WO2020196168A1 - 画像読取装置 - Google Patents

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WO2020196168A1
WO2020196168A1 PCT/JP2020/012020 JP2020012020W WO2020196168A1 WO 2020196168 A1 WO2020196168 A1 WO 2020196168A1 JP 2020012020 W JP2020012020 W JP 2020012020W WO 2020196168 A1 WO2020196168 A1 WO 2020196168A1
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WO
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array
image reading
reading device
lens
scanning direction
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/012020
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English (en)
French (fr)
Inventor
山縣　浩作
有本　浩延
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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Priority to CN202080019325.8A priority patent/CN113614583B/zh
Priority to DE112020001554.8T priority patent/DE112020001554T5/de
Priority to JP2021509261A priority patent/JP7076634B2/ja
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Definitions

  • This disclosure relates to an image reading device in which transmitted light and reflected light from a reading object (illuminated body) are converged by a lens body array arranged in an array and read by a sensor element array.
  • a conventional image reader (a line image sensor for image reading and an image input device using the same)
  • the object to be read is irradiated with light, and the transmitted light and the reflected light from the object to be read are arranged in an array.
  • Some are converged by a rod lens and read by an optical sensor array arranged in a line (see, for example, Patent Document 1).
  • Such an image reading device is used in an image reading device such as a copier or a scanner that electronically converts an image, characters, patterns, etc. on a reading object into electronic information.
  • Examples of the lens body array of the image reader include a rod lens array and a microlens array of an upright 1x optical system. Such a lens body array is used in equipment such as a copier and a scanner used for digitizing information such as images, characters, and patterns printed and formed on a paper medium or the like.
  • an image reader (line image sensor) uses a rod lens array in which rod-shaped lenses are arranged in an array according to a reading width, and information on a reading object illuminated by a line light source is obtained. It is disclosed that the reflected and transmitted light including the lens array is imaged on an optical sensor array arranged on the opposite side of the lens array to read the light.
  • the rod lens array disclosed in Patent Document 1 is formed of an inorganic material such as glass, a resin, or the like, and has a refractive index in the radial direction so as to have an upright equal magnification system with a predetermined aperture angle and conjugate length. By arranging the rod lenses in an array, it is possible to obtain a continuous line-shaped image.
  • rod lens arrays In addition to input units such as facsimiles, rod lens arrays have recently been used as line image sensors for backside reading built into ADFs (Automatic Document Feeders) of document scanners and copiers, as well as in commercial printing lines. Applications are expanding to use in production lines such as printing inspections and film inspections. This is because the rod lens has a fixed focus, but the conjugate length (distance between the focal points) of the lens can be shortened, so it is a more compact image input system than the optical system that reduces the conventional image and forms an image on a small sensor surface. This is because it can form.
  • ADFs Automatic Document Feeders
  • the specification applications have expanded in this way, attempts have been made to further expand the specification applications by improving the short conjugate length that has contributed to the miniaturization of image sensor products.
  • Specifications In order to further expand the application, it is necessary to improve the low tolerance (depth of field) (shallow and small depth of field) for the positional relationship between the focal position and the object to be read.
  • the object to be read may be conveyed at a high speed of 200 m / min or more, which causes the object to flutter and change the resolution of the scanned image. For that, we need to improve.
  • the peripheral part of the rod lens as an opaque, light absorbing layer, it is possible to avoid a decrease in resolution due to overlapping images between the rod lenses, and the depth of field characteristic of the rod lens array is changed to the depth of field of the rod lens alone.
  • the depth of field improves the depth of field as a whole as a rod lens array by approaching the characteristics (for example, Patent Document 2).
  • Patent Document 2 when arranging the rod lenses by forming the peripheral portion of the rod lens as an opaque, light absorbing layer, a gap is provided between the lenses to ensure the uniformity of the characteristics of the rod lens array, which is described in Patent Document 2.
  • Patent Document 3 There are some that improve the amount of light and the variation in resolution between lenses generated in the disclosed configuration, and further increase the depth of field (improve the depth of field) (for example, Patent Document 3).
  • the line image sensor using the rod lens array has a problem in securing the depth of field.
  • Various measures have been taken to improve the depth of field up to the performance of a single lens.
  • the technique shown in Patent Document 1 has a problem that the light incident on the limiting member at a low incident angle cannot be limited.
  • Patent Document 3 Improving the depth of field with a rod lens alone as shown in Patent Document 2 leaves the following problems. That is, as shown as a problem in Patent Document 3, there is a problem that it is difficult to ensure uniformity of resolution and brightness with respect to a change in the position of the object to be read in the depth direction. Further, in Patent Document 2, when a long line sensor is formed, the distribution of brightness changes in advance due to a change in the environment (particularly, the relative position of the lens and the sensor array due to the difference in thermal expansion due to temperature fluctuation). Regardless of the shading correction performed, there is also a problem that unevenness of illuminance and sensitivity deteriorates image quality.
  • Patent Document 3 With the technique shown in Patent Document 3, the uniformity of resolution and brightness due to the change in the medium position in Patent Document 2 can be ensured.
  • the region of the portion that functions as a lens has to be further reduced as compared with Patent Document 2, and the amount of light that contributes to image formation is reduced and the image becomes dark or necessary. It is necessary to prepare bright lighting as described above, and there is a problem that it is difficult to construct a faster reading system.
  • This disclosure is made to solve the above-mentioned problems, and it is necessary to increase the depth of field (improve the depth of field) without making it essential to change the basic characteristics of the lens body. It relates to an image reader which is easy to use.
  • a lens body array in which lens bodies are arranged in an array along the main scanning direction and a sensor element that receives the converged light of the lens body are arranged along the main scanning direction.
  • the sensor element array arranged in an array and an overlap prevention unit arranged between the lens body array and the sensor element array to prevent the images of the lens bodies from overlapping each other are provided in the overlap prevention unit. It is characterized by having a slit portion having a specific light blocking member or a light transmitting columnar portion which is the overlap prevention portion.
  • FIG. It is a block diagram of the image reading apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the overlap of the image of an image reader. It is a figure which shows the overlap of the image of an image reader. It is a block diagram explaining the overlap prevention part (member for optical path limitation) of the image reading apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a block diagram which shows the lens body array, the overlap prevention part, and the sensor element array of the image reading apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a block diagram which shows the lens body array and the overlap prevention part of the image reading apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a block diagram which shows the overlap prevention part of the image reading apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a block diagram which shows the overlap prevention part of the image reading apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the overlap prevention part of the image reading apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the depth of field characteristic of the image reading apparatus which concerns on Embodiment 1 and the image reading apparatus of a comparative example.
  • FIG. It is a block diagram which shows the overlap prevention part of the image reading apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a block diagram which shows the overlap prevention part (slit plate and the specific light blocking member) of the image reading apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a block diagram which shows the overlap prevention part (slit plate and the specific light blocking member) of the image reading apparatus which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is a block diagram which shows the lens body array, the overlap prevention part, and the sensor element array of the image
  • FIG. 1A is a cross-sectional view of a surface of the image reader along the sub-scanning direction (transportation direction).
  • FIG. 1B is a partial perspective view of the image reader.
  • FIG. 3A is a diagram showing a single lens body (rod lens) among the diagrams showing the overlapping of images of the image reader.
  • FIG. 3B is a diagram of a lens body array (rod lens array) among the diagrams showing overlapping of images of the image reader.
  • the lens bodies 2 are arranged in an array along the main scanning direction of the image reader.
  • the main scanning direction and the sub-scanning direction (conveying direction) intersect and are preferably orthogonal to each other.
  • the main scanning direction and the sub-scanning direction (transportation direction) are orthogonal to the depth of focus direction (depth of field direction).
  • the optical axis direction of the lens body array 1 (lens body 2) is orthogonal to the main scanning direction and the sub scanning direction (conveying direction) is illustrated.
  • the lens body 2 is a rod lens 2, that is, the case where the lens body array 1 is a rod lens array 1 is illustrated, but the lens body array 1 may be a microlens array 1 or the like.
  • the lens body 2 is preferably an upright 1x optical system such as a rod lens 2 or a microlens 2.
  • the sensor element array 3 is an array of sensor elements 4 (sensor IC4) that receive the converged light of the lens body 2 along the main scanning direction.
  • the slit portion 5 is arranged between the lens body array 1 and the sensor element array 3 to prevent the images of the lens bodies 2 from overlapping each other.
  • the slit portions of the slit portion 5 are arranged for each optical axis of the lens body 2, it is not necessary to arrange the slit portions of the slit portion 5 in the same number as the pitch of the lens body 2. For example, for every 1.5 lenses of the lens body 2, there may be one slit portion of the slit portion 5.
  • the slit portion 5 has a side wall plate 6, a slit plate 7, and a specific light blocking member 8.
  • the slit portion of the slit portion 5 is a portion surrounded by the side wall plate 6 and the slit plate 7.
  • the slit portion 5 can be said to be an overlap prevention portion 5, which is a member for limiting the optical path.
  • 8 (a) and 12 (a) are cross-sectional views of a surface of the slit portion 5 along the sub-scanning direction (conveying direction).
  • 8 (b) and 12 (b) are cross-sectional views of the surface of the slit portion 5 along the main scanning direction.
  • the object to be read 9 is a sheet containing documents, banknotes, securities, etc., a substrate, a web (textile, fabric, etc., images, characters, etc.).
  • An object to be converted into electronic information such as a pattern mainly exists on the surface.
  • the reading object 9 is conveyed in the sub-scanning direction (conveying direction).
  • the light source 10 emits light to the reading object 9.
  • the lens body array 1 (lens body 2) converges the reflected light or the transmitted light from the reading object 9.
  • the light source 10 is an LED array and the light source 10 is used.
  • the sensor substrate 11 is a substrate on which the sensor element array 3 (sensor element 4) is formed. Is a housing of an image reading device that holds or houses a lens body array 1 (lens body 2), a sensor substrate 11 (sensor element array 3 (sensor element 4)), a slit portion 5, and a light source 10.
  • the sensor substrate 11 may be outside the image reading device (housing 12). For transporting the reading target object 9 in the sub-scanning direction (conveying direction), the reading target object 9 itself may be transported. , The image reading device (housing 12) may be conveyed.
  • the image reading device is a medium image formed by the light source 10 and the rod lens array 1 that illuminate the reading object 9 on the reading center of the rod lens array 1 with the rod lens array 1 as the center. It can be said that it is a line image sensor having a sensor element array 3 that converts an electric signal into an electric signal.
  • the slit portion 5 in the image reading device (line image sensor) according to the first embodiment and the basic function of the slit portion 5 will be described in detail.
  • the point to be improved in the line image sensor using the rod lens array 1 is to secure the depth of field as explained in the problem.
  • the entire image formed by the imaging engineering system (lens) is not formed only by the single rod lens 2. As shown in FIGS. 2 and 3, the images of the plurality of rod lenses 2 are overlapped to form an entire image.
  • the main cause of the decrease in depth of field is the array of lenses rather than the performance of a single lens, which is formed by the number of adjacent individual lenses defined by the degree of overlap m.
  • the image is not superimposed on the normal position.
  • the degree of overlap m is a value of 1/2 of the value obtained by dividing the area diameter at which one rod lens 2 transfers an image at the conjugate point by the diameter of the rod lens 2.
  • the image is blurred if it is not superimposed on the normal position.
  • a parameter indicating the degree of image overlap between adjacent rod lenses 2 is represented by the degree of overlap m, and the number of lenses whose images overlap in the direction from the center of the optical axis of the rod lens 2 of interest to one side of the lens is shown.
  • the area where one rod lens image is formed becomes an area equivalent to m lenses on one side from the center of the lens as shown by the degree of overlap.
  • each rod lens 2 has different optical characteristics and there is an assembly error. Therefore, the image transferred by the rod lens 2 contains a slight misalignment, and the resolution at the conjugate point is also the rod lens. 2 The optical characteristics are lower than when it is a single unit.
  • the rod lens 2 forms an upright 1x image. ..
  • the conjugate point in this case, the focal position (Focus plane)
  • the image is displayed on the sensor element array 3. Will be reduced.
  • the image of each rod lens 2 is reduced on the sensor element array 3, and the image formed on the sensor element array 3 as the rod lens array 1 is formed by the individual rod lenses 2. It will shift little by little. Therefore, as shown on the right side of FIG. 3B, the amount of blurring becomes larger and the resolution is lowered as compared with the case shown on the left side of FIG. 3B.
  • the decrease in the depth of field caused by the decrease in the resolution caused by the position of the reading object 9 moving away from the conjugate point (focal position) is not mainly due to the performance of the rod lens 2 alone.
  • the main factor is that the rod lens 2 is the rod lens array 1, so that the optical axis shift due to the characteristic difference of the adjacent rod lens 2 defined by the overlap degree m and the assembly error, and the reading object 9 are from the focal position.
  • the image formed by each rod lens 2 is not superimposed at the normal position on the sensor element array 3 due to the enlargement / reduction of the image due to the deviation, and the image is imaged with the displacement, resulting in blurring of the image. It is due to that. Therefore, as shown in FIG. 4, it is necessary to avoid a decrease in the depth of field by using the slit portion 5.
  • the slit plate 7 and 8 has a length in the main scanning direction of L, a length in the sub-scanning direction of W, and a length (height) in the optical axis direction of H.
  • the length of the side wall plate 6 in the main scanning direction corresponds to L.
  • the length (height) of the slit plate 7 in the optical axis direction corresponds to H.
  • the slit plate 7 has a pitch e (Pitch e) in the main scanning direction of about 2.0 mm, a thickness T of the slit plate 7 of 0.2 mm, and a height H of 20 mm.
  • the wall surface of the slit portion 5 shown in FIGS. 5 to 9 has a black velvet-like surface to reduce light reflection as much as possible, and all the light incident on the slit portion 5 surface, including reflected light and scattered light, can be shielded. That is, it is preferable that the surface of the slit plate 7 and the specific light blocking member 8 is a black surface. Further, it is preferable that at least the surface of the side wall plate 6 continuous with the slit plate 7 is a black surface. Further, the black surface is preferably a black velvet-like surface. The black velvet-like surface includes a black and satin-like surface.
  • the slit portion 5 is fixed by a side wall plate 6 in order to hold each slit plate 7 at a constant distance.
  • the slit plates 7 are fixed by the two side wall plates 6. Therefore, the side wall plate 6 can be said to be a spacer 6. That is, the side wall plates 6 (spacers 6) extend in the main scanning direction and face each other in the sub-scanning direction intersecting the main scanning direction.
  • the plurality of slit plates 7 are arranged between the two side wall plates 6 along the sub-scanning direction, and divide the space between the two side wall plates 6, and are the slit portions of the slit portion 5. As shown in FIGS.
  • the side wall plate 6 limits the light incident on the slit portion 5 by bending the rod lens array 1 side and partially covering the end portion of the slit plate 7 in the sub-scanning direction. You may.
  • the side wall plate 6 has an L-shaped cross section along the sub-scanning direction.
  • the mechanical dimensions of the slit portion 5 are preferably determined for the following reasons.
  • the degree of overlap of the rod lenses 2 (m: 1/2 of the value obtained by dividing the area diameter transferred by one rod lens 2 at the conjugate point by the lens diameter ⁇ ) and the aperture angle ( ⁇ ) are as follows.
  • the pitch e of the plurality of slit plates 7 adjacent to each other is equal to or less than the value obtained by multiplying the degree of overlap m and the lens diameter ⁇ by 0.6.
  • the length of the slit portion 5 (slit plate 7) in the optical path is equal to or greater than the value obtained by dividing the pitch e by the tangent ⁇ when the opening angle of the rod lens 2 is ⁇ .
  • the pitch e is 0.5 ⁇ m ⁇ because of the relationship between the pitch e “e ⁇ 0.6 ⁇ m ⁇ ⁇ ” of the slit plate 7 and the height H “H ⁇ e / tan ( ⁇ )” of the slit plate 6.
  • the height of the slit plate 6 (slit portion 5) was set to 2.0 / tan (6 °) ⁇ 20 mm by limiting the height to 6 ° in view of the margin of about 2.0 mm of 1 mm and the lens opening angle.
  • the height of the slit plate 6 (slit portion 5) is the height in the optical axis direction (reading optical axis direction).
  • the depth of field characteristic under this condition is shown by one solid line in FIG. The other solid line is the depth of field characteristic of the image reader to be compared.
  • FIG. 9 shows the depth of field characteristics of the image reader, which is a value for a resolution of 5.681 lp / mm (line payrs / mm).
  • the black rhombus shows the depth of field characteristic of the image reading device of the image reading device according to the first embodiment.
  • black circles indicate the depth of field characteristics of the image reader of the comparative example.
  • the image reading device according to the first embodiment has a slit portion 5 which is an overlap prevention portion 5 (with Silt).
  • the image reading device of the comparative example does not have the overlap prevention unit 5 (Normal).
  • the vertical axis of FIG. 9 indicates MTF (Modulation Transfer Function), and the unit is%.
  • the horizontal axis of FIG. 9 indicates the distance of the object to be read 9 (Object 9) from the focal position (Focus plane, Focus Point), and the unit is mm.
  • the image reading device having the slit portion 5 has a reading target portion in the reading optical axis direction (depth of field direction), although the peak resolution at the focal position is slightly lowered. It can be seen that the position variation of 9 is greatly improved (in FIG. 9, it can be seen by referring to the part surrounded by the broken line on the right side with respect to the part surrounded by the broken line on the left side).
  • the depth of field is about three times as large.
  • the black velvet-like surface of the slit plate 6 (slit portion 5) is large, the folded image is thinly generated due to the influence of the reflection, so that the black velvet-like surface (surface of the slit portion 5) is in the state. Management is required.
  • the black velvet-like surface includes a black and satin-like surface.
  • a specific light blocking member 8 is further added to the slit portion 5 described above, and to the slit portion 5 as shown in FIGS. 10 to 12. It is preferable to form.
  • the specific light blocking member 8 is formed on the slit plate 7 so as to project in the main scanning direction, and prevents the specific light incident on the sensor element 4 at an angle equal to or less than the opening angle of the rod lens 2.
  • the specific light blocking member 8 mechanically prevents light (specific light) that is incident on the surface (wall surface) of the slit portion 5 at a low incident angle from directly incident on the sensor element 4 side. is there.
  • the specific light blocking member 8 is a beam-shaped member 8 extending between one side wall plate 6 and the other side wall plate 6.
  • the beam-shaped member 8 (specific light blocking member 8) may be discontinuous with the side wall plate 6.
  • the specific light blocking member 8 is a member in which the portion on the rod lens 2 side protrudes from the portion on the sensor element 4 side, and the details will be described in the second embodiment.
  • a plurality of specific light blocking members 8 as shown in FIGS. 10 to 12 are formed in the slit plate 7 along the optical axis of the rod lens 2.
  • it has a structure in which black beams (specific light blocking member 8) are provided at equal intervals in the reading optical axis direction (perpendicular to the reading optical axis) on the wall surface of the slit plate 7 whose surface is blackened.
  • This structure prevents the low incident angle light incident on the specific light blocking member 8 (beam portion) from being reflected in the direction of the rod lens 2 and incident in the sensor element 4 direction.
  • By providing a certain number of specific light blocking members 8 (beam-shaped members) it is possible to control shading of light emitted from a rod lens 2 having a diameter of about 1 mm and having a lens emission angle of 9 ° or less.
  • the thickness d (length d in the optical axis direction) of the specific light blocking member 8 (beam-shaped member) is 0.1 mm
  • the height a (length a in the main scanning direction, or main The height a) protruding in the scanning direction is 0.1 mm
  • the pitch f (Pitch f, interval f) is 0.55 mm.
  • the thickness T of the slit plate 7 is 0.2 mm.
  • the height a (length a in the main scanning direction or height a protruding in the main scanning direction) of the specific light blocking member 8 (beam-shaped member) and the pitch f are the aperture angle ⁇ of the rod lens 2.
  • the height a and the pitch f satisfy the relationship of “a / f ⁇ tan ( ⁇ )”.
  • the specific light blocking member 8 (beam-shaped member) makes it possible to obtain stable characteristics without being affected by the state of the surface (wall surface) of the slit portion 5. Even when the specific light blocking member 8 (beam-shaped member) is provided, the peak resolution at the focal position is slightly lowered, but the position fluctuation of the reading target portion 9 in the reading optical axis direction is greatly improved. To do.
  • the depth of field is about three times as large.
  • the specific light blocking member 8 is a member (beam-shaped) in which the portion on the rod lens 2 side protrudes from the portion on the sensor element 4 side. This is the case.
  • the height a (length a in the main scanning direction or height a protruding in the main scanning direction) of the specific light blocking member 8 (beam-shaped member) is rod lens on the sensor element 4 side. It can be said that it is lower than the two side.
  • the shape of the specific light blocking member 8 in the virtual cross section where the main scanning direction and the optical axis direction intersect is a right triangle.
  • the hypotenuse of this right triangle does not have to be a straight line in a strict sense, and may be an arc shape.
  • the specific light blocking member 8 of the image reading device according to the first embodiment has a rectangular shape in a virtual cross section where the main scanning direction and the optical axis direction intersect.
  • the hypotenuse of the right triangle which is the outer shape of the specific light blocking member 8 is inclined with respect to the optical axis direction, so that the specific light is specified. It is possible to further suppress the reflection of light on the sensor element 4 side by the blocking member 8. Therefore, in the image reading device according to the second embodiment, the thickness d (length d in the optical axis direction), pitch f (Pitch f, interval f), and specific light of the specific light blocking member 8 (beam-shaped member).
  • the length t of the entire slit plate 7 including the blocking member 8 in the main scanning direction, the height a of the specific light blocking member 8 (beam-shaped member) (length a in the main scanning direction, or protrusion in the main scanning direction).
  • the height a of the specific light blocking member 8 (beam-shaped member) is shorter on the sensor element 4 side, so that the height a) is more stable.
  • An image reader with improved field depth and stable image quality can be obtained. It is preferable that the image reading device according to the second embodiment also satisfies the relationship of “a / f ⁇ tan ( ⁇ )”.
  • FIG. 14A is a cross-sectional view of a surface of the image reader along the sub-scanning direction (transportation direction).
  • FIG. 14B is a partial perspective view of the image reader.
  • the light transmitting cylindrical portion 13 (overlapping prevention portion 13) and the light transmitting cylindrical array 14 correspond to the slit portion 5 (overlapping prevention portion 5) in the first and second embodiments, and the optical path is restricted. It is a member for.
  • the slit portion 5 is provided as the overlap prevention portion 5, but the image reading device according to the third embodiment has the slit portion 5 (overlap prevention portion 5). Instead, it has a light-transmitting cylindrical portion 13 (overlap prevention portion 13).
  • the light transmitting cylindrical portion 13 (overlap prevention portion 13) is arranged between the lens body array 1 and the sensor element array 3 and is arranged for each optical axis of the lens body 2 to prevent the images of the lens bodies from overlapping each other. Is.
  • Other configurations of the image reading device according to the first to third embodiments are the same.
  • the illustration of the light transmitting cylindrical portion 13 (overlap prevention portion 13) is omitted.
  • a plurality of light-transmitting cylindrical portions 13 are arranged in an array along the main scanning direction, and the light-transmitting cylindrical portions 13 and the lens body 2 have a one-to-one correspondence and are arranged so that their bottom surfaces face each other. That is, the bottom surface of the light transmitting cylindrical portion 13 opposite to the sensor element 4 and the bottom surface of the lens body 2 on the sensor element 4 side face each other.
  • the bottom surface of the lens body 2 is the bottom surface of a cylinder in the case of the rod lens 2.
  • the bottom surface of the lens body 2 is the bottom surface of the tubular portion because the member supporting the lens group sharing the optical axis of the microlens 2 has a virtual tubular shape.
  • the bottom surface of the lens body 2 is an expression including the surface of the lens body 2 on the sensor element 4 side. Further, the optical axis of the light transmitting cylindrical portion 13 and the optical axis of the lens body 2 coincide with each other, and by adjusting the length of the light transmitting cylindrical portion 13 in the direction of the optical axis, images of the lens bodies 2 are imaged. It is to prevent the overlap of.
  • the light transmitting cylindrical portion 13 is mainly the same as the lens body 2 (rod lens 2) is arranged in an array along the main scanning direction. They are arranged in an array along the scanning direction. This may be referred to as a light transmitting cylindrical array 14.
  • the light transmitting cylindrical portion 13 is a cylinder having the same diameter as the rod lens 2 and transmits light. Further, the light transmitting cylindrical portion 13 has a uniform refractive index and transmittance.
  • the side surface of the light-transmitting cylinder 13 is preferably made of glass or resin in which at least one of anti-diffusion treatment and anti-reflection treatment is applied.
  • the light transmitting cylindrical portion 13 is preferably one without distortion.
  • the light transmitting cylindrical portion 13 and the rod lens 2 have a one-to-one correspondence and are arranged so that their bottom surfaces face each other. Further, the optical axis of the light transmitting cylindrical portion 13 and the optical axis of the rod lens 2 coincide with each other. By doing so, the light emitted from the rod lens 2 can be limited by the light transmitting cylindrical portion 13. That is, it can be said that the light transmitting cylindrical portion 13 (overlapping prevention portion 13) is a member for limiting the optical path. The separation between the rod lenses 2 (overlapping of images) can be adjusted by the length of the light transmitting cylindrical portion 13.
  • the light (specific light) incident at a low incident angle is on the sensor element 4 side by limiting the optical path by the light transmitting cylindrical portion 5 or the light transmitting cylindrical portion 13. It is possible to prevent direct incident on the light. Therefore, it is not essential to change the basic characteristics of the lens body, but a stable depth of field improvement and an image reader with stable image quality can be obtained.
  • Lens body array (rod lens array), 2 ... Lens body (rod lens), 3 ... Sensor element array, 4 ... Sensor element (sensor IC), 5 ... Slit part (overlap prevention part), 6 ... Side wall plate (spacer), 7 ... Slit plate, 8 ... Specific light blocking member (beam-shaped member), 9 ... Object to be read (irradiated object, Object), 10 ... Light source, 11 ... -Sensor board, 12 ... Housing, 13 ... Light-transmitting columnar part (overlap prevention part), 14 ... Light-transmitting columnar array.

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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

画像読取装置
　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。

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。
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