KR101297959B1 - 화상 판독 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피사계 심도가 크고, 또한 소형인 화상 판독 장치를 제공한다.
광원(2)과, 결상 광학계(1)와, 촬상 소자부(41)와, 메모리(5)와, 처리 장치(6)를 구비하며, 결상 광학계(1)는, 각각이 독립된 광학계인 복수의 셀(11)을 주주사 방향(211)에 배치되고, 부주사 방향(212)에는 2열로 배열된 화상 판독 장치로서, 각 셀은, 제 1 반사형 집광 광학 소자(100), 제 1 평면 미러(105), 애퍼쳐(101), 제 2 반사형 집광 광학 소자(102)를 원고(7)로부터 이 순서로 배치되고, 또한 애퍼쳐(101)를 제 1 반사형 집광 광학 소자(100)의 뒤측 초점 위치에 배치하여 상기 원고측에 텔레센트릭한 광학계를 형성하고 있다.

Description

화상 판독 장치{IMAGE READING APPARATUS}

본 발명은 복사기 등에 이용되는 화상 판독 장치에 관한 것이다.

복사기, 스캐너, 팩시밀리 등에서 사용되고 있는 1차원 촬상 소자를 이용하여 판독 위치에서의 화상을 스캔하는 것에 의해서 화상 전체를 판독하는 화상 판독 장치에는, 크게 나누어 2 종류의 방식이 있다. 또, 일반적으로, 1차원 촬상 소자가 배열되어 있는 방향을 주(主)주사 방향이라고 부르고, 스캔하는 방향을 부주사 방향이라고 부른다.

2 종류의 방식 중 하나는, 단안의 렌즈로 주주사 방향의 화상 전체를 촬상 소자 상에 축소 전사하는 방식이며, 복사기에서, 앞면의 판독에 주로 이용되고 있다. 이 방식에서는, 통상, 원고측에 위치하는 촬상 소자나 렌즈는 고정되고, 미러만이 부주사 방향으로 이동되어, 원고 전체가 스캔된다. 이 방법에서는, 원고측의 초점 심도(피사계 심도라고 함)가 수 ㎜ 정도, 예컨대 6㎜ 등으로 크기 때문에, 복사기의 원고 판독면에 대해, 원고가 밀착하고 있지 않더라도 원고를 판독할 수 있다고 하는 이점이 있다. 예컨대 책의 철한 곳과 같은, 원고면에 밀착시킬 수 없는 경우에도, 초점의 흐려짐없이 판독할 수 있다고 하는 이점이 있으므로, 복사기의 앞면 판독에는, 주로 이 방식이 이용되어 왔다. 이 방식에 파생한 다양한 특허 문헌이 있지만, 예컨대 특허 문헌 1을 들 수 있다(종래법 1이라고 부름).

상기 2 종류의 방식 중의 다른 하나의 방식은, 주주사 방향의 화상을 복수로 분할하여 복안 렌즈로 화상을 판독하는 방식이며, 밀착형 이미지 센서라고 통상 불린다. 이 방식은, 복사기의 이면 판독이나, 팩시밀리의 원고 판독, 지폐의 인식 센서, 퍼스널 컴퓨터용의 스캐너 등에 이용되며, 소형인 것을 특징으로 한다. 이 밀착형 이미지 센서의 광학계로서, 현재 주류로 되어 있는 종래 기술은, 예컨대 특허 문헌 2에 개시되어 있다. 여기서는, 복안 렌즈(문헌 중에서는, 로드 렌즈 어레이)로서, 반경 방향으로, 임의의 함수로 규정되는 굴절률의 분포를 갖는 로드 렌즈를 복수개 나열하여 어레이화한 것을 이용해서, 정립(正立) 등배(等倍) 상(像)을 얻는 이미지 판독 장치가 개시되어 있다(종래법 2라고 부름).

밀착형 이미지 센서의 광학계 중에서 대표적인 방식의 또 하나의 예로서, 예컨대 특허 문헌 3에 개시되어 있는 방식이 있다. 이 방식에서는, 주주사 방향으로 분할된 셀마다 설치되어 있는 렌즈에 의해, 셀에 대응하는 영역의 화상이 축소 전사되고, 촬상 소자에 결상된다. 셀마다 설치되어 있는 촬상 소자의 출력 신호를 화상 합성하는 것에 의해, 원고면의 화상이 복원된다(종래법 3이라고 부름).

또한, 특허 문헌 4에는, 상기 종래법 2 또는 상기 종래법 3과 유사하지만, 복안(複眼)의 미러 렌즈 어레이를 이용하여 정립 등배 상을 얻는 방식이 개시되어 있다(종래법 4라고 부름).

또한, 특허 문헌 5에는, 판독 영역을 홀수번째의 영역과 짝수번째의 영역으로 나누고, 그 홀수번째, 짝수번째에서 결상 광학계의 광로를 바꾸고, 결상 광학계는 텔레센트릭이며, 결상면에서 정립 등배 상을 얻는 방식이 개시되어 있다(종래법 5라고 부름).

또한, 본 출원인은, 특허 문헌 6에서, 큰 피사계 심도를 갖는 화상 판독 장치를 제안하고 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 평10-308852호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 평8-204899호 공보 특허문헌 3: 일본 특허 공개 평5-14600호 공보 특허문헌 4: 일본 특허 공개 평11-8742호 공보 특허문헌 5: 일본 특허 공개 제 2005-37448호 공보 특허문헌 6: 일본 특허 공개 제 2009-246623호 공보

종래법 1에 대해서는, 상술한 바와 같이 피사계 심도가 크다고 하는 메리트가 있지만, 광학계가 대형화해 버린다고 하는 문제가 있다. 또한, 미러를 이동할 때에 원고면으로부터 렌즈까지의 광로가 변화하지 않도록 하기 위해서, 광로 도중의 복수의 미러의 이동 속도를 제어해야 되고, 또, 이를 위해 비용이 든다고 하는 문제가 있다.

종래법 2에 대해서는, 소형이고 저비용이라는 메리트가 있지만, 피사계 심도가 작다고 하는 문제, 색 수차가 크다고 하는 문제가 있다.

종래법 3에 대해서는, 피사계 심도를 크게 하는 경우, 장치가 대형화된다고 하는 문제, 색 수차가 커진다고 하는 문제, 피사계 심도에 의해서 전사 배율이 바뀌게 되기 때문에 각 결상 광학계 단위로 촬영한 화상을 합성할 때에 화상의 중첩의 불일치가 일어난다고 하는 문제가 있다. 그 때문에, 피사계 심도를 크게 할 수 없다.

종래법 4에 대해서는, 결상 광학 소자로서 오목면 미러를 복수 배치한 미러 어레이를 이용하고 있기 때문에 색 수차가 없다고 하는 효과가 있다. 그러나, 이와 같이 미러 어레이가 일직선으로 나열된 구성에서는, 컨택트 유리로부터 원고까지의 거리가 변하더라도 상의 전사 배율이 불변인 텔레센트릭의 광학계를 구성할 수 없다. 왜냐하면, 텔레센트릭의 광학계에서는, 하나의 촬상 단위계(셀이라고 부름)의 시야 범위보다 큰 개구 영역을 갖는 오목면 미러가 필요하게 되지만, 오목면 미러끼리가 인접하고 있으므로, 오목면 미러의 개구 영역을 오목면 미러의 배치 피치보다 크게 할 수 없기 때문이다.

이와 같이 종래법 4에서는, 텔레센트릭의 광학계를 구성할 수 없으므로, 컨택트 유리로부터 원고까지의 거리에 따라, 하나의 셀에서의 상의 전사 배율이 변화하게 된다. 그 결과, 각 셀로부터 얻을 수 있는, 인접하는 화상끼리의 중첩분이 달라지게 된다. 따라서, 어레이 경계면에서의 화상이 열화되어, 큰 피사계 심도를 얻을 수 없다.

종래법 5에서는, 직선 형상의 물체에 대해서 홀수 영역 결상계와 짝수 영역 결상계에서 경사 방향으로부터 상을 판독하고 있다. 그 때문에, 물체의 초점 방향에서의 위치가 변화하면, 홀수 영역 결상계와 짝수 영역 결상계에서 판독하는 위치가 바뀌게 되어, 결상면인 감광성의 매체 상에서, 양자의 상이 어긋나 버린다고 하는 문제가 있다. 또, 특허 문헌 5의 명세서 중에는, 텔레센트릭의 결상계의 구체적인 구성 및 효과에 관한 기술은 없다. 따라서, 물체의 초점 방향에서의 위치가 변화한 경우, 초점 위치에서의 전사 배율이 변화하는 것이 고려되어, 정수 m번째와 m＋1번째의 결상계 사이에서의 화상의 중첩분이 달라져, 화상이 열화되어 버린다. 이러한 두가지의 문제에 의해, 종래법 5에서는, 큰 피사계 심도를 얻는 것은 곤란하다.

또한, 본 출원인은, 상술한 바와 같은 문제점을 해결하여 큰 피사계 심도를 갖는 화상 판독 장치를 이미 제안하고 있다(WO2009/122483). 즉, 도 30에 나타내는 바와 같이, 이 화상 판독 장치(510)에서는, 광로의 도중에 절곡 미러(111, 113)를 가진다. 절곡 미러(111)에 의해서, 원고(7)로부터의 광로는 가로 방향으로 꺽이게 되기 때문에, 조명(2)을 설치하는 스페이스를 확보하는 것이 용이하다고 하는 이점이 있다. 즉, 절곡 미러(111)로 광로가 90도 꺽여 있는 경우, 천판(天板)(3)으로부터 절곡 미러(111)까지의 거리를, 조명(2)용의 설치 스페이스로 할 수 있다. 그러나, 절곡 미러(111, 113)를 마련하므로, 부품 점수가 증가하여, 조립 정밀도가 저하될 가능성이 있다고 하는 염려도 있다. 또, 얻어지는 화상에 대해 이하의 2가지의 문제점도 염려된다.

절곡 미러(111, 113)가 존재하는 것에 의한 제 1 문제점은, 절곡 미러(111)의 평면의 면 정밀도에 의하는 것으로, 면이 왜곡되면 결상 위치가 설계 위치로부터 벗어나, 디스토션이 발생할 가능성이 있다.

제 2 문제점은, 광선에 대한 절곡 미러(111, 113)의 자세 각도 오차에 의해, 얻어지는 화상이 회전하는 것이다.

이 화상의 회전에 대해 도 31을 참조하여 설명한다. 광선이 직선(132) 상의 점(112a, 112b, 112c, …)로부터 -Z방향으로 출사되고, 절곡 미러(111A)에 의해 90도의 방향으로 편향, 반사되어, 스크린(140)에 도달한다. 절곡 미러(111A), 및 스크린(140) 상에서의 광선의 통과점 및 도달점은 각각 113a, …; 114a, …이다. 각각의 광선의 통과점 및 도달점을 연결한 직선을 133, 134라고 한다. 여기서, 절곡 미러(111A)는, φ=45도의 경사각을 갖는 경사면을 가지며, 도 31에 있어서의 Z축 주위로 θ회전한 경우, 얻어지는 화상은 θ'=θ 회전한다. 즉, 절곡 미러(111A)가 θ회전하여, 111B로 나타내는 자세로 되었다고 하면, 미러측에서는, 광선의 통과점(113a, …)이 115a, …로 변화하여, 스크린(140) 상으로의 광선의 도달점은 114a, …가 116a, …로 변화된다. 따라서, 광선의 도달점(116a, …)을 연결한 직선(136)은 직선(134)에 대해서 각도 θ를 이룬다. 이와 같이, 절곡 미러(111)의 자세 각도 오차는 스크린 상에서 화상의 회전으로 된다. 도 31에 나타내는 바와 같이, 45도의 경사면을 갖는 미러에 의해, 거의 90도의 각도로 광선이 편향되는 경우, 큰 상 회전이 일어난다. 상의 회전은 화상이 왜곡되어 보이는 현상으로 된다. 또한, 이러한 상 회전 현상은, 광선의 절곡 미러로의 경사 입사각이 크기 때문에 발생하고, 수직 입사에 가까운 경우에는 그 정도가 작다.

이와 같이, 큰 피사계 심도를 갖는 화상 판독 장치(510)에서도, 큰 입사각을 갖는 미러의 사용에 수반하여, 제조 오차 및 설치 오차에 기인하여, 얻어지는 화상에 왜곡이 생길 가능성이 있었다.

본 발명은, 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 피사계 심도가 크고, 소형이고, 또한 얻어지는 화상에 대해 왜곡 발생이 억제 가능한 화상 판독 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이하와 같이 구성된다.

즉, 본 발명의 일 형태에 있어서의 화상 판독 장치는, 원고에 광을 조사하는 광원과, 상기 광원으로부터의 광이 원고에서 반사한 광을 집광하여 화상으로서 결상하는 결상 광학계로서, 해당 결상 광학계는, 각각이 독립된 광학계인 복수개의 셀로 구성되고, 해당 셀은, 주주사 방향을 따라 복수개 배치되고, 주주사 방향에 직각인 부주사 방향으로는 제 1 열 및 제 2 열의 2열로 배열되고, 동열에 배치되는 각 셀은 주광선 중 상기 원고로부터 셀로 향하는 광선이 서로 평행하도록 배치되고, 또한 상기 제 1 열 및 상기 제 2 열의 각 셀은 상기 주주사 방향으로 지그재그 형태로 배치되는, 결상 광학계와, 각각의 상기 셀에 대응해서 배치되고 셀을 통과한 광을 수광하는 복수의 촬상 소자부와, 상기 부주사 방향에서 대응하는 상기 촬상 소자부끼리가 송출하는 상기 원고의 화상 정보를 기억하는 메모리와, 상기 메모리에 기억한 상기 화상 정보가 겹치는 영역의 화상이 일치하도록 인접 셀끼리의 화상 정보를 합성하여 원고의 화상을 작성하는 처리 장치를 구비한 화상 판독 장치로서, 상기 셀은, 상기 원고로부터의 광을 반사하고 또한 집광하는 제 1 및 제 2 반사형 집광 광학 소자와, 애퍼쳐(aperture)를 갖고, 셀 내에서 상기 원고로부터 상기 촬상 소자부로 향하는 광의 진행 방향에서 제 1 반사형 집광 광학 소자, 애퍼쳐, 제 2 반사형 집광 광학 소자의 순서로 이들을 배치하고 또한 상기 애퍼쳐를 상기 제 1 반사형 집광 광학 소자의 뒤측 초점 위치에 배치하고 상기 원고측에 텔레센트릭의 광학계를 형성하고, 또한 광로를 꺾는 광학 소자로서 상기 제 1 반사형 집광 광학 소자 및 상기 제 2 반사형 집광 광학 소자만을 마련한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 형태에 있어서의 화상 판독 장치에 의하면, 결상 광학계를 구성하는 독립한 광학계인 셀은, 제 1 반사형 집광 광학 소자, 애퍼쳐, 제 2 반사형 집광 광학 소자를 가지며, 이들 배치 순서는 원고면으로부터 촬상 소자부로 향하는 광로에서 이 순서이고, 또한, 제 1 반사형 집광 광학 소자의 뒤측 초점 위치에 애퍼쳐가 배치되고, 셀은 원고측에 텔레센트릭한 광학계를 형성하고 있다. 또한, 원고와 제 1 반사형 집광 광학 소자 사이, 혹은 제 2 반사형 집광 광학 소자와 촬상 소자부 사이에 광로를 꺽는 미러가 존재하지 않고, 또 제 1 반사형 집광 광학 소자 및 제 2 반사형 집광 광학 소자는, 광로를 꺾는 종래의 미러에 비해 입사각이 작아지도록 구성했기 때문에, 제조 오차 및 설치 오차에 기인하는 화상에서의 왜곡의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 형태에 있어서의 화상 판독 장치에 의하면, 원고에 광을 조사하는 광원과, 원고측에 텔레센트릭한 결상 광학계를 형성하고 또한 부주사 방향으로 2열로 주주사 방향으로 복수개를 배치한 셀과, 촬상 소자부와, 화상 정보를 일시적으로 기억하는 메모리와, 기억한 화상 정보를 복원하는 처리 장치를 구비하였다. 해당 구성에 의하면, 원고의 주주사 방향에서의 판독 영역을 분할하여 복수개의 셀에서 화상을 판독하므로, 화상 판독 장치를 소형화할 수 있다. 또, 부주사 방향으로 2열로 셀을 배치하고 각 열에 배치되는 셀로부터 화상을 얻으므로, 주주사 방향으로 배치된 셀끼리로부터 얻어지는 화상의 열화를 일으키는 일없이 셀간의 화상을 서로 보완할 수 있다. 따라서, 양호한 화상을 얻을 수 있다. 또, 각 셀은 원고측에 텔레센트릭한 광학계이므로, 피사체 거리를 크게 할 수 있다.

상세히 설명하면, 각 셀의 원고측을 텔레센트릭한 광학계로 함으로써, 원고가 초점 방향으로 이동하더라도 화상의 전사 배율이 변하지 않다고 하는 이점이 있다. 한편, 각 셀이 원고측에 텔레센트릭한 광학계이므로, 셀이 판독하는 화상 범위의 에지 근방의 점(점 E로 함)으로부터 셀의 입사 동공으로의 광선속(光線束)에서, 주광선이 광축에 평행해진다. 따라서, 점 E로부터의 광선속에 대해, 비네팅(vignetting)을 발생시키는 일없이 그 모두를 셀의 광학계에 입사시키기 위해서는, 원고의 판독 범위보다 큰 구경의 렌즈가 필요하게 된다. 각 셀을 부주사 방향으로 일렬로 배치하고 주주사 방향으로 인접하여 배치하면, 각 셀간의 경계 부분에서, 판독 범위에 공백이 생겨 버린다. 반대로, 렌즈의 구경을 1 셀의 판독 폭에 맞추면, 점 E로부터의 광선속에 비네팅이 생겨 버린다고 하는 문제가 생긴다.

그래서 본 발명의 일 형태의 화상 판독 장치에서는, 부주사 방향으로 셀을 2열로 배치하고 있다. 여기서, 이해를 용이하게 하기 위해서, 셀에 번호를 매긴다. 부주사 방향으로 배열된 2열 중, 제 1 열의 셀을 n=1, 3, 5, …로 하고, 제 2 열의 셀을 n=2, 4, 6, …로 한다. 상기 일 형태의 화상 판독 장치에서는, 셀의 판독 범위보다 셀의 개구를 크게 한 구성을 채용한다. 해당 구성에 의하면, 한쪽의 제 1 열에 대해 인접하는 셀 사이, 즉, k번째와 (k＋2)번째의 각 셀 사이의 경계에서, 판독을 할 수 없는 공백 범위가 생겼다고 하더라도, 그 공백 범위의 화상을, 다른쪽의 제 2 열에서의 (k＋1)번째의 셀에서 판독하여, 화상을 서로 보완할 수 있다.

한편, 상술한 2열의 구성을 채용함으로써, 제 1 열과 제 2 열에서의 각 셀에서는, 부주사 방향의 판독 위치가 다르다. 따라서, 동일 시각에 촬상되는 제 1 열의 셀과 제 2 열의 셀에서의 화상은 다르다. 이 화상의 차이를 수정하기 위해, 본 발명의 일 형태의 화상 판독 장치에서는, 제 1 열과 제 2 열의 부주사 방향의 거리를 스캔하는데 필요로 하는 시간을 이용하여, 촬영된 화상을 합성하는 수법을 채용하고 있다. 즉, 상기 일 형태에 따른 화상 판독 장치에서는, 메모리를 구비하고 있고, 판독한 화상을 일시적으로 보존한다. 해당 메모리로부터, 조금 다른 시각에 촬영된 제 1 열 및 제 2 열의 각 셀에 의한 2개의 화상을 판독하고, 화상 처리 장치에서 화상 복원한다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 화상 판독 장치에 의하면, 판독 화상으로부터 정상적인 화상을 형성할 수 있다.

또, 상술한 바와 같이 본 발명의 일 형태의 화상 판독 장치에서는, 제 1 열 및 제 2 열에 포함되는 모든 셀에서, 각 셀의 주광선 중, 원고로부터 각 셀로 향하는 광선이 평행하기 때문에, 각 셀로부터 원고까지의 거리가 변동한 경우에도, 촬상 소자부에 대한 화상의 위치가 변화하는 일은 없다. 따라서, 합성된 후의 화상의 k번째와 (k＋1)번째의 경계부의 화상도 열화하는 일이 없다.

따라서, 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태에 따른 화상 판독 장치에 의하면, 피사계 심도가 크고, 또한 소형화를 달성할 수 있다.

또, 본 발명의 일 형태에 따른 화상 판독 장치에 의하면, 셀끼리를 지그재그 형태로 배치하고 있기 때문에, 인접하는 셀 사이에 충분한 간극이 생겨, 필요한 광로를 차단하는 일없이 차광판을 마련하는 것이 가능해진다. 즉, 미광에 의해 발생하는 플레어나 고스트라고 하는, 소망하는 상 이외의 광선을 차광할 수 있어 선명한 화상을 얻을 수 있다.

또, 상기 제 1 열에 배치되는 셀과, 상기 제 2 열에 배치되는 셀에서, 각각의 원고로부터의 주광선의 각도가 부주사 방향에 대해 다르도록 각 셀을 배치할 수 있다. 이러한 배치 구성에 의하면, 원고면에서의, 제 1 열의 셀에 의한 원고면에서의 판독 범위와 제 2 열의 셀에 의한 원고면에서의 판독 범위의 부주사 방향에서의 간격을 좁게 할 수 있어, 판독 화상을 기억하는 상기 메모리의 용량을 작게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 화상 판독 장치의 개략 구성을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 화상 판독 장치의 개략 구성을 나타내는 사시도,
도 3은 도 2에 나타내는 화상 판독 장치에 대해 차광 부재를 추가한 사시도,
도 4는 도 1에 나타내는 화상 판독 장치의 구성을 설명하기 위한 사시도,
도 5는 도 4에 나타내는 화상 판독 장치에서의 주주사 방향의 구성을 나타내는 단면도,
도 6은 도 4에 나타내는 화상 판독 장치에서의 부주사 방향의 구성을 나타내는 투시도,
도 7은 천판 상에서의 판독 영역의 배치 상태, 및 원고 화상 문자 정보의 일례를 나타내는 도면,
도 8은 촬상 소자부의 배치, 및 촬상된 문자 화상의 일례를 나타내는 도면,
도 9는 촬상되어 반전 처리된 문자 화상 정보의 일례를 나타내는 도면,
도 10(a)은 도 4에 나타내는 화상 판독 장치에 갖춰지는 제 1 열의 셀에서, 책 형태의 원고를 판독하는 모습을 나타내는 도면이고, (b)는 도 4에 나타내는 화상 판독 장치에 갖춰지는 제 2 열의 셀에서, 책 형태의 원고를 판독하는 모습을 나타내는 도면,
도 11은 도 4에 나타내는 화상 판독 장치에 의해, 책과 같은 원고를 부주사 방향에 대해 판독하는 모습을 나타내는 도면,
도 12는 실시 형태 1~3에 구비되는 광원의 구성을 나타내는 도면,
도 13은 도 12에 나타내는 광원을 설명하는 도면,
도 14는 실시 형태 1~2에 구비되는 촬상 소자 기판의 평면도,
도 15는 실시 형태 1~2에 구비되는 촬상 소자부의 구성을 나타내는 평면도,
도 16은 도 4에 나타내는 화상 판독 장치에 대해 차광 부재를 마련한 경우를 나타내는 사시도,
도 17은 각 셀을 지그재그 형태로 배치한 구성에서, 차광 부재를 마련한 경우의 효과를 설명하기 위한 도면,
도 18은 각 셀을 지그재그 형태가 아니라 단지 인접하여 배치한 구성에서의 문제점을 설명하기 위한 도면,
도 19는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 화상 판독 장치의 구성을 나타내는 사시도,
도 20은 도 19에 나타내는 화상 판독 장치의 주주사 방향에서의 구성을 나타내는 단면도,
도 21은 도 19에 나타내는 화상 판독 장치의 부주사 방향에서의 구성을 나타내는 투시도,
도 22는 도 19에 나타내는 화상 판독 장치의 구성의 변형예를 나타내는 부주사 방향에서의 투시도,
도 23은 도 19에 나타내는 화상 판독 장치의 개략 구성을 나타내는 도면으로서, 부주사 방향으로 2열로 배열되어 결상 광학계를 구성하는 셀의 광로를 나타내는 도면,
도 24는 도 19에 나타내는 각 셀에서의 광로를 나타내는 사시도,
도 25는 본 발명의 실시 형태 3에 따른 화상 판독 장치의 구성을 나타내는 단면도,
도 26은 도 25에 나타내는 화상 판독 장치의 개략 구성을 나타내는 사시도,
도 27은 본 발명의 실시 형태 4에 따른 화상 판독 장치의 구성을 나타내는 단면도,
도 28은 본 발명의 실시 형태 5에 따른 화상 판독 장치의 구성을 나타내는 단면도,
도 29는 도 25에 나타내는 화상 판독 장치에서의 제 1 렌즈와 제 2 렌즈의 구성예를 나타내는 사시도,
도 30은 종래의 화상 판독 장치에서의 구성의 일례를 나타내는 사시도,
도 31은 광로를 45도 꺾는 미러의 회전 θ에 의해, 직선으로 연결한 점의 전사 위치가 θ회전하는 것을 설명하기 위한 도면,
도 32는 도 31에 나타내는 미러에서의 광선의 반사를 나타내는 도면,
도 33은 도 31에 나타내는 바와 같이 미러가 회전했을 때의 상의 회전을 설명하는 도면,
도 34는 광선의 입사각 φ을 가로축으로 취하고, 도 31에 나타내는 미러의 회전 각도 θ에 대한 상 회전 각도 θ'의 비인 감도를 세로축으로 취한 그래프.

본 발명의 실시 형태인 화상 판독 장치에 대해, 도면을 참조하면서 이하에 설명한다. 또, 각 도면에 있어서, 동일 또는 상당한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 있다.

(실시 형태 1)

도 1 내지 도 18을 참조하여, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 화상 판독 장치(501)의 일례에 대해 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하여, 추후 설명하는 바와 같이, 본 실시 형태 1의 화상 판독 장치(501)는 광반사계의 결상 광학계로 구성되어 있고, 원고의 판독 영역으로부터의 광은 반사를 반복하여 촬상 소자부에 이른다. 한편, 이해를 용이하게 하고 또한 설명의 편의상, 이하의 화상 판독 장치(501)의 시스템 구성의 설명에서는, 예컨대 도 5에 나타내는 바와 같이, 결상 광학계 내의 제 1 렌즈(100), 제 2 렌즈(102) 등은 굴절계에서의 렌즈 형태로 도시 및 설명을 행한다.

우선, 도 4 내지 도 18을 참조하여 화상 판독 장치(501)의 시스템 구성에 대해 설명한다.

본 실시 형태의 화상 판독 장치(501)는, 크게 나누어, 결상 광학계(1)과, 광원(2)과, 촬상 소자부(41, 42, …)와, 메모리(5)와, 처리 장치(6)를 구비한다. 이들 구성 부분은, 화상의 판독이 이루어지는 피판독물의 일례인 원고(7)의 근방에 광원(2)이 배치되고, 원고(7)에서 반사한 광이 입사 가능하도록 결상 광학계(1)가 배치되고, 촬상 소자부(41) 등이 적절히 배치된다. 이러한 화상 판독 장치(501)는, 주주사 방향(X방향)(211)을 따라 원고(7)의 화상을 판독하고, 또 주주사 방향(211)에 직교하는 부주사 방향(Y방향)(212)으로 원고(7)를 스캔하고, 원고(7)에서의 전체 화상의 판독을 행한다. 또, 원고(7)란, 문장, 서화, 사진 등을 표시한 피판독물이나, 지폐 등의 피판독물이며, 인쇄하는 것으로 되거나, 진짜와 가짜의 판정에 사용되거나, 전자 파일로서 사용되거나 하는 것이 상당한다. 또, 도 4에서는, 도시의 명료화를 위해, 원고(7)의 도시를 생략하고 있다.

원고(7)는, 원고 탑재 부재로서의 천판(3)에 탑재된다. 천판(3)은 투명체로 이루어지고, 일반적으로는 유리판이다. 예컨대 형광등이나 LED 등인 조명 광원(2)은, 천판(3)의 하부이고 원고(7)의 판독에 지장이 생기지 않는 개소에 배치되고, 원고(7) 상의 판독 위치에 존재하는 피촬상부(31, 32, …)에 조명 광선(201)을 조사한다. 또, 도 4에서는, 광원(2)은, 부주사 방향(212)에서 결상 광학계(1)의 한쪽측에만 배치되어 있지만, 이것에 한정되지 않고, 물론 양측에 배치되더라도 좋다.

여기서 광원(2)에 대해 설명한다. 도 12는 광원(2)의 구조를 나타내고 있다. 광원(2)은, 크게 나누어, 출사부(22) 및 광산란층(25)를 갖는 도광체(21)와, 전극부(26)과, 발광원(27)을 구비하고, 당해 광원(2)의 길이 방향의 양단부에 각각 배치된 전극부(26) 및 발광원(27)의 사이에 도광체(21)가 배치되어 있다.

광산란층(25)은, 도광체(21)의 대략 전체 길이에 걸쳐 마련되고, 도광체(21)의 출사부(22)로부터, 주주사 방향(211)에 따른 광원(2)의 전체로부터 광을 균일하게 조사시키기 위한 것이다. 발광원(27)은, 본 실시 형태에서는, 각각, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 파장을 발하는 LED 칩으로 이루어진다. 따라서, 전극부(26)에는, 도 13에 나타내는 바와 같이, R 광원(27R), B 광원(27B), 및 G 광원(27G)이 설치된다.

또, 출사부(22)로부터의 광의 방출을 균일하게 하기 위해, 광산란층(25)은, 발광원(27)이 도광체(21)의 양단에 설치되는 경우에는, 주주사 방향(211)의 중앙을 폭 넓게 형성하고, 편측(片側) 설치하는 경우에는, 광원(27)으로부터 멀어짐에 따라 폭 넓게 형성된다. 또, 도 13에서는, 주주사 방향(211)의 중앙을 폭 넓게 형성한 광산란층(25)이 나타나 있다.

또, 각 RGB 광원(27)의 광학 파장은 수광부(402)에 마련된 RGB 필터의 각 RGB색의 파장과 대략 일치하고 있다.

또, 이러한 광원(2)의 구성은, 본 실시 형태 1뿐만 아니라, 후술하는 실시 형태 2에 있어서의 화상 판독 장치에서도 동일하다.

도 4에서는, 피촬상부(31, 32, …)는, 설명상 및 시각상의 이해를 용이하게 하기 위해서, 직사각형의 프레임으로 둘러싸서 도시하고 있지만, 특별히 구조물은 존재하지 않는다. 또, 설명상, 주주사 방향(211)을 따라서, 피촬상부(31, 33, …)가 배열되는 부분을 판독 라인(8)으로 하고, 피촬상부(32, 34, …)가 배열되는 부분을 판독 라인(9)으로 한다.

결상 광학계(1)는 피촬상부(31, 32…)에서 반사한, 광원(2)의 조명 광선(201)의 산란광을 집광하여 화상으로서 결상하는 결상 광학계이다. 이러한 결상 광학계(1)는 복수의 셀(11, 12, …)을 갖는다. 각 셀(11, 12, …)은, 각각 독립한 결상 광학계로서, 원고(7)측에 텔레센트릭한 광학계를 가지며, 주주사 방향(211)에 복수개 배치된다. 또, 부주사 방향(212)에는, 각 셀(11, 12, …)은 제 1 열(215) 및 제 2 열(216)의 2열로 배열된다. 여기서는, 셀(11, 13, 15, …)이 제 1 열(215)에 속하고, 셀(12, 14, …)이 제 2 열(216)에 속한다. 또, 동열에 배치되는 각 셀은, 각 셀의 주광선 중, 원고(7)로부터 각 셀(11, 12, …)로 향하는 광선이 서로 평행하도록 배치되어 있다. 또, 주광선 중 원고(7)로부터 각 셀(11, 12, …)로 향하는 광선이라는 문언은 광축라는 말로 치환할 수 있다. 즉, 제 1 열에 속하는 각 셀(11, 13, …)의 광축(11a, 13a, …)이 서로 평행해지도록, 각 셀(11, 13, …)이 마련되고, 제 2 열에 속하는 각 셀(12, 14, …)의 광축(12a, 14a, …)이 서로 평행해지도록, 각 셀(12, 14, …)이 마련된다.

또, 부주사 방향(212)에서의 각 셀(11, 12) 사이, 각 셀(12, 13) 사이, 각 셀(13, 14) 사이, …에서 결상 화상이 보완 가능하도록, 제 1 열(215) 및 제 2 열(216)의 각 셀(11, 12, 13, …)은 주주사 방향(211)으로 지그재그 형상으로 배치되어 있다.

각 셀(11, 12, 13, …)을 구성하는 광학계 요소의 배치와 광로에 대해 설명한다. 도 5는 주주사 방향(211)에서의, 제 1 열(215)에 구비되는 셀(11, 13, 15, …)의 결상 광학계 요소와, 주요 광로를 나타낸 도면이다. 도 6은 부주사 방향(212)에서의 셀(11)과 셀(12)을 중첩 기입한 상태에서, 결상 광학계 요소와 주요 광로를 나타낸 도면이다.

각 셀(11, 12, 13, …)은 동일한 구성을 가지며, 여기서는 대표적으로 셀(11)을 예로 설명한다. 셀(11)은, 제 1 광학 소자로서 기능하는 일례인 제 1 렌즈(100)와, 조리개로서 기능하는 일례인 애퍼쳐(101)와, 제 2 광학 소자로서 기능하는 일례인 제 2 렌즈(102)와, 이들을 유지하는 유지구(103)로 구성된다. 셀(11)에서, 제 1 렌즈(100)의 뒤측 초점 위치에 애퍼쳐(101)를 배치함으로써, 셀(11)은 원고(7)측에 텔레센트릭한 광학계를 실현할 수 있다.

또, 본 실시 형태 1에서는, 도시한 바와 같이, 각 셀(11, 12, 13, …)에서의 제 1 렌즈(100), 애퍼쳐(101), 및 제 2 렌즈(102)의 광축이 천판(3)에 대해 수직으로 되도록, 본 실시 형태에서는 Z방향으로 평행하게 되도록, 각 셀(11, 12, 13, …)이 배치되어 있다. 따라서, 원고(7) 상의, 각 셀(11, 12, 13, …)이 분담하는 판독 범위로부터의 반사 광선으로 결상에 기여하는 광선속 중 주광선은 모두 천판(3)에 수직이다.

촬상 소자부(41, 42, …)는 각 셀(11, 12, 13, …)에 대응하여 기판(4) 상에 배치된다. 즉, 제 1 열(215)에 속하는 셀(11, 13, …)에 대응하여 촬상 소자부(41, 43, …)가 배치되고, 제 2 열(216)에 속하는 셀(12, 14, …)에 대응하여 촬상 소자부(42, 44, …)가 배치된다.

여기서 촬상 소자부(41, 42, …)에 대해 설명한다. 도 14는 촬상 소자부(41, 42, …)를 구비한 기판(4)의 평면도이고, 2a는 조명 광원(2)과, 촬상 소자 기판(4)의 커넥터(400)를 전기 접속하는 광원 접속부이다.

각 촬상 소자부(41, 42, …)는, 예컨대 CCD 등으로 이루어지는 수광부가 주주사 방향(211)으로 복수개 배열되어 구성된 것, 또는, 상기 수광부를 주주사 방향(211)으로 복수개 배열한 것을 부주사 방향(212)으로 복수열로 배치하여 구성한 것이다.

도 15에, 촬상 소자부(41, 42, …)의 평면도를 나타낸다. 촬상 소자부(41, 42, …)는, 크게 나누어, 수광부(402)와, 광전 변환·RGB 시프트 레지스터 구동 회로(403)와, 입출력부(404)를 갖는다. 수광부(402)는, 1 화소에 대해 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)으로 이루어지고 젤라틴재 등으로 구성한 RGB 필터(402a)를 수광면에 배치한 촬상 소자이다. 이 촬상 소자부(41) 등에서는, 주주사 방향(211)을 따라, 144화소분, 즉 144개의 수광부(402)가 배치되어 있다. 광전 변환·RGB 시프트 레지스터 구동 회로(403)는, 수광부(402)에 입사한 광을 RGB마다 광전 변환하고, 그 출력을 유지하여 구동한다. 입출력부(404)는 촬상 소자부(41) 등에 신호나 전원을 입출력하는 와이어 본딩 패드부이다.

각 셀(11, 12, 13, …)에 입사한 각각의 원고 화상은 제 1 렌즈(100), 애퍼쳐(101), 제 2 렌즈(102)에 의해서 촬상 소자부(41, 42, 43, …) 상에 반전 상이 형성된다. 예컨대, 원고(7)의 판독 라인(8) 상의 피촬상부(31)의 화상은, 셀(11)을 통해, 촬상 소자부(41)에 결상되어 촬상되고, 판독 라인(9) 상의 피촬상부(32)의 화상은, 셀(12)을 통해, 촬상 소자부(42)에 결상되어 촬상된다.

셀(11, 12, 13, …)의 전사 배율은, 1보다 크게(즉 확대 동작) 하더라도, 1보다 작게(즉 축소 동작) 하더라도 좋지만, 등배로 함으로써, 시판되는 해상도의 센서를 유용 가능하게 되는 메리트가 있다.

본 실시 형태 1에서는, 상술한 바와 같이, 원고(7) 상의, 각 셀(11, 12, 13, …)이 분담하는 판독 범위로부터의 반사 광선으로 결상에 기여하는 광선속 중 주광선은 모두 천판(3)에 수직이다. 따라서, 제 1 열(215)에 속하는 셀(11, 13, …)에 의해 판독되는, 원고(7)에서의 피촬상부(31, 33, …)를 포함한 판독 라인(8)과, 제 2 열(216)에 속하는 셀(12, 14, …)에 의해 판독되는, 원고(7)에서의 피촬상부(32, 34, …)를 포함한 판독 라인(9)의 부주사 방향(212)에서의 폭은 중심간 폭(218)으로 된다. 또한, 본 실시 형태 1에서는, 제 1 열(215)에 속하는 셀(11, 13, …)에 대응하여 배치되는 촬상 소자부(41, 43, …)와, 제 2 열(216)에 속하는 셀(12, 14, …)에 대응하여 배치되는 촬상 소자부(42, 44, …)의 부주사 방향(212)에서의 폭은 중심간 폭(219)으로 된다.

메모리(5)는, 촬상 소자부(41, 42, …)와 접속되고, 각 촬상 소자부(41, 42, …)가 송출하는 화상 정보를 기억한다.

처리 장치(6)는, 메모리(5)에 기억한 화상 정보를 판독하고, 화상으로 복원하여 합성해서, 원고(7)에서의 전체의 화상을 작성한다. 또, 메모리(5) 및 처리 장치(6)는, 도 4에서는 별체(別體)로 도시하고 있지만, 물론 동일 기판 상에 설치 가능하다.

이들 메모리(5) 및 처리 장치(6)에 대해서는, 이하의 동작 설명에서 상세히 설명한다.

이상 설명한 바와 같은 시스템 구성을 구비한 화상 판독 장치(501)에서의 결상 광학계(1)는, 첫머리에서 말한 바와 같이, 광반사계의 광학계로 구성되어 있다. 이하에는, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 화상 판독 장치(501)에서의 실제의 광학계의 구성에 대해 설명한다.

여기서, 도 1은 화상 판독 장치(501)에서의 부주사 방향(212)에 따른 단면을 나타내는 도면이고, 상술한 하나의 셀(11, 12) 등에서의 원고(7)로부터 촬상 소자부(41, 42) 등에 이르기까지의 실제에 입각한 광로를 나타내고 있다. 또한, 제 1 렌즈(100) 및 제 2 렌즈(102)는, 각각, 제 1 반사형 집광 광학 소자 및 제 2 반사형 집광 광학 소자의 기능을 완수하는 것의 일례에 상당하며, 오목면 미러로 구성되고, 광을 반사한다.

도 2는 제 1 열(215)에 속하는 셀(11, 13, …), 및 제 2 열(216)에 속하는 셀(12, 14, …)이 주주사 방향(211)에서 지그재그 형상으로 배열된 상태에서, 실제에 입각한 광로를 사시도에서 나타낸 것이다. 도 3은 도 2에 나타내는 구성에서, 인접 셀간의 미광을 막기 위한 차광판을 명시한 도면이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 화상 판독 장치(501)는 이하와 같은 구성을 갖는다. 즉, Z방향에서 천판(3)의 하부에서 판독 라인(8, 9)에 대응한 각각의 위치에 제 1 렌즈(100, 100)가 설치된다. 각 제 1 렌즈(100)는, 판독 라인(8, 9)에서 반사한 각각의 광을, 부주사 방향(212)에서 다른 방향으로 각도 φ로 기울여 위쪽으로 반사시킨다. 또, 각도 φ는, 판독 라인(8, 9)으로부터 제 1 렌즈(100, 100)에 이르는 광선의 광축(591)과, 제 1 렌즈(100, 100)에서 반사한 광선의 광축(592)이 이루는 각도이다.

제 1 렌즈(100, 100)에서 기울여 위쪽으로 반사한 각각의 광선은, 애퍼쳐(101, 101)를 통과하여, 천판(3) 아래에 배치되는 광원(2, 2) 근방에 설치된 제 2 렌즈(102, 102)에 이른다. 여기서, 애퍼쳐(101, 101)는 제 1 렌즈(100, 100)의 뒤측 초점 위치에 설치되어 있다. 제 2 렌즈(102, 102)에서 다시 Z방향에서 하부로 반사된 광선은 셀(11, 13, …)에 대응한 촬상 소자부(41, 43, …), 및 셀(12, 14, …)에 대응한 촬상 소자부(42, 44, …)에 각각 달한다.

여기서, 제 2 렌즈(102) 및 촬상 소자부(41, 42)는 칸막이벽(127), 애퍼쳐(101), 및 기판(4)에 의해, 광원(2)으로부터 차광되어 있다. 또한, 기판(4)은 촬상 소자부(41, 43, …)를 갖는 기판(4a)과, 촬상 소자부(42, 44, …)를 갖는 기판(4b)으로 분리되어 있다. 기판(4)을 분리함으로써, 기판(4a, 4b)의 위치를 조정하는 것에 의해, 원고(7)의 판독 위치를, 셀(11, 13, …)과 셀(12, 14, …)에 대응하여 따로 조정할 수 있어, 조립 오차에 의해서 생기는 원고(7)의 판독 위치나 광축의 기울기를 보정할 수 있다고 하는 이점이 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 화상 판독 장치(501)에서는, 원고(7)의 두께 방향인 Z방향에서, 기판(4)은 오목면 미러로 되는 제 1 렌즈(100)보다 위쪽에 위치한다. 또한, 기판(4)의 아래측에는, 촬상 소자부(41) 등을 구동시키기 위한 여러 전자 회로 부품이 실장되어 있다. 따라서, 화상 판독 장치(501)는, 기판(4)이 제 1 렌즈(100)보다 하부에 위치하는 구조에 비하면, 화상 처리 장치 전체적으로 기판(4) 및 전자 회로 부품의 두께분을 줄일 수 있다고 하는 이점이 있다.

이상과 같은 구성을 갖는 화상 판독 장치(501)에서, 도 1 및 도 2를 참조하여, 원고(7)에서 반사한 광의 결상 광학계(1)에서의 광로에 대해 더 설명한다.

원고(7)로부터 각 셀(11, 12) 등으로 향하는 광선은, 오목면 미러인 제 1 렌즈(100)에서, 광선은 광로가 꺽이고 또한 집광된다. 제 1 렌즈(100)의 뒤측 초점 위치에 애퍼쳐(101)가 설치되어 있으므로, 임의의 하나의 셀에 입사하는 주주사 방향(211)에 따른 원고면으로부터의 광선군은 원고면측에 텔레센트릭으로 된다.

애퍼쳐(101)를 통과한 광선은 오목면 미러인 제 2 렌즈(102)에서 광로를 꺽고, 또한 집광되어, 촬상 소자부(41, 42) 상에 결상된다.

이와 같이, 화상 판독 장치(501)에서는, 각 셀(11, 12) 등에서의 구성에서, 원고(7)와 제 1 렌즈(100) 사이, 혹은 제 2 렌즈(102)와 촬상 소자부(41, 42, 43, …) 사이에, 광로를 꺾는 미러가 존재하지 않는 것을 특징으로 한다. 즉, 도 30을 참조하여 상술한 바와 같이, 본 출원인이 이미 제안한 화상 판독 장치(WO2009/122483)에서는, 큰 입사각을 갖는 미러의 사용에 수반하여, 제조 오차 및 설치 오차에 기인해서, 얻어지는 화상에 왜곡이 생길 가능성이 있었다.

그래서, 도 1에 나타내는 본 실시 형태에 있어서의 화상 판독 장치(501)에서는, 오목면 미러로 되는 제 1 렌즈(100)로의 광선의 경사 입사 각도를 도 31에 나타내는 경우보다 작게 함과 아울러, 각 제 1 렌즈(100)에서의 반사광이 부주사 방향(212)에서 서로 멀어지는 방향으로 진행하도록 각 제 1 렌즈(100)를 경사시킴으로써, 천판(3)의 하부에 광원(2, 2)을 설치하기 위한 스페이스를 마련하였다. 본 실시 형태에서는, 제 1 렌즈(100)에서의 광선의 경사 입사 각도는 10도 정도이며, 절곡 미러(111)의 45도에 비해 매우 작다. 마찬가지로, 제 2 렌즈(102)에서의 광선의 경사 입사 각도도 10도 정도로 비교적 작다. 따라서, 제 1 렌즈(100) 및 제 2 렌즈(102)의 설치 오차에 기인하는 상의 회전 각도는 작다. 이와 같이 본 실시 형태의 화상 판독 장치(501)에 따르면, 광선의 입사각이 비교적 작은 제 1 렌즈(100, 102)를 마련함으로써, 상술한 2개의 문제를 회피할 수 있다.

상술한 설명을 구체적으로 하기 위해서, 계산한 모델 및 그 계산 결과를, 상술한 도 31과 함께 도 32~도 34에 나타낸다. 도 31에 나타내는 바와 같이, 광선은 X축과 평행한 직선(132) 상의 점(112a, 112b, 112c, …)으로부터 -Z방향으로 출사되고, 꺽음 미러(111A)에 입사각 φ로 입사된다. 그 반사광은, 도 32에 나타내는 바와 같이, Z축으로부터 각도 2φ 떨어진 방향으로 반사되고, 스크린(140)에 도달한다. 여기서, 절곡 미러(111A)가 Z축 주위로 θ회전하고, 111B로 나타내는 자세로 되었을 때, 도 31 및 도 33에 나타내는 바와 같이, 상이 θ' 회전한다. 절곡 미러(111A)의 경사면의 경사 각도 φ, 즉 광선의 입사 각도 φ를 파라미터로서, 절곡 미러(111A)의 회전각 θ에 대한 상 회전각 θ'의 비를 상 회전 현상의 감도라고 정의하고, 이 감도를 계산한 그래프를 도 34에 나타낸다. 도 34로부터 알 수 있는 바와 같이, 광선의 입사각 φ=45°일 때, 감도 θ'/θ는 1이고, 도 31을 참조하여 종래기술에서의 화상의 회전에 대해 설명한 바와 같이, φ=45°일 때에는 θ'=θ인 것과 합치된다. 광선의 입사각 φ이 작아지면 작아질수록, 감도는 작아져, φ=30°일 때에는, 감도는 1/2로 된다. 본 실시 형태의 예에서는, 광선의 경사 입사 각도는 10도 정도로 하고 있다. 이와 같이, 광선의 경사 입사 각도를 30도 이하로 설정하면, 종래기술에서의 45도의 경우와 비교하여, 상의 회전을 작게 할 수 있다. 즉, 제 1 렌즈(100) 및 제 2 렌즈(102)의 설치 오차에 기인하는 상의 회전이 작아지는 효과를 충분히 얻을 수 있다.

한편, 오목면 미러로의 경사 입사 각도가 커지면, 경사 입사에 의해 큰 수차가 발생한다. 구면 미러 혹은 축 대칭의 비구면 오목면 미러에서는, 그 수차 보정이 곤란하다. 요구되는 해상도에 따라 다르겠지만, 오목면 미러의 곡면을 면 내의 x, y방향에서 다른 곡률을 갖는 자유 곡면으로 함으로써, 수차는 큰폭으로 제거되어, 해상도를 향상시킬 수 있다. 이 자유 곡면의 형상은, 예컨대, 다음 식에서 나타내어진다.

이 식에서는, 오목면 미러의 개구의 중심을 원점으로 하고, 여기서는 x방향을 부주사 방향, y방향을 주주사 방향으로 한다. 또한, 개구의 중심을 광축이 지나는 위치로 하고 있다. z는 오목면 미러의 새그치이다. 곡면 함수(식 1)의 원점은 개구의 중심으로부터 x_offset만큼 어긋나 있다. 이와 같이, 함수의 중심 위치를 광축 통과 위치로부터 옮기면, 경사 입사 광선에 대해 수차 보정을 효율적으로 행할 수 있다.

(식 1)에서의 제 1 항은 x, y방향으로 곡률이 다른 바이코닉크면을 나타내고 있다. (식 1)에서의 제3항

에서는, y의 정부(正負)에 대해 대칭인 광학계를 가정하고 있으므로, β1, β3, β5, β7 등의 홀수차 계수는 제로이다. (식 1)에서의 제 2항

에서, 홀수차의 계수 α_i를 제로가 아닌 값으로 하면, x'의 정부에 대해 비대칭인 곡면 형상으로 된다. 이 홀수차 방향을 도입함으로써, 큰 경사 입사각에 의한 수차의 제거가 용이하게 된다.

이와 같이, 제 1 렌즈(100) 및 제 2 렌즈(102)의 오목면을 자유 곡면으로 구성함으로써, 10도 정도의 큰 입사각 및 출사각으로 이루어지는 광선에 대해서도 수차를 작게 억제할 수 있다.

본 실시 형태의 화상 판독 장치(501)의 구성에서는, 오목면 미러인 제 2 렌즈(102)의 위치를 천판(3)보다 아래에 배치하기 때문에, L1＜(L2＋L3)cosφ를 성립시킬 필요가 있다. 여기서,

L1: 원고(7)면으로부터 제 1 렌즈(100)면까지의 거리,

L2: 제 1 렌즈(100)면으로부터 애퍼쳐(101)까지의 거리,

L3: 애퍼쳐(101)로부터 제 2 렌즈(102)면까지의 거리,

L4: 제 2 렌즈(102)면으로부터 촬상 소자부(41) 등의 수광면까지의 거리,

φ: 상술한 바와 같이, 광축(591)과 광축(592)이 이루는 각도이다.

본 실시 형태에서는, 원고측에 텔레센트릭한 광학계이므로, 거리 L2는 제 1 렌즈(100)의 초점 거리 f1과 동일하다.

이상과 같이 구성된 본 실시 형태에 있어서의 화상 판독 장치(501)의 동작에 대해 주로 도 4~도 11을 참조하여 이하에 설명한다.

조명 광원(2)으로부터 조사된 조명 광선(201)은 천판(3) 상에 놓여진 원고(7)를 조사한다. 우선, 원고(7)의 판독 라인(8)에 위치하는 피촬상부(31, 33, 35, …)가 셀(11, 13, 15, …) 및 촬상 소자부(41, 43, 45, …)로 촬상된다. 즉, 피촬상부(31, 33, 35, …)에서 반사하여 산란된 광선이 셀(11, 13, 15, …)에 입사하고, 기판(4) 상에 배치된 촬상 소자부(41, 43, 45, …)에 결상된다. 이 때, 광선은, 실제로는 상술한 바와 같이, 제 1 렌즈(100), 애퍼쳐(101), 및 제 2 렌즈(102)를 반사, 통과한다. 각각의 촬상 소자부(41, 43, 45, …)로부터 송출되는 화상 신호는 메모리(5)에 일시적으로 보존되고, 그 화상 신호는 처리 장치(6)에서 복원된다.

다음으로, 원고(7)는 부주사 방향(212)으로 스캔되고, 판독 라인(9)에 위치하는 피촬상부(32, 34, …)가 셀(12, 14, …), 및 촬상 소자부(42, 44, …)에서 촬상된다. 이 경우도, 광선은, 실제로는 상술한 바와 같이, 제 1 렌즈(100), 애퍼쳐(101), 및 제 2 렌즈(102)를 반사, 통과한다. 각각의 촬상 소자부(42, 44, …)로부터 송출되는 화상 신호는 메모리(5)에 일시적으로 보존되고, 그 화상 신호는 처리 장치(6)에서 복원된다.

각 셀(11, 12, 13, …)에 대응하는 촬상 소자부(41, 42, 43, …)에서 얻어진 화상의 복원 동작에 대해 설명한다.

제 1 열(215)과 제 2 열(216)은, 부주사 방향(212)에서 중심 간격(217)으로 떨어져 있고, 원고(7)를 부주사 방향(212)으로 스캔해 나가므로, 제 1 열(215)에 배치되는 셀(11, 13, …)과, 제 2 열(216)에 배치되는 셀(12, 14, …)이 부주사 방향(212)에서 원고(7)를 판독하는 위치는 다르다. 따라서, 동일 시각에 셀(11, 13, …)과 셀(12, 14, …)이 촬상하는 화상은 다르다. 바꾸어 말하면, 부주사 방향(212)에서 동일선상에 있는 화상은 다른 시각에 촬상된다. 이와 같이, 다른 시각에서 촬상된 화상으로부터, 본래의 원고 화상을 복원하기 위해서, 촬상 소자부(41, 42, 43, …)에서 얻어진 화상은 메모리(5)에 일시적으로 보존된다. 그리고, 일시 보존한 각 화상을, 처리 장치(6)에 의해서 원래의 원고 화상을 복원한다. 도 5, 도 6에서 나타낸 바와 같이, 반전 상이 얻어지는 경우에 있어서, 상기 복원을 행하기 위한 화상 처리 동작에 대해 도 7~도 9를 이용하여 이하에 설명한다.

도 7은 천판(3) 상에서의 판독 영역인 피촬상부(31, 32…)의 배치와, 도시되어 있지 않은 원고(7) 상의 문자 화상 「あ」를 나타내고 있다. 도 7에 있어서, 주주사 방향(211)에서의 범위 AA'는 피촬상부(31)와 피촬상부(32)의 중첩 영역이고, 범위 B'B는 피촬상부(32)와 피촬상부(33)의 중첩 영역이다. 부주사 방향(212)으로 원고(7)가 스캔되면, 상대적인 위치 관계로서 문자 화상 「あ」는 Y방향으로 스캔된다. 여기서, 「상대적인 위치 관계」라고 적은 것은, 정지하고 있는 화상 판독 장치(501)에 대해 원고(7)가 부주사 방향(212)으로 스캔되어도 좋고, 정지하고 있는 원고(7)에 대해 화상 판독 장치(501)가 부주사 방향(212)으로 스캔되어도 좋은 것을 의미한다. 여기서 문자 화상 「あ」는 피촬상부(31)와 피촬상부(32)에 걸치는 영역에 존재한다고 한다.

도 8은 촬상 소자 기판(4) 상에 배치된 촬상 소자부(41, 42, …)를 나타내고 있다. 도 8에 있어서, 주주사 방향(211)에서의 범위 aa'는 촬상 소자부(41)와 촬상 소자부(42)의 중첩 영역이고, 범위 b'b는 촬상 소자부(42)와 촬상 소자부(43)의 중첩 영역이다. 촬상 소자부(41) 및 촬상 소자부(42)에서 얻어지는 문자 화상 「あ」의 신호 화상을, 스캔의 시간을 세로축으로 취하고, 가로축을 주주사 방향(211)으로 취해서 모식적으로 나타내면, 도 8에 나타내는 점선 범위 내의 도시한 바와 같이 된다. 촬상 소자부(41)에서 얻어지는 화상은 문자 화상 「あ」의 주주사 방향(211)의 피촬상부(31) 내의 화상을 반전한 것으로 된다. 마찬가지로, 촬상 소자부(42)에서 얻어지는 화상은 문자 화상 「あ」의 주주사 방향(211)의 피촬상부(32) 내의 화상을 반전한 것으로 된다. 여기서 도면 중의 AA'에 상당하는 부분, 및 A'A에 상당하는 부분으로 나타내고 있는 화상이 피촬상부의 중첩 영역이다. 이 2개의 촬상 소자부(41, 42)에서 얻어지는 화상을, 각각 반전시키고, 상기 중첩 영역을 가로로 맞추고, 세로로 나열하여 2개의 화상을 그리면 도 9와 같이 된다. 이 2개의 화상의 중첩 영역의 화상이 일치하도록, 이들 2개의 화상을 합성함으로써, 본래의 문자 화상 「あ」를 얻을 수 있다. 처리 장치(6)는 이러한 합성 동작을 행한다.

여기서, 상술한 바와 같은 화상의 합성 처리를 행하는 것의 우위인 점에 대해 설명한다. 복수의 결상 광학계로부터 얻어지는 화상을 정립 등배 상으로 하고, 촬상 소자부 상에서, 인접하는 결상 광학계로부터의 화상을 합성하는 방법에 대해서는 상술한 종래법 2, 4, 5로 기술되어 있다. 그러나, 인접하는 결상 광학계로부터 얻어지는 화상의 이음매 영역을, 어긋남이 생기지 않도록, 복수의 렌즈나 미러 등의 기계적 요소로 이루어지는 광학 소자를 조립하는 것은 용이하지 않다.

이에 반해, 본 실시 형태와 같이, 셀(11, 12, …)마다로부터 얻어지는 독립된 화상을, 신호 처리 상의 화상 합성에 의해서, 즉 소프트웨어에 의해서, 본래의 화상을 복원하는 방법을 채용함으로써, 비록, 조립이나 렌즈의 제조 오차 등에 의해, 인접하는 k번째 셀과 (k＋1)번째 셀의 화상의 중첩에 약간의 오차가 발생한 경우에도, 소프트웨어 상에서 용이하게 그 오차를 보정할 수 있다.

이와 같이, 셀마다 독립한 화상을 취득하여 화상 합성을 하는 것은 제조 오차를 완화한다고 하는 효과가 있다.

다음으로, 책과 같은 원고(7)를 예로 들어, 본 발명에 있어서의 특징의 하나인, 큰 피사계 심도를 얻기 위한 구성에 대해서, 도 10 및 도 11을 이용하여 설명한다. 책과 같은 원고(7)에서는, 책의 철한 곳이 천판(3)으로부터 부상하게 되기 때문에 큰 피사계 심도를 갖는 화상 판독 장치가 필요하다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 주주사 방향(211)에서, 초점 방향(Z방향)의 위치가 변화하는 원고(7)가 있다고 한다. 도 10의 (a)는 제 1 열(215)에 속하는 셀(11, 13, …)과, 이들 셀(11, 13, …)에서의 광로를 나타낸 것이고, 도 10의 (b)는 제 2 열(216)에 속하는 셀(12, 14, …)과, 이들 셀(12, 14, …)에서의 광로를 나타낸 것이다. 도 11은, 부주사 방향(212)에서, 셀(13)과 셀(14)을 중첩 기입한 것으로, 각 셀(13, 14)의 결상 광학계 요소와 주요 광로를 나타낸 도면이다. 또, 도 11은 주주사 방향(211)에서, 원고면의 초점 방향(Z방향)의 위치가 변화한 경우를 도시하고 있으며, 셀(13)이 판독하는 피촬상부(33)에서의 원고면의 최대 높이 위치를 「71」로 나타내고, 셀(14)이 판독하는 피촬상부(34)에서의 원고면의 최대 높이 위치를 「72」로 나타내고 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 화상 판독 장치(501)에 구비되는 각 셀(11, 12, 13, 14, …)은 원고(7)측에 텔레센트릭한 광학계이고, 또한, 제 1 열(215), 제 2 열(216)에 포함되는 모든 셀(11, 12, 13, 14, …) 내의 모든 주광선이 천판(3)에 대해 수직이다. 따라서, 본 실시 형태의 화상 판독 장치(501)에서는, 원고(7)까지의 초점 거리가 변동하더라도, 촬상 소자부에 대한 화상의 판독 위치가 변화되는 일이 없다는 특징이 있다.

즉, 조립 초기 혹은 동작 초기에 화상 합성의 파라미터를 결정해 버리면, 천판(3)까지의 거리가 면 내에서 변화하는 원고(7)에 대해서도 화상의 중첩의 어긋남이 생기는 일은 없다고 하는 효과가 있다. 따라서, 본 실시 형태의 화상 판독 장치(501)의 피사계 심도는 개개의 셀(11, 12, 13, 14, …)의 피사계 심도에서 거의 결정된다. 개개의 셀(11, 12, 13, 14, …)의 피사계 심도는 셀 내의 광학계의 설계에 의해서 정해진다. 피사계 심도는 광학계의 F값으로 거의 결정된다. 1셀의 시야를 크게 하는 경우에는, 셀 내의 렌즈를 비구면 형상으로 하거나 복수의 렌즈를 이용하는 등에 의해, 수차를 충분히 보정해야 한다. 600dpi의 분해능이 필요한 경우, 어디까지나 기준이지만, F값 F=10에서, 약 ±1㎜의 피사계 심도, F=20에서, 약 ±2㎜의 피사계 심도가 얻어진다.

또, 도 5, 도 6, 도 10, 도 11에서는, 천판(3)의 표면에 합초되는 도시로 되어 있지만, 반드시 이것에 한정되지 않는다. 예컨대 F=10의 광학계에서는, 천판(3)의 표면으로부터 1㎜ 상의 면에 합초되도록 천판(3)의 배치를 행하면, ±2㎜의 피사계 심도를 충분히 사용할 수 있다.

다음으로, 도 16 내지 도 18을 이용하여 본 발명에서의 특징의 하나인 미광 대책의 용이성에 대해 설명한다. 도 16은, 도 4에 나타내는 화상 판독 장치(501)에 대해, 각 셀간에 판 형상의 차광 부재(126)를 삽입한 화상 판독 장치(501-1)의 사시도이다. 도 17은 주주사 방향(211)의 제 1 열(215)의 셀(11, 13, …)에 대해, 미광에 대한 차광 부재(126)의 효과를 설명하기 위한 도면이다. 도 18은 원고(7)측에 텔레센트릭한 광학계에서 셀이 인접하여 나열되어 있는, 즉 지그재그 형상의 배치가 아닌 화상 판독 장치에 대해, 차광 부재를 추가한 구성을 나타내는 도면이다.

우선, 도 18을 이용하여, 셀이 지그재그 배치는 아니고 인접하여 나열되어 있는 구성에서의 문제에 대해 설명한다. 도 18에 있어서, 점선으로 둘러싼 영역(203)은 차광 부재(126)를 삽입하고 있지 않는 영역이다. 그 점선 영역(203)의 외측에는, 셀 사이에 차광 부재(126)를 삽입하고 있다. 점선 영역(203) 내에서는, 인접하는 셀 사이를 넘는 미광이 발생할 가능성이 있다. 그 일례를 미광 광선(202)으로서 나타낸다. 미광 광선(202)은, 셀(11)의 시야 범위 내에서, 고(高)각도로 산란한 광선이고, 셀(11)에 인접하는 셀(12)에 속하는 제 1 렌즈(100)에 들어간다. 미광 광선(202)은, 셀(12)에 속하는 제 1 렌즈(100) 내에서 다중 반사한 후, 셀(12)에 속하는 애퍼쳐(101), 셀(12)에 속하는 제 2 렌즈(102)를 거쳐서, 셀(12)에 대응하는 촬상 소자부(42)에 도달한다.

이와 같이, 셀 사이에 차광 부재(126)를 마련하지 않은 경우에는, 인접하는 셀의 시야 범위로부터의 광선이 끼어들 가능성이 있다. 이러한 미광의 존재에 의해, 인접하는 셀의 시야 범위에서의 화상이 비치는 고스트라고 불리는 현상이나, 결상에 이르지 않아도 전체적으로 흰 화상이 되어 화상의 콘트라스트를 저하시키는 플레어라고 불리는 현상이 발생해 버린다.

이 미광을 차단하기 위해서는, 차광 부재(126)를 각 셀 사이에 삽입하면 좋다. 그 상태를 도 18의 우측의 점선 영역(203)의 외측에 나타낸다.

그러나, 차광 부재(126)를 마련하는 것에 의해서, 결상에 필요한 셀 경계 부근의 광선도 차단해 버린다고 하는 문제가 발생한다. 차광 부재(126)를 마련하지 않는 경우에서의 셀의 경계, 예컨대 도면 중의 점 P로부터의 광선은, 셀(12) 및 셀(13)로 분리하고, 촬상 소자부(42) 및 촬상 소자부(43)에 도달하여, 각각의 촬상 소자부에서 화상 신호가 얻어진다.

한편, 차광 부재(126)를 마련함으로써, 예컨대 도면 중의 점 Q로부터의 광선은 차광 부재(126)에서 차단되게 된다. 또, 도 18에 나타내는 점선의 광로는, 차광 부재(126)가 없는 경우의 광로를 나타내고, 차광 부재(126)가 존재하는 경우에는, 이 광로는 존재하지 않는다.

이와 같이, 셀(11, 12, …)이 지그재그 배치가 아니고, 단지 인접해서 배치되어 있는 경우, 차광 부재(126)를 셀 사이에 마련하면, 인접 셀간의 화상 신호를 얻지 못하고, 셀 경계마다 화상이 누락되어 버린다고 하는 문제가 있었다.

이에 반해, 본 실시 형태에 있어서의 화상 판독 장치(501)와 같이, 각 셀(11, 12, …)을 지그재그 배치로 한 경우에는, 도 16 또는 도 17로부터 알 수 있는 바와 같이, 셀 사이에는 간극이 있다. 이 간극에 차광 부재(126)를 마련하면, 화상 신호를 차단하는 일없이, 셀 사이에 걸치는 미광을 차단할 수 있다. 이 점에 대해서, 도 17을 이용하여 상세히 설명한다.

도 17의 점선으로 둘러싼 영역(203-1)은 차광 부재(126)를 셀 사이에 배치하고 있지 않은 상태를 나타낸다. 이 경우, 도 18에 나타내는 점선 영역(203) 내의 경우와 마찬가지로, 인접하는 셀로의 미광(202)이 발생할 수 있다.

한편, 점선 영역(203-1)의 외측인, 도 17에서의 우측에는, 미광 광로(202)를 차단하기 위해서 차광 부재(126)를 마련한 상태를 도시하고 있다. 각 셀(11, 12, …)을 지그재그 형상으로 배치한 경우, 각 셀 사이에는, 결상에 기여하는 광선이 존재하지 않는 공간 영역이 존재한다. 또한, 피촬상부(31, 33, 35, …)의 인접 사이나, 피촬상부(32, 34, 36, …)의 인접 사이에는 촬상에 기여하지 않는 영역이 존재한다. 촬상 소자부(41, 43, 45, …)의 인접 사이나, 촬상 소자부(42, 44, 46, …)의 인접 사이에 대해서도, 마찬가지로 간극이 존재한다. 따라서, 이러한 간극에 차광 부재(126)를 마련하는 것이 가능하다.

이와 같이, 본 실시 형태의 화상 판독 장치(501)에서는, 각 셀(11, 12, …)을 지그재그 형상으로 배치한 것에 의해, 원고(7)측에 텔레센트릭한 광학계이어도 인접 셀 사이에 차광 부재(126)를 마련할 수 있다. 이것에 의해, 미광에 의해 발생하는 플레어나 고스트라고 하는 소망하는 상 이외의 광선을 차광할 수 있어, 선명한 화상을 얻을 수 있다.

(실시 형태 2)

본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 화상 판독 장치(502)의 일례에 대해 도 19 내지 도 22를 참조하여 설명한다. 또, 도 19 내지 도 22에서는, 결상 광학계(1)에 관해서 굴절계의 렌즈 형태로 도시하고 있지만, 상술한 실시 형태 1에 있어서의 화상 판독 장치(501)와 마찬가지로, 본 실시 형태 2에 있어서의 화상 판독 장치(502)에 대해서도, 광반사계의 결상 광학계로 구성되어 있다.

실시 형태 1의 화상 판독 장치(501)에서는, 제 1 열(215)에 속하는 셀(11, 13, …) 내 및 제 2 열(216)에 속하는 셀(12, 14, …) 내에서의 주광선 중, 원고(7)로부터 각 셀(11, 13, …) 및 셀(12, 14, …)로 향하는 광선은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 서로 평행하고, 또한, 제 1 열(215)과 제 2 열(216)에서의, 셀(11, 13, …)과 셀(12, 14, …) 사이에서도, 도 6에 나타내는 바와 같이, 주광선 중, 원고(7)로부터 각 셀로 향하는 광선은 평행하다. 또, 주광선 중, 원고(7)로부터 각 셀로 향하는 광선이라고 하는 문언은 광축이라고 하는 용어로 치환할 수 있다.

이에 반해, 실시 형태 2에 있어서의 화상 판독 장치(502)에서는, 제 1 열(215)에 속하는 셀(11, 13, …) 내 및 제 2 열(216)에 속하는 셀(12, 14, …) 내에서의 주광선 중, 원고(7)로부터 각 셀(11, 13, …) 및 셀(12, 14, …)로 향하는 광선은, 도 20에 나타내는 바와 같이, 서로 평행하지만, 제 1 열(215)과 제 2 열(216)에서의 셀(11, 13, …)과 셀(12, 14, …) 사이에서는, 도 21에 나타내는 바와 같이, 주광선 중, 원고(7)로부터 각 셀로 향하는 광선은 평행하지 않는 구성을 갖는다. 또, 화상 판독 장치(502)에서의 그 외의 구성은 상술한 화상 판독 장치(501)의 구성과 다른 부분은 없다. 따라서, 이하에서는, 다른 구성 부분에 대해서만 설명을 행한다. 또, 도 19에서는, 도시의 번잡함을 피하기 위해, 조명 광원(2)의 도시를 생략하고 있다.

화상 판독 장치(502)에서는, 도 19및 도 21에 나타내는 바와 같이, 제 1 열(215)에 속하는 셀(11, 13, …)에서의 광축(11a, 13a, …)과, 제 2 열(216)에 속하는 셀(12, 14, …)에서의 광축(12a, 14a, …)이 제 1 열(215)과 제 2 열(216)의 간극측으로 경사진 상태에서 제 1 열(215)의 셀(11, 13, …)과, 제 2 열(216)의 셀(12, 14, …)이 배치되어 있다. 구체적으로는, 본 실시 형태에서는, 제 1 열(215)에 속하는 셀(11, 13, …)이 X축(주주사 방향(211)) 주위로 -10° 기울어져 있고, 제 2 열(216)에 속하는 셀(12, 14, …)이 X축 주위로 +10° 기울어져 있다. 이 결과, 본 실시 형태 2에서는, 도 21에 나타내는 바와 같이, 천판(3)의 위쪽에 있는 위치(76)에서, 양자의 광축(11a, 12a) 등이 교차하고 있고, 천판(3)의 표면에서는, 광축(11a, 12a) 등이 간격(218a)만큼 떨어져 있다.

또, 양자의 광축(11a, 12a) 등은, 반드시 천판(3)의 위쪽에 존재하는 위치(76)에서 교차할 필요는 없고, 도 22에 나타내는 바와 같이, 천판(3)의 표면에서 교차해도 좋다. 도 19에서는, 도 21에 대응하는 경우를 도시하고 있으며, 판독 라인(8, 9)은 부주사 방향(212)에서 중심간 폭(218a)으로 되어 있다. 이것은, 도 4에 나타내는 화상 판독 장치(501)의 경우에서의 중심간 폭(218)에 비해 좁아져 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태 2에 있어서의 화상 판독 장치(502)의 구성은, 상술한 실시 형태 1의 화상 판독 장치(501)의 구성과 기본적으로 바뀌는 부분은 없고, 화상 판독 장치(501)가 얻는 상술한 효과를, 화상 판독 장치(502)도 얻을 수 있다. 이것에 부가하여, 본 실시 형태 2의 화상 판독 장치(502)는 이하의 특별한 효과를 얻을 수 있다.

즉, 도 21 및 도 22에 나타내는 바와 같이, 제 1 열(215)과 제 2 열(216)에서의 각 셀(11, 12) 등의 각 광축(11a, 12a) 등의 방향을, 천판(3)에 대해 경사져 배치하고, 원고(7) 상에서의 판독 라인(8, 9)을 접근시킴으로써, 화상 신호를 일시 보존하는 메모리(5)의 용량을 작게 할 수 있어, 저비용화를 도모할 수 있다고 하는 효과가 있다.

즉, 실시 형태 1에서 설명한 바와 같이, 제 1 열(215)의 셀(11) 등에 의해 결상되는 화상과, 제 2 열(216)의 셀(12) 등에 의해 결상되는 화상은, 부주사 방향(212)에서의 스캔의 시간차를 두고 취득된다. 따라서, 상기 시간차에 상당하는 화상 정보를 보존해 둘만한 메모리 용량이 필요하다. 따라서, 판독 라인(8, 9)의 부주사 방향(212)에서의 중심간 폭(218)이 좁을수록, 메모리 용량은 적어지게 된다. 실시 형태 2에 있어서의 화상 판독 장치(502)에서는, 상술한 바와 같이 화상 판독 장치(501)의 경우에 비해, 판독 라인(8, 9)의 부주사 방향(212)에서의 중심간 폭(218a)이 좁아, 그 결과, 메모리(5)의 용량을 화상 판독 장치(501)의 경우에 비해 작게 할 수 있다.

한편, 판독 라인(8, 9)의 부주사 방향(212)에서의 중심간 폭(218)을 좁게 함으로써, 원고(7)가 천판(3)으로부터 뜬 경우에, 그 뜬 양에 따라 화상이 부주사 방향(212)으로 어긋난다고 하는 현상이 일어난다. 그러나, 상술한 바와 같이 실시 형태 2에 있어서의 화상 판독 장치(502)에서도, 원고(7)측에 텔레센트릭한 광학계를 구성하고 있기 때문에, 전사 배율은 변화되지 않는다. 따라서, 주주사 방향(211)으로의 화상의 어긋남은 일어나지 않기 때문에, 그 보정은 부주사 방향(212)의 시프트만으로 되어, 비교적 용이하게 행할 수 있다. 이 인접 셀 사이에서의 화상의 합성은, 인접 셀 사이에 동일한 영역을 촬영한 화상이 일치하도록, 부주사 방향(212)으로 화상을 시프트시키면 좋다.

본 실시 형태 2의 선두에서도 설명했지만, 실시 형태 2에 있어서의 화상 판독 장치(502)도, 실제로는 광반사계의 결상 광학계로 구성되어 있다. 이하에서는, 도 23 내지 도 24를 참조하여 실제의 구성예에 대해 설명한다.

도 23은 실시 형태 2에 있어서의 화상 판독 장치(502)의 부주사 방향(212)에서 좌우로 배치되는 2개의, 예컨대 셀(12)과 셀(13)의 구성을 나타내고 있다. 도 24는 도 19에 나타내는 구성을 실제로 입각해서 사시도로 나타낸 것이다.

본 실시 형태 2에서는, 상술한 바와 같이, 실시 형태 1의 화상 판독 장치(501)의 경우에 비해, 판독 라인(8, 9)의 부주사 방향(212)에서의 중심간 폭(218a)이 좁다. 따라서, 도 23 및 도 24에서는, 부주사 방향(212)에서 위치하는 각 셀에 의한 원고(7)면에서의 판독 라인(8, 9)은 겹친 상태, 즉 1개소의 상태로 도시하고 있다.

이러한 판독 라인(8, 9)에 관한 차이는 있지만, 본 실시 형태 2에 있어서의 화상 판독 장치(502)의 구성은 도 23에 나타내는 바와 같이 상술한 실시 형태 1에 있어서의 화상 판독 장치(501)의 구성과 동일하다.

도 23 내지 도 24를 참조하여, 화상 판독 장치(502)의 결상 광학계(1)에서의 광로에 대해 설명한다.

원고(7)에서 산란하고 나서 각 셀(11, 12) 등으로 향하는 광선은 오목면 미러인 제 1 렌즈(100)에서, 광로를 꺾고 또한 집광된다. 제 1 렌즈(100)의 뒤측 초점 위치에 애퍼쳐(101)가 설치되어 있다. 이 애퍼쳐(101)의 중심을 통과하는 광선을 주광선이라고 부르는데, 원고(7)로부터 제 1 렌즈(100)까지의 주광선은 부주사 방향(212)으로 기울어져 있다.

상술한 실시 형태 1의 구성과 마찬가지로, 제 1 렌즈(100)의 뒤측 초점 위치에 애퍼쳐(101)가 설치되어 있으므로, 어떤 하나의 셀에 입사하는 주주사 방향(211)에 따른 원고면으로부터의 광선군은 원고면측에 텔레센트릭으로 된다.

애퍼쳐(101)를 통과한 광선은 오목면 미러인 제 2 렌즈(102)에서 광로를 꺾고 또한 집광되어, 촬상 소자부(41, 42) 등 상에 결상된다.

상술한 실시 형태 1의 경우와 마찬가지로, 기판(4)은 셀의 제 1 열 및 제 2 열에 각각 대응하여 기판(4a, 4b)으로 분리되어 있다. 따라서, 기판(4a, 4b)의 위치를 조정하는 것에 의해, 원고(7)의 판독 위치를, 셀의 제 1 열 및 제 2 열로 따로 조정할 수 있다고 하는 이점이 있다. 제 1 열과 제 2 열의 원고의 판독 위치를 정밀도 좋게 맞추지 않으면 안 되는 용도에서, 이 이점은 크다.

(실시 형태 3)

도 25 및 도 26에는, 본 발명의 실시 형태 3에 있어서의 화상 판독 장치(503)의 일례가 도시되어 있다. 화상 판독 장치(503)의 기본적인 구조는 상술한 실시 형태 1, 2에 있어서의 화상 판독 장치(501, 502)의 구조와 동일하지만, 이하의 점에서 다르다. 즉, 화상 판독 장치(501, 502)에서는, 제 1 반사형 집광 광학 소자의 기능을 완수하는 것의 일례에 상당하는 제 1 렌즈(100)와, 애퍼쳐(101)와의 사이의 광로 중에는 광학 소자를 마련하고 있지 않지만, 본 실시 형태 3에 있어서의 화상 판독 장치(503)는 제 1 렌즈(100)와 애퍼쳐(101) 사이의 광로 중에 제 1 평면 미러(105)를 마련하고 있다. 또한, 이 구성은 이하에 설명하는 실시 형태 4, 5에서도 채용하고 있다.

또한, 화상 판독 장치(503)에서는, 화상 판독 장치(502)와 동일하고 도 19에 나타내는 바와 같이, 원고(7)로부터 각 셀(11, 12, 13, …)로 향하는 광축(11a, 12a, 13a, …)은, 부주사 방향(212)에 관계없이 경사지고, 도 27에서의 우측 절반에 배치되는 제 1 열(215)과, 좌측 절반에 배치되는 제 2 열(216)에서 광축(11a, 12a, 13a, …)은 교차하고 있다. 물론, 실시 형태 1에서 설명한 구성과 마찬가지로, 제 1 열(215)과 제 2 열(216)에서 광축(11a, 12a, 13a, …)이 교차하지 않고 평행한 구성에서도, 본 실시 형태 3의 구성을 채용할 수 있다. 단, 이 평행한 경우의 기술은 여기서는 생략한다. 상술한 차이점에 대해서, 이하를 상세히 설명한다.

도 25는 화상 판독 장치(503)에서의 부주사 방향(212)에 따른 단면을 나타내는 도면이며, 도 5에서 설명한 각 셀(11, 12) 등에서의 원고(7)로부터 촬상 소자부(41, 42) 등에 이르기까지의 실제에 입각한 광로를 나타내고 있다. 여기서, 제 1 렌즈(100) 및 제 2 렌즈(102)는, 각각, 제 1 반사형 집광 광학 소자 및 제 2 반사형 집광 광학 소자의 기능을 완수하는 것의 일례에 상당하고, 오목면 미러로 구성되며, 광을 반사한다. 또한, 실시 형태 1, 2에 있어서의 구성과 마찬가지로, 제 1 렌즈(100)로부터 제 2 렌즈(102)에 이르는 광로 중에는, 애퍼쳐(101)를 배치하고, 본 화상 판독 장치(503)에서는, 제 1 렌즈(100)와 애퍼쳐(101) 사이의 광로 중에, 광학 소자로서의 제 1 평면 미러(105)를 더 배치하고 있다. 따라서, 이하에서도 설명하지만, 제 1 렌즈(100)에서 반사한 광은, 제 1 평면 미러(105)에서 반사되고, 애퍼쳐(101)를 통과하여, 제 2 렌즈(102)에 이른다.

도 26은 제 1 열(215)에 속하는 셀(11, 13, …), 및 제 2 열(216)에 속하는 셀(12, 14, …)이 주주사 방향(211)으로 지그재그 형상으로 배열된 상태에서, 실제에 입각한 광로를 사시도로 나타낸 것이다. 또, 도 26에 있어서, 도시의 번잡함을 피하기 위해, 광원(2), 및 칸막이벽(127), 천판(3)의 도시는 생략하고 있다.

본 실시 형태 3의 화상 판독 장치(503)에서는, 도 25에 나타내는 바와 같이, 원고(7)가 탑재되는 천판(3)과, 화상 판독 장치(503)의 입사창(131)은 분리되어 있다. 이것은, 예컨대, 천판(3)이 정지 상태에 있고, 화상 판독 장치(503)가 부주사 방향(212)으로 스캔되는 것에 의해 원고 정보를 판독하는 장치를 상정하고 있다. 스캔에 있어서, 천판(3)과 화상 판독 장치(503)의 접촉을 피하기 위해서, 천판(3)과 입사창(131) 사이에는 간격 d1을 마련하고 있다.

이상과 같이 구성된 화상 판독 장치(503)에서의 원고(7)의 판독 동작에 대해 설명한다.

도 25에 있어서, 천판(3) 상에 탑재된 원고(7)는, 조명 광원(2)에 의해서 조명되고, 원고(7)에서의 반사 산란광이 화상 판독 장치(503)의 광학계에 입사된다. Z방향에서 천판(3)의 하부에 배치되는, 제 1 열(215) 및 제 2 열(216)에 대응하는 각각의 제 1 렌즈(100, 100)는, 판독 라인(8, 9)에서 반사한 각각의 광을, 부주사 방향(212)에서 다른 방향으로, 각도 φ로 기울여 위쪽으로 각각 반사시킨다. 또, 각도 φ는, 판독 라인(8, 9)으로부터 제 1 렌즈(100, 100)에 이르는 광선의 광축(591)과, 제 1 렌즈(100, 100)에서 반사한 광선의 광축(592)이 이루는 각도이다.

제 1 렌즈(100, 100)에서 기울여 위쪽으로 반사한 각각의 광선은, 제 1 평면 미러(105)에서 Z방향에서 아래쪽으로 반사되고, 애퍼쳐(101, 101)를 통과하여, 제 2 렌즈(102, 102)에 이른다. 여기서, 애퍼쳐(101, 101)는 제 1 렌즈(100, 100)의 뒤측 초점 위치에 설치되어 있다. 제 2 렌즈(102, 102)에서 다시 Z방향에서 위쪽으로 반사된 광선은 셀(11, 13, …)에 대응한 촬상 소자부(41, 43, …), 및 셀(12, 14, …)에 대응한 촬상 소자부(42, 44, …)에 각각 달한다.

여기서, 제 1 열(215) 및 제 2 열(216)에서의 각각의 제 2 렌즈(102, 102) 및 촬상 소자부(41, 42, …)는 칸막이벽(127), 애퍼쳐(101)에 의해, 광원(2)으로부터 차광되어 있다. 기판(4)의 구성 및 그 기능은 실시 형태 1에서 설명한 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.

또한, 화상 판독 장치(503)에서는, 오목면 미러로 되는 제 1 렌즈(100)로의 광선의 경사 입사 각도, 평면 미러로 되는 제 1 평면 미러(105)으로의 광선의 경사 입사 각도, 및, 오목면 미러로 되는 제 2 렌즈(102)로의 광선의 경사 입사 각도는 각각 10도 정도 이하이고, 종래기술로서 도 30에 나타내는 절곡 미러(111, 113)에서의 경사 입사 각도의 45도에 비해 매우 작다. 따라서, 제 1 렌즈(100), 제 1 평면 미러(105), 및 제 2 렌즈(102)에 기인하는 상의 회전 각도는 작다.

따라서, 본 실시 형태 3의 화상 판독 장치(503)에서도, 광선의 입사각이 비교적 작은 제 1 렌즈(100), 제 1 평면 미러(105), 및 제 2 렌즈(102)를 마련함으로써, 상술한 실시 형태 1, 2의 화상 판독 장치(501, 502)와 마찬가지로, 미러의 제조 오차 및 설치 오차에 기인하여 화상에 왜곡이 발생한다고 하는 문제를 회피할 수 있다.

또, 본 실시 형태 3에 있어서의 화상 판독 장치(503)에서는, 제 1 평면 미러(105)에 의해 광로를 꺾고 있는 것에 의해, 이하의 2개의 이점을 얻을 수 있다.

즉, (1) 천판(3)과 입사창(131) 사이의 간격 d1을 크게 취할 수 있어, 화상 판독 장치(503)의 광학계 부분을 물리적으로 스캔시킬 수 있고, (2) 화상 판독 장치(503)의 Z방향에 따른 높이 H(도 25)를 작게 할 수 있다.

상기 (1)에 대해 설명한다. 화상 판독 장치에서의 광학계의 원고측의 초점 위치는, 원고(7)의 판독 라인(8, 9)에 위치하고, 실시 형태 1, 2의 화상 판독 장치(501, 502)에서는, 초점 거리와의 관계로부터, 예컨대 도 1에 나타내는 바와 같이, 원고(7)가 탑재되는 천판(3)의 바로 아래에 제 2 렌즈(102)를 배치하고 있다. 따라서, 화상 판독 장치(501, 502)에서는, 화상 판독 장치의 광학계 부분(도 25의 H부분에 상당)보다 위쪽으로 떨어져 원고측의 초점 위치를 설치하는, 환언하면 광학계 부분과 천판(3)을 어느 정도의 간극을 두고 배치하도록 설계하는 것은 곤란하였다.

이에 반해, 본 실시 형태 3의 화상 판독 장치(503)에서는, 제 1 렌즈(100)와 제 2 렌즈(102) 사이에 제 1 평면 미러(105)를 설치하여 광로를 꺾는 구성을 채용하므로, 원고측의 초점 위치와 제 1 평면 미러(105) 사이에 큰 스페이스를 두는 것이 가능해진다. 이것에 의해, 조명 광원(2) 및 입사창(131)을 제 1 평면 미러(105)의 위쪽에 배치하는 것에 의해, 입사창(131)과 원고측의 초점 위치의 거리를 비울 수 있다. 즉, 천판(3)과 입사창(131) 사이의 간격 d1을 크게 둘 수 있어, 천판(3)과 화상 판독 장치(503)의 광학계 부분이 접촉할 일은 없고, 화상 판독 장치(503)의 광학계 부분을 물리적으로 스캔할 수 있다.

다음으로, 상기 (2)에 대해 설명한다. 도 25에 나타내는 화상 판독 장치(503)의 높이 H는 다음 식으로 나타내어진다.

여기서,

d2: 조명(광원(2))계에 필요한 스페이스,

b1: 제 1 렌즈(100)로부터 제 1 평면 미러(105)까지의 거리이다.

또한, 이후의 설명을 위해서, 다음의 변수를 정의해 둔다.

b2: 제 1 평면 미러(105)로부터 애퍼쳐(101)까지의 거리,

L3: 애퍼쳐(101)로부터 제 2 렌즈(102)까지의 거리.

한편, 도 1에 나타나는 화상 판독 장치(501)에서의 높이(H'로 함)는 다음 식으로 나타내어진다.

여기서, L1~L3은, 실시 형태 1에서 이미 설명한 바와 같이, L1: 원고(7)면으로부터 제 1 렌즈(100)면까지의 거리, L2: 제 1 렌즈(100)면으로부터 애퍼쳐(101)까지의 거리, L3: 애퍼쳐(101)으로부터 제 2 렌즈(102)면까지의 거리이다. 또한, d2는 화상 판독 장치(501)에서 광원(2)계에 필요한 스페이스이다.

각 실시 형태에 있어서의 화상 판독 장치는, 원고측에 텔레센트릭하므로, 제 1 렌즈(100)의 초점 거리 f1을 이용하고, 이하의 관계가 있다.

따라서, 식 4 및 식 5는 이하와 같이 고쳐 쓸 수 있다.

식 8, 식 9로부터 명백하듯이, 높이 H는 높이 H'보다 (L3＋b2)만큼 작다. 즉, 제 1 평면 미러(105)에 의해 광로를 꺾는 것에 의해서, 애퍼쳐(101)로부터 제 2 렌즈(102)까지의 거리 L3과, 제 1 평면 미러(105)로부터 애퍼쳐(101)까지의 거리 b2분만큼 높이를 단축할 수 있다고 하는 큰 이점이 있다.

도 25에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태 3에 있어서의 화상 판독 장치(503)에서는, 제 1 렌즈(100) 및 제 2 렌즈(102)의 Z방향에서의 설치 위치가 거의 동일 레벨이므로, 화상 판독 장치(503)의 높이 H는 식 4로 나타낼 수 있었다. 한편, 제 2 렌즈(102)가 제 1 렌즈(100)보다 하부에 있는 경우에는, 높이 H는 다음 식으로 나타내어진다.

이 경우에 있어서도, 설계하기에 따르지만, 일반적으로, 제 1 평면 미러(105)의 삽입에 의해, 도 1에 나타내는 화상 판독 장치(501)의 경우보다 높이 H를 작게 할 수 있다. 또, 셀(11) 등의 전사 배율을 축소하면, 애퍼쳐(101)로부터 제 2 렌즈(102)까지의 거리 L3을 작게 할 수 있어, 제품의 높이 H를 작게 할 수 있다. 즉, 실시 형태 1에서는, 셀의 전사 배율이 등배인 경우의 이점을 설명했지만, 본 실시 형태 3에 있어서는 축소의 전사 배율로 하는 것에 의한 이점이 있다.

또한, 본 실시 형태 3에 있어서의 화상 판독 장치(503)에서는, 도 25에 나타내는 바와 같이, 부주사 방향(212)에서 제 1 렌즈(100)와 제 2 렌즈(102)의 위치가 근접하고 있으므로, 도 29의 사시도에 부재 108로 나타내는 바와 같이 제 1 렌즈(100)와 제 2 렌즈(102)를 수지로 일체 성형하는 것도 가능하다. 일체 수지 성형함으로써, 부품 점수를 삭감할 수 있어, 조립이 용이하게 된다고 하는 큰 이점을 얻을 수 있다.

(실시 형태 4)

도 27에는, 본 실시 형태 4에 있어서의 화상 판독 장치(504)가 도시되어 있다. 이 화상 판독 장치(504)는, 상술한 실시 형태 3에 있어서의 화상 판독 장치(503)의 변형예에 상당하고, 화상 판독 장치(503)와 마찬가지로, 제 1 렌즈(100)와 애퍼쳐(101) 사이에 제 1 평면 미러(105)를 마련한 구성을 가짐과 아울러, 이하의 구성을 더 구비한다. 이하에서는, 실시 형태 3의 화상 판독 장치(503)와의 차이점에 대해서만 설명한다.

즉, 화상 판독 장치(504)는, 제 1 평면 미러(105)에 부가하여, 제 2 평면 미러(106)를 애퍼쳐(101)와 제 2 렌즈(102) 사이의 광로 중에 더 마련하고, 이 제 2 평면 미러(106)에서 광로를 더 꺾는 구성을 갖는다. 또, 도 27에 나타내는 c1은 애퍼쳐(101)로부터 제 2 평면 거울(106)까지의 거리를 나타내고, c2는 제 2 평면 거울(106)로부터 제 2 렌즈(102)까지의 거리를 나타낸다.

이와 같이 구성한 실시 형태 4에 있어서의 화상 판독 장치(504)는 이하의 효과를 얻는다. 즉, 실시 형태 3에서 상술한 바와 같이, Z방향에서 제 2 렌즈(102)가 제 1 렌즈(100)보다 하부에 위치하는 경우에는 높이 H가 식 10으로 표시되고, 그 축소폭이 작다. 한편, 본 실시 형태 4와 같이 제 2 평면 미러(106)를 마련하고, 광로를 더 꺾음으로써, 장치의 높이 H는, 식 4로 나타내는 것으로 할 수 있어, 보다 축소화가 가능해진다고 하는 큰 이점이 있다.

(실시 형태 5)

도 28에는, 본 실시 형태 5에 있어서의 화상 판독 장치(505)가 도시되어 있다. 이 화상 판독 장치(505)는, 상술한 실시 형태 3에 있어서의 화상 판독 장치(503)의 변형예에 상당하고, 화상 판독 장치(503)와 마찬가지로, 제 1 렌즈(100)와 애퍼쳐(101) 사이의 광로 중에 제 1 평면 미러(105)를 마련하고, 이하의 구성을 더 갖는다. 이하에서는, 실시 형태 3의 화상 판독 장치(503)와의 차이점에 대해서만 설명한다.

상술한 실시 형태 3, 4에 있어서의 화상 판독 장치(503, 504)에서는 제 1 평면 미러(105)를 마련하지만, 도 25 및 도 27에 나타내는 바와 같이 원고(7)로부터의 반사광은 직접 제 1 렌즈(100)에서 반사하고 있다. 이에 반해, 본 실시 형태 5에 있어서의 화상 판독 장치(505)에서는 도 28에 나타내는 바와 같이, 원고(7)와 제 1 렌즈(100) 사이의 광로 중에 제 3 평면 미러(107)를 마련하고, 원고(7)로부터 제 1 렌즈(100)에 이르는 반사광의 광로를 꺾는 구성을 갖는다. 또, 도 28에 나타내는 a1는 원고측의 초점 위치로부터 제 3 평면 미러(107)까지의 거리를 나타내고, a2는 제 3 평면 미러(107)로부터 제 1 렌즈(100)까지의 거리를 나타내고 있다.

화상 판독 장치(505)에의 장치의 높이 H 다음 식으로 나타내어진다.

여기서, MAX()는 괄호 내에 열거된 숫자 중에서 최대값을 취하는 함수를 나타내고 있다.

이와 같이 구성한 본 실시 형태 5에 있어서의 화상 판독 장치(505)에서는, 제 3 평면 미러(107)를 마련함으로써, 도 1에 나타내는 L1을 단축하고, 또한, 상술한 제 1 평면 미러(105)를 마련한 것에 의해, 식 11에서 나타내어지는 높이 H는 식 5에서 나타내는 도 1의 화상 판독 장치(501)의 높이 H'보다 작게 할 수 있다고 하는 이점이 있다.

본 실시 형태 5에 있어서의 화상 판독 장치(505)에서는, 상술한 바와 같이, 원고(7)와 제 1 렌즈(100) 사이에 제 3 평면 미러(107)을 마련하고 있다. 그러나, 실시 형태 3에서도 설명한 바와 같이, 평면 미러로 되는 제 3 평면 미러(107)로의 광선의 경사 입사 각도, 및, 오목면 미러로 되는 제 1 렌즈(100)로의 광선의 경사 입사 각도는 각각 10도 정도 이하이며, 종래의 45도에 비해 매우 작다. 따라서, 제 3 평면 미러(107) 및 제 1 렌즈(100)에 기인하는 상의 회전 각도는 작고, 미러의 제조 오차 및 설치 오차에 기인하여 화상에 왜곡이 발생한다고 하는 문제는 회피할 수 있다.

또한, 화상 판독 장치(505)에서는, 도 28로부터 명백하듯이, 제 1 렌즈(100)와 제 2 렌즈(102)가 인접하여 위치한다. 따라서, 제 1 렌즈(100)와 제 2 렌즈(102)를 일체로 수지 성형하는 것이 가능하다. 일체 수지 성형에 의해, 부품 점수를 삭감할 수 있어, 조립이 용이하게 된다고 하는 큰 이점을 얻을 수 있다.

또한 마찬가지로, 제 1 평면 미러(105)와 제 3 평면 미러(107)도 인접하여 위치하므로, 이들을 일체 부재로 형성할 수 있다. 또한, 도 28에서는, 제 1 평면 미러(105)와 제 3 평면 미러(107)의 반사부는 서로 경사진 평면이도록 도시하고 있지만, 설계하기에 따라, 제 1 평면 미러(105)와 제 3 평면 미러(107)의 반사부를 동일 평면으로 하는 것도 용이하다. 이 경우, 제 1 평면 미러(105)와 제 3 평면 미러(107)는, 1장의 평면 미러로 구성할 수 있고, 그것에 의해 부품 점수를 삭감할 수 있어, 조립이 용이하게 된다고 하는 큰 이점을 얻을 수 있다. 또, 이들 평면 미러의 부재는, 수지 성형으로 제작해도 좋고, 유리판 등으로 제작해도 좋다.

1: 결상 광학계
2: 조명 광원
3: 천판
4: 기판
5: 메모리
6: 처리 장치
7: 원고
8, 9: 판독 라인
11, 12, 13, 14 : 셀
31, 32, 33, 34: 피촬상부
41, 42, 43, 44: 촬상 소자부
50: 전자 회로 부품
100: 제 1 렌즈
101: 애퍼쳐
102: 제 2 렌즈
105: 제 1 평면 미러
106: 제 2 평면 미러
107: 제 3 평면 미러
126: 차광 부재
127: 칸막이벽
202: 차광 광선
203: 점선 영역
211: 주주사 방향
212: 부주사 방향
215: 제 1 열
216: 제 2 열
501~505, 510: 화상 판독 장치

Claims (17)

1. 원고(原稿)에 광을 조사하는 광원과,
   상기 광원으로부터의 광이 원고에서 반사한 광을 집광하여 화상으로서 결상하는 결상 광학계로서, 상기 결상 광학계는 각각이 독립된 광학계인 복수개의 셀로 구성되고, 상기 셀은 주주사 방향을 따라 복수개 배치되고, 주주사 방향에 직각인 부주사 방향으로는 제 1 열 및 제 2 열의 2열로 배열되고, 동열에 배치되는 각 셀은 주광선 중 상기 원고로부터 셀로 향하는 광선이 서로 평행하도록 배치되고, 또한 상기 제 1 열 및 상기 제 2 열의 각 셀은 상기 주주사 방향으로 지그재그 형태로 배치되는 결상 광학계와,
   각각의 상기 셀에 대응하여 배치되고 셀을 통과한 광을 수광하는 복수의 촬상 소자부와,
   상기 부주사 방향에서 대응하는 상기 촬상 소자부끼리가 송출하는 상기 원고의 화상 정보를 기억하는 메모리와,
   상기 메모리에 기억한 상기 화상 정보가 중첩되는 영역의 화상이 일치하도록 인접 셀끼리의 화상 정보를 합성하여 원고의 화상을 작성하는 처리 장치
   를 구비한 화상 판독 장치로서,
   상기 셀은, 상기 원고로부터의 광을 반사하고 또한 집광하는 제 1 및 제 2 반사형 집광 광학 소자와, 제 1 평면 미러와, 애퍼쳐(aperture)를 갖고, 셀 내에서 상기 원고로부터 상기 촬상 소자부로 향하는 광의 진행 방향에서 제 1 반사형 집광 광학 소자, 제 1 평면 미러, 애퍼쳐, 제 2 반사형 집광 광학 소자의 순서로 이들을 배치하고 또한 상기 애퍼쳐를 상기 제 1 반사형 집광 광학 소자의 뒤측 초점 위치에 배치하여 상기 원고측에 텔레센트릭한 광학계를 형성하고 있는 것
   을 특징으로 하는 화상 판독 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 셀은, 제 3 평면 미러를 더 갖고, 셀 내에서 상기 원고로부터 상기 촬상 소자부로 향하는 광의 진행 방향에서 제 3 평면 미러, 제 1 반사형 집광 광학 소자, 제 1 평면 미러, 애퍼쳐, 제 2 반사형 집광 광학 소자의 순서로 이들을 배치한 화상 판독 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   제 1 반사형 집광 광학 소자의 반사면 및 제 2 반사형 집광 광학 소자의 반사면은 동일 방향을 향하고 있는 화상 판독 장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   제 1 반사형 집광 광학 소자 및 제 2 반사형 집광 광학 소자는 부주사 방향에 있어서 인접하여 배치되는 화상 판독 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   제 1 반사형 집광 광학 소자 및 제 2 반사형 집광 광학 소자는 일체 성형되는 화상 판독 장치.
   
6. 제 2 항에 있어서,
   제 1 평면 미러 및 제 3 평면 미러는 1장의 평면 미러인 화상 판독 장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 셀은, 제 2 평면 미러를 더 갖고, 셀 내에서 상기 원고로부터 상기 촬상 소자부로 향하는 광의 진행 방향에서 제 1 반사형 집광 광학 소자, 제 1 평면 미러, 애퍼쳐, 제 2 평면 미러, 제 2 반사형 집광 광학 소자의 순서로 이들을 배치한 화상 판독 장치.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제 1 반사형 집광 광학 소자의 반사면 및 상기 제 2 평면 미러의 반사면은 동일 방향을 향하고 있는 화상 판독 장치.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 반사형 집광 광학 소자, 상기 제 2 반사형 집광 광학 소자, 및 상기 제 1 평면 미러로의 주(主)광선의 입사각은 30도 이하인 화상 판독 장치.
   
10. 원고에 광을 조사하는 광원과,
    상기 광원으로부터의 광이 원고에서 반사한 광을 집광하여 화상으로서 결상하는 결상 광학계로서, 상기 결상 광학계는 각각이 독립된 광학계인 복수개의 셀로 구성되고, 상기 셀은 주주사 방향을 따라 복수개 배치되고, 주주사 방향에 직각인 부주사 방향으로는 제 1 열 및 제 2 열의 2열로 배열되고, 동열에 배치되는 각 셀은 주광선 중 상기 원고로부터 셀로 향하는 광선이 서로 평행하도록 배치되고, 또한 상기 제 1 열 및 상기 제 2 열의 각 셀은 상기 주주사 방향으로 지그재그 형상으로 배치되는 결상 광학계와,
    각각의 상기 셀에 대응하여 배치되고 셀을 통과한 광을 수광하는 복수의 촬상 소자부와,
    상기 부주사 방향에서 대응하는 상기 촬상 소자부끼리가 송출하는 상기 원고의 화상 정보를 기억하는 메모리와,
    상기 메모리에 기억한 상기 화상 정보가 중첩된 영역의 화상이 일치하도록 인접 셀끼리의 화상 정보를 합성하여 원고의 화상을 작성하는 처리 장치를 구비한 화상 판독 장치로서,
    상기 셀은, 상기 원고로부터의 광을 반사하고 또한 집광하는 제 1 및 제 2 반사형 집광 광학 소자와, 애퍼쳐를 갖고, 셀 내에서 상기 원고로부터 상기 촬상 소자부로 향하는 광의 진행 방향에서 제 1 반사형 집광 광학 소자, 애퍼쳐, 제 2 반사형 집광 광학 소자의 순서로 이들을 배치하고 또한 상기 애퍼쳐를 상기 제 1 반사형 집광 광학 소자의 뒤측 초점 위치에 배치하여 상기 원고측에 텔레센트릭한 광학계를 형성하고, 또한 광로를 반사시키는 광학 소자로서 상기 제 1 반사형 집광 광학 소자 및 상기 제 2 반사형 집광 광학 소자만을 마련한 것
    을 특징으로 하는 화상 판독 장치.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 반사형 집광 광학 소자 및 상기 제 2 반사형 집광 광학 소자로의 주광선의 입사각은 30도 이하인 화상 판독 장치.
    
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 열에 배치되는 각 셀의 주광선 중 상기 원고로부터 각 셀로 향하는 광선과 상기 제 2 열에 배치되는 각 셀의 주광선 중 상기 원고로부터 각 셀로 향하는 광선이 상기 제 1 열과 상기 제 2 열의 간극측으로 경사진 상태로, 상기 제 1 열 및 상기 제 2 열에 배치되는 각 셀은 배치되어 있는 화상 판독 장치.
    
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 열 및 상기 제 2 열의 각각에서, 인접하는 셀 사이에 배치되는 판 형상의 차광 부재를 더 구비한 화상 판독 장치.
    
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 반사형 집광 광학 소자 또는 상기 제 2 반사형 집광 광학 소자는 광반사면이 상기 주주사 방향 및 상기 부주사 방향에서 상이한 곡률을 갖는 자유 곡면인 화상 판독 장치.
    
15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 열에 배치되는 각 셀의 주광선 중 상기 원고로부터 각 셀로 향하는 광선과 상기 제 2 열에 배치되는 각 셀의 주광선 중 상기 원고로부터 각 셀로 향하는 광선이 상기 제 1 열과 상기 제 2 열의 간극측으로 경사진 상태로, 상기 제 1 열 및 상기 제 2 열에 배치되는 각 셀은 배치되어 있는 화상 판독 장치.
    
16. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 열 및 상기 제 2 열의 각각에서, 인접하는 셀 사이에 배치되는 판 형상의 차광 부재를 더 구비한 화상 판독 장치.
    
17. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 반사형 집광 광학 소자 또는 상기 제 2 반사형 집광 광학 소자는 광반사면이 상기 주주사 방향 및 상기 부주사 방향에서 상이한 곡률을 갖는 자유 곡면인 화상 판독 장치.

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