JP2011150100A - 正立等倍レンズアレイプレートおよび画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】原稿が黒色であったり、原稿が置かれていないような場合に目立つ、明暗線状のノイズを低減する。
【解決手段】画像読取装置１００は、原稿Ｇを載置する原稿台１４と、原稿Ｇに光を照射するライン状光源１６と、原稿Ｇから反射した光を受けて、所定の像面に正立等倍像を形成する正立等倍レンズアレイプレート１０と、正立等倍レンズアレイプレート１０により形成された正立等倍像を受けるラインイメージセンサ２０とを備える。正立等倍レンズアレイプレート１０は、両面に複数のレンズが形成された第１レンズアレイプレート２４および第２レンズアレイプレート２６と、第１レンズアレイプレート２４の第１外側面２４ｃ上に設けられた第１遮光部材３０ａと、第１遮光部材３０ａの上面３０ｆに立設された、原稿台１４で反射した光を遮るための遮光壁４０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像読取装置等に用いられる正立等倍レンズアレイプレート、および該正立等倍レンズアレイプレートを用いた画像読取装置に関する。

従来、スキャナ等の画像読取装置として、正立等倍結像光学系を用いた装置が知られている。正立等倍結像光学系を用いた場合、縮小結像光学系の場合よりも装置をコンパクトにすることができる。画像読取装置の場合、正立等倍結像光学系は、ライン状光源と、正立等倍レンズアレイと、ラインイメージセンサから構成される。

正立等倍結像光学系における正立等倍レンズアレイとしては、正立等倍像を結像可能なロッドレンズアレイが用いられる。ロッドレンズアレイは、通常はレンズアレイの長手方向（画像読取装置の主走査方向）にロッドレンズが配列される。ロッドレンズの列数を増加することで、光量伝達率の向上、透過光量ムラの低減が図れるが、ロッドレンズアレイの場合、ロッドレンズの列数は、価格とのかねあいで１〜２列が一般的である。

一方、正立等倍レンズアレイとして、片面または両面に複数の微小凸レンズを規則的に配列した透明な平板状レンズアレイプレートを、個々の凸レンズの光軸が一致するように複数枚積層した正立等倍レンズアレイプレートも構成可能である。このような正立等倍レンズアレイプレートは、射出成型などの方法により形成できるため、複数列の正立等倍レンズアレイを比較的安価に製造することができる。

正立等倍レンズアレイプレートでは、隣接したレンズ間に光線を隔離するための壁が無いため、正立等倍レンズアレイプレートに斜めに入射した光線が、プレート内部を斜めに進んで隣接した凸レンズに入り込み、出射してノイズ（ゴーストともいう）を発生するという迷光の問題がある。

そこで、正立等倍レンズアレイプレートの表面に、結像に寄与しない迷光を除去するための遮光部材を配置したものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００９−０６９８０１号公報

ところで、正立等倍レンズアレイプレートを用いた画像読取装置においては、ライン状光源から出て原稿台を通過した光は、多くが原稿台上に置かれた原稿面で反射され、正立等倍レンズアレイプレートの結像作用によりラインイメージセンサに至る。しかしながら、原稿台に入射する光の中には、原稿台の境界面で反射する成分も存在する。この反射光の多くは正立等倍レンズアレイプレート上に設けられた遮光部材で遮られるが、中にはレンズに入射してラインイメージセンサに至る光も僅かながら存在する。

このような原稿台の境界面で反射した後ラインイメージセンサに至る光は、強度が小さいので、原稿が白色である場合には、像面に形成される像において殆ど目立たない。しかしながら、原稿が黒色であったり、原稿が置かれていないような場合には、この光は、正立等倍レンズアレイプレートのレンズの配列周期に依存した周期的な明暗線状のノイズとして像に現れることから、画像品質が低下する可能性がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、明暗線状のノイズが低減された良好な画像を得ることができる正立等倍レンズアレイプレート及び画像読取装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の正立等倍レンズアレイプレートは、ライン状光源から出射された後、原稿台に載置された原稿から反射した光を受けて、ラインイメージセンサの受光面に正立等倍像を形成する。この正立等倍レンズアレイプレートは、両面に複数のレンズが形成された第１レンズアレイプレートであって、一方の面が原稿台と対向するように配置される第１レンズアレイプレートと、両面に複数のレンズが形成された第２レンズアレイプレートであって、一方の面が第１レンズアレイプレートと対向し、他方の面がラインイメージセンサと対向するように配置される第２レンズアレイプレートと、第１レンズアレイプレートの一方の面に形成されたレンズに対応する複数の貫通孔を有する遮光部材であって、各貫通孔が対応するレンズの正面に位置するように第１レンズアレイプレートの一方の面上に設けられた遮光部材と、遮光部材の原稿台側の面に立設された、原稿台で反射した光を遮るための遮光壁とを備える。

この態様によると、遮光部材の原稿台側の面に立設された遮光壁により、原稿台で反射した光を遮ることができるので、明暗状のノイズが低減された良好な画像を形成することができる。

遮光壁は、遮光部材の原稿台側の面における貫通孔よりもライン状光源側の領域に立設されてもよい。この場合、好適に明暗状のノイズを低減できる。

遮光部材は、原稿台側の面がライン状光源の光出射面よりも原稿台側に位置するように配置されてもよい。この場合、ライン状光源から直接レンズに入射する光を低減できるので、フレアノイズの低減された画像を形成することができる。

遮光壁は、第１レンズアレイプレートの一方の面に形成されたレンズの視野角の範囲外であって、且つライン状光源から原稿台の所定の原稿読取部分に到達する光の光路外となるように形成されてもよい。この場合、結像に寄与する光を遮ることなく、明暗状のノイズを除去することができる。

本発明の別の態様は、画像読取装置である。この装置は、原稿を載置する原稿台と、原稿に光を照射するライン状光源と、原稿から反射した光を受けて、所定の像面に正立等倍像を形成する正立等倍レンズアレイプレートと、正立等倍レンズアレイプレートにより形成された正立等倍像を受けるラインイメージセンサとを備える。正立等倍レンズアレイプレートは、両面に複数のレンズが形成された第１レンズアレイプレートであって、一方の面が原稿台と対向するように配置された第１レンズアレイプレートと、両面に複数のレンズが形成された第２レンズアレイプレートであって、一方の面が第１レンズアレイプレートと対向し、他方の面がラインイメージセンサと対向するように配置された第２レンズアレイプレートと、第１レンズアレイプレートの一方の面に形成されたレンズに対応する複数の貫通孔を有する遮光部材であって、各貫通孔が対応するレンズの正面に位置するように第１レンズアレイプレートの一方の面上に設けられた遮光部材と、遮光部材の原稿台側の面に立設された、原稿台で反射した光を遮るための遮光壁とを備える。

この態様によると、遮光部材の原稿台側の面に立設された遮光壁により、原稿台で反射した光を遮ることができるので、明暗状のノイズが低減された良好な画像を得ることができる。

遮光壁は、遮光部材の原稿台側の面における貫通孔よりもライン状光源側の領域に立設されていてもよい。この場合、好適に明暗状のノイズを低減できる。

遮光部材は、原稿台側の面がライン状光源の光出射面よりも原稿台側に位置するように配置されていてもよい。この場合、ライン状光源から直接レンズに入射する光を低減できるので、フレアノイズの低減された画像を得ることができる。

遮光壁は、第１レンズアレイプレートの一方の面に形成されたレンズの視野角の範囲外であって、且つライン状光源から原稿台の所定の原稿読取部分に到達する光の光路外となるように形成されてもよい。この場合、結像に寄与する光を遮ることなく、明暗状のノイズを除去することができる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、周期的な明暗線状のノイズをなくした良好な画像を得ることができる正立等倍レンズアレイプレート及び画像読取装置を提供できる。

本発明の実施の形態に係る画像読取装置の断面図である。 本実施の形態に係る正立等倍レンズアレイプレートの平面図である。 図２に示す正立等倍レンズアレイプレートのＸ−Ｘ断面図である。 比較例に係る画像読取装置におけるノイズの発生を説明するための図である。 本実施形態に係る画像読取装置における明暗状ノイズの除去を説明するための図である。 遮光壁について説明するための図である。 遮光壁について説明するための図である。 本発明の別の実施形態に係る画像読取装置の断面図である。 画像読取装置の主走査方向における断面図である。 比較例に係る画像読取装置におけるフレアノイズの発生を説明するための図である。 本実施形態に係る画像読取装置におけるフレアノイズの除去を説明するための図である。 遮光壁の高さを変化させた場合の明暗状ノイズの強度の変化を示す図である。 遮光壁の高さを変化させた場合の原稿面の明るさの変化を示す図である。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像読取装置１００の断面図である。図１に示すように、画像読取装置１００は、原稿Ｇを載置する原稿台１４と、光走査ユニット５０と、光走査ユニット５０を走査する駆動機構（図示せず）と、光走査ユニット５０によって読み取られたデータを処理する画像処理部（図示せず）等を備える。

原稿台１４は、透明なガラス板であり、図示しない画像読取装置１００の筐体により支持されている。原稿台１４の上面１４ａには、原稿Ｇが載置される。なお、本明細書においては、原則的に、原稿台１４に対して原稿Ｇが位置する方向を上方向として説明する。

光走査ユニット５０は、原稿台１４上に載置された原稿Ｇに光を照射するライン状光源１６と、原稿Ｇからの反射光を受けて、所定の像面に正立等倍像を形成する正立等倍レンズアレイプレート１０と、正立等倍レンズアレイプレート１０により形成された正立等倍像を受けるラインイメージセンサ（光電変換素子）２０と、ライン状光源１６、正立等倍レンズアレイプレート１０およびラインイメージセンサ２０を固定するフレーム１２とを備える。

フレーム１２の上方には第１凹部１２ａおよび第２凹部１２ｂが形成され、下方には第３凹部１２ｃが形成されている。

第１凹部１２ａ内には、ライン状光源１６が原稿台１４に対して斜めに固定されている。ライン状光源１６から出射された光は、原稿台１４の下面１４ｂから原稿台１４内に斜めに入射した後、原稿台１４内を進み、正立等倍レンズアレイプレート１０の光軸Ａｘと原稿台１４の上面１４ａとの交点付近に入射する。

第２凹部１２ｂは、第１凹部１２ａに隣接する位置に形成されており、この第２凹部１２ｂ内には、正立等倍レンズアレイプレート１０が固定されている。

第３凹部１２ｃは、第２凹部１２ｂの下方に形成されており、この第３凹部１２ｃには、ラインイメージセンサ２０を備えた基板２２が取り付けられている。

正立等倍レンズアレイプレート１０は、複数の凸レンズを両面に形成した第１レンズアレイプレート２４および第２レンズアレイプレート２６が、対応するレンズの組が共軸のレンズ系を構成するように積層されたものである。第１レンズアレイプレート２４および第２レンズアレイプレート２６は、ホルダ３０により積層状態で保持されている。正立等倍レンズアレイプレート１０は、その長手方向が主走査方向に、短手方向が副走査方向に一致するように画像読取装置１００に装着される。正立等倍レンズアレイプレート１０は、上方に位置する原稿Ｇから反射された略直線状の光を受けて、下方に位置する像面、すなわちラインイメージセンサ２０の受光面に正立等倍像を形成する。

画像読取装置１００においては、ライン状光源１６からの出射光が原稿台１４を通して原稿Ｇに当てられ、原稿Ｇからの反射光を正立等倍レンズアレイプレート１０を介してラインイメージセンサ２０にて検出することで原稿Ｇを読み取る。原稿台１４に対して光走査ユニット５０を副走査方向に走査することにより、原稿Ｇの所望の領域の読み取りを行うことができる。

図２は、本実施の形態に係る正立等倍レンズアレイプレート１０の平面図である。図２は、正立等倍レンズアレイプレート１０を原稿Ｇ側から見た様子を示している。また、図３は、図２に示す正立等倍レンズアレイプレート１０のＸ−Ｘ断面図である。

図２および図３に示すように、正立等倍レンズアレイプレート１０は、第１レンズアレイプレート２４と、第２レンズアレイプレート２６と、ホルダ３０とを備える。

本実施の形態において、第１レンズアレイプレート２４と第２レンズアレイプレート２６は同一形状である。第１レンズアレイプレート２４および第２レンズアレイプレート２６は、長方形状であり、その両面には複数の凸レンズが配列形成されている。すなわち、第１レンズアレイプレート２４の一方の面である第１外側面２４ｃ上には、複数の第１外側レンズ２４ａが規則的に配列されており、他方の面である第１内側面２４ｄ上には、複数の第１内側レンズ２４ｂが規則的に配列されている。また、第２レンズアレイプレート２６の一方の面である第２内側面２６ｄ上には、複数の第２内側レンズ２６ｂが規則的に配列されており、他方の面である第２外側面２６ｃ上には、複数の第２外側レンズ２６ａが規則的に配列されている。

本実施の形態において、第１外側レンズ２４ａ、第１内側レンズ２４ｂ、第２外側レンズ２６ａ、第２内側レンズ２６ｂは、同一形状に形成されており、レンズアレイプレートの長手方向に沿って一列に、同一ピッチで配列されている。従って、第１レンズアレイプレート２４と第２レンズアレイプレート２６を第１内側面２４ｄと第２内側面２６ｄが対向するように配置したときに、対応する４つのレンズの光軸が一致するようになっている。本実施の形態では、第１外側レンズ２４ａ、第１内側レンズ２４ｂ、第２外側レンズ２６ａ、第２内側レンズ２６ｂの形状を球面としたが、非球面であってもよい。

第１レンズアレイプレート２４および第２レンズアレイプレート２６は、射出成形により形成される。第１レンズアレイプレート２４および第２レンズアレイプレート２６の材質は、射出成形に使用可能で、必要な波長帯域の光に対して光透過性が高く、吸水性の低いものが望ましい。望ましい材質としては、シクロオレフィン系樹脂や、オレフィン系樹脂、ノルボルネン系樹脂、ポリカーボネートなどを例示することができる。

ホルダ３０は、第１内側面２４ｄと第２内側面２６ｄが対向するように、第１レンズアレイプレート２４と第２レンズアレイプレート２６を積層して保持する。図２および図３に示すように、ホルダ３０は、第１遮光部材３０ａと、第２遮光部材３０ｂと、支持部３０ｃとを備える。

第１遮光部材３０ａおよび第２遮光部材３０ｂは、略同一の大きさの長方形の板状部材である。第１遮光部材３０ａと第２遮光部材３０ｂは、それらの短手方向の一方の端部である左端部に設けられた支持部３０ｃによって平行に所定距離離間するように支持されている。ホルダ３０において、第１遮光部材３０ａと第２遮光部材３０ｂの間隔は、第１レンズアレイプレート２４および第２レンズアレイプレート２６を挿入可能な大きさに形成されている。

第１遮光部材３０ａには、第１レンズアレイプレート２４の複数の第１外側レンズ２４ａと対応する複数の第１貫通孔３０ｄが形成されている。また、第２遮光部材３０ｂには、第２レンズアレイプレート２６の複数の第２外側レンズ２６ａと対応する複数の第２貫通孔３０ｅが形成されている。第１貫通孔３０ｄおよび第２貫通孔３０ｅは、円柱状の貫通孔である。

本実施の形態では、第１貫通孔３０ｄ、第２貫通孔３０ｅは、同一形状で、第１遮光部材３０ａ、第２遮光部材３０ｂの長手方向に沿って一列に、同一ピッチで配列されており、対応する２つの貫通孔の中心軸が一致している。第１貫通孔３０ｄ、第２貫通孔３０ｅの直径は、第１外側レンズ２４ａ、第１内側レンズ２４ｂ、第２外側レンズ２６ａ、第２内側レンズ２６ｂの有効領域の直径と略同じ大きさである。ここでレンズの有効領域とは、レンズとしての機能を有する部分のことである。また、第１貫通孔３０ｄ、第２貫通孔３０ｅの配列ピッチは、第１外側レンズ２４ａ、第１内側レンズ２４ｂ、第２外側レンズ２６ａ、第２内側レンズ２６ｂの配列ピッチと同一である。

第１遮光部材３０ａ、第２遮光部材３０ｂおよび支持部３０ｃは、遮光性材料により一体に形成されている。成形方法は、たとえば射出成形であってよい。遮光性材料としては、射出成型に使用可能で、且つ必要な波長帯域の光に対して遮光性が高い材料が望ましく、たとえば黒色のＡＢＳ樹脂を例示することができる。

本実施の形態において、第１レンズアレイプレート２４および第２レンズアレイプレート２６は、開放された短手方向の右端部側から第１遮光部材３０ａと第２遮光部材３０ｂとの隙間に挿入されることにより、ホルダ３０に保持される。

第１レンズアレイプレート２４をホルダ３０内に挿入した状態において、複数の第１外側レンズ２４ａは、各々対応する第１遮光部材３０ａの第１貫通孔３０ｄの正面に位置している。また、第２レンズアレイプレート２６をホルダ３０内に挿入した状態において、複数の第２外側レンズ２６ａは、各々対応する第２遮光部材３０ｂの第２貫通孔３０ｅの正面に位置している。ここで、レンズが貫通孔の正面に位置するとは、レンズの光軸と貫通孔の中心軸とが略一致している状態のことである。

このように組み付けられることにより、第１レンズアレイプレート２４の第１外側面２４ｃは、第１外側レンズ２４ａの有効領域以外の領域が第１遮光部材３０ａにより覆われる。また、第２レンズアレイプレート２６の第２外側面２６ｃは、第２外側レンズ２６ａの有効領域以外の領域が第２遮光部材３０ｂにより覆われる。これらの第１遮光部材３０ａおよび第２遮光部材３０ｂにより、正立等倍レンズアレイプレート１０に斜めに入射してゴーストを生じさせる迷光が除去され、ゴーストの低減された良質の正立等倍像を形成することができる。

さらに、本実施形態に係る正立等倍レンズアレイプレート１０においては、第１遮光部材３０ａの上面３０ｆに、原稿台１４で反射した光を遮るための遮光壁４０が立設されている。第１遮光部材３０ａの上面３０ｆは、正立等倍レンズアレイプレート１０を画像読取装置１００に組み付けた際に、原稿台１４側に位置する面である。この遮光壁４０は、第１遮光部材３０ａの上面３０ｆにおける第１貫通孔３０ｄよりも右側の領域３０ｇに立設されている。この領域３０ｇは、正立等倍レンズアレイプレート１０を画像読取装置１００に組み付けた際に、第１貫通孔３０ｄよりもライン状光源１６側に位置する領域である。また、遮光壁４０は、図２に示すように、主走査方向に平行に延びる直線状の遮光壁として形成されている。

以上のように形成された正立等倍レンズアレイプレート１０は、図１に示すように、第１貫通孔３０ｄとライン状光源１６の間に遮光壁４０が位置するようにして、ライン状光源１６の隣りに配置される。画像読取装置１００に組み付けられた状態において、第１レンズアレイプレート２４の第１外側面２４ｃが原稿台１４と対向し、第２レンズアレイプレート２６の第２外側面２６ｃがラインイメージセンサ２０と対向する。ここで、正立等倍レンズアレイプレート１０は、第１遮光部材３０ａの上面３０ｆが、ライン状光源１６の光出射面１６ａよりも上方に（原稿台１４側に）位置するように配置されている。

次に、本実施形態に係る画像読取装置１００におけるノイズ除去について説明する。本実施形態に係る画像読取装置１００の動作を説明する前に、まず比較例を示す。図４は、比較例に係る画像読取装置４００におけるノイズの発生を説明するための図である。比較例に係る画像読取装置４００では、正立等倍レンズアレイプレート４１０の第１遮光部材４３０ａの上面４３０ｆ上に遮光壁が形成されていない。その他の構成については、図１に示す画像読取装置１００と同様である。

図４には、ライン状光源４１６から出射された後、原稿台４１４の上面４１４ａまたは下面４１４ｂで反射する光線が描かれている。ライン状光源４１６から出射された光は、その多くが原稿台４１４を通過して原稿に入射するが、フレンネル反射により、原稿台４１４の上面４１４ａまたは下面４１４ｂで反射する光も存在する。この反射光の多くは、正立等倍レンズアレイプレート４１０の第１遮光部材４３０ａで遮られるが、中には第１貫通孔４３０ｄを介してレンズに入射して、ラインイメージセンサ４２０に至る光も僅かながら存在する。

このような原稿台４１４の上面４１４ａまたは下面４１４ｂで反射した後、ラインイメージセンサ４２０に至る光は、強度が小さいので、原稿が白色である場合には、像面に形成される像において殆ど目立たない。しかしながら、原稿が黒色であったり、原稿が置かれていないような場合には、この光は無視できないレベルのノイズとして像に現れる。特に、この光は正立等倍レンズアレイプレート４１０のレンズの配列周期に依存した周期的な明暗線状のノイズとして像に現れることから非常に目立ち、画像品質が低下する可能性がある。このような明暗線状のノイズの原因となる光は、原稿台側から入射してくるため、第１遮光部材３０ａを設けただけでは除去することが難しい。

図５は、本実施形態に係る画像読取装置１００における明暗状ノイズの除去を説明するための図である。本実施形態においては、図５に示すように、第１遮光部材３０ａの上面３０ｆ上に立設された遮光壁４０により、原稿台１４の上面１４ａまたは下面１４ｂで反射した光が遮られる。その結果、原稿台１４の上面１４ａまたは下面１４ｂで反射した後、ラインイメージセンサ２０に至る光が低減されるので、明暗線状のノイズを低減することができる。

また、本実施形態においては、上述したように、第１遮光部材３０ａの上面３０ｆが、ライン状光源１６の光出射面１６ａよりも上方に（原稿台１４側に）位置するように、正立等倍レンズアレイプレート１０とライン状光源１６が配置されている。このように配置することにより、ライン状光源１６から出射された光が、直接正立等倍レンズアレイプレート１０のレンズに入射するのが防止され、フレアノイズを低減することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る画像読取装置１００によれば、ゴーストノイズやフレアノイズだけでなく、黒色の原稿の場合や原稿が置かれていない場合に目立つ明暗状ノイズが低減された、良好な画像を得ることができる。

上述の実施形態では、図２に示すように、主走査方向に平行に延びる直線状の遮光壁を形成したが、遮光壁は、各第１貫通孔３０ｄに対して貫通孔の直径分の長さが最低限あればよく、必ずしも本実施形態にように連続的な遮光壁である必要はない。本実施形態のように連続的な遮光壁とした場合、第１貫通孔３０ｄ間を抜けて侵入してくる光を確実に遮ることができるので望ましい。

図６は、遮光壁４０について説明するための図である。図６には、第１レンズアレイプレート２４の第１外側レンズ２４ａの視野角αが図示されている。また、図６には、ライン状光源１６の光出射面１６ａから出射された後、原稿台１４の上面１４ａ上の画像読取部分７０に到達する光７２の光路７２ａ〜７２ｃが図示されている。

画像読取部分７０は、原稿の読取走査中のある時点において、ラインイメージセンサ２０により実際に読み取られている原稿台１４の上面１４ａ上の部分のことである。この画像読取部分７０は、レンズ光学系の垂直中心面（光軸Ａｘを含む面）と原稿台１４の上面１４ａとの交差線を幅中心とした、副走査方向に所定の幅Ｗｒを有する線状部分である。例えば、ラインイメージセンサ２０として、幅５０μｍのラインイメージセンサをＲＧＢに対応するために副走査方向に３列並べたものを用いる場合、取り付け時のトレンラスを例えば±２５μｍとすると、幅Ｗｒは、５０μｍ×３＋２５×２＝２００μｍと設定することができる。

図６には、画像読取部分７０の幅中心に到達する光路７２ａと、画像読取部分７０の副走査方向両端部に到達する光路７２ｂおよび７２ｃが示されている。光路７２ｂは、正立等倍レンズアレイプレート１０側の光路であり、第１凹部１２ａの壁で反射した後、画像読取部分７０に到達している。

図６に示すように、遮光壁４０は、第１レンズアレイプレート２４の第１外側レンズ２４ａの視野角αの範囲外であって、且つ、ライン状光源１６から原稿読取部分７０に到達する光７２の光路外となるように形成されることが望ましい。

遮光壁４０が第１外側レンズ２４ａの視野角αの内側、またはライン状光源１６から画像読取部分７０に到達する光７２の光路の内側に設けられると、結像に寄与する光を遮ることになって光量が減少し、その結果、像の解像度が低下してしまう可能性がある。しかしながら、第１レンズアレイプレート２４の第１外側レンズ２４ａの視野角αの範囲外であって、且つライン状光源１６から原稿読取部分７０に到達する光７２の光路外となるように遮光壁４０を形成することで、結像に寄与する光を遮ることなく、原稿台１４からの反射光を遮ることができる。そして、上記範囲で一番壁の高さが高くなるよう遮光壁４０を設けることにより、最も効果的に原稿台１４からの反射光を遮ることができる。

図７もまた、遮光壁４０について説明するための図である。図７には、ライン状光源１６の光出射面１６ａから出射された後、画像読取部分７０に直接到達する光７４の光路７４ａ〜７４ｃが図示されている。図７には、画像読取部分７０の幅中心に到達する光路７４ａと、画像読取部分７０の副走査方向両端部に到達する光路７４ｂおよび７４ｃが示されている。光路７４ｂは、正立等倍レンズアレイプレート１０側の光路であり、第１凹部１２ａの壁などで反射することなく、直接、画像読取部分７０に到達している。

図７に示すように、遮光壁４０は、第１レンズアレイプレート２４の第１外側レンズ２４ａの視野角αの範囲外であって、且つ、ライン状光源１６から直接原稿読取部分７０に到達する光７４の光路外となるように形成されてもよい。このように形成された場合も、結像に寄与する光を遮ることなく、原稿台１４からの反射光を遮ることができる。そして、上記範囲で一番壁の高さが高くなるよう遮光壁４０を設けることにより、効果的に原稿台１４からの反射光を遮ることができる。

図８は、本発明の別の実施形態に係る画像読取装置７００の断面図である。この画像読取装置７００は、遮光部材の貫通孔の側壁で反射した光により生じるフレアノイズを好適に除去するものである。

図８に示す画像読取装置７００においては、図１に示す画像読取装置１００と同一または対応する構成要素については、同一の符号を用いるとともに、詳細な説明を省略する。画像読取装置７００は、第１遮光部材３０ａ、第２遮光部材３０ｂにおける第１貫通孔３０ｄ、第２貫通孔３０ｅの形状が、図１に示す画像読取装置１００と異なっている。なお、図８および以下の類似の図においては、原稿台１４の図示を省略している。

図９は、画像読取装置７００の主走査方向における断面図である。図９において、縦方向がの主走査方向であり、奥行き方向が副走査方向である。

図９に示すように、本実施形態に係る第１遮光部材３０ａの各第１貫通孔３０ｄは、第１外側レンズ２４ａの上方を囲うように立設された円柱状の側壁部３０ｊと、側壁部３０ｊの第１外側レンズ２４ａ側の端部に突設された環状の内側突起部３０ｈと、側壁部３０ｊの原稿Ｇ側の端部に突設された環状の外側突起部３０ｉとを備える。内側突起部３０ｈおよび外側突起部３０ｉは、それぞれ側壁部３０ｊの内周縁から孔中心に向かって突設されている。

図９に示すように、内側突起部３０ｈの内側には開口径ＩＤ（以下、内側開口径ＩＤ）の開口部が形成され、外側突起部３０ｉの内側には開口径ＯＤ（以下、外側開口径ＯＤと称する）の開口部が形成されている。本実施の形態において、内側突起部３０ｈおよび外側突起部３０ｉは、突起高さが同一となるように形成されている。従って、側壁部３０ｊの内径をＭＤとすると、内側開口径ＩＤ＝外側開口径ＯＤ＜内径ＭＤという関係になっている。なお、図９においては、内側突起部３０ｈと第１外側レンズ２４ａが当接しているが、離間していてもよい。

内側突起部３０ｈおよび外側突起部３０ｉは、レンズ系の光軸Ａｘに対して平行な面が存在しないよう形成されている。本実施形態においては、図９に示すように、内側突起部３０ｈは、第１外側レンズ２４ａ側の端部から第１貫通孔３０ｄの高さ方向内側に向かって内径が大きくなるテーパ面が形成されている。また、外側突起部３０ｉは、原稿Ｇ側の端部から第１貫通孔３０ｄの高さ方向内側に向かって内径が大きくなるテーパ面が形成されている。

第１遮光部材３０ａと同じように、第２遮光部材３０ｂの各第２貫通孔３０ｅは、第２外側レンズ２６ａの上方を囲うように立設された円柱状の側壁部３０ｍと、側壁部３０ｍの第２外側レンズ２６ａ側の端部に突設された環状の内側突起部３０ｋと、側壁部３０ｍのラインイメージセンサ２０側の端部に突設された環状の外側突起部３０ｌとを備える。内側突起部３０ｋおよび外側突起部３０ｌは、それぞれ側壁部３０ｍの内周縁から孔中心に向かって突設されている。第２貫通孔３０ｅの側壁部３０ｍ、内側突起部３０ｋ、外側突起部３０ｌの形状は、第１貫通孔３０ｄと同様であるため詳細な説明は省略する。なお、図２においては、内側突起部３０ｋと第２外側レンズ２６ａが当接しているが、離間していてもよい。

以上のように構成された正立等倍レンズアレイプレート１０は、第１外側レンズ２４ａから原稿Ｇまでの距離および第２外側レンズ２６ａからラインイメージセンサ２０までの距離が所定の作動距離ＷＤとなるように、画像読取装置７００に組み込まれる。

次に、本実施形態に係る画像読取装置７００におけるフレアノイズの除去を説明する。画像読取装置７００について説明する前に、まず比較例を示す。図１０は、比較例に係る画像読取装置９００におけるフレアノイズの発生を説明するための図である。比較例に係る画像読取装置９００では、第１遮光部材３０ａの第１貫通孔３０ｄおよび第２遮光部材３０ｂの第２貫通孔３０ｅは、単なる円柱形状に形成されており、内側突起部や外側突起部は形成されていない。すなわち、画像読取装置９００においては、第１貫通孔３０ｄおよび第２貫通孔３０ｅの内径Ｄは、貫通孔の高さ方向において一定である。

まず、第１外側レンズ２４ａの光軸上に位置する原稿Ｇ上の点６０から出射された光線Ｌ１（実線）について考察する。通常、結像光よりも大きな入射角で第１レンズアレイプレート２４に入射しようとする光線Ｌ１は、第１遮光部材３０ａの第１貫通孔３０ｄの側壁により吸収される。しかしながら、この光線Ｌ１は、光吸収性材料を用いた場合でも完全には吸収されず、フレネル反射により一部が第１外側レンズ２４ａに入射してしまう。これは、この光線Ｌ１は第１貫通孔３０ｄの側壁に対して９０度に近い大きな入射角で入射しているが、フレネル反射は、９０度に近い入射角では大きな非常に大きな反射率を有するためである。

この反射した光線Ｌ１は、図１０に示すように第１外側レンズ２４ａ、第１内側レンズ２４ｂ、第２内側レンズ２６ｂ、第２外側レンズ２６ａを通った後、ラインイメージセンサ２０に入射し、所謂フレアノイズが発生してしまう。なお、以下においては、単に「入射角」と言った場合は、特に断らない限り、正立等倍レンズアレイプレートに対する入射角を意味するものとする。

次に、第１外側レンズ２４ａの光軸から外れた原稿Ｇ上の点６２から出射された光線Ｌ２（破線）について考察する。この場合も、光線Ｌ２の一部は第１貫通孔３０ｄの側壁でフレネル反射する。この反射した光線Ｌ２は、図１０に示すように第１外側レンズ２４ａ、第１内側レンズ２４ｂ、第２内側レンズ２６ｂ、第２外側レンズ２６ａを通った後、ラインイメージセンサ２０に入射し、フレアノイズとなってしまう。

図１０では第１遮光部材３０ａでの反射により生じるフレアノイズについて説明したが、第２遮光部材３０ｂでの反射によってもフレアノイズは発生する。

図１１は、本実施形態に係る画像読取装置７００におけるフレアノイズの除去を説明するための図である。まず、図１０の比較例と同様に、第１外側レンズ２４ａの光軸上に位置する原稿Ｇ上の点６０から出射された光線Ｌ１（実線）について考察する。本実施形態においては、光線Ｌ１は、第１貫通孔３０ｄの内側突起部３０ｈに入射する。内側突起部３０ｈの内表面は光軸に対して傾斜したテーパ面とされているため、内側突起部３０ｈで反射した光線Ｌ１は第１外側レンズ２４ａに入射することなく、第１貫通孔３０ｄ内で多重反射する。また、内側突起部３０ｈのテーパ面に対する入射角は、比較例の場合と比較して小さくなるので、フレネル反射の反射率は低くなり、光線Ｌ１は大きく減衰する。従って、光線Ｌ１はラインイメージセンサ２０に到達せず、光線Ｌ１に帰因するフレアノイズは発生しない。光軸から外れた点６２から出射された光線Ｌ２（破線）についても同様である。

また、原稿Ｇ上の点６２から出射された後、第１貫通孔３０ｄの側壁部３０ｊに入射した光線Ｌ２よりも入射角の大きい光線Ｌ３（一点鎖線）について考察すると、この光線Ｌ３は、入射角が大きいため内側突起部３０ｈには衝突せず、第１外側レンズ２４ａに入射する。しかしながら、光線Ｌ３は光軸に対して大きく傾斜してるため、第２遮光部材３０ｂに衝突し、ラインイメージセンサ２０には到達しない。従って、光線Ｌ３に帰因するフレアノイズは発生しない。

なお、図１１では第１貫通孔３０ｄの内側突起部３０ｈ等によるフレアノイズの低減作用について説明したが、第２貫通孔３０ｅの内側突起部３０ｋ等によってもフレアノイズは同様に低減される。

以上説明したように、本実施形態に係る画像読取装置７００によれば、フレアノイズの低減された良好な画像を得ることができる。

しかしながら、このように第１貫通孔３０ｄに外側突起部３０ｉ等を形成した場合、原稿台１４の上面１４ａまたは１４ｂからの反射光に帰因する明暗状ノイズが発生しやすくなる可能性がある。原稿台１４の上面１４ａまたは下面１４ｂの反射率は、上面１４ａまたは下面１４ｂに対する入射角が大きくなるほど高くなる。原稿台１４の上面１４ａまたは下面１４ｂへの入射角が大きい光とは、第１遮光部材３０ａの第１貫通孔３０ｄの側壁に対して入射角の小さい光であるので、比較例のような形状の第１貫通孔３０ｄの場合には側壁での反射率が小さい。しかしながら、本実施形態のように第１貫通孔３０ｄに外側突起部３０ｉが設けられていると、外側突起部３０ｉに対する入射角が大きくなり、側壁での反射率が高くなってしまう。その結果、比較例に係る画像読取装置９００と比較して、明暗状ノイズが増加する可能性がある。

そこで、図８に示すように、第１遮光部材３０ａの上面３０ｆに原稿台１４の上面１４ａまたは下面１４ｂで反射した光を遮るための遮光壁４０を設けることにより、明暗状ノイズを低減することができる。遮光壁４０の形状、位置については、図１に示す画像読取装置１００と同様である。

以上説明したように、本実施形態に係る画像読取装置７００においては、第１遮光部材３０ａの第１貫通孔３０ｄおよび第２遮光部材３０ｂの第２貫通孔３０ｅにそれぞれ内側突起部および外側突起部を形成し、さらに第１遮光部材３０ａ上に遮光壁４０を形成した。これにより、明暗状ノイズを低減しつつ、フレアノイズをより効果的に低減することのできる画像読取装置を実現できる。

図１２は、遮光壁４０の高さを変化させた場合の明暗状ノイズの強度の変化を示す図である。図１２において、横軸は遮光壁４０の高さ（ｍｍ）を表し、縦軸は白色原稿の場合の光の強度を１００％としたときの、明暗状ノイズの強度（％）を表す。図１２に示すように、図１に示す画像読取装置１００と、図８に示す画像読取装置７００の２つのモデルについて、シミュレーションを行った。図１２においては、破線が図１に示す画像読取装置１００の特性を示し、実線が図８に示す画像読取装置７００の特性を示す。

シミュレーションを行った条件は、画像読取装置１００および７００ともに、レンズ配列は一列配列、レンズ作動距離＝３．３ｍｍ、第１レンズアレイプレートおよび第２レンズアレイプレートの板厚＝１．６ｍｍ、レンズピッチ＝０．６５ｍｍ、レンズ径＝０．６５ｍｍ、屈折率＝１．５３、第１遮光部材および第２遮光部材の高さ＝０．６６ｍｍである。さらに画像読取装置７００においては、内側開口径ＩＤ＝０．４７ｍｍ、外側開口径ＯＤ＝０．４７ｍｍ、側壁部の内径ＭＤ＝０．６ｍｍ、内側突起部のテーパ面の傾斜角＝４５度、外側突起部のテーパ面の傾斜角＝４５度である。

図１２において、遮光壁４０の高さが０ｍｍとは、遮光壁４０を形成していない状態を表す。図１２を参照すると、画像読取装置１００および７００ともに、遮光壁４０を高くすればするほど、明暗状ノイズの強度が低下することが分かる。上述したように、第１貫通孔３０ｄに設けた外側突起部３０ｉの影響により、遮光壁４０の高さが低い場合は、画像読取装置１００よりも画像読取装置７００の方が明暗状ノイズの強度が大きくなっている。画像読取装置１００および７００ともに、遮光壁４０の高さを０．４ｍｍ以上とした場合、明暗状ノイズの強度は０．４％以下となり、殆ど目立たない状態となる。遮光壁４０の高さが０．４ｍｍ以上では、画像読取装置７００の方が画像読取装置１００よりも明暗状ノイズの強度が小さくなる。また、遮光壁４０の高さを０．７ｍｍ以上とした場合、明暗状ノイズの強度はあまり変わらないことが分かる。

図１３は、遮光壁４０の高さを変化させた場合の原稿面の明るさの変化を示す図である。図１３において、横軸は遮光壁４０の高さ（ｍｍ）を表し、縦軸は遮光壁４０を形成しない場合のレンズ光軸上の原稿面の明るさを１００％としたときの、原稿面の明るさ（％）を表す。

図１３を参照すると、遮光壁４０を高くするにつれて原稿面の明るさが低下することが分かる。これは、遮光壁４０を高くすればするほど、遮光壁４０により遮られるライン状光源１６からの光が増加するためである。従って、遮光壁４０の高さを設定する場合は、図１２に示した明暗状ノイズの強度変化だけでなく、図１３に示した原稿面の明るさの変化を考慮して設定することが望ましい。図１２および図１３を参照すると、遮光壁４０の高さを０．４ｍｍとした場合、明暗状ノイズの強度は０．４％、原稿面の明るさの低下量は約３％であるので、明暗状ノイズの除去と原稿面の明るさのバランスがとれた設定であるといえる。遮光壁４０は、原稿面の明るさの低下量が５％以内となるように形成することが、像の解像度を維持する観点から好ましい。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

上述の実施形態では、各レンズ面のレンズを主走査方向に一列に配列したが、レンズの配列パターンはこれに限定されず、たとえば、レンズを主走査方向に２列に配列した場合や、正方配列で配置した場合でも、本発明を適用することができる。

１０ 正立等倍レンズアレイプレート、 １４ 原稿台、 １６ ライン状光源、 １６ａ 光出射面、 ２０ ラインイメージセンサ、 ２４ 第１レンズアレイプレート、 ２６ 第２レンズアレイプレート、 ４０ 遮光壁、７０ 画像読取部分、 １００、７００ 画像読取装置。

Claims (8)

1. ライン状光源から出射された後、原稿台に載置された原稿から反射した光を受けて、ラインイメージセンサの受光面に正立等倍像を形成する正立等倍レンズアレイプレートであって、
   前記正立等倍レンズアレイプレートは、
   両面に複数のレンズが形成された第１レンズアレイプレートであって、一方の面が前記原稿台と対向するように配置される第１レンズアレイプレートと、
   両面に複数のレンズが形成された第２レンズアレイプレートであって、一方の面が前記第１レンズアレイプレートと対向し、他方の面が前記ラインイメージセンサと対向するように配置される第２レンズアレイプレートと、
   前記第１レンズアレイプレートの前記一方の面に形成されたレンズに対応する複数の貫通孔を有する遮光部材であって、各貫通孔が対応する前記レンズの正面に位置するように前記第１レンズアレイプレートの前記一方の面上に設けられた遮光部材と、
   前記遮光部材の原稿台側の面に立設された、前記原稿台で反射した光を遮るための遮光壁と、
   を備えることを特徴とする正立等倍レンズアレイプレート。
2. 前記遮光壁は、前記遮光部材の原稿台側の面における前記貫通孔よりも前記ライン状光源側の領域に立設されることを特徴とする請求項１に記載の正立等倍レンズアレイプレート。
3. 前記遮光部材は、原稿台側の面が前記ライン状光源の光出射面よりも前記原稿台側に位置するように配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の正立等倍レンズアレイプレート。
4. 前記遮光壁は、前記第１レンズアレイプレートの前記一方の面に形成されたレンズの視野角の範囲外であって、且つ前記ライン状光源から前記原稿台の所定の原稿読取部分に到達する光の光路外となるように形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の正立等倍レンズアレイプレート。
5. 原稿を載置する原稿台と、
   前記原稿に光を照射するライン状光源と、
   前記原稿から反射した光を受けて、所定の像面に正立等倍像を形成する正立等倍レンズアレイプレートと、
   前記正立等倍レンズアレイプレートにより形成された正立等倍像を受けるラインイメージセンサと、
   を備える画像読取装置において、
   前記正立等倍レンズアレイプレートは、
   両面に複数のレンズが形成された第１レンズアレイプレートであって、一方の面が前記原稿台と対向するように配置された第１レンズアレイプレートと、
   両面に複数のレンズが形成された第２レンズアレイプレートであって、一方の面が前記第１レンズアレイプレートと対向し、他方の面が前記ラインイメージセンサと対向するように配置された第２レンズアレイプレートと、
   前記第１レンズアレイプレートの前記一方の面に形成されたレンズに対応する複数の貫通孔を有する遮光部材であって、各貫通孔が対応する前記レンズの正面に位置するように前記第１レンズアレイプレートの前記一方の面上に設けられた遮光部材と、
   前記遮光部材の原稿台側の面に立設された、前記原稿台で反射した光を遮るための遮光壁と、
   を備えることを特徴とする画像読取装置。
6. 前記遮光壁は、前記遮光部材の原稿台側の面における前記貫通孔よりも前記ライン状光源側の領域に立設されていることを特徴とする請求項５に記載の画像読取装置。
7. 前記遮光部材は、原稿台側の面が前記ライン状光源の光出射面よりも前記原稿台側に位置するように配置されていることを特徴とする請求項５または６に記載の画像読取装置。
8. 前記遮光壁は、前記第１レンズアレイプレートの前記一方の面に形成されたレンズの視野角の範囲外であって、且つ前記ライン状光源から前記原稿台の所定の原稿読取部分に到達する光の光路外となるように形成されることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の画像読取装置。

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