JP2000500951A - イメージセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 イメージセンサは、イメージ取出装置（１０）と、イメージすべき領域とイメージ取出装置（１０）との間に位置するレンズ配列（２０，３０，４０）とを具える。レンズ配列は、イメージすべき領域の部分から装置（１０）の部分まで光を透過させる離間したレンズ素子（４２）の少なくとも一つのアレイ（４０）を有する。光放出手段（４６）、例えば、エレクトロルミネッセンスストリップを、レンズ素子（４２）間のスペースに配置する。これによって、焦点合わせ及び照明を行うコンパクトな光学系を提供する。カラーイメージシステムを、別個のカラー光源を用いて設けることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 イメージセンサ 本発明は、例えば、ファクシミリ機又は文書スキャナに用いられるイメージセ ンサに関するものであり、特に、イメージすべきイメージを照明する光源をイメ ージセンサの構造に統合したイメージセンサに関するものである。 従来、イメージスキャナ又はファクシミリ機は、光源と、イメージセンサアレ イと、イメージセンサ上の原本のイメージを形成する光学系とを具える。これら 構成要素の全体に亘るサイズを減少させるために、エレクトロルミネッセント光 放出素子及び密接したイメージセンサを単一ユニットとして合体させることが既 知である。 例えば、特開昭59-028756 号公報は、光放出プレートを基板の一方の側に取り 付けるとともに光検出素子を基板の他方の側に取り付けたイメージセンサを開示 している。光放出プレートは、光検出素子に位置合わせした開口を有し、これに よって、イメージすべき文書による偏向の後検出素子まで光を通過させることが できる。このシステムは、イメージすべき文書に対して十分な焦点深度を光学的 な配列によって与えることがなく、基板に組み込まれるとともに各検出素子に関 連したファイバプレートによってイメージセンサ配列のコストが増大するという 不利益を被る。 本発明によれば、イメージ面上のイメージを取り出すイメージ取出装置と、レ ンズ配列とを具えるイメージセンサであって、このレンズ配列を、イメージすべ き領域と前記イメージ面との間に配置し、このレンズ配列は、イメージすべき領 域の部分から前記イメージ面の部分まで光を透過させるレンズ素子の各々から離 間した一つ以上のアレイを具え、前記イメージセンサは、前記イメージすべき領 域と前記イメージ面との間に配置されるとともに前記イメージすべき領域を照明 する光放出手段を更に具え、この光放出手段を、前記レンズ配列間のスペースに 配置したことを特徴とするイメージセンサを提供する。 レンズ配列を用いることによって、イメージすべき領域に焦点を合わせること ができ、その結果、走査すべき文書を、レンズ配列の焦点深度に対応する選択さ れた範囲内に配置することができる。レンズ素子間の光放出手段の配置、すなわ ち、レンズ素子間のスペースによって、全光学系の配列をコンパクトにすること ができる。 好適には、前記レンズ素子をマイクロレンズとし、一つ以上のマイクロレンズ アレイを設け、一方のアレイの各マイクロレンズは、他方のアレイの対応するマ イクロレンズとほぼ同一光軸を有するように配置する。好適には、前記レンズ配 列は、前記イメージ面上に前記イメージすべき領域の非反転イメージを透過する 。 好適には、レンズ配列とイメージすべき領域との間に十分な距離を設けて、イ メージすべき領域を照明する前に光放出手段から発生した光を広げることができ る。 好適には、イメージ取出装置は複数のイメージ検知画素を具え、各レンズ素子 を一つ以上の画素のサブアレイに関連させる。好適には、各レンズ素子を複数の 画素に関連させる。 光を各レンズ素子から受けることができる角度の範囲は、レンズ素子間のあり 得るスペースを指定し、このスペースを、適切な光放出手段を設計できるのに十 分となるように配置する。 光放出手段は、レンズ素子間のスペースに別個の光放出部を具えることができ る。イメージすべき領域の十分な照明が光放出部の割合から可能になるのが好適 である。好適には、各光放出部を、赤色光源、緑色光源及び青色光源からなる群 から選択する。光放出部は、１アレイのレンズ素子間に延在するエレクトロルミ ネッセンス光放出材料のストリップを具えることができる。ストリップを、３色 の繰り返しシーケンスで配置することができる。これによって、イメージすべき 領域を、適切な光放出ストリップを作動させることによって選択した色で照明す ることができ、レンズ配列とイメージすべき領域との間のスペースによって、一 様に照明された色のイメージを記録することができる。 また、光放出手段は、レンズ配列の周辺エッジに配置された光源と、レンズ素 子間のスペースに配置された光偏向部とを具えることができる。この際、光偏向 部は反射又は回折素子を具えることができる。 本発明を、添付図面を参照して詳細に説明する。 図１は、本発明による一つのあり得るイメージセンサの線形図を示す。 図２は、イメージセンサの光放出手段の一つのあり得るイメージセンサを示す 。 図３は、イメージセンサの光放出手段の第１の他の配置を示す。 図４は、イメージセンサの光放出手段の第２の他の配置を示す。 図５は、イメージセンサの光放出手段の第３の他の配置を示す。 図６は、イメージセンサの光放出手段の第４の他の配置を示す。 図７は、本発明のイメージセンサの一つのあり得る光学的な配置を詳細に示す 。 図８は、第１の他の光学的な配置を示す。 図９は、第２の他の光学的な配置を示す。 図１は、２次元画像検知アレイ１０を具える本発明によるイメージセンサの一 例を示し、この２次元イメージ検知アレイ１０は画素のアレイを有する。イメー ジセンサは、共同してイメージ検知アレイ１０上にイメージの焦点を合わせる三 つのレンズアレイ２０も具える。イメージすべき領域に最も近接するレンズアレ イ４０は、レンズアレイ４０のレンズ素子４２間に配置された光放出部４６を有 する。本発明は、焦点合わせ及びイメージすべき文書の照明用のコンパクトな光 学系を提供する。 図１に図示したイメージ検知アレイ１０は画素１２の２次元アレイを具える。 イメージ検知アレイ１０を既知の形態とすることができ、これは、例えば、画素 １２のアレイを規定するために薄膜半導体層を適切なパターンで配置した基板を 具えることができる。好適には、各画素はホトダイオードを有し、種々のホトダ イオードの画素配置は当業者に既知である。一般に、イメージ検知画素は、切替 素子、例えば、ダイオード又はトランジスタに直列なホトダイオードを具える。 また、イメージ検知アレイ１０は、写真複写で通常用いられているように、静 電気イメージングシステムの一部を形成することができる。 イメージ検知アレイ１０は、他の例として、ファクシミリ機及び電子カメラに も通常用いられる電荷結合素子（ＣＣＤ）のアレイを具えることができる。 上記イメージ検知装置のうちの任意のものを使用することができ、本発明のた めに、イメージ検知アレイ１０を、記録すべきイメージを焦点合わせする必要が ある表面を単に表すものと考えることができる。 各々が収束レンズ素子２２，３２，４２のアレイを具える三つのレンズアレイ ２０，３０，４０によって焦点合わせを行い、各アレイのレンズが互いのアレイ の対応するレンズと同一の光軸上にあるようにこれらレンズ素子を配置する。 各レンズアレイはマイクロレンズアレイを具えることができる。このようなア レイは既知であり、本発明に用いられるマイクロレンズアレイを既知の技術によ って形成することができる。採用すべき適切な技術は、要求されるマイクロレン ズ素子のサイズに依存する。 マイクロレンズ素子を各画素に関連させる場合、非常に小さいマイクロレンズ が要求される。このような場合、改質熱可塑性樹脂から５０μｍの径の形造られ たレンズを形成することが既知である。このために、アレイ４０の基板（通常ガ ラス）に熱可塑性樹脂を被覆し、これを、スピンコーティングによって行うこと ができる。次いで、熱可塑性樹脂のパターン化を、ホトリソグラフィによって実 行する。これによって、熱可塑性樹脂層は不連続な部分を有するようになり、そ の各々は所望の部分の個別のマイクロレンズ４２に対応する。予め設定された温 度での樹脂層の熱リフロー(thermal reflow)によって、熱可塑性樹脂は凸レンズ 形状に再形成される。 成形されたものであれ、グレーデッド型であれ、回折があるものであれ、マイ クロレンズアレイを製造する種々の方法は、１９９１年７月にPhysics World の ２７〜３２ページの論文“Microlens Arrays”に記載されている。当業者は、マ イクロレンズアレイを形成することができる方法によく通じている。 （後に説明するように）画素の群を各マイクロレンズに関連させる場合、各マ イクロレンズのサイズを増大させてより廉価な製造技術を可能にする。この場合 、成形されたマイクロレンズアレイを既知の型技術によって形成することができ る。例えば、金属プレートに窪みを創成することによって型を形成することがで き、この型を用いて、ガラス基板又はプラスチックシート上にプラスチックレン ズを形成することができる。 マイクロレンズを各画素に関連させる場合、それはセンサアレイ上に反転イメ ージを形成することができるが、マイクロレンズとセンサ画素との間で正確な位 置合わせが要求される。画素の群を各マイクロレンズに関連させる場合、反転イ メージを各マイクロレンズによって形成する際に、ある群と次の群との間の境界 に不連続が生じる。この問題を、マイクロレンズの非反転系を用いることによっ て克服する。非反転イメージを形成するために、イメージすべき領域からイメー ジ面への光路は、二つ以上の耐熱表面を連続的に具える。これは、この光路に沿 って配置すべき少なくとも二つのレンズアレイを要求し、これらを、単一又は二 つ以上の基板又はシートの向かい側に形成することができる。したがって、各ア レイのレンズを他のアレイの各々の対応するレンズと同一の光軸に配置するので 、二つ以上のマイクロレンズアレイが好適である。 図１の例において、三つのレンズアレイ２０，３０，４０が共に、記録すべき 原本の非反転イメージを形成する。反転イメージを一つのアレイによって形成し 、このイメージを次のアレイによって再びイメージして、非反転イメージを形成 する。中央レンズアレイの目的を以下説明する。レンズアレイのある特定のスペ ースを形成するに当たり、焦点合わせを行う際のオブジェクト及びイメージの関 連の位置が要求され、オブジェクト及びイメージに対して同一サイズであること が要求される。これは、当業者には明らかである。その結果、レンズアッセンブ リからイメージすべき文書へのスペース形成、レンズアレイ間のスペースの形成 及びレンズアッセンブリからのイメージセンサ面へのスペースの形成を、本発明 の実現に関連してそれぞれ選択する。 既に説明したように、各レンズアレイ２０，３０，４０のレンズ素子２２，３ ２，４２を、好適には画素の群に関連させ、要求される非反転光学系を用いる。 図１に図示した例において、個々のレンズ素子２２Ａ，３２Ａ，４２Ａを、９画 素１２の群１２Ａに関連して示す。実際には、各マイクロレンズ素子を、多数の 、例えば、１００以上の目安のイメージセンサ画素に関連させることができ、そ の結果、マイクロレンズアレイの製造がさほど複雑にならない。典型的には、マ イクロレンズ素子に対して１〜２ｍｍのピッチを設け、この際、イメージ検知ア レイ１０の分解能は、各アレイから個々のマイクロレンズに関連したイメージ検 知画素の数を決定する。レンズアレイと原本との間及びレンズアレイとイメージ 検知アレイとの間で所望されるスペースの形成は、各レンズ素子の所望されるサ イ ズにも影響を及ぼす。その理由は、各レンズ素子のサイズはパワー及び焦点距離 に対してあり得る範囲を決定するからである。 イメージセンサは、レンズアレイ系に関連した光放出手段も有する。図１〜３ の配置は、レンズ素子のスペースに配置された光放出部を有する。図１において 、イメージすべき領域に最も近接したレンズアレイ４０に、レンズ素子間に配置 されるとともにレンズアレイ４０の基板上に設けられた光放出部４６を設ける。 これらを、レンズアレイ４０に隣接する個別の基板上に設けることもできる。い ずれの場合にも、光放出部を、レンズ素子に関連した光路間に設け、その結果、 これらは、レンズ素子を通じたる所望の光の通過を遮断しない。 光放出部４６を、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような個別のランプとすること ができ、又は、これらを、エレクトロルミネッセンスランプ又は他の光源とする ことができる。光放出部４６をエレクトロルミネッセンスランプとする場合、こ れらを同一色とすることができ、これらは、レンズ素子３２間の同一領域を占有 し、好適には、これらを、図１に図示したように相違する色のストリップとする ことができる。 図１の光放出部４６は、レンズアレイ４０の基板上に導電電極を配置すること によって生じたエレクトロルミネッセンス材料のストリップを具え、この際、導 電電極上に蛍光層を配置するとともに、蛍光層上に透明電極を配置する。レンズ 配列の側面エッジに沿ったストリップに対して電気的な接続を設ける。 図２は、マイクロレンズアレイ４０を詳細に示し、光放出部４６の第１配置を 表し、光放出部４６は、マイクロレンズアレイ４０の基板４１、例えば、ガラス 基板上に配置したエレクトロルミネッセンスランプを具える。ランプは、基板に 隣接した第１の不透明電極４３と、第１電極４３上全体に亘って設けた蛍光層４ ４と、蛍光層４３上全体に亘って設けた第２の透明層４５とを具える。光放出部 ４６を、レンズ素子４２間のスペースに設ける。 図３は、光放出部に対する他の配置を示し、この場合、光放出部４６を、個別 の、好適にはガラス又はプラスチック基板４７上に設ける。電極４３，４５及び 蛍光層４４は、図２に示した層に対応する。この場合、光放出部４６を、レンズ 素子間のスペース全体に亘って配置するが、イメージすべき領域の所望の領域か らレンズ素子４２までの光の通過を遮断しない。マイクロレンズアレイの配向に 依存して、光放出部は、各基板を通過するように又はこの基板から離間するよう に光を透過させるように所望することができる。これを、透明電極及び不透明電 極を適切に選択することによって行う。例えば、図３において、基板４７に隣接 する電極を透明電極とする。原本に到達する前に基板４７を通過する光は、原本 を照明する前に光の広がりが増大する。 光放出手段は、レンズアレイ系の周辺に配置された一つ以上の光源（又は３セ ットの一つ以上の色の光源）を具えることもでき、この際、光放出手段は、レン ズ素子間のスペースの上に配置された光偏向部も具える。 図４は、偏向部がレンズ素子４２とマイクロレンズアレイ４０との間に配置さ れた反射プリズム７２を具えるこのタイプの第１配置を示す。これらプリズム７ ２を、マイクロレンズに関連した光エンベロープの外側に配置し、これによって 、イメージ検知動作に悪影響が及ぼされない。プリズム７２は、散乱を増大させ るための粗い光反射面を有し、これによって、文書を一様に照明する。プリズム のサイズ及び形状並びに粗さの程度をレンズアレイ間で変化させて、文書の照明 を一様にすることができる。プリズムの形状を、照明の要求に応じても選択し、 プリズムは、規則的又は不規則的な任意の数の面を有することができ、マイクロ アレイ間で変動する湾曲の半径及び高さを有する球の部分を具えることもできる 。各プリズム７２を、マイクロレンズアレイ基板上に上げることもでき、その結 果、プリズム７２は、レンズ素子４２上の面に配置される。このようにして、レ ンズ素子はそれぞれ、隣接するプリズムの影の中に存在し、その結果、周辺の光 源７０からの光はレンズ素子４１に入射することができない。 プリズム７２を、既に説明したような関連のレンズアレイを形成するのに用い られる同一プロセス中に成形することができる。 図５は、レンズアレイ４０の基板に対して相違する基板上に反射プリズムを形 成する他の配置を示す。プリズムを、例えば、窓４７の窪みとして形成すること ができ、それを、レンズ配列と文書５０との間に設けるとともに、レンズ配列に 対して正確な位置に文書を正確に配置するように設ける。これら窪みを、窓７４ に刻み又は成形することができ、又は個別の層又は膜７８として設けることがで きる。また、窪み７６の形状を、周辺光源７０からの光の所望の反射応答に応じ て選択する。反射性の窪み７６を、レンズ４２の上全体に亘って配置した窓７４ 又は層７８の透明な位置を有するレンズ素子間のスペース全体に亘って設ける。 カラーイメージを得るために、各色の個別の光源を設け、任意のときに１色の みをスイッチオンする。理想的には、プリズム、すなわち、窪みは、文書上に光 源の一様なイメージを表示する。このために、図５の例の層７８は、光源７０か ら文書５０に反射光の広がりを表示する回折材料を具えることができる。層７８ に、カラーイメージするのに要求れる相違する光源の波長に対応する相違する回 折特性の領域を設けることができる。別の例として、散乱膜７８は、文書上にラ ンプからの光を散乱する、すなわち、イメージするホログラフィー構造を具える ことができ、又は、原本への遮断及び散乱光内の全反射を遮断する（レンズ素子 間のスペースに対応する位置の）１面に設けたマーカを有するブロックを具える ことができる。 窓７４内又は窓７４に隣接して設けた反射窪みの利点は、窓の背面から漏洩す るセンサ方向の反射を回避することができる点である。窓の前面からセンサに向 かう反射も回避する必要があり、このために窓７４の外側に反射防止膜を設ける ことができる。 反射膜をプリズム、すなわち、窪みの傾斜面上に設けて、周辺光源からの光を 反射することができる。しかしながら、プリズムを単にクリアシートから成形す る、すなわち、澄んだ窓の一部からの窪みとすることができ、その結果、散乱量 は、プリズムの角度、すなわち、窪み構造の関数となる。窪みによって窓内の全 反射を遮断すると散乱が生じる。反射膜がない場合、各窪み又はプリズムのベー スは反射及び／又は光遮断層を有し、窪み、すなわち、プリズムを通じてセンサ まで光が通過するのを防止する。 図４及び５の例に示した周辺ランプを、多数の相違するタイプのものとするこ とができる。例えば、冷陰極蛍光灯（ＣＣＦＬ）又はＬＥＤランプが適切である 。各色に対して単一ランプを設けることができ、又は、各々に対して所望の色の 複数のランプをレンズ配列の周辺に設けることができる。 図１〜３を参照して説明したタイプの光源と図４及び５を参照した説明したタ イプの光源とを組み合わせることもできる。特に、現在利用できる赤色のエレク トロルミネッセンスランプの明るさを、同等の緑色のランプ及び青色のランプの 明るさに比べて弱くする。しかしながら、赤色の発光ダイオードは、所望のレベ ルの明るさを提供する。 図６は、緑色及び青色のエレクトロルミネッセンスストリップ並びに赤色のＬ ＥＤランプ、すなわち、レンズ配列の周辺に配置したランプによって導入された 光に対する反射及び散乱媒体を有するカラー発光配置のあるあり得る実現を示す 。 緑色及び青色のエレクトロルミネッセンスストリップ８０，８２を、図１〜３ の実施の形態のようにレンズ素子４２間に設ける。図６に図示した例において、 反射部を、エレクトロルミネッセンスストリップの軸線から６０°オフセットし たストリップ８４に配置し、レンズ素子４２を六角形の蜂の巣状の格子に配置す る。反射部のストリップ８４を、レンズアレイ４０並びに緑色ストリップ及び青 色ストリップ上に設け、その結果、緑色ストリップ及び青色ストリップ８０，８ ２から放出された光の一部は、光反射／分散ストリップ８４を通過する。この局 所的な散乱によって照明の問題が生じることは考えられず、エレクトロルミネッ センスランプからの照明の一様性を向上させることも可能となる。 図６に図示したような配置の他の例として、反射又は散乱ストリップ８４を、 エレクトロルミネッセンス材料のストリップに平行に配置することができ、この 場合、図１の例に示した赤色ストリップによって占有された位置に代わることが できる。更に別の例として、エレクトロルミネッセンス材料のストリップ８０， ８２を、イメージセンサアレイの水平又は垂直軸に対して６０°に配置すること ができ、反射／散乱ストリップは、（水平又は垂直方向に）イメージセンサの一 方のエッジから他方のエッジに十分延在することができる。これによって光源配 置を簡単にすることができる。その理由は、反射又は散乱材料の各ストリップは 同一光源要求を有するからである。 周辺光源から赤色及び緑色光を導き出すのも好適である。この場合、同一散乱 領域を両光源によって用いることができ、単一色のエレクトロルミネッセンス光 源が要求される。この場合、この光源は任意の適切な形態をとることができ、ス トリップに配置する必要がない。 カラーイメージの際に色を一度に一つスイッチオンするので、散乱媒体を、高 分子分散液晶（ＰＤＬＣ）のような切替自在の媒体とすることができる。このよ うな材料を、エレクトロルミネッセンスランプをスイッチオンして既に説明した ようなエレクトロルミネッセントストリップからの光の局所的な散乱を防止する 際に、光学的に十分クリアに配置することができる。また、周辺光源からの光を 散乱させるために回折素子を用いることもできる。このような回折素子を、光の 特性の波長のみに応答するように設計することができ、したがって、他の色に対 してほぼ透明になるように配置することができる。このようにして、回折素子は 、エレクトロルミネッセンスストリップからの光に干渉しない。 図７を、図１を参照して説明した光学レンズ配列の動作を説明するのに用いる 。 説明のために、イメージ検知アレイ１０を平面で表し、既に説明したように、 この平面は、イメージを焦点合わせすべき任意の適切なイメージ取出系の表面を 表す。イメージ検知装置は、画素の線形的なアレイ、例えば、ファクシミリ機に 通常用いられるような電荷結合素子の線形的なアレイとを具えることができ、又 は２次元アレイを具えることができる。７画素１２₁〜１２₇の適切な位置を図４ に表す。イメージすべき領域を面５０によって表し、これは、コピーすべき文書 が配置されたタブレット又は窓を表すことができる。説明のために、領域を七つ の個別の領域５２₁〜５２₇に分割し、これらを、イメージアレイ１０の画素のサ イズに対応するサイズで取り出す。 図７に示した例において、各レンズ素子２２，３２，４２に、イメージすべき 文書の三つの隣接領域からの受信信号を示す。当然、２次元において、各レンズ 素子を、図１の３×３サブアレイにおける９画素に関連させる。既に説明したよ うに、各レンズ素子を、実際にはより多くの数の画素に関連させることができる 。正方形として説明したが、画素のサブアレイを矩形、六角形又は他の任意の形 状とすることができる。 イメージセンサの作動中、イメージすべき領域に最も近接する各レンズ素子４ ２は、三つの整列した領域、例えば、図４の５２₁，５２₂，５２₃から光を受け る。レンズ素子４２のレンズアレイ４０は、レンズアレイ３０に近接する三つの 領域の反転イメージを形成する。この際、レンズアレイ２０の各レンズ素子２ ２は、イメージ検知アレイ１０の検知面上に非反転イメージを形成する。レンズ アレイ３０のレンズ素子３２の目的は、光の広がりを防止することである。レン ズアレイ３０が省略された場合、レンズ素子４２からの光は複数のレンズ素子２ ２に到達するおそれがある。 図示した例において、レンズ素子３２は、レンズ素子４２をレンズ素子２２に イメージし、その結果、レンズ素子４２のうちの任意のものから受けたほとんど 全ての利用できる光は、対応するレンズ素子２２に透過される。他のレンズ配列 は、当業者には明らかである。 照明領域１００を、イメージすべき文書に最も近接するレンズアレイに関連し て示す。これら照明領域を、図１〜３のストリップ、図４及び５の反射部、又は これらの組合せと考えることができる。当然、照明領域を、相違するレンズアレ イに関連させることができる。この際、照明光は、原本を照明する前に少なくと も一つのレンズアレイを通過する必要があり、これによって光の広がりを増大さ せることができ、原本の照明の一様性を向上させる。 レンズアレイ２０，３０，４０を個別の基板上に示す。アレイ２０及び３０を 適切な厚さの単一基板の互いに対向する側に形成することができる。また、アレ イ３０を反転することによって、アレイ３０及び４０を単一基板上に形成するこ とができる。 さらに別の例では、レンズアレイ３０のパワーに対して二つのアレイ間で分割 し、その各々を、図８に示したようにアレイ２０又はアレイ４０の一方の側に形 成する。 図７及び８において、イメージすべき領域からレンズアレイ４０までの距離を レンズアレイ２０とイメージ検知アレイとの間の距離にほぼ等しく示したが、こ れは必須要件ではない。非反転イメージを、コピーすべきオブジェクトと同一サ イズにするだけでよい。 他の例は、図９に示したように、イメージすべき領域とレンズアレイ４０との 間の追加のマイクロレンズアレイ６０を利用する。このアレイのレンズ６２の目 的は、光軸を外れた光を５２₁，５２₂，５２₃等のようなオブジェクトポイント から折り曲げることであり、その結果、これらは光軸にほぼ平行になる。コピ ーされた文書がわずかに焦点を外れる場合、現れた位置のエラーが最小になる。 図７〜９において、成形された凸レンズとして示したが、マイクロレンズアレ イを、イオン分散によって形成したグレーデッドインデックスレンズ、フレネル レンズ、ホログラフィーレンズ又は回折レンズのような平坦レンズアレイの他の 形態とすることができる。 通常のレンズの代わりにグレーデッドインデックスロッドレンズのアレイを用 いることもできる。この場合、グレーディドインデックスロッドレンズがレンズ ２２，３２，４２の機能を実行することができるので、非反転イメージを得るの に一つのアレイのみを用いればよい。この際、光放出部をロッドレンズ間のスペ ースに配置する。しかしながら、ロッドレンズの２次元アレイは、通常のレンズ に比べて製造の際にコストがかかる。 要求される領域からの信号を受信できるようにするとともに、より広い視界か ら各イメージ検知素子に光が到達するのを防止するために、（図７〜９に図示し た）孔を有する吸収材料２９，３９のアレイのような遮断配置又は他の光チャネ リング配置を必要とする。光遮断ベース上のエレクトロルミネッセンスストリッ プ又はレフレクタである照明領域１００は、図４〜６のレンズアレイ４０のレン ズ４２間のスペースに向かって伝播する光を遮断するものとして機能することが できる。各イメージ検知素子がイメージすべき文書の所望の領域からの光のみを 受信できるようにすることは、当業者によって理解される。 レンズアレイ２０，３０，４０又は２０，３０，４０，６０は、共に倍率１の 非反転系として作用する。しかしながら、光放出部を設けた単一レンズアレイを 利用することもできるが、このような配置は、イメージすべき文書の反転イメー ジを提供する。既に説明したように、各マイクロレンズ素子を１画素のみに関連 させる場合、これによって困難は生じないが、各レンズ素子を画素のサブアレイ に関連させる（これは好適である。）場合、イメージすべき文書の局所的な反転 部が生じる。これによって、受け取ったイメージの信号処理が必要となり、どの 画素を各レンズ素子に関連させるかの知識を要求する。その結果、レンズアレイ の位置決めはこの場合非常に重要であり、既に説明したように、非反転レンズ配 列の使用は好適である。 図７〜９の非反転レンズ配列によって、レンズアレイ４０又は６０からのイメ ージすべき領域のスペース５０を与える。全ての例において、図４及び５にのみ 示した窓７４を、イメージすべき領域５０とこの領域に最も近接するレンズアレ イ４０又は６０との間に挿入して、レンズアレイを保護するとともにイメージす べき文書に対する配置面を形成することができる。他の配置は、当業者には理解 できるように可能である。 典型的には、レンズ配列の各最近部からのイメージすべき領域５０及びイメー ジ検知アレイ１０のスペースを、２〜４ｍｍの目安に選択し、これは、（反転さ れた収束像をレンズアレイ２０，４０間に形成する必要があるので、）各マイク ロレンズ素子２２，３２，４２の焦点距離とマイクロレンズアレイのスペースと の関係を決定する。中間の反転イメージと隣接するレンズ素子からの反転イメー ジとの重なりを回避するために、反転イメージのサイズを原本オブジェクトより 小さくする必要がある。原本の半分に減少させることによって、吸収材料３９に よる十分な遮断を可能にする。 ２〜４ｍｍの距離を選択する。その理由は、これによって照明領域１００から の光に対して十分なスペースが提供されて、イメージすべき領域５０全体に亘っ て一様に広がるからである。このスペースも、達成すべき焦点深度によって左右 される。典型的には、１〜２ｍｍの焦点深度は、完全に平坦でない文書を首尾よ くイメージできるのに十分である。 上のように与えられた寸法によって、０．２５〜１ｍｍの径を有するレンズ素 子となる。ある任意のアレイのレンズ素子を１〜２ｍｍのピッチで配置（して個 々のレンズ素子によってイメージすべき文書の領域の寸法を１〜２ｍｍと）した 場合、幅０．５〜１ｍｍの光放出材料のストリップがレンズ間で可能になる。イ メージ検知アレイ１０の約３０×３０画素のサブアレイを各レンズ素子に関連さ せた場合、文書走査用途に適切な分解能を得ることができる。例えば、６００ｄ ｐｉ（ドット／インチ）を達成するためには、約４２μｍの画素ピッチが要求さ れる。 イメージすべき文書とレンズアレイ４０との間のスペースを２〜４ｍｍにする と、三つの光源のうちの一つのみを作動させることによって十分に一様な照明を 行うことができる。その理由は、レンズ配列と文書との間のスペースに広がりが 生じるからである。これによって、種々の上記カラーイメージングシステムを実 現することができる。 本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更及び変形が可 能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＫＲ (72)発明者 バード ニール クリストファー オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．イメージ面上のイメージを取り出すイメージ取出装置と、レンズ配列とを具 えるイメージセンサであって、このレンズ配列を、イメージすべき領域と前記イ メージ面との間に配置し、このレンズ配列は、イメージすべき領域の部分から前 記イメージ面の部分まで光を透過させるレンズ素子の各々から離間した一つ以上 のアレイを具え、前記イメージセンサは、前記イメージすべき領域と前記イメー ジ面との間に配置されるとともに前記イメージすべき領域を照明する光放出手段 を更に具え、この光放出手段を、前記レンズ配列間のスペースに配置したことを 特徴とするイメージセンサ。 ２．前記レンズ素子はマイクロレンズを具えることを特徴とする請求の範囲１記 載のイメージセンサ。 ３．前記レンズ配列は少なくとも二つのマイクロレンズアレイを具え、一方のア レイの各マイクロレンズは、他方のアレイの対応するマイクロレンズとほぼ同一 光軸を有することを特徴とする請求の範囲２記載のイメージセンサ。 ４．前記レンズ配列は、前記イメージ面上に前記イメージすべき領域の非反転イ メージを形成するようにしたことを特徴とする請求の範囲３記載のイメージセン サ。 ５．前記イメージ取出装置は複数のイメージ検知画素を具え、各レンズ素子を画 素のサブアレイに関連させたことを特徴とする請求の範囲１から４のうちのいず れかに記載のイメージセンサ。 ６．各画素はホトダイオードを具えることを特徴とする請求の範囲５記載のイメ ージセンサ。 ７．前記光放出手段は光放出部を具え、前記イメージすべき領域を前記レンズ配 列から離間して、前記イメージすべき領域の照明を前記光放出部の割合に応じて 行えるようにしたことを特徴とする請求の範囲１から６のうちのいずれかに記載 のイメージセンサ。 ８．各光放出部を、赤色光源、緑色光源及び青色光源からなる群から選択したこ とを特徴とする請求の範囲７記載のイメージセンサ。 ９．前記光源は、１アレイのレンズ素子間に延在するエレクトロルミネッセンス 光放出材料のストリップを具え、これらストリップを、前記赤色光源、緑色光源 及び青色光源の繰り返しシーケンスで配置したことを特徴とする請求の範囲８記 載のイメージセンサ。 10．前記光放出手段は、前記レンズ配列の周辺エッジに配置した光源と、前記レ ンズ素子間のスペースに配置した光偏向部とを具えることを特徴とする請求の範 囲１から６のうちのいずれかに記載のイメージセンサ。 11．前記光偏向部は、反射又は回折素子を具えることを特徴とする請求の範囲10 記載のイメージセンサ。