JPH10153751A - 結像素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ルーフミラー等を用いて正立像を得る結像素
子に関して、読み取り光学系のレイアウトの自由度を向
上させることができ、また、有効光量の損失の少ない結
像素子を提供する。 【解決手段】 入射側に位置する第１の集光素子１と、
結像側に位置する第２の集光素子２と、稜線３を形成す
る互いに９０゜をなす平面４，５を有し、かつ、これら
の集光素子１，２の双方の光軸φ₁，φ₂を含む平面上で
あって光軸φ₁，φ₂の交叉する位置に配置されるルーフ
ミラー６とを組み合わせる。これにより、ルーフミラー
６に光路分離ミラーの機能を持たせて光軸上の使用を可
能とし、物体面位置と結像位置とを、例えば、９０゜異
なる方向に設定できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、結像素子、より詳
細には、複写機やファクシミリ等に用いられる読取光学
系やＣＣＤラインセンサと等倍センサとを組み合わせた
読み取りスキャナ等に用いられる光学系、あるいは、光
プリントヘッドや自己走査型光プリントヘッドに用いら
れる光学系に用いて好適な結像素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、複写機，光プリンタヘッド等の機
器に要求される事項の一つに小型化があり、このために
は、読取光学系ないしは書込光学系の小型化を必須とな
る。このような要求に応えるために、物像距離を大幅に
短縮し得る等倍結像光学系が検討されている。

【０００３】図２２は、従来技術による等倍結像用の光
学系を説明するための要部構成図で、図中、１０１はレ
ンズアレイ、１０２はルーフミラーアレイ、１０３はル
ーフミラーレンズアレイ、１０４はレンズ、１０５は稜
線、１０６はルーフミラー、１０７は原稿、１０８はＣ
ＣＤ等倍センサ、１０９は光路分離ミラー、Ｐ₁は読取
位置、Ｐ₂は結像位置、φは光軸である。

【０００４】等倍結像光学系を構成する一つの方法とし
て、ルーフミラーレンズを用いることが知られている。
例えば、図２２はレンズアレイ１０１とルーフミラーア
レイ１０２とを組み合わせたルーフミラーレンズアレイ
１０３による等倍結像素子の原理的構成例を示す。即
ち、ルーフミラーレンズアレイ１０３は、等倍実像結像
用の光学系を構成するもので、光学的に等価な一連のレ
ンズ１０４を紙面表裏方向に１列に配列してなるレンズ
アレイ１０１と、このレンズアレイ１０１におけるアレ
イ方向及びレンズ光軸方向に直交する稜線１０５を有す
る一連のルーフミラー１０６を、レンズアレイ１０１に
おける個々のレンズ１０４と１：１で対応させて１列に
配列してなるルーフミラーアレイ１０２と、これらのレ
ンズアレイ１０１とルーフミラーアレイ１０２との間に
配設されて個々のレンズ１０４とルーフミラー１０６と
による結像系を互いに分離するための絞り部材（図示せ
ず）とを一体化したものである。

【０００５】ここに、レンズ１０４の光軸φ上でない有
限のスリット高さ位置に原稿１０７の読取位置Ｐ₁を設
定し、レンズ１０４によりほぼ平行光にした後、ルーフ
ミラー１０６により同一方向に折り返して、再び、同一
のレンズ１０４を通過させて、光学的に共役な位置、例
えば、ＣＣＤ等倍センサ１０８上に結像させる。

【０００６】プリズムレンズアレイは、例えば、特公昭
６１−２９２９号公報に開示されているように、レンズ
アレイとルーフミラーアレイとを一体的に構成したもの
で、上述のルーフミラーレンズと同様、有限スリット高
さ位置に読み取り位置を設定し、反射光がレンズ面を通
過後、ルーフプリズムを二回反射して再び前記レンズ面
を通過し、共約な位置に結像するようにしたものであ
る。

【０００７】ルーフミラーレンズアレイは、「等倍実像
結像用の光学系」であり、例えば、特開昭５７−３７３
２６号公報に開示されているものなど従来から種々のタ
イプのものが知られており、光学系に等価な一連のレン
ズを一列に配列してなる“レンズアレイ”と、このレン
ズアレイにおけるレンズ配列方向およびレンズ光軸方向
に直交する稜線を有する一連のルーフミラーを、上記レ
ンズアレイにおける個々のレンズと１：１に対応させて
アレイ配列してなる“ルーフミラーアレイ”と、上記レ
ンズアレイとルーフミラーアレイとの間に配設され、レ
ンズとルーフミラーとによる結像系を互いに分離する
“絞り部材”とを一体化してなり、原稿像による感光体
露光や原稿読み取りあるいは画像読み込みに利用されて
いる。

【０００８】何れにしても、この種の結像素子にあって
は、レンズアレイにおける任意のレンズは、これに対応
するルーフミラーとにより１つの結像系を構成し、絞り
部材の各開口は、これらの結像系の個々に対応して位置
し、結像系を互いに光学的に分離する必要がある。つま
り、この種の結像素子では、同一のレンズを往復して通
過させるために、同一位置に読取位置と結像位置とをレ
イアウトするのは不可能であり、光軸上の光束は、物体
（原稿面）側光束と結像面（ＣＣＤ等倍センサ）側光束
とを分離するために、有限のスリット高を使わざるを得
ない。即ち、ルーフミラー１０６の稜線１０５の方向の
有限な像高位置に読取位置Ｐ₁を設定し、結像位置Ｐ
₂は、マイナスの像高位置に結像させる必要がある。し
かし、分離量には限界があるので、現実には、図２２中
に示すように、光路分離ミラー１０９等で光路を折り返
すようにしている。図２２に示す光路分離ミラー１０９
は、紙面表裏方向に長い短冊状の平面鏡であり、レンズ
アレイ１０１の各レンズ１０４の光軸φを共有する面に
対して４５゜傾けて配設されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ルーフミラーレンズな
いしはルーフミラーレンズアレイを用いた結像素子の場
合、光束が同一のレンズを２度通過するため、稜線方向
の有限な像高位置に像面と結像面とを設定しなくてはな
らず、レイアウト上の制約を受ける。また、現実には、
上記のように、光路分離ミラー１０９を配設させる必要
がある。ここに、ルーフミラーや光路分離ミラーを反射
面構成とするには、Ａｌ等の高反射率材料を用いて真空
蒸着プロセスにより反射膜を形成する必要があり、生産
性の面で劣る。また、その反射率も保護膜等が併せて形
成されるので、せいぜい９０％程度に留まる。より具体
的に、図２２に示したような構成の場合、ルーフミラー
１０６が２面、光路分離ミラー１０９が２面の反射面を
有するので、全体では、６６％程度の反射率となってし
まい、光量損失の大きい結像素子となってしまう。銀蒸
着により形成する方法もあるが、コスト的に高額となっ
てしまい、現実的ではない。

【００１０】また、従来例によると、同一のレンズ１０
４を２回通過させて結像させているので、読取位置Ｐ₁
と結像位置Ｐ₂とを近くに配置、具体的には、光軸φを
挟んで対称位置に配置せざるを得ない。このため、レン
ズ１０４表面での反射光，ルーフミラー１０６の鏡面以
外からの反射光等の迷光が結像位置Ｐ₂に入り込む可能
性が大きい。このような迷光は、光学結像特性に悪影響
を及ぼし、一般には、コントラストを低下させ、解像力
を低下させる要因となる。

【００１１】そこで、本発明は、ルーフミラー等を用い
た構成において、光路分離ミラーを不要にして結像位置
のレイアウト，光学設計等の自由度を向上させ得る結像
素子を提供することを目的とする。

【００１２】また、迷光の影響を受けにくく、光量損失
も少ない結像素子を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、入射側に位置する第１の集光素子と、結像側に位置
する第２の集光素子と、稜線を形成する互いに９０゜を
なす平面を有してこれらの集光素子の双方の光軸を含む
平面上であって光軸の交叉する位置に前記稜線が配置さ
れるルーフミラーとを備えている。従って、ルーフミラ
ーが光路分離ミラーの機能を持つ上に、第１の集光素子
の他に第２の集光素子が設けられて集光素子が分離して
いるので、結像位置のレイアウト及び光学設計等の自由
度が向上する。この結果、物体面位置と結像面位置と
を、例えば、９０゜異なる方向に設定でき、迷光があっ
ても結像位置方向に達しにくくする設計が可能となり、
実質的に迷光の影響をなくすことができる。同時に、別
個の集光素子を用いており、同一の集光素子を光が２度
通過しないため、光軸上を利用することが可能となり、
光量的にも損失の少ない有利なものとなる。

【００１４】請求項２記載の発明では、入射側に位置す
る第１の集光素子と、結像側に位置する第２の集光素子
と、稜線を形成する互いに９０゜をなす平面を有してこ
れらの集光素子の双方の光軸を含む平面上であって光軸
の交叉する位置に前記稜線が配置されるルーフプリズム
とを備えている。従って、請求項１記載の発明による場
合と同様であるが、これに加えて、ルーフプリズムの全
反射を利用できるので、光の利用効率が一層向上する。

【００１５】請求項３記載の発明では、光学的に等価な
一連の集光素子が１列に配列されて入射側に位置する第
１の集光素子アレイと、この第１の集光素子アレイと光
学的に等価に形成されて結像側に位置する第２の集光素
子アレイと、これらの集光素子アレイ間でこれらの集光
素子アレイのアレイ方向に直交する稜線を前記集光素子
のピッチと等ピッチで有するルーフミラーアレイとを備
えている。従って、物体面からの光束を第１の集光素子
アレイにおける一連の集光素子に入射させ、一連のルー
フミラーによりアレイ方向に直交する方向に折り返し反
射させて、第２の集光素子アレイにおける対応する集光
素子を介して結像面に等倍結像させることができる。即
ち、請求項１記載の発明による場合の作用・効果を等倍
結像用の結像素子においても維持できる。

【００１６】請求項４記載の発明では、光学的に等価な
入射側集光素子部と結像側集光素子部と、稜線を形成す
る互いに９０゜をなす平面を有してこれらの集光素子部
の双方の光軸を含む平面上であって光軸の交叉する位置
に前記稜線が配置されたルーフプリズム部とを一体とし
た一連のルーフプリズムレンズを、前記ルーフプリズム
部の前記稜線に直交する方向に１列に配列させたルーフ
プリズムレンズアレイを備えている。従って、物体面か
らの光束を一連の入射側集光素子部に入射させ、一連の
ルーフプリズム部によりアレイ方向に直交する方向に折
り返し反射させて一連の結像側集光素子部を介して結像
面に等倍結像させることができる。即ち、請求項２記載
の発明による場合の作用・効果を等倍結像用の結像素子
においても維持できる。特に、一体とした一連のルーフ
プリズムレンズをアレイ状に形成してルーフプリズムレ
ンズアレイとしているので、結像素子のコンパクト化を
図れる。

【００１７】請求項５記載の発明では、光軸が異なる方
向に設定されて光学的に等価な集光機能を示す入射側集
光部と結像側集光部とを有する１つの集光素子部と、稜
線を形成する互いに９０゜をなす平面を有してこれらの
集光部の双方の光軸を含む平面上であって光軸の交叉す
る位置に前記稜線が配置されたルーフプリズム部とを一
体とした一連のルーフプリズムレンズを、前記ルーフプ
リズム部の前記稜線に直交する方向に１列に配列させた
ルーフプリズムレンズアレイを備えている。従って、物
体面からの光束を一連の集光素子部における入射側集光
部に入射させ、一連のルーフプリズム部によりアレイ方
向に直交する方向に折り返し反射させて一連の集光素子
部における結像側集光部を介して結像面に等倍結像させ
ることができる。即ち、請求項２記載の発明による場合
の作用・効果を等倍結像用の結像素子においても維持で
きる。特に、一連の集光素子が入射側と結像側とを含ん
で１つの集光素子部として形成されているので、その作
製が容易で生産性が向上する。

【００１８】請求項６記載の発明では、集光素子と、２
つの反射面のなす角度が９０゜であるルーフミラーとか
らなり、前記集光素子と前記ルーフミラーとが、前記集
光素子の光軸と前記ルーフミラーの稜線とが９０゜未満
の角度で交差し、かつ、物体面からの光束が前記集光素
子を透過した後、前記ルーフミラーにより反射して結像
面に結像するように配設されている。従って、物体側と
像側のレンズ構成を変えることにより、読み取り光学系
のレイアウトの自由度を向上させることができ、また、
迷光に対してより強い光学系を採用することにより、よ
り解像力が高く高品位な結像性能を持たせることがで
き、さらに、単レンズが一組なので、設計上、簡易な構
成であり、加工上、より量産性を向上させることができ
る。

【００１９】請求項７記載の発明では、集光素子と、２
つの反射面のなす角度が９０゜であるルーフプリズムと
からなり、前記集光素子と前記ルーフプリズムとが、前
記集光素子の光軸と前記ルーフプリズムの２つの反射面
の間の稜線とが９０゜未満の角度で交差し、かつ、物体
面からの光束が前記集光素子を透過した後、前記ルーフ
プリズムにより反射して結像面に結像するように配設さ
れている。而して、従来技術によれば、ルーフミラーを
用いた場合、高反射率部材を蒸着し、反射面を形成する
ために、例えば、銀蒸着やアルミ等を採用していたが、
銀蒸着はコスト的に高額であり、また、アルミは保護膜
形成による原理的な反射率に低下により、反射率１００
％に近い全反射を達成することができなかったが、この
発明によれば、請求項６の発明の効果に加え、高い光利
用効率で結像させることが可能である。

【００２０】請求項８記載の発明では、光学的に等価な
複数の集光素子を一列に配列した集光素子アレイと、２
つの反射面になす角度が９０゜で、かつ、光学的に等価
な複数のルーフミラーを該各ルーフミラーの稜線の方向
と直交する方向に前記各集光素子に対応させて一列に配
列したルーフミラーアレイとからなり、前記集光素子ア
レイと前記ルーフミラーアレイとが、前記各集光素子の
光軸と前記各ルーフミラーの稜線とが９０゜未満の角度
で交差し、かつ、物体面からの光束が前記各集光素子を
透過した後、前記各ルーフミラーにより反射して結像面
に結像するように配設されている。而して、従来技術に
よるルーフミラーレンズアレイの構成の場合、同一のレ
ンズアレイを通過するために光路分離ミラー等の部品が
必要であり、また、像高位置も中央を使用できないた
め、光学設計上の制約があったが、この発明によれば、
光軸上が使用でき、また、光路分離ミラー等の部品が無
くなる。レンズアレイ等が従来のルーフミラーレンズア
レイ構成より部品点数としては増える方向であるが、同
一のレンズアレイを用いることができるため、ミラー等
の別部品の低減効果の方が大きい。また、モールド等の
一体成形で作成すれば、部品コストも押さえることがで
きる。また、レンズ表面の反射はもちろん、レンズ前方
の光路分離ミラー等での反射面以外の部分からの迷光の
結像位置方向に達する可能性が極端に低くなり、迷光を
実質カットすることができる。これにより、コントラス
トの向上や解像力向上に寄与することができる。さら
に、コンパクトな結像素子が可能となり、読み取り装置
等のデバイスをよりコンパクトに構成することができ
る。

【００２１】請求項９記載の発明では、光学的に等価な
集光機能を有する複数のレンズを一列に配列したレンズ
アレイと、２つの反射面のなす角度が９０゜で、かつ、
光学的に等価な複数のルーフプリズムを該各ルーフプリ
ズムの２つの反射面の間の稜線の方向と直交する方向に
前記各レンズに対応させて一列に配列したルーフプリズ
ムアレイとが一体的に成形されたルーフプリズムレンズ
アレイからなり、前記レンズアレイと前記ルーフプリズ
ムアレイとが、前記各レンズの光軸と前記各ルーフプリ
ズムの稜線とが９０゜未満の角度で交差し、かつ、物体
面からの光束が前記各レンズを通過した後、前記各ルー
フプリズムにより反射して結像面に結像するように配設
されている。而して、従来技術によるプリズムレンズア
レイの構成の場合、同一のレンズアレイを通過するため
に光路分離ミラー等の部品が必要であり、また、像高位
置も中央を使用できないため、光学設計上の制約があっ
たが、この発明によれば、光軸上が使用でき、また、光
路分離ミラー等の部品が無くなる。レンズアレイ等が従
来のルーフミラーレンズアレイ構成より部品点数として
は増える方向であるが、同一の集光素子アレイを用いら
れるため、ミラー等の別部品の低減効果の方が大きい。
また、モールド等の一体成形で作成すれば、部品コスト
を押さえることができる。また、レンズ表面の反射はも
ちろん、レンズ前方の光路分離ミラー等での反射面以外
の部分からの迷光の結像位置方向に達する可能性が極端
に低くなり、迷光を実質カットすることができる。これ
により、コントラスト向上や解像力向上に寄与すること
ができる。さらに、２組のレンズを一体的に構成するこ
とにより、生産性を向上させることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による結像素子の
一実施例を説明するための要部構成図で、図中、１は第
１の集光素子、２は第２の集光素子、３は稜線、４，５
は平面、６はルーフミラー、φ₁，φ₂は光軸である。

【００２３】図２は、図１に示した実施例の等価光学系
における光路を説明するための図で、図中、７は原稿
面、８は結像面、９は仮想面、Ｏは情報、Ｐは結像位置
で、その他、図１と同じ作用をする部分には、図１と同
じ符号が付してある。

【００２４】図３は、本発明による結像素子の他の実施
例を説明するための要部構成図で、図中、図１あるいは
図２と同じ作用をする部分には、図１あるいは図２と同
じ符号が付してある。

【００２５】本発明の実施の第一の形態を図１及び図２
に基づいて説明する。本実施の形態の結像素子は、例え
ば、ファクシミリ装置等における原稿画像読取光学系中
に使用されるもので、第１の集光素子１と、第２の集光
素子２と、稜線３を形成する互いに９０゜をなす２つの
平面４，５を有するルーフミラー６とを組み合わせて構
成されている。ここに、本実施の形態では、第１の集光
素子１と第２の集光素子２とでは集光特性の異なる（光
学的に等価でない）ものが用いられ、各々の光軸φ₁，
φ₂が直交する方向に設定されている。前記ルーフミラ
ー６は、その稜線３をこれらの光軸φ₁，φ₂含む平面上
であって、光軸φ₁，φ₂が交叉する位置に、何れに対し
ても４５゜傾いた状態をとるように傾けて配設させてい
る。

【００２６】そして、読取光学系を構成する上では、第
１の集光素子１が原稿面７に対応する入射側に配設さ
れ、第２の集光素子２がＣＣＤラインセンサ等の結像面
８に対応する結像側に配設される。つまり、本実施の形
態においては、原稿面７と結像面８とが９０゜異なる方
向に設定されている。

【００２７】ここに、ルーフミラー６の稜線３部分を仮
想面９とした等価光学系の光路を示す図２を参照して結
像動作を説明する。原稿面７上の情報Ｏの光束は、第１
の集光素子１によりほぼ平行な光束とされ、仮想面９を
経た後、第２の集光素子２により再び結像面８上の結像
位置Ｐに結像される。この際、等価光学系の中央に示す
仮想面９は、ルーフミラー６における稜線３を含む面で
ある。つまり、このルーフミラー６が従来における光路
分離ミラーの機能を持ち、第１の集光素子１の他に第２
の集光素子２が用いられているため、読取位置Ｏに対し
て結像位置Ｐのレイアウトを自由に設計できる。特に、
本実施の形態に示す如く、原稿面７位置と結像面８位置
とを９０゜異なる方向に設定すれば、迷光があっても結
像位置方向に達しにくくする設計が可能となり、実質的
に迷光の影響をなくすこともできる。また、光軸φ₁，
φ₂上を直接利用した結像系として構成できるので、光
量的にも損失が少なく、有利な設計が可能となる。

【００２８】なお、本実施の形態では、第１の集光素子
１と第２の集光素子２との集光特性を異ならせたが、図
３に示すように、同一の集光特性を示す光学的に等価な
集光素子１，２の組み合わせとしてもよい。

【００２９】また、図１や図３では、集光素子１，２に
対して、ルーフミラー６を４５゜傾けて配設した例で説
明したが、必ずしも４５゜である必要はなく、適宜角度
に設定すればよい。例えば、集光素子の大きさに制約の
ない場合であれば、４５゜より鋭角での反射を利用する
ように配設させてもよい。また、結像位置Ｐに設置され
るＣＣＤセンサ（書込み系であれば、例えば、感光体）
等のレイアウトの関係上、４５゜よりも大きな角度で反
射させるような配置としてもよい。

【００３０】図４は、本発明による結像素子の他の実施
例を説明するための斜視図で、図中、１１は第１の集光
素子、１２は第２の集光素子、１３は稜線、１４，１５
は平面、１６はルーフプリズム、１７は入射面、１８は
出射面、φ₁，φ₂は光軸である。

【００３１】本発明の実施の第二の形態を図４（Ａ）に
基づいて説明する。本実施の形態の結像素子も、例え
ば、ファクシミリ装置等における原稿画像読取光学系中
に使用されるもので、入射側に位置する第１の集光素子
１１と、結像側に位置する第２の集光素子１２と、稜線
１３を形成する互いに９０゜をなす２つの平面１４，１
５を有するルーフプリズム１６とを組み合わせて構成さ
れている。ここに、本実施の形態では、第１の集光素子
１１と第２の集光素子１２とでは同等の集光特性を示す
光学的に等価なものが用いられ、各々の光軸φ₁，φ₂が
直交する方向に設定されている。前記ルーフプリズム１
６は、その稜線１３をこれらの光軸φ₁，φ₂を含む平面
上であって、光軸φ₁，φ₂が交叉する位置に何れに対し
て所定角度傾いた状態をとるように傾けて配設させてい
る。

【００３２】このような構成において、第１の集光素子
１１に入射してほぼ平行光とされた光束は、ルーフプリ
ズム１６内に進入すると、互いに９０゜をなす平面１
４，１５で２回だけ内部反射され、再び平行光となって
第２の集光素子１２に入射することにより、この第２の
集光素子１２により結像位置に結像される。よって、本
実施の形態による場合も、前述した実施の第一の形態に
よる場合と同様の効果が得られる。

【００３３】特に、本実施の形態においては、ルーフプ
リズム１６として通常のガラスを用いた場合、その屈折
率は可視光域でｎ＝１．５４程度であるので、臨界角条
件sinθ＝１／ｎで算出される角度θ（この場合、４
０．５゜）で入射させれば、ルーフプリズム１６内で全
反射することになる。よって、Ａｌ蒸着による反射面で
の反射を利用する場合よりも高い光利用効率で結像させ
ることができる。

【００３４】なお、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の変形例と
して、ルーフプリズム１６に入射する面の法線が第１の
集光素子１１の光軸φ₁と平行となり、かつ、ルーフプ
リズム１６から出射する面の法線が第２の集光素子１２
の光軸φ₂と平行となるように、光軸φ₁，φ₂に直交さ
せた入射面１７と出射面１８とをルーフプリズム１６に
おいて一体に形成した例を示す。

【００３５】また、図４（Ｃ）は図４（Ｂ）の変形例と
して、第１，２の集光素子１１，１２の集光特性を異な
らせ、例えば、結像側に位置する第２の集光素子１２側
の集光パワーを上げ、より短い結像位置に焦点を設定し
た例を示す。このような構成は、例えば、ＣＣＤセンサ
や感光体等のレイアウトを、よりコンパクトにしたいよ
うな場合に効果的となる。

【００３６】図５は、本発明による結像素子の他の実施
例を説明するための要部構成図で、図中、図１乃至図４
と同じ作用をする部分には、図１乃至図４と同じ符号が
付してある。

【００３７】図５はさらに別の変形例として、図４
（Ｂ）に示したような入射面１７及び出射面１８を有す
るルーフプリズム１６を用い、このルーフプリズム１６
に第１，２の集光素子１１，１２を一体で構成した例を
示す。このような構成によれば、別体で構成した場合の
ようなレンズ面境界面をなくすことができ、正規な光束
以外の界面での反射ロス等を抑えることができる。作製
方法としては、ガラス製のルーフプリズム１６に第１，
２の集光素子１１，１２を形成してもよく、或いは、別
体で作製した第１，２の集光素子１１，１２をルーフプ
リブム１６に貼合わせて一体化してもよい。

【００３８】図６は、本発明による結像素子の他の実施
例を説明するための要部構成図で、図中、１９，２０は
フレネルレンズで、その他、図１乃至図５と同じ作用を
する部分には、図１乃至図５と同じ符号が付してある。

【００３９】図６は、さらに別の変形例として、図５に
おける第１，２の集光素子１１，１２に代えて、第１，
２の集光素子となるフレネルレンズ１９，２０をルーフ
プリズム１６に一体で形成した例を示す。作製方法とし
ては、ルーフプリズム１６上に、これらのフレネルレン
ズ１９，２０を直接形成してもよく、或いは、フレネル
レンズ１９，２０を平板状に形成してルーフプリブム１
６に貼合わせて一体化してもよい。

【００４０】図７は、本発明による結像素子の他の実施
例を説明するための要部構成図で、図中、図１乃至図６
と同じ作用をする部分には、図１乃至図６と同じ符号が
付してある。

【００４１】図７は、さらに異なる変形例として、第
１，２の集光素子１１，１２部分もルーフプリズム１６
中に含めて全て一体成形等で形成した例を示す。

【００４２】図８は、本発明による結像素子の他の実施
例を説明するための要部構成図で、図中、２１，２２は
集光素子アレイ、２３はルーフミラーアレイ、２４はア
パーチャ部材、２５，２６は集光素子、２７は稜線、２
８，２９は平面、３０はルーフミラー、３１，３２は開
口、φは光軸である。

【００４３】本発明の実施の第三の形態を図８（Ａ）乃
至図８（Ｃ）に基づいて説明する。本実施の形態の結像
素子も、例えば、ファクシミリ装置等における原稿読取
光学系中に使用されるが、特に、アレイ化構造により等
倍結像素子として構成されている。

【００４４】本実施の形態の結像素子は、入射側に位置
する第１の集光素子アレイ２１と、結像側に位置する第
２の集光素子アレイ２２と、これらの集光素子アレイ２
１，２２間に位置するルーフミラーアレイ２３と、これ
らの集光素子アレイ２１，２２とルーフミラーアレイ２
３との間に位置する絞り部材としてのアパーチャ部材２
４とを組み合わせて構成されている。

【００４５】まず、前記第１の集光素子アレイ２１は、
光学的に等価な一連の集光素子２５をアレイ方向に等ピ
ッチで１列に配列させたものである。また、前記第２の
集光素子アレイ２２は、構造的には前記第１の集光素子
アレイ２１と全く同じであり、光学的に等価な一連の集
光素子２６をアレイ方向に等ピッチで１列に配列させた
ものである。前記ルーフミラーアレイ２３は、各集光素
子２５，２６の光軸の交叉する位置に稜線２７を形成す
る互いに９０゜をなす２つの平面２８，２９を有するル
ーフミラー３０を、これらの集光素子２５，２６に対応
させてアレイ方向に複数個連続的に配列させたものであ
る。ここに、このルーフミラーアレイ２３は、第１，２
の集光素子アレイ２１，２２に対して４５゜傾けて配設
されている。即ち、個々の集光素子２５，２６，ルーフ
ミラー３０の関係で考えると、実施の第一の形態で示し
た結像素子の場合と同様とされている。さらに、前記ア
パーチャ部材２４は、隣接する集光素子２５間，集光素
子２６間の各々のクロストーク光を防止して解像力の最
適化，光量の最適化を図る上で必須の部材であり、第
１，２の集光素子アレイ２１，２２における集光素子２
５，２６の配列ピッチと等ピッチで開口３１，３２が形
成されたものである。

【００４６】このような構成において、個々の集光素子
２５の光軸は、ルーフミラー３０の稜線２７を含み、ア
レイ方向に直交する平面上にあって、原稿面からの光情
報はこの集光素子２５によって平行光となり、対応する
ルーフミラー３０に入射する。このルーフミラー３０の
平面２８，２９で２回反射された後、稜線２７の傾き角
（ここでは、４５゜）に対して２倍、即ち、９０゜だけ
折り曲げられて第２の集光素子アレイ２２側の対応する
集光素子２６に入射する。そして、この集光素子２６に
よって結像面上に集光結像される。この集光素子２６
は、集光素子２５と同じ集光機能を有する光学的に等価
なものであるので、原稿面上の読取位置と対照的な位置
に最適な結像面を有している。また、このような結像過
程において、各ルーフミラー３０で２回反射されている
ため、結像される像は正立の等倍像となる。この場合、
個々の集光素子２５，２６による単一の有効読取幅分
は、それらの配列ピッチ分だけシフトしながら互いにオ
ーバラップさせることで、必要な有効幅をカバーしてい
る。これにより、個々の集光素子２５，２６の焦点距離
を短くすることができ、結像素子として小型化に寄与す
る。

【００４７】本実施の形態によれば、図２２等に示した
従来のルーフミラーレンズアレイを用いたものに比し
て、結像位置のレイアウト上の自由さがある上に、光軸
上を利用できるので、光利用効率がよく、かつ、光路分
離ミラーを必要としない構成とすることができる。もっ
とも、必要とする光学部品としては、第２の集光素子ア
レイ２２を追加しなくてはならないが、実際には第１の
集光素子アレイ２１を用いることができるので、作製上
の部品点数の増加はなく、別個の部品である光路分離ミ
ラーを作製する場合よりも有利である。また、現実的に
は、これらの集光素子アレイ２１，２２，ルーフミラー
アレイ２３及びアパーチャ部材２４をモールド等の一体
成形で形成することも可能であり、第２の集光素子アレ
イ２２の追加は問題とならない。さらに、本実施の形態
によれば、入射側の光軸と結像側の光軸とを、例えば、
９０゜異ならせて設定できるので、本来の読取光以外の
迷光が結像位置方向に達する可能性を極端に低くするこ
とができ、実質的に迷光をカットすることができる。よ
って、迷光による光学結像性能への悪影響が防止され、
コントラストの向上、及び、解像力の向上を図ることが
できる。

【００４８】図９は、本発明による結像素子の他の実施
例を説明するための要部構成図で、図中、７は原稿面、
４１はルーフプリズムレンズアレイ、４２はアパーチャ
部材、４３はルーフプリズムレンズ、４４は入光側集光
素子部、４５は結像側集光素子部、４６は稜線、４７，
４８は平面、４９はルーフプリズム部、５０，５１は開
口、Ｌは迷光、φ₁，φ₂は光軸である。

【００４９】本発明の実施の第四の形態を図９（Ａ）乃
至図９（Ｄ）に基づいて説明する。本実施の形態の結像
素子も、前述した実施の第三の形態の場合と同様に、ア
レイ化構造により等倍結像素子として構成されている。

【００５０】本実施の形態の結像素子は、ルーフプリズ
ムレンズアレイ４１と絞り部材であるアパーチャ部材４
２とを組み合わせて構成されている。ここに、前記ルー
フプリズムレンズアレイ４１は、個々に結像系を形成す
るルーフプリズムレンズ４３を１列に配列させることに
より構成されている。結像系の最小単位をなす前記ルー
フプリズムレンズ４３は、光学的に等価な入射側集光素
子４４と結像側集光素子４５と、稜線４６を形成する互
いに９０゜をなす平面４７，４８を有してこれらの集光
素子部４４，４５の双方の光軸の交叉する位置に配置さ
れたルーフプリズム部４９とを一体に形成したもので、
集光素子部４４，４５の光軸φ₁，φ₂は直交し、これら
の光軸φ₁，φ₂を含む平面上であって、光軸φ₁，φ₂が
交叉する位置に位置する稜線４６は、これらの光軸
φ₁，φ₂に対して４５゜傾けられている。よって、ルー
フプリズムレンズアレイ４１としてのアレイ方向は、稜
線４６に直交する方向に設定されている。前記アパーチ
ャ部材４２は、前記ルーフプリズムレンズアレイ４１に
おける集光素子部４４，４５の配列ピッチと等ピッチで
開口５０，５１が形成されたものである。

【００５１】このような構成において、個々の入射側集
光素子部４４の光軸は、ルーフプリズム部４９の稜線４
６を含みアレイ方向に直交する平面上にあって、原稿面
からの光情報は、この入射側集光素子部４４によって平
行光となり、対応するルーフプリズム部４９に入射す
る。このルーフプリズム部４９内で平面４７，４８によ
り２回反射された後、稜線４６の傾き角（ここでは、４
５゜）に対して２倍、即ち、９０゜だけ折り曲げられ
て、結像側集光素子部４５から出射する。この結像側集
光素子部４５によって結像面上に集光結像される。この
結像側集光素子部４５は、入射側集光素子部４４と同じ
集光機能を有する光学的に等価なものであるので、原稿
面上の読取位置と対照的な位置に最適な結像面を有して
いる。また、このような結像過程において、各ルーフプ
リズム部４９で２回反射されているため、結像される像
は、正立の等倍像となる。この場合、個々の集光素子部
４４，４５による単一の有効読取幅分は、それらの配列
ピッチ分だけシフトしながら互いにオーバラップさせる
ことで、必要な有効幅をカバーしている。これにより、
個々の集光素子部４４，４５の焦点距離を短くすること
ができ、結像素子としての小型化に寄与する。

【００５２】また、本実施の形態において、図９（Ｄ）
に示すように、迷光Ｌがあった場合、隣接するルーフプ
リズム部４９で反射する光束として結像光に悪影響を及
ぼすが、アパーチャ部材４２が設けられているので、こ
のような弊害が確実に防止される。なお、図９（Ｄ）で
は説明を簡単にするため、実際の３次元的に図示ではな
く、光学的に等価な２次元状態で図示した。

【００５３】本実施形態によれば、図２２等に示した従
来のルーフミラーレンズアレイ、或いは、特公昭６１−
２９２９号公報に示されるようなプリズムレンズアレイ
を用いたものに比して、結像位置のレイアウト上の自由
さがある上に、光軸上を利用できるので、光利用率がよ
く、かつ、光路分離ミラーを必要としない構成とするこ
とができる。さらに、入射側の光軸と結像側の光軸と
を、例えば、９０゜異ならせて設定できるので、本来の
読取光以外の迷光が結像位置方向に達する可能性を極端
に低くすることができ、実質的に迷光をカットすること
ができる。よって、迷光による光学結像性能への悪影響
が防止され、コントラストの向上、及び、解像力の向上
を図ることができる。

【００５４】図１０は、本発明による結像素子の他の実
施例を説明するための要部構成図で、図中、５３，５４
はアパーチャ部材で、その他、図１乃至図９と同じ作用
をする部分には、図１乃至図９と同じ符号が付してあ
る。

【００５５】図１０は、図９の変形例として、集光素子
部４４，４５毎に分けてアパーチャ部材５３，５４を設
けた例を示す。

【００５６】図１１は、本発明による結像素子の他の実
施例を説明するための要部構成図で、図中、７は原稿
面、８は結像面、６１はルーフプリズムレンズアレイ、
６２，６３はアパーチャ部材、６４はルーフプリズムレ
ンズ、６５は集光素子部、６５ａ，６５ｂは集光部、６
６は稜線、６７は平面、６８はルーフプリズム部、６
９，７０は開口である。

【００５７】本発明の実施の第五の形態を図１１に基づ
いて説明する。本実施の形態の結像素子も、前述した実
施の第三，四の形態の場合と同様に、アレイ化構造によ
り等倍結像素子として構成されている。

【００５８】本発明の実施の形態の結像素子は、ルーフ
プリズムレンズアレイ６１と絞り部材であるアパーチャ
部材６２，６３とを組み合わせて構成されている。ここ
に、前記ルーフプリズムレンズアレイ６１は、個々に結
像系を形成するルーフプリズムレンズ６４を１列に配列
させることにより構成されている。結像系の最小単位を
なす前記ルーフプリズムレンズ６４は、１つの集光素子
部６５と、稜線６６を形成する互いに９０゜をなす平面
６７（片面のみ図示する）を有するルーフプリズム部６
８とを一体に形成したものである。前記集光素子部６５
は、光軸φ₁，φ₂が異なる方向、ここでは、直交する方
向に設定されて光学的に等価な集光機能を示す入射側集
光部６５ａと結像側集光部６５ｂと有している。前記稜
線６６はこれらの光軸φ₁，φ₂を含む平面上であって光
軸φ₁，φ₂が交叉する位置にこれらの光軸φ₁，φ₂に対
して４５゜傾けて配設されている。よって、ルーフプリ
ズムレンズアレイ６１としてのアレイ方向は稜線６６に
直交する方向に設定されている。前記アパーチャ部材６
２，６３には前記集光素子部６５における集光部６５
ａ，６５ｂの配列ピッチと等ピッチで開口６９，７０が
形成されている。

【００５９】このような構成において、個々の入射側集
光部６５ａの光軸はルーフプリズム部６８の稜線６６を
含みアレイ方向に直交する平面上にあって、原稿面から
の光情報はこの入射側集光部６５ａによって平行光とな
り、対応するルーフプリズム部６８に入射する。このル
ーフプリズム部６８内で２つの平面６７により２回反射
された後、稜線６６の傾き角（ここでは、４５゜）に対
して２倍、即ち、９０゜だけ折り曲げられて同一の集光
素子部６５の異なる界面、即ち、結像側集光部６５ｂか
ら出射する。この結像側集光部６５ｂによって結像面上
に集光結像される。この結像側集光部６５ｂは入射側集
光部６５ａと同じ集光機能を有する光学的に等価なもの
であるので、原稿面上の読取位置と対照的な位置に最適
な結像面を有している。また、このような結像過程にお
いて、各ルーフプリズム部６８で２回反射されているた
め、結像される像は正立の等倍像となる。この場合、個
々の集光部６５ａ，６５ｂによる単一の有効読取幅分
は、それらの配列ピッチ分だけシフトしながら互いにオ
ーバラップさせることで必要な有効幅をカバーしてい
る。これにより、個々の集光部６５ａ，６５ｂの焦点距
離を短くすることができ、結像素子としての小型化に寄
与する。

【００６０】このようにして、本実施の形態による場合
も、前述した実施の第四の形態の場合と同様の効果が得
られる。特に、本実施の形態による場合、同一の集光素
子部６５を用いて９０゜異なる方向に入射側集光部６５
ａと結像側集光部６５ｂとの機能を持たせているので、
２個の集光素子を用いる場合に比して作製が容易になる
上に、偏心等の影響を受けにくい構造となる。

【００６１】図１２は、本発明による結像素子の一実施
例を説明するための要部構成図で、図１２（Ａ）は斜視
図で、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図、図
１２（Ｃ）は結像光束を示した図で、図１２（Ｄ）は図
１２（Ｃ）のＤ−Ｄ矢視図で、図中、８１は集光素子、
８２はルーフミラー、８３は原稿面、φは光軸である。

【００６２】請求項６の発明は、図１２に示したよう
に、結像光学系の光軸φに対してルーフミラー８２を４
５゜傾けて配置したもので、結像系内部のルーフミラー
８２に光路分離ミラーの機能を持たせ、これにより、ル
ーフミラー８２の稜線に直交する方向に正立の像が形成
され、正立の像が形成される方向にラインセンサ（図示
せず）を配置することにより、画像読み取り方向と、結
像方向が一致し、通常の画像読み取りセンサユニットと
同一の仕様を提供することができるようにしたものであ
る。

【００６３】尚、ルーフミラーは、光軸φに対して必ず
しも４５゜でなくてもよく、ユニットを構成するレイア
ウトにより最適な角度に設定すればよく、集光素子８１
の大きさに制約がなければ、４５゜より鋭角での反射を
利用してもよいし、また、結像位置に配置させるセンサ
や、感光体等のレイアウトにより４５゜より大きな角度
で反射させたレイアウトを採用しても同等の機能が得る
ことが可能である。

【００６４】また、図１２（Ｃ），図１２（Ｄ）に示し
た実線は、ルーフミラー８２の稜線に対して対角線方向
のみの結像光束を示したものである。レンズ設計は、既
存の光線追跡シミュレーションによって設計することが
できる。

【００６５】図１３は、図１２に示した実施例の等価光
学系における光路を説明するための図で、図中、８４は
結像面、８５は仮想面、Ｏは原稿面８３上の情報、Ｐは
結像位置で、その他、図１２と同じ作用をする部分には
図１２と同じ符号が付してある。

【００６６】図１２に示した実施例を読み取りユニット
に使用する場合、原稿面８３上に情報Ｏの光束は、仮想
面８５に置かれたルーフミラーで２回反射され、集光素
子８１により集光され、結像位置Ｐに結像する。図中、
等価光学系の中央の実線は、ルーフミラーの稜線を含む
面にあたる仮想面８５はルーフミラーの稜線を含む面で
ある。尚、従来は、仮想面にあたる箇所に通常ミラーを
配置し、紙面に対して垂直な方向に反射させ、結像位置
はマイナスの像光位置に結像させて像を反転させてい
た。

【００６７】図１４は、本発明による結像素子の他の実
施例を説明するための斜視図で、図中、８６はルーフプ
リズムで、その他、図１２あるいは図１３と同じ作用を
する部分には、図１２あるいは図１３と同じ符号が付し
てある。

【００６８】図１４に示した実施例は、図１２に示した
実施例と同等の機能を有する集光素子８１とルーフプリ
ズム８６を用いたもので、集光素子８１により集光され
た光束がルーフプリズム８６内に導かれると、互いに９
０゜をなす平面で２回反射され、焦点位置に結像される
ようにしたものである。

【００６９】例えば、ルーフプリズム８６に通常ガラス
を用いた場合、その屈折率は、可視光域でｎ＝１．５４
程度であるから、光束が臨界角条件ｓｉｎθ＝１／ｎで
算出されるθ（この場合、４０．５゜）以上で入射すれ
ば、ルーフプリズム８６内で全反射する。

【００７０】図１５は、本発明による結像素子の他の実
施例を説明するための斜視図で、図中、８７はルーフプ
リズムで、その他、図１２乃至図１４と同じ作用をする
部分には図１２乃至図１４と同じ符号が付してある。

【００７１】図１５に示した実施例は、ルーフプリズム
８７に入射する面に法線を集光素子８１の光軸φに対し
て平行となるように、二組の集光素子の光軸同士のなす
角度にあわせた平面を有するルーフプリズムで構成した
ものである。

【００７２】図１６は、本発明による結像素子の他の実
施例を説明するための要部構成図で、図中、８８はルー
フプリズム、８９は集光素子、９０は結像素子で、その
他、図１２乃至図１５と同じ作用をする部分には図１２
乃至図１５と同じ符号が付してある。

【００７３】図１６に示した実施例は、ルーフプリズム
８８と集光素子８９を一体に成形したもので、これによ
り、レンズ面境界面をなくすことができ、正規光束以外
の界面での反射ロス等を押さえことができるようにした
ものである。

【００７４】図１７は、本発明による結像素子の他の実
施例を説明するための要部構成図で、図中、９１はフレ
ネルレンズで、その他、図１２乃至図１６と同じ作用を
する部分には、図１２乃至図１６と同じ符号が付してあ
る。

【００７５】図１７に示した実施例は、図１６に示した
実施例において、集光素子としてフレネルレンズ９１を
用いたもので、ルーフプリズムに集光素子を成形し、レ
ンズセル（図示せず）により一体化したものである。一
体的にする際には、レンズを貼りあわせる等の従来工法
を利用することができる。また、フレネルレンズや、ホ
ログラムレンズ（図示せず）等は、平板に成形したもの
を一体化してもよいし、ルーフプリズム上に直接成形し
てもよい。ルーフプリズム上に直接成形する手段として
２Ｐ樹脂による２Ｐ成形や射出成形等の一体成形にて成
形することが可能である。

【００７６】図１８は、本発明による結像素子の他の実
施例を説明するための要部構成図で、図中、図１２乃至
図１７と同じ作用をする部分には、図１２乃至図１７と
同じ符号が付してある。

【００７７】図１８に示した実施例は、図１６あるいは
図１７に示して実施例以外の集光素子とルーフプリズム
が一体成形された他の実施例を示したものである。

【００７８】図１９は、本発明による結像素子の他の実
施例を説明するための要部構成図で、図１９（Ａ）は斜
視図で、図１９（Ｂ）は図１９（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図
で、図中、９２は集光素子アレイ、９３はルーフミラー
アレイ、９４はアパーチャ部材、φは光軸である。

【００７９】図１９に示した実施例は、長手方向に一定
のピッチで同一のレンズを配列したアレイ９２と、レン
ズの配列ピッチと同じピッチでルーフミラーを配列した
ルーフミラーアレイ９３と、集光素子アレイ９２とルー
フミラーアレイ９３との間に位置し、レンズと同等の開
口形状および配列ピッチを有するアパーチャ部材９４と
により構成したものである。

【００８０】単一レンズの光軸は、ルーフミラーの稜線
を含み、レンズの配列方向に直交する平面上にあって、
物体情報は、レンズによって集光されて、ルーフミラー
によって２回反射され、ルーフミラーの稜線の傾き角に
対して２倍の角度だけ折り曲げられて結像面で集光す
る。単一のレンズでは、１：１の等倍結像を行なってお
り、ルーフミラーの２回反射で配列方向に正立像を形成
し、隣接するレンズ間では合成像を形成する。

【００８１】集光素子アレイ９２とルーフミラーアレイ
９３の間に挟持されるアパーチャ部材９４は、解像力の
最適化や光量最適化のために不可欠であり、また、隣接
レンズ間のクロストーク光を防止するための部材であ
る。

【００８２】上述のようにして像形成され、単一の有効
読み取り幅分、すなわち、配列ピッチ分だけシフトしな
がら互いにオーバラップし、必要な有効幅をカバーして
いるので、請求項６の発明を原稿読み取り装置等に適用
した場合、例えば、Ａ４サイズの横方向（約２２０ｍ
ｍ）全体をカバーするために、単一のレンズの設計をす
るとかなり大きくなり、焦点距離を大きくとらざるを得
ないが、上述のように配列化することにより、単一のレ
ンズの焦点距離を小さくすることができるため、有効画
面も狭いが、結像素子としてはとてもコンパクトな構成
とすることができる。

【００８３】図２０は、本発明による結像素子の他の実
施例を説明するための要部構成図で、図２０（Ａ）は側
面図で、図２０（Ｂ），図２０（Ｃ）は構成部材の斜視
図で、図２０（Ｄ）は図２０（Ａ）のＤ−Ｄ矢視図で、
図中、９５はルーフプリズムレンズアレイ、Ｌは迷光
で、その他、図１２乃至図１９と同じ作用をする部分に
は図１２乃至図１９と同じ符号が付してある。

【００８４】図２０に示した実施例は、長手方向に同じ
ピッチで配設された集光素子アレイとルーフプリズムア
レイが一体的に形成されたルーフプリズムレンズアレイ
９５と、ルーフプリズムレンズアレイ９５の前方に位置
し、集光素子と同等の開口形状および配設ピッチを有す
るアパーチャ部材９４とにより構成したものである。

【００８５】単一集光素子の光軸は、ルーフプリズムの
稜線を含み、集光素子の配設方向に直交する平面上にあ
って、物体情報は、集光素子によって集光されてルーフ
プリズム内で２回反射され、ルーフプリズムの稜線の傾
き角に対して２倍の角度だけ折り曲げられて結像面で集
光する。集光機能は、１：１の等倍で結像する。また、
ルーフプリズムで２回反射しているため、正立の等倍像
を形成する。

【００８６】ルーフプリズムレンズアレイ９５の前方に
配設されているアパーチャ部材９４は、解像力の最適
化、光量最適化のために不可欠であり、また、隣接レン
ズ間のクロストーク光を防止するための部材で、例え
ば、図２０（Ｄ）において、破線で示される隣接するル
ーフプリズムにより反射する光束が結像光に悪影響を与
えるため、アパーチャ部材９４で防止する。

【００８７】上述のようにして一連のレンズとルーフプ
リズムによって像形成され、単一の有効読み取り幅分、
すなわち、配設ピッチ分だけシフトしながら互いにオー
バラップし、必要な有効幅をカバーしているので、原稿
読み取り装置等に適用した場合、例えば、Ａ４サイズの
横方向（約２２０ｍｍ）全体をカバーするために、単一
のレンズの設計をするとかなり大きくなり、焦点距離を
大きくとらざるを得ないが、上述のように配列化するこ
とにより、単一の集光素子の焦点距離を小さくすること
ができるため、有効画面も狭いが、結像素子としてはと
てもコンパクトな構成とすることができる。

【００８８】図２１は、本発明による結像素子の他の実
施例を説明するための要部構成図で、図中、図１２乃至
図２０と同じ作用をする部分には図１２乃至図２０と同
じ符号が付してある。

【００８９】図２１に示した実施例は、図２０に示した
実施例におけるアパーチャ部材９４を２つの部材に分割
したものである。

【００９０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、入射側に
位置する第１の集光素子と、結像側に位置する第２の集
光素子と、稜線を形成する互いに９０゜をなす平面を有
してこれらの集光素子の双方の光軸を含む平面上であっ
て光軸の交叉する位置に稜線が配置されるルーフミラー
とを備えているので、ルーフミラーを用いた光学系に関
して結像位置のレイアウト及び光学設計等の自由度を向
上させることができ、この結果、物体面位置と結像面位
置とを、例えば、９０゜異なる方向に設定することで、
迷光があっても結像位置方向に達しにくくする設計が可
能となり、実質的に迷光の影響をなくすことができ、さ
らに、２つの集光素子を用いており同一の集光素子を光
が２度通過しないため、光軸上を利用することが可能と
なり、光量的にも損失の少ない有利な設計が可能とな
る。

【００９１】請求項２記載の発明によれば、入射側に位
置する第１の集光素子と、結像側に位置する第２の集光
素子と、稜線を形成する互いに９０゜をなす平面を有し
てこれらの集光素子の双方の光軸を含む平面上であって
光軸の交叉する位置に稜線が配置されるルーフプリズム
とを備えているので、請求項１記載の発明による場合と
同様の効果が得られる上に、ルーフミラーに代えてルー
フプリズムを用いているのでその全反射を利用でき、よ
って、光の利用効率を一層向上させることができる。

【００９２】請求項３記載の発明によれば、光学的に等
価な一連の集光素子が１列に配列されて入射側に位置す
る第１の集光素子アレイと、この第１の集光素子アレイ
と光学的に等価に形成されて結像側に位置する第２の集
光素子アレイと、これらの集光素子アレイ間でこれらの
集光素子アレイのアレイ方向に直交する稜線を前記集光
素子のピッチと等ピッチで有するルーフミラーアレイと
を備えているので、請求項１記載の発明による場合の効
果を等倍結像用の結像素子においても維持することがで
きる。

【００９３】請求項４記載の発明によれば、光学的に等
価な入射側集光素子部と結像側集光素子部と、稜線を形
成する互いに９０゜をなす平面を有してこれらの集光素
子部の双方の光軸を含む平面上であって光軸の交叉する
位置に稜線が配置されたルーフプリズム部とを一体とし
た一連のルーフプリズムレンズを、前記ルーフプリズム
部の前記稜線に直交する方向に１列に配列させたルーフ
プリズムレンズアレイを備えているので、請求項２記載
の発明による場合の効果を等倍結像用の結像素子におい
ても維持することができ、特に、一体とした一連のルー
フプリズムレンズをアレイ状に形成してルーフプリズム
レンズアレイとしているので、等倍結像素子の一層のコ
ンパクト化を図ることもできる。

【００９４】請求項５記載の発明によれば、光軸が異な
る方向に設定されて光学的に等価な集光機能を示す入射
側集光部と結像側集光部とを有する１つの集光素子部
と、稜線を形成する互いに９０゜をなす平面を有してこ
れらの集光部の双方の光軸を含む平面上であって光軸の
交叉する位置に稜線が配置されたルーフプリズム部とを
一体とした一連のルーフプリズムレンズを、前記ルーフ
プリズム部の前記稜線に直交する方向に１列に配列させ
たルーフプリズムレンズアレイを備えているので、請求
項２記載の発明による場合の効果を等倍結像用の結像素
子においても維持することができ、特に、一連の集光素
子が入射側と結像側とを含んで１つの集光素子部として
形成されているので、２個の集光素子を用いる場合に比
べその作成が容易で生産性を向上させることもできる。

【００９５】請求項６記載の発明によれば、集光素子
と、２つの反射面のなす角度が９０゜であるルーフミラ
ーとからなり、前記集光素子と前記ルーフミラーとが、
前記集光素子の光軸と前記ルーフミラーの稜線とが９０
゜未満の角度で交差し、かつ、物体面からの光束が前記
集光素子を透過した後、前記ルーフミラーにより反射し
て結像面に結像するように配設されているので、物体側
と像側のレンズ構成を変えることにより、読み取り光学
系のレイアウトの自由度を向上させることができ、ま
た、迷光に対してより強い光学系を採用することによ
り、より解像力が高く高品位な結像性能を持たせること
がてき、さらに、単レンズが一組なので、設計上、簡易
な構成であり、加工上、より量産性を向上させることが
できる。

【００９６】請求項７記載の発明によれば、集光素子
と、２つの反射面のなす角度が９０゜であるルーフプリ
ズムとからなり、前記集光素子と前記ルーフプリズムと
が、前記集光素子の光軸と前記ルーフプリズムの２つの
反射面の間の稜線とが９０゜未満の角度で交差し、か
つ、物体面からの光束が前記集光素子を透過した後、前
記ルーフプリズムにより反射して結像面に結像するよう
に配設されているので、従来技術によれば、ルーフミラ
ーを用いた場合、高反射率部材を蒸着し、反射面を形成
するために、例えば、銀蒸着やアルミ等を採用していた
が、銀蒸着はコスト的に高額であり、また、アルミは保
護膜形成による原理的な反射率の低下により、反射率１
００％に近い全反射を達成することができなかったが、
この発明によれば、請求項６の効果に加え、高い光利用
効率で結像させることが可能である。

【００９７】請求項８記載の発明によれば、光学的に等
価な複数の集光素子を一列に配列した集光素子アレイ
と、２つの反射面になす角度が９０゜で、かつ、光学的
に等価な複数のルーフミラーを該各ルーフミラーの稜線
の方向と直交する方向に前記各集光素子に対応させて一
列に配列したルーフミラーアレイとからなり、前記集光
素子アレイと前記ルーフミラーアレイとが、前記各集光
素子の光軸と前記各ルーフミラーの稜線とが９０゜未満
の角度で交差し、かつ、物体面からの光束が前記各集光
素子を透過した後、前記各ルーフミラーにより反射して
結像面に結像するように配設されているので、従来技術
によるルーフミラーレンズアレイの構成の場合、同一の
レンズアレイを通過するために光路分離ミラー等の部品
が必要であり、また、像高位置も中央を使用できないた
め、光学設計上の制約があったが、この発明によれば、
光軸上が使用でき、また、光路分離ミラー等の部品が無
くなる。レンズアレイ等が従来のルーフミラーレンズア
レイ構成より部品点数としては増える方向であるが、同
一のレンズアレイを用いることができるため、ミラー等
の別部品の低減効果の方が大きい。また、モールド等の
一体成形で作成すれば、部品コストも押さえることがで
きる。

【００９８】また、従来技術による構成のルーフミラー
レンズアレイは、同一のレンズアレイを通過させ結像さ
せるために、読み取り位置と結像位置が近くに配置せざ
るを得ない。このため、レンズ前方に必要欠くべからず
の光路分離ミラー等の反射面以外の反射、レンズ表面反
射、ルーフミラー等の鏡面以外の反射等の迷光が全て、
結像位置方向にも回り込む可能性が大きい。このような
迷光は、光学結像性能に悪影響を与え、一般にコントラ
ストを低下させ、解像力を落とす要因となっていた。

【００９９】この発明によれば、レンズ表面の反射はも
ちろん、レンズ前方の光路分離ミラー等での反射面以外
の部分からの迷光の結像位置方向に達する可能性が極端
に低くなり、迷光を実質カットすることができる。これ
により、コントラストの向上や解像力向上に寄与するこ
とができる。さらに、コンパクトな結像素子が可能とな
り、読み取り装置等のデバイスをよりコンパクトに構成
することができる。

【０１００】請求項９記載の発明によれば、光学的に等
価な集光機能を有する複数のレンズを一列に配列したレ
ンズアレイと、２つの反射面のなす角度が９０゜で、か
つ、光学的に等価な複数のルーフプリズムを該各ルーフ
プリズムの２つの反射面の間の稜線の方向と直交する方
向に前記各レンズに対応させて一列に配列したルーフプ
リズムアレイとが一体的に成形されたルーフプリズムレ
ンズアレイからなり、前記レンズアレイと前記ルーフプ
リズムアレイとが、前記各レンズの光軸と前記各ルーフ
プリズムの稜線とが９０゜未満の角度で交差し、かつ、
物体面からの光束が前記各レンズを通過した後、前記各
ルーフプリズムにより反射して結像面に結像するように
配設されているので、従来技術によるプリズムレンズア
レイの構成の場合、同一のレンズアレイを通過するため
に光路分離ミラー等の部品が必要であり、また、像高位
置も中央を使用できないため、光学設計上の制約があっ
たが、この発明によれば、光軸上が使用でき、また、光
路分離ミラー等の部品が無くなる。レンズアレイ等が従
来のルーフミラーレンズアレイ構成より部品点数として
は増える方向であるが、同一の集光素子アレイを用いら
れるため、ミラー等の別部品の低減効果の方が大きい。
また、モールド等の一体成形で作成すれば、部品コスト
を押さえることができる。

【０１０１】また、プリズムレンズアレイに限らず、従
来技術による構成のルーフミラーレンズアレイは、同一
レンズアレイを通過させて結像させるために、読み取り
位置と結像位置とを近くに配置せざるを得ない。このた
め、レンズ前方に必要欠くべからずの光路分離ミラー等
の反射面以外の反射、レンズ表面反射、ルーフミラー等
の鏡面以外の反射等の迷光が全て結像位置方向にも回り
込む可能性が大きい。このような迷光は、光学結像性能
に悪影響を与え、一般にコントラストを低下させ、解像
力を落とす要因となっていた。

【０１０２】この発明によれば、レンズ表面の反射はも
ちろん、レンズ前方の光路分離ミラー等での反射面以外
の部分からの迷光の結像位置方向に達する可能性が極端
に低くなり、迷光を実質カットすることができる。これ
により、コントラスト向上や解像力向上に寄与すること
ができる。さらに、２組のレンズを一体的に構成するこ
とにより、生産性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による結像素子の一実施例を説明する
ための要部構成図である。

【図２】 図１に示した実施例の等価光学系における光
路を説明するための図である。

【図３】 本発明による結像素子の他の実施例を説明す
るための要部構成図である。

【図４】 本発明による結像素子の他の実施例を説明す
るための斜視図である。

【図５】 本発明による結像素子の他の実施例を説明す
るための要部構成図である。

【図６】 本発明による結像素子の他の実施例を説明す
るための要部構成図である。

【図７】 本発明による結像素子の他の実施例を説明す
るための要部構成図である。

【図８】 本発明による結像素子の他の実施例を説明す
るための要部構成図である。

【図９】 本発明による結像素子の他の実施例を説明す
るための要部構成図である。

【図１０】 本発明による結像素子の他の実施例を説明
するための要部構成図である。

【図１１】 本発明による結像素子の他の実施例を説明
するための要部構成図である。

【図１２】 本発明による結像素子の一実施例を説明す
るための要部構成図である。

【図１３】 図１２に示した実施例の等価光学系におけ
る光路を説明するための図である。

【図１４】 本発明による結像素子の他の実施例を説明
するための斜視図である。

【図１５】 本発明による結像素子の他の実施例を説明
するための斜視図である。

【図１６】 本発明による結像素子の他の実施例を説明
するための要部構成図である。

【図１７】 本発明による結像素子の他の実施例を説明
するための要部構成図である。

【図１８】 本発明による結像素子の他の実施例を説明
するための要部構成図である。

【図１９】 本発明による結像素子の他の実施例を説明
するための要部構成図である。

【図２０】 本発明による結像素子の他の実施例を説明
するための要部構成図である。

【図２１】 本発明による結像素子の他の実施例を説明
するための要部構成図である。

【図２２】 従来技術による等倍結像用の光学系を説明
するための要部構成図である。

【符号の説明】

１，１１…第１の集光素子、２，１２…第２の集光素
子、３，１３，２７，４６，６６，１０５…稜線、４，
５，１４，１５，２８，２９，４７，４８，６７…平
面、６，３０，８２，１０６…ルーフミラー、７，８３
…原稿面、８，８４…結像面、９，８５…仮想面、１
６，８６…ルーフプリズム、１７…入射面、１８…出射
面、１９，２０，９１…フレネルレンズ、２１，２２，
９２…集光素子アレイ、２３，９３，１０２…ルーフミ
ラーアレイ、２４，４２，５３，５４，６２，６３，９
４…アパーチャ部材、２５，２６，８１，８９…集光素
子、３１，５０，５１，６９，７０…開口、４１，６１
…ルーフプリズムレンズアレイ、４３，６４…ルーフプ
リズムレンズ、４４…入光側集光素子部、４５…結像側
集光素子部、４９，６８…ルーフプリズム部、６５…集
光素子部、６５ａ，６５ｂ…集光部、８７，８８…ルー
フプリズム、９０…結像素子、９５…ルーフプリズムレ
ンズアレイ、１０１…レンズアレイ、１０３…ルーフミ
ラーレンズアレイ、１０４…レンズ、１０７…原稿、１
０８…ＣＣＤ等倍センサ、１０９…光路分離ミラー、Ｌ
…迷光、Ｏ…情報、Ｐ，Ｐ₂…結像位置、Ｐ₁…読取位
置、φ，φ₁，φ₂…光軸。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 育夫 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 宇賀 隆人 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 井上 浩之 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射側に位置する第１の集光素子と、結
   像側に位置する第２の集光素子と、稜線を形成する互い
   に９０゜をなす平面を有してこれらの集光素子の双方の
   光軸を含む平面上であって光軸の交叉する位置に前記稜
   線が配置されるルーフミラーとを備えることを特徴とす
   る結像素子。
2. 【請求項２】 入射側に位置する第１の集光素子と、結
   像側に位置する第２の集光素子と、稜線を形成する互い
   に９０゜をなす平面を有してこれらの集光素子の双方の
   光軸を含む平面上であって光軸の交叉する位置に前記稜
   線が配置されるルーフプリズムとを備えることを特徴と
   する結像素子。
3. 【請求項３】 光学的に等価な一連の集光素子が１列に
   配列されて入射側に位置する第１の集光素子アレイと、
   この第１の集光素子アレイと光学的に等価に形成されて
   結像側に位置する第２の集光素子アレイと、これらの集
   光素子アレイ間でこれらの集光素子アレイのアレイ方向
   に直交する稜線を前記集光素子のピッチと等ピッチで有
   するルーフミラーアレイとを備えることを特徴とする結
   像素子。
4. 【請求項４】 光学的に等価な入射側集光素子部と結像
   側集光素子部と、稜線を形成する互いに９０゜をなす平
   面を有してこれらの集光素子部の双方の光軸を含む平面
   上であって光軸の交叉する位置に前記稜線が配置された
   ルーフプリズム部とを一体とした一連のルーフプリズム
   レンズを、前記ルーフプリズム部の前記稜線に直交する
   方向に１列に配列させたルーフプリズムレンズアレイを
   備えることを特徴とする結像素子。
5. 【請求項５】 光軸が異なる方向に設定されて光学的に
   等価な集光機能を示す入射側集光部と結像側集光部とを
   有する１つの集光素子部と、稜線を形成する互いに９０
   ゜をなす平面を有してこれらの集光部の双方の光軸を含
   む平面上であって光軸の交叉する位置に前記稜線が配置
   されたルーフプリズム部とを一体とした一連のルーフプ
   リズムレンズを、前記ルーフプリズム部の前記稜線に直
   交する方向に１列に配列させたルーフプリズムレンズア
   レイを備えることを特徴とする結像素子。
6. 【請求項６】 集光素子と、２つの反射面のなす角度が
   ９０゜であるルーフミラーとからなり、前記集光素子と
   前記ルーフミラーとが、前記集光素子の光軸と前記ルー
   フミラーの稜線とが９０゜未満の角度で交差し、かつ、
   物体面からの光束が前記集光素子を透過した後、前記ル
   ーフミラーにより反射して結像面に結像するように配設
   されていることを特徴とする結像素子。
7. 【請求項７】 集光素子と、２つの反射面のなす角度が
   ９０゜であるルーフプリズムとからなり、前記集光素子
   と前記ルーフプリズムとが、前記集光素子の光軸と前記
   ルーフプリズムの２つの反射面の間の稜線とが９０゜未
   満の角度で交差し、かつ、物体面からの光束が前記集光
   素子を透過した後、前記ルーフプリズムにより反射して
   結像面に結像するように配設されていることを特徴とす
   る結像素子。
8. 【請求項８】 光学的に等価な複数の集光素子を一列に
   配列した集光素子アレイと、２つの反射面になす角度が
   ９０゜で、かつ、光学的に等価な複数のルーフミラーを
   該各ルーフミラーの稜線の方向と直交する方向に前記各
   集光素子に対応させて一列に配列したルーフミラーアレ
   イとからなり、前記集光素子アレイと前記ルーフミラー
   アレイとが、前記各集光素子の光軸と前記各ルーフミラ
   ーの稜線とが９０゜未満の角度で交差し、かつ、物体面
   からの光束が前記各集光素子を透過した後、前記各ルー
   フミラーにより反射して結像面に結像するように配設さ
   れていることを特徴とする結像素子。
9. 【請求項９】 光学的に等価な集光機能を有する複数の
   レンズを一列に配列したレンズアレイと、２つの反射面
   のなす角度が９０゜で、かつ、光学的に等価な複数のル
   ーフプリズムを該各ルーフプリズムの２つの反射面の間
   の稜線の方向と直交する方向に前記各レンズに対応させ
   て一列に配列したルーフプリズムアレイとが一体的に成
   形されたルーフプリズムレンズアレイからなり、前記レ
   ンズアレイと前記ルーフプリズムアレイとが、前記各レ
   ンズの光軸と前記各ルーフプリズムの稜線とが９０゜未
   満の角度で交差し、かつ、物体面からの光束が前記各レ
   ンズを通過した後、前記各ルーフプリズムにより反射し
   て結像面に結像するように配設されていることを特徴と
   する結像素子。