JP6162315B1 - イメージセンサユニットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズの表面や内部に光学的不連続部があるレンズを含む正立等倍レンズアレイをイメージセンサユニットに用いた場合であっても、光学性能が劣化するのを防止できるイメージセンサユニットの製造方法を提供する。【解決手段】原稿に主走査方向に沿って光を照射するライン状光源１４と、複数のロッドレンズ３０が主走査方向に配列され、原稿からの反射光を集光するロッドレンズアレイ３１と、ロッドレンズアレイ３１により集光された光を受光するラインイメージセンサ１５とを備えるイメージセンサユニット１０の製造方法である。ロッドレンズアレイ３１の表面及び／又は内部に光学的不連続部を有するロッドレンズ３０が含まれている場合、該光学的不連続部が原稿側に位置しないようにロッドレンズアレイ３１を配置する。【選択図】図１８

Description

本発明は、主に画像読取装置に用いられるイメージセンサユニットの製造方法に関する。

従来、スキャナ等の画像読取装置として、正立等倍光学系を用いた装置が知られている。正立等倍光学系を用いた場合、縮小結像光学系の場合よりもイメージセンサユニットをコンパクトにすることができる。正立等倍光学系のイメージセンサユニットは、主だった部品としてライン状光源、正立等倍レンズアレイ、ラインイメージセンサ、及びこれらを所定の位置に固定する筐体とから構成される。

正立等倍光学系を用いた場合、原稿と正立等倍レンズアレイ間の距離と、正立等倍レンズアレイとラインイメージセンサ間の距離とが同じになった場合に最良の光学性能となるよう設計されている。両者が同じでないと、像がぼけるため光学性能が悪くなる。従って、原稿が平面であることを考慮し、正立等倍レンズアレイ及びラインイメージセンサも原稿に対して平行になるように直線状に筐体に組み込まれる。

正立等倍光学系としては、中心部の屈折率が高くなるように屈折率分布を形成した円柱状のガラスロッドからなる複数のロッドレンズを主走査方向に沿って多数配列のうえ一体化されたロッドレンズアレイの形態であるセルフォック・レンズ・アレイ（以降ＳＬＡ、セルフォックは日本板硝子株式会社の登録商標）をはじめとして、樹脂製ロッドの内部に同じように屈折率分布を形成させた複数のロッドレンズを多数配列のうえ一体化された樹脂製ロッドレンズアレイや、板状の誘電体基板の表面に多数の凸状のレンズを形成させたレンズアレイプレートやその積層体などが知られている。

中でもＳＬＡは上記用途に広く使用され、ガラス材質ゆえに高耐久性は勿論のこと、その光学性能も他の光学系に比して非常に高い（例えば特許文献１参照）。また、樹脂製ロッドレンズアレイも安価なことから数多く使用されている。

特開平１１−６４６０５号公報

ところで、スキャナや画像読取用途で使用される光学系は非常に高い解像性能とコントラスト性能が要求される。従ってレンズの表面や内部の欠陥や不具合の有無についても、要求性能や品質に応じて高い水準が求められている。表面や内部に、カケ（欠け）やワレ（割れ）、クラック、キズ（傷）のような溝状の凹部や欠損等による光学的不連続部等がある光学系においては、その界面や内部で意図しない散乱や反射、屈折等の作用によりフレアのような設計外の現象が生じ、光学系の性能が著しく低下する原因となるからである。またそのような光学系が装着されたイメージセンサユニットを用いて画像読取装置等を製造すると、読取画像に白筋が現れたり、フレアの影響によりコントラストが低下するなどの光学性能に悪影響が出る虞があることが知られている。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、レンズの表面や内部に光学的不連続部があるレンズを含む正立等倍レンズアレイをイメージセンサユニットに用いた場合であっても、光学性能が劣化するのを防止できるイメージセンサユニットの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のイメージセンサユニットの製造方法は、原稿に主走査方向に沿って光を照射するライン状光源と、複数の単レンズが主走査方向に配列され、原稿からの反射光を集光する正立等倍レンズアレイと、正立等倍レンズアレイにより集光された光を受光するラインイメージセンサとを備えるイメージセンサユニットの製造方法である。この製造方法においては、正立等倍レンズアレイの表面及び／又は内部に光学的不連続部を有する単レンズが含まれている場合、単レンズの原稿側端面からラインイメージセンサ方向であってライン状光源から遠ざかる方向に延長する該光学的不連続部の界面が、原稿側に位置しないように正立等倍レンズアレイを配置する。

ここで、ライン状光源の主走査方向とはライン状光源の長手方向であり、ライン状光源は、その長手方向に沿って略均一にライン状に光（照明光）を原稿に照射するものである。正立等倍レンズアレイの主走査方向とは、正立等倍レンズアレイの長手方向であり、正立等倍レンズアレイは、ライン状光源によって照射された原稿からの反射光を、ラインイメージセンサに、正立等倍系で集光するものである。

このような態様によると、正立等倍レンズアレイに光学的不連続部があった場合であっても、その光学的不連続部に起因する光学性能の低下を防止でき、画像処理装置に用いた場合に、良好な品質の読取画像を得ることができるイメージセンサユニットを提供することができる。

また、このような態様によれば、正立等倍レンズアレイに光学的不連続部であるクラック、カケ、キズ等の品質上の欠陥に属する対象がある場合でも、光学性能を低下させずにイメージセンサユニットや画像読取装置を製造することができるため、それらの欠陥に属するために不良品として処分されていた正立等倍レンズアレイやイメージセンサユニットを再生させたり、救済することができるので、実質的な製造歩留が向上し製造コストの低減を図ることができる。

正立等倍レンズアレイの表面及び／又は内部に光学的不連続部を有する単レンズが含まれている場合、該光学的不連続部がラインイメージセンサ側に位置するように正立等倍レンズアレイを配置してもよい。

光学的不連続部とは、光路中にそれらがあると光線が意図せぬ散乱、屈折、反射や減衰などを受ける部位であり、凹凸や欠損を伴うこともあるものであり、光学性能に悪影響を及ぼすものである。光学的不連続部は、カケ、ワレ、クラック、カン、スナアト、脈理、ピットおよびキズのうち少なくとも一つであってよい。多くの製造現場ではこのような悪影響をもたらす光学的不連続部を有する正立等倍レンズアレイは、一定の規格でもって検査工程で排除されるシステムとなっている。レンズ表面などもレンズ媒質と空気等との不連続な界面に相当するが、意図せぬ屈折や反射等をもたらすものではなく、界面での屈折に基づいて、設計上期待される光学性能を生じさせるものであるので、本明細書においては光学的不連続部には属さないとする。

正立等倍レンズアレイは、複数のロッドレンズを備えるロッドレンズアレイであってもよい。複数のロッドレンズは、主走査方向に一列に配列されてもよい。

光学的不連続部の界面の方向角は、２０°未満であってもよい。後述するように、光学的不連続部の界面の方向角が２０°未満となる場合に、該光学的不連続部に起因する光学性能の低下が生じやすい。方向角が２０°未満となる光学的不連続部の界面が原稿側に位置しないようにすることで、光学性能の低下を好適に防止できる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現方法、装置などの間で変更等したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、レンズの表面や内部に光学的不連続部があるレンズを含む正立等倍レンズアレイをイメージセンサユニットに用いた場合であっても、光学性能が劣化するのを防止できるイメージセンサユニットの製造方法を提供できる。

本発明の実施の形態に係るイメージセンサユニットを用いた画像読取装置を説明するための図である。 図２（ａ）及び（ｂ）は、光学的不連続部としてカケを含むロッドレンズの概略図である。 図３（ａ）及び（ｂ）は、光学的不連続部としてキズを含むロッドレンズの概略図である。 シミュレーションに供したロッドレンズアレイの概略図である。 シミュレーションに供したイメージセンサと光線の光路の例を説明するための概略断面図である。 シミュレーションに供するロッドレンズが含む光学的不連続部の界面の位置と方向を説明するための概略断面図である。 シミュレーションに供するロッドレンズを原稿側から見た概略平面図であり、（i）及び（ii）に属する界面の位置と方向を説明するための図である。 シミュレーションに供するロッドレンズをラインイメージセンサ側から見た概略平面図であり、（iii）及び（iv）に属する界面の位置と方向を説明するための図である。 界面の方向角θが変化したときの光強度比の変化を表した図である。 図１０（ａ）〜（ｃ）は、図９のシミュレーションを行うためにモデルとしたロッドレンズを説明するための図である。 界面の位置Ｘが変化したときの光強度比の変化を表した図である。 図１２（ａ）〜（ｃ）は、図１１のシミュレーションを行うためにモデルとしたロッドレンズを説明するための図である。 界面の深さｄが変化したときの光強度比の変化を表した図である。 図１４（ａ）〜（ｃ）は、図１３のシミュレーションを行うためにモデルとしたロッドレンズを説明するための図である。 界面の幅ｗが変化したときの光強度比の変化を表した図である。 図１６（ａ）〜（ｃ）は、図１５のシミュレーションを行うためにモデルとしたロッドレンズを説明するための図である。 図６で示される（ii）に属する光学的不連続部の有する界面を含むロッドレンズアレイによる光線の光路を説明するための概略断面図である。 図６で示される（iii）に属する光学的不連続部の有する界面を含むロッドレンズアレイによる光線の光路を説明するための概略断面図である。 図６で示される（iv）に属する光学的不連続部の有する界面を含むロッドレンズアレイによる光線の光路を説明するための概略断面図である。 カケがロッドレンズの所定の位置にある場合の実施形態を説明するための図である。 カケがロッドレンズの所定の位置にある場合の実施形態を説明するための概略断面図である。 カケがロッドレンズの所定の位置にある場合の別の実施形態を説明するための図である。 カケがロッドレンズの所定の位置にある場合の別の実施形態を説明するための概略断面図である。 キズがロッドレンズの所定の位置にある場合の実施形態を説明するための図である。 キズがロッドレンズの所定の位置にある場合の実施形態を説明するための概略断面図である。 キズがロッドレンズの所定の位置にある場合の別の実施形態を説明するための図である。 キズがロッドレンズの所定の位置にある場合の別の実施形態を説明するための概略断面図である。

図１は、本発明の実施の形態に係るイメージセンサユニット１０を用いた画像読取装置１００を説明するための図である。イメージセンサユニット１０は、紙面に垂直な方向に長く、図１は、イメージセンサユニット１０を紙面に平行な面で切断したときの断面図を表している。図１に示すように画像読取装置１００は、イメージセンサユニット１０、上面１３１に原稿Ｇを載置する原稿台としての原稿台ガラス板１３、イメージセンサユニット１０を走査する駆動機構（図示せず）、イメージセンサユニット１０によって読み取られたデータを処理する画像処理部（図示せず）等を備える。

イメージセンサユニット１０は、原稿台ガラス板１３上に載置された原稿Ｇに光を照射するライン状光源１４と、原稿Ｇからの反射光を集光する正立等倍レンズアレイ１１と、正立等倍レンズアレイ１１により集光された光を受けるラインイメージセンサ（光電変換素子）１５と、これらを固定する筐体１２を備える。

図１において、矢印の方向（紙面に平行な方向）が副走査方向であり、副走査方向に垂直な方向が主走査方向である。正立等倍レンズアレイ１１は主走査方向に長く、その方向に沿って一列又は二列以上の複数のレンズが配列されて一体化されている。ライン状光源１４も主走査方向に長く、その方向に沿ってライン状に原稿を照明する。ラインイメージセンサ１５は、主走査方向に長尺な基板上に、その方向に沿って複数の光電変換素子が配列されている。筐体１２は主走査方向に長尺な略直方体に形成されている。

筐体１２は、正立等倍レンズアレイ１１、ライン状光源１４及びラインイメージセンサ１５を所定の位置関係を維持するように固定する機能を有している。主走査方向に長尺なこれらの部品はその方向に略平行に配置される。正立等倍レンズアレイ１１は、その光軸Ａｘが原稿台ガラス板１３の主面と垂直になるように配置され、さらにライン状光源１４は、その照射光が正立等倍レンズアレイ１１の光軸Ａｘと原稿台ガラス板１３の上面１３１との交点ｆを含む領域Ｆを均一かつもっとも明るく照明する様に配置される。またラインイメージセンサ１５は、光軸Ａｘ上であり、かつ、その受光面の位置が交点ｆと正立等倍レンズアレイ１１を介して正立等倍の関係となるように、筐体１２に固定される。イメージセンサユニット１０は、イメージセンサユニット１０が副走査方向に駆動するように画像読取装置１００に装着される

画像読取装置１００においては、ライン状光源１４からの照射光が原稿台ガラス板１３を通して原稿Ｇに照射され、原稿Ｇからの反射光を正立等倍レンズアレイ１１によって集光し、ラインイメージセンサ１５上に結像することで原稿Ｇを読み取り、さらにイメージセンサユニット１０が、原稿台ガラス板１３に対して副走査方向に走査することにより、原稿Ｇの所望の領域の読み取りを行うことができる。

以上、イメージセンサユニット１０及び画像読取装置１００の概略構成について説明した。以下、本発明の特徴について説明する。

本実施形態に係るイメージセンサユニット１０においては、正立等倍レンズアレイ内のレンズの表面及び／又は内部にカケやワレ、クラック、カン（亀裂）、スナアト、脈理、ピット、キズ等の光学的不連続部のある場合がある。光学系におけるこのような部位は、設計外の散乱や屈折、反射による光を生じさせる原因となる。このような光学的不連続部の一例であるカケは、一般的にはピンカケ、ハマカケ（ハマグリ）と呼ばれるものを総括する名称であるほか、ここではレンズの表面から脱落には至らないものの、ワレがレンズ内部に存在し、潜在的にカケが生じるような部位もカケという。光学的不連続部とは上で例示した具体的な名称のものに限られず、設計外の散乱や屈折、反射光を生じさせたりするような部位、又はその結果フレアやゴーストといった光学性能を低下させるような原因を生じさせるような部位のことをいう。

材質がガラスからなるＳＬＡのような正立等倍レンズアレイの場合では、切断や研削、研磨工程等をその製造工程に含むことがある。ガラス材質ではその脆性や工程上の特性から、上で例示したカケやワレ、クラック、キズ等の光学的不連続部がレンズの内外に生じる可能性がある。また、レンズ内部の脈理については、上記工程の特性には直接関わり合いはないが、所定の組成をもつガラスを溶融法等で成形するときに、相や組成の偏りによって生じ、やはり意図しない設計外の光の屈折等を招来する原因となることが知られている。

また、樹脂製ロッドレンズを主走査方向に配列させたロッドレンズアレイの場合も、多くの場合、切断や研磨工程をその製造工程に含んでおり、光学的不連続部の事情は、材質がガラスからなる正立等倍レンズアレイと同様であるが、ガラス製ロッドレンズに比べてその材質上の柔らかさ故にキズが問題になることが多い。

一方で、透明誘電体基板の主面に複数の凸レンズが形成されたレンズアレイプレートは、主として射出成形等の金型によるプレスによって形成されることが多い。上にあげた研磨等の工程を直接的に含むケースは少ないが、金型の状態やそのプレス条件等で、上に例示したカケやワレ、クラック、キズ等の光学的不連続部が生じる場合がある。またプレス時の条件によっては、レンズの内外にヒケが生じる場合がある。ヒケも設計外の意図しない光の屈折等を招来する原因となることが知られており、光学的不連続部といえる。

ここでロッドレンズの光学的不連続部について２つの例を具体的にあげる。

図２（ａ）及び（ｂ）は、ロッドレンズ３０に生じたカケ３２を説明するための図である。図２（ａ）はロッドレンズ３０の端面を示し、図２（ｂ）は光軸を通り光軸に平行な面で切断したロッドレンズ３０の断面図を示す。図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、カケ３２は、レンズ媒質と空気との間に界面２０１を有する。

図３（ａ）及び（ｂ）は、ロッドレンズ３０に生じたキズ３３を説明するための図である。図３（ａ）はロッドレンズ３０の端面を示し、図３（ｂ）は光軸を通り光軸に平行な面で切断したロッドレンズ３０の断面図を示す。図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、キズ３３は、レンズ媒質と空気との間に界面２０２や２０３を有する。

ここでは、光学的不連続部の２つの例（すなわちカケ３２およびキズ３３）が光の屈折や反射等を招来する界面を有する場合を説明したが、同様の作用を有する他の光学的不連続部であっても本発明の対象となることに留意されたい。

正立等倍レンズアレイ内のレンズが光学的不連続部を有している場合、このような正立等倍レンズアレイをイメージセンサユニットに組み込んだとき、どのような影響が光学性能に及ぼされるかについてシミュレーションを行った。正立等倍レンズアレイ１１として、一列にガラス製の屈折率分布ロッドレンズが配列されたロッドレンズアレイ（日本板硝子株式会社製の商品名ＳＬＡ１２Ｅのロッドレンズアレイ（レンズ単体の開口角が１２°、有効径が０．２８ｍｍ、レンズの配列ピッチが０．３ｍｍ））を、配列数を２１にしたものを用いた。このロッドレンズアレイ３１の概略図を図４に示す。内部に屈折率分布が形成されたガラス製のロッドレンズ３０は、その側面には光吸収性のクラッド及び／又は光吸収性黒色のコート（いずれも図示せず）が形成されており、設計上の光路から外れた光線が側面近傍に到達することによって急激に減衰させ、レンズ内の伝搬及びレンズからの出射を抑制することで、結像に寄与しないフレア光等の発生を防止する働きを備える。ロッドレンズ３０は、２枚の側板３０１と呼ばれる光吸収性の長尺板状のＦＲＰによって挟持されている。シミュレーションをするにあたり、ロッドレンズアレイ３１、ライン状光源１４、原稿台ガラス板１３、及びラインイメージセンサ１５は、図１で説明したようなイメージセンサユニット１０の仕様に基づいて配置した。

図５は、各部品の配置と、シミュレーションに用いる疑似光線等を説明するための図である。筐体はシミュレーションをするうえで無関係であるので図５では記載を省略した。シミュレーションにおいては、光の逆進性を考慮し、実際のイメージセンサユニットにおいて予定されている光線経路とは逆に、ラインイメージセンサ１５から疑似的に光線を出射し、レンズが有する光学的不連続部に当たった場合に、その光線がその後どのような挙動を示すかを光線追跡に基づく計算によって求めることにした。疑似的な発光については、疑発光点となるラインイメージセンサを５ミクロン角のものと想定し、Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ１２°で波長５３０ｎｍの均一な強度の光線を１００００本出射させるモデルを考えた。

光学的不連続部は、その規定する界面に１ミクロン程度の空気層を有するものと仮定し、そのような界面を有する光学的不連続部を含むレンズの態様を考えた。また、光学的不連続部がレンズのどの部分にあるかを特定するために、図５に示すように、ロッドレンズの厚み方向の丁度中間をレンズの光軸に垂直な面で区画した場合を考え、「（レンズの）原稿側」の部分（符号１１１の部分）と「（レンズの）ラインイメージセンサ側」の部分（符号１１２の部分）で特定する。また原稿側からラインイメージセンサ側に向かう方向を「下方向」とし、逆の方向を「上方向」とした。

また、シミュレーションでは、所定の界面を有する光学的不連続部を含むロッドレンズ１個を、上記ロッドレンズアレイ３１の配列の丁度中間に配置した。さらにその光学的不連続部を含むロッドレンズ３０の光軸直下に位置する５ミクロン角のラインイメージセンサより疑似的な発光をさせた。光学的不連続部を含むレンズがないとき、あるいは光学的不連続部に影響を受けない光線は、破線で示した光線４１のように、レンズの光軸Ａｘと原稿台ガラス板１３の上面１３１との交点ｆ付近の領域（集光領域Ｆと呼ぶ）に集光する。一方で、内部や表面に光学的不連続部を有するロッドレンズが含まれているとき、光学的不連続部が有する界面４１１によって、設計外の意図せぬ反射や屈折光を生じ、幾つかの光線がロッドレンズ３０から出射したのち、原稿台ガラス板１３の上面１３１又は下面１３２で反射し、二点鎖線で示した光線４２や４３のようにライン状光源１４の照射面１４１に到達する。

光学的不連続部の影響を測るために、疑似発光による光線の一部が、光学的不連続部の界面４１１によって屈折又は反射され、光線４２や４３のようにライン状光源１４の照射面１４１に到達する光線の強度I_１を計算し、発光による光線が、界面４１１の影響を受けないで、設計上の光路を辿り光線４１のように原稿Ｇ上の集光領域Ｆに到達する光線の強度I_０を計算し、後者の光強度に対する前者の光強度の割合I_１／I_０（光学的不連続部による光強度比、以下、光強度比という。）を算出した。図５に示した光線４１、４２及び４３は目的の領域に到達する光線を表した一例であり、実際には多数の光線束がこれらに類した光路でそれぞれ目的の領域の到達することについて留意されたい。

シミュレーションにおいて、ラインイメージセンサ１５から出射した疑似光線が、光学的不連続部の影響によってライン状光源１４の照射面１４１に到達するということは、この結果を実際のイメージセンサの光学系に反映して考えたとき、光の逆進性からライン状光源１４の照射面１４１から出射した照明光の一部が、ロッドレンズ３０が有する光学的不連続部によって設計外の反射や屈折をしたうえで、ラインイメージセンサ１５に到達することを意味する。

これらの光は、設計上の光学系の作用である原稿Ｇのラインイメージセンサ１５への結像に寄与するものではなく、フレア光によるコントラストの低下や得られた像に白筋が生じるなどの影響をもたらすものであると考えられる。

光学的不連続部がロッドレンズに存在する場合、光学的不連続部の有する界面が、図６の（i）〜（iv）の位置及び方向に存在するときを考える。図６は、ロッドレンズ３０が、図中Ａの矢印の方向がライン状光源側、図中Ｂの矢印の方向が原稿側、図中Ｃの矢印の方向がラインイメージセンサ側の各方向に一致するような姿勢を有しているとしたうえで、光学的不連続部の有する界面を含むロッドレンズ３０を、界面を含み光軸に平行な面で切断したときの断面図を示している。図７はロッドレンズの端面を原稿側からみた平面図であり、図８はロッドレンズの端面をラインイメージセンサ側からみた平面図である。（i）の位置及び方向は、その界面を有する光学的不連続部が原稿側にあり、かつ、ロッドレンズ３０の原稿側端面から延長する界面の方向が下方向であってライン状光源から遠ざかる方向である。（ii）の位置及び方向は、その界面を有する光学的不連続部が原稿側にあり、かつ、ロッドレンズ３０の原稿側端面から延長する界面の方向が下方向であってライン状光源に近づく方向である。（iii）の位置及び方向は、その界面を有する光学的不連続部がラインイメージセンサ側にあり、かつ、ロッドレンズ３０のラインイメージセンサ側端面から延長する界面の方向が上方向であってライン状光源から遠ざかる方向である。（iv）の位置及び方向は、その界面を有する光学的不連続部がラインイメージセンサ側にあり、かつ、ロッドレンズ３０のラインイメージセンサ側端面から延長する界面の方向が上方向であってライン状光源に近づく方向である。また、上記の界面は平面状であり、図７に示すように、（i）及び（ii）に属する界面、又はその延長面とロッドレンズの原稿側端面との交線は、図中Ａの矢印の方向に直角であり、図８に示すように（iii）及び（iv）に属する界面、又はその延長面とロッドレンズのラインイメージセンサ側端面との交線は、図中Ａの矢印の方向に直角である。例えば図５に示した光学的不連続部の界面は（i）の属性を備えるものである。

図９は、（i）の位置及び方向で規定される平面状の界面が、方向角を変えたときに、光強度比がどのように変化するかをシミュレーションに基づいて算出したグラフである。方向角とは、界面と光軸とのなす角である。図１０（ａ）〜（ｃ）は、このときのシミュレーションに用いた光学的不連続部の界面を説明するための図である。図１０（ａ）はロッドレンズ３０の端面を示し、図１０（ｂ）はロッドレンズ３０の断面を示し、図１０（ｃ）はロッドレンズ３０の側面を示す。図１０（ａ）〜（ｃ）に示すような界面６２を有する光学的不連続部が含まれるロッドレンズ３０が図中Ａの矢印の方向がライン状光源側、図中Ｂの矢印の方向が原稿側、図中Ｃの矢印の方向がラインイメージセンサ側の各方向に一致するように、図５で示した構成の中にロッドレンズアレイ３１を配置した。

図１０（ａ）で示したように、界面６２と原稿側端面６１との交線６３は、ライン状光源側を示す図中Ａの矢印の方向と直角である。また、交線６３は、ロッドレンズ３０の有効径をＤとしたときに、ロッドレンズ３０の中心からＤ／４の距離の位置にあり、交線６３の幅ｗ_１はロッドレンズ３０の原稿側端面６１の有効領域の端から端まで横断する長さであり、ｗ_１＝０．２４２ｍｍである。界面６２は交線６３から内部を通りロッドレンズ３０の側面に到達する。

図９の横軸は界面６２の方向角θ（°）であり、縦軸は光強度比Ｉ_１／Ｉ_０（％）を表す。実線は原稿台ガラス板１３の上面１３１で反射してライン状光源１４の照射面１４１に到達した光の強度と、原稿台ガラス板１３の下面１３２で反射してライン状光源１４の照射面１４１に到達した光の強度とを足し合わせた合計の強度をＩ _１ とした場合の光強度比Ｉ _１ ／Ｉ _０ であり、破線は原稿台ガラス板１３の下面１３２で反射してライン状光源１４の照射面１４１に到達した光の強度Ｉ _１ とした場合の光強度比Ｉ _１ ／Ｉ _０ を示す。

図９に示すように、界面６２の方向角が２０°以上になると光強度比が零になる。これは界面によって反射する光線があるものの、その光線はロッドレンズ３０の外部に出射しない、あるいは、出射してもライン状光源１４の照射面１４１に到達しないことを意味している。

光強度比は、上面及び下面の合計で０．５％以下、好ましくは０．１％以下であることが求められるため、図９から、界面はその方向角が２０°未満となる場合に問題となり得ることが分かる。

図１１は、（i）の位置及び方向で規定される平面状の界面が、そのロッドレンズ３０の直径方向の位置Ｘを変えたときに、光強度比がどのように変化するかをシミュレーションに基づいて算出したグラフである。図１２（ａ）〜（ｃ）は、このときのシミュレーションに用いた光学的不連続部の界面７２を説明するための図である。図１２（ａ）はロッドレンズ３０の端面を示し、図１２（ｂ）はロッドレンズ３０の断面を示し、図１２（ｃ）はロッドレンズ３０の側面を示す。図１２（ａ）〜（ｃ）に示すような界面７２を有する光学的不連続部が含まれるロッドレンズ３０が図中Ａの矢印の方向がライン状光源側、図中Ｂの矢印の方向が原稿側、図中Ｃの矢印の方向がラインイメージセンサ側の各方向に一致するように、図５で示した構成の中にロッドレンズアレイ３１を配置した。

図１２（ａ）〜（ｃ）で示したように、界面７２と原稿側端面７１との交線７３は、ライン状光源側を示す図中Ａの矢印の方向と直角である。交線７３の幅ｗ_２は、ロッドレンズ３０の原稿側端面７１の有効領域の端から端まで横断する長さである。界面７２の原稿側端面７１からの深さｄ_１を０．１ｍｍ、方向角θ_１を１５°とした。また、位置Ｘは、ライン状光源側からみて最も遠い原稿側端面７１上の点Ｏからの距離を表す。

図１１の横軸は界面のレンズ端面における位置Ｘ（ｍｍ）であり、ロッドレンズ３０の有効径Ｄを基準にして表した。縦軸は光強度比Ｉ_１／Ｉ_０（％）を表す。実線は原稿台ガラス板１３の上面１３１で反射してライン状光源１４の照射面１４１に到達した光の強度と、原稿台ガラス板１３の下面１３２で反射してライン状光源１４の照射面１４１に到達した光の強度とを足し合わせた合計の光の強度をＩ _１ とした場合の光強度比Ｉ _１ ／Ｉ _０ であり、破線は原稿台ガラス板１３の下面１３２で反射してライン状光源１４の照射面１４１に到達した光の強度をＩ _１ とした場合の光強度比Ｉ _１ ／Ｉ _０ を示す。

光強度比は、上面及び下面の合計で０．５％以下、好ましくは０．１％以下であることが求められるため、図１１から、上記界面はその位置が０．３５Ｄ〜０．７５Ｄの範囲にある場合に、特に問題となることが分かる。

図１３は、（i）の位置及び方向で規定される平面状の界面が、そのロッドレンズ３０の原稿側端面からの深さｄを変えたときに、光強度比がどのように変化するかをシミュレーションに基づいて算出したグラフである。図１４（ａ）〜（ｃ）は、このときのシミュレーションに用いた光学的不連続部の界面８２を説明するための図である。図１４（ａ）はロッドレンズ３０の端面を示し、図１４（ｂ）はロッドレンズ３０の断面を示し、図１４（ｃ）はロッドレンズ３０の側面を示す。図１４（ａ）〜（ｃ）に示すような界面８２を有する光学的不連続部が含まれるロッドレンズ３０が図中Ａの矢印の方向がライン状光源側、図中Ｂの矢印の方向が原稿側、図中Ｃの矢印の方向がラインイメージセンサ側の各方向に一致するように、図５で示した構成の中にロッドレンズアレイ３１を配置した。

図１４（ａ）〜（ｃ）で示したように、界面８２と原稿側端面８１との交線８３は、ライン状光源側を示す図中Ａの矢印の方向と直角である。また、交線８３はロッドレンズ３０の中心を通るため、交線８３の幅ｗ_３は、ロッドレンズ３０有効径Ｄに等しく、ｗ_３＝０．２８ｍｍである。界面８２の方向角θ_２を１８°とした。

図１３の横軸は界面の深さｄ（ｍｍ）であり、縦軸は光強度比Ｉ_１／Ｉ_０（％）を表す。実線は原稿台ガラス板１３の上面１３１で反射してライン状光源１４の照射面１４１に到達した光の強度と、原稿台ガラス板１３の下面１３２で反射してライン状光源１４の照射面１４１に到達した光の強度とを足し合わせた合計の光の強度をＩ _１ とした場合の光強度比Ｉ _１ ／Ｉ _０ であり、破線は原稿台ガラス板１３の下面１３２で反射してライン状光源１４の照射面１４１に到達した光の強度をＩ _１ とした場合の光強度比Ｉ _１ ／Ｉ _０ を示す。

光強度比は、上面及び下面からの合計で０．５％以下、好ましくは０．１％以下であることが求められるため、図１３から、上記界面はその深さが０．０１ｍｍ以上、特に０．０３ｍｍ以上である場合に問題となることが分かる。

図１５は、（i）の位置及び方向で規定される平面状の界面が、界面とロッドレンズの原稿側端面との交線の幅ｗを変えたときに、光強度比がどのように変化するかをシミュレーションに基づいて算出したグラフである。図１６（ａ）〜（ｃ）は、このときのシミュレーションに用いた光学的不連続部の界面を説明するための図である。図１６（ａ）はロッドレンズ３０の端面を示し、図１６（ｂ）はロッドレンズ３０の断面を示し、図１６（ｃ）はロッドレンズ３０の側面を示す。図１６（ａ）〜（ｃ）に示すような界面９２を有する光学的不連続部が含まれるロッドレンズ３０が図中Ａの矢印の方向がライン状光源側、図中Ｂの矢印の方向が原稿側、図中Ｃの矢印の方向がラインイメージセンサ側の各方向に一致するように、図５で示した構成の中にロッドレンズアレイ３１を配置した。

図１６（ａ）〜（ｃ）で示したように、界面９２と原稿側端面９１との交線９３がライン状光源側を示す図中Ａの矢印の方向と直角であり、ロッドレンズの中心点は交線９３を二等分する点である。界面９２の原稿側端面９１からの深さｄ_３を０．２ｍｍ、方向角θ_３を１８°とした。

図１５の横軸は界面９２の幅ｗ（ｍｍ）であり、縦軸は光強度比Ｉ_１／Ｉ_０（％）を表す。実線は原稿台ガラス板１３の上面１３１で反射してライン状光源１４の照射面１４１に到達した光の強度と、原稿台ガラス板１３の下面１３２で反射してライン状光源１４の照射面１４１に到達した光の強度とを足し合わせた合計の強度をＩ _１ とした場合の光強度比Ｉ _１ ／Ｉ _０ であり、破線は原稿台ガラス板１３の下面１３２で反射してライン状光源１４の照射面１４１に到達した光の強度をＩ _１ とした場合の光強度比Ｉ _１ ／Ｉ _０ を示す。

光強度比は、上面及び下面からの合計で０．５％以下、好ましくは０．１％以下であることが求められるため、図１５から、上記界面はその幅が０．０１ｍｍ以上、特に０．０４ｍｍ以上である場合に問題となることが分かる。

一方で、上記の界面が図６中の（ii）〜（iv）の位置及び方向に存在する場合であって、界面の方向角、界面の位置、界面の深さ及び界面の幅を変化させるような上記に準じたモデルを考慮しシミュレーションを試みたが、界面による反射や屈折による設計上以外の光路を通過する光線は存在するものの、いずれの場合においてもライン状光源１４の照射面１４１には到達しなかった。

図１７は、図６中の（ii）の属性を有する界面５１１によって光線がどのように反射又は屈折されるかを示したものである。図１７から、界面５１１からの反射光５１３は、ロッドレンズ３０から出射するが、ライン状光源１４と逆の方向に向かうので照射面１４１に到達する光線は殆どない。光学的不連続部に想定される界面の空気層はごく薄いため、界面５１１での屈折による光路への影響は殆どなく、ライン状光源１４の照射面１４１に向かうような光線は発生しない。

図１８は、図６中の（iii）の属性を有する界面６１１によって光線がどのように反射又は屈折されるかを示したものである。図１８から、界面６１１からの反射光６１３は、ロッドレンズ３０の側面方向に向かう。ロッドレンズ３０は、上述のように、その側面に光吸収性のクラッドやコートが形成され、設計上の光路から外れた光線を伝搬させないようになっているので、反射光６１３は急激に減衰し、ロッドレンズ３０から出射する光線は殆どない。一方で、界面６１１による屈折光については、上述の場合のように界面６１１での屈折による光路への影響は殆どなく、ライン状光源１４の照射面１４１に向かうような光線は発生しない。また、光路が屈折の影響を受けた場合でも、屈折光が原稿側端面に到達する前にロッドレンズ側面での吸収によって減衰し、ロッドレンズ３０から出射することは殆どない。

図１９は、図６中の（iv）の属性を有する界面７１１によって光線がどのように反射又は屈折されるかを示したものである。図１９から、界面７１１からの反射光７１３は、ロッドレンズ３０の側面方向に向かうので、上記（iii）の説明と同様に急激に減衰し、ロッドレンズ３０から出射する光線は殆どない。また、界面７１１による屈折光についても上述の（iii）に関する事情と同様に、屈折光の光線がロッドレンズ３０から出射することは殆どない。

これらのことから、図６中の（ii）〜（iv）の位置及び方向に属する界面がロッドレンズ３０に存在していたとしても、それらの界面からの反射や屈折した光が、ライン状光源１４の照射面１４１に到達する蓋然性は非常に小さい。

以上の検証により、少なくとも光学的不連続部が有する界面が、（i）の位置及び方向に配置されないようにイメージセンサユニットを構成することによって、得られる画像にフレア等の不具合や、白筋などの悪影響を抑制させることが示唆される。

次に、どのような光学的不連続部が、（i）の位置及び方向の属性を有するかを検討する。

例えば光学的不連続部として図２（ａ）及び（ｂ）に示すようなカケ３２を有するロッドレンズ３０が、図２０及び図２１に示すように原稿側１１１にある配置でイメージセンサユニットが構成された場合を考える。図２０は、イメージセンサユニットのカケ３２を有するレンズアレイの部分を、原稿台ガラスの方向から見た図であり、図中Ａの矢印はライン状光源側の方向を示している。界面２１１とロッドレンズ３０の原稿側端面との交線は図中Ａの矢印の方向と直角である。図２１は、イメージセンサユニットを主走査方向に垂直な面で切断したときの断面図を示す。このとき、カケ３２の界面２１１は、その位置及び方向において（i）に属するので、光学性能に悪影響を及ぼすことが示唆される。

また、図２（ａ）及び（ｂ）に示すようなカケ３２を有するロッドレンズ３０が、図２２及び図２３に示すように原稿側１１１にある配置でイメージセンサユニットが構成された場合を考える。図２２は、イメージセンサユニットのカケ３２を有するレンズアレイの部分を原稿台ガラスの方向から見た図であり、図中Ａの矢印はライン状光源側の方向を示している。界面２２１とロッドレンズ３０の原稿側端面との交線は、図中Ａの矢印の方向と、その方向に直角な方向に分解することにより、図中Ａの矢印の方向と直角な界面の成分を有する。図２３は、イメージセンサユニットを主走査方向に垂直な面で切断したときの断面図を示す。このとき、カケ３２の界面２２１は、その位置及び方向において（i）に属する成分を有するので、光学性能に悪影響を及ぼすことが示唆される。

次に光学的不連続部として図３（ａ）及び（ｂ）に示すようなキズ３３を有するロッドレンズ３０が、図２４及び図２５に示すように原稿側１１１にある配置でイメージセンサユニット１０が構成された場合を考える。図２４は、イメージセンサユニットのキズ３３を有するレンズアレイの部分を、原稿台ガラスの方向から見た図であり、図中Ａの矢印はライン状光源側の方向を示している。界面２２２とロッドレンズ３０の原稿側端面との交線は図中Ａの矢印の方向と直角である。図２５は、イメージセンサユニットを主走査方向に垂直な面で切断したときの断面図を示す。このとき、キズ３３の界面２２２は、その位置及び方向において図６中の（i）に属するので、光学性能に悪影響を及ぼすことが示唆される。

一方で、界面２２３は、界面２２３とロッドレンズ３０の原稿側端面との交線は図中Ａの矢印の方向と直角であるが、その方向と向きにおいて図６中の（ii）に属するので、界面２２３は光学性能に悪影響を及ぼす蓋然性は小さいことが示唆される。

また、光学的不連続部として図３（ａ）及び（ｂ）に示すようなキズ３３を有するロッドレンズ３０が、図２６及び図２７に示すように原稿側１１１にある配置でイメージセンサユニット１０が構成された場合を考える。図２６は、イメージセンサユニット１０のキズ３３を有するレンズアレイの部分を原稿台ガラスの方向から見た図であり、図中Ａの矢印はライン状光源側の方向を示している。界面２３２とロッドレンズ３０の原稿側端面との交線は、図中Ａの矢印の方向と、その方向に直角な方向に分解することにより、図中Ａの矢印の方向と直角な界面の成分を有する。図２７は、イメージセンサユニットを主走査方向に垂直な面で切断したときの断面図を示す。このとき、キズ３３の界面２３２は、その位置及び方向において（i）に属する成分を有するので、光学性能に悪影響を及ぼすことが示唆される。

一方で、界面２３３は、界面２３３とロッドレンズ３０の原稿側端面との交線を、図中Ａの矢印の方向と、その方向に直角な方向に分解することにより、図中Ａの矢印の方向と直角な界面の成分を有する。しかしその直角な界面の成分についても、その方向と向きにおいて図６中の（ii）に属するので、界面２３３は光学性能に悪影響を及ぼす蓋然性は小さいことが示唆される。

従って、カケ３２やキズ３３などの一つ又は複数の界面を有する光学的不連続部が、ロッドレンズ３０の原稿側の端面付近に存在する場合において、その界面（又はその延長面）とロッドレンズ３０の原稿側端面との交線が、ライン状光源側の方向に直角な方向の成分を有するときは、光学性能に悪影響を与え、そのような構成を備えるイメージセンサユニット１０や画像読取装置１００によって得られた画像には、フレア光によるコントラストの低下や白筋等が発生する虞があることが示唆される。

しかしながら、カケ３２やキズ３３などの一つ又は複数の界面を有する光学的不連続部が、ロッドレンズ３０の原稿側の端面付近に存在する場合、その界面（又はその延長面）とロッドレンズ３０の原稿側端面との交線が、ライン状光源側の方向に直角な方向の成分を有さないように配置することは困難である。そこで、イメージセンサユニット１０を製造するとき、正立等倍レンズアレイ１１の表面及び／又は内部に光学的不連続部を有するロッドレンズ３０が含まれている場合には、光学的不連続部が原稿側に配置されないように正立等倍レンズアレイ１１を配置する。すなわち、このような場合には、光学的不連続部がラインイメージセンサ１５側に位置するように正立等倍レンズアレイ１１を配置する。これにより、フレア光によるコントラストの低下や白筋等の発生を防止できるため、光学性能の劣化を防止できる。

上記のような製造方法を採用した場合、正立等倍レンズアレイ１１に光学的不連続部であるクラック、カケ、キズ等がある場合でも、光学性能を低下させずにイメージセンサユニット１０や画像読取装置１００を製造することができるため、それらの欠陥に属するために不良品として処分されていた正立等倍レンズアレイ１１やイメージセンサユニット１０を再生させたり、救済することができる。その結果、歩留が向上し製造コストの低減を図ることができる。

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

実施形態においては、正立等倍レンズアレイとして、内部に屈折率分布が形成された複数のロッドレンズが主走査方向に配列されたロッドレンズアレイであるＳＬＡを用いた場合に基づいて発明について説明した。しかしながら発明の趣旨は、正立等倍レンズアレイとして、内部に屈折率分布が形成された樹脂製のロッドレンズが多数配列された樹脂製ロッドレンズアレイを用いた場合でも変わるものではない。また正立等倍レンズアレイとして、プラスチックなどの透明誘電体基板の両面及び／又は一方の面に凸レンズが、主走査方向に沿って多数配列されたレンズアレイプレート（又はその積層体）を用いた場合でも同様である。

また実施形態やシミュレーションにおいては、ロッドレンズが主走査方向に一列に配列された正立等倍レンズアレイについて説明したが、二列又はそれ以上の配列をなす正立等倍レンズアレイであっても、本発明の趣旨を逸脱するものではない。

１０ イメージセンサユニット、 １１ 正立等倍レンズアレイ、 １２ 筐体、 １３ 原稿台ガラス板、 １４ ライン状光源、 １５ ラインイメージセンサ、 ３０ ロッドレンズ、 ３１ ロッドレンズアレイ、 ３２ カケ、 ３３ キズ、 ４１、５１２、６１２、７１２ 結像光、 ４２、４３、５１３、６１３、７１３ 反射光、 ６１、７１、８１、９１ 原稿側端面、 ６２、７２、８２、９２、２０１、２０２、２０３、２１１、２２１、２２２、２２３、２３２、２３３、４１１、５１１、６１１、７１１ 界面、 ６３、７３、８３、９３ 交線、 １００ 画像読取装置、 １１１ ロッドレンズの原稿側の部分、 １１２ ロッドレンズのラインイメージセンサ側の部分、 １３１ 上面、 １３２ 下面、 １４１ 照射面、 ３０１ 側板。

Claims (7)

1. 原稿台ガラス板上に載置した原稿に主走査方向に沿って光を照射するライン状光源と、
   複数の単レンズが主走査方向に配列され、前記原稿からの反射光を集光する正立等倍レンズアレイと、
   前記正立等倍レンズアレイにより集光された光を受光するラインイメージセンサと、
   を備えるイメージセンサユニットの製造方法であって、
   前記正立等倍レンズアレイを構成する単レンズの中に、単レンズの光入出射端面及び／又は内部に光学的不連続部を有する単レンズが含まれている場合、前記単レンズの原稿側端面から前記ラインイメージセンサ方向であって、前記原稿台ガラス板に前記ライン状光源から照明光が入射する方向から遠ざかる方向に延長する該光学的不連続部の界面が、前記原稿側に位置しないように前記正立等倍レンズアレイを配置することを特徴とするイメージセンサユニットの製造方法。
2. 前記ライン状光源は、前記正立等倍レンズアレイに隣接するとともに、その照射面が前記正立等倍レンズアレイの光軸と前記原稿台ガラス板の上面との交点に相対するように配置されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサユニットの製造方法。
3. 前記正立等倍レンズアレイを構成する単レンズの中に、単レンズの光入出射端面及び／又は内部に光学的不連続部を有する単レンズが含まれている場合、該光学的不連続部が前記ラインイメージセンサ側に位置するように前記正立等倍レンズアレイを配置することを特徴とする請求項１または２に記載のイメージセンサユニットの製造方法。
4. 前記光学的不連続部は、カケ、ワレ、クラック、カン、脈理、ピットおよびキズのうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のイメージセンサユニットの製造方法。
5. 前記正立等倍レンズアレイは、複数のロッドレンズを備えるロッドレンズアレイであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のイメージセンサユニットの製造方法。
6. 前記複数のロッドレンズは、主走査方向に一列に配列されることを特徴とする請求項５に記載のイメージセンサユニットの製造方法。
7. 前記光学的不連続部の界面の方向角は、２０°未満であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のイメージセンサユニットの製造方法。

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