JP2982371B2 - 走査光学装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は走査光学装置に関し、例
えばマイクロフィルム等の縮小された画像情報をスクリ
ーン面上に投影系により拡大投影すると共に、該画像情
報を迅速に複写することができるマイクロリーダプリン
タ等に好適な走査光学装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にマイクロリーダプリンタは、縮小
記録されたマイクロフィルム上の画像情報を投影系によ
り拡大し、これをスクリーンやＣＲＴ等の表示装置にて
表示して外部観察できる様にすると共に、拡大された画
像を、光受容体である感光ドラムやＣＣＤ等の受光セン
サ（光電変換手段）に投影して、複写画像が形成される
様に構成している。

【０００３】図６は従来の複写画像形成のための走査光
学装置の要部概略図である。

【０００４】図中、照明系（不図示）によって照明され
たマイクロフィルム１上の画像情報（写真画像）は投影
レンズ２によってスクリーン面（不図示）又は走査ミラ
ー６（スキャンミラー）で反射された後、スリットＳを
通って所定幅ごとに感光ドラムＤ上に拡大投影される。
スキャンミラー６は感光ドラムＤの回転に同期する様、
その回転軸６ａ（紙面と垂直方向）を中心として矢印方
向に回転する。スキャンミラー６が角度αの回転位置に
ある時、マイクロフィルム１の線分ａ₁ で示す部分が、
感光ドラムＤ上に投影され、スキャンミラー６が夫々角
度β、γの回転位置にある時、マイクロフィルム１の線
分ａ₂ 、ａ₃ で示す部分が感光ドラムＤ上に投影され
る。このようにスキャンミラー６が角度α〜γの間で回
転し、傾斜角度を変えることにより、マイクロフィルム
１の線分ａ₁ 〜ａ₃ 間の全画像がスキャンされ、これが
速度Ｖ₀ で等速回転する感光ドラムＤ上に順次拡大投影
され、これにより画像情報の全画像を形成している。

【０００５】図７は従来のデジタル方式の複写画像装置
の要部概略図である。図中、１はマイクロフィルム、２
は結像レンズであり、マイクロフィルム１をラインセン
サ１２面上に走査ミラー６とミラー１０を介して拡大投
影している。３はコンデンサレンズであり、照明ランプ
４からの光束を集光している。５はランプ反射鏡であ
る。１３はデジタルプリンタ（記録手段）、１４は液晶
表示板（表示手段）である。

【０００６】コンデンサレンズ３、照明ランプ４、ラン
プ反射鏡５等からなる照明部により照明されたマイクロ
フィルム１の画像情報を結像レンズ２によりスキャンミ
ラー６とミラー１０を介してラインセンサ１２面上に拡
大投影している。このときスキャンミラ−６によってマ
イクロフィルム１面上を光学走査する。結像レンズ２の
結像面に設置したラインセンサ１２は図７の紙面垂直方
向に複数の受光素子が並んでいる。スキャンミラー６の
回動操作によってマイクロフィルム１は副走査方向に走
査され、更にラインセンサ１２の自己走査によってマイ
クロフィルム１は主走査方向に走査される。これにより
マイクロフィルム 1の画像情報はラインセンサ１２によ
り２次元的に読み取られて電気信号に変換される。

【０００７】そして電気信号に置き換えられた画像情報
はアンプで増幅され、所定の画像処理を施されて画像メ
モリに一時記録される。このときオペレータの操作によ
りハードコピー（不図示）を要求するスイッチが押され
ていれば、インターフェースを通りデジタルプリンタ１
３にて紙面出力される。もしハードコピーを要求するス
イッチが押されていなければ液晶表示板１４に画像を映
しだす。

【０００８】デジタルプリンタ１３で紙面出力する場合
は前記図６の説明による感光ドラムＤをラインセンサ１
２に置き換えたものと等価であり、走査原理そのものは
変りない。異なるのは、スキャンミラー６の回転速度を
同期させるのはデジタルプリンタに内蔵される感光ドラ
ムの複写プロセス速度であることと、走査光束による画
像情報は、直接感光ドラムに届くのではなく、ラインセ
ンサからデジタルプリンタまでの間は電気信号で伝えら
れることである。

【０００９】尚、デジタルプリンタにおける複写プロセ
スについては既に知られており、詳しい構成の説明は省
略する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図６に示すように従来
の走査光学装置においては、スキャンミラー６の回転軸
６ａが固定位置に配されているため、投影レンズ２によ
る感光ドラムＤに投影される等価投影面が曲面Ｃとな
り、この等価投影面Ｃは前記投影レンズ２に対する結像
面である等価焦点面Ｈから離開する。

【００１１】例えばマイクロフィルム１の線分ａ₁ 及び
ａ₃ で示す部分の等価投影面Ｃ上の点は点Ｃ₁ 及びＣ₃
となり、等価焦点面Ｈとの間に距離ΔＣ₁ 及びΔＣ₃ の
ずれが生じる。

【００１２】このため、スキャンミラー６が図６のβの
位置以外に傾斜して走査する時、ピント位置がずれると
共に倍率誤差が生じ、複写画像のデフォーカス及び樽型
の画像歪が生ずると云う問題点があった。

【００１３】このような問題点を解決する一方法として
は、共役長を充分長くとってスキャンミラー６の回転角
を小さくし、ずれ量ΔＣ₁ 、ΔＣ₃ を実用上問題ない程
度に小さくすることが考えられる。しかしながら、この
場合にはマイクロリーダプリンタが大型化してくるとい
う問題点がある。

【００１４】この他の方法としてスキャンミラー６から
感光ドラムＤへ向う光束の途中に光路変更ミラーを設
け、該光路変更ミラーの位置を微小変移させ光路長を補
正する方法がある。しかしながら、この方法は走査光路
を乱さない様にミラーの傾きを変えずに変移させるのが
非常に困難であり、変移中に起こる振動が投影画像を大
きく揺らし同期ブレを起こし易くなるという問題点があ
る。

【００１５】更に投影レンズにあらかじめ糸巻収差を与
えておき、樽型歪を補正する方法もあるが、リーダー系
に糸巻歪が残ったり、ズームレンズでは全ての倍率に対
応できない等の問題点がある。これらの問題点は図７に
示す走査光学装置においても全く同じである。

【００１６】本発明はスキャンミラーの回転位置に応じ
て一次元方向に複数の受光素子を配置した光電変換素子
の光軸方向の位置を調節し、常に光電変換素子の受光面
が投影レンズの等価焦点面Ｈと略等しい位置となる様に
し、これにより画像情報全体を高精度に読み込み、又は
形成することができるようにした走査光学装置の提供を
目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の走査光学装置
は、画像情報を投影系により回動可能の走査ミラーを介
して１次元方向に複数の素子を配置した光電変換手段面
上に結像させると共に、該走査ミラーの回動操作によ
り、該画像情報を光走査して該光電変換手段面上に順次
結像させる走査光学装置において、該走査ミラーの回動
操作に同期させて駆動手段により該光電変換手段を該投
影系の光軸方向に変位させたことを特徴としている。

【００１８】特に前記駆動手段は前記光電変換手段をそ
の光電面が前記投影系による画像情報の結像面に位置す
るように移動させていることを特徴としている。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の実施例１の要部概略図であ
る。図中１はマイクロフィルムであり画像情報が縮小記
録されている。２は結像レンズであり、マイクロフィル
ム１の画像情報をスキャンミラー６と光路変更用ミラー
１０を介してラインセンサから成る光電変換手段１２に
拡大投影している。

【００２０】１枚のスキャンミラー６は回転軸６ａを中
心に回動しており、これによりマイクロフィルム１面上
を光学走査している。

【００２１】１５は光路長補正カムであり、カムシャフ
ト２３に嵌着している。１６は従動タイムングプーリで
あり、カムシャフト２３の一端に固着しており、タイミ
ングベルト１８を介してスキャンミラー６の回転軸６ａ
に固着した駆動タイミングプーリ１７に従動している。

【００２２】１９はスキャン用のモータであり、出力軸
にはウォームギア２４を設けている。２０は減速歯車で
あり、回転軸６ａに嵌着しており、ウォームギア２４と
噛合し、モータ１９からの回動力を伝達している。回転
軸６ａの一端にスキャンミラー６が、他端に駆動タイミ
ングプーリ１７が固着されている、２５はフラットケー
ブルである。

【００２３】ラインセンサ１２には上下方向にスライド
できるようにガイド軸２２が設けられており、ラインセ
ンサ１２の下に配置した光路長補正カム１５によりライ
ンセンサ１２の上下方向位置を決めている。図１では光
路長補正カム１５は二つ設けているが、光路長補正カム
１５は二つである必然性はなく、一つでも三個以上の複
数でも全ての位相が揃っていれば良い。

【００２４】光路長補正カム１５の位相を揃えるために
本実施例ではキー溝を用いているが、カムシャフト２３
と一体に研削加工したものでもよい。

【００２５】図１ではより安定な光路長補正ができる様
にラインセンサ１２を圧縮バネ２１で光路長補正カム１
５側に押しつけられており、これにより光路長補正カム
１５のプロフィールを正確にトレースしている。

【００２６】カムシャフト２３の端部に設けた従動タイ
ミングプーリ１６はタイミングベルト１８でスキャンミ
ラー６の回転軸に取り付けられた駆動プーリ１７により
回動している。このとき駆動プーリ１７と従動プーリ１
６の半径比はスキャンミラー６の走査角度と、光路長補
正カム１５のカムプロフィールによって決まる。

【００２７】例えばスキャンミラー６の走査角度を１０
°、カムプロフィールをひと周期６０°とすると、駆動
プーリ１７と従動プーリ１６のピッチ径比は６対１とな
る。

【００２８】図２に光路長補正カム１５の詳細図を示
す。

【００２９】図２はスキャンミラー６がちょうど中立の
位置、すなわち等価投影面Ｃと等価焦点面Ｈが一致する
光軸中心を投影している位置でのカム角度を表わしてい
る。図６で示したように光軸中心での光路長を基本にラ
インセンサ１２の位置を設定すると画像端へ行くほど等
価焦点面Ｈは等価投影面Ｃと離れていく。この為ライン
センサ１２をフィルム面１から離さなければならない。

【００３０】つまりスキャンミラー６がある画像端部を
投影しているときにラインセンサ１２は光路長補正カム
１５のベース円上で接しており、光軸中心に向かってス
キャンミラー６が回転していくにつれラインセンサ１２
は光路長補正カム１５によって持ち上げられ、光軸中心
で最大リフト量となる。そして更に光学走査は進み光軸
中心から離れるにしたがい、ラインセンサ１２は光路長
補正カム１５のベース円に近付き、光学走査が他の画像
端部に至るとき再びラインセンサ１２は光路長補正カム
１５のベース円と接する。

【００３１】この光路長補正カム１５のカムプロフィー
ルは光学的な作図と任意なカムの回転角度によって決め
ることができる。

【００３２】本実施例ではこのようにスキャンミラー６
の回転に同期させてラインセンサ１２を光軸方向に変位
させることにより、副走査方向の光路を補正し、マイク
ロフィルム１全体にわたり良好なる投影像をラインセン
サ１２面上に結像させている。これにより良好なる画質
の画像形成を可能としている。

【００３３】又、本実施例によれば、ラインセンサを光
軸方向に変移させる際に、もしも微小振動が起こったと
しても、光路途中に設けた光路変更ミラーを変移させる
方式に比べ、微小振動方向を光軸に対し平行なベクトル
と垂直なベクトルに分解した場合、ミラーの場合は反射
角のために、垂直ベクトル、平行ベクトルともに光軸が
偏位してしまい同期振れとなってしまうが、ラインセン
サの場合は光軸に垂直なベクトル成分のみに注意すれば
良いので、同期ブレに対する影響ははるかに少なくな
る。

【００３４】図３、図４、図５は各々本発明の実施例
２，３，４の要部概略図である。図中、図１に示した要
素と同一要素には同負番を付している。図３の実施例２
ではスキャンミラー６の回動操作とラインセンサ１２の
駆動を電気的な同期手段３１を用いて行なっている。こ
の為、ラインセンサ１２の駆動手段として新たにモータ
２６を設けている。

【００３５】即ち、前述した実施例１ではスキャンミラ
ー６を駆動するスキャン用のモーター１９からメカニカ
ルに動力を取り出し、ラインセンサ１２の位置補正を行
っていたが、本実施例では電気的にスキャンミラー６と
光路長補正カム１５の同期を取りそれぞれ別のモーター
（１９，２６）で駆動している。実施例１ではスキャン
ミラー６と光路長補正カム１５を結ぶプーリとベルトの
みで構成し、安価でしかも精度に対する要求も機械的に
保証しているが、光路の始点近くと終点を結ぶために光
学配置の自由度が少なくなり、又ベルト用のスペースが
必要になってくる。

【００３６】そこで本実施例ではパルスモーターやロー
タリーエンコーダといった電気的な同期手段３１を用い
ることで、よりコンパクトな走査光学装置を達成してい
る。

【００３７】図４の実施例３ではラインセンサ１２の駆
動手段として圧電素子２７を用いている。そしてスキャ
ンミラー６の回動をロータリーエンコーダ２８で読取
り、ロータリーエンコーダ２８からの信号を用いて電気
的に同期をとって圧電素子２７を駆動させてラインセン
サ１２の位置を調整している。

【００３８】即ち、本実施例はスキャンミラー６の回転
角をロータリーエンコーダ２８で読み取りスキャン用の
モータ１９をフィードバック制御することでデジタルプ
リンター（不図示）と同期駆動させ、さらにラインセン
サ１２の下に設けた圧電素子２７を作動させて光路長補
正を行っている。

【００３９】ここで圧電素子とは電圧をかけるとそれ自
体が変形する特性を持ったもので、しかもある一定の電
圧変化にはリニアに対応することも知られており、特に
微小変位の制御系に適している。

【００４０】前述した実施例１，２ではともにモーター
を駆動手段として光路長補正を行うために、回転をスラ
イドに変換する”カム”を用いてきたが、本実施例では
圧電素子によるダイレクトな変位を用いるために駆動装
置そのものが非常に小型化され、またモーターの様に騒
音を出さないという特長がある。

【００４１】ただし圧電素子そのものの変位量は数十ミ
クロンから数百ミクロンという非常に微小な量であるた
めに、本実施例では図４に表した様に積層状態で用いる
か、もしくはテコの様に変位を増幅して用いている。

【００４２】図５の実施例４ではラインセンサ１２の駆
動方法として２つの圧電素子２７Ａ，２７Ｂとテコ２９
を用いており、その他の構成は図４の実施例３と略同様
である。尚、２９ａはテコ２９の支点である。

【００４３】即ち、本実施例では圧電素子を積層状態に
するのでは無く、テコを用いて変位の増幅を行ってい
る。さらに本実施例の特徴としては圧電素子を２個２７
Ａ，２７Ｂを用いてラインセンサ１２に傾きを持たせて
変位できることにある。

【００４４】圧電素子２７Ａと圧電素子２７Ｂの平均変
位量がラインセンサ１２の総変位量となり、圧電素子２
７Ａと圧電素子２７Ｂの変位差がラインセンサ１２の傾
きとなる。

【００４５】これは一枚のミラーを回転走査させるとき
に起こるラインセンサへの入射光束の角度変化を補正す
るためのものである。光軸中心ではラインセンサに対し
て垂直に入射している光束も画像端部では画角に相当す
る角度を持って入射される。ラインセンサが理論上の点
である場合は問題ないが、実際にはある微小面積を持っ
た面であるために入射角による感度のばらつきという問
題が起こりえる。

【００４６】また、投影光束以外の迷光やハレーション
による影響を防止するためにラインセンサ１２の直前に
スリットを設けることがある。この場合にも入射角度が
変わればその最大値に合わせてケラレないようにスリッ
トを広げるとそれだけスリットの効果が少なくなってし
まう。

【００４７】そこで二個の圧電素子２７Ａ，２７Ｂを用
いて光路長の補正をすると同時にラインセンサの傾きを
も補正することで、より鮮明な画像光束を読み取ること
ができるようにしている。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、スキャンミラーの回転
位置に応じて１次元方向に複数の受光素子を配置した光
電変換素子の光軸方向の位置を調節し、常に光電変換素
子の受光面が投影レンズの等価焦点面と等しくすること
ができ、ディフォーカスがなく、又歪みのない良好なる
画質が得られる走査光学装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の走査光学装置の実施例１の斜視図

【図２】 図１の光路長補正カムの詳細説明図

【図３】 本発明の実施例２の斜視図

【図４】 本発明の実施例３の要部概略図

【図５】 本発明の実施例４の要部概略図

【図６】 従来の一枚ミラーを用いた回転走査光学系の
理論説明図

【図７】 従来の一枚ミラーを用いた回転走査光学系と
ラインセンサを用いたデジタル走査装置の説明図

【符号の説明】

１ マイクロフィルム ２ 結像レンズ ３ コンデンサレンズ ４ 照明ランプ ５ ランプ反射鏡 ６ スキャンミラー ６ａ 回転軸 １０ 光路変更ミラー １２ ラインセンサ １３ デジタルプリンタ（記録手段） １４ 液晶表示板（表示手段） １５ 光路長補正カム １６ 従動タイミングプーリ １７ 駆動タイミングプーリ １８ タイミングベルト １９ スキャン用モータ ２０ 減速歯車 ２１ 圧縮バネ ２２ ガイド軸 ２３ カムシャフト ２４ ウオームギア ２５ フラットケーブル ２６ カム駆動用モータ ２７ 圧電素子 ２８ ロータリーエンコーダ ２９ テコ ２９ａ 支点

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像情報を投影系により回動可能の走査
   ミラーを介して１次元方向に複数の素子を配置した光電
   変換手段面上に結像させると共に、該走査ミラーの回動
   操作により、該画像情報を光走査して該光電変換手段面
   上に順次結像させる走査光学装置において、該走査ミラ
   ーの回動操作に同期させて駆動手段により該光電変換手
   段を該投影系の光軸方向に変位させたことを特徴とする
   走査光学装置。
2. 【請求項２】 前記駆動手段は前記光電変換手段をその
   光電面が前記投影系による画像情報の結像面に位置する
   ように移動させていることを特徴とする請求項１の走査
   光学装置。