JP2001111778A - 画像読取装置 - Google Patents

画像読取装置

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JP2001111778A
JP2001111778A JP28704999A JP28704999A JP2001111778A JP 2001111778 A JP2001111778 A JP 2001111778A JP 28704999 A JP28704999 A JP 28704999A JP 28704999 A JP28704999 A JP 28704999A JP 2001111778 A JP2001111778 A JP 2001111778A
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Kenichi Sasaki
憲一 佐々木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 原稿がダークな場合でも、所要の読取り精度
を確保して、良好な画像を得られるように工夫した画像
読取装置を提供する。 【解決手段】 キャリッジを帯状被照明域の幅方向(副
走査方向)に移動して、原稿台ガラスの反対側から、原
稿面を走査させることで、原稿全体を2次元画像として
読み取るように構成した画像読取装置において、前記帯
状被照明域から前記ラインセンサに向かう反射光束の光
路を規制する遮光部材を、前記走査方向の前後に配置
し、少なくとも、前記遮光部材間で構成された、前記帯
状被照明域に対向する開口部において、前記照明光源か
らの直射光束を前記結像光学系から遮断したことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、原稿内容を、その
原稿面からの反射光から、ラインセンサによって読取る
ようにした画像読取装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ここで対象とする画像読取装置は、原稿
面上を所要幅(副走査方向)の帯状被照明域について照
明するための少なくとも1つの照明光源と、前記帯状被
照明域の幅方向に関して、前記照明光源の光束の一部を
原稿面上に反射するための少なくとも1つの照明光反射
板とからなる原稿照明光学系を、前記原稿面上の帯状被
照明域をラインセンサ上に結像するための少なくとも1
つの反射ミラー、結像レンズを有する結像光学系と共
に、読み取り用キャリッジに搭載して、該キャリッジを
原稿を保持する原稿ガラスの面に略平行で、前記帯状被
照明域の幅方向(副走査方向)に移動して、該原稿ガラ
スの反対側から、前記原稿面を走査させることで、原稿
全体を2次元画像として読み取るように構成されてい
る。
【0003】前記結像光学系(結像レンズ系)は、原稿
面に対して略垂直な光軸を持って、反射光束を導く光路
を構成しており、この光路を介して、前記ラインセンサ
(CCD)上に結像させて、原稿内容を読取っている。
この場合、前記原稿照明光学系が照明する原稿面上の前
記帯状被照明域(実質的な読取り領域)が前記ラインセ
ンサ上に結像するのであるが、このような読取り領域を
前記ラインセンサ上に投影するレンズ系には、縮小投影
系が用いられるので、その縮小倍率に応じて、原稿から
投影レンズまで、所要の距離が必要である。
【0004】しかし、この光路の長さは、画像読取装置
(特に、キャリッジ)を小型化する上で障害となってい
る。そのため、一般には、「一体型走査光学系」と呼称
される構成において、原稿面から投影レンズに至る最も
長い光路を、複数のミラーを用いて折り畳むことで、光
学系全体を運ぶキャリッジを、少なくとも、副走査方向
に関して小型化している。
【0005】当該画像読取装置において、原稿近傍での
読取り光軸は、前述したように、多くの場合、原稿表面
に対して略垂直である。これは、原稿の反射面が、一般
に完全拡散面と等価であると見なすことができるため
で、照明された原稿表面からの反射光(読取り光束)が
最も強く戻ってくるのが、原稿表面に対して略垂直方向
であるという事情による。
【0006】このため、キャリッジ内には、光路を折り
畳むための複数のミラーが配置されているが、原稿に最
も近い位置のミラーから順番に、第1ミラー、第2ミラ
ー・・・とすると、第1ミラーは、原稿の読取領域の真
下に置かれることになる。これは上述のように、読取り
光軸が原稿面に対して略垂直であるからに他ならない。
そして、原稿面上から真下へ略垂直に降りて来た読取り
光線は、第1ミラーにて折り曲げられ、第2ミラーへと
至る。この場合、第1ミラーで折り曲げられる光線の角
度は、各ミラーの配置構成によって様々であり、第2ミ
ラーが、仮に第1ミラーと略同じ高さにあれば、光線の
折り曲げ角は略90°であるし、第2ミラーが第1ミラ
ーより原稿に近いところ(高い、上側)にあるのであれ
ば、その角度は鋭角(<90°)になる。
【0007】一方、前記照明光学系も、限られた光量の
利用効率を向上するために、その照明光源や反射板の配
置を工夫して、原稿の読取り領域に光束の向きを変更
し、光量が前記読取り領域に集中して、前記ラインセン
サに最大量の、結像のための光量を取り込めるようにし
ている。このため、照明光学系は、光源だけで構成され
る場合もあるが、光源から直接、原稿面上へ至る光量だ
けでは、前記ラインセンサへの光量が不十分な場合に
は、光源を複数にして、あるいは、反射板を併用して、
対処している。
【0008】然るに、近年において、当該画像読取装置
には、読取り階調数を多く(多階調化)する傾向があ
り、従来、読取り階調が10bit程度までであったの
が、12bit位までに増えている。この場合、問題と
なってくるのが、黒のレベルである。即ち原稿の黒部
(ダーク)、低反射率部からの読み取り光束の光量は、
十分に低レベルでなければならない。そうでないと、読
取り画像の黒部(ダーク)が充分黒くならず、画像の締
まりがなくなってしまうからである。これを防ぐには、
原稿がダークの場合は、ラインセンサに光が行かないと
いう状況を実現できれば良い。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述のような問題が生
じるのは、原稿からの反射光がない時にもラインセンサ
(CCD)へ入射する僅かな光量が存在することに起因
する。即ち、キャリッジ内では、複数のミラーが種々の
角度で配置・構成され、所定の読取り光路以外の反射光
路を辿って、迷光が前記ラインセンサへ入射しないとも
限らない。
【0010】その第一番目の原因は、原稿を読んでいる
時、例えば、読取りライン上は原稿のダーク部であっ
て、その前後の領域にハイライト部があった場合であ
る。元来、照明光源は、実質的に線状照明とはいって
も、読取っている範囲を含む、ある程度の広い範囲を照
明しているのであるから、このような事態は珍しくな
い。この場合、読んでいるのではない領域(即ち、隣接
のハイライト部)からの拡散光も部分的にキャリッジ内
部へ侵入して来るのは避けられない。
【0011】第二番目の原因は、原稿台ガラスの下面反
射光である。照明光源(ランプ)からの照明光束が、原
稿台ガラスを通して、そのガラス上に載置されている原
稿を照明することを、本来的に想定して装置が設計され
ているのであるが、どうしても、原稿台ガラスの下面
(光源側から見れば、表面反射)反射の光束成分が現れ
るのは避けがたい。
【0012】確かに、照明光源と原稿読取り部との距
離、また、その周辺の遮光部材の配置構成によっては、
照明光源を発して原稿ガラスに一回反射した光束成分
は、キャリッジ内へ到達するのを避けることは可能であ
る。しかしながら、照明光源の照明効率を上げるため
に、照明光源の、原稿側でない面から発する光を有効に
照明光として利用するために、反射板を配置する場合が
ある。
【0013】この場合、照明光源から発した光が一旦反
射板にて反射し、原稿方向へ向うが、その手前の原稿台
ガラス下面で一部が反射される。この時、反射光の角度
は、本来の読取り光の光軸(原稿面に略垂直)に近いも
のであり、照明光源まわりに設けられた遮光部材で遮ぎ
られることなく、本来の読取り光束と略近い光路を辿っ
て、キャリッジ内に侵入してくる。
【0014】この不要な光束は、本来の読取り光軸と近
い角度でキャリッジ内に来るため、第1ミラーにて反射
され、場合によっては、第2ミラーにも至る。更に、ミ
ラーを辿ってラインセンサまで至らなくとも、キャリッ
ジ内壁に照射され、そこで散乱されて、キャリッジ内部
で(バックグラウンド光として)拡がる。この光束成分
が、いずれかのミラーを経て、ラインセンサへ至ること
により、ダークレベルに対して、一定のバイアス成分が
載ることになる。
【0015】例えば、理想的な反射原稿において、その
ハイライト部からの読取り信号レベルを100、ダーク
部からのそれを0とする。この読取装置の読取り階調が
12bit読取りであるとすると、4096階調で、濃
度を分解できる必要がある。ハイライトを100%とし
たとき、1階調分は、僅かに、0.024%にすぎな
い。仮に、ランプ(照明光源)の光量を120%とし
て、原稿ハイライトの反射(拡散)効率100/120
とする。また、ランプの反射板を90%とすると、ラン
プ光量120×0.9(反射板)×0.04(原稿ガラ
ス)=4.32%、キャリッジ内壁の拡散を1/100
として計算すると、4.32%×1/100=0.04
32%となり、1階調分の2倍程度になってしまう。
【0016】本発明は、上記事情に基づいてなされたも
ので、その目的とするところは、原稿がダークな場合で
も、所要の読取り精度を確保して、良好な画像を得られ
るように工夫した画像読取装置を提供するにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
原稿面上を所要幅(副走査方向)の帯状被照明域につい
て照明するための少なくとも1つの照明光源と、前記帯
状被照明域の幅方向に関して、前記照明光源の光束の一
部を原稿面上に反射するための少なくとも1つの照明光
反射板とからなる原稿照明光学系を、前記原稿面上の帯
状被照明域をラインセンサ上に結像するための少なくと
も1つの反射ミラー、結像レンズを有する結像光学系と
共に、読み取り用キャリッジに搭載して、原稿を保持す
る原稿ガラスの面に略平行に、前記帯状被照明域の幅方
向(副走査方向)に前記キャリッジを移動して、前記原
稿面を走査させることで、前記原稿ガラスの反対側から
原稿全体を2次元画像として読み取るように構成した画
像読取装置において、前記帯状被照明域から前記ライン
センサに向かう反射光束の光路を規制する遮光部材を、
前記走査方向の前後に配置し、少なくとも、前記遮光部
材間で構成された、前記帯状被照明域に対向する開口部
において、前記照明光源からの直射光束を前記結像光学
系から遮断したことを特徴とする。
【0018】この場合、本発明の実施の形態として、前
記原稿照明光学系が、前記帯状被照明域から前記ライン
センサに向かう反射光束に関して、前記走査方向の前後
で、前記照明光源に対向し、該照明光源からの光束の一
部を前記帯状照明域に反射する第2の反射板を装備して
いるのがよい。
【0019】また、前記遮光部材は、前記反射光束の光
路を規制する第1の遮光部と、前記開口部から反射板ま
での第2の遮光部とから構成されていること、また、前
記開口部は、前記帯状被照明域の幅方向(副走査方向)
の間隔を2bとすると、前記開口部の縁から反射板の端
部までの間隔にある第2の遮光部の長さaについて、
1.2b≧a≧0.8bであることが、更に、前記第2
の反射板に対応する前記開口部の縁は、該反射板の高さ
とほぼ同じ高さであり、前記遮光部材の上下の長さをd
とすると、前記帯状被照明域の幅方向(副走査方向)の
間隔2bに対して、d≧3bであることが、本発明の実
施の形態として好ましい。
【0020】また、前記第2の反射板に対応する前記開
口部の縁から下方に延びる一方の遮光部材は、前記照明
光源に対応する前記開口部の縁から下方に延びる他方の
遮光部材の上縁から、前記前記照明光源の上側接線の延
長線が、前記一方の遮光部材に交わる位置までの長さを
eとすると、一方の遮光部材の長さdは、d≧1.2e
であること、また、前記結像光学系は、少なくとも第1
の反射ミラーから前記ラインセンサ側に向けられる光路
において、光路幅を規制するように、第2次遮光部材を
配設していること、更には、前記第2次遮光部材が、光
路方向に関して、ハの字形に傾いていること、前記遮光
部材は、表面に遮光線を構成していることが有効であ
る。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して具体的に説明する。ここで、図1は、一体
型読取りキャリッジの照明系部分の概略図であり、図2
は前記キャリッジにおける一体型画像入力光学系の概略
的な配置を示したものである。ここでは、多数のミラー
(後述する)を配置して、レンズの読取り光路を構成す
る場合に、光路を小さい容積のキャリッジ内部に収まる
ように折り畳んだ構成が採用されている。
【0022】(実施形態1)図1において、照明ランプ
(照明光源)11の中心から全方向に光束が発するとし
て、ランプ11に対向して置かれた平面反射板21、ラ
ンプ下側と背面側にある平面反射板22および23は、
ランプ11からの拡散光を原稿面上の読取り領域(副走
査方向に所定幅を有する帯状被照明域)に照射するよう
に配置されている。
【0023】これら反射板21、22、23は、以下に
詳述する遮光部材31、33(これら遮光部材31、3
3には、それぞれ、その一部を構成する遮光部として、
反射板22の端部および反射板21の端部に接続する遮
光板34および32がある)と共に、副走査方向につい
て、それぞれ、所定の長さと傾き角度を持って、それぞ
れ、延在・配置されている。
【0024】そして、反射板22、23は、ランプ11
の表面から発する光束の内、原稿面方向とは逆側の方向
に発せられる光束を照明光として利用するために、効果
的なものである。しかしながら、反射板22、23を設
置すると、それぞれの反射板と原稿台ガラス40の下面
の表面の間で、繰り返し反射が起こり、思わぬところか
らゴースト光、迷光が現れる。
【0025】図1に示すように、画像読取り領域(帯状
被照明域)に垂直方向で対応する光路から(ミラー51
〜57および結像レンズ60を介して、ラインセンサ
(CCD)70に向かう反射光束に関して、原稿面から
第1ミラー51までの読取り光路)の開口部分の、副走
査方向への幅(2×bで示す)を介して、前後に遮光部
材31と33とが、略平行な配置で、原稿台ガラス40
側から、dで示される所定長さだけ、キャリッジ内部に
向けて延在している。
【0026】ここでは、反射板21、22は、その面積
が広いほど、反射光が増えて、照明効率が向上するけれ
ども、いずれも、読取り用の開口部分の縁部から始まっ
ていないで、例えば、反射板22に関しては、開口部分
の縁部から少し離れた(距離aだけ離れた)ところから
延在している。ランプ11寄りの遮光部材31の上端部
は、逆側の遮光部材33の上端部よりも、原稿台ガラス
40に近いところ(長さc)まで延在している。
【0027】次に、それぞれの遮光部材の効果である
が、遮光部材33のキャリッジ内部に突出する長さe
は、ランプ11の上端からの光束がキャリッジ内部に漏
れ込むのを防ぐために必要な最低限の長さであり、その
影響だけを考慮するのなら、eの長さで良い。即ち、こ
こで、eは、ランプ11上端からの接線の延長で、これ
が遮光部材31の上端を通って、遮光部材33と交わる
ところである。しかしながら、部品位置の、ばらつき誤
差などを考慮すると、d≧1.2e程度の余裕があるほ
うが好ましい。
【0028】上述の値eは、遮光部材31の上側突出量
cに従属する項目であるが、一方で、値cの高さは、ラ
ンプ下端から反射板21へ至る光路を遮る項目でもある
ため、無制限に高くすると、反射板21を経た、間接的
な原稿照明の効果を減少することになる。
【0029】また、読取り用の開口部分の幅(副走査方
向の幅:2×b)は、d>3bの関係が好ましい。これ
は、遮光部材31、33の間を通過して来るゴースト光
が、基準の読取り光軸に対してなす角度が、約30度以
上のものを排除する条件である(読取り光束に影響を与
えない範囲の条件である)。また、ここには具体的に示
されていないが、dの大きさは、キャリッジ内部におい
て、ミラーで折り返される光束が、水平に通過する場合
に、この光路を妨げないように、無制限に大きくて良い
わけではない。従って、dには上限値が存在するが、こ
れは、全読取り光学系の光路の配置に依存して設定され
るものである。
【0030】また、前述の開口部から反射板22の下端
部までの距離aに関して、まず、反射板22の効果につ
いて説明するが、ランプ11から発する光束の内、原稿
とは反対側に発する光束は、反射板22にて上に向けて
反射され、原稿照明に寄与するようになる。しかし、こ
の反射板を開口部の縁部まで延在させると、開口部近傍
の反射板の部分で反射される光束は、原稿面に比較的垂
直に近い角度で原稿面に向かって反射される。このよう
に、開口部近傍に反射板があると、そこで反射したラン
プ光束の内、原稿面まで至らずに、原稿台ガラス40の
下面で反射した光束が、原稿面からの読取り光束に非常
に近い角度で、ゴースト光束として、キャリッジ内部へ
と侵入して来ることになる。これは、読取り光束に近い
角度であればあるほど、後の光路中において、このゴー
スト光束だけを分離して取り除くのが困難になる。
【0031】そのため、開口部近傍の個所に反射板を位
置させないように、反射板22を走査方向に若干ずらせ
て、この間に遮光部(遮光部材32)を延在させ、この
位置からの反射成分を、根本的に排除することが、最も
効果的な対策である。確かに反射板22の面積が、これ
によって、若干減少するため、結果的には照明効率を少
しばかり損なうことにはなるが、開口部付近の反射を除
く方が、対策の難しいゴーストの影響を考慮すると、有
効である。なお、実用上、開口部の端部から反射板22
までの、遮光部材32に変更する部分の幅aを、開口部
の幅2×bに対して、1.2b≧a≧0.8bの範囲に
するのが好ましい。
【0032】この構成を採ることにより、ランプ(照明
光源)11から下側に発した光束を下側の反射板22に
よって原稿方向へ反射させ、照明光束として利用する。
即ち、ここでは、従来の開口部近傍から延在する反射板
とは異なり、反射板22は、読取領域の真下近傍までは
延在しておらず、光路の中央を通過する正規の読取り光
軸から反射板22までの間に遮光部(無反射部分)を具
備している。この遮光部があるために、迷光の発生とキ
ャリッジ内への侵入を防ぐ。
【0033】また、上記の照明光学系を用いても、各反
射板や原稿台ガラス40の下面の間で繰り返し反射した
迷光の一部が、キャリッジ内部へ侵入してくる場合があ
る。その場合、ランプ側から反対側に向かって読取り光
束に近い角度で、キャリッジ内に入射することが予想さ
れる。この場合の迷光は、反射板と原稿台ガラス間で複
数回反射を経ているため(反射回数の少ない、強度の高
い迷光は、上述の対策で防ぐことが可能である)強度的
には、非常に微弱な光量である。しかし、高ビット読取
りを実施する場合、僅かなバックグラウンド光量まで
も、問題にする場合がある。
【0034】上記の弱い迷光は、第1ミラーに入射する
方向で侵入してくる(第1図の第1ミラーで反射する光
束であって、実線で示す)が、本来の読取り光束とは角
度が異なるため、第1ミラーから第2ミラーへ至る光路
途中で分離可能である。そこで、図1に示すように、読
取り光路を遮断しないように、キャリッジ内部に遮光壁
(第1ミラーから第2ミラーへ至る光路中下側にある遮
光部材35)を立てることで、殆ど完全に、その影響
(ゴースト光)を排除することができる。
【0035】(実施形態2)本発明の第2の実施の形態
を図3を参照して説明する。ここでは、上述の遮光部材
31〜35の、光線入射側面に、遮光のための遮光線
(凹凸)を形成している点が、第1の実施の形態と相違
するが、他は同じである。また、これら遮光部材の内、
低次元のゴースト光束の、更なる乱反射を低減させるた
めに、光路幅を制限するように、遮光部材35を、例え
ば、ハの字形の傾きを付けて配置するのが有効である。
【0036】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
光源ランプの後ろ側の光量を利用することで、光源の光
量利用効率を向上させながら、しかも、比較的簡単な構
成で、ゴースト光(迷光)などが、キャリッジ内部に侵
入することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による第1の実施形態を示す原稿照明系
の概略図である。
【図2】同じく、キャリッジ搭載の一体型読取り光学系
の概略図である。
【図3】本発明による第2の実施形態を示す原稿照明系
の概略図である。
【符号の説明】
11 ランプ(照明光源) 21〜23 反射板 31〜35 遮光部材 40 原稿台ガラス 51〜57 ミラー 60 結像レンズ 70 ラインセンサ(CCD)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 1/107 Fターム(参考) 2H108 AA01 CB01 JA11 5B047 AA01 BA02 BB02 BC05 BC09 BC11 BC30 5C051 AA01 BA03 DA03 DB01 DB22 DB24 DB28 DC04 DC07 5C072 AA01 BA15 CA02 DA02 DA04 DA15 DA21 EA05 LA02

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原稿面上を所要幅(副走査方向)の帯状
    被照明域について照明するための少なくとも1つの照明
    光源と、前記帯状被照明域の幅方向に関して、前記照明
    光源の光束の一部を原稿面上に反射するための少なくと
    も1つの照明光反射板とからなる原稿照明光学系を、前
    記原稿面上の帯状被照明域をラインセンサ上に結像する
    ための少なくとも1つの反射ミラー、結像レンズを有す
    る結像光学系と共に、読み取り用キャリッジに搭載し
    て、原稿を保持する原稿ガラスの面に略平行に、前記帯
    状被照明域の幅方向(副走査方向)に前記キャリッジを
    移動して、前記原稿面を走査させることで、前記原稿ガ
    ラスの反対側から原稿全体を2次元画像として読み取る
    ように構成した画像読取装置において、 前記帯状被照明域から前記ラインセンサに向かう反射光
    束の光路を規制する遮光部材を、前記走査方向の前後に
    配置し、少なくとも、前記遮光部材間で構成された、前
    記帯状被照明域に対向する開口部において、前記照明光
    源からの直射光束を前記結像光学系から遮断したことを
    特徴とする画像読取装置。
  2. 【請求項2】 前記原稿照明光学系は、前記帯状被照明
    域から前記ラインセンサに向かう反射光束に関して、前
    記走査方向の前後で、前記照明光源に対向し、該照明光
    源からの光束の一部を前記帯状照明域に反射する第2の
    反射板を装備し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。
  3. 【請求項3】 前記遮光部材は、前記反射光束の光路を
    規制する第1の遮光部と、前記開口部から反射板までの
    第2の遮光部とから構成されている請求項1あるいは2
    に記載の画像読取装置。
  4. 【請求項4】 前記開口部は、前記帯状被照明域の幅方
    向(副走査方向)の間隔を2bとすると、前記開口部の
    縁から反射板の端部までの間隔にある第2の遮光部の長
    さaについて、1.2b≧a≧0.8bであることを特
    徴とする請求項3に記載の画像読取装置。
  5. 【請求項5】 前記第2の反射板に対応する前記開口部
    の縁は、該反射板の高さとほぼ同じ高さであり、前記遮
    光部材の上下の長さをdとすると、前記帯状被照明域の
    幅方向(副走査方向)の間隔2bに対して、d≧3bで
    あることを特徴とする請求項2に記載の画像読取装置。
  6. 【請求項6】 前記第2の反射板に対応する前記開口部
    の縁から下方に延びる一方の遮光部材は、前記照明光源
    に対応する前記開口部の縁から下方に延びる他方の遮光
    部材の上縁から、前記前記照明光源の上側接線の延長線
    が、前記一方の遮光部材に交わる位置までの長さをeと
    すると、前記一方の遮光部材の長さdは、d≧1.2e
    であることを特徴とする請求項2に記載の画像読取装
    置。
  7. 【請求項7】 前記結像光学系は、少なくとも第1の反
    射ミラーから前記ラインセンサ側に向けられる光路にお
    いて、光路幅を規制するように、第2次遮光部材を配設
    していることを特徴とする請求項1ないし6の何れか1
    項に記載の画像読取装置。
  8. 【請求項8】 前記第2次遮光部材は、光路方向に関し
    て、ハの字形に傾いていることを特徴とする請求項7に
    記載の画像読取装置。
  9. 【請求項9】 前記遮光部材は、表面に遮光線を構成し
    ていることを特徴とする請求項1ないし8の何れか1項
    に記載の画像読取装置。
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