WO2006098468A1

WO2006098468A1 - 照明装置、照明方法、画像読取装置、画像読取方法、画像形成装置及び画像形成方法

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Publication number: WO2006098468A1
Application number: PCT/JP2006/305504
Authority: WO
Inventors: Satoshi Yamauchi; Fumihiro Nakashige
Original assignee: Ricoh Company, Ltd.
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2006-09-21
Also published as: US8169672B2; TW200736659A; EP1860864A1; TWI298802B; CN101142806A; JP4843344B2; US20080316548A1; CN101142806B; JP2006295914A; EP1860864A4

Abstract

　光源により照明した原稿からの反射光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、原稿の画像を一次元に読み取り、これを走査することによって２次元の画像を読み取る画像読取装置は、少なくとも複数のレンズを有する照明レンズと、複数の光束を重畳させる手段とを備えて成り、光源から発する光束を複数に分割し、この分割された複数の光束を原稿面上に重畳させる。光源により照明した原稿からの反射光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、原稿の画像を一次元に読み取り、これを走査することによって２次元の画像を読み取る画像読取方法は、光源から発する光束を複数に分割し、この分割された複数の光束を上記原稿面上に重畳させる。画像形成装置には、上記の画像読取装置を搭載した。

Description

明細書

照明装置、照明方法、画像読取装置、画像読取方法、画像形成装置及び画像形成方法

技術分野

[0001] 本発明は、照明装置及び照明方法、画像読取装置及び画像読取方法、並びに画像形成装置及び画像形成方法に関する。

背景技術

[0002] リフレクタを用いずに原稿面の近傍から離れた光源を用いることによって、低コスト、フレアの低減による高画質読み取り、又は画像読み取り装置の小型化を達成することができる、画像読取装置が、特許文献 1〜4に開示されている。

[0003] 特許文献 1には、リフレクタを用いずに原稿面の近傍から離れた光源を用いることによって、フレアを低減することができる画像読取装置が、開示されているが、特許文献 1に開示される画像読取装置は、以下の問題点（1)〜（4)を有する。

[0004] 特許文献 2には、リフレクタを排除することによって、そのコストダウンが達成された画像読取装置が、開示されているが、特許文献 2に開示される画像読取装置は、同様に、以下の問題点（1)〜(4)を有する。

[0005] 特許文献 3には、撮像素子及び撮像素子の上下側に配置された光源が、撮像素子の結像光学系を共用し、光源から放出された光を、原稿面の近傍に設置されたミラーを用いて、原稿面の読取位置に照明する画像読取装置が、開示されているが、特許文献 3に開示される画像読取装置は、以下の問題点（1)及び (4)を有する。

[0006] 特許文献 4には、撮像素子及び光源が、ハーフミラーを用いて、結像光学系を共用し、原稿面の同一の位置を読み取る及び照明する画像読取装置が、開示されている、特許文献 4に開示される画像読取装置は、以下の問題点（5)を有する。

[0007] ここで、上記の問題点（1)〜（5)とは、以下のようなものである。

[0008] (1)読取用の光軸及び照明用の光軸が、ほぼ同一であり原稿面に対して垂直であるため、原稿の光沢によって、読み取り値が変化してしまう。（少なくとも、原稿面の法線に対するこれらの光軸の角度は、規定されていない。 ) (2)光源が、原稿面力遠く離れているため、原稿面での必要な照明光量を得るためには、強力な光源又はレンズなどのような集光器が、必要となり、コストアップの要因となる。また、光源に必要な電力も増加する。

[0009] (3)光源を結像レンズの下などに配置すると、画像読取装置の高さ方向の寸法を増加させることになり、リフレクタ等の排除による画像読取装置の小型化を無効にしてしまう。

[0010] (4)照明用の光軸が、読取用の光軸に完全には一致しないので、原稿に生じる浮き部分及びブック原稿の中央部における浮き部分などの読み取りにおいて、照明光が不足する。

[0011] 特に、特許文献 1及び特許文献 2に開示される画像読取装置においては、第一及び第二のキャリッジを走行させることによって、二次元の原稿画像を読み取る際、第一及び第二のキャリッジのミラーの配置力原稿の走査に従って、継続的に変化するので、原稿面に到達する照明光の位置が変動する。その結果、読取画像の明るさが変動し、高品位な画像読み取りを行うことができない。

[0012] (5)ハーフミラーの使用は、画像読取装置のコストアップにつながる。また、光源から放出された照明光が、ハーフミラーで反射されるとき、及び、原稿面から反射された光が、ハーフミラーを透過するとき、光量が、 1/2倍に減少する。その結果、光源から放出された光の 1/4倍である有効照明光量しか最終的に得られず、光源のエネルギーロスは、増加する。さらに、ハーフミラーからレンズ方向に射出された照明光が、不可避的に、レンズ表面で反射して撮像素子に入射するため、フレアが、常時、発生する。その結果、画像読み取りについて十分な SN比を得ることが困難である。

[0013] 上述したように、特許文献:!〜 4に開示される画像読取装置においては、光源から放出される光量の利用率が、著しく低い。

[0014] また、特許文献 5には、プロジェクタ用の照明装置が開示されているが、特許文献 5 に開示される照明装置は、基本的には面を照射するものであって、ラインを効率よく照射するための方法は、開示されていない。また、特許文献 5には、画像読取装置へのその照明装置の適用方法についても開示されていない。

[0015] ここで、一般的な画像読取装置の例を、図 1〜図 4を参照して、説明する。 [0016] 図 1 (a)及び (b)は、それぞれ、一般的な画像読取装置の概略図及びその副走査方向における画像読取装置の断面図である。

[0017] 画像読取装置（100)におレ、ては、原稿（107)は、コンタクトガラス（108)上に置かれ、ランプ（109)からの光及び該ランプ（109)力、らの光を受けたリフレクタ（110)力の反射光が、原稿（107)の撮像領域（111)に照射される。その反射光が、第 1走行体（103)内の変向ミラー（113)、第 2走行体（104)内の折り返しミラー A (112a)及び折返しミラー B (112b)で反射されて、結像レンズ（102)によって 1次元撮像素子（ 101)に結像させられる。このようにして、上記 1次元撮像素子（101)は、ライン状の撮像領域（111)の 1次元的な画像を取得する。 1次元撮像素子（101)においてこの 1次元的な画像を取得する方向を主走查方向と呼ぶ。

[0018] また、この画像読取装置（100)では、上記第 1走行体（103)及び上記第 2走行体（

104)が、モータ（105)による駆動力を、駆動伝達手段（106)を通じて受け、第 1走行体（103)は、第 2走行体（104)の速度の 2倍である速度で走行する。その結果、コンタクトガラス（108)面に対する結像レンズ（102)の結像位置が、 1次元撮像素子（1 01)面に維持されつつ、光力コンタクトガラス（108)面において、ライン状の撮像領域（111)と垂直な方向に且つコンタクトガラス（108)と平行に、走行する。このようにして、コンタクトガラス（108)上に置かれた原稿（107)の画像を、 1次元撮像素子（1 01)にて順次読み出して、 2次元に取得する。なお、上記第 1走行体（103)及び上記第 2走行体（104)が走行する方向を、副走査方向と呼ぶ。

[0019] 通常、撮像素子として 1次元 CCDが用いられ、結像レンズ（102)は、コンタクトガラス（108)の面上の画像を縮小して、その縮小された画像を 1次元撮像素子（101)上に結像する。

[0020] また、上記第 1走行体（103)及び上記第 2走行体（104)の走行速度の比は、 2 : 1 に設定されるので、第 2走行体（104)の移動距離は、第 1走行体（103)の移動距離の半分であり、撮像領域（ 111 )から結像レンズ（ 102 )又は 1次元撮像素子（ 101 )までの距離は、第 1走行体（103)及び第 2走行体（104)の位置によらず、一定である。

[0021] 通常、スキャナの画像解像度は、 DPI (ドット Zinch)で表され、デジタル PPCに搭載されるスキャナの画像解像度は、しばしば、 400〜600DPIである。一方、力ラースキヤナでは、 R (赤色）、 G (緑色）及び B (青色）の光のスペクトルに感度を有する三個の CCDを用いており、それらの CCD力も原稿までの光路長を共通にしている。しかしな力 Sら、（赤色）、 G (緑色）及び B (青色）用の 3ラインの CCDを副走査方向に配置した 3ライン CCDを撮像素子として用いることもある。この場合、各画素列の間の距離は、 CCD画素の主走查読取領域の 4〜8ドット程度であり、各画素列は、必ずしも一体化されてない。よって、 3ライン CCDを上記画像読取装置の撮像素子として用いた場合、 RGBの CCD画素のそれぞれに対応する原稿の読取位置は、副走查方向で異なるため、原稿を照明する光を、それぞれの色に対応する読取位置に照射する必要がある。

[0022] 図 2は、別のタイプの画像読取装置の概略図である。

[0023] 図 2に示されている別のタイプの画像読取装置では、縮小光学系が、撮像素子（20 1)と結像レンズ（202)を含み、撮像素子（201)又は結像レンズ (202)と原稿（204) との間にミラーのような光学系を用いることなぐ原稿台（203)上に原稿（204)が置かれ、その原稿（204)の画像が読み取られる。このような画像読取装置にも本発明を適用することができる。図 2に示す画像読取装置において、撮像素子（201)として 1次元 CCDを用いた場合、原稿台（203)上の原稿（204)を一方向に走査する又は結像レンズ (202)及び撮像素子（201)のユニットを一方向に走行させることによって、原稿（204)の 2次元画像を読み取ることができる。このような画像読取装置においては、照明光として自然光 (室内光)を用いること、又は、原稿台（203)上を均一に照明する光源を設置することが、一般的である。ただし、自然光を用いた場合、自然光の光量が、不安定であり、原稿（204)における自然光の照度もしばしば低いため、原稿（204)の画像を、高画質で読み取ることができなレ、こともある。

[0024] 次に、一般的な画像読取装置における問題点（1)〜（5)を説明する。

[0025] (1)画像読取装置における省エネルギーについて

画像読取装置としてのスキャナにおいて、最も大きい消費電力を備えた構成要素は、照明ランプである。特に、画像読取速度が、増加するほど、 CCDの電荷蓄積時間が、短くなる。その結果、高輝度の照明ランプが必要になり、スキャナの消費電力力大きくなる。 [0026] 従来、より高い発光効率を備えたランプを得るために、光源を、ハロゲンランプからキセノンランプへ、さらに LEDへ替えてきた。

[0027] 図 3は、画像読取装置における照明領域と読取領域との間の関係を説明する図である。図 3において、画像読取装置としてのスキャナ（300)の照明領域（305)及び読取領域（302)の関係を示すように、現状では、原稿（301)面上での CCDによって読み取られる読取領域（302)に対して、光源（303)からの照明光（304)による照明領域（305)は、はるかに広い。例えば、 600dpiのスキャナにおいては、原稿（301)の画像の読み取りに必要な照明の幅は、 42. 3 z mであるのに対して、実際には、 20 mm程度の幅を照明している。よって、それらの幅を比較することによって得られる単純な光のエネルギー効率は、 0. 5%程度しかない。すなわち、残りの約 99. 5%の光は、無駄なエネルギーということになる。

[0028] (2)画像読取装置の小型化 (薄型化）について

画像読取装置としてのスキャナの小型化については、スキャナの厚さを減少する努力がなされてきた。縮小光学系において、第 1走行体及び第 2走行体を有するスキヤナでは、特に、第 1走行体に含まれるランプ及びリフレクタが、第 1走行体のレイアウトについての最も問題となる制約条件であり、スキャナの薄型化を阻害してきた。特に、スキャナを含むデジタル PPC (普通紙コピア）においては、内蔵されたプリンタのサイズ力大きいと、スキャナの原稿面の高さ力増加し、身長の低い人にとっては、原稿を置く操作などが、面倒になるという問題も発生する。

[0029] (3)画像読取装置の低コストィヒについて

画像読取装置としてのスキャナのコストに大きく影響する構成要素として、 CCD及び結像レンズが、挙げられる力これらに準じる構成要素として、照明ランプ及びその付随品が、挙げられる。特に、キセノンランプなどは、高電圧を必要とするため、パヮ一パックが、必要である。また、第 1走行体にランプを設けるため、フレキシブルな電源ラインも必要である。

[0030] (4)フレアについて

画像読取装置としてのスキャナには、照明装置が内蔵されており、一般的なスキヤナでは、原稿の画像をライン状に読み取り、且つ、原稿の画像を読み取るラインを走查することによって、原稿の 2次元の画像を読み取つている（このような読み取りを、線順次画像読み取りという。特に、読み取りライン方向の走査を、主走査と呼び、該主走査に垂直で原稿面に平行な方向の走査を副走査と呼ぶ）。その際、フレアが発生することがある。

[0031] 図 4は、画像読取装置における照明の状態及びその画像読取装置において発生するフレアを説明する図である。

[0032] 光源 (401)として蛍光管を用いた画像読取装置 (400)において、光源 (蛍光管） ( 401)力の照明光（402)力直接又はリフレクタ（404)を経由して、原稿面（403) に照射される。原稿面 (403)に照射された光は、原稿面 (403)から反射され、光源（ 401)の開口部（406)を通って光源 (401)の蛍光面 (407)に到達する。次に、蛍光面 (407)に到達した光は、蛍光面 (407)で反射され、再度原稿面 (403)を照明する再照明光 (405)になり、フレアが発生する（照明装置力原稿面に到達する照明光を 1次照明光とする。また、原稿面で反射して再度原稿面を照明する光を 2次照明光とする)。

[0033] このようなフレアが発生すると、均一な濃度の画像を有する原稿の画像を読み取つても、原稿の読取領域の周辺における原稿濃度の差によって、スキャナによって読み取られる画像信号が変化する。この変化が発生する理由は、 1次照明光が、原稿面力反射される際に、原稿の画像の濃度によって反射光量が、変化するため、 1次照明光と 2次照明光の合計である照明光量が原稿濃度によって変化してしまうことである。特に、フレアは、原稿において急激に変化する濃度を備えた画像の部分で顕著に発生する。

[0034] 図 5は、フレアが発生した画像読取装置で読み取られた画像の例を示す図である。

図 5においては、黒パターン（501)の間に挟まれた境界部分（502)が、白パターン（ 503)と比べて、より喑ぃ領域として、読み取られている。原稿の画像の白パターンの濃度は、均一であるため、境界部分（502)についての読取画像の品質は、明らかに低いものである（理想的には、境界部分（502)と白パターン（503)は、同じ明るさを有するはずである）。これは、黒パターン（501)の間における領域である境界部分（5 02)をスキャナによって読み取る際、境界部分（502)の両側が、黒いため、 2次照明光力白パターンの読み取りの場合と比較して、相対的に減少するためである。

[0035] 一般に、スキャナは、原稿における低い反射率を備えた領域を、暗い画像として読み取り、原稿における高い反射率を備えた領域を、明るい画像として読み取る。すなわち、黒文字画像を備えた原稿を読み取るとき、その文字内の白い部分が、読み取り画像においては、比較的暗くなり、結果的に、画像のコントラストが低下して、文字の読み取りが困難になることもある。これは、 2次照明光が、基本的には、照明光が反射された位置の周辺における原稿面を再照明しており、（白黒パターンの境界部などのような）急激な濃度変化を備えた部分で 2次照明光の光量の変化が大きいためである。

[0036] よって、スキャナの設計段階においては、原稿面で反射した 2次照明光が、再度原稿を照明しないように、光学部品を黒色に塗装したり、光学部品のレイアウトを適宜調整している。し力、しながら、 2次照明光による再照明を完全には除去することはできないため、フレアは、読取画像品質についての課題となっていた。特に、文字の周辺の部分が、急激に暗くなり、コピー画像などで地汚れが発生して、画像品質が極端に低下することがあった。

[0037] (5)ブック原稿影について

図 6は、ブック原稿から画像を読み取る場合に発生する影を説明する図である。図 6に示すように、ブック原稿（601)をコンタクトガラス（602)上に置いて、ブック原稿（6 01)の画像を読み取る場合、図 6に示すように、ブック原稿（601)の中央部分（603) 、コンタクトガラス（602)の面より上に浮いてしまう。このようなブック原稿（601)を、通常の照明光学系を備えた画像読取装置によって読み取ると、撮像素子の画素に対応する読取位置（604)に照明光（605)が到達せず、読取画像が暗くなるという問題が生じる。

[0038] よって、画像読取装置について、光源から放出された光で原稿面を照明する照明系の構成及び配置を適切に設計することによって、光の利用率を向上させて省エネルギーを達成すること、画像読取装置を薄型化して小型化すること、画像読取装置を低コスト化すること、フレアを低減すること及びブック原稿の影を防止することによって高画質化を達成すること、並びに、照明対象面の照度むらを低減することが、望まれる。

特許文献 1 :特開 2000— 253213号公報

特許文献 2：特開 2000— 250146号公報

特許文献 3：特開平 10— 190990号公報

特許文献 4 :特開平 9一 51405号公報

特許文献 5：特開 2003— 280094号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0039] 本発明の目的は、光の利用率を向上させた、照明装置及び照明方法、画像読取装置及び画像読取方法、並びに画像形成装置及び画像形成方法を提供することである。

課題を解決するための手段

[0040] 本発明の第一の態様は、光源により照明した原稿からの反射光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、該原稿の画像を一次元に読み取り、これを走査することによつて 2次元の画像を読み取る画像読取装置であって、少なくとも複数のレンズを有する照明レンズと、複数の光束を重畳させる手段とを備えて成り、上記光源から発する光束を複数に分割し、この分割された複数の光束を上記原稿面上に重畳させることを特徴とする画像読取装置である。

[0041] 本発明の第二の態様は、光源により照明した原稿からの反射光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、該原稿の画像を一次元に読み取り、これを走査することによつて 2次元の画像を読み取る画像読取方法において、上記光源から発する光束を複数に分割し、この分割された複数の光束を上記原稿面上に重畳させることを特徴とする画像読取方法である。

[0042] 本発明の第三の態様は、本発明の第一の態様である画像読取装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置である。

[0043] 本発明の第四の態様は、光源から放出された光を対象に照明する照明装置において、少なくとも一つの面内において、光源から放出された光から複数の光束を取得し、該複数の光束を該対象に照明する少なくとも一つの光束照明素子を含むことを特徴とする照明装置である。

[0044] 本発明の第五の態様は、光源から放出された光を対象に照明する照明方法において、少なくとも一つの面内において、光源から放出された光から複数の光束を取得し、該複数の光束を該対象に照明することを含むことを特徴とする照明方法である。

[0045] 本発明の第六の態様は、画像を備えた原稿に光源から放出された光を照明し、該原稿から反射された光を取得して該画像を読み取る画像読取装置において、本発明の第四の態様である照明装置を含むことを特徴とする画像読取装置である。

[0046] 本発明の第七の態様は、画像を備えた原稿に光源から放出された光を照明し、該原稿から反射された光を取得して該画像を読み取る画像読取方法において、本発明の第五の態様である照明方法を用いて、画像を備えた原稿に光源から放出された光を照明することを特徴とする画像読取方法である。

[0047] 本発明の第八の態様は、画像を備えた原稿の画像を読み取り、画像が形成される媒体に、該原稿の画像を形成する画像形成装置において、本発明の第六の態様である画像読取装置を含むことを特徴とする画像形成装置である。

[0048] 本発明の第九の態様は、画像を備えた原稿の画像を読み取り、画像が形成される媒体に、該原稿の画像を形成する画像形成方法において、本発明の第七の態様である画像読取方法を用いて、画像を備えた原稿の画像を読み取ることを特徴とする画像形成方法である。

発明の効果

[0049] 本発明によれば、光の利用率を向上させた、照明装置及び照明方法、画像読取装置及び画像読取方法、並びに画像形成装置及び画像形成方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0050] [図 1] (a)及び (b)は、それぞれ、一般的な画像読取装置の概略図及びその副走査方向における画像読取装置の断面図である。

[図 2]別のタイプの画像読取装置の概略図である。

[図 3]画像読取装置における照明領域と読取領域との間の関係を説明する図である [図 4]画像読取装置における照明の状態及びその画像読取装置において発生するフレアを説明する図である。

園 5]フレアが発生した画像読取装置で読み取られた画像の例を示す図である。園 6]ブック原稿から画像を読み取る場合に発生する影を説明する図である。

園 7]本発明による画像読取装置の実施例 1における照明系の基本的概念を説明する図であり、（a)は、照明系の上面図であり、（b)は、照明系の正面図である。

園 8A]シリンダレンズアレイの形態を示す図である。

[図 8B]シリンダレンズの一例を示す図である。

[図 8C]シリンダレンズの別の例を示す図である。

[図 9A]実施例 1においてシリンダレンズの数力光源の LEDの数よりも一つだけ少ない例を示す図である。

[図 9B]実施例 1においてシリンダレンズの数力光源の LEDの数よりも一つだけ多い例を示す図である。

園 10]実施例 1における照明対象面での照明分布を説明する図であり、（a)は、シリンダレンズの数が、光源の LEDの数に一致する例を示す図であり、（b)は、シリンダレンズの数が、光源の LEDの数よりも一つだけ少ない例を示す図であり、（c)は、シリンダレンズの数が、光源の LEDの数よりも一つだけ多い例を示す図である。

園 11]実施例 1において三色の LEDを用いる、より実用的な照明系を説明する図であり、（a)は、その照明系の上面図であり、（b)は、その照明系の正面図であり、（c)は、その照明系の側面図である。

園 12]本発明による画像読取装置の実施例 2における照明系の第一の例を説明する図であり、（a)は、照明系の第一の例の上面図であり、（b)は、照明系の第一の例の正面図である。

園 13]本発明による画像読取装置の実施例 2における照明系の第二の例を説明する図であり、（a)は、照明系の第二の例の上面図であり、（b)は、照明系の第二の例の正面図である。

園 14]実施例 2において三色の LEDを用いる、照明系を説明する図であり、（a)は、その照明系の上面図であり、（b)は、その照明系の正面図であり、（c)は、その照明系の側面図である。

園 15]本発明による画像読取装置の実施例 3における照明系を説明する図であり、 ( a)は、照明系の上面図であり、（b)は、光源に放物面鏡を用いた照明系の正面図であり、（c)は、光源に楕円面鏡を用いた照明系の正面図である。

園 16]直線状の発光体から放出される光束の放射ベクトル及びレンズによる光束の放射ベクトルの取り込みを説明する図であり、（a)は、発光体から均等に放出される光束の放射ベクトルの強度分布を示す図であり、（b)は、発光体の光軸方向により多く放出される光束の放射ベクトルの強度分布を示す図であり、（c)は、照明レンズで取り込まれる放射ベクトルを説明する図であり、（d)は、集光レンズで取り込むまれる放射ベクトルを説明する図である。

園 17]本発明による画像読取装置の実施例 4における光源としての蛍光管を説明する図である。

園 18]本発明による画像読取装置の実施例 4における第一の照明系を説明する図であり、（a)は、第一の照明系の上面図であり、（b)は、第一の照明系の正面図であり、 (c)は、光源としての蛍光管の発光強度分布を示す図である。

園 19]本発明による画像読取装置の実施例 4における第二の照明系を説明する図であり、（a)は、第二の照明系の上面図であり、（b)は、第二の照明系の正面図である。園 20]本発明による画像読取装置の実施例 5における照明系の第一の例を説明する図であり、（a)は、照明系の第一の例の上面図であり、（b)は、照明系の第一の例の正面図である。

園 21]本発明による画像読取装置の実施例 5における照明系の第二の例を説明する図であり、（a)は、照明系の第二の例の上面図であり、（b)は、照明系の第二の例の正面図である。

[図 22]本発明による画像読取装置の実施例 6における照明系の例を説明する図であり、（a)は、照明系の例の上面図であり、（b)は、照明系の例の正面図である。

園 23]本発明による画像読取装置の実施例 7における第一の照明系を説明する図であり、（a)は、第一の照明系の上面図であり、（b)は、第一の照明系の正面図である。園 24]本発明による画像読取装置の実施例 7における第二の照明系を説明する図であり、（a)は、第二の照明系の上面図であり、（b)は、第二の照明系の正面図である。園 25A]直線状に配置された複数の LED及び LEDから発散された光を平行光に変換する反射鏡を有する光源を説明する図であり、（a)は、その光源の側面図であり、 ( b)は、その光 ¾gの上面図である。

[図 25B]回転放物面鏡に対する LEDペレットの配置及び LEDペレットから放出される光束の放射ベクトルを説明する図である。

園 26]二次元的に配置された複数の LED及び LEDから発散された光を平行光に変換する反射鏡を有する光源を説明する図であり、（a)は、その光源の側面図であり、 ( b)は、その光 ¾gの上面図であり、（c)は、その光の正面図である。

[図 27]—体化された照明系及び読取系を用いる、実施例 9の画像読取装置の上面図である。

[図 28]—体化された照明系及び読取系を用いる、実施例 9の画像読取装置の正面図である。

[図 29]図 1 (a)及び (b)に示す画像読取装置に対応する、図 27及び図 28に示した画像読取装置を説明する図である。

園 30]画像読取装置におけるフレアの発生を説明する図である。

園 31]読取用の光を反射するエリアの周辺部分が折り曲げられた変向ミラーを用いる画像読取装置の例を示す図である。

園 32]本発明による、より高い光利用を備えた照明系の例を説明する図であり、 (a) は、実施例 11における第一又は第二の照明系の上面図であり、（b)は、実施例 11における第一の照明系の正面図であり、（c)は、実施例 11における第二の照明系の正面図である。

[図 33]集束レンズを有し且つ統合レンズの周辺部分を用いる照明系の例を説明する図であり、（a)は、その照明系の例の上面図であり、（b)は、その照明系の例の正面図である。

園 34]本発明による照明系に用いることができるシリンダレンズの形状を示す図である。

[図 35]—体化された、集束レンズを含む照明系及び読取系を用いる画像読取装置の例を説明する図である。

[図 36]光束集束素子としての放物面鏡を有し且つ統合レンズの周辺部分を用いる照明系及び読取系を用いる画像読み取り装置の例を説明する図である。

園 37]光束集束素子として用いることができる放物面鏡の形状を示す図である。

[図 38]光束集束素子としての放物面鏡及び補正レンズを有し且つ統合レンズの周辺部分を用いる照明系並びに読取系を用いる画像読み取り装置の例を説明する図である。

[図 39A]照明装置を結像レンズの上側に配置した画像読取装置の例を説明する図である。

[図 39B]照明装置を結像レンズの下側に配置した画像読取装置の例を説明する図である。

園 40A]上側の折り返しミラーを二つの折り返しミラーに分割すると共に読取光軸を下側に配置し照明光軸を上側に配置する例を示す図である。

園 40B]下側の折り返しミラーを二つの折り返しミラーに分割すると共に読取光軸を下側に配置し照明光軸を上側に配置する例を示す図である。

園 40C]下側の折り返しミラーを二つの折り返しミラーに分割すると共に読取光軸を上側に配置し照明光軸を下側に配置する例を示す図である。

園 40D]上側及び下側の折り返しミラーをそれぞれ二つの折り返しミラーに分割すると共に読取光軸を内側に配置し照明光軸を外側に配置する例を示す図である。園 41]画像読取装置内に付着した塵又は埃によるフレアを低減することができる画像読取装置の例を説明する図である。

園 42]照明系力発散する発散光によって生じるフレアを低減することができる画像読取装置の例を説明する図である。

園 43]本発明による集束レンズ及びリレーレンズを含む照明系の例を説明する図である。

園 44A]本発明による集束レンズ及び副照明レンズを含む照明系の第一の例を説明する図である。

園 44B]本発明による集束レンズ及び副照明レンズを含む照明系の第二の例を説明する図である。

園 44C]本発明による集束レンズ及び副照明レンズを含む照明系の第三の例を説明する図である。

[図 45A]本発明による集束レンズ、副照明レンズ及び副集光レンズを含む照明系の第一の例を説明する図である。

園 45B]本発明による集束レンズ、副照明レンズ及び副集光レンズを含む照明系の第二の例を説明する図である。

園 45C]本発明による集束レンズ、副照明レンズ及び副集光レンズを含む照明系の第三の例を説明する図である。

[図 46A]本発明による集束レンズ、副照明レンズアレイ及び副集光レンズアレイを含む照明系の第一の例を説明する図である。

園 46B]本発明による集束レンズ、副照明レンズアレイ及び副集光レンズアレイを含む照明系の第二の例を説明する図である。

[図 47]光束集束素子として放物面鏡を用いる画像読取装置の例を説明する図である

[図 48]光束集束素子として楕円面鏡を用いる画像読取装置の例を説明する図である園 49]内面に反射面を有する照明装置の例を説明する図である。

園 50]LEDから放出されると共に回転放物面鏡で反射される光束の相対放射強度分布の例を示す図である。

[図 51]画像読取装置の副走査方向における撮像領域での照度分布を説明する図であり、（a)は、従来の像読取装置の副走査方向における撮像領域での照度分布を説明する図であり、（b)は、本発明による像読取装置の副走査方向における撮像領域での照度分布を説明する図である。

園 52]本発明によるプリズムを含む照明系を用いる画像読取装置の第一の例を説明する図である。

園 53]本発明によるプリズムを含む照明系を用いる画像読取装置の第二の例を説明する図である。園 54]本発明によるプリズムを含む照明系を用いる画像読取装置の第三の例を説明する図である。

園 55]本発明による光利用率を向上させることができるカラー照明系の例を説明する図であり、（a)は、カラー照明系の上面図であり、（b)は、カラー照明系の正面図であり、（c)は、カラー照明系の光源の図である。

園 56]複数のレンズ機能を一体化したレンズを有する照明系の例を説明する図であり、（a)は、その照明系の上面図であり、（b)は、その照明系の正面図である。

園 57]読取系の結像レンズによって撮像された像の明るさの特性を説明する図である。

園 58]画像読取装置の主走查方向における好適な照度分布を説明する図である。園 59]本発明による、集光レンズを含まない照明系の例を説明する図である。

園 60]本発明による、統合レンズを含まない照明系の例を説明する図であり、（a)は、統合レンズを含まない照明系の上面図であり、（b)は、統合レンズを含まない照明系の正面図である。

[図 61A]—つの光源に対して奇数個のシリンダレンズからなるシリンダレンズアレイを用いる照明系の例を説明する図であり、（a)は、光源のから放出される光束の強度分布を表す図であり、（b)は、照明対象面における照度分布を説明する図である。

[図 61B]—つの光源に対して偶数個のシリンダレンズからなるシリンダレンズアレイを用いる照明系の例を説明する図であり、（a)は、光源のから放出される光束の強度分布を表す図であり、（b)は、照明対象面における照度分布を説明する図である。符号の説明

(図:!〜 29)

la〜： Is 光源

2h, 2k, 2r, 2s 放物面鏡

2h'， 2m 楕円面鏡

3a〜3s 集光レンズ

4k, 4m カバー

5a〜5q 照明レンズ 7a〜7k, 7n~7q 統合レンズ

9a, 9c！〜 9h， 9h'， 9k〜9q 照明対象面 14 ガラス管

15 開口部

16 蛍光剤

17 反射膜

18 電極部

20 電気導線

21 LEDペレット

25 原稿

26 コンタクトガラス

27， 35 撮像素子

28, 36 結像レンズ

30, 30', 40 照明装置

31， 41 光源

32, 42 照明レンズ

33， 43 統合レンズ

37 読取光軸

38 照明光軸

44 折り返しミラー

45 原稿面

46 法線

47 光軸

48 正反射光軸

(図 30〜63)

1 光源

3 集光レンズ

3' 副集光レンズ " 副集光レンズアレイ

照明レンズ

' 副照明レンズ

" 副照明レンズアレイ

リレ一レンズ

統合レンズ

' 副統合レンズ

集束レンズ

' 放物面鏡

'a 放物面鏡の使用範囲

" ネ甫正レンズ

"' 楕円面鏡

照明対象面

7 読取光軸

8 照明光軸

8a 平面鏡を用いる場合の照明光軸8b 平面鏡を用いない場合の照明光軸8c プリズムを用いる場合の照明光軸8d プリズムを用いない場合の照明光軸0 照明装置

8 正反射光軸

9 正反射光の範囲

1 塵及び Z又は埃

2 散乱光

3 遮光板

4 発散光

5 平面鏡

6 反射面 57 プリズム

57' 鏡面

60 読取対象領域

61 主光軸

62 副光軸

71 主走查方向

72 副走查方向

発明を実施するための最良の形態

[0052] 次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。

[0053] (1)本発明の第一の実施形態は、光源により照明した原稿からの反射光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、該原稿の画像を一次元に読み取り、これを走査することによって 2次元の画像を読み取る画像読取装置であって、少なくとも複数のレンズを有する照明レンズと、複数の光束を重畳させる手段とを備えて成り、上記光源から発する光束を複数に分割し、この分割された複数の光束を上記原稿面上に重畳させる。

[0054] 本発明の第一の実施形態によれば、照明レンズにより光源から発する光束を複数に分割し、複数の光束を重畳させる手段によって上記分割された複数の光束を原稿面上に重畳させることができるので、例えば LED、 LD、フィラメント、蛍光灯、放電灯などのような、いずれの光源を用いても、光源から発する光を有効に利用することができる。特に、照明効率を高くすることができ、照度分布を均一化することができる。その結果、投入電力を少なくすることが可能となる。

[0055] (2)本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記照明レンズと同数のレンズを有する集光レンズを、上記光源と照明レンズとの間に揷入して成り、上記光源から発する光束を複数に分割して上記照明レンズに効率よく与える。

[0056] この場合には、光源から発する光束を集光レンズにより主走査方向に分割して集光させ、照明レンズの個別のレンズ (シリンダレンズ）に対して切り出した光束を全部透過させるようにしている。 [0057] (3)本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記照明レンズは、上記光源から発する光束を主走査方向に複数分割するように配置して成り、主走査方向に直交する方向には分割しなレ、ようにした。

[0058] (4)本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記光源が複数の光源から成り、光束を分割する方向での光源の数と、光束を分割する数とを不一致とした。

[0059] 光源の数と光束を分割する数とを不一致にすることにより、それぞれの分割された光束の重なりによって照度が平均化され、極めて少ない照度むらの照明が可能となる。この場合には、光源として、 LEDや LDのような点光源に近い複数個の光源を用レ、ても、照度むらを殆ど生ずることなぐ原稿面を均一に照射することができる。

[0060] (5)本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記光源が複数の光源から成り、光束を分割する方向に複数の光源を配置し、該光束を分割する方向に直交する方向には、上記複数の光源の光束の分布を補完するように更に光源を配置した。

[0061] この場合には、光源として、 LEDや LDのような点光源に近い複数個の光源を用いても、照度むらを殆ど生ずることなぐ原稿面を均一に照射することができる。

[0062] (6)本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記光源が複数の光源から成り、上記それぞれの光源からの光束を略平行光とした後、上記照明レンズにより光束を複数に分割する。

この場合には、光源として、 LEDや LDのような点光源に近い複数個の光源を用いても、照度むらを殆ど生ずることなぐ原稿面を均一に照射することができる。

[0063] (7)本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記光源に LEDを用いた。

[0064] この場合には、光源として、 LEDのような点光源に近い複数個の光源を用いても、照度むらを殆ど生ずることなぐ原稿面を均一に照射することができる。

[0065] (8)本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記複数の光束を原稿面上に重畳させる手段として、統合レンズを用いた。

[0066] (9)本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記複数の光束を原稿面上に重畳させる手段として、楕円面鏡を用いた。

[0067] (10)本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記光源としてフィラメントを線状に配置した。

[0068] この場合には、光源が、フィラメントのような線状光源及び蛍光灯のような面状光源のような、発光分布に部分的にむらがある不均一な光源であっても、照度むらを殆ど生じることなぐ原稿面を均一に照射することができる。よって、種々の光源を用いることができ、光源の低価格化が可能である。

[0069] (11)本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記光源として帯状の発光体を用いた。

[0070] この場合には、光源が、フィラメントのような線状光源及び蛍光灯のような面状光源のような、発光分布に部分的にむらがある不均一な光源であっても、照度むらを殆ど生じることなぐ原稿面を均一に照射することができる。よって、種々の光源を用いることができ、光源の低価格化が可能である。

[0071] (12)本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記光源として放電灯を用いた。

[0072] (13)本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、主走査方向における照明対象面（コンタクトガラス）の中心と照明装置の中心を不一致とした

[0073] この場合には、照明装置を、画像を読み取るための結像レンズと重なることなぐ結像レンズに隣接して配置する（並置する)ことができ、照明装置は、画像読取装置の全体の厚さに影響を与えることはない。言い換えると、従来の照明装置の構成が不要であるので、画像読取装置の全体を薄くすることができる。

[0074] (14)本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、結像系

(撮像系）の主光軸と照明装置の主光軸を、照明対象面と平行な面上において平行に配置した。

[0075] この場合には、照明装置を、結像系を構成する結像レンズや撮像素子と共に画像読取装置本体に配設することができ、走行体 (第 1走行体)上に設置する必要がないので、上記照明装置を原稿面の直近に置く必要がなぐ結像系を構成する結像レンズゃ撮像素子の付近に設置することができる。

[0076] また、照明装置を原稿面の直近に置く必要がなぐ結像系を構成する結像レンズや撮像素子の付近に置くことができるので、画像読取装置の高さ方向における照明装置のための寸法が必要なくなり、結果として、画像読取装置の薄型化を達成することができる。

[0077] さらに、照明装置 (光源)を第 1走行体上に設置する必要がなぐ画像読取装置本体の固定した部分に設置することができるので、フレキシブルな電源ラインが不要となり、信頼性の向上及び低コストィヒを実現することができる。

[0078] カロえて、原稿面の付近に反射性の部材を置く必要がないので、原稿面に照射された照明光が再反射されることがなくなり、フレアを殆ど除去することができる。

[0079] また、原稿面に対して鉛直に近レ、方向から光を照射することができるので、ブック原稿の中央部の影を殆ど除去することができる。

[0080] (15)本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、原稿面

(コンタクトガラス）に対して上記光源からの照明光を斜めに入射させるようにした。

[0081] 原稿面を垂直に照明すると、コンタクトガラスの表面反射光や光沢のある原稿の面からの反射光が、結像レンズに入り、ハレーションを起して、低い質の読取画像が、得られること力 Sある。これに対して、原稿面に対して照明光を斜めに入射させると、原稿面での正反射光成分が、結像レンズに入射することがなぐ原稿面を照らす照明光のうち、拡散反射成分のみを撮像素子に入射させることになる。その結果、原稿面の光沢の変動の影響を受けることなぐ原稿の画像濃度を正確に読み取ることが可能となる。

[0082] また、照明装置を原稿面の直近に置く必要がなぐ結像系を構成する結像レンズや撮像素子の付近に置くことができるので、画像読取装置の高さ方向における照明装置のための寸法が必要なくなり、結果として、画像読取装置の薄型化を達成することができる。

[0083] さらに、照明装置 (光源)を第 1走行体上に設置する必要がなぐ画像読取装置本体の固定した部分に設置することができるので、フレキシブルな電源ラインが不要となり、信頼性の向上及び低コストィヒを実現することができる。 [0084] カロえて、原稿面の付近に反射性の部材を置く必要がないので、原稿面に照射された照明光が再反射されることがなくなり、フレアを殆ど除去することができる。

[0085] また、原稿面に対して鉛直に近レ、方向から光を照射することができるので、ブック原稿の中央部の影を殆ど除去することができる。

[0086] (16)本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記結像系を構成する結像レンズの近傍に照明装置を配置した。

[0087] この場合には、照明装置を原稿面の直近に置く必要がなぐ結像系を構成する結像レンズや撮像素子の付近に置くことができるので、画像読取装置の高さ方向における照明装置のための寸法が必要なくなり、結果として、画像読取装置の薄型化を達成すること力 Sできる。

[0088] また、照明装置 (光源)を第 1走行体上に設置する必要がなぐ画像読取装置本体の固定した部分に設置することができるので、フレキシブルな電源ラインが不要となり、信頼性の向上及び低コストィヒを実現することができる。

[0089] さらに、原稿面の付近に反射性の部材を置く必要がないので、原稿面に照射された照明光が再反射されることがなくなり、フレアを殆ど除去することができる。

[0090] カロえて、原稿面に対して鉛直に近い方向から光を照射することができるので、ブック原稿の中央部の影を殆ど除去することができる。

[0091] (17)本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、上記光源により撮像領域を照明する照明光と該撮像領域から反射する画像光とを、同一の反射面によって折り返す。

[0092] (18)本発明の第一の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、第 1走行体に少なくとも一つの折り返し反射面を備え、第 2走行体に少なくとも二つの折り返し反射面を備えて成り、上記撮像領域を照明する照明光と該撮像領域から反射する画像光とを、同一の上記反射面によって折り返す。

[0093] (19)本発明の第二の実施形態は、光源により照明した原稿からの反射光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、該原稿の画像を一次元に読み取り、これを走查することによって 2次元の画像を読み取る画像読取方法であって、上記光源から発する光束を複数に分割し、この分割された複数の光束を上記原稿面上に重畳させる。 [0094] 本発明の第二の実施形態によれば、光源から発する光束を複数に分割し、この分割された複数の光束を原稿面上に重畳させることができるので、例えば LED、 LD、フィラメント、蛍光灯、放電灯などのような、いずれの光源を用いても、光源から発する光を有効に利用することができる。特に、照明効率を高くすることができ、照度分布を均一化することができる。その結果、投入電力を少なくすることが可能となる。

[0095] (20)本発明の第三の実施形態は、本発明の第一の実施形態である画像読取装置を搭載した画像形成装置である。

[0096] 上述したように、画像読取装置において、光源から発する光束を複数に分割し、この分割された複数の光束を原稿面上に重畳させることによって、画像読取装置における光の利用率の向上 (省エネルギー化）、画像読取装置の薄型化又は小型化、画像読取装置の低コスト化、及び、照明対象面における照度むらの低減を実現することが可能となる。

[0097] (21)本発明の第四の実施形態は、光源から放出された光を対象に照明する照明装置であって、少なくとも一つの面内において、光源から放出された光から複数の光束を取得し、該複数の光束を該対象に照明する少なくとも一つの光束照明素子を含む。

[0098] (22)本発明の第四の実施形態による照明装置は、好ましくは、少なくとも一つの面内において、前記複数の光束を前記対象において重畳させる少なくとも一つの光束重畳素子をさらに含む。

[0099] (23)本発明の第四の実施形態による照明装置は、好ましくは、少なくとも一つの面内において、前記複数の光束を前記対象において集束させる少なくとも一つの光束集束素子をさらに含む。

[0100] (24)本発明の第四の実施形態による照明装置は、好ましくは、第一の面内において前記複数の光束を前記対象において重畳させると共に該第一の面と異なる第二の面内において前記複数の光束を前記対象において集束させる少なくとも一つの光学素子をさらに含む。

[0101] (25)本発明の第四の実施形態による照明装置において、好ましくは、前記少なくとも一つの面は、第一の面及び該第一の面と異なる第二の面を含み、前記少なくとも一つの光束照明素子は、該第一の面内で光源力放出された光力複数の第一の光束を取得し、該複数の第一の光束を前記対象に照明する第一の光束照明素子、及び、該第二の面内で光源から放出された光から複数の第二の光束を取得し、該複数の第二の光束を前記対象に照明する第二の光束照明素子を含む。

[0102] (26)本発明の第四の実施形態による照明装置において、好ましくは、前記光束集束素子の少なくとも一つは、前記対象から反射される光の少なくとも一部を集束させない部分を有する。

[0103] (27)本発明の第四の実施形態による照明装置は、好ましくは、少なくとも一つの面内において、前記光源から放出された光を前記複数の光束に分割する少なくとも一つの光束分割素子をさらに含む。

[0104] (28)本発明の第四の実施形態による照明装置において、好ましくは、前記光束分割素子及び前記光束照明素子の間の間隔は、前記光束分割素子の焦点距離及び前記光束照明素子の焦点距離よりも長い。

[0105] (29)本発明の第四の実施形態による照明装置において、好ましくは、前記少なくとも一つの面は、第一の面及び該第一の面と異なる第二の面を含み、前記少なくとも一つの光束分割素子は、該第一の面内で前記光源から放出された光を複数の第一の光束に分割する第一の光束分割素子、及び、該第二の面内で前記光源から放出された光を複数の第二の光束に分割する第二の光束分割素子をさらに含む。

[0106] (30)本発明の第四の実施形態による照明装置において、好ましくは、前記光源は、第一の波長領域に含まれる波長を備えた光を放出する第一の光源及び第二の波長領域に含まれる波長を備えた光を放出する第二の光源を含み、前記第一の光源及び前記第二の光源は、少なくとも一つの面内において、前記対象における前記第一の波長領域に含まれる波長を備えた光の照度のピーク位置が、前記対象における前記第二の波長領域に含まれる波長を備えた光の照度のピーク位置と異なるように、配置される。

[0107] (31)本発明の第四の実施形態による照明装置は、好ましくは、少なくとも一つの面内において、前記光源から放出された光を、該光の波長に対して分散させる波長分散素子をさらに含む。 [0108] (32)本発明の第四の実施形態による照明装置は、好ましくは、前記光源から放出された光の少なくとも一部を反射させる反射体をさらに含む。

[0109] (33)本発明の第四の実施形態による照明装置は、好ましくは、前記光源から放出された光の少なくとも一部を吸収する吸収体又は前記光源から放出された光の少なくとも一部を散乱させる散乱体をさらに含む。

[0110] (34)本発明の第五の実施形態は、光源から放出された光を対象に照明する照明方法であって、少なくとも一つの面内において、光源から放出された光から複数の光束を取得し、該複数の光束を該対象に照明することを含む。

[0111] (35)本発明の第五の実施形態による照明方法は、好ましくは、少なくとも一つの面内において、前記複数の光束を前記対象において重畳させることをさらに含む。

[0112] (36)本発明の第五の実施形態による照明方法は、好ましくは、少なくとも一つの面内において、前記複数の光束を前記対象において集束させることをさらに含む。

[0113] (37)本発明の第五の実施形態による照明方法は、好ましくは、第一の面内において前記複数の光束を前記対象において重畳させると共に該第一の面と異なる第二の面内において前記複数の光束を前記対象において集束させることをさらに含む。

[0114] (38)本発明の第五の実施形態による照明方法は、好ましくは、前記少なくとも一つの面内において、光源から放出された光から複数の光束を取得し、該複数の光束を該対象に照明することは、第一の面内で光源から放出された光から複数の第一の光束を取得し、該複数の第一の光束を前記対象に照明すること、及び、該第一の面と異なる第二の面内で光源から放出された光から複数の第二の光束を取得し、該複数の第二の光束を前記対象に照明することを含む。

[0115] (39)本発明の第五の実施形態による照明方法は、好ましくは、少なくとも一つの面内において、前記光源から放出された光を前記複数の光束に分割することをさらに含む。

[0116] (40)本発明の第五の実施形態による照明方法において、好ましくは、前記少なくとも一つの面内において、前記光源から放出された光を前記複数の光束に分割することは、第一の面内で前記光源から放出された光を複数の第一の光束に分割すること、及び、該第一の面と異なる第二の面内で前記光源から放出された光を複数の第二の光束に分割することをさらに含む。

[0117] (41)本発明の第五の実施形態による照明方法は、好ましくは、前記光源が、第一の波長領域に含まれる波長を備えた光及び第二の波長領域に含まれる波長を備えた光を、少なくとも一つの面内において、前記対象における前記第一の波長領域に含まれる波長を備えた光の照度のピーク位置が、前記対象における前記第二の波長領域に含まれる波長を備えた光の照度のピーク位置と異なるように、放出することを含む。

[0118] (42)本発明の第五の実施形態による照明方法は、好ましくは、少なくとも一つの面内において、前記光源から放出された光を、該光の波長に対して分散させることをさらに含む。

[0119] (43)本発明の第六の実施形態は、画像を備えた原稿に光源から放出された光を照明し、該原稿から反射された光を取得して該画像を読み取る画像読取装置であつて、本発明の第四の実施形態である照明装置を含む。

[0120] (44)本発明の第六の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、前記対象について読み取られた画像を拡大又は縮小する変倍光学素子をさらに含む。

[0121] (45)本発明の第六の実施形態による画像読取装置は、好ましくは、前記対象の画像を結像させる結像光学系及び前記光源から放出された光を反射させる反射面を備えた反射光学素子をさらに含み、該反射光学素子の該反射面は、該反射面が、該結像光学系によって結像されなレ、ように配置される。

[0122] (46)本発明の第六の実施形態による画像読取装置において、好ましくは、前記対象の画像を結像させる結像光学系の光軸及び前記光源から放出された光を前記対象に照明する照明系の光軸は、前記対象においてのみ一致する。

[0123] (47)本発明の第七の実施形態は、画像を備えた原稿に光源から放出された光を照明し、該原稿から反射された光を取得して該画像を読み取る画像読取方法であつて、本発明の第五の実施形態である照明方法を用いて、画像を備えた原稿に光源力放出された光を照明する。

[0124] (48)本発明の第七の実施形態による画像読取方法は、好ましくは、前記対象につレ、て読み取られた画像を拡大又は縮小することをさらに含む。 [0125] (49)本発明の第八の実施形態は、画像を備えた原稿の画像を読み取り、画像が形成される媒体に、該原稿の画像を形成する画像形成装置であって、本発明の第六の実施形態である画像読取装置を含む。

[0126] (50)本発明の第九の実施形態は、画像を備えた原稿の画像を読み取り、画像が形成される媒体に、該原稿の画像を形成する画像形成方法であって、本発明の第七の画像読取方法を用いて、画像を備えた原稿の画像を読み取る。

[0127] 上記（21)、（34)、（43)、（47)、（49)、（50)の構成については、（LED、 LD、フィラメント、蛍光灯及び放電灯のような）いずれの光源を用いても、照明の効率が、改善され、照明装置の投入電力を減少させることができる。

[0128] 上記（30)、（31)、（41)、（42)の構成については、単色光源のような光源を用いる場合には、照明の効率が、さらに改善され、照明装置の投入電力をさらに減少させること力 Sできる。

[0129] 上記 (46)の構成については、原稿面の正反射光を結像レンズに入射させず、原稿面に対して比較的鉛直に光を照射するため、ブック原稿の中央部の影をほとんど除くことができる。

[0130] 上記（26)、（44)、（48)の構成については、照明の効率が改善され、画像を読み取ること力 S改善される。

[0131] 上記 (45)の構成については、画像読取装置を長期にわたった使用しても、良好な質の画像を読み取ることができる。

[0132] 上記（22)〜（25)、 (27)〜（29)、 (32)〜（33)、（35)〜（40)の構成については

、照明の効率をさらに向上させることができる。

実施例 1

[0133] [実施例 1]

本発明による画像読取装置の実施例 1における照明装置のような照明系を、図 7〜図 11を参照しながら説明する。

[0134] 図 7は、本発明による画像読取装置の実施例 1における照明系の基本的概念を説明する図である。ここで、図 7 (a)は、照明系の上面図であり、図 7 (b)は、照明系の正面図である。図 8は、本発明による画像読取装置における照明系に用いることができる集光レンズ及び照明レンズの形態を説明する図である。図 8Aは、シリンダレンズァレイの形態を示す図であり、図 8Bは、シリンダレンズの一例を示す図であり、図 8Cは

[0135] 実施例 1の照明系では、図 7 (a)に示されているように、光源（la)として直線的に並ベた LED (発光ダイオード）を用いる。個々の LEDから放射される光束をほぼ平行光として出力するように、個々の LEDの先端には、透明樹脂で作られたレンズのフードが設けられている。この透明樹脂で作られたレンズの焦点距離 f 3は、このレンズのフードの先端から LEDの位置までの距離である。

[0136] 集光レンズ（3a)は、図 8Bに示すようなシリンダレンズが並べられた、図 8Aに示すような形態を有するシリンダレンズアレイである。集光レンズ（3a)のシリンダレンズアレイを構成するシリンダレンズは、図 8Cに示されるようなシリンダレンズであってもよレ、。また、集光レンズ（3a)シリンダレンズアレイを構成するシリンダレンズの焦点距離 flは、図 1における距離 cである (f l = cを満たす)。なお、距離 cは、集光レンズ (3a)と照明レンズ（5a)との間の距離である。集光レンズ（3a)は、図 7 (a)に示す面内においては、光源（la)から放出された光束を、分割し、照明レンズ（5a)の個別のシリンダレンズに対して、分割された光束の全部を透過させるように、分割された光束を集光させるレンズである。

[0137] 照明レンズ（5a)は、図 7 (a)に示す面内において、照明対象面（9a)である原稿面を照明するためのレンズであり、集光レンズ (3a)と同様に、シリンダレンズアレイで構成される。ここで、照明レンズ（5a)のシリンダレンズアレイを構成するシリンダレンズの焦点距離 f2は、図 7に示す距離 a、 b及び cを用いて、概略、 f2 = l/ (l/ (a + b) + 1/c)によって表される。ここで、距離 aは、統合レンズ（7a)と照明対象面との間の距離であり、距離 bは、照明レンズ（5a)と統合レンズ（7a)との間の距離である。なお、照明レンズ (5a)の設計上、 f l =f2を満足させることもできる。このとき、集光レンズ (3 a)及び照明レンズ（5a)の両方には、同じ規格の部材を用いることができる。

[0138] 統合レンズ（7a)は、光軸のまわりに軸対称である通常のレンズであり、集光レンズ（ 3a)により分割され且つ照明レンズ（5a)によって照射された光束を、照明対象面（9a )において重畳させるためのレンズである。ここで、統合レンズ（7a)の焦点距離 fOは、図 7に示す aに等しい（fO = a)。このとき、集光レンズ（3a)により分割され且つ照明レンズ (5a)によって照射された個々の光束の光軸（副光軸と称する）は、照明対象面 (9a)において、統合レンズ (7a)の光軸（主光軸と称する）と一致する。そして、集光レンズ (3a)により分割され且つ照明レンズ (5a)によって照射された光束を、照明対象面（9a)上で重畳することができる（図 7では、簡単のために、シリンダアレイ中の三対のシリンダを通過する光束のみ表している）。

[0139] なお、照明レンズ（5a)による像の倍率などを説明する場合、本来は、照明レンズ (5 a)の焦点距離 f 2及び統合レンズ（7a)の焦点距離 fOの合成焦点距離を用いるべきである。し力ながら、実施例 1の照明系においては、 f2《f0が成り立つので、簡単のために、 b = 0とし、統合レンズ（7a)の焦点距離 fOを無視する。

[0140] 集光レンズ（3a)のシリンダレンズアレイにおける個々のシリンダレンズの幅が mlであり、図 7 (a)に示す面内における照明対象面（9a)での照射幅が mOであるとすれば、 ml/mO = c/aの関係が成立する（実際には、この関係を決めて後、 fO及び flを決定する）。照明系をこのように構成すると、集光レンズ（3a)の個別のシリンダレンズのサイズ mlの像が、照明対象面（9a)上で mOの大きさに投影され、 mlの大きさの範囲を通過した光束の全部が、照明対象面（9a)に届く。そして、この個々のシリンダレンズからの個々の光束による照明については、照明対象面（9a)は、激しい照度むらを伴って照明される力 S、シリンダレンズアレイからの光束の全体を重畳することによつて得られる、照明対象面（9a)における照明分布は、平坦になる。

[0141] 図 9Aは、実施例 1においてシリンダレンズの数力光源の LEDの数よりも一つだけ少ない例を示す図であり、図 9Bは、実施例 1においてシリンダレンズの数力光源の LEDの数よりも一つだけ多い例を示す図である。図 10は、実施例 1における照明対象面での照明分布を説明する図である。図 10 (a)は、シリンダレンズの数が、光源の LEDの数に一致する例を示す図である。図 10 (b)は、シリンダレンズの数力光源の LEDの数よりも一つだけ少ない例を示す図であり、より具体的には、 5個の LED及び 4個のシリンダレンズを含む照明系の例を示す。図 10 (c)は、シリンダレンズの数が、光源の LEDの数よりも一つだけ多い例を示す図であり、より具体的には、 5個の LED 及び 6個のシリンダレンズを含む照明系の例を示す。 [0142] 図 7に示されている照明系では、図 7 (a)に示す面内において、光源（la)としての等間隔で並べられた LEDの数は、集光レンズ（3a)及び照明レンズ（5a)のシリンダレンズの数と一致し、且つ、 LEDの光軸を集光レンズ（3a)及び照明レンズ（5a)のシリンダレンズの光軸と一致させてある。また、集光レンズ（3a)及び照明レンズ（5a)のシリンダレンズアレイは、同一のシリンダレンズで構成されている。よって、個別の LED から放出される光束の分布が、単純に重なり合い、照明対象面での照明分布は、個別の LEDの光束分布に比例して、図 10 (a)に示すような照度分布となる。

[0143] 照明対象面での照度分布をさらに均一化するためには、光源の LEDの数をシリンダレンズの数と一致させないこと力好ましレ、。特に、 LEDの数が少ない場合には、光源の LEDの数力シリンダレンズの数と一つだけ異なると、照度分布の均一化及び光の利用率を、最良なものにすることができる。

[0144] 例えば、図 9A及び 9Bに示すように構成された照明系によって照明された照明対象面での照度分布は、それぞれ、図 10 (b)及び（c)に示すような照度分布である。このように、照明対象面での照度分布は、照明対象面での個々の分割された光束による照度分布の重ね合わせであり、均一化される。なお、図 10 (b)において、 3bl〜3b 4によって示される曲線は、図 9Aに示す集光レンズ（3b)及び照明レンズ（5b)のそれぞれのシリンダレンズによって分割された光束によって照明される照明対象面での照度分布を表す。また、図 10 (c)において、 3cl〜3c6によって示される曲線は、図 9Bに示す集光レンズ（3c)及び照明レンズ（5c)のそれぞれのシリンダレンズによって分割された光束によって照明される照明対象面での照度分布を表す。

[0145] このように、照明系を、光源（lb, lc)の LEDの数力集光レンズ（3b, 3c)及び照明レンズ（5b， 5c)シリンダレンズの数と異なるように、構成することによって、照明の効率を低下させることなぐ極めて照度むらの少ない照明が可能となる（照度むらを数 %にすることも可能となる）。

[0146] なお、図 7において、照度むらを、集光レンズ（3a)及び照明レンズ（5a)のそれぞれのシリンダレンズの幅 mlを調整することによつても、低減することができる。この場合には、照明系が、互いに異なる幅 mlを有する複数種類のシリンダレンズを有するので、シリンダレンズの幅 mlに対する照明対称面での照明幅 mOの比（拡大率）は、シリンダレンズの種類によって変動する。よって、それぞれのシリンダレンズを通過する光束で照明された照明対象面での照明幅を一定にするために、照明レンズ (5a)のシリンダレンズの焦点距離を調整する必要がある。例えば、集光レンズ（3a)及び照明レンズ（5a)の各シリンダレンズアレイの全体幅が 5であり、各シリンダレンズアレイのシリンダレンズの数が 5であるとき、シリンダレンズアレイの幅を（0. 7)： (0. 8)： (0. 95)： (1. 15)： (1. 4)の比率で分割する。このとき、最小幅 0. 7のシリンダレンズに要求される拡大率は、最大幅 1. 4のシリンダレンズに要求される拡大率の二倍であるので、最小幅 0. 7のシリンダレンズの焦点距離は、最小幅 1. 4のシリンダレンズの焦点距離の 1Z2に設計する必要がある。このようにして、明の効率を低下させることなぐ極めて照度むらの少ない照明が可能となる。

[0147] 画像読取装置の主走查方向についての照明の概念を、図 7 (a)に示す照明系の上面図に基づいて説明してきたが、次に、その主走查方向に垂直な画像読取装置の副走査方向における照明の概念を、図 7 (b)に示す照明系の正面図に基づいて説明する。より具体的には、画像読取装置の主走査方向における照度むらを低減すると共に、画像読取装置の副走査方向において照明対象面を効率的に照明する概念を説明する。

[0148] 図 7 (b)に示す面内では、光源（la)としての LEDの数は、 1個である。 LEDから放出される光束は、 LEDの先端に設けられた透明樹脂で作られたレンズにより、ほぼ平行光束に変換されて、出力される。図 7 (b)に示す面内では、集光レンズ (3a)及び照明レンズ（5a)は、主光軸に直角である平行平板とみなされる。よって、ほぼ平行光束に変換された光束は、集光レンズ（3a)及び照明レンズ（5a)によってほとんど影響されずに、平行光束として、集光レンズ (3a)及び照明レンズ（5a)を通過する。また、統合レンズ（7a)の焦点距離 f0は、 f0 = aを満たすので、統合レンズ（7a)は、光束を照明対象面（9a)に集束させる。

[0149] このように、光源（la)の LEDから放出された光束は、効率良く照明対象面（9a)上に直線状に集められ、照度むらの少ない高品質の照明を行うことができる。なお、統合レンズ（7a)は、光束が通過する部分についてのみ存在すればよいので、円形のレンズである必要はない。よって、図 7 (b)に示すように、統合レンズ（7a)における不要な部分をカットすることによって、照明系の厚さを非常に小さくすることができる。

[0150] 図 11は、実施例 1において三色の LEDを用いる、より実用的な照明系を説明する図であり、（a)は、その照明系の上面図であり、（b)は、その照明系の正面図であり、 ( c)は、その照明系の側面図である。

[0151] 図 11 (a)〜（c)に示すように、光源（Id)は、直線的に並べた複数の LED (発光ダイオード）の複数の列を含む。また、図 11 (b)及び（c)に示すように、光源（Id)は、 1列の赤色（R)の複数の LED、 2列の青色（B)の複数の LED、及び 1列の緑色（G)の複数の LEDを含む。ここで、比較的低い発光効率を備えた青色（B)の LEDの数は、赤色（R)の LED又は緑色（G)の LEDの数よりも多レ、ため、照明対象面における青色（ B)の照明光の照度と赤色 (R)又は緑色 (G)の照明光の照度との差を低減させることができる。

[0152] 図 11 (a)に示す面内においては、光源（Id)における 5. 5個の LEDに対して、集光レンズ（3d)及び照明レンズ（5d)における 6個のシリンダレンズが対応する。図 11 ( b)に示す面内においては、 4個の LED力配置されている力図 11 (b)に示すような照明系の作用は、図 7 (b)に示した照明系の作用と同様である。

[0153] 図 11においては、複数の LEDの列を、千鳥格子のパターンに配置している力 \複数の LEDの列の配置は、千鳥格子のパターンに限定されなレ、。し力しながら、複数の LEDの列を、千鳥格子のパターンに配置すると、照明対象面（9d)における照明分布をより均一化することができる。

[0154] 図 11には、質の良いカラー画像を得るための照明系の例を示したが、照明の目的によっては、光源（Id)に白色 LED (現状の市販品においては、青色のスぺタトノレの強度が高ぐ緑色のスペクトルの強度、赤色のスペクトルの強度力順次低くなつている）のみを用いてもよぐ赤色（R)の LEDのみ、緑色（G)の LEDのみ、又は青色（B) の LEDのみのような単色の LED、又はそれらのうち二色の LEDを用いてもよレ、。

[0155] 以上説明したように、実施例 1の画像読取装置における照明装置によれば、照明レンズによって、光源から発する光束を複数に分割し、統合レンズによって分割された複数の光束を原稿面上に重畳させることができるので、例えば LED、 LD、フイラメント、蛍光灯、及び放電灯のようなどのようないずれの光源を用いても、光源から発する光を有効に利用することができる。そして、この照明装置は、高い照明効率を有するのみならず、照度分布を均一化することができ、投入電力を少なくすることができる。実施例 2

[0156] [実施例 2]

本発明による画像読取装置の実施例 2における照明装置のような照明系を、図 12 〜図 14を参照しながら説明する。

[0157] 図 12は、本発明による画像読取装置の実施例 2における照明系の第一の例を説明する図である。ここで、図 12 (a)は、照明系の第一の例の上面図であり、図 12 (b) は、照明系の第一の例の正面図である。図 13は、本発明による画像読取装置の実施例 2における照明系の第二の例を説明する図である。ここで、図 13 (a)は、照明系の第二の例の上面図であり、図 13 (b)は、照明系の第二の例の正面図である。

[0158] 実施例 1では、個々の LEDの先端に設けられたレンズによって個々の LED力放射される光束をほぼ平行光としている力実施例 2では、個々の LEDに、フラットな先端を備えたフードを設ける。

[0159] 図 12 (a)及び（b)においては、図 8Aに示すようなシリンダレンズアレイの個々のシリンダレンズが、図 8Bに示すようなシリンダレンズと直交するように、図 8Aに示すようなシリンダレンズアレイ及び図 8Bに示すようなシリンダレンズが接合された集光レンズ（ 3e)を用いている。ここで、図 8Aに示すようなシリンダレンズアレイを構成する個々のシリンダレンズの焦点距離 flを fl = l/ (l/d+ 1/c)に設計し、図 8Bに示すようなシリンダレンズの焦点距離 f 1 'を f 1 ' = dに設計する。照明レンズ（5e)及び統合レンズ (7e)の焦点距離は、図 7において説明したものと同じである。

[0160] 図 12 (a)に示すように、光源（le)の LEDから放射される光束は、発散光として集光レンズ（3e)に到達し、この集光レンズ（3e)によって照明レンズ（5e)の位置に集束させられる。それ以外は、図 12の照明系は、図 7に示す照明系と同様である。言い換えれば、図 12における集光レンズ（3e)は、図 7における光源（la)における LED用のフードレンズの機能及び集光レンズ（3a)の機能の両方を有する。

[0161] 図 12 (b)に示す面内においては、集光レンズ（3e)のシリンダレンズの焦点距離 fl' 力 fl' = dを満たすので、光源（le)の LEDから発散する光束は、集光レンズ（3e) により平行光にされる。その他の点については、図 12の照明系は、図 7に示す照明系と同様である。

[0162] 図 13 (a)及び（b)においては、集光レンズ（3f)は、図 8Aに示すようなシリンダレンズアレイであり、統合レンズ（7f)は、図 8Bに示すような二つのシリンダレンズが互いに直交するように、二つのシリンダレンズが接合されたレンズである。図 13 (a)に示す面内においては、集光レンズ (3f)の焦点距離 flは、図 12 (a)に示す照明系の第一の例の場合と同様であり、 fl = lZ(lZd+ lZc)を満たす。図 13 (b)に示す面内においては、集光レンズ（3f)の焦点距離 fl'は、 fl' =∞を満たす、即ち、図 7に示す例と同様に、平板である。照明レンズ（5f)は、図 7に示すものと同様である。統合レンズ (直交シリンダレンズ）（7f)の焦点距離 fOは、図 13 (a)に示す面内においては、 f0 = aを満たす。また、図 13 (b)に示す面内においては、統合レンズ（直交シリンダレンズ ) (7f)の焦点距離 fO'は、 fO' = lZ(lZ(d + c + b) + lZa)を満たす。このように、互いに直交する二つの方向についての各々のシリンダレンズの焦点距離力設定する

[0163] その結果、図 13 (a)に示す面内における照明系の作用は、図 12 (a)に示す面内における照明系の作用と同様である。一方、図 13 (b)に示す面内においては、光源（1 f)の LEDから発散する光束は、集光レンズ (3f)及び照明レンズ (5f)を通過し、統合レンズ (7f)によって収束光束にされ、照明対象面（9f)に集束させられる。

[0164] 図 12に示す例と図 13に示す例との間の照明系の中間的な概念として、図 12 (b) に示す集光レンズ（3e)の焦点距離 fl'及び図 13 (b)に示す統合レンズ (7e)の焦点距離 fO'の代わりに、照明レンズ（5e, 5f)に焦点距離 fl'及び fO'の一方を与えてもよレ、。すなわち、照明レンズ（5e, 5f)の焦点距離 f2'が、 f2' = d + cを満たすと共に照明系のその他の部材を、図 7に示すものと同じにする。この場合にも、図 12及び 13に示す照明系と同様の照明系を得ることができる。

[0165] このように、実施例 2のいずれの照明系も、図 7に示した照明系と同様に、光源の L EDから射出された光束を効率的に照明対象面上に直線状に集めることができ、照度むらの少ない高品質の照明を提供することができる。

[0166] 図 14は、実施例 2において三色の LEDを用いる、照明系を説明する図であり、（a) は、その照明系の上面図であり、（b)は、その照明系の正面図であり、（c)は、その照明系の側面図である。

[0167] 図 14 (a)〜（c)に示すように、光源（lg)が、個々の LEDにフラットな先端を備えたフードを有すると共に直線的に並べた複数の LED (発光ダイオード）の複数の列を含む場合には、その照明系は、図 12 (a)及び (b)に類似する構成を有し、集光レンズ（ 3g)は、互いに直交する図 8Aに示す二つのシリンダレンズアレイが接合されたレンズである。

[0168] ここでは、光源（lg)の複数の LEDを、光源（lg)の縦方向及び横方向の両方において整列させている。図 14 (a)及び (b)に示すように、集光レンズ（3g)は、互いに直交する図 8Aに示す二つのシリンダレンズアレイが接合されたレンズである。図 14 (b) に示す面内においては、集光レンズ（3g)の個々のシリンダレンズの焦点距離 fl'は、 fl ' = dを満たすので、個々の LEDから発散される光束は、集光レンズ（3g)で平行光束に変換される。その他の点については、図 14の照明系は、図 11に示す照明系と同様である。図 14 (a)に示す面内においては、個々の LEDから放出される発散光を、集光レンズ（3g)によって、照明レンズ（5g)の位置に集束させればよぐその他の点については、図 14の照明系は、図 11に示す照明系と同様である。

[0169] この場合、光源（lg)の LEDの光軸を、集光レンズ（3g)の光軸と一致させる必要があるので、照明対象面（9g)上での照度分布は、図 10 (a)に示すような分布となる。

[0170] 照明対象面（9g)上での照度分布を、図 10 (b)又は（c)に示すように、均一化するためには、集光レンズ（3g)と光源（lg)の LEDアレイとの間にシリンダレンズアレイを挿入する。そのシリンダレンズアレイを構成するシリンダレンズの数を、 LEDの数と一致させると共にそのシリンダレンズアレイを構成する個々のシリンダレンズの光軸を、光源（lg)の個々の LEDの光軸と一致させる。これにより、 LEDから放出される光束を、シリンダレンズアレイを用いて、平行光束に変換することができる。そして、図 9A 又は図 9Bに示すように、集光レンズ（3g)のシリンダレンズの数力 LEDの数と一致しないような構成を採用することによって、照明対象面（9g)上で図 10 (b)又は（c)に示すような照度分布を得ることができる。

[0171] 光源として LED (発光ダイオード）アレイを用いる照明系を説明してきた力 LEDを LD (レーザダイオード）に置き換えた同様の構成を有する照明系も、同様の効果を有する。ただし、発光ダイオードの放射角は、数十度程度であるが、レーザダイォードの放射角は、数度程度であるので、レーザダイオードに適切な設計を必要とする。実施例 3

[0172] [実施例 3]

本発明による画像読取装置の実施例 3における照明装置のような照明系を、図 15 及び 16を参照しながら説明する。

[0173] 図 15は、本発明による画像読取装置の実施例 3における照明系を説明する図である。ここで、図 15 (a)は、照明系の上面図であり、図 15 (b)は、光源に放物面鏡を用いた照明系の正面図であり、図 15 (c)は、光源に楕円面鏡を用いた照明系の正面図である。

[0174] 実施例 1及び実施例 2では、光源として LEDアレイ等を用いる照明系を説明してきたが、実施例 3では、光源として線状の発光体を用いた照明系を説明する。

[0175] 図 15 (a)に示す照明系においては、光源（lh)としてフィラメントランプを用いており、光源の発光効率を向上させるために、二重コイルのフィラメントを部分的に用いている（光源の発光効率を、二重コイルを用いて向上させている力二重コイルの部分が、長い場合には、二重コイルの部分が、重力によって垂れ下がる。よって、複数の短い二重コイルの間に支持部材を揷入する）。フィラメントランプのフィラメントは、二重コイルのみならず、直線状に張られたニクロム線又は直線状に張られたコイルであつてもよい。

[0176] この場合には、直線状の発光体を中心に 360° の方向に光束が放出されるので、照明対象面（9h)の方向へ光束を向けるためのリフレクタを用いる。リフレクタは、照明対象面（9h)の方向へ効果的に集光するために、好ましくは、直線状の発光体の位置を焦点とする放物面鏡又は楕円面鏡である。

[0177] 図 16は、直線状の発光体から放出される光束の放射ベクトル及びレンズによる光束の放射ベクトルの取り込みを説明する図であり、（a)は、発光体から均等に放出される光束の放射ベクトルの強度分布を示す図であり、（b)は、発光体の光軸方向により多く放出される光束の放射ベクトルの強度分布を示す図であり、（c)は、照明レンズで取り込まれる放射ベクトルを説明する図であり、（d)は、集光レンズで取り込むまれる放射べクトノレを説明する図である。

[0178] 図 16 (a)及び (b)に示すように、直線状の発光体を含む光源（lh)は、直線状の発光体における全ての部分からほぼ全方向に光を放出し、図 15 (a)に示す面内で（主走查方向について）直線状の発光体から放出される光を平行光にすることは、困難である。特に、図 16 (a)に示すように、直線状の発光体のある部分から放出される光束の強度（放射ベクトルの大きさ）が均一である場合には、図 15 (a)に示すように、集光レンズを省略しても、照明系による照明の効果は、あまり変化しない。

[0179] 図 15 (a)に示す面内では、照明レンズ（5h)を構成するシリンダレンズの焦点距離 f 2は、 f 2 = 1/ (1/ (b + a) + (lZc) )を満足する。すなわち、図 7に示す照明系における集光レンズの位置に、発光体のフィラメントの中心を置く。統合レンズ（7h)は、図 8Bに示すような互いに直交する二つのシリンダレンズが接合したレンズであってもよいが、それら二つのシリンダレンズの焦点距離 fOは、それぞれ、 fO = aを満たす。

[0180] また、直線状の発光体におけるある部分から放出される光束の強度分布が、図 16 ( b)に示すように、光軸の方向において、他の方向よりも高い強度を有する場合、又は、照明レンズ (5h)の焦点距離の設定に依存して、照明レンズ (5h)を発光体の近傍に置けない場合には、照明系の照明効率を向上させるためには、光源（lh)と照明レンズ（5h)との間に集光レンズ (3h)を挿入することが好ましレ、。

[0181] 具体的には、図 16 (d)に示すように、集光レンズ（3h)を構成するシリンダレンズを、発光体力集光レンズ (3h)を構成するシリンダレンズの焦点距離だけ離れた位置に置き、集光レンズ (3h)から集光レンズ (3h)を構成するシリンダレンズの反対の焦点距離だけ離れた位置に照明レンズ（5h)を配置する。この場合には、照明系が、光軸方向における発光体の相対的に高い強度の放射ベクトルを取り込むことができ、また、図 16 (c)に示すように集光レンズを含まない照明系と比較して、発光体からの光の取り込み角（ Θ )を大きくすることができる。よって、発光体からの光をより効果的に照射対象面へ導くことができる。

[0182] リフレクタとして、放物面鏡（2h)を用いる場合には、図 15 (b)に示す面内では、発光体から放出された光の大部分は、平行光として出力され、照明レンズ (5h)を平行光として通過し、統合レンズ（7h)によって照明対象面（9h)上に集束される。このように、リフレクタに放物面鏡（2h)を用いる場合には、統合レンズ（7h)は、図 7に示す統合レンズ（7a)と同様に、主光軸を中心とする通常の軸対称のレンズであってもよレ、。

[0183] また、リフレクタとして、楕円面鏡（2h')を用いる場合には、図 15 (c)に示す面内では、直線状の発光体の中心を楕円面鏡（2h')の第 1焦点に置き、楕円面鏡（2h')の第 2焦点を照明対象面（9h')に置く。そして、図 15 (c)に示す面内では、照明レンズ ( 5h')の焦点距離及び統合レンズ (7h')の焦点距離は、無限大である。すなわち、照明レンズ (5h')及び統合レンズ (7h')の両方が、平行板とみなされる。この場合、照明レンズ（5h')は、図 8Aに示すようなシリンダレンズアレイであり、統合レンズ（7h，）

[0184] このようにして、図 15 (a)に示す面内で（主走查方向について）、照明対象面（9h) における照度むらを低減することができる。

[0185] 以上説明したように、実施例 3の画像読取装置の照明装置によれば、フィラメントのような線状の光源のように、その発光分布に部分的にむらを有する不均一な光源を用いても、照度むらをほとんど生じることなぐ原稿面のような照射対象面を均一に照射すること力 Sできる。よって、種々の光源を用いることができ、光源の低価格化が可能となる。

実施例 4

[0186] [実施例 4]

本発明による画像読取装置の実施例 4における照明装置のような照明系を、図 17 〜 19を参照しながら説明する。

[0187] 図 17は、本発明による画像読取装置の実施例 4における光源としての蛍光管を説明する図である。図 18は、本発明による画像読取装置の実施例 4における第一の照明系を説明する図である。ここで、図 18 (a)は、第一の照明系の上面図であり、図 18 (b)は、第一の照明系の正面図であり、図 18 (c)は、光源としての蛍光管の発光強度分布を示す図である。図 19は、本発明による画像読取装置の実施例 4における第二の照明系を説明する図である。ここで、図 19 (a)は、第二の照明系の上面図であり、図 19 (b)は、第二の照明系の正面図である。 [0188] 実施例 4の照明系においては、光源として帯状の発光体 (具体的には、蛍光灯のような面発光をする発光体)を用いる。発光体としての蛍光管（li)においては、図 17及び図 18 (b)に示すように、ガラス管（14)の内面に蛍光剤（16)を塗布し（開口部としての蛍光管の一部には、蛍光材を塗布しない）、開口部（15)を除くガラス管（14)の外壁には、反射膜（17)が形成される（蛍光剤の厚い層が塗布される場合には、反射膜は、不要である。また、蛍光管（li)の発光原理は、一般の蛍光灯のものと同じであるので、その説明を省略する）。そして、蛍光剤（16)から放出された光束は、直接開口部（15)から放出される力、、又は、そうでなければ、反射膜（17)で数回反射し、その後、開口部（15)から放出される。なお、図 17に示すように、蛍光管（li)の両端に、蛍光管の電極部 18が設けられている。

[0189] 上記蛍光管（li)の発光面は、図 16 (a)又は (b)に示すように、ほぼ全方向に発光し、主走查方向について、蛍光管の発光面から放出される光を平行光にすることは、困難である。特に、図 16 (a)に示すように、蛍光管の発光面から放出される光束の強度が均一である場合には、図 15 (a)に示すように、集光レンズを省略しても、蛍光管を含む照明系による照明の効果は、あまり変化しない。図 18 (a)に示す面内では、照明レンズ (5i)を構成するシリンダレンズの焦点距離 f2は、図 15に示す照明レンズ (5 h)と同様に、 f2 = 1/ (1/ (b + a) + (1/c) )を満足する。また、図 18 (b)に示す面内で、照明レンズ（5i)を構成するシリンダレンズの焦点距離力 cに等しいとき、統合レンズ (7i)の焦点距離は、 aに等しくなる。統合レンズ（7i)としては、通常のレンズを用いることが可能である。

[0190] また、蛍光管（li)の発光面から放出される光束の強度分布が、図 16 (b)に示すように、光軸の方向において、他の方向よりも高い強度を有する場合には、照明系の照明効率を向上させるためには、図 19 (a)及び (b)に示すように、蛍光管（lj)と照明レンズ（ )との間に集光レンズ (¾)を揷入することが好ましレ、。

[0191] 図 19 (a)に示す面内では、集光レンズ（¾)を構成する個々のシリンダレンズの焦点距離 flは、図 19 (a)に示す距離 cに一致する（即ち、 fl = _cを満たす)。照明レンズ (5 j)を構成する個々のシリンダレンズの焦点距離 f 2は、概略、 f2 = lZ(lZ(a + b) + ( 1/c) )に設定される。図 19 (b)に示す面内では、集光レンズ（¾)の焦点距離 fl 'は、 f l ' = dを満たし、照明レンズ（5j)の焦点距離 f2'は、 f2' =∞を満たす。これにより、統合レンズ（7j)の焦点距離 fOは、 fO = aを満たし、統合レンズ（7j)には、通常のレンズを用いることができる。

[0192] 図 15 (a)に示されているように、光源が、フィラメントのような発光体であっても、光源から放出される光束の強度分布が、図 16 (b)に示すように、光軸の方向において、他の方向よりも高い強度を有する場合には、照明系の照明効率を向上させるためには、光源と照明レンズ（ )との間に集光レンズ (¾)を揷入することが好ましい。

[0193] このように、原理的に主走查方向に一様に発光する光源を用いても、実際は様々な原因から、発光むらが生じる。図 15 (a)に示すように、フィラメントの形状を部分的に変更する場合のみならず、蛍光管に蛍光剤を均一に塗布することは、困難であるため、図 18 (c)に示すように、蛍光管の電極部付近では、発光強度が、変動している。このような不均一に発光する光源を用いても、主走查方向について、光束を分割して、分割された光束を照明対象面において重畳させることによって、照明対象面を均一に照明することができる。よって、発光むらに対する配慮無しに製造されたランプを使うことができるため、照明系の低コスト化が可能となる。また、フィラメントの付近まで使用することができるので、小型化が可能となる。

[0194] 以上説明したように、実施例 4の画像読取装置の照明装置によれば、蛍光灯のような面状光源を含む、その発光分布に部分的にむらを有する不均一な光源を用いても、照度むらをほとんど生じることなぐ原稿面のような照射対象面を均一に照射すること力 Sできる。よって、種々の光源を用いることができ、光源の低価格化が可能となる実施例 5

[0195] [実施例 5]

本発明による画像読取装置の実施例 5における照明装置のような照明系を、図 20 及び 21を参照しながら説明する。

[0196] 図 20は、本発明による画像読取装置の実施例 5における照明系の第一の例を説明する図である。ここで、図 20 (a)は、照明系の第一の例の上面図であり、図 20 (b) は、照明系の第一の例の正面図である。図 21は、本発明による画像読取装置の実施例 5における照明系の第二の例を説明する図である。ここで、図 21 (a)は、照明系の第二の例の上面図であり、図 21 (b)は、照明系の第二の例の正面図である。

[0197] 実施例 5は、光源（lk)として、水銀灯、キセノンランプ及びメタルハライドランプのような放電灯 (アーク灯）を用レ、る照明系を示す。

[0198] 図 20に示す照明系においては、リフレクタとして回転放物面鏡（2k)を用いている。

光源（lk)のアーク灯の発光部分を、放物面の焦点位置に置くことにより、光束は、回転放物面鏡（2k)の全面から平行光として放出される。図 20に示す照明系において、集光レンズ（3k)、照明レンズ (5k)、及び統合レンズ（7k)によって、光束を分割し、分割された光束を再度統合することによって、照明対象面（9k)を均一に且つ高い効率で照明することができる。集光レンズ（3k)、照明レンズ (5k)、及び統合レンズ（7k )の各焦点距離は、図 7に示す場合と同様に設定すればよい。なお、回転放物面鏡（ 2k)の前面は、カバー（4k)で覆われてレ、る。

[0199] また、図 21に示す照明系においては、リフレクタとして回転楕円面鏡（2m)を用いている。光源（lm)のアーク灯の発光部分を、回転楕円面鏡（2m)の第 1焦点に置き、回転楕円面鏡（2m)の第 2焦点の位置に照明対象面（9m)の中心を置くとき、統合レンズを省略することができる。集光レンズ（3m)及び照明レンズ（5m)の焦点距離は、 c《aなので、図 7に示す場合と同様に設定すればよい（具体的には、 f l = c、 f2 = l/ ( (l/c) + (l/a) )である)。ただし、照明系の照明効率を向上させるためには、図 21に示すように、集光レンズ（3m)を構成するシリンダレンズの大きさ力照明レンズ（5m)を構成するシリンダレンズの大きさに比例することが必要である（具体的には、ml/m2 = (c + a) /aである）。なお、回転楕円面鏡（2m)の前面は、カバー（4m )で覆われている。

[0200] 図 20及び 21に示す照明系は、光源に放電灯を使用することを前提としている。ァーク灯のアーク長は、 lmm〜2mmであるので、アーク灯は、非常に小さい領域から光を放出することができ、高い照明効率を備えた照明系を得ることができる。しかしながら、仮に照明系の照明効率が、若干低いことが許容されるとすれば、光源にフイラメントランプ又は数 mm程度の小さいフィラメントを有するハロゲンランプを用いてもよレ、。このようなランプを用いる照明系の照明効率は、放電灯を用いる照明系の照明効率よりも低いが、従来の照明装置の照明効率よりも格段に高い。

[0201] また、図 20及び図 21に示す実施例 5において、その光源として、放電灯に替えて、 LEDを用いることもできる。 LEDの配置については、図 25Bに示すように、リフレクタとして、回転放物面鏡を用いる場合には、回転放物面鏡の焦点の位置に（図示していないが、回転楕円面鏡を用いる場合には、回転楕円面鏡の第 1焦点の位置に) L EDペレットの発光面を置く。この場合には、比較的大きい LEDペレットを用いても、照明装置全体の小型化が可能となる。 LEDの発光量は、ペレットの面積に比例する。よって、ペレットの一辺が、 2倍、 3倍になると、 LEDの発光量は、ペレットの一辺の長さの二乗に比例して増加し、それぞれ、 4倍、 9倍になる。一方、図 20に示すような回転放物面鏡の平行光化の性能は、その放物面の F値が一定である場合には、概略、 LEDペレットの一辺の長さに比例する。また、図 21に示すような回転楕円面鏡の集光の能力は、その楕円面の楕円率が、一定であるならば、概略、 LEDペレットの一辺の長さに比例する。例えば、リフレクタとして回転放物面鏡を用いる場合には、一辺が 0. 3mmの LEDペレット及び F= l . 8の回転放物面鏡の組み合わせを用いる場合における、得られる平行光の平行度及び照明効率は、一辺が 1. 0mmの LEDぺレット及び F = 6の回転放物面鏡の組み合わせを用いる場合におけるものと同じである。図 20 (b)において Dとして表される、回転放物面の焦点における回転放物面鏡の直径は、 F値の 4倍であるので、先に述べた回転放物面の直径は、それぞれ、 7. 2 mm及び 24mmであり、それらの回転放物面の直径の比は、 LEDペレットの一辺の長さの比と一致し、約 3. 3倍であるが、それらの照明系で得られる光量は、約 11倍である。

実施例 6

[0202] [実施例 6]

本発明による画像読取装置の実施例 6における照明装置のような照明系を、図 22 を参照しながら説明する。

[0203] 図 22は、本発明による画像読取装置の実施例 6における照明系の例を説明する図である。ここで、図 22 (a)は、照明系の例の上面図であり、図 22 (b)は、照明系の例の正面図である。 [0204] 実施例 6は、光源（In)、集光レンズ (3n)及び照明レンズ（5n)の中心を照明対象面の中心からシフトさせた例である。

[0205] 図 15に示すように、実施例における照明装置は、光源（In)、集光レンズ (3n)、照明レンズ（5n)、及び統合レンズ（7n)で構成され、統合レンズ（7n)の主光軸は、光源（ in)、集光レンズ（3n)及び照明レンズ（5n)の中心を照明対象面の中心からシフトしている。また、統合レンズ（7n)の中心は、照明対象面（9n)の中心と一致させてある。すなわち、統合レンズ (9n)の中心から外れた部分を照明に使用する。なお、統合レンズにおける光源から発する光束が通過しない部分を、カットしてもよレ、。

[0206] 照明系を、図 22 (a)及び (b)に示すように構成することにより、照明系を後に詳述する画像読取装置に組み込む場合に、照明系を、画像を読み取るための結像レンズに隣接させて配置する（並置する）ことができる。このような照明系及び画像読取装置の配置を採用することによって、画像読取装置全体の厚さの増加が抑制される。言い換えれば、実施例 6に示すような配置によれば、従来の照明方法による照明装置の構成が不要であるので、画像読取装置全体の厚さを減少させることができる。

実施例 7

[0207] [実施例 7]

本発明による画像読取装置の実施例 7における照明装置のような照明系を、図 23 及び 24を参照しながら説明する。

[0208] 図 23は、本発明による画像読取装置の実施例 7における第一の照明系を説明する図である。ここで、図 23 (a)は、第一の照明系の上面図であり、図 23 (b)は、第一の照明系の正面図である。図 24は、本発明による画像読取装置の実施例 7における第二の照明系を説明する図である。ここで、図 24 (a)は、第二の照明系の上面図であり、図 24 (b)は、第二の照明系の正面図である。

[0209] 実施例:!〜 6においては、統合レンズ（7)を照明レンズ（5)の直近に配置しているが、集光レンズ（3)又は照明レンズ（5)により分割されたそれぞれの光束の光軸（副光軸）を、照明対象面（9)の中心に一致させることができれば、統合レンズ（7)は、照明対象面（9)と照明レンズ（5)との間におけるいずれの場所に配置してもよい。

[0210] 例えば、図 23に示すように、統合レンズ（7p)を、照明対象面（9p)及び照明レンズ (5p)の中間に置くこともできる。ここで、集光レンズ（3p)の焦点距離 flは、 fl = cを満たし、照明レンズ（5p)の焦点距離 f2は、 f2 = l/ ( (l/b) + (1/c) )を満たし、統合レンズ（7p)の焦点距離 fOは、 fO = a=bを満たす。

このとき、集光レンズ（3p)によって分割された mlの幅を備えた光束は、統合レンズ（ 7p)の位置で mO'の幅を備えた光束に拡大される。そして、統合レンズ（7p)は、 mO' の一定の幅を備えた光束を、平行光として、照明対象面（9p)に照射する。ここで、集光レンズ (3p)を構成する各シリンダレンズで分割された光束の副光軸は、統合レンズ（7p)までは平行に延びる力 S、この統合レンズ（7p)によって、照明対象面（9p)の中心に一致させられる。その結果、集光レンズ (3p)を構成する各シリンダレンズの幅 mlが、照明対象面（9p)における mOの幅に対応し、集光レンズ (3p)を構成する各シリンダレンズによって分割された光束は、照明対象面（9p)において重畳されて、照明対象面（9p)を照射する。

[0211] さらに、図 24に示すように、統合レンズ (7q)を、光源（lq)と集光レンズ (光束分割レンズ）（3q)との間に配置してもよい。ここで、統合レンズ（7q)の焦点距離 fOは、 fO = a + b + cを満たし、集光レンズ（3q)の焦点距離 flは、 fl =bを満たし、照明レンズ (5q)の焦点距離 f 2は、 f 2 = 1/ ( (1/a) + (l/b) )を満たす。集光レンズ (3q)を構成するシリンダレンズの大きさと照明レンズ（5q)を構成するシリンダレンズの大きさの比が、 ml/m2= (a + b) /aを満たすとき、図 7に示す照明系の性能と同等の性能を得ること力 Sできる。

[0212] また、統合レンズを集光レンズと照明レンズとの間に配置してもよい。すなわち、集光レンズ (光束分割レンズ）によって分割されたそれぞれの光束の光軸（副光軸）が、照明レンズの光軸と一致するように、且つ、それら光束の副光軸が、統合レンズによつて、照明対象面上において一致するように、照明系を構成することができる。

実施例 8

[0213] [実施例 8]

本発明による画像読取装置の実施例 8における照明装置のような照明系を、図 25

A及び 25B並びに図 26を参照しながら説明する。

[0214] 図 25Aは、直線状に配置された複数の LED及び LEDから発散された光を平行光に変換する反射鏡を有する光源を説明する図である。ここで、図 25A (a)は、その光源の側面図であり、図 25A (b)は、その光源の上面図である。図 25Bは、回転放物面鏡に対する LEDペレットの配置及び LEDペレットから放出される光束の放射べタトルを説明する図である。

[0215] 図 26は、二次元的に配置された複数の LED及び LEDから発散された光を平行光に変換する反射鏡を有する光源を説明する図である。ここで、図 26 (a)は、その光源の側面図であり、図 26 (b)は、その光源の上面図であり、図 26 (c)は、その光源の正面図である。

[0216] 上記実施例 1、 2、 6及び 7においては、 LEDの発光面から放射される光を、レンズを用いて、平行光とするのに対して、実施例 8においては、以下に説明するように、 L EDの発光面から放射される光を、反射鏡を用いて、平行光にする。

[0217] 製造することが容易である反射鏡は、球面鏡であり、球面鏡の半径が、 rであるとき、 LEDの発光部を、球面の中心から r/2の位置に置くことによって、ほぼ平行光を得ること力 Sできる。し力ながら、図 25A及び B並びに図 26に示すように、放物面鏡（ 2r, 2s)を用いることが、最良の方法である。

[0218] 図 25A及び Bに示す光源においては、複数の放物面鏡（2r) 、直線的に配置され、 LEDのペレット（21)の発光面は、 LEDの光軸に対して垂直であり、放物面鏡（2 r)の焦点に置かれる。放物面鏡（2r)の本体は、透明樹脂（例えば、アクリル樹脂）で形成され、放物面（2r)の放物面にアルミを蒸着することによって、放物面の全反射鏡が得られる。このようにして、品質の高い平行光を得ることができる。しかしながら、図 25Aのような単純な光源の構成においては、図 25Bに示すように、 LEDのペレット (21)の発光面に鉛直な方向に放出された光束の光量が、最も高いが、その光束は、回転放物面鏡で反射された後、 LEDのペレット（21)自体、電気導線（20)、及びリード線（22)によって遮られてしまう。その結果、光源からの出力が低下して、照明系の照明の効率が低下する。

[0219] 図 26 (a)、（b)及び（c)に示す光源は、直線状に配置された LEDを有する上述した単純な光源の欠点を除去し、光源から放出された光束の利用率を向上させるものである。すなわち、複数個の LEDの列を並置して、光源から放出された光の集積効率を向上させている。

[0220] 図 26 (a)、（b)及び（c)に示す光源において、透明樹脂材料で作られた放物面の本体にアルミニウムを蒸着することによって得られる鏡面を備えた、反射鏡としての放物面鏡（2s)、及び放物面鏡（2s)の焦点の位置に置かれた LEDのペレット（21)は、図 25A及び Bに示す光源におけるものとのと同じである。しかしながら、図 25A及び Bに示す光源とは異なり、 LEDのペレット（21)の発光面を、放物面鏡（2s)の光軸に対して ±45° だけ傾斜させ、 LEDのペレット（21)の発光面から放出される光を、二つの方向に分けている。このような光源においては、 LEDのペレット（21)の発光面に対して垂直な方向に放出されて放物面鏡から反射される高い強度の光が、 LED のペレット（21)自体、電気導線（20)及びリード線（22)によってあまり遮られず、 LE Dのペレット（21)自体、電気導線（20)及びリード線（22)によってあまり遮られ得るのは、 LEDのペレット（21)の発光面に対して斜めの方向に放出されて放物面鏡から反射される比較的低い強度の光である。よって、光源の出力低下及び照明系の照明効率の低下を減少させることができる。また、複数の LEDの列を並べるときは、図 26 (a )及び (b)に示すように、放物面鏡のずれたハニカム構造を採用することができるので、光源の面積の利用率も向上させることができる。

実施例 9

[0221] [実施例 9]

本発明による画像読取装置に関する実施例 9を、図 27、図 28、及び図 29を参照しながら説明する。

[0222] 図 27は、一体化された照明系及び読取系を用いる、実施例 9の画像読取装置の上面図である。また、図 28は、一体化された照明系及び読取系を用いる、実施例 9 の画像読取装置の正面図である。なお、図 27及び図 28においては、第 1および第 2 走行体を省略している。また、図 27においては、折り返しミラー及び変向ミラーを省略しているので、原稿（25)面とコンタクトガラス（26)を 90度展開して示す。なお、図 28においては、第 1走行体に設けられたミラーが示されている。図 27及び図 28は、主走査方向の読み取りを説明する。

[0223] 実施例:!〜 8においては、主に照明系（照明装置）を説明してきたが、実施例 9においては、以上説明した照明系及び結像系が一体化された画像読取装置を説明する

。実施例 9においては、実施例:!〜 8における照明系の概念を、単純に画像読取装置に適用するだけでなぐ原稿面の画像の読み取りもまた改善される。

[0224] 例えば、図 7に示される照明系を図 1 (a)及び (b)に示す画像読取装置に組み込む場合は、図 27に示すように、画像読取装置は、原稿（25)を置くコンタクトガラス（26) 、原稿（25)面の画像を撮像素子（27)に結像させる結像手段としての結像レンズ (2 8)、及び結像レンズ (28)の母線 (主光軸）と平行に配置された照明装置（30)を有する。照明装置（30)は、少なくとも、光源（31)、原稿（25)面を照明する照明レンズ ( 32)、及び、照明光を原稿面に重畳させる統合レンズ (33)を含む。照明装置（30) は、統合レンズ（9n)の中心から外れた部分に配置される。この場合には、光源（31) 、集光レンズ、照明レンズ (32)、統合レンズ (33)を、（照明装置を称する）ユニットとして結像レンズの横に置くことができる。上記結像系を構成する結像レンズ (28)及び撮像素子（27)、並びに、照明系を構成する照明装置（30)は、固定されたコンタクトガラス（26)を有する画像読取装置本体の固定部分に設置される。

[0225] 光源（31)から照射された照明光は、照明レンズ（32)及び統合レンズ（33)によつて、原稿（25)面の主走査方向に沿って照明することになる（この照明系には、図 22 で説明した方法を用いている）。

[0226] また、光源（31)から照射された光が、統合レンズ（33)によって、原稿（25)の面上において重畳される。一方、原稿（25)面におけるその重畳された光で照明される場所の画像を、撮像素子（27)によって読み取るように、結像レンズ（28)などのレイァゥトを決定する。

[0227] 図 27に示す画像読取装置においては、結像レンズ（28)を、結像レンズ（28)の母線 (主光軸）が、原稿（25)面の中央を通過するように設置し、撮像素子（27)を、撮像素子（27)の中心が、結像レンズ（28)の母線に一致するように配置する。この場合には、結像レンズ (28)による画像の歪みが最も少ない状態で、画像を撮像素子（27 )上に結像させることができる。また、統合レンズ（33)の主光軸は、結像レンズ (28) の母線（主光軸）に完全に一致する。結像レンズ（28)の母線をシフトさせると、結像レンズ（28)の母線は、統合レンズ（33)の主光軸と一致せずに平行となる。 [0228] ここで、例えば、照明の光量を 2倍にする必要がある場合は、（図 27に二点鎖線の矩形で示した)第 2の照明装置（30')を、結像レンズ (33)の主光軸を中心にして、第 1の照明装置（30)と対称な位置に配置すればよい。もちろん、第 1の照明装置と第 2 の照明装置の役割を、照明光の色について分担してもよい。例えば、第 1の照明装置は、 R (赤)及び G (緑)の照明を提供し、第 2の照明装置は、 B (青）の照明を提供する。また、色の分配及び組み合わせは、特に限定されない。

[0229] なお、図 27においては、結像レンズ（28)を有する結像系（撮像系）が、原稿（25) 面の中央に配置されているが、照明装置（30)を有する照明系を、照明装置（30)が原稿（25)面の中央に配置されるように、結像系と入れ替えてもよい。また、結像系及び照明系を、原稿（25)面の中央を通る線（図 27中の母線：主光軸）の両側に配置することちでさる。

[0230] 図 18に示すような画像読取装置においては、原稿面に対して垂直な方向で原稿面を照明すると、コンタクトガラス（26)の表面反射光又は光沢を備えた原稿（25)面からの反射光が、結像レンズ（28)に入り、ハレーションを起し、その結果、低い質の読取画像が得られることがある。

[0231] ここで、このような問題を解決する画像読取装置を、図 28を参照しながら説明する。

図 28に示す画像読取装置においては、撮像素子（35)用の結像レンズ (36)の読取光軸（37)及び照明装置 (40)の統合レンズ (43)の照明光軸（38) 、折り返しミラー (44)などを経て、原稿面 (45)に到達している。ここで、上述したように、読取光軸（3 7)は、照明光軸（38)と完全に一致している。一方、原稿面 (45)へ延びる光軸 (47) は、原稿面（45)の法線（46)と一致させずに、原稿面（45)の法線（46)に対して一定の角度を有する。

[0232] 光軸 (47)に沿った照明光は、原稿面 (45)に到達して反射される際、反射光の正反射成分は、正反射光軸 (48)の方向に反射される。この正反射光軸 (48)の方向は、読取光軸である光軸 (47)の方向と異なるため、撮像素子（35)には、原稿面 (45) で反射された光の正反射光成分が入射しない。すなわち、原稿面 (45)に到達した照明光のうち拡散反射成分のみが、撮像素子（35)に入射することになる。よって、撮像素子における画像の読み取りは、原稿面 (45)の光沢の変動に影響されないことになる。（正反射光成分が、撮像素子（35)に入射すると、原稿の光沢度によって撮像素子（35)に入射する光量が変動することになり、原稿の画像濃度の正確な読み取りが、困難になる。）

また、原稿面 (45)へ延びる光軸 (47) 原稿面 (45)の法線 (46)と一定の角度を有するように、例えば、折り返しミラー（44)の傾斜角度を調整することによって、原稿面 (45)の法線 (46)に対する原稿面 (45)へ延びる光軸 (47)の角度を設定することができる。例えば、 2つの走行体を用いる画像読取装置においては、第 1走行体に設置されている折り返しミラーの角度を変更することによって、原稿面に対する読取光軸及び照明光軸の角度を設定することができる。

[0233] 図 29は、図 1 (a)及び (b)に示す画像読取装置に対応する、図 27及び図 28に示した画像読取装置を説明する図である。図 29において、図 1 (a)及び (b)に示す符号を、図 27及び図 28に示す符号と対応させている。

[0234] 本発明による照明装置を用いる画像読取装置（100)においては、画像読取装置（ 100)を正面から見たとき、照明装置 (40)の照明光軸（38)は、結像レンズ（102 (36 ) )及び 1次元撮像素子（101 (35) )の読取光軸（37)と一致している。

[0235] 照明装置 (40)の光源 (41)から放出された光束は、統合レンズ (43)を通過し、第 2 走行体（104)上に設けられた二つの折り返しミラー（112a, 112b)で折り返されて、第 1走行体（103)に設けられた変向ミラー（113 (44) )で反射されて、コンタクトガラス（108)上の原稿（107 (45) )を照明する。その際、第 2走行体（104)上の二つの折り返しミラー（112a, 112b)の各々において、光は、直角に折り曲げられるので、光源からの光束は、第 2走行体へ入射する方向と反対の方向に反射される。二つの折り返しミラー（112a, 112b)によって反射された光束は、第 1走行体（103)に設けられた変向ミラー（113)によって、直角よりもわずかに大きい角度で折り返されるので、その光束は、コンタクトガラス（108)及び原稿（107 (45) )面に垂直な方向に対してわずかに傾斜した角度で入射する。そのため、コンタクトガラス（108)及び原稿（107 (45) )の各面で反射された直接反射光 (48)は、入射光 (47)とは反対に進行し、変向ミラー (113)には戻らない。一方、原稿 (107 (45) )面は、一般的には、紙面であるため、入射光 (47)の大部分は、散乱反射される。そして、入射光 (47)と（正面図上で）重なる母線上に反射された光の成分 (ベクトル）は、画像光となって変向ミラー（

113)に向けられ、第 2走行体（104)上の折り返しミラー（112a, 112b)へ向けられる。画像光は、さらに第 2走行体（104)上の二つの折り返しミラー（112a, 112b)によつて、直角に折り曲げられるので、原稿（107 (45) )面からの画像光は、第 2走行体へ入射する方向と反対の方向に反射され、結像レンズ（102 (36) )を通じて 1次元撮像素子（101 (35) )に結像される。

[0236] 言い換えると、照明装置 (40)からの照明光が、コンタクトガラス（108)上のライン状の撮像領域（111)を照明し、撮像領域（1 11)における原稿（107 (45) )面の画像が、 1次元撮像素子（101 (35) )上に結像させられる。結像させられた画像光は、撮像素子（101 (35) )によって光電変換され、電気信号として 1次元（主走查方向）の画像情報を得ることができる。

[0237] また、この画像読取装置（100)では、第 1走行体（103)及び上記第 2走行体（104 )が、モータ（105)による駆動力を、駆動伝達手段（106)を通じて受け、第 1走行体（

103)は、第 2走行体（104)の速度の 2倍である速度で走行する。その結果、コンタクトガラス（108)面に対する結像レンズ（102 (36) )の結像位置が、 1次元撮像素子（1 01 (35) )面に維持されつつ、光力コンタクトガラス（108)面において、ライン状の撮像領域（111)と垂直な方向に且つコンタクトガラス（108)と平行に、走行する。このようにして、コンタクトガラス（108)上に置かれた原稿（107 (45) )の画像を、 1次元撮像素子（101 (35) )にて順次読み出して、 2次元に取得する。また、第 1走行体（103 )及び上記第 2走行体（104)の走行速度の比は、 2 : 1に設定されるので、第 2走行体 (104)の移動距離は、第 1走行体（103)の移動距離の半分であり、撮像領域（111) 力結像レンズ（102 (36) )又は 1次元撮像素子（101 (35) )までの距離は、第 1走行体（103)及び第 2走行体（104)の位置によらず、一定である。このように、コンタクトガラス（108)上に置かれた原稿（107 (45) )の画像を、 1次元撮像素子（101 (35)

)に結像させて、逐次 1次元画像情報を得ながら、第 1走行体（103)及び第 2走行体 (104)を、副走查方向において走行させるので、第 1走行体（103)及び第 2走行体（

104)の走行完了後には、 2次元の画像情報を取得することができる。

[0238] なお、折り返しミラー（112a， 112b)及び変向ミラー（113)を、板状の反射板として図示している力これらのミラーのいずれについても、プリズムの全反射のような他の反射面を用いてもよい。特に、第 2走行体上の折り返しミラー（112a， 112b)を、プリズムで置き換えると、反射面の精度を容易に向上させることができ、第 2走行体の組み立ても容易になる。

[0239] 以上説明したように、実施例 9の画像読取装置は、次のような効果を有する。

[0240] 照明装置を第 1走行体上に置く必要がなぐ結像系を構成する結像レンズ及び撮像素子の付近に置くことができるので、画像読取装置の高さ方向における照明装置のための寸法が必要なくなり、結果として、画像読取装置の薄型化を達成することができる。

[0241] また、照明装置 (光源)を第 1走行体上に設置する必要がなぐ画像読取装置本体の固定した部分に設置することができるので、フレキシブルな電源ラインが不要となり、信頼性の向上及び低コストィヒを実現することができる。

[0242] カロえて、原稿面の付近に反射性の部材を置く必要がないので、原稿面に照射された照明光が再反射されることがなくなり、フレアを殆ど除去することができる。

[0243] さらに、原稿面に対して照明光を斜めに入射させると、原稿面での正反射光成分が、結像レンズに入射することがなぐ原稿面を照らす照明光のうち、拡散反射成分のみを撮像素子に入射させることになる。その結果、原稿面の光沢の変動の影響を受けることなぐ原稿の画像濃度を正確に読み取ることが可能となる。

[0244] また、原稿面に対して鉛直に近レ、方向から光を照射することができるので、ブック原稿の中央部の影を殆ど除去することができる。

[0245] なお、このような画像読取装置を複写機のような画像形成装置に組み込むことは、従来の画像読取装置を複写機に組み込む場合と同様に容易に行うことができる。

[0246] ところで、図 29に示す画像読取装置においては、副走查方向（72)において、照明光の光軸及び読取光軸は、互いに対して一致し、照明光及び画像光の両方が、変向ミラー及び二つの折り返しミラーで反射される。

[0247] 図 30は、画像読取装置におけるフレアの発生を説明する図である。図 30に示すように、変向ミラー（113)及び下側の折り返しミラー（112b)の鏡面は、上側に向けられている。このため、変向ミラー（113)及び下側の折り返しミラー（112b)の鏡面には、塵又は埃（51)が容易に付着する。そして、これらの鏡面に塵又は埃（51)が付着すると、照明光が、これらの鏡面で反射されるとき、照明光は、それら鏡面に付着した塵又は埃（51)によって乱反射されて、フレア光（52)を生じる。このフレア光は、直接、結像レンズ（102)に入射し、原稿面からの画像光に重なり合レ、、一次元撮像素子（1 01) (例えば、 CCD)上で検出されることになる。その結果、得られた画像に白みがか力、るという黒浮き現象力発生することがある。

[0248] また、光源に LEDを用いる上述した照明系を画像読取装置に組み込むと、光源における LEDから放出された光束の中で、 LEDに取り付けられた平行化レンズの焦点位置から放出された光束は、概略、照明対象面における撮像領域に届くが、実際の LEDは、ある体積を有し、平行化レンズの焦点の位置以外の位置から放出される光束は、平行化レンズの焦点の位置から放出される光束よりも多い。すなわち、照明装置から平行光として放出される光束以外の照明装置から発散する光束も多ぐ照明光の多くの光束が、照明されることが望まれる撮像領域の付近に分散してしまうので、照明光の利用率は、低下してしまう。また、ある体積を有する光源を、平行化レンズの焦点付近に配置すると、照明対象面における撮像領域において、その光源は、 L EDに取り付けられた平行化レンズの焦点距離 f3に対する統合レンズの焦点距離 f0 の比 f0/f3の割合で拡大されて投射される。このことは主走査方向の面では 100倍を超えた拡大率で照明するので f0/f3の割合を十分超えており問題とならないが、副走査方向の面では f0/f3の割合を大きく上回った拡大率となってしまう。すなわち、照明対象面において、副走査方向の面では統合レンズで光束を絞ろうとしても絞りきれず、撮像領域（111)に照射される光束が減少してしまう。

実施例 10

[0249] [実施例 10]

実施例 10は、照射対象面における照度むらをより容易に低減することがきる、より高い光利用率を備えた画像読取装置を、図 31を参照して説明する。

[0250] 図 31は、読取用の光を反射するエリアの周辺部分が折り曲げられた変向ミラーを用いる画像読取装置の例を示す図である。

[0251] 図 31に示すように、変向ミラー（113)における読取用の光 (原稿面の画像光）（47) を反射するエリアの周辺部分を折り曲げる。（なお、従来の画像読取装置においては、変向ミラーの機械的強度を維持するために、読取用の光を反射する面積の数倍の寸法を有する変向ミラーを用いていた。）このような変向ミラー（113)は、図 31に示すように、ある体積を有する LEDから放出され且つ照明装置 (40)から発散して射出された光束を、その光束の光軸を折り曲げることによって、原稿面（107)における読取領域（111)に集めることができる。より具体的には、図 31に示す変向ミラー（113)は、照明装置 (40)から平行に射出された光束及び照明装置 (40)から発散して射出された光束を原稿面（107)における読取領域（111)に集めることができ、照明光の利用率を 3倍程度まで高めることが可能となる。なお、副走查方向（72)において、原稿面（107)における読取領域（111)の幅（実際のカラー読取装置では、 3mm程度）を考慮して、変向ミラー（113)の折り曲げた部分の数を増加させる（例えば、 2〜6個の部分）と、おおむね変向ミラー（113)の折り曲げた部分の数に比例して、照明装置から放出される照明光の利用率を向上させることができる。

実施例 11

[0252] [実施例 11]

実施例 11は、より高い光利用を備えた照明系を、図 32を参照して説明する。

[0253] 図 32は、本発明による、より高い光利用を備えた照明系の例を説明する図である。

ここで、図 32 (a)は、実施例 11における第一又は第二の照明系の上面図であり、図 32 (b)は、実施例 11における第一の照明系の正面図であり、図 32 (c)は、実施例 1 1における第二の照明系の正面図である。

[0254] 図 32に示す第一又は第二の照明系は、 LED及び LEDから放出される発散光を平行光に変換するリフレクタを含む複数の光源（1)、光源から放出される光束を分割する集光レンズ (3)、分割された光束を照明対象面（9)に照明する照明レンズ (5)、図 32 (a)に示す面内で（画像読取装置の主走查方向（71)について)分割された光束を照明対象面（9)上で重畳させる統合レンズ（7)、並びに、図 32 (b)又は図 32 (c) に示す面内で (画像読取装置の副走査方向（72)について)分割された光束を照明対象面（9)上に集束させる集束レンズ (8)を有する。

[0255] 図 32に示す第一又は第二の照明系を、図 7に示す照明系と比較すると、図 32に示す第一又は第二の照明系においては、集光レンズ（3)及び照明レンズ（5)は共通であるが、統合レンズ（7)として、図 7に示す通常のレンズに代えて、シリンダレンズを用いている。また、図 32に示す第一又は第二の照明系においては、統合レンズ (7)用のシリンダレンズと直交する方向に配置されたシリンダレンズを、集束レンズ (8)として、照明対象面の付近に配置する。図 32に示す第一又は第二の照明系において、統合レンズ (7)を構成するシリンダレンズの焦点距離は、図 7に示す統合レンズの焦点距離と同じである aであり、集束レンズ (8)を構成するシリンダレンズの焦点距離は、 a' である。ここで、 aは、統合レンズ (7)から照明対象面（9) (撮像領域)までの距離であり、 a'は、集束レンズ 8から照明対象面（9) (撮像領域)までの距離である。統合レンズ (7)は、例えば、図 8Bに示すような形状を有するシリンダレンズであり、集束レンズ (8 )は、例えば、図 8Cに示すような形状を有するシリンダレンズである。（なお、図 32において、 LEDから放出される発散光を平行光に変換するリフレクタは、 LEDの位置が焦点である回転放物面であり、その回転放物面の焦点距離は、 LED力らリフレクタの先端までの距離である。 )

図 32に示す第一又は第二の照明系においては、図 32 (a)に示す面内では、 LED 力放出された光束は、回転放物面鏡によって平行光に変換され、集光レンズとしてのシリンダレンズアレイ（3)によって複数の光束に分割され、照明レンズとしてのシリンダレンズアレイ（5)によって照明対象面（9)上に照明される。そして、分割された光束は、統合レンズ（7)及び集束レンズ (8)を通過するが、統合レンズ（7)としてのシリンダレンズによって、照明対象面（9)上で重畳される。なお、集束レンズ (8)は、図 32 (a)に示す面内では、平行平面板とみなすことができる。

[0256] 一方、図 32 (b)又は（c)に示す面内では、 LEDから放出された光束は、回転放物面鏡によって平行光に変換され、平行平面板とみなすことができる集光レンズ (3)、照明レンズ（5)及び統合レンズ（7)を平行光として通過し、集束レンズ (8)としてのシリンダレンズによって照明対象面上に集束する。

[0257] 図 32に示す第一又は第二の照明系においては、光源 LEDの像は、図 32 (a)に示す面内では、 MZm= (a + b) Zcの比で、照明対象面（9)上に拡大されることになる。なお、 bは、照明レンズ（5)と統合レンズ（7)との間の距離であり、 cは、集光レンズ（ 3)と照明レンズ（5)との間の距離である。図 32 (b)又は図 32 (c)に示す面内では、光源 LEDの像は、光源（1)の回転放物面の焦点距離に対する集束レンズ (8)としてのシリンダレンズの焦点距離 a'の比で、照明対象面（9)上に投射される。ここで、集束レンズ (8)としてのシリンダレンズの焦点距離 a'は、図 7に示す照明系の統合レンズの焦点距離の 1/10程度にすることができるので、図 32に示す照明系における L EDの像の拡大率は、図 7に示す照明系における LEDの像の拡大率の十分の一に押さえることができる。すなわち、図 32に示す照明系は、図 32 (b)又は（c)に示す面内で、図 7に示す照明系に対して 10倍程の光を照射対象面（9)に集束させることができる。

[0258] 光源（1)は、図 32 (b)に示すように、一つの光源の列を配置してもよぐ図 32 (c)に示すように、複数の光源の列を配置してもよい。光源（1)における LEDの数（図 32 (a )、（b)で示す第一の照明系においては 4個、図 32 (a)、（c)で示す第二の照明系においては 12個として示している）は、特に限定されない。また、 LEDの発光色は白色 LEDのみでもよレ、し、赤色（R)の LED、緑色（G)の LED、及び青色（B)の LEDを含でもよレ、。カラーバランスを考慮した場合、光源（1)における赤色 (R)の LEDの数、緑色（G)の LEDの数、及び青色（B)の LEDの数は、等しくてもよぐ低い発光輝度を備えた色の LED力高レ、輝度を備えた色の LEDよりも多くてもょレ、。

[0259] また、図 32 (a)において、光源（1)の数と集光レンズ（3) (及び/又は照明レンズ 5 は、 4 : 5)を、増加させてもよい。この場合には、照明対象面における光の照度分布を、より容易に均一にすることができる。例えば、光源（1)に対する集光レンズ (3)及び /又は照明レンズ（5)を構成するシリンダレンズの数の比を、 2以上にしてもよレ、。詳細は後述するが、このようにすると LEDの数が少ないときは照明対象面おける光の照度分布の均一化に有利である。

[0260] また、図 32に示す照明系は、図 32 (a)に示す面内で（画像読取装置の主走查方向（71)について）、光源（1)、集光レンズ（3)、及び照明レンズ（5)を、統合レンズ（7 )の光軸（照明光軸の主光軸（61) )を中心に対称的に配置している。

[0261] 図 33は、集束レンズを有し且つ統合レンズの周辺部分を用いる照明系の例を説明する図である。ここで、図 33 (a)は、その照明系の例の上面図であり、図 33 (b)は、その照明系の例の正面図である。図 33に示す照明系においては、図 33 (a)に示す面内で、光源（1)、集光レンズ（3)、及び照明レンズ（5)を、統合レンズ（7)の中央部分を除ぐ統合レンズ（7)の周辺部分に配置する。

[0262] 図 34は、本発明による照明系に用いることができるシリンダレンズの形状を示す図である。図 33に示すような、集束レンズ (8)を有し且つ統合レンズ（7)の周辺部分を用いる照明系に用いることができる統合レンズ（7)としてのシリンダレンズは、図 34に

[0263] 図 33に示すような照明系については、画像読取装置における読取系（撮像系、結像系）を、統合レンズの中央部分に配置することができる。すなわち、画像読取装置における読取系の周囲に照明系を配置する（又は並置する）ことができる。このようにして、図 33に示すような照明系を用いることによって、照明系及び読取系を一体化すること力 Sできる。

[0264] 図 35は、一体化された、集束レンズを含む照明系及び読取系を用いる画像読取装置の例を説明する図である。図 35に示す画像読取装置は、図 33に示すような照明装置 40を含む。図 35に示す画像読取装置における照明系は、光源（1)、集光レンズ（3)、照明レンズ（5)及び統合レンズ（7)を含む照明装置 (40)並びに集束レンズ ( 8)を含む。なお、集束レンズ (8)を、図 35に示すように、変向ミラー（113)の照明装置側に配置してもよぐ変向ミラー（113)の原稿面（107)側に配置してもよい。図 35 に示す画像読取装置においては、読取系の読取光軸（37)と照明系の照明光軸（3 8) 1S 主走査方向（71)について、重なっている。このため、集束レンズ (8) 単純なシリンダーレンズであると、原稿（107)面の画像が、集束レンズ（8)によって拡大又は縮小され、拡大又は縮小された画像が、 1次元撮像素子（101)によって読み取られる。このため、集束レンズ (8)における、結像レンズ (読み取り）に入射する画像光が通過する部分は、集束レンズ (8)の作用を持つべきではなレ、。集束レンズ (8)における、結像レンズ (読み取り）に入射する画像光が通過する部分について、集束レンズ (8)からその部分のレンズの作用を除くためには、図 35に示すように、集束レンズ（ 8)におけるその部分を、平行平面板に形成する (集束レンズ (8)に平坦部を形成する）か、又は、集束レンズ (8)のその部分を、切り取ればよい（結果として、レンズの中央部分を有さない二つの集束レンズが得られる。）。

[0265] また、集束レンズ (8)に代えて、原稿（107)面の撮像領域（111)に焦点を有する他の光束集束素子を用いることもできる。

[0266] 図 36は、光束集束素子としての放物面鏡を有し且つ統合レンズの周辺部分を用いる照明系及び読取系を用いる画像読み取り装置の例を説明する図である。図 37は、光束集束素子として用いることができる放物面鏡の形状を示す図である。

[0267] 図 36に示すように、図 35に示す画像読取装置において、集束レンズ (8)に代えて、原稿（107)面の撮像領域（111)又は照明対象面（9)に焦点を有する放物面鏡 (8' )を用いてもよレ、。ここで、放物面鏡（8')は、図 37に示すような放物面鏡である。このように、原稿（107)面の撮像領域（111)又は照明対象面（9)に焦点を有する放物面鏡（8')を用いると、放物面鏡（8')は、光束集束素子としての作用に加えて、変向ミラ一（113)の作用も有する。その結果、変向ミラー（113)を取り除くことができ、画像読取装置の部品の数を減少させることができる。また、図 36に示す画像読取装置においても、読取系の読取光軸（37)と照明系の照明光軸（38)が、主走査方向（71)について、重なっている。このため、放物面鏡（8')が、単純な放物面鏡であると、原稿（ 107)面の画像が、放物面鏡（8')によって拡大又は縮小され、拡大又は縮小された画像が、 1次元撮像素子（101)によって読み取られる。このため、放物面鏡（8')における、結像レンズ (読み取り）に入射する画像光が反射する部分は、放物面鏡（8')の作用を持つべきではない。放物面鏡（8')における、結像レンズ (読み取り）に入射する画像光が反射する部分について、放物面鏡（8')からその部分の集光作用を除くためには、図 36に示すように、放物面鏡（8')におけるその部分を、平面鏡に形成する（放物面鏡 (8')に変向ミラー部を形成する）。

[0268] 図 38は、光束集束素子としての放物面鏡及び補正レンズを有し且つ統合レンズの周辺部分を用いる照明系並びに読取系を用いる画像読み取り装置の例を説明する図である。図 38に示す画像読取装置においては、光束集束素子としての放物面鏡（ 8')を用いている力放物面鏡（8')に平面鏡を形成していなレ、。図 38に示す画像読取装置は、放物面鏡（8')によって拡大又は縮小された画像を、逆に、縮小又は拡大する補正レンズ (8")を有する。すなわち、撮像領域（111)からの画像光は、放物面鏡 (8') (焦点距離 =a')によって、平行光にされるので、逆の符号の焦点距離（= 1 / (1/a+ l/a') )を有する凹シリンダレンズを、補正レンズ (8")として、読取系の結像レンズの直前に配置する。これにより、撮像領域（111)における画像を、正常に、一次元撮像装置（CCD)上に結像させることができる。なお、補正レンズ (8")は、読取系にのみ配置され、照明系には配置されない。

[0269] なお、図 35に示すような画像読取装置において、読取系に対応する、集束レンズ（ 8)としての凸シリンダレンズに平坦部を設ける又は集束レンズ（8)としての凸シリンダレンズの一部を切り取ることなぐ集束レンズ (8)及び補正レンズ (8")を用いてもよい。すなわち、撮像領域（111)からの画像光は、集束レンズ (8) (焦点距離 = _a')によつて、平行光にされるので、逆の符号の焦点距離（ = lZ(lZa+ lZa'))を有する凹シリンダレンズを、補正レンズ (8")として、読取系の結像レンズの直前に配置する。これにより、撮像領域（111)における画像を、正常に、一次元撮像装置（CCD)上に結像させることができる。なお、補正レンズ (8")は、読取系にのみ配置され、照明系には配置されない。

実施例 12

[0270] [実施例 12]

実施例 12は、撮像領域（111)における画像が光束集束素子によって拡大又は縮小されない画像読取装置の例を、図 39A及び B並びに図 40A〜Dを参照して、説明する。光束集束素子が撮像領域（111)における画像を拡大又は縮小することを防止するためには、画像読取装置の主走查方向（71)と直交する方向において、読取光軸及び照明光軸を分離する。

[0271] 図 39Aは、照明装置を結像レンズの上側に配置した画像読取装置の例を説明する図である。図 39Bは、照明装置を結像レンズの下側に配置した画像読取装置の例を説明する図である。

[0272] 図 39A及び図 39Bに示すように、読取光軸（37)及び照明光軸（38)は、画像読取装置の主走査方向（71)と直交する方向において、互いに平行に分離され、二つの折り返しミラー（112a)及び（112b)で互いに平行に折り返される。ここで、二つの折り返しミラー（112a)及び（112b)の各々は、互いに平行に分離された照明光及び読取光の両方を反射させることができるような面積を有する。読取光軸（37)は、変向ミラー（113)によって折り返され、原稿（107)面の撮像領域（111)に交差する。照明光軸いついては、変向ミラーの近傍に、光束集束素子としての放物面鏡（8')を置く。なお、この放物面鏡（8')の焦点は、撮像領域（111)に位置させる。言い換えれば、読取光軸（37)及び照明光軸（38)を、撮像領域（111)のある位置で一致させる。

[0273] 図 39Aに示すように、照明装置 (40)を結像レンズの上側に配置すると、照明光軸（

38)及び読取光軸（37)が、折り返しミラー（112b)によって折り返される前には、照明光軸（38)は、読取光軸（37)の上側に位置する。一方、照明光軸（38)及び読取光軸（37)が、折り返しミラー（112a)によって折り返された後には、照明光軸（38)は、読取光軸（37)の下側に位置する。その結果、放物面鏡（8')は、変向ミラー（113) の下側に配置され、照明光は、変向ミラー（113)より下側に配置された放物面鏡（8' )から撮像領域（111)に向かって反射される。なお、放物面鏡（8')は、変向ミラー（1 13)より前側に配置してもよく（i)、変向ミラー（113)より後側に配置してもよい（ii)。

[0274] 図 39Bに示すように、照明装置 (40)を結像レンズの下側に配置すると、照明光軸（38)及び読取光軸（37)力折り返しミラー (112b)によって折り返される前には、照明光軸（38)は、読取光軸（37)の下側に位置する。一方、照明光軸（38)及び読取光軸（37)が、折り返しミラー（112a)によって折り返された後には、照明光軸（38) は、読取光軸（37)の上側に位置する。その結果、放物面鏡（8')は、変向ミラー（11 3)の上側に配置され、照明光は、変向ミラー（113)より上側に配置された放物面鏡（ 8')から撮像領域（111)に向かって反射される。なお、放物面鏡（8')は、変向ミラー（ 113)より前側に配置してもよく（i)、変向ミラー（113)より後側に配置してもよい（ii)。

[0275] なお、図 39A及び 39Bにおいて、二つの放物面鏡（8')を変向ミラー（113)の前側

(i)及び後側 (ii)に配置し、それぞれの放物面鏡 (8')に、照明装置 (40)から放出される照明光を照射できるようにすることもできる。この場合には、変向ミラー（113)の前側に配置された放物面鏡 (8')は照明光軸（38)の上半分ないしは下半分をカットして用いる。そうすることにより、前側に配置された放物面鏡から反射された光は、変向ミラー（113)の前側から撮像領域（111)を照明する。また、前側に配置された放物面鏡で反射されなかった照明光軸（38)の上半分か下半分のどちらかの光束は変向ミラー（113)の後側に配置された放物面鏡（8')から反射され、変向ミラー（113) の後側から撮像領域（111)を照明する。このように、変向ミラー（113)の前側及び後側から撮像領域（111)を照明することによって、ブック原稿を読み取る際に、ブック原稿の画像の中央に陰及び/又は黒線が生じることを低減することができる。

[0276] 図 39A及び図 39Bに示す画像読取装置においては、二つの折り返しミラー（112a )及び（112b)を読取系及び照明系で共用している。

[0277] 図 40A〜Dは、読取光軸及び照明光軸の分離に関する様々な様式を説明する図である。図 40A〜Dにおいては、図 39A又は図 39Bに示す二つの折り返しミラー（1 12a)及び（112b)の少なくとも一方を、二つの折り返しミラーに分割する。

[0278] 図 40Aは、上側の折り返しミラーを二つの折り返しミラーに分割すると共に読取光軸を下側に配置し照明光軸を上側に配置する例を示す図である。すなわち、図 39A 及び図 39Bに示す画像読取装置において、上側の折り返しミラー（112a)を、図 40 Aにおレ、ては、二つの折り返しミラー（112a)及び（112c)に分割すると共に読取光軸（37)を下側に配置し照明光軸（38)を上側に配置する。

[0279] 図 40Bは、下側の折り返しミラーを二つの折り返しミラーに分割すると共に読取光軸を下側に配置し照明光軸を上側に配置する例を示す図である。すなわち、図 39A 及び図 39Bに示す画像読取装置において、下側の折り返しミラー（112b)を、図 40 Bにおレ、ては、二つの折り返しミラー（112b)及び（112c)に分割すると共に読取光軸（37)を下側に配置し照明光軸（38)を上側に配置する。

[0280] 図 40Cは、下側の折り返しミラーを二つの折り返しミラーに分割すると共に読取光軸を上側に配置し照明光軸を下側に配置する例を示す図である。すなわち、図 39A 及び図 39Bに示す画像読取装置において、下側の折り返しミラー（112b)を、図 40 Bにおレ、ては、二つの折り返しミラー（112b)及び（112c)に分割すると共に読取光軸（37)を上側に配置し照明光軸（38)を下側に配置する。

[0281] 図 40Dは、上側及び下側の折り返しミラーをそれぞれ二つの折り返しミラーに分割すると共に読取光軸を内側に配置し照明光軸を外側に配置する例を示す図である。すなわち、図 39A及び図 39Bに示す画像読取装置において、上側の折り返しミラー (112a)及び下側の折り返しミラー（112b)を、図 40Dにおいては、四つの折り返しミラー（112a)、 (112b) , (112c)及び（112d)に分割すると共に、図 39A及び図 39B における読取光軸（37)及び照明光軸（38)の配置を交換する。

[0282] このように、図 39A及び図 39Bに示す画像読取装置において、二つの折り返しミラ一（112a)及び（112b)の少なくとも一方を分割することによって、読取光軸（37)及び照明光軸（38)の配置を、したがって、読取系及び照明系の配置を、自由に選択すること力 Sできる。

[0283] そして、画像読取装置の主走查方向（71)に直交する方向において、読取系の鏡筒及び照明装置 (40)が互いに接触する又は分離するように、読取光軸（37)及び照明光軸（38)を分離すれば、図 33に示す照明系の構成ではなぐ図 32に示す照明系の構成を用いることができる。

実施例 13

[0284] [実施例 13]

実施例 13は、画像読取装置内に付着した塵又は埃によるフレアを低減することができる画像読取装置を、図 41を参照して、説明する。

[0285] 図 41は、画像読取装置内に付着した塵又は埃によるフレアを低減することができる画像読取装置の例を説明する図である。

[0286] 図 41に示すように、画像読取装置を長年の間使用する間に、画像読取装置内に塵及び/又は埃 51が侵入し、その塵及び Z又は埃 (51)は、画像読取装置内の様々な場所に付着する。照明光が、画像読取装置内のミラーの鏡面で反射するとき、一般には、照明光の大部分が、その鏡面で反射され、照明光のわずかな残りの部分が、ミラーによって吸収される。し力ながら、塵及び Z又は埃（51)が、ミラーの鏡面に付着すると、照明光は、ミラーの鏡面に付着した塵及び Z又は埃によって、あらゆる方向に乱反射される。具体的には、画像読取装置における変向ミラー（113)、折り返しミラー（112a、 112bなど）、及び光束集束素子としての放物面鏡（8')のようなミラ一の鏡面に塵及び/又は埃（51)が付着し得る。そして、塵及び/又は埃（51)が付着した鏡面に、照明光が入射すると、照明対象面の方向以外の方向に散乱する散乱光（52)が、発生し、その散乱光（52)の一部分が、結像レンズ（102)に入射することがある（フレアの発生）。

[0287] このような結像レンズへの、塵及び/又は埃 51によって発生する散乱光の入射を低減するために、塵及び/又は埃の侵入を防止するように、画像読取装置を密閉すること、及び、鉛直方向に対して 90° よりも小さい角度の方向に延びる法線を備えた面を含む鏡面を有する部材を密閉する（例えば、第 1走行体（103)及び第 2走行体（ 104)の光が通過しない部分を密閉する）ことが考えられる力これらの方法は、あまり現実的ではない。

[0288] そこで、ミラーの鏡面の法線力 S、鉛直方向に対して 90° 以上の角度の方向に延びるように、ミラーを配置する。また、鉛直方向に対して 90° よりも小さい角度の方向に延びる法線を備えたミラーの鏡面によって散乱される光が、結像レンズ（102)に入射しない（ 1次元撮像素子（101)に結像しなレ、）ように、ミラーを配置する又は遮光板（ 5 3)のような遮光部材を設ける。このようにして、画像読取装置内に付着した塵又は埃によるフレアを低減することができる。

[0289] 具体的には、図 41に示すように、照明光を反射する折り返しミラーのうち、照明光を上側に反射する折り返しミラーを、鉛直方向に対して 90° 以上の角度の方向に延びる法線を備えた鏡面を有する折り返しミラー（112c)及び鉛直方向に対して 90° よりも小さい角度の方向に延びる法線を備えた鏡面を有する（112d)に分割し、折り返しミラー（112d)から散乱される光力結像レンズ（102)に入射しないように、折り返しミラー（112d)を配置するか、又は、折り返しミラー (112d)に遮光板（53)を設ける。また、光束集束素子としての放物面鏡（8')の鏡面の法線が、鉛直方向に対して 90° 以上の角度の方向に延びるように、放物面鏡（8')を配置し、放物面鏡（8')によって反射された光を撮像領域（111)へ反射する折り返しミラー（112e) (平面鏡)を、折り返しミラー（112e)が放物面鏡（8')及び変向ミラー (113)によって覆われるように、設ける。この場合には、放物面鏡（8')の鏡面における塵及び/又は埃（51)の付着を防止又は低減することができる。また、仮に折り返しミラー（1 12e)の鏡面に塵及び Z 又は埃（51)が付着し、塵及び/又は埃（51)による散乱光（52)が発生したとしても、その散乱光は、変向ミラー（113)によって遮断され、結像レンズ（102)に入射しなレ、。実施例 14

[0290] [実施例 14]

実施例 14は、照明系力発散する発散光によって生じるフレアを低減することができる画像読取装置を、図 42及び図 43を参照して、説明する。

[0291] 図 42は、照明系力発散する発散光によって生じるフレアを低減することができる画像読取装置の例を説明する図である。

[0292] 画像読取装置における照明装置の光源は、 LED及び LEDの先端に LEDから放出された光を平行光に変換するレンズを有する光源であってもよぐ LED及び LED の位置に焦点を有する回転放物面鏡を有する光源であってもよい。これらの光源については、 LEDから放出された光は、理想的には、平行光束として光源から射出される力 LEDは、点光源ではなぐある体積を有する光源であるため、光源から発散する光束も存在する。よって、図 42に示すように、光源から発散する光束は、照明装置 (40)からも発散する光束として射出される。そして、図 42に示す面内で、照明装置 (40)力発散する光束として射出された光が、第 2走行体（104)における読取系の二つの折り返しミラー（112b)及び（112c)の一方に入射し、二つの折り返しミラー (112b)及び（112c)の一方によって反射された光力他方の折り返しミラーによって再度反射されると、その反射された光は、照明装置 (40)側へ戻ることがある。そして、照明装置 (40)側に戻る光の一部が、照明装置 (40)付近に存在する結像レンズ (1 02)に入射すると、フレアを発生し、読取画像の白浮きの原因になることがある。

[0293] このような照明装置 (40)から発散する光束に起因するフレアを低減するためには、図 42に示すように、照明装置 40から発散する光束が、第 2走行体（104)における読取系の二つの折り返しミラー（112b)及び（112c)に入射しなレ、ように、照明装置 (40 )及び/又は二つの折り返しミラー（112b)及び（112c)の少なくとも一方に遮光板（ 51)を設けてもよぐ及び/又は、結像レンズ（102)の光軸と照明装置 (40)の光軸との間のシフト（間隔）を、増加させてもよい。

[0294] また、照明装置 40から発散する光束に起因するフレアを低減するためには、照明装置 (40)から発散する光束の発散角を減少させることが、好ましレ、。

[0295] 図 43は、本発明による集束レンズ及びリレーレンズを含む照明系の例を説明する図である。図 43に示す照明系においては、図 32又は図 33に示すような照明系にリレーレンズ（6)を加えている。リレーレンズ（6)は、図 43に示す面内でレンズとしての作用を有する（と共に図 43に示す面と垂直な面内では平行平面板として作用する）シリンダレンズである。ここで、リレーレンズ（6)の焦点距離は、図 43に示す fであり、集束レンズ (8)の焦点距離は、 l/ (l/e + l/a')である。リレーレンズ (6)の焦点距離 fは、おおよそ、統合レンズ（7)と集束レンズ (8)との間の距離の半分であることが好ましレ、。なお、 eは、リレーレンズ（6)の焦点から集束レンズ（9)までの距離である。リレーレンズ (6)は、照明系において、光源（1)、集光レンズ（3)、照明レンズ（5)及び統合レンズ (7)を含む照明装置内における光源 1より後の任意の場所に設けられる。リレーレンズ (6)を照明装置内に設けることによって、照明装置から放出される光束の発散度を若干低下させることができる。

実施例 15

[0296] [実施例 15]

実施例 15は、本発明による、照明装置力放出される光束の発散度を抑制すると共に光利用率を向上させることができる照明系を、図 44A、図 44B、及び図 44Cを参照して、説明する。

[0297] 図 44Aは、本発明による集束レンズ及び副照明レンズを含む照明系の第一の例を説明する図である。図 44Bは、本発明による集束レンズ及び副照明レンズを含む照明系の第二の例を説明する図である。図 44Cは、本発明による集束レンズ及び副照明レンズを含む照明系の第三の例を説明する図である。

[0298] 図 44Aに示す照明系は、図 32又は図 33に示す照明系と同様の構成に加えて、シリンダレンズアレイである照明レンズ (5)の後側に、副照明レンズ（5')を有する。副照明レンズ（5')は、照明レンズ（5)のシリンダレンズアレイを構成するシリンダレンズと直交するシリンダレンズである。すなわち、副照明レンズ（5')は、図 44Aに示す面内で (画像読取装置の副走査方向（72)について）、レンズの作用を有し、図 44Aに示す面と垂直な面内で（画像読取装置の主走査方向（71)について）、平行平面板と同様の作用を有する。副照明レンズ (5')の焦点距離は、 l/ (l/g + l/h)であり、集束レンズ（8)のシリンダレンズの焦点距離は、 l/ (l/g+ l/a')である。ここで、 hは、光源（1)の回転放物面鏡の出射窓から副照明レンズ (5')までの距離であり、 gは、副照明レンズ (5')から集束レンズ (8)までの距離であり、 a'は、集束レンズ (8)から照明対象面（9)までの距離である。図 44Aに示す照明系においては、光源（1)の回転放物面鏡の（大きさ m'を備えた）出射窓の像力集束レンズ (8)の位置に、 M"/m' = g/hの比で投射され、集束レンズ (8)の位置に投射された大きさ M"の像が、さらに、照明対象面（9)上に M'/M" = a'/gの比で投射される。し力、しながら、実際には、集束レンズ (8)の大きさを M"まで増加させることが、困難である場合もあるので、図 44Aに破線で示すように、集束レンズ（8')の周辺部を切り取り、集束レンズ (8)の中央部のみを用いることもできる。なお、シミュレーション及び実験の結果、図 44Aに示すような照明系の光利用率は、集束レンズ (8)の大きさを一定としたとき、図 32、図 3 3、又は図 43に示す照明系の光利用率よりも 50%程度増加することを確認した。

[0299] 図 44Aに示す照明系の副照明レンズ（5')の焦点距離を、図 44B又は図 44Cに示す照明系の副照明レンズ（5')の焦点距離に変更してもよい。ここで、図 44Bに示す副照明レンズ (5')の焦点距離は、 l/ (l/ (a' +g) + l/h)であり、図 44Cに示す副照明レンズ（5')の焦点距離は、 hである。ただし、図 44B又は図 44Cに示す照明系においても、集束レンズ (8')の周辺部を切り取り、集束レンズ (8)の中央部のみを用いてもよい。図 44A、図 44B、及び図 44Cに示す照明系において、集束レンズ（8 )の大きさが一定である場合には、集束レンズ (8)の位置でより狭まる光束を用いる図 44Bに示す照明系の光利用率は、集束レンズ（8)の位置でより広がる光束を用いる図 44Aに示す照明系の光利用率よりも高レ、。また、図 44Cに示す照明系においては、光源（1)の像が、集束レンズ (8)の位置で結像せずに、 m' (l +g/h)の幅の光束力集束レンズ (8)の位置に到達している。図 44Cに示す照明系において、集束レンズ（8)の周辺部を（図 44A及び図 44Bに示す集束レンズ (8)と同じ大きさに）切り取ると、集束レンズ (8)によって集束される光量力図 44A〜Cに示す照明系において、最も低く、図 44Cに示す照明系の光利用率も一番悪レ、。

[0300] よって、集束レンズ (8)の光軸付近の部分（中央部分）のみを用いる場合には、畐 IJ 照明レンズ (5')の焦点距離を、 lZ (lZg + lZh)以上 h以下の範囲内にすることによって、照明レンズ（5')を含む照明系の光効率を、副照明レンズ（5')を含まない照明系と比較して、大幅に向上させることができることを発見した。また、図 44Cに示すように、集束レンズ (8)の焦点距離が、 a'である場合、照明系の光利用率は、若干低下するが、本質的には良好である。言い換えれば、集束レンズ (8)の焦点距離を、 1 / (1/g + l/a')以上 a'以下の範囲内にすることによって、照明系の光利用率を同様に向上させることができる。

実施例 16

[0301] [実施例 16]

実施例 16は、本発明による、照明装置力放出される光束の発散度を抑制すると共に光利用率を向上させることができる別の照明系を、図 45A、図 45B、及び図 45 Cを参照して、説明する。

[0302] 図 45Aは、本発明による集束レンズ、副照明レンズ及び副集光レンズを含む照明系の第一の例を説明する図である。図 45Bは、本発明による集束レンズ、副照明レンズ及び副集光レンズを含む照明系の第二の例を説明する図である。図 45Cは、本発明による集束レンズ、副照明レンズ及び副集光レンズを含む照明系の第三の例を説明する図である。

[0303] 図 45Aに示す照明系は、図 44Aに示す照明系と同様の構成に加えて、光源（1)の回転放物面の出射窓の後側に、副集光レンズ（3')を有する。副集光レンズ（3')は、集光レンズ (3)のシリンダレンズアレイを構成するシリンダレンズと直交するシリンダレンズである。すなわち、副集光レンズ（3')は、図 45Aに示す面内で（画像読取装置の副走查方向（72)について）、レンズの作用を有し、図 45Aに示す面と垂直な面内で (画像読取装置の主走査方向（71)について）、平行平面板と同様の作用を有する。副集光レンズ（3')の焦点距離は、 hであり、 hは、副集光レンズ（3')から副照明レンズ（5')までの距離である。この場合には、光源（1)から放出された平行光束が、副照明レンズ (5')の位置に集束する。なお、副照明レンズ（5')及び集束レンズ (8)の関係は、図 44Aにおけるそれらの関係と同様である。図 45Aに示す照明系においては、光源（1)の回転放物面鏡から発散する光束も若干照明対象面（9)の照明に利用することができるため、図 45Aに示す照明系の光利用率は、図 44Aに示す照明系の光利用率に対してさらに数％高いものとすることが期待される。 [0304] 図 45Bに示す照明系及び図 45Cに示す照明系は、それぞれ、図 44Bに示す照明系及び図 44Cに示す照明系において、図 44Aに対する図 45Aの関係と同様に、さらに副集光レンズ (3')を有する。

実施例 17

[0305] [実施例 17]

実施例 17は、本発明による、照明装置力放出される光束の発散度を抑制すると共に光利用率を向上させることができる別の照明系を、図 46A及び図 46Bを参照して、説明する。

[0306] 図 46Aは、本発明による集束レンズ、副照明レンズアレイ及び副集光レンズアレイを含む照明系の第一の例を説明する図である。図 46Bは、本発明による集束レンズ、副照明レンズアレイ及び副集光レンズアレイを含む照明系の第二の例を説明する図である。

[0307] 図 46Aに示す照明系においては、図 45Aに示す照明系における副集光レンズ（3'

副照明レンズアレイ（5")に置き換えている。すなわち、図 46Aに示す照明系においては、図 45Aに示す照明系における副集光レンズ（3')としてのシリンダレンズ及び副光レンズアレイ（3")及びシリンダレンズアレイである副照明レンズアレイ（5")に分割してレ、る。図 46Aにおける副集光レンズアレイ（3")を構成するシリンダレンズの焦点距離は、図 45Aに示す副集光レンズ（3')の焦点距離と同じであり、図 46Aにおける副照明レンズアレイ（5")を構成するシリンダレンズの焦点距離は、図 45Aに示す副照明レンズ (5')の焦点距離と同じである。図 46Aに示す照明系においては、集光レンズアレイ（3")を構成する大きさ m' (図 45Aに示す m'をシリンダレンズアレイにおけるシリンダレンズの数で除する）のシリンダレンズの像力 g/hの比で、集束レンズ（8 )の位置に投射され、集束レンズ (8)の位置に投射された大きさ M" (図 45Aに示す M"をシリンダレンズアレイにおけるシリンダレンズの数で除する）の像力 \さらに、照明対象面（9)上に、 a'/gの比で投射される。ここで、集束レンズ (8)の位置では、シリンダレンズアレイにおけるシリンダレンズの数の大きさ M"の像力シリンダレンズァレイにおけるシリンダレンズのピッチで、互いに重なり合う。図 46Aに示す照明系は、図 45Aに示す照明系に対応している力図 45B及び図 45Cに示す照明系に対応する照明系も構成することができる。ただし、図 46Aに示すような構成を備えた照明系の光利用率が、図 45Aに示すような照明系の光利用率よりも高いことを、確認することができなかった。なお、図 44、 45、 46の説明においては、拡大率の説明の便宜上、大きさ m'のシリンダレンズが、像 M"及び M'として結像しているように説明をしてきたが、実際には、それらの像は形成されない。

[0308] 図 46Bに示す照明系においては、図 46Aに示す照明系に、図 43と同様に、シリンダレンズであるリレーレンズ（6)を加えている。図 46Bに示す照明系においては、集光レンズアレイ（3")及び照明レンズアレイ（5")によって分割された複数の光束の光軸（副光軸（62) )を、光束とみなしている。図 46Bに示す照明系の光利用率は、図 4 6Aに示す照明系の光利用率とほぼ同じである力図 46Aに示す照明系よりも、放出される照明光の発散度を若干減少させることができる。

[0309] 以上においては、光束集束素子として、集束レンズのみを利用する照明系のみを説明してきた。し力ながら、光束集束素子として、集束レンズに代えて、放物面鏡又は楕円面鏡を用いることができ、画像読取装置用の照明系においては、集束レンズよりも放物面鏡又は楕円面鏡をより簡便に扱うことができる。

実施例 18

[0310] [実施例 18]

実施例 18は、光束集束素子としてミラーを用いる画像読取装置を、図 47及び図 48 を参照して、説明する。

[0311] 図 47は、光束集束素子として放物面鏡を用いる画像読取装置の例を説明する図である。図 47に示すように、放物面鏡（8')で反射された照明光を撮像領域（111)に反射する平面鏡（55)を用いない場合には、平面鏡を用いない場合の照明光軸（38 b)は、読取光軸（37)の下側に配置されるように、例えば図 39 (ii)のように、照明装置 (40)の光軸が、読取系の結像レンズ（102)の光軸からシフトされる。放物面鏡（8' )につレ、ては、ライン状の撮像領域（111)に焦点（F)を有する放物面鏡と平面鏡を用いない場合の照明光軸（38b)との交線を含み且つ照明装置 (40)から放出された光束を受光する、放物面鏡の使用範囲（8'a)が、切り出される。読取系の変向ミラー (113)は、結像レンズに入射する有効な画像光の全てを受光するための幅及び変向ミラー（113)それ自体を支持する強度を提供するための幅を有し、撮像領域（111 )から反射された光を直角方向に方向付けるように配置される。放物面鏡の使用範囲 (8'a)は、照明光の光束が、変向ミラー（113)を回避し、コンタクトガラス（108)上の照明対象面（9)に、比較的直角に近い角度で入射するように、決定される。放物面鏡の使用範囲（8'a)における放物面鏡（8')で反射された照明光の光束は、撮像領域（111)に効率良く集束される、すなわち、撮像領域（111)を効率良く照明する。照明光の光束が、原稿（107)面又はコンタクトガラス（108)の表面などで反射されるとき、その正反射光は、図 47に示される正反射光の範囲 49に反射される。よって、その正反射光は、変向ミラー（113)へ反射されず、読取系の結像レンズ（102)に入射することもない。

一方、放物面鏡 (8')で反射された照明光を撮像領域（111)に反射する平面鏡（5 5)を用いる場合には、図 47に示すように、平面鏡を用いる場合の照明光軸（38a)は、読取光軸（37)の上側に配置されるように、例えば図 41又は図 42のように、照明装置 (40)の光軸が、読取系の結像レンズ（102)の光軸からシフトされる。放物面鏡（8' )につレ、ては、ライン状の撮像領域（111)に焦点（F)を有する放物面鏡と平面鏡を用いない場合の照明光軸（38b)との交線を含み且つ照明装置 (40)から放出された光束を受光する、放物面鏡の使用範囲（8'a)が、切り出される。そして、平面鏡（55) を、平面鏡（55)が、放物面鏡の使用範囲（8'a)における放物面鏡（8')から反射されると共に放物面鏡の焦点（F)に集束する光束を横切るように、配置する。また、放物面鏡（8')は、放物面鏡（8')が、平面鏡（55)の鏡面に対して、平面鏡を用いない場合の放物面鏡と面対象となるように、配置される。このようにして、平面鏡を用いる場合の照明光軸は、放物面鏡 (8')及び平面鏡（55)の両方で折り曲げられ、撮像領域 (111)に到達する。なお、平面鏡（55)の鏡面は、放物面鏡（8')によって覆われる。その結果、放物面鏡 (8')の焦点距離を短くすることなく放物面鏡 (8')の鏡面を下側に向けることができる。これにより、放物面鏡（8')を含む第 1走行体（103)の大きさを増加させることがない。また、放物面鏡（8')に対する塵及び/又は埃（51)の付着を防止すると共に平面鏡（55)に付着した塵及び/又は埃（51)からの散乱光（52)が結像レンズ（102)に入射することを防止することができるため、フレアを低減することができる。

[0313] 図 48は、光束集束素子として楕円面鏡を用いる画像読取装置の例を説明する図である。光束集束素子として楕円面鏡を用いる画像読取装置は、例えば、図 43及び図 46Bに示すような、集束レンズ（8)及びリレーレンズ（6)を含む照明系において、集束レンズ (8)を楕円面鏡（8"')に置き換えることによって、得られる。すなわち、図 43及び図 46Bに示すような、リレーレンズ (6)の焦点の位置に楕円面鏡（8"')の第一焦点 F1を位置させると共に照明対象面（9)、例えば、ライン状の撮像領域（111) の位置に楕円面鏡 (8"')の第二焦点 F2を位置させる。また、光束集束素子として楕円面鏡を用いる画像読取装置は、例えば、図 44A〜C及び図 45A〜Cに示すような、集束レンズ (8)及び副照明レンズ (5')を含む照明系において、集束レンズ (8)を楕円面鏡（8'")に置き換えることによって、得られる。すなわち、図 44A〜C及び図 45 A〜Cに示すような、副照明レンズ (5')の位置に楕円面鏡 (8'")の第一焦点 F1を位置させると共に照明対象面（9)、例えば、ライン状の撮像領域（111)の位置に楕円面鏡（8'")の第二焦点 F2を位置させる。そして、図 47に示すように、楕円面鏡（8'") 及び変向ミラー（113)を配置する。また、図 48においては、平面鏡（55)を用いていないが、図 47に示すように、平面鏡（55)を楕円面鏡（8"')と共に用いることができる実施例 19

[0314] [実施例 19]

実施例 19は、本発明による、照明装置から放出される光束の発散度を抑制すると共に光利用率を向上させることができる別の照明系を、図 49及び図 50を参照して、説明する。

[0315] 図 49は、内面に反射面を有する照明装置の例を説明する図である。図 49に示す照明装置は、 LED及び LEDの位置に焦点を有すると共に LEDから放出される光を反射して概略平行光束として出力する回転放物面鏡 (放物面鏡の焦点から放出される光束は、平行光束として出力される）を有する光源（1)、シリンダレンズアレイである集光レンズ（3)、シリンダレンズアレイである照明レンズ（5)、及びシリンダレンズである統合レンズ（7)を含む。図 49に示す照明装置は、図 49に示す面内では、光源（1) から放出される平行光束を、平行光束として出力する。

[0316] し力、しながら、光源（1)の LEDは、実際には、ある面積又は体積を有するので、回転放物面の焦点から外れた LEDの位置から放出される光束は、平行光束ではなぐ発散する光束として出力される。

[0317] 図 50は、 LEDから放出されると共に回転放物面鏡で反射される光束の相対放射強度分布の例を示す図である。図 50において、横軸は、 LEDから放出されると共に回転放物面鏡で反射される光束の放射角度 (° )を表し、縦軸は、 LEDから放出されると共に回転放物面鏡で反射される光束の相対放射強度（％)を表す。 LED力ら放出されると共に回転放物面鏡で反射される光束の相対放射強度分布は、 LEDの大きさ及び回転放物面鏡の F値にも依存するが、現実には、例えば図 50に示すような分布を有する。図 50に示す光源（1)については、 ± 5° の放射角度で光源（1)から出力される光の相対放射強度は、完全な平行光の相対放射強度の約 50%である。上述した実施例では、集束レンズ (8)で受光することができる光束は、光源（1)からの放射角度が、 0° ± 1〜2° の範囲にあるような光束である。そこで、 0° ± 1〜2° の範囲外の放射角度の光束を利用するために、照明装置（9)の内壁を、反射板の鏡面のような反射面（56)にする。これにより、図 49に示す光源（1)から発散する光束 (a、 b、 c)のうち、統合レンズ (7)の幅 dの範囲外に出力される光束 (b及び c)を、照明装置（9)の内壁における反射面（56)によって反射させ、集束レンズ (8)へ入射させることによって、照明系の光利用率を、 10%程度向上させることが期待される。

[0318] また、図 42に示すような画像読取装置において、照明装置（9)から発散する光束力例えば、二つの折り返しミラー（112a)及び（112b)で反射され、その反射光の一部が、読取系の結像レンズ（102)へ入射するというフレアが発生することがある。このようなフレアを低減又は防止するために、図 49に示すような照明装置において、照明装置の内壁の一方を、（反射面に代えて）光吸収板のような無反射の面にすると、光源（1)から発散する光の一部が、無反射面で吸収され、照明装置からフレア光の原因となる発散光の量を低減することができる。図 49において上側の反射面（56)をそのままとし、下側の反射面（56)を吸収面に代えると光線 bは放射されるが、光線は吸収さて照明装置からは放射されない。その結果、先に述べた照明装置における光の利用率の向上効果は半減する。

[0319] なお、図 49に示す照明装置は、副集光レンズ（3')、副照明レンズ (5')、又はリレーレンズ (6)を含んでもよぐ集光レンズ（3')、副照明レンズ（5')、又はリレーレンズ（6) を含む照明装置でも、同様の効果を有することが、期待される。

実施例 20

[0320] [実施例 20]

実施例 20は、プリズムを使用して、光利用率を向上させることができるカラー画像読取装置を、図 51〜図 54を参照して、説明する。

[0321] 図 51は、画像読取装置の副走査方向における撮像領域での照度分布を説明する図である。ここで、図 51 (a)は、今まで説明してきた照明形をそのまま画像読取装置へ組み込んだ場合の副走査方向における撮像領域での照度分布の概念を説明する図であり、図 51 (b)は、本発明による画像読取装置の副走査方向における撮像領域での照度分布を説明する図である。図 51 (a)及び図 51 (b)において、横軸は、画像読取装置の副走查方向における撮像領域での相対的な位置を表し、縦軸は、画像読取装置の副走查方向における撮像領域でのその位置における相対照度を表す。図 52は、本発明によるプリズムを含む照明系を用いる画像読取装置の第一の例を説明する図である。

[0322] 従来の画像読取装置の副走査方向における撮像領域での照度分布は、図 51 (a) に示すように、撮像領域と照明光軸との交点で最大の照度を有する分布である。一方、カラー画像読取装置においては、一次元撮像素子は、副走查方向に 1ライン CC Dを 3ライン分並べてある。また、各々の 1ライン CCDの前面には、赤色（R)、緑色（G )、青色（B)のカラーフィルターのいずれかが設けられている。また、 1ライン CCD間の間隔は、例えば、撮像領域上での 4〜8画素分あけて設定される。その結果、各色に対応する 1ライン CCDに入射する、撮像領域からの光量には、画像読取装置の副走査方向における撮像領域での照度分布が反映され、各色に対応する 1ライン CC Dに入射する光量は、図 51 (a)に示すような、 R、 G又は B用の 1ライン CCDに対応する、撮像領域における位置の照度に比例する。図 51 (a)においては、 R又は B用の 1ライン CCDに対応する撮像領域における位置の照度は、 G用の 1ライン CCDに対応する撮像領域における位置の照度よりも相対的に低い。撮像領域における照度分布によって生じる、 R、 G及び B用の 1ライン CCDの間における光量の差は、一般的には、 1ライン CCDからの信号を電気的に処理する際の増幅率を変えることによつて、補正できるが、画像読取装置における光利用率の向上の観点からは、図 51 (b) に示すように、各色用の 1ライン CCDに対応する撮像領域における位置での各色の照明光の相対強度が、最大であることが望ましい。

[0323] 例えば、図 52に示すように、画像読取装置における照明光の光路中にプリズム（5 7)を揷入すると、プリズム（57)の分散効果によって、放物面鏡（8')及び楕円面鏡（8 "')のようなミラーによって反射された照明光を、その波長に対して分散させることができ、その波長に対して分散された照明光を、撮像領域（111)に照射することができる。このように、プリズム（57)並びに放物面鏡（8')及び楕円面鏡（8'")のようなミラーの組み合わせによって、互いに異なる波長を備えた照明光、すなわち、互いに異なる色を備えた照明光を、撮像領域（111)における異なる位置に集束させることができ、互いに異なる色を備えた照明光は、撮像領域（111)における異なる位置で最大の照度を与える。このように、 R、 G及び Bの照明光が、それぞれ、 R、 G及び B用の 1ライン CCDに対応する撮像領域における位置で、概略最大の照度を有するように、プリズムによって R、 G及び Bの照明光を分散させることができる。すなわち、図 51 (b)に示すように、各色用の 1ライン CCDに対応する撮像領域における位置での各色の照明光の相対強度を、概略最大にすることができる。

[0324] 図 53は、本発明によるプリズムを含む照明系を用いる画像読取装置の第二の例を説明する図である。図 53に示すように、鏡面（57')を備えたプリズム（57)、並びに、放物面鏡（8')及び楕円面鏡（8'")のようなミラーの組み合わせを、カラー画像読取装置に用いることもできる。図 53に示すような画像読取装置においては、放物面鏡（ 8')及び楕円面鏡（8'")のようなミラーで反射された照明光は、鏡面（8')を備えたプリズム（57)に入射する。鏡面（8')を備えたプリズム (57)に入射した照明光は、プリズムの分散効果によって、その波長に対して分散されると共に、その波長に対して分散された照明光は、プリズム (57)の鏡面（57')によって撮像領域（111)に反射される。このように、互いに異なる波長を備えた照明光、すなわち、互いに異なる色を備えた照明光を、撮像領域（111)における異なる位置に集束させることができ、互いに異なる色を備えた照明光は、撮像領域（111)における異なる位置で最大の照度を与える。図 53に示すように、鏡面（57')を備えたプリズム（57)における照明光の反射を用レ、る場合における、必要な分散を得るための鏡面（57')を備えたプリズム（57)の頂角は、図 52に示すようなプリズム（57)を通じて照明光の透過を用いる場合におけるプリズム (57)の頂角の半分である。

[0325] なお、図 52及び 53に示すプリズム（57)は、撮像領域（111)の近傍に配置されている。よって、主走查方向おけるプリズム（57)の長さは、主走查方向における撮像領域（111)の長さとほぼ同等である。

[0326] 図 54は、本発明によるプリズムを含む照明系を用いる画像読取装置の第三の例を説明する図である。図 54に示すように、プリズム（57)を、照明装置内に又は照明装置の出口付近に配置すると、画像読取装置の主走査方向におけるプリズムの大きさを、比較的小さくすることができる。ただし、画像読取装置に、集束レンズ (8)のような光束集束素子を設ける場合には、光束集束素子における各色の照明光の集束を考慮して、プリズムによる照明光の分散 (プリズムの屈折率及び頂角）を決定することが要求される。

実施例 21

[0327] [実施例 21]

実施例 21は、光利用率を向上させることができるカラー画像読取装置を、図 55及び図 56を参照して、説明する。

[0328] 図 55は、本発明による光利用率を向上させることができるカラー照明系の例を説明する図である。ここで、図 55 (a)は、カラー照明系の上面図であり、図 55 (b)は、カラ一照明系の正面図であり、図 55 (c)は、カラー照明系の側面から見た光源の図である。

[0329] 図 55 (c)に示すように、カラー照明系の光源（1)は、複数の LED及び LEDから放出された光を反射すると共に平行光として出力する複数の回転放物面鏡を含む。なお、各々の LEDは、対応する回転放物面鏡の焦点に位置する。カラー照明系の光源（1)における複数の LEDについては、画像読取装置の主走査方向（71)に対応する方向に、同一の発光色の LEDを配置する。一方、画像読取装置の副走查方向（ 72)に対応する方向には、互いに異なる発光色の LEDを、例えば、図 55 (c)に示すように赤色（R)の LED、緑色（G)の LED及び青色（B)の LEDのような三色の LED を、配置する。

[0330] また、図 55 (a)及び図 55 (b)に示すように、カラー照明系の照明装置は、光源（1) に加えて、副走查方向（72)について、各色の LEDに対応するシリンダレンズで構成されるシリンダレンズアレイの副集光レンズ (3')、集光レンズ（3)、照明レンズ（5)、統合レンズ (7)、副照明レンズ（5')及び副統合レンズ（7')を有する。さらに、カラー照明系は、カラー照明装置に加えて、副走查方向（72)について、副集光レンズ (3')によって分割された光束を照明対象面（9)に集束させるための、集束レンズ (8)、放物面鏡 (8')及び楕円面鏡 (8"')のような光束集束素子を含む。

[0331] 図 55 (a)に示すように、図 55 (a)に示す面内で（主走査方向（71)につレ、て）、集光レンズ (3)、照明レンズ（5)及び統合レンズ (7)が作用し、カラー照明系は、図 32及び図 33に示す照明系と同様の機能を有する。

[0332] 図 55 (b)に示すように、図 55 (b)に示す面内で（副走査方向（72)について）、副集光レンズ (3')のシリンダレンズアレイを構成するシリンダレンズの焦点距離は、副集光レンズ（3')力副照明レンズ（5')までの距離 hであり、副集光レンズ（3')のシリンダレンズアレイを構成するシリンダレンズは、光源 1の各色の LED及び回転放物面に対応する。また、副照明レンズ (5')も、副集光レンズ (3')のシリンダレンズアレイと（シリンダレンズの形状及び数について）同一である。また、副統合レンズ（7')の焦点距離は、副統合レンズ（7')力集束レンズ（8)までの距離 gであり、集束レンズ (8)の焦点距離は、 1/ (1/ (b' + g) + 1/a')であり、ここで、 a，は、集束レンズ (8)から照明対象面（9)までの距離であり、 b'は、副照明レンズ（5')力副統合レンズ（7')までの距離である。このように構成すると集束レンズ 8の中心で B、 G、 R各色の光軸が交わり、照明対象面（9)では Pの間隔を置いて R、 G、 Bの焦点位置をずらせる。その位置関係は光源側で上から B、 G、 Rと配置すると、照明対象面上では R、 G、 Bと反転する。なお、副照明レンズ (5')を構成するシリンダレンズの焦点距離 h及び副統合レンズ (7 ')の焦点距離 gの合成焦点距離は、図 45Aに示す照明系の副照明レンズ (5')の焦点距離と一致し、図 55に示すカラー照明系における集束レンズ (8)の作用も、図 45 Aに示す照明系の集束レンズの作用と同じであるので、図 55における個々の色の L EDに対するカラー照明系の光利用率は、図 45Aにおける照明系の光利用率と同様である。し力ながら、図 55に示すカラー照明系においては、 R、 G、 Bの光学系のような、互いに異なる色に対する光学系の光軸を、副走查方向において、シフトさせてあるので、照明対象面（9)上における互いに異なる位置で、各色の照明光の相対強度を、概略最大にすることができる。例えば、図 51 (b)に示すように、各色用の 1ライン CCDに対応する撮像領域における位置での各色の照明光の相対強度を、概略最大にすることができる。その結果、互いに異なる色の全体に対するカラー照明系の光利用率を向上させることができる。

[0333] なお、図 55に示すカラー照明系は、図 45Aに示す照明系に対応するが、図 45B 又は図 45Cに示す照明系に対応するカラー照明系も設計することができる。さらに、図 44A〜Cに示す照明系の構成のように、副集光レンズ（3')を用いないカラー照明系を設計することもできる。この場合にも、個々の色の LEDに対する設計されたカラ一照明系の光利用率は、図 44における対応する照明系の光利用率と同様であり、互いに異なる色の全体に対するカラー照明系の光利用率を向上させることができる。

[0334] なお、図 55に示す照明系における副集光レンズ（3')及び副照明レンズ（5')のシリンダレンズアレイは、図 46に示す照明系における副集光レンズ（3')及び副照明レンズ（5')のシリンダレンズアレイと異なる作用を有する。すなわち、図 46に示す照明系においては、一色の光源から放出される光束を分割するように、副集光レンズ（3')及び副照明レンズ (5')のシリンダレンズアレイを構成するのに対して、図 55に示す照明系においては、一色の光源に一つのシリンダレンズが対応するように、三色の光源に対して三個のシリンダレンズからなるシリンダレンズアレイが対応するように、副集光レンズ（ 3' )及び副照明レンズ（ 5 ' )のシリンダレンズアレイを構成する。

[0335] 図 55に示すカラー照明系の照明効率を向上させるためには、副走查方向（72)について、集束レンズ (8)の位置で照明光が広がり過ぎないように、副集光レンズ（3') 力副照明レンズ (5')までの距離 hに対する副照明レンズ (5')から集束レンズ (8)までの距離 gの比 g/hが、小さいことが好ましい。よって、主走査方向（71)において作用する集光レンズ（3)、照明レンズ (5)及び統合レンズ（7)は、副集光レンズ (3')と副照明レンズ (5')との間に挟まれる。し力、しながら、集光レンズ（3)、照明レンズ（5) 及び統合レンズ (7)は、必ずしも、副集光レンズ（3')と副照明レンズ（5')との間に挟まれる必要はない。

[0336] 図 56は、複数のレンズ機能を一体化したレンズを有する照明系の例を説明する図である。図 56 (a)は、その照明系の上面図であり、図 56 (b)は、その照明系の正面図である。

[0337] 図 56に示す照明系においては、図 55に示すような集光レンズ（3)及び副集光レンズ（3')が一体化されている。図 56においては、照明レンズ（5)及び副照明レンズ（5' )は、別個のシリンダレンズアレイであるが、照明レンズ（5)及び副照明レンズ（5')を一体化することもできる。このように、照明系において、互いに隣接する個別のシリンダレンズ (アレイ）を一体化することができる。具体的には、個別のシリンダレンズ (ァレィ）を一体化した形状を有する光学素子を、プラスチック成形を用いて得ることができる。

実施例 22

[0338] [実施例 22]

実施例 22は、画像読取装置の主走查方向における照度分布を改善する照明系を、図 57及び図 58を参照して、説明する。

[0339] 図 57は、読取系の結像レンズによって結像された像の明るさの特性を説明する図である。図 58は、画像読取装置の主走查方向における好適な照度分布を説明する図である。図 58において、横軸は、結像レンズの光軸に対する角度 Θであり、縦軸は、読取系の結像レンズによって結像された、角度 Θにおける像の相対的な明るさ又は撮像領域における好ましい相対的な照度（相対強度）を表す。なお、結像レンズの光軸の方向における像の明るさ又は撮像領域における照度を 1とする。また、図 58 における（i)は、角度 Θに対する像の相対的な明るさの分布を表し、図 58における（ii )は、角度 Θに対する好適な照度分布を表す。

[0340] 図 57に示すように、主走査方向（71)におけるライン状の撮像領域（111)が、結像レンズ（102)の光軸に対して垂直に配置されていると、読取系の結像レンズ（102) によって結像された、主走查方向（71)における撮像領域（111)における像の明るさは、一般的には、読取系の結像レンズの特性によって、結像レンズ（102)の光軸方向からの角度 Θが増加するに従って、又は、撮像領域（111)と結像レンズ（102)の光軸との交点から周辺に向力に従って、低下する。

[0341] 図 58の（i)に示すように、主走查方向（71)におけるライン状の撮像領域（111)に対して垂直に配置された結像レンズ（102)によって結像される像の明るさは、結像レンズ（102)の光軸方向からの角度 Θが増加するに従って減少してしまレ、、図 58の（i )に示すように、結像レンズ（102)の光軸方向における明るさの cos⁴ Θ倍となる。

[0342] 上述した画像読取装置においては、撮像領域、すなわち、照明対象面での照度分布を均一にすると共に光利用率の向上させる照明系及び画像読取装置の構成を説明してきたが、画像読取装置における撮像領域における照度分布については、結像レンズの特性を考慮すすることが好ましい。

[0343] 上述した照明系においては、集光レンズ（3)を構成するシリンダレンズの焦点距離を cに設定し、照明レンズ (5)を構成するシリンダレンズの焦点距離を 1/ (1/ (a + b ) + l/c)に設定することによって、照明対象面（9)における照度分布を均一化した。そのために、照明光に対する、集光レンズ (3)及び照明レンズ (5)を構成するシリンダレンズの円筒収差 (球面レンズの球面収差に対応する）の影響を受ける部分は捨てていたので、上述した照明系の光利用率を落としていた。

[0344] より詳しくは、集光レンズ（3)の光軸（副光軸）付近の光束は、集光レンズ（3)を構成するシリンダレンズの円筒収差の影響をあまり受けず、照明レンズ（5)の中心部に集束し、照明レンズ (5)を通過し、照明対象面（9)内に均一に照射される。一方、集光レンズ (3)の周辺部分を通過する光束は、集光レンズ（3)を構成するシリンダレンズの円筒収差の影響を受け、照明レンズ (5)の手前で集束してしまい、照明対象範囲から外れてしまう。また、このような照明系を画像読取装置で用いる場合には、照明光束の拡大率が、数十倍であり大きいため、大きい円筒収差の大きな部分も使用せざるを得ない。そこで、集光レンズ（3)の周辺部分を通過すると共に集光レンズ（3 )を構成するシリンダレンズによって発生した大きい円筒収差の影響を受けた光束も、照明レンズ（5)によって照明対象面（9)の周辺部分に取り込んで照射することによつて、結像レンズ（102)の cos⁴ Θ特性とは逆である、図 58の（ii)に示す l/cos⁴ eの特性を有する照度分布を、照明対象面（9) (撮像領域（11 1) )で得ることが可能である。

[0345] 具体的には、集光レンズ（3)と照明レンズ（5)との間の間隔を、集光レンズ（3)及び照明レンズ (5)の焦点距離の数％から十数％だけ離す。この場合には、集光レンズ（ 3)の周辺部分を通過する光束も、照明対象領域の周辺部分に到達することができ、照明対象面（9)における周辺部分における照度が、照明対象面（9)の中心部分における照度よりも高くなり、概略 1/cos⁴ Θの特性に近い分布を有する。また、シミュレーシヨンの結果、照明対象面（9)における全体の照度も向上し、照度分布を均一にする場合と比較して、約 50%の照明効率の向上が認められた。

実施例 23

[0346] [実施例 23]

実施例 23は、集光レンズを含まない照明系の例を、図 59を参照して、説明する。図 59は、本発明による、集光レンズを含まない照明系の例を説明する図である。前述の実施例における照明系は、集光レンズ (3)を含む。し力ながら、図 59に示すように、照明の効率が、低下しても、照明系に含まれる部品点数を減少させることが望まれる場合には、照明系力集光レンズ（3)を除去してもよい。図 59に示すように、集光レンズ (3)を含まない照明系においてもまた、光源（1)から放出される光束を、複数のレンズで構成される照明レンズ (5)によって照明対象面（9)に照明し、照明レンズ（5)に含まれる複数のレンズを通過する光束を、統合レンズ（7)によって、照明対象面（9)上で重畳させることができる。ここで、照明レンズ（5)を構成する複数のレンズは、光源（1)から放出される光束から複数の光束を取得し、それら複数の光束が照射対象面（9)上で部分的に重なり合うように、それら複数の光束を照射対象面（9) 上に照射する作用を有する。

実施例 24 [0347] [実施例 24]

実施例 24は、統合レンズを含まない照明系の例を、図 60及び 61を参照して、説明する。図 60は、本発明による、統合レンズを含まない照明系の例を説明する図である。ここで、図 60 (a)は、統合レンズを含まない照明系の上面図であり、図 60 (b)は、統合レンズを含まない照明系の正面図である。

[0348] 図 60 (a)に示すように、図 60 (a)に示す面内では、光源（1)から放出された光束を、集光レンズ（3)によって複数の光束に分割する。それら分割された光束は、照明レンズ (5)によって、照射対象面（9)に照射され、照射対象面（9)上で部分的に重なり合う。なお、集束レンズ (8)は、図 60 (a)に示す面内では、平行平面板と同様の作用を有する。

[0349] 図 60 (a)に示すように、集光レンズ（3)及び照明レンズ（5)を構成するシリンダレンズの大きさ mの光束が、照射対象面（9)上で大きさ Mの光束に拡大される。また、照明レンズ (5)を構成する複数のシリンダレンズによって照明対象面（9)に照射された複数の光束は、照明対象面（9)上で、集光レンズ (3)及び照明レンズ (5)を構成するシリンダレンズの大きさ mだけシフトして、重なり合う。そして、照明レンズ（5)を構成する複数のシリンダレンズによって照明対象面（9)に照射された複数の光束の全てが重なり合う照明対象面（9)上の範囲は、均一に照明され、画像読取装置における読取対象領域とすることができる。図 60に示す照明系においては、読取対象領域は、 M-m X (シリンダレンズの数 1)である。従って、集光レンズ（3)及び照明レンズ（ 5)を構成するシリンダレンズの数が小さいとき、読取対象領域は、広くなる。また、実際には、集光レンズ（3)及び照明レンズ (5)を構成するシリンダレンズの大きさ mは、 lmmから数 mm程度である。よって、統合レンズを用いない場合、読取対象領域は、 lmmから数 mm程度の単位でしか減少しない。

[0350] 図 60 (b)に示すように、図 60 (b)に示す面内では、光源（1)から放出された光束は、平行光束として、集光レンズ（3)及び照明レンズ（5)を通過し、集束レンズ (8)によつて、照射対象面（9)上に集束させられる。ここで、集光レンズ (3)及び照明レンズ（ 5)は、図 60 (b)に示す面内では、平行平面板と同様の作用を有する。

[0351] さらに、この実施例でも実施例 23と同様に集光レンズ (3)を除去しても光利用効率が少し悪くはなるが本発明の本質を外すものではない。

[0352] 図 61Aは、一つの光源に対して奇数個のシリンダレンズからなるシリンダレンズァレィを用いる照明系の例を説明する図である。ここで、図 61A (a)は、光源のから放出される光束の強度分布を表す図であり、図 61A (b)は、照明対象面における照度分布を説明する図である。

[0353] 図 60に示すような照明系において、直径 Dを備えた光源（例えば、 LED +コリメ一トレンズ又はミラー）から、図 61 A (a)に示すような強度分布で光束を放出する。図 61 A (a)に示すような強度分布で放出された光束は、幅 ml、 m2、 m3を有する三個のシリンダレンズ力、らなる集光レンズ（3)及び照明レンズ（5)を通過する。シリンダレンズ mlを通過した光は、図 61A(b)に示すように、照明対象面（9)で ml'によって表される照度分布を有する。同様に、シリンダレンズ m2を通過した光は、照明対象面（9)によって m2'によって表される照度分布を有し、シリンダレンズ m3を通過した光は、照明対象面（9)によって m3'によって表される照度分布を有する。その結果、シリンダレンズ ml、 m2、 m3を通過した光の全体は、照明対象面（9)上に、 ml'、 m2'、 m3'によって表される照度分布の重ね合わせの照度分布で、照明され、照明対象面（9)上におレ、ては、読取対象領域 Mの範囲で均一な照度分布が得られる。

[0354] 図 61Bは、一つの光源に対して偶数個のシリンダレンズ力なるシリンダレンズァレィを用いる照明系の例を説明する図である。ここで、図 61B (a)は、光源のから放出される光束の強度分布を表す図であり、図 61B (b)は、照明対象面における照度分布を説明する図である。

[0355] 図 60に示すような照明系において、直径 Dを備えた光源（例えば、 LED +コリメ一トレンズ又はミラー）から、図 61B (a)に示すような強度分布で光束を放出する。図 61 B (a)に示すような強度分布で放出された光束は、幅 ml、 m2、 m3、 m4を有する四個のシリンダレンズからなる集光レンズ（3)及び照明レンズ（5)を通過する。シリンダレンズ mlを通過した光は、図 61B (b)に示すように、照明対象面（9)で ml'によって表される照度分布を有する。同様に、シリンダレンズ m2を通過した光は、照明対象面（9)で m2'によって表される照度分布を有し、シリンダレンズ m3を通過した光は、照明対象面（9)で m3'によって表される照度分布を有し、シリンダレンズ m4を通過した光は、照明対象面（9)で m4'によって表される照度分布を有する。その結果、シリンダレンズ ml、 m2、 m3、 m4を通過した光の全体は、照明対象面（9)上に、 ml'、 m2'、 m3'、 m4'によって表される照度分布の重ね合わせの照度分布で、照明され、照明対象面（9)上においては、読取対象領域 Mの範囲で均一な照度分布が得られる。

[0356] なお、上述した実施例において、光束集束素子は、集束レンズ又は放物面鏡及び楕円面鏡のような反射鏡であるが、他のレンズの一部を反射鏡に置き換えることができる。例えば、統合レンズ（7)は、放物面鏡であってもよい（この場合には、照明装置の全体を逆向きにするカ又は、さらに一枚の平面鏡を揷入する必要がある）。

[0357] また、光源としては、 LED以外の光源を用いてもよい。

[0358] さらに、照明系及び読取系を単一の走行体に設けてもよぐこの場合には、単一の走行体を用いて原稿を走査し、原稿の画像を読み取ることができる。この場合は、照明装置、結像レンズ、一次元読取装置などが単一の走行体に乗るので二つの走行体を用いる方法に比べると、質量が増大してしまうので高速に移動させるのが難しくなるが、フレアの発生源が減るのでその点では有利となる。

[0359] 以上、本発明の実施の形態及び実施例を具体的に説明してきたが、本発明は、これらの実施の形態及び実施例に限定されるものではなぐこれら本発明の実施の形態及び実施例を、本発明の主旨及び範囲を逸脱することなぐ変更又は変形することができる。

[0360] この出願は、 2005年 3月 18日に出願された日本出願の特願 2005— 080772号に基づく優先権及び 2006年 3月 17日に出願された日本出願の特願 2006— 0757 11号に基づく優先権の利益を主張するものであり、これらの出願の内容の全体は、ここに参照によって組み込まれる。

産業上の利用可能性

[0361] 本発明を、デジタル PPCのような画像形成装置に含まれ、且つ、固体撮像素子、結像レンズ及び照明装置を有する縮小光学系を含む画像読取装置及び画像読取方法に適用することができる。本発明による画像読取装置を、原稿台の上側から画像を読み取る、フィルムスキャナ及びブック原稿用のスキャナなどにもまた適用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 光源により照明した原稿からの反射光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、該原稿の画像を一次元に読み取り、これを走查することによって 2次元の画像を読み取る画像読取装置であって、

少なくとも複数のレンズを有する照明レンズと、

複数の光束を重畳させる手段とを備えて成り、

上記光源から発する光束を複数に分割し、この分割された複数の光束を上記原稿面上に重畳させることを特徴とする画像読取装置。

[2] 上記光源が複数の光源から成り、

光束を分割する方向での光源の数と、光束を分割する数とを不一致としたことを特徴とする請求項 1に記載の画像読取装置。

[3] 上記光源が複数の光源から成り、

光束を分割する方向に複数の光源を配置し、該光束を分割する方向に直交する方向には、上記複数の光源の光束の分布を補完するように更に光源を配置したことを特徴とする請求項 1に記載の画像読取装置。

[4] 上記光源が複数の光源から成り、

上記それぞれの光源からの光束を略平行光とした後、上記照明レンズにより光束を複数に分割することを特徴とする請求項 1に記載の画像読取装置。

[5] 上記光源に LEDを用いたことを特徴とする請求項 1に記載の画像読取装置。

[6] 上記複数の光束を原稿面上に重畳させる手段として、統合レンズを用いたことを特徴とする請求項 1に記載の画像読取装置。

[7] 上記光源により撮像領域を照明する照明光と該撮像領域から反射する画像光とを、同一の反射面によって折り返すことを特徴とする請求項 1に記載の画像読取装置。

[8] 光源により照明した原稿からの反射光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、該原稿の画像を一次元に読み取り、これを走査することによって 2次元の画像を読み取る画像読取方法において、

上記光源から発する光束を複数に分割し、この分割された複数の光束を上記原稿面上に重畳させることを特徴とする画像読取方法。請求項 1に記載の画像読取装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。

光源から放出された光を対象に照明する照明装置において、

少なくとも一つの面内において、光源から放出された光から複数の光束を取得し、該複数の光束を該対象に照明する少なくとも一つの光束照明素子を含むことを特徴とする照明装置。

少なくとも一つの面内において、前記複数の光束を前記対象において集束させる少なくとも一つの光束集束素子をさらに含むことを特徴とする請求項 10に記載の照明装置。

第一の面内において前記複数の光束を前記対象において重畳させると共に該第一の面と異なる第二の面内において前記複数の光束を前記対象において集束させる少なくとも一つの光学素子をさらに含むことを特徴とする請求項 10に記載の照明装置。

前記少なくとも一つの面は、第一の面及び該第一の面と異なる第二の面を含み、前記少なくとも一つの光束照明素子は、該第一の面内で光源から放出された光から複数の第一の光束を取得し、該複数の第一の光束を前記対象に照明する第一の光束照明素子、及び、該第二の面内で光源から放出された光から複数の第二の光束を取得し、該複数の第二の光束を前記対象に照明する第二の光束照明素子を含むことを特徴とする請求項 10に記載の照明装置。

少なくとも一つの面内において、前記光源から放出された光を前記複数の光束に分割する少なくとも一つの光束分割素子をさらに含むことを特徴とする請求項 10に記載の照明装置。

前記光束分割素子及び前記光束照明素子の間の間隔は、前記光束分割素子の焦点距離及び前記光束照明素子の焦点距離よりも長いことを特徴とする請求項 14 に記載の照明装置。

前記光源は、第一の波長領域に含まれる波長を備えた光を放出する第一の光源及び第二の波長領域に含まれる波長を備えた光を放出する第二の光源を含み、前記第一の光源及び前記第二の光源は、少なくとも一つの面内において、前記対象における前記第一の波長領域に含まれる波長を備えた光の照度のピーク位置が、前記対象における前記第二の波長領域に含まれる波長を備えた光の照度のピーク位置と異なるように、配置されることを特徴とする請求項 10に記載の照明装置。

[17] 少なくとも一つの面内において、前記光源から放出された光を、該光の波長に対して分散させる波長分散素子をさらに含むことを特徴とする請求項 10に記載の照明装置。

[18] 光源から放出された光を対象に照明する照明方法において、

少なくとも一つの面内において、光源から放出された光から複数の光束を取得し、該複数の光束を該対象に照明することを含むことを特徴とする照明方法。

[19] 画像を備えた原稿に光源力放出された光を照明し、該原稿から反射された光を取得して該画像を読み取る画像読取装置にぉレ、て、

請求項 10に記載の照明装置を含むことを特徴とする画像読取装置。