(57)【要約】  【課題】  プラスチックレンズを含みながら環境温度変化による性能劣化が小さい読み取りレンズと、それを用いた画像読取装置を提供する。  【解決手段】  原稿の画像を結像させる読み取りレンズＯＰであって、原稿側から順に前群ＧｒＦ，絞りＳＴ，後群ＧｒＲを備え、前群ＧｒＦが２枚以上のレンズで構成され、後群ＧｒＲが２枚以上のレンズで構成され、前群ＧｒＦと後群ＧｒＲがそれぞれ少なくとも１枚のプラスチックレンズを有し、条件式：1＜｜Ｆｎ／Ｆｐ｜＜1.7(Ｆｐ：正の屈折力を有するプラスチックレンズの屈折力の和、Ｆｎ：負の屈折力を有するプラスチックレンズの屈折力の和)を満足する。【選択図】      図１
2006113087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿の画像を結像させる読み取りレンズであって、原稿側から順に前群と絞りと後群とを備え、前記前群が２枚以上のレンズで構成され、前記後群が２枚以上のレンズで構成され、前記前群と前記後群がそれぞれ少なくとも１枚のプラスチックレンズを有し、以下の条件式(1)を満足することを特徴とする読み取りレンズ；
1＜｜Ｆｎ／Ｆｐ｜＜1.7  …(1)
ただし、
Ｆｐ：正の屈折力を有するプラスチックレンズの屈折力の和、
Ｆｎ：負の屈折力を有するプラスチックレンズの屈折力の和、
である。
【請求項２】
前記前群がプラスチック材料から成る正レンズとガラス材料から成る負レンズとの２枚で構成されており、前記後群がガラス材料から成る正レンズとプラスチック材料から成る負レンズとプラスチック材料から成る負レンズとの３枚で構成されていることを特徴とする請求項１記載の読み取りレンズ。
【請求項３】
前記前群がプラスチック材料から成る正レンズとプラスチック材料から成る負レンズとの２枚で構成されており、前記後群がガラス材料から成る正レンズとプラスチック材料から成る負レンズとの２枚で構成されていることを特徴とする請求項１記載の読み取りレンズ。
【請求項４】
原稿を照明する照明装置と、その照明装置で照明された原稿の画像を結像させる請求項１〜３のいずれか１項に記載の読み取りレンズと、その読み取りレンズにより形成された光学像を電気的な信号に変換する１次元的撮像素子と、を備えたことを特徴とする画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は読み取りレンズと画像読取装置に関するものであり、例えば、ラインＣＣＤ(Charge Coupled Device)等の１次元的撮像素子を備えた画像読取装置(特にデジタル複写機，ファクシミリ，スキャナー等に用いられる画像読取装置)と、それに好適な読み取りレンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より知られている読み取りレンズは、ガラスで構成されているものが多い。このため、Ｆ５程度の明るさで良好な収差補正を達成しようとすると６枚程度のレンズが必要となり、この点でコストダウンには限界があった。ガラスをプラスチックに置き換えてレンズ面を非球面化すれば、枚数を削減しコストダウンを図ることは可能である。しかし、プラスチックレンズはガラスレンズに比べて線膨張係数が大きく、また温度変化による屈折率変化も大きいので、環境温度が変化した場合、像面湾曲変動が大きくなって性能劣化を引き起こしてしまう。したがって、プラスチックレンズを用いる場合には温度変化による性能変化を補償する必要がある。温度補償を考慮した読み取りレンズとしては、例えば、特許文献１，２記載のものが挙げられる。
【特許文献１】特開２００２−３１４７６７号公報
【特許文献２】特開平９−４３５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に記載されている読み取りレンズでは、プラスチックレンズを１枚しか使用しておらず、像面湾曲変動の低減が不十分である。特許文献２に記載されている読み取りレンズでは、プラスチックレンズを３枚使用しているが、温度変化に伴うバックフォーカス変化に言及するのみであり、像面湾曲変動の低減は不十分である。
【０００４】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、プラスチックレンズを含みながら環境温度変化による性能劣化が小さい読み取りレンズと、それを用いた画像読取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、第１の発明の読み取りレンズは、原稿の画像を結像させる読み取りレンズであって、原稿側から順に前群と絞りと後群とを備え、前記前群が２枚以上のレンズで構成され、前記後群が２枚以上のレンズで構成され、前記前群と前記後群がそれぞれ少なくとも１枚のプラスチックレンズを有し、以下の条件式(1)を満足することを特徴とする。
1＜｜Ｆｎ／Ｆｐ｜＜1.7  …(1)
ただし、
Ｆｐ：正の屈折力を有するプラスチックレンズの屈折力の和、
Ｆｎ：負の屈折力を有するプラスチックレンズの屈折力の和、
である。
【０００６】
第２の発明の読み取りレンズは、上記第１の発明において、前記前群がプラスチック材料から成る正レンズとガラス材料から成る負レンズとの２枚で構成されており、前記後群がガラス材料から成る正レンズとプラスチック材料から成る負レンズとプラスチック材料から成る負レンズとの３枚で構成されていることを特徴とする。
【０００７】
第３の発明の読み取りレンズは、上記第１の発明において、前記前群がプラスチック材料から成る正レンズとプラスチック材料から成る負レンズとの２枚で構成されており、前記後群がガラス材料から成る正レンズとプラスチック材料から成る負レンズとの２枚で構成されていることを特徴とする。
【０００８】
第４の発明の画像読取装置は、原稿を照明する照明装置と、その照明装置で照明された原稿の画像を結像させる上記第１〜第３のいずれか１つの発明に係る読み取りレンズと、その読み取りレンズにより形成された光学像を電気的な信号に変換する１次元的撮像素子と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、プラスチックレンズを含みながら環境温度変化による性能劣化が小さい読み取りレンズと、それを用いた画像読取装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施した読み取りレンズと、それを用いた画像読取装置を、図面を参照しつつ説明する。図１，図３に、読み取りレンズＯＰの第１，第２の実施の形態の光学構成をそれぞれ光学断面で示す。また、図１，図３に示す読み取りレンズＯＰを搭載した画像読取装置の概略構成を図５に示す。なお、図１，図３中、Ｓｉ(ｉ＝１，２，３，．．．)が付された面は物体側から数えてｉ番目の面であり、Ｓｉに＊印が付された面は軸対称非球面、＄印が付された面は自由曲面である。
【００１１】
図５に示す画像読取装置は、デジタル複写機，ファクシミリ，スキャナー等の機器に用いられる画像読み取り用の光学装置であって、原稿(すなわち物体)ＧＫを照明する照明装置ＩＬと、その照明装置ＩＬで照明された原稿ＧＫの画像を結像させる読み取りレンズＯＰと、その読み取りレンズＯＰにより形成された光学像を電気的な信号に変換する１次元的撮像素子ＳＲ(例えばラインＣＣＤ)と、を備えている。原稿台ガラスＰ１上の原稿ＧＫが照明装置ＩＬによって主走査方向に長く照明されると、その反射光は、複数枚の平面ミラーによる光路の折り曲げと、平面ミラーの副走査方向(主走査方向及び面法線方向に対する垂直方向)への移動により、原稿画像の全面について読み取りレンズＯＰに導かれる。照明装置ＩＬで照明された原稿ＧＫの画像は、読み取りレンズＯＰにより１次元的撮像素子ＳＲ上で結像する。そして、読み取りレンズＯＰにより形成された光学像ＩＭは、１次元的撮像素子ＳＲにより電気的な信号に変換される。なお、ＯＢは原稿ＧＫの画像が形成されている物面であり、ＩＭは１次元的撮像素子ＳＲの受光面(画像読み取り部)上に形成される像面である。
【００１２】
読み取りレンズＯＰは、図１，図３に示すように、原稿ＧＫ側から順に前群ＧｒＦと絞りＳＴと後群ＧｒＲとを備えている。読み取りレンズＯＰの物体側には原稿台ガラスＰ１が位置しており、読み取りレンズＯＰの像側には撮像素子ＳＲ(例えばラインＣＣＤ)のカバーガラスＰ２が位置している。第１の実施の形態(図１)では、前群ＧｒＦがプラスチック材料から成る正レンズＬ１とガラス材料から成る負レンズＬ２との２枚で構成されており、後群ＧｒＲがガラス材料から成る正レンズＬ３とプラスチック材料から成る負レンズＬ４とプラスチック材料から成る負レンズＬ５との３枚で構成されている。第２の実施の形態(図３)では、前群ＧｒＦがプラスチック材料から成る正レンズＬ１とプラスチック材料から成る負レンズＬ２との２枚で構成されており、後群ＧｒＲがガラス材料から成る正レンズＬ３とプラスチック材料から成る負レンズＬ４との２枚で構成されている。
【００１３】
各実施の形態のように、原稿側から順に前群と絞りと後群とを備え、前群が２枚以上のレンズで構成され、後群が２枚以上のレンズで構成され、前群と後群がそれぞれ少なくとも１枚のプラスチックレンズを有する読み取りレンズにおいては、以下の条件式(1)を満足することが望ましい。
1＜｜Ｆｎ／Ｆｐ｜＜1.7  …(1)
ただし、
Ｆｐ：正の屈折力を有するプラスチックレンズの屈折力の和、
Ｆｎ：負の屈折力を有するプラスチックレンズの屈折力の和、
である。
【００１４】
前述したように、プラスチックレンズはガラスレンズに比べて線膨張係数が大きく、また温度変化による屈折率変化も大きい。このため、環境温度が変化した場合、像面湾曲変動が大きくなって性能劣化を引き起こしてしまう。したがって、読み取りレンズにプラスチックレンズを使用する場合には、温度変化による性能劣化を抑えることが重要である。上記条件式(1)は、プラスチックレンズを含む読み取りレンズの温度補償に関して好ましい条件範囲を規定している。条件式(1)を満たすことによって、プラスチックレンズを２枚以上用いながら温度変化時の像面湾曲変動を小さくすることが可能となる。したがって、条件式(1)を満たした読み取りレンズを画像読取装置に用いれば、画像読取装置の軽量・コンパクト化，低コスト化及び高性能化を達成することができる。条件式(1)の下限を下回ると、マイナス方向(像面がレンズに近づく方向)への像面湾曲変動が大きくなる。逆に、条件式(1)の上限を上回ると、プラス方向(像面がレンズから遠ざかる方向)への像面湾曲変動が大きくなる。
【００１５】
上述したように、条件式(1)を満たすことにより、プラスチックレンズを含む読み取りレンズであっても環境温度変化による性能劣化を小さくすることが可能となる。なかでも第１，第２の実施の形態のようなレンズ構成において条件式(1)を満たすことは、プラスチックレンズを使用することによる効果と光学性能等とのバランスを良好にする上で更に好ましい。つまり、第１の実施の形態のように、前群がプラスチック材料から成る正レンズとガラス材料から成る負レンズとの２枚で構成されており、後群がガラス材料から成る正レンズとプラスチック材料から成る負レンズとプラスチック材料から成る負レンズとの３枚で構成されていることが好ましい。また、第２の実施の形態のように、前群がプラスチック材料から成る正レンズとプラスチック材料から成る負レンズとの２枚で構成されており、後群がガラス材料から成る正レンズとプラスチック材料から成る負レンズとの２枚で構成されていることが好ましい。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明を実施した読み取りレンズを、コンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１，２は、前述した第１，第２の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１，第２の実施の形態を表すレンズ構成図(図１，図３)は、対応する実施例１，２のレンズ構成，光路等をそれぞれ示している。
【００１７】
表１，表２に、実施例１，２のコンストラクションデータをそれぞれ示す。表１，表２中の物面ＯＢから像面ＩＭまでの基本的な光学構成(ｉ：面番号)において、Ｓｉ(ｉ＝０，１，２，３，．．．)は物体側から数えてｉ番目の面、ｒｉ(ｉ＝０，１，２，３，．．．)は面Ｓｉの曲率半径(単位：ｍｍ)、ｄｉ(ｉ＝０，１，２，３，．．．)は物体側から数えてｉ番目の面Ｓｉと(ｉ＋１)番目の面Ｓｉ＋１との間の軸上面間隔(単位：ｍｍ)を示しており、Ｎｉ(ｉ＝１，２，３，．．．),νｉ(ｉ＝１，２，３，．．．)は軸上面間隔ｄｉに位置する光学材料のｄ線に対する屈折率(Ｎｄ),アッベ数(νｄ)をそれぞれ示している。また、表１，表２中のｆ，ＦＮＯ，ｍは全系の焦点距離(単位：ｍｍ)，Ｆナンバー，倍率をそれぞれ示しており、｜Ｆｎ／Ｆｐ｜は条件式(1)の対応値を示している。
【００１８】
表１，表２中、＊印が付された面Ｓｉは軸対称非球面(非球面形状の屈折光学面、非球面と等価な屈折作用を有する面等)であり、その面頂点を原点とするローカルな直交座標系(Ｘ，Ｙ，Ｚ)を用いた以下の式(AS)で定義される。表１，表２中に、各実施例の非球面データを示す。ただし、表記の無い項の係数は０であり、すべてのデータに関してＥ−ｎ＝×１０-nである。
【００１９】
【数１】
2006113087.tif 000003
…(AS)
【００２０】
ただし、式(AS)中、
Ｘ：高さｈ(ｈ2＝Ｙ2＋Ｚ2)の位置での光軸ＡＸ方向の変位量(面頂点基準)、
Ｙ：光軸ＡＸからの高さのＹ座標、
Ｚ：光軸ＡＸからの高さのＺ座標、
ｃ：面頂点での曲率、
ｋ：コーニック定数、
Ａi：非球面係数、
である。
【００２１】
表１，表２中、＄印が付された面Ｓｉは自由曲面であり、その面頂点を原点とするローカルな直交座標系(Ｘ，Ｙ，Ｚ)を用いた以下の式(FS)で定義される。表１，表２中に、各実施例の自由曲面データを示す。ただし、表記の無い項の係数は０であり、すべてのデータに関してＥ−ｎ＝×１０-nである。
【００２２】
【数２】
2006113087.tif 000004
…(FS)
【００２３】
ただし、式(FS)中、
Ｘ：高さｈ(ｈ2＝Ｙ2＋Ｚ2)の位置での光軸ＡＸ方向の変位量(面頂点基準)、
Ｙ：光軸ＡＸからの高さのＹ座標、
Ｚ：光軸ＡＸからの高さのＺ座標、
ｃ：面頂点での曲率、
ｋ：コーニック定数、
Ａij：自由曲面係数、
である。
【００２４】
図２，図４は実施例１，２の収差図であり、(Ａ)は球面収差図(LONGITUDINAL SPHERICAL ABER.)、(Ｂ)は非点収差図(ASTIGMATIC FIELD CURVES)、(Ｃ)は歪曲収差図(DISTORTION)である。球面収差図(Ａ)は、破線で示すｄ線(波長587.56nm)に対する球面収差量、実線で示すＣ線(波長656.28nm)に対する球面収差量、一点鎖線で示すｇ線(波長435.84nm)に対する球面収差量を、それぞれ近軸像面からの光軸ＡＸ方向のズレ量(単位：ｍｍ，横軸スケール：-0.20〜0.20mm)で表しており、縦軸は瞳への入射高さをその最大高さで規格化した値(すなわち相対瞳高さ)を表している。非点収差図(Ｂ)において、二点鎖線Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３はＣ線，ｄ線，ｇ線に対するタンジェンシャル像面、実線Ｘ１，破線Ｘ２，一点鎖線Ｘ３はＣ線，ｄ線，ｇ線に対するサジタル像面を、近軸像面からの光軸ＡＸ方向のズレ量(単位：ｍｍ，横軸スケール：-0.20〜0.20mm)で表しており、縦軸は物高(OBJ HT，単位：ｍｍ，縦軸スケール：0〜-150.00mm)を表している。歪曲収差図(Ｃ)において、横軸はｄ線に対する歪曲(単位：％，横軸スケール：-0.100〜0.100％)を表しており、縦軸は物高(OBJ HT，単位：ｍｍ，縦軸スケール：0〜-150.00mm)を表している。
【００２５】
【表１】
2006113087.tif 000005
【００２６】
【表２】
2006113087.tif 000006
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施の形態(実施例１)のレンズ構成図。
【図２】実施例１の収差図。
【図３】第２の実施の形態(実施例２)のレンズ構成図。
【図４】実施例２の収差図。
【図５】画像読取装置の全体構成を模式的に示す概略図。
【符号の説明】
【００２８】
Ｐ１    原稿台ガラス
Ｐ２    カバーガラス
ＯＰ    読み取りレンズ
ＧｒＦ    前群
ＧｒＲ    後群
Ｌ１    第１レンズ
Ｌ２    第２レンズ
Ｌ３    第３レンズ
Ｌ４    第４レンズ
Ｌ５    第５レンズ
ＧＫ    原稿
ＳＴ    絞り
ＯＢ    物面
ＩＭ    像面
ＡＸ    光軸
【図１】
2006113087.tif 000007
【図２】
2006113087.tif 000008
【図３】
2006113087.tif 000009
【図４】
2006113087.tif 000010
【図５】
2006113087.tif 000011