｃ）は、光源に楕円面鏡を用いた照明系の正面図である。
【図１６】直線状の発光体から放出される光束の放射ベクトル及びレンズによる光束の放射ベクトルの取り込みを説明する図であり、（ａ）は、発光体から均等に放出される光束の放射ベクトルの強度分布を示す図であり、（ｂ）は、発光体の光軸方向により多く放出される光束の放射ベクトルの強度分布を示す図であり、（ｃ）は、照明レンズで取り込まれる放射ベクトルを説明する図であり、（ｄ）は、集光レンズで取り込むまれる放射ベクトルを説明する図である。
【図１７】本発明による画像読取装置の実施例４における光源としての蛍光管を説明する図である。
【図１８】本発明による画像読取装置の実施例４における第一の照明系を説明する図であり、（ａ）は、第一の照明系の上面図であり、（ｂ）は、第一の照明系の正面図であり、（ｃ）は、光源としての蛍光管の発光強度分布を示す図である。
【図１９】本発明による画像読取装置の実施例４における第二の照明系を説明する図であり、（ａ）は、第二の照明系の上面図であり、（ｂ）は、第二の照明系の正面図である。
【図２０】本発明による画像読取装置の実施例５における照明系の第一の例を説明する図であり、（ａ）は、照明系の第一の例の上面図であり、（ｂ）は、照明系の第一の例の正面図である。
【図２１】本発明による画像読取装置の実施例５における照明系の第二の例を説明する図であり、（ａ）は、照明系の第二の例の上面図であり、（ｂ）は、照明系の第二の例の正面図である。
【図２２】本発明による画像読取装置の実施例６における照明系の例を説明する図であり、（ａ）は、照明系の例の上面図であり、（ｂ）は、照明系の例の正面図である。
【図２３】本発明による画像読取装置の実施例７における第一の照明系を説明する図であり、（ａ）は、第一の照明系の上面図であり、（ｂ）は、第一の照明系の正面図である。
【図２４】本発明による画像読取装置の実施例７における第二の照明系を説明する図であり、（ａ）は、第二の照明系の上面図であり、（ｂ）は、第二の照明系の正面図である。
【図２５Ａ】直線状に配置された複数のＬＥＤ及びＬＥＤから発散された光を平行光に変換する反射鏡を有する光源を説明する図であり、（ａ）は、その光源の側面図であり、（ｂ）は、その光源の上面図である。
【図２５Ｂ】回転放物面鏡に対するＬＥＤペレットの配置及びＬＥＤペレットから放出される光束の放射ベクトルを説明する図である。
【図２６】二次元的に配置された複数のＬＥＤ及びＬＥＤから発散された光を平行光に変換する反射鏡を有する光源を説明する図であり、（ａ）は、その光源の側面図であり、（ｂ）は、その光源の上面図であり、（ｃ）は、その光源の正面図である。
【図２７】一体化された照明系及び読取系を用いる、実施例９の画像読取装置の上面図である。
【図２８】一体化された照明系及び読取系を用いる、実施例９の画像読取装置の正面図である。
【図２９】図１（ａ）及び（ｂ）に示す画像読取装置に対応する、図２７及び図２８に示した画像読取装置を説明する図である。
【図３０】画像読取装置におけるフレアの発生を説明する図である。
【図３１】読取用の光を反射するエリアの周辺部分が折り曲げられた変向ミラーを用いる画像読取装置の例を示す図である。
【図３２】本発明による、より高い光利用を備えた照明系の例を説明する図であり、（ａ）は、実施例１１における第一又は第二の照明系の上面図であり、（ｂ）は、実施例１１における第一の照明系の正面図であり、（ｃ）は、実施例１１における第二の照明系の正面図である。
【図３３】集束レンズを有し且つ統合レンズの周辺部分を用いる照明系の例を説明する図であり、（ａ）は、その照明系の例の上面図であり、（ｂ）は、その照明系の例の正面図である。
【図３４】本発明による照明系に用いることができるシリンダレンズの形状を示す図である。
【図３５】一体化された、集束レンズを含む照明系及び読取系を用いる画像読取装置の例を説明する図である。
【図３６】光束集束素子としての放物面鏡を有し且つ統合レンズの周辺部分を用いる照明系及び読取系を用いる画像読み取り装置の例を説明する図である。
【図３７】光束集束素子として用いることができる放物面鏡の形状を示す図である。
【図３８】光束集束素子としての放物面鏡及び補正レンズを有し且つ統合レンズの周辺部分を用いる照明系並びに読取系を用いる画像読み取り装置の例を説明する図である。
【図３９Ａ】照明装置を結像レンズの上側に配置した画像読取装置の例を説明する図である。
【図３９Ｂ】照明装置を結像レンズの下側に配置した画像読取装置の例を説明する図である。
【図４０Ａ】上側の折り返しミラーを二つの折り返しミラーに分割すると共に読取光軸を下側に配置し照明光軸を上側に配置する例を示す図である。
【図４０Ｂ】下側の折り返しミラーを二つの折り返しミラーに分割すると共に読取光軸を下側に配置し照明光軸を上側に配置する例を示す図である。
【図４０Ｃ】下側の折り返しミラーを二つの折り返しミラーに分割すると共に読取光軸を上側に配置し照明光軸を下側に配置する例を示す図である。
【図４０Ｄ】上側及び下側の折り返しミラーをそれぞれ二つの折り返しミラーに分割すると共に読取光軸を内側に配置し照明光軸を外側に配置する例を示す図である。
【図４１】画像読取装置内に付着した塵又は埃によるフレアを低減することができる画像読取装置の例を説明する図である。
【図４２】照明系から発散する発散光によって生じるフレアを低減することができる画像読取装置の例を説明する図である。
【図４３】本発明による集束レンズ及びリレーレンズを含む照明系の例を説明する図である。
【図４４Ａ】本発明による集束レンズ及び副照明レンズを含む照明系の第一の例を説明する図である。
【図４４Ｂ】本発明による集束レンズ及び副照明レンズを含む照明系の第二の例を説明する図である。
【図４４Ｃ】本発明による集束レンズ及び副照明レンズを含む照明系の第三の例を説明する図である。
【図４５Ａ】本発明による集束レンズ、副照明レンズ及び副集光レンズを含む照明系の第一の例を説明する図である。
【図４５Ｂ】本発明による集束レンズ、副照明レンズ及び副集光レンズを含む照明系の第二の例を説明する図である。
【図４５Ｃ】本発明による集束レンズ、副照明レンズ及び副集光レンズを含む照明系の第三の例を説明する図である。
【図４６Ａ】本発明による集束レンズ、副照明レンズアレイ及び副集光レンズアレイを含む照明系の第一の例を説明する図である。
【図４６Ｂ】本発明による集束レンズ、副照明レンズアレイ及び副集光レンズアレイを含む照明系の第二の例を説明する図である。
【図４７】光束集束素子として放物面鏡を用いる画像読取装置の例を説明する図である。
【図４８】光束集束素子として楕円面鏡を用いる画像読取装置の例を説明する図である。
【図４９】内面に反射面を有する照明装置の例を説明する図である。
【図５０】ＬＥＤから放出されると共に回転放物面鏡で反射される光束の相対放射強度分布の例を示す図である。
【図５１】画像読取装置の副走査方向における撮像領域での照度分布を説明する図であり、（ａ）は、従来の像読取装置の副走査方向における撮像領域での照度分布を説明する図であり、（ｂ）は、本発明による像読取装置の副走査方向における撮像領域での照度分布を説明する図である。
【図５２】本発明によるプリズムを含む照明系を用いる画像読取装置の第一の例を説明する図である。
【図５３】本発明によるプリズムを含む照明系を用いる画像読取装置の第二の例を説明する図である。
【図５４】本発明によるプリズムを含む照明系を用いる画像読取装置の第三の例を説明する図である。
【図５５】本発明による光利用率を向上させることができるカラー照明系の例を説明する図であり、（ａ）は、カラー照明系の上面図であり、（ｂ）は、カラー照明系の正面図であり、（ｃ）は、カラー照明系の光源の図である。
【図５６】複数のレンズ機能を一体化したレンズを有する照明系の例を説明する図であり、（ａ）は、その照明系の上面図であり、（ｂ）は、その照明系の正面図である。
【図５７】読取系の結像レンズによって撮像された像の明るさの特性を説明する図である。
【図５８】画像読取装置の主走査方向における好適な照度分布を説明する図である。
【図５９】本発明による、集光レンズを含まない照明系の例を説明する図である。
【図６０】本発明による、統合レンズを含まない照明系の例を説明する図であり、（ａ）は、統合レンズを含まない照明系の上面図であり、（ｂ）は、統合レンズを含まない照明系の正面図である。
【図６１Ａ】一つの光源に対して奇数個のシリンダレンズからなるシリンダレンズアレイを用いる照明系の例を説明する図であり、（ａ）は、光源のから放出される光束の強度分布を表す図であり、（ｂ）は、照明対象面における照度分布を説明する図である。
【図６１Ｂ】一つの光源に対して偶数個のシリンダレンズからなるシリンダレンズアレイを用いる照明系の例を説明する図であり、（ａ）は、光源のから放出される光束の強度分布を表す図であり、（ｂ）は、照明対象面における照度分布を説明する図である。
【符号の説明】
【０３７０】
（図１〜２９）
１ａ〜１ｓ    光源
２ｈ，２ｋ，２ｒ，２ｓ    放物面鏡
２ｈ’，２ｍ    楕円面鏡
３ａ〜３ｓ    集光レンズ
４ｋ，４ｍ    カバー
５ａ〜５ｑ    照明レンズ
７ａ〜７ｋ，７ｎ〜７ｑ    統合レンズ
９ａ，９ｄ〜９ｈ，９ｈ’，９ｋ〜９ｑ    照明対象面
１４    ガラス管
１５    開口部
１６    蛍光剤
１７    反射膜
１８    電極部
２０    電気導線
２１    ＬＥＤペレット
２５    原稿
２６    コンタクトガラス
２７，３５    撮像素子
２８，３６    結像レンズ
３０，３０’，４０    照明装置
３１，４１    光源
３２，４２    照明レンズ
３３，４３    統合レンズ
３７    読取光軸
３８    照明光軸
４４    折り返しミラー
４５    原稿面
４６    法線
４７    光軸
４８    正反射光軸
（図３０〜６３）
１    光源
３    集光レンズ
３’    副集光レンズ
３’’    副集光レンズアレイ
５    照明レンズ
５’    副照明レンズ
５’’    副照明レンズアレイ
６    リレーレンズ
７    統合レンズ
７’    副統合レンズ
８    集束レンズ
８’    放物面鏡
８’ａ    放物面鏡の使用範囲
８’’  補正レンズ
８’’’    楕円面鏡
９    照明対象面
３７    読取光軸
３８    照明光軸
３８ａ    平面鏡を用いる場合の照明光軸
３８ｂ    平面鏡を用いない場合の照明光軸
３８ｃ    プリズムを用いる場合の照明光軸
３８ｄ    プリズムを用いない場合の照明光軸
４０    照明装置
４８    正反射光軸
４９    正反射光の範囲
５１    塵及び／又は埃
５２    散乱光
５３    遮光板
５４    発散光
５５    平面鏡
５６    反射面
５７    プリズム
５７’    鏡面
６０    読取対象領域
６１    主光軸
６２    副光軸
７１    主走査方向
７２    副走査方向
【図１】
2006295914.tif 000003
【図２】
2006295914.tif 000004
【図３】
2006295914.tif 000005
【図４】
2006295914.tif 000006
【図５】
2006295914.tif 000007
【図６】
2006295914.tif 000008
【図７】
2006295914.tif 000009
【図８Ａ】
2006295914.tif 000010
【図８Ｂ】
2006295914.tif 000011
【図８Ｃ】
2006295914.tif 000012
【図９Ａ】
2006295914.tif 000013
【図９Ｂ】
2006295914.tif 000014
【図１０】
2006295914.tif 000015
【図１１】
2006295914.tif 000016
【図１２】
2006295914.tif 000017
【図１３】
2006295914.tif 000018
【図１４】
2006295914.tif 000019
【図１５】
2006295914.tif 000020
【図１６】
2006295914.tif 000021
【図１７】
2006295914.tif 000022
【図１８】
2006295914.tif 000023
【図１９】
2006295914.tif 000024
【図２０】
2006295914.tif 000025
【図２１】
2006295914.tif 000026
【図２２】
2006295914.tif 000027
【図２３】
2006295914.tif 000028
【図２４】
2006295914.tif 000029
【図２５Ａ】
2006295914.tif 000030
【図２５Ｂ】
2006295914.tif 000031
【図２６】
2006295914.tif 000032
【図２７】
2006295914.tif 000033
【図２８】
2006295914.tif 000034
【図２９】
2006295914.tif 000035
【図３０】
2006295914.tif 000036
【図３１】
2006295914.tif 000037
【図３２】
2006295914.tif 000038
【図３３】
2006295914.tif 000039
【図３４】
2006295914.tif 000040
【図３５】
2006295914.tif 000041
【図３６】
2006295914.tif 000042
【図３７】
2006295914.tif 000043
【図３８】
2006295914.tif 000044
【図３９Ａ】
2006295914.tif 000045
【図３９Ｂ】
2006295914.tif 000046
【図４０Ａ】
2006295914.tif 000047
【図４０Ｂ】
2006295914.tif 000048
【図４０Ｃ】
2006295914.tif 000049
【図４０Ｄ】
2006295914.tif 000050
【図４１】
2006295914.tif 000051
【図４２】
2006295914.tif 000052
【図４３】
2006295914.tif 000053
【図４４Ａ】
2006295914.tif 000054
【図４４Ｂ】
2006295914.tif 000055
【図４４Ｃ】
2006295914.tif 000056
【図４５Ａ】
2006295914.tif 000057
【図４５Ｂ】
2006295914.tif 000058
【図４５Ｃ】
2006295914.tif 000059
【図４６Ａ】
2006295914.tif 000060
【図４６Ｂ】
2006295914.tif 000061
【図４７】
2006295914.tif 000062
【図４８】
2006295914.tif 000063
【図４９】
2006295914.tif 000064
【図５０】
2006295914.tif 000065
【図５１】
2006295914.tif 000066
【図５２】
2006295914.tif 000067
【図５３】
2006295914.tif 000068
【図５４】
2006295914.tif 000069
【図５５】
2006295914.tif 000070
【図５６】
2006295914.tif 000071
【図５７】
2006295914.tif 000072
【図５８】
2006295914.tif 000073
【図５９】
2006295914.tif 000074
【図６０】
2006295914.tif 000075
【図６１Ａ】
2006295914.tif 000076
【図６１Ｂ】
2006295914.tif 000077