JP3885088B2

JP3885088B2 - Image sensor unit and image reading apparatus

Info

Publication number: JP3885088B2
Application number: JP2005510912A
Authority: JP
Inventors: 隆弘開發
Original assignee: Canon Components Inc
Current assignee: Canon Components Inc
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2023-11-27
Also published as: JPWO2005053307A1; WO2005053307A1; TWI250782B; TW200526010A; CN1726695A; AU2003304671A1; CN100409656C

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージスキャナ、ファクシミリ及び複写機等に好適なイメージセンサーユニット及び画像読取装置に関し、特に、原稿面からの反射光を読取るイメージセンサーユニット及び画像読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、イメージスキャナ、ファクシミリ及び複写機等の画像読取装置において、原稿面からの反射光を読取る画像読取手段のひとつとして密着型イメージセンサー（以下ＣＩＳと略す。）が使用されている。
【０００３】
この密着型イメージセンサーは、原稿を照射するための光源を有しており、レンズを通した反射光を受けて、光電変換素子で形成された受光部で反射光を電気画像に変換する。近年、画像読取装置の読取り速度の高速化に伴い、読取り時間を短縮するために、照明光強度を増すことが求められている。そこで、レンズアレイを挟んで２系統の照明装置を対向させて用いて照射光量を増大させる技術が公開されている（例えば、特許文献１（特開２００２−５７８５３号公報））。
【０００４】
密着型イメージセンサーユニット（ＣＩＳユニット）は、原稿を支持する透明な原稿支持体の下方に取り付けられて用いられる。画像読取装置内におけるイメージセンサーユニットの取り付け方式には、主に下記の２通りがある。
【０００５】
（１）画像読取装置にセンサーユニットを固定して、原稿支持体上の原稿を移動させて読取りを行うシートフィード型
【０００６】
（２）画像読取装置の原稿支持体上に原稿を固定して、センサーユニットを移動させて読取りを行うフラットベッド型
【０００７】
ここで、従来のＣＩＳユニットの構成例について説明する。図８は、従来のＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。従来のＣＩＳユニットにおいては、フレーム１１に、原稿を照明するためのＬＥＤを搭載する光源１５ａ及び１５ｂ、並びに照明装置１６ａ及び１６ｂが支持されている。照明装置１６ａ及び１６ｂは、夫々光源１５ａ及び１５ｂからの出射光を取り入れ、原稿読取部の１ラインの長さにわたって照明光量が略均一になるように出射する導光体から構成されている。また、フレーム１１の下方には、原稿の光学像を電気信号に光電変換する受光部を複数備えたライン状のセンサーアレイ１３を搭載したセンサー基板１４が取り付けられており、フレーム１１には、原稿の光学像をセンサーアレイ１３上に結像するレンズアレイ１２も支持されている。また、センサー基板１４の下方には、センサーアレイ１３と外部機器とを接続するコネクタ１７が取り付けられている。このような従来のＣＩＳユニットは、上述のように、原稿支持体１８の下方に取り付けて用いられる。
【０００８】
このＣＩＳユニットでは、原稿を照明する照明装置の光量を増大させるために、光源及び照明装置からなる照明系が２系統設けられており、これらがレンズアレイ１２を挟んで対称な位置に対向するようにして配置されている。また、照明装置１６ａ及び１６ｂの光線射出部に集光機能が設けられており、光の利用効率が高められている。
【０００９】
例えば、レンズアレイ１２の原稿側焦点Ａを、原稿支持体１８の原稿側表面位置よりもわずかに浮かしており、レンズアレイ１２から離れた位置に２系統の照明装置からの光を集光させている。つまり、レンズアレイ１２の被写界深度が深くされている。このような構造とすることにより、シートフィード型の画像読取装置においては、通紙速度の高速化に伴う原稿と原稿支持体間との間の接触摩擦が過大になることを回避することができ、また、フラットベッド型の画像読取装置においては、表面に凹凸のある原稿を容易に読取ることができる。
【００１０】
特許文献１には、光源からの照明光のピーク位置をレンズアレイの原稿側焦点よりわずかに浮かすことにより、原稿用紙が原稿支持体から浮上した場合にも安定した光量で読取りが行われる構成が提案されている。
【００１１】
この対向する２方向から原稿を照射する方法によれば、原稿を照明する光量が増加すると同時に、原稿上の凹凸等の表面状態に対応して発生する影の発生を小さくすることができ、読取り画像の品位が向上する。
【００１２】
しかしながら、このような従来の技術には、以下のような課題がある。
【００１３】
より高速の読取りを可能にするためには、光源からの光利用効率をより向上する必要があり、導光体の光出射部からの光を集光して、光量を増加させることが必要である。そこで、特許文献１においては、照明装置を複数個使用して原稿を照明する光量を増加するにあたり、２つの光源の焦点位置を揃えて光量を増加させている。しかし、この構成では、導光体の集光性を高めた結果、照明光の合成光量分布が先鋭となり、以下のような副作用が生じる。
【００１４】
図９は、従来のＣＩＳユニットを用いた高速のシートフィード型の画像読取装置を示す断面図である。この画像読取装置には、原稿支持体１８と対向するようにして圧板２７が設けられており、原稿支持体１８と圧板２７との間の空間が紙搬送路２８となっている。また、紙搬送路２８を挟むようにして原稿搬送ローラー２５が設けられており、原稿搬送ローラー２５により原稿２６が紙搬送路２８内を搬送される。圧板２７の高さは、紙搬送路２８の中央に原稿側焦点Ａが位置するように設定されている。
【００１５】
このようなＣＩＳユニットを用いた高速のシートフィード型の画像読取装置では、紙搬送路２８を原稿２６が通過する時に、レンズアレイ１２の光軸方向に対して原稿２６の位置が、原稿側焦点Ａを基準として遠近両方向（レンズアレイ１２の光軸方向）で変動する。紙搬送路２８の幅Ｐは原稿２６が揺れてその位置が変動する最大幅を意味している。そして、原稿２６の位置がレンズアレイ１２の光軸方向で変動すると、原稿２６の表面はレンズアレイ１２の光軸に対して垂直であるため、原稿２６の表面上の照明光量が変化してしまう。このため、原稿２６の濃度が均一であっても、読取装置の出力画像には読取り位置の高さの変動に依存した濃度変動が発生しやすい。
【００１６】
また、従来のフラットベッド型の画像読取装置においても、上述のように、一般に、表面に凹凸のある原稿を容易に読取れるように、レンズアレイ１２の原稿側焦点Ａは原稿支持体１８の原稿側表面位置よりも上方に設定されている。このため、原稿の位置がレンズアレイ１２の光軸方向で変動した場合に濃度変動が発生しやすい。
【００１７】
このような濃度変動を抑制するために、レンズの被写界深度範囲内において、照明光の光量変動の許容範囲を１０％以内にすることが求められている。
【００１８】
そこで、特許文献２（特許第２８４８４７７号公報）には、２系統の光源を配置し、各光源の照射位置を受光素子の光軸上において上下方向にずらすことにより、結像手段の被写界深度の範囲内で原稿面の照度がほぼ一定となるようにすることが記載されている。このような構成では、合成光量分布が平坦化され、原稿の位置ずれが生じたとしても、読取り光量の変動が抑制される。
【００１９】
しかしながら、この構成では、光量分布の均一性は向上しているが、合成光量自体は増加しておらず、高速な読取に好適であるとはいえない。
【００２０】
このように、複数の光源を用いた場合、合成光量を大きくすることと、その光量分布を均一にすることとの間には、トレードオフの関係性がある。つまり、均一性を重視すると合成光量分布の先鋭性が減少してピーク光量が減少してしまう。
【００２１】
【特許文献１】
特開２００２−５７８５３号公報
【特許文献２】
特許第２８４８４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、高い照射光量を得ながら、原稿の高さの変動に伴う読取り光量の変動を抑制することができるイメージセンサーユニット及び画像読取装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明に係るイメージセンサーユニットは、原稿を照明する第１及び第２の照明装置と、前記原稿からの反射光を結像する結像手段と、前記反射光を電気信号に変換する複数の画素がライン状に配置されたセンサーアレイと、を有するイメージセンサーユニットであって、前記第１及び第２の照明装置の各々は、前記複数の画素が構成するライン状の原稿読取部の１ラインの長さにわたって照明光量が略均一な光を出射する導光体を有すると共に、前記結像手段の両側に互いに対向して配置されており、前記結像手段の有効被写界深度をａとすると、前記結像手段の光軸に沿った各照明装置の光量分布曲線の９０％値幅はいずれもａ以上であり、前記第１の照明装置からの出射光の光軸と前記結像手段の光軸との第１の交点は、前記結像手段の原稿側焦点よりも前記結像手段に近く位置しており、前記第２の照明装置からの出射光の光軸と前記結像手段の光軸との第２の交点は、前記結像手段の原稿側焦点よりも前記結像手段から遠く位置しており、前記第１及び第２の交点と前記原稿側焦点との距離は、いずれもａ／２以下であることを特徴とする。
【００２４】
本発明においては、第１及び第２の交点が原稿側焦点を基準として互いに異なる方向にずれているため、結像手段の光軸に沿った合成光量の変動が抑制される。また、ずれの大きさ及び各照明装置の光量分布曲線が適切に規定されているため、結像手段の有効被写界深度ａの範囲内での光量変動が１０％以内となると共に、合成光量のピーク値は照明装置が１つのときの１８０％以上となる。従って、高い照射光量が得られると共に、原稿の高さの変動に伴う読取り光量の変動が抑制される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、高い照射光量を得ることができると共に、原稿の高さの変動に伴う読取り光量の変動を抑制することができる。従って、スキャナ等の画像読取装置における読取速度の高速化に対応することができる。また、被写界深度範囲内で読取画像の濃度分布を低減できる。このため、高速スキャナ等の画像読取装置に対して有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。
【００２７】
（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。本実施形態においては、フレーム１に、原稿を照明する照明装置５及び６が支持されている。フレーム１の下方には、原稿の光学像を電気信号に光電変換する受光部を複数備えたセンサーアレイ３を搭載したセンサー基板４が取り付けられており、フレーム１には、原稿の光学像をセンサーアレイ３上に結像するレンズアレイ（結像手段）２も支持されている。センサーアレイ３はレンズアレイ２のセンサー側焦点に位置している。また、センサー基板４の下方には、センサーアレイ３と外部機器とを接続するコネクタ７が取り付けられている。更に、照明装置５及び６には、ＬＥＤ（図示せず）が光源として設けられている。
【００２８】
照明装置５及び６は互いにレンズアレイ２を挟んで対向して配置されている。また、レンズアレイ２の光軸Ｚ１と照明装置５の光軸Ｚ２の基点５ａとの水平距離ｘ１が、光軸Ｚ１と照明装置６の光軸Ｚ３の基点６ａとの水平距離ｘ２よりも短い。更に、本実施形態では、照明装置５は、その光軸Ｚ２と光軸Ｚ１との交点Ｂが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２に近くなるように配置されている。一方、照明装置６は、その光軸Ｚ３と光軸Ｚ１との交点Ｃが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２から遠くなるように配置されている。
【００２９】
また、焦点Ａと交点Ｂとの距離、及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、互いに実質的に等しくなるように、照明装置５及び６が配置されている。更に、レンズアレイ２の有効被写界深度をａとすると、焦点Ａと交点Ｂとの距離及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、いずれもａ／２以下である。
【００３０】
更に、レンズアレイ２の光軸に沿った照明装置５及び６の光量分布曲線の９０％値幅は、いずれもａ以上である。ここで、図２を参照しながら、光軸及び照明装置５の光量分布曲線の９０％値幅について説明する。
【００３１】
レンズアレイ２の光軸Ｚ１とは、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａとセンサー側焦点Ｄとを結んだ直線をいう。また、照明装置５の光軸Ｚ２とは、照明装置５からの出射光の光軸でもあり、図２に示すように、原稿支持体（図示せず）からの原稿面Ｏの高さを変化させながら出射光を原稿面Ｏに投射したときに、原稿面Ｏと直交する方向への反射光の光量分布曲線Ｓのピーク位置を結んだ線をいう。なお、センサーアレイ３は、センサー側焦点Ｄに配置されている。
【００３２】
また、照明装置５の光量分布曲線の９０％値幅とは、レンズアレイ２の光軸Ｚ１に沿って原稿面Ｏを移動させたときの光軸Ｚ１と原稿面Ｏとの交点（読み取り点）における照明光強度の分布を示す分布曲線Ｉ（Ｚ）において、その照明光強度がピーク値の９０％以上となる原稿面Ｏの移動範囲の幅Ｗをいう。
【００３３】
照明装置６の光軸Ｚ３及び光量分布曲線の９０％値幅についても同様である。
【００３４】
なお、基点５ａ及び５ｂのレンズアレイ２の光軸方向における高さは互いに一致している。
【００３５】
このようなＣＩＳユニットは、原稿を支持する透明な原稿支持体８の下方に取り付けて用いられる。
【００３６】
このように構成された第１の実施形態に係るＣＩＳユニットでは、原稿が焦点Ａ付近に位置する時には、照明装置５及び６からの照明光量は、互いにほぼ等しくなり、これらの総和が原稿に照射される。
【００３７】
この状態から原稿が焦点Ａよりもレンズアレイ２側にずれると、照明装置５からの照明光量が増加すると共に、照明装置６からの照明光量が減少し、これらの総和が原稿に照射される。
【００３８】
一方、原稿が焦点Ａよりもレンズアレイ２から離間する方向にずれると、照明装置５からの照明光量が減少すると共に、照明装置６からの照明光量が増加し、これらの総和が原稿に照射される。
【００３９】
従って、原稿が焦点Ａからレンズアレイ２の光軸Ｚ１に沿ってどちらの方向に移動したとしても、つまり原稿支持体８からの原稿の高さが変動したとしても、照明装置５及び６からの照射光量の変動は互いに相殺され、原稿に照射される合成光量はほとんど変動しない。この結果、本実施形態によれば、画像読取装置の出力画像に発生する濃度変動を軽減することができる。
【００４０】
次に、実際に本願発明者が第１の実施形態と同様の構造のＣＩＳユニットを備えたシートフィード型画像読取装置を作製し、光量分布を測定した結果について説明する。
【００４１】
このシートフィード型画像読取装置においては、レンズアレイ２の有効被写界深度ａを±０．３ｍｍ、紙搬送時の位置変動幅Ｐを０．６ｍｍとし、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａの位置を原稿支持体１８の表面から０．３ｍｍ離れた点とした。
【００４２】
この場合、レンズアレイ２の光軸方向における原稿の位置変動は、原稿側焦点Ａを基準にして最大±０．３ｍｍ発生することになる。よって、この範囲で照明光量分布の変動が小さいことが要求される。
【００４３】
また、光軸Ｚ１と照明装置５内の基点５ａとの距離ｘ１を、光軸Ｚ１と照明装置６内の基点６ａとの距離ｘ２よりも０．３ｍｍ程度小さくした。
【００４４】
図３に、上述のようにして作製したシートフィード型画像読取装置（実施例）及び図８に示す構造を採用したシートフィード型画像読取装置（従来例）の被写界深度特性（照明深度特性）を示す。図３は、原稿支持体１８の表面からの高さｄＬと種々の相対光量との関係を示すグラフである。
【００４５】
従来例の相対的な光量分布曲線（●と実線）では、原稿の位置変動幅Ｐである±０．３ｍｍの範囲内において、約５％の光量変動が発生していた。これに対し、実施例の相対的な光量分布曲線（○と実線）における光量変動は約２％と極めて小さかった。
【００４６】
ここで、実施例の光量分布は、照明装置５による相対的な光量分布と照明装置６による相対光量分布との合成から得られたものである。
【００４７】
なお、図３に示す相対光量は、照明装置５からの照明光の光量の分布、照明装置６からの照明光の光量の分布、実施例で得られる光量分布及び従来例で得られる光量分布について、夫々最大となる光量を基準としたときの相対的な光量である。
【００４８】
図４は、原稿支持体１８の表面からの高さｄＬと１個の照射装置の照射光量を基準としたときの相対光量との関係を示すグラフである。
【００４９】
従来例では、２個の照明装置の焦点位置を一致させているため、それらを合成して得られる光量分布のピーク光量は２．０と大きかったが、光量分布の先鋭性が大きかった。このため、原稿の位置ずれによって急激に光量が変動した。
【００５０】
これに対し、実施例では、ピーク光量（１．９１）は従来例よりも若干小さいものの、光量分布曲線の先鋭性が小さく、レンズアレイ２の被写界深度内における光量変化が著しく低減されていた。つまり、原稿の位置ずれが生じても、光量の変動は小さい。従って、読取光量の誤差も小さくなる。また、ピーク光量が１．９であれば、十分な高速読取りが可能である。
【００５１】
このように、第１の実施形態によれば、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａから交点Ｂ及びＣがずらされているため、なだらかな光量分布曲線が得られる。
【００５２】
また、原稿側焦点Ａと交点Ｂ及びＣとのずれの大きさを、レンズアレイ２の被写界深度をａとしたときに、ａ／２以下とすると共に、照明装置５及び６からの各照射光の光量分布曲線の９０％値幅をａ以上としているため、照明装置５及び６からの各照射光のピーク光量を１とすると、原稿に照射される光のピーク光量は少なくとも１．８となる。従って、十分な光量が得られ、高速の読取りが可能となる。これに対し、ずれの大きさがａ／２を超えているか、又は光量分布曲線の９０％値幅がａ未満であると、照明装置５からの照射光と照明装置６からの照射光とを足し合わせても、十分なピーク光量が得られないことが懸念される。
【００５３】
ずれの大きさは、上述のように、被写界深度をａとしたとき、±ａ／２以内であることが好ましいが、この範囲内で若干変動していても同様の効果を得ることができる。
【００５４】
つまり、第１の実施形態においては、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａから交点Ｂ及びＣがずらされているだけでなく、そのずれの大きさ及び照明装置５及び６からの照射光の光量分布曲線が適切に規定されているため、十分な合成光量を確保しながら、なだらかな光量分布曲線を得ることができる。
【００５５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。なお、図１に示す第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００５６】
本実施形態では、センサーアレイ３の表面からの基点５ａの高さｈ１が、センサーアレイ３の表面からの基点６ａの高さｈ２よりも低い。更に、本実施形態でも、照明装置５は、その光軸Ｚ２と光軸Ｚ１との交点Ｂが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２に近くなるように配置され、照明装置６は、その光軸Ｚ３と光軸Ｚ１との交点Ｃが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２から遠くなるように配置されている。
【００５７】
また、本実施形態においても、焦点Ａと交点Ｂとの距離、及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、互いに実質的に等しくなるように、照明装置５及び６が配置されている。更に、レンズアレイ２の有効被写界深度をａとすると、焦点Ａと交点Ｂとの距離及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、いずれもａ／２以下である。
【００５８】
このように構成された第２の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５９】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図６は、本発明の第３の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。なお、図１に示す第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００６０】
本実施形態では、光軸Ｚ１と基点５ａ及び６ａとの距離は同一であり、また、センサーアレイ３の表面からの基点５ａ及び６ａの高さも同一であるが、フレーム１の照明装置５を支持する部分が内側に傾斜しており、フレーム１の照明装置６を支持する部分が外側に傾斜している。このため、第１の実施形態と比較すると、照明装置５及び６が時計の回転方向に回転移動させられ、また、それらからの照明光の光軸Ｚ２及びＺ３も時計の回転方向に回転移動させられている。このため、光軸Ｚ２と光軸Ｚ１とがなす角度と光軸Ｚ３と光軸Ｚ１とがなす角度とが相違している。更に、本実施形態でも、照明装置５は、その光軸Ｚ２と光軸Ｚ１との交点Ｂが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２に近くなるように配置され、照明装置６は、その光軸Ｚ３と光軸Ｚ１との交点Ｃが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２から遠くなるように配置されている。
【００６１】
また、本実施形態においても、焦点Ａと交点Ｂとの距離、及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、互いに実質的に等しくなるように、照明装置５及び６が配置されている。更に、レンズアレイ２の有効被写界深度をａとすると、焦点Ａと交点Ｂとの距離及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、いずれもａ／２以下である。
【００６２】
このように構成された第３の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６３】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、第１乃至第３の実施形態のいずれかを用いたフラットベッド型イメージスキャナ（画像読取装置）である。図７は、本発明の第４の実施形態に係るフラットベッド型イメージスキャナの外観を示す斜視図である。
【００６４】
第４の実施形態では、筐体７２の内部にＣＩＳユニット７１が収納され、更に筐体７２内にＣＩＳユニット７１を移動させるための駆動モータ７４及びワイヤ７５が設けられている。筐体７２の上面にはガラス板７６が原稿支持体として貼り付けられている。また、筐体７２の端部には、原稿の圧板７７が開閉可能に取り付けられている。
【００６５】
このように構成された本実施形態では、駆動モータ７４を駆動させてワイヤ７５を機械的に動かすことにより、ＣＩＳユニット７１は読取方向（走査方向）に移動して原稿の画像を読取ることができる。ＣＩＳユニット７１は照明部が一体に組み込まれたセンサーユニットとして構成され、光で照らされた原稿からの反射光はＣＩＳユニット７１中のレンズアレイ（図示せず）によって光電変換素子に集光され、１走査ライン毎に画像情報として出力される。このようにして、シート状の画像情報を読取り出力することが可能となる。
【００６６】
第４の実施形態に係るイメージスキャナでは、ＣＩＳユニット７１が備えられているため、原稿用紙の位置変動や凹凸による影響を受けにくく、安定した画像情報を出力することができる。
【００６７】
本願発明者が、実際に第４の実施形態と同様の構成のイメージスキャナを作製したところ、このイメージスキャナで得られた読取画像の濃度分布は、従来のものと比べて著しく改善されており、原稿に凹凸がある場合にも良好な読取画像が得られた。更に、光量が上がるため、スキャナの読取速度を従来に比べて約２倍に上げても良好な画像が得られた。
【００６８】
次に、特許文献２に記載の構成（従来技術）を採用した場合に得られる光量について説明する。図１０は、特許文献２に記載の構成を示す模式図である。また、図１１は、図１０に示す構成で得られる光量分布曲線を示すグラフである。
【００６９】
この構成では、特許文献２に記載の発明の目的を最もよく達成できるように、照明装置１６ａ及び１６ｂとして、照射光の光量分布曲線の半値幅がレンズアレイ１２の被写界深度ａと一致するものを用いると共に、各照明装置からの照射光の光軸が、レンズアレイ１２の光軸に平行な方向において焦点Ａからａ／２ずつずれるように照明装置１６ａ及び１６ｂの高さを決定した。
【００７０】
そして、このような構成で得られる合成光量分布曲線（図１１中の実線）では、ピーク形状が平坦となり、被写界深度ａにおける原稿上の光量変動ｄＩは約２％に改善されてピーク形状が平坦となり、合成光量分布の平坦化が最もよく実現することができる。
【００７１】
しかし、２系統の光源が用いているにも拘わらず、図１１に示すように、合成光量は光源が１系統のときよりも５％増加しているに過ぎない。従って、特許文献２に記載の発明のように、単に、合成光量分布を平坦化することのみを考慮して光軸同士の照射装置の高さをずらしただけでは、高速読み取りを行うために、原稿上の合成照射光量が不十分となる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上詳述したように、本発明によれば、高い照射光量を得ることができると共に、原稿の高さの変動に伴う読取り光量の変動を抑制することができる。従って、スキャナ等の画像読取装置における読取速度の高速化に対応することができる。また、被写界深度範囲内で読取画像の濃度分布を低減できる。このため、高速スキャナ等の画像読取装置に対して有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。
【図２】光軸及び照明装置５の光量分布曲線の９０％値幅を示す模式図である。
【図３】原稿支持体１８の表面からの高さｄＬと種々の相対光量との関係を示すグラフである。
【図４】原稿支持体１８の表面からの高さｄＬと１個の照射装置の照射光量を基準としたときの相対光量との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係るフラットベッド型イメージスキャナの外観を示す斜視図である。
【図８】従来のＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。
【図９】従来のＣＩＳユニットを用いた高速のシートフィード型の画像読取装置を示す断面図である。
【図１０】特許文献２に記載の構成（従来技術）を示す模式図である。
【図１１】図１０に示す構成で得られる光量分布曲線を示すグラフである。【Technical field】
[0001]
The present invention relates to an image sensor unit and an image reading apparatus suitable for an image scanner, a facsimile, a copying machine, and the like, and more particularly to an image sensor unit and an image reading apparatus that read reflected light from a document surface.
[Background]
[0002]
2. Description of the Related Art Conventionally, in image reading apparatuses such as image scanners, facsimiles, and copying machines, a contact image sensor (hereinafter abbreviated as CIS) is used as one of image reading means for reading reflected light from a document surface.
[0003]
The contact image sensor has a light source for irradiating a document, receives reflected light through a lens, and converts the reflected light into an electric image by a light receiving unit formed by a photoelectric conversion element. In recent years, as the reading speed of an image reading apparatus is increased, it is required to increase the intensity of illumination light in order to shorten the reading time. Therefore, a technique for increasing the amount of irradiation light by using two illumination devices facing each other with a lens array in between has been disclosed (for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-57853)).
[0004]
The contact image sensor unit (CIS unit) is used by being attached below a transparent document support that supports a document. There are mainly the following two methods for attaching the image sensor unit in the image reading apparatus.
[0005]
(1) A sheet feed type in which a sensor unit is fixed to an image reading apparatus and a document on a document support is moved to perform reading.
[0006]
(2) A flat bed type in which an original is fixed on an original support of an image reading apparatus, and reading is performed by moving a sensor unit.
[0007]
Here, a configuration example of a conventional CIS unit will be described. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional CIS unit. In the conventional CIS unit, the frame 11 supports light sources 15a and 15b on which LEDs for illuminating a document are mounted, and illumination devices 16a and 16b. The illuminating devices 16a and 16b are constituted by light guides that take out light emitted from the light sources 15a and 15b, respectively, and emit the light so that the amount of illumination light is substantially uniform over the length of one line of the document reading unit. Also, below the frame 11, a sensor substrate 14 mounted with a line-shaped sensor array 13 having a plurality of light receiving units that photoelectrically convert an optical image of the document into an electrical signal is attached. A lens array 12 for forming the optical image on the sensor array 13 is also supported. A connector 17 for connecting the sensor array 13 and an external device is attached below the sensor substrate 14. Such a conventional CIS unit is used by being attached below the document support 18 as described above.
[0008]
In this CIS unit, in order to increase the amount of light of the illuminating device that illuminates the document, two illumination systems comprising a light source and an illuminating device are provided, and these are opposed to symmetrical positions with the lens array 12 interposed therebetween. Are arranged. Moreover, the light-emission part of the illuminating devices 16a and 16b is provided with the condensing function, and the utilization efficiency of light is improved.
[0009]
For example, the document-side focal point A of the lens array 12 is slightly lifted from the document-side surface position of the document support 18, and the light from the two illumination devices is condensed at a position away from the lens array 12. Yes. That is, the depth of field of the lens array 12 is increased. With such a structure, in the sheet feed type image reading apparatus, it is possible to avoid excessive contact friction between the original and the original support accompanying the increase in the sheet passing speed. Further, in the flat bed type image reading apparatus, it is possible to easily read a document having an uneven surface.
[0010]
Patent Document 1 discloses a configuration in which reading is performed with a stable light amount even when a document sheet is lifted from a document support by slightly lifting the peak position of illumination light from a light source from the document-side focal point of the lens array. Proposed.
[0011]
According to this method of irradiating a document from two opposing directions, the amount of light that illuminates the document increases, and at the same time, the generation of shadows corresponding to the surface condition such as irregularities on the document can be reduced, and reading is performed. Image quality is improved.
[0012]
However, such conventional techniques have the following problems.
[0013]
In order to enable higher-speed reading, it is necessary to improve the light utilization efficiency from the light source, and it is necessary to collect the light from the light emitting part of the light guide to increase the amount of light. is there. Therefore, in Patent Document 1, in order to increase the amount of light that illuminates the document using a plurality of illumination devices, the amount of light is increased by aligning the focal positions of the two light sources. However, in this configuration, as a result of increasing the light condensing property of the light guide, the combined light quantity distribution of the illumination light becomes sharp, and the following side effects occur.
[0014]
FIG. 9 is a sectional view showing a high-speed sheet feed type image reading apparatus using a conventional CIS unit. In this image reading apparatus, a pressure plate 27 is provided so as to face the document support 18, and a space between the document support 18 and the pressure plate 27 serves as a paper conveyance path 28. A document transport roller 25 is provided so as to sandwich the paper transport path 28, and the document 26 is transported through the paper transport path 28 by the document transport roller 25. The height of the pressure plate 27 is set so that the original-side focal point A is positioned at the center of the paper conveyance path 28.
[0015]
In such a high-speed sheet feed type image reading apparatus using the CIS unit, when the document 26 passes through the paper conveyance path 28, the position of the document 26 with respect to the optical axis direction of the lens array 12 is the document side focal point. Fluctuating in both near and far directions (the optical axis direction of the lens array 12) with reference to A. The width P of the paper transport path 28 means the maximum width at which the position of the document 26 fluctuates and fluctuates. When the position of the document 26 fluctuates in the optical axis direction of the lens array 12, the illumination light quantity on the surface of the document 26 changes because the surface of the document 26 is perpendicular to the optical axis of the lens array 12. . For this reason, even if the density of the document 26 is uniform, the output image of the reading device is likely to undergo density fluctuations depending on the height fluctuation of the reading position.
[0016]
Also, in the conventional flatbed type image reading apparatus, as described above, the document side focal point A of the lens array 12 is generally the document on the document support 18 so that a document with an uneven surface can be easily read. It is set above the side surface position. For this reason, density fluctuation tends to occur when the position of the document fluctuates in the optical axis direction of the lens array 12.
[0017]
In order to suppress such variation in density, it is required that the allowable range of variation in the amount of illumination light is within 10% within the depth of field range of the lens.
[0018]
Therefore, in Patent Document 2 (Japanese Patent No. 2848477), two light sources are disposed, and the irradiation position of each light source is shifted in the vertical direction on the optical axis of the light receiving element, whereby the object field of the image forming means is displayed. The document describes that the illuminance of the document surface is substantially constant within the depth range. In such a configuration, even if the composite light amount distribution is flattened and a document misalignment occurs, fluctuations in the read light amount are suppressed.
[0019]
However, with this configuration, the uniformity of the light amount distribution is improved, but the combined light amount itself does not increase, and it cannot be said that it is suitable for high-speed reading.
[0020]
Thus, when a plurality of light sources are used, there is a trade-off relationship between increasing the combined light amount and making the light amount distribution uniform. That is, if importance is attached to the uniformity, the sharpness of the composite light amount distribution is reduced, and the peak light amount is reduced.
[0021]
[Patent Document 1]
JP 2002-57853 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 2848477
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0022]
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an image sensor unit and an image reading apparatus capable of suppressing fluctuations in the reading light quantity accompanying fluctuations in the height of the document while obtaining a high irradiation light quantity. With the goal.
[Means for Solving the Problems]
[0023]
An image sensor unit according to the present invention includes first and second illuminating devices that illuminate a document, imaging means that images reflected light from the document, and a plurality of pixels that convert the reflected light into an electrical signal. Each of the first and second illuminating devices includes a sensor array arranged in a line, and each of the first and second illumination devices includes one line of a line-shaped document reading unit formed by the plurality of pixels. It has a light guide that emits light with a substantially uniform amount of illumination over its length, and is disposed opposite to each other on both sides of the imaging means, where the effective depth of field of the imaging means is a The 90% value width of the light amount distribution curve of each illumination device along the optical axis of the imaging means is a or more, and the optical axis of the emitted light from the first illumination device and the light of the imaging means The first intersection with the axis is the imaging means A second intersection of the optical axis of the light emitted from the second illumination device and the optical axis of the imaging unit is located closer to the imaging unit than the original-side focal point. It is located farther from the image forming means than the original side focal point, and the distance between the first and second intersections and the original side focal point is both a / 2 or less.
[0024]
In the present invention, since the first and second intersections are deviated in different directions with respect to the original-side focal point, fluctuations in the combined light quantity along the optical axis of the imaging means are suppressed. Further, since the magnitude of the deviation and the light amount distribution curve of each lighting device are appropriately defined, the light amount variation within the range of the effective depth of field a of the imaging unit is within 10%, and the combined light amount The peak value of becomes 180% or more when there is one illumination device. Accordingly, a high irradiation light amount is obtained, and fluctuations in the reading light amount due to variations in the document height are suppressed.
【The invention's effect】
[0025]
According to the present invention, it is possible to obtain a high irradiation light quantity and to suppress fluctuations in the reading light quantity accompanying fluctuations in the height of the document. Accordingly, it is possible to cope with an increase in reading speed in an image reading apparatus such as a scanner. Further, the density distribution of the read image can be reduced within the depth of field range. Therefore, it is useful for an image reading apparatus such as a high-speed scanner.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0026]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
[0027]
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a CIS unit according to the first embodiment of the present invention. In the present embodiment, lighting devices 5 and 6 that illuminate a document are supported on the frame 1. Below the frame 1 is mounted a sensor substrate 4 having a sensor array 3 equipped with a plurality of light receiving units that photoelectrically convert an optical image of the document into an electrical signal. A lens array (imaging means) 2 that forms an image on the array 3 is also supported. The sensor array 3 is located at the sensor side focal point of the lens array 2. A connector 7 for connecting the sensor array 3 and an external device is attached below the sensor substrate 4. Furthermore, the lighting devices 5 and 6 are provided with LEDs (not shown) as light sources.
[0028]
The illumination devices 5 and 6 are arranged to face each other with the lens array 2 interposed therebetween. Further, the horizontal distance x1 between the optical axis Z1 of the lens array 2 and the base point 5a of the optical axis Z2 of the illumination device 5 is shorter than the horizontal distance x2 between the optical axis Z1 and the base point 6a of the optical axis Z3 of the illumination device 6. Further, in the present embodiment, the illuminating device 5 is arranged such that the intersection B between the optical axis Z2 and the optical axis Z1 is closer to the lens array 2 than the document side focal point A of the lens array 2. On the other hand, the illumination device 6 is disposed such that the intersection C between the optical axis Z3 and the optical axis Z1 is farther from the lens array 2 than the original-side focal point A of the lens array 2.
[0029]
The lighting devices 5 and 6 are arranged so that the distance between the focal point A and the intersection point B and the distance between the focal point A and the intersection point C are substantially equal to each other. Furthermore, when the effective depth of field of the lens array 2 is a, the distance between the focal point A and the intersection point B and the distance between the focal point A and the intersection point C are both a / 2 or less.
[0030]
Furthermore, the 90% value widths of the light amount distribution curves of the illuminating devices 5 and 6 along the optical axis of the lens array 2 are both a or more. Here, the 90% value width of the optical axis and the light amount distribution curve of the illumination device 5 will be described with reference to FIG.
[0031]
The optical axis Z1 of the lens array 2 refers to a straight line connecting the document side focal point A and the sensor side focal point D of the lens array 2. Further, the optical axis Z2 of the illuminating device 5 is also the optical axis of the light emitted from the illuminating device 5, and changes the height of the original surface O from the original support (not shown) as shown in FIG. This is a line connecting the peak positions of the light quantity distribution curve S of the reflected light in the direction orthogonal to the document surface O when the emitted light is projected onto the document surface O. The sensor array 3 is disposed at the sensor-side focal point D.
[0032]
The 90% value width of the light amount distribution curve of the illumination device 5 is the intersection (reading point) between the optical axis Z1 and the original surface O when the original surface O is moved along the optical axis Z1 of the lens array 2. In the distribution curve I (Z) indicating the distribution of illumination light intensity, it refers to the width W of the moving range of the document surface O where the illumination light intensity is 90% or more of the peak value.
[0033]
The same applies to the optical axis Z3 of the illumination device 6 and the 90% value width of the light amount distribution curve.
[0034]
The heights of the base points 5a and 5b in the optical axis direction of the lens array 2 are the same.
[0035]
Such a CIS unit is used by being attached below a transparent document support 8 that supports a document.
[0036]
In the CIS unit according to the first embodiment configured as described above, when the document is located in the vicinity of the focal point A, the illumination light amounts from the illumination devices 5 and 6 are substantially equal to each other, and the sum of these is applied to the document. Is done.
[0037]
When the original is displaced from the focus A toward the lens array 2 from this state, the amount of illumination light from the illuminating device 5 is increased, the amount of illumination light from the illuminating device 6 is decreased, and the sum of these is irradiated onto the original.
[0038]
On the other hand, when the document is shifted away from the lens array 2 with respect to the focal point A, the amount of illumination light from the illumination device 5 decreases and the amount of illumination light from the illumination device 6 increases, and the sum of these is irradiated onto the document. The
[0039]
Therefore, even if the original moves from the focal point A along the optical axis Z1 of the lens array 2, that is, even if the height of the original from the original support 8 varies, the illumination devices 5 and 6 Variations in the amount of irradiated light cancel each other, and the combined amount of light irradiated on the original hardly varies. As a result, according to the present embodiment, it is possible to reduce density fluctuations that occur in the output image of the image reading apparatus.
[0040]
Next, a description will be given of a result of actually manufacturing a sheet feed type image reading apparatus including a CIS unit having the same structure as that of the first embodiment and measuring a light amount distribution.
[0041]
In this sheet feed type image reading apparatus, the effective depth of field a of the lens array 2 is ± 0.3 mm, the position variation width P during paper conveyance is 0.6 mm, and the position of the original focal point A of the lens array 2 Was a point 0.3 mm away from the surface of the document support 18.
[0042]
In this case, the position variation of the document in the optical axis direction of the lens array 2 occurs up to ± 0.3 mm with respect to the document side focal point A. Therefore, it is required that the fluctuation of the illumination light amount distribution is small within this range.
[0043]
Further, the distance x1 between the optical axis Z1 and the base point 5a in the illumination device 5 is set to be about 0.3 mm smaller than the distance x2 between the optical axis Z1 and the base point 6a in the illumination device 6.
[0044]
FIG. 3 shows the depth of field characteristics (illumination depth characteristics) of the sheet feed type image reading apparatus (Example) manufactured as described above and the sheet feed type image reading apparatus (conventional example) adopting the structure shown in FIG. ). FIG. 3 is a graph showing the relationship between the height dL from the surface of the document support 18 and various relative light quantities.
[0045]
In the relative light amount distribution curve (● and solid line) of the conventional example, the light amount fluctuation of about 5% occurred within the range of ± 0.3 mm which is the position fluctuation width P of the document. On the other hand, the light amount fluctuation in the relative light amount distribution curve (◯ and solid line) of the example was as extremely small as about 2%.
[0046]
Here, the light amount distribution of the example is obtained by combining the relative light amount distribution by the illumination device 5 and the relative light amount distribution by the illumination device 6.
[0047]
Note that the relative light amount shown in FIG. 3 is a distribution of the light amount of the illumination light from the illumination device 5, the distribution of the light amount of the illumination light from the illumination device 6, the light amount distribution obtained in the example, and the light amount distribution obtained in the conventional example. These are relative light amounts when the maximum light amount is used as a reference.
[0048]
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the height dL from the surface of the document support 18 and the relative light amount when the irradiation light amount of one irradiation device is used as a reference.
[0049]
In the conventional example, since the focal positions of the two illumination devices are matched, the peak light amount of the light amount distribution obtained by combining them is as large as 2.0, but the sharpness of the light amount distribution is large. For this reason, the amount of light suddenly fluctuated due to the positional deviation of the document.
[0050]
On the other hand, in the embodiment, although the peak light amount (1.91) is slightly smaller than the conventional example, the sharpness of the light amount distribution curve is small, and the light amount change within the depth of field of the lens array 2 is remarkably reduced. It was. That is, even if the document is misaligned, the amount of light varies little. Accordingly, the error in the reading light quantity is also reduced. If the peak light quantity is 1.9, sufficient high-speed reading is possible.
[0051]
As described above, according to the first embodiment, since the intersection points B and C are shifted from the original-side focal point A of the lens array 2, a gentle light amount distribution curve is obtained.
[0052]
Further, the magnitude of the deviation between the original-side focal point A and the intersections B and C is set to a / 2 or less when the depth of field of the lens array 2 is a, and each of the illumination devices 5 and 6 Since the 90% value width of the light amount distribution curve of the irradiation light is set to a or more, if the peak light amount of each irradiation light from the illumination devices 5 and 6 is 1, the peak light amount of light irradiated on the document is at least 1.8. Become. Accordingly, a sufficient amount of light can be obtained and high-speed reading can be performed. On the other hand, when the magnitude of the deviation exceeds a / 2 or the 90% value width of the light amount distribution curve is less than a, the irradiation light from the illumination device 5 and the irradiation light from the illumination device 6 are added. Even if they are combined, there is a concern that sufficient peak light intensity cannot be obtained.
[0053]
As described above, the magnitude of the deviation is preferably within ± a / 2, where a is the depth of field, as described above, but the same effect can be obtained even if it varies slightly within this range. it can.
[0054]
That is, in the first embodiment, not only the intersection points B and C are shifted from the original-side focal point A of the lens array 2, but also the magnitude of the shift and the light amount distribution of the irradiation light from the illumination devices 5 and 6. Since the curve is appropriately defined, it is possible to obtain a gentle light amount distribution curve while securing a sufficient combined light amount.
[0055]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the CIS unit according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 1st Embodiment shown in FIG.
[0056]
In the present embodiment, the height h1 of the base point 5a from the surface of the sensor array 3 is lower than the height h2 of the base point 6a from the surface of the sensor array 3. Furthermore, also in this embodiment, the illuminating device 5 is arranged so that the intersection B between the optical axis Z2 and the optical axis Z1 is closer to the lens array 2 than the original-side focal point A of the lens array 2, and the illuminating device 6 is The intersection C between the optical axis Z3 and the optical axis Z1 is disposed so as to be farther from the lens array 2 than the original-side focal point A of the lens array 2.
[0057]
Also in the present embodiment, the illumination devices 5 and 6 are arranged so that the distance between the focal point A and the intersection point B and the distance between the focal point A and the intersection point C are substantially equal to each other. Furthermore, when the effective depth of field of the lens array 2 is a, the distance between the focal point A and the intersection point B and the distance between the focal point A and the intersection point C are both a / 2 or less.
[0058]
According to the second embodiment configured as described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
[0059]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a CIS unit according to the third embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 1st Embodiment shown in FIG.
[0060]
In the present embodiment, the distance between the optical axis Z1 and the base points 5a and 6a is the same, and the heights of the base points 5a and 6a from the surface of the sensor array 3 are also the same, but the illumination device 5 of the frame 1 is supported. The portion to be inclined is inclined inward, and the portion of the frame 1 that supports the lighting device 6 is inclined outward. Therefore, as compared with the first embodiment, the illumination devices 5 and 6 are rotated in the clockwise direction, and the optical axes Z2 and Z3 of the illumination light from them are also rotated in the clockwise direction. It has been. For this reason, the angle formed by the optical axis Z2 and the optical axis Z1 is different from the angle formed by the optical axis Z3 and the optical axis Z1. Furthermore, also in this embodiment, the illuminating device 5 is arranged so that the intersection B between the optical axis Z2 and the optical axis Z1 is closer to the lens array 2 than the original-side focal point A of the lens array 2, and the illuminating device 6 is The intersection C between the optical axis Z3 and the optical axis Z1 is disposed so as to be farther from the lens array 2 than the original-side focal point A of the lens array 2.
[0061]
Also in the present embodiment, the illumination devices 5 and 6 are arranged so that the distance between the focal point A and the intersection point B and the distance between the focal point A and the intersection point C are substantially equal to each other. Furthermore, when the effective depth of field of the lens array 2 is a, the distance between the focal point A and the intersection point B and the distance between the focal point A and the intersection point C are both a / 2 or less.
[0062]
According to the third embodiment configured as described above, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
[0063]
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The fourth embodiment is a flatbed image scanner (image reading apparatus) using any one of the first to third embodiments. FIG. 7 is a perspective view showing an appearance of a flat bed type image scanner according to the fourth embodiment of the present invention.
[0064]
In the fourth embodiment, the CIS unit 71 is housed in the housing 72, and a drive motor 74 and a wire 75 for moving the CIS unit 71 are provided in the housing 72. A glass plate 76 is attached to the upper surface of the casing 72 as a document support. A document pressure plate 77 is attached to the end of the housing 72 so as to be openable and closable.
[0065]
In the present embodiment configured as described above, by driving the drive motor 74 and mechanically moving the wire 75, the CIS unit 71 can move in the reading direction (scanning direction) and read the image of the document. . The CIS unit 71 is configured as a sensor unit in which an illuminating unit is integrated, and reflected light from a document illuminated with light is condensed on a photoelectric conversion element by a lens array (not shown) in the CIS unit 71, Each scan line is output as image information. In this way, sheet-like image information can be read and output.
[0066]
In the image scanner according to the fourth embodiment, since the CIS unit 71 is provided, it is difficult to be affected by fluctuations in position and unevenness of the original paper, and stable image information can be output.
[0067]
When the inventor of the present application actually manufactured an image scanner having the same configuration as that of the fourth embodiment, the density distribution of the read image obtained by this image scanner is remarkably improved as compared with the conventional one. A good read image was obtained even when the original was uneven. Furthermore, since the amount of light increases, a good image can be obtained even if the reading speed of the scanner is increased by about twice that of the prior art.
[0068]
Next, the amount of light obtained when the configuration described in Patent Document 2 (prior art) is employed will be described. FIG. 10 is a schematic diagram showing the configuration described in Patent Document 2. As shown in FIG. FIG. 11 is a graph showing a light amount distribution curve obtained by the configuration shown in FIG.
[0069]
In this configuration, as the illumination devices 16a and 16b, the half-value width of the light amount distribution curve of the irradiation light matches the depth of field a of the lens array 12 so that the object of the invention described in Patent Document 2 can be best achieved. In addition, the heights of the illumination devices 16 a and 16 b were determined so that the optical axis of the irradiation light from each illumination device was shifted by a / 2 from the focal point A in a direction parallel to the optical axis of the lens array 12.
[0070]
In the combined light amount distribution curve (solid line in FIG. 11) obtained with such a configuration, the peak shape is flat, and the light amount fluctuation dI on the document at the depth of field a is improved to about 2%, thereby increasing the peak shape. Is flattened, and flattening of the combined light quantity distribution can be best realized.
[0071]
However, although the two light sources are used, as shown in FIG. 11, the combined light quantity is only increased by 5% compared to the case where the light source is one system. Therefore, as in the invention described in Patent Document 2, in order to perform high-speed reading simply by shifting the height of the irradiation device between the optical axes in consideration of only flattening the composite light quantity distribution, The amount of combined irradiation light on the document becomes insufficient.
[Industrial applicability]
[0072]
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to obtain a high irradiation light amount and to suppress fluctuations in the reading light amount accompanying fluctuations in the height of the document. Accordingly, it is possible to cope with an increase in reading speed in an image reading apparatus such as a scanner. Further, the density distribution of the read image can be reduced within the depth of field range. Therefore, it is useful for an image reading apparatus such as a high-speed scanner.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a CIS unit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a 90% value width of an optical axis and a light amount distribution curve of the illumination device 5;
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a height dL from the surface of the document support 18 and various relative light amounts.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the height dL from the surface of the document support 18 and the relative light amount when the irradiation light amount of one irradiation device is used as a reference.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a CIS unit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a CIS unit according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view showing an appearance of a flatbed image scanner according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional CIS unit.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a high-speed sheet feed type image reading apparatus using a conventional CIS unit.
10 is a schematic diagram showing a configuration (prior art) described in Patent Document 2. FIG.
11 is a graph showing a light amount distribution curve obtained by the configuration shown in FIG.

Claims

First and second illumination devices for illuminating the document;
An image forming means for forming an image of reflected light from the original;
A sensor array in which a plurality of pixels that convert the reflected light into electrical signals are arranged in a line; and
An image sensor unit having
Each of the first and second illumination devices includes a light guide that emits light having a substantially uniform illumination light amount over the length of one line of the line-shaped document reading unit formed by the plurality of pixels. Arranged opposite to each other on both sides of the imaging means,
Assuming that the effective depth of field of the imaging means is a, the 90% value widths of the light amount distribution curves of the respective illumination devices along the optical axis of the imaging means are all a or more,
The first intersection of the optical axis of the emitted light from the first illumination device and the optical axis of the imaging means is located closer to the imaging means than the original-side focal point of the imaging means,
The second intersection of the optical axis of the emitted light from the second illumination device and the optical axis of the imaging means is located farther from the imaging means than the original-side focal point of the imaging means,
The distance between the first and second intersections and the original document side focal point is both a / 2 or less.

2. The image sensor unit according to claim 1, wherein the distance between the first and second illumination devices and the imaging unit in a direction perpendicular to the optical axis of the imaging unit is different.

2. The image sensor unit according to claim 1, wherein positions of the first and second illumination devices in a direction parallel to an optical axis of the imaging unit are different.

2. The image sensor unit according to claim 1, wherein an angle formed by an optical axis of irradiation light from the first and second illumination devices is different from an optical axis of the imaging unit.

The image sensor unit according to claim 1, wherein a distance between the first and second intersections and the original-side focal point is substantially equal.

First and second illumination devices for illuminating the document;
An image forming means for forming an image of reflected light from the original;
A sensor array in which a plurality of pixels that convert the reflected light into electrical signals are arranged in a line; and
An image reading apparatus comprising an image sensor unit having
Each of the first and second illumination devices includes a light guide that emits light having a substantially uniform illumination light amount over the length of one line of the line-shaped document reading unit formed by the plurality of pixels. Arranged opposite to each other on both sides of the imaging means,
Assuming that the effective depth of field of the imaging means is a, the 90% value widths of the light amount distribution curves of the respective illumination devices along the optical axis of the imaging means are all a or more,
The first intersection of the optical axis of the emitted light from the first illumination device and the optical axis of the imaging means is located closer to the imaging means than the original-side focal point of the imaging means,
The second intersection of the optical axis of the emitted light from the second illumination device and the optical axis of the imaging means is located farther from the imaging means than the original-side focal point of the imaging means,
An image reading apparatus characterized in that the distance between the first and second intersections and the original side focal point is both a / 2 or less.

The image reading apparatus according to claim 6, wherein a distance between the first and second illumination devices and the imaging unit in a direction perpendicular to the optical axis of the imaging unit is different.

The image reading apparatus according to claim 6, wherein positions of the first and second illumination devices are different in a direction parallel to the optical axis of the imaging unit.

The image reading apparatus according to claim 6, wherein an angle formed between an optical axis of light emitted from the first and second illumination devices and an optical axis of the imaging unit are different.

The image reading apparatus according to claim 6, wherein a distance between the first and second intersections and the original document side focal point is substantially equal.