JP2700104B2

JP2700104B2 - 画像読取装置

Info

Publication number: JP2700104B2
Application number: JP63018237A
Authority: JP
Inventors: 淳大金; 美幸市原; 正井澤
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1988-01-27
Filing date: 1988-01-27
Publication date: 1998-01-19
Anticipated expiration: 2013-01-19
Also published as: JPH01192258A

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は、原稿面を照射しながら走査する露光光学系
によって得られた原稿光像を撮像ユニット内で結像させ
るようにした、例えば、ファクシミリやデジタル複写機
等に用いられる画像読取装置に関する。

【発明の背景】

画像読取装置においては、一般に露光走査によって得
られた原稿面の光像を撮像レンズを介して光軸を中心と
して設置したイメージセンサ等の固体撮像素子上に結像
させるようになっている。また例えば多色画像形成装置
の画像読取装置においては、露光走査によって得られた
原稿面の光像を結像レンズを通した上で、該原稿光像の
光軸上、その背後に設けたプリズム等の光分割手段によ
って分光したのち、それぞれのチャンネルで受光するイ
メージセンサ上に結像させるようになっている。第11図は、上記撮像レンズ210と光分割手段（三色分
解プリズム）220と３個の固体撮像素子231B,231G,231R
とを一体のユニットに構成した撮像ユニットの光路図を
示す断面図である。第12図は該撮像ユニットの斜視図で
ある。前記原稿の光像は、露光光源からの光軸に平行に導出
され前記撮像レンズ210に入射する。そして三色分解プ
リズム220を透過する際に光分割される。三色分解され
た光像は、それぞれ対応する固体撮像素子231B,231G,23
1Rに入力され電気信号に変換される。前記固体撮像素子
231B,231G,231Rは画素幅が７μｍ程度の微小な画素子を
もって構成されているラインイメージセンサである。従
ってこれらの固体撮像素子231B,231G,231Rは、前記原稿
光像を該固体撮像素子上に正確に結像させるために、前
記撮像レンズ210、三色分解プリズム220への高精度の位
置調整がなされたのち一体のユニットに形成される。前記撮像ユニットが前記原稿光像の光軸からずれると
原稿光像もずれて入力される。第11図中、実線で示す正
規の光軸L₀に対し、破線で示すずれた光軸L₁は固体撮像
素子231B,231G,231Rの結像面上で、△B,△G,△Ｒの各ず
れ量を発生する。撮像ユニットの前部と後部とが光軸水平面から上下に
ずれると、撮像素子への光像の結像位置が上下にずれ
る。その結果、前記原稿像の先端開始位置に対応して出
力される出力画像の先端開始位置が画像形成方向の前後
にずれる。光軸を基準にした撮像ユニットの左側部と右
側部とが光軸水平面から上下にずれると、原稿光像の光
軸水平面上の部分が、固体撮像素子上では左右に傾いて
結像し、原稿の走査方向への左辺と右辺とが前後へずれ
た菱形状態に出力される。上記撮像ユニット200の色分解プリズム220のうち、図
に示す面222Cおよび面221の一部は全反射面であり、空
気面と接する必要がある。これはプリズムの境界面を空
気に触れさせ、プリズム内からこの境界面に臨界角以上
の角度で入射させると容易に全反射面となるからであ
る。このような色分解プリズム220を撮像レンズ210、固体
撮像素子とともに一体化して撮像ユニット220に形成
し、更に画像読取装置内の支持部材に設置し、これらを
覆うカバーにより遮光していた。

【発明が解決しようとする問題点】

しかし、通常の画像読取装置操作中に、画像読取装置
の上記カバーの隙間や冷却用ルーバーの間から外部の雑
光が侵入して色分解プリズム内に入射し読取出力信号に
ノイズを発生する。このため読取装置内の遮光を完全に
するための複雑な遮光部材や、撮像ユニット全体を覆う
カバーを必要としていた。しかし撮像ユニットを密閉状
態にすると撮像ユニットの固体撮像素子から発生する熱
が蓄熱して精度不良や熱破損等の問題が発生する。また、撮像ユニットの調整時には、上記遮光部材を取
り外して行なわなければならないから、このときには別
の遮光手段が必要となり、調整作業も複雑で煩らわしく
なる。

【問題点を解決するための手段】

本発明は上記のような従来の画像読取装置における撮
像ユニットの色分解プリズムに侵入する雑光による問題
点を解消して、ノイズを除去し画像読取精度の向上と安
定化を実現することを目的とするものである。上記目的を達成する本発明の画像読取装置は、光学系
の露光光源によって原稿画像を操作露光し撮像レンズと
色分解プリズムと固体撮像素子とから成る撮像ユニット
により結像し光電変換させる画像読取装置において、前
記色分解プリズムの全反射面のうち空気に触れる全反射
面に遮光部材を設けたことを特徴とするものである。更に、前記遮光部材が、前記全反射面の反射有効領域
以外の面に当接して外光を遮光する弾性遮光マスクと、
該弾性遮光マスクに接し上記反射有効領域の空気層を外
光から遮光する遮光板とから構成されたことを特徴とす
るものである。

【実施例】

本発明の実施例の説明に先立って、まず画像読取装置
の機能全般について説明する。なお、第11図および第12
図と同一機能を有する部材と同一のものについては同一
符号を付して説明する。第１図は画像読取装置の構成図である。同図におい
て、101は原稿台ガラスで、原稿Ｄはこの原稿台ガラス1
01上に置かれる。原稿Ｄは、スライドレール102上を移
動する露光光源ユニット110に設けられたハロゲンラン
プ111によって照明される。可動ミラーユニット120には
第２ミラー121及び第３ミラー122が設けられスライドレ
ール102上を移動し、露光光源ユニット110に設けられて
いる第１ミラー112との組み合わせで原稿台ガラス101上
の原稿Ｄの構造を光像ユニット200へ導出する。露光光源ユニット110及び可動ミラーユニット120は、
ステッピングモータ，プーリ，ワイヤ等で構成される駆
動装置（不図示）により、それぞれＶ及び1/2Vの速度で
同方向に駆動される。原稿台ガラス101の前端部裏面側には標準白色板103が
設けられ、原稿読取走査開始前に標準白色信号が得られ
るように構成されている。撮像ユニット200は、撮像用レンズ系としてのレンズ2
10、三色分解手段としての三色分解プリズム220、３組
基板232B,232G,232R上にそれぞれ設けられた固体撮像素
子231B,231G,D231R構成される。第１ミラー112,第２ミ
ラー121、第３ミラー122により伝達された原稿光源は、
撮像ユニットの撮像レンズ210により集束され、三色分
解プリズム220内に入射する。第９図は本発明の撮像ユニットの中央断面図を示す。第９図および第11図、第12図に示す色分解プリズム22
0は、１群の２色分解小三角形状の後群プリズム222の前
方に、他の１群の色分解前群プリズム221を設けて一体
に構成したものである。上記前群プリズム221内にはダイクロイックミラー223
が、後群プリズム222内にはダイクロイックミラー224が
それぞれ設けられている。撮像レンズ210を通過した光は、前群プリズム221のプ
リズム面221Aにほぼ垂直に入射する。その後、入射光は
ダイクロイックミラー223により分光された青成分の光
（波長400〜500nm）は反射されて面221Aに向う。この青
成分光は面221Aのガラスと空気層の境界で全反射され面
221Bより、この面とほぼ垂直に出射され固体撮像素子23
1B上に結像する。一方、ダイクロイックミラー223を透過した光（波長4
00〜700nm）は前群プリズム221から更に後群プリズム22
2内を直進して、ダイクロイックミラー224に達する。こ
こで赤成分光は反射され、面222Aに向う。赤成分光は面
222AのAl蒸着面222Dで全反射され、面222Bより、この面
とほぼ垂直に出射され、固体撮像素子231R上に結像す
る。上記ダイクロイックミラー224を通過した波長の緑成
分光は、全反射222Cに達し、空気層とガラス境界で全反
射され、面222Bより、同面とほぼ垂直に出射され固体撮
像素子231Gに結像する。以上のような構成の三色分解プリズム220は図示のよ
うな面間角度をもつ４個のプリズムを研磨し、貼合せる
ことにより形成される。ここで前群プリズム221の断面
は面221Aを一辺とする大正三角形、後群プリズム222の
断面は面222Aを一辺とする小三角形に構成する。このよ
うに構成すれば、ガラス内の光路長はすべて等しくな
り、その長さは前群プリズム221の大きな正三角形の高
さに等しい。以上のような大小プリズムを用いれば、三角分解され
た光像は実質的に同一平面上に結像される。このようにして作られた三角分解プリズム220の面221
Aは、撮像レンズ210の光軸L₀と直角をなすように取付部
材225によって所定位置に取付けられる。更に、正規の光軸L₀に入射した光束が撮像レンズ21
0、三角分解プリズム220を経て、画素幅が７μｍ程度の
微小な画素子をもって構成されているラインイメージセ
ンサである固体撮像素子231B,231G,231R、例えばCCD
（電荷結合素子）の結像面上に結像するように、各固体
撮像素子は前記三角分解プリズム220にそれぞれ高精度
の位置調整ののちに接着剤等によって固着される。このように位置調整された撮像レンズ210、三角分解
プリズム220、固体撮像素子231B,231G,231Rは一体に固
定された撮像ユニット200に構成され、画像読取装置の
所定位置に設置される。第２図は本発明の撮像ユニット200の分解斜視図、第
３図は該撮像ユニットをレンズ支持台上に載置して位置
決めした状態を示す平面図、第４図はそのＡ−Ａ断面
図、第５図は分解斜視図である。撮像レンズ210の鏡胴の後方端面210Rと、三色分解プ
リズム220の前面221Aとは、スペーサ226を介して位置決
めされたのち相互に接着され一体に形成される。三色分解プリズム220のうち後群プリズム222の上方の
反射面222Cには遮光マスク227が両面テープ等により接
着される。該遮光マスク227は黒色のネオプレン発泡体等の弾性
材料で作られた厚さ約2mmの中空穴あき板状部材であ
り、その上下両面には同形状の両面接着テープ、例えば
ソニーボンドフィルムT4000（ソニーボンド社製）相当
品が貼着されている。上記遮光マスク227の上面には、黒色の遮光板228が貼
着され、上記中空穴あき部（角穴227A）を覆い遮光して
いる。該遮光マスク227の外形は上記反射面222Cをほぼ
覆う長方形状をなし、内方に角穴227Aを有する。該角穴
は上記反射面222Cに入射してここで反射する撮像光束有
効面積よりやや大きな形状寸法に作られる。即ち、撮像
光束は該反射面222Cに入射して、内部のガラス層と外部
の角穴227Aの空気層とで形成される臨界角によって全反
射する。また、遮光マスク227の接着面227B、即ち上記
角穴227A以外の面は、前記反射面222Cのうち、撮像光束
入射面以外を覆っているから、外部の雑光が該プリズム
面に侵入することを防止し、画像信号のノイズ防止に有
効である。これは通常の画像読取装置使用時に有効であ
るばかりでなく、特に、読取装置本体の外装カバーや内
部の遮光カバーを取り外して際像ユニットの位置調整を
行なうときには、外光が直接に入射し無防備であるの
で、特殊な遮光手段を用いることなく有効に調整作業を
実施できる利点を有している。上記遮光マスク227に接着されて一体をなす遮光板228
の一部は、後述の取付部材225に係合し位置規制され
る。なお、上記遮光板228と遮光マスク227とを一体成形
した部材にしてもよい。また、前記三色分解プリズム220の正三角形状をなす
両側面には、遮光カバー229,229によって貼着され、雑
光の入射を遮閉している。このように組み立てられた撮像ユニット220は、基板2
32B,232G,232Rにそれぞれ取付けられた固体撮像素子231
B,231G,231Rを位置調整して三色分解プリズム220に接着
され一体のユニットに形成される。上述のように組立、調整された撮像ユニット200は、
次に、レンズ支持台245上で位置決めされて固定され
る。レンズ支持台245の台上には開口部245aがあけられて
いて、該開口部245aに前記撮像レンズ210の鏡胴の一部
が沈められる。上記レンズ支持台245の上面の両側にはレンズ固定ア
ーム246A,246Bがねじ固定される。更に、該レンズ固定
アーム246A,246Bの背面には前記取付部材225がねじ固定
される。上記レンズ固定アーム246A,246Bの前方部はＬ字形の
突起部が形成され、その内方の面246A1,246B1は同一延
長面をなし、撮像レンズ210の鏡胴の前方端面210Fを位
置決める基準面をなしている。また上記レンズ固定アーム246A,246BのＬ字形状の内
側の面246A2,246B2は平行に配置され、撮像レンズ210の
鏡胴の円筒外周面に当接し、撮像レンズ210の上下左右
の位置を定める基準面である。更に、一方のレンズ固定アーム246Aの後方端は延長さ
れて、その内面側は前記のＬ字内面246A2より僅か段差
をなし右面246A3が一付に形成されている。この面246A3は、撮像レンズ210と一体に形成された三
色分解プリズム220の一方の側面が当接する基準面であ
る。即ち、撮像レンズ210は上記基準面246A1,246A2,246
B1,246B2によって位置決めされるが、なお光軸を中心に
回転できる自由度を有する。しかし上記プリズム220の
一側面がレンズ固定アーム246Aの基準面246A3に当接す
ることにより回転規制されて、撮像ユニット200は所定
の位置に設定される。上記基準面246A2と246A3は、レンズ固定アーム246に
一体に形成された平面であるから、同一の部品加工によ
り高精度を維持できる。これによって撮像ユニット200
の位置決めは高精度かつ容易に実施することが可能であ
る。第６図は撮像ユニットの組立実施例を示す斜視図であ
り、第７図はその平面図、第８図は該撮像ユニットを固
体撮像素子例から見た背面図、第９図は撮像ユニットの
断面図、第10図は撮像ユニットの調整支持部の断面図を
含む側面図である。これらの図において、240はベース取付板、241はユニ
ットベース板、242A,242B,242Cは調整リング、243A,243
B,243Cは固定ナット、244A,244B,244Cは調整ねじ、245
はレンズ支持台、102,102はスライドレール、104は機枠
底板である。ベース取付板240は、厚さ2mmの金属板であり、ベース
取付板240は、スライドレール102に位置調整可能に固定
される。即ち、撮像レンズ210の焦点距離の差異によって生じ
る撮像レンズ210と原稿Ｄまでの距離調整は、ベース取
付板240の両翼端付近の４個の長穴240aの範囲内で調整
し、スライドレール102にねじ固定される。なお上記長
穴240aの中間にある長円形穴240b,240bは、その内面に
偏芯カム250,250を挿嵌して微調整を可能にするもので
ある。取付板240のスライドレール102の取付面に平行な
上面部には、３個の調整ねじ244A,244B,244Cが配置・植
設されている。該植設ねじ244A,244B,244Cの植設位置
は、撮影レンズ210の光軸に平行一列配置され、光軸か
ら遠い位置にある２箇所の調整ねじ244A,244Bと、該調
整ねじの何れか１個に対して前記光軸と直交するように
配置された１箇所の調整ねじ244Cであり、これら３個の
調整ねじ244A,244B,244Cの配置位置を平面図（第３図）
で俯瞰するとＬ字形をなしている。上記調整ねじ244A,244B,244Cは、通常使用される市販
のボルトである。これら調整ねじは、上記ベース取付板
240に設けた雌ねじに螺合・固着される。これら調整ね
じ244A,244B,244Cは、ベース取付板240に螺合された後
に回り止め処置が施される。上記調整ねじ244A,244B,244Cにはそれぞれ調整リング
242A,242B,242Cが螺着される。調整リング242A,242B,242Cは、直径24mm、厚さ2.5mm
の金属リングである。該調整リング242A,242B,242Cに螺
合する雌ねじが螺刻される。これら調整リング242A,242
B,242Cの外周部には、ローレットが施されて操作性を向
上させてある。ユニットベース板241の前記３個の調整ねじ244A,244
B,244Cへの対応部には、調整ねじ径よりやや大径な調整
穴がそれぞれ穿設されていく、上部調整ねじ244A,244B,
244Cをそれぞれ遊挿する。前記調整リング242A,242B,242Cの各上面側には、前記
ユニットベース板241の下面が当接し、各調整リング242
A,242B,242Cの何れかまたはすべてを回転することによ
りユニットベース241は上下動調整および傾斜調整され
るようになってる。固定ナット243A,243B,243Cは、市販のナットを使用し
ている。この固定ナット243A,243B,243Cは、それぞれ前
記調整ねじ244A,244B,244Cに螺合される。固定ナット24
3A,243B,243Cは、後述する撮像ユニット200の高さ調整
工程の終了後調整ねじ244A,244B,244Cに螺合して撮像ユ
ニット200を固定する役割をなす。なお、上記固定ナッ
ト243A,243B,243Cの下面と、ユニットベース板241との
間には座金が使用されている。ユニットベース板241は、厚さ2mmの金属板である。ユ
ニットベース板241の上面部には、レンズ支持台245に取
り付けられた撮像ユニット200が固設される。レンズ支持台245は、前記ユニットベース板241上で、
撮影レンズ210の光軸方向に位置移動調整可能であり、
調整後にねじ固定される。 248A,248Bはユニットベース板241にねじ固定されるレ
ンズ位置決め板、249A,249Bはベース取付板240に植設さ
れたレンズ位置決めピンであり、スライドレール102,10
2に固定されたベース取付板240に対して、ベースユニッ
ト板241を光軸方向に対して位置移動可能になし、ねじ
固定する。上記レンズ支持台245の最上面の凹部には、撮像レン
ズ210の鏡胴が遊嵌し、該鏡胴はその左右に配置された
レンズ固定アーム板246A,246Bにより位置決めされたの
ち、固定用バンド247により固定される。上記レンズ固定アーム板246A,246Bは、その背後にあ
る前記取付部材225に取付け固定される。本発明の構成は以上のようになっており、以下にその
調整手順について説明する。３本の調整ねじ244A,244B,244Cが螺合・固定されてい
るベース取付板240をスライドレール102,102に位置調整
してねじ固定する。この３本の調整ねじに３個の調整リング242A,242B,24
2Cをそれぞれ螺合させる。次に、撮像ユニット200が既に取り付けられているユ
ニットベース板241の３個の調整穴を、前記調整ねじ244
A,24B,244C遊嵌する。ユニットベース板241は先に螺合
された調整リング242A,242B,242Cの上面に載置される。この段階で撮像ユニット200の高さの粗調整を行う。
露光光源ユニット110及び可動ミラーユニット120は、ス
ライドレール102上を移動する。従って露光光源ユニッ
ト110の走査・露光によって導出される原稿光像の光束
はスライドレール102に平行な光軸を有することにな
る。撮像ユニット200の高さ粗調整はこのスライドレー
ル102を基準にして行う。スライドレール102に横架した
基準ベースにダイヤルゲージを設け、この基準ベースか
らユニットベース板241の上面までの距離を均一に調整
する。前記ユニットベース板241の調整穴の近傍の測定
点を選び、ダイヤルゲージの測定子を当接させて目盛り
を見ながら前記調整リング242A,242B,242Cを回動させ、
ユニットベース板241を上下させて調整する。この粗調整の終了後、固定ナット243A,243B,243Cを調
整ねじ244A,244B,244Cにそれぞれ螺合させてユニットベ
ース板241を仮止めする。撮像ユニット200の最終微調整は、露光光源から実際
の基準光像を導出させて行う。固体撮像素子231B,231G,
231Rから出力される前記基準光像に基づく画像出力をオ
シロスコープ等の測定器に入力して、あらかじめ定めて
ある基準位置に固体撮像素子からの出力画像を一致させ
るように、前記調整リング242A,242B,242Cをそれぞれ微
調整する。この微調整は、前記光軸水平面からの撮像ユニット20
0前部と後部との上下のずれと、前記光軸水平面からの
撮像ユニット200左側部と右側部部との上下のずれの解
消を目的とするものである。光軸水平面からの撮像ユニット200前部と後部との上
下のずれは、撮像ユニット200前部に対応する調整リン
グ242Aと撮像ユニット200後部に対応する調整リング242
B,242Cとで調整する。光軸水平面からの撮像ユニット20
0左側部と右側部との上下のずれは、主として調整リン
グ242Cにより調整する。なお、上述の画像読取装置の実施例は、カラー原稿等
のカラー画像情報をプリズムにより三色分解して出力す
るカラー画像読取装置に関するものであるが、本発明は
本実施例に限定されるものではなく、二色分解（シアン
とレッド等）する画像読取装置や、プリズムを用いない
単色の画像信号を得る画像読取装置にも勿論適用可能で
ある。

【発明の効果】

本発明によれば、画像読取装置における撮像ユニット
に複雑な遮光手段を設けることなく、かつ色分解プリズ
ム自体に何ら悪影響を与えることなく、外部雑光の侵入
を確実に遮光するものであるから、画像読取装置の動作
時に画像読取信号にノイズが混入することはない。ま
た、該画像信号読取装置の外装カバーをあけて、撮像ユ
ニットの調整を行う場合にも色分解プリズムは遮光状態
に保持されているから複雑な遮光手段を設けることなく
容易に調整作業を実施できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る画像読取装置の断面図、第２図は
本発明の撮像ユニットの分解斜視図、第３図は該撮像ユ
ニットをレンズ支持台上に載置した状態を示す平面図、
第４図はそのＡ−Ａ断面図、第５図は分解斜視図、第６
図は撮像ユニットの調整支持部を示す斜視図、第７図は
その平面図、第８図は背面図、第９図は中央断面図、第
10図は側断面図、第11図は撮像ユニットの光路を示す断
面図、第12図はその斜視図である。 102……スライドレール、200……撮像ユニット 210……撮像レンズ、220……三色分解プリズム 221……前群プリズム、221A……面 222……後群プリズム、222C……全反射面 223,224……ダイクロイックミラー 225……取付部材、226……スペーサー 227……遮光マスク、228……遮光板 229……遮光カバー 231B,231G,231R……固体撮像素子

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光学系の露光光源によって原稿画像を走査
露光し撮像レンズと色分解プリズムと固体撮像素子とか
ら成る撮像ユニットにより結像し光電変換させる画像読
取装置において、前記色分解プリズムの全反射面のうち
空気に触れる全反射面に遮光部材を設けたことを特徴と
する画像読取装置。
【請求項２】前記遮光部材が、前記全反射面の反射有効
領域以外の面に当接して外光を遮光する弾性遮光マスク
と、該弾性遮光マスクに接し上記反射有効領域の空気層
を外光から遮光する遮光板とから構成されたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の画像読取装置。