JP6087069B2

JP6087069B2 - ドキュメントスキャナ

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Publication number: JP6087069B2
Application number: JP2012137535A
Authority: JP
Inventors: 大西　弘朗; 弘朗大西
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2032-06-19
Also published as: JP2013243635A

Description

本発明は、ドキュメントスキャナに関する。

副走査方向に送られる読み取り対象物を読み取ることにより、電子データを生成するドキュメントスキャナが広く用いられている。特許文献１に開示されたドキュメントスキャナは、読み取り対象物を送る送り機構と、イメージセンサモジュールとによって構成されている。上記送り機構は、印刷された紙などの読み取り対象物を、副走査方向に送る。上記イメージセンサモジュールは、読み取り対象物を照らす照明手段、主走査方向に配列された複数の受光部を有するセンサＩＣ、および読み取り対象物からの光を上記複数の受光部に結像する光学ユニットを備える。

厚さが異なる複数種類の読み取り対象物を読み取るには、読み取り対象物が送られる送り空間の寸法をある程度大きくしておく必要がある。このような送り空間に比較的薄い紙からなる読み取り対象物が送られると、この読み取り対象物の厚さ方向における位置がばらつきやすい。位置がばらつく読み取り対象物からの光を上記複数の受光部に適切に結像させることを目的として、上記光学ユニットは、複数の凹面鏡などを有しており、いわゆる縮小光学系として構成されている。縮小光学系として構成された上記光学ユニットを採用することにより、読み取り対象物から上記複数の受光部までの光路長を長くすることができる。これにより、厚さ方向に位置がばらつく読み取り対象物からの光を上記複数の受光部に適切に結像することができる。

しかしながら、縮小光学系として構成された上記光学ユニットを収容するためには、比較的大きなスペースが必要となる。このため、上記イメージセンサモジュール、ひいては上記ドキュメントスキャナが大型となってしまうという問題点があった。

特開２０１１−２２５３２８号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、厚さ方向に位置がばらつく読み取り対象物を適切に読み取り可能であるとともに小型化を図ることが可能なドキュメントスキャナを提供することをその課題とする。

本発明によって提供されるドキュメントスキャナは、読み取り対象物が副走査方向に送られる送り空間と、上記送り空間にある読み取り対象物に向けて光を出射する照明手段、主走査方向に配列された複数の受光部を有する読み取り手段、および主走査方向に配列され、それぞれが第１の端面と当該第１の端面の反対側の第２の端面とを有する複数のロッドレンズを有し、上記第１の端面から入射された上記読み取り対象物からの光を上記第２の端面から出射させて上記複数の受光部に受光させ、上記読み取り対象物上の像を上記読み取り手段に正立等倍に結像させるレンズユニット、を具備するイメージセンサモジュールと、を備えており、上記送り空間の主走査方向および副走査方向のいずれに対しても直角である厚さ方向における寸法をＧ、上記複数の受光部の配列ピッチをＰ、上記読み取り対象物の最小厚さをｔ、上記各ロッドレンズの上記第１の端面における開口角をθとしたときに、
θ≦ａｒｃｔａｎ［８Ｐ／（Ｇ−ｔ）］
を満たすことを特徴としている。

本発明の好ましい実施の形態においては、（Ｐ／ｔａｎθ）≦Ｇ−ｔを満たす。

本発明の好ましい実施の形態においては、Ｇ≧１ｍｍであり、かつ、θ≦１９°である。

本発明の好ましい実施の形態においては、Ｇ≧２ｍｍであり、かつ、θ≦１０°である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記各ロッドレンズは、円柱形状であり、径方向において、周縁部に対して中心部に向かうほど屈折率が大となる屈折率分布を有している。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記各ロッドレンズは、上記屈折率分布が上記第１の端面から上記第２の端面に至る間で一様である。

本発明の他の好ましい実施の形態においては、上記各ロッドレンズは、上記屈折率分布が上記第１の端面から上記第２の端面に至る間で非一様であり、周縁部と中心部との屈折率差が、上記第１の端面側に対して上記第２の端面側ほど大である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記照明手段による上記厚さ方向における照度分布は、上記レンズユニットのＭＴＦ（Modulation Transfer Function）が最大となる位置よりも上記レンズユニットから離間した位置にピークを有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、読み取り対象物から向かってきた光を反射することにより副走査方向に向かわせる反射手段を備えており、上記レンズユニットは、上記ロッドレンズの光軸が副走査方向に沿う姿勢とされている。

本発明の好ましい実施の形態においては、副走査方向において上記レンズユニットを挟んで、上記照明手段とは反対側に配置された追加の照明手段を備える。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記送り空間を挟んで対向配置された２つの上記イメージセンサモジュールを備え、上記２つのイメージセンサモジュールによって、読み取り対象物の表裏面を読み取る。

このような構成によれば、上記送り空間内において上記厚さ方向における読み取り対象物の位置がばらついても、上記レンズユニットによって上記読み取り対象物上の像を上記複数の受光部に適切に結像させることができる。光学系としての上記レンズユニットは、たとえば複数の凹面鏡などを備えておらず、比較的コンパクトである。したがって、読み取り対象物を適切に読み取り可能であるとともに上記ドキュメントスキャナの小型化を図ることができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の第１実施形態に基づくドキュメントスキャナを示す要部平面図である。図１のドキュメントスキャナを示す要部正面図である。図１のドキュメントスキャナを示す要部底面図である。図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う要部断面図である。図１のドキュメントスキャナのセンサＩＣを示す要部平面図である。図１のドキュメントスキャナのレンズユニットを示す断面図である。図１のドキュメントスキャナのレンズユニットのＭＴＦ曲線である。本発明の第２実施形態に基づくドキュメントスキャナを示す要部断面図である。本発明の第３実施形態に基づくドキュメントスキャナを示す要部断面図である。本発明の第４実施形態に基づくドキュメントスキャナを示す要部断面図である。本発明の第５実施形態に基づくドキュメントスキャナを示す要部断面図である。本発明の第６実施形態に基づくドキュメントスキャナを示す要部断面図である。図１２のドキュメントスキャナのレンズユニットを示す断面図である。図１２のドキュメントスキャナに適用可能なレンズユニットの製造方法の一例の説明図である。図１２のドキュメントスキャナに適用可能なレンズユニットの製造方法の他の例の説明図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図４は、本発明の第１実施形態に基づくドキュメントスキャナを示している。本実施形態のドキュメントスキャナ１０１は、イメージセンサモジュール１１１、ケース７１０および複数のローラ７２０を備えている。ドキュメントスキャナ１０１は、送り空間８００内を副走査方向ｙに沿って読み取り対象物８９０を送り、この読み取り対象物８９０に表された図柄や文字を電子データとして取り込む、いわゆるシートフィードタイプのドキュメントスキャナとして構成されている。

ケース７１０は、たとえば樹脂または金属からなり、イメージセンサモジュール１１１を収容している。本実施形態においては、ケース７１０とイメージセンサモジュール１１１との間の隙間が送り空間８００とされている。

複数のローラ７２０は、読み取り対象物８９０を副走査方向ｙに沿って送り空間８００内を通過させるためのものである。いずれかのローラ７２０は、図示しないモータなどの駆動源によって駆動される。

イメージセンサモジュール１１１は、ケース２００、カバーガラス２５０、照明ユニット３００、レンズユニット４００、センサＩＣ５００および基板６００を備えている。イメージセンサモジュール１１１の寸法の一例を挙げると、主走査方向ｘ寸法が２３５ｍｍ程度、副走査方向ｙ寸法が１２．８ｍｍ程度、厚さ方向ｚ寸法が２０ｍｍ程度である。

ケース２００は、主走査方向ｘに長く延びる略直方体形状であり、イメージセンサモジュール１１１の外形を構成している。ケース２００は、たとえば黒色の樹脂からなり、イメージセンサモジュール１１１の他の構成要素を収容している。ケース２００には、凹部２１０が形成されている。凹部２１０は、厚さ方向ｚ下方に開口しており、主走査方向ｘに長く延びている。凹部２１０が形成されていることにより、ケース２００の曲げ剛性が高められている。

カバーガラス２５０は、たとえば透明なガラスからなり、ケース２００の厚さ方向ｚ上端に取り付けられている。カバーガラス２５０の厚さ方向ｚ上面とケース７１０との隙間が送り空間８００とされている。

照明ユニット３００は、読み取り対象物８９０に対して読み取り処理を実現する光を照射するためのものであり、ＬＥＤチップ３１０および導光体３２０を有している。ＬＥＤチップ３１０は、ケース２００の主走査方向ｘ一端付近に配置されている。本実施形態においては、たとえば赤色光、緑色光、青色光を発する３つのＬＥＤチップ３１０が採用されている。ＬＥＤチップ３１０としては、読み取り対象物８９０を読み取るのに適した波長の光を発するものを適宜採用すればよい。他の例としては、青色光を発するＬＥＤチップ３１０を採用し、このＬＥＤチップ３１０を覆う蛍光樹脂を有する構成としてもよい。ＬＥＤチップ３１０からの青色光と、この青色光によって上記蛍光樹脂が励起されることによって発せられる黄色光とが混色することにより、白色光が得られる。

導光体３２０は、ＬＥＤチップ３１０からの光を主走査方向ｘに延びる線状光に変換して出射するためのものであり、たとえば透明なアクリル樹脂からなる。導光体３２０は、主走査方向ｘに長く延びる形状とされており、断面形状が略矩形状である。導光体３２０の主走査方向ｘの一端面がＬＥＤチップ３１０に正対している。この端面は、ＬＥＤチップ３１０からの光が入射する入射面とされている。また、導光体３２０は、反射面３２１および出射面３２２を有している。反射面３２１は、主走査方向ｘに長く延びており、上記入射面から進行してきた光を出射面３２２に向けて反射する面である。反射面３２１は、上記入射面から進行してきた光を出射面３２２に向けて適切に反射しうるものであればよく、たとえば、複数の溝が形成された面、白色樹脂膜や金属膜などの反射膜が付与された面、などの構成とされる。出射面３２２は、主走査方向ｘに長く延びており、反射面３２１から進行してきた光を送り空間８００内の読み取り対象物８９０に向けて出射する面である。

センサＩＣ５００は、光電変換機能を備えており、本発明で言う読み取り手段の一例である。センサＩＣ５００は、主走査方向ｘに長く延びており、図５に示すように複数の受光部５１０を有している。複数の受光部５１０は、主走査方向ｘに配列されており、受けた光を電荷に変換する機能を果たす部位である。本実施形態においては、複数の受光部５１０は、ピッチＰで主走査方向ｘに沿って一列に配置されている。

基板６００は、たとえばガラスエポキシ樹脂からなる配線基板、あるいはセラミックスからなる基材と、この基材上に形成された配線パターンを有するセラミックス基板である。基板６００は、ケース２００の厚さ方向ｚ下端に、凹部２１０を塞ぐように取り付けられている。基板６００には、センサＩＣ５００が搭載されている。また、図２および図３に示すように、基板６００にはコネクタ６１０が設けられている。コネクタ６１０は、イメージセンサモジュール１１１をドキュメントスキャナ１０１の制御部（図示略）や電源部（図示略）などの他の構成要素に対して電気的に接続するために用いられる。

レンズユニット４００は、読み取り対象物８９０で反射した光をセンサＩＣ５００の複数の受光部５１０に集光し、読み取り対象物８９０上の像を複数の受光部５１０上に結像させるためのものであり、複数のロッドレンズ４１０およびレンズケース４２０からなる。複数のロッドレンズ４１０は、各々が厚さ方向ｚに長く延びる円柱形状であり、主走査方向ｘに沿って一列に配置されている。図６（ａ）に示すように、ロッドレンズ４１０は、送り空間８００内に設定された読み取り中心ＲＣから発せられた光を受光部５１０に集光させる光学系である。本実施形態においては、ロッドレンズ４１０は、読み取り中心ＲＣに置かれた読み取り対象物８９０の記載内容を複数の受光部５１０に正立等倍で結像させる。ロッドレンズ４１０の具体的構成の一例を挙げると、読み取り中心ＲＣ側に位置する第１の端面４１０ａと、複数の受光部５１０側に位置する第２の端面４１０ｂとを有する円柱形状を有しており、図６（ｂ）に示すように、径方向において、周縁部に対して中心部に向かうほど屈折率が大となる屈折率分布を有するいわゆるファイバーレンズである。本実施形態におけるロッドレンズ４１０は、第１の端面４１０ａから第２の端面４１０ｂに至る間において、屈折率分布は一様である。このロッドレンズ４１０は、たとえば透明樹脂やガラスによって形成される。ロッドレンズ４１０が結像可能な領域の半画角、すなわち、ロッドレンズ４１０の第１の端面４１０ａにおける半画角が、本発明にいう開口角θである。ロッドレンズ４１０の寸法の一例を挙げると、直径が１．７５ｍｍ程度、厚さ方向ｚにおける長さが８．８２ｍｍ程度である。読み取り中心ＲＣからロッドレンズ４１０の厚さ方向ｚ上端（第１の端面４１０ａ）までの距離、およびロッドレンズ４１０の厚さ方向ｚ下端（第２の端面４１０ｂ）から受光部５１０までの距離は、いずれも４．７４ｍｍ程度である。この場合、受光部５１０から読み取り中心ＲＣまでの距離は、１８．３ｍｍ程度である。

図７は、ロッドレンズ４１０のＭＴＦ（Modulation Transfer Function）曲線である。横軸は、厚さ方向ｚにおけるカバーガラス２５０上面からの距離ｄである。ＭＴＦが最大である位置が、読み取り中心ＲＣとして設定されている。イメージセンサモジュール１１１に用いられて画像読み取り用途を適切に果たすには、ＭＴＦとして３０％程度を確保することが一つの目安となる。黒丸の３ｐａｉｒｓ／ｍｍは、１ｍｍあたりに白黒の線が３組記されたテストパターンについてのＭＴＦ曲線であり、白丸の６ｐａｉｒｓ／ｍｍは、１ｍｍあたりに白黒の線が６組記されたテストパターンについてのＭＴＦ曲線である。ロッドレンズ４１０は、ＭＴＦが３０％以上である領域が、厚さ方向ｚにおいて６ｐａｉｒｓ／ｍｍの場合で１．２ｍｍ程度、３ｐａｉｒｓ／ｍｍの場合で２．７ｍｍ程度、確保できている。

図４に示すように、本実施形態においては、送り空間８００の厚さ方向ｚ寸法が寸法Ｇとされており、読み取り対象物８９０のうち最も薄いものの厚さが厚さｔとされている。そして、これらの寸法Ｇおよび寸法ｔと、開口角θおよびピッチＰが、θ≦ａｒｃｔａｎ［８Ｐ／（Ｇ−ｔ）］の関係を満たしている。これは、厚さ方向ｚにおける送り空間８００の中央に読み取り中心ＲＣを設定した場合に、送り空間８００の厚さ方向ｚ上端寄りもしくは厚さ方向ｚ下端寄りに位置した読み取り対象物８９０においていわゆる散乱円をピッチＰの４倍以内に収めることを意図している。たとえば、ピッチＰが４２．３μｍ程度、読み取り対象物８９０の最小薄さである厚さｔが０．０７ｍｍ程度の場合、寸法Ｇを２ｍｍとするには、開口角θを１０°以下程度とすることが好ましく、本実施形態においては開口角θは８°程度である。また、寸法Ｇを１ｍｍとするには、開口角θを１９°以下程度とすればよい。

また、本実施形態においては、寸法Ｇおよび寸法ｔと、開口角θおよびピッチＰが、（Ｐ／ｔａｎθ）≦Ｇ−ｔを満たしている。これは、上記散乱円がピッチＰの１つ分よりも小とはならない条件である。

図４において、導光体３２０から読み取り対象物８９０へと延びる一点鎖線は、照明ユニット３００から発せられる線状光の輝度分布がピークである位置を模式的に示している。同図から理解されるように、ロッドレンズ４１０の光軸ＣＬにおいて、照明ユニット３００からの線状光の輝度分布がピークである位置は、読み取り中心ＲＣに対して厚さ方向ｚ上方にシフトしている。

次に、ドキュメントスキャナ１０１の作用について説明する。

本実施形態によれば、送り空間８００内において厚さ方向ｚにおける読み取り対象物８９０の位置がばらついても、レンズユニット４００によって読み取り対象物８９０上の像（文字や画像）をセンサＩＣ５００の複数の受光部５１０に適切に結像させることができる。光学系としてのレンズユニット４００は、たとえば複数の凹面鏡などを備えておらず、比較的コンパクトである。したがって、読み取り対象物８９０上の像を適切に読み取り可能であるとともにドキュメントスキャナ１０１の小型化を図ることができる。

発明者らの研究の結果、送り空間８００の厚さ方向ｚ上端寄りもしくは下端寄りに位置した読み取り対象物８９０においてロッドレンズ４１０の散乱円をピッチＰの４倍以内に収めることにより、センサＩＣ５００によって得られた電子データがピッチＰで配置された画素で構成された解像度を有するものとすることが可能であるという知見が得られた。そして、ロッドレンズ４１０の第１の端面４１０ａ側の開口角θを上述した角度とすることにより、ロッドレンズ４１０の焦点深度が深くなり、寸法Ｇを１ｍｍあるいは２ｍｍといった比較的大きな寸法とすることが可能となった。このような大きな寸法Ｇを実現するためには、従来においてはたとえば複数の凹面鏡からなる縮小光学系が不可欠であった。このような構成と比較して、ドキュメントスキャナ１０１は顕著な小型化を図ることができる。

寸法Ｇおよび寸法ｔと、開口角θおよびピッチＰが、（Ｐ／ｔａｎθ）≦Ｇ−ｔを満たした構成とすることにより、ロッドレンズ４１０による結像性能が不必要に高められてしまうことを回避することができる。

照明ユニット３００の輝度分布のピーク位置が、読み取り中心ＲＣよりも厚さ方向ｚ上方に設定されている。一方、ロッドレンズ４１０によって結像される像の明るさは、読み取り対象物８９０がロッドレンズ４１０から遠いほど、すなわち厚さ方向ｚ上方にあるほど暗くなる。したがって、送り空間８００内において読み取り対象物８９０の位置が厚さ方向ｚにばらついても、得られる電子データの明るさがばらつくことを抑制することができる。

図８〜図１３は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

図８は、本発明の第２実施形態に基づくドキュメントスキャナを示している。本実施形態のドキュメントスキャナ１０２は、ミラー４８０を有するイメージセンサモジュール１１２を具備している点が上述した実施形態と異なっている。

ミラー４８０は、本発明で言う反射手段の一例であり、読み取り対象物８９０から厚さ方向ｚ下方に向けて進行してきた光を副走査方向ｙにおける図中右方に向けて反射する。ミラー４８０を設けたことに併せて、本実施形態においては、レンズユニット４００が副走査方向ｙに沿った姿勢とされている。すなわち、各ロッドレンズ４１０は、長手方向が副走査方向ｙに沿っている。また、センサＩＣ５００は、レンズユニット４００の副走査方向ｙにおける図中右方に配置されている。基板６００は、厚さ方向ｚに沿って起立した姿勢とされている。

ケース２００は、副走査方向ｙ寸法が厚さ方向ｚ寸法よりも大となっている。凹部２１０は、厚さ方向ｚ寸法よりも副走査方向ｙ寸法が大であり、副走査方向ｙ右方に開口している。照明ユニット３００においては、導光体３２０が断面円形状とされている。また、照明ユニット３００は、リフレクタ３４０を有している。リフレクタ３４０は、たとえば白色樹脂からなり、導光体３２０の図中斜め左下方部分を覆うようにして、導光体３２０を抱えている。リフレクタ３４０は、導光体３２０から光が不当に漏れてしまうことを防止する。

このような実施形態によれば、イメージセンサモジュール１１２、ひいてはドキュメントスキャナ１０２の厚さ方向ｚ寸法をより小さくすることが可能である。また、凹部２１０を設けることにより、高剛性化を図ることができる。

図９は、本発明の第３実施形態に基づくドキュメントスキャナを示している。本実施形態のドキュメントスキャナ１０３は、イメージセンサモジュール１１３を具備している。イメージセンサモジュール１１３においては、ケース２００に上述したイメージセンサモジュール１１２における凹部２１０が形成されていない。

このような実施形態によれば、イメージセンサモジュール１１３、ひいてはドキュメントスキャナ１０３の厚さ方向ｚをさらに小さくすることが可能である。

図１０は、本発明の第４実施形態に基づくドキュメントスキャナを示している。本実施形態のドキュメントスキャナ１０４は、２つの照明ユニット３００，３０１を有するイメージセンサモジュール１１４を具備している。

本実施形態においては、副走査方向ｙにおいてレンズユニット４００を挟んで２つの照明ユニット３００，３０１が互いに離間配置されている。照明ユニット３０１は、ＬＥＤチップ３１１、導光体３２０、およびリフレクタ３４０を具備している。ＬＥＤチップ３１１は、ＬＥＤチップ３１０と同じ波長の光を発するものであってもよい。この場合、読取り対象物８９０を少なくとも２方向から照らすこととなるため、読み取り対象物８９０に除去困難な折り目がついていても、より鮮明に読み取ることができる。また、ＬＥＤチップ３１１としてＬＥＤチップ３１０とは異なる波長の光を発するものを採用してもよい。たとえば、異なる波長の可視光を発するＬＥＤチップ３１１を選択することにより、多彩な色彩を有する画像データを得ることができる。あるいは、赤外光を発するＬＥＤチップ３１１を採用すれば、赤外光によって顕像する印刷が施された読み取り対象物８９０を適切に読み取ることができる。

図１１は、本発明の第５実施形態に基づくドキュメントスキャナを示している。本実施形態のドキュメントスキャナ１０５は、２つのイメージセンサモジュール１１５を具備している。２つのイメージセンサモジュール１１５は、互いにほぼ同一の構成とされており、一方が読み取り対象物８９０の上面を読み取り、他方が読み取り対象物８９０の下面を読み取る。本実施形態においては、互いの読み取り位置は、副走査方向ｙにおいてシフトしている。同図に示す通り、下方に位置するイメージセンサモジュール１１５の上端と、上方に位置するイメージセンサモジュール１１５の下端との間の隙間が、送り空間８００とされている。

このような実施形態によれば、読み取り対象物８９０の表裏面を一括して読み取ることができる。

図１２、図１３は、本発明の第６実施形態に基づくドキュメントスキャナを示している。本実施形態のドキュメントスキャナ１０６は、イメージセンサモジュール１１６を具備しており、第１実施形態に基づくドキュメントスキャナ１０１（図１〜図４）に対し、レンズユニット４００の構成が異なっている。

すなわち、図１２、図１３（ａ）に良く表れているように、本実施形態のレンズユニット４００における各ロッドレンズ４１６は、第１の端面４１６ａ側の第１の部分４１１と、第２の端面４１６ｂ側の第２の部分４１２とを有している。図１３（ｂ）（ｃ）に示すように、第１の部分４１１における屈折率分布は、たとえば、第１実施形態のドキュメントスキャナ１０１における各ロッドレンズ４１０と同じである一方、第２の部分４１２における屈折率分布は、第１の部分４１１における屈折率分布に比較し、径方向周縁部と中心部との屈折率差が大となるように設定してある（このような屈折率分布が長手方向に非一様なロッドレンズを以下、「屈折率分布非一様ロッドレンズ」ということがある）。また、第１の部分４１１と第２の部分４１２との境界４１３（図１３）は、好ましくは、読み取り対象物８９０上の像の倒立像が結像する位置に設定される。このロッドレンズ４１６もまた、透明樹脂やガラスによって形成される。このロッドレンズ４１６の第１の端面４１６ａにおける半画角が、本発明にいう開口角θである点もまた、第１実施形態と同様である。このロッドレンズ４１６の寸法の一例を挙げると、直径が１．７５ｍｍ程度、厚さ方向ｚにおける長さが６．６２ｍｍ程度、第１の部分４１１の長さが４．４１ｍｍ程度、読み取り中心ＲＣからロッドレンズ４１６の厚さ方向ｚ上端（第１の端面４１６ａ）までの距離は４．７４ｍｍ程度、ロッドレンズ４１６の厚さ方向ｚ下端（第２の端面４１６ｂ）から受光部５１０までの距離は２．３７５ｍｍ程度である。この場合、受光部５１０から読み取り中心ＲＣまでの距離は、１３．７３ｍｍ程度である。その結果、このロッドレンズ４１６は、読み取り中心ＲＣに位置する像を第１の部分４１１によって倒立に結像させるまでの光学特性が、第１実施形態におけるロッドレンズ４１０と同様、焦点深度が深いものとなり、倒立像を第２の部分４１２によって複数の受光部５１０にさらに倒立結像させる光学特性が、第１の部分４１１に比較して焦点深度が浅いものとなる。そして、このロッドレンズ４１６によれば、受光部５１０から読み取り中心ＲＣまでの距離が、第１実施形態のロッドレンズ４１０よりも短縮されることになる。

図１２において、送り空間８００の厚さ方向ｚ寸法Ｇおよび読み取り対象物８９０のうちの最も薄いものの厚さ寸法ｔと、各ロッドレンズ４１６の第１の端面４１６ａにおける開口角θおよび受光部５１０の配列ピッチＰが、θ≦ａｒｃｔａｎ［８Ｐ／（Ｇ−ｔ）］の関係を満たしている点もまた、第１実施形態と同様である。

本実施形態のドキュメントスキャナ１０６では、第１の端面４１６ａから読み取り中心ＲＣまでの距離を確保して深い焦点深度を維持しつつも受光部５１０から読み取り中心ＲＣまでの距離を短縮した屈折率分布非一様ロッドレンズ４１６を備えるレンズユニット４００を採用している。その結果、本実施形態のドキュメントスキャナ１０６は、第１実施形態のドキュメントスキャナ１０１について上述した作用に加え、図１２から理解できるように、ケース２００の厚さ方向ｚ寸法をさらに短縮して、さらに小型化を図ることができる。

なお、第６実施形態のドキュメントスキャナ１０６に適用可能な屈折率分布非一様ロッドレンズ４１６を用いたレンズユニット４００は、たとえば、次のようにして作成することができる。

第１の方法は、イオン交換処理による方法において、樹脂製の母材ロッドの長手方向について区間を分けてイオン交換濃度を変更する方法である。すなわち、ロッドレンズの屈折率分布の形成は、母材ロッド４１０′を高温の溶融塩に浸漬させるイオン交換処理によって行われる。その際、図１４に示すように、母材ロッド４１０′における所定長さの単位ロッドレンズ区間Ｌをさらに第１の区間ｌ₁と第２の区間ｌ₂に分け、第１の区間ｌ₁を浸漬させる溶融塩のイオン交換濃度に比較して第２の区間ｌ₂を浸漬させる溶融塩のイオン交換濃度を高くする。こうして、第１の区間ｌ₁における径方向周縁部と中心部との屈折率差よりも第２の区間ｌ₂における径方向周縁部と中心部との屈折率差が大となる。こうして得られた複数本の母材ロッド４１０′を並列させてケース材（図示略）にインサートし、このケース材を母材ロッド４１０′の単位ロッドレンズ区間Ｌごとに切断して、レンズユニット４００を得る。

第２の方法は、第１の部分４１１と第２の部分４１２とを別個に作成し、これら第１の部分４１１と第２の部分４１２とを長手方向に並べてレンズケース４２０に収容保持させる方法である。すなわち、長手方向に一様な所定の屈折率分布をもつ複数の第１のロッドレンズ４１１ａと、長手方向に一様な、第１のロッドレンズ４１１ａよりも径方向周縁部と中心部との屈折率差が大の屈折率分布をもつ複数の第２ロッドレンズ４１２ａとを準備しておく。次に、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、第１のロッドレンズ４１１ａと第２のロッドレンズ４１２ａとを長手方向に並べるようにしてレンズケース４２０に収容する。この例では、第１のロッドレンズ４１１ａと第２のロッドレンズ４１２ａに径差を設け、ケース４２０におけるレンズ収容溝の溝幅についても、第１のロッドレンズ４１１ａを収容する部分４２１と第２のロッドレンズ４１２ａを収容する部分４２２とで、各ロッドレンズ４１１ａ，４１２ａの径差に対応させて差を設けてある。また、レンズケース４２０は、半割りした部材をあわせて組み立てるようにしてある。このようにすることにより、第２のロッドレンズ４１２ａのレンズケース４２０内方側端部の位置が規定でき、結果的に、第１のロッドレンズ４１１ａと第２ロッドレンズ４１２ａとの境界位置を揃えることができる利点がある。この方法は、ロッドレンズ４１６を樹脂により形成する場合とガラスで形成する場合のいずれにも適用することができる。

本発明に係るドキュメントスキャナは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るドキュメントスキャナの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

第６実施形態のドキュメントスキャナ１０６においては、屈折率分布非一様ロッドレンズ４１６を用いたレンズユニット４００を適用しているが、このような屈折率分布非一様型ロッドレンズを４１６用いたレンズユニット４００は、第２〜第５実施形態のドキュメントスキャナ１０２〜１０５にも適用して、それらのさらなる小型化を図ることが可能である。

また、上記第６実施形態のドキュメントスキャナ１０６における屈折率分布非一様ロッドレンズ４１６は、第１の端面４１６ａ側の第１の部分４１１と、第２の端面４１６ｂ側の第２の部分４１２とを有するように形成し、第１の部分４１１と第２の部分４１２は、それぞれ、長手方向に一様な所定の屈折率分布を有するようにしているが、第１の端面４１６ａ側から第２の端面４１６ｂ側にかけて、屈折率分布が段階的に、あるいは漸次、径方向周縁部と中心部との屈折率差が大きくなるように形成してもよい。屈折率分布が段階的に上記のように屈折率差が大きくなるロッドレンズは、イオン交換処理による方法において、所定のイオン交換濃度の溶融塩に垂直に浸漬した樹脂製の母材ロッドを一定時間毎に所定寸法ずつ引き上げるといった手法により作成することができる。このような方法によると、母材ロッドの下方ほど、溶融塩に浸漬されている時間が長くなり、屈折率差が大きくなる。また、屈折率分布が漸次上記のように屈折率差が大きくなるロッドレンズは、イオン交換処理による方法において、所定のイオン交換濃度の溶融塩に垂直に浸漬した樹脂製母材ロッドを、定速で引き上げるといった手法により作成することができる。このような方法によっても、母材ロッドの下方ほど、溶融塩に浸漬されている時間が長くなり、屈折率差が大きくなる。

寸法Ｇは、送り空間８００が厚さ方向ｚにおいて形状などが不変である場合は、上述した隙間の大きさを意味する。また、読み取り対象物８９０を厚さ方向ｚにおいて弾性力によって押さえる押さえ機構が採用された構成においては、この押さえ機構が送り空間８００を最小とする状態となったときの隙間の大きさを寸法Ｇとして扱うことができる。

ｘ主走査方向
ｙ副走査方向
ｚ厚さ方向
１０１〜１０６ドキュメントスキャナ
１１１〜１１６イメージセンサモジュール
２００ケース
２５０カバーガラス
３００，３０１照明ユニット（照明手段）
３１０，３１１ＬＥＤチップ
３２０導光体
３２１反射面
３２２出射面
３４０リフレクタ
４００レンズユニット
４１０，４１６ロッドレンズ
４１０ａ，４１６ａ（ロッドレンズの）第１の端面
４１０ｂ，４１６ｂ（ロッドレンズの）第２の端面
４２０レンズケース
４８０ミラー（反射手段）
５００センサＩＣ（読み取り手段）
５１０受光部
６００基板
６１０コネクタ
７１０ケース
７２０ローラ
８００送り空間
８９０読み取り対象物

Claims

読み取り対象物が副走査方向に送られる送り空間と、
上記送り空間にある読み取り対象物に向けて光を出射する照明手段、主走査方向に配列された複数の受光部を有する読み取り手段、および主走査方向に配列され、それぞれが第１の端面と当該第１の端面の反対側の第２の端面とを有する複数のロッドレンズを有し、上記第１の端面から入射された上記読み取り対象物からの光を上記第２の端面から出射させて上記複数の受光部に受光させ、上記読み取り対象物上の像を上記読み取り手段に正立等倍に結像させるレンズユニット、並びに、上記照明手段、上記読み取り手段、および上記レンズユニットを収容し、上記送り空間との境界に位置するカバーガラスを備えるケース、を具備するイメージセンサモジュールと、
を備えており、
上記ケースは、上記送り空間への上記読み取り対象物の導入側において、上記カバーガラスと隣接する部位を有しており、当該部位は、上記カバーガラスの表面よりも上記レンズユニット側に退避しているとともに、上記読み取り対象物の導入側にガイド面が形成されており、かつ、
上記送り空間の主走査方向および副走査方向のいずれに対しても直角である厚さ方向における寸法をＧ、上記複数の受光部の配列ピッチをＰ、上記読み取り対象物の最小厚さをｔ、上記各ロッドレンズの上記第１の端面における開口角をθとしたときに、
θ≦ａｒｃｔａｎ［８Ｐ／（Ｇ−ｔ）］
を満たすことを特徴とする、ドキュメントスキャナ。
（Ｐ／ｔａｎθ）≦Ｇ−ｔを満たす、請求項１に記載のドキュメントスキャナ。
Ｇ≧１ｍｍであり、かつ、θ≦１９°である、請求項１または２に記載のドキュメントスキャナ。
Ｇ≧２ｍｍであり、かつ、θ≦１０°である、請求項１または２に記載のドキュメントスキャナ。
上記各ロッドレンズは、円柱形状であり、径方向において、周縁部に対して中心部に向かうほど屈折率が大となる屈折率分布を有している、請求項１ないし４のいずれかに記載のドキュメントスキャナ。
上記各ロッドレンズは、上記屈折率分布が上記第１の端面から上記第２の端面に至る間で一様である、請求項５に記載のドキュメントスキャナ。
上記各ロッドレンズは、上記屈折率分布が上記第１の端面から上記第２の端面に至る間で非一様であり、周縁部と中心部との屈折率差が、上記第１の端面側に対して上記第２の端面側ほど大である、請求項５に記載のドキュメントスキャナ。
上記照明手段による上記厚さ方向における照度分布は、上記レンズユニットのＭＴＦ（Modulation Transfer Function）が最大となる位置よりも上記レンズユニットから離間した位置にピークを有する、請求項１ないし７のいずれかに記載のドキュメントスキャナ。
読み取り対象物から向かってきた光を反射することにより副走査方向に向かわせる反射手段を備えており、
上記レンズユニットは、上記ロッドレンズの光軸が副走査方向に沿う姿勢とされている、請求項１ないし８のいずれかに記載のドキュメントスキャナ。
副走査方向において上記レンズユニットを挟んで、上記照明手段とは反対側に配置された追加の照明手段を備える、請求項１ないし８のいずれかに記載のドキュメントスキャナ。
上記送り空間を挟んで対向配置された２つの上記イメージセンサモジュールを備え、
上記２つのイメージセンサモジュールによって、読み取り対象物の表裏面を読み取る、請求項１ないし８のいずれかに記載のドキュメントスキャナ。
読み取り対象物が副走査方向に送られる送り空間と、
上記送り空間にある読み取り対象物に向けて光を出射する照明手段、主走査方向に配列された複数の受光部を有する読み取り手段、および主走査方向に配列され、それぞれが第１の端面と当該第１の端面の反対側の第２の端面とを有する複数のロッドレンズを有し、上記第１の端面から入射された上記読み取り対象物からの光を上記第２の端面から出射させて上記複数の受光部に受光させ、上記読み取り対象物上の像を上記読み取り手段に正立等倍に結像させるレンズユニット、を具備するイメージセンサモジュールと、を備えており、
上記送り空間の主走査方向および副走査方向のいずれに対しても直角である厚さ方向における寸法をＧ、上記複数の受光部の配列ピッチをＰ、上記読み取り対象物の最小厚さをｔ、上記各ロッドレンズの上記第１の端面における開口角をθとしたときに、
θ≦ａｒｃｔａｎ［８Ｐ／（Ｇ−ｔ）］
を満たしており、
上記各ロッドレンズは、円柱形状であり、径方向において、周縁部に対して中心部に向かうほど屈折率が大となる屈折率分布を有しているとともに、上記屈折率分布が上記第１の端面から上記第２の端面に至る間で非一様であり、周縁部と中心部との屈折率差が、上記第１の端面側に対して上記第２の端面側ほど大であるとを特徴とする、ドキュメントスキャナ。
上記照明手段による上記厚さ方向における照度分布は、上記レンズユニットのＭＴＦ（Modulation Transfer Function）が最大となる位置よりも上記レンズユニットから離間した位置にピークを有する、請求項１２に記載のドキュメントスキャナ。
読み取り対象物から向かってきた光を反射することにより副走査方向に向かわせる反射手段を備えており、
上記レンズユニットは、上記ロッドレンズの光軸が副走査方向に沿う姿勢とされている、請求項１２に記載のドキュメントスキャナ。
副走査方向において上記レンズユニットを挟んで、上記照明手段とは反対側に配置された追加の照明手段を備える、請求項１２に記載のドキュメントスキャナ。
上記送り空間を挟んで対向配置された２つの上記イメージセンサモジュールを備え、
上記２つのイメージセンサモジュールによって、読み取り対象物の表裏面を読み取る、請求項１２に記載のドキュメントスキャナ。