JPH10243173A - 画像読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 読み取り信号における原稿先端に生じる影を
緩和し、照明深度が大きく、光利用効率（照明強度）の
増加が図れ、かつコストアップを最小限に抑えられる画
像読み取り装置を提供する。 【解決手段】 結像素子１と照明光源２とハウジング３
を構成要素として含んでなる画像読み取り装置におい
て、少なくとも２面の反射面を有してなる反射部材１０
を照明光源２とによって結像素子１の光軸５を挟むよう
にして配設する。この構成により、原稿面４で反射した
光を再利用でき、光の利用効率を高めることができる。
反射部材１０は、その反射面を曲面とするかプリズムを
用いて構成してもよい（いずれも図示せず）。さらにプ
リズムを用いた構成では、プリズム外面の少なくとも２
面に反射層を形成し、このとき反射層形成面を粗面とし
てもよく、また上記の反射層を形成しない形態であって
もよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機，ファクシ
ミリ等に用いられる読取光学系、ｃｃｄラインセンサ等
倍センサと組み合わせた読み取りスキャナ等に用いられ
る光学系、あるいは光プリントヘッド，自己走査型光プ
リントヘッドに用いられる光学系として好適な画像読み
取り装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下に、従来の技術を図１４ないし図１
８を参照して説明する。なお、従来の技術を説明するた
めの全図において、同一の作用をする部分には同一の符
号を付け、その繰り返しの説明は省略する。図１４は、
屈折率分布レンズ光学系を用いた従来の画像読み取り装
置の一例を示す構成概念図で、図中、１は屈折率分布レ
ンズアレイ、２は照明光源、３はハウジング、４は原
稿、７は等倍センサである。図１５は、ＲＭＬＡ（ルー
フミラーレンズアレイ）光学系を用いた従来の画像読み
取り装置の一例を示す構成概念図で、図中、１′はＲＭ
ＬＡ光学系素子である。図１６は、先行技術による等倍
画像読み取り装置の一例を示す構成概念図で、図中、５
は結像素子の光軸、６は有効照射範囲、６０は反射部材
または拡散反射部材である。図１７は、従来の画像読み
取り装置における問題点の一例を示す概念図で、図中、
８は原稿先端、９は原稿先端の影である。図１８は、従
来の画像読み取り装置における問題点の他の例を示す概
念図で、原稿面の上下に伴って変化する光路及び照度分
布をそれぞれ（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すものであ
る。

【０００３】等倍結像素子を用いた画像読み取り装置に
は、大きく分けて屈折率分布レンズで構成されるもの
と、結像素子に球面レンズを用いたものとに分類され、
後者はルーフミラーレンズアレイ（ＲＭＬＡ）が代表的
である。それぞれの一般的な装置構成断面図を図１４，
図１５に示す。また、先行技術として図１６に示すもの
は、ＲＭＬＡによる等倍結像素子の光軸に対し照明光源
の反対側上面に１面で構成される反射部材または拡散反
射部材６０を配置した構成の等倍画像読み取り装置であ
る。

【０００４】屈折率分布レンズ光学系を用いた画像読
み取り装置 −１：図１４に示すごとくに屈折率分布レンズアレイ
１の片側に配置された照明光源２からの光は、原稿４の
表面を斜めより照射し、その反射光を屈折率分布レンズ
アレイ１で集光し、等倍センサ７上に結像させている。 −２：光量を増加させるため、照明光源を結像素子の
両側に配置した構成の装置もある（図示せず）。

【０００５】ＲＭＬＡ光学系を用いた画像読み取り装
置 −１：図１５に示すごとくにＲＭＬＡ光学系を用いた
装置も、の屈折率分布レンズ光学系と同様に、照明光
源２を結像素子の片側に配置した構成である。 −２：図１６に示すごとくに原稿面からの散乱光を利
用するため、結像素子に対し照明光源の反対側上面に１
面で構成される反射部材、または拡散反射部材６０を配
置した構成の装置もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、照明光
源を片側のみに配置し、従来技術−１，−１の構成
とした場合、図１７に示すごとくに原稿の先端（後端）
８に影９ができてしまう。また、図１８に示すごとくに
原稿面が上下方向に移動した場合、原稿面の照度分布の
ピーク位置が結像素子の光軸に対してズレるため装置と
しての照明深度が小さい。また、照明光源を両側に配置
し従来技術−２の構成とした場合、照明光源が２ヶ必
要になりコストが高くなる。さらに、従来技術−２の
構成は光利用効率を高めているが、反射面または拡散反
射面が１面のみのため効果が小さい。

【０００７】本発明は、上述のような実情に鑑みてなさ
れたもので、 読み取り信号における原稿先端（後端）の影が緩和さ
れ、 照明深度が大きく、 光利用効率（照明強度）の増加が図れ、 コストアップを最小限に抑えられる画像読み取り装置
を提供することを目的としてなされたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、照明
光源と結像素子と等倍センサと反射部材とを備え、前記
照明光源から出射して被読み取り画像形成面で反射した
光を前記結像素子により前記等倍センサ上に結像させる
画像読み取り装置であって、前記照明光源と前記反射部
材とが、前記結像素子の光軸を挟んで配設された画像読
み取り装置において、前記反射部材は、互いに角度をな
す少なくとも２面の反射面を有してなるようにしたこと
を特徴とし、反射部材が２面の反射面により構成されて
いるため、集光効率を高くでき従って装置としての光の
利用効率を高めるようにしたものである。

【０００９】請求項２の発明は、前記少なくとも２面の
反射面のなす角度が鈍角であるようにしたことを特徴と
し、反射部材の反射面がなす角度が鈍角であるため、有
効照射範囲のさらに周辺部の原稿反射光を集光し利用す
るようにしたものである。

【００１０】請求項３の発明は、照明光源と結像素子と
等倍センサと反射部材とを備え、前記照明光源から出射
して被読み取り画像形成面で反射した光を前記結像素子
により前記等倍センサ上に結像させる画像読み取り装置
であって、前記照明光源と前記反射部材とが、前記結像
素子の光軸を挟んで配設された画像読み取り装置におい
て、前記反射部材は、曲面の反射面を有してなるように
したことを特徴とし、反射部材の断面が曲面形状であり
その曲面を最適化することにより、光利用効率をさらに
大きくするようにしたものである。

【００１１】請求項４の発明は、請求項１または２の発
明において、前記反射部材としてプリズム面に反射層を
設けた該プリズムを用いるようにしたことを特徴とし、
反射部材（プリズム）に反射層を有しているため、いか
なる角度で入射しても光線は反射面で正反射をさせるよ
うにしたものである。

【００１２】請求項５の発明は、請求項４の発明におい
て、前記プリズムとして、断面が三角形でかつ該三角形
の頂角の１つが鈍角である三角形プリズムを用いるよう
にしたことを特徴とし、反射部材（プリズム）に反射層
を有しているため、いかなる角度で入射しても光線は反
射面で正反射をさせるようにしたものである。

【００１３】請求項６の発明は、請求項４または５の発
明において、前記反射層が設けられた前記反射面が粗面
となるようにしたことを特徴とし、反射部材（プリズ
ム）に反射層を有しており、且つ反射層が形成される反
射部材面が粗面形状に形成されているため、反射層に入
射した光線は拡散反射をし、このため、正反射では集光
できない原稿面反射光を利用するようにしたものであ
る。

【００１４】請求項７の発明は、照明光源と結像素子と
等倍センサと反射部材とを備え、前記照明光源から出射
して被読み取り画像形成面で反射した光を前記結像素子
により前記等倍センサ上に結像させる画像読み取り装置
であって、前記照明光源と前記反射部材とが、前記結像
素子の光軸を挟んで配設された画像読み取り装置におい
て、前記反射部材としてプリズムを用いることにより、
前記プリズムの少なくとも一面における反射／透過特性
によって前記結像素子への迷光の進入を防止しながら、
光の有効利用を図るようにしたことを特徴とし、反射部
材（プリズム）の面に全反射の臨界角以下で入射した光
線は反射部材を透過するため、ハウジング，結像素子へ
の迷光の進入を低減するようにしたものである。

【００１５】請求項８の発明は、請求項１ないし７いず
れかの発明において、前記結像素子として、複数の微小
レンズが板状に連続して形成されてなるレンズアレイ
と、複数の微小屋根型反射部材が板状に連続して形成さ
れてなるルーフミラーアレイと、複数の絞り部材が連続
して形成されてなる絞り板とにより構成されてなるルー
フミラーレンズアレイ（ＲＭＬＡ）を用いることを特徴
とし、請求項１ないし７いずれかの発明に、結像素子Ｒ
ＭＬＡを適用することで、従来よりも明るく、解像度が
高く、光量ムラのなく、小型で高性能で画像読み取り装
置を実現するようにしたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明による画像読み取
り装置の実施例を図１ないし図１３を参照して具体的に
説明する。なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一の作用をする部分には同一の符号を付けるとと
もに、本発明を特徴づける点を除いて従来例と同様と
し、その繰り返しの説明は省略する。

【００１７】図１は、本発明による画像読み取り装置の
一実施例を示す構成概念図で、図中、１０は反射部材で
ある。図２は、本発明による画像読み取り装置の他の実
施例を示す構成概念図である。図３及び図４は、図１に
示した実施例における作用を概念的に示した図である。
図５は、本発明による画像読み取り装置の更に他の実施
例を示す構成概念図で、図中、２０は反射部材である。
図６は、図５に示した実施例における作用を概念的に示
した図である。図７は、本発明による画像読み取り装置
の更に他の実施例を示す構成概念図で、図中、３０は反
射部材である。図８は、図７に示した実施例における作
用を概念的に示した図である。図９は、本発明による画
像読み取り装置の更に他の実施例を示す構成概念図で、
図中、４０は反射部材、４０ａ，４０ｂは反射層であ
る。図１０は、図９に示した実施例における作用を概念
的に示した図である。図１１は、本発明による画像読み
取り装置の更に他の実施例を示す構成概念図で、図中、
５０は反射部材、５０ａ，５０ｂは反射層である。図１
２は、図１１に示した実施例における作用を概念的に示
した図である。図１３は、本発明による画像読み取り装
置の更に他の実施例を作用とともに概念的に示した図
で、図中、６０は反射部材である。

【００１８】（請求項１の実施例）図１及び図２に請求
項１の実施例を示す。照明光源２，結像素子１，等倍セ
ンサ（図示せず），ハウジング３で構成されている画像
読み取り装置において、結像素子のレンズ光軸５を介し
て少なくとも２面の反射面を有する反射部材１０（図中
では２面の反射部材）を照明光源と共に配置したことを
特徴とした構成である。図１は２面の反射面を有する反
射部材１０を装置（ハウジング）上面に突出した構成で
あり、図２は前述の反射部材１０を装置上面から突出さ
せずに配置した構成である。

【００１９】図３及び図４に示すごとくに照明光源２か
ら出射した光は、原稿面４上のある範囲（有効照射範囲
６）を照射する。この有効照射範囲６において、結像素
子１はその光軸５と原稿面４とが交わる近傍の反射光を
利用しているが、光軸５から離れるに従い原稿面４から
の反射光は利用されなくなる。ここで、反射部材１０を
配置することにより、この利用されていない原稿面反射
光を図３の矢印線（実線及び点線）が示す通り、光軸５
の近傍へ集光させ、有効光として再利用することが可能
となる。また、照明光源２のみでは片側斜め方向からし
か原稿に対し照射できないが、反射部材により反対斜め
方向から照射することが可能になる。

【００２０】これらのことにより、以下の効果を得るこ
とができる。 ・光利用効率（照明強度）の増加が図れる。 ・原稿端部の影を低減できる（図４参照）。 ・原稿面上下方向の照明深度を大きくできる。 ・結像素子の光軸の両側に照明光源を配置した場合に比
べ、低コストで同様の効果をもたらすことができる。

【００２１】（請求項２の実施例）図５及び図６に請求
項２の実施例を示す。この実施例は、請求項１の実施例
の反射部材を、２面の反射面を有し、且つ、該２面の反
射面のなす角度が鈍角である反射部材２０で置き換えた
構成を有するものである。ここでは、請求項１の実施例
と同様の作用効果が得られるが、図６の矢印線（実線及
び点線）が示す通り、反射部材２０の有する２面の反射
面がなす角度が鈍角であるため、図２に比較し有効照射
範囲のさらに周辺部の原稿反射光を集光し利用すること
ができる。

【００２２】（請求項３の実施例）図７及び図８に請求
項３の実施例を示す。この実施例は、請求項１の実施例
の反射部材を、曲面の反射面を有する反射部材３０で置
き換えた構成を有するものである。ここでは、請求項１
の実施例と同様の作用効果が得られるが、図８の矢印線
（実線及び点線）が示す通り、反射部材３０の断面が曲
面形状でありその曲面を最適化することにより、請求項
１及び２の作用効果と比較し、光利用効率をさらに大き
くすることができる。

【００２３】（請求項４の実施例）図９及び図１０に請
求項４の実施例を示す。この実施例は、請求項１の実施
例の反射部材を、断面形状が三角形を含む多角形プリズ
ム状で、２つ以上の反射層を有する反射部材（図中では
三角形プリズム）３０で置き換えた構成を有するもので
ある（ここでは反射層４０ａ，４０ｂが設けられてい
る）。ここでは、請求項１の実施例と同様の作用効果が
得られるが、反射部材（プリズム）４０の反射層４０
ａ，４０ｂを有しているため、いかなる角度で入射して
も光線は反射面で正反射をする（図１０参照）。

【００２４】（請求項５の実施例）図１１及び図１２に
請求項５の実施例を示す。この実施例は請求項４の実施
例の反射部材を、断面形状が三角形プリズム状であり、
頂角が鈍角で２面に反射層を有する反射部材５０で置き
換えた構成を有するものである（ここでは反射層５０
ａ，５０ｂが設けられる）。ここでは、請求項２の実施
例と同様の作用効果が得られるが、反射部材（プリズ
ム）５０に反射層を５０ａ，５０ｂ有しているため、い
かなる角度で入射しても光線は反射層で正反射をする
（図１２参照）。

【００２５】（請求項６の実施例）請求項６の実施例は
図１１に示す請求項５の実施例と同一構成であるが、さ
らに反射層５０ａ，５０ｂを形成する面が粗面形状であ
る構成を有するものである（この実施例は図示せず）。
ここでは、反射部材（プリズム）に反射層を有してお
り、且つ反射層の形成面が粗面形状をなしているため、
反射層に入射した光線は拡散反射をする。このため、正
反射では集光できない原稿面反射光を利用することがで
きる。

【００２６】（請求項７の実施例）図１３に請求項７の
実施例を示す。この実施例は図１１に示す請求項５の実
施例において、反射層５０ａ，５０ｂを形成しない反射
部材６０を用いた構成を有するものである。ここでは、
反射部材６０に反射層が形成されていないため、全反射
の臨界角以下で反射面に入射した光線は透過する。この
ため、図１３の矢印線（実線）のようにプリズム面を通
過し、矢印線（点線）のようなハウジング，結像素子へ
の迷光の進入を低減できる。

【００２７】（請求項８の実施例）請求項８の実施例
は、請求項１の実施例から請求項７の実施例（図１ない
し図１３）において、結像素子にルーフミラーレンズア
レイ（特開昭５７−３７３２６号公報：「結像装置」に
あるダハミラーレンズアレイ（ルーフミラーレンズアレ
イ））を用いた構成を有する画像読み取り装置である。

【００２８】この実施例では、請求項１ないし７いずれ
かの発明に、結像素子ＲＭＬＡを適用することで、従来
よりも明るく、解像度が高く、光量ムラのなく、小型で
高性能で画像読み取り装置を実現することができる。

【００２９】

【発明の効果】結像素子に対し照明光源の反対側に２面
以上の反射面ないし曲面による反射面を有する反射部材
または多角形プリズム等を配置することで、従来の構成
では利用されていなかった原稿面からの散乱光を有効光
として利用できる。すなわち反射部材を配置することに
より、前述した従来利用されていない原稿面反射光を結
像素子の光軸近傍へ集光させ、有効光として再利用する
ことが可能となる。また、１式の照明光源のみでは原稿
に対し、片側斜め方向からの照射しかできないが、反射
部材により反対斜め方向から照射することが可能にな
る。すなわち、これらのことにより、 ・光利用効率（照明強度）の増加が図れる。 ・原稿端部の影を低減できる。 ・原稿面上下方向の照明深度を大きくできる。 ・結像素子の光軸に対して両側に照明光源を配置した場
合に比べ、低コストで同様の効果をもたらすことができ
る。 以下に各請求項に対応して得られる効果を説明する。

【００３０】請求項１の効果：反射部材が２面の反射面
により構成されているため、集光効率を高くでき従って
装置としての光の利用効率を高めることができる。

【００３１】請求項２の効果：反射部材の反射面がなす
角度が鈍角であるため、有効照射範囲のさらに周辺部の
原稿反射光を集光し利用することができる。

【００３２】請求項３の効果：反射部材の断面が曲面形
状でありその曲面を最適化することにより、光利用効率
をさらに大きくすることができる。

【００３３】請求項４及び５の効果：反射部材（プリズ
ム）に反射層を有しているため、いかなる角度で入射し
ても光線は反射面で正反射をさせることができる。

【００３４】請求項６の効果：反射部材（プリズム）に
反射層を有しており、且つ反射層が形成される反射部材
面が粗面形状に形成されているため、反射層に入射した
光線は拡散反射をし、このため、正反射では集光できな
い原稿面反射光を利用することができる。

【００３５】請求項７の効果：反射部材（プリズム）の
面に全反射の臨界角以下で入射した光線は反射部材を透
過するため、ハウジング，結像素子への迷光の進入を低
減することができる。

【００３６】請求項８の効果：請求項１ないし７いずれ
かの発明に、結像素子ＲＭＬＡを適用することで、従来
よりも明るく、解像度が高く、光量ムラのなく、小型で
高性能で画像読み取り装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による画像読み取り装置の一実施例を
示す構成概念図である。

【図２】 本発明による画像読み取り装置の他の実施例
を示す構成概念図である。

【図３】 図１に示した実施例における作用を概念的に
示した図である。

【図４】 図１に示した実施例における作用を概念的に
示した図である。

【図５】 本発明による画像読み取り装置の更に他の実
施例を示す構成概念図である。

【図６】 図５に示した実施例における作用を概念的に
示した図である。

【図７】 本発明による画像読み取り装置のさらに他の
実施例を示す構成概念図である。

【図８】 図７に示した実施例における作用を概念的に
示した図である。

【図９】 本発明による画像読み取り装置のさらに他の
実施例を示す構成概念図である。

【図１０】 図９に示した実施例における作用を概念的
に示した図である。

【図１１】 本発明による画像読み取り装置のさらに他
の実施例を示す構成概念図である。

【図１２】 図１１に示した実施例における作用を概念
的に示した図である。

【図１３】 本発明による画像読み取り装置の更に他の
実施例を作用とともに概念的に示した図である。

【図１４】 屈折率分布レンズ光学系を用いた従来の画
像読み取り装置の一例を示す構成概念図である。

【図１５】 ＲＭＬＡ光学系を用いた従来の画像読み取
り装置の一例を示す構成概念図である。

【図１６】 先行技術による等倍画像読み取り装置の一
例を示す構成概念図である。

【図１７】 従来の画像読み取り装置における問題点の
一例を示す概念図である。

【図１８】 従来の画像読み取り装置における問題点の
他の例を示す概念図である。

【符号の説明】

１…屈折率分布レンズアレイ、１′…ＲＭＬＡ光学系素
子、２…照明光源、３…ハウジング、４…原稿、５…光
軸、６…有効照射範囲、７…等倍センサ、８…原稿先
端、９…原稿先端の影、１０，２０，３０，４０，５０
…反射部材、４０ａ，４０ｂ，５０ａ，５０ｂ…反射
層、６０…反射部材または拡散反射部材。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明光源と結像素子と等倍センサと反射
   部材とを備え、前記照明光源から出射して被読み取り画
   像形成面で反射した光を前記結像素子により前記等倍セ
   ンサ上に結像させる画像読み取り装置であって、前記照
   明光源と前記反射部材とが、前記結像素子の光軸を挟ん
   で配設された画像読み取り装置において、前記反射部材
   は、互いに角度をなす少なくとも２面の反射面を有して
   なるようにしたことを特徴とする画像読み取り装置。
2. 【請求項２】 前記少なくとも２面の反射面のなす角度
   が鈍角であるようにしたことを特徴とする請求項１記載
   の画像読み取り装置。
3. 【請求項３】 照明光源と結像素子と等倍センサと反射
   部材とを備え、前記照明光源から出射して被読み取り画
   像形成面で反射した光を前記結像素子により前記等倍セ
   ンサ上に結像させる画像読み取り装置であって、前記照
   明光源と前記反射部材とが、前記結像素子の光軸を挟ん
   で配設された画像読み取り装置において、前記反射部材
   は、曲面の反射面を有してなるようにしたことを特徴と
   する画像読み取り装置。
4. 【請求項４】 前記反射部材としてプリズム面に反射層
   を設けた該プリズムを用いるようにしたことを特徴とす
   る請求項１または２記載の画像読み取り装置。
5. 【請求項５】 前記プリズムとして、断面が三角形でか
   つ該三角形の頂角の１つが鈍角である三角形プリズムを
   用いるようにしたことを特徴とする請求項４記載の画像
   読み取り装置。
6. 【請求項６】 前記反射層が設けられた前記反射面が粗
   面となるようにしたことを特徴とする請求項４または５
   記載の画像読み取り装置。
7. 【請求項７】 照明光源と結像素子と等倍センサと反射
   部材とを備え、前記照明光源から出射して被読み取り画
   像形成面で反射した光を前記結像素子により前記等倍セ
   ンサ上に結像させる画像読み取り装置であって、前記照
   明光源と前記反射部材とが、前記結像素子の光軸を挟ん
   で配設された画像読み取り装置において、前記反射部材
   としてプリズムを用いることにより、前記プリズムの少
   なくとも一面における反射／透過特性によって前記結像
   素子への迷光の進入を防止しながら、光の有効利用を図
   るようにしたことを特徴とする画像読み取り装置。
8. 【請求項８】 前記結像素子として、複数の微小レンズ
   が板状に連続して形成されてなるレンズアレイと、複数
   の微小屋根型反射部材が板状に連続して形成されてなる
   ルーフミラーアレイと、複数の絞り部材が連続して形成
   されてなる絞り板とにより構成されてなるルーフミラー
   レンズアレイを用いることを特徴とする請求項１ないし
   ７いずれか１記載の画像読み取り装置。