(57)【要約】【課題】  本発明は、原稿面で反射された光が被写体設置板の下面で内部反射して原稿面を再照明する現象に注目し、この原因となる要因をコントロールすることで、２次照明光が原稿濃度によって変化することで生じるムラによる読取画像品質の低下を防ぐことができる画像読取装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の画像読取装置は、光源の開口部から被写体の読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度とが、被写体設置板の屈折率及び厚さから算出される臨界角より未満であるように被写体設置板の屈折率を高める。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の被写体を設置する被写体設置板と、前記被写体の読取領域を照明する円筒状の光源及び該光源から出射した光を反射する第１の反射部材を有する照明系と、前記被写体を１次元に撮像する撮像素子を有する光学系と、前記照明系が設置されている第１の走行体と、第２及び第３の反射部材で構成された光学部材が設置されている第２の走行体と、結像レンズとを有し、前記第１及び第２の走行体が前記被写体に対して相対的に走査して前記撮像素子に前記被写体の像を結像させて前記被写体の画像を読み取る画像読取装置において、
前記光源の開口部から前記被写体の読取領域へ直接向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度と、前記光源から照射された光が前記第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度とが、前記被写体設置板の屈折率及び厚さから算出される臨界角より未満であるように前記被写体設置板の屈折率を高めることを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
任意の被写体を設置する被写体設置板と、前記被写体の読取領域を照明する円筒状の光源及び該光源から出射した光を反射する第１の反射部材を有する照明系と、前記被写体を１次元に撮像する撮像素子を有する光学系と、前記照明系が設置されている第１の光学系ユニットと、第２及び第３の反射部材で構成された光学部材が設置されている第２の光学系ユニットと、結像レンズとを有し、前記被写体が前記読取領域に対して走査して前記被写体からの反射光を、前記第１の光学系ユニット及び前記第２の光学系ユニットを介して前記撮像素子に導いて前記被写体の像を前記撮像素子上に結像させて前記被写体の画像を読み取る画像読取装置において、
前記光源の開口部から前記被写体の読取領域へ直接向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度と、前記光源から照射された光が前記第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度とが、前記被写体設置板の屈折率及び厚さから算出される臨界角より未満であるように前記被写体設置板の屈折率を高めることを特徴とする画像読取装置。
【請求項３】
前記光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度と、前記光源から照射された光が前記第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度とが、前記被写体設置板の屈折率及び厚さから算出される臨界角より未満であり、かつ前記被写体設置板への荷重によるたわみで画像に影響が生じない範囲で、前記被写体設置板の厚さを薄くする請求項１又は２に記載の画像読取装置。
【請求項４】
前記被写体設置板が第１の設置板と該第１の設置板の上に第２の設置板を張り合わせた２層構造であり、前記第１の設置板よりも前記第２の設置板の方が厚さは薄く、かつ屈折率は高い請求項１〜３のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項５】
前記光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度と、前記光源から照射された光が前記第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度とが、前記第１の設置板と前記第２の設置板の屈折率差及び前記第２の設置板の厚さから算出される臨界角より未満である請求項４記載の画像読取装置。
【請求項６】
前記被写体設置板が第１の設置板と該第１の設置板の上に樹脂シートを張り合わせた２層構造であり、前記第１の設置板よりも前記樹脂シートの方が厚さは薄く、かつ屈折率は高い請求項１〜３のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項７】
前記光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度と、前記光源から照射された光が前記第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度とが、前記第１の設置板と前記樹脂シートの屈折率差及び前記第２の設置板の厚さから算出される臨界角より未満である請求項６記載の画像読取装置。
【請求項８】
前記被写体設置板が第１の設置板と該第１設置板の下に第２の設置板を張り合わせた２層構造であり、前記第１の設置板よりも前記第２の設置板の方が厚さは薄く、かつ屈折率は高い請求項１〜３のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項９】
前記光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度と、前記光源から照射された光が前記第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度が、前記第２の設置板の屈折率及び厚さから算出される臨界角より未満である請求項８記載の画像読取装置。
【請求項１０】
前記被写体設置板が第１の設置板と該第１の設置板の下に樹脂シートを張り合わせた２層構造であり、前記第１の設置板よりも前記樹脂シートの方が厚さは薄く、かつ屈折率は高い請求項１〜３のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項１１】
前記光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度と、前記光源から照射された光が前記第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度が、前記樹脂シートの屈折率及び厚さから算出される臨界角より未満である請求項１０記載の画像読取装置。
【請求項１２】
前記被写体設置板が第１の設置板と該第１の設置板の上に第２の設置板を、前記第１の設置板の下に第３の設置板を張り合わせた３層構造であり、前記第１の設置板よりも前記第２の設置板及び前記第３の設置板の方が厚さは薄く、かつ屈折率は高い請求項１〜３のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項１３】
前記光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度と、前記光源から照射された光が前記第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度とが、前記第１の設置板と前記第２の設置板の屈折率差と前記第２設置板の厚さから算出される臨界角より、及び前記第３の設置板の屈折率と前記第３の設置板の厚さから算出される臨界角より未満である請求項１２記載の画像読取装置。
【請求項１４】
前記被写体設置板が第１の設置板と該第１の設置板の上に第１の樹脂シートを、前記第１の設置板の下に第２の樹脂シートを張り合わせた３層構造であり、前記第１の設置板よりも前記第１の樹脂シート及び前記第２の樹脂シートの方が厚さは薄く、かつ屈折率は高い請求項１〜３のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項１５】
前記光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度と、前記光源から照射された光が前記第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度とが、前記第１の設置板と前記第１の樹脂シートの屈折率差と前記第１の樹脂シートの厚さから算出される臨界角より、及び前記第２の樹脂シートの屈折率と前記第２の樹脂シートの厚さから算出される臨界角より未満である請求項１４記載の画像読取装置。
【請求項１６】
前記被写体設置板が第１の設置板と該第１の設置板の上に空気層を介して第２の設置板とを有する構造であり、前記第１の設置板よりも前記第２設置板の方が厚さは薄く、かつ屈折率は高い請求項１〜３のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項１７】
前記光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度と、前記光源から照射された光が前記第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度とが、前記第２の設置板の屈折率及び前記第２の設置板の厚さから算出される臨界角より未満である請求項１６記載の画像読取装置。
【請求項１８】
前記被写体設置板が第１の設置板と該第１の設置板の下に空気層を介して第２の設置板を有する構造であり、前記第１の設置板よりも前記第２の設置板の方が厚さは薄く、かつ屈折率は高い請求項１〜３のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項１９】
前記光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度と、前記光源から照射された光が前記第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度とが、前記第２の設置板の屈折率及び前記第２の設置板の厚さから算出される臨界角より未満である請求項１８記載の画像読取装置。
【請求項２０】
前記被写体設置板が第１設置板と該第１設置板の上に空気層を介して第２の設置板を、前記第１の設置板の下に空気層を介して第３の設置板を有する構造であり、前記第１の設置板よりも前記第２の設置板及び前記第３の設置板の方が厚さは薄く、かつ屈折率は高い請求項１〜３のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項２１】
前記光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度と、前記光源から照射された光が前記第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と前記被写体設置板の法線方向との成す角度が、前記第２の設置板の屈折率と前記第２の設置板の厚さから算出される臨界角より、及び前記第３の設置板の屈折率と前記第３の設置板の厚さから算出される臨界角より未満である請求項２０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、詳細にはデジタルＰＰＣに搭載されたスキャナなどの画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルＰＰＣなどに搭載されているスキャナは、被写体となる原稿の濃度を正確に読み取ることが必要である。原稿読取濃度を決定する構成要素は、１番目としてＣＣＤなどの撮像素子の感度と、２番目としてレンズなど光学系による読取位置と、３番目としてランプの発光量と、４番目としてランプと光学系と原稿を含めた総合的な照明光量の４つの要素がある。
【０００３】
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ライン状に原稿を読み取り、これを走査することで２次元の画像を読み取っている。これを線順次画像読取という。
【０００４】
次に、従来の画像読取装置について説明する。図１５は従来の画像読取装置の構成を示す概略断面図である。同図において、照明ランプ５１からの直接の照明光５２と、照明光５２が反射部材５３で反射して原稿５４を照明する照明光５５とは、被写体設置板５６を透過して原稿５４にあたる。原稿面で反射された反射光は再び反射部材５３で反射して、もしくは照明ランプ５１に戻って再反射することで、原稿を再照明する再照明光５７を生じる現象があることが知られている。これをフレア現象と呼ぶ。照明ランプ５１から原稿面に到達する照明光を１次照明光、原稿面を反射して再度原稿面を照明する光を２次照明光とする。更に、このフレア現象の原因として原稿面で反射された光が被写体設置板５６の下面で内部反射して原稿面を再照明する現象がある。このフレア現象が生じると同一原稿濃度であるにもかかわらず、周辺の原稿濃度の差によって、スキャナの読取画像信号が変化する。これは照明光が原稿面で反射する際に原稿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が周辺の原稿濃度の差によって変わってしまうことから生じる現象である。特に、現象は原稿において急激に濃度が変化する部分で顕著となる。
【０００５】
図１６はフレア現象が生じた読取画像例を示す図である。同図に示すように、黒パターン部６１に挟まれた境界部６２が白パターン部６３と比べて暗く読み取られている。原稿の白パターンは濃度が均一であるため、明らかに読取画像としては劣化していることになる。理想的には境界部６２と白パターン部６３は同じ明るさにならなければならない。これは黒パターン部６１に挟まれた領域をスキャナが読んだ際、その両側が黒いため、２次照明光が白パターン部６３を読み取った場合と比較して相対的に減ってしまうためである。
【０００６】
全般に、原稿反射率が低い領域ほどスキャナは暗く画像を読み取り、原稿反射率が高い領域ほどスキャナは明るく画像を読み取ることになる。つまり黒文字原稿において文字内の白部がスキャナ画像においては暗くなり、結果的にコントラストが低下して読みづらくなってしまうなどの不良となって認識される。これは２次照明光が基本的には原稿面で照明光が反射した位置を中心に再照明しており、そのため、原稿の急な濃度変化、特に白黒パターンの境界部などがあった場所でより２次照明光の変化が大きくなってしまうからである。
【０００７】
そこで、スキャナの設計段階においては、原稿面を反射した２次照明光が再度原稿を照明しないように、光学系部品を黒く塗装したり、レイアウトを適正化するなどの対応をしているが、２次照明光による再照明を完全にはなくせず、読取画像品質上の課題となっていた。特に、文字部の周辺が急激に暗くなり、コピー画像などで地汚れが発生して、極端な画像品質劣化を招く場合があった。
【０００８】
このような欠点を解決する提案の一つとして、上記特許文献１では、原稿設置ガラス板内の反射光が影響する位置における照射光量が、読取ラインの照射光量の３５％以上７５％以下とすることで原稿面を２次光源とする２次照明光の影響を低減している。
【特許文献１】特開平２００１−２２２０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、原稿面上の照度分布はフレア現象の重要な要因の一つであるが、照度分布の形を変化させることは容易ではなく、２次照明光の発生原因となる他の要因を捉えた方がよい場合がある。
【００１０】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、原稿面で反射された光が被写体設置板の下面で内部反射して原稿面を再照明する現象に注目し、この原因となる要因をコントロールすることで、２次照明光が原稿濃度によって変化することで生じるムラによる読取画像品質の低下を防ぐことができる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】
【００１１】
前記問題点を解決するために、本発明の画像読取装置は、任意の被写体を設置する被写体設置板と、被写体の読取領域を照明する円筒状の光源及び該光源から出射した光を反射する第１の反射部材を有する照明系と、被写体を１次元に撮像する撮像素子を有する光学系と、照明系が設置されている第１の走行体と、第２及び第３の反射部材で構成された光学部材が設置されている第２の走行体と、結像レンズとを有しており、そして第１及び第２の走行体が被写体に対して相対的に走査して撮像素子に被写体の像を結像させて被写体の画像を読み取る光学系走査型の画像読取装置である。また、別の構成として、任意の被写体を設置する被写体設置板と、被写体の読取領域を照明する円筒状の光源及び該光源から出射した光を反射する第１の反射部材を有する照明系と、被写体を１次元に撮像する撮像素子を有する光学系と、照明系が設置されている第１の光学系ユニットと、第２及び第３の反射部材で構成された光学部材が設置されている第２の光学系ユニットと、結像レンズとを有し、被写体が読取領域に対して走査して被写体からの反射光を、第１の光学系ユニット及び第２の光学系ユニットを介して撮像素子に導いて被写体の像を撮像素子上に結像させて被写体の画像を読み取る原稿走査型の画像読取装置にも適用可能である。そして、本発明の画像読取装置は、光源の開口部から被写体の読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度とが、被写体設置板の屈折率及び厚さから算出される臨界角より未満であるように被写体設置板の屈折率を高めることに特徴がある。よって、被写体設置板内の臨界角を小さくできるので、拡散光の透過する領域を小さくすることができ、２次照明光を低減でき、２次照明光が原稿濃度によって変化することで生じるムラによる読取画像品質の低下を防ぐことができる。また、光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度及び照明ランプから照射された光が反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度が、臨界角未満であるので、１次照明光は効率よく原稿を照明することができる。
【００１２】
また、光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度とが、被写体設置板の屈折率及び厚さから算出される臨界角より未満であり、かつ被写体設置板への荷重によるたわみで画像に影響が生じない範囲で、被写体設置板の厚さを薄くすることにより、拡散光の透過する領域を小さくすることができ、２次照明光を低減できる。
【００１３】
更に、被写体設置板が第１の設置板と該第１の設置板の上に第２の設置板を張り合わせた２層構造であり、第１の設置板よりも第２の設置板の方が厚さは薄く、かつ屈折率は高いことにより、拡散光の透過する領域を小さくすることができ、２次照明光を低減できる。
【００１４】
また、光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度とが、第１の設置板と第２の設置板の屈折率差及び第２の設置板の厚さから算出される臨界角より未満であることにより、1次照明光は効率良く原稿を照明することができる。
【００１５】
更に、被写体設置板が第１の設置板と該第１の設置板の上に樹脂シートを張り合わせた２層構造であり、第１の設置板よりも樹脂シートの方が厚さは薄く、かつ屈折率は高いことにより、第２の設置板内で全反射を生じさせることで２次照明光を減らすことができる。
【００１６】
また、光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度とが、第１の設置板と樹脂シートの屈折率差及び第２の設置板の厚さから算出される臨界角より未満であることにより、１次照明光は効率良く原稿を照明することができる。
【００１７】
更に、被写体設置板が第１の設置板と該第１設置板の下に第２の設置板を張り合わせた２層構造であり、第１の設置板よりも第２の設置板の方が厚さは薄く、かつ屈折率は高いことにより、第２の設置板内で全反射を生じさせることで２次照明光を減らすことができる。
【００１８】
また、光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度が、第２の設置板の屈折率及び厚さから算出される臨界角より未満であることにより、第２の設置板より下方から入射する２次照明光も第２の設置板内で全反射を生じさせることで２次照明光の透過を減らすことができる。
【００１９】
更に、被写体設置板が第１の設置板と該第１の設置板の下に樹脂シートを張り合わせた２層構造であり、第１の設置板よりも樹脂シートの方が厚さは薄く、かつ屈折率は高いことにより、拡散光の透過する領域を小さくすることができ、２次照明光を低減できる。
【００２０】
また、光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度が、樹脂シートの屈折率及び厚さから算出される臨界角より未満であることにより、樹脂シートより下方から入射する２次照明光も樹脂シート内で全反射を生じさせることで２次照明光の透過を減らすことができる。
【００２１】
更に、被写体設置板が第１の設置板と該第１の設置板の上に第２の設置板を、第１の設置板の下に第３の設置板を張り合わせた３層構造であり、第１の設置板よりも第２の設置板及び第３の設置板の方が厚さは薄く、かつ屈折率は高いことにより、第２の設置板及び第３の設置板内で全反射を生じさせることで２次照明光を減らすことができる。
【００２２】
また、光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度とが、第１の設置板と第２の設置板の屈折率差と第２設置板の厚さから算出される臨界角より、及び第３の設置板の屈折率と第３の設置板の厚さから算出される臨界角より未満であることにより、第３の設置板より下方から入射する２次照明光も第３の設置板内で全反射を生じさせることで２次照明光の透過を減らすことができる。
【００２３】
更に、被写体設置板が第１の設置板と該第１の設置板の上に第１の樹脂シートを、第１の設置板の下に第２の樹脂シートを張り合わせた３層構造であり、第１の設置板よりも第１の樹脂シート及び第２の樹脂シートの方が厚さは薄く、かつ屈折率は高いことにより、第２の樹脂シート及び第３の樹脂シート内で全反射を生じさせることで２次照明光を減らすことができる。
【００２４】
また、光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度とが、第１の設置板と第１の樹脂シートの屈折率差と第１の樹脂シートの厚さから算出される臨界角より、及び第２の樹脂シートの屈折率と第２の樹脂シートの厚さから算出される臨界角より未満であることにより、第３の樹脂シートより下方から入射する２次照明光も第３の樹脂シート内で全反射を生じさせることで２次照明光の透過を減らすことができる。
【００２５】
更に、被写体設置板が第１の設置板と該第１の設置板の上に空気層を介して第２の設置板とを有する構造であり、第１の設置板よりも第２設置板の方が厚さは薄く、かつ屈折率は高いことにより、屈折率の異なる２つの設置板を直接張り合わせるよりも界面の屈折率差を大きくすることができるので臨界角を小さくすることができる。
【００２６】
また、光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度とが、第２の設置板の屈折率及び第２の設置板の厚さから算出される臨界角より未満であることにより、第２の設置板内で全反射を生じさせることができ、２次照明光を減らすことができる。
【００２７】
更に、被写体設置板が第１の設置板と該第１の設置板の下に空気層を介して第２の設置板を有する構造であり、第１の設置板よりも第２の設置板の方が厚さは薄く、かつ屈折率は高いことにより、屈折率の異なる２つの設置板を直接張り合わせるよりも界面の屈折率差を大きくすることができるので臨界角を小さくすることができる。
【００２８】
また、光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度とが、第２の設置板の屈折率及び第２の設置板の厚さから算出される臨界角より未満であることにより、第２の設置板内で全反射を生じさせることができ、２次照明光を減らすことができる。
【００２９】
更に、被写体設置板が第１設置板と該第１設置板の上に空気層を介して第２の設置板を、第１の設置板の下に空気層を介して第３の設置板を有する構造であり、第１の設置板よりも第２の設置板及び第３の設置板の方が厚さは薄く、かつ屈折率は高いことにより、屈折率の異なる２つの設置板を直接張り合わせるよりも界面の屈折率差を大きくすることができるので臨界角を小さくすることができ、第２及び第３の設置板内で全反射を生じさせることができ、２次照明光を減らすことができる。
【００３０】
また、光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度が、第２の設置板の屈折率と第２の設置板の厚さから算出される臨界角より、及び第３の設置板の屈折率と第３の設置板の厚さから算出される臨界角より未満であることにより、第３の設置板より下方から入射する２次照明光も第３の設置板内で全反射を生じさせることで２次照明光の透過を減らすことができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように、本発明の画像読取装置は、任意の被写体を設置する被写体設置板と、被写体の読取領域を照明する円筒状の光源及び該光源から出射した光を反射する第１の反射部材を有する照明系と、被写体を１次元に撮像する撮像素子を有する光学系と、照明系が設置されている第１の走行体と、第２及び第３の反射部材で構成された光学部材が設置されている第２の走行体と、結像レンズとを有しており、そして第１及び第２の走行体が被写体に対して相対的に走査して撮像素子に被写体の像を結像させて被写体の画像を読み取る光学系走査型の画像読取装置である。または被写体が読取領域に対して走査して被写体からの反射光を、第１の光学系ユニット及び第２の光学系ユニットを介して撮像素子に導いて被写体の像を撮像素子上に結像させて被写体の画像を読み取る原稿走査型の画像読取装置にも適用可能である。更に、本発明の画像読取装置は、光源の開口部から被写体の読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度とが、被写体設置板の屈折率及び厚さから算出される臨界角より未満であるように被写体設置板の屈折率を高めることに特徴がある。よって、被写体設置板内の臨界角を小さくできるので、拡散光の透過する領域を小さくすることができ、２次照明光を低減でき、２次照明光が原稿濃度によって変化することで生じるムラによる読取画像品質の低下を防ぐことができる。また、光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度及び照明ランプから照射された光が反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度が、臨界角未満であるので、１次照明光は効率よく原稿を照明することができる。
【００３２】
また、光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度とが、被写体設置板の屈折率及び厚さから算出される臨界角より未満であり、かつ被写体設置板への荷重によるたわみで画像に影響が生じない範囲で、被写体設置板の厚さを薄くすることにより、拡散光の透過する領域を小さくすることができ、２次照明光を低減できる。
【００３３】
更に、被写体設置板が第１の設置板と該第１の設置板の上に第２の設置板を張り合わせた２層構造であり、第１の設置板よりも第２の設置板の方が厚さは薄く、かつ屈折率は高いことにより、拡散光の透過する領域を小さくすることができ、２次照明光を低減できる。
【００３４】
また、光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度とが、第１の設置板と第２の設置板の屈折率差及び第２の設置板の厚さから算出される臨界角より未満であることにより、1次照明光は効率良く原稿を照明することができる。
【００３５】
更に、被写体設置板が第１の設置板と該第１の設置板の上に樹脂シートを張り合わせた２層構造であり、第１の設置板よりも樹脂シートの方が厚さは薄く、かつ屈折率は高いことにより、第２の設置板内で全反射を生じさせることで２次照明光を減らすことができる。
【００３６】
また、光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度とが、第１の設置板と樹脂シートの屈折率差及び第２の設置板の厚さから算出される臨界角より未満であることにより、１次照明光は効率良く原稿を照明することができる。
【００３７】
更に、被写体設置板が第１の設置板と該第１設置板の下に第２の設置板を張り合わせた２層構造であり、第１の設置板よりも第２の設置板の方が厚さは薄く、かつ屈折率は高いことにより、第２の設置板内で全反射を生じさせることで２次照明光を減らすことができる。
【００３８】
また、光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度が、第２の設置板の屈折率及び厚さから算出される臨界角より未満であることにより、第２の設置板より下方から入射する２次照明光も第２の設置板内で全反射を生じさせることで２次照明光の透過を減らすことができる。
【００３９】
更に、被写体設置板が第１の設置板と該第１の設置板の下に樹脂シートを張り合わせた２層構造であり、第１の設置板よりも樹脂シートの方が厚さは薄く、かつ屈折率は高いことにより、拡散光の透過する領域を小さくすることができ、２次照明光を低減できる。
【００４０】
また、光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度が、樹脂シートの屈折率及び厚さから算出される臨界角より未満であることにより、樹脂シートより下方から入射する２次照明光も樹脂シート内で全反射を生じさせることで２次照明光の透過を減らすことができる。
【００４１】
更に、被写体設置板が第１の設置板と該第１の設置板の上に第２の設置板を、第１の設置板の下に第３の設置板を張り合わせた３層構造であり、第１の設置板よりも第２の設置板及び第３の設置板の方が厚さは薄く、かつ屈折率は高いことにより、第２の設置板及び第３の設置板内で全反射を生じさせることで２次照明光を減らすことができる。
【００４２】
また、光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度とが、第１の設置板と第２の設置板の屈折率差と第２設置板の厚さから算出される臨界角より、及び第３の設置板の屈折率と第３の設置板の厚さから算出される臨界角より未満であることにより、第３の設置板より下方から入射する２次照明光も第３の設置板内で全反射を生じさせることで２次照明光の透過を減らすことができる。
【００４３】
更に、被写体設置板が第１の設置板と該第１の設置板の上に第１の樹脂シートを、第１の設置板の下に第２の樹脂シートを張り合わせた３層構造であり、第１の設置板よりも第１の樹脂シート及び第２の樹脂シートの方が厚さは薄く、かつ屈折率は高いことにより、第２の樹脂シート及び第３の樹脂シート内で全反射を生じさせることで２次照明光を減らすことができる。
【００４４】
また、光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度とが、第１の設置板と第１の樹脂シートの屈折率差と第１の樹脂シートの厚さから算出される臨界角より、及び第２の樹脂シートの屈折率と第２の樹脂シートの厚さから算出される臨界角より未満であることにより、第３の樹脂シートより下方から入射する２次照明光も第３の樹脂シート内で全反射を生じさせることで２次照明光の透過を減らすことができる。
【００４５】
更に、被写体設置板が第１の設置板と該第１の設置板の上に空気層を介して第２の設置板とを有する構造であり、第１の設置板よりも第２設置板の方が厚さは薄く、かつ屈折率は高いことにより、屈折率の異なる２つの設置板を直接張り合わせるよりも界面の屈折率差を大きくすることができるので臨界角を小さくすることができる。
【００４６】
また、光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度とが、第２の設置板の屈折率及び第２の設置板の厚さから算出される臨界角より未満であることにより、第２の設置板内で全反射を生じさせることができ、２次照明光を減らすことができる。
【００４７】
更に、被写体設置板が第１の設置板と該第１の設置板の下に空気層を介して第２の設置板を有する構造であり、第１の設置板よりも第２の設置板の方が厚さは薄く、かつ屈折率は高いことにより、屈折率の異なる２つの設置板を直接張り合わせるよりも界面の屈折率差を大きくすることができるので臨界角を小さくすることができる。
【００４８】
また、光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度とが、第２の設置板の屈折率及び第２の設置板の厚さから算出される臨界角より未満であることにより、第２の設置板内で全反射を生じさせることができ、２次照明光を減らすことができる。
【００４９】
更に、被写体設置板が第１設置板と該第１設置板の上に空気層を介して第２の設置板を、第１の設置板の下に空気層を介して第３の設置板を有する構造であり、第１の設置板よりも第２の設置板及び第３の設置板の方が厚さは薄く、かつ屈折率は高いことにより、屈折率の異なる２つの設置板を直接張り合わせるよりも界面の屈折率差を大きくすることができるので臨界角を小さくすることができ、第２及び第３の設置板内で全反射を生じさせることができ、２次照明光を減らすことができる。
【００５０】
また、光源の開口部から読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度が、第２の設置板の屈折率と第２の設置板の厚さから算出される臨界角より、及び第３の設置板の屈折率と第３の設置板の厚さから算出される臨界角より未満であることにより、第３の設置板より下方から入射する２次照明光も第３の設置板内で全反射を生じさせることで２次照明光の透過を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
本発明の画像読取装置は、光源の開口部から被写体の読取領域へ直接向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度と、光源から照射された光が第１の反射部材で反射されて読取領域へと向かう光と被写体設置板の法線方向との成す角度とが、被写体設置板の屈折率及び厚さから算出される臨界角より未満であるように被写体設置板の屈折率を高める。
【実施例】
【００５２】
図１は本発明の一実施例に係る画像読取装置の構成を示す透視斜視図である。図２は本実施例の画像読取装置の部分構成を示す側面図である。両図において、原稿１１は被写体設置板１２上に設置され、レンズ１３は円筒状光源である照明ランプ１４から直接、または照明ランプ１４の光を受けた反射部材１５からの光が撮像領域１６に照射され、その反射光が走行体１７内の反射部材１８及び走行体１９内の反射部材２０，２１を通してレンズ１３によって１次元撮像素子２２の面に結像し、１次元撮像素子２２が撮像領域１６の画像を１次元に取得する。モータ２３による駆動力を、駆動伝達手段２４を通じて受けた走行体１７と走行体１９は、撮像領域１６に対して垂直方向に走行することで、被写体設置板１２上にある原稿１１の画像を１次元撮像素子２２で２次元に取得する画像読取装置である。通常、１次元撮像素子２２としては１次元ＣＣＤが用いられ、被写体設置板１２はガラスが用いられる。レンズ１３は被写体設置板１２上での物体高に対して縮小結像作用を持ち、１次元撮像素子１３上に結像する。走行体１７が走行する方向を副走査方向と呼び、１次元撮像素子２２が読み取る画像方向を主走査方向と呼ぶ。通常の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は４００〜６００ＤＰＩである場合が多い。このように、図１及び図２に示す本実施例の画像読取装置は、被写体設置板１２上に設置された原稿１１に対して、走行体１７及び走行体１９が相対的に走査して読み取る光学系走査型のものである。
【００５３】
ここで、図３に従来の画像読取装置の構成と照度分布を示す。同図に示すように、従来の画像読取装置は、原稿３１を紙面に対して垂直方向の線状に照明する照明ランプ３２と、原稿３１を保持する被写体設置板３３と、照明ランプ３２の照明光を反射して原稿３１を照明する反射部材３４と、照明ランプ３２及び反射部材３４を保持するブラケット３５とを含んで構成されている。次に、図３に示す従来の画像読取装置による画像読取動作と現象について説明すると、照明ランプ３２から照射された照明光３６は反射部材３４を反射するか、もしくは直接原稿３１を照明する。読取位置３７の原稿濃度に応じた反射光は下方に伝播する。読取位置３７の周辺部にも照明光は到達して、各部の原稿濃度に応じて拡散反射する。その拡散光３８は被写体設置板３３内を進行し、一部は透過して下方に抜ける。下方に抜けた光は照明ランプ３２や反射部材３４等に当たり再び反射して読取領域を再照明してフレア現象を発生させる２次照明光となる。一方、拡散光３８の一部は被写体設置板３３内を内部反射して再度読取領域を再照明することで、こちらもフレア現象を発生させる２次照明光となる。ここで、被写体設置板３３の厚さをｈ１、屈折率をＮ１、外側の屈折率をＮ０とすると、原稿面から反射した拡散光３８と被写体設置板３３の法線方向との成す臨界角θ１との間には下式で表される関係がある。
【００５４】
θ１＝ｓｉｎ-1（Ｎ０／Ｎ１）                            （１）
【００５５】
反射点３９から被写体設置板３３内に進行する光束はθ１以上で進行した場合、被写体設置板３３の下面で全反射され、結果的に被写体設置板３３の内部を多重反射しながら減衰していく。例えば、Ｎ０が空気であればＮ０＝１．０であり、Ｎ１＝１．５１であるときはθ１＝４１．５°となる。これは４１．５°未満の角度で拡散した光は被写体設置板３３の下方に一部は透過するが、４１．５°以上の角度で拡散した光は全て被写体設置板３３の内部を多重反射することを意味する。更に、被写体設置板３３の厚さを考慮すると影響領域４０の幅Ｗは以下の式で表すことができる。
【００５６】
Ｗ＝２ｈ１・ｔａｎθ１                                  （２）
【００５７】
この影響領域４０の幅Ｗはこの領域内で内部反射した光のみが読取位置３７を再照明する２次照明光となることを示している。この影響領域４０は読取位置３７の両側に存在する。
【００５８】
また、これら臨界角及び影響領域は主走査方向（紙面に対して垂直方向）にも同様に存在する。以下の説明では副走査方向の構成を主として説明する。例えば、被写体設置板３３の厚さｈ１＝３．２ｍｍとすれば、上記（２）式を用いて影響領域４０の幅Ｗ＝５．６５ｍｍとなる。この他に影響領域４０のからの２次照明光は照度分布４１の形及び強度にも影響される。
【００５９】
図４は本発明の第１の実施例に係る画像読取装置の構成と照度分布を示す図である。同図において、図３と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。本実施例では被写体設置板３３の屈折率Ｎ２を高くしている。屈折率を高くすると上記（１）式より臨界角θ２が小さくなる。臨界角θ２が小さくなれば、影響領域４０の幅も小さくなり、２次照明光も減少する。例えばＮ２＝１．８程度の硝材を用いればθ２＝３３．７°となり、影響領域４０の幅Ｗ１も４．２８ｍｍと小さくなる。
【００６０】
しかし、臨界角は極端に小さくすることはできない。その理由として、一つは硝材の屈折率は２．０程度が限度であることと、もう一つは照明光３６を透過させる必要があることである。照明ランプ３２からの照明光３６は被写体設置板３３の表面で屈折してαなる角度で読取位置３７を照射する。一方、照明ランプ３２からの照明光３６は反射部材３４で反射し、被写体設置板３３の表面で屈折してβなる角度で読取位置３７を照射する。このα、βは照明ランプ３２の開口角及び開口方向、反射部材３４の角度によって変化するが、ここでは読取位置３７を照明する範囲の光束に対して考慮する。α及びβは硝材の屈折率によって決まる臨界角よりも小さくしなければならない。なぜならば臨界角を超えると被写体設置板３３内で全反射を生じ、読取位置３７を照明することができなくなってしまうからである。
【００６１】
次に、図５は本発明の第２の実施例に係る画像読取装置の構成と照度分布を示す図である。同図において、図４と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。本実施例では被写体設置板３３の厚さｈ２を薄くしている。厚さを薄くすることで影響領域４０の幅を小さくすることができる。例えば、Ｎ１＝１．５１であるときは臨界角θ１＝４１．５°であるが、厚さを１．６ｍｍにすれば、上記（２）式を用いて影響領域４０の幅Ｗ２は２．８３ｍｍとなり、第１の実施例における厚さｈ１＝３．２ｍｍのときにおける影響領域４０の幅Ｗ１＝５．６５ｍｍに比べ、約３ｍｍ小さくすることができる。被写体設置板３３の厚さは薄い方が効果は大きいが、限界は存在する。上部に載る原稿３１の押圧力で被写体設置板３３がたわんでしまうと光学的な結像関係がくずれ、取得画像にゆがみを生じる。これは被写体設置板３３の材質、厚さ、押圧力、支持方法から計算されるたわみ量と、光学系の関係（倍率や原稿サイズ）から、形成される画像のゆがみを光線追跡手法等により計算して、取得画像に影響が出ないように被写体設置板３３の厚さを決定すべきである。また、照明ランプ３２及び反射部材３４から照射される角度α、βは臨界角θ１より小さくする必要がある。これは読取位置３７を照射する照明光を透過させるためである。
【００６２】
図６は本発明の第３の実施例に係る画像読取装置の構成と照度分布を示す図である。同図において、図４と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。本実施例の画像読取装置では被写体設置板３３を屈折率の異なった２つの設置板を張り合わせ、２層構造としている。基板となる屈折率Ｎ１の第１の設置板４２上に厚さの薄い屈折率Ｎ３の第２の設置板４３を張り合わせた構造となっており、両者の屈折率の間にはＮ１＜Ｎ３の関係がある。また、両者の厚さの間にはｈ１＞ｈ３なる関係がある。第２の設置板４３は硝材を用いて第１の設置板４２と張り合わせる構造にしてもよいし、樹脂シートを塗布あるいは張り合わせた２層を形成する構造でもよい。第１の設置板４２となるｈ１の厚さが十分に厚ければ、原稿の押圧力によるたわみを考慮する必要はないので第２の設置板４３の厚さｈ３を薄くすることが可能である。このとき臨界角θ３は下式で計算できる。
【００６３】
θ３＝ｓｉｎ-1（Ｎ１／Ｎ３）                          （３）
【００６４】
例えば、Ｎ１＝１．５１、Ｎ３＝１．８であるとき、θ３＝５６．４°となる。
また、以下の式で影響領域４０の幅Ｗ３は計算できる。
【００６５】
Ｗ３＝２ｈ３・ｔａｎθ３                              （４）
【００６６】
ここで、ｈ３＝０．５ｍｍとすれば、Ｗ３＝１．５１ｍｍとなる。
【００６７】
また、Ｎ１とＮ３の屈折率差で臨界角が決定するので第１の実施例の場合よりも臨界角は大きくなるが、第２の設置板４３の厚さを薄くできるので結果的に影響領域４０の幅Ｗ３を小さくすることが可能となる。更に、照明ランプ３２及び反射部材３４から照射される角度α、βは臨界角θ１より小さくする必要がある。これは読取位置３７を照射する照明光３６を透過させるためである。
【００６８】
図７は本発明の第４の実施例に係る画像読取装置の構成と照度分布を示す図である。同図において、図６と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。本実施例では被写体設置板３３を屈折率の異なった２つの設置板を張り合わせ、２層構造としている。基板となる屈折率Ｎ１の第１の設置板４２の下に厚さの薄い屈折率Ｎ４の第３の設置板４４を張り合わせた構造となっており、両者の屈折率の間にはＮ１＜Ｎ４の関係がある。また、両者の厚さの間にはｈ１＞ｈ４なる関係がある。第３の設置板４４は硝材を用いて第１の設置板４２と張り合わせる構造にしてもよいし、樹脂シートを塗布あるいは張り合わせた２層を形成する構造でもよい。第１の設置板４２となるｈ１の厚さが十分に厚ければ、原稿３１の押圧力によるたわみを考慮する必要はないので第３の設置板４４の厚さｈ４は薄くすることが可能である。このとき臨界角θ４は下式で計算できる。
【００６９】
θ４＝ｓｉｎ-1（Ｎ０／Ｎ４）                                  （５）
【００７０】
例えば、Ｎ０＝１．０、Ｎ４＝１．８であるとき、θ４＝３３．７°となる。
【００７１】
また、影響領域４０の幅Ｗ４は第３の設置板４４から第１設置板４２への屈折角φ１を考慮して以下の式で計算できる。
【００７２】
Ｗ４＝２ｈ４ｔａｎθ４＋２ｈ１ｔａｎφ1                      （６）
ただし、φ１は以下の式で計算する。
【００７３】
φ１＝ｓｉｎ-1（Ｎ４／Ｎ１・ｓｉｎθ４）                      （７）
【００７４】
ここで、ｈ４＝０．５ｍｍ、ｈ１＝３．２ｍｍとすれば、Ｗ４＝６．３９ｍｍとなる。
【００７５】
この構成の場合は反射点３９からの拡散光３８が屈折率Ｎ４の第３の設置板４４に達し、第３の設置板４４で内部反射を起こすようなモデルとなる。第１の設置板４２から第３の設置板４４への光はＮ１＜Ｎ４であるため全反射はないので、Ｎ４の第３の設置板４４内で全反射を生じさせることで２次照明光を減らす作用がある。また、この構成では被写体設置板より下方から入射する２次照明光も低減できる効果がある。すなわち、下方から第３の設置板４４内に入射する光の臨界角θ５は以下の式で計算できる。
【００７６】
θ５＝ｓｉｎ-1（Ｎ１／Ｎ４）                                  （８）
【００７７】
このときの影響領域４０の幅Ｗ４は以下の式で計算できる。
【００７８】
Ｗ４＝２ｈ４ｔａｎθ５                                        （９）
【００７９】
例えば、ｈ４＝０．５ｍｍ、Ｎ１=１．５、Ｎ４＝１．８であるとき、θ５＝５６．４°、Ｗ４＝１．５１ｍｍとなる。
【００８０】
また、照明ランプ３２及び反射部材３４から照射される角度α、βは臨界角θ４より小さくする必要がある。これは読取位置３７を照射する照明光を透過させるためである。
【００８１】
図８は本発明の第５の実施例に係る画像読取装置の構成と照度分布を示す図である。同図において、図７と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。本実施例では被写体設置板３３として、屈折率の異なった設置板を上下に張り合わせ、３層構造としている。基板となる屈折率Ｎ１の第１の設置板４２上に厚さの薄い屈折率Ｎ３の第２の設置板４３を、下に厚さの薄い屈折率Ｎ４の第３の設置板４４を張り合わせた構造となっており、それぞれの屈折率の間にはＮ１＜Ｎ３及びＮ１＜Ｎ４の関係がある。また、それぞれの厚さの間にはｈ１＞ｈ３及びｈ１＞ｈ４なる関係がある。上下の層は硝材を用いて第１の設置板４２と張り合わせる構造にしてもよいし、樹脂シートを塗布あるいは張り合わせる構造でもよい。基板となる第１の設置板４２の厚さｈ１が十分に厚ければ、原稿の押圧力によるたわみを考慮する必要はないので上下の設置板の厚さｈ３及びｈ４は薄くすることが可能である。このとき第１の設置板４２内での臨界角θ６及び影響領域４０の幅Ｗ５はそれぞれ上記（３）式、（４）式を用いて計算できる。例えば、Ｎ１＝１．５１、Ｎ３＝１．８、ｈ３＝０．５ｍｍであるとき、θ６＝５６．４°、影響領域４０の幅Ｗ５＝１．５１ｍｍとなる。また、第４の実施例で説明したように原稿３１から下方へ向かう光が第３の設置板４４内で内部反射して読取位置３７を照明する領域は数ｍｍ存在するが、前述の計算のように大きな角度で反射する光は第２の設置板４３内でカットすることができるため、こちらの影響は軽減できる。
【００８２】
一方、第４の実施例と同様に、第５の実施例では被写体設置板より下方から入射する２次照明光も低減できる効果がある。すなわち、下方から第２の設置板４３内に入射する光の臨界角θ７及び影響領域４０の幅Ｗ５は上記（８）式、（９）式で計算できる。例えば、ｈ４＝０．５ｍｍ、Ｎ１＝１．５、Ｎ４＝１．８であるとき、θ７＝５６．４°、Ｗ５＝１．５１ｍｍとなる。この構成では反射点３９からの拡散光３８が屈折率Ｎ３の第２の設置板４３に達し、第２の設置板４３で内部反射を起こす。このとき影響領域４０外の拡散光３８は屈折率Ｎ３の第２の設置板４３内で全反射を生じ減衰していく。しかしながら、被写体設置板より下方から入射する２次照明光も存在する。この２次照明光は屈折率Ｎ４の第３の設置板４４内で内部反射を生じさせる構成にする。つまり２段階で拡散光３８をカットすることで２次照明光を減らす作用がある。また、照明ランプ３２及び反射部材３４から照射される角度α、βは臨界角θ８より小さくする必要がある。これは読取位置を照射する照明光を透過させるためである。
【００８３】
図９は本発明の第６の実施例に係る画像読取装置の構成と照度分布を示す図である。同図において、図６と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。本実施例では被写体設置板３３を屈折率の異なった２つの設置板の間に空気層をはさんだ構造とする。基板となる屈折率Ｎ１の第１の設置板４２上にスペーサ４５を介して屈折率Ｎ５の第２の設置板４６を形成した構造となっている。第２の設置板４６は屈折率の高い硝材を用いた方がよい。この厚さをｈ５としたとき、臨界角θ９は下式で計算できる。
【００８４】
θ９＝ｓｉｎ-1（Ｎ０／Ｎ５）                                （１０）
【００８５】
例えば、Ｎ０＝１．０、Ｎ５＝１．８であるとき、θ９＝３３．７°となる。また、以下の式で影響領域４０の幅Ｗ６は計算できる。
【００８６】
Ｗ６＝２ｈ５・ｔａｎθ９                                    （１１）
【００８７】
ここで、ｈ５＝１．６ｍｍとすれば、Ｗ６＝２．１４ｍｍとなる。
【００８８】
この構成では単に屈折率の異なった２つの設置板を張り合わせるよりも空気層を介することで界面の屈折率差を大きくできるので臨界角を小さくすることができる。
【００８９】
また、第２の設置板４６の厚さｈ５は薄い方が効果は大きいが、限界は存在する。上部に載る原稿３１の押圧力で被写体設置板がたわんでしまうと光学的な結像関係がくずれ、取得画像にゆがみを生じる危険がある。これは被写体設置板の材質、厚さ、押圧力、支持方法から計算されるたわみ量と、光学系の関係（倍率や原稿サイズ）から生成する画像のゆがみを光線追跡手法等により計算して、取得画像に影響がでないように被写体設置板の厚さを決定すべきである。
【００９０】
更に、照明ランプ３２及び反射部材３４から照射される角度α、βは臨界角θ９より小さくする必要がある。これは読取位置３７を照射する照明光を透過させるためである。
【００９１】
図１０は本発明の第７の実施例に係る画像読取装置の構成と照度分布を示す図である。同図において、図９と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。本実施例では被写体設置板を屈折率の異なった２つの設置板の間に空気層をはさんだ構造とする。基板となる屈折率Ｎ１の第１の設置板４２下にスペーサ４５を介して屈折率Ｎ５の第２の設置板４６を形成した構造となっている。第２の設置板４６は屈折率の高い硝材を用いた方がよい。第２の設置板４６の厚さをｈ５としたとき、臨界角θ１０は上記（７）式で計算できる。例えば、Ｎ０＝１．０、Ｎ５＝１．８であるとき、θ１０＝３３．７°となる。
【００９２】
更に第１の設置板４２内での屈折角φ１は以下の式で計算できる。
【００９３】
φ１＝ｓｉｎ-1（Ｎ０／Ｎ１）                                （１２）
【００９４】
また、影響領域４０のＷ７は以下のようになる。
【００９５】
Ｗ７＝２ｈ５ｔａｎθ１０＋２ｈ１ｔａｎφ１                  （１３）
【００９６】
例えば、Ｎ１＝１．５、ｈ１＝３．２ｍｍ、ｈ５＝１．６ｍｍとすれば、Ｗ７＝７．８６ｍｍとなる。この構成では原稿からの光による影響領域は大きくなってしまうため、第１の設置板４２の厚さを薄くする方が望ましい。しかし、上部に載る原稿３１の押圧力と第２の設置板４６の支持方法によってはたわみが生じ、取得画像にゆがみを生じる危険がある。これは被写体設置板の材質、厚さ、押圧力、支持方法から計算されるたわみ量と、光学系の関係（倍率や原稿サイズ）から形成される画像のゆがみを光線追跡手法等により計算して、取得画像に影響がでないように被写体設置板の厚さを決定すべきである。一方、第４の実施例の説明と同様に、この構成では被写体設置板より下方から入射する２次照明光も低減できる効果がある。すなわち、下方から第２の設置板４６内に入射する光の臨界角θ１０及び影響領域４０の幅Ｗ７は上記（１０）、（１１）式で計算できる。
【００９７】
例えば、ｈ５＝１．６ｍｍ、Ｎ１＝１．５、Ｎ４＝１．８であるとき、θ１０＝３３．７°、Ｗ７＝２．１４ｍｍとなる。また、照明ランプ３２及び反射部材３４から照射される角度α、βは臨界角θ１０より小さくする必要がある。これは読取位置を照射する照明光を透過させるためである。
【００９８】
図１１は本発明の第８の実施例に係る画像読取装置の構成と照度分布を示す図である。同図において、図７と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。本実施例では基板となる屈折率ｈ１の第１の設置板４２上下にスペーサ４５を介して空気層を挟み込み、更に屈折率Ｎ５の第２の設置板４６及び第３の設置板４７を形成した構造となっている。第２の設置板４６及び第３の設置板４７は屈折率の高い硝材を用いた方がよい。第２の設置板４６及び第３の設置板４７の厚さをｈ５としたとき、臨界角θ１１は上記（１０）式で計算できる。
【００９９】
例えば、Ｎ０＝１．０、Ｎ５＝１．８であるとき、θ１１＝３３．７°となる。
【０１００】
また、上記（１１）式で影響領域４０の幅Ｗ８が計算できる。例えば、ｈ５＝１．６ｍｍとすれば、Ｗ８＝２．１４ｍｍとなる。
【０１０１】
本実施例の構成では第７の実施例の構成を組み合わせ、２段階で拡散光をカットする効果を狙っている。第２の設置板４６及び第３の設置板４７の厚さｈ５は薄い方が効果は大きい。しかし、上部に載る原稿３１の押圧力で被写体設置板がたわんでしまうと光学的な結像関係がくずれ、取得画像にゆがみを生じる危険がある。これは被写体設置板の材質、厚さ、押圧力から計算されるたわみ量と、光学系の関係（倍率や原稿サイズ）から発生する画像のゆがみを光線追跡手法等により計算して、取得画像に影響がでないように被写体設置板の厚さを決定すべきである。一方、第７の実施例と同様に、本実施例の構成では被写体設置板より下方から入射する２次照明光も低減できる効果がある。すなわち、下方から第２の設置板４６内に入射する光の臨界角θ１１及び影響領域４０の幅Ｗ８は上記（１０）、（１１）式で計算できる。また、照明ランプ３２及び反射部材３４から照射される角度α、βは臨界角θ１１より小さくする必要がある。これは読取位置を照射する照明光を透過させるためである。
【０１０２】
上記実施例では、被写体設置板上に設置された原稿に対して２つの走行体が相対的に走査する光学系走査型の画像形成装置をもって説明したが、これに限定されず、以下に説明するような、固定された光学系ユニットに対して原稿がシートスルードキュメントフィーダー（以下シートＤＦと略す）によって走査される原稿走査型の画像形成装置にも適用可能である。
【０１０３】
図１２は本発明の画像読取装置の他の構成を示す部分断面図である。同図において、図２と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。本実施例の画像読取装置は、スキャナ部１００の上部にシートＤＦ２００が設置される。シートＤＦ２００の原稿給紙部２０１に複数枚の原稿が重ねて設置され、分離コロ２０２によって原稿の一番上の原稿１１が分離され、給紙ベルト２０３によって内部に送り込まれる。プルアウトローラ２０４を経て、加圧パッド２０５で下方に押し付けられながら、撮像領域１６を通過する。その際、スキャナ部１００内の光学系ユニット１０１，１０２は撮像領域１６に対して読み取り可能な位置に固定されており、レンズ１３によって撮像領域１６における画像を１次元撮像素子２２に結像させることで原稿１１の画像を読み取る。そして、撮像領域１６を通過した原稿１１は、中間ローラ２０６や排紙ローラ２０７を経て原稿排紙部２０８に送り出される。このような動作を連続して実施することで、複数枚の原稿１１を連続して読み取ることが可能となる。
【０１０４】
図１３は図１２の一部分を拡大した部分拡大図である。同図からわかるように、プルアウトローラ２０４より送り出された原稿１１は、撮像領域１６において加圧パッド２０５によって平坦に形成される。被写体設置板１２上の撮像領域１６に対して、光学系ユニット１０１内の照明ランプ１４から照射された照明光が直接、または反射部材１５を経て照明される。撮像領域１６に到達した光は、原稿濃度に応じて反射する。原稿面を反射した光は、光学系ユニット１０１内の反射部材１８、光学系ユニット１０２内の反射部材２０，１９を経てレンズ１３，１次元撮像素子２２に到達する。
【０１０５】
図１２及び図１３に示すように、シートＤＦ２００を用いた画像読取動作における光学系は、スキャナ単独での画像読取動作の光学系と同じだが、シートＤＦ２００を用いた画像読取動作では、光学系ユニット１０１，１０２が走査せず、固定されている。つまり被写体設置板１２に対して、光学系ユニット１０１，１０２が固定されている。なお、シートＤＦ２００による原稿読取の場合、原稿と被写体設置板１２が接触する場合と接触しない場合の両方があるが、以下に後者の場合について説明する。
【０１０６】
図１４は本発明の画像読取装置の他の構成を示す部分拡大図である。同図において、図１３と同じ参照符号は同じ構成要素である。同図において、分離コロ２０９と給紙ローラ２１０によって、原稿１１が副走査方向に送り出される。加圧パッド２０５によって下方に押されながら被写体設置板１２上の撮像領域１６を原稿１１が通過する。その撮像領域１６は照明ランプ１４によって照明され、原稿の濃度に応じた反射光が光学ユニット１０３内の等倍結像レンズ１０３−１によって等倍センサ１０３−２のセンサ面に集光され、原稿画像が読み取られる。基本的に縮小光学系の画像読取装置を例に作用を説明しているが、そのまま等倍光学系に応用可能である。
【０１０７】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の一実施例に係る画像読取装置の構成を示す透視斜視図である。
【図２】本実施例の画像読取装置の部分構成を示す側面図である。
【図３】従来の画像読取装置の構成と照度分布を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係る画像読取装置の構成と照度分布を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係る画像読取装置の構成と照度分布を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施例に係る画像読取装置の構成と照度分布を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施例に係る画像読取装置の構成と照度分布を示す図である。
【図８】本発明の第５の実施例に係る画像読取装置の構成と照度分布を示す図である。
【図９】本発明の第６の実施例に係る画像読取装置の構成と照度分布を示す図である。
【図１０】本発明の第７の実施例に係る画像読取装置の構成と照度分布を示す図である。
【図１１】本発明の第８の実施例に係る画像読取装置の構成と照度分布を示す図である。
【図１２】本発明の画像読取装置の他の構成を示す部分断面図である。
【図１３】図１２の一部分を拡大した部分拡大図である。
【図１４】本発明の画像読取装置の他の構成を示す部分拡大図である。
【図１５】従来の画像読取装置の構成を示す概略断面図である。
【図１６】フレア現象が生じた読取画像例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０９】
３１；原稿、３２；照明ランプ、３３；被写体設置板、３４；反射部材、
３５；ブラケット、３６；照明光、３７；読取位置、３８；拡散光、
３９；反射点、４０；影響領域、４１；照度分布、４２；第１の設置板、
４３，４６；第２の設置板、４４，４７；第３の設置板、４５；スペーサ。
【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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