JP4396715B2

JP4396715B2 - イメージセンサ

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Publication number: JP4396715B2
Application number: JP2007051314A
Authority: JP
Inventors: 亜紀子藤内; 章太田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-03-01
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2027-03-01
Also published as: EP1968299A2; USRE44880E1; CN101257551A; JP2008219244A; US20080212148A1; EP1968299B1; CN101257551B; US7978379B2; EP1968299A3

Description

この発明は、スキャナーや紙幣判別機などで使用するイメージセンサに関するものである。

１次元走査型のラインイメージセンサにおいて、しわなどの波うちを有する原稿の読み取り性能を確保するには、原稿に対して照射方向を複数設ける構成が一般的である。例えば、特開２００６−１４０８１号公報の図１（特許文献１参照）には、原稿の読み取り位置に対してその両側から光を照射する照明ユニット３を搭載した画像読み取り装置が開示されている。

また、特開２００４−４８２９０号公報の図１（特許文献２参照）には補助反射鏡を用いて光源からの直接光との光量バランスを適正化して影をなくすために、照明対象物Ｏを照明する光源２と、光源２と対向する位置に配置されて光源２からの照射光の一部を照射対象物Ｏに向けて指向させる反射部材４とを備えたもので、光源２と照明対象物Ｏとの間および反射部材４と照明対象物Ｏとの間に遮光部材９、９’を設け、遮光部材９、９’は、光源２からの照射光と反射部材４からの照射光とを一定比率で遮光する構成のイメージセンサが開示されている。

また、特開平７−３１９０８２号公報の図１（特許文献３参照）には、棒状の光源から原稿に入射する光量調整の構成を簡素化するために第２サブリフレクタ７ｃが厚さ方向に弾性変形可能に構成され、ねじ軸１２の回転で第２サブリフレクタ７ｃを変位させて、原稿に入射する光源５の光量を調整する画像形成装置の照明装置が開示されている。

また、特開２００３-３４８２９９号公報の図１（特許文献４参照）には、角棒状の導光体１の長手方向に沿った隅部に光源２から導光体１内に入射した光を放出する出射面１７を有するもので、出射面１７への反射光量が最も多くなる側面のうち光源２の近傍となる箇所には光散乱パターンを設けず、光源から離れた箇所に光散乱パターン１８ｂを設け、反射光量が最も多くなる側面に対し直交する２つの側面のうち少なくとも一方の側面において光源寄りの箇所に光散乱パターン１８ａを設け、光源２の近傍となる箇所からの反射光量が不足し、出射面１７からの出射光量が導光体１の長手方向に沿って不均一となることを防止するライン照明装置が開示されている。

特開２００６−１４０８１号公報（第１図）

特開２００４−４８２９０号公報（第１図）

特開平７−３１９０８２号公報（第１図）

特開２００３−３４８２９９号公報（第１図）

しかし、特許文献１に記載のものでは、原稿に浮きがある場合でも良好な画像を結像することが可能であるものの原稿の両側にライン照明装置を組み込まなければならず、高価な画像読取装置になるという問題があった。

また、特許文献２に記載のものでは、ハロゲンランプなどの光源に対向して反射部材を設置し、光透過材の下面に遮光部材を設けて、光源２からの照射光と反射部材からの照射光とを一定比率で遮光するものの遮光部材による照明光のロスがあり、原稿面における照度が低下し、効率が悪いという問題があった。

また、特許文献３に記載のものでは、第２サブリフレクタを用いて光量調整板の自由端側が原稿に近くまたは遠くなる方向にスイング状に変位可能としているので原稿に入射する光源５の光量を調整することが可能なものの第２サブリフレクタは、光量調整時にはそれぞれの第２サブリフレクタの機械的調整が必要となり、調整が複雑になるという問題があった。

特許文献４に記載のものでは、射出面を含む断面が５角形の棒状導光体の主面（反射光量が最も多くなる側面）に光散乱パターンを設けると共に、光源設置側の一端の主面に隣接する側面にも光散乱パターンを設けるため、出射光量の均一化が図れるものの、片側光源でもあり、本課題のしわなどの波打ちを有する原稿の読み取り性能などを確保することに関しては記載されていない。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、原稿にしわなどがあり波うっているような場合には、原稿のしわなどの部分には光の照明が遮られて影が生じても、その影の部分にも光を照射するように構成して、原稿面における照度を効率よく確保しえる新規なイメージセンサを提供することを目的とするものである。

請求項１に係るイメージセンサは、光源と、この光源が一端若しくは両端に配置され、前記光源の光が内部を反射しながら主走査方向に伝搬して原稿の照射部に対して斜め方向から光を照射する第１出射部及び原稿の搬送方向に光を出射する第２出射部を有する棒状の導光体と、原稿の照射部から反射された光を収束するレンズ体と、このレンズ体を通過した光を受光するセンサと、前記レンズ体に対して前記導光体とは反対側に配置し、前記第２出射部から出射した光の光路を前記レンズ体と原稿との間になるようにして前記第２出射部の光を反射して原稿の照射部に対して斜め方向から光を照射する反射体と、前記導光体において前記第１及び第２出射部にそれぞれ対向する部分に形成した第１及び第２光散乱層とを備えたものである。

請求項２に係るイメージセンサは、光源と、この光源が一端若しくは両端に配置され、前記光源の光が内部を反射しながら主走査方向に伝搬して原稿の照射部に対して斜め方向から光を照射する第１出射部及び原稿の搬送方向に光を出射する第２出射部を有する棒状の導光体と、主走査方向に延在し、原稿の照射部から反射された光を収束するロッドレンズアレイと、このロッドレンズアレイを通過した光を受光するセンサと、前記ロッドレンズアレイに対して前記導光体とは反対側に配置し、前記第２出射部から出射した光の光路を前記ロッドレンズアレイと原稿との間になるようにして前記第２出射部の光を反射して原稿の照射部に対して斜め方向から光を照射する反射体と、前記導光体において前記第１及び第２出射部にそれぞれ対向する部分に形成した第１及び第２光散乱層とを備え、前記光源が配置された前記導光体の端部を遮光し、前記導光体に有効照明領域と無効領域とを形成したことを特徴とするものである。

請求項３に係るイメージセンサは、光源と、この光源が一端若しくは両端に配置され、前記光源の光が内部を反射しながら主走査方向に伝搬して原稿の照射部に対して斜め方向から光を照射する第１出射部及び原稿の搬送方向に光を出射する第２出射部を有する棒状の導光体と、主走査方向に延在し、原稿の照射部から反射された光を収束するロッドレンズアレイと、このロッドレンズアレイを通過した光を受光するセンサと、前記ロッドレンズアレイに対して前記導光体とは反対側に配置し、前記第２出射部から出射した光の光路を前記ロッドレンズアレイと原稿との間になるようにして前記第２出射部の光を反射して原稿の照射部に対して斜め方向から光を照射する反射体と、前記導光体において前記第１及び第２出射部にそれぞれ対向する部分に形成した第１及び第２光散乱層と、前記光源が配置された前記導光体の端部を遮光する光源ボードとを備えたものである。

請求項４に係るイメージセンサは、光源と、この光源が一端若しくは両端に配置され、前記光源の光が内部を反射しながら主走査方向に伝搬して原稿の照射部に対して斜め方向から光を照射する第１出射部及び原稿の搬送方向に光を出射する第２出射部を有する棒状の導光体と、主走査方向に延在し、原稿の照射部から反射された光を収束するロッドレンズアレイと、このロッドレンズアレイを通過した光を受光するセンサと、前記ロッドレンズアレイに対して前記導光体とは反対側に配置し、前記第２出射部から出射した光の光路を前記ロッドレンズアレイと原稿との間になるようにして前記第２出射部の光を反射して原稿の照射部に対して斜め方向から光を照射する反射体と、前記導光体において前記第１及び第２出射部にそれぞれ対向する部分に形成した第１及び第２光散乱層と、前記第１及び第２出射部を除き、前記第１及び第２光散乱層を含む前記導光体の外部を覆う遮光カバーとを備え、前記光源が配置された前記導光体の端部を遮光し、前記導光体に有効照明領域と無効領域とを形成したことを特徴とするものである。

請求項５に係るイメージセンサは、光源と、この光源が一端若しくは両端に配置され、前記光源の光が内部を反射しながら主走査方向に伝搬して原稿の照射部に対して斜め方向から光を照射する第１出射部及び原稿の搬送方向に光を出射する第２出射部を有する棒状の導光体と、主走査方向に延在し、原稿の照射部から反射された光を収束するロッドレンズアレイと、このロッドレンズアレイを通過した光を受光するセンサと、前記ロッドレンズアレイに対して前記導光体とは反対側に配置し、前記第２出射部から出射した光の光路を前記ロッドレンズアレイと原稿との間になるようにして前記第２出射部の光を反射して原稿の照射部に対して斜め方向から光を照射する反射体と、前記導光体において前記第１及び第２出射部にそれぞれ対向する部分に形成した第１及び第２光散乱層と、前記光源が配置された前記導光体の端部を遮光する光源ボードと、前記第１及び第２出射部を除き、前記第１及び第２光散乱層を含む前記導光体の外部を覆う遮光カバーとを備えたものである。

請求項６に係るイメージセンサは、前記第１及び第２光散乱層が、前記光源ボードの内部から前記導光体に入射した光を原稿の照射部に対して斜め方向から照射させ及び原稿の搬送方向に光を出射させるものであって、前記光源ボードから離れるほど前記導光体の長さ方向における寸法を大きくした請求項３又は５に記載のものである。

請求項７に係るイメージセンサは、前記光源ボードが、前記光源から前記導光体に入射された光をその内部で全反射して伝搬させる請求項３、５、６のいずれかに記載のものである。

請求項８に係るイメージセンサは、前記光源ボードが、その内部に前記光源を収納した請求項３、５、６、７のいずれかに記載のものである。

請求項９に係るイメージセンサは、前記導光体、前記ロッドレンズアレイ、前記センサが、原稿の主走査方向の有効読み取り幅と同等以上の長さを有する請求項２〜８のいずれかに記載のものである。

請求項１０に係るイメージセンサは、前記導光体が、円柱状である請求項１〜９のいずれかに記載のものである。

以上のように、この発明によれば、原稿にしわなどがあり波うっているような場合であっても、原稿のしわなどの部分に光の照明が遮られて影が生じることは少なくなるため、原稿面における照度を効率よく確保することができるという効果を奏する。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について、図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る密着型イメージセンサの断面構成図である。図１において、１は原稿であり、例えば、紙幣、有価証券、その他の一般文書のイメージ情報である被読取媒体である。２は導光体で、長さ方向（紙面に垂直方向）に延長した棒状のものである。ここでは、円柱状のような棒状の導光体を使用している。３は、導光体２に沿って形成した第１光散乱層（反射パターン）である。第１光散乱層３は、導光体２の第１出射部３ａから出射した光が原稿１の照射部１ａに照射するように第１出射部３ａの導光体２の中心に対して対向する導光体２の表面部分に形成している。４は、導光体２に沿って形成した第２光散乱層（反射パターン）である。第２光散乱層４は、導光体２の第２出射部４ａから出射した光が、後述する反射板の中心部に照射するように第２出射部４ａの導光体２の中心に対して対向する導光体２の表面部分に形成している。そして、導光体２が棒状の構成であるため、このように第１光散乱層３及び第２光散乱層４を構成することができ、第１出射部３ａ及び第２出射部４ａから原稿１の照射部１ａに対して効率よく光を出射することができる。ここで、この実施の形態１においては、第１出射部３ａ及び第２出射部４ａについては、導光体２において物理的な意味での構成ではなく、原稿１の照射部１ａに照射される、直接的な光ないし反射板５を介した間接的な光が導光体２から出射される部分を第１出射部３ａ及び第２出射部４ａと称する。

５は反射板であり、入射した光を反射して原稿１の照射部１ａに照射するように構成している。また、第２光散乱層４の幅は、第１光散乱層３よりも幅広に形成しているが、これは、第２出射部４ａから出射した光は反射板５を経由して原稿１の照射部１ａに照射するので、第１出射部３ａから出射した光が原稿１の照射部１ａに照射することとの光量バランスをとるためである。
こうして、導光体２の第１出射部３ａから出射した光と第２出射部４ａから原稿１の搬送方向に出射した光を反射板５により反射しその反射した光との双方が、原稿１の照射部１ａに対して互いに異なる方向から傾斜して入射することとなる。

なお、図１においては、第２出射部４ａの光は、原稿１の搬送方向に出射しているが、後述するように、導光体２と反射板５の位置を置き換えた場合には、第２出射部４ａから出射した光は、厳密には、原稿１の搬送方向とは反対方向となるが、このような場合も含めて、以下原稿の搬送方向と総称することにする。また、原稿の搬送方向とは、厳密な意味ではなく、例えば、反射板５が多少原稿側に近づけ、或いは多少遠ざかる場合には、第２出射部４ａから出射する光は反射板５に入射させるべく多少斜め方向となるが、このような場合においても、広い意味で、原稿の搬送方向ということにする。

次に、６は、ロッドレンズアレイ（レンズ体）であり、原稿１の照射部１ａにおいて原稿１から反射された反射光が光軸方向から入射するように構成し、その反射光を収束するものである。この場合に、ロッドレンズアレイ６の入射端部が、導光体２の第２出射部４ａから出射した光が反射板５に至る光路に介入しないようにロッドレンズアレイ６、導光体２及び反射板５の配置関係を調整する必要がある。７は、光軸上に配置してロッドレンズアレイ６により収束された光を受光するセンサ（受光部）であって、半導体チップなどで構成された光電変換部、その他の駆動回路等を搭載している。８は、センサ７により受光した光電変換出力などを信号処理するためのセンサ基板である。９は、ロッドレンズアレイ６、センサ基板８、導光体２、反射板５等を収納し保持する筐体であり、プラスチックなどにより構成している。１０は、プラスチックやガラス材などにより構成した透過体であり、導光体２の第１出射部３ａから出射した光や反射板５により反射された光を透過して原稿１に照射するとともに、原稿１により反射された光を透過してロッドレンズアレイ６に入射させるものである。１１は、センサ基板８に搭載しセンサ７に電気的に接続した電子部品であり、ＣＰＵやＲＡＭと連動して信号処理を行うＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）等を含むものである。１２は、センサ７の光電変換出力やその信号処理出力を含む入出力信号インターフェース用のコネクタである。なお、光軸を示す補助線はレンズアレイ６の光軸上にあり、レンズアレイ６の焦点面付近にある原稿１の光情報は、レンズアレイ６の集束領域の情報として受光部７上に結像される。

図２は、実施の形態１に係る密着型イメージセンサの組み立て展開図である。なお、図１は、図２に示すＡ―Ａ´線で切断して組み立てた状態の断面図である。図２において、１３は、導光体２の両端部に配置してＬＥＤチップを収納したＬＥＤボードであり、導光体２に光を入射するものである。ＬＥＤボード１３は、導光体２の一方の端部にのみ配置する構成でもよい。また、実施の形態１では、導光体２、ロッドレンズアレイ６、センサ７は、原稿の有効読み取り幅（主走査方向の有効読み取り幅）と同等以上の長さを有している。なお、図２において、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示すものとする。

図３は、導光体２端部周辺における要部断面図である。図３において、２ａはＬＥＤチップ等により構成した光源、２ｂは光源２ａを搭載した基板、２ｃは光源駆動用の電源端子である。光源２ａから出射した光は、図３に示すように、導光体２に入射し、導光体２の内部を反射しながら主走査方向、すなわち原稿の搬送方向に対する直交方向に伝搬する。光源２ａの近傍における光は、直接外部に放射しないようにＬＥＤボード１３の内部壁面で反射され主走査方向に伝搬する。なお、図中、図２と同一符号は、同一又は相当部分を示すものとする。

以上のように、光源２ａから導光体２に入射された光は導光体２に形成した第１光散乱層３及び第２光散乱層４により散乱されて伝搬し、導光体２の第１出射部３ａ及び第２出射部４ａから出射する光は原稿1の搬送方向に対して直交方向に亘って均一な輝度ないし強度をもって出射される。その出射した光はそれぞれ原稿１の照射部１ａに照射され、原稿１により反射された反射光はロッドレンズアレイ６を通してセンサ７により受光される。受光部（センサ）７においては光電変換により光強度に応じて電気信号に変換され、その電気信号はセンサ基板８におけるＡＳＩＣ１１等により前記したような種種の信号処理が施され、最終的にはコネクタ１２から外部に原稿１の画像信号として出力される。

図４は、密着型イメージセンサ（ＣＩＳともいう。）の駆動回路のブロック図である。タイミングジェネレータのシステムクロック（ＳＣＬＫ）に同期して、ＣＩＳのクロック信号（ＣＬＫ）と同期したスタート信号（ＳＩ）のタイミングでもって受光部で光電変換されたアナログ出力（ＳＯ）を得る。ＳＯはＡＳＩＣ１１でアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換され、信号処理回路では、サンプル・ホールドを含むシェーディング補正や全ビット補正などが行われる。信号データの補正には、信号データを記憶したＲＡＭ領域と基準データを記憶したＲＡＭ領域からデータを採取し、演算加工する。なお、ＡＳＩＣ１１のＣＰＵ、ＲＡＭ及び信号処理回路をまとめて信号処理部ということとする。

図５は、前記した密着型イメージセンサにおける光路模式図である。すなわち、図５は、導光体２の第１出射部３ａ及び第２出射部４ａから出射した光が原稿１の照射部１ａに照射され、その反射光がロッドレンズアレイ６を通過してセンサ７に至る光路を示している。図５においては、略円柱状の導光体２に入射された光は、第１光散乱層３により散乱反射し、その光の一部は第１出射部３ａから出射して透過体１０により屈折され、原稿１の照射部１ａに照射される。照射角度は、原稿１の搬送方向（副走査方向）に対し、第１光散乱層３と導光体２の中心軸とを結ぶ延長線で決まる仰角Ｃ°で第１出射部３ａから出射するようにする。一方、導光体２の第２光散乱層４により散乱反射した光の一部は、これに対向する第２出射部４ａから反射板５の中心５ａに向かって出射され、反射板５により反射されて透過体１０で屈折され、原稿１の照射部１ａに照射される。このとき、導光体２の第２出射部４ａから反射板５の中心に向かう光は、原稿１の搬送方向であるとしている。

また、図５に示すように、第１光散乱層３及び第２光散乱層４は、円柱状の導光体２における外周の一部を平坦化し、この平坦化した領域に白色の反射塗料を塗布して構成している。もしくはこの平坦化した領域を表面粗化して光の散乱層として第１及び第２光散乱層３、４を形成しても良い。さらに、第１光散乱層３の第１出射部３ａから出射する光量と第２光散乱層４の第２出射部４ａから出射する光量とのバランスを取るために、第１光散乱層３の散乱領域の断面幅を０．４ｍｍとしているのに対し、第２光散乱層４の断面幅は１．０ｍｍとして、第１光散乱層３の断面幅より幅広としている。また、図５に示すように、ロッドレンズアレイ６の光軸方向の長さＺ０、ロッドレンズアレイ６の光の出射端とセンサ７との距離Ｚ１、ロッドレンズアレイ６の光の入射端と原稿１との距離Ｚ２とすると、Ｚ２＝Ｚ１（光学距離）となるようにロッドレンズアレイ６を配置している。また、原稿１の搬送方向における原稿１の照射部１ａと反射板５の中心５ａとの光学距離をＬとすると、原稿１の照射部１ａと反射板５の中心５ａとの光軸方向における光学距離は、Ｌ／２〜√３・Ｌの範囲になるように配置している。反射板５の中心軸が、光軸方向において前記のような一定範囲内の位置にあれば、第１出射部３ａと第２出射部４ａとから出射した光が原稿１の照射部１ａに効率よく入射することになるので、原稿１にしわなどの波うちがあったとしても、原稿１の読み取りを可能とするものである。

図６は、導光体２の第１光散乱層３及び第２光散乱層４の主走査方向（原稿１の搬送方向に直交する方向）におけるパターン形状等を示した断面構成図である。図６において、第１光散乱層３は、主走査方向に沿って離散的に配置し、ＬＥＤボード１３から離れるに従って幅広の反射パターン部分に構成している。例えば、図６においては、ＬＥＤボード１３に近い３個分の反射パターン部分を同一幅とし、ＬＥＤボード１３から離れるに従って幅広に構成している。このように、複数の同一幅の反射パターン部分を光源から離れるに従って順次に幅広となるように配列している。第２光散乱層４についても、図６に示すように、第１光散乱層３の反射パターン部分と対になって、ＬＥＤボード１３から離れるに従って順次に幅広となるように配列している。このように第１及び第２光散乱層３、４を配列することにより、ＬＥＤボード１３の内部の光源から導光体２に入射された光はその内部を全反射して伝搬するが、第１出射部３ａ及び第２出射部から主走査方向に亘って均一な光の出射が可能となる。なお、第１光散乱層３と第２光散乱層４の反射パターン部分を対になるように配列したが、それらの反射パターン部分を交互に配列してもよく、また、部分的にオーバーラップするように配列してもよい。

図７は、第１散乱層３の第１出射部３ａに対して照射角度Ｃを変更させて照射した場合において、主走査方向に配列したセンサ７の各画素（ビット）に対する光電変換出力を示した光電変換出力図である。明出力は白色の原稿に光を照射した場合、暗出力は黒色の原稿に光を照射した場合の光電変換出力である。なお、各出力値はデジタル化された全ビット補正後の出力値で説明する。図７では、照射角度Ｃが４５°〜６０°においては、顕著な明出力の出力差は見られないものの、照射角度が３０°では明出力の低下がある。また、照射角度Ｃが３０°〜４５°においては顕著な暗出力の出力差は見られないものの、照射角度が６０°では暗出力の上昇がある。したがって、明出力と暗出力との差であるダイナミックレンジを適正に確保するためには明出力が高く暗出力が低い照射角度４５°程度がよいといえる。これは、照射角度を６０°以上にすると、導光体２からの光は原稿面で反射するが反射した一部の直接光が不要光としてロッドレンズアレイ６により収束されるためと考えられる。また、照射角度を３０°以下にすると導光体２からの光は原稿面で反射するが反射した散乱光が効率よくロッドレンズアレイ６に収束されないためと考えられる。したがって、照射角度Ｃを３０°〜６０°に設定する場合には、ロッドレンズアレイ６の入射端から原稿１の照射部１ａまでの焦点距離（Ｚ２）より小さい範囲で、反射板５の中心５ａから原稿１の照射部１ａまでの光軸方向における距離を、Ｌ／２〜√３・Ｌの範囲内とすることによりダイナミックレンジを適正に確保することができる。

図８は、第１光散乱層３の第１出射部３ａにおける照射角度を４５°とし、第２光散乱層４の第２出射部４ａから原稿１の搬送方向に光を照射した場合において、主走査方向に配列したセンサ７の各画素（ビット）の光電変換出力を示した光電変換出力図である。図８において、明出力は白色の原稿に光を照射した場合、暗出力は黒色の原稿に光を照射した場合の光電変換出力である。なお、各出力値はデジタル化された全ビット補正後の出力値（デジタル出力値）で説明する。
図８では、反射板５を搭載しない場合、すなわち、片側照射の場合には、光電変換出力は全体的に低下し、第２光散乱層４の反射パターンのパターン幅４ｂが、１．０ｍｍのときには平均値で約８０ｄｉｇｉｔｓ、０．４ｍｍのときには平均値で約９５ｄｉｇｉｔｓである。これに対して、反射板５を導光体２に対向させて設置した場合には、第２光散乱層４の反射パターンのパターン幅４ｂが、１．０ｍｍのときは１４０ｄｉｇｉｔｓ、０．４ｍｍのときは１３５ｄｉｇｉｔｓとなる。すなわち、第２光散乱層４のパターン幅４ｂが幅広の場合には、第１光散乱層３のパターン３ｂの幅と同一である場合に比べて、反射板５から原稿１に入射する光の寄与率が少しだけ向上する。なお、第２光散乱層４を設けない場合には、反射板５から原稿１に入射する光は、極端に低下し原稿１の照射部１ａに対して両側から入射する光のバランスは大きく崩れることになる。

以上のように構成することにより、原稿のしわなどの波うちにより原稿の照明が遮られる部分に影が発生するような場合であっても、その影に対しても光の照射が可能となる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る密着型イメージセンサについて、図９及び図１０を用いて説明する。図９は、実施の形態２に係る密着型イメージセンサの構成を説明するための説明構成図である。図９において、２０は、導光体２を覆う白色のプラスチック材で構成した遮光カバー（カバー）である。なお、２１は、第１光散乱層３に対向した位置に形成した第１出射部であって、カバー２０に形成したスリットにより構成している。また、２２は、第２光散乱層４に対向した位置に形成した第２出射部であって、カバー２０に形成したスリットにより構成している。図９においては、第１出射部２１及び第２出射部２２は、カバー２０によって構成されている。なお、第１出射部２１と第２出射部２２との間にもカバー２０を設けているので、ここでは、第１出射部２１と第２出射部２２とは物理的に分離して構成している。ただし、第１出射部２１と第２出射部２２との間にカバー２０を設けない構成であってもよい。この場合には、第１出射部２１と第２出射部２２とは分離されない構成となるが、第１出射部２１及び第２出射部２２をカバー２０により形成することになる。このような場合も、実施の形態２に含まれる。なお、２３は、ミラーなどの反射体（反射板）であり、傾斜部分に光の反射部材を形成している。その他の構成については、実施の形態１の場合と同様である。例えば、導光体２に形成した第１及び第２光散乱層の構成についても、実施の形態１の場合と同様である。

以上のように構成しているので、図３に示す光源２ａから導光体２に入射された光は、第１出射部２１及び第２出射部２２から導光体２の外部に出射され、第１出射部２１から出射した光は、直接的に原稿１の照射部１ａに照射され、第２出射部２２からの光は反射体２３により反射され、第１出射部２１とはロッドレンズアレイ６に対して反対側から原稿１の照射部１ａに照射される。原稿１により反射された反射光は、ロッドレンズアレイ６を通して収束され、センサ７により受光される。このようなことは、実施の形態１の場合と同様である。

また、略円形状の導光体２に設けられた第１の光散乱層３に入射した光は散乱反射し、光の一部は対向する出射部２１から原稿１側に出射する。第１光散乱層３は導光体２の中心軸に位置する副走査方向（原稿１の搬送方向）に延長した水平線に対して仰角Ｃ°で照射される。また、第２光散乱層４に入射した光も散乱反射し、光の一部は対向する出射部２２から反射体２３に向かって出射され反射体２３で反射された光は原稿１を照明する。

なお、第１光散乱層３及び第２光散乱層４は、円形導光体２の外周の一部を平坦化し、平坦領域に白色の反射塗料で構成している。その平坦領域を、化学的処理もしくはサンドブラストなどの物理的な研磨処理により表面を粗化し、これを散乱反射領域としてもよい。また、第１光散乱層３の出射部２１から放射する光量と第２光散乱層４の出射部２２から放射する光量とを原稿面において照度バランスを取るため、第２光散乱層４の反射領域は第１光散乱層３の断面幅が０．４ｍｍとしているのに対し、第２光散乱層４の断面幅は１．０ｍｍとし、第１光散乱層３の断面幅より幅広としている。

図１０は、第１光散乱層３の出射部２１に対して照射角度を４５°とし、第２光散乱層４の出射部２２から照射する光を原稿搬送面とほぼ平行して照射した場合の主走査方向に配列したセンサ７の各画素（ビット）の光電変換出力を示した光電変換出力図である。明出力は白色の原稿に光を照射した場合、暗出力は黒色の原稿に光を照射した場合の光電変換出力である。なお、各出力値はデジタル化された全ビット補正後の出力値（デジタル出力値）で説明する。

図１０では、反射体２３を搭載しない場合、すなわち片側照射の場合には、光電変換出力は第２光散乱層４のパターン幅４ｂが、１．０ｍｍのときには１０５ｄｉｇｉｔｓ、０．４ｍｍのときには９５ｄｉｇｉｔｓである。これに対して、反射体２３を導光体２に対向させて設置した場合には、第２光散乱層４のパターン幅４ｂが、１．０ｍｍのときは１８０ｄｉｇｉｔｓ、０．４ｍｍのときは１７０ｄｉｇｉｔｓとなる。すなわち、第２光散乱層４のパターン幅４ｂが幅広の場合には、第１の光散乱層３のパターン３ｂ幅と同一である場合に比べて、反射体２３側から原稿１に入射する光の寄与率が大きく向上することが解かる。また、本来一義的であるべき補正後の光電変換出力偏差（画素間ばらつき）も改善される。なお、第２光散乱層４を設けない場合には、反射体２３側から原稿１に入射する光は極端に低下し、原稿１の照射面に対して両側から入射する光のバランスは大きく崩れる。

以上のように、導光体２を覆うようにカバー２０に専用の出射部２１、２２を設けることにより、導光体２から放散する不要光をカバー２０から再度導光体２内部に取り込み有効光として導光体２の出射面から再放射することが可能となる。また、出射部２１及び出射部２２から照射される光は照射方向に対してＮＡＲＲＯＷＧＲＯＢＥで照射され、出射部２１から照射した光や反射体２３で反射して原稿面を照明する光は原稿１の焦点位置を集中して照明するので、原稿１上の細線画像に対する散乱不要光がレンズアレイ６に入射することを防止できる効果がある。

実施の形態１及び実施の形態２では、第２出射部４ａ、２２から照射される光は原稿１の搬送方向にある反射体５、２３に照射され、反射体５、２３で反射した光を原稿１の照射部１ａに照射するようにしたが、ロッドレンズアレイ６の入射端から原稿１の照射部１ａまでの焦点距離（Ｚ２）よりも小さい範囲では、反射体５、２３の中心５ａ、２３ａを光軸方向の原稿面側に接近させ、第２出射部４ａ、２２から照射される光を原稿１の搬送方向にある反射体５、２３に斜め方向に照射し、反射体５、２３の照射角度を変更して原稿１の照射部１ａに照射しても同様な効果を奏する。

また、共役長Ｚ（Ｚ０＋Ｚ１＋Ｚ２）の大きいレンズ体６にあっては、焦点距離が長いので、反射体５、２３の中心５ａ、２３ａを光軸方向のセンサ７側に接近させ、第２光散乱層４を光軸方向の原稿面側に接近させ、第２出射部４ａ、２２から照射される光を原稿１の搬送方向にある反射体５、２３に斜め方向に照射し、反射体５、２３の照射角度を変更して原稿１の照射部１ａに照射しても同様な効果を奏する。

この発明の実施の形態１に係るイメージセンサの断面構成図である。この発明の実施の形態１に係るイメージセンサの構成展開図である。この発明の実施の形態１に係るイメージセンサの導光体の光照射方向を説明する部分断面図である。この発明の実施の形態１に係るイメージセンサの回路ブロック図である。この発明の実施の形態１に係るイメージセンサの光路説明図である。この発明の実施の形態１に係るイメージセンサの導光体の部分断面図である。この発明の実施の形態１に係るイメージセンサの導光体からの照射角度を変更した場合の光電変換出力図である。この発明の実施の形態１に係るイメージセンサの反射板の搭載有無による光電変換出力図である。この発明の実施の形態２に係るイメージセンサの光路説明図である。この発明の実施の形態２に係るイメージセンサの導光体にカバーを取り付けた場合の光電変換出力図である。

符号の説明

１・・原稿、１ａ・・照射部、２・・導光体、２ａ・・ＬＥＤチップ、３・・第１光散乱層、３ａ・・第１出射部、４・・第２光散乱層、４ａ・・第２出射部、５・・反射板（反射体）、６・・ロッドレンズアレイ（レンズ体）、７・・センサ（受光部）、８・・センサ基板、９・・筐体、１０・・透過体（ガラス板）、１１・・ＡＳＩＣ（信号処理ＩＣ）、１２・・コネクタ、１３・・ＬＥＤボード、２０・・遮光カバー、２１・・第１出射部、２２・・第２出射部、２３・・反射板（反射体）。

Claims

光源と、この光源が一端若しくは両端に配置され、前記光源の光が内部を反射しながら主走査方向に伝搬して原稿の照射部に対して斜め方向から光を照射する第１出射部及び原稿の搬送方向に光を出射する第２出射部を有する棒状の導光体と、原稿の照射部から反射された光を収束するレンズ体と、このレンズ体を通過した光を受光するセンサと、前記レンズ体に対して前記導光体とは反対側に配置し、前記第２出射部から出射した光の光路を前記レンズ体と原稿との間になるようにして前記第２出射部の光を反射して原稿の照射部に対して斜め方向から光を照射する反射体と、前記導光体において前記第１及び第２出射部にそれぞれ対向する部分に形成した第１及び第２光散乱層とを備えたイメージセンサ。
光源と、この光源が一端若しくは両端に配置され、前記光源の光が内部を反射しながら主走査方向に伝搬して原稿の照射部に対して斜め方向から光を照射する第１出射部及び原稿の搬送方向に光を出射する第２出射部を有する棒状の導光体と、主走査方向に延在し、原稿の照射部から反射された光を収束するロッドレンズアレイと、このロッドレンズアレイを通過した光を受光するセンサと、前記ロッドレンズアレイに対して前記導光体とは反対側に配置し、前記第２出射部から出射した光の光路を前記ロッドレンズアレイと原稿との間になるようにして前記第２出射部の光を反射して原稿の照射部に対して斜め方向から光を照射する反射体と、前記導光体において前記第１及び第２出射部にそれぞれ対向する部分に形成した第１及び第２光散乱層とを備え、前記光源が配置された前記導光体の端部を遮光し、前記導光体に有効照明領域と無効領域とを形成したことを特徴とするイメージセンサ。
光源と、この光源が一端若しくは両端に配置され、前記光源の光が内部を反射しながら主走査方向に伝搬して原稿の照射部に対して斜め方向から光を照射する第１出射部及び原稿の搬送方向に光を出射する第２出射部を有する棒状の導光体と、主走査方向に延在し、原稿の照射部から反射された光を収束するロッドレンズアレイと、このロッドレンズアレイを通過した光を受光するセンサと、前記ロッドレンズアレイに対して前記導光体とは反対側に配置し、前記第２出射部から出射した光の光路を前記ロッドレンズアレイと原稿との間になるようにして前記第２出射部の光を反射して原稿の照射部に対して斜め方向から光を照射する反射体と、前記導光体において前記第１及び第２出射部にそれぞれ対向する部分に形成した第１及び第２光散乱層と、前記光源が配置された前記導光体の端部を遮光する光源ボードとを備えたイメージセンサ。
光源と、この光源が一端若しくは両端に配置され、前記光源の光が内部を反射しながら主走査方向に伝搬して原稿の照射部に対して斜め方向から光を照射する第１出射部及び原稿の搬送方向に光を出射する第２出射部を有する棒状の導光体と、主走査方向に延在し、原稿の照射部から反射された光を収束するロッドレンズアレイと、このロッドレンズアレイを通過した光を受光するセンサと、前記ロッドレンズアレイに対して前記導光体とは反対側に配置し、前記第２出射部から出射した光の光路を前記ロッドレンズアレイと原稿との間になるようにして前記第２出射部の光を反射して原稿の照射部に対して斜め方向から光を照射する反射体と、前記導光体において前記第１及び第２出射部にそれぞれ対向する部分に形成した第１及び第２光散乱層と、前記第１及び第２出射部を除き、前記第１及び第２光散乱層を含む前記導光体の外部を覆う遮光カバーとを備え、前記光源が配置された前記導光体の端部を遮光し、前記導光体に有効照明領域と無効領域とを形成したことを特徴とするイメージセンサ。
光源と、この光源が一端若しくは両端に配置され、前記光源の光が内部を反射しながら主走査方向に伝搬して原稿の照射部に対して斜め方向から光を照射する第１出射部及び原稿の搬送方向に光を出射する第２出射部を有する棒状の導光体と、主走査方向に延在し、原稿の照射部から反射された光を収束するロッドレンズアレイと、このロッドレンズアレイを通過した光を受光するセンサと、前記ロッドレンズアレイに対して前記導光体とは反対側に配置し、前記第２出射部から出射した光の光路を前記ロッドレンズアレイと原稿との間になるようにして前記第２出射部の光を反射して原稿の照射部に対して斜め方向から光を照射する反射体と、前記導光体において前記第１及び第２出射部にそれぞれ対向する部分に形成した第１及び第２光散乱層と、前記光源が配置された前記導光体の端部を遮光する光源ボードと、前記第１及び第２出射部を除き、前記第１及び第２光散乱層を含む前記導光体の外部を覆う遮光カバーとを備えたイメージセンサ。
前記第１及び第２光散乱層は、前記光源ボードの内部から前記導光体に入射した光を原稿の照射部に対して斜め方向から照射させ及び原稿の搬送方向に光を出射させるものであって、前記光源ボードから離れるほど前記導光体の長さ方向における寸法を大きくした請求項３又は５に記載のイメージセンサ。
前記光源ボードは、前記光源から前記導光体に入射された光をその内部で全反射して伝搬させる請求項３、５、６のいずれかに記載のイメージセンサ。
前記光源ボードは、その内部に前記光源を収納した請求項３、５、６、７のいずれかに記載のイメージセンサ。
前記導光体、前記ロッドレンズアレイ、前記センサは、原稿の主走査方向の有効読み取り幅と同等以上の長さを有する請求項２〜８のいずれかに記載のイメージセンサ。
前記導光体は、円柱状である請求項１〜９のいずれかに記載のイメージセンサ。