(57)【要約】【課題】レンズのレンズ面の位置ずれに起因した結像位置のずれを抑制して、原稿画像の適切な読取動作を実現することができる技術を提供する。【解決手段】原稿に光を照射する光源と、原稿で反射した光、または、原稿を透過した光が順に透過する複数のレンズを有し、複数のレンズによって光を正立等倍で結像する光学部材と、光学部材により結像された光を受光する受光手段とを備え、複数のレンズのうちの少なくとも一つは平凸レンズである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿に光を照射する光源と、
前記原稿で反射した光、または、前記原稿を透過した光が順に透過する複数のレンズを有し、前記複数のレンズによって前記光を正立等倍で結像する光学部材と、
前記光学部材により結像された光を受光する受光手段と
を備え、
前記複数のレンズのうちの少なくとも一つは平凸レンズであることを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記複数のレンズのそれぞれが平凸レンズである請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項３】
前記複数のレンズのうち平凸レンズであるレンズの平面が前記原稿に対向する請求項１または２に記載の画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、原稿から反射された光を光学部材により正立等倍で結像するとともに、当該光学部材により結像された光を受光手段によって受光する画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原稿から反射された光をレンズにより正立等倍で結像するとともに、当該レンズにより結像された光を受光素子によって受光する画像読取装置が一般に知られている。そして、特許文献１でも指摘されているとおり、このような画像読取装置では、レンズと受光素子の位置関係が所定よりも外れてしまうと、原稿の画像を適切に読み取れないという問題があった。そこで、特許文献１では、画像読取装置の組立工程において、レンズの位置誤差を測定し、この測定結果に基づいて受光素子の位置決めを行なうことで、レンズと受光素子の位置関係を保って、原稿画像の適切な読取動作の実現を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３００７７５６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、特許文献１の画像読取装置は、同文献の図４や図５等に示されるような両凸レンズのみによって、原稿からの反射光を結像している。このような構成では、両凸レンズの製造誤差等によって、両凸レンズの両面（表裏）に形成された２枚のレンズ面の位置関係がずれてしまうと、両凸レンズによる光の結像位置が所望の位置から外れてしまう。しかも、これらの各レンズ面は、両凸レンズの両面として一体的に形成されているため、画像読取装置の組立工程において、これらの位置関係を調整することもできず、結像位置のずれを抑制することは困難であった。その結果、原稿画像の適切な読取動作が実行できない場合があった。
【０００５】
この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、レンズのレンズ面の位置ずれに起因した結像位置のずれを抑制して、原稿画像の適切な読取動作を実現することができる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明にかかる画像読取装置は、上記目的を達成するために、原稿に光を照射する光源と、原稿で反射した光、または、原稿を透過した光が順に透過する複数のレンズを有し、複数のレンズによって光を正立等倍で結像する光学部材と、光学部材により結像された光を受光する受光手段とを備え、複数のレンズのうちの少なくとも一つは平凸レンズであることを特徴としている。
【０００７】
このように構成された発明（画像読取装置）は、複数のレンズによって、原稿からの反射光を結像する構成を備える。そして、これら複数のレンズのうちの少なくとも一つは平凸レンズである。このような平凸レンズでは、一方面にのみレンズ面が形成されているため、２枚のレンズ面が表裏に形成された両凸レンズのようにこれらのレンズ面の位置関係がずれるといった問題が発生しえない。したがって、このような平凸レンズを備えた画像読取装置では、上述のような結像位置のずれが抑制されて、その結果、原稿画像の適切な読取動作が実現可能となる。
【０００８】
さらに、この発明では、平凸レンズを含む複数のレンズが具備されているため、画像読取装置の組立工程において、これらのレンズの位置関係を適宜調整することが可能である。したがって、上述のような結像位置のずれを容易かつより確実に抑制して、原稿画像の適切な読取動作が実現可能となる。
【０００９】
このとき、複数のレンズのそれぞれを平凸レンズで構成しても良い。これによって、結像位置のずれを抑制して、原稿画像の適切な読取動作を実現可能にするという本発明の効果を、より効果的に奏することができる。
【００１０】
また、複数のレンズのうち平凸レンズであるレンズの平面が原稿に対向するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明にかかる画像読取装置の一実施形態を示す部分側面図。
【図２】図１のＣＩＳモジュールの概略構成を示す部分断面図。
【図３】Ｘ−Ｚ平面におけるレンズアレイの部分断面を示す断面図。
【図４】両凸レンズで発生する問題の説明図。
【図５】レンズアレイの変形例を示す部分組立斜視図。
【図６】レンズアレイの変形例を示す部分組立斜視図。
【図７】ロール・ツー・ロールによりレンズを形成するレンズ形成装置の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
第１実施形態
図１は、本発明にかかる画像読取装置の一実施形態であるＣＩＳ(Contact Image Sensor)モジュール（以下、「ＣＩＳモジュール」と略称する）の概略構成を示す部分側面図である。図２は、図１のＣＩＳモジュールの概略構成を示す部分断面図である。これら図１、図２および以下で説明する図では、各部材の位置関係を示すために、ＸＹＺ直交座標を適宜示すものとする。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方向における最大読取範囲より長く延びる略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、レンズアレイ５、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。
【００１３】
光源部３は、図示を省略するＬＥＤ(Light Emitting Diode)を光源としている。このＬＥＤはライトガイド３１のＸ方向の一方端に取り付けられており、ライトガイド３１の当該一方端に向けて照明光を射出する。このライトガイド３１は、最大読取範囲と略同じ長さだけＸ方向に延設されている。そして、照明光はライトガイド３１の一方端に入射すると、ライトガイド３１の他方端に向けてライトガイド３１中を伝播しながら、ライトガイド３１の各部で部分的に先端部３２(光出射面)を介して原稿ガラスＧＬに向けて射出して、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。
【００１４】
照明光の照射位置の直下には、レンズアレイ５（光学部材）が配置されている。このレンズアレイ５は、最大読取範囲に渡ってＸ方向へ１列に並ぶ複数の結像光学系ＯＳで構成されている。各結像光学系ＯＳは、Ｚ方向に並ぶ４枚のレンズＬＳ1、ＬＳ2、ＬＳ3、ＬＳ4からなり、等倍の結像倍率で正立像を結像する正立等倍の結像特性を有する。したがって、レンズアレイ５の複数の結像光学系ＯＳのそれぞれは、直上で原稿ＯＢから反射された光を結像して、直下に配置されたセンサー７のセンサー面に正立等倍像を形成する。このセンサー７（受光手段）は、プリント回路基板８に取り付けられており、原稿ＯＢの正立像を読み取って、その読取結果に関連する信号を出力する。
【００１５】
図３は、Ｘ−Ｚ平面におけるレンズアレイの部分断面を示す断面図である。また、図３では、レンズアレイ５に対して原稿ガラスＧＬ側をＺ方向の(-)側とし、センサー７側をＺ方向の(+)側として、Ｚ方向の(+)(-)側が示されている。レンズアレイ５は、最大読取範囲より長くＸ方向に延設された略直方体形状のアレイフレーム５１を具備する。このアレイフレーム５１には、Ｚ方向に貫通する略円柱形状の貫通孔５２がＸ方向(図３の紙面に対して垂直方向)に複数並んで形成されている。この貫通孔５２は結像光学系ＯＳ毎に形成されており、各貫通孔５２には、４枚のレンズＬＳ1〜ＬＳ4がこの順番でＺ方向に並んだ状態で嵌め込まれている。このとき、レンズＬＳ1〜ＬＳ4それぞれの中心と貫通孔５２の中心線は略一致しており、当該中心線が結像光学系ＯＳの光軸ＯＡに相当する。
【００１６】
レンズＬＳ1〜ＬＳ4のそれぞれは、一方面が平面で多方面にレンズ面（凸面）が形成された平凸レンズである。このような平凸レンズは、金型を用いて樹脂を射出形成することで得ることができる。また、凸面の形状としては、球面あるいは非球面といった種々の形状で形成可能である。
【００１７】
図３に示すように、レンズＬＳ1はＺ方向(-)側に平面を向けるとともにＺ方向(+)側に凸面を向けて、アレイフレーム５１に支持されている。レンズＬＳ2はＺ方向(-)側に凸面を向けるとともにＺ方向(+)側に平面を向けて、アレイフレーム５１に支持されている。レンズＬＳ3はＺ方向(-)側に平面を向けるとともにＺ方向(+)側に凸面を向けて、アレイフレーム５１に支持されている。レンズＬＳ4はＺ方向(-)側に凸面を向けるとともにＺ方向(+)側に平面を向けて、アレイフレーム５１に支持されている。したがって、原稿ガラスＧＬに対向する面（レンズＬＳ1の平面）およびセンサー７に対向する面（レンズＬＳ4の平面）の両面が平面となっている。そして、原稿ガラスＧＬ上の原稿ＯＢからの反射光は、結像光学系ＯＳを構成する４枚のレンズＬＳ1〜ＬＳ4をこの順番に透過しつつ、レンズＬＳ1〜ＬＳ4それぞれのレンズ面から光学的作用を受けて正立等倍で結像される。
【００１８】
このとき、レンズＬＳ1に入射した光の全てが、残りの３枚のレンズＬＳ2〜ＬＳ4を透過するとは限らない。すなわち、光軸ＯＡに対して大きく傾いてレンズＬＳ1に入射した光は、レンズＬＳ1を透過後、Ｚ軸方向に進むにつれて光軸ＯＡから離れて行き、レンズＬＳ2〜ＬＳ4の外側に向かう場合がある。このとき、この外れた光が隣接する別の結像光学系ＯＳに入射してしまうと、原稿ＯＢを適切に正立等倍で結像できなくなってしまうおそれがある。これに対して、図３のレンズアレイ５は、このような問題の発生を抑制できる構成を具備している。つまり、レンズＬＳ1〜ＬＳ4はその側方から貫通孔５２の内壁によって囲まれており、レンズＬＳ1〜ＬＳ4の側方には貫通孔５２の内壁が存在する。したがって、レンズＬＳ2〜ＬＳ4の外側に向かう光は貫通孔５２の内壁で遮断されて、隣接する結像光学系ＯＳに入射しない。これによって、上述のような問題の発生が抑制可能となっている。
【００１９】
以上のように、この実施形態のＣＩＳモジュール１（画像読取装置）は、４枚のレンズＬＳ1〜ＬＳ4によって、原稿ＯＢからの反射光を結像する構成を備える。そして、これら４枚のレンズＬＳ1〜ＬＳ4は平凸レンズであるため、次のような利点を有する。ここでは、この平凸レンズの利点を、２枚のレンズ面が表裏（両面）に形成された両凸レンズと比較しつつ説明する（図４）。なお、図４は両凸レンズで発生する問題の説明図である。同図において、実線は理想的な位置に形成された２枚のレンズ面Ｓls、Ｓlsであり、破線は位置ずれを起こしたレンズ面Ｓlsである。理想的な位置に形成された２枚のレンズ面Ｓls、Ｓlsは、その中心位置がＺ方向に並んでいるのに対して、レンズ面Ｓlsが位置ずれを起こすと、両面に形成されたレンズ面Ｓls、Ｓlsが距離Δだけずれてしまうのが判る。そして、このような位置ずれを起こすことで、原稿ＯＢでの反射光の結像位置がずれてしまう場合があった。これに対して、平凸レンズでは、一方面にのみレンズ面が形成されているため、２枚のレンズ面が表裏に形成された両凸レンズのようにこれらのレンズ面の位置関係がずれるといった問題が発生しえない。したがって、このような平凸レンズを備えたＣＩＳモジュール１では、上述のような結像位置のずれが抑制されて、その結果、原稿画像の適切な読取動作が実現可能となっている。
【００２０】
さらに、この実施形態では、それぞれ別体で形成された４枚のレンズＬＳ1〜ＬＳ4が具備されているため、ＣＩＳモジュール１の組立工程において、これらのレンズＬＳ1〜ＬＳ4の位置関係を適宜調整することが可能である。したがって、上述のような結像位置のずれを容易かつより確実に抑制して、原稿画像の適切な読取動作が実現可能となる。
【００２１】
しかも、この実施形態では、結像光学系ＯＳを構成する４枚のレンズＬＳ1〜ＬＳ4のそれぞれを平凸レンズで構成している。これによって、結像位置のずれを抑制して、原稿画像の適切な読取動作を実現可能にするという本発明の効果を、より効果的に奏することが可能となっている。
【００２２】
第２実施形態
図５および図６は、レンズアレイの変形例を示す部分組立斜視図である。特に、図５はアレイフレーム５１とレンズＬＳ1〜ＬＳ4の関係を示しており、図６は、アレイフレーム５１およびレンズＬＳ1〜ＬＳ4と遮光部材５４の関係を示している。この変形例にかかるレンズアレイ５は、レンズＬＳ1〜ＬＳ4のそれぞれがＸ方向に複数並んで形成された４枚のレンズ支持平板５３と遮光部材５４とを、アレイフレーム５１に嵌め込んだ概略構成を具備する。
【００２３】
レンズ支持平板５３は、Ｘ方向における最大読取範囲より長尺な透明平板であり、樹脂で形成されている。このレンズ支持平板５３は、レンズＬＳ1〜ＬＳ4それぞれに対応して４枚設けられている。そして、各レンズ支持平板５３の表面あるいは裏面の一方にのみ対応するレンズがＸ方向に複数並んで一体的に形成されている。つまり、レンズ支持平板５３の両面のうちレンズが形成されていない方の面は平面であり、第２実施形態においてもレンズＬＳ1〜ＬＳ4は平凸レンズである。また、各レンズＬＳ1〜ＬＳ4の凸面の向きは第１実施形態と同様であり、したがって、原稿ガラスＧＬに対向する面（レンズＬＳ1の平面）およびセンサー７に対向する面（レンズＬＳ4の平面）の両面が平面となっている。
【００２４】
一方、アレイフレーム５１は、Ｙ方向に間隔を空けて対向する２枚の側板５１r、５１lから構成されている。なお、図示は省略するが、これら２枚の側板５１r、５１lはＸ方向の端で互いに固定されている。こうして、側板５１r、５１lの間に、４枚のレンズ支持平板５３を配置するための空間ＳＰが形成される。さらに、この空間ＳＰのＹ方向から挟む側板５１r、５１lの側壁それぞれには、レンズ支持平板５３を嵌め込むための一対の溝５５、５５が形成されている。この溝５５、５５の対は、Ｘ方向にレンズ支持平板５３と同じ長さを有しており、４枚のレンズ支持平板５３に対応して４対形成されている。
【００２５】
そして、図５の破線矢印に示すように、溝５５、５５の対それぞれにレンズＬＳ1〜ＬＳ4が形成されたレンズ支持平板５３が嵌め込まれる。こうして、Ｚ方向に間隔を空けつつ並ぶ４枚のレンズ支持平板５３がアレイフレーム５１によって支持されて、Ｚ方向に並ぶ４枚のレンズＬＳ1〜ＬＳ4で構成される結像光学系ＯＳがＸ方向に複数並ぶこととなる（図６）。
【００２６】
また、遮光部材５４には、Ｚ方向に貫通する貫通孔５４１がＸ方向に複数並んで形成されている。そして、４枚のレンズ支持平板５３の各間に遮光部材５４が介挿されることで、Ｚ方向に並んで結像光学系ＯＳを構成するレンズＬＳ1〜ＬＳ4の間に貫通孔５４１が配置される。なお、図６では、上から１番目と２番目のレンズ支持平板５３の間に介挿される遮光部材５４のみが図示されているが、２番目と３番目のレンズ支持平板５３の間および３番目と４番目のレンズ支持平板５３の間にもそれぞれ遮光部材５４が介挿される。また、こうして介挿された各遮光部材５４は、アレイフレーム５１に接着剤やネジ止め等の方法によって固定される。
【００２７】
上述のような構成をレンズアレイ５は備えるため、レンズＬＳ1に入射した光は、貫通孔５４１、レンズＬＳ2、貫通孔５４１、レンズＬＳ3、貫通孔５４１およびレンズＬＳ4をこの順番で通過した後に、センサー７へ向けて結像される。このように、第２実施形態では、結像光学系ＯＳを構成するレンズＬＳ1〜ＬＳ4の間を側方から貫通孔５４１で囲むことで、レンズＬＳ1〜ＬＳ4の側方へ外れた光が隣接する別の結像光学系ＯＳに入射してしまうといった第１実施形態で説明した問題の発生を抑制している。
【００２８】
以上のように、この実施形態のＣＩＳモジュール１（画像読取装置）においても、結像光学系ＯＳを構成する４枚のレンズＬＳ1〜ＬＳ4は平凸レンズである。そのため、両凸レンズのように両面に形成されたレンズ面の位置関係がずれて、結像位置がずれるといった問題の発生が抑制されて、その結果、原稿画像の適切な読取動作が実現可能となっている。
【００２９】
なお、本発明は上記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に対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、射出形成によってレンズＬＳ1〜ＬＳ4を形成していた。しかしながら、レンズＬＳ1〜ＬＳ4として平凸レンズを用いたことで、金型の位置決めが容易となるため、射出形成ではなく、図７に示すようなロール・ツー・ロールでレンズＬＳ1〜ＬＳ4を形成することもできる。
【００３０】
ここで、図７は、ロール・ツー・ロールによりレンズを形成するレンズ形成装置の説明図である。このレンズ形成装置９は、同図左右方向に並べられた４本のローラー９１と、これら４本のローラー９１に巻き掛けられたフィルム基板９２と、４本のローラー９１のうち左右方向中央の２本のローラー９１の間でこれらのローラー９１の反対側からフィルム基板９２に当接するレンズロール金型９３を有する。このフィルム基板９２は、その表面にレンズ基材としてのフィルム９４が塗布された状態で、４本のローラー９１の同図矢印方向への回転に伴なって方向Ｄへと搬送される。一方、このフィルム基板９２に当接するレンズロール金型９３は、その外周面に複数の金型を有するとともに、同図矢印方向に回転する。そして、レンズロール金型９３とフィルム基板９２が当接する領域において、レンズロール金型９３によってフィルム基板９２表面のフィルム９４に、レンズＬＳ1〜ＬＳ4の形状が形成される。こうして、連続的にレンズＬＳ1〜ＬＳ4の形状を形成した後に、任意のサイズに切り出して、これらをレンズＬＳ1〜ＬＳ4として使用することができる。
【００３１】
また、レンズＬＳ1〜ＬＳ4の形成方法としては、上記したもの以外に、例えば、平面平板にレンズＬＳ1〜ＬＳ4を一括転写する方法を用いることもできる。
【００３２】
また、上記実施形態では、４枚のレンズＬＳ1〜ＬＳ4の全てを平凸レンズとしたが、これらのうちの一部のレンズを平凸レンズとして構成することで、この発明の効果を奏することができる。すなわち、当該一部の平凸レンズについては、２枚のレンズ面が表裏に形成された両凸レンズのようにこれらのレンズ面の位置関係がずれるといった問題が発生しえない。したがって、このような平凸レンズを備えることで、上述のような結像位置のずれが抑制されて、その結果、原稿画像の適切な読取動作が実現可能となる。
【００３３】
また、上記実施形態では、４枚のレンズＬＳ1〜ＬＳ4で１つの結像光学系ＯＳを構成していた。しかしながら、結像光学系ＯＳを構成するレンズの枚数はこれに限られない。
【００３４】
また、上記実施形態では、ＣＩＳモジュールに光源を搭載して原稿で反射した光をレンズアレイ５に入射させていた。しかしながら、ＣＩＳモジュール１（のレンズアレイ５）と原稿を挟んでＣＩＳモジュール１（のレンズアレイ５）に対向する側に光源を配置して、光源から射出されてフィルムなどの原稿を透過した光をレンズアレイ５に入射させる構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１…ＣＩＳモジュール、  ２…フレーム２、  ３…光源部、  ３１…ライトガイド、  ３２…先端部、  ５…レンズアレイ、  ５１…アレイフレーム、  ５２…貫通孔、  ５３…レンズ支持平板、  ５４…遮光部材、  ５４１…貫通孔、  ５５…溝、  ７…センサー、  ８…プリント回路基板、  ＧＬ…原稿ガラス、  ＬＳ1，ＬＳ2，ＬＳ3，ＬＳ4…レンズ、  ＯＡ…光軸、  ＯＢ…原稿、  ＯＳ…結像光学系
【図１】
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【図２】
2012151640.tif 000004
【図３】
2012151640.tif 000005
【図４】
2012151640.tif 000006
【図５】
2012151640.tif 000007
【図６】
2012151640.tif 000008
【図７】
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