JPH1114936A - 結像素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ルーフミラーアレイないしルーフプリズムア
レイを用いた結像素子において、ゴースト光が結像面に
到達するのを効果的に阻止する。 【解決手段】 光学的に等価な一連のレンズ２５が一列
に配列されて入射側に位置する第１のレンズアレイ２１
と、該第１のレンズアレイ２１と光学的に等価に形成さ
れて結像側に位置する第２のレンズアレイ２２と、これ
らのレンズアレイ２１，２２間でこれらのレンズアレイ
のアレイ方向に直交する稜線２７を前記レンズのピッチ
と等ピッチで有するルーフミラーアレイ２３と、該ルー
フミラーアレイ２３と前記第１および第２のレンズアレ
イ２１，２２に対応して配置したアパーチャアレイ２４
を有する。アパーチャアレイ２４によって迷光が結像面
に到達するのを阻止する。

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が必須とな
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１６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、１はレンズ
アレイ、２はルーフミラーアレイ、３はルーフミラーレ
ンズアレイ、４はレンズアレイ１を構成するためのレン
ズ、５はルーフミラーアレイ２を構成するためのルーフ
ミラー、６はルーフミラーの稜線、７，８は光路分離ミ
ラー、Ｐ₁は原稿読取面、Ｐ₂は結像面、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１７はレンズアレイ１とルーフミラーアレイ
２とを組み合わせたルーフミラーレンズアレイ３による
等倍結像素子の原理的構成例を示す。ルーフミラーレン
ズアレイ３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４を紙面表裏方向に１
列に配列してなるレンズアレイ１と、このレンズアレイ
１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６を有する一連のルーフミラー５を、レンズアレイ１
における個々のレンズ４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２と、これらのレンズア
レイ１とルーフミラーアレイ２との間に配設されて個々
のレンズ４とルーフミラー５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４の光軸φ上でない有限の
スリット高さ位置に原稿の読取位置Ｐ₁を設定し、レン
ズ４によりほぼ平行光にした後、ルーフミラー５により
同一方向に折り返して、再び、同一のレンズ４を通過さ
せて、光学的に共役な結像位置Ｐ₂、例えば、ＣＣＤ等
倍センサ上に結像させる。

【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、共役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５の稜線６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Ｐ₂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１６中に示すよう
に、光路分離ミラー７，８等で光路を折り返すようにし
ている。図１７に示す光路分離ミラー７，８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１の
各レンズ４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】図１７は、特公平５−５３２４５号公報に
おいて、従来例として挙げられた結像素子の一例を示す
図で、図１７（Ａ）は正面図、図１７（Ｂ）は側面図、
図１７（Ｃ）は下面図を示し、図中、１１は物体側レン
ズアレイ、１２は結像側レンズアレイ、１３はルーフプ
リズムアレイで、この結像素子は図示のように、２つの
レンズアレイ１１，１２を有し、これらレンズアレイ間
でこれらのレンズアレイのアレイ方向に直交する稜線１
４をレンズアレイのピッチと等ピッチで有するルーフプ
リズムアレイとを備えるルーフプリズムレンズアレイ結
像素子である。このルーフプリズムアレイ結像素子にお
いては、入射側からの光束は、レンズアレイ１１を通過
し、ルーフプリズムアレイ１３で２回反射し、レンズア
レイ１１およびルーフプリズムアレイ１３と同配列位置
にあるレンズアレイ１２を通過して結像する。配列方向
では、ルーフプリズムの再帰反射機能により正立等倍実
像が得られることから、像を配列方向に重複させること
で必要な幅の等倍実像を結像させることができる。ま
た、同様の機能を持った結像素子として、前記ルーフプ
リズムアレイ１３をルーフミラーアレイで構成し、この
ルーフミラーアレイと前記レンズアレイ１１，１２とを
一体にした構造を持つルーフミラーレンズアレイ結像素
子も知られている。

【００１０】しかし、図１７に示したルーフプリズムレ
ンズアレイ結像素子は、図１７に示すように、隣接する
レンズ間で交叉する光束Ｌ₁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、ゴースト光となり
問題が発生する。また、同一レンズ系内では、ルーフプ
リズムの片面でのみで反射する光束Ｌ₂が存在し、フレ
アとなる不具合がある。

【００１１】図１９は、特公平５−５３２４５号公報に
開示されたルーフプリズムレンズアレイ結像素子の一例
を示す斜視図で、図中、１１は物体側レンズ、１２は結
像側レンズ、１３はプリズム、１４は稜線、１５はダッ
ハ面（反射面）、１６は切欠き溝で、図示のように、プ
リズム１３の直角となるように配設されている２つの面
Ａ，Ｂにそれぞれ物体側レンズ１１と結像側レンズ１２
が複数備えられ、該２つの面の端辺同士を接続するよう
に複数のダッハ面１５が備えられるように形成されてい
る。そして、複数のダッハ面１５間の少なくとも光が通
過する部分に隣からの光を遮るための切欠き溝１６が設
けられており、この切欠き溝１６を設けることにより、
レンズに入射した光が内部で隣接するレンズ側に入光す
ることをなくし、フレアや迷光が起こらないようにし
て、解像度を極めて良好なものとしている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】図２０は、図１９に示
したルーフプリズムレンズアレイの解決すべき問題点を
説明するための概略図で、図２０にて説明したように、
このルーフプリズムレンズアレイは、物体側レンズ１１
とダッハ面（プリズム）１５と結像側レンズ１２とを有
し、隣接するダッハ面間に遮光用の切欠き溝１６を備え
たものであるが、このルーフプリズムレンズアレイは、
図２０に示すように、切欠き溝１６での境界面に鋭角で
入射する光束Ｌ₁があると、これがゴースト光となって
結像面上に現れる不具合がある。また、同一レンズ系内
でも、ルーフプリズムの片面でのみ反射する光束Ｌ₂が
存在し、これがフレアとなる不具合がある。なお、図２
１は、説明しやすくするため、物体側レンズと像側レン
ズを同一面上に描いているが、上述の不具合は、図１９
に示した構成での不具合と内容的には変わらないもので
ある。

【００１３】上述のように、従来のルーフミラー（又は
プリズム）レンズアレイは、配列方向の画角の大きい領
域で起こるルーフミラー面での１回反射光、及び、入射
側と結像側で異なる配列位置のレンズを通過するクロス
トークゴースト光が、結像面にて正規の結像位置とは異
なる位置に結像し、配列方向の重複像を形成しないた
め、画質，コントラスト，解像力等の低下の要因とな
る。

【００１４】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてさな
されたもので、前述のごときルーフミラーアレイないし
ルーフプリズムアレイを用いた結像素子において、前記
ゴースト光が結像面に到達するのを効果的に阻止し、更
には隣接レンズ間でのクロストークゴースト光が反射面
であるルーフミラーないしはルーフプリズムの配列光軸
間の稜線部／谷部近傍で反射していることに注目し、稜
線部近傍の形状変更、反射特性変更を行うことでクロス
トークゴースト光を防止し、もって、高い光利用効率，
光量分布均一性を維持しつつ、結像性能を向上させるこ
とを目的としてなされたものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、光学
的に等価な一連のレンズが一列に配列されて入射側に位
置する第１のレンズアレイと、該第１のレンズアレイと
光学的に等価に形成されて結像側に位置する第２のレン
ズアレイと、これらのレンズアレイ間でこれらのレンズ
アレイのアレイ方向に直交する稜線を前記レンズのピッ
チと等ピッチで有するルーフミラーアレイと、該ルーフ
ミラーアレイと前記第１および第２のレンズアレイに対
応して配置したアパーチャアレイを有することを特徴と
したものである。

【００１６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記ルーフミラーアレイの配列光軸間の稜線部近傍
を１つ以上の平面ないしは曲面で切り欠いた形状とした
ことを特徴としたものである。

【００１７】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、前記ルーフミラーアレイの配列光軸間の稜線部近傍
の面を粗し面ないしは光吸収部材としたことを特徴とし
たものである。

【００１８】請求項４の発明は、光学的に等価な一連の
レンズが一列に配列されて入射側に位置する第１のレン
ズアレイと、該第１のレンズ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のレンズアレイと、稜線
を形成する互いに９０°をなす平面を有して前記レンズ
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を前記レンズの
ピッチと等ピッチで有するルーフプリズムアレイと、該
ルーフプリズムアレイと前記第１および第２のレンズア
レイに対応して配置したアパーチャアレイを有すること
を特徴としたものである。

【００１９】請求項５の発明は、光学的に等価な入射側
レンズ部と結像側レンズ部と稜線を形成する互いに９０
°をなす平面を有して前記レンズ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ルーフプリズムレ
ンズとから成り、該ルーフプリズムレンズを前記稜線に
直交する方向に一体として一列に配列させたルーフプリ
ズムレンズアレイと、該ルーフプリズムレンズアレイの
入射側レンズ部と結像側レンズ部の前面にアパーチャを
配置したアパーチャアレイを有することを特徴としたも
のである。

【００２０】請求項６の発明は、請求項４又は５の発明
において、前記ルーフプリズムレンズアレイの配列光軸
間の谷部近傍を１つ以上の平面ないしは曲面に形成した
ことを特徴としたものである。

【００２１】請求項７の発明は、請求項４又は５の発明
において、前記ルーフプリズムレンズアレイの配列光軸
間の谷部近傍の面を粗し面ないしは光吸収部材としたこ
とを特徴としたものである。

【００２２】請求項８の発明は、請求項４又は５の発明
において、前記ルーフプリズムレンズアレイの配列光軸
間の谷部の少なくとも一部に、あるレンズ部から入射し
て該レンズ部に対応するルーフプリズム部で反射した光
束が隣接した結像系から出射する光束を低減させるため
に、前記ルーフプリズム部の屈折率とほぼ同じ屈折率を
有する透過部材を充填したことを特徴としたものであ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による結像素子の
実施例を説明するための要部構成図で、図１（Ａ）は本
発明が適用される従来の結像光学系の一部概略斜視図、
図１（Ｂ）は本発明によって付加されるアパーチャ部材
の一部切断斜視図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）に示した結
像光学系と図１（Ｂ）に示したアパーチャ部材とを組み
合わせた時の断面構成図で、図中、２１，２２は集光素
子（レンズ）アレイ、２３はルーフミラーアレイ、２４
は本発明によって付加されたアパーチャ部材、２５，２
６は集光素子（レンズ）、２７は稜線、２８，２９は反
射面（ダッハ面）、３０はルーフミラー、３１，３２は
開口、φは光軸で、本発明は、前記アパーチャ部材２４
によって前述のゴースト光を防止するようにしたもので
ある。

【００２４】本発明による結像素子は、図１に示したよ
うに、入射側に位置する第１のレンズアレイ２１と、結
像側に位置する第２のレンズアレイ２２と、これらのレ
ンズアレイ２１，２２間に位置するルーフミラーアレイ
２３と、これらのレンズアレイ２１，２２とルーフミラ
ーアレイ２３との間に位置する絞り部材としてのアパー
チャ部材２４とを組み合わせて構成されている。

【００２５】まず、前記第１のレンズアレイ２１は、光
学的に等価な一連のレンズ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のレン
ズアレイ２２は、構造的には前記第１のレンズアレイ２
１と全く同じであり、光学的に等価な一連のレンズ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、各レンズ２５，２
６の光軸の交叉する位置に稜線２７を形成する互いに９
０゜をなす２つの反射面（平面）２８，２９を有するル
ーフミラー３０を、これらのレンズ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
のレンズアレイ２１，２２に対して４５゜傾けて配設さ
れている。

【００２６】上述のような構成において、個々のレンズ
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
報はこのレンズ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のレンズアレイ２２側の対応するレ
ンズ２６に入射する。そして、このレンズ２６によって
結像面上に集光結像される。このレンズ２６は、レンズ
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、個々のレンズ
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、
個々のレンズ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。

【００２７】アパーチャ部材２４は、本発明によって付
加されたもので、このアパーチャ部材２４は、隣接する
レンズ２５間，レンズ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のレンズアレイ２１，２２にお
けるレンズ２５，２６の配列ピッチと等ピッチで開口３
１，３２が形成されたものである。なお、このアパーチ
ャ部材２４は、図示例の場合、レンズの内側に設けられ
ているが、レンズの外側に設けてもよく、更には、アパ
ーチャ部材内にレンズを設けるようにしてもよい。

【００２８】図２は、図１に示した結像素子の構成を模
式的に示したもので、図２（Ａ）は要部断面構成図、図
２（Ｂ）は紙面に垂直方向の要部断面構成図、図２
（Ｃ）は図１（Ａ）の矢視Ｃ方向から見た図で、前述の
ように、入射側（原稿面）からの光束は、アパーチャ３
１，レンズアレイ２５を通過し、ルーフミラー３０で２
回反射し、レンズアレイ２１およびルーフミラーアレイ
２３と同配列位置にあるレンズアレイ２２のレンズ２
６、及び、アパーチャ３２を通過して結像する。

【００２９】図３は、前記アパーチャ部材２４の動作説
明をするための要部断面図で、図示のように、迷光
Ｌ₁，Ｌ₂は、アパーチャ部材２４のアパーチャ３１、及
び、レンズ２５を通してルーフミラー２８（２９）に当
り、該ルーフミラー２３の反射面２８（２９）で反射さ
れて、レンズ２５又は２６の方向に進むが、この時、ア
パーチャ部材２４の側壁面或いは底面に当って遮光さ
れ、像形成には関係せず、結像性能を劣化させるような
ことはない。

【００３０】図４は、図３に示した遮光機能を模式的に
示す図で、前述のように、アパーチャ部材を設けること
によって、配列方向の光量分布の均一化、配列方向
の画角の大きい領域で起こるルーフミラー面での１回反
射光の防止（図３のＬ₁）、入射側と結像側で異なる
配列位置のレンズを通過するクロストークゴースト光の
防止（図３のＬ₂）の３つの機能を持たせることができ
る。而して、前記，の光線は、結像面にて正規の結
像位置とは異なる位置に結像し、配列方向の重複像を形
成しないためゴースト光となり、画質，コントラスト，
解像力等の低下の要因となるので、前記アパーチャ形状
は、，，の機能を最大限に発揮するよう最適化す
べきであるが、の光線は、開口の広いアパーチャで比
較的容易に防止することができるものの、のクロスト
ークゴースト光を全く発生させないためには、アパーチ
ャの開口を極端に小さくしなければならず、光利用効率
が著しく低下してしまうという問題点があるが、これ
は、図４中に鎖線で示すように、アパーチャの長さを長
くすることによって解決することができる。

【００３１】図５は、本発明による結像素子の他の例を
説明するための模式図で、この結像素子は、ルーフミラ
ーアレイ２３の配列光軸間の稜線部を２つの平面で切り
欠き、稜線部の反射面を削除した形状としたもので、迷
光Ｌ₁はアパーチャ３２の壁面で遮光される。この削除
した形状は必ずしも２つの平面から形成されなくてもよ
く、レンズアレイ，ルーフミラーアレイのレイアウト、
アパーチャの開口形状によりクロストークゴースト光を
防止するのに最適な面で形成すればよい。

【００３２】図４（Ｃ）に示したように、隣接レンズ間
で発生するクロストークゴースト光はルーフミラーで２
回反射するが、これは、図５に示すようにルーフミラー
アレイの配列光軸間の稜線部の反射面形状を変えること
で、光束を新たにできた面で別の角度に１回反射させる
ことができる。この１回反射光は、反射面がルーフミラ
ーの角度に対しある角度θ₁，θ₂をもっているため結像
側のアパーチャ開口に入らず、結像面に到達しないため
クロストーク光とはならない。また、正常な結像光はル
ーフミラーアレイの配列光軸間の稜線部近傍の反射面を
使用しないので形状変更の影響は受けず、光利用効率，
光量分布均一性を落とさずにクロストークゴースト光の
みを防止することができる。

【００３３】図６は、本発明による結像素子の他の例を
説明するための模式図で、この結像素子は、ルーフミラ
ーアレイ２３の光配列光軸間の稜線部を、図６（Ｃ）に
拡大して示すように、曲面（円筒曲面）Ｒで構成し、稜
線部の反射面を削除した形状としたものである。この削
除した形状は必ずしも円筒曲面から形成されなくてもよ
く、レンズアレイ，ルーフミラーアレイのレイアウト、
アパーチャの開口形状により最適な面で形成すればよ
い。このように、ルーフミラーアレイの配列光軸間の稜
線部の反射面形状を曲面とすることにより、照射した光
束は拡散反射し、反射光が結像側のアパーチャ開口を通
過して結像面に達したとしても結像することはなく、ゴ
ースト光とはならず、光利用効率，光量分布均一性を落
とさずにクロストークゴースト光を防止することができ
る。

【００３４】図７は、本発明による結像素子の他の実施
の例を説明するための模式図で、この結像素子は、図７
（Ｃ）に拡大して示すように、ルーフミラーアレイ２３
の配列光軸間の稜線部を粗し面とした、或いは、稜線部
に光吸収部材Ｓを設けたものである。このように、ルー
フミラーアレイの配列光軸間の稜線部の反射面を粗し面
にすることで光束を乱反射させることができる。この乱
反射光は、結像側のアパーチャ開口を通過して結像面に
達したとしても結像することはなく、ゴースト光とはな
らない。正常な結像光は、ルーフミラーアレイの配列光
軸間の稜線部近傍の反射面を使用しないので粗し面の影
響は受けず、光利用効率，光量分布均一性を落とさずに
クロストークゴースト光を防止することができる。ま
た、ルーフミラーアレイの配列光軸間の稜線部の反射面
に光吸収部材を設けた場合、光束は、その面で吸収され
反射が起こらないで、光利用効率，光量分布均一性を落
とさずにクロストークゴースト光を防止することができ
る。

【００３５】図８は、本発明による結像素子の他の実施
例（前記ルーフミラーに代ってルーフプリズムを用いた
例）を説明するための要部構成図で、図８（Ａ）はルー
フプリズムレンズアレイの斜視図、図８（Ｂ）はアパー
チャ部材の斜視図、図８（Ｃ）は前記ルーフプリズムレ
ンズアレイとアパーチャ部材とを組み合わせた時の側面
図、また、図９は、図８に示した結像素子を模式的に示
した図で、図中、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は入光側レンズ部、４５は結像側レンズ部、４６は
稜線、４７，４８は平面（反射面）、４９はルーフプリ
ズム部、５０，５１は開口、φ₁，φ₂は光軸で、本結像
素子は、以上に説明したルーフミラーアレイ及びレンズ
アレイに代わって単一のルーフプリズムレンズアレイ４
１を使用したものであり、その結像作用は、前述のルー
フミラーアレイを用いた例と同じである。なお、図に
は、ルーフプリズムレンズアレイとレンズアレイを一体
に形成した例を示したが、これらを別体に形成して、ル
ーフプリズムアレイを前記ルーフミラーアレイと同様に
機能させて使用してもよいことは容易に理解できる。

【００３６】図８に示した結像素子は、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４２
とが組み合わされて構成されている。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レンズ
部４４と結像側レンズ部４５と、稜線４６を形成する互
いに９０゜をなす平面４７，４８を有しており、これら
のレンズ部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、レンズ部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φ
₁，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
けるレンズ部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。

【００３７】上述のような構成において、個々の入射側
レンズ部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、この入射側レンズ部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、４５
゜）に対して２倍、即ち、９０゜だけ折り曲げられて、
結像側レンズ部４５から出射する。この結像側レンズ部
４５によって結像面上に集光結像される。この結像側レ
ンズ部４５は、入射側レンズ部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、個々のレンズ部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、個々のレンズ部
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。

【００３８】この結像素子においても、図３に示したよ
うに、迷光Ｌ₁，Ｌ₂があっても、図において説明したよ
うに、結像光に悪影響を及ぼすが、この場合にもアパー
チャ部材４２が設けられているので、このような弊害を
確実に防止できる。

【００３９】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、この実施例は、レンズ部４４，４
５を明確に区別して形成するとともに、各レンズ部毎に
分けてアパーチャ部材５３，５４を設けたもので、その
他、図９と同じ作用をする部分には、図９と同じ符号が
付してある。

【００４０】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、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はレンズ部、６
５ａ，６５ｂはレンズ、６６は稜線、６７は平面、６８
はルーフプリズム部、６９，７０は開口で、この結像素
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
つのレンズ部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６８とを一体に形成したものである。前記レン
ズ部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
入射側レンズ６５ａと結像側レンズ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φ
₁，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６２，６３には前記レンズ部６５におけるレン
ズ６５ａ，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。

【００４１】このような構成において、個々の入射側レ
ンズ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レンズ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レン
ズ部６５の異なる界面、即ち、結像側レンズ６５ｂから
出射する。この結像側レンズ６５ｂによって結像面上に
集光結像される。この結像側レンズ６５ｂは入射側レン
ズ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
々のレンズ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、個々のレンズ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。

【００４２】上述のごときルーフプリズムアレイの配列
光軸間の谷間にルーフプリズムアレイの屈折率に近い屈
折率を有する透光部材を一体的に設け、或いは、塗布等
して設けることにより、前述のごとき迷光を反射するこ
となく、該迷光を結像レンズに導くことなく除去するこ
とができる。図１２は、この谷部を曲線面（Ｒ面）４１
Ｒに形成した場合の概略構成図、図１３は透光部材４１
Ｓを設けた場合の概略構成図、図１４は、粗し面４１Ｔ
とした場合の概略構成図である。なお、粗し面４１Ｔに
代って光吸収部材を塗布してもよい。このように、谷部
を曲面、透光面、粗し面、吸光面とすることにより、迷
光の除去を行うことができる。

【００４３】図１５は、上述のごときルーフプリズムア
レイの配列光軸間の谷部近傍を、２つの平面で切り欠
き、プリズムと同等の材質で埋めた構成とし、或いは、
一体形成等で作成し、第１のレンズアレイと第２のレン
ズアレイの前方には、アパーチャアレイを設けた場合の
動作説明をする場合の図で、図１５（Ｂ）は切欠き面で
反射した光Ｌ₁の様子を示す断面図、図１５（Ｃ）は透
過した光Ｌ₂の様子を示す断面図で、切欠き面を鏡面加
工することにより、反射光をおさえ透過させることも可
能である。

【００４４】図１５において、アパーチャの高さを低く
した時、隣接プリズムへ入射する光束（破線にて示す）
が現れたとしても、図１５（Ａ）に実線で示したよう
に、切欠き面で反射してＬ₁となり、ゴースト光となら
ない。また、切欠き面を鏡面加工することで、図１５
（Ｂ）に鎖線で示したように、透過（Ｌ₂）させること
も可能となり、より迷光を押さえることが可能である
（破線は切欠き面を設けない場合の迷光の様子を示
す）。以上のような構成を採用することにより、アパー
チャ形状の設計の自由度が向上し、結像素子の画角が大
きくとることも可能になる。また、アパーチャ開口形状
を大きくとることも可能となり、光利用効率を上げるこ
とも可能となる。

【００４５】

【発明の効果】隣接するルーフミラー（又はプリズム）
へ入射し、隣接する結像側レンズを通過する迷光や、同
一レンズ系内でのルーフミラー（又はプリズム）片面で
１回反射による迷光等、従来技術で問題となる迷光を、
アパーチャアレイを設けることによって確実に防止する
ことができる。更には、ルーフミラーアレイ、或いは、
ルーフプリズムアレイの稜線部近傍を平面ないしは曲面
で切り欠き、或いは、粗し面ないしは光吸収部材とする
ことにより、より確実に迷光を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による結像素子の実施例（ルーフミラ
ーを用いた例）を説明するための要部構成図である。

【図２】 図１に示した結像素子の構成を模式的に示し
たものである。

【図３】 アパーチャ部材の動作説明をするための要部
断面図である。

【図４】 図３に示した遮光機能を模式的に示す図であ
る。

【図５】 本発明による結像素子の他の例を説明するた
めの模式図である。

【図６】 本発明による結像素子の他の例を説明するた
めの模式図である。

【図７】 本発明による結像素子の他の実施の例を説明
するための模式図である。

【図８】 本発明による結像素子の他の実施例（ルーフ
プリズムを用いた例）を説明するための要部構成図であ
る。

【図９】 図８に示した結像素子を模式的に示した図で
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】 谷部を曲線面（Ｒ面）に形成した場合の概
略構成図である。

【図１３】 谷部に透光部材を設けた場合の概略構成図
である。

【図１４】 谷部を粗し面とした場合の概略構成図であ
る。

【図１５】 ルーフプリズムアレイの配列光軸間の谷部
近傍を、２つの平面で切り欠いた場合の動作説明をする
場合の図である。

【図１６】 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。

【図１７】 特公平５−５３２４５号公報において、従
来例として挙げられた結像素子の一例を示す図である。

【図１８】 迷光の発生原因を説明するための図であ
る。

【図１９】 特公平５−５３２４号公報に記載の結像素
子の例を示す図である。

【図２０】 図１９に示したルーフプリズムアレイの解
決すべき問題点を説明するための概略図である。

【符号の説明】

２１…入射側レンズアレイ、２２…結像側レンズアレ
イ、２３…ルーフミラーアレイ、２４…アパーチャ部
材、２５，２６…レンズ、２７…稜線、２８，２９…反
射面、３０…ルーフミラー、３１，３２…アパーチャ、
４１…ルーフプリズムレンズアレイ、４２…アパーチャ
部材、４３…ルーフプリズムレンズ、４４…入光側レン
ズ、４５…結像側レンズ、５０，５１…アパーチャ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三澤 成嘉 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 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

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学的に等価な一連のレンズが一列に配
   列されて入射側に位置する第１のレンズアレイと、該第
   １のレンズ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のレンズアレイと、これらのレンズアレイ
   間でこれらのレンズアレイのアレイ方向に直交する稜線
   を前記レンズのピッチと等ピッチで有するルーフミラー
   アレイと、該ルーフミラーアレイと前記第１および第２
   のレンズアレイに対応して配置したアパーチャアレイを
   有することを特徴とする結像素子。
2. 【請求項２】 前記ルーフミラーアレイの配列光軸間の
   稜線部近傍を１つ以上の平面ないしは曲面で切り欠いた
   形状としたことを特徴とする請求項１に記載の結像素
   子。
3. 【請求項３】 前記ルーフミラーアレイの配列光軸間の
   稜線部近傍の面を粗し面ないしは光吸収部材としたこと
   を特徴とする請求項１に記載の結像素子。
4. 【請求項４】 光学的に等価な一連のレンズが一列に配
   列されて入射側に位置する第１のレンズアレイと、該第
   １のレンズ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のレンズアレイと、稜線を形成する互いに
   ９０°をなす平面を有して前記レンズの双方の光軸を含
   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を前記レンズのピッチと等ピッチ
   で有するルーフプリズムアレイと、該ルーフプリズムア
   レイと前記第１および第２のレンズアレイに対応して配
   置したアパーチャアレイを有することを特徴とする結像
   素子。
5. 【請求項５】 光学的に等価な入射側レンズ部と結像側
   レンズ部と稜線を形成する互いに９０°をなす平面を有
   して前記レンズ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ルーフプリズムレンズとから成り、
   該ルーフプリズムレンズを前記稜線に直交する方向に一
   体として一列に配列させたルーフプリズムレンズアレイ
   と、該ルーフプリズムレンズアレイの入射側レンズ部と
   結像側レンズ部の前面にアパーチャを配置したアパーチ
   ャアレイを有することを特徴とする結像素子。
6. 【請求項６】 前記ルーフプリズムレンズアレイの配列
   光軸間の谷部近傍を１つ以上の平面ないしは曲面に形成
   したことを特徴とする請求項４又は５に記載の結像素
   子。
7. 【請求項７】 前記ルーフプリズムレンズアレイの配列
   光軸間の谷部近傍の面を粗し面ないしは光吸収部材とし
   たことを特徴とする請求項４又は５に記載の結像素子。
8. 【請求項８】 前記ルーフプリズムレンズアレイの配列
   光軸間の谷部の少なくとも一部に、あるレンズ部から入
   射して該レンズ部に対応するルーフプリズム部で反射し
   た光束が隣接した結像系から出射する光束を低減させる
   ために、前記ルーフプリズム部の屈折率とほぼ同じ屈折
   率を有する透過部材を充填したことを特徴とする請求項
   ４又は５に記載の結像素子。