照明装置、照明方法、图像读取装置、图像读取方法、图像形成装置及图像形成方法

摘要

一种图像读取装置，将来自被光源照明的原稿的反射光用成像透镜在摄像元件上成像，一维地读取该原稿的图像，并通过将其扫描而读取二维图像，至少具备具有多个透镜的照明透镜和将多条光束重叠的机构而构成，将从上述光源发出的光束分割为多条，并使该分割的多条光束在上述原稿面上重叠。一种图像读取方法，将来自被光源照明的原稿的反射光用成像透镜在摄像元件上成像，一维地读取该原稿的图像，并通过将其扫描而读取二维图像，将从上述光源发出的光束分割为多条，并使该分割的多条光束在上述原稿面上重叠。在图像形成装置上装载上述图像读取装置。

说明书

技术领域

本发明涉及照明装置和照明方法、图像读取装置和图像读取方法、以及图像形成装置及图像形成方法。

背景技术

专利文献1～4中公开了通过不使用反射器而使用远离原稿面附近的光源，可实现低成本、减少杂光所形成的高像质读取或图像读取装置的小型化的图像读取装置。

虽然在专利文献1中公开了通过不使用反射器而使用远离原稿面附近的光源而可减少杂光的图像读取装置，但在专利文献1中公开的图像读取装置具有以下问题(1)～(4)。

虽然在专利文献2中公开了通过去掉反射器而实现其成本下降的图像读取装置，但在专利文献2中公开的图像读取装置具有以下问题(1)～(4)。

虽然在专利文献3中公开了，在摄像元件及摄像元件的上下侧配置的光源共用摄像元件的成像光学系统，并将从光源发出的光使用在原稿面附近设置的反射镜来照亮原稿面的读取位置的图像读取装置，但在专利文献3中公开的图像读取装置具有以下问题(1)及(4)。

虽然在专利文献4中公开了摄像元件及光源使用半透明反射镜并共用成像光学系统且读取及照亮原稿面的同一位置的图像读取装置，但在专利文献4中公开的图像读取装置具有以下问题(5)。

这里，上述问题(1)～(5)如下：

(1)读取用的光轴及照明用的光轴大体相同且相对于原稿面垂直，所以因原稿的光泽而使读取值变化。(至少，没有限定这些光轴相对于原稿面法线的角度。)

(2)由于光源远离原稿面，所以为了在原稿面上获得所需的照明光量，而需要强力的光源或透镜等那样的聚光器，从而成为成本上升的主要原因。此外，光源所需的电力也增加。

(3)在将光源配置于成像透镜下方等处时，将增加图像读取装置的高度方向的尺寸，并使除去反射器等所产生的图像读取装置的小型化无效。

(4)照明用的光轴与读取用的光轴不完全一致，所以在读取原稿上产生的浮起部分和书籍原稿的中央部的浮起部分等时，照明光不足。

特别地，在专利文献1及专利文献2所公开的图像读取装置中，通过使第一及第二托架移动，在读取二次原稿图像时，第一及第二托架的反射镜的配置根据原稿的扫描而连续地变化，所以到达原稿面的照明光的位置变化。其结果，读取图像的亮度变化，且不能进行高品质的图像读取。

(5)半透明反射镜的使用导致图像读取装置的成本增加。此外，在从光源发出的照明光被半透明反射镜(半透半反镜)反射时以及在被原稿面反射的光通过半透明反射镜时，光量减小到1/2倍。其结果，最终仅得到从光源发出的光的1/4倍的有效照明光量，光源的能量损失增加。再有，从半透明反射镜向透镜方向出射的照明光不可避免地由透镜表面反射并入射到摄像元件，所以总是产生杂光。其结果，对于图像读取难以获得足够的SN比。

如上所述，在专利文献1～4中公开的图像读取装置中，从光源发出的光量的利用率明显降低。

此外，虽然在专利文献5中公开了投影用的照明装置，但专利文献5中公开的照明装置基本上是照射面的装置，且没有公开用于效率良好地照射的方法。此外，在专利文献5中也没有公开该照明装置对图像读取装置的使用方法。

这里，参照图1～图4来说明通常的图像读取装置的实例。

图1(a)及图(b)分别是一般图像读取装置的示意图及其副扫描方向的图像读取装置的剖视图。

在图像读取装置100中，原稿107放置于接触玻璃108上，来自灯109的光及来自将来自该灯109的光接收的反射器110的反射光照射到原稿107的拍摄区域111上。该反射光由第一移动体103内的变向反射镜113、第二移动体104内的折回反射镜112a及折回反射镜112b反射，并由成像透镜102在一次摄像元件101上成像。这样，上述一次摄像元件101获得行状的拍摄区域111的一维图像。在一维摄像元件101中，将获得一维图像的方向称为主扫描方向。

此外，在该图像读取装置100中，上述第一移动体103及上述第二移动体104通过驱动传递构件106而接受电机105所产生的驱动力，第一移动体103以第二移动体104的速度的两倍的速度移动。其结果，成像透镜102对于接触玻璃108面的成像位置保持在一维摄像元件101面上，且光在接触玻璃108面上在与行状的拍摄区域111垂直的方向上且与接触玻璃108平行地移动。这样，将接触玻璃108上放置的原稿107的图像用一维摄像元件101依次读取，并二维地获得。再有，将上述第一移动体103及上述第二移动体104移动的方向称为副扫描方向。

通常，使用一维CCD来作为摄像元件，成像透镜102使接触玻璃108面上的图像缩小，并将该缩小的图像在一维摄像元件101上成像。

此外，将上述第一移动体103及上述第二移动体104移动的移动速度之比设定为2∶1，所以第二移动体104的移动距离是第一移动体103的移动距离的一半，从拍摄区域111到成像透镜102或一维摄像元件101的距离与第一移动体103及第二移动体104的位置无关而为一定。

通常，扫描器的图像解析度由DPI(点每英寸)表示，在数字PPC上装载的扫描器的图像解析度经常为400～600DPI。另一方面，在彩色扫描器中，通常使用对R(红色)、G(绿色)及B(蓝色)的光的光谱有敏感度的3CCD，并使这些CCD到原稿的光程长度相同。但是，有时也将把R(红色)、G(绿色)及B(蓝色)用的3CCD配置在副扫描方向上的3CCD用作摄像元件。该情况下，各像素列之间的距离为CCD像素的主扫描读取区域的4～8点左右，各像素列不一定必须一体化。因此，在将3CCD用作上述图像读取装置的摄像元件的情况下，与RGB的CCD像素的每个对应的原稿的读取位置在副扫描方向上不同，所以有时需要将照明原稿的光照射到与各色对应的读取位置上。

图2是另一类型的图像读取装置的示意图。

在图2所示的另一类型的图像读取装置中，缩小光学系统包括摄像元件201和成像透镜202，在摄像元件201或成像透镜202和原稿204之间不使用反射镜那样的光学系统，且将原稿204放置于原稿台203上，并读取该原稿204的图像。在此类图像读取装置中可使用本发明。在图2所示的图像读取装置中，在使用一维CCD来作为摄像元件201的情况下，通过将原稿台203上的原稿204在一个方向上扫描或使成像透镜202及摄像元件201的单元在一个方向上移动，而可读取原稿204的二维图像。在此类图像读取装置中，通常使用自然光(室内光)来作为照明光，或者设置均匀地照亮原稿台203的光源。但是，在使用自然光的情况下，自然光的光量不稳定，且原稿204的自然光的照度经常较低，所以有时不能以高像质读取原稿204的图像。

其次，说明通常的图像读取装置的问题(1)～(5)。

(1)对于图像读取装置的节能

在作为图像读取装置的扫描器中，具备最大耗电的构成元件是照明灯。特别地，图像读取速度越快则CCD的电荷积累时间越短。其结果，将需要高辉度的照明灯，扫描器的耗电增大。

以往，为得到具备更高发光效率的灯，将光源从卤素灯换为氙气灯，再换为LED。

图3是说明图像读取装置的照明区域和读取区域之间关系的图。在图3中，表示作为图像读取装置的扫描器300的照明区域305及读取区域302的关系，在现状下，相对于原稿301面上的由CCD读取得读取区域302，来自光源303的照明光304所形成的照明区域305宽得多。例如，在600dpi的扫描器中，原稿301的图像的读取所需要的照明宽度为42.3μm，与此相对，实际上照亮20mm左右的宽度。因此，通过比较其宽度而得到的单纯光的能量效率仅为0.5％左右。即，剩余的约99.5％的光成为无用的能量。

(2)对于图像读取装置的小型化(薄型化)

对于作为图像读取装置的扫描器的小型化，进行了减小扫描器厚度的努力。在缩小光学系统中，在具有第一移动体和第二移动体的扫描器中，特别地，第一移动体所包括的灯及反射器是对于第一移动体的布局最成问题的限制条件，妨碍了扫描器的薄型化。特别地，在内装的印刷机的尺寸较大时，扫描器的原稿面的高度增加，对于身高矮的人来说，发生了放置原稿的操作等变得麻烦的问题。

(3)对于图像读取装置的低成本化

作为对成为图像读取装置的扫描器的成本产生较大影响的构成元件，虽然可举出CCD及成像透镜，但作为以其为准的构成元件，可举出照明灯及其附属品。特别地，氙气灯等需要高电压，所以需要电源。此外，由于在第一移动体上设置灯，所以也需要挠性的电源线。

(4)对于杂光

在作为图像读取装置的扫描器中，内装了照明装置，在通常的扫描器中，将原稿的图像行状地读取，且通过扫描读取原稿图像的行来读取原稿的二维图像(将此类读取称为线性依次图像读取。特别地，将读取行方向的扫描称为主扫描，并将垂直于该主扫描且与原稿面平行的方向的扫描称为副扫描)。此时，有时产生杂光。

图4是说明在图像读取装置的照明状态及在该图像读取装置中产生的杂光的图。

在使用荧光管作为光源401的图像读取装置400中，来自光源401的照明光402直接或经过反射器404而照射到原稿面403上。照射到原稿面403上的光被原稿面403反射，并通过光源401的开口部406而到达光源401的荧光面407。其次，到达荧光面407的光被荧光面407反射，而成为再次照亮原稿面403的再照明光405，并产生杂光(使从照明装置到达原稿面的照明光为一次照明光。另外，使在原稿面反射并再次照亮原稿面的光为二次照明光)。

在产生此类杂光时，即使读取具有均匀浓度图像的原稿图像，根据原稿的读取区域周边的原稿浓度的差，由扫描器读取得图像信号也会变化。该变化产生的原因是，在一次照明光由原稿面反射时，因原稿图像的浓度而使反射光量变化，所以作为一次照明光和二次照明光的合计的照明光量因原稿浓度而变化。特别地，杂光在原稿中具备急剧变化的浓度的图像的部分显著地发生。

图5是表示产生杂光的图像读取装置所读取的图像实例的图。在图5中，在黑图案501之间夹着的边界部分502与白图案503相比而作为较暗的区域被读取。由于原稿图像的白图案的浓度均匀，所以对于边界部分502的读取图像的品质明显降低(理想地，边界部分502和白图案503应具有相同的亮度)。这是因为在由扫描器读取作为黑图案501之间区域的边界部分502时，边界部分502的两侧较黑，所以二次照明光与白图案的读取情况相比相对减少。

通常，扫描器将原稿的具备低反射率的区域作为黑暗的图像读取，并将原稿的具备高反射率的区域作为明亮的图像读取。即，在读取具备黑文字图像的原稿时，其文字内的较白部分在读取图像中变得较暗，结果，图像的对比度下降，文字的读取变困难。这是因为二次照明光基本上再次照亮反射照明光的位置周边的原稿面，在具备(黑白图案的边界部分等那样的)急剧的浓度变化的部分处二次照明光的光量的变化大。

因此，在扫描器的设计阶段，以由原稿面反射的二次照明光没有再次照亮原稿的方式，将光学部件涂为黑色，并适当调整光学部件的布局。但是，由于不能完全除去二次照明光所产生的再次照明，所以杂光成为对于读取图像品质的问题。特别地，文字的周边部分急剧变暗，且通过复印图像而产生污迹，图像品质急剧下降。

(5)对于书籍原稿阴影

图6是说明在从书籍原稿读取图像的情况下产生的阴影的图。如图6所示，将书籍原稿601放置在接触玻璃602上并读取书籍原稿601的图像的情况下，如图6所示，书籍原稿601的中央部分603比接触玻璃602的面向上浮起。在由具备通常的照明光学系统的图像读取装置来读取此类书籍原稿601时，照明光没有到达与摄像元件的像素对应的读取位置604处，产生读取图像变暗的问题。

因此，对于图像读取装置，希望通过适当地设计成用从光源发出的光照亮原稿面的照明系统的构成及配置，经提高光的利用率实现节能、使图像读取装置薄型化并小型化、使图像读取装置低成本化、减少杂光及防止书籍原稿的阴影而实现高像质化，并减小照明对象面的照度波动。

专利文献1：特开2000-253213号公报

专利文献2：特开2000-250146号公报

专利文献3：特开平10-190990号公报

专利文献4：特开平9-51405号公报

专利文献5：特开2003-280094号公报

发明内容

本发明的目的是提供提高光的利用率的照明装置和照明方法、图像读取装置和图像读取方法、以及图像形成装置及图像形成方法。

本发明的第一方式是一种图像读取装置，将来自被光源照明的原稿的反射光利用成像透镜在摄像元件上成像，将该原稿的图像一维读取，并通过将其扫描而读取二维图像，其特征在于，至少具备具有多个透镜的照明透镜和使多条光束重叠的机构而构成，将从上述光源发出的光束分割为多条，并使该分割的多条光束在上述原稿面上重叠。

本发明的第二方式是一种图像读取方法，将来自被光源照明的原稿的反射光利用成像透镜在摄像元件上成像，将该原稿的图像一维读取，并通过将其扫描而读取二维图像，其特征在于，将从上述光源发出的光束分割为多条，并使该分割的多条光束在上述原稿面上重叠。

本发明的第三方式是一种图像形成装置，其特征在于，装载作为本发明第一方式的图像读取装置。

本发明的第四方式是一种照明装置，将从光源发出的光向对象照明，其特征在于，包括在至少一个面内从光源发出的光获得多条光束，并将该多条光束向该对象照明的至少一个光束照明元件。

本发明的第五方式是一种照明方法，将从光源发出的光向对象照明，其特征在于，包括在至少一个面内从光源发出的光获得多条光束，并将该多条光束向该对象照明。

本发明的第六方式是一种图像读取装置，向具备图像的原稿照明从光源发出的光，并获得从该原稿反射的光来读取该图像，其特征在于，包括作为本发明第四方式的照明装置。

本发明的第七方式是一种图像读取方法，向具备图像的原稿照明从光源发出的光，并获得从该原稿反射的光来读取该图像，其特征在于，使用作为本发明第五方式的照明方法，并向具备图像的原稿照明从光源发出的光。

本发明的第八方式是一种图像形成装置，读取具备图像的原稿的图像，在形成图像的介质上形成该原稿的图像，其特征在于，包括作为本发明第六方式的图像读取装置。

本发明的第九方式是一种图像形成方法，读取具备图像的原稿的图像，在形成图像的介质上形成该原稿的图像，其特征在于，使用作为本发明第七方式的图像读取方法，并读取具备图像的原稿的图像。

根据本发明，可提供提高光的利用率的照明装置和照明方法、图像读取装置和图像读取方法、以及图像形成装置及图像形成方法。

附图说明

图1(a)及图(b)分别是通常图像读取装置的示意图及其副扫描方向的图像读取装置的剖视图。

图2是另一类型的图像读取装置的示意图。

图3是说明图像读取装置的照明区域和读取区域之间关系的图。

图4是说明在图像读取装置的照明状态及在该图像读取装置中产生的杂光的图。

图5是表示用产生了杂光的图像读取装置所读取得图像的实例的图。

图6是说明在从书籍原稿读取图像的情况下产生的阴影的图。

图7是说明本发明的图像读取装置的实施例1的照明系统的基本概念的图，(a)是照明系统的俯视图，(b)是照明系统的主视图。

图8A是表示棒透镜阵列的形式的图。

图8B是表示棒透镜的一个实例的图。

图8C是表示棒透镜的另一实例的图。

图9A是表示实施例1中棒透镜的数量比光源LED的数量少一个的实例的图。

图9B是表示实施例1中棒透镜的数量比光源LED的数量多一个的实例的图。

图10是说明实施例1的照明对象面的照明分布的图，(a)是表示棒透镜数量与光源LED的数量一致的实例的图，(b)是表示棒透镜的数量比光源LED的数量少一个的实例的图，(c)是表示棒透镜的数量比光源LED的数量多一个的实例的图。

图11是说明实施例1中使用三色LED的更实用的照明系统的图，(a)是该照明系统的俯视图，(b)是该照明系统的主视图，(c)是该照明系统的侧视图。

图12是说明本发明图像读取装置的实施例2的照明系统的第一实例的图，(a)是照明系统的第一实例的俯视图，(b)是照明系统的第一实例的主视图。

图13是说明本发明图像读取装置的实施例2的照明系统的第二实例的图，(a)是照明系统的第二实例的俯视图，(b)是照明系统的第二实例的主视图。

图14是说明实施例2中使用三色LED的照明系统的图，(a)是该照明系统的俯视图，(b)是该照明系统的主视图，(c)是该照明系统的侧视图。

图15是说明本发明图像读取装置的实施例2的照明系统的图，(a)是照明系统的俯视图，(b)是在光源使用抛物面镜的照明系统的主视图，(c)是在光源使用椭圆面镜的照明系统的主视图。

图16是说明从直线状的发光体发出的光束的放射向量及透镜所产生的光束的放射向量的获得的图，(a)是表示从发光体均等地发出的光束的放射向量的强度分布的图，(b)是表示在发光体的光轴方向上发出更多光束的放射向量的强度分布的图，(c)是说明由照明透镜获得的放射向量的图，(d)是说明由聚光透镜获得的放射向量的图。

图17是说明本发明图像读取装置的实施例4的作为光源的荧光管的图。

图18是说明本发明图像读取装置的实施例4的第一照明系统的图，(a)是第一照明系统的俯视图，(b)是第一照明系统的主视图，(c)是表示作为光源的荧光管的发光强度分布的图。

图19是说明本发明图像读取装置的实施例4的第二照明系统的图，(a)是第二照明系统的俯视图，(b)是第二照明系统的主视图。

图20是说明本发明图像读取装置的实施例5的照明系统的第一实例的图，(a)是照明系统的第一实例的俯视图，(b)是照明系统的第一实例的主视图。

图21是说明本发明图像读取装置的实施例5的照明系统的第二实例的图，(a)是照明系统的第二实例的俯视图，(b)是照明系统的第二实例的主视图。

图22是说明本发明图像读取装置的实施例6的照明系统的实例的图，(a)是照明系统的实例的俯视图，(b)是照明系统的实例的主视图。

图23是说明本发明图像读取装置的实施例7的第一照明系统的图，(a)是第一照明系统的俯视图，(b)是第一照明系统的主视图。

图24是说明本发明图像读取装置的实施例7的第二照明系统的图，(a)是第二照明系统的俯视图，(b)是第二照明系统的主视图。

图25A是说明具有直线状配置的多个LED及将从LED发出的光变为平行光的反射镜的光源的图，(a)是该光源的侧视图，(b)是该光源的俯视图。

图25B是说明LED板相对于转动抛物面镜的配置及从LED板发出的光束的放射向量的图。

图26是说明具有二维配置的多个LED及将从LED发出的光变为平行光的反射镜的光源的图，(a)是该光源的侧视图，(b)是该光源的俯视图，(c)是该光源的主视图。

图27是使用一体化的照明系统及读取系统的实施例9的图像读取装置的俯视图。

图28是使用一体化的照明系统及读取系统的实施例9的图像读取装置的主视图。

图29是说明与图1(a)及(b)所示的图像读取装置对应的图27及图28所示的图像读取装置的图。

图30是说明图像读取装置的杂光的产生的图。

图31是表示使用将读取用的光反射的区域的周边部分弯曲的变向镜的图像读取装置的实例的图。

图32是说明本发明的具备更高利用光的照明系统的实例的图，(a)是实施例11的第一或第二照明系统的俯视图，(b)是实施例11的第一照明系统的主视图，(c)是实施例11的第二照明系统的主视图。

图33是说明具有聚焦透镜且使用综合透镜的周边部分的照明系统的实例的图，(a)是该照明系统的实例的俯视图，(b)是该照明系统的实例的主视图。

图34是表示可在本发明照明系统中使用的棒透镜的形状的图。

图35是说明使用一体化的包括聚焦透镜的照明系统及读取系统的图像读取装置的实例的图。

图36是说明应用具有作为光束聚焦元件的抛物面镜且使用综合透镜的周边部分的照明系统及读取系统的图像读取装置的实例的图。

图37是表示可作为光束聚焦元件使用的抛物面镜的形状的图。

图38是说明应用具有作为光束聚焦元件的抛物面镜及修正透镜且使用综合透镜的周边部分的照明系统及读取系统的图像读取装置的实例的图。

图39A是说明将照明装置配置于成像透镜上侧的图像读取装置的实例的图。

图39B是说明将照明装置配置于成像透镜下侧的图像读取装置的实例的图。

图40A是表示将上侧的折回反射镜分割为两个折回反射镜并将读取光轴配置于下侧且将照明光轴配置于上侧的实例的图。

图40B是表示将下侧的折回反射镜分割为两个折回反射镜并将读取光轴配置于下侧且将照明光轴配置于上侧的实例的图。

图40C是表示将下侧的折回反射镜分割为两个折回反射镜并将读取光轴配置于上侧且将照明光轴配置于下侧的实例的图。

图40D是表示将上侧及下侧的折回反射镜分别分割为两个折回反射镜并将读取光轴配置于内侧且将照明光轴配置于外侧的实例的图。

图41是说明可减少附着在图像读取装置内的灰尘或尘埃所产生的杂光的图像读取装置的实例的图。

图42是说明可减少由从照明系统发散的发散光所产生的杂光的图像读取装置的实例的图。

图43是说明本发明的包括聚焦透镜及中继透镜的照明系统的实例的图。

图44A是说明本发明的包括聚焦透镜及副照明透镜的照明系统的第一实例的图。

图44B是说明本发明的包括聚焦透镜及副照明透镜的照明系统的第二实例的图。

图44C是说明本发明的包括聚焦透镜及副照明透镜的照明系统的第三实例的图。

图45A是说明本发明的包括聚焦透镜、副照明透镜及副聚光透镜的照明系统的第一实例的图。

图45B是说明本发明的包括聚焦透镜、副照明透镜及副聚光透镜的照明系统的第二实例的图。

图45C是说明本发明的包括聚焦透镜、副照明透镜及副聚光透镜的照明系统的第三实例的图。

图46A是说明本发明的包括聚焦透镜、副照明透镜阵列及副聚光透镜阵列的照明系统的第一实例的图。

图46B是说明本发明的包括聚焦透镜、副照明透镜阵列及副聚光透镜阵列的照明系统的第二实例的图。

图47是说明使用抛物面镜作为光束聚焦元件的图像读取装置的实例的图。

图48是说明使用椭圆面镜作为光束聚焦元件的图像读取装置的实例的图。

图49是说明在内面具有反射面的照明装置的实例的图。

图50是表示从LED放出的同时由转动抛物面镜反射的光束的相对放射强度分布的实例的图。

图51是说明图像读取装置的副扫描方向的拍摄区域的照度分布的图，(a)是说明现有的图像读取装置的副扫描方向的拍摄区域的照度分布的图，(b)是说明本发明图像读取装置的副扫描方向的拍摄区域的照度分布的图。

图52是说明本发明的使用包括三棱镜的照明系统的图像读取装置的第一实例的图。

图53是说明本发明的使用包括三棱镜的照明系统的图像读取装置的第二实例的图。

图54是说明本发明的使用包括三棱镜的照明系统的图像读取装置的第三实例的图。

图55是说明本发明的可提高光利用率的彩色照明系统的实例的图，(a)是彩色照明系统的俯视图，(b)是彩色照明系统的主视图，(c)是彩色照明系统的光源的图。

图56是说明具有将多种透镜功能一体化的透镜的照明系统的实例的图，(a)是该照明系统的俯视图，(b)是该照明系统的主视图。

图57是说明由读取系统的成像透镜所拍摄的像的亮度的特性的图。

图58是说明图像读取装置的主扫描方向的适当的照度分布的图。

图59是说明本发明的不包括聚光透镜的照明系统的实例的图。

图60是说明本发明的不包括聚光透镜的照明系统的实例的图，(a)是不包括综合透镜的照明系统的俯视图，(b)是不包括综合透镜的照明系统的主视图。

图61A是说明对于一个光源使用由奇数个棒透镜组成的棒透镜阵列的照明系统的实例的图，(a)是表示从光源发出的光束的强度分布的图，(b)是说明照明对象面的照度分布的图。

图61B是说明对于一个光源使用由偶数个棒透镜组成的棒透镜阵列的照明系统的实例的图，(a)是表示从光源发出的光束的强度分布的图，(b)是说明照明对象面的照度分布的图。

符号说明

图1～29中：

1a～1s-光源，2h、2k、2r、2s-抛物面镜，2h’、2m-椭圆面镜，3a～3s-聚光透镜，4k、4m-盖，5a～5q-照明透镜，7a～7k、7n～7q-综合透镜(統合レンズ)，9a、9d～9h、9h’、9k～9q-照明对象面，14-玻璃管，15-开口部，16-荧光剂，17-反射膜，18-电极部，20-导电导线，21-LED板(LEDペレツト)，25-原稿，26-接触玻璃，27、35-摄像元件，28、36-成像透镜，30、30’、40-照明装置，31、41-光源，32、42-照明透镜，33、43-综合透镜，37-读取光轴，38-照明光轴，44-折回反射镜，45-原稿面，46-法线，47-光轴，48-正反射光轴。

图30～63中：

1-光源，3-聚光透镜，3’-副聚光透镜，3”-副聚光透镜阵列，5-照明透镜，5’-副照明透镜，5”-副照明透镜阵列，6-中继透镜，7-综合透镜(統合レンズ)，7’-副综合透镜，8-聚焦透镜，8’-抛物面镜，8’a-抛物面镜的使用范围，8”-修正透镜，8-椭圆面透镜，9-照明对象面，37-读取光轴，38-照明光轴，38a-使用平面镜情况下的照明光轴，38b-没有使用平面镜情况下的照明光轴，38c-使用三棱镜情况下的照明光轴，38d-没有使用三棱镜情况下的照明光轴，40-照明装置，48-正反射光轴，49-正反射光的范围，51-灰尘和/或尘埃，52-散射光，53-遮光板，54-发散光，55-平面镜，56-反射面，57-三棱镜，57’-镜面，60-读取对象区域，61-主光轴，62-副光轴，71-主扫描方向，72-副扫描方向。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施方式。

(1)本发明的第一实施方式是将来自被光源照明的原稿的反射光用成像透镜在摄像元件上成像，一维地读取该原稿的图像，并通过将其扫描而读取二维图像的图像读取装置，至少具备具有多个透镜的照明透镜和将多条光束重叠的机构而构成，将从上述光源发出的光束分割为多条，并使该分割的多条光束在上述原稿面上重叠。

根据本发明的第一实施方式，由于可通过照明透镜来将从上述光源发出的光束分割为多条，并通过使多条光束重叠的机构来使上述分割的多条光束在上述原稿面上重叠，所以即使使用例如LED、LD、灯丝、荧光灯、放电灯等那样的任一光源也可有效地利用从光源发出的光。尤其可提高照明效率，并可使照度分布均匀化。其结果，可减少投入电力。

(2)在本发明的第一实施方式的图像读取装置中，理想的是，将具有与上述照明透镜相同数量的透镜的聚光透镜插入到上述光源和照明透镜之间而构成，并将从上述光源发出的光束分割为多条而效率良好地施于上述照明透镜。

该情况下，将从光源发出的光束用聚光透镜在主扫描方向上分割并聚光，并对于照明透镜的个别透镜(棒透镜)使分出的光束全部透射。

(3)在本发明的第一实施方式的图像读取装置中，理想的是，上述照明透镜配置为将从上述光源发出的光束在主扫描方向上多条分割，且在与主扫描方向正交的方向上不分割。

(4)在本发明的第一实施方式的图像读取装置中，理想的是，上述光源由多个光源构成，且使分割光源方向上的光源的数量和分割光束的数量不一致。

通过使光源的数量和分割光束的数量不一致，通过各已分割的光束的重叠来使照度平均化，可实现极少照度波动的照明。该情况下，即使使用LED和LD那样的接近点光源的多个光源来作为光源，也几乎不会产生照度波动，并可均匀地照射原稿面。

(5)在本发明的第一实施方式的图像读取装置中，理想的是，上述光源由多个光源构成，在分割光束的方向上配置多个光源，在与分割该光束的方向正交的方向上，以补齐上述多个光源的光束分布的方式再配置光源。

该情况下，即使使用LED和LD那样的接近点光源的多个光源来作为光源，也几乎不会产生照度波动，并可均匀地照射原稿面。

(6)在本发明的第一实施方式的图像读取装置中，理想的是，上述光源由多个光源构成，在使来自上述各光源的光束成为大体平行光后，由上述照明透镜将光束分割为多条。

该情况下，即使使用LED和LD那样的接近点光源的多个光源来作为光源，也几乎不会产生照度波动，并可均匀地照射原稿面。

(7)在本发明的第一实施方式的图像读取装置中，理想的是，在上述光源中使用LED。

该情况下，即使使用LED和LD那样的接近点光源的多个光源来作为光源，也几乎不会产生照度波动，并可均匀地照射原稿面。

(8)在本发明的第一实施方式的图像读取装置中，理想的是，使用综合透镜来作为使上述多条光束在原稿面上重叠的机构。

(9)在本发明的第一实施方式的图像读取装置中，理想的是，使用椭圆面镜来作为使上述多条光束在原稿面上重叠的机构。

(10)在本发明的第一实施方式的图像读取装置中，理想的是，将灯丝配置成线状来作为上述光源。

该情况下，即使光源是灯丝类线状光源及荧光灯类面状光源那样在发光分布上局部地存在波动的不均匀光源，也几乎不会产生照度波动，并可均匀地照射原稿面。因此，可使用各种光源，从而可实现光源的低价化。

(11)在本发明的第一实施方式的图像读取装置中，理想的是，使用带状的发光体来作为上述光源。

该情况下，即使光源是灯丝类线状光源及荧光灯类面状光源那样在发光分布部分地存在波动的不均匀光源，也几乎不会产生照度波动，并可均匀地照射原稿面。因此，可使用各种光源，从而可实现光源的低价化。

(12)在本发明的第一实施方式的图像读取装置中，理想的是，使用放电灯来作为上述光源。

(13)在本发明的第一实施方式的图像读取装置中，理想的是，使主扫描方向的照明对象面(接触玻璃)的中心与照明装置的中心不一致。

该情况下，可将照明装置不与读取图像用的成像透镜重叠，并邻接成像透镜配置(并排配置)，照明装置不会对图像读取装置的整体厚度产生影响。换言之，由于不需要现有照明装置的结构，所以可使图像读取装置的整体变薄。

(14)在本发明的第一实施方式的图像读取装置中，理想的是，将成像系统(拍摄系统)的主光轴和照明装置的主光轴在与照明对象面平行的面上平行地配置。

该情况下，可将照明装置与构成成像系统的成像透镜和摄像元件一同配置在图像读取装置主体上，且不需要在移动体(第一移动体)上设置，所以不需要将上述照明装置配置在原稿面的附近，且可设置在构成成像系统的成像透镜和摄像元件的附近。

此外，由于不需要将照明装置放置在原稿面的附近，而是放置在构成成像系统的成像透镜和摄像元件的附近，所以不需要图像读取装置的高度方向的照明装置用的尺寸，其结果，可实现图像读取装置的薄型化。

再有，不需要将照明装置(光源)设置在第一移动体上，且可设置在图像读取装置的固定部分上，所以不需要挠性的电源线，从而可实现可靠性的提高及低成本化。

此外，由于不需要在原稿面的附近设置反射性的部件，所以不会将照射到原稿面上的照明光再次反射，基本上可除去杂光。

另外，由于可从相对于原稿面接近垂直的方向照射光，所以可基本上除去书籍原稿中央部的阴影。

(15)在本发明的第一实施方式的图像读取装置中，理想的是，相对于原稿面(接触玻璃)使来自上述光源的照明光倾斜入射。

若垂直地照明原稿面，则接触玻璃的表面反射光和来自有光泽的原稿的面的反射光进入成像透镜，产生晕光，有时会得到低质量的读取图像。与之相对，在对于原稿面使照明光倾斜入射时，原稿面的正反射光分量没有入射到成像透镜中，仅使照亮原稿面的照明光中的扩散反射分量入射到摄像元件中。其结果，不受原稿面的光泽变化的影响，可正确地读取原稿的图像浓度。

此外，由于不需要将照明装置放置在原稿面的附近，而是放置在构成成像系统的成像透镜和摄像元件的附近，所以不需要图像读取装置的高度方向的照明装置用的尺寸，其结果，可实现图像读取装置的薄型化。

再有，不需要将照明装置(光源)设置在第一移动体上，且可设置在图像读取装置的固定部分上，所以不需要挠性的电源线，从而可实现可靠性的提高及低成本化。

此外，由于不需要在原稿面的附近设置反射性的部件，所以不会将照射到原稿面上的照明光再次反射，基本上可除去杂光。

另外，由于可从相对于原稿面接近垂直的方向照射光，所以基本上可除去书籍原稿中央部的阴影。

(16)在本发明的第一实施方式的图像读取装置中，理想的是，在构成上述成像系统的成像透镜附近配置照明装置。

此外，不需要将照明装置放置在原稿面的附近，而是放置在构成成像系统的成像透镜和摄像元件的附近，所以不需要图像读取装置的高度方向的照明装置用的尺寸，其结果，可实现图像读取装置的薄型化。

再有，不需要将照明装置(光源)设置在第一移动体上，且可设置在图像读取装置的固定部分上，所以不需要挠性的电源线，从而可实现可靠性的提高及低成本化。

此外，由于不需要在原稿面的附近设置反射性的部件，所以不会将照射到原稿面上的照明光再次反射，基本上可除去杂光。

另外，由于可从相对于原稿面接近垂直的方向照射光，所以基本上可除去书籍原稿中央部的阴影。

(17)在本发明的第一实施方式的图像读取装置中，理想的是，将由上述光源照亮拍摄区域的照明光和从该拍摄区域反射的图像光用同一反射面折回。

(18)在本发明的第一实施方式的图像读取装置中，理想的是，在第一移动体上具备至少一个折回反射面，在第二移动体上具备至少两个折回反射面而构成，并将由上述光源照亮拍摄区域的照明光和从该拍摄区域反射的图像光用同一上述反射面折回。

(19)本发明的第二实施方式是将来自由光源照明的原稿的反射光用成像透镜在摄像元件上成像，将该原稿的图像一维读取，通过将其扫描而读取二维图像的图像读取方法，将从上述光源发出的光束分割为多条，并使该分割的多条光束在上述原稿面上重叠。

根据本发明的第二实施方式，由于可将从上述光源发出的光束分割为多条，并使上述分割的多条光束在上述原稿面上重叠，所以即使使用例如LED、LD、灯丝、荧光灯、放电灯等那样的任一光源也可有效地利用从光源发出的光。尤其可提高照明效率，并可使照度分布均匀化。其结果，可减少投入电力。

(20)本发明的第三实施方式是装载作为本发明第一方式的图像读取装置的图像形成装置。

如上所述，在图像读取装置中，通过将从上述光源发出的光束分割为多条，并使上述分割的多条光束在上述原稿面上重叠，可实现图像读取装置的光的利用率的提高(节能化)、图像读取装置的薄型化或小型化、图像读取装置的低成本化及照明对象面的照度波动的减小。

(21)本发明的第四实施方式是将从光源发出的光向对象照明的照明装置，包括在至少一个面内，从光源发出的光获得多条光束，并将该多条光束向该对象照明的至少一个光束照明元件。

(22)本发明第四实施方式的照明装置，理想的是，还包括在至少一个面内使上述多条光束在上述对象上重叠的至少一个光束重叠元件。

(23)本发明第四实施方式的照明装置，理想的是，还包括在至少一个面内使上述多条光束在上述对象上聚焦的至少一个光束聚焦元件。

(24)本发明第四实施方式的照明装置，理想的是，还包括在第一面内使上述多条光束在上述对象上重叠并在与该第一面不同的第二面内使上述多条光束在上述对象上聚焦的至少一个光学元件。

(25)本发明第四实施方式的照明装置，理想的是，上述至少一个面包括第一面及与该第一面不同的第二面，上述至少一个光束照明元件包括在该第一面内从光源发出的光取得多条第一光束并将该多条第一光束向上述对象照明的第一光束照明元件，以及在该第二面内从光源发出的光取得多条第二光束并将该多条第二光束向上述对象照明的第二光束照明元件。

(26)本发明第四实施方式的照明装置，理想的是，上述光束聚焦元件的至少一个具有使从上述对象反射的光的至少一部分不聚焦的部分。

(27)本发明第四实施方式的照明装置，理想的是，还包括在至少一个面内将从上述光源发出的光分割为上述多条光束的至少一个光束分割元件。

(28)本发明第四实施方式的照明装置，理想的是，上述光束分割元件及上述光束照明元件间的间隔比上述光束分割元件的焦距及上述光束照明元件的焦距长。

(29)本发明第四实施方式的照明装置，理想的是，上述至少一个面包括第一面及与该第一面不同的第二面，上述至少一个光束分割元件包括在该第一面内将从上述光源发出的光分割为多条第一光束的第一光束分割元件，以及在该第二面内将从上述光源发出的光分割为多条第二光束的第二光束分割元件。

(30)本发明第四实施方式的照明装置，理想的是，上述光源包括将具备第一波段所包括的波长的光发出的第一光源及将具备第二波段所包括的波长的光发出的第二光源，上述第一光源及上述第二光源在至少一个面内配置为上述对象的具备上述第一波段所包括的波长的光的照度的峰值位置与上述对象的具备上述第二波段所包括的波长的光的照度的峰值位置不同。

(31)本发明第四实施方式的照明装置，理想的是，还包括在至少一个面内使从上述光源发出的光相对于该光的波长分散的波长分散元件。

(32)本发明第四实施方式的照明装置，理想的是，还包括将从上述光源发出的光的至少一部分反射的反射体。

(33)本发明第四实施方式的照明装置，理想的是，还包括将从上述光源发出的光的至少一部分吸收的吸收体或使从上述光源发出的光的至少一部分散射的散射体。

(34)本发明的第五实施方式是将从光源发出的光向对象照明的照明方法，包括在至少一个面内，从光源发出的光获得多条光束，并将该多条光束向该对象照明。

(35)本发明第五实施方式的照明方法，理想的是，还包括在至少一个面内使上述多条光束在上述对象重叠。

(36)本发明第五实施方式的照明方法，理想的是，还包括在至少一个面内使上述多条光束在上述对象聚焦。

(37)本发明第五实施方式的照明方法，理想的是，还包括在第一面内使上述多条光束在上述对象上重叠并在与该第一面不同的第二面内使上述多条光束在上述对象上聚焦。

(38)本发明第五实施方式的照明方法，理想的是，在上述至少一个面内从光源发出的光取得多条光束并将该多条光束向该对象照明，包括在该第一面内从光源发出的光取得多条第一光束并将该多条第一光束向上述对象照明，以及在该第二面内从光源发出的光取得多条第二光束并将该多条第二光束向上述对象照明。

(39)本发明第五实施方式的照明方法，理想的是，还包括在至少一个面内将从上述光源发出的光分割为上述多条光束。

(40)本发明第五实施方式的照明方法，理想的是，在上述至少一个面内将从上述光源发出的光分割为上述多条光束还包括在第一面内将从上述光源发出的光分割为多条第一光束以及在与第一面不同的第二面内将从上述光源发出的光分割为多条第二光束。

(41)本发明第五实施方式的照明方法，理想的是，包括，上述光源将具备第一波段所包括的波长的光及将具备第二波段所包括的波长的光，以在至少一个面内上述对象的具备上述第一波段所包括的波长的光的照度的峰值位置与上述对象的具备上述第二波段所包括的波长的光的照度的峰值位置不同的方式发出。

(42)本发明第五实施方式的照明方法，理想的是，还包括在至少一个面内使从上述光源发出的光相对于该光的波长分散。

(43)本发明的第六实施方式是向具备图像的原稿照明从光源发出的光，并获得从该原稿反射的光而读取该图像的图像读取装置，包括作为本发明第四实施方式的照明装置。

(44)在本发明第六实施方式的图像读取装置中，理想的是，还包括相对于上述对象使读取的图像放大或缩小的变焦光学元件。

(45)在本发明第六实施方式的图像读取装置中，理想的是，还包括反射光学元件，该反射光学元件具备使上述对象的图像成像的成像光学系统以及使从上述光源发出的光反射的反射面，该反射光学元件的该反射面配置为该反射面不由该成像光学系统成像。

(46)在本发明第六实施方式的图像读取装置中，理想的是，使上述对象的图像成像的成像光学系统的光轴以及将从上述光源发出的光向上述对象照明的照明系统的光轴仅在上述对象一致。

(47)本发明的第七实施方式是向具备图像的原稿照明从光源发出的光，并获得从该原稿反射的光而读取该图像的图像读取方法，使用作为本发明第五方式的照明方法，向具备图像的原稿照明从光源发出的光。

(48)本发明第七实施方式的图像读取方法，理想的是，还包括相对于上述对象使读取的图像放大或缩小。

(49)本发明的第八实施方式是读取具备图像的原稿的图像，并在形成图像的介质上形成该原稿的图像的图像形成装置，包括作为本发明第六方式的图像读取装置。

(50)本发明的第九实施方式是读取具备图像的原稿的图像，并在形成图像的介质上形成该原稿的图像的图像形成方法，使用作为本发明第七图像读取方法，读取具备图像的原稿的图像。

对于上述(21)、(34)、(43)、(47)、(49)、(50)的结构，即使使用(LED、LD、灯丝、荧光灯及放电灯那样的)任一光源，也可改善照明效率并可使照明装置的投入电力减少。

对于上述(30)、(31)、(41)、(42)的结构，在使用单色光源那样的光源的情况下，可改善照明效率并可使照明装置的投入电力减少。

对于上述(46)的结构，由于不使原稿面的正反射光向成像透镜入射，而是对原稿面比较垂直地照射光，所以可基本上除去书籍原稿中央部的阴影。

对于上述(26)、(44)、(48)的结构，可改善照明的效率，从而改善读取图像。

对于上述(45)的结构，即使长期使用图像读取装置，也可读取良好质量的图像。

对于上述(22)～(25)、(27)～(29)、(32)～(33)、(35)～(40)的结构，可进一步提高照明的效率。

实施例1

参照图7～图11来说明本发明图像读取装置的实施例1的照明装置那样的照明系统。

图7是说明本发明的图像读取装置的实施例1的照明系统的基本概念的图。这里，图7(a)是照明系统的俯视图，图7(b)是照明系统的主视图。图8是说明可用于本发明的图像读取装置的照明系统中的聚光透镜及照明透镜的形式的图。图8A是表示棒透镜阵列的形式的图，图8B是表示棒透镜的一个实例的图，图8C是表示棒透镜的另一实例的图。

在实施例1的照明系统中，如图7(a)所示，使用直线地排列的LED(发光二极管)来作为光源1a。以使从各LED发出的光束作为大体平行光束而输出的方式，在各LED的前端设有用透明树脂制作的透镜的罩。该由透明树脂制作的透镜的焦距f3是从该透镜的罩的前端到LED位置的距离。

聚光透镜3a是将图8B所示的棒透镜排列的具有图8A所示的形态的棒透镜阵列。构成聚光透镜3a的棒透镜阵列的棒透镜也可以是图8C所示的棒透镜。此外，构成聚光透镜3a的棒透镜阵列的棒透镜的焦距f1是图1中的距离c(满足f1＝c)。再有，距离c是聚光透镜3a和照明透镜5a之间的距离。聚光透镜3a是在图7(a)所示的面内将从光源1a发出的光束分割并以对于照明透镜5a的个别棒透镜而使分割的光束的全部透射的方式将分割的光束会聚的透镜。

照明透镜5a是在图7a所示的面内用于照明作为照明对象面9a的原稿面的透镜，与聚光透镜3a同样，由棒透镜阵列构成。这里，构成照明透镜5a的棒透镜阵列的棒透镜的焦距f2使用图7所示的距离a、b及c并由f2＝1/(1/(a+b)+1/c)大概表示。这里，距离a是综合透镜7a和照明对象面之间的距离，距离b是照明透镜5a和综合透镜7a之间的距离。再有，在照明透镜5a的设计上，也可满足f1＝f2。此时，可在聚光透镜3a及照明透镜5a两者中使用相同规格的部件。

综合透镜7a是在光轴周围轴对称的普通透镜，是用于使由聚光透镜3a分割且由照明透镜5a照射的光束在照明对象面9a重叠的透镜。这里，综合透镜7a的焦距f0等于图7所示的a(f0＝a)。此时，由聚光透镜3a分割且由照明透镜5a照射的各光束的光轴(称为副光轴)在照明对象面9a与综合透镜7a的光轴(称为主光轴)一致。而且，可使由聚光透镜3a分割且由照明透镜5a照射的光束在照明对象面9a上重叠(在图7中，为简单起见，仅表示通过棒透镜阵列中的三对棒的光束)。

再有，说明照明透镜5a所形成的像的倍率等的情况下，本来应使用照明透镜5a的焦距f2及综合透镜7a的焦距f0的合成焦距。但是，在实施例1的照明系统中，由于f2《f0成立，所以为简单起见，使b＝0，忽略综合透镜7a的焦距f0。

聚光透镜3a的棒透镜阵列的各棒透镜的宽度为m1，如果图7(a)所示面内的照明对象面9a的照射宽度为m0，则m1/m0＝c/a的关系成立(实际上，在确定该关系后，再确定f0及f1)。在如此构成照明系统时，聚光透镜3a的单个棒透镜的尺寸m1的像在照明对象面9a上投影为m0大小，且通过m1大小的范围的光束全部到达照明对象面9a。而且，对于来自该各棒透镜的各光束所进行的照明，照明对象面9a随着激烈的照度波动而被照明，但通过将来自棒透镜阵列的全部光束进行重叠而得到的照明对象面9a的照明分布变平坦。

图9A是表示实施例1中棒透镜的数量比光源LED的数量少一个的实例的图，图9B是表示实施例1中棒透镜的数量比光源LED的数量多一个的实例的图。图10是说明实施例1的照明对象面的照明分布的图。图10(a)是表示棒透镜数量与光源LED的数量一致的实例的图。图10(b)是表示棒透镜的数量比光源LED的数量少一个的实例的图，更具体地说，表示包括五个LED及四个棒透镜的照明系统的实例。图10(c)是表示棒透镜的数量比光源LED的数量多一个的实例的图，更具体地说，表示包括五个LED及六个棒透镜的照明系统的实例。

在图7所示的照明系统中，在图7(a)所示的面内，以作为光源1a的等间隔排列的LED数量与聚光透镜3a及照明透镜5a的棒透镜的数量一致，且使LED的光轴与聚光透镜3a及照明透镜5a的棒透镜的光轴一致。此外，聚光透镜3a及照明透镜5a的棒透镜阵列由相同的棒透镜构成。因此，从单个LED发出的光束的分布简单地重合，在照明对象面的照明分布与单个LED的光束分布成比例，且成为图10(a)所示那样的照度分布。

为使照明对象面的照度分布更均匀，使光源的LED的数量与棒透镜的数量不一致是理想的。尤其在LED的数量少的情况下，在光源的LED的数量与棒透镜的数量只相差一个时，可使照度分布的均匀化及光的利用率的最佳。

例如，由图9A及图9B所示那样构成的照明系统照明的照明对象面的照度分布分别是图10(b)及(c)所示那样的照度分布。这样，照明对象面的照度分布是在照明对象面的各分割光束所产生的照度分布的重合，且均匀。再有，在图10(b)中，由3b1～3b4表示的曲线表示由通过图9A所示的聚光透镜3b及照明透镜5b的各棒透镜而分割的光束照明的照明对象面的照度分布。此外，在图10(c)中，由3c1～3c4表示的曲线表示由通过图9B所示的聚光透镜3c及照明透镜5c的各棒透镜而分割的光束照明的照明对象面的照度分布。

这样，通过以光源1b、1c的LED数量与聚光透镜3b、3c及照明透镜5b、5c的棒透镜数量不同的方式构成照明系统，而不使照明的效率下降且可进行照度波动极小的照明(可使照度波动为百分之几)。

再有，在图7中，通过调整聚光透镜3a及照明透镜5a的各棒透镜的宽度m1也可减小照度波动。该情况下，由于照明系统有具有互不相同宽度m1的多种棒透镜，所以照明对称面的照明宽度m0相对于棒透镜的宽度m1的比(放大率)因棒透镜的种类而变化。因此，为使用通过各棒透镜的光束照明的照明对象面的照明宽度一定，有时需要调整照明透镜5a的棒透镜的焦距。例如，聚光透镜3a及照明透镜5a的各棒透镜阵列的整体宽度为5，在各棒透镜阵列的棒透镜的数量为5时，将棒透镜阵列的宽度以0.7∶0.8∶0.95∶1.15∶1.4的比率分割。此时，最小宽度0.7的棒透镜所需要的放大率是最大宽度1.4的棒透镜所需要的放大率的二倍，所以最小宽度0.7的棒透镜的焦距有时需要设计成最小宽度1.4的棒透镜的焦距的1/2。这样，不使照明效率下降，可进行照度波动极小的照明。

根据图7(a)所示的照明系统的俯视图来说明关于图像读取装置的主扫描方向的照明的概念，其次，根据图7(b)所示的照明系统的主视图来说明与该主扫描方向垂直的图像读取装置的副扫描方向的照明的概念。更具体地，说明在减小图像读取装置的主扫描方向的照度波动的同时在图像读取装置的副扫描方向上有效地将照明对象面照明的概念。

在图7(b)所示的面内，作为光源1a的LED的数量是一个。从LED发出的光束通过在LED前端设置的透明树脂制作的透镜而转换为大体平行的光束并输出。在图7(b)所示的面内，聚光透镜3a及照明透镜5a被看作与主光轴成直角的平行平板。因此，转换为大体平行光束的光束几乎不受聚光透镜3a及照明透镜5a影响，且作为平行光束通过聚光透镜3a及照明透镜5a。此外，由于综合透镜7a的焦距f0满足f0＝a，所以综合透镜7a使光束在照明对象面9a聚焦。

这样，从光源1a的LED发出的光束效率良好地在照明对象面9a上直线状地会聚，并可进行照度波动小的高品质照明。再有，综合透镜7a可仅在光束通过的部分存在，所以不需要圆形的透镜。因此，如图7(b)所示，通过切断综合透镜7a的多余部分，可使照明系统的厚度非常小。

图11是说明在实施例1中使用三色的LED的更实用的照明系统的图，(a)是该照明系统的俯视图，(b)是该照明系统的主视图，(c)是该照明系统的侧视图。

如图11(a)～(c)所示，光源1d包括直线排列的多个LED(发光二极管)的多个列。此外，如图11(b)及(c)所示，光源1d包括一列红色R的多个LED、两列蓝色B的多个LED以及一列绿色G的多个LED。这里，具备较低发光效率的蓝色B的LED的数量比红色R的LED或绿色G的LED的数量多，所以可减小照明对象面的蓝色B的照明光的照度和红色R或绿色G的照明光的照度之差。

在图11(a)所示的面内，聚光透镜3d及照明透镜5d的六个棒透镜对应于光源1d的5.5个LED。在图11(b)所示的面内，配置了四个LED，但图11(b)所示那样的照明系统的作用与图7(b)所示的照明系统的作用相同。

在图11中，将多个LED的列配置为交错格子的图案，但多个LED的列的配置并不限于交错格子的图案。但是，在将多个LED的列配置为交错格子的图案时，可使照明对象面9d的照明分布更均匀。

虽然在图11中表示了用于获得质量良好的彩色图像的照明系统的实例，但根据照明目的，在光源1d中可仅使用白色LED(在现有市场销售品中，蓝色的光谱的强度高，绿色光谱的强度、红色光谱的强度依次降低)，也可仅使用红色R的LED、绿色G的LED或蓝色B的LED那样的单色LED，亦或使用其中两种颜色的LED。

如上所述，根据实施例1的图像读取装置的照明装置，由照明透镜将从光源发出的光束分割为多条，并可使由综合透镜分割的多条光束在原稿面上重叠，所以即使使用例如LED、LD、灯丝、荧光灯及放电灯等那样的任一光源，也可有效地利用从光源发出的光。而且，该照明装置不仅具有高照明效率，还可使照度分布均匀，并可减少投入电力。

实施例2

参照图12～图14来说明本发明图像读取装置的实施例2的照明装置那样的照明系统。

图12是说明本发明图像读取装置的实施例2的照明系统的第一实例的图。这里，图12(a)是照明系统的第一实例的俯视图，图12(b)是照明系统的第一实例的主视图。图13是说明本发明图像读取装置的实施例2的照明系统的第二实例的图。这里，图13(a)是照明系统的第二实例的俯视图，图13(b)是照明系统的第二实例的主视图。

在实施例1中，由在各LED前端设置的透镜来使从各LED发出的光束成为大体平行光，但在实施例2中，在各LED上设置具备平坦前端的罩。

在图12(a)及(b)中，使用以图8A所示的棒透镜阵列的各棒透镜与图8B所示的棒透镜正交的方式，将图8A所示的棒透镜阵列及图8B所示的棒透镜接合的聚光透镜3e。这里，将构成图8A所示的棒透镜阵列的各棒透镜的焦距f1设计成为f1＝1/(1/d+1/c)，并将图8B所示的棒透镜的焦距f1’设计成为f1’＝d。照明透镜5e及综合透镜7e的焦距与图7中说明的焦距相同。

如图12(a)所示，从光源1e的LED发出的光束作为散射光到达聚光透镜3e，由该聚光透镜3e聚焦到照明透镜5e的位置处。除此以外，图12的照明系统与图7所示的照明系统相同。换言之，图12的聚光透镜3e具有图7的LED用罩透镜的功能及聚光透镜3a的功能两者。

在图12(b)所示的面内，聚光透镜3e的棒透镜的焦距f1’满足f1’＝d，所以从光源1e的LED发散的光束通过聚光透镜3e而成为平行光。关于此外的其它方面，图12的照明系统与图7所示的照明系统相同。

在图13(a)及(b)中，聚光透镜3f是图8A所示的棒透镜阵列，综合透镜7f是以图8B所示的两个棒透镜互相正交的方式将两个棒透镜接合的透镜。在图13(a)所示的面内，聚光透镜3f的焦距f1与图12(a)所示的照明系统的第一实例的情况相同，满足f1＝1/(1/d+1/c)。在图13(b)所示的面内，聚光透镜3f的焦距f1’满足f1’＝∞，即，与图7所示的实例同样，为平板。照明透镜5f与图7所示的透镜相同。综合透镜(正交棒透镜)7f的焦距f0在图13(a)所示的面内满足f0＝a。此外，在图13(b)所示的面内，综合透镜(正交棒透镜)7f的焦距f0’满足f0’＝1/(1/(d+c+b)+1/a)。这样，设定了关于互相正交的两个方向的各棒透镜的焦距。

其结果，图13(a)所示的面内的照明系统的作用与图12(a)所示的面内的照明系统的作用相同。另一方面，在图13(b)所示的面内，从光源1f的LED发散的光束通过聚光透镜3f及照明透镜5f，通过综合透镜7f而成为收敛光束，并在照明对象面9f聚焦。

作为图12所示的实例和图1 3所示的实例之间的照明系统的中间概念，可取代图12(b)所示的聚光透镜3e的焦距f1’及图13(b)所示的综合透镜7e的焦距f0’，而可给予照明透镜5e、5f焦距f1’和f0’之一。即，照明透镜5e、5f的焦距f2’满足f2’＝d+c且使照明系统的其它部件与图7所示的部件相同。该情况下，也可得到与图12及图13所示的照明系统相同的照明系统。

这样，实施例2的任一照明系统皆与图7所示的照明系统相同，可将从光源的LED射出的光束有效地在照明对象面上直线状地会聚，并可提供照度波动小的高品质的照明。

图14是说明实施例2中使用三色LED的更实用的照明系统的图，(a)是该照明系统的俯视图，(b)是该照明系统的主视图，(c)是该照明系统的侧视图。

如图14(a)～(c)所示，在光源1g在各LED上具有具备平坦前端的罩的同时包括直线排列的多个LED(发光二极管)的多个列的情况下，该照明系统具有类似于图12(a)及(b)的结构，聚光透镜3g是将互相正交的图8A所示的两个棒透镜阵列接合的透镜。

这里，使光源1g的多个LED在光源1g的纵向及横向两方上整齐排列。如图14(a)及(b)所示，聚光透镜3g是将互相正交的图8A所示的两个棒透镜阵列接合的透镜。在图14(b)所示的面内，聚光透镜3g的各棒透镜的焦距f1’满足f1’＝d，所以从各LED发散的光束由聚光透镜3g转换为平行光束。对于其它方面，图14的照明系统与图11所示的照明系统相同。在图14(a)所示的面内，可将从各LED发出的发散光由聚光透镜3g聚焦于照明透镜5g的位置处，对于其它方面，图14的照明系统与图11所示的照明系统相同。

该情况下，由于有时需要使光源1g的LED的光轴与聚光透镜3g的光轴一致，所以照明对象面9g上的照度分布成为图10(a)所示的分布。

为使照明对象面9g上的照度分布如图10(b)或(c)所示那样均匀，在聚光透镜3g和光源1g的LED阵列之间插入棒透镜阵列。使构成该棒透镜阵列的棒透镜的数量与LED的数量一致，并使构成该棒透镜阵列的各棒透镜的光轴与光源1g的各LED的光轴一致。这样，可将从LED发出的光束用棒透镜阵列转变为平行光束。而且，如图9A或图9B所示，通过采用聚光透镜3g的棒透镜的数量与LED的数量不一致的结构，可在照明对象面9g上得到图10(b)或(c)所示那样的照度分布。

虽然说明了使用LED(发光二极管)阵列作为光源的照明系统，但将LED替换为LD(激光二极管)的具有相同结构的照明系统也具有同样效果。然而，发光二极管的放射角为数十度左右，但激光二极管的放射角为几度左右，因而需要进行适于激光二极管的设计。

实施例3

参照图15及图16来说明本发明图像读取装置的实施例3的照明装置那样的照明系统。

图15是说明本发明图像读取装置的实施例3的照明系统的图。图15(a)是照明系统的俯视图，图15(b)是在光源使用抛物面镜的照明系统的主视图，图15(c)是在光源使用椭圆面镜的照明系统的主视图。

在实施例1及实施例2中说明了使用LED阵列等作为光源的照明系统，在实施例3中说明使用线状的发光体作为光源的照明系统。

在图15(a)所示的照明系统中，使用灯丝灯来作为光源1h，为提高光源的发光效率，而部分地使用二重线圈的灯丝(虽然使用二重线圈来提高光源的发光效率，但在二重线圈的部分长的情况下，二重线圈的部分因重力而垂下。因此，在多个短二重线圈之间插入支撑部件)。灯丝灯的灯丝不仅是二重线圈，也可以是直线状拉伸的镍铬合金线或直线状拉伸的线圈。

该情况下，由于以直线状的发光体为中心在360°的方向上发出光束，所以使用使光束朝向照明对象面9h的方向用的反射器。为了向照明对象面9h的方向有效地会聚，理想的是，反射器是以直线状的发光体的位置为焦点的抛物面镜或椭圆面镜。

图16是说明从直线状的发光体发出的光束的放射向量及透镜所产生的光束的放射向量的获得的图，(a)是表示从发光体均等地发出的光束的放射向量的强度分布的图，(b)是表示在发光体的光轴方向上发出更多光束的放射向量的强度分布的图，(c)是说明由照明透镜获得的放射向量的图，(d)是说明由聚光透镜获得的放射向量的图。

如图16(a)及(b)所示，包括直线状的发光体的光源1h从直线状的发光体的所有部分向大体全部方向发出光，在图15(a)所示的面内(关于主扫描方向)使从直线状的发光体发出的光成为平行光是困难的。特别地，在从直线状的发光体的某一部分发出的光束的强度(放射向量的大小)均匀的情况下，如图15(a)所示，即使省略聚光透镜，照明系统所产生的照明效果也没太大变化。

在图15(a)所示的面内，构成照明透镜5h的棒透镜的焦距f2满足f2＝1/(1/(b+a)+(1/c))。即，将发光体的灯丝的中心置于图7所示的照明系统的聚光透镜的位置处。虽然综合透镜7h可以是将图8B所示的互相正交的两个棒透镜接合的透镜，但这两个棒透镜的焦距f0分别满足f0＝a。

此外，从直线状的发光体的某一部分发出的光束的强度分布如图16(b)所示那样，在光轴的方向上具有比其它方向高的强度的情况下或者依赖于照明透镜5h的焦距的设定而不将照明透镜5h放置于发光体附近的情况下，为提高照明系统的照明效率，在光源1h和照明透镜5h之间插入聚光透镜3h较理想。

具体地说，如图16(d)所示，将构成聚光透镜3h的棒透镜置于从发光体远离构成聚光透镜3h的棒透镜的焦距的位置处，并在从聚光透镜3h远离构成聚光透镜3h的棒透镜的相反的焦距的位置处配置照明透镜5h。在该情况下，照明系统可获得光轴方向的发光体的相对较高强度的放射向量，且与图16(c)所示的不包括聚光透镜的照明系统相比较，可增大来自发光体的光的取入角θ。因此，可将来自发光体的光更有效地向照射对象面导引。

在使用抛物面镜2h来作为反射器的情况下，在图15(b)所示的面内，从发光体发出的光的大部分作为平行光输出，在照明透镜5h作为平行光通过，并由综合透镜7h在照明对象面9h上聚焦。这样，在反射器中使用抛物面镜2h的情况下，综合透镜7h与图7所示的综合透镜7a同样可以是以主光轴为中心的普通的轴对称透镜。

此外，在使用椭圆面镜2h’来作为反射器的情况下，在图15(c)所示的面内，将直线状的发光体的中心置于椭圆面镜2h’的第一焦点处，并将椭圆面镜2h’的第二焦点置于照明对象面9h’上。而且，在图15(c)所示的面内，照明透镜5h’的焦距及综合透镜7h’的焦距为无限大。即，照明透镜5h’及综合透镜7h’两者被看作平行板。该情况下，照明透镜5h’是图8A所示的棒透镜阵列，综合透镜7h’是图8B所示的棒透镜。

这样，在图15(a)所示的面内(关于主扫描方向)，可减小照明对象面9h的照度波动。

如上所述，根据实施例3的图像读取装置的照明装置，即使使用灯丝类的线状光源那样在其发光分布上部分地具有波动的不均匀光源，也基本上不会产生照度波动，可均匀地照射原稿面那样的照射对象面。因此，可使用各种光源，从而可实现光源的低价格化。

实施例4

参照图17～图19来说明本发明图像读取装置的实施例4的照明装置那样的照明系统。

图17是说明本发明图像读取装置的实施例4的作为光源的荧光管的图。图18是说明本发明图像读取装置的实施例4的第一照明系统的图。这里，图18(a)是第一照明系统的俯视图，图18(b)是第一照明系统的主视图，图18(c)是表示作为光源的荧光管的发光强度分布的图。图19是说明本发明图像读取装置的实施例4的第二照明系统的图。这里，图19(a)是第二照明系统的俯视图，图19(b)是第二照明系统的主视图。

在实施例4的照明系统中，使用带状的发光体(具体地，荧光灯那样的进行面发光的发光体)来作为光源。在作为发光体的荧光管li中，如图17及图18(b)所示，在玻璃管14的内面涂抹荧光剂16(在作为开口部的荧光管的一部分上不涂抹荧光材料)，在除开口部15之外的玻璃管14的外壁上，形成了反射膜17(在涂抹厚层荧光剂的情况下，不需要反射膜。此外，荧光管li的发光原理与普通荧光灯的荧光管相同，所以省略其说明)。而且，从荧光剂16发出的光束直接从开口部15发出，或者如果没有直接发出则由反射膜17多次反射，然后从开口部15发出。再有，如图17所示，在荧光管li的两端设有荧光管的电极部18。

如图16(a)或(b)所示，上述荧光管li的发光面在大体全部方向上发光，对于主扫描方向使从荧光管的发光面发出的光为平行光是困难的。尤其如图16(a)所示，在从荧光管的发光面发出的光束的强度均匀的情况下，如图15(a)所示，即使省略聚光透镜，包括荧光管的照明系统所产生的照明效果也没有太大变化。在图18(a)所示的面内，构成照明透镜5i的棒透镜的焦距f2与图15所示的照明透镜5h同样，满足f2＝1/(1/(b+a)+(1/c))。此外，在图18(b)所示的面内，在构成照明透镜5i的棒透镜的焦距等于c时，综合透镜7i的焦距等于a。作为综合透镜7i，可使用普通的透镜。

此外，如图16(b)所示，在从荧光管li的发光面发出的光束的强度分布在光轴方向上具有比其它方向高的强度的情况下，为提高照明系统的照明效率，如图19(a)及(b)所示，在荧光管1j和照明透镜5j之间插入聚光透镜3j较理想。

在图19(a)所示的面内，构成聚光透镜3j的各棒透镜的焦距f1与图19(a)所示的距离c一致(即，满足f1＝c)。构成照明透镜5j的各棒透镜的焦距f2大体设定为f2＝1/(1/(b+a)+(1/c))。在图19(b)所示的面内，聚光透镜3j的焦距f1’满足f1’＝d，照明透镜5j的焦距f2’满足f2’＝∞。这样，综合透镜7j的焦距f0满足f0＝a，在综合透镜7j中，可使用普通透镜。

如图15(a)所示，即使光源是灯丝那样的发光体，在从光源发出的光束的强度分布如图16(b)所示那样在光轴方向上具有比其它方向高的强度的情况下，为提高照明系统的照明效率，在光源和照明透镜5j之间插入聚光透镜3j较理想。

这样，即使使用原理上在主扫描方向上同样地发光的光源，实际上也会因各种原因而产生发光波动。如图15(a)所示，在仅部分地改变灯丝的形状的情况下，在荧光管上均匀地涂抹荧光剂是困难的，所以如图18(c)所示，发光强度在荧光管的电极部附近变化。即使使用此类不均匀发光的光源，通过相对于主扫描方向将光束分割并将分割的光束在照明对象面上重叠，而可均匀地将照明对象面照明。因此，由于可使用没有对发光波动进行考虑地制造的灯，所以可实现照明系统的低成本化。此外，由于可在灯丝附近使用，所以可实现小型化。

如上所述，根据实施例4的图像读取装置的照明装置，即使使用包括荧光灯那样的面状光源的在其发光分布上部分地具有波动的不均匀光源，也基本上不会产生照度波动，可均匀地照射原稿面那样的照射对象面。因此，可使用各种光源，从而可实现光源的低价格化。

实施例5

参照图20及图21来说明本发明图像读取装置的实施例5的照明装置那样的照明系统。

图20是说明本发明图像读取装置的实施例5的照明系统的第一实例的图。这里，图20(a)是照明系统的第一实例的俯视图，图20(b)是照明系统的第一实例的主视图。图21是说明本发明图像读取装置的实施例5的照明系统的第二实例的图。这里，图21(a)是照明系统的第二实例的俯视图，图21(b)是照明系统的第二实例的主视图。

实施例5表示使用水银灯、氙气灯及金属卤化物水银灯那样的放电灯(弧光灯)的照明系统。

在图20所示的照明系统中，使用转动抛物面镜2k来作为反射器。通过将光源1k的弧光灯的发光部分放置于抛物面的焦点位置处，而将光束从转动抛物面镜2k的整个面作为平行光发出。在图20所示的照明系统中，通过用聚光透镜3k、照明透镜5k及综合透镜7k将光束分割、并将已分割的光束再度整合，而可均匀且高效地将照明对象面9k照明。聚光透镜3k、照明透镜5k及综合透镜7k的各焦距可与图7所示的情况同样地设定。再有，转动抛物面镜2k的前面由盖4k覆盖。

此外，在图21所示的照明系统中，使用转动椭圆面镜2m来作为反射器。在将光源1m的弧光灯的发光部分放置于转动椭圆面镜2m的第一焦点位置处，并在转动椭圆面镜2m的第二焦点的位置处放置照明对象面9m的中心时，可省略综合透镜。由于聚光透镜3m及照明透镜5m的焦距为c《a，所以可与图7所示的情况同样地设定(具体为，f1＝c、f2＝1/((1/c)+(1/a)))。但是，为提高照明系统的照明效率，如图21所示，构成聚光透镜3m的棒透镜的大小需要与构成照明透镜5m的棒透镜的大小成比例(具体地，m1/m2＝(c+a)/a)。再有，转动椭圆面镜2m的前面由盖4m覆盖。

图20及图21所示的照明系统以在光源使用放电灯为前提。由于弧光灯的电弧长度为1mm～2mm，所以弧光灯可从非常小的区域发出光，且可得到具备高照明效率的照明系统。但是，假设允许照明系统的照明效率稍低，则可在光源使用灯丝灯或具有几mm小的灯丝的卤素灯。虽然使用此类灯的照明系统的照明效率比使用放电灯的照明系统的照明效率低，但比现有照明装置的照明效率高很多。

此外，在图20及图21所示的实施例5中，可代替放电灯而使用LED来作为该光源。对于LED的配置，如图25B所示，在使用转动抛物面镜来作为反射器的情况下，在转动抛物面镜的焦点位置处(虽然未图示，但在使用转动椭圆面镜的情况下，在转动椭圆面镜的第一焦点的位置处)放置LED板(LEDペレツト)的发光面。该情况下，即使使用较大的LED板，也可实现照明装置整体的小型化。LED的发光量与板的面积成比例。因此，在板的一边为2倍、3倍时，LED的发光量与板的一边的长度的平方成比例增加，分别成为4倍、9倍。另一方面，图20所示的转动抛物面镜的平行光化的性能在其抛物面的F值一定的情况下大致与LED板的一边的长度成比例。此外，如果其椭圆面的椭圆率一定，则图21所示的转动椭圆面镜的聚光的能力大致与LED板的一边的长度成比例。例如，在使用转动抛物面镜来作为反射器的情况下，使用一边为0.3mm的LED板及F＝1.8的转动抛物面镜的组合的情况下所得的平行光的平行度及照明效率与使用一边为1.0mm的LED板及F＝6的转动抛物面镜的组合的情况相同。在图20(b)中由D表示的转动抛物面的焦点的转动抛物面镜的直径是F值的4倍，所以先前所述的转动抛物面的直径分别是7.2mm及24mm，这些转动抛物面的直径之比与LED板的一边的长度之比一致，约为3.3倍，但这些照明系统所得的光量约为11倍。

实施例6

参照图22来说明本发明图像读取装置的实施例6的照明装置那样的照明系统。

图22是说明本发明图像读取装置的实施例6的照明系统的实例的图。这里，图22(a)是照明系统的实例的俯视图，图22(b)是照明系统的实例的主视图。

实施例6是将光源1n、聚光透镜3n及照明透镜5n的中心从照明对象面的中心移动的实例。

如图15所示，实施例的照明装置由光源1n、聚光透镜3n、照明透镜5n及综合透镜7n构成，综合透镜7n的主光轴使光源1n、聚光透镜3n及照明透镜5n的中心从照明对象面的中心移动。此外，综合透镜7n的中心与照明对象面9n的中心一致。即，将从整合透镜9n的中心远离的部分用于照明。另外，也可切断从综合透镜的光源发出的光束不通过的部分。

通过如图22(a)及(b)所示那样构成照明系统，在将照明系统组装到后述的图像读取装置中的情况下，可使照明系统邻近读取图像用的成像透镜而配置(并排放置)。通过采用此类照明系统及图像读取装置的配置，抑制了图像读取装置整体的厚度的增加。换言之，如果如实施例6所示那样配置，则不需要现有照明方法的照明装置的结构，所以可减少图像读取装置整体的厚度。

实施例7

参照图23及24来说明本发明图像读取装置的实施例7的照明装置那样的照明系统。

图23是说明本发明图像读取装置的实施例7的第一照明系统的图。这里，图23(a)是第一照明系统的俯视图，图23(b)是第一照明系统的主视图。图24是说明本发明图像读取装置的实施例7的第二照明系统的图。这里，图24(a)是第二照明系统的俯视图，图24(b)是第二照明系统的主视图。

虽然在实施例1～6中将综合透镜7配置在照明透镜5附近，但如果可使由聚光透镜3或照明透镜5分割的各光束的光轴(副光轴)与照明对象面9的中心一致，则综合透镜7可配置于照明对象面9和照明透镜5之间任一地点。

例如，如图23所示，可将综合透镜7p配置于照明对象面9p及照明透镜5p的中间。这里，聚光透镜3p的焦距f1满足f1＝c，照明透镜5p的焦距f2满足f2＝1/((1/b)+(1/c))，综合透镜7p的焦距f0满足f0＝a＝b。

此时，由聚光透镜3p分割的具备m1宽度的光束在综合透镜7p的位置处放大为具备m0’宽度的光束。而且，综合透镜7p使具备m0’的一定宽度的光束成为平行光，并照射在照明对象面9p上。这里，虽然构成聚光透镜3p的各棒透镜所分割的光束的副光轴平行延伸到综合透镜7p，但通过该综合透镜7p而与照明对象面9p的中心一致。其结果，构成聚光透镜3p的各棒透镜的宽度m1对应于照明对象面9p的m0的宽度，由构成聚光透镜3p的各棒透镜分割的光束在照明对象面9p上重叠，并在照明对象面9p照射。

再有，如图24所示，可将综合透镜7q配置于光源1 q和聚光透镜(光束分割透镜)3q之间配置。这里，综合透镜7q的焦距f0满足f0＝a+b+c，聚光透镜3q的焦距f1满足f1＝b，照明透镜5q的焦距f2满足f2＝1/((1/a)+(1/b))。在构成聚光透镜3q的棒透镜的大小和构成照明透镜5q的棒透镜的大小的比满足m1/m2＝(a+b)/a时，可得到与图7所示的照明系统的性能同等的性能。

此外，可将综合透镜配置于聚光透镜和照明透镜之间。即，能够以如下方式构成照明系统：使由聚光透镜(光束分割透镜)分割的各光束的光轴(副光轴)与照明透镜的光轴一致，且使这些光束的副光轴通过综合透镜而在照明对象面上一致。

实施例8

参照图25A及25B以及图26来说明本发明图像读取装置的实施例8的照明装置那样的照明系统。

图25A是说明具有直线状配置的多个LED及将从LED发出的光变为平行光的反射镜的光源的图。这里，图25A(a)是该光源的侧视图，图25A(b)是该光源的俯视图。图25B是说明LED板相对于转动抛物面镜的配置及从LED板发出的光束的放射向量的图。

图26是说明具有二维配置的多个LED及将从LED发出的光变为平行光的反射镜的光源的图。这里，图26(a)是该光源的侧视图，图26(b)是该光源的俯视图，图26(c)是该光源的主视图。

相对于在上述实施例1、2、6及7中，使用透镜来使从LED的发光面发出的光成为平行光，在实施例8中，如下所述，用反射镜使从LED的发光面发出的光成为平行光。

容易制造的反射镜是球面镜，在球面镜的半径为r时，通过将LED的发光部放置于离球面中心r/2的位置处，可得到大体平行的光。但是，如图25A和B以及图26所示，使用抛物面镜2r、2s是最佳的方法。

在图25A及B所示的光源中，多个抛物面镜2r直线状地配置，且LED的板21的发光面相对于LED的光轴垂直，且放置于抛物面镜2r的焦点处。抛物面镜2r的主体由透明树脂(例如丙稀树脂)形成，并通过在抛物面2r的抛物面上蒸镀铝，而得到抛物面的全反射镜。这样，可得到品质高的平行光。但是，在图25A的单纯光源的结构中，如图25B所示，虽然在垂直于LED的板21的发光面的方向上发出的光束的光量最高，但在其光束由转动抛物面镜反射后，由LED的板21自身、导电导线20及引线22遮住。其结果，来自光源的输出下降，照明系统的照明的效率下降。

图26(a)、(b)及(c)所示的光源除去了具有直线状配置的LED的上述单纯光源的缺点，提高从光源发出的光束的利用率。即，将多个LED的列并排放置，提高从光源发出的光的集成效率。

在图26(a)、(b)及(c)中，具备通过在透明树脂材料制作的抛物面的主体上蒸镀铝而得到的镜面的作为反射镜的抛物面镜2s以及放置于抛物面镜2s的焦点位置处的LED的板21，与图25A及B所示的光源的部分相同。但是，与图25A及B所示的光源不同，使LED的板21的发光面相对于抛物面镜2s的光轴倾斜±45°，并使从LED的板21的发光面发出的光分向两个方向。在此类光源中，在相对于LED的板21的发光面垂直的方向上发出并从抛物面镜反射的高强度的光没有由LED的板21自身、导电导线20及导线22较大地遮住，由LED的板21自身、导电导线20及导线22较大地遮住的是在相对于LED的板21的发光面倾斜的方向上发出并从抛物面镜反射的较低强度的光。因此，可减少光源的输出下降及照明系统的照明效率。此外，在将多个LED的列排列时，如图26(a)及(b)所示，可采用抛物面镜错开的蜂窝构造，所以可也可提高光源的面积的利用率。

实施例9

参照图27、图28及29来说明关于本发明的图像读取装置的实施例9。

图27是使用一体化的照明系统及读取系统的实施例9的图像读取装置的俯视图。图28是使用一体化的照明系统及读取系统的实施例9的图像读取装置的主视图。再有，在图27及图28中，省略了第一及第二移动体。此外，在图27中，由于省略了折回反射镜及变向反射镜，所以将原稿25面与接触玻璃26展开90°表示。再有，在图28中，表示了在第一移动体上设置的反射镜。图27及图28说明主扫描方向的读取。

虽然在实施例1～8中主要说明了照明系统(照明装置)，但在实施例9中说明将以上说明的照明系统及成像系统一体化的图像读取装置。在实施例9中，不仅将实施例1～8的照明系统的概念单纯地适用于图像读取装置，还改善了原稿面的图像读取。

例如，在将图7所示的照明系统组装到图像读取装置中的情况下，如图27所示，图像读取装置具有放置原稿25的接触玻璃26、使原稿25面的图像在摄像元件27上成像的作为成像构件的成像透镜28以及与成像透镜28的母线(主光轴)平行配置的照明装置30。照明装置30至少包括光源31、照明原稿25面的照明透镜32以及使照明光在原稿面上重叠的综合透镜33。照明装置30配置于从综合透镜9n的中心远离的部分处。该情况下，可将光源31、聚光透镜、照明透镜32、综合透镜33(称为照明装置)作为单元而在成像透镜的旁边放置。构成上述成像系统的成像透镜28及摄像元件27以及构成照明系统的照明装置30设置在具有固定的接触玻璃26的图像读取装置主体的固定部分上。

从光源31照射的照明光将由照明透镜32及综合透镜33沿原稿25面的主扫描方向照明(在该照明系统中使用图22中说明的方法)。

此外，从光源31照射的光由综合透镜33在原稿25的面上重叠。另一方面，以将原稿25面的用该重叠的光所照明的情况下的图像由摄像元件27读取的方式，来确定成像透镜28等的布局。

在图27所示的图像读取装置中，将成像透镜28设置为成像透镜28的母线(主光轴)通过原稿25面的中央，将摄像元件27配置为摄像元件27的中心与成像透镜28的母线一致。该情况下，在成像透镜28所产生的图像的歪斜最小的情况下，可使图像在摄像元件27上成像。此外，综合透镜33的主光轴与成像透镜28的母线(主光轴)完全一致。在移动成像透镜28的母线时，成像透镜28的母线不与综合透镜33的主光轴一致而成为平行。

这里，例如在需要使照明的光量为2倍的情况下，可将(图27中所示的双点划线的矩形所示的)第二照明装置30’配置于以成像透镜33的主光轴为中心而与第一照明装置30对称的位置处。当然，可根据照明光的颜色来分担第一照明装置和第二照明装置的功能。例如，第一照明装置提供R(红)及G(绿)的照明，第二照明装置提供B(蓝)的照明。此外，颜色的分配与组合没有特别限定。

再有，在图27中，虽然具有成像透镜28的成像透镜(拍摄系统)配置于原稿25面的中央，但也可将具有照明装置30的照明系统以照明装置30配置于原稿25面中央的方式与成像系统替换。此外，也可将成像系统及照明系统配置于通过原稿25面中央的线(图27中母线：主光轴)的两侧。

在图18所示的图像读取装置中，在相对于原稿面垂直的方向上照明原稿时，接触玻璃26的表面反射光或来自具备光泽的原稿25面的反射光入射到成像透镜28中，产生晕光，有时会得到低质量的读取图像。

这里，参照图28来说明解决此类问题的图像读取装置。在图28所示的图像读取装置中，摄像元件35用的成像透镜36的读取光轴37及照明装置40的综合透镜43的照明光轴38经折回反射镜44等而到达原稿面45。这里，如上所述，读取光轴37与照明光轴38完全一致。另一方面，向原稿面45延伸的光轴47不与原稿面45的法线46一致，相对于原稿面45的法线48具有一定角度。

在沿光轴47的照明光到达原稿面45并被反射时，反射光的正反射分量在正反射光轴48的方向上被反射。该正反射光轴48的方向与作为读取光轴的光轴47的方向不同，所以在原稿面45反射的光的正反射分量没有入射到摄像元件35中。即，到达原稿面45的照明光中仅扩散反射分量将入射到摄像元件35中。因此，摄像元件的图像的读取将不受原稿面45的光泽变化的影响。(在正反射分量入射到摄像元件35中时，原稿的光泽度将使入射到摄像元件35的光量变化，从而原稿图像浓度的正确读取变困难。)

此外，以向原稿面45延伸的光轴47与原稿面45的法线46具有一定角度的方式，例如，通过调整折回反射镜44的倾斜角度，可设定向原稿面45延伸的光轴47相对于原稿面45的法线46的角度。例如，在使用两个移动体的图像读取装置中，通过改变在第一移动体上设置的折回反射镜的角度，可设定读取光轴及照明光轴相对于原稿面的角度。

图29是说明与图1(a)及(b)所示的图像读取装置对应的图27及图28所示的图像读取装置的图。在图29中，可使图1(a)及(b)所示的符号与图27及图28所示的符号对应。

在使用本发明的照明装置的图像读取装置100中，在从正面观察图像读取装置100时，照明装置40的照明光轴38与成像透镜102(36)及一维摄像元件101(35)的读取光轴37一致。

从照明装置40的光源41发出的光束通过综合透镜43而被在第二移动体104上设置的两个折回反射镜112a、112b折回，并被在第一移动体103上设置的变向反射镜113(44)反射，来照明接触玻璃108上的原稿107(45)。此时，在第二移动体104上的两个折回反射镜112a、112b的每个中，光直角地弯曲，所以来自光源的光束被向与朝第二移动体入射的方向相反的方向反射。由两个折回反射镜112a、112b反射的光束由在第一移动体103上设置的变向反射镜113以比直角稍大的角度折回，所以该光束以相对于与接触玻璃108及原稿107(45)面垂直的方向稍倾斜的角度入射。因此，在接触玻璃108及原稿107(45)的各面反射的直接反射光48与入射光47相反地行进，且不会回到变向反射镜113。另一方面，由于原稿107(45)面通常是纸面，所以入射光47的大部分被散射反射。而且，与入射光47(在主视图中)重叠的母线上反射的光的分量(向量)成为图像光且朝向变向反射镜113，并朝向第二移动体104上的折回反射镜112a、112b。图像光还通过第二移动体104上的两个折回反射镜112a、112b被直角弯曲，所以来自原稿107(45)面的图像光被向与朝第二移动体入射的方向相反的方向反射，并通过成像透镜102(36)而在一维摄像元件101(35)上成像。

换言之，来自照明装置40的照明光照明接触玻璃108上的线状拍摄区域111，拍摄区域111的原稿107(45)面的图像在一维摄像元件101(35)上成像。成像的图像光由摄像元件101(35)光电转换，并可得到一维(主扫描方向)的图像信息来作为电信号。

此外，在该图像读取装置100中，第一移动体103及上述第二移动体104通过驱动传递构件106而接收电机105所产生的驱动力，第一移动体103以第二移动体104的速度的2倍移动。其结果，成像透镜102(36)对于接触玻璃108面的成像位置维持在一维摄像元件101(35)面上，同时，光在接触玻璃108面上在与线状的拍摄区域111垂直的方向上且与接触玻璃108平行地移动。这样，将在接触玻璃108上放置的原稿107(45)的图像用一维摄像元件101(35)依次读出，并二维地获得。此外，由于第一移动体103及上述第二移动体104的移动速度的比设定为2∶1，所以第二移动体104的移动距离是第一移动体103的移动距离的一半，从拍摄区域111到成像透镜102(36)或一维摄像元件101(35)的距离与第一移动体103及第二移动体104的位置无关而为一定。这样，将在接触玻璃108上放置的原稿107(45)的图像在一维摄像元件101(35)上成像，并依次获得一维图像信息，使第一移动体103及第二移动体104在副扫描方向上移动，所以在第一移动体103及第二移动体104的移动结束后，可得到二维的图像信息。

再有，虽然将折回反射镜112a、112b及变向反射镜113表示为板状的反射板，但对于这些反射镜的任一个，皆可使用三棱镜的全反射那样的其它反射面。尤其在将第二移动体上的折回反射镜112a、112b用三棱镜替换时，可容易地提高反射面的精度，且第二移动体的组装也变容易。

如上所述，实施例9的图像读取装置具有如下效果。

由于不需要将照明装置放置于第一移动体上，而可放置在构成成像系统的成像透镜及摄像元件附近，所以不需要图像读取装置的高度方向的照明装置用的尺寸，其结果，可实现图像读取装置的薄型化。

此外，由于不需要将照明装置(光源)设置在第一移动体上，而可设置在图像读取装置主体的固定部分上，所以不需要挠性电源线，并可实现可靠性的提高及低成本化。

此外，由于不需要在原稿面的附近设置反射性的部件，所以不会将照射到原稿面上的照明光再次反射，大体上可除去杂光。

再有，在使照明光相对于原稿面倾斜入射时，原稿面的正反射光分量不向成像透镜入射，将仅使照亮原稿面的照明光中的扩散反射分量向摄像元件入射。其结果，不会受到原稿面的光泽变化的影响，从而可正确地读取原稿的图像浓度。

此外，由于可从相对于原稿面接近垂直的方向照射光，所以基本上可除去书籍原稿中央部的阴影。

再有，将此类图像读取装置组装到复印机那样的图像形成装置中可与将现有的图像读取装置组装到复印机中的情况同样地容易进行。

但是，在图29所示的图像读取装置中，在副扫描方向72上，照明光的光轴及读取光轴互相一致，照明光及图像光两者由变向反射镜及两个折回反射镜反射。

图30是说明图像读取装置的杂光的产生的图。如图30所示，变向反射镜113及下侧折回反射镜112b的镜面朝向上侧。因此，在变向反射镜113及下侧的折回反射镜112b的镜面上，容易附着灰尘或尘埃51。而且，如果这些镜面上附着灰尘或尘埃51，则在照明光被这些镜面反射时，照明光因附着在这些镜面上的灰尘或尘埃51而被漫反射，并产生杂光52。该杂光直接入射到成像透镜102中，与来自原稿面的图像光重叠，并在一维摄像元件101(CCD)上被检测。其结果，有时会在所得的图像上产生所谓的发白的弄脏现象。

此外，在将光源中使用LED的上述照明系统组装到图像读取装置中时，在从光源的LED发出的光束中，虽然从安装于LED上的平行化透镜的焦点位置发出的光束大体到达照明对象面的拍摄区域，但实际的LED具有某一体积，且从平行化透镜的焦点位置以外的位置发出的光束比从平行化透镜的焦点位置发出的光束多。即，除了从照明装置作为平行光发出的光束以外的从照明装置发散的光束也多，且照明光多的光束在期望照明的拍摄区域附近分散，所以照明光的利用率下降。此外，在将具有某一体积的光源配置于平行化透镜的焦点附近时，在照明对象面的拍摄区域，该光源以综合透镜的焦距f0相对于安装于LED上的平行化透镜的焦距f3的比f0/f3的比例被放大并被投射。虽然由于在主扫描方向的面上以超过100倍的放大率照明而不会成为充分超过f0/f3的比例的问题，但在副扫描方向的面上成为使f0/f3的比例大幅度上升的放大率。即，在照明对象面上，即使在副扫描方向的面用综合透镜来调节光束也不会完全调节，而是向拍摄区域111照射的光束减少。

实施例10

实施例10参照图31来说明可更容易地减小照射对象面的照度波动的具备更高的光利用率的图像读取装置。

图31是表示使用将读取用的光反射的区域的周边部分弯曲的变向镜的图像读取装置的实例的图。

如图31所示，使变向反射镜113的反射读取用的光(原稿面的图像光)47的区域的周边部分弯曲。(再有，在现有的图像读取装置中，为保持变向反射镜的机械强度，使用具有反射读取用的光的面积的数倍的尺寸的变向反射镜。)此类变向反射镜113可如图31所示那样将从具有某一体积的LED发出且从照明装置40发散并射出的光束通过使该光束的光轴弯曲而在原稿面107的读取区域111会聚。更具体地说，图31所示的变向反射镜113可将从照明装置40平行射出的光束及从照明装置40发散并射出的光束向原稿面107的读取区域111会聚，并可将照明光的利用率提高到三倍左右。再有，在副扫描方向72中，考虑原稿面107的读取区域111的宽度(在实际的彩色读取装置中，为3mm左右)，在使变向反射镜113的弯曲部分的数量增加(例如，2～6个部分)时，大致与变向反射镜113的弯曲部分的数量成比例，可提高从照明装置发出的照明光的利用率。

实施例11

实施例11参照图32来说明具备更高的光利用的照明系统。

图32是说明本发明的具备更高光利用的照明系统的实例的图。这里，图32(a)是实施例11的第一或第二照明系统的俯视图，图32(b)是实施例11的第一照明系统的主视图，图32(c)是实施例11的第二照明系统的主视图。

图32所示的第一或第二照明系统具有：包括LED及将从LED发出的发散光转变为平行光的反射器的多个光源1、分割从光源发出的光束的聚光透镜3、将已分割的光束向照明对象面9照明的照明透镜5、将在图32(a)所示的面内(关于图像读取装置的主扫描方向71)分割的光束在照明对象面9上重叠的综合透镜7以及将在图32(b)或图32(c)所示的面内(关于图像读取装置的副扫描方向72)分割的光束在照明对象面9上聚焦的聚焦透镜8。

在将图32所示的第一或第二照明系统与图7所示的照明系统比较时，在图32所示的第一或第二照明系统中，聚光透镜3及照明透镜5是共用的，但使用棒透镜取代图7所示的普通透镜来作为综合透镜7。此外，在图32所示的第一或第二照明系统中，将在与综合透镜7用的棒透镜正交的方向上配置的棒透镜作为聚焦透镜8配置于照明对象面附近。在图32所示的第一或第二照明系统中，构成综合透镜7的棒透镜的焦距是与图7所示的综合透镜的焦距相同的a，构成聚焦透镜8的棒透镜的焦距为a’。这里，a是从综合透镜7到照明对象面9的距离，a’是从聚焦透镜8到照明对象面9(拍摄区域)的距离。综合透镜7是例如具有图8B所示的形状的棒透镜，聚焦透镜8是例如具有图8C所示的形状的棒透镜。(再有，在图32中，将从LED发出的发散光转变为平行光的反射器是LED的位置为焦点的转动抛物面，该转动抛物面的焦距是从LED到反射器前端的距离。)

在图32所示的第一和第二照明系统中，在图32(a)所示的面内，从LED发出的光束由转动抛物面镜转变为平行光，并由作为聚光透镜的棒透镜阵列3分割为多条光束，由作为照明透镜的棒透镜阵列5照明在照明对象面9上。而且，虽然已分割的光束通过综合透镜7及聚焦透镜8，但由作为综合透镜7的棒透镜在照明对象面9上重叠。再有，聚焦透镜8在图32(a)所示的面内可看作平行平面板。

另一方面，在图32(b)或(c)所示的面内，从LED发出的光束由转动抛物面镜转变为平行光，并作为平行光通过可看作平行平面板的聚光透镜3、照明透镜5及综合透镜7，由作为聚焦透镜8的棒透镜聚焦在照明对象面上。

在图32所示的第一和第二照明系统中，光源LED的像在图32(a)所示的面内以M/m＝(a+b)/c的比在照明对象面9上放大。再有，b是照明透镜5和综合透镜7之间的距离，c是聚光透镜3和照明透镜5之间的距离。在图32(b)或图32(c)所示的面内，光源LED的像以作为聚焦透镜8的棒透镜的焦距a’相对于光源1的转动抛物面的焦距的比在照明对象面9上投射。这里，作为聚焦透镜8的棒透镜的焦距a’可以是图7所示的照明系统的综合透镜的焦距的1/10左右，所以图32所示的照明系统的LED的像的放大率可被压缩为图7所示的照明系统的LED的像的放大率的十分之一。即，图32所示的照明系统在图32(b)或(c)所示的面内可相对于图7所示的照明系统使10倍左右的光聚焦在照射对象面9上。

如图32(b)所示，光源1可配置一个光源列，如图32(c)所示，也可配置多个光源列。光源1的LED的数量(在图32(a)、(b)所示的第一照明系统中为四个，在图32(a)、(c)所示的第二照明系统中为十二个)没有特别限定。此外，LED的发光色可仅是白色LED，也可包括红色R的LED、绿色G的LED以及蓝色B的LED。在考虑色彩平衡的情况下，光源1的红色R的LED的数量、绿色G的LED的数量以及蓝色B的LED的数量可以相等，具备较低的发光辉度的颜色的LED可以比具备较高辉度的颜色的LED多。

此外，在图32(a)中，也可增加光源1的数量和构成作为聚光透镜3(和/或照明透镜5)的棒透镜阵列的棒透镜的数量的比(在图32(a)中为4∶5)。该情况下，可更容易地使照明对象面的光的照度分布均匀。例如，可以使构成聚光透镜3和/或照明透镜5的棒透镜相对于光源1的数量比为2以上。虽然将在后面详细描述，但在如此布置而使LED的数量少时有利于照明对象面的光的照度分布的均匀化。

此外，在图32所示的照明系统在图32(a)所示的面内(关于图像读取装置的主扫描方向71)，将光源1、聚光透镜3及照明透镜5以综合透镜7的光轴(照明光轴的主光轴61)为中心对称地配置。

图33是说明具有聚焦透镜且使用综合透镜的周边部分的照明系统的实例的图。这里，图33(a)是该照明系统的实例的俯视图，图33(b)是该照明系统的实例的主视图。在图33所示的照明系统中，在图33(a)所示的面内，将光源1、聚光透镜3及照明透镜5配置于除去综合透镜7的中央部分之外的综合透镜7的周边部分。

图34是表示可用于本发明的照明系统中的棒透镜的形状的图。图33所示那样的具有聚焦透镜8且可用于使用综合透镜7的周边部分的照明系统中的作为综合透镜7的棒透镜是图34所示那样的棒透镜。

对于图33所示的照明系统，可将图像读取装置的读取系统(拍摄系统、成像系统)配置于综合透镜的中央部分。即，可将照明系统配置(或并排放置)在图像读取装置的读取系统的周围。这样，通过使用图33所示的照明系统，可使照明系统及读取系统一体化。

图35是说明使用一体化的包括聚焦透镜的照明系统及读取系统的图像读取装置的实例的图。图35所示的图像读取装置包括图33所示的照明装置40。图35所示的图像读取装置的照明系统包括：包括光源1、聚光透镜3、照明透镜5以及综合透镜7的照明装置40以及聚焦透镜8。再有，可将聚焦透镜8如图35所示那样配置在变向反射镜113的照明装置一侧，也可配置在变向反射镜113的原稿面107一侧。在图35所示的图像读取装置中，读取系统的读取光轴37和照明系统的照明光轴38关于主扫描方向71重叠。因此，在聚焦透镜8是单纯的棒透镜时，原稿107面的图像由聚焦透镜8放大或缩小，已放大或缩小的图像由一维摄像元件101读取。因此，聚焦透镜8的入射到成像透镜(读取)的图像光通过的部分不应具有聚焦透镜8的作用。对于聚焦透镜8的入射到成像透镜(读取)的图像光通过的部分，为从聚焦透镜8除去该部分透镜的作用，如图35所示，可将聚焦透镜8的该部分形成为平行平面板(在聚焦透镜8上形成平坦部)或将聚焦透镜8的该部分切除(其结果，可得到没有透镜的中央部分的两个聚焦透镜)。

此外，取代聚焦透镜8，可在原稿107面的拍摄区域111使用具有焦点的其它光束聚焦元件。

图36是说明应用具有作为光束聚焦元件的抛物面镜且使用综合透镜的周边部分的照明系统及读取系统的图像读取装置的实例的图。图37是表示可作为光束聚焦元件使用的抛物面镜的形状的图。

如图36所示，在图35所示的图像读取装置中，取代聚焦透镜8，可使用在原稿107面的拍摄区域111或照明对象面9上具有焦点的抛物面镜8’。这里，抛物面镜8’是图37所示的抛物面镜。这样，在使用在原稿107面的拍摄区域111或照明对象面9上具有焦点的抛物面镜8’时，抛物面镜8’除了作为光束聚焦元件的作用之外还具有变向反射镜113的作用。其结果，可除去变向反射镜113，从而可减少图像读取装置的部件数量。此外，即使在图36所示的图像读取装置中，读取系统的读取光轴37和照明系统的照明光轴38也关于主扫描方向71重叠。因此，在抛物面镜8’是单纯的抛物面镜时，原稿107面的图像由抛物面镜8’放大或缩小，已放大或缩小的图像由一维摄像元件101读取。因此，抛物面镜8’的入射到成像透镜(读取)的图像光反射的部分不应具有抛物面镜8’的作用。对于抛物面镜8’的入射到成像透镜(读取)的图像光反射的部分，为从抛物面镜8’除去该部分的聚光的作用，如图36所示，可将抛物面镜8’的该部分形成为平面镜(在抛物面镜8’上形成变向反射镜部)。

图38是说明应用具有作为光束聚焦元件的抛物面镜及修正透镜且使用综合透镜的周边部分的照明系统及读取系统的图像读取装置的实例的图。在图38所示的图像读取装置中，虽然使用作为光束聚焦元件的抛物面镜8’，但没有在抛物面镜8’形成平面镜。图38所示的图像读取装置具有将由抛物面镜8’放大或缩小的图像相反地缩小或放大的修正透镜8”。即，来自拍摄区域111的图像通过抛物面镜8’(焦距＝a’)而成为平行光，所以将具有相反标记的焦距(＝1/(1/a+1/a’))的凹棒透镜作为修正透镜8”配置于读取系统的成像透镜的正前面。这样，可使拍摄区域111的图像正常地在一维拍摄装置(CCD)上成像。再有，修正透镜8”仅配置于读取系统中，而不配置在照明系统中。

再有，在图35所示的图像读取装置中，可在与读取系统对应的作为聚焦透镜8的凸棒透镜上设置平坦部或不切除作为聚焦透镜8的凸棒透镜的一部分而使用聚焦透镜8及修正透镜8”。即，来自拍摄区域111的图像光通过聚焦透镜8(焦距＝a’)而成为平行光，所以将具有相反标记的焦距(＝1/(1/a+1/a’))的凹棒透镜作为修正透镜8”配置于读取系统的成像透镜的正前面。这样，可使拍摄区域111的图像正常地在一维拍摄装置(CCD)上成像。再有，修正透镜8”仅配置于读取系统中，而不配置在照明系统中。

实施例12

实施例12参照图39A及B以及图40A～D来说明拍摄区域111的图像不由光束聚焦元件放大或缩小的图像读取装置的实例。为防止光束聚焦元件将拍摄区域111的图像扩大或缩小，在与图像读取装置的主扫描方向71正交的方向上，将读取光轴与照明光轴分离。

图39A是说明将照明装置配置于成像透镜上侧的图像读取装置的实例的图。图39B是说明将照明装置配置于成像透镜下侧的图像读取装置的实例的图。

如图39A及图39B所示，读取光轴37及照明光轴38在与图像读取装置的主扫描方向71正交的方向上互相平行地分离，并由两个折回反射镜112a及112b互相平行地折回。这里，两个折回反射镜112a及112b的每个具有可将互相平行地分离的照明光及读取光两者反射的面积。读取光轴37由变向反射镜113折回，并与原稿107面的拍摄区域111相交。对于照明光轴，在变向反射镜的附近放置作为光束聚焦元件的抛物面镜8’。再有，使该抛物面镜8’的焦点位于拍摄区域111。换言之，使读取光轴37及照明光轴38在拍摄区域111的某一位置处一致。

如图39A所示，在将照明装置40配置于成像透镜上侧时，在照明光轴38及读取光轴37由折回反射镜112b折回前，照明光轴38位于读取光轴37的上侧。另一方面，在照明光轴38及读取光轴37由折回反射镜112a折回后，照明光轴38位于读取光轴37的下侧。其结果，抛物面镜8’配置于变向反射镜113的下侧，照明光被从配置于比变向反射镜113更靠下侧之处的抛物面镜8’向拍摄区域111反射。再有，抛物面镜8’可配置于比变向反射镜113更靠前侧处(i)，也可配置于比变向反射镜113更靠后侧处(ii)。

如图39B所示，在将照明装置40配置于成像透镜下侧时，在照明光轴38及读取光轴37由折回反射镜112b折回前，照明光轴38位于读取光轴37的下侧。另一方面，在照明光轴38及读取光轴37由折回反射镜112a折回后，照明光轴38位于读取光轴37的上侧。其结果，抛物面镜8’配置于变向反射镜113的上侧，照明光被从配置于比变向反射镜113更靠上侧之处的抛物面镜8’向拍摄区域111反射。再有，抛物面镜8’可配置于比变向反射镜113更靠前侧处(i)，也可配置于比变向反射镜113更靠后侧处(ii)。

再有，在图39A及39B中，将两个抛物面镜8’配置于变向反射镜113的前侧(i)及后侧(ii)，并可在各抛物面镜8’上照射从照明装置40发出的照明光。该情况下，在变向反射镜113的前侧配置的抛物面镜8’将照明光轴38的上半部分或下半部分切断来使用。这样，从配置于前侧的抛物面镜反射的光从变向反射镜113的前侧照明拍摄区域111。此外，没有被配置于前侧的抛物面镜反射的照明光轴38的上半部分或下半部分任一个的光束从配置于变向反射镜113的后侧的抛物面镜8’被反射，并从变向反射镜113的后侧照明拍摄区域111。这样，通过从变向反射镜113的前侧及后侧照明拍摄区域111，在读取书籍原稿时，可减少在书籍原稿的图像中央发生阴影和/或黑线。

在图39A及图39B所示的图像读取装置中，将两个折回反射镜112a及112b在读取系统及照明系统中共用。

图40A～D是说明与读取光轴及照明光轴的分离相关的各种形式的图。在图40A～D中，将图39A或图39B所示的两个折回反射镜112a及112b的至少一个分割为两个折回反射镜。

图40A是表示将上侧的折回反射镜分割为两个折回反射镜并将读取光轴配置于下侧且将照明光轴配置于上侧的实例的图。即，在图39A及图39B所示的图像读取装置中，将上侧的折回反射镜112a在图40A中分割为两个折回反射镜112a及112c并将读取光轴37配置于下侧且将照明光轴38配置于上侧。

图40B是表示将下侧的折回反射镜分割为两个折回反射镜并将读取光轴配置于下侧且将照明光轴配置于上侧的实例的图。即，在图39A及图39B所示的图像读取装置中，将下侧的折回反射镜112b在图40B中分割为两个折回反射镜112b及112c并将读取光轴37配置于下侧且将照明光轴38配置于上侧。

图40C是表示将下侧的折回反射镜分割为两个折回反射镜并将读取光轴配置于上侧且将照明光轴配置于下侧的实例的图。即，在图39A及图39B所示的图像读取装置中，将下侧的折回反射镜112b在图40B中分割为两个折回反射镜112b及112c并将读取光轴37配置于上侧且将照明光轴38配置于下侧。

图40D是表示将上侧及下侧的折回反射镜分别分割为两个折回反射镜并将读取光轴配置于内侧且将照明光轴配置于外侧的实例的图。即，在图39A及图39B所示的图像读取装置中，将上侧的折回反射镜112a及下侧的折回反射镜112b在图40D中分割为四个折回反射镜112a、112b、112c以及112d并将图39A及39B的读取光轴37和照明光轴38的配置互换。

这样，在图39A及图39B所示的图像读取装置中，通过分割两个折回反射镜112a及112b的至少一个，而可自由地选择读取光轴37及照明光轴38的配置，从而可自由选择读取系统及照明系统的配置。

而且，在图像读取装置的与主扫描方向71正交的方向上，如果以读取系统的镜筒及照明装置40互相接触或分离的方式将读取光轴37及照明光轴38分离，则不是图33所示的照明系统的构成，而可使用图32所示的照明系统的构成。

实施例13

实施例13参照图41来说明可减少附着在图像读取装置内的灰尘或尘埃所产生的杂光的图像读取装置。

图41是说明可减少附着在图像读取装置内的灰尘或尘埃所产生的杂光的图像读取装置的实例的图。

如图41所示，在长年使用图像读取装置期间，灰尘和/或尘埃51进入图像读取装置内，该灰尘和/或尘埃51附着在图像读取装置内的各种地点。在照明光由图像读取装置内的反射镜的镜面反射时，照明光的大部分通常由该镜面反射，且照明光的少量剩余部分由反射镜吸收。但是，在灰尘和/或尘埃51附着在反射镜的镜面时，照明光通过在反射镜的镜面附着的灰尘和/或尘埃而向所有方向漫反射。具体地说，可在图像读取装置的变向反射镜113、折回反射镜112a、112b等以及作为光束聚焦元件的抛物面镜8’那样的反射镜的镜面上附着灰尘和/或尘埃51。而且，在照明光入射到灰尘和/或尘埃51附着的镜面上时，产生向照明对象面的方向以外的方向散射的散射光52，该散射光52的一部分有时向成像透镜102入射(杂光的产生)。

为了减少由灰尘和/或尘埃51产生的散射光向此类成像透镜的入射，考虑了以防止灰尘和/或尘埃进入的方式密闭图像读取装置，以及密闭具有镜面的部件(例如，将第一移动体103及第二移动体104的光不通过的部分密闭)，该镜面包括具备向相对于垂直方向小于90°的角度的方向延伸的法线，但这些方法不太现实。

于是，以反射镜的镜面的法线在相对于垂直方向90°以上角度的方向上延伸的方式配置反射镜。此外，配置反射镜或设置遮光板53那样的遮光部件，以使由具备在相对于垂直方向小于90°角度的方向上延伸的法线的反射镜的镜面散射的光不会向成像透镜102入射(不会在一维摄像元件101上成像)，这样，可减少在图像读取装置内附着的灰尘或尘埃所产生的杂光。

具体地说，如图41所示，将反射照明光的折回反射镜中的将照明光向上侧反射的折回反射镜分割为具有具备在相对于垂直方向90°以上的角度方向延伸的法线的镜面的折回反射镜112c，以及具有具备在相对于垂直方向比90°小的角度方向延伸的法线的镜面的折回反射镜112d，且以来自折回反射镜112d的散射的光不向成像透镜102入射的方式配置折回反射镜112d或在折回反射镜112d上设置遮光板53。此外，以作为光束聚焦元件的抛物面镜8’的镜面的法线在相对于垂直方向90°以上的角度方向延伸的方式配置抛物面镜8’，且设置将由抛物面镜8’反射的光向拍摄区域111反射的折回反射镜112e(平面镜)以使折回反射镜112e由抛物面镜8’及变向反射镜113覆盖。该情况下，可防止或减少抛物面镜8’的镜面的灰尘和/或尘埃51的附着。此外，即使灰尘和/或尘埃51附着在折回反射镜112e的镜面上，该散射光也被变向反射镜113遮断，而不会向成像透镜102入射。

实施例14

实施例14参照图42及图42来说明可减少由从照明系统发散的发散光所产生的杂光的图像读取装置。

图42是说明可减少由从照明系统发散的发散光所产生的杂光的图像读取装置的实例的图。

图像读取装置的照明装置的光源可以是具有LED及在LED的前端将从LED发出的光转变为平行光的透镜的光源，也可以是具有LED及在LED的位置处具有焦点的转动抛物面镜的光源。虽然对于这些光源，从LED发出的光理想的是作为平行光束从光源射出，但LED不是点光源而是具有某一体积的光源，所以从光源发散的光束也存在。因此，如图42所示，从光源发散的光束也从照明装置40作为发散的光束射出。而且，在图42所示的面内，作为从照明装置40发散的光束而射出的光向第二移动体104的读取系统的两个折回反射镜112b及112c之一入射，由两个折回反射镜112b及112c之一反射的光若由另一折回反射镜再次反射，则该反射的光有时向照明装置40一侧返回。而且，在向照明装置40一侧返回的光的一部分向在照明装置40附近存在的成像透镜102入射时，产生杂光，有时成为读取图像的发白的原因。

为减少从此类照明装置40发散的光束所引起的杂光，如图42所示，可以以从照明装置40发散的光束不向第二移动体104的读取系统的两个折回反射镜112b及112c入射的方式，来在照明装置40和/或两个折回反射镜112b及112c的至少一个上设置遮光板51，以及/或者，可以增加成像透镜102的光轴和照明装置40的光轴之间的移动(间隔)。

此外，为减少从照明装置40发散的光束所引起的杂光，减少从照明装置40发散的光束的发散角是理想的。

图43是说明本发明的包括聚焦透镜及中继透镜的照明系统的实例的图。在图43所示的照明系统中，在图32或图33所示的照明系统中添加了中继透镜6。中继透镜6是在图43所示的面内具有作为透镜的作用(同时在与图43所示的面垂直的面内作为平行平面板发挥作用)的棒透镜。这里，中继透镜6的焦距是图43所示的f，聚焦透镜8的焦距是1/(1/e+1/a’)。中继透镜6的焦距f大约为综合透镜7和聚焦透镜8之间距离的一半较理想。再有，e是从中继透镜6的焦点到聚焦透镜9的距离。中继透镜6在比包括光源1、聚光透镜3、照明透镜5及综合透镜7的照明装置内的光源1靠后的任意位置处设置。通过将中继透镜6设置在照明装置内，可使从照明装置发出的光束的发散度稍下降。

实施例15

实施例15参照图44A、图44B及图44C来说明本发明的可抑制从照明装置发出的光束的发散度并提高光利用率的照明系统。

图44A是说明本发明的包括聚焦透镜及副照明透镜的照明系统的第一实例的图。图44B是说明本发明的包括聚焦透镜及副照明透镜的照明系统的第二实例的图。图44C是说明本发明的包括聚焦透镜及副照明透镜的照明系统的第三实例的图。

图44A所示的照明系统除了与图32或图33所示的照明系统同样的构成以外，还在作为棒透镜的照明透镜5的后侧具有副照明透镜5’。副照明透镜5’是与构成照明透镜5的棒透镜阵列的棒透镜正交的棒透镜。即，副照明透镜5’在图44A所示的面内(关于图像读取装置的副扫描方向72)具有透镜的作用，且在与图44A所示的面垂直的面内(关于图像读取装置的主扫描方向71)具有与平行平面板同样的作用。副照明透镜5’的焦距是1/(1/g+1/h)，聚焦透镜8的棒透镜的焦距是1/(1/g+1/a’)。这里，h是从光源1的转动抛物面镜的出射窗到副照明透镜5’的距离，g是从副照明透镜5’到聚焦透镜8的距离，a’是从聚焦透镜8到照明对象面9的距离。在图44A所示的照明系统中，光源1的转动抛物面镜的(具备大小m’的)出射窗的像在聚焦透镜8的位置处以M”/m’＝g/h的比投射，在聚焦透镜8的位置处投射的大小M”的像还在照明对象面9上以M’/M”＝a’/g的比投射。但是，实际上，也存在难以使聚焦透镜8的大小增加到M”的情况，所以可如图44A中虚线所示那样切除抛物面镜8’的周边部而仅使用聚焦透镜8的中央部。再有，模拟及实验的结果确认到图44A所示那样的照明系统的光利用率在使聚焦透镜8的大小为一定时比图32、图33或图43所示的照明系统的光利用率增加50％左右。

可将图44A所示的照明系统的副照明透镜5’的焦距变为图44B或图44C所示的照明系统的副照明透镜5’的焦距。这里，图44B所示的副照明透镜5’的焦距是1/(1/(a’+g)+1/h)，图44C所示的副照明透镜5’的焦距是h。但是，即使在图44B或图44C所示的照明系统中，也可切除抛物面镜8’的周边部而仅使用聚焦透镜8的中央部。在图44A、图44B及图44C所示的照明系统中，在聚焦透镜8的大小为一定的情况下，在聚焦透镜8的位置处使用较窄光束的图44B所示的照明系统的光利用率比在聚焦透镜8的位置处使用较宽光束的图44A所示的照明系统的光利用率高。此外，在图44C所示的照明系统中，光源1的像不在聚焦透镜8的位置处成像，且m’(1+g/h)的宽度的光束到达聚焦透镜8的位置处。在图44C所示的照明系统中，在切除(成为与图44A及图44B所示的聚焦透镜8相同大小的)聚焦透镜8的周边部时，由聚焦透镜8聚焦的光量在图44A～C所示的照明系统中最低，且在图44C所示的照明系统的光利用率也最差。

因此，在仅使用聚焦透镜8的光轴附近的部分(中央部分)的情况下，可发现，通过使副照明透镜5’的焦距处于1/(1/g+1/h)以上h以下的范围内，与不包括副照明透镜5’的照明系统相比，可大幅度提高包括照明透镜5’的照明系统的光效率。此外，如图44C所示，在聚焦透镜8的焦距为a’的情况下，虽然照明系统的光利用率稍下降，但本质上是良好的。换言之，通过使聚焦透镜8的焦距处于1/(1/g+1/a’)以上a’以下的范围内，可同样地提高照明系统的光利用率。

实施例16

参照图45A、图45B及图45C来说明在抑制从本发明的照明装置发出的光束的发散度的同时可提高光利用率的其它照明系统。

图45A是说明本发明的包括聚焦透镜、副照明透镜及副聚光透镜的照明系统的第一实例的图。图45B是说明本发明的包括聚焦透镜、副照明透镜及副聚光透镜的照明系统的第二实例的图。图45C是说明本发明的包括聚焦透镜、副照明透镜及副聚光透镜的照明系统的第三实例的图。

图45A所示的照明系统除了与图44A所示的照明系统同样的构成以外，还在光源1的转动抛物面的出射窗后侧具有副聚光透镜3’。副聚光透镜3’是与构成聚光透镜3的棒透镜阵列的棒透镜正交的棒透镜。即，副照明透镜3’在图45A所示的面内(关于图像读取装置的副扫描方向72)具有透镜的作用，且在与图45A所示的面垂直的面内(关于图像读取装置的主扫描方向71)具有与平行平面板同样的作用。副聚光透镜3’的焦距为h，h是从副聚光透镜3’到副照明透镜5’的距离。该情况下，从光源1发出的平行光束在副照明透镜5’的位置聚焦。再有，副照明透镜5’和聚焦透镜8的关系与图44A的这些关系相同。在图45A所示的照明系统中，从光源1的转动抛物面镜发散的光束也可稍有利于照明对象面9的照明，所以可期待图45A所示的照明系统的光利用率相对于图44A所示的照明系统的光利用率还高百分之几。

图45B所示的照明系统及图45C所示的照明系统分别在图44B所示的照明系统及图44C所示的照明系统中与图45A相对于图44A的关系同样地还具有副聚光透镜3’。

实施例17

参照图46A及图46B来说明在抑制从照明装置发出的光束的发散度的同时可提高光利用率的其它照明系统。

图46A是说明本发明的包括聚焦透镜、副照明透镜阵列及副聚光透镜阵列的照明系统的第一实例的图。图46B是说明本发明的包括聚焦透镜、副照明透镜阵列及副聚光透镜阵列的照明系统的第二实例的图。

在图46a所示的照明系统中，将图45A所示的照明系统的作为副聚光透镜3’的棒透镜及作为副照明透镜5’的棒透镜分别替换为作为棒透镜阵列的副聚光透镜阵列3”及作为棒透镜阵列的副照明透镜阵列5”。即，在图46A所示的照明系统中，将图45A所示的照明系统中的作为副聚光透镜3’的棒透镜及作为副照明透镜5’的棒透镜分别分割为作为棒透镜阵列的副聚光透镜阵列3”及作为棒透镜阵列的副照明透镜阵列5”。构成图46A中的副聚光透镜3”的棒透镜的焦距与图45A所示的副聚光透镜3’的焦距相同，且构成图46A中的副照明透镜阵列5”的棒透镜的焦距与图45A所示的副照明透镜5’的焦距相同。在图46A所示的照明系统中，构成副聚光透镜阵列3”的大小m’(用棒透镜阵列的棒透镜的数量除以图45A所示的m’)的棒透镜的像以g/h的比在聚焦透镜8的位置处投射，且在聚焦透镜8的位置处投射的大小M”(用棒透镜阵列的棒透镜的数量除以图45A所示的M”)的像还在照明对象面9上以a’/g的比投射。这里，在聚焦透镜8的位置处，棒透镜阵列的棒透镜的数量的大小M”以棒透镜阵列的棒透镜的间距互相重叠。虽然图46所示的照明系统与图45A所示的照明系统对应，但也可构成为与图45B及图45C所示的照明系统对应的照明系统。但是，不能确认到具备图46A所示的结构的照明系统的光利用率比图45A所示的照明系统的光利用率高。再有，在图44、45、46的说明中，为便于放大率的说明，虽然说明了大小m’的棒透镜作为像M”及M’成像，但实际上没有形成这些像。

在图46B所示的照明系统中，图46A所示的照明系统与图43同样地添加了作为棒透镜的中继透镜6。在图46B所示的照明系统中，将由聚光透镜阵列3”及照明透镜阵列5”分割的多条光束的光轴(副光轴62)看作光束。虽然图46B所示的照明系统的光利用率与图46A所示的照明系统的光利用率大体相同，但也可使发出的照明光的发散度比图46A所示的照明系统稍减小。

在上面仅说明了只使用聚焦透镜来作为光束聚焦元件的照明系统。但是，可使用抛物面镜或椭圆面镜代替聚焦透镜来作为光束聚焦元件，在图像读取装置用的照明系统中，可比聚焦透镜更简单地处理抛物面镜或椭圆面镜。

实施例18

实施例18参照图47及图48来说明使用反射镜作为光束聚焦元件的图像读取装置。

图47是说明使用抛物面镜作为光束聚焦元件的图像读取装置的实例的图。如图47所示，在不使用将由抛物面镜8’反射的照明光反射到拍摄区域111的平面镜55的情况下，不使用平面镜情况下的照明光轴38b配置于读取光轴37的下侧，例如，如图39(ii)那样，照明装置40的光轴从读取系统的成像透镜102的光轴移动。对于抛物面镜8’，切出包括在线状的拍摄区域111具有焦点F的抛物面镜和不使用平面镜情况下的照明光轴38b的交线在内、且接收从照明装置40发出的光束的抛物面镜的使用范围8’a。读取系统的变向反射镜113具有用于接收入射到成像透镜的全部有效图像光的宽度及用于提供支撑变向反射镜113其自身的强度的宽度，并配置为使从拍摄区域111反射的光在直角方向上定向。抛物面镜的使用范围8’a确定为照明光的光束避开变向反射镜113而在接触玻璃108上的照明对象面9上以较接近于直角的角度入射。由抛物面镜的使用范围8’a中的抛物面镜8’反射的照明光的光束效率良好地聚焦在拍摄区域111，即效率良好地照明拍摄区域111。照明光的光束由原稿107面或接触玻璃108的表面等反射时，该正反射光在图47所示的正反射光的范围49内被反射。因此，该正反射光不向变向反射镜113反射，也不会向读取系统的成像透镜102入射。

另一方面，在使用将由抛物面镜8’反射的照明光反射到拍摄区域111的平面镜55的情况下，如图47所示，使用平面镜情况下的照明光轴38a配置于读取光轴37的上侧，例如，如图41或图42那样，照明装置40的光轴从读取系统的成像透镜102的光轴移动。对于抛物面镜8’，切出包括在线状的拍摄区域11 1具有焦点F的抛物面镜和不使用平面镜情况下的照明光轴38b的交线在内、且接收从照明装置40发出的光束的抛物面镜的使用范围8’a。而且，将平面镜55配置为平面镜55横穿从抛物面镜的使用范围8’a的抛物面镜8’反射且在抛物面镜的焦点F聚焦的光束。此外，抛物面镜8’配置为抛物面镜8’相对于平面镜55的镜面成为与不使用平面镜情况下的抛物面镜相面对。这样，使用平面镜情况下的照明光轴在抛物面镜8’和平面镜55两方弯折，并到达拍摄区域111。再有，平面镜55的镜面由抛物面镜8’覆盖。其结果，可不缩短抛物面镜8’的焦距而将抛物面镜8’的镜面朝向下侧。这样，不会增加包括抛物面镜8’在内的第一移动体103的大小。此外，由于可防止灰尘和/或尘埃5 1对抛物面镜8’的附着并防止来自放置在平面镜55上的灰尘和/或尘埃51的散射光52向成像透镜102入射，所以可减少杂光。

图48是说明使用椭圆面镜作为光束聚焦元件的图像读取装置的实例的图。使用椭圆面镜作为光束聚焦元件的图像读取装置，在例如图43及图46B所示那样的包括聚焦透镜8及中继透镜6的照明系统中，通过将聚焦透镜8替换为椭圆面镜8而得到。即，如图43及图46B所示那样使椭圆面镜8的第一焦点F1位于中继透镜6的焦点位置处且使椭圆面镜8的第二焦点F2位于线状的拍摄区域111的位置处。此外，使用椭圆面镜作为光束聚焦元件的图像读取装置，在例如图44A～C及图45A～C所示那样的包括聚焦透镜8及副照明透镜5’的照明系统中，通过将聚焦透镜8替换为椭圆面镜8而得到。即，如图44A～C及图45A～C所示那样使椭圆面镜8的第一焦点F1位于副照明透镜5’的焦点位置处且使椭圆面镜8的第二焦点F2位于例如线状的拍摄区域111的位置处。而且，如图47所示那样配置椭圆面镜8及变向反射镜113。此外，虽然在图48中没有使用平面镜55，但可如图47所示那样将平面镜55与椭圆面镜8一同使用。

实施例19

实施例19参照图49及图50来说明在抑制从照明装置发出的光束的发散度的同时可提高光利用率的其它照明系统。

图49是说明在内面具有反射面的照明装置的实例的图。图49所示的照明装置包括：具有LED以及在LED的位置具有焦点且将从LED发出的光反射而作为大体平行光束输出的转动抛物面镜(将从抛物面镜的焦点发出的光束作为平行光束输出)的光源1；作为棒透镜阵列的聚光透镜3；作为棒透镜阵列的照明透镜5；以及作为棒透镜阵列的综合透镜7。图49所示的照明装置在图49所示的面内将从光源1发出的平行光束作为平行光束输出。

但是，由于光源1的LED实际上具有某一面积或体积，所以从偏离转动抛物面焦点的LED位置发出的光束不是平行光，而是作为发散的光束输出。

图50是表示从LED放出且由转动抛物面镜反射的光束的相对放射强度分布的实例的图。在图50中，横轴表示从LED发出且由转动抛物面镜反射的光束的放射角度(°)，竖轴表示从LED发出且由转动抛物面镜反射的光束的相对放射强度(％)。虽然从LED发出且由转动抛物面镜反射的光束的相对放射强度分布取决于LED的大小及转动抛物面镜的F值，但实际上具有例如图50所示那样的分布。对于图50所示的光源1，以±5°得放射角度从光源1输出的光的相对放射强度是完全平行光的相对放射强度的约50％。在上述实施例中，可由聚焦透镜8接收的光束是自光源1的放射角度处于0°±1～2°的范围内的光束。于是，为利用0°±1～2°范围外的放射角度的光束，使照明装置9的内壁成为反射板的镜面那样的反射面56。这样，可将图49所示的从光源1发散的光束a、b、c中向综合透镜7的宽度d的范围外输出的光束b及c由照明装置9的内壁的反射面56反射，并通过向聚焦透镜8入射而可期待将照明系统的光利用率提高10％左右。

此外，在图42所示的图像读取装置中，从照明装置9发散的光束由例如两个折回反射镜112a及112b反射，其反射光的一部分有时产生向读取系统的成像透镜102入射的杂光。为减少或防止此类杂光，在图49所示的照明装置中，在使照明装置的内壁的一方(代替反射面)为光吸收板那样的无反射的面时，从光源1发散的光的一部分被无反射面吸收，可减少来自照明装置的成为杂光原因的发散光的量。在图49中使上侧的反射面56为原状，并用吸收面来代替下侧的反射面56时，虽然放射光线b，但光线被吸收而不从照明装置放射。其结果，上述照明装置的光的利用率的提高效果减半。

再有，图49所示的照明装置可包括副聚光透镜3’、副照明透镜5’或中继透镜6，即使在包括副聚光透镜3’、副照明透镜5’或中继透镜6的照明装置中，也可期待具有同样的效果。

实施例20

实施例20参照图51～图54来说明可使用三棱镜来提高光利用率的彩色图像读取装置。

图51是说明图像读取装置的副扫描方向的拍摄区域的照度分布的图。这里，图51(a)是说明现有的图像读取装置的副扫描方向的拍摄区域的照度分布的图，图51(b)是说明本发明图像读取装置的在副扫描方向的拍摄区域的照度分布的图。在图51(a)及图51(b)中，横轴表示图像读取装置的在副扫描方向的拍摄区域的相对位置，竖轴表示图像读取装置的在副扫描方向的拍摄区域的该位置的相对照度。图52是说明本发明的使用包括三棱镜的照明系统的图像读取装置的第一实例的图。

现有的图像读取装置的在副扫描方向的拍摄区域的照度分布如图51(a)所示那样，是在拍摄区域和照明光轴的交点处具有最大照度的分布。另一方面，在彩色图像读取装置中，一维摄像元件在副扫描方向上将一行CCD分列为三行。此外，在各一行CCD的前面，设有红色R、绿色G、蓝色B的滤色器的任一个。此外，一行CCD间的间隔在例如拍摄区域上的留有4～8像素的量而设定。其结果，在向与各色对应的一行CCD入射的来自拍摄区域的光量中，反映了图像读取装置的副扫描方向的拍摄区域的照度分布，向与各色对应的一行CCD入射的光量与如图51(a)所示那样的R、G或B用的一行CCD对应的拍摄区域的位置的照度成比例。在图51(a)中，与R或B用的一行CCD对应的拍摄区域的位置的照度比与G用的一行CCD对应的拍摄区域的位置的照度相对较低。虽然拍摄区域的照度分布所产生的R、G及B用的一行CCD之间的光量的差通常可通过改变将来自一行CCD的信号进行电处理时的增益率而修正，但是从图像读取装置的光利用率的提高观点来看，如图51(b)所示，与各色用的一行CCD对应的拍摄区域的位置处的各色照明光的相对强度为最大是理想的。

例如，如图52所示，在图像读取装置的照明光的光路中插入三棱镜57时，可通过三棱镜57的分散效果而使由抛物面镜8’及椭圆面镜8那样的反射镜反射的照明光相对于该波长分散，并可将相对于该波长分散的照明光向拍摄区域111照射。这样，通过三棱镜57和抛物面镜8’及椭圆面镜8那样的反射镜的组合，使具备互不相同波长的照明光即具备互不相同颜色的照明光在拍摄区域111的不同位置处聚焦，具备互不相同颜色的照明光在拍摄区域111的不同位置处给予最大的照度。这样，R、G及B的照明光分别在与R、G及B用的一行CCD对应的拍摄区域的位置处具有大致最大的照度，并可通过三棱镜来使R、G及B的照明光分散。即，如图51(b)所示，可使在与R、G及B用的一行CCD对应的拍摄区域的位置处的各色照明光的相对强度大致最大。

图53是说明本发明的使用包括三棱镜的照明系统的图像读取装置的第二实例的图。如图53所示，可将具备镜面57’的三棱镜57以及抛物面镜8’和椭圆面镜8那样的反射镜的组合用于彩色图像读取装置。在图53所示的图像读取装置中，由抛物面镜8’和椭圆面镜8那样的反射镜所反射的照明光向具备镜面8’的三棱镜57入射。入射到具备镜面8’的三棱镜57的照明光通过三棱镜的分散效果而相对于其波长被分散，并且相对于其波长被分散的照明光由三棱镜57的镜面57’向拍摄区域111反射。这样，可将具备互不相同波长的照明光即具备互不相同颜色的照明光聚焦在拍摄区域11 1的不同位置处，具备互不相同颜色的照明光在拍摄区域111的不同位置处给予最大照度。如图53所示，使用具备镜面57’的三棱镜57的照明光的反射的情况下，用于得到所需分散的具备镜面57’的三棱镜57的顶角是通过图52所示的三棱镜57而使用照明光的透过的情况下的三棱镜57的顶角的一半。

再有，图52及图53所示的三棱镜57配置于拍摄区域111的附近。因此，主扫描方向的三棱镜57的长度与主扫描方向的拍摄区域111的长度大体相等。

图54是说明本发明的使用包括三棱镜的照明系统的图像读取装置的第三实例的图。如图54所示，在将三棱镜57配置于照明装置内或照明装置的出口附近时，可使图像读取装置的主扫描方向的三棱镜的大小比较小。但是，在图像读取装置上设置聚焦透镜8那样的光束聚焦元件的情况下，需要考虑光束聚焦元件的各颜色的照明光的聚焦，确定三棱镜所产生的照明光的分散(三棱镜的折射率及顶角)。

实施例21

实施例21参照图55及图56来说明可提高光利用率的彩色图像读取装置。

图55是说明本发明的可提高光利用率的彩色照明系统的实例的图。这里，图55(a)是彩色照明系统的俯视图，图55(b)是彩色照明系统的主视图，图55(c)是彩色照明系统的光源的图。

如图55(c)所示，彩色照明系统的光源1包括多个LED及将从LED发出的光反射并作为平行光输出的多个转动抛物面镜。再有，各LED位于相应的转动抛物面镜的焦点处。对于彩色照明系统的光源1的多个LED，在与图像读取装置的主扫描方向71对应的方向上配置相同发色光的LED。另一方面，在与图像读取装置的副扫描方向72对应的方向上配置互不相同的发光色的LED，例如如图55(c)所示那样配置红色R的LED、绿色G的LED及蓝色B的LED那样的三色LED。

此外，如图55(a)及图55(b)所示，彩色照明系统的照明装置除了光源1之外关于副扫描方向72还具有由与各色的LED对应的棒透镜构成的棒透镜阵列的副聚光透镜3’、聚光透镜3、照明透镜5、综合透镜7、副照明透镜5’及副综合透镜7’。再有，彩色照明系统除了彩色照明装置之外，关于副扫描方向72还包括用于将由副聚光透镜3’分割的光束在照明对象面9上聚焦的聚焦透镜8、抛物面镜8’及椭圆面镜8那样的光束聚焦元件。

如图55(a)所示，在图55(a)所示的面内(关于主扫描方向71)，聚光透镜3、照明透镜5及综合透镜7发挥作用，彩色照明系统具有与图32及图33所示的照明系统同样的功能。

如图55(b)所示，在图55(b)所示的面内(关于副扫描方向72)，构成副聚光透镜3’的棒透镜阵列的棒透镜的焦距是从副聚光透镜3’到副照明透镜5’的距离h，构成副聚光透镜3’的棒透镜阵列的棒透镜与光源1的各色LED及转动抛物面对应。此外，副照明透镜5’也与副聚光透镜3’的棒透镜阵列(在棒透镜的形状和数量方面)相同。此外，副综合透镜7’的焦距是从副综合透镜7’到聚焦透镜8的距离g，聚焦透镜8的焦距是1/(1/(b’+g)+1/a’)，这里，a’是从聚焦透镜8到照明对象面9的距离，b’是从副照明透镜5’到副综合透镜7’的距离。在如此构成时，B、G、R各色光轴在聚焦透镜8的中心处相交，且在照明对象面9上留有P间隔并使R、G、B的焦点位置错开。在该位置关系在光源侧自上配置为B、G、R时，在照明对象面上颠倒为R、G、B。再有，构成副照明透镜5’的棒透镜的焦距h及副综合透镜7’的焦距g的合成焦距与图45A所示的照明系统的副照明透镜5’的焦距一致，图55所示的彩色照明系统的聚焦透镜8的作用也与图45A所示的照明系统的聚焦透镜的作用相同，所以彩色照明系统对于图55的各颜色LED的光利用率与图45A的照明系统的光利用率相同。但是，在图55所示的彩色照明系统中，由于使R、G、B的光学系统那样的互不相同颜色的光学系统的光轴在副扫描方向上移动，所以可在照明对象面9上的互不相同的位置处使各色照明光的相对强度大致最大。例如，如图51(b)所示，可使与各色用的一行CCD对应地拍摄区域的位置处各色照明光的相对强度大致最大。其结果，可提高彩色照明系统相对于互不相同颜色的整体的光利用率。

再有。虽然图55所示的彩色照明系统对应于图45A所示的照明系统，但也可设计与图45B或图45C所示的照明系统对应的彩色照明系统。再有，可如图44A～C所示的照明系统的结构那样设计不使用副聚光透镜3’的彩色照明系统。该情况下，所设计的彩色照明系统对于各颜色LED的光利用率与图44对应的照明系统的光利用率相同，且可提高彩色照明系统对于互不相同颜色的整体的光利用率。

再有，图55所示的照明系统的副聚光透镜3’及副照明透镜5’的棒透镜阵列具有与图46所示的照明系统的副聚光透镜3’及副照明透镜5’的棒透镜阵列不同的作用。即，在图46所示的照明系统中，相对于以分割从一种颜色的光源发出的光束的方式来构成副聚光透镜3’及副照明透镜5’的棒透镜阵列，在图55所示的照明系统中，以一个棒透镜对应于一种颜色光源的方式，并以三个棒透镜所构成的棒透镜阵列对三种颜色光源对应的方式，来构成副聚光透镜3’及副照明透镜5’的棒透镜阵列。

为提高图55所示的彩色照明系统的照明效率，关于副扫描方向72，以照明光在聚焦透镜8的位置处不过宽的方式，使从副照明透镜5’到聚焦透镜8的距离g相对于从副聚光透镜3’到副照明透镜5’的距离h的比g/h较小是理想的。因此，在主扫描方向71上作用的聚光透镜3、照明透镜5及综合透镜7被夹在副聚光透镜3’和副照明透镜5’之间。但是，聚光透镜3、照明透镜5及综合透镜7也不一定必须夹在副聚光透镜3’和副照明透镜5’之间。

图56是说明具有将多种透镜功能一体化的透镜的照明系统的实例的图。图56(a)是该照明系统的俯视图，图56(b)是该照明系统的主视图。

在图56所示的照明系统中，图55所示的聚光透镜3及副聚光透镜3’一体化。在图56中，虽然照明透镜5及副照明透镜5’是单个的棒透镜阵列，但也可将照明透镜5及副照明透镜5’一体化。这样，在照明系统中，可将相邻的单个棒透镜(阵列)一体化。具体为，可使用模塑成形来得到具有将单个的棒透镜(阵列)一体化的形状的光学元件。

实施了22

实施例22参照图57及图58来说明改善图像读取装置的主扫描方向的照度分布的照明系统。

图57是说明由读取系统的成像透镜所形成的像的亮度的特性的图。图58是说明图像读取装置的主扫描方向的适当的照度分布的图。在图58中，横轴是对于成像透镜的光轴的角度θ，竖轴表示由读取系统的成像透镜成像的角度θ的像的相对亮度或拍摄区域的理想的相对照度(相对强度)。再有，使成像透镜的光轴方向的像的亮度或拍摄区域的照度为1。此外，图58的(i)表示像对于角度θ的相对亮度的分布，图58的(ii)表示对于角度θ的适当地照度分布。

如图57所示，在将主扫描方向71的线状的拍摄区域111相对于成像透镜102的光轴垂直配置时，由读取系统的成像透镜102成像的主扫描方向71的拍摄区域111的像的亮度通常因读取系统的成像透镜的特性而随着自成像透镜102的光轴方向的角度θ增加，或者随着从拍摄区域111和成像透镜102的光轴的交点朝向周边而下降。

如图58的(i)所示，由相对于主扫描方向71的线状拍摄区域111垂直配置的成像透镜102成像的像的亮度随着自成像透镜102的光轴方向的角度θ增加而减小，如图58的(i)所示，成为成像透镜102的光轴方向的亮度的cos⁴θ倍。

在上述图像读取装置中，虽然说明了使拍摄区域即照明对象面的照度分布均匀且光利用率提高的照明系统及图像读取装置的结构，但对于图像读取装置的拍摄区域的照度分布，考虑成像透镜的特性是理想的。

在上述照明系统中，通过将构成聚光透镜3的棒透镜的焦距设定为c，并将构成照明透镜5的棒透镜的焦距设定为1/(1/(a+b)+1/c)，而使照明对象面9的照度分布均匀。因此，由于去除了受到构成聚光透镜3及照明透镜5的棒透镜的圆筒像差(与球面透镜的球差对应的)对照明光的影响的部分，所以使上述照明系统的光利用率下降。

更详细地说，聚光透镜3的光轴(副光轴)附近的光束几乎没受到构成聚光透镜3的棒透镜的圆筒像差的影响，且在照明透镜5的中心部聚焦，并通过照明透镜5而在照明对象面9内均匀照射。另一方面，通过聚光透镜3的周边部分的光束受到构成聚光透镜3的棒透镜的圆筒像差的影响，而在照明透镜5之前聚焦，并从照明对象范围脱离。此外，在将此类照明系统在图像读取装置中使用的情况下，照明光束的放大率为几十倍大，所以必须使用较大圆筒像差的大的部分。于是，在通过聚光透镜3的周边部分的同时受到构成聚光透镜3的棒透镜所产生的较大圆筒像差的影响的光束，也通过经照明透镜5而进入并照射照明对象面9的周边部分，而可在照明对象面9(拍摄区域111)得到具有与成像透镜102的cos⁴θ特性相反的图58的(ii)所示的1/cos⁴θ的特性的照度分布。

具体地说，使聚光透镜3和照明透镜5之间的间隔从聚光透镜3和照明透镜5的焦距的百分之几远离百分之十几。该情况下，通过聚光透镜3的周边部分的光束也可到达照明对象区域的周边部分，照明对象面9的周边部分的照度比照明对象面9的中心部分的照度高，且具有大致近似于1/cos⁴θ的特性的分布。此外，模拟的结果，与提高照明对象面9的整体的照度并使照度分布均匀的情况比较，可确认到约提高50％的照明效率。

实施例23

实施例23参照图59来说明不包括聚光透镜的照明系统的实例。图59是说明本发明的不包括聚光透镜的照明系统的实例的图。上述实施例的照明系统包括聚光透镜3。但是，如图59所示，在即使照明的效率下降，也希望减少照明系统所包括的部件数量的情况下，可从照明系统除去聚光透镜3。如图59所示，即使在不包括聚光透镜3的照明系统中，也可将从光源1发出的光束通过由多个透镜构成的照明透镜5而向照明对象面9照明，且可将通过照明透镜5所包括的多个透镜的光束利用综合透镜7而在照明对象面9上重叠。这里，构成照明透镜5的多个透镜具有以从光源1发出的光束获得多条光束，并将该多条光束在照射对象面9上部分地重叠的方式将该多条光束向照射对象面9上照射的作用。

实施例24

实施例24参照图60及61来说明不包括综合透镜的照明系统的实例。图60是说明本发明的不包括聚光透镜的照明系统的实例的图。这里，图60(a)是不包括综合透镜的照明系统的俯视图，图60(b)是不包括综合透镜的照明系统的主视图。

如图60(a)所示，在图60(a)所示的面内，将从光源1发出的光束由聚光透镜3分割为多条光束。该分割的光束通过照明透镜5而照射在照射对象面9上，并在照射对象面9上部分地重叠。再有，聚光透镜8在图60(a)所示的面内具有与平行平板面相同的作用。

如图60(a)所示，构成聚光透镜3及照明透镜5的棒透镜的大小m的光束在照射对象面9上被扩大为大小M的光束。此外，通过构成照明透镜5的多个棒透镜而照射在照明对象面9上的多条光束在照明对象面9上仅移动构成聚光透镜3及照明透镜5的棒透镜的大小m并重合。而且，通过构成照明透镜5的多个棒透镜而照射在照明对象面9上的多条光束的全部均匀地照明重合的照明对象面9上的范围，并可成为图像读取装置的读取对象区域。在图60所示的照明系统中，读取对象区域是M-m×(棒透镜的数量-1)。因此，在构成聚光透镜3及照明透镜5的棒透镜的数量少时，读取对象区域变大。此外，实际上，构成聚光透镜3及照明透镜5的棒透镜的大小m是从1mm到几mm左右。因此，在不使用综合透镜的情况下，读取对象区域仅减小从1mm到数mm左右的单位。

如图60(b)所示，在图60(b)所示的面内，从光源1发出的光束作为平行光束通过聚光透镜3及照明透镜5，并通过聚焦透镜8而在照射对象面9上聚焦。这里，聚光透镜3及照明透镜5在图60(b)所示的面内具有与平行平面板相同的作用。

再有，该实施例也与实施例23同样，即使除去聚光透镜3也会使光利用效率稍变差，但并没有脱离本发明的本质。

图61A是说明对于一个光源使用由奇数个棒透镜组成的棒透镜阵列的照明系统的实例的图。这里，图61A(a)是表示从光源发出的光束的强度分布的图，图61A(b)是说明照明对象面的照度分布的图。

在图60所示的照明系统中，从具备直径D的光源(例如，LED+准直透镜或反射镜)以图61A(a)所示的强度分布发出光束。以图61A(a)所示的强度分布发出的光束通过由具有宽度m1、m2、m3的三个棒透镜所构成的聚光透镜3及照明透镜5。通过棒透镜m1的光如图61A(b)所示那样在照明对象面9具有由m1’表示的照度分布。同样，通过棒透镜m2的光在照明对象面9具有由m2’表示的照度分布，通过棒透镜m3的光在照明对象面9具有由m3’表示的照度分布。其结果，通过棒透镜m1、m2、m3的光的整体在照明对象面9上以由m1’、m2’、m3’表示的照度分布的重合的照度分布照明，并在照明对象面9上在读取对象区域M的范围内得到均匀的照度分布。

图61B是说明对于一个光源使用由偶数个棒透镜组成的棒透镜阵列的照明系统的实例的图。这里，图61B(a)是表示从光源发出的光束的强度分布的图，图61B(b)是说明照明对象面的照度分布的图。

在图60所示的照明系统中，从具备直径D的光源(例如，LED+准直透镜或反射镜)以图61B(a)所示的强度分布发出光束。以图61B(a)所示的强度分布发出的光束通过由具有宽度m1、m2、m3、m4的四个棒透镜所构成的聚光透镜3及照明透镜5。通过棒透镜m1的光如图61B(b)所示那样在照明对象面9具有由m1’表示的照度分布。同样，通过棒透镜m2的光在照明对象面9具有由m2’表示的照度分布，通过棒透镜m3的光在照明对象面9具有由m3’表示的照度分布，通过棒透镜m4的光在照明对象面9具有由m4’表示的照度分布。其结果，通过棒透镜m1、m2、m3、m4的光的整体在照明对象面9上以由m1’、m2’、m3’、m4’表示的照度分布的重合的照度分布照明，并在照明对象面9上在读取对象区域M的范围内得到均匀的照度分布。

再有，在上述实施例中，光束聚焦元件是聚焦透镜或抛物面镜及椭圆面镜那样的反射镜，但可将其它透镜的一部分替换为反射镜。例如，综合透镜7可以是抛物面镜(该情况下，有时需要使照明装置的整体为逆向，或者再插入一枚平面镜)。

此外，可使用LED以外的光源来作为光源。

再有，可将照明系统及读取系统设置在单个移动体上，在该情况下，可使用单个移动体来扫描原稿，并读取原稿的图像。该情况下，照明装置、成像透镜、一维读取装置等装在单个移动体上，所以与使用两个移动体的方法相比，由于质量增大而难以高速移动，但由于减少了杂光的产生源所以在该点上有利。

以上具体说明了本发明的实施方式及实施例，但本发明并不限于这些实施方式及实施例，可将这些实施方式及实施例不脱离本发明的主旨和范围地变更或变形。

本申请要求基于2005年3月18日提出的日本申请特愿2005-080772号的优先权以及基于2006年3月17日提出的日本申请特愿2006-075711号的优先权，这些申请的全部内容通过参考并入此处。

可将本发明应用于在数字PPC那样的图像形成装置中包括且包括具有固体摄像元件、成像透镜及照明装置的缩小光学系统的图像读取装置及图像读取方法。可将本发明的图像读取装置应用于从原稿台上侧读取图像的胶片扫描器及书籍原稿用的扫描器等。