JPH05304579A - 密着形イメージセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】読取位置の周囲の画像の影響を低減し、読取位
置の画像に対応した正確な信号を発生することを可能と
する。 【構成】ガラス材４の下面に、ロッドレンズアレイ５の
各ロッドレンズの光軸を挟んで所定長さＬの間隔をもっ
て遮光板１１ａ，１１ｂが貼付けられている。遮光板１
１ａ，１１ｂは、ガラス材４の下面のうち間隔Ｌに対応
する領域を除く部分の大半を覆う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原稿からの反射光を光
電変換素子により光電変換することにより原稿に形成さ
れた画像に対応する電気信号を得る密着形イメージセン
サに関する。

【０００２】

【従来の技術】密着形イメージセンサは、光源により原
稿を照明した際の原稿での反射光像を、原稿幅とほぼ同
じ長さに亘って多数の光電変換素子を配列してなるライ
ンセンサに、ロッドレンズアレイなどの等倍正立結像光
学系によって１：１の倍率にて結像し、ラインセンサに
て光電変換を行うことにより原稿に形成された画像に対
応する電気信号（画信号）を得るものである。

【０００３】ところでロッドレンズアレイは、ロッドレ
ンズを各ロッドレンズの光軸が互いに平行になるように
光電変換素子の配列方向と同方向へ多数配列したもので
ある。さらに各ロッドレンズは、光軸方向の中点に対し
て対称の位置に焦点が定められており、この焦点位置で
対向するように原稿および光電変換素子が配置されてい
る。

【０００４】ロッドレンズ、原稿および光電変換素子の
位置関係を図７（ａ）に示す。図中、７１がロッドレン
ズ、７２が原稿、７３が光電変換素子である。この図に
示すように、原稿７２の１画素分の点Ｐ１からの反射光
はロッドレンズ７１によって点Ｐ１に対向する１画素分
の点Ｐ２に位置する光電変換素子７３へと結像される。

【０００５】このとき、ロッドレンズ７１が理想的な特
性を有するならば、点Ｐ２に位置する光電変換素子７３
へ結像される反射光は原稿７２の点Ｐ１からの反射光の
みとなるはずである。そのため、図７（ｂ）に示すよう
に点Ｐ１からずれた点Ｐ３からの反射光Ａに着目する
と、前述のようにロッドレンズ７１が理想的な特性を示
すならば、ロッドレンズ７１を経た光は破線矢印Ｂで示
すように点Ｐ３に対称な点Ｐ４に向かうはずである。し
かし実際のロッドレンズ７１では、レンズの特性および
製造精度の関係上、理想的な特性を得ることが困難であ
り、ロッドレンズ７１中を通過する際に迷光が生じる。
このため、例えば図７（ｂ）に矢印Ｃで示すように、点
Ｐ１からずれた点Ｐ３からの反射光が、光電変換素子７
３にもれ込んでしまうおそれがある。すなわち、光電変
換素子７３には点Ｐ１からの反射光のみではなく、その
周辺の位置からの反射光も入射し、かなり広い領域に対
応した信号分を含む画信号を発生する。

【０００６】このため、本来読み取るべき位置以外の画
像情報をも読み取ってしまうこととなり、得られる画信
号は、本来の画信号分にロッドレンズ７１による迷光の
分が重複したものとなる。

【０００７】以下、この不具合を具体的に説明する。図
８（ａ）は、原稿７２の黒地（斜線で示す部分）に白線
が入った画像のうちの白線部分を読み取ろうとしている
状態を示す。白線部分を読み取るべく、点Ｐ１は白線部
分に位置しているが、ロッドレンズ７１でのもれ込みの
影響により実際に原稿７２からの反射光が光電変換素子
７３に結像される可能性のある領域は図中に円Ｓで示す
領域となる。従って、領域Ｓのうちの一部の領域Ｓ１，
Ｓ２が黒地部分となってしまう。このため、図８（ｂ）
に示すように領域Ｓのすべてが白地部分に位置している
場合と比較すると、光電変換素子７３への入射光量が低
下し、光電変換素子７３の出力電圧が低下する。

【０００８】図９は図８（ａ）および図８（ｂ）のそれ
ぞれ状態における光電変換素子３の出力特性の一例を示
す図である。このように、本来の読取位置は同一の白地
部分であるのに、その周囲の状態によって光電変換素子
７３より出力される電圧値が変化してしまう。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の密
着形イメージセンサは、ロッドレンズ等の光学系にて生
じる迷光によってもれ込みが生じ、得られる信号が、読
取位置の周囲の画像の影響を受けた誤ったものとなると
いう不具合があった。

【００１０】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、その目的とするところは、読取位置の周
囲の画像の影響を低減し、読取位置の画像に対応した正
確な信号を発生することが可能な密着形イメージセンサ
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、原稿に光
を照射する例えばＬＥＤアレイなどの光源と、入射光に
応じた電気信号を発生する例えば光電変換素子などの光
電変換手段と、前記光源から光を照射された前記原稿の
所定位置からの反射光を前記光電変換手段に入射させる
例えばロッドレンズアレイなどの光学系と、前記原稿の
前記所定位置以外からの反射光の前記光学系への入射量
を減少する例えば遮光板などの遮光手段とを具備した。

【００１２】また第２の発明は、読取り対象の原稿をセ
ットするための例えばガラス材などの原稿台と、前記原
稿台にセットされた前記原稿に光を照射する例えばＬＥ
Ｄアレイなどの光源と、入射光に応じた電気信号を発生
する例えば光電変換素子などの光電変換手段と、前記原
稿台まで直線的に延びる壁面を有する例えば支持体など
の支持手段と、前記支持手段の前記壁面に固定され、前
記光源から光を照射された前記原稿の所定位置からの反
射光を前記光電変換手段に入射させる例えばロッドレン
ズアレイなどの光学系と、前記原稿の前記所定位置より
前記光源側の位置からの反射光の前記光学系への入射量
を減少する例えば遮光板などの遮光手段とを具備した。

【００１３】

【作用】これらの手段を講じたことにより、原稿の所定
位置以外からの反射光は、遮光手段によって（第２の発
明においては支持体によっても）遮光されて光学系への
入射が遮られる。そして原稿の所定位置からの反射光が
前記光学系に入射し、前記光学系により光電変換手段に
入射され、この光に応じた電気信号が前記光電変換手段
にて発生される。

【００１４】

【実施例】（第１実施例）以下、図面を参照して本発明
の第１実施例につき説明する。図１は本実施例に係る密
着形イメージセンサの構造を示す断面図である。この密
着形イメージセンサは、ＬＥＤアレイ１、支持体３、ガ
ラス材４、ロッドレンズアレイ５、ラインセンサ６、端
子８、回路基板９、コネクタ１０および遮光板１１ａ，
１１ｂより構成される。

【００１５】ＬＥＤアレイ１は、ガラス材４の上に載置
される原稿２に光を照射する。このＬＥＤアレイ１は、
多数のＬＥＤを原稿読取り幅よりもやや長く配列してな
り、支持体３に固定されている。

【００１６】支持体３は、ＬＥＤアレイ１よりも若干大
きな長さを有しており、その断面形状は図示の如く垂直
方向（図中の上下方向）の中央部がくびれた形状をな
す。下端側の幅広い部分は、ラインセンサ６を固定する
ためのセンサ固定部３ａ，３ｂをなす。中央部近傍のく
びれた部分のうちの一側面（図においては左側）は、幅
方向（図中の左右方向）の中央から端部に向けて高くな
る傾斜面となっており、ＬＥＤアレイ１を固定するため
のＬＥＤ固定部３ｃをなす。中央部近傍のくびれた部分
のうちのＬＥＤ固定部３ｃとは反対側の側面（図におい
ては右側面）は垂直面となっており、ロッドレンズアレ
イ５を固定するためのレンズ固定部３ｄをなす。そして
上端側の幅広い部分は、ガラス材４を固定するためのガ
ラス固定部３ｅ，３ｆをなす。なお、センサ固定部３ｂ
およびガラス固定部３ｆは、レンズ固定部３ｄから幅方
向外側に突出している。ガラス材４は光を良好に透過す
るものであり、支持体３のガラス固定部３ｄ上に固定さ
れている。このガラス材４は原稿台をなし、上面に原稿
２が載置される。

【００１７】ロッドレンズアレイ５は、中心から半径方
向周縁に向かうにしたがって屈折率が連続的に減少す
る、いわゆる屈折率分布型のロッドレンズを、その光軸
がガラス材４の上面と交差する方向となり、かつ各ロッ
ドレンズの光軸が互いに平行になるように所定数配列し
たものである。さらに各ロッドレンズは、光軸方向の中
点に対して対称な位置に焦点が定められている。そして
ロッドレンズアレイ５は、各ロッドレンズの一方の焦点
がガラス材４の上面近傍の点Ｐに位置するように、かつ
各ロッドレンズが支持体３の長手方向に沿って並ぶよう
に、支持体３のレンズ固定部３ｄに固定されている。

【００１８】ラインセンサ６は、光電変換素子７を多数
配列してなり、各光電変換素子７から出力された信号を
シリアル化した電気信号を得るものである。ラインセン
サ６は、各光電変換素子７がロッドレンズアレイ５の各
ロッドレンズの他方の焦点に位置するよう配置され、支
持体３のセンサ固定部３ａ，３ｂに固定されている。ま
たラインセンサ６は、端子８を介して回路基板９に電気
的に接続されている。回路基板９には、ラインセンサ６
を駆動制御する駆動回路やラインセンサ６で得られた信
号を処理する回路などを含む電子回路が形成されてい
る。また回路基板９には、本密着形イメージセンサが適
用される例えばファクシミリ装置等との信号の授受を行
うためのコネクタ１０が実装されている。

【００１９】１１ａ，１１ｂは、遮光性の遮光板であ
り、ガラス材４の下面に、ロッドレンズアレイ５の各ロ
ッドレンズの光軸を挟んで、所定長さＬの間隔をもって
貼付けられている。遮光板１１ａ，１１ｂは、ガラス材
４の下面のうち間隔Ｌに対応する領域を除く部分の大半
を覆う。すなわち、遮光板１１ａ，１１ｂは、ロッドレ
ンズアレイ５に沿って間隔Ｌのスリットを形成してい
る。

【００２０】かくして以上のように構成された密着形イ
メージセンサでは、図２に示すようにロッドレンズアレ
イ５の焦点である点Ｐ（読取位置）からずれた点Ｐａ，
Ｐｂで反射した光は、遮光板１１ａ，１１ｂによって遮
光され、ロッドレンズアレイ５には到達しない。従っ
て、ロッドレンズアレイ５の各ロッドレンズの精度が低
く、迷光が生じるおそれがあるとしても、迷光の元とな
る光のほとんどが遮断されているために迷光は大幅に低
減される。かくして、読取位置である点Ｐの周囲での反
射光の光電変換素子７へのもれ込みが低減され、光電変
換素子７の出力信号から点Ｐの周囲の画像の影響が低減
される。従って、光電変換素子７では点Ｐにおける画像
に応じた正確な信号が得られる。

【００２１】なお、遮光板１１ａと遮光板１１ｂとの間
隔Ｌは、ロッドレンズアレイ５の各ロッドレンズに、点
Ｐでの反射光が画信号を生成するのに十分な光量で入射
するのを妨げない範囲で、できる限り小さくする。

【００２２】（第２実施例）以下、本発明の第２実施例
につき説明する。図３は本実施例に係る密着形イメージ
センサの構造を示す断面図である。なお、図１と同一部
分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００２３】ここで本実施例が前記第１実施例と異なる
点は、遮光板１１ｂを省略し、ＬＥＤアレイ１側の遮光
板１１ａのみとした点である。この構成によっても前記
第１実施例と同様に、読取位置である点Ｐの周囲での反
射光の光電変換素子７へのもれ込みが低減され、光電変
換素子７では点Ｐにおける画像に応じた正確な信号が得
られる。

【００２４】ただし、本実施例では遮光板１１ｂが省略
されていることから、前記第１実施例の場合に比較する
ともれ込みの量は若干多くなるが、遮光板１１ｂが省略
されて原稿２からの反射光がロッドレンズアレイ５に入
射する状態となっているのはＬＥＤアレイ１から離れた
側であるためにＬＥＤアレイ１による照度が低く反射光
量が低いために、従来に比較すれば光電変換素子７への
もれ込みは十分に低減される。

【００２５】（第３実施例）以下、本発明の第３実施例
につき説明する。図４は本実施例に係る密着形イメージ
センサの構造を示す断面図である。なお、図１と同一部
分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００２６】ここで本実施例が前記第１実施例と異なる
点は、ロッドレンズアレイ５の上端両側部に遮光板１１
ｃ，１１ｄを設けた点である。この構成によっても前記
第１実施例と同様に、読取位置である点Ｐの周囲での反
射光の光電変換素子７へのもれ込みが低減され、光電変
換素子７では点Ｐにおける画像に応じた正確な信号が得
られる。 （第４実施例）以下、本発明の第４実施例につき説明す
る。

【００２７】密着形イメージセンサは、その用途に応じ
ては小型であることが要求されている。図５は小型化が
図られた密着形イメージセンサの構造を示す断面図であ
る。なお、図１と同一部分には同一符号を付し、その詳
細な説明は省略する。

【００２８】この密着形イメージセンサは、ＬＥＤアレ
イ１、ガラス材４、ロッドレンズアレイ５、ラインセン
サ６、端子８、回路基板９、コネクタ１０、遮光板１１
ａおよび支持体１２より構成される。

【００２９】支持体１２のＬＥＤアレイ１が固定される
側（図中の左側）は、前記第１実施例における支持部３
と同様な形状をなす。しかし支持体１２のロッドレンズ
アレイ５が固定される側（図中の右側）は、前記第１実
施例における支持部３のセンサ固定部３ｂおよびガラス
固定部３ｆを取り除き、前記第１実施例における支持部
３のレンズ固定部３ｄを垂直に延長した形状をなす壁部
１２ａとなっている。この壁部１２ａの上端にはガラス
材が固定されており、壁部１２ａの上端はガラス固定部
として機能する。壁部１２ａの中央にはロッドレンズア
レイ５が固定されており、壁部１２ａの中央はレンズ固
定部として機能する。また壁部１２ａの下端にはライン
センサ６が固定されており、壁部１２ａの下端はセンサ
固定部として機能する。

【００３０】このように、支持体１２は前記第１実施例
における支持体３のセンサ固定部３ｂおよびガラス固定
部３ｆを取り除いた形状をなす。支持体３においてセン
サ固定部３ｂおよびガラス固定部３ｆは、幅方向に突出
しているため、本実施例の支持体１２の幅は、センサ固
定部３ｂおよびガラス固定部３ｆの突出量分短くなる。
さて、このような構造を有する密着形イメージセンサに
おいて、本実施例ではＬＥＤアレイ１側の遮光板１１ａ
のみを設けている。

【００３１】かくして本実施例によれば、読取位置であ
る点Ｐの周囲のうち、ＬＥＤアレイ１に近い側での反射
光は、遮光板１１ａによって遮光され、ロッドレンズア
レイ５には到達しない。またＬＥＤアレイ１に遠い側で
の反射光は、壁部１２ａによって遮光され、ロッドレン
ズアレイ５には到達しない。従って、読取位置である点
Ｐの周囲での反射光の光電変換素子７へのもれ込みが低
減され、光電変換素子７では点Ｐにおける画像に応じた
正確な信号が得られる。

【００３２】（第５実施例）以下、本発明の第５実施例
につき説明する。図６は本実施例に係る密着形イメージ
センサの構造を示す断面図である。なお、図１および図
５と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省
略する。

【００３３】本実施例の密着形イメージセンサは、前記
第４実施例とほぼ同じ構造を有するが、ロッドレンズア
レイ５の上端のＬＥＤアレイ１に近い側（図中の左側）
に、遮光板１１ｃを設けた点である。

【００３４】この構成によっても前記第４実施例と同様
に、読取位置である点Ｐの周囲での反射光の光電変換素
子７へのもれ込みが低減され、光電変換素子７では点Ｐ
における画像に応じた正確な信号が得られる。

【００３５】なお本発明は上記各実施例に限定されるも
のではない。例えば上記第１実施例および第２実施例で
は、遮光手段として遮光板１１ａ，１１ｂを用いている
が、遮光板１１ａ，１１ｂに代えて、ガラス材４への遮
光性塗料を塗布または印刷したり、遮光性フィルムを貼
付けるようにしても良い。またガラス材４に代えてスリ
ットを設けた、金属板などの遮光性の部材を設けるよう
にしても良い。

【００３６】また上記各実施例では、光源としてのＬＥ
Ｄアレイ１、光電変換手段としてのラインセンサ６、光
学系としてのロッドレンズアレイ５および遮光手段とし
ての遮光板１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを一体的に
配置して密着形イメージセンサを形成しているが、適用
される例えばファクシミリ装置などに個別に配置して密
着形イメージセンサを形成することもできる。このほ
か、具体的な構成などについて本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々の変形実施が可能である。

【００３７】

【発明の効果】第１の発明は、入射光に応じた電気信号
を発生する例えば光電変換素子などの光電変換手段と、
原稿の所定位置からの反射光を前記光電変換手段に入射
させる例えばロッドレンズアレイなどの光学系と、前記
原稿の前記所定位置以外からの反射光の前記光学系への
入射量を低減する例えば遮光板などの遮光手段とを具備
した。

【００３８】また第２の発明は、読取り対象の原稿をセ
ットするための例えばガラス材などの原稿台と、前記原
稿台にセットされた前記原稿に光を照射する例えばＬＥ
Ｄアレイなどの光源と、入射光に応じた電気信号を発生
する例えば光電変換素子などの光電変換手段と、前記原
稿台まで直線的に延びる壁面を有する例えば支持体など
の支持手段と、前記支持手段の前記壁面に固定され、前
記光源から光を照射された前記原稿の所定位置からの反
射光を前記光電変換手段に入射させる例えばロッドレン
ズアレイなどの光学系と、前記原稿の前記所定位置より
前記光源側の位置からの反射光の前記光学系への入射量
を減少する例えば遮光板などの遮光手段とを具備した。
これらにより、読取位置の周囲の画像の影響を低減し、
読取位置の画像に対応した正確な信号を発生することが
可能な密着形イメージセンサとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例に係る密着形イメージセ
ンサの構造を示す断面図。

【図２】 図１中の要部を拡大して示す図。

【図３】 本発明の第２実施例に係る密着形イメージセ
ンサの構造を示す断面図。

【図４】 本発明の第３実施例に係る密着形イメージセ
ンサの構造を示す断面図。

【図５】 本発明の第４実施例に係る密着形イメージセ
ンサの構造を示す断面図。

【図６】 本発明の第５実施例に係る密着形イメージセ
ンサの構造を示す断面図。

【図７】 従来技術を説明する図。

【図８】 従来技術を説明する図。

【図９】 従来技術を説明する図。

【符号の説明】

１…ＬＥＤアレイ、２…原稿、４…ガラス材、５…ロッ
ドレンズアレイ、６…ラインセンサ、７…光電変換素
子、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…遮光板。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿に光を照射する光源と、 入射光に応じた電気信号を発生する光電変換手段と、 前記光源から光を照射された前記原稿の所定位置からの
   反射光を前記光電変換手段に入射させる光学系と、 前記原稿の前記所定位置以外からの反射光の前記光学系
   への入射量を減少する遮光手段とを具備したことを特徴
   とする密着形イメージセンサ。
2. 【請求項２】 読取り対象の原稿をセットするための原
   稿台と、 前記原稿台にセットされた前記原稿に光を照射する光源
   と、 入射光に応じた電気信号を発生する光電変換手段と、 前記原稿台まで直線的に延びる壁面を有する支持手段
   と、 前記支持手段の前記壁面に固定され、前記光源から光を
   照射された前記原稿の所定位置からの反射光を前記光電
   変換手段に入射させる光学系と、 前記原稿の前記所定位置より前記光源側の位置からの反
   射光の前記光学系への入射量を減少する遮光手段とを具
   備したことを特徴とする密着形イメージセンサ。