JPH11234474A - 密着型イメージセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 密着型イメージセンサにおいて、開口角を制
限せずに、原稿の浮きによる結像のぼけを低減し、小型
で読み取り精度の高い装置を実現する。 【解決手段】 原稿２９を載置する透明板２７、原稿面
をライン状に照射する照明手段２５、前記照射された原
稿面からの反射光を結像する集光手段、前記結像された
光を受光して光電変換するライン状に配列した複数の受
光素子２１を有し、原稿面の画像データを受光素子への
光入力により検知する密着型イメージセンサにおいて、
前記集光手段を前記ラインの方向に配列された複数のレ
ンズ３６と該複数のレンズに対向して設けられた基面か
らの厚さが異なる複数の平行面を有する透明平行板３１
を有するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコンピュータ、ファ
クシミリ、複写機等の入力装置として、原稿の画像を読
み取るイメージセンサ特に密着型イメージセンサに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】イメージセンサは画像の入力装置とし
て、操作性、汎用性に優れ、近年ＯＡ機器、情報機器等
の分野で広く用いられている。特に近年、家庭用ファク
シミリ装置の需要が高まり、これに用いられるイメージ
センサとして小型で使い易いものが要求されているとこ
ろから光源に発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」とい
う。）アレイ等を用いた密着型イメージセンサが普及し
つつある。図１５は例えば特開平６ー３４２１３１号公
報にも記載されている従来のかかる密着型イメージセン
サの断面図であり、その概要を説明する。

【０００３】図１５に示すように、密着型イメージセン
サは光電変換を行うセンサ画素が複数配列された原稿読
取受光素子１２１と、保護膜１２２と、これが実装され
た基板１２３とからなる成る受光素子アレイ１２４と、
原稿を照射する線状光源であるＬＥＤアレイ１２５と、
原稿１２９の像を受光部である前記受光素子アレイ１２
４に結像するレンズアレイ１２６と、原稿１２９を載置
する透明板１２７と、これらの部材を支持する外装ケー
ス１２８より構成されている。

【０００４】上記密着型イメージセンサにおける動作
は、ＬＥＤアレイ１２５により原稿面を照射し、前記原
稿面の読み取りライン上の拡散反射光をレンズアレイ１
２６により受光素子アレイ上に結像し、前記反射光のも
つ原稿１２９の濃淡情報、即ち光の強弱を受光素子アレ
イ１２４における個々の原稿読取受光素子１２１のセン
サ画素が電気信号に変換し、シリアル又はパラレルの信
号出力として読み取りラインごとに送り出す。そして、
前記原稿１２９とセンサ画素列との相対位置をラインと
垂直方向に移動させて、前記ラインごとのデータ送出を
繰り返すことにより、２次元画像情報を時系列電気信号
に変換する。

【０００５】しかしながら、前述の密着型イメージセン
サには次のような問題がある。前記レンズアレイ１２６
は図面と垂直方向に配列された個々に集光性を有する複
数のロッドレンズよりなる複眼レンズであり、このた
め、受光側において像の重なりが発生し、合成開口角が
大きくなるので、被写界深度が浅く、原稿が折れていた
り、切り貼りなど原稿に凹凸がある場合に画質が劣化す
るという問題があった。また、本の見開き部分等の読み
取りをすることができず、かかるイメージセンサの用途
が限定されていた。

【０００６】前記のロッドレンズを用いたレンズアレイ
１２６における結像の様子を図１６を用いて説明する。
図１５に示すレンズアレイ１２６はロッドレンズ１２６
ａが前記ライン方向に整列してなり、各ロッドレンズ１
２６ａは光軸に直交する方向に屈折率分布を持った透光
材よりなっている。個々のロッドレンズ１２６ａは図１
６（ａ）に示すように原稿面上の直径Ｘ０の範囲を前記
センサ画素の配置されたセンサ面上に正立等倍結像す
る。ある一点の発光点ｐとその結像ｑをを考える。ｐが
基準位置にあるとき、丁度センサ面上に集光点があり、
結像ｑにボケは生じないものとする。図１６（ｂ）に示
すように、発光点ｐがｐ´へｘだけ移動すると、集光点
もセンサ面の後方にｘだけ移動し、センサ面における結
像ｑはＨの量のぼけを生ずる。ぼけの量Ｈはロッドレン
ズ１２６ａが単独の場合は、ほぼＨ＝Θｘとなり、開口
角Θに依存する。図１７（ｃ）に示すようにロッドレン
ズ１２６ａが複数個配列しているときには、開口角はΘ
より大きいΘ′となり、ぼけの量はＨよりも大きいＨ´
となり、略Ｈ´＝Θ´ｘとなる。そしてロッドレンズ１
２６ａの配列数が増えるほど、結像範囲Ｘ０の重なりに
より開口角は大となり、ボケも大となって行く。このよ
うに、開口角が広く、比写界深度が浅くなり、発光点ｐ
の移動に対し結像ｑのボケの量の割合が大きいことが問
題となっていた。

【０００７】このような欠点を除去するために個々のロ
ッドレンズの開口角Θを小さくしようとすると、ｐから
ｑに至る光路長が長くなり、密着型イメージセンサに使
用する場合、装置の大型化を招く。また、このようなロ
ッドレンズ自体が高価となる。上記のこれらの欠点を改
善することを目的に改良された図１７に示す密着型イメ
ージセンサが特開平６ー３４２１３１号公報に記載され
ている。図１７において、１１０は開口制限部材であ
り、個々の前記ロッドレンズ１２６ａに対応してその出
射側に配置されている。他の点に関しては図１６に示し
たイメージセンサと同様である。本例においては、開口
制限部材１１０により個々のロッドレンズ１２６ａの開
口角を制限するとともに、各ロッドレンズ間の像の重な
りを制限し、ぼけの量を減少しようとしている。

【０００８】しかしながら、この場合個々のロッドレン
ズ１２６ａに対し開口制限部材１１０の位置関係を精度
良く合わせなければならず、組立性の上で不利となる。
その上、開口制限部材１１０により、通過光量が制限さ
れ、前記受光素子アレイ１２６への入射光の強度が弱く
なり、光電変換におけるＳ／Ｎ比が低下し発生信号の雑
音を増加させる傾向を生ずる。

【０００９】本発明は従来の密着型イメージセンサにお
ける上記の問題点、すなわち、一般に、開口角が広く被
写界深度が浅いと言う問題、これを改善しようとして被
写界深度を深いロッドレンズを用いると、装置の大型化
等をまねくという問題、ロッドレンズに対し開口制限部
材を設けると組立上不利となり、受光素子の信号の雑音
を増加させるという問題を解決すべき課題とするもので
ある。そして、本発明はこれらの課題を解決し、折れ曲
がり、凹凸、見開き等各種の原稿に対応でき、精度良く
原稿の画像を読み取ることができるとともに、組立も容
易な密着型イメージセンサを提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の第１の手段として本発明は、原稿を載置する透明板、
原稿面をライン状に照射する照明手段、前記照射された
原稿面からの反射光を結像する集光手段、前記結像され
た光を受光して光電変換するライン状に配列した複数の
受光素子を有し、原稿面の画像データを受光素子への光
入力により検知する密着型イメージセンサにおいて、前
記集光手段は前記ラインの方向に配列された複数のレン
ズと該複数のレンズに対向して設けられた基面からの厚
さが異なる複数の平行面を有する透明平行板を有するこ
とを特徴とする。

【００１１】上記課題を解決するための第２の手段とし
て本発明は、前記第１の手段において、前記集光手段に
おける透明平行板は前記複数のレンズに対応して複数の
溝を有していることを特徴とする。

【００１２】上記課題を解決するための第３の手段とし
て本発明は、前記第１の手段において、前記集光手段に
おける透明平行板は前記複数のレンズに共通に対応する
１又は複数の溝もしくは段差を有していることを特徴と
する。

【００１３】上記課題を解決するための第４の手段とし
て本発明は、前記第１の手段において、前記集光手段に
おける透明平行板は前記原稿を載置する透明板であるこ
とを特徴とする。

【００１４】上記課題を解決するための第５の手段とし
て本発明は、前記第１の手段乃至第４の手段のいずれか
ににおいて、前記集光手段における透明平行板と前記複
数のレンズの組合わせにより複数の２焦点光学系が構成
されることを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明の好適
な実施の形態の一つである実施例について説明する。図
１は本実施例に係る密着型イメージセンサの構成を示す
断面図であり、図２は図１のＡーＡ断面図である。図１
に示すように、本例の密着型イメージセンサは光電変換
を行うセンサ画素が複数配列された原稿読取受光素子２
１と、保護膜２２と、これが実装された基板２３とから
なる成る受光素子アレイ２４と、原稿を照射する線状光
源であるＬＥＤアレイ２５と、原稿２９の像を受光部で
ある前記受光素子アレイ２４に結像するレンズアレイ２
６および段差付きの透明平行板３１と、レンズアレイ２
６と透明平行板３１とを保持する支持枠３７と原稿２９
を載置する透明板２７と、これらの部材を支持する外装
ケース２８より構成されている。本例においては透明平
行板３１はレンズアレイ２６と受光素子アレイ２４との
間に配置されている。

【００１６】上記密着型イメージセンサにおける動作
は、ＬＥＤアレイ２５により原稿面を照射し、前記原稿
面の読み取りライン上の拡散反射光をレンズアレイ２６
および透明平行板３１により受光素子アレイ２４に結像
し、前記反射光のもつ原稿２９の濃淡情報、即ち光の強
弱を受光素子アレイ２４における個々の原稿読取受光素
子２１のセンサ画素が電気信号に変換し、シリアル又は
パラレルの信号出力として読み取りラインごとに送り出
す。そして、前記原稿２９とセンサ画素列との相対位置
をラインと垂直方向に移動させて、前記ラインごとのデ
ータ送出を繰り返すことにより、２次元画像情報を時系
列電気信号に変換する。

【００１７】レンズアレイ２６は図１および図２に示す
ように、前記原稿面の読み取りラインに平行な方向に配
列された複数のロッドレンズ３６よりなり、保持枠３７
により保持されている。透明平行板３１はロッドレンズ
３６の前記透明板２７と反対側の端面に対向して、保持
枠３７により保持されている。透明平行板３１は屈折率
ｎ１の透光部材よりなり、その基面３１ａからｄ１の厚
さを有する第１面３１ｂと、基面３１ａからｄ２の厚さ
を有する第２面３１ｃが、透明平行板３１の長手方向
（ロッドレンズ３６の配列方向）に交互に設けられてお
り、これらの面の長手方向の長さは共にロッドレンズ３
６の径Ｄに略等しく、面の境界は長手方向に略直交して
いる。ここで、第１面３１ｂの厚さｄ１と第２面３１ｃ
の厚さｄ２との間にはｄ１＞ｄ２の関係がある。図２に
示すように第１面３１ｃと第２面の境界は各ロッドレン
ズ３６の配列方向に直交する直径と略対向する位置にく
るように透明平行板３１が位置決めされている。

【００１８】ロッドレンズ３６は図１６に示して説明し
た従来のロッドレンズ１２６ａと同様に光軸に直交する
方向に屈折率分布を持った透光材よりなっており、それ
自体では同様の機能を有する。

【００１９】図３は透光材よりなる平行板の集光におけ
る一般的な作用を示す原理図である。図示しないレンズ
等からの光が点Ｂ０に集光する方向で、屈折率ｎ１、厚
さｄの平行板Ｌの一方の面Ｌａに入射する。このとき、
面の法線に対する入射角をθ、屈折角をθ１とすると、
法線に対し図のＯ１点でθで入射した光線は平行板Ｌの
内部では屈折により方向がθ１の角度となって出射側の
面ＬｂのＯ２′点に達する。Ｏ２′点からは屈折により
面Ｌｂの法線に対し再びθの角度をなして出射する。こ
の出射した光線は前記の点Ｂ０よりもＸだけ後方の点Ｂ
１において光軸と交わる。ここでθとθ１の関係は、ｓ
ｉｎθ＝ｎ１・ｓｉｎθ１であり、θが小なるときは
略、θ１＝（１／ｎ１）θ・・・（１）と考えられる。

【００２０】Ｏ１とＢ０を結ぶ直線が平行板Ｌの出射側
の面Ｌｂと交わる点をＯ２とし、前記面Ｌａの入射点Ｏ
１における法線が面Ｌｂと交わる点をＯ１´とする。Ｏ
１´とＯ２の距離をｙ、Ｏ１´とＯ２´の距離をｙ１、
Ｏ１´とＯ２´の距離をｙ´とすると、図３より、ｙ´
＝ｙーｙ１＝ｄ・ｔａｎθーｄ・ｔａｎθ１・・・
（２）、ｙ´＝Ｘ・ｔａｎθ・・・（３）となる。θが
小なるときは略、ｔａｎθ＝θ、ｔａｎθ１＝θ１と考
えられるので（２）、（３）式より、Ｘ＝ｙ´／θ＝
（ｄ・（θーθ１））／θとなり、更に（１）式より、
Ｘ＝ｙ´／θ＝（ｄ・（θーθ１））／θ＝ｄ・（１ー
（１／ｎ１））・・・（４）となる。（４）式から、Ｘ
は入射角θに依存せずに平行板の厚みｄと屈折率ｎ１に
よりきまる。従って、平板Ｌに入射した前記の光はすべ
て略Ｂ１点に集光する。

【００２１】逆に、Ｂ１点に光点があるとすると、Ｂ１
点から平行板Ｌに入射した光は図４に示す光路を逆行
し、面Ｌａからは、あたかも点Ｂ０から発した光線のよ
うな方向に出射する。このように、本来の集光点又はこ
れより前に透光性の平行板を光軸に垂直に配置すること
により、集光点を後方にずらすことができる。

【００２２】図４は本例におけるロッドレンズ３６およ
び透明平行板３１よりなる集光手段の作用を示す原理図
であり、（ａ）は全体を示すライン方向（ロッドレンズ
の配列方向）に平行な断面図、（ｂ）は（ａ）における
Ｂ部の詳細図、（ｃ）は（ｂ）のＣーＣ矢視図である。
図４（ａ）において、基準となる位置にある発光点Ａ０
から発した光はロッドレンズ３６に入射し、入射と反対
側の端面から等倍正立の結像を生ずる仮想集光点Ｂ００
に向かって出射し、透明平行板３１に入射する。この入
射光のうち、第１面３１ｂに入射した光はすでに説明し
た原理によりｓ１、ｓ１´で例示するような光路をとっ
て、Ｂ００よりもＸ１だけ後方の第１集光点点Ｂ１１に
集光する。第２面３１ｃに入射した光はすでに説明した
原理によりｓ２、ｓ２´で例示するような光路をとっ
て、Ｂ００よりもＸ２だけ後方の第２集光点Ｂ１２に集
光する。ここで、（４）式よりＸ１＝ｄ１・（１ー（１
／ｎ１））、Ｘ２＝ｄ２・（１ー（１／ｎ１））であ
り、ｄ１＞ｄ２であるからＸ１＞Ｘ２であり、Ｂ１１と
Ｂ１２の距離をｄｃとするとｄｃ＝（ｄ１ーｄ２）・
（１ー（１／ｎ１））となる。

【００２３】このようにして基準となる位置にある１の
発光点Ａ０から発した光は集光手段により光軸上で前記
ｄｃだけ離れた２の集光点Ｂ１１とＢ１２に集光する。
Ｓは受光素子アレイ２４における原稿読取受光素子２１
が配置されているセンサ面である。ここで、前記の集光
点Ｂ１１がセンサ面Ｓにあるように構成しておく。発光
点Ａ０からロッドレンズ３６を見た開口角（または前記
Ｂ０からロッドレンズ３６を見た開口角）をΘ、第１面
３１ｂの通過光によるセンサ面Ｓにおける結像をｑ１、
第２面３１ｃの通過光によるセンサ面Ｓにおける結像を
ｑ２とすると、ｑ１とｑ２は重なった位置に生ずるが、
ｑ１のぼけＨ１はＨ１＝０であり、ｑ２のぼけＨ２は略
Ｈ２＝Θｄｃである。なお、ｑ２については、厳密にい
えば、実線で囲まれた右半分にのみ結像が生ずることに
なるが、ボケの量に関しては光軸と結像の外端の距離が
問題となるので、点線で囲まれた左半分も結像に含めて
実効的な結像とみなす（以下、同様に取り扱う。）。

【００２４】次に、図５は発光点の移動とぼけの関係示
す図であり、（ａ）は全体を示す断面図、（ｂ）は
（ａ）におけるＤ部の拡大図、（ｃ）は（ｂ）のＥーＥ
矢視図である。図５（ａ）に示すように発光点Ａ０が基
準位置からｘだけ前方のＡ０′点に移動すると、仮想集
光点Ｂ００はこれよりｘだけ後方のＢ００′点に移動
し、これに伴い第１集光点Ｂ１１もとの位置よりｘだけ
後方で、Ｂ００′からはＸ１だけ後方のＢ１１′点に移
動し、第２集光点Ｂ１２ももとの位置よりｘだけ後方
で、Ｂ００′からはＸ２だけ後方のＢ１２′に移動す
る。このとき第１面３１ｂの通過光による結像ｑ１のぼ
けの量Ｈ１は略、Ｈ１＝Θ｜ｘ｜となり、第２面３１ｃ
の通過光による結像ｑ２のぼけの量Ｈ２は略、Ｈ２＝Θ
｜ｄｃーｘ｜となる。

【００２５】図６は発光点Ａ０の基準位置からの移動量
ｘと、第１面３１ｂの通過光による結像ｑ１のぼけの量
Ｈ１および第２面３１ｃの通過光による結像ｑ２のぼけ
の量Ｈ２の関係を示す図である。ここで、いずれか１の
結像についてボケの量が所定値以下であれば、受光面に
配置した前記原稿読取受光素子２１を正常に動作させる
ことができる。

【００２６】そこで、図６に示すＨ１、Ｈ２のうちいず
れか小なる方の値をとって、実効的なボケ量ＨＥとし、
図１６（ｂ）に示した従来のロッドレンズのぼけ量Ｈと
対比させたグラフを図７に示す。同図において、実線は
ＨＥを破線はＨを示す。図２に示す本実施例のロッドレ
ンズ３６および透明平行板３１よりなる集光手段の場合
は、発光点の移動に対する実効的なボケの量を従来より
も広い範囲にわたり小さく維持することができる。例え
ばｘが（３／２）ｄｃの場合はぼけの量を従来の１／３
とすることができる。開口角Θを小さくすることなし
に、実質的に焦点深度を深くして、ぼけを減小させるこ
とができる。この効果は複数のロッドレンズ３６が整列
してなるレンズアレイにおいても、同様であり、図１６
（ｃ）のΘ′に相当する合成的な開口角を小さくするこ
となしに、実質的に焦点深度を深くして、ぼけを減小さ
せることができる。従って、本例においては、開口を制
限する部材を設けたり、開口角を小さくするために、ロ
ッドの径を小さくしたり、発光点と受光点の距離を長く
する必要はない。

【００２７】このように、ロッドレンズ３６に対向して
透明平行板３１を設けることにより、１の発光点からの
光が２の異なる位置に集光する２焦点レンズが構成さ
れ、基準点から前方に移動したことによる結像の実効的
なボケを効果的に低減することができる。しかも、上記
のように制限部材がなく、開口角も広くとれるので、装
置を小型にし、受光面における光量も十分にとれる。こ
れにより、図１に示した本実施例に係る密着型イメージ
センサにおいて、原稿２９の折れ曲がりや、見開き等に
より透明板２７と原稿２９の間に隙間を生じ、原稿面に
おける反射光の発光点が透明板２７の表面の位置から前
方にずれた場合に、このずれに起因して受光面に配置し
た前記原稿読取受光素子２１における結像に発生するボ
ケの量を従来より大幅に低減することができ、また、小
型装置において、受光面の光量の確保により、原稿面の
データを精度よく読み取ることができる。

【００２８】以下図面に基づいて本発明の好適な実施の
形態の他の一つである実施例について説明する。図８は
本実施例に係る密着型イメージセンサの構成を示す図で
あり、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。（ｂ）
においては原稿２９の表示は省いてある。図８に示すよ
うに、本例の密着型イメージセンサは光電変換を行うセ
ンサ画素が複数配列された原稿読取受光素子２１と、保
護膜２２と、これが実装された基板２３とからなる成る
受光素子アレイ２４と、原稿を照射する線状光源である
ＬＥＤアレイ２５と、原稿２９の像を受光部である前記
受光素子アレイ２４に結像するレンズアレイ２６と、レ
ンズアレイ２６を保持する支持枠３７と原稿２９を載置
する透明板２７と、これらの部材を支持する外装ケース
２８より構成されている。

【００２９】ここで、前記透明板２７は屈折率ｎ１の透
光材よりなり、原稿載置面２７ａに平行な面よりなる第
１段部２７ｂおよび第２段部２７ｃが設けられている。
第１段部２７ｂの厚さ（原稿載置面２７ａからの距離）
ｄ１１と第２段部２７ｃの厚さ（原稿載置面２７ａから
の距離）ｄ１２の間には、ｄ１１＞ｄ１２の関係があ
る。本例においては図１に示した密着型イメージセンサ
のような透明平行板３１がレンズアレイ２６と受光素子
アレイ２４との間に配置されておらず、これに代わり、
透明板２７に段部が設けられている。

【００３０】レンズアレイ２６は、図１に示した実施例
と同様の原稿面の読み取りラインに平行な方向に配列さ
れた複数のロッドレンズ３６よりなり、保持枠３７によ
り保持されている。図８（ｂ）に示すように第１段部２
７ｂと第２段部２７ｃの境界はロッドレンズ３６の配列
方向に平行であり各ロッドレンズ３６の直径と略対向す
る位置にくるように透明板２７が位置決めされている。
ロッドレンズ３６、受光素子アレイ２４、ＬＥＤアレイ
２５については図１に示した実施例の場合と同様であ
る。

【００３１】図９は本実施例の要部の作用を示す断面図
である。先ず、発光点Ａ０が原稿載置面２７ａにある場
合を考える。このとき発光点Ａ０から透明板２７に入射
する光の光路は図３においてＢ１から出た光が逆行して
平行板Ｌに入射する場合の光路と同様となる。すなわ
ち、発光点Ａ０は図３のＢ１に対応し、原稿載置面２７
ａは図３の平行板Ｌの一方の面Ｌｂに対応するのである
が、Ｂ１がＬｂ上にある場合に相当する。

【００３２】従って光の逆行の原理により、発光点Ａ０
から透明板２７に入射した光のうち第１段部２７ｂ通過
した光はあたかもＡ０よりＸ１だけ後方のＡ０１から発
した光と同様の光路ｓ１１をとって透明板２７から出射
し、第２段部２７ｂ通過した光はあたかもＡ０よりＸ２
だけ後方のＡ０２から発した光と同様の光路ｓ１２をと
って透明板２７から出射する。ここで、（４）式よりＸ
１＝ｄ１１・（１ー（１／ｎ１））、Ｘ２＝ｄ１２・
（１ー（１／ｎ１））であり、ｄ１１＞ｄ１２であるか
らＸ１＞Ｘ２であり、Ａ０１とＡ０２の距離をｄｃ１と
するとｄｃ１＝（ｄ１１ーｄ１２）・（１ー（１／ｎ
１））となる。

【００３３】前記の光路ｓ１１によりロッドレンズ３６
に入射した光は光路ｓ２１の出射光としてＡ０１と等倍
正立の位置にある第１集光点Ｂ０１に集光し、前記の光
路ｓ１２によりロッドレンズ３６に入射した光は光路ｓ
２２の出射光としてＡ０２と等倍正立の位置にある第２
集光点Ｂ０２に集光する。ここでＢ０２はＢ０１よりも
ｄｃ１だけ後方に位置することになる。このようにして
１の発光点に対し光軸上で互いに離れた２の集光点を生
ずる集光手段が構成される。今、原稿２９の面の浮きに
より発光点Ａ０がｘだけ前方のＡ０´に移動すれば、す
でに説明した原理により、Ａ０１およびＡ０２は図示は
省略するがｘだけ前方に移動し、Ｂ０１およびＢ０２は
それぞれｘだけ後方のＢ０１´およびＢ０２´に移動す
る。従って本例においても、図１に示す密着型イメージ
センサの場合と同様の原理により、原稿読取受光素子２
１におけるセンサ面の結像のボケを低減し、同様の効果
を得ることができる。

【００３４】以下図面に基づいて本発明の好適な実施の
形態の他の一つである実施例について説明する。図１０
は本例に係るカラー画像読取用の密着型イメージセンサ
の構成を示す図であり、（ａ）はその断面図、（ｂ）は
（ａ）におけるＤーＤ断面図である。本例の密着型イメ
ージセンサは光電変換を行うセンサ画素が複数配列され
た原稿読取受光素子２１と、保護膜２２と、これが実装
された基板２３とからなる成る受光素子アレイ２４と、
原稿を照射するカラー線状光源である後述するＬＥＤア
レイ２５と、原稿２９の像を受光部である前記受光素子
アレイ２４に結像するレンズアレイ２６および図１に示
したのと同様の段差付きの透明平行板３１と、レンズア
レイ２６と透明平行板３１とを保持する支持枠３７と原
稿２９を載置する透明板２７と、これらの部材を支持す
る外装ケース２８より構成されている。

【００３５】図１０（ａ）に示すように、レンズアレイ
２６は、図１に示した実施例と同様に原稿面の読み取り
ラインに平行な方向に配列された複数のロッドレンズ３
６よりなり、保持枠３７により保持されているが、ロッ
ドレンズ３６はロッド部３６ａとこれに接続し、透明平
行板３１の側の端部近傍に設けられた補償部３６ｂとよ
りなっている。

【００３６】ロッド部３６ａは図２に示して説明したロ
ッド３６と同様の構成を有し同様の光学特性を有する。
補償部３６ｂでは光軸に平方な方向および直交する方向
に屈折率を分布させ凸レンズのように集光性を高めるよ
うにしてある。図１１は本実施における集光部材の作用
を示す断面図である。基準位置にある光点Ａ０から発し
た光は、ロッドレンズ３６のロッド部３６ａに入射した
後、端部近傍の補償部３６ｂから出射するがその出射光
ｓ２１は発光点Ａ０と等倍正立に位置の点ＢＯより若干
前方の位置にある仮想集光点ＢＯ１に集光する方向を取
って透明平行板３１に入射し、この入射光のうち、第１
面３１ｂに入射した光はすでに説明した原理により、Ｂ
０１よりもＸ１だけ後方の第１集光点Ｂ０１１に集光す
る。第２面３１ｃに入射した光はすでに説明した原理に
よりＢ０１１よりもＸ２だけ後方の第２集光点Ｂ０１２
に集光する。そしてすでに説明した原理により、Ｘ１＝
ｄ１・（１ー（１／ｎ１））、Ｘ２＝ｄ２・（１ー（１
／ｎ１））であり、Ｘ１＞Ｘ２であり、Ｂ０１１とＢ０
１２の距離をｄｃとするとｄｃ＝（ｄ１ーｄ２）・（１
ー（１／ｎ１））となる。

【００３７】ところで屈折率ｎ１は光の波長により変化
し波長が短くなるほど大となる。従って後述するＲ、
Ｇ、Ｂの光に対する屈折率ｎ１は順次大となり、これに
応じて前記Ｘ１、Ｘ２は共に順次大となる。したがっ
て、このままでは集光点Ｂ０１１とＢ０１２はＲ、Ｇ、
Ｂとなるに従って後方に移動する傾向にある。しかしな
がら、前記仮想集光点Ｂ０１の位置は補償部分３６ｂの
作用により、凸レンズの集光効果のように光の波長が短
くなるほど前方に移動する性質があり、Ｒ、Ｇ、Ｂとな
るに従って前方に移動する傾向にある。よって、これら
両方の傾向が補い合って、色消しレンズと類似の原理に
より、波長に対する分光性を低減し、後述するＲ、Ｇ、
Ｂの光に対応する前記第１集光点Ｂ０１１および第１集
光点Ｂ０１２を互いに所定の距離だけはなれた所定の位
置に略一致するようにすることができる。

【００３８】図１０に示したカラー画像読取用の密着型
イメージセンサの動作につき説明する。原稿を照射する
線状光源であるＬＥＤアレイ２５は図１０（ｂ）に示す
ように、ＬＥＤ基板２５ｃの上に略赤色の発光をするＬ
ＥＤ（ＲのＬＥＤ）２５Ｒ、略緑色の発光をするＬＥＤ
（ＧのＬＥＤ）２５Ｇおよび略青色の発光をするＬＥＤ
（ＢのＬＥＤ）２５Ｂの３種類のＬＥＤが入り交じって
読み取りラインの方向に一列に配列されている。これら
のＬＥＤは図示しない光源駆動回路により図示しない駆
動電極間に駆動電圧が印加されることにより、色毎に時
分割で点灯され、原稿面の読み取りラインを照射し、
Ｒ、Ｇ、Ｂの色毎に原稿面における対応する色の成分の
反射光を生じさせる。

【００３９】反射光も略Ｒ、Ｇ、Ｂの色毎に時分割で反
射点に対応するロッドレンズ３６に入射する。ロッドレ
ンズ３６に入射した各色の光は色別にすでに説明した原
理により色が変わってもほとんど定位置にある２点に向
かって集光する。従って本例の場合は原稿のカラー画像
の各色の読み取りに関し、図１に示した密着型イメージ
センサと同様の原理により同様の作用効果を有し、精度
よくカラー画像を読み取ることができる。

【００４０】以上に本発明の実施の形態を各実施例によ
り説明してきたが、本発明はこれらに限られるものでは
なく、同様の効果を有する構成のものについて広く適用
されるものである。例えば、図１に示したような透明平
行板（３１）又は図８に示したような段差付きの透明板
（２７）をレンズアレイ（２６）に接触させる構成であ
っても、本発明の効果を得ることができる。 又、段差
のない透明板（２７）とレンズアレイ（２６）の間に段
差を有する透明平行板（３１）を配した場合も同様の効
果を得ることができる。又、段差付きの透明板（２７）
として図２に示したよう透明平行板（３１）のようにレ
ンズアレイ（２６）の配列方向に直交する複数の溝（又
は段差）を備えたも構造のものを用いた場合や、逆に透
明平行板（３１）として図８に示した段差付きの透明板
（２７）のようにレンズアレイ２６）の配列方向に沿っ
て設けられた共通の段差を有する構造のものを用いた場
合も本発明の効果を得ることができる。

【００４１】更に、本発明の好適な実施の形態として
は、透明平行板３１として、図１２または図１３に示す
ように、レンズアレイ２６の各ロッドレンズ３６に対応
して第１面３１ｂと第２面により構成される複数の溝３
１ｄを有するものを用いたものがある。ここで図１２は
前記複数の溝３１ｄがレンズアレイ２６の配列方向に直
交する場合を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は
側面図である。図１３は前記複数の溝３１ｄがレンズア
レイ２６の配列方向に沿って各ロッドレンズ３６に共通
に対応するように設けられた場合を示す図であり、
（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

【００４２】なお、このような溝形状は透明板（２７）
についても適用することができる。本発明におけるレン
ズアレイ（２６）はロッドレンズ（３６）により構成す
るだけでなく、図１４に示すように凸レンズ４０により
レンズアレイ２６を構成することもできる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、密
着型イメージセンサにおいて、開口角を制限せずに、原
稿の浮きによる受光部の結像ぼけを低減し、小型で読み
取り精度の高い装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一つである密着型イメー
ジセンサの構成を示す断面図である。

【図２】図１のＡーＡ断面図である。

【図３】平行透明板の光学作用を示す原理図である。

【図４】図１に示す密着型イメージセンサの作用を示す
図である。

【図５】図１に示す密着型イメージセンサの作用を示す
図である。

【図６】図１に示す密着型イメージセンサの作用を示す
図である。

【図７】図１に示す密着型イメージセンサの作用を示す
図である。

【図８】本発明の実施の形態の一つである密着型イメー
ジセンサの構成を示す図であり、（ａ）は断面図、
（ｂ）は上面図である。

【図９】図８に示す密着型イメージセンサの作用を示す
図である。

【図１０】本発明の実施の形態の一つである密着型イメ
ージセンサの構成を示す図であり、（ａ）は断面図、
（ｂ）は（ａ）におけるＤーＤ断面図である。

【図１１】図１０に示す密着型イメージセンサの作用を
示す図である。

【図１２】本発明の実施の形態の一つである密着型イメ
ージセンサの要部の構成を示す図である。

【図１３】本発明の実施の形態の一つである密着型イメ
ージセンサの要部の構成を示す図である。

【図１４】本発明の実施の形態の一つである密着型イメ
ージセンサの要部の構成を示す図である。

【図１５】従来の密着型イメージセンサの構成を示す断
面図である。

【図１６】図１６に示す密着型イメージセンサに用いる
ロッドレンズの作用を示す図である。

【図１７】従来の密着型イメージセンサの構成を示す断
面図である。

【符号の説明】

２４ 受光素子アレイ ２５ ＬＥＤアレイ ２６ レンズアレイ ２７ 透明板 ２８ 外装ケース ２９ 原稿 ３１ 透明平行板 ３６ ロッドレンズ ４０ 凸レンズ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿を載置する透明板、原稿面をライン
   状に照射する照明手段、前記照射された原稿面からの反
   射光を結像する集光手段、前記結像された光を受光して
   光電変換するライン状に配列した複数の受光素子を有
   し、原稿面の画像データを受光素子への光入力により検
   知する密着型イメージセンサにおいて、前記集光手段は
   前記ラインの方向に配列された複数のレンズと該複数の
   レンズに対向して設けられた基面からの厚さが異なる複
   数の平行面を有する透明平行板を有することを特徴とす
   る密着型イメージセンサ。
2. 【請求項２】 前記集光手段における透明平行板は前記
   複数のレンズに対応して複数の溝を有していることを特
   徴とする請求項１に記載の密着型イメージセンサ。
3. 【請求項３】 前記集光手段における透明平行板は前記
   複数のレンズに共通に対応する１又は複数の溝もしくは
   段差を有している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。
4. 【請求項４】 前記集光手段における透明平行板は前記
   原稿を載置する透明板であることを特徴とする請求項請
   求項１に記載の密着型イメージセンサ。
5. 【請求項５】 前記集光手段における透明平行板と前記
   複数のレンズの組合わせにより複数の２焦点光学系が構
   成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいず
   れかに記載の密着型イメージセンサ。