JP2010224164A - 正立等倍レンズアレイプレート、光走査ユニットおよび画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】迷光を好適に除去する。
【解決手段】正立等倍レンズアレイプレート１１は、第１面２４ｃに規則的に配置された複数の第１レンズ２４ａと、第１面２４ｃに対向する第２面２４ｄに規則的に配置された複数の第２レンズ２４ｂとを有する第１レンズアレイプレート２４と、第３面２６ｃに規則的に配置された複数の第３レンズ２６ａと、第３面２６ｃに対向する第４面２６ｄに規則的に配置された複数の第４レンズ２６ｂとを有する第２レンズアレイプレート２６とを備える。第１レンズアレイプレート２４と第２レンズアレイプレート２６は、対応するレンズの組が共軸のレンズ系を構成するように第２面２４ｄと第３面２６ｃとを対向させて積層され、第１面２４ｃ側の原稿Ｇからの光を受けて、第４面２６ｄ側の像面に原稿Ｇの正立等倍像を形成する。第２レンズ２４ｂは、隣接するレンズ間の隙間がなくなるように配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像読取装置や画像形成装置に用いられる正立等倍レンズアレイプレート並びに該正立等倍レンズアレイプレートを用いた光走査ユニットおよび画像読取装置に関する。

従来、スキャナ等の画像読取装置として、正立等倍結像光学系を用いた装置が知られている。正立等倍結像光学系を用いた場合、縮小結像光学系の場合よりも装置をコンパクトにすることができる。画像読取装置の場合、正立等倍結像光学系は、ライン状光源と、正立等倍レンズアレイと、ラインイメージセンサから構成される。

正立等倍結像光学系における正立等倍レンズアレイとしては、正立等倍像を結像可能なロッドレンズアレイが用いられる。ロッドレンズアレイは、通常はレンズアレイの長手方向（画像読取装置の主走査方向）にロッドレンズが配列される。ロッドレンズの列数を増加することで、光量伝達率の向上、透過光量ムラの低減が図れるが、ロッドレンズアレイの場合、ロッドレンズの列数は、価格とのかねあいで１〜２列が一般的である。

一方、正立等倍レンズアレイとして、片面または両面に複数の微小凸レンズを規則的に配列した透明な平板状レンズアレイプレートを、個々の凸レンズの光軸が一致するように複数枚積層した正立等倍レンズアレイプレートも構成可能である。このような正立等倍レンズアレイプレートは、射出成型などの方法により形成できるため、複数列の正立等倍レンズアレイを比較的安価に製造することができる（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−３７８９１号公報

ところで、正立等倍レンズアレイプレートでは、隣接したレンズ間に光線を隔離するための壁が無いため、正立等倍レンズアレイプレートに斜めに入射した光線が、プレート内部を斜めに進んで隣接した凸レンズに入り込み、出射してノイズ（ゴーストともいう）を発生するという迷光の問題がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、迷光を好適に除去することのできる正立等倍レンズアレイプレート、該正立等倍レンズアレイプレートを用いた光走査ユニットおよび画像読取装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の正立等倍レンズアレイプレートは、第１面に規則的に配置された複数の第１レンズと、第１面に対向する第２面に規則的に配置された複数の第２レンズとを有する第１レンズアレイプレートと、第３面に規則的に配置された複数の第３レンズと、第３面に対向する第４面に規則的に配置された複数の第４レンズとを有する第２レンズアレイプレートとを備え、第１レンズアレイプレートと第２レンズアレイプレートが、対応するレンズの組が共軸のレンズ系を構成するように第２面と第３面とを対向させて積層され、第１面側のライン状光源からの光を受けて、第４面側の像面にライン状光源の正立等倍像を形成する正立等倍レンズアレイプレートである。この正立等倍レンズアレイプレートにおいて、第２レンズおよび／または第３レンズは、隣接するレンズ間の隙間がなくなるように配置されている。

この態様によると、第２レンズおよび／または第３レンズのレンズ間の隙間がなくなるよう形成されていることにより、ライン状光源から第１レンズアレイプレートに斜めに入射した光線の少なくとも一部は、第２レンズおよび／または第３レンズの境界部分で全反射または屈折するため、第２レンズアレイプレートを直接通り抜け難くなる。これにより、例えば第２レンズおよび第３レンズのレンズ間に平坦部を設けた場合と比較して、像面に迷光が入射するのを抑制することができる。

第２レンズおよび／または第３レンズは、レンズ径がレンズピッチ以上となるように形成されていてもよい。この場合、隣接するレンズの端部が接しているかまたは一部が重なり合っている完全に隙間がない状態とすることができ、迷光を好適に除去することができる。

本発明の別の態様もまた、正立等倍レンズアレイプレートである。この正立等倍レンズアレイプレートは、第１面に規則的に配置された複数の第１レンズと、第１面に対向する第２面に規則的に配置された複数の第２レンズとを有する第１レンズアレイプレートと、第３面に規則的に配置された複数の第３レンズと、第３面に対向する第４面に規則的に配置された複数の第４レンズとを有する第２レンズアレイプレートとを備え、第１レンズアレイプレートと第２レンズアレイプレートが、対応するレンズの組が共軸のレンズ系を構成するように第２面と第３面とを対向させて積層され、第１面側のライン状光源からの光を受けて、第４面側の像面にライン状光源の正立等倍像を形成する正立等倍レンズアレイプレートであって、第２レンズおよび／または第３レンズは、レンズピッチに対するレンズ径の比が、０．９５以上となるように形成されている。

このように隣接するレンズ間の隙間が非常に小さい状態に第２レンズおよび／または第３レンズを配置した場合も、迷光を好適に除去することができる正立等倍レンズアレイプレートを実現できる。

第１面および第４面上には、迷光を除去するための遮光壁が設けられていてもよい。この遮光壁の高さは、最大視野角までの光線を除去できるように設定されることが好ましい。この場合、迷光をより好適に除去できるようになる。

本発明の別の態様は、光走査ユニットである。この光走査ユニットは、被読取画像に光を照射するライン状光源と、被読取画像から反射した光を集光する上述の正立等倍レンズアレイプレートと、正立等倍レンズアレイプレートを透過した光を受光するラインイメージセンサとを備える。

この態様によると、上述の正立等倍レンズアレイプレートを用いて光走査ユニットを構成しているので、ラインイメージセンサは、ノイズの低減された正立等倍像を受光することができる。

本発明のさらに別の態様は、画像読取装置である。この装置は、光走査ユニットと、光走査ユニットによって検出された画像信号を処理する画像処理部とを備える。

この態様によると、上述の光走査ユニットを用いて画像読取装置を構成しているので、ノイズが好適に除去された良質の画像データを生成できる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、迷光を好適に除去することのできる正立等倍レンズアレイプレート、該正立等倍レンズアレイプレートを用いた光走査ユニットおよび画像読取装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る画像読取装置を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る正立等倍レンズアレイプレートを説明するための図である。 第１レンズアレイプレートの第１面側を示す平面図である。 第１レンズアレイプレートの第２面側を示す平面図である。 比較例に係る正立等倍レンズアレイプレートの動作を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る正立等倍レンズアレイプレートの動作を説明するための図である。 本発明の別の実施の形態に係る正立等倍レンズアレイプレートを説明するための図である。 本発明のさらに別の実施の形態に係る正立等倍レンズアレイプレートを説明するための図である。 第１面〜第４面のレンズ径を変化させた場合のノイズ比の変化を示す図である。 レンズ径を変化させたときのノイズ比の変化を示す図である。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像読取装置１００を説明するための図である。図１に示すように、画像読取装置１００は、光走査ユニット１０、原稿Ｇを載置する原稿台としてのガラス板１４、光走査ユニット１０を走査する駆動機構（図示せず）、光走査ユニット１０によって読み取られたデータを処理する画像処理部（図示せず）等を備える。

光走査ユニット１０は、ガラス板１４上に載置された原稿Ｇに光を照射するライン状光源１６と、原稿Ｇからの反射光を集光する正立等倍レンズアレイプレート１１と、正立等倍レンズアレイプレート１１により集光された光を受けるラインイメージセンサ（光電変換素子）２０と、ライン状光源１６、正立等倍レンズアレイプレート１１およびラインイメージセンサ２０を固定する筐体１２とを備える。

筐体１２は、略直方体形状に形成されており、筐体１２の上面には第１凹部１２ａおよび第２凹部１２ｂが形成され、下面には第３凹部１２ｃが形成されている。筐体１２は、樹脂の射出成形により形成される。射出成形により筐体１２を形成することにより、筐体１２を容易に形成でき、安価とすることができる。第１凹部１２ａ内には、ライン状光源１６が斜めに固定されている。ライン状光源１６は、照射光の光軸が、正立等倍レンズアレイプレート１１の光軸Ａｘとガラス板１４の上面との交点を通るように固定される。

第２凹部１２ｂには、正立等倍レンズアレイプレート１１が固定されている。第３凹部１２ｃには、ラインイメージセンサ２０を備えた基板２２が取り付けられている。基板２２は、その上面が第３凹部１２ｃに設けられた段差部１２ｄに当接するように固定されている。

正立等倍レンズアレイプレート１１は、後述するように、複数の凸レンズを両面に形成した第１レンズアレイプレート２４、第２レンズアレイプレート２５が対応するレンズの組が共軸のレンズ系を構成するように積層されたものである。第１レンズアレイプレート２４、第２レンズアレイプレート２５は、ホルダ３０により積層状態で保持されている。正立等倍レンズアレイプレート１１は、その長手方向が主走査方向に、短手方向が副走査方向に一致するように画像読取装置１００に装着される。

正立等倍レンズアレイプレート１１は、上方に位置する原稿Ｇから反射されたライン状の光を受けて、下方に位置する像面、すなわちラインイメージセンサ２０の受光面に正立等倍像を形成する。画像読取装置１００は、光走査ユニット１０を副走査方向に走査することにより、原稿Ｇを読み取ることができる。

図２は、本発明の実施形態に係る正立等倍レンズアレイプレート１１を説明するための図である。図２は、光走査ユニット１０の主走査方向における断面の一部を示している。図２において、縦方向が正立等倍レンズアレイプレート１１の主走査方向（長手方向）であり、奥行き方向が副走査方向（短手方向）である。

上述したように、正立等倍レンズアレイプレート１１は、第１レンズアレイプレート２４と第２レンズアレイプレート２６とが積層されて構成されている。第１レンズアレイプレート２４および第２レンズアレイプレート２６は、板厚ｔの長方形状のプレートであり、その両面には複数の凸レンズが配列形成されている。すなわち、第１レンズアレイプレート２４の一方の面である第１面２４ｃ上には、複数の第１レンズ２４ａが規則的に配列されており、第１面２４ｃに対向する第２面２４ｄ上には、複数の第２レンズ２４ｂが規則的に配列されている。また、第２レンズアレイプレート２６の一方の面である第３面２６ｃ上には、複数の第３レンズ２６ａが規則的に配列されており、第３面２６ｃに対向する第４面２６ｄ上には、複数の第４レンズ２６ｂが規則的に配列されている。本実施の形態では、第１レンズ２４ａ、第２レンズ２４ｂ、第３レンズ２６ａ、第４レンズ２６ｂの形状を球面としたが、非球面であってもよい。

第１レンズアレイプレート２４および第２レンズアレイプレート２６は、射出成形により形成される。第１レンズアレイプレート２４および第２レンズアレイプレート２６の材質は、射出成形に使用可能で、必要な波長帯域の光に対して光透過性が高く、吸水性の低いものが望ましい。望ましい材質としては、シクロオレフィン系樹脂や、オレフィン系樹脂、ノルボルネン系樹脂、ポリカーボネートなどを例示することができる。

図３は、第１レンズアレイプレート２４の第１面２４ｃ側を示す平面図である。図３に示すように、複数の第１レンズ２４ａは、第１レンズアレイプレート２４の長手方向に沿って一列に、レンズピッチＰ１で第１面２４ｃ上に配列されている。第１レンズ２４ａのレンズ径Ｄ１は、レンズピッチＰ１よりも小さく形成されている。従って、隣接する第１レンズ２４ａの間には、レンズが形成されていない第１平坦部２４ｅが設けられている。

図４は、第１レンズアレイプレート２４の第２面２４ｄ側を示す平面図である。図４に示すように、複数の第２レンズ２４ｂは、第１レンズアレイプレート２４の長手方向に沿って一列に、レンズピッチＰ２で第２面２４ｄ上に配列されている。第２レンズ２４ｂのレンズピッチＰ２は、第１レンズ２４ａのレンズピッチＰ１と同じである。第２レンズ２４ｂのレンズ径Ｄ２は、レンズピッチＰ２と等しく形成されている。従って、隣り合う第２レンズ２４ｂ同士は端部が接している。すなわち、第１レンズアレイプレート２４の第２面２４ｄ上の第２レンズ２４ｂは、隣接するレンズ間の隙間がなくなるように形成されている。

第２レンズアレイプレート２６の第３面２６ｃ上には、第２レンズアレイプレート２６の長手方向に沿って一列に、レンズピッチＰ３で第３レンズ２６ａが配列されている。また、第２レンズアレイプレート２６の第４面２６ｄ上には、第２レンズアレイプレート２６の長手方向に沿って一列に、レンズピッチＰ４で第４レンズ２６ｂが配列されている。レンズピッチＰ２およびレンズピッチＰ３は、第１レンズ２４ａのレンズピッチＰ１と等しい。また、第３レンズ２６ａのレンズ径Ｄ３および第４レンズ２６ｂのレンズ径Ｄ４は、第１レンズ２４ａのレンズ径Ｄ１と等しい。レンズ径Ｄ１がレンズピッチＰ１よりも小さいので、隣接する第３レンズ２６ａ間、隣接する第４レンズ２６ｂ間には図２に示すようにそれぞれ第３平坦部２６ｅ、第４平坦部２６ｆが設けられている。

このようにレンズが形成された第１レンズアレイプレート２４と第２レンズアレイプレート２６は、対応する第１レンズ２４ａ、第２レンズ２４ｂ、第３レンズ２６ａ、第４レンズ２６ｂの組が共軸のレンズ系を構成するように第２面２４ｄと第３面２６ｃとを対向させて積層される。

上述したように、第１レンズアレイプレート２４、第２レンズアレイプレート２６は、ホルダ３０により積層状態で保持されている。このホルダ３０は、図１に示すように中空の四角柱形状に形成されており、その内部に第１レンズアレイプレート２４と第２レンズアレイプレート２６が挿入されるようになっている。あるいは、中空四角柱形状のホルダを２つの部分に分離し、該２つの部分を第１レンズアレイプレート２４、第２レンズアレイプレート２６に被せる構成としてもよい。ホルダ３０の第１面部３０ａには、第１レンズアレイプレート２４の複数の第１レンズ２４ａと対応する複数の第１貫通孔３０ｃが形成されている。また、第１面部３０ａと対向するホルダ３０の第２面部３０ｂには、第２レンズアレイプレート２６の複数の第２レンズ２４ｂと対応する複数の第２貫通孔３０ｄが形成されている。第１貫通孔３０ｃ、第２貫通孔３０ｄは、円柱状の貫通孔である。

第１貫通孔３０ｃ、第２貫通孔３０ｄは、同一形状で、第１面部３０ａ、第２面部３０ｂの長手方向に沿って一列に、同一ピッチで配列されており、対応する２つの貫通孔の中心軸が一致している。第１貫通孔３０ｃ、第２貫通孔３０ｄの直径は、第１レンズ２４ａ、第４レンズ２６ｂのレンズ径Ｄ１と略同じか、または若干小さく形成されている。また、第１貫通孔３０ｃ、第２貫通孔３０ｄの配列ピッチは、第１レンズ２４ａ、第４レンズ２６ｂのレンズピッチＰ１と同一である。

ホルダ３０の第１面部３０ａおよび第２面部３０ｂは、遮光性材料により一体に形成されている。成形方法は、たとえば射出成形であってよい。遮光性材料としては、射出成型に使用可能で、且つ必要な波長帯域の光に対して遮光性が高い材料が望ましく、たとえば黒色のＡＢＳ樹脂を例示することができる。

第１レンズアレイプレート２４をホルダ３０内に挿入した状態において、複数の第１レンズ２４ａは、各々対応する第１面部３０ａの第１貫通孔３０ｃに嵌入されている。また、第２レンズアレイプレート２６をホルダ３０内に挿入した状態において、複数の第４レンズ２６ｂは、各々対応する第２面部３０ｂの第２貫通孔３０ｄに嵌入されている。

このように組み付けられることにより、第１レンズアレイプレート２４の第１面２４ｃは、第１レンズ２４ａ以外の領域がホルダ３０の第１面部３０ａにより覆われた状態となっている。また、第２レンズアレイプレート２６の第４面２６ｄは、第４レンズ２６ｂ以外の領域がホルダ３０の第２面部３０ｂにより覆われた状態となっている。

ホルダ３０の第１面部３０ａおよび第２面部３０ｂは、上述したように遮光性材料により形成されている。従って、第１レンズ２４ａの周囲を囲う第１面部３０ａの部位は、第１レンズ２４ａへ迷光が入射するのを遮断する第１遮光壁３０ｅとして機能する。また、第４レンズ２６ｂの周囲を囲う第２面部３０ｂの部位は、第２レンズ２４ｂから迷光が出射するのを遮断する第２遮光壁３０ｆとして機能する。

ホルダ３０の第１面部３０ａおよび第２面部３０ｂの厚みを調整することで、第１遮光壁３０ｅ、第２遮光壁３０ｆの高さを変えることができる。第１遮光壁３０ｅ、第２遮光壁３０ｆの高さは、所定の最大視野角までの光線を除去できる高さに設定される。

以上のように構成された正立等倍レンズアレイプレート１１は、第１レンズ２４ａから原稿Ｇまでの距離および第４レンズ２６ｂからラインイメージセンサ２０までの距離が所定の作動距離ＷＤとなるように、画像読取装置１００に組み込まれる。なお、本実施の形態では、第１面２４ｃ上の第１遮光壁３０ｅから原稿Ｇまでの距離および第４面２６ｄ上の第２遮光壁３０ｆからラインイメージセンサ２０までの距離を「実効的作動距離ＷＤ’」と称する。

次に、本実施の形態に係る正立等倍レンズアレイプレート１１の動作について説明する。正立等倍レンズアレイプレート１１の動作を説明する前に、まず比較例を示す。図５は、比較例に係る正立等倍レンズアレイプレート２１１の動作を説明するための図である。比較例に係る正立等倍レンズアレイプレート２１１では、第２レンズ２４ｂのレンズ径Ｐ２を第１レンズ２４ａのレンズ径Ｐ１と等しくしている。正立等倍レンズアレイプレート２１１において、その他の構成は、図２に示す正立等倍レンズアレイプレート１１と同様である。

正立等倍レンズアレイプレート２１１のある第１レンズ２４ａに最大視野角から外れた光線が入射する場合を考える。図５に示すように、第１レンズ２４ａのレンズ中心に向かう光線を主光線Ｌ１（破線）、第１レンズ２４ａの一方の端部に向かう光線をＬ２（実線）、第１レンズ２４ａの他方の端部に向かう光線をＬ３（一点鎖線）とする。

図５に示すように、光線Ｌ２は、第１遮光壁３０ｅにより除去される。一方、主光線Ｌ１および光線Ｌ３は、第１レンズ２４ａに入射し、第２面２４ｄの第２平坦部２４ｆおよび第３面２６ｃの第３平坦部２６ｅを通って、入射した第１レンズ２４ａが属するレンズ系の隣のレンズ系の第４レンズ２６ｂから出射される。この第４レンズ２６ｂから出射された光は、第２遮光壁３０ｆでは除去されずにラインイメージセンサ２０に入射し、ノイズを発生してしまう。

図６は、本発明の実施の形態に係る正立等倍レンズアレイプレート１１の動作を説明するための図である。図５と同様に、正立等倍レンズアレイプレート１１のある第１レンズ２４ａに最大視野角から外れた光線が入射する場合を考える。第１レンズ２４ａのレンズ中心に向かう光線を主光線Ｌ１（破線）、第１レンズ２４ａの一方の端部に向かう光線をＬ２（実線）、第１レンズ２４ａの他方の端部に向かう光線をＬ３（一点鎖線）とする。

図６に示すように、光線Ｌ２は、第１遮光壁３０ｅにより除去される。主光線Ｌ１および光線Ｌ３は、第１レンズ２４ａに入射する。第２面２４ｄ上の第２レンズ２４ｂは、レンズ間の隙間がなくなるように配置されていることから、主光線Ｌ１は、入射した第１レンズ２４ａが属するレンズ系の第２レンズ２４ｂによって屈折される。その後、主光線Ｌ１は、第２レンズアレイプレート２６に入射し、第２遮光壁３０ｆにより除去される。一方、光線Ｌ３は、入射した第１レンズ２４ａが属するレンズ系の隣のレンズ系の第２レンズ２４ｂによって全反射され、第１遮光壁３０ｅにより除去される。

このように、本実施の形態に係る正立等倍レンズアレイプレート１１では、第２面２４ｄ上の第２レンズ２４ｂがレンズ間の隙間がなくなるよう配置されていることにより、原稿Ｇから第１レンズアレイプレート２４に斜めに入射した光線の少なくとも一部は、第２レンズ２４ｂの境界部分で全反射または屈折する。この全反射または屈折した光線は、第１遮光壁３０ｅまたは第２遮光壁３０ｆにより除去される。これにより、図５の比較例に係る正立等倍レンズアレイプレート２１１よりもラインイメージセンサ２０に迷光が入射するのを抑制できるので、ノイズの低減された良質の正立等倍像を形成することができる。

図５の比較例に係る正立等倍レンズアレイプレート２１１において、斜めに入射する主光線Ｌ１および光線Ｌ３を除去しようとした場合、第２面２４ｄの第２平坦部２４ｆおよび第３面２６ｃの第３平坦部を覆う遮光部材を設ける必要がある。本実施の形態に係る正立等倍レンズアレイプレート１１によれば、このような遮光部材が不要となるので、部品点数が削減され、製造コストを低減することができる。

また、本実施の形態に係る正立等倍レンズアレイプレート１１においては、第１面２４ｃおよび第４面２６ｄの両面上に遮光壁を形成する構成としている。このように、第１面２４ｃおよび第４面２６ｄの両面上に遮光壁を形成した場合、レンズ中心を通る主光線までを一方の遮光壁で除去すれば最大視野角までの光線を除去できるようになるので、一方の面上だけに遮光壁を設ける場合と比較して遮光壁の高さを低くできる。これにより、実効的作動距離ＷＤ’を大きくすることができる。この場合、第１面２４ｃ、第４面２６ｄ上の遮光壁に遮光機能を同等に分配した場合、すなわち第１面２４ｃ、第４面２６ｄ上の遮光壁を同じ高さにした場合に、最も実効的作動距離ＷＤ’を大きくすることができる。

正立等倍レンズアレイプレート１１を光走査ユニット１０に組み込む場合、実効的作動距離ＷＤ’は、できるだけ大きいことが好ましい。実効的作動距離ＷＤ’を大きくとることにより、例えば原稿Ｇを載置したガラス板１４が撓んだ場合や、光走査ユニット１０が振動した場合であっても、ガラス板１４に正立等倍レンズアレイプレート１１が接触する事態を防止できる。

図７は、本発明の別の実施の形態に係る正立等倍レンズアレイプレート１１１を説明するための図である。正立等倍レンズアレイプレート１１１においては、第２レンズアレイプレート２６の第３面２６ｃ上の第３レンズ２６ａのレンズ径Ｄ３が、第３レンズ２６ａのレンズピッチＰ３と等しく形成されている。従って、隣り合う第３レンズ２６ａ同士は端部が接している。すなわち、第２レンズアレイプレート２６の第３面２６ｃ上の第３レンズ２６ａは、隣接するレンズ間の隙間がなくなるように形成されている。一方、第１レンズアレイプレート２４の第２レンズ２４ｂのレンズ径Ｄ２は、第２レンズ２４ｂのレンズピッチＰ２よりも小さく形成されている。従って、隣接する第２レンズ２４ｂの間には、レンズが形成されていない第２平坦部２４ｆが設けられている。

このように形成された正立等倍レンズアレイプレート１１１の動作について説明する。図５および図６と同様に、正立等倍レンズアレイプレート１１１のある第１レンズ２４ａに最大視野角から外れた光線が入射する場合を考える。第１レンズ２４ａのレンズ中心に向かう光線を主光線Ｌ１（破線）、第１レンズ２４ａの一方の端部に向かう光線をＬ２（実線）、第１レンズ２４ａの他方の端部に向かう光線をＬ３（一点鎖線）とする。

図７に示すように、光線Ｌ２は、第１遮光壁３０ｅにより除去される。主光線Ｌ１および光線Ｌ３は、第１レンズ２４ａに入射する。主光線Ｌ１および光線Ｌ３は、第２面２４ｄ上の第２平坦部２４ｆを通って第２レンズアレイプレート２に入射する。ここで、本実施の形態では、第３面２６ｃ上の第３レンズ２６ａは、レンズ間の隙間がなくなるように配置されていることから、主光線Ｌ１および光線Ｌ３は、入射した第１レンズ２４ａが属するレンズ系の隣のレンズ系の第３レンズ２６ａに入射する。主光線Ｌ１および光線Ｌ３は、この第３レンズ２６ａにより屈折され、第４面２６ｄ上の第２遮光壁３０ｆにより除去される。

このように、第３レンズ２６ａのレンズ間の隙間をなくすように構成した場合も、迷光を好適に除去でき、ノイズの低減された良質の正立等倍像を形成することができる。第１面２４ｃおよび第４面２６ｄの両面上に遮光壁を形成することにより実効的作動距離ＷＤ’を大きくすることができる点に関しては、図２に示す正立等倍レンズアレイプレート１１と同様である。

図８は、本発明のさらに別の実施の形態に係る正立等倍レンズアレイプレート２１１を説明するための図である。図８は、第１レンズアレイプレート２４の第２面２４ｄ側の要部拡大平面図である。本実施の形態においても、レンズ径Ｄ２の複数の第２レンズ２４ｂが、第１レンズアレイプレート２４の長手方向に沿って一列に、レンズピッチＰ２で第２面２４ｄ上に配列されている。

本実施の形態においては、レンズピッチＰ２がレンズ径Ｄ２よりも小さくなるように第２レンズ２４ｂが配列されている。従って、隣り合う第２レンズ２４ｂ同士は端部が重なり合っている。なお、第１面、第３面、第４面上には、図２に示す正立等倍レンズアレイプレート１１と同様に、隣接するレンズ間に平坦部が存在するように第１レンズ、第３レンズ、第４レンズがそれぞれ配列されている。

本実施の形態のように隣り合う第２レンズ２４ｂ同士の端部が重なり合うよう第２レンズ２４ｂを配置することにより、隣接する第２レンズ２４ｂ間の隙間をなくした場合においても、図２に示す正立等倍レンズアレイプレート１１と同様に迷光を好適に除去することができる。

図９は、第１面〜第４面のレンズ径を変化させた場合のノイズ比の変化を示す図である。ここでは、光線追跡シミュレーションにて、正立等倍レンズアレイプレート１１の主走査方向の領域にわたり、点状の光線をランバシャン９０度の条件で発し、像面の特定の点に到達した結像光の光量を結像光伝達光量とし、特定の点以外に到達した光量をノイズ伝達光量とした。これを主走査方向にわたるライン状で実施した。ノイズ伝達光量の総和を結像光伝達光量で割った値をノイズ比とした。光源がセンサで、像面が原稿に相当し、光線逆光の原理に基づく評価である。

シミュレーションを行った条件は、レンズ配列は一列配列、レンズ作動距離ＷＤ＝３．３ｍｍ、第１レンズアレイプレートおよび第２レンズアレイプレートの板厚ｔ＝１．６５ｍｍ、レンズピッチ＝０．６５ｍｍ、標準レンズ径＝０．６ｍｍ、屈折率ｎ＝１．５３、第１遮光壁および第２遮光壁の高さ＝０．７ｍｍ、第１貫通孔および第２貫通孔の孔径（レンズ開口径）＝０．５ｍｍ、レンズ曲率半径＝０．４ｍｍ、ＴＣ共役長＝９．９ｍｍである。標準のレンズ径を０．６ｍｍとし、レンズ径を０．８ｍｍに変更したレンズ面を「○」印で表している。例えば、一番右の列は、第１面、第２面および第４面上のレンズ径を０．８ｍｍとし、第３面上のレンズ径を０．６ｍｍにしたということを意味する。レンズピッチは０．６５ｍｍであるから、レンズ径を０．８ｍｍにした場合には、図８に示すように隣接するレンズ間の隙間はなく、レンズの端部が重なり合っている。

図９を参照すると、第１〜第４面のレンズ径を０．６ｍｍとした場合、第１面のみレンズ径を０．８ｍｍとした場合、および第４面のみレンズ径を０．８ｍｍとした場合には、ノイズ比が１．４３％と非常に大きい値となっている。一方、本実施の形態のように、第２面または第３面のレンズ径を０．８ｍｍにした場合、第１面および第４面のレンズ径にかかわらず、０．１６％以下と非常に低いノイズ比を達成している。また、第２面および第３面のみレンズ径を０．８ｍｍにした場合も０．１５％と非常に低いノイズ比を達成しているが、第１面〜第４面のレンズ径を０．８ｍｍにした場合には、０．３％と若干ノイズ比が悪くなっている。このシミュレーション結果から、第２面および／または第３面のレンズ径をレンズピッチ以上とし、レンズ間の隙間をなくすことで、ノイズ比を低減できることが分かる。

図１０は、レンズ径を変化させたときのノイズ比の変化を示す図である。ここでは、第１面および第４面のレンズ径を０．６ｍｍとし、第２面および第３面のレンズ径を０．６ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲で変化させた。ラインイメージセンサがずれたときのノイズ比の変化を調べるため、副走査方向へのラインイメージセンサのずれを０ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲で与え、光線追跡シミュレーションを行った。レンズ径以外のパラメータは、図９のシミュレーションと同様である。

図１０を参照すると、ラインイメージセンサのずれが０．６ｍｍの条件では、２面および３面のレンズ径を０．６５ｍｍ以上とすることにより、ノイズ比を１％以下にできることが分かる。つまり、２面および３面のレンズ径をレンズピッチ以上として、レンズ間の隙間をなくしたときにノイズ比を低減できる。このように、ラインイメージセンサが副走査方向にずれたときであってもノイズ比を低く保つことにより、正立等倍レンズアレイプレートとラインイメージセンサの組付公差を大きくとれる。これにより、光走査ユニットの組立がより簡易なものとなり、製造コストを低減できる。

また、図１０を参照すると、ラインイメージセンサのずれが０ｍｍの条件では、２面および３面のレンズ径を０．６２ｍｍ以上とすることにより、ノイズ比を０．５％以下にできることが分かる。つまり、レンズ間の隙間が完全にない状態だけでなく、レンズピッチに対するレンズ径の比が０．６２ｍｍ／０．６５ｍｍ＝０．９５以上となるような非常に小さい場合であっても、ノイズ比を低減できる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

上述の実施の形態では、各レンズ面のレンズを主走査方向に一列に配列したが、レンズの配列パターンはこれに限定されず、たとえば、レンズを主走査方向に２列に配列した場合や、正方配列で配置した場合でも、本発明を適用することができる。

また、上述の実施の形態では、第１レンズアレイプレートおよび第２レンズアレイプレートを保持するホルダを用いて、第１面および第４面上の遮光壁を構成したが、第１面および第４面上に直接遮光壁を形成してもよい。たとえば、第１面および第４面上に黒色樹脂塗料を積層させて所望の厚みとすることにより、遮光壁を形成できる。

１０ 光走査ユニット、 １１、１１１ 正立等倍レンズアレイプレート、 ２０ ラインイメージセンサ、 ２４ 第１レンズアレイプレート、 ２４ａ 第１レンズ、 ２４ｂ 第２レンズ、 ２４ｃ 第１面、 ２４ｄ 第２面、 ２６ 第２レンズアレイプレート、 ２６ａ 第３レンズ、 ２６ｂ 第４レンズ、 ２６ｃ 第３面、 ２６ｄ 第４面、 １００ 画像読取装置。

Claims (6)

1. 第１面に規則的に配置された複数の第１レンズと、前記第１面に対向する第２面に規則的に配置された複数の第２レンズとを有する第１レンズアレイプレートと、
   第３面に規則的に配置された複数の第３レンズと、前記第３面に対向する第４面に規則的に配置された複数の第４レンズとを有する第２レンズアレイプレートと、を備え、
   前記第１レンズアレイプレートと前記第２レンズアレイプレートが、対応するレンズの組が共軸のレンズ系を構成するように前記第２面と前記第３面とを対向させて積層され、第１面側のライン状光源からの光を受けて、前記第４面側の像面にライン状光源の正立等倍像を形成する正立等倍レンズアレイプレートであって、
   前記第２レンズおよび／または前記第３レンズは、隣接するレンズ間の隙間がなくなるように配置されていることを特徴とする正立等倍レンズアレイプレート。
2. 前記第２レンズおよび／または前記第３レンズは、レンズ径がレンズピッチ以上となるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の正立等倍レンズアレイプレート。
3. 第１面に規則的に配置された複数の第１レンズと、前記第１面に対向する第２面に規則的に配置された複数の第２レンズとを有する第１レンズアレイプレートと、
   第３面に規則的に配置された複数の第３レンズと、前記第３面に対向する第４面に規則的に配置された複数の第４レンズとを有する第２レンズアレイプレートと、を備え、
   前記第１レンズアレイプレートと前記第２レンズアレイプレートが、対応するレンズの組が共軸のレンズ系を構成するように前記第２面と前記第３面とを対向させて積層され、第１面側のライン状光源からの光を受けて、前記第４面側の像面にライン状光源の正立等倍像を形成する正立等倍レンズアレイプレートであって、
   前記第２レンズおよび／または前記第３レンズは、レンズピッチに対するレンズ径の比が、０．９５以上となるように形成されていることを特徴とする正立等倍レンズアレイプレート。
4. 第１面および第４面上には、迷光を除去するための遮光壁が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の正立等倍レンズアレイプレート。
5. 被読取画像に光を照射するライン状光源と、
   前記被読取画像から反射した光を集光する請求項１から４のいずれかに記載の正立等倍レンズアレイプレートと、
   前記正立等倍レンズアレイプレートを透過した光を受光するラインイメージセンサと、
   を備えることを特徴とする光走査ユニット。
6. 請求項５に記載の光走査ユニットと、
   前記光走査ユニットによって検出された画像信号を処理する画像処理部と、
   を備えることを特徴とする画像読取装置。

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