JP2000141745A

JP2000141745A - 光学装置

Info

Publication number: JP2000141745A
Application number: JP31488898A
Authority: JP
Inventors: Akira Suzuki; 明鈴木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-11-05
Filing date: 1998-11-05
Publication date: 2000-05-23
Anticipated expiration: 2018-11-05
Also published as: JP3795683B2

Abstract

(57)【要約】【課題】発光部アレー（あるいは受光部アレー）に対応
した複数の結像素子を有する光学装置において、比較的
低コストに且つ効果的にクロストークを低減させる手段
を提供する。【解決手段】本発明の光学装置では、複数の発光部Ｉ₁
〜Ｉ_2mをアレー状に配置した発光手段１と、前記複数の
発光部に対応して設けられ該発光部からの光を投影させ
るための複数の結像素子Ｌ₁〜Ｌ_2mを配置した結像手段
２を有し、前記結像手段２は隣接した結像素子が互いに
シフトして配置されている構成とした。これにより従来
のように結像素子を発光部のアレー方向に合わせて一列
に配置した構成と比べて隣接結像素子間の間隔を広くと
ることができ、クロストークを低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光書き込みプリン
ター等の画像形成装置の光書き込み部に用いられる光学
装置、あるいはイメージスキャナーや画像形成装置の画
像読み取り部等に用いられる光学装置に関し、特に、ア
レー状に配列された複数の発光部または受光部あるいは
シャッター部に対応して複数の結像素子を配置した構成
の光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光書き込みプリンター等の画像形
成装置の光書き込み部に用いられる光学装置で、発光ダ
イオード（ＬＥＤ）アレー等の複数の発光部を書き込み
用光源として用いた構成では、複数の発光部からの光を
フィルムや感光体等の感光性書き込み媒体上に投影する
結像手段としてマイクロレンズアレーを使用したものが
知られている。これは図１７に一例を示すように、結像
手段（マイクロレンズアレー）４２は、発光手段（ＬＥ
Ｄアレー等）４１の主走査方向に直線状に配列された複
数の発光部Ｉ₁〜Ｉ_nに一対一に対応して結像素子（マイ
クロレンズ）Ｌ₁〜Ｌ_nをアレー状に配置した構成となっ
ている。しかし、このような構成の光書き込み用光学装
置では、書き込み密度の高密度化により、配列方向のレ
ンズ間の距離（配列ピッチ：Ｐ）が短くなり、隣接する
レンズ間のクロストークが問題となっている。特に、デ
ジタルカメラで撮影した画像等を小サイズの感光性フィ
ルムにプリントするような比較的小型で高画質（高画素
密度）を要求されるようなプリンターの場合、光書き込
み部を構成する光源手段や結像手段の更なる高密度化が
要求され、隣接するレンズ間のクロストークに対する対
策が重要となる。尚、主走査方向の画素密度の高密度化
とクロストークの低減を図るために、発光部の配列周期
を半周期ずらしたＬＥＤアレーを副走査方向に２段に重
ねて配置し、この２段のＬＥＤアレーの各発光部にレン
ズ部が一対一に対応するようにマイクロレンズアレーも
２段に配置した構成の光書き込み用光学装置が知られて
いる。このような構成では、ＬＥＤアレーが一段の場合
と比べて、主走査方向の画素密度を２倍にすることがで
きるが、ＬＥＤアレーとマイクロレンズアレーを２段に
重ねて配置しているため光学装置の副走査方向の厚さが
倍となり、コスト的にも高価となる。

【０００３】またイメージスキャナー等の画像読み取り
部に用いられる光学装置では、ＣＣＤイメージセンサ等
の複数の受光部をアレー状に配列した受光手段に被写体
像を結像する結像手段の一つとしてマイクロレンズアレ
ーが使用されており、これは主走査方向に直線状に配列
された複数の受光部に一対一に対応して結像素子（マイ
クロレンズ）がアレー状に配置された構成となってい
る。しかし、このような構成の画像読み取り用光学装置
では、読み取り密度の高密度化により、隣接するレンズ
間のクロストークが問題となっている。特に、写真等の
高画質画像を読み取りパーソナルコンピュータ等に入力
するような比較的小型で高解像度（高画素密度）を要求
されるようなイメージスキャナの場合、画像読み取り部
を構成する受光手段や結像手段の更なる高密度化が要求
され、隣接するレンズ間のクロストークに対する対策が
重要となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、直線状
に配列された複数の発光部あるいは受光部に一対一に対
応して結像素子がアレー状に配置された構成の光学装置
では、高密度化により隣接するレンズ間のクロストーク
が問題となっていた。そこでこの問題を解決するため、
特開平９−４３５３８号公報：レンズアレーが形成され
た２つのレンズ基板間に、側面部分が遮光性を有する導
光部材を設ける、特開平１０−１８６１０５号公報：複
数の開口部を有する遮光板の各開口部に対応させてその
上下にレンズ部を設け、２つのレンズアレー間にアパー
チャーを一体化した構造とする、特開平１０−２１０２
１３号公報：レンズアレーを一方の表面に形成した２つ
のレンズ基板間に、透孔を有する遮光部材を設ける、等
が提案されている。

【０００５】しかし、これらの方式は、２つのレンズア
レー間に導光部材やアパーチャーを設けた構造であり、
２つのレンズイアレー間では外乱光や迷光を遮光できる
が、発光部−レンズ間や、レンズ−受光部間等ではクロ
ストークに対する対策は何ら施されておらず、あまり効
果的ではなかった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
って、光書き込みプリンター等の光書き込み部、あるい
はイメージスキャナ等の画像読み取り部に用いられる、
複数の結像素子を有する光学装置において、比較的低コ
ストに且つ効果的にクロストークを低減させる手段を提
供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る光学装置では、複数の発光部をアレ
ー状に配置した発光手段と、前記複数の発光部に対応し
て設けられ該発光部からの光を投影させるための複数の
結像素子を配置した結像手段を有し、前記結像手段は隣
接した結像素子が互いにシフトして配置されている構成
とした。

【０００８】請求項２に係る光学装置では、複数の受光
部をアレー状に配置した受光手段と、前記複数の受光部
に対応して設けられ被写体像からの光を前記複数の受光
部に投影させるための複数の結像素子を配置した結像手
段を有し、前記結像手段は隣接した結像素子が互いにシ
フトして配置されている構成とした。

【０００９】請求項３に係る光学装置では、光源と、複
数のシャッター部をアレー状に配置したシャッター手段
と、前記複数のシャッター部に対応して設けられ該シャ
ッター部を通過した光源からの光を投影するかあるいは
該シャッター部に光源からの光を投影する複数の結像素
子を配置した結像手段を有し、前記結像手段は隣接した
結像素子が互いにシフトして配置されている構成とし
た。

【００１０】請求項４に係る光学装置では、請求項１ま
たは２または３の構成に加えて、前記結像素子のシフト
による光路のずれを合わせるために、前記結像手段の光
路の途中に位置調整手段を有する構成とした。

【００１１】請求項５に係る光学装置では、請求項１の
構成に加えて、前記発光手段の複数の発光部からの光を
前記結像手段の複数の結像素子により書き込み媒体に投
影して光書き込みを行う場合に、前記結像素子のシフト
による書き込み位置のずれを補正するための補正手段を
有する構成とした。

【００１２】請求項６に係る光学装置では、請求項２の
構成に加えて、前記結像手段の複数の結像素子により被
写体像からの光を前記受光手段の複数の受光部に投影し
て被写体像を読み取る場合に、前記結像素子のシフトに
より異なった被写体情報を読み取ることを補正するため
の補正手段を有する構成とした。

【００１３】請求項７に係る光学装置では、請求項３の
構成に加えて、光源から出射されシャッター手段の複数
のシャッター部を通過した光を結像手段の複数の結像素
子により書き込み媒体に投影して光書き込みを行う場
合、あるいは光源から出射された光を結像手段の複数の
結像素子によりシャッター手段の複数のシャッター部に
投影して該シャッター部を通過した光により書き込み媒
体に光書き込みを行う場合に、前記結像素子のシフトに
よる書き込み位置のずれを補正するための補正手段を有
する構成とした。

【００１４】請求項８に係る光学装置では、請求項１〜
７のいずれかの構成に加えて、前記結像手段は、複数の
結像素子の奇数番目と偶数番目が配列方向と略直交する
方向に逆向きにずれて千鳥状に配置されている構成とし
た。

【００１５】請求項９に係る光学装置では、請求項１〜
８のいずれかの構成に加えて、前記結像手段の結像素子
間は遮光されている構成とした。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。まず、光書き込みプリンタ
ーの光書き込み部に用いられる光学装置の実施例につい
て説明する。

【００１７】図２（ａ）は本発明に係る光学装置を光書
き込みヘッドに用いた光書き込みプリンターの一例を示
す概略構成図である。この光書き込みプリンターは、複
数の発光部を主走査方向にアレー状に配置した発光手段
（例えば図２（ｃ）に示すような発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）を主走査方向にアレー状に配置した発光ダイオード
アレー（ＬＥＤＡ））と、その発光手段の複数の発光部
に対応して設けられ該発光部からの光を投影させるため
の複数の結像素子（マイクロレンズ）を配置した結像手
段（マイクロレンズアレー）とを有する光書き込みヘッ
ド１０を備えており、その光書き込みヘッド１０は、副
走査方向への移動手段（プーリとそのプーリに掛け渡さ
れたワイヤとガイドロッド等）１５と、その移動手段１
５を駆動するステッピングモータ１４及び駆動ギヤとに
より副走査方向に移動されるようになっている。またプ
リンターは、光書き込みヘッド１０の発光手段を駆動す
る発光駆動回路１３と、ステッピングモータ１４を駆動
するモータ駆動回路１２と、これら発光駆動回路１３や
モータ駆動回路１２を制御する制御回路１１（中央演算
処理装置（ＣＰＵ）、ＲＡＭやＲＯＭ等のメモリ、入・
出力インターフェース、クロック、タイマー等からな
る）を備えている。

【００１８】そして、プリンタの動作が開始され制御回
路１１に画像情報が入力されると、入力された画像情報
を制御回路１１で処理して主走査方向１ライン毎に発光
駆動回路１３に送信し、光書き込みヘッド１０の発光手
段を駆動すると共に、制御回路１１でモータ駆動回路１
２を制御してステッピングモータ１４を駆動し、移動手
段１５により光書き込みヘッド１０を副走査方向に１ラ
インづつ移動走査する。すなわち、図２（ｂ）に示すよ
うに、感光性フィルム等の書き込み媒体４に光書き込み
ヘッド１０により主走査方向１ラインづつ画像を書き込
みながら、光書き込みヘッド１０を副走査方向に１ライ
ンづつ移動走査することにより、画像を形成する。

【００１９】尚、光書き込みヘッド１０の構成として
は、ＬＥＤアレーとマイクロレンズアレーの組み合わせ
の他に、蛍光管ドットアレーとマイクロレンズアレーの
組み合わせ、あるいは光源と液晶シャッターアレーとマ
イクロレンズアレーを組み合わせたものなどがある。こ
こではＬＥＤアレーとマイクロレンズアレーの組み合わ
せで説明するが、ＬＥＤアレーを蛍光管ドットアレーに
置き換えても同様の説明となる。また、光源と液晶シャ
ッターアレーとマイクロレンズアレーを組み合わせた構
成については後述する。

【００２０】従来の構成では、光書き込みヘッドは図１
７に示したように、主走査方向の画像を形成する複数の
発光部（ＬＥＤ）Ｉ₁〜Ｉ_nをアレー状に配置した発光手
段（ＬＥＤアレー）４１と、その発光手段４１の複数の
発光部Ｉ₁〜Ｉ_nに一対一に対応して複数の結像素子（マ
イクロレンズ）Ｌ₁〜Ｌ_nを一列に配置した結像手段（マ
イクロレンズアレー）４２が用いられている。このよう
な構成の場合、書き込み密度の高密度化により、アレー
方向のレンズ間の距離（配列ピッチ：Ｐ）が短くなり、
隣接するレンズ間のクロストークが問題となっていた。

【００２１】そこで本発明では上記のクロストークの問
題を解決するため、図１に示すように、結像手段２は隣
接した結像素子が互いにシフトして配置されている構成
とした。ここで、図１は本発明による光書き込みヘッド
（光学装置）の一実施例を示構成説明図であって、
（ａ）は光書き込みヘッドの発光手段１と結像手段２を
示す斜視図、（ｂ）は結像手段２をＺ方向から見た図、
（ｃ）は発光手段１と結像手段２をＸ方向から見た図、
（ｄ）は発光手段１と結像手段２及び書き込み媒体４を
Ｙ方向から見た図である。

【００２２】この光学装置の構成をより具体的に説明す
ると、図１に示すように、発光手段１の複数の発光部Ｉ
₁〜Ｉ_2mに一対一に対応して配置される結像手段２の複
数の結像素子（マイクロレンズ）Ｌ₁〜Ｌ_2mは、隣接し
た結像素子がアレー方向（Ｙ方向）に直交する方向（Ｘ
方向）に互いに逆向きにシフトして配置されているもの
である。尚、この例では、結像手段２は、複数の結像素
子の奇数番目（Ｌ₁，Ｌ₃，・・・Ｌ_2m-1）と偶数番目
（Ｌ₂，Ｌ₄，・・・Ｌ_2m）が配列方向と略直交する方向
に逆向きにずれて千鳥に配置されている。また、結像手
段２の結像素子間には遮光部３が設けられており、結像
素子と結像素子の間が遮光されている。

【００２３】ここで図３（ａ）に示すようにレンズピッ
チ間距離Ｐで一列に配置されていた従来の結像手段（図
１７）の配列方式では、隣接する結像素子の間隔はＰで
あったが、図１及び図３（ｂ）に示すように、本発明の
構成では、隣接する結像素子をアレー方向（Ｙ方向）に
直交する方向（Ｘ方向）に互いに逆向きにシフトさせて
Ｘ方向に間隔ｄだけ離して配置しているので、結像素子
間の間隔Ｄは、Ｄ＝√(Ｐ²＋ｄ²) ，Ｄ＞Ｐとなり、
隣接する結像素子の間隔を従来よりかなり大きくでき
る。つまり、発光手段の複数の発光部から放出された光
が結像手段の複数の結像素子を通って書き込み媒体（感
光性フィルム等）に結像される場合、隣接する結像素子
間の間隔が広ければ広いほどクロストークが減少するの
で、本発明の構成では、従来の配列方式と比べて大幅に
クロストークを低減できる。

【００２４】尚、図１では、隣接する結像素子をアレー
方向（Ｙ方向）に直交する方向（Ｘ方向）に互いに逆向
きにシフトさせて千鳥状に配置した例を示したが、隣接
する結像素子のうち一方側のみをアレー方向に直交する
方向にずらして配置する構成も可能である。図４はその
一例を示す結像手段２’の正面図であって、複数の結像
素子の奇数番目（Ｌ₁，Ｌ₃，・・・Ｌ_2m-1）を主走査方
向（Ｙ方向）に配列し、偶数番目（Ｌ₂，Ｌ₄，・・・Ｌ
_2m）をＹ方向と略直交する方向（Ｘ方向）にずらして配
置した例である。このような配置の場合も、従来の一直
線上の配置に比べてクロストークを低減することができ
る。しかし、図１に示した千鳥配列と比べると、隣接す
る結像素子間の間隔は狭くなるのでクロストーク低減効
果は劣る。また、結像手段２’の中央に配列した結像素
子（Ｌ₁，Ｌ₃，・・・Ｌ_2m-1）と、Ｘ方向にずらして配
置した結像素子（Ｌ₂，Ｌ₄，・・・Ｌ_2m）とでは、発光
手段の発光部までの距離が異なることになり、結像素子
を透過する光量に差ができ、書き込み媒体上で光量むら
が発生する場合が有る。このため、結像素子の開口数
（Ｎ．Ａ）を変えたり、発光部の光量を調節する等の手
段が必要となる。従って、図１に示すような千鳥状配列
の方が理想的である。

【００２５】次に、図１（ｄ）や図３（ｂ）に示すよう
に、結像手段２の隣接する結像素子がＸ方向（副走査方
向）にｄだけずれて配置されている場合、図１（ｄ）の
ように、書き込み媒体（感光性フィルム等）４に至る光
路にもずれが生じるため、書き込み媒体４上には副走査
方向にＬだけずれて結像されることになる。これは書き
込み媒体４上に書き込まれる画素の配列で見ると、図５
（ａ）に一例を示すように、結像手段２の奇数番目の結
像素子（Ｌ₁，Ｌ₃，Ｌ₅・・・）により結像された画素
（ｄ₁，ｄ₃，ｄ₅・・・）と、偶数番目の結像素子
（Ｌ₂，Ｌ₄，Ｌ₆・・・）により結像された画素（ｄ₂，
ｄ₄，ｄ₆・・・）とでは、副走査方向にＬだけずれて書
き込まれることになる。

【００２６】そこで本発明では、結像素子のシフトによ
る光路のずれを合わせるために、結像手段の光路の途中
に位置調整手段を有する構成とした。この位置調整手段
の例を図７に示す。図７（ａ）は結像手段２から書き込
み媒体４に至る光路の途中にミラー５を配置して副走査
方向の結像位置を一致させたものであり、これにより図
５（ｂ）のように、書き込み媒体上の画素配列を副走査
方向に一列に揃えることができる。また、図７（ｂ）は
位置調整手段の別の例であり、結像手段２から書き込み
媒体４に至る光路の途中にプリズム６を配置して副走査
方向の結像位置を一致させたものであり、同様の効果が
得られる。

【００２７】以上は光学的に光路のずれを修正して副走
査方向の結像位置を調整する手段の例であるが、結像素
子のシフトによる書き込み媒体上の結像位置のずれを電
気的に補正して副走査方向の書き込み位置を補正する手
段もある。図８はその一例を示す図であって、図２
（ａ）に示した光書き込みプリンターの書き込み制御系
の制御回路１１と発光駆動回路１３の間に補正回路１６
を設けた例である。この補正回路１６は、発光手段２の
複数の発光部の奇数番目（Ｉ₁，Ｉ₃，・・・Ｉ_2m-1）ま
たは偶数番目（Ｉ₂，Ｉ₄，・・・Ｉ_2m）のいずれか一方
側の駆動信号を所定の時間遅延して発光駆動回路１３に
送信する遅延手段を有しており、これにより発光部の発
光タイミングを結像位置のずれ分ずらして、結像素子の
シフトによる書き込み媒体上の結像位置のずれを補正す
るものである。

【００２８】より具体的には、制御回路１１は入力され
た２次元画像情報を一旦メモリに取り込み、そのうちの
主走査方向に対応する１ライン分づつの画像情報を取り
出して補正回路１６に入力すると共に、モータ駆動回路
１２に１ライン分づつ副走査方向に光書き込みヘッド１
０（あるいは書き込み媒体４）を移動させる信号を送
る。これにより、主走査方向１ラインの書き込みと１ラ
イン分の副走査方向への移動が順次行われることになる
が、この際、補正回路１６により１ライン分の画像情報
のうち、奇数番目の画像情報Ｓ₁，Ｓ₃，Ｓ₅，・・・、
あるいは偶数番目の画像情報Ｓ₂，Ｓ₄，Ｓ₆，・・・の
いずれか一方側が遅延されるため、遅延されない側の画
像情報のみが先行されて発光駆動回路１３に送信されて
発光手段１の対応する発光部による書き込みが行われ、
遅延された側の画像情報に対応する発光部による書き込
みは、遅延時間分遅れて（すなわち副走査方向の結像位
置のずれ分、副走査方向に光書き込みヘッド（あるいは
書き込み媒体）が移動した後）行われることになる。例
えば、図５（ａ）のように、奇数番目の画素（ｄ₁，
ｄ₃，ｄ₅・・・）と偶数番目の画素（ｄ₂，ｄ₄，ｄ₆・
・・）が副走査方向にＬだけずれて結像される場合、副
走査方向にＬだけ光書き込みヘッド１０（あるいは書き
込み媒体４）が移動する時間分、一方側の画像情報を補
正回路１６で遅延させれば、図５（ｂ）のように副走査
方向の書き込み位置を一致させることができる。

【００２９】次に結像素子のシフトによる書き込み媒体
上の結像位置のずれを補正して副走査方向の書き込み位
置を補正する手段としては、制御回路内のマイクロコン
ピュータによってソフト的に行う方法もある。図９はそ
の一例を示す図であって、図２（ａ）に示した光書き込
みプリンターの制御回路１１内のＣＰＵを構成するマイ
クロコンピュータにより副走査方向の書き込み位置のず
れを補正する場合の構成例である。制御回路１１は入力
された図６に示すような２次元画像情報を一旦メモリに
取り込み、そのうちの主走査方向に対応する１ライン分
づつの画像情報を取り出して発光駆動回路１３に送信す
るが、この際、１ライン分の画像情報のうち、奇数番目
の画像情報あるいは偶数番目の画像情報のいずれか一方
側の情報の取り出し順をシフトして書き込むことで副走
査方向のずれを補正することができる。

【００３０】より具体的には、図５（ａ）に示した書き
込み位置の副走査方向のずれ量Ｌが３ドットピッチとす
ると、図６に示すような２次元画像情報を書き込む場
合、主走査方向にｄ₁の画素位置では副走査方向に
Ｓ₁₁，Ｓ₂₁，Ｓ₃₁，・・・の順に情報を書き込むと共
に、ｄ₂の画素位置では副走査方向に３ドットピッチず
れた情報からＳ₃₂，Ｓ₄₂，Ｓ₅₂，・・・の順に情報を書
き込む。つまりＬ＝３ドットとすると、一般的に、主走
査方向奇数番の画素位置では、ｄ_2m-1＝Ｓ_n,2m-1 （但し、ｍ＝１，２，３，・・・、ｎ＝１，２，３，・
・・）の情報を、主走査方向偶数番の画素位置では、ｄ_2m＝Ｓ_n+2,2m の情報を書き込むように、発光駆動回路１３への画像情
報の送信順を制御する。すなわち、図１の発光手段１の
発光部Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃，・・・と画素ｄ₁，ｄ₂，ｄ₃，・
・・は対応しているから、各発光部を同時に駆動する情
報が、図６の画像情報の例では、Ｉ_2m-1＝Ｓ_n,2m-1 Ｉ_2m＝Ｓ_n+2,2m となるように制御すればよい。

【００３１】以上説明したように、本発明に係る光学装
置を光書き込みヘッド１０に用いたプリンターでは、結
像手段２は隣接した結像素子が互いにシフトして千鳥状
に配置されているのでクロストークを減少することがで
きる。また、結像素子のシフトによる光路のずれを合わ
せるための光学的な位置調整手段、あるいは書き込み位
置のずれを電気的、ソフト的に補正する補正手段を用い
ることで、結像素子のシフトによる副走査方向の書き込
み位置のずれを補正することができるので、画質の低下
を防止することができる。

【００３２】次に本発明の別の実施形態として、イメー
ジスキャナの画像読み取り部に用いられる光学装置の実
施例について説明する。図１０は本発明に係る光学装置
を受光ヘッドに用いたイメージスキャナの一例を示す概
略構成図である。このイメージスキャナは、複数の受光
部を主走査方向にアレー状に配置した受光手段（例えば
ＣＣＤイメージセンサ）と、その受光手段の複数の受光
部に対応して設けられ該受光部に被写体像（例えば原稿
２６の画像）を投影させるための複数の結像素子（マイ
クロレンズ）を配置した結像手段（マイクロレンズアレ
ー）とを有する受光ヘッド２０を備えており、その受光
ヘッド２０は、副走査方向への移動手段（プーリとその
プーリに掛け渡されたワイヤとガイドロッド等）２１
と、その移動手段２１を駆動するステッピングモータ２
２及び駆動ギヤとにより副走査方向に移動されるように
なっている。またスキャナは、受光ヘッド２０の受光手
段を駆動して画像情報を取り込む画像読取回路２４と、
ステッピングモータ２２を駆動するモータ駆動回路２５
と、これら画像読取回路２４やモータ駆動回路２５を制
御する制御回路２３（中央演算処理装置（ＣＰＵ）、Ｒ
ＡＭやＲＯＭ等のメモリ、入・出力インターフェース、
クロック、タイマー、画像処理回路等からなる）を備え
ている。

【００３３】そして、スキャナの動作が開始されると、
制御回路２３は画像読取回路２４を作動して受光ヘッド
２０の受光手段による画像読み取りを開始すると共に、
モータ駆動回路２５を制御してステッピングモータ２２
を駆動し、移動手段２１により受光ヘッド２０を副走査
方向に１ラインづつ移動走査しながら原稿２６の画像情
報を取り込む。すなわち、受光手段で主走査方向１ライ
ンの原稿画像を読み取りながら受光ヘッド２０を副走査
方向に１ラインづつ移動走査し、原稿画像を順次取り込
み、制御回路２３で画像処理した後、画像情報として出
力する。

【００３４】従来の構成では、受光ヘッドは主走査方向
の原稿画像を読み取る複数の受光部をアレー状に配置し
た受光手段（ＣＣＤ等）と、その受光手段の複数の受光
部に一対一に対応して複数の結像素子（マイクロレン
ズ）を一列に配置した結像手段（マイクロレンズアレ
ー）が用いられていた。しかし、このような構成の場
合、読み取り密度の高密度化により、アレー方向のレン
ズ間の距離（配列ピッチ）が短くなり、隣接するレンズ
間のクロストークが問題となっていた。

【００３５】そこで本発明では上記のクロストークの問
題を解決するため、図１１に示すように、結像手段２７
は隣接した結像素子が互いにシフトして配置されている
構成とした。ここで、図１１は本発明による受光ヘッド
（光学装置）の一実施例を示構成説明図であって、
（ａ）は受光ヘッドの受光手段２８と結像手段２７を示
す斜視図、（ｂ）は受光手段２８と結像手段２７及び原
稿２６をＹ方向から見た図である。

【００３６】この光学装置の構成をより具体的に説明す
ると、図１１に示すように、受光手段２８の複数の受光
部Ｐ₁〜Ｐ_2mに一対一に対応して配置される結像手段２
７の複数の結像素子（マイクロレンズ）Ｌ₁〜Ｌ_2mは、
隣接した結像素子がアレー方向（Ｙ方向）に直交する方
向（Ｘ方向）に互いに逆向きにシフトして配置されてい
るものである。尚、この例では、結像手段２７は、複数
の結像素子の奇数番目（Ｌ₁，Ｌ₃，・・・Ｌ_2m-1）と偶
数番目（Ｌ₂，Ｌ₄，・・・Ｌ_2m）が配列方向と略直交す
る方向に逆向きにずれて千鳥状に配置されている。ま
た、結像手段２７の結像素子間には遮光部２７ａが設け
られており、結像素子間を遮光している。また、この受
光ヘッドの場合、原稿を照明するための照明用光源２９
が設けられている。

【００３７】さて、以上の構成は、図１に示した光書き
込みヘッドの発光手段を受光手段に置き換え、書き込み
媒体を原稿に置き換え、光の進行方向を逆にした構成に
相当する。従って、図１１の受光ヘッドの場合にも、隣
接する結像素子が互いにシフトしているので、前述と同
様の理由で隣接する結像素子間の間隔が広くなり、従来
の受光ヘッドに比べてクロストークを大幅に低減するこ
とができる。

【００３８】次に、図１１（ｂ）に示すように、結像手
段２７の隣接する結像素子がＸ方向（副走査方向）にｄ
だけずれて配置されている場合、原稿２６から受光部に
至る光路にずれが生じ、原稿２６上で副走査方向にＬだ
けずれた位置の画像を読み取ることになる。これは前述
の書き込みの場合と同様のずれであり、図５（ａ）を原
稿面に置き換えて考えると、結像手段２７の奇数番目の
結像素子（Ｌ₁，Ｌ₃，Ｌ₅・・・）を介して読み取られ
る画素（ｄ₁，ｄ₃，ｄ₅・・・）と、偶数番目の結像素
子（Ｌ₂，Ｌ₄，Ｌ₆・・・）を介して読み取られる画素
（ｄ₂，ｄ₄，ｄ₆・・・）とでは、副走査方向にＬだけ
ずれていることになる。

【００３９】そこで本発明では、結像素子のシフトによ
る読み取り位置のずれを合わせるための一手段として、
原稿２６から結像手段２７に至る光路の途中に位置調整
手段を有する構成とする。この位置調整手段の例として
は、図７と同様に原稿２６から結像手段２７に至る光路
の途中にミラーやプリズム等を配置して副走査方向の読
み取り位置を一致させるものである。

【００４０】以上は光学的に光路のずれを修正して副走
査方向の読み取り位置を調整する手段の例であるが、結
像素子のシフトによる原稿２６上の読み取り位置のずれ
を電気的に補正する手段もある。図１２はその一例を示
す図であって、図１０に示したイメージスキャナの読み
取り制御系の画像読取回路２４と制御回路２３の間に補
正回路３０を設けた例である。この補正回路３０は、受
光手段２８の複数の受光部の奇数番目（Ｐ₁，Ｐ₃，・・
・Ｐ_2m-1）または偶数番目（Ｐ₂，Ｐ₄，・・・Ｐ_2m）の
いずれか一方側の受光信号を所定の時間遅延して制御回
路２３に送信する遅延手段を有しており、これにより受
光部の受光タイミングを読み取り位置のずれ分だけずら
して、結像素子のシフトによる原稿上の読み取り位置の
ずれを補正するものである。

【００４１】より具体的には、制御回路２３は受光手段
２８で受光した原稿２６の主走査方向１ライン分づつの
画像情報を画像読取回路２４及び補正回路３０を介して
取り込むと共に、モータ駆動回路２５に１ライン分づつ
副走査方向に受光ヘッド２０（あるいは原稿）を移動さ
せる信号を送る。これにより、主走査方向１ラインの画
像情報の読み取りと１ライン分の副走査方向への移動が
順次行われることになるが、この際、補正回路３０によ
り１ライン分の画像情報のうち、奇数番目の画像情報Ｓ
₁，Ｓ₃，Ｓ₅，・・・、あるいは偶数番目の画像情報
Ｓ₂，Ｓ₄，Ｓ₆，・・・のいずれか一方側が遅延される
ため、遅延されない側の画像情報のみが先行されて制御
回路２３に取り込まれ、遅延された側の画像情報の制御
回路２３への取り込みは、遅延時間分遅れて（すなわち
副走査方向の読み取り位置のずれ分、副走査方向に受光
ヘッド（あるいは原稿）が移動した後）行われることに
なる。これにより、制御回路２３で読み取られる画像情
報は、副走査方向の位置が一致したものとなる。

【００４２】次に結像素子のシフトによる原稿２６上の
読み取り位置のずれを補正して副走査方向の読み取り位
置を補正する手段としては、制御回路２３内のマイクロ
コンピュータによってソフト的に行う方法もある。図１
３はその一例を示す図であって、図１０に示したイメー
ジスキャナの制御回路２３内のＣＰＵを構成するマイク
ロコンピュータにより副走査方向の読み取り位置のずれ
を補正する場合の構成例である。制御回路２３は画像読
取回路２４から入力された主走査１ライン分の画像情報
を取り込む際、１ライン分の画像情報のうちの奇数番目
の画像情報あるいは偶数番目の画像情報のいずれか一方
側の情報のメモリへの取り込み順をシフトすることで副
走査方向のずれを補正することができる。より具体的に
は、１ライン分の画像情報のうちの奇数番目の画像情報
あるいは偶数番目の画像情報のいずれか一方側の情報の
メモリ上のアドレス位置を副走査方向にずらして取り込
み、画像情報を出力する際にはアドレス順に出力すれ
ば、読み取り位置のずれが補正された画像情報を出力す
ることができる。

【００４３】以上説明したように、本発明に係る光学装
置を受光ヘッド２０に用いたイメージスキャナでは、結
像手段２７は隣接した結像素子が互いにシフトして千鳥
状に配置されているのでクロストークを減少することが
できる。また、結像素子のシフトによる光路のずれを合
わせるための光学的な位置調整手段、あるいは読み取り
位置のずれを電気的、ソフト的に補正する補正手段を用
いることで、結像素子のシフトによる副走査方向の読み
取り位置のずれを補正することができるので、読み取り
精度の低下を防止することができる。

【００４４】次に本発明のさらに別の実施形態として、
図２に示した光書き込みプリンタの光書き込みヘッド１
０に用いられる光学装置の別の実施例について説明す
る。図１４は光書き込みヘッド（光学装置）の構成説明
図であり、図１との違いは発光手段に代えて、シャッタ
ー手段３２と光源３１を配置した点であり、結像手段３
３の構成は同じである。尚、図１４（ａ）は光書き込み
ヘッドの光源３１とシャッター手段３２及び結像手段２
を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ方向から見た図、
（ｃ）は（ａ）のＹ方向から見た図である。

【００４５】図１４に示す実施例では、図１のＬＥＤア
レー等からなる発光手段の代わりに、光源３１と、光源
３１からの光の透過を制御するシャッター手段３２を用
いたものであり、シャッター手段３２としては液晶シャ
ッターアレーを用いている。そしてこのシャッター手段
３２の複数の液晶シャッター部Ｈ₁〜Ｈ_2mに一対一に対
応して配置される結像手段３３の複数の結像素子（マイ
クロレンズ）Ｌ₁〜Ｌ_2mは、隣接した結像素子がアレー
方向（Ｙ方向）に直交する方向（Ｘ方向）に互いに逆向
きにシフトして配置されているものである。尚、この例
の場合も、結像手段３３は、複数の結像素子の奇数番目
（Ｌ₁，Ｌ₃，・・・Ｌ_2m-1）と偶数番目（Ｌ₂，Ｌ₄，・
・・Ｌ_2m）が配列方向と略直交する方向に逆向きにずれ
て千鳥に配置されている。また、結像手段３３の結像素
子間には遮光部３４が設けられて遮光されている。

【００４６】このようにＬＥＤアレー等からなる発光手
段に代えて液晶シャッターアレーからなるシャッター手
段３２を配置した場合、画像情報に応じてシャッター手
段３２のシャッター部の開閉を制御して光源３１からの
光の透過を制御する構成とすることにより、図１の発光
手段と同様の機能となる。従って、図１乃至図９を参照
して説明したクロストークの低減方式や、結像素子のシ
フトによる光路のずれを合わせるための光学的な位置調
整手段、あるいは読み取り位置のずれを電気的、ソフト
的に補正する補正手段の構成等は、発光手段をシャッタ
ー手段に代え、発光駆動回路を液晶シャッター駆動回路
に置き換えることにより同様の説明となるのでここでは
説明を省略する。

【００４７】ところで図１４の実施例では、光源３１か
らの光はシャッター手段３２のシャッター部を透過して
から結像手段３３の結像素子で書き込み媒体に結像され
る構成であるが、結像手段３３とシャッター手段３２の
配置を逆にして、光源３１からの光を結像手段３３の各
結像素子によりシャッター手段３２の各シャッター部に
投影し、シャッター部を透過した光を書き込み媒体に照
射する構成とすることもできる。また、液晶シャッター
アレーはＬＥＤアレー等と比べて２次元配列が容易なた
め、結像手段３３の結像素子のシフトに合わせてシャッ
ター部の位置をシフトさせることもできる。図１５はそ
の一例を示すものであり、光源３１とシャッター手段３
６の間に結像手段３３を配置し、且つシャッター手段３
６のシャッター部を、結像手段３３の結像素子のシフト
方向に対応させてシフトさせたものである。このような
構成とすることにより、隣接するシャッター部間の間隔
が広くなるため、クロストークを更に減少することがで
きる。また、この場合は、書き込み媒体３５上の副走査
方向の書き込み位置のずれを小さくすることができる。

【００４８】尚、シャッター手段のシャッター部を、結
像手段の結像素子のシフト方向に対応させてシフトさせ
る場合に、図１６に示す例のように、シャッター手段３
７の隣接するシャッター部のシフト方向の間隔Ｒを、結
像手段３３の隣接する結像素子のシフト間隔ｄよりも大
きく設定することも可能であり、クロストークを更に減
少することが可能となる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る光
学装置では、複数の発光部をアレー状に配置した発光手
段と、前記複数の発光部に対応して設けられ該発光部か
らの光を投影させるための複数の結像素子を配置した結
像手段を有し、前記結像手段は隣接した結像素子が互い
にシフトして配置されている構成としたので、従来のよ
うに結像素子を発光部のアレー方向に合わせて一列に配
置した構成と比べて隣接結像素子間の間隔を広くとれ、
クロストークを低減できる。従って本発明に係る光学装
置をプリンター等の光書き込み部に用いた場合には、ク
ロストークが低減された高画質な画像の書き込みを行う
ことが可能となる。

【００５０】請求項２に係る光学装置では、複数の受光
部をアレー状に配置した受光手段と、前記複数の受光部
に対応して設けられ被写体像からの光を前記複数の受光
部に投影させるための複数の結像素子を配置した結像手
段を有し、前記結像手段は隣接した結像素子が互いにシ
フトして配置されている構成としたので、従来のように
結像素子を受光部のアレー方向に合わせて一列に配置し
た構成と比べて隣接結像素子間の間隔を広くとれ、クロ
ストークを低減できる。従って本発明に係る光学装置を
イメージスキャナ等の画像読み取り部に用いた場合に
は、クロストークが低減された高精度な画像の読み取り
を行うことが可能となる。

【００５１】請求項３に係る光学装置では、光源と、複
数のシャッター部をアレー状に配置したシャッター手段
と、前記複数のシャッター部に対応して設けられ該シャ
ッター部を通過した光源からの光を投影するかあるいは
該シャッター部に光源からの光を投影する複数の結像素
子を配置した結像手段を有し、前記結像手段は隣接した
結像素子が互いにシフトして配置されている構成とした
ので、従来のように結像素子をシャッター部のアレー方
向に合わせて一列に配置した構成と比べて隣接結像素子
間の間隔を広くとれ、クロストークを低減できる。従っ
て本発明に係る光学装置をプリンター等の光書き込み部
に用いた場合には、クロストークが低減された高画質な
画像の書き込みを行うことが可能となる。

【００５２】請求項４に係る光学装置では、請求項１ま
たは２または３の構成に加えて、前記結像素子のシフト
による光路のずれを合わせるために、前記結像手段の光
路の途中に位置調整手段を有する構成としたので、副走
査方向の書き込み位置あるいは読み取り位置のずれを修
正することができる。

【００５３】請求項５に係る光学装置では、請求項１の
構成に加えて、前記発光手段の複数の発光部からの光を
前記結像手段の複数の結像素子により書き込み媒体に投
影して光書き込みを行う場合に、前記結像素子のシフト
による書き込み位置のずれを補正するための補正手段を
有する構成としたので、副走査方向の書き込み位置のず
れを補正してずれのない画像を書き込むことができる。

【００５４】請求項６に係る光学装置では、請求項２の
構成に加えて、前記結像手段の複数の結像素子により被
写体像からの光を前記受光手段の複数の受光部に投影し
て被写体像を読み取る場合に、前記結像素子のシフトに
より異なった被写体情報を読み取ることを補正するため
の補正手段を有する構成としたので、副走査方向の読み
取り位置のずれを補正して、異なった被写体情報を読み
取ることを防止することができる。

【００５５】請求項７に係る光学装置では、請求項３の
構成に加えて、光源から出射されシャッター手段の複数
のシャッター部を通過した光を結像手段の複数の結像素
子により書き込み媒体に投影して光書き込みを行う場
合、あるいは光源から出射された光を結像手段の複数の
結像素子によりシャッター手段の複数のシャッター部に
投影して該シャッター部を通過した光により書き込み媒
体に光書き込みを行う場合に、前記結像素子のシフトに
よる書き込み位置のずれを補正するための補正手段を有
する構成としたので、副走査方向の書き込み位置のずれ
を補正してずれのない画像を書き込むことができる。

【００５６】請求項８に係る光学装置では、請求項１〜
７のいずれかの構成に加えて、前記結像手段は、複数の
結像素子の奇数番目と偶数番目が配列方向と略直交する
方向に逆向きにずれて千鳥状に配置されている構成とし
たので、隣接する結像素子間の間隔を広くとれ、簡単に
クロストークを低減することができる。

【００５７】請求項９に係る光学装置では、請求項１〜
８のいずれかの構成に加えて、前記結像手段の結像素子
間は遮光されている構成としたので、結像素子間から光
が洩れて悪影響を及ぼすことを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図であって、光書き込
みプリンター等の光書き込み部に用いられる光学装置の
構成説明図である。

【図２】本発明に係る光学装置を光書き込みヘッドに用
いた光書き込みプリンターの一例を示す構成説明図であ
る。

【図３】本発明の結像素子の配列と、従来の結像素子の
配列とを比較するための図であって、（ａ）は従来の結
像素子の配列を示す図、（ｂ）は本発明による結像素子
の配列を示す図である。

【図４】本発明に係る結像手段の結像素子の別の配列例
を示す図である。

【図５】結像素子のシフトによる画素の副走査方向の書
き込み位置のずれと、補正後の画素配列をの例を示す図
である。

【図６】二次元画像情報の一例と、書き込み位置補正方
法の説明図である。

【図７】結像手段の光路の途中に配置される位置調整手
段の例を示す図である。

【図８】結像素子のシフトによる書き込み位置のずれを
電気的に補正するための補正手段を有する書き込み制御
系のブロック図である。

【図９】結像素子のシフトによる書き込み位置のずれを
ソフト的に補正するための補正手段を有する書き込み制
御系のブロック図である。

【図１０】本発明に係る光学装置を受光ヘッドに用いた
イメージスキャナの一例を示す構成説明図である。

【図１１】本発明の別の実施例を示す図であって、図１
０に示すイメージスキャナの受光ヘッドに用いられる光
学装置の構成説明図である。

【図１２】結像素子のシフトによる読み取り位置のずれ
を電気的に補正するための補正手段を有する読み取り制
御系のブロック図である。

【図１３】結像素子のシフトによる読み取り位置のずれ
をソフト的に補正するための補正手段を有する読み取り
制御系のブロック図である。

【図１４】本発明のさらに別の実施例を示す図であっ
て、光書き込みプリンター等の光書き込み部に用いられ
る光学装置の構成説明図である。

【図１５】本発明のさらに別の実施例を示す図であっ
て、光書き込みプリンター等の光書き込み部に用いられ
る光学装置の構成説明図である。

【図１６】本発明のさらに別の実施例を示す図であっ
て、光書き込みプリンター等の光書き込み部に用いられ
る光学装置の構成説明図である。

【図１７】従来の光学装置の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１：発光手段（発光ダイオードアレー等）２，２’，２７，３３：結像手段（マイクロレンズアレ
ー等）３，３’，２７ａ，３４：遮光部４，３５：書き込み媒体（感光性フィルム等）５：ミラー（位置調整手段）６：プリズム（位置調整手段）１０：光書き込みヘッド（光書き込み部）１１：制御回路１２：モータ駆動回路１３：発光駆動回路１４：ステッピングモータ１５：光書き込みヘッドの移動手段１６：補正回路２０：受光ヘッド（画像読み取り部）２１：受光ヘッドの移動手段２２：ステッピングモータ２３：制御回路２４：画像読み取り回路２５：モータ駆動回路２６：原稿（被写体）２８：受光手段２９：照明用光源３０：補正回路３１：光源３２，３６，３７：シャッター手段（液晶シャッターア
レー等）Ｉ₁〜Ｉ_2m：発光部Ｌ₁〜Ｌ_2m：結像素子Ｐ₁〜Ｐ_2m：受光部Ｈ₁〜Ｈ_2m：シャッター部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の発光部をアレー状に配置した発光手
段と、前記複数の発光部に対応して設けられ該発光部か
らの光を投影させるための複数の結像素子を配置した結
像手段を有し、前記結像手段は隣接した結像素子が互い
にシフトして配置されていることを特徴とする光学装
置。
【請求項２】複数の受光部をアレー状に配置した受光手
段と、前記複数の受光部に対応して設けられ被写体像か
らの光を前記複数の受光部に投影させるための複数の結
像素子を配置した結像手段を有し、前記結像手段は隣接
した結像素子が互いにシフトして配置されていることを
特徴とする光学装置。
【請求項３】光源と、複数のシャッター部をアレー状に
配置したシャッター手段と、前記複数のシャッター部に
対応して設けられ該シャッター部を通過した光源からの
光を投影するかあるいは該シャッター部に光源からの光
を投影する複数の結像素子を配置した結像手段を有し、
前記結像手段は隣接した結像素子が互いにシフトして配
置されていることを特徴とする光学装置。
【請求項４】請求項１または２または３記載の光学装置
において、前記結像素子のシフトによる光路のずれを合
わせるために、前記結像手段の光路の途中に位置調整手
段を有することを特徴とする光学装置。
【請求項５】請求項１記載の光学装置において、前記発
光手段の複数の発光部からの光を前記結像手段の複数の
結像素子により書き込み媒体に投影して光書き込みを行
う場合に、前記結像素子のシフトによる書き込み位置の
ずれを補正するための補正手段を有することを特徴とす
る光学装置。
【請求項６】請求項２記載の光学装置において、前記結
像手段の複数の結像素子により被写体像からの光を前記
受光手段の複数の受光部に投影して被写体像を読み取る
場合に、前記結像素子のシフトにより異なった被写体情
報を読み取ることを補正するための補正手段を有するこ
とを特徴とする光学装置。
【請求項７】請求項３記載の光学装置において、光源か
ら出射されシャッター手段の複数のシャッター部を通過
した光を結像手段の複数の結像素子により書き込み媒体
に投影して光書き込みを行う場合、あるいは光源から出
射された光を結像手段の複数の結像素子によりシャッタ
ー手段の複数のシャッター部に投影して該シャッター部
を通過した光により書き込み媒体に光書き込みを行う場
合に、前記結像素子のシフトによる書き込み位置のずれ
を補正するための補正手段を有することを特徴とする光
学装置。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載の光学装置
において、前記結像手段は、複数の結像素子の奇数番目
と偶数番目が配列方向と略直交する方向に逆向きにずれ
て千鳥状に配置されていることを特徴とする光学装置。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載の光学装置
において、前記結像手段の結像素子間は遮光されている
ことを特徴とする光学装置。