JPH0281561A - 像センサアレイ用電子可変ｍｔｆフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ラスクー人力スキャナに関し、より具体的に
は、像センサアレイ用電子可変ＭＴＦフィルタに関する
。

複屈折光学結晶の複屈折効果を利用し、像を走査し、電
気的表現すなわち画素に変換する一つ或いは複数のセン
サアレイを備えている形式の像入力スキャナにおける高
空間周波数における像変調を低減する変調伝達関数（Ｍ
ＴＦ）フィルタを実現することができる。ＭＴＦフィル
タは、通常はスキャナのレンズとセンサアレイとの間に
定置し、スキャナのセンサアレイの固有サンプリング周
波数でサンプリングする際に、或いは、プリンタにおい
て、画素によって印刷物或いはコピーを生成する際にモ
アレ縞を生じる周波数における像変調を低減する。この
型式のフィルタは、一般に石英結晶を素材としており、
−殻内には１〜２　ｍｍ厚の研磨加工を施した薄い石英
板を、板の面を石英光軸に対して４５度にしてカットす
る。石英結晶の複屈折性によって、石英板に入射する「
光線」が二つの直交偏光光線に分割される。−船釣には
、７〜１０μｍの分離度（ｓｅｐａｒａｔ　１ｏｎ）を
有している石英結晶を像入力スキャナで用いる。石英板
の厚みは、特定ハーフトーンセル周波数でモアレ縞を低
減する厚みとする。

しかし、非ハーフトーンドキュメントを走査する場合に
、この型式のフィルタを用いることが望ましくないが、
それはこのフィルタによって像分解度が低下するからで
ある。これを防止するためには、石英板を機械的に光路
から引出し、これを等価な厚みの普通ガラスと置換しな
ければならない。また、光分難度が各々異なる複数のフ
ィルタを用いて、３．９４〜６．８９セル／ｍｍ（１０
０〜１７５セル／インチ）　の相異なるハーフトーン範
囲をカバーすることが望ましい。複数の相異なる石英板
の中の一つを、光路の中に入れることによって、これを
行うことができるが、機械的に厄介であり、高価であり
、一般に商品化されていない。

先行技術において、封入液晶の製法が記載され開示され
ているファーガソン（Ｆｅｒｇａｓｏｎ）の米国特許第
４．５７９，４２３号で示されているように、液晶自体
は周知である。また、ボーレル（Ｂｏｒｅ１）　　他の
米国特許第３．８４３．２３１号に開示されている光線
偏向器として液晶を用いる方法においては、液晶セルを
光路に跨がって且つ斜めに定置し、液晶の電極に印加さ
れる電位差に応じて、液晶セルによって光線を別の光路
に偏向させる。ボラック（Ｐｏｌｌａｃｋ）らの米国特
許第４．０４５．１２４号には、ネマチック液晶を素材
とする双安定光線偏向システムが開示されており、カー
ノ（にａｈｎ）の米国特許第３．６９４．０５３号には
、色及び輝度変調ネマチック液晶器が開示されている。

また、ボラック（Ｐｏｌｌａｃｋ）　　らの米国特許第
３．９８０．３９６号には、光変調器としての各種の液
晶構造体が開示されており、ケイ（Ｋａｙｅ）の米国特
許第４．４４４．４６９号、　４，３９４．０６９号に
は、ゼロツイスト液晶セルを、液晶セルに適切な電圧を
印加することによって色透過率を選択するように同調さ
せて、狭帯域除去或いは遅延フィルタとして用いる方法
が開示されている。

前記の先行技術と違って、本発明においては、液晶を複
屈折モードで用いて、液晶の光軸とフィルタ面との間の
角度によって決まる距離だけ位置が隔たっている２つの
像を同時に生成する。より具体的にいえば、本発明は、
第１実施態様として、少なくとも１つのセンサアレイと
、このアレイで走査する像上に収束する光路を提供する
手段と、咳光路に不動に定置されている透明電極を有す
る一対のガラス板体間に液晶セルを備えている複屈折Ｍ
ＴＦフィルタであって、電極間に電圧が印加されること
によって非濾過状態から濾過状態に切り換えられるフィ
ルタと、電極に電圧を印加してフィルタのオンオフ切り
換えを行う制御手段とからなるラスター人カスキャナを
提供する。

本発明はまた、第２実施態様として、少なくとも１つの
センサアレイと、このアレイで走査する像上に収束する
光路を提供する手段と、該光路に不動に定置されている
透明電極を有する一対のガラス板体間に液晶セルを備え
ている散乱ＭＴＦフィルタであって、電極間に電圧が印
加されることによって非濾過状態から濾過状態に切り換
えられるフィルタと、電極に電圧を印加してフィルタの
オンオフ切り換えを行う制御手段とからなるラスクー人
力スキャナを提供する。

今日の一船釣走査ンステムは、比較的小型のＣＣＤ型ア
レイによって文書を走査する。ＣＣＤ型アレイの寸法（
たとえば、３８＋ｎ＋＋＋　（１，５’）　）は、通常
文書の寸法（たとえば、２１６〜４３２ｍｍ（８％″〜
１７″）〉よりもはるかに小さいために、縮小光学系を
用いて像線（ｉｍａｇｅ　１ｉｎｅ）をアレイに収束す
る。それには、ＭＴＦフィルタを用いて、−船釣にモア
レ低減を行うのに充分な距離である約５〜１５μｍだけ
像を微小変位させる。それは、このアレイの感光素子の
各中心の間隔が一般的に７μｍであるからである。

第１図に示す走査システム１０にふいては、線形センサ
アレイ１５で文書１２をライン単位で走査する。

アレイ１５は、電荷結合素子（ＣＣＤ）等の適切なセン
サアレイとすることができる。レンズ１８が、文“書１
２のライン１３からアレイ１５に光線５０を収束する。

適切な手段（図示せず）によって文書１２をアレイ１５
に対して矢印１７の方向に走査移動させる。

高空間周波数における像変調を低減すべく、本発明の電
子可変ＭＴＦフィルタ２０を、アレイ１５とレンズ１８
との間の光路に恒久的に定置する。好ましくは、フィル
タ２０が、センサの光軸２３に対して平行である方向に
おいてのみ光線を分割し、「高速走査」方向のＭＴＦの
みを低減するようにフィルタ２０を回転させる。

第２．３図を参照して、フィルタ２０の適切に選んだ一
軸液晶２２が、ガラス板体２４．２６間に定置されてい
る。ガラス板体２４．２６には、各々透明電極２８、２
９が備えられており、液晶２２と板体２４との間、液晶
２２と板体２６との間に各々整合層（ａｌｉｇｎｍｅｎ
ｔｌａｙｅｒ）３０．３１がある。適切な電源３４でフ
ィルタ２０を動作させる。導線３６．３７によって電源
３４が制御スイッチ４０を介して各々電極２８．２９に
接続されており、スイッチ４０をオンにすれば予め設定
した電圧が電極２８．２９間に印加され、液晶２２に電
界が発生する。

後述の如＜、電界を印加することによって、軸液晶２２
の光軸を回転させることができる。この電界の効果によ
る液晶の双極モーメントの相互反応によって液晶に偶力
が発生ずる。

第２図を参照して、液晶の初期光軸すなわち傾斜角φ、
すなわち液晶サブストレートの面と光軸との間の角度は
、ガラスサブストレートの表面処理によって決まり、処
理に応じて一般的には０゜３５〜４５゛又は９０°であ
る。−例として、パリレン（ｐａｒｙｌｅｎｅ）　、ポ
リイミド等のポリマーをバッフィングすることによって
、傾斜角φをゼロ度（０°）とすることができる。また
、−酸化けい素の傾斜蒸発（ｏｂｌｉｑｕｅ　ｅｖａｐ
ｏｒａｔｉｏｎ）　　によって、傾斜角φを３５〜４５
°の範囲とすることができる。また、ある種のクロム化
合物或いはシラン化合物で表面処理を行い、分子軸が表
面に対して直角である９０゜の傾斜角φを確保すること
ができる。第２図では、傾斜角φは４５°である。

初期傾斜角が０°又は９０°の場合は、光軸を４５度の
位置へ回転させるように電界を調節する。しかし、表面
処理によって初期傾斜角を３５〜４５゛　とする場合は
、使用する液晶の種類に応じて、電界で光軸をサブスト
レートの面に対して、平行又は直角に駆動する。より確
実で一貫した切り換えを行うことができるという意味で
、後者の方法ｐ＜望ましい。

第１〜３図の実施態様の動作において、スイッチ４０を
投入して電源３４から電！２８．２９間に電圧を印加す
れば、液晶の光軸の方向が切り換わる。電Ｒ３４をオン
或いはオフに切り換えれば、光軸がすべての偏光に対し
て１つの出力光線５０′　　が発生するサブストレート
の面に対して垂直である方向から、人力光線５０が複数
の光線５０’　、　５０”に分割されるサブストレート
の面に対して約４５度の角度をなす方向に切り換わる。

後者のモードにおいては、光線分離度をｄとすれば、フ
ィルタ２０は、以下の関係で与えられる追加変調伝達関
数ｓ　（ｆ）を走査システムに賦課する。

ｓ　（ｆ）　＝ｃｏｓ（ｙｒ　ｆｄ）　　　　　　　　
　　（１）ｆは空間周波数であり、ｄの値は消滅させる
或いは低減すべき所望空間周波数の近傍で、ｓ　（ｆ）
の最初のゼロが生じるように設定する。

現在利用可能な液晶の異常屈折率と常屈折率の比（ｎ、
／ｎｏ）は約１．２　である。液晶セルの厚みが約６０
μｍの場合の光線分離度は、次のように計算される。

ｄ　＝Ｚ（ｎ、／ｎ、−ｎ、／ｎ、）ｔ　　　（２）＝
　ｈ（ｔ、　２−１／１．２）６０ ＝１１μｍ 式（１）より、たとえば９．０７　Ｘ縮小光学システム
の場合、５．０サイクル／　ｍｍすなわち１２７　サイ
クル／インチの物体空間周波数に相当する像空間におい
てｆ＝４５．４５　サイクル／順でｓ　（ｆ）の最初の
ゼロが生じることが分かる。この周波数は、約７．０９
セル／ｍｍ　（約１８０セル／インチ）の４５度回転ハ
ーフトーンスクリーンのＸ方向基本周波数に相当する。

フィルタを光軸から物理的に取り外すことなく、液晶２
２の濾過効果をオンオフすることができる。

液晶２２を４５°光軸条件にセットすれば、各人射光線
５０に対して２つの光線５０’　、　５０’″が生じ、
式（１）のＭＴＦ関数が光学システムに賦課され、高周
波数（すなわち、約５．９１セル／ｍｍ（約１５０セル
／インチ）乃至それ以上）ハーフトーン入力文書のモア
レが少なくなる。別の方法として、スイッチ４０をオフ
にして液晶の光軸をフィルタ面に対して垂直又は平行に
すれば、フィルタ２０が単一出光線状態に戻り、ＭＴＦ
低減は行われずＭＴＦは最大になり、濾過は不要である
。

今度は、同種部材を同種番号で参照する第４図に示す変
形例を参照すると、２段フィルタが示されており、そこ
では、第２役液晶フイルタ２０゛　　が付加されて、第
１段液晶フィルタ２０が低ハーフトーン周波数まで達し
ており、各フィルタ段２０．２０゜は先述のとおり機能
する。たとえば４．９２〜５．９１セル／ｍｍ（１２５
〜１５０セル／インチ）の低周波数範囲でフィルタハー
フトーンスクリーンも濾過したい場合は、３．９０μｍ
の追加光線移動を行う第２フイルタ没２０゛　　を付加
する。この装置では、フィルタ段２０°　を濾過状態に
切り換えたい場合は、第２制御スイツチ４０′　でフィ
ルタ段２０°　を選択的に電源３４に接続する。

第４ａ図に示すように、両制御スイッチ４０．４０’を
オフにすれば、両フィルタ段２０．２０°が光線変位が
ない状態に切り換わり、各入射光線５０に対して一つの
光線５０−１が生じる。それによって、たとえば「無ハ
ーフトーン」モードの文書走査を行う場合に望ましいよ
うに、システムへのＭＴＦ効果は無視できるほど小さく
なる。第４ｂ図に示すように、制御スイッチ４０だけを
オンにすれば第１フィルタ段２０が働き、各入射光線５
０に対して２つの光線５０−１．５０−２が生じ・る。

それによって５．９１〜６．８９セル／ｎ＋ｍ（１５０
〜１７５セル／インチ）（乃至それ以上）の高イ範囲の
ハーフトーンセル周波数が有効に低減される。第４Ｃ図
に示すように、制御スイッチ４０°　をオンすれば、第
２フィルタ段２０″　だけが働く。それによって、光線
が３．９　μｍだけ変位し、各入射光線に対して２つの
光線５０−１．５０−３が生じる。

第４ｄ図に示すように、制御スイッチ４０．４０゛をオ
ンにすれば、両フィルタ段２０．２０’が濾過状態に切
り換わり、各入射光線に対して二つの光線５０−１゜５
０−４が生じる。この場合の総異常光線変位量は、１１
．０＋３．９＝１４．９μｍであり、式（１）によりｆ
＝３３．６サイクル／叩でｓ　（ｆ）がゼロになる。光
学縮小率を９、０７　Ｘとすれば、これは物体平面にお
ける３、７サイクル／止すなわち９４．０サイクル／イ
ンチに相当する。４５°回転ハーフトーンスクリーンで
は、これは、３．７　／、　７０７　＝５．２３セル／
ｍｍ　（９４，０／、　７０７　＝　１３３セル／イン
チ）のスクリーン周波数に相当する。

従って、両フィルタ段２０．２０’が動作する場合は、
光線５０−１．５０−４の間の総変位量は、１４．９μ
ｍであり、４．９２−ｐ５．９１セル／ｍｍ（１２５〜
１５０セル／インチ）の一つのハーフトーン周波数の共
通範囲に対してモアレが少なくなる。

セル間の光軸の他の相対回転によって、三つ以上の出光
線を生成することができる。

今度は、同種部材に同種番号を付した第５〜８図に示す
実施態様を参照すると、ラスクー人力スキャナ６０の全
幅センサアレイ６２が透明プラテン６４の上に載ってい
る文書１２をライン単位で走査する。

アレイ６２は、有効走査幅がプラテン６４の幅に等しい
か、それよりもわずかに大きいために全幅センサアレイ
６２という。アレイ６２から文書のラインに光線を収束
するために、アレイ６２に対して併設されている屈折率
分布形レンズアレイ６６（−船釣には倍率は約１倍）が
、アレイ６２とプラテン６４との間に定置されている。

アレイ６２とレンズアレイ６６が一緒に可動キャリッジ
（図示せず）に取付けられており、走査期間中、プラテ
ン６２と文書１２に対して走査移動する。

先行技術の固体液晶複屈折技術も先述の複屈折液晶技術
も、センサ間の中心間隔が一般に６３．５μｍであり、
全長が３０５〜４３２ｍｍ　（１２〜１フインチ）であ
るアレイ６２のような全幅センサアレイに対しては有効
に、或いは、採算がとれる形で適用することはできない
。方解石、リンニ酸水素カリウム（ＫＤ　Ｐ）　、リン
酸二水素アンモニウム（ＡＤＰ）、ニオブ酸リチウム等
の異常屈折率／常屈折率比が大きい結晶を用いれば、充
分に大きい複屈折を確保することができるが、アレイ６
２のような全幅センサアレイに適合するような長い長さ
を得るためには、慎重にカット及び研磨した数多くの程
々の価格の結晶片を組み立てなければならない。そのた
め、組み立てのコストが許容できない程度に高くなり、
また構造が許容できない程度に複雑になる。また、前記
の型式の固体光学結晶において、複屈折を確保しようと
すれば、１つの指定周波数帯域内で濾過を行えるように
結晶をカットしなければならない。従って、これらの型
式の結晶は、相異なる様々な周波数帯域に合わせて調節
することができない。また、先述の液晶技術を適用しよ
うとすれば、許容できないような大きな厚み及び／或い
は多数の段が必要になる。

前記型式の高価で構造の複雑な固体光学液晶を用いずに
済ませ、相異なる様々な周波数帯域に対して調節並びに
同調を行えるようにするために、長さがアレイ６２の長
さにほぼ等しいかそれよりも僅かに大きい長尺電子同調
ＭＴＦフィルタ７０を、全幅センサアレイ６２とレンズ
アレイ６６との間に入れる。フィルタ７０の長尺液晶７
２は、上側透明ガラス板体７４と、下側透明ガラス板体
７５の間に介装されており、散乱モードで動作する。液
晶７２の表面に隣接しているガラス板体７４．７５の面
に電極７７゜７８が設けられている。フィルタ７０を動
作させ同調させるための適切な交流（ａ、Ｃ，）電源８
０が設けられており、ａ、Ｃ，電源８０の一方の端子が
、導線８２を介して電極７８に接続されている。ａ、　
Ｃ１電源８００反対側の端子は、調整可能な抵抗器８４
と導線８６を介してフィルタ７０の電極７７に接続され
ている。

液晶７２は、液晶薄膜に印加する電圧を制御することに
よって、透明状態から散乱状態に切り換わる材料からな
っている。フィルタ７０を全幅センサアレイ６２に近接
させて定置すれば、抵抗器８４を調節することによって
、この光学系点拡がり関数を調節することができる。そ
れゆえ、フィルタ７０は、光学「ローパス」周波数領域
フィルタとして機能し、印加する電圧を調節することに
よって通過帯域幅を連続的に調節することができる。

液晶を透明状態と拡散散乱状態との間で切り換える幾つ
かの技術がある。そのひとつとして、ネマチック曲線整
列フェーズ（Ｎ　ＣＡ　Ｐ　：　Ｎｅ＋ｎａｔｉｃＣｕ
ｒｖｉｌｉｎｅａｒ＾ｌｉｇｎｅｄ　Ｐｈａｓｅ）と呼
ばれている技術においては、第６．７図のように、ネマ
チック液晶滴９０を、電極７７、７８間のポリマーの中
に封入する。電極７７、７８に電圧が印加されていない
状態では、液晶９０は第７ａ図に示すように並んでいる
。この状態では屈折率が不連続になっているので、拡散
光線散乱が生じる。第７ｂ図に示すように、電界を印加
すれば、ポリマー内の屈折率不連続を低減するように結
晶が整列し、フィルタが透明状態になる。

ａ、　ｃ、電源８０から印加する電圧を調節することに
よって散乱度を制御する。散乱度は、また液晶滴密度１
層厚並びに液晶の屈折率とポリマーの屈折率の比によっ
ても変わる。フィルタ７０は、−船釣に全幅センサアレ
イ６２から数ｍｍ以内のところに位置している。約５０
Ｖ（６０）１ｚ　ａｃ）　　の電圧を印加すればフィル
タ７０が透明状態になり、電圧を下げていけば散乱度が
次第に大きくなり、全幅センサアレイに入射する像の高
周波数変調が小さくなる。

フィルタの素材としては、相及び組織（ｔｅｘｔｕｒｅ
）転移（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ）　　を行うことがで
きるコレステリック物質や、散乱−透明（ｓｃａｔｔｅ
ｒｉｎｇ−ｔｏ−ｃｌｅａｒ）転移を行うことができる
スメチック物質を用いることもできる。

本発明は、上に紹介した実施態様だけに限られることは
なく、その特許請求の範囲内において、これ以上にも様
々な応用形実施態様が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の電子可変複屈折ＭＴＦフィルタを装
備した像入力スキャナの概略図である。 第２図は照射される光線をフィルタによって常光線と異
常光線に変換して送出するＭＴＦフィルタの斜視図であ
る。第３図は、ＭＴＦフィルタとこのＭＴＦフィルタの
オンオフ切換制御器の詳細を示す側面断面図である。第
４ａ図は、第２図の複屈折ＭＴＦフィルタの応用形とし
て、二つの逐次濾過段を備えており、いずれの濾過段も
付勢されていない状態の複屈折ＭＴＦフィルタの上面図
である。第４ｂ図は、第４ａ図のフィルタの第１濾過段
のみが付勢されている状態の図である。第４Ｃ図は、第
４ａ図のフィルタの第２濾過役のみが付勢されている状
態の図である。第４ｄ図は第４ａ図のフィルタの第１．
第２濾過段が共に付勢されている状態の図である。第５
図は、第２実施態様としての全幅センサアレイと全幅散
乱ＭＴＦフィルタを備えている像入力スキャナの概略図
である。第６図は、フィルタの液晶構造を示す液晶ＭＴ
Ｆフィルタの端面図である。第７ａ図は、散乱状態にあ
るＭＴＦフィルタの液晶を示す概略図である。第７ｂ図
は、フィルタの電極に電圧を印加してＭＴＦフィルタの
液晶が整列した状態を示す概略図である。 １０：走査ンステム　　１２：文書 １３ニライン　　　　　１５：線形センサアレイ１７：
矢印　　　　　　１８：レンズ ２０：電子可変Ｍ　Ｔ　Ｆフィルタ ２２ニー軸液晶　　　　２３：センサ光軸２４．２６：
ガラス板体　　２８，２９：透明電極３０．３１：整合
層　　　　３４：電源３６．３７：導線　　　　　４０
：制御スイッチ５０：入射光線　　　　５０’、５０”
：出力光線６０ニラスタ一人カスキャナ ６２：全幅センサアレイ ６４二透明プラテン ６６：屈折率分布形レンズアレイ ７０：長尺電子同調ＭＴＦフィルタ ７２；長尺液晶　　　　７４．７５ニガラス板体？７，
７８：電極　　　　　８０；交流電源８２：導線　　　
　　　８４：調節可能な抵抗器８６：導線　　　　　　
９０：ネマチック液晶滴特許出願人　ゼロックスコーポ
レーション化　　理　　人　　小　　堀 益 ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、　５ ＦＩＧ、　６ 手続補正書 ＼−−／ Ｌ−二 平成元年１０月３０日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、像を走査し電気信号に変換する少なくとも１つのセ
   ンサアレイと、前記アレイ上で走査される像上に像光線
   を収束する光路を提供する手段を備えている像入力スキ
   ャナであって、 ａ）前記光路に不動に定置されており、前記像光線を濾
   過する複屈折ＭＴＦフィルタであって、 １）一対の透明板体、 ２）該透明板体の間の液晶セル、及び、 ３）前記各板体と前記液晶セルとの間の透明電極を有す
   るフィルタと、 ｂ）前記電極に接続されたとき、前記フィルタを非濾過
   状態から濾過状態に切り換えるようにされた電源と、 ｃ）前記電極を前記電源に選択的に接続して前記像光線
   を濾過させる制御手段 との組み合わせを有する像入力スキャナ。