JPH11109284A - 結像素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 結像素子において、副走査方向の像倍率を拡
大して結像させるとともに、迷光をカットすること。 【解決手段】 集光素子アレイ、ルーフミラー又はルー
フプリズムアレイから成る結像素子において、集光素子
アレイを結像素子を配列方向にのみ集光する集光素子ア
レイ及び配列方向と直交方向に集光する集光素子とし、
ルーフミラー又はルーフプリズムアレイを隣接するルー
フミラー間に切り欠き溝を備えたルーフミラー又は隣接
するルーフプリズム間に突起を備えたルーフプリズムア
レイとし、さらに集光素子アレイに対応してアパーチャ
を設けた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は結像素子に関し、と
くに、デジタル複写機、ファクシミリ等に用いられる読
取光学系においてＣＣＤラインセンサ等倍センサと組み
合わせた読み取りスキャナ等や光プリントヘッド、自己
走査型光プリントヘッドに用いられる結像素子に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】結像素子は、例えば、特公昭６１−２９
２９号公報「光学結像素子」に記載されているようにレ
ンズアレイとルーフミラーとを一体に構成したインミラ
ーアレイを用いて、有限のスリット高さ位置に読み取り
位置を設定し、読み取った光情報をレンズ面に通過さ
せ、ルーフミラーで二回反射させた後同一のレンズ面を
再び通過させて共役な位置に結像するものである。ま
た、ルーフミラーに代えてルーフプリズムを用いたもの
も知られており、これは像側（物体側）レンズアレイ、
ダハプリズムアレイ（ルーフプリズムアレイ）で構成さ
れる導光レンズアレイが知られている。

【０００３】これら従来例はいずれも、レンズ（集光素
子）の配列方向、配列に直交する方向のいずれにも等倍
の像を結像する。しかしながら、実際使用されているラ
インセンサは、レンズ（集光素子）の配列と直交する副
走査方向と配列方向のフォトエレメントサイズは異な
り、副走査方向の画素サイズのほうが大きくなってい
る。そのため、従来の等倍結像素子では、主副走査方向
の解像力が同じでも、センサユニットが副走査方向に移
動する間に、読み取りラインの物理上の位置がずれて副
走査方向の解像度を下げていた。

【０００４】さらに、図６（Ａ），図６（Ｂ）に示すよ
うに、従来の結像素子においては光束がレンズアレイの
面に斜めに入射したとき隣接するルーフプリズム又はル
ーフミラー間で交差する光束が存在し、この光束は結像
光となって結像面に現れ、いわゆるゴースト光又はフレ
アとなる。この結果従来の結像素子を用いた場合には、
結像された像は不鮮明になるという問題がある。

【０００５】この問題を解決するため、図６（Ｃ）に示
すように、物体側レンズとダッハ面（プリズム）と像側
レンズとを有し、隣接するダッハ面間に遮光用の切り欠
き溝を備える導光レンズアレイが提案されている（特開
平５−５３２４５号公報参照）。しかしながら、この従
来例でも、切り欠き溝の境界面に斜めに入射する光がゴ
ースト光となって結像面上に現れ、また、同一のレンズ
系であっても、ルーフプリズムの片面で反射する光束が
フレアを発生するため、依然として得られた像は不鮮明
となり、前記問題の解決は不十分である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は前記従
来技術の問題を解決することであって、請求項１または
２記載の発明の課題は、副走査方向の像倍率を拡大して
結像させることにより、副走査の方向の解像度を向上
し、かつ、レンズアレイの作成を容易にし、生産性の向
上を図ることである。請求項３，４，５記載の発明の課
題は、請求項１記載の発明の目的に加え、フレア光をカ
ットでき、さらに、解像度が高く高品位な結像性能を持
たせることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、配列
方向にのみ集光する集光素子アレイと、配列方向と直交
方向に集光する集光秦子と、前記配列方向にのみ集光す
る集光素子アレイの配列ピッチと等ピッチで配列したル
ーフミラーアレイとで構成する結像素子である。

【０００８】請求項２の発明は、配列方向にのみ集光す
る集光素子アレイと、配列方向と直交方向に集光する集
光素子と、前記配列方向にのみ集光する集光素子アレイ
の配列ピッチと等ピッチで配列したルーフプリズムアレ
イとで構成する結像素子である。

【０００９】請求項３の発明は、配列方向にのみ集光す
る集光素子アレイと、配列方向と直交方向に集光する集
光素子とを有し、前記配列方向にのみ集光する集光素子
アレイのアレイ方向に直交しかつ該集光素子アレイの配
列ピッチと等ピッチで配列された稜線を有するルーフミ
ラーアレイの隣接するルーフミラー間に切り欠き溝を設
け、かつ、前記各集光素子アレイ及び前記集光素子に対
応してアパーチャアレイを設けた結像素子である。

【００１０】請求項４の発明は、配列方向にのみ集光す
る集光素子アレイと、配列方向と直交方向に集光する集
光素子とを有し、前記配列方向にのみ集光する集光素子
アレイのアレイ方向に直交しかつ該集光素子アレイの配
列ピッチと等ピッチで配列された稜線を有するルーフプ
リズムの隣接するルーフプリズム間に、突起を設け、か
つ、前記各集光素子アレイ及び前記集光素子に対応して
アパーチャアレイを設けた結像素子である。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１（Ａ）に請求項１記載の発明
の実施形態の構成を示す。また、図１（Ｂ）は結像素子
の入出射光を説明するための断面図であって、物体から
の光は配列方向と直交する方向に集光するレンズを通し
てルーフミラーの反射面に入射し、そこで２回反射して
配列方向にのみ集光するレンズを通して結像面で結像す
ることを示している。図１（Ｃ）は結像装置の分解斜視
図であって、本発明の結像装置を介して物体面上の像が
結像面に結像する様子を示している。図中、Ｏａは主走
査方向及びＯｖは副走査方向を示している。

【００１２】図中、１−１は配列方向と直交する方向に
集光する、例えば、シリンドリカルレンズ或いは棒状レ
ンズから成る集光素子、１−２は配列方向にのみ集光す
る、例えば、シリンドリカルレンズアレイから成るレン
ズアレイ、１−３は配列方向にのみ集光するレンズアレ
イ１−２の光軸配列ピッチと等ピッチで配列したルーフ
ミラーアレイである。なお、図１（Ａ）は説明のため、
レンズアレイとルーフミラーアレイとを分離して示した
が、本発明の結像素子は、前記ルーフミラーアレイ１−
３の稜線１−４とレンズ１−１及びレンズアレイ１−２
の光軸１−７，１−６がそれぞれほぼ４５度で交わるよ
うに、前記ルーフミラーアレイ１−３、レンズ１−１及
びレンズアレイ１−２、及びルーフミラーアレイ１−３
を重ね合わせることで一体的に形成される。

【００１３】次に、本発明の結像素子の作用を図２
（Ａ），図２（Ｂ）を参考にして説明する。例えば、前
記本発明の素子を読み取り光学系に採用し、物体面の原
稿情報を像面に結像する場合について説明する。図２
（Ａ）において、配列方向のみ集光機能を有するレンズ
１−１を対称なシリンドリカルレンズで構成した場合、
物体側焦点位置（距離）ｆ′と結像面側焦点位置ｆを等
しくすると、配列方向の結像倍率は１対１となる。ここ
で、原稿（物体）面側とレンズアレイ側に配列ピッチに
合わせてルーフミラーアレイを配置することで、結像面
と共約な位置に結像する。すなわち、原稿（物体）高ｈ
の情報は、あたかも−ｈの位置から発せられた光束とな
り、結像面上のｈの位置で結像する。このように、配列
方向には等倍の結像となるような集光素子を配置し、原
稿（物体）面と集光素子の間に、再帰反射機能を有する
ルーフミラーを配置することにより、配列方向には連続
した像を形成することができる。

【００１４】次に、配列方向に直交する方向の像形成に
ついて説明する。図２（Ｂ）は、物体面とルーフミラー
アレイの間に、配列方向と直交する方向のみに集光機能
を有する集光素子１−２を配置した状態を示している。
この集光素子の物体側の焦点位置ｆｖ′は結像面の焦点
位置fvより短くし、従って結像面には原稿（物体）がほ
ぼ、ｆｖ／ｆｖ′の比率で拡大して結像される。従っ
て、前記構成になる結像素子を用いることにより、図１
（Ｃ）に示すように、原稿（物体）面情報は配列と直交
する方向のみ拡大された情報となって結像する。

【００１５】このように、本発明の結像素子は、副走査
方向の像倍率を変化させることが出来るため、本素子と
ラインセンサとを組み合わせて密着イメージセンサに採
用した場合、副走査方向に拡大した位置にセンサを配置
することで、読み取り原稿側は副走査方向だけを縮小し
エリアを読み取っていることとなり、センサユニットと
しての解像力を向上させることができる。また、自己走
査型ＬＥＤプリントヘッドに応用した場合には、フォト
エレメントを縦方向に縮小して結像することが可能なた
め、ビームウエスト等の改善を図ることも可能である。

【００１６】本発明の結像装置を製作するに当たって
は、従来技術である樹脂部材を用いた一体成形法により
レンズアレイ、ルーフミラーアレイを製作する。また、
従来の結像素子ではレンズアレイが２組必要であった
が、本発明の結像装置では１組のレンズアレイと、１つ
のシリンドリカルレンズで構成できるので、従来の結像
装置における隣接するレンズアレイ間の偏芯調整は不要
となり製作が容易になる。また、設計手段として従来の
光線追跡シミュレーションを用いることによりその最適
化を図ることができる。

【００１７】図３（Ａ）に請求項２の発明の実施形態の
構成を示す。図中、２−１は配列方向と直交する方向に
集光する、例えば、シリンドリカルレンズ或いは棒状レ
ンズ集光素子であるレンズ、２−２は配列方向にのみ集
光する、例えば、シリンドリカルレンズアレイであるレ
ンズアレイ、２−３は配列方向にのみに集光するレンズ
アレイの光軸配列ピッチと等ピッチで配列したルーフプ
リズムアレイを示している。

【００１８】本発明の結像素子も、配列方向と直交する
方向に集光する集光素子（レンズ）２−１と、配列方向
にのみ集光するレンズアレイ２−２と、配列方向にのみ
集光するレンズアレイの光軸配列ピッチと等ピッチで配
列し前記ル−フプリズムアレイ２−３の稜線とレンズ２
−１、レンズアレイ２−２のそれぞれの光軸がほぼ４５
度で交わるように、前記ルーフプリズムアレイ２−３、
レンズ２−１、レンズアレイ２−２及びルーフプリズム
アレイ２−３を重ねることで一体的に形成されており、
その作用は前記請求項１の発明と同様である。

【００１９】図３（Ｂ）は本発明の別の実施形態を示
す。この実施形態は、配列方向と直交する方向に集光す
る集光素子２−１と、配列方向にのみ集光するレンズア
レイ２−２と、配列方向にのみ集光するレンズアレイ２
−２の光軸配列ピッチと等ピッチで配列したルーフプリ
ズムアレイ２−３とを一体的に構成したものである。そ
の作用は物体面情報が配列と直交する方向のみ拡大され
た情報となって結像し、かつ副走査方向の像倍率を変化
させることが出来るなど、請求項１記載の発明と同様で
ある。

【００２０】また、本発明の結像素子はルーフプリズム
アレイを用いることにより内部反射を用いることができ
るから、ルーフミラーのような反射蒸着膜が不必要であ
り、そのため、生産性が向上しより低コストな結像素子
を実現することができる。

【００２１】図４は、請求項３の発明の実施の形態を示
している。図４（Ａ）は本発明の実施形態の構成を示
し、図４（Ｂ）はその斜視図である。図中、３−１は配
列方向と直交方向に集光する集光素子、３−２は配列方
向にのみ集光する集光素子（レンズ）アレイ、３−３は
該配列方向にのみ集光する集光素子アレイ３−２のアレ
イ方向に直交し、かつ、前記集光素子の配列ピッチと等
ピッチで配列された稜線を有するル−フミラ−アレイ、
３−４は隣接した連続するルーフミラーの間に設けた切
り欠き溝、３−５は集光素子アレイに対応して設けたア
パーチャアレイである。

【００２２】この構成によれば、前記請求項１の発明の
作用に加えて、図４（Ａ）に示すように、例えば、光束
Ｌ１のようにルーフミラーで一回反射してそのまま集光
素子から出射するとフレア光になる光束をアパ−チャア
レイ３−５で遮断することができ、また、光束Ｌ２のよ
うに隣接するルーフミラーの境界部近傍に入射した光束
を前記切り欠き溝３−４に導き、溝内で散乱させるなど
して溝から集光素子側に再び出射させることがなく、ゴ
ースト光などの発生を効果的に阻止することができる。

【００２３】図５（Ａ）は請求項４の発明の実施形態の
構成を示すである。図５（Ｂ）はそのルーフプリズムの
斜視図、図５（Ｃ）は一体に組合わせた集光素子とルー
フプリズムアレイの斜視図、図５（Ｄ）は本発明による
結像素子の分解斜視図、及び図５（Ｅ）は結像素子の側
面図である。

【００２４】図中、４−１は配列方向に直交方向に集光
する集光素子（レンズ）、４−２は配列方向にのみ集光
する集光素子（レンズ）アレイ、４−３は前記配列方向
にのみ集光する集光素子アレイ４−２のアレイ方向に直
交し、かつ、その配列ピッチと等ピッチで配列されたル
ーフプリズムアレイ、４−４は隣接した連続するルーフ
プリズムの間に配置されそれと一体に形成された突起、
４−５は像側レンズアレイ及び物体側レンズアレイに対
応して設けられたアパーチャアレイ、４−６は一体に組
立てられた各集光素子（アレイ）とルーフプリズムアレ
イである。

【００２５】本発明はこの構成により、前記請求項２の
発明の作用に加えて、図５（Ａ）において、例えば、光
束Ｌ１のようにルーフプリズムの反射面で一回反射して
そのまま集光素子から出射するとフレア光になる光束を
アパ−チャアレイ４−５で遮断することができ、また、
光束Ｌ２のように隣接するルーフプリズムの境界部近傍
に入射した光束を前記突起４−４を通してそのまま外部
に導き、集光素子側に再び出射させることがないから、
ゴースト光などの発生を効果的に阻止することができ
る。

【００２６】

【発明の効果】

請求項１に対応する効果：結像素子を配列方向にのみ集
光する集光素子アレイと、直交方向に集光する集光素子
と、該配列方向にのみ集光する集光素子アレイの配列ピ
ッチと等ピッチで配列したルーフミラーアレイとで構成
したので、副走査方向の像倍率のみを拡大して結像させ
ることができ、それによって、副走査方向の解像度を向
上することができる。また、従来の結像素子ではレンズ
アレイが２組必要であったが、本発明の結像装置では１
組のレンズアレイと、１つのシリンドリカルレンズで構
成できるので、従来の結像装置における隣接するレンズ
アレイ間の偏芯調整は不要となり製作が容易になる。

【００２７】請求項２に対応する効果：請求項１の効果
に加え、ルーフプリズムを用いたため反射面に反射蒸着
膜を形成する必要がないから、結像素子の生産性及びコ
ストを低くすることができる。

【００２８】請求項３に対応する効果：請求項１の発明
の結像素子のルーフミラーに切り欠き溝を設け、さらに
集光素子アレイに対応してアパーチャを設けたので、請
求項１の効果に加えてフレア及びゴースト光などの迷光
の発生を効果的に阻止することができる。

【００２９】請求項４に対応する効果：請求項２の効果
に加え、プリズムに突起を設けかつ集光素子に対応して
アパーチャを設けたので、フレア及びゴースト光などの
迷光の発生を効果的に阻止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 請求項１の結像素子を説明するための図であ
って、図１（Ａ）はその分解斜視図、図１（Ｂ）は結像
素子の入出射光を説明するための断面図、図１（Ｃ）は
その機能を説明する斜視図である。

【図２】 請求項１の結像素子の原理を説明するための
図であって、図２（Ａ）はその光学的原理を説明するた
めの図、図２（Ｂ）は配列方向と直交する方向のみに集
光機能を有する集光素子の原理を説明する図である。

【図３】 請求項２の結像素子を説明するための図であ
って、図３（Ａ）はその分解斜視図、図３（Ｂ）は別の
実施形態を示す図である。

【図４】 請求項３の結像素子を説明するための図であ
って、図４（Ａ）はその構成を示す図、図４（Ｂ）はそ
の斜視図である。

【図５】 請求項４の結像素子を説明するための図であ
って、図５（Ａ）はその構成を説明する図、図５（Ｂ）
はそのルーフプリズムの斜視図、図５（Ｃ）はその一部
の組立図、図５（Ｄ）はその分解斜視図、及び図５
（Ｅ）はその側面図である。

【図６】 従来の結像素子を説明するための図である。

【符号の説明】

１−１，２−１，３−１，４−１…配列方向に直交する
レンズ、１−２，２−２，３−２，４−２…配列方向に
集光するレンズアレイ、１−３，３−３…ルーフミラー
アレイ、２−３，４−３…ループプリズムアレイ、３−
４…切り欠き溝、３−５，４−５…アパーチャアレイ、
４−４…突起。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤沼 悟一 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配列方向にのみ集光する集光素子アレイ
   と、配列方向と直交方向に集光する集光秦子と、前記配
   列方向にのみ集光する集光素子アレイの配列ピッチと等
   ピッチで配列したルーフミラーアレイとで構成すること
   を特徴とする結像素子。
2. 【請求項２】 配列方向にのみ集光する集光素子アレイ
   と、配列方向と直交方向に集光する集光素子と、前記配
   列方向にのみ集光する集光素子アレイの配列ピッチと等
   ピッチで配列したルーフプリズムアレイとで構成するこ
   とを特徴とする結像素子。
3. 【請求項３】 配列方向にのみ集光する集光素子アレイ
   と、配列方向と直交方向に集光する集光素子とを有し、
   前記配列方向にのみ集光する集光素子アレイのアレイ方
   向に直交しかつ該集光素子アレイの配列ピッチと等ピッ
   チで配列された稜線を有するルーフミラーアレイの隣接
   するルーフミラー間に切り欠き溝を設け、かつ、前記各
   集光素子アレイ及び前記集光素子に対応してアパーチャ
   アレイを設けたことを特徴とする結像素子。
4. 【請求項４】 配列方向にのみ集光する集光素子アレイ
   と、配列方向と直交方向に集光する集光素子とを有し、
   前記配列方向にのみ集光する集光素子アレイのアレイ方
   向に直交しかつ該集光素子アレイの配列ピッチと等ピッ
   チで配列された稜線を有するルーフプリズムの隣接する
   ルーフプリズム間に、突起を設け、かつ、前記各集光素
   子アレイ及び前記集光素子に対応してアパーチャアレイ
   を設けたことを特徴とする結像素子。