JP2998326B2

JP2998326B2 - 画像読取装置

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Publication number: JP2998326B2
Application number: JP3223536A
Authority: JP
Inventors: 宏之堀田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1991-08-09
Filing date: 1991-08-09
Publication date: 2000-01-11
Anticipated expiration: 2015-01-11
Also published as: JPH0548829A; US5350914A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はファクシミリやスキャナ
等に用いられる画像読取装置に係り、特に、複数の光電
変換素子素子を直線状又は面状に配置してなる画像読取
装置において、散乱光の影響が少なくかつ分解能が良好
な画像読取装置の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ファクシミリやスキャナ等に使用
されるいわゆるラインタイプの画像読取装置は、光電変
換素子の受光側に接着剤を介して透光性の板材、例え
ば、ガラス板等を配置した構成のものが知られている
（例えば、特開昭６３−９３５８号公報参照）。図１０
には、このような従来の画像読取装置の一例が示されて
おり、以下、同図を参照しつつ従来の画像読取装置につ
いて説明する。ここで、図１０（ａ）は従来の画像読取
装置において光電変換素子で生じた散乱光の光路を説明
するための画像読取装置の縦断面における説明図で、図
１０（ｂ）は保護板の上側の境界面で全反射された光が
光電変換素子側へ戻る範囲を説明するための画像読取装
置の平面における説明図である。すなわち、画像読取装
置は、光電変換素子２０と、この光電変換素子２０の受
光側（図１０（ａ）において紙面上側）に接着層２２を
介して配されたガラス板２１とから構成されており、光
電変換素子２０は、同図において左右方向に画素毎に複
数個設けられているものである。このように、光電変換
素子２０の受光面側にガラス板２１を配置するのは、光
電変換素子２０上を原稿等が摺動することによる光電変
換素子２０摩耗や、湿気から光電変換素子２０を保護す
ることで、素子自体ひいては画像読取装置の信頼性の向
上という目的のためである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の構造
における入射光の光路を考えると、先ず、簡単のため、
ガラス板２１に対して垂直に光が入射する場合を例に採
れば、ガラス板２１に対して垂直に入射してきた入射光
（図１０（ａ）において実線で表示）は、ガラス板２１
及びエポキシ等の部材からなる接着層２２をそのまま直
進して光電変換素子２０の受光面２０ａに至る。そし
て、受光面２０ａに至った光の大半は、光電変換素子２
０に吸収されるが、図１０（ａ）において二点鎖線で示
したように受光面２０ａで散乱して散乱光となり、再び
ガラス板２１側へ向う光も生ずる。ここで、接着層２２
の層厚ｄ１を１５μｍ、ガラス板２１の板厚ｄ２を５０
μｍ、接着層２２の屈折率ｎ１及びガラス板２１の屈折
率ｎ２が共に１．５、空気の屈折率ｎ３が１である場合
に、上述の散乱光の光路を考えると、先ず、接着層２２
とガラス板２１との境界面イでは、上述のようにｎ１＝
ｎ２であることから、この境界面イでの散乱光の反射は
発生せず、散乱光はそのままガラス板２１内を直進す
る。すなわち、接着層２２側から境界面イへの入射角と
ガラス板２１側への透過角は、共に等しくなる（図１０
（ａ）においてθ₁ と表示）。そして、散乱光としてガ
ラス板２１に再度入射した光は、上述の透過角θ₁ を保
持しつつ直進し、今度はガラス板２１と外部空気との境
界面ロで反射されるが、境界面ロへの入射角をθ₂ と
し、このθ₂ が臨界角である場合には全反射が生じて、
反射角θ₂ で光電変換素子２０側へ反射されることとな
る（図１０（ａ）参照）。この全反射による散乱光が再
び光電変換素子２０に戻ってくる範囲は、光電変換素子
２０への光の最初の入射点でありかつ散乱光が生じた点
Ｒ１（図１０（ａ）参照）を中心にして考えると、この
Ｒ１を中心に半径Ｌｄ₁ の円外となる。すなわち、点Ｒ
１で生じた散乱光が境界面ロで全反射により再び光電変
換素子２０側へに戻ってくる場合、散乱光はＲ１を中心
とする半径Ｌｄ₁ の円の外側の領域（図１０（ｂ）にお
いて斜線表示部分）に戻ってくることとなる。

【０００４】ここで、上述した屈折率等の条件の下で、
全反射が生ずる際の臨界角θ2 を具体的に求めてみる
と、先ず、全反射条件の式として周知の下記の式（１）
が成立する。１／ｓｉｎθ₂ ＝ｎ２／ｎ３・・・（１）ここで、ｎ２はガラス板２１の屈折率、ｎ３は空気の屈
折率である。この式（１）に上述した具体的数値を代入
して計算すると、臨界角θ₂ ＝４１．８度と求められ
る。

【０００５】また、上述の距離Ｌｄ₁ は、図１０（ａ）
において二点鎖線で表された散乱光の光路と光電変換素
子２０の左右の配列方向（図１０（ｂ）において紙面左
右方向）の辺の一部とで画成される二等辺三角形Ｒ１・
Ｒ２・Ｒ３において成立する下記の式（２）から求めら
れる。Ｌｄ₁ ＝２（ｄ１＋ｄ２）ｔａｎθ₂ ・・・（２）ここで、ｄ１は接着層２２の層厚、ｄ２はガラス板２１
の板厚である。そして、上述の式（２）に先の具体的数
値を代入して計算すると、Ｌｄ₁ ＝１１６．２μｍと求
められる。

【０００６】さらに、光電変換素子２０が図１０（ｂ）
の紙面左右方向（光電変換素子２０の主走査方向）に配
列されているとして、この配列方方向と直交する方向、
すなわち、副走査方向の幅Ｌ１内には、上述した境界面
ロで全反射された散乱光の一部が含まれることとなる。
この幅Ｌ１に含まれる散乱光の量を、Ｌ１＝６３．５μ
ｍ、Ｌｄ₁ ＝１１６．２μｍの条件の下で、全方位に対
する割合として具体的に求めてみる。尚、ここでＬ１＝
６３．５μｍという大きさは、画素密度で表すと丁度、
４００ＤＰＩに相当するものである。先ず、図１０
（ｂ）に示されるように、上述の点Ｒ１を中心として、
同図の紙面上下方向に光電変換素子２０の幅Ｌ１を採る
と、この幅Ｌ１の帯によって切り取られる円Ｃの円弧部
分は、図１０（ｂ）において、ハ，ニで示される２つと
なる。そして、この円弧ハ，ニが、中心Ｒ１に対して張
る円弧角Φ１は、Ｌ１＝２×Ｌｄ₁ ×ｓｉｎ（Φ１／
２）の関係より、Φ１＝３１．７度と求められる。した
がって、幅Ｌ１の光電変換素子２０に戻ってくる散乱光
の量は、全方位に対する上述の２つの円弧角Φ１の割合
Ａとして表され、Ａ＝２Φ１／３６０＝０．１８と求め
られる。すなわち、ガラス板２１と外部空気との境界面
ロにおいて全反射して光電変換素子２０側へ戻る散乱光
の内、約２割弱もの光は、光電変換素子２０に再入射す
ることが解る。そして、このような再入射光は、外部か
ら光電変換素子２０に直接入射した光と干渉を引き起こ
す結果、画像読取装置としての分解能低下を招き、最終
的には出力画象の画質を低下させるという問題があっ
た。

【０００７】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、簡易な構造により光電変換素子の保護を図りつつ分
解能を向上させることができる画像読取装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１の発明に係る画像読取装置は、複数の光電変換
素子を略同一平面上に配置すると共に、前記複数の光電
変換素子の受光面側に、透光性接着部材からなる接着層
を介して透光性部材からなる保護板を配した画像読取装
置において、前記接着層の屈折率と前記保護板の屈折率
とが略等しい値ｎ、前記接着層及び前記保護板の各々の
厚みの和をｄ、前記保護板と外気との境界面に入射した
前記複数の光電変換素子の受光面からの散乱光が該境界
面で前記複数の光電変換素子側へ全反射される光の内、
前記複数の光電変換素子に入射する光の百分率をＡ、前
記複数の光電変換素子の副走査方向の長さをＬ、とそれ
ぞれ定義した場合、ｄ≧Ｌ（（ｎ²−１）^1/2／（４ｓｉｎ０．９Ａ））としてなるものである。請求項２の発明に係る画像読取
装置は、複数の光電変換素子を基板の略同一平面上に配
置すると共に、前記複数の光電変換素子の受光面側に、
透光性部材からなる保護板を配した画像読取装置におい
て、前記基板上に、光電変換素子上が空間となる仲介層
を形成するためのスペーサを配置し、該スペーサ上に前
記保護板を配置し、前記基板、スペーサ、保護板は、そ
れらの端面同士を連結する連結板で固定し、前記仲介層
は、前記保護板の光の屈折率より小なる屈折率を有する
ことを特徴としている。請求項３の発明に係る画像読取
装置は、複数の光電変換素子を２次元状に基板の略同一
平面上に配置すると共に、前記複数の光電変換素子の受
光面側に、透光性部材からなる保護板を配した画像読取
装置において、前記基板上に、各光電変換素子上が空間
となる仲介層を形成するための複数のスペーサ片を形成
し、該スペーサ片上に前記保護板を配置し、前記各仲介
層は、前記保護板の光の屈折率より小なる屈折率を有す
ることを特徴としている。また、この画像読取装置にお
いて、スペーサ片は円柱状で形成され、外周面をテーパ
状とし縦断面が台形状であることが好ましい。

【０００９】

【作用】したがって、請求項１の発明に係る画像読取装
置においては、保護板と外気との境界面において生ずる
全反射により、光電変換素子側へ戻る光の内、実際に光
電変換素子に再入射する光の割合は、保護板と接着層の
厚みを光電変換素子に再入射する光の割合をパラメータ
として定められる値以上とすることにより、所望する割
合に抑えることができ、その分、散乱光の再入射による
影響を低減して、画像読取装置の分解能、解像度を向上
させるよう作用するものである。

【００１０】また、請求項２の発明に係る画像読取装置
においては、光電変換素子の受光面に入射した光の一部
は散乱光として仲介層から再び保護板へ入射するが、保
護板の方が仲介層より屈折率が大きいので、入射した光
の屈折角は、入射角より小さくなって、より法線方向へ
よって保護板内を保護板と外気との境界面に入射する。
そして、この入射角が臨界角より小さい場合には、光は
保護板より屈折率の小さな外気側へ透過し、保護板と仲
介層との境界面及び保護板と外部空気との境界面での散
乱は殆どないために、光電変換素子に再入射する散乱光
は極めて少なくなる。一方、保護板と外気空気との境界
面に散乱光が臨界角又はそれ以上の角度で入射すると、
散乱光は全反射により保護板と仲介層との境界面に向う
が、仲介層の屈折率は、保護板のそれより小さく設定さ
れているために、この面においても殆どの光が全反射状
態となり、再び保護板と外部空気との境界面に向い、結
局、散乱光は保護板の上面と下面との間で反射を繰り返
して、光電変換素子へ再入射することはないので、画像
読取装置としての分解能、解像度を向上するよう作用す
るものである。そして、請求項２の構成によれば、基
板、スペーサ、保護板の端面同士を連結板で連結板して
いるので、上下方向に接着剤が介在されることなく固定
できるため、保護板と仲介層の厚みを正確に構成するこ
とが可能となる。また、請求項３の発明に係る画像読取
装置によれば、２次元に配置された複数の光電変換素子
を有する画像読取装置について、仲介層を形成するため
の複数のスペーサ片を形成することにより、分解能、解
像度を向上するよう作用させるものである。

【００１１】

【実施例】本発明に係る画像読取装置の第１の実施例に
ついて図１乃至図３を参照しながら説明する。ここで、
図１はこの第１の実施例に係る画像読取装置の主要部平
面図、図２は図１のＡ−Ａ断面説明図、図３は全反射状
態における散乱光の光路を説明するための説明図であ
る。この第１の実施例に係る画像読取装置は、ガラス等
の透光性部材からなる絶縁基板１と、この絶縁基板１上
に直線状にかつ画素毎に離散的に形成された複数の光電
変換素子２と、この複数の光電変換素子２の受光面２ａ
側に接着剤により形成された接着層４を介して配された
透光性部材からなる保護板３と、から構成されているも
のである。ここで、光電変換素子２は、例えば、酸化イ
ンジウム・スズ（ＩＴＯ）等からなる透明電極と、クロ
ム（Ｃｒ）等からなる電極とでアモルファスシリコン
（ａ−Ｓｉ）膜を挟んだ、いわゆるサンドイッチ構造を
有する公知・周知のものであり、特に、本発明に特有の
ものではないので、ここでの詳細な説明は省略する。

【００１２】本実施例における接着層４は、光の屈折率
ｎ１＝１．５のエポキシ系接着剤からなり、層の厚さｄ
１は、１５μｍに設定してあるものである。また、本実
施例における保護板３は、、光の屈折率ｎ２＝１．５の
ガラスを用いており、板厚ｄ２は、１．１ｍｍに設定し
てある。この保護板３は、光電変換素子２の受光面２ａ
を保護するという点においては、従来と同じ機能を果た
すものであるが、従来の画像読取装置における保護板の
厚さは、光電変換素子２への光の透過性を確保するとい
う観点から数十乃至数百μｍ程度であったのに比し、上
述のように非常に厚く設定した点で異なっている。ま
た、この保護板３の上面（図２において紙面上側）は、
外気、すなわち、空気との境界面ロとなっている。そし
て、複数の光電変換素子２に臨む部位以外の部分（図１
において斜線部分）は、黒色の反射防止膜を施して、こ
の部分から保護板３へ光が入射しないようにしてある。
すなわち、もし、反射防止膜を設けない場合には、この
部分から保護板３の内部に入射した光の一部は、接着層
４と絶縁基板１との境界面で散乱し、この散乱光が再び
保護板３内へ入射してきて、境界面ロで全反射により、
全反射した光の一部が光電変換素子２に再入射してしま
う虞があるために、これを防ぐためである。

【００１３】上記構成において、図３を参照しつつ、散
乱光が全反射する場合について考えると、基本的に図１
０で説明した従来装置の場合と同じで、保護板３に対し
て垂直に入射した光（図３（ａ）において実線で表示）
は、光電変換素子２の受光面２ａに達して、大半の光は
光電変換素子２に吸収されるが、一部の光は入射点Ｒ１
において散乱光となる。そして、この散乱光の内、保護
板３と外部空気との境界面ロへ臨界角θ₂ で入射する光
（図３（ａ）において二点鎖線で表示）は、この境界面
ロで全反射されて、点Ｒ１から距離Ｌｄ₂以上離れた領
域に到達することとなる。この全反射された散乱光が到
達する範囲を平面的に考えると、図３（ｂ）に示される
ように、斜線が施された範囲となる。そして、光電変換
素子２の幅がＬ１とすると、このＬ１の部分に戻ってく
る散乱光の量は、図１０（ｂ）において説明したと同様
に、全方位に対する２つの円弧角Φ２の割合として表さ
れ、Ａ２＝２Φ２／３６０＝Φ２／１８０と求められ
る。ここで、Ｌｄ₂ 及びＡ２を本実施例の具体的数値に
基づいて求めてみると、先ず、Ｌｄ₂ については、基本
的には式（２）に基づいて、以下の式が成立する。Ｌｄ₂ ＝２（ｄ１＋ｄ２）ｔａｎθ₂ ・・・（３）ここで、ｄ１は接着層４の層厚、ｄ２は保護板３の板厚
である。したがって、Ｌｄ₂ ＝１９９４μｍと求められ
る。

【００１４】また、Ａ２については、先ず、Φ２を求め
る必要があるが、これは、Ｌ１、Ｌｄ₂ 、Φ２の間に成
立する次述する関係式により求められる。すなわち、図
３（ｃ）には、図３（ｂ）に示された円弧ａｂの部分の
拡大図が示されされているが，円弧の両端の点ａｂを直
線で結び（長さは光電変換素子２の幅Ｌ１に一致）、こ
の直線の中点をｃとして点Ｒ１と結ぶ（図３（ｃ）にお
いて点線表示）と、三角形ａｃＲ１及び三角形ｂｃＲ１
がそれぞれ形成される。そして、この三角形ａｃＲ１及
び三角形ｂｃＲ１においては周知の三角関数の理論に基
づいて、下記する式（４）が成立する。Ｌ１＝２×Ｌｄ₂ ×ｓｉｎ（Φ２／２）・・・（４）これよりΦ２＝１．８度と求められ、したがって、Ａ２
＝０．０１となる。ここで、Ａ２＝０．０１の意味する
ところは以下の通りである。先ず、保護板３と外部空気
との境界面ロで全反射されて光電変換素子２側へ戻る光
は、保護板３の板厚ｄ２を従来に比して十分厚くしたこ
とにより、従来に比し、散乱点Ｒ１から十分離れた距離
（Ｌｄ₂ ＝１９９４μｍ＞Ｌｄ₁ ＝１１６．２μｍ）と
なるために、全反射光が光電変換素子２側へ戻ってこな
い領域である散乱点Ｒ１を中心とした半径Ｌｄ₂ の円も
従来に比し大となる結果、この半径Ｌｄ₂ の円に対する
光電変換素子２の幅Ｌ１が占める割合が従来に比し非常
に小さくなる、すなわち、全反射により光電変換素子２
側へ戻る光の内、実際に光電変換素子２へ再入射する光
の割合Ａ２は、１／１００と実用上殆ど問題にならない
程度になることを意味するものである。

【００１５】また、このＡ２の値を図１０において説明
した従来装置におけるＡ１の値と比較すると、Ａ２／Ａ
１＝１／１８となる。すなわち、本実施例によれば、保
護板３の板厚を従来に比して非常に大きくしたことによ
り、全反射光量の内、光電変換素子２に再入射する割合
を、従来に対して１／１８と大幅に減少させることがで
きるものである。

【００１６】ここで、接着層４の層厚ｄ１と、保護板３
の板厚ｄ２と、保護板３の上側の境界面ロにおいて全反
射された光の内、光電変換素子２に再入射する光の割合
Ａ２との相互間の関係を求めてみる。先ず、ｄ１、ｄ
２、臨界角θ₂ との間には、既述した式（３）に示され
た関係（Ｌｄ₂ ＝２（ｄ１＋ｄ２）ｔａｎθ₂ ）が成立
している。また、保護板３及び外部空気のそれぞれの屈
折率ｎ２，ｎ３と臨界角θ₂ との関係を表す式（１）
（１／ｓｉｎθ₂ ＝ｎ２／ｎ３）において、ｎ２は空気
の屈折率であるので、ｎ２＝１を代入して式（１）を整
理し直すと、下記の式（５）となる。ｓｉｎθ₂ ＝１／ｎ２・・・（５）

【００１７】次に、三角関数の正接関数と正弦関数の関
係公式である１＋１／ｔａｎ²θ＝１／ｓｉｎ²θから下
記する式（６）の関係が導かれる。１＋１／（ｔａｎ²θ₂）＝１／（ｓｉｎ²θ₂） …（６）そして、上述の式（３）、式（５）、式（６）から下記
するように式（７）が導かれる。Ｌｄ₂＝２（ｄ１＋ｄ２）（ｓｉｎ²θ₂／（１−ｓｉｎ²θ₂））^1/2 ＝２（ｄ１＋ｄ２）（（１／ｎ２）²／（１−（１／ｎ２）²）^1/2 ＝２（ｄ１＋ｄ２）／（（ｎ２）²−１）^1/2 …（７）

【００１８】また、既述した式（４）を変形して下記す
る式（８）が導かれる。ｓｉｎ（Φ２／２）＝（Ｌ１／２）／Ｌｄ₂ …（８）ここで、Ａ２＝２Φ２／３６０＝Φ２／１８０（以下、
式（９）とする。）の関係があることから、この式
（９）を用いて式（８）のΦ２をＡ２に置き換えると、
下記する式（１０）が成立する。ｓｉｎ（９０Ａ２）＝（Ｌ１／Ｌｄ）／２ …式（１０）そして、この式（１０）を用いて先の式（７）を書き換
えると、次の式（１１）が得られる。ｄ１＋ｄ２＝Ｌ１（（（ｎ２）²−１）^1/2／（４ｓｉｎ（９０Ａ２））） …（１１）

【００１９】さらに、この式（１１）を一般化するため
に、ｄ１＋ｄ２を新たにｄと、Ｌ１を新たにＬと、ｎ２
を新たにｎと、Ａ２を新たに百分率Ａ％（Ａ２＝Ａ／１
００）と、それぞれ定義し直して、全反射により光電変
換素子２へ再入射する光の割合をＡ（％）以下にするに
必要なｄ、すなわち、保護板３の板厚と接着層４の層厚
との和との関係として、下記する式（１２）を得る。ｄ≧Ｌ（（ｎ²−１）^1/2／（４ｓｉｎ（９Ａ／１０））） …（１２）この式（１２）は、保護板３の上側の境界面ロで全反射
する光の内、光電変換素子２へ再び入射する光の割合を
Ａ％以下とするためには、保護板３の板厚ｄ２と接着層
４の層厚ｄ１との和ｄは、所定の値以上でなければなら
ないことを意味するものである。そして、ここで、所定
の値とは、式（１２）において不等号の右項に示された
式で求められる値である。

【００２０】次に、第２の実施例に係る画像読取装置に
ついて図４乃至図７を参照しつつ説明する。ここで図４
はこの第２の実施例に係る画像読取装置の主要部平面
図、図５は図４のＢ−Ｂ線断面図、図６は図４のＣ−Ｃ
線断面図、図７は散乱光の光路を説明するための説明図
である。尚、第１の実施例と同一の構成要素について
は、同一の符号を付してその説明を省略し、以下異なる
点を中心に説明する。この第２の実施例に係る画像読取
装置は、保護板と光電変換素子との間に間隙を設け、保
護板と光電変換素子の間に空気の層が介在するようにし
た点が異なるものである。すなわち、保護板３と絶縁基
板１との間には、光電変換素子２が設けらている部分を
除き、スペーサ５が設けられている。このスペ−サ５
は、例えば、ガラスからなり、光電変換素子２より大き
な厚みを有するものである。この第２の実施例において
は、保護板３と後述する空気層６の厚みをできる限り正
確に均一とするために、スペ−サ５と保護板３との接合
面及びスペ−サ５と絶縁基板１との接合面には接着剤を
塗布せずに、これらスペ−サ５等の端面において、例え
ば、図５に示すように、一方の面に接着剤（図５におい
ては図示せず）を塗布した連結板７を、絶縁基板１、ス
ペ−サ５、保護板３の各端面に接合することで、これら
の部材を固定するようにしている。

【００２１】そして、光電変換素子２は、保護板３と、
スペ−サ５と、絶縁基板１とで画成される柱状の空間に
配され、光電変換素子２と保護板３との間には空気層６
が形成された構造となっている（図６参照）。また、こ
の第２の実施例においては、保護板３の板厚ｄ２及びス
ペ−サ５の板厚ｄ３は、共に５０μｍに設定すること
で、光電変換素子２の受光面２ａから保護板３の上面
（外部空気との境界面）までの距離が１００μｍ以下と
なるようにして、入射光が保護板３及び空気層６を介し
て光電変換素子２の受光面２ａへ到達することによる光
電変換素子２の分解能の低下を、実用上極力支障ない程
度となるようにしている。また、光電変換素子２が位置
する部位以外の部分に配されるスペ−サ５の面積は、可
能な範囲で大きく設定してあり、いわゆる完全密着型の
画像読取装置として使用する際の機械的強度が確保でき
るようにしてある。さらに、この第２の実施例における
保護板３には、第１の実施例における保護板３に施した
ような反射保護膜は施されていない。これは、次述する
ように、この実施例においては全反射が生じても、散乱
光が光電変換素子２へ再入射することはないので、反射
保護膜の必要はないからである。

【００２２】次に、散乱光の光路について図７を参照し
つつ考えると、先ず、保護板３の上面（図７において上
側）の境界面ロに対し、保護板３の下側から入射する散
乱光が、この境界面ロにおいて全反射される際の散乱光
の入射角度、すなわち、臨界角をθ₂ とすると、散乱点
Ｒ１において入射光（図７において実線で表示）の一部
が散乱光となり、この散乱光の一部は空気層６と保護板
３との境界面イへ入射角θ₁ で入射する。ここで、ｎ２
（保護板３の屈折率）＞ｎ１p （空気層６の屈折率）で
あることから、この境界面イに入射してきた光は、入射
角θ₁ より小さい角度θ₂ ｐ（但し、θ₂ ｐ＜θ₂ ）で
保護板３内へ透過し、さらに保護板３の上側の境界面ロ
へ進む。この境界面ロの上側（図７において紙面上側）
は、先の境界面イの下側同様に空気であるため、散乱光
は境界面ロに対して角度θ₂ ｐで入射する。そして、境
界面ロの両側における光の進行方向に対する光の屈折率
の関係が、境界面イにおけるものと丁度逆の関係になっ
ていることから、角度θ₃＝θ₁ となって、境界面ロに
到達した殆どの光は、上側の外部空気内へ透過すること
となる（図７（ａ）参照）。尚、この境界面ロで反射に
より光電変換素子２側へ戻る光の割合は、極めて少な
く、光電変換素子２の分解能、解像度等に影響を及ぼす
程のものではない。

【００２３】一方、境界面ロにおける角度θ₂ ｐが臨界
角θ₂以上である場合には、この境界面ロに入射した光
は全反射され境界面イ側へ戻る（図７（ｂ）参照）が、
境界面イの両側における光の屈折率の関係は、境界面ロ
におけるものと同一の条件であることから、この境界面
イにおいても全反射が生じ、結局、空気層６から保護板
３に入射した散乱光は、保護板３の上下の境界面イ，ロ
で全反射を繰り返して保護板３内部を伝搬するだけで、
光電変換素子２側へ再び戻ってくることはない。

【００２４】上述した第２の実施例においては、保護板
３の板厚、空気層６の層厚は、原理的には散乱光の光路
に影響を与えるものではないので、基本的に先に述べた
数値に限定されるものではない。また、この第２の実施
例においては、保護板３と光電変換素子２との間に空気
層６を配したが、屈折率が保護板３の屈折率より小さい
ものであれば、空気以外の気体であっても、さらには樹
脂等の固体であっても、略同様の作用を得ることができ
る。この場合、屈折率が空気より大きくかつ保護板の屈
折率より小さい時には、保護板３の上側の境界面ロにお
ける臨界角が、保護板３の下側の境界面イにおける臨界
角より小さくなるために、僅かながら上側の境界面ロで
全反射されて光電変換素子２に再入射してくる光が生ず
るため、分解能の指標であるＭＴＦがやや低下すると推
測されるが、この発明本来の作用、効果を失ってしてし
まう程のものではない。また、保護板３と光電変換素子
２との間に大気圧以下に減圧した気体を封入することに
よりその気体の屈折率を１以下とすることで、厳密には
僅かに異なるが、上述の第２の実施例と略同様の作用、
効果を得ることができる。

【００２５】この第２の実施例に係る画像読取装置にお
いては、光電変換素子２と保護板３との間に空気層６を
設けたことにより、光電変換素子２の受光面又はその周
囲で散乱した光は、保護板３を透過して外部に抜ける
か、または、保護板３と空気層６との境界面イ及び保護
板３と外部空気との境界面ロのそれぞれにおいて生ずる
全反射により、保護板３内を伝搬するのみで空気層６又
は外部空気側へ透過することはないので、光電変換素子
２に散乱光が再入射することはなく、散乱光により光電
変換素子２の分解能、解像度が低下することがないもの
である。

【００２６】次に、第３の実施例に係る画像読取装置に
ついて図８及び図９を参照しつつ説明する。ここで、図
８は第３の実施例にかかる画像読取装置の主要部の平面
図、図９は図８のＤ−Ｄ線断面図である。この第３の実
施例は光電変換素子を２次元配列した場合の例である
が、光電変換素子と保護板との間に空気層を設けた点に
おいては、第２の実施例と基本的に同一のものである。
尚、第１の実施例又は、第２の実施例と同一の構成要素
については、同一の符号を付して説明を省略し、以下、
異なる点を中心に説明する。この第３の実施例に係る画
像読取装置は、複数の光電変換素子２が同一平面上に間
隔をおいて縦横に配されると共に、各光電変換素子２の
間にはスペ−サ片８が配されてなるものである。ここ
で、この第３の実施例におけるスペ−サ片８は、有機物
の層又はガラスからなり、特に有機物の場合は、その作
成の際におけるエッチング等の製造技術上の制約によっ
て円柱部材の外周面をテ−パ状に形成し、その軸方向の
縦断面形状（図９に示された形状）が台形状をなすもの
を用いている。この第３の実施例における散乱光の光路
は、基本的に第２の実施例と同様であるのでここでの詳
細な説明は省略する。

【００２７】最後に、これまで、述べた各実施例に係る
画像装置と従来の装置の各々の分解能の指標であるＭＴ
Ｆの試験結果を表１に示す。この表１において、タイプ
Ａ１は、画像読取装置は１５０ｌｐｉでかつ３００ＤＰ
Ｉの規格を有する一次元の画像読取装置で、タイプＢは
基本的には、第３の実施例に示した２次元配列の画像読
取装置で、２００ｌｐｉでかつ４００ＤＰＩの規格を有
するものである。先ず、タイプＡ１の規格を有する画像
読取装置について保護板等の有無に応じたＭＴＦの違い
について、表１を参照しつつ説明する。表１のタイプＡ
において、の保護板なしというのは、図４乃至図６で
説明した構造を基本とした画像読取装置において、保護
板３がなく、光電変換素子２に直接に光が入射するよう
にした場合であって、この場合ＭＴＦは９２．４％であ
った。これに対して、同表のは、保護板の板厚を５０
μｍ、接着層の層厚を１５μｍと、従来の平均的な大き
さにした場合であり、ＭＴＦは８４．４％と明らかに低
下することが解る。

【００２８】そして、同表のは第１の実施例に相当す
る構造のもので、この場合ＭＴＦは９１．９％であっ
た。すなわち、第１の実施例に係る画像読取装置におい
ては、保護板を設けない同表の場合に比べて、僅か
０．５％の違いであり、殆ど遜色なく、しかも、の従
来の構造のものに対して、ＭＴＦが７．５％向上してい
る。尚、タイプＡ１のの試験デ−タは、保護板３の上
面に、反射保護膜を施してない状態で実測したものであ
るので、反射保護膜を施した場合には、表１のデ−タよ
りさらにＭＴＦが向上し、よりの保護板のない状態に
近づくものと考えられる。

【００２９】次に、タイプＡ２の場合についてみると、
先ず、保護板としてのガラス板が無い構造のものにおい
ては、ＭＴＦ９２．８％であった（表１のタイプＡ２の
）のに対して、第２の実施例のものにおいては、同表
に示されるように、の場合より僅か０．６％低いだ
けの９２．２％という極めて良好な値を得ることができ
た。

【００３０】最後にタイプＢについてみると、先ず、保
護板としてのガラス板がない場合のＭＴＦは、７１．３
％であった（表１のタイプＢの列の）のに対して、第
３の実施例のものにおいては、７１．９％と、数値の上
では０．６％程向上しているが、理論的に保護板等を付
加した場合のＭＴＦが、付加されていないものを上回る
ということは考えられず、この場合の差は、いわゆる計
測誤差の範疇と考えられる。

【００３１】

【表１】

【００３２】以上、この表１の試験結果から言えること
は、先ず、第１の実施例のように保護板３の板厚を従来
に比して２０倍もの厚みにしても、画像読取装置として
の分解能、解像度等を劣化させることなく、簡単な構成
で保護板３の境界面で生ずる全反射の内、光電変換素子
２に再入射する光量を極めて低く押さえることができる
ので、結果的に画像読取装置としての分解能等が従来に
比して向上するということが言える。また、第２の実施
例のように保護板３と比べて小さな光の屈折率を有する
物質又は気体を保護板３と光電変換素子２との間に配置
することにより、保護板３の上側で生ずる全反射に起因
して、光電変換素子２に再入射する散乱光の量を略零に
することができるので、画像読取装置の分解能、解像度
を従来に比して向上させることができるものである。

【００３３】

【発明の効果】以上、述べたように、請求項１記載の発
明によれば、保護板と外気との境界面において生ずる全
反射光の内、光電変換素子に再入射する光の割合と、光
電変換素子の受光面側に配される接着層及び保護板の厚
みとの相関関係に基づいて、接着層と保護板の厚みを所
定値に設定することにより光電変換素子に再入射する光
の割合を所望の割合に抑えることができるので、光電変
換素子への不必要な散乱光の入射が少なくなることによ
り分解能、解像度を向上させつつしかも、保護板により
光電変換素子の保護を図ることができ、ひいては画像読
取装置の信頼性の向上となるという効果を奏するもので
ある。

【００３４】また、請求項２記載の発明によれば、保護
板と光電変換素子との間に、保護板の屈折率より小さい
屈折率を有する仲介層を設けて、光電変換素子の受光面
で生じた散乱光が保護板から外部へ又は保護板の上面と
下面との間で反射を繰り返して、光電変換素子へ再入射
することがないようにしたので、分解能、解像度を向上
させつつしかも、基板、スペーサ、保護板の端面同士を
連結板で連結板しているので、上下方向に接着剤が介在
されることなく固定できるため、保護板と仲介層の厚み
を正確に構成することができるという効果を奏するもの
である。また、請求項３記載の発明によれば、２次元に
配置された複数の光電変換素子を有する画像読取装置に
ついて、仲介層を形成するための複数のスペーサ片を形
成することにより、分解能、解像度を向上させるという
効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る画像読取装置の
主要部平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１に示された実施例における散乱光の光路
を説明するための説明図である。

【図４】本発明の第２の実施例に係る画像読取装置の
主要部平面図である。

【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。

【図６】図４のＣ−Ｃ線断面図である。

【図７】第２の実施例における散乱光の光路を説明す
るための説明図である。

【図８】本発明の第３の実施例に係る画像読取装置の
主要平面図である。

【図９】図８のＤ−Ｄ線断面図である。

【図１０】従来の画像読取装置における散乱光の光路
を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１…絶縁基板、２…光電変換素子、３…保護板、４…接
着層、５…スペ−サ、６…空気層、８…スペ−サ片

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の光電変換素子を略同一平面上に配置
すると共に、前記複数の光電変換素子の受光面側に、透
光性接着部材からなる接着層を介して透光性部材からな
る保護板を配した画像読取装置において、前記接着層の
屈折率と前記保護板の屈折率とが略等しい値ｎ、前記接
着層及び前記保護板の各々の厚みの和をｄ、前記保護板
と外気との境界面に入射した前記複数の光電変換素子の
受光面からの散乱光が該境界面で前記複数の光電変換素
子側へ全反射される光の内、前記複数の光電変換素子に
入射する光の百分率をＡ、前記複数の光電変換素子の副
走査方向の長さをＬ、とそれぞれ定義した場合、ｄ≧Ｌ（（ｎ²−１）^1/2／（４ｓｉｎ０．９Ａ））としてなることを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】複数の光電変換素子を基板の略同一平面上
に配置すると共に、前記複数の光電変換素子の受光面側
に、透光性部材からなる保護板を配した画像読取装置に
おいて、前記基板上に、光電変換素子上が空間となる仲介層を形
成するためのスペーサを配置し、該スペーサ上に前記保護板を配置し、前記基板、スペーサ、保護板は、それらの端面同士を連
結する連結板で固定し、前記仲介層は、前記保護板の光の屈折率より小なる屈折
率を有することを特徴とする画像読取装置。
【請求項３】複数の光電変換素子を２次元状に基板の略
同一平面上に配置すると共に、前記複数の光電変換素子
の受光面側に、透光性部材からなる保護板を配した画像
読取装置において、前記基板上に、各光電変換素子上が空間となる仲介層を
形成するための複数のスペーサ片を形成し、該スペーサ片上に前記保護板を配置し、前記各仲介層は、前記保護板の光の屈折率より小なる屈
折率を有することを特徴とする画像読取装置。
【請求項４】スペーサ片は円柱状で形成され、外周面を
テーパ状とし縦断面が台形状である請求項３に記載の画
像読取装置。