JPH0843757A - 走査型画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スキャンミラーを用いたときの複写画像のデ
ィフォーカス及び歪の発生を最小限に抑えることができ
る走査型画像形成装置を得ること。 【構成】 被投影画像Ｆを投影レンズＬ、スキャンミラ
ーＭを介して受光媒体Ｄ上に結像させる際に、該被投影
画像と該受光媒体上に結像した画像との同期をとって該
スキャンミラーを回動させることにより走査露光を行な
う走査型画像形成装置において、該スキャンミラーを平
凹の負の屈折力をもつシリンドリカル形状をした裏面鏡
より構成し、該スキャンミラーの回動によって生じる画
像歪を補正したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は走査型画像形成装置に関
し、特にマイクロ写真等の縮小された画像をスクリーン
面上に拡大投影して観察すると共に拡大された画像を拡
大複写物として出力するようにした、例えばマイクロリ
ーダプリンタ等の装置に好適な走査型画像形成装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりマイクロリーダプリンタ等の走
査型画像形成装置は、例えばマイクロフィルムに縮小記
録されている画像情報（被投影画像）を投影レンズによ
りスクリーン等に拡大投影する観察系（リーダ系）と、
該画像情報を例えば感光体ドラム等の受光媒体上に投写
して拡大複写物として出力する複写系（プリンタ系）と
から構成されている。

【０００３】図５はこの種のマイクロリーダプリンタ等
の走査型画像形成装置において複写画像を形成する為の
スキャン系（走査系）の原理を示す要部概略図である。
以下、その原理について図５に基づき説明する。

【０００４】同図においてＦは被投影画像であり、例え
ばマイクロフィルム等より成り、照明光学系（不図示）
により照明されている。Ｌは投影レンズであり、被投影
画像Ｆを受光媒体としての感光体ドラム（又はラインセ
ンサー等）Ｄやスクリーン（不図示）面上に拡大投影し
ている。Ｍは回動可能なスキャンミラー（回動ミラー）
であり、投影レンズＬの射出瞳近傍に定置配設されてお
り、被投影画像Ｆの走査機能及び観察系と複写系とに画
像に基づく光束を切換える切換機能を有している。Ｓは
スリットであり、感光体ドラムＤの前方の所定位置に配
置している。

【０００５】同図において照明光学系（不図示）により
照明された被投影画像Ｆは投影レンズＬにより拡大投影
されスキャンミラーＭにより反射されスリットＳを通過
して感光体ドラムＤ面上に投影される。ここで感光体ド
ラムＤは矢印Ｂ方向に回転しており、スキャンミラーＭ
はその回転軸Ｏを中心として感光体ドラムＤの回転に同
期して矢印Ａ方向に回動している。

【０００６】同図において、例えばスキャンミラーＭが
回動位置Ｐ１に位置しているとする。このときマイクロ
フィルムＦ面上のｆ１で示す被投影部分が感光体ドラム
Ｄ面上に結像（投影）される。次にスキャンミラーＭが
矢印Ａ方向に回動し回動位置Ｐ２に位置したときはマイ
クロフィルムＦ面上のｆ２で示す被投影部分が感光体ド
ラムＤ面上に結像される。同様にスキャンミラーＭが矢
印Ａ方向に更に回動し回動位置Ｐ３に位置したときはマ
イクロフィルムＦ面上のｆ３で示す被投影部分が感光体
ドラムＤ面上に結像される。

【０００７】このようにスキャンミラーＭが回動範囲Ｐ
１〜Ｐ３の間で矢印Ａ方向に回動しその傾斜角度を変え
ることにより、マイクロフィルムＦ面上の被投影範囲ｆ
１〜ｆ３の間にある全画像がスキャン（走査）され、こ
の全画像が矢印Ｂ方向に回転している感光体ドラムＤ面
上に次々と拡大投影されて拡大画像が形成される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図５に示
した従来のスキャン系においては、スキャンミラーＭの
回動軸Ｏが固定位置に配されている為、該スキャンミラ
ーＭが回動位置Ｐ１又は回動位置Ｐ３に位置していると
き、マイクロフィルムＦ面上の被投影部分ｆ１又は被投
影部分ｆ３の感光体ドラムＤ面に対する各等価投写点ｄ
１，ｄ３が投影レンズＬの像面（等価焦点面）Ｉよりも
該投影レンズＬ側にズレてしまい光路長がそれぞれΔｄ
１，Δｄ３だけ短くなってしまうという問題点があっ
た。

【０００９】この為、スキャンミラーＭが回動位置Ｐ１
又は回動位置Ｐ３に位置しているときはピント位置がズ
レ、複写画像にディフォーカスが生じるという問題点が
あった。

【００１０】又、光路長がそれぞれΔｄ１，Δｄ３だけ
短くなった分だけ倍率誤差が生じ、倍率が小さくなって
しまう為に複写画像に樽型の歪曲収差が発生してしまう
という問題点もあった。

【００１１】このような問題点を解決する為に、例えば
投影レンズＬの共役長を長く設定しスキャンミラーＭの
回動角を十分小さくするという方法が考えられるが、こ
の場合は装置全体が大型化してくるという問題点があっ
た。

【００１２】そこで上記の問題点を解決する為の走査型
画像形成装置が、例えば特開昭６４−７０７３５号公報
で提案されている。同公報ではスキャンミラーの支持部
に該スキャンミラーを回転させて、その傾斜角度を設定
する回転駆動手段とスキャンミラーをシフトさせて光路
長補正を行なうシフト駆動手段とを設け、該スキャンミ
ラーを回転させると共に同時にシフトも行なうことによ
り光路長の補正を行なっている。

【００１３】しかしながら同公報ではスキャンミラーの
回転駆動とシフト駆動とを正確に連動させる連動機構が
複雑となり、かつ装置全体が大型化になってしまうとい
う問題点があった。又駆動力も従来の画像形成装置に比
べて、より多く必要となり、更には振動が増大し画像に
悪影響を与えてしまう等の問題点があった。

【００１４】本発明は複写系の投影走査手段として定置
配設されたスキャンミラーを用いて走査露光を行なう
際、該スキャンミラーを平凹の走査面内において負の屈
折力を有するシリンドリカルレンズ形状をした裏面鏡よ
り構成し、プリンタ（複写）時に該スキャンミラーの平
面部を裏面反射面として使用することにより、光路長の
補正を行なうと共に歪のない良好なる複写画像を得るこ
とができる走査型画像形成装置の提供を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の走査型画像形成
装置は、 （１−イ）被投影画像を投影レンズ、スキャンミラーを
介して受光媒体上に結像させる際に、該被投影画像と該
受光媒体上に結像した画像との同期をとって該スキャン
ミラーを回動させることにより走査露光を行なう走査型
画像形成装置において、該スキャンミラーを平凹の負の
屈折力をもつシリンドリカル形状をした裏面鏡より構成
し、該スキャンミラーの回動によって生じる画像歪を補
正したことを特徴としている。

【００１６】特に前記裏面鏡は走査面内において負の屈
折力を有していることや、前記被投影画像を前記投影レ
ンズ、スキャンミラーを介して前記受光媒体上に結像さ
せる複写時には、該スキャンミラーの平面部を裏面反射
面として使用することや、前記投影レンズと前記スキャ
ンミラーとの間の光路中にスキャン方向にのみ正の屈折
力を有する光学素子を配置したこと等を特徴としてい
る。

【００１７】（１−ロ）複写系の投影走査手段として定
置配設された回動可能なスキャンミラーを使用する走査
型画像形成装置において、該スキャンミラーを平凹の負
の屈折力をもつシリンドリカル形状をした裏面鏡より構
成し、該スキャンミラーの回動によって生じる画像歪を
補正したことを特徴としている。

【００１８】特に前記裏面鏡は走査面内において負の屈
折力を有していることや、前記複写時には、該スキャン
ミラーの平面部を裏面反射面として使用することや、前
記スキャンミラーの前方光路中にスキャン方向にのみ正
の屈折力を有する光学素子を配置したこと等を特徴とし
ている。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の実施例１の要部概略図であ
る。尚、同図においてはスキャン（走査）系の構成を明
確にする為、被投影画像をスクリーンに拡大投影するリ
ーダ系（観察系）の折り返しミラー及び被投影画像を拡
大複写物として出力するプリンタ系（複写系）の折り返
しミラー等は省略して示している。

【００２０】同図においてＦは被投影画像であり、例え
ばマイクロフィルム等より成っており、照明光学系（不
図示）により照明されている。Ｌは投影レンズであり、
被投影画像Ｆを受光媒体としての感光体ドラムＤ（又は
ラインセンサー）やスクリーン（不図示）面上に拡大投
影している。

【００２１】Ｍは投影走査手段としての回動可能なスキ
ャンミラー（シリンドリカルスキャンミラー）であり、
投影レンズＬの射出瞳近傍に定置配設しており、投影画
像の走査機能及びリーダ系とプリンタ系とに画像に基づ
く光束を切換える切換機能を有している。

【００２２】本実施例におけるスキャンミラーＭは平凹
の走査面内において負の屈折力をもつシリンドリカル形
状をした裏面鏡より構成しており、後述するようにプリ
ンタ系として使用する際には該スキャンミラーＭの平面
（平面部）ｍ２を裏面反射面として使用し、該スキャン
ミラーＭの回動によって生じる画像歪を補正している。
又リーダ系として使用する際には該スキャンミラーＭの
平面ｍ２が投影レンズＬ側に向くように回動させ、該平
面ｍ２をそのまま表面反射面として普通の反射ミラーと
して使用している。

【００２３】Ｓはスリットであり、感光体ドラムＤの前
方の所定位置に配置している。感光体ドラムＤは図中矢
印Ｂ方向に所定の速度で回転している。Ｉは投影レンズ
Ｌの像面（等価焦点面）である。

【００２４】本実施例においては照明光学系（不図示）
により照明された被投影画像Ｆは投影レンズＬにより拡
大投影され、プリンタ時にはスキャンミラーＭにより反
射されスリットＳを通過して感光体ドラムＤ面上に投影
（結像）される。

【００２５】ここで感光体ドラムＤは図中矢印Ｂ方向に
回転しており、スキャンミラーＭはその回動軸Ｏを中心
として感光体ドラムＤの回転に同期して矢印Ａ方向に回
動している。これにより複写画像を得ている。

【００２６】次にスキャンミラーＭの回動によって生じ
る画像歪の補正方法について図２（Ａ）〜（Ｃ）を用い
て説明する。図２（Ａ）〜（Ｃ）は各々前記図５におけ
るスキャンミラーＭの回動位置Ｐ２，Ｐ１，Ｐ３に対応
する本実施例のスキャンミラーＭの拡大説明図である。

【００２７】同図（Ａ）はマイクロフィルムＦ面上のｆ
２の被投影部分を投影レンズＬ（不図示）を介してスキ
ャンミラーＭの平面ｍ２側で裏面反射させて感光体ドラ
ムＤ面上に結像（投影）させている。尚同図（Ａ）にお
いてシリンドリカル面ｍ１から平面である裏面反射面ｍ
２までの距離をｄ２、該裏面反射面ｍ２からシリンドリ
カル面ｍ１までの距離をｄ２´とする。

【００２８】同図（Ｂ）はマイクロフィルムＦ面上のｆ
１の被投影部分を投影レンズＬ（不図示）を介してスキ
ャンミラーＭの平面ｍ２側で裏面反射させて感光体ドラ
ムＤ面上に結像（投影）させている。尚同図（Ｂ）にお
いてシリンドリカル面ｍ１から平面である裏面反射面ｍ
２までの距離をｄ１、該裏面反射面ｍ２からシリンドリ
カル面ｍ１までの距離をｄ１´とする。

【００２９】同図（Ｃ）はマイクロフィルムＦ面上のｆ
３の被投影部分を投影レンズＬ（不図示）を介してスキ
ャンミラーＭの平面ｍ２側で裏面反射させて感光体ドラ
ムＤ面上に結像（投影）させている。尚同図（Ｃ）にお
いてシリンドリカル面ｍ１から平面である裏面反射面ｍ
２までの距離をｄ３、該裏面反射面ｍ２からシリンドリ
カル面ｍ１までの距離をｄ３´とする。

【００３０】本実施例においてスキャンミラーＭの材質
の屈折率をｎとしたとき (n-1)/n ・｛(d1+d1´)-(d2+d2´) ｝ ‥‥‥（１） となる式（１）が前記図５で示した光路長差Δｄ１と一
致し、かつ (n-1)/n ・｛(d3+d3´)-(d2+d2´) ｝ ‥‥‥（２） となる式（２）が同様に前記図５で示した光路長差Δｄ
３と一致するようにスキャンミラーＭの肉厚及びシリン
ドリカル面ｍ１の曲率Ｒを決定している。これにより前
述した光路長差に起因する複写画像のディフォーカスあ
るいは樽型の歪曲収差の発生を防止している。

【００３１】本実施例においてはスキャンミラーＭの形
状を単純なシリンドリカル形状としている為、該スキャ
ンミラーＭの光線反射点の非対称性の為に正確に上記の
式（１），（２）を (n-1)/n ・｛(d1+d1´)-(d2+d2´) ｝ = Δd1 ‥‥‥（１）´ で、かつ (n-1)/n ・｛(d3+d3´)-(d2+d2´) ｝ = Δd3 ‥‥‥（２）´ とすることが難しい場合には d［ |(n-1)/n ・ ｛(d1+d1´)-(d2+d2´) ｝- Δd1 | + |(n-1)/n ・ ｛(d3+d3´)-(d2+d2´) ｝- Δd3 | ］ / dR = 0 ‥（３） となるようにスキャンミラーＭの肉厚ｄ及びシリンドリ
カル面ｍ１の曲率Ｒの値を設定するか、もしくは

【００３２】

【数１】 となるようにスキャンミラーＭの肉厚ｄの値を設定する
ようにしている。これにより光路長差に起因する複写画
像のディフォーカスあるいは樽型の歪曲収差の発生を最
小限に抑えている。

【００３３】又、本実施例においては前述の如くスキャ
ンミラーＭを平凹の負の屈折力を有したシリンドリカル
形状とし、かつプリンタ時には該スキャンミラーＭの平
面部ｍ２を裏面反射面として使用している為、該プリン
タ時においてはスキャン（走査）方向にのみ倍率が変化
する。そこで本実施例においては前記図５に示した従来
のスキャンミラーを用いてスキャンする場合よりも倍率
の変化分だけスキャン速度が速くなるように設定してい
る。

【００３４】このように本実施例においては上述の如く
スキャンミラーＭの形状を平凹の走査面内において負の
屈折力を有したシリンドリカル形状とし、該スキャンミ
ラーＭの平面部ｍ２を裏面反射面としたシリンドリカル
スキャンミラー（裏面鏡）で構成し、その肉厚ｄ及びシ
リンドリカル面ｍ１の曲率Ｒを前記式（３）もしくは式
（４）を満足するように設定したことにより、前述した
ような樽型の歪曲収差やあるいは複写画像のディフォー
カスを最小限に抑え歪のない良好なる複写画像を得てい
る。

【００３５】尚、今まではプリンタ時について説明して
きたが、リーダ時にはスキャンミラーＭの平面部ｍ２が
投影レンズＬ側に向くように回動させ、該平面部ｍ２を
そのまま表面反射面として普通の反射ミラーと同様に使
用している。

【００３６】図３は本発明の実施例２の要部概略図であ
る。同図において図１に示した要素と同一要素には同符
番を付している。尚、同図においてもスキャン（走査）
系の構成を明確にする為、リーダ系（観察系）の折り返
しミラー及びプリンタ系（複写系）の折り返しミラー等
は省略して示している。

【００３７】本実施例において前述の実施例１と異なる
点は投影レンズＬとスキャンミラーＭとの間の光路中に
スキャン方向にのみ正の屈折力を有するシリンドリカル
レンズ（光学素子）Ｃを配置したことである。その他の
構成及び光学的作用は実施例１と略同様である。

【００３８】前述の実施例１においてはスキャンミラー
Ｍの曲率Ｒによってスキャン方向にのみ負の屈折力が生
じる為にこのスキャン方向断面と該スキャン方向と直交
する断面との結像点の間にズレが生じる。

【００３９】即ち、スキャン方向断面の結像点が該スキ
ャン方向と直交する断面の結像点よりもマイクロフィル
ムＦから離れる方向にΔｄｃだけズレてしまう。このズ
レ量Δｄｃの値はスキャンミラーＭを配置する位置、ス
キャンミラーＭの材質の屈折率ｎ、そして該スキャンミ
ラーＭの曲率Ｒ等によって決定される。

【００４０】例えばこのズレ量Δｄｃの値が前述した各
ズレ量Δｄ１，Δｄ３の値と比較して小さければそれ程
問題とはならないが、大きい場合には複写画像にディフ
ォーカスが発生してしまう。

【００４１】そこで本実施例においては投影レンズＬと
スキャンミラーＭとの間の光路中にスキャン方向にのみ
正の屈折力を有するシリンドリカルレンズＣを配置する
ことにより上記の問題点を解決している。

【００４２】即ち、本実施例においては投影レンズＬの
スキャンミラーＭ側にスキャン方向にのみ正の屈折力を
有するシリンドリカルレンズＣを配置し、このシリンド
リカルレンズＣの屈折力によりスキャンミラーＭの曲率
Ｒによって生じるスキャン方向断面の結像点のズレΔｄ
ｃを打ち消すようにしている。

【００４３】本実施例においてはこのような構成をとる
ことにより前述した複写画像のディフォーカスを更に改
善し、歪のない良好なる複写画像を得ている。

【００４４】図４は本発明の実施例３の要部概略図であ
る。同図において図３に示した要素と同一要素には同符
番を付している。尚、同図においてもスキャン（走査）
系の構成を明確にする為、リーダ系（観察系）の折り返
しミラー及びプリンタ系（複写系）の折り返しミラー等
は省略して示している。

【００４５】本実施例において前述の実施例２と異なる
点は投影レンズＬとスキャンミラーＭとの間の光路中に
設けたシリンドリカルレンズＣの代わりに該シリンドリ
カルレンズＣと同等の光学的作用を有するシリンドリカ
ルフレネルレンズＣＦを配置したことである。これによ
り前述の実施例２と同様な効果を得ている。

【００４６】スキャンミラーＭの曲率Ｒによって生じる
スキャン方向断面の結像点のズレΔｄｃを打ち消すこと
ができる光学素子ならシリンドリカルレンズに限定され
ることはなく、どのような光学素子でもよく、本実施例
のようにスキャン方向にのみ正の屈折力を有したシリン
ドリカルフレネルレンズを用いることによっても前述の
実施例２と同様な効果を得ることができる。

【００４７】尚、前述の実施例１においてはプリンタ時
のみスキャンミラーの平面部を裏面反射面として用いた
が、実施例２，３においてはリーダ時もプリンタ時と同
様にスキャンミラーの平面部を裏面反射面として用いて
いる。

【００４８】又、本実施例においてはプリンタ系の受光
媒体として感光体ドラムを用いたが、該感光体ドラムの
代わりにラインセンサー（ＣＣＤ）を用いて投影画像を
読み取るようにしても良い。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く複写系の投影
走査手段としてのスキャンミラーを平凹の走査面内にお
いて負の屈折力を有したシリンドリカル形状をした裏面
鏡より構成し、プリンタ時には該スキャンミラーの平面
部を裏面反射面として使用することにより、樽型の歪曲
収差や複写画像のディフォーカスの発生を最小限に抑え
ることができ、これにより歪のない良好なる複写画像を
得ることができる簡易な構成の走査型画像形成装置を達
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の要部概略図

【図２】 本発明の実施例１におけるスキャンミラーの
拡大説明図

【図３】 本発明の実施例２の要部概略図

【図４】 本発明の実施例３の要部概略図

【図５】 従来の走査型画像形成装置の要部概略図

【符号の説明】

Ｆ 被投影画像 Ｌ 投影レンズ Ｍ スキャンミラー Ｓ スリット Ｄ 感光体ドラム Ｃ シリンドリカルレンズ ＣＦ シリンドリカルフレネルレンズ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被投影画像を投影レンズ、スキャンミラ
   ーを介して受光媒体上に結像させる際に、該被投影画像
   と該受光媒体上に結像した画像との同期をとって該スキ
   ャンミラーを回動させることにより走査露光を行なう走
   査型画像形成装置において、 該スキャンミラーを平凹の負の屈折力をもつシリンドリ
   カル形状をした裏面鏡より構成し、該スキャンミラーの
   回動によって生じる画像歪を補正したことを特徴とする
   走査型画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記裏面鏡は走査面内において負の屈折
   力を有していることを特徴とする請求項１の走査型画像
   形成装置。
3. 【請求項３】 前記被投影画像を前記投影レンズ、スキ
   ャンミラーを介して前記受光媒体上に結像させる複写時
   には、該スキャンミラーの平面部を裏面反射面として使
   用することを特徴とする請求項１の走査型画像形成装
   置。
4. 【請求項４】 前記投影レンズと前記スキャンミラーと
   の間の光路中にスキャン方向にのみ正の屈折力を有する
   光学素子を配置したことを特徴とする請求項１の走査型
   画像形成装置。
5. 【請求項５】 複写系の投影走査手段として定置配設さ
   れた回動可能なスキャンミラーを使用する走査型画像形
   成装置において、 該スキャンミラーを平凹の負の屈折力をもつシリンドリ
   カル形状をした裏面鏡より構成し、該スキャンミラーの
   回動によって生じる画像歪を補正したことを特徴とする
   走査型画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記裏面鏡は走査面内において負の屈折
   力を有していることを特徴とする請求項５の走査型画像
   形成装置。
7. 【請求項７】 前記複写時には、該スキャンミラーの平
   面部を裏面反射面として使用することを特徴とする請求
   項５の走査型画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記スキャンミラーの前方光路中にスキ
   ャン方向にのみ正の屈折力を有する光学素子を配置した
   ことを特徴とする請求項５の走査型画像形成装置。