JPH1123805A - 画像読み取り装置の光学レンズ、および画像読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】凸レンズタイプの安価に製造可能な光学レンズ
を用いて画像読み取り対象物の画像を受光素子上に結像
させる場合に、画像読み取り対象物の広い領域が複数の
受光素子によって重複して読み取られる事態を簡易な手
段によって防止できるようにし、読み取り画像の質を高
める。 【解決手段】画像読み取り装置の受光素子５０および画
像読み取り用のガイド面７にそれぞれ対向する第１凸面
１１と第２凸面１２とが１つの透明部材１０に所定の間
隔を隔てて形成された厚レンズとして形成されており、
第１凸面１１は、第２凸面１２に入射して透明部材１０
内を進行した光を受光素子５０上に集束させる結像用の
凸面であるとともに、第２凸面１２は、第１凸面１１に
よって受光素子５０上に集束される光の逆進光路の画像
読み取りライン方向における広がり角度を狭めるよう
に、ガイド面７の方向からこの第２凸面１２に進行して
きた光を集束させる方向に屈折させる光路補正用の凸面
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本願発明は、画像読み取り装置の光学レン
ズ、および画像読み取り装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像読み取り装置の一例として
は、特開平７−２８３９０５号公報に所載のものがあ
る。同公報に所載の画像読み取り装置は、本願の図９に
示すように、原稿Ｇを対面配置させるための画像読み取
り用のガイド面７ｅを形成するガラス板９２の下方に、
複数の凸レンズ９０および複数の受光素子９１を所定方
向に列状に並べて設けた構造である。上記複数の受光素
子９１は、基板４９に実装された複数のイメージセンサ
チップ９３に所定個数ずつ（たとえば６４個ずつ）列状
に造り込まれたものである。

【０００３】このような構造の画像読み取り装置では、
光源（図示略）から原稿Ｇの表面に光が照射されると、
その反射光が凸レンズ９０によって各受光素子９１上に
集束され、これら各受光素子９１によって原稿画像が読
み取られることとなる。上記凸レンズ９０を用いる手段
によれば、受光素子９１上に倒立像が得られることとな
るが、その製造コストは正立像が得られるロッドレンズ
（セルフォックレンズ）よりも安価にでき、画像読み取
り装置全体の製造コストの低減化を図る上で好ましいも
のにできる。また、上記凸レンズ９０は、受光素子９１
上に原稿画像の縮小画像を結像させることができるため
に、たとえば受光素子９１を複数個ずつ造り込んだイメ
ージセンサチップ９３を密に並べることなく、その実装
密度を低くして、これら複数のイメージセンサチップ９
３，９３の間に隙間を設けるようなことも可能となり、
イメージセンサチップ９３の実装作業も容易にすること
ができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の凸レンズ９０を用いた画像読み取り装置では、次の
ような不具合を生じていた。

【０００５】すなわち、上記従来の画像読み取り装置に
用いられていた凸レンズ９０は、いわゆる薄レンズであ
り、原稿Ｇから反射してくる光を受光素子９１上に集束
させる機能を発揮するに過ぎないものであった。このた
め、従来では、原稿Ｇがガラス板９２のガイド面７ｅに
接触している場合には、その画像を受光素子９１によっ
て所定の適正な読み取り範囲で読み取ることができるも
のの、たとえば図１０に示すように、原稿Ｇがガイド面
７ｅの上方に適当な寸法Ｌだけ離れてしまうと、上記凸
レンズ９０の特性に原因し、１つの凸レンズ９０を介し
て読み取られる原稿表面の読み取り範囲の幅Ｓａが、ガ
イド面７ｅの位置における本来の読み取り範囲の幅Ｓｅ
よりも大きくなる事態を生じていた。画像読み取り装置
を製造する場合には、凸レンズ９０については、レンズ
ホルダ９５を用いるなどして、凸レンズ９０と受光素子
９１との間の距離を一定の距離に保持させることは比較
的容易であるものの、原稿Ｇについては、ガイド面７ｅ
に常に接触させるようにガイドすることができない場合
がある。とくに、画像読み取り装置がハンドスキャナと
して構成されている場合には、そのガイド面と原稿との
間に隙間を生じ易い。一方、上記したように、１つの凸
レンズ９０を介して読み取られる読み取り範囲の幅が拡
大すると、互いに隣り合う２つの凸レンズ９０，９０の
それぞれの読み取り範囲どうしが重なり合った重複部Ｓ
ｂが発生する。したがって、従来では、ガイド面７ｅと
原稿Ｇとの間に隙間が生じることに原因して、上記重複
部Ｓｂに位置する原稿表面の画像Ｄａが、２つの凸レン
ズ９０，９０を介して２つの受光素子９１ａ，９１ｂ上
に結像し、重複して読み取られる場合があった。このよ
うな事態は、読み取り画像の質の低下を招くこととな
り、適切でない。

【０００６】本願の発明者らは、上記のような不具合を
少なくする手段として、次のような手段を本願発明に先
立って着想した。すなわち、この手段は、図１１に示す
ように、複数の受光素子９１上に原稿画像を結像させる
凸レンズ９０の上方に、光路補正用の凸レンズ９４を設
ける手段である。この光路補正用の凸レンズ９４は、原
稿Ｇから反射してくる反射光を主軸Ｃ１に接近させる方
向へ屈折させるものである。このような光路補正用の凸
レンズ９４を用いれば、凸レンズ９０によって受光素子
９１上に集束される光の逆進光路を考察した場合、この
光路補正用の凸レンズ９４の上方領域の光線束は、同図
仮想線で示した光線束の進行方向に対して適当な角度θ
だけ主軸Ｃ１側へ屈折する状態となり、複数の受光素子
９１によって読み取られる画像読み取り範囲の広がり角
度を、光路補正用の凸レンズ９４を用いない場合よりも
２×θの角度分だけ狭くすることができる。このため、
原稿Ｇがガイド面７ｅから寸法Ｌ１だけ浮き上がったと
きの２つの凸レンズ９０，９０の読み取り範囲どうしが
重なり合う部分の幅Ｓｄを小さくすることができる。そ
の結果、原稿画像が、複数の受光素子９１によって重複
して読み取られる範囲を少なくし、読み取り画像の質を
向上させることができる。

【０００７】ところが、上記図１１に示した手段では、
結像用の凸レンズ９０とは別体の凸レンズ９４を用いる
ことによって光路補正を行っている。このため、上記手
段では、これら２つのレンズ９０，９４を画像読み取り
装置の所定位置に組み込んで使用するときには、図１２
に示すように、これら２つのレンズ９０，９４の装着位
置に寸法Ｌ２の位置ずれを生じる虞れがある。このよう
な位置ずれを生じたのでは、原稿画像を結像用の凸レン
ズ９０によって受光素子９１上に適切に集束させること
が困難となり、読み取り画像の質を高めることができな
くなる。また、上記２つのレンズ９０，９４の位置ずれ
を無くし、あるいは少なくするためには、画像読み取り
装置の上記レンズ９０，９４が組み込まれる部分やそれ
に関連する部分の寸法精度をかなり高めておく必要が生
じる。これでは、画像読み取り装置の製造コストが高価
となってしまい、安価な凸レンズを用いる利点が失われ
てしまう。

【０００８】本願発明は、このような事情のもとで考え
出されたものであって、凸レンズタイプの安価に製造可
能な光学レンズを用いて画像読み取り対象物の画像を受
光素子上に結像させる場合に、画像読み取り対象物の広
い領域が複数の受光素子によって重複して読み取られる
事態を簡易な手段によって防止できるようにし、もって
読み取り画像の質を高めることをその課題としている。

【０００９】

【発明の開示】上記の課題を解決するため、本願発明で
は、次の技術的手段を講じている。

【００１０】本願発明の第１の側面によれば、画像読み
取り装置の光学レンズが提供される。この画像読み取り
装置の光学レンズは、画像読み取り装置の所定の画像読
み取りライン方向に複数並べて設けられた受光素子と画
像読み取り用のガイド面との間に設けられ、上記画像読
み取り装置の光源から発せられて上記ガイド面に対向配
置された画像読み取り対象物から反射してくる反射光を
上記受光素子上に集束させるのに用いられる画像読み取
り装置の光学レンズであって、上記受光素子および上記
ガイド面にそれぞれ対向する第１凸面と第２凸面とが１
つの透明部材に所定の間隔を隔てて形成された厚レンズ
として形成されており、かつ上記第１凸面は、上記第２
凸面に入射して上記透明部材内を進行した光を上記受光
素子上に集束させる結像用の凸面であるとともに、上記
第２凸面は、上記第１凸面によって上記受光素子上に集
束される光の逆進光路の画像読み取りライン方向におけ
る広がり角度を狭めるように、上記ガイド面の方向から
この第２凸面に進行してきた光を集束させる方向に屈折
させる光路補正用の凸面であることに特徴づけられる。

【００１１】本願発明においては、画像読み取り装置の
光源から発せられて画像読み取り対象物から反射してく
る反射光が、透明部材の第２凸面に入射してこの透明部
材の内部を進行してから第１凸面に到達すると、この第
１凸面から出射する光は、この第１凸面の作用によって
受光素子上に集束する。したがって、画像読み取り対象
物の画像を上記受光素子を用いて適切に読み取ることが
できる。また、上記画像読み取り対象物から反射してく
る反射光が、上記第２凸面に入射したときには、この反
射光は上記第２凸面の作用によって集束する方向に屈折
して上記透明部材の内部を進行することとなる。そし
て、このような第２凸面による光の屈折がなされると、
光路逆進の原理により、上記第１凸面によって受光素子
上に集束される光の逆進光路の画像読み取りライン方向
における広がり角度は、上記第２凸面が設けられていな
い場合の光の広がり角度よりも狭くなる。その結果、画
像読み取り装置のガイド面から画像読み取り対象物が離
れて配置された場合に、互いに隣り合って配置される２
つの光学レンズのそれぞれの画像読み取り範囲どうしが
互いに重なり合う寸法を小さくすることができる。この
ため、本願発明では、画像読み取り対象物の同一画像部
分が複数の受光素子によって広い範囲で重複して読み取
られる虞れを少なくし、読み取り画像の質を高めること
ができる。

【００１２】さらに、重要な効果として、本願発明にお
いては、画像読み取り対象物から反射してくる反射光を
受光素子上に集束させる役割を発揮する第１凸面と、光
路補正の役割を発揮する第２凸面とが、１つの透明部材
に形成されているために、互いに別体に形成された結像
用の凸レンズと光路補正用の凸レンズとを組み合わせる
既述の手段とは異なり、光学レンズを画像読み取り装置
の所定位置へ組み付けるときに上記第１凸面と第２凸面
とが互いに位置ずれするといった不具合を無くすことが
できる。したがって、光学レンズの組み付け精度不良に
原因する読み取り画像の質の低下も適切に回避すること
ができる。また、画像読み取り装置の内部に光学レンズ
を組み込む作業も容易に行え、画像読み取り装置の製造
コストの低減化を図る上でも好ましいものとなる。

【００１３】本願発明の好ましい実施の形態では、上記
透明部材の主軸方向の厚みは、上記第１凸面と第２凸面
との最大相互間距離をこれら第１凸面と第２凸面との合
成焦点距離よりも長くする寸法である構成とすることが
できる。

【００１４】このような構成によれば、透明部材の主軸
方向の厚みが充分に大きく形成されており、画像読み取
り装置の画像読み取り用のガイド面と受光素子との間に
厚みの大きな透明部材を配置することによって、たとえ
ば第１凸面と受光素子との距離を適正な距離に設定しつ
つ、透明部材の第２凸面とガイド面とを互いに接近させ
るといったことが可能となる。そして、このように第２
凸面とガイド面とを接近させれば、画像読み取り対象物
の画像読み取り時において、画像読み取りの支障になる
外乱光などの不当な光が第２凸面に入射する可能性を少
なくすることができることとなる。

【００１５】本願発明の他の好ましい実施の形態では、
上記透明部材は、上記第２凸面から上記第１凸面に進む
にしたがってその画像読み取りライン方向の幅が徐々に
小さくなる形状である構成とすることができる。

【００１６】このような構成によれば、透明部材の読み
取りライン方向の幅が徐々に小さくなる形状にした分だ
け、透明部材全体の小型化および軽量化が図れ、材料コ
ストの低減化や画像読み取り装置全体の軽量化を図る上
で好ましいものとなる。なお、画像読み取り対象物から
反射してくる反射光は、透明部材の第２凸面に入射した
後には、このレンズの主軸に接近する方向へ屈折するた
めに、上記透明部材の形状を第１凸面から第２凸面に進
むにしたがって幅狭となる形状に形成しても、これによ
って上記透明部材の内部に入射する光の進行に何ら不具
合を生じないようにすることができる。

【００１７】本願発明の他の好ましい実施の形態では、
上記透明部材は、その画像読み取りライン方向の最大幅
よりもそれと直交する方向の厚み幅が小さい偏平状に形
成されている構成とすることができる。

【００１８】このような構成によれば、上記透明部材の
厚み幅を小さくした分だけ、上記透明部材全体の小型化
ならびに軽量化が図れる利点が得られる。なお、上記透
明部材は、画像読み取り対象物から反射してくる反射光
を画像読み取りライン方向に並べられた複数の受光素子
上に集束させるものであるから、上記画像読み取りライ
ン方向と直交する方向の厚み幅を小さくしても、これに
よって上記受光素子上への光の集束作用に不具合を生じ
させないようにすることができる。

【００１９】本願発明の他の好ましい実施の形態では、
上記透明部材の周側面は、光反射防止面とされている構
成とすることができる。

【００２０】このような構成によれば、透明部材の第２
凸面に入射した光のうち、第１凸面に直接到達すること
なく上記透明部材の周側面に到達した光が、その周側面
によって反射されてから第１凸面を経て受光素子に達す
る虞れを少なくすることができる。すなわち、透明部材
の第２凸面には、画像読み取り対象物の読み取り対象部
分以外の箇所から画像読み取りに支障となる光が入射し
てくる場合があるが、このような光の殆どは第２凸面へ
の入射角度が特異であることに原因し、上記透明部分の
周側面に到達することとなる。このような場合、上記光
が上記透明部材の周側面によって高い反射率で反射され
たのでは、その光が第１凸面に進行して受光素子に到達
し、読み取り画像の質が悪化する虞れがある。ところ
が、これに対し、上記構成によれば、上記周側面の外面
が光反射防止面とされていることにより、そのような不
具合が解消されることとなる。したがって、光学レンズ
が本来受けもつ画像読み取り領域から反射してくる反射
光のみを透明部材の第１凸面から受光素子に対して効率
良く出射させることが可能となり、読み取り画像の質を
一層高めることが可能となる。

【００２１】本願発明の他の好ましい実施の形態では、
上記透明部材は、上記画像読み取りライン方向に延びる
形状に形成されているとともに、上記第１凸面と第２凸
面とはこの透明部材の長手方向に複数組設けられている
ことにより、全体がレンズアレイとされた構成とするこ
とができる。

【００２２】このような構成によれば、複数の光学レン
ズを画像読み取り装置の所定位置へ組み込んで、それら
を所定の画像読み取りライン方向に並べるといった必要
がなくなり、レンズアレイとして構成された光学レンズ
を画像読み取り装置の所定位置へ一括して組み込むこと
が可能となり、画像読み取り装置の組み立て作業の容易
化が図れる。また、複数組設けられた第１凸面と第２凸
面とによって形成される複数の単位レンズ部分どうしの
位置関係にくるいが生じるようなことも略完全に防止す
ることができることとなる。

【００２３】本願発明の第２の側面によれば、画像読み
取り装置が提供される。この画像読み取り装置は、本願
発明の第１の側面によって提供される画像読み取り装置
の光学レンズを具備していることに特徴づけられる。

【００２４】本願発明に係る画像読み取り装置において
は、本願発明の第１の側面によって提供される画像読み
取り装置の光学レンズによって得られる効果と同様な効
果が期待でき、質の高い読み取り画像が得られる。

【００２５】本願発明の好ましい実施の形態では、上記
光学レンズを保持するための保持手段を具備しており、
かつこの保持手段には、上記透明部材の第１凸面の周縁
部を覆う遮光部が設けられている構成とすることができ
る。

【００２６】このような構成によれば、上記光学レンズ
の第１凸面から受光素子側へ出射する光の量を上記遮光
部によって絞ることができ、受光素子の受光量を調整す
ることができる。したがって、受光素子の受光量をその
受光素子による画像読み取りに最適な受光量に設定する
ことが容易に行えこととなり、読み取り画像の質を一層
高めることが可能となる。また、第１凸面の周縁部から
光が多く出射する場合には、レンズ本来の特性に起因
し、球面収差が生じ易くなるが、上記遮光部によって上
記第１凸面の周縁部から光が出射しないようにすれば、
そのような収差を少なくすることができ、これによって
も読み取り画像の質を高めることが可能となる。さら
に、上記遮光部は光学レンズを保持するための保持手段
に設けられているために、上記遮光部を光学レンズに直
接設けるといった作業を行う必要はなく、光学レンズを
所定の保持手段に保持させるだけで、上述したような利
点が得られることとなり、その製作作業も容易となる。

【００２７】本願発明の他の好ましい実施の形態では、
上記光学レンズを保持するための保持手段を具備してお
り、かつこの保持手段と上記光学レンズとには、上記保
持手段への上記光学レンズの位置決め固定が図られるよ
うに相互に係合可能な係合手段が設けられている構成と
することができる。

【００２８】このような構成によれば、光学レンズを保
持手段に保持させて、画像読み取り装置の所定位置に組
み付ける場合に、それら保持手段と光学レンズとに設け
られている係合手段どうしを相互に係合させることによ
り、これら保持手段と光学レンズとの位置決め固定を図
ることができる。したがって、光学レンズが保持手段に
対して容易に位置ずれするようなことを解消し、光学レ
ンズの位置決め精度を高めることが可能となる。

【００２９】本願発明の好ましい実施の形態では、上記
光学レンズに設けられた係合手段は、上記透明部材の周
側面に形成された凹溝であるとともに、上記保持手段に
設けられた係合手段は、上記凹溝に係入する係入部であ
り、かつこの係入部は、上記透明部材の内部に入射して
上記第１凸面の方向へ進行する光の一部を遮るように遮
光性を有している構成とすることができる。

【００３０】このような構成によれば、光学レンズを保
持手段に保持させる場合には、光学レンズの透明部材の
周側面に形成された凹溝に保持手段の係入部を係入させ
ればよく、これにより光学レンズを保持手段に対して位
置ずれしないように保持させることができる。また、上
記保持手段の係入部は、光学レンズの透明部材の内部に
入射して第１凸面側へ進行する光の一部を遮る遮光性を
有しているために、上記係入部が光学レンズを通過する
光の量を適当な量に絞ることとなり、受光素子の受光量
を調整するのにも役立たせることができる。さらには、
光学レンズの透明部材の内部を進行する光のうち上記第
１凸面の周縁部に向かう光を、上記係入部によって遮る
ことも可能であり、これによって光学レンズの球面収差
を少なくすることもできる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施の
形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。

【００３２】図１は、本願発明が適用された画像読み取
り装置の一例を示す断面図である。図２は、図１のII−
II要部断面図である。図３は、図１および図２に示す画
像読み取り装置に用いられた光学レンズの一例を示す斜
視図である。

【００３３】図１において、この画像読み取り装置Ａ
は、上下両面が開口した空間部２０を内部に形成したケ
ース２、このケース２の上面開口部を塞ぐように上記ケ
ース２の上面部に装着されたガラス板３、上記ケース２
の下面開口部を塞ぐように上記ケース２の下面部に装着
された回路基板４０、この回路基板４０の上面に実装さ
れた複数のＬＥＤチップ４１、複数のイメージセンサチ
ップ５、上記ケース２の空間部２０内に収容されたプリ
ズム４２、複数の光学レンズ１、およびレンズホルダ６
を具備して構成されている。上記各イメージセンサチッ
プ５は、複数（たとえば６４個または９６個）の受光素
子５０を列状に並べて一体的に造り込んだものであり、
一定ピッチ間隔で回路基板４０上に直線状に配列されて
いる。上記複数の受光素子５０は、画像を実質的に読み
取るための光電変換素子であり、これら複数の受光素子
５０の配列方向は、上記画像読み取り装置Ａの画像読み
取りライン方向と一致する。

【００３４】上記ガラス板３は、画像読み取り対象物と
なる原稿Ｇを対向配置させるためのガイド面７を形成す
るものであり、このガラス板３の外表面がガイド面７と
されている。上記複数のＬＥＤチップ４１は、原稿Ｇに
光を照射するための光源の一例に相当するものであり、
画像読み取りライン方向に一列状に並べられている。こ
の画像読み取り装置Ａが、いわゆるモノクロ画像の読み
取り装置として構成される場合には、上記ＬＥＤチップ
４１は、単色光を発するものでよいが、これとは異な
り、たとえばカラースキャナとして構成される場合に
は、上記ＬＥＤチップ４１としてはＲ，Ｇ，Ｂの各色の
光を発するＬＥＤチップが用いられる。上記プリズム４
２は、画像読み取りライン方向に延びた形状であり、上
記複数のＬＥＤチップ４１のそれぞれから発せられた光
を全反射させながら上記ガイド面７の所定位置へ導き、
原稿Ｇに対して画像読み取りライン方向に延びる線状ま
たは帯状にその光を照射可能に構成されたものである。

【００３５】上記光学レンズ１は、透明部材１０を主要
構成部材として構成されたものである。この透明部材１
０は、たとえば透明度の高い合成樹脂からなり、図３に
示すような立体形状を有している。すなわち、上記透明
部材１０は、第１凸面１１とされた下端面１０ａ、第２
凸面１２とされた上端面１０ｂ、およびそれら第１凸面
１１と第２凸面１２とを繋ぐ周側面１０ｃを有してい
る。上記透明部材１０の上下高さ方向の厚みは、一般の
いわゆる薄レンズの主面間の距離と比較するとかなり大
きくなっており、上記光学レンズ１は厚レンズとして構
成されている。上記第１凸面１１と第２凸面１２との最
大相互間距離は、たとえば上記第１凸面１１と第２凸面
１２との合成焦点距離（光学レンズ１の全体としての焦
点距離）よりも長い寸法とされている。上記透明部材１
０は、その横幅が第２凸面１２から第１凸面１１に進む
にしたがって幅狭となるテーパ状とされている。したが
って、第１凸面１１は第２凸面１２よりもその横幅が小
さくなっている。また、この透明部材１０は、その各所
の厚みｔがこの透明部材１０の最上部における最大横幅
寸法Ｌ３よりも小さい偏平形状とされている。

【００３６】上記第１凸面１１は、後述するように結像
用の凸面として機能する部分であり、上記透明部材１０
の内部を主軸Ｃの方向に進行してこの第１凸面１１に達
した光を集束させるように出射する凸面とされている。
これに対し、上記第２凸面１２は、後述するように光路
補正用の凸面として機能する部分であり、その上方から
この第２凸面１２に入射した光を集束させるように屈折
させる凸面とされている。上記第１凸面１１および第２
凸面１２をそれぞれ個別にみた場合のそれらの焦点距離
は互いに相違している。

【００３７】上記透明部材１０の全体形状は、図４に示
す透明部材１０Ａの所定の領域Ｄ，Ｄを削除した形状と
略一致している。すなわち、図４に示す透明部材１０Ａ
は、下端面１０a'および上端面１０b'を所定の凸面とし
た全体が略逆円錐台形状である。そして、この透明部材
１０Ａの中央部の所定厚みｔの一定領域Ｄ１を除く他の
領域Ｄ，Ｄを削除した形態が、上記光学レンズ１の透明
部材１０に相当するものとなっている。光学レンズを上
記図３に示した形状の透明部材１０を用いて構成すれ
ば、図４に示した透明部材１０Ａを用いる場合と比較す
ると、光学レンズ全体の小型化ならびに軽量化が図れる
ので好ましい。ただし、本願発明はこれに限定されず、
たとえば上記図４に示した透明部材１０Ａを用いて光学
レンズを構成してもかまわない。

【００３８】上記レンズホルダ６は、上記光学レンズ１
を複数所定ピッチで一列状に並べて保持し、これら複数
の光学レンズ１を画像読み取り装置Ａに組み込んでその
画像読み取りライン方向に配列させるためのものであ
る。上記各光学レンズ１は、このレンズホルダ６に保持
されて上記ケース２の内部に組み込まれることにより、
その第１凸面１１が複数の受光素子５０に所定の距離を
隔てて対向するとともに、その第２凸面１２がガイド面
７の光が照射される位置に接近して対向している。ま
た、上記光学レンズ１は、テーパ状に形成された透明部
材１０の横幅方向が画像読み取り方向と一致するように
設けられる。上記レンズホルダ６は、上記ケース２とは
別体に形成されているが、本願発明はこれに限定され
ず、上記レンズホルダ６が上記ケース２に一体的に形成
されている構成としてもかまわない。このレンズホルダ
６は、上記透明部材１０が嵌入する孔部６０を有するも
のであり、上記透明部材１０の周側面１０ｃに対向接触
するその内壁面６０ａは、たとえば黒色面とされてい
る。これにより、上記透明部材１０の周側面１０ｃは、
光反射防止面となっている。また、上記孔部６０の底部
開口部６１は、上記透明部材１０の第１凸面１１を下向
きに露出させるように形成されているが、上記底部開口
部６１の周縁部は、上記第１凸面１１の周縁部を覆う遮
光部６２として形成されている。

【００３９】次に、上記画像読み取り装置Ａの作用につ
いて説明する。

【００４０】まず、複数のＬＥＤチップ４１を発光させ
て、ガラス板３上に配置された原稿Ｇの表面に光を照射
すると、上記原稿Ｇから反射してくる反射光は、上記各
光学レンズ１の透明部材１０を通過して受光素子５０に
達する。この場合、上記原稿Ｇからの反射光は、光学レ
ンズ１の第２凸面１２に入射すると、上記透明部材１０
の主軸Ｃに接近する方向へ屈折し、上記透明部材１０内
を下方へ進行する。次いで、上記光が第１凸面１１に到
達すると、この第１凸面１１によってさらに屈折され、
受光素子５０上に集束されることとなる。このため、原
稿Ｇの画像は、受光素子５０上に倒立縮小画像として結
像することとなり、上記受光素子５０の光電変換作用に
よって適切に読み取られることとなる。

【００４１】このような画像読み取り時において、上記
第１凸面１１は、上記透明部材１０内に進行してきた光
を受光素子５０上に集束させる役割を果たす。これに対
し、上記第２凸面１２は、上記第１凸面１１によって集
束される光の入射経路（第２凸面１２に対する入射経
路）の画像読み取りライン方向の幅を狭める役割を果た
す。すなわち、図５において、受光素子５０上に集束さ
れる光の逆進光路をみた場合、透明部材１０内における
逆進光路の光線束は、そのまま透明部材１０の外部に直
進する同図仮想線の光線束Ｎ’にはならず、第２凸面１
２によって主軸Ｃに接近する方向へ所定角度βだけ屈折
した光線束Ｎとなる。このため、上記光の逆進光路は、
透明部材１０の内部における画像読み取りライン方向の
広がり角度よりも第２凸面１２の上方領域における画像
読み取りライン方向の広がり角度の方が小さくなってい
る。上記第２凸面１２は、このように第１凸面１１によ
って受光素子５０上に集束される光の逆進光路の画像読
み取りライン方向の広がり角度を狭くするように光路補
正を行う役割を果たす。上記第２凸面１２の上方領域に
おける上記逆進光路の領域が、１つの光学レンズ１によ
って画像の読み取りが可能な画像読み取り範囲に相当す
る。

【００４２】上記画像読み取り装置Ａでは、複数の光学
レンズ１の画像読み取り範囲どうしがガイド面７の高さ
において互いに重複しないように設定されている。した
がって、図２の実線で示すように、原稿Ｇを上記ガイド
面７に接触させて対向配置させれば、この原稿Ｇの各所
の画像を複数の受光素子５０によって重複させることな
く適切に読み取ることができる。

【００４３】一方、原稿Ｇの画像を実際に読み取る場合
には、何らかの事情により、原稿Ｇをガイド面７に的確
に接触させることができない場合があり、たとえば図２
の仮想線に示すように、原稿Ｇがガイド面７から所定寸
法Ｌ４だけ浮き上がる場合がある。ところが、既述した
とおり、１つの光学レンズ１によって読み取り可能な画
像読み取り範囲の幅は第２凸面１２の作用によって狭め
られているために、上記原稿Ｇが浮き上がる事態が生じ
ても、互いに隣り合う２つの光学レンズ１，１のそれぞ
れによって重複して画像読み取りがなされる範囲Ｓは、
非常に狭くなる。したがって、複数の受光素子５０を介
して読み取られる画像の質を高めることが可能となる。
また、上記光学レンズ１は、第１凸面１１と第２凸面１
２とを１つの透明部材１０に形成した構成であるから、
この光学レンズ１を製作する場合には、それら第１凸面
１１と第２凸面１２とを正確に芯合わせして形成する作
業が容易に行える。むろん、上記光学レンズ１がレンズ
ホルダ６に組み込まれた後に、それら第１凸面１１と第
２凸面１２とが芯ずれするような事態も生じない。した
がって、上記第１凸面１１と第２凸面１２との芯ずれに
原因する画像の読み取り不良も適切に回避することがで
きる。

【００４４】さらに、上記画像読み取り装置Ａでは、上
記光学レンズ１の透明部材１０内に入射した光のうち、
第１凸面１１の周縁部に到達した光は、遮光部６２によ
って遮られることとなり、上記第１凸面１１の周縁部か
ら受光素子５０側への光の出射が阻止される。第１凸面
１１の周縁部を通過する光の量が多くなると、球面収差
が著しくなる傾向が見られるが、上記構成によれば、そ
のような不具合を解消し、球面収差を少なくすることが
できる。また、上記遮光部６２によって第１凸面１１か
らの出射光量を調整することもできる。したがって、受
光素子５０の受光量を均一化し、これによっても読み取
り画像の質を高めることができる。さらに上記第２凸面
１２には画像読み取りに不必要な外乱光が特異な角度で
入射する場合があるが、このような光は第２凸面１２を
通過した後にそのまま第１凸面１１に導かれる可能性は
低く、透明部材１０の周側面１０ｃに到達する。ところ
が、この周側面１０ｃは、レンズホルダ６の黒色面と対
向接触した光反射防止面とされているために、上記光が
周側面１０ｃによって高効率で反射されてから第１凸面
１１に到達することを防止することができる。したがっ
て、外乱光が光学レンズ１を通過して受光素子５０に到
達する虞れも少なくすることができ、読み取り画像の質
を一層高めることが可能となる。

【００４５】図６は、本願発明が適用された画像読み取
り装置の他の例を示す要部断面図である。図７は、図６
に示す画像読み取り装置に用いられている光学レンズの
一例を示す要部斜視図である。

【００４６】図６に示す画像読み取り装置Ａａにおいて
は、光学レンズとして、レンズアレイ１Ｂが用いられて
いる。このレンズアレイ１Ｂは、基本的には、先の実施
形態で説明した光学レンズ１の透明部材１０と略同一構
成に形成された複数の単位レンズ１ａが連結部１５を介
して列状に繋げられた構成を有しており、これら複数の
単位レンズ１ａや連結部１５は、透明の合成樹脂によっ
て一体的に樹脂成形されている。上記各単位レンズ１ａ
には、第１凸面１１や第２凸面１２などが形成されてい
るが、その周側面１０ｄには、凹溝１４が形成されてい
る。

【００４７】一方、上記レンズアレイ１Ｂを保持し、こ
のレンズアレイ１Ｂを画像読み取り装置Ａａの所定位置
に組み込んでから画像読み取りライン方向に延びるよう
に配置させるレンズホルダ６Ａは、上記凹溝１４に係入
する係入部６４を有している。上記レンズホルダ６Ａ
は、図７によく表れているように、一端開口状の切欠部
６５を複数備えた水平板部６６を有しており、上記切欠
部６５の周縁部が上記係入部６４とされている。上記レ
ンズアレイ１Ｂは、各単位レンズ１ａの周側面１０ｄの
凹溝１４に上記係入部６４が係入するように上記切欠部
６５に嵌入されることによって、上記レンズホルダ６Ａ
に位置決め状態に保持されている。上記係入部６４の表
面は、たとえば黒色面とされ、遮光性を有している。

【００４８】本実施形態では、単位レンズ１ａの凹溝１
４の一部分に対しては上記係入部６４が係入していない
構成となっているが、本願発明はこれに限定されず、上
記凹溝１４の全周にわたって係入部が係入した構成とし
てもかまわない。また、本願発明に係るレンズアレイと
しての光学レンズの具体的な構成としては、上記レンズ
アレイ１Ｂのような構成に限定されず、たとえば図８に
示すレンズアレイ１Ｃのように、単位レンズ１ｂの概略
形状が略逆円錐台形状に形成されたものとしてもよい。
この場合、上記単位レンズ１ｂの周側面に形成される凹
溝１４ａは、円形状の環状溝となるため、この凹溝１４
ａに係入するレンズホルダの係入部６４ａはむろんそれ
に対応した形状とされる。

【００４９】上記画像読み取り装置Ａａでは、レンズア
レイ１Ｂの各単位レンズ１ａは、その第１凸面１１が結
像用の凸面とされているとともに、その第２凸面１２が
光路補正用の凸面とされていることにより、先の実施形
態の画像読み取り装置Ａと同様に、原稿（図示略）がガ
イド面７から浮き上がった状態になっても、その原稿画
像の同一部分が複数の受光素子５０によって重複して読
み取られる範囲を小さくすることができる。また、上記
レンズアレイ１Ｂは、複数の単位レンズ１ａを一連に繋
げて一体成形したものであるから、それら複数の単位レ
ンズ１ａの相互間ピッチに狂いを生じるようなことも回
避できる。さらに、上記レンズアレイ１Ｂは、各単位レ
ンズ１ａに設けられた凹溝１４ａ内にレンズホルダ６Ａ
の係入部６４を係入させることによって、レンズホルダ
６Ａに適切に保持させることができるために、レンズホ
ルダ６Ａへのレンズアレイ１Ｂの組付け作業も容易とな
り、さらには上記レンズアレイ１Ｂがレンズホルダ６Ａ
に相対してその高さ方向に不用意に位置ずれするような
虞れも無くすことが可能となる。

【００５０】さらに、上記レンズホルダ６Ａの係入部６
４は、各単位レンズ１ａの周側面１０ｄよりも各単位レ
ンズ１ａの内側方向にくい込んでいるために、上記各単
位レンズ１ａの内部に形成される光路の周縁部付近を通
過する光線束を遮ることとなる。したがって、上記係入
部６４によって、各単位レンズ１ａの第１凸面１１から
受光素子５０側へ出射する光の量を調整することがで
き、受光素子５０の受光量を画像読み取りに最適なレベ
ルに設定することが可能となる。さらに、上記係入部６
４は、上記各単位レンズの内部を進行する光を遮ること
により、第１凸面１１の外周縁から受光素子５０側へ光
が出射することも阻止する。したがって、第１凸面１１
の外周縁を光が通過することに原因する球面収差も少な
くすることができる。

【００５１】なお、本願発明に係る画像読み取り装置の
光学レンズおよび画像読み取り装置の各部の具体的な構
成は、上記実施形態に限定されず、種々に設計変更自在
である。たとえば光学レンズを構成する透明部材の周側
面を光反射防止面にする手段としては、透明部材の周側
面に黒色塗装が施されたレンズホルダの外面を接触させ
る手段に代えて、透明部材の周側面の外面に直接黒色塗
装を施したり、あるいは光反射防止膜を形成するなどと
いった他の手段を採用してもかまわまい。また、本願発
明では、透明部材の第１凸面および第２凸面の各凸面の
具体的な曲率半径の数値なども問わず、これらは画像読
み取り装置の各部の具体的な条件に対応させて任意に選
択できる事項である。その他、本願発明に係る画像読み
取り装置は、ファクシミリ装置やコピー機などに組み込
まれる装置、あるいはパーソナルコンピュータなどに接
続されて用いられるスキャナ装置など、種々のタイプの
画像読み取り装置として構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明が適用された画像読み取り装置の一例
を示す断面図である。

【図２】図１のII−II要部断面図である。

【図３】図１および図２に示す画像読み取り装置に用い
られた光学レンズの一例を示す斜視図である。

【図４】本願発明が適用された画像読み取り装置の光学
レンズの他の例を示す斜視図である。

【図５】本願発明が適用された画像読み取り装置の光学
レンズの作用を示す説明図である。

【図６】本願発明が適用された画像読み取り装置の他の
例を示す要部断面図である。

【図７】図６に示した画像読み取り装置に用いられてい
る光学レンズの一例を示す要部斜視図である。

【図８】本願発明が適用された画像読み取り装置の光学
レンズの他の例を示す要部斜視図である。

【図９】従来の画像読み取り装置の一例を示す要部断面
図である。

【図１０】図９に示す画像読み取り装置の作用を示す要
部断面図である。

【図１１】図９に示す従来の画像読み取り装置における
不具合を解消するための一手段を示す説明図である。

【図１２】図１１に示す手段において２つのレンズが位
置決ずれした状態を示す説明図である。

【符号の説明】

Ａ，Ａａ 画像読み取り装置 １，１Ａ 光学レンズ １Ｂ レンズアレイ（光学レンズ） ７ ガイド面 １０ 透明部材 １０ｃ，１０ｄ 周側面（透明部材の） １１ 第１凸面 １２ 第２凸面 １４ 凹部 ４１ ＬＥＤチップ（光源） ４２ プリズム ５０ 受光素子 ６２ 遮光部 ６４ 係入部 Ｇ 原稿（画像読み取り対象物）

フロントページの続き (72)発明者 今村 典広 京都市右京区西院溝崎町21番地 ローム株 式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像読み取り装置の所定の画像読み取り
   ライン方向に複数並べて設けられた受光素子と画像読み
   取り用のガイド面との間に設けられ、上記画像読み取り
   装置の光源から発せられて上記ガイド面に対向配置され
   た画像読み取り対象物から反射してくる反射光を上記受
   光素子上に集束させるのに用いられる画像読み取り装置
   の光学レンズであって、 上記受光素子および上記ガイド面にそれぞれ対向する第
   １凸面と第２凸面とが１つの透明部材に所定の間隔を隔
   てて形成された厚レンズとして形成されており、かつ、 上記第１凸面は、上記第２凸面に入射して上記透明部材
   内を進行した光を上記受光素子上に集束させる結像用の
   凸面であるとともに、 上記第２凸面は、上記第１凸面によって上記受光素子上
   に集束される光の逆進光路の画像読み取りライン方向に
   おける広がり角度を狭めるように、上記ガイド面の方向
   からこの第２凸面に進行してきた光を集束させる方向に
   屈折させる光路補正用の凸面であることを特徴とする、
   画像読み取り装置の光学レンズ。
2. 【請求項２】 上記透明部材の主軸方向の厚みは、上記
   第１凸面と第２凸面との最大相互間距離をこれら第１凸
   面と第２凸面との合成焦点距離よりも長くする寸法であ
   る、請求項１に記載の画像読み取り装置の光学レンズ。
3. 【請求項３】 上記透明部材は、上記第２凸面から上記
   第１凸面に進むにしたがってその画像読み取りライン方
   向の幅が徐々に小さくなる形状である、請求項１または
   ２に記載の画像読み取り装置の光学レンズ。
4. 【請求項４】 上記透明部材は、その画像読み取りライ
   ン方向の最大幅よりもそれと直交する方向の厚み幅が小
   さい偏平状に形成されている、請求項１ないし３のいず
   れかに記載の画像読み取り装置の光学レンズ。
5. 【請求項５】 上記透明部材の周側面は、光反射防止面
   とされている、請求項１ないし４のいずれかに記載の画
   像読み取り装置の光学レンズ。
6. 【請求項６】 上記透明部材は、上記画像読み取りライ
   ン方向に延びる形状に形成されているとともに、上記第
   １凸面と第２凸面とはこの透明部材の長手方向に複数組
   設けられていることにより、全体がレンズアレイとして
   構成されている、請求項１ないし５のいずれかに記載の
   画像読み取り装置の光学レンズ。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかに記載の画
   像読み取り装置の光学レンズを具備していることを特徴
   とする、画像読み取り装置。
8. 【請求項８】 上記光学レンズを保持するための保持手
   段を具備しており、かつこの保持手段には、上記透明部
   材の第１凸面の周縁部を覆う遮光部が設けられている、
   請求項７に記載の画像読み取り装置。
9. 【請求項９】 上記光学レンズを保持するための保持手
   段を具備しており、かつこの保持手段と上記光学レンズ
   とには、上記保持手段への上記光学レンズの位置決め固
   定が図られるように相互に係合可能な係合手段が設けら
   れている、請求項７または８に記載の画像読み取り装
   置。
10. 【請求項１０】 上記光学レンズに設けられた係合手段
    は、上記透明部材の周側面に形成された凹溝であるとと
    もに、上記保持手段に設けられた係合手段は、上記凹溝
    に係入する係入部であり、かつこの係入部は、上記透明
    部材の内部に入射して上記第１凸面の方向へ進行する光
    の一部を遮るように遮光性を有している、請求項９に記
    載の画像読み取り装置。