(57)【要約】【課題】画像の読み取りと表示の性能との両者を満足させる画像入力装置を提供する。【解決手段】入出力一体型ディスプレイ８を備えた画像入力装置において、光学素子９を設け、光学素子９を入出力一体型ディスプレイ８表面と略平行な方向の溝１０ａに沿ってスライドすることで、入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａ上へ設置した状態と、入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａ上から外した状態とを切り替えることが可能となっている。そのため、画像の読み取りを行う時の画像のボケを改善しつつ、画像の表示を行う時にも上記光学素子により表示性能を損なうことがない画像入力装置を提供できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像の表示と、被写体の画像の読み取りとを同一の画面で行うことができる入出力一体型のディスプレイと、
読み取り画像の光の広がりを制限するための光学素子と、
上記光学素子を、上記画面上に設置された設置状態と、上記画面上から外された非設置状態との間で切り替える切り替え手段とを備えることを特徴とする画像入力装置。
【請求項２】
上記光学素子は、複数のレンズで構成された正立等倍レンズアレイであることを特徴とする請求項１に記載の画像入力装置。
【請求項３】
画像の読み取り時に原稿に光を照射するための光源をさらに備え、
上記光源は、光学素子と一体化するよう固定されていることを特徴とする請求項１に記載の画像入力装置。
【請求項４】
画像の読み取り時に原稿に光を照射するための光源と、
上記光源を、上記画面上に設置された設置状態と、上記画面上から外された非設置状態との間で切り替える光源切り替え手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の画像入力装置。
【請求項５】
原稿の画像の読み取りを行う読み取りモードと、画像を表示する表示モードとを切り替えるモード切り替え手段をさらに備え、
上記モード切り替え手段は、上記光学素子が設置状態と非設置状態との間で変化することに連動して、モードの切り替えを行うようになっていることを特徴とする請求項１に記載の画像入力装置。
【請求項６】
上記切り替え手段は、
上記光学素子が画面上を滑動して画面上の位置と画面外の位置との間を往復できるように、上記光学素子を支持するスライド機構を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像入力装置。
【請求項７】
上記光学素子の設置状態から非設置状態への状態変化に対応して、上記ディスプレイを観察者の視点に近づくように移動させるディスプレイ移動手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の画像入力装置。
【請求項８】
上記画面を覆うための蓋をさらに備え、
上記光学素子は、上記蓋に内蔵され、
上記切り替え手段は、上記蓋を、上記画面上に設置された設置状態と、上記画面上から外された非設置状態との間で切り替える蓋切り替え手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像入力装置。
【請求項９】
上記光学素子は、筐体の開口部に設けられ、
上記光学素子が設置された部分の蓋表面が、上記筐体の表面と略面一になるように、上記光学素子上に光透過性のスペーサが設置されていることを特徴とする請求項８に記載の画像入力装置。
【請求項１０】
上記光学素子は、筐体の開口部に設けられ、
上記筐体の厚みは、光学素子の焦点距離に相当する厚さだけ光学素子の厚みより厚く設定されていることを特徴とする請求項８に記載の画像入力装置。
【請求項１１】
原稿の画像の読み取りを面で行うことができるエリアセンサと、
上記面上に設置された場合に、上記面上から外された場合と比べて画像読み取り時の被写界深度を増大させる光学素子と、
上記光学素子を、上記面上に設置された設置状態と、上記面上から外された非設置状態との間で切り替える切り替え手段と、
画像の読み取り速度を変化させる読み取り速度制御手段とを備え、
上記読み取り速度制御手段は、画像の読み取り速度を、上記設置状態に比べて上記非設置状態の方が速くなるように変化させることを特徴とする画像入力装置。
【請求項１２】
上記エリアセンサは、画像の表示と、原稿の画像の読み取りとを同一画面で行うことができる入出力一体型のディスプレイであることを特徴とする請求項１１に記載の画像入力装置。
【請求項１３】
上記光学素子は、複数のレンズで構成された正立等倍レンズアレイであることを特徴とする請求項１１に記載の画像入力装置。
【請求項１４】
上記正立等倍レンズアレイを構成するレンズとレンズとの隙間に形成された遮光壁をさらに含むことを特徴とする請求項２または１３に記載の画像入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原稿の画像を読み取ることが可能な画像センサと、読み取り画像の光の広がりを制限する目的や、画像読み取り時の被写界深度を大きくする目的で使用される光学素子とを備える画像入力装置に関するものである。特に、本発明は、上記画像センサとして、画像の表示と原稿の画像の読み取りとを同一画面で行うことができる入出力一体型のディスプレイや、原稿の画像の読み取りを面で行うことが可能なエリアセンサを備える画像入力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナル・コンピュータやＰＤＡ（携帯用個人端末）等の電子機器が広く普及し、様々な情報を電子情報として上記電子機器に読み込む需要が高くなっている。そのため、紙などに印刷された情報を読み取る手段としてスキャナが使用されている。
【０００３】
しかしこれらの問題点として、スキャナは周辺機器として孤立しており、上記電子機器の持ち運びの際に邪魔になる場合が多く、また設置するスペースを要するため、置き場所に困るといった問題があった。
【０００４】
このような状況に対し、パーソナル・コンピュータやＰＤＡ等の電子機器等に使用されるフラットパネルディスプレイに、スキャナ機能（即ち画像読み取り機能）を組み込み、画像の表示と読み取りとが同一画面で可能な入出力一体型のディスプレイが提案されている。
【０００５】
例えば、液晶ディスプレイを構成するアクティブマトリクス基板の各画素に、液晶駆動用のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子と光センサ素子の両素子を備えることで、入出力一体型の液晶ディスプレイを実現した例が、特許文献１や特許文献２で開示されている。
【０００６】
一方、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイを構成するアクティブマトリクス基板の各画素に、ＥＬ駆動用のＴＦＴ素子と光センサ素子の両素子を備えることで、入出力一体型のＥＬディスプレイを実現した例が、特許文献３に開示されている。
【０００７】
上記特許文献１〜３に開示されている入出力一体型のディスプレイでは、画像表示時には通常の液晶ディスプレイやＥＬディスプレイのように、ディスプレイ面（画面）に画像が表示され、観察者（使用者）はその画面を見ることで画像情報を得ることができる。一方、画像の読み取り時には、表示に使う画面上に、被写体である原稿（印刷物など）を密着させる。そして、表示時に使用する光源（液晶ディスプレイの場合はバックライト、ＥＬディスプレイの場合はＥＬ素子）を用いて、画面上に配置された原稿を照射し、その反射光をアクティブマトリクス基板に内蔵された光センサで検出することで、原稿の画像（光情報）を読み取る仕組みになっている。
【０００８】
ところが、上記特許文献１〜３に開示されている入出力一体型ディスプレイの場合、以下のような問題が生じる。
【０００９】
一般に、原稿は、新聞、雑誌、上質紙に印刷した印刷物などのように紙に情報が印刷されたものが多い。グラビア紙のような光沢紙を除くと、紙は、完全拡散に近い散乱特性を有する。したがって、ディスプレイの画面上に配置された原稿に光源からの光が照射された場合、上記のような性質を持つ原稿の反射光は略等方的に散乱してしまう。
【００１０】
上述した問題を、図１０を用いて説明すると、以下の通りである。
【００１１】
図１０（ａ）に示すように、アクティブマトリクス基板（光センサ基板）１０１に内蔵された光センサ１０４ｎ−２〜１０４ｎ＋２と、上記原稿１０３とが近接していれば、たとえ原稿１０３の反射光が散乱していたとしても、ある画素１０４ｎに設けられた光センサ１０２はその画素１０４ｎに対応した原稿１０３の位置から発せられた光を主に受けることになり、読み取り画像のボケは発生しない。しかし、図１０（ｂ）に示すように、アクティブマトリクス基板１０１に内蔵された光センサ１０２と該原稿１０３との距離（隙間）Ｌが大きくなるにつれて、画素１０４ｎに設けられた光センサ１０２は、その画素１０４ｎに近接した画素１０４ｎ−１や画素１０４ｎ＋１に対応した位置の原稿３から発せられる斜め方向の反射光を受けやすくなる。即ち、原稿１０３の反射光のクロストークが激しくなる。この結果、距離Ｌが大きくなるにつれて、読み取り画像がぼやけてしまうといった画像の劣化が生じる。
【００１２】
特に、上述のような入出力一体型ディスプレイの場合、光センサ１０２が形成されるアクティブマトリクス基板１０１表面と、原稿１０３を密着させる画面（図示しない）表面との間に、ディスプレイパネルを構成するガラス基板や偏光板（図示しない）が存在するために、必然的に隙間Ｌが大きくなってしまう。このため、読み取り画像がぼやけてしまうといった画像劣化の問題を避けることが困難である。
【００１３】
そこで、上述の問題を解決するために、ディスプレイの画面表面と原稿との間に、更に遮光層を備えたファイバプレートを設置した技術が特許文献４で開示されている。ファイバプレートとは、ガラスファイバプレート及び光ファイバプレートの総称であり、光吸収層と光透過層とから構成されるガラスファイバ又は光ファイバが複数設けられたものである。ファイバプレートを用いることで，原稿から発せられる斜め方向の反射光をカットし、有効な反射光のみファイバプレート内を伝達して所定の光センサに到達する仕組みになっている。
【００１４】
また、特許文献１には、原稿面からホトセンサに入射する光量を充分に確保するために、各画素のホトセンサに焦点を合わせた半球状またはロッド状のマイクロレンズを、偏光板上方、または偏光板と対向基板の間に形成することも開示されている（特許文献１の段落［００２２］［００２３］参照）。
【００１５】
また、特許文献２には、より多くの光を利用できるように偏光板と対向基板との間に光ファイバープレートを設けること、センサ上で原稿からの光を結像出来読み取り誤差をさらに少なくすることができるように偏光板と対向基板との間にレンズアレイシートを設けることも開示されている（特許文献２の段落［００６４］参照）
【００１６】
【特許文献１】
特開平５−１２１７１５号公報（１９９３年５月１８日公開）
【００１７】
【特許文献２】
特開２００１−１０９３９４号公報（２００１年４月２０日公開）
【００１８】
【特許文献３】
特開２００２−１７６１６２号公報（２００２年６月２１日公開）
【００１９】
【特許文献４】
特開２００２−２５１１６４号公報（２００２年９月６日公開）
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようなファイバプレート、半球状またはロッド状のマイクロレンズ、レンズアレイシートを設けた構造では、画像読み取り時の画像ボケの問題を解決することが可能ではあるもの、表示時にはファイバプレート、半球状またはロッド状のマイクロレンズ、レンズアレイシートに起因する表示性能を伴うことになる。なぜなら、観察者（使用者）は、画面上に設置されたファイバプレート、半球状またはロッド状のマイクロレンズ、レンズアレイシートを介して画像を観察することになるためである。
【００２１】
ファイバプレートは、所定の開口角（ＮＡ）以内の光しか伝達しないために、ディスプレイパネルから発せられた表示光の斜方向成分がファイバプレートで反射・吸収されてしまう。この結果、表示に常に視野角が非常に狭くなってしまうとともに、輝度が低下するといった現象が生じてしまうという問題が生じる。
【００２２】
また、半球状またはロッド状のマイクロレンズやレンズアレイシートは、視野角を制限してしまい、表示性能を低下させてしまう。
【００２３】
また、上述のようなファイバプレート、半球状またはロッド状のマイクロレンズ、レンズアレイシートを設けた構造では、画像読み取り時の画像ボケの問題を解決することが可能ではあるもの、画像読み取り時の明るさを幾分低下させてしまう。なぜなら、原稿からの反射光が、ファイバプレート、半球状またはロッド状のマイクロレンズ、レンズアレイシートを介してセンサに入射することになるためである。画像読み取り時の明るさが低下すると、高速で読み取りを行うことが難しくなる。
【００２４】
ファイバプレートは、所定の開口角（ＮＡ）以内の光しか伝達しないために、ディスプレイパネルから発せられた表示光の斜方向成分がファイバプレートで反射・吸収されてしまう。この結果、表示に常に視野角が非常に狭くなってしまうとともに、輝度が低下するといった現象が生じてしまうという問題が生じる。
【００２５】
また、半球状またはロッド状のマイクロレンズやレンズアレイシートは、視野角を制限してしまい、表示性能を低下させてしまう。
【００２６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像の読み取りと表示の性能との両者を満足させることができる、入出力一体型の画像入力装置を提供することにある。
【００２７】
また、本発明の他の目的は、ぼけのない読み取り画像が得られるモードと、画像を高速で読み取ることができるモードとを使い分けることができる画像入力装置を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像入力装置は、上記の課題を解決するために、画像の表示と、被写体の画像の読み取りとを同一の画面で行うことができる入出力一体型のディスプレイと、読み取り画像の光の広がりを制限するための光学素子と、上記光学素子を、上記画面上に設置された設置状態と、上記画面上から外された非設置状態との間で切り替える切り替え手段とを備えることを特徴としている。
【００２９】
上述したように、完全拡散に近い散乱特性を有する紙等の原稿を画面上に配置して紙等の原稿の画像を読み込む際に、入出力一体型のディスプレイからの光を原稿に照射すると、上記原稿の反射光が略等方的に散乱し、読み取り画像がぼやけてしまう。そのため、ぼけのない読み取り画像を得るためには、読み取り画像の光の広がりを制限する光学素子を設置することが必要となる。しかしながら、上述したように、従来技術では、光学素子を画面上から外すことができるようになっていないので、画像を表示する際に、上記光学素子が視野角を制限してしまい、表示性能を低下させてしまう。
【００３０】
しかしながら、本発明の構成によれば、上記光学素子を、上記画面上に設置された設置状態と、上記画面上から外された非設置状態との間で切り替える切り替え手段を設けたので、例えば、使用者の操作により任意にこれら状態の切り替えが可能となる。それゆえ、原稿の画像の読み取りを行う場合にのみ画面上に光学素子を設置し、画像の表示を行う場合には上記光学素子を画面上から外すことが可能になる。
【００３１】
したがって、光学素子の設置によって原稿の画像の読み取りを行う時の画像のボケを改善しつつ、画像の表示を行う時に上記光学素子により視野角が制限されることを回避できる。つまり、原稿の画像の読み取り性能の向上と広視野角の表示とを両立し得る画像入力装置を実現することができる。
【００３２】
また、本発明の画像入力装置は、上記光学素子を、読み取りを行う場合には読み取り画像の光の広がりを制限する光学素子として作用させ、かつ画像を表示する場合には視野角を制限する光学素子として作用させる使用方法で使用することもできる。光学素子は、視野角を制限してしまうことから、表示時に視野角が広い表示が必要な場合には上記光学素子を画面上から外すことが可能であり、逆に隣の人から画面を覗かれたくない、つまり視野角を制限したいような場合には上記光学素子を画面上に設置することで、視野角を制御することができる。
【００３３】
なお、本願明細書において、「光学素子が画面上に設置される」とは、画面の表示が正常に見える視点位置と、画面との間に、光学素子の少なくとも一部が設置されることを指すものとする。また、「光学素子が画面上から外される」とは、画面の表示が正常に見える視点位置と画面との間に介在しない位置に光学素子の全体が設置されることを指すものとする。
【００３４】
また、本願明細書において、「原稿」とは、読み取りの対象となる物体（被写体）を指し、印刷物や写真、絵等の平面的な物体だけでなく、立体的な物体をも含むものとする。
【００３５】
上記読み取り画像の光の広がりを制限するための光学素子は、複数のレンズで構成された正立等倍レンズアレイであることが好ましい。
【００３６】
正立等倍レンズアレイは、明るさや視野角，被写界深度などを制限でき、かつ、原稿の正立像を撮像面にリレーすることができる。したがって、撮像面（画像入力装置表面）から所定の間隔を有する位置に配置された原稿の像を読み取ることが可能になる。また、正立等倍レンズの受光角の設計次第で被写界深度を調整することが可能であるので、画像のボケも解消することが容易となる。
【００３７】
本発明の画像入力装置は、画像の読み取り時に原稿に光を照射するための光源をさらに備え、上記光源が、光学素子と一体化するよう固定されていてもよい。
【００３８】
これにより、画像を読み取るときに上記光源を上記画面上に配置して、上記光源からの光を原稿に照射できると共に、画像の表示を行う時には上記光源を画面上から除くことが可能になる。したがって、原稿に効率良く光を照射することができ、かつ画像の表示を行う時にも上記光源により表示性能を損なうことがない。また、光学素子の状態の切り替えと光源の状態の切り替えとを光学素子の状態を切り替える操作のみで行うことができるので、使用者のわずらわしい動作を必要とせず、使い勝手の良い画像入力装置を実現することが可能になる。
【００３９】
本発明の画像入力装置は、画像の読み取り時に原稿に光を照射するための光源と、上記光源を、上記画面上に設置された設置状態と、上記画面上から外された非設置状態との間で切り替える光源切り替え手段とをさらに備えていてもよい。
【００４０】
これにより、画像を読み取るときに上記光源を上記画面上に配置して、上記光源からの光を原稿に照射できると共に、画像の表示を行う時には上記光源を画面上から除くことが可能になる。したがって、原稿に効率良く光を照射することができ、かつ画像の表示を行う時にも上記光源により表示性能を損なうことがない。また、光源の状態の切り替えを、光学素子の状態の切り替えと独立して行うことが可能であるので、表示時に光源だけを画面外に退避させ、光学素子を画面上に残す使用方法で使用することが可能となる。すなわち、上記光学素子を、読み取りを行う場合には読み取り画像の光の広がりを制限する光学素子として作用させ、かつ画像を表示する場合には視野角を制限する光学素子として作用させることが可能となる。
【００４１】
その結果、表示時に視野角が広い表示が必要な場合には上記光学素子を画面上から外し、逆に隣の人から画面を覗かれたくない、つまり視野角を制限したいような場合には上記光学素子を画面上に設置することで、視野角を変更することが可能となる。
【００４２】
本発明の画像入力装置は、原稿の画像の読み取りを行う読み取りモードと、画像を表示する表示モードとを切り替えるモード切り替え手段をさらに備え、上記モード切り替え手段は、上記光学素子が設置状態と非設置状態との間で変化することに連動して、モードの切り替えを行うようになっていてもよい。
【００４３】
これにより、光学素子の状態の切り替えとモードの切り替えとを光学素子の状態を切り替える操作のみで行うことができるので、使用者のわずらわしい動作などを必要とせず、使い勝手の良い画像入力装置を実現することが可能になる。
【００４４】
上記切り替え手段は、必要な時にのみ光学素子を画像入力装置本体に装着出来るようなアタッチメント機構であってもよいが、上記光学素子が画面上の位置と画面外の位置との間を往復できるように上記光学素子を支持する光学素子移動機構を含むことがより好ましい。これにより、アタッチメント機構のように、光学素子の切り替えのために、使用者が別の場所に置いた光学素子を取り出して光学素子を画像入力装置本体に装着したり、使用者が画像入力装置本体から光学素子を取り外して別の場所に置いたりする必要がなくなる。したがって、使用者が簡便に光学素子の切り替えを行うことができる。
【００４５】
本発明の画像入力装置は、上記切り替え手段は、上記光学素子が画面上を滑動して画面上の位置と画面外の位置との間を往復できるように、上記光学素子を支持するスライド機構を含むことを特徴としている。
【００４６】
これにより、簡素な構成で、上記光学素子を設置状態と非設置状態との間で切り替えることができる。
【００４７】
なお、前記の光学素子移動機構としては、上述した通り、スライド機構が好ましいが、これに限定されるものではなく、例えば上記光学素子が画面に略平行な回動軸を中心として回動することによって画面上の位置と画面外の位置との間を往復できるように、上記光学素子を支持する回動機構であってもよい。
【００４８】
本発明の画像入力装置は、上記光学素子の設置状態から非設置状態への状態変化に対応して、上記ディスプレイを観察者の視点に近づくように移動させるディスプレイ移動手段をさらに備えていてもよい。
【００４９】
これにより、上記光学素子を画面上から外して非設置状態にした場合に、画面が画像入力装置の表面から奥側に位置することによる使用者の違和感を無くす事が可能になる。
【００５０】
本発明の画像入力装置は、上記画面を覆うための蓋（蓋機構）をさらに備え、上記光学素子は、上記蓋に内蔵され、上記切り替え手段は、上記蓋を、上記画面上に設置された設置状態と、上記画面上から外された非設置状態との間で切り替える蓋切り替え手段である構成であってもよい。
【００５１】
これにより、通常画像入力装置の画面上を保護するために設けられる蓋に上記光学素子を組み込むことで、本体側に光学素子を組み込む特別なスペースが要求されず有用である。また、画面上に蓋を被せた状態では読み取りモード、蓋を外した状態では表示モードといった使い分けが可能であり、使い勝手が良い。すなわち、光学素子の状態の切り替えと蓋の開閉とを蓋の開閉操作のみで行うことができるので、使用者のわずらわしい動作などを必要とせず、使い勝手の良い画像入力装置を実現することが可能になる。
【００５２】
本発明の画像入力装置は、上記光学素子は、筐体の開口部に設けられ、上記光学素子が設置された部分の蓋表面が、上記筐体の表面と略面一になるように、上記光学素子上に光透過性のスペーサが設置されている構成であってもよい。
【００５３】
これにより、蓋表面が平らなになるので、原稿を蓋表面に密着させるだけで原稿表面を平らにして、良好な読み取り画像を得ることが可能となる。また、上記蓋の表面に凹凸が存在しないために、本画像入力装置を使用せず衣服のポケットに収納するような場合であっても、スムーズに出し入れが出来る。
【００５４】
ここで「略面一になるように」とは、表面が完全に平らである場合、およびわずかに凹凸があるが実質的には表面が平らであるとする場合を含む概念である。また実質的に表面が平らであるとは、人間の目によって観察した場合に平面に見える程度の状態をいう。
【００５５】
本発明の画像入力装置は、上記光学素子は、筐体の開口部に設けられ、上記筐体の厚みは、光学素子の焦点距離に相当する厚さだけ光学素子の厚みより厚く設定されていることが好ましい。
【００５６】
これにより、原稿を蓋の表面に密着させるだけで上記光学系の焦点を上記原稿表面上に合致させることができるので、使用しやすい。
【００５７】
本発明の画像入力装置は、原稿の画像の読み取りを面で行うことができるエリアセンサと、上記面上に設置された場合に、上記面上から外された場合と比べて画像読み取り時の被写界深度を増大させる光学素子と、上記光学素子を、上記面上に設置された設置状態と、上記面上から外された非設置状態との間で切り替える切り替え手段と、画像の読み取り速度を変化させる読み取り速度制御手段とを備え、上記読み取り速度制御手段は、画像の読み取り速度を、上記設置状態に比べて上記非設置状態の方が速くなるように変化させることを特徴としている。
【００５８】
これにより、用途・目的に応じて、スピード優先の読み取りと、被写界深度優先の読み取りとを使い分けることができる。すなわち、ぼけのない読み取り画像が得られるモードと、画像を高速で読み取ることができるモードとを使い分けることができる画像入力装置を提供できる。
【００５９】
なお、上記構成においては、上記光学素子を上記エリアセンサ上に設置した形態と、上記光学素子が上記エリアセンサ上に設置されない形態のどちらの場合でも画像を読み取ることができるものとする。
【００６０】
ここで、エリアセンサは、面センサとも呼ばれるものであり、二次元的に配置された複数の光センサによって画像を面で読み取ることができるイメージセンサである。
【００６１】
上記エリアセンサが、画像の表示が可能な画面に内蔵されており、画像の表示と読み取りを同一画面で行うことが可能であってもよい。すなわち、上記エリアセンサは、画像の表示と、原稿の画像の読み取りとを同一画面で行うことができる入出力一体型のディスプレイであってもよい。
【００６２】
これにより、上記光学素子を、用途・目的に応じて、明るさ優先の表示と、視野角制限優先の表示を使い分ける手段としても使用することができる。すなわち、明るさ優先の表示と、視野角制限優先の表示を使い分けることが可能な入出力一体型の画像入力装置を提供できる。
【００６３】
上記面上に設置された場合に、上記面上から外された場合と比べて画像読み取り時の被写界深度を増大させる光学素子は、複数のレンズで構成された正立等倍レンズアレイであることが好ましい。
【００６４】
正立等倍レンズアレイは、明るさや視野角、被写界深度などを制限でき、かつ、原稿の正立像を撮像面にリレーすることができる。
【００６５】
このことから、上述したような上記エリアセンサ上への上記正立等倍レンズアレイの設置または非設置を切り替えることで、用途・目的に応じて、スピード優先の読み取りと、被写界深度優先の読み取りを使い分けることができ、また上記正立等倍レンズアレイを、用途・目的に応じて、明るさ優先の表示と、視野角制限優先の表示を使い分ける手段としても使用することができる。
【００６６】
本発明の画像入力装置は、上記正立等倍レンズアレイを構成するレンズとレンズとの隙間に形成された遮光壁をさらに含むことが好ましい。
【００６７】
上記正立等倍レンズアレイにより、読み取り画像の光の広がりを制限できるが、上記正立等倍レンズの、レンズとレンズとの隙間から不要な斜め光が生じてしまう。
【００６８】
しかし、上記の構成によれば、レンズとレンズとの隙間に遮光壁が形成されているので、上記不要な斜め光を遮断することができる。その結果、
【００６９】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の画像入力装置に関する実施の一形態について、図１〜図４に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００７０】
図１には、代表的な実施の一形態として携帯型の画像入力装置を示している。
【００７１】
本画像入力装置は、筐体（画像入力装置本体）７と、筐体７内に設けられた入出力一体型ディスプレイ８とを備えており、入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａを露出させるように、筐体７には表示面８ａに対応した開口部が設けられている。
【００７２】
入出力一体型ディスプレイ８は、画像の表示と、被写体である原稿の画像の読み取りとを同一の表示面（画面）８ａで行うことができるディスプレイである。つまり、入出力一体型ディスプレイ８は、表示パネルなどで構成された表示専用の発光形ディスプレイ（光源を備える液晶ディスプレイや、ＥＬディスプレイ等）に対し、表示パネルの内部に、二次元的に配列させた複数の光センサ２を組み込んで、ディスプレイの表示面（画面）で原稿の画像を読み取ることもできるようにしたディスプレイである。
【００７３】
本画像入力装置の特徴は、上記入出力一体型ディスプレイ８の表示面（撮像面を兼ねる）８ａの外側（観察者側）に、読み取り画像の光の広がりを制限するための光学素子９が設けられ、この光学素子９が、表示面８ａ上から脱着可能、すなわち、表示面８ａ上に設置された設置状態と、表示面８ａ上から外された非設置状態との間で切り替え可能となっている点である。
【００７４】
図１（ａ）は、光学素子９が入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａ上から外された非設置状態（光学素子非設置状態）を示す図で、図１（ｂ）は、光学素子９が入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａ上に設置されている設置状態（光学素子設置状態）を示す図である。なお、
表示面８ａ上に光学素子９を設置する主目的は、入出力一体型ディスプレイ８で撮像を行って原稿の画像を読み取る場合に、読み取り画像の光の広がりを制限する、つまり撮像面（表示面８ａ）に入射する光を絞る（すなわち斜め入射成分を制限する）ためである。
【００７５】
この結果、被写体である原稿が完全拡散特性を有する紙等の原稿であっても、この光学素子９を通過する光は、光学素子９の開口角以内の光に制限されるため、読み取り画像がぼやけてしまうといった画像の劣化を低減することができる。すなわち、表示面８ａ上に光学素子９を設置することで、表示面８ａ上に光学素子９が設置されていない場合よりも大きい被写界深度（使用する光学素子９に固有の被写界深度）を確保することが可能になる。
【００７６】
図２には、光学素子９が入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａ上に設置した状態での、図１の画像入力装置における入出力一体型ディスプレイ８とその周辺部分の断面図を示している。なお、図２では、原稿については、読み取られる面（原稿面）だけを模式的に示している。
【００７７】
この場合、入出力一体型ディスプレイ８は、互いに対向する１対のガラス等からなる光透過性基板８ｂ・８ｃと、これら光透過性基板８ｂ・８ｃ間に挟持された光センサ２および図示しない表示素子（液晶層やＥＬ素子等）等とを備えている。
【００７８】
本発明に使用する光学素子９としては、正立等倍レンズアレイ等のレンズ・アレイ、ファイバー・プレート等を使用することができるが、図２に示すような、複数の正立等倍レンズ１２から構成された正立等倍レンズアレイ（原稿像を正立等倍で結像させるレンズアレイ）が好ましい。正立等倍レンズアレイとしては、セルフォック（登録商標）レンズアレイやロッドレンズアレイを用いることができる。セルフォック（登録商標）レンズアレイは、屈折率分布型のロッドレンズ（セルフォック（登録商標）レンズ）を多数配列して、各レンズによる正立等倍像を重ね合わせて全体で１個の連続像を形成する光学系である。ロッドレンズアレイは、ロッドレンズを多数並列的に配列し、各レンズによる正立等倍像を重ね合わせて全体で１個の連続像を形成するものである。
【００７９】
さらに、正立等倍レンズアレイ（光学素子９）としては、正立等倍レンズ１２と正立等倍レンズ１２との隙間に不要な斜め光を遮光するための遮光壁１１が形成された正立等倍レンズアレイ（光学素子９）を用いることが好ましい。正立等倍レンズアレイ（光学素子９）は、原稿１３表面の画像の情報を、光センサ形成面１４までリレーする（結像する）ことができるため、原稿１３表面と光センサ形成面１４（この場合、原稿面１３から遠い方の光透過性基板８ｃにおける原稿側の面）とが離れていたとしても、ボケの少ない画像を取得することができる。なお、遮光壁１１は、例えば、金属クロムに酸化クロムを積層した２層クロム、ポリマー中に黒色顔料を分散させた樹脂材料等の低反射材料で形成することができる。
【００８０】
特に、従来技術で挙げた入出力一体型ディスプレイの場合、図１０で示したように、光センサ１０２が形成されるアクティブマトリクス基板１０１表面と、原稿１０３を密着させる画面表面との間に、ディスプレイパネルを構成するガラス基板や偏光板が存在するために、必然的に原稿１０３表面と光センサ１０２との距離Ｌが大きくなってしまい、読み取り画像がぼやけてしまうといった画像劣化の問題が発生していた。しかしながら、図２に示す構成では、原稿１３表面の画像の情報（読み取り光）を、光センサ形成面１４までリレーする（結像する）ことができるため、ボケの少ない画像を取得することが容易に可能となる。
【００８１】
ここで、被写界深度１５は、光学素子９を構成する正立等倍レンズ１２の開口角にて左右される。例えば、開口角の小さな正立等倍レンズ１２の場合は、斜め光が大幅にカットされるために、被写界深度も大幅に大きくなる。このような被写界深度を大幅に大きくする機能を持つ正立等倍レンズアレイ（光学素子９）としては、屈折率分布型のロッドレンズ（セルフォック（登録商標）レンズ）から形成したレンズアレイ（セルフォック（登録商標）レンズアレイ）を使用することができる。また、特開２００３−１３９９１８号公報（２００３年５月１４日公開）に見られるような、複数のレンズアレイプレートを組み合わせたレンズアレイでも同様の機能を有する正立等倍レンズアレイ（光学素子９）を構成することが可能である。
【００８２】
なお、入出力一体型ディスプレイ８には、光透過性基板８ｂ・８ｃ、光センサ２、液晶層、電極、駆動素子等からなる液晶パネル８ｄを備える入出力一体型ディスプレイを使用することができる。図２の場合、入出力一体型ディスプレイ８として入出力一体型液晶ディスプレイを使用しているので、液晶パネル８ｄの裏面側（原稿から遠い側）には、バックライト１６が設けられている。バックライト１６は、表示時には液晶パネル８ｄ用のバックライト光源（透過型表示用光源）として作用し、画像読み取り時には原稿面１３の参照光源（原稿照射用光源）として作用する仕組みになっている。
【００８３】
入出力一体型ディスプレイ８として、発光素子、例えばＥＬ発光素子を備える入出力一体型ディスプレイを使用することもできる。もちろん、発光素子を備える入出力一体型ディスプレイの場合には、発光素子からの光（例えばＥＬ発光）が表示光や原稿参照光の役割を果たすために、上述のバックライト１６は不要である。
【００８４】
本実施形態の構成においては、上記光学素子を設置状態と非設置状態との間で切り替える切り替え手段として、スライド機構（水平移動機構）が設けられている。図１に示す構成においては、筐体７における入出力一体型ディスプレイ８を露出させている部分（開口部）の側面（開口部を取り囲む４つの面のうちの対向する２つの面；図１における左右の２つの面）１０には、スライド機構（水平移動機構）としての溝１０ａ（図１では線として示しているが、実際には光学素子９の厚みと同程度の幅を有する溝）が、入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａと略平行な方向（図１の上下方向）に沿って形成されている。また、上記光学素子９は、上記溝１０ａに遊嵌され（嵌めたものが動ける状態となるように嵌められ）ることで、筐体７の側面１０に支持されながら、溝１０ａ上を滑動（スライド）できるようになっている。これにより、光学素子９が、溝１０ａに沿って表示面上を滑動して画面外まで移動可能となっている。すなわち、光学素子９は、入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａと略平行な方向（図１の上下方向）に沿って表示面８ａ上を滑動することで、表示面８ａ上に脱着可能、すなわち表示面８ａ上の位置と画面外の位置との間を往復可能となっている。なお、光学素子９が滑動（スライド）する方向は、画面外まで移動可能な方向であれば特に限定されない。
【００８５】
なお、筐体７における入出力一体型ディスプレイ８を露出させている部分（開口部）の側面１０に溝１０ａに代えてレールを設けると共に、レールに遊嵌する溝を光学素子９に設け、該レールに沿って、光学素子９が入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａと略平行な方向（図１の上下方向）に沿って滑動するようにしてもよい。
【００８６】
上述したように、上記スライド機構（溝１０ａ）は、光学素子９が、入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａと平行な方向にスライドしうる仕組みになっている。それゆえ、画像入力装置を操作する人が、入出力一体型ディスプレイ８の表示画像を観察したいときは、光学素子９を表示面８ａ上から外して非設置状態にし、原稿の画像の読み取り（撮像）を行いたいときには、光学素子９を表示面８ａ上に設置するといった使い方が可能になる。つまり、画像入力装置を操作する人が、入出力一体型ディスプレイ８の動作モード（読み取りまたは表示）に応じて、上記スライド機構を利用して、光学素子９の状態（設置状態であるか非設置状態であるか）を任意に切り替えることができる。
【００８７】
なお、使用者による光学素子９を上下に移動させる操作は、例えば、筐体７側面に光学素子９と連結された上下可動つまみ（図示しない）を設けておき、上下可動つまみを使用者が掴んで上下に動かす方法で実現できる。また、使用者が操作する代わりに、光学素子９を電動で移動させる方法などを採用してもよい。
【００８８】
図４は、図１（ａ）（ｂ）に示した画像入力装置のＡ−Ａ’断面の模式図である。図４（ａ）は、入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａ上に光学素子９が設置された設置状態（図１（ｂ）に相当する）を示している。上記設置状態は、主に、画像の読み取りを行う形態である。
【００８９】
筐体７の内部には、筐体７の開口部（後述する透明保護板２０の部分）に形成された空隙３と、この空隙３に連通する空隙４が形成されている。空隙３には、入出力一体型ディスプレイ８と光学素子９とが収納されるようになっており、空隙４には、光学素子９が収納されるようになっている。そして、光学素子９は、図４に示すように、入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａに略平行な方向に沿って、入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａ上の空隙３から、入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａ上から外れた空隙４へと移動可能になっている。
【００９０】
図４（ｂ）は、光学素子９を入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａ上から退避させた非設置状態（図１（ａ）に相当する）を示している。この状態では、光学素子９は、筐体７内の空隙４に内蔵される仕組みになっている。図４（ｂ）のように光学素子９を入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａ上から退避させた状態では、入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａは、画像入力装置本体表面（筐体７表面）から奥まった場所に位置している。上記非設置状態は、入出力一体型ディスプレイ８に表示されている画像を観察する形態である。
【００９１】
なお、筐体７における入出力一体型ディスプレイ８を露出させている部分（開口部）の側面１０に設けられた溝１０ａ（又はレール）は、上記光学素子９とディスプレイ８の表面との距離Ｌ２を所定の距離Ｌａに保つよう、正確に配置しておく必要がある。一方、光学素子９と原稿面１３との距離Ｌ１についても、所定の距離Ｌｂに保つ必要がある。ここで、距離Ｌａ、距離Ｌｂは、使用する光学素子９を構成するレンズ等の作動距離（焦点距離）であり、レンズ等の性能により決まるものである。また、距離Ｌ１、距離Ｌ２は、光学距離であり、その物理的距離は、途中に介在する媒体の屈折率により決まるものである。
【００９２】
ここで、光学素子９と原稿面１３との距離Ｌ１を所定の距離Ｌａに維持するために、距離Ｌａと同じ光学距離を有する厚みの透明なスペーサ（樹脂板，ガラス板など）を光学素子９上に設置することが好ましい。また、光学素子９と原稿面１３との距離Ｌ１が所定の距離Ｌａに合う位置に原稿が設置できるように、後述する図４（ａ）に示すように、上記の透明なスペーサとして透明保護板（樹脂板、ガラス板など）２０を設置し、この透明保護板２０の表面を原稿設置面（原稿を密着させる面）として使用することが好ましい。なお、上記透明保護板２０は、そこに原稿を密着させやすいように、画像入力装置の筐体７表面と面一か画像入力装置の筐体７より僅かに表面側に突出した状態が好ましい。これにより、使用者が透明保護板２０の表面に原稿を密着させるだけで、距離Ｌ１が所定の距離Ｌａとなる位置に原稿を設置することができ、使いやすい。
【００９３】
ところで、以上では、本実施形態における画像入力装置の使用方法として、表示時に光学素子９を表示面８ａ上から外す使用方法について説明したが、表示時も光学素子９を画面上に残すことが可能なようにしておく使用方法も可能である。この場合、観察者（使用者）は光学素子９を介して画面を観ることになる。つまり実際には、光学素子９の上側である観察者側に結像した正立像を観ることになる。
【００９４】
この結果、光学素子９に使用しているレンズの開口角以外の光は観察者（使用者）に到達することが無く、光学素子９が視野角制限素子として作用することになり、プライバシーを重視する観察者（使用者）にとって有用となる。
【００９５】
また、上述した図２に示す画像入力装置では、入出力一体型ディスプレイ８における表示パネル８ｄの裏面にバックライト１６を備えていたが、画像読み取り時に、バックライト１６から発せられた光は表示パネル８ｄと光学素子９とを介して原稿面１３に到達するため、その過程で相当な光が損失される。このため、画像読み取り時には、専用の原稿参照光源を設置するほうが、光利用効率が向上する。図３は、原稿参照用光源として、光学素子９と原稿面１３との間に、画像の読み取り時に原稿に光を照射するためのフロントライト（光源）１９を設置した構成を示す。
【００９６】
このフロントライト１９は、導光板内を伝達する光が、前方（すなわち原稿面１３側）に出射するように設計された平面光源である。この場合、上記フロントライト１９を出射した光は表示パネルや光学素子９といった障害を介さずに、高効率に原稿面１３を照射することができる。このため、図２で示した構成に比べると、画像読み取り時の光源の消費電力を大幅に低減することが可能になる。
【００９７】
上記フロントライト１９は、上記光学素子９と一体化するよう固定しておくとよい。これにより、光学素子９の状態変化と連動して、フロントライト１９の状態を上記画面上に設置された設置状態と、上記画面上から外された非設置状態との間で任意に切り替えることができる。
【００９８】
また、上記フロントライト１９を、上記光学素子９と別々に移動できるように、上記フロントライト１９を、設置状態と非設置状態との間で切り替える光源切り替え手段、例えば、側面１０に形成された溝１０ａ（又はレール）や、フロントライト１９を移動させる駆動装置を設けてもよい。
【００９９】
上記構成によれば、表示時に光学素子９およびフロントライト１９の両方を画面上から外す使用方法だけでなく、表示時にフロントライト１９だけを画面外に退避させ、光学素子９を画面上に残す使用方法で使用することが可能となる。これにより、観察者は光学素子９を介して画面を観ることになる（実際には、光学素子の上側である観察者側に結像した正立像を観ることになる）。この結果、光学素子９に使用しているレンズの開口角以外の光は観察者に到達することが無く、光学素子９が視野角制限素子として作用することになり、プライバシーを重視する観察者にとって有用である。
【０１００】
なお、ここでは、光学素子９を設置状態と非設置状態との間で切り替える動作を使用者の操作により行うことが可能な形態について説明したが、本発明の画像入力装置は、光学素子９を設置状態と非設置状態との間で切り替える動作を自動的に行うようにしてもよい。例えば、入出力一体型ディスプレイ８の動作モード（読み取りまたは表示）を切り替えるモード切り替えスイッチと、入出力一体型ディスプレイ８の動作モードに応じて光学素子９を設置状態と非設置状態との間で移動させる駆動装置とを設けてもよい。また、光学素子９の状態（設置状態または非設置状態）の切り替えを指示する状態切り替えスイッチと、状態切り替えスイッチからの指示に応じて光学素子９を設置状態と非設置状態との間で移動させる駆動装置とを設けてもよい。
【０１０１】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図５および図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１０２】
図５（ａ）は、本実施形態の画像入力装置において、入出力一体型ディスプレイの表示面上に光学素子が設置された設置状態を示し、図５（ｂ）は、本実施形態の画像入力装置において、光学素子を入出力一体型ディスプレイの表示面上から退避させた非設置状態を示している。
【０１０３】
本実施形態の画像入力装置は、実施の形態１の画像入力装置に対して以下の改良を加えることで、より望ましい形態としたものである。即ち、本実施形態の画像入力装置では、図５に示すように、実施の形態１の画像入力装置の一部に光学素子９の位置を検出するセンサ３１を内蔵させている。また、本実施形態の画像入力装置では、センサ３１の検出結果に基づいて、光学素子９の位置が入出力一体型ディスプレイ８の表示面（画面）８ａ上である場合（表示面８ａ上に光学素子９を設置した場合）には自動的に入出力一体型ディスプレイ８の動作モードを読み取りモードに切り替え、逆に、光学素子９の位置が入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａ上でない場合（表示面８ａ上から光学素子９を外した場合）には、自動的に入出力一体型ディスプレイ８の動作モードを表示モードに切り替えるモード切り替え部を実施の形態１の画像入力装置に追加している。
【０１０４】
すなわち、本実施形態の画像入力装置は、図６に示すように、光学素子９（図５参照）の位置を検出するセンサ３１と、センサ３１の検出結果に基づいて原稿の画像の読み取りを行う読み取りモードと、画像を表示する表示モードとを自動的に切り替えるモード切り替え部（モード切り替え手段）３２とを備え、光学素子９が設置状態と非設置状態との間で変化することに連動してモードの切り替えが行われるようになっている。
【０１０５】
入出力一体型ディスプレイ８は、実施の形態１では説明を省略したが、図６に示すように、原稿の画像の読み取りを行うための読み取り動作部３３と、画像を表示するための表示動作部３４とを備えている。読み取り動作部３３は、複数の光センサや、これら光センサの出力信号を画像信号に変換する信号変換回路、フロントライト１９（又はバックライト１６）等からなる。表示動作部３４は、液晶セルやＥＬ素子等の画素を駆動するための駆動素子（ＴＦＴ等）や、画像信号に基づいて駆動素子を駆動する駆動回路、バックライト１６等からなる。入出力一体型ディスプレイ８は、読み取り動作部３３を選択的に作動状態とする読み取りモードと、表示動作部３４を選択的に作動状態とする表示モードとが切り替え可能となっている。
【０１０６】
本実施形態のモード切り替え部３２は、光学素子９が設置状態であるときには、読み取り動作部３３を選択的に作動状態とする読み取りモードに切り替え、光学素子９が非設置状態であるときには、表示動作部３４を選択的に作動状態とする表示モードに切り替えるようになっている。
【０１０７】
なお、ここでは、センサ３１の検出結果に基づいてモードの切り替えを行うモード切り替え部３２を設けていたが、モード切り替え手段は、光学素子９が設置状態と非設置状態との間で変化することに連動してモードの切り替えを行うものであればよい。例えば、光学素子９を設置状態と非設置状態との間で切り替える動作を駆動装置で自動的に行うようにした場合、駆動装置の状態に応じてモードの切り替えを行うモード切り替え手段を設けてもよい。
【０１０８】
〔実施の形態３〕
本発明の画像入力装置のさらに他の実施形態について、図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１・２にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０１０９】
図７は、本実施形態の画像入力装置を示す模式的な断面図である。本実施形態の画像入力装置は、図７（ｂ）に示すように、上述の実施の形態１の画像入力装置に入出力一体型ディスプレイ８をポップアップさせるポップアップ機構（ディスプレイ移動手段）２１を付加した構成となっている。なお、図７（ａ）は、入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａ上に光学素子９が設置された状態（図１（ｂ）に相当する）を示している。主に、画像の読み取りを行う形態である。
【０１１０】
実施の形態１の画像入力装置では、光学素子９及び光学素子９に関連する光路長が数ｍｍの厚みで必要となるため、光学素子９を単に図４（ｂ）のように退避させた状態では、入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａが画像入力装置の筐体７表面から奥まった場所に位置し、観察者（使用者）に違和感を与えてしまう。
【０１１１】
このため、本実施形態の画像入力装置では、図７（ｂ）に示すように，光学素子９を退避させた場合に、入出力一体型ディスプレイ８を画像入力装置の筐体７表面に近づくようにポップアップするポップアップ機構２１を設けて、より好ましい形態としている。すなわち、本実施形態の画像入力装置では、光学素子９の設置状態から非設置状態への状態変化に対応して、入出力一体型ディスプレイ８を観察者の視点（設計上、最も良好な表示が観察できる位置）に近づくように移動させるポップアップ機構２１を設けている。ポップアップ機構２１としては、板バネなどの動力源を必要としないものが好適であるが、動力源を使用したものであってもよい。
【０１１２】
これにより、入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａが画像入力装置の筐体７表面から奥まった場所に位置することによる違和感を解消することができる。
【０１１３】
〔実施の形態４〕
本発明の画像入力装置のさらに他の実施形態について、図８および図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１〜３にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０１１４】
ここでは、代表例として折り畳み式の画像入力装置を示す。図８は、本実施の形態にかかわる画像入力装置を示す斜視図であり、図８（ａ）は蓋を開いた状態、図８（ｂ）は蓋を閉じた状態を示す。また、図９は、図８に示した画像入力装置のＢ−Ｂ’断面を示す模式図であり、図９（ａ）は画像入力装置全体を示す断面図、図９（ｂ）は画像入力装置の一部（図９（ａ）の破線で囲んだ部分）を示す部分断面図である。
【０１１５】
本画像入力装置は、図８に示すように、本体２３と、蓋２２と、蓋２２を本体２３の一辺に対して回動自在に連結する蝶番（切り替え手段、蓋切り替え手段）２４とを備えている。
【０１１６】
本画像入力装置の本体２３は、筐体２３ａ内に入出力一体型ディスプレイ８を備えている。入出力一体型ディスプレイ８は、前述の実施の形態１と同様のものが使用できる。また、蓋２２は、読み取り画像の光の広がりを制限するための光学素子９を備えており、光を透過するようになっている。蝶番２４は、蓋２２を回動可能に支持することで、蓋２２を、入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａ（図９（ａ）参照）上に設置された設置状態（閉じた状態）と、上記表示面８ａ上から外された非設置状態（開いた状態）との間で切り替え可能としている。
【０１１７】
蓋２２を開けているときには、観察者（使用者）は入出力一体型ディスプレイ８に表示されている画像を直接観察することができる。また、この画像入力装置は、蓋２２を閉じているときには、蓋２２の表面２２Ａに原稿を密着させることで、その原稿の画像を光学素子９を通して入出力一体型ディスプレイ８で読み取ることができる。
【０１１８】
ここで、本実施形態の特徴としては、本画像入力装置は、入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａ（すなわち撮像面；図９（ａ）参照）の外側に、入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａを覆う蓋２２が設けられており、その蓋２２に光学素子９が内蔵されている点である。これにより、蓋２２を開閉することで、光学素子を設置状態と非設置状態との間で切り替えることが可能となる。
【０１１９】
上記光学素子９を設ける主目的は、上記入出力一体型ディスプレイ８で撮像を行う場合に、撮像面に入射する光を絞る（すなわち斜め入射成分を制限する）ためである。この結果、被写体である原稿が完全拡散特性を有する紙であっても、上記光学素子９を通過する光は、光学素子９の開口角以内の光に制限されるため、読み取り画像がぼやけてしまうといった画像の劣化を低減することができる。すなわち、使用する光学素子９固有の被写界深度を確保することが可能になる。
【０１２０】
使用できる光学素子９としては、実施の形態１と同様であり、図９（ｂ）に示すように、複数の正立等倍レンズ１２からなる正立等倍レンズアレイが好ましい。さらに、正立等倍レンズ１２と正立等倍レンズ１２との隙間には、不要な斜め光を遮光するための遮光壁１１が形成された正立等倍レンズアレイを用いることが好ましい。正立等倍レンズアレイは、原稿面１３の像の情報を、光センサ形成面１４までリレーすることができるため、原稿面１３と光センサ形成面１４とが離れていたとしても、ボケの少ない画像を取得することができる。
【０１２１】
ここで、被写界深度は、正立等倍レンズアレイを構成するレンズの開口角にて左右される。例えば、開口角の小さなレンズで構成された正立等倍レンズアレイの場合は、斜め光が大幅にカットされるために、被写界深度も大きくなる。このような正立等倍レンズアレイは、屈折率分布型のロッドレンズから形成することができる。また、複数のレンズアレイプレートを組み合わせたレンズアレイでも同様の機能を有する光学素子９を構成することが可能である。
【０１２２】
なお、入出力一体型ディスプレイ８には、図９に示すように、液晶パネル等の光変調型の表示パネル８ｄを使用することができ、この場合、液晶パネル等の表示パネル８ｄの裏面側（原稿から遠い側）には、バックライト１６が設けられている。バックライト１６は、表示時には液晶パネル等の表示パネル８ｄ用のバックライト光源として作用し、画像読み取り時には原稿面１３の参照光源として作用する仕組みになっている。もちろん、入出力一体型ディスプレイ８がＥＬ発光素子等の発光素子を備える場合には、発光素子からの光（例えばＥＬ発光）が表示光や原稿参照光の役割を果たすために、上述のバックライトは不要である。
【０１２３】
入出力一体型ディスプレイ８を覆う蓋２２は、図９（ａ）に示すように、開口部を有する筐体２２ａを備えており、上述の光学素子９は、蓋２２の筐体２２ａの開口部に組み込まれている。これにより、上記蓋２２の開閉に応じて光学素子９を、表示面８ａ上へ設置した状態（設置状態）と表示面８ａ上から外した状態（非設置状態）との間で切り替えることができる。従って、画像入力装置を操作する人が入出力一体型ディスプレイ８の表示画像を観察したいときは、上記蓋２２を開けて光学素子９を表示面８ａ上から外した状態（非設置状態）にし、原稿の画像の読み取り（撮像）を行いたいときには、上記蓋２２を閉めて上記光学素子９を表示面８ａ上に設置した状態（設置状態）とするといった使い方が可能になる。つまり、入出力一体型ディスプレイ８の動作モード（読み取りまたは表示）に応じて、上記光学素子９を設置状態と非設置状態との間で任意に切り替えることができる。
【０１２４】
なお、上記光学素子９と入出力一体型ディスプレイ８の表面との距離Ｌ２を所定の値Ｌｂに保つよう、正確に配置しておく必要がある。一方、光学素子９と原稿面１３との距離Ｌ１についても、所定の距離Ｌａを確保する必要がある。ここで、距離Ｌａ、距離Ｌｂは、光学素子９に使用するレンズの作動距離（焦点距離）であり、レンズの性能により決まるものである。また、距離Ｌ１、距離Ｌ２は、光学距離であり、その物理的距離は、途中に介在する媒体の屈折率により決まるものである。従って、蓋１６の厚みは、上記距離Ｌａと距離Ｌｂとを見込んだ厚みに設計することが好ましい。すなわち、筐体２２ａの厚みは、光学素子９の厚みより、光学素子９の焦点距離に相当する厚さだけ厚く設定されている。
【０１２５】
そのため、蓋２２は、光学素子９と原稿面１３との距離Ｌ１を、上記光学素子９の焦点距離に合った距離Ｌａに設定するための透明保護板（光透過性のスペーサ）２０と、光学素子９と入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａとの距離Ｌ２を、上記光学素子９の焦点距離に合った距離Ｌｂに設定するための透明保護板（光透過性のスペーサ）２０とを備えていることが好ましい。この場合、光学素子９は、一対の透明保護板２０・２０によって挟持される。
【０１２６】
即ち、光学素子９と原稿面１３との距離Ｌ１がＬａの光学素子９を用いる場合、蓋２２の表面２２Ａ（筐体２２ａの外側表面）から下方に距離Ｌａだけ離れた位置に、すなわち蓋２２の表面２２Ａ（筐体２２ａの外側表面）と光学素子９との間に距離Ｌａの段差が形成されるように、光学素子９を設置することが好ましい。そして、その距離Ｌａの段差を埋めるために、距離Ｌａと同じ光学距離を有する厚みの透明保護板（光透過性のスペーサ：樹脂板、ガラス板など）２０を光学素子９の表面上に設置することが好ましい。また、逆に、蓋２２の裏面（筐体２２ａの内側表面）から上方に距離Ｌｂだけ離れた位置に、すなわち蓋２２の裏面（筐体２２ａの内側表面）と光学素子９との間に距離Ｌｂの段差が形成されるように、光学素子９を設置することが好ましい。そして、その距離Ｌｂの段差を埋めるために、距離Ｌ２と同じ光学距離を有する厚みの透明保護板（光透過性のスペーサ：樹脂板，ガラス板など）２０を光学素子９の裏面上に設置することが好ましい。
【０１２７】
なお、上記透明保護板２０は、そこに原稿を密着させやすいように、画像入力装置表面（筐体２２ａ表面）と面一か、もしくは画像入力装置表面（筐体２２ａ表面）より僅かに表面側（外側）に突出した状態が好ましい。これにより、使用者が透明保護板２０の表面に原稿を密着させるだけで光学素子９からの距離Ｌ１がＬａとなる位置に原稿を設置することができ、使いやすい。
【０１２８】
ところで、表示時も蓋２２（即ち光学素子９）を入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａ上に残すことが可能なようにしておく使い方もできる。この場合、観察者は光学素子９を介して画面を観ることになる（実際には、光学素子９の上側である観察者側に結像した正立像を観ることになる）。
【０１２９】
この結果、光学素子９に使用しているレンズの開口角以外の光は観察者に到達することが無く，光学素子９が視野角制限素子として作用することになり，プライバシーを重視する観察者にとって有用となる。
【０１３０】
また、本実施形態においても、実施の形態２と同様に、画像入力装置の一部に上記蓋２２の位置を検出するセンサを内蔵させると共に、表示面８ａ上に蓋２２を設置した状態（閉状態）であるときには、入出力一体型ディスプレイ８の動作モードを自動的に読み取りモードに切り替え、逆に、表示面８ａ上から蓋２２を外した場合（開状態）であるときには、入出力一体型ディスプレイ８の動作モードを自動的に表示モードに切り替えるモード切り替え部を設けることが望ましい。
【０１３１】
上述した図８、図９に示す画像入力装置では、表示パネル８ｄの裏面にバックライト１６を備えていたが、画像読み取り時に、バックライト１６から発せられた光は表示パネル８と光学素子９を介して原稿面１３に到達するため、その過程で相当な光が損失される。このため、画像読み取り時には、専用の原稿参照光源を設置するほうが、光利用効率が向上する。そこで、実施の形態１の図３で示したように、原稿参照用光源として、光学素子９と原稿面１３の間にフロントライト１９を設置した構成を採用しても良い。このフロントライト１９は、導光板内を伝達する光が、前方（すなわち原稿面側）に出射するように設計されたものである。この場合、上記フロントライト１９を出射した光は表示パネル８や光学素子９といった障害を介さずに、高効率に原稿面１３を照射することができる。このため、図８、図９に示す画像入力装置に比べると、画像読み取り時の光源の消費電力を大幅に低減することが可能になる。なお、上記フロントライト１９は、図９の距離Ｌ１を埋める透明保護板（光透過性のスペーサ）２０の部分に組み込むことができる。
【０１３２】
なお、ここでは、蓋２２が回動する例について説明したが、蓋２２を、実施の形態１のように入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａに略平行な方向にスライドさせるようにしてもよい。また、ここでは、蓋２２の開閉を使用者の操作により行うことが可能な形態について説明したが、蓋２２の開閉を駆動装置により行うようにしてもよい。
【０１３３】
〔実施の形態５〕
上述した実施の形態１〜４では、入出力一体型ディスプレイ（パネル）８と、その上に設けられ、設置状態と非設置状態との間で任意に切り替えることが可能な光学素子９を備えた画像入力装置について説明したが、このような画像入力装置は、次のような応用も可能である。
【０１３４】
画像の読み取り時に入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａ上に光学素子９を設置する目的は、読み取り時の被写界深度を向上させるためである。一方、光学素子９の設置に伴う被写界深度の向上効果は、光利用効率のトレードオフを伴う。例えば、代表的な正立等倍レンズアレイの光利用効率（光伝達率）は、１〜５％程度である。
【０１３５】
そこで、画像読み取り時の被写界深度を大きくすることを重視したい場合には、入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａ上に光学素子９を設置する。そして、光学素子９の設置に起因する光利用効率の低下については、読み出し時間を長く設定し時間的な積分によって補うようにすると良い。
【０１３６】
一方、画像読み取り時の被写界深度を重視しない場合には、入出力一体型ディスプレイ８の表示面８ａ上の光学素子９を非設置状態とする。そして、光学素子９を利用しない分だけ利用効率が良いために、高速で読み取るようにすると良い。
【０１３７】
本実施形態の画像入力装置は、画像の読み取りが可能な入出力一体型ディスプレイ８と、上記入出力一体型ディスプレイ８上への設置または非設置を使用者が任意に切り換えることができる光学素子９とを備え、上記光学素子９を上記入出力一体型ディスプレイ８上に設置した形態（Ａ）と、上記光学素子９が上記入出力一体型ディスプレイ８上に設置されない形態（Ｂ）のどちらの状態でも画像を読み取ることができ、画像読み取り時の被写界深度が、上記形態（Ｂ）に比べて上記形態（Ａ）の方が大きく、一方、画像の読み取りスピードは上記形態（Ａ）に比べて上記形態（Ｂ）の方が速いことを特徴としている。
【０１３８】
すなわち、本実施形態の画像入力装置は、原稿の画像の読み取りを表示面（面）８ａで行うことができる入出力一体型ディスプレイ（エリアセンサ）８と、上記表示面８ａ上に設置された場合に、上記表示面８ａ上から外された場合と比べて画像読み取り時の被写界深度を増大させる光学素子と、上記光学素子９を、上記表示面８ａ上に設置された設置状態と、上記表示面８ａ上から外された非設置状態との間で切り替える切り替え手段、例えば溝１０ａと、画像の読み取り速度を変化させる読み取り速度制御手段とを備え、上記読み取り速度制御手段は、画像の読み取り速度を、上記設置状態に比べて上記非設置状態の方が速くなるように変化させることを特徴としている。
【０１３９】
これにより、使用者が、被写界深度または読み取り速度のどちらを重視するかに合わせて、被写界深度および読み取り速度および（使用形態）を切り換えることが可能な画像入力装置を実現することができる。
【０１４０】
なお、このような読み取りモードの使い分けは、入出力一体型ディスプレイと光学素子を組み合わせた場合に限らず、入力専用の画像読み取りパネル（即ち、読み取り専用のエリアセンサ）全般に広く応用できるものである。
【０１４１】
上述した実施の形態１〜５では、入出力一体型ディスプレイ８あるいは読み取り専用のエリアセンサと、その上に設けられ、設置または非設置を任意に切り換えることが可能な光学素子９を備えた画像入力装置について説明した。しかしながら、入出力一体型ディスプレイ８あるいは読み取り専用のエリアセンサへの光学素子９の設置形態は、これに限るものでは無く、光学素子９を設置状態と非設置状態との間で切り換えることができる形態であれば、本願の目的は達成される。例えば、入出力一体型ディスプレイ８あるいは読み取り専用のエリアセンサと、光学素子９を一体化せずに完全に独立させておき、必要な時にのみ光学素子９を入出力一体型ディスプレイ８あるいは読み取り専用のエリアセンサに装着できるようなアタッチメント機構（切り替え手段）を設けておく形態でも構わない。
【０１４２】
さらに、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１４３】
【発明の効果】
本発明の画像入力装置は、以上のように、画像の表示と、被写体の画像の読み取りとを同一の画面で行うことができる入出力一体型のディスプレイと、読み取り画像の光の広がりを制限するための光学素子と、上記光学素子を、上記画面上に設置された設置状態と、上記画面上から外された非設置状態との間で切り替える切り替え手段とを備える構成である。
【０１４４】
それゆえ、画像の読み取りを行う時の画像のボケを改善しつつ、かつ画像の表示を行う時にも上記光学素子により表示性能を損なうことがない。つまり、本発明は、画像の読み取り性能と表示の性能とを両立し得る入出力一体型の画像入力装置を提供することができるという効果を奏する。
【０１４５】
本発明の画像入力装置は、以上のように、原稿の画像の読み取りを面で行うことができるエリアセンサと、上記面上に設置された場合に、上記面上から外された場合と比べて画像読み取り時の被写界深度を増大させる光学素子と、上記光学素子を、上記面上に設置された設置状態と、上記面上から外された非設置状態との間で切り替える切り替え手段と、画像の読み取り速度を変化させる読み取り速度制御手段とを備え、上記読み取り速度制御手段は、画像の読み取り速度を、上記設置状態に比べて上記非設置状態の方が速くなるように変化させる構成である。
【０１４６】
これにより、ぼけのない読み取り画像が得られるモードと、画像を高速で読み取ることができるモードとを使い分けることができる画像入力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態にかかわる画像入力装置を示した図であり、（ａ）は光学素子が非設置状態であるときの上記画像入力装置を示す図であり、（ｂ）は光学素子が設置状態であることの上記画像入力装置を示す図である。
【図２】光学素子を設置した場合の図１における入出力一体型ディスプレイ部分の断面図である。
【図３】原稿参照用光源として、フロントライトを設置した入出力一体型ディスプレイ部分の断面図である。
【図４】図１に示した画像入力装置のＡ−Ａ’断面の模式図であり、（ａ）は光学素子を画面上に設置した状態を示す図であり、（ｂ）は光学素子を画面上から退避した状態を示す図である。
【図５】本発明の他の実施の形態にかかわる画像入力装置の断面図であり、（ａ）は光学素子を画面上に設置した状態を示す図であり、（ｂ）は光学素子を画面上から退避した状態を示す図である。
【図６】図５に示す画像入力装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態にかかわる画像入力装置の断面図であり、（ａ）は光学素子を画面上に設置した状態を示す図であり、（ｂ）は光学素子を画面上から退避した状態を示す図である。
【図８】本発明の他の実施の形態として、折り畳み式の画像入力装置を示す斜視図であり、（ａ）は、光学素子が非設置状態であるときの画像入力装置を示す図、（ｂ）は、光学素子が設置状態であるときの画像入力装置を示す図である。
【図９】図８に示した画像入力装置のＢ−Ｂ’断面を示す模式図であり、（ａ）は全体を示す断面図、（ｂ）は部分断面図である。
【図１０】アクティブマトリクス基板にＴＦＴ素子と光センサ素子を備えた入出力一体型の液晶ディスプレイを示す図であり、（ａ）は原稿と光センサ基板との距離が近い場合、（ｂ）は原稿と光センサ基板との距離が離れている場合を示す。
【符号の説明】
７    筐体
８    入出力一体型ディスプレイ（エリアセンサ）
８ａ  表示面（画面）
８ｄ  表示パネル
９    光学素子
１０ａ  溝（切り替え手段、スライド機構）
１１    遮光壁
１２    正立等倍レンズ（レンズ）
１３    原稿面
１６    バックライト
１９    フロントライト（光源）
２０    透明保護板（光透過性のスペーサ）
２１    ポップアップ機構（ディスプレイ移動手段）
２２    蓋
２２ａ  筐体
２４    蝶番（切り替え手段、蓋切り替え手段）
３１    センサ
３２    モード切り替え部（モード切り替え手段）
３３    読み取り動作部
３４    表示動作部
【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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