JP2010085862A - 結像装置および画像読み取り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主走査方向および副走査方向の結像倍率が異なる小型の結像装置を提供する。
【解決手段】画像読み取り装置１は、原稿に光を照射する照明ランプ１５と、照明ランプ１５の副走査方向ｘの位置を移動させるフルレートキャリッジ１３と、副走査方向ｘに対応するｘｚ断面のパワーが主走査方向ｙに対応するｙｚ断面のパワーよりも大きい第１自由曲面によって原稿からの反射光を反射する第１曲面ミラー３２と、ｙｚ断面のパワーがｘｚ断面のパワーよりも大きい第２自由曲面によって第１曲面ミラー３２からの反射光を反射する第２曲面ミラー３４と、主走査方向ｙに複数の受光素子を並べて構成された受光素子列を、副走査方向ｘに複数並べて構成され、第２曲面ミラー３４からの反射光を、各々の受光素子列にて受光する受光ユニット４０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、結像装置、および結像装置を用いて原稿に形成された画像を読み取る画像読み取り装置に関する。

複写機やファクシミリ等の読み取り装置、コンピュータ入力用のスキャナ等として、原稿の画像を自動的に読み取る画像読み取り装置が用いられている。この種の画像読み取り装置では、主走査方向に沿って設けられた光源を用いて原稿に光を照射し、照射された原稿からの反射光を、主走査方向に沿って配列された複数の受光素子を有する受光素子列にて受光するようになっている。そして、受光素子列による原稿の読み取り位置を副走査方向に相対移動させることで、原稿一面の画像を読み取るように構成されている。また、この種の画像読み取り装置では、原稿からの反射光を、レンズを用いた結像光学系を介して、受光素子列に結像させる構成が広く用いられている。

ところで、近年では、モノクロ画像だけでなくカラー画像も読み取る画像読み取り装置が、広く普及してきている。なお、カラー画像に対応する画像読み取り装置では、各色に対応する複数の受光素子列が、副走査方向に並べて配置される。

原稿上の画像を、副走査方向にずらして配置された複数の受光素子列を用いて読み取る場合、各受光素子列は、同時刻においてそれぞれ副走査方向に異なる位置の画像を読み取ることになる。このため、各受光素子列で読み取られた各色の読み取りデータを、副走査方向のライン単位でずらし、原稿の副走査方向の同一位置を読み取って得られた各色の読み取りデータを、同期させて出力する処理が行われる。

各色用の受光素子列を副走査方向にずらして配置した構成を採用した場合において、例えば読み取り動作中に結像光学系に振動が発生すると、同期させる処理を行って得られた各色の読み取りデータに副走査方向の色ずれが生じることがある。この色ずれを低減させる技術として、主走査方向に対して副走査方向の結像倍率を大きくし、振動の影響を低減させる方法が知られている。

公報記載の従来技術として、アナモフィックレンズを用いて主走査方向に対して副走査方向の結像倍率を大きくした技術が存在する（特許文献１参照）。

また、レンズを用いず、反射鏡によって結像光学系を構成した公報記載の従来技術としては、二つの反射鏡を用いて結像系を構成し、前記二つの反射鏡の間でメリジオナル光束を集光して共役点を作る技術が存在する（特許文献２参照）。

特開平３-１１３９６１号公報 特開２００２−４８９７７号公報

本発明は、主走査方向および副走査方向の結像倍率が異なる小型の結像装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、主走査方向に複数の受光素子を並べて構成された受光素子列を副走査方向に複数列並べた受光部と、前記副走査方向の断面のパワーが前記主走査方向の断面のパワーよりも大きい第１自由曲面で原稿からの光を反射する第１反射部材と、前記主走査方向の断面のパワーが前記副走査方向の断面のパワーよりも大きい第２自由曲面で前記第１反射部材の前記第１自由曲面にて反射された光を反射する第２反射部材と、を有し、前記原稿からの光を前記第１自由曲面と前記第２自由曲面との間で中間結像することなく前記受光部に結像するよう構成され、前記主走査方向の結像倍率に対して前記副走査方向の結像倍率が大きいことを特徴とする結像装置である。

請求項２記載の発明は、前記第１自由曲面から前記第２自由曲面へと向かう光を制限して絞る絞り部材をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の結像装置である。
請求項３記載の発明は、前記絞り部材は、前記第１反射部材の前記第１自由曲面および前記第２反射部材の前記第２自由曲面よりも前記主走査方向の長さが短く設定され、当該第１自由曲面にて反射された光を当該第２自由曲面に向けて反射する第３反射部材を含むことを特徴とする請求項２記載の結像装置である。

請求項４記載の発明は、原稿に光を照射する光照射手段と、請求項１乃至３のいずれかに記載の結像装置と、前記原稿と前記結像装置との副走査方向の相対位置を移動させる移動部とを有する画像読み取り装置である。

請求項１記載の発明によれば、二つの反射鏡の間でメリジオナル光束を集光して共役点を作る構成と比較して、結像装置を小型にすることができる。
請求項２記載の発明によれば、本構成を採用しない場合と比較して、副走査方向の光束幅を小さくすることで結像装置を小型にすることができる。
請求項３記載の発明によれば、本構成を採用しない場合と比較して、結像光学系を小型化することができる。
請求項４記載の発明によれば、主走査方向と副走査方向の結像倍率が同じになるよう構成された場合と比較して、原稿上の画像を、副走査方向にずらして配置された複数の受光素子列を用いて読み取る場合に、読み取りデータの色ずれを低減することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１が適用される画像読み取り装置１の概略構成を示す図である。ここで、図１（ａ）は画像読み取り装置１の側部断面図を示しており、図１（ｂ）は画像読み取り装置１の上面図を示している。
この画像読み取り装置１は、固定された原稿の画像を読み取る読み取り部１０と、読み取り部１０に対して開閉自在に取り付けられ、読み取り部１０に原稿を固定するのに用いられるプラテンカバー２０とを備える。なお、図１（ｂ）においては、プラテンカバー２０の記載を省略している。

読み取り部１０は、筐体を形成する装置フレーム１１と、原稿が静止した状態で置かれるプラテンガラス１２を備える。また、読み取り部１０は、プラテンガラス１２のほぼ全体にわたって移動し、プラテンガラス１２を介して原稿の画像を読み込むフルレートキャリッジ１３と、フルレートキャリッジ１３の半分の速度で移動し、フルレートキャリッジ１３から得られた光を結像部へ供給するハーフレートキャリッジ１４とを備えている。なお、移動部の一例としてのフルレートキャリッジ１３およびハーフレートキャリッジ１４は、図示しないモータおよび駆動系によって駆動されるようになっている。

フルレートキャリッジ１３には、原稿に白色光を照射する光照射手段の一例としての照明ランプ１５、照明ランプ１５からの照射光をプラテンガラス１２側に向けて反射するリフレクタ１５Ａ、および原稿から得られた反射光を受光する第１ミラー１６Ａが設けられている。また、ハーフレートキャリッジ１４には、第１ミラー１６Ａにて反射した光を結像部へ提供する第２ミラー１６Ｂおよび第３ミラー１６Ｃが設けられている。なお、第１ミラー１６Ａ、第２ミラー１６Ｂおよび第３ミラー１６Ｃの各々の反射面は、平面となっている。ここで、図１（ｂ）においては、照明ランプ１５、リフレクタ１５Ａ、第１ミラー１６Ａ、第２ミラー１６Ｂおよび第３ミラー１６Ｃの記載を省略している。

さらに、読み取り部１０は、第３ミラー１６Ｃにて反射した光の像（光像）を光学的に縮小して結像させる結像装置の一例としての結像部３０と、結像部３０から出力される光を受光して光電変換して出力する受光ユニット４０と、受光ユニット４０から入力される受光データに処理を施す処理回路５０とをさらに備える。

ここで、結像部３０は、第３ミラー１６Ｃからの反射光が入射する第１平面ミラー３１と、第１平面ミラー３１からの反射光が入射する第１反射部材の一例としての第１曲面ミラー３２と、第１曲面ミラー３２からの反射光が入射する絞り部材あるいは第３反射部材の一例としての第２平面ミラー３３と、第２平面ミラー３３からの反射光が入射すると共に反射光を受光ユニット４０に向けて出射する第２反射部材の一例としての第２曲面ミラー３４とを備える。そして、第１平面ミラー３１および第２平面ミラー３３の両者は、第１保持部材３５によって保持されて装置フレーム１１に固定されており、第１曲面ミラー３２および第２曲面ミラー３４の両者は、第２保持部材３６によって保持されて装置フレーム１１に固定されている。ただし、図１（ｂ）においては、これら第１保持部材３５および第２保持部材３６の記載を省略している。また、図１（ｂ）においては、受光ユニット４０が、第１平面ミラー３１の背後に隠れている。

なお、以下の説明においては、フルレートキャリッジ１３およびハーフレートキャリッジ１４の移動方向を副走査方向ｘと呼び、副走査方向と直角方向を主走査方向ｙと呼ぶ。また、以下の説明においては、プラテンガラス１２から各種ミラーを介して受光ユニット４０へと至る光の向きを、光軸方向ｚと呼ぶ。ただし、図１（ａ）および図１（ｂ）では、プラテンガラス１２から第１ミラー１６Ａへと至る光の向きを、光軸方向ｚとして示している。

図２は、読み取り部１０に設けられる受光部の一例としての受光ユニット４０の概略構成を示す図である。この受光ユニット４０は、矩形状の基板４１と、この基板４１上に配設された赤用受光素子列４２、緑用受光素子列４３および青用受光素子列４４とを有している。赤用受光素子列４２、緑用受光素子列４３および青用受光素子列４４は、それぞれ、主走査方向ｙに沿って配列されており、しかも、各受光素子列が副走査方向ｘに並ぶように配置されている。ここで、赤用受光素子列４２、緑用受光素子列４３および青用受光素子列４４は、それぞれ、フォトダイオード等からなる受光素子４５を主走査方向ｙに直線上にｋ個並べて構成される。そして、各受光素子４５は、副走査方向ｘの長さをａとし、主走査方向ｙの長さをｂとしたとき、ａ：ｂ＝２：１となる長方形状の形状を有している。そして、赤用受光素子列４２と緑用受光素子列４３との間隔、および、緑用受光素子列４３と青用受光素子列４４との間隔は、それぞれ、距離Ｄとなっている。

図３は、図１に示す処理回路５０の構成を示す機能ブロック図である。この処理回路５０は、アナログ処理部５１、Ａ/Ｄ変換部５２、シェーディング補正部５３、遅延処理部５４、および画像処理部５５を備える。なお、アナログ処理部５１には、受光ユニット４０を構成する赤用受光素子列４２からの赤データＲｉ、緑用受光素子列４３からの緑データＧｉ、青用受光素子列４４からの青データＢｉが、それぞれ独立して入力される。なお、受光ユニット４０から入力されてくる赤データＲｉ、緑データＧｉおよび青データＢｉは、アナログのデータである。

アナログ処理部５１は、赤データＲｉ、緑データＧｉ、および青データＢｉそれぞれに対してゲイン・オフセット調整等のアナログ補正を施す。
Ａ/Ｄ変換部５２は、アナログ補正が施された赤データＲｉ、緑データＧｉ、および青データＢｉをデジタルデータに変換する。
シェーディング補正部５３は、入力されてくるデジタル化された赤データＲｉ、緑データＧｉ、および青データＢｉに対し、図示しないメモリより読み出した各シェーディングデータを用いてシェーディング補正を施す。なお、シェーディング補正では、入力されてくる赤データＲｉ、緑データＧｉ、および青データＢｉに対し、対応する赤用受光素子列４２、緑用受光素子列４３および青用受光素子列４４のそれぞれにおける受光素子４５の感度のばらつきや、照明ランプ１５の光量分布特性等に応じた出力補正を施す。

遅延処理部５４は、赤用受光素子列４２、緑用受光素子列４３および青用受光素子列４４の取り付け位置の相違に伴うずれを補正する。本実施の形態では、図２に示したように、赤用受光素子列４２に対し緑用受光素子列４３は副走査方向ｘに距離Ｄだけずらして配置され、緑用受光素子列４３に対し青用受光素子列４４は副走査方向ｘに距離Ｄだけずらして配置される。このため、この画像読み取り装置１では、原稿の読み取り動作を実行する際、原稿のある特定の部位(主走査方向ｙの１ライン)をまず青用受光素子列４４にて読み取り、次いでこの特定の部位を緑用受光素子列４３にて読み取り、最後にこの特定の部位を赤用受光素子列４２にて読み取ることになる。これを逆に見れば、同じタイミングでは、赤用受光素子列４２、緑用受光素子列４３および青用受光素子列４４が、それぞれ副走査方向ｘの位置が異なる部位の画像を読み取っていることになる。そこで、遅延処理部５４では、最後に読み取りが行われる赤用受光素子列４２から出力される赤データＲｉを基準とし、緑用受光素子列４３から出力される緑データＧｉを赤データＲｉに対し距離Ｄに対応する期間だけ遅延させ、また、青用受光素子列４４から出力される青データＢｉを赤データＲｉに対し距離２Ｄに対応する期間分だけ(緑データＧｉに対しては距離Ｄに対応する期間分だけ)遅延させている。これにより、遅延処理部５４からは、原稿の同一部位(主走査方向ｙの同一ライン)を読み取って得られた赤データＲｉ、緑データＧｉ、および青データＢｉが、同期して出力されることになる。なお、遅延処理部５４には、このような処理を行うために、副走査方向ｘの複数ライン分の赤データＲｉ、緑データＧｉおよび青データＢｉを、それぞれ一時的に格納するためのメモリ（図示せず）が設けられている。

画像処理部５５は、入力されてくる赤データＲｉ、緑データＧｉ、および青データＢｉに対して各種画像処理を施し、得られたデータをそれぞれ赤画像データＲｏ、緑画像データＧｏおよび青画像データＢｏとして外部機器に出力する。この画像処理部５５で施される処理としては、例えばγ/グレイバランス補正、色空間変換、拡大縮小、フィルタリング処理、コントラスト調整、さらには地肌除去等が挙げられる。

図４は、物体すなわちプラテンガラス１２上の原稿の読み取り位置から像面すなわち受光ユニット４０（具体的には受光素子４５）へと至る光路を示す図である。ここで、図４（ａ）は主走査方向ｙおよび光軸方向ｚの断面であるｙｚ平面における光路を示しており、図４（ｂ）は副走査方向ｘおよび光軸方向ｚの断面であるｘｚ平面における光路を示している。なお、図４においては、光路中に配設される第１ミラー１６Ａ、第２ミラー１６Ｂおよび第３ミラー１６Ｃの記載を省略している。また、図４（ａ）において、受光ユニット４０は第１平面ミラー３１の背後に隠れている。

また、図５は、光路中に配置される各部材の面の構成や位置関係等を説明するための図である。ここで、図５（ａ）は、物体（読み取り位置）、第１平面ミラー３１、第１曲面ミラー３２、第２平面ミラー３３、第２曲面ミラー３４、および像面（受光素子４５）と、各部材の面の、曲率半径、主走査方向ｙの軸に対する傾斜角（以下の説明ではｙ軸回り傾斜角と呼ぶ）、および面同士の間隔（以下の説明では面間隔と呼ぶ）との関係を示している。また、図５（ｂ）は、第１曲面ミラー３２および第２曲面ミラー３４の反射面の面形状を説明するための図である。

結像部３０では、第１平面ミラー３１、第１曲面ミラー３２、第２平面ミラー３３および第２曲面ミラー３４の反射面が、それぞれ、主走査方向ｙの中央となる中央軸Ｃが、主走査方向ｙの中心となるように配置されている。
そして、結像部３０では、主走査方向ｙの長さに関し、第１平面ミラー３１が最も長く、次いで第１曲面ミラー３２が長く、その次に第２曲面ミラー３４が長い。したがって、結像部３０では、第２平面ミラー３３の主走査方向ｙの長さが最も短い。

ここで、物体および像面の曲率半径は無限であり、第１平面ミラー３１および第２平面ミラー３３の反射面の曲率半径も無限である。これに対し、第１曲面ミラー３２は、下記の数式１に、図５（ｂ）の♯１に示す各定数を代入して表現される反射面を有しており、第２曲面ミラー３４は、下記の数式１に、図５（ｂ）の♯２に示す各定数を代入して表現される反射面を有している。したがって、第１曲面ミラー３２および第２曲面ミラー３４は、形状が異なる反射面を有していることになる。

ここで、第１曲面ミラー３２の反射面は、中央軸Ｃを軸として主走査方向ｙに対称であって、ｘｚ断面のパワーがｙｚ断面のパワーよりも大きい第１自由曲面となっている。

一方、第２曲面ミラー３４の反射面は、中央軸Ｃを軸として主走査方向ｙに対称であって、ｙｚ断面のパワーがｘｚ断面のパワーよりも大きい第２自由曲面となっている。

また、ｙ軸回り傾斜角については、第１平面ミラー３１の反射面が−６°に、第１曲面ミラー３２の反射面が６°に、第２平面ミラー３３の反射面が−６°に、第２曲面ミラー３４の反射面が６°に、それぞれ設定されている。なお、物体および像面は、反射光の始点および終点であるので、ｙ軸回り傾斜角は定義されない。

さらに、面間隔については、光軸方向ｚに対し、物体と第１平面ミラー３１との間が４５４ｍｍに、第１平面ミラー３１と第１曲面ミラー３２との間が−８０ｍｍに、第１曲面ミラー３２と第２平面ミラー３３との間が８０ｍｍに、第２平面ミラー３３と第２曲面ミラー３４との間が−８０ｍｍに、そして、第２曲面ミラー３４と像面との間が７５．１８ｍｍに、それぞれ設定されている。なお、物体と第１平面ミラー３１との間の距離は、画像読み取り動作時にフルレートキャリッジ１３とハーフレートキャリッジ１４とがそれぞれ移動することで、一定に維持される。

では、図４を参照しながら、物体（原稿）から反射した光が、像面（受光ユニット４０の受光素子４５）に到達するまでの挙動について説明する。
照明ランプ１５によって照射され、プラテンガラス１２上の原稿で反射された光は、主走査方向ｙ、副走査方向ｘに広がりながら、第１ミラー１６Ａ、第２ミラー１６Ｂおよび第３ミラー１６Ｃ（図１参照）を介して第１平面ミラー３１に入射する。第１平面ミラー３１は平面の反射面を有しているので、第１平面ミラー３１に入射した光は、主走査方向ｙ、副走査方向ｘにさらに広がりながら第１曲面ミラー３２に向けて反射される。

第１曲面ミラー３２は、ｘｚ断面のパワーがｙｚ断面のパワーよりも大きい反射面を有しているので、第１曲面ミラー３２に入射した光は、主走査方向ｙに比べて、副走査方向ｘに強く集光された状態で、第２平面ミラー３３に向けて反射される。第２平面ミラー３３は、第１曲面ミラー３２に比べて主走査方向ｙの長さが短いことから、第２平面ミラー３３には、第１曲面ミラー３２で反射する光の一部のみが入射することになる。第２平面ミラー３３は平面の反射面を有しているので、第２平面ミラー３３に入射した光は、第２曲面ミラー３４に向けて反射される。第２平面ミラー３３は、第１曲面ミラー３２から反射される光のうち、中央軸Ｃ周辺への反射光のみを反射することから、結像部３０における絞り部材として機能している。なお、第１曲面ミラー３２で反射された光は、第２平面ミラー３３を介して第２曲面ミラー３４に入射されるまでの間、一度も結像されることなく進行する。

第２曲面ミラー３４は、ｙｚ断面のパワーがｘｚ断面のパワーよりも大きい反射面を有しているので、第２曲面ミラー３４に入射した光は、副走査方向ｘに比べて、主走査方向ｙに強く集光された状態で、受光ユニット４０に向けて反射される。この構成により、結像部３０に入射される入射光に対し、結像部３０から出射される出射光は、副走査方向ｘの像倍率が主走査方向ｙの像倍率よりも高められている。この例においては、第１曲面ミラー３２の反射面および第２曲面ミラー３４の反射面を上述した形状とすることにより、結像部３０から出射される光の主走査方向ｙの像倍率が０．２２となるのに対し、副走査方向ｘの像倍率はその２倍の０．４４となっている。

そして、第２曲面ミラー３４で反射された光は、受光ユニット４０を構成する赤用受光素子列４２、緑用受光素子列４３および青用受光素子列４４に、それぞれ入射する。このとき、第２曲面ミラー３４で反射された光は、赤用受光素子列４２、緑用受光素子列４３および青用受光素子列４４を構成する各受光素子４５の受光面において、主走査方向ｙにおいて結像し、且つ副走査方向ｘにおいても結像するようになっている。すなわち、各受光素子４５の受光面は、主走査方向ｙの焦点深度の範囲内、且つ、副走査方向ｘの焦点深度の範囲内に配置されており、主走査方向ｙの像点および副走査方向ｘの像点がほぼ一致するようになっている。そして、各受光素子４５の受光面は、上述したように副走査方向ｘの長さａが主走査方向ｙの長さｂの２倍となっているため、各受光素子４５の受光面は、副走査方向ｘおよび主走査方向のｙの長さがともにａに設定される場合と比較して、より多くの光を取り込むことになる。その結果、受光ユニット４０から出力される赤データＲｉ、緑データＧｉおよび青データＢｉのＳ/Ｎ比が改善される。

ここで、図６は、受光ユニット４０における赤用受光素子列４２、緑用受光素子列４３および青用受光素子列４４の副走査方向ｘの間隔Ｄと、物体すなわちプラテンガラス１２（図示せず）上の原稿Ｍにおける赤用読み取り位置ＲＰ、緑用読み取り位置ＧＰおよび青用読み取り位置ＢＰの副走査方向ｘの間隔との関係を示す図である。

本実施の形態では、原稿Ｍからの反射光を、結像部３０において副走査方向ｘの像倍率を主走査方向ｙの像倍率よりも大きく（具体的には２倍）した状態で、受光ユニット４０を構成する赤用受光素子列４２、緑用受光素子列４３および青用受光素子列４４に入射させている。このため、図６の左下に示すように、同じ時刻において、赤用受光素子列４２が読み取る赤用読み取り位置ＲＰと緑用受光素子列４３が読み取る緑用読み取り位置ＧＰとの間隔、および、緑用受光素子列４３が読み取る緑用読み取り位置ＧＰと青用受光素子列４４が読み取る青用読み取り位置ＢＰとの間隔は、それぞれ、距離Ｅとなる。

一方、従来のように、原稿Ｍからの反射光を、結像部３０において副走査方向ｘの像倍率と主走査方向ｙの像倍率とを等しくした状態で、受光ユニット４０を構成する赤用受光素子列４２、緑用受光素子列４３および青用受光素子列４４に入射させた場合は、図６の右下に示したようになる。具体的に説明すると、同じ時刻における赤用読み取り位置ＲＰと緑用読み取り位置ＧＰとの間隔、および、緑用読み取り位置ＧＰと青用読み取り位置ＢＰとの間隔は、それぞれ、上述した距離Ｅよりも広い距離Ｆとなる。なお、この例では、副走査方向ｘの像倍率の違いにより、距離Ｆが距離Ｅの２倍となる。

本実施の形態の画像読み取り装置１では、同時刻に異なる位置を読み取って得られた、赤用受光素子列４２による赤データＲｉと、緑用受光素子列４３による緑データＧｉと、青用受光素子列４４による青データＢｉとを、処理回路５０に設けられた遅延処理部５４において処理を施して同期させた後に、赤画像データＲｏ、緑画像データＧｏおよび青画像データＢｏとして出力している。このため、画像読み取り動作中にフルレートキャリッジ１３やハーフレートキャリッジ１４において速度変動が生じてしまうと、出力される赤画像データＲｏ、緑画像データＧｏおよび青画像データＢｏを合成して画像を構成した場合に、速度変動が生じた際に読み取りを行った領域において、副走査方向ｘのずれに起因する色ずれが生じるおそれがある。

しかしながら、本実施の形態では、上述したように、結像部３０において副走査方向ｘの像倍率を主走査方向ｙの像倍率よりも大きくすることにより、副走査方向ｘの像倍率と主走査方向ｙの像倍率とを等しくした場合と比較して、各色の読み取り位置同士の間隔が狭まることになる。このため、画像読み取り動作中にフルレートキャリッジ１３やハーフレートキャリッジ１４において速度変動が生じた場合であっても、出力される赤画像データＲｏ、緑画像データＧｏおよび青画像データＢｏを合成して画像を構成した際の色ずれが抑制されることになる。

続いて、本実施の形態が適用された画像読み取り装置１のＭＴＦ（Modulated Transfer Function）特性について説明する。
図７は、ＭＴＦ特性の測定条件を説明するための図である。本発明者は、物体（プラテンガラス１２におかれた原稿Ｍ）における物体高Ｈをパラメータとし、主走査方向ｙと副走査方向ｘとについて、それぞれＭＴＦ特性の測定を行った。ここで、物体高Ｈは、主走査方向ｙの中央（中央軸Ｃに対応）をＨ＝０．０とし、主走査方向ｙの片側の端部をＨ＝１．０として規格化を行ったものである。ここで、ＭＴＦ特性の測定は、Ｈ＝０．０、Ｈ＝０．７およびＨ＝１．０の３つについて行った。なお、原稿Ｍの主走査方向ｙの長さすなわち幅は３００ｍｍである。

図８は、本実施の形態の画像読み取り装置１のＭＴＦ特性を示す図である。図８において、横軸は空間周波数であり、縦軸はコントラストである。なお、例えば図中の凡例に示すｙ（０．０）は、物体高Ｈ＝０．０における主走査方向ｙのＭＴＦ特性を意味している。他のｘ（０．０）、ｙ（０．７）、ｘ（０．７）、ｙ（１．０）およびｘ（１．０）についても同様である。

ここで、ｙ（０．０）、ｙ（０．７）およびｙ（１．０）は、同様の曲線を描くことが理解される。したがって、主走査方向ｙのＭＴＦ特性は、物体高Ｈの大きさすなわち原稿Ｍ上での主走査方向ｙの位置に関わらず、似た形状となっている。また、ｘ（０．０）、ｘ（０．７）およびｘ（１．０）も、同様の曲線を描くことが理解される。したがって、副走査方向ｘのＭＴＦ特性も、物体高Ｈの大きさに関わらず、似た形状となっている。
一方、同じ物体高Ｈを有する、ｙ（０．０）およびｘ（０．０）、ｙ（０．７）およびｘ（０．７）、ｙ（１．０）およびｘ（１．０）を比較すると、それぞれにおいて、副走査方向ｘのＭＴＦ特性は、主走査方向ｙのＭＴＦ特性の半分程度となっていることが理解される。
本実施の形態では、副走査方向ｘの像倍率が主走査方向ｙの像倍率に比べ２倍の大きさとなっているため、原稿面の空間周波数を基準として考えると、主走査方向ｙおよび副走査方向ｘ共に、同等のＭＴＦ特性を有しているといえる。

＜実施の形態２＞
図９は、実施の形態２が適用される画像読み取り装置１の概略構成を示す図である。ここで、図９（ａ）は画像読み取り装置１の側部断面図を示しており、図９（ｂ）は画像読み取り装置１の上面図を示している。
この画像読み取り装置１は、読み取り部１０とプラテンカバー２０とを備えており、読み取り部１０が装置フレーム１１とプラテンガラス１２とを備えている点で実施の形態１と同じであるが、画像読み取り機構を内蔵する読み取りユニット６０を備えている点が実施の形態１とは異なる。なお、読み取りユニット６０は、図示しない駆動機構を用いて、副走査方向ｘに移動するように構成されている。
なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

図１０は、読み取り部１０に設けられる読み取りユニット６０の概略構成を示す断面図である。
読み取りユニット６０は、上部側に主走査方向ｙに沿う開口が設けられた筐体６１と、筐体６１内に設けられ、原稿に白色光を照射する照明ランプ１５と、照明ランプ１５からの照射光をプラテンガラス１２側に向けて反射するリフレクタ１５Ａと、原稿からの反射光を順次反射する第１ミラー６２Ａ、第２ミラー６２Ｂ、第３ミラー６２Ｃおよび第４ミラー６２Ｄとを備える。なお、これら第１ミラー６２Ａ、第２ミラー６２Ｂ、第３ミラー６２Ｃおよび第４ミラー６２Ｄの各々の反射面は、平面となっている。また、読み取りユニット６０は、第４ミラー６２Ｄにて反射した光像を光学的に縮小して結像させる結像部３０と、結像部３０から出力される光を受光して光電変換して出力する受光ユニット４０と、受光ユニット４０から入力される受光データに処理を施す処理回路５０とをさらに備える。なお、結像部３０の構成部材は実施の形態１で説明したものと同じであるが、各構成部材の配置は若干異なる。

図１１は、光路中に配置される各部材の面の構成や位置関係等を説明するための図である。ここで、図１１（ａ）は、物体（読み取り位置）、第１平面ミラー３１、第１曲面ミラー３２、第２平面ミラー３３、第２曲面ミラー３４、および像面（受光素子４５）と、各部材の面の、曲率半径、ｙ軸回り傾斜角、および面間隔との関係を示している。また、図１１（ｂ）は、第１曲面ミラー３２および第２曲面ミラー３４の反射面の曲率半径を説明するための図である。

ここで、物体および像面の曲率半径は無限であり、第１平面ミラー３１および第２平面ミラー３３の反射面の曲率半径も無限である。これに対し、第１曲面ミラー３２は、上述した数式１に、図１１（ｂ）の♯１に示す各定数を代入して表現される反射面を有しており、第２曲面ミラー３４は、上述した数式１に、図１１（ｂ）の♯２に示す各定数を代入して表現される反射面を有している。したがって、第１曲面ミラー３２および第２曲面ミラー３４は、実施の形態１と同様、形状が異なる反射面を有していることになる。

ここで、第１曲面ミラー３２の反射面は、実施の形態１で説明したものとは多少形状が異なるものの、主走査方向ｙに対称であって、ｘｚ断面のパワーがｙｚ断面のパワーよりも大きい第１自由曲面となっている。

一方、第２曲面ミラー３４の反射面は、実施の形態１で説明したものとは多少形状が異なるものの、主走査方向ｙに対称であって、ｙｚ断面のパワーがｘｚ断面のパワーよりも大きい第２自由曲面となっている。

また、ｙ軸回り傾斜角については、第１平面ミラー３１の反射面が−６°に、第１曲面ミラー３２の反射面が６°に、第２平面ミラー３３の反射面が−６°に、第２曲面ミラー３４の反射面が６°に、それぞれ設定されている。なお、物体および像面は、反射光の始点および終点であるので、ｙ軸回り傾斜角は定義されない。

さらに、面間隔については、光軸方向ｚに対し、物体と第１平面ミラー３１との間が２９３．３４ｍｍに、第１平面ミラー３１と第１曲面ミラー３２との間が−４０ｍｍに、第１曲面ミラー３２と第２平面ミラー３３との間が４０ｍｍに、第２平面ミラー３３と第２曲面ミラー３４との間が−２６ｍｍに、そして、第２曲面ミラー３４と像面との間が２７．２ｍｍに、それぞれ設定されている。なお、本実施の形態では、読み取りユニット６０が、プラテンガラス１２と平行な状態で副走査方向ｘに移動するので、物体と第１平面ミラー３１との間の距離は、一定に維持される。

なお、本実施の形態では、結像部３０から出射される光の主走査方向ｙの像倍率が０．１２４倍となるのに対し、副走査方向ｘの像倍率はその２倍の０．２４８となっている。

そして、本実施の形態においても、結像部３０において副走査方向ｘの像倍率を主走査方向ｙの像倍率よりも大きくすることにより、副走査方向ｘの像倍率と主走査方向ｙの像倍率とを等しくした場合と比較して、各色の読み取り位置同士の間隔が狭まることになる。このため、画像読み取り動作中にフルレートキャリッジ１３やハーフレートキャリッジ１４において速度変動が生じた場合であっても、出力される赤画像データＲｏ、緑画像データＧｏおよび青画像データＢｏを合成して画像を構成した際の色ずれが抑制されることになる。

図１２は、本実施の形態の画像読み取り装置１のＭＴＦ特性を示す図である。図１２において、横軸は空間周波数であり、縦軸はコントラストである。なお、測定条件については、原稿の幅が２２０ｍｍであること以外は実施の形態１と同じである。

ここで、ｙ（０．０）、ｙ（０．７）およびｙ（１．０）は、同様の曲線を描くことが理解される。したがって、主走査方向ｙのＭＴＦ特性は、物体高Ｈの大きさすなわち原稿Ｍ上での主走査方向ｙの位置に関わらず、似た形状となっている。また、ｘ（０．０）、ｘ（０．７）およびｘ（１．０）も、同様の曲線を描くことが理解される。したがって、副走査方向ｘのＭＴＦ特性も、物体高Ｈの大きさに関わらず、似た形状となっている。
一方、同じ物体高Ｈを有する、ｙ（０．０）およびｘ（０．０）、ｙ（０．７）およびｘ（０．７）、ｙ（１．０）およびｘ（１．０）を比較すると、それぞれにおいて、副走査方向ｘのＭＴＦ特性は、主走査方向ｙのＭＴＦ特性の半分程度となっていることが理解される。
このように、ＭＴＦ特性については、値自体は異なるものの、実施の形態１と同じような動向を示すことがわかる。

なお、実施の形態１および実施の形態２では、第１曲面ミラー３２および第２曲面ミラー３４を用いて、副走査方向ｘの像倍率を主走査方向ｙの像倍率よりも大きくするようにしていたが、これに限られるものではなく、複数（例えば２枚）のレンズを用いてこの機能を実現するようにしてもよい。ただし、第１曲面ミラー３２および第２曲面ミラー３４を用いた場合には、複数のレンズを用いた場合と比較して、出射される光の色収差がなくなるという点で好ましい。

また、実施の形態１では、プラテンガラス１２上に原稿Ｍを置き、フルレートキャリッジ１３およびハーフレートキャリッジ１４を副走査方向ｘに移動させることで、また、実施の形態２では、読み取りユニット６０を副走査方向ｘに移動させることで、原稿Ｍの画像を読み取る画像読み取り装置１を例に説明を行った。ただし、これに限られるものではなく、フルレートキャリッジ１３およびハーフレートキャリッジ１４、あるいは、読み取りユニット６０を固定した状態で、原稿Ｍを副走査方向ｘに移動させることで、原稿Ｍの画像を読み取るタイプのものに適用しても差し支えない。

さらに、実施の形態１および実施の形態２では、３個の受光素子列を用いてＲＧＢ各色の画像を読み取る例について説明を行ったが、これに限られるものではなく、２個以上の受光素子列を用いるものであればよい。この一例として、例えば一方の受光素子列を用いて可視画像を読み取り、他方の受光素子列を用いて赤外画像や紫外画像等の不可視画像を読み取るものが挙げられる。

さらにまた、実施の形態１および実施の形態２では、第２平面ミラー３３を用いて、原稿からの反射光の絞りを行っていたが、これに限られるものではなく、例えば板材に穿孔を形成したスリット部材等を用いるようにしてもよい。

実施の形態１が適用される画像読み取り装置の概略構成を示す図である。 受光ユニットの概略構成を示す図である。 処理回路の構成を示すブロック図である。 物体から像面へと至る光路を示す図である。 実施の形態１において、光路中に配置される各部材の面の構成や位置関係等を説明するための図である。 受光ユニットにおける赤用受光素子列、緑用受光素子列および青用受光素子列の副走査方向の間隔と、プラテンガラス上の原稿における赤用読み取り位置、緑用読み取り位置および青用読み取り位置の副走査方向の間隔との関係を示す図である。 ＭＴＦ特性の測定条件を説明するための図である。 実施の形態１の画像読み取り装置のＭＴＦ特性を示す図である。 実施の形態２が適用される画像読み取り装置の概略構成を示す図である。 読み取りユニットの概略構成を示す断面図である。 実施の形態２において、光路中に配置される各部材の面の構成や位置関係等を説明するための図である。 実施の形態２の画像読み取り装置のＭＴＦ特性を示す図である。

符号の説明

１…画像読み取り装置、１０…読み取り部、１５…照明ランプ、３０…結像部、３１…第１平面ミラー、３２…第１曲面ミラー、３３…第２平面ミラー、３４…第２曲面ミラー、４０…受光ユニット、４１…基板、４２…赤用受光素子列、４３…緑用受光素子列、４４…青用受光素子列、４５…受光素子、５０…処理回路、５１…アナログ処理部、５２…Ａ/Ｄ変換部、５３…シェーディング補正部、５４…遅延処理部、５５…画像処理部、６０…読み取りユニット、ｘ…副走査方向、ｙ…主走査方向、ｚ…光軸方向

Claims (4)

1. 主走査方向に複数の受光素子を並べて構成された受光素子列を副走査方向に複数列並べた受光部と、
   前記副走査方向の断面のパワーが前記主走査方向の断面のパワーよりも大きい第１自由曲面で原稿からの光を反射する第１反射部材と、
   前記主走査方向の断面のパワーが前記副走査方向の断面のパワーよりも大きい第２自由曲面で前記第１反射部材の前記第１自由曲面にて反射された光を反射する第２反射部材と、を有し、
   前記原稿からの光を前記第１自由曲面と前記第２自由曲面との間で中間結像することなく前記受光部に結像するよう構成され、前記主走査方向の結像倍率に対して前記副走査方向の結像倍率が大きいことを特徴とする結像装置。
2. 前記第１自由曲面から前記第２自由曲面へと向かう光を制限して絞る絞り部材をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の結像装置。
3. 前記絞り部材は、前記第１反射部材の前記第１自由曲面および前記第２反射部材の前記第２自由曲面よりも前記主走査方向の長さが短く設定され、当該第１自由曲面にて反射された光を当該第２自由曲面に向けて反射する第３反射部材を含むことを特徴とする請求項２記載の結像装置。
4. 原稿に光を照射する光照射手段と、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の結像装置と、
   前記原稿と前記結像装置との副走査方向の相対位置を移動させる移動部と
   を有する画像読み取り装置。

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