JPH08340419A - 密着型イメージセンサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＬＥＤアレイの原稿面照射光量を向上させ、
Ｓ／Ｎ比の高い画像特性に優れた密着型イメージセンサ
ーを提供することを目的とする。 【構成】 一次元方向に一定間隔で配列された受光素子
を備えたセンサー部６と、原稿２に光を斜めから照射す
るＬＥＤアレイ４からなる光源部と、原稿２から反射し
た光画像をセンサー部６に結像するレンズアレイ８と、
センサー部６とレンズアレイ８を光軸上に一列に配置し
及び原稿２面に光を照射するように光源部を原稿２面に
対して斜めに配置しているフレーム部３と、を備えた密
着型イメージセンサーであって、フレーム部３が光源部
を固定する一次元方向の光源固定側壁部１０と、光源部
から原稿２の反射面部に向けて両側に広がり一次元方向
に沿って配設された集光側壁面部１１ａ，１１ｂを、備
えた構成をしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主査方向の読み取り画
像幅に対応して一次元の直線上に一定間隔で配列された
受光素子を備えたセンサー上に光画像を結像して原稿等
を読み取る密着型イメージセンサーに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像読み取り装置としては、縮小
レンズを用いて、原稿を読み取る縮小レンズ方式と、原
稿幅に対応して等倍で結像させ画像を読み取る等倍光学
方式がある。先ず、縮小レンズ方式においては、原稿載
置透明体上に原稿を載置し、ミラースキャンや原稿台移
動により原稿の反射面を走査し、縮小レンズである光学
系を用いて受光素子上に結像している。このため、光学
系全体の光路長が長大となり、装置が大型化するととも
に、その調整が複雑である。従って、最近、等倍光学方
式であるセルホックレンズアレイに代表されるロッドレ
ンズアレイや球面レンズアレイ等を用いて、主走査方向
である原稿読み取り幅に対応して配列された一次元の受
光素子であるセンサー部上に原稿の光画像を１対１の等
倍で結像し、光路長を極めて短くした、いわゆる密着型
イメージセンサーが開発されている。

【０００３】密着型イメージセンサーの画像特性を評価
する方法としては、Ｓ／Ｎ比（Signal to Noise Ratio
）の測定がある。このＳ／Ｎ比は、原稿の反射面照
度、センサー部の電流増幅率ｈ_feの大きさ、ノイズの大
きさ及びレンズアレイのばらつき等に大きく影響され
る。ここで、レンズアレイやセンサー部は、ある程度技
術的に限界をもったもので、簡単には変更できない。そ
こで、密着型イメージセンサーは、一次元上に配列され
た光源の照度及び照度分布のばらつき等が様々な方法で
改善されている。その中で、光源を集光させて照度の改
善を図り、光源の光度を低下させることは、光源の省電
力化及び長寿命化に極めて重要である。又、光源の原稿
の反射面への照度のばらつきの改善は、ばらつき補正回
路等が簡略化でき、回路の小型化を図ることができる。
ここで、光源の照度分布のばらつきによるＳ／Ｎ比の向
上及び省電力化を図るために、実開平１−１７９６５８
号公報で開示されているように、光源を囲む密着型イメ
ージセンサーの内面を鏡面にし、光を反射させ原稿に照
度を増すとともに、光を乱反射させて均一な光を原稿に
照射するようにしている。

【０００４】以下に従来の密着型イメージセンサーの光
学系ユニットについて説明する。図４は従来の密着型イ
メージセンサーにおける光学系ユニットの副走査方向の
要部側断面図である。１′は光学系ユニット、２は原
稿、３は光学系ユニット１′を形成するためのフレーム
部、４は原稿２に光を照射するＬＥＤアレイ、５は原稿
２を載置して原稿２の光学的位置決めを可能にする原稿
載置透明体である透明ガラス、６は光量の大きさに応じ
た電気信号に変換する受光素子を用いたセンサー部、７
はセンサー部６を固定し画像信号に増幅変換し外部回路
と接続するプリント基板、８は原稿２から反射し透明ガ
ラス５を透過した光画像をセンサー部６に１対１の等倍
で結像させるレンズアレイである。９はＬＥＤアレイ４
からの光を原稿２の反射面に効率よく照射するための鏡
面部であり、フレーム部３及び透明ガラス５に配置され
ている。ここで、光学系ユニット１′は、フレーム部３
の型枠により、センサー部６、レンズアレイ７及び透明
ガラス５の光学的位置決めを行っている。このように、
密着型イメージセンサーの光学系ユニット１′は、光路
長を非常に短くできたため、装置の小型化が図れる。

【０００５】以上のように構成された従来の密着型イメ
ージセンサーについて、以下その動作を説明する。ま
ず、原稿２にＬＥＤアレイ４からの光が透明ガラス５を
通して原稿２に照射され、原稿２からの反射光として光
画像が得られる。この光画像を最大読み込み原稿幅に形
成されている光学系ユニット１′において、レンズアレ
イ８を介してセンサー部６に結像させ、原稿２の主走査
方向の１ラインの画像を読み取り、画像信号に変換す
る。次に、原稿２の反射面を副走査方向に順次走査し、
１ラインの画像を繰り返し読み取ることにより、原稿２
全体を読み取る。ここで、光学系ユニット１′はステッ
ピングモーター等の駆動モーター（図示せず）により副
走査方向に順次移動される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、鏡面をフレームは透明ガラスに後から貼り
つける方法は、工程が複雑で、反射ムラが生じ、コスト
の点で実用化に適さないという問題点を有していた。そ
の他、鏡面仕上げを施す方法としては、アルミニウムの
蒸着等が考えられるが、どれも複雑な工程を要するとい
う問題点を有していた。又、原稿の反射面の照度を増加
させ、照度のばらつきを均一にするために、フレーム自
体に直接鏡面加工を施す方法もあるが、研磨が必要であ
り、反射ムラが同様に生じるとともに、非常に高価な部
品となり、やはりコストアップになるという問題点を有
していた。更に、鏡面を図４のような構成で用いた場
合、光源であるＬＥＤアレイからの光が鏡面部に当たり
その反射光の一部が直接レンズアレイに入射し、原稿等
の反射光とは異なる光、すなわち「迷光」をセンサー部
に入射してしまう。即ち、黒の原稿を読んでいるにもか
かわらず、ＬＥＤアレイの光が或る鏡面部から反射さ
れ、直接レンズアレイに入射するため、黒の原稿を読み
取る際の信号レベルが実際よりも高いものとなり、Ｓ／
Ｎ比の劣化を起こし、画像品質の劣化を生じるという問
題点を有していた。

【０００７】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、フレーム形状を改善することで、ＬＥＤアレイの照
射光量を向上させ、Ｓ／Ｎ比の高い画像特性に優れた密
着型イメージセンサー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】この目的を達成するため
に本発明の請求項１に記載の密着型イメージセンサー
は、一次元方向に一定間隔で配列された受光素子を備え
たセンサー部と、原稿に光を斜めから照射するＬＥＤア
レイからなる光源部と、原稿から反射した光画像をセン
サー部に結像するレンズアレイと、センサー部とレンズ
アレイを光軸上に一列に配置し、及び原稿の反射面に光
を照射するように光源部を原稿の反射面に対して斜めに
配置されたフレーム部と、を備えた密着型イメージセン
サーであって、フレーム部が前記光源部を固定する一次
元方向の光源固定側壁部と、光源部から原稿の反射面部
に向けて両側に広がり一次元方向に沿って配設された集
光側壁面部を、備えた構成を有している。

【０００９】本発明の請求項２に記載の密着型イメージ
センサーは、請求項１において、フレーム部がアルミニ
ウムの押し出し加工により形成されている構成を有して
いる。

【００１０】本発明の請求項３に記載の密着型イメージ
センサーは、請求項２において、フレーム部の集光側壁
面部がアルマイト加工により形成されている構成を有し
ている。

【００１１】ここで、レンズアレイとしては、ロッドレ
ンズアレイ，球面レンズアレイが用いられる。又、フレ
ーム部には、原稿との焦点距離の位置合わせのためにレ
ンズアレイの上部の原稿の反射面上に原稿載置体となる
透明ガラスを設けてもよい。この際、透明ガラスの屈折
率による光源部か原稿の反射面への光の屈折が考慮され
る。又、原稿面に対して斜めに配置されるフレーム部の
傾斜角は、ＬＥＤアレイの配光特性により、原稿の反射
面の照度が最大になるように決定される。

【００１２】

【作用】この構成によって、光源部から光を原稿の反射
面部に向けて両側に広がり一次元方向に沿って配設され
た集光側壁面部により、光源部からの光が両側の集光側
壁面部により拡散反射され、光源部であるＬＥＤアレイ
の配光特性に応じて、原稿の反射面に光を集光させるこ
とができ、原稿の反射面の照度を向上させるとともに、
原稿の反射面の照度のばらつきをなくし照度を均一にす
ることができる。この結果、原稿の反射面への照度を増
加させ、結果的に光源部の省電力化を図ることができ
る。又、光源部からの光を原稿の反射面に集光できるの
で、センサー部への迷光を防止することができ、画像信
号のＳ／Ｎ比を向上させ、高画質を得ることができる。
この結果、画像信号の補正回路構成が容易になり、装置
の小型化及び低原価を図ることができる。更に、フレー
ム部の形状は、アルミニウムの押し出し加工により容易
に作製できるため、非常に低原価で実用化することがで
きる。更に、フレーム部の集光側壁面部を、アルマイト
加工により処理することにより、光の拡散反射により、
光源部からの配光特性をもつ光を効率良く原稿の反射面
に反射させることができ、原稿の反射面への照度を大幅
に向上させることができる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の一実施例における密着型イメー
ジセンサーについて、図面を参照しながら説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例における密着型イ
メージセンサーの光学系ユニットの副走査方向の要部側
断面図である。１は本発明の一実施例の光学系ユニッ
ト、２は原稿、４はＬＥＤアレイ、５は透明ガラス、６
はセンサー部、７はプリント基板、８はレンズアレイで
ある。これらは、従来例と同様なものなので、同一の符
号を付して説明を省略する。従来例と異なるのは、フレ
ーム部３の構成であり、フレーム部３の形状が、光源部
であるＬＥＤアレイ４を固定する一次元方向の光源固定
側壁部１０と、ＬＥＤアレイ４から原稿２の反射面部に
向けて両側に広がり一次元方向に沿って配設された集光
側壁面部１１ａ，１１ｂが設けられている点である。こ
こで、ＬＥＤアレイ４の光軸の中心は、透明ガラス５の
屈折率を考慮して透明ガラス５を透過した光が原稿２の
反射面に略４５度の角度で当たるように、ＬＥＤアレイ
４がフレーム部３の光源固定側壁部１０に配置される。

【００１５】次に、図２に本発明の一実施例で用いたＬ
ＥＤアレイ４の配光特性を示す。通常使用されるＬＥＤ
アレイ４は、図２のように球状に近い配光特性図を備え
ている。一般に、センサー部６の受光素子の受光面の大
きさは、２００ＤＰＩ（Dotper Inch）の解像度におい
ては、数１０μｍ角で形成される。このため、配光特性
が球状の場合は、多くの光源部からの光が無効となる
が、本発明の一実施例のフレーム部３の形状により、周
辺部の光が拡散反射させ、原稿２の面に均一に細く集光
され、原稿２の反射面の照度の光量を増加させることが
できる。

【００１６】以上のように構成された本発明の一実施例
の密着型イメージセンサーは、従来例と同様に動作す
る。

【００１７】（実験例）以上のように動作する本発明の
一実施例と従来例の密着型イメージセンサーの正反射率
又は拡散反射率、及び、原稿の反射面の照度の比較測定
を行った。ここで、本発明の一実施例における密着型イ
メージセンサーのフレーム部３の集光側壁面部１１ａ，
１１ｂは、単にアルミニウムの押し出し加工により得ら
れたものと、更に白色アルマイト加工を施したものを測
定した。この結果、単にアルミニウムの押し出し加工に
より得られた集光側壁面部１１ａ，１１ｂの正反射率
は、６０％であった。又、アルミニウムの集光側壁面部
１１ａ，１１ｂに白色アルマイト加工を施した場合の拡
散反射率は６２％で、アルマイト加工により拡散性が良
化し、更に均一な照明を実現できた。原稿２の反射面の
照度については、従来例と比較して、本発明の一実施例
の密着型イメージセンサーは、単にアルミニウムの押し
出し加工により得られたものは原稿２の反射面において
約２０％の照度上昇が得られ、更に、アルマイト加工を
施したものは約３０％の照度上昇を実現することができ
た。結果として、光源部であるＬＥＤアレイ４の光の強
度を下げることができ、省電力を実現することができ
た。また、黒の原稿２を載置した時のセンサー部６から
の画像信号には、原稿２の反射面以外から反射した迷光
がなく、Ｓ／Ｎ比に優れた画像特性を得ることができ
た。

【００１８】以上のように本実施例によれば、原稿２の
反射面に均一な照度を得ることができ、Ｓ／Ｎ比の高い
密着型イメージセンサーを得ることができた。更に、ア
ルミニウムの押し出し加工をしたフレーム部３に白色ア
ルマイト加工を施すことにより、拡散反射が生じ、更
に、原稿２の原稿の反射面の照度を効率良く向上させる
ことができた。

【００１９】ここで、本実施例では、フレーム部３の加
工をアルミニウムを用いた押し出し加工により実現した
が、射出成形により同一の形状を得ることもでき、同様
な効果を実現することができる。又、押し出し加工等に
よりアルミニウムのフレーム部３を従来の形状で形成し
た後、別部材として、光を反射させる部材を取り付ける
ことにより、同様な効果を実現することもできる。又、
原稿２の原稿の反射面に光を集光させるために、図３の
Ａ部に示すようなフレーム部３の形状も考慮したが、こ
の場合、アルミニウムの押し出し加工において、その金
型の強度が確保できず、量産化が困難であることが判っ
た。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明は、光源部から原稿
の反射面に向けて両側に広がりを持って一次元方向に沿
って配設された集光側壁面部を、備えたことにより、Ｌ
ＥＤアレイ等からなる光源部からの光が、集光側壁面部
により拡散反射され、原稿の集光面部に光を効率よく集
光させ、原稿の反射面の照度及びばらつきを向上させ、
均一な照度を得ることができ、光源部の省電力も図る事
ができる。更に、センサー部への迷光を防止することが
でき、画像信号のＳ／Ｎ比を向上することができ、画像
特性に優れた密着型イメージセンサーを実現することが
できる。更に、フレーム部の集光側壁面部の形状は、ア
ルミニウムの押し出し加工で容易に作製でき、低原価で
量産性に優れた密着型イメージセンサーを実現すること
ができる。又、フレーム部の集光側壁面部が、アルマイ
ト加工により形成されたことにより、原稿の反射面への
照度をより向上させることができ、画像特性に優れた密
着型イメージセンサーを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における密着型イメージセン
サーの光学系ユニットの副走査方向の要部側断面図

【図２】本発明の一実施例におけるＬＥＤアレイの配光
特性図

【図３】密着型イメージセンサーおける光学系ユニット
の一例を示す副走査方向の要部側断面図

【図４】従来の密着型イメージセンサーにおける光学系
ユニットの副走査方向の要部側断面図

【符号の説明】

１，１′ 光学系ユニット ２ 原稿 ３ フレーム部 ４ ＬＥＤアレイ ５ 透明ガラス ６ センサー部 ７ プリント基板 ８ レンズアレイ ９ 鏡面部 １０ 光源固定側壁部 １１ａ，１１ｂ 集光側壁面部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一次元方向に一定間隔で配列された受光素
   子を備えたセンサー部と、原稿に光を斜めから照射する
   ＬＥＤアレイからなる光源部と、前記原稿から反射した
   光画像を前記センサー部に結像するレンズアレイと、前
   記センサー部と前記レンズアレイを光軸上に一列に配置
   し及び前記原稿面に光を照射するように前記光源部を前
   記原稿面に対して斜めに配置しているフレーム部と、を
   備えた密着型イメージセンサーであって、前記フレーム
   部が前記光源部を固定する一次元方向の光源固定側壁部
   と、前記光源部から前記原稿の反射面部に向けて両側に
   広がり前記一次元方向に沿って配設された集光側壁面部
   を、備えたことを特徴とする密着型イメージセンサー。
2. 【請求項２】前記フレーム部がアルミニウムの押し出し
   加工により形成されたことを特徴とする請求項１に記載
   の密着型イメージセンサー。
3. 【請求項３】前記フレーム部の前記集光側壁面部がアル
   マイト加工により形成されたことを特徴とする請求項２
   に記載の密着型イメージセンサー。