(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿面と接触する透明体と、前記原稿面を照明する線状光源と、線状に配列された受光素子アレイと、照明された前記原稿面の像を前記受光素子上に結像させるイメージガイド部材と、前記受光素子によって光電変換された照度情報を電気信号に変換する電子回路とを備えたイメージセンサーにおいて、前記イメージガイド部材として平行な両端面と１つの側面とを有する保持部材の前記側面に多数の直線状かつ平行な溝を前記端面にほぼ垂直に形成し、該溝に前記保持部材の屈折率よりも高屈折率の透明材料を充填し前記保持部材の前記側面に比較的低屈折率を有する塗料を塗布することによって前記透明材料を低屈折率の材料で覆った光ガイド部材を用い、該光ガイド部材の前記両端面の一方を前記原稿面側に臨ませ、他方を前記受光素子アレイ側に臨ませたことを特徴とするイメージセンサー。
【請求項２】
原稿面と接触する透明体と、前記原稿面を照明する線状光源と、線状に配列された受光素子アレイと、照明された前記原稿面の像を前記受光素子上に結像させるイメージガイド部材と、前記受光素子によって光電変換された照度情報を電気信号に変換する電子回路とを備えたイメージセンサーにおいて、前記イメージガイド部材として平行な両端面と１つの側面とを有し該側面に多数の直線状かつ平行な溝を前記端面にほぼ垂直に形成し該溝に前記保持部材の屈折率よりも高屈折率の透明材料を充填した保持部材と、前記透明材料よりも低屈折率の材料より成り両端面と１つの側面とを有し該側面に多数の直線状かつ平行な溝を前記端面にほぼ垂直に形成し該溝に保持部材の屈折率よりも高屈折率の透明材料を充填した他の保持部材とを、それぞれの前記溝を形成した側面同士を接着することによって、前記透明材料を低屈折率の材料で覆った光ガイド部材を用い、該光ガイド部材の前記両端面の一方を前記原稿面側に臨ませ、他方を前記受光素子アレイ側に臨ませたことを特徴とするイメージセンサー。
【請求項３】
前記光ガイド部材は、前記保持部材の前記端面の少なくとも一方における前記透明材料の露出部は凸レンズ状に成形されていることを特徴とする請求項１または２に記載のイメージセンサー。
【請求項４】
前記光ガイド部材は、前記溝の間隔は０．２５ｍｍを超えないことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のイメージセンサー。
【請求項５】
前記光ガイド部材は、前記部材および前記他の部材の少なくとも一部には光吸収性の物質が混入されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のイメージセンサー。
【請求項６】
前記光ガイド部材における前記溝の間隔は前記受光素子アレイにおける受光素子の間隔を越えないように設定されたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のイメージセンサー。
【請求項７】
前記保持部材の原稿面側の端面と前記原稿面との間に距離を設け、請求項５の光ガイド部材を使用し前記端面における凸レンズ状形成部は前記原稿面の像を前記受光素子上に結像させる役割の少なくとも一部を担っていることを特徴とする請求項３のイメージセンサー。
【請求項８】
前記光ガイド部材は前記原稿面と接触する前記透明体を兼ねており、前記保持部材の一方の端面を前記原稿面と密着させて使用することを特徴とする請求項１
または２のイメージセンサー。
【請求項９】
前記保持部材または前記他の保持部材は、前記線状光源の照明光を前記原稿面に線状に収束させる円筒状レンズと一体化されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のイメージセンサー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は平面状に配列された光ガイド部材をイメージガイド部材として用いたイメージセンサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
原稿面と接触する透明体と、前記原稿面を照明する線状光源と、線状に配列された受光素子アレイと、照明された前記原稿面の像を前記受光素子上に結像させるイメージガイド部材と、前記受光素子によって光電変換された原稿面の一部の照度情報を電気信号に変換する電子回路とを備えた、文字情報読み取り用のイメージセンサーは公知である。
【０００３】
図６に従来のイメージセンサの一例の構造を縦断面図で示す。１は印刷物等の原稿であり、その表面はイメージセンサの内部構造を保護して光だけを通過させる透明板２に接触している。３は筐体で、イメージセンサの各部品の相対位置を設定し、全体を保護する。４はＬＥＤ基板で筐体３内に傾けて配置され、その上に多数のＬＥＤを画面に垂直な方向に並べた（例えば原稿幅がＡ４の場合１６〜３６個）ＬＥＤアレイ５が実装されている。その発光方向はＬＥＤの正面に向かい、原稿面を透明板２越しに斜めから照明する。６は受光素子基板で、その上面にドット状の受光素子を直線状に配列したセンサーチップを画面に垂直に多数個並べて実装し、受光素子アレイ７としている。センサーチップは例えば８ｍｍの長さに６４個の受光素子（画素の大きさ８０μｍ、画素ピッチ０．１２５ｍｍ）を有し、読み取り可能な原稿幅がＡ４サイズの場合は２７個、Ｂ４サイズの場合は３２個のチップが直線状に並べられる。
【０００４】
イメージガイドは画面に垂直方向にロッドレンズが多数並列されたロッドレンズアレイ１１とそれを保持しているロッドレンズ保持体１２より成る。ロッドレンズは例えば直径０．６ｍｍであり、密接して並べられる。各ロッドレンズは中心軸上で屈折率が最高、外周円筒面で最低となるよう屈折率を分布させた円筒状透明部材であり、光線はその内部を屈折しながら軸方向に進む。それ自体にレンズ作用があるため、所定の長さのロッドレンズを図示のように配置することにより、原稿１の一部を画面に垂直方向に切る直線上の照度変化の像がロッドレンズアレイ１１により受光素子アレイ７上に結像される。各受光素子の像は一斉に読み取られ、電子情報に変換されて処理回路に送出される。原稿１が画面に平行に透明板２との相対運動をする過程で上記の動作が反復され、原稿全面の情報が最終的に読み出される。
【０００５】
このような従来技術における問題点は、ロッドレンズが屈折率を特定の関数で分布させた特殊な材料であるため、ロッドレンズアレイより成るイメージガイド部材が高価である。従ってイメージセンサーはコストダウンに限界があり、安価に市場に提供できないことである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、安価に供給でき、性能的にも従来品と遜色のないイメージガイド部材を用いたイメージセンサーを提供することである。
【０００７】
本発明のイメージセンサーは次のいずれかの特徴を有する。
（１）原稿面と接触する透明体と、前記原稿面を照明する線状光源と、線状に配列された受光素子アレイと、照明された前記原稿面の像を前記受光素子上に結像させるイメージガイド部材と、前記受光素子によって光電変換された照度情報を電気信号に変換する電子回路とを備えたイメージセンサーにおいて、前記イメージガイド部材として平行な両端面と１つの側面とを有する保持部材の前記側面に多数の直線状かつ平行な溝を前記端面にほぼ垂直に形成し、該溝に前記保持部材の屈折率よりも高屈折率の透明材料を充填し前記保持部材の前記側面に比較的低屈折率を有する塗料を塗布することによって前記透明材料を低屈折率の材料で覆った光ガイド部材を用い、該光ガイド部材の前記両端面の一方を前記原稿面側に臨ませ、他方を前記受光素子アレイ側に臨ませたこと。
（２）原稿面と接触する透明体と、前記原稿面を照明する線状光源と、線状に配列された受光素子アレイと、照明された前記原稿面の像を前記受光素子上に結像させるイメージガイド部材と、前記受光素子によって光電変換された照度情報を電気信号に変換する電子回路とを備えたイメージセンサーにおいて、前記イメージガイド部材として平行な両端面と１つの側面とを有し該側面に多数の直線状かつ平行な溝を前記端面にほぼ垂直に形成し該溝に前記保持部材の屈折率よりも高屈折率の透明部材を充填した保持部材と、前記透明部材よりも低屈折率の材料より成り両端面と１つの側面とを有し該側面に多数の直線状かつ平行な溝を前記端面にほぼ垂直に形成し該溝に保持部材の屈折率よりも高屈折率の透明部材を充填した他の保持部材とを、それぞれの前記溝を形成した側面同士を接着することによって、前記透明材料を低屈折率の材料で覆った光ガイド部材を用い、該光ガイド部材の前記両端面の一方を前記原稿面側に臨ませ、他方を前記受光素子アレイ側に臨ませたこと。
【０００８】
本発明のイメージセンサーは、更に次の特徴のいずれかを有することがある。
（３）上記（１）または（２）において、前記光ガイド部材は、前記保持部材の前記端面の少なくとも一方における前記透明材料の露出部は凸レンズ状に成形されていること。
（４）上記（１）ないし（３）のいずれかにおいて、前記光ガイド部材は、前記溝の間隔は０．２５ｍｍを超えないこと。
（５）上記（１）ないし（４）のいずれかにおいて、前記光ガイド部材は、前記部材および前記他の部材の少なくとも一部には光吸収性の物質が混入されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のイメージセンサー。
（６）上記（１）ないし（５）のいずれかにおいて、前記光ガイド部材における前記溝の間隔は前記受光素子アレイにおける受光素子の間隔を越えないように設定されたこと。
（７）上記（３）において、前記保持部材の原稿面側の端面と前記原稿面との間に距離を設け、請求項５の光ガイド部材を使用し前記端面における凸レンズ状形成部は前記原稿面の像を前記受光素子上に結像させる役割の少なくとも一部を担っていること。
（８）上記（１）または（２）において、前記光ガイド部材は前記原稿面と接触する前記透明体を兼ねており、前記保持部材の一方の端面を前記原稿面と密着させて使用すること。
（９）上記（１）ないし（８）のいずれかにおいて、前記保持部材または前記他の保持部材は、前記線状光源の照明光を前記原稿面に線状に収束させる円筒状レンズと一体化されていること。
【０００９】
【発明の実施の形態】
【００１０】
図１〜図３に本発明のイメージガイド部材である光ガイド部材の実施の形態の各例を示す。図１は第１の実施の形態を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は縦断面図である。本例においては（ａ）に示すように、光ガイド保持体Ａ９は比較的低い屈折率を持つ透明な樹脂等の材料より成り、上下面に平行平面である端面を持ち、それらに垂直な１つの側面（同図（ａ）では光ガイド保持体Ａ９の前面）に多数の平行な溝を刻み、該溝の中に比較的高い屈折率を有する樹脂等の透明材料を充填して硬化させ、光ガイド８とする。そして前記側面にはやはり比較的低い屈折率を持つ材料より成る光ガイド保持体Ｂ１０の側面が接着され、高屈折率の透明材料である光ガイド８は低屈折率材料で包まれると共に完全に保護され保持される。
【００１１】
（ｂ）の断面図に示すように、光ガイド８が光ファイバーにおける高屈折率のコア、周囲の光ガイド保持体Ａ９と同Ｂ１０が低屈折率のクラッド材の役割を果たし、光ガイド８の一端から入射した光１３はその外周面で全反射され、漏れることなく他端に達して射出される。なお前記の接着に用いる接着剤の屈折率は、低ければ全反射が接着剤の内側面で起こり、高ければ光は接着剤を透過してその外側面（周囲の光ガイド保持体Ｂ１０に接している）で全反射される。いずれにせよ接着剤の層は十分薄いことが望ましい。なお溝の間隔（光ガイドアレイのピッチ）Ｐは受光素子アレイの画素である受光素子のピッチと共に画像の解像度を決める数値となる。受光素子の精細度を生かすため、受光素子のピッチと等しいかそれよりも細かく設定するのが妥当である。従来例の説明〔段落３〕で述べたように受光素子のピッチは通常０．１２５ｍｍであるから、光ガイドアレイのピッチもその値と等しいかあるいはそれ以下であることが望ましいが、解像度の粗さが許容される用途もあり得るので、それを勘案して光ガイドアレイのピッチはその２倍である０．２５ｍｍまでは大きくてもよく、それでも所期の効果はあると考えてよいであろう。
【００１２】
図２（ａ）（ｂ）（ｃ）の各図は本発明の光ガイド部材の他の実施の形態のそれぞれの溝の形すなわち光ガイド８の断面形状を示す平面図である。（ａ）は半円状、（ｂ）は３角形状、（ｃ）は６角形状の場合をを例示した。このように基本的には光ガイドである透明部材の断面形状は任意である。（ｃ）のように光ガイド保持体Ｂ１０の方にも溝加工を行って更に形状の自由度を増すことができる。また図示しないが光ガイド保持体Ａ、Ｂに互いに食い違った溝を加工して実質的に２列に並んだ光ガイドアレイとすることもできる。
【００１３】
図３（ａ）（ｂ）は本発明の光ガイド部材の更に他の実施の形態の２例を示す縦断面面図である。（ａ）は光ガイド保持体Ａ、Ｂの透明度が高い場合、光ガイドである透明体８の外側を透過して来た迷光がノイズ光として受光素子に当たり画像のコントラストを損なう恐れがあることへの対策を施した例であって、光ガイド保持体Ａ９と同Ｂ１０の下半部は着色するかあるいは暗色の色素を分散させた透明体より成る光吸収部９１および同１０１となっており、ノイズ光を吸収し透過を阻止する。もちろん光吸収部は保持体の全長にわたっていても良い。また（ｂ）は光ガイド保持体Ａ９、同Ｂ１０の端面から露出した光ガイド８の端部を球面状に加工してレンズ作用を付加した例で、その曲率で画像の焦点位置を調節することができる。
【００１４】
次に上記のような本発明の光ガイド部材をイメージガイド部材として使用した、本発明のイメージセンサーの実施の形態の一例の構造を、図４の縦断面図に示す。図６に示した従来例と基本的に変わっているところは、従来例のロッドレンズアレイ１１に替えて本発明の光ガイド８の集合体である光ガイドアレイ８１に置換したことである。光ガイド部材としては図３（ｂ）のように、光ガイド８の端面にレンズ加工を行ったものを用いて、離れて設置される原稿面の点状の画像から出た光１３が受光素子アレイ７上に結像するようにしている。光ガイド部材を除くその他の部品の記号は図６の従来例のものと対応している。なお本例における光ガイド８の端面のレンズの径は小さいのでレンズの開口角も小さく、原稿面での焦点深度が従来例よりも深く、平面でない原稿からも鮮明な情報が得られる利点がある。
【００１５】
図５は本発明のイメージセンサの他の実施の形態の縦断面図である。本例においては光ガイドアレイ８１の上端は原稿１の面に接し、下端は受光素子アレイ７の表面に接するか極めて接近した配置とされている。これによって原稿面の各部の照度情報がストレートに受光素子アレイ７に伝えられる。透明板２は別個には設けられないので、光ガイド保持体Ａ９および同Ｂ１０の一部がこれを兼用している。またＬＥＤアレイ５が発する照明用の光１３は光ガイド保持体Ｂ１０の一部を透過して原稿面を照らす。光ガイドアレイ８１が接触する線状の部位に集光させるための円筒レンズを形成したレンズ部１０２も光ガイド保持体Ｂ１０に設けてある。照明光１３は、屈折率の大小関係が逆になっているため光ガイド８の内部にも入り込みその端面と原稿面の接触部も照射する。しかし原稿面からの反射光は光ガイド８の内部のみを通って個々の受光素子に達する。また各光ガイド保持体の下部の光吸収部９１、１０１のために、光ガイドアレイ８１が接していない原稿面から反射した照明光は受光素子に到達しない。
【００１６】
以上本発明の各実施の形態について説明したが、なお種々の形態あるいは変形例が実施可能である。例えば、光ガイド保持体Ｂを省略し、低屈折率の透明な塗料を光ガイド保持体Ａの側面に塗布してその代用としてもよい。また光ガイドアレイの端面露出部に薄い保護膜を塗布してもよい。更には透明材料を溝に充填する前に、溝内面を低屈折率の塗料あるいは物質で薄くコーティングし、その後高屈折率の透明部材を充填してもよい。この構成ではコーティングされた塗料等が光を全反射させるので、光ガイド保持体Ａの本体部分はその光学的性質（屈折率、透明度）を問われなくなり機械的保持の役割が主となるが、上記溝内塗料等も光ガイド保持体Ａと一体となるのでこれも本発明の技術範囲内である。
【００１７】
【発明の効果】
本発明においては、保持部材に溝加工を施して光ガイドアレイを形成し光ガイド部材としたので、製作が容易であり従来のロッドレンズアレイに比して製造コストが極めて安く、それをイメージガイド部材として応用したイメージセンサも十分な品質の製品が安価に供給できる効果がある。また構造によっては原稿面における焦点深度を深くすることができる利点も生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ガイド部材の実施の形態の一例を示し、（ａ）は分解斜視図（ｂ）は縦断面図である。
【図２】本発明の光ガイド部材の他の実施の形態を示し、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれらの平面図である。
【図３】本発明の光ガイド部材の更に他の実施の形態を示し、（ａ）、（ｂ）はそれらの縦断面面図である。
【図４】本発明のイメージセンサーの実施の形態の一例の縦断面図である。
【図５】本発明のイメージセンサーの他の実施の形態の縦断面図である。
【図６】従来のイメージセンサーの縦断面図である。
【符号の説明】
１  原稿
２  透明板
３  筐体
４  ＬＥＤ基板
５  ＬＥＤアレイ
６  受光素子基板
７  受光素子アレイ
８  光ガイド
８１  光ガイドアレイ
９  光ガイド保持体Ａ
９１  光吸収部
１０  光ガイド保持体Ｂ
１０１  光吸収部
１１  ロッドレンズアレイ
１２  ロッドレンズ支持体
１３  光
【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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