(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光部を主走査方向に沿って一列に配置した発光手段と、前記複数の発光部に一対一に対応して設けられ該発光部からの光を投影させるための複数の結像素子を配置した結像手段を有し、前記結像手段は隣接した結像素子が副走査方向に互いに逆向きにシフトして間隔を開けて配置されていることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
複数の受光部を主走査方向に沿って一列に配置した受光手段と、前記複数の受光部に一対一に対応して設けられ被写体像からの光を前記複数の受光部に投影させるための複数の結像素子を配置した結像手段を有し、前記結像手段は隣接した結像素子が副走査方向に互いに逆向きにシフトして間隔を開けて配置されていることを特徴とする光学装置。
【請求項３】
光源と、複数のシャッター部を主走査方向に沿って一列に配置したシャッター手段と、前記複数のシャッター部に一対一に対応して設けられ該シャッター部を通過した光源からの光を投影する複数の結像素子を配置した結像手段を有し、前記結像手段は隣接した結像素子が副走査方向に互いに逆向きにシフトして間隔を開けて配置されていることを特徴とする光学装置。
【請求項４】
光源と、複数のシャッター部を副走査方向に間隔を開けて主走査方向にアレイ状に配置したシャッター手段と、前記複数のシャッター部に一対一に対応して設けられ該シャッター部に光源からの光を投影する複数の結像素子を配置した結像手段を有し、前記結像手段は隣接した結像素子が副走査方向に互いに逆向きにシフトして間隔を開けて配置され、かつ前記シャッター部の副走査方向の間隔は、前記結像素子の副走査方向の間隔よりも大きく設定されていることを特徴とする光学装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の光学装置において、前記結像素子のシフトによる光路のずれを合わせるために、前記結像手段の光路の途中に位置調整手段を有することを特徴とする光学装置。
【請求項６】
請求項１記載の光学装置において、前記発光手段の複数の発光部からの光を前記結像手段の複数の結像素子により書き込み媒体に投影して光書き込みを行う場合に、前記結像素子のシフトによる書き込み位置のずれを補正するための補正手段を有することを特徴とする光学装置。
【請求項７】
請求項２記載の光学装置において、前記結像手段の複数の結像素子により被写体像からの光を前記受光手段の複数の受光部に投影して被写体像を読み取る場合に、前記結像素子のシフトにより異なった被写体情報を読み取ることを補正するための補正手段を有することを特徴とする光学装置。
【請求項８】
請求項３記載の光学装置において、光源から出射されシャッター手段の複数のシャッター部を通過した光を結像手段の複数の結像素子により書き込み媒体に投影して光書き込みを行う場合に、前記結像素子のシフトによる書き込み位置のずれを補正するための補正手段を有することを特徴とする光学装置。
【請求項９】
請求項４記載の光学装置において、光源から出射された光を結像手段の複数の結像素子によりシャッター手段の複数のシャッター部に投影して該シャッター部を通過した光により書き込み媒体に光書き込みを行う場合に、前記結像素子のシフトによる書き込み位置のずれを補正するための補正手段を有することを特徴とする光学装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一つに記載の光学装置において、前記結像手段は、複数の結像素子の奇数番目と偶数番目が配列方向と略直交する方向に逆向きにずれて千鳥状に配置されていることを特徴とする光学装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一つに記載の光学装置において、前記結像手段の結像素子間は遮光されていることを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光書き込みプリンター等の画像形成装置の光書き込み部に用いられる光学装置、あるいはイメージスキャナーや画像形成装置の画像読み取り部等に用いられる光学装置に関し、特に、アレー状に配列された複数の発光部または受光部あるいはシャッター部に対応して複数の結像素子を配置した構成の光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光書き込みプリンター等の画像形成装置の光書き込み部に用いられる光学装置で、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレー等の複数の発光部を書き込み用光源として用いた構成では、複数の発光部からの光をフィルムや感光体等の感光性書き込み媒体上に投影する結像手段としてマイクロレンズアレーを使用したものが知られている。これは図１７に一例を示すように、結像手段（マイクロレンズアレー）４２は、発光手段（ＬＥＤアレー等）４１の主走査方向に直線状に配列された複数の発光部Ｉ1〜Ｉnに一対一に対応して結像素子（マイクロレンズ）Ｌ1〜Ｌnをアレー状に配置した構成となっている。しかし、このような構成の光書き込み用光学装置では、書き込み密度の高密度化により、配列方向のレンズ間の距離（配列ピッチ：Ｐ）が短くなり、隣接するレンズ間のクロストークが問題となっている。特に、デジタルカメラで撮影した画像等を小サイズの感光性フィルムにプリントするような比較的小型で高画質（高画素密度）を要求されるようなプリンターの場合、光書き込み部を構成する光源手段や結像手段の更なる高密度化が要求され、隣接するレンズ間のクロストークに対する対策が重要となる。
尚、主走査方向の画素密度の高密度化とクロストークの低減を図るために、発光部の配列周期を半周期ずらしたＬＥＤアレーを副走査方向に２段に重ねて配置し、この２段のＬＥＤアレーの各発光部にレンズ部が一対一に対応するようにマイクロレンズアレーも２段に配置した構成の光書き込み用光学装置が知られている。このような構成では、ＬＥＤアレーが一段の場合と比べて、主走査方向の画素密度を２倍にすることができるが、ＬＥＤアレーとマイクロレンズアレーを２段に重ねて配置しているため光学装置の副走査方向の厚さが倍となり、コスト的にも高価となる。
【０００３】
またイメージスキャナー等の画像読み取り部に用いられる光学装置では、ＣＣＤイメージセンサ等の複数の受光部をアレー状に配列した受光手段に被写体像を結像する結像手段の一つとしてマイクロレンズアレーが使用されており、これは主走査方向に直線状に配列された複数の受光部に一対一に対応して結像素子（マイクロレンズ）がアレー状に配置された構成となっている。しかし、このような構成の画像読み取り用光学装置では、読み取り密度の高密度化により、隣接するレンズ間のクロストークが問題となっている。特に、写真等の高画質画像を読み取りパーソナルコンピュータ等に入力するような比較的小型で高解像度（高画素密度）を要求されるようなイメージスキャナの場合、画像読み取り部を構成する受光手段や結像手段の更なる高密度化が要求され、隣接するレンズ間のクロストークに対する対策が重要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、直線状に配列された複数の発光部あるいは受光部に一対一に対応して結像素子がアレー状に配置された構成の光学装置では、高密度化により隣接するレンズ間のクロストークが問題となっていた。そこでこの問題を解決するため、
特開平９−４３５３８号公報：レンズアレーが形成された２つのレンズ基板間に、側面部分が遮光性を有する導光部材を設ける、
特開平１０−１８６１０５号公報：複数の開口部を有する遮光板の各開口部に対応させてその上下にレンズ部を設け、２つのレンズアレー間にアパーチャーを一体化した構造とする、
特開平１０−２１０２１３号公報：レンズアレーを一方の表面に形成した２つのレンズ基板間に、透孔を有する遮光部材を設ける、
等が提案されている。
【０００５】
しかし、これらの方式は、２つのレンズアレー間に導光部材やアパーチャーを設けた構造であり、２つのレンズイアレー間では外乱光や迷光を遮光できるが、発光部−レンズ間や、レンズ−受光部間等ではクロストークに対する対策は何ら施されておらず、あまり効果的ではなかった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、光書き込みプリンター等の光書き込み部、あるいはイメージスキャナ等の画像読み取り部に用いられる、複数の結像素子を有する光学装置において、比較的低コストに且つ効果的にクロストークを低減させる手段を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る光学装置では、複数の発光部を主走査方向に沿って一列に配置した発光手段と、前記複数の発光部に一対一に対応して設けられ該発光部からの光を投影させるための複数の結像素子を配置した結像手段を有し、前記結像手段は隣接した結像素子が副走査方向に互いに逆向きにシフトして間隔を開けて配置されている構成とした。
【０００８】
請求項２に係る光学装置では、複数の受光部を主走査方向に沿って一列に配置した受光手段と、前記複数の受光部に一対一に対応して設けられ被写体像からの光を前記複数の受光部に投影させるための複数の結像素子を配置した結像手段を有し、前記結像手段は隣接した結像素子が副走査方向に互いに逆向きにシフトして間隔を開けて配置されている構成とした。
【０００９】
請求項３に係る光学装置では、光源と、複数のシャッター部を主走査方向に沿って一列に配置したシャッター手段と、前記複数のシャッター部に一対一に対応して設けられ該シャッター部を通過した光源からの光を投影する複数の結像素子を配置した結像手段を有し、前記結像手段は隣接した結像素子が副走査方向に互いに逆向きにシフトして間隔を開けて配置されている構成とした。
請求項４に係る光学装置では、光源と、複数のシャッター部を副走査方向に間隔を開けて主走査方向にアレイ状に配置したシャッター手段と、前記複数のシャッター部に一対一に対応して設けられ該シャッター部に光源からの光を投影する複数の結像素子を配置した結像手段を有し、前記結像手段は隣接した結像素子が副走査方向に互いに逆向きにシフトして間隔を開けて配置され、かつ前記シャッター部の副走査方向の間隔は、前記結像素子の副走査方向の間隔よりも大きく設定されている構成とした。
【００１０】
請求項５に係る光学装置では、請求項１〜４のいずれか一つの構成に加えて、前記結像素子のシフトによる光路のずれを合わせるために、前記結像手段の光路の途中に位置調整手段を有する構成とした。
【００１１】
請求項６に係る光学装置では、請求項１の構成に加えて、前記発光手段の複数の発光部からの光を前記結像手段の複数の結像素子により書き込み媒体に投影して光書き込みを行う場合に、前記結像素子のシフトによる書き込み位置のずれを補正するための補正手段を有する構成とした。
【００１２】
請求項７に係る光学装置では、請求項２の構成に加えて、前記結像手段の複数の結像素子により被写体像からの光を前記受光手段の複数の受光部に投影して被写体像を読み取る場合に、前記結像素子のシフトにより異なった被写体情報を読み取ることを補正するための補正手段を有する構成とした。
【００１３】
請求項８に係る光学装置では、請求項３の構成に加えて、光源から出射されシャッター手段の複数のシャッター部を通過した光を結像手段の複数の結像素子により書き込み媒体に投影して光書き込みを行う場合に、前記結像素子のシフトによる書き込み位置のずれを補正するための補正手段を有する構成とした。
請求項９に係る光学装置では、請求項４の構成に加えて、光源から出射された光を結像手段の複数の結像素子によりシャッター手段の複数のシャッター部に投影して該シャッター部を通過した光により書き込み媒体に光書き込みを行う場合に、前記結像素子のシフトによる書き込み位置のずれを補正するための補正手段を有する構成とした。
【００１４】
請求項１０に係る光学装置では、請求項１〜９のいずれかの構成に加えて、前記結像手段は、複数の結像素子の奇数番目と偶数番目が配列方向と略直交する方向に逆向きにずれて千鳥状に配置されている構成とした。
【００１５】
請求項１１に係る光学装置では、請求項１〜１０のいずれかの構成に加えて、前記結像手段の結像素子間は遮光されている構成とした。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
まず、光書き込みプリンターの光書き込み部に用いられる光学装置の実施例について説明する。
【００１７】
図２（ａ）は本発明に係る光学装置を光書き込みヘッドに用いた光書き込みプリンターの一例を示す概略構成図である。この光書き込みプリンターは、複数の発光部を主走査方向にアレー状に配置した発光手段（例えば図２（ｃ）に示すような発光ダイオード（ＬＥＤ）を主走査方向にアレー状に配置した発光ダイオードアレー（ＬＥＤＡ））と、その発光手段の複数の発光部に対応して設けられ該発光部からの光を投影させるための複数の結像素子（マイクロレンズ）を配置した結像手段（マイクロレンズアレー）とを有する光書き込みヘッド１０を備えており、その光書き込みヘッド１０は、副走査方向への移動手段（プーリとそのプーリに掛け渡されたワイヤとガイドロッド等）１５と、その移動手段１５を駆動するステッピングモータ１４及び駆動ギヤとにより副走査方向に移動されるようになっている。またプリンターは、光書き込みヘッド１０の発光手段を駆動する発光駆動回路１３と、ステッピングモータ１４を駆動するモータ駆動回路１２と、これら発光駆動回路１３やモータ駆動回路１２を制御する制御回路１１（中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ＲＡＭやＲＯＭ等のメモリ、入・出力インターフェース、クロック、タイマー等からなる）を備えている。
【００１８】
そして、プリンタの動作が開始され制御回路１１に画像情報が入力されると、入力された画像情報を制御回路１１で処理して主走査方向１ライン毎に発光駆動回路１３に送信し、光書き込みヘッド１０の発光手段を駆動すると共に、制御回路１１でモータ駆動回路１２を制御してステッピングモータ１４を駆動し、移動手段１５により光書き込みヘッド１０を副走査方向に１ラインづつ移動走査する。すなわち、図２（ｂ）に示すように、感光性フィルム等の書き込み媒体４に光書き込みヘッド１０により主走査方向１ラインづつ画像を書き込みながら、光書き込みヘッド１０を副走査方向に１ラインづつ移動走査することにより、画像を形成する。
【００１９】
尚、光書き込みヘッド１０の構成としては、ＬＥＤアレーとマイクロレンズアレーの組み合わせの他に、蛍光管ドットアレーとマイクロレンズアレーの組み合わせ、あるいは光源と液晶シャッターアレーとマイクロレンズアレーを組み合わせたものなどがある。ここではＬＥＤアレーとマイクロレンズアレーの組み合わせで説明するが、ＬＥＤアレーを蛍光管ドットアレーに置き換えても同様の説明となる。また、光源と液晶シャッターアレーとマイクロレンズアレーを組み合わせた構成については後述する。
【００２０】
従来の構成では、光書き込みヘッドは図１７に示したように、主走査方向の画像を形成する複数の発光部（ＬＥＤ）Ｉ1〜Ｉnをアレー状に配置した発光手段（ＬＥＤアレー）４１と、その発光手段４１の複数の発光部Ｉ1〜Ｉnに一対一に対応して複数の結像素子（マイクロレンズ）Ｌ1〜Ｌnを一列に配置した結像手段（マイクロレンズアレー）４２が用いられている。このような構成の場合、書き込み密度の高密度化により、アレー方向のレンズ間の距離（配列ピッチ：Ｐ）が短くなり、隣接するレンズ間のクロストークが問題となっていた。
【００２１】
そこで本発明では上記のクロストークの問題を解決するため、図１に示すように、結像手段２は隣接した結像素子が互いにシフトして配置されている構成とした。ここで、図１は本発明による光書き込みヘッド（光学装置）の一実施例を示構成説明図であって、（ａ）は光書き込みヘッドの発光手段１と結像手段２を示す斜視図、（ｂ）は結像手段２をＺ方向から見た図、（ｃ）は発光手段１と結像手段２をＸ方向から見た図、（ｄ）は発光手段１と結像手段２及び書き込み媒体４をＹ方向から見た図である。
【００２２】
この光学装置の構成をより具体的に説明すると、図１に示すように、発光手段１の複数の発光部Ｉ1〜Ｉ2mに一対一に対応して配置される結像手段２の複数の結像素子（マイクロレンズ）Ｌ1〜Ｌ2mは、隣接した結像素子がアレー方向（Ｙ方向）に直交する方向（Ｘ方向）に互いに逆向きにシフトして配置されているものである。
尚、この例では、結像手段２は、複数の結像素子の奇数番目（Ｌ1，Ｌ3，・・・Ｌ2m-1）と偶数番目（Ｌ2，Ｌ4，・・・Ｌ2m）が配列方向と略直交する方向に逆向きにずれて千鳥に配置されている。また、結像手段２の結像素子間には遮光部３が設けられており、結像素子と結像素子の間が遮光されている。
【００２３】
ここで図３（ａ）に示すようにレンズピッチ間距離Ｐで一列に配置されていた従来の結像手段（図１７）の配列方式では、隣接する結像素子の間隔はＰであったが、図１及び図３（ｂ）に示すように、本発明の構成では、隣接する結像素子をアレー方向（Ｙ方向）に直交する方向（Ｘ方向）に互いに逆向きにシフトさせてＸ方向に間隔ｄだけ離して配置しているので、結像素子間の間隔Ｄは、
Ｄ＝√(Ｐ2＋ｄ2)  ，  Ｄ＞Ｐ
となり、隣接する結像素子の間隔を従来よりかなり大きくできる。つまり、発光手段の複数の発光部から放出された光が結像手段の複数の結像素子を通って書き込み媒体（感光性フィルム等）に結像される場合、隣接する結像素子間の間隔が広ければ広いほどクロストークが減少するので、本発明の構成では、従来の配列方式と比べて大幅にクロストークを低減できる。
【００２４】
尚、図１では、隣接する結像素子をアレー方向（Ｙ方向）に直交する方向（Ｘ方向）に互いに逆向きにシフトさせて千鳥状に配置した例を示したが、隣接する結像素子のうち一方側のみをアレー方向に直交する方向にずらして配置する構成も可能である。図４はその一例を示す結像手段２’の正面図であって、複数の結像素子の奇数番目（Ｌ1，Ｌ3，・・・Ｌ2m-1）を主走査方向（Ｙ方向）に配列し、偶数番目（Ｌ2，Ｌ4，・・・Ｌ2m）をＹ方向と略直交する方向（Ｘ方向）にずらして配置した例である。このような配置の場合も、従来の一直線上の配置に比べてクロストークを低減することができる。しかし、図１に示した千鳥配列と比べると、隣接する結像素子間の間隔は狭くなるのでクロストーク低減効果は劣る。また、結像手段２’の中央に配列した結像素子（Ｌ1，Ｌ3，・・・Ｌ2m-1）と、Ｘ方向にずらして配置した結像素子（Ｌ2，Ｌ4，・・・Ｌ2m）とでは、発光手段の発光部までの距離が異なることになり、結像素子を透過する光量に差ができ、書き込み媒体上で光量むらが発生する場合が有る。このため、結像素子の開口数（Ｎ．Ａ）を変えたり、発光部の光量を調節する等の手段が必要となる。従って、図１に示すような千鳥状配列の方が理想的である。
【００２５】
次に、図１（ｄ）や図３（ｂ）に示すように、結像手段２の隣接する結像素子がＸ方向（副走査方向）にｄだけずれて配置されている場合、図１（ｄ）のように、書き込み媒体（感光性フィルム等）４に至る光路にもずれが生じるため、書き込み媒体４上には副走査方向にＬだけずれて結像されることになる。これは書き込み媒体４上に書き込まれる画素の配列で見ると、図５（ａ）に一例を示すように、結像手段２の奇数番目の結像素子（Ｌ1，Ｌ3，Ｌ5・・・）により結像された画素（ｄ1，ｄ3，ｄ5・・・）と、偶数番目の結像素子（Ｌ2，Ｌ4，Ｌ6・・・）により結像された画素（ｄ2，ｄ4，ｄ6・・・）とでは、副走査方向にＬだけずれて書き込まれることになる。
【００２６】
そこで本発明では、結像素子のシフトによる光路のずれを合わせるために、結像手段の光路の途中に位置調整手段を有する構成とした。この位置調整手段の例を図７に示す。図７（ａ）は結像手段２から書き込み媒体４に至る光路の途中にミラー５を配置して副走査方向の結像位置を一致させたものであり、これにより図５（ｂ）のように、書き込み媒体上の画素配列を副走査方向に一列に揃えることができる。また、図７（ｂ）は位置調整手段の別の例であり、結像手段２から書き込み媒体４に至る光路の途中にプリズム６を配置して副走査方向の結像位置を一致させたものであり、同様の効果が得られる。
【００２７】
以上は光学的に光路のずれを修正して副走査方向の結像位置を調整する手段の例であるが、結像素子のシフトによる書き込み媒体上の結像位置のずれを電気的に補正して副走査方向の書き込み位置を補正する手段もある。図８はその一例を示す図であって、図２（ａ）に示した光書き込みプリンターの書き込み制御系の制御回路１１と発光駆動回路１３の間に補正回路１６を設けた例である。この補正回路１６は、発光手段２の複数の発光部の奇数番目（Ｉ1，Ｉ3，・・・Ｉ2m-1）または偶数番目（Ｉ2，Ｉ4，・・・Ｉ2m）のいずれか一方側の駆動信号を所定の時間遅延して発光駆動回路１３に送信する遅延手段を有しており、これにより発光部の発光タイミングを結像位置のずれ分ずらして、結像素子のシフトによる書き込み媒体上の結像位置のずれを補正するものである。
【００２８】
より具体的には、制御回路１１は入力された２次元画像情報を一旦メモリに取り込み、そのうちの主走査方向に対応する１ライン分づつの画像情報を取り出して補正回路１６に入力すると共に、モータ駆動回路１２に１ライン分づつ副走査方向に光書き込みヘッド１０（あるいは書き込み媒体４）を移動させる信号を送る。これにより、主走査方向１ラインの書き込みと１ライン分の副走査方向への移動が順次行われることになるが、この際、補正回路１６により１ライン分の画像情報のうち、奇数番目の画像情報Ｓ1，Ｓ3，Ｓ5，・・・、あるいは偶数番目の画像情報Ｓ2，Ｓ4，Ｓ6，・・・のいずれか一方側が遅延されるため、遅延されない側の画像情報のみが先行されて発光駆動回路１３に送信されて発光手段１の対応する発光部による書き込みが行われ、遅延された側の画像情報に対応する発光部による書き込みは、遅延時間分遅れて（すなわち副走査方向の結像位置のずれ分、副走査方向に光書き込みヘッド（あるいは書き込み媒体）が移動した後）行われることになる。例えば、図５（ａ）のように、奇数番目の画素（ｄ1，ｄ3，ｄ5・・・）と偶数番目の画素（ｄ2，ｄ4，ｄ6・・・）が副走査方向にＬだけずれて結像される場合、副走査方向にＬだけ光書き込みヘッド１０（あるいは書き込み媒体４）が移動する時間分、一方側の画像情報を補正回路１６で遅延させれば、図５（ｂ）のように副走査方向の書き込み位置を一致させることができる。
【００２９】
次に結像素子のシフトによる書き込み媒体上の結像位置のずれを補正して副走査方向の書き込み位置を補正する手段としては、制御回路内のマイクロコンピュータによってソフト的に行う方法もある。図９はその一例を示す図であって、図２（ａ）に示した光書き込みプリンターの制御回路１１内のＣＰＵを構成するマイクロコンピュータにより副走査方向の書き込み位置のずれを補正する場合の構成例である。制御回路１１は入力された図６に示すような２次元画像情報を一旦メモリに取り込み、そのうちの主走査方向に対応する１ライン分づつの画像情報を取り出して発光駆動回路１３に送信するが、この際、１ライン分の画像情報のうち、奇数番目の画像情報あるいは偶数番目の画像情報のいずれか一方側の情報の取り出し順をシフトして書き込むことで副走査方向のずれを補正することができる。
【００３０】
より具体的には、図５（ａ）に示した書き込み位置の副走査方向のずれ量Ｌが３ドットピッチとすると、図６に示すような２次元画像情報を書き込む場合、主走査方向にｄ1の画素位置では副走査方向にＳ11，Ｓ21，Ｓ31，・・・の順に情報を書き込むと共に、ｄ2の画素位置では副走査方向に３ドットピッチずれた情報からＳ32，Ｓ42，Ｓ52，・・・の順に情報を書き込む。つまりＬ＝３ドットとすると、一般的に、主走査方向奇数番の画素位置では、
ｄ2m-1＝Ｓn,2m-1
（但し、ｍ＝１，２，３，・・・、ｎ＝１，２，３，・・・）
の情報を、主走査方向偶数番の画素位置では、
ｄ2m＝Ｓn+2,2m
の情報を書き込むように、発光駆動回路１３への画像情報の送信順を制御する。すなわち、図１の発光手段１の発光部Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3，・・・と画素ｄ1，ｄ2，ｄ3，・・・は対応しているから、各発光部を同時に駆動する情報が、図６の画像情報の例では、
Ｉ2m-1＝Ｓn,2m-1
Ｉ2m＝Ｓn+2,2m
となるように制御すればよい。
【００３１】
以上説明したように、本発明に係る光学装置を光書き込みヘッド１０に用いたプリンターでは、結像手段２は隣接した結像素子が互いにシフトして千鳥状に配置されているのでクロストークを減少することができる。また、結像素子のシフトによる光路のずれを合わせるための光学的な位置調整手段、あるいは書き込み位置のずれを電気的、ソフト的に補正する補正手段を用いることで、結像素子のシフトによる副走査方向の書き込み位置のずれを補正することができるので、画質の低下を防止することができる。
【００３２】
次に本発明の別の実施形態として、イメージスキャナの画像読み取り部に用いられる光学装置の実施例について説明する。
図１０は本発明に係る光学装置を受光ヘッドに用いたイメージスキャナの一例を示す概略構成図である。このイメージスキャナは、複数の受光部を主走査方向にアレー状に配置した受光手段（例えばＣＣＤイメージセンサ）と、その受光手段の複数の受光部に対応して設けられ該受光部に被写体像（例えば原稿２６の画像）を投影させるための複数の結像素子（マイクロレンズ）を配置した結像手段（マイクロレンズアレー）とを有する受光ヘッド２０を備えており、その受光ヘッド２０は、副走査方向への移動手段（プーリとそのプーリに掛け渡されたワイヤとガイドロッド等）２１と、その移動手段２１を駆動するステッピングモータ２２及び駆動ギヤとにより副走査方向に移動されるようになっている。またスキャナは、受光ヘッド２０の受光手段を駆動して画像情報を取り込む画像読取回路２４と、ステッピングモータ２２を駆動するモータ駆動回路２５と、これら画像読取回路２４やモータ駆動回路２５を制御する制御回路２３（中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ＲＡＭやＲＯＭ等のメモリ、入・出力インターフェース、クロック、タイマー、画像処理回路等からなる）を備えている。
【００３３】
そして、スキャナの動作が開始されると、制御回路２３は画像読取回路２４を作動して受光ヘッド２０の受光手段による画像読み取りを開始すると共に、モータ駆動回路２５を制御してステッピングモータ２２を駆動し、移動手段２１により受光ヘッド２０を副走査方向に１ラインづつ移動走査しながら原稿２６の画像情報を取り込む。すなわち、受光手段で主走査方向１ラインの原稿画像を読み取りながら受光ヘッド２０を副走査方向に１ラインづつ移動走査し、原稿画像を順次取り込み、制御回路２３で画像処理した後、画像情報として出力する。
【００３４】
従来の構成では、受光ヘッドは主走査方向の原稿画像を読み取る複数の受光部をアレー状に配置した受光手段（ＣＣＤ等）と、その受光手段の複数の受光部に一対一に対応して複数の結像素子（マイクロレンズ）を一列に配置した結像手段（マイクロレンズアレー）が用いられていた。しかし、このような構成の場合、読み取り密度の高密度化により、アレー方向のレンズ間の距離（配列ピッチ）が短くなり、隣接するレンズ間のクロストークが問題となっていた。
【００３５】
そこで本発明では上記のクロストークの問題を解決するため、図１１に示すように、結像手段２７は隣接した結像素子が互いにシフトして配置されている構成とした。ここで、図１１は本発明による受光ヘッド（光学装置）の一実施例を示構成説明図であって、（ａ）は受光ヘッドの受光手段２８と結像手段２７を示す斜視図、（ｂ）は受光手段２８と結像手段２７及び原稿２６をＹ方向から見た図である。
【００３６】
この光学装置の構成をより具体的に説明すると、図１１に示すように、受光手段２８の複数の受光部Ｐ1〜Ｐ2mに一対一に対応して配置される結像手段２７の複数の結像素子（マイクロレンズ）Ｌ1〜Ｌ2mは、隣接した結像素子がアレー方向（Ｙ方向）に直交する方向（Ｘ方向）に互いに逆向きにシフトして配置されているものである。尚、この例では、結像手段２７は、複数の結像素子の奇数番目（Ｌ1，Ｌ3，・・・Ｌ2m-1）と偶数番目（Ｌ2，Ｌ4，・・・Ｌ2m）が配列方向と略直交する方向に逆向きにずれて千鳥状に配置されている。また、結像手段２７の結像素子間には遮光部２７ａが設けられており、結像素子間を遮光している。また、この受光ヘッドの場合、原稿を照明するための照明用光源２９が設けられている。
【００３７】
さて、以上の構成は、図１に示した光書き込みヘッドの発光手段を受光手段に置き換え、書き込み媒体を原稿に置き換え、光の進行方向を逆にした構成に相当する。従って、図１１の受光ヘッドの場合にも、隣接する結像素子が互いにシフトしているので、前述と同様の理由で隣接する結像素子間の間隔が広くなり、従来の受光ヘッドに比べてクロストークを大幅に低減することができる。
【００３８】
次に、図１１（ｂ）に示すように、結像手段２７の隣接する結像素子がＸ方向（副走査方向）にｄだけずれて配置されている場合、原稿２６から受光部に至る光路にずれが生じ、原稿２６上で副走査方向にＬだけずれた位置の画像を読み取ることになる。これは前述の書き込みの場合と同様のずれであり、図５（ａ）を原稿面に置き換えて考えると、結像手段２７の奇数番目の結像素子（Ｌ1，Ｌ3，Ｌ5・・・）を介して読み取られる画素（ｄ1，ｄ3，ｄ5・・・）と、偶数番目の結像素子（Ｌ2，Ｌ4，Ｌ6・・・）を介して読み取られる画素（ｄ2，ｄ4，ｄ6・・・）とでは、副走査方向にＬだけずれていることになる。
【００３９】
そこで本発明では、結像素子のシフトによる読み取り位置のずれを合わせるための一手段として、原稿２６から結像手段２７に至る光路の途中に位置調整手段を有する構成とする。この位置調整手段の例としては、図７と同様に原稿２６から結像手段２７に至る光路の途中にミラーやプリズム等を配置して副走査方向の読み取り位置を一致させるものである。
【００４０】
以上は光学的に光路のずれを修正して副走査方向の読み取り位置を調整する手段の例であるが、結像素子のシフトによる原稿２６上の読み取り位置のずれを電気的に補正する手段もある。図１２はその一例を示す図であって、図１０に示したイメージスキャナの読み取り制御系の画像読取回路２４と制御回路２３の間に補正回路３０を設けた例である。この補正回路３０は、受光手段２８の複数の受光部の奇数番目（Ｐ1，Ｐ3，・・・Ｐ2m-1）または偶数番目（Ｐ2，Ｐ4，・・・Ｐ2m）のいずれか一方側の受光信号を所定の時間遅延して制御回路２３に送信する遅延手段を有しており、これにより受光部の受光タイミングを読み取り位置のずれ分だけずらして、結像素子のシフトによる原稿上の読み取り位置のずれを補正するものである。
【００４１】
より具体的には、制御回路２３は受光手段２８で受光した原稿２６の主走査方向１ライン分づつの画像情報を画像読取回路２４及び補正回路３０を介して取り込むと共に、モータ駆動回路２５に１ライン分づつ副走査方向に受光ヘッド２０（あるいは原稿）を移動させる信号を送る。これにより、主走査方向１ラインの画像情報の読み取りと１ライン分の副走査方向への移動が順次行われることになるが、この際、補正回路３０により１ライン分の画像情報のうち、奇数番目の画像情報Ｓ1，Ｓ3，Ｓ5，・・・、あるいは偶数番目の画像情報Ｓ2，Ｓ4，Ｓ6，・・・のいずれか一方側が遅延されるため、遅延されない側の画像情報のみが先行されて制御回路２３に取り込まれ、遅延された側の画像情報の制御回路２３への取り込みは、遅延時間分遅れて（すなわち副走査方向の読み取り位置のずれ分、副走査方向に受光ヘッド（あるいは原稿）が移動した後）行われることになる。これにより、制御回路２３で読み取られる画像情報は、副走査方向の位置が一致したものとなる。
【００４２】
次に結像素子のシフトによる原稿２６上の読み取り位置のずれを補正して副走査方向の読み取り位置を補正する手段としては、制御回路２３内のマイクロコンピュータによってソフト的に行う方法もある。図１３はその一例を示す図であって、図１０に示したイメージスキャナの制御回路２３内のＣＰＵを構成するマイクロコンピュータにより副走査方向の読み取り位置のずれを補正する場合の構成例である。制御回路２３は画像読取回路２４から入力された主走査１ライン分の画像情報を取り込む際、１ライン分の画像情報のうちの奇数番目の画像情報あるいは偶数番目の画像情報のいずれか一方側の情報のメモリへの取り込み順をシフトすることで副走査方向のずれを補正することができる。より具体的には、１ライン分の画像情報のうちの奇数番目の画像情報あるいは偶数番目の画像情報のいずれか一方側の情報のメモリ上のアドレス位置を副走査方向にずらして取り込み、画像情報を出力する際にはアドレス順に出力すれば、読み取り位置のずれが補正された画像情報を出力することができる。
【００４３】
以上説明したように、本発明に係る光学装置を受光ヘッド２０に用いたイメージスキャナでは、結像手段２７は隣接した結像素子が互いにシフトして千鳥状に配置されているのでクロストークを減少することができる。また、結像素子のシフトによる光路のずれを合わせるための光学的な位置調整手段、あるいは読み取り位置のずれを電気的、ソフト的に補正する補正手段を用いることで、結像素子のシフトによる副走査方向の読み取り位置のずれを補正することができるので、読み取り精度の低下を防止することができる。
【００４４】
次に本発明のさらに別の実施形態として、図２に示した光書き込みプリンタの光書き込みヘッド１０に用いられる光学装置の別の実施例について説明する。
図１４は光書き込みヘッド（光学装置）の構成説明図であり、図１との違いは発光手段に代えて、シャッター手段３２と光源３１を配置した点であり、結像手段３３の構成は同じである。尚、図１４（ａ）は光書き込みヘッドの光源３１とシャッター手段３２及び結像手段２を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ方向から見た図、（ｃ）は（ａ）のＹ方向から見た図である。
【００４５】
図１４に示す実施例では、図１のＬＥＤアレー等からなる発光手段の代わりに、光源３１と、光源３１からの光の透過を制御するシャッター手段３２を用いたものであり、シャッター手段３２としては液晶シャッターアレーを用いている。そしてこのシャッター手段３２の複数の液晶シャッター部Ｈ1〜Ｈ2mに一対一に対応して配置される結像手段３３の複数の結像素子（マイクロレンズ）Ｌ1〜Ｌ2mは、隣接した結像素子がアレー方向（Ｙ方向）に直交する方向（Ｘ方向）に互いに逆向きにシフトして配置されているものである。尚、この例の場合も、結像手段３３は、複数の結像素子の奇数番目（Ｌ1，Ｌ3，・・・Ｌ2m-1）と偶数番目（Ｌ2，Ｌ4，・・・Ｌ2m）が配列方向と略直交する方向に逆向きにずれて千鳥に配置されている。また、結像手段３３の結像素子間には遮光部３４が設けられて遮光されている。
【００４６】
このようにＬＥＤアレー等からなる発光手段に代えて液晶シャッターアレーからなるシャッター手段３２を配置した場合、画像情報に応じてシャッター手段３２のシャッター部の開閉を制御して光源３１からの光の透過を制御する構成とすることにより、図１の発光手段と同様の機能となる。従って、図１乃至図９を参照して説明したクロストークの低減方式や、結像素子のシフトによる光路のずれを合わせるための光学的な位置調整手段、あるいは読み取り位置のずれを電気的、ソフト的に補正する補正手段の構成等は、発光手段をシャッター手段に代え、発光駆動回路を液晶シャッター駆動回路に置き換えることにより同様の説明となるのでここでは説明を省略する。
【００４７】
ところで図１４の実施例では、光源３１からの光はシャッター手段３２のシャッター部を透過してから結像手段３３の結像素子で書き込み媒体に結像される構成であるが、結像手段３３とシャッター手段３２の配置を逆にして、光源３１からの光を結像手段３３の各結像素子によりシャッター手段３２の各シャッター部に投影し、シャッター部を透過した光を書き込み媒体に照射する構成とすることもできる。また、液晶シャッターアレーはＬＥＤアレー等と比べて２次元配列が容易なため、結像手段３３の結像素子のシフトに合わせてシャッター部の位置をシフトさせることもできる。図１５はその一例を示すものであり、光源３１とシャッター手段３６の間に結像手段３３を配置し、且つシャッター手段３６のシャッター部を、結像手段３３の結像素子のシフト方向に対応させてシフトさせたものである。このような構成とすることにより、隣接するシャッター部間の間隔が広くなるため、クロストークを更に減少することができる。また、この場合は、書き込み媒体３５上の副走査方向の書き込み位置のずれを小さくすることができる。
【００４８】
尚、シャッター手段のシャッター部を、結像手段の結像素子のシフト方向に対応させてシフトさせる場合に、図１６に示す例のように、シャッター手段３７の隣接するシャッター部のシフト方向の間隔Ｒを、結像手段３３の隣接する結像素子のシフト間隔ｄよりも大きく設定することも可能であり、クロストークを更に減少することが可能となる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る光学装置では、複数の発光部を主走査方向に沿って一列に配置した発光手段と、前記複数の発光部に一対一に対応して設けられ該発光部からの光を投影させるための複数の結像素子を配置した結像手段を有し、前記結像手段は隣接した結像素子が副走査方向に互いに互いに逆向きにシフトして間隔を開けて配置されている構成としたので、従来のように結像素子を発光部のアレー方向に合わせて一列に配置した構成と比べて隣接結像素子間の間隔を広くとれ、クロストークを低減できる。従って本発明に係る光学装置をプリンター等の光書き込み部に用いた場合には、クロストークが低減された高画質な画像の書き込みを行うことが可能となる。
【００５０】
請求項２に係る光学装置では、複数の受光部を主走査方向に沿って一列に配置した受光手段と、前記複数の受光部に一対一に対応して設けられ被写体像からの光を前記複数の受光部に投影させるための複数の結像素子を配置した結像手段を有し、前記結像手段は隣接した結像素子が副走査方向に互いに逆向きにシフトして間隔を開けて配置されている構成としたので、従来のように結像素子を受光部のアレー方向に合わせて一列に配置した構成と比べて隣接結像素子間の間隔を広くとれ、クロストークを低減できる。従って本発明に係る光学装置をイメージスキャナ等の画像読み取り部に用いた場合には、クロストークが低減された高精度な画像の読み取りを行うことが可能となる。
【００５１】
請求項３に係る光学装置では、光源と、複数のシャッター部を主走査方向に沿って一列に配置したシャッター手段と、前記複数のシャッター部に一対一に対応して設けられ該シャッター部を通過した光源からの光を投影する複数の結像素子を配置した結像手段を有し、前記結像手段は隣接した結像素子が副走査方向に互いに逆向きにシフトして間隔を開けて配置されている構成としたので、従来のように結像素子をシャッター部のアレー方向に合わせて一列に配置した構成と比べて隣接結像素子間の間隔を広くとれ、クロストークを低減できる。従って本発明に係る光学装置をプリンター等の光書き込み部に用いた場合には、クロストークが低減された高画質な画像の書き込みを行うことが可能となる。
請求項４に係る光学装置では、光源と、複数のシャッター部を副走査方向に間隔を開けて主走査方向にアレイ状に配置したシャッター手段と、前記複数のシャッター部に一対一に対応して設けられ該シャッター部に光源からの光を投影する複数の結像素子を配置した結像手段を有し、前記結像手段は隣接した結像素子が副走査方向に互いに逆向きにシフトして間隔を開けて配置され、かつ前記シャッター部の副走査方向の間隔は、前記結像素子の副走査方向の間隔よりも大きく設定されている構成としたので、従来のように結像素子をシャッター部のアレー方向に合わせて一列に配置した構成と比べて隣接結像素子間の間隔を広くとれ、クロストークを低減できる。従って本発明に係る光学装置をプリンター等の光書き込み部に用いた場合には、クロストークが低減された高画質な画像の書き込みを行うことが可能となる。
【００５２】
請求項５に係る光学装置では、請求項１〜４のいずれか一つの構成に加えて、前記結像素子のシフトによる光路のずれを合わせるために、前記結像手段の光路の途中に位置調整手段を有する構成としたので、副走査方向の書き込み位置あるいは読み取り位置のずれを修正することができる。
【００５３】
請求項６に係る光学装置では、請求項１の構成に加えて、前記発光手段の複数の発光部からの光を前記結像手段の複数の結像素子により書き込み媒体に投影して光書き込みを行う場合に、前記結像素子のシフトによる書き込み位置のずれを補正するための補正手段を有する構成としたので、副走査方向の書き込み位置のずれを補正してずれのない画像を書き込むことができる。
【００５４】
請求項７に係る光学装置では、請求項２の構成に加えて、前記結像手段の複数の結像素子により被写体像からの光を前記受光手段の複数の受光部に投影して被写体像を読み取る場合に、前記結像素子のシフトにより異なった被写体情報を読み取ることを補正するための補正手段を有する構成としたので、副走査方向の読み取り位置のずれを補正して、異なった被写体情報を読み取ることを防止することができる。
【００５５】
請求項８に係る光学装置では、請求項３の構成に加えて、光源から出射されシャッター手段の複数のシャッター部を通過した光を結像手段の複数の結像素子により書き込み媒体に投影して光書き込みを行う場合に、前記結像素子のシフトによる書き込み位置のずれを補正するための補正手段を有する構成としたので、副走査方向の書き込み位置のずれを補正してずれのない画像を書き込むことができる。
請求項９に係る光学装置では、請求項４の構成に加えて、光源から出射された光を結像手段の複数の結像素子によりシャッター手段の複数のシャッター部に投影して該シャッター部を通過した光により書き込み媒体に光書き込みを行う場合に、前記結像素子のシフトによる書き込み位置のずれを補正するための補正手段を有する構成としたので、副走査方向の書き込み位置のずれを補正してずれのない画像を書き込むことができる。
【００５６】
請求項１０に係る光学装置では、請求項１〜９のいずれか一つの構成に加えて、前記結像手段は、複数の結像素子の奇数番目と偶数番目が配列方向と略直交する方向に逆向きにずれて千鳥状に配置されている構成としたので、隣接する結像素子間の間隔を広くとれ、簡単にクロストークを低減することができる。
【００５７】
請求項１１に係る光学装置では、請求項１〜１０のいずれか一つの構成に加えて、前記結像手段の結像素子間は遮光されている構成としたので、結像素子間から光が洩れて悪影響を及ぼすことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す図であって、光書き込みプリンター等の光書き込み部に用いられる光学装置の構成説明図である。
【図２】本発明に係る光学装置を光書き込みヘッドに用いた光書き込みプリンターの一例を示す構成説明図である。
【図３】本発明の結像素子の配列と、従来の結像素子の配列とを比較するための図であって、（ａ）は従来の結像素子の配列を示す図、（ｂ）は本発明による結像素子の配列を示す図である。
【図４】本発明に係る結像手段の結像素子の別の配列例を示す図である。
【図５】結像素子のシフトによる画素の副走査方向の書き込み位置のずれと、補正後の画素配列をの例を示す図である。
【図６】二次元画像情報の一例と、書き込み位置補正方法の説明図である。
【図７】結像手段の光路の途中に配置される位置調整手段の例を示す図である。
【図８】結像素子のシフトによる書き込み位置のずれを電気的に補正するための補正手段を有する書き込み制御系のブロック図である。
【図９】結像素子のシフトによる書き込み位置のずれをソフト的に補正するための補正手段を有する書き込み制御系のブロック図である。
【図１０】本発明に係る光学装置を受光ヘッドに用いたイメージスキャナの一例を示す構成説明図である。
【図１１】本発明の別の実施例を示す図であって、図１０に示すイメージスキャナの受光ヘッドに用いられる光学装置の構成説明図である。
【図１２】結像素子のシフトによる読み取り位置のずれを電気的に補正するための補正手段を有する読み取り制御系のブロック図である。
【図１３】結像素子のシフトによる読み取り位置のずれをソフト的に補正するための補正手段を有する読み取り制御系のブロック図である。
【図１４】本発明のさらに別の実施例を示す図であって、光書き込みプリンター等の光書き込み部に用いられる光学装置の構成説明図である。
【図１５】本発明のさらに別の実施例を示す図であって、光書き込みプリンター等の光書き込み部に用いられる光学装置の構成説明図である。
【図１６】本発明のさらに別の実施例を示す図であって、光書き込みプリンター等の光書き込み部に用いられる光学装置の構成説明図である。
【図１７】従来の光学装置の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１：発光手段（発光ダイオードアレー等）
２，２’，２７，３３：結像手段（マイクロレンズアレー等）
３，３’，２７ａ，３４：遮光部
４，３５：書き込み媒体（感光性フィルム等）
５：ミラー（位置調整手段）
６：プリズム（位置調整手段）
１０：光書き込みヘッド（光書き込み部）
１１：制御回路
１２：モータ駆動回路
１３：発光駆動回路
１４：ステッピングモータ
１５：光書き込みヘッドの移動手段
１６：補正回路
２０：受光ヘッド（画像読み取り部）
２１：受光ヘッドの移動手段
２２：ステッピングモータ
２３：制御回路
２４：画像読み取り回路
２５：モータ駆動回路
２６：原稿（被写体）
２８：受光手段
２９：照明用光源
３０：補正回路
３１：光源
３２，３６，３７：シャッター手段（液晶シャッターアレー等）
Ｉ1〜Ｉ2m：発光部
Ｌ1〜Ｌ2m：結像素子
Ｐ1〜Ｐ2m：受光部
Ｈ1〜Ｈ2m：シャッター部
【図１】
0003795683.tif 000002
【図２】
0003795683.tif 000003
【図３】
0003795683.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003795683.tif 000006
【図６】
0003795683.tif 000007
【図７】
0003795683.tif 000008
【図８】
0003795683.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003795683.tif 000014
【図１４】
0003795683.tif 000015
【図１５】
0003795683.tif 000016
【図１６】
0003795683.tif 000017
【図１７】
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