图像读取装置的制作方法

专利名称：图像读取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及复印机等中使用的图像读取装置。
背景技术：
在复印机、扫描仪、传真机等中使用的通过使用一维摄像元件对读取位置处的图 像进行扫描而读取整个图像的图像读取装置中，大致分成两种方式。另外，一般，将排列有 一维摄像元件的方向称为主扫描方向，将进行扫描的方向称为副扫描方向。
两种方式中的一种是通过单目(monocular)的透镜将主扫描方向的整个图像縮 小转印到摄像元件上的方式，在复印机中主要用于表面的读取。在该方式中，通常，位于原 稿侧的摄像元件、透镜被固定，只有反射镜在副扫描方向上移动，对整个原稿进行扫描。在 该方法中，原稿侧的焦深(称为景深(d印th of field))大到几mm程度、例如6mm等，所以 具有如下优点即使原稿没有贴紧复印机的原稿读取面，也可以读取原稿。例如，具有即使 在书的装订处那样的无法贴紧原稿读取面的情况下焦点也不会模糊而能够进行读取的优 点，所以在复印机的表面读取中，主要使用该方式。存在从该方式派生的各种专利文献，例 如举出专利文献1 (称为以往方法1)。 上述两种方式中的另一种方式是将主扫描方向的图像分割成多个并通过复合透 镜(compound lens)读取图像的方式，通常称为接触型图像传感器。该方式用于复印机的 背面读取、传真机的原稿读取、纸币的识别传感器、个人计算机用的扫描仪等，以小型为特
征。作为该接触型图像传感器的光学系统，例如在专利文献2中公开了当前成为主流的现 有技术。此处，公开了如下的图像读取装置(称为以往方法2):作为复合透镜(在文献中 是柱状透镜阵列(rod lens array))，使用在半径方向上排列多个具有由某个函数规定的 折射率的分布的柱状透镜而进行了阵列化的透镜，得到正立等倍像(equalmagnification erected image)。 作为接触型图像传感器的光学系统中的代表性方式的另一个例子，例如有专利文
献3中公开的方式。在该方式中，通过在主扫描方向上分割的每个单元(cell)中设置的透
镜，对与单元对应的区域的图像进行縮小转印，成像于摄像元件。通过对针对每个单元设置
的摄像元件的输出信号进行图像合成，还原原稿面的图像(称为以往方法3)。 另外，虽然并非上述两个代表性的方式，但在专利文献4中公开了使用反射镜的
结构。该专利文献4中记载的原稿读取装置并非通过透镜阵列将原稿面进行转印后通过摄
像元件读取像，而属于通过设置在原稿的极附近的摄像元件直接读取原稿的图像的方式。
在该原稿读取装置中，使来自原稿面的反射光在薄的透明基板内传播，通过凹面镜聚光到
摄像元件。从专利文献4的图2也可知，凹面镜是圆柱形状，不具有主扫描方向的成像作用
(称为以往方法4)。 专利文献1 :日本特开平10-308852号公报
专利文献2 :日本特开平8-204899号公报
专利文献3 :日本特开平5-14600号公报
专利文献4 :日本特开平3-99576号公报(P2、(八)栏) 关于以往方法1 ，虽然如上所述具有景深较大这样的优点，但存在光学系统大型化
这样的问题。另外，存在如下问题为了在移动反射镜时使从原稿面到透镜为止的光路不发
生变化，必须控制光路途中的多个反射镜的移动速度，并且为此花费成本。 关于以往方法2，虽然具有小型且低成本这样的优点，但存在景深小这样的问题、
色像差大这样的问题。 关于以往方法3，在增大景深的情况下，存在装置大型化这样的问题、色像差变大 这样的问题。 关于以往方法4，存在原理上无法增大景深这样的问题。

发明内容
本发明是为了解决上述这样的问题点而完成的，其目的在于提供一种景深大且小 型的图像读取装置。 为了达成上述目的，本发明构成为如下。 S卩，本发明的第一方式的图像读取装置具备照明装置，用于对作为摄像对象的被 摄像物进行照明；将上述被摄像物进行成像的多个成像光学系统；摄像元件，与上述成像 光学系统对应地设置，对成像后的像进行摄像；以及图像处理装置，从通过上述摄像元件得 到的图像，还原原来的被摄像物，上述图像读取装置的特征在于，上述多个成像光学系统沿 着针对被摄像物的主扫描方向相互邻接地设置，将上述被摄像物进行反转縮小而成像，并 且，各个上述成像光学系统具有从上述被摄像物朝向上述摄像元件配置的具有第一焦距 的第一光学元件；位于上述第一光学元件的后侧的焦点位置上的光圈；以及在上述光圈的 后侧具有比上述第一焦距小的第二焦距的第二光学元件。 另外，也可以构成为各个上述成像光学系统在从上述被摄像物朝向上述摄像元件 的光路内还具有使光路折弯的反射镜。 另外，也可以构成为上述光圈在开口部具有使光路折弯的反射镜。 另外，上述第一光学元件以及上述第二光学元件中的至少一方也可以是反射型的
反身寸透镜(mirror lens)。 另外，上述第一光学元件以及上述第二光学元件中的至少一方也可以是在邻接的 成像光学系统间一体地成形的。 另外，也可以构成为上述光圈可以与开口部的大小不同的光圈进行交换。 另外，也可以构成为各个上述成像光学系统还具有配置在邻接的上述第二光学元
件间的遮光板。 另外，也可以构成为上述成像光学系统中的縮小倍率在上述各成像光学系统中相 同，是从O. 85至0. 6倍。 根据本发明的第一方式的图像读取装置，具备多个成像光学系统、以及摄像元件， 在各成像光学系统中，从被摄像物朝向摄像元件按照第一光学元件、光圈、第二光学元件的 顺序进行了配置。此处，以第一光学元件的第一焦距配置了第一光学元件和光圈。即，在被 摄像物侧，成像光学系统由远心光学系统构成。因此，从被摄像物的各点发出的主光线、即 通过各成像光学系统的入射瞳孔的中心的光线与被摄像物面垂直。因此，即使被摄像物面
4的位置变化，转印倍率也不变化，所以能够得到可以增大景深的效果。 而且，上述成像光学系统将第二光学元件中的第二焦距设定得比第一光学元件的 第一焦距小，将被摄像物进行反转縮小而成像。因此，可以实现图像读取装置的小型化。另 外，在邻接的成像光学系统中图像不会重叠。为了还原原来的被摄像物，通过图像处理来合 成由各成像光学系统摄像的像即可。即，由于是縮小光学系统，所以具有如下效果即使通 过各成像光学系统得到了倒立的像，像也不会相互重叠。而且，还具有如下效果即使由于 各成像光学系统间的透镜的制造误差、组装误差等而发生了各成像光学系统间的像的位置 偏差，也可以通过图像处理上的校正来还原没有偏差的正立像，可以缓和整个光学系统的 制造误差。


图1是示出本发明的实施方式1中的图像读取装置的概要结构的图。
图2是示出图1所示的图像读取装置的光学系统的结构图。 图3是示出在图2所示的图像读取装置中移动了原稿面时的状态的图。 图4是示出在图2所示的图像读取装置中摄像元件面上的主扫描方向的光强度分
布的曲线。 图5是示出图2所示的图像读取装置中的摄像元件的结构的一个例子的图。 图6是示出图2所示的图像读取装置中的摄像元件的结构的另一例子的图。 图7是本发明的实施方式2中的图像读取装置的光学系统的结构图。 图8是图7所示的图像读取装置中具备的透射型的第一以及第二透镜阵列的立体图。 图9是图7所示的图像读取装置中具备的光圈(即erture)阵列的俯视图。 图10是本发明的实施方式3中的图像读取装置的光学系统的结构图。 图11是示出本发明的实施方式4中的图像读取装置的光学系统的结构的立体图。 图12是本发明的实施方式6中的图像读取装置的光学系统的结构图。 附图标记说明 1 :原稿面;3 :第一透镜阵列;4 :第二透镜阵列;5 :光圈阵列;8 :摄像元件;13 :单 元；101 106 :图像读取装置；120、121 :折返反射镜；123 :第一反射透镜阵列；124 :第二 反射透镜阵列；125 :反射型光圈阵列；125a:开口部；129 :遮光壁；200 :照明装置；201 :图
像处理装置。
具体实施例方式以下，参照附图，对作为本发明的实施方式的图像读取装置进行说明。此外，在各
图中，对同一或同样的结构部分附加相同的标号。 实施方式1 图1示出本发明的实施方式1的图像读取装置101中具备的后述的单元13内的 一个中的概要结构的一个例子。图2是示出图像读取装置101的结构的原理的俯视图。该 图像读取装置101大致区分地具备与起到成像光学系统的功能的一个例子相当的单元13、 以及与各个单元13对应地设置的摄像元件8，另外，在以下说明的各实施方式中也相同，具备用于对作为摄像对象的被摄像物进行照明的照明装置200。各个单元13是对上述被摄像 物进行反转縮小而进行成像的光学系统，沿着相对上述被摄像物的主扫描方向、即图2所 示的X方向相互邻接地配置成直线状。另外，各单元13具有与起到第一光学元件的功能的 部分的一个例子相当的第一透镜3、光圈5、以及与起到第二光学元件的功能的部分的一个 例子相当的第二透镜4，它们是从上述被摄像物朝向摄像元件8按照第一透镜3、光圈5、第 二透镜4的顺序配置的。由摄像元件8取得的图像信号被发送到在图像读取装置中通常使 用的图像处理装置201。输出由图像处理装置201处理的图像信号，并用于使用该图像的装 置中。对于使用该图像的装置，例如可以举出显示器、原稿写入装置、纸币的真伪判定装置 等。另外，以下，作为上述被摄像物的一个例子，以原稿面l中的例如字符为例。并且，参照 附图，对图像读取装置101进行更详细的说明。 各个单元13在X方向上具有宽度M1的大小，并且沿着X方向，以由与上述宽度相 同的尺寸构成的距离M1的间隔(间距)排列。另外，在图2中，图示了在X方向上排列了 单元13-1 13-4这四个单元的结构，但不限于此，图像读取装置101具有多个即两个以上 的单元13即可。 在示出该原理结构的图2中，对于透镜，假设近轴近似成立的薄壁透镜而进行作 图。即，设为第一透镜3以及第二透镜4中的前侧和后侧的主平面在透镜的壁厚方向中心 位置处一致。另外，第一透镜3的焦距(相当于第一焦距)是fl，第二透镜4的焦距(相当 于第二焦距)是f2。 沿着从原稿面1至一维摄像元件8的光路，从原稿面1至第一透镜3的距离、更详 细而言从原稿面1至第一透镜3的前侧主平面的距离Ll大致是第一焦距fl。另外，从第 一透镜3至光圈5的距离、更详细而言从第一透镜3的后侧主平面至光圈5的距离L2是第 一焦距fl。而且，从光圈5至第二透镜4的距离、更详细而言从光圈5至第二透镜4的前 侧主平面的距离L3大致是第二焦距f2。另外，从第二透镜4至一维摄像元件8的距离、更 详细而言从第二透镜4的后侧主平面至一维摄像元件8的距离L4大致是第二焦距f2。因 此，一维摄像元件8位于原稿面1上的字符所成像的位置。 另外，如上所述，沿着上述主扫描方向排列了各单元13，所以各个单元13中具备 的第一透镜3、光圈5、以及第二透镜4沿着主扫描方向配置成阵列状。因此，以下，有时还 记载为第一透镜阵列3、光圈阵列5、第二透镜阵列4。 另外，关于一维摄像元件8，既可以如图5所示在基板上形成有在主扫描方向(X方 向)上连续地形成的受光区域9，也可以如图6所示按每个单元13进行分割而仅在成像出 像的区域形成有受光区域9。图5所示的结构具有摄像元件8的组装容易这样的优点，在图 6所示的结构中，具有形成摄像元件8的硅的使用量少、且成本降低这样的优点。
此处，以下为易于说明，代入具体的数值。将第一透镜3以及第二透镜4的焦距分 别设为fl = 12mm、f2 = 9mm。因此，距离L2 = 12mm。虽然距离Ll无需一定与fl相等，但 此处设为距离Ll = 12mm。距离L3也同样无需与f2相等，但此处设为距离L3 = 9mm。此 时，距离L4二9mm。另夕卜，将主扫描方向上的单元13的宽度Ml设为Ml = 6mm。另外，将光 圈5的开口形状设为圆形，将其直径设为小1.2mm。 在图2中的光学系统中，在图中还示出了原稿面1中的从某点列的光线的轨迹。使 用该光线的轨迹，与动作一起对如上所述构成的图像读取装置101中的光学系统的特征进行说明。 第一特征是针对各单元13中的每一个单元成为反转縮小光学系统。因此，可以构 成比作为摄像对象的被摄像物的大小还小型的图像读取装置101。 S卩，从原稿面1上的点列A、 B、 C、 D、 E发出的光线在摄像元件8的面上成像于点 A'、B'、C'、D'、E'。其中，在原稿面1上，来自存在于单元13的边界的点A以及点E的光线 还成像于点A"以及点E"。由于第一透镜3以及第二透镜4的焦距的关系是fl > f2，所以 各单元13的转印关系是反转縮小。在基于上述具体的数字的例子的情况下，縮小倍率是 f2 + fl = 0. 75倍。 因此，作为在成像面上在主扫描方向(X方向)上縮小反转为0.75倍的像，而得到 原稿面1中的图像信息。在示意地示出该情形时，是附加了标号11的字符"* "和附加了 标号12的字符"* "。在原稿面1上的一个单元13内存在字符"A " 11时，在该单元13的 摄像元件8中，得到将字符"A "11反转縮小了的字符"* "12。这样，各单元13构成了縮 小光学系统，所以即使针对每个单元13反转了像，像也不会在各单元13间相互重叠，而可 以通过图像校正来再现原来的被摄像物。由图像处理装置201处理上述图像校正。
第二特征是单元13构成被摄像物面侧的远心光学系统。这是从距离L2与第一焦 距fl相等的情况导出的结论，通过光圈5的开口部的中心的光线(主光线)是从原稿面1 垂直地发出的光线。即，上述主光线与光轴平行。在这样的结构中，如图3所示，即使原稿 面1向原稿面21在光轴方向(Z方向)上偏移，转印倍率也仍为0. 75倍而不变化。成像面 上的聚焦(just focus)位置在主扫描方向上不变动而仅在光轴方向(Z方向)上变动。通 过这样构成远心光学系统，可以设计在Z方向上具有较大的景深的光学系统。
景深的大小是通过光学系统的数值孔径F大致决定的。例如，在上述具体例的情 况下，各单元13的光学系统的数值孔径F是F二 10。 一般的复印机的分辨率(像素密度) 是600dpi、S卩l个像素42iim。作为光学系统中要求的MTF的值，基准是例如以空间频率 61p/mm下的值确保30X以上。在上述Fl = 10的情况下，清除上述MTF的基准的景深显然 根据具体的各个透镜设计而变动，在特意举出具体的数值时，是士lmm。可以通过只改变光 圈5的开口部的直径来任意地设定景深，如果减小上述开口部的直径来增大F值，则还可以 得到更大的景深。 因此，为了可以容易地变更景深，在图像读取装置101中，采用可以更换光圈5的 结构，或者，也可以具备具有可以改变光圈开口部的大小的结构的光圈。另外，还可以在以 下记载的各实施方式中采用该结构。 第三特征是将宽度M1的单元13按每个规定的间隔M1邻接地排列成直线状。从各 单元13的中心附近、例如点C发出的光线仅通过配置在一个单元13内的光学元件而成像 于摄像元件8上。另一方面，单元13的边界部分中的来自原稿面1的光线、例如单元13-1 与单元13-2的边界中的点A在摄像元件8面上分离为属于单元13-2的点A'和属于单元 13-1的点A"而成像。即，在第一透镜阵列3上属于单元13-1的光线通过单元13-1内的光 路而到达点A"，在第二透镜阵列4上属于单元13-2的光线通过单元13-2内的光路而到达 点A'。在点A的附近的点的情况下，光线也根据到达第一透镜阵列3的光线的比例而分配 到单元13-1和单元13-2，成像于点A'的附近和点A"的附近。 S卩，邻接的单元13间的边界附近的图像在摄像元件8面上被表示成邻接的两个单元13的图像，其光强度根据第一透镜阵列3中的光线的分配的比例而成为小的强度。
假设将纸放置于原稿面1，并通过照明装置200以一样的强度分布的照明光进行 照射。即，设为从原稿面l上的哪个点都发出一样强度的光。在将某单元13中的边界设为 原点时，此时的摄像元件8面上的强度分布成为如图4所示。S卩，原稿面1上的各单元13的 宽度Ml = 6mm在摄像元件8面上縮小成宽度M2 = 6 X 0. 75 = 4. 5mm。关于与原稿面1上 的单元边界相当的位置的光强度，与单元13的中心相比成为0. 5。在宽度M2的外边图像不 会急速消失，随着靠近边界部，强度缓慢地变小。相反，即使在宽度M2的内侧，在边界部分 附近光强度也并非完全是1。如图4所示，超过M2 = 4.5mm的宽度，而直到大约5.25mm为 止存在像。超过4. 5mm宽度的两侧每0. 375mm的区域的像与相邻的单元的像的某部分共有 相同的图像。由于单元的单位是6mm，所以不存在与相邻的单元之间的像的区域是0. 75mm， 这是余量。 从图4可知，重要的是光强度在单元13的边界部达到零。即，表示邻接的单元13 中的图像没有相互重叠。因此，即使通过各单元13得到反转图像，使各单元13的图像反转 而使边界部相互重叠也能够得到没有重像的图像。而且，通过使与光强度弱的边界部相当 的图像相互重叠，即使在单一单元13中在边界部成为光强度弱的图像，也可以还原原来的 光强度。 将縮小倍率设得比0. 75倍越是小，越可以防止像在边界部相互重叠的情形。另一 方面，还需要与縮小倍率匹配地减小传感器的一个像素的尺寸。因此，产生摄像元件的受光 灵敏度降低这样的问题。即，为了在原稿面保持600dpi的分辨率，在原稿面上虽然一个像 素相当于42 ii m，但在摄像元件上成为31. 5 ii m。固体摄像元件一般在受光面以外具有信号 的传送路等不灵敏区域。由于即使縮小了摄像元件的像素尺寸，该不灵敏区域的宽度也不 变，所以受光面的比例相对变小。换言之，摄像元件的孔径比(即erture ratio)变小。因 此，使縮小倍率过小时，产生导致受光灵敏度降低的问题。在受光灵敏度变低时，需要增强 照明强度，产生功耗、成本上的问题。 S卩，如果还考虑余量，则优选将縮小倍率设为0. 75倍程度。当然也可以如上所述
根据取多少量的余量而使縮小倍率在O. 75倍的附近变化，例如也可以设定为0. 85倍至0. 6
倍的范围。通过改变第一焦距fl与第二焦距f2的比例来改变该縮小倍率即可。 以上，如上所述，根据本实施方式1的图像读取装置101，由于由多个单元13构成，
所以具有小型这样的通常的接触型图像传感器的特征，并且可以起到以往得不到的如下效
果即使原稿面1的位置在光轴方向(Z方向)上变动，转印倍率也不变化，而可以增大景深。 实施方式2 图7是示出本发明的实施方式2的图像读取装置102的结构的俯视图。与纸面垂 直的方向是主扫描方向，在该方向上排列了实施方式1中说明的单元13。 S卩，在图7中，第 一透镜阵列3以及第二透镜阵列4虽然无法图示成矩阵形状，但具有在纸面垂直方向上排 列了多个透镜的结构。图8示出第一透镜阵列3以及第二透镜阵列4的立体图。另外，光 圈5在从图7所示的y方向上观察的图中例如成为如图9所示的结构。
在实施方式2的图像读取装置102中，照明装置200对原稿面1进行照射，在读取 原稿面1中的扩散反射光的光路的途中，插入有使光路折弯的折返反射镜120、 121。详细而言，在原稿面1与第一透镜阵列3之间设置有折返反射镜120，在第二透镜阵列4与摄像元 件8之间设置有折返反射镜121。另外，在具有这样的结构的图像读取装置102中，也维持 上述各距离LI L4。由摄像元件8取得的图像信号被发送到图像处理装置201，进行与实 施方式1中叙述的部分同样的图像校正。 为了增大原稿面1侧的景深，使用焦距大的透镜，并且采用为了使光束变窄而插 入光圈的结构。但是，根据该结构，光路长变长。相对于此，根据实施方式2的图像读取装置 102，通过如上所述设置折返反射镜120U21而使光路折返，可以实现光学系统的小型化。 在图像读取装置102中，可以减小图7所示的Z方向、即与原稿面1垂直的方向上的装置厚 度。因此，起到如下效果与实施方式1相比，可以构成更小型的图像读取装置。
另外，关于实施方式2的图像读取装置102，光学系统的基本结构也与实施方式1 的结构相同，所以可以得到实施方式1的图像读取装置101起到的效果。
实施方式3 图10是示出本发明的实施方式3的图像读取装置103的结构的俯视图。在该图 像读取装置103中，除了上述实施方式2中的结构以外，在光圈125中的开口部还设置有将 光路折弯的折返反射镜125a。另外，对于上述实施方式1中的结构，还可以代替光圈5而设 置具有反射镜125a的光圈125。 例如，可以通过在平面状的反射镜上印刷如图9所示的图案的方法、在板上打开 开口部用的孔来制作如图9所示的光圈阵列并与平面状的反射镜重叠的方法等各种方法， 来制作这样的反射型的光圈阵列125。 另外，通过将折返反射镜120、121的设置角度设为相对原稿面1超过45。的角度， 可以在空间上分离反射型的光圈阵列125的入射光和反射光。另外，在具有这样的结构的 图像读取装置103中，也维持上述各距离Ll L4。 根据实施方式3的图像读取装置103，当然可以得到上述实施方式1的图像读取装 置101起到的效果，可以提供与实施方式2的结构相比在图10的y方向上縮小的更小型的 图像读取装置。 另外，在上述实施方式1至实施方式3中，如果第一透镜阵列3以及第二透镜阵列 4是折射型的单透镜，则产生发生色像差这样的缺点。因此，在读取彩色图像的情况下，针对 每个颜色分离所得到的图像，无法得到良好的图像。为了防止这样的现象，通过消色差透镜 分别构成第一透镜阵列3以及第二透镜这列4即可。作为构成消色差透镜的一般的手法， 可以采用将折射率和阿贝数不同的两个透镜材料进行组合的方法。
实施方式4 图11是示出本发明的实施方式4的图像读取装置104的结构的立体图。本实施 方式4中的图像读取装置104具有如下结构以实施方式l中说明的结构为基础，具备上述 折返反射镜120、121、以及反射型的光圈阵列125，而且分别通过反射型的第一反射透镜阵 列123、以及第二反射透镜阵列124形成了第一透镜阵列3以及第二透镜阵列4。此处，第 一反射透镜阵列123相当于起到第一光学元件的功能的部分的一个例子，第二反射透镜阵 列124相当于起到第二光学元件的功能的部分的一个例子。 另外，此处，将第一透镜阵列3以及第二透镜阵列4双方设为反射型的第一反射透 镜阵列123以及第二反射透镜阵列124，但也可以将第一透镜阵列3以及第二透镜阵列4中的某一方变更为反射型的第一反射透镜阵列123或第二反射透镜阵列124。另外，相对于上 述实施方式1以及实施方式2中的结构，也可以将第一透镜阵列3以及第二透镜阵列4中 的至少一方变更为第一反射透镜阵列123以及第二反射透镜阵列124。
另外，虽然在图11中未示出，但在光学原稿面l之下通常存在护罩玻璃(cover glass)。护罩玻璃是为了放置原稿而必须的元件，还起到保护光学系统整体的作用。对于 各光学元件，以下进行详细说明。另外，在图11中用标号129表示的物体是在下述实施方 式6中说明的遮光板，但此处省略说明。 实际上照明装置200对原稿面l进行照射，读取原稿面1中的扩散反射光，但考虑 从原稿面1上的某一点发出的光线束。透射了上述护罩玻璃的光线的光路通过折返反射镜 120折弯，到达第一反射透镜阵列123。在本实施方式中，将折返反射镜120的设置角度相 对原稿面1设定成48。的角度。根据该设置角度，向第一反射透镜阵列123入射的光线的 入射角相对第一反射透镜阵列123的法线方向成为6°的角度。通过该微小的倾斜入射，第 一反射透镜阵列123中的反射光可以与入射光分离，到达下一个反射镜型的光圈阵列125。
另外，从原稿面1至第一反射透镜阵列123的光学长是12mm。另外，在第一反射透 镜阵列123中，与各单元13对应的透镜是焦距fl = 12mm的凹面镜透镜，从图8也可知，透 镜的开口形状是矩形。与各单元13对应的透镜的开口形状的横向宽度、即副扫描方向上的 宽度是6mm。这样的凹面镜透镜的作用是使入射光准直而设为大致平行光。凹面镜透镜的 曲面形状也可以是球面，但为了得到更佳的分辨率而也可以设为非球面形状。
通过由凹面镜透镜形成的第一反射透镜阵列123进行准直后的光线到达从第一 反射透镜阵列123隔开光路距离L2 = 12mm的反射型的光圈阵列125。与各单元13的中 央对应地配置了反射型光圈阵列125中的各个开口部125a。另外，在反射型光圈阵列125 中，与各单元13对应的各开口部125a的开口直径例如是小1. 2mm。 如上所述，在本实施方式4的结构中也是第一焦距fl =距离L2，所以在图像读取 装置104中也满足远心光学系统的条件。因此，通过反射型光圈阵列125的开口部125a的 光线束的主光线成为在原稿面1上垂直地发出的光线。因此，在本实施方式4中，也如实施 方式1中所说明那样，即使原稿面1的位置在焦点方向上变化，光学系统整体的转印倍率也 不变化。 通过了反射型光圈阵列125的开口部125a的光线到达第二反射透镜阵列124。在 第二反射透镜阵列124中，与各单元13对应的透镜也是矩形形状，具有第二聚焦f 2 = 9mm。 从反射型光圈阵列125至第二反射透镜阵列124的光路距离L3、以及从第二反射透镜阵列 124至摄像元件8的光路距离L4无需一定与第二焦距f2 = 9mm相等，但在该例子中，设为 距离L3 =距离L4 = 9mm。另外，如果是距离L3 = f2，则像面侧也满足远心光学系统的条 件，所以可以防止转印倍率相对于摄像元件8的焦点方向的位置偏移发生变化。
摄像元件8侧与原稿面1侧不同，从第二反射透镜阵列124至摄像元件8的光路 距离基本上是固定的，所以未必需要满足远心光学系统的条件。但是，如果像面侧也设为远 心光学系统，则可以设为相对于由组装调整的误差、温度变化而引起的距离变动，转印倍率 的偏差、变动少的光学系统。还可以根据需要将第二反射透镜阵列124的曲面形状设为非 球面形状，提高整个转印光学系统的分辨率。 由第二反射透镜阵列124反射的光线束通过折返反射镜121向垂直方向折弯，在
10摄像元件8面中成像。由摄像元件8取得的图像信号被发送到图像处理装置201，进行与实 施方式1中叙述的部分同样的图像校正。 本实施方式4的图像读取装置104中的结构如上所述，但对于得到的光学像的图
像的特征、图像处理方法，与实施方式1中叙述的部分相同，所以此处省略。 根据上述图像读取装置104，当然可以得到上述实施方式1的图像读取装置101起
到的效果，而且可以得到以下两个特有的效果。 —个是通过由反射型的反射透镜阵列构成第一透镜阵列以及第二透镜阵列，可以 构成光路被折返、更小型的光学系统的点。 另一个是由于在反射中没有色散，所以通过使用反射型的反射透镜阵列123U24 而不会发生色像差的点。在长的阵列状的透镜中，实际上难以廉价地将两个不同种类的玻 璃粘在一起来制作透镜。因此，在需要色像差校正的彩色图像的读取装置中，通过使用本实 施方式4那样的反射型的反射透镜阵列而使色像差校正变得容易。
实施方式5 本实施方式5是如下结构在上述实施方式1 4中，在第一透镜阵列3以及第二 透镜阵列4中的至少一方、以及第一反射透镜阵列123以及第二反射透镜阵列124中的至 少一方中，与邻接的单元13对应的透镜部由树脂材料一体成形。 在使用了上述实施方式4所说明的反射型的反射透镜阵列的结构、即图11所示的 图像读取装置104的结构中，第一反射透镜阵列123与第二反射透镜阵列124成为接近的 结构，可以将两者一体地树脂成形。因此，实施方式5的结构相对于实施方式4那样的结构 具有特别大的效果，可以对通过提高定位精度、减少保持部件而实现的装置组装的简化、以 及成本降低作出较大的贡献。 例如，在读取A3用纸尺寸的原稿的情况下，在主扫描方向上需要约300mm的长度。 在将一个单元13的宽度设为6mm时，需要排列50个单元13。也可以将与50个单元13对 应地排列配置的第一透镜阵列3、第二透镜阵列4、第一反射透镜阵列123、以及第二反射透 镜阵列124—体地进行树脂成形。但是，在制造上无法制作这样的大型的透镜阵列的情况 下，也可以将与多个单元13对应的透镜部分作为一个单位而进行一体成形，并在组装时将 其排列配置。例如，在制作了将与5个单元对应的部分作为一个单位而一体成形的透镜阵 列的情况下，主扫描方向上的透镜阵列的宽度成为30mm，成形用模具的加工以及树脂成形
变得容易。 实施方式6 本实施方式6是如下结构在上述实施方式1 4中的第二透镜阵列4以及第二 反射透镜阵列124中，在邻接的透镜之间设置了遮光壁129。 图12是示出具有这样的实施方式6的结构的图像读取装置106的结构的俯视图。 在图12所示的图像取装置106中，例如是对实施方式1的图像读取装置101，在邻接的第二 透镜4间分别设置了遮光壁129的结构。另外，在图11所示的图像读取装置104中，是在 第二反射透镜阵列124中，在与各单元13对应的各个第二反射透镜间设置了遮光壁129的 结构。 遮光壁129如图所示是板状体，是沿着相对于上述主扫描方向垂直的副扫描方向 配置的。在图11所示的图像读取装置104中，遮光壁129从第二反射透镜阵列124的单元的边界延伸。在图12所示的图像读取装置106中，遮光壁129以第二透镜4为中心分别向 光圈阵列5侧以及摄像元件8侧以等距离进行延伸。另外，在图ll所示的图像读取装置 104以及图12所示的图像读取装置106中，遮光壁129延伸的长度不限于上述长度。
这样的遮光壁129如下发挥作用。 在图12中，用标号20表示没有遮光壁129时的光线追踪的一个例子。标号20是 漫射光光线。漫射光光线20是如下光线如图12所示尽管通过第一透镜阵列3追随标准 的光路，但在第二透镜阵列4的位置，混入到相邻的单元13。这样的漫射光光线20由于导 致像的劣化，所以需要去除。 因此，如图12所示通过设置遮光壁129，可以遮断并去除要向邻接的单元13侵入 的漫射光光线20。而且，在第二透镜阵列4的位置，对成像有贡献的主要的光线束被縮小， 所以即使在各第二透镜4间的边界设置了遮光壁129，遮光壁129也不会遮断对成像有贡献 的主要的光线束。 另外，如上所述，在图ll所示的图像读取装置104那样的反射型光学系统的结构 中，也可以设置遮光壁129。 这样，根据实施方式6的图像读取装置106，当然可以得到上述实施方式1的图像 读取装置101到实施方式4的图像读取装置104起到的效果，通过在第二透镜阵列4中的 各单元13的边界部分设置遮光壁129，可以有效地仅除去漫射光，得到防止像的劣化这样 的效果。 另外，通过适当地组合上述各种实施方式中的任意的实施方式，可以起到各自具 有的效果。 在本发明中，参照附图，与优选的实施方式相关联地进行了充分记载，但对于本领 域技术人员而言当然可以进行各种变形、修改。这样的变形、修改只要不脱离所附的权利要 求书的本发明的范围，则应理解为包含在其中。 另外，作为参考，在本说明书中引用了 2007年7月13日申请的日本专利申请 No.日本特愿2007-183925号的说明书、附图、权利要求书、以及摘要的所有公开内容。
产业上的可利用性 本发明可适用于复印机等中使用的图像读取装置。
权利要求
一种图像读取装置，具备照明装置，用于对作为摄像对象的被摄像物进行照明；将上述被摄像物进行成像的多个成像光学系统；摄像元件，与上述成像光学系统对应地设置，对成像后的像进行摄像；以及图像处理装置，从通过上述摄像元件得到的图像，还原原来的被摄像物，上述图像读取装置的特征在于，上述多个成像光学系统沿着针对被摄像物的主扫描方向相互邻接地设置，将上述被摄像物进行反转缩小而成像，并且，各个上述成像光学系统具有从上述被摄像物朝向上述摄像元件配置的具有第一焦距的第一光学元件；位于上述第一光学元件的后侧的焦点位置上的光圈；以及在上述光圈的后侧具有比上述第一焦距小的第二焦距的第二光学元件。
2. 根据权利要求l所述的图像读取装置，其特征在于，各个上述成像光学系统在从上述被摄像物朝向上述摄像元件的光路内还具有使光路 折弯的反射镜。
3. 根据权利要求1或2所述的图像读取装置，其特征在于， 上述光圈在开口部具有使光路折弯的反射镜。
4. 根据权利要求1 3中的任意一项所述的图像读取装置，其特征在于， 上述第一光学元件以及上述第二光学元件中的至少一方是反射型的反射透镜。
5. 根据权利要求1 4中的任意一项所述的图像读取装置，其特征在于， 上述第一光学元件以及上述第二光学元件中的至少一方是在邻接的成像光学系统间一体地成形而成的。
6. 根据权利要求1 5中的任意一项所述的图像读取装置，其特征在于， 上述光圈能够与开口部的大小不同的光圈进行交换。
7. 根据权利要求1 4中的任意一项所述的图像读取装置，其特征在于， 各个上述成像光学系统还具有配置在邻接的上述第二光学元件间的遮光板。
8. 根据权利要求1 7中的任意一项所述的图像读取装置，其特征在于， 上述成像光学系统中的縮小倍率在上述各成像光学系统中相同，是从0. 85至0. 6倍。
全文摘要
本发明提供一种景深大且小型的图像读取装置。这样的图像读取装置具有多个单元(13)和与各单元对应地设置且对成像后的像进行摄像的摄像元件(8)。各单元具有具有第一焦距(f1)的第一透镜(3)；从第一透镜隔开第一焦距的光圈(5)；以及以比第一焦距小的第二焦距(f2)相对于摄像元件设置的第二透镜(4)。
文档编号H04N1/19GK101743740SQ20088002457
公开日2010年6月16日 申请日期2008年3月26日 优先权日2007年7月13日
发明者冈本达树, 桂智毅, 河野裕之, 西前顺一 申请人:三菱电机株式会社