WO1993006687A1 - Lecteur d'images - Google Patents

Description

明 細 書 画 像 読 取 り 装 置 技 術 分 野

本発明 は、 主 と し て コ ン ピ ュ ー タ に 画像 を読み込む際 に 使用 す る イ メ ー ジ ス キ ャ ナ 、 デ ジ タ ル複写機、 フ ァ ク シ ミ リ 等 に用 い ら れ る 画像読取 り 装置 に 関す る 。

背 景 技 術

画像読取 り 装置 は、 一般 に 、 読取 る 画像 を照 ら す照明 装置、 レ ン ズ な'ど の結像系、 及 び光電気変換素子か ら 構 成 さ れ る 。 イ メ ー ジ ス キ ャ ナ 、 デ ジ タ ル複写機、 フ ア ツ ク ス と も 読み取 り に必要な 構成要素 は 同 じ で あ り 、 以下 イ メ ー ジ ス キ ャ ナ を 中心 に 話を'進め る 。

一般 に 画像読取 り 装置 は、 照明装置 と し て水銀蛍光灯 や ラ イ ン ハ ロ ゲ ン ラ ン プ な ど の線光源、 結像系 と し て 7 1 程度 の縮小系 の 結像系 で あ る レ ン ズ、 そ し て光電気変 換素子 と し て一次配列 の C C D を用 い る 。 特開昭 6 0 —

1 4 8 2 6 9 に は 、 従来技術 に よ る 画像読取 り 装置 が開 示 さ れ て い る 。 第 9 図 は、 こ の 従来例 に お け る 画像読取 り 装置 を 示す断面図で あ る 。 照明装置 2 2 に よ り 照射 さ れ た 画像 2 0 の 反射光 を ミ ラ ー 2 3 、 結像系 で あ る レ ン ズ 2 4 に よ り 光電変換素子で あ る C C D 2 5 上 に結像す る o と こ ろ で、 画像読取 り 装置の読み取 り 速度の 高速化を はか る 手段 と し て、 下記に挙げ る 4 つ の方法が用 い ら れ る 。 ①光電気変換素子 2 5 の 感度を上げ る 。 ②結像系 2 4 の 口系比率 （ F 値） を大 き く し て明 る い レ ン ズを用 い る 。 ③照明装置 2 2 の 照射光量を上げ る 。 ④光電気変換 素子 2 5 への照射光量を減 ら し S Z N比を下げ画質を落 と す こ と に よ り 速度を上げ る 。 従来は、 読み取 り 速度を 高速化す る 場合、 主 と し て③の照明装置 2 2 の光量増加 に頼 っ て い た。 ·

し か し、 更に高速化 し、 ア ナ ロ グ複写機並み の読み取 り 速度、 例え ば 1 分あ た り A 4 サイ ズの 画像を 2 0 枚読 み取 る こ と がで き る 速度、 に画像読取 り 装置の読み取 り 速度を上げ よ う と す る 場合、 照明装置の光量増加 は そ の ま ま 画像読取 り 装置の大型化 につ な が る 。 何故な ら 照明 装置を点灯す る こ と に よ り 発生す る 熱の処理の た め に、 放熱板ゃ排熱フ ァ ン等が必要 と な り 、 ま た そ の 熱を逃が す空気の流路の確保が必要 と な る た め で あ る 。

ま た従来の光学系 は、 照明装置か ら放射 さ れ る 光の利 用効率が非常に低い。 こ こ で画像読取対象物を照射す る 光の 内、 実際に そ の 時に画像を読み取 つ て い る 対象物上 の領域に照射さ れ る 光の割合を 「照射効率」 と し て定義 す る 。 第 1 0 図は、 画像読取 り 対象物 2 0 上に照射さ れ る 光量の分布を示 し た も の であ る 。 こ の 図 に示す よ う に、 一般の画像読取 り 装置の照明装置 は対象物 2 0 上で副走

— z ― 査方向 1 0 〜 3 0 mmの 幅を照射 し て い る 。 こ こ で読み取 り 幅を 3 0 0 d p i の場合 に つ い て考察す る と 、 約 8 5 /z mの 幅の対象物 2 0 の 画像を読み取 る た め に最大 3 0 mmの 幅 に光を照射 し て い る 換算 に な る 。 す な わ ち 照射効 率は下式 よ り 0 . 8 5 %〜 0 . 2 8 %の 照射効率 と い う こ と に な る 。

照射効率 = 読み取 り 幅 Z照射幅 X 1 0 0

即 ち 、 9 9 . 1 5 %か ら 9 9 . 7 2 %の光 は、 無駄 に な っ て い る ばか り か、 不必要 に 画像読み取 り 位置以外の 箇所を照射 し 、 迷光発生の 原因 と な る 。 そ の 結果、 読み 取 り 画像の 階調性品質を著 し く 劣化 さ せ る と い う 不具合 を生 じ る 。

従来の 画像読取 り 装置 に お い て 1 0 〜 3 0 mmも の 照射 幅を確保す る 理由 は、 も し 画像読取 り 対象物 2 0 が浮 い た場合 に お い て も 、 読み取 り 位置での 照射光量を一定 に 保っ た め で あ る 。 こ れを説明 し た の が、 第 1 1 図で あ り 第 9 図の読み取 り 位置 の拡大図で あ る 。 対象物 2 0 を照 射す る 中心光線 L a は、 あ る 角 度、 例 え ば 4 5 ° に て対 象物 2 0 に対 し て入射す る 。 こ こ で、 も し 対象物 2 0 力く △ h だ け浮 い た場合を考え る と 、 照明装置 の 中心光線 L a が対象物 2 0 を照射す る 位置 P 1 は、 P 2 ま で移動す る 。 し か し 、 読み取 り 光学系 は光軸 L b 上で あ る た め 、 画像を読み取 る 対象物 2 0 上の 位置 は P 1 ' の ま ま で あ る 。 即 ち 、 照射す る 中心位置 P 2 と 読み取 り 位置 P 1 ' と は Δ y だ けズ レ る こ と に な る 。

従 っ て、 対象物 2 0 がガ ラ ス台 2 1 に対 し て 2 O m m浮 いて も読み取 り を行 う た め に は、 量に相当す る 距離程度 は、 第 1 1 図中央印方向、 すなわ ち 画像読取 り 装置で言 う と こ ろ の副走査方向 に照射光の 幅を確保 し てお く 必要 が生ずる 。 以上が照射効率の悪 く な る 原因であ る 。

発 明 の 開 示

本発明の 目 的 は、 画像読取 り 対象位置に効率 よ く 光を 照射す る 、 照射効率の良い画像読取 り 装置を提供す る と こ ろ にあ る 。 本発明の他の 目 的 は、 照明装置の 出力を下 げ る こ と に よ り 、 高速な読み取 り 速度であ り な が ら 、 コ ンパ ク ト な構成が可能 と な る 画像読取 り 装置を提供す る と こ に め る o

本発明 は、 直線偏光を画像読取 り 対象物に照射す る 光 照射手段 と 、 前記対象物 に照射さ れた直線偏光 と 実質的 に同平面内で前記対象物か ら 反射す る 反射光に含 ま れ る 正反射光成分を遮断す る 遮断手段 と 、 前記正反射光成分 以外の反射光成分を電気信号に変換す る 光電変換手段 と を備え た画像読取 り 装置を提供す る も の で あ る 。

図面の簡単な説明

第 1 図 は本発明の画像読取 り 装置の第 1 実施例を示す 主要断面図を示 し、 第 2 図 は本発明の画像読取 り 装置の 第 2 実施例を示す主要構成図を示 し、 第 3 図は第 2 図 に 示た画像読取 り 装置 に用 い ら れ る 部分反射 ミ ラ ー の正面 図を示 し 、 第 4 図 は第 2 図 に 示 し た画像読取 り 装置 に用 い ら れ る 照明装置の斜視図を 示 し 、 第 5 図 は 第 4 図 に 示 し た画像読取 り 装置の B — B ' 断面図を示 し 、 第 6 図 は 本発明 の 画像読取 り 装置 の 第 3 実施例 の読み取 り 光学部 位の 断面図を示 し 、 第 7 図 は本発明の 画像読取 り 装置 の 第 4 実施例 の読み取 り 光学部位の 断面図を示 し 、 第 8 図 は本発明の 画像読取 り 装置 の 第 5 実施例の読み取 り 光学 部位の 断面図を示 し 、 第 9 図 は従来の読取 り 装置を示 し 第 1 0 図 は従来の 画像読取 り 装置 に お け る 画像読取 り 対 象 に照射 さ れ る 光量の分布を示 し 、 第 1 1 図 は第 9 図 に 示 し た従来の 画像読取 り 装置 に お け る 読取 り 位置の 拡大 図を示 し て い る 。

発明 を実施す る た め の最良の形態 本発明 の 画像読取 り 装置 の 第 1 実施例 に つ い て説明す る

第 1 図 に 示す よ う に、 照明装置 1 は、 例 え ば ラ イ ン ハ ロ ゲ ン ラ ン プ等の線光源で あ る 。 照明装置 1 か ら 出 た光 線 L 1 は、 第一の 偏光板で あ る ボ ラ ラ イ ザ一 2 に よ り 第 1 図中 に示 し た X Y Z 座標系 に お い て、 X軸方向 （本明 細書紙面 に垂直な方向） の 偏光光線 L 2 と な る 。 光線 L 2 はハ ー フ ミ ラ ー 4 に よ り Z 軸方向 に反射 さ れ た後、 画 像読取 り 対象物 2 0 を照射す る 。 対象物 2 0 か ら の 反射 光線 L 3 はハ ー フ ミ ラ ー を通過 し 、 ミ ラ ー 5 に よ り 反射 さ れた後、 第二の偏光板で あ る ア ナ ラ イ ザ ー 3 を通過す る。 アナ ラ イ ザー 3 の偏光方向 は、 Z 軸方向 と な っ て い る 。 ア ナ ラ イ ザー 3 を通過 し た光線 L 4 は、 レ ン ズ群か ら な る 結像系 6 に よ り 、 光電変換素子 7 上に結像す る 。 結像系 6 は、 対象物 2 0 上の 像を例えば 7 ： 1 と 縮小比 率にて光電変換素子 7 上に結像す る よ う に配置 し てあ る < こ の第 1 図に示 し た画像読取 り 装置に お い て は、 X軸 方向を主走査方向、 Y軸方向 を副走査方向 と 呼ぶ。

こ こ で 2 枚の偏光板、 ボ ラ ラ イ ザ一 2 、 及 びア ナ ラ イ ザ一 3 の機能を説明す る 。 通常画像読取 り 装置であ る と こ ろ の イ メ ー ジ ス キ ャ ナ ーの設計におい ては、 対象物を 照射す る 照明装置の照射光線の経路 と 、 光電変換素子に 導かれる 対象物か ら の反射光線の経路 と は 4 5 度程離 し て配置す る 。 そ の理由 は、 写真の よ う な光沢を持つ対象 物を読み取 つ た場合に生ずる 正反射成分の光線に よ る 画 質劣化を免れる た め であ る 。 正反射成分の光 は、 読み取 る べ き 画像の 濃度精度を著 し く 劣化 さ せ る 原因 と な る ば か り でな く 、 焦点の ボケ た映像を生 じ さ せ る 原因 と な る も の であ る 。

本発明 に お い て は、 照射光線 L 2 と 反射光線 L 3 と が ほぼ同一平面内 に あ る た め、 第 1 図に飯 し た対象物 2 0 か ら の反射光線 L 3 に お い ては、 正反射成分の光線が混 在 し て い る 。 し か し 、 正反射成分の光は、 ボ ラ ラ イ ザ一 2 と 同方向 （ X軸方向） の偏光光線であ る た め 、 そ の偏 光方向 と 直角方向 （ Z 軸方向） に配置 し た ア ナ ラ イ ザ ー 3 に よ り 殆 ど遮断 さ れ る 。 一方対象物 2 0 か ら の正反射 成分以外の反射光線、 す な わ ち 拡散反射光線 は、 対象物 2 0 に よ り 様 々 な方向 の 偏光成分 と な る 。 そ の た め ア ナ ラ イ ザ一 3 を通過す る こ と がで き る 。 以上の機能を ボ ラ ラ イ ザ一 2 、 及 び ア ナ ラ イ ザ ー 3 の 組合せ に よ り 達成す る こ と がで き 、 対象物 2 0 か ら の it R射成分の光線を 除 去 し 画質劣化を免れ る こ と が可能 と な る 。

次に読取 り 動作を説明す る 。 キ ャ リ ッ ジ 1 0 内 に は上 述 し た光学系 を.搭載 し て お り 、 ガ ラ ス 台 2 1 に載せ た画 像読取 り 対象物 2 0 の X 軸方向すな わ ち 主走査方向 の一 部の行 S を照射す る 。 そ し て そ の反射光を光 変換素 子 7 上に結像す る 。 光電気変換素子 7 は一次元の ィ メ ー ジ セ ン サ ー で あ る C C D で あ り 、 こ こ で は図示 し な い電 子回路 に よ り 対象物 2 0 上の 一部 S の 1 列分の 画像 7 タ を読み込む こ と がで き る 。 次 に キ ヤ リ ツ ジ 1 0 を第 1 図、 Y 軸方向 に 読み取 り 分解能 に応 じ た距離だ け駆動手 段 3 0 に よ り タ イ ミ ン グ ベ ル ト 3 2 を介 し て移動 ~9 ^> o 以上の動作を繰 り 返す こ と に よ り 対象物 2 ひ の 全面を読 み取 る こ と がで き る 。

照射光線 L 2 と 対象物 2 0 か ら の 反射光線 L 3 と が主 走査方向 で あ る X 軸 と 対象物 2 0 の面法線で あ る と こ ろ の Z 軸の 張 る 面内 に あ る こ と か ら 、 対象物 2 0 が浮 き 上 が っ て も 常に対象物 2 0 の 同 じ 位置を照射す る こ と がで き る 。 こ の た め 、 従来の 画像読取 り 装置 に見 ら れ る 様な 画像の浮 き に よ る 照射光量不足 は発生 し に く く な る 。 そ れだけでな く 、 読取 り 幅 に応 じ た照射幅を確保すれば良 い た め従来の照明装置 に比較 し て弗常に少量の照射光量 で良い。

こ こ で、 従来例 に お け る 必要光量 と本実施例 に お け る 必要光量 と を比較す る 。 従来の 画像読取 り 装置 に お け る 、 対象物 2 0 上での 照度を 2 0 0 0 ル ッ ク ス、 照射領域を 縦 2 2 emx幅 3 と す る と 必要光束量は、 1 3 . 2 ル ー メ ン と な る 。 一.方、 本実施例 に お け る 必要光量を算出す る と、 照度 2 0 0 0 ル ッ ク ス 、 照射領域を縱 2 2 c ID X 幅 0 . 0 0 8 5 em ( = 3 0 0 d p i ) と す る と 必要光束量 は、 3 7 . 4 ミ リ ルー メ ン と な る 。 ただ し、 ボラ ラ イ ザ 一 2 、 ア ナ ラ イ ザ 一 3 を通過す る 際に光量の透過率 は 1 0 %程 と な る ため、 カ ツ ト さ れ る 分の光量は、 照明装置 1 にて余分に必要 と す る 。 従 っ て約 1 0 倍 と し て 0 . 4 ル ー メ ン の光束を必要 と す る 。

以上比較 し て解 る よ う に、 従来の 画像読取 り 装置 と 比 較 し て本実施例に よ る 画像読取 り 装置に お け る 照明装置 の光量は、 最大 3 0 分の一の光量で足 り る と い う 利点を 有する 。

こ の結果は、 照明装置の小電力化、 画像読取 り 装置の 小型化を促進す る と 同時に、 従来 と 同 じ光出力の照明装 置を使用 し た場合に お い て は、 画像読取 り 装置の読み取 り 速度を 3 0 倍以上上げ る た め の要素技術 と な る 。 ま た、 本発明の 画像読取 り 装置 は、 対象物 2 0 の 例 と し てサ ク ラ ン ボな ど の果物や、 写真の張 り 合わせ等の 段 差を有す る も の、 本や雑誌等の 見開 き 部等の 画像読み取 り 部分の傾斜が急変す る も の 等、 立体的 な構造を 有す る 物体を読取 る 場合 に お い て も 、 照射光線 L 2 と 反射光線 L 3 と が ほ ぼ同一平面内 に あ る た め、 読取 り 結果 に影を 生 じ な い画像読取 り 装置 を提供す る こ と を可能 と す る 。

ま た、 こ こ で結像系 6 に調整可能な可変絞 り 6 1 を設 け、 結像系の 口.径比 （ F 値） を大 き く す る こ と に よ り 、 ガ ラ ス 台 2 1 表面 よ り 対象物 2 0 が離れ る 方向 に 向 か つ て、 焦点の 合 う 範囲を広 く す る こ と が可能 と な る 。 例 え ば、 こ こ で は 図示 し な い ホ ス ト コ ン ピ ュ ー タ か ら 、 絞 り 駆動系 6 2 に制御信号を送信 し 、 可変絞 り 6 1 の 絞 り 量 を張設す る 様 に構成す る こ と に よ り 、 ユ ー ザが対象物の 浮 き 上が り 許容量を任意 に選択 し 、 必要 に応 じ て ガ ラ ス 台 2 1 か ら Z 軸方向 に 向 力、 つ て 3 0 〜 3 0 0 O m n の範 囲 に焦点を 合わせ る こ と が可能 と な る 。 そ の結果、 読取 り の対象物 2 0 と し て、 シ ー ト 状の も の 以外 に も 腕時計 や宝石、 ぬ い ぐ る み等の 立体物 も 焦点ズ レ を生 じ る こ と な く 読取 り 可能 と な る 。

第 2 図 は、 本発明 の 画像読取 り 装置の 第 2 実施例 を示 す。 部分反射 ミ ラ ー 2 5 1 と 照明装置 2 1 1 の 間 に は、 直線偏光板 2 が配置 し て あ る 。 ま た、 第 3 図 は部分反射 ミ ラ ー 2 5 1 を示 し て い る 。 部分反射 ミ ラ ー 2 5 1 は、 長手方向 に 中央部を除 い て ア ル ミ 蒸着を施 し た部分反射 鏡であ る 。 結像系 6 と光電変換素子であ る C C D 7 と の 間に は、 Z軸方向 の 偏光成分を持つ 直線偏光板 3 が配置 し こ あ 0

照明装置 2 1 1 よ り 放た れた照明光 L 2 1 は直線偏光 板 2 に よ り X軸方向 の 直線偏光光 と な り 、 部分反射 ミ ラ 一 2 5 1 の 開 口部 2 5 4 を通過 し、 対象物 2 0 の読取 り 位置 S を照射す る 。 対象物 2 0 か ら の反射光 L 2 2 に混 在す る 正反射光.の成分は、 部分反射 ミ ラ ー 2 5 1 の外辺 部 2 5 5 に て反射 さ れ、 ミ ラ ー 2 5 2 、 2 5 3 に よ り 反 射さ れた後結像系 6 を通過す る 。 し か し、 直線偏光方向 が X軸方向で あ る た め、 Z軸方向 の 直線偏光板であ る 偏 光扳 3 を通過す る こ と はで き な い。

—方、 対象物 2 0 か ら の拡散反射光 は、 部分反射 ミ ラ 一 2 5 1 の外辺部 に て反射さ れ ミ ラ ー 2 5 2 、 2 5 3 に よ り 反射 さ れた後、 結像系 6 を通過す る 。 更に、 拡散反 射光の 内 Z軸方向 の 直線拡散光 は、 直線偏光板 3 を通過 す る こ と がで き る 。 そ の結果対象物 2 0 の反射光 L 2 2 は、 C C D 7上に結像 し、 読取 り を行 う こ と がで き る 。

こ こ で、 照明装置 2 1 1 か ら放射さ れ る 照射光 L 2 1 は、 非常に指向性が高 く 5 0 mm以上の遠距離か ら で も 効 率良 く ガ ラ ス合 2 1 上 に乗せ ら れた対象物 2 0 の読取 り 位置 S を照射す る 。

照明装置 2 1 1 か ら 、 指向性の高い光束が放射 さ れ る 理由 を下記 に詳細 に説明す る 。 第 4 図 に照明装置 2 1 1 の斜視図、 第 5 図 に 第 4 図の B — B ' 断面図 を示す。 照 明装置 2 1 1 は 、 第 4 図 に示 し た ガ ラ ス 容器 に よ り 密閉 し た真空空洞を形成 し 、 ガ ラ ス か ら な る 排気管 2 1 2 よ り 真空度 1 0 の マ イ ナ ス 3 乗パ ス カ ルか ら 1 0 の マ イ ナ ス 9 乗パ ス カ ル程度 ま で廃棄 し た後、 ガ ス燃焼加熱を行 い ガ ラ ス を溶か し 封止す る 。 集光部材 2 1 3 は 円柱状の ガ ラ ス か ら な る 。 そ し て照明装置 2 1 1 の 内側の一部 に は、 平方セ ン チ メ ー ト ル 当 り 0 . 1 か ら 1 0 0 ミ リ グ ラ ム 、 最適 に は 4 ミ リ グ ラ ム の 力 ソ ー ド ル ミ ネ ッ セ ン ス 用 の萤光体 2 1 5 を長軸方向 に縞乗 に塗布 し た後、 第 5 図 に示 し た ア ル ミ ニ ウ ム か ら な る 陽極 2 1 4 を 0 . 1 か ら 0 . 4 /z m の 厚み に真空蒸直 に よ り 形成 し螢光体 2 1 5 を覆 う 。 螢光体材料の 具体例 と し て、 Z n S ： C u , A 1 が挙 げ ら れ る 。

更 に 内部背面 プ レ ー ト 2 1 7 の 直上 に は、 第 4 図 に 示 す通 り 陰極 2 1 6 を架張す る 。 陰極 2 1 6 は、 タ ン グ ス テ ン か ら な る 直径 5 か ら 1 0 0 ミ ク ロ ン の細線で あ り 、 そ の表面 は こ こ で は 図示 し な い 酸化バ リ ゥ ム 等の 電子放 射物質 に て被覆 し て あ り 熱電子放射効率を高め て い る 。 次 に陽極 2 1 4 と 陰極 2 1 6 と の 間を遮 る 位置 に ダ リ ッ ド 2 1 8 を配置す る 。 ダ リ ッ ド 2 1 8 は、 打 ち 抜 き ゃ電 錶等 に よ り 選考 さ れ た 網状 の ス テ ン レ ス 鋼、 ニ ッ ケ ル、 ま た は ア ル ミ 等の 金属薄板か ら 成 る 。 ま た、 陰極 2 1 6 と背面プ レ ー ト 2 1 7 と の 間 に コ の字状の背面電極 2 3 2 を掙入す る 。

以上述べた、 陰極 2 1 6 、 背面電極 2 3 2 は、 第 4 図 に示 し た リ ー ド線 2 1 9 を通 じ て照明装置 2 1 1 の外部 と 電気的導通を取る こ と が可能にな っ て い る 。

以下に発光ま での動作を説明す る 。 陰極 2 1 6 に こ こ で は図示 し な い電源に よ り 通電 し た ジ ュ ール熱に よ り 陰 極 2 1 6 の表面よ り 熱電子 2 2 6 を引 き 出す。 熱電子 2 2 6 は、 8 k \T程度の高電圧 を印加 し た陽極 2 1 4 に 向 けて加速 さ れる 。 陽極 2 1 4 に照射 さ れ た電子は、 薄膜 の ア ル ミ ニ ウ ム か ら な る 陽極 2 1 4 を突 き 抜 け、 螢光体 2 1 5 を励起 し 力 ソ ー ドル ミ ネ ッ セ ン ス発光の原理で可 視光 L 5 を照明装置 2 1 1 の 外に 向か っ て放射す る 。

次 に集光部材 2 1 3 の機能を第 5 図 に沿 っ て説明す る _c 集光部材 2 1 3 は、 前述 し た通 り 、 縞状に螢光体 2 1 5 を塗布 し たガラ ス 円柱か ら な る 。 縞の 幅 は、 0 . 1 か ら 1 0 ミ リ メ 一 ト ルで あ り 、 癸光量に応 じ て幅を変え る 。 照射可能な熱電子 2 2 6 の電流密度は、 螢光体の輝度飽 和で決定 さ れ る た め最大値で平方セ ン チ メ 一 ト ル当 り 2 0 0 A 程度で あ る 。 第 5 図 に示 し た集光部材 2 1 3 の 下端部 P 5 よ り 発光 し た可視光 L 5 は、 集光部材 2 1 3 の幾何光学的 レ ン ズ機能 に よ り 、 指向性の高い平面光線 と し て放射さ れ る 。

指向性の高い照明装置 と し て は、 他に L E D ア レ ー を

2 用 い て第 2 実施例 と 同様 に 集光部材 に よ り 照射す る 方法 や、 電子写真方式の 印字装置 に用 い ら れて い る レ ー ザ ー 光を回転鏡 に よ り 走査す る 方法等で も 良い。

第 6 図 は、 本発明 に よ る 第 3 実施例 を示す。 部分反射 ミ ラ ー 2 5 1 と 対象物 2 0 と の 間 に 、 偏光 ビー ム ス プ リ ッ タ 3 0 1 、 及 び 4 分の 1 波長板 3 0 2 を配置す る。

次に光路 に沿 っ て光の 挙動を説明す る 。 照明装置 1 よ り 放射 さ れ た光線 L 3 1 は、 直線偏光板 3 3 1 に よ り 第 6 図 に示 し た Z 軸方向 の 直線偏光 と な り 部分蒸着 ミ ラ ー 2 5 1 に よ り 対象物 2 0 に対 し て ほ ぼ垂直 な光路 と な る 。 偏光 ビ ー ム ス プ リ ッ タ 3 0 1 は、 X 軸方向 の 直線偏光以 外 は透過す る 機能を持ち 合わせて お り 、 光線 L 3 1 を ほ ぼ 1 0 0 % の透過率 に て通過 さ せ る 。

4 分の 1 波長板 3 0 2 は、 直線偏光を 円偏光 に変換す る 機能を持 っ て お り 、 対象物 2 0 に 照射す る 光 L 3 2 は、 円偏光 と な る 。 対象物 2 0 か ら 反射 さ れ る 光の 内、 正反 射光 は、 円偏光の ま ま で あ り 、 4 分の 1 波長板 3 0 2 を 通 じ て直線偏光 に変換 さ れ る 。 4 分の 1 波長板 3 0 2 を 2 回通過す る と 9 0 度直線偏光の 偏光方向 が回転す る た め、 偏光 ビ ー ム ス プ リ ッ タ 3 0 1 に入射す る 対象物 2 0 か ら の正反射光 は、 X 軸方向 の振動成分を持 っ た 直線偏 光 L 3 3 と な る 。 直線偏光 は、 偏光 ビ ー ム ス プ リ ッ タ 3 0 1 に よ り 直角 に反射 さ れ偏光 ビ ー ム ス プ リ ッ タ 3 0 1 を通過す る こ と がで き な い 。 対象物 2 0 か ら の 反射光の

3 う ち、 正反射光以外の拡散反射光 L 3 4 は、 偏光 ビー ム ス プ リ ツ 夕 3 0 1 を通過 し て、 部分反射 ミ ラ ー 2 5 1 の 開口部 2 5 4 を透過 し、 ミ ラ ー 5 に よ り 反射 し た の ち 結 像系 6 に よ り 、 光電変換素子で あ る C C D 7 上 に結像 さ れ O o

使用す る 偏光板 3 3 1 は、 1 枚の みで あ る た め透過率 は 2 0 %以上確保で き る 。 従 っ て光学系全体の光利用効 率が高 く な る と い う 利点を有す る 。 そ の結果、 照明装置 1 の光量が小 さ く て も 高速読み取 り が可能な 画像読取 り 装置を提供す る こ と がで き る 。

第 7 図は、 本発明の実施例を示す。 照明装置 4 1 1 、 及び第 1 の偏光板 4 2 1 、 部分反射 ミ ラ ー 4 5 1 、 第 2 の偏光扳 4 3 1 、 光電変換素子であ る C C D 7 を結像系 6 に対 し て C C D 7 側 に配置す る 。 第 1 の偏光板 4 2 1 と第 2 の偏光板 4 3 1 は直線偏光方向が互い 直角 に な る よ う に配置 し て、 対象物 2 0 か ら の正反射光成分を除去 し拡散反射光の み を C C D 7 に導 く 。

対象物 2 0 の主走査方向の読み取 り 幅を 2 2 cm ( A 4 サイ ズ） と し た場合、 縮小率 7 分の 1 の結像系 6 を用 い て C C D 7 上に結像する と 、 約 3 cm程度の像 と な る 。 照 明装置 4 1 1 を結像系 6 に対 し て C C D 7 側 に配置 し た こ と に よ り 、 照明装置 4 1 1 の発光域の長 さ は、 3 cm程 度で済む こ と に な り 小型化が図れ る 。 ま た、 部分反射 ミ ラ ー 4 5 1 、 第 1 の偏光板 4 2 1 、 第 2 の偏光扳 4 3 1 に お い て も 同様 に 3 c m程度の 部品長 さ で済む こ と に な り 部品費用 の 削減を 図 る こ と がで き る 。

第 8 図 は、 本発明の実施例 を示す。 レ ー ザ ー 発光素子 5 1 1 か ら 放た れ る 指向性 の 高 い レ ー ザ ー光 L 5 1 を第 1 の偏光板 5 2 1 に よ り 直線偏光 と し 、 回転す る ポ リ ゴ ン ミ ラ ー 5 1 2 に よ り 走査す る 。 走査 さ れた光線 L 5 2 は 0 レ ン ズ 5 1 3 を 介 し て ミ ラ ー 5 5 1 に よ り 直角 に 反射 さ れハ ー フ ミ ラ ー 5 4 1 を通過 し 画像を読取 る べ き 対象物 2 0 の読み取 り 位置 S の線上を照射す る 。 そ の 反 射光 はハ ー フ ミ ラ ー 5 4 1 に よ り 反射 さ れ、 第 2 の 偏光 板 5 3 1 に よ り 正反射光が取 り 除かれ、 結像系 6 に よ り C C D 7 上 に結像 さ れ る 。

理想的 な 指向性光線で あ る レ ー ザ ー光を用 い る こ と に よ り 照射効率の 優れた画像読取 り 装置を提供す る こ と が 可能 と な り 、 照明装置 に費 さ れ る 電力を大幅 に 削減可能 と す る 。

以上本発明 に よ れ ば、 直線偏光を画像読取 り 対象物 に 照射す る 。 こ の 直線偏光 と 実質的 に 同一平面内 で対象物 よ り 反射す る 反射光の う ち 正反射光成分を、 こ の正反射 光成分の 偏光面 に垂直な方向 に配置 さ れた偏光板 に よ り 反射す る 。 反射'光の う ち 拡散光成分を偏光板を介 し て光 電変換素子上 に 結像す る 。

従 っ て本発明 に よ れば画像読取 り 対象物を照明す る 照 明装置 と 対象物か ら の 反射光を光電変換素子上 に結像す る 結像系を具備 し た画像読取 り 装置にお い て、 照明装置 の主た る 照明光線 と光電変換素子上に導かれ る 対象物か ら の反射光 と が ほ ぼ同一平面内 に あ る た め画像読取 り 位 置に効率よ く 光を照射 し 照射効率の良い画像読取 り 置 を提供す る こ と がで き る 。

ま た、 照明装置の照明効率が高 く な る た め、 照明装置 の 出力を下げ る こ と が可能な と る た め高速な読取 り 速度 であ り な が ら 、 コ ンパ ク ト な画像読取 り 装置を提供で き る o

6 一

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 直線偏光を 画像読取 り 対象物 に 照射す る 光照射 手段 と 、

前記対象物 に 照射 さ れた 直線偏光 と 実施的 に 同平面内 で前記対象物か ら 反射す る 反射光 に含 ま れ る 正反射光成 分を遮断す る 遮断手段 と 、

前記正反射光成分以外の 反射光成分を電気信号 に変換 す る 光電変換手段 と を備え た画像読取 り 装置。

2 . 前記光照射手段 は不定偏光を発生す る 光源 と 、 前記不定偏光か ら 直線偏光を取出す偏光板 と を備え た 請求項 1 に記載の 画像読取 り 装置。

3 . 前記遮断手段 は前記正反射光成分の 偏光面 と 直 交す る 偏光面を有す る 直線偏光を通過 さ せ る 偏光板を備 え た請求項 1 に記載の 画像読取 り 装置。

4 . 前記光電変換手段 は一次元 に配列 さ れ た複数の 光電変換素子を備え、

前記画像読取 り 装置 は さ ら に、

前記反射光成分を前記複数の光電変換素子 に 結像す る 結像系 と 、

前記結像系 の 焦点深度を可変す る 絞 り と を備 え た請求 項 1 に記載の 画像読取 り 装置。

5 . 前記遮断手段 は、

前記対象物 に 照射 さ れ る 直線偏光を第 1 の 円偏光 に変 換 し、 第 2 の 円偏光 と し て前記対象物か ら 反射す る 正反 射光成分を前記直線偏光 と 偏光面が ⁹ 0 度異な る 直線偏 光正反射光に変換す る 4 分の 1 波長板 と 、

前記直線偏光正反射光を前記平面 と 直交す る 平面に 出 射さ せ る 偏光 ビー ム ス プ リ ッ タ と を備え た請求項 1 に ⁵¹⁵ 載の画像読取 り 装置。