JPH04369614A - ルーフミラーレンズアレイ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、ルーフミラーレンズアレイに関
し、より詳細には、ルーフミラーレンズアレイ（ＲＭＬ
Ａ）の光学特性に係わる解像力の向上やルーフミラーレ
ンズアレイ（ＲＭＬＡ）を用いた画像読取装置における
コントラスト向上、Ｓ／Ｎ比向上、階調性向上を図るよ
うにしたルーフミラーレンズアレイに関する。

【０００２】

【従来技術】本発明に係る従来技術を記載した公知文献
としては、例えば、特開昭５７−３７３２５号公報に「
結像装置」が提案されている。この公報のものは、光量
分布補正用の特別のアパーチャなどを用いずに均一化さ
れた合成光量分布を得ることのできるようにしたもので
ある。しかしながらマルチダハミラーアレイ（本発明で
はルーフミラーアレイ）を用いた再帰反射光学系では、
レンズの第二面で反射する収束型フレア光が有効光束と
同一の点で集光するために、センサユニットを構成した
場合、有効光束以外の収束型フレア光が迷光となってセ
ンサー面上に到達し、コントラストの低下、Ｓ／Ｎ比の
低下、階調性の低下をきたすという問題点がある。

【０００３】図４は、ルーフミラーレンズアレイ（ＲＭ
ＬＡ）を用いた画像読取装置の構成例を説明するための
図で、該ルーフミラーレンズアレイ（ＲＭＬＡ）は、通
常、図示のように、光路分離ミラー（ＳＭ）２１、レン
ズアレイ（ＬＡ）２２、ルーフミラーアレイ（ＲＭＡ）
２３、レンズアレイ（ＬＡ）２２、ルーフミラーアレイ
（ＲＭＡ）２３との間に配設される絞り板（図示せず）
、および、前記構成部品を保持し外光を遮断するための
ハウジング部材（図示せず）等で構成される。

【０００４】物体２４からの光は、光路分離ミラー（Ｓ
Ｍ）２１で反射された後、レンズアレイ（ＬＡ）２２を
透過し、ルーフミラーアレイ（ＲＭＡ）２３の左右それ
ぞれの面で合計２回反射し、再びレンズアレイ（ＬＡ）
の同一レンズを透過し、光路分離ミラー（ＳＭ）２１で
再び反射された後、物体面と共役な位置に画像２５とし
て結像される。レンズアレイ（ＬＡ）２２、ルーフミラ
ーアレイ（ＲＭＡ）２３の配列方向（Ｙ方向）、直交方
向（Ｘ方向）ともに正立実像を形成する。特に、Ｙ方向
に正立等倍像を形成することから、単一のレンズアレイ
（ＬＡ），ルーフミラーアレイ（ＲＭＡ）により得られ
る像をＹ方向に重複させることで必要な幅をカバーする
。レンズアレイ（ＬＡ）、絞り板、ルーフミラーアレイ
（ＲＭＡ）の配列ピッチはほぼ一致しているため、各レ
ンズで結像される像がそれぞれオーバーラップし、配列
方向の合成像が形成される。また、各レンズの光量分布
はほぼ等しく、Ｙ方向の光量分布が均一化されるように
各レンズの光量分布を適切に定められている。

【０００５】図５は、配列方向に直交する断面でのルー
フミラーレンズアレイ（ＲＭＬＡ）の従来例を示す図で
、図中、２６，２７は光線である。光路分離ミラーは説
明のため使用しない構成で説明する。図に示したように
原稿面上の情報は、光線２６，２７の有効光束の範囲で
像形成される。しかしながら、原稿面上では、有効光束
幅以外にも拡散しており、これらの光束は、ハウジング
や、レンズの表面、絞り板の内壁などで反射し、有効な
結像光ではない迷光となって、正規の情報に対するノイ
ズとなって現われる。特にレンズ境界での屈折率の差が
あるためこの界面で光の反射率が数％存在する。このよ
うな境界面で反射する光束は、例えばレンズの第一面で
反射する光束は、図のような凸面形状であれば発散し、
像面での単位面積当たりの光強度は有効光束の光強度に
対して極僅かなものである。しかしながら、レンズの第
二面での反射光束は、レンズのパワー配分にも依るが、
集光レンズであるかぎり、図中に示す点線のように集光
光束であり、像面に達するまでに単位面積当たりの光強
度はかなりの大きなものとなる。しかも像点Ｉの極近傍
となる。

【０００６】図６は、ルーフミラーレンズアレイ（ＲＭ
ＬＡ）を画像読取装置に適用した例を示す図で、図中、
３１は押えローラ、３２は原稿、３３はセンサ（光電変
換素子）、３４はコンタクトガラス、３５は発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）、３６は光路分離ミラー、３７はハウジ
ング、３８はレンズアレイ（ＬＡ）、３９は絞り板、４
０はルーフミラーアレイ（ＲＭＡ）である。配列方向に
直交するに回転する押さえローラ３１に、このローラー
の回転によって搬送される原稿３２の原稿保持部材（コ
ンタクトガラス等）３４、照明用光源（ＬＥＤ等）３５
、ルーフミラーレンズアレイ（ＲＭＬＡ）、原稿面の情
報を光の強弱を電気的出力としてえる光電変換素子３３
が配置されている読み取り装置を構成した場合、これに
より、原稿面上の情報は、照明用光源３５によって照明
され、光の濃淡の情報としてＲＭＬＡによって空間伝達
され、センサ３３により電気的出力として情報を読み取
っている。

【０００７】この構成で前述した迷光は、センサ３３面
上に到達し、黒レベルを持ち上げる原因となっている。 すなわち、原稿の濃淡の情報とは関係なく光源像、ある
いは情報そのものが、上述したレンズの第二面で反射さ
れてセンサ３３に到達し、有効な情報信号に対するノイ
ズとして取り込まれてしまう。この光は、一般にフレア
光となって原稿が、黒、あるいは原稿のない場合のグラ
ンドレベルを持ち上げたり、解像力の低下となってしま
い、コントラストの低下、Ｓ／Ｎ比の低下や階調性の低
下などの読み取りスキャナーの性能を落す原因となる。

【０００８】ここで、従来の画像読取装置では、フレア
光が読み取り信号にどのように影響するかを説明する。 図７、図８、図９、は従来の画像読取装置における画像
反射光と、読み取り信号との関係を示す図で、各々図（
ａ）は画像信号の形状をあらわし、主走査方向を横軸に
、白画像の各種パターンの反射強度を縦軸に示し、図（
ｂ）は対応する図における図（ａ）の画像信号を受光し
て、これを光電変換したセンサエレメント３３の出力信
号波形をあらわし、主走査方向を横軸に、信号出力を縦
軸に示している。

【０００９】いま、図７（ａ）に示すような矩形波状の
反射特性を示す白部分を従来構成の画像読取装置で読み
取った場合、読み取り信号は、図７（ｂ）のように一定
レべルＩの出力とする。このとき、図８（ａ）に示すよ
うな反射強度の揃った断続波の反射特性を示すパターン
では、本来なら、光学系の周波数特性に応じた解像力低
下の影響を受けて、図８（ｂ）に示すような信号出力レ
ベルＩ、ＩＷ、ＩＢをもったパターンになるはずである
。しかしながら、従来の画像読取装置では、照明光が読
み取りライン以外のところで反射した光や、ハウジング
内にある他の構成部品で反射して結像素子内に入り込み
、有効光束とはならない迷光となって、センサーエレメ
ント２３上に達し、図８（ｃ）に示すように、読み取ら
れる信号レベルが、図８（ｂ）の信号出力Ｉ、ＩＷ、Ｉ
Ｂに対して、一定の量Ｖだけ持ち上がってしまう現象を
生じる。持ち上がるレベルが常に一定であれば、この量
を補正することが可能であるが、図９（ａ）に示すよう
に、図８（ａ）の白黒パターン形状は同一のものであっ
ても、周りの白部分の割合が異なる場合、信号出力は図
９（ｂ）のようになり、持ち上がり量Ｖがこの割合によ
って変化し、持ち上り量Ｖ′（Ｖ′＜Ｖ）となってしま
う。実際の文章などの原稿情報は、１ラインごとに白黒
の割合は変化しており、１ラインごとの白黒パターンに
よって補正する手段を備えない読み取り装置にあっては
、白レベルの出力変化となってあらわれ、解像力の低下
や、ＳＮ比の低下、さらに、階調性の再現性に乏しくな
る。

【００１０】

【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、ルーフミラーレンズアレイ（ＲＭＬＡ）のレン
ズアレイ（ＬＡ）を配列方向に直交する方向に微小角度
傾けて配設すること、また、ルーフミラーアレイ（ＲＭ
Ａ）を微小角度傾けて配設することで、有効光束に対す
るレンズ高解面での集光束型のフレア光を有効光束から
遠ざけることによりフレア光の低減を図り、これにより
コントラストの向上、Ｓ／Ｎ比の向上、階調性の向上を
図るようにしたルーフミラーレンズアレイを提供するこ
とを目的としてなされたものである。

【００１１】

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
光路分離ミラーと、該光路分離ミラーの長手方向に沿っ
てルーフミラーが一定の配列ピッチを持って直線上に多
数個連続して形成されたルーフミラーアレイと、該ルー
フミラーアレイと前記ルーフミラーの配列ピッチに対応
して形成されたレンズを有するレンズアレイと、該レン
ズアレイと前記ルーフミラーとの間に配設された遮光板
とより成り、前記レンズアレイを配列方向に直交する方
向に微小角度傾けて配設すること、或いは、（２）光路
分離ミラーと、該光路分離ミラーの長手方向に沿ってル
ーフミラーが一定の配列ピッチを持って直線上に多数個
連続して形成されたルーフミラーアレイと、該ルーフミ
ラーアレイと前記ルーフミラーの配列ピッチに対応して
形成されたレンズを有するレンズアレイと、該レンズア
レイと前記ルーフミラーとの間に配設された遮光板とよ
り成り、前記ルーフミラーを配列方向に直交する方向に
微小角度傾けて配設することを特徴としたものである。 以下、本発明の実施例に基づいて説明する。

【００１２】図１は、本発明によるルーフミラーレンズ
アレイの一実施例を説明するための構成図で、１はレン
ズアレイ（ＬＡ）、２は絞り板（遮光板）、３はルーフ
ミラーアレイ（ＲＭＡ）である。レンズアレイ１を配列
方向に対して直交する方向に僅かな角度△θだけ傾けて
配設している。このような構成であって、有効な光束は
、図中の点Ｉに結像するが、レンズの第二面で反射する
集光型のフレア光は、レンズの傾きの分だけ偏向された
位置点Ｉ′に重心が移動する。従って、センサユニット
を構成した場合、センサフォトエレメントの設定位置に
は、集光型フレア光は到達しなくなる。傾け角度△θは
フレアの収束位置からフォトエレメントを避ければよい
だけなので数分〜数１０分の角度で良い。図は、説明の
ため誇張して描いている。

【００１３】図２は、光路分離ミラーを片側だけに挿入
した例を示す図で、図中、４は光路分離ミラー、その他
、図１と同じ作用をする部分は同一の符号を付してある
。この光路分離ミラーを両方に挿入しても可能である。 図３は、本発明によるルーフミラーレンズアレイの他の
実施例を示す図で、図中の符号は図１と同様である。ル
ーフミラーアレイ（ＲＭＡ）３を配列方向に対して直交
する方向に僅かな角度△θ′だけ傾けて配設している。 このような構成であって、有効な光束は、ルーフミラー
アレイ（ＲＭＡ）３の傾きだけシフトした図中の点Ｉに
結像するが、レンズの第二面で反射する集光型のフレア
光の重心位置は変わらず点Ｉ′の位置である。従って、
センサユニットを構成した場合、センサフォトエレメン
トの設定位置を結像位置が変異した分だけ設定位置を変
位させれば、フォトエレメント上に集光型フレア光は到
達しなくなる。

【００１４】

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、レンズの境界面で反射する収束型のフレア光が、有
効光束の像形成位置であるセンサーフォトエレメント上
に到達し、出力レベルの変動を起こさないために、フレ
ア光を他の方向に偏向させるか、あるいは有効光束をフ
レア光の収束位置とは、別の位置に像形成させるように
構成することによって、スキャナーとしてのコントラス
トの向上、Ｓ／Ｎ比の向上、階調性の向上を図り、より
高品位、高信頼性に対応できる光学素子を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明によるルーフミラーレンズアレイの
一実施例を説明するための構成図である。

【図２】　　光路分離ミラーを片側だけに挿入した例を
示す図である。

【図３】　　本発明によるルーフミラーレンズアレイの
他の実施例を示す図である。

【図４】　　ルーフミラーレンズアレイを用いた画像読
取装置の構成例を示す図である。

【図５】　　ルーフミラーレンズアレイの従来例を示す
図である。

【図６】　　ルーフミラーレンズアレイを画像読取装置
に適用した例を示す図である。

【図７】　　従来の画像読取装置における画像反射光と
読み取り信号との関係を示す図である。

【図８】　　従来の画像読取装置における画像反射光と
読み取り信号との関係を示す図である。

【図９】　　従来の画像読取装置における画像反射光と
読み取り信号との関係を示す図である。

【符号の説明】

１…レンズアレイ（ＬＡ）、２…絞り板、３…ルーフミ
ラーアレイ（ＲＭＡ）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光路分離ミラーと、該光路分離ミラー
   の長手方向に沿ってルーフミラーが一定の配列ピッチを
   持って直線上に多数個連続して形成されたルーフミラー
   アレイと、該ルーフミラーアレイと前記ルーフミラーの
   配列ピッチに対応して形成されたレンズを有するレンズ
   アレイと、該レンズアレイと前記ルーフミラーとの間に
   配設された遮光板とより成り、前記レンズアレイを配列
   方向に直交する方向に微小角度傾けて配設することを特
   徴とするルーフミラーレンズアレイ。
2. 【請求項２】　　光路分離ミラーと、該光路分離ミラー
   の長手方向に沿ってルーフミラーが一定の配列ピッチを
   持って直線上に多数個連続して形成されたルーフミラー
   アレイと、該ルーフミラーアレイと前記ルーフミラーの
   配列ピッチに対応して形成されたレンズを有するレンズ
   アレイと、該レンズアレイと前記ルーフミラーとの間に
   配設された遮光板とより成り、前記ルーフミラーを配列
   方向に直交する方向に微小角度傾けて配設することを特
   徴とするルーフミラーレンズアレイ。