JPH10190979A

JPH10190979A - 反射光学ユニット及びスキャナー光学系

Info

Publication number: JPH10190979A
Application number: JP8341893A
Authority: JP
Inventors: Koji Kaneko; 好司金子
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1998-07-21
Anticipated expiration: 2016-12-20
Also published as: JP3601643B2

Abstract

(57)【要約】【課題】２組の平行平面から成る４面反射光学系を複数
個組み合わせることでスキャナー光学系の小型化、薄型
化を図る。【解決手段】２つの光学ブロック１５、１６を対向して
配置し、２組の平行な反射面３２、３４、３６、３８か
ら成る４面反射光学系と、反射面４２、４４、４６、４
８から成る４面反射光学系とを上下に２個形成する。光
源２７で照明された原稿３０からの光は、入射口５０か
ら進入し、前記各反射面で少なくとも１回反射され、出
射口５２から出射される。そして、レンズ１８を介して
ＣＣＤ２０に導かれる。かかる構成により、１つの４面
反射光学系で同等の光路長を形成する場合に比べて、図
中の左右方向の厚みを小さくすることができるという利
点がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は反射光学ユニット及
びスキャナー光学系に係り、特に、必要とされる共役長
を確保すべく撮影対象物とレンズとの間に配置される光
路形成用の反射光学ユニット、及びその反射光学ユニッ
トを備えた小型のスキャナー光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】照明用の光源で原稿を照明しつつ、該原
稿に沿って移動しながら画像情報を取り込むハンディー
スキャナーでは、読取口（スリット）から入射する原稿
面からの光をレンズを介してラインセンサ（ＣＣＤ）に
導いている。かかる共役長を確保すべく、従来はスキャ
ナーのケーシング内に折り返し用のミラーが複数枚設け
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のスキャナー光学系では、必要な共役長を確保するた
めに配設されるミラーの角度調整が微妙であり、複数の
ミラーについて適正な角度に組付けることは極めて困難
である。また、折り返し回数が増えるとミラーの枚数が
増え、更なる小型化も難しいという問題がある。

【０００４】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、反射面の角度の微妙な調整が不要で一層の小型
化を図ることができる光路形成用の反射光学ユニットを
提供するとともに、かかる反射光学ユニットを適用して
小型のハンディースキャナーに好適なスキャナー光学系
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
する為に、２組の平行平面で包囲される領域内に入射し
た光束を前記平行平面の各面で少なくとも１回反射して
出射する４面反射光学系が複数個組み合わされて成るこ
とを特徴としている。即ち、２組の平行平面から成る４
面反射光学系は、２組の平行平面の長さ比を変更するこ
とによって反射回数を増減させることができ、前記平行
平面で包囲される領域内に比較的長い光路長を形成する
ことができるという利点がある。かかる４面反射光学系
を複数個設けたことにより、１つの４面反射光学系を大
型化させることなく、より長い光路長を達成することが
でき、１つの４面反射光学系で構成する場合よりも、薄
型化を図ることができる。

【０００６】このように、本発明によれば、長い光路長
が要求される場合にも折り返し用のミラー等を増設する
必要がなく、光学系の小型化を図ることができるという
利点がある。また、反射面が形成された２つの光学ブロ
ックを対向して配置することにより複数個の４面反射光
学系を形成する場合に、前記各光学ブロックを互いに同
一形状に形成することができる場合がある。かかる場合
には、両ブロックを共通の型で製作することができると
いう利点がある。

【０００７】更に、４面反射光学系の１つ又は前記４面
反射光学系の複数個の結合を基本構成単位とし、各基本
構成単位をモジュール化することにより、基本構成単位
を複数個結合させることで種々の形態に対応することが
でき、部品種類の低減を図ることができる。また、本発
明は前記目的を達成する為に、光源で照明された撮影対
象物からの光をレンズを介して撮像手段に導くスキャナ
ー光学系において、２組の平行平面で包囲される領域内
に入射した光束を、前記平行平面の各面で少なくとも１
回反射して出射する４面反射光学系を複数個組み合わせ
て成る反射光学ユニットを備え、前記撮影対象物からの
光を前記反射光学ユニットを介して前記レンズに導くよ
うに構成されることを特徴としている。

【０００８】本発明は、上述した反射光学ユニットをス
キャナー光学系に適用したものである。かかる構成によ
れば、反射面の角度調整が不要或いは容易となり、光軸
調整も容易なことに加え、一層の小型化、薄型化を図る
ことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るスキャナー光学系の実施の形態について詳説する。図
１は、本発明に係るスキャナー光学系が適用されたハン
ディースキャナーの断面図であり、図２は、その正面透
視図である。

【００１０】図１に示すスキャナー１０は、ケーシング
１２内に反射光学ユニット１４、レンズ１８、ラインセ
ンサ（ＣＣＤ）２０、スキャナー回路２２及び位置検出
用のローラ２４等が配置されて成る。尚、符号２６はＣ
ＣＤ基板である。反射光学ユニット１４は、透明の光学
プラスチックで成形された２つの光学ブロック１５、１
６から成る。尚、光学ブロック１５、１６を光学プラス
チックで形成したのは、ガラスに比べて軽量で、加工成
形が容易だからである。

【００１１】前記光学ブロック１５の左側面には、Ｗ字
状に４つの反射面が形成されている。即ち、下から、長
さＡの反射面３２と、これに直交する長さＢ（＞Ａ）の
反射面３６と、前記反射面３６に直交する長さＢの反射
面４８と、前記反射面４８に直交する長さＡの反射面４
４とが形成されている。一方、前記光学ブロック１６の
右側面にも、Ｗ字状に４つの反射面が形成されている。
即ち、下から、長さＢの反射面３８と、これに直交する
長さＡの反射面３４と、前記反射面３４に直交する長さ
Ａの反射面４２と、前記反射面４２に直交する長さＢの
反射面４６とが形成されている。尚、前記各反射面３
２、３４、３６、３８、４２、４４、４６、４８には、
銀蒸着コーティングが施されている。

【００１２】両光学ブロック１５、１６は所定の距離ｄ
を隔てて対向して配置され、反射面３２と反射面３４と
が互いに平行に向かい合い、一組の平行反射面が構成さ
れる。同様に、反射面３６と反射面３８、反射面４２と
反射面４４、反射面４６と反射面４８が互いに平行に向
かい合うように配置される。かかる構成により、反射面
３２、３４、３６、３８から成る４面反射光学系と、反
射面４２、４４、４６、４８から成る４面反射光学系と
が上下に２つ連続して形成される。

【００１３】また、２つの光学ブロック１５、１６が距
離ｄの間隔で配置されることで、前記反射面３２と反射
面３８の交線部分に光束の入射口５０が形成され、反射
面３４と反射面３８の交線部分に出射口５２が形成され
る。前記入射口５０と出射口５２とは、各反射面３２、
３８、４４、４６の反射の妨げとならない程度の大きさ
に形成される。

【００１４】このように、入射口５０の幅を制限するこ
とにより、必要な光の入射を確保しつつ、不要光の進入
を防止できる。また、出射口５２の幅に応じて適正な出
射光量を得ることができるという利点がある。尚、出射
口５２の幅が小さいとサジタル方向の光量が小さくなり
解像度が低下するので、サジタル方向の光量を十分に得
られる程度に出射口５２の幅を定める必要がある。

【００１５】図中光学ブロック１６の左側面には、原稿
照明用の光源２７を組付けるための凹部（光源配置部）
２８が形成されており、該凹部２８に発光ダイオード
（ＬＥＤ）アレイ等の光源２７が配置される。光源２７
からの光は光学ブロック１６内に進入し、該ブロック内
部を通過して照明光出射面２９から原稿３０に向けて照
射される。尚、光源２７は、ＬＥＤアレイに限らず、直
線状の蛍光ランプでもよい。

【００１６】前記ケーシング１２の底面には、前記反射
光学ユニット１４の入射口５０の真下の部分にスリット
が形成されており、前記照明光出射面２９から出射され
る光は該スリットを介して原稿３０に照射される。ま
た、原稿３０からの光は、前記スリットからケーシング
１２内に導かれ、前記入射口５０から当該反射光学ユニ
ット１４に入射する。

【００１７】反射光学ユニット１４に入射した光は、反
射面３６で図中９０度左方向に反射され、以後、反射面
３４、３８、３６、３２、３８の順に反射され、第下段
の４面反射光学系から上段の４面反射光学系に向けて出
射される。上段の４面反射光学系に入射した光は、反射
面４６で図中９０度右方向に反射され、以後、反射面４
４、４８、４６、４２、４８の順に反射され、最終的に
出射口５２から反射光学ユニット１４外へ出射される。

【００１８】反射光学ユニット１４の出射口５２の上方
にはレンズ１８、ＣＣＤ２０が配設され、反射光学ユニ
ット１４から出射された光はレンズ１８を介して前記Ｃ
ＣＤ２０に導かれる。ＣＣＤ２０の受光面に入射した光
は、光の強さに応じた電気信号に変換され、その電気信
号はスキャナー回路２２に導かれる。そして、スキャナ
ー回路２２の画像信号処理手段によって原稿画像の情報
が取得される。

【００１９】また、ケーシング１２の下部に配設された
位置検出用のローラ２４には、エンコーダ等の回転数を
検出する手段（不図示）が設けられ、スキャナー１０が
移動した位置や移動量を検出できるようになっている。
次に、上記の如く構成された本発明に係るスキャナー光
学系が適用されたハンディースキャナーの作用について
説明する。

【００２０】先ず、２組の平行平面から成る４面反射光
学系の反射作用について説明する。図３乃至図６は、２
組の平行平面から成る４面反射光学系をモデル化した説
明図である。長さＡの一組の平行な反射面３２、３４
と、長さＢ（＞Ａ）の一組の平行な反射面３６、３８と
から成り、これら２組の平行平面が互いに直交して成る
４面反射光学系において、図中白丸で示す最下の頂点
（入射点）から光が入射する場合の反射光路について長
さの比率（Ａ：Ｂ）との関係で説明する。

【００２１】図３には、Ａ：Ｂ＝３：４の様子が示され
ている。図中白丸で示す入射点から上向きに反射光学ユ
ニット１４内に進入した光は、反射面３６（以下、第１
反射面という）で図中９０度右方向に反射され、以後、
反射面３４（以下、第２反射面という）、反射面３８
（以下、第３反射面という）、反射面３２（以下、第４
反射面という）の順に、それぞれ１回づつ反射され、最
後に再び第１反射面３６で反射され、図中黒丸で示す右
端の頂点（出射点）から反射光学ユニット１４外に出射
される。この場合、総反射回数５回、光路長は４×２
^1/2×Ａとなる。

【００２２】図４には、Ａ：Ｂ＝３：５の様子が示され
ている。図中白丸で示す入射点から上向きに反射光学ユ
ニット１４内に進入した光は、第１反射面３６で図中９
０度右方向に反射され、以後、第２反射面３４、第３反
射面３８、第１反射面３６、第４反射面３２、第３反射
面３８の順に反射され、図中黒丸で示す上側の頂点（出
射点）から反射光学ユニット１４外に出射される。この
場合、総反射回数６回、光路長は５×２^1/2×Ａとな
る。

【００２３】図５には、Ａ：Ｂ＝４：５の様子が示され
ている。図中白丸で示す入射点から上向きに反射光学ユ
ニット１４内に進入した光は、第１反射面３６で図中９
０度右方向に反射され、以後、順に第２反射面３４、第
３反射面３８、第４反射面３２、第１反射面３６、第２
反射面３４、第３反射面３８の順に反射され、図中黒丸
で示す左側の頂点（出射点）から反射光学ユニット１４
外に出射される。この場合、総反射回数７回、光路長は
５×２^1/2×Ａとなる。

【００２４】図６には、Ａ：Ｂ＝３：７の様子が示され
ている。図中白丸で示す入射点から上向きに反射光学ユ
ニット１４内に進入した光は、各反射面で少なくとも１
回反射し、合計８回の反射を経て図中黒丸で示す上側の
出射点から反射光学ユニット１４外に出射される。この
場合、光路長は７×２^1/2×Ａとなる。上述したよう
に、Ａ：Ｂの比率を変更することにより反射経路、反射
回数が変更され、出射方向を右方向、左方向、上方向と
適宜変更することができるとともに、光路長も適宜変更
できる。どのような比率を採用するかは、必要とされる
共役長や、入射口５０、レンズ１８及びＣＣＤ２０の配
置関係に応じて決定される。

【００２５】かかる構成により、２組の平行な反射面の
長さの比率（Ａ：Ｂ）に応じて反射回数を増減でき、従
来の折り返し用のミラーを増設することなく、比較的長
い光路長を形成することができる。これにより、ミラー
の微妙な角度調整が不要になるとともに、一層の小型化
を図ることができるという利点がある。図１に示す実施
の形態では、上述した４面反射光学系を上下に２個連続
して組み合わせたものが採用されている（図７参照）。
このように、４面反射光学系を上下に連続して設けたこ
とにより、１つの４面反射光学系で同等の光路長を形成
する場合に比べて、図中の左右方向の厚みを小さくする
ことができるという利点がある。特に、図７のように図
４で示した４面反射光学系を２個連結すると、入射光軸
と出射光軸とを同じ軸上に一致させることができ、光軸
調整が一層容易であるという利点がある。

【００２６】このような反射光学ユニットを備えたスキ
ャナー１０を原稿３０面に沿って一方向（図中右方向又
は方向）に移動させると、ローラ２４が原稿３０に接触
しながら回転し、該スキャナー１０と原稿３０面との距
離が一定に保たれ、スキャナー１０は滑らかに移動す
る。そして、ローラ２４の回転に基づいてスキャナー１
０の位置を検出しながら、原稿３０面からの光を上述の
反射光学ユニット１４、及びレンズ２０を介して順次Ｃ
ＣＤ２０に導くことにより、原稿３０の画像情報を取得
することができる。

【００２７】上記実施の形態では、４面反射光学系が上
下に２段形成される場合を例に説明したが、図８に示す
ように４面反射光学系を左右に２個設けてもよい。即
ち、図８は、図３に示した４面反射光学系を横に２つ組
み合わせたものであり、光学ブロック５５と光学ブロッ
ク５６とは同一形状に形成される。一方の光学ブロック
５５を回転させることにより、他方の光学ブロック５６
と一致させることができ、両ブロックは、同一の型で製
作することができる。

【００２８】このように、左右の光学ブロック５５、５
６を回転対称の形状に構成し、同一の型で成形可能にし
たので、製作コストを大幅に低減できるという利点があ
る。また、図８のように４面反射光学系を左右に連続し
て設けた場合には、同図中上下方向の厚さを薄型化でき
るという利点がある。上記実施の形態では、４面反射光
学系が２つ形成される場合について説明したが、図９に
示すように、２つの対向する光学ブロック５７、５８に
よって４面反射光学系を３個形成してもよく、２以上で
あれば組み合わせの個数は限定されない。

【００２９】更に、図７に示した反射光学ユニットと、
図８に示した反射ユニットとを組み合わせて、より多様
な反射光路を形成することも可能である。即ち、図７、
図８で示したような反射光学ユニットを基本構成単位と
考えて、これらを任意に組み合わせて結合させることに
より、様々な形態の反射光学ユニットを形成することが
できる。

【００３０】同様に、図３から図６で示したような２組
の平行平面で構成される各種の４面反射光学系を一対の
光学ブロック等で構成し、これを基本構成単位に含めて
もよい。このように、４面反射光学系の一つ又は前記４
面反射光学系の複数個の結合を基本構成単位とし、各基
本構成単位をモジュール化することにより、部品種類の
低減を図るとともに、種々の形態に対応することができ
る。

【００３１】従って、例えば、レンズ１８や位置検出用
ローラ２４等の他の部材を含めたレイアウトの関係で直
線的な光路の形成が困難な場合には、異種の光学ブロッ
クを組み合わせることで適宜対応することができるとい
う利点がある。上記実施の形態では、一組の平行な反射
面３２、３４と他の一組の平行な反射面３６、３８とが
互いに９０度を成している場合について説明したが、反
射面どうしの交わる角度は９０度に限らず、図１０に示
すように６０度又は１２０度を成すようにしてもよい。

【００３２】更に、上記の実施の形態では、入射口５０
と、レンズ１８及びＣＣＤ２０が縦方向に略直線的に並
ぶ縦型のスキャナーを例に説明したが、下方から入射す
る光を直交する方向（水平方向）に出射する反射光学ユ
ニットを用いた横型のスキャナーにも本発明を適用する
ことができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る反射光
学ユニットによれば、２組の平行平面の各面で少なくと
も１回反射する４面反射光学系を複数個連続して設けた
ので、前記平行平面で包囲される空間内に比較的長い光
路長を形成することができるとともに、一つの４面反射
光学系で構成する場合よりも、薄型化を図ることができ
る。また、従来の折り返し用のミラーの微妙な角度調整
が不要になるとともに、一層の小型化を図ることができ
る。

【００３４】また、２つの光学ブロックを対向して配置
することにより前記複数個の４面反射光学系を形成する
場合、これら２つの光学ブロックを互いに同一形状に形
成することができる場合がある。かかる場合には、両ブ
ロックを共通の型で製作することができ、低コスト化を
図ることができる。特に、４面反射光学系の一つ又は前
記４面反射光学系の複数個の結合を基本構成単位とし、
各基本構成単位をモジュール化するようにしたので、種
々の形態に応じた反射光学系を個別に用意しなくても、
基本構成単位を任意に組み合わせることによって種々の
形態に対応することができるという利点がある。これに
より、部品種類の低減を図ることができる。

【００３５】また、上述した反射光学ユニットをスキャ
ナー光学系に適用すれば、反射面の角度調整が不要或い
は容易となり、一層の小型化、薄型化を達成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスキャナー光学系が適用されたハ
ンディースキャナーの断面図である。

【図２】図１に示したハンディースキャナーの光学系の
構成を示す正面透視図である。

【図３】２組の長さの異なる平行な反射面を有する４面
反射光学系の反射経路を説明する為に用いた図である。

【図４】２組の長さの異なる平行な反射面を有する４面
反射光学系の反射経路を説明する為に用いた図である。

【図５】２組の長さの異なる平行な反射面を有する４面
反射光学系の反射経路を説明する為に用いた図である。

【図６】２組の長さの異なる平行な反射面を有する４面
反射光学系の反射経路を説明する為に用いた図である。

【図７】反射光学ユニットの拡大図断面図である。

【図８】反射光学ユニットの他の形態を示す拡大断面図
である。

【図９】反射光学ユニットの他の形態を示す拡大断面図
である。

【図１０】２組の平行な反射面が６０度又は１２０度を
成すように構成した場合の反射経路を示す図である。

【符号の説明】

１０…スキャナー１２…ケーシング１４…反射光学ユニット１５、１６、５５、５６、５７、５８…光学ブロック１８…レンズ２０…ラインセンサ（ＣＣＤ）２２…スキャナー回路２４…位置検出用のローラ２７…照明用の光源３０…原稿３２、３４、３６、３８、４２、４４、４６、４８…反
射面５０…入射口５２…出射口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２組の平行平面で包囲される領域内に入
射した光束を前記平行平面の各面で少なくとも１回反射
して出射する４面反射光学系が複数個組み合わされて成
ることを特徴とする反射光学ユニット。
【請求項２】前記２組の平行平面から成る複数個の４
面反射光学系は、一対の光学ブロックで形成され、前記
各光学ブロックは互いに同一形状に形成され、同一の型
で成形可能であることを特徴とする請求項１の反射光学
ユニット。
【請求項３】前記４面反射光学系の一つ又は前記４面
反射光学系の複数個の結合を基本構成単位とする反射光
学系モジュールが少なくとも１種類形成され、前記反射
光学系モジュールを複数個結合させて成ることを特徴と
する請求項１の反射光学ユニット。
【請求項４】光源で照明された撮影対象物からの光を
レンズを介して撮像手段に導くスキャナー光学系におい
て、２組の平行平面で包囲される領域内に入射した光束を、
前記平行平面の各面で少なくとも１回反射して出射する
４面反射光学系を複数個組み合わせて成る反射光学ユニ
ットを備え、前記撮影対象物からの光を前記反射光学ユ
ニットを介して前記レンズに導くように構成されること
を特徴とするスキャナー光学系。