JPH0372225A - アパーチャ形状を決める方法 - Google Patents
アパーチャ形状を決める方法Info
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- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、一般に線状焦点システムに関するものであり
、とりわけ、光の強さの正確な測定を可能ならしめる線
状焦点システム用の補償アパーチャを形成する方法に関
するものである。
、とりわけ、光の強さの正確な測定を可能ならしめる線
状焦点システム用の補償アパーチャを形成する方法に関
するものである。
（従来の技術）
光学式走査機構及び他の光学式結像装置には、線状焦点
システムが利用される。線状焦点システムの場合、照射
を受ける線状物体は、線状物体から離れた位置にある線
形フォトセンサアレイ上に、レンズによって結像する。
システムが利用される。線状焦点システムの場合、照射
を受ける線状物体は、線状物体から離れた位置にある線
形フォトセンサアレイ上に、レンズによって結像する。
線形フォトセンサアレイは、線状物体上のわずかな面積
の場所に対応する光素子の一次元アレイである。
の場所に対応する光素子の一次元アレイである。
線状物体上のこれられずかな面積の場所は、般に「画素
」または「ピクセル」と呼ばれている。線状物体上にお
ける対応するピクセルの場所からの光に応答して、各フ
ォトセンサは、それが受ける光の強さを表したデータ信
号を送り出す。光素子のデータ信号は、全て、適合する
データ処理システムによって受信され、処理される。光
学走査機構において、線状焦点システムの照射を受ける
線状物体は、一般に「走査線」と呼ばれる。
」または「ピクセル」と呼ばれている。線状物体上にお
ける対応するピクセルの場所からの光に応答して、各フ
ォトセンサは、それが受ける光の強さを表したデータ信
号を送り出す。光素子のデータ信号は、全て、適合する
データ処理システムによって受信され、処理される。光
学走査機構において、線状焦点システムの照射を受ける
線状物体は、一般に「走査線」と呼ばれる。
光学式走査機構及びその各種コンポーネントについては
、１９８９年７月２０日に出願されたデーピット・ウニ
イン・ボイド（Ｄａｖｉｄ Ｗａｙｎｅ Ｂｏｙｄ）に
よる米国特許出願第１４５号「光学式走査機構（ＯＰＴ
ＩＣＡＬ ５ＣＡＮＮＥＲ） Ｊ ；ケント・ジェー・
つ゛インセント（Ｋｅｎｔ Ｊ、 Ｖｉｎｃｅｎｔ）の
米国特許第４゜７０９、１４４号；及び、それぞれ、１
９８８年１月１９日及び１９８９年４月４日に出願され
た、ケント・ジェー・つ゛インセント（Ｗｅｎｔ Ｊ、
Ｖｉｎｃｅｎｔ）及びハンス・デイ−・ノイマン（Ｈ
ａｎｓ Ｄ、 Ｎｅｕｍａｎ）の米国特許出願第１４５
．１７４号及び第３３３．８５０号に開示されており、
これらの開示内容は全て参照されて、本願に取り込まれ
ている。
、１９８９年７月２０日に出願されたデーピット・ウニ
イン・ボイド（Ｄａｖｉｄ Ｗａｙｎｅ Ｂｏｙｄ）に
よる米国特許出願第１４５号「光学式走査機構（ＯＰＴ
ＩＣＡＬ ５ＣＡＮＮＥＲ） Ｊ ；ケント・ジェー・
つ゛インセント（Ｋｅｎｔ Ｊ、 Ｖｉｎｃｅｎｔ）の
米国特許第４゜７０９、１４４号；及び、それぞれ、１
９８８年１月１９日及び１９８９年４月４日に出願され
た、ケント・ジェー・つ゛インセント（Ｗｅｎｔ Ｊ、
Ｖｉｎｃｅｎｔ）及びハンス・デイ−・ノイマン（Ｈ
ａｎｓ Ｄ、 Ｎｅｕｍａｎ）の米国特許出願第１４５
．１７４号及び第３３３．８５０号に開示されており、
これらの開示内容は全て参照されて、本願に取り込まれ
ている。
はとんどの線状焦点システムにおいて経験する問題は、
線形フォトセンサアレイにおいて生じる線状像の光の強
さが、線状物体における光の強さと一様に比例しないと
いうことである。
線形フォトセンサアレイにおいて生じる線状像の光の強
さが、線状物体における光の強さと一様に比例しないと
いうことである。
一般に、その全長にわたって均等に線状物体の照射を行
うと、センサにおける光の強さは、線状物体の中心に対
応する領域の方が線状物体の両端に対応する領域に比べ
てかなり明るくなる。
うと、センサにおける光の強さは、線状物体の中心に対
応する領域の方が線状物体の両端に対応する領域に比べ
てかなり明るくなる。
この効果は極めて重大であり、線状像の中心における強
さは、その両端における強さのほぼ２倍になる。この問
題を引き起こすいくつかの異なる光学的効果がある。こ
れらの光学的効果は、主として線状物体上におけるさま
ざまなポイントとレンズの中心軸との距離が異なるため
である。
さは、その両端における強さのほぼ２倍になる。この問
題を引き起こすいくつかの異なる光学的効果がある。こ
れらの光学的効果は、主として線状物体上におけるさま
ざまなポイントとレンズの中心軸との距離が異なるため
である。
線状焦点システムに関連した先行技術において、線状物
体とフォトセンサの間に延びる光路内の光を差別的に遮
断するため、線状物体とフォトセンサの間の光路に配置
されたアパーチャの利用が知られている。こうした「遮
光」または「補償」アパーチャは、両端よりも光路の中
心における光の部分の方を比例して大きく遮断し、フォ
トセンサにおける光の強さと線状物体における光の強さ
が一様に比例するようにさせる設計が施されている。こ
うした遮光アパーチャの構造に関する問題は、直接的な
方法でアパーチャの形状を決めるのに利用できる数学的
公式がないということにある。結果として、本発明以前
は、試行錯誤による経験的方法を通じてこうした遮光ア
パーチャが作成された。
体とフォトセンサの間に延びる光路内の光を差別的に遮
断するため、線状物体とフォトセンサの間の光路に配置
されたアパーチャの利用が知られている。こうした「遮
光」または「補償」アパーチャは、両端よりも光路の中
心における光の部分の方を比例して大きく遮断し、フォ
トセンサにおける光の強さと線状物体における光の強さ
が一様に比例するようにさせる設計が施されている。こ
うした遮光アパーチャの構造に関する問題は、直接的な
方法でアパーチャの形状を決めるのに利用できる数学的
公式がないということにある。結果として、本発明以前
は、試行錯誤による経験的方法を通じてこうした遮光ア
パーチャが作成された。
（発明が解決しようとする課題）
本発明の目的は、線状物体における光の強さに一様に比
例した光の強さを線形フォトセンサアレイに生じさせる
線状焦点システム用遮光アパーチャが得られるようにす
るための方法を提供することにある。
例した光の強さを線形フォトセンサアレイに生じさせる
線状焦点システム用遮光アパーチャが得られるようにす
るための方法を提供することにある。
本発明のもう１つの目的は、線状焦点システムの数字的
モデリングを利用した線状焦点システム用遮光アパーチ
ャを形成する方法を提供することにある。
モデリングを利用した線状焦点システム用遮光アパーチ
ャを形成する方法を提供することにある。
本発明のもう１つの目的は、線状焦点システムの光路に
沿った任意のポイントに対するアパーチャの形成を可能
ならしめる線状焦点システム用遮光アパーチャを形成す
る方法を提供することにある。
沿った任意のポイントに対するアパーチャの形成を可能
ならしめる線状焦点システム用遮光アパーチャを形成す
る方法を提供することにある。
本発明のもう１つの目的は、該システムのフォトセンサ
における光の強さを１度測定した経験を必要とする線状
焦点システム用遮光アパーチャを形成する方法を提供す
ることにある。
における光の強さを１度測定した経験を必要とする線状
焦点システム用遮光アパーチャを形成する方法を提供す
ることにある。
（課題を解決するための手段）
本発明は、照射される線状物体と線形フォトセンサアレ
イの間に延びる光路内の所定のアパーチャ位置に配置さ
れることになる、遮光アパーチャの形状を選択する方法
から構成される。
イの間に延びる光路内の所定のアパーチャ位置に配置さ
れることになる、遮光アパーチャの形状を選択する方法
から構成される。
該方法によって選択されたアパーチャを用いることによ
り、照射を受ける線状物体における光の強さに一様に比
例した光の強さが、線形フォトセンサアレイにおいて測
定される。
り、照射を受ける線状物体における光の強さに一様に比
例した光の強さが、線形フォトセンサアレイにおいて測
定される。
まず、照射を受ける線状物体に一定の光の強さが加えら
れ、光路にアパーチャのない状態で、結果的に生じる光
の強さが線形フォトセンサアレイで測定される。次に、
アパーチャを利用することによって得られる一定の値の
目標となる光の強さが選択される。選択された目標をな
す光の強さは、線形フォトセンサアレイにおいて測定さ
れた、照射を受ける線状物体に関連した最低の光の強さ
値にほぼ等しくなるのが望ましい。
れ、光路にアパーチャのない状態で、結果的に生じる光
の強さが線形フォトセンサアレイで測定される。次に、
アパーチャを利用することによって得られる一定の値の
目標となる光の強さが選択される。選択された目標をな
す光の強さは、線形フォトセンサアレイにおいて測定さ
れた、照射を受ける線状物体に関連した最低の光の強さ
値にほぼ等しくなるのが望ましい。
次に、初期アパーチャ形状が選択され、数学的に表現さ
れる。次に、線形フォトセンサアレイの任意のポイント
における光の強さに関する数学的モデルが作成される。
れる。次に、線形フォトセンサアレイの任意のポイント
における光の強さに関する数学的モデルが作成される。
数学的モデルは、所定のアパーチャ位置における適所に
選択された形状のアパーチャが設けられているものと仮
定し、線状物体における光の強さが、フォトセンサでの
初期光の強さ測定に関して線状物体に生じるものに等し
いものと仮定する。
選択された形状のアパーチャが設けられているものと仮
定し、線状物体における光の強さが、フォトセンサでの
初期光の強さ測定に関して線状物体に生じるものに等し
いものと仮定する。
次に、フォトセンサアレイで測定された光の強さと数学
的モデルを利用して、適所に選択された形状のアパーチ
ャを配した状態におけるフォトセンサアレイでの光の強
さを計算する。
的モデルを利用して、適所に選択された形状のアパーチ
ャを配した状態におけるフォトセンサアレイでの光の強
さを計算する。
次に、選択された回数だけ反復する間に、光の強さに関
する数学的モデルにおけるアパーチャ形状の数式が、一
定値の目標をなす光の強さからの線形フォトセンサアレ
イにおける計算された光の強さの総偏差が最小限になる
ように規則的に操作される。
する数学的モデルにおけるアパーチャ形状の数式が、一
定値の目標をなす光の強さからの線形フォトセンサアレ
イにおける計算された光の強さの総偏差が最小限になる
ように規則的に操作される。
最後に、設計アパーチャ形状が、一定の目標となる光の
強さからの計算された光の強さの総偏差を最小にする、
アパーチャ形状に関する特定の操作を受ける数式に従っ
て選択される。
強さからの計算された光の強さの総偏差を最小にする、
アパーチャ形状に関する特定の操作を受ける数式に従っ
て選択される。
（実施例）
第１図に関連して示すように、本発明は、般に、照射を
受ける線状物体１４と線形フォトセンサ１６の間に延び
る光路１２内の所定のアパーチャ位置２８に配置すべき
遮光アパーチャ２４の形状を選択する方法から構成され
る。該方法に従って選択されたアパーチャを用いること
によって、照射を受ける線状物体１４における光の強さ
と一様に比例した光の強さが線形フォトセンサアレイ１
６において測定されることになる。
受ける線状物体１４と線形フォトセンサ１６の間に延び
る光路１２内の所定のアパーチャ位置２８に配置すべき
遮光アパーチャ２４の形状を選択する方法から構成され
る。該方法に従って選択されたアパーチャを用いること
によって、照射を受ける線状物体１４における光の強さ
と一様に比例した光の強さが線形フォトセンサアレイ１
６において測定されることになる。
まず、照射を受ける線状物体１４に一定の光の強さが加
えられ、光路内にアパーチャのない状態で、結果的に生
じる光の強さが線形フォトセンサアレイ１６で測定され
る。次に、アパーチャを用いることによって得られる一
定の値の、目標となる光の強さが選択される。選択され
る目標となる光の強さは、線形フォトセンサアレイにお
いて選択された照射を受ける線状物体に関連した、最低
の値の光の強さとほぼ等しいのが望ましい。
えられ、光路内にアパーチャのない状態で、結果的に生
じる光の強さが線形フォトセンサアレイ１６で測定され
る。次に、アパーチャを用いることによって得られる一
定の値の、目標となる光の強さが選択される。選択され
る目標となる光の強さは、線形フォトセンサアレイにお
いて選択された照射を受ける線状物体に関連した、最低
の値の光の強さとほぼ等しいのが望ましい。
次に、第１１図の初期アパーチャ形状２３が選択され、
数学的に表現される。線形フォトセンサアレイの任意の
ポイントにおける光の強さに関する数学的モデルが、次
に、作成される。この数学的モデルでは、所定のアパー
チャ位置２８の適所に選択された形状のアパーチャが設
けられているものと仮定し、線状物体における光の強さ
が、フォトセンサでの初期光の強さ測定に関して線状物
体１４に生じるものに等しいものと仮定する。
数学的に表現される。線形フォトセンサアレイの任意の
ポイントにおける光の強さに関する数学的モデルが、次
に、作成される。この数学的モデルでは、所定のアパー
チャ位置２８の適所に選択された形状のアパーチャが設
けられているものと仮定し、線状物体における光の強さ
が、フォトセンサでの初期光の強さ測定に関して線状物
体１４に生じるものに等しいものと仮定する。
次に、フォトセンサアレイ１６においてｆｉｌＪ 定さ
れた光の強さと数学的モデルを利用して、選択された形
状のアパーチャが適所に配された状態におけるフォトセ
ンサアレイ１６での光の強さが計算される。
れた光の強さと数学的モデルを利用して、選択された形
状のアパーチャが適所に配された状態におけるフォトセ
ンサアレイ１６での光の強さが計算される。
次に、選択された回数だけ反復する間に、光の強さに関
する数学的モデルにおけるアパーチャ形状の数式が、一
定値の目標をなす光の強さからの線形フォトセンサアレ
イの総偏差を最小にするように規則的に操作される。
する数学的モデルにおけるアパーチャ形状の数式が、一
定値の目標をなす光の強さからの線形フォトセンサアレ
イの総偏差を最小にするように規則的に操作される。
最後に、第１図〜第３図及び第１２図におけるアパーチ
ャ形状２６が、一定値の目標となる光の強さからの計算
された光の強さの総侍差が最小になる、アパーチャ形状
に関する特定の操作を受ける数式に従って選択される。
ャ形状２６が、一定値の目標となる光の強さからの計算
された光の強さの総侍差が最小になる、アパーチャ形状
に関する特定の操作を受ける数式に従って選択される。
これで本発明の方法について概略説明を終えたが、該方
法の実施に用いられる装置及び該方性のさらに詳細につ
いて説明をする。
法の実施に用いられる装置及び該方性のさらに詳細につ
いて説明をする。
〔線状焦点システムのコンポーネント〕第１図には、照
射される線状物体１４と線形フォトセンサアレイ１６の
間に延びる光路１２を備えた線状焦点システム１０が示
されている。照射を受ける線状物体１４の線状像１８が
、レンズアセンブリ２２によって線形フォトセンサアレ
イ１６に投射される。第４図の詳細図に示す線形フォト
センサアレイ１６は、線状物体１４におけるビクセル位
置に対応する複数の線形にアライメントのとられた光素
子１５．１７．１９等から構成される。各光素子は、受
は止める光の強さに比例した信号を発生する。線形フォ
トセンサは、当該技術において周知のところである。
射される線状物体１４と線形フォトセンサアレイ１６の
間に延びる光路１２を備えた線状焦点システム１０が示
されている。照射を受ける線状物体１４の線状像１８が
、レンズアセンブリ２２によって線形フォトセンサアレ
イ１６に投射される。第４図の詳細図に示す線形フォト
センサアレイ１６は、線状物体１４におけるビクセル位
置に対応する複数の線形にアライメントのとられた光素
子１５．１７．１９等から構成される。各光素子は、受
は止める光の強さに比例した信号を発生する。線形フォ
トセンサは、当該技術において周知のところである。
数学的モデリングによって決まる形状を備えたアパーチ
ャ開口部２６を有するアパーチャ部材２４が、光路１２
に沿った所定のアパーチャ位置２８に配置されるように
なっている。このアパーチャ部材２４は、光路１２内の
光を部分的に遮断することによって、センサ１６におけ
る光の強さと照射される線状物体１４の光の強さが一様
に比例するようにさせる設計が施されている。
ャ開口部２６を有するアパーチャ部材２４が、光路１２
に沿った所定のアパーチャ位置２８に配置されるように
なっている。このアパーチャ部材２４は、光路１２内の
光を部分的に遮断することによって、センサ１６におけ
る光の強さと照射される線状物体１４の光の強さが一様
に比例するようにさせる設計が施されている。
第１図に示す実施例の場合、蛍光灯３４のような照射装
置によって光が放射され、これが白い平面状の表面３６
を有する物体３５から反射される。
置によって光が放射され、これが白い平面状の表面３６
を有する物体３５から反射される。
表面３６における線状物体１４の位置及び長さは、結像
レンズ２２の位置及び光学特性と、線形フォトセンサア
レイ１６の長さによって決まる。
レンズ２２の位置及び光学特性と、線形フォトセンサア
レイ１６の長さによって決まる。
〔線状焦点システムにおける非補償光の特性〕光路ｉ２
内の光の成分の一部が、説明のため、第２図に示すよう
に結像するものとする。レンズ２２のクリアアパーチャ
を通る、照射を受ける線状物体１４の端部４２から放射
される光線が、全体に円錐状の発散光束４６を形成する
。レンズアセンブリ２２の通過後、光の円錐４６をなす
光線は、像点５２に収束する第２の円錐４７を形成する
。同様に、線状物体１４上の中心点４４からの光は、レ
ンズアセンブリのクリアアパーチャの通過後、４９に示
すように、像線の光点５４に収束する全体に円錐状の光
束４８を形成する。線状物体１４は、無限数の光点を有
しているので、光路１２は、無限数の重なり合った光の
円錐から構成されることが分かる。第３図には、光路１
２における典型的なアパーチャの配置が示されている。
内の光の成分の一部が、説明のため、第２図に示すよう
に結像するものとする。レンズ２２のクリアアパーチャ
を通る、照射を受ける線状物体１４の端部４２から放射
される光線が、全体に円錐状の発散光束４６を形成する
。レンズアセンブリ２２の通過後、光の円錐４６をなす
光線は、像点５２に収束する第２の円錐４７を形成する
。同様に、線状物体１４上の中心点４４からの光は、レ
ンズアセンブリのクリアアパーチャの通過後、４９に示
すように、像線の光点５４に収束する全体に円錐状の光
束４８を形成する。線状物体１４は、無限数の光点を有
しているので、光路１２は、無限数の重なり合った光の
円錐から構成されることが分かる。第３図には、光路１
２における典型的なアパーチャの配置が示されている。
アパーチャの開口部２６の中心縦軸Ｘｘは、光路の中心
面６０と同一平面をなし、レンズとｚＺで表わす光路の
中心縦軸とに対して垂直になるように配置される。アパ
ーチャ２４に生じる光の円錐の投影される内部分の重な
りについて、第５図に概略が示されている。アパーチャ
の軸ＸＸに沿った６１のような領域は、必ずしも６２．
６４等のような多くの異なる重なり合った光の円からの
光を遮る必要はない。（第５図には、重なり合うほぼ無
限数の光の円のうちごくわずかな数のものしか示されて
いない。）第５図には、また、アパーチャ開口部２６の
一般形状も示されている。
面６０と同一平面をなし、レンズとｚＺで表わす光路の
中心縦軸とに対して垂直になるように配置される。アパ
ーチャ２４に生じる光の円錐の投影される内部分の重な
りについて、第５図に概略が示されている。アパーチャ
の軸ＸＸに沿った６１のような領域は、必ずしも６２．
６４等のような多くの異なる重なり合った光の円からの
光を遮る必要はない。（第５図には、重なり合うほぼ無
限数の光の円のうちごくわずかな数のものしか示されて
いない。）第５図には、また、アパーチャ開口部２６の
一般形状も示されている。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 照射される線状物体と線形フォトセンサアレイの間
に延びる光路内の所定のアパーチャ位置に配置される遮
光アパーチャの形状を選択し、当該アパーチャを用いる
ことにより、照射を受ける線状物体における光の強さに
一様に比例した光の強さが、線形フォトセンサアレイに
おいて獲得されるようにする方法であって、 ａ）試験周期の間に、照射を受ける線状物体に一定の光
の強さを加え； ｂ）光路にアパーチャのない状態で、試験周期の間に、
線形フォトセンサアレイでの光の強さを測定し； ｃ）前記アパーチャを利用することによって得られる一
定の値の目標となる光の強さを選択し； ｄ）初期アパーチャ形状を選択し、選択された形状を数
学的に表現し； ｅ）選択された形状のアパーチャが所定のアパーチャ位
置における適所に設けられているものとして、線形フォ
トセンサアレイの任意のポイントにおける光の強さに関
する数学的モデルを構成し； ｆ）試験周期の間にフォトセンサアレイで測定された光
の強さと数学的モデルを利用して、適所に選択された形
状のアパーチャを配した状態におけるフォトセンサアレ
イでの光の強さを計算し； ｇ）選択された回数だけ反復する間に、光の強さに関す
る数学的モデルにおけるアパーチャ形状の数式が、一定
値の目標をなす光の強さからの線形フォトセンサアレイ
における計算された光の強さの総偏差が最小限になるよ
うに規則的に操作され； ｈ）一定値の目標となる光の強さからの計算された光の
強さの総偏差を最小にするアパーチャの形状に関する数
学的表現の内の一つに従い、最終的な設計アパーチャ形
状を選択する； 各ステップからなることを特徴とする方法。
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