JP6756104B2 - プリズムブロック、光学ユニット、およびスキャナ光学系 - Google Patents

Description

この開示は、プリズムブロックおよびそのプリズムブロックを用いる光学ユニット、スキャナ光学系に関する。

縮小光学系では、対象物と撮像素子との間に長い光路を設ける必要がある。従来は、この長い光路をミラー面による反射で折りたたむことによって、光学ユニットの小型化が図られていた。

しかしながら、近年の撮像素子の小型化に伴い、光学ユニットのさらなる小型化が求められている。この要求を受けて、光束をプリズムブロックの内部で多重反射させる光学ユニットが用いられるケースがある。

プリズムブロックに関し、特開２０００−１１１７９９号公報（特許文献１）は、第１プリズムと第２プリズムを有する結像光学系を開示している。詳しくは、第１プリズムは、入射された光束を第１〜第４の反射面で反射した後にプリズム外に射出し、第２プリズムに入射する。第１プリズムおよび第２プリズムのそれぞれの少なくとも１面は、光束にパワーを与え偏心によって発生する収差を補正する回転非対称面形状を有する。

プリズムブロックを用いて光学ユニットを小型化する技術に関し、特開平１０−１７８５２６号公報（特許文献２）は、原稿からの反射光をプリズムに入射させ、入射面から入射した光を、各反射面で少なくとも１回反射して出射面から出射させ、この光をレンズを介してＣＣＤに導き、原稿の画像情報を読み取る構成を開示している。

特開２０００−１１１７９９号公報 特開平１０−１７８５２６号公報

しかしながら、特許文献１および２に開示される技術は、長い光路をプリズムブロック内におくため、プリズムブロックの媒質による光量の低下を招いてしまう。

また、特許文献１に開示される技術は、同じ反射面で複数回光束を反射することを想定していないうえに、複数のプリズムブロックを別体として用いているため、光学ユニットが大型化するという問題がある。

本開示は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、大型化を抑制しつつ、従来よりも媒質による光量低下を抑制することができるプリズムブロック、およびそのプリズムブロックを用いる光学ユニット、スキャナ光学系を提供することである。

第１の部分から入射した光束を内部で複数回反射させることで第２の部分から射出するプリズムブロックは、第１の部分から入射した光束が第２の部分から射出されるまでの光学経路上には、当該光束が空気中を伝搬できる切欠き部が少なくとも１つ設けられる。切欠き部は、当該切欠き部を構成するプリズムブロックと空気との第１の界面を通じてプリズムブロックの内部から射出された光束が、第１の界面に対向する空気とプリズムブロックとの第２の界面を通じて、プリズムブロックに再入射する同一の光束の光学経路を複数有する構成である。

好ましくは、第１および第２の界面うち少なくとも一方の界面は、光束の色収差を補正するため曲面形状に形成される。

好ましくは、第１および第２の界面は、光束の光軸に対して直交する。

好ましくは、第１の部分から入射した光束が第２の部分から射出されるまでの光学経路において、光束がプリズムブロックの内部と外部との界面である反射面に対して４５度の入射角で入射する。

好ましくは、第１の界面から第２の界面までの光学経路上に、光学素子を配置した構成である。

好ましくは、プリズムブロックは、一体成型によって設けられる。
好ましくは、プリズムブロックは、複数のプリズムの組み合わせにより構成される。

別の局面において、光学ユニットは、光学素子と、プリズムブロックとを備える。プリズムブロックは、第１の部分から入射した光束を内部で複数回反射させることで第２の部分から射出する。第１の部分から入射した光束が第２の部分から射出されるまでの光学経路上には、当該光束が空気中を伝搬できる切欠き部が少なくとも１つ設けられる。切欠き部は、当該切欠き部を構成するプリズムブロックと空気との第１の界面を通じてプリズムブロックの内部から射出された光束が、第１の界面に対向する空気とプリズムブロックとの第２の界面を通じて、プリズムブロックに再入射する同一の光束の光学経路を複数有する構成である。前記光学素子は、第１の部分の前段に配置される第１の光学素子、および第２の部分の後段に配置される第２の光学素子のうち、少なくとも一方を有する。

好ましくは、第１の界面から第２の界面までの光学経路上に、第３の光学素子を有する。

さらに別の局面において、スキャナ光学系は、読取対象の原稿に光束を照射する光源と、原稿で反射された光束を第１の方向に長手方向をもつ第１の部分に入射するとともに、内部で複数回反射させることで第１の方向に長手方向をもつ第２の部分から射出するプリズムブロックと、プリズムブロックから射出された光束を検出するための受光部とを備える。プリズムブロックは、第１の部分から入射した光束が第２の部分から射出されるまでの光学経路上には、当該光束が空気中を伝搬し、第１の方向に長手方向をもつ切欠き部が少なくとも１つ設けられる。切欠き部は、当該切欠き部を構成するプリズムブロックと空気との第１の界面を通じてプリズムブロックの内部から射出された光束が、第１の界面に対向する空気とプリズムブロックとの第２の界面を通じて、プリズムブロックに再入射する同一の光束の光学経路を複数有する構成である。

好ましくは、プリズムブロックを構成する面のうち、光束と接触しない面は、当該面と近接する光束の光軸と平行に構成される。

好ましくは、第２の部分の長手方向の長さは、第１の部分の長手方向の長さよりも狭く構成される。

一実施の形態に従うプリズムブロックによれば、大型化を抑制しつつ、従来よりも媒質による光量低下を抑制することができる。

実施形態１に従うプリズムブロック、およびプリズムブロックを適用する光学ユニット、スキャナ光学系の構成例について説明する図である。 実施形態１に従うプリズムブロックの斜視図である。 実施形態２に従うプリズムブロックを説明する図である。 実施形態３−６に従うプリズムブロックの構成例を説明する図である。 レンズを用いた色収差の補正について説明する図である。 実施形態７に従うスキャナ光学系の構成例を説明する図である。

以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。

プリズムブロックは、その内部で光束を多重反射させることで、小さい空間内に長い光路を形成することができる。しかし、その一方で、プリズムブロックは、媒質による光量低下（光損失）を引き起こすという問題がある。また、プリズムブロックに用いる材料改善による光量低下の抑制にも、限界がある。

本願出願人は、上記の課題に着目し、プリズムブロックに入射された光束を、他の結像レンズなどの光学素子に向けて射出するまでの光学経路において、空気を通過させることによって、プリズムブロックの媒質による光量低下を抑制する、という新たな着想を得た。以下、この構成について説明を行う。

［Ａ．実施形態１−切欠き部を有するプリズムブロック］
＜ａ１．スキャナ光学系１の構成＞
図１は、実施形態１に従うプリズムブロック１００、およびプリズムブロック１００を適用する光学ユニット３、スキャナ光学系１の構成例について説明する図である。

図１を参照して、スキャナ光学系１は、光学ユニット３と、レール８とを有する。光学ユニット３は、光源７と、プリズムブロック１００と、結像レンズ４と、撮像素子６とを含む。撮像素子６は、一例として、主走査方向に沿って並ぶ複数の光電変換素子を有するラインセンサーであるとする。

原稿２の画像情報を読み取るにあたって、光源７は原稿２に向かって光束を照射する。光源７による光束の照射とともに、光学ユニット３は、レール８に係合された状態で、図示しないアクチュエータによって原稿面に対して平行に移動される。

＜ａ２．プリズムブロック１００の構成＞
図２は、実施形態１に従うプリズムブロック１００の斜視図である。プリズムブロック１００は、図２（ａ）に示されるように、主走査方向に長手方向をもつ多角柱を構成する。プリズムブロック１００は、内部で光束を反射することによって、原稿２と撮像素子６との間の光路を折りたたみ、光学ユニット３を小型化する。

（ａ２−１．材料および製法）
プリズムブロック１００は、入射された光束の光量低下（光損失）を抑制するため、なるべく可視光線の透過率が高い材料で構成されていることが望ましい。プリズムブロック１００を構成する材料の一例として、アクリル樹脂やガラスが挙げられる。

プリズムブロック１００は、一体成型によって設けられ、継ぎ目がないように構成される。これにより、プリズムブロック１００は、継ぎ目の界面による光量低下を抑制することができる。

他の局面において、プリズムブロック１００は、複数のプリズムを組み合わせにより構成されてもよい。これにより、一体成型に比して、プリズムブロック１００を容易に製造することができ、かつ、後述する切欠き部１５０に形成される界面などの精度を向上させることができる。

（ａ２−２．プリズムブロック１００を構成する面の角度）
再び図１を参照して、光源７から照射された光束は、原稿２で反射され、プリズムブロック１００の入射面１０２に入射される。本実施形態において、原稿２で反射された光束の光軸と、入射面１０２とは直交する。また、入射面１０２と原稿２の載置面とは平行の関係になるように構成される。なお、他の局面において、原稿２からの反射光が入射面１０２に入射されるまでの光学経路上、すなわち、入射面１０２の前段において、光学フィルターやミラーなどの光学素子を配置する構成であってもよい。

プリズムブロック１００の内部に入射された光束は、反射面１０４、１０６、１０８、１１０、１１６、１１８によってそれぞれ反射される。反射面１０４、１０６、１０８、１１０、１１６、１１８はそれぞれ、屈折率の異なるプリズムブロック１００の内部と外部（空気）との界面であって、光束の入射角に対して臨界角以上になるように構成される。これにより、プリズムブロック１００は、光量の低下を抑制することができる。

本実施形態において、一例として、プリズムブロック１００の主走査方向と直交と断面上の光学経路において、反射面１０４、１０６、１０８、１１０、１１６、および１１８は、光束の入射角が４５度になるように構成される。これにより、プリズムブロック１００内部における光学経路は、原稿２の載置面に対して垂直または平行となる。そのため、光学設計が容易になる。さらに、プリズムブロック１００のいずれの反射面も、入射面１０２（および、設置面１０９）に対して４５度、１３５度、２２５度、３１５度のいずれかの角度を形成するため、製造が容易となる。

反射面１１８で反射された光束は、再び反射面１０４、１０６、１０８、１１０、１１６によってそれぞれ全反射された後に、最終射出面１２０から外部へと射出される。最終射出面１２０から射出された光束は、最終射出面１２０の後段に配置される結像レンズ４によって集光されるとともに撮像素子６に結像される。これにより、光束は、撮像素子６により光電変換され、画像情報として出力される。

プリズムブロック１００を構成する面のうち、光束と接触しない面、言い換えれば、光束を反射もせず、入射もせず、射出もしない面は、当該面に近接する光束の光軸と平行の関係になるように構成されることが好ましい。

たとえば、図１に示されるように、光束と接触しない設置面１０９は、近接する光束の光軸と平行の関係になるように構成される。これにより、設置面１０９と近接する光束との距離を最小限に、すなわち、プリズムブロック１００において、光束が通過しない不要な部分を最小限とすることができる。その結果、プリズムブロック１００を小型化することができる。

さらに、本実施形態において、設置面１０９に近接する光束は、入射面１０２および原稿２の載置面と平行関係にある。よって、プリズムブロック１００は、原稿２の載置面と平行な底面としての設置面１０９を有する。これにより、プリズムブロック１００は、原稿２の載置面に対する位置決めも容易になる。

（ａ２−３．切欠き部）
プリズムブロック１００は、入射面１０２から入射した光束が最終射出面１２０から射出されるまでの光学経路上において、光束が空気中を伝搬できるように、切欠き部１５０を有する。切欠き部１５０は、図２（ａ）に示されるように、プリズムブロック１００の長手方向（主走査方向）と同じ方向に延在する。

本実施形態において、光束は、プリズムブロック１００の内部において、２周した（入射面１０２から反射面１０４への光学経路上において光束が２回交わった）後に最終射出面１２０からプリズムブロック１００の外部へと射出される。

１周目の光束は、反射面１１０によって反射され、第１界面１１２を通じてプリズムブロック１００の外部に射出される。第１界面１１２から射出された光束は、第１界面１１２と対向する第２界面１１４を通じてプリズムブロック１００に再入射される。

２周目の光束は、反射面１１０によって反射され、第３界面１３０を通じてプリズムブロック１００の外部に射出される。第３界面１３０から射出された光束は、第３界面１３０と対向する第４界面１３２を通じてプリズムブロック１００に再入射される。

第１界面１１２、第２界面１１４、第３界面１３０、および第４界面１３２は、切欠き部１５０を構成するプリズムブロック１００と空気との界面である。

プリズムブロック１００は、切欠き部１５０を有することで、入射面１０２から入射した光束が最終射出面１２０から射出されるまでの光学経路上において、光束が空気中を伝搬する。これにより、プリズムブロック１００は、媒質による光量低下（光損失）を抑制することができる。

なお、図１に示される例では、説明の都合上、切欠き部１５０の副走査方向における幅が広いように記載しているが、実際には狭い。詳しくは、第１〜第４界面のそれぞれの副走査方向の幅は、副走査方向における光束幅以上であればよく、切欠き部１５０の副走査方向における幅は、第１〜第４界面が配置できるように構成されればよい。これにより、プリズムブロック１００は、製造時の収縮などによる歪みの影響を抑制することができる。

切欠き部１５０を構成する第１〜第４界面は、光束の光軸に対して直交するように設けられる。これにより、切欠き部１５０の通過前後の光束の光軸が変化せず、光学設計が容易になる。加えて、多少光軸が設計とずれた場合であっても、誤差が生じにくくなる。

光は波長ごとに屈折率が異なる。屈折率の異なるプリズムブロック１００と外部（空気）との界面である第１〜第４界面において、色収差が生じる。そのため、第１〜第４界面は、すべて平面で構成されていてもよいが、これら界面のうち少なくとも１つの界面は、色収差を補正するような曲面形状に形成されていることが好ましい。

本実施形態において、一例として、第３界面１３０および第４界面１３２において、光束にパワーを与えるための曲面形状が形成される。入射面１０２から入射された光束は、最終射出面１２０までの光学経路上において、第１〜第４界面での屈折を経て、主走査方向の幅が狭くなる。そのため、光学経路上において上流側である第１界面１１２および第２界面１１４における曲面形状よりも、下流側である第３界面１３０および第４界面１３２における曲面形状の方が小さく構成できる。すなわち、第３界面１３０および第４界面１３２に曲面形状を形成する方が、第１界面１１２および第２界面１１４に曲面形状を形成するよりも、製造バラつきを抑えることができる。

加えて、プリズムブロック１００は、第３界面１３０および第４界面１３２の曲面形状によって光束に対してパワーを与えることで、原稿２から撮像素子６までの光学経路を短縮できるとともに、結像レンズ４を小型化することができる。本実施形態において、プリズムブロック１００は、縮小光学系に用いられているため、第３界面１３０および第４界面１３２は、光束に対して、全体として正のパワーを与えるように構成されていることが好ましい。

本実施形態において、プリズムブロック１００はスキャナ光学系１（ラインセンサーである撮像素子６）に用いられる。そのため、図２（ａ）に示されるように、第３界面１３０および第４界面１３２の曲面形状は、副走査方向に短く、主走査方向にのみ曲率を有するアーチ型の形状である。これにより、第３界面１３０および第４界面１３２は、光束に対して、主走査方向にのみパワーを与えることができる。

なお、他の局面において、図２（ｂ）に示されるように、第３界面１３０および第４界面１３２の曲面形状は、主走査方向に長手方向をもつ、楕円半球形状であって、主走査方向および副走査方向にパワーを与えるように構成されてもよい。

上記によれば、本実施形態に従うプリズムブロック１００は、切欠き部１５０を有することで、媒質による光量低下（光損失）を抑制することができる。さらに、プリズムブロック１００は、複数のプリズムブロックが別体として構成されるものではなく、一体に構成される。これにより、光学ユニットの小型化、位置精度の向上を実現するとともに、複数のプリズムブロックの位置を調整するといった手間を省くことができる。

［Ｂ．実施形態２−プリズムブロックの主走査方向の幅］
上記の実施形態１において、プリズムブロック１００は、図２（ａ）に示されるように、主走査方向に一様な多角柱であるが、これに限られない。本実施形態では、主走査方向における幅が一様ではないプリズムブロック１００Ａを用いる。なお、本実施形態において、他のスキャナ光学系などの構成は、実施形態１と略同じであるので、相違点のみ説明を行う。

図３は、実施形態２に従うプリズムブロック１００Ａを説明する図である。図３（ａ）は、プリズムブロック１００Ａの斜視図である。図３（ａ）を参照して、プリズムブロック１００Ａにおいても、入射面１０２Ａから入射された光束は、プリズムブロック１００Ａの内部を２周した（入射面１０２Ａから反射面１０４Ａへの光学経路上において光束が２回交わった）後に最終射出面１２０Ａからプリズムブロック１００Ａの外部へと射出される。

上述の通り、入射面１０２Ａから入射された光束の主走査方向の幅は、最終射出面１２０Ａまでの光学経路上において、上流（入射面１０２Ａ）から下流（最終射出面１２０Ａ）に進むにつれて、第１〜第４界面での屈折を経て、狭くなる。プリズムブロック１００Ａの主走査方向における幅は、光束の主走査方向の幅の減少に併せて、入射面１０２から最終射出面１２０までの光学経路における上流から下流に向かうにつれ、段階的に狭くなるように構成される。なお、他の局面において、プリズムブロック１００Ａの主走査方向における幅は、緩やかに狭くなるように構成されてもよい。

図３（ｂ）はプリズムブロック１００Ａを上（入射光の入射方向）から見た図である。図３（ｂ）を参照して、たとえば、１周目における反射面１１０Ａ１の主走査方向の幅よりも２周目における反射面１１０Ａ２の主走査方向の幅が狭くなるように構成される。

上記によれば、本実施形態に従うプリズムブロック１００Ａは、実施形態１に従うプリズムブロック１００よりも小型化することができる。ひいては、プリズムブロック１００Ａを用いる光学ユニット、スキャナ光学系の小型化を実現することができる。

なお、他の局面において、プリズムブロック１００Ａがスキャナ光学系１のような縮小光学系ではなく、プロジェクタ、顕微鏡などの拡大光学系に用いられる場合も考えられる。この場合、プリズムブロック１００Ａの主走査方向における幅は、入射面１０２から最終射出面１２０までの光学経路における上流から下流に向かうにつれ、広くなるように構成される。

［Ｃ．実施形態３−複数の切欠き部］
上記の実施形態において、プリズムブロックは、切欠き部を１つしか有していなかったが、これに限られず、２つ以上の切欠き部を有してもよい。

図４は、本実施形態に従うプリズムブロック１００Ｂの構成例を説明する図である。なお、本実施形態において、他のスキャナ光学系などの構成は、実施形態１と略同じであるので、相違点のみ説明を行う。

図４を参照して、プリズムブロック１００Ｂは、切欠き部１５０に加えて、切欠き部１５２、１５４、および１５６を有する。これにより、プリズムブロック１００Ｂは、媒質による光量低下をさらに防ぐことができる。

［Ｄ．実施形態４−切欠き部に光学素子を挿入］
本実施形態に従うプリズムブロックは、切欠き部にレンズなどの光学素子を挿入される。図４を参照して、本実施形態に従うプリズムブロック１００Ｂは、切欠き部１５０を構成する第３界面１３０および第４界面１３２との間に、光学素子であるレンズ２２０、２３０および、絞り２４０が挿入される。

当該構成によれば、これらの光学素子および最終射出面１２０Ｂの曲面形状、または、これらと第３界面１３０、第４界面１３２の曲面形状との組み合わせによって、撮像素子６に光束を結像させることができる。これにより、本実施形態に従うプリズムブロック１００Ｂは、上記の実施形態で用いる結像レンズ４を省くことができるため、光学ユニットのさらなる小型化を実現することができる。

他の局面において、切欠き部には、光束の光路を変更する素子や、光束の波長領域を制限する素子などの光学素子が挿入されてもよい。他の光学素子の一例として、フレネルレンズ、レンチキュラレンズ、偏光板、カラーフィルター、バンドパスフィルター、ダイクロイックフィルター、ロングパスフィルター、ショートパスフィルター、ミラーなどが挙げられる。

［Ｅ．実施形態５−レンズによる色収差の補正］
上記の実施形態１において、プリズムブロック１００は、第３界面１３０および第４界面１３２の曲面形状によって、色収差を補正する。本実施形態に従うプリズムブロック１００Ｂは、切欠き部に挿入されるレンズによって、界面で生じる光束の色収差を補正する。

図５は、レンズを用いた色収差の補正について説明する図である。光は、波長が短いほど屈折率が高くなるという特性をもつ。そのため、図５（ａ）に示されるように、正のパワーをもつレンズＬＰ１を透過したＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の波長に対応する光の焦点距離は異なる。詳しくは、Ｂの光がもっとも焦点距離が短く、Ｒの光がもっとも焦点距離が長い。

そこで、この色収差を補正するために、切欠き部１５０に図５（ｂ）に示されるような正のパワーをもつレンズＬＰ１と、負のパワーをもつレンズＬＮ１とを挿入する。このレンズの組み合わせ（アクロマートレンズ）により、ＲおよびＢの色収差を補正することができる。

また、他の局面において、図５（ｃ）に示されるような、正のパワーをもつレンズＬＰ１およびＬＰ２との間に、負のパワーをもつレンズＬＮ１を挟み込むような構成（アポクロマートレンズ）を採用してもよい。当該構成によれば、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の色収差を補正することができる。

色収差を補正するためのレンズの組み合わせは、図５（ｂ）、（ｃ）に示された例に限られない。また、図５（ｂ）、（ｃ）に示されるレンズの組み合わせは、複数の切欠き部に分散して配置されてもよい。色収差を補正するためのレンズは、フローライトまたは異常部分分散の特性を有するガラスで構成されることが好ましい。

［Ｆ．実施形態６−光学素子を配置可能に構成される切欠き部］
本実施形態に従うプリズムブロック１００Ｂは、少なくとも１つの、光学素子を配置可能に構成される切欠き部を有する。図４を参照して、プリズムブロック１００Ｂの切欠き部１５６は、当該切欠き部１５６を構成する、射出面としての第５界面１２２と再入射面としての第６界面１２４との光学経路上において、光学素子を配置可能に構成される。

本実施形態において、一例として、切欠き部１５６には、光学素子としてのレンズ２１０を保持するための溝１５７が設けられる。溝１５７は、レンズ２１０と嵌合可能に構成されている。これにより、レンズ２１０を容易に所定位置に設置することができるとともに、位置精度を確保することができる。

他の局面において、切欠き部には、溝１５７（凹部）の代わりに凸部または凹凸の組み合わせが設けられ、当該部分がレンズと嵌合可能に構成されていてもよい。

さらに他の局面において、切欠き部に設けられる上記の保持部は、光学素子と連結可能に構成される治具を保持するように構成されてもよい。

［Ｇ．実施形態７−ミラーの代替としてのプリズムブロック］
従来のスキャナ光学系は、ミラー（反射鏡）を用いて縮小光学系の光路を折りたたむ構成を採用する。これをミラースキャナと定義する。本実施形態に従うスキャナ光学系１Ａは、従来ミラースキャナにおいて、ミラーが果たす役割を、上記説明を行ったプリズムブロックに代替させる。なお、本実施形態に従うスキャナ光学系１Ａの基本構成は、実施形態１のスキャナ光学系と略同じであるため、相違点のみ説明を行う。

（ｇ１．スキャナ光学系１Ａ）
図６は、実施形態７に従うスキャナ光学系１Ａの構成例を説明する図である。図６を参照して、結像レンズ４Ｃおよび撮像素子６は、所定位置に固定される。

原稿２の画像情報を読み取るにあたって、光源７から原稿２に対して光束を照射する。光源７による光束の照射とともに、反射鏡１０が固定される第１スライダ１１、およびプリズムブロック１００Ｃが固定される第２スライダ１２はそれぞれ、レール８ａ、８ｂに係合された状態で、図示しないアクチュエータによって原稿面に対して平行に移動される。

原稿２で反射された光束は、反射鏡１０によって反射される。反射鏡１０で反射された光束は、プリズムブロック１００Ｃの入射面１０２Ｃに入射される。

プリズムブロック１００Ｃの内部において全反射された光束は、プリズムブロック１００Ｃの外部へと射出され、結像レンズ４に入光される。

結像レンズ４は、プリズムブロック１００Ｃから入力された光束を撮像素子６に結像させる。これにより、光束は、撮像素子６により光電変換され、画像情報として出力される。

（ｇ２．プリズムブロック１００Ｃ）
プリズムブロック１００Ｃは、切欠き部１５０Ｃを有する。切欠き部１５０Ｃは、プリズムブロック１００Ｃの長手方向（主走査方向）と同じ方向に延在する。以下、プリズムブロック１００Ｃの内部での光束の挙動について説明を行う。

プリズムブロック１００Ｃの入射面１０２Ｃから入射された光束は、反射面１０４Ｃによって全反射される。反射面１０４Ｃによって全反射された光は、第１界面１１２Ｃを通じてプリズムブロック１００Ｃの外部へと射出される。第１界面１１２Ｃから射出された光束は、第１界面１１２Ｃと対向する第２界面１１４を通じてプリズムブロック１００Ｃに再入射される。

第２界面１１４Ｃから再入射された光束は、反射面１０６Ｃによって全反射され、最終射出面１２０Ｃから結像レンズ４へ向けてプリズムブロック１００Ｃの外部へと射出される。

本実施形態において、プリズムブロック１００Ｃの主走査方向と直交する断面上の光学経路において、反射面１０４Ｃおよび１０６Ｃは、光束の入射角が４５度になるように構成される。

また、本実施形態において、第１界面１１２Ｃおよび第２界面１１４Ｃは、光束の光軸と直交するように構成される。

上記によれば、プリズムブロック１００Ｃは、切欠き部１５０Ｃを有することで、媒質による光量低下（光損失）を抑制することができる。

また、従来ミラースキャナにおいて、反射鏡１０からの反射光に対して、プリズムブロック１００Ｃの代わりに２枚のミラーを互いに９０度となるように配置する必要があった。詳しくは、プリズムブロック１００Ｃの反射面１０４Ｃ、１０６Ｃの位置に、それぞれミラーを配置する必要があった。

ミラースキャナは、これら２枚のミラーを互いに精度よく９０度となるように配置する必要があったため、調整に時間がかかるという問題があった。この点において、本実施形態に従うプリズムブロック１００Ｃは、予め反射面１０４Ｃおよび１０６Ｃとが、互いに９０度となるように構成されている。よって、プリズムブロック１００Ｃは、反射面の調整が不要である。当該構成は、プリズムブロック１００Ｃを搭載するスキャナ光学系１Ａの調整に必要な時間を短縮することができる。

今回開示された実施形態は、任意の組み合わせを採用することが可能である。また、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１Ａ スキャナ光学系、２ 原稿、３ 光学ユニット、４，４Ｃ 結像レンズ、６ 撮像素子、７ 光源、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ プリズムブロック、１０２，１０２Ａ，１０２Ｃ 入射面、１０４，１０４Ａ，１０４Ｃ，１０６Ｃ，１１０，１１０Ａ１，１１０Ａ２，１１８ 反射面、１１２，１１２Ｃ 第１界面、１１４，１１４Ｃ 第２界面、１２０，１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ 最終射出面、１３０ 第３界面、１３２ 第４界面、１５０，１５０Ｃ，１５２，１５６ 切欠き部、１５７ 溝。

Claims (12)

1. 第１の部分から入射した光束を内部で複数回反射させることで第２の部分から射出するプリズムブロックであって、
   前記第１の部分から入射した光束が前記第２の部分から射出されるまでの光学経路上には、当該光束が空気中を伝搬できる切欠き部が少なくとも１つ設けられており、
   前記切欠き部は、当該切欠き部を構成する前記プリズムブロックと空気との第１の界面を通じて前記プリズムブロックの内部から射出された光束が、前記第１の界面に対向する空気と前記プリズムブロックとの第２の界面を通じて、前記プリズムブロックに再入射する同一の光束の光学経路を複数有する構成である、プリズムブロック。
2. 前記第１および第２の界面うち少なくとも一方の界面は、光束の色収差を補正するため曲面形状に形成されている、請求項１に記載のプリズムブロック。
3. 前記第１および第２の界面は、光束の光軸に対して直交する、請求項１または請求項２に記載のプリズムブロック。
4. 前記第１の部分から入射した光束が前記第２の部分から射出されるまでの光学経路において、光束が前記プリズムブロックの内部と外部との界面である反射面に対して４５度の入射角で入射する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリズムブロック。
5. 前記第１の界面から前記第２の界面までの光学経路上に、光学素子を配置した構成である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプリズムブロック。
6. 前記プリズムブロックは、一体成型によって設けられる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプリズムブロック。
7. 前記プリズムブロックは、複数のプリズムの組み合わせにより構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプリズムブロック。
8. 光学素子と、プリズムブロックとを備える光学ユニットであって、
   前記プリズムブロックは、
   第１の部分から入射した光束を内部で複数回反射させることで第２の部分から射出し、
   前記第１の部分から入射した光束が前記第２の部分から射出されるまでの光学経路上には、当該光束が空気中を伝搬できる切欠き部が少なくとも１つ設けられており、
   前記切欠き部は、当該切欠き部を構成する前記プリズムブロックと空気との第１の界面を通じて前記プリズムブロックの内部から射出された光束が、前記第１の界面に対向する空気と前記プリズムブロックとの第２の界面を通じて、前記プリズムブロックに再入射する同一の光束の光学経路を複数有する構成であり、
   前記光学素子は、前記第１の部分の前段に配置される第１の光学素子、および前記第２の部分の後段に配置される第２の光学素子のうち、少なくとも一方を有する、光学ユニット。
9. 前記第１の界面から前記第２の界面までの光学経路上に、第３の光学素子を有する、請求項８に記載の光学ユニット。
10. 読取対象の原稿に光束を照射する光源と、
    前記原稿で反射された光束を第１の方向に長手方向をもつ第１の部分に入射するとともに、内部で複数回反射させることで前記第１の方向に長手方向をもつ第２の部分から射出するプリズムブロックと、
    前記プリズムブロックから射出された光束を検出するための受光部とを備え、
    前記プリズムブロックは、前記第１の部分から入射した光束が前記第２の部分から射出されるまでの光学経路上には、当該光束が空気中を伝搬し、前記第１の方向に長手方向をもつ切欠き部が少なくとも１つ設けられており、
    前記切欠き部は、当該切欠き部を構成する前記プリズムブロックと空気との第１の界面を通じて前記プリズムブロックの内部から射出された光束が、前記第１の界面に対向する空気と前記プリズムブロックとの第２の界面を通じて、前記プリズムブロックに再入射する同一の光束の光学経路を複数有する構成である、スキャナ光学系。
11. 前記プリズムブロックを構成する面のうち、光束と接触しない面は、当該面に近接する光束の光軸と平行に構成される、請求項１０に記載のスキャナ光学系。
12. 前記第２の部分の長手方向の長さは、前記第１の部分の長手方向の長さよりも狭く構成される、請求項１０または１１に記載のスキャナ光学系。

Images