JP3112388B2 - 画像読取装置の照明光学系 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、原稿載置面に載置さ
れた原稿からの光を受光して原稿の画像を読取る画像読
取装置において、原稿を照明する照明光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１３は、この発明の背景技術となる画
像読取装置の一例を示す図であり、走査ヘッドの入力走
査光学系を示している。この画像読取装置は、同図に示
すように、原稿シリンダ（原稿載置面）１に貼着された
原稿２からの光を走査ヘッドに設けられたピックアップ
レンズ３により受光して、原稿２の実像を絞り４の位置
に結像させ、該絞り４を通過した光を光電子増倍管５に
入光させて電気信号に変換するように構成されている。

【０００３】また、この装置では、原稿２の実像を絞り
４の位置に正しく結ばせるために、ピックアップレンズ
３と絞り４との間に可動ミラ−６が配設されるととも
に、絞り４と光学距離が同一になる位置に透過型のスク
リ―ン７が配置されている。すなわち、可動ミラ―６に
より反射された光がスクリ―ン７に導かれて投影像がス
クリーン７上に投影されるので、作業者が目視にて観察
しながらピックアップレンズ３の焦点合わせを行うこと
ができるように構成されている。

【０００４】上記のように構成された画像読取装置によ
って原稿２を読取るためには、原稿２に適当な条件で照
明する必要がある。そこで、従来より、種々の照明光学
系が提案され、画像読取装置に組み込まれていた。

【０００５】図１４は、従来の画像読取装置の透過原稿
用の照明光学系を示す図である。この照明光学系では、
ランプハウス１１内に光源ランプ１２と、光源ランプ１
２からの光を取り込むコレクターレンズ（コレクターレ
ンズ系）１３と、視野絞り１４とがこの順序で配置され
ており、光源ランプ１２からの光がコレクターレンズ１
３および視野絞り１４を介して、原稿シリンダ１の回転
軸１ａと平行に伸びるレイパイプ１５内に出射される。

【０００６】このレイパイプ１５の内部には、開口絞り
１６およびミラー１７が配置されており、レイパイプ１
５への入射光が開口絞り１６を通過した後、ミラー１７
で反射される。そして、この反射光はレイパイプ１５の
表面部に固着されたコンデンサーレンズ１８を介して透
光性の原稿シリンダ１上の原稿２に照射される。こうし
て、原稿２が照明される。

【０００７】画像読取装置によって原稿２を読取る場
合、原稿の読取処理に先立って、読取開始位置と読取終
了位置とを設定する処理（以下「照準合わせ」という）
と、ピックアップレンズ３の焦点を合わせる処理（以下
「ピント合わせ」という）とを行う必要があり、スクリ
―ン７上に原稿２の像を投影させ、作業者がその投影像
を観察しながら、照準合わせ及びピント合わせを行う。
なお、以下の説明の便宜から、上記処理を行うためにス
クリーン７上の投影像を観察することを「ビュワー観
察」という。

【０００８】上記のようにして照準合わせ及びピント合
わせが完了すると、原稿シリンダ１を主走査方向（図１
４の矢印方向）に回転させるとともに、その回転運動と
同期して走査ヘッドおよび照明光学系を一体的に副走査
方向Ｙに移動させながら、原稿２からの光を光電子増倍
管５に導いて光電変換された電気信号を順次出力させ
る。このようにして原稿２の画像を読取る。なお、以下
の説明の便宜から、上記のようにして画像読取を行うこ
とを「スキャン」という。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ビュワー観
察時とスキャン時とでは、好適な照明条件は異なる。と
いうのも、ビュワー観察時には、作業者による照準合わ
せ及びピント合わせを行うために、比較的広い照明エリ
ア、例えば直径数ｍｍ程度の照明エリアを照明すること
が望まれる。これに対し、スキャン時には、微小な領
域、例えば直径数μｍないし数１００μｍ程度の領域を
ピックアップするため、照明エリアを同程度の範囲に絞
り、しかも開口数を最適な値に設定するのが望ましい。

【００１０】しかしながら、従来の照明光学系では、そ
の構造上、単一の照明エリアおよび開口数にしか設定す
ることができない。そのため、仮にビュワー観察時の最
適条件に合わせると、ピックアップしようとする領域以
外の領域も照明されてしまい、ピックアップした領域の
画像に悪影響を及ぼしてしまう。逆に、スキャン時の最
適条件に合わせると、微小な領域しか照明されず、照準
合わせ及びピント合わせが難しくなるという問題が生じ
る。

【００１１】本発明は、上述のような問題に鑑みてなさ
れたものであって、ビュワー観察時とスキャン時とで照
明エリアおよび開口数を異なるように設定することがで
き、それぞれの場合において照明条件を最適化すること
ができる画像読取装置の照明光学系を提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、原稿
載置面に載置された原稿からの光を受光して前記原稿の
画像を読取る画像読取装置において、光源と、コレクタ
ーレンズ系と、フィールドレンズと、コンデンサーレン
ズとからなり、前記光源からの光を前記コレクターレン
ズ系、前記フィールドレンズおよび前記コンデンサーレ
ンズの順に通過させ、前記原稿に照射する透過用光学系
を有する照明光学系であって、上記目的を達成するた
め、前記コレクターレンズ系を、それぞれ異なる光路で
前記光源からの光を取り込み、前記光路間に光源の像の
倍率差を設け、前記フィールドレンズに向けて出射する
ビュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系で
構成するとともに、前記透過用光学系において、前記ビ
ュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系での
光路の開放・遮断をそれぞれ切り替えて、前記ビュワー
観察用およびスキャン用コレクターレンズ系のうちの一
方のみから前記フィールドレンズに向けて光を出射する
切替手段をさらに設けている。

【００１３】請求項２の発明は、前記透過用光学系にお
いて、前記光源の光源像が形成される位置あるいは当該
光源像位置と共役な位置に配置された可変開口絞りをさ
らに設けている。

【００１４】請求項３の発明は、前記光源を、光源ラン
プと、前記光源ランプの２次光源を形成する２次光源形
成レンズ系と、で構成し、前記２次光源からの光を前記
ビュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系の
少なくとも一方に与えるようにしている。

【００１５】請求項４の発明は、前記フィールドレンズ
と前記コンデンサーレンズとでアフォーカル光学系を形
成している。

【００１６】請求項５の発明は、前記ビュワー観察用お
よびスキャン用コレクターレンズ系において、その前側
焦点に前記光源あるいは光源像に位置するように配置さ
れたコレクターレンズをそれぞれ設けている。

【００１７】請求項６の発明は、前記透過用光学系にお
いて、前記フィールドレンズと前記コンデンサーレンズ
との間に設けられたリレー系をさらに設けている。

【００１８】請求項７の発明は、前記リレー系をアフォ
ーカル光学系としている。

【００１９】請求項８の発明は、前記切替手段を、前記
ビュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系の
光路上にそれぞれ配置されたビュワー観察用およびスキ
ャン用シャッターと、前記ビュワー観察用およびスキャ
ン用コレクターレンズ系の出射側で、前記ビュワー観察
用コレクターレンズ系の光路と前記スキャン用コレクタ
ーレンズ系の光路とが交差する位置に配置され、両光路
を合成して前記ビュワー観察用およびスキャン用コレク
ターレンズ系からの光を前記フィールドレンズ側に導く
合成手段と、前記ビュワー観察用およびスキャン用シャ
ッターを開閉駆動するシャッター駆動手段と、で構成し
ている。

【００２０】請求項９の発明は、前記切替手段を、前記
ビュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系の
出射側で、前記ビュワー観察用コレクターレンズ系の光
路と前記スキャン用コレクターレンズ系の光路とが交差
する位置に配置され、前記ビュワー観察用コレクターレ
ンズ系からの光のみを前記フィールドレンズ側に導くビ
ュワー観察用ポジションと、前記スキャン用コレクター
レンズ系からの光のみを前記フィールドレンズ側に導く
スキャン用ポジションとの間で移動自在なリターンミラ
ーと、前記リターンミラーを駆動するミラー駆動手段
と、で構成している。

【００２１】請求項１０の発明は、前記光源像を前記コ
ンデンサーレンズの瞳位置に形成している。

【００２２】請求項１１の発明は、前記透過用光学系に
おいて、前記原稿と共役な位置に配置された視野絞りを
さらに設けている。

【００２３】請求項１２の発明は、前記視野絞りを可変
視野絞りとしている。

【００２４】請求項１３の発明は、前記照明光学系にお
いて、前記光源からの光を前記原稿載置面近傍に導く導
光手段を有し、前記光源からの光を前記導光手段の一方
端より取り込み、他方端より前記原稿に向けて照射する
反射用光学系をさらに設けている。

【００２５】請求項１４の発明は、前記光源を、光源ラ
ンプと、前記光源ランプを取り囲むように配置され、そ
の側面部に２つの穴部が形成された穴あき楕円鏡とで構
成し、しかも、前記２つの穴部をそれぞれ前記ビュワー
観察用およびスキャン用コレクターレンズ系と対応して
配置するとともに、前記導光手段の一方端を前記穴あき
楕円鏡の開口部と対向配置している。

【００２６】

【作用】請求項１の発明では、互いに異なる光路を有す
るビュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系
が設けられ、光源からの光をそれぞれ異なる光路で取り
込み、同一のフィールドレンズに向けて出射する。ここ
で、いずれのコレクターレンズ系からフィールドレンズ
に向けて光を出射するかについては、切替手段がビュワ
ー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系での光路
の開放・遮断をそれぞれ切り替えることで行われる。ま
た、ビュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ
系の光路間では、光源像の倍率差が設けられており、光
源からの光がビュワー観察用コレクターレンズ系、フィ
ールドレンズおよびコンデンサーレンズを介して原稿に
照射される場合（ビュワーパス）と、光源からの光がス
キャン用コレクターレンズ系、フィールドレンズおよび
コンデンサーレンズを介して原稿に照射される場合（ス
キャンパス）とで、光源像の投影倍率が異なり、それぞ
れに応じた照明条件が設定可能である。

【００２７】請求項２の発明では、光源の光源像が形成
される位置あるいは当該光源像位置と共役な位置に配置
された可変開口絞りが配置されており、開口を制御する
ことで照明条件が変更可能である。

【００２８】請求項３の発明では、２次光源形成レンズ
系が光源ランプの２次光源を形成し、当該２次光源から
の光がビュワー観察用およびスキャン用コレクターレン
ズ系の少なくとも一方に与えられる。

【００２９】請求項４の発明では、フィールドレンズと
コンデンサーレンズとで構成される光学系がアフォーカ
ル光学系となっている。

【００３０】請求項５の発明では、ビュワー観察用およ
びスキャン用コレクターレンズ系を構成する各コレクタ
ーレンズの前側焦点に、光源あるいは光源像が位置して
いるため、ビュワー用あるいはスキャン用を問わずコレ
クターレンズ系から出射する光は平行な光となる。そし
て、この平行光は、フィールドレンズとコンデンサーレ
ンズとで構成されるアフォーカル光学系を介して原稿に
照射される。このため、像側テレセントリックとなる。

【００３１】請求項６の発明では、フィールドレンズと
コンデンサーレンズとの間にリレー系が配置される。

【００３２】請求項７の発明では、リレー系がアフォー
カル光学系となっている。

【００３３】請求項８の発明では、ビュワー観察用およ
びスキャン用シャッターが、それぞれビュワー観察用お
よびスキャン用コレクターレンズ系の光路上にそれぞれ
配置され、シャッター駆動手段によって開閉駆動され
て、ビュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ
系のいずれか一方からのみフィールドレンズに向けて光
が出射される。

【００３４】請求項９の発明では、ビュワー観察用およ
びスキャン用コレクターレンズ系の出射側で、前記ビュ
ワー観察用コレクターレンズ系の光路とスキャン用コレ
クターレンズ系の光路とが交差する位置にリターンミラ
ーが配置され、ビュワー観察用ポジションとスキャン用
ポジションとの間で移動して、ビュワー観察用およびス
キャン用コレクターレンズ系のいずれか一方からのみフ
ィールドレンズに向けて光が出射される。

【００３５】請求項１０の発明では、光源像がコンデン
サーレンズの瞳位置に形成されて、ケーラー照明系が構
成される。

【００３６】請求項１１の発明では、視野絞りが原稿と
共役な位置に配置される。

【００３７】請求項１２の発明では、視野絞りが可変視
野絞りとなっており、開口を制御することで照明条件を
調整変更する。

【００３８】請求項１３の発明では、透過用光学系のみ
ならず、反射用光学系も設けられ、光源から出射された
光を透過用光学系とは反対の方向から原稿に向けて照射
する。

【００３９】請求項１４の発明では、穴あき楕円鏡が光
源ランプを取り囲むように配置され、その側面部に設け
られた２つの穴部に対応してビュワー観察用およびスキ
ャン用コレクターレンズ系がそれぞれ対向配置されて、
光源ランプからの光が穴部を介してビュワー観察用およ
びスキャン用コレクターレンズ系に入射される。一方、
反射用光学系の導光手段の一方端が穴あき楕円鏡の開口
部と対向配置されて光源からの光が開口部を介して導光
手段に入射される。

【００４０】

【実施例】図１は、この発明にかかる画像読取装置の照
明光学系の一実施例を示す斜視図、図２は、透過用光学
系Ｔの概略を示す平面図である。なお、同図および以下
の各図においては、副走査方向Ｙを含む水平面をＸ−Ｙ
面とし、鉛直方向をＺ方向とする３次元直交座標系Ｘ−
Ｙ−Ｚが定義されている。

【００４１】この照明光学系は、例えば図１３の画像読
取装置に適用可能な照明光学系であって、図１に示すよ
うに、透過型の原稿シリンダ（原稿載置面）１上の原稿
２を照明する透過用光学系Ｔと、透過用光学系Ｔと反対
の方向から原稿２を照明する反射用光学系Ｒとを備えて
いる。なお、以下において説明する照明光学系（透過用
光学系Ｔ＋反射用光学系Ｒ）は図１３の画像読取装置以
外にも、原稿２をガラス板など透光性平板上に載置して
画像を読取る装置にも適用することができる。また、原
稿２は、透過用光学系Ｔにおいては透過原稿、反射用光
学系Ｒにおいては反射原稿を意味する。

【００４２】透過用光学系Ｔはランプハウス２０を備え
ており、このランプハウス２０内には、光源３０と、ビ
ュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系４０
Ｖ，４０Ｓと、切替機構５０とが配置されている。ま
た、このランプハウス２０には副走査方向Ｙに伸びるレ
イパイプ６０が連結されており、このレイパイプ６０内
に、フィールドレンズ７０と、リレー系８０と、ミラー
９０と、コンデンサーレンズ１００とが設けられてい
る。

【００４３】光源３０では、図１に示すように、キセノ
ンランプやハロゲンランプなどの光源ランプ３１を取り
囲むように穴あき楕円鏡３２が配置されている。この楕
円鏡３２の開口部３２Ｒは鉛直方向Ｚを向いており、光
源ランプ３１から出射した光の一部は、楕円鏡３２に反
射されて反射用光学系Ｒに導かれ、後述するようにして
原稿２に照射される。また、楕円鏡３２の側面部には、
２つの穴部３２Ｖ，３２Ｓがそれぞれ（−Ｘ）方向、
（−Ｙ）方向に形成されており、光源ランプ３１から出
射した光の一部は穴部３２Ｖを通過してビュワー観察用
コレクターレンズ系４０Ｖに入射される一方、穴部３２
Ｓを通過した光は２枚のレンズ３３，３４からなる２次
光源形成レンズ系３５によって所定位置Ｐ30に集光さ
れ、２次光源が形成される。なお、符号３６は２次光源
形成レンズ系３５から出射した光を（−Ｘ）方向に反射
させて光源ランプ３１からの光をスキャン用コレクター
レンズ系４０Ｓに導くためのミラーである。

【００４４】このように、この実施例では、要素３１な
いし３５によって光源３０が構成されており、光源ラン
プ３１から出射された光を３つの光路に振り分け、それ
ぞれ反射用光学系Ｒ、透過用光学系Ｔのビュワー観察用
およびスキャン用コレクターレンズ系４０Ｖ，４０Ｓに
入射させている。また、この実施例では、上記のように
構成された穴あき楕円鏡３２を用いることで光源ランプ
３１からの光を相互に直交する３方向、つまりＺ方向、
（−Ｘ）および（−Ｙ）方向に振り分けるようにしてい
るので、光源ランプ３１からの光を空間的に、しかも効
率良く利用することができる。

【００４５】なお、穴部３２Ｖ，３２Ｓおよび開口部３
２Ｒの位置関係は、これに限定されるものではなく、穴
部３２Ｖ，３２Ｓおよび開口部３２Ｒがそれぞれビュワ
ー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系４０Ｖ，
４０Ｓならびに反射用光学系Ｒと対応する限りにおいて
任意である。また、２次光源形成レンズ系３５によって
２次光源を形成し、スキャン用に供しているが、光源３
０において２次光源を形成すること自体は必須要件では
なく、任意である。したがって、ビュワー観察側および
スキャン側とも、２次光源を形成しないようにしてもよ
い。また、それとは逆に、上記のようにスキャン側に２
次光源を形成する以外に、ビュワー観察側にも同様にし
て２次光源を形成してもよく、あるいはビュワー観察側
にのみ２次光源を形成してもよい。

【００４６】また、この実施例では、図１および図２か
らわかるように、２次光源形成レンズ系３５をフォーカ
ル系の光学系で構成しているため、アフォーカル系とし
た場合に比べて光路長を短くすることができ、光源３０
のコンパクト化を図ることができる。

【００４７】ビュワー観察用およびスキャン用コレクタ
ーレンズ系４０Ｖ，４０Ｓは、図２に示すように、それ
ぞれ異なる光路を有しており、光源３０から出射した光
を最終的にフィールドレンズ７０に導くように構成され
ている。また、いずれのコレクターレンズ系４０Ｖ，４
０Ｓからフィールドレンズ７０に向けて光を出射するか
の選択については、切替機構５０が制御するように構成
されている。ここでは、光源３０からの光がビュワー観
察用コレクターレンズ系４０Ｖを通過して原稿２に照射
される場合（ビュワーパス）と、光源３０からの光がス
キャン用コレクターレンズ系４０Ｓを通過して原稿２に
照射される場合（スキャンパス）とに分けて、コレクタ
ーレンズ系４０Ｖ，４０Ｓおよび切替機構５０の構成に
ついて詳説する。

【００４８】図３はビュワーパスに関連する構成のみを
示す斜視図であり、図４はビュワーパスにおける光学的
構成を示す図である。ビュワー観察用コレクターレンズ
系４０Ｖは、両図に示すように、コレクターレンズ４１
Ｖで構成されており、光源ランプ３１からそのレンズ４
１Ｖの焦点距離ｆ41Vだけ離れた位置に配置され、光源
ランプ３１から出射された光のうち穴部３２Ｖを通過し
てきた光を取り込んでフィールドレンズ７０側に平行光
を出射している。このコレクターレンズ４１Ｖの後側に
は、原稿２と共役な関係を有する位置に視野絞りＦVが
配置されている。これらコレクターレンズ４１Ｖの焦点
距離ｆ41Vおよび視野絞りＦVの開口サイズについては、
ビュワー観察時における照明条件（照明エリア、例えば
直径数ｍｍの範囲）に応じて、最適な値に設定してお
く。

【００４９】さらに、視野絞りＦVのフィールドレンズ
７０側でビュワー観察用シャッター５１Ｖが回転軸５２
Ｖ回りに揺動自在に設けられ、ビュワー観察用シャッタ
ー駆動部５３Ｖによって、ビュワー観察用コレクターレ
ンズ系４０Ｖの光路を開放する位置（図３の実線位置）
と、当該光路を遮断する位置（同図の点線位置）との間
を往復する。したがって、コレクターレンズ４１Ｖおよ
び視野絞りＦVを通過してきた光は、ビュワー観察用シ
ャッター５１Ｖが遮断位置に位置決めされたときには遮
光される一方、ビュワー観察用シャッター５１Ｖが開放
位置に位置決めされたときには部分透過ミラー５４によ
って反射された後、フィールドレンズ７０、リレー系８
０、ミラー９０およびコンデンサーレンズ１００を介し
て原稿２に照射される。なお、この実施例では、このコ
ンデンサーレンズ１０の瞳位置１０１に光源ランプ３１
の像（以下「光源像」という」）が形成されるように構
成されており、このビュワーパスでは、ケーラー照明系
となっている。部分透過ミラーは、スキャンパスとビュ
ワーパス各々に要求される光量を好適な比率で分割する
ものである。好適な比率とは、スキャンパスでの光量低
下を抑えつつ、ビュワーパスでの視認性（適度な明る
さ）を確保するためのものであり、例えば、光源ランプ
３１がキセノンの場合、スキャンパスでは９５％程度、
ビュワーパスでは５％程度の光量比に分割するのがよ
い。

【００５０】このように、この実施例では、ビュワー観
察用シャッター駆動部５３Ｖがビュワー観察用シャッタ
ー５１Ｖを駆動することで、ビュワーパスによる原稿２
の照明のオン・オフを制御している。

【００５１】図５はスキャンパスに関連する構成のみを
示す斜視図であり、図６はスキャンパスにおける光学的
構成を示す図である。このスキャンパスにおいては、２
次光源が形成された位置Ｐ30に可変開口絞りＡSが配置
されている。この可変開口絞りＡSには、互いに開口サ
イズが異なる複数の開口が形成されており、回転軸ＲＡ
回りに所定角度回転させることで、開口絞りの開口サイ
ズを適宜変更することができるようになっている。

【００５２】スキャン用コレクターレンズ系４０Ｓは、
両図に示すように、スキャン用コレクターレンズ４１Ｓ
で構成されている。コレクターレンズ４１Ｓは２次光源
からそのレンズ４１Ｓの焦点距離ｆ41Sだけ離れた位置
に配置され、２次光源からの光を光路折り返し用のミラ
ー４２を介して取り込み、平行光をフィールドレンズ７
０側に出射する。このスキャン用コレクターレンズ４１
Ｓの後側には、原稿２と共役な関係を有する位置に可変
視野絞りＦSが配置されている。これらコレクターレン
ズ４１Ｓの焦点距離ｆ41Sおよび可変視野絞りＦSの開口
サイズについては、スキャン時における照明条件（照明
エリアおよび開口数、例えば、数μｍないし数１００μ
ｍの照明エリアで、開口数は最大０．２５程度）に応じ
て最適な値に設定しておく。なお、照明エリアは、解像
力などスキャン条件で設定される。

【００５３】また、上記したビュワーパスと同様に、可
変視野絞りＦSのフィールドレンズ７０側にスキャン用
シャッター５１Ｓが回転軸５２Ｓ回りに揺動自在に設け
られている。そして、スキャン用シャッター駆動部５３
Ｓによる駆動力を受けて、当該シャッター５１Ｓがスキ
ャン用コレクターレンズ系４０Ｓの光路を開放する開放
位置（図５の実線位置）に位置すると、コレクターレン
ズ系４０Ｓからの光は部分透過ミラー５４を通過し、フ
ィールドレンズ７０、リレー系８０、ミラー９０および
コンデンサーレンズ１００を介して原稿２に照射され
る。また、この実施例では、コンデンサーレンズ１００
の瞳位置１０１に光源ランプ３１の光源像を形成するよ
うにしており、ビュワーパスのみならずスキャンパスに
おいても、ケーラー照明系となっている。

【００５４】一方、当該シャッター５１Ｓが同図の点線
で示す遮断位置に位置すると、スキャン用コレクターレ
ンズ系４０Ｓの光路が遮断され、コレクターレンズ系４
０Ｓからの光は遮光される。このように、この実施例で
は、スキャン用シャッター駆動部５３Ｓがスキャン用シ
ャッター５１Ｓを駆動することで、スキャンパスによる
原稿２の照明を制御している。

【００５５】なお、ビュワー観察用およびスキャン用シ
ャッター５１Ｖ，５１Ｓはそれぞれ独立して制御される
ものではなく、同期して制御される。すなわち、一方の
シャッターが開放されるとき、他方は遮断位置に位置決
めされる。また、部分透過ミラー５４はビュワー用およ
びスキャン用スキャン光学系４０Ｖ，４０Ｓの光路が相
互に交差した位置に配置されたものであり、両光路を合
成して部分透過ミラー５４はビュワー用およびスキャン
用スキャン光学系４０Ｖ，４０Ｓからの光を同一方向
（フィールドレンズ７０側）に導く合成手段として機能
する。このように、この実施例では、ビュワー観察用お
よびスキャン用シャッター５１Ｖ，５１Ｓ、シャッター
駆動部５３Ｖ，５３Ｓおよびハーフミラー５４で切替機
構５０が構成されており、コレクターレンズ系４０Ｖ，
４０Ｓの一方からのみフィールドレンズ７０に向けて光
が選択的に出射される。また、上記のように原稿２とし
て透過原稿が用いられる場合、すなわち透過用光学系Ｔ
での照明を行う場合には、後述する反射用シャッターが
遮断位置に位置決めされ、反射用光学系Ｒでの照明は行
われない。

【００５６】次に、図１に戻って、コレクターレンズ系
４０Ｖ，４０Ｓの一方から選択的に出射された光が原稿
２に照射されるまでについて説明をする。この出射光
は、フィールドレンズ７０を介してリレー系８０に入射
される。このリレー系８０は２枚のレンズ８１，８２で
構成されている。両レンズ８１，８２は、それらの焦点
距離を足し合わせた距離だけ相互に離隔配置されて、い
わゆるアフォーカル光学系が形成されている。ここで、
リレー系８０をアフォーカル光学系とすることで、フォ
ーカル系で形成した場合に比べてレンズ面に付着したゴ
ミなどの影響を受けず、良好にリレーすることができ
る。すなわち、フォーカル光学系の場合、光源像がレン
ズに形成されるため、当該レンズのレンズ面にゴミなど
が付着していたとき、光源像が乱れ、悪影響を及ぼす。
これに対し、この実施例のようにアフォーカル光学系で
リレー系を形成した場合、光源像がレンズ間の空間領域
に形成されるため、レンズ面上のゴミなどの影響を受け
ず、良好に光源像をコンデンサーレンズ１００側に伝達
することができる。

【００５７】このリレー系８０を出射した光はミラー９
０で（−Ｘ）方向に反射された後、コンデンサーレンズ
１００によって原稿シリンダ１上の原稿２（図２参照）
に照射される。

【００５８】次に、反射用光学系Ｒについて図１を参照
しつつ説明する。この反射用光学系Ｒは、図１に示すよ
うに、光源３０からの光を原稿シリンダ１近傍にまで導
くためのバンドルファイバ（導光手段）１１０で構成さ
れている。このバンドルファイバ１１０の一方端部１１
１が穴あき楕円鏡３２の開口部３２Ｒに対向して穴あき
楕円鏡３２の上方位置に配置され、開口部３２Ｒを介し
て出射してきた光がこの一方端部１１１からバンドルフ
ァイバ１１０に入射され、他方端部（図示省略）側に導
かれた後、他方端部より原稿２に向けて出射される。こ
うして、原稿２の反射用照明が行われる。なお、光源ラ
ンプ３１と一方端部１１１との間には、反射用シャッタ
ー（図示省略）が配置されており、原稿２として反射原
稿が用いられる場合、反射用シャッターが解放位置に位
置決めされ、反射用光学系での照明が行われる。また、
この場合には、ビュワー用およびスキャン用シャッター
５１Ｖ，５１Ｓが遮断位置に位置決めされ、透過用光学
系Ｔでの照明は行われない。

【００５９】上記のように構成された照明光学系が組み
込まれた画像読取装置では、まず、原稿シリンダ１に原
稿２（透過原稿）を貼着した後、原稿の読取に先立っ
て、ビュワー用およびスキャン用シャッター５１Ｖ，５
１Ｓをそれぞれ「開放位置」、「遮断位置」に位置決め
してビュワーパスによって原稿２をビュワー観察時の最
適照明条件、すなわち直径数ｍｍの照明エリアで透過照
明する。また、このような照明条件下では、可動ミラ―
６を図１３の実線位置に位置決めさせ、可動ミラー６に
よる反射光をスクリ―ン７に導いて投影像をスクリーン
７上に投影する。そして、作業者が目視にて観察しなが
ら照準合わせ及びピント合わせを行う。

【００６０】これらの処理が完了すると、ビュワー用お
よびスキャン用シャッター５１Ｖ，５１Ｓをそれぞれ
「遮断位置」、「開放位置」に切り替え、スキャンパス
によって原稿２を透過照明する。このときの照明条件
は、数μｍないし数１００μｍの照明エリアで、開口数
が最大０．２５程度となっている。また、必要に応じて
可変開口絞りＡSおよび可変視野絞りＦSを調整して照明
条件を最適化する。

【００６１】このようにスキャン用の照明条件が整う
と、可動ミラー６を実線位置から退避移動させた後、原
稿シリンダ１を主走査方向（図１４の矢印方向）に回転
させるとともに、その回転運動と同期して走査ヘッドお
よび照明光学系を一体的に副走査方向Ｙに移動させなが
ら、原稿２からの光を光電子増倍管５に導いて原稿２の
画像を光電変換して、原稿２の画像を読取る。

【００６２】以上のように、この実施例によれば、互い
に異なる光路を有するビュワー観察用およびスキャン用
コレクターレンズ系４０Ｖ，４０Ｓを設け、光源３０か
らの光をそれぞれ異なる光路で取り込み、切替機構５０
によって選択的にビュワー観察用およびスキャン用コレ
クターレンズ系４０Ｖ，４０Ｓの一方からのみ光をフィ
ールドレンズ７０側に出射することで、ビュワーパスと
スキャンパスを切り替えて原稿２を照明している。した
がって、上記のようにビュワー観察時とスキャン時とで
照明エリアおよび開口数を異なるように設定することが
でき、それぞれの場合において照明条件を最適化するこ
とができる。

【００６３】具体的には、ビュワーパスとスキャンパス
の光路間でコンデンサーレンズ１００の瞳上に投影され
る光源像の倍率差が生じるように、ビュワー観察用およ
びスキャン用コレクターレンズ系４０Ｖ，４０Ｓを設計
すればよく、ビュワーパス側ではコレクターレンズ４１
Ｖの焦点距離ｆ41Vを、またスキャンパス側では２次光
源形成レンズ系３５の焦点距離およびコレクターレンズ
４１Ｓの焦点距離ｆ41Sを、それぞれ設定すればよい。
また、スキャンパスにおいて２次光源を形成せず、光源
ランプ３１からの光を直接スキャン用コレクターレンズ
系４０Ｓに入射する場合には、相互に焦点距離が異なる
レンズをコレクターレンズ４１Ｖ，４１Ｓとして用いれ
ばよい。さらに、実施例では、コレクターレンズ系４０
Ｖ，４０Ｓはそれぞれ単レンズ４１Ｖ，４１Ｓで構成さ
れているが、複数のレンズで構成してもよい。

【００６４】なお、この実施例では、図４および図６か
らわかるように、フィールドレンズ７０とコンデンサー
レンズ１００とでアフォーカル光学系が形成されるよう
に配置されている。しかも上記のように、ビュワー観察
用およびスキャン用コレクターレンズ４１Ｖ，４１Ｓは
それぞれ光源ランプ３１および２次光源から焦点距離だ
け離された位置に配置されており、しかも視野絞りＦV
がコレクターレンズ４１Ｖとフィールドレンズ７０との
間、可変視野絞りＦSがコレクターレンズ４１Ｓとフィ
ールドレンズ７０との間に配置されていることから、こ
の透過用光学系Ｔは視野絞りの投影に関して像側テレセ
ントリックとなっているため、原稿２を良好に照明する
ことができる。

【００６５】以上、実施例に即して本発明を説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、様
々な変形が可能である。

【００６６】この実施例では、開口絞りＡSを２次光源
が形成される位置に配置しているが、開口絞りＡSの配
設位置はこれに限定されるものではなく、光源像および
それに共役な位置であれば、どこに配置してもよい。た
だし、上記のように２次光源が形成される位置Ｐ30に配
置した場合、可変開口絞りＡSがランプハウス２０内に
位置することとなり、開口絞りＡSの開口サイズを自動
的に変更するための自動調整機構（駆動源および駆動力
伝達部など）を組み込みやすいという利点がある。一
方、光源像と共役な位置で、しかも原稿２に最も近い位
置（この実施例では、コンデンサーレンズ１００の瞳位
置）に開口絞りを配置した場合、レイパイプ６０の振動
などによる影響を最小限に抑えることができ、安定して
原稿２を照明することができる。

【００６７】また、上記実施例では、切替機構５０にビ
ュワー観察用およびスキャン用シャッター５１Ｖ，５１
Ｓを設け、これらビュワー観察用およびスキャン用シャ
ッター５１Ｖ，５１Ｓを同期して制御することでコレク
ターレンズ系４０Ｖ，４０Ｓの一方から選択的に光をフ
ィールドレンズ７０側に出射するようにしているが、切
替機構５０をリターンミラー機構で構成してもよい（図
７および図８）。

【００６８】図７は、切替機構の一変形例を示す斜視図
である。この切替機構５０では、ミラーホルダ５５が回
転軸５５Ａ回りに揺動自在に設けられ、さらにこのミラ
ーホルダ５５にミラー５６が固着されている。また、ミ
ラーホルダ５５の回転軸５５Ａを挟んでミラー５６の反
対側で、ミラーホルダ５５にバネ部材５７およびプッシ
ュプル・ソレノイド５８が連結されている。このため、
プッシュプル・ソレノイド５８を適当に作動させると、
点線状態にあったミラーホルダ５５がバネ部材５７の付
勢力に逆らいながら回転軸５５Ａ回りに矢印方向に回転
し、同図の実線位置（ビュワー観察用ポジション）に位
置決めされる。この状態では、ビュワー観察用コレクタ
ーレンズ系４０Ｖ（図７への図示は省略している）から
の光ＬVがミラー５６で反射されて、フィールドレンズ
７０（図７への図示は省略している）側に進む一方、ス
キャン用コレクターレンズ系４０Ｓ（図７への図示は省
略している）からの光ＬSがミラーホルダ５５で遮光さ
れる。

【００６９】また、プッシュプル・ソレノイド５８を上
記とは逆方向に作動させると、ビュワー観察用ポジショ
ン（同図の実線）から元の位置（同図の点線；スキャン
用ポジション）に戻り、スキャン用コレクターレンズ系
４０Ｓからの光ＬSのみがフィールドレンズ７０側に進
む。

【００７０】このように、リターンミラー機構によって
切替機構５０を構成した場合には、少ない駆動手段で照
明の切り替えを行うことができる。また、リターンミラ
ー機構を用いる場合には、スキャンパスからミラー５６
を退避することができるので、スキャンパスでの光量損
失を発生させることがなく、さらに、ビュワーパスにお
ける最適光量を独立に設定することができる。

【００７１】図８は、切替機構の他の変形例を示す斜視
図である。この切替機構５０は、ミラー５６をビュワー
観察用ポジションとスキャン用ポジションとの間で揺動
駆動する駆動手段としてロータリーソレノイド５９を採
用している点を除いて、先に説明した切替機構５０の変
形例（図７）と構成上同一である。したがって、この切
替機構５０を採用した場合にも、上記と変形例（図７）
と同一の動作により、同一の作用効果が得られる。

【００７２】また、上記実施例では、透過用光学系Ｔは
いわゆるケーラー照明系となっているが、基本的構成要
素を変えることなく、各光学素子の間隔を調整すること
によってクリティカル照明系とすることも可能であり、
この場合であっても、ケーラー照明系の場合と同一効果
が得られる。すなわち、ケーラー照明系かクリティカル
照明系であるかを問わず、ビュワー観察時とスキャン時
とで照明エリアおよび開口数を異なるように設定するこ
とができる。

【００７３】また、上記実施例にかかる透過用光学系Ｔ
はリレー系８０を備えているが、このリレー系８０は本
発明上必須の構成要素というわけではなく、図９に示す
ように、リレー系８０を設けることなく、透過用光学系
Ｔを構成することができ、上記第１実施例と同様の作用
効果が得られる。

【００７４】また、図１０に示すように、光源ランプ３
１を挟んで穴部３２Ｓと反対側に球面鏡３７を配置する
ことで、より多くの光を穴部３２Ｓに反射してスキャン
時により高い照度で原稿２を照明することができる。ビ
ュワーパス側についても同様である。

【００７５】さらに、リレー系８０を構成するレンズ８
１，８２の配置位置については、上記実施例に限定され
るものではなく、例えば図１１や図１２に示すように配
置してもよい。

【００７６】

【発明の効果】請求項１，３，４，６，８，９，１１及
び１３の発明によれば、互いに異なる光路を有するビュ
ワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系を設
け、光源からの光をそれぞれ異なる光路で取り込み、切
替手段によって選択的にビュワー観察用およびスキャン
用コレクターレンズ系の一方からのみ光をフィールドレ
ンズ側に出射することで、ビュワーパスとスキャンパス
を切り替えて原稿を照明するようにしているので、ビュ
ワー観察時とスキャン時とで照明エリアおよび開口数を
異なるように設定することができ、それぞれの場合にお
いて照明条件を最適化することができる。

【００７７】さらに、以下の請求項にかかる発明によれ
ば、次の付加的な効果が得られる。

【００７８】請求項２の発明によれば、光源の光源像が
形成される位置あるいは当該光源像位置と共役な位置に
配置された可変開口絞りを配置しているので、開口の制
御によって照明条件を変更し、より精度良く最適化する
ことができる。

【００７９】請求項５の発明によれば、ビュワー観察用
およびスキャン用コレクターレンズ系を構成するコレク
ターレンズの前側焦点に、光源あるいは光源像が位置す
るように構成されており、しかもフィールドレンズとコ
ンデンサーレンズとでアフォーカル光学系を形成してい
るので、像側テレセントリックとなり、良好に原稿を照
明することができる。

【００８０】請求項７の発明によれば、フィールドレン
ズとコンデンサーレンズとの間にアフォーカル光学系の
リレー系が配置されているので、レンズに付着したゴミ
などの影響を受けず、光源像をコンデンサーレンズ側に
伝達することができる。

【００８１】請求項１０の発明によれば、光源像がコン
デンサーレンズの瞳位置に形成されるようにしているの
で、透過用光学系がケーラー照明系となり、原稿を均一
に照明することができる。

【００８２】請求項１２の発明によれば、可変視野絞り
を原稿と共役な位置に配置しているので、視野絞りの開
口を制御することで照明条件を変更し、より精度良く最
適化することができる。

【００８３】請求項１４の発明によれば、穴あき楕円鏡
を光源ランプを取り囲むように配置し、その側面部に設
けられた２つの穴部に対応してビュワー観察用およびス
キャン用コレクターレンズ系をそれぞれ対向配置すると
ともに、反射用光学系の導光手段の一方端を穴あき楕円
鏡の開口部と対向配置しているので、光源ランプからの
光を効率良く各光学系に入射することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる画像読取装置の照明光学系の
一実施例を示す斜視図である。

【図２】透過用光学系の概略をを示す平面図である。

【図３】図１の照明光学系のビュワーパスに関連する構
成のみを示す斜視図である。

【図４】図１の照明光学系のビュワーパスに関連する構
成のみを示す図である。

【図５】図１の照明光学系のスキャンパスに関連する構
成のみを示す斜視図である。

【図６】図５の照明光学系のスキャンパスに関連する構
成のみを示す図である。

【図７】切替機構の一変形例を示す斜視図である。

【図８】切替機構の他の変形例を示す斜視図である。

【図９】この発明にかかる画像読取装置の照明光学系の
変形例を示す図である。

【図１０】この発明にかかる画像読取装置の照明光学系
の変形例を示す図である。

【図１１】この発明にかかる画像読取装置の照明光学系
の変形例を示す図である。

【図１２】この発明にかかる画像読取装置の照明光学系
の変形例を示す図である。

【図１３】この発明の背景技術となる画像読取装置の部
分構成を示す図である。

【図１４】従来の画像読取装置の照明光学系を示す斜視
図である。

【符号の説明】

１ 原稿シリンダ ２ 原稿 １２，３１ 光源ランプ １３，４１Ｖ，４１Ｓ コレクターレンズ １４，ＦV，ＦS 視野絞り １６，ＡS 開口絞り １８，１００ コンデンサーレンズ ３０ 光源 ３２ 穴あき楕円鏡 ３２Ｒ 開口部 ３２Ｖ，３２Ｓ 穴部 ３５ ２次光源形成レンズ系 ４０Ｓ スキャン用コレクターレンズ系 ４０Ｖ ビュワー観察用コレクターレンズ系 ５０ 切替機構（切替手段） ５１Ｓ スキャン用シャッター ５１Ｖ ビュワー観察用シャッター ５３Ｓ スキャン用シャッター駆動部 ５３Ｖ ビュワー観察用シャッター駆動部 ５４ 部分透過ミラー（合成手段） ７０ フィールドレンズ ８０ リレー系 １０１ 瞳位置 １１０ バンドルファイバ（導光手段） Ｒ 反射用光学系 Ｔ 透過用光学系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−50762（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−16517（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−202651（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−77364（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/04 - 1/207

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿載置面に載置された原稿からの光を
   受光して前記原稿の画像を読取る画像読取装置におい
   て、光源と、コレクターレンズ系と、フィールドレンズ
   と、コンデンサーレンズとからなり、前記光源からの光
   を前記コレクターレンズ系、前記フィールドレンズおよ
   び前記コンデンサーレンズの順に通過させ、前記原稿に
   照射する透過用光学系を有する照明光学系であって、 前記コレクターレンズ系が、それぞれ異なる光路で前記
   光源からの光を取り込み、前記光路間に前記光源の像の
   倍率差を設け、前記フィールドレンズに向けて出射する
   ビュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系を
   備え、しかも、 前記透過用光学系が、前記ビュワー観察用およびスキャ
   ン用コレクターレンズ系での光路の開放・遮断をそれぞ
   れ切り替えて、前記ビュワー観察用およびスキャン用コ
   レクターレンズ系のうちの一方のみから前記フィールド
   レンズに向けて光を出射する切替手段をさらに備えたこ
   とを特徴とする画像読取装置の照明光学系。
2. 【請求項２】 前記透過用光学系が、前記光源の光源像
   が形成される位置あるいは当該光源像位置と共役な位置
   に配置された可変開口絞りをさらに備えた請求項１記載
   の画像読取装置の照明光学系。
3. 【請求項３】 前記光源が、光源ランプと、前記光源ラ
   ンプの２次光源を形成する２次光源形成レンズ系と、を
   備え、前記２次光源からの光を前記ビュワー観察用およ
   びスキャン用コレクターレンズ系の少なくとも一方に与
   える請求項１記載の画像読取装置の照明光学系。
4. 【請求項４】 前記フィールドレンズと前記コンデンサ
   ーレンズとでアフォーカル光学系が形成された請求項１
   記載の画像読取装置の照明光学系。
5. 【請求項５】 前記ビュワー観察用およびスキャン用コ
   レクターレンズ系が、その前側焦点に前記光源あるいは
   光源像に位置するように配置されたコレクターレンズを
   それぞれ備えた請求項４記載の画像読取装置の照明光学
   系。
6. 【請求項６】 前記透過用光学系が、前記フィールドレ
   ンズと前記コンデンサーレンズとの間に設けられたリレ
   ー系をさらに備えた請求項１記載の画像読取装置の照明
   光学系。
7. 【請求項７】 前記リレー系がアフォーカル光学系であ
   る請求項６記載の画像読取装置の照明光学系。
8. 【請求項８】 前記切替手段が、 前記ビュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ
   系の光路上にそれぞれ配置されたビュワー観察用および
   スキャン用シャッターと、 前記ビュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ
   系の出射側で、前記ビュワー観察用コレクターレンズ系
   の光路と前記スキャン用コレクターレンズ系の光路とが
   交差する位置に配置され、両光路を合成して前記ビュワ
   ー観察用およびスキャン用コレクターレンズ系からの光
   を前記フィールドレンズ側に導く合成手段と、 前記ビュワー観察用およびスキャン用シャッターを開閉
   駆動するシャッター駆動手段と、を備える請求項１記載
   の画像読取装置の照明光学系。
9. 【請求項９】 前記切替手段が、 前記ビュワー観察用およびスキャン用コレクターレンズ
   系の出射側で、前記ビュワー観察用コレクターレンズ系
   の光路と前記スキャン用コレクターレンズ系の光路とが
   交差する位置に配置され、前記ビュワー観察用コレクタ
   ーレンズ系からの光のみを前記フィールドレンズ側に導
   くビュワー観察用ポジションと、前記スキャン用コレク
   ターレンズ系からの光のみを前記フィールドレンズ側に
   導くスキャン用ポジションとの間で移動自在なリターン
   ミラーと、 前記リターンミラーを駆動するミラー駆動手段と、を備
   える請求項１記載の画像読取装置の照明光学系。
10. 【請求項１０】 前記光源像が前記コンデンサーレンズ
    の瞳位置に形成された請求項１記載の画像読取装置の照
    明光学系。
11. 【請求項１１】 前記透過用光学系が、前記原稿と共役
    な位置に配置された視野絞りをさらに備えた請求項１記
    載の画像読取装置の照明光学系。
12. 【請求項１２】 前記視野絞りが可変視野絞りである請
    求項１１記載の画像読取装置の照明光学系。
13. 【請求項１３】 前記照明光学系が、前記光源からの光
    を前記原稿載置面近傍に導く導光手段を有し、前記光源
    からの光を前記導光手段の一方端より取り込み、他方端
    より前記原稿に向けて照射する反射用光学系をさらに備
    えた請求項１記載の画像読取装置の照明光学系。
14. 【請求項１４】 前記光源が、光源ランプと、前記光源
    ランプを取り囲むように配置され、その側面部に２つの
    穴部が形成された穴あき楕円鏡とを備え、しかも、 前記２つの穴部がそれぞれ前記ビュワー観察用およびス
    キャン用コレクターレンズ系と対応して配置されるとと
    もに、前記導光手段の一方端が前記穴あき楕円鏡の開口
    部と対向配置された請求項１３記載の画像読取装置の照
    明光学系。