(57)【要約】【課題】光学系列内で機能が共通、類似する光学素子を一体化させることと、被写体から光が照射される凹面鏡またはレンズのそれぞれを読み取り対象の被写体表面よりも主走査方向において伸長させることとを両立可能な画像読取装置を提供する。【解決手段】画像読取装置（１００）では、主走査方向に並ぶ複数の光学系（３０１、３０２、３０３）が原稿からの反射光を異なる撮像素子（２５１、２５２）に結像させる。各光学系では、第１光学素子（２３１）が入射光を第２光学素子（２３２）へ向けて反射し、第２光学素子がその反射光を撮像素子に結像させる。第１光学素子は、入射光を照射した原稿のライン部分（ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３）よりも主走査方向のサイズが大きい。各光学系の第１光学素子が隣の光学系の第２光学素子と隣接することにより、複数の第１光学素子と第２光学素子とが主走査方向に沿って２列（２２１、２２２）に並んでいる。【選択図】図３
2018019334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に光を照射する光源と、
主走査方向に並ぶ複数の光学系の配列であり、前記被写体で反射された光を、光学系ごとに異なる領域に結像させる光学系列と、
各光学系の結像領域における光量分布を個別に検出する複数の撮像素子と、
前記複数の撮像素子の検出結果から前記被写体の画像データを合成する画像処理部と、
を備えた画像読取装置であって、
各光学系は、
入射光を反射し、または透過させる光学素子であり、当該入射光を照射した前記被写体の表面部分よりも主走査方向のサイズが大きい第１光学素子と、
当該第１光学素子からの反射光または透過光が入射する第２光学素子と、
を含み、
各光学系の第１光学素子が隣の光学系の第２光学素子と隣接することにより、複数の第１光学素子と第２光学素子とが主走査方向に沿って２列に並んでいる
ことを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
各光学系は、第１光学素子の後側焦点に配置された絞りを更に含む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】
１列に並んでいる複数の第１光学素子と第２光学素子とは一体に成形されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像読取装置。
【請求項４】
各光学系において、第１光学素子から第２光学素子までの光路は副走査方向と平行であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項５】
各光学系は、前記被写体からの反射光を当該光学系の第１光学素子へ向けて反射する平面鏡を更に含む請求項４に記載の画像読取装置。
【請求項６】
前記光学系列は、主走査方向に伸びる第１平面鏡と第２平面鏡とを更に含み、
前記第１平面鏡は、奇数番目の光学系を通過する部分には、前記被写体からの反射光を当該光学系の第１光学素子へ向けて反射する鏡面部分を含み、偶数番目の光学系を通過する部分には、光を反射しない遮光部分を含み、
前記第２平面鏡は、偶数番目の光学系を通過する部分には、前記被写体からの反射光を当該光学系の第１光学素子へ向けて反射する鏡面部分を含み、奇数番目の光学系を通過する部分には、光を反射しない遮光部分を含み、
ことを特徴とする請求項４に記載の画像読取装置。
【請求項７】
各光学系の第１光学素子と第２光学素子とは凹面鏡であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項８】
各光学系の第１光学素子と第２光学素子とは凸レンズであることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項９】
前記光学系列は、隣接する２つの光学系の間に設置された遮光壁を更に含む請求項１から請求項８までのいずれかに記載の画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像読取装置に関し、特にＣＩＳタイプにおける光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像読取装置（「スキャナー」とも呼ぶ。）はＣＣＤとＣＩＳとの２タイプに大別される。ＣＣＤタイプは、単一の光学系で原稿の１ライン全体からの反射光に１つの像を結ばせる。これに対してＣＩＳタイプは、複数の光学系の配列（以下、「光学系列」と呼ぶ。）で原稿の１ライン全体からの反射光をそのラインの各部からの反射光に分割して個別に結像させ、得られた複数の像をつなぎ合わせて１ライン全体の像を合成する。「ＣＩＳ」は密着イメージセンサー（contact image sensor）の略であり、本来は、ロッドレンズ（登録商標）、セルフォック（登録商標）等の屈折率分布（grandient index：ＧＲＩＮ）レンズを光学系に利用するイメージセンサーを意味する。ＧＲＩＮレンズの利用によりＣＩＳタイプはＣＣＤタイプよりも物体面−像面間距離、すなわち結像に必要な光路が短いので小型化、特にフラットベッド型では原稿台の厚み（プラテンガラスの法線方向のサイズ）の削減（以下、「低背化」という。）が容易である。しかし、ＣＩＳタイプはＣＣＤタイプよりも被写界深度が狭いので、波打っている原稿、本の見開き、付箋またはステープルによる凹凸等、被写体表面のうちプラテンガラスから浮いた部分の像がぼけやすい。このぼけは、光学系列による複数の像のつなぎ合わせを妨げるので、高画質化が難しい。
【０００３】
近年のスキャナーの開発ではＣＩＳタイプの改良が進められている。これは、オフィスと家庭とにスキャナーが広く普及しつつあることに伴い、卓上型、およびプリンターとの一体型、すなわち複合機の需要が伸びていることによる。これらの機種では小型化、特に低背化が容易なＣＩＳタイプが有利であるので、これらの機種の需要を更に伸ばすには、ＣＩＳタイプのデメリットの克服、すなわち被写界深度の狭さに起因する画質低下を防ぐ工夫が必要である。このような工夫としてはたとえば、ＧＲＩＮレンズに代えて物体側テレセントリック光学系を利用する技術が知られている（特許文献１、２参照）。「物体側テレセントリック光学系」とは、入射瞳を無限遠に位置させた光学系、すなわち被写体からの光が入射する曲面鏡またはレンズの後側焦点に絞りが配置された光学系をいう。この光学系では、被写体のいずれの表面からも、光軸に平行な入射光が主光線（絞りの中心を通過する光線）となるので、被写体から光学系までの距離が変動しても、その被写体の像は大きさが変わらない。この特徴により、いずれかの光学系において被写界深度の狭さに起因するぼけが生じても、光学系列による複数の像は高精度につなぎ合わされるので画質改善が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８４８２８１９号明細書
【特許文献２】特開２０１３−１３１７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＣＩＳタイプの光学系列は、次の２つの特徴を併せ持つことが望ましい。第１に、光学系列内では、機能が共通し、または類似する光学素子が一体化している。このような構造であれば、光学素子の位置合わせが簡単であり、光学系列内の空間の利用効率が高いので光学系列の小型化が容易である。第２に、原稿の１ラインの各部（以下、「読み取り対象のライン部分」と呼ぶ。）から光が照射される曲面鏡またはレンズは、原稿のライン方向（以下、「主走査方向」という。）において読み取り対象のライン部分よりも長い。このような構造であれば、隣接する２つの光学系による像の間の境界部分が他の部分より暗くなる現象（「ケラレ」）が回避されるので、これらの像のつなぎ合わせの高精度化が容易である。ＣＩＳタイプに物体側テレセントリック光学系が利用される場合は特にケラレが顕著になりやすいので、第２の特徴が重要である。
【０００６】
しかし、実際には、これら２つの特徴の両立は困難である。たとえば、特許文献１に開示された構造では、両側テレセントリック光学系を構成する物体側の凹面鏡、像側の凹面鏡、および絞りが、光学系列の全体で一体に成形されている。しかし、物体側の凹面鏡が主走査方向において１列に並べられているので、主走査方向における個々の凹面鏡のサイズが読み取り対象のライン部分の長さを超えられない。この構造に対し、特許文献２に開示された構造では、各光学系において物体側テレセントリック光学系を構成する凹面鏡の主走査方向のサイズが、読み取り対象のライン部分よりも長い。しかし、これらの凹面鏡は、主走査方向の位置が読み取り対象のライン部分と正確に対応するように、主走査方向に沿って千鳥配列、すなわち副走査方向の位置が交互にずれた配列に並べられている。したがって、この配列の全体が占める面積の縮小が難しい。
【０００７】
本発明の目的は上記の課題を解決することであり、特に、光学系列内で機能が共通し、または類似する光学素子を一体化させることと、光学系列において被写体から光が照射される凹面鏡またはレンズのそれぞれを読み取り対象の被写体表面よりも主走査方向において伸長させることとを両立可能な画像読取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの観点における画像読取装置は、被写体に光を照射する光源と、主走査方向に並ぶ複数の光学系の配列であり、被写体で反射された光を、光学系ごとに異なる領域に結像させる光学系列と、各光学系の結像領域における光量分布を個別に検出する複数の撮像素子と、複数の撮像素子の検出結果から被写体の画像データを合成する画像処理部とを備えている。各光学系は、入射光を反射し、または透過させる光学素子であり、その入射光を照射した被写体の表面部分よりも主走査方向のサイズが大きい第１光学素子と、その第１光学素子からの反射光または透過光が入射する第２光学素子とを含む。各光学系の第１光学素子が隣の光学系の第２光学素子と隣接することにより、複数の第１光学素子と第２光学素子とが主走査方向に沿って２列に並んでいる。
【０００９】
各光学系は、第１光学素子の後側焦点に配置された絞りを更に含んでもよい。１列に並んでいる複数の第１光学素子と第２光学素子とは一体に成形されていてもよい。
各光学系において、第１光学素子から第２光学素子までの光路は副走査方向と平行であってもよい。各光学系は、被写体からの反射光をその光学系の第１光学素子へ向けて反射する平面鏡を更に含んでもよい。光学系列は、主走査方向に伸びる第１平面鏡と第２平面鏡とを更に含んでもよい。第１平面鏡は、奇数番目の光学系を通過する部分には、被写体からの反射光をその光学系の第１光学素子へ向けて反射する鏡面部分を含み、偶数番目の光学系を通過する部分には、光を反射しない遮光部分を含んでもよい。第２平面鏡は、偶数番目の光学系を通過する部分には、被写体からの反射光をその光学系の第１光学素子へ向けて反射する鏡面部分を含み、奇数番目の光学系を通過する部分には、光を反射しない遮光部分を含んでもよい。
【００１０】
各光学系の第１光学素子と第２光学素子とは、凹面鏡であっても、凸レンズであってもよい。光学系列は、隣接する２つの光学系の間に設置された遮光壁を更に含んでもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による画像読取装置では上記のとおり、各光学系の第１光学素子が隣の光学系の第２光学素子と隣接することにより、光学系列内の複数の第１光学素子と第２光学素子とが主走査方向に沿って２列に並んでいる。各列では第１光学素子と第２光学素子とが一体化可能である。さらに、第１光学素子は、それに入射光を照射した被写体の表面部分よりも主走査方向のサイズが大きいにもかかわらず、その表面部分と主走査方向の位置が正確に対応可能である。こうしてこの画像読取装置では、光学系列内で、機能が共通し、または類似する光学素子を一体化させることと、光学系列において被写体から光が照射される凹面鏡またはレンズのそれぞれを読み取り対象の被写体表面よりも主走査方向において伸長させることとが両立可能である。その結果、光学系列全体の小型化が容易であり、光学系列による複数の像を高精度につなぎ合わせることができるので画質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態による画像読取装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図１の示すキャリッジの内部構造を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は、図２の示す直線III−IIIに沿った模式的な縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の示す直線ｂ−ｂに沿った模式的な横断面図である。
【図４】読み取り対象のライン部分のうち奇数番目のものから第２撮像素子の受光面までの光学配置図である。
【図５】図２の示す複数枚の平面鏡が２枚の平面鏡板に統合されたキャリッジの内部構造を示す斜視図である。
【図６】（ａ）は、図５の示す直線VI−VIに沿った模式的な縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の示す直線ｂ−ｂに沿った模式的な横断面図である。
【図７】（ａ）は、図２、図３の示す凹面鏡に代えて凸レンズを利用するキャリッジの内部構造を模式的に示す、主走査方向に対して垂直な縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の示す直線ｂ−ｂに沿った模式的な横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［画像読取装置の構造］
図１は、本発明の実施形態による画像読取装置の外観を示す斜視図である。この画像読取装置１００はフラットベッド型のＣＩＳスキャナーである。その平たい直方体形状の筐体１０１の上面には矩形板状のカバー１０２が開閉可能に装着され、その下に位置する同形状の原稿台（プラテンガラス）１０３を覆っている。筐体１０１の中には、キャリッジ２００、ベルト１０４、モーター１０５、従動滑車１０６、および制御部１０７が収容されている。
【００１４】
キャリッジ２００は細長い直方体形状であり、長手方向がプラテンガラス１０３の短辺方向（以下、「主走査方向」という。）と平行である姿勢のまま、プラテンガラス１０３の長辺方向（以下、「副走査方向」という。）に摺動可能であるように、長手方向の両端でスキャナーの筐体１０１内に支持されている。キャリッジ２００の下面はベルト１０４に固定されている。ベルト１０４はスキャナーの筐体１０１内を副走査方向に伸び、モーター１０５のシャフトと従動滑車１０６との間に張られている。モーター１０５はたとえば直流ブラシレス（ＢＬＤＣ）モーターまたはステッピングモーターであり、従動滑車１０６との間でベルト１０４を正逆両方向に回転させる。この回転によりキャリッジ２００は副走査方向で往復運動する。
【００１５】
キャリッジ２００にはＣＩＳが内蔵されている。このＣＩＳは、プラテンガラス１０３の上に載せられた原稿（図は示していない。）から画像を読み取る。具体的には、ＣＩＳは、キャリッジ２００の上面の中央部を主走査方向に伸びるスリット２０１から、原稿の表面のうち主走査方向に伸びる直線状の領域（以下、「１ライン」と呼ぶ。）に光を照射し、その領域で反射されてスリット２０１に戻る光量を検出する。この光量の主走査方向における分布が原稿の１ラインの画像を表す。キャリッジ２００が副走査方向に移動する間、ＣＩＳは原稿の各ラインからの反射光量を検出し、その光量の分布に関する情報を制御部１０７へ出力する。
【００１６】
制御部１０７は、印刷回路基板の上に実装された電子回路群であり、特に演算回路として、マイクロプロセッサー（ＭＰＵ／ＣＰＵ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはプログラム可能な集積回路（ＦＰＧＡ）を含む。この演算回路で各種ファームウェアを実行することにより、制御部１０４はスキャナー１００内の他の要素に対する制御主体としての機能を実現する。制御部１０７は特に、ＣＩＳによる原稿の各ラインからの画像の読み取り動作とモーター１０５によるキャリッジ２００の摺動とを同期させる。制御部１０７は更に画像処理部として機能する。すなわち、ＣＩＳの出力が示す原稿の各ラインからの反射光量分布から、原稿の表面のうち読み取り対象に設定された領域を表す画像データを構成する。
【００１７】
［ＣＩＳの構造］
図２はキャリッジ２００の内部構造を示す斜視図であり、図３の（ａ）は、図２の示す直線III−IIIに沿った模式的な縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の示す直線ｂ−ｂに沿った模式的な横断面図である。図２では、あたかもキャリッジ２００の一部の壁面が除去され、ＣＩＳの構成要素が部分的に露出しているように描かれている。これらの図が示すようにＣＩＳは、２本の線光源２１０、複数枚の平面鏡２１１、２１２、２枚の曲面鏡板２２１、２２２、複数枚の絞り２４０、および２種類の撮像素子２５１、２５２を含む。
【００１８】
線光源２１０はたとえば細長い円柱形状の導光体（ライトガイド）とＬＥＤ（図は示していない。）との組み合わせであり、スリット２０１の内側を主走査方向に伸びている。線光源２１０からの光はスリット２０１を通過して、プラテンガラス１０３の上に載せられた原稿の表面に下から照射される。
原稿の表面で反射された光の大部分はスリット２０１へ戻り、２本の線光源２１０の隙間を通過してキャリッジ２００内部の底面へ向かう。この底面はプラテンガラス１０３の表面と平行であり、その中央部に第１平面鏡２１１と第２平面鏡２１２とが交互に、主走査方向に沿って並んでいる。いずれの平面鏡２１１、２１２も、図３の（ｂ）が示すようにサイズの等しい矩形状であり、その長辺が主走査方向（図では上下方向）と平行であるように設置され、図３の（ａ）が示すように鏡面がキャリッジ２００の底面の法線方向（図では上下方向）から副走査方向（図では左右方向）へ傾斜している。第１平面鏡２１１と第２平面鏡２１２とでは傾斜角の大きさは等しいが、方向は反対である。原稿からの反射光を第１平面鏡２１１は第１曲面鏡板２２１へ向けて反射し、第２平面鏡２１２は第２曲面鏡板２２２へ向けて反射する。これにより、図３の（ａ）、（ｂ）が示すように、副走査方向（図では左右方向）におけるキャリッジ２００の中心面ＣＮＴと交差する原稿の１ライン全体からの反射光は、第１平面鏡２１１の上方に位置する部分ＳＧ１、ＳＧ３からの反射光と、第２平面鏡２１２の上方に位置する部分ＳＧ２からの反射光とに分割される。各部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３（以下、「読み取り対象のライン部分」と呼ぶ。）の長さは各平面鏡２１１、２１２の主走査方向の長さと等しい。
【００１９】
第１曲面鏡板２２１と第２曲面鏡板２２２とはいずれも、たとえば樹脂製の細長い矩形板状部材であってサイズが等しく、図２が示すように主走査方向に伸びている。これらの曲面鏡板２２１、２２２は、図３の（ａ）が示すように、キャリッジ２００の中心面ＣＮＴに対して対称的に配置され、鏡面がキャリッジ２００の底面の中心を向くように、キャリッジ２００の中心面ＣＮＴに対して傾斜している。その鏡面には、図２、図３の（ｂ）が示すように２種類の凹部２３１、２３２が交互に、長手方向に沿って形成されている。いずれの凹部２３１、２３２も表面が、たとえばアルミニウム等の金属蒸着により、鏡面に加工されている。これにより、各凹部２３１、２３２は１つの光学素子、特に１枚の凹面鏡として機能する。これらの凹部２３１、２３２は、図２、図３の（ｂ）が示すように主走査方向のサイズが異なる。このサイズが大きい方２３１を「第１凹面鏡」と呼び、小さい方を「第２凹面鏡」と呼ぶ。第１凹面鏡２３１と第２凹面鏡２３２との間では更に、図３の（ａ）が示すように、キャリッジ２００の中心面ＣＮＴ（図では上下方向）に対する傾斜角が異なる。
【００２０】
主走査方向における第１凹面鏡２３１の中心位置は、図３の（ｂ）が示すように、第１曲面鏡板２２１では第１平面鏡２１１の中心位置と一致し、第２曲面鏡板２２２では第２平面鏡２１２の中心位置と一致する。これとは逆に、主走査方向における第２凹面鏡２３２の中心位置は、第１曲面鏡板２２１では第２平面鏡２１２の中心位置と一致し、第２曲面鏡板２２２では第１平面鏡２１１の中心位置と一致する。各平面鏡２１１、２１２の長辺の長さ、すなわち読み取り対象のライン部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３それぞれの長さよりも、第１凹面鏡２３１の主走査方向のサイズは大きく、第２凹面鏡２３２のそれは小さい。ただし、第１凹面鏡２３１と第２凹面鏡２３２との１対全体での主走査方向のサイズは、読み取り対象のライン部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３それぞれの長さの２倍に等しい。したがって、曲面鏡板２２１、２２２の全体にわたり、各凹面鏡２３１、２３２は対向する平面鏡２１１、２１２と主走査方向における中心位置が一致する。
【００２１】
第１凹面鏡２３１は、図３の（ａ）、（ｂ）が示すように、副走査方向（図では左右方向）においてはキャリッジ２００の中心面ＣＮＴを挟んで、異なる曲面鏡板の第２凹面鏡２３２と対向する。これにより、第１凹面鏡２３１は第１平面鏡２１１または第２平面鏡２１２から入射する光を、対向する第２凹面鏡２３２へ向けて反射する。第１凹面鏡２３１から第２凹面鏡２３２までの光路には絞り２４０が設置されている。絞り２４０はたとえば図２が示すような薄い矩形板状部材であり、中心部に円形の穴２４１が開いている。図３の（ａ）、（ｂ）が示すように、絞り２４０の板面はキャリッジ２００の中心面ＣＮＴと平行である。
【００２２】
キャリッジ２００の底面には更に、第１曲面鏡板２２１の含む各第２凹面鏡２３２の下方に第１撮像素子２５１が配置され、第２曲面鏡板２２２の含む各第２凹面鏡２３２の下方に第２撮像素子２５２が配置されている。いずれの撮像素子２５１、２５２も電荷結合素子（ＣＣＤ）型または相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）型であり、画素マトリクスから成る受光面を上方の第２凹面鏡２３２に向けている。図３の（ａ）が示すように、第２凹面鏡２３２は対向する第１凹面鏡２３１からの入射光を下方の撮像素子２５１、２５２に向けて反射し、その受光面に結像させる。このとき、各撮像素子２５１、２５２は受光面上の光量分布を検出して制御部１０７へ送出する。
【００２３】
図４は、読み取り対象のライン部分のうち奇数番目のものＳＧ１から第２撮像素子２５２の受光面までの光学配置図である。この図が示すようにライン部分ＳＧ１からの反射光は、第１凹面鏡２３１、絞り２４０、第２凹面鏡２３２を順番に経由して第２撮像素子２５２の受光面に到達する。第１凹面鏡２３１から絞り２４０までの光路長は第１凹面鏡２３１の後側焦点距離Ｆｂに等しく、絞り２４０の穴２４１は第１凹面鏡２３１の後側焦点Ｐｆを中心とする。したがって、第１凹面鏡２３１と絞り２４０との組み合わせは物体側テレセントリック光学系を構成する。すなわち、ライン部分ＳＧ１のいずれの点からも、第１凹面鏡２３１の光軸ＬＸに平行な入射光が主光線（絞り２４０の穴２４１の中心Ｐｆを通過する光線）となる。これにより、原稿がプラテンガラス１０３上で波打つ等によってライン部分ＳＧ１から第１凹面鏡２３１までの光路長が変動しても、ライン部分ＳＧ１の像は大きさが変わらない。
【００２４】
図４では更に、絞り２４０から第２凹面鏡２３２までの光路長が第２凹面鏡２３２の前側焦点距離Ｆｆに等しく、第２凹面鏡２３２の前側焦点が絞り２４０の穴２４１の中心Ｐｆと一致する。したがって、絞り２４０と第２凹面鏡２３２との組み合わせは像側テレセントリック光学系を構成する。すなわち、第２撮像素子２５２の受光面のいずれの画素においても、第２凹面鏡２３２の光軸ＬＸに平行な入射光が主光線（絞り２４０の穴２４１の中心Ｐｆを通過する光線）となる。これにより、複数の第２凹面鏡２３２間で第２撮像素子２５２の受光面までの光路長にばらつきがあっても、ライン部分ＳＧ１の像の大きさにはばらつきが生じない。
【００２５】
第１凹面鏡２３１は、主走査方向のサイズが読み取り対象のライン部分ＳＧ１よりも長いので、第１平面鏡２１１の主走査方向の端からの反射光のうち、主光線よりも主走査方向において外側へ拡散した反射光の一部を、逃さずに第２凹面鏡２３２へ反射する。これにより、ライン部分ＳＧ１の像の端部の明るさが確保されるので、ケラレが回避される。
第２凹面鏡２３２は、主走査方向のサイズが読み取り対象のライン部分ＳＧ１よりも短いので、ライン部分ＳＧ１の像は実物よりも縮小される。このときの倍率がたとえば１／２倍であるように、第２凹面鏡２３２の焦点距離、および第２凹面鏡２３２と第２撮像素子２５２との間の距離が設計されている。
【００２６】
読み取り対象のライン部分のうち偶数番目のものＳＧ２から第２撮像素子２５２の受光面までの光学配置は、図４が示す光学配置と共通である。したがって、図３の（ｂ）が示すように副走査方向（図では左右方向）に並ぶ、第１凹面鏡２３１、第２凹面鏡２３２、絞り２４０、および第１平面鏡２１１または第２平面鏡２１２の各組３０１、３０２、３０３は両側テレセントリック光学系を構成する。こうして、図２、図３の示す光学素子の全体は、主走査方向に並ぶ複数の両側テレセントリック光学系３０１、３０２、３０３の配列、すなわちテレセントリック光学系列を構成する。
【００２７】
このテレセントリック光学系列は原稿の１ラインからの反射光を、各平面鏡２１１、２１２の長辺と長さが等しいライン部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３からの反射光に分割し、ライン部分ごとに異なる撮像素子２５１、２５２の受光面に結像させる。いずれのライン部分の像も、図４が示すように倒立像であるので、制御部１０７は、各撮像素子２５１、２５２が検出した光量分布の表す像の上下を反転させ、その上でそれらの像を、テレセントリック光学系３０１、３０２、３０３と同じ順序でつなぎ合わせる。テレセントリック光学系列は、ライン部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３間でプラテンガラス１０３からの距離にばらつきがあったとしても、それらの像を同じ大きさに揃える。したがって、制御部１０７は、主走査方向の位置が隣接する第１撮像素子２５１と第２撮像素子２５２とのそれぞれが検出した光量分布の中から、隣接する２つのライン部分ＳＧ１、ＳＧ２の境界を容易に検出可能である。制御部１０７は更に、境界近傍の光量分布を比較することにより、両ライン部分ＳＧ１、ＳＧ２の像間でぼけの程度が揃うように画像を修正可能である。こうして、元の１ライン全体の像が高画質で再現される。
【００２８】
［実施形態の利点］
本発明の実施形態によるスキャナー１００では上記のとおり、ＣＩＳの光学系列が２枚の曲面鏡板２２１、２２２を含み、各曲面鏡板２２１、２２２の板面には第１凹面鏡２３１と第２凹面鏡２３２とが交互に並んでいる。隣接する２つの凹面鏡２３１、２３２はそれぞれ、異なる両側テレセントリック光学系３０１、３０２の光学素子として機能する。このように、複数枚の凹面鏡２３１、２３２が１枚の曲面鏡板２２１または２２２に一体化されているので、各曲面鏡板２２１、２２２の位置合わせだけで、すべての凹面鏡２３１、２３２が位置決めされる。また、第１凹面鏡２３１だけの列と第２凹面鏡２３２だけの列とがキャリッジ２００内に配置される場合と比べ、キャリッジ２００の内部空間の利用効率が高いので、キャリッジ２００の小型化が容易である。特に、１つの両側テレセントリック光学系を構成する第１凹面鏡２３１と第２凹面鏡２３２とは、それらの間の光路が副走査方向と平行であるように配置されているので、キャリッジ２００の低背化に有利である。さらに、第１凹面鏡２３１の主走査方向のサイズは読み取り対象のライン部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３よりも長い一方、第２凹面鏡２３２のそれは短い。したがって、第１凹面鏡２３１はライン部分よりも主走査方向のサイズが長いにもかかわらず、そのライン部分と主走査方向の位置が正確に対応する。その結果、隣接する２つのライン部分ＳＧ１、ＳＧ２の像の間の境界にはケラレが生じないので、これらの像のつなぎ合わせの高精度化が容易であり、原稿の１ライン全体の像の画質が向上する。
【００２９】
［変形例］
（A）図１の示すスキャナー１００はフラットベッド型の単機能機である。本発明の実施形態１による画像読取装置はその他に、自動原稿送り装置（auto document feeder：ＡＤＦ）を利用するシートフィード型の単機能機、ハンディ型の単機能機、コピー機または複合機（ＭＦＰ）に組み込まれたフラットベッド型のスキャナー、またはワンパス型のＡＤＦに組み込まれた裏面スキャナーであってもよい。本発明の実施形態１による画像読取装置はまた、スキャナーとしてではなく、プリンターの利用する通紙センサー等の光センサー、または、製品の外観を検査する機器に利用されるカメラとして利用されてもよい。
【００３０】
（B）図２の示すキャリッジ２００は複数枚の平面鏡２１１、２１２を含む。これらの平面鏡は２枚の平面鏡に統合されてもよい。
図５は、そのような平面鏡を含むキャリッジ４００の内部構造を示す斜視図であり、図６の（ａ）は、図５の示す直線VI−VIに沿った模式的な縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の示す直線ｂ−ｂに沿った模式的な横断面図である。このキャリッジ４００は、図２、図３の示す複数枚の平面鏡２１１、２１２に代えて、２枚の平面鏡板４１１、４１２を含む。各平面鏡板４１１、４１２はたとえば細長い矩形状であってサイズが等しく、図５、図６の（ｂ）が示すように、主走査方向に伸びている。これらの平面鏡板４１１、４１２は、図６が示すようにキャリッジ４００の底面上に、その中心面ＣＮＴに対して対称的に配置され、鏡面が副走査方向（図では左右方向）における外側に向かって同じ角度、傾斜している。
【００３１】
図５、図６の（ｂ）が示すように、第１平面鏡板４１１では偶数番目の光学系３０２を通過する鏡面部分が遮光膜４２１で覆われ、第２平面鏡板４１２では逆に奇数番目の光学系３０１、３０３を通過する鏡面部分が遮光膜４２２で覆われている。平面鏡板４１１、４１２の鏡面のうち露出したままの部分はそれぞれ主走査方向における中心位置が、図６の（ｂ）の示すように、第１凹面鏡２３１のうち最も近いものの中心位置と一致し、遮光膜４２１、４２２で覆われた部分はそれぞれ、第２凹面鏡２３２の中心位置と一致する。各平面鏡板４１１、４１２の露出部分は主走査方向の長さが読み取り対象のライン部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３それぞれの長さに等しいので、平面鏡板４１１、４１２の全体にわたり鏡面の露出部分が第１凹面鏡２３１と主走査方向における中心位置が一致する。これによりこれらの露出部分が、図２、図３の示す平面鏡２１１、２１２と同等に機能する。すなわち、原稿の１ラインからの反射光を、第１平面鏡板４１１の露出部分は第１曲面鏡板２２１の第１凹面鏡２３１へ向けて反射し、第２平面鏡板４１２の露出部分は第２曲面鏡板２２２の第１凹面鏡２３１へ向けて反射する。
【００３２】
こうして、各平面鏡板４１１、４１２は、図２、図３の示す複数枚の平面鏡２１１、２１２が１枚に統合されたものと同等に機能する。この場合、各平面鏡板４１１、４１２の位置合わせだけで、すべての平面鏡２１１、２１２が位置決めされるとみなせる。
遮光膜４２１、４２２は主走査方向において、読み取り対象のライン部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３それぞれよりも短くてもよい。この場合、各平面鏡板４１１、４１２の露出部分と遮光膜４２１、４２２で覆われた部分との対は主走査方向の長さが読み取り対象のライン部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３それぞれの長さの２倍に維持されたまま、その露出部分が主走査方向においてライン部分よりも伸長する。これにより、隣接する２つのテレセントリック光学系３０１、３０２が結ぶ像の間では、重複する部分が拡大する。これらの像の間で重複部分を比較することにより、制御部１０７はこれらの像を更に高精度につなぎ合わせることができる。
【００３３】
（C）図２、図３の示すテレセントリック光学系３０１、３０２、３０３は、凹面鏡２３１、２３２を利用する。これらの凹面鏡に代えて、凸レンズが利用されてもよい。
図７の（ａ）は、この場合におけるキャリッジの内部構造を模式的に示す主走査方向に対して垂直な縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の示す直線ｂ−ｂに沿った模式的な横断面図である。このキャリッジはまず、図２、図３の示す曲面鏡板２２１、２２２に代えて同じ位置に複合鏡板５１１、５１２を含む。各複合鏡板５１１、５１２はたとえば樹脂製の細長い矩形板状部材であってサイズが等しく、図７の（ｂ）が示すように主走査方向に伸びている。これらの複合鏡板５１１、５１２は、図７の（ａ）が示すようにキャリッジの中心面ＣＮＴに対して対称的に配置され、鏡面がキャリッジの底面の中心を向くようにキャリッジの中心面ＣＮＴに対して傾斜している。その鏡面には、図７が示すように傾斜角の異なる２種類の斜面５３１、５３２が交互に、長手方向に沿って形成されている。いずれの斜面５３１、５３２も表面が、たとえばアルミニウム等の金属蒸着により鏡面に加工されている。これにより、各斜面５３１、５３２は１枚の平面鏡として機能する。これらの斜面５３１、５３２は、図７の（ｂ）が示すように主走査方向のサイズが異なる。このサイズが、読み取り対象のライン部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３のそれぞれよりも長い斜面５３１を「第３平面鏡」と呼び、短い斜面５３２を「第４平面鏡」と呼ぶ。第３平面鏡５３１は、図７の（ｂ）が示すように、副走査方向（図では左右方向）においてはキャリッジの中心面ＣＮＴを挟んで、異なる平面鏡板の第４平面鏡５３２と対向する。これにより第３平面鏡５３１は第１平面鏡板４１１または第２平面鏡板４１２から入射する光を、対向する第４平面鏡５３２へ向けて反射する。
【００３４】
第３平面鏡５３１から第４平面鏡５３２までの光路には、絞り２４０に加え、２本のレンズアレイ５２１、５２２が設置されている。各レンズアレイ５２１、５２２は、主走査方向に伸びる単一のフレーム（図は示していない。）に支持されることにより一体化した２種類の凸レンズ５４１、５４２の配列である。図７の（ｂ）が示すように、各配列では第１凸レンズ５４１と第２凸レンズ５４２とが交互に並んでいる。第１凸レンズ５４１は主走査方向のサイズが読み取り対象のライン部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３のそれぞれよりも長く、第２凸レンズ５４２は短い。第１凸レンズ５４１は、副走査方向（図では左右方向）においてはキャリッジの中心面ＣＮＴを挟んで、異なるレンズアレイの第２凸レンズ５４２と対向する。
【００３５】
図７の（ｂ）が示すように主走査方向（図では上下方向）における中心位置は、平面鏡板４１１、４１２の一方の露出部分と他方の遮光膜４２１、４２２で覆われた部分、絞り２４０の穴２４１、第１凸レンズ５４１、第２凸レンズ５４２、および複合鏡板５１１、５１２の一方の第３平面鏡５３１と他方の第４平面鏡５３２との組み合わせごとに一致する。第３平面鏡５３１と第４平面鏡５３２との１対全体での主走査方向のサイズと、第１凸レンズ５４１と第２凸レンズ５４２との１対全体でのそれとはいずれも読み取り対象のライン部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３それぞれの長さの２倍に等しい。したがって、光学系列の全体にわたり、上記の光学素子の組み合わせごとに主走査方向における中心位置が一致する。
【００３６】
読み取り対象の各ライン部分ＳＧ１、…からの反射光は、第１平面鏡板４１１の露出部分と第３平面鏡５３１との順に反射されて第１凸レンズ５４１に入射し、それを透過することにより、絞り２４０の穴２４１に集束する。第１凸レンズ５４１から絞り２４０までの光路長は第１凸レンズ５４１の後側焦点距離に等しく、絞り２４０の穴２４１は第１凸レンズ５４１の後側焦点を中心とする。したがって、第１凸レンズ５４１と絞り２４０との組み合わせは物体側テレセントリック光学系を構成する。
【００３７】
絞り２４０の穴２４１を通過した光は第２凸レンズ５４２に入射し、それを透過することにより、第４平面鏡５３２を経由して第２撮像素子２５２または第１撮像素子２５１の受光面に結像する。絞り２４０から第２凸レンズ５４２までの光路長が第２凸レンズ５４２の前側焦点距離に等しく、第２凸レンズ５４２の前側焦点が絞り２４０の穴２４１の中心と一致する。したがって、絞り２４０と第２凸レンズ５４２との組み合わせは像側テレセントリック光学系を構成する。
【００３８】
第３平面鏡５３１と第１凸レンズ５４１とはいずれも、主走査方向のサイズが読み取り対象のライン部分ＳＧ１、…よりも長いので、第１平面鏡板４１１の１つの露出部分からの反射光のうち、主走査方向において外側へ拡散した反射光の一部を、逃さずに第２凸レンズ５４２へ入射させる。これにより、各ライン部分ＳＧ１、…の像の端部の明るさが確保されるので、ケラレが回避される。
【００３９】
（D）図２が示す曲面鏡板２２１、２２２には２種類の凹面鏡２３１、２３２が一体に成形されている。その他に、主走査方向に細長いフレームに、主走査方向のサイズが異なる２種類の凹面鏡が交互に並んで支持されていてもよい。
（E）図３の（ｂ）が太い破線で示すテレセントリック光学系３０１、３０２、３０３の間の境界は遮光壁で仕切られていてもよい。これらの遮光壁により、隣接するテレセントリック光学系３０１、３０２、３０３間での光漏れが防止されるので、撮像素子２５１、２５２の検出精度が向上する。
【００４０】
（F）スキャナー１００のＣＩＳの含む各光学系は、図４が示す両側テレセントリック光学系で構成される。その他に、物体側もしくは像側、または両側がテレセントリック光学系以外の光学系で構成されてもよい。この場合でも上記の実施形態と同様に、光学系列内での光学素子の一体化と、被写体から光が照射される凹面鏡またはレンズの主走査方向における伸長とが両立可能である。その結果、光学系列全体の小型化が容易であり、光学系列による複数の像を高精度につなぎ合わせることができるので画質が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は画像読取装置の光学系列に関し、上記のとおり、各光学系の第１光学素子を隣の光学系の第２光学素子と隣接させることにより、光学系列内の複数の第１光学素子と第２光学素子とを主走査方向に沿って２列に並べる。このように、本発明は明らかに産業上利用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１００    画像読取装置
２００    キャリッジ
２０１    スリット
２１０    線光源
２１１    第１平面鏡
２１２    第２平面鏡
２２１    第１曲面鏡板
２２２    第２曲面鏡板
２３１    第１凹面鏡
２３２    第２凹面鏡
２４０    絞り
２４１    絞りの穴
２５１    第１撮像素子
２５２    第２撮像素子
３０１、３０２、３０３  テレセントリック光学系
ＣＮＴ    キャリッジの中心面
【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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