JP5174729B2 - Image reading device - Google Patents
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Description
本発明は、被写体を光学的に読取り、画像信号を生成する画像読取装置に関するものである。 The present invention relates to an image reading apparatus that optically reads a subject and generates an image signal.
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及び２参照）。この画像読取装置では、主走査方向に複数に分割された領域を複眼レンズを用いて読み取り、主走査方向に分割された領域（読取部分）毎に配置された撮像素子によって出力された読取り信号を合成して、原稿の画像を復元する。
In general, an image reading apparatus applied to a copy machine, an image scanner, a facsimile, and the like includes a one-dimensional image sensor (line sensor) configured by arranging a plurality of image sensors (photoelectric conversion elements) in the main scanning direction. ing. At the time of image reading, reading in the main scanning direction by the one-dimensional image sensor and movement of the reading position in the sub-scanning direction (movement of the document or the optical system) are executed (for example, refer to
特許文献１には、小型化と焦点深度の改善を目的として、レンズに代えて凹面ミラーを用いる画像読取装置が提案されている。特許文献１に記載された画像読取装置は、原稿台（コンタクトガラス）側を向く複数の凹面ミラーを１列に配列した第１ミラーアレイと、第１ミラー側を向く複数の凹面ミラーを１列に配列した第２ミラーアレイとを有しており、対応する１対の凹面ミラーで非テレセントリック光学系を構成している（例えば、特許文献１の図１及び図２参照）。
また、特許文献２には、原稿台（プラテンガラス）の下に、第１反射鏡と第２反射鏡とが取付けられたキャリッジを備え、第１反射鏡及び第２反射鏡の取付け精度を向上させた画像読取装置が提案されている。
Further,
しかしながら、特許文献１に記載された画像読取装置では、原稿台からフォトセンサまでの高さ寸法が大きくなり、画像読取装置の厚さ（高さ寸法）を薄くできないという問題がある。
However, the image reading apparatus described in
また、特許文献２に記載された画像読取装置では、第１反射鏡と第２反射鏡とをキャリッジに取付けているので、部品点数が多く構成が複雑であるという問題がある。
In addition, the image reading apparatus described in
また、一般に、対向する曲面を有する構造体（例えば、特許文献１の第１ミラーアレイと第２ミラーアレイ）を、金型を用いて一体に形成することは、アンダーカットの部分ができるので、困難である。また、構造体とミラーとを一体に形成せず、構造体に曲面ミラー及び平面ミラーを取り付けて構成する画像読取装置の光学系では、組立性が悪く、また、各ミラー間の位置精度を向上させることが困難であるという問題がある。 In general, forming the structures having opposing curved surfaces (for example, the first mirror array and the second mirror array in Patent Document 1) integrally using a mold allows an undercut portion. Have difficulty. In addition, the optical system of the image reading device, which is configured by attaching a curved mirror and a plane mirror to the structure without forming the structure and mirror integrally, has poor assembly and improves the positional accuracy between the mirrors. There is a problem that it is difficult to do.
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、厚さが薄く、構成が簡略化されて組み立て性がよく、各ミラー間の位置精度を向上させることができる画像読取装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and its purpose is to reduce the thickness, simplify the configuration, improve the assembly, and improve the positional accuracy between the mirrors. Another object of the present invention is to provide an image reading apparatus that can be used.
また、本発明に係る他の画像読取装置は、第１の構造体並びに該第１の構造体と一体に形成された第１の被写体側曲面ミラー及び第１の撮像素子側曲面ミラーを有する第１の曲面ミラーユニットと、第２の構造体並びに該第２の構造体と一体に形成された第２の被写体側曲面ミラー及び第２の撮像素子側曲面ミラーを有する第２の曲面ミラーユニットと、第３の構造体並びに該第３の構造体と一体に形成された第１の被写体側平面ミラー及び第２の被写体側平面ミラーを有し、前記第１の曲面ミラーユニット及び前記第２の曲面ミラーユニットが所定の位置に固定される平面ミラーユニットと、第１の撮像素子及び第２の撮像素子とを備え、被写体からの光が、前記第１の被写体側平面ミラーで反射し、その後に前記第１の被写体側曲面ミラーで反射し、前記第２の撮像素子側曲面ミラーで反射し、その後に前記第１の撮像素子に入射し、且つ、前記被写体からの光が、前記第２の被写体側平面ミラーで反射し、その後に前記第２の被写体側曲面ミラーで反射し、前記第１の撮像素子側曲面ミラーで反射し、その後に前記第２の撮像素子に入射するように、前記平面ミラーユニットに対して、前記第１の曲面ミラーユニット、前記第２の曲面ミラーユニット、前記第１の撮像素子、及び前記第２の撮像素子が配置されることを特徴としている。 Another image reading apparatus according to the present invention includes a first structure, a first object-side curved mirror and a first image sensor-side curved mirror formed integrally with the first structure. A second curved mirror unit having a second curved body mirror, a second subject-side curved mirror and a second imaging element-side curved mirror formed integrally with the second structural body; , And a first object-side plane mirror and a second object-side plane mirror formed integrally with the third structure, and the first curved mirror unit and the second object mirror a plane mirror unit curved mirror unit is fixed to a predetermined position, a first and an image pickup element and the second image sensor, light from an object is reflected by the first object side plane mirror, then The first subject-side curved mirror In reflected, reflected by the second image pickup element side curved mirror, then it enters the first imaging element, and the light from the object is reflected by the second object-side flat mirror, The plane mirror unit is then reflected by the second subject-side curved mirror, reflected by the first imaging element-side curved mirror, and then incident on the second imaging element. The first curved mirror unit, the second curved mirror unit, the first imaging device, and the second imaging device are arranged.
本発明に係る画像読取装置によれば、被写体からの光が平面ミラーユニットの被写体側平面ミラーで折り曲げられた後に、被写体側曲面ミラーと撮像素子側曲面ミラーで反射し、その後にラインセンサに入射するので、被写体からフォトセンサまでの高さ寸法を小さくでき、画像読取装置の厚さを薄くすることができるという効果がある。 According to the image reading apparatus of the present invention, the light from the subject is bent by the subject side plane mirror of the plane mirror unit, then reflected by the subject side curved mirror and the image sensor side curved mirror, and then incident on the line sensor. As a result, the height dimension from the subject to the photo sensor can be reduced, and the thickness of the image reading apparatus can be reduced.
また、本発明に係る画像読取装置は、構造体に一体に形成された被写体側平面ミラーを有する平面ミラーユニットに、構造体に一体に形成された被写体側曲面ミラー及び／又は撮像素子側曲面ミラーを有する第１及び第２の曲面ミラーユニットを固定することによって構成されているので、構成の簡略化、組み立て性の向上、及び各ミラー間の位置精度の向上を図ることができるという効果がある。 In addition, an image reading apparatus according to the present invention includes a subject-side curved mirror and / or an image sensor-side curved mirror integrally formed on a structure in a plane mirror unit having a subject-side planar mirror integrally formed on the structure. Since the first and second curved mirror units having the above are fixed, there is an effect that the configuration can be simplified, the assemblability can be improved, and the positional accuracy between the mirrors can be improved. .
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の光学ユニット１００の構成を概略的に示す縦断面図である。また、図２は、実施の形態１に係る画像読取装置の光学ユニット１００の１つ光学セル１０又は１１の主要な光線を示す斜視図であり、図３は、実施の形態１に係る画像読取装置１０１の光学ユニット１００の２つの光学セルの主要な光線を示す図である。また、図４は、実施の形態１に係る画像読取装置の光学ユニット１００の構成を概略的に示す分解斜視図であり、図５は、実施の形態１に係る画像読取装置の光学ユニットの構成（図４を上下逆にした状態）を概略的に示す分解斜視図である。なお、各図に示す直交座標系において、Ｘ軸が示すＸ方向は、主走査方向を示し、Ｙ軸が示すＹ方向は、副走査方向を示し、Ｚ軸が示すＺ方向は、原稿面６に直交する方向（深度方向）を示す。また、各図において、光学セル１０から原稿面６に向く方向を＋Ｚ方向とし、その反対方向を−Ｚ方向とする。また、実施の形態１において、ラインセンサにおける撮像素子７の配列方向及び光学セル１０の配列方向は、Ｘ方向である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a configuration of an
図１乃至図５に示されように、実施の形態１に係る画像読取装置の光学ユニット１００は、曲面ミラーユニット（「第１のミラーユニット」とも言う。）１Ａと、曲面ミラーユニット（「第２のミラーユニット」とも言う。）１Ｂと、平面ミラーユニット（「平面ミラーアレイユニット」とも言う。）２とを主要な構成としている。実施の形態１において、曲面ミラーユニット１Ａと曲面ミラーユニット１Ｂとは、同じ構造を持つ。また、図４及び図５に示されるように、実施の形態１に係る画像読取装置の光学ユニット１００は、Ｘ方向に並び、Ｙ方向について互いに逆向きである、２つの光学セル１０及び１１を構成する。なお、曲面ミラーユニット１Ａと曲面ミラーユニット１Ｂのいずれか一方を示す場合には、「曲面ミラーユニット１」とも記す。
As shown in FIGS. 1 to 5, the
平面ミラーユニット２は、曲面ミラーユニット１Ａ及び曲面ミラーユニット１Ｂと連結するための構造（位置決めピン、基準面など）を備えた平面ミラーユニット本体となる構造体と、光学セル１０の平面のミラー面２０ａを備えた被写体側平面ミラー２ａと、光学セル１０の平面のミラー面２０ｂを備えた撮像素子側平面ミラー２ｂと、光学セル１１の平面のミラー面２０ａを備えた被写体側平面ミラー２ａと、光学セル１１の平面のミラー面２０ｂを備えた撮像素子側平面ミラー２ｂとを有している。平面ミラーユニット２の２つの被写体側平面ミラー２ａと２つの撮像素子側平面ミラー２ｂは、平面ミラーユニット２の本体となる構造体と一体に形成されている。
The
曲面ミラーユニット１Ａは、平面ミラーユニット２と連結するための構造（連結穴、基準面など）を備えた曲面ミラーユニット１Ａの本体となる構造体と、光学セル１０の曲面のミラー面３０ａを備えた被写体側曲面ミラー３ａと、光学セル１１の曲面のミラー面３０ｂを備えた撮像素子側曲面ミラー３ｂとを有している。曲面ミラーユニット１Ａの被写体側曲面ミラー３ａと撮像素子側曲面ミラー３ｂは、曲面ミラーユニット１Ａの本体となる構造体と一体に形成されている。
The
曲面ミラーユニット１Ｂは、平面ミラーユニット２と連結するための構造（連結穴、基準面など）を備えた曲面ミラーユニット１Ｂの本体となる構造体と、光学セル１１の曲面のミラー面３０ａを備えた被写体側曲面ミラー３ａと、光学セル１０の曲面のミラー面３０ｂを備えた撮像素子側曲面ミラー３ｂとを有している。曲面ミラーユニット１Ｂの被写体側曲面ミラー３ａと撮像素子側曲面ミラー３ｂは、曲面ミラーユニット１Ａの本体となる構造体と一体に形成されている。
The
また、図６は、実施の形態１に係る画像読取装置の２つの光学ユニット１００Ａ，１００Ｂを主走査方向（Ｘ方向）に並べて組み合わせた状態を概略的に示す斜視図であり、図７は、実施の形態１に係る画像読取装置の２つの光学ユニット１００Ａ，１００Ｂを主走査方向（Ｘ方向）に並べて組み合わせた状態を概略的に示す平面図である。なお、図１は、図７の光学ユニット１００ＡをＳ１−Ｓ１線で切る概略的な縦断面図に相当する。
6 is a perspective view schematically showing a state in which the two
図１乃至図３に示されるように、光学系の構成単位である光学セル（１０，１１）は、原稿台等（図２及び図３に示すカバーガラス８９）の上に置かれた原稿の原稿面６の画像を、ラインセンサを構成する撮像素子７に入射させる光学系の１単位である。
As shown in FIG. 1 to FIG. 3, the optical cell (10, 11), which is a structural unit of the optical system, is used for a document placed on a document table or the like (the
光学セル１０は、原稿面６に対向するように配置された被写体側平面ミラー２ａを有している。被写体側平面ミラー２ａは、Ｚ方向に対して略４５度傾斜し、原稿面６からの光束を略９０度偏向して略＋Ｙ方向に反射する平面のミラー面（反射面）２０ａを有している。また、被写体側平面ミラー２ａの＋Ｙ側に対向するように、ミラー面２０ａからの反射光が入射する凹状のミラー面３０ａを備えた被写体側曲面ミラー３ａが配置されている。
The
一方、被写体側平面ミラー２ａの下方（−Ｚ側）には、被写体側曲面ミラー３ａからの反射光が入射する凹状のミラー面３０ｂを備えた撮像素子側曲面ミラー３ｂが配置されている。さらに、撮像素子側曲面ミラー３ｂの＋Ｙ側（且つ、−Ｚ側）には、撮像素子側曲面ミラー３ｂからの反射光が入射する平面のミラー面２０ｂを有する撮像素子側平面ミラー２ｂが配置されている。撮像素子側平面ミラー２ｂのミラー面２０ｂは、Ｚ方向に対して略４５度傾斜し、撮像素子側曲面ミラー３ｂのミラー面３０ｂからの反射光を、撮像素子７の撮像面７ａに向けて−Ｚ方向に反射する。
On the other hand, an imaging element side curved
被写体側曲面ミラー３ａのミラー面３０ａから撮像素子側曲面ミラー３ｂのミラー面３０ｂに至る光路中には、開口部４ａを有するアパーチャ（絞り）４が配置されている。アパーチャ４は、例えば、平面ミラーユニット２と一体に構成されている。撮像素子側平面ミラー２ｂのミラー面２０ｂから撮像素子７に至る光路中には、光束を通過させるスリット９が配置されている。このスリット９は、ベース８０（図１）に形成されている。
In the optical path from the
以上に説明した構成により、光源（例えば、後述する図１３に示すＬＥＤ素子８６ａ）から発せられて原稿面６で反射された光束は、被写体側平面ミラー２ａにより略＋Ｙ方向に反射され、さらに、被写体側曲面ミラー３ａにより略−Ｙ方向に反射される。被写体側曲面ミラー３ａで反射された光束は、アパーチャ４を通過したのち、撮像素子側曲面ミラー３ｂにより略＋Ｙ方向に反射され、さらに、撮像素子側平面ミラー２ｂで−Ｚ方向に反射され、撮像素子７の撮像面７ａに入射する。これにより、原稿面６の画像が、撮像面７ａに結像する。
With the configuration described above, the light beam emitted from the light source (for example, the
次に、Ｘ方向に隣接する光学セル１０，１１の各構成要素について説明する。図４及び図５に示すように、光学セル１１は、光学セル１０と同一の構成を有しているが、Ｙ方向の向きが逆になるように組み合わされる。Ｘ方向に隣接する光学セル１０，１１は、互いに一体的に形成され、１つの光学ユニット１００を構成する。すなわち、光学セル１０の被写体側曲面ミラー３ａと光学セル１１の撮像素子側曲面ミラー３ｂとが一体となってミラーアレイを備えた曲面ミラーユニット１Ａを構成し、光学セル１０の撮像素子側曲面ミラー３ｂと光学セル１１の被写体側曲面ミラー３ａとが一体となって曲面ミラーユニット１Ｂを構成している。曲面ミラーユニット１Ａと曲面ミラーユニット１Ｂは、一方の曲面ミラーユニット１Ａ（又は１Ｂ）の被写体側曲面ミラー３ａのミラー面３０ａと、他方の曲面ミラーユニット１Ｂ（又は１Ａ）の撮像素子側曲面ミラー３ｂのミラー面３０ｂとが、Ｙ方向に対向し合うように配置されている。
Next, each component of the
曲面ミラーユニット１Ａ及び１Ｂのそれぞれにおいて、被写体側曲面ミラー３ａの凹状のミラー面３０ａ及び撮像素子側曲面ミラー３ｂの凹状のミラー面３０ｂは、Ｘ方向（主走査方向）に隣接するように配置され、Ｚ方向には被写体側曲面ミラー３ａの凹状のミラー面３０ａの−Ｚ側の辺が撮像素子側曲面ミラー３ｂの凹状のミラー面３０ｂの＋Ｚ側の辺と略同一の高さとなるように配置されている。
In each of the
図５に示すように、撮像素子側曲面ミラー３ｂの凹状のミラー面３０ｂの＋Ｚ側には平面部３１ｂがあり、その＋Ｚ側には、アパーチャ４の＋Ｚ側を覆うように遮光面部３２ｂが延在している。これにより、アパーチャ４の周辺の＋Ｚ側を遮光することができる。すなわち、後述する図１３及び図１４に示すように、光学セル１０，１１の＋Ｚ側に配置される光源であるＬＥＤ素子８６ａからの光線や、当該光線を伝搬させるプリズム８８から漏れる光線を遮光することができる。
As shown in FIG. 5, there is a
しかし、撮像素子側曲面ミラー３ｂの凹状のミラー面３０ｂの前方に遮光面部３２ｂが延在すると、製造段階において、凹状のミラー面３０ｂを形成するための蒸着をする際、蒸着条件を悪くする場合がある。この場合は、遮光面部３２ｂを図４の破線Ｄ０のように切断し、平面ミラーユニット２の位置決めピン２６ｂを基準面２５ｃに近接するように配置し、基準面２５ｂを被写体側曲面ミラー３ａの−Ｚ側の基準面１５ｄに対応する位置である基準面２５ｄの位置に移動して設けるように形状変更することで、平面ミラーユニット２に対するレンズアレイ１の取り付け精度の低下を抑えることができる。
However, when the light
一方、隣接する光学セル１０，１１の２つの被写体側平面ミラー２ａと、２つの撮像素子側平面ミラー２ｂと、２つのアパーチャ４とは、一体形成された平面ミラーユニット２として構成されている。光学セル１０は、被写体側平面ミラー２ａを保持する保持部２１と、被写体側平面ミラー２ａを挟んで保持部２１と反対側に配置されたアパーチャ４及び撮像素子側平面ミラー２ｂとを有している。
On the other hand, the two object-side plane mirrors 2a, the two image sensor-side plane mirrors 2b, and the two
被写体側平面ミラー２ａは、保持部２１のアパーチャ４側の端部に立設している柱部２２の上に被写体側平面ミラー２ａの両端部で結合して保持されている。このため、被写体側平面ミラー２ａのミラー面２０ａを遮る構造物は無く、アルミニウム等によるミラー蒸着を容易にできる構造となっている。
The subject-
アパーチャ４は、柱部２２から保持部２１と反対側に延在しているリブ２３ａ，２３ｂにＸ方向（主走査方向）の両端を保持される構造で配置されている。アパーチャ４の開口部４ａは、撮像素子側曲面ミラー３ｂ側にテーパにより広がるように構成されており、図中＋Ｙ方向に金型が抜けるように構成されている。被写体側平面ミラー２ａとリブ２３ａ，２３ｂ、アパーチャ４を囲む部分の−Ｚ方向側（撮像素子７側）には底面部２４ａにより光束Ａ０を遮光できる構造となっている。また、アパーチャ４は平面ミラーユニット２に一体的に形成されているため、アパーチャ４が、鏡筒等の構造部品を介さず直接曲面ミラーユニット１に位置決めされ、アパーチャ４と曲面ミラーユニット１との位置関係を精度良く決めることができる。
The
撮像素子側平面ミラー２ｂは、底面部２４ａの撮像素子側曲面ミラー１ｂの凹状のミラー面３０ｂと対面する端面に形成されている。撮像素子側平面ミラー２ｂの片側にはリブ２３ａが延在し、他の側には光学セル１１の保持部２１の端部が配置されている。リブ２３ａと保持部２１、撮像素子側曲面ミラー３ｂを囲む部分の−Ｚ方向（撮像素子７側）には、底面部２４ａのように遮光する部分は存在しない。このため、撮像素子側平面ミラー２ｂのミラー面２０ｂを遮る構造物は無く、アルミニウム等によるミラー蒸着を容易にできる構造となっている。
The imaging element side
上述のように、平面ミラーユニット２は、光学セル１０と同様の構造をした光学セル１１とが、Ｙ方向の向きが互いに逆になるように配置され、一体の構造となっている。２つの対向する曲面ミラーユニット１Ａ，１Ｂは、＋Ｚ方向から平面ミラーユニット２に取り付けられる。平面ミラーユニット２には曲面ミラーユニット１Ａ，１ＢのＺ方向位置を決める基準面２５ａ，２５ｂ，２５ｃと、曲面ミラーユニット１Ａ，１ＢのＸ方向、Ｙ方向の位置を決める位置決めピン２６ａ，２６ｂが設けられている。
As described above, the
位置決めピン２６ａは保持部２１の隅部に立設し、その根元には基準面２５ａが位置決めピン２６ａを囲むように設けられている。基準面２５ｂは、光学セル１０と光学セル１１の接する側のリブ２３ｂ上の被写体側平面ミラー２ａに隣接する部分に設けられている。位置決めピン２６ｂは、リブ２３ａ上の被写体側平面ミラー２ａに隣接する位置に立設している。基準面２５ｃは、リブ２３ａの先端に設けられている。
The
一方、曲面ミラーユニット１には、平面ミラーユニット２の基準面２５ａ，２５ｂ，２５ｃに対応する部分に、基準面１５ａ，１５ｂ，１５ｃが設けられている。基準面１５ａは、他の基準面１５ｂ，１５ｃと同一平面とするため、被写体側曲面ミラー３ａの−Ｚ側の平面の一部を切り欠いた構造としている。
On the other hand, the
また、位置決めピン２６ａに対応する曲面ミラーユニット１の部分には、位置決め穴１６ａが設けられ、位置決めピン２６ｂに対応する曲面ミラーユニット１の部分には、位置決め用Ｕ字形状の切欠き１６ｂが設けられている。位置決めピン２６ａと位置決め穴１６ａが嵌合することにより、曲面ミラーユニット１Ａ，１Ｂと平面ミラーユニット２のＸ方向とＹ方向の位置が決まり、位置決めピン２６ｂと位置決め用切欠き１６ｂの嵌合により、曲面ミラーユニット１Ａ，１Ｂの位置決めピン２６ａを中心としたＺ軸回りの回転方向の位置が決まる。
The
図４において、基準面２５ａと基準面２５ｃはＸ方向の寸法Ｂ０が最大になるように設けられており、基準面２５ａ，２５ｃと基準面２５ｂはＹ方向の寸法Ｃ０が最大になるように設けられている。これにより、曲面ミラーユニット１Ａ，１ＢのＹ軸回りの傾きは寸法Ｂ０により、また、曲面ミラーユニット１Ａ，１ＢのＸ軸回りの傾きは寸法Ｃ０により最小とすることができる。
In FIG. 4, the
また、位置決めピン２６ａと２６ｂの距離は寸法Ｂ０と寸法Ｃ０により形成される長方形の略対角となるため、位置決めピン２６ａと２６ｂの距離は、上記長方形の範囲で最大となる。このため、曲面ミラーユニット１Ａ，１Ｂの位置決めピン２６ａを中心としたＺ軸回りの回転位置のずれ量を、最小とすることができる。
Further, since the distance between the positioning pins 26a and 26b is substantially a diagonal of the rectangle formed by the dimensions B0 and C0, the distance between the positioning pins 26a and 26b is the maximum within the rectangular range. For this reason, the shift amount of the rotational position around the Z axis around the
また、平面ミラーユニット２の下面には、ベース８０に対する曲面ミラーユニット１Ａ，１Ｂの姿勢を決定する基準面２５ｅ，２５ｆ，２５ｇが形成されている。基準面２５ｅ，２５ｆは、曲面ミラーユニット１Ａ，１ＢのＸ方向両端に設けられている。これにより、基準面２５ｅ，２５ｆ間の距離Ｂ１を大きくとることができ、ミラー面２０ａ，２０ｂのＹ方向の軸を中心とする回転位置精度（すなわち、ミラーの傾き精度）を向上することができる。一方、基準面２５ｇは、平面ミラーユニット２のＹ方向の端部に設けられているため、基準面２５ｅ，２５ｆからの距離Ｃ１を大きくとることができ、ミラー面２０ａ，２０ｂのＸ方向の軸を中心とする回転位置精度（すなわち、ミラーのあおり精度）を向上することができる。
Further, on the lower surface of the
このように互いに対向して配置された２つの曲面ミラーユニット１Ａ，１Ｂにより、光学セル１０と光学セル１１とが組み合わせられた１つの光学ユニット１００が構成されている。画像読取装置は、この光学ユニット１００を主走査方向（Ｘ方向）に複数配列して構成される。
The two
次に、画像読取装置１０１における複数の光学ユニット１００の配置構造について説明する。図６は、実施の形態１に係る画像読取装置の２つの光学ユニット１００（１００Ａ，１００Ｂ）を主走査方向（Ｘ方向）に並べて組み合わせた状態を概略的に示す斜視図であり、図７は、実施の形態１に係る画像読取装置の２つの光学ユニット１００（１００Ａ，１００Ｂ）を主走査方向（Ｘ方向）に並べて組み合わせた状態を概略的に示す平面図である。ここでは、図６に示すように、光学ユニット１００Ａに含まれる光学セル１０，１１（図４）を、光学セル１０Ａ，１１Ａとし、光学ユニット１００Ｂに含まれる光学セル１０，１１を、光学セル１０Ｂ，１１Ｂとする。
Next, the arrangement structure of the plurality of
図６に示すように、光学ユニット１００Ａ，１００Ｂは、各光学セル１０Ａ，１０ＢのＹ方向の向きが同じになり、各光学セル１１Ａ，１１ＢのＹ方向の向きが互いに同じになるように、Ｘ方向に隣接して配置されている。画像読取装置は、この光学ユニット１００（１００Ａ，１００Ｂ）をＸ方向に多数配列した構成を有している。
As shown in FIG. 6, in the
図７に示すように、各光学ユニット１００Ａ（１００Ｂ）において、光学セル１０Ａ（１０Ｂ）の被写体側平面ミラー２ａのミラー面２０ａ部分と、光学セル１１Ａ（１１Ｂ）の被写体側平面ミラー２ａのミラー面２０ａ部分とが、Ｘ方向の一部分においてＹ方向に重なり合う。より具体的には、光学セル１０Ａ，１１Ａ（１０Ｂ，１１Ｂ）の各被写体側平面ミラー２ａのミラー面２０ａにおける頂点部２１ａ同士が、Ｘ方向の一部分（図７に符号Ｅ０で示す）において、Ｙ方向に重なり合う。両頂点部２１ａは、互いに接していてもよいし、隙間を開けて近接配置されていてもよい。
As shown in FIG. 7, in each
さらに、光学ユニット１００Ａと光学ユニット１００Ｂとが隣接する部分では、光学ユニット１００Ａの光学セル１１Ａの被写体側平面ミラー２ａと、光学ユニット１００Ｂの光学セル１０Ｂの被写体側平面ミラー２ａとが、Ｘ方向の一部分においてＹ方向に重なり合う（図７に符号Ｆ０で示す）。
Further, in a portion where the
このように、２つの光学セル１０，１１（図４及び図５）を組み合わせた光学ユニット１００をＸ方向に複数組配置すると、各光学セル１０，１１の被写体側平面ミラー２ａがＸ方向に千鳥状に配列される。また、隣接する光学セル１０，１１の被写体側平面ミラー２ａ同士がＹ方向に重なり合う部分は、後述する読取画像の重複部分に対応している。
In this way, when a plurality of sets of the
原稿面６における読取ラインは、主走査方向、すなわち、Ｘ方向に延在するラインであり、隣接する光学セル１０，１１の各被写体側平面ミラー２ａのミラー面２０ａのＹ方向の中間位置に規定されている。上述したように、隣接する光学セル１０，１１の各被写体側平面ミラー２ａの頂点部２１ａがＹ方向において近接して配置されているため、原稿面６の垂線に対する光軸の傾き角度を小さく（ここでは約５度）することができる。
The reading line on the
互いに隣接する光学セル１０，１１で原稿面６上の同一ラインを読み取るために、各被写体側平面ミラー２ａから原稿面６に向かう光の光軸は、（図１では原稿面６に対して垂直であるとして説明したが）原稿面６に対して傾きを有している。その結果、原稿面６が浮き上がった場合に、互いに隣接する光学セル１０，１１の読取ラインがＹ方向にずれることになる。原稿面６の垂線に対する上記光軸の傾きが大きいほど、互いに隣接する光学セル１０，１１の読取ラインのＹ方向のずれ量が大きくなり、両光学セル１０，１１による重複読取部分の位置がＹ方向にずれることになる。このような読取ラインのずれを最小限に抑えるためには、原稿面６から被写体側平面ミラー２ａまでの距離をできる限り大きくすること、及び、隣接する光学セル１０，１１の被写体側平面ミラー２ａの副走査方向の間隔を最小にすることが有効である。
In order to read the same line on the
図８は、実施の形態１に係る画像読取装置の光学ユニットの２つの光学セル１０，１１の各被写体側平面ミラー２ａ（ここでは、被写体側平面ミラー２ａ１，２ａ２とする。）と原稿面６との関係の一例を概略的に示す図である。図８に示す構成例では、被写体側平面ミラー２ａ１，２ａ２から原稿面６に向かう光の光軸Ａ１，Ａ２は、原稿面６の垂線に対して約５度傾斜しており、互いに隣接する光学セル１０，１１が原稿面６上の同一線上の読取ライン６１ａを読み取ることになる。なお、原稿面６が、例えば、符号６１で示す原稿位置から符号６２で示す原稿位置まで浮き上がった場合には、両光学セル１０，１１がそれぞれ異なる読取ライン６２ａ，６２ｂ上で交互に読み取りを行うことになるが、この場合の画像処理については後述する（図１２（ａ）〜（ｃ））。
8 shows the subject-
図９は、実施の形態１に係る画像読取装置の光学ユニットの２つの光学セル１０，１１の各被写体側平面ミラー２ａ（ここでは、被写体側平面ミラー２ａ１，２ａ２とする。）と原稿面６との関係の他の例を概略的に示す図である。図９に示す構成例では、被写体側平面ミラー２ａ１，２ａ２から原稿面６に向かう光の光軸Ａ１，Ａ２が、原稿面６に対して垂直であり、互いに隣接する光学セル１０，１１が原稿面６上の異なる読取ライン６１ａ，６１ｂを読み取るようになっている。この場合、原稿面６が、例えば、符号６１で示す原稿位置から符号６２で示す原稿位置まで浮き上がったとしても、両光学セル１０，１１による読取ライン６２ａ，６２ｂは、読取ライン６１ａ，６１ｂと同じである。そのため、予め読取ライン６１ａ，６１ｂの距離（ずれ量）を測定しておき、当該距離に基づいて読み取り画像を復元することができる。
FIG. 9 shows the subject-
図１０は、実施の形態１に係る画像読取装置の各光学セル１０の機能を説明するための模式図である。図１０では、原稿面６から撮像素子７に至る主光線の集合が符号Ｃ０で示されている。また、図１０では、光学セル１０の被写体側曲面ミラー３ａ及び撮像素子側曲面ミラー３ｂは、レンズ効果を有するため、レンズ形状で示されている。図１０には、１つの光学セル１０に対応する原稿面６の読取範囲Ｄ１が示されている。ここでは、原稿面６の読取範囲Ｄ１に、読取対象画像９０ａ（画像要素‘１’，…，‘６’）があるものとする。
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the function of each
被写体側曲面ミラー３ａは、ミラー面３０ａが曲面（凹面）であり、レンズ効果を有している。アパーチャ４は、被写体側曲面ミラー３ａの後側焦点に配置されており、これにより原稿面６側（被写体側：物体側）にテレセントリックな光学系が実現されている。被写体側曲面ミラー３ａのミラー面３０ａは凹面であり、被写体側曲面ミラー３ａでの反射光が平行光となるように構成されている。なお、被写体側曲面ミラー３ａを用いた場合には、レンズを用いた場合と異なり、色収差の発生がないという利点がある。
The subject-side
他の光学セル１１も、図１０に示した光学セル１０と同様の光学系を有しており、原稿面６側にテレセントリックな光学系を有している。そのため、各光学セル１０，１１の読取範囲Ｄ１から発せられる光束の結像に寄与する光線束の主光線は、すべて、主走査方向すなわち、原稿面６の読取ラインに対して垂直となる。これにより、原稿面６の浮き上がり等により、原稿面６と被写体側曲面ミラー３ａとの距離が変化しても、結像倍率は変化せず、従って撮像面７ａ上での大きさ（撮像素子７により読み取られる画像の大きさ）は変化しない。
The other
なお、実施の形態１の光学セル１０，１１では、被写体側平面ミラー２ａ及び撮像素子側平面ミラー２ｂを互いに同一形状とし、被写体側曲面ミラー３ａ及び撮像素子側曲面ミラー３ｂを互いに同一形状とし、撮像素子側曲面ミラー３ｂの前側焦点にアパーチャ４を配置することにより、原稿面６側（物体側）及び撮像面７ａ側（像側）の両側にテレセントリックな光学系を構成している。そのため、例えば、組立誤差等により撮像面７ａと撮像素子側曲面ミラー３ｂとの距離が変化したとしても、結像倍率が変化することはない。
In the
原稿面６の読取対象画像９０ａは、光学セル１０，１１の上述した光学系により、Ｘ方向における逆向きの読取画像９１ａとして撮像素子７の撮像面７ａ上に結像する。
The
図１１は、実施の形態１に係る画像読取装置の隣接する２つの光学セル１０，１１における画像の合成処理方法を説明するための図である。ここでは、原稿面６の読取対象画像９０ｂが画像要素‘１’，…，‘１０’を含み、一方の光学セル１０が、画像要素‘１’，…，‘６’を読み取って読取画像９１ｂを得ると共に、隣接する光学セル１１が、画像要素‘５’，…，‘１０’を読み取って読取画像９１ｃを得る場合を説明する。すなわち、読取対象画像９０ｂの画像要素‘５’，‘６’は、読取画像９１ｂ，９１ｃの両方に重複して含まれることになる。そこで、図１１に示されるように、一方の光学セル１０で読み取られた読取画像９１ｂと、隣接する光学セル１１で読み取られた読取画像９１ｃとを、重複部分の画像要素‘５’，‘６’が一致するように配列方向をそれぞれ逆にして合成することにより、元の読取対象画像９０ｂを復元した合成画像９３を得る。
FIG. 11 is a diagram for explaining an image composition processing method in two adjacent
図１２（ａ）〜（ｃ）は、実施の形体１に係る画像読取装置における画像処理方法を説明するための図である。図１２（ａ）〜（ｃ）は、図８を参照して説明した、原稿面６に浮き上がり等があった場合の画像の処理方法を概略的に示す。ここでは、図１２（ａ）に示すように、原稿面６には、例えば、Ｖ字状の模様（読取対象画像９０ｃ）が描かれている場合を説明する。また、互いに隣り合う光学セル１０，１１のそれぞれの被写体側平面ミラー２ａを、それぞれ被写体側平面ミラー２ａ１，２ａ２と記す。
12A to 12C are views for explaining an image processing method in the image reading apparatus according to the first embodiment. FIGS. 12A to 12C schematically show the image processing method when the
また、各光学セル１０，１１では、図１２（ｂ）に示すように、被写体側平面ミラー２ａ１，２ａ２を介して読取対象画像９０ｃを読み取り、読取対象画像９０ｃとＸ方向の向きが逆の読取画像９０ｃ１，９０ｃ２を得る。このとき、原稿面６に浮き上がり等があると、図８を参照して説明したように、各光学セル１０，１１が異なる読取ライン上で読み取りを行うことになるため、読取画像９０ｃ１と読取画像９０ｃ２とがＹ方向にずれ量ｂだけずれることになる。
Further, in each of the
そこで、図１２（ｃ）に示すように、読取画像９０ｃ１，９０ｃ２をそれぞれ反転させ（Ｘ方向の向きを逆にし）、反転された読取画像９０ｃ１，９０ｃ２の重なり部分ａを重ね合わせるように各読取画像９０ｃ１，９０ｃ２のＹ方向位置を調整することにより、図１２（ａ）に示した元の画像９０ｃを復元した合成画像を得ることができる。図１２（ｃ）では、ずれ量ｂだけ読取画像９０ｃ２を＋Ｙ方向に移動させることで読取画像９０ｃ１と９０ｃ２を重ね合わせることができる。
Therefore, as shown in FIG. 12 (c), the scanned images 90c1 and 90c2 are inverted (the direction in the X direction is reversed), and the scanned images 90c1 and 90c2 are overlapped with each other so as to overlap each other. By adjusting the positions in the Y direction of the images 90c1 and 90c2, a composite image obtained by restoring the
次に、光学ユニット１００が組み込まれた画像読取装置１０１の全体構成について説明する。図１３は、実施の形態１に係る画像読取装置の全体構成（５個の光学ユニット１００を含む）の一例を概略的に示す分解斜視図である。画像読取装置１０１は、Ｘ方向に配列された光学ユニット１００を保持するベース８０を有している。図１３に示されるように、ベース８０の中央に設けられた、例えば、矩形状の凹部８１内に、複数（ここでは５個）の光学ユニット１００が配置されている。光学ユニット１００の各曲面ミラーユニット１（１Ａ，１Ｂ）は、ベース８０の凹部８１の底面に、上述した位置決めがなされたのち、接着剤により固定される。この接着剤は、後述するように硬化後も、ある程度の弾性を有するものであることが好ましい。また、ベース８０の凹部８１の底には、光学ユニット１００の各光学系の光を通過させるスリット９（図１）が形成されている。
Next, the overall configuration of the
ベース８０の下面には、撮像素子７が実装された回路基板７１が取り付けられている。撮像素子７は、回路基板７１上において、Ｘ方向に多数配列された２列のラインセンサ（一次元撮像素子）を構成している。
A
ベース８０の上面側（＋Ｚ方向）には、原稿面６を照明する光源であるＬＥＤ素子８６ａが実装された２枚のＬＥＤ基板８６が取り付けられる。各ＬＥＤ基板８６には、それぞれ、多数のＬＥＤ素子８６ａが図中Ｘ方向に１列に配列されている。２つのＬＥＤ基板８６はＹ方向に互いに対向しており、各ＬＥＤ素子８６ａの出射方向はＹ方向内側である。
On the upper surface side (+ Z direction) of the
また、２つのプリズム８８が、２つのＬＥＤ基板８６のＹ方向内側に位置するように、取り付けられている。２つのプリズム８８は、ＬＥＤ素子８６ａから出射された光束を伝搬する。各プリズム８８は、ＬＥＤ基板８６に対向する端面８８ａを有し、その端面８８ａに入射したＬＥＤ素子８６ａからの出射光を伝搬させ、略４５度の傾斜を有するプリズム面８８ｂで上方に反射し、上面８８ｃから上方に出射するよう構成されている。２つのプリズム８８の間には、所定の隙間が設けられている。また、２つのプリズム８８の隙間の下側に位置するように、Ｘ方向に長いスリット孔８４ａを有するスリット板８４が配置されている。スリット板８４は、曲面ミラーユニット１Ａ，１Ｂの被写体側曲面ミラー３ａの上面（図４）に上方から当接している。プリズム８８の上方には、カバーガラス８９が配置されており、このカバーガラス８９の上面に原稿が載置される。
Further, the two
次に、画像読取装置１０１の動作について説明する。各ＬＥＤ素子８６ａから出射された光束は、各プリズム８８に端面８８ａから入射し、プリズム面８８ｂで反射されて上方（＋Ｚ方向）に出射され、カバーガラス８９を透過して原稿面６（図１３には示さず）に入射する。原稿面６で反射された光束は、カバーガラス８９を透過し、２つのプリズム８８の間の隙間を通過し、さらに、スリット板８４のスリット孔８４ａを通過して余分な光が遮られた後、ベース８０の凹部８１に保持された複数の光学ユニット１００の各被写体側平面ミラー２ａ（図１）に入射する。
Next, the operation of the
光学ユニット１００に入射した光束は、図１を参照して説明したように、被写体側平面ミラー２ａにより反射されて被写体側曲面ミラー３ａに入射し、被写体側曲面ミラー３ａの屈折力によりコリメートされ、アパーチャ４を通過する。アパーチャ４を通過した光束は、撮像素子側曲面ミラー３ｂに入射し、撮像素子側曲面ミラー３ｂの屈折力により再び収束光となり、撮像素子側平面ミラー２ｂにより反射され、スリット９を通過して、撮像素子７の撮像面７ａに結像する。これにより、原稿面６の画像が撮像素子７に読み取られる。隣接する２つの光学セル１０，１１における画像の処理方法は、上述したとおりである。
As described with reference to FIG. 1, the light beam incident on the
ここでは、原稿面側６にテレセントリックな光学系を用いているため、薄型でありながら被写界深度の深い画像読取装置を実現することができる。また、原稿面６の浮き上がり等によって原稿面６と被写体側曲面ミラー３ａとの距離が変化した場合も、結像倍率が変化しないため、撮像素子７により読み取られる画像の大きさが変化せず、従って読取画像の歪みを防止することができる。
Here, since the telecentric optical system is used on the
なお、図１３では撮像素子７が回路基板７１上の主走査方向（Ｘ方向）の全域に配置されているが、この場合、（光学セル１０，１１の被写体側平面ミラー２ａが上述した千鳥状に配置されているため）実際に使用されている撮像素子７と、使用されていない撮像素子７とが主走査方向に交互に配列されていることになる。そのため、撮像に必要な部分（光学セル１０，１１に対応した部分）にのみ撮像素子７を配置してもよい。
In FIG. 13, the
次に光学ユニット１００のベースへの取り付け方法に関して説明する。光学ユニット１００はベース８０（図１３）に位置決めされ、固定されている。固定方法としては、接着剤やねじ等による固定が可能である。
Next, a method for attaching the
ベース８０は、光学ユニット１００の位置及び姿勢を決定するものであるため、高い剛性を有することが求められ、例えば、金属やセラミック等で作製される。一方、曲面ミラーユニット１は、一般に樹脂成形品により構成されている。そのため、曲面ミラーユニット１とベース８０とが、硬化後の硬度の高い接着剤やねじにより固定されていると、ベース８０と曲面ミラーユニット１との線膨張係数の差により、温度変化によってミラー面３０ａ，３０ｂに歪が発生する可能性がある。
Since the
温度変化によって生じるミラー面３０ａ，３０ｂの歪を抑える方法としては、硬化後もある程度弾性を有する接着剤により固定する方法と、曲面ミラーユニット１Ａ，１Ｂをゴム等の弾性体でベース８０に付勢して位置決めする方法とが考えられる。実施の形態１では、ゴム等の弾性体を用いて曲面ミラーユニット１をベース８０に押し当てて位置決めする方法について説明する。
As a method for suppressing the distortion of the mirror surfaces 30a and 30b caused by the temperature change, a method of fixing the
図１４は、実施の形態１に係る画像読取装置１０１の構成を概略的に示す縦断面図である。図１４に示すように、光学ユニット１００は、ベース８０の凹部８１に保持されており、その上面側（＋Ｚ方向）にはスリット板８４、プリズム８８、ＬＥＤ基板８６及びカバーガラス８９が配置されている。カバーガラス８９とスリット板８４との間には、弾性体８３ａ（ここではゴム）が配置され、スリット板８４と光学ユニット１００との間には、例えば、ゴム等の弾性を有するスペーサ８３ｂが配置されている。
FIG. 14 is a longitudinal sectional view schematically showing the configuration of the
ここで、画像読取装置１０１のＹ方向（副走査方向）の中央付近には、上述したプリズム８８及びＬＥＤ基板８６が配置されるため、弾性体８３は、画像読取装置１０１のＹ方向の端部側に配置される。
Here, since the
実施の形態１においては、曲面ミラーユニット１Ａ，１Ｂが平面ミラーユニット２に接着固定される。曲面ミラーユニット１Ａ，１Ｂと平面ミラーユニット２は線膨張係数が略同じ樹脂材料で作製されているため、接着固定されても、温度変化による歪等の発生は抑えられる。
In the first embodiment, the
弾性体８３ａは、スリット板８４及びスペーサ８３ｂを介して曲面ミラーユニット１Ａ，１Ｂの副走査方向端部を、図１４の下向きに押圧する。これにより、弾性体８３（８３ａ，８３ｂ）は曲面ミラーユニット１が接着固定されている平面ミラーユニット２の副走査方向両端部を押圧することになるため、光学ユニット１００はベース８０に弾性体８３により押し当てられ保持される。これにより、衝撃荷重等を受けた場合においても、曲面ミラーユニット１がベース８０から浮くことはなく、確実にベース８０上で保持される。
The
実施の形態１において図５を参照して説明したように、ベース８０に対する光学ユニット１００の位置決めは、平面ミラーユニット２の下面（−Ｚ側の面）に設けた位置決めピン２６ｃ，２６ｄと、ベース８０に設けた図示しない穴との係合により行われる。ここでは、例えば、位置決めピン２６ｃに係合する穴を円形とし、位置決めピン２６ｄに係合する穴を、位置決めピン２６ｃを中心とし、半径方向に位置決めピンの直径よりも大きい長さを有する長穴とする。これにより、ベース８０と平面ミラーユニット２との熱膨張・収縮に差があったとしても、その差が位置決めピン２６ｄと長穴との係合により吸収されるので、平面ミラーユニット２に熱膨張・収縮の差に起因する応力が発生しない。従って、曲面ミラーユニット１Ａ，１Ｂのミラー面３０ａ，３０ｂの歪の発生を防止することができる。なお、硬化後においてもある程度の弾性を有する接着剤を用いて平面ミラーユニット２をベース８０に固定した場合も、同様の効果が得られる。
As described with reference to FIG. 5 in the first embodiment, the
また、平面ミラーユニット２において、基準面２５ｅ，２５ｆ（図５）から基準面２５ｇまでのＹ方向距離Ｃ１を長くすることができ、また、基準面２５ｅから基準面２５ｆ（図５）までの距離Ｂ１も長くすることができるので、ベース８０に対する光学ユニット１００の姿勢の精度を高くすることができる。
In the
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によれば、光学ユニット１００を弾性体８３によりベース８０側に付勢しているので、温度変化による平面ミラーユニット２とベース８０との熱膨張又は収縮の差があったとしても、曲面ミラーユニット１Ａ，１Ｂのミラー面３０ａ，３０ｂの歪の発生を防止しつつ、安定して光学ユニット１００をベース８０に位置決めすることができる。また、平面ミラーユニット２において、基準面２５ｅ，２５ｆ（図５）から基準面２５ｇまでのＹ方向距離Ｃ１と、基準面２５ｅから基準面２５ｆ（図５）までの距離Ｂ１を長く取ることができるため、ベース８０に対する光学ユニット１００の姿勢精度を向上することができる。
As described above, according to the image reading apparatus according to the first embodiment, since the
また、同形状の光学セル１０，１１をＸ方向（主走査方向）に配列すると共に、Ｙ方向（副走査方向）における向きが逆方向となるように交互に配列し、互いに隣接する光学セル１０，１１のＸ方向の各一部分がＹ方向に重なり合うようにすることで、少なくとも被写体側にテレセントリックな光学系を用いることができる。このようなテレセントリックな光学系を用いた場合には、少なくとも被写体側が平行光となるため、読取範囲Ｄ１の幅が被写体側平面ミラー２ａと同じ幅になるが、上述した光学セル１０，１１の配置により、互いに隣接する光学セル１０，１１による読取画像を一部重複させ、当該重複部分を利用して画像の復元を行うことができる。このように、少なくとも被写体側にテレセントリック光学系を用いることにより、原稿面６の浮き上がり等が生じた場合の読取画像の歪みを防止することができる。
Further, the
なお、実施の形態１では、２つの光学セル１０，１１を１つの光学ユニット１００としているが、１つの光学セルを１つの光学ユニット１００とすることも可能であり、又は、３つ以上の光学セルを１つの光学ユニット１００とすることも可能である。また、画像読取装置１０１の主走査幅の全体を、１つの光学ユニットとすることもできる。
In the first embodiment, two
また、複数の光学ユニットを組み合わせて画像読取装置１０１の副走査幅を構成する場合は、光学ユニット１００の配列数を変化させることにより、読取幅の異なる多くの種類の画像読取装置を容易に製造することができるため、光学ユニット１００を、仕様の異なる機器に適用可能な共通の光学ユニットとして用いることができる。したがって、複数の光学ユニットを配列して読取装置の光学系を構成するシステムは、少量多品種の機器の場合には、特に大きな利点となる。すなわち、本発明は、仕様の異なる多くの種類の画像読取装置に幅広く適用可能であるという点において、材料の利用効率を大きく改善することができるという利点を持つ。
When the sub-scanning width of the
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によれば、被写体からの光が平面ミラーユニット２の被写体側平面ミラー２ａで折り曲げられた後に、曲面ミラーユニット１Ａ（１Ｂ）の被写体側曲面ミラー３ａと曲面ミラーユニット１Ｂ（１Ａ）の撮像素子側曲面ミラー３ｂで反射し、平面ミラーユニット２の撮像素子側平面ミラー２ｂで折り曲げられた後に、撮像素子７に入射するので、被写体から撮像素子７までの高さ寸法を小さくでき、画像読取装置の厚さを薄くすることができる。
As described above, according to the image reading apparatus according to the first embodiment, the light from the subject is bent by the subject-
また、実施の形態１に係る画像読取装置は、構造体に一体に形成された被写体側平面ミラー２ａを有する平面ミラーユニット２に、構造体に一体に形成された被写体側曲面ミラー３ａ及び／又は撮像素子側曲面ミラー３ｂを有する曲面ミラーユニット１Ａ，１Ｂを固定することによって構成されているので、部品点数を削減して構成の簡略化、組み立て性の向上、及び各ミラー間の位置精度の向上を図ることができる。
In addition, the image reading apparatus according to the first embodiment includes a subject-side
なお、実施の形態１では、隣接する光学セル１０の被写体側平面ミラー２ａと光学セル１１の被写体側平面ミラー２ａとが、そのＸ方向の一部分においてＹ方向に重なり合う場合を説明したが、Ｘ方向の一部分においてＹ方向に重なり合う光学素子は、必ずしも被写体側平面ミラー２ａである必要はなく、光学系の最も被写体側に位置する他の光学素子（例えば、他のミラーやレンズ等）であってもよい。
In the first embodiment, the subject
また、実施の形態１では、原稿の浮き上がり（折り目等）があっても倍率変化を生じさせずに読み取りを行うことができることを説明したが、被写体側にテレセントリックな光学系を有する実施の形態１の画像読取装置は、立体物の読み取りに利用することもできる。 Further, in the first embodiment, it has been described that reading can be performed without causing a change in magnification even when a document is lifted (folded or the like). However, the first embodiment has a telecentric optical system on the subject side. The image reading apparatus can be used for reading a three-dimensional object.
実施の形態２．
上記実施の形態１においては、平面ミラーユニット２の構造が比較的複雑であったが、実施の形態２においては、平面ミラーユニット２０２の構造を簡略化している。実施の形態２に係る画像読取装置においては、平面ミラーユニット２０２の構造を簡略化することによって、被写体側平面ミラー２０２ａのミラー面２２０ａ及び撮像素子側平面ミラー２０２ｂのミラー面２２０ｂの精度の向上を図っている。
In the first embodiment, the structure of the
図１５は、本発明の実施の形態２に係る画像読取装置の１つの光学ユニット２００の構成を概略的に示す斜視図である。また、図１６は、実施の形態２に係る画像読取装置の光学ユニット２００を構成する部材の一部を上面側（＋Ｚ側）から斜め下向きに見た状態を概略的に示す分解斜視図である。また、図１７は、実施の形態２に係る画像読取装置の光学ユニット２００を構成する部材の一部を下面側（−Ｚ側）から斜め上向きに見た状態を概略的に示す分解斜視図である。
FIG. 15 is a perspective view schematically showing a configuration of one optical unit 200 of the image reading apparatus according to
図１５乃至図１７に示されるように、Ｘ方向に隣接する２つの光学セル２１０，２１１を含む光学ユニット２００は、１対の曲面ミラーユニット２０１（個々を区別して示すときには、符号２０１Ａ，２０１Ｂを用いる。）と、１対の平面ミラーユニット２０２と、１対の遮光部材２０５とから構成される。ただし、光学ユニット２００は、１つの光学セルから構成することも可能であり、又は、３つ以上の光学セルから構成することも可能である。また、１対の平面ミラーユニット２０２は、単一の構造体からなる１つの平面ミラーユニットとすることも可能である。また、１対の遮光部材２０５も、単一の構造体からなる１つの遮光部材とすることも可能である。
As shown in FIGS. 15 to 17, the optical unit 200 including two
平面ミラーユニット２０２は、平面ミラーユニット本体を構成する構造体に、被写体側平面ミラー２０２ａのミラー面２２０ａと、撮像素子側平面ミラー２０２ｂのミラー面２２０ｂと、アパーチャ２０４の開口部２０４ａと、曲面ミラーユニット２０１（２０１Ａ，２０１Ｂ）を固定する部分（図１６に示す取付け部２２４ｂ）とを一体的に設けた構造を有する。
The
曲面ミラーユニット２０１Ａ，２０１Ｂのそれぞれは、曲面ミラーユニット本体を構成する構造体に、撮像素子側曲面ミラー２０３ｂのミラー面２３０ｂと、その上に乗る被写体側曲面ミラー２０３ａのミラー面２３０ａとを一体的に設けた構造を有する。被写体側曲面ミラー２０３ａの光軸は、撮像素子側曲面ミラー２０３ｂの光軸に対して、＋Ｘ方向（主走査方向）にミラーの幅の約半分程度ずれて配置されている。被写体側曲面ミラー２０３ａのミラー面２３０ａは、撮像素子側曲面ミラー２０３ｂのミラー面２３０ｂに対して、＋Ｙ方向（副走査方向）に被写体側曲面ミラー２０３ａの奥行きの１／６程度突出している配置となっている。被写体側曲面ミラー２０３ａと撮像素子側曲面ミラー２０３ｂのＺ方向の間には、ミラー高さの約半分程度のスペーサ部２３３が設けられている。曲面ミラーユニット２０１Ａ，２０１Ｂの−Ｚ側の面（底面）には、後述する平面ミラーユニット２０２の位置決め穴２２６ｅ、位置決め長穴２２６ｆと係合して位置決めを行う位置決めピン２１７ａ，２１７ｂが−Ｚ方向に立設しており、平面ミラーユニット２０２に対する曲面ミラーユニット２０１Ａ，２０１Ｂの姿勢を決める基準面２１５ａ，２１５ｂ，２１５ｃが形成されている。
Each of the
撮像素子側平面ミラー２０２ｂは、平面ミラーユニット２０２の端部にあり、ミラー面２２０ｂの前方には構造部材は無く、ミラー蒸着し易い構造となっている。アパーチャ２０４は、撮像素子側平面ミラー２０２ｂの＋Ｚ方向に柱部２２２に挟まれる構造で配置されている。アパーチャ２０４の上側には、２つの柱部２２２の上端を繋ぐようにＸ軸に平行に配置された上部２２８が形成されている。アパーチャ２０４は、Ｘ方向に長い長方形の開口部２０４ａを有しているが、開口部２０４ａの形状は長方形に限られず、光学性能にあわせて円形、楕円形等の他の形状とすることも可能である。
The imaging element side
被写体側平面ミラー２０２ａは、アパーチャ２０４の＋Ｚ側に配置されている。被写体側平面ミラー２０２ａは、ミラー部２２９と支持部２２７から構成されとり、支持部２２７は、上部２２８の＋Ｚ方向に形成されている。ミラー部２２９の略中央部が支持部２２７の−Ｙ方向の端部に接続されており、平面形状がＴ字形に形成されている。ミラー部２２９は、支持部２２７とのみ接しており、上部２２８とは接していない構造となっている。
The subject
また、撮像素子側平面ミラー２０２ｂの他端側（図中−Ｙ側）には、曲面ミラーユニット２０１を取り付ける取付け部２２４ｂが、ＸＹ平面と平行に延在するように形成されている。撮像素子側平面ミラー２０２ｂの他端付近には、曲面ミラーユニット２０１Ａ，２０１Ｂの位置決めを行う位置決め穴２２６ｅと位置決め長穴２２６ｆが形成されている。また、撮像素子側平面ミラー２０２ｂの他端付近には、曲面ミラーユニット２０１の基準面２１５ａ，２１５ｂ，２１５ｃに対応する位置に、基準面２２５ａ，２２５ｂ，２２５ｃが形成されている。平面ミラーユニット２０２の基準面２２５ａ，２２５ｂ，２２５ｃは、金型製作上、取付け部２２４ｂの上面より高い凸形状部を設けることができない場合には、基準面の位置として２２５ａ，２２５ｂ，２２５ｃを規定することができる。曲面ミラーユニット２０１と平面ミラーユニット２０２は、接着剤等により固定される。
Further, a mounting
遮光部材２０５は、隣接する光学セルの光線を各々遮光するための部品である。遮光部材２０５は、被写体側平面ミラー２０２ａと曲面ミラーユニット２０１との間に配置され、平面ミラーユニット２の取付け部２２４ｂに取り付けられる。遮光部材２０５の−Ｚ側の面には、平面ミラーユニット２０２との位置決めを行う位置決めピン２５１ａ，２５１ｂが−Ｚ方向に立設している。取付け部２４ｂには、位置決めピン２５１ａ，２５１ｂと係合する位置決め穴２２６ｇと位置決め長穴２２６ｈが形成されている。遮光部材２０５は、平面ミラーユニット２０２に接着剤等で固定される。
The
実施の形態２においては、実施の形態１とは異なり、平面ミラーユニット２０２は、遮光部分の構造を別部品（遮光部材２０５）としたため、形状が簡略化（単純化）し、金型構造も簡略化することができる。これにより、平面ミラーユニット２０２のミラー面２２０ａ，２２０ｂの面精度や、アパーチャ２０４の形状精度を上げることが容易となる。
In the second embodiment, unlike the first embodiment, the
また、実施の形態１では、被写体側平面ミラー２ａは、被写体側平面ミラー２ａの両端にある柱部２２の上に構成されているため、樹脂成形時には、柱部２２の両方から樹脂が被写体側平面ミラー２ａに流れる構造となっている。この場合、両方の柱部２２から被写体側平面ミラー２ａに流れ込んだ樹脂は、被写体側平面ミラー２ａの中央付近で衝突し、その部分にウエルドラインができる。当該ウエルドラインがミラー面２０ａの精度を低下させる原因となる場合がある。
In the first embodiment, the subject-
これに対し、実施の形態２においては、樹脂成形時に、柱部２２２から流れ込んだ樹脂が、一度支持部２２７で合流し、支持部２２７から被写体側平面ミラー２０２ａのミラー部２２９に流れ込む構造となっている。このような構造の場合、ミラー面２２０ａには、樹脂がぶつかることによるウエルドラインの発生はない。これにより、実施の形態２に示す平面ミラーユニット２０２のミラー面２２０ａの面精度を上げることが容易となる。
On the other hand, in the second embodiment, at the time of resin molding, the resin that has flowed from the
図１５に示されるように、光学セル２１０，２１１は、実施の形態１と同様に、Ｙ方向（副走査方向）における向きが互いに逆方向となるように交互に配列されている。光学セル２１０，２１１は、互いに隣接する光学セル２１０，２１１のＸ方向のそれぞれの一部分が、Ｙ方向に重なり合うようにすることで、少なくとも被写体側にテレセントリックな光学系を用いることができる。
As shown in FIG. 15, the
実施の形態１では２つの光学セル分の被写体側平面ミラー２ａと撮像素子側平面ミラー２ｂとアパーチャ４が１つの平面ミラーユニット２として形成されているが、実施の形態２では、２つの平面ミラーユニット２０２を組み合わせることで２つの光学セル分の被写体側平面ミラー２０２ａと、撮像素子側平面ミラー２０２ｂと、アパーチャ２０４とが構成される。これは、撮像素子側平面ミラー２０２ｂと撮像素子２０７の間に形成されているスリット２０９により、撮像素子側平面ミラー２０２ｂのミラー面２２０ｂの蒸着が難しいために、分割した構造としている。このため、スリット２０９を大きく開けることができる場合は、実施の形態１と同様に２つの光学セル分の被写体側平面ミラー２０２ａ，２０２ｂとアパーチャ２０４が１つの平面ミラーユニットとして形成することができる。
In the first embodiment, the object-
また、実施の形態２に係る画像読取装置においては、実施の形態１と同様にベース８０上に光学ユニットを並べた構成とすることができるが、光学セル２１０，２１１が共通の平面ミラーユニット上に形成されるのではなく、別個の平面ミラーユニット２０２上に形成されるので、実施の形態２の場合は、実施の形態１の場合に比べてベース８０により高い剛性が必要となる。
In the image reading apparatus according to the second embodiment, an optical unit can be arranged on the base 80 as in the first embodiment, but the
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よれば、平面ミラーユニット２０２の形状を簡略化し、平面ミラーユニット２０２を製造するために用いる金型構造も簡略化することができるので、被写体側平面ミラー２０２ａ、撮像素子側平面ミラー２０２ｂ、及びアパーチャ２０４の形状精度を向上することができる。また、平面ミラーユニット２０２は、樹脂による平面ミラーユニット２０２の製造工程において、樹脂は、金型内の、支持部２２７から被写体側平面ミラー２０２ａに流れ込む構造となっている。これにより、被写体側平面ミラー２０２ａのミラー面２２０ａに、樹脂がぶつかることによりできるウエルドラインが発生することはなくなり、ミラー面２０ａの形状精度を向上することができる。
As described above, according to the image reading apparatus according to the second embodiment, the shape of the
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。 In the second embodiment, points other than those described above are the same as those in the first embodiment.
１，２０１ 曲面ミラーユニット、 １Ａ，２０１Ａ 曲面ミラーユニット、 １Ｂ，２０１Ｂ 曲面ミラーユニット、 ２，２０２ 平面ミラーユニット、 ２ａ，２ａ１，２ａ２，２０２ａ 被写体側平面ミラー、 ２ｂ，２０２ｂ 撮像素子側平面ミラー、 ３ａ，２０３ａ 被写体側曲面ミラー、 ３ｂ，２０３ｂ 撮像素子側曲面ミラー、 ４，２０４ アパーチャ、 ４ａ，２０４ａ 開口部、 ５，２０５ 遮光部材、 ６ 原稿面、 ７ 撮像素子（ラインセンサ）、 ７ａ 撮像面、 ９ スリット、 １０，１０Ａ，１０Ｂ，１１，１１Ａ，１１Ｂ，２１０，２１１ 光学セル、 １５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ 曲面ミラーユニットの基準面、 １６ａ 曲面ミラーユニットの位置決め穴、 １６ｂ 曲面ミラーユニットの位置決め用切欠き、 １７ａ，１７ｂ 曲面ミラーユニットの位置決めピン、 ２０ａ，２２０ａ 被写体側平面ミラーのミラー面、 ２０ｂ，２２０ｂ 撮像素子側平面ミラーのミラー面、 ２１ 保持部、 ２１ａ 頂点部、 ２２ 柱部、 ２３ａ，２３ｂ リブ、 ２４ａ 底面部、 ２４ｂ 取付け部、 ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ 基準面、 ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ 位置決めピン、 ２６ｅ，２６ｇ 位置決め穴、 ２６ｆ，２６ｈ 位置決め長穴、 ２７ 支持部、 ２８ 上部、 ２９ ミラー部、 ３０ａ，２３０ａ 被写体側曲面ミラーの凹状のミラー面、 ３０ｂ，２３０ｂ 撮像素子側曲面ミラーの凹状のミラー面、 ３１ｂ 平面部、 ３２ｂ 遮光面部、 ３３，２３３ スペーサ部、 ５１ａ，５１ｂ 位置決めピン、 ６１，６２ 原稿位置、 ６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂ 読取ライン、 ７１ 回路基板、 ８０ ベース、 ８１ 凹部、 ８３ａ 弾性体、 ８３ｂ スペーサ、 ８４ スリット板、 ８６ ＬＥＤ基板、 ８６ａ ＬＥＤ素子、 ８８ プリズム、 ８９ カバーガラス、 ９０ａ，９０ｂ 読取対象画像、 ９１ａ，９１ｂ，９１ｃ 読取画像、 ９３ 合成画像、 １００，１００Ａ，１００Ｂ 光学ユニット、 １０１ 画像読取装置、 Ａ０ 主光線、 Ａ１，Ａ２ 光軸、 Ｂ０，Ｂ１，Ｃ０，Ｃ１ 寸法、 Ｅ０，Ｆ０ 平面ミラーの重なり部。 1,201 curved mirror unit, 1A, 201A curved mirror unit, 1B, 201B curved mirror unit, 2,202 plane mirror unit, 2a, 2a1, 2a2, 202a subject side plane mirror, 2b, 202b image sensor side plane mirror, 3a , 203a Subject-side curved mirror, 3b, 203b Imaging element-side curved mirror, 4,204 aperture, 4a, 204a Opening, 5,205 Light-shielding member, 6 Document surface, 7 Imaging element (line sensor), 7a Imaging surface, 9 Slit, 10, 10A, 10B, 11, 11A, 11B, 210, 211 Optical cell, 15a, 15b, 15c, 15d Curved mirror unit reference surface, 16a Curved mirror unit positioning hole, 16b Curved mirror unit positioning cut Lack 17a, 17b Positioning pins of the curved mirror unit, 20a, 220a Mirror surface of the subject side plane mirror, 20b, 220b Mirror surface of the imaging element side plane mirror, 21 holding portion, 21a vertex portion, 22 pillar portion, 23a, 23b rib, 24a Bottom part, 24b Mounting part, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 25g Reference surface, 26a, 26b, 26c, 26d Positioning pin, 26e, 26g Positioning hole, 26f, 26h Positioning long hole, 27 Support part 28 upper part, 29 mirror part, 30a, 230a concave mirror surface of subject side curved mirror, 30b, 230b concave mirror surface of imaging element side curved mirror, 31b flat part, 32b light shielding surface part, 33,233 spacer part, 51a 51b Positioning 61, 62 Document position, 61a, 61b, 62a, 62b Reading line, 71 Circuit board, 80 Base, 81 Recess, 83a Elastic body, 83b Spacer, 84 Slit plate, 86 LED board, 86a LED element, 88 prism, 89 Cover glass, 90a, 90b Reading target image, 91a, 91b, 91c Reading image, 93 Composite image, 100, 100A, 100B Optical unit, 101 Image reading device, A0 chief ray, A1, A2 Optical axis, B0, B1, C0, C1 dimensions, E0, F0 Overlapping part of plane mirror.
Claims (8)
第２の構造体並びに該第２の構造体と一体に形成された第２の被写体側曲面ミラー及び第２の撮像素子側曲面ミラーを有する第２の曲面ミラーユニットと、
第３の構造体並びに該第３の構造体と一体に形成された第１の被写体側平面ミラー及び第２の被写体側平面ミラーを有し、前記第１の曲面ミラーユニット及び前記第２の曲面ミラーユニットが所定の位置に固定される平面ミラーユニットと、
第１の撮像素子及び第２の撮像素子とを備え、
被写体からの光が、前記第１の被写体側平面ミラーで反射し、その後に前記第１の被写体側曲面ミラーで反射し、前記第２の撮像素子側曲面ミラーで反射し、その後に前記第１の撮像素子に入射し、且つ、前記被写体からの光が、前記第２の被写体側平面ミラーで反射し、その後に前記第２の被写体側曲面ミラーで反射し、前記第１の撮像素子側曲面ミラーで反射し、その後に前記第２の撮像素子に入射するように、前記平面ミラーユニットに対して、前記第１の曲面ミラーユニット、前記第２の曲面ミラーユニット、前記第１の撮像素子、及び前記第２の撮像素子が配置される
ことを特徴とする画像読取装置。 A first curved mirror unit having a first structure and a first subject-side curved mirror and a first imaging device-side curved mirror formed integrally with the first structure;
A second curved mirror unit having a second structure and a second subject-side curved mirror and a second image sensor-side curved mirror formed integrally with the second structure;
A first object-side plane mirror and a second object-side plane mirror formed integrally with the third structure; and the first curved mirror unit and the second curved surface. A plane mirror unit in which the mirror unit is fixed at a predetermined position;
And a first image sensor and the second image sensor,
Light from the subject is reflected by the first subject-side plane mirror, then reflected by the first subject-side curved mirror, reflected by the second imaging element-side curved mirror, and then the first And the light from the subject is reflected by the second subject-side plane mirror and then reflected by the second subject-side curved mirror, and the first imaging device-side curved surface. The first curved mirror unit, the second curved mirror unit, the first imaging element, and the flat mirror unit so as to be reflected by a mirror and then incident on the second imaging element. An image reading apparatus, wherein the second image sensor is disposed.
前記第１の撮像素子側曲面ミラーと前記第２の撮像素子側曲面ミラーとは、同じ反射特性を有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像読取装置。 The first subject-side curved mirror and the second subject-side curved mirror have the same reflection characteristics,
Wherein the first image pickup element side curved mirror and the second image pickup element side curved mirror, the image reading apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that it has the same reflective properties.
前記第１の撮像素子側平面ミラーは、前記第１の撮像素子側曲面ミラーで反射した前記光が、前記第１の撮像素子側平面ミラーで反射し、その後に前記第１の撮像素子に入射するように配置され、
前記第２の撮像素子側平面ミラーは、前記第２の撮像素子側曲面ミラーで反射した前記光が、前記第２の撮像素子側平面ミラーで反射し、その後に前記第２の撮像素子に入射するように配置される
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像読取装置。 The plane mirror unit further comprises a first image pickup element side plane mirror and the second image pickup element side plane mirror,
Said first image pickup element side plane mirror, the first said light reflected by the image pickup element side curved mirror is reflected by the first image pickup element side plane mirror, then incident on the first imaging element Arranged to
The second imaging device side flat mirror, said second of said light reflected by the image pickup element side curved mirror is reflected by the second image pickup element side plane mirror, then incident on the second image sensor The image reading apparatus according to claim 1 , wherein the image reading apparatus is arranged as follows.
前記第１の絞りは、前記第２の被写体側曲面ミラーから前記第１の撮像素子側曲面ミラーに向かう光路上に配置され、
前記第２の絞りは、前記第１の被写体側曲面ミラーから前記第２の撮像素子側曲面ミラーに向かう光路上に配置される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像読取装置。 The plane mirror unit has a first diaphragm and a second diaphragm;
The first aperture is disposed on an optical path from the second subject-side curved mirror toward the first image sensor-side curved mirror,
It said second diaphragm includes an image reading apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that disposed on the optical path toward the second imaging element side curved mirror from the first object side curved mirror.
前記光学ユニットは、
前記平面ミラーユニットの前記第１の被写体側平面ミラー、前記第１の曲面ミラーユニットの前記第１の被写体側曲面ミラー、及び前記第２の曲面ミラーユニットの前記第２の撮像素子側曲面ミラーを構成要素とし、前記被写体の被写体像を前記第２の撮像素子に結像させる第１の光学セルと、
前記平面ミラーユニットの前記第２の被写体側平面ミラー、前記第２の曲面ミラーユニットの前記第２の被写体側曲面ミラー、及び前記第１の曲面ミラーユニットの前記第１の撮像素子側曲面ミラーを構成要素とし、前記被写体の被写体像を前記第１の撮像素子に結像させる第２の光学セルと
を有すること
を特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像読取装置。 The first curved mirror unit, the second curved mirror unit, and the flat mirror unit constitute an optical unit,
The optical unit is
The first subject-side plane mirror of the plane mirror unit, the first subject-side curved mirror of the first curved mirror unit, and the second imaging element-side curved mirror of the second curved mirror unit A first optical cell that forms a subject image of the subject on the second image sensor as a component;
The second object-side plane mirror of the plane mirror unit, the second object-side curve mirror of the second curved mirror unit, and the first image sensor-side curved mirror of the first curved mirror unit as a component, an image reading apparatus according to the object image of the object in any one of claims 1 to 5, characterized in that a second optical cell to be imaged on the first imaging device.
前記第１の平面ミラーユニットと前記第２の平面ミラーユニットとは分離された別個の構成である
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の画像読取装置。 The plane mirror unit includes a first plane mirror unit constituting a part of the first optical cell, and a second plane mirror unit constituting a part of the second optical cell,
The image reading apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that said first plane mirror unit and the second plane mirror unit is a separate and distinct structure.
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