(57)【要約】【課題】照明光率の低下を少なくできると共に、安価で比較的単純な光学部品でフレアの発生量を減らすことができる画像読取装置を提供する。【解決手段】任意の原稿１４を載置するコンタクトガラス１３と、原稿１４の読取部１１を下方から照明するキセノンランプ９と、キセノンランプ９から出射した光を読取部１１に向けて反射するリフレクタ１０と、読取部１１からの反射光を導いてレンズ４により１次元撮像素子５上に結像させ原稿画像を読み取る光学系を備えた画像読取装置に関する。コンタクトガラス１３より下方であって、読取部１１で反射した結像光の外側に、原稿面からの不要な１次反射光Ｌ２の少なくとも一部を入射させて１次元撮像素子５への入射光路と異なる方向へ全反射させる透過反射板１５を備えている。【選択図】図３
2005084373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の原稿を載置する原稿設置板と、前記原稿の読取部を下方から照明する照明ランプと、該照明ランプから出射した光を前記読取部に向けて反射する反射部材と、前記読取部からの反射光を導いて結像手段により撮像素子上に結像させ原稿画像を読み取る光学系を備えた画像読取装置において、
前記原稿設置板より下方であって、前記読取部で反射した結像光の外側に、前記原稿面からの不要な反射光の少なくとも一部を入射させて前記撮像素子への入射光路と異なる方向へ全反射させる透過反射手段を備えていることを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記透過反射手段は、前記照明ランプと前記原稿設置板との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項３】
前記透過反射手段は、前記反射部材と前記原稿設置板との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項４】
前記透過反射手段は、前記照明ランプと原稿設置板との間と、前記反射部材と原稿設置板との間とに、それぞれ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項５】
前記透過反射手段の一部に、該透過反射手段による透過反射光を吸収する遮光手段を備えていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像読取装置。
【請求項６】
前記透過反射手段の透過率が９０％から８０％であることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項７】
前記透過反射手段はＮＤフィルタ特性を備えていることを特徴とする請求項１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、デジタルＰＰＣ（普通紙複写機）に搭載されたスキャナなどの画像読取装置に関し、フィルムスキャナ等に応用が可能なものである。
【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、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）ＣＣＤなどの撮像素子の感度、（２）レンズなど光学系による読取位置、（３）ランプの発光量と、（４）ランプ、光学系及び原稿を含めた総合的な照明光量の４つの要素がある。特に本発明においては（４）の総合的な照明光量に着目している。
【０００３】
スキャナには照明装置が内臓されており、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（線順次画像読取）。その際、照明装置と原稿との距離が小さいため、図１０に示すように画像読取装置の照明装置である蛍光管５９からの１次照明光Ｌ１が原稿面１４ａにあたって、リフレクタ１７や照明装置蛍光管５９などのスキャナ内光学部品を反射して再度原稿を再照明する再照明光である２次照明光Ｌ４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。照明装置から原稿面に到達する照明光を１次照明光Ｌ１、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Ｌ４とする。このフレア現象が生じると、同一原稿濃度なのにその周辺の原稿濃度の差によって、スキャナ読取画像信号が変化する。これは２次照明光Ｌ４が原稿面１４ａ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Ｌ１と２次照明光Ｌ４の合計である照明光が原稿濃度によって変わってしまうことから生じる。特に上記現象は、原稿において急激に濃度が変化する部位で目立つ。
【０００４】
特に近年キセノンランプなど、蛍光管５９で開口部５９ｂがあるランプを用いた照明装置が主流になっている。本ランプを搭載したスキャナの場合、照明光量を最大限得るためにランプの発光特性からランプをできるだけ原稿設置面に近づける構成を取ることになる。その際 再照明光の反射する光学部品として、ランプ自身の蛍光面５９ｃがあり、再反射のほとんどがそこで発生していることが知られている。
【０００５】
図１１に実際にフレア現象が生じた読取画像例を示す。黒パターン部４１に挟まれた境界部４２が白パターン部４３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、あき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４２と白パターン部４３と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４１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４３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（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。しかし、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】
特に本発明の対象であるフレア現象による読取画像品質低下の防止に関する装置に関して、特開平９−１３０５４０号公報が知られている。この公報に開示された発明によれば、フレアの発生量を減らすことを主眼としている。他に一般的に用いられているフレア現象の発生量を減らす手法として、スキャナに内蔵されている照明装置と原稿設置板の間に、原稿への照明光以外の余分な光を排除するための遮光板を設ける手法などが知られている。上記公報に記載された発明や公知技術はすべて原稿面に到達した照明光が反射して、再度原稿を照明する再照明光を低減するための手法となっている。
【特許文献１】特開平９−１３０５４０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、上記公報に記載された発明ではレンズなど高価な光学部品を必要としており、低コスト化が困難であった。また、遮光板を設けた場合には、照明効率が落ちるという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、照明光率の低下を少なくできると共に、安価で比較的単純な光学部品でフレアの発生量を減らすことができる画像読取装置を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の本発明は、任意の原稿を載置する原稿設置板と、前記原稿の読取部を下方から照明する照明ランプと、該照明ランプから出射した光を前記読取部に向けて反射する反射部材と、前記読取部からの反射光を導いて結像手段により撮像素子上に結像させ原稿画像を読み取る光学系を備えた画像読取装置において、
前記原稿設置板より下方であって、前記読取部で反射した結像光の外側に、前記原稿面からの不要な反射光の少なくとも一部を入射させて前記撮像素子への入射光路と異なる方向へ全反射させる透過反射手段を備えていることを特徴とする画像読取装置である。
【００１２】
また、請求項２に記載の本発明は、前記透過反射手段は、前記照明ランプと前記原稿設置板との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置である。
【００１３】
また、請求項３に記載の本発明は、前記透過反射手段は、前記反射部材と前記原稿設置板との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置である。
【００１４】
また、請求項４に記載の本発明は、前記透過反射手段は、前記照明ランプと原稿設置板との間と、前記反射部材と原稿設置板との間とに、それぞれ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置である。
【００１５】
また、請求項５に記載の本発明は、前記透過反射手段の一部に、該透過反射手段による透過反射光を吸収する遮光手段を備えていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像読取装置である。
【００１６】
また、請求項６に記載の本発明は、前記透過反射手段の透過率が９０％から８０％であることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置である。
【００１７】
また、請求項７に記載の本発明は、前記透過反射手段はＮＤフィルタ特性を備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置である。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の本発明によれば、照明ランプから原稿に照射された光が反射して、その反射光がランプ内に到達して再度原稿を２次照明する現象が発生する前に、２次照明光になる可能性の高い照明光の一部を、原稿設置板の下方に設置された透過反射手段により全反射させて積極的に排除することで、原稿の濃淡による２次照明光の影響がなくなり、高品質に原稿の画像を読み取ることができる。
【００１９】
また、請求項２に記載の本発明によれば、透過反射手段により２次照明光になる可能性の高い照明光の一部を照明ランプの裏面側に排除することができるので、原稿の濃淡による２次照明光の影響がなくなり、高品質に原稿の画像を読み取ることができる。
【００２０】
また、請求項３に記載の本発明によれば、透過反射手段により、２次照明光になる可能性の高い照明光の一部をリフレクタの裏面側に排除することができるので、原稿の濃淡による２次照明光の影響がなくなり、高品質に原稿の画像を読み取ることができる。
【００２１】
また、請求項４に記載の本発明によれば、透過反射手段により２次照明光になる可能性の高い照明光の一部を照明ランプの裏面側に排除することができるとともに、２次照明光になる可能性の高い照明光の一部をリフレクタの裏面側に排除することができるので、原稿の濃淡による２次照明光の影響がなくなり、高品質に原稿の画像を読み取ることができる。
【００２２】
また、請求項５に記載の本発明によれば、透過反射手段の遮光手段が、前記透過反射手段内で反射した２次照明光をさらに迷光とすることなく完全に吸収し、２次照明光を確実に低減することができる。
【００２３】
また、請求項６に記載の発明によれば、透過反射手段の透過率が９０％から８０％なので、透過反射手段内で全反射しない２次照明光を減光し、２次照明光を低減できるので、より高品質に原稿の画像を読み取ることができる。
【００２４】
また、請求項７に記載の本発明によれば、透過反射手段はＮＤフィルタ特性を備えているので、透過反射手段内で全反射しない２次照明光を減光し、２次照明光を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本実施例について図を参照しながら説明する。図１は本発明の画像読取装置の基本構成を示す斜めから見た構成図、図２は本発明の画像読取装置の基本構成を示す側面から見た構成図である。
【００２６】
図１、図２に示すように、原稿設置板であるコンタクトガラス１３は任意の原稿を載置するものである。そして、原稿１４はコンタクトガラス１３上に設置され、キセノンランプ９の光、及び、キセノンランプ９の光を受けた反射部材であるリフレクタ１０による反射光が撮像領域である読取領域としての読取部１１に照射され、その反射光が第１走行体２及び第２走行体３内の折り返しミラー１２を介してレンズ４によって１次元撮像素子５の撮像面に結像し、１次元撮像素子５が撮像領域である読取部１１の画像を１次元に取得する。なお、符号８は画像信号出力ポートを示す。
【００２７】
画像読取装置の第１走行体２及び第２走行体３が、モータ６による駆動を駆動力伝達手段７を通じて受け、コンタクトガラス１３上にある原稿面１４の読取部１１がレンズ４により１次元撮像素子５の撮像面に結像する状態を保ちながら走行することで、１次元撮像素子５は原稿１４の画像を線順次に取得する。
【００２８】
本実施形態では、１次元撮像素子５として１次元ＣＣＤ（リニアセンサ）が用いられている。レンズ４はコンタクトガラス面に対して縮小して１次元撮像素子５上に結像している。第１走行体２が走査する方向を副走査方向と呼び、１次元撮像素子５が読み取る画像方向を主走査方向と呼ぶ。通常スキャナの画像解像度はｄｐｉ（ドット／インチ）で表され、デジタルＰＰＣに搭載されるスキャナは４００ないし６００ｄｐｉである場合が多い。
【００２９】
図３は本発明に係る第１実施形態の画像読取装置の要部に関する構成図、図４は透過反射手段の変形例を示す図である。図３の画像読取装置では、その基本構成は図１、図２で説明したとおりである。この画像読取装置は、原稿１４を照明するキセノンランプ９と、原稿１４を保持するコンタクトガラス１３と、キセノンランプ９の照明光を反射して原稿１４を照明するリフレクタ１０と、原稿面から到達する２次照明光となる１次反射光Ｌ２の一部を全反射させる例えばガラス製の透過反射板１５と、原稿１４を反射した光画像を１次元撮像素子５に結像させる結像素子であるレンズ４とを備えている。図３に示すように、透過反射板１５は、キセノンランプ９とコンタクトガラス１３との間に配置されている。また、前記キセノンランプ９は開口部９ｂを備えている。なお、図中、符号Ａは光軸を示す。
【００３０】
透過反射板１５は、コンタクトガラス１３とキセノンランプ９との間に設置されており、さらに読取部１１からレンズ４を通じて１次元撮像素子５へ到達する結像光を遮らない位置にある。開口型のキセノンランプ９は、傾斜角にもよるが、光学的に開口中心線より上側に最大照度の位置になることが知られている。この最大照度の位置が原稿の読取部１１から離れるほど２次照明光の影響が多大になることもわかっている。そこで透過反射板１５は、読取部１１の照明光には影響しないが、最大照度が出現する読取部周辺部１１ａの反射光の多くが全反射面１５ｄで全反射するような位置に配置されている。照明シミュレーションや照度分布計測実験などによって最適な位置を求めることができる。
【００３１】
以上説明したように、本発明の第１実施形態では、特にキセノンランプなど、蛍光管でかつ開口部を有している照明装置を搭載した画像読取装置において、ランプ開口部と読取部を結ぶ線上以外で２次照明光になる可能性の強い部分に透過反射板を設置し、全反射における臨界角以上の２次照明光を排除することにより、原稿濃度が変化して生じる濃度むらによる読取画像品質の低下を防ぐことができる。
【００３２】
また、図４（Ａ）〜（Ｃ）は照明ランプとしてキセノンランプを用いた場合であり、透過反射板１５自体は、図４（Ａ）に示すように一部がプリズム状であったり、図４（Ｂ）に示すように平行なプリズム状であったり、図４（Ｃ）に示すように遮光板１６の上に透過反射板１５で覆う形状であったりしてもよい。なお、図中、符号９ａは鏡面を示す。
【００３３】
遮光板１６は、例えば黒艶消し塗装のアルミ部材である。図４（Ｄ）の照明ランプとしてハロゲンランプ２９を用いた場合では、リフレクタ１７の上部を透過反射板１５にしてもよいし、図４（Ｅ）（Ｆ）のようにＬＥＤアレイランプ３９を用いた場合では、ＬＥＤアレイランプ３９の筐体上にキセノンランプ９と同様の構成ができる。
【００３４】
図５は本発明に係る第２実施形態の画像読取装置に備える透過反射手段を示す図である。図５（Ａ）に示すように、透過反射板１５は、コンタクトガラス１３とリフレクタ１０との間に設置されており、読取部１１からレンズ４を透過して１次元撮像素子５へ到達する結像光を遮らない位置にある。キセノンランプ９でなくリフレクタ１０側からの原稿面２次反射光の一部をなるべく全反射させる位置に設置されている。
【００３５】
また、図５（Ｂ）に示すように、透過反射板１５は、コンタクトガラス１３とキセノンランプ９との間、およびコンタクトガラス１３とリフレクタ１０との間に設置されており、読取部１１からレンズ４を透過して１次元撮像素子５へ到達する結像光を遮らない位置にある。キセノンランプ９側及びリフレクタ１０側からの原稿面２次反射光の一部をなるべく全反射させる位置にそれぞれ設置されている。透過反射板１５は、例えば、透明ガラス、透明プラスティックなどを用いることができる。
【００３６】
図６は本発明に係る第１及び第２実施形態の画像読取装置による画像読取動作と作用に関する説明図である。図３、図５、図６に示すように、キセノンランプ９側から照射された１次照明光Ｌ１は、通常リフレクタ１０を反射するか、もしくは直接原稿１４を照明する。読取部１１の原稿濃度に応じた原稿面反射光が、結像素子としてのレンズ４を通じて１次元撮像素子５のＣＣＤに結像し、原稿１４を読み取る。
【００３７】
ここで、従来のように単純に遮光板を設置して、遮光しただけでは光量が著しく低下してしまうという問題が発生する。透過反射板１５は、キセノンランプ９側から照射された２次照明光（特に最大照度になる読取部周辺部１１ａを照明する光）になる可能性の高い光の多くを全反射面１５ｄにより全反射する。この全反射作用により「フレア現象」を低減することができる。図６に示すように、原稿面から戻ってきた１次反射光Ｌ２は角度θで透過反射板１５に入射する。このときスネルの法則より、
ｎ0×Ｓｉｎ（θ＋α）＝ｎ1×Ｓｉｎβ
ただし、ｎ0：空気の屈折率、θ：入射角、ｎ1：例えばガラスの屈折率、β：出射角、α：透過反射板の傾き面角度である。
【００３８】
臨界角をβとすると、
β＝Ｓｉｎ-1（ｎ0 ／ｎ1 ）なので、ｎ0×Ｓｉｎ（θ＋α）＝ｎ1×Ｓｉｎ（Ｓｉｎ-1（ｎ0／ｎ1））
ｎ0は、通常１なので、
Ｓｉｎ（θ＋α）＝ｎ1×Ｓｉｎ（Ｓｉｎ-1（１／ｎ1））、
Ｓｉｎ（θ＋α）＝１、
θ＋α ＝ ９０°、
という関係が成り立つ。故にθ＝３０°とすれば α＝６０°となる。
【００３９】
以上より、臨界角β以上の角度で入射した光は、すべて全反射される。この作用は、画像読取装置で２次照明光が発生する限り、キセノンランプ、ハロゲンランプ、ＬＥＤアレイランプなどランプの種類を問わずに作用するのは明らかである。
【００４０】
図７は透過反射手段のその他の変形例を示す図である。上記第１実施形態の画像読取装置（図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）参照）において、透過反射板１５の２次照明光が、全反射により出て行く方向の面に、例えば艶消し黒塗料による遮光膜１５ａが施されている構成になっている。この遮光膜１５ａは、透過反射板１５の全反射面１５ｄで全反射した２次照明光をさらに迷光とすることなく実質的に完全に吸収し、２次照明光を低減する作用を持つ。
【００４１】
図８は本発明に係る第３実施形態の画像読取装置に備える透過反射手段を示す図、図９は本発明に係る第３実施形態の画像読取装置に備える透過反射手段の変形例を示す図である。図８に示すように、この透過反射板１５は、透過反射板自体の透過率が９０％から８０％のガラスやプラスチックからなる。または、図９に示すように、透過反射板１５の一部にＮＤフィルタの薄膜１５ｃが施された構成になっている。透過率が９０％から８０％またはＮＤフィルタの１０％から２０％のものを使用することで、透過反射板１５は透過反射板１５内で全反射しないで２次照明光となるキセノンランプ９内への入射光Ｌ３を減光し、フレアを低減するという作用を持つ。
【００４２】
前記透過反射板１５は、透過反射板自体が高屈折率のガラス、例えば、（株）オハラ製の「Ｓ−ＬＡＨ５８」や、透明プラスチックで構成されている。透過反射板１５が、屈折率の高いガラスなので、臨界角が大きく、２次照明光になる可能性の高い照明光を、より多く全反射させて排除することで、フレアを低減するという作用を持つ。
【００４３】
また、透過反射板１５が、透明なプラスチックなので、形状の自由度が大きく、また透過率の調整が比較的簡単なため、２次照明光になる可能性の高い照明光を、より多く減光させて、フレアを低減するという作用を持つ。
【００４４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態を種々組み合わせて用いることができる。例えば、図７〜図９に示した透過反射板を図３〜図６に示した透過反射板に交換してもよい。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の画像読取装置の基本構成を示す斜めから見た構成図である。
【図２】本発明の画像読取装置の基本構成を示す側面から見た構成図である。
【図３】本発明に係る第１実施形態の画像読取装置に関する要部の構成図である。
【図４】透過反射手段の変形例を示す図である。
【図５】本発明に係る第２実施形態の画像読取装置に備える透過反射手段を示す図である。
【図６】本発明に係る第１及び第２実施形態の画像読取装置による画像読取動作と作用に関する説明図である。
【図７】透過反射手段のその他の変形例を示す図である。
【図８】本発明に係る第３実施形態の画像読取装置に備える透過反射手段を示す図である。
【図９】本発明に係る第３実施形態の画像読取装置に備える透過反射手段の変形例を示す図である。
【図１０】フレア現象を説明するための、画像読取装置における照明関係図である。
【図１１】フレア現象が生じた画像読取装置による読取画像例である。
【符号の説明】
【００４６】
４    レンズ
５    １次元撮像素子
９    キセノンランプ
１０    リフレクタ
１１    読取部
１１ａ    読取部周辺部
１３    コンタクトガラス
１４    原稿
１５    透過反射板（透過反射手段）
１５ａ    遮光膜
１５ｃ    ＮＤフィルタの薄膜
１５ｄ    全反射面
１６    遮光板
１７    リフレクタ
２９    ハロゲンランプ
３９    ＬＥＤアレイランプ
Ｌ１    １次照明光
Ｌ２    １次反射光
Ｌ３    入射光
Ｌ４    ２次照明光
【図１】
2005084373.tif 000003
【図２】
2005084373.tif 000004
【図３】
2005084373.tif 000005
【図４】
2005084373.tif 000006
【図５】
2005084373.tif 000007
【図６】
2005084373.tif 000008
【図７】
2005084373.tif 000009
【図８】
2005084373.tif 000010
【図９】
2005084373.tif 000011
【図１０】
2005084373.tif 000012
【図１１】
2005084373.tif 000013