JPH11215303A - Close contact type image sensor - Google Patents
Close contact type image sensorInfo
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- JPH11215303A JPH11215303A JP10022552A JP2255298A JPH11215303A JP H11215303 A JPH11215303 A JP H11215303A JP 10022552 A JP10022552 A JP 10022552A JP 2255298 A JP2255298 A JP 2255298A JP H11215303 A JPH11215303 A JP H11215303A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はコンピュータ、ファ
クシミリ、複写機等の入力装置として、原稿の画像を読
み取るイメージセンサ特に密着型イメージセンサに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image sensor for reading an image of a document, and more particularly to a contact type image sensor as an input device for a computer, a facsimile, a copying machine or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】イメージセンサは画像の入力装置とし
て、操作性、汎用性に優れ、近年ＯＡ機器、情報機器等
の分野で広く用いられている。特に近年、家庭用ファク
シミリ装置の需要が高まり、これに用いられるイメージ
センサとして小型で使い易いものが要求されているとこ
ろから光源に発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」とい
う。）アレイ等を用いた密着型イメージセンサが普及し
つつある。図１６は例えば特開平６ー３４２１３１号公
報にも記載されている従来のかかる密着型イメージセン
サの断面図であり、その概要を説明する。2. Description of the Related Art An image sensor has excellent operability and versatility as an image input device, and has recently been widely used in the fields of OA equipment, information equipment and the like. In particular, in recent years, the demand for home-use facsimile apparatuses has increased, and a small and easy-to-use image sensor has been demanded. For this reason, a contact type using a light emitting diode (hereinafter, referred to as “LED”) array as a light source has been demanded. Image sensors are becoming popular. FIG. 16 is a cross-sectional view of such a conventional contact type image sensor described in, for example, JP-A-6-342131, and its outline will be described.
【０００３】図１６に示すように、密着型イメージセン
サは光電変換を行うセンサー画素が複数配列された原稿
読取受光素子１２１と、保護膜１２２と、これが実装さ
れた基板１２３とからなる成る受光素子アレイ１２４
と、原稿を照射する線状光源であるＬＥＤアレイ１２５
と、原稿１２９の像を受光部である前記受光素子アレイ
１２４に結像するレンズアレイ１２６と、原稿１２９を
載置する透明板１２７と、これらの部材を支持する外装
ケース１２８より構成されている。As shown in FIG. 16, a contact image sensor is a light receiving element comprising a document reading light receiving element 121 in which a plurality of sensor pixels for performing photoelectric conversion are arranged, a protective film 122, and a substrate 123 on which this is mounted. Array 124
And an LED array 125 as a linear light source for irradiating the original
And a lens array 126 for forming an image of the document 129 on the light receiving element array 124 serving as a light receiving portion, a transparent plate 127 on which the document 129 is placed, and an outer case 128 for supporting these members. .
【０００４】上記密着型イメージセンサにおける動作
は、ＬＥＤアレイ１２５により原稿面を照射し、前記原
稿面の読み取りライン上の拡散反射光をレンズアレイ１
２６により受光素子アレイ上に結像し、前記反射光のも
つ原稿１２９の濃淡情報、即ち光の強弱を受光素子アレ
イ１２４における個々の原稿読取受光素子１２１のセン
サー画素が電気信号に変換し、シリアル又はパラレルの
信号出力として読み取りラインごとに送り出す。そし
て、前記原稿１２９とセンサー画素列との相対位置をラ
インと垂直方向に移動させて、前記ラインごとのデータ
送出を繰り返すことにより、２次元画像情報を時系列電
気信号に変換する。The contact type image sensor operates by irradiating the original surface with the LED array 125 and diffusing the reflected light on the read line of the original surface with the lens array 1.
26, an image is formed on the light receiving element array, and the density information of the original 129 of the reflected light, that is, the intensity of light, is converted into an electric signal by the sensor pixel of each original reading light receiving element 121 in the light receiving element array 124, Alternatively, it is sent out for each read line as a parallel signal output. Then, the relative position between the original 129 and the sensor pixel row is moved in a direction perpendicular to the line, and the data transmission for each line is repeated, thereby converting the two-dimensional image information into a time-series electric signal.
【０００５】しかしながら、前述の密着型イメージセン
サには次のような問題がある。前記レンズアレイ１２６
は図面と垂直方向に配列された個々に集光性を有する複
数のロッドレンズよりなる複眼レンズであり、このた
め、受光側において像の重なりが発生し、合成開口角が
大きくなるので、被写界深度が浅く、原稿が折れていた
り、切り貼りなど原稿に凹凸がある場合に画質が劣化す
るという問題があった。また、本の見開き部分等の読み
取りをすることができず、かかるイメージセンサの用途
が限定されていた。[0005] However, the above-mentioned contact type image sensor has the following problems. The lens array 126
Is a compound eye lens composed of a plurality of individually condensing rod lenses arranged in the direction perpendicular to the drawing, which causes images to overlap on the light receiving side and increases the synthetic aperture angle. There is a problem that the image quality is deteriorated when the depth of field is shallow, and the original is broken or the original has irregularities such as cut and paste. In addition, it is not possible to read a double-page spread or the like of a book, and the use of such an image sensor is limited.
【０００６】前記のロッドレンズを用いたレンズアレイ
１２６における結像の様子を図１７を用いて説明する。
図１６に示すンズアレイはロッドレンズ１２６ａが前記
ライン方向に整列してなり、各ロッドレンズ１２６ａは
光軸に直交する方向に屈折率分布を持った透光材よりな
っている。個々のロッドレンズ１２６ａは図１７（ａ）
に示すように原稿面上の直径Ｘ０の範囲を前記センサ画
素の配置されたセンサ面上に正立等倍結像する。ある一
点の発光点ｐとその結像ｑをを考える。ｐが基準位置に
あるとき、丁度センサー面上に集光点があり、結像ｑに
ボケは生じないものとする。図１７（ｂ）に示すよう
に、発光点ｐがｐ´へｘだけ移動すると、集光点もセン
サ面の後方にｘだけ移動し、センサ面における結像ｑは
Ｈの量のぼけを生ずる。ぼけの量Ｈはロッドレンズ２６
ａが単独の場合は、ほぼＨ＝θｘとなり、開口角θに依
存する。図１７（ｃ）に示すようにロッドレンズ１２６
ａが複数個配列しているときには、開口角はθより大き
いθ′となり、ぼけの量はＨよりも大きいＨ´となり、
略Ｈ´＝θ´ｘとなる。そしてロッドレンズ１２６ａの
配列数が増えるほど、結像範囲Ｘ０の重なりにより開口
角は大となり、ボケも大となって行く。このように、開
口角が広く、比写界深度が浅くなり、発光点ｐの移動に
対し結像ｑのボケの量の割合が大きいことが問題となっ
ていた。The state of image formation in the lens array 126 using the rod lens will be described with reference to FIG.
In the lens array shown in FIG. 16, rod lenses 126a are arranged in the line direction, and each rod lens 126a is made of a light transmitting material having a refractive index distribution in a direction perpendicular to the optical axis. Each rod lens 126a is shown in FIG.
As shown in (1), an area of the diameter X0 on the original surface is imaged as an erect equal-size image on the sensor surface on which the sensor pixels are arranged. Consider a certain light emitting point p and its imaging q. When p is at the reference position, it is assumed that the light converging point is just on the sensor surface, and that no blur occurs in the image q. As shown in FIG. 17B, when the light emitting point p moves by x to p ′, the light converging point also moves by x behind the sensor surface, and the image q on the sensor surface causes a blur of H amount. . The amount of blur H is the rod lens 26
When a is used alone, H is substantially equal to θx, which depends on the opening angle θ. As shown in FIG.
When a is plurally arranged, the opening angle becomes θ ′ larger than θ, the blur amount becomes H ′ larger than H,
Approximately H ′ = θ′x. Then, as the number of arrayed rod lenses 126a increases, the aperture angle becomes larger due to the overlap of the imaging ranges X0, and the blur becomes larger. Thus, there has been a problem that the aperture angle is wide, the relative depth of field is shallow, and the ratio of the amount of blurring of the image q to the movement of the light emitting point p is large.
【０００７】このような欠点を除去するために個々のロ
ッドレンズの開口角θを小さくしようとすると、ｐから
ｑに至る光路長が長くなり、密着型イメージセンサに使
用する場合、装置の大型化を招く。また、このようなロ
ッドレンズ自体が高価となる。上記のこれらの欠点を改
善することを目的に改良された図１８に示す密着型イメ
ージセンサが特開平６ー３４２１３１号公報に記載され
ている。図１８において、１１０は開口制限部材であ
り、個々の前記ロッドレンズ１２６ａに対応してその出
射側に配置されている。他の点に関しては図１６に示し
たイメージセンサと同様である。本例においては、開口
制限部材１１０により個々のロッドレンズ１２６ａの開
口角を制限するとともに、各ロッドレンズ間の像の重な
りを制限し、ぼけの量を減少しようとしている。If an attempt is made to reduce the opening angle θ of each rod lens in order to eliminate such a drawback, the optical path length from p to q becomes long, and when used in a contact type image sensor, the size of the device becomes large. Invite. Further, such a rod lens itself becomes expensive. A contact-type image sensor shown in FIG. 18 which has been improved for the purpose of improving these disadvantages is described in JP-A-6-342131. In FIG. 18, reference numeral 110 denotes an aperture limiting member, which is disposed on the emission side corresponding to each of the rod lenses 126a. Other points are the same as those of the image sensor shown in FIG. In the present example, the aperture limiting member 110 limits the aperture angles of the individual rod lenses 126a, limits the overlap of images between the rod lenses, and reduces the amount of blur.
【０００８】しかしながら、この場合個々のロッドレン
ズ１２６ａに対し開口制限部材１１０の位置関係を精度
良く合わせなければならず、組立性の上で不利となる。
その上、開口制限部材１１０により、通過光量が制限さ
れ、前記受光素子アレイ１２４への入射光の強度が弱く
なり、光電変換におけるＳ／Ｎ比が低下し発生信号の雑
音を増加させる傾向を生ずる。However, in this case, the positional relationship of the aperture limiting member 110 must be precisely adjusted for each rod lens 126a, which is disadvantageous in terms of assemblability.
In addition, the amount of light passing therethrough is limited by the aperture limiting member 110, the intensity of light incident on the light receiving element array 124 is weakened, the S / N ratio in photoelectric conversion is reduced, and the noise of the generated signal tends to increase. .
【０００９】本発明は従来の密着型イメージセンサにお
ける上記の問題点、すなわち、一般に、開口角が広く被
写界深度が浅いと言う問題、これを改善しようとして被
写界深度を深いロッドレンズを用いると、装置の大型化
等をまねくという問題、ロッドレンズに対し開口制限部
材を設けると組立上不利となり、受光素子の信号の雑音
を増加させるという問題を解決すべき課題とするもので
ある。そして、本発明はこれらの課題を解決し、折れ曲
がり、凹凸、見開き等各種の原稿に対応でき、精度良く
原稿の画像を読み取ることができるとともに、組立も容
易な密着型イメージセンサを提供することを目的とす
る。According to the present invention, there is provided a rod lens having a large depth of field in order to solve the above-mentioned problems in the conventional contact type image sensor, that is, a problem that the aperture angle is large and the depth of field is small. If used, the problem of enlarging the device and the like, and the problem of increasing the noise of the signal of the light receiving element by providing an aperture limiting member for the rod lens, which is disadvantageous in assembling, are to be solved. The present invention solves these problems, and provides a contact type image sensor that can deal with various types of originals such as bent, uneven, spread, can read the image of the original with high accuracy, and is easy to assemble. Aim.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の第１の手段として本発明は、原稿を支持する透明部材
と、該原稿を照明する光源と、該原稿からの反射光を導
くレンズアレイと、該レンズアレイの出射側で前記原稿
の結像を受光し光電変換する光センサーアレイとを備え
た密着型イメージセンサにおいて、前記レンズアレイは
２焦点レンズが集合して形成されていることを特徴とす
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a transparent member for supporting a document, a light source for illuminating the document, and a lens for guiding light reflected from the document. In a contact-type image sensor including an array and an optical sensor array that receives an image of the document on the emission side of the lens array and performs photoelectric conversion, the lens array is formed by assembling bifocal lenses. It is characterized by.
【００１１】上記課題を解決するための第２の手段とし
て本発明は、前記第１の手段において、前記レンズアレ
イの２焦点レンズは平行入射光の波面を回折により、変
換する手段と屈折により変換する手段を備え、０次回折
光を第１の焦点に集光するとともに１次回折光を第１の
焦点と離れた第２の焦点に集光するように構成されてい
ることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the bifocal lens of the lens array includes a means for converting the wavefront of the parallel incident light by diffraction and a means for converting the wavefront of the parallel incident light by refraction. Means for converging the zero-order diffracted light to a first focal point and condensing the first-order diffracted light to a second focal point distant from the first focal point.
【００１２】上記課題を解決するための第３の手段とし
て本発明は、前記第２の手段において、前記レンズアレ
イの２焦点レンズの少なくとも一方のレンズ面にホログ
ラムが形成されていることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, a hologram is formed on at least one lens surface of the bifocal lens of the lens array in the second aspect. I do.
【００１３】上記課題を解決するための第４の手段とし
て本発明は、前記第３の手段において、前記レンズアレ
イの２焦点レンズのレンズ面に形成されたホログラムの
形状は０次回折光の光量と１次回折光の光量のバランス
がとれるような格子間の段差を有することを特徴とす
る。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the hologram formed on the lens surface of the bifocal lens of the lens array according to the third aspect, wherein the shape of the hologram is equal to the amount of the zero-order diffracted light. It is characterized by having a step between the gratings so that the light quantity of the first-order diffracted light can be balanced.
【００１４】上記課題を解決するための第５の手段とし
て本発明は、前記第１の手段において、前記レンズアレ
イの２焦点レンズはそのレンズ面にそれぞれ異なる１次
回折光の焦点を有する２種類のホログラムが形成されて
いることを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect, the bifocal lens of the lens array has two kinds of focal points of different first-order diffracted lights on its lens surfaces. A hologram is formed.
【００１５】上記課題を解決するための第６の手段とし
て本発明は、前記第１の手段において、前記レンズアレ
イの２焦点レンズの少なくとも一方のレンズ面は互いに
曲率の異なる２種類の曲面により構成されていることを
特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect, at least one lens surface of the bifocal lens of the lens array comprises two types of curved surfaces having different curvatures. It is characterized by having been done.
【００１６】上記課題を解決するための第７の手段とし
て本発明は、前記第１の手段乃至第６の手段のいずれか
において、前記原稿を照明する光源は発光素子として
Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤを有し、これらＬＥＤは各色ごとに
順次時分割で点灯するよう駆動されることを特徴とす
る。According to a seventh aspect of the present invention, a light source for illuminating the original is provided as a light-emitting element of R, G, or B in any one of the first to sixth means. LEDs are provided, and these LEDs are driven so as to be sequentially lit for each color in a time-division manner.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明の好適
な実施の形態の一つである実施例について説明する。図
１は本実施例に係る密着型イメージセンサの構成を示す
断面図であり、図２は図１のＡーＡ断面図である。図１
に示すように、本例の密着型イメージセンサは光電変換
を行うセンサー画素が複数配列された原稿読取受光素子
２１と、保護膜２２と、これが実装された基板２３とか
らなる成る受光素子アレイ２４と、原稿を照射する線状
光源であるＬＥＤアレイ２５と、原稿２９の像を受光部
である前記受光素子アレイ２４に結像するレンズアレイ
２６と、レンズアレイ２６を保持する支持枠３７と原稿
２９を載置する透明板２７と、これらの部材を支持する
外装ケース２８より構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment which is one of the preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a contact type image sensor according to the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view along AA in FIG. FIG.
As shown in FIG. 1, the contact type image sensor of the present embodiment has a light receiving element array 24 composed of a document reading light receiving element 21 in which a plurality of sensor pixels for performing photoelectric conversion are arranged, a protective film 22, and a substrate 23 on which this is mounted. An LED array 25 as a linear light source for irradiating the original; a lens array 26 for forming an image of the original 29 on the light receiving element array 24 as a light receiving portion; a support frame 37 for holding the lens array 26; It is composed of a transparent plate 27 on which 29 is placed, and an outer case 28 supporting these members.
【０００１８】上記密着型イメージセンサにおける動作
は、ＬＥＤアレイ２５により原稿面を照射し、前記原稿
面の読み取りライン上の拡散反射光をレンズアレイ２６
により受光素子アレイ２４に結像し、前記反射光のもつ
原稿２９の濃淡情報、即ち光の強弱を受光素子アレイ２
４における個々の原稿読取受光素子２１のセンサ画素が
電気信号に変換し、シリアル又はパラレルの信号出力と
して読み取りラインごとに送り出す。そして、前記原稿
２９とセンサー画素列との相対位置をラインと垂直方向
に移動させて、前記ラインごとのデータ送出を繰り返す
ことにより、２次元画像情報を時系列電気信号に変換す
る。In the operation of the contact type image sensor, the original surface is illuminated by the LED array 25, and the diffuse reflection light on the read line of the original surface is reflected by the lens array 26.
An image is formed on the light receiving element array 24 by the light receiving element array 24, and the density information of the original 29 which the reflected light has, that is, the intensity of light, is
The sensor pixels of the individual document reading light receiving elements 21 in 4 convert the signals into electric signals, and send out the signals as serial or parallel signal outputs for each reading line. Then, the relative position between the original 29 and the sensor pixel row is moved in the direction perpendicular to the line, and the data transmission for each line is repeated, thereby converting the two-dimensional image information into a time-series electric signal.
【００１９】レンズアレイ２６は図１および図２に示す
ように、前記原稿面の読み取りラインに平行な方向に配
列された複数のロッドレンズ３６がレンズ保持枠３７に
より保持されてなり、ロッドレンズ３６は受光素子アレ
イ２４に対向する側の端部にホログラムが形成されたホ
ログラム部３６ｂおよびこれに接続するロッド部３６ａ
からなり、全体として略円柱状をなす。図３はロッドレ
ンズ３６の形状を示す図であり、（ａ）は断面図、
（ｂ）は下面図である。図３に示すようにホログラム部
３６ｂには同心円状の複数の溝３６ｃが形成されてい
る。そして溝３６ｃのピッチ間隔はロッドレンズ３６の
円形の端面の外周に行くほど小となっている。ロッド部
３６ａは図１６に示して説明した従来のロッドレンズ２
６ａと同様に光軸に直交する方向に屈折率分布を持った
透光材よりなっており、それ自体では同様の機能を有す
る。As shown in FIGS. 1 and 2, the lens array 26 has a plurality of rod lenses 36 arranged in a direction parallel to the reading line on the document surface and held by a lens holding frame 37. Is a hologram part 36b having a hologram formed at the end opposite to the light receiving element array 24, and a rod part 36a connected thereto.
And has a substantially columnar shape as a whole. 3A and 3B are diagrams showing the shape of the rod lens 36, and FIG.
(B) is a bottom view. As shown in FIG. 3, a plurality of concentric grooves 36c are formed in the hologram portion 36b. The pitch between the grooves 36c becomes smaller toward the outer periphery of the circular end face of the rod lens 36. The rod portion 36a is the same as the conventional rod lens 2 shown in FIG.
It is made of a light-transmitting material having a refractive index distribution in a direction perpendicular to the optical axis as in the case of 6a, and has the same function itself.
【００２０】図４はホログラム部３６ｂが単独である場
合の光路変換の作用を示す図である。図４に示すように
前方から溝と反対側の面に入射した光軸に平行な光は溝
のある面から出射する際、回折角が０の０次回折光ｓ０
と溝３６ｃのピッチｄと光の波長λによりφ＝ｓｉｎー1
（λ／ｄ）なる関係によりきまる回折角を有する１次回
折光ｓ１に分かれる。０次回折光ｓ０は入射光と同様の
光軸に平行な光となるが、１次回折光ｓ１は光軸から離
れ周辺の方向へ折れ曲がり、その角度は周辺に行くほど
溝のピッチｄに反比例して大となり、凹レンズのよう
に、仮想的な発光点Ａｍから発した光のような発散光と
なる。逆に溝３６ｃのある側からＡｍに集光する方向に
光を入射すると、ホログラム部３６ｂを出射する光はＡ
ｍに集光する０次回折光と光軸に平行な１次回折光に分
かれる。本例においては、０次回折光と１次回折光の光
量が略等しくなるよう形状に溝３６ｃが形成されてい
る。溝３６ｃは成形型により、ロッドレンズ３６の成型
と同時に形成することができる。FIG. 4 is a diagram showing the operation of the optical path conversion when the hologram section 36b is used alone. As shown in FIG. 4, when the light parallel to the optical axis incident on the surface opposite to the groove from the front exits from the grooved surface, the zero-order diffracted light s0 having a diffraction angle of 0 is emitted.
= Sin -1 by the pitch d of the groove 36c and the wavelength λ of light.
The light is split into first-order diffracted light s1 having a diffraction angle determined by the relationship (λ / d). The 0th-order diffracted light s0 becomes light parallel to the optical axis similar to the incident light, but the 1st-order diffracted light s1 separates from the optical axis and bends in the peripheral direction, and its angle becomes inversely proportional to the pitch d of the groove toward the periphery. It becomes large and becomes divergent light like light emitted from a virtual light emitting point Am like a concave lens. Conversely, when light is incident from the side having the groove 36c in the direction of converging on Am, the light exiting the hologram section 36b is A
The light is split into 0th-order diffracted light converged on m and 1st-order diffracted light parallel to the optical axis. In this example, the groove 36c is formed in a shape such that the light amounts of the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light are substantially equal. The groove 36c can be formed simultaneously with the molding of the rod lens 36 by a molding die.
【００２１】図５は図３に示すロッドレンズ３６におけ
る光路変換の作用を示す原理図であり、（ａ）は全体を
示す断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ部の詳細図、
（ｃ）は（ｂ）のＣーＣ矢視図である。図５（ａ）にお
いてホログラム部３６ｂとロッド部３６ａは説明の都合
上、分離して示してある。図５において、基準となる位
置にある発光点Ａ０から発した光はロッド部３６ａに入
射し、等倍正立の結像を生ずる０次集光点Ｂ００に向か
って出射し、ホログラム部３６ｂに入射する。ホログラ
ム部３６ｂからの出射光は０次回折光ｓ０と１次回折光
ｓ１に分かれ、０次回折光ｓ０は前記０次集光点Ｂ００
に集光し、１次回折光ｓ１は０次集光点Ｂ００から後方
にｄだけ離れた１次集光点Ｂ０１に向かって集光する。FIGS. 5A and 5B are principle views showing the operation of the optical path conversion in the rod lens 36 shown in FIG. 3, wherein FIG. 5A is a cross-sectional view showing the whole, FIG. 5B is a detailed view of a portion B in FIG.
(C) is a CC view of (b). In FIG. 5A, the hologram portion 36b and the rod portion 36a are shown separately for convenience of explanation. In FIG. 5, light emitted from a light-emitting point A0 at a reference position enters a rod portion 36a, exits toward a zero-order focal point B00 where an equal-size erect image is formed, and enters a hologram portion 36b. Incident. The light emitted from the hologram section 36b is divided into a 0th-order diffracted light s0 and a 1st-order diffracted light s1, and the 0th-order diffracted light s0 is divided into the 0th-order focal point B00
, And the first-order diffracted light s1 is converged toward the first-order converging point B01, which is separated by d from the 0th-order converging point B00.
【００２２】１次回折光が０次回折光の集光点Ｂ００よ
りも後方に集光するのは、すでに図４を用いて説明した
ホログラム部３６ｂの発散効果によるものであり、凸レ
ンズの後方に凹レンズを配することにより、集光点が後
方に移動するのと似た原理によるものである。ここで、
センサー面Ｓを前記１次集光点Ｂ０１に一致するように
配置しておく。センサ面からみた開口角をθ、０次回折
光による結像をｑ０、１次回折光による結像をｑ１とす
ると、ｑ０とｑ１は重なった位置に生ずるが、ｑ０のぼ
けＨ０は略Ｈ０＝θｄでりあり、ｑ１のぼけＨ１はＨ１
＝０である。The reason why the first-order diffracted light is condensed behind the converging point B00 of the 0th-order diffracted light is due to the divergence effect of the hologram portion 36b described with reference to FIG. This arrangement is based on a principle similar to that in which the focal point moves backward. here,
The sensor surface S is arranged so as to coincide with the primary condensing point B01. Assuming that the aperture angle as viewed from the sensor surface is θ, the image formed by the 0th-order diffracted light is q0, and the image formed by the 1st-order diffracted light is q1, q0 and q1 occur at overlapping positions, but the blur H0 of q0 is approximately H0 = θd. The blur H1 of q1 is H1
= 0.
【００２３】次に、図６は発光点の移動とぼけの関係示
す図であり、（ａ）は全体を示す断面図、（ｂ）は
（ａ）におけるＤ部の拡大図、（ｃ）は（ｂ）のＥーＥ
矢視図である。図６（ａ）に示すように発光点Ａ０が基
準点ｘ０からｘだけ前方のＡ０′点に移動すると、０次
集光点Ｂ００はｘだけ後方のＢ００′点に移動し、１次
集光点Ｂ０１は略Ｘだけ後方のＢ０１′点に移動する。
このとき０次回折光による結像ｑ０のぼけの量Ｂ０は、
略Ｂ０＝θ｜ｄーｘ｜となり、１次回折光による結像ｑ
１のぼけの量Ｈ１は、略Ｈ１＝θ｜ｘ｜となる。図７は
発光点Ａ０の基準位置からの移動量ｘと、０次回折光の
結像ｑ０のぼけ量Ｈ０および１次回折光の結像ｑ１のぼ
け量Ｈ１の関係を示す図である。ここで、いずれか１の
結像についてボケの量が所定値以下であれば、受光面に
配置した前記原稿読取受光素子２１を正常に動作させる
ことができる。FIGS. 6A and 6B are diagrams showing the relationship between the movement of the light emitting point and the blur, wherein FIG. 6A is a cross-sectional view showing the entire structure, FIG. 6B is an enlarged view of a portion D in FIG. b) EE
It is an arrow view. As shown in FIG. 6A, when the light emitting point A0 moves from the reference point x0 to the point A0 'ahead of the reference point x0, the zero-order condensing point B00 moves to the point B00' behind x, and the primary condensing point B00 moves. The point B01 moves to the point B01 'at the rear by substantially X.
At this time, the amount of blur B0 of the image q0 due to the zero-order diffracted light is
Approximately B0 = θ | d−x |
The blur amount H1 of 1 is approximately H1 = θ | x |. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the movement amount x of the light emitting point A0 from the reference position and the blur amount H0 of the imaging q0 of the 0th-order diffracted light and the blurring amount H1 of the imaging q1 of the first-order diffraction light. Here, if the amount of blur for any one of the images is equal to or less than a predetermined value, the original reading light receiving element 21 disposed on the light receiving surface can be normally operated.
【００２４】そこで、図７に示すＨ０、Ｈ１のうちいず
れか小なる方の値をとって、実効的なボケ量ＨＥとし、
図１７（ｂ）に示したホログラム部を有しない従来のロ
ッドレンズのぼけ量Ｈと対比させたグラフを図８に示
す。同図において、実線はＨＥを破線はＨを示す。図２
に示す本実施例のロッドレンズ３６の場合は、発光点の
移動に対する実効的なボケの量を従来よりも広い範囲に
わたり小さく維持することができる。例えばｘが（３／
２）ｄの場合はぼけの量を従来の１／３とすることがで
きる。開口角θを小さくすることなしに、実質的に焦点
深度を深くして、ぼけを減小させることができる。この
効果は複数のロッドレンズ３６が整列してなるレンズア
レイにおいても、同様であり、図１６のθ′に相当する
合成的な開口角を小さくすることなしに、実質的に焦点
深度を深くして、ぼけを減小させることができる。従っ
て、本例においては、開口を制限する部材を設けたり、
開口角を小さくするために、ロッドの径を小さくした
り、発光点と受光点の距離を長くする必要はない。Therefore, the smaller one of H0 and H1 shown in FIG. 7 is taken as the effective blur amount HE,
FIG. 8 shows a graph in comparison with the blur amount H of the conventional rod lens having no hologram portion shown in FIG. 17B. In the figure, the solid line indicates HE and the broken line indicates H. FIG.
In the case of the rod lens 36 of the present embodiment shown in FIG. 7, the effective blur amount with respect to the movement of the light emitting point can be kept small over a wider range than before. For example, if x is (3 /
2) In the case of d, the amount of blur can be reduced to 1/3 of the conventional amount. The blur can be reduced by increasing the depth of focus substantially without reducing the aperture angle θ. This effect is the same in a lens array in which a plurality of rod lenses 36 are aligned, and the depth of focus can be substantially increased without reducing the synthetic aperture angle corresponding to θ ′ in FIG. To reduce blur. Therefore, in this example, a member for restricting the opening is provided,
In order to reduce the opening angle, it is not necessary to reduce the diameter of the rod or to increase the distance between the light emitting point and the light receiving point.
【００２５】このように、ロッドレンズ３６にホログラ
ム部３６ｂを設けることにより、１の発光点からの光が
２の異なる位置に集光する２焦点レンズが構成され、基
準点から前方に移動したことによる結像の実効的なボケ
を効果的に低減することができる。しかも、上記のよう
に制限部材がなく、開口角も広くとれるので、装置を小
型にし、受光面における光量も十分にとれる。これによ
り、図１に示した本実施例に係る密着型イメージセンサ
において、原稿２９の折れ曲がりや、見開き等により透
明板２７と原稿２９の間に隙間を生じ、原稿面における
反射光の発光点が透明板２７の表面の位置から前方にず
れた場合に、このずれに起因して受光面に配置した前記
原稿読取受光素子２１における結像に発生するボケの量
を従来より大幅に低減することができ、また、小型装置
において、受光面の光量の確保により、原稿面のデータ
を精度よく読み取ることができる。Thus, by providing the hologram portion 36b on the rod lens 36, a bifocal lens for condensing light from one light-emitting point at two different positions is formed, and is moved forward from the reference point. The effective blurring of the image due to the above can be effectively reduced. In addition, since there is no limiting member and the aperture angle can be widened as described above, the size of the apparatus can be reduced, and the light amount on the light receiving surface can be sufficiently obtained. Thereby, in the contact type image sensor according to the present embodiment illustrated in FIG. 1, a gap is generated between the transparent plate 27 and the original 29 due to bending or spread of the original 29, and the light emission point of the reflected light on the original surface is reduced. When the front surface is shifted from the position of the surface of the transparent plate 27, it is possible to significantly reduce the amount of blurring caused by image formation in the original reading light receiving element 21 arranged on the light receiving surface due to the shift. Also, in a small-sized device, the data on the document surface can be read with high accuracy by securing the light amount on the light receiving surface.
【００２６】図９は図２に示した密着型イメージセンサ
のロッドレンズ３６をホログラム部３６ｂが透明板２７
の側になるように逆方向に配置した場合の光路変換の作
用を示す原理図である。図８においてホログラム部３６
ｂはとロッド部３６ａは説明の都合上、分離して示して
ある。図８に示すように基準となる位置にある発光点Ａ
０から発した光はすべてホログラム部３６ｂに入射し、
ここですでに説明したのと同様の原理により回折されて
０次回折光ｓ０と１次回折光ｓ１に分かれてロッド部３
６ａに入射する。このとき１次回折光は外側に折れ曲が
り、Ａ０よりｄだけ後方の仮想光点Ａｍから発した光と
同様の角度をとる。ロッド部３６ａから出射した０次回
折光ｓ０は発光点Ａ０と等倍の位置Ｂ００に、１次回折
光ｓ１はＢ０からｄだけ前方で、仮想光点Ａｍと等倍の
位置Ｂｍにそれぞれ集光する。このようにして、図２に
示したロッドレンズ３６の作用と同様に１の発光点に対
し分離した２の集光点を生ずる２焦点レンズが構成され
る。従って本例の場合も図１に示した密着型イメージセ
ンサと同様の原理により同様の作用効果を有する。FIG. 9 shows the rod lens 36 of the contact type image sensor shown in FIG.
FIG. 7 is a principle view showing an operation of optical path conversion when the optical path conversion is arranged in the opposite direction so as to be on the side of. In FIG. 8, the hologram unit 36
b and the rod portion 36a are shown separately for convenience of explanation. A light emitting point A at a reference position as shown in FIG.
All the light emitted from 0 enters the hologram section 36b,
Here, the rod part 3 is diffracted by the same principle as described above and is separated into a zero-order diffracted light s0 and a first-order diffracted light s1.
6a. At this time, the first-order diffracted light bends outward and takes the same angle as the light emitted from the virtual light point Am behind d by A0. The 0th-order diffracted light s0 emitted from the rod portion 36a is focused on the position B00 of the same size as the light emitting point A0 and the first-order diffracted light s1 is focused on the position Bm of the same size as the virtual light point Am in front of B0 by d. In this manner, a bifocal lens that generates two light-collecting points separated from one light-emitting point is formed in the same manner as the operation of the rod lens 36 shown in FIG. Therefore, in the case of this embodiment, the same operation and effect can be obtained by the same principle as that of the contact type image sensor shown in FIG.
【００２７】図１０は図３に示したロッドレンズ３６の
変形例であるロッドレンズを示す断面図である。ロッド
レンズ３６は受光素子アレイ２４に対向する側の端部に
形成されたホログラム部３６ｂおよびこれに接続するロ
ッド部３６ａからなり、全体として略円柱状をなす。ロ
ッド部３６ａは図３に示して説明したロッド部と同様で
ある。ホログラム部３６ｂには同心円状の複数の溝３６
ｃが形成されている。そして溝３６ｃのピッチ間隔はロ
ッドレンズ３６円の外周に行くほど小となっている。溝
の形状は波型をなし、２次以上の回折光を完全にカット
し、０次回折光と１次回折光の光強度が略等しくなるよ
うな形状となっている。しかし、溝３６ｃの波型の勾配
の方向は図３に示したロッドレンズ３６の場合と逆であ
り、溝３６ｃの深さが内周に向けて増大する方向の勾配
となっている。これにより、回折角度が逆となり、例え
ば、光軸に平行な光線がホログラム部３６ｂに入射した
ときには、１次回折光を凸レンズのように集光する方向
に回折する。FIG. 10 is a sectional view showing a rod lens which is a modification of the rod lens 36 shown in FIG. The rod lens 36 is composed of a hologram part 36b formed at the end facing the light receiving element array 24 and a rod part 36a connected to the hologram part 36b, and has a substantially columnar shape as a whole. The rod part 36a is the same as the rod part shown and described in FIG. The hologram portion 36b has a plurality of concentric grooves 36.
c is formed. The pitch between the grooves 36c becomes smaller toward the outer circumference of the rod lens 36. The shape of the groove has a wave shape and completely cuts off the second-order and higher-order diffracted lights so that the light intensity of the zero-order diffracted light and the first-order diffracted light become substantially equal. However, the direction of the wave-shaped gradient of the groove 36c is opposite to that of the rod lens 36 shown in FIG. 3, and the depth of the groove 36c is a gradient that increases toward the inner circumference. Thereby, the diffraction angles are reversed. For example, when a light beam parallel to the optical axis enters the hologram unit 36b, the light is diffracted in a direction in which the first-order diffracted light is condensed like a convex lens.
【００２８】図１０において、基準となる位置にある発
光点Ａ０から発した光はロッド部３６ａに入射し、等倍
正立の結像を生ずる０次集光点Ｂ００に向かって出射
し、ホログラム部３６ｂに入射する。ホログラム部３６
ｂからの出射光は０次回折光ｓ０と１次回折光ｓ１に分
かれ、０次回折光ｓ０は前記０次集光点Ｂ００に集光
し、１次回折光ｓ１は０次集光点Ｂ００から前方にｄ１
だけ離れた１次集光点Ｂ０１に向かって集光する。１次
回折光が０次回折光の集光点Ｂ００よりも前方に集光す
るのは、すでに説明したホログラム部３６ｂの集光効果
によるものであり、凸レンズの後方に凸レンズを配する
ことにより、集光点が前方に移動するのと似た原理によ
るものである。このようにして、図２に示したロッドレ
ンズ３６ｂの作用と同様に１の発光点に対し分離した２
の集光点を生ずる２焦点レンズが構成される。従って本
例の場合も図１に示した密着型イメージセンサと同様の
原理により同様の作用効果を有する。In FIG. 10, light emitted from a light-emitting point A0 at a reference position enters a rod portion 36a, and is emitted toward a zero-order light-converging point B00 where an equal-size erect image is formed. The light enters the portion 36b. Hologram section 36
The light emitted from b is divided into the 0th-order diffracted light s0 and the 1st-order diffracted light s1, the 0th-order diffracted light s0 is condensed at the 0th-order converging point B00, and the 1st-order diffracted light s1 is d1 forward from the 0th-order converging point B00.
The light is condensed toward the primary light condensing point B01 that is separated by a distance. The reason why the first-order diffracted light converges before the converging point B00 of the 0th-order diffracted light is due to the condensing effect of the hologram section 36b described above. It is based on a principle similar to the way a point moves forward. In this manner, like the operation of the rod lens 36b shown in FIG.
Is formed. Therefore, in the case of this embodiment, the same operation and effect can be obtained by the same principle as that of the contact type image sensor shown in FIG.
【００２９】図１１は図３に示したロッドレンズ３６の
他の１つの変形例であるロッドレンズの形状を示す図で
あり、（ａ）は断面図、（ｂ）は下面図である。図１０
のロッドレンズ３６は図２に示した受光素子アレイ２４
に対向する側の端部にホログラムが形成されたホログラ
ム部３６ｂおよびこれに接続するロッド部３６ａからな
り、全体として略円柱状をなす。ロッド部３６ａは図２
に示して説明したロッド部３６ａと同様である。ホログ
ラム部３６ｂはロッドの端面の円の略直径を境にして、
互いに異なる形状の溝３６ｃ１と３６ｃ２をすれぞれ有
するする第１の部分３６ｂ１と第２の部分３６ｂ２とに
分かれ、それぞれに同心半円状の複数の溝３６ｃ１およ
び３６ｃ２が形成されている。これらの溝のピッチ間隔
はいずれも外周に行くほど小さくなって行く。FIGS. 11A and 11B are diagrams showing the shape of a rod lens as another modification of the rod lens 36 shown in FIG. 3, wherein FIG. 11A is a sectional view and FIG. 11B is a bottom view. FIG.
The rod lens 36 is a light receiving element array 24 shown in FIG.
A hologram portion 36b having a hologram formed at the end opposite to the hologram portion and a rod portion 36a connected to the hologram portion 36b have a substantially columnar shape as a whole. The rod portion 36a is shown in FIG.
This is the same as the rod portion 36a shown and described above. The hologram part 36b is bordered by the approximate diameter of the circle on the end face of the rod,
A first portion 36b1 and a second portion 36b2 each having grooves 36c1 and 36c2 having different shapes, respectively, are divided into a plurality of concentric semicircular grooves 36c1 and 36c2. The pitch interval of these grooves becomes smaller toward the outer periphery.
【００３０】しかし、溝３６ｃ１と溝３６ｃ２の波型の
勾配の方向は互に逆になっている。すなわち、溝３６ｃ
１の場合はその深さが内周に向け増大する方向の勾配
で、すでに述べたように集光性を有するのに対し、溝３
６ｃ２の場合はその深さが内周に向け減少する方向の勾
配で、発散性を有する。更に、溝３６ｃ１および溝３６
ｃ２の溝の形状は０次回折光を通過させず、１次回折光
のみを通過させる形状となっている。この結果、第１の
部分３６ｂ１は入射光を光軸方向に曲げて１次回折光と
する集光作用を有し、第２の部分３６ｂ２は入射光を光
軸から遠ざける方向に曲げて１次回折光とする発散作用
を有する。However, the directions of the waveform gradients of the groove 36c1 and the groove 36c2 are opposite to each other. That is, the groove 36c
In the case of 1, the depth has a gradient in the direction of increasing toward the inner circumference.
In the case of 6c2, the divergence is a gradient in a direction in which the depth decreases toward the inner circumference. Further, the groove 36c1 and the groove 36
The groove c2 has a shape that allows only the first-order diffracted light to pass without passing the zero-order diffracted light. As a result, the first portion 36b1 has a condensing function of bending the incident light in the direction of the optical axis to be a first-order diffracted light, and the second portion 36b2 bends the incident light in a direction away from the optical axis to be a first-order diffracted light. It has a divergent effect.
【００３１】ホログラム部３６ｂと反対側の端面の側の
基準位置にある発光点Ａ０からの光がロッドレンズ３６
のロッド部３６ａに入射した後に、Ａ０と等倍正立の位
置関係にあるＢ０に向かう方向でホログラム部３６ｂに
入射する。そして、第１の部分３６ｂ１に入射した光
は、上記の集光作用を受け、１次回折光ｓ１１としてＢ
０よりも距離ｄだけ手前の第１の集光点Ｂ１１に集光す
る。第２の部分３６ｂ２に入射した光は、上記の発散を
受け、１次回折光ｓ１２としてＢ０よりも距離ｄだけ後
方の第２の集光点Ｂ１２に集光する。このようにして１
の発光点に対して異なった位置に２の集光点を生ずる２
焦点レンズが構成される。従って本例の場合も図１に示
した密着型イメージセンサと同様の原理により同様の作
用効果を有する。The light from the light emitting point A0 at the reference position on the end face opposite to the hologram section 36b is
After that, the light enters the hologram part 36b in the direction toward B0, which is in the same positional relationship as A0 and erect. Then, the light incident on the first portion 36b1 undergoes the above-described light-condensing action, and becomes B-order as first-order diffracted light s11.
The light is condensed on the first light condensing point B11 which is a distance d shorter than 0. The light that has entered the second portion 36b2 undergoes the divergence described above, and is condensed as first-order diffracted light s12 at a second condensing point B12 that is behind the point B0 by a distance d. In this way 1
2 that produces two light condensing points at different positions with respect to the light emitting point
A focus lens is configured. Therefore, in the case of this embodiment, the same operation and effect can be obtained by the same principle as that of the contact type image sensor shown in FIG.
【００３２】以下図面に基づいて本発明の好適な実施の
形態の他の一つである実施例について説明する。図１２
は後述するカラー画像読取用の密着型イメージセンサに
も使用することができるロッドレンズ３６の構成を示す
断面図である。図１２に示すようにロッドレンズ３６は
受光素子アレイ２４に対向する側の端部に凸状の曲面が
形成されたレンズ部３６ｃおよびこれに接続するロッド
部３６ａからなり、全体として略円柱状をなす。ロッド
部３６ａは図２に示して説明したロッド部と後述する波
長特性を除き同様の特性を有する。レンズ部３６ｃは内
側に平面または低曲率の凸面よりなる第１面３６ｃ１を
外周部に第１面３６ｃ２よりも高い曲率の凸面よりなる
第２面３６ｃ２を有している。An example which is another preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a rod lens 36 that can be used also for a contact image sensor for reading a color image described later. As shown in FIG. 12, the rod lens 36 is composed of a lens portion 36c having a convex curved surface formed at the end facing the light receiving element array 24 and a rod portion 36a connected to the lens portion 36c. Eggplant The rod portion 36a has the same characteristics as those of the rod portion shown in FIG. 2 except for the wavelength characteristics described later. The lens portion 36c has a first surface 36c1 formed of a flat surface or a low-curvature convex surface on the inner side, and a second surface 36c2 formed of a convex surface having a higher curvature than the first surface 36c2 on the outer peripheral portion.
【００３３】図１２に示すように基準位置にある光点Ａ
０から発した光は、ロッド部３６に入射した後、光点Ａ
０と等倍正立の関係にある集光点Ｂ０に向かってロッド
部３６ａを出射し、レンズ部３６ｃ入射した後、レンズ
面から出射するが、第１面３６ｃ１から出射した光は略
前記集光点Ｂ０の位置に集光し、第２面３６ｃ２から出
射した光は屈折による集光効果により、前記集光点Ｂ０
よりもｄｃだけ前方の位置Ｂ２に集光する。これはそれ
ぞれの出射面における集光効果の差によるものである。
このようにして１の発光点に対して異なった位置に２の
集光点を生ずる２焦点レンズが構成される。従って本例
の場合も図１に示した密着型イメージセンサと同様の原
理により同様の作用効果を有する。As shown in FIG. 12, the light spot A at the reference position
0 is incident on the rod portion 36, and then the light spot A
The light exits the rod portion 36a toward the light-collecting point B0, which is in an equal-magnification erect relationship with 0, enters the lens portion 36c, and then exits from the lens surface. The light condensed at the position of the light point B0 and the light emitted from the second surface 36c2 is condensed by the refraction, and the light condensing point B0
The light is focused at a position B2 ahead by dc. This is due to the difference in the light-collecting effects at the respective exit surfaces.
In this way, a bifocal lens that generates two converging points at different positions with respect to one light emitting point is configured. Therefore, in the case of this embodiment, the same operation and effect can be obtained by the same principle as that of the contact type image sensor shown in FIG.
【００３４】ロッド部３６ａにおいて、前記第２面３６
ｃ２に近接している補償部分３６ｄは、光軸に平方な方
向および直交する方向に屈折率を分布させ、第２面３６
ｃ２との組み合わせにより色消しレンズと類似の原理に
より、レンズ面の波長に対する分光性を低減し、後述す
るカラー画像読取用の密着型イメージセンサに用いた場
合においてもＲ、Ｇ、Ｂの光に対応する集光点を前記Ｂ
２に一致させる作用を有する。In the rod portion 36a, the second surface 36
The compensating portion 36d close to c2 distributes the refractive index in a direction square and perpendicular to the optical axis, and the second surface 36d.
Combination with c2 reduces the spectral characteristics of the lens surface with respect to the wavelength based on a principle similar to that of the achromatic lens, so that even when used in a contact image sensor for reading a color image to be described later, R, G, B light The corresponding focal point is B
It has the effect of matching 2.
【００３５】図１３はカラー画像読取用の密着型イメー
ジセンサの構成を示す図であり、（ａ）はその断面図、
（ｂ）は（ａ）におけるＤーＤ断面図である。図１４は
図１３に示す密着型イメージセンサに用いられるロッド
レンズの構造を示す断面図である。図１４に示すように
ロッドレンズ３６は受光素子アレイ２４に対向する側の
端部の周辺部にホログラム部３６ｂが設けられ、端部の
内周部はロッド部３６ａとなっている。ホログラム部３
６ｂには同心円状の３６ｃ溝が設けられているが、溝の
ピッチ間隔は外周に行くほど小さくなって行く。溝３６
ｃの波型の勾配の方向は溝の深さが内周に向け減少する
方向の勾配で、すでにのべたように発散性を有する。更
に、溝３６ｃ１の形状は０次回折光を通過させず、１次
回折光のみを通過させる形状となっている。この結果、
ホログラム部３６ｂは入射光を光軸から遠ざける方向に
曲げて１次回折光とする発散作用を有する。FIGS. 13A and 13B are diagrams showing the structure of a contact type image sensor for reading a color image, wherein FIG.
(B) is DD sectional drawing in (a). FIG. 14 is a sectional view showing the structure of a rod lens used in the contact type image sensor shown in FIG. As shown in FIG. 14, the rod lens 36 is provided with a hologram portion 36b around an end portion on the side facing the light receiving element array 24, and an inner peripheral portion of the end portion is a rod portion 36a. Hologram part 3
6b is provided with a concentric 36c groove, and the pitch of the groove becomes smaller toward the outer periphery. Groove 36
The direction of the gradient of the waveform of c is a gradient in a direction in which the depth of the groove decreases toward the inner periphery, and has a divergent property as described above. Further, the shape of the groove 36c1 is a shape that allows only the first-order diffracted light to pass without passing the zero-order diffracted light. As a result,
The hologram unit 36b has a diverging function of bending incident light in a direction away from the optical axis to convert it into first-order diffracted light.
【００３６】図１４に示すように基準位置にある光点Ａ
０から発した光は、ロッド部３６に入射した後、端部の
ホログラム部３６ｂおよび内周のロッド部端部３６ａ１
から出射する。ロッド部端部３６ａ１から出射した光は
前記Ａ０と等倍正立の位置にある集光点Ｂ０に集光し、
ホログラム部３６ｂから出射した光は回折による発散効
果により、前記集光点Ｂ０よりもｄだけ後方の位置Ｂ２
に集光する。これはそれぞれの出射面における集光効果
の差によるものである。このようにして１の発光点に対
して異なった位置に２の集光点を生ずる２焦点レンズが
構成される。Light spot A at the reference position as shown in FIG.
0 is incident on the rod 36, and then the hologram 36b at the end and the rod end 36a1 at the inner periphery.
Emitted from The light emitted from the rod end 36a1 is condensed on a light condensing point B0 located at the same-size erect position as A0,
The light emitted from the hologram portion 36b is diverged by diffraction, and is located at a position B2 behind the converging point B0 by d.
Focus on This is due to the difference in the light-collecting effects at the respective exit surfaces. In this way, a bifocal lens that generates two converging points at different positions with respect to one light emitting point is configured.
【００３７】ロッド部３６ａは図３に示して説明したロ
ッド部と後述する波長特性を除き同様の特性を有する。
ロッド部３６ａにおいて、ホログラム部３６ｂに近接し
ている補償部分３６ｄでは光軸に平方な方向および直交
する方向に屈折率を分布させている。これにより、ホロ
グラム部３６ｂとの組み合わせにより色消しレンズと類
似の原理により、ホログラム部３６ｂの波長に対する分
光性を低減し、図１３に示すカラー画像読取用の密着型
イメージセンサに用いた場合において、後述するＲ、
Ｇ、Ｂの光に対応する集光点がすべて一定の位置の前記
Ｂ２に略一致するようにしてある。すなわち、ホログラ
ム部３６ｂにおける回折角は波長に比例して大となり、
発散効果が増大する。従って、そのままでは、集光点Ｂ
２の位置はＲ、Ｇ、Ｂの光に対応して、Ｒ、Ｇ、Ｂの順
にＢ０からの距離ｄが増加し、凸レンズと同様の分光作
用を生ずる傾向があるので、凸レンズの色消しと類似の
方法により分光性を低減するのである。The rod portion 36a has the same characteristics as the rod portion described with reference to FIG.
In the rod portion 36a, the refractive index is distributed in the direction square and orthogonal to the optical axis in the compensation portion 36d close to the hologram portion 36b. This reduces the spectral characteristics of the hologram portion 36b with respect to the wavelength according to a principle similar to that of the achromatic lens in combination with the hologram portion 36b, and when used in a contact image sensor for reading a color image shown in FIG. R described later,
All the converging points corresponding to the G and B lights are made to substantially coincide with B2 at a fixed position. That is, the diffraction angle in the hologram section 36b increases in proportion to the wavelength,
The divergent effect increases. Therefore, as it is, the focal point B
The position 2 corresponds to the light of R, G, and B, and the distance d from B0 increases in the order of R, G, and B, and tends to cause the same spectral action as that of the convex lens. The spectral property is reduced by a similar method.
【００３８】図１３に示したカラー画像読取用の密着型
イメージセンサの動作につき説明する。原稿を照射する
線状光源であるＬＥＤアレイ２５は図１３（ｂ）に示す
ように、ＬＥＤ基板２５ｃの上に略赤色の発光をするＬ
ＥＤ（ＲのＬＥＤ）２５Ｒ、略緑色の発光をするＬＥＤ
（ＧのＬＥＤ）２５Ｇおよび略青色の発光をするＬＥＤ
（ＢのＬＥＤ）２５Ｂの３種類のＬＥＤが入り交じって
読み取りラインの方向に一列に配列されている。これら
のＬＥＤは図示しない光源駆動回路により図示しない駆
動電極間に駆動電圧が印加されることにより、色毎に時
分割で点灯され、原稿面の読み取りラインを照射し、
Ｒ、Ｇ、Ｂの色毎に原稿面における対応する色の成分の
反射光を生じさせる。The operation of the contact type image sensor for reading a color image shown in FIG. 13 will be described. As shown in FIG. 13B, the LED array 25, which is a linear light source for irradiating the original, emits substantially red light on the LED substrate 25c.
ED (R LED) 25R, LED that emits almost green light
(G LED) 25G and LED emitting almost blue light
(B LED) Three kinds of LEDs of 25B are mixed and arranged in a line in the direction of the reading line. These LEDs are turned on in a time-division manner for each color by applying a driving voltage between driving electrodes (not shown) by a light source driving circuit (not shown), and irradiate a reading line on the original surface,
The reflected light of the component of the corresponding color on the document surface is generated for each of the colors R, G, and B.
【００３９】反射光も略Ｒ、Ｇ、Ｂの色毎に時分割で反
射点に対応するロッドレンズ３６に入射する。ロッドレ
ンズ３６に入射した各色の光は色別にすでに説明した原
理により色が変わってもほとんど定位置にある２点に向
かって集光する。従って本例の場合は原稿のカラー画像
の各色の読み取りに関し、図１に示した密着型イメージ
センサと同様の原理により同様の作用効果を有し、精度
よくカラー画像を読み取ることができる。The reflected light also enters the rod lens 36 corresponding to the reflection point in a time-division manner for each of the colors R, G, and B. The light of each color incident on the rod lens 36 is converged toward two points almost at fixed positions even if the color changes according to the principle already described for each color. Therefore, in the case of this example, the reading of each color of the color image of the document has the same function and effect according to the same principle as the contact type image sensor shown in FIG. 1, and the color image can be read accurately.
【００４０】以上に述べてきた本発明の密着型イメージ
センサの実施例に係るレンズアレイを構成するレンズに
関しては、ロッドレンズの一方の端面にホログラムまた
は曲率の異なるレンズ面を設けたものについて述べてき
たが、本発明はこれに限らず、これらを一方の端面の代
わりに他方の端面に設けたもの、または必要に応じて両
側の端面に設けたものにおいても、すでに説明した実施
例と同様の作用効果を有する。またロッドレンズに限ら
ず、図１５に示すように凸レンズ４０の少なくとも一方
の面にホログラム４０ｂを設たもの、または図示は省略
するが凸レンズの少なくとも一方の面を曲率の異なる２
種類の面で構成したもによりレンズアレイを構成するこ
とによっても、類似の作用効果を得ることができる。With respect to the lens constituting the lens array according to the embodiment of the contact type image sensor of the present invention described above, a rod lens having a hologram or a lens surface having a different curvature provided on one end surface thereof has been described. However, the present invention is not limited to this, and even if these are provided on the other end face instead of one end face, or provided on both side end faces as necessary, the same as in the embodiment already described. Has an effect. In addition to the rod lens, a hologram 40b is provided on at least one surface of the convex lens 40 as shown in FIG.
Similar functions and effects can be obtained by configuring the lens array using different types of surfaces.
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、密
着型イメージセンサにおいて、開口角を制限せずに、原
稿の浮きによる受光部の結像ぼけを低減し、小型で読み
取り精度の高い装置を提供することができる。As described above, according to the present invention, in a contact type image sensor, image blurring of a light receiving portion due to floating of a document is reduced without limiting the aperture angle, and the image sensor is compact and has high reading accuracy. An apparatus can be provided.
【図１】本発明の実施の形態の一つである密着型イメー
ジセンサの構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a contact image sensor according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１のＡーＡ断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
【図３】図１に示す密着型イメージセンサに用いるロッ
ドレンズの構造を示す図であり、（ａ）は断面図、
（ｂ）は下面図である。3A and 3B are diagrams showing a structure of a rod lens used in the contact type image sensor shown in FIG. 1, wherein FIG.
(B) is a bottom view.
【図４】図３に示すロッドレンズの作用を示す図であ
る。FIG. 4 is a view showing the operation of the rod lens shown in FIG. 3;
【図５】図３に示すロッドレンズの作用を示す図であ
る。FIG. 5 is a view showing the operation of the rod lens shown in FIG. 3;
【図６】図３に示すロッドレンズの作用を示す図であ
る。FIG. 6 is a view showing the operation of the rod lens shown in FIG. 3;
【図７】図３に示すロッドレンズの作用を示す図であ
る。FIG. 7 is a view showing the operation of the rod lens shown in FIG. 3;
【図８】図３に示すロッドレンズの作用を示す図であ
る。FIG. 8 is a view showing the operation of the rod lens shown in FIG. 3;
【図９】図３に示すロッドレンズの作用を示す図であ
る。FIG. 9 is a view showing the operation of the rod lens shown in FIG. 3;
【図１０】図３に示すロッドレンズの変形例の構造およ
び作用を示す図である。FIG. 10 is a view showing the structure and operation of a modification of the rod lens shown in FIG. 3;
【図１１】図３に示すロッドレンズの変形例の構造およ
び作用を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は下面
図である。11A and 11B are diagrams showing the structure and operation of a modification of the rod lens shown in FIG. 3, wherein FIG. 11A is a sectional view and FIG. 11B is a bottom view.
【図１２】本発明の実施の形態の一つである密着型イメ
ージセンサに用いるロッドレンズの構造を示す断面図で
ある。FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a structure of a rod lens used for a contact image sensor according to an embodiment of the present invention.
【図１３】本発明の実施の形態の一つである密着型イメ
ージセンサの構成を示す図であり、（ａ）は断面図、
（ｂ）は（ａ）におけるＤーＤ断面図である。13A and 13B are diagrams illustrating a configuration of a contact image sensor according to an embodiment of the present invention, in which FIG.
(B) is DD sectional drawing in (a).
【図１４】図１３に示す密着型イメージセンサに用いる
ロッドレンズの構造および作用を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing the structure and operation of a rod lens used in the contact image sensor shown in FIG.
【図１５】本発明の実施の形態の一つである密着型イメ
ージセンサに用いる２焦点型の凸レンズの構造を示す断
面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a structure of a bifocal convex lens used in a contact image sensor according to an embodiment of the present invention.
【図１６】従来の密着型イメージセンサの構成を示す断
面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional contact image sensor.
【図１７】図１６に示す密着型イメージセンサに用いる
ロッドレンズの作用を示す図である。FIG. 17 is a view showing the operation of a rod lens used in the contact image sensor shown in FIG. 16;
【図１８】従来の密着型イメージセンサの構成を示す断
面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional contact image sensor.
２４ 受光素子アレイ ２５ ＬＥＤアレイ ２６ レンズアレイ ２７ 透明板 ２８ 外装ケース ３６ ロッドレンズ ３６ｂ ホログラム部 ３６ｃ レンズ部 Reference Signs List 24 light receiving element array 25 LED array 26 lens array 27 transparent plate 28 outer case 36 rod lens 36b hologram part 36c lens part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｂ 5/32 Ｇ０２Ｂ 5/32 Ｈ０４Ｎ 1/19 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０２ ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G02B 5/32 G02B 5/32 H04N 1/19 H04N 1/04 102
Claims (7)
明する光源と、該原稿からの反射光を導くレンズアレイ
と、該レンズアレイの出射側で前記原稿の結像を受光し
光電変換する光センサーアレイとを備えた密着型イメー
ジセンサにおいて、前記レンズアレイは２焦点レンズが
集合して形成されていることを特徴とする密着型イメー
ジセンサ。1. A transparent member for supporting a document, a light source for illuminating the document, a lens array for guiding light reflected from the document, and receiving an image of the document on the emission side of the lens array to perform photoelectric conversion. A contact image sensor, comprising: an optical sensor array; and a lens array formed by assembling bifocal lenses.
入射光の波面を回折により、変換する手段と屈折により
変換する手段を備え、０次回折光を第１の焦点に集光す
るとともに１次回折光を第１の焦点と離れた第２の焦点
に集光するように構成されていることを特徴とする請求
項１に記載の密着型イメージセンサ。2. The bifocal lens of the lens array comprises a means for converting the wavefront of the parallel incident light by diffraction and a means for converting the wavefront by refraction. 2. The contact-type image sensor according to claim 1, wherein the light is focused on a second focus separated from the first focus. 3.
くとも一方のレンズ面にホログラムが形成されているこ
とを特徴とする請求項２に記載の密着型イメージセン
サ。3. The contact image sensor according to claim 2, wherein a hologram is formed on at least one lens surface of the bifocal lens of the lens array.
ズ面に形成されたホログラムの形状は０次回折光の光量
と１次回折光の光量のバランスがとれるような格子間の
段差を有することを特徴とする請求項３に記載の密着型
イメージセンサ。4. The hologram formed on the lens surface of the bifocal lens of the lens array has a step between gratings that balances the amount of 0-order diffracted light and the amount of primary diffracted light. The contact type image sensor according to claim 3.
レンズ面にそれぞれ異なる１次回折光の焦点を有する２
種類のホログラムが形成されていることを特徴とする請
求１に記載の密着型イメージセンサ。5. A bifocal lens of the lens array having different focal points of first-order diffracted light on its lens surfaces.
2. The contact type image sensor according to claim 1, wherein different types of holograms are formed.
くとも一方のレンズ面は互いに曲率の異なる２種類の曲
面により構成されていることを特徴とする請求光１に記
載の密着型イメージセンサ。6. The contact type image sensor according to claim 1, wherein at least one lens surface of the bifocal lens of the lens array is formed of two types of curved surfaces having different curvatures.
てＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤを有し、これらＬＥＤは各色ごと
に順次時分割で点灯するよう駆動されることを特徴とす
る請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の密着型イメ
ージセンサ。7. The light source for illuminating the original includes R, G, and B LEDs as light-emitting elements, and these LEDs are driven so as to be sequentially lit for each color in a time-division manner. A contact image sensor according to claim 6.
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|---|---|---|---|
| JP02255298A JP3953173B2 (en) | 1998-01-21 | 1998-01-21 | Contact image sensor |
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-
1998
- 1998-01-21 JP JP02255298A patent/JP3953173B2/en not_active Expired - Fee Related
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