JPH10173862A - 密着型イメージセンサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焦点深度を深くするため重なり制限部材を使
用、各部材との相対位置関係が、部材の精度及び環境温
度変動等によりバラツキ、画質が劣化する。 【解決手段】 原稿９を載置する透明板７と、該透明板
７上の原稿面を照射する線状光源５と、該線状光源５に
よる前記原稿面の反射光を結像するレンズアレイ６と、
前記原稿面からの反射光を前記レンズアレイ６を通して
受光し光電変換するための受光素子アレイ４とを備えた
密着型イメージセンサーにおいて、前記原稿面と前記受
光素子アレイ４との間の任意の位置で、且つ、前記レン
ズアレイ６の光軸と直交する面上に格子状の遮光マスク
１１を配設することにより、原稿面からの反射光の高周
波成分をカットし、焦点深度が深くなる。前記遮光マス
ク１１にクロムを蒸着して可視光線をカットする。装置
が大型化せず、安価で、原稿に凹凸がある場合、本の見
開き部分等の読み取りが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イメージスキャ
ナ、ファクシミリ等の画像読み取り装置として用いられ
る密着型イメージセンサーに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の密着型イメージセンサーの場合、
焦点深度は使用するレンズアレイの仕様によって決定さ
れる。近年ファクシミリ等に広く使用されているレンズ
アレイを用いた密着型イメージセンサーにおいて、レン
ズアレイはその開口角が２０°という仕様のものであ
り、密着型イメージセンサーとしての焦点深度は０．３
ｍｍ程度である。これは、通常のシートスルータイプの
ファクシミリでは使用上特に問題となる数値ではない
が、フラットベットタイプのイメージスキャナや脱着式
のスキャナを有するファクシミリの場合、見開きの本等
必ずしも平坦ではない原稿を読み取ることもあり、この
場合には前記数値の焦点深度では十分ではなく、一般的
には１ｍｍ以上の焦点深度が要求される。

【０００３】従来の一般的な密着型イメージセンサーに
ついてその概要を説明する。図７は密着型イメージセン
サーの構造を示す要部断面図である。図に示すように、
センサーユニットは、光電変換を行う画素が複数配列さ
れたセンサーＩＣ１と、保護膜２と、これが実装された
基板３とから成る受光素子アレイ４、原稿を照射する線
状光源であるＬＥＤアレイ５、原稿の像をセンサー受光
部に結像するレンズアレイ６、原稿９を載置する透明板
７、これらの部材を支持するフレーム８より構成されて
いる。

【０００４】上記密着型イメージセンサーにおける動作
は、ＬＥＤアレイ５により原稿９を照射し、前記原稿９
の読み取りライン上の拡散反射光をレンズアレイ６によ
りセンサー画素列上に結像し、前記反射光のもつ原稿９
の濃淡情報、即ち光の強弱を個々のセンサー画素が電気
信号に変換し、主走査方向に順次送り出す。そして、前
記原稿９とセンサー画素列との相対位置を副走査方向に
移動させて前記主走査方向のデータ送出を繰り返すこと
により２次元画像情報を時系列電気信号に変換する。

【０００５】前記従来例では、結像レンズとしてレンズ
アレイ６は複眼レンズを使用しているため像の重なりが
発生し、合成開口角が大きくなるので被写界深度が浅
く、原稿が折れていたり、切り貼りなど原稿に凹凸があ
る場合に画質が劣化する。上記したようにフラットベッ
トタイプのイメージスキャナ等では本の見開き部分等の
読み取りをすることができず、センサーの用途が限定さ
れていた。

【０００６】前記従来例でレンズアレイの開口角を小さ
くすることで上記被写界深度を改善できるが、この場合
は光路長が長くなり装置本体が大型化してしまう。ま
た、像面に到達する光量が著しく減少し、光源にかかる
負担が大きくなる。更に、被写界深度の深いレンズアレ
イは高価である。

【０００７】そこで、レンズアレイを変更することなく
前記被写界深度を深くする従来技術が特開平６−３４２
１３１号公報に開示されている。図８はその密着型イメ
ージセンサーの構造を示す要部断面図である。図８にお
いて、正立等倍結像型のレンズ素子を複数配列したレン
ズアレイ６のセンサー側開口部に重なり制限部材１０を
設ける構成とし、各レンズ素子間の像の重なりを制限し
結像径を小さくすることでレンズアレイ６としての合成
の開口角を小さくし、合成の被写界深度を向上させてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た密着型イメージセンサーには次のような問題点があ
る。即ち、この場合、前記重なり制限部材とレンズ素子
体との相対位置を正確に一致させる必要があるが、それ
ぞれの部材の製造上のバラツキによる寸法誤差、また、
環境温度の変動による個々の部材の熱膨張率の差異によ
る寸法変化等の要因が存在して、上記重なり制限部材と
レンズ素子体との相対的位置関係を満足させることは困
難である。

【０００９】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、装置自体を大型化することな
く、焦点深度を深くして、原稿が折れていたり、切り貼
りなど原稿に凹凸がある場合、及び本の見開き部分等の
読み取りを可能にする、安価な密着型イメージセンサー
を提供するするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における密着型イメージセンサーの構造は、
原稿を載置する透明板と、該透明板上の原稿面を照射す
る線状光源と、該線状光源による前記原稿面の反射光を
結像するレンズアレイと、前記原稿面からの反射光を前
記レンズアレイを通して受光し光電変換するための受光
素子アレイとを備えた密着型イメージセンサーにおい
て、前記原稿面と前記受光素子アレイとの間に位置し、
且つ、前記レンズアレイの光軸と直交する面上に遮光マ
スクを配設したことを特徴とするものである。

【００１１】また、前記遮光マスクは格子状に形成した
ことを特徴とするものである。

【００１２】また、前記原稿面と前記レンズアレイの間
に位置し、且つ、前記レンズアレイの光軸と直交する面
上に遮光マスクを配設したことを特徴とするものであ
る。

【００１３】また、前記レンズアレイと前記受光素子ア
レイの間に位置し、且つ、前記レンズアレイの光軸と直
交する面上に遮光マスクを配設したことを特徴とするも
のである。

【００１４】また、前記原稿面と対向する前記透明板の
内側面に位置し、且つ、前記レンズアレイの光軸と直交
する面上に遮光マスクを配設したことを特徴とするもの
である。

【００１５】また、前記遮光マスクに蒸着又はスパッタ
リング等の手段によりクロム層を形成したことを特徴と
するものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明におけ
る密着型イメージセンサーについて説明する。図１及び
図２は本発明の第１の実施の形態であり、図１は密着型
イメージセンサーの要部断面図、図２は遮光マスクの平
面図である。図において、従来技術と同一部材は同一符
号で示す。

【００１７】図１において、センサーユニットは、光電
変換を行う画素が複数配列されたセンサーＩＣ１と、保
護膜２と、これらが実装された基板３とから成る受光素
子アレイ４、５は線状光源であるＬＥＤアレイ、６は原
稿の像をセンサー受光部に結像するレンズアレイ、７は
透明板、８はフレーム、９は原稿で、従来技術と同様で
ある。前記原稿９と前記レンズアレイ６の間に位置し、
かつ、前記原稿９と前記レンズアレイ６を結ぶ光軸と垂
直な面上に格子状の遮光マスク１１を配設する構成にす
る。

【００１８】前記遮光マスク１１の形状は、図２に示す
ように、光の回折を効果的に実現するのに最も適切な形
状である格子状（格子パターン幅Ｗ、格子ピッチＰ）
で、一次元でなく二次元的にしかも均一に回折効果が得
られる。但し、必ずしも格子状でなくても回折効果が得
られる形状であれば良いことは言うまでもない。

【００１９】上記構成によりその作用について説明す
る。前記原稿９から受光素子アレイ４までの光路の途
中、例えば、前記原稿９とレンズアレイ６との間で光軸
に垂直な面上に、前記格子状の遮光マスク１１を配置す
ることにより、後述する理由で、原稿９からの反射光の
光成分のうち高周波成分のみをカットすることが可能で
ある。焦点深度を決定する要因はこの光の高周波成分の
含まれる比率であり、この高周波成分が多い程焦点深度
としては浅くなってしまう。従って、反射光が格子パタ
ーンを通過することにより高周波成分がカットされ受光
素子アレイ４に到達する原稿９からの反射光成分は、こ
の高周波成分が低減された分だけ焦点深度が深くなるこ
とになる。

【００２０】図３は正弦波格子とレンズからなる光学系
の光路図である。図３により高周波成分と焦点深度につ
いて説明する。単色平面波を正弦波格子に入射させると
格子１２によっていくつかの回折光に分かれる。これら
の回折光は互いに異なる方向に進むがレンズ１３により
集光され、焦点では回折光の干渉によって格子の像１４
ができる。

【００２１】前記格子の像１４による光の回折は、格子
ピッチが細かい程、あるいは波長が長い程回折角は大き
くなるが、イメージセンサーの場合はＬＥＤアレイ光源
であるため波長は一定である。原稿もこの格子と同様
に、原稿の印字内容が細かい（ピッチ幅が狭い）所を通
過（イメージセンサーの場合は反射）する光は回折角が
大きい。逆に、原稿の印字内容が粗い（ピッチ幅が広
い）所を通過（イメージセンサーの場合は反射）する光
は回折角が小さい。

【００２２】前記高周波成分は、上記原稿の印字内容が
細かい（ピッチ幅が狭い）所からくる光の成分である。
つまり高周波成分は、原稿の細かい情報を持ちその回折
角は大きい。結像光学系のレンズにおいて、高周波成分
の光を入射できる結像光学系は、原稿の細かい情報を含
んだ像を得ることを意味し、分解能が高い。この高周波
成分の光（回折角が大きい光）が結像光学系のレンズに
入射するには焦点距離と開口の割合（Ｆナンバー）の小
さいレンズが必要となる。従って、逆に原稿の高周波成
分の光をカットしてやれば、物体の細かい部分の情報は
得られないが、その分、前記Ｆナンバーが大きくなり焦
点深度が深くなることになる。

【００２３】上記理由により、原稿からの光情報がレン
ズを通りセンサー等に結像するまでの間の任意の位置に
格子状の遮光マスク１１を配設して、その遮光マスク１
１を光情報が通過するようにすることによっても前述と
同様に高周波成分がカットされることになる。

【００２４】前記遮光マスク１１はクロムを蒸着して形
成したものであり、可視光線をカットする作用をする。
クロムに限るものではなく、クロム以外でも光を遮光で
きる部材であれば良いことは言うまでもない。また、上
記クロムの形成は蒸着手段に限らず、十分な遮光が得ら
れる他の有効な手段、例えば、スパッタリング等の方法
で形成してもよい。

【００２５】図４は本発明の第２の実施の形態を示す密
着型イメージセンサーの要部断面図である。図におい
て、前記クロムを蒸着した格子状の遮光マスク１１は、
前記レンズアレイ６と受光素子アレイ４との間に位置
し、前記レンズアレイ６の光軸と垂直な面上に配設した
構成であり、その作用、効果は前述の第１の実施の形態
と同様であるので説明は省略する。

【００２６】図５は本発明の第３の実施の形態を示す密
着型イメージセンサーの断面図である。図において、前
記格子状の遮光マスク１１は、前記原稿面と対向する前
記透明板７の内側面に周知の蒸着手段でクロムを蒸着し
て格子パターン形成したもので、その作用、効果は前述
の第１及び第２の実施の形態と同様である。前記格子パ
ターンの形成にクロムを蒸着したが、前述と同様にクロ
ム以外でも光を遮光できる部材で良い。

【００２７】以上述べたように、格子状の遮光マスク１
１の配置は、第１の実施の形態では、原稿面とレンズア
レイ６の間、第２の実施の形態では、レンズアレイ６と
受光素子アレイ４との間、第３の実施の形態では、透明
板７の内面にそれぞれ位置したが、前記原稿面と前記受
光素子アレイ４との間に位置し、且つ、前記レンズアレ
イ６の光軸と直交する面上にの任意の位置、例えば、遮
光マスク１１をレンズアレイ６の上、又は下側に一体に
して配置しても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
密着型イメージセンサーは、原稿面からの光情報がレン
ズアレイを通り受光素子アレイに結像するまでの任意の
位置で、且つ、レンズアレイの光軸と直交する面上に格
子状の遮光マスクを配置し、その遮光マスクを光情報が
通過することにより高周波成分がカットされ、受光素子
アレイに到達する原稿面からの反射光成分は、この高周
波成分が低減された分だけ焦点深度が深くなる。従っ
て、密着型イメージセンサー自体のサイズを大型化する
ことなく、焦点深度の深い高価なレンズを必要とせず、
コストアップすることなく焦点深度を深くすることを可
能にすることができる。従って、従来のシートスルータ
イプのファクシミリ等読み取るべき原稿が平坦な場合に
しか使用されていなかった密着型イメージセンサーをフ
ラットベットタイプのイメージスキャナー、脱着式のス
キャナを有したファクシミリ等読み取るべき原稿面が平
坦でない製品への使用を可能にするものでその実用効果
は多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる密着型イメ
ージセンサーの要部断面図である。

【図２】図１の遮光マスクの平面図である。

【図３】正弦波格子とレンズからなる光学系の光路図で
ある。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係わる密着型イメ
ージセンサーの要部断面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態に係わる密着型イメ
ージセンサーの要部断面図である。

【図６】図５の透明板にクロムをパターン蒸着した遮光
マスクの斜視図である。

【図７】従来の密着型イメージセンサーの要部断面図で
ある。

【図８】従来の密着型イメージセンサーの要部断面図で
ある。

【符号の説明】

４ 受光素子アレイ ５ 線状光源（ＬＥＤアレイ） ６ レンズアレイ ７ 透明板 ８ フレーム ９ 原稿 １１ 遮光マスク

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿を載置する透明板と、該透明板上の
   原稿面を照射する線状光源と、該線状光源による前記原
   稿面の反射光を結像するレンズアレイと、前記原稿面か
   らの反射光を前記レンズアレイを通して受光し光電変換
   するための受光素子アレイとを備えた密着型イメージセ
   ンサーにおいて、前記原稿面と前記受光素子アレイとの
   間に位置し、且つ、前記レンズアレイの光軸と直交する
   面上に回折効果を有する遮光マスクを配設したことを特
   徴とする密着型イメージセンサー。
2. 【請求項２】 前記遮光マスクは格子状に形成したこと
   を特徴とする請求項１記載の密着型イメージセンサー。
3. 【請求項３】 原稿面と前記レンズアレイの間に位置
   し、且つ、前記レンズアレイの光軸と直交する面上に遮
   光マスクを配設したことを特徴とする請求項１又は２記
   載の密着型イメージセンサー。
4. 【請求項４】 前記レンズアレイと前記受光素子アレイ
   の間に位置し、且つ、前記レンズアレイの光軸と直交す
   る面上に遮光マスクを配設したことを特徴とする請求項
   １または２記載の密着型イメージセンサー。
5. 【請求項５】 前記原稿面と対向する前記透明板の内側
   面に位置し、且つ、前記レンズアレイの光軸と直交する
   面上に遮光マスクを配設したことを特徴とする請求項１
   又は２記載の密着型イメージセンサー。
6. 【請求項６】 前記遮光マスクに蒸着又はスパッタリン
   グ等の手段によりクロム層を形成したことを特徴とする
   請求項２、３、４又は５記載の密着型イメージセンサ
   ー。