图像读取光学系统和图像读取设备的制作方法

本发明涉及图像读取光学系统和图像读取设备。

背景技术：

专利文献1公开了一种图像读取设备，该图像读取设备设置有光源、成像光学系统、图像捕获元件、存储器和处理器。在该成像光学系统中，多个单元被布置在主扫描方向上并且在次扫描方向上被布置成两行，该多个单元是各自独立光学系统且在文档侧是远心的。在每一个单元中，第一反射会聚光学元件、孔径和第二反射会聚光学元件从文档开始顺序布置。只有第一反射会聚光学元件和第二反射会聚光学元件设置为使光路弯曲的光学元件。

专利文献1：jp-a-2012-054910。

技术实现要素：

本发明的示例性实施方式的目的是提供图像读取光学系统和图像读取设备，其中，当孔径光阑被设置在弯曲的光路中时，与采用仅由板状构件形成的孔径光阑的情况相比，该光路的弯曲角度小。

根据本发明的第一方面，一种图像读取光学系统包括：

图像读取单元，所述图像读取单元包括布置在第一方向上的多个读取元件；

第一反射光学系统，所述第一反射光学系统被构造为对反射光进行反射，所述反射光是从光源发射并且在待读取的对象上被反射的照射光；

第二反射光学系统，所述第二反射光学系统被构造为将在所述第一反射光学系统上被反射的所述反射光会聚到所述图像读取单元；以及

孔径光阑，所述孔径光阑包括形成有开口部的板状构件，所述开口部被构造为在所述第一方向上对在所述第一反射光学系统上被反射的所述反射光进行调节，所述板状构件包括沿着所述第一方向上的所述开口部的切线相对于所述开口部以预设角度弯曲的至少一个板状件。

根据本发明的第二方面，在第一方面的图像读取光学系统中，所述孔径光阑通过所述板状件在与所述第一方向交叉的第二方向上对在所述第一反射光学系统上被反射的所述反射光进行调节。

根据本发明的第三方面，在第一方面的图像读取光学系统中，所述板状件满足以下条件中的一个：

第一条件，其中，所述板状件沿着第一折返光的前进方向弯曲并且被设置在所述第一反射光学系统和所述第二反射光学系统之间，所述第一折返光入射到所述第一反射光学系统上，以及

第二条件，其中，所述板状件沿着第二折返光的前进方向弯曲并且被设置在所述第一反射光学系统和所述第二反射光学系统之间，所述第二折返光在所述第二反射光学系统上被反射。

根据本发明的第四方面，在第三方面的图像读取光学系统中，所述板状件满足以下条件中的至少一个：

所述板状件满足所述第一条件并且平行于所述第一折返光的前进方向弯曲的条件，以及

所述板状件满足所述第二条件并且平行于所述第二折返光的前进方向弯曲的条件。

根据本发明的第五方面，在第三方面的图像读取光学系统中，所述图像读取光学系统设置有满足所述第一条件的第一板状件和满足所述第二条件的第二板状件二者。

根据本发明的第六方面，在第五方面的图像读取光学系统中，所述第一板状件和所述第二板状件设置在不同平面上。

根据本发明的第七方面，一种图像读取设备包括：

光源，所述光源发射光使得用所述光照射待读取的对象；以及

第一方面的图像读取光学系统。

根据本发明的第一方面和第七方面，能够提供图像读取光学系统和图像读取设备，其中，当孔径光阑被设置在弯曲的光路中时，与采用仅由板状构件形成的孔径光阑的情况相比，该光路的弯曲角度小。

根据本发明的第二方面，与没有通过板状件将光在第二方向上进行调节的情况相比，即使当光路的弯曲角度小时，也可容易地应用孔径光阑。

根据本发明的第三方面，即使当光路的弯曲角度小时，也可在板状件抑制了对第一或第二折返光路的影响时，容易地应用孔径光阑。

根据本发明的第四方面，与板状件没有与第一折返光的光通量平行并且也没有与第三折返光的光通量平行的情况相比，板状件也可用作杂散光的阻挡壁。

根据本发明的第五方面，与只设置了第一板状件和第二板状件中的仅一个的情况相比，更可靠地实现板状件作为杂散光的阻挡壁的功能。

根据本发明的第六方面，与第一板状件和第二板状件设置在同一平面上的情况相比，焦深更大。

附图说明

将基于以下附图，详细描述本发明的示例性实施方式，其中：

图1是示出根据示例性实施方式的图像读取设备的示例性构造的示意性剖视图；

图2是示出根据示例性实施方式的图像读取光学系统的示例性构造的示意性剖视图；

图3a和图3b是用于说明根据示例性实施方式的孔径光阑的形状的视图；

图4a和图4b是各自示出根据示例性实施方式的图像读取光学系统的示例性构造的侧视图和平面图；

图5是示出根据示例性实施方式的图像读取光学系统的修改例的示意性剖视图；以及

图6是示出根据比较例的图像读取光学系统的构造的示意性剖视图。

具体实施方式

下文中，将参照附图描述本发明的示例性实施方式。

将参照图1描述根据本发明的示例性实施方式的图像读取设备12。图1示出了图像读取设备12的构造概况。图像读取设备12被附属地安装在例如图像形成设备中并且用于读取文档等(待读取的对象)。如图1中所示，图像读取设备12包括自动文档馈送器50和读取形成在文档表面上的图像的图像读取处理器52。

根据本示例性实施方式的自动文档馈送器50包括在其上装载文档的文档装载台60、传送文档的文档传送路径61和排出台62，文档在图像被读取之后被排出到该排出台62上。

文档传送路径61形成为u形，并且在该文档传送路径61周围设置有纸张传递辊63、传递辊64、预定位辊65、定位辊66、压纸辊67、出纸辊68和排出辊69。纸张传递辊63在文档传送期间向下移动，以拾取放置在文档装载台60上的文档。传递辊64将从纸张传递辊63发送的文档中的最上面的文档供应到自动文档馈送器的内部。预定位辊65暂时停止从传递辊64发送的文档并且校正该文档的倾斜。定位辊66暂时停止从预定位辊65发送的文档并且调节读取时间。压纸辊67使经过文档传送路径61的文档面对随后描述的台板玻璃70。出纸辊68和排出辊69将经读取的文档排出到排出台62。

图像读取设备12具有掠过从文档装载台60通过自动文档馈送器50发送的文档的表面的功能和对放置在随后描述的台板玻璃70上的文档的表面读取的功能。

台板玻璃70被设置在图像读取处理器52的外壳75的面对自动文档馈送器50的表面上。其图像待读取的文档可被放置在台板玻璃70上。台板玻璃70用作开口部，当自动文档馈送器50读取正在传送的文档时，光穿过该开口部照射文档。另外，在外壳75内，设置有读取单元(滑架)76，该读取单元76能在文档的传送方向(图1的y轴方向)上移动并且通过在台板玻璃70的读取位置m处停止来读取图像或者在贯穿整个台板玻璃70的扫描的同时读取图像。

读取单元76包括照射单元80(光源)、成像单元87和传感器88(图像读取器)。根据本示例性实施方式的图像读取光学系统86被配置为包括成像单元87和传感器88。

照射单元80被配置为具有例如被布置用作光源的多个白色发光二极管(led)。扩散/反射构件82将从照射单元80发射的光朝向文档表面扩散和反射。镜83、84和85是将从文档表面获得的反射光l引导到图像读取光学系统86的构件。

成像单元87具有将从文档表面获取的反射光l(光学图像)的光通量成形为适于传感器88中的光接收的形状的功能。成像单元87可以包括将从文档表面获取的光学图像光学上缩小的成像透镜(未示出)。随后将描述成像单元87的细节。

传感器88具有将从成像单元87获得的光学图像光电转换以生成红色(r)、绿色(g)和蓝色(b)的信号(图像信号)的功能。传感器88例如是在z轴方向上布置成三行的一维线传感器，该一维线传感器在x轴方向上延伸并且分别专用于r、g和b颜色。作为一个示例，使用电荷耦合器件(ccd)图像传感器。换句话说，传感器88被配置为使得图像捕获元件(读取元件)在x轴方向上彼此平行地布置。

随后，将描述在根据本示例性实施方式的图像读取设备12中，读取图像的顺序。

在图像读取设备12中，当放置在台板玻璃70上的文档待读取时，控制器(未示出)使读取单元76在扫描方向(图1中的箭头c的方向)上移动。另外，控制器使该读取单元76的照射单元80发射光并且用该光照射文档表面。通过该照射，来自文档的反射光l通过镜83、84和85被引导到图像读取光学系统86。被引导到图像读取光学系统86的光在传感器88的光接收表面上形成图像。传感器88对每一行的r、g和b颜色中的每个颜色基本上同时读取。当通过对贯穿整个文档尺寸的扫描执行了在行方向上的读取时，一页文档被读取。

同时，在图像读取设备12中，当读取放置在文档装载台60上的文档时，控制器(未示出)使放置在该文档装载台60上的文档沿着文档传送路径61被传送到台板玻璃70的读取位置m。在这种情况下，读取单元76定位于在图1中的实线所表示的位置处停止的状态。控制器使照射单元80发射光并且用该光来照射文档表面。因此，来自通过压纸辊67与台板玻璃70紧密接触的文档的反射光l通过镜83、84和85被引导到图像读取光学系统86。被引导到图像读取光学系统86的光在传感器88的光接收表面上形成图像。传感器88对每一行的r、g和b颜色中的每个颜色基本上同时读取。然后，当使得整个文档经过台板玻璃70的读取位置m时，一页文档被读取。

作为其中从文档表面获得的反射光l被成形为适于传感器88中的光接收的形状的光学系统，可以使用其中均在预定方向上具有焦度(power)(使光弯曲的强度)的多个反射光学系统彼此组合的图像读取光学系统。在其中多个反射光学系统彼此组合的图像读取光学系统中，必然产生折返光路。同时，在图像读取光学系统中，使用孔径光阑是为了调节光量、调节调制传递函数(mtf；光学系统的传递函数)、增大焦深以及其他原因。需要该孔径光阑来在传感器的长度方向(longlengthdirection)(图像捕获元件的布置方向，也就是说，图1中的x轴方向)和传感器的宽度方向(shortlengthdirection)(与图像捕获元件彼此平行布置的方向垂直的方向；图1中的z轴方向)二者上调节光。当设置有两个反射光学系统时，孔径光阑一般被定位在这两个反射光学系统之间。另外，反射光学系统可以被称为“成像镜”。

图6示出根据作为上述图像读取光学系统示例的比较例的图像读取光学系统200。如图6中所示，图像读取光学系统200包括成像镜100、成像镜102、孔径光阑104和传感器106。

这里，当旨在通过减小图像读取光学系统200尤其是在宽度方向上减小图像读取光学系统200来将图像读取光学系统200小型化，或者提高准确性时，也就是说，当旨在减小图6中的角θ1或θ2时，入射到成像镜100上的光(也就是说，从文档表面获得的反射光l)可以在宽度方向上被孔径光阑104阻挡(参见图6中的虚线圆)。导致其的原因在于孔径光阑104通常是通过在板状构件中形成诸如圆形的开口部来制造的，在长度方向和宽度方向二者上都需要有一定大小。

因此，在本示例性实施方式中，具有适于在长度方向上对光通量进行调节的开口部的板状构件设置有板状件，该板状件在开口部的长度方向上的切线位置处以预定角度弯曲。另外，适当地，通过该板状件及其端部(边缘)来在宽度方向上对光通量进行调节。因此，由于任意地设置板状件的角度，因此宽度方向上的孔径光阑被设置成在诸如图像读取光学系统200的折返光学系统中，不干扰在板状构件的位置上游或下游的光。因此，在宽度方向上减小了图像读取光学系统，使得光路的弯曲角度变小。在本文中的描述中，术语“在长度方向上对光通量进行调节”指的是对光通量进行调节以不在长度方向上扩展。

将参照图2至图4b描述根据本发明的示例性实施方式的图像读取光学系统。图2示出根据本示例性实施方式的图像读取光学系统86的示意性剖视图。如图2中所示，图像读取光学系统86包括成像单元87和传感器88。成像单元87包括成像镜90、成像镜92和孔径光阑94。

根据本示例性实施方式的成像镜90是将从文档表面获得的反射光l会聚并且将该光朝向成像镜92反射的反射镜(本示例性实施方式中为凹面镜)。根据本示例性实施方式的成像镜92是将成像镜90所反射的光朝向传感器88反射的反射镜(本示例性实施方式中为凹面镜)。设置在成像镜90和成像镜92之间的孔径光阑94将成像镜90所反射的光l的光通量在长度方向和宽度方向上进行调节。

也就是说，根据本示例性实施方式的孔径光阑94设置有随后将描述的开口部96和孔径光阑件94a和94b(板状件)，使得单个孔径光阑对反射光l的光通量在长度方向和宽度方向二者上进行调节。下文中，在长度方向上对反射光l的光通量进行调节的孔径光阑可被称为“第一孔径光阑”，在宽度方向上对反射光l的光通量进行调节的孔径光阑可被称为“第二孔径光阑”。另外，从光源到成像镜90的光、从成像镜90到成像镜92的光、和从成像镜92到传感器88的光中的每个可被称为“折返光”。

将参照图3a和图3b更详细地描述根据本示例性实施方式的孔径光阑94。图3a包括当在三个方向上观察时的孔径光阑94的三个视图。如图3a中所示，孔径光阑94包括：在其中具有打开的开口部96的孔径光阑板94c；以及孔径光阑件94a和94b，其被形成为相对于通过开口部96的端部的折线s1和s2在相反的方向上弯曲。

图3b是用于说明在具有图3a的构造的孔径光阑94中，调节长度方向和宽度方向上的反射光l的光通量的位置的视图。如图3b所示，通过开口部96的端部e1和e2来调节长度方向上的反射光l的光通量，并且通过开口部96的端部e3和e4来调节宽度方向上的反射光l的光通量。也就是说，在根据本示例性实施方式的孔径光阑94中，通过开口部96的端部e1和e2来形成第一孔径光阑，并且通过孔径光阑件94a和孔径光阑件94a的端部e3以及孔径光阑件94b和孔径光阑件94b的端部e4来形成第二孔径光阑。

返回图2，将更详细地描述孔径光阑94在宽度方向上的调节。在图2中，z轴方向上的反射光l的光通量的最上面的光束表示为光束lu，并且其最下面的光束表示为光束ld。如图2中所示，在根据本示例性实施方式的图像读取光学系统86中，孔径光阑件94a被设置成与入射到成像镜90上并且从成像镜90折返的光中的光束ld基本上平行，并且孔径光阑件94b被设置成与成像镜92和传感器88之间的折返光中的光束lu基本上平行。

如上所述的设置的孔径光阑94通过图3b中示出的端部e1和e2来在长度方向上对成像镜90和成像镜92之间的折返光的光通量进行调节，并且通过端部e3和e4来在宽度方向上对光通量进行调节。通过在图2中所示位置p1处对来自光束lu的光通量(下文中，“上部光通量”)的预定范围进行调节并且在图2中所示位置p2处对来自光束ld的光通量(下文中，“下部光通量”)的预定范围进行调节来执行宽度方向上的调节。

将参照图4a和图4b更详细地描述图像读取光学系统86。图4a是当在+y方向上观察时图2中示出的图像读取光学系统86的侧视图，图4b是当在-z方向上观察时图2中示出的图像读取光学系统86的平面图。

如图4a和图4b中所示，反射光l在成像镜90上被反射，并且通过孔径光阑94的开口部96中的端部e1和e2来在长度方向(x轴方向)上对反射后的折返光的光通量进行调节。也就是说，通过端部e1和e2来形成第一孔径光阑。同时，通过孔径光阑94的孔径光阑件94a及其端部e3和孔径光阑94的孔径光阑件94b及其端部e4在宽度方向(z轴方向)上对在成像镜90上被反射的折返光进行调节。也就是说，通过端部e3和e4来形成第二孔径光阑。

在根据本示例性实施方式的孔径光阑94中，孔径光阑件94a与光束ld基本上平行地设置，孔径光阑件94b与光束lu基本上平行地设置。因此，如图4a和图4b中所示，孔径光阑件94a没有干扰入射到成像镜90上的折返光的光通量(下文中，“上游光通量”)，并且孔径光阑件94b没有干扰在成像镜92和传感器88之间的折返光的光通量(下文中，“下游光通量”)。

换句话说，孔径光阑在宽度方向上的端部e3和e4被形成为没有被设置成干扰上游光通量和下游光通量的孔径光阑件94a和94b的端部(边缘)。另外，孔径光阑件94a设置在成像镜90和92之间的光通量(下文中，“调节目标光通量”)和上游光通量之间，并且孔径光阑件94b设置在调节目标光通量和下游光通量之间。在这种情况下，孔径光阑件94a和94b设置在不同平面上。因此，端部e3和e4被设置成与调节目标光通量几乎垂直，使得焦深变大。

由于具有上述构造的孔径光阑94在宽度方向上大幅减小，因此与根据比较例的图像读取光学系统200相比，根据本示例性实施方式的图像读取光学系统86在宽度方向上进一步小型化。

另外，由于孔径光阑件94a被构造为在x轴方向上延伸的板状件，因此孔径光阑件94a抑制因上游光通量造成的杂散光入射到调节目标光通量上。也就是说，孔径光阑件94a具有用于阻挡杂散光的阻挡壁的功能。同样地，由于孔径光阑件94b抑制因下游光通量造成的杂散光入射到调节目标光通量上，因此孔径光阑件94b也具有用于阻挡杂散光的阻挡壁的功能。

在本示例性实施方式中，将形成孔径光阑94的孔径光阑件94a和94b二者的形式作为示例进行了描述。然而，而不限于此，可根据例如待调节的光通量的状态来采用形成孔径光阑件94a和94b中的一个的形式。

在本示例性实施方式中，已经将通过将板状构件沿着与开口部96的端部一致的折线s1和s2弯曲来形成孔径光阑件94a和94b的形式作为示例进行了描述。然而，而不限于此，可通过将板状构件沿着设置在开口部96的其他内部部分中的折线(也就是说，图3a中示出的折线s3和s4)弯曲来形成孔径光阑件94a和94b。

在本示例性实施方式中，如图2中所示，已经将把孔径光阑94设置成使孔径光阑板94c基本上垂直于调节目标光通量的光轴的形式作为示例进行了描述。然而，而不限于此，孔径光阑94可被设置成使孔径光阑板94c相对于调节目标光通量的光轴倾斜。图5代表其中图2中示出的孔径光阑94被设置成以角度θ倾斜的图像读取光学系统86a和成像单元87a的示例。在图5中，由于孔径光阑94是倾斜的，因此孔径光阑件94a没有与上游光通量平行，并且孔径光阑件94b没有与下游光通量平行。然而，为了实现平行关系，可改变孔径光阑件94a和94b相对于孔径光阑板94c的角度。

在本示例性实施方式中，已经将具有大体矩形开口部96的孔径光阑94作为示例进行了描述。然而，而不限于此，考虑到例如待调节光通量的横截面形状，开口部的形状可以是圆形、椭圆形、三角形或其他。在这种情况下，折线s1和s2的位置可以是在长度方向(x轴方向)上针对开口部的切线的位置。

在本示例性实施方式中，已经将使用均具有预定方向上的焦度的成像镜90和92(本示例性实施方式中为凹面镜)作为构成图像读取光学系统的反射镜的形式作为示例进行了描述。然而，而不限于此，例如，可使用平面镜。例如，当平面镜设置在成像镜90和92之间时，光学路径被折返，使得图像读取光学系统86在y轴方向上的长度减小，并且图像读取光学系统86进一步小型化。

当使用均具有预定方向上的焦度的成像镜90和92作为构成图像读取光学系统的反射镜时，成像镜90和92中的每一个的焦度的方向可以是长度方向或宽度方向。另外，成像镜90和92二者都可具有焦度，或者其中只有一个可具有焦度。

在本示例性实施方式中，已经将使用两个成像镜(成像镜90和92)的形式作为示例进行了描述。然而，而不限于此，可使用三个或更多个成像镜。例如，可另外地在镜85和成像镜90之间或者在成像镜92和传感器88之间设置一个或更多个成像镜，以使前进的光折返。

在孔径光阑的前方和后方分别需要每一个具有正焦度的镜(会聚光学系统)，并且在其间可存在负焦度(放大光学系统)。对于本领域中理解现有孔径光阑技术的人员而言，显而易见的是，仅仅需要具有总正焦度的光学系统或光学系统组设置在孔径光阑前方(光路上的上游侧)，并且具有总正焦度的光学系统或光学系统组设置在孔径光阑后方(光路上的下游侧)。因此，在实现本发明的示例性实施方式中，镜的布置次序是任意的并且多个镜中的每个的焦度是正还是负也是任意的。本领域的技术人员容易理解，例如，即使当具有负焦度的镜紧挨在孔径光阑之前存在时，也可顺利实现本发明。

已经出于例示和描述的目的，提供了以上对本发明的示例性实施方式的描述。这不旨在是穷尽的或者将本发明限于所公开的精确形式。很显然，本领域的技术人员将清楚许多修改形式和变化形式。为了最佳地说明本发明的原理及其实际应用，选择并且描述了实施方式，由此使本领域的其他技术人员能够理解适于预期实际使用的各种实施方式和各种修改形式。本发明的范围旨在由随附权利要求书及其等同物限制。