(57)【要約】【課題】簡素な構成で、しかも高精度な位置合わせを必要とせずに物体の明るい正立像を結像する。【解決手段】原稿（物体）ＯＢから出射される光線が入射される第１レンズ面Ｓ１を有する入射部と、光線を出射する第２レンズ面Ｓ３を有する出射部と、入射部と出射部とを角度をもって連結する連結部とが透明媒体で一体成形されている。また、連結部は第１レンズ面Ｓ１に入射された入射光線を反射させて第２レンズ面Ｓ３に導光する反射面Ｓ２を有している。そして、入射光線を反射面と第２レンズ面Ｓ３との間で集光させて物体の中間像を形成するとともに、第２レンズ面Ｓ３により中間像を結像して物体の正立像を形成する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体から出射される光線が入射される第１レンズ面を有する入射部と、光線を出射する第２レンズ面を有する出射部と、前記入射部と前記出射部とを角度をもって連結する連結部とが透明媒体で一体成形され、
前記連結部は前記第１レンズ面に入射された入射光線を反射させて前記第２レンズ面に導光する反射面を有し、
前記入射光線を前記反射面と前記第２レンズ面との間で集光させて前記物体の中間像を形成するとともに、前記第２レンズ面により前記中間像を結像して前記物体の正立像を形成することを特徴とする結像光学素子。
【請求項２】
前記連結部の外周面に反射膜が配置されて前記反射面が形成される請求項１に記載の結像光学素子。
【請求項３】
前記入射光線を全反射させる全反射面が前記反射面として前記連結部に形成される請求項１に記載の結像光学素子。
【請求項４】
前記反射面は平面形状を有するとともに、前記第１レンズ面と前記第２レンズ面とは互いに対称な面形状を有し、等倍で前記物体の正立像を形成する請求項１ないし３のいずれか一項に記載の結像光学素子。
【請求項５】
前記反射面は曲面形状を有する請求項１ないし３のいずれか一項に記載の結像光学素子。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の結像光学素子が複数個一体的に配列されたことを特徴とする結像光学アレイ。
【請求項７】
前記第１レンズ面および前記第２レンズ面のうち少なくとも一方は、前記結像光学素子が配列される配列方向と前記配列方向と直交する直交方向とで異なる面形状を有する請求項６に記載の結像光学アレイ。
【請求項８】
物体に光を照射する光源部と、
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の結像光学素子と、
前記結像光学素子により結像される正立像を読み取る読取部と
を備えることを特徴とする画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、物体の正立像を形成する結像光学素子および結像光学アレイ、ならびに上記結像光学素子を用いて物体の画像を読み取る画像読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
イメージスキャナ、ファクシミリ、複写機、金融端末装置等では、コンタクトイメージセンサ（Contact Image Sensor）モジュール（以下、「ＣＩＳモジュール」と略する）が画像読取装置として用いられている。このＣＩＳモジュールは、読み取り対象物に光を照射する光源部と、読み取り対象物の正立等倍像を結像する結像光学部と、結像光学部で結像された正立等倍像を読み取る光学センサーとを有しており、結像光学部と光学センサーとの配置関係が固定化されていた。このことが光学センサーの配設自由度を低下させる主要因のひとつとなっていた。そこで、例えば特許文献１に記載されたように、ルーフプリズムレンズアレイの結像側に反射部材を配置することで結像側光軸を折り曲げて光学センサーを配設可能な位置範囲を大幅に広げることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−６６１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ルーフプリズムレンズアレイでは、物体側レンズ面と結像側レンズ面が直交配置されるとともに、２つのレンズの光軸を含む平面に対して４５°となるように稜線が配置されている。このように稜線を有する構造を採用したために、結像光学部の複雑化が避けられない。また、読み取り対象物の正立像を良好に得るためには、稜線の位置を高精度に位置決めするとともに反射部材との相対位置関係を高精度に調整する必要がある。さらに、結像光学部以外に反射部材を設けたことで装置コストが増大するのはもちろんのこと、結像光学部の結像側レンズ面と反射部材との間で光損失が発生し、明るい正立像が得られないという問題も存在する。
【０００５】
この発明にかかるいくつかの態様は、簡素な構成で、しかも高精度な位置合わせを必要とせずに物体の明るい正立像を結像することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様は、結像光学素子であって、物体から出射される光線が入射される第１レンズ面を有する入射部と、光線を出射する第２レンズ面を有する出射部と、入射部と出射部とを角度をもって連結する連結部とが透明媒体で一体成形され、連結部は第１レンズ面に入射された入射光線を反射させて第２レンズ面に導光する反射面を有し、入射光線を反射面と第２レンズ面との間で集光させて物体の中間像を形成するとともに、第２レンズ面により中間像を結像して物体の正立像を形成することを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の第２の態様は、結像光学アレイであって、この発明の上記結像光学素子が複数個一体的に配列されたことを特徴としている。
【０００８】
さらに、本発明の第３の態様は、画像読取装置であって、物体に光を照射する光源部と、この発明の上記結像光学素子と、結像光学素子により結像される正立像を読み取る読取部とを備えることを特徴としている。
【０００９】
このように構成された発明（結像光学素子、結像光学アレイおよび画像読取装置）では、結像光学素子は、第１レンズ面を有する入射部と第２レンズ面を有する出射部とが角度をもって連結部により連結されるように、透明媒体で一体成形されている。また、連結部には反射面が設けられ、第１レンズ面を介してレンズに入射される光線が連結部の反射面によって反射されて第２レンズ面に導光される。このように入射光線は結像光学素子内で折り曲げられながら結像光学素子内を進む。そして、入射光線が反射面と第２レンズ面との間で集光されて物体の中間像が形成されるとともに、その中間像が第２レンズ面により結像されて物体の正立像が形成される。したがって、光損失を抑えて明るい正立像を結像可能であり、正立像の結像位置を広範囲に設定可能となっている。また、第１レンズ面、反射面および第２レンズ面で構成される結像光学系の光軸において、反射面よりも第２レンズ面側に中間像を形成するように構成している。すなわち、第１レンズ面と中間像との間で反射面により入射光線を折り曲げているため、物体から第１レンズ面に向かう方向において結像光学素子を薄型化することができる。例えば入射光線を反射面でほぼ直角に折り曲げる、つまり入射部と出射部とを互いにほぼ直交させて配置することができ、結像光学素子の薄型化が可能となる。
【００１０】
また、ルーフプリズムを用いた特許文献１に記載の結像光学素子に比べて構造が簡素であり、しかも同結像光学素子で必須となっていた稜線や反射部材に対する高度な位置合わせも要求されることなく、正立像を結像することができる。
【００１１】
ここで、反射面の態様としては、連結部の外周面に反射膜を配置して反射面を形成してもよいし、入射光線を全反射させる全反射面を反射面として連結部に形成してもよいが、光損失の低減を図るという観点では、全反射面を設けるのが望ましい。
【００１２】
また、連結部の反射面（全反射面を含む）については、平面形状や曲面形状に有するように構成してもよい。特に、反射面が平面形状である場合、互いに対称な面形状を有する第１レンズ面と第２レンズ面とにより正立像を結像することで正立等倍像を得るように構成してもよい。また、反射面が曲面形状を有してパワーを有する場合、結像光学素子や結像光学アレイの小型化や結像性能の向上に寄与する。
【００１３】
また、複数の結像光学素子を一体的に配列して結像光学アレイを構成する場合、第１レンズ面および第２レンズ面のうち少なくとも一方が、結像光学素子の配列方向と、当該配列方向と直交する直交方向とで異なる面形状を有するように構成するのが望ましい。というのも、配列方向および直交方向で曲率が同じになるようにレンズ面を構成すると、収差が残り、入射光線を結像位置に良好に絞ることができないからである。その結果、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を改善することが困難であり、結像性能の面で劣る場合がある。これに対し、配列方向および直交方向で曲率を相違させることでＭＴＦの改善を容易に図ることができ、高精度な結像性能が得られる。なお、この点については、連結部の外周面を曲面形状にした場合、つまり反射面が曲面となる場合についても同様であり、配列方向および直交方向で曲率を相違させるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明にかかる画像読取装置の第１実施形態であるＣＩＳモジュールを示す部分断面斜視図。
【図２】図１のＣＩＳモジュールでの入射側アパーチャー部材、レンズアレイおよび出射側アパーチャー部材を示す斜視図。
【図３】本発明にかかる画像読取装置の第２実施形態であるＣＩＳモジュールを示す部分断面斜視図。
【図４】図３のＣＩＳモジュールでの入射側アパーチャー部材、レンズアレイおよび出射側アパーチャー部材を示す斜視図。
【図５】レンズ面と反射面との組み合わせを示す図。
【図６】図５中の「実施形態１」の一具体例を示す光線図。
【図７】図６に示す具体例のレンズデータを示す図。
【図８】レンズ面の面形状を定義する数式を示す図。
【図９】図６に示す具体例における図８のレンズ面の面形状を与えるデータを示す図。
【図１０】図５中の「実施形態１」の他の具体例を示す光線図。
【図１１】図１０に示す具体例のレンズデータを示す図。
【図１２】図１０に示す具体例における図８のレンズ面の面形状を与えるデータを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明にかかる画像読取装置の第１実施形態であるＣＩＳモジュールを示す部分断面斜視図である。また、図２は、図１のＣＩＳモジュールでの入射側アパーチャー部材、レンズアレイおよび出射側アパーチャー部材を示す斜視図である。このＣＩＳモジュール１は、原稿ガラスＧＬ上に載置された原稿ＯＢを読み取り対象物として原稿ＯＢに印刷された画像を読み取る装置であり、原稿ガラスＧＬの直下に配置されている。ＣＩＳモジュール１は、Ｘ方向における原稿ＯＢの読み取り範囲より長く延びる直方体状のフレーム２を有しており、同フレーム２内に光源部３、入射側アパーチャー部材４、レンズアレイ５、出射側アパーチャー部材６、センサー７およびプリント回路基板８が配置されている。
【００１６】
このフレーム２内にセパレーター２１を配置することで、フレーム２の内部空間が、光源部３を配置するための上方空間と、上方空間の下方に位置する下方空間と、上方空間と下方空間に対して隣接する垂直空間とに区分けされている。そして、それらのうち下方空間と垂直空間とは連通され、Ｘ方向に対して直交するＹ方向と上下方向Ｚとを含む断面（以下「副走査断面」という）において略Ｌ字形状を有する連通空間となっており、入射側アパーチャー部材４、レンズアレイ５、出射側アパーチャー部材６およびセンサー７が配置される。
【００１７】
光源部３は、プリント回路基板８に取り付けられた図示を省略するＬＥＤ（Light Emitting Diode）を光源とし、そのＬＥＤから出射された照明光をライトガイド３１の一方端に与えている。このライトガイド３１は、セパレーター２１の上面で読み取り範囲とほぼ同じ長さだけＸ方向に延設されている。そして、ＬＥＤからの照明光がライトガイド３１の一方端に入射すると、その照明光はライトガイド３１の他方端に向けてライトガイド３１中を伝播する。また、ライトガイド３１のＸ方向各部では、こうして伝播する照明光の一部はライトガイド３１の先端部３２（光出射面）から原稿ガラスＧＬに向けて出射して原稿ガラスＧＬ上の原稿ＯＢに照射される。こうして、Ｘ方向に延びる帯状の照明光が原稿ＯＢに照射され、原稿ＯＢで反射される。
【００１８】
その照明光の照射位置の直下位置には、上記した垂直空間が設けられており、その上端部に入射側アパーチャー部材４が配置されている。この入射側アパーチャー部材４は読み取り範囲とほぼ同じ長さだけＸ方向に延設されている。この入射側アパーチャー部材４には、複数の貫通孔４１がＸ方向に一列で配設されており、それぞれレンズアレイ５に設けられる複数の入射側レンズ面Ｓ１に対する入射側アパーチャーとして機能する。なお、図２においては、複数の入射側アパーチャー４１のうち手前側のみアパーチャー全体を図示しており、その他については入射側アパーチャー４１の上方開口のみを図示している。この点に関しては、後で説明する出射側アパーチャー６１についても同様である。
【００１９】
このレンズアレイ５は、副走査断面（ＹＺ平面）において略Ｌ字形状を有するとともに読み取り範囲とほぼ同じ長さだけＸ方向に延設されており、レンズアレイ５全体がすっぽりと連通空間に挿入可能となっている。より詳しくは、図２に示すように、レンズアレイ５は、上下方向Ｚに延設された入射部５１と、水平方向に延設された出射部５３と、入射部５１と出射部５３とを互いに角度をもたせて、例えばほぼ直交させながら連結する連結部５２とを有しており、照明光に対して光透過性を有する樹脂やガラスなどの透明媒体によって一体成形されている。
【００２０】
入射部５１の上面には、図２に示すように入射側アパーチャー４１と１対１で対応するように、入射側レンズ面Ｓ１がＸ方向にアパーチャー４１と同一ピッチで、かつ一列で配設されている。このため、原稿ＯＢで反射された光線のうち各入射側アパーチャー４１を通過した光線がそれに対応する入射側レンズ面Ｓ１に入射され、入射側レンズ面Ｓ１により収束されながら入射部５１から連結部５２に進む。
【００２１】
この連結部５２の外周面には反射膜５４が形成されている。この反射膜５４の形成によって連結部５２に反射面Ｓ２が読み取り範囲とほぼ同じ長さだけＸ方向に構成され、入射側レンズ面Ｓ１に入射された入射光線を反射して出射部５３の出射側レンズ面Ｓ３に導光する。反射膜５４としては従来より周知のもの、例えば金属蒸着膜などを採用することができる。なお、本実施形態では、図１および図２に示すように、入射側レンズ面Ｓ１、反射面Ｓ２および出射側レンズ面Ｓ３で構成される結像光学系の光軸に沿った、入射部５１の長さは出射部５３の長さよりも大幅に短く、入射光線は反射膜５４で反射された後、出射部５３内で集光されて原稿ＯＢの中間像が形成される。
【００２２】
この出射部５３の反連結部側の端面に、出射側レンズ面Ｓ３が入射側レンズ面Ｓ１と同数個で、かつ同一ピッチでＸ方向に一列で配設されている。また、出射部５３の反連結部側（図１および図２中の右手側）では、レンズアレイ５とセンサー７とに挟まれるように出射側アパーチャー部材６が下方空間内、つまりライトガイド３１の直下位置に配置されている。この出射側アパーチャー部材６も、入射側アパーチャー部材４と同様に、読み取り範囲とほぼ同じ長さだけＸ方向に延設されるとともに、複数の貫通孔６１がＸ方向に一列で配設されており、それぞれ出射側レンズ面Ｓ３に対する出射側アパーチャーとして機能する。このため、それらの出射側レンズ面Ｓ３はそれぞれ対応する中間像をセンサー７のセンサー面７１（図６参照）上に結像して原稿ＯＢの正立像を形成している。
【００２３】
センサー７は、図１に示すように、ＬＥＤが搭載されたプリント回路基板８に取り付けられており、原稿ＯＢの正立像を読み取り、その正立像に関連する信号を出力する。
【００２４】
以上のように、第１実施形態では、第１レンズ面Ｓ１を有する入射部５１と第２レンズ面Ｓ３を有する出射部５３とが角度をもって連結部５２により連結されるように、透明媒体で一体成形されている。また、連結部５２には反射面Ｓ２が設けられ、この反射面Ｓ２によって第１レンズ面Ｓ１を介して入射された光線が反射されて第２レンズ面Ｓ３に導光され、反射面Ｓ２と第２レンズ面Ｓ３との間で集光されて物体の中間像が形成される。この中間像は第２レンズ面Ｓ３により結像されて原稿ＯＢの正立像がセンサー面７１上に形成される。したがって、光損失を抑えて明るい正立像を結像可能となっている。
【００２５】
また、入射側レンズ面Ｓ１、反射面Ｓ２および出射側レンズ面Ｓ３で構成される結像光学系の光軸において、反射面Ｓ２よりも出射側レンズ面側に中間像を形成するように構成している。すなわち、入射光線が中間像の形成位置（図６の符号ＩＭＰ）よりも入射側レンズ面側で反射面Ｓ２により折り曲げられている。その結果、原稿ＯＢから第１レンズ面Ｓ１に向かう方向、つまり上下方向Ｚにおいてレンズアレイ５の薄型化を可能としている。
【００２６】
また、ルーフプリズムを用いた特許文献１に記載の結像光学素子に比べて構造が簡素であり、しかも同結像光学素子で必須となっていた稜線や反射部材に対する高度な位置合わせも要求されることなく、正立像を結像することができる。
【００２７】
このように構成された実施形態では、センサー７が本発明の「読取部」に相当している。また、入射側レンズ面Ｓ１および出射側レンズ面Ｓ３がそれぞれ本発明の「第１レンズ面」および「第２レンズ面」に相当する。
【００２８】
図３は、本発明にかかる画像読取装置の第２実施形態であるＣＩＳモジュールを示す部分断面斜視図である。また、図４は、図３のＣＩＳモジュールでの入射側アパーチャー部材、レンズアレイおよび出射側アパーチャー部材を示す斜視図である。このＣＩＳモジュール１は、原稿ガラスＧＬ上に載置された原稿ＯＢを読み取り対象物として原稿ＯＢに印刷された画像を読み取る装置であり、原稿ガラスＧＬの直下に配置されている。ＣＩＳモジュール１は、Ｘ方向における原稿ＯＢの読み取り範囲より長く延びる直方体状のフレーム２を有しており、同フレーム２内に光源部３、入射側アパーチャー部材４、レンズアレイ５、出射側アパーチャー部材６、センサー７およびプリント回路基板８Ａ、８Ｂが配置されている。
【００２９】
このフレーム２内にセパレーター２１を配置することで、フレーム２の内部空間が、光源部３を配置するための上方空間と、上方空間の下方に位置する下方空間と、上方空間と下方空間に対して隣接する垂直空間とに区分けされている。これらのうち下方空間は垂直空間側（図３中の左手側）から反垂直空間側（図３中の右手側）、つまりＹ方向に進むにしたがって下方に傾斜するように形成されている。また、この下方空間は垂直空間とは連通され、Ｘ方向に対して直交するＹ方向と上下方向Ｚとを含む断面（以下「副走査断面」という）において略逆へ字形状（狭角を鈍角にしたＬ字形状）を有する連通空間となっており、入射側アパーチャー部材４、レンズアレイ５、出射側アパーチャー部材６、センサー７およびプリント回路基板８Ｂが配置される。
【００３０】
光源部３は、プリント回路基板８Ａに取り付けられた図示を省略するＬＥＤを光源とし、そのＬＥＤから出射された照明光をライトガイド３１の一方端に与えている。このライトガイド３１は、セパレーター２１の上面で読み取り範囲とほぼ同じ長さだけＸ方向に延設されている。そして、ＬＥＤからの照明光がライトガイド３１の一方端に入射すると、その照明光はライトガイド３１の他方端に向けてライトガイド３１中を伝播する。また、ライトガイド３１のＸ方向各部では、こうして伝播する照明光の一部はライトガイド３１の先端部３２から原稿ガラスＧＬに向けて出射して原稿ガラスＧＬ上の原稿ＯＢに照射される。こうして、Ｘ方向に延びる帯状の照明光が原稿ＯＢに照射され、原稿ＯＢで反射される。
【００３１】
その照明光の照射位置の直下位置では、上記した垂直空間が設けられており、その上端部に入射側アパーチャー部材４が配置されている。この入射側アパーチャー部材４は読み取り範囲とほぼ同じ長さだけＸ方向に延設されている。この入射側アパーチャー部材４には、複数の貫通孔４１がＸ方向に一列で配設されており、それぞれレンズアレイ５に設けられる複数の入射側レンズ面Ｓ１に対する入射側アパーチャーとして機能する。なお、図４においては、複数の入射側アパーチャー４１のうち手前側のみアパーチャー全体を図示しており、その他については入射側アパーチャー４１の上方開口のみを図示している。この点に関しては、後で説明する出射側アパーチャー６１についても同様である。
【００３２】
このレンズアレイ５は、副走査断面（ＹＺ平面）において略逆へ字形状（狭角を鈍角にしたＬ字形状）を有するとともに読み取り範囲とほぼ同じ長さだけＸ方向に延設されており、レンズアレイ５全体がすっぽりと連通空間に挿入可能となっている。より詳しくは、図４に示すように、レンズアレイ５は、上下方向Ｚに延設された入射部５１と、水平方向に延設された出射部５３と、入射部５１に対して出射部５３を傾斜させながら連結する連結部５２とを有しており、照明光に対して光透過性を有する樹脂やガラスなどの透明媒体によって一体成形されている。より詳しくは、図４に示すように、入射部５１は上下方向Ｚに延設されるのに対し、出射部５３は入射部５１の下端部側からＹ方向に進むにしたがって下方に下るように傾斜している。このように構成している理由は入射光を連結部５２で全反射させるためであるが、それについては後で詳述する。
【００３３】
入射部５１の上面には、図４に示すように入射側アパーチャー４１と１対１で対応するように、入射側レンズ面Ｓ１がＸ方向にアパーチャー４１と同一ピッチで、かつ一列で配設されている。このため、原稿ＯＢで反射された光線のうち各入射側アパーチャー４１を通過した光線がそれに対応する入射側レンズ面Ｓ１に入射され、入射側レンズ面Ｓ１により収束されながら入射部５１から連結部５２に進む。
【００３４】
この連結部５２は、入射部５１に対して出射部５３が傾斜するように連結しており、入射部５１側の光軸と出射側レンズ面Ｓ３側の光軸とのなす角度は９０゜を超えている。しかも、連結部５２の外周面の各部は、入射部５１を介して当該部分に導光される光線の入射角θが臨界角以上となるように設計されており、その結果、入射光線の全部が連結部５２の外周面で全反射される。このため、入射側レンズ面Ｓ１に入射された入射光線は、連結部５２から出ることなく、連結部５２での反射による光量減少を抑制しながら出射部５３の出射側レンズ面Ｓ３に導光することができる。このように連結部５２の外周面が全反射面Ｓ２となっている。
【００３５】
ここで、連結部５２により入射光線を反射して出射部５３の出射側レンズ面Ｓ３に導光するのみであれば、連結部５２の外周面に反射膜を設けてもよい。ただし、この場合、入射光線は一度連結部５２の外周面から出て反射膜の表面で反射されるため、光損失は避けられないのに対し、全反射させることで光損失を抑制することができる。また、反射膜が不要となる分だけレンズアレイ５の低コスト化などを図ることができ、好適である。
【００３６】
なお、本実施形態では、図３および図４に示すように、入射側レンズ面Ｓ１、全反射面Ｓ２および出射側レンズ面Ｓ３で構成される結像光学系の光軸に沿った、入射部５１の長さは出射部５３の長さよりも大幅に短く、入射光線は連結部５２の外周面で全反射された後、出射部５３内で集光されて原稿ＯＢの中間像が形成される。
【００３７】
この出射部５３の反連結部側（図３および図４の右手側）の端面に、出射側レンズ面Ｓ３が入射側レンズ面Ｓ１と同数個で、かつ同一ピッチでＸ方向に一列で配設されている。また、出射部５３の反連結部側では、レンズアレイ５とセンサー７とに挟まれるように出射側アパーチャー部材６が下方空間内、つまりライトガイド３１の直下位置に配置されている。この出射側アパーチャー部材６も、入射側アパーチャー部材４と同様に、読み取り範囲とほぼ同じ長さだけＸ方向に延設されるとともに、複数の貫通孔６１がＸ方向に一列で配設されており、それぞれ出射側レンズ面Ｓ３に対する出射側アパーチャーとして機能する。このため、それらの出射側レンズ面Ｓ３はそれぞれ対応する中間像をセンサー７のセンサー面７１（図４参照）上に結像して原稿ＯＢの正立像を形成している。
【００３８】
センサー７は、図３に示すように、ＬＥＤが搭載されたプリント回路基板８Ａとは異なる別のプリント回路基板８Ｂに取り付けられており、原稿ＯＢの正立像を読み取り、その正立像に関連する信号を出力する。
【００３９】
以上のように、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、入射部５１と出射部５３とを連結する連結部５２には全反射面Ｓ２が設けられ、この全反射面Ｓ２によって入射光線が第２レンズ面Ｓ３に導光され、全反射面Ｓ２と第２レンズ面Ｓ３との間で集光されて物体の中間像が形成され、さらに第２レンズ面Ｓ３によりセンサー面７１上に結像されて原稿ＯＢの正立像が形成される。したがって、光損失を抑えて明るい正立像を結像可能となっている。また、連結部５２の全反射面Ｓ２で入射光線を反射させているため、第１実施形態に比べて光損失をさらに抑制することができ、より明るい正立像が得られる。
【００４０】
ところで、上記第１実施形態および第２実施形態でのレンズ面Ｓ１、Ｓ３の面形状については任意であるが、配列方向Ｘとそれと直交する直交方向Ｙとで異なる面形状を有するように構成するのが望ましい。というのも、ＭＴＦの改善を図って結像性能を高めるためである。この点については、次に説明するように曲面に形成された第１実施形態での反射面Ｓ２および第２実施形態での全反射面Ｓ２の場合も同様である。なお、以下においては、第１実施形態での反射面Ｓ２および第２実施形態での全反射面Ｓ２を総称して単に「反射面Ｓ２」というが、両者を区別する場合には、「膜形成による反射面Ｓ２」および「全反射面Ｓ２」とそれぞれ称する。
【００４１】
また、反射面Ｓ２は連結部５２の外周面に形成されるため、連結部５２の外周面を平面形状に仕上げると反射面Ｓ２は平面となり一方、曲面形状に仕上げると反射面Ｓ２は曲面（凹面）となり、パワーを有することとなる。反射面Ｓ２の形状については、特に限定されるものではなく、平面および曲面のいずれを用いてもよいが、反射面Ｓ２が平面か曲面かに応じて入射側レンズ面Ｓ１および出射側レンズ面Ｓ３を図５に示すように設定してもよい。
【００４２】
図５はレンズ面と反射面との組み合わせを示す図である。同図中の「実施形態１」に示すように、反射面Ｓ２を平面とする場合、入射側レンズ面Ｓ１および出射側レンズ面Ｓ３をともに非球面とすることができ、ほぼ同一形状に形成する（ただし、両レンズ面は対称配置される）と、正立等倍像が得られる。また、反射面Ｓ２が平面であることから、反射面Ｓ２による解像度の低下を排除することができる。
【００４３】
また、同図中の「実施形態２」に示すように、入射側レンズ面Ｓ１および出射側レンズ面Ｓ３をともに自由曲面としてもよい。この「自由曲面」とは、単純な計算式で定義できない形状を有する曲面を意味している。この場合、反射面Ｓ２が平面であることから、「実施形態１」と同様に反射面Ｓ２による解像度の低下を排除することができるが、さらにレンズ面Ｓ１、Ｓ３を自由曲面としたことで、「実施形態１」に比べて収差などを抑制しながら正立等倍像を形成することが可能となる。
【００４４】
また、同図中の「実施形態３」ないし「実施形態５」に示すように、反射面Ｓ２を凹面で構成してもよく、この場合、反射面Ｓ２はパワーを有することとなり、レンズアレイ５の小型化が可能となる。また、明るい正立像を得る上で有利となる。ただし、反射面Ｓ２を曲面とすることで、解像度の低下を招くおそれがある。そこで、「実施形態３」では、レンズ面Ｓ１、Ｓ３を自由曲面とすることで解像度の改善を図っている。
【００４５】
また、「実施形態４」では、レンズ面Ｓ１、Ｓ３を非球面としながらも、反射面Ｓ２を自由曲面とすることで解像度の低下を改善している。また、自由曲面とすることで反射面Ｓ２での色収差の発生を抑制することができるため、設計自由度が高く、「実施形態３」に比べて解像度の低下および色収差を抑制することが可能となっている。
【００４６】
さらに、「実施形態５」では、レンズ面Ｓ１、Ｓ３および反射面Ｓ２をすべて自由曲面としているため、図５に示す実施形態中、最も設計自由度が高く、解像度を最も良好にすることができる。
【００４７】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記第１実施形態では、複数のレンズ面Ｓ１を含む入射部５１、連結部５２および複数のレンズ面Ｓ３を含む出射部５３を一体的に成型した後で、１つの反射膜５４を連結部５２の外周面に設けることでレンズアレイ５を製造しているが、レンズアレイ５の製造方法はこれに限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。すなわち、１つのレンズ面Ｓ１を含む入射部５１、連結部５２および１つのレンズ面Ｓ３を含む出射部５３を一体的に成型した後で、１つの反射膜５４を複数の連結部５２の外周面に一体的に設けて「膜形成による反射面Ｓ２」を構成することでレンズアレイ５を構成してもよい。
【００４８】
また、上記第１実施形態では、１つのレンズ面Ｓ１を含む入射部、連結部および１つのレンズ面Ｓ３を含む出射部を透明媒体により一体化したレンズと、連結部５２の外周面に設けられた反射膜５４とを備える結像光学素子を複数個Ｘ方向に一体化しているが、当該結像光学素子を複数個、Ｘ方向に配列してレンズアレイ５を構成してもよい。
【００４９】
さらに、上記第２実施形態では、１つのレンズ面Ｓ１を含む入射部、全反射面Ｓ２を含む連結部および１つのレンズ面Ｓ３を含む出射部を透明媒体により一体化した結像光学素子を複数個Ｘ方向に一体化しているが、複数の結像光学素子をＸ方向に配列してレンズアレイ５を構成してもよい。
【実施例】
【００５０】
次に本発明の実施例を示すが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５１】
図６〜図９は図５中の「実施形態１」の一具体例を示す図である。図６は図５中の「実施形態１」の一具体例を示す光線図である。また、図７は図６に示す具体例のレンズデータを示す図である。また、図８はレンズ面の面形状を定義する数式を示す図である。さらに、図９は図６に示す具体例における図８のレンズ面の面形状を与えるデータを示す図である。
【００５２】
これらの図面から判るように、面Ｓ１はレンズアレイ５の入射側レンズ面であり、非球面形状に仕上げられている。また、面Ｓ２は平面形状の反射面である。さらに、面Ｓ３はレンズアレイ５の出射側レンズ面であり、面Ｓ１と対称形状を有している。
【００５３】
このように構成された実施形態１では、図６に示すように、原稿ＯＢで反射された光線のうち各入射側アパーチャー４１（図２）を通過して入射側レンズ面Ｓ１に入射した光線はレンズ面Ｓ１により反射面Ｓ２とレンズ面Ｓ３１との間、つまり出射部５３内の位置ＩＭＰで集光されて原稿ＯＢの倒立像が中間像として形成される。そして、中間像から出射される光線がレンズ面Ｓ３によってセンサー面７１に集光されて中間像の倒立像、つまり原稿ＯＢの正立像がほぼ等倍で形成される。このように「実施形態１」のレンズアレイ５によれば、簡素な構成で、しかも高精度な位置合わせを必要とせずに原稿ＯＢの正立像を結像することができる。
【００５４】
図１０〜図１２は図５中の「実施形態１」の他の具体例を示す図である。図１０は図５中の「実施形態１」の他の具体例を示す光線図である。また、図１１は図１０に示す具体例のレンズデータを示す図である。さらに、図１２は図１０に示す具体例における図８のレンズ面の面形状を与えるデータを示す図である。
【００５５】
これらの図面から判るように、面Ｓ１はレンズアレイ５の入射側レンズ面であり、非球面形状に仕上げられている。また、面Ｓ２は平面形状の全反射面であり、図１０の破線部分に示すように、全反射面Ｓ２に入射される光線の入射角のうち最も小さな入射角θminが臨界角θよりも大きくなるように構成されている。さらに、面Ｓ３はレンズアレイ５の出射側レンズ面であり、面Ｓ１と対称形状を有している。
【００５６】
このように構成された実施形態１では、図１０に示すように、原稿ＯＢで反射された光線のうち各入射側アパーチャー４１（図４）を通過して入射側レンズ面Ｓ１に入射した光線はレンズ面Ｓ１により全反射面Ｓ２とセンサー面７１との間、つまり出射部５３内の位置ＩＭＰで集光されて原稿ＯＢの倒立像が中間像として形成される。そして、中間像から出射される光線がレンズ面Ｓ３によってセンサー面７１に集光されて中間像の倒立像、つまり原稿ＯＢの正立像がほぼ等倍で形成される。このように「実施形態１」のレンズアレイ５によれば、簡素な構成で、しかも高精度な位置合わせを必要とせずに原稿ＯＢの正立像を結像することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１…ＣＩＳモジュール（画像読取装置）、  ３…光源部、  ５…レンズアレイ、  ７…センサー（読取部）、  ５１…入射部、  ５２…連結部、  ５３…出射部、  ５４…反射膜、  ＯＢ…原稿、  Ｓ１…入射側レンズ面（第１レンズ面）、  Ｓ２…反射面、全反射面、  Ｓ３…出射側レンズ面（第２レンズ面）、  Ｘ…配列方向、  Ｙ…直交方向、  Ｚ…上下方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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