JPWO2005053307A1 - イメージセンサーユニット及び画像読取装置 - Google Patents
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Abstract
照明装置（５、６）がレンズアレイ（２）の両側に互いに対向して配置されている。レンズアレイ（２）の有効被写界深度をａとすると、レンズアレイ（２）の光軸に沿った照明装置（５、６）の光量分布曲線の９０％値幅はいずれもａ以上である。照明装置（５）からの照明光の光軸（Ｚ２）とレンズアレイ（２）の光軸（Ｚ１）との交点（Ｂ）は、レンズアレイ（２）の原稿側焦点（Ａ）よりもレンズアレイ（２）に近く位置しており、照明装置（６）からの出射光の光軸（Ｚ３）と光軸（Ｚ１）との交点（Ｃ）は、原稿側焦点（Ａ）よりもレンズアレイ（２）から遠く位置している。また、交点（Ｂ、Ｃ）と原稿側焦点（Ａ）との距離は、いずれもａ／２以下である。
Description
本発明は、イメージスキャナ、ファクシミリ及び複写機等に好適なイメージセンサーユニット及び画像読取装置に関し、特に、原稿面からの反射光を読取るイメージセンサーユニット及び画像読取装置に関するものである。
従来、イメージスキャナ、ファクシミリ及び複写機等の画像読取装置において、原稿面からの反射光を読取る画像読取手段のひとつとして密着型イメージセンサー（以下ＣＩＳと略す。）が使用されている。
この密着型イメージセンサーは、原稿を照射するための光源を有しており、レンズを通した反射光を受けて、光電変換素子で形成された受光部で反射光を電気画像に変換する。近年、画像読取装置の読取り速度の高速化に伴い、読取り時間を短縮するために、照明光強度を増すことが求められている。そこで、レンズアレイを挟んで２系統の照明装置を対向させて用いて照射光量を増大させる技術が公開されている（例えば、特許文献１（特開２００２−５７８５３号公報））。
密着型イメージセンサーユニット（ＣＩＳユニット）は、原稿を支持する透明な原稿支持体の下方に取り付けられて用いられる。画像読取装置内におけるイメージセンサーユニットの取り付け方式には、主に下記の２通りがある。
（１）画像読取装置にセンサーユニットを固定して、原稿支持体上の原稿を移動させて読取りを行うシートフィード型
（２）画像読取装置の原稿支持体上に原稿を固定して、センサーユニットを移動させて読取りを行うフラットベッド型
ここで、従来のＣＩＳユニットの構成例について説明する。図８は、従来のＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。従来のＣＩＳユニットにおいては、フレーム１１に、原稿を照明するためのＬＥＤを搭載する光源１５ａ及び１５ｂ、並びに照明装置１６ａ及び１６ｂが支持されている。照明装置１６ａ及び１６ｂは、夫々光源１５ａ及び１５ｂからの出射光を取り入れ、原稿読取部の１ラインの長さにわたって照明光量が略均一になるように出射する導光体から構成されている。また、フレーム１１の下方には、原稿の光学像を電気信号に光電変換する受光部を複数備えたライン状のセンサーアレイ１３を搭載したセンサー基板１４が取り付けられており、フレーム１１には、原稿の光学像をセンサーアレイ１３上に結像するレンズアレイ１２も支持されている。また、センサー基板１４の下方には、センサーアレイ１３と外部機器とを接続するコネクタ１７が取り付けられている。このような従来のＣＩＳユニットは、上述のように、原稿支持体１８の下方に取り付けて用いられる。
このＣＩＳユニットでは、原稿を照明する照明装置の光量を増大させるために、光源及び照明装置からなる照明系が２系統設けられており、これらがレンズアレイ１２を挟んで対称な位置に対向するようにして配置されている。また、照明装置１６ａ及び１６ｂの光線射出部に集光機能が設けられており、光の利用効率が高められている。
例えば、レンズアレイ１２の原稿側焦点Ａを、原稿支持体１８の原稿側表面位置よりもわずかに浮かしており、レンズアレイ１２から離れた位置に２系統の照明装置からの光を集光させている。つまり、レンズアレイ１２の被写界深度が深くされている。このような構造とすることにより、シートフィード型の画像読取装置においては、通紙速度の高速化に伴う原稿と原稿支持体間との間の接触摩擦が過大になることを回避することができ、また、フラットベッド型の画像読取装置においては、表面に凹凸のある原稿を容易に読取ることができる。
特許文献１には、光源からの照明光のピーク位置をレンズアレイの原稿側焦点よりわずかに浮かすことにより、原稿用紙が原稿支持体から浮上した場合にも安定した光量で読取りが行われる構成が提案されている。
この対向する２方向から原稿を照射する方法によれば、原稿を照明する光量が増加すると同時に、原稿上の凹凸等の表面状態に対応して発生する影の発生を小さくすることができ、読取り画像の品位が向上する。
しかしながら、このような従来の技術には、以下のような課題がある。
より高速の読取りを可能にするためには、光源からの光利用効率をより向上する必要があり、導光体の光出射部からの光を集光して、光量を増加させることが必要である。そこで、特許文献１においては、照明装置を複数個使用して原稿を照明する光量を増加するにあたり、２つの光源の焦点位置を揃えて光量を増加させている。しかし、この構成では、導光体の集光性を高めた結果、照明光の合成光量分布が先鋭となり、以下のような副作用が生じる。
図９は、従来のＣＩＳユニットを用いた高速のシートフィード型の画像読取装置を示す断面図である。この画像読取装置には、原稿支持体１８と対向するようにして圧板２７が設けられており、原稿支持体１８と圧板２７との間の空間が紙搬送路２８となっている。また、紙搬送路２８を挟むようにして原稿搬送ローラー２５が設けられており、原稿搬送ローラー２５により原稿２６が紙搬送路２８内を搬送される。圧板２７の高さは、紙搬送路２８の中央に原稿側焦点Ａが位置するように設定されている。
このようなＣＩＳユニットを用いた高速のシートフィード型の画像読取装置では、紙搬送路２８を原稿２６が通過する時に、レンズアレイ１２の光軸方向に対して原稿２６の位置が、原稿側焦点Ａを基準として遠近両方向（レンズアレイ１２の光軸方向）で変動する。紙搬送路２８の幅Ｐは原稿２６が揺れてその位置が変動する最大幅を意味している。そして、原稿２６の位置がレンズアレイ１２の光軸方向で変動すると、原稿２６の表面はレンズアレイ１２の光軸に対して垂直であるため、原稿２６の表面上の照明光量が変化してしまう。このため、原稿２６の濃度が均一であっても、読取装置の出力画像には読取り位置の高さの変動に依存した濃度変動が発生しやすい。
また、従来のフラットベッド型の画像読取装置においても、上述のように、一般に、表面に凹凸のある原稿を容易に読取れるように、レンズアレイ１２の原稿側焦点Ａは原稿支持体１８の原稿側表面位置よりも上方に設定されている。このため、原稿の位置がレンズアレイ１２の光軸方向で変動した場合に濃度変動が発生しやすい。
このような濃度変動を抑制するために、レンズの被写界深度範囲内において、照明光の光量変動の許容範囲を１０％以内にすることが求められている。
そこで、特許文献２（特許第２８４８４７７号公報）には、２系統の光源を配置し、各光源の照射位置を受光素子の光軸上において上下方向にずらすことにより、結像手段の被写界深度の範囲内で原稿面の照度がほぼ一定となるようにすることが記載されている。このような構成では、合成光量分布が平坦化され、原稿の位置ずれが生じたとしても、読取り光量の変動が抑制される。
しかしながら、この構成では、光量分布の均一性は向上しているが、合成光量自体は増加しておらず、高速な読取に好適であるとはいえない。
このように、複数の光源を用いた場合、合成光量を大きくすることと、その光量分布を均一にすることとの間には、トレードオフの関係性がある。つまり、均一性を重視すると合成光量分布の先鋭性が減少してピーク光量が減少してしまう。
特開２００２−５７８５３号公報 特許第２８４８４７７号公報
この密着型イメージセンサーは、原稿を照射するための光源を有しており、レンズを通した反射光を受けて、光電変換素子で形成された受光部で反射光を電気画像に変換する。近年、画像読取装置の読取り速度の高速化に伴い、読取り時間を短縮するために、照明光強度を増すことが求められている。そこで、レンズアレイを挟んで２系統の照明装置を対向させて用いて照射光量を増大させる技術が公開されている（例えば、特許文献１（特開２００２−５７８５３号公報））。
密着型イメージセンサーユニット（ＣＩＳユニット）は、原稿を支持する透明な原稿支持体の下方に取り付けられて用いられる。画像読取装置内におけるイメージセンサーユニットの取り付け方式には、主に下記の２通りがある。
（１）画像読取装置にセンサーユニットを固定して、原稿支持体上の原稿を移動させて読取りを行うシートフィード型
（２）画像読取装置の原稿支持体上に原稿を固定して、センサーユニットを移動させて読取りを行うフラットベッド型
ここで、従来のＣＩＳユニットの構成例について説明する。図８は、従来のＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。従来のＣＩＳユニットにおいては、フレーム１１に、原稿を照明するためのＬＥＤを搭載する光源１５ａ及び１５ｂ、並びに照明装置１６ａ及び１６ｂが支持されている。照明装置１６ａ及び１６ｂは、夫々光源１５ａ及び１５ｂからの出射光を取り入れ、原稿読取部の１ラインの長さにわたって照明光量が略均一になるように出射する導光体から構成されている。また、フレーム１１の下方には、原稿の光学像を電気信号に光電変換する受光部を複数備えたライン状のセンサーアレイ１３を搭載したセンサー基板１４が取り付けられており、フレーム１１には、原稿の光学像をセンサーアレイ１３上に結像するレンズアレイ１２も支持されている。また、センサー基板１４の下方には、センサーアレイ１３と外部機器とを接続するコネクタ１７が取り付けられている。このような従来のＣＩＳユニットは、上述のように、原稿支持体１８の下方に取り付けて用いられる。
このＣＩＳユニットでは、原稿を照明する照明装置の光量を増大させるために、光源及び照明装置からなる照明系が２系統設けられており、これらがレンズアレイ１２を挟んで対称な位置に対向するようにして配置されている。また、照明装置１６ａ及び１６ｂの光線射出部に集光機能が設けられており、光の利用効率が高められている。
例えば、レンズアレイ１２の原稿側焦点Ａを、原稿支持体１８の原稿側表面位置よりもわずかに浮かしており、レンズアレイ１２から離れた位置に２系統の照明装置からの光を集光させている。つまり、レンズアレイ１２の被写界深度が深くされている。このような構造とすることにより、シートフィード型の画像読取装置においては、通紙速度の高速化に伴う原稿と原稿支持体間との間の接触摩擦が過大になることを回避することができ、また、フラットベッド型の画像読取装置においては、表面に凹凸のある原稿を容易に読取ることができる。
特許文献１には、光源からの照明光のピーク位置をレンズアレイの原稿側焦点よりわずかに浮かすことにより、原稿用紙が原稿支持体から浮上した場合にも安定した光量で読取りが行われる構成が提案されている。
この対向する２方向から原稿を照射する方法によれば、原稿を照明する光量が増加すると同時に、原稿上の凹凸等の表面状態に対応して発生する影の発生を小さくすることができ、読取り画像の品位が向上する。
しかしながら、このような従来の技術には、以下のような課題がある。
より高速の読取りを可能にするためには、光源からの光利用効率をより向上する必要があり、導光体の光出射部からの光を集光して、光量を増加させることが必要である。そこで、特許文献１においては、照明装置を複数個使用して原稿を照明する光量を増加するにあたり、２つの光源の焦点位置を揃えて光量を増加させている。しかし、この構成では、導光体の集光性を高めた結果、照明光の合成光量分布が先鋭となり、以下のような副作用が生じる。
図９は、従来のＣＩＳユニットを用いた高速のシートフィード型の画像読取装置を示す断面図である。この画像読取装置には、原稿支持体１８と対向するようにして圧板２７が設けられており、原稿支持体１８と圧板２７との間の空間が紙搬送路２８となっている。また、紙搬送路２８を挟むようにして原稿搬送ローラー２５が設けられており、原稿搬送ローラー２５により原稿２６が紙搬送路２８内を搬送される。圧板２７の高さは、紙搬送路２８の中央に原稿側焦点Ａが位置するように設定されている。
このようなＣＩＳユニットを用いた高速のシートフィード型の画像読取装置では、紙搬送路２８を原稿２６が通過する時に、レンズアレイ１２の光軸方向に対して原稿２６の位置が、原稿側焦点Ａを基準として遠近両方向（レンズアレイ１２の光軸方向）で変動する。紙搬送路２８の幅Ｐは原稿２６が揺れてその位置が変動する最大幅を意味している。そして、原稿２６の位置がレンズアレイ１２の光軸方向で変動すると、原稿２６の表面はレンズアレイ１２の光軸に対して垂直であるため、原稿２６の表面上の照明光量が変化してしまう。このため、原稿２６の濃度が均一であっても、読取装置の出力画像には読取り位置の高さの変動に依存した濃度変動が発生しやすい。
また、従来のフラットベッド型の画像読取装置においても、上述のように、一般に、表面に凹凸のある原稿を容易に読取れるように、レンズアレイ１２の原稿側焦点Ａは原稿支持体１８の原稿側表面位置よりも上方に設定されている。このため、原稿の位置がレンズアレイ１２の光軸方向で変動した場合に濃度変動が発生しやすい。
このような濃度変動を抑制するために、レンズの被写界深度範囲内において、照明光の光量変動の許容範囲を１０％以内にすることが求められている。
そこで、特許文献２（特許第２８４８４７７号公報）には、２系統の光源を配置し、各光源の照射位置を受光素子の光軸上において上下方向にずらすことにより、結像手段の被写界深度の範囲内で原稿面の照度がほぼ一定となるようにすることが記載されている。このような構成では、合成光量分布が平坦化され、原稿の位置ずれが生じたとしても、読取り光量の変動が抑制される。
しかしながら、この構成では、光量分布の均一性は向上しているが、合成光量自体は増加しておらず、高速な読取に好適であるとはいえない。
このように、複数の光源を用いた場合、合成光量を大きくすることと、その光量分布を均一にすることとの間には、トレードオフの関係性がある。つまり、均一性を重視すると合成光量分布の先鋭性が減少してピーク光量が減少してしまう。
本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、高い照射光量を得ながら、原稿の高さの変動に伴う読取り光量の変動を抑制することができるイメージセンサーユニット及び画像読取装置を提供することを目的とする。
本発明に係るイメージセンサーユニットは、原稿を照明する第１及び第２の照明装置と、原稿からの反射光を結像する結像手段と、前記反射光を電気信号に変換する画素を複数備えたセンサーアレイと、を有するイメージセンサーユニットであって、前記第１及び第２の照明装置は、前記結像手段の両側に互いに対向して配置されており、前記結像手段の有効被写界深度をａとすると、前記結像手段の光軸に沿った各照明装置の光量分布曲線の９０％値幅はいずれもａ以上であり、前記第１の照明装置からの出射光の光軸と前記結像手段の光軸との第１の交点は、前記結像手段の原稿側焦点よりも前記結像手段に近く位置しており、前記第２の照明装置からの出射光の光軸と前記結像手段の光軸との第２の交点は、前記結像手段の原稿側焦点よりも前記結像手段から遠く位置しており、前記第１及び第２の交点と前記原稿側焦点との距離は、いずれもａ／２以下であることを特徴とする。
本発明においては、第１及び第２の交点が原稿側焦点を基準として互いに異なる方向にずれているため、結像手段の光軸に沿った合成光量の変動が抑制される。また、ずれの大きさ及び各照明装置の光量分布曲線が適切に規定されているため、結像手段の有効被写界深度ａの範囲内での光量変動が１０％以内となると共に、合成光量のピーク値は照明装置が１つのときの１８０％以上となる。従って、高い照射光量が得られると共に、原稿の高さの変動に伴う読取り光量の変動が抑制される。
本発明に係るイメージセンサーユニットは、原稿を照明する第１及び第２の照明装置と、原稿からの反射光を結像する結像手段と、前記反射光を電気信号に変換する画素を複数備えたセンサーアレイと、を有するイメージセンサーユニットであって、前記第１及び第２の照明装置は、前記結像手段の両側に互いに対向して配置されており、前記結像手段の有効被写界深度をａとすると、前記結像手段の光軸に沿った各照明装置の光量分布曲線の９０％値幅はいずれもａ以上であり、前記第１の照明装置からの出射光の光軸と前記結像手段の光軸との第１の交点は、前記結像手段の原稿側焦点よりも前記結像手段に近く位置しており、前記第２の照明装置からの出射光の光軸と前記結像手段の光軸との第２の交点は、前記結像手段の原稿側焦点よりも前記結像手段から遠く位置しており、前記第１及び第２の交点と前記原稿側焦点との距離は、いずれもａ／２以下であることを特徴とする。
本発明においては、第１及び第２の交点が原稿側焦点を基準として互いに異なる方向にずれているため、結像手段の光軸に沿った合成光量の変動が抑制される。また、ずれの大きさ及び各照明装置の光量分布曲線が適切に規定されているため、結像手段の有効被写界深度ａの範囲内での光量変動が１０％以内となると共に、合成光量のピーク値は照明装置が１つのときの１８０％以上となる。従って、高い照射光量が得られると共に、原稿の高さの変動に伴う読取り光量の変動が抑制される。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。
図２は、光軸及び照明装置５の光量分布曲線の９０％値幅を示す模式図である。
図３は、原稿支持体１８の表面からの高さｄＬと種々の相対光量との関係を示すグラフである。
図４は、原稿支持体１８の表面からの高さｄＬと１個の照射装置の照射光量を基準としたときの相対光量との関係を示すグラフである。
図５は、本発明の第２の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。
図６は、本発明の第３の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。
図７は、本発明の第４の実施形態に係るフラットベッド型イメージスキャナの外観を示す斜視図である。
図８は、従来のＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。
図９は、従来のＣＩＳユニットを用いた高速のシートフィード型の画像読取装置を示す断面図である。
図１０は、特許文献２に記載の構成（従来技術）を示す模式図である。
図１１は、図１０に示す構成で得られる光量分布曲線を示すグラフである。
図２は、光軸及び照明装置５の光量分布曲線の９０％値幅を示す模式図である。
図３は、原稿支持体１８の表面からの高さｄＬと種々の相対光量との関係を示すグラフである。
図４は、原稿支持体１８の表面からの高さｄＬと１個の照射装置の照射光量を基準としたときの相対光量との関係を示すグラフである。
図５は、本発明の第２の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。
図６は、本発明の第３の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。
図７は、本発明の第４の実施形態に係るフラットベッド型イメージスキャナの外観を示す斜視図である。
図８は、従来のＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。
図９は、従来のＣＩＳユニットを用いた高速のシートフィード型の画像読取装置を示す断面図である。
図１０は、特許文献２に記載の構成（従来技術）を示す模式図である。
図１１は、図１０に示す構成で得られる光量分布曲線を示すグラフである。
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。
（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。本実施形態においては、フレーム１に、原稿を照明する照明装置５及び６が支持されている。フレーム１の下方には、原稿の光学像を電気信号に光電変換する受光部を複数備えたセンサーアレイ３を搭載したセンサー基板４が取り付けられており、フレーム１には、原稿の光学像をセンサーアレイ３上に結像するレンズアレイ（結像手段）２も支持されている。センサーアレイ３はレンズアレイ２のセンサー側焦点に位置している。また、センサー基板４の下方には、センサーアレイ３と外部機器とを接続するコネクタ７が取り付けられている。更に、照明装置５及び６には、ＬＥＤ（図示せず）が光源として設けられている。
照明装置５及び６は互いにレンズアレイ２を挟んで対向して配置されている。また、レンズアレイ２の光軸Ｚ１と照明装置５の光軸Ｚ２の基点５ａとの水平距離ｘ１が、光軸Ｚ１と照明装置６の光軸Ｚ３の基点６ａとの水平距離ｘ２よりも短い。更に、本実施形態では、照明装置５は、その光軸Ｚ２と光軸Ｚ１との交点Ｂが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２に近くなるように配置されている。一方、照明装置６は、その光軸Ｚ３と光軸Ｚ１との交点Ｃが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２から遠くなるように配置されている。
また、焦点Ａと交点Ｂとの距離、及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、互いに実質的に等しくなるように、照明装置５及び６が配置されている。更に、レンズアレイ２の有効被写界深度をａとすると、焦点Ａと交点Ｂとの距離及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、いずれもａ／２以下である。
更に、レンズアレイ２の光軸に沿った照明装置５及び６の光量分布曲線の９０％値幅は、いずれもａ以上である。ここで、図２を参照しながら、光軸及び照明装置５の光量分布曲線の９０％値幅について説明する。
レンズアレイ２の光軸Ｚ１とは、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａとセンサー側焦点Ｄとを結んだ直線をいう。また、照明装置５の光軸Ｚ２とは、照明装置５からの出射光の光軸でもあり、図２に示すように、原稿支持体（図示せず）からの原稿面Ｏの高さを変化させながら出射光を原稿面Ｏに投射したときに、原稿面Ｏと直交する方向への反射光の光量分布曲線Ｓのピーク位置を結んだ線をいう。なお、センサーアレイ３は、センサー側焦点Ｄに配置されている。
また、照明装置５の光量分布曲線の９０％値幅とは、レンズアレイ２の光軸Ｚ１に沿って原稿面Ｏを移動させたときの光軸Ｚ１と原稿面Ｏとの交点（読み取り点）における照明光強度の分布を示す分布曲線Ｉ（Ｚ）において、その照明光強度がピーク値の９０％以上となる原稿面Ｏの移動範囲の幅Ｗをいう。
照明装置６の光軸Ｚ３及び光量分布曲線の９０％値幅についても同様である。
なお、基点５ａ及び５ｂのレンズアレイ２の光軸方向における高さは互いに一致している。
このようなＣＩＳユニットは、原稿を支持する透明な原稿支持体８の下方に取り付けて用いられる。
このように構成された第１の実施形態に係るＣＩＳユニットでは、原稿が焦点Ａ付近に位置する時には、照明装置５及び６からの照明光量は、互いにほぼ等しくなり、これらの総和が原稿に照射される。
この状態から原稿が焦点Ａよりもレンズアレイ２側にずれると、照明装置５からの照明光量が増加すると共に、照明装置６からの照明光量が減少し、これらの総和が原稿に照射される。
一方、原稿が焦点Ａよりもレンズアレイ２から離間する方向にずれると、照明装置５からの照明光量が減少すると共に、照明装置６からの照明光量が増加し、これらの総和が原稿に照射される。
従って、原稿が焦点Ａからレンズアレイ２の光軸Ｚ１に沿ってどちらの方向に移動したとしても、つまり原稿支持体８からの原稿の高さが変動したとしても、照明装置５及び６からの照射光量の変動は互いに相殺され、原稿に照射される合成光量はほとんど変動しない。この結果、本実施形態によれば、画像読取装置の出力画像に発生する濃度変動を軽減することができる。
次に、実際に本願発明者が第１の実施形態と同様の構造のＣＩＳユニットを備えたシートフィード型画像読取装置を作製し、光量分布を測定した結果について説明する。
このシートフィード型画像読取装置においては、レンズアレイ２の有効被写界深度ａを±０．３ｍｍ、紙搬送時の位置変動幅Ｐを０．６ｍｍとし、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａの位置を原稿支持体１８の表面から０．３ｍｍ離れた点とした。
この場合、レンズアレイ２の光軸方向における原稿の位置変動は、原稿側焦点Ａを基準にして最大±０．３ｍｍ発生することになる。よって、この範囲で照明光量分布の変動が小さいことが要求される。
また、光軸Ｚ１と照明装置５内の基点５ａとの距離ｘ１を、光軸Ｚ１と照明装置６内の基点６ａとの距離ｘ２よりも０．３ｍｍ程度小さくした。
図３に、上述のようにして作製したシートフィード型画像読取装置（実施例）及び図８に示す構造を採用したシートフィード型画像読取装置（従来例）の被写界深度特性（照明深度特性）を示す。図３は、原稿支持体１８の表面からの高さｄＬと種々の相対光量との関係を示すグラフである。
従来例の相対的な光量分布曲線（●と実線）では、原稿の位置変動幅Ｐである±０．３ｍｍの範囲内において、約５％の光量変動が発生していた。これに対し、実施例の相対的な光量分布曲線（○と実線）における光量変動は約２％と極めて小さかった。
ここで、実施例の光量分布は、照明装置５による相対的な光量分布と照明装置６による相対光量分布との合成から得られたものである。
なお、図３に示す相対光量は、照明装置５からの照明光の光量の分布、照明装置６からの照明光の光量の分布、実施例で得られる光量分布及び従来例で得られる光量分布について、夫々最大となる光量を基準としたときの相対的な光量である。
図４は、原稿支持体１８の表面からの高さｄＬと１個の照射装置の照射光量を基準としたときの相対光量との関係を示すグラフである。
従来例では、２個の照明装置の焦点位置を一致させているため、それらを合成して得られる光量分布のピーク光量は２．０と大きかったが、光量分布の先鋭性が大きかった。このため、原稿の位置ずれによって急激に光量が変動した。
これに対し、実施例では、ピーク光量（１．９１）は従来例よりも若干小さいものの、光量分布曲線の先鋭性が小さく、レンズアレイ２の被写界深度内における光量変化が著しく低減されていた。つまり、原稿の位置ずれが生じても、光量の変動は小さい。従って、読取光量の誤差も小さくなる。また、ピーク光量が１．９であれば、十分な高速読取りが可能である。
このように、第１の実施形態によれば、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａから交点Ｂ及びＣがずらされているため、なだらかな光量分布曲線が得られる。
また、原稿側焦点Ａと交点Ｂ及びＣとのずれの大きさを、レンズアレイ２の被写界深度をａとしたときに、ａ／２以下とすると共に、照明装置５及び６からの各照射光の光量分布曲線の９０％値幅をａ以上としているため、照明装置５及び６からの各照射光のピーク光量を１とすると、原稿に照射される光のピーク光量は少なくとも１．８となる。従って、十分な光量が得られ、高速の読取りが可能となる。これに対し、ずれの大きさがａ／２を超えているか、又は光量分布曲線の９０％値幅がａ未満であると、照明装置５からの照射光と照明装置６からの照射光とを足し合わせても、十分なピーク光量が得られないことが懸念される。
ずれの大きさは、上述のように、被写界深度をａとしたとき、±ａ／２以内であることが好ましいが、この範囲内で若干変動していても同様の効果を得ることができる。
つまり、第１の実施形態においては、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａから交点Ｂ及びＣがずらされているだけでなく、そのずれの大きさ及び照明装置５及び６からの照射光の光量分布曲線が適切に規定されているため、十分な合成光量を確保しながら、なだらかな光量分布曲線を得ることができる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。なお、図１に示す第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付している。
本実施形態では、センサーアレイ３の表面からの基点５ａの高さｈ１が、センサーアレイ３の表面からの基点６ａの高さｈ２よりも低い。更に、本実施形態でも、照明装置５は、その光軸Ｚ２と光軸Ｚ１との交点Ｂが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２に近くなるように配置され、照明装置６は、その光軸Ｚ３と光軸Ｚ１との交点Ｃが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２から遠くなるように配置されている。
また、本実施形態においても、焦点Ａと交点Ｂとの距離、及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、互いに実質的に等しくなるように、照明装置５及び６が配置されている。更に、レンズアレイ２の有効被写界深度をａとすると、焦点Ａと交点Ｂとの距離及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、いずれもａ／２以下である。
このように構成された第２の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図６は、本発明の第３の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。なお、図１に示す第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付している。
本実施形態では、光軸Ｚ１と基点５ａ及び５ｂとの距離は同一であり、また、センサーアレイ３の表面からの基点５ａ及び５ｂの高さも同一であるが、フレーム１の照明装置５を支持する部分が内側に傾斜しており、フレーム１の照明装置６を支持する部分が外側に傾斜している。このため、第１の実施形態と比較すると、照明装置５及び６が時計の回転方向に回転移動させられ、また、それらからの照明光の光軸Ｚ２及びＺ３も時計の回転方向に回転移動させられている。このため、光軸Ｚ２と光軸Ｚ１とがなす角度と光軸Ｚ３と光軸Ｚ１とがなす角度とが相違している。更に、本実施形態でも、照明装置５は、その光軸Ｚ２と光軸Ｚ１との交点Ｂが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２に近くなるように配置され、照明装置６は、その光軸Ｚ３と光軸Ｚ１との交点Ｃが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２から遠くなるように配置されている。
また、本実施形態においても、焦点Ａと交点Ｂとの距離、及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、互いに実質的に等しくなるように、照明装置５及び６が配置されている。更に、レンズアレイ２の有効被写界深度をａとすると、焦点Ａと交点Ｂとの距離及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、いずれもａ／２以下である。
このように構成された第３の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、第１乃至第３の実施形態のいずれかを用いたフラットベッド型イメージスキャナ（画像読取装置）である。図７は、本発明の第４の実施形態に係るフラットベッド型イメージスキャナの外観を示す斜視図である。
第４の実施形態では、筐体７２の内部にＣＩＳユニット７１が収納され、更に筐体７２内にＣＩＳユニット７１を移動させるための駆動モータ７４及びワイヤ７５が設けられている。筐体７２の上面にはガラス板７６が原稿支持体として貼り付けられている。また、筐体７２の端部には、原稿の圧板７７が開閉可能に取り付けられている。
このように構成された本実施形態では、駆動モータ７４を駆動させてワイヤ７５を機械的に動かすことにより、ＣＩＳユニット７１は読取方向（走査方向）に移動して原稿の画像を読取ることができる。ＣＩＳユニット７１は照明部が一体に組み込まれたセンサーユニットとして構成され、光で照らされた原稿からの反射光はＣＩＳユニット７１中のレンズアレイ（図示せず）によって光電変換素子に集光され、１走査ライン毎に画像情報として出力される。このようにして、シート状の画像情報を読取り出力することが可能となる。
第４の実施形態に係るイメージスキャナでは、ＣＩＳユニット７１が備えられているため、原稿用紙の位置変動や凹凸による影響を受けにくく、安定した画像情報を出力することができる。
本願発明者が、実際に第４の実施形態と同様の構成のイメージスキャナを作製したところ、このイメージスキャナで得られた読取画像の濃度分布は、従来のものと比べて著しく改善されており、原稿に凹凸がある場合にも良好な読取画像が得られた。更に、光量が上がるため、スキャナの読取速度を従来に比べて約２倍に上げても良好な画像が得られた。
次に、特許文献２に記載の構成（従来技術）を採用した場合に得られる光量について説明する。図１０は、特許文献２に記載の構成を示す模式図である。また、図１１は、図１０に示す構成で得られる光量分布曲線を示すグラフである。
この構成では、特許文献２に記載の発明の目的を最もよく達成できるように、照明装置１６ａ及び１６ｂとして、照射光の光量分布曲線の半値幅がレンズアレイ１２の被写界深度ａと一致するものを用いると共に、各照明装置からの照射光の光軸が、レンズアレイ１２の光軸に平行な方向において焦点Ａからａ／２ずつずれるように照明装置１６ａ及び１６ｂの高さを決定した。
そして、このような構成で得られる合成光量分布曲線（図１１中の実線）では、ピーク形状が平坦となり、被写界深度ａにおける原稿上の光量変動ｄＩは約２％に改善されてピーク形状が平坦となり、合成光量分布の平坦化が最もよく実現することができる。
しかし、２系統の光源が用いているにも拘わらず、図１１に示すように、合成光量は光源が１系統のときよりも５％増加しているに過ぎない。従って、特許文献２に記載の発明のように、単に、合成光量分布を平坦化することのみを考慮して光軸同士の照射装置の高さをずらしただけでは、高速読み取りを行うために、原稿上の合成照射光量が不十分となる。
（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。本実施形態においては、フレーム１に、原稿を照明する照明装置５及び６が支持されている。フレーム１の下方には、原稿の光学像を電気信号に光電変換する受光部を複数備えたセンサーアレイ３を搭載したセンサー基板４が取り付けられており、フレーム１には、原稿の光学像をセンサーアレイ３上に結像するレンズアレイ（結像手段）２も支持されている。センサーアレイ３はレンズアレイ２のセンサー側焦点に位置している。また、センサー基板４の下方には、センサーアレイ３と外部機器とを接続するコネクタ７が取り付けられている。更に、照明装置５及び６には、ＬＥＤ（図示せず）が光源として設けられている。
照明装置５及び６は互いにレンズアレイ２を挟んで対向して配置されている。また、レンズアレイ２の光軸Ｚ１と照明装置５の光軸Ｚ２の基点５ａとの水平距離ｘ１が、光軸Ｚ１と照明装置６の光軸Ｚ３の基点６ａとの水平距離ｘ２よりも短い。更に、本実施形態では、照明装置５は、その光軸Ｚ２と光軸Ｚ１との交点Ｂが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２に近くなるように配置されている。一方、照明装置６は、その光軸Ｚ３と光軸Ｚ１との交点Ｃが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２から遠くなるように配置されている。
また、焦点Ａと交点Ｂとの距離、及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、互いに実質的に等しくなるように、照明装置５及び６が配置されている。更に、レンズアレイ２の有効被写界深度をａとすると、焦点Ａと交点Ｂとの距離及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、いずれもａ／２以下である。
更に、レンズアレイ２の光軸に沿った照明装置５及び６の光量分布曲線の９０％値幅は、いずれもａ以上である。ここで、図２を参照しながら、光軸及び照明装置５の光量分布曲線の９０％値幅について説明する。
レンズアレイ２の光軸Ｚ１とは、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａとセンサー側焦点Ｄとを結んだ直線をいう。また、照明装置５の光軸Ｚ２とは、照明装置５からの出射光の光軸でもあり、図２に示すように、原稿支持体（図示せず）からの原稿面Ｏの高さを変化させながら出射光を原稿面Ｏに投射したときに、原稿面Ｏと直交する方向への反射光の光量分布曲線Ｓのピーク位置を結んだ線をいう。なお、センサーアレイ３は、センサー側焦点Ｄに配置されている。
また、照明装置５の光量分布曲線の９０％値幅とは、レンズアレイ２の光軸Ｚ１に沿って原稿面Ｏを移動させたときの光軸Ｚ１と原稿面Ｏとの交点（読み取り点）における照明光強度の分布を示す分布曲線Ｉ（Ｚ）において、その照明光強度がピーク値の９０％以上となる原稿面Ｏの移動範囲の幅Ｗをいう。
照明装置６の光軸Ｚ３及び光量分布曲線の９０％値幅についても同様である。
なお、基点５ａ及び５ｂのレンズアレイ２の光軸方向における高さは互いに一致している。
このようなＣＩＳユニットは、原稿を支持する透明な原稿支持体８の下方に取り付けて用いられる。
このように構成された第１の実施形態に係るＣＩＳユニットでは、原稿が焦点Ａ付近に位置する時には、照明装置５及び６からの照明光量は、互いにほぼ等しくなり、これらの総和が原稿に照射される。
この状態から原稿が焦点Ａよりもレンズアレイ２側にずれると、照明装置５からの照明光量が増加すると共に、照明装置６からの照明光量が減少し、これらの総和が原稿に照射される。
一方、原稿が焦点Ａよりもレンズアレイ２から離間する方向にずれると、照明装置５からの照明光量が減少すると共に、照明装置６からの照明光量が増加し、これらの総和が原稿に照射される。
従って、原稿が焦点Ａからレンズアレイ２の光軸Ｚ１に沿ってどちらの方向に移動したとしても、つまり原稿支持体８からの原稿の高さが変動したとしても、照明装置５及び６からの照射光量の変動は互いに相殺され、原稿に照射される合成光量はほとんど変動しない。この結果、本実施形態によれば、画像読取装置の出力画像に発生する濃度変動を軽減することができる。
次に、実際に本願発明者が第１の実施形態と同様の構造のＣＩＳユニットを備えたシートフィード型画像読取装置を作製し、光量分布を測定した結果について説明する。
このシートフィード型画像読取装置においては、レンズアレイ２の有効被写界深度ａを±０．３ｍｍ、紙搬送時の位置変動幅Ｐを０．６ｍｍとし、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａの位置を原稿支持体１８の表面から０．３ｍｍ離れた点とした。
この場合、レンズアレイ２の光軸方向における原稿の位置変動は、原稿側焦点Ａを基準にして最大±０．３ｍｍ発生することになる。よって、この範囲で照明光量分布の変動が小さいことが要求される。
また、光軸Ｚ１と照明装置５内の基点５ａとの距離ｘ１を、光軸Ｚ１と照明装置６内の基点６ａとの距離ｘ２よりも０．３ｍｍ程度小さくした。
図３に、上述のようにして作製したシートフィード型画像読取装置（実施例）及び図８に示す構造を採用したシートフィード型画像読取装置（従来例）の被写界深度特性（照明深度特性）を示す。図３は、原稿支持体１８の表面からの高さｄＬと種々の相対光量との関係を示すグラフである。
従来例の相対的な光量分布曲線（●と実線）では、原稿の位置変動幅Ｐである±０．３ｍｍの範囲内において、約５％の光量変動が発生していた。これに対し、実施例の相対的な光量分布曲線（○と実線）における光量変動は約２％と極めて小さかった。
ここで、実施例の光量分布は、照明装置５による相対的な光量分布と照明装置６による相対光量分布との合成から得られたものである。
なお、図３に示す相対光量は、照明装置５からの照明光の光量の分布、照明装置６からの照明光の光量の分布、実施例で得られる光量分布及び従来例で得られる光量分布について、夫々最大となる光量を基準としたときの相対的な光量である。
図４は、原稿支持体１８の表面からの高さｄＬと１個の照射装置の照射光量を基準としたときの相対光量との関係を示すグラフである。
従来例では、２個の照明装置の焦点位置を一致させているため、それらを合成して得られる光量分布のピーク光量は２．０と大きかったが、光量分布の先鋭性が大きかった。このため、原稿の位置ずれによって急激に光量が変動した。
これに対し、実施例では、ピーク光量（１．９１）は従来例よりも若干小さいものの、光量分布曲線の先鋭性が小さく、レンズアレイ２の被写界深度内における光量変化が著しく低減されていた。つまり、原稿の位置ずれが生じても、光量の変動は小さい。従って、読取光量の誤差も小さくなる。また、ピーク光量が１．９であれば、十分な高速読取りが可能である。
このように、第１の実施形態によれば、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａから交点Ｂ及びＣがずらされているため、なだらかな光量分布曲線が得られる。
また、原稿側焦点Ａと交点Ｂ及びＣとのずれの大きさを、レンズアレイ２の被写界深度をａとしたときに、ａ／２以下とすると共に、照明装置５及び６からの各照射光の光量分布曲線の９０％値幅をａ以上としているため、照明装置５及び６からの各照射光のピーク光量を１とすると、原稿に照射される光のピーク光量は少なくとも１．８となる。従って、十分な光量が得られ、高速の読取りが可能となる。これに対し、ずれの大きさがａ／２を超えているか、又は光量分布曲線の９０％値幅がａ未満であると、照明装置５からの照射光と照明装置６からの照射光とを足し合わせても、十分なピーク光量が得られないことが懸念される。
ずれの大きさは、上述のように、被写界深度をａとしたとき、±ａ／２以内であることが好ましいが、この範囲内で若干変動していても同様の効果を得ることができる。
つまり、第１の実施形態においては、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａから交点Ｂ及びＣがずらされているだけでなく、そのずれの大きさ及び照明装置５及び６からの照射光の光量分布曲線が適切に規定されているため、十分な合成光量を確保しながら、なだらかな光量分布曲線を得ることができる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。なお、図１に示す第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付している。
本実施形態では、センサーアレイ３の表面からの基点５ａの高さｈ１が、センサーアレイ３の表面からの基点６ａの高さｈ２よりも低い。更に、本実施形態でも、照明装置５は、その光軸Ｚ２と光軸Ｚ１との交点Ｂが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２に近くなるように配置され、照明装置６は、その光軸Ｚ３と光軸Ｚ１との交点Ｃが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２から遠くなるように配置されている。
また、本実施形態においても、焦点Ａと交点Ｂとの距離、及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、互いに実質的に等しくなるように、照明装置５及び６が配置されている。更に、レンズアレイ２の有効被写界深度をａとすると、焦点Ａと交点Ｂとの距離及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、いずれもａ／２以下である。
このように構成された第２の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図６は、本発明の第３の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。なお、図１に示す第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付している。
本実施形態では、光軸Ｚ１と基点５ａ及び５ｂとの距離は同一であり、また、センサーアレイ３の表面からの基点５ａ及び５ｂの高さも同一であるが、フレーム１の照明装置５を支持する部分が内側に傾斜しており、フレーム１の照明装置６を支持する部分が外側に傾斜している。このため、第１の実施形態と比較すると、照明装置５及び６が時計の回転方向に回転移動させられ、また、それらからの照明光の光軸Ｚ２及びＺ３も時計の回転方向に回転移動させられている。このため、光軸Ｚ２と光軸Ｚ１とがなす角度と光軸Ｚ３と光軸Ｚ１とがなす角度とが相違している。更に、本実施形態でも、照明装置５は、その光軸Ｚ２と光軸Ｚ１との交点Ｂが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２に近くなるように配置され、照明装置６は、その光軸Ｚ３と光軸Ｚ１との交点Ｃが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２から遠くなるように配置されている。
また、本実施形態においても、焦点Ａと交点Ｂとの距離、及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、互いに実質的に等しくなるように、照明装置５及び６が配置されている。更に、レンズアレイ２の有効被写界深度をａとすると、焦点Ａと交点Ｂとの距離及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、いずれもａ／２以下である。
このように構成された第３の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、第１乃至第３の実施形態のいずれかを用いたフラットベッド型イメージスキャナ（画像読取装置）である。図７は、本発明の第４の実施形態に係るフラットベッド型イメージスキャナの外観を示す斜視図である。
第４の実施形態では、筐体７２の内部にＣＩＳユニット７１が収納され、更に筐体７２内にＣＩＳユニット７１を移動させるための駆動モータ７４及びワイヤ７５が設けられている。筐体７２の上面にはガラス板７６が原稿支持体として貼り付けられている。また、筐体７２の端部には、原稿の圧板７７が開閉可能に取り付けられている。
このように構成された本実施形態では、駆動モータ７４を駆動させてワイヤ７５を機械的に動かすことにより、ＣＩＳユニット７１は読取方向（走査方向）に移動して原稿の画像を読取ることができる。ＣＩＳユニット７１は照明部が一体に組み込まれたセンサーユニットとして構成され、光で照らされた原稿からの反射光はＣＩＳユニット７１中のレンズアレイ（図示せず）によって光電変換素子に集光され、１走査ライン毎に画像情報として出力される。このようにして、シート状の画像情報を読取り出力することが可能となる。
第４の実施形態に係るイメージスキャナでは、ＣＩＳユニット７１が備えられているため、原稿用紙の位置変動や凹凸による影響を受けにくく、安定した画像情報を出力することができる。
本願発明者が、実際に第４の実施形態と同様の構成のイメージスキャナを作製したところ、このイメージスキャナで得られた読取画像の濃度分布は、従来のものと比べて著しく改善されており、原稿に凹凸がある場合にも良好な読取画像が得られた。更に、光量が上がるため、スキャナの読取速度を従来に比べて約２倍に上げても良好な画像が得られた。
次に、特許文献２に記載の構成（従来技術）を採用した場合に得られる光量について説明する。図１０は、特許文献２に記載の構成を示す模式図である。また、図１１は、図１０に示す構成で得られる光量分布曲線を示すグラフである。
この構成では、特許文献２に記載の発明の目的を最もよく達成できるように、照明装置１６ａ及び１６ｂとして、照射光の光量分布曲線の半値幅がレンズアレイ１２の被写界深度ａと一致するものを用いると共に、各照明装置からの照射光の光軸が、レンズアレイ１２の光軸に平行な方向において焦点Ａからａ／２ずつずれるように照明装置１６ａ及び１６ｂの高さを決定した。
そして、このような構成で得られる合成光量分布曲線（図１１中の実線）では、ピーク形状が平坦となり、被写界深度ａにおける原稿上の光量変動ｄＩは約２％に改善されてピーク形状が平坦となり、合成光量分布の平坦化が最もよく実現することができる。
しかし、２系統の光源が用いているにも拘わらず、図１１に示すように、合成光量は光源が１系統のときよりも５％増加しているに過ぎない。従って、特許文献２に記載の発明のように、単に、合成光量分布を平坦化することのみを考慮して光軸同士の照射装置の高さをずらしただけでは、高速読み取りを行うために、原稿上の合成照射光量が不十分となる。
本発明によれば、高い照射光量を得ることができると共に、原稿の高さの変動に伴う読取り光量の変動を抑制することができる。従って、スキャナ等の画像読取装置における読取速度の高速化に対応することができる。また、被写界深度範囲内で読取画像の濃度分布を低減できる。このため、高速スキャナ等の画像読取装置に対して有用である。
【書類名】明細書
【発明の名称】イメージセンサーユニット及び画像読取装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージスキャナ、ファクシミリ及び複写機等に好適なイメージセンサーユニット及び画像読取装置に関し、特に、原稿面からの反射光を読取るイメージセンサーユニット及び画像読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、イメージスキャナ、ファクシミリ及び複写機等の画像読取装置において、原稿面からの反射光を読取る画像読取手段のひとつとして密着型イメージセンサー（以下ＣＩＳと略す。）が使用されている。
【０００３】
この密着型イメージセンサーは、原稿を照射するための光源を有しており、レンズを通した反射光を受けて、光電変換素子で形成された受光部で反射光を電気画像に変換する。近年、画像読取装置の読取り速度の高速化に伴い、読取り時間を短縮するために、照明光強度を増すことが求められている。そこで、レンズアレイを挟んで２系統の照明装置を対向させて用いて照射光量を増大させる技術が公開されている（例えば、特許文献１（特開２００２−５７８５３号公報））。
【０００４】
密着型イメージセンサーユニット（ＣＩＳユニット）は、原稿を支持する透明な原稿支持体の下方に取り付けられて用いられる。画像読取装置内におけるイメージセンサーユニットの取り付け方式には、主に下記の２通りがある。
【０００５】
（１）画像読取装置にセンサーユニットを固定して、原稿支持体上の原稿を移動させて読取りを行うシートフィード型
【０００６】
（２）画像読取装置の原稿支持体上に原稿を固定して、センサーユニットを移動させて読取りを行うフラットベッド型
【０００７】
ここで、従来のＣＩＳユニットの構成例について説明する。図８は、従来のＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。従来のＣＩＳユニットにおいては、フレーム１１に、原稿を照明するためのＬＥＤを搭載する光源１５ａ及び１５ｂ、並びに照明装置１６ａ及び１６ｂが支持されている。照明装置１６ａ及び１６ｂは、夫々光源１５ａ及び１５ｂからの出射光を取り入れ、原稿読取部の１ラインの長さにわたって照明光量が略均一になるように出射する導光体から構成されている。また、フレーム１１の下方には、原稿の光学像を電気信号に光電変換する受光部を複数備えたライン状のセンサーアレイ１３を搭載したセンサー基板１４が取り付けられており、フレーム１１には、原稿の光学像をセンサーアレイ１３上に結像するレンズアレイ１２も支持されている。また、センサー基板１４の下方には、センサーアレイ１３と外部機器とを接続するコネクタ１７が取り付けられている。このような従来のＣＩＳユニットは、上述のように、原稿支持体１８の下方に取り付けて用いられる。
【０００８】
このＣＩＳユニットでは、原稿を照明する照明装置の光量を増大させるために、光源及び照明装置からなる照明系が２系統設けられており、これらがレンズアレイ１２を挟んで対称な位置に対向するようにして配置されている。また、照明装置１６ａ及び１６ｂの光線射出部に集光機能が設けられており、光の利用効率が高められている。
【０００９】
例えば、レンズアレイ１２の原稿側焦点Ａを、原稿支持体１８の原稿側表面位置よりもわずかに浮かしており、レンズアレイ１２から離れた位置に２系統の照明装置からの光を集光させている。つまり、レンズアレイ１２の被写界深度が深くされている。このような構造とすることにより、シートフィード型の画像読取装置においては、通紙速度の高速化に伴う原稿と原稿支持体間との間の接触摩擦が過大になることを回避することができ、また、フラットベッド型の画像読取装置においては、表面に凹凸のある原稿を容易に読取ることができる。
【００１０】
特許文献１には、光源からの照明光のピーク位置をレンズアレイの原稿側焦点よりわずかに浮かすことにより、原稿用紙が原稿支持体から浮上した場合にも安定した光量で読取りが行われる構成が提案されている。
【００１１】
この対向する２方向から原稿を照射する方法によれば、原稿を照明する光量が増加すると同時に、原稿上の凹凸等の表面状態に対応して発生する影の発生を小さくすることができ、読取り画像の品位が向上する。
【００１２】
しかしながら、このような従来の技術には、以下のような課題がある。
【００１３】
より高速の読取りを可能にするためには、光源からの光利用効率をより向上する必要があり、導光体の光出射部からの光を集光して、光量を増加させることが必要である。そこで、特許文献１においては、照明装置を複数個使用して原稿を照明する光量を増加するにあたり、２つの光源の焦点位置を揃えて光量を増加させている。しかし、この構成では、導光体の集光性を高めた結果、照明光の合成光量分布が先鋭となり、以下のような副作用が生じる。
【００１４】
図９は、従来のＣＩＳユニットを用いた高速のシートフィード型の画像読取装置を示す断面図である。この画像読取装置には、原稿支持体１８と対向するようにして圧板２７が設けられており、原稿支持体１８と圧板２７との間の空間が紙搬送路２８となっている。また、紙搬送路２８を挟むようにして原稿搬送ローラー２５が設けられており、原稿搬送ローラー２５により原稿２６が紙搬送路２８内を搬送される。圧板２７の高さは、紙搬送路２８の中央に原稿側焦点Ａが位置するように設定されている。
【００１５】
このようなＣＩＳユニットを用いた高速のシートフィード型の画像読取装置では、紙搬送路２８を原稿２６が通過する時に、レンズアレイ１２の光軸方向に対して原稿２６の位置が、原稿側焦点Ａを基準として遠近両方向（レンズアレイ１２の光軸方向）で変動する。紙搬送路２８の幅Ｐは原稿２６が揺れてその位置が変動する最大幅を意味している。そして、原稿２６の位置がレンズアレイ１２の光軸方向で変動すると、原稿２６の表面はレンズアレイ１２の光軸に対して垂直であるため、原稿２６の表面上の照明光量が変化してしまう。このため、原稿２６の濃度が均一であっても、読取装置の出力画像には読取り位置の高さの変動に依存した濃度変動が発生しやすい。
【００１６】
また、従来のフラットベッド型の画像読取装置においても、上述のように、一般に、表面に凹凸のある原稿を容易に読取れるように、レンズアレイ１２の原稿側焦点Ａは原稿支持体１８の原稿側表面位置よりも上方に設定されている。このため、原稿の位置がレンズアレイ１２の光軸方向で変動した場合に濃度変動が発生しやすい。
【００１７】
このような濃度変動を抑制するために、レンズの被写界深度範囲内において、照明光の光量変動の許容範囲を１０％以内にすることが求められている。
【００１８】
そこで、特許文献２（特許第２８４８４７７号公報）には、２系統の光源を配置し、各光源の照射位置を受光素子の光軸上において上下方向にずらすことにより、結像手段の被写界深度の範囲内で原稿面の照度がほぼ一定となるようにすることが記載されている。このような構成では、合成光量分布が平坦化され、原稿の位置ずれが生じたとしても、読取り光量の変動が抑制される。
【００１９】
しかしながら、この構成では、光量分布の均一性は向上しているが、合成光量自体は増加しておらず、高速な読取に好適であるとはいえない。
【００２０】
このように、複数の光源を用いた場合、合成光量を大きくすることと、その光量分布を均一にすることとの間には、トレードオフの関係性がある。つまり、均一性を重視すると合成光量分布の先鋭性が減少してピーク光量が減少してしまう。
【００２１】
【特許文献１】 特開２００２−５７８５３号公報
【特許文献２】 特許第２８４８４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、高い照射光量を得ながら、原稿の高さの変動に伴う読取り光量の変動を抑制することができるイメージセンサーユニット及び画像読取装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明に係るイメージセンサーユニットは、原稿を照明する第１及び第２の照明装置と、原稿からの反射光を結像する結像手段と、前記反射光を電気信号に変換する画素を複数備えたセンサーアレイと、を有するイメージセンサーユニットであって、前記第１及び第２の照明装置は、前記結像手段の両側に互いに対向して配置されており、前記結像手段の有効被写界深度をａとすると、前記結像手段の光軸に沿った各照明装置の光量分布曲線の９０％値幅はいずれもａ以上であり、前記第１の照明装置からの出射光の光軸と前記結像手段の光軸との第１の交点は、前記結像手段の原稿側焦点よりも前記結像手段に近く位置しており、前記第２の照明装置からの出射光の光軸と前記結像手段の光軸との第２の交点は、前記結像手段の原稿側焦点よりも前記結像手段から遠く位置しており、前記第１及び第２の交点と前記原稿側焦点との距離は、いずれもａ／２以下であることを特徴とする。
【００２４】
本発明においては、第１及び第２の交点が原稿側焦点を基準として互いに異なる方向にずれているため、結像手段の光軸に沿った合成光量の変動が抑制される。また、ずれの大きさ及び各照明装置の光量分布曲線が適切に規定されているため、結像手段の有効被写界深度ａの範囲内での光量変動が１０％以内となると共に、合成光量のピーク値は照明装置が１つのときの１８０％以上となる。従って、高い照射光量が得られると共に、原稿の高さの変動に伴う読取り光量の変動が抑制される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、高い照射光量を得ることができると共に、原稿の高さの変動に伴う読取り光量の変動を抑制することができる。従って、スキャナ等の画像読取装置における読取速度の高速化に対応することができる。また、被写界深度範囲内で読取画像の濃度分布を低減できる。このため、高速スキャナ等の画像読取装置に対して有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。
【００２７】
（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。本実施形態においては、フレーム１に、原稿を照明する照明装置５及び６が支持されている。フレーム１の下方には、原稿の光学像を電気信号に光電変換する受光部を複数備えたセンサーアレイ３を搭載したセンサー基板４が取り付けられており、フレーム１には、原稿の光学像をセンサーアレイ３上に結像するレンズアレイ（結像手段）２も支持されている。センサーアレイ３はレンズアレイ２のセンサー側焦点に位置している。また、センサー基板４の下方には、センサーアレイ３と外部機器とを接続するコネクタ７が取り付けられている。更に、照明装置５及び６には、ＬＥＤ（図示せず）が光源として設けられている。
【００２８】
照明装置５及び６は互いにレンズアレイ２を挟んで対向して配置されている。また、レンズアレイ２の光軸Ｚ１と照明装置５の光軸Ｚ２の基点５ａとの水平距離ｘ１が、光軸Ｚ１と照明装置６の光軸Ｚ３の基点６ａとの水平距離ｘ２よりも短い。更に、本実施形態では、照明装置５は、その光軸Ｚ２と光軸Ｚ１との交点Ｂが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２に近くなるように配置されている。一方、照明装置６は、その光軸Ｚ３と光軸Ｚ１との交点Ｃが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２から遠くなるように配置されている。
【００２９】
また、焦点Ａと交点Ｂとの距離、及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、互いに実質的に等しくなるように、照明装置５及び６が配置されている。更に、レンズアレイ２の有効被写界深度をａとすると、焦点Ａと交点Ｂとの距離及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、いずれもａ／２以下である。
【００３０】
更に、レンズアレイ２の光軸に沿った照明装置５及び６の光量分布曲線の９０％値幅は、いずれもａ以上である。ここで、図２を参照しながら、光軸及び照明装置５の光量分布曲線の９０％値幅について説明する。
【００３１】
レンズアレイ２の光軸Ｚ１とは、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａとセンサー側焦点Ｄとを結んだ直線をいう。また、照明装置５の光軸Ｚ２とは、照明装置５からの出射光の光軸でもあり、図２に示すように、原稿支持体（図示せず）からの原稿面Ｏの高さを変化させながら出射光を原稿面Ｏに投射したときに、原稿面Ｏと直交する方向への反射光の光量分布曲線Ｓのピーク位置を結んだ線をいう。なお、センサーアレイ３は、センサー側焦点Ｄに配置されている。
【００３２】
また、照明装置５の光量分布曲線の９０％値幅とは、レンズアレイ２の光軸Ｚ１に沿って原稿面Ｏを移動させたときの光軸Ｚ１と原稿面Ｏとの交点（読み取り点）における照明光強度の分布を示す分布曲線Ｉ（Ｚ）において、その照明光強度がピーク値の９０％以上となる原稿面Ｏの移動範囲の幅Ｗをいう。
【００３３】
照明装置６の光軸Ｚ３及び光量分布曲線の９０％値幅についても同様である。
【００３４】
なお、基点５ａ及び５ｂのレンズアレイ２の光軸方向における高さは互いに一致している。
【００３５】
このようなＣＩＳユニットは、原稿を支持する透明な原稿支持体８の下方に取り付けて用いられる。
【００３６】
このように構成された第１の実施形態に係るＣＩＳユニットでは、原稿が焦点Ａ付近に位置する時には、照明装置５及び６からの照明光量は、互いにほぼ等しくなり、これらの総和が原稿に照射される。
【００３７】
この状態から原稿が焦点Ａよりもレンズアレイ２側にずれると、照明装置５からの照明光量が増加すると共に、照明装置６からの照明光量が減少し、これらの総和が原稿に照射される。
【００３８】
一方、原稿が焦点Ａよりもレンズアレイ２から離間する方向にずれると、照明装置５からの照明光量が減少すると共に、照明装置６からの照明光量が増加し、これらの総和が原稿に照射される。
【００３９】
従って、原稿が焦点Ａからレンズアレイ２の光軸Ｚ１に沿ってどちらの方向に移動したとしても、つまり原稿支持体８からの原稿の高さが変動したとしても、照明装置５及び６からの照射光量の変動は互いに相殺され、原稿に照射される合成光量はほとんど変動しない。この結果、本実施形態によれば、画像読取装置の出力画像に発生する濃度変動を軽減することができる。
【００４０】
次に、実際に本願発明者が第１の実施形態と同様の構造のＣＩＳユニットを備えたシートフィード型画像読取装置を作製し、光量分布を測定した結果について説明する。
【００４１】
このシートフィード型画像読取装置においては、レンズアレイ２の有効被写界深度ａを±０．３ｍｍ、紙搬送時の位置変動幅Ｐを０．６ｍｍとし、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａの位置を原稿支持体１８の表面から０．３ｍｍ離れた点とした。
【００４２】
この場合、レンズアレイ２の光軸方向における原稿の位置変動は、原稿側焦点Ａを基準にして最大±０．３ｍｍ発生することになる。よって、この範囲で照明光量分布の変動が小さいことが要求される。
【００４３】
また、光軸Ｚ１と照明装置５内の基点５ａとの距離ｘ１を、光軸Ｚ１と照明装置６内の基点６ａとの距離ｘ２よりも０．３ｍｍ程度小さくした。
【００４４】
図３に、上述のようにして作製したシートフィード型画像読取装置（実施例）及び図８に示す構造を採用したシートフィード型画像読取装置（従来例）の被写界深度特性（照明深度特性）を示す。図３は、原稿支持体１８の表面からの高さｄＬと種々の相対光量との関係を示すグラフである。
【００４５】
従来例の相対的な光量分布曲線（●と実線）では、原稿の位置変動幅Ｐである±０．３ｍｍの範囲内において、約５％の光量変動が発生していた。これに対し、実施例の相対的な光量分布曲線（○と実線）における光量変動は約２％と極めて小さかった。
【００４６】
ここで、実施例の光量分布は、照明装置５による相対的な光量分布と照明装置６による相対光量分布との合成から得られたものである。
【００４７】
なお、図３に示す相対光量は、照明装置５からの照明光の光量の分布、照明装置６からの照明光の光量の分布、実施例で得られる光量分布及び従来例で得られる光量分布について、夫々最大となる光量を基準としたときの相対的な光量である。
【００４８】
図４は、原稿支持体１８の表面からの高さｄＬと１個の照射装置の照射光量を基準としたときの相対光量との関係を示すグラフである。
【００４９】
従来例では、２個の照明装置の焦点位置を一致させているため、それらを合成して得られる光量分布のピーク光量は２．０と大きかったが、光量分布の先鋭性が大きかった。このため、原稿の位置ずれによって急激に光量が変動した。
【００５０】
これに対し、実施例では、ピーク光量（１．９１）は従来例よりも若干小さいものの、光量分布曲線の先鋭性が小さく、レンズアレイ２の被写界深度内における光量変化が著しく低減されていた。つまり、原稿の位置ずれが生じても、光量の変動は小さい。従って、読取光量の誤差も小さくなる。また、ピーク光量が１．９であれば、十分な高速読取りが可能である。
【００５１】
このように、第１の実施形態によれば、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａから交点Ｂ及びＣがずらされているため、なだらかな光量分布曲線が得られる。
【００５２】
また、原稿側焦点Ａと交点Ｂ及びＣとのずれの大きさを、レンズアレイ２の被写界深度をａとしたときに、ａ／２以下とすると共に、照明装置５及び６からの各照射光の光量分布曲線の９０％値幅をａ以上としているため、照明装置５及び６からの各照射光のピーク光量を１とすると、原稿に照射される光のピーク光量は少なくとも１．８となる。従って、十分な光量が得られ、高速の読取りが可能となる。これに対し、ずれの大きさがａ／２を超えているか、又は光量分布曲線の９０％値幅がａ未満であると、照明装置５からの照射光と照明装置６からの照射光とを足し合わせても、十分なピーク光量が得られないことが懸念される。
【００５３】
ずれの大きさは、上述のように、被写界深度をａとしたとき、±ａ／２以内であることが好ましいが、この範囲内で若干変動していても同様の効果を得ることができる。
【００５４】
つまり、第１の実施形態においては、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａから交点Ｂ及びＣがずらされているだけでなく、そのずれの大きさ及び照明装置５及び６からの照射光の光量分布曲線が適切に規定されているため、十分な合成光量を確保しながら、なだらかな光量分布曲線を得ることができる。
【００５５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。なお、図１に示す第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００５６】
本実施形態では、センサーアレイ３の表面からの基点５ａの高さｈ１が、センサーアレイ３の表面からの基点６ａの高さｈ２よりも低い。更に、本実施形態でも、照明装置５は、その光軸Ｚ２と光軸Ｚ１との交点Ｂが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２に近くなるように配置され、照明装置６は、その光軸Ｚ３と光軸Ｚ１との交点Ｃが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２から遠くなるように配置されている。
【００５７】
また、本実施形態においても、焦点Ａと交点Ｂとの距離、及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、互いに実質的に等しくなるように、照明装置５及び６が配置されている。更に、レンズアレイ２の有効被写界深度をａとすると、焦点Ａと交点Ｂとの距離及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、いずれもａ／２以下である。
【００５８】
このように構成された第２の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５９】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図６は、本発明の第３の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。なお、図１に示す第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００６０】
本実施形態では、光軸Ｚ１と基点５ａ及び６ａとの距離は同一であり、また、センサーアレイ３の表面からの基点５ａ及び６ａの高さも同一であるが、フレーム１の照明装置５を支持する部分が内側に傾斜しており、フレーム１の照明装置６を支持する部分が外側に傾斜している。このため、第１の実施形態と比較すると、照明装置５及び６が時計の回転方向に回転移動させられ、また、それらからの照明光の光軸Ｚ２及びＺ３も時計の回転方向に回転移動させられている。このため、光軸Ｚ２と光軸Ｚ１とがなす角度と光軸Ｚ３と光軸Ｚ１とがなす角度とが相違している。更に、本実施形態でも、照明装置５は、その光軸Ｚ２と光軸Ｚ１との交点Ｂが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２に近くなるように配置され、照明装置６は、その光軸Ｚ３と光軸Ｚ１との交点Ｃが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２から遠くなるように配置されている。
【００６１】
また、本実施形態においても、焦点Ａと交点Ｂとの距離、及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、互いに実質的に等しくなるように、照明装置５及び６が配置されている。更に、レンズアレイ２の有効被写界深度をａとすると、焦点Ａと交点Ｂとの距離及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、いずれもａ／２以下である。
【００６２】
このように構成された第３の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６３】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、第１乃至第３の実施形態のいずれかを用いたフラットベッド型イメージスキャナ（画像読取装置）である。図７は、本発明の第４の実施形態に係るフラットベッド型イメージスキャナの外観を示す斜視図である。
【００６４】
第４の実施形態では、筐体７２の内部にＣＩＳユニット７１が収納され、更に筐体７２内にＣＩＳユニット７１を移動させるための駆動モータ７４及びワイヤ７５が設けられている。筐体７２の上面にはガラス板７６が原稿支持体として貼り付けられている。また、筐体７２の端部には、原稿の圧板７７が開閉可能に取り付けられている。
【００６５】
このように構成された本実施形態では、駆動モータ７４を駆動させてワイヤ７５を機械的に動かすことにより、ＣＩＳユニット７１は読取方向（走査方向）に移動して原稿の画像を読取ることができる。ＣＩＳユニット７１は照明部が一体に組み込まれたセンサーユニットとして構成され、光で照らされた原稿からの反射光はＣＩＳユニット７１中のレンズアレイ（図示せず）によって光電変換素子に集光され、１走査ライン毎に画像情報として出力される。このようにして、シート状の画像情報を読取り出力することが可能となる。
【００６６】
第４の実施形態に係るイメージスキャナでは、ＣＩＳユニット７１が備えられているため、原稿用紙の位置変動や凹凸による影響を受けにくく、安定した画像情報を出力することができる。
【００６７】
本願発明者が、実際に第４の実施形態と同様の構成のイメージスキャナを作製したところ、このイメージスキャナで得られた読取画像の濃度分布は、従来のものと比べて著しく改善されており、原稿に凹凸がある場合にも良好な読取画像が得られた。更に、光量が上がるため、スキャナの読取速度を従来に比べて約２倍に上げても良好な画像が得られた。
【００６８】
次に、特許文献２に記載の構成（従来技術）を採用した場合に得られる光量について説明する。図１０は、特許文献２に記載の構成を示す模式図である。また、図１１は、図１０に示す構成で得られる光量分布曲線を示すグラフである。
【００６９】
この構成では、特許文献２に記載の発明の目的を最もよく達成できるように、照明装置１６ａ及び１６ｂとして、照射光の光量分布曲線の半値幅がレンズアレイ１２の被写界深度ａと一致するものを用いると共に、各照明装置からの照射光の光軸が、レンズアレイ１２の光軸に平行な方向において焦点Ａからａ／２ずつずれるように照明装置１６ａ及び１６ｂの高さを決定した。
【００７０】
そして、このような構成で得られる合成光量分布曲線（図１１中の実線）では、ピーク形状が平坦となり、被写界深度ａにおける原稿上の光量変動ｄＩは約２％に改善されてピーク形状が平坦となり、合成光量分布の平坦化が最もよく実現することができる。
【００７１】
しかし、２系統の光源が用いているにも拘わらず、図１１に示すように、合成光量は光源が１系統のときよりも５％増加しているに過ぎない。従って、特許文献２に記載の発明のように、単に、合成光量分布を平坦化することのみを考慮して光軸同士の照射装置の高さをずらしただけでは、高速読み取りを行うために、原稿上の合成照射光量が不十分となる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上詳述したように、本発明によれば、高い照射光量を得ることができると共に、原稿の高さの変動に伴う読取り光量の変動を抑制することができる。従って、スキャナ等の画像読取装置における読取速度の高速化に対応することができる。また、被写界深度範囲内で読取画像の濃度分布を低減できる。このため、高速スキャナ等の画像読取装置に対して有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。
【図２】光軸及び照明装置５の光量分布曲線の９０％値幅を示す模式図である。
【図３】原稿支持体１８の表面からの高さｄＬと種々の相対光量との関係を示すグラフである。
【図４】原稿支持体１８の表面からの高さｄＬと１個の照射装置の照射光量を基準としたときの相対光量との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係るフラットベッド型イメージスキャナの外観を示す斜視図である。
【図８】従来のＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。
【図９】従来のＣＩＳユニットを用いた高速のシートフィード型の画像読取装置を示す断面図である。
【図１０】特許文献２に記載の構成（従来技術）を示す模式図である。
【図１１】図１０に示す構成で得られる光量分布曲線を示すグラフである。
【発明の名称】イメージセンサーユニット及び画像読取装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージスキャナ、ファクシミリ及び複写機等に好適なイメージセンサーユニット及び画像読取装置に関し、特に、原稿面からの反射光を読取るイメージセンサーユニット及び画像読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、イメージスキャナ、ファクシミリ及び複写機等の画像読取装置において、原稿面からの反射光を読取る画像読取手段のひとつとして密着型イメージセンサー（以下ＣＩＳと略す。）が使用されている。
【０００３】
この密着型イメージセンサーは、原稿を照射するための光源を有しており、レンズを通した反射光を受けて、光電変換素子で形成された受光部で反射光を電気画像に変換する。近年、画像読取装置の読取り速度の高速化に伴い、読取り時間を短縮するために、照明光強度を増すことが求められている。そこで、レンズアレイを挟んで２系統の照明装置を対向させて用いて照射光量を増大させる技術が公開されている（例えば、特許文献１（特開２００２−５７８５３号公報））。
【０００４】
密着型イメージセンサーユニット（ＣＩＳユニット）は、原稿を支持する透明な原稿支持体の下方に取り付けられて用いられる。画像読取装置内におけるイメージセンサーユニットの取り付け方式には、主に下記の２通りがある。
【０００５】
（１）画像読取装置にセンサーユニットを固定して、原稿支持体上の原稿を移動させて読取りを行うシートフィード型
【０００６】
（２）画像読取装置の原稿支持体上に原稿を固定して、センサーユニットを移動させて読取りを行うフラットベッド型
【０００７】
ここで、従来のＣＩＳユニットの構成例について説明する。図８は、従来のＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。従来のＣＩＳユニットにおいては、フレーム１１に、原稿を照明するためのＬＥＤを搭載する光源１５ａ及び１５ｂ、並びに照明装置１６ａ及び１６ｂが支持されている。照明装置１６ａ及び１６ｂは、夫々光源１５ａ及び１５ｂからの出射光を取り入れ、原稿読取部の１ラインの長さにわたって照明光量が略均一になるように出射する導光体から構成されている。また、フレーム１１の下方には、原稿の光学像を電気信号に光電変換する受光部を複数備えたライン状のセンサーアレイ１３を搭載したセンサー基板１４が取り付けられており、フレーム１１には、原稿の光学像をセンサーアレイ１３上に結像するレンズアレイ１２も支持されている。また、センサー基板１４の下方には、センサーアレイ１３と外部機器とを接続するコネクタ１７が取り付けられている。このような従来のＣＩＳユニットは、上述のように、原稿支持体１８の下方に取り付けて用いられる。
【０００８】
このＣＩＳユニットでは、原稿を照明する照明装置の光量を増大させるために、光源及び照明装置からなる照明系が２系統設けられており、これらがレンズアレイ１２を挟んで対称な位置に対向するようにして配置されている。また、照明装置１６ａ及び１６ｂの光線射出部に集光機能が設けられており、光の利用効率が高められている。
【０００９】
例えば、レンズアレイ１２の原稿側焦点Ａを、原稿支持体１８の原稿側表面位置よりもわずかに浮かしており、レンズアレイ１２から離れた位置に２系統の照明装置からの光を集光させている。つまり、レンズアレイ１２の被写界深度が深くされている。このような構造とすることにより、シートフィード型の画像読取装置においては、通紙速度の高速化に伴う原稿と原稿支持体間との間の接触摩擦が過大になることを回避することができ、また、フラットベッド型の画像読取装置においては、表面に凹凸のある原稿を容易に読取ることができる。
【００１０】
特許文献１には、光源からの照明光のピーク位置をレンズアレイの原稿側焦点よりわずかに浮かすことにより、原稿用紙が原稿支持体から浮上した場合にも安定した光量で読取りが行われる構成が提案されている。
【００１１】
この対向する２方向から原稿を照射する方法によれば、原稿を照明する光量が増加すると同時に、原稿上の凹凸等の表面状態に対応して発生する影の発生を小さくすることができ、読取り画像の品位が向上する。
【００１２】
しかしながら、このような従来の技術には、以下のような課題がある。
【００１３】
より高速の読取りを可能にするためには、光源からの光利用効率をより向上する必要があり、導光体の光出射部からの光を集光して、光量を増加させることが必要である。そこで、特許文献１においては、照明装置を複数個使用して原稿を照明する光量を増加するにあたり、２つの光源の焦点位置を揃えて光量を増加させている。しかし、この構成では、導光体の集光性を高めた結果、照明光の合成光量分布が先鋭となり、以下のような副作用が生じる。
【００１４】
図９は、従来のＣＩＳユニットを用いた高速のシートフィード型の画像読取装置を示す断面図である。この画像読取装置には、原稿支持体１８と対向するようにして圧板２７が設けられており、原稿支持体１８と圧板２７との間の空間が紙搬送路２８となっている。また、紙搬送路２８を挟むようにして原稿搬送ローラー２５が設けられており、原稿搬送ローラー２５により原稿２６が紙搬送路２８内を搬送される。圧板２７の高さは、紙搬送路２８の中央に原稿側焦点Ａが位置するように設定されている。
【００１５】
このようなＣＩＳユニットを用いた高速のシートフィード型の画像読取装置では、紙搬送路２８を原稿２６が通過する時に、レンズアレイ１２の光軸方向に対して原稿２６の位置が、原稿側焦点Ａを基準として遠近両方向（レンズアレイ１２の光軸方向）で変動する。紙搬送路２８の幅Ｐは原稿２６が揺れてその位置が変動する最大幅を意味している。そして、原稿２６の位置がレンズアレイ１２の光軸方向で変動すると、原稿２６の表面はレンズアレイ１２の光軸に対して垂直であるため、原稿２６の表面上の照明光量が変化してしまう。このため、原稿２６の濃度が均一であっても、読取装置の出力画像には読取り位置の高さの変動に依存した濃度変動が発生しやすい。
【００１６】
また、従来のフラットベッド型の画像読取装置においても、上述のように、一般に、表面に凹凸のある原稿を容易に読取れるように、レンズアレイ１２の原稿側焦点Ａは原稿支持体１８の原稿側表面位置よりも上方に設定されている。このため、原稿の位置がレンズアレイ１２の光軸方向で変動した場合に濃度変動が発生しやすい。
【００１７】
このような濃度変動を抑制するために、レンズの被写界深度範囲内において、照明光の光量変動の許容範囲を１０％以内にすることが求められている。
【００１８】
そこで、特許文献２（特許第２８４８４７７号公報）には、２系統の光源を配置し、各光源の照射位置を受光素子の光軸上において上下方向にずらすことにより、結像手段の被写界深度の範囲内で原稿面の照度がほぼ一定となるようにすることが記載されている。このような構成では、合成光量分布が平坦化され、原稿の位置ずれが生じたとしても、読取り光量の変動が抑制される。
【００１９】
しかしながら、この構成では、光量分布の均一性は向上しているが、合成光量自体は増加しておらず、高速な読取に好適であるとはいえない。
【００２０】
このように、複数の光源を用いた場合、合成光量を大きくすることと、その光量分布を均一にすることとの間には、トレードオフの関係性がある。つまり、均一性を重視すると合成光量分布の先鋭性が減少してピーク光量が減少してしまう。
【００２１】
【特許文献１】 特開２００２−５７８５３号公報
【特許文献２】 特許第２８４８４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、高い照射光量を得ながら、原稿の高さの変動に伴う読取り光量の変動を抑制することができるイメージセンサーユニット及び画像読取装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明に係るイメージセンサーユニットは、原稿を照明する第１及び第２の照明装置と、原稿からの反射光を結像する結像手段と、前記反射光を電気信号に変換する画素を複数備えたセンサーアレイと、を有するイメージセンサーユニットであって、前記第１及び第２の照明装置は、前記結像手段の両側に互いに対向して配置されており、前記結像手段の有効被写界深度をａとすると、前記結像手段の光軸に沿った各照明装置の光量分布曲線の９０％値幅はいずれもａ以上であり、前記第１の照明装置からの出射光の光軸と前記結像手段の光軸との第１の交点は、前記結像手段の原稿側焦点よりも前記結像手段に近く位置しており、前記第２の照明装置からの出射光の光軸と前記結像手段の光軸との第２の交点は、前記結像手段の原稿側焦点よりも前記結像手段から遠く位置しており、前記第１及び第２の交点と前記原稿側焦点との距離は、いずれもａ／２以下であることを特徴とする。
【００２４】
本発明においては、第１及び第２の交点が原稿側焦点を基準として互いに異なる方向にずれているため、結像手段の光軸に沿った合成光量の変動が抑制される。また、ずれの大きさ及び各照明装置の光量分布曲線が適切に規定されているため、結像手段の有効被写界深度ａの範囲内での光量変動が１０％以内となると共に、合成光量のピーク値は照明装置が１つのときの１８０％以上となる。従って、高い照射光量が得られると共に、原稿の高さの変動に伴う読取り光量の変動が抑制される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、高い照射光量を得ることができると共に、原稿の高さの変動に伴う読取り光量の変動を抑制することができる。従って、スキャナ等の画像読取装置における読取速度の高速化に対応することができる。また、被写界深度範囲内で読取画像の濃度分布を低減できる。このため、高速スキャナ等の画像読取装置に対して有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。
【００２７】
（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。本実施形態においては、フレーム１に、原稿を照明する照明装置５及び６が支持されている。フレーム１の下方には、原稿の光学像を電気信号に光電変換する受光部を複数備えたセンサーアレイ３を搭載したセンサー基板４が取り付けられており、フレーム１には、原稿の光学像をセンサーアレイ３上に結像するレンズアレイ（結像手段）２も支持されている。センサーアレイ３はレンズアレイ２のセンサー側焦点に位置している。また、センサー基板４の下方には、センサーアレイ３と外部機器とを接続するコネクタ７が取り付けられている。更に、照明装置５及び６には、ＬＥＤ（図示せず）が光源として設けられている。
【００２８】
照明装置５及び６は互いにレンズアレイ２を挟んで対向して配置されている。また、レンズアレイ２の光軸Ｚ１と照明装置５の光軸Ｚ２の基点５ａとの水平距離ｘ１が、光軸Ｚ１と照明装置６の光軸Ｚ３の基点６ａとの水平距離ｘ２よりも短い。更に、本実施形態では、照明装置５は、その光軸Ｚ２と光軸Ｚ１との交点Ｂが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２に近くなるように配置されている。一方、照明装置６は、その光軸Ｚ３と光軸Ｚ１との交点Ｃが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２から遠くなるように配置されている。
【００２９】
また、焦点Ａと交点Ｂとの距離、及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、互いに実質的に等しくなるように、照明装置５及び６が配置されている。更に、レンズアレイ２の有効被写界深度をａとすると、焦点Ａと交点Ｂとの距離及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、いずれもａ／２以下である。
【００３０】
更に、レンズアレイ２の光軸に沿った照明装置５及び６の光量分布曲線の９０％値幅は、いずれもａ以上である。ここで、図２を参照しながら、光軸及び照明装置５の光量分布曲線の９０％値幅について説明する。
【００３１】
レンズアレイ２の光軸Ｚ１とは、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａとセンサー側焦点Ｄとを結んだ直線をいう。また、照明装置５の光軸Ｚ２とは、照明装置５からの出射光の光軸でもあり、図２に示すように、原稿支持体（図示せず）からの原稿面Ｏの高さを変化させながら出射光を原稿面Ｏに投射したときに、原稿面Ｏと直交する方向への反射光の光量分布曲線Ｓのピーク位置を結んだ線をいう。なお、センサーアレイ３は、センサー側焦点Ｄに配置されている。
【００３２】
また、照明装置５の光量分布曲線の９０％値幅とは、レンズアレイ２の光軸Ｚ１に沿って原稿面Ｏを移動させたときの光軸Ｚ１と原稿面Ｏとの交点（読み取り点）における照明光強度の分布を示す分布曲線Ｉ（Ｚ）において、その照明光強度がピーク値の９０％以上となる原稿面Ｏの移動範囲の幅Ｗをいう。
【００３３】
照明装置６の光軸Ｚ３及び光量分布曲線の９０％値幅についても同様である。
【００３４】
なお、基点５ａ及び５ｂのレンズアレイ２の光軸方向における高さは互いに一致している。
【００３５】
このようなＣＩＳユニットは、原稿を支持する透明な原稿支持体８の下方に取り付けて用いられる。
【００３６】
このように構成された第１の実施形態に係るＣＩＳユニットでは、原稿が焦点Ａ付近に位置する時には、照明装置５及び６からの照明光量は、互いにほぼ等しくなり、これらの総和が原稿に照射される。
【００３７】
この状態から原稿が焦点Ａよりもレンズアレイ２側にずれると、照明装置５からの照明光量が増加すると共に、照明装置６からの照明光量が減少し、これらの総和が原稿に照射される。
【００３８】
一方、原稿が焦点Ａよりもレンズアレイ２から離間する方向にずれると、照明装置５からの照明光量が減少すると共に、照明装置６からの照明光量が増加し、これらの総和が原稿に照射される。
【００３９】
従って、原稿が焦点Ａからレンズアレイ２の光軸Ｚ１に沿ってどちらの方向に移動したとしても、つまり原稿支持体８からの原稿の高さが変動したとしても、照明装置５及び６からの照射光量の変動は互いに相殺され、原稿に照射される合成光量はほとんど変動しない。この結果、本実施形態によれば、画像読取装置の出力画像に発生する濃度変動を軽減することができる。
【００４０】
次に、実際に本願発明者が第１の実施形態と同様の構造のＣＩＳユニットを備えたシートフィード型画像読取装置を作製し、光量分布を測定した結果について説明する。
【００４１】
このシートフィード型画像読取装置においては、レンズアレイ２の有効被写界深度ａを±０．３ｍｍ、紙搬送時の位置変動幅Ｐを０．６ｍｍとし、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａの位置を原稿支持体１８の表面から０．３ｍｍ離れた点とした。
【００４２】
この場合、レンズアレイ２の光軸方向における原稿の位置変動は、原稿側焦点Ａを基準にして最大±０．３ｍｍ発生することになる。よって、この範囲で照明光量分布の変動が小さいことが要求される。
【００４３】
また、光軸Ｚ１と照明装置５内の基点５ａとの距離ｘ１を、光軸Ｚ１と照明装置６内の基点６ａとの距離ｘ２よりも０．３ｍｍ程度小さくした。
【００４４】
図３に、上述のようにして作製したシートフィード型画像読取装置（実施例）及び図８に示す構造を採用したシートフィード型画像読取装置（従来例）の被写界深度特性（照明深度特性）を示す。図３は、原稿支持体１８の表面からの高さｄＬと種々の相対光量との関係を示すグラフである。
【００４５】
従来例の相対的な光量分布曲線（●と実線）では、原稿の位置変動幅Ｐである±０．３ｍｍの範囲内において、約５％の光量変動が発生していた。これに対し、実施例の相対的な光量分布曲線（○と実線）における光量変動は約２％と極めて小さかった。
【００４６】
ここで、実施例の光量分布は、照明装置５による相対的な光量分布と照明装置６による相対光量分布との合成から得られたものである。
【００４７】
なお、図３に示す相対光量は、照明装置５からの照明光の光量の分布、照明装置６からの照明光の光量の分布、実施例で得られる光量分布及び従来例で得られる光量分布について、夫々最大となる光量を基準としたときの相対的な光量である。
【００４８】
図４は、原稿支持体１８の表面からの高さｄＬと１個の照射装置の照射光量を基準としたときの相対光量との関係を示すグラフである。
【００４９】
従来例では、２個の照明装置の焦点位置を一致させているため、それらを合成して得られる光量分布のピーク光量は２．０と大きかったが、光量分布の先鋭性が大きかった。このため、原稿の位置ずれによって急激に光量が変動した。
【００５０】
これに対し、実施例では、ピーク光量（１．９１）は従来例よりも若干小さいものの、光量分布曲線の先鋭性が小さく、レンズアレイ２の被写界深度内における光量変化が著しく低減されていた。つまり、原稿の位置ずれが生じても、光量の変動は小さい。従って、読取光量の誤差も小さくなる。また、ピーク光量が１．９であれば、十分な高速読取りが可能である。
【００５１】
このように、第１の実施形態によれば、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａから交点Ｂ及びＣがずらされているため、なだらかな光量分布曲線が得られる。
【００５２】
また、原稿側焦点Ａと交点Ｂ及びＣとのずれの大きさを、レンズアレイ２の被写界深度をａとしたときに、ａ／２以下とすると共に、照明装置５及び６からの各照射光の光量分布曲線の９０％値幅をａ以上としているため、照明装置５及び６からの各照射光のピーク光量を１とすると、原稿に照射される光のピーク光量は少なくとも１．８となる。従って、十分な光量が得られ、高速の読取りが可能となる。これに対し、ずれの大きさがａ／２を超えているか、又は光量分布曲線の９０％値幅がａ未満であると、照明装置５からの照射光と照明装置６からの照射光とを足し合わせても、十分なピーク光量が得られないことが懸念される。
【００５３】
ずれの大きさは、上述のように、被写界深度をａとしたとき、±ａ／２以内であることが好ましいが、この範囲内で若干変動していても同様の効果を得ることができる。
【００５４】
つまり、第１の実施形態においては、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａから交点Ｂ及びＣがずらされているだけでなく、そのずれの大きさ及び照明装置５及び６からの照射光の光量分布曲線が適切に規定されているため、十分な合成光量を確保しながら、なだらかな光量分布曲線を得ることができる。
【００５５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。なお、図１に示す第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００５６】
本実施形態では、センサーアレイ３の表面からの基点５ａの高さｈ１が、センサーアレイ３の表面からの基点６ａの高さｈ２よりも低い。更に、本実施形態でも、照明装置５は、その光軸Ｚ２と光軸Ｚ１との交点Ｂが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２に近くなるように配置され、照明装置６は、その光軸Ｚ３と光軸Ｚ１との交点Ｃが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２から遠くなるように配置されている。
【００５７】
また、本実施形態においても、焦点Ａと交点Ｂとの距離、及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、互いに実質的に等しくなるように、照明装置５及び６が配置されている。更に、レンズアレイ２の有効被写界深度をａとすると、焦点Ａと交点Ｂとの距離及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、いずれもａ／２以下である。
【００５８】
このように構成された第２の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５９】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図６は、本発明の第３の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。なお、図１に示す第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００６０】
本実施形態では、光軸Ｚ１と基点５ａ及び６ａとの距離は同一であり、また、センサーアレイ３の表面からの基点５ａ及び６ａの高さも同一であるが、フレーム１の照明装置５を支持する部分が内側に傾斜しており、フレーム１の照明装置６を支持する部分が外側に傾斜している。このため、第１の実施形態と比較すると、照明装置５及び６が時計の回転方向に回転移動させられ、また、それらからの照明光の光軸Ｚ２及びＺ３も時計の回転方向に回転移動させられている。このため、光軸Ｚ２と光軸Ｚ１とがなす角度と光軸Ｚ３と光軸Ｚ１とがなす角度とが相違している。更に、本実施形態でも、照明装置５は、その光軸Ｚ２と光軸Ｚ１との交点Ｂが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２に近くなるように配置され、照明装置６は、その光軸Ｚ３と光軸Ｚ１との交点Ｃが、レンズアレイ２の原稿側焦点Ａよりレンズアレイ２から遠くなるように配置されている。
【００６１】
また、本実施形態においても、焦点Ａと交点Ｂとの距離、及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、互いに実質的に等しくなるように、照明装置５及び６が配置されている。更に、レンズアレイ２の有効被写界深度をａとすると、焦点Ａと交点Ｂとの距離及び焦点Ａと交点Ｃとの距離は、いずれもａ／２以下である。
【００６２】
このように構成された第３の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６３】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、第１乃至第３の実施形態のいずれかを用いたフラットベッド型イメージスキャナ（画像読取装置）である。図７は、本発明の第４の実施形態に係るフラットベッド型イメージスキャナの外観を示す斜視図である。
【００６４】
第４の実施形態では、筐体７２の内部にＣＩＳユニット７１が収納され、更に筐体７２内にＣＩＳユニット７１を移動させるための駆動モータ７４及びワイヤ７５が設けられている。筐体７２の上面にはガラス板７６が原稿支持体として貼り付けられている。また、筐体７２の端部には、原稿の圧板７７が開閉可能に取り付けられている。
【００６５】
このように構成された本実施形態では、駆動モータ７４を駆動させてワイヤ７５を機械的に動かすことにより、ＣＩＳユニット７１は読取方向（走査方向）に移動して原稿の画像を読取ることができる。ＣＩＳユニット７１は照明部が一体に組み込まれたセンサーユニットとして構成され、光で照らされた原稿からの反射光はＣＩＳユニット７１中のレンズアレイ（図示せず）によって光電変換素子に集光され、１走査ライン毎に画像情報として出力される。このようにして、シート状の画像情報を読取り出力することが可能となる。
【００６６】
第４の実施形態に係るイメージスキャナでは、ＣＩＳユニット７１が備えられているため、原稿用紙の位置変動や凹凸による影響を受けにくく、安定した画像情報を出力することができる。
【００６７】
本願発明者が、実際に第４の実施形態と同様の構成のイメージスキャナを作製したところ、このイメージスキャナで得られた読取画像の濃度分布は、従来のものと比べて著しく改善されており、原稿に凹凸がある場合にも良好な読取画像が得られた。更に、光量が上がるため、スキャナの読取速度を従来に比べて約２倍に上げても良好な画像が得られた。
【００６８】
次に、特許文献２に記載の構成（従来技術）を採用した場合に得られる光量について説明する。図１０は、特許文献２に記載の構成を示す模式図である。また、図１１は、図１０に示す構成で得られる光量分布曲線を示すグラフである。
【００６９】
この構成では、特許文献２に記載の発明の目的を最もよく達成できるように、照明装置１６ａ及び１６ｂとして、照射光の光量分布曲線の半値幅がレンズアレイ１２の被写界深度ａと一致するものを用いると共に、各照明装置からの照射光の光軸が、レンズアレイ１２の光軸に平行な方向において焦点Ａからａ／２ずつずれるように照明装置１６ａ及び１６ｂの高さを決定した。
【００７０】
そして、このような構成で得られる合成光量分布曲線（図１１中の実線）では、ピーク形状が平坦となり、被写界深度ａにおける原稿上の光量変動ｄＩは約２％に改善されてピーク形状が平坦となり、合成光量分布の平坦化が最もよく実現することができる。
【００７１】
しかし、２系統の光源が用いているにも拘わらず、図１１に示すように、合成光量は光源が１系統のときよりも５％増加しているに過ぎない。従って、特許文献２に記載の発明のように、単に、合成光量分布を平坦化することのみを考慮して光軸同士の照射装置の高さをずらしただけでは、高速読み取りを行うために、原稿上の合成照射光量が不十分となる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上詳述したように、本発明によれば、高い照射光量を得ることができると共に、原稿の高さの変動に伴う読取り光量の変動を抑制することができる。従って、スキャナ等の画像読取装置における読取速度の高速化に対応することができる。また、被写界深度範囲内で読取画像の濃度分布を低減できる。このため、高速スキャナ等の画像読取装置に対して有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。
【図２】光軸及び照明装置５の光量分布曲線の９０％値幅を示す模式図である。
【図３】原稿支持体１８の表面からの高さｄＬと種々の相対光量との関係を示すグラフである。
【図４】原稿支持体１８の表面からの高さｄＬと１個の照射装置の照射光量を基準としたときの相対光量との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係るフラットベッド型イメージスキャナの外観を示す斜視図である。
【図８】従来のＣＩＳユニットの構成を示す断面図である。
【図９】従来のＣＩＳユニットを用いた高速のシートフィード型の画像読取装置を示す断面図である。
【図１０】特許文献２に記載の構成（従来技術）を示す模式図である。
【図１１】図１０に示す構成で得られる光量分布曲線を示すグラフである。
本発明に係るイメージセンサーユニットは、原稿を照明する第１及び第２の照明装置と、前記原稿からの反射光を結像する結像手段と、前記反射光を電気信号に変換する複数の画素がライン状に配置されたセンサーアレイと、を有するイメージセンサーユニットであって、前記第１及び第２の照明装置の各々は、前記複数の画素が構成するライン状の原稿読取部の１ラインの長さにわたって照明光量が略均一な光を出射する導光体を有すると共に、前記結像手段の両側に互いに対向して配置されており、前記結像手段の有効被写界深度をａとすると、前記結像手段の光軸に沿った各照明装置の光量分布曲線の９０％値幅はいずれもａ以上であり、前記第１の照明装置からの出射光の光軸と前記結像手段の光軸との第１の交点は、前記結像手段の原稿側焦点よりも前記結像手段に近く位置しており、前記第２の照明装置からの出射光の光軸と前記結像手段の光軸との第２の交点は、前記結像手段の原稿側焦点よりも前記結像手段から遠く位置しており、前記第１及び第２の交点と前記原稿側焦点との距離は、いずれもａ／２以下であることを特徴とする。
Claims (10)
- 原稿を照明する第１及び第２の照明装置と、
原稿からの反射光を結像する結像手段と、
前記反射光を電気信号に変換する画素を複数備えたセンサーアレイと、
を有するイメージセンサーユニットであって、
前記第１及び第２の照明装置は、前記結像手段の両側に互いに対向して配置されており、
前記結像手段の有効被写界深度をａとすると、前記結像手段の光軸に沿った各照明装置の光量分布曲線の９０％値幅はいずれもａ以上であり、
前記第１の照明装置からの出射光の光軸と前記結像手段の光軸との第１の交点は、前記結像手段の原稿側焦点よりも前記結像手段に近く位置しており、
前記第２の照明装置からの出射光の光軸と前記結像手段の光軸との第２の交点は、前記結像手段の原稿側焦点よりも前記結像手段から遠く位置しており、
前記第１及び第２の交点と前記原稿側焦点との距離は、いずれもａ／２以下であることを特徴とするイメージセンサーユニット。 - 前記結像手段の光軸に垂直な方向における前記第１及び第２の照明装置と前記結像手段との距離が相違していることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサーユニット。
- 前記結像手段の光軸に平行な方向における前記第１及び第２の照明装置の位置が相違していることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサーユニット。
- 前記第１及び第２の照明装置からの照射光の光軸と前記結像手段の光軸とがなす角度が相違していることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサーユニット。
- 前記第１及び第２の交点と前記原稿側焦点との距離は、実質的に等しいことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサーユニット。
- 原稿を照明する第１及び第２の照明装置と、
原稿からの反射光を結像する結像手段と、
前記反射光を電気信号に変換する画素を複数備えたセンサーアレイと、
を有するイメージセンサーユニットを備えた画像読取装置であって、
前記第１及び第２の照明装置は、前記結像手段の両側に互いに対向して配置されており、
前記結像手段の有効被写界深度をａとすると、前記結像手段の光軸に沿った各照明装置の光量分布曲線の９０％値幅はいずれもａ以上であり、
前記第１の照明装置からの出射光の光軸と前記結像手段の光軸との第１の交点は、前記結像手段の原稿側焦点よりも前記結像手段に近く位置しており、
前記第２の照明装置からの出射光の光軸と前記結像手段の光軸との第２の交点は、前記結像手段の原稿側焦点よりも前記結像手段から遠く位置しており、
前記第１及び第２の交点と前記原稿側焦点との距離は、いずれもａ／２以下であることを特徴とする画像読取装置。 - 前記結像手段の光軸に垂直な方向における前記第１及び第２の照明装置と前記結像手段との距離が相違していることを特徴とする請求項６に記載の画像読取装置。
- 前記結像手段の光軸に平行な方向における前記第１及び第２の照明装置の位置が相違していることを特徴とする請求項６に記載の画像読取装置。
- 前記第１及び第２の照明装置からの照射光の光軸と前記結像手段の光軸とがなす角度が相違していることを特徴とする請求項６に記載の画像読取装置。
- 前記第１及び第２の交点と前記原稿側焦点との距離は、実質的に等しいことを特徴とする請求項６に記載の画像読取装置。
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