(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に向けて光を照射し、対象物にて反射された光にて対象物の画像を読み取るようにした画像読取光学系において、前記光を照射する光源と、前記光源からの光の波面を平行光化した高次回折光を対象物に照射するとともに対象物にて反射された前記高次回折光に係る画像読み出し検出光としての０次回折光を出力する回折格子とを備えたことを特徴とする画像読取光学系。
【請求項２】
前記の画像読み出し検出光としての０次回折光が平行光であることを特徴とする請求項１に記載の画像読取光学系。
【請求項３】
前記光源を対象物にて反射された光が通る光路上に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像読取光学系。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の画像読取光学系の周囲に光吸収壁を設けたことを特徴とする画像読取光学装置。
【請求項５】
光源を前記光吸収壁上に配置したことを特徴とする請求項４に記載の画像読取光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光コンピュータや光学式文字読取装置（ＯＣＲ）などの光情報処理装置の入力部に用いることができる画像読取光学系および画像読取光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光源から出射された光をレンズにて平行光化して、これを対象物に向けて照射し、対象物にて反射された平行光を得ることにより対象物の画像を読み取るようにした場合、この読み取り（反射光の取り出し）の光路上に前記レンズを存在させたのでは、反射平行光がレンズで集光され、光源に戻ってしまうため、光源の影になって出力が得られない。このため、図６に示すように、光源５１およびレンズ５２を反射光路上から外れた位置に設け、光源５１からの光をビームスプリッタ５３にて反射させて対象物５４に導き、対象物５４にて反射された光を透過させて出力するようにした画像読取光学系が知られている。このような光学系は、金属顕微鏡などにも見ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図６に示した構造では、光源および光源に付随する光学系が光軸に対して垂直方向に大きく張り出す形となる。これは小型化の障害となるだけでなく、取り回しにも不便である。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑み、小型で、しかも本体から張り出さない照明装置を有する画像読取光学系および画像読取光学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】
本発明の画像読取光学系、対象物に向けて光を照射し、対象物にて反射された光にて対象物の画像を読み取るようにした画像読取光学系において、前記光を照射する光源と、前記光源からの光の波面を平行光化した高次回折光を対象物に照射するとともに対象物にて反射された前記高次回折光に係る画像読み出し検出光としての０次回折光を出力する回折格子とを備えたことを特徴とする。また、前記の画像読み出し検出光としての０次回折光又は回折光が平行光であってもよい。また、前記光源を対象物にて反射された光が通る光路上に配置してもよい。
【０００６】
上記の構成であれば、平行光を回折格子の１次回折光において生成することができ、そして、この回折格子は対象物にて反射された前記平行光の照射光とは異なる次数の０次回折光を出力するものであるから、従来のごとく平行光をレンズで得る場合の問題は生じず、前記回折格子を前記対象物にて反射された光が通る光軸上に配置でき、前記光源を前記対象物にて反射された光が通る光軸上或いは光軸の近傍に配置できるので小型化が可能である。
【０００７】
また、本発明の画像読取光学装置は、上記構成の画像読取光学系の周囲に光吸収壁を設けたことを特徴とする。
【０００８】
前述した回折格子を具備する画像読取光学系においては、前記光源からの光のうち平行光化されなかった光は拡散光となって目的とする対象物表面から外れる方向へと進んでしまう。また、対象物表面にて反射された平行光で回折格子を経た例えば０次回折光以外の光も拡散光となり、これが迷光となって読み取り精度に悪影響を与えるおそれがある。上記構成の画像読取光学装置であれば、画像読取光学系の周囲に光吸収壁を設けたので、前記拡散光は上記光吸収壁により吸収される。
【０００９】
前記光源は前記光吸収壁上に配置されていてもよい。かかる構成であれば、光吸収壁が光源の配置座となるので、別に配置座を形成する必要がなくなり、画像読取光学装置の製造を簡略化できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、画像１０に向けて平行光を照射し、反射された平行光にて画像を読み取るようにしたこの発明の画像読取光学系１を示した模式図である。この画像読取光学系１は、前記画像１０にて反射された光が通る光路上に光源２を配置している。光源２としては、波長７８０ｎｍの赤外半導体レーザーを用いた。また、光源２は前記反射された平行光の光軸中央に配置しているが、反射光に生じる光源２による影は比較的小さいものとなっている。
【００１２】
光源２と画像１０との間には、透過型の回折格子３が配置されている。この回折格子３によって前記光源２からの光が回折されることになるが、回折格子３は高次回折光（この実施の形態では１次回折光）が平行光となるように回折パターンが形成されて成るものであり、この平行光が画像１０に対して垂直に入射される。画像１０にて反射された平行光（以下、反射平行光と略記する）が回折格子３を経るときにも回折され、上記回折パターンにより、反射平行光の高次回折光は拡散光となるが、反射平行光の０次回折光は平行光のままであり、この平行光が図示しない受光部に向けて出力されることになる。即ち往路は１次回折光を使い、復路は０次回折光を使うようにした光学系となっている。
【００１３】
図２は、回折格子３の拡大断面図である。回折格子３は例えば厚さ１ｍｍの石英板から成る。また、１次回折光と０次回折光の比率が略１対１となるように回折格子３の格子パターンを設定してある。この場合の格子パターンは、矩形溝とし、溝深さを０．５μｍとしている。格子パターンが矩形溝に限られるものでないことは勿論である。
【００１４】
以上のように、画像読取光学系１は回折格子３の１次回折光において平行光を生成し、また、この回折格子３は画像１０にて反射された平行光の０次回折光を出力するものであるから、平行光をレンズで得る場合の問題は生じない。そして、光源２および回折格子３を反射光路上に配置できたことによって、張り出し部分を生じることがない。
【００１５】
図３は、画像読取光学装置１１の他の構成例を示した模式図である。この画像読取光学装置１１は、画像読取光学系１において光軸の中央にあった半導体レーザの位置をずらして光軸の近傍に配置するとともに、光吸収壁１５を設けて成るものである。光吸収壁１５は、例えば、光を吸収する塗料が塗布されて成る。
【００１６】
前記図１に示した構造では、半導体レーザの影を生ずる。また、前記光源２からの光のうち平行光化されなかった光は拡散光となって目的とする画像１０から外れる方向へと進んでしまう。同様に、画像１０にて反射された平行光で回折格子３を経た０次回折光以外の光も拡散光となり、迷光となって読み取り精度に悪影響を与えるおそれがある。
【００１７】
これに対し、図３に示した構成であれば、画像読取光学系１の周囲には光吸収壁１５が設けられているので、前記拡散光は上記光吸収壁１５により吸収されることになる。また、画像読取光学系１に設けてある光源２は、反射平行光の光軸中央から外れるように配置されているので、反射平行光に生じる光源２による影の影響が生じない。更に、光源２を前記光吸収壁１５上に形成しており、光吸収壁１５が光源２の配置座となっているので、別に配置座を形成する必要がなくなり、画像読取光学装置１１の製造を簡略化することができる。
【００１８】
なお、この実施の形態では、回折格子３として透過型のものを用いたが、反射型の回折格子を用いて画像読取光学系を構成することもできる。この場合には、例えば図４に示すように、回折格子３１は入射光の略半分を透過し半分を反射するように構成され、光軸に対し略４５°傾けて配置される。この角度は略４５°に限らず、回折格子の設計により自由に定めることができる。そして、光源２は画像１０と回折格子３１との間に配置され、回折格子３１側に向けて光を照射する。回折格子３１は、高次回折光（例えば、１次回折光）が平行光となるように回折パターンが形成されて成るものであり、この平行光が画像１０に対して垂直に入射される。画像１０にて反射された平行光は回折格子３１を透過し、その０次回折光（平行光）が画像１０に対して対面する位置に設けられた図示しない受光部に向けて出力されることになる。又は、図５に示すように、回折格子３２は入射光の全てを反射するように構成され、光軸に対し略４５°傾けて配置される。そして、光源２は画像１０と回折格子３２との間に配置され、回折格子３２側に向けて光を照射する。回折格子３２は、高次回折光（例えば、１次回折光）が平行光となるように回折パターンが形成されて成るものであり、この平行光が画像１０に対して垂直に入射される。画像１０にて反射された平行光は回折格子３２にて反射され、その０次回折光（平行光）が画像１０の側方に設けられた図示しない受光部に向けて出力されることになる。
【００１９】
また、光源２としては半導体レーザーに限らず、小型の固体レーザー等でもよく、また、コヒーレントである必要がない場合であればナトリウムランプや発光ダイオードなどの単色光源を用いることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像読取光学系を小型に構成することができ、また張り出し部分を生じないため、取り回しも容易である。また、画像読取光学系の間に光吸収壁を設けた場合には、不要な拡散光を上記光吸収壁により吸収させることができる。また、前記光源を前記光吸収壁上に配置した場合には、光吸収壁が光源の配置座となるので、別に配置座を形成する必要がなくなり、画像読取光学装置の製造を簡略化できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像読取光学系を示す模式図である。
【図２】本発明の画像読取光学系に用いられる回折格子の断面図である。
【図３】本発明の画像読取光学系の他の例を示す模式図である。
【図４】本発明の画像読取光学系の他の例を示す模式図である。
【図５】本発明の画像読取光学系の他の例を示す模式図である。
【図６】従来の画像読取光学系を示す模式図である。
【符号の説明】
１    画像読取光学系
２    光源
３    回折格子
１０  画像
１５  光吸収壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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