JP3575515B2

JP3575515B2 - スキャナー

Info

Publication number: JP3575515B2
Application number: JP34011496A
Authority: JP
Inventors: 好司金子; 誠宇都木
Original assignee: 富士写真光機株式会社
Priority date: 1996-12-19
Filing date: 1996-12-19
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2016-12-19
Also published as: JPH10178523A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスキャナーに係り、特に、必要とされる共役長を確保すべく原稿とレンズとの間に光路形成用の反射光学部材を備えた小型のスキャナーに関する。
【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では、必要な共役長を確保するために配設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】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、組付けが容易で一層の小型化を図ることができるスキャナー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、照明用光源で原稿面を照明しながら前記原稿面に沿って移動され、前記原稿面からの光をレンズを介してラインセンサに導き、前記原稿面の画像情報を読み取るスキャナーにおいて、２組の長さの異なる平行平面を有し、前記２組の平行平面で包囲される媒質領域内に入射した前記原稿面からの光を前記平行平面の各面で少なくとも１回反射して前記レンズに向けて出射する光路形成用の反射光学部材と、当該スキャナーと前記原稿面との相対的な移動量を検出するための移動位置検出手段と、を備え、前記反射光学部材は、前記原稿面からの光の入射光軸方向に対して傾斜して配置され、該反射光学部材の下面と原稿面との間に形成される空間に、前記照明用光源と前記移動位置検出手段とが前記原稿面からの光の入射光軸を挟んで左右にそれぞれ配置されていることを特徴としている。
【０００６】
本発明によれば、２組の長さの異なる平行平面を反射面とする反射光学部材に入射した光は、前記平行平面の各面で少なくとも１回反射され、該反射光学部材から出射される。このように、反射光学部材の内側の４つの反射面で光の経路を折り返すことで、比較的長い光路長を形成することができる。かかる反射光学部材を用いれば、反射面の微妙な角度調整が不要或いは容易となり、一層の小型化を図ることができる。
【０００７】
また、この反射光学部材は、短辺側の一組の平行な反射面と、長辺側の一組の平行な反射面とから成るが、原稿面からの光の入射光軸に対して傾けて配置することにより、反射光学部材の下側に該反射光学部材の下面と原稿面とで画される空間が形成される。この空間に照明用光源と移動位置検出手段とを入射光軸を挟んで左右にそれぞれ配置したことにより、光源と移動位置検出手段との距離を比較的近づけて配置することができスキャナーの薄型化、小型化を図ることができる。
【０００８】
例えば、２組の長さの異なる平行平面が互いに９０度を成す矩形状の光学部材においては、原稿面からの光の入射光軸方向に対して略３０度又は略４５度傾斜して配置する。
また、一般に、照明用光源よりも移動位置検出手段の方が大きい空間を占めるので、前記反射光学部材の下側の反射面のうち、短辺側の反射面の下方に照明用光源を配置し、長辺側の反射面の下方に移動位置検出手段を配置することにより、一層の小型化を達成することができる。
【０００９】
【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の実施の形態について詳説する。
図１は、本発明が適用されたハンディースキャナーの側面透視図であり、図２は、正面透視図である。
【００１０】
同図に示すスキャナー１０は、ケーシング１２内に照明用の光源１４、プリズムブロック（反射光学部材に相当）１６、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、図中符号２６はＣＣＤ基板である。
光源１４は、ケーシング１２の底面部、図１中左下隅部に配設され、該光源１４の右側にプリズムブロック１６が隣接して配置されている。ケーシング１２の底面、前記プリズムブロック１６の真下の部分にはスリット２８が形成され、該スリット２８を介して光源１４の照明光が原稿３０に照射されるとともに、その原稿３０からの光をケーシング１２内に取り込むようになっている。
【００１１】
プリズムブロック１６は、透明の光学プラスチック又はガラスで成形され、断面が略長方形状に形成されている。即ち、このプリズムブロック１６は、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、下側の反射面３２、３８が入出射光線の光軸に対してθ＝４５度の角度となるように図示しない支持部材により支持されている。
【００１２】
このプリズムブロック１６の下側の反射面３２、３８と、ケーシング１２の底面とで画成される空間に前記光源１４及びローラ２４が前記原稿３０からの光の入射光軸を挟んで左右に配置されている。かかる配置を採用することにより、光源１４とローラ２４の距離を近づけて配置することができスキャナーの厚さ方向（図１中左右方向）の薄型化を図ることができる。
【００１３】
一般に、照明用の光源１４の直径よりもローラ２４の直径の方が大きいので、短辺側の反射面３２の下方に光源１４を配置し、長辺側の反射面３８の下方にローラ２４を配置するのが好ましい。
プリズムブロック１６の下側の反射面３２、３８が交わる交線陵付近には、原稿３０面に略平行な平面部（入射面）４０が形成され、同様に、上側の反射面３４、３６が交わる交線陵付近にも、原稿３０面に平行な平面部（出射面）４２が形成されている。前記入射面４０及び出射面４２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。
【００１４】
このように、入出射光線に対して垂直な入射面４０及び出射面４２を設けたことにより、交線陵の頂点部分による光の反射、散乱を防止することができる。また、出射面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。
【００１５】
前記スリット２８を介してケーシング１２内に進入した原稿３０からの光は、入射面４０から当該プリズムブロック１６に入射した後、反射面３６で図中９０度右方向に反射され、以後、反射面３４、３８、３２、…の順に反射されて、最終的に出射面４２からプリズムブロック１６外へ出射される。
プリズムブロック１６の上方にはレンズ１８、ＣＣＤ２０が配設され、プリズムブロック１６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。
【００１６】
また、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。
次に、上記の如く構成されたハンディースキャナーの作用について説明する。図３乃至図６は、プリズムブロック１６を幾何光学的に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。
【００１７】
図３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プリズムブロック１６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）からプリズムブロック１６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。
【００１８】
図４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プリズムブロック１６内に進入した光は、第１反射面３６で図中９０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）からプリズムブロック１６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。
【００１９】
図５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プリズムブロック１６内に進入した光は、第１反射面３６で図中９０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）からプリズムブロック１６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。
【００２０】
図６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プリズムブロック１６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プリズムブロック１６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、レンズ１８によって規定される共役長に基づいて必要とされる光路長や、スリット２８、レンズ１８及びＣＣＤ２０の配置関係に応じて決定される。
【００２１】
図１に示すようにスリット２８、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、図７（ａ）（ｂ）に示すように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、Ａ：Ｂ＝９：１１（総反射回数＝１８回、光路長＝１１×２^１／２×Ａ）のプリズムブロック１６が採用されている。
【００２２】
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。
図１に示すスキャナー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プリズムブロック１６、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。
【００２３】
図８には、本発明の他の実施の形態が示されている。同図中、図１に示した実施の形態と同一又は類似の部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。同図に示すスキャナー１０は、レンズ１８、ＣＣＤ２０を結ぶ光軸が原稿３０面と略平行に配置され、スリット２８から入射した光をプリズムブロック１６で反射し、図中右方向に出射するようになっている。尚、符号２５は、補助ローラである。前記プリズムブロック１６下側の反射面３２、３８が入出射光線の光軸に対してθ＝４５度の角度となるように図示しない支持部材により支持されており、前記反射面３２、３８と、ケーシング１２の底面で画成される左右の空間に前記光源１４及びローラ２４が入射光線の光軸を隔てて左右にそれぞれ配置されている。
【００２４】
かかる配置を採用することにより、光源１４とローラ２４の距離を近づけて配置することができスキャナーの横方向（図８中左右方向）の小型化を図ることができる。
このように、２組の平行平面の長さの比率に応じて、出射光線の出射方向を変えることができるので、スリット２８及びレンズ１８の位置関係に応じて種々の形態に容易に設計することが可能である。
【００２５】
上記実施の形態では、前記プリズムブロック１６下側の反射面３２、３８が入出射光線の光軸に対してθ＝４５度の角度を成す場合について説明したが３０度、６０度傾けて配置することも可能である。
上記実施の形態では、プリズムブロック１６を例に説明したが、これに限らず、光学ミラーを組み合わせてもよい。即ち、反射面を構成する部材を問わず、２組の平行な反射面で包囲される媒質（プラスチック、ガラス、空気等）が占める領域内に導かれた光が前記反射面の各面（４面）で少なくとも１回以上反射して該媒質領域から出射するように構成されていればよい。
【００２６】
例えば、図９（ａ）（ｂ）に示したプリズムブロック１６と同等の反射光学系を図１０に示す如く４枚の板状ミラー５２、５４、５６、５８を組み合わせて構成することができる。この場合、ミラー５２（図８の第４反射面３２に相当）とミラー５８（図９の第３反射面３８に相当）の交線部分に隙間（開口部）６０を設け、前述した入射面４０に相当する入射口を形成する。ミラー５４（図９の第２反射面３４に相当）とミラー５８の交線部分に隙間（開口部）６２を設け、前述した出射面４２に相当する出射口を形成する。
【００２７】
上述の実施の形態では、２組の平行な反射面が９０度を成している場合について説明したが、２組の平行な反射面の交わる角度は９０度に限らず、図１１に示すように２組の平行な反射面が６０度、１２０度を成すようにしてもよい。
この場合、同図に示すように、１２０度の角度を形成する一方の交線陵部に入射光線に対して略垂直な入射面４０を形成し、１２０度の角度を形成する他方の交線陵部に出射光線に対して略垂直な出射面４２を形成する。
【００２８】
そして、同図に示したプリズムブロック１６の反射面３２、３８を入出射光線の光軸に対して６０度（原稿３０面に対して３０度）傾斜させて配置し、該プリズムブロック１６の下側とケーシング１２の底面で画成される左右の空間に、照明用の光源１４と位置検出用のローラ２４とを配置してもよい。
かかる配置を採用することにより、光源１４とローラ２４の距離を近づけて配置することができスキャナーの小型化を図ることができる。
【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回反射して光の経路を折り返すようにした光路形成用の反射光学部材を入射光線の光軸方向に対して傾けて配置し、該反射光学部材の下面と原稿面とで画される空間に照明用光源と移動位置検出手段とを前記入射光線の光軸を隔てて左右に配置したので、照明用光源と移動位置検出手段との距離を比較的近づけて配置することができる。これにより、スキャナーの薄型化、小型化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るハンディースキャナーの側面透視図である。
【図２】図１に示したハンディースキャナーの正面透視図である。
【図３】２組の長さの異なる平行な反射面を有するプリズムブロックの反射経路を説明する為に用いた図である。
【図４】２組の長さの異なる平行な反射面を有するプリズムブロックの反射経路を説明する為に用いた図である。
【図５】２組の長さの異なる平行な反射面を有するプリズムブロック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プリズムブロックの反射経路を説明する為に用いた図である。
【図７】下方から入射する入射光線を上方向に出射させる場合の反射経路の一例を示す図であり、（ａ）は光学系のモデル図、（ｂ）はプリズムブロックの外観斜視図である。
【図８】本発明の他の実施の形態に係るハンディースキャナーの側面図である。
【図９】下方から入射する入射光線を右方向（横方向）に出射させる場合の反射経路の一例を示す図であり、（ａ）は光学系のモデル図、（ｂ）はプリズムブロックの外観斜視図である。
【図１０】下方から入射する入射光線を右方向（横方向）に出射させる反射光学系の他の形態を示す斜視図である。
【図１１】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説明する為に用いた図である。
【符号の説明】
１０…スキャナー
１２…ケーシング
１４…光源（照明用光源）
１６…プリズムブロック（反射光学部材）
１８…レンズ
２０…ラインセンサ（ＣＣＤ）
２２…スキャナー回路
２４…ローラ（移動位置検出手段）
３０…原稿
３２、３４、３６、３８…反射面
４０…入射面
４２…出射面
５２、５４、５６、５８…ミラー

Claims

照明用光源で原稿面を照明しながら前記原稿面に沿って移動され、前記原稿面からの光をレンズを介してラインセンサに導き、前記原稿面の画像情報を読み取るスキャナーにおいて、
２組の長さの異なる平行平面を有し、前記２組の平行平面で包囲される媒質領域内に入射した前記原稿面からの光を前記平行平面の各面で少なくとも１回反射して前記レンズに向けて出射する光路形成用の反射光学部材と、
当該スキャナーと前記原稿面との相対的な移動量を検出するための移動位置検出手段と、
を備え、前記反射光学部材は、前記原稿面からの光の入射光軸方向に対して傾斜して配置され、該反射光学部材の下面と原稿面との間に形成される空間に、前記照明用光源と前記移動位置検出手段とが前記原稿面からの光の入射光軸を挟んで左右にそれぞれ配置されていることを特徴とするスキャナー。
前記２組の長さの異なる平行平面は互いに略９０度を成し、前記反射光学部材は、前記原稿面からの光の入射光軸方向に対して略３０度又は略４５度傾斜して配置されていることを特徴とする請求項１のスキャナー。
前記反射光学部材の下面の反射面のうち、短辺側の反射面の下方に前記原稿照明用の光源を配置し、長辺側の反射面の下方に前記移動位置検出手段を配置したことを特徴とする請求項１のスキャナー。