JP6672907B2 - 画像読取光学系及び画像読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像読取光学系及び画像読取装置に関する。

特許文献１には、マスクに形成されたパターン中のスリット状の照明領域内のパターンの像を基板側に投影する投影光学系において、マスクのパターンの中間像を結像する第１部分結像光学系、及び中間像の像を基板上に結像する第２部分結像光学系を備え、第１部分結像光学系は、マスクのパターンからの光束を収斂する第１収斂群、第１収斂群の光軸方向とは異なる方向へ光束を曲げることにより第１収斂群からの光束を後続の光学系に導く選択光学部材、及び選択光学部材からの光束を反射してパターンの中間像を結像する第２収斂群を備え、選択光学部材は、第１収斂群と第２収斂群との間の光路中であってかつ第１部分結像光学系と第２部分結像光学系との間の光路中に配置されることを特徴とする投影光学系が開示されている。

特許文献２には、原稿面上の画像情報を主走査方向に伸びたラインセンサ上に結像させ、該原稿面とラインセンサとの相対的位置を副走査方向に変えて該ラインセンサで該画像情報を読取る為の画像読取用の結像光学系であって、基準軸光線を時計回り方向に偏向させるオフアキシャル反射面をマイナス偏向面、基準軸光線を反時計回り方向に偏向させるオフアキシャル反射面をプラス偏向面と定義するとき、該結像光学系は２つのオフアキシャル反射面からなり、該２つのオフアキシャル反射面は、原稿面側から該プラス偏向面、該マイナス偏向面もしくは該マイナス偏向面、該プラス偏向面、の順に該結像光学系の光路中に配置されることを特徴とする結像光学系が開示されている。

特開２００３−００５０７６公報 特開２００６−１０６７２８公報

本発明は、単一の絞りを有する反射結像光学系を用いる場合と比較して、より小型化された画像読取光学系、及び画像読取装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の画像読取光学系は、第１の方向に複数の読取素子が並ぶ画像読取部と、光源からの照射光が読取対象で反射された反射光を反射する第１の結像ミラーと、前記第１の結像ミラーで反射された光を前記第１の方向に規制する第１の絞りと、前記第１の絞りを通過した光を反射し前記画像読取部に導く第２の結像ミラーと、入射された光を前記第１の方向と交差する第２の方向に規制し、かつ前記光源と前記第１の結像ミラーとの間、又は、前記第２の結像ミラーと前記画像読取部との間、のいずれかに配置された第２の絞りと、を含み、前記第１の絞りは、前記第１の方向に配置された２つの部材の間隙を介して前記第１の結像ミラーで反射された光を前記第１の方向に規制するものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１の結像ミラーが、前記第２の方向に正のパワーを有するものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記第２の絞りは、前記光源と前記第１の結像ミラーとの間に配置され、前記照射光及び前記反射光の少なくとも一方の一部を遮光する遮光部材として機能するものである。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の画像読取装置は、読取対象に光を照射する光源と、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の画像読取光学系と、を含むものである。

請求項１及び請求項４に記載の発明によれば、それぞれ、単一の絞りを有する反射結像光学系を用いる場合と比較して、より薄型化された画像読取光学系、及び画像読取装置が提供さ得る、という効果が得られる。
また、第１の絞りを板状部材に開口部を有する形状とする場合と比較して、第１の絞りの第２の方向における幅が低減され得る、という効果が得られる。

請求項２に記載の発明によれば、第１の結像ミラーが第２の方向に負のパワーを有する場合と比較して、第１の絞りの第２の方向の幅がより短くされ得る、という効果が得られる。

請求項３に記載の発明によれば、第２の絞りを第２の結像ミラーと画像読取部との間に配置させる場合と比較して、光源からの照射光、あるいは原稿からの反射光のうちの不要な光が遮断される、という効果が得られる。

実施の形態に係る画像読取装置の構成の一例を示す概略断面図である。 実施の形態に係る画像読取光学系の構成の一例を示す概略断面図である。 実施の形態に係る画像読取光学系の構成の一例を示す側面図及び平面図である。 実施の形態に係る絞りの形状を説明する図である。 実施の形態に係る絞りの他の形態を説明する図である。 比較例に係る画像読取光学系の構成を示す概略断面図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の一例について詳細に説明する。

図１を参照して、本実施の形態に係る画像読取装置１２について説明する。図１は画像読取装置１２の概略構成を示している。画像読取装置１２は、例えば画像形成装置に付随して設けられ、原稿等（読取対象）を読み取るために使用される。図１に示すように、画像読取装置１２は、自動原稿送り装置５０と、原稿の表面に形成された画像を読み取る画像読取処理部５２と、を備えて構成されている。

本実施の形態に係る自動原稿送り装置５０は、原稿が置かれる原稿台６０と、原稿を搬送する原稿搬送路６１と、画像を読み取った後の原稿が排出される排出台６２と、を含んで構成されている。

原稿搬送路６１は、Ｕ字状に形成され、原稿搬送路６１の周囲には、用紙送出ロール６３、送出ロール６４、プリ位置合わせロール６５、位置合わせロール６６、プラテンロール６７、アウトロール６８、および排出ロール６９が設けられている。用紙送出ロール６３は、原稿送り時に下降し、原稿台６０に置かれた原稿をピックアップする。送出ロール６４は、用紙送出ロール６３から送られた原稿のうち最上部にある原稿を内部に供給する。プリ位置合わせロール６５は、送出ロール６４から送られた原稿を一時停止させ、斜行補正する。位置合わせロール６６は、プリ位置合わせロール６５から送られた原稿を一時停止させ、読み取りタイミングを調整する。プラテンロール６７は、原稿搬送路６１を通る原稿を後述するプラテンガラス７０に対峙させる。アウトロール６８および排出ロール６９は、読み取った原稿を排出台６２へ排出する。

画像読取装置１２は、原稿台６０から自動原稿送り装置５０により送られた原稿の表面を流し読みする機能と、後述するプラテンガラス７０上に置かれた原稿の表面を読み取る機能と、を備えている。

画像読取処理部５２の筐体７５における自動原稿送り装置５０に対向する面には、画像を読み取る原稿が置かれ、また、自動原稿送り装置５０によって搬送中の原稿を読み取るに際し、原稿に光を照射するための開口部となるプラテンガラス７０が設けられている。
また、筐体７５内には、原稿の搬送方向（図１のＹ軸方向）に移動可能とされ、プラテンガラス７０の読取位置Ｍに静止して画像を読み取るか、またはプラテンガラス７０の全体にわたって走査（スキャン）しながら画像を読み取る読取ユニット（キャリッジ）７６が備えられている。

読取ユニット７６は、照明ユニット８０（光源）、結像部８７、及びセンサ８８（画像読取部）を備えている。結像部８７、及びセンサ８８を含んで、本実施の形態に係る画像読取光学系８６が構成されている。

照明ユニット８０は、一例として、光源としての白色発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）が複数配列されて構成されている。拡散反射部材８２は、照明ユニット８０から出射された光を原稿面に向けて拡散させながら反射する部材である。ミラー８３、ミラー８４、及びミラー８５は、原稿面から得られた反射光Ｌを画像読取光学系８６に導く部材である。

結像部８７は、原稿面から得られた反射光Ｌの光束（光学像）を、センサ８８での受光に適した形状に整形する機能を有する。結像部８７は、原稿面から得られた光学像を光学的に縮小する結像レンズ（図示省略）含む場合もある。結像部８７の詳細については後述する。

センサ８８は、結像部８７から得られた光学像を光電変換して赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色信号（画像信号）を生成する機能を有している。センサ８８は、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色用のＸ軸方向に延伸する１次元ラインセンサが、Ｚ軸方向に３列配置された構成とされており、一例としてＣＣＤイメージセンサが用いられる。換言すると、センサ８８は、撮像素子（読取素子）がＸ軸方向に並んで構成されている。

つぎに、本実施の形態に係る画像読取装置１２において、画像を読み取る手順について説明する。

画像読取装置１２において、プラテンガラス７０上に置かれた原稿を読み取る場合には、図示しない制御部が、読取ユニット７６をスキャン方向（図１矢印Ｃ方向）に移動させる。制御部は、また、読取ユニット７６の照明ユニット８０を発光させ、原稿面に照射する。当該照射により、原稿からの反射光Ｌがミラー８３、ミラー８４、及びミラー８５を経て画像読取光学系８６に導かれる。画像読取光学系８６に導かれた光は、センサ８８の受光面に結像される。センサ８８は、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色毎に１ライン分を略同時に読み取る。そして、このライン方向の読み取りを原稿サイズ全体にわたるスキャンによって実行することで、１ページ分の原稿の読み取りを行う。

一方、画像読取装置１２において原稿台６０に置かれた原稿を読み取る場合には、図示しない制御部が、原稿台６０に置かれた原稿を原稿搬送路６１に沿ってプラテンガラス７０の読取位置Ｍに搬送させる。このとき、読取ユニット７６は、図１に示す実線の位置に停止した状態で位置決めされる。制御部は、また、照明ユニット８０を発光させ、原稿面に照射する。これにより、プラテンロール６７によりプラテンガラス７０に密着された原稿の反射光Ｌが、ミラー８３、ミラー８４、及びミラー８５を経て画像読取光学系８６に導かれる。画像読取光学系８６に導かれた光は、センサ８８の受光面に結像される。センサ８８は、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色毎に１ライン分を略同時に読み取る。そして、原稿全体をプラテンガラス７０の読取位置Ｍを通過させることによって、１ページ分の原稿の読み取りを行う。

ところで、原稿面から得られた反射光Ｌを、センサでの受光に適した形状に整形するための光学系として、予め定められた方向にパワー（光を曲げる強さ）を有する複数の結像ミラーを組み合わせた画像読取光学系を用いる場合がある。複数の結像ミラーを組み合わせた画像読取光学系では、必然的に折り返し光路が発生する。一方、画像読取光学系では、光量を調整するため、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：光学系の伝達関数）を調整するため、焦点深度を深くするため等の理由から絞りを用いるが、この絞りは、センサの長手方向（撮像素子が並ぶ方向、図１のＸ軸方向）及び短手方向（撮像素子が並ぶ方向に直行する方向、図１のＺ軸方向）の両方向に絞る必要がある。結像ミラーが２つの場合を考えると、この場合の絞りは、通常２つの結像ミラーの間に配置させる。

上記のような画像読取光学系の一例である、比較例に係る画像読取光学系２００を図６に示す。図６に示すように、画像読取光学系２００は、結像ミラー１００、結像ミラー１０２、絞り１０４、及びセンサ１０６を備えている。

ここで、画像読取光学系２００を、特に短手方向に縮めて小型化を図ろうとした場合、あるいは精度を向上させようとした場合、つまり、図６における角度θ１、あるいは角度θ２を小さくしようとした場合、絞り１０４によって、結像ミラー１００に入射する光、すなわち、原稿面で得られた反射光Ｌが短手方向で蹴られてしまう場合がある（図６の点線円参照）。絞り１０４は、通常、板状の部材に円等の開口部を設けて作製されるので、長手方向にも短手方向にも一定の大きさが必要になるためである。

そこで、本実施の形態では、絞りを、長手方向に絞る第１の絞りと、短手方向に絞る第２の絞りとの２つに分割することとし、第１の絞りを、２つの結像ミラーの間に配置することとした。第１の絞りを２つの結像ミラーの間に配置するのは、本実施の形態では、センサ８８がＸ軸方向に延伸された一次元ラインセンサであることに起因し、長手方向の画角（視野角）が大きいためである。このことにより、第１の絞りは短手方向に規制する必要がないので短手方向の部材が除かれる。その結果、画像読取光学系が短手方向に縮められるので、画像読取装置がより小型化される。一方、短手方向の画角は小さいため、第２の絞りの位置は特に限定されない。

図２に、本実施の形態に係る画像読取光学系８６を示す。図２に示すように、画像読取光学系８６は、結像部８７及びセンサ８８を含んで構成されている。また、結像部８７は、結像ミラー９０、結像ミラー９２、絞り９４、及び絞り９６を含んで構成されている。

本実施の形態に係る結像ミラー９０は、原稿面から得られた反射光Ｌを集光し、結像ミラー９２に向けて反射する反射ミラー（本実施の形態では、凹面鏡）である。結像ミラー９０と結像ミラー９２との間に配置された絞り９４は、結像ミラー９０で反射された光を長手方向に絞る。本実施の形態に係る結像ミラー９２は、結像ミラー９０で反射された反射光をセンサ８８に向けて反射する反射ミラー（本実施の形態では、凹面鏡）である。

図３を参照し、画像読取光学系８６について、より詳細に説明する。図３（ａ）は、図２に示す画像読取光学系８６を＋Ｙ方向から見た側面図であり、図３（ｂ）は、図２に示す画像読取光学系８６を−Ｚ方向から見た平面図である。

図３に示すように、反射光Ｌは結像ミラー９０で反射され、該反射された光束は絞り９４の開口部２０で長手方向（Ｘ軸方向）に規制される。図３に示すように、絞り９４では短手方向（Ｚ軸方向）に絞る必要がないので、光束を短手方向に規制する部材を有していない。つまり、絞り９４は、長手方向に配置された絞り部材９４ａ及び９４ｂを含んで構成され、絞り部材９４ａと９４ｂとの間隙により開口部２０が構成されている。このことにより、絞り９４は、比較例に係る画像読取光学系２００の絞り１０４と比較して、短手方向に小型化される。

さらに、図３に示すように、結像ミラー９２で反射された光束は、センサ８８に向かう途中に配置された、開口部２２を有する絞り９６で短手方向に絞られる。

次に、図４を参照して、絞り９４の形状についてより詳細に説明する。図４（ａ）は、図３における絞り９４を抜き出して図示したものである。上述のように、絞り９４は、絞り部材９４ａと９４ｂとの間に矩形形状の開口部２０を有している。しかしながら、開口部の形状は矩形形状に限られず、必要とされる光束の形状等に応じて適切な形状としてよい。例えば、図４（ｂ）に示すように、絞り９４の代わりに、円形形状の開口部２４を有する絞り１１０を用いてもよい。ここでも、絞り１１０は絞り部材１１０ａ、１１０ｂを含んで構成されている。

さらに、図４（ｃ）に示すように配置された結像ミラー１２２、１２４、絞り１１２、及びセンサ８８を備える画像読取光学系１２０では、絞り１１２の形状を、図４（ｄ）に示すような、上部にも部材を備えた開口部２６を有する形状としてもよい。つまり、画像読取光学系１２０のように、反射光Ｌを蹴るおそれのない方向には、絞りの開口部を形成する部材を延伸してもよい。この場合も、センサ８８に入射する短手方向（第２の方向）の光は開口部２６の一部（例えば、開口部２６の下端から予め定められた高さの部分）を通過し、通過した光は別途設けられた規制部材（絞り９６、第２の絞り）で規制される。

なお、上記実施の形態では、画像読取光学系を構成する反射ミラーとして、予め定められた方向にパワーを有する結像ミラー９０及び９２（本実施の形態では、凹面鏡）を用いる形態を例示して説明したが、これに限られず、例えば平面ミラーを用いる形態としてもよい。例えば、結像ミラー９０と結像ミラー９２との間に平面ミラーを配置すると、光路が折り返されて画像読取光学系８６のＹ軸方向の長さが短縮され、より小型化される。

また、画像読取光学系を構成する反射ミラーとして、予め定められた方向にパワーを有する結像ミラー９０及び９２を用いる場合、結像ミラー９０及び９２のパワーの方向は、それぞれ長手方向であってもよいし、短手方向であってもよい。また、結像ミラー９０及び９２の双方にパワーをもたせてもよいし、いずれか一方にのみパワーをもたせてもよい。

また、上記実施の形態では２つの結像ミラー（結像ミラー９０、結像ミラー９２）を用いる形態を例示して説明したが、これに限られず、３つ以上の結像ミラーを用いる形態としてもよい。例えば、ミラー８５と結像ミラーとの間、あるいは結像ミラー９２とセンサ８８との間にさらに１つ以上の結像ミラーを配置して進行する光を折り返す形態としてもよい。

また、上記実施の形態では、絞り９６を、結像ミラー９２とセンサ８８との間に配置する形態を例示して説明したが、これに限られない。他の位置、例えば、結像ミラー９０に入射する反射光Ｌを絞る位置に配置してもよい。結像ミラー９２とセンサ８８との間のように、反射光Ｌの進行方向に対し下流側に近ければ近いほど絞り９６の大きさが小さくてすむのに対し、上流側、例えば原稿に近い位置に配置することにより、絞り９６を、照明ユニット８０からの照射光に対する、あるいは原稿からの反射光Ｌに対する遮光部材として機能させてもよい。図５に、このような形態の絞り９６の代替配置の一例を示す。図５では、絞り９６の代わりに、照明ユニット８０とミラー８３との間に絞り１３０を設けている。

１２ 画像読取装置
２０、２２、２４、２６ 開口部
５０ 自動原稿送り装置
５２ 画像読取処理部
６０ 原稿台
６１ 原稿搬送路
６２ 排出台
６３ 用紙送出ロール
６４ 送出ロール
６５ プリ位置合わせロール
６６ 位置合わせロール
６７ プラテンロール
６８ アウトロール
６９ 排出ロール
７０ プラテンガラス
７５ 筐体
７６ 読取ユニット
８０ 照明ユニット
８２ 拡散反射部材
８３、８４、８５ ミラー
８６ 画像読取光学系
８７ 結像部
８８ センサ
９０、９２ 結像ミラー
９４ 絞り
９４ａ、９４ｂ 絞り部材
９６ 絞り
１００、１０２ 結像ミラー
１０４ 絞り
１０６ センサ
１１０ 絞り
１１０ａ、１１０ｂ 絞り部材
１１２ 絞り
１２０ 画像読取光学系
１２２、１２４ 結像ミラー
１３０ 絞り
２００ 画像読取光学系
Ｌ 反射光
Ｍ 読取位置

Claims (4)

1. 第１の方向に複数の読取素子が並ぶ画像読取部と、
   光源からの照射光が読取対象で反射された反射光を反射する第１の結像ミラーと、
   前記第１の結像ミラーで反射された光を前記第１の方向に規制する第１の絞りと、
   前記第１の絞りを通過した光を反射し前記画像読取部に導く第２の結像ミラーと、
   入射された光を前記第１の方向と交差する第２の方向に規制し、かつ前記光源と前記第１の結像ミラーとの間、又は、前記第２の結像ミラーと前記画像読取部との間、のいずれかに配置された第２の絞りと、を含み、
   前記第１の絞りは、前記第１の方向に配置された２つの部材の間隙を介して前記第１の結像ミラーで反射された光を前記第１の方向に規制する
   画像読取光学系。
2. 前記第１の結像ミラーが、前記第２の方向に正のパワーを有する
   請求項１に記載の画像読取光学系。
3. 前記第２の絞りは、前記光源と前記第１の結像ミラーとの間に配置され、前記照射光及び前記反射光の少なくとも一方の一部を遮光する遮光部材として機能する
   請求項１又は請求項２に記載の画像読取光学系。
4. 読取対象に光を照射する光源と、
   請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の画像読取光学系と、
   を含む画像読取装置。