JP4913089B2 - Image reading device - Google Patents

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Description

本発明は、コピー機等に用いられる画像読取装置に関する。   The present invention relates to an image reading apparatus used for a copying machine or the like.

コピー機、スキャナ、ファクシミリ等に使用されている、一次元撮像素子を用いて読み取り位置における画像をスキャンすることによって画像全体を読み取る画像読取装置には、大きく分けて2種類の方式がある。尚、一般的に、一次元撮像素子が配列されている方向を主走査方向と呼び、スキャンする方向を副走査方向と呼ぶ。   There are roughly two types of image reading apparatuses that are used in copiers, scanners, facsimiles, and the like and read an entire image by scanning an image at a reading position using a one-dimensional imaging device. In general, the direction in which the one-dimensional imaging elements are arranged is called a main scanning direction, and the scanning direction is called a sub-scanning direction.

2種類の方式のうちの一方は、単眼のレンズにて主走査方向の画像全体を撮像素子上に縮小転写する方式であり、コピー機にて、おもて面の読み取りに主に用いられている。この方式では、通常、原稿側に位置する撮像素子やレンズは固定され、ミラーのみが副走査方向に移動され、原稿全体がスキャンされる。この方式では、原稿側の焦点深度(被写界深度という)が数mm程度、例えば6mmなど、と大きいので、コピー機の原稿読み取り面に対し、原稿が密着していなくても原稿を読み取れるという利点がある。例えば本の綴じ目のような、原稿読み取り面に密着させることができない場合でも、焦点ぼけなく読み取れるという利点があることから、コピー機のおもて面読み取り動作には、主にこの方式が用いられてきた。この方式に派生したさまざまな特許文献があるが、例えば特許文献1を挙げる(従来法1と呼ぶ)。   One of the two types is a method of reducing and transferring the entire image in the main scanning direction onto the image sensor with a monocular lens, and is mainly used for reading the front surface in a copying machine. Yes. In this method, the image pickup element and the lens located on the original document side are usually fixed, only the mirror is moved in the sub-scanning direction, and the entire original document is scanned. In this method, since the depth of focus on the original side (referred to as depth of field) is as large as several millimeters, for example, 6 mm, the original can be read even if the original is not in close contact with the original reading surface of the copier. There are advantages. For example, this method is mainly used for the front surface reading operation of a copier because it has the advantage of being able to read without defocusing even when it cannot be brought into close contact with the original reading surface, such as a book binding. Has been. There are various patent documents derived from this method. For example, Patent Document 1 is cited (referred to as Conventional Method 1).

上記2種類の方式の内、他方の方式は、主走査方向の画像を複数に分割して複眼レンズで画像を読み取る方式であり、密着型イメージセンサと通常呼ばれる。この方式は、コピー機の裏面読み取りや、ファクシミリの原稿読み取り、紙幣の認識センサ、パーソナルコンピュータ用のスキャナなどに用いられ、小型であることを特徴とする。この密着型イメージセンサの光学系として、現在主流となっている従来技術は、例えば特許文献2に開示されている。ここでは、複眼レンズ(文献中では、ロッドレンズアレイ)として、半径方向に、ある関数で規定される屈折率の分布をもつロッドレンズを複数本並べてアレイ化したものを用いて、正立等倍像を得るイメージ読取装置が開示されている(従来法2と呼ぶ)。   The other of the above two methods is a method of dividing an image in the main scanning direction into a plurality of images and reading the image with a compound eye lens, and is usually called a contact image sensor. This method is used for a back side reading of a copying machine, a facsimile document reading, a banknote recognition sensor, a scanner for a personal computer, and the like, and is characterized by a small size. For example, Patent Document 2 discloses a conventional technique that is currently mainstream as an optical system of the contact image sensor. Here, as a compound eye lens (rod lens array in the literature), an array of a plurality of rod lenses having a refractive index distribution defined by a certain function in the radial direction is used. An image reading apparatus for obtaining an image is disclosed (referred to as Conventional Method 2).

密着型イメージセンサの光学系の中で代表的な方式のもう一つの例として、例えば特許文献3に開示されている方式がある。この方式では、主走査方向に分割されたセル毎に設置されているレンズにより、セルに対応する領域の画像が縮小転写されて、撮像素子に結像する。セル毎に設置されている撮像素子の出力信号を画像合成することにより、原稿面の画像が復元される(従来法3と呼ぶ)。   As another example of a typical system in the optical system of the contact image sensor, there is a system disclosed in Patent Document 3, for example. In this method, an image of a region corresponding to a cell is reduced and transferred by a lens provided for each cell divided in the main scanning direction, and formed on an image sensor. The image on the original surface is restored by synthesizing the output signals of the image sensors installed in each cell (referred to as conventional method 3).

また、特許文献4には、上記従来法2または従来法3と類似するが、複眼のミラーレンズアレイを用いて正立等倍像を得る方式が開示されている(従来法4と呼ぶ)。   Patent Document 4 discloses a method of obtaining an erecting equal-magnification image using a compound eye mirror lens array, which is similar to Conventional Method 2 or Conventional Method 3 (referred to as Conventional Method 4).

また、特許文献5には、読み取り領域を奇数番目の領域と偶数番目の領域に分け、その奇数番目、偶数番目で結像光学系の光路を変え、結像光学系はテレセントリックであり、結像面で正立等倍像を得る方式が開示されている(従来法5と呼ぶ)。   In Patent Document 5, the reading area is divided into odd-numbered areas and even-numbered areas, and the optical path of the imaging optical system is changed at the odd-numbered and even-numbered areas. A method of obtaining an erecting equal-magnification image on the surface has been disclosed (referred to as Conventional Method 5).

特開平10−308852号公報JP-A-10-308852 特開平8−204899号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-204899 特開平5−14600号公報JP-A-5-14600 特開平11−8742号公報JP-A-11-8742 特開2005−37448号公報JP-A-2005-37448

従来法1に関しては、上述したように被写界深度が大きいというメリットがあるが、光学系が大型化してしまうという問題がある。また、ミラーを移動する際に原稿面からレンズまでの光路が変化しないようにするために、光路途中の複数のミラーの移動速度を制御しなければならず、及び、これらのためにコストがかかる、という問題がある。   The conventional method 1 has an advantage that the depth of field is large as described above, but there is a problem that the optical system becomes large. Further, in order to prevent the optical path from the document surface to the lens from changing when the mirror is moved, it is necessary to control the moving speed of a plurality of mirrors in the middle of the optical path. There is a problem.

従来法2に関しては、小型で低コストであるというメリットがあるものの、被写界深度が小さいという問題、色収差が大きいという問題がある。   Although the conventional method 2 has the merit of being small and low cost, there are a problem that the depth of field is small and a problem that the chromatic aberration is large.

従来法3に関しては、被写界深度を大きくする場合、装置が大型化するという問題、色収差が大きくなるという問題、被写界深度によって転写倍率が変わってしまうため各結像光学系単位で撮影した画像を合成する際に画像の重ね合わせの不一致が起こるという問題がある。そのため、被写界深度を大きくすることは困難である。   Regarding the conventional method 3, when the depth of field is increased, the size of the apparatus increases, the problem that chromatic aberration increases, and the transfer magnification varies depending on the depth of field. When combining these images, there is a problem in that there is a mismatch in image overlay. For this reason, it is difficult to increase the depth of field.

従来法4に関しては、結像光学素子として、凹面鏡を複数配置したミラーアレイを用いているので色収差がないという効果がある。しかしながら、絞り17や第1ミラーアレイ13、第1ミラーアレイ14、に関する詳細な配置の記載が無いために、原稿10がコンタクトガラス12から大きく離れた場合に、像の転写倍率が変わることが考えられる。その結果、隣接する画像同士の重ね合わさり方が異なり、アレイ境界面での画像が劣化すると考えられ、大きな被写界深度を得ることは困難である。   The conventional method 4 has an effect that there is no chromatic aberration because a mirror array in which a plurality of concave mirrors are arranged is used as the imaging optical element. However, since there is no description of the detailed arrangement regarding the diaphragm 17, the first mirror array 13, and the first mirror array 14, the image transfer magnification may change when the document 10 is greatly separated from the contact glass 12. It is done. As a result, the overlapping method of adjacent images is different, and it is considered that the image on the array boundary surface deteriorates, and it is difficult to obtain a large depth of field.

従来法5に関しては、直線状の物体10に対して奇数領域結像系11〜41と偶数領域結像系12〜42とで斜め方向から像を読み取っている。そのため、物体10の焦点方向の位置が変化すると、奇数領域と偶数領域とで読み取る位置が変わってしまい、結像面である感光性の媒体60上において両者の像がずれてしまうという問題がある。さらに、明細書中には、テレセントリックな結像系の具体的な構成及び効果についての記述が無い。物体10の焦点方向の位置が変化すると、焦点位置での転写倍率が変化することが考えられ、整数m番目とm+1番目の結像系間での画像の重ね合わさり方が異なり、画像が劣化してしまう。以上の二つの問題により、従来法5は、大きな被写界深度を得ることは困難である。   Regarding the conventional method 5, the image is read from the oblique direction with the odd-numbered region imaging systems 11 to 41 and the even-numbered region imaging systems 12 to 42 with respect to the linear object 10. For this reason, when the position of the object 10 in the focal direction changes, the reading position is changed between the odd-numbered area and the even-numbered area, and there is a problem in that both images are shifted on the photosensitive medium 60 that is the imaging surface. . Further, the specification does not describe a specific configuration and effect of the telecentric imaging system. When the position of the object 10 in the focal direction changes, the transfer magnification at the focal position may change, and the way in which images are superimposed between the integer m-th and m + 1-th imaging systems is different and the image deteriorates. End up. Due to the above two problems, it is difficult for the conventional method 5 to obtain a large depth of field.

本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、小型であり、焦点深度範囲外の画像でも合焦した状態に修復可能である、つまり実質的に大きな被写界深度を有する画像読取装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is small in size and can be restored to a focused state even in an image outside the depth of focus range, that is, a substantially large object field. An object is to provide an image reading apparatus having a depth.

上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の一態様における画像読取装置は、原稿を載置する天板と、上記原稿の被撮像部に光を照射する光源と、上記被撮像部で反射した上記光の散乱光を集光し画像として結像する結像光学系であって、主走査方向に複数個配置されそれぞれが独立した光学系であるセルを有し副走査方向には上記セルを第1列及び第2列の2列に配列し上記主走査方向には各セルの視野範囲を互いに補完するように各セルを千鳥状に配置した結像光学系と、それぞれの上記セルに対応して配置され上記セルにて結像された各画像を撮像する複数の撮像素子部と、上記撮像素子部から得られる画像情報を記憶するメモリと、上記メモリに記憶した上記画像情報を上記セルに対応した画像毎に復元し合成することで原稿画像を作成する処理装置と、を備えた画像読取装置において、上記被撮像部から上記セルへ向かう主光線は、上記第1列及び上記第2列の同列において上記主走査方向に沿って配置された各セル間では平行であり、上記第1列に配置される各セルと上記第2列に配置される各セルとの間では上記第1列と上記第2列との隙間側へ傾斜しており、上記処理装置は画像修正部を有し、該画像修正部は、上記副走査方向において上記第1列及び上記第2列に配置され各セルに対応する上記撮像素子部から得られた各画像情報の副走査方向におけるズレから、焦点方向において焦点位置から上記被撮像部までの距離を求め、該距離に基づいて上記画像情報を修正して上記原稿画像を作成することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
That is, an image reading apparatus according to an aspect of the present invention collects a top plate on which an original is placed, a light source that irradiates light on an imaged portion of the original, and scattered light of the light reflected by the imaged portion. An imaging optical system that illuminates and forms an image as a plurality of cells arranged in the main scanning direction, each of which is an independent optical system, and the cells are arranged in the first and second rows in the sub-scanning direction. An imaging optical system in which the cells are arranged in a staggered manner so as to complement each other in the main scanning direction, and the cells are arranged corresponding to the cells. A plurality of image sensor units that capture each image formed in the image, a memory that stores image information obtained from the image sensor unit, and the image information stored in the memory is restored for each image corresponding to the cell. And a processing device for creating a document image by combining them In the image reading apparatus, chief rays directed from the imaging target portion to the cells are parallel between the cells arranged along the main scanning direction in the same row of the first row and the second row. Between each cell arranged in one row and each cell arranged in the second row, the cell is inclined toward the gap between the first row and the second row. The image correction unit is arranged in the sub-scanning direction in the sub-scanning direction of each image information obtained from the imaging element unit corresponding to each cell arranged in the first column and the second column in the sub-scanning direction. A distance from the focal position to the imaged part in the focal direction is obtained, and the original image is created by correcting the image information based on the distance.

本発明の一態様における画像読取装置によれば、まず、副走査方向において第1列及び第2列の2列にて主走査方向に沿って複数個のセルを備えたことで、装置の小型化を図ることができる。さらに、原稿の被撮像部から第1列に配置される各セルへ向かう主光線と、原稿の被撮像部から第2列に配置される各セルへ向かう主光線とを上記第1列と上記第2列との隙間側へ傾斜させ、処理装置は画像修正部を有するように構成した。この構成によれば、たとえ、焦点方向において焦点位置と原稿の被撮像部との間に隙間が生じ光学系の焦点深度範囲外に被撮像部が位置し、撮像素子部がぼやけた画像を得た場合でも、処理装置は、ぼやけた画像を合焦した正規の元画像に修復することが可能である。   According to the image reading apparatus of one aspect of the present invention, first, a plurality of cells are provided along the main scanning direction in two rows of the first row and the second row in the sub-scanning direction. Can be achieved. Further, the principal ray directed from the imaged part of the document to each cell arranged in the first row and the principal ray directed from the imaged part of the document to each cell arranged in the second column are represented by the first column and the above-described first ray. The processing apparatus was configured to have an image correction unit by inclining toward the gap with the second row. According to this configuration, even if a gap is generated between the focal position and the imaged part of the document in the focal direction, the imaged part is located outside the focal depth range of the optical system, and the image sensor part is blurred. Even in such a case, the processing apparatus can restore the blurred original image into a focused original image.

詳しく説明する。上述のように第1列及び第2列の各セルの主光線は、傾斜している。よって、各セルの焦点位置が天板上面にあり天板上面に接して原稿の被撮像部が位置する場合には、副走査方向における各セルで結像される画像は、ズレを生じない。一方、焦点方向において、焦点位置と原稿の被撮像部との間に隙間が生じた場合には、副走査方向における各セルで結像される画像は、その隙間距離に応じて副走査方向にずれを生じる。
画像修正部は、各撮像素子部からの画像情報を処理装置にて元の画像に復元する際に、副走査方向において隣接する画像同士について、副走査方向にどれだけずれているかを求め、さらに、この副走査方向のずれ量から、焦点位置と原稿の被撮像部との間の距離を求める。画像の焦点方向のぼやけ具合は、セルの焦点位置と原稿の被撮像部との間の焦点方向における距離に依存する。よって、画像修正部は、光学系の焦点深度範囲外に被撮像部が位置したことに起因して得られたぼやけた画像を、求めた上記距離を用いて元の画像に修復する。
explain in detail. As described above, the chief ray of each cell in the first row and the second row is inclined. Therefore, when the focus position of each cell is on the top surface of the top plate and the imaged portion of the document is located in contact with the top surface, the image formed in each cell in the sub-scanning direction does not shift. On the other hand, when a gap is generated between the focal position and the imaged part of the document in the focal direction, the image formed in each cell in the sub-scanning direction is changed in the sub-scanning direction according to the gap distance. Deviation occurs.
The image correction unit obtains how much the adjacent images in the sub-scanning direction are deviated in the sub-scanning direction when the image information from each image sensor unit is restored to the original image by the processing device. The distance between the focal position and the imaged part of the document is obtained from the amount of deviation in the sub-scanning direction. The degree of blur in the focal direction of the image depends on the distance in the focal direction between the focal position of the cell and the imaged part of the document. Therefore, the image correction unit restores the blurred image obtained due to the imaging target portion being located outside the focal depth range of the optical system to the original image using the obtained distance.

さらに、主走査方向には、セルの境界ごとに、セルの数に応じた細かいピッチで、天板と原稿の被撮像部との間の距離を測定できる。よって、しわのある原稿や、本の綴じ目近傍の原稿であっても、画像内の細かい領域ごとに焦点ずれによる画像のぼやけの補正が可能である。
このように、本発明の一態様における画像読取装置によれば、小型で、かつ焦点深度範囲外の画像でも合焦した状態に修復可能な、つまり実質的に大きな被写界深度を有する画像読取装置を得ることができる。
Further, in the main scanning direction, the distance between the top plate and the imaged part of the document can be measured at a fine pitch corresponding to the number of cells for each cell boundary. Therefore, even for a wrinkled document or a document in the vicinity of a book binding, it is possible to correct image blur due to defocus for each fine region in the image.
As described above, according to the image reading apparatus in one aspect of the present invention, the image reading apparatus is small and can be restored to a focused state even with an image outside the depth of focus range, that is, has a substantially large depth of field. A device can be obtained.

本発明の実施形態である画像読取装置について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。   An image reading apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each figure, the same or similar components are denoted by the same reference numerals.

実施の形態1.
以下には、実施の形態1における画像読取装置の一例について、図1〜図4を参照して説明する。
本実施形態の画像読取装置201は、大きく分けて、結像光学系1と、光源2と、天板3と、撮像素子部41、42、…と、メモリ5と、画像修正部61を有する処理装置6とを備える。
これらの構成部分は、画像の読み取りがなされる被読取物の一例である原稿7の近傍に光源2が配置され、原稿7にて反射した光が入射可能なように結像光学系1が配置され、該結像光学系1に対応して撮像素子部41等が適宜配置される。このような画像読取装置201は、主走査方向(X方向)211に沿って原稿7の画像を読み取り、さらに主走査方向211に直交する副走査方向(Y方向)212に原稿7をスキャンして、原稿7における全画像の読み取りを行う。尚、原稿7とは、文章、書画、写真などを表示した被読取物や、紙幣等の被読取物であり、印刷するもとになったり、真贋の判定に使用されたり、電子ファイルとして使用されたりするものが相当する。又、図1では、図示の明瞭化のため、原稿7の図示を省略している。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, an example of the image reading apparatus according to Embodiment 1 will be described with reference to FIGS.
The image reading apparatus 201 of the present embodiment is broadly divided into an imaging optical system 1, a light source 2, a top plate 3, imaging element units 41, 42,..., A memory 5, and an image correction unit 61. And a processing device 6.
In these components, the light source 2 is disposed in the vicinity of the document 7 which is an example of an object to be read, and the imaging optical system 1 is disposed so that the light reflected from the document 7 can enter. In addition, an image pickup element 41 and the like are appropriately arranged corresponding to the imaging optical system 1. Such an image reading apparatus 201 reads an image of the document 7 along the main scanning direction (X direction) 211 and further scans the document 7 in the sub-scanning direction (Y direction) 212 orthogonal to the main scanning direction 211. Then, all images on the document 7 are read. The document 7 is an object to be read on which a sentence, a document, a photograph, or the like is displayed, or an object to be read such as a banknote, and is used as a basis for printing, authentication, or used as an electronic file. It corresponds to what is done. In FIG. 1, the document 7 is not shown for clarity.

原稿7は、原稿載置部材としての天板3に載置される。天板3は透明体にてなり、一般にはガラス板である。例えば蛍光灯やLED等である照明光源2は、天板3の下方であって原稿7の読み取りに支障が生じない箇所に配置され、原稿7上の読み取り位置に存在する被撮像部31、32、…に照明光線221を照射する。尚、図1では、光源2は、副走査方向212において結像光学系1の片側にのみ配置しているが、これに限定されず、もちろん両側に配置しても良い。   The document 7 is placed on the top plate 3 as a document placing member. The top plate 3 is made of a transparent body and is generally a glass plate. For example, the illumination light source 2 such as a fluorescent lamp or an LED is disposed below the top plate 3 at a position where the reading of the document 7 is not hindered, and the imaged parts 31 and 32 existing at the reading position on the document 7. ,... Are irradiated with an illumination light beam 221. In FIG. 1, the light source 2 is disposed only on one side of the imaging optical system 1 in the sub-scanning direction 212, but is not limited thereto, and may be disposed on both sides.

又、図面では、被撮像部31、32、…は、説明上及び視覚上の理解を容易にするために、短冊状の枠で囲って図示しているが、特に構造物は存在しない。又、説明上、主走査方向211に沿って、被撮像部31、33、…が配列される部分を読み取りライン8とし、被撮像部32、34、…が配列される部分を読み取りライン9とする。   In the drawing, the imaged parts 31, 32,... Are shown surrounded by a strip-like frame for ease of explanation and visual understanding, but there is no particular structure. For the sake of explanation, the portion where the imaged portions 31, 33,... Are arranged along the main scanning direction 211 is defined as a reading line 8, and the portion where the imaged portions 32, 34,. To do.

結像光学系1は、被撮像部31,32…で反射した、光源2の照明光線221の散乱光を集光し画像として結像する結像光学系である。このような結像光学系1は、複数のセル11、12、…を有する。各セル11、12、…は、それぞれ独立した結像光学系であり、主走査方向211に複数個配置される。さらに、副走査方向212には、各セル11、12、…は、第1列215(系列1)及び第2列216(系列2)の2列に配列される。ここでは、セル11,13,15、…が第1列215に属し、セル12,14,…が第2列216に属する。又、同列に配置される各セルは、各セルの主光線の内、原稿7から各セル11、12、…へ向かう光線が互いに平行であるように配置されている。即ち、第1列に属する各セル11、13、…の光軸11a,13a,…が互いに平行となるように、各セル11、13、…は設けられ、第2列に属する各セル12、14、…の光軸12a,14a,…が互いに平行となるように、各セル12、14、…は設けられる。さらに、副走査方向212における各セル11,12間、各セル12,13間、各セル13,14間、…で結像画像が補完可能なように、第1列215及び第2列216の各セル11,12,13,…は、主走査方向211にて千鳥状に配置されている。   The imaging optical system 1 is an imaging optical system that condenses the scattered light of the illumination light beam 221 of the light source 2 reflected by the image pickup units 31, 32. The imaging optical system 1 has a plurality of cells 11, 12,. Each of the cells 11, 12,... Is an independent imaging optical system, and a plurality of cells are arranged in the main scanning direction 211. Further, in the sub-scanning direction 212, the cells 11, 12,... Are arranged in two columns, a first column 215 (series 1) and a second column 216 (series 2). Here, the cells 11, 13, 15,... Belong to the first column 215, and the cells 12, 14,. In addition, the cells arranged in the same row are arranged such that the light rays from the original 7 toward the cells 11, 12,... Is provided so that the optical axes 11a, 13a, ... of the cells 11, 13, ... belonging to the first column are parallel to each other, and the cells 12, 13 belonging to the second column, The cells 12, 14,... Are provided so that the optical axes 12a, 14a,. Further, the first row 215 and the second row 216 are arranged so that the formed image can be complemented between the cells 11 and 12 in the sub-scanning direction 212, between the cells 12 and 13, between the cells 13 and 14,. The cells 11, 12, 13,... Are arranged in a staggered manner in the main scanning direction 211.

一方、副走査方向212において、本実施形態1では、図3に示すように、各セル11,12,13,…における光軸が天板3に対して傾斜している。即ち、第1列215に属するセル11、13、…における光軸11a、13a、…と、第2列216に属するセル12、14、…における光軸12a,14a、…とは、第1列215と第2列216との隙間側へ傾斜した状態にて、第1列215のセル11、13、…と、第2列216のセル12、14、…とが配置されている。具体的には、本実施形態では、第1列215に属するセル11、13、…がX軸(主走査方向211)周りに−(負)設定角度にて傾斜しており、第2列216に属するセル12、14、…がX軸周りに+(正)設定角度にて傾斜している。尚、図3では、第1列215についてセル13を、第2列についてセル14をそれぞれ代表として図示しており、セル13の光軸L1とセル14の光軸L2とが天板3の上面3aにて交差する場合を図示している。   On the other hand, in the sub-scanning direction 212, in the first embodiment, the optical axes of the cells 11, 12, 13,... Are inclined with respect to the top plate 3 as shown in FIG. That is, the optical axes 11a, 13a,... In the cells 11, 13,... Belonging to the first column 215 and the optical axes 12a, 14a,. The cells 11, 13,... In the first row 215 and the cells 12, 14,... In the second row 216 are arranged in a state inclined toward the gap between the 215 and the second row 216. Specifically, in the present embodiment, the cells 11, 13,... Belonging to the first column 215 are inclined around the X axis (main scanning direction 211) at a − (negative) set angle, and the second column 216 is. Are inclined at a + (positive) set angle around the X axis. In FIG. 3, the cell 13 is shown as a representative for the first row 215 and the cell 14 is shown as a representative for the second row, and the optical axis L1 of the cell 13 and the optical axis L2 of the cell 14 are the top surface of the top plate 3. The case of crossing at 3a is illustrated.

各セル11,12,13,…を構成する光学系要素の配置と光路について説明する。
図2の(a)は、主走査方向211における、第1列215に備わるセル11、13、15、…の結像光学系要素と、主要光路とを示し、図2の(b)は、主走査方向211における、第2列216に備わるセル12、14、16、…の結像光学系要素と、主要光路とを示した図である。図3は、副走査方向212におけるセル13とセル14とを重ね書きした状態にて、結像光学系要素と主要光路とを示した図である。
The arrangement and optical path of the optical system elements constituting each cell 11, 12, 13,.
(A) of FIG. 2 shows the imaging optical system elements of the cells 11, 13, 15,... Provided in the first column 215 in the main scanning direction 211, and the main optical path, and (b) of FIG. FIG. 2 is a diagram showing imaging optical system elements of cells 12, 14, 16,... Provided in a second row 216 and main optical paths in the main scanning direction 211. FIG. 3 is a diagram showing imaging optical system elements and main optical paths in a state where the cells 13 and 14 are overwritten in the sub-scanning direction 212.

図2に示すように、各セル11,12,13,…は、同一の構成を有し、ここでは代表してセル11を例に説明する。セル11は、第1光学素子として機能する一例である第1レンズ100と、絞りとして機能する一例であるアパーチャ101と、これらを保持する保持具103とを備える。   As shown in FIG. 2, each cell 11, 12, 13,... Has the same configuration, and here, the cell 11 is described as an example. The cell 11 includes a first lens 100 that is an example that functions as a first optical element, an aperture 101 that is an example that functions as a diaphragm, and a holder 103 that holds them.

第1レンズ100は、セル11における光軸11aの方向において、セル11のほぼ中央部に配置され、本実施形態では図示のように凸レンズにてなる。
アパーチャ101は、光軸11aに直交する方向において第1レンズ100の両側で第1レンズ100を支持し、第1レンズ100の中央部分に開口部を有する。よって、被撮像部31で反射した、光源2の照明光線221の散乱光は、アパーチャ101の開口部を通して第1レンズ100に入射し第1レンズ100から出射される。
The first lens 100 is disposed substantially at the center of the cell 11 in the direction of the optical axis 11a in the cell 11, and is a convex lens as shown in the present embodiment.
The aperture 101 supports the first lens 100 on both sides of the first lens 100 in a direction orthogonal to the optical axis 11 a, and has an opening at the center of the first lens 100. Therefore, the scattered light of the illumination light beam 221 of the light source 2 reflected by the image pickup unit 31 enters the first lens 100 through the opening of the aperture 101 and is emitted from the first lens 100.

撮像素子部41、42,…は、各セル11,12,13,…に対応して基板4上に配置される。つまり、第1列215に属するセル11,13,…に対応して撮像素子部41,43,…が配置され、第2列216に属するセル12,14,…に対応して撮像素子部42,44,…が配置される。
各撮像素子部41、42,…は、例えばCCD等からなる受光部が主走査方向211に複数個配列されて構成されたもの、さらには、上記受光部を主走査方向211に複数個配列したものを副走査方向212に複数列にて配置して構成したものである。
よって、各撮像素子部41、42,…には、原稿を反射散乱し結像光学系1の各セル11,12,13,…を通過した光線が入射し結像する。
.. Are arranged on the substrate 4 corresponding to the respective cells 11, 12, 13,. In other words, the image sensor sections 41, 43,... Are arranged corresponding to the cells 11, 13,... Belonging to the first column 215, and the image sensor sections 42 corresponding to the cells 12, 14,. , 44,... Are arranged.
Each of the imaging element units 41, 42,... Is configured by arranging a plurality of light receiving units made of, for example, a CCD or the like in the main scanning direction 211, and further arranging a plurality of the light receiving units in the main scanning direction 211. These are arranged in a plurality of rows in the sub-scanning direction 212.
Therefore, light rays that have been reflected and scattered from the original and passed through the cells 11, 12, 13,... Of the imaging optical system 1 are incident on the image sensor units 41, 42,.

図2に示すように本実施形態では、各セル11,12,13,…を通過する原稿画像は、それぞれに対応する撮像素子41、42,…上に反転像が作られる。転写倍率は、1より大きい拡大でも、1より小さい縮小でも構わないが、等倍にしておくと、一般に流通している解像度のセンサを流用できるというメリットがある。   As shown in FIG. 2, in this embodiment, a document image passing through each of the cells 11, 12, 13,... Forms a reverse image on the corresponding image sensor 41, 42,. The transfer magnification may be larger than 1 or reduced smaller than 1, but if it is set to the same magnification, there is a merit that a sensor having a generally distributed resolution can be used.

メモリ5は、撮像素子41、42、…上に結像した、原稿7の被撮像部31,32…における画像信号を一時的に保存する。
画像修復部61を有する処理装置6は、メモリ5から画像信号を読み出し、被撮像部31,32…の画像を復元する。画像修復部61を含めて処理装置6については、以下に詳しく説明する。尚、メモリ5と画像の処理装置6とは、図1では別体のように図示しているが、同一基板上に一体にて配置されていてももちろん構わない。
The memory 5 temporarily stores image signals in the imaged parts 31, 32,... Of the document 7 formed on the image sensors 41, 42,.
The processing device 6 having the image restoration unit 61 reads the image signal from the memory 5 and restores the images of the imaged units 31, 32. The processing device 6 including the image restoration unit 61 will be described in detail below. The memory 5 and the image processing device 6 are illustrated as separate bodies in FIG. 1, but may of course be arranged integrally on the same substrate.

次に、本のような原稿を例に取り、本実施形態の画像読取装置201の動作を説明するとともに、画像読取装置201の特徴の一つである、大きな被写界深度を有する点について、図2及び図3を用いて説明し、さらに処理装置6について説明する。
図2に示すように、主走査方向(X方向)211に沿って配置される各セル11,12,13,…において焦点方向(Z方向)213の位置が変化する原稿7が天板3に載置されているとする。つまり、主走査方向211において、原稿7の撮像面の焦点方向213の位置は、変化している。又、図3に示すように、セル13とセル14との読み取り範囲が重複する領域、即ち各セルの焦点位置における原稿面の高さ位置を71とする。
Next, taking a document such as a book as an example, the operation of the image reading apparatus 201 of the present embodiment will be described, and one of the features of the image reading apparatus 201 is that it has a large depth of field. It demonstrates using FIG.2 and FIG.3, and also demonstrates the processing apparatus 6. FIG.
As shown in FIG. 2, an original 7 whose position in the focal direction (Z direction) 213 changes in each cell 11, 12, 13,... Arranged along the main scanning direction (X direction) 211 is placed on the top 3. Assume that it is placed. That is, in the main scanning direction 211, the position of the focal direction 213 on the imaging surface of the document 7 changes. Further, as shown in FIG. 3, the area where the reading ranges of the cell 13 and the cell 14 overlap, that is, the height position of the document surface at the focal position of each cell is 71.

ここでは、仮に天板3の上面3aが焦点位置(ジャストフォーカス)となるように各セル11,12,13,…を設計した場合について説明する。画像のぼやけ補正を行なわない場合、本実施形態による画像読取装置201の被写界深度は、セルの被写界深度でほぼ決定される。セルの被写界深度は、セル内の光学系の設計によって決定される。又、被写界深度は、光学系のF値でほぼ決定される。1つのセルの視野を大きくする場合には、該セルに備わるレンズを非球面形状にしたり、複数のレンズを用いたりするなどして収差を十分に補正する必要がある。例えば600dpiの分解能が必要な場合、あくまで目安ではあるが、F値=10で、およそ±1mmの被写界深度、F=20でおよそ±2mmの被写界深度が得られる。尚、図2及び図3では、天板3の上面3aでジャストフォーカスとなるように図示しているが、必ずしもこの限りではない。例えばF=10の光学系では、天板上面3aから1mmの上方位置にジャストフォーカスとなるように天板3を配置すれば、±2mmの被写界深度を十分に使うことができる。   Here, the case where each cell 11, 12, 13, ... is designed so that the upper surface 3a of the top plate 3 may become a focus position (just focus) is demonstrated. When image blur correction is not performed, the depth of field of the image reading apparatus 201 according to the present embodiment is almost determined by the depth of field of the cell. The depth of field of the cell is determined by the design of the optical system in the cell. The depth of field is substantially determined by the F value of the optical system. In order to increase the field of view of one cell, it is necessary to sufficiently correct aberration by making the lens provided in the cell an aspherical shape or using a plurality of lenses. For example, when a resolution of 600 dpi is required, an approximate value of ± 1 mm is obtained with F value = 10, and a depth of field of approximately ± 2 mm is obtained with F = 20. 2 and 3, the top surface 3a of the top plate 3 is illustrated as being just focused, but this is not necessarily the case. For example, in the optical system of F = 10, if the top plate 3 is arranged so that the focus is just 1 mm above the top plate top surface 3a, a depth of field of ± 2 mm can be sufficiently used.

以下、具体例として、F=10でおよそ±1mmの被写界深度を持ち、天板上面3aに焦点位置がある場合について説明する。すなわち、光学系のみによる被写界深度は、天板上面3aから1mmの範囲である。
位置71上の一点から発しセル13に入射した光線は、図3に示すように、撮像素子部43の光入射面にて一点に集光されず、焦点ぼけを起こす。セル14に入射した光線も同様に、撮像素子部44の光入射面にて一点に集光されず、焦点ぼけを起こす。天板3の上面3aと原稿位置71とのZ方向における距離が1mm以内であれば、上記焦点ぼけは、許容範囲内に収まる。言い換えると、原稿位置71からの点像の半径が許容錯乱円の半径以内であるとも言える。
Hereinafter, as a specific example, a case where F = 10, a depth of field of about ± 1 mm, and a focal position on the top surface 3a will be described. That is, the depth of field by only the optical system is in the range of 1 mm from the top surface 3a.
As shown in FIG. 3, the light beam emitted from one point on the position 71 and incident on the cell 13 is not condensed at one point on the light incident surface of the image sensor section 43 and causes defocusing. Similarly, the light rays incident on the cell 14 are not condensed at one point on the light incident surface of the image pickup device portion 44, and cause defocusing. If the distance in the Z direction between the upper surface 3a of the top plate 3 and the document position 71 is within 1 mm, the defocus is within an allowable range. In other words, it can be said that the radius of the point image from the document position 71 is within the radius of the allowable circle of confusion.

一方、天板3の上面3aと原稿位置71とのZ方向における距離が1mmを超えると、その点像の広がり(点像分布関数)が許容錯乱円の半径を超えてしまい、目標の解像度を達成できないことになる。1mmを超えた位置に置かれた原稿7の転写画像は、ぼやけた画像になるが、そのぼやけた画像から画像処理によって元の画像を復元する、画像ぼやけ補正処理技術が存在する。この画像ぼやけ補正の画像処理を実行するに際して、上記点像分布関数が分かっていれば、分からない場合よりも有利に画像ぼやけ補正処理を実行することができる。   On the other hand, if the distance between the top surface 3a of the top plate 3 and the document position 71 in the Z direction exceeds 1 mm, the spread of the point image (point image distribution function) exceeds the radius of the permissible circle of confusion, and the target resolution is reduced. It will not be achieved. The transfer image of the document 7 placed at a position exceeding 1 mm becomes a blurred image, and there is an image blur correction processing technique for restoring the original image from the blurred image by image processing. When executing the image processing of the image blur correction, if the point spread function is known, the image blur correction processing can be executed more advantageously than when it is unknown.

点像分布関数は、原稿位置71の位置によって一意的に決まり、実測もでき、また、光線追跡シミュレーションによって計算によって求めることもできる。すなわち、天板3の上面3aと原稿位置71との距離が分かれば、点像分布関数が分かり、画像ぼやけ補正処理が容易になる。画像ぼやけ補正処理が実行でき、画像処理後の解像度が上がることは、光学系だけで定まる1mmの被写界深度を超えて合焦画像が得られることになり、換言すると、実質的に大きな被写界深度を有することになる。   The point spread function is uniquely determined by the position of the document position 71, can be actually measured, and can be obtained by calculation by ray tracing simulation. That is, if the distance between the top surface 3a of the top 3 and the document position 71 is known, the point spread function can be known, and the image blur correction process becomes easy. If image blur correction processing can be performed and the resolution after image processing increases, an in-focus image can be obtained beyond the depth of field of 1 mm determined only by the optical system. Will have a depth of field.

本実施の形態では、異なる系列、つまり第1列215と第2列216とに属し隣接するセル、例えばセル11とセル12とで得られた画像を復元する際、副走査方向212における2枚の画像を合わせるときのシフト量から、天板3の上面3aから原稿位置71までの焦点方向(Z方向)の距離を算出することができる。これについて以下に説明する。   In the present embodiment, two images in the sub-scanning direction 212 are restored when images obtained in different series, that is, the cells belonging to the first column 215 and the second column 216 and adjacent to each other, for example, the cell 11 and the cell 12 are restored. The distance in the focal direction (Z direction) from the upper surface 3a of the top plate 3 to the document position 71 can be calculated from the shift amount when the images are aligned. This will be described below.

図4は、図3に示す天板近傍のみを拡大した図で、光線については光軸L1、L2のみを示している。また、原稿面の第二の位置72も付け加えた。又、光軸L1は、第1列215に属するセル13の光軸であり、光軸L2は、第2列216に属するセル14の光軸である。図4では、二つの光軸L1、L2は、天板上面3aで交差して図示しているが、必ずしも天板上面3aで交差する必要はない。上面3aから上方にある距離離れた位置で交差してもよいし、天板上面3aよりも下方で交差していても構わない。二つの光軸が副走査方向212において平行でないということが肝心である。図4に示す例では、光軸L1、L2は、天板3の垂線に対して±θの角度にて傾斜している。   4 is an enlarged view of only the vicinity of the top plate shown in FIG. 3, and only the optical axes L1 and L2 are shown for light rays. A second position 72 on the document surface is also added. The optical axis L1 is the optical axis of the cell 13 belonging to the first column 215, and the optical axis L2 is the optical axis of the cell 14 belonging to the second column 216. In FIG. 4, the two optical axes L <b> 1 and L <b> 2 are shown intersecting at the top surface 3 a, but it is not always necessary to intersect at the top surface 3 a. The crossing may be performed at a position away from the upper surface 3a by a distance, or may be crossed below the top plate upper surface 3a. It is important that the two optical axes are not parallel in the sub-scanning direction 212. In the example shown in FIG. 4, the optical axes L <b> 1 and L <b> 2 are inclined at an angle of ± θ with respect to the vertical line of the top 3.

天板上面3aでは、二つの光軸L1、L2のY方向つまり副走査方向212における間隔はゼロであるが、Z方向に上面3aより距離Δz1だけ離れた位置71における二つの光軸L1、L2のY方向の間隔ΔY1は、2×Δz1×tanθと表せる。すなわち、天板上面3aに原稿7が位置する場合には、撮像素子部43と撮像素子部44とで得られる各画像の副走査方向212(Y方向)の位置ずれはゼロであるが、原稿7における被撮像部が位置71に存在する場合には、撮像素子部43と撮像素子部44とで得られる2枚の画像は、副走査方向212にΔY1の位置ずれを生じる。   On the top surface 3a, the distance between the two optical axes L1 and L2 in the Y direction, that is, the sub-scanning direction 212 is zero, but the two optical axes L1 and L2 at a position 71 that is separated from the top surface 3a by a distance Δz1 in the Z direction. The distance ΔY1 in the Y direction can be expressed as 2 × Δz1 × tan θ. That is, when the document 7 is positioned on the top surface 3a, the positional deviation in the sub-scanning direction 212 (Y direction) of each image obtained by the image sensor unit 43 and the image sensor unit 44 is zero. 7 is present at the position 71, the two images obtained by the image sensor unit 43 and the image sensor unit 44 are displaced by ΔY1 in the sub-scanning direction 212.

本実施の形態では、処理装置6は、画像復元の際に、上記間隔であるずれ量ΔY1を求め、さらに天板上面3aから原稿位置71までの距離Δz1を算出する。さらに、処理装置6は、求めた距離Δz1を元に、画像のぼやけ補正処理を行なう。これにより、本実施形態の画像読取装置201は、光学系が有する1mmの被写界深度を超えて、実質的に大きな被写界深度を有することができるという効果を有する。   In the present embodiment, when the image is restored, the processing device 6 obtains the deviation amount ΔY1 that is the interval, and further calculates the distance Δz1 from the top surface 3a to the document position 71. Further, the processing device 6 performs image blur correction processing based on the obtained distance Δz1. Thereby, the image reading apparatus 201 of the present embodiment has an effect that it can have a substantially large depth of field exceeding the depth of field of 1 mm which the optical system has.

画像修正部61を有する処理装置6にて実行される画像復元処理について更に詳しく説明する。ここでは説明を簡素化するため、図5に示す4つのセル0〜セル3からなる画像読取装置を例に採り説明する。尚、セル0及びセル2が第1列215に属し、セル1及びセル3が第2列216に属するとする。   The image restoration process executed by the processing device 6 having the image correction unit 61 will be described in more detail. Here, in order to simplify the description, an image reading apparatus including four cells 0 to 3 shown in FIG. 5 will be described as an example. It is assumed that cell 0 and cell 2 belong to the first column 215, and cell 1 and cell 3 belong to the second column 216.

画像復元処理の手順を図6に示す。ステップ1にて、結像光学系1を副走査方向212に移動(スキャン)しながら読み取った原稿画像は、黒補正、白補正等の処理を終えた後、ステップ2にてフレームメモリ5に格納される。セル毎に読み取られた画像は、それぞれ反転像となっているため、ステップ3では、原稿と同じ向きになるよう並べ替えを行う。その後、ステップ4にて、隣接するセルの画像間の結合位置をライン単位で検出し、検出した位置で画像の結合を行う。その際、ステップ5として、画像の繋ぎ目が目立たないようにつなぎ目の平滑化処理を行う。ステップ6では、このようにして復元した原稿画像が読み取り結果として出力される。   The procedure of the image restoration process is shown in FIG. The original image read while moving (scanning) the imaging optical system 1 in the sub-scanning direction 212 in step 1 is stored in the frame memory 5 in step 2 after finishing black correction, white correction, and the like. Is done. Since the image read for each cell is an inverted image, in step 3, the images are rearranged so as to be in the same orientation as the original. After that, in step 4, the joining position between the images of adjacent cells is detected in line units, and the images are joined at the detected position. At that time, as a step 5, smoothing processing of the joints is performed so that the joints of the images are not noticeable. In step 6, the original image restored in this way is output as a reading result.

尚、本実施の形態では、一旦、フレームメモリ5内に格納したデータに対して並べ替え処理を行うが、メモリ5からデータを読み出す際のアドレスを変更することでデータの順序を入れ替えるように構成しても良い。また、撮像素子部からの読み出しのときに1ライン分のデータをラインメモリに格納し、最後に格納したデータから順に1ライン遅延で出力することにより、データの順序を入れ替えることにしても良い。必ずしもフレームメモリ5内で並べ替え処理を行う必要はない。更に、フレームメモリ5の代わりに、処理に最低限必要なライン数のメモリを用いて逐次復元画像を出力するようにしても良い。このように、図1、図5に示すメモリ5は、フレームメモリに限定されるものではない。   In the present embodiment, the data stored in the frame memory 5 is once sorted, but the data order is changed by changing the address when data is read from the memory 5. You may do it. Further, the order of data may be changed by storing data for one line in the line memory at the time of reading from the image sensor unit, and outputting the data with a delay of one line from the last stored data. It is not always necessary to perform rearrangement processing in the frame memory 5. Further, instead of the frame memory 5, it is possible to output the restored image sequentially using a memory having the minimum number of lines necessary for processing. Thus, the memory 5 shown in FIGS. 1 and 5 is not limited to a frame memory.

図7に示すように、焦点位置に原稿7の被撮像部が存在する場合について、上記ステップ4にて実行される画像の結合処理について説明する。各セル0〜3から得られる画像を図8に示す。又、既に並べ替えの処理は終わっているものとする。
各セル0〜3、及び各セル0〜3に対応する撮像素子部は、主走査方向211において互いに一部が重なるように配置されている。よって、隣接するセル同士で取得した各画像の端部では、同じ画像が含まれる。この重複して読み取られた領域を用いて、隣接セルによる画像間において対応する位置を求める。そして、その結果を元に、両画像を繋ぎ合せることにより、原稿画像を復元する。対応する位置の検出は、各セルの端部で、各ラインにおいて行う。
As shown in FIG. 7, the image combining process executed in step 4 will be described in the case where the imaged part of the document 7 exists at the focal position. Images obtained from the cells 0 to 3 are shown in FIG. It is assumed that the rearrangement process has already been completed.
The cells 0 to 3 and the image sensor portions corresponding to the cells 0 to 3 are arranged so as to partially overlap each other in the main scanning direction 211. Therefore, the same image is included at the end of each image acquired between adjacent cells. Using this overlappingly read area, a corresponding position between images by adjacent cells is obtained. Based on the result, the original image is restored by connecting the two images. Detection of the corresponding position is performed in each line at the end of each cell.

まず、図9に示すように、セル0にて得られた画像の中からラインL0を選択する。選択したラインL0上の画素(xa,ya)を中心とするN×M画素の領域を領域Aとする。この領域Aに含まれる画像の輝度値からベクトルデータA={a0、a1、・・・、an}を作成する。同様に、セル0に隣接するセル1内の画素(xb、yb)を中心とするN×M画素の領域Bを設定し、この領域に含まれる画像の輝度値からベクトルデータB={b0、b1、・・・、bn}を作成する。   First, as shown in FIG. 9, the line L0 is selected from the images obtained in the cell 0. An area of N × M pixels centered on the pixel (xa, ya) on the selected line L0 is defined as an area A. Vector data A = {a0, a1,..., An} is created from the luminance values of the images included in the region A. Similarly, a region B of N × M pixels centering on the pixel (xb, yb) in the cell 1 adjacent to the cell 0 is set, and the vector data B = {b0, b1,..., bn} are created.

これらのベクトルデータA,Bから、領域Aと領域Bとの画像の一致度d(xb、yb)を式(1)により求める。一致度dは、2つのベクトルデータが近い(似ている)ほど小さくなる。つまり、一致度dが小さいほど、領域Aと領域Bの画像の一致度合いが高い。   From these vector data A and B, the degree of coincidence d (xb, yb) of the image between the region A and the region B is obtained by the equation (1). The degree of coincidence d decreases as the two vector data are closer (similar). That is, the smaller the matching degree d, the higher the matching degree between the images of the area A and the area B.

領域Bの位置をセル1の画像上でx、y方向に変えながら、一致度d(xb、yb)を算出し、一致度dが最も小さくなる位置(xb_min、yb_min)を求める。一致度dが最も小さくなる領域Bが領域Aと最も一致する領域であることから、セル0の画像上の領域Aの中心画素(xa,ya)と、セル1の画像上の領域Bの中心画素(xb_min、yb_min)とが原稿の同一部分を読み取った画素ということになる。よって、セル0のラインL0と繋がるセル1のラインL1が式(2)で求められる。   The degree of coincidence d (xb, yb) is calculated while changing the position of the region B in the x and y directions on the cell 1 image, and the position (xb_min, yb_min) where the degree of coincidence d is smallest is obtained. Since the region B having the smallest coincidence d is the region most coincident with the region A, the center pixel (xa, ya) of the region A on the image of the cell 0 and the center of the region B on the image of the cell 1 The pixels (xb_min, yb_min) are pixels obtained by reading the same part of the document. Therefore, the line L1 of the cell 1 connected to the line L0 of the cell 0 is obtained by Expression (2).


L1=L0+(ya−yb_min) 式(2)

L1 = L0 + (ya−yb_min) Equation (2)

同様に、セル1のラインL1と繋がるセル2のラインL2、セル2のラインL2と繋がるセル3のラインL3を求め、各ラインデータを繋ぎ合せることにより、1ライン分の原稿画像を復元する。ラインデータを繋ぎ合せる際には、領域A、Bの中心画素を境にそれぞれの隣接セル画像を繋いでもよい。しかしながら、繋ぎ目部分が目立つ可能性があるため、隣接セル画像の対応する画素の輝度値に所定の重み付けをして加算する平滑化処理を行っても良い。   Similarly, the line L2 of the cell 2 connected to the line L1 of the cell 1 and the line L3 of the cell 3 connected to the line L2 of the cell 2 are obtained, and the original data for one line is restored by connecting the line data. When connecting line data, adjacent cell images may be connected with the central pixel in the regions A and B as a boundary. However, since the joint portion may be conspicuous, smoothing processing may be performed in which the luminance value of the corresponding pixel in the adjacent cell image is added with a predetermined weight.

図10に、セル0のラインL0とセル1のラインL1を結合する場合の平滑化処理の一例を示す。図では、ラインL0上の画素a43とラインL1上の画素b2とが対応している。同様に、ラインL0の画素a44とラインL1の画素b3とが、ラインL0の画素a45とラインL1の画素b4とが、ラインL0の画素a46とラインL1の画素b5とがそれぞれ対応している。ラインL0の各画素値に係数K0を乗じた値と、ラインL1の各画素値に係数K1を乗じた値とを加算することにより結合結果を得る。係数K0、K1は、上記重み付けを行うための係数であり、対応する画素位置の係数値を加算するとそれぞれ1.0になるように設定されている。またそれぞれの係数は、セル端部から平滑化領域の手前までは0.0で、平滑化領域内では0.0から1.0まで徐々に変化し、その他の領域では1.0となっている。このような重み付け加算により、つなぎ目が目立つことなく、隣接セルの画像を繋ぎ合せることが出来る。   FIG. 10 shows an example of the smoothing process when the line L0 of the cell 0 and the line L1 of the cell 1 are combined. In the figure, the pixel a43 on the line L0 corresponds to the pixel b2 on the line L1. Similarly, the pixel a44 on the line L0 and the pixel b3 on the line L1 correspond to the pixel a45 on the line L0, the pixel b4 on the line L1, and the pixel a46 on the line L0 and the pixel b5 on the line L1 correspond to each other. A combined result is obtained by adding a value obtained by multiplying each pixel value of the line L0 by the coefficient K0 and a value obtained by multiplying each pixel value of the line L1 by the coefficient K1. The coefficients K0 and K1 are coefficients for performing the weighting, and are set to be 1.0 when the coefficient values of the corresponding pixel positions are added. Each coefficient is 0.0 from the cell edge to the front of the smoothing region, gradually changes from 0.0 to 1.0 in the smoothing region, and 1.0 in the other regions. Yes. By such weighted addition, the images of adjacent cells can be joined together without making the joints conspicuous.

セル0からセル3までの1ライン分の結合が終わったら、再びセル0に戻り、前回選択したラインL0の次の行であるラインL0+1を選択し、前回と同様の処理を行う。この処理を最後の行まで繰り返し行い1フレーム分の画像を復元する。   When the connection for one line from the cell 0 to the cell 3 is completed, the process returns to the cell 0 again, selects the line L0 + 1 that is the next row of the previously selected line L0, and performs the same processing as the previous time. This process is repeated until the last line to restore an image for one frame.

図7に示すように、各セルの焦点位置に原稿7の被撮像部が存在する場合には、系列1と系列2との各セルは、原稿7の同じ被撮像部をほぼ同じタイミングで読み取る。よって、ラインL0、L1、L2、L3は、読み取り画像の先頭から数えてほぼ同じ行になる。仮にずれが生じていても、セルや撮像素子部の取り付けの際の誤差によるものであると考えられる。   As shown in FIG. 7, when the imaged portion of the document 7 exists at the focal position of each cell, each cell of the series 1 and the series 2 reads the same imaged portion of the document 7 at almost the same timing. . Therefore, the lines L0, L1, L2, and L3 are almost the same line when counted from the top of the read image. Even if there is a deviation, it is considered that this is due to an error in attaching the cell or the image sensor section.

一方、図11に示すように、原稿7の被撮像部が焦点位置から1mm離れた位置にある場合には、第1列215(系列1)と第2列(系列2)とに属する各セル0〜3が原稿7を読み取る位置にズレが生じる。例えば、結像光学系1が副走査方向212に移動しながら原稿面上のPの位置を読み取る場合、まず系列1に属するセルがPの位置を読み取り、その後しばらくしてから系列2に属するセルがPの位置を読み取る。そのため図12に示すように、系列2に属するセルによる読み取り画像は、系列1に属するセルによる読み取り画像に比べて図示の下方向にずれる。このような場合においても、隣接セル画像間で一致する位置をライン単位で求めながら結合処理をしていくことにより、ずれのない原稿画像を復元することが出来る。   On the other hand, as shown in FIG. 11, when the imaged part of the document 7 is at a position 1 mm away from the focal position, each cell belonging to the first column 215 (series 1) and the second column (series 2). 0 to 3 are misaligned at the position where the document 7 is read. For example, when the imaging optical system 1 moves in the sub-scanning direction 212 and reads the position of P on the document surface, the cell belonging to the series 1 first reads the position of P, and after a while, the cell belonging to the series 2 Reads the position of P. Therefore, as shown in FIG. 12, the read image by the cells belonging to the series 2 is shifted downward in the drawing as compared with the read image by the cells belonging to the series 1. Even in such a case, it is possible to restore the original document image without deviation by performing the combining process while obtaining the matching position between adjacent cell images in units of lines.

尚、上記焦点位置は、上述の説明では天板3の上面3aに設定されている場合を例にとるが、勿論、結像光学系1の構成により上面3a以外の位置に設定することも可能である。よって、セル11,12,13…を含む結像光学系1の焦点位置は、予め分かっており処理装置6内に格納されている。又、以下に説明する動作についても、処理装置6、特に当該処理装置6に含まれる画像修正部61が実行する。   In the above description, the focus position is set to the upper surface 3a of the top plate 3 as an example. Of course, the focal position may be set to a position other than the upper surface 3a depending on the configuration of the imaging optical system 1. It is. Therefore, the focal position of the imaging optical system 1 including the cells 11, 12, 13... Is known in advance and stored in the processing device 6. The operations described below are also executed by the processing device 6, particularly the image correction unit 61 included in the processing device 6.

このとき、隣接するセルNとセルN+1との間で結合するラインNとラインN+1とのずれが、セルNとセルN+1との焦点位置から原稿面までの距離に相当する。尚、原稿面とは、原稿7の被撮像部31,32,…が存在する部分が相当する。
厳密には、各セルや撮像素子部の取り付け精度により、各セルの読み取り画像には、元々ずれが生じている。よって、予め、斜め格子などのテストパターン原稿を焦点位置に置いて読み取り、読み取った画像から各セル間の初期ずれ量を求め記憶しておく。そして上記初期ずれ量をオフセットとして、読み取った原稿の画像から差し引くことで、真の原稿面までの距離Δzを求めることができる。
At this time, the shift between the line N and the line N + 1 connected between the adjacent cell N and the cell N + 1 corresponds to the distance from the focal position of the cell N and the cell N + 1 to the document surface. The document surface corresponds to a portion of the document 7 where the imaged parts 31, 32,.
Strictly speaking, the read image of each cell is originally deviated due to the mounting accuracy of each cell and the image sensor section. Therefore, a test pattern document such as an oblique lattice is read in advance at the focal position, and an initial deviation amount between cells is obtained and stored from the read image. The distance Δz to the true original surface can be obtained by subtracting the initial deviation amount from the read original image as an offset.

各セル画像の結合時に、各ラインの結合部で原稿面までの距離を求めることができる。よって、副走査方向212には1ラインごとに、主走査方向211にはセルの間隔ごとに距離情報が得られる。この距離情報から画像のぼやけ量を推定できるので、精度の高いぼやけの補正処理が行える。   At the time of combining the cell images, the distance to the document surface can be obtained at the connecting portion of each line. Therefore, distance information is obtained for each line in the sub-scanning direction 212 and for each cell interval in the main scanning direction 211. Since the blur amount of the image can be estimated from this distance information, a highly accurate blur correction process can be performed.

結合位置(距離情報)は、ライン単位で得ることが出来るが、必ずしもライン単位で結合位置を検出し、ライン単位で画像を結合する必要は無い。例えば、一定ライン間隔毎に結合位置の検出を行い、位置ズレをその一定ラインの範囲内で分散させて補正してもよい。図25に示すように、セル0を基準とし、Kライン間隔で結合位置の検出を行う場合について説明する。   The combined position (distance information) can be obtained in units of lines, but it is not always necessary to detect the combined position in units of lines and combine the images in units of lines. For example, the coupling position may be detected at fixed line intervals, and the positional deviation may be distributed and corrected within the fixed line range. As shown in FIG. 25, a description will be given of a case where the coupling position is detected with the cell 0 as a reference at intervals of K lines.

セル0に関して、第Mの結合位置と第M+1の結合位置との間のライン数はKラインだが、他のセルについてはセル毎に異なったライン数になる可能性がある。その差異を吸収しながらKライン分の画像の結合を行う。差異を吸収する方法としては、全てのセルのライン数が同一となる様、セル毎にラインデータの削除/挿入を行っても良いし、拡大縮小処理を行っても良い。但し、ラインデータを削除すると、連続して読み取った画像から1ライン無くなるため、その部分が目立ってしまう場合がある。ラインデータを削除する場合には、その周辺の画像を補正する処理も行ったほうが良い。また、ラインデータを挿入する際には、何れかのラインデータを繰り返し用いてもよいが、その周辺の画像を用いて補間データを生成したほうが自然な画像が得られる。   Regarding cell 0, the number of lines between the M-th and M + 1-th combined positions is K lines, but for other cells, the number of lines may be different for each cell. The image for K lines is combined while absorbing the difference. As a method of absorbing the difference, line data may be deleted / inserted for each cell, or enlargement / reduction processing may be performed so that the number of lines of all cells is the same. However, if the line data is deleted, one line disappears from continuously read images, so that portion may become conspicuous. When deleting line data, it is better to perform processing for correcting the surrounding image. Also, when inserting line data, any of the line data may be used repeatedly, but a natural image can be obtained by generating interpolation data using the surrounding image.

画像のぼやけの特性は、点を撮像したときに得られる像の広がり具合を表す点像分布関数により把握可能である。図13に、点画像をカメラで撮影したときに得られるぼやけ画像と、ぼやけ画像から得られる点像分布関数を模式的に示す。
画像のぼやけ方がわかれば、ぼやける場合と逆の変換を、ぼやけ画像に対して行うことで、ぼやけ画像からぼやける前の画像を復元することが可能となる。つまり、画像Fが関数Hによりぼやけ画像Gとなる場合、式(3)に示す逆変換により、ぼやけ画像Gからもとの画像Fを復元することが可能である。
The blur characteristic of the image can be grasped by a point spread function representing the extent of the image obtained when the point is imaged. FIG. 13 schematically shows a blurred image obtained when a point image is captured by a camera and a point spread function obtained from the blurred image.
If the blurring method of the image is known, the image before blurring can be restored from the blurry image by performing reverse conversion on the blurry image. That is, when the image F becomes the blurred image G by the function H, the original image F can be restored from the blurred image G by the inverse transformation shown in Expression (3).

F=G×H−1 式(3) F = G × H- 1 Formula (3)

例えば、ぼやけは、ぼやける前の画像の周辺画素の輝度値がぼやけ前画像の輝度値に混じるために生じる。これを積分演算と考えると、その逆の演算である微分演算を行えば、ぼやけ前画像を得ることができる。
点像分布関数は、画像のぼやけ方、つまり被写体が焦点位置からどの程度ずれた位置にあるかによって変化する。よって、予め、焦点位置から原稿面までの距離に応じて点像分布関数を測定しておき、焦点位置から原稿面までの距離に応じて、適用する逆関数を選択する。例えば、上記距離に応じて、対象となる画素の範囲や各画素の輝度値にかける重み付けなどが異なる逆関数を選択すればよい。
For example, blurring occurs because the luminance values of the peripheral pixels of the image before blurring are mixed with the luminance values of the image before blurring. Considering this as an integral operation, an image before blur can be obtained by performing a differential operation that is the reverse operation.
The point spread function changes depending on how the image is blurred, that is, how much the subject is displaced from the focal position. Therefore, the point spread function is measured in advance according to the distance from the focal position to the original surface, and the inverse function to be applied is selected according to the distance from the focal position to the original surface. For example, an inverse function having different weighting applied to the target pixel range and the luminance value of each pixel may be selected according to the distance.

焦点位置から原稿面までの距離は、隣接するセル同士の繋ぎ目部分でしか得られない。繋ぎ目と繋ぎ目との間の画素における焦点位置から原稿面までの距離は、一方の繋ぎ目における焦点位置から原稿面までの距離と、他方の繋ぎ目における焦点位置から原稿面までの距離との線形補間により推定してもよい。   The distance from the focal position to the document surface can be obtained only at the joint between adjacent cells. The distance from the focal position at the pixel between the joints to the document surface is the distance from the focal position at one joint to the document surface, and the distance from the focal position at the other joint to the document surface. It may be estimated by linear interpolation.

以上説明したように、本実施形態の画像読取装置201によれば、副走査方向212に配置される各セルの光軸を天板3に対して傾斜させ、かつ画像修正部61を有する処理装置6を備えたことで、結像光学系1が有する被写界深度外に被撮像部が存在しぼやけた画像となる場合でも、該画像を合焦した状態に修復可能であり、つまり実質的に大きな被写界深度を有することができる。又、主走査方向211に複数のセルを設けたことで、画像読取装置201の小型化を図ることができる。   As described above, according to the image reading apparatus 201 of the present embodiment, the processing apparatus that tilts the optical axis of each cell arranged in the sub-scanning direction 212 with respect to the top 3 and has the image correction unit 61. 6, even when the imaged part exists outside the depth of field of the imaging optical system 1 and the image becomes blurred, the image can be restored to the focused state. Can have a large depth of field. Further, by providing a plurality of cells in the main scanning direction 211, the image reading apparatus 201 can be downsized.

実施の形態2.
次に、図14及び図15を参照して、本発明の実施の形態2に係る画像読取装置202について説明する。
本実施の形態2では、結像光学系1を構成する各セル11,12,…の光学系が原稿7側にテレセントリックな光学系を構成している。画像読取装置202における、その他の基本的構成は、上述の画像読取装置201における構成に同じである。即ち、本実施の形態2に係る画像読取装置202においても、上述したメモリ5、及び画像修正部61を有する画像処理装置6を備えている。
Embodiment 2. FIG.
Next, the image reading apparatus 202 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the second embodiment, the optical system of each cell 11, 12,... Constituting the imaging optical system 1 constitutes a telecentric optical system on the document 7 side. The other basic configuration of the image reading apparatus 202 is the same as the configuration of the image reading apparatus 201 described above. That is, the image reading apparatus 202 according to the second embodiment also includes the image processing apparatus 6 including the memory 5 and the image correction unit 61 described above.

尚、図14では、第1列215に属するセル11,13,…、及びこれらのセル11,13,…に対応する撮像素子部41,43,…を(a)に示し、第2列216に属するセル12,14,…、及びこれらのセル12,14,…に対応する撮像素子部42,44,…を(b)に示している。又、メモリ5及び画像処理装置6は、図14の(b)にのみ図示しているが、図14の(a)、(b)に示す基板4は同一物であり、当然に撮像素子部41,43,…もメモリ5及び画像処理装置6に接続されている。
以下には、実施の形態1と相違する点についてのみ説明を行う。
In FIG. 14, the cells 11, 13,... Belonging to the first column 215 and the image sensor units 41, 43,... Corresponding to these cells 11, 13,. .., And the image sensor sections 42, 44,... Corresponding to these cells 12, 14,. Further, the memory 5 and the image processing apparatus 6 are shown only in FIG. 14B, but the substrate 4 shown in FIGS. 14A and 14B is the same, and of course the image sensor section. 41, 43,... Are also connected to the memory 5 and the image processing device 6.
Hereinafter, only differences from the first embodiment will be described.

上述のように、本実施形態の画像読取装置202は、原稿7側にテレセントリックな光学系を有している。代表してセル11について説明する。セル11は、第1レンズ100とアパーチャ101、第2光学素子としての一例に相当する第2レンズ102とそれらを保持する保持具103を備えている。実施形態1の画像読取装置201におけるセル11の構成に対し、本実施形態の画像読取装置202では、第1レンズ100は、セル11の原稿7側の端部に配置され、第2レンズ102がセル11の撮像素子部41側の端部に配置され、アパーチャ101は、第1レンズ100と第2レンズ102との間で第1レンズ100の後ろ側焦点位置に配置されている。このような構成により、セル11は、原稿7側にテレセントリックな光学系を実現している。上述のように他のセル12,13,…も同様の構成を有する。   As described above, the image reading apparatus 202 of this embodiment has a telecentric optical system on the document 7 side. The cell 11 will be described as a representative. The cell 11 includes a first lens 100, an aperture 101, a second lens 102 corresponding to an example of a second optical element, and a holder 103 that holds them. In contrast to the configuration of the cell 11 in the image reading apparatus 201 of the first embodiment, in the image reading apparatus 202 of the present embodiment, the first lens 100 is disposed at the end of the cell 11 on the side of the document 7 and the second lens 102 is provided. The aperture 101 is arranged at the end of the cell 11 on the imaging element unit 41 side, and is arranged at the back focal position of the first lens 100 between the first lens 100 and the second lens 102. With this configuration, the cell 11 realizes a telecentric optical system on the document 7 side. As described above, the other cells 12, 13,... Have the same configuration.

各セル11,12,13,…は、上述のような構成を有しているが、各セル11,12,13,…は、上述の実施形態1の画像読取装置201の場合と同様に配置されている。即ち、第1列に属する各セル11、13、…の光軸11a,13a,…が互いに平行となるように、各セル11、13、…は設けられ、第2列に属する各セル12、14、…の光軸12a,14a,…が互いに平行となるように、各セル12、14、…は設けられている。さらに、第1列215及び第2列216の各セル11,12,13,…は、主走査方向211にて千鳥状に配置されている。さらに、第1列215に属するセル11、13、…における光軸11a、13a、…と、第2列216に属するセル12、14、…における光軸12a,14a、…とは、第1列215と第2列216との隙間側へ傾斜した状態にて、第1列215のセル11、13、…と、第2列216のセル12、14、…とが配置されている。   Each cell 11, 12, 13,... Has the above-described configuration, but each cell 11, 12, 13,... Is arranged in the same manner as in the case of the image reading apparatus 201 of the first embodiment. Has been. Is provided so that the optical axes 11a, 13a, ... of the cells 11, 13, ... belonging to the first column are parallel to each other, and the cells 12, 13 belonging to the second column, The cells 12, 14,... Are provided so that the optical axes 12a, 14a,. Further, the cells 11, 12, 13,... In the first column 215 and the second column 216 are arranged in a staggered manner in the main scanning direction 211. Further, the optical axes 11a, 13a,... In the cells 11, 13,... Belonging to the first column 215 and the optical axes 12a, 14a,. The cells 11, 13,... In the first row 215 and the cells 12, 14,... In the second row 216 are arranged in a state inclined toward the gap between the 215 and the second row 216.

上述のように構成される画像読取装置202においても実施形態1の画像読取装置201と同様の動作を行うことができる。
即ち、実施の形態1で述べたのと同じ原理により、隣接する各セルから得られる2枚の画像の副走査方向212のずれ量ΔYから、焦点位置から原稿面までの距離Δzを算出することができる。その距離Δzを用いて、画像のぼやけ補正を行ない、実質的な被写界深度を大きくすることができる。尚、上記焦点位置は、本実施形態でも天板3の上面3aに位置する場合を例に採る。
その他、実施の形態1の画像読取装置201が奏する上述の効果は、本実施形態2の画像読取装置202においても奏することができる。
The image reading apparatus 202 configured as described above can perform the same operation as that of the image reading apparatus 201 of the first embodiment.
That is, based on the same principle as described in the first embodiment, the distance Δz from the focal position to the document surface is calculated from the shift amount ΔY in the sub-scanning direction 212 of two images obtained from adjacent cells. Can do. By using the distance Δz, blur correction of the image can be performed and the substantial depth of field can be increased. In the present embodiment, the focal position is also located on the upper surface 3a of the top plate 3 as an example.
In addition, the above-described effects achieved by the image reading apparatus 201 according to the first embodiment can also be achieved by the image reading apparatus 202 according to the second embodiment.

各セル11,12,13,…が原稿7側にテレセントリック光学系であることから、本実施形態では、上記距離Δzが変動しても、撮像素子部41,42,…に対する画像の転写倍率が変化することがないという特徴がある。画像の転写倍率が変わらないことで、画像の大きさを、基準となる大きさに拡大変換もしくは縮小変換する処理が不要となり、高速な信号処理が可能となる。よって、各セル11,12,13,…の画像を合成する画像復元処理の負荷を大きく軽減することができる。
さらに、主走査方向211に関して各セル11,12,…の光軸と、天板3とが垂直であれば、距離Δzの変動によっても各セル11,12,…の画像は、主走査方向211には全く動かない。副走査方向212に関しても、距離Δzの変動により転写倍率が変わらず、各画像は、副走査方向212に移動するだけである。よって、主走査方向の画像処理は不要となり、画像合成に際して副走査方向212に隣接する2つの画像の位置ずれ量だけ、副走査方向212にシフトする補正を行えばよい。したがって、実施の形態1の場合に比べて、より高速に信号処理が可能であり、あるいは低コストの処理装置にて、画像復元が可能となるという効果がある。
Since each cell 11, 12, 13,... Is a telecentric optical system on the document 7 side, in this embodiment, even if the distance Δz fluctuates, the transfer magnification of the image with respect to the image sensor portions 41, 42,. It does not change. Since the transfer magnification of the image does not change, processing for enlarging or reducing the size of the image to a reference size becomes unnecessary, and high-speed signal processing is possible. Therefore, it is possible to greatly reduce the load of image restoration processing for combining the images of the cells 11, 12, 13,.
Further, if the optical axis of each cell 11, 12,... And the top plate 3 are perpendicular to the main scanning direction 211, the image of each cell 11, 12,. Does not move at all. Also in the sub-scanning direction 212, the transfer magnification does not change due to the change in the distance Δz, and each image only moves in the sub-scanning direction 212. Therefore, image processing in the main scanning direction is not necessary, and correction for shifting in the sub-scanning direction 212 by the amount of positional deviation between two images adjacent in the sub-scanning direction 212 may be performed at the time of image composition. Therefore, there is an effect that signal processing can be performed at a higher speed than in the case of the first embodiment, or image restoration can be performed by a low-cost processing device.

実施の形態3.
図16に実施の形態3における画像読取装置203の一例を示す。セル11,12,…は、上述の実施形態2における構成と同様である。本実施形態3の画像読取装置203では、第1列215に属するセル11,13,…の第1レンズ100と天板3との間に水平方向へ光路を折り曲げる、折曲げ部材の一例に相当する第1折曲げミラー111を設け、第2列216に属するセル12,14,…の第1レンズ100と天板3との間に水平方向へ光路を折り曲げる、折曲げ部材の一例に相当する第2折曲げミラー112を設けている。折り返す方向は、第1列215に属するセル11,13,…では図の左側に、第2列216に属するセル12,14,…では図の右側に、互いに反対方向へ折り曲げている。
尚、本実施形態3における画像読取装置203のその他の構成は、画像読取装置202と変わるところはない。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 16 shows an example of the image reading device 203 in the third embodiment. The cells 11, 12,... Are the same as those in the above-described second embodiment. In the image reading apparatus 203 according to the third embodiment, the optical path is bent in the horizontal direction between the first lens 100 of the cells 11, 13,... Belonging to the first row 215 and the top plate 3. .. Corresponding to an example of a bending member that bends the optical path in the horizontal direction between the first lens 100 and the top plate 3 of the cells 12, 14,... Belonging to the second row 216. A second folding mirror 112 is provided. The cells 11, 13,... Belonging to the first column 215 are folded in the opposite directions, and the cells 12, 14,.
The other configuration of the image reading apparatus 203 in the third embodiment is not different from that of the image reading apparatus 202.

上述のような構成を有する画像読取装置203では、実施の形態2の画像読取装置202と同様の動作及び効果を奏することができ、さらに、折曲げミラー111,112を設けたことで、画像読取装置202に比べて装置のZ方向の厚みを抑えることができ、小型の画像読取装置を構成することができる。   The image reading device 203 having the above-described configuration can achieve the same operations and effects as the image reading device 202 of the second embodiment, and further, by providing the folding mirrors 111 and 112, the image reading device Compared with the apparatus 202, the thickness of the apparatus in the Z direction can be suppressed, and a small image reading apparatus can be configured.

実施の形態4.
次に、図17から図21を参照して、本発明の実施の形態4における画像読取装置204の一例について説明する。
図17は、複数セルを配置した画像読取装置204の光学系部分の内部構造を示している。尚、図示の煩雑さを避けるため、照明光源2、及び天板3等の図示を省略している。図18は、図17に図示した構成の内、一つのセルの光学要素のみを抜き出して記載した図である。図19は、主走査方向211を紙面に垂直にして、副走査方向212に沿った画像読取装置204の断面における図である。
Embodiment 4 FIG.
Next, an example of the image reading device 204 according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 17 shows the internal structure of the optical system portion of the image reading apparatus 204 in which a plurality of cells are arranged. In addition, in order to avoid the complexity of illustration, illustration of the illumination light source 2, the top plate 3, etc. is abbreviate | omitted. FIG. 18 is a diagram showing only the optical elements of one cell extracted from the configuration shown in FIG. FIG. 19 is a cross-sectional view of the image reading apparatus 204 along the sub-scanning direction 212 with the main scanning direction 211 perpendicular to the paper surface.

上述した各実施形態2,3では、各セル11,12,13,14,…を構成する、第1レンズ100、アパーチャ101、第2レンズ102は、一直線に沿って配置され、第1レンズ100、アパーチャ101、第2レンズ102間ではこれらを通過する光軸は折り曲げられることなく一直線に沿っている。
これに対し本実施形態4では、画像読取装置の実際の構成に、より即したセル11,12,13,14,…の形態を示している。
In each of the second and third embodiments described above, the first lens 100, the aperture 101, and the second lens 102 constituting each cell 11, 12, 13, 14,... Are arranged along a straight line, and the first lens 100 is arranged. Between the aperture 101 and the second lens 102, the optical axis passing therethrough is in a straight line without being bent.
On the other hand, the fourth embodiment shows the form of the cells 11, 12, 13, 14,... More suitable for the actual configuration of the image reading apparatus.

尚、実施の形態2にて説明した基本的構成、つまり第1列215及び第2列216に沿ってセル11,13,…、セル12,14,…が配置される点、各セル11,12,13,14,…が原稿側にテレセントリックな光学系を形成している点、第1列215及び第2列216に属する各セル11,13,…、セル12,14,…は、原稿7の読み取りライン8,9における被撮像部31,32,33,34…の結像を行う点、各セル11,12,13,14,…に対応して撮像素子部41,42,43,44,…が配置される点、及び、メモリ5と処理装置6とを備える点は、本実施形態4においても同じである。よって、本実施形態4の画像読取装置204は、実施形態2の画像読取装置202が奏する上述の効果を奏することができる。   The cells 11, 13,..., The cells 12, 14,... Are arranged along the first column 215 and the second column 216, .., 12, 13, 14,... Form a telecentric optical system on the document side, and the cells 11, 13,. .. Corresponding to the cells 11, 12, 13, 14,... 44,... And the provision of the memory 5 and the processing device 6 are the same in the fourth embodiment. Therefore, the image reading apparatus 204 according to the fourth embodiment can achieve the above-described effects that the image reading apparatus 202 according to the second embodiment exhibits.

本実施形態4と実施形態2との相違点を具体的に説明すると、実施の形態4における画像読取装置204では、第1レンズ100及び第2レンズ102に相当する部材は、反射型の集光素子にて、その一例である凹面鏡にて、構成されている。さらに、これらの反射型の集光素子にて、光路を折り曲げている。さらに、各セル11,12,13,…における各第2レンズ102に対応する凹面鏡と、撮像素子部41,42,43,…との間に、折曲げ部材の一例に相当する第3折曲げミラー113を設けている。   The difference between the fourth embodiment and the second embodiment will be specifically described. In the image reading device 204 according to the fourth embodiment, the members corresponding to the first lens 100 and the second lens 102 are reflective condensing elements. The element is composed of a concave mirror as an example. Furthermore, the optical path is bent by these reflective condensing elements. Further, a third bending corresponding to an example of a bending member is provided between the concave mirror corresponding to each second lens 102 in each cell 11, 12, 13,... And the imaging element portions 41, 42, 43,. A mirror 113 is provided.

尚、実施の形態4では、第1レンズ100及び第2レンズ102の両方を凹面鏡にて構成した形態であり、Z方向及び副走査方向212において画像読取装置をコンパクト化することができる。しかしながら、この形態に限定されず、第1レンズ100及び第2レンズ102の少なくとも一方を反射型の集光素子にて構成してもよい。   In the fourth embodiment, both the first lens 100 and the second lens 102 are configured as concave mirrors, and the image reading apparatus can be made compact in the Z direction and the sub-scanning direction 212. However, the present invention is not limited to this configuration, and at least one of the first lens 100 and the second lens 102 may be configured by a reflective condensing element.

上述のように、反射型の集光素子の一例である凹面鏡は、実施形態2,3にて説明した第1レンズ100及び第2レンズ102と同様の機能を果たす物であるが、形態が異なる。以下の説明では、第1レンズ100に対応し、第1光学素子の機能を果たす例に相当するものを第1凹面鏡100Aとし、第2レンズ102に対応し、第2光学素子の機能を果たす例に相当するものを第2凹面鏡102Aと読み替える。   As described above, the concave mirror, which is an example of the reflective condensing element, performs the same function as the first lens 100 and the second lens 102 described in the second and third embodiments, but has a different form. . In the following description, an example corresponding to the first lens 100 and corresponding to the example of fulfilling the function of the first optical element is referred to as the first concave mirror 100A, and corresponding to the second lens 102 and fulfilling the function of the second optical element. Is replaced with the second concave mirror 102A.

さらに画像読取装置204について詳しく説明する。
照明光源2により照射された原稿7を反射散乱した光線がセル11等に入射する。ここで、まず一つのセルのみ、例えばセル11の光路、構成について、数値も交えて詳細に説明する。一つのセル11の主走査方向211における読み取り幅は10mmである。天板3に対する光軸の副走査方向212における倒れ角は5°である。つまり、原稿面から副走査方向5°の角度の光線を主光線とする光線束が結像に寄与する。この光線束は、第1折曲げミラー111によって光路を曲げられる。図19では、Y軸に対して8°の角度をなす方向に光線が偏向される。
Further, the image reading device 204 will be described in detail.
A light beam reflected and scattered from the original 7 irradiated by the illumination light source 2 enters the cell 11 or the like. Here, the optical path and configuration of only one cell, for example, the cell 11, will be described in detail with numerical values. The reading width in the main scanning direction 211 of one cell 11 is 10 mm. The tilt angle of the optical axis with respect to the top plate 3 in the sub-scanning direction 212 is 5 °. That is, a light beam having a light beam having an angle of 5 ° in the sub-scanning direction from the document surface as a main light beam contributes to image formation. The light beam is bent in the optical path by the first folding mirror 111. In FIG. 19, the light beam is deflected in a direction that forms an angle of 8 ° with respect to the Y axis.

第1凹面鏡100Aは、焦点距離f=20mmである。原稿面から第1凹面鏡100Aまでの距離は、ほぼ20mmになるように設計されており、第1凹面鏡100Aによって反射された光線束は、コリメートされる。光軸光路に沿って第1凹面鏡100Aから20mmの位置にアパーチャ101が設定されている。これは、第1凹面鏡100Aの焦点距離と等しいので、このセルは、原稿側にテレセントリックな光学系となる。   The first concave mirror 100A has a focal length f = 20 mm. The distance from the document surface to the first concave mirror 100A is designed to be approximately 20 mm, and the light beam reflected by the first concave mirror 100A is collimated. An aperture 101 is set at a position 20 mm from the first concave mirror 100A along the optical axis optical path. Since this is equal to the focal length of the first concave mirror 100A, this cell becomes a telecentric optical system on the document side.

アパーチャ101の開口径が光学系の明るさと被写界深度を決定する。ここでは、アパーチャ101の開口直径をφ1mmとした。つまり当該光学系のF値は、20である。このとき、当該セル全体の光学部品の配置、及び、第1凹面鏡100A、第2凹面鏡102Aを非球面形状などで最適化設計すれば、±2mm、すなわち4mmの被写界深度は、十分に得ることができる。   The aperture diameter of the aperture 101 determines the brightness and depth of field of the optical system. Here, the aperture diameter of the aperture 101 is set to φ1 mm. That is, the F value of the optical system is 20. At this time, if the arrangement of the optical components in the entire cell and the first concave mirror 100A and the second concave mirror 102A are optimized and designed with an aspherical shape or the like, a sufficient depth of field of ± 2 mm, that is, 4 mm can be obtained. be able to.

アパーチャ101を抜けた光線は、第2凹面鏡102Aによって集光され、第3折曲げミラー113を経た後、撮像素子部41上に結像する。ここで、第2凹面鏡102Aもf=20mmとしておけば、転写倍率1の反転像が得られる。この反転像を画像復元する方式については、実施の形態1で述べたとおりである。   The light beam that has passed through the aperture 101 is collected by the second concave mirror 102A, passes through the third folding mirror 113, and forms an image on the image sensor section 41. Here, if the second concave mirror 102A is also set to f = 20 mm, a reverse image with a transfer magnification of 1 can be obtained. The method for restoring the inverted image is as described in the first embodiment.

この例では、アパーチャ101から第2凹面鏡102Aまでの光路長、及び、第2凹面鏡102Aから撮像素子部41までの距離を、ともに20mmに設定しているので、原稿側のみならず像側にもテレセントリックな光学系となっている。このように、像側にもテレセントリックな光学系を構成することで、撮像素子部41等について、焦点方向の設置位置によらず結像倍率が一定になるという効果がある。   In this example, since the optical path length from the aperture 101 to the second concave mirror 102A and the distance from the second concave mirror 102A to the image sensor 41 are both set to 20 mm, not only on the document side but also on the image side. It is a telecentric optical system. Thus, by forming a telecentric optical system on the image side as well, there is an effect that the imaging magnification of the imaging element unit 41 and the like becomes constant regardless of the installation position in the focal direction.

上述のように本実施形態では、第1凹面鏡100A及び第2凹面鏡102Aに凹面鏡を使用しているので、さらに、色収差が発生しないという利点もある。特に、各実施形態において特徴としている大きな被写界深度を持つ光学系では、色収差が問題になりやすいが、本実施形態のように反射光学系を形成することで、色収差を回避することができる。又、反射鏡故、光路を折りたたむことができ、Z方向及び副走査方向212において光学系全体をコンパクト化できるという大きな利点もある。   As described above, in this embodiment, since the concave mirror is used for the first concave mirror 100A and the second concave mirror 102A, there is another advantage that chromatic aberration does not occur. In particular, in an optical system having a large depth of field, which is a feature in each embodiment, chromatic aberration is likely to be a problem, but chromatic aberration can be avoided by forming a reflective optical system as in this embodiment. . Further, because of the reflecting mirror, the optical path can be folded, and there is a great advantage that the entire optical system can be made compact in the Z direction and the sub-scanning direction 212.

上述した例では、原稿7から撮像素子部41までの光路長は、80mmになる。即ち、折曲げミラー111,113を設けず、かつ、第1凹面鏡100A及び第2凹面鏡102Aのような凹面鏡にて構成しなければ、光学系全体のZ方向における厚みは、約80mmにもなる。しかしながら、光路を折り返しているため、Z方向の光学系の厚みを約23mmに縮めることができる。   In the above-described example, the optical path length from the document 7 to the image pickup device unit 41 is 80 mm. That is, if the bending mirrors 111 and 113 are not provided and the concave mirrors such as the first concave mirror 100A and the second concave mirror 102A are not used, the thickness of the entire optical system in the Z direction is about 80 mm. However, since the optical path is folded, the thickness of the optical system in the Z direction can be reduced to about 23 mm.

又、転写倍率が1であるので、既存の撮像素子部を流用でき、低コスト化を図れるという利点もある。即ち、光学系が仮に縮小系であった場合には、その縮小倍率に応じて撮像素子部の一画素単位を小さくしなければ、撮像素子部自体の解像度によって得られる像の解像度は劣化する。既存の正立等倍像を撮像する密着型イメージセンサの解像度を600dpiとすると、この撮像素子部をそのまま流用することで600dpiの解像度を達成することができる。   Further, since the transfer magnification is 1, there is an advantage that the existing image pickup device portion can be used and the cost can be reduced. In other words, if the optical system is a reduction system, the resolution of the image obtained by the resolution of the image pickup device section itself deteriorates unless one pixel unit of the image pickup device section is reduced in accordance with the reduction magnification. If the resolution of an existing contact type image sensor that captures an erecting equal-magnification image is 600 dpi, a resolution of 600 dpi can be achieved by diverting the image sensor unit as it is.

又、転写倍率が1であることにより、第1凹面鏡100A及び第2凹面鏡102Aに同一部材を使用可能となる。特に、本実施形態のように、原稿側及び像側の両方でテレセントリックな光学系であれば、レンズの最適化設計上で第1凹面鏡100A及び第2凹面鏡102Aの形状を同一にしても、十分な解像度の結像条件を持った光学系を設計できる。同一部材を使用することで、低コスト化が図れるという効果がある。   Further, when the transfer magnification is 1, the same member can be used for the first concave mirror 100A and the second concave mirror 102A. In particular, as in this embodiment, if the optical system is telecentric on both the document side and the image side, it is sufficient even if the shapes of the first concave mirror 100A and the second concave mirror 102A are the same in terms of lens optimization design. It is possible to design an optical system having imaging conditions with a high resolution. By using the same member, there is an effect that the cost can be reduced.

次に、複数のセル11等を組み合わせた構成について説明する。
第1列215のセル11,13,…には、原稿面からX軸周りに+5°傾いた光軸が作用し、第2列216のセル12,14,…には、原稿面からX軸周りに−5°傾いた光軸が作用する。k番目とk+1番目の各セルにおける副走査方向212の間隔、つまり上記読み取りライン8、9間の間隔は、9mmである。又、同一列内でのセル間の距離、つまりk番目とk+2番目の各セルの間隔は、18mmである。1セルの読み取り幅は、10mmであるので、隣接するセル、つまりk番目とk+1番目とのセル間での読み取り領域の重なり幅は、1mmである。主走査方向211に幅1mmで600dpiということは、約24画素ということであり、実施の形態2等で述べたような隣接セル間での画像の合成に十分な大きさである。
Next, a configuration in which a plurality of cells 11 and the like are combined will be described.
The optical axis tilted by + 5 ° around the X axis from the original surface acts on the cells 11, 13,... In the first row 215, and the X axis from the original surface acts on the cells 12, 14,. An optical axis tilted by -5 ° acts around. The interval in the sub-scanning direction 212 in each of the k-th and k + 1-th cells, that is, the interval between the reading lines 8 and 9 is 9 mm. Further, the distance between cells in the same column, that is, the distance between each of the kth and k + 2 cells is 18 mm. Since the reading width of one cell is 10 mm, the overlapping width of the reading area between adjacent cells, that is, the k-th and k + 1-th cells is 1 mm. A width of 1 mm and 600 dpi in the main scanning direction 211 means about 24 pixels, which is sufficient for image synthesis between adjacent cells as described in the second embodiment.

図19に示すように、第1列215のセル11,13,…、及び、第2列216のセル12,14,…における前半の光路、つまり原稿面からアパーチャ101までの光路は、折り重なっている。3次元的には、それぞれの光路は、重なっていない。このように光路が折り重なるように構成したことで、光学系全体の大きさのコンパクト化を図っている。   As shown in FIG. 19, the optical paths of the first half of the cells 11, 13,... In the first column 215 and the cells 12, 14,... In the second column 216, that is, the optical paths from the document surface to the aperture 101 are folded. Yes. In three dimensions, the optical paths do not overlap. Since the optical paths are configured to be folded in this way, the overall size of the optical system is made compact.

又、原稿側の合焦位置を、本実施形態では、天板上面から1mmの位置73に設計し、さらに、第1列215のセル11,13,…の読み取りライン8と、第2列216のセル12,14,…の読み取りライン9とが、位置73で交差するように設計している。上述したように、光学系自体は、±2mmの被写界深度をもっているので、天板3の上面から3mmの位置75まで十分な解像度が取れることになる。言い換えると、この画像読取装置504の被写界深度は、天板の上面から3mmまでである。被写界深度内とはいえ、合焦位置の方が解像度は良いので、このように設定した。しかしながら、より被写界深度を大きくとりたい場合には、天板3の上面から2mmの位置に、合焦位置が位置するように天板3の位置を下げることで、被写界深度を、天板3の上面から4mmと大きくすることができる。   Further, in this embodiment, the in-focus position on the original side is designed at a position 73 1 mm from the top surface of the top plate, and further, the reading line 8 of the cells 11, 13,. The reading lines 9 of the cells 12, 14,... Are designed to intersect at a position 73. As described above, since the optical system itself has a depth of field of ± 2 mm, sufficient resolution can be obtained from the top surface of the top 3 to the position 75 of 3 mm. In other words, the depth of field of the image reading device 504 is 3 mm from the top surface of the top plate. The resolution is better at the in-focus position, even though it is within the depth of field. However, when it is desired to increase the depth of field, the depth of field is reduced by lowering the position of the top 3 so that the in-focus position is located at a position 2 mm from the top surface of the top 3. It can be increased to 4 mm from the upper surface of the top 3.

原稿面の位置が位置73から遠ざかるにつれて、第1列215のセル11,13,…の読み取りライン8と、第2列216のセル12,14,…の読み取りライン9とは、副走査方向212において離れていく。これは、実施の形態2で述べたように、光学系が原稿側にテレセントリックであり主走査方向211、副走査方向212とも転写倍率が変化しないこと、及び主走査方向211には光軸が垂直であることから、読み取りライン8,9のずれは、副走査方向212にシフトするだけとなる。よって、実施の形態1にて説明したように、読み取りライン8,9のずれは、メモリ5で保存した画像を処理装置6で処理することにより、原稿面の凸凹によらず補正可能である。   The reading line 8 of the cells 11, 13, ... in the first column 215 and the reading line 9 of the cells 12, 14, ... in the second column 216 are moved in the sub-scanning direction 212 as the position of the document surface moves away from the position 73. Go away. As described in the second embodiment, this is because the optical system is telecentric on the document side, the transfer magnification does not change in the main scanning direction 211 and the sub-scanning direction 212, and the optical axis is perpendicular to the main scanning direction 211. Therefore, the deviation of the reading lines 8 and 9 is only shifted in the sub-scanning direction 212. Therefore, as described in the first embodiment, the deviation of the reading lines 8 and 9 can be corrected by processing the image stored in the memory 5 by the processing device 6 regardless of the unevenness of the document surface.

又、図17では、光学要素の構成が理解容易であるように内部構造を示しているが、実際には、図20に示すように、遮光部材123、124や遮光スリット122を設けるのが好ましい。この例では、被写界深度を大きくするためにF値=20で、結像光学系に取り込まれる光量が小さな光学系である。逆に言うと、照明光によって原稿7から散乱される光線の多くが結像しない光線であり、それらを有効に遮光する必要がある。   In FIG. 17, the internal structure is shown so that the configuration of the optical element can be easily understood. However, in practice, it is preferable to provide the light shielding members 123 and 124 and the light shielding slit 122 as shown in FIG. . In this example, the optical system has an F value = 20 to increase the depth of field and a small amount of light taken into the imaging optical system. In other words, most of the light rays scattered from the document 7 by the illumination light are light rays that do not form an image, and it is necessary to effectively shield them.

そのためには、開口領域122aを有する遮光スリット122において、開口領域122aも、千鳥状に配置するのが好ましい。又、遮光部材123、124にて、アパーチャ101以後の光路も外界から遮光することで、よりいっそう迷光に対する耐性が強くなる。さらに、第3折曲げミラー113以後の光路部分にも遮光スリット120を設置することで、より迷光に対する耐性を強くできる。遮光スリット120の構成を理解容易とするため、図21は、図20の図示の上下を反転させて遮光スリット120を示している。遮光スリット120では、撮像素子部41,42,43,…に対応して光線通過用の開口部120aが設けられている。   For that purpose, in the light shielding slit 122 having the opening region 122a, the opening regions 122a are also preferably arranged in a staggered manner. Further, the light path after the aperture 101 is shielded from the outside by the light shielding members 123 and 124, so that the resistance to stray light is further enhanced. Furthermore, by installing the light-shielding slit 120 in the optical path portion after the third folding mirror 113, the resistance to stray light can be further increased. In order to facilitate understanding of the configuration of the light shielding slit 120, FIG. 21 shows the light shielding slit 120 by inverting the top and bottom of FIG. 20. In the light shielding slit 120, an opening 120 a for passing light is provided corresponding to the imaging element portions 41, 42, 43,.

又、アパーチャ101を透過型とし、図17に示すように、同一列内において隣接するセル間に遮光壁121を設け、アパーチャ101以後の光学系は、それぞれ独立した密室状態になっていることが、迷光対策として大きな効果を生んでいる。即ち、迷光は、アパーチャ101の小さな開口部を通してしか存在せず、遮光壁121、遮光部材123,124等の内壁面を黒色とすることで、大きな迷光対策効果が得られる。   In addition, the aperture 101 is a transmissive type, and as shown in FIG. 17, a light shielding wall 121 is provided between adjacent cells in the same row, and the optical system after the aperture 101 is in an independent closed chamber state. , Has produced a great effect as a stray light countermeasure. That is, stray light exists only through a small opening of the aperture 101. By making the inner wall surfaces of the light shielding wall 121 and the light shielding members 123 and 124 black, a great stray light countermeasure effect can be obtained.

このような結像光学系を実現する一つの方法として、一つの部材で同一列内の光学部材を兼ねる方法が考えられる。例えば、第1凹面鏡100A及び第2凹面鏡102Aに相当する凹面鏡を18mm間隔で並べたレンズアレイとし、アパーチャ101に相当して、一枚の板に18mm間隔で開口穴を開けたアパーチャアレイを用いれば良い。第1折曲げミラー111、第2折曲げミラー112、及び第3折曲げミラー113は、一枚の細長い板にアルミなどの反射部材を蒸着すれば良い。第1折曲げミラー111及び第2折曲げミラー112は、隣接して配置されるので、例えば、断面形状が三角形の屋根型形状の両斜面に反射部材を蒸着して作製してもよい。   As one method for realizing such an imaging optical system, a method in which one member also serves as an optical member in the same row is conceivable. For example, if a lens array in which concave mirrors corresponding to the first concave mirror 100A and the second concave mirror 102A are arranged at an interval of 18 mm is used, and an aperture array corresponding to the aperture 101 and having aperture holes at intervals of 18 mm is used. good. The first folding mirror 111, the second folding mirror 112, and the third folding mirror 113 may be formed by depositing a reflective member such as aluminum on a single thin plate. Since the first folding mirror 111 and the second folding mirror 112 are disposed adjacent to each other, for example, a reflecting member may be deposited on both slopes of a roof shape having a triangular cross section.

以上、述べたような実際的な光学設計に対して、実施の形態1で述べた、焦点位置から原稿面までの距離計測処理に基づく画像ぼやけ補正処理を行なえば、光学系にて定まる上述の天板3からの被写界深度3mmをより一層大きくすることが可能である。例えば、距離計測の結果、Δz≦3mmの場合には、ぼやけ補正処理を行なわず、距離Δzが3mmを超えた場合にのみ、ぼやけ補正を行なうようにする。このような構成を採ることで、出願人によれば、距離Δz=6mmまで、ぼやけ補正処理によって十分な解像度を有する画像を取得可能であることが確認されている。   As described above, if the image blur correction process based on the distance measurement process from the focal position to the document surface described in the first embodiment is performed for the practical optical design as described above, the above-described optical system is used. It is possible to further increase the depth of field of 3 mm from the top 3. For example, if Δz ≦ 3 mm as a result of distance measurement, blur correction processing is not performed, and blur correction is performed only when the distance Δz exceeds 3 mm. By adopting such a configuration, the applicant has confirmed that an image having a sufficient resolution can be obtained by the blur correction process up to a distance Δz = 6 mm.

このように、光路を折り曲げるミラー111〜113を持ち、さらにセル内のレンズを反射型の集光素子100A、102Aの例えば凹面鏡にて構成することで、コンパクトでかつ被写界深度の大きな画像読取装置を得ることができる。   As described above, the mirror 111 to 113 that bends the optical path is provided, and the lens in the cell is configured by, for example, a concave mirror of the reflective condensing elements 100A and 102A, so that the image reading is compact and has a large depth of field. A device can be obtained.

なお、ここでは実施の形態2の発展形として、各セル11,12,…が原稿7側にテレセントリックな光学系の場合について述べたが、この折曲げミラー111〜113と、凹面鏡100A,102Aを用いた構成は、もちろん実施の形態1の画像読取装置201にも容易に展開可能である。   Here, as a development of the second embodiment, the case where each cell 11, 12,... Is a telecentric optical system on the side of the original document 7 has been described, but the folding mirrors 111 to 113 and the concave mirrors 100A and 102A are provided. Of course, the configuration used can be easily developed in the image reading apparatus 201 of the first embodiment.

実施の形態5.
次に、図22から図24を参照して、本発明の実施の形態5における画像読取装置205の一例について説明する。
図22は、画像読取装置205の読み取り光学系部分の内部構造を示している。但し、図22では、図示の煩雑さを避けるため、照明光源2、天板3、撮像素子基板4、メモリ5、処理装置6等の図示を省略している。図23は、主走査方向211を紙面垂直にして、副走査方向212における光路を描いた透視図である。図24は、図22の図示に、遮光部材を取り付けた光学系部を示している。
Embodiment 5 FIG.
Next, an example of the image reading device 205 in the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 22 shows the internal structure of the reading optical system portion of the image reading device 205. However, in FIG. 22, illustration of the illumination light source 2, the top plate 3, the image sensor substrate 4, the memory 5, the processing device 6, and the like is omitted in order to avoid the complexity of the illustration. FIG. 23 is a perspective view illustrating the optical path in the sub-scanning direction 212 with the main scanning direction 211 perpendicular to the paper surface. FIG. 24 shows an optical system unit to which a light shielding member is attached as shown in FIG.

本実施の形態5の画像読取装置205においても、以下に説明する相違点を除き、実施形態4の画像読取装置204と同様の構成を有する。よって、ここでの詳しい説明は省略する。又、画像読取装置205は、画像読取装置204と同様の構成を有することから、基本的に、画像読取装置205は、画像読取装置204が奏する上述した効果を奏することができる。   The image reading device 205 according to the fifth embodiment also has the same configuration as that of the image reading device 204 according to the fourth embodiment, except for differences described below. Therefore, detailed description here is omitted. Further, since the image reading device 205 has the same configuration as that of the image reading device 204, the image reading device 205 can basically exhibit the above-described effects that the image reading device 204 has.

実施形態4の画像読取装置204と、本実施の形態5の画像読取装置205との相違点は、実施形態4では、アパーチャ101が透過型の開口部を有するのに対し、本実施形態では、上記開口部に対応して反射ミラーが形成されている点である。又、上記反射ミラーにおける反射領域の周囲は、光を遮光する黒色部材にて構成されている。このように本実施形態5における上記反射ミラーは、実施形態1〜4にて説明したアパーチャ101と同様の機能を果たす物であるが、形態が異なる。よって以下の説明では、アパーチャ101に対応し、絞りの機能を果たす例に相当するものを反射ミラー101Aと読み替える。   The difference between the image reading device 204 of the fourth embodiment and the image reading device 205 of the fifth embodiment is that, in the fourth embodiment, the aperture 101 has a transmissive opening, whereas in the present embodiment, A reflection mirror is formed corresponding to the opening. The periphery of the reflection area in the reflection mirror is made of a black member that blocks light. Thus, although the said reflective mirror in this Embodiment 5 is a thing which fulfill | performs the function similar to the aperture 101 demonstrated in Embodiment 1-4, a form differs. Therefore, in the following description, the example corresponding to the aperture 101 and corresponding to the example of fulfilling the aperture function is read as the reflecting mirror 101A.

光路について、図23を参照して説明する。図23において、点線で示す光路は、第1列215に属するセル11,13,…に関するもの、実線で示す光路は、第2列216に属するセル12,14,…に関するものを表す。第1列215に関する光路(点線)は、第1折曲げミラー111にて、図の右側に反射され、第1凹面鏡100Aでコリメートされて、図の左側に設置された反射ミラー101Aに到達する。ここで反射ミラー101Aにおける直径φ1mmの反射領域の外側に到達する光は、黒色部材で吸収される。反射ミラー101Aの反射領域で反射された光線は、図の右側に設置された第2凹面鏡102Aで集光された後、図の左側に設置された第3折曲げミラー113にて撮像素子部41,…上に結像する。光学系全体は、外部からの迷光を遮断するために、図24に示すように、遮光スリット122や遮光部材125を設けている。   The optical path will be described with reference to FIG. In FIG. 23, the optical path indicated by the dotted line represents the cell 11, 13,... Belonging to the first column 215, and the optical path indicated by the solid line represents the cell 12, 14,. The optical path (dotted line) relating to the first row 215 is reflected on the right side of the drawing by the first bending mirror 111, collimated by the first concave mirror 100A, and reaches the reflecting mirror 101A installed on the left side of the drawing. Here, the light reaching the outside of the reflection region having a diameter of 1 mm in the reflection mirror 101A is absorbed by the black member. The light beam reflected by the reflection region of the reflection mirror 101A is collected by the second concave mirror 102A installed on the right side of the figure, and then picked up by the third folding mirror 113 installed on the left side of the figure. , ... imaged on top. The entire optical system is provided with a light shielding slit 122 and a light shielding member 125 as shown in FIG. 24 in order to block stray light from the outside.

得られる画像は、実施の形態4の場合と同じであるので、その効果についての説明は、省略する。ここでは、実施の形態4と異なる点についてのみ述べる。
実施形態4にて、アパーチャ101の開口部に対応する部分が、本実施形態5では反射ミラーにて構成されていることから、副走査方向212において、光学系のサイズをコンパクト化することができる。具体的数値を挙げると、実施の形態4における副走査方向212における光学要素間の距離は、約60mmであったのに対し、実施の形態5における副走査方向212における光学要素間の距離は、約20mmであり、約3分の1に減じている。
Since the obtained image is the same as that in the fourth embodiment, description of the effect is omitted. Here, only differences from the fourth embodiment will be described.
In the fourth embodiment, since the portion corresponding to the opening of the aperture 101 is configured by the reflection mirror in the fifth embodiment, the size of the optical system can be reduced in the sub-scanning direction 212. . Specifically, the distance between the optical elements in the sub-scanning direction 212 in the fourth embodiment is about 60 mm, whereas the distance between the optical elements in the sub-scanning direction 212 in the fifth embodiment is It is about 20 mm and is reduced to about one third.

さらに、この実施形態5においても1対1の転写倍率を有するので、図23に示すように、第1列215における光学系に含まれる第1凹面鏡100A及び第2凹面鏡102Aと、第2列216における光学系に含まれる反射ミラー101Aとを、主走査方向211に沿った同一平面上に設置可能である。同様に、第2列216における光学系に含まれる第1凹面鏡100A、第2凹面鏡102A、反射ミラー101Aを同一平面上に設置可能である。   Furthermore, since the fifth embodiment also has a one-to-one transfer magnification, as shown in FIG. 23, the first concave mirror 100A and the second concave mirror 102A included in the optical system in the first column 215, and the second column 216 are included. The reflection mirror 101 </ b> A included in the optical system can be installed on the same plane along the main scanning direction 211. Similarly, the first concave mirror 100A, the second concave mirror 102A, and the reflection mirror 101A included in the optical system in the second row 216 can be installed on the same plane.

このような構成によれば、第1凹面鏡100A及び第2凹面鏡102Aを含めて、樹脂成型による2次元のレンズアレイを形成することで、光学系の組み立てを、精度良く簡単に行えるという効果が得られる。さらには、アパーチャ101を使用して、開口部には鏡面仕上げした反射部材を取り付け、開口部以外の部分を黒色部材にて作製することで、アレイ状に開口部の空いたプレートを置くだけで反射ミラーアレイを作製できるという効果もある。又、この場合には、実施形態1〜4にて使用するアパーチャ101を利用できるという効果もある。   According to such a configuration, an effect that the assembly of the optical system can be easily performed with high accuracy can be obtained by forming a two-dimensional lens array by resin molding including the first concave mirror 100A and the second concave mirror 102A. It is done. Furthermore, by using the aperture 101, a mirror-finished reflective member is attached to the opening, and a portion other than the opening is made of a black member. There is also an effect that a reflection mirror array can be produced. In this case, the aperture 101 used in the first to fourth embodiments can be used.

尚、上述した各実施形態1〜5を適宜組み合わせた構成を採ることも可能である。   In addition, it is also possible to take the structure which combined each Embodiment 1-5 mentioned above suitably.

本発明の実施の形態1に係る画像読取装置の構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a configuration of an image reading apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 図1に示す画像読取装置の主要光路を示した図である。It is the figure which showed the main optical path of the image reading apparatus shown in FIG. 図1に示す画像読取装置における結像光学系の構成部分及び主要光路を示す図である。It is a figure which shows the structural part and main optical path of an imaging optical system in the image reading apparatus shown in FIG. 図1に示す画像読取装置の主要光路の交差位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the crossing position of the main optical path of the image reading apparatus shown in FIG. 図1に示す画像読取装置による原稿の読み取りを説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining reading of a document by the image reading apparatus shown in FIG. 1. 図1に示す画像読取装置にて実行される画像結合処理を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing image combining processing executed by the image reading apparatus shown in FIG. 1. 図1に示す画像読取装置の主要光路の交差位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the crossing position of the main optical path of the image reading apparatus shown in FIG. 図1に示す画像読取装置にて実行される画像結合処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the image combination process performed with the image reading apparatus shown in FIG. 図1に示す画像読取装置にて実行される結合位置検出処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the joint position detection process performed with the image reading apparatus shown in FIG. 図1に示す画像読取装置にて実行される、画像結合の際の平滑化処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the smoothing process at the time of the image combination performed with the image reading apparatus shown in FIG. 図1に示す画像読取装置の主要光路の交差位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the crossing position of the main optical path of the image reading apparatus shown in FIG. 図1に示す画像読取装置の画像結合処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the image combination process of the image reading apparatus shown in FIG. 図1に示す画像読取装置のぼやけ補正処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the blurring correction process of the image reading apparatus shown in FIG. 本発明の実施の形態2に係る画像読取装置の構成及び主要光路を示す図である。It is a figure which shows the structure and main optical path of the image reading apparatus which concern on Embodiment 2 of this invention. 図14に示す画像読取装置における結像光学系の構成部分及び主要光路を示す図である。It is a figure which shows the structural part and main optical path of an imaging optical system in the image reading apparatus shown in FIG. 本発明の実施の形態3に係る画像読取装置における結像光学系の構成部分及び主要光路を示す図である。It is a figure which shows the structural part and main optical path of an image formation optical system in the image reader which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る画像読取装置における結像光学系の内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the imaging optical system in the image reader which concerns on Embodiment 4 of this invention. 図17に示す画像読取装置における1セル分の光学系を示す斜視図である。FIG. 18 is a perspective view showing an optical system for one cell in the image reading apparatus shown in FIG. 17. 図17に示す画像読取装置における副走査方向の透視図である。FIG. 18 is a perspective view in the sub-scanning direction in the image reading apparatus shown in FIG. 17. 図17に示す画像読取装置の遮光部材を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the light-shielding member of the image reading apparatus shown in FIG. 図20に示す画像読取装置の裏面を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the back surface of the image reading apparatus shown in FIG. 本発明の実施の形態5に係る画像読取装置における光学系の内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the optical system in the image reading apparatus which concerns on Embodiment 5 of this invention. 図22に示す画像読取装置における光路を示す図である。It is a figure which shows the optical path in the image reading apparatus shown in FIG. 図22に示す画像読取装置における遮光部材を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the light-shielding member in the image reading apparatus shown in FIG. 図1に示す画像読取装置の画像結合処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the image combination process of the image reading apparatus shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 結像光学系、2 照明光源、3 天板、4 基板、5 メモリ、
6 処理装置、7 原稿、
11、12、13、14、… セル、31,32,33,34,… 被撮像部、
41、42、43、44、… 撮像素子部、61 画像修正部、
100 第1レンズ、101 アパーチャ、102 第2レンズ、
211 主走査方向、212 副走査方向、215 第1列、216 第2列、
201〜205 画像読取装置。
1 imaging optical system, 2 illumination light source, 3 top plate, 4 substrate, 5 memory,
6 processor, 7 manuscript,
11, 12, 13, 14,... Cell, 31, 32, 33, 34,.
41, 42, 43, 44,... Image sensor unit, 61 Image correction unit,
100 first lens, 101 aperture, 102 second lens,
211 main scanning direction, 212 sub-scanning direction, 215 first row, 216 second row,
201-205 Image reading apparatus.

Claims (5)

原稿を載置する天板と、
上記原稿の被撮像部に光を照射する光源と、
上記被撮像部で反射した上記光の散乱光を集光し画像として結像する結像光学系であって、主走査方向に複数個配置されそれぞれが独立した光学系であるセルを有し副走査方向には上記セルを第1列及び第2列の2列に配列し上記主走査方向には各セルの視野範囲を互いに補完するように各セルを千鳥状に配置した結像光学系と、
それぞれの上記セルに対応して配置され上記セルにて結像された各画像を撮像する複数の撮像素子部と、
上記撮像素子部から得られる画像情報を記憶するメモリと、
上記メモリに記憶した上記画像情報を上記セルに対応した画像毎に復元し合成することで原稿画像を作成する処理装置と、を備えた画像読取装置において、
上記被撮像部から上記セルへ向かう主光線は、上記第1列及び上記第2列の同列において上記主走査方向に沿って配置された各セル間では平行であり、上記第1列に配置される各セルと上記第2列に配置される各セルとの間では上記第1列と上記第2列との隙間側へ傾斜しており、
上記処理装置は画像修正部を有し、該画像修正部は、上記副走査方向において上記第1列及び上記第2列に配置され各セルに対応する上記撮像素子部から得られた各画像情報の副走査方向におけるズレから、焦点方向において焦点位置から上記被撮像部までの距離を求め、該距離に基づいて上記画像情報を修正して上記原稿画像を作成する、
ことを特徴とする画像読取装置。
A top plate on which the document is placed;
A light source for irradiating the imaged part of the document with light;
An imaging optical system that collects the scattered light of the light reflected by the imaging section and forms an image as an image, and has a plurality of cells arranged in the main scanning direction, each of which is an independent optical system. An imaging optical system in which the cells are arranged in two rows, the first row and the second row in the scanning direction, and the cells are arranged in a staggered pattern in the main scanning direction so as to complement the field of view of each cell; ,
A plurality of image sensor sections that are arranged corresponding to each of the cells and image each image formed in the cell;
A memory for storing image information obtained from the imaging element unit;
An image reading apparatus comprising: a processing device that creates a document image by restoring and combining the image information stored in the memory for each image corresponding to the cell;
The chief rays from the imaged part toward the cells are parallel between the cells arranged along the main scanning direction in the same row of the first row and the second row, and are arranged in the first row. Between each cell and each cell arranged in the second row is inclined toward the gap between the first row and the second row,
The processing apparatus includes an image correction unit, and the image correction unit is arranged in the first column and the second column in the sub-scanning direction, and each piece of image information obtained from the imaging element unit corresponding to each cell. A distance from the focal position to the imaged part in the focal direction from the deviation in the sub-scanning direction, and the original image is created by correcting the image information based on the distance.
An image reading apparatus.
上記第1列及び上記第2列に備わる全セルは、上記原稿側にテレセントリックな光学系である、請求項1記載の画像読取装置。   The image reading apparatus according to claim 1, wherein all the cells provided in the first row and the second row are optical systems telecentric on the document side. 上記被撮像部から上記撮像素子部に至る上記反射光の光路を折り曲げる折曲げ部材をさらに備えた、請求項1又は2に記載の画像読取装置。   The image reading apparatus according to claim 1, further comprising a bending member configured to bend the optical path of the reflected light from the image pickup unit to the image pickup device unit. 上記セルは、複数の光学素子と絞りとを有し、上記光学素子の少なくとも一つは反射集光ミラーである、請求項1から3のいずれかに1項に記載の画像読取装置。   The image reading apparatus according to claim 1, wherein the cell includes a plurality of optical elements and a diaphragm, and at least one of the optical elements is a reflection / condensing mirror. 上記絞りは反射ミラーにて形成される、請求項4記載の画像読取装置。   The image reading apparatus according to claim 4, wherein the diaphragm is formed by a reflection mirror.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5970770B2 (en) 2011-10-18 2016-08-17 セイコーエプソン株式会社 Imaging optical element and image reading apparatus
JP5806103B2 (en) * 2011-12-20 2015-11-10 三菱電機株式会社 Image reading device
JP5898487B2 (en) 2011-12-26 2016-04-06 キヤノン株式会社 Detection method, image processing method, and image reading apparatus
WO2018100819A1 (en) * 2016-11-29 2018-06-07 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 Reading module, image reading device comprising same, and image forming device
JP6987965B2 (en) * 2018-03-15 2022-01-05 オリンパス株式会社 Observation device
JP7470028B2 (en) 2020-12-15 2024-04-17 株式会社ヴィーネックス Optical Line Sensor

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5074948A (en) * 1973-11-02 1975-06-19
JPH01144853A (en) * 1987-12-01 1989-06-07 Mitsubishi Electric Corp Image read system
JPH01170960A (en) * 1987-12-25 1989-07-06 Matsushita Graphic Commun Syst Inc Optical scanning device
JPH09233271A (en) * 1996-02-28 1997-09-05 Canon Inc Scanner head cartridge and optical adjustment method for scanner head cartridge
JPH118742A (en) * 1997-06-13 1999-01-12 Mark:Kk Mirror array reader
JP3435355B2 (en) * 1997-08-22 2003-08-11 ペンタックス株式会社 Image reading device
JP2004104654A (en) * 2002-09-12 2004-04-02 Ricoh Co Ltd Image reading apparatus

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