(57)【要約】【課題】レンズ行間で形成されるスポットの差を抑制して、良好なスポットを形成することを可能とする技術の提供する。【解決手段】レンズを第１方向に複数配したレンズ行が、第１方向に直交もしくは略直交する第２方向に複数配されており、レンズは第３方向に光が入射可能であり、レンズのすくなくとも一つのレンズ面は自由曲面形状を有しており、第３方向に複数の焦点を有する。【選択図】図６
2009206880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを第１方向に複数配したレンズ行が、前記第１方向に直交もしくは略直交する第２方向に複数配されており、前記レンズは第３方向に光が入射可能であり、前記レンズのすくなくとも一つのレンズ面は自由曲面形状を有しており、前記第３方向に複数の焦点を有することを特徴とするレンズアレイ。
【請求項２】
前記複数の焦点は前記第３方向に直線状もしくは略直線状に並んでいる請求項１記載のレンズアレイ。
【請求項３】
前記各レンズは互いに同一の構成を有する請求項１または２に記載のレンズアレイ。
【請求項４】
前記レンズは光硬化性樹脂により形成されている請求項１ないし３のいずれか一項に記載のレンズアレイ。
【請求項５】
ガラス基板に対して前記レンズが形成されている請求項１ないし４のいずれか一項に記載のレンズアレイ。
【請求項６】
複数の受光素子をグループ化した受光素子グループを有するヘッド基板と、
前記受光素子グループに対向してレンズを配したレンズアレイと
を備え、
前記レンズアレイでは、前記レンズを第１方向に複数配したレンズ行が、前記第１方向に直交もしくは略直交する第２方向に複数配されており、
前記レンズは第３方向で前記受光素子グループに対向するとともに、前記第３方向の前記受光素子グループの反対側から入射してくる光を前記受光素子グループに向けて射出し、
前記レンズのすくなくとも一つのレンズ面は自由曲面形状を有しており、前記第３方向に複数の焦点を有することを特徴とする読取ヘッド。
【請求項７】
複数の受光素子をグループ化した受光素子グループを有するヘッド基板と、前記受光素子グループに対向してレンズを配したレンズアレイとを有し、前記レンズアレイでは、前記レンズを第１方向に複数配したレンズ行が、前記第１方向に直交もしくは略直交する第２方向に複数配されている読取ヘッドと、
用紙が載置可能である載置台と、
前記載置台に光を照射する照射手段と
を備え、
前記照射手段から照射されて前記載置台の用紙で反射された反射光、あるいは、当該用紙を透過した透過光が第３方向から前記レンズに入射するように前記読取ヘッドは配されており、
前記受光素子グループは前記第３方向の前記反射光あるいは前記透過光が入射してくる側の反対側で前記レンズに対向するとともに、前記レンズは前記反射光あるいは前記透過光を前記受光素子グループに向けて射出し、
前記レンズのすくなくとも１つのレンズ面は自由曲面形状を有しており、前記第３方向に複数の焦点を有す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、複数のレンズを有するレンズアレイ、当該レンズアレイを用いた読取ヘッドおよび画像読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レンズを用いて光を結像する技術を利用した装置として、例えば特許文献１に記載の画像読取装置が従来から知られている。同装置には、レンズを備えた読取ヘッドの他に、用紙が載置可能な原稿台と、原稿台の用紙に光を照射する光源とが配置されている。この種の画像読取装置としては、用紙で反射された反射光を検出する装置と、用紙を透過した透過光を検出する装置とがあるが、いずれの装置においても、レンズを用いて結像された光が検出される。つまり、反射光を検出する装置では、光源から照射されて用紙で反射された反射光が読取ヘッドに入る。一方、透過光を検出する装置では、光源から照射されて用紙を透過した透過光が読取ヘッドに入る。読取ヘッドはレンズの他に受光素子を備えており、原稿台からの反射光あるいは透過光はレンズに入射してスポットとして結像されるとともに、このスポットが受光素子により検出される。こうして、用紙からの反射光あるいは透過光を読取ヘッドが検出して、用紙の画像を読み取ることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２１８１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、より高解像度での読み取り等に対応するために、複数のレンズを２次元的に並べたレンズアレイを用いることができる。つまり、このレンズアレイでは、長手方向に複数のレンズが並ぶレンズ行が、長手方向に直交もしくは略直交する幅方向に複数並んでいる。このレンズアレイを用いて読み取りを行なう場合、長手方向および幅方向に直交もしくは略直交する光の進行方向において、複数の受光素子（受光素子グループ）がレンズに対向配置される。そして、載置台（上述の原稿台に相当）からの反射光あるいは透過光は光の進行方向からレンズに入射して、スポットとして結像される。そして、こうして形成されたスポットが受光素子により検出される。
【０００５】
しかしながら、複数のレンズを２次元的に並べたレンズアレイを用いた装置では、次のような問題が発生する可能性があった。つまり、読取ヘッドや画像読取装置等の組立精度には一定の公差が存在する。したがって、載置台に対してレンズアレイが傾いて取り付けられる等のレンズアレイの取り付け誤差が発生する場合がある。このような場合、複数のレンズ行の間で、光の進行方向における載置台までの距離（ワークディスタンス）に差が発生して、複数のレンズ行間で形成するスポットが異なってしまう可能性がある。また、装置自体の振動により、複数のレンズ行の間でワークディスタンスに差が発生した結果、複数のレンズ行間でスポットが異なってしまう可能性もある。つまり、このような様々な原因によって、レンズ行間で形成されるスポットが異なってしまい、良好なスポットが形成できない場合があった。
【０００６】
この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、レンズ行間で形成されるスポットの差を抑制して、良好なスポットを形成することを可能とする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明にかかるレンズアレイは、上記目的を達成するために、レンズを第１方向に複数配したレンズ行が、第１方向に直交もしくは略直交する第２方向に複数配されており、レンズは第３方向に光が入射可能であり、レンズのすくなくとも一つのレンズ面は自由曲面形状を有しており、第３方向に複数の焦点を有することを特徴としている。
【０００８】
また、この発明にかかる読取ヘッドは、上記目的を達成するために、複数の受光素子をグループ化した受光素子グループを有するヘッド基板と、受光素子グループに対向してレンズを配したレンズアレイとを備え、レンズアレイでは、レンズを第１方向に複数配したレンズ行が、第１方向に直交もしくは略直交する第２方向に複数配されており、レンズは第３方向で受光素子グループに対向するとともに、第３方向の受光素子グループの反対側から入射してくる光を受光素子グループに向けて射出し、レンズのすくなくとも一つのレンズ面は自由曲面形状を有しており、第３方向に複数の焦点を有することを特徴としている。
【０００９】
また、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、複数の受光素子をグループ化した受光素子グループを有するヘッド基板と、受光素子グループに対向してレンズを配したレンズアレイとを有し、レンズアレイでは、レンズを第１方向に複数配したレンズ行が、第１方向に直交もしくは略直交する第２方向に複数配されている読取ヘッドと、用紙が載置可能である載置台と、載置台に光を照射する照射手段とを備え、照射手段から照射されて載置台の用紙で反射された反射光、あるいは、当該用紙を透過した透過光が第３方向からレンズに入射するように読取ヘッドは配されており、受光素子グループは第３方向の反射光あるいは透過光が入射してくる側の反対側でレンズに対向するとともに、レンズは反射光あるいは透過光を受光素子グループに向けて射出し、レンズのすくなくとも１つのレンズ面は自由曲面形状を有しており、第３方向に複数の焦点を有することを特徴としている。
【００１０】
このように構成された発明（レンズアレイ、読取ヘッド、画像読取装置）では、レンズが第１方向に複数並んだレンズ行が、第１方向に直交もしくは略直交する第２方向に複数配されている。レンズには第３方向に光が入射可能であるようにレンズアレイは構成されており、このレンズアレイを用いて光を結像する場合は、レンズには第３方向に光が入射される。しかしながら、このようにしてレンズアレイを用いた場合、上述した様々な原因により、複数のレンズ行間で形成されるスポットが異なってしまい、良好にスポットが形成できない場合があった。これに対して、本発明では、レンズのレンズ面は自由曲面形状を有しており、第３方向において複数の焦点を持つ。したがって、例えば、レンズアレイの取り付け誤差が発生したような場合であっても、レンズ行間でのスポットの差異は抑制されており、良好なスポット形成が可能となっている。
【００１１】
また、それぞれの焦点は第３方向に直線状もしくは略直線状に並んでいるように、レンズアレイを構成しても良い。このように構成することで、スポットを適切に形成することが可能となる。
【００１２】
また、各レンズは互いに同一の構成を有するようにレンズアレイを構成しても良い。なんとなれば、レンズアレイの構成の簡素化あるいは低コスト化を実現することができるからである。
【００１３】
また、レンズは光硬化性樹脂により形成されても良い。つまり、光硬化性樹脂は光を照射することで硬化する。したがって、この光硬化性樹脂によりレンズを形成することで、簡便にレンズアレイを製造することができるため、レンズアレイのコストを抑制することが可能となる。
【００１４】
また、ガラス基板に対してレンズが形成されても良い。つまり、ガラスは線膨張係数が比較的小さい。したがって、ガラス基板にレンズを形成することで、温度変化によるレンズアレイの変形を抑制することができ、温度に依らず良好なスポット形成が実現可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
Ａ．第１実施形態
第１実施形態では、本発明にかかるレンズアレイを読取ヘッドに適用した場合について説明する。図１は、第１実施形態における読取ヘッドの概略を示す斜視図である。また、図２は、図１に示した読取ヘッドのＡ−Ａ線部分断面図であり、レンズの光軸に平行な断面である。なお、Ａ−Ａ線は、後に説明するレンズ列ＬＳＣにおいて、レンズＬＳが並ぶ方向である。これらの図において、符号ＬＧＤは読取ヘッド２９の長手方向であり、符号ＬＴＤは読取ヘッド２９の幅方向である。長手方向ＬＧＤ（第１方向）と幅方向ＬＴＤ（第２方向）とは、互いに直交もしくは略直交している。読取ヘッド２９は物体面から入射してくる光を検出するものであり、これらの図において、物体面から読取ヘッド２９に向う方向であって長手方向ＬＧＤおよび幅方向ＬＴＤに直交もしくは略直交する方向が、光ビームの進行方向Ｄoa（第３方向）として示されている。また、以下で用いる図面についても適宜光ビームの進行方向Ｄoaが示される。この光ビームの進行方向Ｄoaは、後述する光軸ＯＡと平行もしくは略平行である。
【００１６】
読取ヘッド２９は、ケース２９１を備えるとともに、かかるケース２９１の長手方向ＬＧＤの両端には、位置決めピン２９１１とねじ挿入孔２９１２が設けられている。読取ヘッド２９を画像読取装置等（図示省略）に取り付ける際には、かかる位置決めピン２９１１が装置に穿設された位置決め孔に嵌め込まれて、読取ヘッド２９が装置に位置決めされる。更に、ねじ挿入孔２９１２を介して固定ねじを装置のねじ孔にねじ込んで固定することで、読取ヘッド２９が装置に対して位置決め固定される。
【００１７】
ケース２９１の内部には、ヘッド基板２９３、遮光部材２９７、および２枚のレンズアレイ２９９（２９９Ａ，２９９Ｂ）が配置されている。ヘッド基板２９３の表面２９３−hにはケース２９１の内部が当接する一方、ヘッド基板２９３の裏面２９３−tには裏蓋２９１３が当接している。この裏蓋２９１３は、固定器具２９１４によりヘッド基板２９３を介してケース２９１内部に押圧されている。つまり、固定器具２９１４は、裏蓋２９１３をケース２９１内部側（図２における上側）に押圧する弾性力を有しており、かかる弾性力により裏蓋が押圧されることで、ケース２９１の内部が光密に（換言すれば、ケース２９１内部から光が漏れないように、及び、ケース２９１の外部から光が侵入しないように）密閉される。この固定器具２９１４は、ケース２９１の長手方向ＬＧＤに複数箇所設けられている。ヘッド基板２９３の表面２９３−hには、複数の受光素子をグループ化した受光素子グループ２９５が設けられている。
【００１８】
図３はヘッド基板の表面の構成を示す平面図である。図４は、ヘッド基板表面に設けられた受光素子グループの構成を示す図である。図３においてレンズＬＳが破線で示されているが、これはレンズＬＳと受光素子グループ２９５との対応関係を示すためであり、ヘッド基板表面にレンズＬＳが設けられていることを示すものではない。図３に示すように、受光素子グループ２９５は８個の受光素子２９５１をグループ化して構成されている。受光素子２９５１は略正方形であり、受光量に応じた電流信号を生成する。各受光素子グループ２９５では、これら受光素子２９５１が次のように配置されている。つまり、図４に示すように、受光素子グループ２９５では、長手方向ＬＧＤに沿って４個の受光素子２９５１を並べて受光素子行２９５１Ｒが構成されるとともに、２個の受光素子行２９５１Ｒが幅方向ＬＴＤに受光素子行ピッチＰelrで並んで設けられている。各受光素子行２９５１Ｒは長手方向ＬＧＤに素子ピッチＰelだけ相互にずれており、各受光素子２９５１の長手方向ＬＧＤにおける位置は互いに異なる。このように構成された受光素子グループ２９５は、長手方向ＬＧＤに長手方向幅Ｗeggを有するとともに、幅方向ＬＴＤに幅方向幅Ｗegtを有しており、長手方向幅Ｗeggは幅方向幅Ｗegtよりも長い。
【００１９】
ヘッド基板２９３の表面２９３−hでは、このように構成された受光素子グループ２９５が複数配置されている。つまり、幅方向ＬＴＤにおいて互いに異なる位置に３個の受光素子グループ２９５を配置して受光素子グループ列２９５Ｃが構成されるとともに、複数の受光素子グループ列２９５Ｃが長手方向ＬＧＤに沿って並んでいる。各受光素子グループ列２９５Ｃでは、３個の受光素子グループ２９５が長手方向ＬＧＤに受光素子グループピッチＰegだけ互いにずらして配置されており、その結果、各受光素子グループ２９５の長手方向ＬＧＤにおける位置ＰＴＥは互いに異なる。換言すれば、ヘッド基板２９３の表面２９３−hでは、長手方向ＬＧＤに複数の受光素子グループ２９５を並べて受光素子グループ行２９５Ｒが構成されるとともに、３行の受光素子グループ行２９５Ｒが幅方向ＬＴＤに受光素子グループ行ピッチＰegrで並んでいる。各受光素子グループ行２９５Ｒは長手方向ＬＧＤに受光素子グループピッチＰegだけ互いにずらして配置されており、その結果、各受光素子グループ２９５の長手方向ＬＧＤにおける位置ＰＴＥは互いに異なる。
【００２０】
このように、ヘッド基板２９３において複数の受光素子グループ２９５が２次元的に配置されている。なお、同図においては、受光素子グループ２９５の位置は受光素子グループ２９５の重心位置で代表されており、受光素子グループ２９５の長手方向ＬＧＤにおける位置ＰＴＥは、受光素子グループ２９５の位置から長手方向軸ＬＧＤに下ろした垂線の足で表されている。
【００２１】
後述するように、レンズアレイ２９９（２９９Ａ、２９９Ｂ）では、受光素子グループ２９５毎にレンズＬＳが配置されている。つまり、受光素子グループ２９５とレンズＬＳとは一対一の対応関係で配置されている。そして、２枚のレンズアレイ２９９のうちのレンズアレイ２９９Ａとヘッド基板２９３との間には、遮光部材２９７が設けられている。
【００２２】
再び図１、図２を用いて説明すると、ヘッド基板２９３の表面２９３−hには、遮光部材２９７が当接配置されている。この遮光部材２９７には導光孔２９７１が形成されている。具体的には、互いに対応して配置されたレンズＬＳと受光素子グループ２９５との間を連通するように、導光孔２９７１は穿設されており、各導光孔２９７１は光ビームの進行方向Ｄoaに貫通形成されている。したがって、レンズアレイ２９９ＡのレンズＬＳから射出された光ビームは導光孔２９７１を通過して、対応する受光素子グループ２９５へと向うこととなる。このような遮光部材２９７が設けられているため、受光素子グループ２９５には、対応して設けられたレンズＬＳからの光ビームが効率的に入射する一方、不要な光ビームの受光素子グループ２９５への入射が抑制されている。
【００２３】
図５は、第１実施形態におけるレンズアレイの平面図であり、物体面側からレンズアレイを見た場合に相当する。なお、同図における各レンズＬＳはレンズアレイ基板２９９１の裏面２９９１−tに形成されており、同図はこのレンズアレイ基板裏面２９９１−tの構成を示している。レンズアレイ２９９では、受光素子グループ２９５毎にレンズＬＳが設けられている。つまり、レンズアレイ２９９では、幅方向ＬＴＤの異なる位置に配された３個のレンズＬＳを配置してレンズ列ＬＳＣが構成されるとともに、複数のレンズ列ＬＳＣが長手方向ＬＧＤに沿って並んでいる。各レンズ列ＬＳＣでは、３個のレンズが長手方向ＬＧＤにレンズピッチＰlsだけ互いにずらして配置されており、その結果、各レンズＬＳの長手方向ＬＧＤにおける位置ＰＴＬは互いに異なる。
【００２４】
換言すれば、レンズアレイ２９９では、長手方向ＬＧＤに複数のレンズＬＳを並べてレンズ行ＬＳＲが構成されるとともに、３行のレンズ行ＬＳＲが幅方向ＬＴＤにレンズ行ピッチＰlsrで設けられている。各レンズ行ＬＳＲは長手方向ＬＧＤにレンズピッチＰlsだけ互いにずらして配置されており、各レンズＬＳの長手方向ＬＧＤにおける位置ＰＴＬは互いに異なる。このように、レンズアレイ２９９において複数のレンズＬＳは２次元的に配置されている。なお、同図においては、レンズＬＳの位置は、レンズＬＳの頂点（つまり、サグが最大となる点）で代表されており、レンズＬＳの長手方向ＬＧＤにおける位置ＰＴＬは、レンズＬＳの頂点から長手方向軸ＬＧＤに下ろした垂線の足で表されている。
【００２５】
図６は、レンズアレイおよびヘッド基板等の長手方向の断面図であり、レンズアレイに形成されたレンズＬＳの光軸を含む長手方向断面を示している。レンズアレイ２９９は長手方向ＬＧＤに長尺であって光透過性のレンズアレイ基板２９９１を有している。第１実施形態では、このレンズアレイ基板２９９１は、線膨張係数の比較的小さいガラスにより形成されている。レンズアレイ基板２９９１の表面２９９１−hおよび裏面２９９１−tのうち、レンズアレイ基板２９９１の裏面２９９１−tにレンズＬＳが形成されている。このレンズアレイ２９９は、例えば特開２００５−２７６８４９号公報等に記載の方法により形成される。つまり、レンズＬＳの形状に応じた凹部を有する金型が、レンズアレイ基板２９９１としてのガラス基板に対して当接される。金型と光透過性基板との間には、光硬化性樹脂が充填される。この光硬化性樹脂に光が照射されると、光硬化性樹脂が硬化して、光透過性基板にレンズＬＳが形成される。そして、光硬化性樹脂が硬化してレンズＬＳが形成されると、金型が離型される。なお、レンズアレイ２９９に形成される各レンズＬＳは互いに同一の構成を有している。
【００２６】
このように第１実施形態では、レンズアレイ基板２９９１とレンズＬＳとでレンズアレイ２９９が構成されている。したがって、レンズアレイ基板２９９１とレンズＬＳとで別の基材を選択することが可能になる等、レンズアレイ２９９の構成の自由度が向上する。よって、読取ヘッド２９に求められる仕様に応じて、レンズアレイ２９９を適切に設計することが可能となり、読取ヘッド２９による良好な露光がより簡便に実現することができる。また、第１実施形態では、光を照射することで速やかに硬化させることができる光硬化性樹脂によりレンズＬＳが形成される。したがって、簡便にレンズＬＳを形成することができるため、レンズアレイ２９９の作成工程を簡素化して、レンズアレイ２９９のコスト低下が可能となっている。さらに、レンズアレイ基板２９９１は線膨張係数の小さいガラスにより形成されているため、温度変化によるレンズアレイ２９９の変形が抑制されて、温度に依らず良好な露光が実現可能となっている。
【００２７】
この読取ヘッド２９では、このような構成を有するレンズアレイ２９９が２枚（２９９Ａ，２９９Ｂ）光ビームの進行方向Ｄoaに並べて配置されている。これら２枚のレンズアレイ２９９Ａ，２９９Ｂは台座２９６を挟んで対向しており、この台座２９６はレンズアレイ２９９Ａ，２９９Ｂの間隔を規定する機能を果たしている。このように、第１実施形態では、光ビームの進行方向Ｄoaに並ぶ２枚のレンズＬＳ1，ＬＳ2が各受光素子グループ２９５毎に配置されることとなる（図１、図２、図６）。また、互いに同じ受光素子グループ２９５に対応する第１レンズＬＳ1および第２レンズＬＳ2それぞれのレンズ中心を通る光軸ＯＡ（図６二点鎖線）は、ヘッド基板２９３の裏面２９３−tに直交もしくは略直交している。ここで、光ビームの進行方向Ｄoaの下流側のレンズアレイ２９９ＡのレンズＬＳが第１レンズＬＳ1であり、光ビームの進行方向Ｄoaの上流側のレンズアレイ２９９ＢのレンズＬＳが第２レンズＬＳ2である。換言すれば、物体面からの光ビームは、第２レンズＬＳ2に入射した後、第１レンズＬＳ1に入射する。このように第１実施形態では、複数のレンズアレイ２９９が光ビームの進行方向Ｄoaに並べて配置されているため、光学設計の自由度を向上させることが可能となっている。
【００２８】
上述の通り、読取ヘッド２９は、第１・第２レンズＬＳ1，ＬＳ2を有する結像光学系を備えている。この結像光学系に対しては、光ビームの進行方向Ｄoa（換言すれば結像光学系と物体面との対向方向）で物体面が対向しており、各レンズＬＳには物体面からの光ビームが入射する。したがって、物体面から入射してくる光ビームは第１・第２レンズＬＳ1、ＬＳ2により結像されて、ヘッド基板表面２９３−hにスポットＳＰが形成される。第１実施形態では、第２レンズＬＳ2は単一の焦点を有する単焦点レンズである一方、第１レンズＬＳは複数の焦点を有する複数焦点レンズである。つまり、第１レンズＬＳのレンズ面ＬＳＦは複数の領域ＬＲを有しており、当該複数の領域ＬＲのそれぞれの焦点ＦＰの位置は、光ビームの進行方向Ｄoa（第３方向）において互いに異なっている。
【００２９】
図７は、第１レンズの構成を示す図であり、同図上段の「断面図」の欄は光軸ＯＡを含む第１レンズＬＳの断面図に相当し、同図下段の「平面図」の欄は光ビームの進行方向Ｄoaの下流側（受光素子グループ側）から第１レンズを見た場合の平面図に相当する。この第１レンズＬＳ1のレンズ面ＬＳＦは自由曲面形状を有しており、当該レンズ面ＬＳＦは、光ビームの進行方向Ｄoaにおいて複数の焦点ＦＰを有している。具体的には次の通りである。図７が示すように、第１レンズＬＳ1は光軸ＯＡに対して回転対称な形状を有している。また、第１レンズＬＳのレンズ面ＬＳＦは３個の領域ＬＲに分割されている。すなわち、中央に位置する第１領域ＬＲ1と、当該第１領域ＬＲ1の外側に位置する第２領域ＬＲ2と、これら第１・第２領域ＬＲ1，ＬＲ2のさらに外側に位置する第３領域ＬＲ3とが、レンズ面ＬＳＦに設けられている。この第１領域ＬＲ1は光軸ＯＡを中心とした円形領域である。また、第２領域ＬＲ2は、第１領域ＬＲ1を囲んで第１領域ＬＲ1と同心である円環領域（リング状領域）である。さらに、第３領域ＬＲ3は、第１および第２領域ＬＲ1，ＬＲ2を囲んで第１領域ＬＲ1（および第２領域ＬＲ2）と同心である円環領域（リング状領域）である。同図の「断面図」の欄に示すように、第１領域ＬＲ1、第２領域ＬＲ2、第３領域ＬＲの順に、より厚いレンズ厚みを有している。つまり、第１領域ＬＲ1が最も厚いレンズ厚みを有しており、第３領域ＬＲ3が最も薄いレンズ厚みを有している。そして、各領域ＬＲ1〜ＬＲ3は、互いに異なる焦点ＦＰを有している。
【００３０】
図８は、第１レンズの焦点の位置を示す図であり、第１レンズＬＳ1に対して像面側（つまり、受光素子グループ側）から平行光を入射させた場合を示している。同図が示すように、第１レンズＬＳ1に入射する前の光ビームＬＢは互いに平行である。しかしながら、第１レンズＬＳ1に入射した後の光ビームＬＢの軌跡は、光ビームＬＢがレンズ面ＬＳＦの何れの領域ＬＲに入射したかによって異なっている。つまり、第１領域ＬＲ1に入射した第１光ビームＬＢ1は、第１領域ＬＲ1の焦点ＦＰ1に結像され、第２領域ＬＲ2に入射した第２光ビームＬＢ2は、第２領域ＬＲ2の焦点ＦＰ2に結像され、第３領域ＬＲ3に入射した第３光ビームＬＢ3は、第３領域ＬＲ3の焦点ＦＰ3に結像される。そして、各焦点ＦＰ1〜ＦＰ3の位置は光ビームの進行方向Ｄoaにおいて互いに異なっており、焦点ＦＰ3、焦点ＦＰ1、焦点ＦＰ2の順番で光ビームの進行方向Ｄoaに直線状もしくは略直線状に並んでいる。
【００３１】
このように、第１レンズＬＳ1は複数の焦点ＦＰ1〜ＦＰ3を持った複数焦点レンズとして機能している。したがって、物点ＶＯＰ（図６）の位置が光ビームの進行方向Ｄoaに多少ずれたとしても、ヘッド基板表面２９３−hに形成されるスポットＳＰの形状や大きさはそれほど変動せずに略一定となる。よって、例えば、レンズアレイ２９９の取り付け誤差が発生したような場合であっても、レンズ行ＬＳＲ間でのスポットの差異は抑制されており、良好なスポット形成が可能となっている。
【００３２】
つまり、ある物点ＶＯＰから射出された光ビームは、複数焦点レンズＬＳ1を通過するため、光ビームの進行方向Ｄoaに並ぶ複数の結像位置のそれぞれに結像される。換言すれば、光ビームの進行方向Ｄoaに複数の結像光ビームが並ぶこととなる。したがって、物点ＶＯＰの位置が光ビームの進行方向Ｄoaにずれたとしても、複数の結像光ビームのうち、ヘッド基板表面２９３−h上の結像光ビーム、あるいはヘッド基板表面２９３−hに近い結像光ビームにより良好にスポットＳＰが形成される。よって、物点ＶＯＰの変動に依らず、ヘッド基板表面２９３−hに形成されるスポットＳＰは略一定の形状や大きさを有する。
【００３３】
具体的に物点ＶＯＰがずれた場合について説明するため、図６を用いて、物点ＶＯＰ1〜ＶＯＰ3のぞれぞれから射出された光ビームが、ヘッド基板表面２９３−ｈに略同様のスポットＳＰを形成する様子を示す。同図において、物点ＶＯＰ1は位置ずれが無い場合に対応し、物点ＶＯＰ2、ＶＯＰ3はそれぞれ光ビームの進行方向Ｄoaの上流側、下流側に位置ずれが生じた場合に対応する。物点ＶＯＰ1から射出された光ビームのうち第１レンズＬＳ1の領域ＬＲ1を通過した光ビームが、ヘッド基板表面２９３−hにスポットＳＰとして結像される。また、物点ＶＯＰ2から射出された光ビームのうち第１レンズＬＳ1の領域ＬＲ2を通過した光ビームが、ヘッド基板表面２９３−hにスポットＳＰとして結像される。さらに、物点ＶＯＰ3から射出された光ビームのうち第１レンズＬＳ1の領域ＬＲ3を通過した光ビームが、ヘッド基板表面２９３−hにスポットＳＰとして結像される。このように、第１実施形態では、互いに異なる位置にある物点ＶＯＰ1〜ＶＯＰ3のいずれも、ヘッド基板表面２９３−ｈに略一定のスポットＳＰを形成可能である。つまり、物点ＶＯＰの位置がずれたとしても、ヘッド基板表面２９３−hに形成されるスポットＳＰを略一定とすることが可能となっている。
【００３４】
このように第１実施形態にかかるレンズアレイ２９９Ａでは、レンズＬＳが長手方向ＬＧＤに複数並んだレンズ行ＬＳＲが、幅方向ＬＴＤに複数配されている。各レンズＬＳには光ビームの進行方向Ｄoaに光が入射可能である。しかも、レンズＬＳのレンズ面ＬＳＦは自由曲面形状を有しており、光ビームの進行方向Ｄoaにおいて複数の焦点ＦＰを持つ。よって、物体面からの距離（ワークディスタンス）がレンズ行ＬＳＲ毎に異なったとしても、形成されるスポットＳＰは略一定となる。よって、良好なスポットＳＰを形成することが可能となっている。
【００３５】
また、第１実施形態では、第１レンズＬＳ1が有する複数の焦点ＦＰ1〜ＦＰ3は光ビームの進行方向Ｄoaに直線状もしくは略直線状に並んでいるため、より良好なスポットＳＰを形成することが可能となる。これについて説明する。焦点ＦＰ1〜ＦＰ3が進行方向Ｄoaに直線状もしくは略直線状に並んでおらず、ジグザグに並んでいるような場合、光ビームが結像される複数の結像位置もジグザグに並んでしまうこととなる。よって、物点ＶＯＰの位置が光ビームの進行方向Ｄoaに変動すると、ヘッド基板表面２９３−hに形成されるスポットＳＰの位置が、光ビームの進行方向Ｄoaに直交もしくは略直交する方向（つまり、ヘッド基板表面２９３−hの面内）において変動してしまう可能性がある。その結果、本来スポットを検出すべき受光素子２９５１とは異なる受光素子２９５１がスポットＳＰを検出してしまい、読取動作に誤差が発生する場合がある。これに対して、第１実施形態では、複数の焦点ＦＰ1〜ＦＰ3は光ビームの進行方向Ｄoaに直線状もしくは略直線状に並んでいるため、結像位置も光ビームの進行方向Ｄoaに直線状もしくは略直線状に並ぶ。その結果、スポットＳＰが適切な位置に形成されて、読取動作の誤差の発生が抑制される。
【００３６】
また、第１実施形態では、複数の領域ＬＲのうちの一の領域（第１領域ＬＲ1）は円形領域であり、当該一の領域以外の他の領域（第２領域ＬＲ2、第３領域ＬＲ3）は円形領域を囲んで円形領域と同心であるリング状領域である。したがって、第１レンズＬＳ1のレンズ面ＬＳＦの形状は、円形領域およびリング状領域の同心を中心とした回転対称形状である。よって、レンズＬＳ1を簡便に構成することが可能となり、レンズアレイ２９９Ａの構成の簡素化あるいは低コスト化が実現されている。
【００３７】
また、第１実施形態では、レンズアレイ２９９Ａの各レンズＬＳが同一の構成を有するようにレンズアレイ２９９Ａは構成されている。つまり、レンズアレイ２９９の構成の簡素化あるいは低コスト化を実現することができ、好適である。
【００３８】
Ｂ．第２実施形態
第２実施形態では、第１実施形態での読取ヘッド２９を画像読取装置に適用した場合について説明する。図９は、第１実施形態の読取ヘッドを装備した画像読取装置の概略を示す平面図である。画像読取装置１の本体１０の上方には原稿台１１が設けられている。原稿台１１の表面は用紙としての原稿２を載置可能に構成されており、原稿２の画像読取の際には、ユーザにより原稿２が原稿台１１表面に載置される。原稿台１１の周囲には、原稿２の移動を規制して当該原稿２を位置決めするための原稿ガイド１２が設けられている。原稿ガイド１２の一方面には、原稿台１１に対向して白基準部材１３が設けられており、この白基準部材１３はいわゆるシェーディング補正時の白基準を読み取る際に用いられる。
【００３９】
原稿台１１の下方部には、主走査方向ＭＤに直交もしくは略直交する副走査方向ＳＤに移動可能であるキャリッジ２２が配置されている。キャリッジ２２には、光源２１と読取ヘッド２９とが配置されている。読取ヘッド２９は、その長手方向ＬＧＤが主走査方向ＭＤに平行もしくは略平行となるとともに、その幅方向ＬＴＤが副走査方向ＳＤに平行もしくは略平行となるように、保持されている。読取ヘッド２９は、レンズアレイ２９９を原稿台１１に対向させており、原稿台１１の原稿２からの反射光は、光ビームの進行方向Ｄoaからレンズアレイ２９９Ｂ、２９９Ａを介して読取ヘッド２９内部に入射する。受光素子グループ２９５は、光ビームの進行方向Ｄoaにおいて反射光が入射してくる側の反対側で、レンズＬＳ1、ＬＳ2に対向して配置されている。したがって、反射光は、レンズＬＳ1、ＬＳ2によりスポットＳＰとして結像されて、受光素子２９５１により検出される。
【００４０】
光源２１は、赤、緑および青の各色に対応する３種類のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を備えている。各色のＬＥＤはそれぞれ主走査方向ＭＤに複数並べられている。そして、光源２１が発光すると、原稿２での反射光が読取ヘッド２９に入射する。上述の通り、読取ヘッド２９に入射した光ビームは受光素子２９５１により検出されて、電流信号へと変換される。さらに、キャリッジ２２にはＡ／Ｄ変換器２４が設けられており、このＡ／Ｄ変換器２４は、受光素子２９５１が出力するアナログ電流信号をデジタル信号へと変換する。キャリッジ２０は、駆動手段３０からの駆動力を受けて移動する。駆動手段３０はステッピングモータ（図示省略）を用いて、キャリッジ２０を一定速度で副走査方向ＳＤに移動させる。
【００４１】
本体１０の内部には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１、データ作成部４２、ＲＡＭ（Random Access Memory）４３およびＲＯＭ（Read Only Memory）４４が設けられている。ＣＰＵ４１は、画像読取装置１全体を制御するコントローラとして機能しており、キャリッジ２０の移動速度、光源２１の光量、ならびにデータ作成部４２で作成される画像データの処理等を行う。ＲＡＭ４３は、Ａ／Ｄ変換器２４が出力するデジタル信号から作成されるデジタルデータや、デジタルデータに基づいてデータ作成部４２で作成される画像データなどを一時的に格納する。ＲＯＭ４４には、ＣＰＵ４１により画像読取装置１の各部を制御するためのプログラムが格納されている。
【００４２】
図１０は、画像読取装置における画像読取動作を示す図である。画像読取動作においては、読取ヘッド２９を副走査方向ＳＤに移動させつつ、順次原稿画像の各画素ＰＸが読み取られる。同図では、原稿画像上の各画素ＰＸの読取順序が示されており、同図１回目のハッチングが施された画素ＰＸは、１回目の読取動作により読み取られる画素を示し、同図２回目のハッチングが施された画素ＰＸは、２回目の読取動作により読み取られる画素を示し、同図３回目のハッチングが施された画素ＰＸは、３回目の読取動作により読み取られる画素を示している。第１実施形態において詳述したとおり、読取ヘッド２９では、受光素子グループ２９５は２次元的に配置されている。したがって、主走査方向ＭＤに並ぶ１ライン分の画素を順次読み取る、例えば特許文献１記載の読取動作と、本実施形態の読取動作は異なる。
【００４３】
１回目の読取動作では、８個の画素ＰＸからなる画素グループＰＸＧ毎に原稿画像が読み取られる。ここで、画素グループＰＸＧ_1は受光素子グループ２９５_1により読み取られる画素グループである。同様に、画素グループＰＸＧ_2〜ＰＸＧ_4は受光素子グループ２９５_2〜ＰＸＧ_4により読み取られる画素グループである。２回目の読取動作では、１回目に読み取られた画素グループＰＸＧより副走査方向ＳＤに１画素だけ下流に位置する画素グループＰＸＧ（ハッチングパターン２回目の画素グループ）が読み取られる。さらに、３回目の読取動作では、２回目に読み取られた画素グループＰＸＧより副走査方向ＳＤに１画素だけ下流に位置する画素グループＰＸＧ（ハッチングパターン３回目の画素グループ）が読み取られる。このように、順次読取動作が実行されて原稿画像全体の画素ＰＸが読み取ることができる。なお、カラー画像の読取動作の際には、光源２１の各色のＬＥＤを別個に点灯させて、各色毎の画素データを取得する。
【００４４】
このように、第２実施形態の画像読取装置は、第１実施形態で詳述した読取ヘッド２９を備えている。したがって、原稿台１１表面からの距離（ワークディスタンス）がレンズ行ＬＳＲ毎に異なったとしても、形成されるスポットＳＰは略一定となる。よって、良好なスポットＳＰを形成することが可能となり、画像読取動作を高精度に実行することが可能となっている。
【００４５】
Ｃ．その他
このように上記実施形態では、レンズアレイ２９９Ａが、本発明の「レンズアレイ」に相当しており、第１レンズＬＳ1が本発明の「レンズ」に相当している。また、長手方向ＬＧＤおよび主走査方向ＭＤが本発明の「第１方向」に相当し、幅方向ＬＴＤおよび副走査方向ＳＤが本発明の「第２方向」に相当し、光ビームの進行方向Ｄoaが本発明の「第３方向」に相当している。また、原稿台１１が本発明の「載置台」に相当し、光源２１が本発明の「照射手段」に相当している。
【００４６】
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、上記実施形態では、受光素子行２９５１Ｒにおいて長手方向ＬＧＤに並ぶ受光素子２９５１の個数は４個であり、受光素子グループ２９５において幅方向ＬＴＤに並ぶ受光素子行２９５１Ｒの個数は２個である。しかしながら、受光素子行２９５１Ｒを構成する受光素子２９５１の個数、および受光素子グループ２９５を構成する受光素子行２９５１Ｒの個数はこれに限られない。したがって、次に示すように、受光素子グループ２９５を構成することもできる。
【００４７】
図１１は、受光素子グループの別の構成を示す平面図である。また、図１２は、図１１の受光素子グループを複数配したヘッド基板の裏面の構成を示す図であり、ヘッド基板の表面から裏面を見た場合に相当する。図１１に示す別の構成では、長手方向ＬＧＤに１５個の受光素子２９５１が並んで受光素子行２９５１Ｒが構成されている。この受光素子行２９５１Ｒにおいて、各受光素子２９５１は素子ピッチＰel（＝０．０２１[ｍｍ]）の４倍のピッチ（＝０．０８４[ｍｍ]）で並んでいる。そして、このように構成された受光素子行２９５１Ｒが４個（２９５１Ｒ−1，２９５１Ｒ−2，２９５１Ｒ−3，２９５１Ｒ−4）幅方向ＬＴＤに並んでいる。幅方向ＬＴＤにおいて、受光素子行２９５１Ｒ−4と受光素子行２９５１Ｒ−1との間のピッチは０．１１５５[ｍｍ]であり、受光素子行２９５１Ｒ−4と受光素子行２９５１Ｒ−2との間のピッチは０．０８４[ｍｍ]であり、受光素子行２９５１Ｒ−4と受光素子行２９５１Ｒ−3との間のピッチは０．０３１５[ｍｍ]である。また、受光素子グループ２９５の中心（重心）を通って幅方向ＬＴＤに平行な直線を中心線ＣＴＬとしたとき、受光素子行２９５１Ｒ−1および受光素子行２９５１Ｒ−4それぞれと、中心線ＣＴＬとのピッチは０．０５７７５[ｍｍ]である。
【００４８】
また、図１１において、中心線ＣＴＬより上側の２行２９５１Ｒ−1，２９５１Ｒ−2で１つの受光素子行組２９５１ＲＴが構成されるとともに、中心線ＣＴＬより下側の２行２９５１Ｒ−3，２９５１Ｒ−4で１つの受光素子行組２９５１ＲＴが構成されている。受光素子行組２９５１ＲＴそれぞれでは、２つの受光素子行２９５１Ｒが長手方向ＬＧＤに素子ピッチＰel（＝０．０２１[ｍｍ]）の２倍（＝０．０４２[ｍｍ]）だけ相互にずれている。しかも、２つの受光素子行組２９５１ＲＴは、長手方向ＬＧＤに素子ピッチＰel（＝０．０２１[ｍｍ]）だけ相互にずれている。したがって、４個の受光素子行２９５１Ｒは、長手方向ＬＧＤに素子ピッチＰel（＝０．０２１[ｍｍ]）だけ相互にずれることとなり、その結果、長手方向ＬＧＤにおいて各受光素子２９５１の位置は異なっている。ここで、受光素子グループ２９５の長手方向ＬＧＤにおける両端に位置する受光素子２９５１を端部受光素子２９５１ｘとすると、長手方向ＬＧＤにおける端部受光素子２９５１ｘ間のピッチは１．２３９[ｍｍ]であり、長手方向ＬＧＤにおける端部受光素子２９５１ｘと受光素子グループ２９５中心とのピッチは０．６１９５[ｍｍ]となる。
【００４９】
図１２に示す例では、図１１に示した受光素子グループ２９５が２次元的に配置されている。図１２に示すように、長手方向ＬＧＤに複数の受光素子グループ２９５が並んで受光素子グループ行２９５Ｒが構成されている。この受光素子グループ行２９５Ｒにおいて、各受光素子グループ２９５は受光素子グループピッチＰegの３倍のピッチ（＝１．７７８[ｍｍ]）で並んでいる。そして、このように構成された受光素子グループ行２９５Ｒが３個（２９５Ｒ−1，２９５Ｒ−2，２９５Ｒ−3）幅方向ＬＴＤに、受光素子グループ行ピッチＰegr（＝１．７７[ｍｍ]）で並んでいる。また、各受光素子グループ行２９５Ｒは長手方向ＬＧＤにおいて受光素子グループピッチＰeg（約０．５９３[ｍｍ]）だけ相互にずれている。つまり、受光素子グループ行２９５Ｒ−1と受光素子グループ行２９５Ｒ−2とは、長手方向ＬＧＤに０．５９２７５[ｍｍ]だけずれており、受光素子グループ行２９５Ｒ−2と受光素子グループ行２９５Ｒ−3とは、長手方向ＬＧＤに０．５９２５[ｍｍ]だけずれており、受光素子グループ行２９５Ｒ−3と受光素子グループ行２９５Ｒ−1とは、長手方向ＬＧＤに０．５９２７５[ｍｍ]だけずれている。したがって、受光素子グループ行２９５Ｒ−1と受光素子グループ行２９５Ｒ−3とは、長手方向ＬＧＤに１．１８５２５[ｍｍ]だけずれている。
【００５０】
また、上記実施形態では、本発明にかかるレンズアレイ２９９Ａを読取ヘッド２９に適用した場合について説明したが、レンズアレイ２９９Ａの適用対象は、読取ヘッド２９に限られない。
【００５１】
また、第２実施形態の画像読取装置では、原稿２からの反射光を読取ヘッド２９が検出している。しかしながら、次のように構成を変形することも可能である。つまり、光源２と読取ヘッド２９とで原稿台１１を挟むようにして、光源２を読取ヘッド２９に対向配置して、原稿２を透過した透過光を読取ヘッド２９が検出するように構成することもできる。
【００５２】
また、上述してきた実施形態では、３個のレンズ行ＬＳＲが幅方向ＬＴＤに並んでいる。しかしながら、レンズ行ＬＳＲの個数は３個に限られず、レンズ行ＬＳＲが２個以上の構成に対して、本発明を適用可能である。
【００５３】
また、上記実施形態では、複数焦点レンズＬＳ1は、レンズアレイ基板の裏面２９９１−tにレンズＬＳを形成して構成されている。しかしながら、レンズアレイ基板２９９１の表面２９９１−hに複数焦点レンズＬＳ1を形成してレンズアレイ２９９Ａを構成しても良い。
【００５４】
また、上記実施形態では、結像光学系を構成する複数のレンズＬＳのうち、第１レンズＬＳ1を複数焦点レンズとして構成しているが、第２レンズＬＳ2を複数焦点レンズとして構成しても良い。
【００５５】
また、上記実施形態では、複数焦点レンズＬＳ1は３個の焦点を有しているが、複数焦点レンズＬＳ1の焦点の個数は３個に限られず、２個以上であれば良い。
【００５６】
また、上記実施形態では、第１レンズＬＳ1は光軸ＯＡに対して回転対称な形状を有している。しかしながら、第１レンズＬＳ1の形状が光軸ＯＡに対して回転対称であることは、本発明に必須の要件ではない。
【００５７】
また、上記実施形態では、２枚のレンズアレイ２９９が用いられているが、レンズアレイ２９９の枚数はこれに限られない。
【００５８】
また、上記実施形態では、レンズアレイ基板２９９１に対してレンズＬＳを形成してレンズアレイ２９９を構成している。つまり、レンズアレイ基板と２９９１とレンズＬＳとは別体で構成されている。しかしながら、レンズアレイ基板２９９１とレンズＬＳとを同一の材料でもって一体的に構成することもできる。
【００５９】
また、上記実施形態では、レンズアレイ２９９Ａの各レンズＬＳ1を互いに同一の構成としたが、これらのレンズＬＳ1を同一構成とすることは、本発明に必須の要件ではない。したがって、各レンズＬＳ1間で構成が異なるように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１実施形態における読取ヘッドの概略を示す斜視図。
【図２】図１に示した読取ヘッドのＡ−Ａ線部分断面図。
【図３】ヘッド基板の表面の構成を示す平面図。
【図４】ヘッド基板表面に設けられた受光素子グループの構成を示す図。
【図５】第１実施形態におけるレンズアレイの平面図。
【図６】レンズアレイおよびヘッド基板等の長手方向の断面図。
【図７】第１レンズの構成を示す図。
【図８】第１レンズの焦点の位置を示す図。
【図９】第１実施形態の読取ヘッドを装備した画像読取装置の概略を示す平面図。
【図１０】画像読取装置における画像読取動作を示す図。
【図１１】受光素子グループの別の構成を示す平面図。
【図１２】図１１の受光素子グループを複数配したヘッド基板の裏面の構成を示す図。
【符号の説明】
【００６１】
２９…読取ヘッド、  ２９３…ヘッド基板、  ２９５…受光素子グループ、  ２９５１…受光素子、  ２９９，２９９Ａ，２９９Ｂ…レンズアレイ、  ２９９１…レンズアレイ基板、  ＬＳ，ＬＳ1，ＬＳ2…レンズ、  ＬＲ，ＬＲ1，ＬＲ2，ＬＲ3…領域、  ＦＰ，ＦＰ1，ＦＰ2，ＦＰ3…焦点、  ＳＰ…スポット、  ＭＤ…主走査方向（第１方向），  ＳＤ…副走査方向（第２方向）、  ＬＧＤ…長手方向（第１方向）、  ＬＴＤ…幅方向（第２方向）、  Ｄoa…光ビームの進行方向（第３方向）、  １１…原稿台（載置台）、  ２１…光源（照射手段）
【図１】
2009206880.tif 000003
【図２】
2009206880.tif 000004
【図３】
2009206880.tif 000005
【図４】
2009206880.tif 000006
【図５】
2009206880.tif 000007
【図６】
2009206880.tif 000008
【図７】
2009206880.tif 000009
【図８】
2009206880.tif 000010
【図９】
2009206880.tif 000011
【図１０】
2009206880.tif 000012
【図１１】
2009206880.tif 000013
【図１２】
2009206880.tif 000014