JP6733406B2

JP6733406B2 - Image reader

Info

Publication number: JP6733406B2
Application number: JP2016150040A
Authority: JP
Inventors: 正悟浅岡
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2016-07-29
Publication date: 2020-07-29
Anticipated expiration: 2036-07-29
Also published as: JP2018019334A

Description

本発明は画像読取装置に関し、特にＣＩＳタイプにおける光学系に関する。 The present invention relates to an image reading apparatus, and more particularly to an optical system of CIS type.

画像読取装置（「スキャナー」とも呼ぶ。）はＣＣＤとＣＩＳとの２タイプに大別される。ＣＣＤタイプは、単一の光学系で原稿の１ライン全体からの反射光に１つの像を結ばせる。これに対してＣＩＳタイプは、複数の光学系の配列（以下、「光学系列」と呼ぶ。）で原稿の１ライン全体からの反射光をそのラインの各部からの反射光に分割して個別に結像させ、得られた複数の像をつなぎ合わせて１ライン全体の像を合成する。「ＣＩＳ」は密着イメージセンサー（contact image sensor）の略であり、本来は、ロッドレンズ（登録商標）、セルフォック（登録商標）等の屈折率分布（grandient index：ＧＲＩＮ）レンズを光学系に利用するイメージセンサーを意味する。ＧＲＩＮレンズの利用によりＣＩＳタイプはＣＣＤタイプよりも物体面−像面間距離、すなわち結像に必要な光路が短いので小型化、特にフラットベッド型では原稿台の厚み（プラテンガラスの法線方向のサイズ）の削減（以下、「低背化」という。）が容易である。しかし、ＣＩＳタイプはＣＣＤタイプよりも被写界深度が狭いので、波打っている原稿、本の見開き、付箋またはステープルによる凹凸等、被写体表面のうちプラテンガラスから浮いた部分の像がぼけやすい。このぼけは、光学系列による複数の像のつなぎ合わせを妨げるので、高画質化が難しい。 Image reading devices (also called “scanners”) are roughly classified into two types, CCD and CIS. The CCD type allows a single optical system to form one image on the reflected light from the entire line of the original. On the other hand, in the CIS type, a plurality of optical system arrays (hereinafter referred to as “optical series”) divide the reflected light from one entire line of the original document into the reflected light from each part of the line and individually. An image is formed, and the obtained images are joined together to synthesize an image of the entire one line. "CIS" is an abbreviation for contact image sensor, and originally, a gradient index (GRIN) lens such as a rod lens (registered trademark) or SELFOC (registered trademark) is used for an optical system. It means an image sensor. By using the GRIN lens, the CIS type is smaller than the CCD type because the distance between the object plane and the image plane, that is, the optical path required for image formation is shorter, so the size is reduced. It is easy to reduce the size (hereinafter referred to as "lower profile"). However, since the CIS type has a smaller depth of field than the CCD type, an image of a portion of the subject surface floating from the platen glass, such as a corrugated document, a book spread, unevenness due to sticky notes or staples, is easily blurred. This blur hinders the joining of a plurality of images by the optical system, so that it is difficult to improve the image quality.

近年のスキャナーの開発ではＣＩＳタイプの改良が進められている。これは、オフィスと家庭とにスキャナーが広く普及しつつあることに伴い、卓上型、およびプリンターとの一体型、すなわち複合機の需要が伸びていることによる。これらの機種では小型化、特に低背化が容易なＣＩＳタイプが有利であるので、これらの機種の需要を更に伸ばすには、ＣＩＳタイプのデメリットの克服、すなわち被写界深度の狭さに起因する画質低下を防ぐ工夫が必要である。このような工夫としてはたとえば、ＧＲＩＮレンズに代えて物体側テレセントリック光学系を利用する技術が知られている（特許文献１、２参照）。「物体側テレセントリック光学系」とは、入射瞳を無限遠に位置させた光学系、すなわち被写体からの光が入射する曲面鏡またはレンズの後側焦点に絞りが配置された光学系をいう。この光学系では、被写体のいずれの表面からも、光軸に平行な入射光が主光線（絞りの中心を通過する光線）となるので、被写体から光学系までの距離が変動しても、その被写体の像は大きさが変わらない。この特徴により、いずれかの光学系において被写界深度の狭さに起因するぼけが生じても、光学系列による複数の像は高精度につなぎ合わされるので画質改善が可能である。 In recent years, the CIS type has been improved in the development of scanners. This is because the demand for a desktop type and a printer integrated type, that is, a multi-function peripheral is increasing with the widespread use of scanners in offices and homes. Among these models, the CIS type, which is easy to downsize and especially low profile, is advantageous, so to further increase the demand for these models, overcome the disadvantages of the CIS type, that is, due to the narrow depth of field. It is necessary to devise to prevent the deterioration of image quality. As such a device, for example, a technique is known in which an object side telecentric optical system is used instead of the GRIN lens (see Patent Documents 1 and 2). The “object-side telecentric optical system” refers to an optical system in which an entrance pupil is located at infinity, that is, an optical system in which a diaphragm is arranged at a rear focal point of a curved mirror or lens on which light from a subject enters. In this optical system, incident light parallel to the optical axis from any surface of the subject becomes a principal ray (a ray that passes through the center of the diaphragm), so even if the distance from the subject to the optical system fluctuates, The image of the subject does not change in size. Due to this feature, even if blurring occurs due to the narrow depth of field in any of the optical systems, the plurality of images by the optical system are joined together with high accuracy, so that the image quality can be improved.

米国特許第８４８２８１９号明細書U.S. Pat. No. 8482819 特開２０１３−１３１７９４号公報JP, 2013-131794, A

ＣＩＳタイプの光学系列は、次の２つの特徴を併せ持つことが望ましい。第１に、光学系列内では、機能が共通し、または類似する光学素子が一体化している。このような構造であれば、光学素子の位置合わせが簡単であり、光学系列内の空間の利用効率が高いので光学系列の小型化が容易である。第２に、原稿の１ラインの各部（以下、「読み取り対象のライン部分」と呼ぶ。）から光が照射される曲面鏡またはレンズは、原稿のライン方向（以下、「主走査方向」という。）において読み取り対象のライン部分よりも長い。このような構造であれば、隣接する２つの光学系による像の間の境界部分が他の部分より暗くなる現象（「ケラレ」）が回避されるので、これらの像のつなぎ合わせの高精度化が容易である。ＣＩＳタイプに物体側テレセントリック光学系が利用される場合は特にケラレが顕著になりやすいので、第２の特徴が重要である。 The CIS type optical system preferably has the following two characteristics. First, within the optical system, optical elements having a common function or similar functions are integrated. With such a structure, the alignment of the optical element is easy, and the utilization efficiency of the space in the optical system is high, so that the optical system can be easily downsized. Secondly, the curved mirror or lens irradiated with light from each part of one line of the document (hereinafter, referred to as “read target line part”) is referred to as the document line direction (hereinafter referred to as “main scanning direction”). ) Is longer than the line portion to be read. With such a structure, it is possible to avoid a phenomenon (“vignetting”) in which the boundary portion between the images formed by two adjacent optical systems is darker than the other portions, so that the joining of these images can be performed with high accuracy. Is easy. When the object side telecentric optical system is used for the CIS type, vignetting tends to be remarkable, so that the second feature is important.

しかし、実際には、これら２つの特徴の両立は困難である。たとえば、特許文献１に開示された構造では、両側テレセントリック光学系を構成する物体側の凹面鏡、像側の凹面鏡、および絞りが、光学系列の全体で一体に成形されている。しかし、物体側の凹面鏡が主走査方向において１列に並べられているので、主走査方向における個々の凹面鏡のサイズが読み取り対象のライン部分の長さを超えられない。この構造に対し、特許文献２に開示された構造では、各光学系において物体側テレセントリック光学系を構成する凹面鏡の主走査方向のサイズが、読み取り対象のライン部分よりも長い。しかし、これらの凹面鏡は、主走査方向の位置が読み取り対象のライン部分と正確に対応するように、主走査方向に沿って千鳥配列、すなわち副走査方向の位置が交互にずれた配列に並べられている。したがって、この配列の全体が占める面積の縮小が難しい。 However, in reality, it is difficult to combine these two characteristics. For example, in the structure disclosed in Patent Document 1, a concave mirror on the object side, a concave mirror on the image side, and a diaphragm that compose the double-sided telecentric optical system are integrally molded in the entire optical system. However, since the concave mirrors on the object side are arranged in one line in the main scanning direction, the size of each concave mirror in the main scanning direction cannot exceed the length of the line portion to be read. In contrast to this structure, in the structure disclosed in Patent Document 2, the size in the main scanning direction of the concave mirror that constitutes the object-side telecentric optical system in each optical system is longer than the line portion to be read. However, these concave mirrors are arranged in a staggered arrangement along the main scanning direction, that is, in an arrangement in which the positions in the sub-scanning direction are alternately displaced so that the position in the main scanning direction exactly corresponds to the line portion to be read. ing. Therefore, it is difficult to reduce the area occupied by the entire array.

本発明の目的は上記の課題を解決することであり、特に、光学系列内で機能が共通し、または類似する光学素子を一体化させることと、光学系列において被写体から光が照射される凹面鏡またはレンズのそれぞれを読み取り対象の被写体表面よりも主走査方向において伸長させることとを両立可能な画像読取装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and in particular, to integrate an optical element having a common function in an optical system or having a similar function, and a concave mirror which is irradiated with light from a subject in the optical system or It is an object of the present invention to provide an image reading apparatus capable of simultaneously extending each of the lenses in the main scanning direction with respect to the surface of the subject to be read.

本発明の１つの観点における画像読取装置は、被写体に光を照射する光源と、主走査方向に並ぶ複数の光学系の配列であり、被写体で反射された光を、光学系ごとに異なる領域に結像させる光学系列と、各光学系の結像領域における光量分布を個別に検出する複数の撮像素子と、複数の撮像素子の検出結果から被写体の画像データを合成する画像処理部とを備えている。各光学系は、入射光を反射し、または透過させる光学素子であり、その入射光を照射した被写体の表面部分よりも主走査方向のサイズが大きい第１光学素子と、その第１光学素子からの反射光または透過光が入射する第２光学素子とを含む。各光学系の第１光学素子が両隣の第２光学素子と互い違いに隣接することにより、複数の第１光学素子と第２光学素子とが主走査方向に沿って２列に並んでいる。 An image reading apparatus according to one aspect of the present invention is an array of a light source that irradiates a subject with light and a plurality of optical systems that are aligned in the main scanning direction. The light reflected by the subject is distributed to different regions for each optical system. An optical system for forming an image, a plurality of image pickup devices for individually detecting the light amount distribution in the image formation region of each optical system, and an image processing unit for synthesizing image data of a subject from detection results of the plurality of image pickup devices are provided. There is. Each optical system is an optical element that reflects or transmits incident light, and includes a first optical element that is larger in size in the main scanning direction than the surface portion of the subject irradiated with the incident light, and the first optical element. Second optical element on which the reflected light or the transmitted light of is incident. The first optical element of each optical system is alternately adjacent to the second optical elements on both sides, so that the plurality of first optical elements and the second optical elements are arranged in two rows along the main scanning direction.

各光学系は、第１光学素子の後側焦点に配置された絞りを更に含んでもよい。１列に並んでいる複数の第１光学素子と第２光学素子とは一体に成形されていてもよい。
各光学系において、第１光学素子から第２光学素子までの光路は副走査方向と平行であってもよい。各光学系は、被写体からの反射光をその光学系の第１光学素子へ向けて反射する平面鏡を更に含んでもよい。光学系列は、主走査方向に伸びる第１平面鏡と第２平面鏡とを更に含んでもよい。第１平面鏡は、奇数番目の光学系を通過する部分には、被写体からの反射光をその光学系の第１光学素子へ向けて反射する鏡面部分を含み、偶数番目の光学系を通過する部分には、光を反射しない遮光部分を含んでもよい。第２平面鏡は、偶数番目の光学系を通過する部分には、被写体からの反射光をその光学系の第１光学素子へ向けて反射する鏡面部分を含み、奇数番目の光学系を通過する部分には、光を反射しない遮光部分を含んでもよい。 Each optical system may further include an aperture stop located at a rear focal point of the first optical element. The plurality of first optical elements and the second optical elements arranged in a line may be integrally molded.
In each optical system, the optical path from the first optical element to the second optical element may be parallel to the sub scanning direction. Each optical system may further include a plane mirror that reflects the reflected light from the subject toward the first optical element of the optical system. The optical system may further include a first plane mirror and a second plane mirror extending in the main scanning direction. The first plane mirror includes a mirror surface portion that reflects reflected light from the subject toward the first optical element of the optical system in a portion that passes through the odd-numbered optical system, and a portion that passes through the even-numbered optical system. May include a light shielding portion that does not reflect light. The second plane mirror includes a mirror surface portion that reflects reflected light from the subject toward the first optical element of the optical system in a portion that passes through the even-numbered optical system, and a portion that passes through the odd-numbered optical system. May include a light shielding portion that does not reflect light.

各光学系の第１光学素子と第２光学素子とは、凹面鏡であっても、凸レンズであってもよい。光学系列は、隣接する２つの光学系の間に設置された遮光壁を更に含んでもよい。 The first optical element and the second optical element of each optical system may be concave mirrors or convex lenses. The optical system may further include a light shielding wall installed between two adjacent optical systems.

本発明による画像読取装置では上記のとおり、各光学系の第１光学素子が隣の光学系の第２光学素子と隣接することにより、光学系列内の複数の第１光学素子と第２光学素子とが主走査方向に沿って２列に並んでいる。各列では第１光学素子と第２光学素子とが一体化可能である。さらに、第１光学素子は、それに入射光を照射した被写体の表面部分よりも主走査方向のサイズが大きいにもかかわらず、その表面部分と主走査方向の位置が正確に対応可能である。こうしてこの画像読取装置では、光学系列内で、機能が共通し、または類似する光学素子を一体化させることと、光学系列において被写体から光が照射される凹面鏡またはレンズのそれぞれを読み取り対象の被写体表面よりも主走査方向において伸長させることとが両立可能である。その結果、光学系列全体の小型化が容易であり、光学系列による複数の像を高精度につなぎ合わせることができるので画質が向上する。 In the image reading apparatus according to the present invention, as described above, the first optical element of each optical system is adjacent to the second optical element of the adjacent optical system, so that the plurality of first optical elements and second optical elements in the optical system are provided. And are arranged in two rows along the main scanning direction. In each row, the first optical element and the second optical element can be integrated. Further, the first optical element can accurately correspond to the surface portion and the position in the main scanning direction even though the size of the first optical element in the main scanning direction is larger than the size of the surface portion of the subject irradiated with the incident light. Thus, in this image reading apparatus, in the optical system, the optical elements having the same or similar functions are integrated, and the concave mirror or the lens irradiated with light from the object in the optical system is used to read the surface of the object to be read. It is possible to achieve both the extension and the extension in the main scanning direction. As a result, it is easy to reduce the size of the entire optical system, and it is possible to connect a plurality of images by the optical system with high accuracy, so that the image quality is improved.

本発明の実施形態による画像読取装置の外観を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing the outer appearance of an image reading device according to an embodiment of the present invention. 図１の示すキャリッジの内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the carriage shown in FIG. （ａ）は、図２の示す直線III−IIIに沿った模式的な縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の示す直線ｂ−ｂに沿った模式的な横断面図である。(A) is a schematic longitudinal sectional view taken along the line III-III shown in FIG. 2, and (b) is a schematic transverse sectional view taken along the line bb shown in (a). .. 読み取り対象のライン部分のうち奇数番目のものから第２撮像素子の受光面までの光学配置図である。FIG. 7 is an optical layout diagram from an odd-numbered line portion of the read target to the light receiving surface of the second image sensor. 図２の示す複数枚の平面鏡が２枚の平面鏡板に統合されたキャリッジの内部構造を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an internal structure of a carriage in which a plurality of plane mirrors shown in FIG. 2 are integrated into two plane mirror plates. （ａ）は、図５の示す直線VI−VIに沿った模式的な縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の示す直線ｂ−ｂに沿った模式的な横断面図である。(A) is a schematic longitudinal sectional view taken along the line VI-VI shown in FIG. 5, and (b) is a schematic transverse sectional view taken along the line bb shown in (a). .. （ａ）は、図２、図３の示す凹面鏡に代えて凸レンズを利用するキャリッジの内部構造を模式的に示す、主走査方向に対して垂直な縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の示す直線ｂ−ｂに沿った模式的な横断面図である。2A is a vertical cross-sectional view that is perpendicular to the main scanning direction and schematically shows the internal structure of a carriage that uses a convex lens instead of the concave mirror shown in FIGS. 2 and 3, and FIG. It is a typical transverse cross section along the straight line bb shown by a).

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［画像読取装置の構造］
図１は、本発明の実施形態による画像読取装置の外観を示す斜視図である。この画像読取装置１００はフラットベッド型のＣＩＳスキャナーである。その平たい直方体形状の筐体１０１の上面には矩形板状のカバー１０２が開閉可能に装着され、その下に位置する同形状の原稿台（プラテンガラス）１０３を覆っている。筐体１０１の中には、キャリッジ２００、ベルト１０４、モーター１０５、従動滑車１０６、および制御部１０７が収容されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Structure of image reading device]
FIG. 1 is a perspective view showing the outer appearance of an image reading apparatus according to an embodiment of the present invention. The image reading apparatus 100 is a flat bed type CIS scanner. A rectangular plate-shaped cover 102 is openably and closably mounted on the upper surface of the flat rectangular parallelepiped casing 101, and covers a document platen (platen glass) 103 of the same shape located below the cover 102. A carriage 200, a belt 104, a motor 105, a driven pulley 106, and a control unit 107 are accommodated in the housing 101.

キャリッジ２００は細長い直方体形状であり、長手方向がプラテンガラス１０３の短辺方向（以下、「主走査方向」という。）と平行である姿勢のまま、プラテンガラス１０３の長辺方向（以下、「副走査方向」という。）に摺動可能であるように、長手方向の両端でスキャナーの筐体１０１内に支持されている。キャリッジ２００の下面はベルト１０４に固定されている。ベルト１０４はスキャナーの筐体１０１内を副走査方向に伸び、モーター１０５のシャフトと従動滑車１０６との間に張られている。モーター１０５はたとえば直流ブラシレス（ＢＬＤＣ）モーターまたはステッピングモーターであり、従動滑車１０６との間でベルト１０４を正逆両方向に回転させる。この回転によりキャリッジ２００は副走査方向で往復運動する。 The carriage 200 has an elongated rectangular parallelepiped shape, and has a longitudinal direction parallel to the short side direction of the platen glass 103 (hereinafter, referred to as “main scanning direction”) and the long side direction of the platen glass 103 (hereinafter, referred to as “sub-direction”). It is supported in the housing 101 of the scanner at both ends in the longitudinal direction so as to be slidable in the "scanning direction"). The lower surface of the carriage 200 is fixed to the belt 104. The belt 104 extends in the sub-scanning direction in the housing 101 of the scanner and is stretched between the shaft of the motor 105 and the driven pulley 106. The motor 105 is, for example, a direct current brushless (BLDC) motor or a stepping motor, and rotates the belt 104 in both forward and reverse directions with the driven pulley 106. Due to this rotation, the carriage 200 reciprocates in the sub scanning direction.

キャリッジ２００にはＣＩＳが内蔵されている。このＣＩＳは、プラテンガラス１０３の上に載せられた原稿（図は示していない。）から画像を読み取る。具体的には、ＣＩＳは、キャリッジ２００の上面の中央部を主走査方向に伸びるスリット２０１から、原稿の表面のうち主走査方向に伸びる直線状の領域（以下、「１ライン」と呼ぶ。）に光を照射し、その領域で反射されてスリット２０１に戻る光量を検出する。この光量の主走査方向における分布が原稿の１ラインの画像を表す。キャリッジ２００が副走査方向に移動する間、ＣＩＳは原稿の各ラインからの反射光量を検出し、その光量の分布に関する情報を制御部１０７へ出力する。 The carriage 200 has a built-in CIS. This CIS reads an image from a document (not shown) placed on the platen glass 103. Specifically, the CIS is a linear region (hereinafter, referred to as “one line”) extending in the main scanning direction on the surface of the document from a slit 201 extending in the main scanning direction at the center of the upper surface of the carriage 200. Then, the amount of light reflected by the area and returned to the slit 201 is detected. The distribution of this light amount in the main scanning direction represents an image of one line of the document. While the carriage 200 is moving in the sub-scanning direction, the CIS detects the amount of reflected light from each line of the document and outputs information about the distribution of the amount of light to the control unit 107.

制御部１０７は、印刷回路基板の上に実装された電子回路群であり、特に演算回路として、マイクロプロセッサー（ＭＰＵ／ＣＰＵ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはプログラム可能な集積回路（ＦＰＧＡ）を含む。この演算回路で各種ファームウェアを実行することにより、制御部１０４はスキャナー１００内の他の要素に対する制御主体としての機能を実現する。制御部１０７は特に、ＣＩＳによる原稿の各ラインからの画像の読み取り動作とモーター１０５によるキャリッジ２００の摺動とを同期させる。制御部１０７は更に画像処理部として機能する。すなわち、ＣＩＳの出力が示す原稿の各ラインからの反射光量分布から、原稿の表面のうち読み取り対象に設定された領域を表す画像データを構成する。 The control unit 107 is an electronic circuit group mounted on a printed circuit board, and particularly as an arithmetic circuit, a microprocessor (MPU/CPU), an application specific integrated circuit (ASIC), or a programmable integrated circuit (FPGA). )including. By executing various firmware with this arithmetic circuit, the control unit 104 realizes a function as a control body for other elements in the scanner 100. The control unit 107 particularly synchronizes the operation of reading an image from each line of the document by CIS and the sliding of the carriage 200 by the motor 105. The control unit 107 further functions as an image processing unit. That is, the image data representing the area set as the reading target on the surface of the original is constructed from the distribution of the amount of reflected light from each line of the original indicated by the CIS output.

［ＣＩＳの構造］
図２はキャリッジ２００の内部構造を示す斜視図であり、図３の（ａ）は、図２の示す直線III−IIIに沿った模式的な縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の示す直線ｂ−ｂに沿った模式的な横断面図である。図２では、あたかもキャリッジ２００の一部の壁面が除去され、ＣＩＳの構成要素が部分的に露出しているように描かれている。これらの図が示すようにＣＩＳは、２本の線光源２１０、複数枚の平面鏡２１１、２１２、２枚の曲面鏡板２２１、２２２、複数枚の絞り２４０、および２種類の撮像素子２５１、２５２を含む。 [Structure of CIS]
2 is a perspective view showing the internal structure of the carriage 200, FIG. 3A is a schematic vertical sectional view taken along the line III-III shown in FIG. 2, and FIG. 3] is a schematic cross-sectional view taken along a straight line bb shown in FIG. In FIG. 2, it is drawn as if a part of the wall surface of the carriage 200 is removed, and the components of the CIS are partially exposed. As shown in these figures, the CIS includes two linear light sources 210, a plurality of plane mirrors 211 and 212, two curved mirror plates 221, 222, a plurality of diaphragms 240, and two types of image pickup devices 251, 252. Including.

線光源２１０はたとえば細長い円柱形状の導光体（ライトガイド）とＬＥＤ（図は示していない。）との組み合わせであり、スリット２０１の内側を主走査方向に伸びている。線光源２１０からの光はスリット２０１を通過して、プラテンガラス１０３の上に載せられた原稿の表面に下から照射される。
原稿の表面で反射された光の大部分はスリット２０１へ戻り、２本の線光源２１０の隙間を通過してキャリッジ２００内部の底面へ向かう。この底面はプラテンガラス１０３の表面と平行であり、その中央部に第１平面鏡２１１と第２平面鏡２１２とが交互に、主走査方向に沿って並んでいる。いずれの平面鏡２１１、２１２も、図３の（ｂ）が示すようにサイズの等しい矩形状であり、その長辺が主走査方向（図では上下方向）と平行であるように設置され、図３の（ａ）が示すように鏡面がキャリッジ２００の底面の法線方向（図では上下方向）から副走査方向（図では左右方向）へ傾斜している。第１平面鏡２１１と第２平面鏡２１２とでは傾斜角の大きさは等しいが、方向は反対である。原稿からの反射光を第１平面鏡２１１は第１曲面鏡板２２１へ向けて反射し、第２平面鏡２１２は第２曲面鏡板２２２へ向けて反射する。これにより、図３の（ａ）、（ｂ）が示すように、副走査方向（図では左右方向）におけるキャリッジ２００の中心面ＣＮＴと交差する原稿の１ライン全体からの反射光は、第１平面鏡２１１の上方に位置する部分ＳＧ１、ＳＧ３からの反射光と、第２平面鏡２１２の上方に位置する部分ＳＧ２からの反射光とに分割される。各部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３（以下、「読み取り対象のライン部分」と呼ぶ。）の長さは各平面鏡２１１、２１２の主走査方向の長さと等しい。 The line light source 210 is, for example, a combination of an elongated cylindrical light guide (light guide) and an LED (not shown), and extends inside the slit 201 in the main scanning direction. The light from the linear light source 210 passes through the slit 201 and is applied to the surface of the original document placed on the platen glass 103 from below.
Most of the light reflected on the surface of the original returns to the slit 201, passes through the gap between the two linear light sources 210, and goes to the bottom surface inside the carriage 200. The bottom surface is parallel to the surface of the platen glass 103, and the first plane mirrors 211 and the second plane mirrors 212 are alternately arranged in the central portion in the main scanning direction. Each of the plane mirrors 211 and 212 has a rectangular shape of the same size as shown in FIG. 3B, and is installed such that the long sides thereof are parallel to the main scanning direction (the vertical direction in the figure). (A), the mirror surface is inclined from the normal line direction (vertical direction in the figure) of the bottom surface of the carriage 200 to the sub-scanning direction (horizontal direction in the figure). The first plane mirror 211 and the second plane mirror 212 have the same inclination angle, but opposite directions. The first plane mirror 211 reflects the light reflected from the original toward the first curved mirror plate 221, and the second plane mirror 212 reflects toward the second curved mirror plate 222. As a result, as shown in FIGS. 3A and 3B, the reflected light from the entire one line of the document intersecting the center plane CNT of the carriage 200 in the sub-scanning direction (the horizontal direction in the drawing) is the first The reflected light from the portions SG1 and SG3 located above the plane mirror 211 and the reflected light from the portion SG2 located above the second plane mirror 212 are split. The length of each of the portions SG1, SG2, SG3 (hereinafter, referred to as "line portion to be read") is equal to the length of each plane mirror 211, 212 in the main scanning direction.

第１曲面鏡板２２１と第２曲面鏡板２２２とはいずれも、たとえば樹脂製の細長い矩形板状部材であってサイズが等しく、図２が示すように主走査方向に伸びている。これらの曲面鏡板２２１、２２２は、図３の（ａ）が示すように、キャリッジ２００の中心面ＣＮＴに対して対称的に配置され、鏡面がキャリッジ２００の底面の中心を向くように、キャリッジ２００の中心面ＣＮＴに対して傾斜している。その鏡面には、図２、図３の（ｂ）が示すように２種類の凹部２３１、２３２が交互に、長手方向に沿って形成されている。いずれの凹部２３１、２３２も表面が、たとえばアルミニウム等の金属蒸着により、鏡面に加工されている。これにより、各凹部２３１、２３２は１つの光学素子、特に１枚の凹面鏡として機能する。これらの凹部２３１、２３２は、図２、図３の（ｂ）が示すように主走査方向のサイズが異なる。このサイズが大きい方２３１を「第１凹面鏡」と呼び、小さい方を「第２凹面鏡」と呼ぶ。第１凹面鏡２３１と第２凹面鏡２３２との間では更に、図３の（ａ）が示すように、キャリッジ２００の中心面ＣＮＴ（図では上下方向）に対する傾斜角が異なる。 The first curved mirror plate 221 and the second curved mirror plate 222 are both elongated rectangular plate members made of, for example, resin and have the same size, and extend in the main scanning direction as shown in FIG. As shown in FIG. 3A, the curved mirror end plates 221 and 222 are arranged symmetrically with respect to the center plane CNT of the carriage 200, and the carriage 200 is arranged so that the mirror surface faces the center of the bottom surface of the carriage 200. Of the central plane CNT. As shown in FIGS. 2 and 3B, two types of recesses 231 and 232 are alternately formed on the mirror surface along the longitudinal direction. The surface of each of the recesses 231 and 232 is mirror-finished by vapor deposition of a metal such as aluminum. As a result, each of the concave portions 231 and 232 functions as one optical element, particularly one concave mirror. These recesses 231 and 232 have different sizes in the main scanning direction as shown in FIGS. 2 and 3B. The larger one 231 is called "first concave mirror" and the smaller one is called "second concave mirror". Further, as shown in FIG. 3A, the first concave mirror 231 and the second concave mirror 232 have different inclination angles with respect to the central plane CNT (vertical direction in the figure) of the carriage 200.

主走査方向における第１凹面鏡２３１の中心位置は、図３の（ｂ）が示すように、第１曲面鏡板２２１では第１平面鏡２１１の中心位置と一致し、第２曲面鏡板２２２では第２平面鏡２１２の中心位置と一致する。これとは逆に、主走査方向における第２凹面鏡２３２の中心位置は、第１曲面鏡板２２１では第２平面鏡２１２の中心位置と一致し、第２曲面鏡板２２２では第１平面鏡２１１の中心位置と一致する。各平面鏡２１１、２１２の長辺の長さ、すなわち読み取り対象のライン部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３それぞれの長さよりも、第１凹面鏡２３１の主走査方向のサイズは大きく、第２凹面鏡２３２のそれは小さい。ただし、第１凹面鏡２３１と第２凹面鏡２３２との１対全体での主走査方向のサイズは、読み取り対象のライン部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３それぞれの長さの２倍に等しい。したがって、曲面鏡板２２１、２２２の全体にわたり、各凹面鏡２３１、２３２は対向する平面鏡２１１、２１２と主走査方向における中心位置が一致する。 The center position of the first concave mirror 231 in the main scanning direction coincides with the center position of the first plane mirror 211 on the first curved mirror plate 221, and the second plane mirror on the second curved mirror plate 222, as shown in FIG. 3B. It coincides with the center position of 212. On the contrary, the center position of the second concave mirror 232 in the main scanning direction coincides with the center position of the second plane mirror 212 in the first curved mirror plate 221, and the center position of the first plane mirror 211 in the second curved mirror plate 222. Match. The length in the main scanning direction of the first concave mirror 231 is larger and the length of the second concave mirror 232 is smaller than the length of the long side of each plane mirror 211, 212, that is, the length of each of the line portions SG1, SG2, SG3 to be read. However, the size of the pair of the first concave mirror 231 and the second concave mirror 232 in the main scanning direction is equal to twice the length of each line portion SG1, SG2, SG3 to be read. Therefore, the central positions of the concave mirrors 231 and 232 in the main scanning direction are the same as those of the opposing flat mirrors 211 and 212 over the entire curved mirror plates 221 and 222.

第１凹面鏡２３１は、図３の（ａ）、（ｂ）が示すように、副走査方向（図では左右方向）においてはキャリッジ２００の中心面ＣＮＴを挟んで、異なる曲面鏡板の第２凹面鏡２３２と対向する。これにより、第１凹面鏡２３１は第１平面鏡２１１または第２平面鏡２１２から入射する光を、対向する第２凹面鏡２３２へ向けて反射する。第１凹面鏡２３１から第２凹面鏡２３２までの光路には絞り２４０が設置されている。絞り２４０はたとえば図２が示すような薄い矩形板状部材であり、中心部に円形の穴２４１が開いている。図３の（ａ）、（ｂ）が示すように、絞り２４０の板面はキャリッジ２００の中心面ＣＮＴと平行である。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the first concave mirror 231 sandwiches the center plane CNT of the carriage 200 in the sub-scanning direction (horizontal direction in the drawing), and the second concave mirror 232 having a different curved mirror plate. To face. As a result, the first concave mirror 231 reflects the light incident from the first plane mirror 211 or the second plane mirror 212 toward the second concave mirror 232 that faces it. A diaphragm 240 is installed in the optical path from the first concave mirror 231 to the second concave mirror 232. The diaphragm 240 is, for example, a thin rectangular plate-shaped member as shown in FIG. 2, and has a circular hole 241 formed in the center thereof. As shown in FIGS. 3A and 3B, the plate surface of the diaphragm 240 is parallel to the center plane CNT of the carriage 200.

キャリッジ２００の底面には更に、第１曲面鏡板２２１の含む各第２凹面鏡２３２の下方に第１撮像素子２５１が配置され、第２曲面鏡板２２２の含む各第２凹面鏡２３２の下方に第２撮像素子２５２が配置されている。いずれの撮像素子２５１、２５２も電荷結合素子（ＣＣＤ）型または相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）型であり、画素マトリクスから成る受光面を上方の第２凹面鏡２３２に向けている。図３の（ａ）が示すように、第２凹面鏡２３２は対向する第１凹面鏡２３１からの入射光を下方の撮像素子２５１、２５２に向けて反射し、その受光面に結像させる。このとき、各撮像素子２５１、２５２は受光面上の光量分布を検出して制御部１０７へ送出する。 Further, on the bottom surface of the carriage 200, a first imaging element 251 is arranged below each second concave mirror 232 included in the first curved mirror plate 221, and a second imaging is performed below each second concave mirror 232 included in the second curved mirror plate 222. The element 252 is arranged. Each of the image pickup devices 251 and 252 is of a charge-coupled device (CCD) type or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) type, and has a light receiving surface composed of a pixel matrix facing the second concave mirror 232 above. As shown in FIG. 3A, the second concave mirror 232 reflects the incident light from the facing first concave mirror 231 toward the image pickup devices 251 and 252 below and forms an image on the light receiving surface thereof. At this time, the image pickup devices 251 and 252 detect the light amount distribution on the light receiving surface and send it to the control unit 107.

図４は、読み取り対象のライン部分のうち奇数番目のものＳＧ１から第２撮像素子２５２の受光面までの光学配置図である。この図が示すようにライン部分ＳＧ１からの反射光は、第１凹面鏡２３１、絞り２４０、第２凹面鏡２３２を順番に経由して第２撮像素子２５２の受光面に到達する。第１凹面鏡２３１から絞り２４０までの光路長は第１凹面鏡２３１の後側焦点距離Ｆｂに等しく、絞り２４０の穴２４１は第１凹面鏡２３１の後側焦点Ｐｆを中心とする。したがって、第１凹面鏡２３１と絞り２４０との組み合わせは物体側テレセントリック光学系を構成する。すなわち、ライン部分ＳＧ１のいずれの点からも、第１凹面鏡２３１の光軸ＬＸに平行な入射光が主光線（絞り２４０の穴２４１の中心Ｐｆを通過する光線）となる。これにより、原稿がプラテンガラス１０３上で波打つ等によってライン部分ＳＧ１から第１凹面鏡２３１までの光路長が変動しても、ライン部分ＳＧ１の像は大きさが変わらない。 FIG. 4 is an optical layout diagram from the odd-numbered line SG1 of the line portion to be read to the light receiving surface of the second image sensor 252. As shown in this figure, the reflected light from the line portion SG1 reaches the light receiving surface of the second image sensor 252 via the first concave mirror 231, the diaphragm 240, and the second concave mirror 232 in order. The optical path length from the first concave mirror 231 to the diaphragm 240 is equal to the rear focal length Fb of the first concave mirror 231, and the hole 241 of the diaphragm 240 is centered on the rear focal point Pf of the first concave mirror 231. Therefore, the combination of the first concave mirror 231 and the diaphragm 240 constitutes an object side telecentric optical system. That is, the incident light parallel to the optical axis LX of the first concave mirror 231 becomes a principal ray (a ray that passes through the center Pf of the hole 241 of the aperture 240) from any point of the line portion SG1. As a result, even if the optical path length from the line portion SG1 to the first concave mirror 231 changes due to the original corrugating on the platen glass 103, the size of the image of the line portion SG1 does not change.

図４では更に、絞り２４０から第２凹面鏡２３２までの光路長が第２凹面鏡２３２の前側焦点距離Ｆｆに等しく、第２凹面鏡２３２の前側焦点が絞り２４０の穴２４１の中心Ｐｆと一致する。したがって、絞り２４０と第２凹面鏡２３２との組み合わせは像側テレセントリック光学系を構成する。すなわち、第２撮像素子２５２の受光面のいずれの画素においても、第２凹面鏡２３２の光軸ＬＸに平行な入射光が主光線（絞り２４０の穴２４１の中心Ｐｆを通過する光線）となる。これにより、複数の第２凹面鏡２３２間で第２撮像素子２５２の受光面までの光路長にばらつきがあっても、ライン部分ＳＧ１の像の大きさにはばらつきが生じない。 In FIG. 4, further, the optical path length from the diaphragm 240 to the second concave mirror 232 is equal to the front focal length Ff of the second concave mirror 232, and the front focus of the second concave mirror 232 coincides with the center Pf of the hole 241 of the diaphragm 240. Therefore, the combination of the diaphragm 240 and the second concave mirror 232 constitutes an image side telecentric optical system. That is, in any of the pixels on the light receiving surface of the second image sensor 252, the incident light parallel to the optical axis LX of the second concave mirror 232 becomes a principal ray (a ray that passes through the center Pf of the hole 241 of the diaphragm 240). Accordingly, even if the optical path length to the light receiving surface of the second image pickup element 252 varies among the plurality of second concave mirrors 232, the image size of the line portion SG1 does not vary.

第１凹面鏡２３１は、主走査方向のサイズが読み取り対象のライン部分ＳＧ１よりも長いので、第１平面鏡２１１の主走査方向の端からの反射光のうち、主光線よりも主走査方向において外側へ拡散した反射光の一部を、逃さずに第２凹面鏡２３２へ反射する。これにより、ライン部分ＳＧ１の像の端部の明るさが確保されるので、ケラレが回避される。
第２凹面鏡２３２は、主走査方向のサイズが読み取り対象のライン部分ＳＧ１よりも短いので、ライン部分ＳＧ１の像は実物よりも縮小される。このときの倍率がたとえば１／２倍であるように、第２凹面鏡２３２の焦点距離、および第２凹面鏡２３２と第２撮像素子２５２との間の距離が設計されている。 Since the size of the first concave mirror 231 in the main scanning direction is longer than that of the line portion SG1 to be read, of the reflected light from the end of the first plane mirror 211 in the main scanning direction, it is outward in the main scanning direction with respect to the main ray. A part of the diffused reflected light is reflected to the second concave mirror 232 without being missed. As a result, the brightness of the end portion of the image of the line portion SG1 is secured, and vignetting is avoided.
Since the size of the second concave mirror 232 in the main scanning direction is shorter than that of the line portion SG1 to be read, the image of the line portion SG1 is made smaller than the actual image. The focal length of the second concave mirror 232 and the distance between the second concave mirror 232 and the second image sensor 252 are designed so that the magnification at this time is, for example, 1/2.

読み取り対象のライン部分のうち偶数番目のものＳＧ２から第２撮像素子２５２の受光面までの光学配置は、図４が示す光学配置と共通である。したがって、図３の（ｂ）が示すように副走査方向（図では左右方向）に並ぶ、第１凹面鏡２３１、第２凹面鏡２３２、絞り２４０、および第１平面鏡２１１または第２平面鏡２１２の各組３０１、３０２、３０３は両側テレセントリック光学系を構成する。こうして、図２、図３の示す光学素子の全体は、主走査方向に並ぶ複数の両側テレセントリック光学系３０１、３０２、３０３の配列、すなわちテレセントリック光学系列を構成する。 The optical arrangement from the even-numbered SG2 of the line portion to be read to the light receiving surface of the second image sensor 252 is the same as the optical arrangement shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 3B, each set of the first concave mirror 231, the second concave mirror 232, the diaphragm 240, and the first plane mirror 211 or the second plane mirror 212 arranged in the sub-scanning direction (horizontal direction in the figure). Reference numerals 301, 302 and 303 form a double-sided telecentric optical system. Thus, the entire optical element shown in FIGS. 2 and 3 constitutes an array of a plurality of both-side telecentric optical systems 301, 302, 303 arranged in the main scanning direction, that is, a telecentric optical system.

このテレセントリック光学系列は原稿の１ラインからの反射光を、各平面鏡２１１、２１２の長辺と長さが等しいライン部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３からの反射光に分割し、ライン部分ごとに異なる撮像素子２５１、２５２の受光面に結像させる。いずれのライン部分の像も、図４が示すように倒立像であるので、制御部１０７は、各撮像素子２５１、２５２が検出した光量分布の表す像の上下を反転させ、その上でそれらの像を、テレセントリック光学系３０１、３０２、３０３と同じ順序でつなぎ合わせる。テレセントリック光学系列は、ライン部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３間でプラテンガラス１０３からの距離にばらつきがあったとしても、それらの像を同じ大きさに揃える。したがって、制御部１０７は、主走査方向の位置が隣接する第１撮像素子２５１と第２撮像素子２５２とのそれぞれが検出した光量分布の中から、隣接する２つのライン部分ＳＧ１、ＳＧ２の境界を容易に検出可能である。制御部１０７は更に、境界近傍の光量分布を比較することにより、両ライン部分ＳＧ１、ＳＧ２の像間でぼけの程度が揃うように画像を修正可能である。こうして、元の１ライン全体の像が高画質で再現される。 In this telecentric optical system, the reflected light from one line of the original is divided into the reflected light from the line portions SG1, SG2, SG3 having the same length as the long sides of the plane mirrors 211, 212, and the image pickup element is different for each line portion. An image is formed on the light receiving surfaces 251 and 252. Since the image of any of the line portions is an inverted image as shown in FIG. 4, the control unit 107 inverts the images represented by the light amount distributions detected by the image pickup devices 251 and 252 upside down, and then reverses them. The images are stitched together in the same order as the telecentric optics 301, 302, 303. The telecentric optical system arranges the images of the line portions SG1, SG2, and SG3 in the same size even if the distance from the platen glass 103 varies. Therefore, the control unit 107 determines the boundary between two adjacent line portions SG1 and SG2 from the light amount distribution detected by each of the first image sensor 251 and the second image sensor 252 whose positions in the main scanning direction are adjacent to each other. It can be easily detected. The control unit 107 can further correct the image by comparing the light amount distributions in the vicinity of the boundary so that the degree of blurring is uniform between the images of both line portions SG1 and SG2. In this way, the original image of the entire one line is reproduced with high image quality.

［実施形態の利点］
本発明の実施形態によるスキャナー１００では上記のとおり、ＣＩＳの光学系列が２枚の曲面鏡板２２１、２２２を含み、各曲面鏡板２２１、２２２の板面には第１凹面鏡２３１と第２凹面鏡２３２とが交互に並んでいる。隣接する２つの凹面鏡２３１、２３２はそれぞれ、異なる両側テレセントリック光学系３０１、３０２の光学素子として機能する。このように、複数枚の凹面鏡２３１、２３２が１枚の曲面鏡板２２１または２２２に一体化されているので、各曲面鏡板２２１、２２２の位置合わせだけで、すべての凹面鏡２３１、２３２が位置決めされる。また、第１凹面鏡２３１だけの列と第２凹面鏡２３２だけの列とがキャリッジ２００内に配置される場合と比べ、キャリッジ２００の内部空間の利用効率が高いので、キャリッジ２００の小型化が容易である。特に、１つの両側テレセントリック光学系を構成する第１凹面鏡２３１と第２凹面鏡２３２とは、それらの間の光路が副走査方向と平行であるように配置されているので、キャリッジ２００の低背化に有利である。さらに、第１凹面鏡２３１の主走査方向のサイズは読み取り対象のライン部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３よりも長い一方、第２凹面鏡２３２のそれは短い。したがって、第１凹面鏡２３１はライン部分よりも主走査方向のサイズが長いにもかかわらず、そのライン部分と主走査方向の位置が正確に対応する。その結果、隣接する２つのライン部分ＳＧ１、ＳＧ２の像の間の境界にはケラレが生じないので、これらの像のつなぎ合わせの高精度化が容易であり、原稿の１ライン全体の像の画質が向上する。 [Advantages of Embodiment]
As described above, in the scanner 100 according to the embodiment of the present invention, the optical system of CIS includes two curved mirror plates 221 and 222, and the curved concave mirror plates 221 and 222 have a first concave mirror 231 and a second concave mirror 232 on their plate surfaces. Are lined up alternately. Two adjacent concave mirrors 231 and 232 function as optical elements of different two-sided telecentric optical systems 301 and 302, respectively. As described above, since the plurality of concave mirrors 231 and 232 are integrated with the single curved mirror plate 221 or 222, all the concave mirrors 231 and 232 are positioned only by aligning the curved mirror plates 221 and 222. .. Further, compared to the case where the rows of only the first concave mirrors 231 and the rows of only the second concave mirrors 232 are arranged in the carriage 200, the efficiency of using the internal space of the carriage 200 is high, so that the carriage 200 can be easily downsized. is there. Particularly, since the first concave mirror 231 and the second concave mirror 232 that form one double-sided telecentric optical system are arranged such that the optical path between them is parallel to the sub-scanning direction, the height reduction of the carriage 200 is achieved. Is advantageous to. Further, the size of the first concave mirror 231 in the main scanning direction is longer than that of the line portions SG1, SG2, SG3 to be read, while that of the second concave mirror 232 is shorter. Therefore, although the first concave mirror 231 is longer than the line portion in the main scanning direction, the line portion and the position in the main scanning direction correspond exactly. As a result, vignetting does not occur at the boundary between the images of two adjacent line portions SG1 and SG2, so that it is easy to improve the accuracy of joining these images, and the image quality of the image of one whole line of the document is improved. Is improved.

［変形例］
（A）図１の示すスキャナー１００はフラットベッド型の単機能機である。本発明の実施形態１による画像読取装置はその他に、自動原稿送り装置（auto document feeder：ＡＤＦ）を利用するシートフィード型の単機能機、ハンディ型の単機能機、コピー機または複合機（ＭＦＰ）に組み込まれたフラットベッド型のスキャナー、またはワンパス型のＡＤＦに組み込まれた裏面スキャナーであってもよい。本発明の実施形態１による画像読取装置はまた、スキャナーとしてではなく、プリンターの利用する通紙センサー等の光センサー、または、製品の外観を検査する機器に利用されるカメラとして利用されてもよい。 [Modification]
(A) The scanner 100 shown in FIG. 1 is a flat-bed type single-function device. In addition to the image reading apparatus according to the first embodiment of the present invention, a sheet feed type single-function machine utilizing an automatic document feeder (ADF), a handy type single-function machine, a copying machine or a multifunction machine (MFP). ) May be a flatbed scanner incorporated in the above) or a backside scanner incorporated in a one-pass ADF. The image reading apparatus according to the first embodiment of the present invention may also be used not as a scanner but as an optical sensor such as a paper passing sensor used in a printer, or a camera used in a device for inspecting the appearance of a product. ..

（B）図２の示すキャリッジ２００は複数枚の平面鏡２１１、２１２を含む。これらの平面鏡は２枚の平面鏡に統合されてもよい。
図５は、そのような平面鏡を含むキャリッジ４００の内部構造を示す斜視図であり、図６の（ａ）は、図５の示す直線VI−VIに沿った模式的な縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の示す直線ｂ−ｂに沿った模式的な横断面図である。このキャリッジ４００は、図２、図３の示す複数枚の平面鏡２１１、２１２に代えて、２枚の平面鏡板４１１、４１２を含む。各平面鏡板４１１、４１２はたとえば細長い矩形状であってサイズが等しく、図５、図６の（ｂ）が示すように、主走査方向に伸びている。これらの平面鏡板４１１、４１２は、図６が示すようにキャリッジ４００の底面上に、その中心面ＣＮＴに対して対称的に配置され、鏡面が副走査方向（図では左右方向）における外側に向かって同じ角度、傾斜している。 (B) The carriage 200 shown in FIG. 2 includes a plurality of plane mirrors 211 and 212. These plane mirrors may be integrated into two plane mirrors.
FIG. 5 is a perspective view showing the internal structure of a carriage 400 including such a plane mirror, and FIG. 6A is a schematic vertical sectional view taken along the line VI-VI shown in FIG. (B) is a typical cross-sectional view taken along the line bb shown in (a). The carriage 400 includes two plane mirror plates 411 and 412 instead of the plurality of plane mirrors 211 and 212 shown in FIGS. The plane mirror plates 411 and 412 are, for example, elongated rectangular shapes and have the same size, and extend in the main scanning direction as shown in FIGS. 5 and 6B. As shown in FIG. 6, the plane mirror plates 411 and 412 are arranged symmetrically with respect to the center plane CNT of the bottom surface of the carriage 400, and the mirror surfaces face outward in the sub-scanning direction (left and right direction in the drawing). The same angle and inclination.

図５、図６の（ｂ）が示すように、第１平面鏡板４１１では偶数番目の光学系３０２を通過する鏡面部分が遮光膜４２１で覆われ、第２平面鏡板４１２では逆に奇数番目の光学系３０１、３０３を通過する鏡面部分が遮光膜４２２で覆われている。平面鏡板４１１、４１２の鏡面のうち露出したままの部分はそれぞれ主走査方向における中心位置が、図６の（ｂ）の示すように、第１凹面鏡２３１のうち最も近いものの中心位置と一致し、遮光膜４２１、４２２で覆われた部分はそれぞれ、第２凹面鏡２３２の中心位置と一致する。各平面鏡板４１１、４１２の露出部分は主走査方向の長さが読み取り対象のライン部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３それぞれの長さに等しいので、平面鏡板４１１、４１２の全体にわたり鏡面の露出部分が第１凹面鏡２３１と主走査方向における中心位置が一致する。これによりこれらの露出部分が、図２、図３の示す平面鏡２１１、２１２と同等に機能する。すなわち、原稿の１ラインからの反射光を、第１平面鏡板４１１の露出部分は第１曲面鏡板２２１の第１凹面鏡２３１へ向けて反射し、第２平面鏡板４１２の露出部分は第２曲面鏡板２２２の第１凹面鏡２３１へ向けて反射する。 As shown in FIG. 5 and FIG. 6B, in the first plane mirror plate 411, the mirror surface portion passing through the even-numbered optical system 302 is covered with the light shielding film 421, and in the second plane mirror plate 412, on the contrary, odd-numbered The light-shielding film 422 covers the mirror surface portion that passes through the optical systems 301 and 303. Of the mirror surfaces of the plane mirror plates 411 and 412, the center positions in the main scanning direction of the exposed portions match the center positions of the closest ones of the first concave mirrors 231, as shown in FIG. 6B. The portions covered with the light shielding films 421 and 422 respectively coincide with the center position of the second concave mirror 232. The exposed portion of each plane mirror plate 411, 412 has a length in the main scanning direction equal to the length of each of the line portions SG1, SG2, SG3 to be read, so that the exposed portion of the mirror surface over the entire plane mirror plate 411, 412 is the first. The center position in the main scanning direction coincides with that of the concave mirror 231. As a result, these exposed portions function in the same manner as the plane mirrors 211 and 212 shown in FIGS. That is, the reflected light from one line of the original is reflected by the exposed portion of the first flat mirror plate 411 toward the first concave mirror 231 of the first curved mirror plate 221, and the exposed portion of the second flat mirror plate 412 is the second curved mirror plate. It reflects toward the 1st concave mirror 231 of 222.

こうして、各平面鏡板４１１、４１２は、図２、図３の示す複数枚の平面鏡２１１、２１２が１枚に統合されたものと同等に機能する。この場合、各平面鏡板４１１、４１２の位置合わせだけで、すべての平面鏡２１１、２１２が位置決めされるとみなせる。
遮光膜４２１、４２２は主走査方向において、読み取り対象のライン部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３それぞれよりも短くてもよい。この場合、各平面鏡板４１１、４１２の露出部分と遮光膜４２１、４２２で覆われた部分との対は主走査方向の長さが読み取り対象のライン部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３それぞれの長さの２倍に維持されたまま、その露出部分が主走査方向においてライン部分よりも伸長する。これにより、隣接する２つのテレセントリック光学系３０１、３０２が結ぶ像の間では、重複する部分が拡大する。これらの像の間で重複部分を比較することにより、制御部１０７はこれらの像を更に高精度につなぎ合わせることができる。 In this way, each of the plane mirror plates 411 and 412 functions in the same manner as the one in which the plurality of plane mirrors 211 and 212 shown in FIGS. 2 and 3 are integrated. In this case, it can be considered that all the plane mirrors 211 and 212 are positioned only by aligning the plane mirror plates 411 and 412.
The light-shielding films 421 and 422 may be shorter than the line portions SG1, SG2, SG3 to be read in the main scanning direction. In this case, the pair of exposed portions of the plane mirror plates 411 and 412 and the portions covered with the light shielding films 421 and 422 has a length in the main scanning direction of 2 which is the length of each of the line portions SG1, SG2 and SG3 to be read. While being doubled, the exposed portion extends more than the line portion in the main scanning direction. As a result, the overlapping portion is enlarged between the images formed by the two adjacent telecentric optical systems 301 and 302. By comparing the overlapping portions between these images, the control unit 107 can join these images with higher accuracy.

（C）図２、図３の示すテレセントリック光学系３０１、３０２、３０３は、凹面鏡２３１、２３２を利用する。これらの凹面鏡に代えて、凸レンズが利用されてもよい。
図７の（ａ）は、この場合におけるキャリッジの内部構造を模式的に示す主走査方向に対して垂直な縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の示す直線ｂ−ｂに沿った模式的な横断面図である。このキャリッジはまず、図２、図３の示す曲面鏡板２２１、２２２に代えて同じ位置に複合鏡板５１１、５１２を含む。各複合鏡板５１１、５１２はたとえば樹脂製の細長い矩形板状部材であってサイズが等しく、図７の（ｂ）が示すように主走査方向に伸びている。これらの複合鏡板５１１、５１２は、図７の（ａ）が示すようにキャリッジの中心面ＣＮＴに対して対称的に配置され、鏡面がキャリッジの底面の中心を向くようにキャリッジの中心面ＣＮＴに対して傾斜している。その鏡面には、図７が示すように傾斜角の異なる２種類の斜面５３１、５３２が交互に、長手方向に沿って形成されている。いずれの斜面５３１、５３２も表面が、たとえばアルミニウム等の金属蒸着により鏡面に加工されている。これにより、各斜面５３１、５３２は１枚の平面鏡として機能する。これらの斜面５３１、５３２は、図７の（ｂ）が示すように主走査方向のサイズが異なる。このサイズが、読み取り対象のライン部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３のそれぞれよりも長い斜面５３１を「第３平面鏡」と呼び、短い斜面５３２を「第４平面鏡」と呼ぶ。第３平面鏡５３１は、図７の（ｂ）が示すように、副走査方向（図では左右方向）においてはキャリッジの中心面ＣＮＴを挟んで、異なる平面鏡板の第４平面鏡５３２と対向する。これにより第３平面鏡５３１は第１平面鏡板４１１または第２平面鏡板４１２から入射する光を、対向する第４平面鏡５３２へ向けて反射する。 (C) The telecentric optical systems 301, 302, 303 shown in FIGS. 2 and 3 utilize concave mirrors 231, 232. Instead of these concave mirrors, convex lenses may be used.
7A is a vertical sectional view perpendicular to the main scanning direction schematically showing the internal structure of the carriage in this case, and FIG. 7B is taken along a straight line bb shown in FIG. 7A. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view. First, this carriage includes composite mirror plates 511 and 512 at the same position in place of the curved mirror plates 221 and 222 shown in FIGS. The composite end plates 511, 512 are, for example, elongated rectangular plate members made of resin, have the same size, and extend in the main scanning direction as shown in FIG. 7B. These composite end plates 511 and 512 are arranged symmetrically with respect to the center plane CNT of the carriage as shown in FIG. 7A, and are arranged on the center plane CNT of the carriage so that the mirror surface faces the center of the bottom surface of the carriage. It is inclined to. As shown in FIG. 7, two types of inclined surfaces 531 and 532 having different inclination angles are alternately formed on the mirror surface along the longitudinal direction. The surface of each of the slopes 531 and 532 is mirror-finished by vapor deposition of a metal such as aluminum. Thereby, each of the slopes 531 and 532 functions as one plane mirror. These slopes 531 and 532 have different sizes in the main scanning direction as shown in FIG. The slope 531 whose size is longer than each of the line portions SG1, SG2, SG3 to be read is called a "third plane mirror", and the short slope 532 is called a "fourth plane mirror". As shown in FIG. 7B, the third plane mirror 531 faces the fourth plane mirror 532 of a different plane mirror plate across the center plane CNT of the carriage in the sub scanning direction (left and right direction in the figure). As a result, the third plane mirror 531 reflects the light incident from the first plane mirror plate 411 or the second plane mirror plate 412 toward the fourth plane mirror 532 which faces the third plane mirror 531.

第３平面鏡５３１から第４平面鏡５３２までの光路には、絞り２４０に加え、２本のレンズアレイ５２１、５２２が設置されている。各レンズアレイ５２１、５２２は、主走査方向に伸びる単一のフレーム（図は示していない。）に支持されることにより一体化した２種類の凸レンズ５４１、５４２の配列である。図７の（ｂ）が示すように、各配列では第１凸レンズ５４１と第２凸レンズ５４２とが交互に並んでいる。第１凸レンズ５４１は主走査方向のサイズが読み取り対象のライン部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３のそれぞれよりも長く、第２凸レンズ５４２は短い。第１凸レンズ５４１は、副走査方向（図では左右方向）においてはキャリッジの中心面ＣＮＴを挟んで、異なるレンズアレイの第２凸レンズ５４２と対向する。 In addition to the diaphragm 240, two lens arrays 521 and 522 are installed in the optical path from the third plane mirror 531 to the fourth plane mirror 532. Each lens array 521, 522 is an array of two types of convex lenses 541, 542 integrated by being supported by a single frame (not shown) extending in the main scanning direction. As shown in FIG. 7B, the first convex lenses 541 and the second convex lenses 542 are alternately arranged in each array. The size of the first convex lens 541 in the main scanning direction is longer than that of each of the line portions SG1, SG2, SG3 to be read, and the second convex lens 542 is shorter. The first convex lens 541 faces the second convex lens 542 of a different lens array with the center plane CNT of the carriage sandwiched in the sub-scanning direction (left and right direction in the drawing).

図７の（ｂ）が示すように主走査方向（図では上下方向）における中心位置は、平面鏡板４１１、４１２の一方の露出部分と他方の遮光膜４２１、４２２で覆われた部分、絞り２４０の穴２４１、第１凸レンズ５４１、第２凸レンズ５４２、および複合鏡板５１１、５１２の一方の第３平面鏡５３１と他方の第４平面鏡５３２との組み合わせごとに一致する。第３平面鏡５３１と第４平面鏡５３２との１対全体での主走査方向のサイズと、第１凸レンズ５４１と第２凸レンズ５４２との１対全体でのそれとはいずれも読み取り対象のライン部分ＳＧ１、ＳＧ２、ＳＧ３それぞれの長さの２倍に等しい。したがって、光学系列の全体にわたり、上記の光学素子の組み合わせごとに主走査方向における中心位置が一致する。 As shown in FIG. 7B, the center position in the main scanning direction (vertical direction in the figure) is the exposed portion of one of the plane mirror plates 411 and 412 and the portion covered with the other light shielding films 421 and 422, and the diaphragm 240. 241, the first convex lens 541, the second convex lens 542, and one combination of the third flat mirror 531 of one of the compound end plates 511 and 512 and the fourth flat mirror 532 of the other match. The size of the pair of the third plane mirror 531 and the fourth plane mirror 532 in the main scanning direction as a whole and the size of the pair of the first convex lens 541 and the second convex lens 542 as a whole are the line portion SG1 to be read, It is equal to twice the length of each of SG2 and SG3. Therefore, the central position in the main scanning direction is the same for each combination of the above optical elements over the entire optical system.

読み取り対象の各ライン部分ＳＧ１、…からの反射光は、第１平面鏡板４１１の露出部分と第３平面鏡５３１との順に反射されて第１凸レンズ５４１に入射し、それを透過することにより、絞り２４０の穴２４１に集束する。第１凸レンズ５４１から絞り２４０までの光路長は第１凸レンズ５４１の後側焦点距離に等しく、絞り２４０の穴２４１は第１凸レンズ５４１の後側焦点を中心とする。したがって、第１凸レンズ５４１と絞り２４０との組み合わせは物体側テレセントリック光学系を構成する。 Reflected light from each line portion SG1 to be read is sequentially reflected by the exposed portion of the first plane mirror plate 411 and the third plane mirror 531 and is incident on the first convex lens 541. Focus on hole 241 in 240. The optical path length from the first convex lens 541 to the diaphragm 240 is equal to the rear focal length of the first convex lens 541, and the hole 241 of the diaphragm 240 is centered on the rear focal point of the first convex lens 541. Therefore, the combination of the first convex lens 541 and the diaphragm 240 constitutes an object side telecentric optical system.

絞り２４０の穴２４１を通過した光は第２凸レンズ５４２に入射し、それを透過することにより、第４平面鏡５３２を経由して第２撮像素子２５２または第１撮像素子２５１の受光面に結像する。絞り２４０から第２凸レンズ５４２までの光路長が第２凸レンズ５４２の前側焦点距離に等しく、第２凸レンズ５４２の前側焦点が絞り２４０の穴２４１の中心と一致する。したがって、絞り２４０と第２凸レンズ５４２との組み合わせは像側テレセントリック光学系を構成する。 The light that has passed through the hole 241 of the diaphragm 240 is incident on the second convex lens 542 and is transmitted therethrough to form an image on the light receiving surface of the second image sensor 252 or the first image sensor 251 via the fourth plane mirror 532. To do. The optical path length from the diaphragm 240 to the second convex lens 542 is equal to the front focal length of the second convex lens 542, and the front focal point of the second convex lens 542 coincides with the center of the hole 241 of the diaphragm 240. Therefore, the combination of the diaphragm 240 and the second convex lens 542 constitutes an image-side telecentric optical system.

第３平面鏡５３１と第１凸レンズ５４１とはいずれも、主走査方向のサイズが読み取り対象のライン部分ＳＧ１、…よりも長いので、第１平面鏡板４１１の１つの露出部分からの反射光のうち、主走査方向において外側へ拡散した反射光の一部を、逃さずに第２凸レンズ５４２へ入射させる。これにより、各ライン部分ＳＧ１、…の像の端部の明るさが確保されるので、ケラレが回避される。 Since the size of each of the third plane mirror 531 and the first convex lens 541 in the main scanning direction is longer than the line portion SG1 to be read,..., Of the reflected light from one exposed portion of the first plane mirror plate 411, A part of the reflected light diffused outward in the main scanning direction is made incident on the second convex lens 542 without escape. As a result, the brightness of the end portion of the image of each line portion SG1,... Is secured, and vignetting is avoided.

（D）図２が示す曲面鏡板２２１、２２２には２種類の凹面鏡２３１、２３２が一体に成形されている。その他に、主走査方向に細長いフレームに、主走査方向のサイズが異なる２種類の凹面鏡が交互に並んで支持されていてもよい。
（E）図３の（ｂ）が太い破線で示すテレセントリック光学系３０１、３０２、３０３の間の境界は遮光壁で仕切られていてもよい。これらの遮光壁により、隣接するテレセントリック光学系３０１、３０２、３０３間での光漏れが防止されるので、撮像素子２５１、２５２の検出精度が向上する。 (D) Two types of concave mirrors 231, 232 are integrally formed on the curved mirror plates 221, 222 shown in FIG. In addition, two types of concave mirrors having different sizes in the main scanning direction may be alternately arranged and supported by a frame elongated in the main scanning direction.
(E) The boundary between the telecentric optical systems 301, 302, 303 indicated by the thick broken line in FIG. 3B may be partitioned by a light shielding wall. These light shielding walls prevent light leakage between the adjacent telecentric optical systems 301, 302, 303, so that the detection accuracy of the image pickup devices 251, 252 is improved.

（F）スキャナー１００のＣＩＳの含む各光学系は、図４が示す両側テレセントリック光学系で構成される。その他に、物体側もしくは像側、または両側がテレセントリック光学系以外の光学系で構成されてもよい。この場合でも上記の実施形態と同様に、光学系列内での光学素子の一体化と、被写体から光が照射される凹面鏡またはレンズの主走査方向における伸長とが両立可能である。その結果、光学系列全体の小型化が容易であり、光学系列による複数の像を高精度につなぎ合わせることができるので画質が向上する。 (F) Each optical system included in the CIS of the scanner 100 is composed of a double-sided telecentric optical system shown in FIG. In addition, the object side, the image side, or both sides may be configured by an optical system other than the telecentric optical system. Even in this case, as in the above-described embodiment, it is possible to combine the integration of the optical elements in the optical system and the extension in the main scanning direction of the concave mirror or the lens irradiated with light from the subject. As a result, it is easy to reduce the size of the entire optical system, and it is possible to connect a plurality of images by the optical system with high accuracy, so that the image quality is improved.

本発明は画像読取装置の光学系列に関し、上記のとおり、各光学系の第１光学素子を隣の光学系の第２光学素子と隣接させることにより、光学系列内の複数の第１光学素子と第２光学素子とを主走査方向に沿って２列に並べる。このように、本発明は明らかに産業上利用可能である。 The present invention relates to an optical system of an image reading apparatus, and as described above, by arranging the first optical element of each optical system adjacent to the second optical element of the adjacent optical system, a plurality of first optical elements in the optical system are provided. The second optical element is arranged in two rows along the main scanning direction. As described above, the present invention is obviously industrially applicable.

１００画像読取装置
２００キャリッジ
２０１スリット
２１０線光源
２１１第１平面鏡
２１２第２平面鏡
２２１第１曲面鏡板
２２２第２曲面鏡板
２３１第１凹面鏡
２３２第２凹面鏡
２４０絞り
２４１絞りの穴
２５１第１撮像素子
２５２第２撮像素子
３０１、３０２、３０３テレセントリック光学系
ＣＮＴキャリッジの中心面 100 image reading device 200 carriage 201 slit 210 line light source 211 first plane mirror 212 second plane mirror 221 first curved mirror plate 222 second curved mirror plate 231 first concave mirror 232 second concave mirror 240 diaphragm 241 diaphragm hole 251 first image sensor 252 second 2 Image sensor 301, 302, 303 Telecentric optical system CNT Carriage center plane

Claims

A light source that illuminates the subject with light,
An optical system that is an array of a plurality of optical systems arranged in the main scanning direction, and forms an image of the light reflected by the subject in a different area for each optical system,
A plurality of image pickup elements that individually detect the light amount distribution in the image formation region of each optical system,
An image reading apparatus comprising: an image processing unit that synthesizes image data of the subject from detection results of the plurality of image pickup elements,
Each optical system
A first optical element that is an optical element that reflects or transmits incident light, and that is larger in size in the main scanning direction than the surface portion of the subject irradiated with the incident light;
A second optical element on which reflected light or transmitted light from the first optical element is incident;
Including
Since the first optical element of each optical system is alternately adjacent to the second optical elements on both sides , the plurality of first optical elements and the second optical elements are arranged in two rows along the main scanning direction. Characteristic image reading device.

The image reading apparatus according to claim 1, wherein each optical system further includes a diaphragm arranged at a rear focal point of the first optical element.

The image reading apparatus according to claim 1, wherein the plurality of first optical elements and the second optical elements arranged in a line are integrally formed.

The image reading apparatus according to claim 1, wherein an optical path from the first optical element to the second optical element in each optical system is parallel to the sub-scanning direction.

The image reading apparatus according to claim 4, wherein each optical system further includes a plane mirror that reflects the reflected light from the subject toward the first optical element of the optical system.

The optical system further includes a first plane mirror and a second plane mirror extending in the main scanning direction,
The first plane mirror includes a mirror surface portion that reflects reflected light from the subject toward the first optical element of the optical system in a portion that passes through the odd-numbered optical system, and passes through the even-numbered optical system. The part to be included includes a light shielding part that does not reflect light,
The second plane mirror includes a mirror surface portion that reflects reflected light from the subject toward the first optical element of the optical system in a portion that passes through the even optical system, and passes through the odd optical system. the portion, including the light-shielding portion that does not reflect light,
The image reading device according to claim 4, wherein

7. The image reading device according to claim 1, wherein the first optical element and the second optical element of each optical system are concave mirrors.

7. The image reading apparatus according to claim 1, wherein the first optical element and the second optical element of each optical system are convex lenses.

9. The image reading apparatus according to claim 1, wherein the optical system further includes a light shielding wall installed between two adjacent optical systems.