JP7588663B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

本開示は、画像読取装置に関する。

ガラス部材と、ガラス部材に備えられた複数のレンズと、複数のレンズにそれぞれ対応する複数の開口を持つ遮光部材としての光吸収層と、複数の受光画素とを有する画像読取装置が提案されている。例えば、特許文献１を参照。

特開昭６３－１５６４７３号公報

しかしながら、複数のレンズが備えられたガラス部材の線膨張係数と、受光画素が備えられたセンサ基板の線膨張係数が異なる場合、温度変化によって、複数のレンズの各集光レンズの光軸が複数の受光画素の各受光画素の中心に対してずれるおそれがある。この場合、受光画素に向けて進む光の一部が受光画素の受光領域から外れるため、受光画素における受光量が減少するという課題がある。

本開示は、受光画素における受光量の減少を防止することを目的とする。

本開示の一態様に係る画像読取装置は、第１の面と前記第１の面の反対側の面である第２の面とを有する第１のガラス部材と、前記第１の面上に備えられた複数の集光レンズと、前記第２の面上に備えられ、前記複数の集光レンズにそれぞれ対応する複数の第１の開口を持つ第１の遮光部材と、前記第１の遮光部材に重なる第３の面を有する第２のガラス部材と、前記第２のガラス部材の前記第３の面の反対側の面である第４の面上に備えられ、前記複数の第１の開口にそれぞれ対応する複数の第２の開口を持つ第２の遮光部材と、前記第２の遮光部材に重なる第５の面を有する第３のガラス部材と、前記第３のガラス部材の前記第５の面の反対側の面である第６の面上に備えられ、前記複数の第２の開口にそれぞれ対応する複数の第３の開口を持つ第３の遮光部材と、センサ基板と、前記センサ基板上において予め定められた配列方向に配列され、前記複数の第３の開口にそれぞれ対応する複数の受光画素とを持つセンサ部とを有し、前記複数の受光画素の各受光画素の前記配列方向における幅は、前記複数の第３の開口の各第３の開口の前記配列方向における開口幅より長く、前記集光レンズの焦点の位置が前記第１の開口と前記第３の開口との間にあることを特徴とする。

本開示によれば、受光画素における受光量の減少を防止することができる。

実施の形態１に係る画像読取装置の構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示される画像読取装置をＡ２－Ａ２線で切る断面図である。 図１に示される画像読取装置をＡ３－Ａ３線で切る断面図である。 図１に示される撮像素子ユニットの構成の一部を示す平面図である。 図１に示される照明光学部の構成と、照明光学部から照射される照明光とを概略的に示す図である。 図３に示される画像読取装置の構成の一部と、第２の開口及び第１の開口を通過する反射光を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態１に係る画像読取装置において、受光画素に対応する第２の開口及び第１の開口を通過した反射光が当該受光画素に入射する条件を説明するための図である。 図１に示される画像読取装置をＡ８－Ａ８線で切る断面図である。 図３に示される受光画素に入射する反射光を概略的に示す図である。 実施の形態１に係る画像読取装置において、受光画素から＋Ｚ軸方向に向かう仮想的な光線である逆光線を表す図である。 図１０に示される逆光線の広がりを表す図である。 （Ａ）は、比較例１に係る画像読取装置において、受光画素に入射する反射光を概略的に示す図である。（Ｂ）は、比較例２に係る画像読取装置において、受光画素に入射する反射光を概略的に示す模式図である。 実施の形態１に係る画像読取装置において、受光画素に入射する反射光を概略的に示す図である。 図３に示される画像読取装置の構成の一部と、受光画素に入射する反射光とを示す図である。 比較例３に係る画像読取装置の構成の一部と、受光画素に入射する反射光とを示す図である。 （Ａ）は、温度変化量が０℃であるときの図１４に示される受光画素と当該受光画素に入射する反射光の照射領域との関係を示す図である。（Ｂ）は、当該温度変化量が４０℃であるときの受光画素と当該受光画素に入射する反射光の照射領域との関係を示す図である。 （Ａ）は、温度変化量が０℃であるときの図１５に示される受光画素と当該受光画素に入射する光の照射領域との関係を示す図である。（Ｂ）は、当該温度変化量が４０℃であるときの受光画素と受光画素に入射する光の照射領域との関係を示す図である。 実施の形態２に係る画像読取装置の構成を示す断面図である。 実施の形態２に係る画像読取装置の構成の一部を示す平面図である。

以下に、本開示の実施の形態に係る画像読取装置を、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態は、例にすぎず、実施の形態を適宜組み合わせること及び各実施の形態を適宜変更することが可能である。

《実施の形態１》
〈画像読取装置の構成〉
図１は、実施の形態１に係る画像読取装置１００の主要な構成を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示される画像読取装置１００をＡ２－Ａ２線で切る断面図である。図３は、図１に示される画像読取装置１００をＡ３－Ａ３線で切る断面面である。図１～３に示されるように、画像読取装置１００は、撮像光学部１と、照明光学部２と、原稿載置台としての天板ガラス７とを備える。天板ガラス７上に配置された原稿６に照明光学部２から照明光２５が照射されたとき、照明光２５は原稿６で散乱反射する。その散乱反射光（以下、「反射光」ともいう）が撮像光学部１によって受光されることで、原稿６の画像情報が読み取られる。

実施の形態１では、撮像光学部１が原稿６の２次元の画像情報を取得するために、搬送部（図示せず）によって、原稿６が天板ガラス７に沿って、主走査方向（すなわち、Ｘ軸方向）に直交する副走査方向（すなわち、Ｙ軸方向）に搬送される。これにより、原稿６全体の走査が可能になる。なお、原稿６は静止したままで、撮像光学部１がＹ軸方向に移動することで、原稿６全体の走査が行われてもよい。

原稿６は、撮像光学部１によって撮像される撮像対象物の一例である。原稿６は、例えば、文字又は画像等が印刷された印刷物である。原稿６は、予め定められた基準面Ｓに配置される。基準面Ｓは、原稿６が載置される平面、すなわち、天板ガラス７上の平面である。天板ガラス７は、原稿６と撮像光学部１との間に位置している。天板ガラス７の厚みは、例えば、１．０ｍｍである。なお、原稿６を基準面Ｓに設置する構造は、天板ガラス７に限定されない。

画像読取装置１００は、第１のガラス部材としてのガラス部材５２と、複数の集光レンズとしての複数のマイクロレンズ１４と、第１の遮光部材としての遮光部材１２と、第２のガラス部材としてのガラス部材５１と、第２の遮光部材としての遮光部材１１と、第３のガラス部材としてのガラス部材５３と、第３の遮光部材としての遮光部材１５と、センサ部としての撮像素子ユニット３とを有する。ガラス部材５２、マイクロレンズ１４、遮光部材１２、ガラス部材５１、遮光部材１１、ガラス部材５３、遮光部材１５及び撮像素子ユニット３は、撮像光学部１を構成する。

ガラス部材５２は、光を透過可能な透光性部材であり、例えば、ガラス基板である。ガラス部材５２は、第１の面としての面５２ａと、面５２ａの反対側の面である第２の面としての面５２ｂとを有する。

複数のマイクロレンズ１４は、ガラス部材５２の面５２ａ上に備えられている。マイクロレンズ１４は、原稿６で反射した反射光を集光する機能を有する。マイクロレンズ１４は、凸レンズである。複数のマイクロレンズ１４は、複数の受光画素１０にそれぞれ対応するように配列されている。実施の形態１では、Ｚ軸方向に見た場合に、複数のマイクロレンズ１４は、複数の受光画素１０にそれぞれ重なっている。

複数のマイクロレンズ１４は、２列に配列されている。各列のマイクロレンズ１４は、Ｘ軸方向に配列されている。そして、複数のマイクロレンズ１４は、千鳥状に配列されている。実施の形態１では、マイクロレンズ１４の直径は、数μｍ～数ｍｍの範囲内の予め決められた大きさに設定される。マイクロレンズ１４の面の曲率半径は、例えば、０．３３ｍｍである。千鳥状に配列された複数のマイクロレンズ１４は、マイクロレンズアレイ６０を構成する。図２では、マイクロレンズ１４の光軸は、符号４０で示されている。

遮光部材１２は、ガラス部材５２の面５２ｂ上に備えられている。すなわち、遮光部材１２は、ガラス部材５２の受光画素１０側の面５２ｂに形成されている。遮光部材１２は、複数の第１の開口としての開口３２を持つ。複数の開口３２の各開口３２には、原稿６で反射した反射光が通過する。開口３２は、例えば、８０μｍ×８０μｍの正方形状である。上述したマイクロレンズ１４は、ガラス部材５２を介して、複数の開口３２と光軸方向（すなわち、Ｚ軸方向）に間隔を開けて配置されている。

複数の開口３２は、複数のマイクロレンズ１４にそれぞれ対応する位置に配列されている。Ｚ軸方向に見た場合に、複数の開口３２は、複数のマイクロレンズ１４にそれぞれ重なっている。また、複数の開口３２は、複数の受光画素１０にそれぞれ対応する位置に配列されている。Ｚ軸方向に見た場合に、複数の開口３２は、複数の受光画素１０にそれぞれ重なっている。複数の開口３２は、２列に配列されている。各列の開口３２は、Ｘ軸方向に配列されている。複数の開口３２は、千鳥状に配列されている。

ガラス部材５１は、光を透過可能な透光性部材であり、例えば、ガラス基板である。ガラス部材５１は、遮光部材１２に重なる第３の面としての面５１ａと、面５１ａの反対側の面である第４の面としての面５１ｂとを有する。

遮光部材１１は、ガラス部材５１の面５１ｂ上に備えられている。すなわち、遮光部材１１は、ガラス部材５１の受光画素１０側の面５１ｂに形成されている。遮光部材１１は、複数の第２の開口としての複数の開口３１を持つ。複数の開口３１の各開口３１には、原稿６で反射した反射光が通過する。開口３１は、例えば、４０μｍ×４０μｍの正方形状である。

複数の開口３１は、複数の開口３２にそれぞれ対応する位置に配列されている。Ｚ軸方向に見た場合に、複数の開口３１は、複数の開口３２にそれぞれ重なっているため、複数の開口３１は、複数のマイクロレンズ１４にそれぞれ重なっている。また、複数の開口３１は、複数の受光画素１０にそれぞれ対応する位置に配列されている。Ｚ軸方向に見た場合に、複数の開口３１は、複数の受光画素１０にそれぞれ重なっている。複数の開口３１は、２列に配列されている。各列の開口３１は、Ｘ軸方向に配列されている。そして、複数の開口３１は、千鳥状に配列されている。

遮光部材１１において、開口３１を除く部分が反射光を遮光する遮光部分４１であり、上述した遮光部材１２において、開口３２を除く部分が反射光を遮光する遮光部分４２である。遮光部分４１及び遮光部分４２は、ガラス部材５１に蒸着された酸化クロム膜によって形成された薄膜の遮光層である。開口３１及び開口３２は、ガラス部材５１に蒸着された酸化クロム膜を、マスクパターンを用いてエッチングすることによって形成される。

ガラス部材５３は、光を透過可能な透光性部材であり、例えば、ガラス基板である。ガラス部材５３は、ガラス部材５１より受光画素１０側に配置されている。ガラス部材５３は、遮光部材１１と重なる第５の面としての面５３ａと、面５３ａの反対側の面である第６の面としての面５３ｂとを有する。

実施の形態１では、ガラス部材５１、ガラス部材５２及びガラス部材５３のそれぞれの屈折率は同じであり、例えば、１．５２である。なお、ガラス部材５１、ガラス部材５２及びガラス部材５３のそれぞれの屈折率は、互いに異なっていてもよい。

遮光部材１５は、ガラス部材５３の面５３ｂ上に備えられている。遮光部材１５は、複数の第３の開口としての複数の開口３４を持つ。開口３４は、例えば、３５μｍ×３５μｍの正方形状である。

複数の開口３４は、複数の開口３１にそれぞれ対応する位置に配列されている。Ｚ軸方向に見た場合に、複数の開口３４は、複数の開口３１にそれぞれ重なっている。また、複数の開口３４は、複数の受光画素１０にそれぞれ対応する位置に配列されている。Ｚ軸方向に見た場合に、複数の開口３４は、複数の受光画素１０にそれぞれ重なっている。複数の開口３４は、２列に配列されている。各列の開口３４は、Ｘ軸方向に配列されている。そして、複数の開口３４は、千鳥状に配列されている。

遮光部材１５において、開口３４を除く部分が反射光を遮光する遮光部分４４である。遮光部分４４は、ガラス部材５３に形成された薄膜の遮光層である。開口３４は、ガラス部材５３に蒸着された酸化クロム膜を、マスクパターンを用いてエッチングすることによって形成される。

図４は、図１に示される撮像素子ユニット３の一部を示す平面図である。図１～４に示されるように、撮像素子ユニット３は、撮像素子チップとしてのセンサチップ８と、撮像素子基板としてのセンサ基板９とを有する。センサチップ８は、複数の受光画素１０を有する。センサチップ８は、例えば、シリコン素材から形成されている。センサチップ８は、センサ基板９上に備えられている。センサ基板９は、非透光性部材からなる実装基板であり、例えば、ガラスエポキシ樹脂から形成されている。センサチップ８は、センサ基板９に電気的に接続されている。センサチップ８は、例えば、ワイヤボンディングによってセンサ基板９に実装されている。

ここで、図３に示されるガラス部材５１の厚みｔ_１は、例えば、ｔ_１＝２１０μｍである。ガラス部材５２の厚みｔ_２は、例えば、ｔ_２＝７００μｍである。ガラス部材５３の厚みｔ_３は、例えば、ｔ_３＝２１０μｍである。ガラス部材５３は、受光画素１０とＺ軸方向において間隔ｔ_０を開けて配置されている。受光画素１０とガラス部材５３との間隔ｔ_０は、例えば、２５０μｍである。

センサチップ８がワイヤボンディングによってセンサ基板９に実装されている場合、センサチップ８の＋Ｚ軸側の面から＋Ｚ軸方向にワイヤが１００～２００μｍ程度、飛び出すことがある。実施の形態１では、間隔ｔ_０がワイヤの長さより長い２５０μｍであるため、センサチップ８から飛び出したワイヤとガラス部材５３との干渉を防止することができる。実施の形態１では、２５０μｍの厚さを有するスペーサ部材（図示せず）が、受光画素１０とガラス部材５３との間に配置されることで、２５０μｍの間隔ｔ_０が確保されている。

図１及び４に示されるように、複数の受光画素１０は、複数の開口３４にそれぞれ対応する位置に配列されている。複数の受光画素１０は、予め定められた配列方向であるＸ軸方向に配列されている。複数の受光画素１０は、Ｘ軸方向に配列された第１の列１０ｕの受光画素１０と、Ｘ軸方向に配列された第２の列１０ｖの受光画素１０とを含む。すなわち、複数の受光画素１０は、Ｘ軸方向に２列に配列されている。なお、複数の受光画素１０は、Ｘ軸方向に１列に配列されていてもよく、３列以上に配列されていてもよい。

受光画素１０は、原稿６で反射した反射光を受光する受光素子である。１つの受光画素１０（つまり、受光領域）の大きさは、例えば、２００μｍ×２００μｍである。Ｘ軸方向に隣り合う受光画素１０の中心位置のＸ軸方向の間隔ｐは、例えば、２５０μｍである。受光画素１０の中心位置のＹ軸方向の間隔ｑは、例えば、２５０μｍである。

また、複数の受光画素１０は、Ｘ軸方向において、互いに異なる位置に配列されている。図４では、複数の受光画素１０は、千鳥状に配列されている。具体的には、第２の列１０ｖの受光画素１０は、隣接する第１の列１０ｕの受光画素１０に対して、間隔ｐの１／２の距離ｐ／２、Ｘ軸方向にずれて配列されている。これにより、第２の列１０ｖの各受光画素１０は、第１の列１０ｕの受光画素１０のうちの隣り合う受光画素１０のＸ軸方向の中間に位置している。また、複数の受光画素１０が、千鳥状に配列されていることにより、Ｘ軸方向に隣接する２つの受光画素１０の間の間隔をあけることができるため、Ｘ軸方向に隣接する２つの受光画素１０の間の間隔をあけることができるため、マイクロレンズ１４の有効径を大きくすることができる。具体的には、マイクロレンズ１４は、後述する開口３３の開口幅より大きい。これにより、受光画素１０における受光量を増大させることができる。

図１～３に示されるように、撮像光学部１は、第４の遮光部材としての遮光部材１３を更に有する。遮光部材１３は、ガラス部材５２の面５２ａ上に備えられている。遮光部材１３は、複数の第４の開口としての複数の開口３３を含む。複数の開口３３と基準面Ｓとの間に、上述した複数のマイクロレンズ１４が配置されている。開口３３は、上述した開口３１、３２、３４と同様の方法によって形成される。図１では、開口３３は円形状である。開口３３の開口面積は、開口３１、３２の各開口面積より大きい。すなわち、開口３３の開口幅である直径（例えば、後述する図１０に示される直径Φ）は、開口３１、３２の各辺より大きい。また、開口３３の直径は、マイクロレンズ１４の有効径より小さい。

開口３３の直径は、例えば、１００μｍである。複数の開口３３は、複数の受光画素１０にそれぞれ対応する位置に配列されている。実施の形態１では、Ｚ軸方向に見た場合に、複数の開口３３は、複数の受光画素１０にそれぞれ重なっている。複数の開口３３は、２列に配列されている。各列の開口３３は、Ｘ軸方向に配列されている。複数の開口３３は、千鳥状に配列されている。また、複数の開口３３は、複数の開口３１にそれぞれ重なっており、且つ複数の開口３２にそれぞれ重なっている。また、複数の開口３３は、複数のマイクロレンズ１４にそれぞれ対応する位置に配列されている。具体的には、ＸＹ平面において、複数の開口３３の各開口３３の中心位置は、マイクロレンズ１４の中心位置と同じである。

図３に示されるように、遮光部材１３において、開口３３を除く部分が反射光を遮光する遮光部分４３である。遮光部分４３は、ガラス部材５２に形成された薄膜の遮光層である。なお、遮光部材１３の他の構成については、後述する。

次に、照明光学部２の構成について説明する。図５は、図１に示される照明光学部２の構成と、照明光学部２から照射される照明光とを概略的に示す図である。図２及び５に示されるように、照明光学部２は、光源２０と、導光体２１とを有する。光源２０は、導光体２１の端面２１ａに配置されている。光源２０は、導光体２１の内部に光２０ａを出射する。光源２０は、例えば、半導体光源である。半導体光源は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などである。

図５に示されるように、導光体２１は、光源２０から出射された光２０ａを原稿６に向ける。導光体２１は、例えば、透光性の樹脂材料で形成された円柱状の部材である。光源２０から出射された光２０ａは、導光体２１の内部で全反射を繰り返しながら伝搬する。導光体２１の内側面の一部領域には散乱領域２２が形成されている。光２０ａは、散乱領域２２に当たると散乱し、光２０ａは散乱光となる。そして、散乱光の一部が原稿６を照明する照明光２５となる。

原稿６に照射された照明光２５は、原稿６で反射されて反射光となる。反射光は、図１に示されるマイクロレンズ１４、開口３３、ガラス部材５２、開口３２、ガラス部材５１、開口３１、ガラス部材５３、開口３４を順に通過して受光画素１０に入射する。

〈迷光の影響を受けない画像を取得するための条件〉
次に、図６を用いて画像読取装置１００が、迷光の影響を受けない画像を取得するための条件について説明する。図６は、図３に示される画像読取装置１００の構成の一部と、開口３２及び開口３１を通過する反射光を示す図である。図６では、Ｘ軸方向に進む迷光の影響を受けない画像を取得するための条件について説明する。なお、図６では、Ｘ軸方向に配列された複数の受光画素１０を１０ａ、１０ｂ、１０ｃとも表記する。同様に、複数の開口３１を３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、複数の開口３２を３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、複数の開口３４を３４ａ、３４ｂ、３４ｃとも表記する。また、以下の説明では、開口３２の中心、開口３１の中心、開口３４の中心及び受光画素１０を結ぶ直線を光軸４０ａ、４０ｂ、４０ｃと呼ぶ。

図６では、開口３２及び開口３１を通過する原稿６（図１参照）からの反射光が光線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３として示されている。光線Ｌ１は、開口３２ａ及び開口３１ａを通過した後に、開口３４ａを経て受光画素１０ａに入射する。このように同一の光軸４０ａ上に並ぶ３つの開口３２ａ、３１ａ、３４ａを通過する光線は全て受光画素１０ａに到達するように、受光画素１０ａは十分大きな面積を持つ。この場合、開口３４ａは、受光画素１０ａの実質的な受光領域である。

光線Ｌ２は、光軸４０ａと異なる光軸４０ｂ上に位置する開口３２ｂ、開口３１ｂを通過する光線である。光線Ｌ３は、光軸４０ａと異なる光軸４０ｃ上に位置する開口３１ｃを通過する光線である。光線Ｌ２及び光線Ｌ３は、受光画素１０ａに到達しない。そのため、撮像光学部１は、Ｘ軸方向に進む迷光の影響を受けない画像を得ることができる。実施の形態１では、受光画素１０の光軸上に位置する開口３２、開口３１を通過した光線が、当該光軸上の受光画素１０に入射する。すなわち、受光画素１０と開口３１が光学的に一対一の関係にあり、且つ受光画素１０と開口３２が光学的に一対一の関係にある。

図７（Ａ）及び（Ｂ）は、画像読取装置１００において、開口３４に対応する開口３２及び開口３１を通過した反射光が当該開口３４を通過する条件を説明するための図である。図７（Ａ）及び（Ｂ）では、ガラス部材５１の厚みを厚みｔ_１、ガラス部材５３の厚みを厚みｔ_３、ガラス部材５１の屈折率を屈折率ｎ_１、ガラス部材５３の屈折率を屈折率ｎ_３と表記する。以下の条件１及び２が共に満たされるとき、開口３２及び開口３１を通過した反射光のみが、受光画素１０の実質的な受光領域である開口３４を通過する。
（条件１）
互いに異なる光軸を持つ開口３２及び開口３１を通過する光線のうち、開口３４を通り抜ける光線は存在しない。
（条件２）
同一の光軸を有する開口３２及び開口３１を通過した光線は、前記同一の光軸上の開口３４以外には到達しない。

条件１及び条件２について、図７（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明する。
条件１は、互いに異なる光軸を持つ開口３２及び開口３１を通過する光線のうち開口３２での光線の最も小さな入射角θ_１が次の式（１）を満足することが十分条件である。
ｎ_１・ｓｉｎθ_１＞１ （１）

式（１）を満足することが条件１の十分条件である理由について説明する。図７（Ａ）では、入射角θ_１を持つ光線は光線Ｌ４で示されている。光線Ｌ４は、開口３２ｗ内の左端の点Ｐ４と、開口３１ｖ内の右端の点を通過する光線である。ガラス部材５３に入射するときの光線Ｌ４の出射角をθ_３とすると、スネルの法則により、入射角θ_１及び出射角θ_３は、以下の式（２）を満たす。
ｎ_１・ｓｉｎθ_１＝ｎ_３・ｓｉｎθ_３ （２）

ガラス部材５３の－Ｚ軸側の面に入射するときの光線Ｌ４の入射角は、角度θ_３である。このときの光線Ｌ４の入射位置が遮光部材１５である場合、入射角に関わらず、光線Ｌ４は遮光されるため、開口３４を通過しない。一方、当該光線Ｌ４の入射位置が開口３４である場合、式（１）及び式（２）より、以下の式（３）が導き出される。
ｎ_３・ｓｉｎθ_３＞１ （３）

式（３）は、入射角がθ_３である光線Ｌ４が開口３４において全反射することを示しているため、当該光線Ｌ４は開口３４を通過しない。仮に、開口３２に入射する光線Ｌ４の入射角が入射角θ_１より大きい場合でも、式（１）が満たされているため、光線Ｌ４が開口３４に到達したしても、当該開口３４において全反射される。そのため、この場合でも、光線Ｌ４は開口３４を通過しない。よって、式（１）を満足することが条件１の十分条件である。

次に、式（１）の条件を、ガラス部材５１の厚み及び開口幅のパラメータを用いて表す。開口３１、開口３２、開口３４のＸ軸方向における開口幅の１／２の幅である開口半幅をそれぞれ、Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_４と表記する。開口３２ｗ内の－Ｘ軸方向の端と開口３１ｖ内の＋Ｘ軸方向の端とのＸ軸方向における距離Ｄ_１は、以下の式（４）で求められる。
Ｄ_１＝ｐ－Ｘ_１－Ｘ_２ （４）

図７（Ａ）から明らかなように、光線Ｌ４の入射角θ_１について、以下の式（５）の関係が成り立つ。
ｔａｎθ_１＝Ｄ_１／ｔ_１＝（ｐ－Ｘ_１－Ｘ_２）／ｔ_１ （５）

式（１）と式（５）から、上記条件１を満たすガラス部材５１の厚みｔ_１について、以下の式（６）が導き出される。

すなわち、ガラス部材５１の厚みｔ_１が、式（６）の右辺の値より薄ければ、光線Ｌ４が全反射条件を満たす。このとき、上記条件１が成立する。

次に、上記条件２について、図７（Ｂ）を用いて説明する。以下では、複数の開口３４のうちの１つの開口３４ｂと開口３４ｂにＸ軸方向の両側で隣接する開口３４ａ、３４ｃを例にして説明する。開口３４ｂと重なる開口３２ｂ内の点Ｐ５と、開口３４ｂと重なる開口３１ｂ内の点Ｐ６とを通過する光線Ｌ６が、開口３４ａと開口３４ｃの間の領域に到達し、開口３４ａ及び開口３４ｃのいずれにも入射しないとき、上記条件２は成立する。開口３４ａと開口３４ｃの間の領域は、図７（Ｂ）に示す開口３４ａの右端と開口３４ｃの左端とで挟まれる領域である。

図７（Ｂ）に示される光線Ｌ６は、開口３２ｂとそれに重なる開口３１ｂとを通過する光線である。図７（Ｂ）では、光線Ｌ６は、開口３２ｂにおける開口３２ｃに最も近い端部を通過した後、開口３１ｂにおける開口３１ａに最も近い端部を通過する。開口３１ｂを通過した光線Ｌ６は、点Ｑ_０に到達する。ここで、点Ｑ_０は、開口３４ａと開口３４ｂとの間の領域で光線Ｌ６が到達した点を示している。図７（Ｂ）では、点Ｑ_０は、開口３４ｂから－Ｘ軸方向に最も離れた点、すなわち、開口３４ａに最も近い点を示している。このように、光線Ｌ６が、開口３４ａにおける開口３４ｂに最も近い端部より開口３４ｂ側の点である点Ｑ_０に到達する場合には、開口３２ｂ及び開口３１ｂを通過した光線は、開口３４ｂ以外の開口（例えば、開口３４ａ及び開口３４ｃ）には到達しない。

ここで、光線Ｌ６の出射角をα_１、光線Ｌ６の入射角をα_２と表記すると、入射角α_２は、以下の式（７）で求められる。
ｔａｎα_２＝（Ｘ_１＋Ｘ_２）／ｔ_１ （７）
また、スネルの法則によれば、出射角α_１と入射角α_２との関係は、以下の式（８）で示される。
ｎ_１・ｓｉｎα_２＝ｎ_３・ｓｉｎα_１ （８）

また、光軸４０ｂから点Ｑ_０までの距離Ｄ_２は、以下の式（９）で求められる。
Ｄ_２＝Ｘ_１＋ｔ_３・ｔａｎα_１ （９）
ここで、点Ｑ_０が開口３４ａにおける＋Ｘ軸方向の端部より開口３４ｂ側に位置する条件は、以下の式（１０）で示される。
ｐ－Ｘ_４＞Ｘ_１＋ｔ_３・ｔａｎα_１ （１０）

式（７）～式（１０）より、上記条件２を満たすガラス部材５１の厚みｔ_１について、以下の式（１１）が導き出される。

すなわち、ガラス部材５１の厚みｔ_１が、式（１１）の右辺の値より厚い場合には、上記条件２が成立する。なお、実施の形態１では、ガラス部材５１の屈折率ｎ_１とガラス部材５３の屈折率ｎ_３が同じであるため、式（１１）は、以下の式（１２）で示される。
ｔ_１＞ｔ_３・（Ｘ_１＋Ｘ_２）／（ｐ－Ｘ_１－Ｘ_４） （１２）

実施の形態１の一例では、Ｘ_１＝２０μｍ、Ｘ_２＝４０μｍ、Ｘ_４＝２０μｍ、ｔ_３＝２１０μｍ、ｐ＝２５０μｍ、ｎ_１＝１．５２である。これらの値を式（６）と式（１２）の右辺に代入すると、それぞれの式の右辺の値は、２１７μｍ、６０μｍとなる。よって、ｔ_１＝２１０μｍは、式（６）と式（１２）の両方を満たしている。

次に、図４を用いて複数の受光画素１０の配列について説明する。複数の受光画素１０は、複数行複数列に配列されている。また、図４では、複数の受光画素１０は、千鳥状に配列されている。仮に、複数の受光画素が１列で配列されている画像読取装置において、実施の形態１に係る画像読取装置１００の解像度と同じ解像度を得る場合、主走査方向（すなわち、Ｘ軸方向）における受光画素の配列ピッチは、実施の形態１の受光画素１０の配列ピッチの半分の値（すなわち、１２５μｍ）である。言い換えれば、実施の形態１に係る画像読取装置１００では、同一の列に配列された受光画素１０の配列ピッチを大きくすることができる。

一方、複数の受光画素が１列で配列されている画像読取装置では、各開口の開口半幅の値を大きくしたまま、上述した式（６）及び（１２）の両方を満たす厚みｔ_１を得ることは難しい。なお、複数の受光画素が１列で配列されている場合であっても、式（６）と式（１２）の両方を満たすパラメータである厚みｔ_１は存在する。そのため、複数の受光画素１０が２列に配列されている構成についての説明を除いた説明（例えば、上述した条件１及び２についての説明など）は、複数の受光画素が１列で配列されている場合にも適用される。

次に、画像読取装置１００において、２列に配列された受光画素１０のうち一方の列に属する受光画素１０と重なる位置に配置された開口３２、開口３１を通過した光線が、他方の列に属する受光画素１０に入射しないための条件について説明する。図８は、図１に示される画像読取装置１００をＡ８－Ａ８線で切る断面図である。更に言えば、図８は、図１に示される点Ｐ１と点Ｐ２を含む平面の断面図である。なお、以下の説明では、第１の列１０ｕ（図４参照）に配列された開口３４を開口３４ａ、第２の列１０ｖ（図４参照）に配列された開口３４を開口３４ｅとも表記する。開口３４ａと重なる第１及び第２の開口３１、３２を３１ａ、３２ａとも表記し、開口３４ｅと重なる第１及び第２の開口３１、３２を３１ｅ、３２ｅとも表記する。開口３２ａと重なるマイクロレンズ１４を１４ａ、開口３２ｅと重なるマイクロレンズ１４を１４ｅとも表記する。また、マイクロレンズ１４ａの光軸は符号４０ａ、マイクロレンズ１４ｅの光軸は符号４０ｅで示されている。

以下では、開口３２ｅ、開口３１ｅを通過した光線が開口３４ａに入射しない条件について説明する。この説明にあたって、図８に示されるように、開口３４ａから開口３１ｅに向かう仮想的な光線である逆光線Ｌ８を用いる。逆光線Ｌ８は、点Ｒ１から点Ｒ２を通過し、点Ｒ３に到達する光線である。点Ｒ１は、開口３４ａにおける開口３４ｅに最も近い端部である。点Ｒ２は、開口３１ｅにおける開口３１ａに最も近い端部である。点Ｒ３は、開口３２ｅにおける開口３２ａから最も遠い端部より外側に位置する点である。逆光線Ｌ８が、遮光部分４１又は遮光部分４２に到達すれば、開口３２ｅ、開口３１ｅを通過した光線が開口３４ａに入射しない。図８では、逆光線Ｌ８が遮光部分４２に到達する場合を例にして説明する。

また、図８では、点Ｒ３と光軸４０ｅとの距離をＤ_３と表記し、正方形状である開口３２ｅの対角線の長さの１／２の長さをＸ_２０と表記する。距離Ｄ_３が長さＸ_２０より大きければ、逆光線Ｌ８が遮光部分４２に到達する。これにより、開口３２ｅ、開口３１ｅを通過した光線は、開口３４ａに入射しない。仮に、距離が長さＸ_２０より小さく、逆光線Ｌ８が開口３２ｅを通過した場合であっても、図４に示される間隔ｑが大きければ、逆光線Ｌ８は遮光部材１３の遮光部分４３に到達する。よって、距離Ｄ_３が長さＸ_２０より小さい場合でも、間隔ｑが大きく、且つ画像読取装置１００が遮光部材１３を備えていることで、開口３２ｅ、開口３１ｅを通過した光線は、開口３４ａに入射しない。

〈画像の復元〉
次に、撮像光学部１が、受光画素１０から取得した画像情報に基づいて、原稿６の画像を復元する方法について説明する。実施の形態１では、図４に示されるように、複数の受光画素１０が千鳥状に配列されているため、第１の列１０ｕに属する受光画素１０の中心位置と第２の列１０ｖに属する受光画素１０の中心位置とは、Ｙ軸方向に距離ｑずれている。そのため、原稿６がＹ軸方向に走査された場合に、位置ずれがない画像に復元する必要がある。具体的には、画像処理回路（図示せず）が、第１の列１０ｕの受光画素１０からの画像情報と第２の列１０ｖの受光画素１０からの画像情報とを取得した後に、Ｙ軸方向に距離ｑに相当する画素数、画像情報をシフトさせる処理を行えばよい。

図４では、第２の列１０ｖの受光画素１０は、第１の列１０ｕの受光画素１０に対して、距離ｐの１／２の距離ｐ／２、Ｘ軸方向にずれて配列されている。画像処理回路が、原稿６をＹ軸方向に距離ｐ／２搬送する時間間隔で、受光画素１０から出力を取得する。なお、実施の形態１では、Ｘ軸方向の解像度とＹ軸方向の解像度とは同じ値である。また、画像情報の位置ずれ量を示す距離ｑは、距離ｐ／２の整数倍であることが好ましいが、これに限られない。また、画像処理回路は、画素補完処理を用いてサブピクセル位置の輝度値を推定し、推定された輝度値を用いて画像情報を合成してもよい。また、画像処理回路は、第１の列１０ｕに属する受光画素１０が画像情報を取得するタイミングと第２の列１０ｖに属する受光画素１０が画像情報を取得するタイミングとをずらし、取得された画像情報を合成してもよい。

〈被写界深度〉
次に、実施の形態１に係る画像読取装置１００の被写界深度について説明する。図９は、図３に示される受光画素１０ｂに入射する反射光Ｌ１１～Ｌ１４の光線束を概略的に示す図である。図９に示されるように、画像読取装置１００では、マイクロレンズ１４は、遮光部材１２と＋Ｚ軸方向に間隔をあけて配置されている。具体的には、マイクロレンズ１４は、ガラス部材５２と遮光部材１３を挟んで、遮光部材１２と十分な間隔をあけて配置されている。

図１０は、実施の形態１に係る画像読取装置１００において、開口３４ｂから＋Ｚ軸方向に向かう仮想的な逆光線６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６６ｂを表す図である。逆光線６１ｂは、像面上の像高ｈ＝０の点から＋Ｚ軸方向に向かう逆光線である。逆光線６２ｂは、像面上の像高ｈ＝Ｘ_０／２の点から＋Ｚ軸方向に向かう逆光線である。逆光線６３ｂは、像面上の像高ｈ＝Ｘ_０の点から＋Ｚ軸方向に向かう逆光線である。逆光線６６ｂは、逆光線６３ｂと同様に、像高ｈ＝Ｘ_０の点から＋ｚ軸方向に向かう逆光線であるが、遮光部材１３によって遮光されている。図１０では、説明の便宜上、屈折率がｎ、厚みがｔであるガラス部材が、屈折率が１、厚みがｔ／ｎである空気中に換算した距離に置き換えられて図示されている。図１０に示されるように、マイクロレンズ１４は、遮光部材１２の開口３２ｂから距離ｔ_２／ｎの間隔をあけて配置されている。

図１１は、図１０に示される逆光線６１ｂ、６２ｂ、６３ｂの広がりを表す図である。図１１では、逆光線６１ｂ、６２ｂ、６３ｂの広がりを強調して描くために、図１０に示される撮像光学部１が縮小されている。画像読取装置１００では、マイクロレンズ１４ｂの焦点距離は、開口３４ｂ上の点が、ターゲット７１とターゲット７２の間に位置する点（例えば、撮像光学部１から＋Ｚ軸方向に３．０ｍｍの位置）に焦点を結ぶように設定されている。図１０及び１１に示されるように、マイクロレンズ１４ｂを通過した逆光線６１ｂ、６２ｂ、６３ｂの光線束の主光線同士が、Ｚ軸方向にほぼ平行となっている。ここで、主光線は、光線束の中心を通る光線である。

図１１では、逆光線６１ｂ、６２ｂ、６３ｂの光線束の広がりが、原稿６（図１に示される）上で２画素に相当する範囲となる位置を７０と表記する。また、撮像光学部１から位置７０までの距離をＬ_ｚと表記する。また、図１１では、逆光線６１ｂ、６３ｂが集光する点を含みＸＹ面に平行な平面を８０と表記し、マイクロレンズ１４ｂから平面８０までの距離をＬ_２と表記する。

画像読取装置１００では、距離Ｌ_ｚは、例えば、３．５ｍｍである。これにより、画像読取装置１００では、天板ガラス７及び照明光学部２を開口３２ｂと基準面Ｓとの間に配置しても、十分に大きい被写界深度を確保することができる。例えば、天板ガラス７及び照明光学部２を配置するために１．５ｍｍのスペースが必要である場合、２．０ｍｍの被写界深度を得ることができる。したがって、画像読取装置１００では、マイクロレンズ１４ｂが開口３２と間隔をあけて配置されていることにより、被写界深度が大きくなる。また、画像読取装置１００では、受光画素１０の半幅Ｘ_０、開口３１の開口半幅Ｘ_１、及び開口３２の開口半幅Ｘ_２を大きくした場合でも被写界深度を拡大できる。よって、画像読取装置１００では、開口３４を通過する反射光の光量、すなわち、受光画素１０における受光量を増加させつつ、被写界深度を拡大することができる。

〈集光レンズの焦点の位置〉
次に、逆光線の広がりを小さくするために必要なマイクロレンズ１４の焦点Ｆの位置（すなわち、原稿６側から平行光線が入射するときに焦点を結ぶ位置）について、逆光線の追跡結果を用いて説明する。図１２（Ａ）は、比較例１に係る画像読取装置１００ａにおいて、開口３４ｂから＋Ｚ軸方向に向かう仮想的な逆光線を表す図である。

図１２（Ａ）に示されるように、比較例１では、マイクロレンズ１４ｂの焦点のＺ軸方向の位置が、開口３４ｂのＺ軸方向の位置と重なっている。このとき、開口３４ｂ上の一点から出射する逆光線は、マイクロレンズ１４ｂを抜けた後、開口３３ｂの開口領域と同じ幅を持つ平行光線となる。開口３４ｂは面積を持つので、開口３４ｂ上の光軸から外れた点からの逆方向の出射光線束の主光線は、マイクロレンズ１４ｂを抜けた後、光軸から離れる方向に進む。よって、マイクロレンズ１４ｂから遠ざかれば遠ざかるほど、開口３４ｂ全体から発せられる逆光線の幅は広がる。すなわち、比較例１では、マイクロレンズ１４から平面７０までの距離を示す距離Ｌ_ｚが小さいため、被写界深度が小さい。

図１２（Ｂ）は、比較例２に係る画像読取装置１００ｂにおいて、開口３４ｂから＋Ｚ軸方向に向かう仮想的な逆光線を表す図である。比較例２では、マイクロレンズ１４ｂの焦点ＦのＺ軸方向の位置が、開口３２ｂのＺ軸方向の位置と重なっている。比較例２では、マイクロレンズ１４ｂの集光力が強くなり、逆光線が集光する位置８０が、マイクロレンズ１４ｂに近い。そのため、比較例２では、平面８０を通過した逆光線の広がりが大きくなり、距離Ｌ_ｚが小さい。よって、比較例２に係る画像読取装置１００ｂの被写界深度は、比較例１に係る画像読取装置１００ａの被写界深度と同様に小さい。

図１３は、実施の形態１に係る画像読取装置１００において、開口３４ｂから＋Ｚ軸方向に向かう仮想的な逆光線を表す図である。画像読取装置１００では、マイクロレンズ１４ｂの焦点ＦのＺ軸方向の位置が、開口３４ｂと開口３２ｂとの間に位置している。画像読取装置１００では、比較例１及び２と比べて距離Ｌ_ｚが大きく、被写界深度を拡大することができる。このように、マイクロレンズ１４ｂの焦点Ｆの位置が開口３４ｂと開口３２ｂとの間に設定されることによって、逆光線の広がりを小さくすることができ、画像読取装置１００の被写界深度を拡大することができる。開口３４ｂと開口３２ｂとの間は、図２に示される遮光部材１２の－Ｚ軸方向側の面と遮光部材１５の＋Ｚ軸方向側の面とで挟まれる領域である。

〈遮光部材１３の他の構成〉
次に、図１、２、３及び１０を用いて、遮光部材１３の他の構成について説明する。遮光部材１３の開口３３の開口幅（すなわち、直径）は、マイクロレンズ１４の有効径より小さい。そのため、図１０に示される逆光線６６ｂは、遮光部材１３に到達する。ここで、逆光線６６ｂは、開口３４ｂのＸ軸方向の端部から＋Ｚ軸方向に向かう逆光線であるため、開口３４ｂに入射する光線の全ては、開口３３ｂを通過している。すなわち、原稿６で発生した反射散乱光がマイクロレンズ１４の外側に到達する場合、遮光部材１３によって遮光されるため、開口３４ｂに到達しない。これにより、画像読取装置１００では、画像のコントラストの悪化又はゴースト画像の発生が防止されるため、画像読取装置１００は、良好な画質を有する画像を読み取ることができる。

〈温度変化と受光画素における受光量との関係〉
次に、図１４及び１５を用いて、温度変化と受光画素における受光量との関係について、比較例３と対比しながら説明する。図１４は、図３に示される画像読取装置１００の構成の一部と、受光画素１０に入射する反射光Ｌ１１～Ｌ１４とを示す図である。図１５は、比較例３に係る画像読取装置１００ｃの構成の一部と、受光画素３１０に入射する反射光Ｌ１１～Ｌ１４とを示す図である。画像読取装置１００ｃは、ガラス部材５３及び遮光部材１５を有していない点で実施の形態１に係る画像読取装置１００と相違する。そのため、画像読取装置１００ｃでは、開口３１を通過した反射光が受光画素３１０に直接入射している。よって、画像読取装置１００ｃでは、受光画素３１０の受光領域が、開口３１を通過した反射光Ｌ１１～Ｌ１４の光線束を受光している。

反射光Ｌ１１～Ｌ１４の光線束は、複数の受光画素１０、３１０の各受光画素１０、３１０に入射するが、説明の理解を容易にするために、図１４及び１５では、複数の受光画素１０の一部に入射する反射光Ｌ１１～Ｌ１４の光線束が示されている。また、図１４では、開口３４は、３５μｍ×３５μｍの正方形状であり、１つの受光画素１０の大きさは、２００μｍ×２００μｍである。また、図１５では、１つの受光画素３１０の大きさは、例えば、３５μｍ×３５μｍである。

図１４及び１５に示される１つのセンサチップ８には、例えば、１００個の受光画素１０、３１０がＸ軸方向に配列されている。そのため、受光画素１０、３１０の配列ピッチ（例えば、図４に示されるピッチｐ／２）が１２５μｍであるとき、１つのセンサチップ８によって撮像される撮像範囲は１２．５ｍｍである。よって、１００ｍｍの読取幅を得るためには、画像読取装置１００、１００ｃにおいて、Ｘ軸方向に８個のセンサチップ８が配列されていればよい。図１４及び１５では、－Ｘ軸方向に最も離れて位置するセンサチップを８ａ、＋Ｘ軸方向に最も離れて位置するセンサチップを８ｈと表記する。また、図１４及び１５では、センサ基板９のＸ軸方向の中心位置から－Ｘ軸方向に５０ｍｍ離れた受光画素を受光画素１０ａ、３１０ａとそれぞれ表記する。

上述した通り、センサチップ８はシリコン素材から形成され、センサ基板９はガラスエポキシ樹脂から形成されている。また、ガラス部材（図１４では、ガラス部材５１～５３、図１５ではガラス部材５１、５２）はガラス材料から形成されている。そのため、センサチップ８、センサ基板９及びガラス部材のそれぞれの線膨張係数が異なる。よって、温度変化量が０℃より大きくなった場合、マイクロレンズ１４の光軸が、受光画素１０、３１０の中心位置に対してずれる。ここで、温度変化量とは、予め決められた第１の時点における温度である第１の温度と、第１の時点から予め決められた時間が経過した第２の時点における温度である第２の温度との温度差である。

画像読取装置１００ｃでは、マイクロレンズ１４の光軸４０上に開口３１～３３が位置している。そのため、マイクロレンズ１４の光軸がずれると、開口３１～３３のそれぞれの中心位置は、受光画素３１０の中心位置との関係で相対的な位置の変位（すなわち、位置誤差）を生じる。また、画像読取装置１００では、マイクロレンズ１４の光軸がずれると、開口３１～３４のそれぞれの中心位置が、受光画素１０の中心位置との関係で位置誤差を生じる。

ここで、センサ基板９とガラス部材５１～５３とは、Ｘ軸方向の幅の中心位置（つまり、Ｘ座標Ｘ_ｃがＸ_ｃ＝０である位置）で接着されており、温度変化によって、センサ基板９及びガラス部材５１～５３はＸ軸方向に伸縮する。温度変化量が０℃より大きくなった場合、受光画素１０、３１０のＸ軸方向の位置は、センサチップの熱膨張及びセンサ基板９の熱膨張によって変化する。ここで、センサ基板９上には、複数のセンサチップがＸ軸方向に間隔をあけて配列されているため、温度変化に伴う受光画素１０、３１０のＸ軸方向における変位は、センサチップの熱膨張よりセンサ基板９の熱膨張の影響を受け易い。

ここで、センサ基板９の素材であるガラスエポキシ樹脂の線膨張係数は、例えば、３×１０^－５／℃である。受光画素１０ａ、３１０ａのそれぞれのＸ座標Ｘ_１０は、固定点であるセンサ基板９のＸ軸方向の幅の中心位置（つまり、Ｘ_ｃ＝０の位置）を基準とすると、Ｘ_１０＝－５０である。つまり、センサ基板９のＸ軸方向の中心位置に対して、受光画素１０ａ、３１０ａは、－５０ｍｍ離れている。そのため、例えば、温度変化量ΔＴが－４０℃である場合の受光画素１０ａ、３１０ａのそれぞれの変位量ΔＸ_１は、６０μｍである。

ガラス部材５１、５２、５３の素材であるガラス材料の線膨張係数は、例えば、７×１０^－６／℃である。例えば、温度変化量ΔＴが－４０℃である場合、受光画素１０ａ、３１０ａ上と同一の光軸上に位置する開口３１の変位量ΔＸ_２は、１４μｍである。ここで、受光画素１０ａ、３１０ａと開口３１との相対変位量ΔＸ_３は、以下の式（１３）で示される。
ΔＸ_３＝ΔＸ_１－ΔＸ_２ （１３）
よって、変位量ΔＸ_１が６０μｍであり、変位量ΔＸ_２が１４μｍである場合、温度変化量ΔＴが－４０℃であるときの相対変位量ΔＸ_３は、４６μｍである。

図１６（Ａ）は、温度変化量ΔＴが０℃であるときの図１４に示される受光画素１０と、当該受光画素１０に入射する反射光の照射領域３０との関係を示す図である。図１６（Ａ）に示されるように、温度変化量ΔＴが０℃であるとき、反射光の照射領域３０の中心Ｃ２は、受光画素１０のＸ軸方向の中心を通ってＹ軸方向に伸びる中心線Ｃ１上に位置している。ここで、照射領域３０の大きさは、開口３４に入射する反射光の角度分布が広がりを持っているため、開口３４よりやや大きい。照射領域３０の大きさは、例えば、６０μｍ×６０μｍである。

図１６（Ｂ）は、温度変化量ΔＴが４０℃であるときの図１４に示される受光画素１０と、当該受光画素１０に入射する反射光の照射領域３０との関係を示す図である。図１６（Ｂ）に示されるように、温度変化量ΔＴが４０℃であるとき、照射領域３０の中心Ｃ２は、受光画素１０の中心線Ｃ１より＋Ｘ軸側にずれている。

受光画素１０の中心線Ｃ１と照射領域３０の＋Ｘ軸方向の端部との間の距離をＥ_１とすると、距離Ｅ_１は、照射領域３０のＸ軸方向の幅の１／２の値（実施の形態１では、３０μｍ）に、上述した相対変位量ΔＸ_３（実施の形態１では、４６μｍ）を加えた値である。よって、図１６（Ｂ）では、距離Ｅ_１は７６μｍである。この距離Ｅ_１は、受光画素１０のＸ軸方向の幅の１／２の値（実施の形態１では、１００μｍ）より小さいため、実施の形態１では、温度変化量ΔＴが４０℃であっても、照射領域３０は、受光画素１０の受光領域に含まれている。よって、画像読取装置１００では、センサ基板９及びガラス部材５１～５３の温度変化が生じた場合でも、受光画素１０における受光量の減少を防止することができる。すなわち、温度変化が生じた場合でも、受光画素１０における受光量の変化は小さい。

このように、画像読取装置１００では、受光画素１０の受光領域が、開口３４の開口面積より十分に大きい。具体的には、受光画素１０のＸ軸方向の幅が、開口３４のＸ軸方向の開口幅より十分に大きい。そのため、温度変化による受光画素１０の中心線Ｃ１に対する照射領域３０の中心Ｃ２の位置ずれが生じた場合であっても、当該照射領域３０は、受光画素１０の受光領域に含まれる。ここで、開口３４と受光画素１０との間の間隔ｔ_０（図３参照）が小さいほど、照射領域３０の大きさは開口３４と同じ大きさを持つ。実施の形態１に示す例では、受光画素１０とガラス部材５３との間隔ｔ_０が２５０μｍであり、十分に小さいため、近似的に照射領域３０の大きさが開口３４の大きさと同じであるとみなすことができる。

図１７（Ａ）は、温度変化量ΔＴが０℃であるときの図１５に示される受光画素３１０と、受光画素３１０に入射する反射光の照射領域３３０との関係を示す図である。図１７（Ａ）に示されるように、温度変化量ΔＴが０℃であるとき、照射領域３３０は、受光画素３１０の受光領域より大きい。これは、画像読取装置１００ｃでは、遮光部材１１と受光画素３１０との間に開口３４が配置されていないためである。また、図１７（Ａ）では、照射領域３３０の中心Ｃ２は、受光画素１０のＸ軸方向の中心に一致している。

図１７（Ｂ）は、温度変化量ΔＴが４０℃であるときの図１５に示される受光画素３１０と、当該受光画素３１０に入射する反射光の照射領域３３０との関係を示す図である。画像読取装置１００ｃでは、上述した通り、受光画素３１０ａの大きさは、３５μｍ×３５μｍであるため、上記相対変位量ΔＸ_３は、受光画素３１０ａのＸ軸方向の幅である３５μｍより大きい。そのため、図１７（Ｂ）に示されるように、温度変化量ΔＴが４０℃であるとき、照射領域３３０の中心Ｃ２は、受光画素３１０の受光領域より＋Ｘ軸側に大きくずれている。この場合、画像読取装置１００ｃでは、センサ基板９及びガラス部材５１、５２の温度変化によって、受光画素３１０ａに向けて進む反射光の一部が、受光領域から外れるため、受光画素３１０における受光量が減少する又は受光画素３１０に反射光が入射しない。なお、仮に、温度変化量ΔＴが４０℃より小さい場合であっても、照射領域３３０の照度分布は一様ではないため、受光画素３１０に対する照射領域３３０の位置ずれによって、受光画素３１０における受光量が減少する。

画像読取装置１００ｃの構成部材の数は、画像読取装置１００の構成部材の数より少ないため、画像読取装置１００ｃの構成は画像読取装置１００の構成より簡易である。しかし、上述したように、画像読取装置１００ｃでは、センサ基板９及びガラス部材５１、５２の温度変化に伴って、受光画素３１０における受光量が減少する。なお、温度条件及び画像読取装置１００ｃの組立作業が理想的である場合には、画像読取装置１００ｃは、画像読取装置１００と同様に、受光画素３１０における受光量の減少を防止することができる。

次に、画像読取装置１００では、撮像光学部１の組立誤差の許容範囲が大きいことについて説明する。画像読取装置１００の撮像光学部１の組立工程は、以下の通りである。まず、センサ基板９に、複数のセンサチップ８が１つずつ実装される。このとき、センサチップ８は、センサ基板９に備えられた基準パターン（図示せず）に基づいて実装されるが、当該基準パターンに対してセンサチップ８は位置ずれを発生し易い。例えば、センサチップ８は、基準パターンに対してＸ軸方向に約２０μｍずれる。

次に、ガラス部材５１、５２、５３のそれぞれに設けられた基準マーカが重なるように貼り合わせられる。例えば、ガラス部材５１、５２、５３のそれぞれの基準マーカは、他のガラス部材の基準マーカに対してＸ軸方向に約５μｍの精度で貼り合わせられるため、ガラス部材５１、５２、５３の貼り合わせの精度は高精度である。このように、撮像光学部１では、センサチップ８の実装工程と、ガラス部材５１、５２、５３の貼り合わせ工程とが別々に行われる。そして、貼り合わされたガラス部材５１、５２、５３が、センサチップ８が実装されたセンサ基板９に対してスペーサ（図示せず）を介して固定される。

ここで、画像読取装置１００では、図１６（Ａ）に示されるように、受光画素１０が照射領域３０より大きい。そのため、撮像光学部１の組立工程における受光画素１０に対する開口３４の位置にずれが生じても、そのずれ量が、受光画素１０と照射領域３０との差（例えば、受光画素１０のＸ軸方向の幅の照射領域３０のＸ軸方向の幅との差）の範囲内のであれば、受光画素１０における受光量は変化しない。よって、画像読取装置１００では、受光画素１０が開口３４より大きいことにより、センサチップ８に対するガラス部材５１、５２、５３の組立誤差の許容範囲を大きくすることができる。

〈実施の形態１の効果〉
以上に説明した実施の形態１によれば、画像読取装置１００は、複数の開口３１を持つ遮光部材１１に重なる面５３ａを有するガラス部材５３と、ガラス部材５３の面５３ａの反対側の面５３ｂ上に備えられ、複数の開口３１にそれぞれ対応する複数の開口３４を持つ遮光部材１５とを有する。また、画像読取装置１００は、センサ基板９と、センサ基板９上においてＸ軸方向に配列され、複数の開口３４にそれぞれ対応する複数の受光画素１０とを持つ撮像素子ユニット３を有する。受光画素１０は、開口３４を通過した後の反射光の照射領域３０より大きいため、開口３４が、受光画素１０の実質的な受光領域となる。これにより、温度変化によって開口３４の位置が変位しても、当該開口３４を通過した反射光の照射領域が受光画素１０の受光領域に含まれる。よって、温度変化が生じた場合でも、受光画素１０における受光量の減少を一層防止することができる。

また、実施の形態１によれば、受光画素１０の幅が開口３４の開口幅より大きいため、撮像光学部１の組立工程において、受光画素１０に対する開口３４の位置にずれが生じても、開口３４を通過した反射光の照射領域は、受光画素１０の受光領域に含まれる。これにより、受光画素１０における受光量は減少しない。よって、画像読取装置１００では、センサチップ８に対するガラス部材５１、５２、５３の組立誤差の許容範囲を大きくすることができる。

また、実施の形態１によれば、複数の受光画素１０は千鳥状に配列されている。これにより、Ｘ軸方向に隣接する２つの受光画素１０の間の間隔をあけることができるため、マイクロレンズ１４の有効径を大きくすることができ、受光画素１０における受光量を増大させることができる。

《実施の形態２》
図１８は、実施の形態２に係る画像読取装置２００の構成を示す断面図である。図１９は、実施の形態２に係る画像読取装置２００の構成の一部を示す平面図である。図１８及び１９において、図３に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図３に示される符号と同じ符号が付される。実施の形態２に係る画像読取装置２００は、遮光部材１５を有さず、複数の受光画素２１０がガラス部材５３に接着されている点で実施の形態１に係る画像読取装置１００と相違する。これ以外の点について、画像読取装置２００は、画像読取装置１００と同じである。そのため、以下の説明では、図１を参照する。

図１８及び１９に示されるように、画像読取装置２００は、複数のマイクロレンズ１４と、ガラス部材５２と、遮光部材１２と、ガラス部材５１と、遮光部材１１と、ガラス部材５３と、遮光部材１５と、撮像素子ユニット２０３とを有する。

撮像素子ユニット２０３は、複数（例えば、８個）のセンサチップ２０８を有する。複数のセンサチップ２０８の各センサチップ２０８は、複数の受光画素２１０を有する。複数の受光画素２１０は、ガラス部材５３に接着されている。このように、実施の形態２では、ガラス部材５３が、複数の受光画素２１０が実装されるセンサ基板としての機能を有する。

上述した通り、複数のマイクロレンズ１４は、ガラス部材５２に形成されている。ガラス部材５２及びガラス部材５３の線膨張係数は同じであるため、温度変化が生じた場合であっても、受光画素２１０の変位量とマイクロレンズ１４の変位量は同じであるため、受光画素２１０に対するマイクロレンズ１４の光軸４０のずれを防止することができる。よって、画像読取装置２００では、受光画素２１０における受光量の減少を防止することができる。すなわち、画像読取装置２００では、温度変化が生じた場合でも、受光画素２１０における受光量の変化は小さい。

図１８では、受光画素２１０は、ガラス部材５３の－Ｚ軸側の面（すなわち、受光画素１０側の面）の面５３ｂに接着されている。受光画素２１０の受光領域は、原稿６側を向いているため、受光画素２１０は、＋Ｚ軸方向から－Ｚ軸方向に進む反射光を受光することで検出信号としての電気信号を出力する。実施の形態２では、受光画素２１０の大きさは、実施の形態１の開口３４と同じ感度を持つように設計されている。例えば、受光画素２１０の大きさは、３５μｍ×３５μｍである。また、実施の形態２では、開口３４を持つ遮光部材１５（図３参照）が備えられていないため、ガラス部材５３の面５３ｂに接着された受光画素２１０が、反射光を受光する受光領域を有する。

画像読取装置２００は、ガラス部材５３の面５３ｂ上に印刷することで備えられた配線パターンとしての電気配線８４を更に有する。電気配線８４は、センサチップ２０８と接続されている。これにより、センサチップ２０８は、ガラス部材５３にフリップチップ実装されている。また、センサチップ２０８は、ガラス部材５３の面に設けられた電気パッド８３を介してガラス部材５３と機械的及び電気的に接続されている。受光画素２１０によって検出された電気信号は、電気配線８４などを介して外部の回路に出力される。具体的には、当該電気信号は、電気配線８４及びフレキシケーブル８１を介して画像処理回路を有する信号処理基板８２に出力される。これにより、当該電気信号を増幅させる信号増幅処理、又は当該電気信号をデジタル化する信号処理などが行われる。

実施の形態２では、例えば、８個のセンサチップ２０８がＸ軸方向に配列されている。１つのセンサチップ２０８のＸ軸方向の幅は、例えば、１２．５ｍｍであり、一般的なセンサチップのＸ軸方向の幅より小さい。そのため、温度変化が生じた場合でも、ガラス部材５３に対するセンサチップ２０８の位置ずれを低減することができる。具体的には、ガラス部材５３の線膨張係数が７．０×１０^－６／℃であり、且つ温度変化量が４０℃である場合、ガラス部材５３のうちの１つのセンサチップ８が実装されている部分（すなわち、Ｘ軸方向の幅が１２．５ｍｍである部分）の変位量ΔＸ_１は、３．５μｍである。一方、センサチップ２０８の素材であるシリコンの線膨張係数が３．０×１０^－６／℃であり、且つ温度変化量が４０℃である場合、センサチップ２０８の変位量ΔＸ_２は、１．５μｍである。よって、変位量ΔＸ_１と変位量ΔＸ_２との差は２．０μｍという微小な値であるため、ガラス部材５３に対するセンサチップ２０８の位置ずれを低減することができる。

〈実施の形態２の効果〉
以上に説明した実施の形態２によれば、複数のマイクロレンズ１４は、ガラス部材５２上に備えられ、複数の受光画素２１０は、ガラス部材５３の受光画素１０側の面５３ｂに接着されている。このように、実施の形態２では、複数のマイクロレンズ１４及び複数の受光画素２１０はそれぞれ、ガラス部材５２、５３上に備えられている。これにより、温度変化が生じた場合でも、受光画素２１０はマイクロレンズ１４の光軸上に位置するため、受光画素２１０における受光量の減少を防止することができる。

また、実施の形態２によれば、受光画素２１０がガラス部材５３の面５３ｂに接着されているため、撮像光学部の組立工程において、受光画素２１０に対する開口３１の位置のずれが生じても、開口３１を通過した反射光の照射領域は、受光画素２１０の受光領域に含まれる。これにより、受光画素２１０における受光量は減少しない。よって、画像読取装置２００では、センサチップ２０８に対するガラス部材５１、５２、５３の組立誤差の許容範囲を大きくすることができる。

３、２０３ 撮像素子ユニット、 ９ センサ基板、 １０、２１０ 受光画素、 １１、１２、１３、１５ 遮光部材、 １４ マイクロレンズ、 ３１、３２、３３、３４ 開口、 ５１、５２、５３ ガラス部材、 ５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂ、５３ａ、５３ｂ 面、 ８４ 電気配線、 １００、２００ 画像読取装置。

Claims (4)

1. 第１の面と前記第１の面の反対側の面である第２の面とを有する第１のガラス部材と、
   前記第１の面上に備えられた複数の集光レンズと、
   前記第２の面上に備えられ、前記複数の集光レンズにそれぞれ対応する複数の第１の開口を持つ第１の遮光部材と、
   前記第１の遮光部材に重なる第３の面を有する第２のガラス部材と、
   前記第２のガラス部材の前記第３の面の反対側の面である第４の面上に備えられ、前記複数の第１の開口にそれぞれ対応する複数の第２の開口を持つ第２の遮光部材と、
   前記第２の遮光部材に重なる第５の面を有する第３のガラス部材と、
   前記第３のガラス部材の前記第５の面の反対側の面である第６の面上に備えられ、前記複数の第２の開口にそれぞれ対応する複数の第３の開口を持つ第３の遮光部材と、
   センサ基板と、前記センサ基板上において予め定められた配列方向に配列され、前記複数の第３の開口にそれぞれ対応する複数の受光画素とを持つセンサ部と
   を有し、
   前記複数の受光画素の各受光画素の前記配列方向における幅は、前記複数の第３の開口の各第３の開口の前記配列方向における開口幅より長く、
   前記集光レンズの焦点の位置が前記第１の開口と前記第３の開口との間にあることを特徴とする画像読取装置。
2. 複数の第４の開口を含み、前記複数の集光レンズと前記第１のガラス部材との間に配置された第４の遮光部材を更に有し、
   前記複数の第４の開口は、前記複数の集光レンズにそれぞれ対応するように配列され、
   前記複数の第４の開口の各第４の開口の前記配列方向における開口幅は、前記複数の集光レンズの各集光レンズの有効径より小さい
   請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記複数の受光画素は、前記配列方向において、互いに異なる位置に配置されている
   請求項１又は２に記載の画像読取装置。
4. 前記複数の受光画素は、千鳥状に配列されている
   請求項１から３のいずれか１項に記載の画像読取装置。

Images