(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿を支持する透明部材と、該原稿を照明する光源と、該原稿からの反射光を導くレンズアレイと、該レンズアレイの出射側で前記原稿の結像を受光して光電変換する光センサーアレイを備えた密着型イメージセンサにおいて、前記レンズアレイは前記原稿面の読み取りラインに平行な方向に配列された複数のロッドレンズよりなり、該ロッドレンズは光軸に直交する方向に屈折率分布を有する透光材よりなるロッド部と、このロッド部の出射側に接続し、同心円状の複数の溝を有するホログラム部が一体として形成されてなりなり、正立結像作用を有するとともに出射光を２の焦点に集光することを特徴とする密着型イメージセンサ。
【請求項２】
原稿を照明するＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤ光源と該原稿からの反射光を導くレンズアレイと受光素子アレイを有し、前記原稿の反射光を受光素子アレイに結像するカラー画像読み取り用の密着型イメージセンサにおいて、前記レンズアレイに使用されるロッドレンズはロッド部とそれ以外の光路変更手段とより一体としてなり、そのロッド部には、光軸に平行な方向および直交する方向に屈折率が分布する補償部分が前記光路変更手段に近接して設けられ、１の発光点に対し光軸方向に異なった２の位置に集光点を生ずる２焦点レンズを構成するとともに、前記補償部分の作用により、Ｒ、G、Bの光に対する集光点を一致させることを特徴とするカラー画像読み取り用の密着型イメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンピュータ、ファクシミリ、複写機等の入力装置として、原稿の画像を読み取るイメージセンサ特に密着型イメージセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
イメージセンサは画像の入力装置として、操作性、汎用性に優れ、近年ＯＡ機器、情報機器等の分野で広く用いられている。特に近年、家庭用ファクシミリ装置の需要が高まり、これに用いられるイメージセンサとして小型で使い易いものが要求されているところから光源に発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」という。）アレイ等を用いた密着型イメージセンサが普及しつつある。図１６は例えば特開平６ー３４２１３１号公報にも記載されている従来のかかる密着型イメージセンサの断面図であり、その概要を説明する。
【０００３】
図１６に示すように、密着型イメージセンサは光電変換を行うセンサー画素が複数配列された原稿読取受光素子１２１と、保護膜１２２と、これが実装された基板１２３とからなる成る受光素子アレイ１２４と、原稿を照射する線状光源であるＬＥＤアレイ１２５と、原稿１２９の像を受光部である前記受光素子アレイ１２４に結像するレンズアレイ１２６と、原稿１２９を載置する透明板１２７と、これらの部材を支持する外装ケース１２８より構成されている。
【０００４】
上記密着型イメージセンサにおける動作は、ＬＥＤアレイ１２５により原稿面を照射し、前記原稿面の読み取りライン上の拡散反射光をレンズアレイ１２６により受光素子アレイ上に結像し、前記反射光のもつ原稿１２９の濃淡情報、即ち光の強弱を受光素子アレイ１２４における個々の原稿読取受光素子１２１のセンサー画素が電気信号に変換し、シリアル又はパラレルの信号出力として読み取りラインごとに送り出す。そして、前記原稿１２９とセンサー画素列との相対位置をラインと垂直方向に移動させて、前記ラインごと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】
しかしながら、前述の密着型イメージセンサには次のような問題がある。前記レンズアレイ１２６は図面と垂直方向に配列された個々に集光性を有する複数のロッドレンズよりなる複眼レンズであり、このため、受光側において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という問題があった。また、本の見開き部分等の読み取りをすることができず、かかるイメージセンサの用途が限定されていた。
【０００６】
前記のロッドレンズを用いたレンズアレイ１２６における結像の様子を図１７を用いて説明する。図１６に示すンズアレイはロッドレンズ１２６ａが前記ライン方向に整列してなり、各ロッドレンズ１２６ａは光軸に直交する方向に屈折率分布を持った透光材よりなっている。個々のロッドレンズ１２６ａは図１７（ａ）に示すように原稿面上の直径Ｘ０の範囲を前記センサ画素の配置されたセンサ面上に正立等倍結像する。ある一点の発光点ｐとその結像ｑをを考える。ｐが基準位置にあるとき、丁度センサー面上に集光点があり、結像ｑにボケは生じないものとする。図１７（ｂ）に示すように、発光点ｐがｐ´へｘだけ移動すると、集光点もセンサ面の後方にｘだけ移動し、センサ面における結像ｑはＨの量のぼけを生ずる。ぼけの量Ｈはロッドレンズ２６ａが単独の場合は、ほぼＨ＝θｘとなり、開口角θに依存する。図１７（ｃ）に示すようにロッドレンズ１２６ａが複数個配列しているときには、開口角はθより大きいθ′となり、ぼけの量はＨよりも大きいＨ´となり、略Ｈ´＝θ´ｘとなる。そしてロッドレンズ１２６ａの配列数が増えるほど、結像範囲Ｘ０の重なりにより開口角は大となり、ボケも大となって行く。このように、開口角が広く、比写界深度が浅くなり、発光点ｐの移動に対し結像ｑのボケの量の割合が大きいことが問題となっていた。
【０００７】
このような欠点を除去するために個々のロッドレンズの開口角θを小さくしようとすると、ｐからｑに至る光路長が長くなり、密着型イメージセンサに使用する場合、装置の大型化を招く。また、このようなロッドレンズ自体が高価となる。上記のこれらの欠点を改善することを目的に改良された図１８に示す密着型イメージセンサが特開平６ー３４２１３１号公報に記載されている。図１８において、１１０は開口制限部材であり、個々の前記ロッドレンズ１２６ａに対応してその出射側に配置されている。他の点に関しては図１６に示したイメージセンサと同様である。本例においては、開口制限部材１１０により個々のロッドレンズ１２６ａの開口角を制限するとともに、各ロッドレンズ間の像の重なりを制限し、ぼけの量を減少しようとしている。
【０００８】
しかしながら、この場合個々のロッドレンズ１２６ａに対し開口制限部材１１０の位置関係を精度良く合わせなければならず、組立性の上で不利となる。その上、開口制限部材１１０により、通過光量が制限され、前記受光素子アレイ１２４への入射光の強度が弱くなり、光電変換におけるＳ／Ｎ比が低下し発生信号の雑音を増加させる傾向を生ずる。
【０００９】
本発明は従来の密着型イメージセンサにおける上記の問題点、すなわち、一般に、開口角が広く被写界深度が浅いと言う問題、これを改善しようとして被写界深度を深いロッドレンズを用いると、装置の大型化等をまねくという問題、ロッドレンズに対し開口制限部材を設けると組立上不利となり、受光素子の信号の雑音を増加させるという問題を解決すべき課題とするものである。そして、本発明はこれらの課題を解決し、折れ曲がり、凹凸、見開き等各種の原稿に対応でき、精度良く原稿の画像を読み取ることができるとともに、組立も容易な密着型イメージセンサを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の手段として本発明は、原稿を支持する透明部材と、該原稿を照明する光源と、該原稿からの反射光を導くレンズアレイと、該レンズアレイの出射側で前記原稿の結像を受光し光電変換する光センサーアレイとを備えた密着型イメージセンサにおいて、前記レンズアレイは２焦点レンズが集合して形成されていることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決するための第２の手段として本発明は、前記第１の手段において、前記レンズアレイの２焦点レンズは平行入射光の波面を回折により、変換する手段と屈折により変換する手段を備え、０次回折光を第１の焦点に集光するとともに１次回折光を第１の焦点と離れた第２の焦点に集光するように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するための第３の手段として本発明は、前記第２の手段において、前記レンズアレイの２焦点レンズの少なくとも一方のレンズ面にホログラムが形成されていることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するための第４の手段として本発明は、前記第３の手段において、前記レンズアレイの２焦点レンズのレンズ面に形成されたホログラムの形状は０次回折光の光量と１次回折光の光量のバランスがとれるような格子間の段差を有することを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決するための第５の手段として本発明は、前記第１の手段において、前記レンズアレイの２焦点レンズはそのレンズ面にそれぞれ異なる１次回折光の焦点を有する２種類のホログラムが形成されていることを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決するための第６の手段として本発明は、前記第１の手段において、前記レンズアレイの２焦点レンズの少なくとも一方のレンズ面は互いに曲率の異なる２種類の曲面により構成されていることを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決するための第７の手段として本発明は、前記第１の手段乃至第６の手段のいずれかにおいて、前記原稿を照明する光源は発光素子としてＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤを有し、これらＬＥＤは各色ごとに順次時分割で点灯するよう駆動されることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明の好適な実施の形態の一つである実施例について説明する。図１は本実施例に係る密着型イメージセンサの構成を示す断面図であり、図２は図１のＡーＡ断面図である。図１に示すように、本例の密着型イメージセンサは光電変換を行うセンサー画素が複数配列された原稿読取受光素子２１と、保護膜２２と、これが実装された基板２３とからなる成る受光素子アレイ２４と、原稿を照射する線状光源であるＬＥＤアレイ２５と、原稿２９の像を受光部である前記受光素子アレイ２４に結像するレンズアレイ２６と、レンズアレイ２６を保持する支持枠３７と原稿２９を載置する透明板２７と、これらの部材を支持する外装ケース２８より構成されている。
【０００１８】
上記密着型イメージセンサにおける動作は、ＬＥＤアレイ２５により原稿面を照射し、前記原稿面の読み取りライン上の拡散反射光をレンズアレイ２６により受光素子アレイ２４に結像し、前記反射光のもつ原稿２９の濃淡情報、即ち光の強弱を受光素子アレイ２４における個々の原稿読取受光素子２１のセンサ画素が電気信号に変換し、シリアル又はパラレルの信号出力として読み取りラインごとに送り出す。そして、前記原稿２９とセンサー画素列との相対位置をラインと垂直方向に移動させて、前記ラインごと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。
【００１９】
レンズアレイ２６は図１および図２に示すように、前記原稿面の読み取りラインに平行な方向に配列された複数のロッドレンズ３６がレンズ保持枠３７により保持されてなり、ロッドレンズ３６は受光素子アレイ２４に対向する側の端部にホログラムが形成されたホログラム部３６ｂおよびこれに接続するロッド部３６ａからなり、全体として略円柱状をなす。図３はロッドレンズ３６の形状を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は下面図である。図３に示すようにホログラム部３６ｂには同心円状の複数の溝３６ｃが形成されている。そして溝３６ｃのピッチ間隔はロッドレンズ３６の円形の端面の外周に行くほど小となっている。ロッド部３６ａは図１６に示して説明した従来のロッドレンズ２６ａと同様に光軸に直交する方向に屈折率分布を持った透光材よりなっており、それ自体では同様の機能を有する。
【００２０】
図４はホログラム部３６ｂが単独である場合の光路変換の作用を示す図である。図４に示すように前方から溝と反対側の面に入射した光軸に平行な光は溝のある面から出射する際、回折角が０の０次回折光ｓ０と溝３６ｃのピッチｄと光の波長λによりφ＝ｓｉｎー1（λ／ｄ）なる関係によりきまる回折角を有する１次回折光ｓ１に分かれる。０次回折光ｓ０は入射光と同様の光軸に平行な光となるが、１次回折光ｓ１は光軸から離れ周辺の方向へ折れ曲がり、その角度は周辺に行くほど溝のピッチｄに反比例して大となり、凹レンズのように、仮想的な発光点Ａｍから発した光のような発散光となる。逆に溝３６ｃのある側からＡｍに集光する方向に光を入射すると、ホログラム部３６ｂを出射する光はＡｍに集光する０次回折光と光軸に平行な１次回折光に分かれる。本例においては、０次回折光と１次回折光の光量が略等しくなるよう形状に溝３６ｃが形成されている。溝３６ｃは成形型により、ロッドレンズ３６の成型と同時に形成することができる。
【００２１】
図５は図３に示すロッドレンズ３６における光路変換の作用を示す原理図であり、（ａ）は全体を示す断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ部の詳細図、（ｃ）は（ｂ）のＣーＣ矢視図である。図５（ａ）においてホログラム部３６ｂとロッド部３６ａは説明の都合上、分離して示してある。図５において、基準となる位置にある発光点Ａ０から発した光はロッド部３６ａに入射し、等倍正立の結像を生ずる０次集光点Ｂ００に向かって出射し、ホログラム部３６ｂに入射する。ホログラム部３６ｂからの出射光は０次回折光ｓ０と１次回折光ｓ１に分かれ、０次回折光ｓ０は前記０次集光点Ｂ００に集光し、１次回折光ｓ１は０次集光点Ｂ００から後方にｄだけ離れた１次集光点Ｂ０１に向かって集光する。
【００２２】
１次回折光が０次回折光の集光点Ｂ００よりも後方に集光するのは、すでに図４を用いて説明したホログラム部３６ｂの発散効果によるものであり、凸レンズの後方に凹レンズを配することにより、集光点が後方に移動するのと似た原理によるものである。ここで、センサー面Ｓを前記１次集光点Ｂ０１に一致するように配置しておく。センサ面からみた開口角をθ、０次回折光による結像をｑ０、１次回折光による結像をｑ１とすると、ｑ０とｑ１は重なった位置に生ずるが、ｑ０のぼけＨ０は略Ｈ０＝θｄでりあり、ｑ１のぼけＨ１はＨ１＝０である。
【００２３】
次に、図６は発光点の移動とぼけの関係示す図であり、（ａ）は全体を示す断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ部の拡大図、（ｃ）は（ｂ）のＥーＥ矢視図である。図６（ａ）に示すように発光点Ａ０が基準点ｘ０からｘだけ前方のＡ０′点に移動すると、０次集光点Ｂ００はｘだけ後方のＢ００′点に移動し、１次集光点Ｂ０１は略Ｘだけ後方のＢ０１′点に移動する。このとき０次回折光による結像ｑ０のぼけの量Ｂ０は、略Ｂ０＝θ｜ｄーｘ｜となり、１次回折光による結像ｑ１のぼけの量Ｈ１は、略Ｈ１＝θ｜ｘ｜となる。図７は発光点Ａ０の基準位置からの移動量ｘと、０次回折光の結像ｑ０のぼけ量Ｈ０および１次回折光の結像ｑ１のぼけ量Ｈ１の関係を示す図である。ここで、いずれか１の結像についてボケの量が所定値以下であれば、受光面に配置した前記原稿読取受光素子２１を正常に動作させることができる。
【００２４】
そこで、図７に示すＨ０、Ｈ１のうちいずれか小なる方の値をとって、実効的なボケ量ＨＥとし、図１７（ｂ）に示したホログラム部を有しない従来のロッドレンズのぼけ量Ｈと対比させたグラフを図８に示す。同図において、実線はＨＥを破線はＨを示す。図２に示す本実施例のロッドレンズ３６の場合は、発光点の移動に対する実効的なボケの量を従来よりも広い範囲にわたり小さく維持することができる。例えばｘが（３／２）ｄの場合はぼけの量を従来の１／３とすることができる。開口角θを小さくすることなしに、実質的に焦点深度を深くして、ぼけを減小させることができる。この効果は複数のロッドレンズ３６が整列してなるレンズアレイにおいても、同様であり、図１６のθ′に相当する合成的な開口角を小さくすることなしに、実質的に焦点深度を深くして、ぼけを減小させることができる。従って、本例においては、開口を制限する部材を設けたり、開口角を小さくするために、ロッドの径を小さくしたり、発光点と受光点の距離を長くする必要はない。
【００２５】
このように、ロッドレンズ３６にホログラム部３６ｂを設けることにより、１の発光点からの光が２の異なる位置に集光する２焦点レンズが構成され、基準点から前方に移動したことによる結像の実効的なボケを効果的に低減することができる。しかも、上記のように制限部材がなく、開口角も広くとれるので、装置を小型にし、受光面における光量も十分にとれる。これにより、図１に示した本実施例に係る密着型イメージセンサにおいて、原稿２９の折れ曲がりや、見開き等により透明板２７と原稿２９の間に隙間を生じ、原稿面における反射光の発光点が透明板２７の表面の位置から前方にずれた場合に、このずれに起因して受光面に配置した前記原稿読取受光素子２１における結像に発生するボケの量を従来より大幅に低減することができ、また、小型装置において、受光面の光量の確保により、原稿面のデータを精度よく読み取ることができる。
【００２６】
図９は図２に示した密着型イメージセンサのロッドレンズ３６をホログラム部３６ｂが透明板２７の側になるように逆方向に配置した場合の光路変換の作用を示す原理図である。図８においてホログラム部３６ｂはとロッド部３６ａは説明の都合上、分離して示してある。図８に示すように基準となる位置にある発光点Ａ０から発した光はすべてホログラム部３６ｂに入射し、ここですでに説明したのと同様の原理により回折されて０次回折光ｓ０と１次回折光ｓ１に分かれてロッド部３６ａに入射する。このとき１次回折光は外側に折れ曲がり、Ａ０よりｄだけ後方の仮想光点Ａｍから発した光と同様の角度をとる。ロッド部３６ａから出射した０次回折光ｓ０は発光点Ａ０と等倍の位置Ｂ００に、１次回折光ｓ１はＢ０からｄだけ前方で、仮想光点Ａｍと等倍の位置Ｂｍにそれぞれ集光する。このようにして、図２に示したロッドレンズ３６の作用と同様に１の発光点に対し分離した２の集光点を生ずる２焦点レンズが構成される。従って本例の場合も図１に示した密着型イメージセンサと同様の原理により同様の作用効果を有する。
【００２７】
図１０は図３に示したロッドレンズ３６の変形例であるロッドレンズを示す断面図である。ロッドレンズ３６は受光素子アレイ２４に対向する側の端部に形成されたホログラム部３６ｂおよびこれに接続するロッド部３６ａからなり、全体として略円柱状をなす。ロッド部３６ａは図３に示して説明したロッド部と同様である。ホログラム部３６ｂには同心円状の複数の溝３６ｃが形成されている。そして溝３６ｃのピッチ間隔はロッドレンズ３６円の外周に行くほど小となっている。溝の形状は波型をなし、２次以上の回折光を完全にカットし、０次回折光と１次回折光の光強度が略等しくなるような形状となっている。しかし、溝３６ｃの波型の勾配の方向は図３に示したロッドレンズ３６の場合と逆であり、溝３６ｃの深さが内周に向けて増大する方向の勾配となっている。これにより、回折角度が逆となり、例えば、光軸に平行な光線がホログラム部３６ｂに入射したときには、１次回折光を凸レンズのように集光する方向に回折する。
【００２８】
図１０において、基準となる位置にある発光点Ａ０から発した光はロッド部３６ａに入射し、等倍正立の結像を生ずる０次集光点Ｂ００に向かって出射し、ホログラム部３６ｂに入射する。ホログラム部３６ｂからの出射光は０次回折光ｓ０と１次回折光ｓ１に分かれ、０次回折光ｓ０は前記０次集光点Ｂ００に集光し、１次回折光ｓ１は０次集光点Ｂ００から前方にｄ１だけ離れた１次集光点Ｂ０１に向かって集光する。１次回折光が０次回折光の集光点Ｂ００よりも前方に集光するのは、すでに説明したホログラム部３６ｂの集光効果によるものであり、凸レンズの後方に凸レンズを配することにより、集光点が前方に移動するのと似た原理によるものである。このようにして、図２に示したロッドレンズ３６ｂの作用と同様に１の発光点に対し分離した２の集光点を生ずる２焦点レンズが構成される。従って本例の場合も図１に示した密着型イメージセンサと同様の原理により同様の作用効果を有する。
【００２９】
図１１は図３に示したロッドレンズ３６の他の１つの変形例であるロッドレンズの形状を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は下面図である。図１０のロッドレンズ３６は図２に示した受光素子アレイ２４に対向する側の端部にホログラムが形成されたホログラム部３６ｂおよびこれに接続するロッド部３６ａからなり、全体として略円柱状をなす。ロッド部３６ａは図２に示して説明したロッド部３６ａと同様である。ホログラム部３６ｂはロッドの端面の円の略直径を境にして、互いに異なる形状の溝３６ｃ１と３６ｃ２をすれぞれ有するする第１の部分３６ｂ１と第２の部分３６ｂ２とに分かれ、それぞれに同心半円状の複数の溝３６ｃ１および３６ｃ２が形成されている。これらの溝のピッチ間隔はいずれも外周に行くほど小さくなって行く。
【００３０】
しかし、溝３６ｃ１と溝３６ｃ２の波型の勾配の方向は互に逆になっている。すなわち、溝３６ｃ１の場合はその深さが内周に向け増大する方向の勾配で、すでに述べたように集光性を有するのに対し、溝３６ｃ２の場合はその深さが内周に向け減少する方向の勾配で、発散性を有する。更に、溝３６ｃ１および溝３６ｃ２の溝の形状は０次回折光を通過させず、１次回折光のみを通過させる形状となっている。この結果、第１の部分３６ｂ１は入射光を光軸方向に曲げて１次回折光とする集光作用を有し、第２の部分３６ｂ２は入射光を光軸から遠ざける方向に曲げて１次回折光とする発散作用を有する。
【００３１】
ホログラム部３６ｂと反対側の端面の側の基準位置にある発光点Ａ０からの光がロッドレンズ３６のロッド部３６ａに入射した後に、Ａ０と等倍正立の位置関係にあるＢ０に向かう方向でホログラム部３６ｂに入射する。そして、第１の部分３６ｂ１に入射した光は、上記の集光作用を受け、１次回折光ｓ１１としてＢ０よりも距離ｄだけ手前の第１の集光点Ｂ１１に集光する。第２の部分３６ｂ２に入射した光は、上記の発散を受け、１次回折光ｓ１２としてＢ０よりも距離ｄだけ後方の第２の集光点Ｂ１２に集光する。このようにして１の発光点に対して異なった位置に２の集光点を生ずる２焦点レンズが構成される。従って本例の場合も図１に示した密着型イメージセンサと同様の原理により同様の作用効果を有する。
【００３２】
以下図面に基づいて本発明の好適な実施の形態の他の一つである実施例について説明する。図１２は後述するカラー画像読取用の密着型イメージセンサにも使用することができるロッドレンズ３６の構成を示す断面図である。図１２に示すようにロッドレンズ３６は受光素子アレイ２４に対向する側の端部に凸状の曲面が形成されたレンズ部３６ｃおよびこれに接続するロッド部３６ａからなり、全体として略円柱状をなす。ロッド部３６ａは図２に示して説明したロッド部と後述する波長特性を除き同様の特性を有する。レンズ部３６ｃは内側に平面または低曲率の凸面よりなる第１面３６ｃ１を外周部に第１面３６ｃ２よりも高い曲率の凸面よりなる第２面３６ｃ２を有している。
【００３３】
図１２に示すように基準位置にある光点Ａ０から発した光は、ロッド部３６に入射した後、光点Ａ０と等倍正立の関係にある集光点Ｂ０に向かってロッド部３６ａを出射し、レンズ部３６ｃ入射した後、レンズ面から出射するが、第１面３６ｃ１から出射した光は略前記集光点Ｂ０の位置に集光し、第２面３６ｃ２から出射した光は屈折による集光効果により、前記集光点Ｂ０よりもｄｃだけ前方の位置Ｂ２に集光する。これはそれぞれの出射面における集光効果の差によるものである。このようにして１の発光点に対して異なった位置に２の集光点を生ずる２焦点レンズが構成される。従って本例の場合も図１に示した密着型イメージセンサと同様の原理により同様の作用効果を有する。
【００３４】
ロッド部３６ａにおいて、前記第２面３６ｃ２に近接している補償部分３６ｄは、光軸に平方な方向および直交する方向に屈折率を分布させ、第２面３６ｃ２との組み合わせにより色消しレンズと類似の原理により、レンズ面の波長に対する分光性を低減し、後述するカラー画像読取用の密着型イメージセンサに用いた場合においてもＲ、Ｇ、Ｂの光に対応する集光点を前記Ｂ２に一致させる作用を有する。
【００３５】
図１３はカラー画像読取用の密着型イメージセンサの構成を示す図であり、（ａ）はその断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤーＤ断面図である。図１４は図１３に示す密着型イメージセンサに用いられるロッドレンズの構造を示す断面図である。図１４に示すようにロッドレンズ３６は受光素子アレイ２４に対向する側の端部の周辺部にホログラム部３６ｂが設けられ、端部の内周部はロッド部３６ａとなっている。ホログラム部３６ｂには同心円状の３６ｃ溝が設けられているが、溝のピッチ間隔は外周に行くほど小さくなって行く。溝３６ｃの波型の勾配の方向は溝の深さが内周に向け減少する方向の勾配で、すでにのべたように発散性を有する。更に、溝３６ｃ１の形状は０次回折光を通過させず、１次回折光のみを通過させる形状となっている。この結果、ホログラム部３６ｂは入射光を光軸から遠ざける方向に曲げて１次回折光とする発散作用を有する。
【００３６】
図１４に示すように基準位置にある光点Ａ０から発した光は、ロッド部３６に入射した後、端部のホログラム部３６ｂおよび内周のロッド部端部３６ａ１から出射する。ロッド部端部３６ａ１から出射した光は前記Ａ０と等倍正立の位置にある集光点Ｂ０に集光し、ホログラム部３６ｂから出射した光は回折による発散効果により、前記集光点Ｂ０よりもｄだけ後方の位置Ｂ２に集光する。これはそれぞれの出射面における集光効果の差によるものである。このようにして１の発光点に対して異なった位置に２の集光点を生ずる２焦点レンズが構成される。
【００３７】
ロッド部３６ａは図３に示して説明したロッド部と後述する波長特性を除き同様の特性を有する。ロッド部３６ａにおいて、ホログラム部３６ｂに近接している補償部分３６ｄでは光軸に平方な方向および直交する方向に屈折率を分布させている。これにより、ホログラム部３６ｂとの組み合わせにより色消しレンズと類似の原理により、ホログラム部３６ｂの波長に対する分光性を低減し、図１３に示すカラー画像読取用の密着型イメージセンサに用いた場合において、後述するＲ、Ｇ、Ｂの光に対応する集光点がすべて一定の位置の前記Ｂ２に略一致するようにしてある。すなわち、ホログラム部３６ｂにおける回折角は波長に比例して大となり、発散効果が増大する。従って、そのままでは、集光点Ｂ２の位置はＲ、Ｇ、Ｂの光に対応して、Ｒ、Ｇ、Ｂの順にＢ０からの距離ｄが増加し、凸レンズと同様の分光作用を生ずる傾向があるので、凸レンズの色消しと類似の方法により分光性を低減するのである。
【００３８】
図１３に示したカラー画像読取用の密着型イメージセンサの動作につき説明する。原稿を照射する線状光源であるＬＥＤアレイ２５は図１３（ｂ）に示すように、ＬＥＤ基板２５ｃの上に略赤色の発光をするＬＥＤ（ＲのＬＥＤ）２５Ｒ、略緑色の発光をするＬＥＤ（ＧのＬＥＤ）２５Ｇおよび略青色の発光をするＬＥＤ（ＢのＬＥＤ）２５Ｂの３種類のＬＥＤが入り交じって読み取りラインの方向に一列に配列されている。これらのＬＥＤは図示しない光源駆動回路により図示しない駆動電極間に駆動電圧が印加されることにより、色毎に時分割で点灯され、原稿面の読み取りラインを照射し、Ｒ、Ｇ、Ｂの色毎に原稿面における対応する色の成分の反射光を生じさせる。
【００３９】
反射光も略Ｒ、Ｇ、Ｂの色毎に時分割で反射点に対応するロッドレンズ３６に入射する。ロッドレンズ３６に入射した各色の光は色別にすでに説明した原理により色が変わってもほとんど定位置にある２点に向かって集光する。従って本例の場合は原稿のカラー画像の各色の読み取りに関し、図１に示した密着型イメージセンサと同様の原理により同様の作用効果を有し、精度よくカラー画像を読み取ることができる。
【００４０】
以上に述べてきた本発明の密着型イメージセンサの実施例に係るレンズアレイを構成するレンズに関しては、ロッドレンズの一方の端面にホログラムまたは曲率の異なるレンズ面を設けたものについて述べてきたが、本発明はこれに限らず、これらを一方の端面の代わりに他方の端面に設けたもの、または必要に応じて両側の端面に設けたものにおいても、すでに説明した実施例と同様の作用効果を有する。またロッドレンズに限らず、図１５に示すように凸レンズ４０の少なくとも一方の面にホログラム４０ｂを設たもの、または図示は省略するが凸レンズの少なくとも一方の面を曲率の異なる２種類の面で構成したもによりレンズアレイを構成することによっても、類似の作用効果を得ることができる。
【００４１】
【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において、開口角を制限せずに、原稿の浮きによる受光部の結像ぼけを低減し、小型で読み取り精度の高い装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一つである密着型イメージセンサの構成を示す断面図である。
【図２】図１のＡーＡ断面図である。
【図３】図１に示す密着型イメージセンサに用いるロッドレンズの構造を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は下面図である。
【図４】図３に示すロッドレンズの作用を示す図である。
【図５】図３に示すロッドレンズの作用を示す図である。
【図６】図３に示すロッドレンズの作用を示す図である。
【図７】図３に示すロッドレンズの作用を示す図である。
【図８】図３に示すロッドレンズの作用を示す図である。
【図９】図３に示すロッドレンズの作用を示す図である。
【図１０】図３に示すロッドレンズの変形例の構造および作用を示す図である。
【図１１】図３に示すロッドレンズの変形例の構造および作用を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は下面図である。
【図１２】本発明の実施の形態の一つである密着型イメージセンサに用いるロッドレンズの構造を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態の一つである密着型イメージセンサの構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤーＤ断面図である。
【図１４】図１３に示す密着型イメージセンサに用いるロッドレンズの構造および作用を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態の一つである密着型イメージセンサに用いる２焦点型の凸レンズの構造を示す断面図である。
【図１６】従来の密着型イメージセンサの構成を示す断面図である。
【図１７】図１６に示す密着型イメージセンサに用いるロッドレンズの作用を示す図である。
【図１８】従来の密着型イメージセンサの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
２４  受光素子アレイ
２５  ＬＥＤアレイ
２６  レンズアレイ
２７  透明板
２８  外装ケース
３６  ロッドレンズ
３６ｂ  ホログラム部
３６ｃ  レンズ部
【図１】
0003953173.tif 000002
【図２】
0003953173.tif 000003
【図３】
0003953173.tif 000004
【図４】
0003953173.tif 000005
【図５】
0003953173.tif 000006
【図６】
0003953173.tif 000007
【図７】
0003953173.tif 000008
【図８】
0003953173.tif 000009
【図９】
0003953173.tif 000010
【図１０】
0003953173.tif 000011
【図１１】
0003953173.tif 000012
【図１２】
0003953173.tif 000013
【図１３】
0003953173.tif 000014
【図１４】
0003953173.tif 000015
【図１５】
0003953173.tif 000016
【図１６】
0003953173.tif 000017
【図１７】
0003953173.tif 000018
【図１８】
0003953173.tif 000019