(57)【要約】【課題】  主走査方向像面位置と副走査方向像面位置の格差を簡単な操作で補正することができる画像読取り光学装置及び該装置における反射面の調整方法を得る。【解決手段】  原稿面を主走査方向Ｙに１次元的に照射しながら副走査方向Ｘにスキャンし、該原稿面からの反射光を１次元的撮像素子であるＣＣＤ４０に結像させる画像読取り光学装置。原稿側から順次第１ミラー２１から第４ミラー２４まで複数の反射面を有する反射光学ユニット２０を備えている。ミラー２１〜２４の少なくとも一つは、主走査方向及び副走査方向にパワーが異なる反射面を有し、かつ、ミラー２１〜２４のうち少なくとも一つは、主走査方向と平行な軸を中心として回転させて回転角度を調整されている。あるいは、ミラー２１〜２４のうち少なくとも一つは主走査方向と直交する方向に平行移動させて位置調節されていてもよい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿面を主走査方向に１次元的に照射しつつ副走査方向にスキャンする照明部と、
主走査方向に配置された複数の光電変換素子からなる光電変換部と、
前記照明部によって照明されて原稿面で反射した原稿像を前記光電変換部に結像させる反射光学ユニットと、を備え、
前記反射光学ユニットは、主走査方向及び副走査方向にパワーが異なる反射面を少なくとも一つ有している複数の反射面を備え、該複数の反射面のうち少なくとも一つは、主走査方向と平行な軸を中心として回転調整されたもの、または、主走査方向と直交する方向に平行移動調整されたものであること、
を特徴とする画像読取り光学装置。
【請求項２】
前記複数の反射面は保持部によって一体的に保持されており、前記回転調整又は平行移動調整は前記保持部に対してなされたことを特徴とする請求項１に記載の画像読取り光学装置。
【請求項３】
前記反射光学ユニットは、絞りを有し、該絞りと前記複数の反射面は保持部によって一体的に保持されており、前記回転調整又は平行移動調整は前記保持部に対してなされたことを特徴とする請求項１に記載の画像読取り光学装置。
【請求項４】
前記光電変換部は前記保持部に保持されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像読取り光学装置。
【請求項５】
前記複数の反射面は、原稿面で反射した原稿像を該原稿面から遠ざけるように反射する第１ミラーと、該第１ミラーで反射された原稿像を前記原稿面とほぼ平行となるように反射する第２ミラーと、該第２ミラーで反射された原稿像を前記原稿面に近づけるように反射する第３ミラーと、該第３ミラーで反射された原稿像を前記原稿面とほぼ平行となるように反射する第４ミラーと、で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像読取り光学装置。
【請求項６】
原稿の主走査方向の中心を通って前記光電変換部の中心に結像する軸上光線であって、前記第１ミラーに入射する入射光と前記第４ミラーから出射する出射光とがほぼ一直線上に位置することを特徴とする請求項５に記載の画像読取り光学装置。
【請求項７】
前記第１、第２、第３及び第４ミラーはそれぞれ主走査方向及び副走査方向にパワーを有していることを特徴とする請求項５に記載の画像読取り光学装置。
【請求項８】
前記回転調整又は前記平行移動調整は前記第１ミラーに対してなされたことを特徴とする請求項７に記載の画像読取り光学装置。
【請求項９】
前記回転調整又は前記平行移動調整は前記第２ミラーに対してなされたことを特徴とする請求項７に記載の画像読取り光学装置。
【請求項１０】
主走査方向及び副走査方向にパワーが異なる反射面を少なくとも一つ有している複数の反射面を備え、主走査方向に照明された原稿面で反射した原稿像を主走査方向に配置された複数の光電変換素子からなる光電変換部に結像させる画像読取り光学装置における前記反射面の調整方法であって、
前記複数の反射面のうち少なくとも一つの反射面に対して主走査方向と平行な軸を中心として回転調整することにより、または、主走査方向と直交する方向に平行移動調整することにより、前記光電変換部での主走査方向の像面位置と副走査方向の像面位置とを一致させること、
を特徴とする反射面の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像読取り光学装置、特に、原稿台ガラス上に載置された原稿の画像を一方向にスキャンしつつ１次元的撮像素子で読み取る画像読取り光学装置及び該装置における反射面の調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、スキャナ、デジタル複写機の画像読取り光学装置としては、原稿台ガラス上に載置された原稿を主走査方向に１次元的に照射しつつ、副走査方向にスキャンし、その反射原稿像を主走査方向の１次元的撮像素子で読み取るものが提供されている。
【０００３】
この種の画像読取り光学装置において、像面の調整に関しては特許文献１に開示されている。この文献１に開示されている光学系は、屈折光学系であり、レンズを光軸周りに回転させることで像面の傾きを調整し、かつ、レンズを光軸方向に移動させることによりピントを調整するように構成されている。
【０００４】
しかしながら、前記光学系に主走査方向及び副走査方向にパワーが異なる自由曲面ミラーを用いている場合には、面形状の製造誤差や各光学素子の配置誤差などによって主走査方向像面位置と副走査方向像面位置が乖離してしまうおそれがある。これでは、十分な焦点深度が確保できなくなり、実用上問題となる。
【０００５】
また、近年の小型化の要求に対して、特にフルカラー用の画像読取り光学装置においては、色収差の補正が重要となってきている。しかしながら、屈折光学系において色収差補正を行うには、特殊で高価な硝材を使用したり、屈折面の枚数を大幅に増やす必要があり、その結果、大型化、コストアップを招来していた。
【特許文献１】特開２００２−２９６４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の第１の目的は、主走査方向像面位置と副走査方向像面位置の格差を簡単な操作で補正することができ、かつ、色収差の補正が不要な画像読取り光学装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の第２の目的は、前記第１の目的に加えて、簡単でコンパクトな構成からなる画像読取り光学装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の第３の目的は、主走査方向像面位置と副走査方向像面位置の格差を簡単な操作で補正することができる反射面の調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の目的を達成するため、第１の発明に係る画像読取り光学装置は、原稿面を主走査方向に１次元的に照射しつつ副走査方向にスキャンする照明部と、主走査方向に配置された複数の光電変換素子からなる光電変換部と、前記照明部によって照明されて原稿面で反射した原稿像を前記光電変換部に結像させる反射光学ユニットと、を備え、前記反射光学ユニットは、主走査方向及び副走査方向にパワーが異なる反射面を少なくとも一つ有している複数の反射面を備え、該複数の反射面のうち少なくとも一つは、主走査方向と平行な軸を中心として回転調整されたもの、または、主走査方向と直交する方向に平行移動調整されたものであること、を特徴とする。
【００１０】
第１の発明に係る画像読取り光学装置においては、反射光学ユニットに設けた複数の反射面の全て又は一部を、主走査方向と平行な軸を中心として回転させて調整することにより、または、主走査方向と直交する方向に平行移動させて調整することにより、反射面に当たる光線の高さが変化することに伴って主走査方向像面位置と副走査方向像面位置がそれぞれ変化し、自由曲面からなる反射系での主走査方向及び副走査方向における像面位置の格差を補正することができる。しかも、反射系が備えている高い収差補正能力を十分に生かすことができる。
【００１１】
第１の発明に係る画像読取り光学装置において、前記複数の反射面は保持部によって一体的に保持されており、回転調整又は平行移動調整はこの保持部に対してなされたものであってもよい。この場合、反射光学ユニットは絞りを有していてもよく、かつ、光電変換部は保持部に保持されていてもよい。
【００１２】
また、前記複数の反射面は、原稿面で反射した原稿像を該原稿面から遠ざけるように反射する第１ミラーと、該第１ミラーで反射された原稿像を前記原稿面とほぼ平行となるように反射する第２ミラーと、該第２ミラーで反射された原稿像を前記原稿面に近づけるように反射する第３ミラーと、該第３ミラーで反射された原稿像を前記原稿面とほぼ平行となるように反射する第４ミラーと、で構成することができる。これにて、反射光学ユニットを最小の反射面数でコンパクトに構成することができ、光電変換素子を偏心して配置する必要がなくなる。
【００１３】
さらに、原稿の主走査方向の中心を通って前記光電変換部の中心に結像する軸上光線であって、前記第１ミラーに入射する入射光と前記第４ミラーから出射する出射光とがほぼ一直線上に位置することが好ましい。平坦な画像読取り光学装置を得ることができる。
【００１４】
前記第１、第２、第３及び第４ミラーはそれぞれ主走査方向及び副走査方向にパワーを有するように構成してもよい。この場合、回転調整又は平行移動調整は第１ミラーに対してなされてもよく、あるいは、第２ミラーに対してなされてもよい。
【００１５】
第２の発明に係る反射面の調整方法は、主走査方向及び副走査方向にパワーが異なる反射面を少なくとも一つ有している複数の反射面を備え、主走査方向に照明された原稿面で反射した原稿像を主走査方向に配置された複数の光電変換素子からなる光電変換部に結像させる画像読取り光学装置における前記反射面の調整方法であって、前記複数の反射面のうち少なくとも一つの反射面に対して主走査方向と平行な軸を中心として回転調整することにより、または、主走査方向と直交する方向に平行移動調整することにより、前記光電変換部での主走査方向の像面位置と副走査方向の像面位置とを一致させること、を特徴とする。
【００１６】
第２の発明に係る反射面の調整方法においても、前記第１の発明に係る画像読取り光学装置と同様に、自由曲面からなる反射系での主走査方向像面位置と副走査方向像面位置の格差を簡単な操作で補正することができ、反射系が備えている高い収差補正能力を十分に生かすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る画像読取り光学装置及び該装置における反射面の調整方法の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１８】
（画像読取り光学装置の全体構成、図１参照）
本発明に係る画像読取り光学装置の一実施例の全体構成を示す。この画像読取り光学装置１０は、原稿台ガラス１１上に載置した原稿（図示せず）をＸ方向（副走査方向）に読み取っていくものであり、概略、照明用ランプ１３、ミラー１４を備えた第１スライダ１２と、ミラー１６，１７を備えた第２スライダ１５と、ミラー２１〜２４を備えた反射光学ユニット２０と、ＣＣＤ４０とで構成されている。
【００１９】
画像読取り時において、第１スライダ１２はＸ方向に所定の速度ｖで移動し、第２スライダ１５はＸ方向に速度ｖ／２で移動する。反射光学ユニット２０とＣＣＤ４０は位置固定である。そして、照明用ランプ１３からＹ方向（主走査方向）に１次元的に照射された光は原稿台ガラス１１上に載置された原稿面で反射され、ミラー１４，１６，１７を介して反射光学ユニット２０に入射され、ミラー２１〜２４で順次反射されてＣＣＤ４０に結像される。ＣＣＤ４０は周知の１次元的光電変換素子である。
【００２０】
反射光学ユニット２０は、原稿側から順次第１ミラー２１、第２ミラー２２、第３ミラー２３、第４ミラー２４及び開口絞り２５を備え、これらのミラーは遮光ケーシング３０によって囲われている。遮光ケーシング３０は入射開口部３１及び出射開口部３２以外は完全に遮光されている。また、開口絞り２５は第２ミラー２２と第３ミラー２３との間に設けられている。
【００２１】
原稿のＹ方向の中心を通ってＣＣＤ４０の中心に結像する光線を軸上光線とすると、この軸上光線の入射光Ｐ１と出射光Ｐ３は一直線上に位置している。また、第２ミラー２２で反射されて第３ミラー２３に入射する軸上光線Ｐ２は、前記軸上光線（入射光Ｐ１、出射光Ｐ３）に対して平行とされている。
【００２２】
前記複数のミラーのうち、第１ミラー２１は原稿面で反射した原稿像（入射光Ｐ１）を該原稿面から遠ざけるように反射する。第２ミラー２２は第１ミラーで反射された原稿像を原稿面と平行となるように反射する。第３ミラー２３は第２ミラーで反射された原稿像を原稿面に近づけるように反射する。さらに、第４ミラー２４は第３ミラーで反射された原稿像を原稿面と平行となるように反射し（出射光Ｐ３）、ＣＣＤ４０上へ結像させる。
【００２３】
（反射光学ユニットの第１例、図２及び図３参照）
ここで、第１例である反射光学ユニット２０Ａに関して図２及び図３を参照して説明する。
【００２４】
各ミラー２１〜２４は遮光ケーシング３０に固定／保持されており、遮光ケーシング３０は本装置１０のベースプレート３５上に固定されている。ベースプレート３５には一対の保持ブロック３６，３６が設けられ、遮光ケーシング３０はその両側に突設した支軸３３を保持ブロック３６の受け溝部３６ａに嵌合させ、該支軸３３を中心に矢印ａ方向に回転させて設置角度を調整されている。
【００２５】
支軸３３は第１ミラー２１の面頂点において主走査方向と平行に配置され、この支軸３３を中心として遮光ケーシング３０の回転角度を調整することにより、ミラー２１〜２４が一体的に軸上光線に対する回転位置を調整されることになる。
【００２６】
各ミラー２１〜２４は、以下にコンストラクションデータとして示すように、それぞれ、主走査方向及び副走査方向にパワーを有しており、前述の如く回転角度を調整することにより、第１ミラー２１に当たる光線の高さが変化し、それに伴ってＣＣＤ４０での主走査方向像面位置と副走査方向像面位置がそれぞれ変化することになり、像面位置の格差を補正することができる。また、反射系が本来的に備えている高い収差補正能力が十分に生かされることになる。
【００２７】
さらに、反射光学ユニット２０Ａにおいては、入射光Ｐ１と出射光Ｐ３とが一直線上に位置するため、反射光学ユニット２０Ａを平坦にかつコンパクトに構成することができ、しかも、ＣＣＤ４０を偏心して配置する必要がなくなる。また、第２ミラー２２と第３ミラー２３の間に開口絞り２５を設けているため、周辺光線を効果的に遮断することができる。
【００２８】
ところで、前記第１〜第４ミラー２１〜２４の自由曲面及び原稿台ガラス１１、ＣＣＤ４０を含めたコンストラクションデータについて以下の表１、表２、表３に示す。これらの自由曲面の非球面係数は以下の式に示すとおりである。
【００２９】
図４は表１、表２に示す基本データ及び偏心データの座標系であり、図５は表３に示す非球面係数の座標系である。
【００３０】
【表１】
2005084624.tif 000003
【００３１】
【表２】
2005084624.tif 000004
【００３２】
【数１】
2005084624.tif 000005
【００３３】
【表３】
2005084624.tif 000006
【００３４】
図６には表１に示したコンストラクションデータの設計値ＭＴＦ（変調伝達関数）のスルーフォーカス曲線を示す。図７にはミラーの面形状や配置に誤差を有する場合のＭＴＦスルーフォーカス曲線を示す。図８には前述の如くミラーの回転角度を調整した後のＭＴＦスルーフォーカス曲線を示す。
【００３５】
なお、第１例では、支軸３３の軸心をミラー２１の面頂点に配置した場合を示しているが、他の位置に設定しても同様の効果を得ることができる。
【００３６】
（反射光学ユニットの第２例、図９参照）
次に、第２例である反射光学ユニット２０Ｂに関して図９を参照して説明する。この反射光学ユニット２０Ｂは基本的には前記第１例と同様の構成を有し、ＣＣＤ４０を遮光ケーシング３０に保持させた点が異なっている。各ミラー２１〜２４の自由曲面のデータや支軸３３を中心として回転調整を行うことは第１例で説明したとおりである。従って、作用効果も第１例と同様である。
【００３７】
（反射光学ユニットの第３例、図１０及び図１１参照）
第３例である反射光学ユニット２０Ｃは、図１０及び図１１に示すように、第１ミラー２１の両端面に主走査方向と平行に設けた支軸３７を保持ブロック３８の受け溝部３８ａに嵌合させ、該支軸３７を中心に矢印ｂ方向に回転させて角度を調整されている。保持ブロック３８は図１０では図示されていない遮光ケーシングに固定されている。
【００３８】
支軸３７は第１ミラー２１の面頂点において主走査方向と平行に配置され、この支軸３７を中心として第１ミラー２１の回転角度が調整されることになる。各ミラー２１〜２４のコンストラクションデータは前記第１例に示したとおりであり、第１ミラー２１の回転角度を調整することにより、第１ミラー２１に当たる光線の高さが変化し、それに伴ってＣＣＤ４０での主走査方向像面位置と副走査方向像面位置がそれぞれ変化することになり、いずれの方向の像面位置の格差を補正することができる。
【００３９】
なお、他の構成は前記第１例と同様であり、図１０には図２と同じ部品には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。また、ＣＣＤ４０は遮光ケーシングとは別体に設けてもよく、あるいは、遮光ケーシングに保持させてもよい。
【００４０】
（反射光学ユニットの第４例、図１２参照）
次に、第４例である反射光学ユニット２０Ｄに関して図１２を参照して説明する。この反射光学ユニット２０Ｄにおいては、第２ミラー２２を前記第３例における第１ミラー２１と同様に支軸３７’を中心に矢印ｃ方向に回転させて角度を調整されている。支軸３７’は第２ミラー２２の面頂点において主走査方向と平行に配置され、この支軸３７’を中心として第２ミラー２２の回転角度が調整されることになる。
【００４１】
各ミラー２１〜２４のコンストラクションデータは前記第１例に示したとおりであり、第２ミラー２２の回転角度を調整することにより、第２ミラー２２に当たる光線の高さが変化し、それに伴ってＣＣＤ４０での主走査方向像面位置と副走査方向像面位置がそれぞれ変化することになり、いずれの方向の像面位置の格差を補正することができる。
【００４２】
なお、他の構成は前記第１例と同様であり、図１２には図２と同じ部品には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。また、ＣＣＤ４０は遮光ケーシングとは別体に設けてもよく、あるいは、遮光ケーシングに保持させてもよい。
【００４３】
（反射光学ユニットの第５例、図１３参照）
次に、第５例である反射光学ユニット２０Ｅに関して図１３を参照して説明する。この反射光学ユニット２０Ｅにおいては、第１ミラー２１を主走査方向と直交する矢印ｄ方向に平行移動させて位置調整されている。この平行移動調整は第１ミラー２１の両端部分を保持する図示しない保持部材にガイド機能を与えて平行移動させて行われる。
【００４４】
各ミラー２１〜２４のコンストラクションデータは前記第１例に示したとおりであり、第１ミラー２１を平行移動調整することにより、第１ミラー２１に当たる光線の高さが変化し、それに伴ってＣＣＤ４０での主走査方向像面位置と副走査方向像面位置がそれぞれ変化することになり、いずれの方向の像面位置の格差を補正することができる。
【００４５】
なお、他の構成は前記第１例と同様であり、図１３には図２と同じ部品には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。また、ＣＣＤ４０は遮光ケーシングとは別体に設けてもよく、あるいは、遮光ケーシングに保持させてもよい。
【００４６】
（他の実施例）
なお、本発明に係る画像読取り光学装置及び該装置における反射面の調整方法は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【００４７】
例えば、遮光ケーシングの構成や各ミラーの保持形態、回転調整又は平行移動調整の機構の細部などは任意である。また、各反射面の前記コンストラクションデータは一例であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る画像読取り光学装置を示す全体構成図である。
【図２】本発明に係る画像読取り光学装置に組み込まれる反射光学ユニットの第１例を示す立面図である。
【図３】前記第１例の回転調整構造を示す斜視図である。
【図４】前記反射光学ユニットの各反射面の基本データ及び偏心データの座標系を示すチャート図である。
【図５】前記反射光学ユニットの各反射面の非球面係数の座標系を示すチャート図である。
【図６】設計値ＭＴＦのスルーフォーカス曲線を示すグラフである。
【図７】ミラーに誤差を有する場合のＭＴＦスルーフォーカス曲線を示すグラフである。
【図８】回転角度を調整した後のＭＴＦスルーフォーカス曲線を示すグラフである。
【図９】前記反射光学ユニットの第２例を示す立面図である。
【図１０】前記反射光学ユニットの第３例を示す立面図である。
【図１１】前記第３例の回転調整構造を示す斜視図である。
【図１２】前記反射光学ユニットの第４例を示す立面図である。
【図１３】前記反射光学ユニットの第５例を示す立面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０…画像読取り光学装置
１１…原稿台ガラス
２０（２０Ａ〜２０Ｅ）…反射光学ユニット
２１〜２４…ミラー（反射面）
２５…開口絞り
３０…遮光ケーシング（保持部）
３３，３７，３７’…支軸
３６，３８…保持ブロック
４０…ＣＣＤ（光電変換部）
Ｙ…主走査方向
Ｘ…副走査方向
ａ，ｂ，ｃ…回転調整方向
ｄ…平行移動調整方向
【図１】
2005084624.tif 000007
【図２】
2005084624.tif 000008
【図３】
2005084624.tif 000009
【図４】
2005084624.tif 000010
【図５】
2005084624.tif 000011
【図６】
2005084624.tif 000012
【図７】
2005084624.tif 000013
【図８】
2005084624.tif 000014
【図９】
2005084624.tif 000015
【図１０】
2005084624.tif 000016
【図１１】
2005084624.tif 000017
【図１２】
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【図１３】
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