(57)【要約】    【課題】  光学面の磨き加工を行わなくても回折現象の影響を受けないで高精度に画像情報を読取ることができる結像光学系及びそれを用いた画像読取装置を得ること。    【解決手段】  読取画像を所定結像面上に結像させて該画像情報を読取る結像光学系において、該結像光学系は外形が矩形状の１以上の光学素子を有し、そのうち少なくとも１つの光学素子は、その光学面に矩形状の矩形方向に沿ってピッチＰの筋が形成される製造工程を経て製造されており、該短手方向のピッチをＰ、該光学面と該所定結像面までの距離をＤ、該読取画像を読み取る光束の中心波長をλ(但し500nmから600nmまでの間の波長)とするとき、         0.27＜D×(tan(sin-1(λ/P))＜2.90なる条件を満足すること。【選択図】    図１
2005331715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
読取画像を結像面上に結像させて該画像情報を読取る結像光学系において、
該結像光学系は外形が矩形状の１以上の光学素子を有し、そのうち少なくとも１つの光学素子は、その光学面に矩形状の矩形方向に沿ってピッチＰの筋が形成される製造工程を経て製造されており、
該短手方向のピッチをＰ、該光学面と該所定結像面までの距離をＤ、該読取画像を読み取る光束の中心波長をλ(但し500nmから600nmまでの間の波長)とするとき、
0.27＜D×(tan(sin-1(λ/P))＜2.90
なる条件を満足することを特徴とする結像光学系。
【請求項２】
読取画像を結像面上に結像させて該画像情報を読取る結像光学系において、
該結像光学系は外形が矩形状の１以上の光学素子を有し、そのうち少なくとも１つの光学素子は、該矩形状の短手方向に等ピッチＰで送りながら、長手方向に沿って切削して形成された金型を用いて成形された光学面を有し、
該短手方向のピッチをＰ、該光学面と該所定結像面までの距離をＤ、該読取画像を読み取る光束の中心波長をλ(但し500nmから600nmまでの間の波長)とするとき、
0.27＜D×(tan(sin-1(λ/P))＜2.90
なる条件を満足することを特徴とする結像光学系。
【請求項３】
読取画像を結像面上に結像させて該画像情報を読取る結像光学系において、
該結像光学系は外形が矩形状の１以上の光学素子を有し、そのうち少なくとも１つの光学素子は、該矩形状の短手方向に等ピッチＰで送りながら、長手方向に沿って切削して形成した光学面を有し、
該短手方向のピッチをＰ、該光学面と該所定結像面までの距離をＤ、該読取画像を読み取る光束の中心波長をλ(但し500nmから600nmまでの間の波長)とするとき、
0.27＜D×(tan(sin-1(λ/P))＜2.90
なる条件を満足することを特徴とする結像光学系。
【請求項４】
前記光学面はアナモフィック面であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の結像光学系。
【請求項５】
前記光学素子は、レンズであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の結像光学系。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の結像光学系を用いて、原稿面上の画像情報を読取手段面上に形成している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】
本発明は結像光学系及びそれを用いた画像読取装置に関し、例えば１次元光電変換素子を用いて画像情報をＣＣＤ等の撮像手段（読取手段）を用いて読取る、イメージスキャナー、複写機、そしてファクシミリ等に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
図７は従来のキャリッジ一体型の画像読取装置（フラットベッドスキャナー）の要部概略図である。
【０００３】
同図において、４２は原稿台ガラスであり、その面上に原稿４１が置かれている。４８はキャリッジであり、後述する照明光源４３、複数の反射ミラー４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ、結像レンズ４６、そして読取手段４７等を保持しており、モーターなどの副走査機構４９により図中の副走査方向へ走査し、原稿４１の画像情報を２次元的に読取っている。読取られた画像情報は図示しないインターフェイスを通じて外部機器であるパーソナルコンピューターなどに送られる。
【０００４】
照明光源４３はキセノン管やハロゲンランプ、冷陰極管やＬＥＤアレイ等より成っている。各反射ミラー４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄは各々原稿４１から出てスリット４４を通過した光束をキャリッジ４８内部で折り曲げている。結像レンズ４５は原稿４１からの光束を読取手段４７面上に結像させている。読取手段４７はＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）等のリニアセンサーより成り、紙面に対し垂直方向である主走査方向に複数の受光素子を配列した構成より成っている。
【０００５】
ところで、近年は画像読取装置の小型化が特に求められており、これに応じて原稿からＣＣＤに至る光路を短くするために、結像光学系内にアナモフィックレンズを用いた画像読取装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
このアナモフィックレンズは、例えば図８に示すように外形状を扁平形状（矩形状）にする場合があり、そのアナモフィック面５６ａは画像読取装置の主走査方向（長手方向）に長く、副走査方向（矩手方向）に短い形状より成っている。
【０００７】
このような扁平形状より成るアナモフィックレンズを大ロットで作成する場合は、金型を作成した上で、ガラスや樹脂を成形して製造する方法が好ましい。
【０００８】
この金型の切削では、なるべく切削工程を単純化し、加工精度を高めるために加工装置は切削部材を副走査方向に略等ピッチで送りながら長手方向に連続切削加工するのが一般的である。
【０００９】
またアナモフィックレンズを小ロットで作成する場合は、ガラスや樹脂を直接切削加工する方法があるが、金型を切削する場合と同じ理由で、加工装置は切削部材を副走査方向に略等ピッチで送りながら長手方向に連続切削加工するのが一般的である。
【特許文献１】特開２０００−１７１７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記に示した従来の技術によって製造されるアナモフィックレンズは、以下に示す問題点がある。
【００１１】
副走査方向に略等ピッチを送りながら長手方向に連続切削加工して製造する場合は、副走査方向の送りピッチに応じて微小な筋が発生する。光がこの筋に入射すると、この筋が原因となって回折光が発生し、図９に示すように本来の読取光が入射し、結像する位置とは異なる位置に画像情報を有した回折光（不要回折光）が同時に入射する。この位置に読取センサー（読取手段）があると、該読取センサーの読取り精度が低下し、その結果、読取画像の品質は劣化する。このように光学面上の副走査方向に筋が発生すると、所謂ゴーストが発生し、画像が低下するという問題点があった。
【００１２】
この現象を回避するために従来では光学面の切削加工後に該光学面を磨き加工して筋を消すなどの試みが行われてきた。しかしながらこの方法は筋以外の部分の形状も変化させてしまうという問題点があった。
【００１３】
本発明は光学面の磨き加工を行わなくても回折現象の影響を受けないで高精度に画像情報を読取ることができる結像光学系及びそれを用いた画像読取装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明の結像光学系は、
読取画像を所定結像面上に結像させて該画像情報を読取る結像光学系において、
該結像光学系は外形が矩形状の１以上の光学素子を有し、そのうち少なくとも１つの光学素子は、その光学面に矩形状の矩形方向に沿ってピッチＰの筋が形成される製造工程を経て製造されており、
該短手方向のピッチをＰ、該光学面と該所定結像面までの距離をＤ、該読取画像を読み取る光束の中心波長をλ(但し500nmから600nmまでの間の波長)とするとき、
0.27＜D×(tan(sin-1(λ/P))＜2.90
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１５】
請求項２の発明の結像光学系は、
読取画像を所定結像面上に結像させて該画像情報を読取る結像光学系において、
該結像光学系は外形が矩形状の１以上の光学素子を有し、そのうち少なくとも１つの光学素子は、該矩形状の短手方向に等ピッチＰで送りながら、長手方向に沿って切削して形成された金型を用いて成形された光学面を有し、
該短手方向のピッチをＰ、該光学面と該所定結像面までの距離をＤ、該読取画像を読み取る光束の中心波長をλ(但し500nmから600nmまでの間の波長)とするとき、
0.27＜D×(tan(sin-1(λ/P))＜2.90
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１６】
請求項３の発明の結像光学系は、
読取画像を所定結像面上に結像させて該画像情報を読取る結像光学系において、
該結像光学系は外形が矩形状の１以上の光学素子を有し、そのうち少なくとも１つの光学素子は、該矩形状の短手方向に等ピッチＰで送りながら、長手方向に沿って切削して形成した光学面を有し、
該短手方向のピッチをＰ、該光学面と該所定結像面までの距離をＤ、該読取画像を読み取る光束の中心波長をλ(但し500nmから600nmまでの間の波長)とするとき、
0.27＜D×(tan(sin-1(λ/P))＜2.90
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１７】
請求項４の発明は請求項１、２又は３の発明において、
前記光学面はアナモフィック面であることを特徴としている。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項の発明において、
前記光学素子は、レンズであることを特徴としている。
【００１９】
請求項６の発明の画像読取装置は、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の結像光学系を用いて、原稿面上の画像情報を読取手段面上に形成していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば光学面の磨き加工を行わなくても回折現象の影響を受けないで高精度に画像情報を読取ることができる結像光学系及びそれを用いた画像読取装置を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は本発明の結像光学系を用いた実施例１のキャリッジ一体型の画像読取装置（フラットベッドスキャナー）の副走査断面内の要部概略図、図２は図１に示した結像光学系の要部概略図である。
【００２３】
図中、１２は原稿台ガラスであり、その面上に原稿１１が置かれている。１８はキャリッジであり、後述する照明光源１３、複数の反射ミラー１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ、結像光学系としての結像レンズ１６、そして読取手段１７等を保持しており、モーターなどの副走査機構１９により図中の副走査方向へ走査し、原稿１１の画像情報を２次元的に読取っている。読取られた画像情報は図示しないインターフェイスを通じて外部機器であるパーソナルコンピューターなどに送られる。
【００２４】
照明光源１３は冷陰極管である。各反射ミラー１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄは各々原稿１１から出てスリット１４を通過した光束をキャリッジ１８内部で折り曲げている。
【００２５】
結像レンズ１６は原稿１１の画像情報を読取手段１７面上に結像させている。本実施例における結像レンズ１６は外形状が矩形状のアナモフィックレンズ１６Ａを有している。本実施例の光学素子としてのアナモフィックレンズは、その光学面に矩形状の矩形方向に沿ってピッチＰの筋が形成される製造工程を経て製造されている。アナモフィックレンズ１６Ａの両面は矩形状の短手方向（副走査方向）に沿って等ピッチＰで送りながら、長手方向に沿って切削して形成される金型を用いて成形された光学面（アナモフィック面）より成っている。
【００２６】
読取手段１７はＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）等のリニアセンサーより成り、紙面に対し垂直方向である主走査方向に複数の受光素子を配列した構成より成っている。
【００２７】
本実施例においては照明光源１３から放射された光束で原稿１１を照明し、該原稿１１からの反射光束を第１、第２、第３、第４反射ミラー15a,15b,5c,15dを介してキャリッジ１８内部でその光路を折り曲げ、結像レンズ１６により１次元ＣＣＤ等のリニアイメージセンサ１７（以下「ＣＣＤ」と称す。）面上に結像させている。そしてキャリッジ１８を副走査機構１９により図中に示す矢印方向（副走査方向）に移動させることにより原稿１１の画像情報を２次元的に読み取っている。
【００２８】
アナモフィックレンズを樹脂成形等で形成する場合は金型が必要に成る。同種の金型は矩手方向に微小ピッチに、長手方向（主走査方向）にバイトを走りながら加工していく。そのため金型とその形状が転写されたレンズには矩手方向に切削ピッチと同じ周期構造の筋が発生する。この周期構造の筋に光が入射すると副走査方向に不要回折光が生じ、これらがＣＣＤ１７面上に入射してしまいゴーストやフレアーが発生する。この不要回折光の回折角はピッチが粗い程小さくなるために、一定値以上に大きくする必要がある。しかしながらピッチに比例して加工時間も長くなるためにコストや加工精度が悪くなる場合もある。
【００２９】
そこで本実施例では下記に示す条件式(1)を満足するように各要素を設定することにより、磨き加工を行わなくても回折現象の影響を受けないで原稿１１の画像情報を読取ることができる。
【００３０】
即ち、本実施例においては上記の如く結像レンズ１６の一要素を構成するアナモフィックレンズ１６Ａは短手方向に等ピッチで送りながら、長手方向に沿って切削して形成される金型を用いて成形された光学面（アナモフィック面）を両面に有している。本実施例ではこの短手方向のピッチをＰ、光学面（原稿11又は読取手段17側の何れか一方の光学面）とＣＣＤ面１７までの距離をＤ、読取画像を読み取る光束の中心波長をλ(但し500nmから600nmまでの間の波長)とするとき、
0.27＜D×(tan(sin-1(λ/P))＜2.90          ‥‥（１）
なる条件を満足するように各要素を設定している。
【００３１】
Ｐは小さくなれば、なるほど回折光の強度が小さくなるとともに、回折角が大きくなり画質は向上する。しかしながら、加工に要する時間とも比例関係にある。また長い加工時間は加工精度の点でも好ましくない。Ｄが大きければ同じ回折角であっても図９における読取光と回折光の原稿面上での距離は離れるので画質は向上する。条件式(1)は、このような仕様・性能とのバランスを鑑みて編み出された数値である。
【００３２】
尚、本実施例の画像読取装置では照明光源１３やＣＣＤ１７の有する分光感度特性の中心は、およそ５５０ｎｍの緑色を中心とするように調整されている（可視画像読取装置）。
【００３３】
条件式(１)は回折現象の影響を受けないための条件であり、条件式(１)の下限値を超えると回折角が大きくなり読取手段17に入射する光束がスリット14外から発した光束に成るので良くない。
【００３４】
条件式(１)の数値はあまり大きすぎても本目的に対する寄与は少なく、逆に大きすぎると加工時間が増大し、加工精度が悪化し、加工コストも増大する弊害が発生する。
【００３５】
そのために上限値を超えないようにするのが好ましい。より好ましくは条件式(１)を次の如く設定するのが良い。
【００３６】
0.29＜D×(tan(sin-1(λ/P))＜2.50          ‥‥（１ａ）
本実施例にて用いる結像レンズ１６は上記の如く図２に示すように金型成形により樹脂成形された両面がアナモフィック面形状のアナモフィックレンズ１６Ａを有している。
【００３７】
次に本実施例の数値実施例１をｍｍ単位で表したときの条件式(1)に対応する値を表―1に示す。表―1において、Ｄはアナモフィック面から結像位置までの距離、λは読取画像の中心波長（５５０ｎｍ）、Ｐは矩手方向のピッチである。尚、以下に示す表−２，３の各パラメータも同様である。
【００３８】
【表１】
2005331715.tif 000003
【００３９】
表―１に示すように条件数値（D×(tan(sin-1(λ/P)))は条件式(1)、更には条件式(1ａ)を満足させている。これにより本実施例では回折現象の影響の受けず、加工精度、加工コストも良好なる結像レンズを実現できる。
【００４０】
尚、本実施例ではアナモフィックレンズを金型を用いて成形したが、これに限定されることはなく、例えば金属材料をバイト、フライス、ドリル等の工具を用いて切ったり、削ったりしながら所定の寸法形状に加工しても良い。また本実施例では結像レンズ１６内にアナモフィックレンズを１枚設けたが、これに限定されることはなく、複数枚設けても良い。
【実施例２】
【００４１】
図３は本発明の結像光学系の実施例２のキャリッジ一体型の画像読取装置（フラットベッドスキャナー）の要部概略図、図４は図３に示した反射結像光学系の要部概略図である。図３において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００４２】
本実施例において前述の実施例１と異なる点は結像光学系を反射結像光学系２６より構成し、かつ該反射結像光学系２６を構成するアナモフィック面26a,26b,26cが条件式(1)を満足するように形成したことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００４３】
即ち、同図において、反射結像光学系２６は、例えば特開２００２−３３５３７５号公報において開示されているように、基準軸光線の入射方向と射出方向が異なり、かつ曲率を有するオフアキシャル反射面（光学面）を有する複数の光学素子26a,26b,26cより成っている。
【００４４】
本実施例にて用いる反射結像光学系２６は図４に示すように金型成形により樹脂成形された３枚のオフアキシャル反射面26a,26b,26cを有し、各々のオフアキシャル反射面26a,26b,26cがアナモフィック形状より成っている。条件式(1)の距離Ｄは反射面26a,26b,26cのうちのいずれか１つの反射面からの距離である。
【００４５】
次に本実施例の数値実施例２の条件式(1)に対応する値を表―２に示す。
【００４６】
【表２】
2005331715.tif 000004
【００４７】
表―２に示すように条件数値（D×(tan(sin-1(λ/P)))は条件式(1)、更には条件式(1ａ)を満足させている。これにより本実施例では回折現象の影響の受けず、加工精度、加工コストも良好なる反射結像光学系を実現できる。
【実施例３】
【００４８】
図５は本発明の結像光学系の実施例３のキャリッジ一体型の画像読取装置（フラットベッドスキャナー）の要部概略図、図６は図５に示した結像光学系の要部概略図である。図５において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００４９】
本実施例において前述の実施例１と異なる点はアナモフィックレンズ３６ＡのＣＣＤ１７に対向する面３６ａが切削加工によりして成形された光学面（アナモフィック面）より成り、かつ条件式(1)を満足するようにアナモフィックレンズ３６Ａを形成したことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００５０】
即ち、同図において、３６は結像光学系としての結像レンズであり、アナモフィックレンズ３６Ａを有し、該アナモフィックレンズ３６ＡのＣＣＤ１７に対向する面３６ａに切削加工により成形された光学面（アナモフィック面）を設けている。
【００５１】
本実施例にて用いる結像レンズ３６は上記の如く図６に示すように切削加工により成形された一方の面３６ａがアナモフィック面形状のアナモフィックレンズ３６Ａを有している。
【００５２】
次に本実施例の数値実施例３の条件式(1)に対応する値を表―３に示す。
【００５３】
【表３】
2005331715.tif 000005
【００５４】
表―３に示すように条件数値（D×(tan(sin-1(λ/P)))は条件式(1)、更には条件式(1ａ)を満足させている。これにより本実施例では回折現象の影響の受けず、加工精度、加工コストも良好なる結像レンズを実現できる。
【００５５】
尚、各実施例ではデジタルカラー複写機の画像読取装置に本発明の結像光学系を適用したが、これに限らず、例えばカラーイメージスキャナーなどの種々のカラー画像読取装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施例１の要部構成図
【図２】本発明の実施例１の結像光学系の要部概略図
【図３】本発明の実施例２の要部構成図
【図４】本発明の実施例２の結像光学系の要部概略図
【図５】本発明の実施例３の要部構成図
【図６】本発明の実施例３の結像光学系の要部概略図
【図７】従来の画像読取装置の要部構成図
【図８】従来の問題点を示す要部概略図
【図９】従来の問題点を説明する概略図
【符号の説明】
【００５７】
１１  原稿
１２  原稿台ガラス
１３  照明装置
１４  スリット
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ．１５ｄ  反射ミラー
１６，２６，３６  結像光学系
１６Ａ，３６Ａ  光学素子（アナモフィックレンズ）
１６ａ，１６ｂ，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，３６ａ  （アナモフィック面）
１７  読取手段（ＣＣＤ）
１８  キャリッジ
１９  副走査機構
【図１】
2005331715.tif 000006
【図２】
2005331715.tif 000007
【図３】
2005331715.tif 000008
【図４】
2005331715.tif 000009
【図５】
2005331715.tif 000010
【図６】
2005331715.tif 000011
【図７】
2005331715.tif 000012
【図８】
2005331715.tif 000013
【図９】
2005331715.tif 000014