JPWO2009011153A1 - 画像読取装置 - Google Patents
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Abstract
Description
従来法3に関しては、被写界深度を大きくする場合、装置が大型化するという問題、色収差が大きくなるという問題がある。
従来法4に関しては、原理的に被写界深度を大きくできないという問題がある。
即ち、本発明の第1態様における画像読取装置は、撮像対象である被撮像物を照明するための照明装置と、上記被撮像物を結像する複数の結像光学系と、上記結像光学系に対応して位置し、結像された像を撮像する撮像素子と、上記撮像素子で得られた画像から元の被撮像物を復元する画像処理装置と、を備えた画像読取装置において、上記複数の結像光学系は、被撮像物に対する主走査方向に沿って互いに隣接して位置し、上記被撮像物を反転縮小して結像し、かつ、それぞれの上記結像光学系は、上記被撮像物から上記撮像素子に向かって配置される、第1焦点距離を有する第1光学素子と、上記第1光学素子の後側の焦点位置に位置するアパーチャと、上記アパーチャの後側に上記第1焦点距離よりも小さい第2焦点距離をもつ第2光学素子とを有することを特徴とする。
5 アパーチャアレイ、8 撮像素子、13 セル、
101〜106 画像読取装置、
120,121 折り返しミラー、
123 第1ミラーレンズアレイ、124 第2ミラーレンズアレイ、
125 反射型アパーチャアレイ、125a 開口部、129 遮光壁、
200 照明装置、201 画像処理装置。
図1は、本発明の実施の形態1による画像読取装置101に備わる後述するセル13の内の一つにおける概略構成の一例を示している。図2は、画像読取装置101の構成の原理を示す平面図である。該画像読取装置101は、大別して、結像光学系の機能を果たす一例に相当するセル13と、それぞれのセル13に対応して設けられる撮像素子8とを備え、又、以下に説明する各実施形態においても同様であり、撮像対象である被撮像物を照明するための照明装置200が備えられている。それぞれのセル13は、上記被撮像物を反転縮小して結像する光学系であり、上記被撮像物に対する主走査方向、つまり図2に示すX方向に沿って互いに隣接して直線状に配置される。又、各セル13は、第1光学素子の機能を果たすものの一例に相当する第1レンズ3、アパーチャ5、第2光学素子の機能を果たすものの一例に相当する第2レンズ4を有し、これらは、上記被撮像物から撮像素子8へ向かって、第1レンズ3、アパーチャ5、第2レンズ4の順に配置される。撮像素子8で取得された画像信号は、画像読取装置においては通常用いられる画像処理装置201に送られる。画像処理装置201で処理された画像信号は信号出力され、その画像を用いる装置で使用される。その画像を用いる装置とは、例えば、ディスプレイ、原稿書き込み装置、紙幣の真贋判定装置などが挙げられる。尚、以下では、上記被撮像物の一例として原稿面1における例えば文字を例に採る。さらに図を参照して、画像読取装置101について、より詳しく説明する。
即ち、原稿面1上の点列A,B,C,D,Eから発した光線は、撮像素子8の面上で点A’,B’,C’,D’,E’に結像する。ただし、原稿面1上で、セル13の境界に存在する点A及び点Eからの光線は、点A”及び点E”にも結像する。第1レンズ3及び第2レンズ4の焦点距離の関係がf1>f2であるので、各セル13の転写関係は、反転縮小である。上述の具体的数値による例の場合、縮小倍率は、f2÷f1=0.75倍である。
仮に原稿面1に白い紙を置き、照明装置200によって、一様な強度分布の照明光で照らしたとする。即ち、原稿面1上のどの点からも一様な強度の発光があるとする。このときの撮像素子8面上での強度分布は、あるセル13における境界を原点にとると、図4のようになる。つまり、原稿面1上での各セル13の幅M1=6mmは、撮像素子8面上では幅M2=6×0.75=4.5mmに縮小される。原稿面1上のセル境界に相当する位置の光強度は、セル13の中心と比較して0.5である。幅M2の外で急に画像が消えるわけではなく、境界部に近づくにしたがって緩やかに強度が小さくなる。逆に、幅M2の内側であっても、境界部付近では光強度は完全に1ではない。図4に示すように、M2=4.5mmの幅を超えて、約5.25mmまで像が存在する。4.5mmの幅を超えた両側0.375mmずつの領域の像が、隣のセルの像のある部分と同じ画像を共有する。セルの単位は6mmであるから、隣のセルとの間の像が存在しない領域は0.75mmであり、これはマージンである。
図7は、本発明の実施の形態2による画像読取装置102の構成を示す平面図である。紙面に垂直な方向が主走査方向であり、該方向に実施の形態1で説明したセル13が並んでいる。つまり図7では、第1レンズアレイ3及び第2レンズアレイ4は、アレイ形状には図示できないが、紙面垂直方向に複数個のレンズが並んだ構成を有する。図8に第1レンズアレイ3及び第2レンズアレイ4の斜視図を示す。又、アパーチャ5は、図7に示すy方向から見た図では例えば図9に示すような構成である。
尚、実施の形態2による画像読取装置102も、光学系の基本構成は実施形態1の構成に同じであることから、実施形態1の画像読取装置101が奏する効果を得ることができる。
図10は、本発明の実施の形態3による画像読取装置103の構成を示す平面図である。該画像読取装置103では、上述の実施の形態2における構成に加えて、アパーチャ125における開口部に、光路を折り曲げる折り返しミラー125aが設けられている。尚、上述の実施の形態1における構成に対して、アパーチャ5に代えて、ミラー125aを有するアパーチャ125を設けることもできる。
図11は、本発明の実施の形態4による画像読取装置104の構成を示す斜視図である。本実施形態4における画像読取装置104は、実施形態1にて説明した構成を基本とし、上述した折り返しミラー120,121、及び反射型のアパーチャアレイ125を備え、さらに、第1レンズアレイ3及び第2レンズアレイ4をそれぞれ反射型の第1ミラーレンズアレイ123、及び第2ミラーレンズアレイ124にて形成した構成を有する。ここで、第1ミラーレンズアレイ123は、第1光学素子の機能を果たすものの一例に相当し、第2ミラーレンズアレイ124は、第2光学素子の機能を果たすものの一例に相当する。
第2ミラーレンズアレイ124にて反射した光線束は、折り返しミラー121によって垂直方向に折り曲げられ、撮像素子8面にて像を結ぶ。撮像素子8で取得された画像信号は、画像処理装置201に送られ、実施の形態1で述べたのと同様な画像補正が行なわれる。
一つは、第1レンズアレイ及び第2レンズアレイが反射型のミラーレンズアレイにて構成されていることより、光路が折り返され、さらにコンパクトな光学系を構成することができる点である。
本実施の形態5は、上述した実施形態1〜4において、第1レンズアレイ3及び第2レンズアレイ4の少なくとも一方、並びに、第1ミラーレンズアレイ123及び第2ミラーレンズアレイ124の少なくとも一方において、隣接するセル13に対応するレンズ部が樹脂材にて一体成型された構成である。
本実施の形態6は、上述した、実施形態1〜4における第2レンズアレイ4及び第2ミラーレンズアレイ124において、隣接するレンズの間に遮光壁129を設けた構成である。
図12は、このような実施形態6の構成を有する画像読取装置106の構成を示す平面図である。図12に示す画像読取装置106では、例えば実施形態1の画像読取装置101に対して、隣接する第2レンズ4間にそれぞれ遮光壁129が設けられた構成である。又、図11に示す画像読取装置104では、第2ミラーレンズアレイ124において、各セル13に対応するそれぞれの第2ミラーレンズ間に遮光壁129が設けられた構成である。
図12には、遮光壁129がない場合の光線追跡の一例が、符号20にて示されている。符号20は、迷光光線である。迷光光線20は、図12に示すように、第1レンズアレイ3にて正規の光路をたどるにもかかわらず、第2レンズアレイ4の位置にて、隣のセル13に紛れ込む光線である。このような迷光光線20は、像の劣化を招くことから、除去する必要がある。
Claims (8)
- 撮像対象である被撮像物を照明するための照明装置と、
上記被撮像物を結像する複数の結像光学系と、
上記結像光学系に対応して位置し、結像された像を撮像する撮像素子と、
上記撮像素子で得られた画像から元の被撮像物を復元する画像処理装置と、
を備えた画像読取装置において、
上記複数の結像光学系は、被撮像物に対する主走査方向に沿って互いに隣接して位置し、上記被撮像物を反転縮小して結像し、
かつ、それぞれの上記結像光学系は、上記被撮像物から上記撮像素子に向かって配置される、第1焦点距離を有する第1光学素子と、上記第1光学素子の後側の焦点位置に位置するアパーチャと、上記アパーチャの後側に上記第1焦点距離よりも小さい第2焦点距離をもつ第2光学素子とを有する、
ことを特徴とする画像読取装置。 - それぞれの上記結像光学系は、上記被撮像物から上記撮像素子に向かう光路内に、光路を折り曲げるミラーをさらに有する、請求項1記載の画像読取装置。
- 上記アパーチャは、開口部に光路を折り曲げるミラーを有する、請求項1又は2記載の画像読取装置。
- 上記第1光学素子及び上記第2光学素子の少なくとも一方は、反射型のミラーレンズである、請求項1から3のいずれか1項に記載の画像読取装置。
- 上記第1光学素子及び上記第2光学素子の少なくとも一方は、隣接する結像光学系間で一体的に成形されてなる、請求項1から4のいずれか1項に記載の画像読取装置。
- 上記アパーチャは、開口部の大きさが異なるアパーチャと交換可能である、請求項1から5のいずれか1項に記載の画像読取装置。
- それぞれの上記結像光学系は、隣接する上記第2光学素子間に配置される遮光板をさらに有する、請求項1から4のいずれか1項に記載の画像読取装置。
- 上記結像光学系における縮小倍率は、上記各結像光学系において同じであり、0.85から0.6倍である、請求項1から7のいずれか1項に記載の画像読取装置。
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