JP2012239031A - イメージセンサユニットおよびそれを用いた画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの上昇を回避しながら、良好な読み取り画像を得ることができるイメージセンサユニットおよびそれを用いた画像読取装置を提供する。
【解決手段】赤外光を含む光を発する光源３０と、前記光源３０からの光を入光面１１ａから入光し、出光面１１ｂから出光して被照明体を照明する導光体１１と、前記被照明体からの反射光を結像するロッドレンズアレイ１２と、前記ロッドレンズアレイ１２によって結像された反射光を電気信号に変換する光電変換素子１３が実装されるセンサ基板とを備え、前記光源３０の発光面３１ａと前記光電変換素子１３の受光部１３ａとの間の赤外光を含む光の経路に、赤外線吸収色素を含有する樹脂３２が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、イメージセンサユニットおよびそれを用いた画像読取装置に関するものである。特に、カラー原稿等から良好な読み取り画像を得ることができるイメージセンサユニットおよびそれを用いた画像読取装置に関する。

赤色光（Ｒ）を発する赤色ＬＥＤ、緑色光（Ｇ）を発する緑色ＬＥＤ、及び青色光（Ｂ）を発する青色ＬＥＤを光源に用いたライン状照明装置及びそれを用いた画像読取装置が本出願人により提案されている。（特許文献１参照）

特開２００６−２８７９２３号公報

しかしながら、従来の画像読取装置を用いて原稿の読み取りを行った場合、原稿と読み取り結果との間に差異が生じることがある。つまり、良好な読み取り画像が得られないことがある。

本発明者は、この原因について検討を行ったところ、光源に含まれる赤色ＬＥＤから可視領域の赤色光だけでなく、赤外光も発せられており、原稿で反射した赤外光が読み取り素子（光電変換素子）により検出されていることを見出した。つまり、人間の目では認識されない赤外光の成分が、読み取り結果に含まれているため、良好な読み取り画像が得られないのである。
赤色ＬＥＤとして、赤外光を発せずに可視領域の赤色光を発するものを用いれば、このような問題を回避することは可能であるが、このような赤色ＬＥＤは非常に高価である。つまり、このような赤色ＬＥＤを用いると、コストが上昇してしまう。

本発明は、コストの上昇を回避しながら、良好な読み取り画像を得ることができるイメージセンサユニットおよびそれを用いた画像読取装置を提供することを目的とする。

請求項１記載のイメージセンサユニットは、光源と、被照明体からの反射光を結像する結像素子と、前記結像素子によって結像された反射光を電気信号に変換する光電変換素子が実装されるセンサ基板とを備えるイメージセンサユニットであって、前記光源の発光面と前記光電変換素子の受光部との間の光の経路に、赤外線吸収色素を含有する樹脂が設けられていることを特徴とする。
請求項５記載のイメージセンサユニットは、光源と、被照明体からの反射光を結像する結像素子と、前記結像素子によって結像された反射光を電気信号に変換する光電変換素子が実装されるセンサ基板とを備えるイメージセンサユニットであって、前記光源の発光面と前記光電変換素子の受光部との間の光の経路に、赤外線吸収色素を含有する樹脂が設けられていると共に、前記光源の発光面と前記被照明体との間の光の経路に、蛍光材を含有する樹脂が設けられていることを特徴とする。
請求項８記載の画像読取装置は、上記イメージセンサユニットを用いたことを特徴とする。

本発明によれば、コストの上昇を回避しながら、原稿から良好な読み取り画像を得ることができる。

図１は、本実施形態のイメージスキャナー１の外観を示す斜視図である。 図２は、本実施形態のＣＩＳユニット５内の構成を示す模式図である。 図３は、光源３０の構成を示す図である。 図４は、ＬＥＤ３３ｒ、３３ｇ及び３３ｂから発せられる光のスペクトルを示す図である。 図５は、光の反射の例を示す図である。 図６は、光源６０の構成を示す図である。 図７は、蛍光材の蛍光スペクトルを示す図である。 図８は、光電変換素子１３及び樹脂７０の構成を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るイメージセンサユニットおよびそれを用いた画像読取装置の好適な実施形態について説明する。なお、以下で説明する各図では、必要に応じてイメージセンサユニットの主走査方向を矢印Ｍで示し、副走査方向を矢印Ｓで示している。
まず、画像読取装置として、フラットベッド方式のイメージスキャナー１の構造について図１を参照して説明する。図１は、フラットベッド方式のイメージスキャナー１の外観を示す斜視図である。図１に示すように、イメージスキャナー１は、筐体２と、原稿を覆うことができるように筐体２に対して開閉自在に設けられるプラテンカバー３と、を備えている。

筐体２は、プラテンガラス４、密着型イメージセンサユニット（以下、ＣＩＳユニット５という）、保持部材６、スライドシャフト７、駆動モータ８、ワイヤ９などを備えている。プラテンガラス４は原稿載置部としてのガラス製の透明板である。ＣＩＳユニット５は、プラテンガラス４上に載置された被照明体としての原稿の画像情報を光学的に読み取って電気信号に変換する。ＣＩＳユニット５の詳細な構成については後述する。保持部材６は、ＣＩＳユニット５の周囲を囲むように保持する。駆動モータ８を駆動することによってワイヤ９を介して、保持部材６に保持されたＣＩＳユニット５が、スライドシャフト７に沿って読取方向（副走査方向）に移動する。

次に、ＣＩＳユニット５内の構成部品と光源１０からの光路との関係について図２を参照して説明する。図２は、ＣＩＳユニット５内の構成を示す模式図である。ＣＩＳユニット５の内部には、光源１０、導光体１１、ロッドレンズアレイ１２、センサ基板１４が配設されている。
光源１０は、原稿を照明するためのものであり、例えば赤緑青３色の発光波長を持つ発光素子１０ｒ、１０ｇ、１０ｂを有している。光源１０は、発光素子１０ｒ、１０ｇ、１０ｂを順次点灯駆動することによって光を照射する。

導光体１１は、光源１０から照射された光を上述したプラテンガラス４上に載置された原稿へと導くものであり、原稿の幅に対応した長さの細長状に形成されている。導光体１１は、アクリル樹脂やポリカーボネートなどの透明プラスチックにより形成される。
導光体１１の長手方向（主走査方向）の一方側の端面は、光源１０からの光が入光される入光面１１ａである。ＣＩＳユニット５では、光源１０からの光が効率よく導光体１１に入光するように、光源１０の発光素子１０ｒ、１０ｇ、１０ｂが入光面１１ａに対向して配置される。また、導光体１１の長手方向に沿い、かつプラテンガラス４上の原稿と対向する面は、導光体１１に入光した光が出光される出光面１１ｂである。また、出光面１１ｂと対向する面は、入光面１１ａからの光を導光体１１の内部で反射させる反射面１１ｃである。

したがって、導光体１１は、入光面１１ａから入光された光を反射面１１ｃで散乱させ、出光面１１ｂから出光させて、原稿を照明する。このように、光源１０と導光体１１とは、原稿を照明する照明装置として機能する。
ロッドレンズアレイ１２は、正立等倍結像型の結像素子を導光体１１の長手方向と同方向に複数配列したものである。ロッドレンズアレイ１２は、原稿からの反射光を光電変換素子１３に結像する。
センサ基板１４は、ロッドレンズアレイ１２により結像された反射光を電気信号に変換する光電変換素子１３を導光体１１の長手方向と同方向に複数実装したものである。
ロッドレンズアレイ１２および光電変換素子１３は、原稿の幅に対応する長さに形成されている。

上述したように構成されるＣＩＳユニット５を備えたイメージスキャナー１が原稿の読み取りを行う場合、イメージスキャナー１は原稿の読み取り開始位置までＣＩＳユニット５を移動する。読み取り開始位置に移動したＣＩＳユニット５は、光源１０の発光素子１０ｒ、１０ｇ、１０ｂを順次点灯する。光源１０からの光は、導光体１１の入光面１１ａから入光した後、出光面１１ｂから均一に出光する。導光体１１を出光した光は、原稿の表面を主走査方向に沿ってライン状に照射する。照射された光は、原稿によって反射された後、ロッドレンズアレイ１２によってセンサ基板１４上に実装された光電変換素子１３に結像される。光電変換素子１３は、結像された反射光を電気信号に変換する。ＣＩＳユニット５は、赤緑青全ての反射光を変換することで、主走査方向に沿った１走査ラインの読み取り動作が終了する。

続いて、イメージスキャナー１は、ＣＩＳユニット５を１走査ライン分だけ副走査方向に移動する。ＣＩＳユニット５は、上述と同様に１走査ラインの読み取り動作を行う。このように、ＣＩＳユニット５が１走査ラインの移動と読み取り動作とを繰り返すことで、原稿全面の読み取りを行うことができる。イメージスキャナー１では、ＣＩＳユニット５によって変換された電気信号を、必要に応じて画像処理したり、記憶部に画像データとして記憶したりすることで、プラテンガラス４上に載置された原稿全面の読み取りが完了する。

さて、上述したように構成されるＣＩＳユニット５において、コストの上昇を回避しながら、原稿から良好な読み取り画像を得るためには、発光素子１０ｒとして可視領域の赤色光だけでなく赤外光をも発するものを用いつつ、発光素子１０ｒから光電変換素子１３までの経路において、赤外光を排除することが重要である。

以下、本実施形態のＣＩＳユニット５において、上述のような赤外光を排除する態様について説明する。

（第１の実施形態）
まず、本発明を適用できる第１の実施形態における光源１０の構成について説明する。図３は光源の構成を示す図である。図３（ａ）は正面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）中のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
本実施形態における光源１０は、赤緑青をそれぞれ発光する発光素子としてのＬＥＤを備えたＬＥＤモジュール３０である。ＬＥＤモジュール３０は、本体部３１と、本体部３１から突出する４本のリード端子３８とを備えている。本体部３１の発光面３１ａに、赤色光（Ｒ）を発する赤色ＬＥＤ３３ｒ、緑色光（Ｇ）を発する緑色ＬＥＤ３３ｇ、及び青色光（Ｂ）を発する青色ＬＥＤ３３ｂが配置されている。赤色ＬＥＤ３３ｒ、緑色ＬＥＤ３３ｇ及び青色ＬＥＤ３３ｂは、赤外線を吸収する色素（赤外線吸収色素）を含む樹脂３２により被覆されている。赤外線吸収色素としては、例えば、日本化薬社製の「KP Deeper NR Paste」、山田化学工業社製の「特定波長吸収色素」等を用いることができる。樹脂３２の材料としては、例えば、エポキシ樹脂及びシリコーン樹脂等の透明な樹脂を用いることができる。なお、赤色ＬＥＤ３３ｒ、緑色ＬＥＤ３３ｇ及び青色ＬＥＤ３３ｂは、本体部３１の中心線から幅方向の一方側に偏倚して配置されている。
赤色ＬＥＤ３３ｒとしては、赤外光を発せずに可視領域の赤色光を発するものを用いてもよいが、可視領域の赤色光だけでなく、赤外光も発するものを用いることが好ましい。安価だからである。そして、可視領域の赤色光だけでなく、赤外光も発するものを用いた場合には、赤色ＬＥＤ３３ｒ、緑色ＬＥＤ３３ｇ及び青色ＬＥＤ３３ｂから、例えば、図４に示すようなスペクトルの光が発せられる。つまり、赤色光、緑色光及び青色光だけでなく、赤色ＬＥＤ３３ｒに含まれる赤外光が発せられる。しかし、本実施形態では、樹脂３２が赤外線吸収色素を含んでいるため、赤外光は赤外線吸収色素に吸収され、ＬＥＤモジュール３０の外部へは放出されない。

ここで、ＬＥＤモジュール３０から発せられた光が原稿においてどのように拡散・反射されるかについて図５を参照しながら説明する。ここでは、図５に示すように、原稿５１として、用紙５２上に白色部５３及び黒色部５４が存在するものが用いられるとする。

ＬＥＤモジュール３０から赤外光を含む光が発せられた場合、この入射光は、図５（ａ）に示すように、白色部５３では吸収されずに拡散・反射する。つまり、白色部５３からの拡散・反射光には、赤色光、緑色光、青色光及び赤外光が含まれる。また、黒色部５４では、同じく図５（ａ）に示すように、赤色光、緑色光及び青色光が吸収されるものの、赤外光は黒色部５４で吸収されずに用紙５２まで到達し、用紙５２の表面で拡散・反射する。つまり、黒色部５４からの拡散・反射光には、赤外光が含まれる。そして、これらの拡散・反射光は光電変換素子１３において電気信号に変換され、この電気信号から読み取り画像が生成される。つまり、赤外光の成分を含む読み取り画像が生成される。一方、人間の目は赤外光を認識しない。従来の画像読取装置では、このような理由で良好な読み取り画像が得られず、全体的に諧調にズレが生じる等の影響を及ぼすものであった。

これに対し、本実施形態では、ＬＥＤモジュール３０から発せられる光に赤外光が含まれない。このため、この入射光は、図５（ｂ）に示すように、白色部５３では吸収されずに拡散・反射するが、白色部５３からの拡散・反射光には、赤色光、緑色光及び青色光が含まれ、赤外光は含まれない。また、黒色部５４では、同じく図５（ｂ）に示すように、赤色光、緑色光及び青色光が吸収されて拡散・反射が生じない。入射光に赤外光が含まれないからである。そして、これらの拡散・反射光は光電変換素子１３において電気信号に変換され、この電気信号から読み取り画像が生成される。つまり、赤外光の成分を含まない読み取り画像が生成される。従って、人間の目で認識する結果と同様の良好な読み取り画像を得ることができる。

なお、赤外線吸収色素は、樹脂３２の全体に含有されている必要はなく、少なくとも、赤色ＬＥＤ３３ｒから発せられた赤色光の経路に相当する領域に含まれていればよい。また、樹脂３２の赤色光の経路に相当する領域に赤外線吸収色素が含まれていれば、ＬＥＤモジュール３０に３色のＬＥＤが含まれている必要はない。

（第２の実施形態）
次に、本発明を適用できる第２の実施形態における光源１０の構成について説明する。図６は光源の構成を示す図である。図６（ａ）は正面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）中のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
本実施形態における光源１０は、青を発光する発光素子としてのＬＥＤを備えたＬＥＤモジュール６０である。ＬＥＤモジュール６０は、本体部６１と、本体部６１から突出する２本のリード端子６８とを備えている。本体部６１の発光面６１ａに、青色光（Ｂ）を発する青色ＬＥＤ６３ｂが配置されている。青色ＬＥＤ６３ｂは、赤外線吸収色素及び青色光を白色光に変換する蛍光材を含む樹脂６２により被覆されており、これにより、光源１０は白色光を発する光源として作用するものである。赤外線吸収色素としては、例えば、日本化薬社製の「KP Deeper NR Paste」、山田化学工業社製の「特定波長吸収色素」等を用いることができる。樹脂６２の材料としては、例えば、エポキシ樹脂及びシリコーン樹脂等の透明な樹脂を用いることができる。
なお、青色ＬＥＤ６３ｂは、本体部６１の中心線から幅方向の一方側に偏倚して配置されている。
蛍光材としては、種々のものを用いることが可能であり、例えば、図７に示すように、蛍光スペクトルに赤外成分が含まれるものを用いてもよい。このような場合、樹脂６２中で赤外光も発生することになる。しかし、本実施形態では、樹脂６２が赤外線吸収色素を含んでいるため、赤外光は赤外線吸収色素に吸収され、ＬＥＤモジュール６０の外部へは放出されない。

このため、ＬＥＤモジュール６０から発せられた白色光の拡散・反射光が光電変換素子１３において電気信号に変換され、この電気信号から読み取り画像が生成されるが、この電気信号には赤外成分に相当する信号は含まれない。つまり、赤外光の成分を含まない読み取り画像が生成される。従って、第１の実施形態と同様に、人間の目で認識する結果と同様の良好な読み取り画像を得ることができる。

尚、発光素子として青色ＬＥＤの説明を行ったが、ＬＥＤと蛍光材との組み合わせで白色光とみなせる発光をするＬＥＤモジュールであれば青色ＬＥＤ６３に限らず、紫外線（ＵＶ）ＬＥＤでもよく、複数のＬＥＤの組み合わせであっても構わない。また、同様に蛍光材についても複数の組み合わせでも構わない。

（第３の実施形態）
第１、第２の実施形態では、ＬＥＤモジュール３０、６０の樹脂３２、６２に赤外線吸収色素が含まれているのに対し、本発明を適用できる第３の実施形態では、図８に示すように、光電変換素子１３の受光部１３ａに、赤外線吸収色素を含む透明な樹脂７０が塗布されている。

このような第３の実施形態では、原稿からの拡散・反射光に赤外光が含まれるが、この赤外光は、光電変換素子１３に入射する前に赤外線吸収色素に吸収される。従って、第１、第２の実施形態と同様に、人間の目で認識する結果と同様の良好な読み取り画像を得ることができる。

なお、光電変換素子１３がラインセンサを構成している場合には、１ラインの読み取り領域の全体に、赤外吸収色素を含んだ樹脂が塗布されていてもよく、特定の１ラインの読み取り領域の一部に塗布されていてもよい。また、副走査方向に複数の読み取りラインが設けられている場合には、赤外吸収色素を含んだ樹脂が全読み取りラインに塗布されていてもよく、特定のラインにのみ塗布されていてもよく、ラインの一部のみに塗布されていてもよい。
また、光電変換素子１３が面センサを構成している場合には、赤外吸収色素を含んだ樹脂が、面センサの全域に塗布されていてもよく、一部のみに塗布されていてもよい。

これらの実施形態によれば、上述のように、光電変換素子１３による赤外光の検出が抑制されるため、良好な読み取り画像を得ることができる。また、赤外光を遮断するために赤外光カットフィルムを用いることも考えられるが、これらの実施形態と比較すると、部材数の増加、及びこれに伴う組立工数の追加が生じる。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。

本発明のイメージセンサユニットはイメージスキャナー、ファクシミリ、複写機等の画像読取装置として有効に利用される。

１：イメージスキャナー ５：ＣＩＳユニット（密着型イメージセンサユニット） １０：光源 １０ｒ、１０ｇ、１０ｂ：発光素子 １１：導光体 １１ａ：入光面 １１ｂ：出光面 １１ｃ：反射面 １２：ロッドレンズアレイ １３：光電変換素子 １３ａ：受光部 １４：センサ基板 ３０：ＬＥＤモジュール ３１：本体部 ３１ａ：発光面 ３２：樹脂 ３３ｒ：赤色ＬＥＤ ３３ｇ：緑色ＬＥＤ ３３ｂ：青色ＬＥＤ ３８：リード端子 ６０：ＬＥＤモジュール ６１：本体部 ６１ａ：発光面 ６２：樹脂 ６３ｂ：青色ＬＥＤ ６８：リード端子 ７０：樹脂

Claims (8)

1. 光源と、
   被照明体からの反射光を結像する結像素子と、
   前記結像素子によって結像された反射光を電気信号に変換する光電変換素子が実装されるセンサ基板とを備えるイメージセンサユニットであって、
   前記光源の発光面と前記光電変換素子の受光部との間の光の経路に、赤外線吸収色素を含有する樹脂が設けられていることを特徴とするイメージセンサユニット。
2. 前記光源は、赤色ＬＥＤを有することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサユニット。
3. 前記光源の発光面に赤外線吸収色素を含有する樹脂が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のイメージセンサユニット。
4. 前記光電変換素子の受光部に赤外線吸収色素を含有する樹脂が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のイメージセンサユニット。
5. 光源と、
   被照明体からの反射光を結像する結像素子と、
   前記結像素子によって結像された反射光を電気信号に変換する光電変換素子が実装されるセンサ基板とを備えるイメージセンサユニットであって、
   前記光源の発光面と前記光電変換素子の受光部との間の光の経路に、赤外線吸収色素を含有する樹脂が設けられていると共に、
   前記光源の発光面と前記被照明体との間の光の経路に、蛍光材を含有する樹脂が設けられていることを特徴とするイメージセンサユニット。
6. 前記光源は、発光素子として、ＬＥＤと、
   前記ＬＥＤからの光により蛍光を発する蛍光材とを有することを特徴とする請求項５に記載のイメージセンサユニット。
7. 前記光源の発光面に赤外線吸収色素及び蛍光材を含有する樹脂が設けられていることを特徴とする請求項５又は６に記載のイメージセンサユニット。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載のイメージセンサユニットを用いたことを特徴とする画像読取装置。

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