JP5779890B2 - Imaging optical element, imaging optical array, and image reading apparatus - Google Patents

Imaging optical element, imaging optical array, and image reading apparatus Download PDF

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Description

この発明は、物体の正立像を形成する結像光学素子、当該結像光学素子を備える結像光学アレイ、および当該結像光学素子を用いて物体の画像を読み取る画像読取装置に関するものである。   The present invention relates to an imaging optical element that forms an erect image of an object, an imaging optical array including the imaging optical element, and an image reading apparatus that reads an image of the object using the imaging optical element.

イメージスキャナー、ファクシミリ、複写機、金融端末装置等では、コンタクトイメージセンサー（Contact Image Sensor）モジュール（以下、「ＣＩＳモジュール」と略する）が画像読取装置として用いられている。このＣＩＳモジュールは、読取対象物に光を照射するとともに、このときの反射光を光学センサーで検出することで、読取対象物の画像を読み取る。また、読取対象物からの反射光を光学センサーに適切に導くために、正立等倍の結像倍率を有する結像光学素子を用いることが一般的である。つまり、この結像光学素子は、読取対象物で反射された光を正立等倍で結像して、読取対象物の正立等倍像を光学センサーに向けて結像するものである。そして、光学センサーは、結像光学素子によって結像された正立等倍像を検出することで、読取対象物の画像を読み取ることができる。   In image scanners, facsimiles, copiers, financial terminal devices, etc., contact image sensor modules (hereinafter abbreviated as “CIS modules”) are used as image reading devices. The CIS module irradiates the reading object with light and detects the reflected light at this time with an optical sensor, thereby reading an image of the reading object. Further, in order to appropriately guide reflected light from the reading object to the optical sensor, it is common to use an imaging optical element having an imaging magnification of erecting equal magnification. That is, the imaging optical element forms an image of the light reflected by the reading object at an erecting equal magnification, and forms an erecting equal magnification image of the reading object toward the optical sensor. The optical sensor can read the image of the reading object by detecting the erecting equal-magnification image formed by the imaging optical element.

ところで、特許文献１では、ＣＩＳモジュール内でのレイアウトの自由度向上やＣＩＳモジュールの薄型化等を目的として、ルーフプリズムおよび反射平面のそれぞれで光を反射して、光軸の向きを変える（光軸を折り曲げる）結像光学素子が提案されている。この結像光学素子では、読取対象物に対向して配置された物体側レンズと、当該物体側レンズと協働して読取対象物の像を結像面に結ぶ結像側レンズとが設けられている。そして、物体側レンズから結像側レンズへ向かう光路中にルーフプリズムが配置されるとともに、結像側レンズから結像面（光学センサー）に向かう光路中に反射平面が配置されている。したがって、読取対象物で反射されて物体側レンズを透過した光はルーフプリズムレンズで反射されて、その進行方向を変えるとともに、結像側レンズを透過した光は反射平面で反射されて、その進行方向を変える。   By the way, in Patent Document 1, for the purpose of improving the degree of freedom of layout in the CIS module and reducing the thickness of the CIS module, the light is reflected by the roof prism and the reflection plane to change the direction of the optical axis (light Imaging optical elements that bend the axis) have been proposed. This imaging optical element is provided with an object side lens disposed opposite to the reading object, and an imaging side lens that cooperates with the object side lens to link the image of the reading object to the imaging surface. ing. A roof prism is arranged in the optical path from the object side lens to the imaging side lens, and a reflection plane is arranged in the optical path from the imaging side lens to the imaging surface (optical sensor). Therefore, the light reflected by the object to be read and transmitted through the object side lens is reflected by the roof prism lens to change its traveling direction, and the light transmitted through the imaging side lens is reflected by the reflection plane and travels there. Change direction.

特開２０００−０６６１３４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-066134

このように特許文献１では、２枚の反射面（ルーフプリズム、反射平面）を用いることで、各反射面で光軸の向きを変えることができ、その結果、ＣＩＳモジュール内でのレイアウトの自由度向上やＣＩＳモジュールの薄型化が容易となっている。しかしながら、特許文献１では、物体側・結像側の各レンズおよび２枚の反射面を別体で構成してため、これら光学部材の相対的な位置関係が精度良く決まらず、結像光学素子の結像性能が低下する場合があった。   As described above, in Patent Document 1, by using two reflecting surfaces (roof prism, reflecting plane), the direction of the optical axis can be changed on each reflecting surface, and as a result, the layout in the CIS module is free. It is easy to improve the temperature and make the CIS module thinner. However, in Patent Document 1, since the object-side and imaging-side lenses and the two reflecting surfaces are formed separately, the relative positional relationship between these optical members is not determined with high accuracy, and the imaging optical element In some cases, the imaging performance of the camera deteriorated.

この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、２枚の反射面を用いて光軸の向きを変える結像光学素子、当該結像光学素子を備える結像光学アレイ、および当該結像光学素子を用いて物体の画像を読み取る画像読取装置において、レンズおよび反射面といった光学部材の相対的な位置関係を精度良く決めて、結像光学素子の結像性能の向上を可能とする技術の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an imaging optical element that changes the direction of an optical axis using two reflecting surfaces, an imaging optical array including the imaging optical element, and the imaging In an image reading apparatus that reads an image of an object using an optical element, a technique for accurately determining the relative positional relationship between optical members such as a lens and a reflecting surface and improving the imaging performance of the imaging optical element. For the purpose of provision.

この発明にかかる結像光学素子は、上記目的を達成するために、物体からの光が入射する第１レンズ、光を射出する第２レンズ、および第１レンズと第２レンズを連結する連結部が透明媒体で一体的に形成されており、連結部は、第１レンズから第２レンズに到るまでに、第１曲部および第２曲部のそれぞれで曲がった形状を有し、第１曲部の外周面には、第１レンズから入射した光を第２曲部に向けて反射する第１反射膜が形成されるとともに、第２曲部の外周面には、第１反射膜で反射された光を第２レンズに向けて反射する第２反射膜が形成され、第１レンズに入射した光は、第１反射膜で反射して中間像を結像し、その後第２反射膜で反射して第２レンズから射出されて結像することを特徴としている。 In order to achieve the above object, an imaging optical element according to the present invention includes a first lens on which light from an object is incident, a second lens that emits light, and a connecting portion that connects the first lens and the second lens. Are integrally formed of a transparent medium, and the connecting portion has a shape bent at each of the first and second curved portions from the first lens to the second lens. A first reflective film that reflects light incident from the first lens toward the second curved portion is formed on the outer peripheral surface of the curved portion, and the first reflective film is formed on the outer peripheral surface of the second curved portion. A second reflection film that reflects the reflected light toward the second lens is formed, and the light incident on the first lens is reflected by the first reflection film to form an intermediate image, and then the second reflection film. It is characterized by being imaged by being reflected from the second lens and emitted from the second lens .

また、この発明にかかる結像光学アレイは、上記目的を達成するために、この発明の上記結像光学素子が複数個一体的に配列された構成を備えたことを特徴としている。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、物体に光を照射する光源部と、この発明の上記結像光学素子と、当該結像光学素子により結像された物体の正立等倍像を読み取る読取部とを備えたことを特徴としている。   In order to achieve the above object, an imaging optical array according to the present invention is characterized by comprising a configuration in which a plurality of the imaging optical elements of the present invention are integrally arranged. In order to achieve the above object, an image reading apparatus according to the present invention includes a light source unit that irradiates an object with light, the imaging optical element of the present invention, and an object imaged by the imaging optical element. And an erecting equal-magnification image reading unit.

このように構成された発明（結像光学素子、結像光学アレイ、画像読取装置）では、入射側の第１レンズと射出側の第２レンズを連結部で連結した構成を備える。この連結部は、第１レンズから第２レンズに到るまでに、第１曲部および第２曲部のそれぞれで曲がった形状を有している。そして、第１曲部の外周面には、第１レンズから入射した光を第２曲部に向けて反射する第１反射膜が形成されるとともに、第２曲部の外周面には、第１反射膜で反射された光を第２レンズに向けて反射する第２反射膜が形成されている。したがって、第１レンズに入射した光は、第１および第２反射膜それぞれで反射された後に第２レンズから射出される。   The invention thus configured (imaging optical element, imaging optical array, and image reading apparatus) has a configuration in which the first lens on the incident side and the second lens on the emission side are connected by the connecting portion. The connecting portion has a shape that is bent at each of the first and second curved portions from the first lens to the second lens. A first reflective film that reflects light incident from the first lens toward the second curved portion is formed on the outer circumferential surface of the first curved portion, and the outer circumferential surface of the second curved portion has a first reflective film. A second reflection film is formed that reflects the light reflected by the one reflection film toward the second lens. Therefore, the light incident on the first lens is emitted from the second lens after being reflected by the first and second reflective films.

そして、この発明では、第１・第２反射膜が形成された連結部と当該連結部により連結される第１および第２レンズとが透明媒体により一体的に形成されている。したがって、第１レンズ、第１反射膜、第２反射膜および第２レンズの相対的な位置関係を精度良く決めて、結像光学素子の結像性能の向上が可能となっている。   And in this invention, the connection part in which the 1st, 2nd reflection film was formed, and the 1st and 2nd lens connected by the said connection part are integrally formed with the transparent medium. Therefore, it is possible to improve the imaging performance of the imaging optical element by accurately determining the relative positional relationship among the first lens, the first reflecting film, the second reflecting film, and the second lens.

このとき、第１および第２反射膜の双方が平面形状を有するように構成しても良い。あるいは、第１および第２反射膜の少なくとも一方は曲面形状を有するように構成しても良い。ちなみに、第１反射膜は、第１曲部の外周面に蒸着された金属膜で構成することができ、第２反射膜は、第２曲部の外周面に蒸着された金属膜で構成することができる。
At this time, you may comprise so that both a 1st and 2nd reflective film may have a planar shape. Alternatively, at least one of the first and second reflective films may be configured to have a curved surface shape. Incidentally, the first reflective film can be composed of a metal film deposited on the outer peripheral surface of the first curved portion, and the second reflective film is composed of a metal film deposited on the outer peripheral surface of the second curved portion. be able to.

本発明にかかる画像読取装置の一実施形態の概略構成示す部分断面斜視図。1 is a partial cross-sectional perspective view showing a schematic configuration of an embodiment of an image reading apparatus according to the present invention. レンズアレイ等を示す斜視図。The perspective view which shows a lens array etc. FIG. 第１・第２レンズ、第１・第２反射膜の形状のバリエーションを示す図。The figure which shows the variation of the shape of a 1st, 2nd lens and a 1st, 2nd reflective film. バリエーション２で例示した光学系の光線図。FIG. 6 is a ray diagram of the optical system exemplified in Variation 2. バリエーション２で例示した光学系の構成を表として示した図。The figure which showed the structure of the optical system illustrated by the variation 2 as a table | surface. 自由曲面の面形状の定義式を示す図。The figure which shows the definition formula of the surface shape of a free-form surface. 非球面の面形状の定義式を示す図。The figure which shows the definition formula of the surface shape of an aspherical surface. 第１レンズの非球面形状を与える係数を示す図。The figure which shows the coefficient which gives the aspherical shape of a 1st lens. 第１反射膜の自由曲面形状を与える係数を示す図。The figure which shows the coefficient which gives the free-form surface shape of a 1st reflective film. 第２反射膜の自由曲面形状を与える係数を示す図。The figure which shows the coefficient which gives the free-form surface shape of a 2nd reflective film. 第２レンズの非球面形状を与える係数を示す図。The figure which shows the coefficient which gives the aspherical shape of a 2nd lens.

第１実施形態
図１は、本発明にかかる画像読取装置の一実施形態であるＣＩＳモジュールの概略構成を示す部分断面斜視図である。図２は、入射側アパーチャー部材、レンズアレイおよび射出側アパーチャー部材を示す斜視図である。これら図１、図２および以下で説明する図では、各部材の位置関係を示すために、ＸＹＺ直交座標を適宜示すものとする。また、座標軸の矢印側を正側とするとともに座標軸の矢印反対側を負側とする。さらに、以下の説明では、Ｚ方向の負側を上側と、Ｚ方向の正側を下側と、Ｙ方向の負側を左側と、Ｙ方向の正側を右側と、Ｘ方向の負側を前側と、Ｘ方向の正側を後側として適宜取り扱う。 First Embodiment FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view showing a schematic configuration of a CIS module which is an embodiment of an image reading apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing the entrance-side aperture member, the lens array, and the exit-side aperture member. In these FIG. 1, FIG. 2, and the figure demonstrated below, in order to show the positional relationship of each member, XYZ rectangular coordinates shall be shown suitably. Further, the arrow side of the coordinate axis is defined as the positive side, and the opposite side of the coordinate axis is defined as the negative side. Further, in the following description, the negative side in the Z direction is the upper side, the positive side in the Z direction is the lower side, the negative side in the Y direction is the left side, the positive side in the Y direction is the right side, and the negative side in the X direction is The front side and the positive side in the X direction are appropriately handled as the rear side.

このＣＩＳモジュール１は、原稿ガラスＧＬ上に載置された原稿ＯＢを読取対象物として原稿ＯＢに印刷された画像を読み取る装置であり、原稿ガラスＧＬの直下に配置されている。ＣＩＳモジュール１は、Ｘ方向における最大読取範囲より長く延びる略直方体状のフレーム２を有しており、同フレーム２内に光源部３、入射側アパーチャー部材４、レンズアレイ５、射出側アパーチャー部材６、光センサー７およびプリント回路基板８が配置されている。   The CIS module 1 is a device that reads an image printed on a document OB using a document OB placed on the document glass GL as a reading object, and is disposed immediately below the document glass GL. The CIS module 1 has a substantially rectangular parallelepiped frame 2 extending longer than the maximum reading range in the X direction, and in the frame 2, a light source unit 3, an incident side aperture member 4, a lens array 5, and an emission side aperture member 6. The optical sensor 7 and the printed circuit board 8 are arranged.

このフレーム２内には、原稿ＯＢに照明を照らす光源部３を収容する第１収容空間ＳＰ１と、原稿ＯＢの画像を読み取るための各機能部４、５、６，７、８を収容する第２収容空間ＳＰ2とがセパレーター２１によって区分けされている。第１収容空間ＳＰ1は、フレーム２内の上方の位置に設けられている。一方、第２収容空間ＳＰ2は、ＹＺ平面を含む断面(以下「副走査断面」という)において、第１収容空間ＳＰ1に対して、左側から下方に潜り込むようにして設けられている。より具体的には、第２収容空間ＳＰ2は、第１収容空間ＳＰ1の左側でＺ方向（上下方向）に延びる上部垂直空間ＳＰ2aと、第１収容空間ＳＰ2の下側でＺ方向（上下方向）に延びる下部垂直空間ＳＰ2bと、上部垂直空間ＳＰ2aの下端と下部垂直空間の上端ＳＰ2bとを連結するようにＹ方向（左右方向）に延びる左右空間ＳＰ2cとで構成されている。こうして、上部垂直空間ＳＰ2aから直角に湾曲して左右空間ＳＰ2cに到るとともに、さらに左右空間ＳＰ2cから直角に湾曲して下部垂直空間ＳＰ2bに到る第２収容空間ＳＰ2が形成される。   In this frame 2, a first storage space SP1 for storing the light source unit 3 for illuminating the document OB and first functional units 4, 5, 6, 7, and 8 for reading images of the document OB are stored. Two storage spaces SP2 are separated by a separator 21. The first accommodation space SP1 is provided at an upper position in the frame 2. On the other hand, the second accommodation space SP2 is provided so as to sink into the first accommodation space SP1 from the left side in a section including the YZ plane (hereinafter referred to as “sub-scanning section”). More specifically, the second storage space SP2 includes an upper vertical space SP2a extending in the Z direction (vertical direction) on the left side of the first storage space SP1, and a Z direction (vertical direction) on the lower side of the first storage space SP2. And a left and right space SP2c extending in the Y direction (left and right direction) so as to connect the lower end of the upper vertical space SP2a and the upper end SP2b of the lower vertical space. In this way, a second accommodation space SP2 is formed that is bent at a right angle from the upper vertical space SP2a to reach the left and right space SP2c, and is further bent at a right angle from the left and right space SP2c to the lower vertical space SP2b.

光源部３は、図示を省略するＬＥＤ(Light Emitting Diode)を光源としている。このＬＥＤはライトガイド３１のＸ方向の一方端から、ライトガイド３１の内部に向けて照明光を射出する。このライトガイド３１は、図１に示すように、セパレーター２１の上面で最大読取範囲とほぼ同じ長さだけＸ方向に延設されている。そして、照明光はライトガイド３１の一方端に入射すると、ライトガイド３１の他方端に向けてライトガイド３１中を伝播しながらライトガイド３１の各部で部分的に先端部３２（光射出面）を介して原稿ガラスＧＬに向けて射出して、原稿ガラスＧＬ上の原稿ＯＢに照射される。こうして、Ｘ方向に延びる帯状の照明光が原稿ＯＢに照射され、原稿ＯＢで反射される。   The light source unit 3 uses an LED (Light Emitting Diode) (not shown) as a light source. The LED emits illumination light from one end of the light guide 31 in the X direction toward the inside of the light guide 31. As shown in FIG. 1, the light guide 31 extends in the X direction on the upper surface of the separator 21 by substantially the same length as the maximum reading range. Then, when the illumination light is incident on one end of the light guide 31, the tip 32 (light emission surface) is partially passed by each part of the light guide 31 while propagating through the light guide 31 toward the other end of the light guide 31. Through the original glass GL and irradiate the original OB on the original glass GL. Thus, the strip-shaped illumination light extending in the X direction is applied to the document OB and reflected by the document OB.

照明光の照射位置の直下には、上記した上部垂直空間ＳＰ2aが設けられており、その上端部に入射側アパーチャー部材４が配置されている。この入射側アパーチャー部材４は最大読取範囲とほぼ同じ長さだけＸ方向に延設されている。この入射側アパーチャー部材４には、複数の貫通孔４１がＸ方向に所定ピッチで一列に並べられており、それぞれレンズアレイ５に設けられる複数の第１レンズＬＳ1に対する入射側アパーチャーとして機能する。   The upper vertical space SP2a described above is provided immediately below the irradiation position of the illumination light, and the incident side aperture member 4 is disposed at the upper end thereof. The incident side aperture member 4 extends in the X direction by substantially the same length as the maximum reading range. The incident side aperture member 4 has a plurality of through holes 41 arranged in a line at a predetermined pitch in the X direction, and functions as an incident side aperture for the plurality of first lenses LS1 provided in the lens array 5, respectively.

レンズアレイ５は、最大読取範囲とほぼ同じ長さだけＸ方向に延設されており、レンズアレイ５全体がすっぽりと第２収容空間ＳＰ2に挿入可能となっている。このレンズアレイ５は、上側に凸の第１レンズＬＳ1（入射側レンズ）と、第１レンズＬＳ1の下方かつ右側に配置されて下側に凸の第２レンズＬＳ2（射出側レンズ）と、これら第１・第２レンズＬＳ1、ＬＳ2を連結する導光部５１とで構成されている。   The lens array 5 extends in the X direction by substantially the same length as the maximum reading range, and the entire lens array 5 can be completely inserted into the second accommodation space SP2. The lens array 5 includes a first lens LS1 (incident side lens) convex upward, a second lens LS2 (exit side lens) disposed below and on the right side of the first lens LS1, and convex downward, The light guide unit 51 connects the first and second lenses LS1 and LS2.

副走査断面において、導光部５１は、Ｚ方向に伸びる上部垂直部５１aと、上部垂直部５１aの下端から直角に湾曲して右側に延びる左右部５１cと、左右部の右端から直角に湾曲して下側に延びる下部垂直部５１bとで構成されている。このように、導光部５１は、上部垂直部５１aから左右部５１cに到る第１曲部ＣＶ1で直角に湾曲するとともに、左右部５１cから下部垂直部５１bに到る第２曲部ＣＶ2で直角に湾曲した形状を有している。導光部５１の上部垂直部５１aの上面には、入射側アパーチャー部材４の複数の貫通孔４１に一対一で対応して、複数の第１レンズＬＳ1がＸ方向に所定ピッチで一列に並んでいる。また、導光部５１の下部垂直部５１bの下面には、複数の第１レンズＬＳ1に一対一で対応して、複数の第２レンズＬＳ2がＸ方向に所定ピッチで一列に並んでいる。そして、第１レンズＬＳ1に入射した照明光は、導光部５１により第２レンズＬＳ2にまで導かれる。   In the sub-scan section, the light guide unit 51 is bent at a right angle from the right end of the left and right parts, and an upper vertical part 51a extending in the Z direction, a right and left part 51c that is bent at a right angle from the lower end of the upper vertical part 51a and is extended to the right side. And a lower vertical portion 51b extending downward. Thus, the light guide 51 is bent at a right angle at the first curved portion CV1 from the upper vertical portion 51a to the left and right portions 51c, and at the second curved portion CV2 from the left and right portions 51c to the lower vertical portion 51b. It has a right-angled shape. On the upper surface of the upper vertical portion 51a of the light guide portion 51, a plurality of first lenses LS1 are arranged in a line at a predetermined pitch in the X direction so as to correspond one-to-one to the plurality of through holes 41 of the incident side aperture member 4. Yes. In addition, on the lower surface of the lower vertical portion 51b of the light guide portion 51, a plurality of second lenses LS2 are arranged in a row at a predetermined pitch in the X direction so as to correspond to the plurality of first lenses LS1 on a one-to-one basis. The illumination light incident on the first lens LS1 is guided to the second lens LS2 by the light guide 51.

また、導光部５１に対しては、第１レンズＬＳ1からの入射光を第２レンズＬＳ2に導くために、第１反射膜５１１および第２反射膜５１２が形成されている。第１反射膜５１１は、導光部５１の上部垂直部５１aから左右部５１cにかけて曲がる第１曲部ＣＶ1の外周面に蒸着された金属膜であり、第１レンズＬＳ1から入射した照明光を第２曲部ＣＶ2に向けて反射する。また、第２反射膜５１２は、導光部５１の左右部から下部垂直部５１bにかけて曲がる第２曲部ＣＶ2の外周面に蒸着された金属膜であり、第１反射膜５１１で反射された照明光を第２レンズＬＳ2に向けて反射する。こうして、第１レンズＬＳ1から入射した光は、第１・第２反射膜５１１、５１２それぞれで反射されて第２レンズＬＳ2に導かれる。   For the light guide 51, a first reflective film 511 and a second reflective film 512 are formed in order to guide incident light from the first lens LS1 to the second lens LS2. The first reflective film 511 is a metal film deposited on the outer peripheral surface of the first curved part CV1 that bends from the upper vertical part 51a to the left and right parts 51c of the light guide part 51. The first reflective film 511 receives the illumination light incident from the first lens LS1. Reflects toward the two music parts CV2. The second reflective film 512 is a metal film deposited on the outer peripheral surface of the second curved part CV2 that curves from the left and right parts of the light guide part 51 to the lower vertical part 51b, and the illumination reflected by the first reflective film 511. The light is reflected toward the second lens LS2. Thus, the light incident from the first lens LS1 is reflected by the first and second reflection films 511 and 512 and guided to the second lens LS2.

そして、複数の第１レンズＬＳ1、導光部５１および複数の第２レンズＬＳ2は、照明光に対して光透過性を有する樹脂やガラスなどの透明媒体によって一体的に形成されている。したがって、第１レンズＬＳ1に入射した照明光は、第１レンズＬＳ1から第１および第２反射膜５１１、５１２を経由して第２レンズに到るまで、透明媒体の内部を進行する。こうしてレンズアレイ５を透過した照明光は、第２レンズＬＳ2から射出された後に、正立等倍の倍率で結像される。なお、レンズアレイ５を一体的に形成するにあたっては、各部毎（例えば、第１レンズＬＳ1、導光部５１、第２レンズＬＳ2）をそれぞれ別体で形成した後にこれらを接着して一体化しても良いし、各部を別体で形成することなくレンズアレイ５全体を一体的に形成しても良い。   The plurality of first lenses LS1, the light guide unit 51, and the plurality of second lenses LS2 are integrally formed of a transparent medium such as resin or glass having light transmittance with respect to illumination light. Accordingly, the illumination light incident on the first lens LS1 travels through the transparent medium from the first lens LS1 to the second lens via the first and second reflective films 511 and 512. The illumination light transmitted through the lens array 5 in this manner is emitted from the second lens LS2 and then imaged at an erecting equal magnification. When the lens array 5 is integrally formed, each part (for example, the first lens LS1, the light guide part 51, and the second lens LS2) is formed separately and then bonded and integrated. Alternatively, the entire lens array 5 may be integrally formed without forming each part separately.

このように構成されたレンズアレイ５が、第２収容空間ＳＰ2の上部垂直空間ＳＰ2aの途中から左右空間ＳＰ2cを経由して下部垂直空間ＳＰ2bにまで配置されている。一方、下部垂直空間ＳＰ2bでは、レンズアレイ５と光センサー７とに挟まれるように射出側アパーチャー部材６が配置されている。この射出側アパーチャー部材６も、入射側アパーチャー部材４と同様に、最大読取範囲とほぼ同じ長さだけＸ方向に延設されるとともに、複数の貫通孔６１がＸ方向に一列で並んでいる。これら複数の貫通孔６１は、複数の第２レンズＬＳ2に対して一対一で対応して設けられており、各貫通孔６１は対応する第２レンズＬＳ2の射出側アパーチャーとして機能する。   The lens array 5 configured in this way is arranged from the middle of the upper vertical space SP2a of the second accommodation space SP2 to the lower vertical space SP2b via the left and right space SP2c. On the other hand, in the lower vertical space SP2b, the exit side aperture member 6 is disposed so as to be sandwiched between the lens array 5 and the optical sensor 7. Similarly to the incident side aperture member 4, the exit side aperture member 6 extends in the X direction by substantially the same length as the maximum reading range, and a plurality of through holes 61 are arranged in a row in the X direction. The plurality of through holes 61 are provided in one-to-one correspondence with the plurality of second lenses LS2, and each through hole 61 functions as an exit aperture of the corresponding second lens LS2.

また、下部垂直空間ＳＰ2cの下面には、光センサー７およびこれを搭載するプリント回路基板８が配置されている。そして、光センサー７は、レンズアレイ５が結像して正立等倍像を検出して原稿ＯＢの画像を読み取る。こうして、原稿ＯＢの画像に関連する信号が、光センサー７より出力されることとなる。   In addition, an optical sensor 7 and a printed circuit board 8 on which the optical sensor 7 is mounted are disposed on the lower surface of the lower vertical space SP2c. The optical sensor 7 forms an image of the lens array 5 and detects an erecting equal-magnification image to read an image of the original OB. In this way, a signal related to the image of the original OB is output from the optical sensor 7.

以上説明したように、この実施形態では、入射側の第１レンズＬＳ1と射出側の第２レンズＬＳ2を導光部５１で連結した構成を備える。この導光部５１は、第１レンズＬＳ1から第２レンズＬＳ2に到るまでに、第１曲部ＣＶ1および第２曲部ＣＶ2のそれぞれで曲がった形状を有している。そして、第１曲部ＣＶ1の外周面には、第１レンズＬＳ1から入射した光を第２曲部ＣＶ2に向けて反射する第１反射膜５１１が形成されるとともに、第２曲部ＣＶ2の外周面には、第１反射膜５１１で反射された光を第２レンズＬＳ2に向けて反射する第２反射膜５１２が形成されている。したがって、第１レンズＬＳ1に入射した光は、第１および第２反射膜５１１、５１２それぞれで反射された後に第２レンズＬＳ2から射出される。   As described above, this embodiment includes a configuration in which the first lens LS1 on the incident side and the second lens LS2 on the emission side are connected by the light guide unit 51. The light guide 51 has a shape bent at each of the first and second curved portions CV1 and CV2 from the first lens LS1 to the second lens LS2. A first reflective film 511 that reflects light incident from the first lens LS1 toward the second curved portion CV2 is formed on the outer circumferential surface of the first curved portion CV1, and the outer circumference of the second curved portion CV2 is formed. A second reflection film 512 that reflects the light reflected by the first reflection film 511 toward the second lens LS2 is formed on the surface. Therefore, the light incident on the first lens LS1 is emitted from the second lens LS2 after being reflected by the first and second reflection films 511 and 512, respectively.

そして、この実施形態では、第１・第２反射膜５１１、５１２が形成された導光部５１と当該導光部５１により連結される第１および第２レンズＬＳ1、ＬＳ2とが透明媒体により一体的に形成されている。したがって、第１レンズＬＳ1、第１反射膜５１１、第２反射膜５１２および第２レンズＬＳ2の相対的な位置関係を精度良く決めて、これらの光学部材ＬＳ1、５１１、５１２、ＬＳ2で構成される結像光学素子の結像性能の向上が可能となっている。   In this embodiment, the light guide 51 in which the first and second reflective films 511 and 512 are formed and the first and second lenses LS1 and LS2 connected by the light guide 51 are integrated with a transparent medium. Is formed. Therefore, the relative positional relationship among the first lens LS1, the first reflection film 511, the second reflection film 512, and the second lens LS2 is determined with high precision, and these optical members LS1, 511, 512, and LS2 are used. The imaging performance of the imaging optical element can be improved.

また、上記実施形態では、第１レンズＬＳ1、導光部５１および第２レンズＬＳ2は透明媒体で一体的に形成されており、第１レンズＬＳ1に入射した光は、第１レンズＬＳ1から第１および第２反射膜５１１、５１２を経由して第２レンズＬＳ2に到るまで透明媒体の内部を進行する。つまり、この実施形態では、第１レンズＬＳ1、第１反射膜５１１、第２反射膜５１２および第２レンズＬＳ2それぞれの光学部材の間に空気が介在しない。その結果、光学部材と空気との界面における光の反射が防止され、光の利用効率の向上が可能になるといった効果も併せて奏される。   In the above embodiment, the first lens LS1, the light guide 51, and the second lens LS2 are integrally formed of a transparent medium, and the light incident on the first lens LS1 is transmitted from the first lens LS1 to the first lens LS1. Then, the light travels through the transparent medium until it reaches the second lens LS2 via the second reflective films 511 and 512. That is, in this embodiment, no air is interposed between the optical members of the first lens LS1, the first reflective film 511, the second reflective film 512, and the second lens LS2. As a result, the reflection of light at the interface between the optical member and air is prevented, and the effect that the utilization efficiency of light can be improved is also achieved.

ところで、上記説明では詳述しなかったが、第１・第２レンズＬＳ1、ＬＳ2や第１・第２反射膜５１１、５１２の形状については、種々のバリエーションを採用可能である（図３）。ここで、図３は、第１・第２レンズおよび第１・第２反射膜の面形状のバリエーションを表として示す図である。また、図３では、第１レンズＬＳ1のレンズ面に符号Ｓ1が付され、第１反射膜５１１に符号Ｓ2が付され、第２反射膜５１２に符号Ｓ3が付され、第２レンズＬＳ2のレンズ面に符号Ｓ4が付されている。   Incidentally, although not described in detail in the above description, various variations can be adopted for the shapes of the first and second lenses LS1 and LS2 and the first and second reflective films 511 and 512 (FIG. 3). Here, FIG. 3 is a table showing variations of the surface shapes of the first and second lenses and the first and second reflecting films. Also, in FIG. 3, the lens surface of the first lens LS1 is denoted by S1, the first reflective film 511 is denoted by S2, the second reflective film 512 is denoted by S3, and the lens of the second lens LS2. The surface is labeled S4.

バリエーション１に示す例では、第１・第２反射膜Ｓ2、Ｓ3が平面であるため、これら反射膜Ｓ2、Ｓ3での解像度の低下がないという利点がある。バリエーション２に示す例では、第１・第２反射膜Ｓ2、Ｓ3が曲面であるため当該反射膜Ｓ2、Ｓ3での解像度の低下は若干生じるが、この解像度低下は、これら反射膜Ｓ2、Ｓ3を自由曲面にすることで改善が図られている。バリエーション３に示す例では、第１・第２反射膜Ｓ2、Ｓ3が曲面であるため当該反射膜Ｓ2、Ｓ3での解像度の低下は若干生じるが、この解像度低下は、第１・第２レンズ面Ｓ1、Ｓ4を自由曲面にすることで改善が図られている。バリエーション４では、すべての光学面Ｓ1〜Ｓ4が自由曲面であるため、設計の自由度が飛躍的に上がり、解像度をより向上させることが可能となっている。   In the example shown in the variation 1, since the first and second reflection films S2 and S3 are flat, there is an advantage that there is no decrease in resolution in these reflection films S2 and S3. In the example shown in the variation 2, the first and second reflection films S2 and S3 are curved surfaces, so that the resolution of the reflection films S2 and S3 is slightly reduced. Improvement is made by making it a free-form surface. In the example shown in the variation 3, since the first and second reflecting films S2 and S3 are curved surfaces, the resolution of the reflecting films S2 and S3 is slightly reduced, but this resolution reduction is caused by the first and second lens surfaces. Improvement is achieved by making S1 and S4 into free-form surfaces. In variation 4, since all the optical surfaces S1 to S4 are free-form surfaces, the degree of freedom in design is dramatically increased, and the resolution can be further improved.

ここで、バリエーション２で例示した光学系のより具体的構成について説明する。図４は、バリエーション２で例示した光学系の光線図である。図５は、バリエーション２で例示した光学系の構成を表として示した図である。図４、図５では、第１レンズＬＳ1のレンズ面に符号Ｓ1が付され、第１反射膜５１１に符号Ｓ2が付され、第２反射膜５１２に符号Ｓ3が付され、第２レンズＬＳ2のレンズ面に符号Ｓ4が付されている。図６は、自由曲面（ｘｙ多項式面）の面形状の定義式を示す図である。図７は、非球面（回転対称非球面）の面形状の定義式を示す図である。図８は、第１レンズのレンズ面が有する非球面形状を与える係数を表として示す図である。図９は、第１反射膜が有する自由曲面形状を与える係数を表として示す図である。図１０は、第２反射膜が有する自由曲面形状を与える係数を表として示す図である。図１１は、第２レンズのレンズ面が有する非球面形状を与える係数を表として示す図である。   Here, a more specific configuration of the optical system exemplified in Variation 2 will be described. FIG. 4 is a ray diagram of the optical system exemplified in Variation 2. FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the optical system exemplified in Variation 2 as a table. In FIGS. 4 and 5, the lens surface of the first lens LS1 is denoted by S1, the first reflective film 511 is denoted by S2, the second reflective film 512 is denoted by S3, and the second lens LS2 The lens surface is labeled S4. FIG. 6 is a diagram showing a definition formula for the surface shape of a free-form surface (xy polynomial surface). FIG. 7 is a diagram showing a definition formula of the surface shape of an aspheric surface (rotationally symmetric aspheric surface). FIG. 8 is a table showing coefficients giving the aspheric shape of the lens surface of the first lens. FIG. 9 is a table showing coefficients giving the free curved surface shape of the first reflective film. FIG. 10 is a table showing coefficients giving the free curved surface shape of the second reflective film. FIG. 11 is a table showing coefficients giving the aspheric shape of the lens surface of the second lens.

原稿ＯＢからの光は、第１レンズＬＳ1のレンズ面Ｓ1に入射してＺ方向に進行した後に、第１反射膜Ｓ2で反射されてＹ方向に進行方向を変えて、第２反射膜Ｓ3へ向かう。そして、非球面形状を有するレンズ面Ｓ1と自由曲面形状を有する第１反射膜Ｓ2の作用によって、第１反射膜Ｓ2と第２反射膜Ｓ3の間の位置ＩＭＰに中間像が形成される。   The light from the document OB is incident on the lens surface S1 of the first lens LS1 and travels in the Z direction. Then, the light is reflected by the first reflective film S2 and changes the traveling direction in the Y direction to the second reflective film S3. Head. An intermediate image is formed at a position IMP between the first reflective film S2 and the second reflective film S3 by the action of the lens surface S1 having an aspherical shape and the first reflective film S2 having a free curved surface shape.

中間像からの光はＹ方向に進んだ後に、第２反射膜Ｓ3でさらに反射されてＺ方向に進行方向を変えて、第２レンズＬＳ2のレンズ面Ｓ4へ向かう。こうして、第２反射膜Ｓ3で反射された光はＺ方向に進んでレンズ面Ｓ4を透過した後に、光センサー７のセンサー面ＳＳに結像される。   The light from the intermediate image travels in the Y direction, is further reflected by the second reflective film S3, changes its traveling direction in the Z direction, and travels toward the lens surface S4 of the second lens LS2. Thus, the light reflected by the second reflective film S3 travels in the Z direction and passes through the lens surface S4, and then forms an image on the sensor surface SS of the photosensor 7.

このように、図４〜図１１で示す光学系は、２枚の反射膜Ｓ2、Ｓ3によって光の進行方向を変えることで、言わば光軸の向きを変えるものである（図４において、光軸は一点差線で示されている）。さらに、この光学系は、光学面Ｓ1、Ｓ2で形成した中間像を光学面Ｓ3、Ｓ4で結像して、正立等倍像を形成している。そして、上述したとおり、これら光学面Ｓ1〜Ｓ4を透明媒体で一体的に形成することで、第１レンズＳ1、第１反射膜Ｓ2、第２反射膜Ｓ3および第２レンズＳ4の相対的な位置関係を精度良く決めて、これらの光学部材Ｓ1〜Ｓ4で構成される結像光学素子の結像性能の向上が可能となっている。   As described above, the optical system shown in FIGS. 4 to 11 changes the direction of the optical axis by changing the traveling direction of the light by the two reflection films S2 and S3 (in FIG. 4, the optical axis is changed). Is indicated by a one-point difference line). Further, in this optical system, an intermediate image formed by the optical surfaces S1 and S2 is formed by the optical surfaces S3 and S4 to form an erecting equal-magnification image. And as above-mentioned, by forming these optical surfaces S1-S4 integrally with a transparent medium, the relative position of 1st lens S1, 1st reflection film S2, 2nd reflection film S3, and 2nd lens S4. It is possible to improve the imaging performance of the imaging optical element constituted by these optical members S1 to S4 by accurately determining the relationship.

以上のように上記実施形態では、第１レンズＬＳ1、第１反射膜５１１、第２反射膜５１２および第２レンズＬＳ2で構成される光学系が本発明の「結像光学素子」に相当し、この結像光学素子が複数配列されたレンズアレイ５が本発明の「結像光学アレイ」に相当し、ＣＩＳモジュール１が本発明の「画像読取装置」に相当している。また、導光部５１が本発明の「連結部」として機能している。   As described above, in the above embodiment, the optical system including the first lens LS1, the first reflective film 511, the second reflective film 512, and the second lens LS2 corresponds to the “imaging optical element” of the present invention. The lens array 5 in which a plurality of imaging optical elements are arranged corresponds to the “imaging optical array” of the present invention, and the CIS module 1 corresponds to the “image reading device” of the present invention. Further, the light guide 51 functions as the “connecting part” of the present invention.

なお、本発明は上記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に対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、レンズアレイ５は、光源部３の左側方からＹ方向右側に向けて、光源部３の下を潜り込むように配置されている。しかしながら、レンズアレイ５を逆向き（光源部３の左側方からＹ方向左向き）に配置して、光源部３と上下方向に重ならないように配置しても良い。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made to the above-described one without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the lens array 5 is disposed so as to sink under the light source unit 3 from the left side of the light source unit 3 toward the right side in the Y direction. However, the lens array 5 may be arranged in the reverse direction (from the left side of the light source unit 3 to the left in the Y direction) so as not to overlap the light source unit 3 in the vertical direction.

また、第１・第２レンズＬＳ1、ＬＳ2や第１・第２反射膜５１１、５１２の形状のバリエーションは、図３で例示したものに限られない。そこで例えば、第１・第２反射膜５１１、５１２（Ｓ2、Ｓ3）のうち、一方の形状を平面とし、他方の形状を曲面としても良い。   Further, variations in the shapes of the first and second lenses LS1 and LS2 and the first and second reflective films 511 and 512 are not limited to those illustrated in FIG. Therefore, for example, one of the first and second reflective films 511 and 512 (S2, S3) may be a plane and the other may be a curved surface.

また、第１・第２反射膜５１１、５１２の形成方法も、上述した金属蒸着以外の方法を適宜採用可能である。   In addition, as a method of forming the first and second reflective films 511 and 512, a method other than the metal vapor deposition described above can be appropriately employed.

また、上記実施形態では、第１・第２曲部ＣＶ1、ＣＶ2で導光部５１は直角に曲がっていた。しかしながら、第１・第２曲部ＣＶ1、ＣＶ2で導光部５１が曲がる角度は直角に限られない。   Moreover, in the said embodiment, the light guide part 51 was bent at right angle by the 1st, 2nd curved part CV1, CV2. However, the angle at which the light guide 51 bends at the first and second curved portions CV1, CV2 is not limited to a right angle.

１…ＣＩＳモジュール、 ２…フレーム２、 ３…光源部、 ３１…ライトガイド、 ５…レンズアレイ、 ５１…導光部、 ５１１…第１反射膜、 ５１２…第２反射膜、 ７…センサー、 ８…プリント回路基板、 ＬＳ1…第１レンズ、 ＬＳ2…第２レンズ、 ＣＶ1…第１曲部、 ＣＶ2…第２曲部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... CIS module, 2 ... Frame 2, 3 ... Light source part, 31 ... Light guide, 5 ... Lens array, 51 ... Light guide part, 511 ... 1st reflective film, 512 ... 2nd reflective film, 7 ... Sensor, 8 ... Printed circuit board, LS1 ... 1st lens, LS2 ... 2nd lens, CV1 ... 1st music part, CV2 ... 2nd music part

Claims (6)

物体からの光が入射する第１レンズ、光を射出する第２レンズ、および前記第１レンズと前記第２レンズを連結する連結部が透明媒体で一体的に形成されており、
前記連結部は、前記第１レンズから前記第２レンズに到るまでに、第１曲部および第２曲部のそれぞれで曲がった形状を有し、
前記第１曲部の外周面には、前記第１レンズから入射した光を前記第２曲部に向けて反射する第１反射膜が形成されるとともに、
前記第２曲部の外周面には、前記第１反射膜で反射された光を前記第２レンズに向けて反射する第２反射膜が形成され、
前記第１レンズに入射した光は、前記第１反射膜で反射して中間像を結像し、その後前記第２反射膜で反射して前記第２レンズから射出されて結像することを特徴とする結像光学素子。 A first lens on which light from an object is incident, a second lens that emits light, and a connecting portion that connects the first lens and the second lens are integrally formed of a transparent medium;
The connecting portion has a shape bent at each of the first and second curved portions from the first lens to the second lens,
A first reflective film that reflects light incident from the first lens toward the second curved portion is formed on the outer peripheral surface of the first curved portion,
A second reflective film that reflects light reflected by the first reflective film toward the second lens is formed on the outer peripheral surface of the second curved portion,
The light incident on the first lens is reflected by the first reflecting film to form an intermediate image, and then reflected by the second reflecting film and emitted from the second lens to form an image. An imaging optical element. 前記第１および前記第２反射膜の双方が平面形状を有する請求項１に記載の結像光学素子。 The imaging optical element according to claim 1, wherein both the first and second reflective films have a planar shape. 前記第１反射膜は、前記第１曲部の外周面に蒸着された金属膜であり、前記第２反射膜は、前記第２曲部の外周面に蒸着された金属膜である請求項１または２に記載の結像光学素子。 The first reflective film, wherein a first curving section metal film deposited on the outer peripheral surface of the second reflecting film, according to claim 1, which is a metal film deposited on the outer circumferential surface of the second curving section Or the imaging optical element of 2. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の結像光学素子が複数個一体的に配列されたことを特徴とする結像光学アレイ。 An imaging optical array, wherein a plurality of imaging optical elements according to any one of claims 1 to 3 are integrally arranged. 物体に光を照射する光源部と、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の結像光学素子と、
前記結像光学素子により結像された前記物体の正立等倍像を読み取る読取部と
を備えたことを特徴とする画像読取装置。 A light source unit that emits light to an object;
An imaging optical element according to any one of claims 1 to 3 ,
An image reading apparatus comprising: a reading unit that reads an erecting equal-magnification image of the object imaged by the imaging optical element. 前記結像光学素子を収容するフレームを備え、  A frame that houses the imaging optical element;
前記光源部は、光源およびライトガイドを有し、前記光源から射出されて前記ライトガイド中を伝播した光を前記ライトガイドから前記物体に照射し、The light source unit includes a light source and a light guide, irradiates the object from the light guide with light emitted from the light source and propagated through the light guide,
前記フレームは、前記物体との間において前記ライトガイドを前記結像光学素子に重複して収容する請求項５に記載の画像読取装置。  The image reading apparatus according to claim 5, wherein the frame guides the light guide overlapping with the imaging optical element between the frame and the object.
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