JPWO2020196168A1 - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

被写界深度を拡大（被写界深度を改善）することが容易な画像読取装置を得ること。レンズ体（２）が主走査方向に沿ってアレイ状に配列されたレンズ体アレイ（１）と、レンズ体（２）が収束した光をそれぞれ受光するセンサ素子（４）が主走査方向に沿ってアレイ状に配列されたセンサ素子アレイ（４）と、レンズ体アレイ（１）とセンサ素子アレイ（４）との間に配置され、レンズ体（２）同士の像の重なりを防ぐ重なり防止部とを有し、重なり防止部である、特定光阻止部材を有するスリット部（５）、又は、重なり防止部である光透過円柱部（１３）を備えたことを特徴とする。

Description

この開示は、読取対象物（被照射体）からの透過光や反射光を、アレイ状に配置されたレンズ体アレイで収束し、センサ素子アレイで読み取らせる画像読取装置に関するものである。

従来の画像読取装置（画像読取用ラインイメージセンサ及びそれを用いた画像入力機器）には、読取対象物に光を照射し、読取対象物からの透過光や反射光をアレイ状に配置されたロッドレンズで収束し、ライン状に配置した光センサアレイで読み取るものがある（例えば、特許文献１参照）。このような画像読取装置は、読取対象物上の画像、文字、パターンなどを電子情報化する複写機やスキャナ等の画像読取機器に使用される。

画像読取装置のレンズ体アレイには、正立等倍光学系のロッドレンズアレイやマイクロレンズアレイなどが挙げられる。このようなレンズ体アレイは、紙媒体などに印刷形成された画像、文字、パターンなどの情報を電子化するときに用いられる複写機、スキャナ等の機器に用いられる。特許文献１には、画像読取装置（ラインイメージセンサ）が、ロッド状のレンズを読取り幅に応じてアレイ状に配列されたロッドレンズアレイを用い、ライン光源で照明された読み取り対象物の情報を含む反射、透過光を、レンズアレイを中心として反対側に配置された光センサアレイ上へ結像することで読み取りを行うものが開示されている。

また、特許文献１に開示されているロッドレンズアレイは、ガラスなどの無機素材や樹脂等で形成され、所定の開口角、共役長で正立等倍系となるようにその半径方向に屈折率を分布して形成されており、このロッドレンズをアレイ状に配置することで切れ目のないライン状の画像を得ることが可能となっている。

さらに、ロッドレンズアレイは、ファクシミリなどの入力部以外にも、近年ドキュメントスキャナや複写機のＡＤＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）に内蔵した裏面読み取り用のラインイメージセンサとして使用される他、商業用印刷ラインでの印刷検査やフィルム検査などの製造ラインでの使用にも用途が広がってきている。これは、ロッドレンズは、固定焦点ではあるがレンズの共役長（焦点間の距離）を短くできることより、従来の画像を縮小して小さなセンサ面に結像させる光学系よりもコンパクトな画像入力系を形成できるためである。

このように仕様用途が広がるにつれて、イメージセンサ製品の小型化に寄与してきた共役長が短いことを改善して、さらに仕様用途を広げる試みが検討されてきた。仕様用途をさらに広げるためには、焦点位置と読み取り対象物の位置関係に対する許容度（被写界深度）の低さ（被写界深度の浅さ、小ささ）を改善する必要がある。特に、画像検査用途の紙、又は、フィルム印刷のインライン検査の場合、読取対象物が２００ｍ／分以上の高速で搬送される場合もあり、これによって対象物がばたつき、読取画像の解像度変化が生じることに対して、改善する必要がある。

このような背景で、ラインイメージセンサでの被写界深度の拡大について様々な検討が行われてきた。例えば、レンズ素子体のレンズ素子間に、重なり制限部材を形成し、複数のレンズ素子による像の重なりを制限することで、各レンズ素子の結像径を制御して被写界深度を拡大（被写界深度を改善）するものがある（例えば、特許文献１）。

また、ロッドレンズの周辺部分を不透過、光吸収層とすることによりロッドレンズ間で画像が重なることによる解像度低下を避け、ロッドレンズアレイにおける被写界深度特性をロッドレンズ単体の被写界深度特性に近づけることで、ロッドレンズアレイとしての全体で被写界深度を拡大（被写界深度を改善）するものがある（例えば、特許文献２）。

さらに、ロッドレンズの周辺部分を不透過、光吸収層とすることでロッドレンズを配列する際に、レンズ間にギャップを設けることで、ロッドレンズアレイの特性均一性を確保し、特許文献２に開示された構成にて発生するレンズ間での光量、解像度バラツキを改善し、さらに被写界深度を拡大（被写界深度を改善）するものがある（例えば、特許文献３）。

特開平６−３４２１３１号公報 特開２０００−３５５１９号公報 ＷＯ２０１３／１４６８７３

ロッドレンズアレイを使用したラインイメージセンサには、被写界深度の確保に課題がある。レンズ単体性能まで被写界深度を改善する工夫が今まで様々なされてきている。特許文献１で示される技術では、制限部材へ低入射角で入射される光を制限できないという課題がある。

特許文献２で示されるようなロッドレンズ単体での被写界深度の改善では次のような課題が残る。すなわち、特許文献３で課題として示されているように読取対象物の深度方向位置変化に対して解像度、明るさの均一性確保が難しいという課題がある。さらに、特許文献２では、長尺のラインセンサを形成した場合、環境（特に、温度変動による熱膨張差によりレンズとセンサアレイの相対位置）が変化することにより明るさの分布が変化、事前に行われるシェーディング補正に関わらず照度、感度のムラが画像品質を低下させるという課題もある。

また、ロッドレンズ単体での被写界深度の改善では、レンズの独立性を担保するためにレンズとして機能する部分の領域を小さくせざるを得ず、画像形成に寄与する光量が低下し画像が暗くなる、もしくは必要以上に明るい照明を準備する必要があり、より高速な読み取り系を構成することが難しいという課題もある。

特許文献３で示される技術では、特許文献２での媒体位置変化に伴う解像度、明るさの均一性は確保できる。しかし、特許文献３で示される技術では、特許文献２と比較してさらにレンズとして機能する部分の領域を小さくせざるを得ず、画像形成に寄与する光量が低下し画像が暗くなる、もしくは必要以上に明るい照明を準備する必要があり、より高速な読み取り系を構成することが難しいという課題がある。

また、特許文献２及び特許文献３で示される技術では、レンズの基本的な特性を変化させる必要があるため、検査用途などで要求される様々な動作距離（レンズ端から読み取り媒体までの距離）へ対応することが難しいという課題もある。

この開示は、上記のような課題を解消するためになされたもので、レンズ体の基本的な特性を変えること必須とせずとも、被写界深度を拡大（被写界深度を改善）することが容易な画像読取装置に関するものである。

この開示に係る画像読取装置は、レンズ体が主走査方向に沿ってアレイ状に配列されたレンズ体アレイと、前記レンズ体が収束した光をそれぞれ受光するセンサ素子が前記主走査方向に沿ってアレイ状に配列されたセンサ素子アレイと、前記レンズ体アレイと前記センサ素子アレイとの間に配置され、前記レンズ体同士の像の重なりを防ぐ重なり防止部とを有し、前記重なり防止部である、特定光阻止部材を有するスリット部、又は、前記重なり防止部である光透過円柱部を備えたことを特徴とするものである。

以上のように、この開示によれば、光路制限することで、低入射角で入射する光（特定光）がセンサ素子４側へ直接入射することを防止することで、光量の低下を抑えながら、被写界深度を拡大（被写界深度を改善）することができる画像読取装置を得ることができる。

実施の形態１に係る画像読取装置の構成図である。 画像読取装置の画像の重なりを示す図である。 画像読取装置の画像の重なりを示す図である。 実施の形態１に係る画像読取装置の重なり防止部（光路制限用の部材）を説明する構成図である。 実施の形態１に係る画像読取装置のレンズ体アレイ、重なり防止部、センサ素子アレイを示す構成図である。 実施の形態１に係る画像読取装置のレンズ体アレイ、重なり防止部を示す構成図である。 実施の形態１に係る画像読取装置の重なり防止部を示す構成図である。 実施の形態１に係る画像読取装置の重なり防止部を示す構成図である。 実施の形態１に係る画像読取装置と比較例の画像読取装置との被写界深度特性を示す図である。 実施の形態１に係る画像読取装置の重なり防止部を示す構成図である。 実施の形態１に係る画像読取装置の重なり防止部を示す構成図である。 実施の形態１に係る画像読取装置の重なり防止部（スリット板及び特定光阻止部材）を示す構成図である。 実施の形態２に係る画像読取装置の重なり防止部（スリット板及び特定光阻止部材）を示す構成図である。 実施の形態３に係る画像読取装置の構成図である。 実施の形態３に係る画像読取装置のレンズ体アレイ、重なり防止部、センサ素子アレイを示す構成図である。

実施の形態１．
以下、実施の形態１について図１から図１２を用いて説明する。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。図１（ａ）は画像読取装置の副走査方向（搬送方向）に沿った面の断面図である。図１（ｂ）は画像読取装置の部分斜視図である。図３（ａ）は画像読取装置の画像の重なりを示す図のうち、レンズ体（ロッドレンズ）単体の図である。図３（ｂ）は画像読取装置の画像の重なりを示す図のうち、レンズ体アレイ（ロッドレンズアレイ）の図である。

図１から図１２において、レンズ体アレイ１は、レンズ体２が画像読取装置の主走査方向に沿ってアレイ状に配列されたものである。主走査方向と副走査方向（搬送方向）とは交差しており、好ましくは、直交している。主走査方向と副走査方向（搬送方向）とは、焦点深度方向（被写界深度方向）と直交している。本願では、レンズ体アレイ１（レンズ体２）の光軸方向は、主走査方向と副走査方向（搬送方向）と、それぞれ直交している場合を例示している。なお、本願では、レンズ体２がロッドレンズ２である場合、つまり、レンズ体アレイ１がロッドレンズアレイ１である場合を例示するが、レンズ体アレイ１は、マイクロレンズアレイ１などでもよい。レンズ体２は、ロッドレンズ２やマイクロレンズ２などの正立等倍光学系のものが好適である。センサ素子アレイ３は、レンズ体２が収束した光をそれぞれ受光するセンサ素子４（センサＩＣ４）が主走査方向に沿ってアレイ状に配列されたものである。スリット部５は、レンズ体アレイ１とセンサ素子アレイ３との間に配置され、レンズ体２同士の像の重なりを防ぐものである。スリット部５のスリット部分が、レンズ体２の光軸ごとに配置されたものを図示しているが、レンズ体２のピッチと同じ数の、スリット部５のスリット部分を並べる必要はない。例えば、レンズ体２の１．５個ごとに、スリット部５のスリット部分が一つであってもよい。スリット部５は、側壁板６、スリット板７、特定光阻止部材８を有している。スリット部５のスリット部分は、側壁板６及びスリット板７で囲われた部分である。スリット部５は、光路制限用の部材である重なり防止部５といえる。図８（ａ）及び図１２（ａ）は、スリット部５の副走査方向（搬送方向）に沿った面の断面図である。図８（ｂ）及び図１２（ｂ）は、スリット部５の主走査方向に沿った面の断面図である。

図１から図１２において、読取対象物９（被照射体９、Ｏｂｊｅｃｔ９）は、文書、紙幣、有価証券等を含むシート状のものや、基板、ウェブ（織物、生地などの、画像、文字、パターンなどの電子情報化する対象が主に表面に存在するものである。読取対象物９は、副走査方向（搬送方向）へ搬送されるものである。光源１０は、読取対象物９へ光を照射するものである。また、レンズ体アレイ１（レンズ体２）は、読取対象物９からの反射光又は透過光を収束するものである。本願では、光源１０がＬＥＤアレイで、光源１０から照射された光由来の読取対象物９からの反射光を収束する場合を例示している。センサ基板１１は、センサ素子アレイ３（センサ素子４）が形成された基板である。筐体１２は、レンズ体アレイ１（レンズ体２）、センサ基板１１（センサ素子アレイ３（センサ素子４））、スリット部５、光源１０を保持又は収納する画像読取装置の筐体である。光源１０やセンサ基板１１は、画像読取装置（筐体１２）の外部にあってもよい。読取対象物９の副走査方向（搬送方向）への搬送は、読取対象物９自体を搬送させてもよいし、画像読取装置（筐体１２）の方を搬送させてもよい。

つまり、実施の形態１に係る画像読取装置は、ロッドレンズアレイ１を中心としてロッドレンズアレイ１の読取中心上の読取対象物９を照明する光源１０とロッドレンズアレイ１で結像された媒体像を電気信号へと変換するセンサ素子アレイ３を持ったラインイメージセンサであるといえる。ここで、実施の形態１に係る画像読取装置（ラインイメージセンサ）おけるスリット部５の必要性と、スリット部５の基本的な機能を詳細に説明する。

まず、スリット部５の必要性を詳細に説明する。ロッドレンズアレイ１を使用したラインイメージセンサの改善すべき点は、課題で説明したように、被写界深度の確保である。結像工学系（レンズ）によって結像される全体の画像は、単体のロッドレンズ２だけで形成されるのではない。図２及び図３に示すように、複数のロッドレンズ２の画像が重なりあって、全体の画像が形成される。

被写界深度低下の主要因は、図２及び図３に示すように、レンズ単体性能よりもレンズをアレイ化したことで、重なり度ｍで規定される数の隣接する個々のレンズで形成される像が正規の位置に重畳されないことである。重なり度ｍは、共役点で一つのロッドレンズ２が画像転写する領域径を、ロッドレンズ２の径で除した値の、１／２の値である。正規の位置に重畳されないことが像のボケとなる。なお、隣り合うロッドレンズ２による画像の重複度を示すパラメータを重なり度ｍで表し、注目するロッドレンズ２の光軸中心からレンズ片側方向に画像重複するレンズ数を示す。

ロッドレンズ２をアレイ上にすることで共役点では、図１に示すように１本のロッドレンズ画像を結像するエリアは重なり度に示す通りレンズ中心から片側レンズｍ本分のエリアとなる。これは１点の像を形成するのに２×ｍ本のロッドレンズ２を経由した光が使われていることになり、共役点での解像度を担保するには全てのレンズ特性が同じでレンズ配置に誤差がなく同一点に画像が結像されることが必要となる。しかし、現実的にはロッドレンズ２それぞれには光学特性に差があり、組立誤差も存在することからロッドレンズ２で転写される画像はわずかに位置ずれを含み、共役点での解像度もロッドレンズ２単体の時よりも光学特性が低下する。

また、図３（ａ）の左方に示すように、読取対象物９とセンサ素子アレイ３との位置関係が、共に共役点にある場合、ロッドレンズ２は正立等倍の像を形成する。しかし、図３（ａ）の右方に示すように、読取対象物９の位置が共役点（この場合は、焦点位置（Ｆｏｃｕｓ面））から離れる（遠ざかる）と、センサ素子アレイ３上では画像が縮小されることになる。この場合、個々のロッドレンズ２の画像が、センサ素子アレイ３上で縮小されることになり、ロッドレンズアレイ１として、センサ素子アレイ３上に結像される像は、個々のロッドレンズ２で少しずつずれることになる。そのため、図３（ｂ）の右方に示すように、図３（ｂ）の左方に示す場合と比較して、ボケ量が大きくなり解像度が低下する。

このように、読取対象物９の位置が共役点（焦点位置）から遠ざかることで解像度が低下することによって生じる被写界深度の低下は、ロッドレンズ２単体の性能が主要因ではない。主要因は、ロッドレンズ２をロッドレンズアレイ１としたことで、前述の重なり度ｍで規定される隣接するロッドレンズ２の特性差や組立誤差による光軸ずれ、読取対象物９が焦点位置からずれることによる画像の拡大縮小により個々のロッドレンズ２で形成される像がセンサ素子アレイ３上の正規の位置で重畳されず、位置ずれを持って結像されることにより、像のボケとなることに起因している。よって、図４に示すように、スリット部５を用いて被写界深度の低下を避ける必要がある。

次に、図５から図９を用いて、実施の形態１に係る画像読取装置のスリット部５の基本的な機能を詳細に説明する。図５及び図６に簡略的に表示しているロッドレンズ２として、日本板硝子製のＳＬＡ（商品名）ＳＬＡ９Ａ−１列品「開口角 ９°、共役長 約８０ｍｍ、レンズ径Φ＝約１．０ｍｍ、重なり度ｍ＝４．２」を使用した。ロッドレンズアレイ１に対してスリット部５を配置した状態が図５及び図６に示す状態である。図７及び図８に示すスリット部５は、主走査方向の長さをＬ、副走査方向の長さをＷ、光軸方向の長さ（高さ）をＨとしている。側壁板６の主走査方向の長さがＬに相当する。スリット板７の光軸方向の長さ（高さ）がＨに相当する。スリット板７は、主走査方向のピッチｅ（Ｐｉｔｃｈ ｅ）は約２．０ｍｍ、スリット板７の厚みＴは０．２ｍｍ、高さＨは２０ｍｍである。

図５から図９に示すスリット部５の壁面は、黒色ベルベット状面として光の反射を極力低減し、スリット部５面に入射した光は反射光、散乱光含め全て遮光できるようにした。つまり、スリット板７及び特定光阻止部材８は、表面が黒色の面であることが好ましい。また、側壁板６は、少なくともスリット板７と連続する面が黒色の面であることが好ましい。さらに、黒色の面は、黒色ベルベット状面であることが好ましい。黒ベルベット状面は、黒色かつ梨地状の面を含むものである。

スリット部５は、各スリット板７をそれぞれ一定の距離に保持するため、側壁板６で固定している。詳しくは、二枚の側壁板６でスリット板７をそれぞれ固定している。そのため、側壁板６は、スペーサ６ともいえる。つまり、側壁板６（スペーサ６）は、主走査方向に延在し、主走査方向と交差する副走査方向において対向する二枚のものである。そして、複数のスリット板７は、副走査方向に沿って二枚の側壁板６の間に配置され、二枚の側壁板６の空間を区切るもので、スリット部５のスリット部分である。図６から図９に示すように、側壁板６は、ロッドレンズアレイ１側が屈曲してスリット板７の副走査方向の端部を一部覆うことで、スリット部５に入射する光を制限してもよい。この場合は、側壁板６における副走査方向に沿った断面がＬ字状の板材となる。

スリット部５の機械的な寸法は、以下の理由で決定することが好ましい。ロッドレンズ２の重なり度（ｍ：共役点で一つのロッドレンズ２が画像転写する領域径をレンズ径Φで割った値の１／２）、及び開口角（θ）としたとき次のようになる。複数形成されたスリット板７の隣り合うもののピッチｅは、重なり度ｍとレンズ径Φとに０．６を乗じた値以下である。光路におけるスリット部５（スリット板７）の長さは、ピッチｅを、ロッドレンズ２の開口角をθとしたときの正接θで除した値以上である。つまり、スリット板７のピッチｅ「ｅ≦０．６×ｍ×Φ」、スリット板６の高さＨ「Ｈ≧ｅ／ｔａｎ（θ）」の関係から、ピッチｅを０．５×ｍ×１ｍｍの約２．０ｍｍ、レンズ開口角の対するマージンをみて、６°までの制約を行い、スリット板６（スリット部５）の高さを２．０／ｔａｎ（６°）≒２０ｍｍとした。なお、スリット板６（スリット部５）の高さは、光軸方向（読取光軸方向）の高さである。この条件における被写界深度特性を図９内の一方の実線で示す。他方の実線は、比較対象の画像読取装置の被写界深度特性である。

図９は画像読取装置の被写界深度特性を示したものであり、解像度５．６８１ｌｐ／ｍｍ（ｌｉｎｅ ｐａｉｒｓ／ｍｍ）に対する値である。図９において、黒い菱形（ｗｉｔｈ Ｓｉｌｔ）は、実施の形態１に係る画像読取装置の画像読取装置の被写界深度特性を示している。同じく黒い丸（Ｎｏｒｍａｌ）は、比較例の画像読取装置の被写界深度特性を示している。詳しくは、実施の形態１に係る画像読取装置の方は、重なり防止部５であるスリット部５を有している（ｗｉｔｈ Ｓｉｌｔ）。一方、比較例の画像読取装置は、重なり防止部５がないものである（Ｎｏｒｍａｌ）。また、図９の縦軸は、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を示し、単位は％である。図９の横軸は、読取対象物９（Ｏｂｊｅｃｔ９）の焦点位置（Ｆｏｃｕｓ面、Ｆｏｃｕｌ Ｐｏｉｎｔ）からの距離を示し、単位はｍｍである。

図９内の実線から、スリット部５を有している画像読取装置は、焦点位置におけるピーク解像度は、若干低下しているものの、読取光軸方向（被写界深度方向）への読取対象部９の位置変動に対しては大きく改善していることが分かる（図９において、左方の破線で囲った部分に対して、右方の破線で囲った部分を参照することで分かる）。被写界深度は、約三倍の領域が得られる。但し、スリット板６（スリット部５）の黒ベルベット状面の反射率が大きな場合は、その反射の影響で折り返し画像が薄く発生するため、黒ベルベット状面（スリット部５の表面）の状態の管理が必要である。前述のとおり、黒ベルベット状面は、黒色かつ梨地状の面を含むものである。

実施の形態１に係る画像読取装置では、より安定的な遮光状態を得るため、これまで説明したスリット部５へ、図１０から図１２に示すようなスリット部５に特定光阻止部材８をさらに形成することが好ましい。特定光阻止部材８は、スリット板７に、主走査方向へ突出して形成され、ロッドレンズ２の開口角以下の角度で入射してくる特定光のセンサ素子４への入射を防ぐものである。詳しくは、特定光阻止部材８は、スリット部５の表面（壁面）へ低入射角で入射する光（特定光）がセンサ素子４側へ直接入射することを機械的な形状で防止するものである。特定光阻止部材８は、一方の側壁板６と他方の側壁板６との間に亘された梁状の部材８である。梁状の部材８（特定光阻止部材８）は、側壁板６と不連続であってもよい。好ましくは、特定光阻止部材８は、センサ素子４側の部分に対してロッドレンズ２側の部分の方が突出している部材であるが、この詳細は実施の形態２で説明する。

例えば、図１０から図１２に示すような特定光阻止部材８は、ロッドレンズ２の光軸に沿ってスリット板７に複数形成されている。詳しくは、黒色に表面処理を行ったスリット板７の壁面に黒色の梁（特定光阻止部材８）を読取光軸方向（読取光軸と垂直方向）に等間隔で設けた構造である。この構造によって、特定光阻止部材８（梁の部分）へ入射した低入射角光がロッドレンズ２の方向に反射されて、センサ素子４方向に入射することが防止される。一定数の特定光阻止部材８（梁状の部材）を設けることで、ロッドレンズ２の径約１ｍｍから出射されるレンズ出射角９°以下の光を遮光制御することが可能である。

図１２にあるように、特定光阻止部材８（梁状の部材）の厚みｄ（光軸方向の長さｄ）は０．１ｍｍ、高さａ（主走査方向の長さａ、又は、主走査方向へ突出した高さａ）は０．１ｍｍ、ピッチｆ（Ｐｉｔｃｈ ｆ、間隔ｆ）は０．５５ｍｍである。スリット板７の厚みＴは０．２ｍｍである。特定光阻止部材８（梁状の部材）の高さａ（主走査方向の長さａ、又は、主走査方向へ突出した高さａ）と、ピッチｆとは、ロッドレンズ２の開口角θに依存している。すなわち、高さａと、ピッチｆとは、「ａ／ｆ≧ｔａｎ（θ）」の関係を満たすことが好ましい。

特定光阻止部材８（梁状の部材）によって、スリット部５の表面（壁面）の状態の影響が出にくく、安定した特性を得ることが可能となっている。特定光阻止部材８（梁状の部材）を設けた場合でも、焦点位置におけるピーク解像度は、若干低下しているが、読取光軸方向への読取対象部９の位置変動に対しては大きく改善する。被写界深度は、約三倍の領域が得られる。

実施の形態２．
実施の形態２について、図１３を用いて説明する。実施の形態１と共通している部分の説明は省略する場合がある。また、図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。実施の形態２に係る画像読取装置は、図１３に示すように、特定光阻止部材８が、センサ素子４側の部分に対してロッドレンズ２側の部分の方が突出している部材（梁状の部材）である場合である。換言すると、特定光阻止部材８（梁状の部材）の高さａ（主走査方向の長さａ、又は、主走査方向へ突出した高さａ）が、センサ素子４側の方がロッドレンズ２側の方よりも低いといえる。好ましくは、主走査方向と光軸方向とが交差する仮想断面における特定光阻止部材８の形状が、直角三角形である。この直角三角形の斜辺は厳密な意味での直線でなくてもよく、円弧状でもよい。なお、実施の形態１に係る画像読取装置の特定光阻止部材８は、主走査方向と光軸方向とが交差する仮想断面における特定光阻止部材８の形状が、矩形である。

このような実施の形態２に係る画像読取装置の特定光阻止部材８を用いることで、特定光阻止部材８の外形である直角三角形の斜辺が光軸方向に対して傾いているため、特定光阻止部材８によるセンサ素子４側への光の反射をさらに抑制することができる。このため、実施の形態２に係る画像読取装置における、特定光阻止部材８（梁状の部材）の厚みｄ（光軸方向の長さｄ）、ピッチｆ（Ｐｉｔｃｈ ｆ、間隔ｆ）、特定光阻止部材８を含むスリット板７の全体の主走査方向の長さｔ、特定光阻止部材８（梁状の部材）の高さａ（主走査方向の長さａ、又は、主走査方向へ突出した高さａ）を実施の形態１に係る画像読取装置と同様にした場合、特定光阻止部材８（梁状の部材）の高さａがセンサ素子４側の方が短いため、より安定した被写界深度改善、画像品質の安定した画像読取装置が得られる。なお、実施の形態２に係る画像読取装置においても「ａ／ｆ≧ｔａｎ（θ）」の関係を満たすことが好ましい。

実施の形態３．
実施の形態３について、図１４及び図１５を用いて説明する。実施の形態１及び２と共通している部分の説明は省略する場合がある。また、図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。図１４（ａ）は画像読取装置の副走査方向（搬送方向）に沿った面の断面図である。図１４（ｂ）は画像読取装置の部分斜視図である。図１４及び図１５において、光透過円柱部１３（重なり防止部１３）及び光透過円柱アレイ１４は、実施の形態１及び２におけるスリット部５（重なり防止部５）に相当するもので、光路制限用の部材である。

実施の形態１及び２に係る画像読取装置においては、重なり防止部５としてスリット部５を有していたが、実施の形態３に係る画像読取装置は、スリット部５（重なり防止部５）に代えて、光透過円柱部１３（重なり防止部１３）を有するものである。光透過円柱部１３（重なり防止部１３）は、レンズ体アレイ１とセンサ素子アレイ３との間に配置され、レンズ体２の光軸ごとに配置され、レンズ体同士の像の重なりを防ぐものである。実施の形態１から３に係る画像読取装置のその他の構成は同じである。光透過円柱部１３（重なり防止部１３）の図示は省略する。

光透過円柱部１３は、主走査方向に沿ってアレイ状に複数配列され、光透過円柱部１３とレンズ体２とが一対一で対応し、互いの底面を対向させて配置されている。すなわち、光透過円柱部１３の底面のうち、センサ素子４と反対側の底面と、レンズ体２の底面のうち、センサ素子４側の底面とが対向している。
レンズ体２の底面とは、ロッドレンズ２であれば円柱の底面である。レンズ体２の底面とは、マイクロレンズ２であれば光軸を共用するレンズ群を支持する部材が仮想的な筒状になるので、筒状の部分の底面である。つまり、レンズ体２の底面とは、センサ素子４側のレンズ体２の面とを包含した表現であるといえる。また、光透過円柱部１３の光軸とレンズ体２の光軸とは、一致しており、光透過円柱部１３の光軸の方向の長さを調整することで、レンズ体２同士の像の重なりを防ぐものである。

詳しくは、レンズ体アレイ１（ロッドレンズアレイ１）は、レンズ体２（ロッドレンズ２）が主走査方向に沿ってアレイ状に配列されていることと同様に、光透過円柱部１３は、主走査方向に沿ってアレイ状に配列されている。これを光透過円柱アレイ１４と称してもよい。光透過円柱部１３は、ロッドレンズ２と同径の円柱で光が透過するものである。また、光透過円柱部１３は、屈折率及び透過率が均一である。光透過円柱部１３の円柱側面に拡散防止処理及び反射防止処理の少なくとも一方を施したガラス製又は樹脂製が好ましい。光透過円柱部１３は、歪が無いものが好ましい。

光透過円柱部１３とロッドレンズ２とは一対一で対応して、互いの底面を対向させて配置される。また、光透過円柱部１３の光軸とロッドレンズ２の光軸とが一致している。このようにすることで、ロッドレンズ２から出た光を光透過円柱部１３によって制限することができる。つまり、光透過円柱部１３（重なり防止部１３）は、光路制限用の部材といえる。ロッドレンズ２間の分離（画像の重なり）は、光透過円柱部１３の長さで調整することができる。

以上、実施の形態１から３に係る画像読取装置は、光透過円柱部５又は光透過円柱部１３によって、光路制限することで、低入射角で入射する光（特定光）がセンサ素子４側へ直接入射することを防止することができる。そのため、レンズ体の基本的な特性を変えること必須とせずとも、安定した被写界深度改善、画像品質の安定した画像読取装置が得られる。

１・・レンズ体アレイ（ロッドレンズアレイ）、２・・レンズ体（ロッドレンズ）、３・・センサ素子アレイ、４・・センサ素子（センサＩＣ）、５・・スリット部（重なり防止部）、６・・側壁板（スペーサ）、７・・スリット板、８・・特定光阻止部材（梁状の部材）、９・・読取対象物（被照射体、Ｏｂｊｅｃｔ）、１０・・光源、１１・・センサ基板、１２・・筐体、１３・・光透過円柱部（重なり防止部）、１４・・光透過円柱アレイ。

図１から図１２において、レンズ体アレイ１は、レンズ体２が画像読取装置の主走査方向に沿ってアレイ状に配列されたものである。主走査方向と副走査方向（搬送方向）とは交差しており、好ましくは、直交している。主走査方向と副走査方向（搬送方向）とは、焦点深度方向（被写界深度方向）と直交している。本願では、レンズ体アレイ１（レンズ体２）の光軸方向は、主走査方向と副走査方向（搬送方向）と、それぞれ直交している場合を例示している。なお、本願では、レンズ体２がロッドレンズ２である場合、つまり、レンズ体アレイ１がロッドレンズアレイ１である場合を例示するが、レンズ体アレイ１は、マイクロレンズアレイ１などでもよい。レンズ体２は、ロッドレンズ２やマイクロレンズ２などの正立等倍光学系のものが好適である。センサ素子アレイ３は、レンズ体２が収束した光をそれぞれ受光するセンサ素子４（センサＩＣ４）が主走査方向に沿ってアレイ状に配列されたものである。スリット部５は、レンズ体アレイ１とセンサ素子アレイ３との間に配置され、レンズ体２同士の像の重なりを防ぐものである。スリット部５のスリット部分が、レンズ体２の光軸ごとに配置されたものを図示しているが、レンズ体２のピッチと同じ数の、スリット部５のスリット部分を並べる必要はない。例えば、レンズ体２の１．５個ごとに、スリット部５のスリット部分が一つであってもよい。スリット部５は、側壁板６、スリット板７、特定光阻止部材８を有している。スリット部５のスリット部分は、側壁板６及びスリット板７で囲われた部分である。スリット部５は、光路制限用の部材である重なり防止部５といえる。図８（ａ）及び図１１（ａ）は、スリット部５の副走査方向（搬送方向）に沿った面の断面図である。図８（ｂ）及び図１１（ｂ）は、スリット部５の主走査方向に沿った面の断面図である。

図５から図８に示すスリット部５の壁面は、黒色ベルベット状面として光の反射を極力低減し、スリット部５面に入射した光は反射光、散乱光含め全て遮光できるようにした。つまり、スリット板７及び特定光阻止部材８は、表面が黒色の面であることが好ましい。また、側壁板６は、少なくともスリット板７と連続する面が黒色の面であることが好ましい。さらに、黒色の面は、黒色ベルベット状面であることが好ましい。黒ベルベット状面は、黒色かつ梨地状の面を含むものである。

スリット部５は、各スリット板７をそれぞれ一定の距離に保持するため、側壁板６で固定している。詳しくは、二枚の側壁板６でスリット板７をそれぞれ固定している。そのため、側壁板６は、スペーサ６ともいえる。つまり、側壁板６（スペーサ６）は、主走査方向に延在し、主走査方向と交差する副走査方向において対向する二枚のものである。そして、複数のスリット板７は、副走査方向に沿って二枚の側壁板６の間に配置され、二枚の側壁板６の空間を区切るもので、スリット部５のスリット部分である。図６から図８に示すように、側壁板６は、ロッドレンズアレイ１側が屈曲してスリット板７の副走査方向の端部を一部覆うことで、スリット部５に入射する光を制限してもよい。この場合は、側壁板６における副走査方向に沿った断面がＬ字状の板材となる。

スリット部５の機械的な寸法は、以下の理由で決定することが好ましい。ロッドレンズ２の重なり度（ｍ：共役点で一つのロッドレンズ２が画像転写する領域径をレンズ径Φで割った値の１／２）、及び開口角（θ）としたとき次のようになる。複数形成されたスリット板７の隣り合うもののピッチｅは、重なり度ｍとレンズ径Φとに０．６を乗じた値以下である。光路におけるスリット部５（スリット板７）の長さは、ピッチｅを、ロッドレンズ２の開口角をθとしたときの正接θで除した値以上である。つまり、スリット板７のピッチｅ「ｅ≦０．６×ｍ×Φ」、スリット板７の高さＨ「Ｈ≧ｅ／ｔａｎ（θ）」の関係から、ピッチｅを０．５×ｍ×１ｍｍの約２．０ｍｍ、レンズ開口角の対するマージンをみて、６°までの制約を行い、スリット板７（スリット部５）の高さを２．０／ｔａｎ（６°）≒２０ｍｍとした。なお、スリット板７（スリット部５）の高さは、光軸方向（読取光軸方向）の高さである。この条件における被写界深度特性を図９内の一方の実線で示す。他方の実線は、比較対象の画像読取装置の被写界深度特性である。

図９内の実線から、スリット部５を有している画像読取装置は、焦点位置におけるピーク解像度は、若干低下しているものの、読取光軸方向（被写界深度方向）への読取対象部９の位置変動に対しては大きく改善していることが分かる（図９において、左方の破線で囲った部分に対して、右方の破線で囲った部分を参照することで分かる）。被写界深度は、約三倍の領域が得られる。但し、スリット板７（スリット部５）の黒ベルベット状面の反射率が大きな場合は、その反射の影響で折り返し画像が薄く発生するため、黒ベルベット状面（スリット部５の表面）の状態の管理が必要である。前述のとおり、黒ベルベット状面は、黒色かつ梨地状の面を含むものである。

Claims (13)

1. レンズ体が主走査方向に沿ってアレイ状に配列されたレンズ体アレイと、前記レンズ体が収束した光をそれぞれ受光するセンサ素子が前記主走査方向に沿ってアレイ状に配列されたセンサ素子アレイと、前記レンズ体アレイと前記センサ素子アレイとの間に配置され、前記レンズ体同士の像の重なりを防ぐ重なり防止部とを有し、前記重なり防止部であるスリット部は、
   前記主走査方向に延在し、前記主走査方向と交差する副走査方向において対向する二枚の側壁板と、前記副走査方向に沿って前記二枚の側壁板の間に配置され、前記二枚の側壁板の空間を区切る複数のスリット板と、前記スリット板に前記主走査方向へ突出して形成され、前記レンズ体の開口角以下の角度で入射してくる特定光の前記センサ素子への入射を防ぐ特定光阻止部材とを備えたことを特徴とする画像読取装置。
2. 前記特定光阻止部材は、一方の前記側壁板と他方の側壁板との間に亘された梁状の部材であることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記特定光阻止部材は、前記センサ素子側の部分に対して前記レンズ体側の部分の方が突出している部材であることを特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
4. 前記梁状の部材は、前記側壁板と不連続であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像読取装置。
5. 前記特定光阻止部材は、前記光軸に沿って前記スリット板に複数形成されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像読取装置。
6. 複数形成された前記スリット板の隣り合うものの間隔Ｐは、重なり度ｍに０．６を乗じた値以下であることを特徴とする請求項５に記載の画像読取装置。
7. 光路における前記スリット部の長さは、前記間隔Ｐを、前記開口角をθとしたときの正接θで除した値以上であることを特徴とする請求項６に記載の画像読取装置。
8. 前記スリット板及び前記特定光阻止部材は、表面が黒色の面であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の画像読取装置。
9. 前記側壁板は、少なくとも前記スリット板と連続する面が黒色の面であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の画像読取装置。
10. 前記黒色の面は、黒色ベルベット状面であることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の画像読取装置。
11. レンズ体が主走査方向に沿ってアレイ状に配列されたレンズ体アレイと、前記レンズ体が収束した光をそれぞれ受光するセンサ素子が前記主走査方向に沿ってアレイ状に配列されたセンサ素子アレイと、前記レンズ体アレイと前記センサ素子アレイとの間に配置され、前記レンズ体の光軸ごとに配置され、前記レンズ体同士の像の重なりを防ぐ重なり防止部とを有し、前記重なり防止部である光透過円柱部は、
    前記主走査方向に沿ってアレイ状に複数配列され、前記光透過円柱部と前記レンズ体とが一対一で対応し、互いの底面を対向させて配置され、
    前記光透過円柱部の光軸と前記レンズ体の光軸とは、一致しており、前記光透過円柱部の光軸の方向の長さを調整することで、前記レンズ体同士の像の重なりを防ぐことを特徴とする画像読取装置。
12. 前記光透過円柱部は、前記レンズ体と同径の円柱であることを特徴とする請求項１１に記載の画像読取装置。
13. 前記光透過円柱部は、側面に拡散防止処理及び反射防止処理の少なくとも一方を施したものであることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の画像読取装置。

Images