JPH10190982A - スキャナー光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】２組の平行な反射面を有するスキャナー光学系
において、反射面が形成された光学ブロックに縮小光学
系レンズを一体的に組付け可能に構成し、小型化及び光
軸調整の容易化を図る。 【解決手段】反射面３２、３４、３６が形成された光学
ブロック１５と、反射面３８が形成された光学ブロック
１６の組み合わせによって、２組の平行平面を有する反
射光学ユニット１４を構成する。光学ブロック１５の上
面には、光束の出射口４２が形成されるとともに、円筒
状のレンズ支持部材４４が一体形成される。前記レンズ
支持部材４４内に縮小光学系レンズ１８が落とし込ま
れ、接着される。これにより、レンズの光軸調整が容易
になるとともに、一層の小型化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスキャナー光学系に
係り、特に、必要とされる共役長を確保すべく原稿面と
レンズとの間に光路形成用の反射光学手段を備えた小型
のスキャナー光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】照明用の光源で原稿を照明しつつ、該原
稿に沿って移動しながら画像情報を取り込むハンディー
スキャナーでは、読取口（スリット）から入射する原稿
面からの光をレンズを介してラインセンサ（ＣＣＤ）に
導いている。かかる共役長を確保すべく、従来は、スキ
ャナーのケーシング内に折り返し用のミラーが複数枚設
けられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のスキャナー光学系では、必要な共役長を確保するた
めに配置されるミラーの角度の調整が微妙であり、複数
のミラーについて適正な角度に組付けることは極めて困
難である。また、折り返し回数が増えるとミラーの枚数
が増え、更なる小型化も難しいという問題がある。

【０００４】更に、従来のスキャナー光学系では、反射
用のミラー、レンズ、及びＣＣＤの各部材はそれぞれ独
立の支持機構に支持されているので、各部材間の光軸調
整が煩雑であるという欠点がある。本発明はこのような
事情に鑑みてなされたもので、反射面の角度の微妙な調
整が不要で一層の小型化を図ることができるとともに、
光軸調整も容易なスキャナー光学系を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
する為に、２組の平行平面を有し、光源で照明された原
稿面からの光を前記平行平面の各面で少なくとも１回反
射して出射する反射光学ユニットを備え、前記反射光学
ユニットから出射された光をレンズを介して撮像手段に
導くスキャナー光学系において、前記平行平面を構成す
る反射面のうち少なくとも一つは、透明な光学材料から
成る光学ブロックで形成され、該光学ブロックには前記
レンズを支持するレンズ支持部材が一体成形されている
ことを特徴としている。

【０００６】本発明によれば、光源で照明された原稿面
からの光を、２組の平行平面の各面で少なくとも１回反
射して光の進行経路を折り返しているので、前記平行平
面で包囲される空間内に比較的長い光路長を形成するこ
とができる。また、２組の平行平面の長さ比に応じて反
射回数が増減するので、長い光路長が要求される場合に
も折り返し用のミラー等を増設する必要がなく、光学系
の小型化を図ることができる。

【０００７】かかる光学系において、前記平行平面を構
成する反射面のうち少なくとも一つを、透明な光学材料
から成る光学ブロックで形成し、該光学ブロックにレン
ズをを組付けるレンズ支持部を一体的に設けたので、光
軸調整が容易になるとともに、レンズを光学ブロックに
コンパクトに組付けることができ、一層の小型化を図る
ことができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るスキャナー光学系の実施の形態について詳説する。図
１は、本発明に係るスキャナー光学系が適用されたハン
ディースキャナーの断面図であり、図２は、図１に示し
たハンディースキャナーの光学系の構成を示す斜視図で
ある。

【０００９】図１に示すスキャナー１０は、ケーシング
１２内に反射光学ユニット１４、レンズ１８、ラインセ
ンサ（ＣＣＤ）２０、スキャナー回路２２及び位置検出
用のローラ２４等が配置されて成る。尚、符号２６はＣ
ＣＤ基板である。反射光学ユニット１４は、透明の光学
プラスチックで成形された２つの光学ブロック１５、１
６の組み合わせから成る。尚、光学ブロック１５、１６
を光学プラスチックで形成したのは、ガラスに比べて軽
量で、加工成形が容易だからである。

【００１０】前記光学ブロック１５には、長さＡの反射
面３２と、これに直交する長さＢ（＞Ａ）の反射面３
６、及び前記長さＡの反射面３２に平行な反射面３４と
が形成され、前記反射面３６と反射面３４との交線陵部
分には平坦面３９が形成されている。前記平坦面３９に
は、光束の出射口４２に相当するスリットが形成される
（図２、図３参照）。

【００１１】出射口４２の幅が小さいとサジタル方向の
光量が小さくなり解像度が低下するので、サジタル方向
の光量を十分に得られる程度に出射面４２の幅を定める
必要がある。また、光学ブロック１５には、出射口４２
の上部に円筒状のレンズ支持部材４４が設けられてい
る。即ち、レンズ支持部材４４は光学ブロック１５と一
体成形されており、このレンズ支持部材４４の内側にレ
ンズ１８が落とし込まれ、接着される。

【００１２】一方、光学ブロック１６は、４５度の傾斜
角度の反射面３８を有し、該反射面３８が前記光学ブロ
ック１５の反射面３６と平行に向かい合うように配置さ
れる。光学ブロック１６の側面には、原稿照明用の光源
２７を組付けるための凹部（光源配置部）２８が形成さ
れ、該凹部２８に発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ等の
光源２７が配置される。尚、光源２７は、ＬＥＤアレイ
に限らず、直線状の蛍光ランプでもよい。

【００１３】このように、光学ブロック１６に照明用の
光源２７を一体的に組付けたことで、光源２７をコンパ
クトに配置でき、一層の小型化が図られている。光源２
７から発せられる光は、光学ブロック１６の内部を反射
しながら原稿３０に向けて導かれ、原稿３０面に面する
照明光出射面２９から原稿３０に効率的に照射される。

【００１４】また、前記照明光出射面２９を原稿３０に
対して所定の傾斜角度に形成し、或いは、シリンドリカ
ルな凸レンズに形成することにより、一層効率的に照明
することができる。前記光学ブロック１６は、図示しな
い支持機構によって図１の左右方向に移動自在に支持さ
れている。光学ブロック１６を左右方向に移動させるこ
とにより、入射口４０の幅を変更できるとともに、反射
面３６、３８間の距離が拡縮され、反射経路の光路長を
変更することができる。

【００１５】前記ケーシング１２の底面には、前記反射
光学ユニット１４の入射口４０の真下の部分にスリット
が形成されており、前記照明光出射面２９から出射され
る光は該スリットから原稿３０に照射される。また、原
稿３０からの光は、このスリットからケーシング１２内
に導かれ、前記入射口４０から当該反射光学ユニット１
４に入射する。

【００１６】反射光学ユニット１４に入射した光は、反
射面３６で図中９０度右方向に反射され、以後、反射面
３４、３８、３６、３２、３８の順に反射され、最終的
に出射口４２から反射光学ユニット１４外へ出射され
る。レンズ１８の上方には、ＣＣＤ２０が図示しない支
持機構によって、図１中左右方向及び上下方向に移動自
在に支持されている。このようにＣＣＤ２０を移動可能
に支持したのは、前述の光学ブロック１６を左右方向に
移動させると、反射光路長が拡縮するとともに、反射光
学ユニット１４からの出射光軸が左右方向にシフトする
ので、これに合わせて共役長、及びＣＣＤ２０への光軸
調整が必要となるからである。

【００１７】こうして、反射光学ユニット１４から出射
された光はレンズ１８を介して前記ＣＣＤ２０に導かれ
る。ＣＣＤ２０の受光面に入射した光は、光の強さに応
じた電気信号に変換され、その電気信号はスキャナ回路
２２に導かれる。そして、スキャナー回路２２の画像信
号処理手段によって原稿画像の情報が取得される。ま
た、ケーシング１２の下部に配設された位置検出用のロ
ーラ２４には、エンコーダ等の回転数を検出する手段
（不図示）が設けられ、スキャナー１０が移動した位置
や移動量を検出できるようになっている。

【００１８】次に、上記の如く構成された本発明に係る
スキャナー光学系が適用されたハンディースキャナーの
作用について説明する。先ず、２組の平行平面から成る
反射光学ユニットの反射作用について説明する。図５乃
至図８は、光学ブロック１５、１６から成る反射光学ユ
ニット１４をモデル化した説明図である。長さＡの一組
の平行な反射面３２、３４と、長さＢ（＞Ａ）の一組の
平行な反射面３６、３８とを有し、これら二組の長さの
異なる平行平面が互いに直交して成る反射光学系におい
て、図中白丸で示す最下の頂点（入射点）から光が入射
する場合の反射光路について長さの比率（Ａ：Ｂ）との
関係で説明する。

【００１９】図５には、Ａ：Ｂ＝３：４の様子が示され
ている。図中白丸で示す入射点から上向きに反射光学ユ
ニット１４内に進入した光は、反射面３６（以下、第１
反射面という）で図中９０度右方向に反射され、以後、
反射面３４（以下、第２反射面という）、反射面３８
（以下、第３反射面という）、反射面３２（以下、第４
反射面という）の順に、それぞれ１回づつ反射され、最
後に再び第１反射面３６で反射され、図中黒丸で示す右
端の頂点（出射点）から反射光学ユニット１４外に出射
される。この場合、総反射回数５回、光路長は４×２
^1/2 ×Ａとなる。

【００２０】図５には、Ａ：Ｂ＝３：５の様子が示され
ている。図中白丸で示す入射点から上向きに反射光学ユ
ニット１４内に進入した光は、第１反射面３６で図中９
０度右方向に反射され、以後、第２反射面３４、第３反
射面３８、第１反射面３６、第４反射面３２、第３反射
面３８の順に反射され、図中黒丸で示す上側の頂点（出
射点）から反射光学ユニット１４外に出射される。この
場合、総反射回数６回、光路長は５×２^1/2 ×Ａとな
る。

【００２１】図６には、Ａ：Ｂ＝４：５の様子が示され
ている。図中白丸で示す入射点から上向きに反射光学ユ
ニット１４内に進入した光は、第１反射面３６で図中９
０度右方向に反射され、以後、順に第２反射面３４、第
３反射面３８、第４反射面３２、第１反射面３６、第２
反射面３４、第３反射面３８の順に反射され、図中黒丸
で示す左側の頂点（出射点）から反射光学ユニット１４
外に出射される。この場合、総反射回数７回、光路長は
５×２^1/2 ×Ａとなる。

【００２２】図７には、Ａ：Ｂ＝３：７の様子が示され
ている。図中白丸で示す入射点から上向きに反射光学ユ
ニット１４内に進入した光は、各反射面で少なくとも１
回反射し、合計８回の反射を経て図中黒丸で示す上側の
出射点から反射光学ユニット１４外に出射される。この
場合、光路長は７×２^1/2 ×Ａとなる。上述したよう
に、Ａ：Ｂの比率を変更することにより反射経路、反射
回数が変更され、出射方向を右方向、左方向、上方向と
適宜変更することができるとともに、光路長も適宜変更
できる。どのような比率を採用するかは、必要とされる
共役長や、スリット、レンズ１８及びＣＣＤ２０の配置
関係に応じて決定される。

【００２３】図１に示すように入射口４０のスリット、
レンズ１８及びＣＣＤ２０が縦方向に略直線的に並ぶ縦
型のスキャナーにおいては、入射光線と出射光線が平行
になるものを採用する。尚、図１に示すスキャナー１０
では、図６に示した反射光学系が採用される。かかる構
成により、２組の平行な反射面の長さの比率（Ａ：Ｂ）
に応じて反射回数を増減でき、従来の折り返し用のミラ
ーを増設することなく、比較的長い光路長を形成するこ
とができる。これにより、ミラーの微妙な角度調整が不
要になるとともに、一層の小型化を図ることができると
いう利点がある。

【００２４】図１に示したハンディースキャナー１０で
は、２つの光学ブロック１５、１６の組み合わせによっ
て、長さＡの一組の平行な反射面３２、３４と、長さＢ
（＞Ａ）の一組の平行な反射面３６、３８とを有する反
射光学系を形成するとともに、反射面３２と反射面３８
の交線部分に入射口４０に相当する開口部（スリット）
を形成する。一方、出射口４２は予め光学ブロック１５
に形成されることになる。尚、前記入射口４０と出射口
４２とは、各反射面３２、３８、３４、３６の反射の妨
げとならない程度の大きさに形成される。

【００２５】このように、入射口４０の幅を制限するこ
とにより、必要な光の入射を確保しつつ不要光の進入を
防止し、また、出射口４２の幅に応じて適正な出射光量
を得ることができるようになっている。また、２組の平
行平面から成る光学系を二つの光学ブロック１５、１６
で構成し、一方の光学ブロック１５に縮小光学系のレン
ズ１８を一体的に組付け可能に構成したので、レンズの
光軸調整が容易になるとともに、一層の小型化を図るこ
とができるという利点がある。

【００２６】図１に示したスキャナー１０を原稿３０面
に沿って一方向（図中右方向又は左方向）に移動させる
と、ローラ２４が原稿３０に接触しながら回転し、該ス
キャナー１０と原稿３０面との距離が一定に保たれ、ス
キャナー１０は滑らかに移動する。そして、ローラ２４
の回転に基づいてスキャナー１０の位置を検出しなが
ら、原稿３０面からの光を上述の反射光学ユニット１
４、及びレンズ２０を介して順次ＣＣＤ２０に導くこと
により、原稿３０の画像情報を取得することができる。

【００２７】上記実施の形態では、光学ブロック１５に
レンズ１８を一体的に組付ける場合について説明した
が、更に、前記光学ブロック１５にＣＣＤ２０を支持す
る支持部材を設け、ＣＣＤ２０を含む撮影手段を一体化
してもよい。また、上記実施の形態では、一組の平行な
反射面３２、３４と他の一組の平行な反射面３６、３８
とが互いに９０度を成している場合について説明した
が、反射面どうしの交わる角度は９０度に限らず、図９
に示すように６０度又は１２０度を成すようにしてもよ
い。

【００２８】更に、上記の実施の形態では、縦型のスキ
ャナーに適用した場合について説明したが、下方から入
射する光を直交する方向（水平方向）に出射する反射光
学ユニットを用いた横型のスキャナーにも本発明を適用
することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るスキャ
ナー光学系によれば、２組の長さの異なる平行平面の各
面で少なくとも１回反射して光の進行経路を折り返して
いるので、前記平行平面で包囲される空間内に比較的長
い光路長を形成することができ、折り返し用のミラー等
が不要で、光学系の小型化を図ることができる。

【００３０】また、前記平行平面を構成する反射面のう
ち少なくとも一つを光学ブロックで形成し、該光学ブロ
ックに縮小光学系のレンズを一体的に組付け可能にした
ので、レンズの光軸調整が容易になるとともに、一層の
小型化を図ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスキャナー光学系が適用されたハ
ンディースキャナーの断面図である。

【図２】図１に示したハンディースキャナーの光学系の
構成を示す斜視図である。

【図３】反射光学ユニットの拡大図である。

【図４】反射光学ユニットの上面図である。

【図５】２組の長さの異なる平行な反射面を有する反射
光学系の反射経路を説明する為に用いた図である。

【図６】２組の長さの異なる平行な反射面を有する反射
光学系の反射経路を説明する為に用いた図である。

【図７】２組の長さの異なる平行な反射面を有する反射
光学系の反射経路を説明する為に用いた図である。

【図８】２組の平行な反射面が６０度又は１２０度を成
すように構成した場合の反射経路を示す図である。

【符号の説明】

１０…スキャナー １２…ケーシング １４…反射光学ユニット １５、１６…光学ブロック １８…レンズ ２０…ラインセンサ（ＣＣＤ） ２２…スキャナー回路 ２４…位置検出用のローラ ２７…照明用の光源 ３０…原稿 ３２、３４、３６、３８…反射面 ４０…入射口 ４２…出射口 ４４…レンズ支持部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２組の平行平面を有し、光源で照明され
   た原稿面からの光を前記平行平面の各面で少なくとも１
   回反射して出射する反射光学ユニットを備え、前記反射
   光学ユニットから出射された光をレンズを介して撮像手
   段に導くスキャナー光学系において、 前記平行平面を構成する反射面のうち少なくとも一つ
   は、透明な光学材料から成る光学ブロックで形成され、
   該光学ブロックには前記レンズを支持するレンズ支持部
   材が一体成形されていることを特徴とするスキャナー光
   学系。