(57)【要約】【課題】  単品のレンズの公差を厳しくすることなく、発生した製造誤差を容易に補正可能な画像読取用のレンズユニットを提供することを目的とする。【解決手段】  本発明では、結像レンズを備え、画像読取装置に用いられるレンズユニットであって、  前記レンズユニットの光軸上に、光学補正素子を少なくとも１枚以上挿抜可能とし、該光学補正素子の面には、前記結像レンズが光軸上でもつ製造誤差に伴う曲率変化のパワーと反対のパワーを有する曲率変化を付与させている構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像レンズを備え、画像読取装置に用いられるレンズユニットであって、
前記レンズユニットの光軸上に、光学補正素子を少なくとも１枚以上挿抜可能とし、該光学補正素子の面には、前記結像レンズが光軸上でもつ製造誤差に伴う曲率変化のパワーと反対のパワーを有する曲率変化を付与させていることを特徴としたレンズユニット。
【請求項２】
前記製造誤差に伴う曲率変化とはニュートン０．５本〜２本の範囲内のクセであることを特徴とした請求項１記載のレンズユニット。
【請求項３】
前記光学補正素子面は光軸上を移動させることができ、光路上の位置で固定が可能である構成をとることを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項記載のレンズユニットと、原稿台と、受光手段を備えた画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原稿を照明して、その画像データを読み取る画像読取装置の結像部分に関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像読取装置に使用されるレンズは、画像の読取範囲の全域で均一で高い性能が要求されるため、製作精度はとても厳しいものであった（特許文献１）。しかし、近年では、レンズユニットも厳しい価格競争にさらされており、安価な労働力を求めて、高い精度を求められているレンズでさえも、海外で、製造されるようになってきている。しかるに、海外の研磨技術では、球面の光軸近傍に磨き残しが発生しやすい傾向があるため、干渉縞で観察すると、図のＤの理想的な研磨面から、Ｃのような、全ての面に中高のクセが発生しやすいという傾向があった。
【特許文献１】特開２００２−３３３５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
通常、製造ばらつきにおいては、設計中心を製造中心としてばらつくことを想定して公差設定をおこなうため、すべてのレンズが中高気味に研磨された場合には、それらのレンズをアッセンブリしたユニットでは、所定性能を満足できないか、非常に光学調整の困難なユニットに仕上がってしまう傾向が多発するという課題が発生する。このケースでは、レンズ単品にすべて中高のクセが残ってしまった場合、光軸近傍の屈折力が見かけ上強くなるため、光軸近傍を使用しない周辺のピント面と比較して光軸近傍のピント面だけが手前にシフトしてしまうという現象が発生する。図５は、ガウスタイプの画像読取レンズの光学調整をおこなうためのピントのレスポンスカーブの設計値を示したものである。通常、光軸上と、７割付近の性能が、深度を決定することがおおいので、その２つの画角のデフォーカス特性を示している。カラー用のレスポンス特性なので、Ｒは赤信号、Ｇは緑信号サフィックスのｍはメリ方向、ｓはサジタル方向の性能を示している。
【０００４】
この場合は、設計値であるので、レンズの研磨面は図４の右下、Ｄのように理想的な研磨面で仕上げられている場合のデフォーカス特性と一致する。
【０００５】
ここで、ガウスレンズの貼りあわせでない最初のレンズと最後のレンズが、図４の右上のＣのような研磨面、すなわち中高のクセ０．５本相当が残留してしまった場合のデフォーカス特性を示したのが、図６である。光軸上に局所的な正のパワーを有するレンズユニットとして仕上がる傾向があるために、光軸上のピント位置が、手前側にシフトしてしまい、全体としての調整領域が狭められてしまっていることがシミュレーション上からもうかがえる。この状態に、それ以外の製造ばらつきが加わると、画像読取装置としての性能は、著しく不安定なものとなってしまい、モジュールとしては大変高価なレンズユニットが不良になってしまうという問題が生じてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、これらの傾向のはっきりしたピント面のシフトを補正するような素子をレンズユニットに付加してやることで、レンズ単品の歩留まりを下げることなく、高価なレンズユニットとしての歩留まりの向上を行う。さらに詳しくは、対象となる光軸近傍のピント面のみをシフトさせるような面形状を有する素子、先述の中高レンズの集積事例にのっとれば、中高のパワーを相殺させるような中落ちのクセを有する平板を挿入してやることで、達成するものである。中落ちのクセとは、干渉縞で観察した際に、図４のＡやＢのように観察される形状であり、局所的に負のパワーが付与されたような形状を示すものである。図４のＡは０．５本相当の、Ｂは１本相当の中落ちクセを示している。これらの素子を用いて、補正できる範囲は、クセが付与されている領域、クセの量によって異なり、最適なケースと遭遇すれば、どのようなケースでも理論的には補正が可能になる。しかし、実際の工程上では、その調整作業などの複雑さから、補正素子に付与して調整し、容易に収束させるために実質的に有効な範囲は、０．５本から２本程度であり、この範囲のクセに留めて使用することが実運用上最も効果的である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、単品のレンズの公差を厳しくすることなく、発生した製造誤差を容易に補正可能で、安定した生産と、結果的に安価な画像読取系を提供可能であるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施の形態は、図１で示したごとく、レンズユニットが有するピント面の乱れを補正する素子を、あらかじめ程度に応じて数種類、（図中では５、５１、５２）さらに詳しくは、０．５本、１本、１．５本、２本というように作成しておいて、個別のレンズユニット３のピント面の乱れ量に応じて、そのうちの１枚を所定の場所に選択挿入する形態と、図２で示したごとく、光学補正素子５自身をレンズユニット３に対して、光軸方向に移動させて、光学補正素子５自身のレンズユニット３に対する相対的な補正のパワーを変えてやる形態、もしくは図３で示したごとく、弱いパワー、例えば０．５本相当の基本となる光学補正素子５を必要に応じて複数使用する形態およびこれら３つの形態の混用形態が考えられる。
【実施例】
【０００９】
図１は、画像読取装置の断面構成の主要部を表したものである。２の原稿台ガラス面上におかれた原稿６を照明系１が照明し、その画像情報をレンズユニット３がリニアＣＣＤ４上に結像している様子を示したものである。原稿６の画像は、紙面奥手前方向に相対的に移動することで、読みとられる構成となっている。相対的な移動形態については、広く知られた、光学系をキャリッジ化して移動させるか、原稿自身を搬送するか、ミラーなどの別の光学系を使用して走査させる方法で良い。レンズユニット３のモジュールとしては、広く知られている４群６枚のガウスレンズを採用している。このガウスレンズの光軸近傍には、中高のクセが０〜０．５本という範囲で、残留している。トータルとして、０．５本から２本の範囲内の中高クセのパワーを相殺もしくは使用可能なレベルまで補正するために、光学補正素子５が光軸上、光路中に挿入されている。挿入は、レンズユニット３をくみ上げた際に、出荷検査といっしょに、レンズユニット内に組み込んで出荷してもよいし、画像読取装置を組み立てる際の光学調整時にレンズユニット近傍に配置させても良い。図４の左下Ｂで示したような中落ち１本相当の光学補正素子５を挿入した際の、レスポンスのデフォーカス特性を示したのが、図８のグラフであり、ピント面の状態がよく補正されていることがわかる。中落ちを付与させる範囲（図４における一点鎖線の円の直径）は、素子を配置させる光路中の位置に依存するため、個々のケースで理想的な解というものが存在するが、補正するパワーがクセ２本程度で補正可能なレベルであれば、調整で最適なケースを比較的容易に見つけ出すことが可能で、その冗長性は高い。
【００１０】
光学補正素子を設計／調整する際の、指針となる補正特性については、この素子を光軸上に前後動させた場合について紹介しておくにとどめる。光軸に沿って、レンズユニットから離した場合には、補正能力のある中落ちクセの領域と光束径との関係が変化するために、補正がかかる領域が狭まり、補正量も小さくなってくる。逆にレンズユニットに近づけた場合は、補正のかかる領域は広がり、補正量も大きくなる。
【００１１】
この補正素子自身は、射出成形時に中央部がひける傾向の現象を利用して、アクリル系の樹脂で作成したものである。また、画像読取装置がその光路中に不要な分光成分などを除去するためのフィルターたとえば赤外カットフィルターなどを使用としているときには、そのフィルター表面に樹脂層を形成し、その形成の過程での収縮率の関係をうまく利用して、中央部がひけて中落ちになるような素子を得ることも可能である。また、中高のガラス平面を高速研磨等で作成し、この中高面をレプリカ成形技術で転写させ、結果的に光学補正素子表面に中落ち面を製作してもよい。
【００１２】
以上の説明においては、光学補正素子５は、レンズ３とＣＣＤ（受光手段）４との間に挿入した図を用いて説明しているが、レンズ３と原稿６の間で使用してもよいことはいうまでもなく、レンズユニット３と一体でモジュール化してもよい。
【００１３】
なお、上記説明は、高速１個磨きという製造方法に起因する中高のクセ成分がレンズユニットに付加されて、それを中落ちの特性を有する素子で補正するケースに限定して説明してきたが、レンズユニット自身がトータルとして中落ちの特性、たとえば中央のヒケが発生しやすいモールド成形などのレンズを使用するケースでは、光学補正素子として中高の補正素子を同様に用いてやればよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一実施形の概念説明図
【図２】第二実施形の概念説明図
【図３】第三実施形の概念説明図
【図４】光学補正素子の中落ちクセの干渉縞模様
【図５】ガウスレンズの設計値のレスポンス特性
【図６】中高クセのガウスレンズのレスポンス特性
【図７】補正素子で補正したレスポンス特性
【符号の説明】
【００１５】
１  照明系
２  原稿台ガラス
３  レンズユニット
４  リニアＣＣＤ
５  光学補正素子
６  原稿
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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