KR101979455B1

KR101979455B1 - 결상 광학 소자, 결상 광학 어레이 및 화상 판독 장치

Info

Publication number: KR101979455B1
Application number: KR1020120005564A
Authority: KR
Inventors: 다카시 다케다
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2012-01-18
Publication date: 2019-05-16
Also published as: US8649070B2; CN102608680A; TWI553347B; US20120188615A1; KR20120085198A; TW201241477A; CN102608680B

Abstract

(과제) 간소한 구성이고, 더구나 높은 정밀도의 위치 맞춤을 필요로 하지 않고서 물체의 밝은 정립상을 결상한다.
(해결 수단) 원고(물체) OB로부터 출사되는 광선이 입사되는 제 1 렌즈면 S1을 갖는 입사부와, 광선을 출사하는 제 2 렌즈면 S3을 갖는 출사부와, 입사부와 출사부를 각도를 갖고 연결하는 굴곡부가 투명 매체로 일체로 성형되어 있다. 또한, 굴곡부는 제 1 렌즈면 S1에 입사된 입사 광선을 반사시켜 제 2 렌즈면 S3에 도광하는 반사면 S2를 갖고 있다. 그리고, 입사 광선을 입사부, 굴곡부 및 출사부 중 하나에 집광시켜 물체의 중간상을 형성함과 아울러, 제 2 렌즈면 S3의 출사측에 중간상을 결상하여 물체의 정립상을 형성한다.

Description

결상 광학 소자, 결상 광학 어레이 및 화상 판독 장치{IMAGE FORMING OPTICAL ELEMENT, IMAGE FORMING OPTICAL ARRAY AND IMAGE READING DEVICE}

본 발명은 물체의 정립상을 형성하는 결상 광학 소자 및 결상 광학 어레이, 및 상기 결상 광학 소자를 이용하여 물체의 화상을 판독하는 화상 판독 장치에 관한 것이다.

일본 특허 출원 번호 2011-010591(2011년 1월 21일 출원), 2010-010592(2011년 1월 21일 출원), 2011-010593(2011년 1월 21일 출원), 2011-010746(2011년 1월 21일 출원), 2010-010747(2011년 1월 21일 출원)의 모든 내용은 여기에 참조로서 명확히 포함된다.

이미지 스캐너, 팩시밀리, 복사기, 금융 단말 장치 등에는, 콘택트 이미지 센서(Contact Image Sensor) 모듈(이하, 「CIS 모듈」이라고 한다)이 화상 판독 장치로서 이용되고 있다. 이 CIS 모듈은, 판독 대상물에 광을 조사하는 광원부와, 판독 대상물의 정립 등배상(正立等倍像)을 결상하는 결상 광학부와, 결상 광학부에서 결상된 정립 등배상을 판독하는 광학 센서를 갖고 있고, 결상 광학부와 광학 센서의 배치 관계는 고정화되어 있었다. 이것이 광학 센서의 설치 자유도를 저하시키는 주요인의 하나가 되고 있었다. 그래서, 예컨대 특허 문헌 1에 기재된 바와 같이, 루프 프리즘 렌즈 어레이의 결상측에 반사 부재를 배치하고, 결상측 광축을 구부리는 것에 의해, 광학 센서를 설치 가능한 위치 범위가 대폭 넓어지는 것이 제안되어 있다.

(선행 기술 문헌)

(특허 문헌)

(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 제2000-66134호 공보

그러나, 루프 프리즘 렌즈 어레이에서는, 물체측 렌즈면과 결상측 렌즈면이 직교 배치됨과 아울러, 2개의 렌즈의 광축을 포함하는 평면에 대하여 45°가 되도록 능선이 배치되는 구조를 채용했기 때문에, 결상 광학부의 복잡화를 피할 수 없다. 또한, 판독 대상물의 정립상을 양호하게 얻기 위해서는, 능선의 위치를 높은 정밀도로 위치 결정함과 아울러, 반사 부재와의 상대 위치 관계를 높은 정밀도로 조정할 필요가 있다.

본 발명에 따른 몇 개의 형태는, 간소한 구성이고, 더구나 높은 정밀도의 위치 맞춤을 필요로 하지 않는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

[적용예 1]

본 적용예에 따른 결상 광학 소자는, 물체로부터 출사되는 광선이 입사되는 제 1 렌즈면을 갖는 입사부와, 광선을 출사하는 제 2 렌즈면을 갖는 출사부와, 상기 입사부와 상기 출사부를 각도를 갖고 연결하는 굴곡부가 투명 매체로 일체로 성형되고, 상기 굴곡부는 상기 제 1 렌즈면에 입사된 입사 광선을 반사시켜 상기 제 2 렌즈면에 도광하는 반사면을 갖고, 상기 입사부, 상기 굴곡부 및 상기 출사부 중 어느 하나에 상기 물체의 중간상을 형성함과 아울러, 상기 중간상을 결상하여 상기 물체의 정립상을 상기 제 2 렌즈면의 출사측에 형성하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 결상 광학 소자는, 제 1 렌즈면을 갖는 입사부와 제 2 렌즈면을 갖는 출사부가 각도를 갖고 굴곡부에 의해 연결되도록, 투명 매체로 일체로 성형되어 있다. 또한, 굴곡부에는 반사면이 마련되고, 제 1 렌즈면을 통해 렌즈에 입사되는 광선이 굴곡부의 반사면에 의해 반사되어 제 2 렌즈면에 도광된다. 이와 같이 입사 광선은 결상 광학 소자 내에서 꺾이면서 결상 광학 소자 내를 진행한다. 그리고, 입사 광선은 입사부, 굴곡부 및 출사부 중 하나에 중간상을 형성함과 아울러, 그 중간상이 제 2 렌즈면에 의해 결상되어 물체의 정립상이 형성된다.

따라서, 결상 광학 소자는 입사부, 출사부 및 반사면을 포함하는 굴곡부가 일체로 성형되어 있기 때문에, 이러한 결상 광학 소자를 장치 등에 설치할 때에, 입사부, 출사부 및 굴곡부의 상대 위치를 각각 맞출 필요가 없어, 결상 광학 소자의 고도한 위치 맞춤이 불필요하게 되기 때문에, 결상 광학 소자를 간소하게 구성할 수 있다.

[적용예 2]

상기 적용예에 따른 결상 광학 소자에 있어서, 상기 굴곡부의 외주면에 반사막이 배치되어 상기 반사면이 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의하면, 입사부 및 출사부와 일체로 성형된 굴곡부의 외주부에 반사막이 배치되기 때문에, 입사부, 반사막 및 출사부의 상대적인 위치 관계는 정밀하게 형성할 수 있다.

[적용예 3]

상기 적용예에 따른 결상 광학 소자에 있어서, 상기 굴곡부의 외주면은 평면 형상을 가짐과 아울러, 상기 제 1 렌즈면과 상기 제 2 렌즈면은 서로 대칭인 면 형상을 갖고, 같은 배율로 상기 물체의 정립상을 결상하는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의하면, 대칭인 면 형상을 갖는 것에 의해 정립 등배상을 정밀하게 형성할 수 있다.

[적용예 4]

상기 적용예에 따른 결상 광학 소자에 있어서, 상기 굴곡부의 외주면은 곡면 형상을 갖는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의하면, 반사면이 곡면이 되어 파워를 갖기 때문에, 결상 광학 소자의 소형화나 결상 성능의 향상에 기여할 수 있다.

[적용예 5]

본 적용예에 따른 결상 광학 어레이는, 상기 기재의 결상 광학 소자가 복수개 일체적으로 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

따라서, 결상 광학 소자는 입사부, 출사부 및 반사면을 포함하는 굴곡부가 일체로 성형되어 있기 때문에, 이러한 결상 광학 소자를 결상 광학 어레이에 설치할 때에, 입사부, 출사부 및 굴곡부의 상대 위치를 각각 맞출 필요가 없어, 결상 광학 소자의 고도한 위치 맞춤이 불필요하게 되기 때문에, 결상 광학 소자를 간소하게 구성할 수 있고, 또한 입사부로부터 출사부에 이르는 광로 내는 공기가 존재하지 않기 때문에 광의 이용 효율이 저하되지 않고서, 결상 광학계에 의한 물체의 정립상을 용이하게 또한 효율적으로 형성할 수 있다.

[적용예 6]

상기 적용예에 따른 결상 광학 어레이에 있어서, 상기 복수의 렌즈를 일체로 성형하여 렌즈 어레이가 형성되고, 상기 복수의 반사막은 상기 복수의 굴곡부의 외주면에 일체적으로 마련하더라도 좋다.

[적용예 7]

상기 적용예에 따른 결상 광학 어레이에 있어서, 상기 제 1 렌즈면 및 상기 제 2 렌즈면 중 적어도 한쪽은, 상기 결상 광학 소자가 배열되는 배열 방향과 상기 배열 방향과 직교하는 직교 방향에서 다른 면 형상을 갖는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의하면, 배열 방향 및 직교 방향에서 곡률을 다르게 하는 것에 의해 MTF(Modulation Transfer Function)의 개선을 용이하게 도모할 수 있어, 높은 정밀도의 결상 성능을 얻을 수 있다.

[적용예 8]

본 적용예에 따른 화상 판독 장치는, 물체에 광을 조사하는 광원부와, 상기 기재의 결상 광학 소자와, 상기 결상 광학 소자에 의해 결상되는 정립상을 판독하는 판독부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 결상 광학 소자는 입사부, 출사부 및 반사면을 포함하는 굴곡부가 일체로 성형되어 있기 때문에, 이러한 결상 광학 소자를 화상 판독 장치에 설치할 때에, 입사부, 출사부 및 굴곡부의 상대 위치를 각각 맞출 필요가 없어, 결상 광학 소자의 고도한 위치 맞춤이 불필요하게 되기 때문에, 결상 광학 소자를 간소하게 구성할 수 있고, 또한 입사부로부터 출사부에 이르는 광로 내는 공기가 존재하지 않기 때문에 광의 이용 효율이 저하되지 않고서, 결상 광학계에 의한 물체의 정립상을 용이하게 또한 효율적으로 형성할 수 있다.

[적용예 9]

상기 적용예에 따른 결상 광학 소자는, 상기 반사면은, 광을 전반사하는 전반사면인 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 입사부로부터 출사부에 이르는 광로 내는 공기가 존재하지 않기 때문에 광의 이용 효율의 저하를 억제할 수 있다.

[적용예 10]

상기 적용예에 따른 결상 광학 소자는, 상기 전반사면은 평면 형상을 가짐과 아울러, 상기 제 1 렌즈면과 상기 제 2 렌즈면은 서로 대칭인 면 형상을 갖고, 같은 배율로 상기 물체의 정립상을 결상하는 것이 바람직하다.

[적용예 11]

상기 적용예에 따른 결상 광학 소자는, 상기 전반사면은 곡면 형상을 갖는 것이 바람직하다.

[적용예 12]

상기 적용예에 따른 결상 광학 어레이는, 상기 기재의 결상 광학 소자가 복수개 일체적으로 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

[적용예 13]

상기 적용예에 따른 결상 광학 어레이는, 상기 입사측 렌즈면 및 상기 제 2 렌즈면 중 적어도 한쪽은, 상기 결상 광학 소자가 배열되는 배열 방향과 상기 배열 방향과 직교하는 직교 방향에서 다른 면 형상을 갖는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의하면, 배열 방향 및 직교 방향에서 곡률을 다르게 하는 것에 의해 MTF의 개선을 용이하게 도모할 수 있어, 높은 정밀도의 결상 성능을 얻을 수 있다.

[적용예 14]

상기 적용예에 따른 화상 판독 장치는, 물체에 광을 조사하는 광원부와, 상기 기재의 결상 광학 소자와, 상기 결상 광학 소자에 의해 결상되는 정립상을 판독하는 판독부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

[적용예 15]

상기 적용예에 따른 결상 광학 소자는, 상기 물체의 중간상의 형성 위치는 상기 반사면과 상기 제 2 렌즈면의 사이인 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의하면, 제 1 렌즈면과 중간상의 사이에서 반사면에 의해 입사 광선을 꺾고 있기 때문에, 물체로부터 제 1 렌즈면으로 향하는 방향에서 결상 광학 소자를 박형화할 수 있다. 예컨대 입사 광선을 반사면에서 거의 직각으로 꺾을 수 있어, 다시 말해 입사부와 출사부를 서로 거의 직교시켜 배치할 수 있어, 결상 광학 소자의 박형화가 가능해진다.

[적용예 16]

상기 적용예에 따른 결상 광학 소자는, 상기 굴곡부의 외주면에 반사막이 배치되어 상기 반사면이 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의하면, 반사면에 반사막을 형성하는 것에 의해, 높은 반사 효율을 얻을 수 있기 때문에, 반사시에 생기는 광량의 손실을 저감할 수 있다.

[적용예 17]

상기 적용예에 따른 결상 광학 소자는, 상기 입사 광선을 전반사시키는 전반사면이 상기 반사면으로서 상기 굴곡부에 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의하면, 반사면에서는 전반사를 이용하기 때문에, 광량의 손실을 저감할 수 있다.

[적용예 18]

상기 적용예에 따른 결상 광학 소자는, 상기 반사면은 평면 형상을 가짐과 아울러, 상기 제 1 렌즈면과 상기 제 2 렌즈면은 서로 대칭인 면 형상을 갖고, 같은 배율로 상기 물체의 정립상을 형성하는 것이 바람직하다.

[적용예 19]

상기 적용예에 따른 결상 광학 소자는, 상기 반사면은 곡면 형상을 갖는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의하면, 반사면이 곡면 형상을 가져 파워를 갖기 때문에, 결상 광학 소자의 소형화나 결상 성능의 향상에 기여할 수 있다.

[적용예 20]

상기 적용예에 따른 결상 광학 어레이는, 상기 기재의 결상 광학 소자가 복수개 일체적으로 배열된 것을 특징으로 한다.

[적용예 21]

상기 적용예에 따른 결상 광학 어레이는, 상기 제 1 렌즈면 및 상기 제 2 렌즈면 중 적어도 한쪽은, 상기 결상 광학 소자가 배열되는 배열 방향과 상기 배열 방향과 직교하는 직교 방향에서 다른 면 형상을 갖는 것이 바람직하다.

[적용예 22]

도 1은 본 발명에 따른 화상 판독 장치의 제 1 실시 형태인 CIS 모듈을 나타내는 부분 단면 사시도.
도 2는 CIS 모듈에서의 입사측 애퍼처(aperture) 부재, 렌즈 어레이 및 출사측 애퍼처 부재를 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 화상 판독 장치의 제 2 실시 형태인 CIS 모듈을 나타내는 부분 단면 사시도.
도 4는 CIS 모듈에서의 입사측 애퍼처 부재, 렌즈 어레이 및 출사측 애퍼처 부재를 나타내는 사시도.
도 5는 렌즈면과 반사면의 조합을 나타내는 도면.
도 6은 변형(variation) 1의 한 구체예를 나타내는 광선도.
도 7은 변형 1의 렌즈 데이터를 나타내는 도면.
도 8은 렌즈면의 면 형상을 정의하는 수식을 나타내는 도면.
도 9는 변형 1에 있어서의 렌즈면의 면 형상을 부여하는 데이터를 나타내는 도면.
도 10은 변형 1의 다른 구체예를 나타내는 광선도.
도 11은 다른 구체예의 렌즈 데이터를 나타내는 도면.
도 12는 다른 구체예에 있어서의 렌즈면의 면 형상을 부여하는 데이터를 나타내는 도면.
도 13은 본 발명에 따른 화상 판독 장치의 제 3 실시 형태인 렌즈 어레이를 나타내는 사시도.
도 14는 본 발명에 따른 화상 판독 장치의 제 4 실시 형태인 렌즈 어레이를 나타내는 사시도.

다음으로 본 발명의 실시예를 나타내지만, 본 발명은 원래 하기 실시예에 의해 제한을 받는 것이 아니고, 상기, 하기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당하게 변경을 가하여 실시하는 것도 물론 가능하며, 그것들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

도 1은 본 발명에 따른 화상 판독 장치의 제 1 실시 형태인 CIS 모듈을 나타내는 부분 단면 사시도이다. 또한, 도 2는 도 1의 CIS 모듈에서의 입사측 애퍼처 부재, 렌즈 어레이 및 출사측 애퍼처 부재를 나타내는 사시도이다. 이 CIS 모듈(1)은, 원고 유리 GL상에 탑재된 원고 OB를 판독 대상물로 하여 원고 OB에 인쇄된 화상을 판독하는 장치이며, 원고 유리 GL의 바로 아래에 배치되어 있다. CIS 모듈(1)은, X 방향에서의 원고 OB의 판독 범위보다 길게 연장되는 직육면체 형상의 프레임(2)을 갖고 있고, 이 프레임(2) 내에 광원부(3), 입사측 애퍼처 부재(4), 렌즈 어레이(5), 출사측 애퍼처 부재(6), 센서(7) 및 프린트 회로 기판(8)이 배치되어 있다.

이 프레임(2) 내에 세퍼레이터(21)를 배치하는 것에 의해, 프레임(2)의 내부 공간은, 광원부(3)를 배치하기 위한 상방 공간과, 상방 공간의 아래쪽에 위치하는 하방 공간과, 상방 공간과 하방 공간에 대하여 인접하는 수직 공간으로 구분된다. 그 중 하방 공간과 수직 공간은 연통되고, X 방향에 대하여 직교하는 Y 방향과 상하 방향 Z를 포함하는 단면(이하 「부 주사 단면」이라고 한다)에 있어서 대략 L자 형상을 갖는 연통 공간으로 되어 있다. 이 공간에 입사측 애퍼처 부재(4), 렌즈 어레이(5), 출사측 애퍼처 부재(6) 및 센서(7)가 배치된다.

광원부(3)는, 프린트 회로 기판(8)에 부착된 도시를 생략하는 LED(Light Emitting Diode)를 광원으로 하고, 그 LED로부터 출사된 조명광을 라이트 가이드(31)의 한쪽 단에 주고 있다. 이 라이트 가이드(31)는, 세퍼레이터(21)의 윗면에서 판독 범위와 거의 같은 길이를 갖고, X 방향을 따라 설치되어 있다. LED로부터의 조명광이 라이트 가이드(31)의 한쪽 단에 입사하면 , 그 조명광은 라이트 가이드(31)의 다른 쪽 단을 향해 라이트 가이드(31) 내를 전파한다. 또한, 라이트 가이드(31)의 X 방향 각 부에서는, 이렇게 전파되는 조명광의 일부는, 라이트 가이드(31)의 선단부(32)(광출사면)로부터 원고 유리 GL을 향해 출사되어 원고 유리 GL상의 원고 OB에 조사된다. 이렇게 해서, X 방향으로 연장되는 띠 형상의 조명광은 원고 OB에 조사되고, 원고 OB에서 반사된다.

그 조명광의 조사 위치의 직하 위치에는, 상기한 수직 공간이 마련되어 있고, 그 위 단부에 입사측 애퍼처 부재(4)가 배치되어 있다. 이 입사측 애퍼처 부재(4)는 판독 범위와 거의 같은 길이를 갖고, X 방향을 따라 설치되어 있다. 이 입사측 애퍼처 부재(4)에는, 복수의 관통 구멍(41)이 X 방향으로 일렬로 설치되어 있고, 각각 렌즈 어레이(5)에 마련되는 복수의 입사측 렌즈면 S1에 대한 입사측 애퍼처로서 기능한다. 또, 도 2에 있어서는, 복수의 입사측 애퍼처(41) 중 앞쪽만 애퍼처 전체를 도시하고 있고, 그 밖에 대해서는 입사측 애퍼처(41)의 상방 개구만을 도시하고 있다. 이 점에 관해서는, 뒤에 설명하는 출사측 애퍼처(61)에 대해서도 같다.

이 렌즈 어레이(5)는, 부 주사 단면(YZ 평면)에 있어서 대략 L자 형상을 갖는다. 또한, 이 렌즈 어레이(5)는, 판독 범위와 거의 같은 길이를 갖고, X 방향을 따라 설치되고, 렌즈 어레이(5) 전체가 연통 공간에 삽입 가능하게 되어 있다. 보다 자세하게는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 렌즈 어레이(5)는, 상하 방향 Z를 따라 설치된 입사부(51)와, 수평 방향을 따라 설치된 출사부(53)와, 입사부(51)와 출사부(53)를 서로 각도를 갖게 하여, 예컨대 거의 직교시키면서 연결하는 굴곡부(연결부)(52)를 갖고 있고, 조명광에 대하여 광투과성을 갖는 수지나 유리 등의 투명 매체에 의해 일체로 성형되어 있다.

입사부(51)의 상면에는, 도 2에 나타내는 바와 같이 입사측 애퍼처(41)와 1대1로 대응하도록, 입사측 렌즈면 S1이 X 방향으로 애퍼처(41)와 동일 피치로, 또한 일렬로 설치되어 있다. 원고 OB에서 반사된 광선 중 각 입사측 애퍼처(41)를 통과한 광선은, 그에 대응하는 입사측 렌즈면 S1에 입사되고, 입사측 렌즈면 S1에 의해 수속되면서 입사부(51)로부터 연결부(52)로 나아간다.

이 연결부(52)의 외주면에는 반사막(54)이 형성되어 있다. 이 반사막(54)의 형성에 의해, 연결부(52)에 반사면 S2가 판독 범위와 거의 같은 길이만큼 X 방향으로 구성되고, 입사측 렌즈면 S1에 입사된 입사 광선을 반사시켜 출사부(53)의 출사측 렌즈면 S3에 도광한다. 반사막(54)으로서는, 종래로부터 주지의 것, 예컨대 금속 증착막 등을 채용할 수 있다. 또, 본 실시 형태에서는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 입사측 렌즈면 S1, 반사면 S2 및 출사측 렌즈면 S3으로 구성되는 결상 광학계의 광축을 따른 입사부(51)의 길이는 출사부(53)의 길이보다 대폭 짧고, 입사 광선은 반사막(54)에서 반사된 후, 출사부(53) 내에서 집광되어 원고 OB의 중간상이 형성된다.

이 출사부(53)의 반연결부측의 단면에, 출사측 렌즈면 S3이 입사측 렌즈면 S1과 같은 수로, 또한 동일 피치로 X 방향으로 일렬로 설치되어 있다. 또한, 출사부(53)의 반연결부측(도 1 및 도 2 중의 우측)에서는, 렌즈 어레이(5)와 센서(7)에 끼이도록 출사측 애퍼처 부재(6)가 하방 공간 내, 다시 말해 라이트 가이드(31)의 직하 위치에 배치되어 있다. 이 출사측 애퍼처 부재(6)도, 입사측 애퍼처 부재(4)와 마찬가지로, 판독 범위와 거의 같은 길이를 갖고, X 방향을 따라 설치됨과 아울러, 복수의 관통 구멍(61)이 X 방향으로 일렬로 설치되어 있고, 각각 출사측 렌즈면 S3에 대한 출사측 애퍼처로서 기능한다. 이 때문에, 그들 출사측 렌즈면 S3은 각각 대응하는 중간상을 센서(7)의 센서면(71)(도 6 참조)상에 결상하여 원고 OB의 정립상을 형성하고 있다.

센서(7)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, LED가 탑재된 프린트 회로 기판(8)에 부착되어 있고, 원고 OB의 정립상을 판독하여, 그 정립상에 관련되는 신호를 출력한다.

이상과 같이, 제 1 실시 형태에서는, 제 1 렌즈면 S1을 갖는 입사부(51)와 제 2 렌즈면 S3을 갖는 출사부(53)가 각도를 갖고 연결부(52)에 의해 연결되도록, 투명 매체로 일체로 성형되어 있다. 또한, 연결부(52)에는 반사면 S2가 마련되고, 이 반사면 S2에 의해 제 1 렌즈면 S1을 통해 입사된 광선이 반사되어 제 2 렌즈면 S3에 도광되고, 반사면 S2와 제 2 렌즈면 S3의 사이에서 집광되어 물체의 중간상이 형성된다. 이 중간상은 제 2 렌즈면 S3에 의해 결상되어 원고 OB의 정립상이 센서면(71)상에 형성된다. 따라서, 광손실을 억제하여 밝은 정립상을 결상 가능하게 되어 있다.

또한, 입사측 렌즈면 S1, 반사면 S2 및 출사측 렌즈면 S3으로 구성되는 결상 광학계의 광축에 있어서, 반사면 S2보다 출사측 렌즈면측에 중간상을 형성하도록 구성되어 있다. 즉, 입사 광선이 중간상의 형성 위치(도 6의 부호 IMP)보다 입사측 렌즈면측에서 반사면 S2에 의해 꺾이고 있다. 그 결과, 원고 OB로부터 제 1 렌즈면 S1로 향하는 방향, 다시 말해 상하 방향 Z에서 렌즈 어레이(5)의 박형화를 도모할 수 있다.

또한, 루프 프리즘을 이용한 특허 문헌 1에 기재된 결상 광학 소자에 비하여 구조가 간소하며, 더구나 그 결상 광학 소자에서 필수였던 능선이나 반사 부재에 대한 고도의 위치 맞춤도 요구받지 않고서, 정립상을 결상할 수 있다.

또한, 반사막(54)이 증착되어 반사면 S2가 마련되는 연결부(52)는 입사부(51) 및 출사부(53)와 일체적으로 형성되어 있기 때문에, 입사측 렌즈면 S1, 반사면 S2 및 출사측 렌즈면 S3의 상대적인 위치 관계를 높은 정밀도로 설정할 수 있다. 또한, 부품수가 적고, 조립성도 우수하다.

또한, 본 실시 형태에서는, 결상 광학계의 광축을 따른 입사부(51)의 길이를 출사부(53)의 길이보다 대폭 짧게 하고 있기 때문에, 상하 방향 Z에서 CIS 모듈(1)을 박형화할 수 있고, 그 결과, 그 CIS 모듈(1)을 장비하는 이미지 스캐너, 팩시밀리, 복사기 등의 모듈 탑재 장치의 소형화를 도모할 수 있다.

이와 같이 구성된 실시 형태에서는, 센서(7)가 본 발명의 「판독부」에 상당하고 있다. 또한, 입사측 렌즈면 S1, 반사면 S2 및 출사측 렌즈면 S3이 각각 본 발명의 「제 1 렌즈면」, 「반사면」 및 「제 2 렌즈면」에 상당한다. 이들 중 렌즈면 S1, S3의 면 형상에 대해서는 임의이지만, 배열 방향 X와 그와 직교하는 직교 방향 Y에서 다른 면 형상을 갖도록 구성하는 것이 바람직하다. 이것도, MTF의 개선을 도모하여 결상 성능을 높이기 위해서이다. 이 점에 대해서는, 다음에 설명하는 바와 같이 곡면에 형성된 반사면 S2의 경우도 같다.

또한, 반사면 S2는 연결부(52)의 외주면에 형성되기 때문에, 연결부(52)의 외주면을 평면 형상으로 마무리하는 경우, 반사면 S2는 평면이 된다. 한편, 연결부(52)의 외주면을 곡면 형상으로 마무리하는 경우, 반사면 S2는 곡면(요면)이 되어, 파워를 갖게 된다. 반사면 S2의 형상에 대해서는, 특별히 한정되는 것이 아니고, 평면 및 곡면의 어느 것을 이용하더라도 좋지만, 반사면 S2가 평면인지 곡면인지에 따라 입사측 렌즈면 S1 및 출사측 렌즈면 S3을 도 5에 나타내는 바와 같이 설정하더라도 좋다.

도 3은 본 발명에 따른 화상 판독 장치의 제 2 실시 형태인 CIS 모듈을 나타내는 부분 단면 사시도이다. 또한, 도 4는 도 3의 CIS 모듈에서의 입사측 애퍼처 부재, 렌즈 어레이(5) 및 출사측 애퍼처 부재를 나타내는 사시도이다. 이 CIS 모듈(1)은, 원고 유리 GL상에 탑재된 원고 OB를 판독 대상물로 하여 원고 OB에 인쇄된 화상을 판독하는 장치이며, 원고 유리 GL의 직하에 배치되어 있다. CIS 모듈(1)은, X 방향에서의 원고 OB의 판독 범위보다 길게 연장되는 직육면체 형상의 프레임(2)을 갖고 있고, 그 프레임(2) 내에 광원부(3), 입사측 애퍼처 부재(4), 렌즈 어레이(5), 출사측 애퍼처 부재(6), 센서(7) 및 프린트 회로 기판(8A, 8B)이 배치되어 있다.

이 프레임(2) 내에 세퍼레이터(21)를 배치하는 것에 의해, 프레임(2)의 내부 공간이, 광원부(3)를 배치하기 위한 상방 공간과, 상방 공간의 하방에 위치하는 하방 공간과, 상방 공간과 하방 공간에 대하여 인접하는 수직 공간으로 구분되어 있다. 이들 중 하방 공간은 수직 공간측(도 3 중의 좌측)으로부터 반수직 공간측(도 3 중 우측), 다시 말해 Y 방향으로 나아감에 따라 하방으로 경사하도록 형성되어 있다. 또한, 이 하방 공간은 수직 공간과는 연통되고, X 방향에 대하여 직교하는 Y 방향과 상하 방향 Z를 포함하는 단면(이하 「부 주사 단면」이라고 한다)에 있어서 대략 ㄴ자 형상(협각(狹角)을 둔각으로 한 L자 형상)을 갖는 연통 공간으로 되어 있고, 입사측 애퍼처 부재(4), 렌즈 어레이(5), 출사측 애퍼처 부재(6), 센서(7) 및 프린트 회로 기판(8B)이 배치된다.

광원부(3)는, 프린트 회로 기판(8A)에 부착된 도시를 생략하는 LED를 광원으로 하고, 그 LED로부터 출사된 조명광을 라이트 가이드(31)의 한쪽 단에 주고 있다. 이 라이트 가이드(31)는, 세퍼레이터(21)의 상면에서 판독 범위와 거의 같은 길이를 갖고, X 방향을 따라 설치되어 있다. 그리고, LED로부터의 조명광이 라이트 가이드(31)의 한쪽 단에 입사하면, 그 조명광은 라이트 가이드(31)의 다른 쪽 단을 향해 라이트 가이드(31) 내를 전파한다. 또한, 라이트 가이드(31)의 X 방향 각 부에서는, 이렇게 전파되는 조명광의 일부는 라이트 가이드(31)의 선단부(32)로부터 원고 유리 GL을 향해 출사되어 원고 유리 GL상의 원고 OB에 조사된다. 이렇게 해서, X 방향으로 연장되는 띠 형상의 조명광이 원고 OB에 조사되고, 원고 OB에서 반사된다.

그 조명광의 조사 위치의 직하 위치에서는, 상기한 수직 공간이 마련되어 있고, 그 위 단부에 입사측 애퍼처 부재(4)가 배치되어 있다. 이 입사측 애퍼처 부재(4)는 판독 범위와 거의 같은 길이를 갖고, X 방향을 따라 설치되어 있다. 이 입사측 애퍼처 부재(4)에는, 복수의 관통 구멍(41)이 X 방향으로 일렬로 설치되어 있고, 각각 렌즈 어레이(5)에 마련되는 복수의 입사측 렌즈면 S1에 대한 입사측 애퍼처로서 기능한다. 또, 도 4에 있어서는, 복수의 입사측 애퍼처(41) 중 앞쪽만 애퍼처 전체를 도시하고 있고, 그 밖에 대해서는 입사측 애퍼처(41)의 상방 개구만을 도시하고 있다. 이 점에 관해서는, 뒤에 설명하는 출사측 애퍼처(61)에 대해서도 같다.

이 렌즈 어레이(5)는, 부 주사 단면(YZ 평면)에 있어서 대략 ㄴ자 형상(협각을 둔각으로 한 L자 형상)을 가짐과 아울러, 판독 범위와 거의 같은 길이를 갖고 X 방향을 따라 설치되어 있고, 렌즈 어레이(5) 전체가 연통 공간에 삽입 가능하게 되어 있다. 보다 자세하게는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 렌즈 어레이(5)는, 상하 방향 Z를 따라 설치된 입사부(51)와, 수평 방향을 따라 설치된 출사부(53)와, 입사부(51)에 대하여 출사부(53)를 경사시키면서 연결하는 연결부(52)를 갖고 있고, 조명광에 대하여 광투과성을 갖는 수지나 유리 등의 투명 매체에 의해서 일체로 성형되어 있다. 보다 자세하게는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 입사부(51)는 상하 방향 Z를 따라 설치되는 것에 비하여, 출사부(53)는 입사부(51)의 하단부측으로부터 Y 방향으로 나아감에 따라 하방으로 내려가도록 경사하고 있다. 이와 같이 구성하고 있는 이유는 입사광을 연결부(52)에서 전반사시키기 위해서이지만, 그것에 대해서는 뒤에 상술한다.

입사부(51)의 상면에는, 도 4에 나타내는 바와 같이 입사측 애퍼처(41)와 1대1로 대응하도록, 입사측 렌즈면 S1이 X 방향으로 애퍼처(41)와 동일 피치로, 또한 일렬로 설치되어 있다. 이 때문에, 원고 OB에서 반사된 광선 중 각 입사측 애퍼처(41)를 통과한 광선이 그에 대응하는 입사측 렌즈면 S1에 입사되고, 입사측 렌즈면 S1에 의해 수속되면서 입사부(51)로부터 연결부(52)로 나아간다.

이 연결부(52)는, 입사부(51)에 대하여 출사부(53)가 경사하도록 연결하고 있고, 입사부(51)측의 광축과 출사측 렌즈면 S3측의 광축이 이루는 각도는 90°를 넘고 있다. 더구나, 연결부(52)의 외주면의 각 부는, 입사부(51)를 통해 해당 부분에 도광되는 광선의 입사각 θ가 임계각 이상이 되도록 설계되어 있고, 그 결과, 입사 광선의 전부가 연결부(52)의 외주면에서 전반사된다. 이 때문에, 입사측 렌즈면 S1에 입사된 입사 광선은, 연결부(52)로부터 나가지 않아, 연결부(52)에서의 반사에 의한 광량 감소를 억제하면서 출사부(53)의 출사측 렌즈면 S3에 도광할 수 있다. 이와 같이 연결부(52)의 외주면이 전반사면 S2로 되어 있다.

여기서, 연결부(52)에 의해 입사 광선을 반사시켜 출사부(53)의 출사측 렌즈면 S3에 도광할 뿐이라면, 연결부(52)의 외주면에 반사막을 마련하더라도 좋다. 단, 이 경우, 입사 광선은 한번 연결부(52)의 외주면으로부터 나가 반사막의 표면에서 반사되기 때문에, 광손실은 피할 수 없는 것에 대하여, 전반사시키는 것에 의해 광손실을 억제할 수 있다. 또한, 반사막이 불필요하게 되는 것만큼 렌즈 어레이(5)의 저비용화 등을 도모할 수 있어 적합하다.

또, 본 실시 형태에서는, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 입사측 렌즈면 S1, 전반사면 S2 및 출사측 렌즈면 S3으로 구성되는 결상 광학계의 광축을 따른 입사부(51)의 길이는 출사부(53)의 길이보다 대폭 짧고, 입사 광선은 연결부(52)의 외주면에서 전반사된 후, 출사부(53) 내에서 집광되어 원고 OB의 중간상이 형성된다.

이 출사부(53)의 반연결부측(도 3 및 도 4의 우측)의 단면에, 출사측 렌즈면 S3이 입사측 렌즈면 S1과 같은 수로, 또한 동일 피치로 X 방향으로 일렬로 설치되어 있다.

또한, 출사부(53)의 반연결부측에서는, 렌즈 어레이(5)와 센서(7)에 끼이도록 출사측 애퍼처 부재(6)가 하방 공간 내, 다시 말해 라이트 가이드(31)의 직하 위치에 배치되어 있다. 이 출사측 애퍼처 부재(6)도, 입사측 애퍼처 부재(4)와 마찬가지로, 판독 범위와 거의 같은 길이를 갖고, X 방향을 따라 설치됨과 아울러, 복수의 관통 구멍(61)이 X 방향으로 일렬로 설치되어 있고, 각각 출사측 렌즈면 S3에 대한 출사측 애퍼처로서 기능한다. 이 때문에, 그들 출사측 렌즈면 S3은 각각 대응하는 중간상을 센서(7)의 센서면(71)(도 4 참조)상에 결상하여 원고 OB의 정립상을 형성하고 있다.

센서(7)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, LED가 탑재된 프린트 회로 기판(8A)과는 다른 별도의 프린트 회로 기판(8B)에 부착되어 있고, 원고 OB의 정립상을 판독하여, 그 정립상에 관련되는 신호를 출력한다.

이상과 같이, 제 2 실시 형태에 있어서도, 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 입사부(51)와 출사부(53)를 연결하는 연결부(52)에는 전반사면 S2가 마련되고, 이 전반사면 S2에 의해 입사 광선이 제 2 렌즈면 S3에 도광되고, 전반사면 S2와 제 2 렌즈면 S3의 사이에서 집광되어 물체의 중간상이 형성되고, 또한 제 2 렌즈면 S3에 의해 센서면(71)상에 결상되어 원고 OB의 정립상이 형성된다. 따라서, 광손실을 억제하여 밝은 정립상을 결상 가능하게 되어 있다. 또한, 연결부(52)의 전반사면 S2에서 입사 광선을 반사시키고 있기 때문에, 제 1 실시 형태에 비하여 광손실을 더욱 억제할 수 있어, 보다 밝은 정립상을 얻을 수 있다.

그런데, 상기 제 1 실시 형태 및 제 2 실시 형태에서의 렌즈면 S1, S3의 면 형상에 대해서는 임의이지만, 배열 방향 X와 그와 직교하는 직교 방향 Y에서 다른 면 형상을 갖도록 구성하는 것이 바람직하다. 이것도, MTF의 개선을 도모하여 결상 성능을 높이기 위해서이다. 이 점에 대해서는, 다음에 설명하는 바와 같이 곡면에 형성된 제 1 실시 형태에서의 반사면 S2 및 제 2 실시 형태에서의 전반사면 S2의 경우도 마찬가지이다. 또, 이하에 있어서는, 제 1 실시 형태에서의 반사면 S2 및 제 2 실시 형태에서의 전반사면 S2를 총칭하여 간단히 「반사면 S2」라고 하지만, 양자를 구별하는 경우에는, 「막형성에 의한 반사면 S2」 및 「전반사면 S2」라고 각각 칭한다.

또한, 반사면 S2는 연결부(52)의 외주면에 형성되기 때문에, 연결부(52)의 외주면을 평면 형상으로 마무리하면 반사면 S2는 평면이 되는 한편, 곡면 형상으로 마무리하면 반사면 S2는 곡면(요면)이 되어, 파워를 갖게 된다. 반사면 S2의 형상에 대해서는, 특별히 한정되는 것이 아니고, 평면 및 곡면의 어느 것을 이용하더라도 좋지만, 반사면 S2가 평면인지 곡면인지에 따라 입사측 렌즈면 S1 및 출사측 렌즈면 S3을 도 5에 나타내는 바와 같이 설정하더라도 좋다.

도 5는 렌즈면과 반사면의 조합을 나타내는 도면이다. 그 도면 중의 변형 1에 나타내는 바와 같이, 반사면 S2를 평면으로 하는 경우, 입사측 렌즈면 S1 및 출사측 렌즈면 S3을 함께 비구면으로 할 수 있고, 거의 동일 형상으로 형성하면(단, 양 렌즈면은 대칭 배치된다), 정립 등배상을 얻을 수 있다. 또한, 반사면 S2가 평면인 것으로부터, 반사면 S2에 의한 해상도의 저하를 배제할 수 있다.

또한, 같은 도면 중의 변형 2에 나타내는 바와 같이, 입사측 렌즈면 S1 및 출사측 렌즈면 S3을 함께 자유 곡면으로 하더라도 좋다. 이 「자유 곡면」이란, 단순한 계산식으로 정의할 수 없는 형상을 갖는 곡면을 의미하고 있다. 이 경우, 반사면 S2가 평면인 것으로부터, 변형 1과 같이 반사면 S2에 의한 해상도의 저하를 배제할 수 있지만, 또한 렌즈면 S1, S3을 자유 곡면으로 한 것에 의해, 변형 1에 비하여 수차 등을 억제하면서 정립 등배상을 형성하는 것이 가능해진다.

또한, 같은 도면 중의 변형 3 내지 변형 5에 나타내는 바와 같이, 반사면 S2를 요면으로 구성하더라도 좋고, 이 경우, 반사면 S2는 파워를 갖게 되어, 렌즈 어레이(5)의 소형화가 가능해진다. 또한, 밝은 정립상을 얻는 데에 있어서 유리하게 된다. 단, 반사면 S2를 곡면으로 하는 것에 의해, 해상도의 저하를 초래할 우려가 있다. 그래서, 변형 3에서는, 렌즈면 S1, S3을 자유 곡면으로 하는 것에 의해 해상도의 개선을 도모하고 있다.

또한, 변형 4에서는, 렌즈면 S1, S3을 비구면으로 하면서도, 반사면 S2를 자유 곡면으로 하는 것에 의해 해상도의 저하를 개선하고 있다. 또한, 자유 곡면으로 하는 것에 의해 반사면 S2에서의 색수차의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 설계 자유도가 높고, 변형 3에 비하여 해상도의 저하 및 색수차를 억제하는 것이 가능하게 되어 있다.

또한, 변형 5에서는, 렌즈면 S1, S3 및 반사면 S2를 모두 자유 곡면으로 하고 있기 때문에, 도 5에 나타내는 실시 형태 중, 가장 설계 자유도가 높고, 해상도를 가장 양호하게 할 수 있다.

또, 본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 한 상술한 것 이외에 여러 가지의 변경을 행하는 것이 가능하다. 예컨대, 상기 제 1 실시 형태에서는, 복수의 렌즈면 S1을 포함하는 입사부(51), 연결부(52) 및 복수의 렌즈면 S3을 포함하는 출사부(53)를 일체적으로 성형한 후에, 하나의 반사막(54)을 연결부(52)의 외주면에 마련하는 것에 의해 렌즈 어레이(5)를 제조하고 있지만, 렌즈 어레이(5)의 제조 방법은 이것에 한정되는 것이 아니고, 예컨대 다음과 같이 구성하더라도 좋다. 즉, 하나의 렌즈면 S1을 포함하는 입사부(51), 연결부(52) 및 하나의 렌즈면 S3을 포함하는 출사부(53)를 일체적으로 성형한 후에, 하나의 반사막(54)을 복수의 연결부(52)의 외주면에 일체적으로 마련하여 「막형성에 의한 반사면 S2」를 구성하는 것에 의해 렌즈 어레이(5)를 구성하더라도 좋다.

또한, 상기 제 1 실시 형태에서는, 하나의 렌즈면 S1을 포함하는 입사부, 연결부(52) 및 하나의 렌즈면 S3을 포함하는 출사부(53)를 투명 매체에 의해 일체화한 렌즈와, 연결부(52)의 외주면에 마련된 반사막(54)을 구비하는 결상 광학 소자를 복수개 X 방향으로 일체화하고 있지만, 이러한 결상 광학 소자를 복수개, X 방향으로 배열하여 렌즈 어레이(5)를 구성하더라도 좋다.

또한, 상기 제 2 실시 형태에서는, 하나의 렌즈면 S1을 포함하는 입사부, 전반사면 S2를 포함하는 연결부(52) 및 하나의 렌즈면 S3을 포함하는 출사부(53)를 투명 매체에 의해 일체화한 결상 광학 소자를 복수개 X 방향으로 일체화하고 있지만, 복수의 결상 광학 소자를 X 방향으로 배열하여 렌즈 어레이(5)를 구성하더라도 좋다.

도 6~도 9는 도 5 중의 변형 1의 한 구체예를 나타내는 도면이다. 도 6은 도 5 중의 변형 1의 한 구체예를 나타내는 광선도이다. 또한, 도 7은 도 6에 나타내는 구체예의 렌즈 데이터를 나타내는 도면이다. 또한, 도 8은 렌즈면의 면 형상을 정의하는 수식을 나타내는 도면이다. 또한, 도 9는 도 6에 나타내는 구체예에 있어서의 도 8의 렌즈면의 면 형상을 부여하는 데이터를 나타내는 도면이다.

이들 도면으로부터 알 수 있듯이, 면 S1은 렌즈 어레이(5)의 입사측 렌즈면이며, 비구면 형상으로 마무리되어 있다. 또한, 면 S2는 평면 형상의 반사면이다. 또한, 면 S3은 렌즈 어레이(5)의 출사측 렌즈면이며, 면 S1과 대칭 형상을 갖고 있다.

이와 같이 구성된 실시 형태 1에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 원고 OB에서 반사된 광선 중 각 입사측 애퍼처(41)(도 2)를 통과하여 입사측 렌즈면 S1에 입사한 광선은 렌즈면 S1에 의해 반사면 S2와 렌즈면 S31의 사이, 다시 말해 출사부(53) 내의 위치 IMP에서 집광되어 원고 OB의 도립상이 중간상으로서 형성된다. 그리고, 중간상으로부터 출사되는 광선이 렌즈면 S3에 의해 센서면(71)에 집광되어 중간상의 도립상, 다시 말해 원고 OB의 정립상이 거의 같은 배율로 형성된다. 이와 같이 변형 1의 렌즈 어레이(5)에 의하면, 간소한 구성이고, 더구나 높은 정밀도의 위치 맞춤을 필요로 하지 않고서 원고 OB의 정립상을 결상할 수 있다.

도 10~도 12는 도 5 중의 변형 1의 다른 구체예를 나타내는 도면이다. 도 10은 도 5 중의 변형 1의 다른 구체예를 나타내는 광선도이다. 또한, 도 11은 도 10에 나타내는 구체예의 렌즈 데이터를 나타내는 도면이다. 또한, 도 12는 도 10에 나타내는 구체예에 있어서의 도 8의 렌즈면의 면 형상을 부여하는 데이터를 나타내는 도면이다.

이들 도면으로부터 알 수 있듯이, 면 S1은 렌즈 어레이(5)의 입사측 렌즈면이며, 비구면 형상으로 마무리되어 있다. 또한, 면 S2는 평면 형상의 전반사면이며, 도 10의 파선 부분에 나타내는 바와 같이, 전반사면 S2에 입사되는 광선의 입사각 중 가장 작은 입사각 θmin이 임계각 θ보다 커지도록 구성되어 있다. 또한, 면 S3은 렌즈 어레이(5)의 출사측 렌즈면이며, 면 S1과 대칭 형상을 갖고 있다.

이와 같이 구성된 실시 형태에서는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 원고 OB에서 반사된 광선 중 각 입사측 애퍼처(41)(도 4)를 통과하여 입사측 렌즈면 S1에 입사한 광선은 렌즈면 S1에 의해 전반사면 S2와 센서면(71)의 사이, 다시 말해 출사부(53) 내의 위치 IMP에서 집광되어 원고 OB의 도립상이 중간상으로서 형성된다. 그리고, 중간상으로부터 출사되는 광선이 렌즈면 S3에 의해 센서면(71)에 집광되어 중간상의 도립상, 다시 말해 원고 OB의 정립상이 거의 같은 배율로 형성된다. 이와 같이 변형 1의 렌즈 어레이(5)에 의하면, 간소한 구성이고, 더구나 높은 정밀도의 위치 맞춤을 필요로 하지 않고서 원고 OB의 정립상을 결상할 수 있다.

또, 상술한 실시 형태에서는, 렌즈 어레이(5)의 연결부(52)에 형성한 반사면 S2나 반사막(54)에서 광을 1회 반사했지만, 이것으로는 한정되지 않는다. 즉, 연결부(52)에 있어서 광을 2회 반사하는 형태도 상정할 수 있다. 도 13은 제 3 실시 형태인 렌즈 어레이를 나타내고, 도 14는 제 4 실시 형태인 렌즈 어레이를 나타낸다. 제 3 실시 형태에서는 연결부(52)는 입사부(51)와 출사부(53)가 직행하도록 연결하고, 제 4 실시 형태에서는 연결부(52)는 입사부(51)와 출사부(53)가 경사하도록 연결한다.

최초로, 도 13에 대하여 설명한다. 제 3 실시 형태에 있어서의 연결부(52)는, Z 방향으로 연장하는 입사부(51)와, 입사부(51)의 하단으로부터 직각으로 만곡하여 우측으로 연장되는 좌우부(55)와, 좌우부(55)의 우단으로부터 직각으로 만곡하여 하측으로 연장되는 출사부(53)로 구성되어 있다. 즉, 연결부(52)는, 입사부(51)로부터 좌우부(55)에 이르는 제 1 곡부 CV1에서 직각으로 만곡함과 아울러, 좌우부(55)로부터 출사부(53)에 이르는 제 2 곡부 CV2에서 직각으로 만곡한 형상을 갖고 있다.

입사부(51)의 상면에는, 입사측 애퍼처 부재(4)의 복수의 관통 구멍(41)에 1대1로 대응하여, 복수의 입사측 렌즈면 S1이 X 방향으로 소정 피치로 일렬로 형성되어 있다. 또한, 연결부(52)의 출사부(53)의 하면에는, 복수의 입사측 렌즈면 S1에 1대1로 대응하여, 복수의 출사측 렌즈면 S3이 X 방향으로 소정 피치로 일렬로 형성되어 있다. 따라서, 입사측 렌즈면 S1에 입사한 조명광은, 연결부(52)에 의해 출사측 렌즈면 S3까지 유도된다.

또한, 연결부(52)에는, 입사측 렌즈면 S1로부터의 입사광을 출사측 렌즈면 S2에 유도하도록, 제 1 반사막(541) 및 제 2 반사막(542)이 형성되어 있다. 제 1 반사막(541)은, 연결부(52)의 입사부(51)로부터 좌우부(55)에 걸쳐 구부러지는 제 1 곡부 CV1의 외주면에 증착된 금속막이며, 입사측 렌즈면 S1로부터 입사한 조명광을 제 2 곡부 CV2를 향해 반사한다. 또한, 제 2 반사막(542)은, 연결부(52)의 좌우부(55)로부터 출사부(53)에 걸쳐 구부러지는 제 2 곡부 CV2의 외주면에 증착된 금속막이며, 제 1 반사막(541)에서 반사된 조명광을 출사측 렌즈면 S2를 향해 반사한다. 이 결과, 입사측 렌즈면 S1에 입사한 광은, 제 1 반사막(541) 및 제 2 반사막(542) 각각에서 반사되어 출사측 렌즈면 S2로 유도된다.

복수의 입사측 렌즈면 S1, 연결부(52) 및 복수의 출사측 렌즈면 S2는, 조명광에 대하여 광투과성을 갖는 수지나 유리 등의 투명 매체에 의해 일체적으로 형성되어 있다. 따라서, 입사측 렌즈면 S1에 입사한 조명광은, 입사측 렌즈면 S1로부터 제 1 반사막(541) 및 제 2 반사막(542)을 경유하여 출사측 렌즈면 S2에 이를 때까지, 투명 매체의 내부를 진행한다.

이 결과, 렌즈 어레이(5)를 투과한 조명광은, 출사측 렌즈면 S2로부터 사출된 후에, 정립 등배(正立等倍)의 배율로 결상된다. 또, 렌즈 어레이(5)의 형성은, 각 부마다(예컨대, 입사측 렌즈면 S1, 연결부(52), 출사측 렌즈면 S2) 각각 별체로 형성한 후에 이들을 접착하여 일체화하더라도 좋고, 각 부를 별체로 형성하지 않고 렌즈 어레이(5) 전체를 일체적으로 형성하더라도 좋다.

또한, 출사부(53)의 반연결부측에서는, 렌즈 어레이(5)와 센서(7)에 끼이도록 출사측 애퍼처 부재(6)가 하방 공간 내, 다시 말해 라이트 가이드(31)의 직하 위치에 배치되어 있다. 이 출사측 애퍼처 부재(6)도, 입사측 애퍼처 부재(4)와 마찬가지로, 판독 범위와 거의 같은 길이를 갖고, X 방향을 따라 설치됨과 아울러, 복수의 관통 구멍(61)이 X 방향으로 일렬로 설치되어 있고, 각각 출사측 렌즈면 S3에 대한 출사측 애퍼처로서 기능한다. 이 때문에, 그들 출사측 렌즈면 S3은 각각 대응하는 중간상을 센서(7)의 센서면(71)상에 결상하여 원고 OB의 정립상을 형성한다.

다음으로, 도 14에 대하여 설명한다. 제 4 실시 형태에서는, 렌즈 어레이(5)의 좌우부(55)는, 입사부(51)로부터 출사부(53)를 향해, 약간 하방으로 경사하여 마련되어 있다.

즉, 렌즈 어레이(5)의 좌우부(55)는, 입사측 렌즈면 S1로부터의 입사광을 출사측 렌즈면 S2로 유도하기 위해, 제 1 반사면 S21 및 제 2 반사면 S22를 갖고 있다. 제 1 반사면 S21은, 입사부(51)로부터 좌우부(55)에 걸쳐 만곡하는 부분의 외주벽에 형성되어 있다.

다시 말해, 해당 외주벽의 내측 계면이, 입사측 렌즈면 S1로부터의 조명광을 전반사하여, 제 1 반사면 S21로서 기능하고 있다. 한편, 제 2 반사면 S22는, 좌우부(55)로부터 출사부(53)에 걸쳐 만곡하는 부분의 외주벽에 형성되어 있다. 다시 말해, 해당 외주벽의 내측 계면이, 제 1 반사면 S21에서 전반사된 조명광을 출사측 렌즈면 S2를 향해 더 전반사하여, 제 2 반사면 S22로서 기능하고 있다. 그리고, 제 2 반사면 S22에서 전반사된 조명광은, 출사측 렌즈면 S2로부터 사출된다.

그리고, 복수의 입사측 렌즈면 S1, 좌우부(55) 및 복수의 출사측 렌즈면 S2는, 조명광에 대하여 광투과성을 갖는 수지나 유리 등의 투명 매체에 의해 일체적으로 형성되어 있다. 따라서, 입사측 렌즈면 S1에 입사한 조명광은, 입사측 렌즈면 S1로부터 제 1 반사면 S21 및 제 2 반사면 S22를 경유하여 출사측 렌즈면 S2에 이를 때까지, 투명 매체의 내부를 진행한다.

이렇게 해서 렌즈 어레이(5)를 투과한 조명광은, 출사측 렌즈면 S2로부터 사출된 후에, 정립 등배의 배율로 결상된다.

상술한 제 3 실시 형태 및 제 4 실시 형태에 있어서도, 제 1 실시 형태 및 제 2 실시 형태와 같은 효과를 얻는다.

1 : CIS 모듈(화상 판독 장치)
3 : 광원부
5 : 렌즈 어레이
7 : 센서(판독부)
51 : 입사부
52 : 연결부
53 : 출사부
54 : 반사막
55 : 좌우부
541 : 제 1 반사막
542 : 제 2 반사막
OB : 원고
S1 : 입사측 렌즈면(제 1 렌즈면)
S2 : 반사면, 전반사면
S21 : 제 1 반사면
S22 : 제 2 반사면
S3 : 출사측 렌즈면(제 2 렌즈면)
X : 배열 방향
Y : 직교 방향
Z : 상하 방향

Claims

물체로부터 출사되는 광선이 입사되는 제 1 렌즈면을 갖는 입사부와, 광선을 출사하는 제 2 렌즈면을 갖는 출사부와, 상기 입사부와 상기 출사부를 각도를 갖고 연결하는 굴곡부가 투명 매체로 일체로 성형되고,
상기 굴곡부는 상기 제 1 렌즈면에 입사된 입사 광선을 반사시켜 상기 제 2 렌즈면에 도광하는 반사면을 갖고,
상기 반사면과 상기 제 2 렌즈면의 사이에 물체의 중간상을 형성하되, 상기 제 2 렌즈면보다 상기 반사면에 보다 가까운 위치에서 상기 중간상을 형성함과 아울러, 상기 중간상을 결상하여 상기 물체의 정립상을 상기 제 2 렌즈면의 출사측에 형성하는
것을 특징으로 하는 결상 광학 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 굴곡부의 외주면에 반사막이 배치되어 상기 반사면이 형성되는 결상 광학 소자.
제 2 항에 있어서,
상기 굴곡부의 외주면은 평면 형상을 가짐과 아울러, 상기 제 1 렌즈면과 상기 제 2 렌즈면은 서로 대칭인 면 형상을 갖고, 같은 배율로 상기 물체의 정립상을 결상하는 결상 광학 소자.
제 2 항에 있어서,
상기 굴곡부의 외주면은 곡면 형상을 갖는 결상 광학 소자.
청구항 2에 기재된 결상 광학 소자가 복수개 일체적으로 배열된 것을 특징으로 하는 결상 광학 어레이.
제 5 항에 있어서,
상기 복수의 렌즈를 일체로 성형하여 렌즈 어레이가 형성되고,
상기 복수의 반사막은 상기 복수의 굴곡부의 외주면에 일체적으로 마련되는
결상 광학 어레이.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 렌즈면 및 상기 제 2 렌즈면 중 적어도 한쪽은, 상기 결상 광학 소자가 배열되는 배열 방향과 상기 배열 방향과 직교하는 직교 방향에서 다른 면 형상을 갖는 결상 광학 어레이.
물체에 광을 조사하는 광원부와,
청구항 2에 기재된 결상 광학 소자와,
상기 결상 광학 소자에 의해 결상되는 정립상을 판독하는 판독부
를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 판독 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 반사면은, 광을 전반사하는 전반사면인 것을 특징으로 하는 결상 광학 소자.
제 9 항에 있어서,
상기 전반사면은 평면 형상을 가짐과 아울러, 상기 제 1 렌즈면과 상기 제 2 렌즈면은 서로 대칭인 면 형상을 갖고, 같은 배율로 상기 물체의 정립상을 결상하는 결상 광학 소자.
제 9 항에 있어서,
상기 전반사면은 곡면 형상을 갖는 결상 광학 소자.
청구항 9에 기재된 결상 광학 소자가 복수개 일체적으로 배열된 것을 특징으로 하는 결상 광학 어레이.
제 12 항에 있어서,
상기 제 1 렌즈면 및 상기 제 2 렌즈면 중 적어도 한쪽은, 상기 결상 광학 소자가 배열되는 배열 방향과 상기 배열 방향과 직교하는 직교 방향에서 다른 면 형상을 갖는 결상 광학 어레이.
물체에 광을 조사하는 광원부와,
청구항 9에 기재된 결상 광학 소자와,
상기 결상 광학 소자에 의해 결상되는 정립상을 판독하는 판독부
를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 판독 장치.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 입사 광선을 전반사시키는 전반사면이 상기 반사면으로서 상기 굴곡부에 형성되는 결상 광학 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 반사면은 평면 형상을 가짐과 아울러, 상기 제 1 렌즈면과 상기 제 2 렌즈면은 서로 대칭인 면 형상을 갖고, 같은 배율로 상기 물체의 정립상을 형성하는 결상 광학 소자.
제 1 항에 있어서,
상기 반사면은 곡면 형상을 갖는 결상 광학 소자.
청구항 1에 기재된 결상 광학 소자가 복수개 일체적으로 배열된 것을 특징으로 하는 결상 광학 어레이.
제 20 항에 있어서,
상기 제 1 렌즈면 및 상기 제 2 렌즈면 중 적어도 한쪽은, 상기 결상 광학 소자가 배열되는 배열 방향과 상기 배열 방향과 직교하는 직교 방향에서 다른 면 형상을 갖는 결상 광학 어레이.
물체에 광을 조사하는 광원부와,
청구항 1에 기재된 결상 광학 소자와,
상기 결상 광학 소자에 의해 결상되는 정립상을 판독하는 판독부
를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 판독 장치.