JP2006343381A - イメージセンサおよび画像読取装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】プリズム反射面に金属反射膜等を設ける必要なしに、プリズム部材に入射してきた光線を全て光電変換素子に到達させることができるイメージセンサを提供する。
【解決手段】被読取画像から射出された光束の進路を、プリズム状透明部材により変化させて、光センサアレイで受光する仕組みになるイメージセンサにおいて、
上記被読取画像の1画素と、該1画素に対応する上記光センサアレイの1画素部分とを結ぶ光線のうち、レンズの中央を通過する光線を主光線としたとき、
上記プリズム状透明部材を構成する面のうち、上記光束の進路を変化させる面の法線と上記主光線とのなす角度を、上記プリズム状透明部材の臨界角と上記複層レンズアレイの視野角とを足した角度と同一かまたはそれよりも大きくする。
【選択図】図4
【解決手段】被読取画像から射出された光束の進路を、プリズム状透明部材により変化させて、光センサアレイで受光する仕組みになるイメージセンサにおいて、
上記被読取画像の1画素と、該1画素に対応する上記光センサアレイの1画素部分とを結ぶ光線のうち、レンズの中央を通過する光線を主光線としたとき、
上記プリズム状透明部材を構成する面のうち、上記光束の進路を変化させる面の法線と上記主光線とのなす角度を、上記プリズム状透明部材の臨界角と上記複層レンズアレイの視野角とを足した角度と同一かまたはそれよりも大きくする。
【選択図】図4
Description
本発明は、イメージセンサおよびこのイメージセンサを有する画像読取装置に関するものである。
イメージスキャナやマルチファンクションプリンタ(MFP)のイメージスキャナ部には、イメージセンサが搭載されている。
密着型のイメージセンサ(コンタクトイメージセンサ)は、照明装置、正立等倍結像系および光電変換素子(ラインイメージセンサ)とで構成され、照明装置で被読取画像(原稿ともいう)を照射し、原稿から反射した光を結像光学系を介して光電変換素子にて検出する仕組みになっている。
そして、上記した正立等倍結像系としては、屈折率分布型ロッドレンズを多数配列させたロッドレンズアレイや平板型マイクロレンズアレイ(特許文献1参照)が用いられている。
密着型のイメージセンサ(コンタクトイメージセンサ)は、照明装置、正立等倍結像系および光電変換素子(ラインイメージセンサ)とで構成され、照明装置で被読取画像(原稿ともいう)を照射し、原稿から反射した光を結像光学系を介して光電変換素子にて検出する仕組みになっている。
そして、上記した正立等倍結像系としては、屈折率分布型ロッドレンズを多数配列させたロッドレンズアレイや平板型マイクロレンズアレイ(特許文献1参照)が用いられている。
ところで、近年、イメージスキャナやMFPなどの画像読取装置を小型化するために、イメージセンサの小型化が要請されている。イメージセンサを小型化する方法としては、例えば正立等倍結像系にミラーを挿入して光路を折り曲げる方法が提案されている(特許文献2、3参照)。
しかしながら、ミラーを作製するためには、ミラー表面にアルミニウムを蒸着するだけでなく、アルミニウムの酸化防止のためにアルミニウム表面にさらにシリカ膜を設ける必要があるため、コストおよび生産性の面で問題があった。
しかしながら、ミラーを作製するためには、ミラー表面にアルミニウムを蒸着するだけでなく、アルミニウムの酸化防止のためにアルミニウム表面にさらにシリカ膜を設ける必要があるため、コストおよび生産性の面で問題があった。
そこで、発明者らは、ミラーの代わりにプリズム部材を用いることを提案した(特許文献4参照)。
しかしながら、この技術においても、プリズム部材の屈折率やレンズアレイの視野角が適切でない場合には、原稿からの反射光の一部がプリズム部材を透過してしまうため、光電変換素子にて十分な反射光が検出されないという問題があった。
しかしながら、この技術においても、プリズム部材の屈折率やレンズアレイの視野角が適切でない場合には、原稿からの反射光の一部がプリズム部材を透過してしまうため、光電変換素子にて十分な反射光が検出されないという問題があった。
上述したように、光路を折り曲げるために、ミラーの代わりにプリズム部材を用いたとしても、プリズム部材の屈折率やレンズアレイの視野角が適切でない場合は、原稿からの反射光の一部がプリズム部材を透過してしまい、光電変換素子において反射光を十分に検出できないという問題があった。
例えば、プリズム部材の屈折率がn=1.53の場合、臨界角θCは40.8°となる。図1に示すように、プリズムの反射面における主光線の入射角αを45°とすると、α>θCであるので、主光線は全反射してレンズアレイに向かう。
しかしながら、レンズアレイの視野角が7°である場合、最外側の光線の前記プリズム反射面への入射角βは、β=45°−7°=38°<θCとなるため、プリズム反射面から透過する光が生じてしまう。
従って、全ての光を光電変換素子に到達させるためには、プリズム反射面に金属反射膜等を設けることが必要となるが、これではコストの上昇が免れ得ない。
図1中、番号1は、レンズアレイ、2はレンズアレイの前方に設置されたプリズム状透明部材、3はレンズアレイの後方に設置されたプリズム状透明部材、4は光センサアレイ、そして5が第1および第2のプリズム状透明部材の反射面に被覆された金属反射膜である。
しかしながら、レンズアレイの視野角が7°である場合、最外側の光線の前記プリズム反射面への入射角βは、β=45°−7°=38°<θCとなるため、プリズム反射面から透過する光が生じてしまう。
従って、全ての光を光電変換素子に到達させるためには、プリズム反射面に金属反射膜等を設けることが必要となるが、これではコストの上昇が免れ得ない。
図1中、番号1は、レンズアレイ、2はレンズアレイの前方に設置されたプリズム状透明部材、3はレンズアレイの後方に設置されたプリズム状透明部材、4は光センサアレイ、そして5が第1および第2のプリズム状透明部材の反射面に被覆された金属反射膜である。
本発明は、上記の問題を有利に解決するもので、プリズム反射面に金属反射膜等を設ける必要なしに、プリズム部材に入射してきた光線を全て光電変換素子に到達させることができるイメージセンサを提案することを第1の目的とする。
また、本発明は、より小型のイメージセンサを提供することを第2の目的とする。
さらに、本発明は、小型かつ受光画像がより鮮明な画像処理装置を提案することを第3の目的とする。
また、本発明は、より小型のイメージセンサを提供することを第2の目的とする。
さらに、本発明は、小型かつ受光画像がより鮮明な画像処理装置を提案することを第3の目的とする。
さて、発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に述べる知見を得た。
a)プリズム反射面の法線と主光線のなす角度を、「プリズムの臨界角」と「レンズアレイの視野角」とを足した角度と同一かまたはそれよりも大きくすることにより、プリズム反射面に入射する光線の全てを全反射させることが可能となる。
ここに、プリズムの臨界角は、プリズム状透明部材の屈折率と空気の屈折率から一意的に決まる角度である。
また、視野角とは、以下の角度をいう。
被読取画像の1点から出射した光線は、複層レンズアレイ上の任意のマイクロレンズに入射した後、光センサアレイ上の、被読取画像の1点に対応する画素に入射する。この光センサアレイに入射する光線のうち、レンズ光軸から最も大きく傾いた光線の角度のことを視野角という。図1中、θで示される角度である。
a)プリズム反射面の法線と主光線のなす角度を、「プリズムの臨界角」と「レンズアレイの視野角」とを足した角度と同一かまたはそれよりも大きくすることにより、プリズム反射面に入射する光線の全てを全反射させることが可能となる。
ここに、プリズムの臨界角は、プリズム状透明部材の屈折率と空気の屈折率から一意的に決まる角度である。
また、視野角とは、以下の角度をいう。
被読取画像の1点から出射した光線は、複層レンズアレイ上の任意のマイクロレンズに入射した後、光センサアレイ上の、被読取画像の1点に対応する画素に入射する。この光センサアレイに入射する光線のうち、レンズ光軸から最も大きく傾いた光線の角度のことを視野角という。図1中、θで示される角度である。
b)正立等倍結像系として平板型レンズアレイを使用する場合、ゴースト発生を防止するために、レンズアレイの前方にスリット部品を設置する必要があるが、プリズム部材に直接スリットを設けた場合には、部品数の減少のみならず、イメージセンサひいては画像処理装置の小型化が可能となる。
c)プリズム状透明部材にレンズを収納する構造とし、またこれらの一体物をスリット状開口部をそなえる遮光ハウジングと光センサアレイそなえる光センサ基板とで接触固定する構造とすれば、従来のスリット+レンズ+ミラーから成る光学系と比較して各部品の位置決め精度が向上し、ノイズの少ない鮮明な画像を得ることができるだけでなく、画像処理装置の一層の小型化が可能となる。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
(1)表面に1次元または2次元にレンズが配列された平板状レンズアレイプレートを2層以上積層した複層レンズアレイと、
上記複層レンズアレイの少なくとも前方、また必要に応じてその後方にも配置した1つまたは2つのプリズム状透明部材と、
1次元に光センサを配列した光センサアレイとをそなえ、
被読取画像から射出された光束の進路を、上記プリズム状透明部材により変化させて、上記光センサアレイで受光する仕組みになるイメージセンサにおいて、
上記複層レンズアレイの前方のプリズム状透明部材の光束入射面に直接、受光用のスリットを設けたことを特徴とするイメージセンサ。
(1)表面に1次元または2次元にレンズが配列された平板状レンズアレイプレートを2層以上積層した複層レンズアレイと、
上記複層レンズアレイの少なくとも前方、また必要に応じてその後方にも配置した1つまたは2つのプリズム状透明部材と、
1次元に光センサを配列した光センサアレイとをそなえ、
被読取画像から射出された光束の進路を、上記プリズム状透明部材により変化させて、上記光センサアレイで受光する仕組みになるイメージセンサにおいて、
上記複層レンズアレイの前方のプリズム状透明部材の光束入射面に直接、受光用のスリットを設けたことを特徴とするイメージセンサ。
(2)上記(1)において、前記スリットが、スリット状透光部と遮光部とで構成されることを特徴とするイメージセンサ。
(3)上記(1)において、前記スリットが、断面が台形で、その傾斜角が複合レンズアレイの視野角と同じかまたはそれよりも大きい角度を有する凸条で構成されることを特徴とするイメージセンサ。
(4)表面に1次元または2次元にレンズが配列された平板状レンズアレイプレートを2層以上積層した複層レンズアレイと、
上記複層レンズアレイの少なくとも前方、また必要に応じてその後方にも配置した1つまたは2つのプリズム状透明部材と、
1次元に光センサを配列した光センサアレイとをそなえ、
被読取画像から射出された光束の進路を、上記プリズム状透明部材により変化させて、上記光センサアレイで受光する仕組みになるイメージセンサにおいて、
上記被読取画像の1画素と、該1画素に対応する上記光センサアレイの1画素部分とを結ぶ光線のうち、2層以上のレンズの中央を通過する光線を主光線としたとき、
上記プリズム状透明部材を構成する面のうち、上記光束の進路を変化させる面の法線と上記主光線とのなす角度を、上記プリズム状透明部材の臨界角と上記複層レンズアレイの視野角とを足した角度と同一かまたはそれよりも大きくしたことを特徴とするイメージセンサ。
上記複層レンズアレイの少なくとも前方、また必要に応じてその後方にも配置した1つまたは2つのプリズム状透明部材と、
1次元に光センサを配列した光センサアレイとをそなえ、
被読取画像から射出された光束の進路を、上記プリズム状透明部材により変化させて、上記光センサアレイで受光する仕組みになるイメージセンサにおいて、
上記被読取画像の1画素と、該1画素に対応する上記光センサアレイの1画素部分とを結ぶ光線のうち、2層以上のレンズの中央を通過する光線を主光線としたとき、
上記プリズム状透明部材を構成する面のうち、上記光束の進路を変化させる面の法線と上記主光線とのなす角度を、上記プリズム状透明部材の臨界角と上記複層レンズアレイの視野角とを足した角度と同一かまたはそれよりも大きくしたことを特徴とするイメージセンサ。
(5)上記(4)において、前記複層レンズアレイおよび前記1つまたは2つのプリズム状透明部材からなる光学系全体を、複層レンズアレイを通過する主光線が被読取画像面と平行になるように傾けたことを特徴とするイメージセンサ。
(6)上記(4)または(5)において、前記複層レンズアレイの上流側のプリズム状透明部材の光束入射面に直接、スリット状透光部と遮光部とで構成されるスリットを設けたことを特徴とするイメージセンサ。
(7)上記(4)または(5)において、前記複層レンズアレイの上流側のプリズム状透明部材の光束入射面に直接、断面が台形で、その傾斜角が複合レンズアレイの視野角と同じかまたはそれ以上の角度を有する凸条で構成されるスリットを設けたことを特徴とするイメージセンサ。
(8)表面に1次元または2次元にレンズが配列された平板状レンズアレイプレートを2層以上積層した複層レンズアレイを挟んで、その前後に、被読取画像から射出された光束の進路および平板状レンズアレイプレートを通過した光束の進路を変化させる一対のプリズム状透明部材を接触配置すると共に、この接触配置により一体化した上記複層レンズアレイと一対のプリズム状透明部材とを、スリット状開口部をそなえる遮光ハウジングと光センサアレイをそなえる光センサ基板とで接触固定したことを特徴とするイメージセンサ。
(9)上記(8)において、前記被読取画像の1画素と、該1画素に対応する上記光センサアレイの1画素部分とを結ぶ光線のうち、レンズの中央を通過する光線を主光線としたとき、
上記プリズム状透明部材を構成する面のうち、上記光束の進路を変化させる面の法線と上記主光線とのなす角度を、上記プリズム状透明部材の臨界角と上記複層レンズアレイの視野角とを足した角度と同一かそれよりも大きくしたことを特徴とするイメージセンサ。
上記プリズム状透明部材を構成する面のうち、上記光束の進路を変化させる面の法線と上記主光線とのなす角度を、上記プリズム状透明部材の臨界角と上記複層レンズアレイの視野角とを足した角度と同一かそれよりも大きくしたことを特徴とするイメージセンサ。
(10)上記(9)において、前記複層レンズアレイおよびそれを挟む一対のプリズム状透明部材からなる光学系全体を、複層レンズアレイを通過する主光線が被読取画像面と平行になるように傾けたことを特徴とするイメージセンサ。
(11)上記(8)、(9)または(10)において、前記複層レンズアレイの上流側のプリズム状透明部材の光束入射面に直接、スリット状透光部と遮光部とで構成されるスリットを設けたことを特徴とするイメージセンサ。
(12)上記(8)、(9)または(10)において、前記複層レンズアレイの上流側のプリズム状透明部材の光束入射面に直接、断面が台形で、その傾斜角が複合レンズアレイの視野角と同じかまたはそれ以上の角度を有する凸条で構成されるスリットを設けたことを特徴とするイメージセンサ。
(13)上記(1)〜(12)のいずれかに記載のイメージセンサを備える画像読取装置。
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
プリズム反射面の法線と主光線のなす角度を、「プリズムの臨界角」と「レンズアレイの視野角」とを足した角度と同一かまたはそれより大きくすることにより、プリズム反射面に入射する光線の全てを全反射させることが可能となる。従って、プリズム反射面に金属反射膜等を設ける必要がなくなる。
また、正立等倍結像系として平板型レンズアレイを用いた場合、ゴースト発生を防止するために、レンズアレイ上部にスリット部品を設ける必要があるが、本発明では、プリズム部材に直接スリットを設ける構造としたので、部品数を少なくすることができ、また小型化も達成される。
さらに、プリズム部材にレンズを収納する構造として、プリズム部材とスリットを一体化することにより、従来のスリット+レンズ+ミラーから成る光学系と比較して各部品の位置決め精度が格段に向上し、ノイズの少ない鮮明な画像を得ることができる。また、より一層の小型化が達成される。
プリズム反射面の法線と主光線のなす角度を、「プリズムの臨界角」と「レンズアレイの視野角」とを足した角度と同一かまたはそれより大きくすることにより、プリズム反射面に入射する光線の全てを全反射させることが可能となる。従って、プリズム反射面に金属反射膜等を設ける必要がなくなる。
また、正立等倍結像系として平板型レンズアレイを用いた場合、ゴースト発生を防止するために、レンズアレイ上部にスリット部品を設ける必要があるが、本発明では、プリズム部材に直接スリットを設ける構造としたので、部品数を少なくすることができ、また小型化も達成される。
さらに、プリズム部材にレンズを収納する構造として、プリズム部材とスリットを一体化することにより、従来のスリット+レンズ+ミラーから成る光学系と比較して各部品の位置決め精度が格段に向上し、ノイズの少ない鮮明な画像を得ることができる。また、より一層の小型化が達成される。
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明では、複層レンズアレイの前方のプリズム状透明部材(以下、第1のプリズム状透明部材という)の光束入射面に直接、受光用のスリットを設ける構造とする。
従来のように、第1のプリズム状透明部材の前方にスリット部品を設置した場合には、その分部品数が増大するだけでなく、小型化の妨げになっていたのであるが、本発明に従い、第1のプリズム状透明部材に直接スリットを設けるようにすれば、部品数の減少のみならず、装置の小型化が可能となる。
本発明では、複層レンズアレイの前方のプリズム状透明部材(以下、第1のプリズム状透明部材という)の光束入射面に直接、受光用のスリットを設ける構造とする。
従来のように、第1のプリズム状透明部材の前方にスリット部品を設置した場合には、その分部品数が増大するだけでなく、小型化の妨げになっていたのであるが、本発明に従い、第1のプリズム状透明部材に直接スリットを設けるようにすれば、部品数の減少のみならず、装置の小型化が可能となる。
上記した受光用スリットの形成に際しては、次の2とおりの方法が好適である。
第1の方法は、第1のプリズム状透明部材の光束入射面に、図2に示すように、スリット状透光部6と遮光部7とを設け、スリットとして機能するスリット状透光部6以外の領域については光を通さないようにするものである。
なお、かような遮光部7の形成に際しては、その領域の表面粗さを粗くして光を散乱させる方法や、その領域に遮光性の塗膜を付与する方法が有利に適合する。
第1の方法は、第1のプリズム状透明部材の光束入射面に、図2に示すように、スリット状透光部6と遮光部7とを設け、スリットとして機能するスリット状透光部6以外の領域については光を通さないようにするものである。
なお、かような遮光部7の形成に際しては、その領域の表面粗さを粗くして光を散乱させる方法や、その領域に遮光性の塗膜を付与する方法が有利に適合する。
第2の方法は、第1のプリズム状透明部材の光束入射面に、図3に示すように、断面が台形で、その上底面がスリット状に延びる凸条8を設けることによって、スリットを形成するものである。
この方法によって、スリットの機能を発揮させるためには、図3(b)にθSで示す台形断面の傾斜角の大きさが重要で、この傾斜角θSを複合レンズアレイの視野角θと同じかまたはそれよりも大きい角度とする必要がある。というのは、傾斜角θSが視野角θよりも小さいと台形の斜面で光が反射され、この反射された光りが迷光となって、光センサアレイにおけるノイズとなり、受光精度を劣化させるからである。ここに、図3の形状を有するプリズム部材は樹脂の射出成形で作製することができる。
なお、この傾斜角θSがあまりに大きくなると、例えば図7に示すように、ハウジングの該当部とのはめ合い位置決めがしにくくなるため、傾斜角θSの大きさは視野角θよりも最大で30°程度大きい角度範囲とすることが好ましい。
この方法によって、スリットの機能を発揮させるためには、図3(b)にθSで示す台形断面の傾斜角の大きさが重要で、この傾斜角θSを複合レンズアレイの視野角θと同じかまたはそれよりも大きい角度とする必要がある。というのは、傾斜角θSが視野角θよりも小さいと台形の斜面で光が反射され、この反射された光りが迷光となって、光センサアレイにおけるノイズとなり、受光精度を劣化させるからである。ここに、図3の形状を有するプリズム部材は樹脂の射出成形で作製することができる。
なお、この傾斜角θSがあまりに大きくなると、例えば図7に示すように、ハウジングの該当部とのはめ合い位置決めがしにくくなるため、傾斜角θSの大きさは視野角θよりも最大で30°程度大きい角度範囲とすることが好ましい。
また、本発明では、プリズム状透明部材を構成する面のうち、上記光束の進路を変化させる面の法線と上記主光線とのなす角度を、上記プリズム状透明部材の臨界角θCと上記複層レンズアレイの視野角θとを足した角度と同一かまたはそれよりも大きくすることによって、プリズム反射面に入射する光線の全てを全反射させることが可能となる。
以下、図4に示す具体例で説明する。図4において、構成の骨子は前掲した図1と共通するので同一の番号を付して説明する。
複層レンズアレイの前方の第1のプリズム状透明部材2の光束入射面の法線は、主光線と平行である。プリズムの屈折率はn=1.53、従って臨界角θCは40.8°であり、プリズムの斜面(反射面)における主光線の入射角は49°とした。また、レンズアレイの視野角は7°とした。この場合、最外側の光線の斜面への入射角βは、β=49−7=41°>θCとなり、全ての光線が斜面で全反射して、レンズアレイに導かれるようになった。なお、第1のプリズムの光束射出面とレンズアレイは、図4に示すように、原稿面と垂直ではなく、8°傾けて配置した。
複層レンズアレイの後方のプリズム状透明部材(以下、第2のプリズム状透明部材という)の光線入射面も、同様に8°傾け、プリズム反射面における主光線の入射角αを49°として、全ての光線が斜面で全反射するようにした。
複層レンズアレイの前方の第1のプリズム状透明部材2の光束入射面の法線は、主光線と平行である。プリズムの屈折率はn=1.53、従って臨界角θCは40.8°であり、プリズムの斜面(反射面)における主光線の入射角は49°とした。また、レンズアレイの視野角は7°とした。この場合、最外側の光線の斜面への入射角βは、β=49−7=41°>θCとなり、全ての光線が斜面で全反射して、レンズアレイに導かれるようになった。なお、第1のプリズムの光束射出面とレンズアレイは、図4に示すように、原稿面と垂直ではなく、8°傾けて配置した。
複層レンズアレイの後方のプリズム状透明部材(以下、第2のプリズム状透明部材という)の光線入射面も、同様に8°傾け、プリズム反射面における主光線の入射角αを49°として、全ての光線が斜面で全反射するようにした。
このように、反射面の法線と主光線とのなす角度を、プリズム状透明部材の臨界角とレンズアレイの視野角とを足した角度よりも大きくした場合には、光学系が全体として傾き、その分ユニット全体の厚みが増大する不利が生じるので、反射面の法線と主光線とのなす角度は、プリズム状透明部材の臨界角とレンズアレイの視野角とを足した角度よりも最大で10°程度大きい角度範囲とすることが好ましい。
また、第1のプリズムの光線入射面には、視野角外の光線を遮光するようにスリット状開口部を設け、その以外の領域には遮光印刷を施した。
また、第1のプリズムの光線入射面には、視野角外の光線を遮光するようにスリット状開口部を設け、その以外の領域には遮光印刷を施した。
なお、マイクロレンズアレイにおいても、レンズ以外の領域は遮光膜を形成し、さらに少なくともレンズ第1面(第1のプリズムに最も近い面)には、厚みがレンズ径の50%以上ある遮光壁構造を形成することは、不要なゴースト光、フレア光を遮光する上で、とりわけ有利である。
上記の例では、プリズム状透明部材を、複層レンズアレイを挟んでその前後に2つ配置した場合について示したが、本発明はこれだけに限るものではなく、図5に示すように、複層レンズアレイの前方のみに1つだけ配置する構造としてもよい。
また、図4,5においても、スリットとしては、図2,図3に示した構造とすることが好ましい。
また、図4,5においても、スリットとしては、図2,図3に示した構造とすることが好ましい。
次に、本発明では、複層レンズアレイおよび第1,第2のプリズム状透明部材からなる光学系全体を、複層レンズアレイを通過する主光線が被読取画像面と平行になるように傾けることによって、装置の一層の小型化を図ることができる。
すなわち、前掲図4,5の場合は、レンズアレイ位置での主光線が原稿面から8°傾いているので、その分ユニット全体の厚みが増大する。
しかしながら、図6に示すように、第1のプリズム、レンズアレイ、第2のプリズムを一体として回転させ、レンズアレイ位置での主光線を原稿面と平行にすると、図4の光学系に比べて、ユニット全体の厚みを薄くすることが可能になる。
また、光学系を傾けたことによる主光線の傾きを補正するために、第1のプリズムの入射面および第2のプリズムの射出面を傾けているが、このような補正を行うことにより、原稿の浮きに対する読取画像の位置ずれを小さくすることができる。
すなわち、前掲図4,5の場合は、レンズアレイ位置での主光線が原稿面から8°傾いているので、その分ユニット全体の厚みが増大する。
しかしながら、図6に示すように、第1のプリズム、レンズアレイ、第2のプリズムを一体として回転させ、レンズアレイ位置での主光線を原稿面と平行にすると、図4の光学系に比べて、ユニット全体の厚みを薄くすることが可能になる。
また、光学系を傾けたことによる主光線の傾きを補正するために、第1のプリズムの入射面および第2のプリズムの射出面を傾けているが、このような補正を行うことにより、原稿の浮きに対する読取画像の位置ずれを小さくすることができる。
なお、図6においても、スリットとしては、図2,図3のいずれかに示したスリット構造とすることが好ましい。
また、この場合も、図5と同様、プリズム状透明部材はレンズアレイの前方のみに1つだけ配置する構造としてもよいのは言うまでもない。
さらに、レンズアレイの遮光構造は、図4の場合と同様にすることが好ましい。
また、この場合も、図5と同様、プリズム状透明部材はレンズアレイの前方のみに1つだけ配置する構造としてもよいのは言うまでもない。
さらに、レンズアレイの遮光構造は、図4の場合と同様にすることが好ましい。
次に、本発明では、図7に示すように、第1および第2のプリズム状透明部材2,3に複層レンズアレイ1を収納する構造とし、またこれらの一体物をスリット状開口部をそなえる遮光ハウジングと光センサアレイをそなえる光センサ基板とで接触固定する構造とすることにより、各部品の位置決め精度が向上し、ノイズの少ない鮮明な画像を得ることができ、また装置の小型化も可能になる。
図7において、番号9は、第1のプリズム状部材2の外形形状の一部分に設けたマイクロレンズアレイを接触固定するための位置決め部分、10はCCDセンサ基板11により接触固定するための位置決め部分である。これらは、全て一体で射出成型によって作製することができる。
第2のプリズム状部材2の外形形状の一部分にも同様に、複層レンズアレイ1を接触固定するための位置決め部分12と、CCDセンサ基板11により接触固定するための位置決め部分13を備えている。これらも、全て一体で射出成型により作製することができる。
そして、これらを全て囲うように、外側に遮光ハウジング14が設けられ、その内壁のしかるべき位置で、第1,第2のプリズム状部材は接触位置決め固定がなされるようになっている。
また、遮光ハウジング14には、第1のプリズム状部材2のスリット状透光部を露出させる開口部分15が設けられているが、図示したように、スリットとして図3に示した凸状スリット8を用いるようにすれば、この凸条8と開口部分15との嵌合を第1のプリズム状部材の位置決めに利用することもできる。
上述したような構造とすることによって、各部材が精度よく位置決めでき、またスリット開口部以外の部分に洩れ込む迷光を抑えることができる。
第2のプリズム状部材2の外形形状の一部分にも同様に、複層レンズアレイ1を接触固定するための位置決め部分12と、CCDセンサ基板11により接触固定するための位置決め部分13を備えている。これらも、全て一体で射出成型により作製することができる。
そして、これらを全て囲うように、外側に遮光ハウジング14が設けられ、その内壁のしかるべき位置で、第1,第2のプリズム状部材は接触位置決め固定がなされるようになっている。
また、遮光ハウジング14には、第1のプリズム状部材2のスリット状透光部を露出させる開口部分15が設けられているが、図示したように、スリットとして図3に示した凸状スリット8を用いるようにすれば、この凸条8と開口部分15との嵌合を第1のプリズム状部材の位置決めに利用することもできる。
上述したような構造とすることによって、各部材が精度よく位置決めでき、またスリット開口部以外の部分に洩れ込む迷光を抑えることができる。
また、上記の画像読取装置において、レンズアレイの視野角が、たとえば9°のときはα=51°とし、11°のときはα=53°とするなど、β≧θcとなるように、αの値を適当に設定することが好ましい。プリズム部材の屈折率が異なる場合も同様に適当な値に設定すればよい。
なお、プリズム、レンズアレイ、センサの位置は本実施例に限定されず、適宜設定することができる。例えば光学系全体の厚みを薄くするために、光学系全体を傾けてもよい。
なお、プリズム、レンズアレイ、センサの位置は本実施例に限定されず、適宜設定することができる。例えば光学系全体の厚みを薄くするために、光学系全体を傾けてもよい。
また、これら全ての例において、受光用スリットについては、図2または図3に示したように、第1のプリズム状透明部材の光束入射面に直接設けることが好ましい。
そして、かようなイメージセンサを画像読取装置に搭載することにより、小型でかつ受光精度のよい画像読取装置を得ることができる。
1 レンズアレイ
2 第1のプリズム状透明部材
3 第2のプリズム状透明部材
4 光センサアレイ
5 金属反射膜
6 スリット状透光部
7 遮光部
8 凸条
9 第1のプリズム状部材に設けた位置決め部分
10 第1のプリズム状部材に設けた位置決め部分
11 CCDセンサ基板
12 第2のプリズム状部材に設けた位置決め部分
13 第2のプリズム状部材に設けた位置決め部分
14 遮光ハウジング
15 開口部分
2 第1のプリズム状透明部材
3 第2のプリズム状透明部材
4 光センサアレイ
5 金属反射膜
6 スリット状透光部
7 遮光部
8 凸条
9 第1のプリズム状部材に設けた位置決め部分
10 第1のプリズム状部材に設けた位置決め部分
11 CCDセンサ基板
12 第2のプリズム状部材に設けた位置決め部分
13 第2のプリズム状部材に設けた位置決め部分
14 遮光ハウジング
15 開口部分
Claims (13)
- 表面に1次元または2次元にレンズが配列された平板状レンズアレイプレートを2層以上積層した複層レンズアレイと、
上記複層レンズアレイの少なくとも前方、また必要に応じてその後方にも配置した1つまたは2つのプリズム状透明部材と、
1次元に光センサを配列した光センサアレイとをそなえ、
被読取画像から射出された光束の進路を、上記プリズム状透明部材により変化させて、上記光センサアレイで受光する仕組みになるイメージセンサにおいて、
上記複層レンズアレイの前方のプリズム状透明部材の光束入射面に直接、受光用のスリットを設けたことを特徴とするイメージセンサ。 - 請求項1において、前記スリットが、スリット状透光部と遮光部とで構成されることを特徴とするイメージセンサ。
- 請求項1において、前記スリットが、断面が台形で、その傾斜角が複合レンズアレイの視野角と同じかまたはそれより大きい角度を有する凸条で構成されることを特徴とするイメージセンサ。
- 表面に1次元または2次元にレンズが配列された平板状レンズアレイプレートを2層以上積層した複層レンズアレイと、
上記複層レンズアレイの少なくとも前方、また必要に応じてその後方にも配置した1つまたは2つのプリズム状透明部材と、
1次元に光センサを配列した光センサアレイとをそなえ、
被読取画像から射出された光束の進路を、上記プリズム状透明部材により変化させて、上記光センサアレイで受光する仕組みになるイメージセンサにおいて、
上記被読取画像の1画素と、該1画素に対応する上記光センサアレイの1画素部分とを結ぶ光線のうち、2層以上のレンズの中央を通過する光線を主光線としたとき、
上記プリズム状透明部材を構成する面のうち、上記光束の進路を変化させる面の法線と上記主光線とのなす角度を、上記プリズム状透明部材の臨界角と上記複層レンズアレイの視野角とを足した角度と同一かまたはそれよりも大きくしたことを特徴とするイメージセンサ。 - 請求項4において、前記複層レンズアレイおよび前記1つまたは2つのプリズム状透明部材からなる光学系全体を、複層レンズアレイを通過する主光線が被読取画像面と平行になるように傾けたことを特徴とするイメージセンサ。
- 請求項4または5において、前記複層レンズアレイの上流側のプリズム状透明部材の光束入射面に直接、スリット状透光部と遮光部とで構成されるスリットを設けたことを特徴とするイメージセンサ。
- 請求項4または5において、前記複層レンズアレイの上流側のプリズム状透明部材の光束入射面に直接、断面が台形で、その傾斜角が複合レンズアレイの視野角と同じかまたはそれ以上の角度を有する凸条で構成されるスリットを設けたことを特徴とするイメージセンサ。
- 表面に1次元または2次元にレンズが配列された平板状レンズアレイプレートを2層以上積層した複層レンズアレイを挟んで、その前後に、被読取画像から射出された光束の進路および平板状レンズアレイプレートを通過した光束の進路を変化させる一対のプリズム状透明部材を接触配置すると共に、この接触配置により一体化した上記複層レンズアレイと一対のプリズム状透明部材とを、スリット状開口部をそなえる遮光ハウジングと光センサアレイをそなえる光センサ基板とで接触固定したことを特徴とするイメージセンサ。
- 請求項8において、前記被読取画像の1画素と、該1画素に対応する上記光センサアレイの1画素部分とを結ぶ光線のうち、レンズの中央を通過する光線を主光線としたとき、
上記プリズム状透明部材を構成する面のうち、上記光束の進路を変化させる面の法線と上記主光線とのなす角度を、上記プリズム状透明部材の臨界角と上記複層レンズアレイの視野角とを足した角度と同一かそれよりも大きくしたことを特徴とするイメージセンサ。 - 請求項9において、前記複層レンズアレイおよびそれを挟む一対のプリズム状透明部材からなる光学系全体を、複層レンズアレイを通過する主光線が被読取画像面と平行になるように傾けたことを特徴とするイメージセンサ。
- 請求項8,9または10において、前記複層レンズアレイの上流側のプリズム状透明部材の光束入射面に直接、スリット状透光部と遮光部とで構成されるスリットを設けたことを特徴とするイメージセンサ。
- 請求項8,9または10において、前記複層レンズアレイの上流側のプリズム状透明部材の光束入射面に直接、断面が台形で、その傾斜角が複合レンズアレイの視野角と同じかまたはそれ以上の角度を有する凸条で構成されるスリットを設けたことを特徴とするイメージセンサ。
- 請求項1〜12のいずれかに記載のイメージセンサを備える画像読取装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005166559A JP2006343381A (ja) | 2005-06-07 | 2005-06-07 | イメージセンサおよび画像読取装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005166559A JP2006343381A (ja) | 2005-06-07 | 2005-06-07 | イメージセンサおよび画像読取装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006343381A true JP2006343381A (ja) | 2006-12-21 |
Family
ID=37640408
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005166559A Withdrawn JP2006343381A (ja) | 2005-06-07 | 2005-06-07 | イメージセンサおよび画像読取装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2006343381A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014223739A (ja) * | 2013-05-15 | 2014-12-04 | 株式会社リコー | 光学装置、光書込装置および画像形成装置 |
JP2016072331A (ja) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 京セラ株式会社 | 光センサモジュール |
KR20200113459A (ko) * | 2019-03-25 | 2020-10-07 | 한국과학기술연구원 | 집적화된 프리즘 분광기 |
CN112162366A (zh) * | 2020-09-01 | 2021-01-01 | 联合微电子中心有限责任公司 | 光纤与波导芯片的端面耦合装置 |
-
2005
- 2005-06-07 JP JP2005166559A patent/JP2006343381A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014223739A (ja) * | 2013-05-15 | 2014-12-04 | 株式会社リコー | 光学装置、光書込装置および画像形成装置 |
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KR20200113459A (ko) * | 2019-03-25 | 2020-10-07 | 한국과학기술연구원 | 집적화된 프리즘 분광기 |
KR102185944B1 (ko) * | 2019-03-25 | 2020-12-03 | 한국과학기술연구원 | 집적화된 프리즘 분광기 |
CN112162366A (zh) * | 2020-09-01 | 2021-01-01 | 联合微电子中心有限责任公司 | 光纤与波导芯片的端面耦合装置 |
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