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KR20020071482A - 화상판독결상광학계 및 그것을 사용한 화상판독장치 - Google Patents

화상판독결상광학계 및 그것을 사용한 화상판독장치 Download PDF

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KR20020071482A
KR20020071482A KR1020020011702A KR20020011702A KR20020071482A KR 20020071482 A KR20020071482 A KR 20020071482A KR 1020020011702 A KR1020020011702 A KR 1020020011702A KR 20020011702 A KR20020011702 A KR 20020011702A KR 20020071482 A KR20020071482 A KR 20020071482A
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South Korea
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optical element
image reading
axis
reading apparatus
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KR1020020011702A
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후지바야시가즈오
도치기노부유키
Original Assignee
캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

화상정보를 라인센서 상에 결상시키고, 이 화상정보를 판독하기 위한 화상판독결상광학계는, 기준축광선의 입사방향과 사출방향이 다르고 또한 곡률을 가진 복수의 오프축반사면을 포함하는 결상광학소자를 가지고 있다.

Description

화상판독결상광학계 및 그것을 사용한 화상판독장치{IMAGE READING IMAGING OPTICAL SYSTEM AND IMAGE READING APPARATUS USING THE SAME}
발명은 원고판독결상광학계 및 그것을 사용한 화상판독장치에 관한 것으로, 특히 각종 수차가 밸런스좋게 보정되고, 고해상력을 가진 소형의 결상광학소자를 사용한 이미지스캐너, 디지털복사기, 팩시밀리장치 등의 라인센서를 사용한 단색화상 또는 컬러화상을 판독할 때에 적합한 것이다.
종래부터 원고면 상의 화상정보를 판독하는 화상판독장치(이미지 스캐너)로서, 플랫배드형의 이미지스캐너가, 예를 들면 일본국특개평3-113961호 공보에서 제안되어 있다.
플랫배드형의 이미지스캐너는 결상렌즈와 라인센서를 고정하고, 반사미러만을 이동시킴으로써 원고면을 슬릿노광 주사해서 화상정보를 판독하고 있다.
최근, 장치의 구조의 간략화를 도모하기 위해서 미러,결상렌즈, 라인센서 등을 일체화해서 원고면을 주사하는 캐리지일체형 주사방식이 채용되는 경우가 많아져 왔다.
도 32는 종래의 캐리지일체형 주사방식의 화상판독장치의 주요부의 개략도를 표시한다. 도 32에 있어서, 조명광원(1)으로부터 방사된 빔(beam)은 직접 원고지지용 테이블(2) 위에 놓인 원고(8)를 조명하고, 이 원고(8)로부터의 반사빔을 순서대로 제 1,제 2,제 3 반사미러(3a),(3b),(3c)를 개재해서 캐리지(6) 내부에서 그 광로를 구부리고, 결상렌즈(결상광학계)(4)에 의해 라인센서(5)의 면 상에 결상시키고 있다. 그리고, 캐리지(6)를 부주사모터(7)에 의해 도 32에 표시하는 화살표 A방향(부주사방향)으로 이동시킴으로써 원고(8)의 화상정보를 판독하고 있다. 도 32에 있어서의 라인센서(5)는 복수의 수광소자를 1차원방향(주주사방향)으로 배열하는 구성으로 되어 있다.
도 33은 도 32의 화상판독광학계의 기본 구성의 설명도이다.
도 33에 있어서, (4)는 결상광학계, (5R),(5G),(5B)는 각각 라인센서(5)의 R(적색),G(녹색),B(청색)의 각 색을 판독하는 라인센서, (8R),(8G),(8B)는 라인센서 (5R),(5G),(5B)에 대응하는 원고면 상의 판독범위이다. 도 32에 표시하는 화상판독장치에서는 정지하고 있는 원고면을 캐리지(6)가 주사하고 있지만, 캐리지주사는 도 33과 같이 라인센서(5) 및 결상렌즈(4)가 정지하고 있어 원고면(8)이 이동하는 것과 등가이다. 원고면을 주사함으로써 어떤 시간 간격에 있어서 동일 개소를 다른 색으로 판독할 수 있다. 상기 구성에 있어서 결상렌즈(4)가 통상의 굴절계로 이루어진 경우에는 축상 색수차 또는 배율 색수차가 발생하기 때문에 기준의 라인센서(5G)에 대해서 라인센서(5B),(5R)에 결상되는 라인상에 디포커스 또는 위치어긋남이 발생한다. 따라서 각 색 화상을 중합해서 재현했을 때에 색번짐이나 색부정합이 현저한 화상이 된다. 즉 고개구, 고해상도의 성능이 요구되는 경우에는 요구에 대응할 수 없게 된다.
한편, 최근, 비공축광학계에 있어서도 기준축이라고 하는 개념을 도입해서 구성면을 비대칭비구면으로 함으로써 충분히 수차가 보정된 광학계가 구축가능하다는 것이 명백하게 되었다. 예를 들면 일본특개평9-5650호 공보에 그 설계법이, 동 특개평8-292371호 공보, 동 특개평8-292372호 공보에 그 설계예가 표시되어 있다.
이러한 비공축광학계는 오프축광학계(off-axial optical system)(상(像)중심과 동(瞳)중심을 통과하는 광선을 따른 기준축을 고려했을 때, 구성면의 기준축과의 교점에 있어서의 면법선이 기준축 상에 없는 곡면(오프축곡면)을 포함하는 광학계로서 정의되는 광학계이고, 이 때 기준축은 구부러진 형상이 된다)로 호칭된다. 이 오프축광학계는, 구성면이 일반적으로는 비공축이 되고, 반사면에서도 빛가림이 발생하지 않기 때문에 반사면을 사용한 광학계를 구축하기 쉽다. 또한 광로의 끌고돌기(the drawing around)를 비교적 자유로이 행할 수 있고, 구성면을 일체형성하는 기술에 의해 일체형의 광학계를 만들기 쉽다고 하는 특징을 가지고 있다.
한편, 디지털복사기 등의 원고판독계는 고해상도, 고속성이 요구되기 때문에 일체형광학계로 구성함에 이르고 있지 않다. 판독계에 요구되는 결상렌즈는 밝고 또한 고해상도를 필요로 하기 때문에 광학성능을 확보하기 위해서는 화각을 크게 하는 것이 어렵다. 화각이 좁으면 그 결과 광로길이가 길게 된다.
한편, 컬러화상의 판독을 행하는 경우에도 고해상도가 됨에 따라 색수차에 의한 색마다의 결상위치차, 화면 내의 색부정합 등의 생수차가 광학성능에 악영향을 준다.
본 발명의 목적은 고속성, 고해상도가 요구되는 디지털복사기 등 원고판독계에 있어서, 캐리지일체형 주사방식을 용이하게 실현할 수 있는 원고판독결상광학계 및 그것을 사용한 화상판독장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 디지털컬러화상의 판독에 있어서, 색수차가 없고 또한 캐리지일체형 주사방식을 용이하게 실현할 수 있는 원고판독결상광학계 및 그것을 사용한 화상판독장치를 제공하는데 있다.
또한, 일반적으로 결상광학소자로서 오프축(off-axial)반사면을 사용했을 경우 결상빔이 차광되지 않도록 기준축광선은 각 오프축반사면에 비스듬히 입사 및 반사하기 때문에 본래 비대칭수차가 발생하는 구성이다.
본 발명의 다른 목적은 결상광학계를 오프축 반사면으로 구성해도 비대칭수차의 발생이 적고 광학성능이 크게 열화하지 않는 원고판독결상광학계 및 그것을 사용한 화상판독장치를 제공하는 데 있다.
도 1(a),1(b),1(c)는 본 발명의 화상판독결상광학계의 실시형태 1의 주요부의 개략도;
도 2는 본 발명의 화상판독장치의 실시형태 1의 주요부의 개략도;
도 3은 본 발명의 화상판독결상광학계의 실시형태 1의 주요부의 개략도;
도 4는 본 발명의 화상판독결상광학계의 실시형태 2의 주요부의 개략도;
도 5는 본 발명의 화상판독장치의 실시형태 2의 주요부의 개략도;
도 6은 본 발명의 화상판독결상광학계의 실시형태 2의 수차도;
도 7은 본 발명의 화상판독결상광학계의 실시형태 3의 주요부의 개략도;
도 8은 본 발명의 화상판독장치의 실시형태 3의 주요부의 개략도;
도 9는 본 발명의 화상판독결상광학계의 실시형태 3의 수차도;
도 10은 본 발명의 화상판독결상광학계의 실시형태 4의 주요부의 단면도;
도 11은 본 발명의 화상판독결상광학계의 실시형태 5의 주요부의 단면도;
도 12는 본 발명의 화상판독결상광학계의 실시형태 6의 주요부의 단면도;
도 13은 본 발명의 화상판독결상광학계의 실시형태 7의 주요부의 단면도;
도 14는 본 발명의 화상판독결상광학계의 실시형태 8의 주요부의 단면도;
도 15는 본 발명의 화상판독결상광학계의 실시형태 9의 주요부의 개략도;
도 16은 본 발명의 화상판독장치의 실시형태 9의 주요부의 개략도;
도 17은 본 발명의 화상판독결상광학계의 실시형태 10의 주요부의 개략도;
도 18은 본 발명의 화상판독장치의 실시형태 10의 주요부의 개략도;
도 19는 본 발명의 화상판독결상광학계의 실시형태 11의 주요부의 개략도;
도 20은 본 발명의 화상판독장치의 실시형태 11의 주요부의 개략도;
도 21(a),21(b),21(c)는 본 발명의 화상판독결상광학계의 실시형태 12의 주요부의 개략도;
도 22는 본 발명의 화상판독장치의 실시형태 12의 주요부의 개략도;
도 23은 본 발명의 화상판독결상광학계의 실시형태 13의 주요부의 개략도;
도 24는 본 발명의 화상판독장치의 실시형태 13의 주요부의 개략도;
도 25는 본 발명의 화상판독결상광학계의 실시형태 14의 주요부의 개략도;
도 26은 본 발명의 화상판독장치의 실시형태 14의 주요부의 개략도;
도 27은 본 발명의 화상판독결상광학계의 실시형태 15의 주요부의 개략도;
도 28은 본 발명의 화상판독장치의 실시형태 15의 주요부의 개략도;
도 29는 본 발명의 화상판독결상광학계의 실시형태 16의 주요부의 개략도;
도 30은 본 발명의 화상판독장치의 실시형태 16의 주요부의 개략도;
도 31은 본 발명에 관한 결상광학소자의 오프축광학계의 정의를 설명하는 도면;
도 32는 종래의 캐리지일체형주사광학계의 배치예를 표시하는 도면;
도 33은 종래의 컬러화상판독장치를 설명하는 주요부의 개략도;
도 34는 본 발명의 화상판독결상광학계의 실시형태 17의 주요부의 단면도;
도 35는 본 발명의 화상판독결상광학계의 실시형태 17의 수차도;
도 36은 본 발명의 화상판독장치의 실시형태 17의 주요부의 개략도.
<부호의 설명>
1: 조명광원2: 원고지지용 글라스 테이블
3a,3b,3c: 반사미러4: 결상광학계
4a∼4k: 결상광학소자5: 판독수단(라인센서)
6: 캐리지7: 부주사모터
8: 원고
본 발명의 일측면에 있어서, 화상정보를 라인센서 상에 결상시키고, 이 화상정보를 판독하기 위한 화상판독결상광학계로서, 이 화상판독결상광학계는 기준축광선의 입사방향과 사출방향이 다르고 또한 곡률을 가진 복수의 오프축반사면을 포함하는 결상광학소자를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 화상판독결상광학계가 제공된다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 결상광학소자는 기준축광선의 입사방향에 대해서 사출방향을 대략 수직 또는 반대방향으로 변경하는 기능을 가진다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 결상광학소자는 적어도 1조의 교차하는 반사면을 포함하는 복수의 오프축반사면으로 이루어지고, 또한 교차하는 오프축반사면의 사이에 조리개를 가지고 있다.
본 발명의 다른 측면에 있어서, 원고를 놓는 원고지지용테이블, 결상광학소자 및 라인센서를 가지며, 원고면 상의 화상정보를 결상광학소자에 의해 라인센서에 결상하고, 이 라인센서에 의해 판독하는 화상판독장치에 있어서 상기 결상광학소자는 기준축광선의 입사방향과 사출방향이 다르고 또한 곡률을 가진 복수의 오프축반사면을 가진 것을 특징으로 하는 화상판독장치가 제공된다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 결상광학소자의 각 오프축반사면에 있어서의 기준축광선의 구부림방향은 상기 라인센서의 라인방향에 수직인 단면 내이다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 결상광학소자로부터 사출하는 기준축광선의 방향은 상기 결상광학소자에 입사하는 기준축광선의 방향과 다르다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 결상광학소자로부터 사출하는 기준축광선의 방향은 상기 결상광학소자에 입사하는 기준축광선의 입사방향과 대략 직교한다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 결상광학소자로부터 사출하는 기준축광선의 방향은 상기 결상광학소자에 입사하는 기준축광선의 방향과 대략 동일한 방향이다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 결상광학소자에 입사하는 기준축광선의 방향과 상기 결상광학소자로부터 사출하는 기준축광선의 방향은대략 반대방향이다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 화상정보는 상기 결상광학소자 내에서는 중간결상되지 않고 라인센서 상에 직접 형성된다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 결상광학소자는 광입사면과 광사출면 사이의 광로 중의 대략 중앙 근방에 조리개를 가진다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 조리개는 상기 결상광학소자의 광입사면과 광사출면 사이의 광로 중의 대략 중앙 근방에 위치하는 오프축반사면의 유효면에 의해 형성된다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 결상광학소자를 구성하는 내부의 매질은 공기이다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 결상광학소자를 구성하는 내부의 매질은 광학적으로 투명한 글라스 또는 플라스틱이다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 기준축광선을 반시계방향으로 편향시키는 오프축반사면을 플라스편향면, 기준축광선을 시계방향으로 편향시키는 오프축반사면을 마이너스편향면이라고 정의했을 때, 상기 결상광학소자는 플러스편향면이 연속하는 구성을 적어도 1조 또는 마이너스편향면이 연속하는 구성을 적어도 1조 가진다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 기준축광선을 반시계방향으로 편향시키는 오프축반사면을 플러스편향면, 기준축광선을 시계방향으로 편향시키는 오프축반사면을 마이너스편향면이라고 정의했을 때, 상기 결상광학소자는 플러스편향면이 연속하는 구성을 적어도 1조 및 마이너스편향면이 연속하는 구성을 적어도 1조 가진다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 결상광학소자는 6면의 오프축반사면으로 구성되고, 기준축광선을 반시계방향으로 편향시키는 오프축반사면을 플러스편향면, 기준축광선을 시계방향으로 편향시키는 오프축반사면을 마이너스편향면이라고 정의했을 때, 상기 결상광학소자는 플러스편향면과 마이너스편향면을 각각 동수 가지고, 가장 사출쪽의 오프축반사면은 가장 입사쪽의 오프축반사면에 대해서 입사기준축에 있어서 원고면쪽에 배치한다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 플러스 편향면과 마이너스편향면은 조리개에 대해서 역 편향면이 되도록 배치된다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 결상광학소자의 가장 입사쪽의 오프축반사면은 수렴작용을 가지도록 구성한다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 결상광학소지의 적어도 1면은 적외광을 커트하는 특성을 가진다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 결상광학소자는 원고면을 따라서 반사미러와 하우징 내에서 병렬로 배치되어 있다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 결상광학소자의 사출면에 있어서의 라인센서의 라인방향에 수직인 방향의 유효 빔폭을 Φs, 라인센서의 라인방향의 유효 빔폭을 Φm이라고 했을 때,
Φs〈Φm
의 조건을 만족한다.
본 발명의 다른 측면에 있어서, 원고를 놓는 원고지지용 테이블, 결상광학소자 및 라인센서를 가지고,원고면 상의 화상정보를 결상광학소자에 의해 라인센서에 결상하고, 이 라인센서에 의해 판독하는 화상판독장치에 있어서, 기준축광선을 복수 회 반사시키는 반사미러와 결상광학소자를 가지며, 상기 결상광학소자는 기준축광선의 입사방향에 대해서 사출방향을 거의 수직 또는 반대방향으로 변경하는 기능을 가진 것을 특징으로 하는 화상판독장치가 제공된다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 결상광학소자는 기준축광선의 입사방향과 사출방향이 다르고 또한 곡률을 가진 복수의 오프축반사면을가진다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 각 오프축반사면에 있어서의 기준축광선의 구부림방향이 상기 라인센서의 라인방향에 수직인 단면 내이다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 반사미러를 적어도 2매 가진다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 결상광학소자는 상기 반사미러에 대해서 상기 원고면의 반대쪽에 배치되어 있다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 결상광학소자는 상기 원고면을 따라서 상기 반사미러와 하우징 내에서 병렬로 배치되어 있다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 원고를 놓는 원고지지용 테이블, 결상광학소자 및 라인센서를 가지고, 원고면 상의 화상정보를 라인센서에 결상하고, 이 라인센서에 의해 판독하는 화상판독장치에 있어서, 상기 결상광학소자는 적어도 1조의 교차하는 반사면을 포함하는 복수의 오프축반사면을 포함하고, 또한 교차하는 오프축반사면 사이에 조리개를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 화상판독장치가 제공된다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 결상광학소자의 각 오프축반사면에 있어서의 기준축광선의 구부림방향이 상기 라인센서의 라인방향에 수직인 단면 내이다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 결상광학소자 내의 조리개는 결상광학소자의 광입사면과 광사출면 사이의 광로 중의 대략 중앙 부근에배치되어 있다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 조리개는 라인센서의 라인방향에 수직인 단면 내의 개구폭과 라인방향에 평행한 방향의 개구폭이 다르다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 조리개는 근접하는 오프축반사면과 일체적으로 구성되어 있다.
상기 화상판독결상광학계의 다른 측면에 있어서, 상기 화상정보는 컬러화상이다.
(바람직한 실시형태의 설명)
도 1(a) 내지 1(c)는 본 발명의 화상판독장치에 사용되는 화상판독결상광학계의 실시형태 1의 설명도이다.
도 1(a)는 부주사단면도이고, 도 1(b)는 주주사단면도이며, 도 1(c)는 주요부의 사시도이다.
도 2는 도 1(a) 내지 1(c)의 화상판독결상광학계가 일체형주사광학계의 화상판독장치에 적용되었을 때의 주요부의 개략도이다.
이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시형태를 상세히 설명한다.
본 발명의 화상판독장치의 결상광학계(화상판독결상광학계)는 주로 곡률을 가진 복수의 오프축반사면을 포함하는 결상광학소자를 이용함으로써, 광로길이가 짧고 기본적으로 색수차가 거의 발생되지 않도록 구성되어 있다. 어떤 경우에는, 화상판독결상광학계는 렌즈, 미러 등도 가진다. 도 1(a) 내지 1(c)에 있어서, 결상광학소자(4a)는 곡률을 가진 5개의 오프축반사면(R3 내지 R7)을 가지며, 그 내부매질이 광학수지이고, 기준축광선의 입사광선(LP1)의 방향과 그 사출광선(LP0)의 방향은 서로 다르며, 그리고 원고면(8) 상의 화상을 라인센서(5) 상에 결상시킨다. 각 오프축반사면은 라인센서(5)의 센서들이 배열되는 방향(X방향)의 라인에 수직인 방향(Y방향)의 단면, 즉 부주사단면(YZ 단면)의 광로를 구부리는 구성을 취한다.
또한, 기준축광선을 반시계방향으로 편향시키는 오프축반사면을 플러스편향면으로 정의하고, 기준축광선을 시계방향으로 편향시키는 오프축반사면을 마이너스편향면으로서 정의하고 있다. 이 때, 도 1(a) 및 1(b)의 결상광학소자(4a)는, 원고면(8) 쪽으로부터 순서대로, 면(R3)은 플러스편향면, 면(R4)은 플러스편향면, 면(R5)은 마이너스편향면, 면(R6)은 마이너스편향면, 면(R7)은 플러스편향면의 배열로 되어있다.
그 결과, 사출면(R8)으로부터 사출하는 기준축광선(LP0)의 방향은 입사하는 기준축광선(LP1)의 방향에 대략 수직이 된다. 편향면의 배열을 플러스편향면이 연속시킨 후에 마이너스편향면이 연속시킴으로써, 광로는 입사광선에 대략 수직인 방향으로 진행하며, 따라서 결상광학소자(4a)는 공간적으로 효율적인 배치를 취할 수 있다.
도 1(a)는 라인센서(5)의 라인방향(X방향)에 수직인 단면, 즉 부주사단면의 광로를 표시하고, 도 1(b)는 라인센서(5)의 라인방향에 평행한 단면, 즉 주주사단면(XZ 단면)의 광로를 표시한다. 도 1(c)는 결상광학소자(4a)의 광로의 사시도를 표시한다.
도 1(a) 및 도 1(b)에서 알 수 있는 바와 같이, 주주사단면에 있어서, 빔폭은 조리개면(SP)으로부터 넓어지지만, 부주사단면에 있어서는 빔폭은 각 면에 관계없이 거의 변화하지 않는다. 즉 결상광학소자(4a)의 사출면(R8)에 있어서의 라인센서(5)의 라인방향(X방향)에 수직인 방향, 즉 부주사방향(X방향)의 유효 빔폭을 Φs, 라인센서(5)의 라인방향, 즉 주주사방향(X방향)의 유효 빔폭을 Φm이라 할때, 다음조건, Φs〈Φm을 만족한다.
따라서, 결상판독장치를 콤팩트하게 구성하기 위해서 부주사단면에서 광로를 구부리는 것이 바람직하다. 광로의 이러한 구부림에 의해 캐리지일체형 주사광학계에 적합한 구성을 취할 수 있다. 실시형태 1에 있어서, 각 오프축반사면의 수렴력은, 정의 수렴력과 부의 수렴력이 교호로 배열되도록 구성해서 양호한 결상성능을 얻을 수 있도록 되어 있다.
반사면의 구성에 있어서, 광로를 서로 차단하지 않도록 구성하기 위해서 인접하는 면들 사이의 간격을 어느 정도 크게 확보하는 것은 불가피하다. 따라서, 이들 근방에 다른 특성의 면을 배치해서 수차를 보정하는 것이 바람직하다.
실시형태 1에 있어서, 원고면 상의 상은 결상광학소자(4a) 내에서 중간결상되지 않고, 결상광학소자(4a)로부터 사출된 후에 라인센서(5) 상에 직접 결상되도록 구성되어 있다. 이에 의해 각 오프축반사면의 곡률을 완만하게 구성할 수 있으며, 따라서 각 반사면에서 발생하는 수차를 억제하는 것이 용이하게 된다. 원고면 상의 상이 결상광학소자(4a) 내에서 중간결상되지 않는 구성 때문에 라인센서(5)의 라인방향(X방향)에서는 빔은 조리개(SP)에서 멀어짐에 따라 넓어진다. 실시형태 1에 있어서, 조리개(SP)를 결상광학소자(4a)의 광로의 중심 근방의 오프축반사면 상에 설정함으로써, 화상광학소자(4a)의 입사면(R2)과 사출면(R8) 상의 유효빔이 주주사방향으로 커지지 않도록 되어 있다. 이것은 또한 결상광학소자(4a)의 구성의 콤팩터화에 기여한다.
상기한 구성의 채택에 부가해서 오프축반사면을 자유곡으로 함으로써 소망하는 광학성능을 확보할 수 있다. 또한, 실시형태 1에 있어서, 입사면(R2)과 사출면(R8)은 굴절면이고, 이것은 색수차를 발생하는 요인이 된다. 그래서, 양면을 자유곡면으로 함으로써 색수차의 발생을 억제하고, 또한 색수차 이외의 다른 수차의 보정도 행하고 있다. 실시형태 1에 있어서, 인접하는 오프축반사면 사이의 매질은 광학적으로 투명한 플라스틱 PMMA로 형성된다. 이것은 또한 글라스로 형성해도 된다.
도 2는 도 1(a) 내지 1(c)에 표시한 실시형태 1의 결상광학소자(4a)에 의해 구성되는 컬러화상 또는 단색화상을 판독하는 원고판독장치의 예를 표시한다. 본 발명의 화상판독장치가 대상으로서 컬러화상을 취하면, 도 33에 표시한 센서를 사용한다.
도 2에 있어서, (1)은 광원을 표시하고, (2)는 원고지지용글라스테이블, (3a),(3b)는 제 1 및 제 2반사미러, (4a)는 결상광학소자,(5)는 CCD등으로 이루어진 라인센서, (6)은 캐리지(하우징)를 표시한다.
원고지지용글라스테이블(2) 위에 놓인 원고(8)는 미러(3a),(3b)를 통해서 결상광학소자(4a)에 의해서 라인센서(5) 상에 결상될 수 있어, 원고(8)의 1라인을 판독할 수 있다. 원고판독장치를 콤팩트하게 구성하기 위해서 광로는 제 1 및 제 2미러(3a),(3b)에 의해 접어꺾여진다. 결상광학소자(4a)는 또한 광로를 접어꺾는 데에 기여한다. 결상광학소자(4a)를 사용함으로써 캐리지일체형광학계의 원고판독장치를 2매의 미러와 결상광학소자로 이루어지는 적은 광학부품으로 구성할 수 있다.
도 32의 종래의 구성에 비해 광로는 결상광학소자만에 의해 대략 직각으로 구부러지며, 이것은 결상광학계 내에 미러1매를 포함하는 구성의 채택에 상당하며, 화상판독장치를 단순한 구성으로 할 수 있다. 이 캐리지일체형광학계는 원고(8)와 캐리지(6)를 라인센서의 라인방향(X방향)에 수직인 방향, 즉 부주사방향(Y방향 또는 A방향)으로 상대적으로 주사함으로써 원고(8)의 면을 2차원적으로 판독하고 있다.
도 3은 실시형태 1에 있어서의 라인센서의 라인방향의 5개의 점(상 높이)에 관한 수차(도)를 표시한다. 도 3에 있어서, X는 원고의 면 상의 높이를 표시한다.
도 4는 본 발명의 결상광학소자의 실시형태 2의 주요부의 단면도이다.
실시형태 2의 결상광학소자(4b)는 기준축광선의 입사면(R2)에 대한 사출면(R9)의 방향이 동일하도록 되어 있으며, 곡률을 가진 오프축반사면만이 6개의 면(R3 내지 R8)으로 이루어져 있다. 인접하는 반사면 사이의 매질은 공기이고, 기본적으로 색수차가 발생하지 않는 중공(中空)의 구성으로 되어 있다. 짝수 회의 반사에 의해 입사광선의 방향과 사출광선의 방향은 대략 동일 방향이 된다.
도 4의 결상광학소자(4b)는, 원고(8)쪽으로부터 순서대로, 면(R3)이 플러스평향면, 면(R4)이 마이너스편향면, 면(R5)이 마이너스편향면, 면(R6)이 플러스편향면, 면(R7)이 플러스편향면, 면(R8)이 마이너스편향면의 배열로 되어 있다.
그 결과, 사출하는 기준축광의 방향은 입사하는 기준축광선의 방향과 대략 동일한 방향이다. 편향면의 배열을, 마이너스편향면이 연속하는 조와 세트와 플러스편향면이 연속하는 조를 교호로 배열함으로써 광로는 입사광선과 대략 평행한 방향으로 진행하며, 따라서 결상광학소자(4b)는 공간적으로 효율적인 배치를 취할 수 있다.
실시형태 2에 있어서는, 실시형태 1과 같이, 원고의 결상은 결상광학소자(4b) 내에서 중간결상되지 않고, 라인센서(5) 상에 직접 형성됨으로써, 각 오프추반사면의 곡률을 완만하게 구성할 수 있다. 또한, 조리개(SP)는 결상광학소자(4b)의 광로의 중심 근방에 배치됨으로써 결상광학소자(4b)의 입사면(R3)과 사출(R9) 상의 유효 빔은 커지지 않도록 되어 있다.
도 5는 실시형태 2의 결상광학소자(4b)가 원판판독장치에 적용되는 예를 표시한다. 도 5의 구성부품은 도 2의 것과 대략 마찬가지이다. (3c)는 미러를 표시한다. 도 5에 있어서, 복수의 렌즈로 이루어진 종래의 결상렌즈는 적은 구성요소로 이루어진 결상광학소자(4b)로 대체될 수 있다. 결상광학소자(4b)는 색수차의 발생이 없는 구성으로 되어 있으며, 따라서 색부정합이 없는 컬러판독을 행할 수 있는 캐리지일체형 광학계를 용이하게 구성할 수 있다.
도 6은 실시형태 2에 있어서의 라인센서의 라인방향의 5개의 점(상 높이)에서의 수차도를 표시한다. 도 6에 있어서, X는 원고의 면 상에서의 높이를 표시한다.
도 7은 본 발명의 결상광학소자(4c)의 실시형태 3의 주요부의 단면도이다. 실시형태 3의 결상광학소자는 반사면이 6개의 면(R3 내지 R8)이 되도록 구성되어 있고, 인접하는 반사면 사이의 매질은 공기이다. 따라서, 결상광학소자(4c)는 색수차가 발생하지 않는 구성으로 되어 있다. 짝수 회의 반사에 의해 사출광선의 방향은 입사광선의 방향에 대해 대략 반대방향이 된다.
도 7의 결상광학소자(4c)는, 원고면(8)쪽으로부터 순서대로, 면(R3)이 플러스편향면, 면(R4)이 플러스편향면, 면(R5)이 마이너스편향면, 면(R6)이 마이너스편향면, 면(R7)이 플러스편향면, 면(R8)이 플러스편향면의 배열로 되어 있다. 그 결과, 사출하는 기준축광선의 방향은 입사하는 기준축광선의 방향에 대해 대략 반대방향이 된다. 편향면의 배열을 플러스편향면이 연속하는 조와 마이너스편향면이 연속하는 조가 교호로 배열함으로써 광로는 입사광선에 거의 수직인 방향으로 진행하며, 따라서 결상광학소자(4c)는 공간적으로 효율적인 배치를 취할 수 있다.
실시형태 3에 있어서는, 실시형태 1과 같이, 원고의 상은 결상광학소자(4c) 내에서 중간결상되지 않고, 라인센서(5) 상에 직접 형성됨으로써, 각 오프축반사면의 곡률을 완만하게 구성할 수 있다. 또한, 조리개(SP)는 결상광학소자(4c)의 광로의 중심 근방에 배치됨으로써 결상광학소자(4c)의 입사면(R2)과 사출면(R9) 상의 유효 빔은 커지지 않도록 되어 있다.
도 8은 실시형태 3의 결상광학소자(4c)가 원고판독장치에 적용되는 예를 표시한다. 도 8의 구성부품은 도 2의 것과 대략 마찬가지이다. 도 8에 있어서, 결상광학소자(4c)는 사출광선이 입사광선의 방향과 반대인 방향으로 사출되도록 구성되고, 이것은 광로가 2번 구부러지는 것에 상당하며, 도 2의 원고판독장치와 같이, 반사미러를 종래기술에 대해 감소시킬 수 있다. 또한, 라인센서(5)의 배치에 관해서는, 콤팩트한 구성이 가능하게 된다.
도 9는 실시형태 3에 있어서의 라인센서의 라인방향의 5개의 점(상 높이)에서의 수차도를 표시한다. 도 9에 있어서, X는 원고의 면 상에서의 높이를 표시한다.
도 10 내지 14는 본 발명의 결상광학소자의 실시형태 4 내지 8의 주요부의 단면도이다.
도 10 내지 14의 결상광학소자는 주로 복수의 반사면에 의해 결상작용을 가진다. 이것은 이들 결상광학소자의 모두가 5개의 반사면을 가지는 경우이다. 도 10 내지 14에 표시한 결상광학소자의 구성은 더욱 콤팩트한 배치를 달성하도록 원고판독장치에 배치된 반사미러의 구성에 따라서 적절히 선택된다. 또한, 결상광학소자 내의 반사면의 수가 6개 이상인 경우에도 여러 가지 구성의 결상광학소자를 생각할 수 있으며, 따라서 이러한 구성을 원고 판독장치의 구성에 맞추어서 선택할 수 있다.
도 15는 본 발명의 결상광학소자의 실시형태 9의 주요부의 단면도이다.
도 16은 실시형태 9의 결상광학소자가 원고판독장치에 적용되는 예를 표시한다.
실시형태 9의 결상광학소자(4d)는 반사면이 5개의 면(R3,R4,R6 내지 R8)으로 이루어지도록 구성되어 있고, 인접하는 반사면 사이의 매질은 공기이다. 따라서, 결상광학소자(4d)는 색수차가 발생하지 않는 구성으로 되어 있다.
도 15의 화상광학소자(4d)는, 원고면(8)쪽으로부터 순서대로, 면(R3)이 플러스편향면, 면(R4)이 마이너스편향면, 면(R6)이 플러스편향면, 면(R7)이 마이너스편향면, 면(R8)이 마이너스편향면의 배열로 되어 있다. 이 구성에 의하여, 반사미러(3b)로부터 사출되는 빔은 결상광학소자(4d) 내에서 제 1반사미러쪽을 향하여 구부러지고, 그 후 빔은 반사미러와 반대방향으로 사출되게 된다.
즉 홀수 회의 반사에 의해 출사하는 기준축광선의 방향은 입사하는 기준축광선의 방향에 대략 수직이 된다. 광로를 반복적으로 구부러지게 하는 2매의 반사미러(3a),(3b)로부터 사출되는 빔은 결상되어, 입사방향에 수직인 방향으로 구부러져서 반사미러와 반대방향으로 결상광학소자(4d) 내의 광로를 따라서 진행하게 되며, 이에 의해 공간적으로 효율적인 배치를 취할 수 있다.
실시형태 9에 있어서는, 실시형태 1과 같이, 원고화상은 결상광학소자(4d) 내에서 중간결상되지 않고, 라인센서(5) 상에 직접 형성됨으로써, 각 오프축반사면의 곡률을 완만하게 구성할 수 있다. 또한, 조리개(SP)는 결상광학소자(4d)의 광로의 중심 근방에 배치됨으로써 결상광학소자의 입사면(R2)과 사출면(R9) 상의 유효 빔은 커지지 않도록 되어 있다.
도 17은 본 발명의 결상광학소자의 실시형태 10의 주요부의 단면도이다.
도 18은 실시형태 10의 결상광학소자가 원고판독장치에 적용되는 예를 표시한다.
실시형태 10의 결상광학소자(4e)는 반사면이 5개의 면(R3,R4,R6 내지 R8)으로 이루어지도록 구성되고, 인접하는 반사면 사이의 매질은 공기이다. 따라서, 결상광학소자(4c)는 색수차가 발생하지 않는 구성으로 되어 있다.
도 17의 결상광학소자(4e)는 원고면(8)쪽으로부터 순서대로, 면(R3)이 마이너스 편향면, 면(R4)이 플러스편향면, 면(R6)이 플러스편향면, 면(R7)이 마이너스편향면, 면(R8)이 플러스편향면의 배열로 되어 있다. 이 구성에 의하여, 반사미러(3b)로부터 사출되는 빔은 결상광학소자(4e) 내에서 직선적으로 아래쪽으로 향하고, 그 후 빔은 반사미러쪽을 향하여 사출되게 된다.
즉 홀수 회의 반사에 의해 사출하는 기준축광선의 방향은 입사하는 기준축광선의 방향에 대략 수직이 된다. 광로를 반복적으로 구부러지게 하는 2매의 반사미러(3a),(3b)로부터 사출되는 빔은 결상광학소자(4e)에 의해 결상되고, 광로는 입사 방향에 대해 대략 직교 방향으로 구부러져서 반사미러를 향해서 진행하게 되며, 이에 의해 공간적으로 효율적인 배치를 취할 수 있다.
실시형태 10에 있어서는, 실시형태 1과 같이,원고화상은 결상광학소자(4d)내에서 중간결상되지 않고, 라인센서(5) 상에 직접 형성됨으로써, 각 오프축반사면의 곡률을 완만하게 구성할 수 있다. 또한 조리개(sp)는 결상광학소자(4e)의 광로의 중심 근방에 배치됨으로써 결상광학소자의 입사면(R2)과 사출면(R7) 상의 유효빔은 커지지 않도록 되어 있다. 도시한 바와같이 결상광학소자(4e)는 광로의 구부림 작용을 가지며, 따라서 캐리지일체형 주사방식의 화상판독장치는 2매의 반사미러와결상광학소자(4e)로 이루어진 단순한 구성에 의해 실현될 수 있다.
도 19는 본 발명의 결상광학소자의 실시형태 11의 주요부의 단면도이다.
도 20은 실시형태 11의 결상광학소자가 원고판독장치에 적용되는 예를 표시한다.
실시형태 11의 결상광학소자(4f)는 반사면이 6개의 면(R3 내지 R5, R7 내지 R9)으로 이루어지도록 구성되어 있다. 또한, 결상광학소자(4f)내의 인접하는 반사면 사이의 매질은 공기이다. 따라서, 결상광학소자(4f)는 색수차가 발생하지 않는 구성으로 되어 있다.
도 19의 결상광학소자(4f)는, 원고면(8)쪽으로부터 순서대로, 면(R3)이 플러스편향면, 면(R4)이 플러스편향면, 면(R5)이 마이너스편향면, 면(R7)이 플러스편향면, 면(R8)이 플러스편향면, 면(R9)이 마이너스편향면의 배열로 되어 있다. 도 20에 있어서, 반사미러(3a)로부터 사출되는 빔은 결상광학소자(4f) 내에서 광로가 구부러진 후, 빔은 대략 직선적으로 아래쪽을 향해서 사출되게 된다.
즉 결상광학소자(4f)로부터 사출되는 기준축광선의 방향은 입사하는 기준축광선의 방향에 대해서 대략 반대방향이 된다. 광로를 반복적으로 구부러지게 하는 2매의 반사미러(3a),(3b)로부터 사출되는 빔은 결상광학소자(4f)에 의해 결상되고, 광로는 반대로 구부러져서 아래쪽으로 진행하게 되고, 이에 의해 공간적으로 효율적인 배치를 취할 수 있다.
실시형태 11에 있어서는, 실시형태 1과 같이, 원고상은 결상광학소자(4f)내에서 중간결상되지 않고, 라인센서(5)상에 직접 형성되고, 각 오프축반사면의 곡률을 완만하게 구성하고 있다. 또한 조리개(sp)는 결상광학소자(4f)의 광로의 중심 근방에 배치됨으로써, 결상광학소자(4f)의 입사면(R2)과 사출면(R10)상의 유효빔은 커지지 않도록 되어 있다. 도시한 바와같이, 결상광학소자는 광로의 구부림작용을 가지며, 따라서 캐리지일체형 화상판독장치를 2매의 반사미러(3a),(3b)와 결상광학소자(4f)만으로 이루어진 단순한 구성에 의해 실현할 수 있다. 이 구성에 있어서, 반사미러(3b)에 의한 빔의 반사의 빈도를 감소시킬 수 있으며, 따라서 반사미러(3b)를 작게 할 수 있다.
상기한 결상광학소자(4d 내지 4f)는 자유곡면을 가진 반사면을 사용하며, 이에 의해 원고면과 결상광학소자 사이의 거리를 종래의 결상광학계보다 더 짧게 하고 있으며, 따라서 캐리지일체형 광학계의 구성을 실현하고 있다.
도 21(a) 내지 21(c)는 본 발명의 결상광학소자의 실시형태 12의 주요부의 단면도이다. 본 발명의 결상광학소자의 외형상은 도 17의 실시형태 10과 동일하다.
도 22는 실시형태 12의 결상광학소자가 원고판독장치에 적용되는 예를 표시한다.
도 21(a) 내지 (21c)의 결상광학소자는 기준축광선의 입사광선의 방향과 사 출광선의 방향이 서로 다르고 또한 곡률을 가진 5개의 오프축반사면 (R3,R4,R6 내지 R8)을 가지며, 또한 원고면(8)을 라인센서(5) 상에 결상하는 기능을 가진다. 인접하는 반사면 사이의 매질은 공기이다. 따라서 결상광학소자(4g)는 색수차가 발생하지 않는 구성으로 되어 있다. 각 오프축반사면은 라인센서(5)의 라인방향에 수직인 단면, 즉 부주사단면내에서 광로를 구부리는 구성을 취한다.
도 21(a) 내지 21(c)의 결상광학소자(4g)는, 원고면(8)쪽으로부터 순서대로, 면(R3)은 마이너스편향면, 면(R4)은 플러스편향면, 면(R6)은 플러스편향면, 면(R7)은 마이너스편향면, 면(R8)은 플러스편향면의 배열로 되어 있다. 그 결과, 사출하는 기준축광선의 방향은 입사하는 기준축광선의 방향에 대략 수직이다.
도 21(a)내지 21(c)에 있어서, 서로 교차하는 제 2반사면(R4)과 제 3반사면(R6) 사이에 조리개(sp)가 배치되어 있다. 도 21(a)는 라인센서의 라인방향에 수직인 단면, 즉 주주사단면의 광로를 표시하고, 도 21(b)는 라인센서의 라인방향에 평행한 단면, 즉 주주사단면의 광로를 표시하고 있다. 도 21(c)는 상기한 광로의 사시도를 표시하고 있다.
결상광학소자(4g)에 있어서, 원고면의 상은 결상광학소자 내에 있어서 중간결상되지 않고, 결상광학소자로부터 사출된 후에 직접 라인센서(5) 상에 결상되도록 구성되어 있다. 이에 의해서 각 오프축반사면의 곡률을 완만하게 구성할 수 있기 때문에 각 반사면에서 발생하는 수차를 억제하기 쉽게 된다. 그러나 인접하는 반사면의 구성에 있어서는, 서로 광로를 차단하지 않도록 구성 하기 위해서는 인접하는 면 사이의 간격을 어느 정도 크게 확보하는 것이 불가피하지만, 결상광학소자 내에서 중간결상하지 않는 구성이기 때문에 라인센서의 라인방향에서는 조리개로부터 멀어질수록 빔은 넓어진다.
본 실시형태에 있어서, 조리개(sp)를 결상광학소자의 광로 중의 중앙 부근에 설정해서 주주사방향에 있어서 결상광학 소자의 입사면과 사출면의 유효빔이 커지지 않도록 하고 있다. 오프축반사면에서는 항상 빔이 비스듬히 입사 및 반사되기 때문에 비대칭수차가 발생하므로, 기본적으로 비대칭수차가 상쇄되는 구성을 취하는 것이 바람직하다.
그래서, 본 실시형태에서는 조리개(sp)의 전후에 배치되는 오프축반사면이 조리개에 대해서 대략 대칭이 되도록 교차하는 1조의 오프축반사면을 구성하고 있다. 또한, 구성상 1조의 교차하는 오프축반사면에 각각 인접하는 오프축반사면은 교차하는 오프축반사면과 평행한 배치를 취하지 않을 수 없어, 인접하는 오프축반사면은 서로 교차하는 구성을 취한다. 따라서, 이 조리개배치는 조리개를 교차하는 오프축반사면의 1개와 그에 인접하는 오프축반사면과 일체적으로 구성할 수 있다.
도 22에 있어서, (2)는 원고지지용글라스테이블, (3a),(3b)는 제1, 제2반사미러, (4g)는 결상광학소자, (5)는 (CCD)등으로 구성되는 라인센서이다.
원고지지용글라스테이블(2) 상에 놓인 원고(8)를 결상광학소자(4g)에 의해 라인센서(5)상에 결상해서 원고의 1라인을 판독할 수 있다. 원고판독장치를 콤팩트하게 구성하기 위해서 제1, 제2 반사미러(3a),(3b)에 의해 광로를 접어 꺾고 있다. 결상광학소자(4g)도 광로를 접어 꺾는 데에 기여하고 있다. 결상광학소자(4g)를 사용함으로써 캐리지일체형광학계의 원고판독장치를 2매의 반사미러와 결상광학소자로 이루어진 적은 광학부품으로 구성할 수 있다.
종래의 구성과 대비하면 결상광학소자만으로 광로를 대략 직각으로 구부리고 있기 때문에 미러 1매를 결상광학계에 포함한 구성을 취하는 것에 상당해서, 화상판독장치를 간단한 구성으로 할 수 있다. 이 캐리지일체형 광학계는 라인센서의 라인방향에 수직인 방향, 즉 부주사방향으로 조사함으로써 원고면을 2차원적으로 판독하고 있다.
도 23은 본 발명의 결상광학소자의 실시형태 13의 주요부의 단면도이다. 본 실시형태의 결상광학소자의 외형상은 도 17의 실시형태 10과 동일하다.
도 24는 실시형태 13의 결상광학소자를 원고판독장치에 적용한 예이다.
본 실시형태의 결상광학소자(4h)는 오프축반사면이 5면(R3, R4, R6 내지 R8)을 가지며, 반사면 사이의 매질은 공기로 구성된다. 따라서 이결상광학소자는 색수차가 발생하지 않는 구성이다.
결상광학소자(4h)는 원고면(8)쪽으로부터 순서대로 면(R3) 은 플러스편향면, 면(R4)은 마이너스편향면, 면(R6)은 마이너스편향면, 면(R7)은 플러스편향면, 면(R8)은 플러스편향면의 배열로 되어 있다. 결상광학소자(4h)로부터 사출하는 기준축광선의 방향은 입사하는 기준축광선의 방향에 대해서 대략 직각방향으로 사출된다. 이 구성에 있어서, 서로 교차하도록 위치한 제2반사면(R4)과 제3반사면(R6) 사이에 조리개(SP)가 배치되어 있다. 조리개(SP)가 결상광학소자(4h)의 광로 중의 중앙 부근에 배치되어 있기 때문에 결상광학소자의 입사면 및 사출면의 유효 빔이 커지지 않는다.
기본적으로 비대칭수차가 상쇄되는 구성을 취하는 것이 바람직하기 때문에 조리개(SP)의 전후에 배치되는 오프축반사면이 조리개(SP)에 대해서 거의 대칭이 되도록 교차하는 1조의 오프축반사면을 구성하고 있다.
도 25는 본 발명의 결상광학소자의 실시형태 14의 주요부의 단면도이다. 본 실시형태의 결상광학소자의 외형상은 도 1(a) 및 1(b)의 실시형태 1과 동일하다.
도 26은 실시형태 14의 결상광학소자를 원고판독장치에 적용한 예이다.
결상광학소자(4i)는 반사면이 5면 (R3 내지 R7)이고, 반사면 사이의 매질은 공기로 구성된다. 따라서 결상광학소자(4i)는 색수차가 발생하지 않는 구성이다. 결상광학소자(4i)는 원고면(8)쪽으로부터 순서대로 면(R3)은 플러스편향면, 면(R4)은 플러스편향면, 면(R5)은 마이너스편향면, 면(R6)은 마이너스편향면, 면(R7)은 플러스편향면의 배열로 되어 있다. 이 구성에 의해 결상광학소자(4i)로부터 사출되는 기준축광선은 입사방향에 대해 대략 직교하는 방향으로 사출된다. 이 구성에 있어서 서로 교차하는 제 3반사면(R5)과 제 4반사면(R6) 사이에 조리개(SP)가 배치되어 있다.
또한, 조리개(SP)를 결상광학소자(4i)의 광로 중의 중앙 부근에 배치해서 결상광학소자의 입사면 및 사출면의 유효 빔이 커지지 않도록 하고 있다. 기본적으로 비대칭수차가 상쇄되는 구성을 취하는 것이 바람직하기 때문에 조리개의 전후에 배치되는 오프축반사면이 조리개에 대해서 대략 대칭이 되도록 교차하는 1조의 오프축반사면을 구성하고 있다.
도 27은 본 발명의 결상광학소자의 실시형태 15의 주요부의 단면도이다. 본 실시형태의 결상광학소자의 외형상은 도 7의 실시형태 3과 동일하다.
도 28은 실시형태 15의 결상광학소자를 원고판독장치에 적용한 예이다.
결상광학소자(4j)는 반사면이 6면 (R3내지 R5, R7 내지 R9)이고, 반사면 사이의 매질은 공기로 구성된다. 따라서 결상광학소자(4j)는 색수차가 발생하지 않는 구성이다. 결상광학소자(4j)는 원고면(8)쪽으로부텨 순서대로 면(R3)은 플러스편향면, 면(4R)은 플러스편향면, 면(R5)은 마이너스편향면, 면(R7)은 마이너스편향면, 면(R8)은 플러스편향면, 면(R9)은 플러스편향면의 배열로 되어 있다. 이 구성에 의해 입사빔은 결상광학소자 내에서 대략 직선적으로 아래쪽으로 인도된 후, 짝수 회의 반사에 의해 사출하는 기준축광선의 방향은 입사하는 기준축광선의 방향에 대해서 대략 반대방향으로 사출된다.
결상광학소자 내에서의 중간결상을 하지 않고, 직접 라인센서(5) 상에 원고상이 형성되도록 해서 각 오프축반사면의 곡률을 완만하게 구성할 수 있도록 하고 있다. 또한, 조리개(SP)를 서로 교차되도록 위치한 제 3반사면(R5)과 제 4반사면(R7) 사이에 배치하고 있다. 조리개(SP)는 결상광학소자(4j)의 광로 중의 중앙 부근에 있기 때문에 결상광학소자(4j)의 입사면 및 반사면의 유효 빔이 커지지 않는다. 기본적으로 비대칭수차가 상쇄되는 구성을 취하는 것이 바람직하기 때문에 조리개의 전후에 배치되는 오프축반사면이 조리개에 대해서 대략 대칭이 되도록 교차하는 1조의 오프층 반사면을 구성하고 있다.
도 29는 본 발명의 결상광학소자의 실시형태 16의 주요부의 단면도이다.
도 30은 실시형태 16의 결상광학소자를 원고판독장치에 적용한 예이다.
결상광학소자(4k)는 반사면이 6면(R3 내지 R5, R7 내지 R9)이고, 반사면 사이의 매질은 공기로 구성된다. 따라서 결상광학소자(4k)는 색수차가 발생하지 않는 구성이다. 결상광학소자(4k)는 원고면(8)쪽으로부터 순서대로 면(R3)은 플러스편향면, 면(R4)은 플러스편향면, 면(R5)은 마이너스편향면, 면(R7)은 마이너스편향면, 면(R8)은 플러스편향면(4i), 면(R9)은 마이너스편향면의 배열로 되어 있다. 이 구성에 의해 입사 빔은 결상광학소자 내에서 대략 직선적으로 아래쪽으로 인도된 후, 짝수 회의 반사에 의해 사출하는 기준축광선의 방향은 입사하는 기준축광선의 방향에 대해서 대략 동일방향으로 사출된다.
결상광학소자 내에서의 중간결상을 하지 않고, 직접 라인센서(5)상에 원고상이 형성되도록 해서 각 오프축반사면의 곡률을 완만하게 구성할 수 있도록 하고 있다. 또한, 조리개(SP)를 서로 교차되도록 위치한 제 3반사면(R5)과 제 4반사면(R7) 사이에 배치하고 있다. 조리개(SP)는 결상광학소자의 광로 중의 중앙 부근에 있기 때문에 결상광학소자의 입사면 및 사출면의 유효 빔이 커지지 않는다. 기본적으로 비대칭수차가 상쇄되는 구성을 취하는 것이 바람직하기 때문에 조리개(SP)의 전후에 배치되는 오프축반사면이 조리개에 대해서 대략 대칭이 되도록 교차하는 1조의 오프축반사면을 구성하고 있다. 원고판독장치의 구성은 실시형태 1과 기본적으로 동일하다.
도 34는 본 발명의 결상광학소자의 실시형태 17의 주요부의 단면도이다.
도 36은 실시형태 17의 결상광학소자를 화상판독장치에 적용한 예이다.
실시형태 17의 결상광학소자(4)는 기준축광선의 입사면(R3)에 대한 사출면(R1)의 방향이 동일하며, 곡률을 가진 오프축반사면만 6면(R4 내지 R6, R8 내지 R10)으로 구성되어 있다. 반사면 사이의 매질은 공기이며, 기본적으로 결상광학소자는 색수차가 발생하지 않는 중공의 구성으로 되어 있다. 짝수 회의 반사에 의해 입사광선의 방향과 사출광선의 방향은 대략 동일한 방향이 된다.
도 34의 결상광학소자(4)는 원고면(8)쪽으로부터 순서대로 면(R4)은 플러스편향면, 면(R5)은 플러스편향면, 면(R6)은 마이너스편향면, 면(R8)은 플러스편향면, 면(R9)은 마이너스편향면, 면(R10)은 마이너스편향면의 배열로 되어 있다.
그리고 가장 사출쪽에 있는 면(R10)을 가장 입사쪽에 있는 면(R4)보다도 입사기준축에 있어서 원고쪽으로 배치하고 있다. 이 배치에 의해 (4)로부터 사출해서 결상위치까지 이르는 광로, 소위 백포커스의 부분을 입사광이 면(4)에 이르는 부분까지의 아래쪽에 대략 평행하게 배치할 수 있어, 공간적으로 효율이 좋은 배치를 취할 수 있다.
또한, 기본적으로 비대칭수차가 상쇄되는 구성을 취하는 것이 바람직하기 때문에 조리개(SP)의 전후에 있어서 배치되는 오프축반사면은 면(R6)이 마이너스편향면에 대해서 면(R8)이 플러스편향면, 면(R5)이 플러스편향면에 대해서 면(R9)이 마이너스편향면, 면(R4)이 플러스편향면에 대해서 면(R10)이 마이너스편향면이 되고, 조리개를 중심으로 180° 회전시키면 동일하게 되는 구성으로 되어 있다.
그리고 면(R4)으로부터 면(R5)을 향하는 빔을 수렴시킴으로써 면(R4) 이후에 있는 오프축반사면을 작게 하고 있다.
또한, 이 오프축반사면의 적어도 하나의 면에 적외광을 커트하는 효과를 가지게 함으로써, 컬러화상의 흑의 부분이 빨갛게 되는 것도 방지할 수 있다. 적외광커트의 방법의 일례로서 다이크로막을 증착 또는 디핑에 의해 오프축반사면을 작성하는 것을 들 수 있다.
도 36에 있어서, (2)는 원고지지용글라스테이블, (3a)(3b),(3c)는 제1, 제2, 제3 반사미러, (4)는 결상광학소자, (5)는 CCD 등으로 구성되는 라인센서이다. 원고지지용글라스테이블(2)위에 놓여진 원고(8)를 결상광학소자(4)에 의해 라인센서(5) 상에 결상해서 원고의 1라인을 판독할 수 있다. 원고판독장치를 콤팩트하게 구성하기 위해서 제 1, 제 2, 제 3 반사미러(3a)(3b),(3c)에 의해 광로를 접어 꺾고 있다. 종래에 비해서 미러와 병렬로 그리고 미러의 아래에 렌즈를 배치할 필요가 없기 때문에 결상광학소자는 깊이(도 36의 지면상하)방향으로 얇게 할 수 있다. 또한 CCD등을 부주사방향으로 배치하고 있기 때문에 깊이방향으로 CCD기판등의 돌출부가 없어 결상광학소자를 얇게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 결상광학소자는 컬러복사기, 단색복사기, 이미지스캐너 등의 광학기기에 적용할 수 있다. 특히 넘버가 밝고 또한 색부정합이 없는 고화질이 요구되는 멀티디지털복사기에 가장 적합하다.
본 발명의 실시형태에 있어서, 라인센서 상에 있어서 라인센서의 라인방향에 수직인 단면방향, 즉 부주사방향과 라인에 평행한 방향, 즉 주주사방향의 성능이 대략 동일하게 되도록 입사쪽의 NA를 동일하게 하고 있다. 이것을 실현하기 위해서 조리개에 있어서 라인센서의 라인방향에 수직인 단면 내의 개구폭과 라인에 평행한 방향의 개구폭이 다르도록 설정하고 있다. 이것은 오프축반사면은 기본적으로 아지무쓰 방향에서 곡률이 다르기 때문에 결상광학소자 내에서의 광선의 통과방법도 비대칭이 되기 때문이다.
비대칭의 조리개를 그의 방향을 오프축반사면의 방향과 맞추어서 배치할 필요가 있기 때문에 근접하는 오프축반사면과 조리개를 일체적으로 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 컬러복사기, 단색복사기, 이미지스캐너에 대해서는 본 발명의 구성은 적용 가능하다.
이상의 각 실시형태에 의하면, 컬러 및 단색 화상정보를 원고를 라인센서 및 결상광학계에 의해 판독하는 화상판독장치에 있어서, 상기의 결상광학계를 곡률을 가진 복수의 오프축반사면으로 이루어진 결상광학소자로 구성함으로써 컬러화상일때는 색부정합이 없는 고정세한 화상을 판독할 수 있는 동시에 콤팩트한 구성에 의해 캐리지일체형광학계를 실현하고 있다.
또한, 이상의 각 실시형태에 의하면, 원고를 라인센서 및 결상광학계에 의해 판독하는 컬러화상판독장치에 있어서, 기준축광선을 복수 회 반사시키는 반사미러와 곡률을 가진 복수의 오프축반사면으로 이루어진 결상광학소자로 구성되는 판독광학계는 간단한 구성으로 캐리지일체형광학계를 실현할 수 있다. 또한, 결상광학소자는 대략 반사면으로 구성되어 있기 때문에 일체형광학계는 색부정합이 없는 고정세한 화상판독을 실현할 수 있다.
또한, 이상의 각 실시형태에 의하면, 화상정보를 라인센서 및 결상광학계에 의해 판독하는 컬러 및 단색의 화상판독장치에 있어서, 상기 결상광학계를 곡률을 가진 복수의 오프축반사면으로 이루어진 결상광학소자에 의해 반사면 및 조리개를적절히 구성함으로써, 컬러화상일 때는 색부정합이 없는 고정세한 화상판독이 가능한 고성능의 캐리지일체형 광학계를 실현할 수 있다.
본 발명의 결상광학소자의 실시형태의 구성 및 수치의 의미를 명확히 하기 위해서 본 명세서 중에서 사용하는 오프축광학계 및 그 골조가 되는 기준축에 대해서 아래와 같이 정의한다.
기준축의 정의
일반적으로는 물체면으로부터 상면에 이르는 기준이 되는 기준 파장의 광선의 광로를 그 광학계에 있어서의 기준축이라고 정의한다. 이것만으로는 기준이 되는 광선의 선택방법에 애매성이 남기 때문에, 통상은 이하에 표시하는 2개의 원칙의 어느 하나에 의해 기준광선, 즉 기준축을 설정한다.
광학계에 부분적으로라도 대칭성을 가진 축이 존재하고, 수차를 대칭성 좋게 순서대로 배열할 수 있는 경우에는 그 대칭성을 가진 축 상을 통과하는 광선을 기준광선이라 한다.
광학계에 일반적으로 대칭축이 존재하지 않을 때, 또는 부분적으로는 대칭축이 존재해도 수차를 대칭성 좋게 순서대로 배열할 수 있을 때에는 물체면 중심(피촬영, 피관찰범위위 중심)으로부터 나오는 광선 중, 광학계의 지정되는 면의 순으로 광학계를 통과하고, 광학계 내에 정의되는 조리개 중심을 통과하는 광선을 기준광선으로서 설정한다.
이와 같이 해서 정의되는 기준축은 구부러져 있는 형상이 되는 것이 일반적이다.
오프축광학계의 정의
상기와 같이 정의된 기준축이 곡면과 교차하는 점에 있어서, 면법선이 기준축과 일치하지 않는 곡면을 오프축곡면이라 정의하고, 오프축곡면을 포함하는 광학계를 오프축광학계라 정의한다. (그러나, 평면반사면에 의해서 기준축이 단순히 구부러져 있는 경우도 면법선이 기준축과 일치하지 않지만, 그 평면 반사면은 수차의 대칭성을 손상시키지 않기 때문에 오프축광학계의 대상으로부터 제외한다.)
본 발명의 실시형태에 있어서는, 광학계의 기준이 되는 기준축을 상기와 같이 설정했지만, 광학계의 기준이 되는 축의 결정방법은 광학설계상, 수차의 순차배열상, 또는 광학계를 구성하는 각 면형상을 표현하는 데 있어서 편리한 축을 채용하면 된다.
그러나, 일반적으로는 상면 또는 관찰면의 중심과, 조리개 또는 입사동(入射瞳) 또는 사출동 또는 광학계의 제 1면의 중심 또는 최종면의 중심의 어느 하나를 통과하는 광선의 경로를 광학계의 기준이 되는 기준축으로 설정한다.
즉 본 발명의 실시형태에 있어서는, 기준축은 라인센서(5)(결상면)의 중심점을 통과해서, 상면의 중심에 이르는 광선(기준축광선)이 반사면에 의해서 반사하는 경로를 기준축으로 설정하고 있다. 각 면의 순번은 기준축광선이 반사를 받는 순번으로 설정하고 있다.
따라서, 기준축은 설정된 각면의 순번을 따라서 반사의 법칙에 따라서 그 방향을 변화시키면서 최종적으로 상면의 중심에 도달한다.
본 발명의 각 실시형태의 광학계를 구성하는 틸트면은 기본적으로 모두가 동일면 내에서 틸트하고(tilted) 있다. 그래서, 절대좌표계의 각 축을 이하와 같이 정한다.(도 31 참조)
Z축: 원점을 통과하고 제 2면을 향하는 기준축
Y축: 원점을 통과하고 틸트면내(도 31의 지면 내)에서 Z축에 대해서 반시계 방향으로 90°를 이루는 직선
X축: 원점을 통과하고 Z,Y 각 축에 수직인 직선(도 31의 지면에 수직인 직선)
또한, 광학계를 구성하는 제 i면의 면형상을 표시하기 위해서는 절대좌표계에 의해 그 면의 형상을 표기하는 것보다 기준축과 제i면이 교차하는 점을 원점으로 하는 로컬좌표계를 설정하고, 로컬좌표계에 의해서 그 면의 면형상을 표시하는 쪽이 형상을 인식함에 있어서 이해하기 쉽기 때문에 본 발명의 구성데이터를 표시하는 실시예에서는 제i면의 면형상을 로컬좌표계로 표시한다.
또한, 제 i면의 YZ면 내에서의 틸트각은 절대좌표계의 Z축에 대해서 반시계방향을 정으로 한 각도θi(단위°)로 표시한다. 따라서, 본 발명의 실시형태에서는 각 면의 로컬좌표의 원점은 도 31중의 YZ평면 상에 있다.
또한, XZ 및 XY면 내에서의 면의 편심은 없다. 또한, 제 i면의 로컬좌표(x,y,z)의 y,z축은 절대좌표계(X,Y,Z)에 대해서 YZ면 내에서 각도θi 기울어져 있으며, 구체적으로는 이하와 같이 설정한다.
z축: 로컬좌표의 원점을 통과하고, 절대좌표계의 Z방향에 대해서 YZ면 내에 있어서 반시계방향을 각도θi를 이루는 직선
y축: 로컬좌표의 원점을 통과하고, z방향에 대해서 YZ면 내에 있어서 반시계방향으로 90˚를 이루는 직선
x축: 로컬좌표의 원점을 통과하고, YZ면에 대해서 수직인 직선 또한, 본 발명의 실시형태에 있어서의 결상광학소자는 회전비대칭의 비구면을 가지고, 그 형상은 이하의 식에 의해 표시한다.
Z=C02y2+C20x2+C03y3+C21x2y+C04y4+C22x2Yy+C40x+C05y5+C23x2y3+C41x4y+C06y6+C24x2y4+C42x4y2+C60x6
또한, 구면은 이하의 식으로 표시되는 형상이다.
z=((x2+y2)/ri)/(1+(1-(x2+y2)/ri)1/2
상기 곡면식은 x에 관해서는 짝수차 항만이기 때문에 상기 곡면식에 의해 규정되는 곡면은 yz면을 대칭면으로 하는 면대칭의 형상이다. 또한, 이하의 조건이 만족되는 경유에는 xz면에 대해서 대칭인 형상을 표시한다.
C03= C21= O
C02= C20C04= C40= C22/2
C05= C23= C41= 0
C60= C06= C24/3 = C42/3
상기한 조건이 만족되는 경우는 회전대칭인 형상을 표시한다
이상의 조건을 만족하지 않는 경우는 회전비대칭인 형상이다.
또한, 광학계의 실시형태는 모두 공축광학계가 아니기 때문에 근축이론에 의거한 초점거리를 직접 계산하는 것이 곤란하다. 그래서 이하의 정의에 의한 환산초점거리 feq를 사용한다.
feq = h1/tan (ak')
또한, 정의상, 반사면이 홀수 개인 경우, 초점거리의 부호는 통상의 부호와 역으로 표현된다.
여기서,
h1: 제 1면에 있어서 기준축에 평행하고 기준축에 무한히 가깝게 입사하는 광선의 입사높이
ak' : 이 광선이 최종면으로부터 사출시에 기준축과 이루는 각도이다.
다음에, 수치실시예에 있어서, 곡률반경Ri의 부호는 제 1면(R1)으로부터 결상면으로 진행하는 1점쇄선으로 표시하는 기준축을 따라서 곡률중심이 제 1면(R1)쪽에 있는 경우를 마이너스, 결상면쪽에 있는 경우를 플러스로 한다.
또한, Di는 제 i면과 제 (i+1)면 사이의 로컬좌표의 원점 간의 간격을 표시하는 스칼라량,,는 각각 제 i면과 제 (i+1)면 사이의 매질의 굴절률과 압베수이다.
유효치수(X*Y)는 각 면의 로컬좌표의 X축 방향과 Y축 방향의 유효치수이다.
이하에, 위에서 설명한 본 발명의 실시형태 1 내지 17의 각각의 실시에 1 내지 17에 대해서 수치데이터를 표시한다.
수치실시형태 1
원고의 판독 폭: 222,결상배율: -0.1653,
원고쪽의 NA: 0.0187,feg :-34
i YiZi θi Di Ndi di유효사이즈(X*Y)
1 0.00-220.44 0.0220.44 1.00000 물체면(원고면)
2 0.000.00 0.04.80 1.4917157.4 23.1*9.4 굴절면
3 0.004.80 45.09.00 1.4917157.4 20.7*9.4 반사면
4 -9.004.80 45.09.60 1.4917157.4 14.8*12.8 반사면
5 -9.00-4.80 -45.010.40 1.4917157.4 10.0*13.9 반사면
(조리개)
6 -19.40-4.80 -45.08.40 1.4917157.4 15.0*12.5 반사면
7 -19.403.60 45.04.00 1.4917157.4 18.3*11.3 반사면
8 -23.403.60 0.027.42 1.4917157.4 19.3*7.3 굴절면
9 -50.823.60 1.00000 상 면
(센서면)
비구면형상
R2 면
C02=-2.9789e-3C03=1.0562e-4C04=-1.7462e-4
C05=-2.3567e-5C06=-8.7694e-6C20=-2.6345e-3
C21=-1.9654e-4C22=2.0985e-5C23=-3.2325e-6
C24=-1.5225e-6C40=-1.3607e-5C41=7.6570e-7
C42=9.9798e-8C60=3.1988e-8
R3 면
C02=-2.1480e-3C03=2.4400e-4C04=2.6765e-6
C05=-5.6807e-7C06=-3.1410e-7C20=-1.9036e-3
C21=9.0398e-5C22=3.8180e-6C23=-1.6067e-6
C24=-1.2060e-9C40=-5.5316e-7C41=1.4369e-7
C42=-3.0686e-9C60=5.2469e-9
R4 면
C02=-6.3716e-3C03=2.3535e-4C04=-2.2599e-6
C05=1.8392e-6C06=-1.0760e-8C20=-4.4929e-3
C21=3.8336e-4C22=2.5288e-5C23=-2.67715e-6
C24=-2.2107e-7C40=-1.6080e-6C41=-1.4510e-7
C42=2.6110e-8C60=-2.4164e-8
R5 면
C02=-7.4735e-3C03=-7.3808e-5C04=-1.4600e-6
C05=-2.2939e-7C06=-5.2718e-8C20=-8.7526e-3
C21=-1.6764e-5C22=9.5058e-6C23=-1.2307e-7
C24=-8.0893e-8C40=4.0064e-7C41=6.8219e-7
C42=5.3009e-8C60=-1.1033e-8
R6 면
C02=-2.2655e-3C03=2.5665e-4C04=-3.0938e-5
C05=-1.4458e-6C06=-8.3242e-9C20=-1.0043e-3
C21=-3.6644e-4C22=1.7245e-5C23=3.2807e-7
C24=-1.0209e-7C40=4.1304e-6C41=1.0709e-6
C42=4.0904e-8C60=5.1888e-9
R7 면
C02=-3.3233e-3C03=5.0613e-4C04=-1.1412e-5
C05=-2.4643e-6C06=1.5095e-7C20=-5.5907e-3
C21=-1.3299e-4C22=1.5152e-5C23=1.4412e-6
C24=3.3475e-7C40=4.0220e-6C41=-4.1994e-7
C42=-7.3342e-8C60=2.8181e-8
R8 면
C02=-2.0078e-2C03=8.18062e-4C04=1.7886e-4
C05=2.7529e-5C06=6.2066e-6C20=-1.6884e-2
C21=-3.8863e-4C22=-3.5054e-5C23=-5.5015e-6
C22=5.5839e-6C40=-2.2877e-5C41=-4.7857e-6
C42=-3.1740e-7C60=1.1182e-7
수치실시형태 2
원고의 판독 폭: 222,결상배율: -0.1653,
원고쪽의 NA: 0.0187,feq :-41.6
i YiZi θi Di Nji유효사이즈(X*Y)
1 0.00-238.56 0.0238.56 1. 물체면(원고면)
2 0.000.00 0.06.80 1. 37.6*16.8투과면
3 0.006.80 45.09.50 1. 35.6*16.8반사면
4 -9.506.80 -45.08.00 1. 18.6*12.5반사면
5 -9.5014.80 -45.08.00 1. 8.1*9.0반사면(조리개)
6 -1.5014.80 45.07.20 1. 15.9*9.4반사면
7 -1.5022.00 45.07.20 1. 23.4*9.7반사면
8 -8.7022.00 -45.05.00 1. 24.9*8.7반사면
9 -8.7027.00 0.0 16.44 1. 28.1*5.1투과면
10 -8.7043.44상 면(센서면)
비구면형상
R3 면
C02=-5.7442e-3C03=2.4771e-4C04=-6.6994e-7
C05=2.3519e-7C06=9.1306e-9C20=-8.0122e-3
C21=1.4778e-4C22=-5.9973e-6C23=1.6237e-7
C24=-1.9675e-8C40=2.6142e-8C41=4.7468e-10
C42=9.6616e-11C60=-8.8382e-10
R4 면
C02=-7.3438e-3C03=8.3463e-4C04=-1.0717e-5
C05=3.9674e-7C06=-6.0573e-8C20=-9.9018e-3
C21=8.4968e-5C22=-4.6718e-7C23=-2.5933e-6
C24=1.9199e-7C40=-6.7688e-6C41=4.8523e-7
C42=-4.6662e-8C60=-2.7055e-8
R5 면
C02=-4.2699e-3C03=-3.8900e-4C04=4.4021e-5
C05=-9.6222e-8C06=3.8576e-7C20=-3.9951e-3
C21=-5.2587e-4C22=4.5333e-5C23=-4.1085e-6
C24=-3.4840e-7C40=-1.1388e-5C41=3.9818e-7
C42=6.8919e-9C60=-1.5466e-9
R6 면
C02=-6.8815e-3C03=-1.7608e-3C04=-9.0668e-5
C05=-1.8681e-6C06=1.7803e-7C20=1.2113e-3
C21=-8.6697e-4C22=-6.8378e-5C23=-3.3468e-6
C24=-1.5663e-7C40=-1.0460e-5C41=-1.8794e-6
C42=-1.3160e-7C60=-3.5402e-8
R7 면
C02=-7.3105e-3C03=-2.4918e-4C04=-3.9441e-6
C05=1.3150e-6C06=-6.6461e-8C20=-1.1248e-2
C21=-9.1503e-5C22=-1.5167e-5C23=9.0871e-8
C24=1.9344e-7C40=2.2341e-6C41=-1.0184e-7
C42=-4.0580e-8C60=6.0658e-9
R8 면
C02=1.5693e-3C03=4.7237e-4C04=3.4671e-5
C05=4.9653e-6C06=-7.4511e-7C20=-5.1051e-3
C21=5.9517e-5C22=-1.8425e-5C23=-1.0409e-6
C24=1.3118e-7C40=5.1683e-7C41=-9.0297e-8
C42=1.5252e-8C60=9.5374e-9
수치실시형태 3
원고의 판독 폭: 222,결상배율: -0.1653,
원고쪽의 NA: 0.0187,feq :36.7
i YiZi θi Di Ndi유효사이즈(X*Y)
1 0.00-211.00 0.0211.00 1. 물체면(원고면)
2 0.000.00 0.05.00 1. 33.6*9.2 투과면
3 0.005.00 45.010.30 1. 29.5*12.8반사면
4 -10.305.00 45.011.30 1. 18.3*12.0반사면
5 -10.30-6.30 -45.011.50 1. 9.6*13.8반사면(조리개)
6 -21.80-6.30 -45.012.50 1. 19.4*14.2반사면
7 -21.806.20 45.010.00 1. 27.8*13.9반사면
8 -31.806.20 45.06.00 1. 31.9*9.6반사면
9 -31.800.20 0.0 19.00 1. 32.4*5.6투과면
10 -31.80-18.80상 면(센서면)
비구면형상
R3 면
C02=-2.4010e-3C03=1.1320e-4C04=-8.3702e-7
C05=8.2198e-7C06=-4.7624e-8C20=-9.0931e-4
C21=1.0622e-4C22=-9.0082e-6C23=2.8992e-7
C24=-1.5224e-8C40=-4.8672e-7C41=-3.9414e-8
C42=3.9786e-9C60=-1.9739e-10
R4 면
C02=-5.7894e-3C03=8.0244e-4C04=-1.2590e-5
C05=-2.3273e-6C06=-1.2782e-7C20=-4.0612e-3
C21=3.8984e-4C22=-1.2270e-5C23=-1.3566e-6
C24=-1.5134e-7C40=-4.6238e-6C41=-1.5878e-7
C42=6.4425e-9C60=2.8316e-9
R5 면
C02=-4.7063e-3C03=48880e-5C04=-4.9287e-6
C05=2.5216e-7C06=-7.4539e-9C20=-7.3560e-3
C21=1.4807e-4C22=1.1067e-5C23=-3.0590e-7
C24=-4.7628e-8C40=1.3587e-6C41=1.7458e-7
C42=1.4999e-8C60=5.5182e-10
R6 면
C02=-2.1158e-3C03=-1.4437e-4C04=2.7604e-6
C05=-1.1028e-7C06=-3.4801e-8C20=-4.4008e-4
C21=-2.9915e-5C22=1.0467e-5C23=2.3590e-7
C24=1.6139e-9C40=5.7331e-6C41=4.2237e-7
C42=1.0250e-8C60=1.7197e-9
R7 면
C02=-6.5251e-3C03=3.3432e-5C04=-5.3544e-6
C05=3.5433e-7C06=-1.6452e-8C20=-5.4648e-3
-C21=2.6306e-5C22=-2.5859e-6C23=-1.5205e-7
C24=4.4744e-8C40=2.0926e-6C41=4.8040e-8
C42=-7.4440e-9C60=3.5214e-9
R8 면
C02=-2.1803e-3C03=1.2655e-4C04=-2.9430e-5
C05=-1.0966e-6C06=6.5709e-8C20=2.0507e-3
C21=8.0305e-5C22=-1.2759e-5C23=6.0378e-7
C24=1.3627e-7C40=-2.0631e-6C41=8.3233e-8
C42=-2.1609e-8C60=-1.7335e-10
수치실시형태 9
원고의 판독 폭: 222,결상배율: -0.1649,
원고쪽의 NA: 0.0187,feq :-38.8
i YiZi θi Di Ndi유효사이즈(X*Y)
1 0.00-217.50 0.0227.50 1. 물체면(원고면)
2 0.000.00 0.05.00 1. 30.3*8.9 전송면
3 0.005.00 45.09.50 1. 27.9*13.5반사면
4 -9.505.00 -45.05.00 1. 13.4*11.9반사면
5 -9.5010.00 0.0 6.00 1. 8.2*9.0투과면(조리개)
6 -9.5016.00 45.010.50 1. 15.6*14.1반사면
7 -20.0016.00 -45.010.00 1. 22.9*12.2반사면
8 -20.0026.00 -45.05.00 1. 28.5*12.6반사면
9 -15.0026.00 0.0 25.00 1. 29.6*7.6투과면
10 10.0026.00 1.상 면(센서면)
비구면형상
R3 면
C02=-2.3768e-3C03=5.1145e-5C04=-1.8547e-6
C20=-7.0111e-3C21=1.8558e-4C22=1.3075e-6
C40=-5.7256e-7
R4 면
C02=-3.0863e-3C03=1.2705e-4C04=-7.8544e-6
C20=-1.2171e-2C21=2.0905e-5C22=2.5253e-6
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R6 면
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R7 면
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9 -26.504.50 45.0 6.00 1. 26.31*7.30반사면
10 -26.50-1.50 0.014.54 1. 28.93*3.57투과면
11 -26.50-16.04 1. 상 면(센서면)
비구면형상
R3 면
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R4 면
C02=-2.4559e-3C03=2.3458e-4C04=-4.8400e-6
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R8 면
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R3 면
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비구면형상
R4 면
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R5 면
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R6 면
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R8 면
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R9 면
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R10 면
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C42=1.2792e-19C60=2.5752e-19
본 발명에 의하면, 고속성, 고해상도가 요구되는 디지털 복사기 등 원고판독계에 있어서, 캐리지일체형 주사방식을 용이하게 실현할 수 있는 원고판독용결상광학계 및 그것을 사용한 화상판독장치를 달성할 수 있다.
기타 본 발명에 의하면, 디지털컬러화상의 판독에 있어서, 색수차가 없고 또한 캐리지일체형 주사방식을 용이하게 실현할 수 있는 원고판독결상광학계 및 그것을 사용한 화상판독장치를 달성할 수 있다.
기타 본 발명에 의하면, 결상광학계는 오프축반사면으로 구성해도 비대칭수차의 발생이 적고 광학성능이 크게 열화하지 않는 원고판독결상광학계 및 그것을 사용한 화상판독장치를 달성할 수 있다.

Claims (34)

  1. 화상정보를 라인센서 상에 결상시키고, 이 화상정보를 판독하기 위한 화상판독결상광학계로서, 이 화상판독결상광학계는 기준축광선의 입사방향과 사출방향이 다르고 또한 곡률을 가진 복수의 오프축반사면을 포함하는 결상광학소자를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 화상판독결상광학계.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 결상광학소자는 기준축광선의 입사방향에 대해서 사출방향을 대략 수직 또는 반대방향으로 변경하는 기능을 가진 것을 특징으로 하는 화상판독결상광학계.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 결상광학소자는 적어도 1조의 교차하는 반사면을 포함하는 복수의 오프축반사면으로 이루어지고, 또한 교차하는 오프축반사면의 사이에 조리개를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 화상판독결상광학계
  4. 원고를 놓는 원고지지용테이블, 결상광학소자 및 라인센서를 가지며, 원고면 상의 화상정보를 결상광학소자에 의해 라인센서에 결상하고, 이 라인센서에 의해 판독하는 화상판독장치에 있어서, 상기 결상광학소자는 기준축광선의 입사방향과 사출방향이 다르고 또한 곡률을 가진 복수의 오프축반사면을 가진 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 결상광학소자의 각 오프축반사면에 있어서의 기준축광선의 구부림방향은 상기 라인센서의 라인방향에 수직인 단면내인 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 결상광학소자로부터 사출하는 기준축광선의 방향은 상기 결상광학소자에 입사하는 기준축광선의 방향과 다른 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 결상광학소자로부터 사출하는 기준축광선의 방향은 상기 결상광학자에 입사하는 기준축광선의 입사방향과 대략 직교하는 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 결상광학소자로부터 사출하는 기준축광선의 방향은 상기 결상광학소자에 입사하는 기준축광선의 방향과 대략 동일한 방향인 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 결상광학소자에 입사하는 기준축광선의 방향과 상기 결상광학소자로부터 사출하는 기준축광선의 방향은 대략 반대방향인 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  10. 제 4항에 있어서, 상기 화상정보는 상기 결상광학소자 내에서는 중간결상되지 않고 라인센서 상에 직접 형성되는 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 결상광학소자는 광입사면과 광사출면 사이의 광로 중의 대략 중앙 근방에 조리개를 가진 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 조리개는 상기 결상광학소자의 광입사면과 광사출면 사이의 광로 중의 대략 중앙 근방에 위치하는 오프축반사면의 유효면에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  13. 제 4항에 있어서, 상기 결상광학소자를 구성하는 내부의 매질은 공기인 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  14. 제 4항에 있어서, 상기 결상광학소자를 구성하는 내부의 매질은 광학적으로 투명한 글라스 또는 플라스틱인 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  15. 제 5항에 있어서, 기준축광선을 반시계방향으로 편향시키는 오프축반사면을 플러스편향면, 기준축광선을 시계방향으로 편향시키는 오프축반사면을 마이너스편향면이라고 정의했을 때, 상기 결상광학소자는 플러스편향면이 연속하는 구성을 적어도 1조 또는 마이너스편향면이 연속하는 구성을 적어도 1조 가진 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  16. 제 5항에 있어서, 기준축광선을 반시계방향으로 편향시키는 오프축반사면을 플러스편향면, 기준축광선을 시계방향으로 편향시키는 오프축반사면을 마이너스편향면이라고 정의했을 때, 상기 결상광학소자는 플러스편향면이 연속하는 구성을 적어도 1조 및 마이너스편향면이 연속하는 구성을 적어도 1조 가진 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  17. 제 5항에 있어서, 상기 결상광학소자는 6면의 오프축반사면으로 구성되고, 기준축광선을 반시계방향으로 편향시키는 오프축반사면을 플러스편향면, 기준축광선을 시계방향으로 편향시키는 오프축반사면을 마이너스편향면이라고 정의했을 때, 상기 결상광학소자는 플러스편향면과 마이너스편향면을 각각 동수 가지고, 가장 사출쪽의 오프축반사면은 가장 입사쪽의 오프축반사면에 대해서 입사기준축에 있어서 원고면쪽에 배치하는 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 플러스편향면과 마이너스편향면은 조리개에 대해서 역 편향면이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  19. 제 17항에 있어서, 상기 결상광학소자의 가장 입사쪽의 오프축반사면은 수렴작용을 가지도록 구성한 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  20. 제 17항에 있어서, 상기 결상광학소자의 적어도 1면은 적외광을 커트하는 특성을 가진 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  21. 제 17항에 있어서, 상기 결상광학소자는 원고면을 따라서 반사미러와 하우징 내에서 병렬로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  22. 제 4항에 있어서, 상기 결상광학소자의 사출면에 있어서의 라인센서의 라인방향에 수직인 방향의 유효 빔폭을 Φs, 라인센서의 라인방향의 유효 빔폭을 Φm이라 했을 때,
    Φs〈Φm
    의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  23. 원고를 놓는 원고지지용 테이블, 결상광학소자 및 라인센서를 가지고, 원고면 상의 화상정보를 결상광학소자에 의해 라인센서에 결상하고, 이 라인센서에 의해 판독하는 화상판독장치에 있어서, 기준축광선을 복수 회 반사시키는 반사미러와 결상광학소자를 가지며, 상기 결상광학소자는 기준축광선의 입사방향에 대해서 사출방향을 대략 수직 또는 반대방향으로 변경하는 기능을 가진 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 결상광학소자는 기준축광선의 입사방향과 사출방향이 다르고 또한 곡률을 가진 복수의 오프축반사면을 가진 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  25. 제 24항에 있어서, 각 오프축반사면에 있어서의 기준축광선의 구부림방향이 상기 라인센서의 라인방향에 수직인 단면 내인 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  26. 제 24항에 있어서, 상기 반사미러를 적어도 2매 가진 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  27. 제 24항에 있어서, 상기 결상광학소자는 상기 반사미러에 대해서 상기 원고면의 반대쪽에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  28. 제 24항에 있어, 상기 결상광학소자는 상기 원고면을 따라서 상기 반사미러와 하우징 내에서 병렬로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  29. 원고를 놓는 원고지지용테이블, 결상광학소자 및 라인센서를 가지고, 원고면 상의 화상정보를 라인센서에 결상하고, 이 라인센서에 의해 판독하는 화상판독장치에 있어서, 상기 결상광학소자는 적어도 1조의 교차하는 반사면을 포함하는 복수의오프축반사면을 포함하고, 또한 교차하는 오프축반사면 사이에 조리개를 가지고 있는 것을 특징을 하는 화상판독장치.
  30. 제 29항에 있어서, 상기 결상광학소자의 각 오프축반사면에 있어서의 기준축광선의 구부림방향이 상기 라인센서의 라인방향에 수직인 단면 내인 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  31. 제 30항에 있어서, 상기 결상광학소자 내의 조리개는 결상광학소자의 광입사면과 광사출면 사이의 광로 중의 대락 중앙 부근에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  32. 제 30항에 있어서, 상기 조리개는 라인센서의 라인방향에 수직인 단면 내의 개구폭과 라인방향에 평행한 방향의 개구폭이 다른 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
  33. 제 32항에 있어서, 상기 조리개는 근접하는 오프축반사면과 일체적으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상판독장치..
  34. 제 4항 내지 제 33항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 화상정보는 컬러화상인 것을 특징으로 하는 화상판독장치.
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