JP4947072B2

JP4947072B2 - 画像読取装置

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Publication number: JP4947072B2
Application number: JP2009050732A
Authority: JP
Inventors: 淳子牧田; 剛一生田; 裕之河野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2029-03-04
Also published as: JP2010206607A

Description

本発明は、被撮像物を光学的に読取り、画像信号を生成する画像読取装置に関するものである。

一般に、コピー機、イメージスキャナ、及びファクシミリなどに適用される画像読取装置は、複数の撮像素子（光電変換素子）を主走査方向に配列して構成された一次元撮像素子（ラインセンサ）を備えている。画像読取りに際しては、一次元撮像素子による主走査方向の読取り、及び、読取り位置の副走査方向の移動（原稿又は光学系の移動）を実行する（例えば、特許文献１乃至４参照）。

特許文献１は、原稿の主走査方向の全体を単眼の縮小結像レンズによってラインセンサ上に結像させる画像読取装置を開示している。この装置では、ラインセンサ及び縮小結像レンズは固定されており、複数のミラーを副走査方向に移動させることによって、原稿全体を走査する。

特許文献２は、原稿の主走査方向の全体を、ロッドレンズアレイを通して光電変換素子上に正立等倍結像させる密着型の画像読取装置を開示している。

特許文献３は、主走査方向に並ぶ複数のレンズと、各レンズに対応するように配列された半導体チップ（多数の光電変換素子を有するチップ）とを有し、光電変換素子上に各領域の画像を縮小して結像させる密着型の画像読取装置を開示している。

特許文献４は、複数のミラーを含むミラーアレイを複数用いてホトセンサアレイに正立等倍像を結像させる画像読取装置を開示している。

また、極めて細い直線状の物体の正立等倍像を結像させるライン結像光学系が提案されている（例えば、特許文献５参照）。特許文献５は、物体の複数の領域における奇数番目の領域の正立等倍像を結像させる奇数領域用結像系と、偶数番目の領域の正立等倍像を結像させる偶数領域用結像系と、各奇数領域用結像系の結像光路及び各偶数領域用結像系の結像光路を屈曲させる光路屈曲手段とを有し、光路屈曲手段が、奇数領域用結像系と偶数領域用結像系が結像させる像を交互に直線上で連結するライン像結像光学系を開示している。

特開平１０−３０８８５２号公報（図１、段落０００６，０００７）特開平８−２０４８９９号公報（図１、要約）特開平５−１４６００号公報（図１、図２、要約）特開平１１−８７４２号公報（図１、図２、段落０００８〜００１２）特開２００５−３７４４８号公報（図１、図４、要約）

特許文献１に記載の装置は、被写界深度が大きく画像のぼやけが生じ難い装置であるが、原稿から縮小結像レンズまでの光路長を変化させないように複数のミラーを移動させる光学系を採用するので、光学系の構成が大型且つ複雑になり、装置が高価になるという問題がある。

特許文献２に記載の装置は、被写界深度が小さく、色収差が大きく、原稿台である透明基板から原稿までの距離が変わると、画像のぼやけが生じやすいという問題がある。

特許文献３に記載の装置は、被写界深度を大きくしようとすると、装置が大型化し、色収差が大きくなり、及び、各レンズで結像した画像の大きさに差が生じ、画像を重ね合わせたときに画像が劣化するので、被写界深度を大きくすることが難しいという問題がある。

特許文献４に記載の装置は、被写界深度が小さく、原稿がコンタクトガラスから離れた場合に、ミラーアレイを構成する各ミラーによってホトセンサアレイに結像する隣接する画像同士の重ね合わせを適切に行うことができず、ミラー境界部分の画像が劣化するという問題がある。

また、特許文献５に記載のライン像結像光学系は、物体を奇数領域用結像系と偶数領域用結像系を通して斜め方向に読み取っているので、物体から奇数領域用結像系及び偶数領域用結像系までの距離が変化すると、感光性の媒体上における両者の像がずれる問題がある。また、特許文献５に記載のライン像結像光学系は、物体から奇数領域用結像系及び偶数領域用結像系までの距離が変化すると、奇数領域用結像系で結像された画像と偶数領域用結像系で結像された画像の大きさに差が生じ、画像を重ね合わせたときに画像が劣化する問題が生じる。このように、特許文献５に記載のライン像結像光学系は、被写界深度の小さい光学系である。

そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、光学系の構成を簡素化及び小型化し、画像信号処理によって複数の撮像素子部で撮像された複数の被撮像領域の画像を高精度に合成でき、合成画像のぼやけを低減することができる画像読取装置を提供することにある。

本発明に係る画像読取装置は、主走査方向及び副走査方向の両方に垂直な深度方向について被撮像物の位置を決め、該被撮像物を所定の合焦位置又は該合焦位置から前記深度方向にずれた位置に置く位置決め部と、前記被撮像物上の第１の被撮像領域からの第１の光を集光することによって、第１の画像を結像させる第１の結像光学部と、前記被撮像物上の第２の被撮像領域であって、前記第１の被撮像領域と前記主走査方向に部分的に重複する前記第２の被撮像領域から、前記第１の光と異なる方向に進む第２の光を集光することによって、第２の画像を結像させる第２の結像光学部と、前記第１の画像を撮像する第１の撮像素子部と、前記第２の画像を撮像する第２の撮像素子部と、前記第１の撮像素子部及び前記第２の撮像素子部によって取得された画像情報を一時的に記憶する記憶部と、前記記憶された画像情報を合成することによって合成画像を生成する画像処理部とを有し、
前記第１の結像光学部は、前記合焦位置に置かれた被撮像物の合焦画像を前記第１の撮像素子部の撮像面上に結像させるように構成され、前記第２の結像光学部は、前記合焦位置に置かれた被撮像物の合焦画像を前記第２の撮像素子部の撮像面上に結像させるように構成され、
前記画像処理部は、隣り合う前記第１の被撮像領域と前記第２の被撮像領域をそれぞれ撮像する前記第１の撮像素子部と前記第２の撮像素子部の組について、前記第１の撮像素子部が撮像した前記第１の画像の中の第１の注目領域の画像と前記第２の撮像素子部が撮像した前記第２の画像の中の第２の注目領域の画像とが一致する画像拡大縮小率と位置を検出する結合位置検出手段と、前記第１の画像と前記第２の画像とを前記拡大縮小率と位置に基づいて結合させて、前記合成画像を生成する画像合成手段と、前記第１の画像における前記画像一致領域の前記副走査方向の位置と前記第２の画像における前記画像一致領域の前記副走査方向の位置との差である画像ずれ量を用いて、前記合焦位置から前記第１の被撮像領域又は前記第２の被撮像領域までの前記深度方向の距離を算出する距離算出手段と、前記算出された距離を用いて前記合成画像のぼやけを低減させる処理を行う画像修正手段と
を有することを特徴とする。

また、本発明に係る画像読取装置は、主走査方向及び副走査方向の両方に垂直な深度方向について被撮像物の位置を決め、該被撮像物を所定の合焦位置又は該合焦位置から前記深度方向にずれた位置に置く位置決め部と、前記被撮像物上の複数の第１の被撮像領域からの複数の第１の光をそれぞれ集光することによって、複数の第１の画像を結像させる複数の第１の結像光学部と、前記被撮像物上の、前記主走査方向に前記複数の第１の被撮像領域と交互に並ぶ複数の第２の被撮像領域であって、隣り合う前記第１の被撮像領域と第２の被撮像領域とが前記主走査方向に部分的に重複する前記複数の第２の被撮像領域から、前記複数の第１の光と異なる方向に進む複数の第２の光をそれぞれ集光することによって、複数の第２の画像を結像させる複数の第２の結像光学部と、前記複数の第１の結像光学部に対応して配置され、前記複数の第１の画像を撮像する複数の第１の撮像素子部と、前記複数の第２の結像光学部に対応して配置され、前記複数の第２の画像を撮像する複数の第２の撮像素子部と、前記複数の第１の撮像素子部及び前記複数の第２の撮像素子部によって取得された画像情報を一時的に記憶する記憶部と、前記記憶された画像情報を合成することによって合成画像を生成する画像処理部とを有し、
前記複数の第１の結像光学部のそれぞれは、前記合焦位置に置かれた被撮像物の合焦画像を、対応する前記第１の撮像素子部の撮像面上に結像させるように構成され、前記複数の第２の結像光学部のそれぞれは、前記合焦位置に置かれた被撮像物の合焦画像を、対応する前記第２の撮像素子部の撮像面上に結像させるように構成され、前記画像処理部は、前記複数の第１の撮像素子部及び前記複数の第２の撮像素子部のうちの、隣り合う第１の被撮像領域と第２の被撮像領域をそれぞれ撮像する第１の撮像素子部と第２の撮像素子部の組のそれぞれについて、前記第１の撮像素子部が撮像した第１の画像の中の第１の注目領域の画像と前記第２の撮像素子部が撮像した第２の画像の中の第２の注目領域の画像とが一致する画像拡大縮小率と位置を画像結合条件として検出する結合位置検出手段と、前記第１の画像と前記第２の画像とを前記拡大縮小率と位置に基づいて結合させて、前記合成画像を生成する画像合成手段と、前記第１の画像における前記画像一致領域の前記副走査方向の位置と前記第２の画像における前記画像一致領域の前記副走査方向の位置との差である画像ずれ量を用いて、前記合焦位置から前記第１の被撮像領域又は前記第２の被撮像領域までの前記深度方向の距離を算出する距離算出手段と、前記算出された距離を用いて前記合成画像のぼやけを低減させる処理を行う画像修正手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、画像読取装置の光学系の構成の簡素化及び小型化を実現できるという効果を得ることができる。また、本発明によれば、画像信号処理によって複数の撮像素子部で撮像された複数の非撮像領域の画像を高精度に合成でき、合成時に得た情報を用いることで適切に合成画像のぼやけを低減することができるという効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る画像読取装置の構成を概略的に示す図である。（ａ）は、実施の形態１に係る画像読取装置の光学系を図１のＳ_２ａ−Ｓ_２ａ線方向に見る概略的な断面及び主要な光線を示す図であり、（ｂ）は、実施の形態１に係る画像読取装置の光学系を図１のＳ_２ｂ−Ｓ_２ｂ線方向に見る概略的な断面及び主要な光線を示す図である。実施の形態１に係る画像読取装置の光学系を図１のＳ_３−Ｓ_３線方向に見る概略的な断面及び主要な光線（原稿が合焦位置にある場合）を示す図である。実施の形態１に係る画像読取装置の画像処理部による画像一致領域の求め方を説明するための図である。実施の形態１に係る画像読取装置の天板の近傍を拡大して示す図である。実施の形態１に係る画像処理装置の構成を簡素化して示す図である。実施の形態１に係る画像読取装置が実行する処理を示すフローチャートである。実施の形態１に係る画像読取装置において、原稿の被撮像領域までの距離が変化する場合を示す図である。実施の形態１に係る画像読取装置において、原稿の被撮像領域が図８の位置に存在する場合に、４つの撮像素子部から得られる画像及びそれらを結合して生成された合成画像を示す図である。実施の形態１に係る画像読取装置の画像処理部による画像一致領域の求め方を説明するための図である。実施の形態１に係る画像読取装置の画像処理部による補間処理の一例を説明するための図である。実施の形態１に係る画像読取装置の画像処理部による画像一致領域の求め方を説明するための図である。実施の形態１に係る画像読取装置の画像処理部による画像一致領域の求め方を説明するための図である。実施の形態１に係る画像読取装置の画像処理部による主走査方向における画像一致領域の求め方を説明するための図である。実施の形態１に係る画像読取装置の画像処理部による画像結合部分の平滑化処理を説明するための図である。実施の形態１に係る画像読取装置において、合焦位置に原稿の被撮像領域が存在する場合を示す図である。実施の形態１に係る画像読取装置において、合焦位置に原稿の被撮像領域が存在する場合に、４つの撮像素子部から得られる画像及びそれらを結合して生成された合成画像を示す図である。実施の形態１に係る画像読取装置において、合焦位置からずれた位置に原稿の被撮像領域が存在する場合を示す図である。実施の形態１に係る画像読取装置において、合焦位置からずれた位置に原稿の被撮像領域が存在する場合に、４つの撮像素子部から得られる画像及びそれらを結合して生成された合成画像を示す図である。実施の形態１に係る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。本発明の実施の形態２に係る画像読取装置の光学系の構成及び主要な光線を示す図である。本発明の実施の形態３に係る画像読取装置における光学系の構成を概略的に示す斜視図である。実施の形態３に係る画像読取装置の１つの結像光学部の構成を示す概略的な斜視図及び主要な光線を示す図である。実施の形態３に係る画像読取装置の光学系を図２２のＳ_２２−Ｓ_２２線方向に見る概略的な断面及び主要な光線を示す図である。実施の形態３に係る画像読取装置の遮光部材を含む構成を原稿側から見た概略的な斜視図である。実施の形態３に係る画像読取装置の遮光部材を含む構成を撮像素子部側から見た概略的な斜視図である。本発明の実施の形態４に係る画像読取装置における光学系の構成を概略的に示す斜視図である。実施の形態４に係る画像読取装置の光学系を図２７のＳ_２６−Ｓ_２６線方向に見る概略的な断面及び主要な光線（原稿が合焦位置にある場合）を示す図である。実施の形態４に係る画像読取装置の光学系を図２７のＳ_２６−Ｓ_２６線方向に見る概略的な断面及び主要な光線（原稿が合焦位置からずれた位置にある場合）を示す図である。実施の形態４に係る画像読取装置の遮光部材を含む構成を概略的に示す斜視図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像読取装置２００の構成を概略的に示す図である。図１には、画像読取装置２００の光学系の構成を概略的に示す斜視図（左側）と、画像信号処理系の構成を概略的に示すブロック図（右側）とが含まれている。なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を用いる。画像の読取りにおける主走査方向Ｄ_ＸにＸ軸を置き、主走査方向Ｄ_Ｘに直交する副走査方向Ｄ_ＹにＹ軸を置き、主走査方向Ｄ_Ｘ及び副走査方向Ｄ_Ｙの両方に直交する深度方向Ｄ_ＺにＺ軸を置く。したがって、主走査方向Ｄ_Ｘは「Ｘ軸方向」とも言い、副走査方向Ｄ_Ｙは「Ｙ軸方向」とも言い、深度方向Ｄ_Ｚは「Ｚ軸方向」とも言う。また、以下の説明において、Ｚ軸方向は、画像読取装置の厚み方向である。

図１に示されるように、実施の形態１に係る画像読取装置２００は、結像光学系２０１と、照明光源２０２と、天板２０３と、基板２０４上に配置された複数の撮像素子部２４１，２４２，…，２４８と、メモリ２０５と、画像処理部２０６とを有する。

天板２０３は、被撮像物（被写体）の一例である原稿（図１には示さず）が載置される透明な原稿載置部材、例えば、ガラス板である。天板２０３は、原稿の深度方向Ｄ_Ｚの位置（すなわち、結像光学系２０１から原稿の被撮像領域までの距離）を決めることができる位置決め部として機能する。天板２０３は、原稿を、天板２０３の上面２０３ａの位置又はこの上面２０３ａから深度方向Ｄ_Ｚにずれた位置に載置される。実施の形態１においては、天板２０３の上面２０３ａを合焦位置（「ジャストフォーカス位置」とも言う。）としており、原稿の読取り位置に存在する被撮像領域３１，３２，…，３８が合焦位置にあるときには、原稿の被撮像領域３１，３２，…，３８から結像光学系２０１を通して撮像素子部２４１，２４２，…，２４８に結像する画像は、ぼやけのない画像（「合焦画像」とも言う。）となる。
なお、天板２０３は、被撮像物の位置決め部として機能し、原稿の被撮像領域３１，３２，…，３８を撮像可能にできる構成であれば、ガラス板に限定されず、原稿を位置決めできる他の手段であってもよい。また、被撮像物には、文章、書画、写真などを表示した原稿の他に、紙幣、人間の指などのように、画像を読取る対象となり得るすべてのものが含まれる。また、画像読取装置２００は、例えば、コピー機、プリンタ、紙幣の真贋の判定機、原稿を電子ファイルに変換するためのイメージスキャナ、及びファクシミリなどに適用可能である。

照明光源２０２は、例えば、蛍光灯又はＬＥＤなどから構成される。照明光源２０２は、例えば、天板２０３の下方であって原稿の被撮像領域３１，３２，…，３８の読取りに支障が生じない位置に配置される。照明光源２０２は、原稿の被撮像領域３１，３２，…，３８に光を照射する。なお、照明光源２０２の形状は、図１に示されるような長尺形状に限定されず、他の形状であってもよい。また、図１には、照明光源２０２が、結像光学系２０１の副走査方向Ｄ_Ｙの一方の側にのみ配置されている場合を示したが、照明光源を結像光学系２０１の副走査方向Ｄ_Ｙの両側に配置してもよい。さらにまた、外部からの光などによって、原稿の被撮像領域３１，３２，…，３８が十分に明るく照明できる場合には、照明光源２０２を点灯させないことも可能であり、また、照明光源２０２を持たない構成も可能である。

結像光学系２０１は、複数の撮像素子部２４１，２４２，…，２４８に対応する複数の結像光学部２１１，２１２，…，２１８を含む。結像光学部２１１，２１２，…，２１８のそれぞれは、機能的に独立した光学手段である。実施の形態１において、複数の結像光学部２１１，２１２，…，２１８は、ＸＹ面に平行な面上で千鳥状に配置されている円柱状の光学セルによって構成される。また、実施の形態１において、複数の結像光学部２１１，２１２，…，２１８のうちの、主走査方向Ｄ_Ｘに並ぶ奇数番目の１列の結像光学部２１１，２１３，…，２１７を、第１グループ（第１列）Ｇ_２１に属する結像光学部（第１の結像光学部）と言い、主走査方向Ｄ_Ｘに並ぶ偶数番目の１列の結像光学部２１２，２１４，…，２１８を、第２グループ（第２列）Ｇ_２２に属する結像光学部（第２の結像光学部）と言う。第１グループＧ_２１に属する第１の結像光学部２１１，２１３，…，２１７は、原稿の被撮像領域３１，３３，…，３７から第１の結像光学部２１１，２１３，…，２１７に向かう第１の光の主光線が互いに平行になるように構成されている。すなわち、第１グループＧ_２１に属する第１の結像光学部２１１，２１３，…，２１７は、それらの光軸２１１ａ，２１３ａ，…，２１７ａが互いに平行になるように構成されている。また、第２グループＧ_１２に属する第２の結像光学部２１２，２１４，…，２１８は、原稿の被撮像領域３２，３４，…，３８から第２の結像光学部２１２，２１４，…，２１８に向かう第２の光の主光線が互いに平行になるように構成されている。すなわち、第２グループＧ_２２に属する第２の結像光学部２１２，２１４，…，２１８は、それらの光軸２１２ａ，２１４ａ，…，２１８ａが互いに平行になるように構成されている。ただし、本発明は、第１グループＧ_２１に属する第１の結像光学部２１１，２１３，…，２１７の光軸２１１ａ，２１３ａ，…，２１７ａが互いに平行でない場合、又は、第２グループＧ_２２に属する第２の結像光学部２１２，２１４，…，２１８の光軸２１２ａ，２１４ａ，…，２１８ａが互いに平行でない場合にも、適用可能である。例えば、各結像光学部の光軸の方向が既知であれば、第１グループＧ_２１に属する第１の結像光学部２１１，２１３，…，２１７の光軸２１１ａ，２１３ａ，…，２１７ａが平行である必要なく、第２グループＧ_２２に属する第２の結像光学部２１２，２１４，…，２１８の光軸２１２ａ，２１４ａ，…，２１８ａは平行である必要はない。

撮像素子部２４１，２４２，…，２４８は、結像光学部２１１，２１２，…，２１８に対応するように基板２０４上に配置される。撮像素子部２４１，２４３，…，２４７は、第１グループＧ_２１に属する第１の結像光学部２１１，２１３，…，２１７に対応するように配置され、撮像素子部２４２，２４４，…，２４８は、第２グループＧ_２２に属する第２の結像光学部２１２，２１４，…，２１８に対応するように配置される。各撮像素子部２４１，２４２，…，２４８は、例えば、ＣＣＤなどからなる受光素子を主走査方向Ｄ_Ｘ及び副走査方向Ｄ_Ｙに複列配列して構成される。各撮像素子部２４１，２４２，…，２４８には、原稿７０から結像光学系２０１の各結像光学部２１１，２１２，…，２１８を通過した光が入射する。

なお、図１には、結像光学系２０１が、第１グループＧ_２１に属する第１の結像光学部２１１，２１３，…，２１７と第２グループＧ_２２に属する第２の結像光学部２１２，２１４，…，２１８からなる場合を説明したが、本発明はこのような態様に限定されず、結像光学系２０１が、副走査方向Ｄ_Ｙに３列以上配置されている装置にも適用可能である。

また、図１には、複数の結像光学部２１１，２１２，…，２１８が、ＸＹ面に平行な面上で千鳥状に配置された場合を示したが、本発明はこのような態様に限定されず、複数の結像光学部の配置は、隣接する被撮像領域が重複する領域を有する配置であれば、千鳥状以外の配置であってもよい。

さらに、図１には、結像光学系２０１が、４個の第１の結像光学部２１１，２１３，…，２１７と４個の第２の結像光学部２１２，２１４，…，２１８とを含む場合を説明したが、本発明はこのような態様に限定されず、結像光学系２０１が、主走査方向Ｄ_Ｘの位置及び副走査方向Ｄ_Ｙの位置が異なり、被撮像領域の一部が重なる少なくとも１個の第１の結像光学部と少なくとも１個の第２の結像光学部とを含む装置に適用可能である。また、撮像素子部の配置及び個数も、結像光学部の配置及び個数に応じて変更することができる。

第１の結像光学部２１１，２１３，…，２１７は、合焦位置に置かれた被撮像物の合焦画像を、対応する第１の撮像素子部２４１，２４３，…，２４７の撮像面上に結像させるように構成される。第２の結像光学部２１２，２１４，…，２１８は、合焦位置に置かれた被撮像物の合焦画像を、対応する第２の撮像素子部２４２，２４４，…，２４８の撮像面上に結像させるように構成される。

図１において、被撮像領域３１，３２，…，３８は、原稿の天板２０３側の面であって、撮像素子部２４１，２４２，…，２４８によって読取られる領域（視野範囲）であり、主走査方向Ｄ_Ｘに並ぶ複数の領域である。画像読取装置２００は、主走査方向Ｄ_Ｘに沿って天板２０３上の原稿の被撮像領域３１，３２，…，３８の画像を読取り、主走査方向Ｄ_Ｘの読取りが完了する毎に、副走査方向Ｄ_Ｙに読取り位置を相対的に移動させる。この副走査方向Ｄ_Ｙの読取り位置の移動は、原稿の移動又は結像光学系２０１を含む光学系の移動のいずれかによって行うことができる。なお、図１には、被撮像領域３１，３２，…，３８が、主走査方向Ｄ_Ｘに１列に並ぶ場合が示されているが、本発明はこのような態様に限定されず、隣接する被撮像領域３１，３２，…，３８同士が主走査方向Ｄ_Ｘに重複する領域を含む態様であれば、隣接する被撮像領域間の副走査方向Ｄ_Ｙの位置がずれている態様のような他の態様にも適用可能である。また、被撮像領域３１，３２，…，３８の数は、８個に限定されず、結像光学部２１１，２１２，…，２１８の個数及び撮像素子部２４１，２４２，…，２４８の個数に応じて変更可能である。

メモリ２０５は、第１の撮像素子部２４１，２４３，…，２４７及び第２の撮像素子部２４２，２４４，…，２４８によって取得された画像情報を一時的に記憶する記憶部である。画像処理部２０６は、例えば、ソフトウエアに従って動作する演算処理回路であり、メモリ２０５に記憶された画像情報を合成する（すなわち、各撮像素子部で撮像された画像を結合する）ことによって合成画像（「結合画像」とも言う。）を生成する。図１には、メモリ２０５と画像処理部２０６とを別個の構成として示しているが、これらは、例えば、同じ回路基板上の一体的な構成であってもよい。

画像処理部２０６は、各撮像素子部２４１，２４２，…，２４８で撮像された画像の結合位置を検出するための演算処理を行う結合位置検出手段２０６ａと、撮像された画像の結合位置で各撮像素子部２４１，２４２，…，２４８で撮像された画像を結合（合成）するための演算処理を行う画像合成手段２０６ｂと、被撮像物側の合焦位置（天板２０３の上面２０３ａ）から原稿までの深度方向Ｄ_Ｚの距離を算出するための演算処理を行う距離算出手段２０６ｃと、算出された距離を用いて合成画像のぼやけを低減させるための演算処理を行う画像修正手段２０６ｄとを有する。なお、本出願において「…手段」とは、ある機能を電気回路によって実行する手段、又は、ある機能をソフトウエアによって実行する手段のいずれであってもよい。

結合位置検出手段２０６ａは、複数の第１の撮像素子部２１１，２１３，…，２１７及び複数の第２の撮像素子部２１２，２１４，…，２１８のうちの、隣り合う第１の被撮像領域と第２の被撮像領域（例えば、第１の被撮像領域３１と第２の被撮像領域３２、第２の被撮像領域３２と第１の被撮像領域３３、及び、第１の被撮像領域３３と第２の被撮像領域３４など）をそれぞれ撮像する第１の撮像素子部と第２の撮像素子部の組（例えば、第１の撮像素子部２４１と第２の撮像素子部２４２の組、第２の撮像素子部２４２と第１の撮像素子部２４３の組、及び、第１の撮像素子部２４３と第２の撮像素子部２４４の組など）のそれぞれについて、結合位置を決定する。具体的には、結合位置検出手段２０６ａは、メモリ２０５に格納されている第１の撮像素子部が撮像した第１の画像の中に第１の注目領域Ｒ_Ａ（後述する図４に示す）を設定し、同じくメモリ２０５に格納されている第２の撮像素子部が撮像した第２の画像の中に第２の注目領域Ｒ_Ｂ（後述する図４に示す）を設定し、第１の注目領域Ｒ_Ａの画像と第２の注目領域Ｒ_Ｂの画像とが一致する注目領域の設定位置と拡大縮小率を検出し、第１の画像における画像一致領域の位置及び拡大縮小率と第２の画像における前期画像一致領域の位置及び拡大縮小率とに基づいて第１の画像と第２の画像とを結合させる結合位置を決定する。

画像合成手段２０６ｂは、第１の画像と第２の画像とを結合位置検出手段２０６ａで決定された結合位置で結合させて、合成画像を生成する。

距離算出手段２０６ｃは、第１の画像における画像一致領域の副走査方向Ｄ_Ｙの位置と第２の画像における画像一致領域の副走査方向Ｄ_Ｙの位置との差である画像ずれ量から、合焦位置（実施の形態１においては、天板２０３の上面２０３ａ）から第１の被撮像領域又は第２の被撮像領域までの深度方向Ｄ_Ｚの距離を算出する。

画像修正手段２０６ｄは、距離算出手段２０６ｃによって算出された距離を用いて画像合成手段２０６ｂによって合成された合成画像のぼやけを低減させる処理を行う。合成画像のぼやけを低減させる処理は、例えば、合成画像を先鋭化する処理である。合成画像のぼやけの修正を高精度に行いたい場合には、距離算出手段２０６ｃによる距離の算出を多くの点で行うことが望ましいが、画像処理部２０６による信号処理の負荷を軽減するために、距離算出手段２０６ｃによる距離の算出を少ない点で行ってもよい。また、距離算出手段２０６ｃは、隣り合う第１の被撮像領域と第２の被撮像領域の深度方向Ｄ_Ｚの位置が合焦位置に一致するときにおける画像ずれ量を画像ずれの基準値として保持する手段と、画像ずれ量と保持されている基準値との差に基づいて、距離ΔＺを算出する手段とを有するように構成してもよい。さらにまた、距離算出手段２０６ｃが、画像ずれ量を一定量変化させたときの距離ΔＺの変化量を予め記憶する手段と、画像ずれ量と保持されている基準値との差を、距離ΔＺの変化量で除した値である距離換算係数を算出する手段とを有し、画像修正手段２０６ｄが、算出された距離換算係数を用いて合成画像のぼやけを低減する画像処理を行うように構成することも可能である。

図２（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１に係る画像読取装置２００の光学系を図１のＳ_１７ａ−Ｓ_１７ａ線方向に見る概略的な断面図及び図１のＳ_１７ｂ−Ｓ_１７ｂ線方向に見る概略的な断面図である。図２（ａ）及び（ｂ）においては、主走査方向Ｄ_Ｘ（Ｘ軸）を水平方向とし、深度方向Ｄ_Ｚ（Ｚ軸）を垂直方向とし、副走査方向（Ｙ軸）を紙面手前から紙面に垂直に向かう方向としている。図２（ａ）には、第１グループＧ_２１に属する第１の結像光学部２１１，２１３，…，２１７を通過する第１の光の主要な光路が示されている。また、図２（ｂ）には、第２グループＧ_２２に属する第２の結像光学部２１２，２１４，２１６を通過する第２の光の主要な光路が示されている。

図３は、実施の形態１に係る画像読取装置２００の光学系を図１のＳ_１８−Ｓ_１８線方向に見る概略的な断面図である。図３においては、副走査方向Ｄ_Ｙ（Ｙ軸）を水平方向とし、深度方向Ｄ_Ｚ（Ｚ軸）を垂直方向とし、主走査方向（Ｘ軸）を紙面から手前に垂直に向かう方向としている。
図３には、被撮像物の一例としての原稿７０が天板２０３の上面２０３ａ（実施の形態１における合焦位置）に密着しており、撮像素子部２４３及び２４４の撮像面上の点に合焦画像が収束する場合（合焦状態）の主要な光路が示されている。

図３に示されるように、第１の結像光学部２１３の光軸ＡＸ_１は、天板２０３の上面２０３ａの垂線２０３ｂに対して傾斜しており、天板２０３の上面２０３ａ上の位置Ｆ_ａ１を通っている。他の第１の結像光学部２１１，２１５，２１７は、第１の結像光学部２１３と同様に配置されている。また、図３に示されるように、第２の結像光学部２１４の光軸ＡＸ_２は、垂線２０３ｂに対して、光軸ＡＸ_１と反対側に傾斜しており、天板２０３の上面２０３ａ上の位置Ｆ_ａ２を通っている。他の第２の結像光学部２１２，２１６，２１８は、第２の結像光学部２１４と同様に配置されている。

図３に示すように、位置Ｆａ１とＦａ２が一致するように結合光学部や撮像素子部を配置した場合、撮像素子部２４３と２４４は、天板２０３に密着した原稿７０上の同じ位置を同時に読み取る。しかし、天板２０３からΔＺ離れた原稿７２を読み取ると、撮像素子部２４３と２４４の読み取りタイミングにはΔＹのずれが生じる。
位置Ｆａ１とＦａ２が一致しない場合においても同様に、原稿位置に応じて撮像素子の読み取りタイミングにずれが生じる。

実施の形態１においては、結像光学系２０１を構成する結像光学部２１１，２１２，…，２１８のそれぞれは、原稿７０側にテレセントリックな光学系である。図２（ａ）及び（ｂ）から理解できるように、各結像光学部２１１，２１２，…，２１８（結像光学部２１８は図２（ｂ）に示さず）は、同じ構成を持つ。実施の形態１においては、結像光学部２１１，２１２，…，２１８のそれぞれは、第１光学素子としての第１レンズ２５２と、絞りとしてのアパーチャ２５３と、第２光学素子としての第２レンズ２５４と、これらを保持する保持部材２５５とを有し、独立した機能を持つ光学セルである。

各結像光学部２１１，２１２，…，２１８において、第１集光レンズ２５２は原稿７０側の端部に配置され、第２集光レンズ２５４は撮像素子部２４１側の端部に配置され、アパーチャ（絞り）２５３は第１集光レンズ２５２と第２集光レンズ２５４との間で第１集光レンズ２５２の後ろ側（光の進行方向下流側）の焦点位置に配置されている。このような構成により、各結像光学部２１１，２１２，…，２１８を、原稿７０側にテレセントリックな光学系とすることができる。

第１集光レンズ２５２と第２集光レンズ２５４は、結像光学部２１１，２１２，…，２１８の光軸ＡＸ_１又はＡＸ_２（図３に示す）の方向において結像光学部２１１，２１２，…，２１８のほぼ中央部に配置される。第１集光レンズ２５２と第２集光レンズ２５４は、例えば、凸レンズによって構成される。アパーチャ２５３は、第１集光レンズ２５２の中央部分に対応する領域に開口部を有する。したがって、被撮像領域３１，３２，…，３８からの光は、第１集光レンズ２５２に入射し、アパーチャ２５３の開口部を通過した後第２集光レンズ２５４から出射されて、撮像素子部２４１，２４２，…，２４８の撮像面上又はその近傍位置に収束する。

図２（ａ）及び（ｂ）に示されるように、実施の形態１において、各結像光学部２１１，２１２，…，２１８を通過する原稿画像は、それぞれに対応する撮像素子部２４１，２４２，…，２４８上に反転像として結像する。このときの結像倍率は、１より大きくてもよく（すなわち、拡大）、１より小さくてもよく（すなわち、縮小）、１でもよい（すなわち、等倍）。倍率を等倍又はその近傍とすることにより、撮像素子部２４１，２４２，…，２４８として一般に流通している解像度の画像センサを用いることができる。

以下に、図２（ａ）及び（ｂ）、図３を用いて、原稿７０が本である場合の画像読取装置２００の動作を説明する。図２（ａ）及び（ｂ）には、天板２０３の上面２０３ａから原稿７０の被撮像領域までの距離が、主走査方向Ｄ_Ｘの位置に応じて変化している場合が示されている。例えば、図３に示されるように、第１の結像光学部２１３と第２の結像光学部２１４との読取り範囲（被撮像領域）が重複する領域における天板１０３の上面１０３ａから原稿７０までの距離がΔＺであり、原稿７０の位置を第２の原稿位置７２とする。実施の形態１においては、天板２０３の上面２０３ａが合焦位置となるように各結像光学部２１１，２１２，…，２１８を設計した場合について説明する。

画像演算部２０６による画像のぼやけの補正処理を行なわない場合には、画像読取装置
２００の被写界深度は、結像光学部２１１，２１２，…，２１８の被写界深度でほぼ決定される。結像光学部２１１，２１２，…，２１８の被写界深度は、それらの内部の光学系の設計によって決定される。また、被写界深度は、光学系のＦ値でほぼ決定される。１つの結像光学部の視野を大きくする場合には、その結像光学部に含まれ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低減する必要がある。通常、６００ｄｐｉの分解能が必要な場合に、Ｆ値が１０のときに約±１ｍｍの被写界深度が得られ、Ｆ値が２０のときに約±２ｍｍの被写界深度が得られる。なお、被写界深度とは、結像光学系によって結像された被撮像物の画像のピントが合っているように（すなわち、ぼやけが無いように）見える領域の広さ（深さ）のことである。また、厳密な意味で結像光学系によって結像された被撮像物の画像のピントが合う（すなわち、ぼやけが無い）位置は、合焦位置であるが、被写界深度の範囲内に被撮像物があるときには、結像画像のぼやけは許容範囲内になる。

なお、図２（ａ）及び（ｂ）、並びに、図３では、原稿７０が天板２０３の上面２０３ａに位置するときに結像素子部に合焦画像が結像する場合を図示しているが、本発明は、このような態様に限定されない。例えば、Ｆ値が１０の光学系では、天板２０３の上面２０３ａからずれた所定位置、例えば、上面２０３ａから１ｍｍの上方位置、が合焦位置となるように天板２０３を配置することもできる。このように構成すれば、合焦位置を中心として深度方向Ｄ_Ｚに±１ｍｍの被写界深度を有効に活用することができる。

以下に、結像光学部２１１，２１２，…，２１８のＦ値が１０であり、結像光学部２１１，２１２，…，２１８が約±１ｍｍの被写界深度を持ち、天板２０３の上面２０３ａ上に合焦位置がある場合について説明する。この場合、光学系のみによる被写界深度は、天板２０３の上面２０３ａ位置から深度方向Ｄ_Ｚに結像光学部２１１，２１２，…，２１８から遠い方向に１ｍｍの位置までの範囲である。

図３に示されるように、天板２０３の上面２０３ａが合焦位置である場合には、天板２０３の上面２０３ａに密着している原稿７０の被撮像領域（「原稿面」とも言う。）からの光は、撮像素子部２４３の撮像面上に集光され、画像のぼやけは生じない（すなわち、合焦画像が結像される）。しかし、原稿７０の被撮像領域が天板２０３の上面２０３ａから距離ΔＺずれた第２の原稿位置７２にあるときには、原稿７０の被撮像領域から結像光学部２１３に入射した光は、撮像素子部２４３の光入射面に集光されず、画像のぼやけが生じる（すなわち、合焦画像が結像されない）。天板２０３の上面２０３ａと第２の原稿位置７２との深度方向Ｄ_Ｚにおける距離ΔＺが１ｍｍ以内であれば、画像のぼやけは許容範囲内に収まる。ここで、許容範囲内に収まるとは、第２の原稿位置７２からの点像の半径が許容錯乱円の半径以内になるという意味である。

一方、距離ΔＺが１ｍｍを超えると、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。距離ΔＺが１ｍｍを超えた位置に置かれた原稿７０の結像画像は、ぼやけた画像になるが、ぼやけた画像から画像処理によってぼやけのない画像（元の画像）を生成（復元）する、画像ぼやけ補正のための画像処理技術は、既知の技術である。画像ぼやけ補正の画像処理を実行するに際して、ぼやけの点像分布関数が予め分かっていれば、分からない場合よりも適切に画像ぼやけを低減することができる。

点像分布関数は、原稿７０の深度方向Ｄ_Ｚの位置によって一意的に決まる。点像分布関数は、実測することができ、又は、光線追跡シミュレーションを用いて計算によって求めることができる。天板２０３の上面２０３ａから原稿７０までの距離ΔＺ（すなわち、合焦位置から原稿までの距離）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によって画像処理後の画像の解像度が向上すれば、被撮像物が、光学系によって定まる１ｍｍの被写界深度を超えた位置に配置された場合であっても、画像のぼやけが無い（正確に言えば、画像のぼやけが無いように感じられる）画像を得ることができる。換言すると、画像ぼやけ補正処理によって画像処理後の画像の解像度が向上すれば、画像読取装置２００の実質的な被写界深度を大きくすることができる。

実施の形態１に係る画像読取装置２００においては、第１グループＧ_２１に属する結像光学部と第２グループＧ_２２に属する結像光学部であって、互いに隣接する結像光学部、例えば、結像光学部２１１と結像光学部２１２とで得られた画像を復元する際、副走査方向Ｄ_Ｙ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２０３の上面２０３ａから第２の原稿位置７２までの深度方向Ｄ_Ｚの距離を算出することができる。

図５は、実施の形態１に係る画像読取装置２００の天板２０３の近傍を拡大して示す図である。図５においては、副走査方向Ｄ_Ｙ（Ｙ軸）を水平方向とし、深度方向Ｄ_Ｚ（Ｚ軸）を垂直方向とし、主走査方向（Ｘ軸）を紙面から手前に垂直に向かう方向としている。光軸ＡＸ_１は、第１グループＧ_２１に属する第１の結像光学部２１３の光軸であり、光軸ＡＸ_２は、第２グループＧ_２２に属する第２の結像光学部２１４の光軸である。図５に示されるように、２つの光軸ＡＸ_１，ＡＸ_２は、天板２０３の上面２０３ａで交差している。ただし、２つの光軸ＡＸ_１，ＡＸ_２は、必ずしも天板２０３の上面２０３ａで交差する必要はない。２つの光軸ＡＸ_１，ＡＸ_２が、天板２０３の上面２０３ａから上方に予め決められた距離だけ離れた位置で交差するように、結像光学系２０１を構成してもよい。また、２つの光軸ＡＸ_１，ＡＸ_２が、天板２０３の上面２０３ａよりも下方で交差するように、結像光学系２０１を構成してもよい。光軸ＡＸ_１，ＡＸ_２は、天板２０３の上面２０３ａの垂線２０３ｂに対して、垂線２０３ｂを挟んで反対方向に傾斜しており、天板２０３の上面２０３ａの垂線２０３ｂに対して所定の角度±θ傾斜している。ただし、光軸ＡＸ_１，ＡＸ_２の傾斜角度が既知であれば、光軸ＡＸ_１の傾斜角度と光軸ＡＸ_２の傾斜角度とを異なる角度にすることも可能である。

図５の場合には、天板２０３の上面２０３ａでは、２つの光軸ＡＸ_１，ＡＸ_２の副走査方向Ｄ_Ｙにおける間隔はゼロであるが、深度方向Ｄ_Ｚに上面１０３ａより距離ΔＺ_１だけ離れた第１の原稿位置７１における２つの光軸ＡＸ_１，ＡＸ_２の副走査方向Ｄ_Ｙの間隔ΔＹ_１は、次式によって算出できる。
ΔＹ_１＝２×ΔＺ_１×ｔａｎθ
天板２０３の上面２０３ａに原稿７０の被撮像領域が位置する場合には、撮像素子部２４３と撮像素子部２４４とで撮像される各画像の副走査方向Ｄ_Ｙの位置ずれはゼロであるが、原稿７０の被撮像領域が第１の原稿位置７１に存在する場合には、撮像素子部２４３と撮像素子部１４４とで撮像される各画像の副走査方向Ｄ_Ｙの位置ずれはΔＹ_１は、ゼロより大きい値になる。また、原稿７０が天板２０３の上面１０３ａより深度方向Ｄ_Ｚに距離ΔＺ_２だけ離れた第２の原稿位置７２における２つの光軸ＡＸ_１，ＡＸ_２の副走査方向Ｄ_Ｙの間隔ΔＹ_２は、次式によって算出できる。
ΔＹ_２＝２×ΔＺ_２×ｔａｎθ

実施の形態１においては、画像処理部２０６は、画像復元の際に、画像ずれ量ΔＹ_１（又は、ΔＹ_２など）を算出し、さらに天板２０３の上面２０３ａから第１の原稿位置７１までの距離ΔＺ_１（又は、第２の原稿位置７２までの距離ΔＺ_２など）を算出する。さらに、画像処理部２０６は、算出された距離ΔＺ_１（又は、ΔＺ_２など）を元に、画像のぼやけ補正処理を行なう。これにより、実施の形態１に係る画像読取装置２００は、光学系が有する被写界深度（例えば、１ｍｍ）を超えて、実質的に大きな被写界深度を実現することができるという効果を有する。

図６は、実施の形態１に係る画像処理装置２００の構成を簡素化して示す図である。図６には、第１グループＧ_２１に属する２個の第１の結像光学部Ｃ０，Ｃ２と、第２グループＧ_２２に属する２個の第２の結像光学部Ｃ１，Ｃ３を有する装置が示されている。なお、図６に示していないが、基板２０４上には、第１の結像光学部Ｃ０，Ｃ２に対応する位置に撮像素子部が備えられており、第２の結像光学部Ｃ１，Ｃ３に対応する位置に撮像素子部が備えられている。

また、図７は、実施の形態１に係る画像処理装置２００による処理を示すフローチャートである。図７に示されるように、実施の形態１に係る画像処理装置２００においては、結像光学部Ｃ０，…，Ｃ３を通して撮像素子部により主走査方向Ｄ_Ｘの画像の読取りと、結像光学部Ｃ０，…，Ｃ３及び撮像素子部の副走査方向Ｄ_Ｙの移動（スキャン）とが行われ、原稿７０の画像が読取られる（ステップＳＴ１）。読取られた原稿画像は、図示しない処理回路によって黒補正、白補正などの処理を終えた後にメモリ（例えば、フレームメモリ）２０５に格納される（ステップＳＴ２）。画像処理部２０６は、結像光学部Ｃ０，…，Ｃ３を通して撮像素子部によって読み取られた各画像は反転像となっているので、画像処理部２０６は、読み取られた画像を、原稿７０と同じ向きになるよう並べ替える処理を行う（ステップＳＴ３）。

次に、画像処理部２０６の結合位置検出手段２０６ａは、隣接する結像光学部によって結像され、隣接する結像光学部に対応する撮像素子部によって読取られる各画像から、２つの画像が結像される位置である結合位置を検出するための処理を、一定ライン間隔毎に行い、結合位置を検出する（ステップＳＴ４）。次に、画像処理部２０６の画像合成手段２０６ｂは、検出された結合位置で画像を結合する（ステップＳＴ５）。その際、画像の結合位置（繋ぎ目）部分については、繋ぎ目が目立たないよう平滑化処理を行うことが望ましい。

次に、画像処理部２０６の距離算出手段２０６ｃは、検出された隣接する結像光学部によって結像され撮像素子部によって読取られる画像間の結合位置に関する情報から、合焦位置から原稿７０の被撮像領域までの距離ΔＺを算出する（ステップＳＴ６）。次に、画像処理部２０６の画像修正手段２０６ｄは、算出された距離ΔＺに基づいて、結合によって得られた合成画像のぼやけを修正する処理を行う（ステップＳＴ７）。画像処理部２０６は、画像のぼやけが修正された合成画像を、読取り結果として出力する。

なお、上記説明では、画像処理部２０６が、メモリ２０５内に格納したデータに対して並べ替え処理（ステップＳＴ３）を行う場合を説明したが、メモリ２０５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変更することによって、並べ替え処理を行ってもよい。また、並べ替え処理（ステップＳＴ３）は、撮像素子部からのデータの読み出し時に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ライン遅延でデータを出力することにより、データの順序を入れ替える処理とすることもできる。このように、メモリ２０５内でデータの並べ替え処理を行わないことも可能である。さらに、並べ替え処理（ステップＳＴ３）は、並べ替え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よい。したがって、メモリ２０５は、フレームメモリに限定されない。

図８は、実施の形態１に係る画像読取装置１００において、原稿７０の被撮像領域が合焦位置に存在したり離れたりする場合を示す図である。また、図９は、各結像光学部Ｃ０，…，Ｃ３を通し、対応する撮像素子部から得られる画像８０，…，８３及び合成画像８４を示す図である。図８及び図９を用いて、画像の結合処理（図７のステップＳＴ４，ＳＴ５の処理）を説明する。
結像光学部Ｃ０，…，Ｃ３及びこれらに対応する撮像素子部は、それぞれの視野範囲（撮像素子部によって読取られる被撮像領域）が主走査方向Ｄ_Ｘに互いに一部重複するように配置されている。このため、各撮像素子部によって撮像された画像８０，８１，８２，８３のうちの隣接する撮像素子部によって取得した画像の端部には、同じ画像が重複して含まれる。
また、各結合光学部は原稿側にテレセントリックな光学系となっているため、被撮像領域までの距離が遠くても近くても画像の結像倍率は変わらないが、図８の原稿７０ｃや原稿７０ｄの部分のように原稿面が天板に対して斜めになっている時には、第１グループＧ_２１に属する第１の結像光学部を通して撮像素子部によって得られた画像と第２グループＧ_２２に属する第２の結像光学部を通して撮像素子部によって得られた画像とでは、副走査方向Ｄ_Ｙへの画像の縮み方が異なる。

例えば、原稿７０の同一部分７０ｅを読み取った画像を比較すると、第１グループＧ_２１に属する第１の結合光学部を通して撮像素子によって得られた画像７０ｅ１は、第２グループＧ_２２に属する第２の結像光学部を通して撮像素子によって得られた画像７０ｅ２よりも縮み方が大きくなる。これは、第１グループＧ_２１に属する第１の結像光学部と第２グループＧ_２２に属する第２の結像光学部の光軸の傾いている方向が異なることから、原稿面が斜めに傾くと、原稿面に対する光軸の傾きに差が生じるためで、原稿面に対する光軸の傾きが小さくなるほど画像が縮んでみえる。

画像８０の領域８０ｃと画像８１の領域８１ｃはいずれも原稿７０の領域７０ｃにあたるが、原稿面に対する第１グループＧ_２１に属する第１の結像光学部Ｃ０の光軸の傾きは、原稿面に対する第２グループＧ_２２に属する第２の結像光学部Ｃ１の光軸の傾きより小さいため、画像８０の領域８０ｃは画像８１の領域８１ｃより画像が縮んでいる。
このように、天板から原稿が離れたり近づいたりするたびに、隣接する撮像素子部によって取得した画像が異なる縮み方をする。

そこで画像処理部１０６は、この重複して読み取られた領域、例えば、領域８０ｂと領域８１ａ、領域８１ｂと領域８２ａ、領域８２ｂと領域８３ａ、領域８３ｂと領域８４ａ、の中から画像が一致する領域を検出する際に、一方の画像の倍率を変えて最も画像が一致する倍率を検出する。そして、この検出結果を元に、隣接する結像光学部によって結像される画像により取得した各画像を繋ぎ合せる時のそれぞれの倍率を決定し、決定した倍率で拡大縮小処理した画像８０，８１，８２，８３を結合して、合成画像８４を生成（復元）する。画像が一致する倍率の決定や合成画像８４の生成は、例えば、副走査方向Ｄ_Ｙに一定ライン間隔毎に行われる。
これにより、天板から原稿面までの距離が変化し、隣接する撮像素子部によって取得した画像の倍率が変化しても、画像を一致する領域を検出することが出来る。処理間隔を細かくするほど精度良く合成画像を生成することが出来る

図１０は、実施の形態１に係る画像読取装置２００において画像一致領域の求め方を説明するための図である。まず、図１０に示されるように、画像処理部２０６は、結像光学部Ｃ０を通して撮像素子部によって得られた画像の中からラインＬ_０の画素データを選択する。選択したラインＬ_０上の画素（ｘ_０ｂ，ｙ_０）を左上とする画素Ｎ_Ａ行×Ｍ_Ａ列の画素の領域を注目領域Ｒ_Ａとする。画像処理部２０６は、この注目領域Ｒ_Ａを副走査方向にＧ倍で補間する。補間は、例えば図１１に示すように線形補間としてもよい。図１１ではＧ＝３の場合について図示している。また、より精度の高い一致領域の検出を行うために線形補間の代わりに高次の補間処理を用いても良い。
画像処理部２０６は、この注目領域Ｒ_ＡをＧ倍で補間した画像の輝度値からベクトルデータＡ＝｛ａ_０，ａ_１，…，ａ_ｎ｝を作成する。ｎはＮ_Ａ×Ｍ_Ａ×Ｇとなる。

同様に、画像処理部２０６は、結像光学部Ｃ０に隣接する結像光学部Ｃ１を通して撮像素子部によって得られた画像の中から任意の画素（ｘ_１ａ，ｙ_１）を選択する。画素（ｘ_１ａ，ｙ_１）を左上とするＮ_Ｂ行×Ｍ_Ｂ列の画素の領域を注目領域Ｒ_Ｂとする。画像処理部２０６は、注目領域Ｒ_Ｂも注目領域Ｒ_Ａと同様に副走査方向にＧ倍で補間する。この注目領域Ｒ_ＢをＧ倍で補間した画像の輝度値からベクトルデータＢ＝｛ｂ_０，ｂ_１，…，ｂ_ｎ｝を作成する。ここでは、Ｎ_Ｂ＝Ｎ_Ａ、Ｍ_Ｂ＝Ｍ_Ａとなるように注目領域Ｒ_Ｂを設定したので、ベクトルデータＢの要素数ｎはベクトルデータＡの要素数と等しい。

次に、画像処理部２０６は、作成された２つベクトルデータＡ，Ｂを用いて、注目領域Ｒ_Ａと注目領域Ｒ_Ｂとがどの程度似ているか（又は、どの程度異なるか）を示す指標、例えば、不一致度ｄ（ｘ_１ａ，ｙ_１）、を算出する。不一致度ｄ（ｘ_１ａ，ｙ_１）は、例えば、２つのベクトルデータの各成分の値が近いほど（２つのベクトルデータが似ているほど）小さくなり、２つのベクトルデータの各成分の値が遠いほど（２つのベクトルデータが似ていないほど）大きくなる。すなわち、不一致度ｄ（ｘ_１ａ，ｙ_１）が小さいほど、注目領域Ｒ_Ａと注目領域Ｒ_Ｂの画像の一致度は高い。不一致度ｄ（ｘ_１ａ，ｙ_１）は、例えば、次式１により求めることができる。

また、次式１．５に示すように、各ベクトルデータの平均値を差し引いた後に不一致度ｄ（ｘ_１ａ，ｙ_１）を算出したり、不一致度ｄ（ｘ_１ａ，ｙ_１）を他の演算処理によって算出したりしてもよい。

他の演算処理としては、例えば、次式２の演算処理があり、この場合には、演算処理量を減らすことができる。

また、注目領域Ｒ_Ａと注目領域Ｒ_Ｂとがどの程度似ているかの指標に相互相関を用いても良い。この場合には、２つのベクトルデータの各成分の値が近いほど、指標値が大きくなる。

次に画像処理部２０６は、結像光学部Ｃ１の画像上で選択した注目領域Ｒ_Ｂの副走査方向Ｄ_Ｙの倍率を変えた場合についても不一致度ｄを算出する。
注目領域Ｒ_Ｂの倍率の変更方法を説明する。まず、注目領域Ｒ_Ｂの副走査方向Ｄ_ＹのサイズＮ_ＢをＧ分の１行刻みで変更する。その後、サイズを変更した注目領域Ｒ_Ｂ内から副走査方向にＮ_Ａ×Ｇ個のデータをサンプリングする。注目領域Ｒ_Ａより注目領域Ｒ_Ｂを広くすると、注目領域Ｒ_Ｂを縮小したことになる。逆に、注目領域Ｒ_Ａより注目領域Ｒ_Ｂを狭くすると、注目領域Ｒ_Ｂを拡大したことになる。

図１２に結像光学部Ｃ１の画像上で選択した注目領域Ｒ_ＢをＳ_１行拡大する場合を示す。Ｓ_１はＧ分の１行の倍数とする。拡大処理は、まず、注目領域Ｒ_Ｂを注目領域Ｒ_ＡよりＳ_１行分狭く選択し、注目領域Ｒ_Ｂ内をＧ倍で補間する。補間後の注目領域Ｒ_Ｂのライン数はＮ_Ａ×Ｇ−Ｓ_１となる。その後、補間データからＮ_Ａ×Ｇ個のデータをサンプリングする。このときの補間データのサンプリング間隔ＳＴＥＰを式２．５に示す。

図１３に注目領域Ｒ_ＢをＳ_１行縮小する場合を示す。縮小処理は、まず、注目領域Ｒ_Ｂを注目領域Ｒ_ＡよりＳ_１行分広く選択し、Ｇ倍で補間する。補間後の注目領域Ｒ_Ｂのライン数はＮ_Ａ×Ｇ＋Ｓ_１となる。その後、補間データからＮ_Ａ×Ｇ個のデータをサンプリングする。このときの補間データサンプリング間隔ＳＴＥＰを式２．６に示す。

注目領域Ｒ_Ｂを拡大縮小する範囲、つまりＳ_１の最大値は、Ｎ_Ａ行あたり隣接画像に生じるズレ量の最大値に応じて設定すればよい。
また、ここでは拡大縮小量をＳ_１とし、拡大する時にはＳ_１を減算し、縮小する時にはＳ_１を加算する演算としているが、以降では、拡大時はＳ_１の値をマイナス、縮小時はＳ_１の値をプラスで表現し、サンプリング間隔の算出式を式２．６に統一する。

このように、注目領域Ｒ_Ｂの倍率を変えて取得したＮ_Ａ×Ｇ個のデータからなるベクトルデータＢを用いて同様に不一致度ｄを算出し、不一致度ｄが最小となる倍率を検出する。これにより、注目領域Ｒ_Ａと最も一致する注目領域Ｒ_Ｂの倍率が検出できる。
また、不一致度ｄが最小となる注目領域Ｒ_Ｂのすぐ下の画素を（ｘ_１ａ＿ｍｉｎ，ｙ_１＿ｍｉｎ）とすると、結像光学部Ｃ０を通して撮像素子部によって撮像された画像の画素（ｘ_０ｂ，ｙ_０＋Ｎ_Ａ）と結像光学部Ｃ１を通して撮像素子部によって撮像された画像の画素（ｘ_１ａ＿ｍｉｎ，ｙ_１＿ｍｉｎ）が原稿７０の同一部分を読み取っているということになる。つまり、結像光学部Ｃ０を通して撮像素子部によって撮像された画像と結像光学部Ｃ１を通して撮像素子部によって撮像された画像が一致する位置ということになる。

隣接画像は、画像が一致する位置において一致する倍率で拡大縮小して繋ぎ合わせるが、拡大縮小処理は重複して読み取られた領域８０ｂ、領域８１ａ部分だけでなく、画像８０、画像８１の主走査方向に渡り、同様に拡大縮小する。
原稿が完全に平らな場合には、隣接画像のズレ量は常に一定なので、読取画像を順次繋ぎ合わせていけばよい。しかしほとんどの場合、原稿には凹凸がある。そのため、隣接する撮像素子部で撮像された画像の一致する領域を常に検出し続けなければならない。
よって、副走査方向に関しては、今回、原稿７０の同一部分を読み取っている位置として検出した画素（ｘ_０ｂ，ｙ_０＋Ｎ_Ａ）と（ｘ_１ａ＿ｍｉｎ，ｙ_１＿ｍｉｎ）を、次の処理における注目領域Ｒ_Ａと注目領域Ｒ_Ｂの左上画素として選択し直し、注目領域Ｒ_Ｂの倍率を変えながら不一致度ｄを算出し、最も画像が一致する位置と倍率を決定する処理を原稿の下端まで繰り返し行う。

なお、注目領域Ｒ_Ａに特徴が無い場合には、注目領域Ｒ_Ｂの倍率を変えても不一致度ｄはほとんど変化しない。この場合には、注目領域Ｒ_Ａと注目領域Ｒ_Ｂとが最も一致する倍率の検出を誤る可能性がある。このような事態を回避するために、初めに、注目領域Ｒ_Ａ又は注目領域Ｒ_Ｂに含まれる画像に特徴があるか否かを評価し、いずれか一方の注目領域に特徴が無い場合には、注目領域Ｒ_Ａと注目領域Ｒ_Ｂとが一致する位置の検出は行わずに、注目領域の周辺の検出結果から結合位置を推定するようにしてもよい。注目領域Ｒ_Ａに特徴があるか否かの評価には、例えば、ベクトルデータＡに含まれる各成分の標準偏差、分散、最大値と最小値の差、エッジ成分などのいずれか一つ以上を用いることができる。これらの値が、一定値以上となる場合には注目領域Ｒ_Ａに含まれる画像に何らかの特徴があると判断すればよい。

次に、主走査方向に画像を繋ぎ合わせる処理について図１４を用いて説明する。
まず初めに、既に説明した手順により、結像光学部Ｃ０を通して撮像素子部に撮像されたラインＬ_０と一致する結像光学部Ｃ１を通して撮像素子部に撮像されたラインＬ_１を求める。
次に、結像光学部Ｃ１を通して撮像素子部に撮像されたラインＬ_１と一致する結像光学部Ｃ２を通して撮像素子部に撮像されたラインＬ_２を求める。このとき、結像光学部Ｃ１を通して撮像素子部に撮像された画像に設定する注目領域Ｒ_Ａは、結像光学部Ｃ０とＣ１の処理で最も一致する倍率を検出した時の注目領域Ｒ_Ｂをそのまま用いる。そして、注目領域Ｒ_ＡをＧ倍で補間する。補間した画像の輝度値からベクトルデータＡ＝｛ａ_０，ａ_１，…，ａ_ｎ｝を作成する。ｎは結像光学部Ｃ０とＣ１の処理で検出した倍率により異なる。結像光学部Ｃ０とＣ１の処理で、注目領域Ｒ_ＢをＳ_１ライン拡大縮小した時に隣接画像が最も一致するという結果が得られた場合、ｎ＝（Ｎ_Ａ＋Ｓ_１）×Ｍ_Ａ×Ｇとなる。同様に、結像光学部Ｃ２を通して撮像素子部に撮像された画像に注目領域Ｒ_Ｂを設定しＧ倍で補間する。注目領域Ｒ_ＢからベクトルデータＢ＝｛ｂ_０，ｂ_１，…，ｂ_ｎ｝を作成する。このとき、副走査方向に関してはＳＴＥＰ間隔のサンプリングにより値を取得する。サンプリング間隔ＳＴＥＰを式２．７に示す。

式２．７において、Ｓ_２は注目領域Ｒ_Ｂの拡大縮小量を表す。Ｓ_２をＧ行分の１ずつ増減しながらベクトルデータＢを取得し、ベクトルデータＡとの不一致度ｄを算出し、不一致度ｄが最小となるＳ_２を検出する。不一致度ｄが最小となるときの注目領域Ｒ_Ｂの次のラインが結像光学部Ｃ１を通して撮像素子部に撮像されたラインＬ_１と一致するラインＬ_２となる。また、このときの注目領域Ｒ_Ｂが次の結像光学部Ｃ２とＣ３の処理における注目領域Ｒ_Ａとなる。
以上の処理を繰り返すことにより、全ての結像光学部について最も一致する倍率と位置が決定する。この結果に基づいて各画像を拡大縮小して繋ぎ合わせる。

結像光学部ＣｋとＣｋ＋１の処理におけるサンプリング間隔は、式２．８で表せる。

なお、式２．５と式２．６は、式２．８においてＳｋ＝０としたときに等しい。

次に、画像を繋ぎ合わせる際の繋ぎ目の処理について説明する。
図１５は、実施の形態１に係る画像読取装置１００における画像結合時の平滑化処理を説明するための図である。図１５には、結像光学部Ｃ０を通して撮像素子部によって撮像された画像８０のラインＬ_０と結像光学部Ｃ１を通して撮像素子部によって撮像された画像８１のラインＬ_１を結合する場合の平滑化処理の一例を示す。ラインＬ_０のラインデータとラインＬ_１のラインデータとを繋ぎ合せる際には、注目領域Ｒ_Ａ及び注目領域Ｒ_Ｂの各々の中心画素を境にそれぞれの隣接する結像光学部によって結像される画像を繋ぎ合せる方式を採用することも可能である。例えば、図１５におけるラインＬ_０の画素データａ３８，…，ａ４４に、ラインＬ_１の画素データｂ４，…，ａ１１を繋ぎ合わせる方式である。しかし、この場合には、繋ぎ目部分（ラインＬ_０の画素データａ４４とラインＬ_１の画素データｂ４との間）が目立つ可能性がある。このため、隣接する結像光学部によって結像される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うことが望ましい。

図１５では、結像光学部Ｃ０を通して撮像素子部によって撮像された画像８０のラインＬ_０上の画素ａ４１，…，ａ４９が、結像光学部Ｃ１を通して撮像素子部によって撮像された画像８１のラインＬ_１上の画素ｂ０，…，ｂ８にそれぞれ対応している。このとき、ラインＬ_０の各画素値に重み係数Ｋ_０を乗じた値とラインＬ_１の各画素値に重み係数Ｋ_１を乗じた値とを加算することにより、繋ぎ目部分が平滑化された結合結果を得ることができる。重み係数Ｋ_０と重み係数Ｋ_１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。重み係数Ｋ_０は、結像光学部Ｃ１を通して撮像素子部によって撮像された画像８１に近づくほど小さくなる係数（０〜１の範囲内の係数）であり、例えば、図１５の左から右に向かう順に、１，４／５，３／５，２／５，１／５，０である。重み係数Ｋ_１は、結像光学部Ｃ０を通して撮像素子部によって撮像された画像８０に近づくほど小さくなる係数（０〜１の範囲内の係数）であり、例えば、図１５の右から左に向かう順に、１，４／５，３／５，２／５，１／５，０である。

画像処理部１０６は、その画像合成手段１０６ｂ内に平滑化処理手段を有し、この平滑化処理手段においては、結像光学部Ｃ０を通して撮像素子部によって撮像された画像８０のラインＬ_０の平滑化領域の画像の画素値は重み係数Ｋ_０で重み付けされ、結像光学部Ｃ１を通して撮像素子部によって撮像された画像８１のラインＬ_１の平滑化領域の画像の画素値は重み係数Ｋ_１で重み付けされ、画像８０のラインＬ_０の平滑化領域の画像の重み付けされた画素値と画像８１のラインＬ_１の平滑化領域の画像の重み付けされた画素値とをそれぞれ加算することによって、合成画像の平滑化領域における画素値が求められる。

次に、隣接する結像光学部によって結像される画像の結合位置の検出結果から算出した距離に基づいて行われる、画像のぼやけ補正（図７のステップＳＴ６，ＳＴ７の処理）について説明する。まず、距離情報算出の原理について説明する。図１６に示した、第１グループＧ_２１と第２グループＧ_２２の各結像光学部の光軸が合焦位置で交差するように結像光学系を構成した場合、各結像光学部の合焦位置に原稿７０の被撮像領域が存在するときに第１グループＧ_２１と第２グループＧ_２２との各結像光学部を通して対応する撮像素子部が原稿７０の同じ位置をほぼ同じタイミングで読み取る。すなわち、ラインＬ_０，Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３（図１７に示す）は、読取り画像の先頭（図１７の画像８０，…，８３の上端）から数えてほぼ同じ行になる。

一方、図１８に示されるように、原稿７０の被撮像領域が合焦位置から距離ΔＺ、例えば、１ｍｍ離れた位置にある場合には、第１グループＧ_２１に属する各結像光学部Ｃ０，Ｃ２を通して撮像素子部が原稿７０を読み取る位置と、第２グループＧ_２２に属する各結像光学部Ｃ１，Ｃ３を通して撮像素子部が原稿７０を読み取る位置にずれが生じる。例えば、結像光学系Ｃ０が副走査方向Ｄ_Ｙに移動しながら原稿７０の位置７０ａを読み取る場合、まず第１グループＧ_２１に属する結像光学部を通して対応する撮像素子部が原稿７０の位置７０ａを読取り、その後、ある時間が経過してから第２グループＧ_２２に属する結像光学部を通して対応する撮像素子部が原稿７０の位置７０ａを読み取る。そのため図１９に示されるように、第２グループＧ_２２に属する結像光学部を通して撮像素子部に撮像された画像は、第１グループＧ_２１に属する結像光学部を通して撮像素子部に撮像された画像に比べてずれる（図１９において下側にずれる）。すなわち、隣接する結像光学部を通して撮像素子部によって撮像された隣接する画像の間で一致する画像が現れる副走査方向Ｄ_Ｙの位置の違いが、合焦位置から原稿面までの距離ΔＺに対応する。なお、原稿面とは、原稿７０の被撮像領域３１，３２，…が存在する部分である。

合焦位置から原稿面までの距離ΔＺと隣接する結像光学部によって撮像素子部の撮像面に結像される画像の画像ずれ量との関係は、図５に示すように、合焦位置から原稿面までの距離をΔＺ_１、隣接する結像光学部によって結像される画像の画像ずれ量をΔＹとすると、次式で求めることができる。
ΔＹ＝２×ΔＺ_１×ｔａｎθ
したがって、合焦位置から原稿面までの距離ΔＺ_１は、次式で求めることができる。
ΔＺ_１＝ΔＹ１÷２÷ｔａｎθ

ただし、各結像光学部や撮像素子部の取付け位置により、各結像光学部の読取り画像には、原稿面の位置とは無関係に生じる固定的なずれがある。この固定的なずれの量は、合焦位置に置いた斜め格子などのテストパターンを読み取った画像から得られる各結像光学部間の画像ずれ量に等しい。この画像ずれ量をオフセット値として予め取得し画像処理部２０６内の、図示しない記憶装置に記憶しておく。そして、このオフセット値を隣接する結像光学部によって結像される画像の画像ずれ量から差し引くことで、正確に合焦位置から原稿面までの距離ΔＺを求めることができる。

図２０は、点画像を撮像装置（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図である。ぼやけ補正処理においては、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。画像のぼやけ方がわかれば、画像が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。例えば、画像Ｆが関数Ｈによりぼやけ画像Ｇとなる場合、すなわち、Ｆ×Ｈ＝Ｇの場合には、式４に示す逆変換により、ぼやけ画像Ｇから元の画像Ｆを復元することが可能である。
Ｆ＝Ｇ×Ｈ^−１・・・・・・・・・・・・・式４

例えば、画像のぼやけは、ぼやける前の画像の周辺画素の輝度値が、ぼやける前の画像の輝度値に混じるために生じる。画像のぼやけ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、ぼやけ画像から、ぼやける前の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、すなわち、被写体が合焦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、画像の取り込みに使用する光学結像光学部を用いて、合焦位置から原稿面までの距離に応じて変化する点像分布関数を測定しておき、合焦位置から原稿面までの距離（図７のステップＳＴ６で算出した距離）に応じて、適用する逆関数を選択すればよい。

合焦位置から原稿面までの距離は結合位置の検出処理の結果を用いて求めることができるので、副走査方向Ｄ_Ｙには１ラインごと、主走査方向Ｄ_Ｘには結像光学部の繋ぎ目ごとに合焦位置から原稿面までの距離に関する情報を得ることができる。実施の形態１に係る画像読取装置１００によれば、このように細かく取得した距離情報から画像のぼやけ量を推定できるので、原稿面が平らでなく、起伏が連続しているような場合であっても、精度の高いぼやけの補正処理を行うことができる。

以上に説明したように、実施の形態１に係る画像読取装置２００によれば、主走査方向Ｄ_Ｘには、結像光学部の境界ごとに、結像光学部の数に応じた細かいピッチで、天板１０３と原稿７０の被撮像領域との間の距離を測定できる。よって、原稿７０が、しわのある用紙である場合や本の綴じ目近傍である場合であっても、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、実施の形態１に係る画像読取装置２００によれば、画像が撮像素子部の焦点深度から外れた位置に結像する場合であっても、画像が焦点深度内にあるかのように、合焦した状態に近い画像を生成できる。このため、実施の形態１に係る画像読取装置２００は、実質的に大きな被写界深度を有することができる。

また、実施の形態１に係る画像読取装置２００によれば、主走査方向Ｄ_Ｘに複数の結像光学部を設けたことで、画像読取装置２００の小型化を図ることができる。

また、画像読取装置２００の結像光学部２１１，２１２，…，２１８は原稿７０側にテレセントリックな光学系であるので、合焦位置（天板２０３の上面２０３ａ）から原稿７０までの距離ΔＺが変動しても、撮像素子部２４１，２４２，…，２４８に結像される画像の結像倍率はほとんど変化しない。さらに、結像光学部２１１，２１２，…，２１８の光軸が主走査方向Ｄ_Ｘに垂直になるように、結像光学部２１１，２１２，…，２１８を構成及び配置する場合には、合焦位置（天板２０３の上面２０３ａ）から原稿７０までの距離ΔＺが変動しても結像光学部２１１，２１２，…，２１８を通して撮像素子部で撮像される画像は、主走査方向Ｄ_Ｘの位置に関しては変動せず、副走査方向Ｄ_Ｙに移動するだけである。また、合焦位置（天板２０３の上面２０３ａ）から原稿７０までの距離ΔＺが変動しても結像倍率は変わらない。

よって、実施の形態１においては、主走査方向Ｄ_Ｘの画像処理は不要となり、画像合成に際して副走査方向Ｄ_Ｙに隣接する２つの画像の位置の画像ずれ量だけ、副走査方向Ｄ_Ｙに拡大縮小する補正を行えばよい。また、画素補間したデータにより画像が最も一致する倍率と位置を検出するため、１画素未満のずれがある場合でも正しく補正することが出来る。また、画像を拡大縮小し、画像が最も一致する倍率と位置で繋ぎ合わせるため、画像が一致する領域の検出処理と画像のずれの補正処理を一度に実施するため、高速かつ高精度な画像結合処理が行える。

実施の形態２．
図２１は、本発明の実施の形態２に係る画像読取装置３００の光学系の構成を概略的に示す図である。図２１においては、Ｙ軸（副走査方向Ｄ_Ｙ）は水平方向に、Ｚ軸（深度方向Ｄ_Ｚ）は垂直方向に、Ｘ軸（主走査方向Ｄ_Ｘ）は図が描かれている紙面に垂直で紙面の手前に向かう方向に描かれている。

実施の形態２に係る画像読取装置３００は、結像光学系３０１と、照明光源（図示せず）と、天板３０３と、基板３０４ａ上に配置された（第１グループＧ_３１に属する結像光学部に対応する）複数の第１の撮像素子部（例えば、撮像素子部３４３）と、基板３０４ｂ上に配置された（第２グループＧ_３２に属する結像光学部に対応する）複数の第２の撮像素子部（例えば、撮像素子部３４４）と、メモリ（図示せず）と、画像処理部（図示せず）とを有する。結像光学系３０１は、第１グループＧ_３１に属する複数の結像光学部３１３と、第２グループＧ_３２に属する複数の結像光学部３１４とを有する。実施の形態２における照明光源（図示せず）、天板３０３、基板３０４ａ，３０４ｂ上に配置された複数の撮像素子部（３４３，３４４など）、メモリ（図示せず）、及び画像処理部（図示せず）は、実施の形態１における照明光源２０２、天板２０３、基板２０４上に配置された複数の撮像素子部２４１，２４２，…，２４８、メモリ２０５、及び画像処理部２０６とそれぞれ同様の構成及び機能を有する。また、実施の形態２に係る画像読取装置３００の第１グループＧ_３１に属する複数の結像光学部（例えば、結像光学部３１３など）に対応する複数の撮像素子部及び第２グループＧ_３２に属する複数の結像光学部（例えば、結像光学部３１４など）に対応する複数の撮像素子部は、実施の形態１に係る画像読取装置２００の複数の撮像素子部２１１，２１３，…，２１７及び複数の撮像素子部２１２，２１４，…，２１８に対応する構成であり、同様の機能を有する。

実施の形態２に係る画像読取装置３００は、結像光学系３０１の構成が、実施の形態１における結像光学系２０１の構成と相違する。実施の形態２における結像光学系３０１は、原稿７０の第１の被撮像領域（例えば、図１の被撮像領域３１，３３，…，３７）からの光の光路を天板３０３にほぼ平行な水平方向に折曲げる第１の折曲げミラー３５１ａと、原稿７０の第２の被撮像領域（例えば、図１の被撮像領域３２，３４，…，３８）からの光の光路を、第１の折曲げミラー３５１ａによる反射光とは反対側に折曲げる第２の折曲げミラー３５１ｂとを有する。また、実施の形態２の結像光学系３０１においては、第１グループＧ_３１に属する第１の結像光学部（例えば、結像光学部３１３）は、第１の折曲げミラー３５１ａと、光学セル３６３とから構成され、第２グループＧ_３２に属する第２の結像光学部（例えば、結像光学部３１４）は、第２の折曲げミラー３５１ｂと、光学セル３６４とから構成される。実施の形態２においては、第１グループＧ_３１に属する第１の結像光学部（例えば、結像光学部３１３）及び第２グループＧ_３２に属する第２の結像光学部（例えば、結像光学部３１４）の各光軸は、天板３０３に平行な水平方向であるが、水平方向を基準に傾斜した方向であってもよい。また、第１の折曲げミラー３５１ａ及び第２の折曲げミラー３５１ｂのそれぞれは、長尺な１つのミラーであっても、各結像光学部に対応して複数に分割されたミラーであってもよい。さらに、第１の折曲げミラー３５１ａ及び第２の折曲げミラー３５１ｂは、光の方向を変える機能を有する手段であれば、ミラー以外の光学素子であってもよい。また、光学セル３６３，３６４の構造も、実施の形態１の光学セルの構造などのような他の構造であってもよい。

以上に説明したように、実施の形態２に係る画像読取装置３００は、実施の形態１に係る画像読取装置２００と同様の効果を奏することができる。

また、実施の形態２に係る画像読取装置３００は、第１の折曲げミラー３５１ａ及び第２の折曲げミラー３５１ｂを設けて光路を折曲げているので、深度方向Ｄ_Ｚ（Ｚ軸方向）の装置の厚みを薄くすることができ、装置を小型化することができる。

なお、実施の形態２において、上記以外の点は、上記実施の形態１の場合と同じである。

実施の形態３．図２２は、本発明の実施の形態３に係る画像読取装置４００の構成を概略的に示す図である。図２２には、画像読取装置４００の光学系の構成を概略的に示す斜視図（上側）と、画像信号処理系の構成を概略的に示すブロック図（下側）とが含まれている。また、図２３は、実施の形態３に係る画像読取装置４００の１つの結像光学部４１１の構成を示す概略的な斜視図及び主要な光線を示す図である。また、図２４は、実施の形態３に係る画像読取装置４００の光学系を図２２のＳ_２２−Ｓ_２２線方向に見る概略的な断面及び主要な光線を示す図である。図において、画像の読取りにおける主走査方向Ｄ_ＸにＸ軸を置き、主走査方向Ｄ_Ｘに直交する副走査方向Ｄ_ＹにＹ軸を置き、主走査方向Ｄ_Ｘ及び副走査方向Ｄ_Ｙの両方に直交する深度方向Ｄ_ＺにＺ軸を置く。

図示されるように、実施の形態３に係る画像読取装置４００は、結像光学系４０１と、照明光源（図示せず）と、天板４０３（図２２には示さず）と、基板４０４上に配置された複数の撮像素子部４４１，４４２，…と、メモリ４０５と、画像処理部４０６とを有する。実施の形態３における、結像光学系４０１、照明光源（図示せず）、天板４０３、基板４０４上に配置された複数の撮像素子部４４１，４４２，…、メモリ４０５、及び画像処理部４０６は、上記実施の形態１における結像光学系２０１、照明光源２０２、天板２０３、基板２０４上に配置された複数の撮像素子部２４１，２４２，…、メモリ２０５、及び画像処理部２０６と同様の機能を有する。

実施の形態３に係る画像読取装置４００は、結像光学系４０１の構成が、上記実施の形態１における結像光学系２０１の構成と相違する。実施の形態３の結像光学系４０１は、原稿７０の被撮像領域からの光を折曲げるミラーを含む構成を採用している。実施の形態３の結像光学系４０１においては、第１グループＧ_４１に属する第１の結像光学部（例えば、結像光学部４１１）は、折曲げミラー４５１ａと、反射型の集光素子（例えば、集光ミラー）である第１凹面鏡４５２ａと、絞りとして機能するアパーチャ４５３ａと、反射型の集光素子（例えば、集光ミラー）である第２凹面鏡４５４ａと、折曲げミラー４５５ａとから構成される。また、第２グループＧ_４２に属する第２の結像光学部（例えば、結像光学部４１２）は、折曲げミラー４５１ｂと、反射型の集光素子である第１凹面鏡４５２ｂと、絞りとして機能するアパーチャ４５３ｂと、反射型の集光素子である第２凹面鏡４５４ｂと、折曲げミラー４５５ｂとから構成される。

実施の形態３における第１凹面鏡４５２ａ，４５２ｂはそれぞれ、実施の形態１における第１集光レンズ２５２に対応する集光機能を有する。実施の形態３におけるアパーチャ４５３ａ，４５３ｂはそれぞれ、実施の形態１におけるアパーチャ２５３に対応する絞り機能を有する。実施の形態３における第２凹面鏡４５４ａ，４５４ｂはそれぞれ、実施の形態１における第２集光レンズ２５４に対応する集光機能を有する。したがって、実施の形態３における結像光学系４０１は、実施の形態１における結像光学系２０１と同様の機能を有する。このため、実施の形態３に係る画像読取装置４００は、実施の形態１の画像読取装置２００と同様の効果を奏することができる。

なお、上記説明においては、各結像光学部が、第１凹面鏡４５２ａ（又は４５２ｂ）と、第２凹面鏡４５４ａ（又は４５４ｂ）の２つの凹面鏡を有しているので、装置の厚み方向（Ｚ軸方向）及び装置の幅方向（Ｙ軸方向）において画像読取装置を小型化することができる。

なお、本発明は、上記態様に限定されず、第１凹面鏡４５２ａ，４５２ｂ又は第２凹面鏡４５４ａ，４５４ｂを集光機能を持たない反射ミラーとすることも可能である。また、本発明においては、第１凹面鏡４５２ａ，４５２ｂ又は第２凹面鏡４５４ａ，４５４ｂをレンズで構成することも可能である。さらに、各結像光学部が有する凹面鏡の数を３枚以上とすることも可能である。

次に、実施の形態３に係る画像読取装置４００をより具体的に説明する。１つの結像光学部及びこれに対応する撮像素子部によって撮像される被撮像領域の主走査方向Ｄ_Ｘの長さは、例えば、１０ｍｍである。天板４０３の上面４０３ａの垂線に対する結像光学部の光軸の副走査方向Ｄ_Ｙにおける傾斜角θは、例えば、５°である。すなわち、原稿７０から副走査方向Ｄ_Ｙにおける傾斜角、すなわち、天板４０３の上面４０３ａの垂線に対して５°の方向に進む主光線を持つ光は、折曲げミラー４５１ａ又は４５２ａによって光路を曲げられる。折曲げミラー４５１ａ又は４５２ａによって光路を曲げられた光は、その主光線の方向が副走査方向Ｄ_Ｙ（Ｙ軸）に対して８°の角度をなす緩やかな斜め下向きの方向に進み、第１凹面鏡４５２ａ又は４５２ｂに入射する。

第１凹面鏡４５２ａ及び４５２ｂの焦点距離ｆ_４５２は、例えば、２０ｍｍである。原稿７０から第１凹面鏡４５２ａ又は４５２ｂ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４５２ａ又は４５２ｂによって反射された光は、コリメートされる。アパーチャ４５３ａ又は４５３ｂは、光軸に沿って第１凹面鏡４５２ａ又は４５２ｂから、例えば、２０ｍｍの位置に設けられている。２０ｍｍの距離は、第１凹面鏡４５２ａ又は４５２ｂの焦点距離と等しいので、結像光学部（例えば、図２２における結像光学部４１１及び４１２）は、原稿７０側にテレセントリックな光学系である。

アパーチャ４５３ａ又は４５３ｂの開口径が、各結像光学部の明るさと被写界深度を決定する。ここでは、アパーチャ４５３ａ及び４５３ｂの開口直径φが１ｍｍの場合を説明する。このときの、光学系のＦ値は２０である。この結像光学部（例えば、図２２における結像光学部４１１又は４１２）全体の光学部品の配置、及び、第１凹面鏡４５２ａ及び４５２ｂ、第２凹面鏡４５４ａ及び４５４ｂを非球面形状などを用いて最適化設計すれば、合焦位置を基準として深度方向Ｄ_Ｚに少なくとも±２ｍｍ、すなわち、深度方向Ｄ_Ｚに４ｍｍの被写界深度を得ることができる。

アパーチャ４５３ａ又は４５３ｂを通過した光は、第２凹面鏡４５４ａ又は４５４ｂによって集光され、折曲げミラー４５５ａ又は４５５ｂで折り曲げられた後、撮像素子部４４１，４４３，…又は４４２，４４４，…上に結像する。ここで、第２凹面鏡４５４ａ又は４５４ｂの焦点距離ｆ_４５４を２０ｍｍとすれば、結像倍率が１の反転像が結像される。複数の撮像素子部で撮像された反転像から合成画像を生成（復元）する処理は、例えば、実施の形態１で説明した画像処理部１０６による処理と同様である。

実施の形態３に係る画像読取装置４００の一例は、アパーチャ４５３ａ又は４５３ｂから第２凹面鏡４５４ａ又は４５４ｂまでの光路長、及び、第２凹面鏡４５４ａ又は４５４ｂから撮像素子部４４１，４４３，…又は４４２，４４４，…までの距離を、ともに２０ｍｍに設定しているので、原稿７０側のみならず像側にもテレセントリックな光学系となる。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４４１，４４３，…又は４４２，４４４，…の光路方向の設置位置（図３においては、Ｚ軸方向）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。

以上に説明したように、実施の形態３に係る画像読取装置４００においては、集光手段として、第１凹面鏡４５２ａ及び４５２ｂ並びに第２凹面鏡４５４ａ及び４５４ｂを使用しているので、色収差が発生しないという利点もある。特に、大きな被写界深度を持つ光学系では、色収差が顕著になりやすいが、実施の形態３に係る画像読取装置４００においては、反射光学系を用いることで、色収差を回避することができる。

また、実施の形態３に係る画像読取装置４００においては、光学素子を反射鏡で構成しているので、光路が折り返され、装置の厚み方向（Ｚ軸方向）及び装置の幅方向（Ｙ軸方向）において、光学系全体を小型化することができる利点もある。

また、上記説明においては、原稿７０から撮像素子部４４１，４４３，…又は４４２，４４４，…までの光路長は８０ｍｍになる。したがって、仮に、第１及び第２の折曲げミラー４５１ａ及び４５２ｂを設けず、かつ、第１凹面鏡４５２ａ及び４５２ｂ並びに第２凹面鏡４５４ａ及び４５４ｂと同様の機能のレンズを用いて同様の結像光学部を構成すると、その結像光学部のＺ軸方向の厚みは、約８０ｍｍになる。これに対し、実施の形態３に係る画像読取装置４００においては、折曲げミラー４５１ａ及び４５２ｂ、第１凹面鏡４５２ａ及び４５２ｂ、並びに、第２凹面鏡４５４ａ及び４５４ｂによって光路を折り返しているので、光学系のＺ軸方向の厚みを約２３ｍｍに縮小することができる。

また、実施の形態３に係る画像読取装置４００においては、結像光学部の結像倍率を１にすることができるので、撮像素子部として既存の撮像センサを使用することができ、装置の低価格化を図ることができるという利点がある。すなわち、仮に光学系が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。実施の形態３に係る画像読取装置４００においては、結像光学部の結像倍率を１にすることができるので、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とすることによって、６００ｄｐｉの解像度を達成することができる。

また、実施の形態３に係る画像読取装置４００においては、各結像光学部の結像倍率を１にする場合、各結像光学部の第１凹面鏡４５２ａ及び４５２ｂ並びに第２凹面鏡４５４ａ及び４５４ｂを同一部材で構成することができる。特に、実施の形態３に係る画像読取装置４００のように、原稿７０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、各結像光学部の第１凹面鏡４５２ａ及び４５２ｂ並びに第２凹面鏡４５４ａ及び４５４ｂ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。このように、各凹面鏡に同一部材を使用することができるので、装置の低価格化を実現することができるという効果がある。

次に、複数の結像光学部を組み合わせた例について説明する。第１グループＧ_４１に属する結像光学部（光線を破線で示す）は、原稿７０から天板４０３の上面４０３ａの垂線に対して傾斜角５°の光軸を持つ。また、第２グループＧ_４２に属する結像光学部（光線を実線で示す）は、原稿７０から天板４０３の上面４０３ａの垂線に対して、第１グループに属する結像光学部の傾斜角とは副走査方向Ｄ_Ｙに反対側に傾斜角５°の光軸を持つ。
また、隣接する結像光学部（例えば、図２２における結像光学部４１１と４１２）の間隔は９ｍｍである。また、同一列（同一グループＧ_４１又はＧ_４２）内における結像光学部間の距離は１８ｍｍである。１つの結像光学部を通して撮像素子部によって撮像される被撮像領域の読取り幅（主走査方向Ｄ_Ｚの長さ）は１０ｍｍであるので、隣接する結像光学部間での被撮像領域（読取り領域）の重複領域の幅は１ｍｍである。主走査方向Ｄ_Ｘに１ｍｍの撮像画像には、６００ｄｐｉの場合には、約２４画素が含まれている。この画素数は、隣接する結像光学部を通して撮像素子部によって撮像された画像同士を結合するための、画像処理部による処理にとって、十分な大きさである。

図２４に示されるように、第１グループＧ_４１に属する結像光学部（光線を破線で示す）、及び、第２グループＧ_４２に属する結像光学部（光線を実線で示す）における、原稿７０からアパーチャ４５３ａ又は４５３ｂまでの光路は、交差しているが、主走査方向Ｄ_Ｘにずれた（交差しない）空間を進んでいる。すなわち、第１グループＧ_４１に属する結像光学部（光線を破線で示す）、及び、第２グループＧ_４２に属する結像光学部（光線を実線で示す）におけるそれぞれの光路は、３次元的には、干渉し合っていない、すなわち、重複していない。実施の形態３に係る画像読取装置４００によれば、光路が干渉し合っていない光学系の小型化を図ることができる。

また、原稿７０側の合焦位置を、実施の形態３に係る画像読取装置４００では、天板４０３ｂの上面４０３ａから１ｍｍの第３の原稿位置７３に設計し、さらに、第１グループＧ_４１に属する結像光学部（光線を破線で示す）を通して読み取られる被撮像領域のラインと、第２グループＧ_４２に属する結像光学部（光線を実線で示す）を通して読み取られる被撮像領域のラインとが、第３の原稿位置７３で交わるように設計している。上述したように、光学系自体は、±２ｍｍの被写界深度を持っているので、天板４０３の上面から３ｍｍの第４の原稿位置７５まで十分に良好な解像度を得ることができる。言い換えると、実施の形態３に係る画像読取装置４００の被写界深度は、天板４０３の上面４０３ａから３ｍｍまでである。原稿７０が被写界深度の範囲内に置かれれば、結像光学系によって結像され撮像素子部によって撮像された画像は良好な解像度を有するが、原稿７０の被撮像領域は、できるだけ合焦位置に近い位置に置かれることが好ましい。したがって、撮像画像の品質を重視する場合には、合焦位置を天板４０３の上面４０３ａに一致させる設計を採用することが望ましい。しかし、できるだけ画像のぼやけの発生を回避できるように、より大きな被写界深度を持つ装置とするために、天板４０３の上面４０３ａから上方に、例えば、２ｍｍの位置に合焦位置が存在するように、天板４０３の位置を下げる設計を採用することも可能である。この場合には、被写界深度を、天板４０３の上面４０３ａから、その上方４ｍｍの位置までの範囲と、大きくすることができる。

原稿７０の位置が第３の原稿位置７３（実施の形態３における合焦位置）から遠ざかるにつれて、第１グループＧ_４１に属する結像光学部（光線を破線で示す）を通して読み取られる被撮像領域のラインと、第２グループＧ_４２に属する結像光学部（光線を実線で示す）を通して読み取られるラインとは、副走査方向Ｄ_Ｙに離れる。これは以下の理由による。第１の理由は、実施の形態１で説明したように、光学系が原稿７０側にテレセントリックであり、原稿７０の位置が第３の原稿位置７３（実施の形態３における合焦位置）から遠ざかっても、主走査方向Ｄ_Ｘ及び副走査方向Ｄ_Ｙとも結像倍率が変化しないからである。第２の理由は、主走査方向Ｄ_Ｘに対して結像光学部の光軸が垂直であることから、第１グループＧ_４１に属する結像光学部（光線を破線で示す）を通して読み取られる被撮像領域のラインと、第２グループＧ_４２に属する結像光学部（光線を実線で示す）を通して読み取られるラインは、主走査方向Ｄ_Ｘには移動せず、副走査方向Ｄ_Ｙにのみ移動するからである。よって、実施の形態３に係る画像読取装置４００においては、原稿７０の深度方向Ｄ_Ｚの位置が、原稿の主走査方向Ｄ_Ｘの位置に応じて変動している場合であっても、第１グループＧ_４１に属する結像光学部を通して読み取られる被撮像領域のラインと第２グループＧ_４２に属する結像光学部を通して読み取られるラインとの副走査方向のずれを考慮に入れた画像の結合及び修正処理を、実施の形態１で説明した画像処理部による処理方法と同様の方法によって、行うことができる。

図２５は、実施の形態３に係る画像読取装置４００の遮光部材を含む構成を原稿７０側から見た概略的な斜視図である。また、図２６は、実施の形態３に係る画像読取装置４００の遮光部材を含む構成を撮像素子部側から見た概略的な斜視図である。図２５又は図２６に示されるように、画像読取装置４００は、遮光部材４６２及び４６３、スリット（孔）４６１ａ及び４６１ｂを備えた遮光スリット部材４６１とを有することが望ましい。実施の形態３に係る画像読取装置４００は、被写界深度を大きくするためにＦ値を２０とし、結像光学系４０１に取り込まれる光量が少なく、使用されない光が多い光学系である。このため、原稿７０から散乱される光の多くが、結像光学系に入射しない不要な光となる。したがって、不要な光を適切に遮光する必要がある。

そのためには、図２５に示される例においては、遮光スリット部材４６１はスリット（孔）４６１ａ及び４６１ｂを、結像光学部の配列に対応する千鳥状に配列している。また、遮光部材４６２及び４６３は、アパーチャ４５３ａ及び４５３ｂよりも光の進む方向に下流の光路も外界から遮光することで、より一層迷光に対する耐性が強くなる。さらに、折曲げミラー４５５ａ及び４５５ｂよりも下流側の光路部分にも開口部４７０ａ及び４７０ｂを有する遮光スリット部材４７０を設置することで、より迷光に対する耐性を強くできる。開口部４７０ａ及び４７０ｂは、撮像素子部４４１，４４２，４４３，…に対応して設けられている。

また、図２２に示されるように、アパーチャ４５３ａを透過型とし、同一グループＧ_４１又はＧ_４２内において隣接する結像光学部間に遮光壁４７１を設け、アパーチャ４５３ａ及び４５３ｂよりも光の進行方向の下流における光学系を、迷光を侵入させ難い独立な構成としているので、撮像画像を迷光によって劣化させることがなく、撮像画像の品質を向上させることができる。また、遮光壁４７１、遮光部材４６２，４６３などの内壁面を黒色とすることで、アパーチャ４５３ａ及び４５３ｂの小さな開口部から侵入する迷光による撮像画像の劣化を軽減することができる。

また、結像光学系４０１を実現する方法として、以下の方法を採用することができる。例えば、図２２から理解できるように、主走査方向Ｄ_Ｘに複数個並ぶ同様の光学要素（例えば、主走査方向Ｄ_Ｘに複数個並ぶ第１凹面鏡、主走査方向Ｄ_Ｘに複数個並ぶ第２凹面鏡、又は、主走査方向Ｄ_Ｘに複数個並ぶアパーチャ）を長尺な支持部材上に配列してもよい。例えば、結像光学系４０１を、支持部材上に複数個の第１凹面鏡を１列に１８ｍｍ間隔で並べた第１凹面鏡アレイと、スリット（孔）を１列に１８ｍｍ間隔で開けたアパーチャアレイと、支持部材上に複数個の第２凹面鏡を１列に１８ｍｍ間隔で並べた第２凹面鏡アレイとを用いる構成することができる。また、折曲げミラー４５１ａ，４５１ｂ及び折曲げミラー４５５ａ，４５５ｂは、１枚の細長い板にアルミなどの反射材料を蒸着することによって製造できる。また、折曲げミラー４５１ａ，４５１ｂは、隣接して配置されるので、例えば、断面形状が三角形（又はＬ字状）の部材の両斜面に反射材料を蒸着して作製してもよい。

以上に説明した構成において、実施の形態１で説明した、合焦位置から原稿面までの距離に基づく画像ぼやけ補正処理を行なえば、光学系によって定まる被写界深度（天板４０３の上面４０３ａから３ｍｍまでの範囲）をより一層大きくすることが可能になる。例えば、合焦位置から原稿面までの距離ΔＺが３ｍｍ以下の場合には、画像処理部４０６による画像ぼやけの補正処理を行なわず、距離ΔＺが３ｍｍを超えた場合にのみ、画像ぼやけの補正処理を行なうようにしてもよい。なお、出願人は、光学系によって定まる被写界深度が天板１０３から３ｍｍまでの範囲であっても、画像処理部４０６による画像ぼやけの補正処理を併用することによって、距離ΔＺが６ｍｍまで、十分に良好な解像度の画像を取得することができることを、確認している。

以上に説明したように、実施の形態３に係る画像読取装置４００によれば、折曲げミラー４５１ａ，４５１ｂ、第１凹面鏡４５２ａ，４５２ｂ、第２凹面鏡４５３ａ，４５３ｂ、折曲げミラー４５５ａ，４５５ｂを用いて光路を折り返しているので、光学系の構成の簡素化及び小型化を実現できる。また、画像処理部４０６の処理によって画像のぼやけを低減する画像処理を行っているので、実質的な被写界深度を大きくできる。

なお、上記説明においては、実施の形態３の結像光学系４０１は、上記実施の形態１における結像光学系２０１の第１集光レンズ２５２、アパーチャ２５３、第２集光レンズ２５４に対応する、第１凹面鏡４５２ａ，４５２ｂ、アパーチャ４５３ａ，４５３ｂ、第２凹面鏡４５４ａ，４５４ｂを有するが、実施の形態３の結像光学系４０１として他の構成を採用することも可能である。例えば、結像光学系４０１が、上記実施の形態１における結像光学系２０１の第１集光レンズ２５２、アパーチャ２５３（図２）に対応する、第１凹面鏡４５２ａ，４５２ｂとアパーチャ４５３ａ，４５３ｂとを有するように、結像光学系４０１を構成してもよい。

また、実施の形態３において、上記以外の点は、上記実施の形態１乃至２の場合と同じである。

実施の形態４．
図２７は、本発明の実施の形態４に係る画像読取装置５００の光学系の構成を概略的に示す斜視図である。また、図２８は、実施の形態４に係る画像読取装置５００の光学系を図２７のＳ_２６−Ｓ_２６線方向に見る概略的な断面及び主要な光線（原稿が合焦位置にある場合）を示す図である。また、図２９は、実施の形態４に係る画像読取装置５００の光学系を図２７のＳ_２６−Ｓ_２６線方向に見る概略的な断面及び主要な光線（原稿が合焦位置からずれた位置にある場合）を示す図である。さらに、図３０は、実施の形態４に係る画像読取装置５００の遮光部材を含む構成を概略的に示す斜視図である。

実施の形態４に係る画像読取装置５００は、結像光学系５０１と、照明光源（図示せず）と、天板５０３と、基板（図示せず）上に配置された複数の撮像素子部５４１，５４２，…と、メモリ（図示せず）と、画像処理部（図示せず）とを有する。実施の形態４における結像光学系５０１、照明光源（図示せず）、天板５０３、基板上に配置された複数の撮像素子部５４１，５４２，…、メモリ５０５、及び画像処理部５０６は、上記実施の形態３における結像光学系４０１、照明光源（図示せず）、天板４０３、基板４０４上に配置された複数の撮像素子部４４１，４４２，…、メモリ４０５、及び画像処理部４０６と同様の機能を有する。

実施の形態４における結像光学系５０１は、第１グループＧ_５１に属する複数の結像光学部と、第２グループＧ_５２に属する複数の結像光学部とを有する。図２７乃至図３０において、主要な光線を破線で示す結像光学部（例えば、結像光学部５１１）は、第１グループＧ_５１に属する結像光学部であり、主要な光線を実線で示す結像光学部（例えば、結像光学部５１２）は、第２グループＧ_５２に属する結像光学部である。

第１グループＧ_５１に属する結像光学部は、原稿７０からの光を折曲げる折曲げミラー５５１ａと、この折曲げられた光を反射する第１凹面鏡５５２ａと、この第１凹面鏡５５２ａで反射した光を反射する反射ミラー５５３ａと、反射ミラー５５３ａで反射した光を反射する第２凹面鏡５５４ａと、折曲げミラー５５５ａとを有する。折曲げミラー５５１ａで反射された光は、第１凹面鏡５５２ａでコリメートされて、反射ミラー５５３ａに到達する。反射ミラー５５３ａは、例えば、直径φが１ｍｍの反射領域と、この反射領域の外側の光吸収用の黒色領域（図示せず）とから構成される。反射ミラー５５３ａの反射領域で反射された光線は、第２凹面鏡５５４ａに到達し、ここで集光されて、折曲げミラー５５５ａに到達する。折曲げミラー５５５ａで反射した光は、撮像素子部５４１，５４３，…上に結像する。

同様に、第２グループＧ_５２に属する結像光学部は、原稿７０からの光を折曲げる折曲げミラー５５１ｂと、この折曲げられた光を反射する第１凹面鏡５５２ｂと、この第１凹面鏡５５２ｂで反射した光を反射する反射ミラー５５３ｂと、反射ミラー５５３ｂで反射した光を反射する第２凹面鏡５５４ｂと、折曲げミラー５５５ｂとを有している。折曲げミラー５５１ｂで反射された光は、第１凹面鏡５５２ｂでコリメートされて、反射ミラー５５３ｂに到達する。反射ミラー５５３ｂは、例えば、直径φが１ｍｍの反射領域と、この反射領域の外側の光吸収用の黒色領域（図示せず）とから構成される。反射ミラー５５３ｂの反射領域で反射された光は、第２凹面鏡５５４ｂに到達し、ここで集光されて、折曲げミラー５５５ｂに到達する。折曲げミラー５５５ｂで反射した光は、撮像素子部５４２，５４４，…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３０に示されるように、複数のスリット（孔）５６１ａ，５６１ｂを備えた遮光スリット部材５６１と、遮光部材５６２を有する。

実施の形態４に係る画像読取装置５００は、実施の形態３に係る画像読取装置４００におけるアパーチャ４５３ａ及び４５３ｂ（透過型の開口部）に代えて、光束径よりも小径の反射ミラー５５３ａ及び５５３ｂを用いている。反射ミラー５５３ａ及び５５３ｂは、実施の形態３の画像読取装置４００におけるアパーチャ４５３ａ及び４５３ｂと同様の絞り機能を有する。

実施の形態４に係る画像読取装置５００においても、以下に説明する相違点を除き、実施の形態３に係る画像読取装置４００と同様の構成を有する。また、画像読取装置５００は、画像読取装置４００と同様の構成を有することから、基本的に、画像読取装置５００は、画像読取装置４００と同様の効果を奏することができる。

また、実施の形態４に係る画像読取装置５００によれば、絞り機能をアパーチャによって実現する代わりに、反射ミラー５５３ａ，５５３ｂで実現しているので、画像読取装置５００の副走査方向Ｄ_Ｙ（Ｙ軸方向）の結像光学系のサイズを小型化することができる。具体的に言えば、実施の形態３においては、副走査方向Ｄ_Ｙにおける対向する第１凹面鏡と第２凹面鏡との距離は約６０ｍｍであるが、実施の形態４においては、副走査方向Ｄ_Ｙにおける対向する第１凹面鏡と第２凹面鏡との距離は約２０ｍｍであり、約３分の１にすることができる。

さらに、実施の形態４に係る画像読取装置５００の結像光学系の結像倍率を１とすることができるので、図２８に示されるように、第１グループＧ_５１に属する結像光学部に含まれる第１凹面鏡５５２ａ及び第２凹面鏡５５４ａと、第２グループＧ_５２に属する結像光学部に含まれる反射ミラー５５３ｂとを、同一平面（ＸＺ面に平行な面）上に設置可能である。同様に、第２グループＧ_５２における光学系に含まれる第１凹面鏡５５２ｂ、第２凹面鏡５５４ｂと、第２グループＧ_５２に属する結像光学部に含まれる反射ミラー５５３ａを同一平面（ＸＺ面に平行な面）上に設置可能である。

実施の形態４に係る画像読取装置５００の結像光学系５０１は、複数の第１凹面鏡５５２ａ及び複数の第２凹面鏡５５４ａを同一の支持部材上に配列した凹面鏡アレイを用いて製造することが可能である。このような複数の第１凹面鏡５５２ａ及び複数の第２凹面鏡５５４ａを２次元的に備えた凹面鏡アレイは、例えば、樹脂成型によって形成することができるので、実施の形態４に係る画像読取装置５００によれば、光学系の組み立てを、精度良く簡単に行うことができるという効果が得られる。

また、実施の形態４に係る画像読取装置５００は、複数の開口部に鏡面仕上げした反射部材を取付け、複数の開口部以外の部分を黒色部材にて作製して、複数の反射ミラー５５３ａをアレイ状に配列した反射ミラーアレイを用いて製造することが可能である。このような反射ミラーアレイを用いれば、光学系の組み立てを、精度良く簡単に行うことができるという効果が得られる。

なお、実施の形態４において、上記以外の点は、上記実施の形態１乃至３の場合と同じである。

なお、本発明に係る画像読取装置は、上記実施の形態１乃至４から選択された２つ以上の実施の形態の構成を適宜組み合わせた構成を採用することも可能である。

３１〜３８被撮像領域、７０原稿（被撮像物）、７１〜７５原稿位置、８０〜８３，９０〜９３撮像された画像、８４，９４合成画像（結合画像）、１００，２００，３００，４００，５００画像読取装置、１０１，２０１，３０１，４０１，５０１結像光学系、１０２，２０２照明光源、１０３、２０３，３０３，４０３，５０３天板、１０３ａ，２０３ａ，３０３ａ，４０３ａ，５０３ａ天板の上面、１０４，２０４，３０４ａ，３０４ｂ，４０４基板、１０５，２０５，４０５，５０５メモリ、１０６，２０６，４０６，５０６画像処理部、１０６ａ，２０６ａ結合位置検出手段、１０６ｂ，２０６ｂ画像合成手段、１０６ｃ，２０６ｃ距離算出手段、１０６ｄ，２０６ｄ画像修正手段、１１１〜１１８，２１１〜２１８結像光学部（光学セル）、１１１ａ〜１１８ａ光軸、１４１〜１４８，２４１〜２４８，３４３，３４４，４４１〜４４４，５４１〜５４４撮像素子部、１５２第１集光レンズ、１５３アパーチャ（絞り）、１５５保持部材、２５２第１集光レンズ、２５３アパーチャ（絞り）、２５４第２集光レンズ、２５５保持部材、３１３，３１４結像光学部、３６３，３６４光学セル、４１１，４１２，５１１，５１２結像光学部、４５１ａ，４５１ｂ折曲げミラー、４５２ａ，４５２ｂ第１凹面鏡、４５３ａ，４５３ｂアパーチャ（絞り）、４５４ａ，４５４ｂ第２凹面鏡、４５５ａ，４５５ｂ折曲げミラー、５５１ａ，５５１ｂ折曲げミラー、５５２ａ，５５２ｂ第１凹面鏡、５５３ａ，５５３ｂ反射ミラー（絞り）、５５４ａ，５５４ｂ第２凹面鏡、５５５ａ，５５５ｂ折曲げミラー、ＡＸ_１，ＡＸ_２光軸、Ｃ０〜Ｃ３結像光学部、Ｇ_１１，Ｇ_２１，Ｇ_３１，Ｇ_４１，Ｇ_５１第１グループ（第１列）、Ｇ_１２，Ｇ_２２，Ｇ_３２，Ｇ_４２，Ｇ_５２第２グループ（第２列）、Ｄ_Ｘ主走査方向（Ｘ軸方向）、Ｄ_Ｙ副走査方向（Ｙ軸方向）、Ｄ_Ｚ深度方向（Ｚ軸方向）、Ｒ_Ａ第１の注目領域、Ｒ_Ｂ第２の注目領域。

Claims

主走査方向及び副走査方向の両方に垂直な深度方向について被撮像物の位置を決め、該被撮像物を所定の合焦位置又は該合焦位置から前記深度方向にずれた位置に置く位置決め部と、
前記被撮像物上の第１の被撮像領域からの第１の光を集光することによって、第１の画像を結像させる第１の結像光学部と、
前記被撮像物上の第２の被撮像領域であって、前記第１の被撮像領域と前記主走査方向に部分的に重複する前記第２の被撮像領域から、前記第１の光と異なる方向に進む第２の光を集光することによって、第２の画像を結像させる第２の結像光学部と、
前記第１の画像を撮像する第１の撮像素子部と、
前記第２の画像を撮像する第２の撮像素子部と、
前記第１の撮像素子部及び前記第２の撮像素子部によって取得された画像情報を一時的に記憶する記憶部と、
前記記憶された画像情報を合成することによって合成画像を生成する画像処理部と
を有し、
前記第１の結像光学部は、前記合焦位置に置かれた被撮像物の合焦画像を前記第１の撮像素子部の撮像面上に結像させるように構成され、
前記第２の結像光学部は、前記合焦位置に置かれた被撮像物の合焦画像を前記第２の撮像素子部の撮像面上に結像させるように構成され、
前記画像処理部は、
隣り合う前記第１の被撮像領域と前記第２の被撮像領域をそれぞれ撮像する前記第１の撮像素子部と前記第２の撮像素子部の組について、前記第１の撮像素子部が撮像した前記第１の画像の中の第１の注目領域の画像と前記第２の撮像素子部が撮像した前記第２の画像の中の第２の注目領域の画像とが一致する画像拡大縮小率と位置を検出する結合位置検出手段と、
前記第１の画像と前記第２の画像とを前記拡大縮小率と位置に基づいて結合させて、前記合成画像を生成する画像合成手段と、
前記第１の画像における前記画像一致領域の前記副走査方向の位置と前記第２の画像における前記画像一致領域の前記副走査方向の位置との差である画像ずれ量を用いて、前記合焦位置から前記第１の被撮像領域又は前記第２の被撮像領域までの前記深度方向の距離を算出する距離算出手段と、
前記算出された距離を用いて前記合成画像のぼやけを低減させる処理を行う画像修正手段と
を有することを特徴とする画像読取装置。
主走査方向及び副走査方向の両方に垂直な深度方向について被撮像物の位置を決め、該被撮像物を所定の合焦位置又は該合焦位置から前記深度方向にずれた位置に置く位置決め部と、
前記被撮像物上の複数の第１の被撮像領域からの複数の第１の光をそれぞれ集光することによって、複数の第１の画像を結像させる複数の第１の結像光学部と、
前記被撮像物上の、前記主走査方向に前記複数の第１の被撮像領域と交互に並ぶ複数の第２の被撮像領域であって、
隣り合う前記第１の被撮像領域と第２の被撮像領域とが前記主走査方向に部分的に重複する前記複数の第２の被撮像領域から、前記複数の第１の光と異なる方向に進む複数の第２の光をそれぞれ集光することによって、複数の第２の画像を結像させる複数の第２の結像光学部と、
前記複数の第１の結像光学部に対応して配置され、前記複数の第１の画像を撮像する複数の第１の撮像素子部と、
前記複数の第２の結像光学部に対応して配置され、前記複数の第２の画像を撮像する複数の第２の撮像素子部と、
前記複数の第１の撮像素子部及び前記複数の第２の撮像素子部によって取得された画像情報を一時的に記憶する記憶部と、
前記記憶された画像情報を合成することによって合成画像を生成する画像処理部と
を有し、
前記複数の第１の結像光学部のそれぞれは、前記合焦位置に置かれた被撮像物の合焦画像を、対応する前記第１の撮像素子部の撮像面上に結像させるように構成され、
前記複数の第２の結像光学部のそれぞれは、前記合焦位置に置かれた被撮像物の合焦画像を、対応する前記第２の撮像素子部の撮像面上に結像させるように構成され、
前記画像処理部は、
前記複数の第１の撮像素子部及び前記複数の第２の撮像素子部のうちの、隣り合う第１の被撮像領域と第２の被撮像領域をそれぞれ撮像する第１の撮像素子部と第２の撮像素子部の組のそれぞれについて、前記第１の撮像素子部が撮像した第１の画像の中の第１の注目領域の画像と前記第２の撮像素子部が撮像した第２の画像の中の第２の注目領域の画像とが一致する画像拡大縮小率と位置を画像結合条件として検出する結合位置検出手段と、
前記第１の画像と前記第２の画像とを前記拡大縮小率と位置に基づいて結合させて、前記合成画像を生成する画像合成手段と、
前記第１の画像における前記画像一致領域の前記副走査方向の位置と前記第２の画像における前記画像一致領域の前記副走査方向の位置との差である画像ずれ量を用いて、前記合焦位置から前記第１の被撮像領域又は前記第２の被撮像領域までの前記深度方向の距離を算出する距離算出手段と、
前記算出された距離を用いて前記合成画像のぼやけを低減させる処理を行う画像修正手段と
を有することを特徴とする画像読取装置。
前記複数の第１の被撮像領域から前記複数の第１の結像光学部に向かう前記複数の第１の光の主光線は、互いに平行であり、
前記複数の第２の被撮像領域から前記複数の第２の結像光学部に向かう前記複数の第２の光の主光線は、互いに平行であることを特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
前記距離算出手段は、
隣り合う前記第１の被撮像領域と前記第２の被撮像領域の前記深度方向の位置が前記合焦位置に一致するときにおける前記画像ずれ量を画像ずれの基準値として保持する手段と、
前記画像ずれ量と前記保持されている基準値との差に基づいて、前記距離を算出する手段と
を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像読取装置。
前記距離算出手段は、
前記画像ずれ量を一定量変化させたときの前記距離の変化量を予め記憶する手段と、
前記画像ずれ量と前記保持されている基準値との差を、前記距離の変化量で除した値である距離換算係数を算出する手段と
を有し、
前記画像修正手段は、前記距離換算係数を用いて前記合成画像のぼやけを低減する前記画像処理を行うことを特徴とする請求項４に記載の画像読取装置。
前記画像修正手段による前記合成画像のぼやけを低減させる処理は、前記合成画像を先鋭化する処理であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像読取装置。
前記結合位置検出手段は、
前記第１の被撮像領域と前記第２の被撮像領域とが重複する領域に対応する前記第１の画像と前記第２の画像の重複領域内に、前記第１の画像の前記第１の注目領域と前記第２の画像の前記第２の注目領域とを設定する手段と、
前記第１の注目領域の画像情報と前記第２の注目領域の画像情報との差異の算出を、前記第２の画像注目領域の拡大縮小率と位置を変えながら行う手段と、
前記差異が最小となるときの前記第２の注目領域の拡大縮小率と位置を前記画像結合条件と判断する手段と
を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像読取装置。
前記差異の算出を行う手段は、
前記第１の注目領域に含まれる画像情報と前記第２の注目領域に含まれる画像情報から第１及び第２のベクトルデータをそれぞれ生成し、
前記第１及び第２のベクトルデータの対応する成分間の差から前記第１の注目領域と前記第２の注目領域の前記差異を算出することを特徴とする請求項７に記載の画像読取装置。
前記差異の算出を行う手段は、
前記第１の注目領域に含まれる画像情報と前記第２の注目領域に含まれる画像情報から、ピクセル間の情報を補間したサブピクセルの第１及び第２のベクトルデータをそれぞれ生成し、
前記第１及び第２のサブピクセル化ベクトルデータの対応する成分間の差から前記第１の注目領域と前記第２の注目領域の前記差異を算出することを特徴とする請求項７に記載の画像読取装置。
前記結合位置検出手段は、
前記第１の注目領域に含まれる画像情報及び／又は前記第２の注目領域に含まれる画像情報について、画像情報の標準偏差、分散、及び最大値と最小値の差の少なくとも１つに基づいて特徴の有無を判定する手段と、
前記第１の注目領域に含まれる画像情報及び／又は前記第２の注目領域に含まれる画像情報に特徴が無いと判定されたときに、前記画像一致領域を判断する処理を行わせない手段と
を有することを特徴とする請求項８乃至９のいずれか１項に記載の画像読取装置。
前記差異の算出を行う手段による前記差異の算出は、前記第１の注目領域及び前記第２の画像注目領域の位置のいずれかを１ラインずつ又は所定の複数ラインずつ変えながら行うことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の画像読取装置。
前記差異の算出を行う手段による前記差異の算出は、前記第１の注目領域及び前記第２の画像注目領域の位置のいずれかを１サブピクセルラインずつ又は所定の複数サブピクセルラインずつ変えながら行うことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の画像読取装置。
前記差異の算出を行う手段による前記差異の算出は、前記第１の注目領域及び前記第２の画像注目領域のいずれかを１サブピクセルライン単位ずつ又は所定の複数サブピクセルライン単位ずつ拡大縮小を行ってサブピクセル化ベクトルデータを作成し成分間の差から前記第１の注目領域と前記第２の注目領域の前記差異を算出することを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか１項に記載の画像読取装置。
前記画像合成手段は、
前記第１の画像と前記第２の画像との前記結合位置を含む平滑化領域を設定する手段と、
前記第１の画像の前記平滑化領域内の複数の画素の各画素値に前記第２の画像側に近づくほど小さくなる重み係数を乗算して、重み付けされた複数の第１の画素値を計算し、前記第２の画像の前記平滑化領域内の複数の画素の各画素値に前記第１の画像側に近づくほど小さくなる重み係数を乗算して、重み付けされた複数の第２の画素値を計算し、重み付けされた前記複数の第１の画素値と重み付けされた前記複数の第２の画素値とをそれぞれ加算することによって、前記合成画像の前記平滑化領域における画素値を求める平滑化手段と
を有することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像読取装置。
前記第１及び第２の結像光学部はそれぞれ、光学セルを有し、
前記光学セルは、前記被撮像物からの光を集光する少なくとも１つの集光レンズと、
前記光の光束径を規制する絞りと
を有することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の画像読取装置。
前記第１及び第２の結像光学部はそれぞれ、前記被読取物からの光を前記光学セルに向けて折曲げる折曲げ手段を有することを特徴とする請求項１５に記載の画像読取装置。
前記第１及び第２の結像光学部はそれぞれ、
前記被撮像物からの光を折曲げる折曲げ手段と、
折曲げられた前記光を集光する少なくとも１つの凹面鏡と、
前記光の光束径を規制する絞りと
を有することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の画像読取装置。
前記絞りは、該絞りに向かう前記光の光束径よりも小さい径を有する反射ミラーから構成されることを特徴とする請求項１７に記載の画像読取装置。
前記第１及び第２の結像光学部はそれぞれ、前記被撮像物側にテレセントリックな光学系であることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の画像読取装置。
前記第１及び第２の結像光学部はそれぞれ、結像画像側にテレセントリックな光学系であることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の画像読取装置。