(57)【要約】    【課題】  温度等の環境変化によるラインセンサの反り量の変化があっても画像読取レンズによって常に良好な結像性能を得ることを可能とする。    【解決手段】  第１のレンズ群Ｇ１を構成する物体側のレンズＥ１、Ｅ２およびＥ３が第１の保持部材１１で保持され、第２のレンズ群Ｇ２を構成する像側のレンズＥ４、Ｅ５およびＥ６が第２の保持部材１２で保持される。絞り１３は、第１のレンズ群Ｇ１を保持する第１の保持部材１１に取り付けられている。第１の保持部材１１と第２の保持部材１２の間の空気間隔を変化させるために線膨張係数の大きな支持部材からなる調整手段１４を設け、この支持部材からなる調整手段１４に第１の保持部材１１と第２の保持部材１２を固定する。温度が上がると、調整手段１４としての支持部材が膨張し、該調整手段１４に固定された第１の保持部材１１と第２の保持部材１２が移動し、空気間隔を広げたり、狭めたりする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿物体の画像情報をラインセンサ上に縮小結像させる結像レンズと、
前記結像レンズを、少なくとも２つのレンズ群に分割して、それぞれ保持する複数のレンズ保持部材と、
前記複数のレンズ保持部材によりそれぞれ保持される少なくとも２つのレンズ群のうちの少なくとも１組のレンズ群間の空気間隔を環境変化に応じて変化させる調整手段と、
を具備することを特徴とする画像読取レンズ。
【請求項２】
前記調整手段は、環境変化に起因するラインセンサの反りにより生じる原稿物体の端部と光軸近傍の適正結像位置の変化を、前記ラインセンサの受光面と同一面上とすべく補正する方向に、前記保持部材により保持されるレンズ群のうちの少なくとも１組のレンズ群間の空気間隔を環境変化に応じて変化させる手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像読取レンズ。
【請求項３】
前記調整手段は、
前記少なくとも１組のレンズ群をそれぞれ保持する前記レンズ保持部材を固定支持する線膨張係数の大きな材質の連結部材を含み、
該連結部材の環境変化に起因する膨張／収縮によって、前記少なくとも１組のレンズ群間の空気間隔が変化する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像読取レンズ。
【請求項４】
前記結像レンズは、
絞りよりも物体側のレンズ群と絞りよりも像側のレンズ群の２つのレンズ群に分割して構成し、且つ
前記絞りを前記物体側のレンズ群と前記像側のレンズ群のいずれか一方のレンズ群と一体的に保持させてなる
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の画像読取レンズ。
【請求項５】
前記保持部材により保持されるレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群の保持部材は、前記結像レンズの構成要素の加工誤差により生じる像面湾曲変動を補正する方向に当該レンズ群の位置が調整されて組み付けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の画像読取レンズ。
【請求項６】
初期状態におけるラインセンサの反りにより生じる原稿物体の端部と光軸近傍の適正結像位置のずれを、前記ラインセンサの受光面と同一面上とすべく補正する方向に、前記保持部材により保持されるレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群の位置が調整されて組み付けられていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の画像読取レンズ。
【請求項７】
前記結像レンズにおける前記保持部材により保持されるレンズ群内の構成要素の偏心により発生する左右像高の結像位置差を補正する方向に、前記保持部材により保持されるレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群の位置が調整されて組み付けられていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の画像読取レンズ。
【請求項８】
前記結像レンズの前記保持部材を、樹脂材料により形成してなることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の画像読取レンズ。
【請求項９】
前記保持部材は、保持するレンズ群内に保持するレンズの空気間隔の少なくとも１つを所定の間隔に設定配置することを可能とする形状を有していることを特徴とする請求項８に記載の画像読取レンズ。
【請求項１０】
前記保持部材の外形形状が、非円筒形状であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の画像読取レンズ。
【請求項１１】
前記結像レンズは、ガラスレンズから構成され、当該ガラスレンズのガラス材料は、鉛および砒素のいずれかに類するような有害物質を含有していないことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の画像読取レンズ。
【請求項１２】
原稿物体を照明する照明系と、
前記照明系で照明された原稿物体の反射光を縮小結像させる結像レンズと、
前記結像レンズによって結像された原稿像を光電変換するラインセンサと
を備えてなる画像読取装置において、
前記結像レンズとして、請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の画像読取レンズ
を具備することを特徴とする画像読取装置。
【請求項１３】
光学系の任意の光路中に色分解機能を含んでなり、
前記原稿物体の画像情報をフルカラーで読み取ることの可能なカラー原稿読取装置として構成したことを特徴とする請求項１２に記載の画像読取装置。
【請求項１４】
前記結像レンズを接着により固定してなることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の画像読取装置。
【請求項１５】
請求項１２〜請求項１４のいずれか１項に記載の画像読取装置を具備して構成したことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージスキャナ等における原稿画像の読み取りに係り、特に、複写機およびファクシミリ等における原稿画像の読み取りに好適な画像読取レンズならびに当該画像読取レンズを用いる画像読取装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ファクシミリやデジタル複写機の原稿読み取り部やイメ−ジスキャナにおいては、読み取るべき原稿画像等の画像情報を原稿読取レンズで縮小して、ＣＣＤ（電荷結合素子）のような素子を用いて光電変換を行うラインセンサ上に結像させて、原稿画像等の画像情報を電気信号化する。また、原稿画像の画像情報をカラーで読み取るために、例えば赤、緑および青のフィルタを有するラインセンサを１チップに３列に配列した、いわゆる３ラインＣＣＤラインセンサを用い、この受光面に原稿の像を結像させることにより３原色に色分解し、カラー画像情報を信号化する光学系が用いられる。
近年においては、画像を高精細に読み取る要求が高まり、このため、読取光学系の読取密度が高密度化され、それに対応させるために、ラインセンサが長尺化する傾向にある。ラインセンサの長尺化により、ラインセンサの長手方向に無視できない反りが発生し、結像レンズの光軸近傍と周辺部におけるピント位置のずれを生じて、このことが画像品質の低下の要因となっている。また、ラインセンサ自体の発熱や原稿読取装置内の温度変化により、初期状態と実使用状態とでラインセンサの反り量が変動し、さらなる画像品質の低下を招くなど、画像の安定性を阻害する要因となっている。
【０００３】
また、上述のような画像読取レンズは、一般に像面において高空間周波数領域での高いコントラストが要求されるとともに、開口効率が画角周辺部まで１００％近くあることが要求される。さらに、カラー原稿を良好に読み取るためには、受光面上で赤、緑、青の各色の結像位置を光軸方向について合致させる必要があり、各色の色収差補正を極めて良好に行わなければならない。このため、使用される画像読取レンズとしては、像面湾曲を非常に小さく抑え、光軸近傍から周辺までの各像高における結像性能が均一となるように設計する必要がある。
しかしながら、実際に使用する場合、設計中央値として像面湾曲を小さく抑えたとしても、レンズの構成における各パラメータ、すなわちレンズを構成する曲率半径、肉厚、面間隔、使用する硝材の屈折率等のパラメータ、の加工誤差などによるばらつきにより、像面湾曲等の収差が変動し、光軸近傍と周辺部の結像位置が変化してしまい、光軸近傍から周辺までの各像高において均一な結像性能を得ることができなくなる。
【０００４】
そこで、各パラメータにおける変動をキャンセルするため、レンズの一部分の肉厚を選別して組合せる方法や、レンズの任意の空気間隔を変化させる方法がある。しかしながら、何れの場合にも、レンズの肉厚または当初組み付けた状態での読取レンズの結像性能等を予め高精度に測定しておく必要があり、コストアップの要因となる。
さらに、レンズを鏡筒等の保持部材に組付ける場合には、組付けるレンズの位置がずれてシフト（光軸の軸外への平行移動）またはティルト（光軸の傾斜）して保持されてしまう、いわゆる組付け偏心が発生することがある。組付け偏心は、結像性能に及ぼす影響が大きいため、相互に影響を及ぼし合うレンズ面同士、あるいはレンズ同士が極力偏心しないような構造とし、組付け作業時にも極力偏心が発生しないように配慮する必要ある。しかしながら、例えば読取密度が６００ｄｐｉ程度またはそれ以上のような高密度読取であり且つラインセンサの画素サイズが例えば４．７μｍ程度に小画素となってくると、組付け偏心による性能への影響が著しく大きくなり、各部品の公差を厳しくしても良好な性能を維持できなくなってくる。このため、組付け偏心を補正する方法として、レンズの円周方向に対して一方向のみ性能が良好になっていれば良い原稿読取レンズでは、レンズユニット全体を円周方向に回転させ、最も組付け偏心の影響が小さくなる方向に設定して使用していた。
【０００５】
ところが、近年、スキャナ、複写機およびファクシミリ等の画像読取装置においては、低コスト化や省スペース化の要求が高くなり、読取レンズとしても低コストや省スペースを達成する必要がある。このために読取レンズとして、鏡筒の材質を樹脂製とし、鏡筒自体のコスト低減を図ったり、画像読取装置への取り付けのための部材を一体的に成形して部品点数の低減を図ったりするものがあらわれている。また、省スペースに対応するための方法として、画像読取装置の高さ方向の厚みを低減するために、レンズの上下方向(ラインセンサの長手方向に直交する方向、いわゆる副走査方向)を削除して読取レンズを形成する方法などがある。
これらのように、画像読取装置への取り付けのための部材を、読取レンズに一体的に成形したり、レンズの上下を削除したようなレンズの場合、レンズユニットを円周方向へ回転することができなくなり、レンズの組付け時の偏心の影響が小さくなる方向でレンズユニットを使用することができなくなるため、レンズの組付け偏心を一層小さく抑える必要が生じ、組付け時の工数増大によるコストアップを招く。あるいはこのような場合に、従来と同程度の組付け偏心で組み付けた場合、レンズユニットの結像性能が著しく劣化してしまうという不具合がある。
【０００６】
上述したように、レンズを、実際に読取レンズとして使用するためには、加工誤差の補正と組付け偏心の補正を実施する必要があり、組付け調整に多大な時間を要してしまう。
従来の画像読取レンズおける光学系の調整構造に関連する具体的な例が特許文献１〜特許文献８に示されている。
特許文献１および特許文献２には、一体に保持されたレンズを用いる光学系の調整に係る技術が開示されている。特許文献１は、読取り用のレンズを含む光学ユニットの位置調整を行う技術に関するものであり、位置調整に係る主走査方向の位置ずれ、副走査方向の位置ずれ、走査ラインの傾き、主走査方向の回転方向の傾き、ピントのずれおよびピントのずれの勾配を同時に検出する。この場合、読取り用のレンズは、ＣＣＤラインセンサと共通の基板上に取り付けられて光学ユニットを構成しており、この光学ユニット全体として位置調整を行う。また、特許文献２は、読取り用の結像レンズを含む第１のユニットと固体撮像素子のラインセンサを含む第２のユニットとで一つの光学ユニットを構成し、第１のユニットと第２のユニットとはＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に互いに位置関係が調整可能で且つＸ軸、Ｚ軸を中心に回転調整可能としており、第１のユニットと第２のユニットとの関係を調整した後、光学ユニット全体を画像読取装置本体に取付け、この光学ユニットを光軸を中心として回転調整することにより直角方向の調整を行うと共にこの光学ユニットをライン走査方向を中心として回転調整することにより副走査方向の読み取り位置の調整を行うものである。
【０００７】
この場合、読取り用のレンズは、ラインセンサと相互の位置関係を調整して一体化して光学ユニットを構成し、この光学ユニット全体として画像読取装置本体に対する位置調整を行う。これら特許文献１および特許文献２のいずれにおいても、読取り用のレンズは一体に保持されて構成され、さらにラインセンサとも一体化された光学ユニットとして画像読取装置本体に対する位置調整が行われる。
特許文献３および特許文献４には、主走査方向と副走査方向、特に副走査方向についてのピント調整に係る技術が開示されている。特許文献３は、主走査方向調整用の第１のパターンと副走査方向調整用の第２のパターンを表記したピント調整用原稿を用いて主走査方向については、第１のパターンを用いた通常の調整作業で読取り用の結像レンズを移動させてピント調整を行い、副走査方向については、ピント調整用原稿と結像レンズの間の光路中に透光性材料からなる読取部材を移動可能に挿入配置し、この読取部材の移動調整により、該読取部材を介して第２のパターンを結像レンズにて読み取り、ピント調整を行う。特許文献４は、主走査方向調整用の第１のパターンと副走査方向調整用の複数の第２のパターンを表記したピント調整用原稿を用い、且つ原稿読取り用のラインセンサにそれと直交する方向の調整用ラインセンサを一体化して設けて、これらにより、主走査方向および副走査方向のピント調整、さらには光軸を中心とする回転方向の調整をも行うものである。これら特許文献３および特許文献４のいずれにおいても、主走査方向および副走査方向についてのピント調整が行われ、特に副走査方向についてのピント調整が良好に行われる。
【０００８】
特許文献５および特許文献６には、画像読取レンズを複数のレンズ群に分割保持する構成に係る技術が開示されている。特許文献５は、原稿画像を読取るためのレンズを前群と後群に２分割して、物体側に前群を、像側に後群をそれぞれ配してなるものであり、これら前群と後群の間には、空気間隔が存在する。この特許文献５には、前群と後群の間の空気間隔の調整については具体的に記載されていない。特許文献６は、レンズを保持する鏡筒が少なくとも２つに分割されて互いに接合されていて、これら分割された鏡筒の接合部はねじ構造に形成され、これら鏡筒を相対回転させることにより、分割された鏡筒にそれぞれ取り付けられたレンズ間の距離を変化させるものであり、組み付け時の工程時間を短縮し、最良な結像性能を得ることができる。この特許文献６に示された構成では、２つに分割された鏡筒の相対回転により、両者間の間隔を調整することができるが、この調整に際しての相対間転により、各鏡筒における組み付け偏心の状態が変化してしまい、間隔調整後にさらなる回転調整が必要となる。
【０００９】
特許文献７には、画像読取レンズの固定方法に係る技術が開示されている。すなわち、特許文献７は、一次元ＣＣＤ、すなわちラインセンサ、が取り付けられるＣＣＤ基板が取り付けられたブロックを、３次元方向に互いに直交する３組の調整用締結具を用いて位置決めし、各調整用締結具をその受部に押圧するための弾性部材を備えるものであり、ラインセンサの長手方向両端部にてＣＣＤ基板面に垂直な方向に第１組の締結具にて独立に位置決めしてピント調整し、ＣＣＤの長手方向両端部においてＣＣＤ基板面内で該長手方向に直交する方向に第２組の締結具にて独立に位置決めして副走査調整し、ラインセンサの長手方向両端部をＣＣＤ基板面内で該長手方向に沿って第３組の締結具にて位置決めして主走査調整が行われる。この場合、読取り用のレンズは、ＣＣＤ基板が取り付けられたブロックを当接する支持板体に固定しており、この支持板体により、前記ブロックと一体的に支持固定される。
【００１０】
特許文献８には、チャートを用いた画像読取レンズの光学系の調整に係る技術が開示されている。特許文献８は、原稿面に主走査方向と副走査方向の調整用チャートを配置し、両調整用チャートを結像レンズによりラインセンサに結像させて、主走査方向と副走査方向のＭＴＦ（変調伝達関数）が同時に所定の値を満足するようにピント調整するものである。この場合、原稿面に配置する調整用チャートは、主走査方向と副走査方向のための調整用チャートを同時に且つ並列的に表記したものである。
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−８３１４４号公報
【特許文献２】特開平１１−６９１０３号公報
【特許文献３】特開２００１−１４４８９９号公報
【特許文献４】特開平１１−３１７８３９号公報
【特許文献５】特開２００２−８２２８２号公報
【特許文献６】特開平１１−３３７７９９号公報
【特許文献７】特開平１１−２０５５３１号公報
【特許文献８】特開平２００４−３０４６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、温度変化等の環境変化による、ラインセンサの反り量の変動があっても、常に良好な結像性能を得ることを可能とし、さらにそれに加えて、初期状態におけるラインセンサの反りによる結像面の位置ずれ、原稿画像の読取り用のレンズの構成に係るパラメータの加工誤差により発生する像面湾曲等の諸収差の変動、さらに組付け偏心に起因する像面の倒れ、に係る補正を効果的に行うことを可能とし、良好な結像性能を有してしかも低コストな画像読取レンズ、ならびにその画像読取レンズを用いて低コストで且つ高性能を実現し得る画像読取装置および画像形成装置を提供することを目的としている。
さらに、本発明は、地球環境等を考慮した次のような事項の達成をも目的としている。
（１）読取光学系の調整工数の大幅低減による省電力化。
【００１３】
（２）レンズユニット検査が不要となることによるレンズユニット検査装置製作に係る原材料や加工に係るエネルギーの低減。
（３）保持部材を樹脂化することによる金属原材料や金属加工に係るエネルギーの低減。
（４）レンズを化学的に安定で鉛や砒素等の有害物質を含まない光学ガラスで構成することによって、材料のリサイクル化が可能で、加工時の廃液による水質汚染がない。また、非球面を採用してレンズの構成枚数を低減することによる、ガラス材料やガラス加工に係るエネルギーの低減。
したがって、本発明の請求項１の目的は、特に、温度変化等の環境変化による、ラインセンサの反り量の変動があっても、常に良好な結像性能を得ることができ、原稿面全域にわたって良好な性能を得るための調整を非常に簡便に且つ精度良く行うことができ、高性能化と低コスト化を達成することを可能とする画像読取レンズを提供することにある。
【００１４】
本発明の請求項２の目的は、特に、像面湾曲を調整してラインセンサの反りによる影響を補償することができ、安定で且つ良好な読取画像品質を得ることを可能とし、特別な部品やセンサを必要とすることなく、さらなる低コスト化を可能とする画像読取レンズを提供することにある。
本発明の請求項３の目的は、特に、簡単な構成で、特別な部品やセンサを必要とすることなく、さらなる低コスト化を可能とする画像読取レンズを提供することにある。
本発明の請求項４の目的は、特に、簡単な構成で、加工公差を緩めることが可能で、部品点数削減による部品費および組み立て工数の低減を可能とし、さらなる低コスト化が可能な画像読取レンズを提供することにある。
本発明の請求項５の目的は、特に、主として加工誤差により発生する像面湾曲変動を、良好に補正することを可能とし、原稿面全域にわたって均一で且つ良好な性能を得ることが可能な画像読取レンズを提供することにある。
本発明の請求項６の目的は、特に、像面湾曲を調整して初期状態におけるラインセンサの反りによる影響を補正し、ラインセンサのばらつきがあっても、安定で且つ良好な読取画像品質を得ることが可能な画像読取レンズを提供することにある。
【００１５】
本発明の請求項７の目的は、特に、組付け偏心が大きなレンズが含まれていてもその影響を小さく抑えて、構成部品の公差を緩和して、低コスト化に寄与することが可能な画像読取レンズを提供することにある。
本発明の請求項８の目的は、特に、保持部材を樹脂製とすることにより、さらに保持部材自体も低コスト化することができ、金属製の保持部材製作に関わる原材料や加工エネルギーをも削減できて、地球環境の保全にも貢献し得る画像読取レンズを提供することにある。
本発明の請求項９の目的は、特に、隣接するレンズ間の空気間隔を設定するための部品を不要とし、部品点数の低減により低コスト化に寄与するとともに、地球環境の保全にも貢献し得る画像読取レンズを提供することにある。
本発明の請求項１０の目的は、特に、画像読取レンズが組み込まれる画像読取装置等を薄型に構成することが可能であって、しかも良好な結像性能を得ることも可能な画像読取レンズを提供することにある。
本発明の請求項１１の目的は、特に、全てのレンズの材料のリサイクル化が可能で、加工時の廃液による水質汚染等を生じることなく、地球環境の保全に貢献し得る画像読取レンズを提供することにある。
【００１６】
本発明の請求項１２の目的は、特に、温度変化等の環境変化による、ラインセンサの反り量の変動があっても、常に良好な結像性能を得ることができ、高性能化と低コスト化を達成して、良好な読取画像品質を得ることを可能とする画像読取装置を提供することにある。
本発明の請求項１３の目的は、特に、原稿面全域にわたって良好な性能を得るための調整を非常に簡便に且つ精度良く行うことができ、高性能化と低コスト化を達成して、良好なフルカラー読取画像品質を得ることが可能な画像読取装置を提供することにある。
本発明の請求項１４の目的は、特に、読取レンズをレンズの変形やレンズの移動を発生することなく、良好な性能を保ったまま保持することが可能な画像読取装置を提供することにある。
本発明の請求項１５の目的は、特に、温度変化等の環境変化による、ラインセンサの反り量の変動があっても、常に良好な結像性能を得ることができ、高性能化と低コスト化を達成して、良好な読取画像品質を得て、それに基づく高画質な画像形成が可能な画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
請求項１に記載した本発明に係る画像読取レンズは、上述した目的を達成するために、
原稿物体の画像情報をラインセンサ上に縮小結像させる結像レンズと、
前記結像レンズを、少なくとも２つのレンズ群に分割して、それぞれ保持する複数のレンズ保持部材と、
前記複数のレンズ保持部材によりそれぞれ保持される少なくとも２つのレンズ群のうちの少なくとも１組のレンズ群間の空気間隔を環境変化に応じて変化させる調整手段と、
を具備することを特徴としている。
請求項２に記載した本発明に係る画像読取レンズは、請求項１の画像読取レンズであって、
前記調整手段が、環境変化に起因するラインセンサの反りにより生じる原稿物体の端部と光軸近傍の適正結像位置の変化を、前記ラインセンサの受光面と同一面上とすべく補正する方向に、前記保持部材により保持されるレンズ群のうちの少なくとも１組のレンズ群間の空気間隔を環境変化に応じて変化させる手段を含むことを特徴としている。
【００１８】
請求項３に記載した本発明に係る画像読取レンズは、請求項１または請求項２の画像読取レンズであって、
前記調整手段が、
前記少なくとも１組のレンズ群をそれぞれ保持する前記レンズ保持部材を固定支持する線膨張係数の大きな材質の連結部材を含み、
該連結部材の環境変化に起因する膨張／収縮によって、前記少なくとも１組のレンズ群間の空気間隔が変化する
ことを特徴としている。
請求項４に記載した本発明に係る画像読取レンズは、請求項１〜請求項３のいずれか１項の画像読取レンズであって、
前記結像レンズが、
絞りよりも物体側のレンズ群と絞りよりも像側のレンズ群の２つのレンズ群に分割して構成し、且つ
前記絞りを前記物体側のレンズ群と前記像側のレンズ群のいずれか一方のレンズ群と一体的に保持させてなることを特徴としている。
【００１９】
請求項５に記載した本発明に係る画像読取レンズは、請求項１〜請求項４のいずれか１項の画像読取レンズであって、
前記保持部材により保持されるレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群の保持部材は、前記結像レンズの構成要素の加工誤差により生じる像面湾曲変動を補正する方向に当該レンズ群の位置が調整されて組み付けられていることを特徴としている。
請求項６に記載した本発明に係る画像読取レンズは、請求項１〜請求項５のいずれか１項の画像読取レンズであって、
初期状態におけるラインセンサの反りにより生じる原稿物体の端部と光軸近傍の適正結像位置のずれを、前記ラインセンサの受光面と同一面上とすべく補正する方向に、前記保持部材により保持されるレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群の位置が調整されて組み付けられていることを特徴としている。
請求項７に記載した本発明に係る画像読取レンズは、請求項１〜請求項６のいずれか１項の画像読取レンズであって、
前記結像レンズにおける前記保持部材により保持されるレンズ群内の構成要素の偏心により発生する左右像高の結像位置差を補正する方向に、前記保持部材により保持されるレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群の位置が調整されて組み付けられていることを特徴としている。
【００２０】
請求項８に記載した本発明に係る画像読取レンズは、請求項１〜請求項７のいずれか１項の画像読取レンズであって、
前記結像レンズの前記保持部材を、樹脂材料により形成してなることを特徴としている。
請求項９に記載した本発明に係る画像読取レンズは、請求項８の画像読取レンズであって、
前記保持部材は、保持するレンズ群内に保持するレンズの空気間隔の少なくとも１つを所定の間隔に設定配置することを可能とする形状を有していることを特徴としている。
請求項１０に記載した本発明に係る画像読取レンズは、請求項８または請求項９の画像読取レンズであって、
前記保持部材の外形形状が、非円筒形状であることを特徴としている。
請求項１１に記載した本発明に係る画像読取レンズは、請求項１〜１０のいずれか１項の画像読取レンズであって、
前記結像レンズは、ガラスレンズから構成され、当該ガラスレンズのガラス材料は、鉛および砒素のいずれかに類するような有害物質を含有していないことを特徴としている。
【００２１】
請求項１２に記載した本発明に係る画像読取装置は、上述した目的を達成するために、
原稿物体を照明する照明系と、
前記照明系で照明された原稿物体の反射光を縮小結像させる結像レンズと、
前記結像レンズによって結像された原稿像を光電変換するラインセンサと
を備えてなる画像読取装置において、
前記結像レンズとして、請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の画像読取レンズ
を具備することを特徴としている。
請求項１３に記載した本発明に係る画像読取装置は、請求項１２の画像読取装置であって、
光学系の任意の光路中に色分解機能を含んでなり、
前記原稿物体の画像情報をフルカラーで読み取ることの可能なカラー原稿読取装置として構成したことを特徴としている。
【００２２】
請求項１４に記載した本発明に係る画像読取装置は、請求項１２または請求項１３の画像読取装置であって、前記結像レンズを接着により固定してなることを特徴としている。
請求項１５に記載した本発明に係る画像形成装置は、上述した目的を達成するために、請求項１２〜請求項１４のいずれか１項の画像読取装置を具備して構成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、温度変化等の環境変化による、ラインセンサの反り量の変動があっても、常に良好な結像性能を得ることを可能とし、さらにそれに加えて、初期状態におけるラインセンサの反りによる結像面の位置ずれ、原稿画像の読取り用のレンズの構成に係るパラメータの加工誤差により発生する像面湾曲等の諸収差の変動、さらに組付け偏心に起因する像面の倒れ、に係る補正を効果的に行うことを可能とし、良好な結像性能を有してしかも低コストな画像読取レンズならびにその画像読取レンズを用いて低コストで且つ高性能を実現し得る画像読取装置および画像形成装置を提供することができる。
すなわち本発明の請求項１の画像読取レンズによれば、原稿物体の画像情報をラインセンサ上に縮小結像させる結像レンズと、前記結像レンズを、少なくとも２つのレンズ群に分割して、それぞれ保持する複数のレンズ保持部材と、前記複数のレンズ保持部材によりそれぞれ保持される少なくとも２つのレンズ群のうちの少なくとも１組のレンズ群間の空気間隔を環境変化に応じて変化させる調整手段と、を具備することにより、特に、温度変化等の環境変化による、ラインセンサの反り量の変動があっても、常に良好な結像性能を得ることができ、原稿面全域にわたって良好な性能を得るための調整を非常に簡便に且つ精度良く行うことができ、高性能化と低コスト化を達成することが可能となる。
【００２４】
また、本発明の請求項２の画像読取レンズによれば、請求項１の画像読取レンズにおいて、前記調整手段が、環境変化に起因するラインセンサの反りにより生じる原稿物体の端部と光軸近傍の適正結像位置の変化を、前記ラインセンサの受光面と同一面上とすべく補正する方向に、前記保持部材により保持されるレンズ群のうちの少なくとも１組のレンズ群間の空気間隔を環境変化に応じて変化させる手段を含むことにより、特に、像面湾曲を調整してラインセンサの反りによる影響を補償することができ、安定で且つ良好な読取画像品質を得ることが可能となり、特別な部品やセンサを必要とすることなく、さらなる低コスト化が可能となる。
本発明の請求項３の画像読取レンズによれば、請求項１または請求項２の画像読取レンズにおいて、前記調整手段が、前記少なくとも１組のレンズ群をそれぞれ保持する前記レンズ保持部材を固定支持する線膨張係数の大きな材質の連結部材を含み、該連結部材の環境変化に起因する膨張／収縮によって、前記少なくとも１組のレンズ群間の空気間隔が変化することにより、特に、簡単な構成で、特別な部品やセンサを必要とすることなく、さらなる低コスト化が可能となる。
【００２５】
本発明の請求項４の画像読取レンズによれば、請求項１〜請求項３のいずれか１項の画像読取レンズにおいて、前記結像レンズが、絞りよりも物体側のレンズ群と絞りよりも像側のレンズ群の２つのレンズ群に分割して構成し、且つ前記絞りを前記物体側のレンズ群と前記像側のレンズ群のいずれか一方のレンズ群と一体的に保持させてなることにより、特に、絞りを中心に略対称なレンズタイプの場合、絞りの前後で２分割することによって、球面収差やコマ収差を変化させることなしに、像面湾曲を補正することが可能となるので、簡単な構成で、部品点数削減による部品費および組み立て工数の低減が可能となり、さらなる低コスト化が可能となる。
本発明の請求項５の画像読取レンズによれば、請求項１〜請求項４のいずれか１項の画像読取レンズにおいて、前記保持部材により保持されるレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群の保持部材が、前記結像レンズの構成要素の加工誤差により生じる像面湾曲変動を補正する方向に当該レンズ群の位置が調整されて組み付けられることにより、特に、主として加工誤差により発生する像面湾曲変動を、良好に補正することが可能となり、原稿面全域にわたって均一で且つ良好な性能を得ることが可能となる。
【００２６】
本発明の請求項６の画像読取レンズによれば、請求項１〜請求項５のいずれか１項の画像読取レンズにおいて、初期状態におけるラインセンサの反りにより生じる原稿物体の端部と光軸近傍の適正結像位置のずれを、前記ラインセンサの受光面と同一面上とすべく補正する方向に、前記保持部材により保持されるレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群の位置が調整されて組み付けられることにより、特に、像面湾曲を調整して初期状態におけるラインセンサの反りによる影響を補正し、ラインセンサのばらつきがあっても、安定で且つ良好な読取画像品質を得ることが可能となる。
本発明の請求項７の画像読取レンズによれば、請求項１〜請求項６のいずれか１項の画像読取レンズにおいて、前記結像レンズにおける前記保持部材により保持されるレンズ群内の構成要素の偏心により発生する左右像高の結像位置差を補正する方向に、前記保持部材により保持されるレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群の位置が調整されて組み付けられることにより、特に、分割されたレンズ群をラインセンサのライン方向に対してシフトまたはティルトさせることで、レンズ群の組付け偏心により発生する左右像高のピント位置差を、サジタル方向とメリディオナル方向の両方またはサジタル方向のみ補正できるため、組付け偏心が大きなレンズが含まれていてもその影響を小さく抑えて、構成部品の公差を緩和して、低コスト化に寄与することが可能となる。
【００２７】
本発明の請求項８の画像読取レンズによれば、請求項１〜請求項７のいずれか１項の画像読取レンズにおいて、前記結像レンズの前記保持部材を、樹脂材料により形成してなることにより、特に、保持部材を樹脂製とすることにより、さらに保持部材自体も低コスト化することができ、金属製の保持部材製作に関わる原材料や加工エネルギーをも削減できて、地球環境の保全にも貢献し得る。
本発明の請求項９の画像読取レンズによれば、請求項８の画像読取レンズにおいて、前記保持部材が、保持するレンズ群内に保持するレンズの空気間隔の少なくとも１つを所定の間隔に設定配置することを可能とする形状を有することにより、特に、隣接するレンズ間の空気間隔を設定するための部品を不要とし、部品点数の低減により低コスト化に寄与するとともに、地球環境の保全にも貢献し得る。
本発明の請求項１０の画像読取レンズによれば、請求項８または請求項９の画像読取レンズにおいて、前記保持部材の外形形状が、非円筒形状であることにより、特に、画像読取レンズが組み込まれる画像読取装置等を薄型に構成することが可能となって、しかも良好な結像性能を得ることも可能となる。
【００２８】
本発明の請求項１１の画像読取レンズによれば、請求項１〜１０のいずれか１項の画像読取レンズにおいて、前記結像レンズが、ガラスレンズから構成され、当該ガラスレンズのガラス材料は、鉛および砒素のいずれかに類するような有害物質を含有していないことにより、特に、全てのレンズの材料のリサイクル化が可能で、しかも加工時の廃液による水質汚染等を生じることなく、地球環境の保全に貢献し得る。
本発明の請求項１２の画像読取装置によれば、原稿物体を照明する照明系と、前記照明系で照明された原稿物体の反射光を縮小結像させる結像レンズと、前記結像レンズによって結像された原稿像を光電変換するラインセンサと、を備えてなる画像読取装置において、前記結像レンズとして、請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の画像読取レンズ
を具備することにより、特に、温度変化等の環境変化による、ラインセンサの反り量の変動があっても、常に良好な結像性能を得ることができ、高性能化と低コスト化を達成して、良好な読取画像品質を得ることが可能となる。
本発明の請求項１３の画像読取装置によれば、請求項１２の画像読取装置において、光学系の任意の光路中に色分解機能を含んでなり、前記原稿物体の画像情報をフルカラーで読み取ることの可能なカラー原稿読取装置として構成したことにより、特に、原稿面全域にわたって良好な性能を得るための調整を非常に簡便に且つ精度良く行うことができ、高性能化と低コスト化を達成して、良好なフルカラー読取画像品質を得ることが可能となる。
【００２９】
本発明の請求項１４の画像読取装置によれば、請求項１２または請求項１３の画像読取装置において、前記結像レンズを接着により固定してなることにより、特に、読取レンズをレンズの変形やレンズの移動を発生することなく、良好な性能を保ったまま保持することが可能となる。
本発明の請求項１５の画像形成装置によれば、請求項１２〜請求項１４のいずれか１項の画像読取装置を具備する構成により、特に、温度変化等の環境変化による、ラインセンサの反り量の変動があっても、常に良好な結像性能を得ることができ、高性能化と低コスト化を達成して、良好な読取画像品質を得て、それに基づく高画質な画像形成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明の画像読取レンズ、画像読取装置および画像形成装置を詳細に説明する。
まず、本発明に係る画像読取レンズの原理的構成を説明する。画像読取レンズは、原稿情報をラインセンサ上に縮小結像させる結像レンズであり、該結像レンズは、少なくとも２つのレンズ群に分割して構成され、少なくとも２つのレンズ保持部材にそれぞれ分割されたレンズ群毎に保持されている。そして、これら少なくとも２つの保持部材で保持されたレンズ群のうちの少なくとも１組のレンズ群間の空気間隔を環境変化に応じて変化させる調整手段を設ける構成としている（請求項１に対応する）。
上述のように本発明に係る原稿画像の読取レンズは、複数枚のレンズで構成された単焦点の原稿画像の読取レンズにおいて、これらレンズを複数の保持部材で保持し、保持されたレンズ群のうちの少なくとも１組のレンズ群間の空気間隔を調整手段によって環境変化に応じて調整するものである。
【００３１】
すなわち、本発明に係る画像読取レンズは、固定焦点の原稿読取レンズを複数のレンズ群に分けて保持し、保持されたレンズ群のうちの少なくとも１組の空気間隔を調整手段によって自動的に調整することによって、非常に簡便で且つ高精度に、原稿面全域にわたって良好な性能を得ることができるので、原稿画像の読取レンズの高性能化と低コスト化を達成することができる。
本発明に係る画像読取レンズにおいて、典型的には、複数のレンズ群をレンズ群毎に保持部材で保持し、環境変化に起因するラインセンサの反りにより発生する結像位置の変化を補正すべく、少なくとも１組のレンズ群間の空気間隔を環境変化に応じて変化させて、調整する（請求項２に対応する）。
上述したような、本発明に係る具体的な第１の実施の形態に係る画像読取レンズの要部の構成を図１に示している。
【００３２】
図１に示すように、例えば４群６枚構成のレンズを例にとって説明する。図１には、画像読取レンズ１、原稿２そしてラインセンサ３が示されており、図１に示す画像読取レンズ１は、第１の保持部材１１、第２の保持部材１２、絞り１３、調整手段１４、レンズＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５およびＥ６を有している。図１における図示左側を物体側、すなわち原稿面側、右側を像面側、すなわちラインセンサ３側とした場合、絞り１３の物体側にある３枚のレンズＥ１、Ｅ２およびＥ３が、前群、すなわち第１のレンズ群Ｇ１を構成して、第１の保持部材１１で保持され、絞り１３の像側にある３枚のレンズＥ４、Ｅ５およびＥ６は、後群、すなわち第２のレンズ群Ｇ２を構成して、保持部材１２で保持される。レンズＥ１は、物体側に凸の正メニスカスレンズである。レンズＥ２は、物体側に凸の正メニスカスレンズ、レンズＥ３は、像面側に強い凹面を向けた負メニスカスレンズであり、これらレンズＥ２とＥ３は、レンズＥ２の像側の面とレンズＥ３の物体側の面を密着させて接合レンズを構成している。レンズＥ４は、物体側に強い凹面を向けた負メニスカスレンズ、レンズＥ５は、像側に凸の正メニスカスレンズであり、これらレンズＥ４とＥ５は、レンズＥ４の像側の面とレンズＥ５の物体側の面を密着させて接合レンズを構成している。レンズＥ６は、像側に凸の正メニスカスレンズである。
【００３３】
このように、６枚のレンズＥ１〜Ｅ６は、絞り３を境として、群毎にそれぞれ別々に保持された、２つのレンズ群Ｇ１およびＧ２に分割されている。図１の例においては、絞り３は、物体側の前群である第１のレンズ群Ｇ１を保持する第１の保持部材１１に取り付けられている。
すなわち、例えば４群６枚構成の画像読取レンズ１は、第１のレンズ群Ｇ１の３枚のレンズＥ１、Ｅ２およびＥ３が、絞り３と共に第１の保持部材１１で保持され、第２のレンズ群Ｇ２の３枚のレンズＥ４、Ｅ５およびＥ６が、第２の保持部材１２で保持されて、２つのレンズ群Ｇ１およびＧ２に分割されている。ラインセンサ３は、初期状態では、反りのない状態(図１において実線で示す)にあるが、環境変化によって、反りが変化して、例えば画像読取レンズ１側に凹(図１において破線で示す)の反りを呈する。この反りによって、初期状態では、図示実線のように平面であった結像面Ｉｓが、図示破線のように、湾曲した結像面Ｉｓ′となる。このため、ラインセンサ３の両端に向かって、漸次結像性能が劣化してしまう。そこで、このラインセンサ３の反りを補正するために、調整手段１４によって、第１の保持部材１１と第２の保持部材１２の間の空気間隔を変化させて、画像読取レンズ１の像面湾曲がラインセンサ３の反りを補正するようにするのである。
【００３４】
この場合、調整手段１４は、画像読取レンズ１の像面湾曲によってラインセンサ３の反りを補正するために、第１の保持部材１１と第２の保持部材１２でそれぞれ保持された第１のレンズ群Ｇ１と第２のレンズ群Ｇ２の空気間隔を変化させるべく、第１の保持部材１１を第２の保持部材１２に対して図示左右方向に移動させても良いし、第２の保持部材１２を第１の保持部材１１に対して移動させても良いし、第１の保持部材１１と第２の保持部材１２の両方を相対的に移動させるようにしても良い。
この実施の形態においては、レンズの構成として、４群６枚構成のレンズを用いているが、レンズの構成枚数に特に制約はないことはいうまでもない。また、保持部材により保持するレンズの枚数は、この実施の形態では、物体側の前群と像側の後群が共に３枚であったが、当然のことであるが物体側と像側の枚数が異なっていてもよく、また枚数も特に制約はなく、１枚以上であれば何枚であってもよい。さらに、各々保持部材により保持されるレンズ群の数も２つ以上であればいくつでも良いことは、いうまでもない。
【００３５】
上述した図１における調整手段１４としては、種々の構成が考えられる。
例えば、２個以上の保持部材を、線膨張係数の大きな材質からなる連結部材に固定して、連結部材の環境変化による膨張および収縮により、少なくとも１つのレンズ群間の空気間隔を変化させるようにしても良い（請求項３に対応する）。
すなわち、図１に示す実施の形態においては、第１の保持部材１１と第２の保持部材１２の間の空気間隔を変化させるために線膨張係数の大きな支持部材からなる調整手段１４を設け、この支持部材からなる調整手段１４に第１の保持部材１１と第２の保持部材１２を固定している。
温度が上がると、前記調整手段１４としての支持部材が膨張し、該調整手段１４に固定された第１の保持部材１１と第２の保持部材１２が図１の左右方向に沿って移動し、空気間隔を広げたり、狭めたりすることができる。
それぞれレンズ群を保持する第１および第２の保持部材１１および１２のどちらか一方を移動させる場合には、線膨張の大きな支持部材に第１および第２の保持部材１１および１２の一方のみを固定し、他方を線膨張の小さな支持部材に固定することができる。また、保持部材の支持部材への固定方法としては、図１に示すように金属バンドとビスで固定しても良いし、接着固定しても良い。
このように、空気間隔を変化させるための調整手段として他の構成を用いた異なる２つの実施の形態をそれぞれ図２および図３に示す。
【００３６】
図２に示す第２の実施の形態に係る構成においては、図１の場合とほぼ同様の原稿２およびラインセンサ３が示されており、画像読取レンズ１Ａは、図１の場合とほぼ同様の第１の保持部材１１、第２の保持部材１２および絞り１３を有している。さらに、画像読取レンズ１Ａにおいては、第１のレンズベース１５、第２のレンズベース１６およびビス１７，１８，１９，２０を有している。
但し、この場合、例えば温度が上昇したとき、ラインセンサ３は、図１の逆側、つまり、画像読取レンズ１Ａとは逆側に凹（画像読取レンズ１Ａ側に凸）となるように反るものとする（図示実線の状態から図示破線の状態に変化する）。ここで、第１の保持部材１１と第２の保持部材１２の間の間隔を狭めることにより、レンズの像面湾曲をプラス方向（ラインセンサの反りと同一方向）に変化させることが可能なレンズの場合を考える。
【００３７】
第１の保持部材１１は、第１のレンズベース１５に、金属バンドを介してビス１７で固定されており、第１のレンズベース１５は、ビス１８によって画像読取装置等の装置本体に固定されている。同様に、第２の保持部材１２は、第２のレンズベース１６に、金属バンドを介してビス１９で固定され、第２のレンズベース１６は、ビス２０で装置本体に固定されている。ここで、第１および第２のレンズベース１５および１６を、線膨張係数の大きな材料を用いて構成する。したがって、温度が上昇すると、第１および第２のレンズベース１５および１６が伸長し、第１および第２のレンズベース１５および１６をそれぞれ固定しているビス１８および２０を起点として、第１および第２のレンズベース１５および１６を固定している個所から、第１および第２の保持部材１１および１２を第１および第２のレンズベース１５および１６に固定している個所までの長さＬ１およびＬ２にそれぞれ比例して、第１および第２の保持部材１１および１２が変位し、第１の保持部材１１と第２の保持部材１２の間隔が狭くなる。
【００３８】
例えば、具体的な数値の一例を示すと、
レンズベース（アルミニウム）の線膨張係数（α）：３０．２Ｅ−６
Ｌ１：２０ｍｍ
Ｌ２：１５ｍｍ
温度変化（ΔＴ）：＋３０度
とすると、第１の保持部材１１と第２の保持部材１２の間の間隔変化量（Δｄ）は、次のようになる。
Δｄ＝（Ｌ１＋Ｌ２）×α×ΔＴ
＝（２０＋１５）×（３０．２Ｅ−６）×３０
＝０．０３２ｍｍ
上述の例では、第１および第２のレンズベース１５および１６の線膨張係数を同一としているが、異なる線膨張係数を使用可能であることはいうまでもない。
【００３９】
次に、上述の第２の実施の形態とは逆に、例えば温度上昇したときにラインセンサ３が画像読取レンズ１Ｂ側に凹となるように反る場合の第３の実施の形態を図３に示している。
図３に示す第３の実施の形態に係る構成においては、図１および図２の場合とほぼ同様の原稿２およびラインセンサ３が示されており、画像読取レンズ１Ｂは、図１および図２の場合とほぼ同様の第１の保持部材１１、第２の保持部材１２および絞り１３を有している。さらに、画像読取レンズ１Ｂにおいては、第１のレンズベース２１、第２のレンズベース２２およびビス２３，２４，２５，２６を有している。
図３の構成は、基本的には、図２の構成とほぼ同様であるが、第１および第２のレンズベース１５および１６の形状を図２の場合とは若干異ならせ、第１および第２のレンズベース１５および１６の装置本体への固定位置を、図示の第１および第２のレンズベース２１および２２のように、図２とは逆側の位置に変更することによって、第１および第２のレンズベース２１および２２の固定個所間の長さＬ１′およびＬ２′の伸長に伴う変位方向を変えることができ、図３の構成では、温度上昇に伴う変位によって第１の保持部材１１と第２の保持部材１２との間の間隔を広げることができる。
【００４０】
本発明に係る画像読取レンズにおいて、結像レンズである画像読取レンズは、絞りを境に絞りの物体側のレンズ群と絞りの像側のレンズ群の２つのレンズ群に分割されており、いずれか一方のレンズ群と一体的に絞りが保持されていることが望ましい（請求項４に対応する）。
画像読取レンズ中の所要個所の空気間隔を変化させて、像面湾曲を変化させる場合には、できるだけ球面収差や他の収差が変化しないことが望ましい。そこで、レンズ構成を絞りを中心としてほぼ対称に配置しレンズタイプを採用することができる。絞りを中心としてほぼ対称にレンズを配置すると、絞り近傍を通過する光束はほぼ平行となるため、絞り前後の空気間隔を変更しても球面収差を初めとする像面湾曲以外の収差の変動を小さく抑えることが可能となる。そこで、保持部材によって保持するレンズ群を絞りの前後で分割した２つのレンズ群とし、これら２群間の空気間隔を変化させることによって、良好な性能を得ることが可能となる。このとき、絞りは、絞りの前側のレンズ群の保持部材に固定しても、後側のレンズ群の保持部材に固定してもよい。
【００４１】
さらに、上述した本発明に係る画像読取レンズにおいて、保持部材で保持されるレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群の位置が、結像レンズの構成要素の加工誤差により生じる像面湾曲変動を補正するように調整された状態で組みつけられていても良い（請求項５に対応する）。
原稿画像を読み取るための画像読取レンズにおいては、光軸近傍からラインセンサの長手方向に対応する方向についての原稿の端部に対応する位置までの全域にわたって均一な結像性能であることが要求される。
また、上述における光軸近傍と原稿画像端部の結像位置が異なる要因の一つとして、加工誤差により生じる像面湾曲変動がある。そこで、上述したような画像読取レンズにおいて、初期状態における組み付け時に、結像レンズの構成要素の加工誤差により生じる像面湾曲変動を補正する方向に、保持部材で保持されたレンズの少なくとも１つのレンズ群の位置を調整して組み付けるようにする。
【００４２】
このような構成を採用すれば、主に加工誤差により発生する像面湾曲変動を、良好に補正することが可能となり、原稿面全域にわたって均一で良好な性能を得ることが可能となる。
また、本発明に係る画像読取レンズにおいて、保持部材で保持されるレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群の位置が、ラインセンサの初期状態の反りにより生じる、光軸近傍と原稿端部の結像位置を同一面上に補正すべく調整された状態として、組み付けられていても良い（請求項６に対応する）。
先に述べた光軸近傍と原稿端部との結像位置が異なる要因としては、上述した要因以外に、原稿読取装置に用いるラインセンサの反りがある。すなわち、上述した画像読取レンズにおいて、ラインセンサの反りにより生じる、光軸近傍と原稿端部の結像位置の変化を、同一面上に補正する方向に、保持部材で保持されたレンズ群の少なくとも１つのレンズの位置を予め調整して組み付ける。
このような構成とすれば、初期状態におけるラインセンサの反りによる影響を補正するよう像面湾曲が調整されるため、ラインセンサのばらつきがあっても、原稿読取装置として、安定し、且つ良好な読取画像品質を得ることができる。
【００４３】
また、画像読取レンズの各レンズ群内における組付け偏心の影響を補正するために、本発明に係る画像読取レンズにおいて、保持部材によって保持されるレンズ群の少なくとも１つのレンズ群が、保持部材によって保持されるレンズ群内の偏心により発生する左右像高の結像位置差を補正するように位置調整された状態として組み付けられていても良い（請求項７に対応する）。
この場合、図１に示すように、原稿２を読み取る画像読取レンズ１の各レンズ群内に組付け偏心がある場合、図示されていないラインセンサ１３の長手方向に対応する方向の左右像高、すなわち図１に示すラインセンサ１３における位置Ｐａと位置Ｐｂのサジタルおよびメリディオナル両方向の結像位置が異なってしまう。このことによって、像面湾曲の場合と同様に原稿面全域にわたって良好な性能を得ることができなくなる。これに対し、分割されたレンズ群の少なくともいずれかを移動させて、サジタル方向とメリディオナル方向を同時に移動させたり、これらのいずれか一方のみを移動させることによって、良好な状態に補正する。具体的には、保持部材で保持されたレンズ群内の偏心により発生する左右像高の結像位置差を補正する方向に、初期状態で少なくとも１つのレンズ群の保持部材の位置調整により当該レンズ群の位置を調整して画像読取レンズの組み付けを行う。
【００４４】
上述したように、光軸近傍と原稿端部の結像位置を異ならせる要因をすべて同時に補正しても良く、任意の要因項目のみを補正するようにしてもよい。
上述した画像読取レンズにおいて、結像レンズの保持部材を樹脂製としても良い（請求項８に対応する）。図１に示すように鏡筒を前群Ｇ１と後群Ｇ２に分けた場合、鏡筒の材質をアルミニウム等の金属の切削加工により、形成すると鏡筒自体のコストが高くなり、コストアップの要因となる。そこで、鏡筒を樹脂製とすれば、鏡筒自体のコストアップを招くことなしに、分割した群を移動することができる。
このように、保持部材を樹脂製とすることによって、上述の効果に加えて、保持部材自体を低コストに製造することができるともに、金属製の保持部材の製作にかかわる原材料の費用や加工エネルギーを削減することができるため、地球環境の保全に大きく貢献することができる。
上述した画像読取レンズにおいて、保持部材は、群内に保持するレンズの空気間隔を所定の間隔に設定配置可能な形状を有していてもよい（請求項９に対応する）。一般的には、複数のレンズを保持部材に配置する場合には、隣接するレンズ間を所定の間隔に保つために、金属製の切削加工で製作された中間リングが用いられる。しかしながら、中間リングを使用すると部品点数が増加することにより、組付け工数が増大するとともに、金属の切削加工であるため、部品単価も高くなり、レンズユニット全体のコストアップの要因となる。そこで、図４に示すように、樹脂製の保持部材２８に、レンズ間隔規制部２８ａを形成して、隣接するレンズの空気間隔を所定の間隔に規制するような形状とする。
【００４５】
このような構成とすれば、隣接するレンズ間の空気間隔を設定するための部品が不必要となるため、部品点数を低減して低コスト化に寄与することができ、さらに中間リングの製作に必要な、原材料や加工エネルギーを削減できるため、地球環境の保全に大きく貢献することができる。
上述した画像読取レンズにおいて、保持部材の外形形状を非円筒形状としても良い（請求項１０に対応する）。保持部材の形状は、円筒形状が一般的であるが、画像読取装置の薄型化のため、例えば図５の（ａ）に示すように上下方向をカットした小判型形状や、図５の（ｂ）に示すように、上部または下部のいずれか一方のみをカットした形状とすることで、画像読取装置のさらなる薄型化に対応することが可能となる。また、従来は非円筒形状にすると、レンズユニットを光軸中心に回転させる、いわゆるγ回転（図６参照)によって、組付け偏心の影響を補正することはできなかったが、本発明においては、保持部材を非円筒形状としても、先に述べたシフトとティルトによる補正を行うことによって、組付け偏心の影響を小さく抑えることが可能となる。
【００４６】
このように保持部材を非円筒形状とすることによって、薄型の画像読取装置を構成することが可能となって、しかも先に述べた組付け偏心調整を行うことによって、良好な結像性能をも得ることが可能となる。
上述した画像読取レンズにおいて、レンズをガラスレンズにより構成し、そのガラス材料には、鉛、砒素などの有害物質を含有していない材料を用いるようにしても良い（請求項１１に対応する）。全てのレンズを化学的に安定で鉛や砒素等の有害物質を含まない光学ガラスで構成することにより、材料のリサイクル化が可能で、加工時の廃液による水質汚染が無く、省資源化や加工時に発生するＣＯ２等を低減することができ、地球環境の保全を考慮した、小型で低コストな読み取り用レンズを得ることができる。
この場合、全てのレンズ材質として、化学的に安定で鉛や砒素等の有害物質を含まない光学ガラスを使用するため、材料のリサイクル化が可能で、加工時の廃液による水質汚染が無いことから、地球環境保全に大きく貢献することができる。
【００４７】
さらに、原稿を照明する照明系と、前記照明系で照明された原稿の反射光を縮小結像させる結像レンズと、前記結像レンズで結像された原稿像を光電変換するラインセンサとを具備する画像読取装置において、前記結像レンズとして、上述した本発明に係る画像読取レンズを用いてもよい（請求項１２に対応する）。このような本発明の第４の実施の形態に係る画像読取装置の構成を図７に示している。
図７に示す画像読取装置は、コンタクトガラス３１、第１走行体３３、第２走行体３４、縮小結像レンズ３５およびラインセンサ３６を有して構成される。原稿３２は、コンタクトガラス３１の上に載置され、コンタクトガラス３１の下方に配置された照明光学系（図示していない）により、原稿３２が照明される。原稿３２の照明光は、第１走行体３３の第１ミラー３３ａにより反射された後、第２走行体３４の第１ミラー３４ａと第２ミラー３４ｂで逐次反射され、縮小結像レンズ３５へ導かれて、結像レンズ３５によってラインセンサ３６上に結像される。原稿３２の長手方向を読み取る場合には、第１走行体３３が速度Ｖで３３′まで移動し、それと同時に第２走行体３４が、第１走行体３３の半分の速度１／２Ｖで、３４′まで移動し、原稿３２の全体を読み取る。
【００４８】
このような構成において、縮小結像レンズ３５として、上述したような画像読取レンズを用いて画像読取装置を構成することによって、良好な読取画像品質を得ることができる。
上述した画像読取装置において、ラインセンサは、色分解のためのフィルタをセンサ前面に配置した複数本のラインセンサが副走査方向に配列されており、複数本のラインセンサの主走査方向と副走査方向のＭＴＦが同時に任意の値を満足するようピント調整可能とすることが望ましい（請求項１３に対応する）。色分解は、読取レンズとＣＣＤラインセンサの間に、色分解プリズムまたはフィルタを選択的に挿入して、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）に色分解する方法、例えばＲ，Ｇ，Ｂの光源を順次点灯させて原稿を照明する方法、あるいは、Ｒ，Ｇ，Ｂのフィルタを持った受光素子が１チップに３列に配列されている、いわゆる３ラインＣＣＤラインセンサを用いて、この受光面にカラー画像を結像させることにより３原色に色分解する方法など、どのような方式を用いても良い。
【００４９】
このような画像読取装置は、上述した画像読取レンズを具備し、さらに色分解手段を備えることによって、良好なフルカラー読取画像品質を得ることができる。
上述した画像読取装置において、結像レンズを接着により固定するようにしても良い（請求項１４に対応する）。従来は、結像レンズを取り付け部材に固定する場合、レンズユニットの外周部に、例えばベルトなどを巻回し、その端部をビスで取り付け部材に固定するようにしていた。しかしながら、このような方法ではベルトを強く締め付けると、レンズが変形して、結像性能が変化したり、ビスの止め方によりレンズの姿勢が変わり、やはり結像性能が変化してしまう。そこで、本発明においては、図８に示すように、レンズ群の、例えばＶブロックのような取り付け部材４１への固定を接着４３によって行う。この接着４３は、図８の（ａ）のように、鏡筒４２周辺部を取り付け部材４１に直接接着４３するようにしても良い。
【００５０】
また図８の（ｂ）のように、鏡筒４２周辺部を中間部材４４を介して取り付け部材４１に固定するようにしても良い。このとき、鏡筒４２，４６周辺部と中間部材４４との間および中間部材４４と取り付け部材と４１の間を接着剤４５，４６を用いて接着する。さらに、より高精度な光学系が必要となり、接着剤の固化時に発生する収縮による、非常に微少量のレンズの位置変化が問題となる場合は、治具によりレンズ群を保持したまま固化させることで、各レンズ群を高精度に保持することが出来る。さらに、上述の場合には、Ｖブロックのような取り付け部材４１に当接配置した後に接着を行うようにしたが、図９に示すように、鏡筒が接触しないようにする逃げとしての凹所４８を取り付け部材４７に形成し空中に浮かせた状態で２個所接着剤により接着４５，４６するようにしてもよい。
このような構成を用いれば、原稿読取レンズを、接着によって、取り付け部材に固定するので、ベルトなどで締め付ける場合に発生するレンズの変形やレンズの移動を発生することなしに、良好な性能を保ったままレンズを保持することが可能となる。
【００５１】
さらに、上述した画像読取装置を組み込んで画像形成装置を構成しても良い（請求項１５に対応する）。このような本発明に係る第５の実施の形態としての画像形成装置としての複写機の構成を図１０に示している。図１０に示す複写機は、レーザプリンタ１００と図７に示した画像読取装置と同様の画像読取装置２００とを組み合わせて構成している。なお、画像読取装置２００については、図７に示したものと同様であるので、図７と同一部分には同符号を付して示しその詳細な説明を省略する。
レーザプリンタ１００は、潜像担持体１１１、帯電ローラ１１２、現像装置１１３、転写ローラ１１４、クリーニング装置１１５、定着装置１１６、光走査装置１１７、用紙カセット１１８、レジストローラ対１１９、給紙コロ１２０、搬送路１２１、排紙ローラ対１２２およびトレー１２３を具備している。レーザプリンタ１００において、潜像担持体１１１は、円筒状に形成された光導電性の感光体からなり、この潜像担持体１１１の周囲には、帯電手段である帯電ローラ１１２、現像装置１１３、転写ローラ１１４およびクリーニング装置１１５が配備されている。帯電手段としては、コロナチャージャを用いることもできる。さらに、レーザビームＬＢにより光走査を行う光走査装置１１７が設けられ、帯電ローラ１１２と現像装置１１３との間で潜像担持体１１１に光書込による露光を行うようになっている。さらに、定着装置１１６、カセット１１８、レジストローラ対１１９、給紙コロ１２０、搬送路１２１、排紙ローラ対１２２およびトレー１２３を備えている。
【００５２】
画像形成を行う際には、光導電性の感光体である像担持体１１１が図示時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ１１２により均一帯電され、光走査装置１１７のレーザビームＬＢの光書込による露光を受けて担持体１１１上に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、いわゆるネガ潜像であって画像部が露光されている。この静電潜像は、現像装置１１３により反転現像され、像担持体１１１上にトナー画像が形成される。転写紙が収納された用紙カセット１１８は、画像形成装置１００本体に脱着可能であり、図示のように装着された状態において、収納された転写紙Ｐの最上位の１枚が給紙コロ１２０により給紙され、給紙された転写紙は、その先端部がレジストローラ対１１９にとらえられる。レジストローラ対１１９は、像担持体１１１上のトナー画像が転写位置へ移動するのにタイミングを合わせて、転写紙を転写部へ送り込む。送り込まれた転写紙は、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ転写ローラ１１４の作用によりトナー画像が静電転写される。トナー画像が転写された転写紙は、定着装置１１６へ送られ、定着装置１１６においてトナー画像が定着され、搬送路１２１を通って、排紙ローラ対１２２によりトレー１２３上に排出される。
【００５３】
トナー画像が転写された後の像担持体１１１の表面は、クリーニング装置１１５によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。潜像担持体１１１に光走査により潜像を形成し、上記潜像を可視化して所望の記録画像を得る画像形成装置において、潜像担持体１１１は光導電性の感光体であり、その均一帯電と光走査とにより静電潜像が形成され、形成された静電潜像がトナー画像として可視化される。この場合、光走査装置１１７は、画像読取装置２００のラインセンサ３６で得た画像情報に基づいてレーザビームＬＢによる担持体１１１への光書込による露光を行う。
このような画像形成装置としての複写機は、上述した画像読取装置を備えており、良好な画像品質で読み取った画像をレーザプリンタ１００の光走査装置１１７にて担持体１１１に書き込んで画像を形成するため、高画質な画像形成装置が得られるものである。
【実施例】
【００５４】
次に、上述した本発明の第１の実施の形態に基づく、具体的な一実施例を詳細に説明する。以下に述べる実施例は、本発明に係る画像読取レンズの具体的数値例による具体的構成を示すものであり、画像読取レンズの具体的レンズ構成を示す数値例、初期状態における像面湾曲に関する調整の一例および偏心調整の一例についてそれぞれ説明する。
なお、この実施例においては、非球面は、いわゆるモールド非球面レンズのように、各レンズ面を直接非球面とするものとして説明しているが、それと同等の非球面を、球面レンズのレンズ面に非球面を形成する樹脂薄膜を敷設して得る、いわゆるハイブリッドレンズ形式の非球面レンズを構成しても良い。
実施例における記号の意味は、以下の通りである。
【００５５】
ｆ：全系の焦点距離
Ｆ：Ｆナンバ
ｍ：倍率
Ｙ：最大物体高
ω：半画角
Ｒ：曲率半径
Ｄ：面間隔
ｎｄ：屈折率（ｄ線）
νｄ：アッベ数
ｎｅ：屈折率（ｅ線）
ｎｇ：屈折率（ｇ線）
ｎＦ：屈折率（Ｆ線）
ｎＣ：屈折率（Ｃ線）
Ｋ：非球面の円錐定数
Ａ４：４次の非球面係数
Ａ６：６次の非球面係数
Ａ８：８次の非球面係数
Ａ１０：１０次の非球面係数
但し、ここで用いられる非球面は、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）をＣ、光軸からの高さをＨとするとき、次式で定義される。
【００５６】
【数１】
2006211251.tif 000003
【００５７】
なお、長さの次元を持つ量の単位はｍｍである。
図１１は、本発明の一実施例に係る画像読取レンズの模式的な構成を示している。
図１１に示す画像読取レンズは、図１の場合とは異なる４群５枚構成であり、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、絞りＦＡ、コンタクトガラスＣＧおよびＣＣＤカバーガラスＣＣを具備している。この場合、第１レンズＬ１〜第３レンズＬ３は、第１のレンズ群である前群ＧＦを構成し、第４レンズＬ４および第５レンズＬ５は、第２のレンズ群である後群ＧＲを構成しており、それぞれ各群毎に共通の保持部材（図示されていない）によって支持され、調整に際しては、各群毎に一体的に移動調整される。なお、絞りＦＡは、この場合、後群ＧＲの保持部材によって、後群ＧＲを構成するレンズＬ４およびＬ５と一体に保持されており、調整に際しては、後群ＧＲと一体に動作する。図１１には、光学面の面番号も示している。
【００５８】
図１１において、画像読取レンズの光学系を構成する各光学要素は、物体側から像面側に向かって、順次、例えば原稿画像物体が載置されるコンタクトガラスＣＧ、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、絞りＦＡ、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５およびＣＣＤカバーガラスＣＣの順で配列されており、ＣＣＤカバーガラスＣＣの背後のＣＣＤ入力画面上に結像される。
第１レンズＬ１は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズ、第２レンズＬ２は、物体側に凸に形成された、正メニスカスレンズ、第３レンズＬ３は、像側に強い凹面を向けた負メニスカスレンズであり、これら第２レンズＬ２および第３レンズＬ３は、密接して貼り合わせられて一体に接合され、接合レンズ（Ｌ２／３）を形成している。これら第１レンズＬ１〜第３レンズＬ３によって、前群ＧＦを構成している。第４レンズＬ４は、像側に凸に形成され、像側の面を非球面とした負メニスカスレンズであり、第５レンズＬ５は、像側に強い凸面を向けて像側に凸に形成された正メニスカスレンズであり、これら第４レンズＬ４および第５レンズＬ５によって、後群ＧＲを構成している。
まず、レンズ数値例であるが、全系の焦点距離ｆ，ＦナンバＦ，倍率ｍ，最大物体高Ｙ，半画角ωが、それぞれｆ＝４５．３２１，Ｆ＝４．４９，ｍ＝０．１１１０２，Ｙ＝１５２．４そしてω＝１８．６゜であり、各光学面の特性は、次表の通りである。
【００５９】
【表１】
2006211251.tif 000004
【００６０】
表１において面番号に「＊（アスタリスク）」を付して示した第８面が非球面であり、非球面の（１）式におけるパラメータは次表の通りである。
【００６１】
【表２】
2006211251.tif 000005
【００６２】
〔像面湾曲調整例〕
像面湾曲の調整の例について説明する。
〈加工公差量〉
・曲率半径：          ±３本
・肉厚：              ±０．０３
・レンズ間隔：        ±０．０１
・屈折率：            ±０．０００５０
各パラメータを、像面湾曲がマイナス方向に倒れるように、前記公差だけ変化させる。
【００６３】
〈間隔調整量〉
・調整間隔Ｄｖ：  −０．１７
図１１の調整間隔Ｄｖを−０．１７だけ調整する。
〈計算結果の収差図〉
図１２：設計値の収差図
図１３：加工公差変化後の収差図
図１４：間隔調整後の収差図
図１２〜図１４の収差図を見れば明らかなように、設計値に対して上述した加工公差に従って像面湾曲がマイナス方向に倒れるように各パラメータを変化させると、特にメリディオナルの像面湾曲がマイナス側に倒れ、その結果コマ収差が非常に悪くなって光軸近傍から最周辺まで良好な結像性能を得ることができなくなる。そこで、レンズＬ１からレンズＬ３までの前群ＧＦと絞りＦＡからレンズＬ５までの後群ＦＲとの間隔Ｄｖを調整(−０.１７mm)することによって、ほぼ設計値と同等の像面湾曲にまで戻すことができ、その結果コマ収差も設計値と同様に良好とすることができる。この例は、初期状態における像面湾曲の調整に基づいて説明したが、温度等の環境変化によってラインセンサの反りが変動する場合についても、反り量に応じて間隔Ｄｖを調整することによって同様に補正することができる。
〔偏心調整例〕
次に初期状態における偏心調整の例について説明する。図１５における光軸方向から見た各方向についての偏心量が次表の通りであるとする。
【００６４】
【表３】
2006211251.tif 000006
【００６５】
〈調整量〉
Ｘシフト量  ：0.015mm
αティルト量：４min
このときの調整前の主走査方向についてのメリディオナル像面および副走査方向についてのサジタル像面のＭＴＦの特性は図１６に示す通りである。そして、前記調整量に従い４minだけ、αティルトを行うと、図１７に示す通りとなり、副走査方向についてのみ像面を揃えることが可能となる。また、前記調整量に従い０．０１５mm、Ｘシフトによる調整を行うと、図１８に示す通りとなり、主走査方向および副走査方向について像面を揃えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像読取レンズの構成を説明するための模式図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る画像読取レンズの構成を説明するための模式図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る画像読取レンズの構成を説明するための模式図である。
【図４】本発明に係る画像読取レンズにおける隣接するレンズの空気間隔を規制する構成を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明に係る画像読取レンズにおいて、保持部材の外形形状を非円筒形状とした場合の異なる２種類の外形形状の例を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る画像読取レンズにおけるγ回転による調整を説明するための斜視図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る画像読取装置の要部の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図８】本発明に係る画像読取装置における画像読取レンズの異なる２種類の固定構造を説明するための横断面図である。
【図９】本発明に係る画像読取装置における画像読取レンズの他の固定構造を説明するための横断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態に係る画像形成装置としての複写機の要部構成を模式的に示す縦断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る画像読取レンズの具体的な数値例を説明するための実施例における光学系構成を模式的に示す縦断面図である。
【図１２】本発明の図１１の実施例に係る像面湾曲のための間隔調整を説明するための設計値の計算結果による球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差図である。
【図１３】本発明の図１１の実施例に係る像面湾曲のための間隔調整を説明するための加工公差変化後の計算結果による球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差図である。
【図１４】本発明の図１１の実施例に係る像面湾曲のための間隔調整を説明するための間隔調整後の計算結果による球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差図である。
【図１５】本発明の実施例による偏心調整に係るパラメータを説明するための図である。
【図１６】本発明の実施例による偏心調整を説明するための調整前のＭＴＦ像面特性を示す図である。
【図１７】本発明の実施例による偏心調整を説明するためのαティルト後のＭＴＦ像面特性を示す図である。
【図１８】本発明の実施例による偏心調整を説明するためのＸシフト後のＭＴＦ像面特性を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１，１Ａ，１Ｂ  画像読取レンズ
２  原稿
３  ラインセンサ
１１  第１の保持部材
１２  第２の保持部材
１３，ＦＡ  絞り
１４  調整手段（支持部材）
１５，２１  第１のレンズベース
１６，２２  第２のレンズベース
１７〜２０、２３〜２６  ビス
ＣＣ  ＣＣＤカバーガラス
ＣＧ  コンタクトガラス
Ｅ１〜Ｅ６，Ｌ１〜Ｌ５  レンズ
Ｇ１  第１レンズ群
Ｇ２  第２レンズ群
ＧＦ  前群
ＧＲ  後群
２８  保持部材
２８ａ  レンズ間隔規制部
３１  コンタクトガラス
３３  第１走行体
３４  第２走行体
３５  縮小結像レンズ
３６  ラインセンサ
４１，４７  取り付け部材
４２  鏡胴
４３，４５，４６  接着
４８  凹所
１００  レーザプリンタ
２００  画像読取装置
１１１  潜像担持体
１１２  帯電ローラ
１１３  現像装置
１１４  転写ローラ
１１５  クリーニング装置
１１６  定着装置
１１７  光走査装置
１１８  用紙カセット
１１９  レジストローラ対
１２０  給紙コロ
１２１  搬送路
１２２  排紙ローラ対
１２３  トレー
【図１】
2006211251.tif 000007
【図２】
2006211251.tif 000008
【図３】
2006211251.tif 000009
【図４】
2006211251.tif 000010
【図５】
2006211251.tif 000011
【図６】
2006211251.tif 000012
【図７】
2006211251.tif 000013
【図８】
2006211251.tif 000014
【図９】
2006211251.tif 000015
【図１０】
2006211251.tif 000016
【図１１】
2006211251.tif 000017
【図１５】
2006211251.tif 000018
【図１２】
2006211251.tif 000019
【図１３】
2006211251.tif 000020
【図１４】
2006211251.tif 000021
【図１６】
2006211251.tif 000022
【図１７】
2006211251.tif 000023
【図１８】
2006211251.tif 000024