JP3601643B2 - Reflective optical unit and scanner optical system - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は反射光学ユニット及び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撮影対象物とレンズとの間に配置される光路形成用の反射光学ユニット、及びその反射光学ユニット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設されるミラーの角度調整が微妙であり、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、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光路形成用の反射光学ユニットを提供するとともに、かかる反射光学ユニットを適用して小型のハンディースキャナーに好適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組の平行平面で包囲される領域内に入射した光束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４面反射光学系が複数個組み合わされて成ることを特徴としている。
即ち、２組の平行平面から成る４面反射光学系は、２組の平行平面の長さ比を変更することによって反射回数を増減させることができ、前記平行平面で包囲される領域内に比較的長い光路長を形成することができるという利点がある。かかる４面反射光学系を複数個設けたことにより、１つの４面反射光学系を大型化させることなく、より長い光路長を達成することができ、１つの４面反射光学系で構成する場合よりも、薄型化を図ることができる。
【０００６】
このように、本発明によれば、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という利点がある。
また、反射面が形成された２つの光学ブロックを対向して配置することにより複数個の４面反射光学系を形成する場合に、前記各光学ブロックを互いに同一形状に形成することができる場合がある。かかる場合には、両ブロックを共通の型で製作することができるという利点がある。
【０００７】
更に、４面反射光学系の１つ又は前記４面反射光学系の複数個の結合を基本構成単位とし、各基本構成単位をモジュール化することにより、基本構成単位を複数個結合させることで種々の形態に対応することができ、部品種類の低減を図ることができる。
また、本発明は前記目的を達成する為に、光源で照明された撮影対象物からの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、２組の平行平面で包囲される領域内に入射した光束を、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４面反射光学系を複数個組み合わせて成る反射光学ユニットを備え、前記撮影対象物からの光を前記反射光学ユニットを介して前記レンズに導くように構成されることを特徴としている。
【０００８】
本発明は、上述した反射光学ユニットをスキャナー光学系に適用したものである。かかる構成によれば、反射面の角度調整が不要或いは容易となり、光軸調整も容易なことに加え、一層の小型化、薄型化を図ることができる。
【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、その正面透視図である。
【００１０】
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ＣＣＤ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、１６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。
【００１１】
前記光学ブロック１５の左側面には、Ｗ字状に４つの反射面が形成されている。即ち、下から、長さＡの反射面３２と、これに直交する長さＢ（＞Ａ）の反射面３６と、前記反射面３６に直交する長さＢの反射面４８と、前記反射面４８に直交する長さＡの反射面４４とが形成されている。
一方、前記光学ブロック１６の右側面にも、Ｗ字状に４つの反射面が形成されている。即ち、下から、長さＢの反射面３８と、これに直交する長さＡの反射面３４と、前記反射面３４に直交する長さＡの反射面４２と、前記反射面４２に直交する長さＢの反射面４６とが形成されている。尚、前記各反射面３２、３４、３６、３８、４２、４４、４６、４８には、銀蒸着コーティングが施されている。
【００１２】
両光学ブロック１５、１６は所定の距離ｄを隔てて対向して配置され、反射面３２と反射面３４とが互いに平行に向かい合い、一組の平行反射面が構成される。同様に、反射面３６と反射面３８、反射面４２と反射面４４、反射面４６と反射面４８が互いに平行に向かい合うように配置される。
かかる構成により、反射面３２、３４、３６、３８から成る４面反射光学系と、反射面４２、４４、４６、４８から成る４面反射光学系とが上下に２つ連続して形成される。
【００１３】
また、２つの光学ブロック１５、１６が距離ｄの間隔で配置されることで、前記反射面３２と反射面３８の交線部分に光束の入射口５０が形成され、反射面３４と反射面３８の交線部分に出射口５２が形成される。前記入射口５０と出射口５２とは、各反射面３２、３８、４４、４６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、入射口５０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できる。また、出射口５２の幅に応じて適正な出射光量を得ることができるという利点がある。
尚、出射口５２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口５２の幅を定める必要がある。
【００１５】
図中光学ブロック１６の左側面には、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が形成されており、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。光源２７からの光は光学ブロック１６内に進入し、該ブロック内部を通過して照明光出射面２９から原稿３０に向けて照射される。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。
【００１６】
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５０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を介して原稿３０に照射される。また、原稿３０からの光は、前記スリットからケーシング１２内に導かれ、前記入射口５０から当該反射光学ユニット１４に入射する。
【００１７】
反射光学ユニット１４に入射した光は、反射面３６で図中９０度左方向に反射され、以後、反射面３４、３８、３６、３２、３８の順に反射され、第下段の４面反射光学系から上段の４面反射光学系に向けて出射される。上段の４面反射光学系に入射した光は、反射面４６で図中９０度右方向に反射され、以後、反射面４４、４８、４６、４２、４８の順に反射され、最終的に出射口５２から反射光学ユニット１４外へ出射される。
【００１８】
反射光学ユニット１４の出射口５２の上方にはレンズ１８、ＣＣＤ２０が配設され、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ー回路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。
【００１９】
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。
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。
【００２０】
先ず、２組の平行平面から成る４面反射光学系の反射作用について説明する。
図３乃至図６は、２組の平行平面から成る４面反射光学系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とから成り、これら２組の平行平面が互いに直交して成る４面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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、入射口５０、レンズ１８及びＣＣＤ２０の配置関係に応じて決定される。
【００２５】
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に示す実施の形態では、上述した４面反射光学系を上下に２個連続して組み合わせたものが採用されている（図７参照）。このように、４面反射光学系を上下に連続して設けたことにより、１つの４面反射光学系で同等の光路長を形成する場合に比べて、図中の左右方向の厚みを小さくすることができるという利点がある。特に、図７のように図４で示した４面反射光学系を２個連結すると、入射光軸と出射光軸とを同じ軸上に一致させることができ、光軸調整が一層容易であるという利点がある。
【００２６】
このような反射光学ユニットを備えたスキャナー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１４、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、４面反射光学系が上下に２段形成される場合を例に説明したが、図８に示すように４面反射光学系を左右に２個設けてもよい。
即ち、図８は、図３に示した４面反射光学系を横に２つ組み合わせたものであり、光学ブロック５５と光学ブロック５６とは同一形状に形成される。一方の光学ブロック５５を回転させることにより、他方の光学ブロック５６と一致させることができ、両ブロックは、同一の型で製作することができる。
【００２８】
このように、左右の光学ブロック５５、５６を回転対称の形状に構成し、同一の型で成形可能にしたので、製作コストを大幅に低減できるという利点がある。また、図８のように４面反射光学系を左右に連続して設けた場合には、同図中上下方向の厚さを薄型化できるという利点がある。
上記実施の形態では、４面反射光学系が２つ形成される場合について説明したが、図９に示すように、２つの対向する光学ブロック５７、５８によって４面反射光学系を３個形成してもよく、２以上であれば組み合わせの個数は限定されない。
【００２９】
更に、図７に示した反射光学ユニットと、図８に示した反射ユニットとを組み合わせて、より多様な反射光路を形成することも可能である。
即ち、図７、図８で示したような反射光学ユニットを基本構成単位と考えて、これらを任意に組み合わせて結合させることにより、様々な形態の反射光学ユニットを形成することができる。
【００３０】
同様に、図３から図６で示したような２組の平行平面で構成される各種の４面反射光学系を一対の光学ブロック等で構成し、これを基本構成単位に含めてもよい。
このように、４面反射光学系の一つ又は前記４面反射光学系の複数個の結合を基本構成単位とし、各基本構成単位をモジュール化することにより、部品種類の低減を図るとともに、種々の形態に対応することができる。
【００３１】
従って、例えば、レンズ１８や位置検出用ローラ２４等の他の部材を含めたレイアウトの関係で直線的な光路の形成が困難な場合には、異種の光学ブロックを組み合わせることで適宜対応することができるという利点がある。
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１０に示すように６０度又は１２０度を成すようにしてもよい。
【００３２】
更に、上記の実施の形態では、入射口５０と、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を例に説明したが、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。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る反射光学ユニットによれば、２組の平行平面の各面で少なくとも１回反射する４面反射光学系を複数個連続して設けたので、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とともに、一つの４面反射光学系で構成する場合よりも、薄型化を図ることができる。また、従来の折り返し用の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。
【００３４】
また、２つの光学ブロックを対向して配置することにより前記複数個の４面反射光学系を形成する場合、これら２つの光学ブロックを互いに同一形状に形成することができる場合がある。かかる場合には、両ブロックを共通の型で製作することができ、低コスト化を図ることができる。
特に、４面反射光学系の一つ又は前記４面反射光学系の複数個の結合を基本構成単位とし、各基本構成単位をモジュール化するようにしたので、種々の形態に応じた反射光学系を個別に用意しなくても、基本構成単位を任意に組み合わせることによって種々の形態に対応することができるという利点がある。これにより、部品種類の低減を図ることができる。
【００３５】
また、上述した反射光学ユニットをスキャナー光学系に適用すれば、反射面の角度調整が不要或いは容易となり、一層の小型化、薄型化を達成することができる。
【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４面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４】２組の長さの異なる平行な反射面を有する４面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５】２組の長さの異なる平行な反射面を有する４面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４面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】反射光学ユニットの拡大図断面図である。
【図８】反射光学ユニットの他の形態を示す拡大断面図である。
【図９】反射光学ユニットの他の形態を示す拡大断面図である。
【図１０】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、５５、５６、５７、５８…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、４２、４４、４６、４８…反射面
５０…入射口
５２…出射口[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a reflection optical unit and a scanner optical system, and in particular, to a reflection optical unit for forming an optical path disposed between an object to be photographed and a lens so as to secure a required conjugate length, and the reflection optical unit. The present invention relates to a small-sized scanner optical system including
[0002]
[Prior art]
In a handy scanner that illuminates a document with a light source for illumination and captures image information while moving along the document, a light from a document surface incident from a reading opening (slit) is input through a lens to a line sensor (CCD). Leading to. In order to secure such a conjugate length, conventionally, a plurality of folding mirrors are provided in the casing of the scanner.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional scanner optical system, the angle adjustment of mirrors provided to secure a required conjugate length is delicate, and it is extremely difficult to assemble a plurality of mirrors at appropriate angles.
Further, when the number of times of folding is increased, the number of mirrors is increased, and it is difficult to further reduce the size.
[0004]
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a reflective optical unit for forming an optical path that does not require delicate adjustment of the angle of the reflective surface and can achieve further miniaturization. An object of the present invention is to provide a scanner optical system suitable for a small-sized handy scanner by applying a unit.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has a plurality of four-sided reflecting optical systems that reflect a light beam incident on an area surrounded by two sets of parallel planes at least once on each surface of the parallel planes and emit the reflected light. It is characterized by being combined.
That is, a four-surface reflecting optical system including two sets of parallel planes can increase or decrease the number of reflections by changing the length ratio of the two sets of parallel planes. There is an advantage that a long optical path length can be formed. By providing a plurality of such four-surface reflecting optical systems, a longer optical path length can be achieved without increasing the size of one four-surface reflecting optical system. Rather, the thickness can be reduced.
[0006]
As described above, according to the present invention, even when a long optical path length is required, it is not necessary to add a mirror for turning back, and the size of the optical system can be reduced.
Further, when a plurality of four-surface reflecting optical systems are formed by arranging two optical blocks each having a reflecting surface facing each other, there is a case where the optical blocks can be formed in the same shape as each other. is there. In such a case, there is an advantage that both blocks can be manufactured in a common mold.
[0007]
Furthermore, by combining one of the four-sided reflection optical systems or a plurality of the four-sided reflection optical systems as a basic structural unit and modularizing each basic structural unit, a plurality of basic structural units can be combined to form various units. And the number of component types can be reduced.
Further, in order to achieve the above object, the present invention provides a scanner optical system which guides light from a photographing object illuminated by a light source to an image pickup means via a lens, within an area surrounded by two sets of parallel planes. A reflecting optical unit that combines a plurality of four-sided reflecting optical systems that reflect the incident light beam at least once on each surface of the parallel plane and emits the light, and that reflects the light from the object to be photographed to the reflecting optical unit; Characterized in that it is configured to be guided to the lens via the lens.
[0008]
According to the present invention, the above-described reflecting optical unit is applied to a scanner optical system. According to such a configuration, the angle adjustment of the reflecting surface is unnecessary or easy, and the optical axis can be easily adjusted, and further, the size and thickness can be further reduced.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a scanner optical system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a sectional view of a handy scanner to which a scanner optical system according to the present invention is applied, and FIG. 2 is a front perspective view thereof.
[0010]
The scanner 10 shown in FIG. 1 includes a reflection optical unit 14, a lens 18, a line sensor (CCD) 20, a scanner circuit 22, a roller 24 for position detection, and the like arranged in a casing 12. Reference numeral 26 denotes a CCD substrate.
The reflection optical unit 14 is composed of two optical blocks 15, 16 molded of transparent optical plastic. The optical blocks 15 and 16 are made of optical plastic because they are lighter in weight and easier to process and mold than glass.
[0011]
On the left side surface of the optical block 15, four reflection surfaces are formed in a W shape. That is, from below, a reflecting surface 32 having a length A, a reflecting surface 36 having a length B (> A) orthogonal thereto, a reflecting surface 48 having a length B orthogonal to the reflecting surface 36, and the reflecting surface A reflection surface 44 having a length A orthogonal to 48 is formed.
On the other hand, four reflection surfaces are also formed in a W-shape on the right side surface of the optical block 16. That is, from below, a reflecting surface 38 having a length B, a reflecting surface 34 having a length A orthogonal to the reflecting surface 38, a reflecting surface 42 having a length A orthogonal to the reflecting surface 34, and orthogonal to the reflecting surface 42. A reflecting surface 46 having a length B is formed. The reflection surfaces 32, 34, 36, 38, 42, 44, 46 and 48 are coated with a silver vapor-deposited coating.
[0012]
The two optical blocks 15 and 16 are opposed to each other with a predetermined distance d therebetween, and the reflecting surface 32 and the reflecting surface 34 face each other in parallel to form a set of parallel reflecting surfaces. Similarly, the reflecting surfaces 36 and 38, the reflecting surfaces 42 and 44, and the reflecting surfaces 46 and 48 are arranged so as to face parallel to each other.
With this configuration, a four-sided reflecting optical system including the reflecting surfaces 32, 34, 36, and 38 and a four-sided reflecting optical system including the reflecting surfaces 42, 44, 46, and 48 are continuously formed vertically. .
[0013]
In addition, since the two optical blocks 15 and 16 are arranged at an interval of a distance d, a light entrance 50 is formed at the intersection of the reflection surface 32 and the reflection surface 38, and the reflection surface 34 and the reflection surface 38 are formed. An emission port 52 is formed at the intersection of the two. The entrance 50 and the exit 52 are formed in such a size that they do not hinder the reflection of the respective reflection surfaces 32, 38, 44, 46.
[0014]
In this way, by limiting the width of the entrance 50, it is possible to prevent unnecessary light from entering while securing the necessary light. Further, there is an advantage that an appropriate amount of emitted light can be obtained according to the width of the emission port 52.
If the width of the light exit 52 is small, the light quantity in the sagittal direction becomes small and the resolution is reduced. Therefore, it is necessary to determine the width of the light exit 52 so that a sufficient light quantity in the sagittal direction can be obtained.
[0015]
On the left side of the optical block 16 in the figure, a concave portion (light source arrangement portion) 28 for mounting a light source 27 for document illumination is formed, and the light source 27 such as a light emitting diode (LED) array is formed in the concave portion 28. Be placed. Light from the light source 27 enters the optical block 16, passes through the block, and is emitted from the illumination light emission surface 29 toward the document 30. The light source 27 is not limited to the LED array, but may be a linear fluorescent lamp.
[0016]
On the bottom surface of the casing 12, a slit is formed just below the entrance 50 of the reflection optical unit 14, and light emitted from the illumination light exit surface 29 irradiates the original 30 through the slit. Is done. Light from the original 30 is guided into the casing 12 from the slit, and enters the reflection optical unit 14 from the entrance 50.
[0017]
The light that has entered the reflection optical unit 14 is reflected 90 degrees to the left in the figure on the reflection surface 36, and thereafter reflected in the order of the reflection surfaces 34, 38, 36, 32, and 38. The light is emitted toward the upper four-side reflection optical system. The light that has entered the upper four-sided reflecting optical system is reflected rightward by 90 degrees in the drawing on the reflecting surface 46, thereafter reflected in the order of the reflecting surfaces 44, 48, 46, 42, and 48, and finally exits. The light is emitted out of the reflection optical unit 14 through 52.
[0018]
The lens 18 and the CCD 20 are disposed above the exit 52 of the reflection optical unit 14, and light emitted from the reflection optical unit 14 is guided to the CCD 20 via the lens 18. The light incident on the light receiving surface of the CCD 20 is converted into an electric signal according to the light intensity, and the electric signal is guided to the scanner circuit 22. Then, the information of the document image is obtained by the image signal processing means of the scanner circuit 22.
[0019]
The position detecting roller 24 provided at the lower portion of the casing 12 is provided with a unit (not shown) for detecting the number of rotations such as an encoder, so that the position and amount of movement of the scanner 10 can be detected. It has become.
Next, the operation of the handy scanner to which the scanner optical system according to the present invention configured as described above is applied will be described.
[0020]
First, the reflection function of the four-surface reflecting optical system including two sets of parallel planes will be described.
FIG. 3 to FIG. 6 are explanatory diagrams modeling a four-surface reflecting optical system composed of two sets of parallel planes. It consists of a set of parallel reflecting surfaces 32, 34 of length A and a set of parallel reflecting surfaces 36, 38 of length B (> A), these two sets of parallel planes being orthogonal to each other. In the four-surface reflection optical system, a description will be given of a reflection optical path in the case where light enters from the lowest vertex (incident point) indicated by a white circle in the figure in relation to a length ratio (A: B).
[0021]
FIG. 3 shows a state where A: B = 3: 4. Light that has entered the reflective optical unit 14 upward from the incident point indicated by a white circle in the drawing is reflected by the reflecting surface 36 (hereinafter, referred to as a first reflecting surface) to the right by 90 degrees in the drawing, and thereafter, the reflecting surface 34 ( Hereinafter, the light is reflected once in the order of the second reflection surface), the reflection surface 38 (hereinafter, the third reflection surface), and the reflection surface 32 (hereinafter, the fourth reflection surface), and finally the first reflection again. The light is reflected by the surface 36 and is emitted out of the reflection optical unit 14 from the vertex (emission point) at the right end indicated by a black circle in the drawing. In this case, the total number of reflections is five, and the optical path length is 4 × 2 ^1/2 × A.
[0022]
FIG. 4 shows a state where A: B = 3: 5. Light that has entered the reflective optical unit 14 upward from the incident point indicated by a white circle in the drawing is reflected rightward by 90 degrees in the drawing on the first reflecting surface 36, and thereafter, the second reflecting surface 34 and the third reflecting surface 38. , The first reflection surface 36, the fourth reflection surface 32, and the third reflection surface 38 in this order, and exits the reflection optical unit 14 from an upper vertex (emission point) indicated by a black circle in the drawing. In this case, the total number of reflections is 6, and the optical path length is 5 × 2 ^1/2 × A.
[0023]
FIG. 5 shows a state where A: B = 4: 5. The light that has entered the reflecting optical unit 14 upward from the incident point indicated by the white circle in the drawing is reflected by the first reflecting surface 36 to the right by 90 degrees in the drawing, and thereafter, the second reflecting surface 34 and the third reflecting surface in this order. 38, the fourth reflection surface 32, the first reflection surface 36, the second reflection surface 34, and the third reflection surface 38 in this order, and exits the reflection optical unit 14 from the left vertex (emission point) indicated by a black circle in the drawing. Is done. In this case, the total number of reflections is 7, and the optical path length is 5 × 2 ^1/2 × A.
[0024]
FIG. 6 shows a state where A: B = 3: 7. Light that has entered the reflective optical unit 14 upward from the incident point indicated by a white circle in the drawing is reflected at least once by each reflecting surface, and is reflected from the upper emission point indicated by a black circle in the drawing through a total of eight reflections. The light is emitted outside the unit 14. In this case, the optical path length is 7 × 2 ^1/2 × A.
As described above, by changing the ratio of A: B, the reflection path and the number of reflections are changed, and the emission direction can be appropriately changed to the right, left, and upward directions, and the optical path length can also be changed as appropriate. . The ratio to be used is determined according to the required conjugate length and the positional relationship between the entrance 50, the lens 18, and the CCD 20.
[0025]
With this configuration, the number of reflections can be increased or decreased according to the ratio (A: B) of the lengths of the two sets of parallel reflecting surfaces, and a relatively long optical path length can be formed without adding a conventional folding mirror. be able to. Thereby, there is an advantage that the fine adjustment of the angle of the mirror is not required, and further downsizing can be achieved.
The embodiment shown in FIG. 1 employs a combination of two of the above-described four-surface reflection optical systems that are successively arranged vertically (see FIG. 7). As described above, by providing the four-sided reflection optical system continuously in the vertical direction, the thickness in the left-right direction in the figure is reduced as compared with the case where one four-sided reflection optical system forms the same optical path length. There is an advantage that can be. In particular, when two four-sided reflection optical systems shown in FIG. 4 are connected as shown in FIG. 7, the incident optical axis and the output optical axis can be made to coincide on the same axis, and the optical axis adjustment is easier. There is an advantage.
[0026]
When the scanner 10 having such a reflection optical unit is moved in one direction (to the right or in the drawing) along the surface of the original 30, the rollers 24 rotate while contacting the original 30, and the scanner 10 and the original The distance from the surface 30 is kept constant, and the scanner 10 moves smoothly. Then, while detecting the position of the scanner 10 based on the rotation of the roller 24, the light from the surface of the original 30 is sequentially guided to the CCD 20 via the above-described reflective optical unit 14 and the lens 20, thereby obtaining image information of the original 30. Can be obtained.
[0027]
In the above embodiment, the case where the four-sided reflection optical system is formed in two stages vertically has been described as an example, but two four-sided reflection optical systems may be provided on the left and right as shown in FIG.
That is, FIG. 8 shows a combination of two quadrilateral reflection optical systems shown in FIG. 3 in a horizontal direction, and the optical block 55 and the optical block 56 are formed in the same shape. By rotating one optical block 55, it can be made to coincide with the other optical block 56, and both blocks can be manufactured with the same type.
[0028]
As described above, since the left and right optical blocks 55 and 56 are formed in a rotationally symmetric shape and can be molded with the same mold, there is an advantage that the manufacturing cost can be greatly reduced. Further, when the four-surface reflecting optical system is continuously provided on the left and right as shown in FIG. 8, there is an advantage that the thickness in the vertical direction in FIG. 8 can be reduced.
In the above embodiment, the case where two four-sided reflection optical systems are formed has been described. However, as shown in FIG. 9, three four-sided reflection optical systems are formed by two opposing optical blocks 57 and 58. The number of combinations is not limited as long as it is two or more.
[0029]
Further, by combining the reflection optical unit shown in FIG. 7 and the reflection unit shown in FIG. 8, it is possible to form more various reflection light paths.
That is, the reflection optical unit as shown in FIGS. 7 and 8 is considered as a basic structural unit, and these are combined arbitrarily and combined to form various types of reflection optical units.
[0030]
Similarly, various four-surface reflecting optical systems constituted by two sets of parallel planes as shown in FIGS. 3 to 6 may be constituted by a pair of optical blocks and the like, and may be included in the basic structural unit.
As described above, one of the four-sided reflection optical system or a combination of a plurality of the four-sided reflection optical systems is used as a basic structural unit, and by modularizing each basic structural unit, the number of parts can be reduced, and various types can be achieved. Can be supported.
[0031]
Therefore, for example, when it is difficult to form a linear optical path due to the layout including other members such as the lens 18 and the position detecting roller 24, it is possible to appropriately respond by combining different types of optical blocks. There is an advantage that you can.
In the above embodiment, the case where one set of parallel reflecting surfaces 32 and 34 and another set of parallel reflecting surfaces 36 and 38 form 90 degrees with each other has been described. The angle is not limited to 90 degrees, and may be 60 degrees or 120 degrees as shown in FIG.
[0032]
Further, in the above-described embodiment, the vertical scanner in which the entrance 50, the lens 18 and the CCD 20 are arranged substantially linearly in the vertical direction is described as an example. The present invention can also be applied to a horizontal scanner using a reflection optical unit that emits light.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the reflecting optical unit of the present invention, a plurality of four-sided reflecting optical systems that reflect at least once on each surface of the two sets of parallel planes are provided in succession, so that the surroundings are surrounded by the parallel planes. A relatively long optical path length can be formed in the space to be formed, and the thickness can be reduced as compared with the case where one four-sided reflection optical system is used. Further, the conventional fine adjustment of the angle of the folding mirror becomes unnecessary, and further downsizing can be achieved.
[0034]
Further, when the plurality of four-sided reflection optical systems are formed by disposing two optical blocks to face each other, there are cases where these two optical blocks can be formed in the same shape. In such a case, both blocks can be manufactured with a common mold, and cost reduction can be achieved.
In particular, since one of the four-sided reflection optical systems or a combination of a plurality of the four-sided reflection optical systems is used as a basic structural unit and each basic structural unit is modularized, a reflective optical system according to various forms is provided. There is an advantage that it is possible to cope with various modes by arbitrarily combining the basic structural units without preparing individually. Thereby, the number of component types can be reduced.
[0035]
Further, if the above-mentioned reflecting optical unit is applied to a scanner optical system, the angle adjustment of the reflecting surface becomes unnecessary or easy, and further reduction in size and thickness can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a handy scanner to which a scanner optical system according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a front perspective view showing a configuration of an optical system of the handy scanner shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram used to explain a reflection path of a four-surface reflection optical system having two sets of parallel reflection surfaces having different lengths.
FIG. 4 is a diagram used to explain a reflection path of a four-surface reflection optical system having two sets of parallel reflection surfaces having different lengths.
FIG. 5 is a diagram used to explain a reflection path of a four-surface reflection optical system having two sets of parallel reflection surfaces having different lengths.
FIG. 6 is a diagram used to explain a reflection path of a four-surface reflection optical system having two sets of parallel reflection surfaces having different lengths.
FIG. 7 is an enlarged sectional view of the reflection optical unit.
FIG. 8 is an enlarged sectional view showing another embodiment of the reflection optical unit.
FIG. 9 is an enlarged sectional view showing another embodiment of the reflection optical unit.
FIG. 10 is a diagram illustrating a reflection path in a case where two sets of parallel reflection surfaces are configured to form 60 degrees or 120 degrees.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 scanner 12 casing 14 reflective optical unit 15, 16, 55, 56, 57, 58 optical block 18 lens 20 line sensor (CCD)
22 scanner circuit 24 roller for position detection 27 light source 30 for illumination 30 originals 32, 34, 36, 38, 42, 44, 46, 48 reflection surface 50 entrance 52 exit

Claims (4)

２組の平行平面で包囲される領域内に入射した光束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４面反射光学系が複数個組み合わされて成ることを特徴とする反射光学ユニット。A reflecting optic comprising a combination of a plurality of four-sided reflecting optical systems for reflecting a light beam incident on an area surrounded by two sets of parallel planes at least once on each surface of the parallel planes and emitting the light. unit. 前記２組の平行平面から成る複数個の４面反射光学系は、一対の光学ブロックで形成され、前記各光学ブロックは互いに同一形状に形成され、同一の型で成形可能であることを特徴とする請求項１の反射光学ユニット。The plurality of four-sided reflection optical systems composed of the two sets of parallel planes are formed by a pair of optical blocks, and each of the optical blocks is formed in the same shape and can be molded by the same mold. The reflective optical unit according to claim 1. 前記４面反射光学系の一つ又は前記４面反射光学系の複数個の結合を基本構成単位とする反射光学系モジュールが少なくとも１種類形成され、前記反射光学系モジュールを複数個結合させて成ることを特徴とする請求項１の反射光学ユニット。At least one type of reflective optical system module is formed, the basic structural unit being one of the four-sided reflective optical systems or a combination of a plurality of the four-sided reflective optical systems. The reflective optical unit according to claim 1, wherein: 光源で照明された撮影対象物からの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、
２組の平行平面で包囲される領域内に入射した光束を、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４面反射光学系を複数個組み合わせて成る反射光学ユニットを備え、前記撮影対象物からの光を前記反射光学ユニットを介して前記レンズに導くように構成されることを特徴とするスキャナー光学系。In a scanner optical system that guides light from a shooting target illuminated by a light source to an imaging unit through a lens,
A reflecting optical unit comprising a combination of a plurality of four-sided reflecting optical systems for reflecting and emitting a light beam incident on an area surrounded by two sets of parallel planes at least once on each surface of the parallel planes, A scanner optical system configured to guide light from an object to be photographed to the lens via the reflection optical unit.

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