(57)【要約】【課題】屈折型の読み取り光学系との置き換えが容易で薄型・コンパクトな反射型の読み取り光学系と画像読取装置を提供する。【解決手段】原稿側から光路順に第１〜第４反射曲面（Ｍ１〜Ｍ４）を有し、原稿の画像を１次元的撮像素子（６）上で結像させる反射型の読み取り光学系（ＯＰ）であって、原稿中心から絞り（３）中心を通って１次元的撮像素子（６）中心に到達する光線を軸上主光線（Ｐ０）とするとき、第１反射曲面（Ｍ１）への軸上主光線（Ｐ０）の入射方向と、第２反射曲面（Ｍ２）からの軸上主光線（Ｐ０）の射出方向と、第３反射曲面（Ｍ３）への軸上主光線（Ｐ０）の入射方向と、第４反射曲面（Ｍ４）からの軸上主光線（Ｐ０）の射出方向と、が同一又は略同一である。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿側から光路順に第１〜第４反射曲面を有し、原稿の画像を１次元的撮像素子上で結像させる反射型の読み取り光学系であって、
原稿中心から絞り中心を通って１次元的撮像素子中心に到達する光線を軸上主光線とするとき、前記第１反射曲面への軸上主光線の入射方向と、前記第２反射曲面からの軸上主光線の射出方向と、前記第３反射曲面への軸上主光線の入射方向と、前記第４反射曲面からの軸上主光線の射出方向と、が同一又は略同一であることを特徴とする読み取り光学系。
【請求項２】
前記第１反射曲面へ入射する軸上主光線と、前記第４反射曲面から射出する軸上主光線と、が同一又は略同一の直線上に位置することを特徴とする請求項１記載の読み取り光学系。
【請求項３】
前記第２反射曲面と前記第３反射曲面との間に絞り面が存在することを特徴とする請求項１又は２記載の読み取り光学系。
【請求項４】
前記第１反射曲面と前記第４反射曲面とが同一部材で構成されていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の読み取り光学系。
【請求項５】
原稿を主走査方向に長く照明するランプと、そのランプで照明された原稿の画像を結像させる反射型の読み取り光学系と、その読み取り光学系により形成された光学像を電気的な信号に変換する主走査方向に長い１次元的撮像素子と、を備えた画像読取装置であって、
前記読み取り光学系が原稿側から光路順に第１〜第４曲面ミラーを有し、原稿中心から絞り中心を通って１次元的撮像素子中心に到達する光線を軸上主光線とするとき、前記第１曲面ミラーへの軸上主光線の入射方向と、前記第２曲面ミラーからの軸上主光線の射出方向と、前記第３曲面ミラーへの軸上主光線の入射方向と、前記第４曲面ミラーからの軸上主光線の射出方向と、が同一又は略同一であることを特徴とする画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は反射型の読み取り光学系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）と、それに好適な反射型の読み取り光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の反射曲面を用いた結像光学系として、従来より様々なタイプのものが提案されている。例えば特許文献１には、パワーを有する光学面として反射曲面のみを複数面用いて、光軸外に像を形成する反射型の結像光学系が提案されている。また、特許文献２〜４には、パワーを有する光学面として反射曲面と屈折曲面を含み、軸上主光線が光学系の入射側と射出側とで偏芯したタイプの反射型結像光学系が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１９９８５２号公報
【特許文献２】
特開平１１−２３９７１号公報
【特許文献３】
特開平１０−３０７２６０号公報
【特許文献４】
特開平９−３２９７４７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
反射曲面には色収差が発生しないというメリットがある。しかし、上記各従来例のように複数の反射曲面で読み取り光学系を構成する場合、反射曲面を偏芯させる必要があり、結果として撮像素子も偏芯させなければならなくなる。したがって、屈折型の読み取り光学系を搭載した従来の画像読取装置において、屈折型の読み取り光学系の代わりに反射型の読み取り光学系を用いようとすると、メカ構成的な変更箇所が多く必要になる。また、反射曲面を偏芯させると、光路の折り曲げに伴って読み取り光学系が大きくなるため、原稿面に対して垂直方向に画像読取装置の高さが増大してしまう。
【０００５】
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、屈折型の読み取り光学系との置き換えが容易で薄型・コンパクトな反射型の読み取り光学系と、それを用いた画像読取装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明の読み取り光学系は、原稿側から光路順に第１〜第４反射曲面を有し、原稿の画像を１次元的撮像素子上で結像させる反射型の読み取り光学系であって、原稿中心から絞り中心を通って１次元的撮像素子中心に到達する光線を軸上主光線とするとき、前記第１反射曲面への軸上主光線の入射方向と、前記第２反射曲面からの軸上主光線の射出方向と、前記第３反射曲面への軸上主光線の入射方向と、前記第４反射曲面からの軸上主光線の射出方向と、が同一又は略同一であることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明の読み取り光学系は、上記第１の発明の構成において、前記第１反射曲面へ入射する軸上主光線と、前記第４反射曲面から射出する軸上主光線と、が同一又は略同一の直線上に位置することを特徴とする。
【０００８】
第３の発明の読み取り光学系は、上記第１又は第２の発明の構成において、前記第２反射曲面と前記第３反射曲面との間に絞り面が存在することを特徴とする。
【０００９】
第４の発明の読み取り光学系は、上記第１，第２又は第３の発明の構成において、前記第１反射曲面と前記第４反射曲面とが同一部材で構成されていることを特徴とする。
【００１０】
第５の発明の画像読取装置は、原稿を主走査方向に長く照明するランプと、そのランプで照明された原稿の画像を結像させる反射型の読み取り光学系と、その読み取り光学系により形成された光学像を電気的な信号に変換する主走査方向に長い１次元的撮像素子と、を備えた画像読取装置であって、前記読み取り光学系が原稿側から光路順に第１〜第４曲面ミラーを有し、原稿中心から絞り中心を通って１次元的撮像素子中心に到達する光線を軸上主光線とするとき、前記第１曲面ミラーへの軸上主光線の入射方向と、前記第２曲面ミラーからの軸上主光線の射出方向と、前記第３曲面ミラーへの軸上主光線の入射方向と、前記第４曲面ミラーからの軸上主光線の射出方向と、が同一又は略同一であることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施した反射型の読み取り光学系と、それを用いた画像読取装置（デジタル複写機，ファクシミリ，スキャナー等）を、図面を参照しつつ説明する。読み取り光学系の第１〜第３の実施の形態は、いずれも反射面を４面有しているが、第１の実施の形態では反射面が４面ともパワーを有しているのに対し、第２，第３の実施の形態では４面の反射面のうち１面がパワーを有していない。そこで、反射面が４面ともパワーを有するタイプと、反射面４面のうち３面がパワーを有するタイプと、に分けて各実施の形態を以下に説明する。
【００１２】
《読み取り光学系の反射面が４面ともパワーを有するタイプ》
図１と図２に、読み取り光学系（ＯＰ）の第１の実施の形態を光学構成，光路等の光学断面で示す。その読み取り光学系（ＯＰ）を搭載した画像読取装置の第１の実施の形態を光学構成，光路等の光学断面で図３に示す。図１〜図３中、１は第１曲面ミラー、２は第２曲面ミラー、３は絞り、４は第３曲面ミラー、５は第４曲面ミラー、６は１次元的撮像素子（ラインＣＣＤ等）、ＩＭは１次元的撮像素子（６）の受光面（画像読み取り部）上に形成される像面である。図１，図２中、Ｍ１は第１曲面ミラー（１）で構成された第１反射曲面、Ｍ２は第２曲面ミラー（２）で構成された第２反射曲面、ＳＴは絞り（３）で構成された絞り面、Ｍ３は第３曲面ミラー（４）で構成された第３反射曲面、Ｍ４は第４曲面ミラー（５）で構成された第４反射曲面、Ｐ０は軸上主光線、Ｐ１は軸外主光線である。また図３中、７は照明光源としてのランプ、ＯＢは像面（ＩＭ）に対する物面、８は物面（ＯＢ）を構成する原稿、９〜１１は原稿走査のために移動する平面ミラーである。
【００１３】
図１〜図３では、原稿（８）中心から絞り（３）中心を通って１次元的撮像素子（６）中心に到達する光線を「軸上主光線」とするとき、図５に示すように第１反射曲面（Ｍ１）の面頂点を原点（０，０，０）とする直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、第１反射曲面（Ｍ１）への軸上主光線（Ｐ０）の入射方向をＸ軸方向とし、１次元的撮像素子（６）の長手方向（つまり各画素を構成する受光素子の１次元配列方向であり、ここでは主走査方向に相当する。）をＹ軸方向とし、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向をＺ軸方向としている。したがって、図１が示す光学断面はＸＹ断面であり、図２，図３及び図５が示す光学断面はＸＺ断面である。
【００１４】
図３に示す画像読取装置では、主走査方向（Ｙ軸方向）に長く延びたランプ（７）によって、原稿（８）が主走査方向に長く照明される。その反射光は、平面ミラー（９〜１１）による光路の折り曲げと、平面ミラー（９〜１１）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（８）画像の全面について読み取り光学系（ＯＰ）に導かれる。ランプ（７）で照明された原稿（８）の画像は、原稿（８）側から光路順に第１〜第４曲面ミラー（１，２，４，５）で構成された読み取り光学系（ＯＰ）により、１次元的撮像素子（６）上で結像する。そして、読み取り光学系（ＯＰ）により形成された光学像は、１次元的撮像素子（６）により電気的な信号に変換される。
【００１５】
読み取り光学系（ＯＰ）は、パワーを有する光学面として原稿（８）側から光路順に第１〜第４反射曲面（Ｍ１〜Ｍ４）を有している。このようにパワーを有する光学面として反射曲面のみを複数面有する構成では、パワーを有する透過面が含まれていないため色収差が発生しない。したがって、使用するランプ（７）が幅広い波長域を持つ場合でも、高いコントラストが得られる。また、色収差が発生しないということは、抑えるべき収差が従来よりも減ったということなので、従来よりも少ない面数で読み取り光学系（ＯＰ）を構成することが可能となり、コスト削減が可能となる。なお、第１〜第４反射曲面（Ｍ１〜Ｍ４）は第１〜第４曲面ミラー（１，２，４，５）でそれぞれ構成されているが、用いる光学素子は曲面ミラーに限らず、他のパワーを有する光学素子（プリズム，回折光学素子等）を用いて第１〜第４反射曲面（Ｍ１〜Ｍ４）を構成してもよい。
【００１６】
また読み取り光学系（ＯＰ）は、第１反射曲面（Ｍ１）への軸上主光線（Ｐ０）の入射方向と、第２反射曲面（Ｍ２）からの軸上主光線（Ｐ０）の射出方向と、第３反射曲面（Ｍ３）への軸上主光線（Ｐ０）の入射方向と、第４反射曲面（Ｍ４）からの軸上主光線（Ｐ０）の射出方向と、が同一又は略同一（Ｘ軸方向）になっている。言い換えれば、第１曲面ミラー（１）への軸上主光線（Ｐ０）の入射方向と、第２曲面ミラー（２）からの軸上主光線（Ｐ０）の射出方向と、第３曲面ミラー（４）への軸上主光線（Ｐ０）の入射方向と、第４曲面ミラー（５）からの軸上主光線（Ｐ０）の射出方向と、が同一又は略同一（Ｘ軸方向）になっている。さらに、第１反射曲面（Ｍ１）へ入射する軸上主光線（Ｐ０）と、第４反射曲面（Ｍ４）から射出する軸上主光線（Ｐ０）と、が同一又は略同一の直線上に位置するように構成されている。
【００１７】
上記のような光路配置は、読み取り光学系（ＯＰ）に対する入射光を第１反射曲面（Ｍ１）でＸＹ平面（図５）から遠ざけるように反射させ、第２反射曲面（Ｍ２）でＸＹ平面と平行又は略平行に反射させ、第３反射曲面（Ｍ３）でＸＹ平面に近づけるように反射させ、第４反射曲面（Ｍ４）でＸＹ平面と平行又は略平行に反射させることにより構成される。なお、上記光路配置を２以上組み合わせることによっても、以下に説明するような効果を得ることは可能である。
【００１８】
上記のように、第１反射曲面（Ｍ１）への軸上主光線（Ｐ０）の入射方向と、第４反射曲面（Ｍ４）からの軸上主光線（Ｐ０）の射出方向と、を同一又は略同一にすると、屈折型の読み取り光学系を搭載した従来の画像読取装置における、屈折型の読み取り光学系と反射型の読み取り光学系（ＯＰ）との置き換えを、メカ構成的な変更を必要最小限に抑えながら容易に行うことができる。また、光路の折り曲げに伴う大型化が抑えられるため、読み取り光学系（ＯＰ）の薄型・コンパクト化を達成することができる。したがって、この読み取り光学系（ＯＰ）を画像読取装置（図３）に用いれば、物面（ＯＢ，原稿面）に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に画像読取装置を低くして、画像読取装置のコンパクト化を達成することができる。
【００１９】
また、第１反射曲面（Ｍ１）へ入射する軸上主光線（Ｐ０）と、第４反射曲面（Ｍ４）から射出する軸上主光線（Ｐ０）と、が同一又は略同一の直線上に位置するように構成すると、読み取り光学系（ＯＰ）へ入射する軸上主光線（Ｐ０）と、読み取り光学系（ＯＰ）からの射出する軸上主光線（Ｐ０）と、が同一又は略同一の直線上に位置することになる。その結果、屈折光学系でいうところの光軸上に１次元的撮像素子（６）が存在することになり、読み取り光学系（ＯＰ）への入射光線に対する１次元的撮像素子（６）の位置関係が、従来の屈折型の読み取り光学系と同じになる。したがって、上記読み取り光学系（ＯＰ）の置き換えを行う際のメカ構成的な変更箇所を更に少なくすることができる。また、屈折光学系用の測定器を用いたＭＴＦ（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の測定が可能になる。つまり、入射光に対して垂直な像面を測定する一般的なＭＴＦ測定器を使用することが可能になり、それによって、読み取り光学系（ＯＰ）の性能評価を容易かつ低コストで行うことが可能になる。
【００２０】
読み取り光学系（ＯＰ）において、第２，第３反射曲面（Ｍ２，Ｍ３）間には反射面が存在していないため、第２反射曲面（Ｍ２）からの軸上主光線（Ｐ０）の射出方向と第３反射曲面（Ｍ３）への軸上主光線（Ｐ０）の入射方向とは一致している。第２反射曲面（Ｍ２）と第３反射曲面（Ｍ３）との間での軸上主光線（Ｐ０）の方向を、第１反射曲面（Ｍ１）への軸上主光線（Ｐ０）の入射方向及び第４反射曲面（Ｍ４）からの軸上主光線（Ｐ０）の射出方向と同一又は略同一（つまり平行又は略平行）にすると、読み取り光学系（ＯＰ）の占める空間がＺ軸方向にコンパクト化される。したがって、読み取り光学系（ＯＰ）のＺ軸方向の高さを抑えて低くすることが可能になる。
【００２１】
読み取り光学系（ＯＰ）において、第２反射曲面（Ｍ２）と第３反射曲面（Ｍ３）との間には絞り面（ＳＴ）が存在する。各反射曲面（Ｍ１〜Ｍ４）は絞り面（ＳＴ）から離れるほど大きくなるので、第２反射曲面（Ｍ２）と第３反射曲面（Ｍ３）との間に絞り（３）を配置すれば、各反射曲面（Ｍ１〜Ｍ４）を小さくすることができる。したがって、読み取り光学系（ＯＰ）のＺ軸方向の高さを抑えて低くすることが可能になる。
【００２２】
読み取り光学系（ＯＰ）の前記光路配置によれば、第１反射曲面（Ｍ１）と第４反射曲面（Ｍ４）とが近接することになる。このため、第１反射曲面（Ｍ１）と第４反射曲面（Ｍ４）とを同一部材で構成することが望ましい。つまり、第１，第４曲面ミラー（１，５）が一体化された構造の曲面ミラーで、第１，第４反射曲面（Ｍ１，Ｍ４）を構成することが望ましい。そのミラー構造は、例えば第１，第４反射曲面（Ｍ１，Ｍ４）を１つの部材の前面，後面として一体成形することにより、容易に得ることができる。第１反射曲面（Ｍ１）と第４反射曲面（Ｍ４）とを同一部材で構成すると、部品点数が少なくなるので、配置誤差による性能劣化を低減することが可能となり、低コスト化・コンパクト化も可能となる。
【００２３】
第１〜第４反射曲面（Ｍ１〜Ｍ４）はいずれも、主走査方向に関しては対称面を持ち、かつ、副走査方向に関しては対称面を持たない自由曲面になっている。このような自由曲面を、複数の反射曲面のうちの少なくとも１面として用いることにより、主走査方向と副走査方向とで独立した収差補正が可能となる。この読み取り光学系（ＯＰ）では、第１〜第４反射曲面（Ｍ１〜Ｍ４）がＹ軸回りに傾いて配置されているが、このように複数の反射曲面がＸＺ断面（図５等）において偏心配置され、その偏心断面（ＸＺ断面）内での光線配置が非対称であったとしても、上記特徴的な自由曲面を用いることにより良好な収差補正を実現することが可能である。したがって、この読み取り光学系（ＯＰ）を画像読取装置（図３）に用いれば、画像読取装置のコンパクト化，低コスト化及び高性能化を達成することができる。
【００２４】
《読み取り光学系の反射面４面のうち３面がパワーを有するタイプ》
図７と図８に、読み取り光学系（ＯＰ）の第２の実施の形態を光学構成，光路等の光学断面で示し、図９と図１０に、読み取り光学系（ＯＰ）の第３の実施の形態を光学構成，光路等の光学断面で示す。また、図７，図８に示す読み取り光学系（ＯＰ）を搭載した画像読取装置の第２の実施の形態を、光学構成，光路等の光学断面で図１１に示す。図７〜図１１中、１Ａは第１ミラー、２Ａは第２ミラー、３は絞り、４Ａは第３ミラー、５Ａは第４ミラー、６は１次元的撮像素子（ラインＣＣＤ等）、ＩＭは１次元的撮像素子（６）の受光面（画像読み取り部）上に形成される像面である。図７〜図１０中、Ｓ１は第１ミラー（１Ａ）で構成された第１反射面、Ｓ２は第２ミラー（２Ａ）で構成された第２反射面、ＳＴは絞り（３）で構成された絞り面、Ｓ３は第３ミラー（４Ａ）で構成された第３反射面、Ｓ４は第４ミラー（５Ａ）で構成された第４反射面、Ｐ０は軸上主光線、Ｐ１は軸外主光線である。また図１１中、７は照明光源としてのランプ、ＯＢは像面（ＩＭ）に対する物面、８は物面（ＯＢ）を構成する原稿、８ａは原稿台、９〜１１は原稿走査のために移動する平面ミラーである。
【００２５】
図７〜図１１では、原稿（８）中心から絞り（３）中心を通って１次元的撮像素子（６）中心に到達する光線を「軸上主光線」とするとき、図１４に示すように第１反射面（Ｓ１）の面頂点を原点（０，０，０）とする直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、第１反射面（Ｓ１）への軸上主光線（Ｐ０）の入射方向をＸ軸方向とし、１次元的撮像素子（６）の長手方向（つまり各画素を構成する受光素子の１次元配列方向であり、ここでは主走査方向に相当する。）をＹ軸方向とし、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向をＺ軸方向としている。したがって、図７，図９が示す光学断面はＸＹ断面であり、図８，図１０，図１１及び図１４が示す光学断面はＸＺ断面である。
【００２６】
図１１に示す画像読取装置では、主走査方向（Ｙ軸方向）に長く延びたランプ（７）によって、原稿（８）が主走査方向に長く照明される。その反射光は、平面ミラー（９〜１１）による光路の折り曲げと、平面ミラー（９〜１１）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（８）画像の全面について読み取り光学系（ＯＰ）に導かれる。ランプ（７）で照明された原稿（８）の画像は、原稿（８）側から光路順に第１〜第４ミラー（１Ａ，２Ａ，４Ａ，５Ａ）で構成された読み取り光学系（ＯＰ）により、１次元的撮像素子（６）上で結像する。そして、読み取り光学系（ＯＰ）により形成された光学像は、１次元的撮像素子（６）により電気的な信号に変換される。
【００２７】
読み取り光学系（ＯＰ）の第２の実施の形態は、パワーを有する光学面として第２〜第４反射面（Ｓ２〜Ｓ４）を有しており、読み取り光学系（ＯＰ）の第３の実施の形態は、パワーを有する光学面として第１，第３，第４反射面（Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４）を有している。このようにパワーを有する光学面として反射曲面のみを複数面有する構成では、パワーを有する透過面が含まれていないため色収差が発生しない。したがって、使用するランプ（７）が幅広い波長域を持つ場合でも、高いコントラストが得られる。また、色収差が発生しないということは、抑えるべき収差が従来よりも減ったということなので、従来よりも少ない面数で読み取り光学系（ＯＰ）を構成することが可能となり、コスト削減が可能となる。なお、パワーを有する反射曲面を構成するのに用いる光学素子は曲面ミラーに限らず、他のパワーを有する光学素子（プリズム，回折光学素子等）を用いて反射曲面を構成してもよい。
【００２８】
また読み取り光学系（ＯＰ）の第２，第３の実施の形態では、第１反射面（Ｓ１）への軸上主光線（Ｐ０）の入射方向と、第２反射面（Ｓ２）からの軸上主光線（Ｐ０）の射出方向と、第３反射面（Ｓ３）への軸上主光線（Ｐ０）の入射方向と、第４反射面（Ｓ４）からの軸上主光線（Ｐ０）の射出方向と、が同一又は略同一（Ｘ軸方向）になっている。言い換えれば、第１ミラー（１）への軸上主光線（Ｐ０）の入射方向と、第２ミラー（２）からの軸上主光線（Ｐ０）の射出方向と、第３ミラー（４）への軸上主光線（Ｐ０）の入射方向と、第４ミラー（５）からの軸上主光線（Ｐ０）の射出方向と、が同一又は略同一（Ｘ軸方向）になっている。さらに、第１反射面（Ｓ１）へ入射する軸上主光線（Ｐ０）と、第４反射面（Ｓ４）から射出する軸上主光線（Ｐ０）と、が同一又は略同一の直線上に位置するように構成されている。
【００２９】
上記のような光路配置は、読み取り光学系（ＯＰ）に対する入射光を第１反射面（Ｓ１）でＸＹ平面（図１４）から遠ざけるように反射させ、第２反射面（Ｓ２）でＸＹ平面と平行又は略平行に反射させ、第３反射面（Ｓ３）でＸＹ平面に近づけるように反射させ、第４反射面（Ｓ４）でＸＹ平面と平行又は略平行に反射させることにより構成される。なお、上記光路配置を２以上組み合わせることによっても、以下に説明するような効果を得ることは可能である。
【００３０】
上記のように、第１反射面（Ｓ１）への軸上主光線（Ｐ０）の入射方向と、第４反射面（Ｓ４）からの軸上主光線（Ｐ０）の射出方向と、を同一又は略同一にすると、屈折型の読み取り光学系を搭載した従来の画像読取装置における、屈折型の読み取り光学系と反射型の読み取り光学系（ＯＰ）との置き換えを、メカ構成的な変更を必要最小限に抑えながら容易に行うことができる。また、光路の折り曲げに伴う大型化が抑えられるため、読み取り光学系（ＯＰ）の薄型・コンパクト化を達成することができる。したがって、この読み取り光学系（ＯＰ）を画像読取装置（図１１）に用いれば、物面（ＯＢ，原稿面）に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に画像読取装置を低くして、画像読取装置のコンパクト化を達成することができる。
【００３１】
また、第１反射面（Ｓ１）へ入射する軸上主光線（Ｐ０）と、第４反射面（Ｓ４）から射出する軸上主光線（Ｐ０）と、が同一又は略同一の直線上に位置するように構成すると、読み取り光学系（ＯＰ）へ入射する軸上主光線（Ｐ０）と、読み取り光学系（ＯＰ）からの射出する軸上主光線（Ｐ０）と、が同一又は略同一の直線上に位置することになる。その結果、屈折光学系でいうところの光軸上に１次元的撮像素子（６）が存在することになり、読み取り光学系（ＯＰ）への入射光線に対する１次元的撮像素子（６）の位置関係が、従来の屈折型の読み取り光学系と同じになる。したがって、上記読み取り光学系（ＯＰ）の置き換えを行う際のメカ構成的な変更箇所を更に少なくすることができる。また、屈折光学系用の測定器を用いたＭＴＦ（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の測定が可能になる。つまり、入射光に対して垂直な像面を測定する一般的なＭＴＦ測定器を使用することが可能になり、それによって、読み取り光学系（ＯＰ）の性能評価を容易かつ低コストで行うことが可能になる。
【００３２】
読み取り光学系（ＯＰ）において、第２，第３反射面（Ｓ２，Ｓ３）間には反射面が存在していないため、第２反射面（Ｓ２）からの軸上主光線（Ｐ０）の射出方向と第３反射面（Ｓ３）への軸上主光線（Ｐ０）の入射方向とは一致している。第２反射面（Ｓ２）と第３反射面（Ｓ３）との間での軸上主光線（Ｐ０）の方向を、第１反射面（Ｓ１）への軸上主光線（Ｐ０）の入射方向及び第４反射面（Ｓ４）からの軸上主光線（Ｐ０）の射出方向と同一又は略同一（つまり平行又は略平行）にすると、読み取り光学系（ＯＰ）の占める空間がＺ軸方向にコンパクト化される。したがって、読み取り光学系（ＯＰ）のＺ軸方向の高さを抑えて低くすることが可能になる。
【００３３】
読み取り光学系（ＯＰ）において、第２反射面（Ｓ２）と第３反射面（Ｓ３）との間には絞り面（ＳＴ）が存在する。各反射面（Ｓ１〜Ｓ４）は絞り面（ＳＴ）から離れるほど大きくなるので、第２反射面（Ｓ２）と第３反射面（Ｓ３）との間に絞り（３）を配置すれば、各反射面（Ｓ１〜Ｓ４）を小さくすることができる。したがって、読み取り光学系（ＯＰ）のＺ軸方向の高さを抑えて低くすることが可能になる。
【００３４】
読み取り光学系（ＯＰ）の前記光路配置によれば、第１反射面（Ｓ１）と第４反射面（Ｓ４）とが近接することになる。このため、第１反射面（Ｓ１）と第４反射面（Ｓ４）とを同一部材で構成することが望ましい。つまり、第１，第４ミラー（１，５）が一体化された構造のミラーで、第１，第４反射面（Ｓ１，Ｓ４）を構成することが望ましい。そのミラー構造は、例えば第１，第４反射面（Ｓ１，Ｓ４）を１つの部材の前面，後面として一体成形することにより、容易に得ることができる。第１反射面（Ｓ１）と第４反射面（Ｓ４）とを同一部材で構成すると、部品点数が少なくなるので、配置誤差による性能劣化を低減することが可能となり、低コスト化・コンパクト化も可能となる。
【００３５】
第１〜第４反射面（Ｓ１〜Ｓ４）のうち曲面を成す反射面は、主走査方向に関しては対称面を持ち、かつ、副走査方向に関しては対称面を持たない自由曲面になっている。このような自由曲面を、複数の反射面のうちの少なくとも１面として用いることにより、主走査方向と副走査方向とで独立した収差補正が可能となる。この読み取り光学系（ＯＰ）では、第１〜第４反射面（Ｓ１〜Ｓ４）がＹ軸回りに傾いて配置されているが、このように複数の反射面がＸＺ断面（図１４等）において偏心配置され、その偏心断面（ＸＺ断面）内での光線配置が非対称であったとしても、上記特徴的な自由曲面を用いることにより良好な収差補正を実現することが可能である。したがって、この読み取り光学系（ＯＰ）を画像読取装置（図１１）に用いれば、画像読取装置のコンパクト化，低コスト化及び高性能化を達成することができる。
【００３６】
《特徴点等》
前述した各実施の形態には以下の構成（Ｃ１，Ｃ２，…；Ｄ１，Ｄ２，…；Ｅ１，Ｅ２，…）を有する発明が含まれており、その構成により、屈折型の読み取り光学系との置き換えが容易で薄型・コンパクトな反射型の読み取り光学系と、それを用いた画像読取装置を実現することができる。
【００３７】
（Ｃ１）　原稿側から光路順に第１〜第４反射面を有し、原稿の画像を１次元的撮像素子上で結像させる反射型の読み取り光学系であって、前記第１〜第４反射面のうち少なくとも３つの反射面がパワーを有する反射面であり、原稿中心から絞り中心を通って１次元的撮像素子中心に到達する光線を軸上主光線とするとき、前記第１反射面への軸上主光線の入射方向と、前記第２反射面からの軸上主光線の射出方向と、前記第３反射面への軸上主光線の入射方向と、前記第４反射面からの軸上主光線の射出方向と、が同一又は略同一であることを特徴とする読み取り光学系。
（Ｃ２）　前記第１反射面へ入射する軸上主光線と、前記第４反射面から射出する軸上主光線と、が同一又は略同一の直線上に位置することを特徴とする上記（Ｃ１）記載の読み取り光学系。
（Ｃ３）　前記第２反射面と前記第３反射面との間に絞り面が存在することを特徴とする上記（Ｃ１）又は（Ｃ２）記載の読み取り光学系。
（Ｃ４）　前記第１反射面と前記第４反射面とが同一部材で構成されていることを特徴とする上記（Ｃ１），（Ｃ２）又は（Ｃ３）記載の読み取り光学系。
（Ｃ５）　前記第１反射面が平面反射面であり、前記第２〜第４反射面がパワーを有する反射面であることを特徴とする上記（Ｃ１），（Ｃ２），（Ｃ３）又は（Ｃ４）記載の読み取り光学系。
（Ｃ６）　前記第２反射面が平面反射面であり、前記第１，第３，第４反射面がパワーを有する反射面であることを特徴とする上記（Ｃ１），（Ｃ２），（Ｃ３）又は（Ｃ４）記載の読み取り光学系。
【００３８】
（Ｄ１）　原稿からの反射光を折り返す複数の平面ミラーと、その平面ミラーで折り返された光を反射させて原稿の画像を１次元的撮像素子上で結像させる第１〜第４反射面と、を備えた反射型の読み取り光学系であって、前記第１〜第４反射面のうちの３つの反射面がパワーを有する反射面であり、原稿中心から絞り中心を通って１次元的撮像素子中心に到達する光線を軸上主光線とするとき、前記第１反射面へ入射する軸上主光線と、前記第４反射面から射出する軸上主光線と、が同一又は略同一の直線上に位置することを特徴とする読み取り光学系。
（Ｄ２）　前記第２反射面から射出して前記第３反射面に入射する軸上主光線が、前記直線に対して平行であることを特徴とする上記（Ｄ１）記載の読み取り光学系。
（Ｄ３）　前記第２反射面と前記第３反射面との間に絞り面が存在することを特徴とする上記（Ｄ１）又は（Ｄ２）記載の読み取り光学系。
（Ｄ４）　前記第１反射面と前記第４反射面とが同一部材で構成されていることを特徴とする上記（Ｄ１），（Ｄ２）又は（Ｄ３）記載の読み取り光学系。
（Ｄ５）　前記第１反射面が平面反射面であり、前記第２〜第４反射面がパワーを有する反射面であることを特徴とする上記（Ｄ１），（Ｄ２），（Ｄ３）又は（Ｄ４）記載の読み取り光学系。
（Ｄ６）　前記第２反射面が平面反射面であり、前記第１，第３，第４反射面がパワーを有する反射面であることを特徴とする上記（Ｄ１），（Ｄ２），（Ｄ３）又は（Ｄ４）記載の読み取り光学系。
【００３９】
（Ｅ１）　原稿を主走査方向に長く照明するランプと、そのランプで照明された原稿の画像を結像させる反射型の読み取り光学系と、その読み取り光学系により形成された光学像を電気的な信号に変換する主走査方向に長い１次元的撮像素子と、を備えた画像読取装置であって、前記読み取り光学系が原稿側から光路順に第１〜第４ミラーを有し、前記第１〜第４ミラーのうち少なくとも３つのミラーが曲面ミラーであり、原稿中心から絞り中心を通って１次元的撮像素子中心に到達する光線を軸上主光線とするとき、前記第１ミラーへの軸上主光線の入射方向と、前記第２ミラーからの軸上主光線の射出方向と、前記第３ミラーへの軸上主光線の入射方向と、前記第４ミラーからの軸上主光線の射出方向と、が同一又は略同一であることを特徴とする画像読取装置。
（Ｅ２）　前記第１ミラーへ入射する軸上主光線と、前記第４ミラーから射出する軸上主光線と、が同一又は略同一の直線上に位置することを特徴とする上記（Ｅ１）記載の画像読取装置。
（Ｅ３）　前記第２ミラーと前記第３ミラーとの間に絞り面が存在することを特徴とする上記（Ｅ１）又は（Ｅ２）記載の画像読取装置。
（Ｅ４）　前記第１ミラーと前記第４ミラーとが同一部材で構成されていることを特徴とする上記（Ｅ１），（Ｅ２）又は（Ｅ３）記載の画像読取装置。
（Ｅ５）　前記第１ミラーが平面反射面を有し、前記第２〜第４ミラーが曲面反射面を有することを特徴とする上記（Ｅ１），（Ｅ２），（Ｅ３）又は（Ｅ４）記載の画像読取装置。
（Ｅ６）　前記第２ミラーが平面反射面を有し、前記第１，第３，第４ミラーが曲面反射面を有することを特徴とする上記（Ｅ１），（Ｅ２），（Ｅ３）又は（Ｅ４）記載の画像読取装置。
（Ｅ７）　さらに、原稿から射出した光（反射光又は透過光）を反射させて前記読み取り光学系に導く複数の平面ミラーを有することを特徴とする上記（Ｅ１），（Ｅ２），（Ｅ３），（Ｅ４），（Ｅ５）又は（Ｅ６）記載の画像読取装置。
【００４０】
【実施例】
以下、本発明を実施した反射型の読み取り光学系を、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１〜３は、前述した第１〜第３の実施の形態にそれぞれ対応しており、実施例１〜３における光学構成，光路等は前述の光学断面図（図１〜図３，図７〜図１１）に示す通りである。
【００４１】
実施例１のコンストラクションデータを表１，表２に示す。面の配置は、その面の位置と傾きで特定される。各面の位置は、図５に示すように第１反射曲面（Ｍ１）の面頂点を原点（０，０，０）とするグローバルな直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において｛Ｘ軸方向：第１反射曲面（Ｍ１）への軸上主光線（Ｐ０）の入射方向，Ｙ軸方向：１次元的撮像素子（６）の長手方向，Ｚ軸方向：Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向｝、各面が軸上主光線（Ｐ０）と交わる点（面頂点）の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で表される（単位：ｍｍ）。各面の傾きはＹＺ平面を基準とし、各面が軸上主光線（Ｐ０）と交わる点を中心とした、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸回りの回転量（Ｘ，Ｙ，Ｚの順）で表される（単位：°）。各面配置を表す座標データとして、面頂点座標と各軸回りの回転量（偏芯データ）を表１に示す。また、物面（ＯＢ）等の曲率半径，物体距離に相当する面間隔、Ｙ，Ｚ軸方向の有効Ｆナンバーをあわせて示す。
【００４２】
実施例１の第１〜第４反射曲面（Ｍ１〜Ｍ４）は自由曲面である。その面形状は、図６に示すように各面が軸上主光線（Ｐ０）と交わる点（面頂点）を原点（０，０，０）とするローカルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、ｙｚ平面からのｘ軸方向の変位量（ｓａｇ；単位：ｍｍ）を表す以下の式（ＦＳ）で定義される。第１〜第４反射曲面（Ｍ１〜Ｍ４）の自由曲面データとして、式（ＦＳ）中の自由曲面係数Ａｉｊを表２に示す（ただし、Ｅ−ｎ＝×１０−ｎである。）。
【００４３】
【数１】
2004133378.tif 000003
【００４４】
実施例２，３のコンストラクションデータを表３〜表６に示す。面の配置は、その面の位置と傾きで特定される。各面の位置は、図１４に示すように第１反射面（Ｓ１）の面頂点を原点（０，０，０）とするグローバルな直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において｛Ｘ軸方向：第１反射面（Ｓ１）への軸上主光線（Ｐ０）の入射方向，Ｙ軸方向：１次元的撮像素子（６）の長手方向，Ｚ軸方向：Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向｝、各面が軸上主光線（Ｐ０）と交わる点（面頂点）の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で表される（単位：ｍｍ）。各面の傾きはＹＺ平面を基準とし、各面が軸上主光線（Ｐ０）と交わる点を中心とした、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸回りの回転量（Ｘ，Ｙ，Ｚの順）で表される（単位：°）。各面配置を表す座標データとして、面頂点座標と各軸回りの回転量（偏芯データ）を表３，表５に示す。また、物面（ＯＢ）等の曲率半径，物体距離に相当する面間隔、Ｙ，Ｚ軸方向の有効Ｆナンバーをあわせて示す。
【００４５】
実施例２の第２〜第４反射面（Ｓ２〜Ｓ４）と実施例３の第１，第３，第４反射面（Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４）は自由曲面である。その面形状は、図１５に示すように各面が軸上主光線（Ｐ０）と交わる点（面頂点）を原点（０，０，０）とするローカルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、ｙｚ平面からのｘ軸方向の変位量（ｓａｇ；単位：ｍｍ）を表す前記式（ＦＳ）で定義される。各反射曲面の自由曲面データとして、式（ＦＳ）中の自由曲面係数Ａｉｊを表４，表６に示す（ただし、Ｅ−ｎ＝×１０−ｎである。）。
【００４６】
図４，図１２，図１３に、実施例１〜３のＭＴＦスルーフォーカスカーブを示す。このＭＴＦ曲線図は、縦軸がＭＴＦ値（ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ）、横軸が軸上デフォーカス位置（ＤＥＦＯＣＵＳＩＮＧ　ＰＯＳＩＴＩＯＮ，ｍｍ）であり、軸上から最大像高までの各像高｛０．０，０．５，０．７，１．０　ＦＩＥＬＤ（半画角，単位：°）｝でのＭＴＦ曲線を、解像限界（ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＯＮ　ＬＩＭＩＴ）と共に、メリディオナル面（Ｍ），サジタル面（Ｓ）についてそれぞれ示している。なお、実施例１〜３での使用波長は５４６．１（ｎｍ）であり、実施例１での空間周波数は原稿（８）側で６（本／ｍｍ）、実施例２，３での空間周波数は原稿（８）側で４．５（本／ｍｍ）である。
【００４７】
【表１】
2004133378.tif 000004
【００４８】
【表２】
2004133378.tif 000005
【００４９】
【表３】
2004133378.tif 000006
【００５０】
【表４】
2004133378.tif 000007
【００５１】
【表５】
2004133378.tif 000008
【００５２】
【表６】
2004133378.tif 000009
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、その特徴的な光路配置により、従来の屈折型の読み取り光学系との置き換えが容易で薄型・コンパクトな反射型の読み取り光学系と、それを用いた画像読取装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】読み取り光学系の第１の実施の形態（実施例１）を示すＸＹ光学断面図。
【図２】読み取り光学系の第１の実施の形態（実施例１）を示すＸＺ光学断面図。
【図３】図１，図２の読み取り光学系を備えた画像読取装置全体の概略構成を示すＸＺ光学断面図。
【図４】読み取り光学系（実施例１）のＭＴＦスルーフォーカスカーブを示すグラフ。
【図５】読み取り光学系（実施例１）全体の座標系を示すＸＺ光学断面図。
【図６】読み取り光学系（実施例１）を構成している自由曲面の座標系を示すＸＺ光学断面図。
【図７】読み取り光学系の第２の実施の形態（実施例２）を示すＸＹ光学断面図。
【図８】読み取り光学系の第２の実施の形態（実施例２）を示すＸＺ光学断面図。
【図９】読み取り光学系の第３の実施の形態（実施例３）を示すＸＹ光学断面図。
【図１０】読み取り光学系の第３の実施の形態（実施例３）を示すＸＺ光学断面図。
【図１１】図７，図８の読み取り光学系を備えた画像読取装置全体の概略構成を示すＸＺ光学断面図。
【図１２】読み取り光学系（実施例２）のＭＴＦスルーフォーカスカーブを示すグラフ。
【図１３】読み取り光学系（実施例３）のＭＴＦスルーフォーカスカーブを示すグラフ。
【図１４】読み取り光学系（実施例２，３）全体の座標系を示すＸＺ光学断面図。
【図１５】読み取り光学系（実施例２，３）を構成している自由曲面の座標系を示すＸＺ光学断面図。
【符号の説明】
１　　…第１曲面ミラー
２　　…第２曲面ミラー
３　　…絞り
４　　…第３曲面ミラー
５　　…第４曲面ミラー
１Ａ　…第１ミラー
２Ａ　…第２ミラー
４Ａ　…第３ミラー
５Ａ　…第４ミラー
６　　…１次元的撮像素子
７　　…ランプ
８　　…原稿
９〜１１　…平面ミラー
ＯＰ　…読み取り光学系
Ｐ０　…軸上主光線
Ｐ１　…軸外主光線
Ｍ１　…第１反射曲面
Ｍ２　…第２反射曲面
ＳＴ　…絞り面
Ｍ３　…第３反射曲面
Ｍ４　…第４反射曲面
Ｓ１　…第１反射面
Ｓ２　…第２反射面
Ｓ３　…第３反射面
Ｓ４　…第４反射面
ＯＢ　…物面
ＩＭ　…像面
【図１】
2004133378.tif 000010
【図２】
2004133378.tif 000011
【図３】
2004133378.tif 000012
【図４】
2004133378.tif 000013
【図５】
2004133378.tif 000014
【図６】
2004133378.tif 000015
【図７】
2004133378.tif 000016
【図８】
2004133378.tif 000017
【図９】
2004133378.tif 000018
【図１０】
2004133378.tif 000019
【図１１】
2004133378.tif 000020
【図１２】
2004133378.tif 000021
【図１３】
2004133378.tif 000022
【図１４】
2004133378.tif 000023
【図１５】
2004133378.tif 000024