JPH1188605A - 画像読取装置および遮光装置 - Google Patents
画像読取装置および遮光装置Info
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- JPH1188605A JPH1188605A JP9245754A JP24575497A JPH1188605A JP H1188605 A JPH1188605 A JP H1188605A JP 9245754 A JP9245754 A JP 9245754A JP 24575497 A JP24575497 A JP 24575497A JP H1188605 A JPH1188605 A JP H1188605A
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Abstract
しながら、画像端部での解像性能を良好にする。 【解決手段】ラインイメージセンサ37の主走査方向の
端部側ほど狭くなる開口部41を有するサジタルストッ
パ40を、レンズ36の手前または後ろ側に設ける。こ
のサジタルストッパ40により、リニアランプで照射し
た原稿からの帯状の反射光のうち、メリディオナル方向
(主走査方向に相当する)端部側ほどサジタル方向(副
走査方向に相当する)に狭くなるように絞って、画像端
部での解像性能を向上させる。一方、メリディオナル方
向の中央部ではサジタルストッパ40の開口部41の幅
が大きいため、ここを通過する光の照度が確保される。
Description
びこれに用いられる遮光装置に関する。
装置で解像度(ラインセンサのサンプリングピッチで決
定される)を向上させるには、ラインセンサの画素のサ
イズを小さくする必要がある。この場合、解像度が向上
しても、画素が小さくなったり露光時間が短くなったり
するためにセンサの感度が低下する。この低下を補うに
は、読取速度を小さくするか、結像用レンズのF数を小
さくして明るさを確保するかしなければならない。読取
速度の大きい方が望ましいので、F数を小さくしてレン
ズを出射した光の明るさを確保するのが望ましい。
像用レンズの画角を大きくしなければならない。例え
ば、A3サイズの原稿を読み取るには、半画角18゜程
度のレンズが一般に用いられる。これらの要求に加え
て、カラー画像読取機では、カラー画像処理のための倍
率色収差を小さくする必要がある。ところが、レンズの
設計上、F数を小さくし、倍率色収差を小さくすると、
像面湾曲などの他の収差が大きくなる傾向がある。ま
た、倍率色収差を小さくしても、軸上色収差がそれに伴
って小さくなるわけではない。
角を大きくし、倍率色収差を小さくしようとすると、レ
ンズの動径方向の解像性能が低下する。この動径方向の
解像性能の低下は、レンズの光軸から離れた光、例えば
原稿の端部からの反射光ほど、大きい。動径方向の解像
性能は、ラインセンサの副走査方向の読取に影響を与え
るため、上記の条件では画像周辺部の解像性能が低下す
る。また、最良像面が湾曲すると、レンズの軸上色収差
と相まって、レッド、グリーン、ブルーの3色の間にM
TFの差が生じ、仮に黒文字を読み取った際でも、3色
のMTFの差に起因して、画像処理部では黒文字である
と認識できない問題が生ずる。
からレンズを暗くして、収差を改善するという手段も採
られているが、前述したように、高速、高解像度および
高画質の目的からセンサ面上の露光量を低くすることは
得策ではない。また露光量を確保するため、原稿を照射
する照明の光量を大きくすることも考えられる。しか
し、このことは消費エネルギの増大に帰結する。
し、読取色再現性を良好にするため、リニアハロゲンラ
ンプが用いられている。これらのランプは、電力から光
に変換する効率に劣るため、消費電力が大きい。また、
ラインセンサで読み取るときには、交流で点灯させたと
きのランプのフリッカの影響が無視できないため、良好
な読取には交流から直流へ変換して、ランプを直流で点
灯する必要もある。この変換による電力損失もあるた
め、照明に必要な消費電力は従来から大きかった。従っ
て、上記のように解像度の向上のために、照明の光量を
大きくするのは得策ではない。しかも、例えば複写機に
搭載された画像読取装置については、画像読取装置以外
の複写機の部分、例えば画像処理部や画像出力部の消費
電力、特に画像出力部の熱定着装置の消費電力が照明の
光量増大に対する制約となる。
査方向端部の解像度を向上させるため、レンズ開口を副
走査方向に絞るサジタルストッパが使用されている。サ
ジタルストッパは、メリディオナル面から離れた光線を
カットするので、主走査方向端部での副走査方向の解像
性能を良好にする。しかし、主走査方向端部での解像性
能を中央部分なみに向上させようとした場合、サジタル
ストッパでは光量の1/4程度をカットする必要が生ず
る。サジタルストッパで3/4になった光量を補おうと
すると、照明光量を4/3倍にする必要がある。すなわ
ち結局、照明に必要なエネルギを30%以上も上昇させ
なければならない。
のであり、照明光量の増大の要求を少なくしながら、画
像端部での解像性能を良好にすることが可能な画像読取
装置およびこれに用いる遮光装置を提供することを目的
とする。
め、本発明に係る画像読取装置は、原稿を帯状に一時に
照射する照射光を発する照射手段と、前記照射手段によ
り照射された原稿からの帯状の反射光のうち、前記原稿
の端部側からの反射光ほど幅が狭くなるように遮光する
遮光装置と、前記反射光を結像させる結像手段と、前記
遮光装置で一部が遮光され、前記結像手段で結像された
前記反射光を読み取るラインセンサとを備えることを特
徴とする。
照射手段により照射された原稿からの帯状の反射光のう
ち、原稿の端部側からの反射光ほど幅が狭くなるように
遮光する。これにより、ラインセンサの主走査方向の端
部では、反射光が絞られて、解像性能が向上する。つま
り、結像手段の特性上の問題である画像周辺部での収差
による解像性能の低下を解決することが可能である。ま
た、端部の反射光を絞ることにより、すなわち光束の広
がりを抑制することにより、主走査方向端部での副走査
方向全体にわたって、結像手段から像点までの距離の許
容範囲を大きくすることができる。これによりラインセ
ンサが複数色の読取を行う場合には、結像手段の特性上
の問題である副走査方向の像面湾曲と、軸上色収差の複
合作用に起因する読取色のMTFのアンバランスを軽減
することが可能である。
よりも絞られず、ラインセンサの副走査方向の中央部の
照度が確保される。従って、照明光量の増大の要求を少
なくしながらも、画像端部での解像性能を良好にするこ
とが可能である。従来のサジタルストッパでは、一律に
全ての物点からの光束を副走査方向に絞っているが、本
発明では元々ラインセンサの解像性能が高い中央部の解
像性能を不必要なまでに高くすることがなく、モアレな
どの不具合の発生も抑制され、かつ中央部と端部の解像
性能のバランスをとることが可能である。
端部側ほど前記照射手段が発する照射光の照度が高くな
るようにされているとよい。これによれば、遮光装置で
絞られた分の原稿端部からの反射光の損失を相殺するこ
とが可能である。
時に照射する照射光を発する照射手段と、前記照射手段
により照射された原稿からの帯状の反射光を結像させる
結像手段と、前記結像手段で結像された前記反射光を読
み取るラインセンサとを有する画像読取装置で、前記照
射手段と前記ラインセンサとの間に設けられて、前記反
射光を部分的に遮光する遮光装置であって、前記照射手
段により照射された原稿からの帯状の反射光のうち、前
記原稿の端部側からの反射光ほど幅が狭くなるように遮
光することを特徴とする。
々な実施形態について説明する。 1.画像読取装置の構成 図1は、本発明に係る遮光装置が応用可能な画像読取装
置を示す概略側面図である。この画像読取装置は、フル
カラー複写機に設けられているが、単独のユニットとさ
れたものであってもよい。図中符号1は、箱状の筐体す
なわちキャビネットである。キャビネット1の上部は開
口しており、その開口に、原稿を載置するためのプラテ
ンガラス2がはめ込まれている。このプラテンガラス2
の上に、複写すべき画像を下向きにして原稿3が載置さ
れる。キャビネット1には、プラテンカバー4が回動可
能に取り付けられており、原稿3の読取時に、プラテン
カバー4はプラテンガラス2に対向させられ、原稿3を
プラテンガラス2に密着させる働きをする。
ッジ11およびハーフレートキャリッジ12が、図示し
ないガイドレールに沿って左右方向に往復動自在に支持
されている。キャリッジ11,12は、その長さ方向が
図の紙面垂直方向に延びたほぼ直方体状のもので、プラ
テンガラス2の幅に相当する長さを有している。
ガラス2上の原稿3を照射するリニアランプ(照射手
段)32と、原稿3からの反射光を側方に反射させる第
1のミラー33が搭載されている。また、ハーフレート
キャリッジ12には、第1のミラー33からの反射光を
下方に反射させる第2のミラー34と、この第2のミラ
ー34からの反射光を側方に反射させる第3のミラー3
5が搭載されている。さらに、キャビネット1内には、
第3のミラー35からの反射光が屈折透過するレンズ
(結像手段)36と、このレンズ36によって反射光が
結像されるCCDからなるラインイメージセンサ37が
設けられている。
プまたは希ガスランプであり、図の紙面垂直方向に延び
る長尺の直管状のランプである。リニアランプ32の下
には、反射凹面鏡30が設けられており、これによりリ
ニアランプ32から発した光は、原稿3をその幅方向
(図の紙面垂直方向)全体にわたって帯状に一時に照射
する。
向全体にわたって移動させられ、これによりリニアラン
プ32は原稿3の全面を照射する。ハーフレートキャリ
ッジ12はフルレートキャリッジ11の半分の速度で、
フルレートキャリッジ11と同方向に移動させられ、原
稿3からミラー33,34,35を経てレンズ36に至
る光路の長さを一定に維持する。キャリッジ11,12
が走行させられる横方向が副走査方向である。
子、具体的にはCCDイメージセンサであり、図1の紙
面垂直方向に延びている。図1に示すように、ラインイ
メージセンサ37においては、上段にCCD感光画素列
37R、中段にCCD画素列37G、下段にCCD画素
列37Bが配列されている。反射光路の展開状態を示し
た図2に示すように、ラインイメージセンサ37の長手
方向に沿って、CCD感光画素列37Rにおいては、多
数の画素PIが直列させられている。CCD感光画素列
37G,37Bにおいても同様である。
の各画素PIには色フィルタが設けられ、これによりC
CD感光画素列37Rの画素PIはレッド(R)、CC
D感光画素列37Gの画素PIはグリーン(G)、CC
D感光画素列37Bの画素PIはブルー(B)を読み取
る。ラインイメージセンサ37の長手方向である図1中
の紙面垂直方向が、イメージセンサ37の主走査方向で
ある。
1のキャリッジ11上のリニアランプ32が原稿3を照
射し、原稿3からの反射光が、フルレートキャリッジ1
1上の第1のミラー33、ハーフレートキャリッジ12
上のミラー34,35で順次反射する。そして、第3の
ミラー35からの反射光は、レンズ36を出射した後、
ラインイメージセンサ37に結像する。ラインイメージ
センサ37の各画素PIは、光電変換を行い、このよう
にして得られたRGB三色の画像信号が処理ユニット3
8に供給される。処理ユニット38では、画像信号を補
正した後、補正後の画像信号に基づいて、ブラック、イ
エロー、マゼンタ、シアンの4色の画像書込信号を生成
し、この画像書込信号を複写機の画像出力部に供給す
る。
て説明する。レンズ36で光軸axから離れた位置の画
像を結像する際、光軸axを中心とする同心円の接線方
向(タンジェンシャル方向)のラインペア情報と、同心
円の動径方向のラインペアとでは、解像特性が異なる。
ラインイメージセンサ37を使用した画像読取装置に、
このようなレンズ36を用いる場合、接線方向の解像特
性がラインイメージセンサ37の主走査方向の解像性能
に対応し、動径方向の解像特性がラインイメージセンサ
37の副走査方向の解像特性に対応する。
に比べ、動径方向の解像特性が低くなりがちである。従
って、ラインイメージセンサ37においては、光軸ax
から離れた位置の画像の副走査方向の解像性能が低くな
ることが多い。
6に入射する場合、後述するメリディオナル面を通過す
る光線は、レンズ36の軸対称性により、レンズ36を
出射した後もメリディオナル面から離れることはなく、
副走査方向の解像度およびMTF特性を低下させない。
従来、使用されている手段が図4(A)および図4
(B)に示す遮光装置であるサジタルストッパ39であ
る。この従来のサジタルストッパ39は、矩形の薄板で
あって、その中央にはやはり矩形の開口部39aが形成
されている。
中心が原稿3からの反射光の光軸axに合致し、開口部
39aの長辺が主走査方向、短辺が副走査方向に合致す
るように配置される。すなわち、開口部39aの長辺
は、レンズ36に対する原稿3からの反射光のメリディ
オナル面と平行になされ、短辺は、サジタル面に平行に
なされる。メリディオナル面は、光学系において、軸外
の物点と光軸とを含む平面であり、サジタル面はメリデ
ィオナル面に垂直な平面である。図3(B)および後述
する図7(A)では、メリディオナル面は、物点の連続
線LOPと光軸axを含む平面である(像点の連続線LIP
と光軸axを含む平面ともいえる)。
辺は、レンズ36の入射瞳で制限される入射光束の範囲
よりも小さくされており、これによってレンズ36に入
射する光線は、サジタル方向に絞られる。すなわち、あ
る物点OP1から開口部39aよりも上または下に向か
った光は、サジタルストッパ39で遮光され、レンズ3
6には入射できない。このように、ラジアル方向の解像
特性を悪化させる、メリディオナル面から離れた光線を
カットすることにより、幾何光学的な収差は減少し、光
軸axを中心とする同心円の動径方向の結像状態は改善
する。これと同時に、光束の広がりが抑制されるため、
径方向全体にわたってレンズ36から像点までの距離の
許容範囲も大きくなる。
手方向全体にわたって同様である。つまり、光軸ax上
の物点OP2からの光はサジタルストッパ39により部
分的に遮光され、開口部39aを通過した光だけが像点
IP2に結像するし、光軸axから離れた物点OP1から
の光についても開口部39aを通過した光だけが像点I
P1に結像する。
ストッパ39がなかったと仮定した場合のレンズ36の
入射瞳で制限される入射光束を示し、斜線を付した部分
は、サジタルストッパ39の上下の部分によりカットさ
れる光束の部分である。この図により、上記のサジタル
ストッパ39の作用がより一層理解されよう。
来のサジタルストッパ39では、レンズ36への入射光
のカットされる部分が多く、照明エネルギの損失が大き
い。これに伴う不具合は、前述の通りである。
よび配置 図5は、本発明に係るサジタルストッパ(遮光装置)4
0を示す。このサジタルストッパ40は、矩形の薄板で
あって、その中央には長尺の開口部41が形成されてい
る。開口部41は、その長手方向に沿って並んだ、狭幅
部41a、広幅部41bおよび狭幅部41cを有する。
同幅(ここでいう幅は図の上下方向の長さである)であ
って、中央の広幅部41bはこれらよりも広い幅を有す
る。後述するサジタルストッパ40の配置位置におい
て、狭幅部41a,41cの幅はレンズ36の入射瞳で
制限される入射光束Eの直径よりも小さく、広幅部41
bの幅は入射瞳で制限される入射光束Eの直径と等し
い。ただし、広幅部41bの幅は入射光束Eの直径より
も大きくてもよい。広幅部41bと狭幅部41aの間の
部分は、狭幅部41aに向けて徐々に幅が狭くなり、広
幅部41bと狭幅部41cの間の部分は、狭幅部41c
に向けて徐々に幅が狭くなっている。
ルストッパ(遮光装置)50を示す。このサジタルスト
ッパ50は、二つの同形の薄板であるストッパセグメン
ト51からなる。各ストッパセグメント51は、直線状
の三辺が連なって一方に向けて開口したほぼU字形であ
る。各ストッパセグメント51が有する切欠き(開口
部)52は、矩形であって、その端部はテーパ状に広が
っている。
において、両方のストッパセグメント51は、図6に示
すように互いに間隔をおいて配置され、開口部52同士
が向き合うように揃えられる。図示のように、開口部5
2の幅はレンズ36への入射瞳で制限される入射光束E
の直径よりも小さい。
サジタルストッパ(遮光装置)60を示す。このサジタ
ルストッパ60は、四つの同形の薄板であるストッパセ
グメント61からなる。各ストッパセグメント61は、
ほぼ矩形であり、一つの隅角部が切り欠かれている。
において、図7に示すように、四つのストッパセグメン
ト61は、互いに縦横に間隔をおいて、一つの仮想的な
矩形の四隅に配置される。この際、ストッパセグメント
61の切り欠かれた隅角部が内側になされている。上下
のストッパセグメント61の間隔は、レンズ36への入
射瞳で制限される入射光束Eの直径よりも小さい。
0,50,60は、中心点CPが原稿3からの反射光の
光軸axに合致し、長手方向の中心線C1が主走査方
向、幅方向の中心線C2が副走査方向に合致させられ
る。すなわち、中心線C1は、レンズ36に対する原稿
3からの反射光のメリディオナル面と平行になされ、中
心線C2は、サジタル面に平行になされる。
の画像読取装置を示す。同図の実線に示すように、サジ
タルストッパ40,50または60は、第3のミラー3
5とレンズ36との間に配置されて、レンズ36への入
射光を制限する。ただし、仮想線で示すように、サジタ
ルストッパ40,50または60は、レンズ36とライ
ンイメージセンサ37との間に配置されて、レンズ36
からの出射光を制限するようにしてもよい(この場合、
本明細書の「入射瞳で制限される入射光束E」は「出射
瞳で制限される出射光束E」と読み替えられる。)。レ
ンズ36とラインイメージセンサ37との間に配置した
場合には、ミラー34,35を搭載して走行するハーフ
レートキャリッジ12に、サジタルストッパがぶつかる
おそれがなく、ハーフレートキャリッジ12の走行範囲
を長くするような設計も可能である。
置によりレンズ36の位置は限定されるが、レンズ36
への入射光またはレンズ36からの出射光を制限するサ
ジタルストッパ40,50または60は、できるだけレ
ンズ36から離間させるのが好ましい。レンズ36から
離れるほど、各物点からのレンズ36への入射光束また
はレンズ36からの出射光束が互いに分離するからであ
る。また、レンズ36から離れるほど、サジタルストッ
パ40,50または60のサイズも小さくすることが可
能である。
は、ラインイメージセンサ37の結像に必要な照明光を
通過させ、解像性能の劣化をもたらす光を部分的にカッ
トするものであるから、その厚さは大きくても小さくて
もよいし、材質も光の透過率が小さいもの、好ましくは
0であれば、特に限定されない。また、サジタルストッ
パの形状は、原稿3の端部からの反射光ほど狭くなるよ
うに反射光を制限するのであれば、図5ないし図7に示
すものに限定されない。
に説明する。なお、サジタルストッパ50,60も本質
的に同様の効果を奏することが可能である。
るサジタルストッパ40の開口部41の狭幅部41a,
41cは、レンズ36への入射瞳で制限される入射光束
Eの直径より小さいため、原稿3の主走査方向端部から
の反射光は、サジタル方向に絞られる。すなわち、光軸
axから離れたある物点OP1から開口部41よりも上
または下に向かった光は、サジタルストッパ40で反射
させられ、レンズ36には入射できず、開口部39aを
通過した光だけが像点IP1に結像する。
40の広幅部41bは、レンズ36への入射瞳で制限さ
れる入射光束Eの直径と同等かそれより大きいため、光
軸ax上の物点OP2からの光全体が、広幅部41bを
通過することが可能であり、レンズ36により像点IP
2に結像する。光軸ax付近の物点からの光についても
同様である。このようにサジタルストッパ40がカット
する光は、原稿3からの反射光のうち、主走査方向の端
部に限定される。換言すれば、物点の位置が異なれば、
レンズ36の口径が実質的に異なる場合があるというこ
とである。
は、ラインイメージセンサ37では、端部での副走査方
向の解像度が、主走査方向のそれよりも劣ってしまう、
また、3色のMTF特性が異なってしまう。しかし、サ
ジタルストッパ40によれば、上記した開口部41の形
状により、主走査方向の端部において、副走査方向に光
が絞られる。これにより、幾何光学的な収差は減少し、
光軸axを中心とする同心円の動径方向の結像状態は改
善する。これと同時に、光束の広がりが抑制されるた
め、径方向全体にわたってレンズ36から像点までの距
離の許容範囲も大きくなる。
いない画像形成装置での副走査方向のMTF特性を表す
グラフを示す。各グラフに掲示された画像中心からの距
離は、原稿3の上の主走査方向の中心からの距離であ
る。すなわち、これらのグラフはそれぞれ主走査方向に
おける異なる位置、つまり異なる物点についての測定結
果を示す。読み取った原稿のサイズはA3(幅297m
m)であり、従って画像中心から140mmと掲示した
グラフは原稿3の最端部を読み取った結果を示す。レン
ズ36の半画角は18.7゜、F数は3.5であった。
離であり、縦軸はMTFである。横軸の距離は、実際に
配置したラインイメージセンサ37の受光面を0として
計測し、負号はレンズ側を表す。各グラフの3本のカー
ブは、それぞれRGB三色の特性を表す。
色収差をなくすのは困難なため、図10に示すように、
MTFがピークとなる位置は三色それぞれ相違する。ま
た、グラフ同士を比較すると、像面湾曲により、画像中
心からの距離が異なると、ベストフォーカス位置も相違
する。これらの結果に鑑みて、最も三色のMTFが高
く、かつ互いに近似するように、ラインイメージセンサ
37の受光面の位置が決定されているのであるが、それ
でも受光面の位置(図10のセンサ面からの距離が0の
位置)での各色のMTFには相違がある。この相違をΔ
MTFと呼ぶ。この現象のため、仮にカラー原稿中の黒
文字を読み取った際でも、三色の読取情報が不適切にな
り、処理ユニット38では黒文字であると認識できない
問題が生ずる。
々の収差の影響により、ベストフォーカス位置でもMT
Fは小さい。このため、主走査方向の端部ではラインイ
メージセンサ37の解像性能が低い。換言すれば読取ボ
ケが生じやすい。
トッパ40を第3のミラー35とレンズ36との間に配
置した場合のMTF特性を表すグラフを示す。サジタル
ストッパ40を設けたことを除き、測定条件は、図10
の場合と同様であった。サジタルストッパ40の開口部
41の主走査方向の長さは80mm、そのうち広幅部4
1bの主走査方向の長さは36.6mm、狭幅部41
a,41cの長さはそれぞれ19.4mmであった。ま
た、広幅部41bの幅は入射瞳で制限される入射光束E
の直径と等しい20mm、狭幅部41a,41cの幅は
12.8mmであった。
も第3のミラー35側に向けて90mm離れた位置に配
置され、半画角18.7゜のレンズ36の入射光束E
が、主走査方向の最も外側であっても、開口部41の範
囲内に投影された(図5の最も左側の入射光束Eの状態
にされた)。
に、画像中心から100mm,140mmの各グラフ
(光軸axから離れた位置についての測定結果)では、
MTF特性の改善が現れた。すなわち、画像中心から1
00mmの位置についての結果を示すグラフでは、MT
Fのピークが高いまま、カーブが緩やかになった。これ
は、メリディオナル面に対して交差角度の大きい光線が
サジタルストッパ40によってカットされ、光束の広が
りが抑制されるため、径方向全体にわたってレンズ36
から像点までの距離の許容範囲が大きくなったためと考
えられる。この結果、ラインイメージセンサ37の受光
面(距離が0の位置)でRのMTFが改善され、ΔMT
Fは明らかに小さくなった。
140mmの位置についての結果を示すグラフでは、結
像性能を低下させる光束をサジタルストッパ39がカッ
トすることにより、三色ともMTFが改善された。さら
に、メリディオナル面に対して交差角度が大きい光線の
影響で図10では大きく相違していた三色のMTFのピ
ークの位置は互いに接近した。また、カーブの緩やかさ
は、図10に比較して大きく低下せず、レンズ36から
像点までの距離の許容範囲はあまり低下しなかった。こ
のようにして、画像中心から140mmの位置について
は、MTFとΔMTFの両方とも改善された。
置についての各グラフでは、光束の絞りがかかっていな
いため、図10の結果と異なるところがなかった。しか
し、元々、中心付近の解像性能は、光軸axに対する光
線の傾きが小さいため、MTFのピークおよびΔMTF
ともに良好であるので、改善の必要性は少ない。もし
も、画像のメリディオナル方向中心の光線をサジタル方
向に絞ったならば、MTFが必要以上に高くなりすぎ、
ラインイメージセンサ37で読み取った画像に、サンプ
リングモアレが発生する可能性がある。また、中央部お
よび端部でのMTFを両方とも向上させた場合には、結
局両者のMTFの相違は小さくならない。従来のサジタ
ルストッパ39では、一律に全ての物点からの光束を副
走査方向(サジタル方向)に絞っているため、かかる不
具合が発生することがあった。換言すれば、本発明によ
るサジタルストッパ40によれば、元々ラインイメージ
センサ37の解像性能が高い中央部の解像性能を不必要
なまでに高くすることがなく、モアレなどの不具合の発
生も抑制され、かつ中央部と端部の解像性能のバランス
をとることが可能である。
なり、本発明によるサジタルストッパ40によれば、原
稿3の中央部からの反射光は、端部よりも絞られず、ラ
インイメージセンサ37の主走査方向の中央部の照度が
確保される。従って、照明光量の増大の要求を少なくす
ることが可能である。図12および図13を参照して、
この効果について説明する。
を設けない場合および従来のサジタルストッパ39を設
けた場合のレンズ36による光量伝達特性分布を表し、
実線は本発明によるサジタルストッパ40を設けた場合
のレンズ36による光量伝達特性分布を表す。横軸は、
光軸axに対応する主走査方向中心部を0とし、測定位
置を原稿3の主走査方向におけるそこからの距離に換算
して、原稿面上の位置として示してある。縦軸の光量伝
達特性は、原稿面上の位置が0における入射光の照度に
対する出射光の照度の割合を1としたときの、測定位置
での出射光の照度の割合を示している。
(光量)に換算すれば、図12は図13のように書き換
えることができる。図13において、点線はサジタルス
トッパを設けない場合の光量分布、一転鎖線は従来のサ
ジタルストッパ39を設けた場合の光量分布を表し、実
線は本発明によるサジタルストッパ40を設けた場合の
光量分布を表す。サジタルストッパ40を設けた場合の
主走査方向中心部の光量を1に基準をとった。
ンズによる照度分布のcos4則により、中心から離れ
るほど、光量は緩やかに低下する。サジタルストッパ3
9を設けた場合も同様であり、光束を主走査方向全体に
わたって一律にカットするため、図13の一転鎖線で示
すように出射光量は低下する。全体の出射光量の低下
は、サジタルストッパなしに比べて25%程度になる。
ジタルストッパ40がカットする光は、原稿3からの反
射光のうち、主走査方向の端部に限定される。実線と一
転鎖線とを比較することにより、サジタルストッパ40
では、サジタルストッパ39に比較して光量の損失が少
ないことが理解できる。従って、サジタルストッパ40
によれば、照明光量ひいては消費電力の増大の要求を少
なくしながら、あるいは消費電力を削減しながらも、画
像端部での解像性能を良好にすることが可能である。
費エネルギの抑制あるいは削減は重要な課題であり、サ
ジタルストッパ40による効果は大きい。特に、複写機
に搭載された画像読取装置については、画像読取装置以
外の複写機の部分、例えば画像処理部や画像出力部の消
費電力、とりわけ画像出力部の熱定着装置の消費電力が
非常に大きい。日本での一般オフィスでの電力アウトレ
ットの使用電力限界は、1.5kVAであるのに対し
て、現状の解像度400dpiのデジタルカラー複写機
では、この限界の近くまで電力を消費している。
て、A3サイズまでを読みとれるようにその有効な発光
長さを300mm程度までにすると、115W程度の定
格電力となり、フリッカ防止のための交流/直流変換を
行うと、変換効率が約80%で、力率が約0.5である
ため、照明装置全体の消費電力は約290VAにもな
る。さらに、もし、解像度を上げるようにラインイメー
ジセンサ37を改変した場合には、感光画素のサイズも
小さくなる上、1ラインの露光時間が短くなるため、ラ
インイメージセンサ37の受光面の光量を大きくしなけ
ればならない。例えば、400dpiの解像度を600
dpiにするには、ラインイメージセンサ37の受光面
の光量は2.8倍程度まで上昇させなければならない。
このことは、消費電力の増大またはレンズ36のF数の
減少の要求につながる。ラインイメージセンサ37の解
像度を上げるときには、処理ユニット38のヴィデオレ
ートも向上させる必要があり、処理ユニット38の消費
電力も上げなければならなくなるため、画像読取装置で
消費電力を増大する余裕は極めて少ない。
使用する必要が生じるが、F数減少によりレンズ36の
収差が増加し、主走査方向端部での解像性能を悪化させ
る。これに対して、サジタルストッパが有効であるが、
従来のサジタルストッパ39では、約25%もの光量損
失が生ずる。こうして3/4程度となった光量を補うに
は、照明電力を4/3にしなければならず、30%以上
もの電力増加につながる。例えば、元の照明装置全体の
消費電力が290VAであれば、約100VAも電力を
増加させ、消費電力380〜390VAにしなければな
らない。
ッパ40がカットする光は、原稿3からの反射光のう
ち、主走査方向の端部に限定される。このため、全体の
光量の低下は、従来のサジタルストッパ39ほどではな
く、光量を補うとしても、後述するように、主に主走査
方向の端部を明るくするようなリニアランプ32を設け
ることで足りるので、消費電力も大きく増加する必要が
ない。
て次に説明する。図14(A)および図14(B)は、
リニアランプ32として使用しうるハロゲンランプを示
す。同図に示すように、ハロゲンランプは、石英製の長
尺の管32aと、その内部に配置された複数のフィラメ
ント32bと、管32aの端部を通じて外部に延びてフ
ィラメント32bに給電する図示しない導入線とを有す
る。管32aの内部には、ヨウ素または臭素などのハロ
ゲンが封入されている。リニアランプ32は、その長手
方向が主走査方向に一致するように配置される。リニア
ランプ32の両端付近には、リニアランプ32の長手方
向に直交するサイドリフレクタ板70が配置されてい
る。
ゲンランプを示す。このリニアランプ32では、レンズ
による照度分布のcos4則に対応して、管32aの端
部ほどフィラメント32bが密になるようにされてい
る。なお、数値は距離(mm)を表す。
用いる場合に好適なハロゲンランプを示す。このリニア
ランプ32では、レンズによる照度分布のcos4則お
よび上述のようにサジタルストッパ40による端部の照
度低下に対応して、管32aの端部ほどフィラメント3
2bが、図14(A)よりもさらに密になるようにされ
ている。なお、サジタルストッパ40を設けたことによ
る光量低下を補完するため、フィラメント32bの個数
を7個から8個に増加させている。
す。点線が図14(A)の従来のランプに対応し、実線
が図14(B)の実施形態のランプに対応する。端部の
フィラメント32bの密度を大きくしたことにより、端
部の光量を約3割増加させることができた。
から発して白色の原稿3で反射した光をサジタルストッ
パ40で制限して、さらにレンズ36で結像させたとき
のレンズ36からの出射光量の分布を示す。図12およ
び図13に示すサジタルストッパ40に起因する端部の
光量低下が、図15に示すように端部の照明光量増加に
より補正され、ほぼ一様な出射光量分布が得られたこと
が理解できる。
ント32bの個数が7個であるのに対して、サジタルス
トッパ40を設けた場合のフィラメント32bの個数は
8個である。従って、消費電力は、サジタルストッパな
しの場合に比べて、8/7になる。サジタルストッパな
しでの照明装置全体の消費電力が290VAであれば、
サジタルストッパ40を設けた場合の消費電力は約33
0VAにしなければならない。
9を設けた場合には、上記の通り、照明装置の消費電力
は380〜390VAにしなければならない。これに鑑
みれば、この実施形態に係る画像読取装置を単独のユニ
ットとして用いた場合、サジタルストッパ40は、サジ
タルストッパ39に比べて大幅な消費電力削減に寄与す
ることになる。また、この画像読取装置をフルカラーの
複写機に設けた場合にも有利である。一般に複写機のシ
ステム設計では、最大限の能力を得るため、使用可能電
力限界の近くまで電力を消費しており、各サブシステム
での電力削減の必要性が高いためである。
ただし、サジタルストッパ40とは逆に、原稿3の主走
査方向の中央部側から反射光の幅を絞ったのでは、サジ
タルストッパ40の結像性能向上の効果を滅殺する結果
になるので、照射光の照度が原稿3の端部側ほど高くな
る照射手段が好ましい。図17(A)および図17
(B)は、好適な光量補正手段を有する照射手段の例を
示す。
長尺の導波管を示す。導波管80は、その長手方向が主
走査方向に一致するように配置される。導波管80の両
端は開口しており、その両側には、点光源81が設けら
れている。また、導波管80の端部と点光源81の間に
は、点光源81で発する光を収束させながら導波管80
内に導く凸レンズ82が設けられている。点光源81と
しては、メタルハライドランプのように発光効率のよい
放電ランプまたは点灯電圧が低い高輝度LEDなどが使
用可能である。
で形成されているか、そのような材料でコートされてい
る。導波管80の側部には、導波管80の長手方向に沿
って延びるスリット83が形成されており、導波管80
内部に導かれた光がスリット83を通じて外部に漏れ出
すようになっている。この構成の下、スリット83から
漏れ出して、原稿3を帯状に照射する光の照度が原稿3
の端部側ほど高くなるように調節することで、上記のよ
うに配光分布が補正される。この場合、例えば、スリッ
ト83の幅が端部側ほど大きくなるようにしたり、複数
のスリット83を設けてスリット開口部分の面積を導波
管80の端部と中央部とで異ならせるようにしたりする
ことも考えられる。
れるため、導波管80の両端側ほど漏れ出す光の量が多
くなりやすい。従って、このような場合には、上記のよ
うな調節は行わず、スリット開口部分の面積が導波管8
0の長手方向にわたって一様であってもよい。
光散乱導光体を示す。光散乱導光体90は、例えば透明
ポリマーマトリックスと、そのマトリックス中に分散さ
れ互いに異なる屈折率を有する透明材料からなる散乱粒
子とからなる。この構造により、光散乱導光体90の内
部を光がほとんど吸収されることなく通過すると共に、
散乱粒子に反射された光が光散乱導光体90の側面から
漏れ出すようになっている。光散乱導光体90は、その
長手方向が主走査方向に一致するように配置される。ま
た、光散乱導光体90に沿って、光散乱導光体90から
漏れ出す光を原稿3に向けるための反射凹面鏡30が設
けられる。
の点光源81が設けられている。また、光散乱導光体9
0の端面と点光源81の間には、点光源81で発する光
を収束させながら光散乱導光体90内に導く凸レンズ8
2が設けられている。さらに、レンズ82の近傍には、
光散乱導光体90の端面にレンズ82の出射光を集中さ
せるための中空円錐形の導波管91が配置されている。
これらの代わりに、光ファイバで光散乱導光体90の端
面に光を導入することも可能である。
ら漏れ出して、原稿3を帯状に照射する光の照度が原稿
3の端部側ほど高くなるように調節することで、上記の
ように配光分布が補正される。この場合、例えば、光散
乱導光体90の散乱粒子の割合が端部側ほど大きくなる
ようにしたり、散乱粒子の割合が互いに異なる複数の光
散乱導光体90を直列させて漏れ出す光の照度を端部と
中央部とで異ならせるようにしたりすることも考えられ
る。
が導入されるため、光散乱導光体90の両端側ほど漏れ
出す光の量が多くなりやすい。従って、このような場合
には、上記のような調節は行わなくてもよい。
照明光量の増大の要求を少なくしながら、画像端部での
解像性能を良好にすることが可能となる。
装置を示す概略側面図である。
反射光路を展開して示す図である。
性と、ラインイメージセンサの解像性能の関係を表す図
である。
ッパを示す正面図であり、(B)は反射光路に配置した
このサジタルストッパの機能を示す斜視図である。
パを示す正面図である。
パの他の例を示す正面図である。
パの他の例を示す正面図である。
装置を示す概略側面図である。
タルストッパの機能を示す斜視図であり、(B)も反射
光路に配置した図4に示すサジタルストッパの機能を示
す斜視図である。
形成装置でのMTF特性を表すグラフを示す。
形成装置でのMTF特性を表すグラフを示す。
サジタルストッパを設けた場合、および図4に示すサジ
タルストッパを設けた場合の結像手段(レンズ)による
光量伝達特性分布を表すグラフである。
分布を表すグラフである。
来使用されているハロゲンランプを示す正面図であり、
(B)は本発明に係る画像形成装置に用いて好適なハロ
ゲンランプを示す正面図である。
ンランプの照明光量分布を表すグラフである。
明に係る画像形成装置に用いた場合のレンズからの出射
光量分布を表すグラフである。
て好適な照射手段の一例を示す正面図であり、(B)は
照射手段の他の例を示す正面図である。
0…反射凹面鏡、32…リニアランプ(照射手段)、3
2a…管、32b…フィラメント、36…レンズ(結像
手段)、37…ラインイメージセンサ、37R,37
G,37B…CCD感光画素列、40,50,60…サ
ジタルストッパ(遮光装置)、41…開口部、51…ス
トッパセグメント、52…開口部、61…ストッパセグ
メント、80…導波管、81…点光源、82…レンズ、
83…スリット、90…光散乱導光体
Claims (3)
- 【請求項1】 原稿を帯状に一時に照射する照射光を発
する照射手段と、 前記照射手段により照射された原稿からの帯状の反射光
のうち、前記原稿の端部側からの反射光ほど幅が狭くな
るように遮光する遮光装置と、 前記反射光を結像させる結像手段と、 前記遮光装置で一部が遮光され、前記結像手段で結像さ
れた前記反射光を読み取るラインセンサとを備えること
を特徴とする画像読取装置。 - 【請求項2】 前記原稿の端部側ほど前記照射手段が発
する照射光の照度が高くなるようにされていることを特
徴とする請求項1に記載の画像読取装置。 - 【請求項3】 原稿を帯状に一時に照射する照射光を発
する照射手段と、前記照射手段により照射された原稿か
らの帯状の反射光を結像させる結像手段と、前記結像手
段で結像された前記反射光を読み取るラインセンサとを
有する画像読取装置で、前記照射手段と前記ラインセン
サとの間に設けられて、前記反射光を部分的に遮光する
遮光装置であって、 前記照射手段により照射された原稿からの帯状の反射光
のうち、前記原稿の端部側からの反射光ほど幅が狭くな
るように遮光することを特徴とする遮光装置。
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-
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