(57)【要約】【課題】被写界深度が大きく、かつ小型の画像読取装置を提供する。【解決手段】光源２と、結像光学系１と、撮像素子部４１と、メモリ５と、処理装置６とを備え、結像光学系１は、それぞれが独立した光学系である複数のセル１１を主走査方向２１１に配置され、副走査方向２１２には２列に配列された画像読取装置であって、各セルは、第１反射型集光光学素子１００、第１平面鏡１０５、アパーチャ１０１、第２反射型集光光学素子１０２を原稿７からこの順に配置され、かつアパーチャ１０１を第１反射型集光光学素子１００の後側焦点位置に配置して上記原稿側にテレセントリックな光学系を形成している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿に光を照射する光源と、
上記光源からの光が原稿で反射した光を集光し画像として結像する結像光学系であって、該結像光学系は、それぞれが独立した光学系である複数個のセルで構成され、該セルは、主走査方向に沿って複数個配置され、主走査方向に直角な副走査方向には第１列及び第２列の２列に配列され、同列に配置される各セルは、主光線の内上記原稿からセルへ向かう光線が互いに平行であるように配置され、かつ上記第１列及び上記第２列の各セルは上記主走査方向にて千鳥状に配置される、結像光学系と、
それぞれの上記セルに対応して配置されセルを通過した光を受光する複数の撮像素子部と、
上記副走査方向において対応する上記撮像素子部同士が送出する上記原稿の画像情報を記憶するメモリと、
上記メモリに記憶した上記画像情報が重なる領域の画像が一致するように隣接セル同士の画像情報を合成して原稿の画像を作成する処理装置と、を備えた画像読取装置であって、
上記セルは、上記原稿からの光を反射しかつ集光する、第１及び第２の反射型集光光学素子と、アパーチャとを有し、セル内で上記原稿から上記撮像素子部へ向かう光の進行方向において第１反射型集光光学素子、アパーチャ、第２反射型集光光学素子の順番にこれらを配置しかつ上記アパーチャを上記第１反射型集光光学素子の後側焦点位置に配置して上記原稿側にテレセントリックな光学系を形成し、かつ光を反射させる光学素子として上記第１反射型集光光学素子及び上記第２反射型集光光学素子のみを設け、
上記第１反射型集光光学素子及び上記第２反射型集光光学素子への入射角は３０度以下であり、上記原稿から上記第１反射集光光学素子までの距離は、上記第１反射集光光学素子から上記第２反射集光光学素子までの上記原稿に垂直な方向に沿った距離よりも長く、
上記第１反射型集光光学素子は上記原稿に対向して配置され、上記原稿で反射した光を副走査方向へ傾斜させて上記原稿側に反射する、
ことを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
上記第１列に配置される各セルの主光線の内上記原稿から各セルへ向かう光線と上記第２列に配置される各セルの主光線の内上記原稿から各セルへ向かう光線とが上記第１列と上記第２列との隙間側へ傾斜した状態にて、上記第１列及び上記第２列に配置される各セルは配置されている、請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項３】
上記第１列及び上記第２列のそれぞれにおいて、隣接するセルの間に配置される板状の遮光部材をさらに備えた、請求項１又は２に記載の画像読取装置。
【請求項４】
上記第１反射型集光光学素子又は上記第２反射型集光光学素子は、光反射面が上記主走査方向及び上記副走査方向で異なる曲率を持つ自由曲面である、請求項１から３のいずれか１項に記載の画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コピー機等に用いられる画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コピー機、スキャナ、ファクシミリ等にて使用されている、一次元撮像素子を用いて読み取り位置における画像をスキャンすることによって画像全体を読み取る画像読取装置には、大きく分けて２種類の方式がある。尚、一般的に、一次元撮像素子が配列されている方向を主走査方向と呼び、スキャンする方向を副走査方向と呼ぶ。
【０００３】
２種類の方式のうちの一方は、単眼のレンズにて主走査方向の画像全体を撮像素子上に縮小転写する方式であり、コピー機にて、おもて面の読み取りに主に用いられている。この方式では、通常、原稿側に位置する撮像素子やレンズは固定され、ミラーのみが副走査方向に移動され、原稿全体がスキャンされる。この方法では、原稿側の焦点深度（被写界深度という）が数ｍｍ程度、例えば６ｍｍなど、と大きいので、コピー機の原稿読み取り面に対し、原稿が密着していなくても原稿を読み取れるという利点がある。例えば本の綴じ目のような、原稿面に密着させることができない場合でも、焦点ぼけなく読み取れるという利点があることから、コピー機のおもて面読み取りには、主にこの方式が用いられてきた。この方式に派生したさまざまな特許文献があるが、例えば特許文献１を挙げる（従来法１と呼ぶ）。
【０００４】
上記２種類の方式の内の他方の方式は、主走査方向の画像を複数に分割して複眼レンズで画像を読み取る方式であり、密着型イメージセンサと通常呼ばれる。この方式は、コピー機の裏面読み取りや、ファクシミリの原稿読み取り、紙幣の認識センサ、パーソナルコンピュータ用のスキャナなどに用いられ、小型であることを特徴とする。この密着型イメージセンサの光学系として、現在主流となっている従来技術は、例えば特許文献２に開示されている。ここでは、複眼レンズ（文献中では、ロッドレンズアレイ）として、半径方向に、ある関数で規定される屈折率の分布をもつロッドレンズを複数本並べてアレイ化したものを用いて、正立等倍像を得るイメージ読取装置が開示されている（従来法２と呼ぶ）。
【０００５】
密着型イメージセンサの光学系の中で代表的な方式のもう一つの例として、例えば特許文献３に開示されている方式がある。この方式では、主走査方向に分割されたセル毎に設置されているレンズにより、セルに対応する領域の画像が縮小転写されて、撮像素子に結像する。セル毎に設置されている撮像素子の出力信号を画像合成することにより、原稿面の画像が復元される（従来法３と呼ぶ）。
【０００６】
また、特許文献４には、上記従来法２または上記従来法３と類似するが、複眼のミラーレンズアレイを用いて正立等倍像を得る方式が開示されている（従来法４と呼ぶ）。
【０００７】
また、特許文献５には、読み取り領域を奇数番目の領域と偶数番目の領域に分け、その奇数番目、偶数番目で結像光学系の光路を変え、結像光学系はテレセントリックであり、結像面で正立等倍像を得る方式が開示されている（従来法５と呼ぶ）。
【０００８】
また、本出願人は、特許文献６にて、大きな被写界深度を有する画像読取装置を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−３０８８５２号公報
【特許文献２】特開平８−２０４８９９号公報
【特許文献３】特開平５−１４６００号公報
【特許文献４】特開平１１−８７４２号公報
【特許文献５】特開２００５−３７４４８号公報
【特許文献６】特開２００９−２４６６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来法１に関しては、上述したように被写界深度が大きいというメリットがあるが、光学系が大型化してしまうという問題がある。また、ミラーを移動する際に原稿面からレンズまでの光路が変化しないようにするために、光路途中の複数のミラーの移動速度を制御しなければならず、及び、これらのためにコストがかかる、という問題がある。
【００１１】
従来法２に関しては、小型で低コストであるというメリットがあるものの、被写界深度が小さいという問題、色収差が大きいという問題がある。
【００１２】
従来法３に関しては、被写界深度を大きくする場合、装置が大型化するという問題、色収差が大きくなるという問題、被写界深度によって転写倍率が変わってしまうため各結像光学系単位で撮影した画像を合成する際に画像の重ね合わせの不一致が起こるという問題がある。そのため、被写界深度を大きくすることはできない。
【００１３】
従来法４に関しては、結像光学素子として、凹面鏡を複数配置したミラーアレイを用いているので色収差がないという効果がある。しかしながら、このようにミラーアレイが一直線に並んだ構成では、コンタクトガラスから原稿までの距離が変わっても像の転写倍率が不変であるテレセントリックな光学系を構成することができない。なぜならば、テレセントリックな光学系では、一つの撮像単位系（セルと呼ぶ）の視野範囲よりも大きな開口領域をもつ凹面鏡が必要になるが、凹面鏡同士が隣接していることから、凹面鏡の開口領域を凹面鏡の配置ピッチよりも大きくすることができないからである。
【００１４】
このように従来法４では、テレセントリックな光学系を構成できないことから、コンタクトガラスから原稿までの距離に応じて、一つのセルにおける像の転写倍率が変化してしまう。その結果、各セルから得られる、隣接する画像同士の重ね合わさり方が異なってしまう。よって、アレイ境界面での画像が劣化し、大きな被写界深度を得ることはできない。
【００１５】
従来法５では、直線状の物体に対して奇数領域結像系と偶数領域結像系とで斜め方向から像を読み取っている。そのため、物体の焦点方向における位置が変化すると、奇数領域結像系と偶数領域結像系とで読み取る位置が変わってしまい、結像面である感光性の媒体上において、両者の像がずれてしまうという問題がある。さらに、特許文献５の明細書中には、テレセントリックな結像系の具体的な構成及び効果に関する記述は無い。よって、物体の焦点方向における位置が変化した場合、焦点位置での転写倍率が変化することが考えられ、整数ｍ番目とｍ＋１番目との結像系間における画像の重ね合わさり方が異なり、画像が劣化してしまう。このような二つの問題により、従来法５では、大きな被写界深度を得ることは困難である。
【００１６】
また、本出願人は、上述したような問題点を解決し大きな被写界深度を有する画像読取装置を既に提案している（WO2009/122483）。即ち、図３０に示すように、この画像読取装置５１０では、光路の途中に折り返しミラー１１１，１１３を有する。折り返しミラー１１１によって、原稿７からの光路は、横方向に折り返されているので、照明２を設置するスペースを確保することが容易であるという利点がある。即ち、折り返しミラー１１１で光路が９０度折り返されている場合、天板３から折り返しミラー１１１までの距離を、照明２用の設置スペースとすることができる。しかしながら、折り返しミラー１１１、１１３を設けることから、部品点数が増え、組み立て精度が低下する可能性があるという懸念もある。また、得られる画像に対して以下の２点の問題点も懸念される。
【００１７】
折り返しミラー１１１、１１３が存在することによる第１の問題点は、折り返しミラー１１１の平面の面精度によるもので、面が歪むと結像位置が設計位置から外れ、ディストーションが発生する可能性がある。
第２の問題点は、光線に対する折り返しミラー１１１、１１３の姿勢角度誤差により、得られる画像が回転することである。
【００１８】
この画像の回転について、図３１を参照して説明する。光線が直線１３２上の点１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、…から−Ｚ方向に出射され、折り返しミラー１１１Ａにより９０度の方向に偏向、反射され、スクリーン１４０に到達する。折り返しミラー１１１Ａ、及びスクリーン１４０上での光線の通過点及び到達点は、それぞれ１１３ａ、…；１１４ａ、…である。それぞれの光線の通過点及び到達点を結ぶ直線を１３３、１３４とする。ここで、折り曲げミラー１１１Ａは、φ=４５度の傾斜角を有する斜面を有し、図３１におけるＺ軸周りにθ回転した場合、得られる画像は、θ’＝θ回転する。つまり、折り曲げミラー１１１Ａがθ回転して、１１１Ｂで示す姿勢になったとすると、ミラー側では、光線の通過点１１３ａ、… が１１５ａ、…に変化し、スクリーン１４０上への光線の到達点は１１４ａ、…が１１６ａ、…に変化する。よって、光線の到達点１１６ａ、…を結ぶ直線１３６は、直線１３４に対して角度θをなす。このように、折り返しミラー１１１の姿勢角度誤差は、スクリーン上にて画像の回転となる。図３１に示すように、４５度の斜面を有するミラーにより、ほぼ９０度の角度で光線が偏向される場合、大きな像回転が起こる。像の回転は、画像が歪んで見える現象となる。また、このような像回転現象は、光線の折り返しミラーへの斜入射角が大きいために発生し、垂直入射に近い場合にはその度合いは小さい。
【００１９】
このように、大きな被写界深度を有する画像読取装置５１０にあっても、大きな入射角を有するミラーの使用に伴い、製造誤差及び設置誤差に起因して、得られる画像に歪みが生じる可能性があった。
【００２０】
本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、被写界深度が大きく、小型で、かつ得られる画像において歪み発生が抑制可能な画像読取装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成される。
即ち、本発明の一態様における画像読取装置は、原稿に光を照射する光源と、上記光源からの光が原稿で反射した光を集光し画像として結像する結像光学系であって、該結像光学系は、それぞれが独立した光学系である複数個のセルで構成され、該セルは、主走査方向に沿って複数個配置され、主走査方向に直角な副走査方向には第１列及び第２列の２列に配列され、同列に配置される各セルは、主光線の内上記原稿からセルへ向かう光線が互いに平行であるように配置され、かつ上記第１列及び上記第２列の各セルは上記主走査方向にて千鳥状に配置される、結像光学系と、それぞれの上記セルに対応して配置されセルを通過した光を受光する複数の撮像素子部と、上記副走査方向において対応する上記撮像素子部同士が送出する上記原稿の画像情報を記憶するメモリと、上記メモリに記憶した上記画像情報が重なる領域の画像が一致するように隣接セル同士の画像情報を合成して原稿の画像を作成する処理装置と、を備えた画像読取装置であって、上記セルは、上記原稿からの光を反射しかつ集光する、第１及び第２の反射型集光光学素子と、アパーチャとを有し、セル内で上記原稿から上記撮像素子部へ向かう光の進行方向において第１反射型集光光学素子、アパーチャ、第２反射型集光光学素子の順番にこれらを配置しかつ上記アパーチャを上記第１反射型集光光学素子の後側焦点位置に配置して上記原稿側にテレセントリックな光学系を形成し、かつ光路を折り曲げる光学素子として上記第１反射型集光光学素子及び上記第２反射型集光光学素子のみを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の一態様における画像読取装置によれば、結像光学系を構成する独立した光学系であるセルは、第１反射型集光光学素子、アパーチャ、第２反射型集光光学素子を有し、これらの配置順は、原稿面から撮像素子部へ向かう光路においてこの順番であり、かつ、第１反射型集光光学素子の後側焦点位置にアパーチャが配置されて、セルは、原稿側にテレセントリックな光学系を形成している。また、原稿と第１反射型集光光学素子との間、若しくは第２反射型集光光学素子と撮像素子部との間に光路を折り曲げるミラーが存在せず、さらに、第１反射型集光光学素子及び第２反射型集光光学素子は、光路を折り曲げる従来のミラーに比べて入射角が小さくなるよう構成したことから、製造誤差及び設置誤差に起因する画像における歪みの発生を抑制することができる。
【００２３】
また、本発明の一態様における画像読取装置によれば、原稿に光を照射する光源と、原稿側にテレセントリックな結像光学系を形成しかつ副走査方向に２列にて主走査方向に複数個を配置したセルと、撮像素子部と、画像情報を一時的に記憶するメモリと、記憶した画像情報を復元する処理装置とを備えた。該構成によれば、原稿の主走査方向における読み取り領域を分割して複数個のセルにて画像を読み取ることから、画像読取装置を小型化することができる。さらに、副走査方向に２列にセルを配置し各列に配置されるセルから画像を得ることから、主走査方向に配置されたセル同士から得られる画像の劣化を引き起こすことなくセル間の画像を補完し合うことができる。よって良好な画像を得ることができる。さらに、各セルは、原稿側にテレセントリックな光学系であることから、被写体距離を大きくすることができる。
【００２４】
詳しく説明すると、各セルの原稿側をテレセントリックな光学系にしたことで、原稿が焦点方向に移動しても画像の転写倍率が変わらないという利点がある。一方、各セルが原稿側にテレセントリックな光学系であることで、セルが読み取る画像範囲の端近傍の点（点Ｅとする）からセルの入射瞳への光線束において、主光線が光軸に平行となる。よって、点Ｅからの光線束について、ケラレを発生させることなくその全てをセルの光学系に入射させるためには、原稿の読み取り範囲よりも大きい口径のレンズが必要となる。各セルを副走査方向に一列に配置し主走査方向に隣接して配置すると、各セル間の境界部分にて、読み取り範囲に空白が生じてしまう。逆に、レンズの口径を１セルの読み取り幅に合わせると、点Ｅからの光線束にケラレが生じてしまうという問題が生じる。
【００２５】
そこで本発明の一態様の画像読取装置では、副走査方向にセルを２列に配置している。ここで、理解を容易にするため、セルに番号をつける。副走査方向に配列された２列のうち、第１列のセルを、ｎ＝１、３、５、…とし、第２列のセルをｎ＝２、４、６、…とする。上記一態様の画像読取装置では、セルの読み取り範囲よりもセルの開口を大きくした構成を採る。該構成によれば、一方の第１列において隣接するセル間、すなわち、ｋ番目と（ｋ＋２）番目の各セル間の境界で、読み取りのできない空白範囲が生じたとしても、その空白範囲の画像を、他方の第２列における（ｋ＋１）番目のセルで読み取り、画像を補完し合うことができる。
【００２６】
一方、上述の２列の構成を採ることで、第１列と第２列とにおける各セルでは、副走査方向の読み取り位置が異なる。よって、同一時刻に撮像される第１列のセルと第２列のセルとにおける画像は異なる。この画像の相違を修正するため、本発明の一態様の画像読取装置では、第１列と第２列との副走査方向の距離をスキャンするのに要した時間を用いて、撮影された画像を合成する手法を採っている。即ち、上記一態様による画像読取装置では、メモリを備えており、読み取った画像を一時的に保存する。該メモリから、わずかに異なる時刻に撮影された第１列及び第２列の各セルによる二つの画像を読み出して、画像処理装置で画像復元する。したがって、本発明の一態様の画像読取装置によれば、読み取り画像から正常な画像を形成することができる。
【００２７】
さらに、上述のように本発明の一態様の画像読取装置では、第１列及び第２列に含まれる全てのセルにおいて、各セルの主光線の内、原稿から各セルへ向かう光線が平行であるので、各セルから原稿までの距離が変動した場合でも、撮像素子部に対する画像の位置が変化することはない。よって、合成された後の画像のｋ番目と（ｋ＋１）番目の境界部の画像も劣化することがない。
したがって上述したように、本発明の一態様による画像読取装置によれば、被写界深度が大きく、かつ小型化を達成することができる。
【００２８】
さらに、本発明の一態様による画像読取装置によれば、セル同士を千鳥状に配置しているため、隣接するセルの間に十分な隙間ができ、必要な光路を遮ることなく遮光板を設けることが可能となる。すなわち、迷光により発生するフレアやゴーストといった、所望の像以外の光線を遮光することができ、鮮明な画像を得ることができる。
【００２９】
又、上記第１列に配置されるセルと、上記第２列に配置されるセルとにおいて、それぞれの原稿からの主光線の角度が副走査方向に対して異なるように各セルを配置することができる。このような配置構成によれば、原稿面における、第１列のセルによる原稿面における読み取り範囲と、第２列のセルによる原稿面における読み取り範囲との副走査方向における隙間を狭くすることができ、読み取り画像を記憶する上記メモリの容量を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１による画像読取装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１による画像読取装置の概略構成を示す斜視図である。
【図３】図２に示す画像読取装置に対して遮光部材を追加した斜視図である。
【図４】図１に示す画像読取装置の構成を説明するための斜視図である。
【図５】図４に示す画像読取装置における主走査方向の構成を示す断面図である。
【図６】図４に示す画像読取装置における副走査方向の構成を示す透視図である。
【図７】天板上での読み取り領域の配置状態、及び原稿画像文字情報の一例を示す図である。
【図８】撮像素子部の配置、及び撮像された文字画像の一例を表す図である。
【図９】撮像され、反転処理された文字画像情報の一例を示す図である。
【図１０】（ａ）は、図４に示す画像読取装置に備わる第１列のセルにて、本状の原稿を読み取る様子を表す図であり、（ｂ）は、図４に示す画像読取装置に備わる第２列のセルにて、本状の原稿を読み取る様子を表す図である。
【図１１】図４に示す画像読取装置により、本のような原稿を副走査方向において読み取る様子を表す図である。
【図１２】実施の形態１〜３に備わる光源の構成を示す図である。
【図１３】図１２に示す光源を説明する図である。
【図１４】実施の形態１〜２に備わる撮像素子基板の平面図である。
【図１５】実施の形態１〜２に備わる撮像素子部の構成を示す平面図である。
【図１６】図４に示す画像読取装置に対して遮光部材を設けた場合を示す斜視図である。
【図１７】各セルを千鳥状に配置した構成において、遮光部材を設けた場合の効果を説明するための図である。
【図１８】各セルを千鳥状ではなく単に隣接して配置した構成における問題点を説明するための図である。
【図１９】本発明の実施の形態２による画像読取装置の構成を示す斜視図である。
【図２０】図１９に示す画像読取装置の主走査方向における構成を示す断面図である。
【図２１】図１９に示す画像読取装置の副走査方向における構成を示す透視図である。
【図２２】図１９に示す画像読取装置の構成の変形例を示す副走査方向における透視図である。
【図２３】図１９に示す画像読取装置の概略構成を示す図であり、副走査方向に２列に配列され結像光学系を構成するセルの光路を示す図である。
【図２４】図１９に示す各セルにおける光路を示す斜視図である。
【図２５】本発明の実施の形態３による画像読取装置の構成を示す断面図である。
【図２６】図２５に示す画像読取装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２７】本発明の実施の形態４による画像読取装置の構成を示す断面図である。
【図２８】本発明の実施の形態５による画像読取装置の構成を示す断面図である。
【図２９】図２５に示す画像読取装置における第１レンズと第２レンズの構成例を示す斜視図である。
【図３０】従来の画像読取装置における構成の一例を示す斜視図である。
【図３１】光路を４５度折り曲げるミラーの回転θにより、直線に並んだ点の転写位置がθ回転することを説明するための図である。
【図３２】図３１に示すミラーでの光線の反射を示す図である。
【図３３】図３１に示すようにミラーが回転したときの像の回転を説明する図である。
【図３４】光線の入射角φを横軸にとり、図３１に示すミラーの回転角度θに対する像回転角度θ’の比である感度を縦軸にとったグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の実施形態である画像読取装置について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。
【００３２】
実施の形態１．
図１から図１８を参照して、本発明の実施の形態１に係る画像読取装置５０１の一例について説明する。
図１から図３を参照して、追って説明するように、本実施形態１の画像読取装置５０１は、光反射系の結像光学系にて構成されており、原稿の読み取り領域からの光は、反射を繰り返して撮像素子部に至る。一方、理解を容易にし、また説明の便宜上、以下の画像読取装置５０１のシステム構成の説明では、例えば図５に示すように、結像光学系内の第１レンズ１００、第２レンズ１０２などは屈折系におけるレンズ形態にて図示及び説明を行う。
【００３３】
まず、図４から図１８を参照して、画像読取装置５０１のシステム構成について説明する。
本実施形態の画像読取装置５０１は、大きく分けて、結像光学系１と、光源２と、撮像素子部４１、４２、…と、メモリ５と、処理装置６とを備える。これらの構成部分は、画像の読み取りがなされる被読取物の一例である原稿７の近傍に光源２が配置され、原稿７にて反射した光が入射可能なように結像光学系１が配置され、撮像素子部４１等が適宜配置される。このような画像読取装置５０１は、主走査方向（Ｘ方向）２１１に沿って原稿７の画像を読み取り、さらに主走査方向２１１に直交する副走査方向（Ｙ方向）２１２に原稿７をスキャンして、原稿７における全画像の読み取りを行う。尚、原稿７とは、文章、書画、写真などを表示した被読取物や、紙幣等の被読取物であり、印刷するもとになったり、真贋の判定に使用されたり、電子ファイルとして使用されたりするものが相当する。又、図４では、図示の明瞭化のため、原稿７の図示を省略している。
【００３４】
原稿７は、原稿載置部材としての天板３に載置される。天板３は透明体にてなり、一般にはガラス板である。例えば蛍光灯やＬＥＤ等である照明光源２は、天板３の下方であって原稿７の読み取りに支障が生じない箇所に配置され、原稿７上の読み取り位置に存在する被撮像部３１、３２、…に照明光線２０１を照射する。尚、図４では、光源２は、副走査方向２１２において結像光学系１の片側にのみ配置しているが、これに限定されず、もちろん両側に配置しても良い。
【００３５】
ここで光源２について説明する。図１２は、光源２の構造を示している。光源２は、大きく分けて、出射部２２及び光散乱層２５を有する導光体２１と、電極部２６と、発光源２７とを備え、当該光源２の長手方向の両端部にそれぞれ配置された電極部２６及び発光源２７の間に導光体２１が配置されている。
【００３６】
光散乱層２５は、導光体２１の略全長に渡り設けられ、導光体２１の出射部２２から、主走査方向２１１に沿った光源２の全体から光を均一に照射させるためのものである。発光源２７は、本実施形態では、それぞれ、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）波長を発するＬＥＤチップからなる。よって、電極部２６には、図１３に示すように、Ｒ光源２７Ｒ、Ｂ光源２７Ｂ、及びＧ光源２７Ｇが設置される。
【００３７】
又、出射部２２からの光の放出を均一にするため、光散乱層２５は、発光源２７が導光体２１の両端に設置される場合には、主走査方向２１１の中央を幅広に形成され、片側設置する場合には、光源２７から遠ざかるに連れて幅広に形成される。尚、図１３では、主走査方向２１１の中央を幅広に形成した光散乱層２５が示されている。
尚、各ＲＧＢ光源２７の光学波長は、受光部４０２に設けられたＲＧＢフィルタの各ＲＧＢ色の波長と略一致している。
又、このような光源２の構成は、本実施の形態１のみならず、後述する実施の形態２における画像読取装置においても同じである。
【００３８】
図４では、被撮像部３１、３２、…は、説明上及び視覚上の理解を容易にするために、短冊状の枠で囲って図示しているが、特に構造物は存在しない。又、説明上、主走査方向２１１に沿って、被撮像部３１、３３、…が配列される部分を読み取りライン８とし、被撮像部３２、３４、…が配列される部分を読み取りライン９とする。
【００３９】
結像光学系１は、被撮像部３１、３２…で反射した、光源２の照明光線２０１の散乱光を集光し画像として結像する結像光学系である。このような結像光学系１は、複数のセル１１、１２、…を有する。各セル１１、１２、…は、それぞれ独立した結像光学系であって原稿７側にテレセントリックな光学系を有し、主走査方向２１１に複数個配置される。さらに、副走査方向２１２には、各セル１１、１２、…は、第１列２１５及び第２列２１６の２列に配列される。ここでは、セル１１、１３、１５、…が第１列２１５に属し、セル１２、１４、…が第２列２１６に属する。又、同列に配置される各セルは、各セルの主光線の内、原稿７から各セル１１、１２、…へ向かう光線が互いに平行であるように配置されている。尚、主光線のうちの原稿７から各セル１１、１２、…へ向かう光線という文言は、光軸という言葉で置き換えることができる。即ち、第１列に属する各セル１１、１３、…の光軸１１ａ、１３ａ、…が互いに平行となるように、各セル１１、１３、…は設けられ、第２列に属する各セル１２、１４、…の光軸１２ａ、１４ａ、…が互いに平行となるように、各セル１２、１４、…は設けられる。
【００４０】
さらに、副走査方向２１２における各セル１１、１２間、各セル１２、１３間、各セル１３、１４間、…で結像画像が補完可能なように、第１列２１５及び第２列２１６の各セル１１、１２、１３、…は、主走査方向２１１にて千鳥状に配置されている。
【００４１】
各セル１１、１２、１３、…を構成する光学系要素の配置と光路について説明する。
図５は、主走査方向２１１における、第１列２１５に備わるセル１１、１３、１５、…の結像光学系要素と、主要光路とを示した図である。図６は、副走査方向２１２におけるセル１１とセル１２とを重ね書きした状態にて、結像光学系要素と主要光路とを示した図である。
【００４２】
各セル１１、１２、１３、…は、同一の構成を有し、ここでは代表してセル１１を例に説明する。セル１１は、第１光学素子として機能する一例である第１レンズ１００と、絞りとして機能する一例であるアパーチャ１０１と、第２光学素子として機能する一例である第２レンズ１０２と、これらを保持する保持具１０３とから構成される。セル１１において、第１レンズ１００の後側焦点位置にアパーチャ１０１を配置することで、セル１１は、原稿７側にテレセントリックな光学系を実現できる。
【００４３】
又、本実施形態１では、図示するように、各セル１１、１２、１３、…における第１レンズ１００、アパーチャ１０１、及び第２レンズ１０２の光軸が天板３に対して垂直となるように、本実施形態ではＺ方向に平行となるように、各セル１１、１２、１３、…は、配置されている。よって、原稿７上の、各セル１１、１２、１３、…が分担する読み取り範囲からの反射光線で結像に寄与する光線束のうちの主光線は、全て天板３に垂直である。
【００４４】
撮像素子部４１、４２、…は、各セル１１、１２、１３、…に対応して基板４上に配置される。つまり、第１列２１５に属するセル１１、１３、…に対応して撮像素子部４１、４３、…が配置され、第２列２１６に属するセル１２、１４、…に対応して撮像素子部４２、４４、…が配置される。
【００４５】
ここで撮像素子部４１、４２、…について説明する。図１４は、撮像素子部４１、４２、…を備えた基板４の平面図であり、２ａは、照明光源２と、撮像素子基板４のコネクタ４００とを電気接続する光源接続部である。
【００４６】
各撮像素子部４１、４２、…は、例えばＣＣＤ等からなる受光部が主走査方向２１１に複数個配列されて構成されたもの、さらには、上記受光部を主走査方向２１１に複数個配列したものを副走査方向２１２に複数列にて配置して構成したものである。
【００４７】
図１５に、撮像素子部４１、４２、…の平面図を示す。撮像素子部４１、４２、…は、大きく分けて受光部４０２と、光電変換・ＲＧＢシフトレジスタ駆動回路４０３と、入出力部４０４とを有する。受光部４０２は、１画素に対して赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）からなりゼラチン材などで構成したＲＧＢフィルタ４０２ａを受光面に配置した撮像素子である。この撮像素子部４１等では、主走査方向２１１に沿って、１４４画素分、つまり１４４個の受光部４０２が配置されている。光電変換・ＲＧＢシフトレジスタ駆動回路４０３は、受光部４０２に入射した光をＲＧＢごとに光電変換し、その出力を保持し、駆動する。入出力部４０４は、撮像素子部４１等に信号や電源を入出力するワイヤボンディングパッド部である。
【００４８】
各セル１１、１２、１３、…に入射したそれぞれの原稿画像は、第１レンズ１００、アパーチャ１０１、第２レンズ１０２によって撮像素子部４１、４２、４３…上に反転像が形成される。例えば、原稿７の読み取りライン８上の被撮像部３１の画像は、セル１１を通り、撮像素子部４１に結像され撮像され、読み取りライン９上の被撮像部３２の画像は、セル１２を通り、撮像素子部４２に結像され撮像される。
【００４９】
セル１１、１２、１３、…の転写倍率は、１より大きく（つまり拡大動作）ても、１より小さく（つまり縮小動作）てもよいが、等倍にすることで、市販の解像度のセンサを流用可能となるメリットがある。
【００５０】
本実施形態１では、上述のように、原稿７上の、各セル１１、１２、１３、…が分担する読み取り範囲からの反射光線で結像に寄与する光線束のうちの主光線は、全て天板３に垂直である。よって、第１列２１５に属するセル１１、１３、…により読み取られる、原稿７における被撮像部３１、３３、…を含む読み取りライン８と、第２列２１６に属するセル１２、１４、…により読み取られる、原稿７における被撮像部３２、３４、…を含む読み取りライン９との副走査方向２１２における幅は、中心間幅２１８となる。また、本実施形態１では、第１列２１５に属するセル１１、１３、…に対応して配置される撮像素子部４１、４３、…と、第２列２１６に属するセル１２、１４、…に対応して配置される撮像素子部４２、４４、…との副走査方向２１２における幅は、中心間幅２１９となる。
【００５１】
メモリ５は、撮像素子部４１、４２、…と接続され、各撮像素子部４１、４２、…が送出する画像情報を記憶する。
処理装置６は、メモリ５に記憶した画像情報を読み出して、画像に復元して合成し、原稿７における全体の画像を作成する。尚、メモリ５及び処理装置６は、図４では別体にて図示しているが、もちろん同一基板上に設置可能である。
これらのメモリ５及び処理装置６については、以下の動作説明にて詳しく説明する。
【００５２】
以上説明したようなシステム構成を備えた画像読取装置５０１における結像光学系１は、冒頭で述べたように、光反射系の光学系にて構成されている。以下には、図１から図３を参照して、画像読取装置５０１における実際の光学系の構成について説明する。
【００５３】
ここで、図１は、画像読取装置５０１における副走査方向２１２に沿った断面を示す図であり、上述した一つのセル１１、１２等における原稿７から撮像素子部４１、４２等に至るまでの実際に即した光路を示している。また、第１レンズ１００及び第２レンズ１０２は、それぞれ、第１反射型集光光学素子及び第２反射型集光光学素子の機能を果たすものの一例に相当し、凹面鏡にて構成され、光を反射する。
図２は、第１列２１５に属するセル１１、１３、…、及び第２列２１６に属するセル１２、１４、…が主走査方向２１１にて千鳥状に配列された状態において、実際に即した光路を斜視図にて示したものである。図３は、図２に示す構成において、隣接セル間の迷光を防ぐための遮光板を明示した図である。
【００５４】
図１に示すように、画像読取装置５０１は以下のような構成を有する。即ち、Ｚ方向において天板３の下方で読み取りライン８、９に対応したそれぞれの位置に、第１レンズ１００、１００が設置される。各第１レンズ１００は、読み取りライン８、９にて反射したそれぞれの光を、副走査方向２１２において異なる方向で、角度φにて斜め上方へ反射させる。尚、角度φは、読み取りライン８、９から第１レンズ１００、１００に至る光線の光軸５９１と、第１レンズ１００、１００にて反射した光線の光軸５９２とのなす角度である。
【００５５】
第１レンズ１００、１００にて斜め上方へ反射したそれぞれの光線は、アパーチャ１０１、１０１を通過し、天板３の下に配置される光源２、２の近傍に設置された第２レンズ１０２、１０２に達する。ここで、アパーチャ１０１、１０１は、第１レンズ１００、１００の後側焦点位置に設置されている。第２レンズ１０２，１０２にて再びＺ方向において下方へ反射された光線は、セル１１、１３、…に対応した撮像素子部４１、４３、…、及びセル１２、１４、…に対応した撮像素子部４２、４４、…にそれぞれ達する。
ここで、第２レンズ１０２及び撮像素子部４１、４２は、仕切り壁１２７、アパーチャ１０１、及び基板４により、光源２から遮光されている。また、基板４は、撮像素子部４１、４３、…を有する基板４ａと、撮像素子部４２、４４、…を有する基板４ｂとに分離されている。基板４を分離することで、基板４ａ，４ｂの位置を調整することにより、原稿７の読み取り位置を、セル１１、１３、…とセル１２、１４、…とに対応して別々に調整することができ、組立て誤差によって生じる原稿７の読み取り位置や光軸の傾きを補正できるという利点がある。
【００５６】
図１に示すように、本実施形態の画像読取装置５０１では、原稿７の厚み方向であるＺ方向において、基板４は、凹面鏡にてなる第１レンズ１００よりも上方に位置する。また、基板４の下側には、撮像素子部４１等を駆動させるための様々な電子回路部品が実装されている。よって画像読取装置５０１は、基板４が第１レンズ１００よりも下方に位置する構造に比べると、画像処理装置全体として、基板４及び電子回路部品の厚み分を減らすことができるという利点がある。
【００５７】
以上のような構成を有する画像読取装置５０１において、図１及び図２を参照して、原稿７にて反射した光の結像光学系１における光路についてさらに説明する。
原稿７から各セル１１、１２等へ向かう光線は、凹面鏡である第１レンズ１００にて、光線は光路を折り曲げられ、かつ集光される。第１レンズ１００の後側焦点位置にアパーチャ１０１が設置されていることから、ある一つのセルに入射する主走査方向２１１に沿った原稿面からの光線群は、原稿面側にテレセントリックになる。
アパーチャ１０１を通過した光線は、凹面鏡である第２レンズ１０２で光路を折り曲げられ、かつ集光され、撮像素子部４１、４２等上に結像される。
【００５８】
このように、画像読取装置５０１では、各セル１１、１２等における構成において、原稿７と第１レンズ１００との間、若しくは第２レンズ１０２と撮像素子部４１、４２、４３、…との間に、光路を折り返すミラーが存在しないことを特徴とする。即ち、図３０を参照し上述したように、本出願人が既に提案した画像読取装置（ＷＯ２００９／１２２４８３）では、大きな入射角を有するミラーの使用に伴い、製造誤差及び設置誤差に起因して、得られる画像に歪みが生じる可能性があった。
【００５９】
そこで、図１に示す本実施形態における画像読取装置５０１では、凹面鏡にてなる第１レンズ１００への光線の斜入射角度を図３１に示す場合よりも小さくするとともに、各第１レンズ１００での反射光が副走査方向２１２において互いに離れる方向へ進むように各第１レンズ１００を傾斜させることで、天板３の下部に光源２、２を設置するためのスペースを設けた。本実施形態では、第１レンズ１００における光線の斜入射角度は、１０度程度であり、折り返しミラー１１１の４５度に比べて非常に小さい。同様に、第２レンズ１０２における光線の斜入射角度も１０度程度で比較的小さい。よって、第１レンズ１００及び第２レンズ１０２の設置誤差に起因する像の回転角度は小さい。このように本実施形態の画像読取装置５０１によれば、光線の入射角が比較的小さい第１レンズ１００、１０２を設けたことで、上述の２つの問題を回避することができる。
【００６０】
上述の説明を具体的にするために、計算したモデル及びその計算結果を、上述の図３１とともに図３２〜図３４に示す。図３１に示すように、光線は、Ｘ軸と平行な直線１３２上の点１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、…から−Ｚ方向に出射され、折り曲げミラー１１１Ａに入射角φで入射する。その反射光は、図３２に示すように、Ｚ軸から角度２φ離れた方向に反射され、スクリーン１４０に到達する。ここで、折り曲げミラー１１１ＡがＺ軸周りにθ回転して、１１１Ｂで示す姿勢になったとき、図３１及び図３３に示すように、像がθ’回転するとする。折り曲げミラー１１１Ａの斜面の傾斜角度φ、すなわち光線の入射角度φをパラメータとして、折り曲げミラー１１１Ａの回転角θに対する像回転角θ’の比を像回転現象の感度と定義して、この感度を計算したグラフを図３４に示す。図３４から分かるように、光線の入射角φ＝４５°のとき、感度θ’/θは１であり、図３１を参照して従来技術における画像の回転について説明したように、φ=４５°のときにはθ’＝θであることと合致する。光線の入射角φが小さくなればなるほど、感度は小さくなり、φ=３０°のときには、感度は１／２となる。本実施の形態の例では、光線の斜入斜角度は、１０度程度としている。このように、光線の斜入射角度を３０度以下に設定すれば、従来技術における４５度の場合と比較して、像の回転を小さくすることができる。即ち、第１レンズ１００及び第２レンズ１０２の設置誤差に起因する像の回転が小さくなる効果を十分に得ることができる。
【００６１】
一方、凹面鏡への斜入射角度が大きくなると、斜入射により大きな収差が発生する。球面鏡、あるいは軸対称の非球面凹面鏡では、その収差補正が困難である。要求される解像度次第であるが、凹面鏡の曲面を面内のｘ、ｙ方向で異なる曲率を持つ自由曲面とすることで、収差は大幅に除去され、解像度を向上させることができる。この自由曲面の形状は、例えば、次式で表される。
【００６２】
【数１】
2015195625.tif 000003
【００６３】
この式においては、凹面鏡の開口の中心を原点とし、ここではｘ方向を副走査方向、ｙ方向を主走査方向とする。また、開口の中心を光軸が通る位置としている。ｚは凹面鏡のサグ値である。曲面関数（式１）の原点は、開口の中心からｘoffsetだけずれている。このように、関数の中心位置を光軸通過位置からずらすと、斜入射光線に対して収差補正を効率よく行なうことができる。
【００６４】
（式１）における第１項は、ｘ、ｙ方向で曲率の異なるバイコニック面を表している。
（式１）における第３項
2015195625.tif 000004
においては、ｙの正負に関して対称な光学系を仮定しているので、β１、β３、β５、β７などの奇数次係数はゼロである。（式１）における第２項
2015195625.tif 000005
において、奇数次の係数αｉをゼロでない値とすれば、ｘ’の正負に関して非対称な曲面形状となる。この奇数次項を導入することで、大きな斜入射角による収差の除去が容易になる。
【００６５】
このように、第１レンズ１００及び第２レンズ１０２の凹面を自由曲面にて構成することで、１０度程度の大きな入射角及び出射角となる光線に対しても収差を小さく抑えることができる。
【００６６】
この実施形態の画像読取装置５０１の構成では、凹面鏡である第２レンズ１０２の位置を天板３よりも下に配置するために、Ｌ１＜（Ｌ２＋Ｌ３）ｃｏｓφ  を成立させる必要がある。ここで、
Ｌ１：原稿７面から第１レンズ１００面までの距離、
Ｌ２：第１レンズ１００面からアパーチャ１０１までの距離、
Ｌ３：アパーチャ１０１から第２レンズ１０２面までの距離、
Ｌ４：第２レンズ１０２面から撮像素子部４１等の受光面までの距離、
φ：上述のように、光軸５９１と光軸５９２とのなす角度、である。
本実施形態では、原稿側にテレセントリックな光学系なので距離Ｌ２は、第１レンズ１００の焦点距離ｆ１と等しい。
【００６７】
以上のように構成された本実施形態における画像読取装置５０１の動作について、主に図４〜図１１を参照して以下に説明する。
照明光源２から照射された照明光線２０１は、天板３上に置かれた原稿７を照射する。まず、原稿７の読み取りライン８に位置する被撮像部３１、３３、３５…が、セル１１、１３、１５…、及び撮像素子部４１、４３、４５…にて撮像される。即ち、被撮像部３１、３３、３５…にて反射し散乱した光線がセル１１、１３、１５…に入射し、基板４上に配置された撮像素子部４１、４３、４５…に結像する。このとき、光線は、実際には上述したように、第１レンズ１００、アパーチャ１０１、及び第２レンズ１０２を、反射、通過する。それぞれの撮像素子部４１、４３、４５…から送出される画像信号は、メモリ５に一時的に保存され、その画像信号は、処理装置６にて復元される。
【００６８】
次に、原稿７は副走査方向２１２にスキャンされて、読み取りライン９に位置する被撮像部３２、３４、…がセル１２、１４、…、及び撮像素子部４２、４４、…にて撮像される。この場合も、光線は、実際には上述のように、第１レンズ１００、アパーチャ１０１、及び第２レンズ１０２を、反射、通過する。それぞれの撮像素子部４２、４４、…から送出される画像信号は、メモリ５に一時的に保存され、その画像信号は、処理装置６にて復元される。
【００６９】
各セル１１、１２、１３…に対応する撮像素子部４１、４２、４３…で得られた画像の復元動作について説明する。
第１列２１５と第２列２１６とは、副走査方向２１２において中心間隔２１７にて離れており、原稿７を副走査方向２１２にスキャンしていくので、第１列２１５に配置されるセル１１、１３…と、第２列２１６に配置されるセル１２、１４…とが副走査方向２１２において原稿７を読み取る位置は異なる。よって、同一時刻に、セル１１、１３…と、セル１２、１４…とが撮像する画像は異なる。言い換えると、副走査方向２１２において同一線上にある画像は、異なる時刻に撮像される。このように、異なる時刻にて撮像された画像から、元の原稿画像を復元するために、撮像素子部４１、４２、４３…で得られた画像は、メモリ５に一時的に保存する。そして、一時保存した各画像を、処理装置６によって元の原稿画像を復元する。図５、図６で示すように反転像が得られる場合において、上記復元を行うための画像処理動作について、図７〜図９を用いて以下に説明する。
【００７０】
図７は、天板３上での読み取り領域である被撮像部３１、３２…の配置と、図示されていない原稿７上の文字画像「あ」とを示している。図７において、主走査方向２１１における範囲ＡＡ’は、被撮像部３１と被撮像部３２との重なり領域であり、範囲Ｂ’Ｂは、被撮像部３２と被撮像部３３との重なり領域である。副走査方向２１２に原稿７がスキャンされると、相対的な位置関係として、文字画像「あ」は、Ｙ方向にスキャンされる。ここで、「相対的な位置関係」と記したのは、静止している画像読取装置５０１に対して原稿７が副走査方向２１２にスキャンされても良いし、静止している原稿７に対して画像読取装置５０１が副走査方向２１２にスキャンされても良いことを意味する。ここで文字画像「あ」は、被撮像部３１と被撮像部３２にまたがる領域に存在するとする。
【００７１】
図８は、撮像素子基板４上に配置された撮像素子部４１、４２、…を示している。図８において、主走査方向２１１における範囲ａａ’は、撮像素子部４１と撮像素子部４２との重なり領域であり、範囲ｂ’ｂは、撮像素子部４２と撮像素子部４３との重なり領域である。撮像素子部４１及び撮像素子部４２にて得られる文字画像「あ」の信号画像を、スキャンの時間を縦軸にとり、横軸を主走査方向２１１にとり模式的に表すと、図８に示す点線枠内の図示のようになる。撮像素子部４１で得られる画像は、文字画像「あ」の主走査方向２１１の被撮像部３１内の画像を反転したものになる。同様に、撮像素子部４２で得られる画像は、文字画像「あ」の主走査方向２１１の被撮像部３２内の画像を反転したものになる。ここで図中のＡＡ’に相当する部分、及びＡ’Ａに相当する部分で示されている画像が被撮像部の重なり領域である。この２つの撮像素子部４１、４２で得られた画像を、それぞれ反転させ、上記重なり領域を横に合わせて、縦に並べて二つの画像を描くと図９のようになる。この２つの画像の重なり領域の画像が一致するように、これら２つの画像を合成することで、元の文字画像「あ」を得ることができる。処理装置６は、このような合成動作を行う。
【００７２】
ここで、上述のような画像の合成処理を行うことの優位な点について述べる。複数の結像光学系から得られる画像を正立等倍像にして、撮像素子部上で、隣接する結像光学系からの画像を合成する方法については、上述した従来法２、４、５で述べられている。しかしながら、隣接する結像光学系から得られる画像の合わせ目の領域を、ずれが生じないように、複数のレンズやミラー等の機械的要素からなる光学素子を組み立てるのは容易ではない。
【００７３】
これに対し、本実施形態のように、セル１１、１２…毎から得られる独立した画像を、信号処理上の画像合成によって、つまりソフトウエアによって、元の画像を復元する方法を採ることで、たとえ、組み立てやレンズの製造誤差等により、隣接するｋ番目セルと、（ｋ＋１）番目のセルの画像の重ね合わせにわずかな誤差が発生した場合でも、ソフトウエア上で容易にその誤差を補正することができる。
このように、セル毎に独立した画像を取得して画像合成をすることは、製造誤差を緩和するという効果がある。
【００７４】
次に、本のような原稿７を例に取り、本発明における特徴の一つである、大きな被写界深度を得るための構成について、図１０及び図１１を用いて説明する。本のような原稿７では、本の綴じ目が天板３から浮き上がってしまうために大きな被写界深度を持つ画像読取装置が必要である。
【００７５】
図１０に示すように、主走査方向２１１において、焦点方向（Ｚ方向）の位置が変化する原稿７があるとする。図１０の（ａ）は、第１列２１５に属するセル１１、１３、…と、これらのセル１１、１３、…における光路を示したものであり、図１０の（ｂ）は、第２列２１６に属するセル１２、１４、…と、これらのセル１２、１４、…における光路を示したものである。図１１は、副走査方向２１２において、セル１３とセル１４とを重ね書きしたもので、各セル１３、１４の結像光学系要素と、主要光路とを示した図である。又、図１１は、主走査方向２１１において、原稿面の焦点方向（Ｚ方向）の位置が変化した場合を図示しており、セル１３が読み取る被撮像部３３における原稿面の最大高さ位置を「７１」にて示し、セル１４が読み取る被撮像部３４における原稿面の最大高さ位置を「７２」にて示している。
【００７６】
上述したように、本実施形態の画像読取装置５０１に備わる各セル１１、１２、１３、１４、…は、原稿７側にテレセントリックな光学系であり、かつ、第１列２１５、第２列２１６に含まれる全てのセル１１、１２、１３、１４、…内の全ての主光線が天板３に対して垂直である。よって、本実施形態の画像読取装置５０１では、原稿７までの焦点距離が変動しても、撮像素子部に対する画像の読み取り位置が変化することがない、という特徴がある。
【００７７】
即ち、組み立て初期、あるいは動作初期に、画像合成のパラメータを決めてしまえば、天板３までの距離が面内で変化するような原稿７に対しても画像の重ね合わせのずれが生じることはないという効果がある。よって、本実施形態の画像読取装置５０１の被写界深度は、個々のセル１１、１２、１３、１４、…の被写界深度にて、ほぼ決定される。個々のセル１１、１２、１３、１４、…の被写界深度は、セル内の光学系の設計によって決まる。被写界深度は、光学系のＦ値でほぼ決定される。１セルの視野を大きくする場合には、セル内のレンズを非球面形状にしたり、複数のレンズを用いるなどにより、収差を十分補正する必要がある。６００ｄｐｉの分解能が必要な場合、あくまで目安ではあるが、Ｆ値Ｆ＝１０で、約±１ｍｍの被写界深度、Ｆ＝２０で、約±２ｍｍの被写界深度が得られる。
【００７８】
尚、図５、図６、図１０、図１１では、天板３の上面に合焦するような図示になっているが、必ずしもこの限りではない。例えばＦ＝１０の光学系では、天板３の上面から１ｍｍ上の面に合焦されるように天板３の配置を行えば、±２ｍｍの被写界深度を十分に使うことができる。
【００７９】
次に、図１６から図１８を用いて本発明における特徴の一つである迷光対策のしやすさについて述べる。図１６は、図４に示す画像読取装置５０１に対して、各セル間に板状の遮光部材１２６を挿入した画像読取装置５０１−１の斜視図である。図１７は、主走査方向２１１の第１列２１５のセル１１、１３、…について、迷光に対する遮光部材１２６の効果を説明するための図である。図１８は、原稿７側にテレセントリックな光学系でセルが隣接して並んでいる、つまり千鳥状の配置ではない画像読取装置について、遮光部材を追加した構成を示す図である。
【００８０】
まず、図１８を用いて、セルが千鳥配置ではなく隣接して並んでいる構成における問題について述べる。図１８において、点線で囲った領域２０３は、遮光部材１２６を挿入していない領域である。その点線領域２０３の外側には、セル間に遮光部材１２６を挿入している。点線領域２０３内では、隣接するセル間をまたぐ迷光が発生する可能性がある。その一例を迷光光線２０２として示す。迷光光線２０２は、セル１１の視野範囲内において、高角度で散乱した光線であり、セル１１に隣接するセル１２に属する第１レンズ１００に入り込む。迷光光線２０２は、セル１２に属する第１レンズ１００内で多重反射した後、セル１２に属するアパーチャ１０１、セル１２に属する第２レンズ１０２を経て、セル１２に対応する撮像素子部４２に到達する。
【００８１】
このように、セル間に遮光部材１２６を設けない場合には、隣接するセルの視野範囲からの光線が迷い込む可能性がある。このような迷光の存在により、隣接するセルの視野範囲における画像が写り込むゴーストと呼ばれる現象や、結像に至らなくても全体的に白っぽい画像となり画像のコントラストを低下させるフレアと呼ばれる現象が発生してしまう。
この迷光を遮断するためには、遮光部材１２６を各セル間に挿入すれば良い。その状態を図１８の右側の点線領域２０３の外側に示す。
【００８２】
しかしながら、遮光部材１２６を設けることによって、結像に必要なセル境界付近の光線も遮ってしまうという問題が発生する。遮光部材１２６を設けない場合におけるセルの境界、例えば図中の点Ｐからの光線は、セル１２及びセル１３に分離し、撮像素子部４２及び撮像素子部４３に到達し、それぞれの撮像素子部で画像信号が得られる。
一方、遮光部材１２６を設けることで、例えば図中の点Ｑからの光線は、遮光部材１２６で遮られてしまう。尚、図１８に示す点線の光路は、遮光部材１２６がない場合の光路を示し、遮光部材１２６が存在する場合には、この光路は存在しない。
このように、セル１１、１２、…が千鳥配置ではなく、単に隣接して配置されている場合、遮光部材１２６をセル間に設けると、隣接セル間の画像信号が得られず、セル境界ごとに画像が欠落してしまうという問題があった。
【００８３】
これに対し本実施形態における画像読取装置５０１のように、各セル１１、１２、…を千鳥配置にした場合には、図１６又は図１７から分かるように、セル間には隙間がある。この隙間に遮光部材１２６を設けると、画像信号を遮ることなく、セル間にまたがる迷光を遮断することができる。この点について、図１７を用いて詳しく説明する。
【００８４】
図１７の点線で囲った領域２０３−１は、遮光部材１２６をセル間に配置していない状態を示す。この場合、図１８に示す点線領域２０３内の場合と同様に、隣接するセルへの迷光２０２が発生しうる。
【００８５】
一方、点線領域２０３−１の外側である、図１７における右側には、迷光光路２０２を遮るために遮光部材１２６を設けた状態を図示している。各セル１１、１２、…を千鳥状に配置した場合、各セル間には、結像に寄与する光線が存在しない空間領域が存在する。また、被撮像部３１、３３、３５、…の隣接間や、被撮像部３２、３４、３６、…の隣接間には撮像に寄与しない領域が存在する。撮像素子部４１、４３、４５、…の隣接間や、撮像素子部４２、４４、４６、…の隣接間についても、同様に隙間が存在する。よって、これらの隙間に、遮光部材１２６を設けることが可能である。
【００８６】
このように、本実施形態の画像読取装置５０１では、各セル１１、１２、…を千鳥状に配置にしたことより、原稿７側にテレセントリックな光学系であっても隣接セル間に遮光部材１２６を設けることができる。これにより、迷光により発生するフレアやゴーストといった所望の像以外の光線を遮光することができ、鮮明な画像を得ることができる。
【００８７】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２における画像読取装置５０２の一例について、図１９から図２２を参照して説明する。尚、図１９から図２２では、結像光学系１に関して屈折系のレンズ形態にて図示しているが、上述した実施の形態１における画像読取装置５０１と同様に、本実施の形態２における画像読取装置５０２についても、光反射系の結像光学系にて構成されている。
【００８８】
実施の形態１の画像読取装置５０１では、第１列２１５に属するセル１１、１３、…内、及び、第２列２１６に属するセル１２、１４、…内での主光線の内、原稿７から各セル１１、１３、…、及びセル１２、１４、…へ向かう光線は、図５に示すように、互いに平行で、かつ、第１列２１５と第２列２１６とにおける、セル１１、１３、…と、セル１２、１４、…との間でも、図６に示すように、主光線の内、原稿７から各セルへ向かう光線は平行である。尚、主光線の内、原稿７から各セルへ向かう光線という文言は、光軸という用語で置き換えることができる。
【００８９】
これに対し実施の形態２における画像読取装置５０２では、第１列２１５に属するセル１１、１３、…内、及び、第２列２１６に属するセル１２、１４、…内での主光線の内、原稿７から各セル１１、１３、…、及びセル１２、１４、…へ向かう光線は、図２０に示すように、互いに平行であるが、第１列２１５と第２列２１６とにおける、セル１１、１３、…と、セル１２、１４、…との間では、図２１に示すように、主光線の内、原稿７から各セルへ向かう光線は平行ではない構成を有する。尚、画像読取装置５０２におけるその他の構成は、上述の画像読取装置５０１の構成と変わる部分はない。よって、以下には、相違する構成部分についてのみ説明を行う。又、図１９では、図示の煩雑さを避けるため、照明光源２の図示を省略している。
【００９０】
画像読取装置５０２では、図１９及び図２１に示すように、第１列２１５に属するセル１１、１３、…における光軸１１ａ、１３ａ、…と、第２列２１６に属するセル１２、１４、…における光軸１２ａ、１４ａ、…とが第１列２１５と第２列２１６との隙間側へ傾斜した状態にて第１列２１５のセル１１、１３、…と、第２列２１６のセル１２、１４、…とが配置されている。具体的には、本実施形態では、第１列２１５に属するセル１１、１３、…がＸ軸（主走査方向２１１）周りに−１０°傾いており、第２列２１６に属するセル１２、１４、…がＸ軸周りに＋１０°傾いている。この結果、本実施形態２では、図２１に示すように、天板３の上方にある位置７６にて、両者の光軸１１ａ、１２ａ等が交差しており、天板３の上面では、光軸１１ａ、１２ａ等は、間隔２１８ａだけ離れている。
【００９１】
尚、両者の光軸１１ａ、１２ａ等は、必ずしも天板３の上方に存在する位置７６にて交差する必要はなく、図２２に示すように、天板３の上面で交差しても良い。図１９では、図２１に対応する場合を図示しており、読み取りライン８、９は、副走査方向２１２において中心間幅２１８ａとなっている。これは、図４に示す画像読取装置５０１の場合における中心間幅２１８に比べて狭くなっている。
【００９２】
上述のように、本実施の形態２における画像読取装置５０２の構成は、上述した実施の形態１の画像読取装置５０１の構成と基本的に変わる部分はなく、画像読取装置５０１が奏する上述した効果を、画像読取装置５０２も奏することができる。これに加えて、本実施の形態２の画像読取装置５０２は、以下の特別の効果を奏することができる。
【００９３】
即ち、図２１及び図２２に示すように、第１列２１５と第２列２１６とにおける各セル１１、１２等の各光軸１１ａ、１２ａ等の方向を、天板３に対して斜めに配置して、原稿７上での読み取りライン８、９を接近させることで、画像信号を一時保存するメモリ５の容量を小さくすることができ、低コスト化がはかれるという効果がある。
【００９４】
つまり、実施の形態１において説明したように、第１列２１５のセル１１等により結像される画像と、第２列２１６のセル１２等により結像される画像とは、副走査方向２１２におけるスキャンの時間差をおいて取得される。よって、上記時間差に相当する画像情報を保存しておくだけのメモリ容量が必要である。よって、読み取りライン８、９の副走査方向２１２における中心間幅２１８が狭い程、メモリ容量は、少なくて済む。実施の形態２における画像読取装置５０２では、上述のように画像読取装置５０１の場合に比べて、読み取りライン８、９の副走査方向２１２における中心間幅２１８ａが狭く、その結果、メモリ５の容量を画像読取装置５０１の場合に比べて小さくすることができる。
【００９５】
一方、読み取りライン８、９の副走査方向２１２における中心間幅２１８を狭くすることで、原稿７が天板３から浮いた場合に、その浮いた量に応じて画像が副走査方向２１２にずれるという現象が起こる。しかしながら、上述したように実施形態２における画像読取装置５０２でも、原稿７側にテレセントリックな光学系を構成しているため、転写倍率は、変化しない。よって、主走査方向２１１への画像のずれは起こらないので、その補正は、副走査方向２１２のシフトだけで良く、比較的容易に行える。この隣接セル間での画像の合成は、隣接セル間で同じ領域を撮影した画像が一致するように、副走査方向２１２に画像をシフトさせれば良い。
【００９６】
本実施形態２の冒頭でも述べたが、実施の形態２における画像読取装置５０２も、実際には光反射系の結像光学系にて構成されている。以下には、図２３から図２４を参照して、実際の構成例について説明する。
【００９７】
図２３は、実施の形態２における画像読取装置５０２の副走査方向２１２において左右に配置される２つの、例えばセル１２とセル１３との構成を示している。図２４は、図１９に示す構成を実際に即して斜視図にて示したものである。
本実施の形態２では、上述のように、実施形態１の画像読取装置５０１の場合に比べて、読み取りライン８、９の副走査方向２１２における中心間幅２１８ａが狭い。よって、図２３及び図２４では、副走査方向２１２において位置する各セルによる原稿７面における読み取りライン８、９は、重なった状態、つまり一箇所の状態にて図示している。
このような読み取りライン８、９に関する相違はあるものの、本実施の形態２における画像読取装置５０２の構成は、図２３に示すように上述した実施の形態１における画像読取装置５０１の構成と同じである。
【００９８】
図２３から図２４を参照して、画像読取装置５０２の結像光学系１における光路について説明する。
原稿７で散乱してから各セル１１、１２等へ向かう光線は、凹面鏡である第１レンズ１００にて、光路を折り曲げられ、かつ集光される。第１レンズ１００の後側焦点位置にアパーチャ１０１が設置されている。このアパーチャ１０１の中心を通る光線を主光線と呼ぶが、原稿７から第１レンズ１００までの主光線は、副走査方向２１２に傾いている。
【００９９】
上述の実施の形態１の構成と同様に、第１レンズ１００の後側焦点位置にアパーチャ１０１が設置されていることから、ある一つのセルに入射する主走査方向２１１に沿った原稿面からの光線群は、原稿面側にテレセントリックになる。
アパーチャ１０１を通過した光線は、凹面鏡である第２レンズ１０２で光路を折り曲げられ、かつ集光され、撮像素子部４１、４２等上に結像される。
【０１００】
上述の実施の形態１の場合と同様に、基板４は、セルの第一列及び第二列にそれぞれ対応して基板４ａ、４ｂに分離されている。よって、基板４ａ，４ｂの位置を調整することにより、原稿７の読み取り位置を、セルの第一列及び第二列で別々に調整することができるという利点がある。第一列と第二列での原稿の読み取り位置を精度良く合わせなければならない用途において、この利点は大きい。
【０１０１】
実施の形態３．
図２５及び図２６には、本発明の実施の形態３における画像読取装置５０３の一例が図示されている。画像読取装置５０３の基本的な構造は、上述した実施の形態１、２における画像読取装置５０１，５０２の構造に同じであるが、以下の点で相違する。即ち、画像読取装置５０１，５０２では、第１反射型集光光学素子の機能を果たすものの一例に相当する第１レンズ１００と、アパーチャ１０１との間の光路中には光学素子を設けていないが、本実施の形態３における画像読取装置５０３は、第１レンズ１００とアパーチャ１０１との間の光路中に第１平面鏡１０５を設けている。尚、この構成は、以下に説明する実施の形態４、５においても採用している。
【０１０２】
また、画像読取装置５０３では、画像読取装置５０２と同様で図１９に示すように、原稿７から各セル１１，１２，１３…へ向かう光軸１１ａ、１２ａ、１３ａ、…は、副走査方向２１２にわずかに傾斜し、図２７における右半分に配置される第１列２１５と左半分に配置される第２列２１６において光軸１１ａ、１２ａ、１３ａ、…は交差している。勿論、実施の形態１で説明した構成と同様に、第１列２１５と第２列２１６とにおいて光軸１１ａ、１２ａ、１３ａ、…が交差せず平行な構成においても、本実施の形態３の構成を採ることができる。但し、この平行な場合の記述は、ここでは省略する。
上述の相違点について、以下に詳しく説明する。
【０１０３】
図２５は、画像読取装置５０３における副走査方向２１２に沿った断面を示す図であり、図５において説明した各セル１１、１２等における原稿７から撮像素子部４１、４２等に至るまでの実際に即した光路を示している。ここで、第１レンズ１００及び第２レンズ１０２は、それぞれ、第１反射型集光光学素子及び第２反射型集光光学素子の機能を果たすものの一例に相当し、凹面鏡にて構成され、光を反射する。また、実施の形態１、２における構成と同様に、第１レンズ１００から第２レンズ１０２に至る光路中には、アパーチャ１０１を配置し、本画像読取装置５０３では、さらに、第１レンズ１００とアパーチャ１０１との間の光路中に、光学素子としての第１平面鏡１０５を配置している。よって、以下でも説明するが、第１レンズ１００で反射した光は、第１平面鏡１０５で反射し、アパーチャ１０１を通過して、第２レンズ１０２に至る。
【０１０４】
図２６は、第１列２１５に属するセル１１、１３、…、及び第２列２１６に属するセル１２、１４、…が主走査方向２１１にて千鳥状に配列された状態において、実際に即した光路を斜視図にて示したものである。尚、図２６において、図示の煩雑さを避けるため、光源２、および仕切り壁１２７、天板３の図示は省略している。
【０１０５】
本実施の形態３の画像読取装置５０３では、図２５に示すように、原稿７が載置される天板３と、画像読取装置５０３の入射窓１３１とは分離している。これは、例えば、天板３が静止状態にあり、画像読取装置５０３が副走査方向２１２にスキャンされることにより原稿情報を読み取る装置を想定している。スキャンに際して、天板３と画像読取装置５０３との接触を避けるために、天板３と入射窓１３１との間には間隔ｄ１を設けている。
【０１０６】
以上のように構成された画像読取装置５０３における原稿７の読み取り動作について説明する。
図２５において、天板３上に載置された原稿７は、照明光源２によって照明され、原稿７での反射散乱光が画像読取装置５０３の光学系に入射する。Ｚ方向において天板３の下方に配置される、第１列２１５及び第２列２１６に対応するそれぞれの第１レンズ１００、１００は、読み取りライン８、９にて反射したそれぞれの光を、副走査方向２１２において異なる方向で、角度φにて斜め上方へそれぞれ反射させる。尚、角度φは、読み取りライン８、９から第１レンズ１００、１００に至る光線の光軸５９１と、第１レンズ１００、１００にて反射した光線の光軸５９２とのなす角度である。
【０１０７】
第１レンズ１００、１００にて斜め上方へ反射したそれぞれの光線は、第１平面鏡１０５にてＺ方向において下方へ反射され、アパーチャ１０１、１０１を通過し、第２レンズ１０２、１０２に達する。ここで、アパーチャ１０１、１０１は、第１レンズ１００、１００の後側焦点位置に設置されている。第２レンズ１０２，１０２にて再びＺ方向において上方へ反射された光線は、セル１１、１３、…に対応した撮像素子部４１、４３、…、及びセル１２、１４、…に対応した撮像素子部４２、４４、…にそれぞれ達する。
【０１０８】
ここで、第１列２１５及び第２列２１６におけるそれぞれの、第２レンズ１０２、１０２及び撮像素子部４１、４２…は、仕切り壁１２７、アパーチャ１０１により、光源２から遮光されている。基板４の構成及びその機能は、実施の形態１で述べたものと同じであるので、ここでの説明は省略する。
【０１０９】
また、画像読取装置５０３では、凹面鏡にてなる第１レンズ１００への光線の斜入射角度、平面鏡にてなる第１平面鏡１０５への光線の斜入射角度、及び、凹面鏡にてなる第２レンズ１０２への光線の斜入射角度は、それぞれ１０度程度以下であり、従来技術として図３０に示す折り返しミラー１１１、１１３における斜入射角度の４５度に比べて非常に小さい。よって、第１レンズ１００、第１平面鏡１０５、及び第２レンズ１０２に起因する像の回転角度は小さい。
したがって、本実施形態３の画像読取装置５０３においても、光線の入射角が比較的小さい第１レンズ１００、第１平面鏡１０５、及び第２レンズ１０２を設けたことで、上述の実施の形態１、２の画像読取装置５０１、５０２と同様に、ミラーの製造誤差及び設置誤差に起因して画像に歪みが発生するという問題を回避することができる。
【０１１０】
さらに、本実施形態３における画像読取装置５０３では、第１平面鏡１０５により光路を折り曲げていることにより、以下の２つの利点を得ることができる。
即ち、（１）天板３と入射窓１３１との間の間隔ｄ１を大きく取ることができ、画像読取装置５０３の光学系部分を物理的にスキャンさせることができる、（２）画像読取装置
５０３のＺ方向に沿った高さＨ（図２５）を小さくすることができる。
【０１１１】
上記（１）について説明する。画像読取装置における光学系の原稿側の焦点位置は、原稿７の読み取りライン８、９に位置し、実施の形態１、２の画像読取装置５０１，５０２では、焦点距離との関係から、例えば図１に示すように、原稿７が載置される天板３の直下に第２レンズ１０２を配置している。よって、画像読取装置５０１，５０２では、画像読取装置の光学系部分（図２５のＨ部分に相当）よりも上方に離れて原稿側の焦点位置を設置する、換言すると光学系部分と天板３とを、ある程度の隙間をあけて配置するように設計することは困難であった。
【０１１２】
これに対し、本実施の形態３の画像読取装置５０３では、第１レンズ１００と第２レンズ１０２との間に第１平面鏡１０５を設置して光路を折り曲げる構成を採ったことから、原稿側の焦点位置と第１平面鏡１０５との間に大きなスペースをあけることが可能となる。これにより、照明光源２及び入射窓１３１を第１平面鏡１０５の上方に配置することにより、入射窓１３１と原稿側の焦点位置との距離を空けることができる。つまり、天板３と入射窓１３１との間の間隔ｄ１を大きくあけることができ、天板３と画像読取装置５０３の光学系部分とが接触することはなく、画像読取装置５０３の光学系部分を物理的にスキャンすることができる。
【０１１３】
次に、上記（２）について説明する。図２５に示す画像読取装置５０３の高さＨは、おおよそ次式で表される。
Ｈ≒ｂ１＋ｄ２      （式４）
ここで、
ｄ２：照明（光源２）系に必要なスペース、
ｂ１：第１レンズ１００から第１平面鏡１０５までの距離、である。
また、後の説明のために、次の変数を定義しておく。
ｂ２：第１平面鏡１０５からアパーチャ１０１までの距離、
Ｌ３：アパーチャ１０１から第２レンズ１０２までの距離。
【０１１４】
一方、図１に示される画像読取装置５０１における高さ（Ｈ’とする）は、次式で表される。
Ｈ’≒Ｌ１≒Ｌ２＋Ｌ３＋ｄ２      （式５）
ここで、Ｌ１〜Ｌ３は、実施の形態１にて既に説明したように、Ｌ１：原稿７面から第１レンズ１００面までの距離、Ｌ２：第１レンズ１００面からアパーチャ１０１までの距離、Ｌ３：アパーチャ１０１から第２レンズ１０２面までの距離、である。また、ｄ２は、画像読取装置５０１において光源２系に必要なスペースである。
【０１１５】
各実施形態における画像読取装置は、原稿側にテレセントリックであるので、第１レンズ１００の焦点距離ｆ１を用いて、以下の関係がある。
ｆ１＝ｂ１＋ｂ２      （式６）
ｆ１＝Ｌ２            （式７）
よって、式４及び式５は、以下のように書き換えられる。
Ｈ＝ｆ１＋ｄ２−ｂ２    （式８）
Ｈ’＝ｆ１＋ｄ２＋Ｌ３  （式９）
【０１１６】
式８，式９から明らかなように、高さＨは高さＨ’よりも（Ｌ３＋ｂ２）だけ小さい。即ち、第１平面鏡１０５により光路を折り返すことによって、アパーチャ１０１から第２レンズ１０２までの距離Ｌ３と、第１平面鏡１０５からアパーチャ１０１までの距離ｂ２の分だけ高さを短縮することができるという大きな利点がある。
【０１１７】
図２５に示すように、本実施形態３における画像読取装置５０３では、第１レンズ１００及び第２レンズ１０２のＺ方向における設置位置がほぼ同レベルであるので、画像読取装置５０３の高さＨは、式４で表すことができた。一方、第２レンズ１０２が第１レンズ１００よりも下方にある場合には、高さＨは、次式で表される。
Ｈ≒ｂ２＋Ｌ３      （式１０）
この場合においても、設計次第ではあるが、一般的に、第１平面鏡１０５の挿入により、図１に示す画像読取装置５０１の場合よりも高さＨを小さくすることができる。さらに、セル１１等の転写倍率を縮小すると、アパーチャ１０１から第２レンズ１０２までの距離Ｌ３を小さくすることができ、製品の高さＨを小さくすることができる。即ち、実施の形態１では、セルの転写倍率が等倍の場合の利点を述べたが、本実施の形態３においては縮小の転写倍率とすることによる利点がある。
【０１１８】
また、本実施形態３における画像読取装置５０３では、図２５に示すように、副走査方向２１２において第１レンズ１００と第２レンズ１０２との位置が近接しているので、図２９の斜視図に部材１０８にて示すように第１レンズ１００と第２レンズ１０２とを樹脂で一体成型することも可能である。一体樹脂成型することで、部品点数が削減でき、組み立てが容易になるという大きな利点が得られる。
【０１１９】
実施の形態４．
図２７には、本実施の形態４における画像読取装置５０４が示されている。この画像読取装置５０４は、上述の実施の形態３における画像読取装置５０３の変形例に相当し、画像読取装置５０３と同様に、第１レンズ１００とアパーチャ１０１との間に第１平面鏡１０５を設けた構成を有するとともに、さらに以下の構成を備える。以下では、実施の形態３の画像読取装置５０３との相違点についてのみ説明する。
【０１２０】
即ち、画像読取装置５０４は、第１平面鏡１０５に加えて、さらに、第２平面鏡１０６をアパーチャ１０１と第２レンズ１０２との間の光路中に設け、この第２平面鏡１０６にてさらに光路を折り曲げた構成を有する。尚、図２７に示す、ｃ１は、アパーチャ１０１から第２平面鏡１０６までの距離を示し、ｃ２は、第２平面鏡１０６から第２レンズ１０２までの距離を示す。
【０１２１】
このように構成した実施の形態４における画像読取装置５０４は、以下の効果を奏する。即ち、実施の形態３にて上述したように、Ｚ方向において第２レンズ１０２が第１レンズ１００よりも下方に位置する場合には高さＨが式１０で表され、その縮小幅が小さい。一方、本実施の形態４のように第２平面鏡１０６を設け、さらに光路を折り曲げることで、装置の高さＨは、式４で表すものにでき、より縮小化が可能となるという大きな利点がある。
【０１２２】
実施の形態５．
図２８には、本実施の形態５における画像読取装置５０５が示されている。この画像読取装置５０５は、上述の実施の形態３における画像読取装置５０３の変形例に相当し、画像読取装置５０３と同様に、第１レンズ１００とアパーチャ１０１との間の光路中に第１平面鏡１０５を設け、さらに以下の構成を有する。以下では、実施の形態３の画像読取装置５０３との相違点についてのみ説明する。
【０１２３】
上述の実施の形態３、４における画像読取装置５０３、５０４では第１平面鏡１０５を設けるものの、図２５及び図２７に示すように原稿７からの反射光は、直接、第１レンズ１００にて反射している。これに対し、本実施の形態５における画像読取装置５０５では図２８に示すように、原稿７と第１レンズ１００との間の光路中に第３平面鏡１０７を設置し、原稿７から第１レンズ１００に至る反射光の光路を折り曲げた構成を有する。尚、図２８に示す、ａ１は、原稿側の焦点位置から第３平面鏡１０７までの距離を示し、ａ２は、第３平面鏡１０７から第１レンズ１００までの距離を示している。
【０１２４】
画像読取装置５０５における装置の高さＨは、次式で表される。
Ｈ≒ｄ２＋ＭＡＸ（ａ２，ｂ１，Ｌ４）      （式１１）
ここで、ＭＡＸ（  ）は、括弧内に列挙された数字の内から最大値を取る関数を表している。
【０１２５】
このように構成した本実施の形態５における画像読取装置５０５では、第３平面鏡１０７を設けたことで図１に示すＬ１を短縮し、かつ、上述の第１平面鏡１０５を設けたことにより、式１１で表される高さＨは、式５で示される図１の画像読取装置５０１の高さＨ’よりも小さくすることができるという利点がある。
【０１２６】
本実施の形態５における画像読取装置５０５では、上述のように、原稿７と第１レンズ１００との間に第３平面鏡１０７を設けている。しかしながら、実施の形態３でも説明したように、平面鏡にてなる第３平面鏡１０７への光線の斜入射角度、及び、凹面鏡にてなる第１レンズ１００への光線の斜入射角度は、それぞれ１０度程度以下であり、従来の４５度に比べて非常に小さい。よって、第３平面鏡１０７及び第１レンズ１００に起因する像の回転角度は小さく、ミラーの製造誤差及び設置誤差に起因して画像に歪みが発生するという問題は、回避することができる。
【０１２７】
また、画像読取装置５０５では、図２８から明らかなように、第１レンズ１００と第２レンズ１０２とが隣接して位置する。よって、第１レンズ１００と第２レンズ１０２とを一体で樹脂成型することが可能である。一体樹脂成型により、部品点数が削減でき、組み立てが容易になるという大きな利点を得ることができる。
また同様に、第１平面鏡１０５と第３平面鏡１０７も隣接して位置することから、これらを一体部材で形成することができる。また、図２８では、第１平面鏡１０５と第３平面鏡１０７の反射部は、互いに傾いた平面であるように図示しているが、設計次第では、第１平面鏡１０５と第３平面鏡１０７の反射部を同一平面にすることも容易である。この場合、第１平面鏡１０５と第３平面鏡１０７は、一枚の平面鏡で構成することができ、それにより部品点数を削減でき、組み立てが容易になるという大きな利点を得ることができる。尚、これらの平面鏡の部材は、樹脂成型で製作しても良いし、ガラス板などで製作しても良い。
【符号の説明】
【０１２８】
１  結像光学系、２  照明光源、３  天板、４  基板、５  メモリ、
６  処理装置、７  原稿、８、９  読み取りライン、
１１、１２、１３、１４、…  セル、３１、３２、３３、３４、…  被撮像部、
４１、４２、４３、４４、…  撮像素子部、
５０  電子回路部品、
１００  第１レンズ、１０１  アパーチャ、１０２  第２レンズ、
１０５  第１平面鏡、１０６  第２平面鏡、１０７  第３平面鏡、
１２６  遮光部材、１２７  仕切り壁、
２０２  遮光光線、２０３  点線領域、２１１  主走査方向、
２１２  副走査方向、２１５  第１列、２１６  第２列、
５０１〜５０５、５１０  画像読取装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年8月5日(2015.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
この実施形態の画像読取装置５０１の構成では、凹面鏡である第２レンズ１０２の位置
を天板３よりも下に配置するために、Ｌ１＞（Ｌ２＋Ｌ３）ｃｏｓφ  を成立させる必要
がある。ここで、
Ｌ１：原稿７面から第１レンズ１００面までの距離、
Ｌ２：第１レンズ１００面からアパーチャ１０１までの距離、
Ｌ３：アパーチャ１０１から第２レンズ１０２面までの距離、
Ｌ４：第２レンズ１０２面から撮像素子部４１等の受光面までの距離、
φ：上述のように、光軸５９１と光軸５９２とのなす角度、である。
本実施形態では、原稿側にテレセントリックな光学系なので距離Ｌ２は、第１レンズ１
００の焦点距離ｆ１と等しい。