JPH1184289A

JPH1184289A - 光学走査装置

Info

Publication number: JPH1184289A
Application number: JP9242550A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Hattori; 豊服部
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1997-09-08
Filing date: 1997-09-08
Publication date: 1999-03-26

Abstract

(57)【要約】【課題】高速応答性に優れ、且つノイズが少ない高品
質な検出が可能な検出手段を用いることにより、正確且
つ鮮明な画像情報を得ることができる光学走査装置を提
供すること。【解決手段】受光部７１は、反射光を検出するための
検出面を有し、且つその検出面の反射光の走査方向とは
直交する方向における長さ（検出面幅）が、前記走査方
向における長さ（検出面長）よりも短く形成されたフォ
トダイオード７ａと、そのフォトダイオード７ａにおけ
る前記反射光のビーム径を前記検出面幅以下の任意の径
ｗとするように構成されたレンズ７Ａとから構成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ファックスや複写
機等の、読取対象物を光学的に走査することにより、そ
の読取対象物に対応する画像を読み取る画像読取機能を
備えた光学走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、単色或いは多色刷りの複写物を出
力する複写機（コピー機）等における画像読取装置にお
いては、単一或いは複数の異なった波長の光源からの光
ビームを回転多面鏡（ポリゴンミラー）や振動鏡（ガル
バノミラー）や回折効果を用いたホログラムディスクや
光導波路中の屈折率を音響光学的或いは磁気光学的に変
化させて光を偏向させる固体偏向素子を使用して偏向走
査して印刷原稿等の読取対象物に照射し、その光ビーム
の読取対象物からの反射光をフォトダイオード（ＰＤ）
等の受光素子によって受光し、この受光素子からの受光
信号に基づいて光ビームが照射された読取対象物に対応
する画像情報を得ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の複写機等においては、例えば、特開平８−２６５５
１９号公報に示されているように、読み取り対象物から
の反射光を複数の受光手段により受光し、読み取り対象
物に対応する画像情報を得ているため、加算回路を用い
異なった受光手段から同時に信号を得ていた。しかし、
見かけ上、検出器の面積が大きくなり、周波数応答性や
信号品質の低下を招いていた。

【０００４】そこで、本発明は、前述した問題点を解決
するためになされたものであり、読み取り対象物からの
反射光に最適な検出器を用いることにより、正確且つ鮮
明な画像情報を得ることができる光学走査装置を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載の光学走査装置は、光源か
ら出射され、偏向走査されて読み取り対象物に照射され
た光ビームの前記読み取り対象物からの反射光を複数の
受光手段により受光し、前記読み取り対象物に対応する
画像情報を得るものを対象として、特に、前記複数の受
光手段は、前記反射光を検出するための検出面を有し、
且つその検出面の前記反射光の走査方向とは直交する方
向における長さ（検出面幅）が、前記走査方向における
長さ（検出面長）よりも短く形成された検出手段と、そ
の検出手段における前記反射光のビーム径を前記検出面
幅以下の任意の径ｗとするように構成された結像手段と
から構成されている。

【０００６】従って、結像手段は、前記検出手段におい
て前記読み取り対象物からの反射光のビーム径をｗとす
る。そして、検出手段は、読み取り対象物からの反射光
の画像情報を前記検出面において検出する。

【０００７】よって、面積の小さな検出面で確実に反射
光の画像情報を検出することができ、周波数応答性に優
れた品質の高い信号が得られ、正確且つ鮮明な画像情報
を得ることができる。

【０００８】また、請求項２に記載の光学走査装置は、
前記検出手段の検出面において、前記検出面幅が、前記
反射光のビーム径ｗと略等しい長さに形成されている。

【０００９】従って、検出手段は、ビーム径ｗである読
み取り対象物からの反射光の８６．５％を検出する。

【００１０】よって、最小の面積の検出面で確実に反射
光の画像情報を検出することができ、安価な構成で高品
位な信号が得られ、さらに正確且つ鮮明な画像情報を得
ることができる。

【００１１】また、請求項３に記載の光学走査装置は、
前記結像手段が、前記検出手段における前記反射光のビ
ーム径ｗを、

【００１２】

【数１】

【００１３】λ：波長Ｗ：結像手段の射出瞳径ｌ₂：像点位置で表されるビーム径ｗ₀より大きくするように構成され
ている。

【００１４】従って、結像手段は、読み取り対象物から
の反射光の検出手段でのビーム径を、(1)式で表される
ビーム径ｗ₀より大きくする。

【００１５】よって、反射光が検出器から外れる状態で
の信号変化が緩和され、受光手段同士の間隔が理想状態
からずれても、信号波形にリップルは発生せず、安価な
回路で高精度に補正が可能となり、読み取り対象物を走
査する位置に関係なく、正確且つ鮮明な画像情報を得る
ことができる。

【００１６】また、請求項４に記載の光学走査装置は、
前記検出手段が、前記結像手段に対して前記読み取り対
象物と共役な位置よりも前記結像手段寄りの位置に配置
されている。

【００１７】従って、検出手段は、結像手段に対して読
み取り対象物と共役な位置より結像手段寄りの位置に配
置され、広い走査位置からの反射光の画像情報を検出す
ることができる。

【００１８】よって、検出手段の検出面を有効に利用で
き、装置の小型化を実現することができる。

【００１９】また、請求項５に記載の光学走査装置は、
前記結像手段が、前記反射光の前記検出手段でのビーム
径ｗを、

【００２０】

【数２】

【００２１】ｆ：結像手段の焦点距離ｌ₁：物点位置ｄｅ：デフォーカス量で表されるビーム径ｗ₁と等しくするように構成されて
いる。

【００２２】従って、結像手段は、読み取り対象物から
の反射光の検出手段でのビーム径を、(2)式で表される
ビーム径ｗ₁と等しくする。

【００２３】よって、反射光が検出器から外れる状態で
の信号変化が緩和され、安価な構成で高品位な信号が得
られるため、正確且つ鮮明な読み取り対象物に対応する
画像情報を得ることができる。

【００２４】また、請求項６に記載の光学走査装置は、
前記検出手段が、前記結像手段に対して前記読み取り対
象物と共役な位置に配置され、前記結像手段が、波面収
差が波長の1/14よりも大きくなるように構成されてい
る。

【００２５】従って、検出手段は読み取り対象物と共役
な位置に配置され、読み取り対象物からの反射光の画像
情報を検出する。そして、結像手段は、波長の1/14より
も大きな波面収差を発生し、読み取り対象物からの反射
光の検出手段でのビーム径を、(1)式で表されるビーム
径ｗ₀より大きくする。

【００２６】よって、安価な構成部品を使用すること
で、反射光が検出器から外れる状態での信号変化が緩和
され、受光手段同士の間隔が理想状態からずれても、信
号波形にリップルは発生せず、安価な回路で高精度に補
正が可能となり、読み取り対象物を走査する位置に関係
なく、正確且つ鮮明な画像情報を得ることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の光学走査装置を具
体化した実施の形態について図面を参照して説明する。

【００２８】始めに、本発明の第１の実施形態の光学走
査装置を、画像読取系における光学系と画像記録系にお
ける光学系を共通化した複写機に適用した装置構成につ
いて、図１及び図２を用いて説明する。

【００２９】図１及び図２に示すように、本実施の形態
における光学走査装置Ｓの画像読取系は、光源としての
半導体レーザ１と、半導体レーザ１からの光ビームＬを
偏向走査するためのポリゴンミラー２と、ポリゴンミラ
ー２によって偏向走査された光ビームＬを集光するため
の結像レンズ３と、結像レンズ３によって集光された光
ビームＬを読み取り対象物としての原稿６、または後述
する感光体２０に択一的に選択照射するための反射ミラ
ー４と、原稿６を載置し、この原稿６を送り出すための
原稿搬送部１０と、反射ミラー４によって原稿６を照射
し、原稿６からの反射光を受光して原稿６を読み取るた
めの三つの受光部７１，７２，７３と、装置全体を制御
する制御部３０とを備えて構成される。尚、受光部７
１，７２，７３は本発明の受光手段を構成するものであ
る。

【００３０】半導体レーザ１は、制御部３０内のＣＰＵ
３１によって光ビームＬを射出、または射出を停止する
ように制御され、図２において、前記ポリゴンミラー２
の背面に設置されている。反射ミラー４は、前記ポリゴ
ンミラー２及び結像レンズ３を結ぶ光路上に配置されて
おり、図示しないモータによって、図中矢印方向に回動
可能に構成されている。

【００３１】一方、原稿搬送部１０は、原稿台９と原稿
６とを挟持して送り出すための二組のローラ５とにより
構成されている。この原稿台９には、反射ミラー４によ
って反射された光ビームＬを原稿６に直接照射させるた
めの開口部４０が設けられている。

【００３２】ここで、三つの受光部７１，７２，７３
は、フォトダイオード（ＰＤ）７ａ，７ｂ，７ｃ及び結
像手段である検出レンズ７Ａ，７Ｂ，７Ｃで構成されて
おり、それぞれが対になって一つの受光部を形成してい
る。尚、フォトダイオード（ＰＤ）７ａ，７ｂ，７ｃは
本発明の検出手段を、検出レンズ７Ａ，７Ｂ，７Ｃは結
像手段をそれぞれ構成するものである。各受光部は、反
射ミラー４に対して原稿搬送部１０側に、原稿６の走査
方向とは平行で搬送方向とは垂直な方向に、等間隔に設
置されている。また、各フォトダイオード７ａ，７ｂ，
７ｃは、後述する受光素子駆動回路３２に接続されてい
る。

【００３３】そして、制御部３０は、各フォトダイオー
ド７ａ，７ｂ，７ｃで検出された受光信号を合成するた
めの受光信号駆動回路３２と、その合成された受光信号
を一時的に記憶するＲＡＭ３４と、装置全体を制御する
ための制御プログラムを記憶するＲＯＭ３３と、前記各
構成要素を制御するためのＣＰＵ３１とで構成されてい
る。

【００３４】一方、本実施の形態における画像記録系
は、半導体レーザ１と、ポリゴンミラー２と、結像レン
ズ３と、反射ミラー４と、光ビームＬを照射することに
より静電潜像を形成する感光体２０とにより構成されて
いる。ここで、感光体２０は、光ビームＬが一ライン走
査する毎に、所定量回転するようにＣＰＵ３１によって
制御される。

【００３５】ここで、反射ミラー４から原稿６までの光
路長Ａと、反射ミラー４から感光体２０までの光路長Ｂ
とが等しく設定されているため、原稿６の走査範囲と感
光体２０の走査範囲とがほぼ等しくなり読み取られた原
稿６と同一の大きさで感光体２０に容易に複写記録でき
る。

【００３６】次に、前述した構成を有する光学走査装置
Ｓの動作について、図１乃至図６，図１０，及び図１１
を用いて説明する。

【００３７】まず、原稿６からの画像読み取りの際に
は、反射ミラー４を図２の破線で示した位置に図示しな
いモータによって回動させる。次に、ＣＰＵ３１は、原
稿６の読み取り終了位置が完全に開口部４０を通過する
まで、半導体レーザ１から光ビームＬを射出させる。そ
して、射出された光ビームＬは、ポリゴンミラー２に照
射され、そのポリゴンミラー２が一定速度で回転するこ
とにより、偏向走査される。その後、偏向走査された光
ビームＬは、結像レンズ３により集光され、反射ミラー
４に照射される。反射ミラー４に到達した光ビームＬ
は、その反射ミラー４によって原稿台９の開口部４０に
指向され、開口部４０を覆って載置されている原稿６に
到達する。

【００３８】ここで、本出願人により提案された特開平
９−１４７０８３号公報に記載の光学走査装置では、光
ビーム補正動作として、前記光ビームＬを強度変調して
いる。より具体的には、その変調は、図１に示すよう
に、原稿６の走査範囲外に配置され、前記１回の偏向走
査の度に光ビームＬが入射されるフォトダイオード等の
検出器８からの出力に基づき、その検出器８が光ビーム
Ｌを検出した時刻からの経過時間（走査時間）をＣＰＵ
３１において検出することにより、それぞれの経過時間
（原稿６上の走査位置に対応する）における光ビームＬ
の強度を、予めＲＡＭ３２に記憶させた補正情報に基づ
いて変化させることにより実行される。

【００３９】原稿台９に載置されている原稿６に到達し
た光ビームＬは、原稿６で反射してその反射光が装置本
体内に戻る。このとき、原稿６に文字等の画像が形成さ
れている部分からの反射光は、その画像を形成するイン
クやトナー等のため、照射された光ビームＬの一部が吸
収されて反射光としての強度が低下する。これに対し、
原稿６の画像が形成されていない部分では、光ビームＬ
が吸収されにくいため、その反射光は画像が形成されて
いない部分より十分大きな強度を持つ。このいずれかの
反射光が検出レンズ７Ａ，７Ｂ，７Ｃで集光され、フォ
トダイオード７ａ，７ｂ，７ｃに照射され、夫々受光信
号が生成され、その夫々の受光信号が受光素子駆動回路
３２によって合成され、その合成信号を原稿６の光ビー
ムＬが照射された位置でのその原稿６からの画像情報と
して、ＣＰＵ３１を介してＲＡＭ３４に記憶する。ここ
で記憶された画像は、前述の光ビーム補正動作に基づい
て強度が補正された光ビームＬによって形成された画像
であるので、複数の信号が重ね合った合成波形であって
も、原稿の濃度に応じたほぼ一定の（シェーディングの
ない）画像信号が得られる。

【００４０】しかし、受光部７１，７２，７３では図３
に示すように、フォトダイオードの高速応答性を確保す
るため受光面積を小さくし、原稿からの反射光を効率よ
くフォトダイオードに入射させるために、検出レンズ７
Ａ，７Ｂ，７Ｃを原稿６とフォトダイオード７ａ，７
ｂ，７ｃとの間にそれぞれ配置している。そのため、原
稿６を、例えば、図中上から下に光ビームＬが走査する
のに伴い、反射光は微小スポットとして順次フォトダイ
オード７ａから７ｃに向かって、それぞれの検出面を下
から上に走査する。図４は、受光部７１のみを取り出し
て示した平面図である。

【００４１】原稿６を、図中矢印のように光ビームＬが
上から下へ走査すると、検出レンズ７Ａによってその像
がフォトダイオード７ａの検出面に微小スポットとして
結ばれ、図中矢印のように下から上へ検出面を走査す
る。従来から使用されている一般的な汎用フォトダイオ
ードの検出面を、微小スポットが走査する様子を、図１
０に示す。中心強度の１３．５％強度の直径で表される
スポット径ｗの微小スポットが、フォトダイオード７０
ａの正方形状検出面を図中矢印方向に走査されている。

【００４２】一方、本実施の形態では、周波数応答性並
びに信号品質の点から、図５に示すフォトダイオード７
ａを用いている。フォトダイオード７ａの検出面は、ス
ポットの走査方向とは直交する方向の長さ（検出面幅）
が、前記走査方向の長さ（検出面長）より長く設定され
ている。更に具体的には、最適な検出面とすべく、前記
検出面幅が、スポット径ｗと概ね等しく設定されてい
る。即ち、スポットが走査する領域にのみ、フォトダイ
オードの検出面が配置されているのである。以下に、こ
の理由を詳説する。

【００４３】画像を読み取る場合、読み取り速度を速く
するために、光ビームＬを走査する速度を速くすると、
フォトダイオードの周波数応答速度によって、画像情報
信号振幅が低下する。フォトダイオードの遮断角周波数
をνとすると、

【００４４】

【数４】

【００４５】Ｃｄ：接合容量Ｒｄ：並列実行抵抗値という関係式が成り立ち、フォトダイオードの接合容量
に反比例して周波数応答速度が決まる。

【００４６】また、フォトダイオードの受光面積をＳと
すると、接合容量は、

【００４７】

【数５】

【００４８】ε：誘電率ｌｐ，ｌｎ：ｐ型，ｎ型領域の空乏層幅という関係式によって定まり、受光面積に比例すること
が分かる。結局、フォトダイオードの周波数応答速度
は、受光面積に反比例するため、受光面積は小さい方が
望ましいことになる。

【００４９】一方、読み取り信号品質を定めるＳ／Ｎ
は、

【００５０】

【数６】

【００５１】ｉｓ：信号電流ｉ_N1：ショット雑音ｉ_N2：熱雑音で表される。このうちショット雑音に含まれる暗電流
は、フォトダイオードの表面からのランダムな熱的電子
放出及び放射線等による電子放出と定義され、受光面積
Ｓに比例する項目である。即ち、読み取り信号品質をよ
くするには、受光面積は小さい方が望ましいことにな
る。

【００５２】光源として、半導体レーザのようなガウス
ビームを発するレーザを用いた場合、原稿に照射される
ビームもガウスビームであり、検出レンズでフォトダイ
オードの検出面に結像されるスポットもガウスビームと
なる。ガウスビームの強度分布は、中心強度をＩ₀とす
ると、

【００５３】

【数７】

【００５４】Ｒ：ビーム半径（中心強度の１３．５％強
度の半径）で表される。

【００５５】全光量のうち半径ｒ内にある光量の比率γ
は、

【００５６】

【数８】

【００５７】で求められる。例えば、ビーム半径Ｒ内に
ある光量の比率は、ｒ＝Ｒとして(8)式に代入すると、
８６．５％であることが分かる。

【００５８】以上から、フォトダイオード７ａの検出面
は、信号振幅が十分得られ周波数応答性並びに信号品質
に優れた形状である、スポットの走査と垂直な方向の長
さがスポット径ｗ（＝２Ｒ）と概ね等しく設定されてい
る。

【００５９】ところで、検出面に微小スポットが結像さ
れると、フォトダイオードの検出境界部では信号が急激
に変化して、合成波形にリップルが発生する。例えば、
検出レンズが回折限界系であり、原稿に照射されるスポ
ットが十分小さいとすると、フォトダイオード上での反
射光のビーム径は、

【００６０】

【数１】

【００６１】λ：波長Ｗ：検出レンズの射出瞳径ｌ₂：像点位置で求められるエアリーディスクのビーム径ｗ₀となる。

【００６２】この状態を示したものが、図６である。原
稿６からの反射光は、回折限界系である検出レンズ７Ａ
によりビーム径ｗ₀として、破線位置に結像している。
この場合、前記光ビーム補正動作を実施しても、完全に
はシェーディングのない波形に補正することは困難であ
る。

【００６３】２５mmピッチで配置された３mm角のフォト
ダイオードに、結像倍率β＝−０．１１となる検出レン
ズを配置した受光部での、光ビーム補正動作前の合成信
号波形を図１１に示す。原稿６を全面白色の無地とし
て、光ビームＬが原稿６の走査位置０から５０mmを走査
するに従って、順次フォトダイオード７ａから７ｃに向
かって反射光が走査されていく。図１１は、その時各フ
ォトダイオードＰＤ７ａ，ＰＤ７ｂ，ＰＤ７ｃで得られ
る信号と、合成した信号とを示している。フォトダイオ
ードの検出境界部を反射光が走査する領域が重なるよ
う、隣接するフォトダイオードのピッチを定めている。
反射光のフォトダイオードでのビーム径はφ０．４４mm
であり、隣接するフォトダイオードに同時に検出されて
いる状態が、原稿で４mmの幅に相当することが分かる。
信号波形に、同時検出となる状態変化に伴って急激なレ
ベルの変動（リップル）が発生している様子が観測され
る。このリップルの傾きは、反射光のビーム径に比例す
る。即ち、反射光のビーム径を回折限界より大きくする
ことで、フォトダイオードの検出境界部での信号がなだ
らかに変化して、合成波形にリップルが発生しない。

【００６４】そのため、本実施の形態では、図６に示す
ように、破線位置よりも検出レンズ７Ａよりの位置にフ
ォトダイオード７ａが配置されている。

【００６５】この配置におけるフォトダイオード上での
反射光のビーム径は、

【００６６】

【数２】

【００６７】ｆ：検出レンズの焦点距離ｌ₁：物点位置ｄｅ：デフォーカス量で表されるビーム径ｗ₁となる。ここで示したデフォー
カス量ｄｅは、検出レンズに対して原稿（物点）と共役
な位置（像点）からの変位量である。この変位方向は、
図３から容易に推測されるように、像点より上流である
検出レンズに近い側とすべきであり、決まった面積のフ
ォトダイオードでより広い原稿の走査幅に対して信号が
検出され、有効に利用できる。

【００６８】図７は、ｌ₁＝５０mm，ｆ＝５mm，Ｗ＝φ
５mm，ｄｅ＝１．５mmとしたときの、光ビーム補正動作
前の合成信号波形である。反射光のビーム径はφ１．３
５mmであり、フォトダイオードの境界部をビームが横切
る原稿対応幅は、横倍率から１７mmとなる。隣接するフ
ォトダイオードで合成した波形は、互いにピーク強度の
半値で重なるよう配置すると、３mm角のフォトダイオー
ドを３０mmピッチで配置することになる。図１１と比べ
て、急激なレベル変動が生じていないことが分かる。

【００６９】このビーム径は、大きければ良いわけでは
なく、検出器の幅より大きい場合は、常に検出器でビー
ムがけられる状態となり、信号強度が減少し信号品質が
悪化するため、検出器と同等の大きさが最大のビーム径
の目安となる。ここで、ビーム径を最適に設定すること
で、前述の光ビーム補正動作を不要とすることもでき
る。

【００７０】このように、反射光のビーム径を大きくす
ることで、リップルが減少する利点の他に、受光部の設
置精度が緩和される利点もある。図１２は、図１１の配
置で隣接する受光部の間隔を１mm離した状態での、光ビ
ーム補正動作前の合成信号波形を示している。同様に図
８は、図７の配置で隣接する受光部の間隔を１mm離した
状態での、光ビーム補正動作前の合成信号波形を示して
いる。受光部の間隔変動に伴う重なり中心部での強度変
動は、図１２がピークの２８％となるのに対して図８で
は８％と緩和されている。

【００７１】次に、本発明の光学走査装置を具体化した
第２の実施の形態について図面を参照して説明する。

【００７２】始めに、第２の実施の形態の光学走査装置
を、画像読取系における光学系と画像記録系における光
学系を共通化した複写機に適用した装置構成について説
明する。

【００７３】第１の実施の形態との違いは、原稿６から
の反射光を受光して原稿６を読み取るための受光手段と
しての三つの受光部７１，７２，７３が、８１，８２，
８３となることであるため、その他第１の実施の形態と
共通の装置構成については説明を援用し省略する。図３
は、第２の実施の形態における光学走査装置の受光手段
である受光部の構成図である。三つの受光部８１，８
２，８３は、検出手段であるフォトダイオード８ａ，８
ｂ，８ｃ及び結像手段である検出レンズ８Ａ，８Ｂ，８
Ｃで構成されており、それぞれが対になって一つの受光
部を形成している。各受光部は、検出レンズに対して原
稿と共役な位置に配置されている。この一つの受光部８
１を詳細に示した構成図が、図９である。焦点距離ｆの
検出レンズ８Ａに対して、原稿６とフォトダイオード８
ａの位置関係は、

【００７４】

【数３】

【００７５】を満たす互いに共役な配置となっている。

【００７６】次に、前述の構成を有する光学走査装置ｓ
の動作について説明する。

【００７７】装置構成と同様、異なる構成である受光部
の動作以外の、第１の実施の形態と共通の動作について
は説明を援用し省略する。

【００７８】原稿６の画像に応じた反射光は、検出レン
ズ８Ａ，８Ｂ，８Ｃで集光され、フォトダイオード８
ａ，８ｂ，８ｃに照射される。そこで夫々受光信号が生
成され、その夫々の受光信号が受光素子駆動回路３２に
よって合成される。その合成信号を、原稿６の光ビーム
Ｌが照射された位置でのその原稿６からの画像情報とし
て、ＣＰＵ３１を介してＲＡＭ３４に記憶する。その
際、図３から分かるように、原稿を図中上から下に光ビ
ームＬが走査するのに伴い、反射光は微小スポットとし
て順次フォトダイオードの検出面を下から上に走査す
る。

【００７９】ここで、検出レンズが回折限界系である
と、フォトダイオード上での反射光のビーム径は、(1)
式で示される回折限界ビーム径ｗ₀となる。一般に、回
折限界系と呼ばれるレンズ系は、波面収差量の標準偏差
（ｒｍｓ）が波長の1/14以下であり、この基準をレイリ
ーリミットという。即ち、検出レンズの波面収差量を波
長の1/14より大きくすれば、反射光のビーム径はｗ₀よ
り大きな値になり、フォトダイオードの検出境界部での
信号がなだらかに変化して、合成波形にリップルが発生
しないのである。また、フォトダイオードの検出面は、
反射光の走査方向と垂直な方向にｗ0より大きなビーム
径ｗの長さに設定され、受光面積が小さく高速応答性に
優れ信号品質の良い読み取りが実現できる。

【００８０】具体的に、検出レンズの波面収差量を波長
の1/14より大きくするには、例えば、球面で構成される
単レンズを用いることで実現できる。即ち、幾何光学的
収差である、球面収差やコマ収差等を発生するレンズを
用いればよい。この場合、回折限界系のレンズより安価
に構成できる。

【００８１】尚、本発明は前述した第１及び第２の実施
の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲において、種々の変更を加えることができる。

【００８２】例えば、前記各実施の形態では、光源とし
て半導体レーザを使用しているが、指向性を持って光束
を放射するレーザであればよく、ＹＡＧ（Yttrium Alum
inumGarnet ）レーザ等の固体レーザであってもよい。
また、レーザ光の波長を短波長化するために非線形光学
素子を備えたものであってもよい。この場合、赤色で印
字された原稿も容易に読み取ることができる。その他、
複写機、ファックス、イメージスキャナ等、光学的に画
像を読み取る装置に対して広く適用することが可能であ
る。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の請求項１に記載の光学走査装置は、前記複数の
受光手段が、前記反射光を検出するための検出面を有
し、且つその検出面の前記反射光の走査方向とは直交す
る方向における長さ（検出面幅）が、前記走査方向にお
ける長さ（検出面長）よりも短く形成された検出手段
と、その検出手段における前記反射光のビーム径を前記
検出面幅以下の任意の径ｗとするように構成された結像
手段とから構成されているので、面積の小さな検出面で
確実に反射光の画像情報を検出することができ、周波数
応答性に優れた品質の高い信号が得られ、正確且つ鮮明
な画像情報を得ることができる。

【００８４】また、請求項２に記載の光学走査装置は、
前記検出手段の検出面において、前記検出面幅が、前記
反射光のビーム径ｗと略等しい長さに形成されているの
で、検出手段は、ビーム径ｗである読み取り対象物から
の反射光の８６．５％を検出する。よって、最小の面積
の検出面で確実に反射光の画像情報を検出することがで
き、安価な構成で高品位な信号が得られ、さらに正確且
つ鮮明な画像情報を得ることができる。

【００８５】また、請求項３に記載の光学走査装置は、
前記結像手段が、前記検出手段における前記反射光のビ
ーム径ｗを、(1)式で表されるビーム径ｗ₀より大きくす
るので、反射光が検出器から外れる状態での信号変化が
緩和され、受光手段同士の間隔が理想状態からずれて
も、信号波形にリップルは発生せず、安価な回路で高精
度に補正が可能となり、読み取り対象物を走査する位置
に関係なく、正確且つ鮮明な画像情報を得ることができ
る。

【００８６】また、請求項４に記載の光学走査装置は、
前記検出手段が、前記結像手段に対して前記読み取り対
象物と共役な位置よりも前記結像手段寄りの位置に配置
されているので、検出手段の検出面を有効に利用でき、
装置の小型化を実現することができる。

【００８７】また、請求項５に記載の光学走査装置は、
前記結像手段が、前記反射光の前記検出手段でのビーム
径ｗを、(2)式で表されるビーム径ｗ₁と等しくするよう
に構成されているので、反射光が検出器から外れる状態
での信号変化が緩和され、安価な構成で高品位な信号が
得られるため、正確且つ鮮明な画像情報を得ることがで
きる。

【００８８】また、請求項６に記載の光学走査装置は、
前記検出手段が、前記結像手段に対して前記読み取り対
象物と共役な位置に配置され、前記結像手段が、波面収
差が波長の1/14よりも大きくなるように構成されている
ので、読み取り対象物からの反射光の検出手段でのビー
ム径を、(1)式で表されるビーム径ｗ₀より大きくする。
よって、安価な構成部品を使用することで、反射光が検
出器から外れる状態での信号変化が緩和され、受光手段
同士の間隔が理想状態からずれても、信号波形にリップ
ルは発生せず、安価な回路で高精度に補正が可能とな
り、読み取り対象物を走査する位置に関係なく、正確且
つ鮮明な画像情報を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の光学走査装置の概
略構成を示す概略構成図である。

【図２】第１の実施の形態の光学走査装置を適用した複
写機の概略構成を示す概略構成図である。

【図３】第１及び第２の実施の形態における受光部の配
置を説明する説明図である。

【図４】第１の実施の形態における受光部の動作を説明
する説明図である。

【図５】第１の実施の形態における検出部の動作を説明
する説明図である。

【図６】第１の実施の形態における受光部の機能を説明
する説明図である。

【図７】第１の実施の形態における合成信号波形の第１
の例を示すグラフである。

【図８】第１の実施の形態における合成信号波形の第２
の例を示すグラフである。

【図９】第２の実施の形態における受光部の機能を説明
する説明図である。

【図１０】従来の光学走査装置の検出部の動作を説明す
る説明図である。

【図１１】従来の光学走査装置の合成信号波形の第１の
例を示すグラフである。

【図１２】従来の光学走査装置の合成信号波形の第２の
例を示すグラフである。

【符号の説明】

１半導体レーザ２ポリゴンミラー３結像レンズ４反射ミラー６原稿８検出器３２受光素子駆動回路７０ａフォトダイオード７１，７２，７３受光部７ａ，７ｂ，７ｃフォトダイオード７Ａ，７Ｂ，７Ｃ検出レンズ８１，８２，８３受光部８ａ，８ｂ，８ｃフォトダイオード８Ａ，８Ｂ，８Ｃ検出レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源から出射され、偏向走査されて読み
取り対象物に照射された光ビームの前記読み取り対象物
からの反射光を複数の受光手段により受光し、前記読み
取り対象物に対応する画像情報を得る光学走査装置にお
いて、前記複数の受光手段は、前記反射光を検出するための検出面を有し、且つその検
出面の前記反射光の走査方向とは直交する方向における
長さ（検出面幅）が、前記走査方向における長さ（検出
面長）よりも短く形成された検出手段と、その検出手段における前記反射光のビーム径を前記検出
面幅以下の任意の径ｗとするように構成された結像手段
とから構成されていること特徴とする光学走査装置。
【請求項２】前記検出手段の検出面は、前記検出面幅
が、前記反射光のビーム径ｗと略等しい長さに形成され
ていることを特徴とする請求項１に記載の光学走査装
置。
【請求項３】前記結像手段は、前記検出手段における
前記反射光のビーム径ｗを、【数１】 λ：波長Ｗ：結像手段の射出瞳径ｌ₂：像点位置で表されるビーム径ｗ₀より大きくするように構成され
たことを特徴とする請求項１若しくは２に記載の光学走
査装置。
【請求項４】前記検出手段は、前記結像手段に対して
前記読み取り対象物と共役な位置よりも前記結像手段寄
りの位置に配置されたことを特徴とする請求項３に記載
の光学走査装置。
【請求項５】前記結像手段は、前記反射光の前記検出手段でのビーム径ｗを、【数２】ｆ：結像手段の焦点距離ｌ₁：物点位置ｄｅ：デフォーカス量で表されるビーム径ｗ₁と等しくするように構成された
ことを特徴とする請求項４に記載の光学走査装置。
【請求項６】前記検出手段は、前記結像手段に対して
前記読み取り対象物と共役な位置に配置され、前記結像手段は、波面収差が波長の1/14よりも大きくな
るように構成されていることを特徴とする請求項１若し
くは２に記載の光学走査装置。