JP3879707B2 - 画像読取装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像読取装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
デジタル式の画像読取装置で解像度（ラインセンサのサンプリングピッチで決定される）を向上させるには、ラインセンサの画素のサイズを小さくする必要がある。この場合、解像度が向上しても、画素が小さくなったり露光時間が短くなったりするためにセンサの感度が低下する。この低下を補うには、読取速度を小さくするか、結像用レンズのＦ数を小さくして明るさを確保するかしなければならない。読取速度の大きい方が望ましいので、Ｆ数を小さくしてレンズを出射した光の明るさを確保するのが望ましい。
【０００３】
一方、大サイズの原稿を読み取るには、結像用レンズの画角を大きくしなければならない。例えば、Ａ３サイズの原稿を読み取るには、半画角１８゜程度のレンズが一般に用いられる。これらの要求に加えて、カラー画像読取機では、カラー画像処理のための倍率色収差を小さくする必要がある。ところが、レンズの設計上、Ｆ数を小さくし、倍率色収差を小さくすると、像面湾曲などの他の収差が大きくなる傾向がある。また、倍率色収差を小さくしても、軸上色収差がそれに伴って小さくなるわけではない。
【０００４】
通常のコスト条件で、Ｆ数を小さくし、画角を大きくし、倍率色収差を小さくしようとすると、レンズの動径方向の解像性能が低下する。この動径方向の解像性能の低下は、レンズの光軸から離れた光、例えば原稿の端部からの反射光ほど、大きい。動径方向の解像性能は、ラインセンサの副走査方向の読取に影響を与えるため、上記の条件では画像周辺部の解像性能が低下する。また、最良像面が湾曲すると、レンズの軸上色収差と相まって、レッド、グリーン、ブルーの３色の間にＭＴＦの差が生じ、仮に黒文字を読み取った際でも、３色のＭＴＦの差に起因して、画像処理部では黒文字であると認識できない問題が生ずる。
【０００５】
こうした問題に対する解決策として、従来からレンズを暗くして、収差を改善するという手段も採られているが、前述したように、高速、高解像度および高画質の目的からセンサ面上の露光量を低くすることは得策ではない。また露光量を確保するため、原稿を照射する照明の光量を大きくすることも考えられる。しかし、このことは消費エネルギの増大に帰結する。
【０００６】
従来より画像読取装置では、光量を大きくし、読取色再現性を良好にするため、リニアハロゲンランプが用いられている。これらのランプは、電力から光に変換する効率に劣るため、消費電力が大きい。また、ラインセンサで読み取るときには、交流で点灯させたときのランプのフリッカの影響が無視できないため、良好な読取には交流から直流へ変換して、ランプを直流で点灯する必要もある。この変換による電力損失もあるため、照明に必要な消費電力は従来から大きかった。従って、上記のように解像度の向上のために、照明の光量を大きくするのは得策ではない。しかも、例えば複写機に搭載された画像読取装置については、画像読取装置以外の複写機の部分、例えば画像処理部や画像出力部の消費電力、特に画像出力部の熱定着装置の消費電力が照明の光量増大に対する制約となる。
【０００７】
このような背景に鑑み、問題の生ずる副走査方向端部の解像度を向上させるため、レンズ開口を副走査方向に絞るサジタルストッパが使用されている。サジタルストッパは、メリディオナル面から離れた光線をカットするので、主走査方向端部での副走査方向の解像性能を良好にする。しかし、主走査方向端部での解像性能を中央部分なみに向上させようとした場合、サジタルストッパでは光量の１／４程度をカットする必要が生ずる。サジタルストッパで３／４になった光量を補おうとすると、照明光量を４／３倍にする必要がある。すなわち結局、照明に必要なエネルギを３０％以上も上昇させなければならない。
【０００８】
本発明は上記の事情を考慮してなされたものであり、照明光量の増大の要求を少なくしながら、画像端部での解像性能を良好にすることが可能な画像読取装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る画像読取装置は、
原稿の幅方向に渡って照射光を照射する照射手段と、
前記照射手段により照射された照射光に対する前記原稿からの反射光を遮光する遮光手段と、
前記反射光を結像する結像手段と、
前記結像手段により結像された前記反射光を読み取るラインセンサとを備え、
前記遮光手段は、前記結像手段の外側に設けられ、前記ラインセンサの主走査方向の画角が小さい位置に比較して、前記ラインセンサの主走査方向の画角が大きい位置における前記ラインセンサの副走査方向の遮光量が大きく、
前記照射手段は、
前記原稿と対向する位置に、その長手方向が前記原稿の幅方向と一致するように配置され、前記長手方向に沿って延びるスリットが側部に形成された導波管と、
前記導波管の両端に設けられた点光源とを備え、
前記スリットから漏れ出て前記原稿に照射される前記照射光の照度を、前記原稿の端部側ほど高くし、前記ラインセンサの主走査方向の画角が大きい位置の前記遮光手段による光量低下を補完することを特徴とする。
なお、前記スリットの幅は、前記導波管の長手方向の端部側ほど大きい構成であってもよい。
また、本発明に係る画像読取装置は、
原稿の幅方向に渡って照射光を照射する照射手段と、
前記照射手段により照射された照射光に対する前記原稿からの反射光を遮光する遮光手段と、
前記反射光を結像する結像手段と、
前記結像手段により結像された前記反射光を読み取るラインセンサとを備え、
前記遮光手段は、前記結像手段の外側に設けられ、前記ラインセンサの主走査方向の画角が小さい位置に比較して、前記ラインセンサの主走査方向の画角が大きい位置における前記ラインセンサの副走査方向の遮光量が大きく、
前記照射手段は、
前記原稿と対向する位置に、その長手方向が前記原稿の幅方向と一致するように配置され、内部に導かれた光を散乱させる散乱粒子を含んだ光散乱導光体と、
前記光散乱導光体の両端に設けられた点光源とを備え、
前記散乱粒子による反射によって前記光散乱導光体から前記原稿に照射される前記照射光の照度を、前記原稿の端部側ほど高くし、前記ラインセンサの主走査方向の画角が大きい位置の前記遮光手段による光量低下を補完することを特徴とする。
なお、前記光散乱導光体に含まれる散乱粒子の割合は、前記光散乱導光体の長手方向の端部側ほど大きい構成であってもよい。
また、前記遮光手段は、前記結像手段の外側に設けられ、前記ラインセンサの主走査方向の画角が小さい位置に比較して、前記ラインセンサの主走査方向の画角が大きい位置における前記ラインセンサの副走査方向の遮光量が大きく、かつ、前記ラインセンサの副走査方向の遮光幅が画角の略７０％よりも大きい範囲に渡って略一定である構成であってもよい。
【００１０】
本発明に係る画像読取装置によれば、遮光手段が、原稿からの帯状の反射光のうち、原稿の端部側からの反射光ほど幅が狭くなるように遮光する。これにより、ラインセンサの主走査方向の端部では、反射光が絞られて、解像性能が向上する。つまり、結像手段の特性上の問題である画像周辺部での収差による解像性能の低下を解決することが可能である。
一方、前記遮光手段に起因する端部の光量低下は、前記照射手段による端部の照明光量増加により補正される。これにより、ほぼ一様な光量分布を得ることが可能となる。このように、本発明に係る画像読取装置によれば、画像周辺部での収差による解像性能の低下を解決しつつ、ほぼ一様な光量分布を得ることが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の様々な実施形態について説明する。
１．画像読取装置の構成
図１は、本発明に係る画像読取装置を示す概略側面図である。この画像読取装置は、フルカラー複写機に設けられているが、単独のユニットとされたものであってもよい。図中符号１（図８参照）は、箱状の筐体すなわちキャビネットである。キャビネット１の上部は開口しており、その開口に、原稿を載置するためのプラテンガラス２がはめ込まれている。このプラテンガラス２の上に、複写すべき画像を下向きにして原稿３が載置される。キャビネット１には、プラテンカバー４が回動可能に取り付けられており、原稿３の読取時に、プラテンカバー４はプラテンガラス２に対向させられ、原稿３をプラテンガラス２に密着させる働きをする。
【００１２】
キャビネット１内には、フルレートキャリッジ１１およびハーフレートキャリッジ１２が、図示しないガイドレールに沿って左右方向に往復動自在に支持されている。キャリッジ１１，１２は、その長さ方向が図の紙面垂直方向に延びたほぼ直方体状のもので、プラテンガラス２の幅に相当する長さを有している。
【００１３】
フルレートキャリッジ１１には、プラテンガラス２上の原稿３を照射するリニアランプ（照射手段）３２と、原稿３からの反射光を側方に反射させる第１のミラー３３が搭載されている。また、ハーフレートキャリッジ１２には、第１のミラー３３からの反射光を下方に反射させる第２のミラー３４と、この第２のミラー３４からの反射光を側方に反射させる第３のミラー３５が搭載されている。さらに、キャビネット１内には、第３のミラー３５からの反射光が屈折透過するレンズ（結像手段）３６と、このレンズ３６によって反射光が結像されるＣＣＤからなるラインイメージセンサ３７が設けられている。
【００１４】
リニアランプ３２は、例えばハロゲンランプまたは希ガスランプであり、図の紙面垂直方向に延びる長尺の直管状のランプである。リニアランプ３２の下には、反射凹面鏡３０が設けられており、これによりリニアランプ３２から発した光は、原稿３をその幅方向（図の紙面垂直方向）全体にわたって帯状に同時に照射する。
【００１５】
フルレートキャリッジ１１は原稿３の横方向全体にわたって移動させられ、これによりリニアランプ３２は原稿３の全面を照射する。ハーフレートキャリッジ１２はフルレートキャリッジ１１の半分の速度で、フルレートキャリッジ１１と同方向に移動させられ、原稿３からミラー３３，３４，３５を経てレンズ３６に至る光路の長さを一定に維持する。キャリッジ１１，１２が走行させられる横方向が副走査方向である。
【００１６】
ラインイメージセンサ３７は、固体撮像素子、具体的にはＣＣＤイメージセンサであり、図１の紙面垂直方向に延びている。図１に示すように、ラインイメージセンサ３７においては、上段にＣＣＤ感光画素列３７Ｂ、中段にＣＣＤ感光画素列３７Ｒ、下段にＣＣＤ感光画素列３７Ｇが配列されている。反射光路の展開状態を示した図２に示すように、ラインイメージセンサ３７の長手方向に沿って、ＣＣＤ感光画素列３７Ｂにおいては、多数の画素ＰＩが直列させられている。ＣＣＤ感光画素列３７Ｒ，３７Ｇにおいても同様である。
【００１７】
ＣＣＤ感光画素列３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂの各画素ＰＩには色フィルタが設けられ、これによりＣＣＤ感光画素列３７Ｒの画素ＰＩはレッド（Ｒ）、ＣＣＤ感光画素列３７Ｇの画素ＰＩはグリーン（Ｇ）、ＣＣＤ感光画素列３７Ｂの画素ＰＩはブルー（Ｂ）を読み取る。ラインイメージセンサ３７の長手方向である図１中の紙面垂直方向が、ラインイメージセンサ３７の主走査方向である。
【００１８】
原稿３の読取時には、上記のようにしてフルレートキャリッジ１１上のリニアランプ３２が原稿３を照射し、原稿３からの反射光が、フルレートキャリッジ１１上の第１のミラー３３、ハーフレートキャリッジ１２上のミラー３４，３５で順次反射する。そして、第３のミラー３５からの反射光は、レンズ３６を出射した後、ラインイメージセンサ３７に結像する。ラインイメージセンサ３７の各画素ＰＩは、光電変換を行い、このようにして得られたＲＧＢ三色の画像信号が処理ユニット３８に供給される。処理ユニット３８では、画像信号を補正した後、補正後の画像信号に基づいて、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４色の画像書込信号を生成し、この画像書込信号を複写機の画像出力部に供給する。
【００１９】
図３を参照して、レンズ３６の特性について説明する。レンズ３６で光軸ａｘから離れた位置の画像を結像する際、光軸ａｘを中心とする同心円の接線方向（タンジェンシャル方向）のラインペア情報と、同心円の動径方向のラインペアとでは、解像特性が異なる。ラインイメージセンサ３７を使用した画像読取装置に、このようなレンズ３６を用いる場合、接線方向の解像特性がラインイメージセンサ３７の主走査方向の解像性能に対応し、動径方向の解像特性がラインイメージセンサ３７の副走査方向の解像特性に対応する。
【００２０】
結像レンズの特性上、接線方向の解像特性に比べ、動径方向の解像特性が低くなりがちである。従って、ラインイメージセンサ３７においては、光軸ａｘから離れた位置の画像の副走査方向の解像性能が低くなることが多い。
【００２１】
しかし、光軸ａｘから離れた光がレンズ３６に入射する場合、後述するメリディオナル面を通過する光線は、レンズ３６の軸対称性により、レンズ３６を出射した後もメリディオナル面から離れることはなく、副走査方向の解像度およびＭＴＦ特性を低下させない。
【００２２】
２．従来のサジタルストッパ
そこで、副走査方向の解像性能の低下を解決するため、従来、使用されている手段が図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すサジタルストッパ３９である。この従来のサジタルストッパ３９は、矩形の薄板であって、その中央にはやはり矩形の開口部３９ａが形成されている。
【００２３】
サジタルストッパ３９は、開口部３９ａの中心が原稿３からの反射光の光軸ａｘに合致し、開口部３９ａの長辺が主走査方向、短辺が副走査方向に合致するように配置される。すなわち、開口部３９ａの長辺は、レンズ３６に対する原稿３からの反射光のメリディオナル面と平行になされ、短辺は、サジタル面に平行になされる。メリディオナル面は、光学系において、軸外の物点と光軸とを含む平面であり、サジタル面はメリディオナル面に垂直な平面である。図３（Ｂ）および後述する図７（Ａ）では、メリディオナル面は、物点の連続線ＬOPと光軸ａｘを含む平面である（像点の連続線ＬIPと光軸ａｘを含む平面ともいえる）。
【００２４】
サジタルストッパ３９の開口部３９ａの短辺は、レンズ３６の入射瞳で制限される入射光束の範囲よりも小さくされており、これによってレンズ３６に入射する光線は、サジタル方向に絞られる。すなわち、ある物点ＯＰ1から開口部３９ａよりも上または下に向かった光は、サジタルストッパ３９で遮光され、レンズ３６には入射できない。このように、ラジアル方向の解像特性を悪化させる、メリディオナル面から離れた光線をカットすることにより、幾何光学的な収差は減少し、光軸ａｘを中心とする同心円の動径方向の結像状態は改善する。これと同時に、光束の広がりが抑制されるため、径方向全体にわたってレンズ３６から像点までの距離の許容範囲も大きくなる。
【００２５】
以上の光の制限作用は、開口部３９ａの長手方向全体にわたって同様である。つまり、光軸ａｘ上の物点ＯＰ2からの光はサジタルストッパ３９により部分的に遮光され、開口部３９ａを通過した光だけが像点ＩＰ2に結像するし、光軸ａｘから離れた物点ＯＰ1からの光についても開口部３９ａを通過した光だけが像点ＩＰ1に結像する。
【００２６】
図４（Ａ）において、符号Ｅは、サジタルストッパ３９がなかったと仮定した場合のレンズ３６の入射瞳で制限される入射光束を示し、斜線を付した部分は、サジタルストッパ３９の上下の部分によりカットされる光束の部分である。この図により、上記のサジタルストッパ３９の作用がより一層理解されよう。
【００２７】
しかし、図４（Ａ）に示すように、この従来のサジタルストッパ３９では、レンズ３６への入射光のカットされる部分が多く、照明エネルギの損失が大きい。これに伴う不具合は、前述の通りである。
【００２８】
３．実施形態のサジタルストッパの構造および配置
図５は、本発明に係るサジタルストッパ（遮光手段）４０を示す。このサジタルストッパ４０は、矩形の薄板であって、その中央には長尺の開口部４１が形成されている。開口部４１は、その長手方向に沿って並んだ、狭幅部４１ａ、広幅部４１ｂおよび狭幅部４１ｃを有する。
【００２９】
端部にある狭幅部４１ａ，４１ｃは互いに同幅（ここでいう幅は図の上下方向の長さである）であって、中央の広幅部４１ｂはこれらよりも広い幅を有する。後述するサジタルストッパ４０の配置位置において、狭幅部４１ａ，４１ｃの幅はレンズ３６の入射瞳で制限される入射光束Ｅの直径よりも小さく、広幅部４１ｂの幅は入射瞳で制限される入射光束Ｅの直径と等しい。ただし、広幅部４１ｂの幅は入射光束Ｅの直径よりも大きくてもよい。広幅部４１ｂと狭幅部４１ａの間の部分は、狭幅部４１ａに向けて徐々に幅が狭くなり、広幅部４１ｂと狭幅部４１ｃの間の部分は、狭幅部４１ｃに向けて徐々に幅が狭くなっている。
【００３０】
図６は、本発明に係る他の例であるサジタルストッパ（遮光手段）５０を示す。このサジタルストッパ５０は、二つの同形の薄板であるストッパセグメント５１からなる。各ストッパセグメント５１は、直線状の三辺が連なって一方に向けて開口したほぼＵ字形である。各ストッパセグメント５１が有する切欠き（開口部）５２は、矩形であって、その端部はテーパ状に広がっている。
【００３１】
後述するサジタルストッパ５０の配置位置において、両方のストッパセグメント５１は、図６に示すように互いに間隔をおいて配置され、開口部５２同士が向き合うように揃えられる。図示のように、開口部５２の幅はレンズ３６への入射瞳で制限される入射光束Ｅの直径よりも小さい。
【００３２】
図７は、本発明に係るさらに他の例であるサジタルストッパ（遮光手段）６０を示す。このサジタルストッパ６０は、四つの同形の薄板であるストッパセグメント６１からなる。各ストッパセグメント６１は、ほぼ矩形であり、一つの隅角部が切り欠かれている。
【００３３】
後述するサジタルストッパ６０の配置位置において、図７に示すように、四つのストッパセグメント６１は、互いに縦横に間隔をおいて、一つの仮想的な矩形の四隅に配置される。この際、ストッパセグメント６１の切り欠かれた隅角部が内側になされている。上下のストッパセグメント６１の間隔は、レンズ３６への入射瞳で制限される入射光束Ｅの直径よりも小さい。
【００３４】
配置位置において、サジタルストッパ４０，５０，６０は、中心点ＣＰが原稿３からの反射光の光軸ａｘに合致し、長手方向の中心線Ｃ１が主走査方向、幅方向の中心線Ｃ２が副走査方向に合致させられる。すなわち、中心線Ｃ１は、レンズ３６に対する原稿３からの反射光のメリディオナル面と平行になされ、中心線Ｃ２は、サジタル面に平行になされる。
【００３５】
図８は、サジタルストッパを配置した上記の画像読取装置を示す。同図の実線に示すように、サジタルストッパ４０，５０または６０は、第３のミラー３５とレンズ３６との間に配置されて、レンズ３６への入射光を制限する。ただし、仮想線で示すように、サジタルストッパ４０，５０または６０は、レンズ３６とラインイメージセンサ３７との間に配置されて、レンズ３６からの出射光を制限するようにしてもよい（この場合、本明細書の「入射瞳で制限される入射光束Ｅ」は「出射瞳で制限される出射光束Ｅ」と読み替えられる。）。レンズ３６とラインイメージセンサ３７との間に配置した場合には、ミラー３４，３５を搭載して走行するハーフレートキャリッジ１２に、サジタルストッパがぶつかるおそれがなく、ハーフレートキャリッジ１２の走行範囲を長くするような設計も可能である。
【００３６】
画像読取装置のサイズや他の構成要素の配置によりレンズ３６の位置は限定されるが、レンズ３６への入射光またはレンズ３６からの出射光を制限するサジタルストッパ４０，５０または６０は、できるだけレンズ３６から離間させるのが好ましい。レンズ３６から離れるほど、各物点からのレンズ３６への入射光束またはレンズ３６からの出射光束が互いに分離するからである。また、レンズ３６から離れるほど、サジタルストッパ４０，５０または６０のサイズも小さくすることが可能である。
【００３７】
なお、サジタルストッパ４０，５０，６０は、ラインイメージセンサ３７の結像に必要な照明光を通過させ、解像性能の劣化をもたらす光を部分的にカットするものであるから、その厚さは大きくても小さくてもよいし、材質も光の透過率が小さいもの、好ましくは０であれば、特に限定されない。また、サジタルストッパの形状は、原稿３の端部からの反射光ほど狭くなるように反射光を制限するのであれば、図５ないし図７に示すものに限定されない。
【００３８】
４．実施形態のサジタルストッパの効果
上記のサジタルストッパ４０のもたらす効果について次に説明する。なお、サジタルストッパ５０，６０も本質的に同様の効果を奏することが可能である。
【００３９】
図９（Ａ）に示すように、配置位置におけるサジタルストッパ４０の開口部４１の狭幅部４１ａ，４１ｃは、レンズ３６への入射瞳で制限される入射光束Ｅの直径より小さいため、原稿３の主走査方向端部からの反射光は、サジタル方向に絞られる。すなわち、光軸ａｘから離れたある物点ＯＰ1から開口部４１よりも上または下に向かった光は、サジタルストッパ４０で反射させられ、レンズ３６には入射できず、開口部３９ａを通過した光だけが像点ＩＰ1に結像する。
【００４０】
一方、配置位置におけるサジタルストッパ４０の広幅部４１ｂは、レンズ３６への入射瞳で制限される入射光束Ｅの直径と同等かそれより大きいため、光軸ａｘ上の物点ＯＰ2からの光全体が、広幅部４１ｂを通過することが可能であり、レンズ３６により像点ＩＰ2に結像する。光軸ａｘ付近の物点からの光についても同様である。このようにサジタルストッパ４０がカットする光は、原稿３からの反射光のうち、主走査方向の端部に限定される。換言すれば、物点の位置が異なれば、レンズ３６の口径が実質的に異なる場合があるということである。
【００４１】
サジタルストッパ４０を設けない場合には、ラインイメージセンサ３７では、端部での副走査方向の解像度が、主走査方向のそれよりも劣ってしまう、また、３色のＭＴＦ特性が異なってしまう。しかし、サジタルストッパ４０によれば、上記した開口部４１の形状により、主走査方向の端部において、副走査方向に光が絞られる。これにより、幾何光学的な収差は減少し、光軸ａｘを中心とする同心円の動径方向の結像状態は改善する。これと同時に、光束の広がりが抑制されるため、径方向全体にわたってレンズ３６から像点までの距離の許容範囲も大きくなる。
【００４２】
図１０に、サジタルストッパを全く設けていない画像読取装置での副走査方向のＭＴＦ特性を表すグラフを示す。各グラフに掲示された画像中心からの距離は、原稿３の上の主走査方向の中心からの距離である。すなわち、これらのグラフはそれぞれ主走査方向における異なる位置、つまり異なる物点についての測定結果を示す。読み取った原稿のサイズはＡ３（幅２９７ｍｍ）であり、従って画像中心から１４０ｍｍと掲示したグラフは原稿３の最端部を読み取った結果を示す。レンズ３６の半画角は１８．７゜、Ｆ数は３．５であった。
【００４３】
各グラフの横軸は光の進行方向における距離であり、縦軸はＭＴＦである。横軸の距離は、実際に配置したラインイメージセンサ３７の受光面を０として計測し、負号はレンズ側を表す。各グラフの３本のカーブは、それぞれＲＧＢ三色の特性を表す。
【００４４】
上述したようにレンズ３６の設計上、軸上色収差をなくすのは困難なため、図１０に示すように、ＭＴＦがピークとなる位置は三色それぞれ相違する。また、グラフ同士を比較すると、像面湾曲により、画像中心からの距離が異なると、ベストフォーカス位置も相違する。これらの結果に鑑みて、最も三色のＭＴＦが高く、かつ互いに近似するように、ラインイメージセンサ３７の受光面の位置が決定されているのであるが、それでも受光面の位置（図１０のセンサ面からの距離が０の位置）での各色のＭＴＦには相違がある。この相違をΔＭＴＦと呼ぶ。この現象のため、仮にカラー原稿中の黒文字を読み取った際でも、三色の読取情報が不適切になり、処理ユニット３８では黒文字であると認識できない問題が生ずる。
【００４５】
しかも、画像の主走査方向の端部では、種々の収差の影響により、ベストフォーカス位置でもＭＴＦは小さい。このため、主走査方向の端部ではラインイメージセンサ３７の解像性能が低い。換言すれば読取ボケが生じやすい。
【００４６】
図１１は、本発明の実施形態のサジタルストッパ４０を第３のミラー３５とレンズ３６との間に配置した場合のＭＴＦ特性を表すグラフを示す。サジタルストッパ４０を設けたことを除き、測定条件は、図１０の場合と同様であった。サジタルストッパ４０の開口部４１の主走査方向の長さは８０ｍｍ、そのうち広幅部４１ｂの主走査方向の長さは３６．６ｍｍ、狭幅部４１ａ，４１ｃの長さはそれぞれ１９．４ｍｍであった。また、広幅部４１ｂの幅は入射瞳で制限される入射光束Ｅの直径と等しい２０ｍｍ、狭幅部４１ａ，４１ｃの幅は１２．８ｍｍであった。
【００４７】
サジタルストッパ４０は、レンズ３６よりも第３のミラー３５側に向けて９０ｍｍ離れた位置に配置され、半画角１８．７゜のレンズ３６の入射光束Ｅが、主走査方向の最も外側であっても、開口部４１の範囲内に投影された（図５の最も左側の入射光束Ｅの状態にされた）。
【００４８】
図１１を図１０と比較すると明らかなように、画像中心から１００ｍｍ，１４０ｍｍの各グラフ（光軸ａｘから離れた位置についての測定結果）では、ＭＴＦ特性の改善が現れた。すなわち、画像中心から１００ｍｍの位置についての結果を示すグラフでは、ＭＴＦのピークが高いまま、カーブが緩やかになった。これは、メリディオナル面に対して交差角度の大きい光線がサジタルストッパ４０によってカットされ、光束の広がりが抑制されるため、径方向全体にわたってレンズ３６から像点までの距離の許容範囲が大きくなったためと考えられる。この結果、ラインイメージセンサ３７の受光面（距離が０の位置）でＲのＭＴＦが改善され、ΔＭＴＦは明らかに小さくなった。
【００４９】
また、画像の最端部に関する画像中心から１４０ｍｍの位置についての結果を示すグラフでは、結像性能を低下させる光束をサジタルストッパ３９がカットすることにより、三色ともＭＴＦが改善された。さらに、メリディオナル面に対して交差角度が大きい光線の影響で図１０では大きく相違していた三色のＭＴＦのピークの位置は互いに接近した。また、カーブの緩やかさは、図１０に比較して大きく低下せず、レンズ３６から像点までの距離の許容範囲はあまり低下しなかった。このようにして、画像中心から１４０ｍｍの位置については、ＭＴＦとΔＭＴＦの両方とも改善された。
【００５０】
画像中心および画像中心から７０ｍｍの位置についての各グラフでは、光束の絞りがかかっていないため、図１０の結果と異なるところがなかった。しかし、元々、中心付近の解像性能は、光軸ａｘに対する光線の傾きが小さいため、ＭＴＦのピークおよびΔＭＴＦともに良好であるので、改善の必要性は少ない。もしも、画像のメリディオナル方向中心の光線をサジタル方向に絞ったならば、ＭＴＦが必要以上に高くなりすぎ、ラインイメージセンサ３７で読み取った画像に、サンプリングモアレが発生する可能性がある。また、中央部および端部でのＭＴＦを両方とも向上させた場合には、結局両者のＭＴＦの相違は小さくならない。従来のサジタルストッパ３９では、一律に全ての物点からの光束を副走査方向（サジタル方向）に絞っているため、かかる不具合が発生することがあった。換言すれば、本発明によるサジタルストッパ４０によれば、元々ラインイメージセンサ３７の解像性能が高い中央部の解像性能を不必要なまでに高くすることがなく、モアレなどの不具合の発生も抑制され、かつ中央部と端部の解像性能のバランスをとることが可能である。
【００５１】
一方、従来のサジタルストッパ３９とは異なり、本発明によるサジタルストッパ４０によれば、原稿３の中央部からの反射光は、端部よりも絞られず、ラインイメージセンサ３７の主走査方向の中央部の照度が確保される。従って、照明光量の増大の要求を少なくすることが可能である。図１２および図１３を参照して、この効果について説明する。
【００５２】
図１２において、点線はサジタルストッパを設けない場合および従来のサジタルストッパ３９を設けた場合のレンズ３６による光量伝達特性分布を表し、実線は本発明によるサジタルストッパ４０を設けた場合のレンズ３６による光量伝達特性分布を表す。横軸は、光軸ａｘに対応する主走査方向中心部を０とし、測定位置を原稿３の主走査方向におけるそこからの距離に換算して、原稿面上の位置として示してある。縦軸の光量伝達特性は、原稿面上の位置が０における入射光の照度に対する出射光の照度の割合を１としたときの、測定位置での出射光の照度の割合を示している。
【００５３】
図１２の縦軸をレンズ３６の出射光の照度（光量）に換算すれば、図１２は図１３のように書き換えることができる。図１３において、点線はサジタルストッパを設けない場合の光量分布、一転鎖線は従来のサジタルストッパ３９を設けた場合の光量分布を表し、実線は本発明によるサジタルストッパ４０を設けた場合の光量分布を表す。サジタルストッパ４０を設けた場合の主走査方向中心部の光量を１に基準をとった。
【００５４】
サジタルストッパを設けない場合には、レンズによる照度分布のｃｏｓ4則により、中心から離れるほど、光量は緩やかに低下する。サジタルストッパ３９を設けた場合も同様であり、光束を主走査方向全体にわたって一律にカットするため、図１３の一転鎖線で示すように出射光量は低下する。全体の出射光量の低下は、サジタルストッパなしに比べて２５％程度になる。
【００５５】
一方、実線で示すように、本発明によるサジタルストッパ４０がカットする光は、原稿３からの反射光のうち、主走査方向の端部に限定される。実線と一転鎖線とを比較することにより、サジタルストッパ４０では、サジタルストッパ３９に比較して光量の損失が少ないことが理解できる。従って、サジタルストッパ４０によれば、照明光量ひいては消費電力の増大の要求を少なくしながら、あるいは消費電力を削減しながらも、画像端部での解像性能を良好にすることが可能である。
【００５６】
上述したように、画像読取装置における消費エネルギの抑制あるいは削減は重要な課題であり、サジタルストッパ４０による効果は大きい。特に、複写機に搭載された画像読取装置については、画像読取装置以外の複写機の部分、例えば画像処理部や画像出力部の消費電力、とりわけ画像出力部の熱定着装置の消費電力が非常に大きい。日本での一般オフィスでの電力アウトレットの使用電力限界は、１．５ｋＶＡであるのに対して、現状の解像度４００ｄｐｉのデジタルカラー複写機では、この限界の近くまで電力を消費している。
【００５７】
リニアランプ３２をハロゲンランプとして、Ａ３サイズまでを読みとれるようにその有効な発光長さを３００ｍｍ程度までにすると、１１５Ｗ程度の定格電力となり、フリッカ防止のための交流／直流変換を行うと、変換効率が約８０％で、力率が約０．５であるため、照明装置全体の消費電力は約２９０ＶＡにもなる。
さらに、もし、解像度を上げるようにラインイメージセンサ３７を改変した場合には、感光画素のサイズも小さくなる上、１ラインの露光時間が短くなるため、ラインイメージセンサ３７の受光面の光量を大きくしなければならない。例えば、４００ｄｐｉの解像度を６００ｄｐｉにするには、ラインイメージセンサ３７の受光面の光量は２．８倍程度まで上昇させなければならない。このことは、消費電力の増大またはレンズ３６のＦ数の減少の要求につながる。ラインイメージセンサ３７の解像度を上げるときには、処理ユニット３８のヴィデオレートも向上させる必要があり、処理ユニット３８の消費電力も上げなければならなくなるため、画像読取装置で消費電力を増大する余裕は極めて少ない。
【００５８】
そこで、Ｆ数が３．５程度のレンズ３６を使用する必要が生じるが、Ｆ数減少によりレンズ３６の収差が増加し、主走査方向端部での解像性能を悪化させる。これに対して、サジタルストッパが有効であるが、従来のサジタルストッパ３９では、約２５％もの光量損失が生ずる。こうして３／４程度となった光量を補うには、照明電力を４／３にしなければならず、３０％以上もの電力増加につながる。例えば、元の照明装置全体の消費電力が２９０ＶＡであれば、約１００ＶＡも電力を増加させ、消費電力３８０〜３９０ＶＡにしなければならない。
【００５９】
これに対して、本発明によるサジタルストッパ４０がカットする光は、原稿３からの反射光のうち、主走査方向の端部に限定される。このため、全体の光量の低下は、従来のサジタルストッパ３９ほどではなく、光量を補うとしても、後述するように、主に主走査方向の端部を明るくするようなリニアランプ３２を設けることで足りるので、消費電力も大きく増加する必要がない。
【００６０】
５．光量補正の手法
上記のような主走査方向の端部を明るくする手法について次に説明する。図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）は、リニアランプ３２として使用しうるハロゲンランプを示す。同図に示すように、ハロゲンランプは、石英製の長尺の管３２ａと、その内部に配置された複数のフィラメント３２ｂと、管３２ａの端部を通じて外部に延びてフィラメント３２ｂに給電する図示しない導入線とを有する。管３２ａの内部には、ヨウ素または臭素などのハロゲンが封入されている。リニアランプ３２は、その長手方向が主走査方向に一致するように配置される。リニアランプ３２の両端付近には、リニアランプ３２の長手方向に直交するサイドリフレクタ板７０が配置されている。
【００６１】
図１４（Ａ）は、従来使用されているハロゲンランプを示す。このリニアランプ３２では、レンズによる照度分布のｃｏｓ4則に対応して、管３２ａの端部ほどフィラメント３２ｂが密になるようにされている。なお、数値は距離（ｍｍ）を表す。
【００６２】
図１４（Ｂ）は、サジタルストッパ４０を用いる場合に好適なハロゲンランプを示す。このリニアランプ３２では、レンズによる照度分布のｃｏｓ4則および上述のようにサジタルストッパ４０による端部の照度低下に対応して、管３２ａの端部ほどフィラメント３２ｂが、図１４（Ａ）よりもさらに密になるようにされている。なお、サジタルストッパ４０を設けたことによる光量低下を補完するため、フィラメント３２ｂの個数を７個から８個に増加させている。
【００６３】
図１５は両方のランプの照明光量分布を示す。点線が図１４（Ａ）の従来のランプに対応し、実線が図１４（Ｂ）の実施形態のランプに対応する。端部のフィラメント３２ｂの密度を大きくしたことにより、端部の光量を約３割増加させることができた。
【００６４】
図１６は、図１４（Ｂ）のハロゲンランプから発して白色の原稿３で反射した光をサジタルストッパ４０で制限して、さらにレンズ３６で結像させたときのレンズ３６からの出射光量の分布を示す。図１２および図１３に示すサジタルストッパ４０に起因する端部の光量低下が、図１５に示すように端部の照明光量増加により補正され、ほぼ一様な出射光量分布が得られたことが理解できる。
【００６５】
サジタルストッパなしの場合にはフィラメント３２ｂの個数が７個であるのに対して、サジタルストッパ４０を設けた場合のフィラメント３２ｂの個数は８個である。従って、消費電力は、サジタルストッパなしの場合に比べて、８／７になる。サジタルストッパなしでの照明装置全体の消費電力が２９０ＶＡであれば、サジタルストッパ４０を設けた場合の消費電力は約３３０ＶＡにしなければならない。
【００６６】
しかしながら、従来のサジタルストッパ３９を設けた場合には、上記の通り、照明装置の消費電力は３８０〜３９０ＶＡにしなければならない。これに鑑みれば、この実施形態に係る画像読取装置を単独のユニットとして用いた場合、サジタルストッパ４０は、サジタルストッパ３９に比べて大幅な消費電力削減に寄与することになる。また、この画像読取装置をフルカラーの複写機に設けた場合にも有利である。一般に複写機のシステム設計では、最大限の能力を得るため、使用可能電力限界の近くまで電力を消費しており、各サブシステムでの電力削減の必要性が高いためである。
【００６７】
光量補正の手法は上記には限定されない。ただし、サジタルストッパ４０とは逆に、原稿３の主走査方向の中央部側から反射光の幅を絞ったのでは、サジタルストッパ４０の結像性能向上の効果を滅殺する結果になるので、照射光の照度が原稿３の端部側ほど高くなる照射手段が好ましい。図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）は、好適な光量補正手段を有する照射手段の例を示す。
【００６８】
図１７（Ａ）において、符号８０は中空の長尺の導波管を示す。導波管８０は、その長手方向が主走査方向に一致するように配置される。導波管８０の両端は開口しており、その両側には、点光源８１が設けられている。また、導波管８０の端部と点光源８１の間には、点光源８１で発する光を収束させながら導波管８０内に導く凸レンズ８２が設けられている。点光源８１としては、メタルハライドランプのように発光効率のよい放電ランプまたは点灯電圧が低い高輝度ＬＥＤなどが使用可能である。
【００６９】
導波管８０の内周面は反射率の大きい材料で形成されているか、そのような材料でコートされている。導波管８０の側部には、導波管８０の長手方向に沿って延びるスリット８３が形成されており、導波管８０内部に導かれた光がスリット８３を通じて外部に漏れ出すようになっている。この構成の下、スリット８３から漏れ出して、原稿３を帯状に照射する光の照度が原稿３の端部側ほど高くなるように調節することで、上記のように配光分布が補正される。この場合、例えば、スリット８３の幅が端部側ほど大きくなるようにしたり、複数のスリット８３を設けてスリット開口部分の面積を導波管８０の端部と中央部とで異ならせるようにしたりすることも考えられる。
【００７０】
ただし、導波管８０の両端から光が導入されるため、導波管８０の両端側ほど漏れ出す光の量が多くなりやすい。従って、このような場合には、上記のような調節は行わず、スリット開口部分の面積が導波管８０の長手方向にわたって一様であってもよい。
【００７１】
図１７（Ｂ）において、符号９０は長尺の光散乱導光体を示す。光散乱導光体９０は、例えば透明ポリマーマトリックスと、そのマトリックス中に分散され互いに異なる屈折率を有する透明材料からなる散乱粒子とからなる。この構造により、光散乱導光体９０の内部を光がほとんど吸収されることなく通過すると共に、散乱粒子に反射された光が光散乱導光体９０の側面から漏れ出すようになっている。光散乱導光体９０は、その長手方向が主走査方向に一致するように配置される。また、光散乱導光体９０に沿って、光散乱導光体９０から漏れ出す光を原稿３に向けるための反射凹面鏡３０が設けられる。
【００７２】
光散乱導光体９０の両側には、上記と同様の点光源８１が設けられている。また、光散乱導光体９０の端面と点光源８１の間には、点光源８１で発する光を収束させながら光散乱導光体９０内に導く凸レンズ８２が設けられている。さらに、レンズ８２の近傍には、光散乱導光体９０の端面にレンズ８２の出射光を集中させるための中空円錐形の導波管９１が配置されている。これらの代わりに、光ファイバで光散乱導光体９０の端面に光を導入することも可能である。
【００７３】
この構成の下、光散乱導光体９０の側面から漏れ出して、原稿３を帯状に照射する光の照度が原稿３の端部側ほど高くなるように調節することで、上記のように配光分布が補正される。この場合、例えば、光散乱導光体９０の散乱粒子の割合が端部側ほど大きくなるようにしたり、散乱粒子の割合が互いに異なる複数の光散乱導光体９０を直列させて漏れ出す光の照度を端部と中央部とで異ならせるようにしたりすることも考えられる。
【００７４】
ただし、光散乱導光体９０の両端面から光が導入されるため、光散乱導光体９０の両端側ほど漏れ出す光の量が多くなりやすい。従って、このような場合には、上記のような調節は行わなくてもよい。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、照明光量の増大の要求を少なくしながら、画像端部での解像性能を良好にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る画像読取装置を示す概略側面図である。
【図２】 図１に示す画像読取装置における原稿からの反射光路を展開して示す図である。
【図３】 図１に示す画像読取装置でのレンズの解像特性と、ラインイメージセンサの解像性能の関係を表す図である。
【図４】 （Ａ）は従来のサジタルストッパを示す正面図であり、（Ｂ）は反射光路に配置したこのサジタルストッパの機能を示す斜視図である。
【図５】 本発明に係るサジタルストッパを示す正面図である。
【図６】 本発明に係るサジタルストッパの他の例を示す正面図である。
【図７】 本発明に係るサジタルストッパの他の例を示す正面図である。
【図８】 本発明に係る画像読取装置を示す概略側面図である。
【図９】 （Ａ）は反射光路に配置した図４に示すサジタルストッパの機能を示す斜視図であり、（Ｂ）も反射光路に配置した図４に示すサジタルストッパの機能を示す斜視図である。
【図１０】 サジタルストッパを全く設けていない画像読取装置でのＭＴＦ特性を表すグラフを示す。
【図１１】 図４に示すサジタルストッパを設けた画像読取装置でのＭＴＦ特性を表すグラフを示す。
【図１２】 サジタルストッパを設けない場合、従来のサジタルストッパを設けた場合、および図４に示すサジタルストッパを設けた場合の結像手段（レンズ）による光量伝達特性分布を表すグラフである。
【図１３】 図１２と同じ場合のレンズからの出射光量分布を表すグラフである。
【図１４】 （Ａ）は画像読取装置の照射手段として従来使用されているハロゲンランプを示す正面図であり、（Ｂ）は本発明に係る画像読取装置に用いて好適なハロゲンランプを示す正面図である。
【図１５】 図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）のハロゲンランプの照明光量分布を表すグラフである。
【図１６】 図１４（Ｂ）に示すハロゲンランプを本発明に係る画像読取装置に用いた場合のレンズからの出射光量分布を表すグラフである。
【図１７】 （Ａ）は本発明に係る画像読取装置に用いて好適な照射手段の一例を示す正面図であり、（Ｂ）は照射手段の他の例を示す正面図である。
【符号の説明】
１…キャビネット、２…プラテンガラス、３…原稿、３０…反射凹面鏡、３２…リニアランプ（照射手段）、３２ａ…管、３２ｂ…フィラメント、３６…レンズ（結像手段）、３７…ラインイメージセンサ、３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂ…ＣＣＤ感光画素列、４０，５０，６０…サジタルストッパ（遮光手段）、４１…開口部、５１…ストッパセグメント、５２…開口部、６１…ストッパセグメント、８０…導波管、８１…点光源、８２…レンズ、８３…スリット、９０…光散乱導光体。
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像読取装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
デジタル式の画像読取装置で解像度（ラインセンサのサンプリングピッチで決定される）を向上させるには、ラインセンサの画素のサイズを小さくする必要がある。この場合、解像度が向上しても、画素が小さくなったり露光時間が短くなったりするためにセンサの感度が低下する。この低下を補うには、読取速度を小さくするか、結像用レンズのＦ数を小さくして明るさを確保するかしなければならない。読取速度の大きい方が望ましいので、Ｆ数を小さくしてレンズを出射した光の明るさを確保するのが望ましい。
【０００３】
一方、大サイズの原稿を読み取るには、結像用レンズの画角を大きくしなければならない。例えば、Ａ３サイズの原稿を読み取るには、半画角１８゜程度のレンズが一般に用いられる。これらの要求に加えて、カラー画像読取機では、カラー画像処理のための倍率色収差を小さくする必要がある。ところが、レンズの設計上、Ｆ数を小さくし、倍率色収差を小さくすると、像面湾曲などの他の収差が大きくなる傾向がある。また、倍率色収差を小さくしても、軸上色収差がそれに伴って小さくなるわけではない。
【０００４】
通常のコスト条件で、Ｆ数を小さくし、画角を大きくし、倍率色収差を小さくしようとすると、レンズの動径方向の解像性能が低下する。この動径方向の解像性能の低下は、レンズの光軸から離れた光、例えば原稿の端部からの反射光ほど、大きい。動径方向の解像性能は、ラインセンサの副走査方向の読取に影響を与えるため、上記の条件では画像周辺部の解像性能が低下する。また、最良像面が湾曲すると、レンズの軸上色収差と相まって、レッド、グリーン、ブルーの３色の間にＭＴＦの差が生じ、仮に黒文字を読み取った際でも、３色のＭＴＦの差に起因して、画像処理部では黒文字であると認識できない問題が生ずる。
【０００５】
こうした問題に対する解決策として、従来からレンズを暗くして、収差を改善するという手段も採られているが、前述したように、高速、高解像度および高画質の目的からセンサ面上の露光量を低くすることは得策ではない。また露光量を確保するため、原稿を照射する照明の光量を大きくすることも考えられる。しかし、このことは消費エネルギの増大に帰結する。
【０００６】
従来より画像読取装置では、光量を大きくし、読取色再現性を良好にするため、リニアハロゲンランプが用いられている。これらのランプは、電力から光に変換する効率に劣るため、消費電力が大きい。また、ラインセンサで読み取るときには、交流で点灯させたときのランプのフリッカの影響が無視できないため、良好な読取には交流から直流へ変換して、ランプを直流で点灯する必要もある。この変換による電力損失もあるため、照明に必要な消費電力は従来から大きかった。従って、上記のように解像度の向上のために、照明の光量を大きくするのは得策ではない。しかも、例えば複写機に搭載された画像読取装置については、画像読取装置以外の複写機の部分、例えば画像処理部や画像出力部の消費電力、特に画像出力部の熱定着装置の消費電力が照明の光量増大に対する制約となる。
【０００７】
このような背景に鑑み、問題の生ずる副走査方向端部の解像度を向上させるため、レンズ開口を副走査方向に絞るサジタルストッパが使用されている。サジタルストッパは、メリディオナル面から離れた光線をカットするので、主走査方向端部での副走査方向の解像性能を良好にする。しかし、主走査方向端部での解像性能を中央部分なみに向上させようとした場合、サジタルストッパでは光量の１／４程度をカットする必要が生ずる。サジタルストッパで３／４になった光量を補おうとすると、照明光量を４／３倍にする必要がある。すなわち結局、照明に必要なエネルギを３０％以上も上昇させなければならない。
【０００８】
本発明は上記の事情を考慮してなされたものであり、照明光量の増大の要求を少なくしながら、画像端部での解像性能を良好にすることが可能な画像読取装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る画像読取装置は、
原稿の幅方向に渡って照射光を照射する照射手段と、
前記照射手段により照射された照射光に対する前記原稿からの反射光を遮光する遮光手段と、
前記反射光を結像する結像手段と、
前記結像手段により結像された前記反射光を読み取るラインセンサとを備え、
前記遮光手段は、前記結像手段の外側に設けられ、前記ラインセンサの主走査方向の画角が小さい位置に比較して、前記ラインセンサの主走査方向の画角が大きい位置における前記ラインセンサの副走査方向の遮光量が大きく、
前記照射手段は、
前記原稿と対向する位置に、その長手方向が前記原稿の幅方向と一致するように配置され、前記長手方向に沿って延びるスリットが側部に形成された導波管と、
前記導波管の両端に設けられた点光源とを備え、
前記スリットから漏れ出て前記原稿に照射される前記照射光の照度を、前記原稿の端部側ほど高くし、前記ラインセンサの主走査方向の画角が大きい位置の前記遮光手段による光量低下を補完することを特徴とする。
なお、前記スリットの幅は、前記導波管の長手方向の端部側ほど大きい構成であってもよい。
また、本発明に係る画像読取装置は、
原稿の幅方向に渡って照射光を照射する照射手段と、
前記照射手段により照射された照射光に対する前記原稿からの反射光を遮光する遮光手段と、
前記反射光を結像する結像手段と、
前記結像手段により結像された前記反射光を読み取るラインセンサとを備え、
前記遮光手段は、前記結像手段の外側に設けられ、前記ラインセンサの主走査方向の画角が小さい位置に比較して、前記ラインセンサの主走査方向の画角が大きい位置における前記ラインセンサの副走査方向の遮光量が大きく、
前記照射手段は、
前記原稿と対向する位置に、その長手方向が前記原稿の幅方向と一致するように配置され、内部に導かれた光を散乱させる散乱粒子を含んだ光散乱導光体と、
前記光散乱導光体の両端に設けられた点光源とを備え、
前記散乱粒子による反射によって前記光散乱導光体から前記原稿に照射される前記照射光の照度を、前記原稿の端部側ほど高くし、前記ラインセンサの主走査方向の画角が大きい位置の前記遮光手段による光量低下を補完することを特徴とする。
なお、前記光散乱導光体に含まれる散乱粒子の割合は、前記光散乱導光体の長手方向の端部側ほど大きい構成であってもよい。
また、前記遮光手段は、前記結像手段の外側に設けられ、前記ラインセンサの主走査方向の画角が小さい位置に比較して、前記ラインセンサの主走査方向の画角が大きい位置における前記ラインセンサの副走査方向の遮光量が大きく、かつ、前記ラインセンサの副走査方向の遮光幅が画角の略７０％よりも大きい範囲に渡って略一定である構成であってもよい。
【００１０】
本発明に係る画像読取装置によれば、遮光手段が、原稿からの帯状の反射光のうち、原稿の端部側からの反射光ほど幅が狭くなるように遮光する。これにより、ラインセンサの主走査方向の端部では、反射光が絞られて、解像性能が向上する。つまり、結像手段の特性上の問題である画像周辺部での収差による解像性能の低下を解決することが可能である。
一方、前記遮光手段に起因する端部の光量低下は、前記照射手段による端部の照明光量増加により補正される。これにより、ほぼ一様な光量分布を得ることが可能となる。このように、本発明に係る画像読取装置によれば、画像周辺部での収差による解像性能の低下を解決しつつ、ほぼ一様な光量分布を得ることが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の様々な実施形態について説明する。
１．画像読取装置の構成
図１は、本発明に係る画像読取装置を示す概略側面図である。この画像読取装置は、フルカラー複写機に設けられているが、単独のユニットとされたものであってもよい。図中符号１（図８参照）は、箱状の筐体すなわちキャビネットである。キャビネット１の上部は開口しており、その開口に、原稿を載置するためのプラテンガラス２がはめ込まれている。このプラテンガラス２の上に、複写すべき画像を下向きにして原稿３が載置される。キャビネット１には、プラテンカバー４が回動可能に取り付けられており、原稿３の読取時に、プラテンカバー４はプラテンガラス２に対向させられ、原稿３をプラテンガラス２に密着させる働きをする。
【００１２】
キャビネット１内には、フルレートキャリッジ１１およびハーフレートキャリッジ１２が、図示しないガイドレールに沿って左右方向に往復動自在に支持されている。キャリッジ１１，１２は、その長さ方向が図の紙面垂直方向に延びたほぼ直方体状のもので、プラテンガラス２の幅に相当する長さを有している。
【００１３】
フルレートキャリッジ１１には、プラテンガラス２上の原稿３を照射するリニアランプ（照射手段）３２と、原稿３からの反射光を側方に反射させる第１のミラー３３が搭載されている。また、ハーフレートキャリッジ１２には、第１のミラー３３からの反射光を下方に反射させる第２のミラー３４と、この第２のミラー３４からの反射光を側方に反射させる第３のミラー３５が搭載されている。さらに、キャビネット１内には、第３のミラー３５からの反射光が屈折透過するレンズ（結像手段）３６と、このレンズ３６によって反射光が結像されるＣＣＤからなるラインイメージセンサ３７が設けられている。
【００１４】
リニアランプ３２は、例えばハロゲンランプまたは希ガスランプであり、図の紙面垂直方向に延びる長尺の直管状のランプである。リニアランプ３２の下には、反射凹面鏡３０が設けられており、これによりリニアランプ３２から発した光は、原稿３をその幅方向（図の紙面垂直方向）全体にわたって帯状に同時に照射する。
【００１５】
フルレートキャリッジ１１は原稿３の横方向全体にわたって移動させられ、これによりリニアランプ３２は原稿３の全面を照射する。ハーフレートキャリッジ１２はフルレートキャリッジ１１の半分の速度で、フルレートキャリッジ１１と同方向に移動させられ、原稿３からミラー３３，３４，３５を経てレンズ３６に至る光路の長さを一定に維持する。キャリッジ１１，１２が走行させられる横方向が副走査方向である。
【００１６】
ラインイメージセンサ３７は、固体撮像素子、具体的にはＣＣＤイメージセンサであり、図１の紙面垂直方向に延びている。図１に示すように、ラインイメージセンサ３７においては、上段にＣＣＤ感光画素列３７Ｂ、中段にＣＣＤ感光画素列３７Ｒ、下段にＣＣＤ感光画素列３７Ｇが配列されている。反射光路の展開状態を示した図２に示すように、ラインイメージセンサ３７の長手方向に沿って、ＣＣＤ感光画素列３７Ｂにおいては、多数の画素ＰＩが直列させられている。ＣＣＤ感光画素列３７Ｒ，３７Ｇにおいても同様である。
【００１７】
ＣＣＤ感光画素列３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂの各画素ＰＩには色フィルタが設けられ、これによりＣＣＤ感光画素列３７Ｒの画素ＰＩはレッド（Ｒ）、ＣＣＤ感光画素列３７Ｇの画素ＰＩはグリーン（Ｇ）、ＣＣＤ感光画素列３７Ｂの画素ＰＩはブルー（Ｂ）を読み取る。ラインイメージセンサ３７の長手方向である図１中の紙面垂直方向が、ラインイメージセンサ３７の主走査方向である。
【００１８】
原稿３の読取時には、上記のようにしてフルレートキャリッジ１１上のリニアランプ３２が原稿３を照射し、原稿３からの反射光が、フルレートキャリッジ１１上の第１のミラー３３、ハーフレートキャリッジ１２上のミラー３４，３５で順次反射する。そして、第３のミラー３５からの反射光は、レンズ３６を出射した後、ラインイメージセンサ３７に結像する。ラインイメージセンサ３７の各画素ＰＩは、光電変換を行い、このようにして得られたＲＧＢ三色の画像信号が処理ユニット３８に供給される。処理ユニット３８では、画像信号を補正した後、補正後の画像信号に基づいて、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４色の画像書込信号を生成し、この画像書込信号を複写機の画像出力部に供給する。
【００１９】
図３を参照して、レンズ３６の特性について説明する。レンズ３６で光軸ａｘから離れた位置の画像を結像する際、光軸ａｘを中心とする同心円の接線方向（タンジェンシャル方向）のラインペア情報と、同心円の動径方向のラインペアとでは、解像特性が異なる。ラインイメージセンサ３７を使用した画像読取装置に、このようなレンズ３６を用いる場合、接線方向の解像特性がラインイメージセンサ３７の主走査方向の解像性能に対応し、動径方向の解像特性がラインイメージセンサ３７の副走査方向の解像特性に対応する。
【００２０】
結像レンズの特性上、接線方向の解像特性に比べ、動径方向の解像特性が低くなりがちである。従って、ラインイメージセンサ３７においては、光軸ａｘから離れた位置の画像の副走査方向の解像性能が低くなることが多い。
【００２１】
しかし、光軸ａｘから離れた光がレンズ３６に入射する場合、後述するメリディオナル面を通過する光線は、レンズ３６の軸対称性により、レンズ３６を出射した後もメリディオナル面から離れることはなく、副走査方向の解像度およびＭＴＦ特性を低下させない。
【００２２】
２．従来のサジタルストッパ
そこで、副走査方向の解像性能の低下を解決するため、従来、使用されている手段が図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すサジタルストッパ３９である。この従来のサジタルストッパ３９は、矩形の薄板であって、その中央にはやはり矩形の開口部３９ａが形成されている。
【００２３】
サジタルストッパ３９は、開口部３９ａの中心が原稿３からの反射光の光軸ａｘに合致し、開口部３９ａの長辺が主走査方向、短辺が副走査方向に合致するように配置される。すなわち、開口部３９ａの長辺は、レンズ３６に対する原稿３からの反射光のメリディオナル面と平行になされ、短辺は、サジタル面に平行になされる。メリディオナル面は、光学系において、軸外の物点と光軸とを含む平面であり、サジタル面はメリディオナル面に垂直な平面である。図３（Ｂ）および後述する図７（Ａ）では、メリディオナル面は、物点の連続線ＬOPと光軸ａｘを含む平面である（像点の連続線ＬIPと光軸ａｘを含む平面ともいえる）。
【００２４】
サジタルストッパ３９の開口部３９ａの短辺は、レンズ３６の入射瞳で制限される入射光束の範囲よりも小さくされており、これによってレンズ３６に入射する光線は、サジタル方向に絞られる。すなわち、ある物点ＯＰ1から開口部３９ａよりも上または下に向かった光は、サジタルストッパ３９で遮光され、レンズ３６には入射できない。このように、ラジアル方向の解像特性を悪化させる、メリディオナル面から離れた光線をカットすることにより、幾何光学的な収差は減少し、光軸ａｘを中心とする同心円の動径方向の結像状態は改善する。これと同時に、光束の広がりが抑制されるため、径方向全体にわたってレンズ３６から像点までの距離の許容範囲も大きくなる。
【００２５】
以上の光の制限作用は、開口部３９ａの長手方向全体にわたって同様である。つまり、光軸ａｘ上の物点ＯＰ2からの光はサジタルストッパ３９により部分的に遮光され、開口部３９ａを通過した光だけが像点ＩＰ2に結像するし、光軸ａｘから離れた物点ＯＰ1からの光についても開口部３９ａを通過した光だけが像点ＩＰ1に結像する。
【００２６】
図４（Ａ）において、符号Ｅは、サジタルストッパ３９がなかったと仮定した場合のレンズ３６の入射瞳で制限される入射光束を示し、斜線を付した部分は、サジタルストッパ３９の上下の部分によりカットされる光束の部分である。この図により、上記のサジタルストッパ３９の作用がより一層理解されよう。
【００２７】
しかし、図４（Ａ）に示すように、この従来のサジタルストッパ３９では、レンズ３６への入射光のカットされる部分が多く、照明エネルギの損失が大きい。これに伴う不具合は、前述の通りである。
【００２８】
３．実施形態のサジタルストッパの構造および配置
図５は、本発明に係るサジタルストッパ（遮光手段）４０を示す。このサジタルストッパ４０は、矩形の薄板であって、その中央には長尺の開口部４１が形成されている。開口部４１は、その長手方向に沿って並んだ、狭幅部４１ａ、広幅部４１ｂおよび狭幅部４１ｃを有する。
【００２９】
端部にある狭幅部４１ａ，４１ｃは互いに同幅（ここでいう幅は図の上下方向の長さである）であって、中央の広幅部４１ｂはこれらよりも広い幅を有する。後述するサジタルストッパ４０の配置位置において、狭幅部４１ａ，４１ｃの幅はレンズ３６の入射瞳で制限される入射光束Ｅの直径よりも小さく、広幅部４１ｂの幅は入射瞳で制限される入射光束Ｅの直径と等しい。ただし、広幅部４１ｂの幅は入射光束Ｅの直径よりも大きくてもよい。広幅部４１ｂと狭幅部４１ａの間の部分は、狭幅部４１ａに向けて徐々に幅が狭くなり、広幅部４１ｂと狭幅部４１ｃの間の部分は、狭幅部４１ｃに向けて徐々に幅が狭くなっている。
【００３０】
図６は、本発明に係る他の例であるサジタルストッパ（遮光手段）５０を示す。このサジタルストッパ５０は、二つの同形の薄板であるストッパセグメント５１からなる。各ストッパセグメント５１は、直線状の三辺が連なって一方に向けて開口したほぼＵ字形である。各ストッパセグメント５１が有する切欠き（開口部）５２は、矩形であって、その端部はテーパ状に広がっている。
【００３１】
後述するサジタルストッパ５０の配置位置において、両方のストッパセグメント５１は、図６に示すように互いに間隔をおいて配置され、開口部５２同士が向き合うように揃えられる。図示のように、開口部５２の幅はレンズ３６への入射瞳で制限される入射光束Ｅの直径よりも小さい。
【００３２】
図７は、本発明に係るさらに他の例であるサジタルストッパ（遮光手段）６０を示す。このサジタルストッパ６０は、四つの同形の薄板であるストッパセグメント６１からなる。各ストッパセグメント６１は、ほぼ矩形であり、一つの隅角部が切り欠かれている。
【００３３】
後述するサジタルストッパ６０の配置位置において、図７に示すように、四つのストッパセグメント６１は、互いに縦横に間隔をおいて、一つの仮想的な矩形の四隅に配置される。この際、ストッパセグメント６１の切り欠かれた隅角部が内側になされている。上下のストッパセグメント６１の間隔は、レンズ３６への入射瞳で制限される入射光束Ｅの直径よりも小さい。
【００３４】
配置位置において、サジタルストッパ４０，５０，６０は、中心点ＣＰが原稿３からの反射光の光軸ａｘに合致し、長手方向の中心線Ｃ１が主走査方向、幅方向の中心線Ｃ２が副走査方向に合致させられる。すなわち、中心線Ｃ１は、レンズ３６に対する原稿３からの反射光のメリディオナル面と平行になされ、中心線Ｃ２は、サジタル面に平行になされる。
【００３５】
図８は、サジタルストッパを配置した上記の画像読取装置を示す。同図の実線に示すように、サジタルストッパ４０，５０または６０は、第３のミラー３５とレンズ３６との間に配置されて、レンズ３６への入射光を制限する。ただし、仮想線で示すように、サジタルストッパ４０，５０または６０は、レンズ３６とラインイメージセンサ３７との間に配置されて、レンズ３６からの出射光を制限するようにしてもよい（この場合、本明細書の「入射瞳で制限される入射光束Ｅ」は「出射瞳で制限される出射光束Ｅ」と読み替えられる。）。レンズ３６とラインイメージセンサ３７との間に配置した場合には、ミラー３４，３５を搭載して走行するハーフレートキャリッジ１２に、サジタルストッパがぶつかるおそれがなく、ハーフレートキャリッジ１２の走行範囲を長くするような設計も可能である。
【００３６】
画像読取装置のサイズや他の構成要素の配置によりレンズ３６の位置は限定されるが、レンズ３６への入射光またはレンズ３６からの出射光を制限するサジタルストッパ４０，５０または６０は、できるだけレンズ３６から離間させるのが好ましい。レンズ３６から離れるほど、各物点からのレンズ３６への入射光束またはレンズ３６からの出射光束が互いに分離するからである。また、レンズ３６から離れるほど、サジタルストッパ４０，５０または６０のサイズも小さくすることが可能である。
【００３７】
なお、サジタルストッパ４０，５０，６０は、ラインイメージセンサ３７の結像に必要な照明光を通過させ、解像性能の劣化をもたらす光を部分的にカットするものであるから、その厚さは大きくても小さくてもよいし、材質も光の透過率が小さいもの、好ましくは０であれば、特に限定されない。また、サジタルストッパの形状は、原稿３の端部からの反射光ほど狭くなるように反射光を制限するのであれば、図５ないし図７に示すものに限定されない。
【００３８】
４．実施形態のサジタルストッパの効果
上記のサジタルストッパ４０のもたらす効果について次に説明する。なお、サジタルストッパ５０，６０も本質的に同様の効果を奏することが可能である。
【００３９】
図９（Ａ）に示すように、配置位置におけるサジタルストッパ４０の開口部４１の狭幅部４１ａ，４１ｃは、レンズ３６への入射瞳で制限される入射光束Ｅの直径より小さいため、原稿３の主走査方向端部からの反射光は、サジタル方向に絞られる。すなわち、光軸ａｘから離れたある物点ＯＰ1から開口部４１よりも上または下に向かった光は、サジタルストッパ４０で反射させられ、レンズ３６には入射できず、開口部３９ａを通過した光だけが像点ＩＰ1に結像する。
【００４０】
一方、配置位置におけるサジタルストッパ４０の広幅部４１ｂは、レンズ３６への入射瞳で制限される入射光束Ｅの直径と同等かそれより大きいため、光軸ａｘ上の物点ＯＰ2からの光全体が、広幅部４１ｂを通過することが可能であり、レンズ３６により像点ＩＰ2に結像する。光軸ａｘ付近の物点からの光についても同様である。このようにサジタルストッパ４０がカットする光は、原稿３からの反射光のうち、主走査方向の端部に限定される。換言すれば、物点の位置が異なれば、レンズ３６の口径が実質的に異なる場合があるということである。
【００４１】
サジタルストッパ４０を設けない場合には、ラインイメージセンサ３７では、端部での副走査方向の解像度が、主走査方向のそれよりも劣ってしまう、また、３色のＭＴＦ特性が異なってしまう。しかし、サジタルストッパ４０によれば、上記した開口部４１の形状により、主走査方向の端部において、副走査方向に光が絞られる。これにより、幾何光学的な収差は減少し、光軸ａｘを中心とする同心円の動径方向の結像状態は改善する。これと同時に、光束の広がりが抑制されるため、径方向全体にわたってレンズ３６から像点までの距離の許容範囲も大きくなる。
【００４２】
図１０に、サジタルストッパを全く設けていない画像読取装置での副走査方向のＭＴＦ特性を表すグラフを示す。各グラフに掲示された画像中心からの距離は、原稿３の上の主走査方向の中心からの距離である。すなわち、これらのグラフはそれぞれ主走査方向における異なる位置、つまり異なる物点についての測定結果を示す。読み取った原稿のサイズはＡ３（幅２９７ｍｍ）であり、従って画像中心から１４０ｍｍと掲示したグラフは原稿３の最端部を読み取った結果を示す。レンズ３６の半画角は１８．７゜、Ｆ数は３．５であった。
【００４３】
各グラフの横軸は光の進行方向における距離であり、縦軸はＭＴＦである。横軸の距離は、実際に配置したラインイメージセンサ３７の受光面を０として計測し、負号はレンズ側を表す。各グラフの３本のカーブは、それぞれＲＧＢ三色の特性を表す。
【００４４】
上述したようにレンズ３６の設計上、軸上色収差をなくすのは困難なため、図１０に示すように、ＭＴＦがピークとなる位置は三色それぞれ相違する。また、グラフ同士を比較すると、像面湾曲により、画像中心からの距離が異なると、ベストフォーカス位置も相違する。これらの結果に鑑みて、最も三色のＭＴＦが高く、かつ互いに近似するように、ラインイメージセンサ３７の受光面の位置が決定されているのであるが、それでも受光面の位置（図１０のセンサ面からの距離が０の位置）での各色のＭＴＦには相違がある。この相違をΔＭＴＦと呼ぶ。この現象のため、仮にカラー原稿中の黒文字を読み取った際でも、三色の読取情報が不適切になり、処理ユニット３８では黒文字であると認識できない問題が生ずる。
【００４５】
しかも、画像の主走査方向の端部では、種々の収差の影響により、ベストフォーカス位置でもＭＴＦは小さい。このため、主走査方向の端部ではラインイメージセンサ３７の解像性能が低い。換言すれば読取ボケが生じやすい。
【００４６】
図１１は、本発明の実施形態のサジタルストッパ４０を第３のミラー３５とレンズ３６との間に配置した場合のＭＴＦ特性を表すグラフを示す。サジタルストッパ４０を設けたことを除き、測定条件は、図１０の場合と同様であった。サジタルストッパ４０の開口部４１の主走査方向の長さは８０ｍｍ、そのうち広幅部４１ｂの主走査方向の長さは３６．６ｍｍ、狭幅部４１ａ，４１ｃの長さはそれぞれ１９．４ｍｍであった。また、広幅部４１ｂの幅は入射瞳で制限される入射光束Ｅの直径と等しい２０ｍｍ、狭幅部４１ａ，４１ｃの幅は１２．８ｍｍであった。
【００４７】
サジタルストッパ４０は、レンズ３６よりも第３のミラー３５側に向けて９０ｍｍ離れた位置に配置され、半画角１８．７゜のレンズ３６の入射光束Ｅが、主走査方向の最も外側であっても、開口部４１の範囲内に投影された（図５の最も左側の入射光束Ｅの状態にされた）。
【００４８】
図１１を図１０と比較すると明らかなように、画像中心から１００ｍｍ，１４０ｍｍの各グラフ（光軸ａｘから離れた位置についての測定結果）では、ＭＴＦ特性の改善が現れた。すなわち、画像中心から１００ｍｍの位置についての結果を示すグラフでは、ＭＴＦのピークが高いまま、カーブが緩やかになった。これは、メリディオナル面に対して交差角度の大きい光線がサジタルストッパ４０によってカットされ、光束の広がりが抑制されるため、径方向全体にわたってレンズ３６から像点までの距離の許容範囲が大きくなったためと考えられる。この結果、ラインイメージセンサ３７の受光面（距離が０の位置）でＲのＭＴＦが改善され、ΔＭＴＦは明らかに小さくなった。
【００４９】
また、画像の最端部に関する画像中心から１４０ｍｍの位置についての結果を示すグラフでは、結像性能を低下させる光束をサジタルストッパ３９がカットすることにより、三色ともＭＴＦが改善された。さらに、メリディオナル面に対して交差角度が大きい光線の影響で図１０では大きく相違していた三色のＭＴＦのピークの位置は互いに接近した。また、カーブの緩やかさは、図１０に比較して大きく低下せず、レンズ３６から像点までの距離の許容範囲はあまり低下しなかった。このようにして、画像中心から１４０ｍｍの位置については、ＭＴＦとΔＭＴＦの両方とも改善された。
【００５０】
画像中心および画像中心から７０ｍｍの位置についての各グラフでは、光束の絞りがかかっていないため、図１０の結果と異なるところがなかった。しかし、元々、中心付近の解像性能は、光軸ａｘに対する光線の傾きが小さいため、ＭＴＦのピークおよびΔＭＴＦともに良好であるので、改善の必要性は少ない。もしも、画像のメリディオナル方向中心の光線をサジタル方向に絞ったならば、ＭＴＦが必要以上に高くなりすぎ、ラインイメージセンサ３７で読み取った画像に、サンプリングモアレが発生する可能性がある。また、中央部および端部でのＭＴＦを両方とも向上させた場合には、結局両者のＭＴＦの相違は小さくならない。従来のサジタルストッパ３９では、一律に全ての物点からの光束を副走査方向（サジタル方向）に絞っているため、かかる不具合が発生することがあった。換言すれば、本発明によるサジタルストッパ４０によれば、元々ラインイメージセンサ３７の解像性能が高い中央部の解像性能を不必要なまでに高くすることがなく、モアレなどの不具合の発生も抑制され、かつ中央部と端部の解像性能のバランスをとることが可能である。
【００５１】
一方、従来のサジタルストッパ３９とは異なり、本発明によるサジタルストッパ４０によれば、原稿３の中央部からの反射光は、端部よりも絞られず、ラインイメージセンサ３７の主走査方向の中央部の照度が確保される。従って、照明光量の増大の要求を少なくすることが可能である。図１２および図１３を参照して、この効果について説明する。
【００５２】
図１２において、点線はサジタルストッパを設けない場合および従来のサジタルストッパ３９を設けた場合のレンズ３６による光量伝達特性分布を表し、実線は本発明によるサジタルストッパ４０を設けた場合のレンズ３６による光量伝達特性分布を表す。横軸は、光軸ａｘに対応する主走査方向中心部を０とし、測定位置を原稿３の主走査方向におけるそこからの距離に換算して、原稿面上の位置として示してある。縦軸の光量伝達特性は、原稿面上の位置が０における入射光の照度に対する出射光の照度の割合を１としたときの、測定位置での出射光の照度の割合を示している。
【００５３】
図１２の縦軸をレンズ３６の出射光の照度（光量）に換算すれば、図１２は図１３のように書き換えることができる。図１３において、点線はサジタルストッパを設けない場合の光量分布、一転鎖線は従来のサジタルストッパ３９を設けた場合の光量分布を表し、実線は本発明によるサジタルストッパ４０を設けた場合の光量分布を表す。サジタルストッパ４０を設けた場合の主走査方向中心部の光量を１に基準をとった。
【００５４】
サジタルストッパを設けない場合には、レンズによる照度分布のｃｏｓ4則により、中心から離れるほど、光量は緩やかに低下する。サジタルストッパ３９を設けた場合も同様であり、光束を主走査方向全体にわたって一律にカットするため、図１３の一転鎖線で示すように出射光量は低下する。全体の出射光量の低下は、サジタルストッパなしに比べて２５％程度になる。
【００５５】
一方、実線で示すように、本発明によるサジタルストッパ４０がカットする光は、原稿３からの反射光のうち、主走査方向の端部に限定される。実線と一転鎖線とを比較することにより、サジタルストッパ４０では、サジタルストッパ３９に比較して光量の損失が少ないことが理解できる。従って、サジタルストッパ４０によれば、照明光量ひいては消費電力の増大の要求を少なくしながら、あるいは消費電力を削減しながらも、画像端部での解像性能を良好にすることが可能である。
【００５６】
上述したように、画像読取装置における消費エネルギの抑制あるいは削減は重要な課題であり、サジタルストッパ４０による効果は大きい。特に、複写機に搭載された画像読取装置については、画像読取装置以外の複写機の部分、例えば画像処理部や画像出力部の消費電力、とりわけ画像出力部の熱定着装置の消費電力が非常に大きい。日本での一般オフィスでの電力アウトレットの使用電力限界は、１．５ｋＶＡであるのに対して、現状の解像度４００ｄｐｉのデジタルカラー複写機では、この限界の近くまで電力を消費している。
【００５７】
リニアランプ３２をハロゲンランプとして、Ａ３サイズまでを読みとれるようにその有効な発光長さを３００ｍｍ程度までにすると、１１５Ｗ程度の定格電力となり、フリッカ防止のための交流／直流変換を行うと、変換効率が約８０％で、力率が約０．５であるため、照明装置全体の消費電力は約２９０ＶＡにもなる。
さらに、もし、解像度を上げるようにラインイメージセンサ３７を改変した場合には、感光画素のサイズも小さくなる上、１ラインの露光時間が短くなるため、ラインイメージセンサ３７の受光面の光量を大きくしなければならない。例えば、４００ｄｐｉの解像度を６００ｄｐｉにするには、ラインイメージセンサ３７の受光面の光量は２．８倍程度まで上昇させなければならない。このことは、消費電力の増大またはレンズ３６のＦ数の減少の要求につながる。ラインイメージセンサ３７の解像度を上げるときには、処理ユニット３８のヴィデオレートも向上させる必要があり、処理ユニット３８の消費電力も上げなければならなくなるため、画像読取装置で消費電力を増大する余裕は極めて少ない。
【００５８】
そこで、Ｆ数が３．５程度のレンズ３６を使用する必要が生じるが、Ｆ数減少によりレンズ３６の収差が増加し、主走査方向端部での解像性能を悪化させる。これに対して、サジタルストッパが有効であるが、従来のサジタルストッパ３９では、約２５％もの光量損失が生ずる。こうして３／４程度となった光量を補うには、照明電力を４／３にしなければならず、３０％以上もの電力増加につながる。例えば、元の照明装置全体の消費電力が２９０ＶＡであれば、約１００ＶＡも電力を増加させ、消費電力３８０〜３９０ＶＡにしなければならない。
【００５９】
これに対して、本発明によるサジタルストッパ４０がカットする光は、原稿３からの反射光のうち、主走査方向の端部に限定される。このため、全体の光量の低下は、従来のサジタルストッパ３９ほどではなく、光量を補うとしても、後述するように、主に主走査方向の端部を明るくするようなリニアランプ３２を設けることで足りるので、消費電力も大きく増加する必要がない。
【００６０】
５．光量補正の手法
上記のような主走査方向の端部を明るくする手法について次に説明する。図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）は、リニアランプ３２として使用しうるハロゲンランプを示す。同図に示すように、ハロゲンランプは、石英製の長尺の管３２ａと、その内部に配置された複数のフィラメント３２ｂと、管３２ａの端部を通じて外部に延びてフィラメント３２ｂに給電する図示しない導入線とを有する。管３２ａの内部には、ヨウ素または臭素などのハロゲンが封入されている。リニアランプ３２は、その長手方向が主走査方向に一致するように配置される。リニアランプ３２の両端付近には、リニアランプ３２の長手方向に直交するサイドリフレクタ板７０が配置されている。
【００６１】
図１４（Ａ）は、従来使用されているハロゲンランプを示す。このリニアランプ３２では、レンズによる照度分布のｃｏｓ4則に対応して、管３２ａの端部ほどフィラメント３２ｂが密になるようにされている。なお、数値は距離（ｍｍ）を表す。
【００６２】
図１４（Ｂ）は、サジタルストッパ４０を用いる場合に好適なハロゲンランプを示す。このリニアランプ３２では、レンズによる照度分布のｃｏｓ4則および上述のようにサジタルストッパ４０による端部の照度低下に対応して、管３２ａの端部ほどフィラメント３２ｂが、図１４（Ａ）よりもさらに密になるようにされている。なお、サジタルストッパ４０を設けたことによる光量低下を補完するため、フィラメント３２ｂの個数を７個から８個に増加させている。
【００６３】
図１５は両方のランプの照明光量分布を示す。点線が図１４（Ａ）の従来のランプに対応し、実線が図１４（Ｂ）の実施形態のランプに対応する。端部のフィラメント３２ｂの密度を大きくしたことにより、端部の光量を約３割増加させることができた。
【００６４】
図１６は、図１４（Ｂ）のハロゲンランプから発して白色の原稿３で反射した光をサジタルストッパ４０で制限して、さらにレンズ３６で結像させたときのレンズ３６からの出射光量の分布を示す。図１２および図１３に示すサジタルストッパ４０に起因する端部の光量低下が、図１５に示すように端部の照明光量増加により補正され、ほぼ一様な出射光量分布が得られたことが理解できる。
【００６５】
サジタルストッパなしの場合にはフィラメント３２ｂの個数が７個であるのに対して、サジタルストッパ４０を設けた場合のフィラメント３２ｂの個数は８個である。従って、消費電力は、サジタルストッパなしの場合に比べて、８／７になる。サジタルストッパなしでの照明装置全体の消費電力が２９０ＶＡであれば、サジタルストッパ４０を設けた場合の消費電力は約３３０ＶＡにしなければならない。
【００６６】
しかしながら、従来のサジタルストッパ３９を設けた場合には、上記の通り、照明装置の消費電力は３８０〜３９０ＶＡにしなければならない。これに鑑みれば、この実施形態に係る画像読取装置を単独のユニットとして用いた場合、サジタルストッパ４０は、サジタルストッパ３９に比べて大幅な消費電力削減に寄与することになる。また、この画像読取装置をフルカラーの複写機に設けた場合にも有利である。一般に複写機のシステム設計では、最大限の能力を得るため、使用可能電力限界の近くまで電力を消費しており、各サブシステムでの電力削減の必要性が高いためである。
【００６７】
光量補正の手法は上記には限定されない。ただし、サジタルストッパ４０とは逆に、原稿３の主走査方向の中央部側から反射光の幅を絞ったのでは、サジタルストッパ４０の結像性能向上の効果を滅殺する結果になるので、照射光の照度が原稿３の端部側ほど高くなる照射手段が好ましい。図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）は、好適な光量補正手段を有する照射手段の例を示す。
【００６８】
図１７（Ａ）において、符号８０は中空の長尺の導波管を示す。導波管８０は、その長手方向が主走査方向に一致するように配置される。導波管８０の両端は開口しており、その両側には、点光源８１が設けられている。また、導波管８０の端部と点光源８１の間には、点光源８１で発する光を収束させながら導波管８０内に導く凸レンズ８２が設けられている。点光源８１としては、メタルハライドランプのように発光効率のよい放電ランプまたは点灯電圧が低い高輝度ＬＥＤなどが使用可能である。
【００６９】
導波管８０の内周面は反射率の大きい材料で形成されているか、そのような材料でコートされている。導波管８０の側部には、導波管８０の長手方向に沿って延びるスリット８３が形成されており、導波管８０内部に導かれた光がスリット８３を通じて外部に漏れ出すようになっている。この構成の下、スリット８３から漏れ出して、原稿３を帯状に照射する光の照度が原稿３の端部側ほど高くなるように調節することで、上記のように配光分布が補正される。この場合、例えば、スリット８３の幅が端部側ほど大きくなるようにしたり、複数のスリット８３を設けてスリット開口部分の面積を導波管８０の端部と中央部とで異ならせるようにしたりすることも考えられる。
【００７０】
ただし、導波管８０の両端から光が導入されるため、導波管８０の両端側ほど漏れ出す光の量が多くなりやすい。従って、このような場合には、上記のような調節は行わず、スリット開口部分の面積が導波管８０の長手方向にわたって一様であってもよい。
【００７１】
図１７（Ｂ）において、符号９０は長尺の光散乱導光体を示す。光散乱導光体９０は、例えば透明ポリマーマトリックスと、そのマトリックス中に分散され互いに異なる屈折率を有する透明材料からなる散乱粒子とからなる。この構造により、光散乱導光体９０の内部を光がほとんど吸収されることなく通過すると共に、散乱粒子に反射された光が光散乱導光体９０の側面から漏れ出すようになっている。光散乱導光体９０は、その長手方向が主走査方向に一致するように配置される。また、光散乱導光体９０に沿って、光散乱導光体９０から漏れ出す光を原稿３に向けるための反射凹面鏡３０が設けられる。
【００７２】
光散乱導光体９０の両側には、上記と同様の点光源８１が設けられている。また、光散乱導光体９０の端面と点光源８１の間には、点光源８１で発する光を収束させながら光散乱導光体９０内に導く凸レンズ８２が設けられている。さらに、レンズ８２の近傍には、光散乱導光体９０の端面にレンズ８２の出射光を集中させるための中空円錐形の導波管９１が配置されている。これらの代わりに、光ファイバで光散乱導光体９０の端面に光を導入することも可能である。
【００７３】
この構成の下、光散乱導光体９０の側面から漏れ出して、原稿３を帯状に照射する光の照度が原稿３の端部側ほど高くなるように調節することで、上記のように配光分布が補正される。この場合、例えば、光散乱導光体９０の散乱粒子の割合が端部側ほど大きくなるようにしたり、散乱粒子の割合が互いに異なる複数の光散乱導光体９０を直列させて漏れ出す光の照度を端部と中央部とで異ならせるようにしたりすることも考えられる。
【００７４】
ただし、光散乱導光体９０の両端面から光が導入されるため、光散乱導光体９０の両端側ほど漏れ出す光の量が多くなりやすい。従って、このような場合には、上記のような調節は行わなくてもよい。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、照明光量の増大の要求を少なくしながら、画像端部での解像性能を良好にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る画像読取装置を示す概略側面図である。
【図２】 図１に示す画像読取装置における原稿からの反射光路を展開して示す図である。
【図３】 図１に示す画像読取装置でのレンズの解像特性と、ラインイメージセンサの解像性能の関係を表す図である。
【図４】 （Ａ）は従来のサジタルストッパを示す正面図であり、（Ｂ）は反射光路に配置したこのサジタルストッパの機能を示す斜視図である。
【図５】 本発明に係るサジタルストッパを示す正面図である。
【図６】 本発明に係るサジタルストッパの他の例を示す正面図である。
【図７】 本発明に係るサジタルストッパの他の例を示す正面図である。
【図８】 本発明に係る画像読取装置を示す概略側面図である。
【図９】 （Ａ）は反射光路に配置した図４に示すサジタルストッパの機能を示す斜視図であり、（Ｂ）も反射光路に配置した図４に示すサジタルストッパの機能を示す斜視図である。
【図１０】 サジタルストッパを全く設けていない画像読取装置でのＭＴＦ特性を表すグラフを示す。
【図１１】 図４に示すサジタルストッパを設けた画像読取装置でのＭＴＦ特性を表すグラフを示す。
【図１２】 サジタルストッパを設けない場合、従来のサジタルストッパを設けた場合、および図４に示すサジタルストッパを設けた場合の結像手段（レンズ）による光量伝達特性分布を表すグラフである。
【図１３】 図１２と同じ場合のレンズからの出射光量分布を表すグラフである。
【図１４】 （Ａ）は画像読取装置の照射手段として従来使用されているハロゲンランプを示す正面図であり、（Ｂ）は本発明に係る画像読取装置に用いて好適なハロゲンランプを示す正面図である。
【図１５】 図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）のハロゲンランプの照明光量分布を表すグラフである。
【図１６】 図１４（Ｂ）に示すハロゲンランプを本発明に係る画像読取装置に用いた場合のレンズからの出射光量分布を表すグラフである。
【図１７】 （Ａ）は本発明に係る画像読取装置に用いて好適な照射手段の一例を示す正面図であり、（Ｂ）は照射手段の他の例を示す正面図である。
【符号の説明】
１…キャビネット、２…プラテンガラス、３…原稿、３０…反射凹面鏡、３２…リニアランプ（照射手段）、３２ａ…管、３２ｂ…フィラメント、３６…レンズ（結像手段）、３７…ラインイメージセンサ、３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂ…ＣＣＤ感光画素列、４０，５０，６０…サジタルストッパ（遮光手段）、４１…開口部、５１…ストッパセグメント、５２…開口部、６１…ストッパセグメント、８０…導波管、８１…点光源、８２…レンズ、８３…スリット、９０…光散乱導光体。
Claims (5)
- 原稿の幅方向に渡って照射光を照射する照射手段と、
前記照射手段により照射された照射光に対する前記原稿からの反射光を遮光する遮光手段と、
前記反射光を結像する結像手段と、
前記結像手段により結像された前記反射光を読み取るラインセンサとを備え、
前記遮光手段は、前記結像手段の外側に設けられ、前記ラインセンサの主走査方向の画角が小さい位置に比較して、前記ラインセンサの主走査方向の画角が大きい位置における前記ラインセンサの副走査方向の遮光量が大きく、
前記照射手段は、
前記原稿と対向する位置に、その長手方向が前記原稿の幅方向と一致するように配置され、前記長手方向に沿って延びるスリットが側部に形成された導波管と、
前記導波管の両端に設けられた点光源とを備え、
前記スリットから漏れ出て前記原稿に照射される前記照射光の照度を、前記原稿の端部側ほど高くし、前記ラインセンサの主走査方向の画角が大きい位置の前記遮光手段による光量低下を補完する
ことを特徴とする画像読取装置。 - 前記スリットの幅は、前記導波管の長手方向の端部側ほど大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。 - 原稿の幅方向に渡って照射光を照射する照射手段と、
前記照射手段により照射された照射光に対する前記原稿からの反射光を遮光する遮光手段と、
前記反射光を結像する結像手段と、
前記結像手段により結像された前記反射光を読み取るラインセンサとを備え、
前記遮光手段は、前記結像手段の外側に設けられ、前記ラインセンサの主走査方向の画角が小さい位置に比較して、前記ラインセンサの主走査方向の画角が大きい位置における前記ラインセンサの副走査方向の遮光量が大きく、
前記照射手段は、
前記原稿と対向する位置に、その長手方向が前記原稿の幅方向と一致するように配置され、内部に導かれた光を散乱させる散乱粒子を含んだ光散乱導光体と、
前記光散乱導光体の両端に設けられた点光源とを備え、
前記散乱粒子による反射によって前記光散乱導光体から前記原稿に照射される前記照射光の照度を、前記原稿の端部側ほど高くし、前記ラインセンサの主走査方向の画角が大きい位置の前記遮光手段による光量低下を補完する
ことを特徴とする画像読取装置。 - 前記光散乱導光体に含まれる散乱粒子の割合は、前記光散乱導光体の長手方向の端部側ほど大きい
ことを特徴とする請求項３に記載の画像読取装置。 - 前記遮光手段は、前記結像手段の外側に設けられ、前記ラインセンサの主走査方向の画角が小さい位置に比較して、前記ラインセンサの主走査方向の画角が大きい位置における前記ラインセンサの副走査方向の遮光量が大きく、かつ、前記ラインセンサの副走査方向の遮光幅が画角の略７０％よりも大きい範囲に渡って略一定である
ことを特徴とする請求項１または３に記載の画像読取装置。
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- 2003-06-02 JP JP2003156641A patent/JP3879707B2/ja not_active Expired - Lifetime
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