(57)【要約】【課題】明るく、開口効率が周辺部まで１００％に近く、像面湾曲を良好に補正し、コマフレアが小さく、高空間周波数領域で軸上近傍から最周辺まで高コントラストの読取レンズ、画像読取レンズユニット、画像読取装置および画像形成装置を得る。【解決手段】物体側から順に、正の第１レンズからなる第１群、正の第２レンズと負の第３レンズが接合され負の屈折力の第２群、負の第４レンズと正の第５レンズが接合され負の屈折力の第３群、正の第６レンズからなる第４群で構成され、上記第２群と第３群の間に絞りを有する読取レンズ。正レンズの少なくとも１枚はアッベ数が６０以上で、（１）−０．００７５＜δθｇｄ凸−δθｇｄ凹＜−０.００１（２）−０.０２＜ｎ凸−ｎ凹＜０.０２（３）１９.５＜ν凸−ν凹＜２２.０の条件を満足する。【選択図】図１
2007101827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、正の第１レンズからなる第１群、正の第２レンズと負の第３レンズが接合された負の屈折力を有する第２群、負の第４レンズと正の第５レンズが接合された負の屈折力を有する第３群、正の第６レンズからなる第４群で構成され、上記第２群と第３群の間に絞りを有する読取レンズであって、
部分分散（θｇｄ）を、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）の屈折率をｎｄ、ｃ線（６５６．２７ｎｍ）の屈折率をｎｃ、Ｆ線（４８６．１３ｎｍ）の屈折率をｎＦ、ｇ線（４３５．８３ｎｍ）の屈折率をｎｇとしたとき、θｇｄ＝（ｎｇ−ｎｄ）／（ｎＦ−ｎｃ）により定義し、基準線は、基準材料Ｋ７とＦ２の部分分散θｇｄとアッベ数νｄを結んだ直線とし、
δθｇｄ凸：正レンズ（第１、第２、第５、第６レンズ）の部分分散の基準線からの偏差の平均
δθｇｄ凹：負レンズ（第３、第４レンズ）の部分分散の基準線からの偏差の平均
ｎ凸      ：正レンズ（第１、第２、第５、第６レンズ）の屈折率（ｄ線）の平均
ｎ凹      ：負レンズ（第３、第４レンズ）の屈折率（ｄ線）の平均
ν凸      ：正レンズ（第１、第２、第５、第６レンズ）のアッベ数の平均
ν凹      ：負レンズ（第３、第４レンズ）のアッベ数の平均
としたとき、
正レンズの少なくとも１枚のレンズのアッベ数が６０以上で、
（１）−０．００７５＜δθｇｄ凸−δθｇｄ凹＜−０.００１
（２）−０.０２＜ｎ凸−ｎ凹＜０.０２
（３）１９.５＜ν凸−ν凹＜２２.０
の条件を満足することを特徴とする読取レンズ。
【請求項２】
請求項１記載の読取レンズにおいて、
ｆ    ：全系のｅ線の合成焦点距離
ｆ１  ：第１群（第１レンズ）のｅ線の焦点距離
ｆ２５：第２群（第２，第３レンズ）と第３群（第４，第５レンズ）のｅ線の合成焦点距離
としたとき、
（４）０．８６＜ｆ１／ｆ＜１．０５
（５）−０．６４＜ｆ２５／ｆ＜−０．４６
の条件を満足することを特徴とする読取レンズ。
【請求項３】
請求項１または２記載の読取レンズにおいて、第２レンズと第３レンズの接合後の第２群は、物体側に凸面を向けて配置されたメニスカス形状であり、第４レンズと第５レンズの接合後の第３群は、像面に凸面を向けて配置されたメニスカス形状であることを特徴とする読取レンズ。
【請求項４】
請求項３記載の読取レンズにおいて、上記第１レンズは物体側に凸面を向けて配置されたメニスカス形状であり、第６レンズは、像面に凸面を向けて配置されたメニスカス形状であることを特徴とする読取レンズ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の読取レンズにおいて、６枚のレンズが全てガラスレンズであり、そのガラス材料は鉛、砒素などの有害物質を含有していないことを特徴とする読取レンズ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の読取レンズにおいて、６枚のレンズが全て球面により構成されていることを特徴とする読取レンズ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の読取レンズが、鏡筒に組付けられ一体化されてなる画像読取レンズユニット。
【請求項８】
原稿上の画像を読取る装置であって、原稿を支持する原稿支持手段と、この原稿支持手段に支持された原稿を照明する照明手段と、照明された原稿の像を結像させる原稿読取レンズと、この原稿読取レンズにより結像された原稿の像を受光して電気信号に変換する撮像手段とを有し、上記原稿読取レンズとして、請求項１〜７のいずれかに記載の読取レンズを用いていることを特徴とする画像読取装置。
【請求項９】
請求項８記載の原稿読取装置において、原稿支持手段が、原稿を平面的に定置するコンタクトガラスであり、照明手段が、コンタクトガラスに載置された原稿をスリット状に照明し、スリット状の照明部に交わる方向へ原稿を走査する手段を有し、撮像手段がラインセンサであることを特徴とする画像読取装置。
【請求項１０】
原稿上のカラー画像をフルカラーで読取る装置であって、原稿を支持する原稿支持手段と、この原稿支持手段に支持された原稿を照明する照明手段と、照明された原稿の像を結像させる原稿読取レンズと、この原稿読取レンズの結像光路上に配置された色分解手段と、上記原稿読取レンズにより結像された原稿の像を受光して電気信号に変換する撮像手段とを有し、上記原稿読取レンズとして、請求項１〜７のいずれかに記載の読取レンズを用いていることを特徴とする画像読取装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の原稿読取装置において、原稿支持手段が、原稿を平面的に定置するコンタクトガラスであり、照明手段が、コンタクトガラスに載置された原稿をスリット状に照明し、スリット状の照明部に交わる方向へ原稿を走査する手段を有し、撮像手段がラインセンサであることを特徴とする画像読取装置。
【請求項１２】
画像信号に対応する画像を書込んで画像を形成する画像形成装置であって、原稿画像を読取って画像信号化する手段として請求項９記載の画像読取装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
画像信号に対応する画像を書込んで画像を形成する画像形成装置であって、原稿画像をフルカラーで読取って画像信号化する手段として、請求項１１記載の画像読取装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３記載の画像形成装置において、画像信号に対応する画像の書込みを、光書込みにより行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の画像形成装置において、形成すべき画像に対応する静電潜像を、光書込みにより光導電性の感光体に形成することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、読取レンズ、画像読取レンズユニット、画像読取装置および画像形成装置に関する。本発明にかかる読取レンズ、画像読取レンズユニットは、ファクシミリやデジタル複写機、イメージスキャナの画像読取部などに利用することができ、この画像読取部は、画像形成装置、例えばファクシミリやデジタル複写機などに利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
ファクシミリやデジタル複写機などの画像形成装置の画像読取部やイメ−ジスキャナは、読み取るべき画像情報を読取用レンズで縮小して、ＣＣＤのような固体撮像素子上に結像させ、画像情報を信号化する。また、原稿の画像情報をカラーで読取るために、例えば、赤、緑、青のフィルタを持った受光素子が３列に配列されて一つの受光素子チップを構成する、所謂３ラインＣＣＤが用いられる。この受光面に原稿像を結像させることにより３原色に色分解し、カラー画像情報を信号化する読取用レンズ光学系がある。
【０００３】
このような読取用レンズでは、高空間周波数領域で光軸近傍から周辺まで均一で高いコントラストを有することが要求される。このために使用する読取レンズとしては、像面湾曲を良好に補正する必要があり、特に副走査方向のコントラストを均一とするため、サジタル方向の像面湾曲を良好に補正し、かつ、コマフレアを小さく抑える必要がある。また、カラー原稿を良好に読み取るためには、受光面上で赤、緑、青の各色の結像位置を光軸方向に合致させる必要があり、各色の色収差および二次スペクトル（二つの波長の軸上の色収差を補正したときの他の波長の色収差）を極めて良好に補正しなければならない。さらに、開口効率が画角周辺部まで１００％近くあることが要求されている。
【０００４】
一般的に、像面湾曲を小さく補正するために、ペッツバール和をある程度小さくし、かつ軸上の色収差補正のために、正レンズの材料として、高屈折率、低分散（アッベ数が大きい）の材料を、負レンズの材料として、低屈折率、高分散（アッベ数が小さい）材料を使用する必要がある。また、色収差の二次スペクトルを小さく抑えるためには、基準線（基準材料Ｋ７とＦ２の部分分散θｇｄとアッベ数νｄを結んだ直線）からの各材料の部分分散の偏差を、正レンズではプラス、負レンズではマイナスとするとよい。しかし、現在量産されている光学ガラスであって、正レンズとして使用する頻度の高い、高屈折率で低分散のランタンクラウン系やタンタルクラウン系のガラスは、部分分散偏差がマイナスであり、負レンズとして使用する頻度の高い低屈折率高分散の重フリント系のガラスは、部分分散偏差がプラスとなっていて、ペッツバール和、軸上色収差および軸上色収差の二次スペクトルの３つの収差を良好に補正することが困難であった。
【０００５】
従来の読取レンズとして、半画角が２０゜程度まで良好に像面湾曲が補正可能で、さらに、比較的大口径にしてもコマフレアの発生を小さく抑えることができ、色収差補正能力も高い、４群６枚構成のガウスタイプがある（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６参照）。
【０００６】
【特許文献１】特許第２７２９０３９号公報
【特許文献２】特許第２７９０９１９号公報
【特許文献３】特開平９−３０４６９６号公報
【特許文献４】特開平１０−２５３８８１号公報
【特許文献５】特開２００１−１６６３５９号公報
【特許文献６】特開２００２−２８７０２２号公報
【０００７】
しかし、特許文献１、特許文献３、特許文献５記載のレンズは、軸上の色収差の二次スペクトル補正のため、負レンズである第３、第４レンズに、部分分散偏差がマイナスの性質を有する、所謂異常分散ガラスを使用している。これらの発明に用いられている異常分散ガラスは、硝材単価が高く、さらに、やけやすい等の加工面での問題がある。したがって、この硝材を２枚のレンズに使用すると、コストが高くなる難点がある。特許文献２、特許文献４記載のレンズは、絶対収差量が大きく、さらにサジタル像面の湾曲量が大きいため、光軸近傍から最周辺まで、均一で良好な性能を有することができない。
【０００８】
また、近年、受光素子の画素サイズが小径化することに伴い、光学系の結像倍率が小さくなるため、例えば温度が上昇した場合、読取レンズと受光素子を保持している保持部材が膨張し、読取レンズと受光素子の間隔が長くなり、大幅に性能劣化してしまう問題点があり、高精度な読取画像を得るための問題点となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、４群６枚構成のガウスタイプレンズを使用して、口径比（Ｆ／ＮＯ．）が４．５〜５．０程度と比較的明るく、開口効率が周辺部まで１００％に近く、かつ像面湾曲を非常に良好に補正し、コマフレアも小さくすることで、高空間周波数領域で軸上近傍から最周辺まで高いコントラストを有し、また、軸上の色収差および二次スペクトルを小さく抑えることで、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の結像位置の差を小さく抑えることができ、さらに、温度変化により受光素子の位置が変動しても性能劣化の小さく、フルカラー読取に対応可能な、小型で低コスト、かつ高性能な読取レンズ、画像読取レンズユニットとそれを用いた画像読取装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明はまた、材料のリサイクル化が可能で、加工時の廃液による水質汚染の無い地球環境を考慮した、小型で低コストの読取レンズ、画像読取レンズユニットとそれを用いた画像読取装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明は、物体側から順に、正の第１レンズからなる第１群、正の第２レンズと負の第３レンズが接合された負の屈折力を有する第２群、負の第４レンズと正の第５レンズが接合された負の屈折力を有する第３群、正の第６レンズからなる第４群で構成され、上記第２群と第３群の間に絞りを有する読取レンズであって、
部分分散（θｇｄ）を、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）の屈折率をｎｄ、ｃ線（６５６．２７ｎｍ）の屈折率をｎｃ、Ｆ線（４８６．１３ｎｍ）の屈折率をｎＦ、ｇ線（４３５．８３ｎｍ）の屈折率をｎｇとしたとき、θｇｄ＝（ｎｇ−ｎｄ）／（ｎＦ−ｎｃ）により定義し、基準線は、基準材料Ｋ７とＦ２の部分分散θｇｄとアッベ数νｄを結んだ直線とし、
δθｇｄ凸：正レンズ（第１、第２、第５、第６レンズ）の部分分散の基準線からの偏差の平均
δθｇｄ凹：負レンズ（第３、第４レンズ）の部分分散の基準線からの偏差の平均
ｎ凸      ：正レンズ（第１、第２、第５、第６レンズ）の屈折率（ｄ線）の平均
ｎ凹      ：負レンズ（第３、第４レンズ）の屈折率（ｄ線）の平均
ν凸      ：正レンズ（第１、第２、第５、第６レンズ）のアッベ数の平均
ν凹      ：負レンズ（第３、第４レンズ）のアッベ数の平均
としたとき、
正レンズの少なくとも１枚のレンズのアッベ数が６０以上で、
（１）−０．００７５＜δθｇｄ凸−δθｇｄ凹＜−０.００１
（２）−０.０２＜ｎ凸−ｎ凹＜０.０２
（３）１９.５＜ν凸−ν凹＜２２.０
の条件を満足することを特徴とする。
【００１２】
像面湾曲を小さく補正するために、ペッツバール和をある程度小さし、かつ軸上の色収差補正のためには、正レンズの材料として、高屈折率、低分散（アッベ数が大きい）の材料を、負レンズの材料として、低屈折率、高分散（アッベ数が小さい）材料を使用する必要がある。一般的に、正レンズの材料として屈折率１．６５以上の高屈折率の硝材を使用しようとすると、この条件を満足する現在入手可能な光学ガラスのアッベ数は６０より小さくなってしまう。このような、屈折率が１．６５より大きく、アッベ数が６０より小さい硝材の温度に対する屈折率係数はプラスの値を有する。このため、温度が上昇することで屈折率が高くなり、その結果、焦点距離が短くなってしまう。一方、レンズおよび受光素子を保持する部材の線膨張係数は、通常プラスの値を有しており、温度が上昇するとレンズと受光素子の間の部材が膨張し、レンズと受光素子の距離が長くなる。このため、上記のような温度係数がプラスの硝材を正レンズに用いた読取レンズを上記保持部材と組み合わせると、温度が上昇したとき、読取レンズの焦点距離が短くなり、かつ、レンズと受光素子の距離が長くなってしまい、ピント移動が大きくなり大幅な性能劣化を起こす。
【００１３】
そこで、本発明にかかる読取レンズは、正レンズの少なくとも１枚にアッベ数が６０以上の硝材を使用している。現状入手可能な光学ガラスで、アッベ数が６０以上の硝材は、屈折率が１．６以下と低い屈折率であるが、例えばＰＣＤ４やＦＣ５（共に保谷ガラス株式会社（ＨＯＹＡ）製）で代表されるように、屈折率の温度係数がマイナスの値（＋２０℃〜＋４０℃の相対屈折率係数がＰＣＤ４は−２．６、ＦＣ５は−１．５）になっている。このような硝材を正レンズに使用することで、温度上昇時に焦点距離の変化をプラスにすることが可能となり、線膨張係数がプラスの保持部材の伸びの影響をキャンセルすることが可能となる。
【００１４】
すなわち、本発明にかかるレンズにおいて、正レンズの少なくとも１枚のレンズのアッベ数が６０以上であることは、言い換えると、正レンズの少なくとも１つの温度係数がマイナスの値を有すると言うことになる。また、保持部材の伸びが大きい場合は、正レンズの２枚以上のアッベ数が６０以上、言い換えると正レンズの２枚以上の温度係数がマイナスとなる硝材を使用することが望ましい。
前記のようなレンズにおいて、軸上色収差、二次スペクトルおよび、像面湾曲を良好に補正するための条件が条件式（１）〜（３）である。色収差の二次スペクトルを小さく抑えるためには、基準線（基準材料Ｋ７とＦ２の部分分散θｇｄとアッベ数νｄを結んだ直線）からの各材料の部分分散の偏差を、正レンズがプラス、負レンズがマイナスとするとよい。
【００１５】
条件式（１）は、正レンズ（第１、２、５、６レンズ）と負レンズ（第３、第４レンズ）各々の部分分散の基準線から偏差の平均の差を取ったものである。下限を越えると、軸上の色収差補正をしている波長の外側の範囲の二次スペクトルが補正不足となり、正で大きくなってしまう。逆に上限を超えると、軸上の色収差を補正している波長の間の二次スペクトルがマイナスで大きくなりすぎる。
【００１６】
条件式（２）は、本発明にかかる読取レンズを構成する凸レンズと凹レンズの屈折率の範囲を定めるものである。上限を超えると、ペッツバール和が小さくなりすぎ、像面が正の側に倒れ像面湾曲が大きくなる。下限を超えると逆に、ペッツバール和が大きくなりすぎ、像面が負の側に倒れ、非点隔差が大きくなり、この条件の範囲外では、全画面にわたって良好な結像性能を得ることができなくなる。
【００１７】
条件式（３）は、軸上の色収差を良好に補正する条件である。上限を超えると軸上の色収差が補正過剰になり、主波長より短波長側で軸上の色収差が正の側に大きくなる。下限を超えると軸上の色収差が補正不足になり、主波長より短波長側で負の側に軸上の色収差が大きくなってしまう。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の読取レンズにおいて、下記の条件を満足することを特徴とする。
（４）０．８６＜ｆ１／ｆ＜１．０５
（５）−０．６４＜ｆ２５／ｆ＜−０．４６
ただし、
ｆ    ：全系のｅ線の合成焦点距離
ｆ１  ：第１群（第１レンズ）のｅ線の焦点距離
ｆ２５：第２群（第２，第３レンズ）と第３群（第４，第５レンズ）のｅ線の合成焦点距離
【００１９】
請求項１記載の読取レンズにおいて、条件式（４）、（５）を満足することで、さらに各収差を良好に補正することが可能となり、高性能でかつコンパクト、低コストの読取レンズを得ることができる。
【００２０】
条件式（４）は、第１群のパワーを定めるもので、上限を越えると、第１群のパワーが弱くなりすぎ、性能確保のためにレンズ全体を大きくする必要があり、コストアップの要因となる。逆に、下限を越えると、レンズのコンパクト化には有利であるが、第１群のパワーが強くなりすぎるため、コマフレアが大きくなり、特に低周波数でのコントラストが低下してしまう。
【００２１】
条件式（５）は，負のパワーを有する第２群と第３群の合成パワーを定めるもので、上限を超えると、球面収差、像面湾曲共に補正過剰となり、周辺でのコマ収差が悪化してしまう。下限を越えると、逆に球面収差、像面湾曲共に補正不足となり、中間画角での非点隔差が増大し、中間画角でのコマ収差が悪化する。このため、この条件式の範囲外では、全画面にわたって良好な結像性能を得ることができなくなる。
【００２２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の読取レンズにおいて、球面収差や歪曲収差、および倍率の色収差を小さく抑えるために、絞りに近接した接合レンズの形状を定めるもので、第２レンズと第３レンズの接合後の第２群は、物体側に凸面を向けて配置したメニスカス形状であり、第４レンズと第５レンズの接合後の第３群は、像面に凸面を向けて配置したメニスカス形状であることを特徴とする。
【００２３】
絞りに近接したレンズをメニスカス形状とすることで、第２群と第３群の間に配置した絞りに対し、光線がよりコンセントリックに入射するようにすることができ、球面収差や像面湾曲を小さく抑えることが可能となる。
【００２４】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の読取レンズにおいて、第１レンズと第６レンズの形状を定めるもので、第１レンズは物体側に凸面を向けて配置したメニスカス形状であり、第６レンズは、像面に凸面を向けて配置したメニスカス形状であることを特徴とする。
【００２５】
このように、請求項３記載の構成と併せて全てのレンズをメニスカス形状とすることで、第２群と第３群の間に配置した絞りに対し、全てのレンズで、出来る限り光線がコンセントリックに入射するようにすると共に、絞りに対しての対称性を保っている。これにより、球面収差や歪曲収差、および倍率の色収差を小さく抑えることが可能となる。
【００２６】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の読取レンズにおいて、６枚のレンズが全てガラスレンズであり、そのガラス材料は鉛、砒素などの有害物質を含有していないことを特徴とする。
【００２７】
全てのレンズを化学的に安定で鉛や砒素等の有害物質を含まない光学ガラスで構成することにより、材料のリサイクル化が可能で、加工時の廃液による水質汚染が無く、省資源化や、加工時に発生するＣＯ２等を低減することができ、地球環境を考慮した、小型で低コストの読取用レンズとすることができる。
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の読取レンズにおいて、６枚のレンズが全て球面により構成されていることを特徴とする。現在、デジタルカメラなどに非球面レンズが採用されているが、非球面レンズは、レンズ外径が大きくなると、成型時に時間を要し、加工コストが高くなり、また、面形状を良好に保つことができなくなる。そこで、請求項６記載の読取レンズは、全ての面を球面で構成することで、大きさの制限が無く、加工性や面形状精度が良好なレンズを得ることができるようにした。
【００２８】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の読取レンズを鏡筒に組付け一体化することで、低コストで、高性能、かつ地球環境を考慮した、画像読取レンズユニットを得るものである。
【００２９】
請求項８記載の発明は、原稿上の画像を読取る装置であって、原稿を支持する原稿支持手段と、この原稿支持手段に支持された原稿を照明する照明手段と、照明された原稿の像を結像させる原稿読取レンズと、この原稿読取レンズにより結像された原稿の像を受光して電気信号に変換する撮像手段とを有し、上記原稿読取レンズとして、請求項１〜７のいずれかに記載の読取レンズを用いていることを特徴とする画像読取装置に関するものである。
【００３０】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、原稿支持手段が、原稿を平面的に定置するコンタクトガラスであり、照明手段が、コンタクトガラスに載置された原稿をスリット状に照明し、スリット状の照明部に交わる方向へ原稿を走査する手段を有し、撮像手段がラインセンサであることを特徴とするものである。
【００３１】
請求項１０記載の発明は、原稿上のカラー画像をフルカラーで読取る装置であって、原稿を支持する原稿支持手段と、この原稿支持手段に支持された原稿を照明する照明手段と、照明された原稿の像を結像させる原稿読取レンズと、この原稿読取レンズの結像光路上に配置された色分解手段と、上記原稿読取レンズにより結像された原稿の像を受光して電気信号に変換する撮像手段とを有し、上記原稿読取レンズとして、請求項１〜７のいずれかに記載の読取レンズを用いていることを特徴とする画像読取装置に関するものである。
【００３２】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の原稿読取装置において、原稿支持手段が、原稿を平面的に定置するコンタクトガラスであり、照明手段が、コンタクトガラスに載置された原稿をスリット状に照明し、スリット状の照明部に交わる方向へ原稿を走査する手段を有し、撮像手段がラインセンサであることを特徴とするものである。
【００３３】
請求項８および１０記載の発明において、「原稿支持手段」は、カラー画像などを読取るために原稿を支持する手段である。「照明手段」は、原稿支持手段に支持された原稿を照明する手段である。「原稿読取レンズ」は、照明された原稿の像を結像させるレンズで、請求項１〜７のいずれかに記載の読取レンズである。「色分解手段」は、原稿読取レンズの結像光路上に配置されて色分解を行う。「撮像手段」は、原稿読取レンズにより結像された原稿の像（上記色分解手段により色分解されている）を受光して電気信号に変換する。
【００３４】
請求項８および１０記載の原稿読取装置は、原稿支持手段が、原稿を平面的に定置するコンタクトガラスであり、照明手段が、コンタクトガラスに載置された原稿をスリット状に照明し、スリット状の照明部に交わる方向へ原稿を走査する手段を有し、撮像手段がラインセンサであることを特徴とする。
【００３５】
請求項９および１１記載の原稿読取装置では、「コンタクトガラスに平面的に定置された原稿が照明手段により照明走査される」が、「照明装置と原稿読取レンズとラインセンサとの位置関係を固定し、読取るべき原稿をラインセンサに共役な位置におかれたコンタクトガラス上においてスリット状に照明しつつ、原稿をスリット状の照明位置に交わる方向へ移動させて原稿の照明走査を行う」ように構成してもよい。この場合のコンタクトガラスは「細幅のもので原稿を照明するのに必要な幅」を有していればよい。また、「読取るべき原稿を原稿ガラス上に平面的に定置して原稿全面を所定の照度分布で照明し、原稿全面の縮小画像を原稿読取レンズによりエリアセンサの受光面上に結像させて原稿の全面を同時に読取る」ように構成することも可能である。また、色分解手段として、原稿の照明光を赤・緑・青の順に高速で切り替えるようにして行うものを用いることもできる。
【００３６】
請求項１２記載の発明は、画像信号に対応する画像を書込んで画像を形成する画像形成装置であって、原稿画像を読取って画像信号化する手段として請求項９記載の画像読取装置を有することを特徴とする。
【００３７】
請求項１３記載の発明は、画像信号に対応する画像を書込んで画像を形成する画像形成装置であって、原稿画像をフルカラーで読取って画像信号化する手段として、請求項１１記載の画像読取装置を有することを特徴とする。
【００３８】
請求項１４記載の発明は、請求項１２または１３記載の画像形成装置において、画像信号に対応する画像の書込みを、光書込みにより行うことを特徴とする。
【００３９】
請求項１５記載の発明は、請求項１４記載の画像形成装置において、形成すべき画像に対応する静電潜像を、光書込みにより光導電性の感光体に形成することを特徴とする。
【００４０】
請求項１２〜１５に記載されている画像形成装置において、画像信号の書込みは、インクジェット方式やインクリボン方式、感熱方式等、公知の種々の方法で行うことができるが、請求項１４記載の発明のように、「画像信号に対応する画像の書込みを、光書込みにより行う」ことができる。この場合、光書込みによる書込み、銀塩フィルム等に対して行ってもよいが、請求項１５記載の発明のように、「光導電性の感光体に光書込みを行い、形成すべき画像に対応する静電潜像を形成する」こともできる。
【発明の効果】
【００４１】
請求項１記載の発明は、４群６枚構成で、第２群と第３群を接合レンズとし、絞りを第２群と第３群の間に配置し、正レンズの少なくとも１枚のレンズのアッベ数が６０以上とすることで、正レンズの少なくとも１つの温度係数がマイナスの値とすることができ、温度上昇時に読取レンズの焦点距離変化をプラスにすることができるため、保持部材の温度上昇による読取レンズと受光素子の間隔の伸びの影響をキャンセルすることが可能となり、使用環境が変化しても、常に高精度な読取画像を得ることができる。なお、温度が下降した場合には、逆に読取レンズの焦点距離変化がマイナスとなり、読取レンズと受光素子の距離が短くなることによる影響をキャンセルする。
【００４２】
さらに、各レンズの硝材を条件式（１）（２）（３）の範囲内とすることで、安価な硝材を使用していながら、軸上の色収差及び像面湾曲が非常に小さく、軸上色収差の二次スペクトルを小さく抑えることができ、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂに分解したときの各色のピント面を一致させることができ、半画角１８゜程度の画角全体に亘って高周波数領域でも、均一な高いコントラストで、原稿情報をフルカラーで良好に読取る読取レンズが得られる。なお、請求項１にかかる読み取りレンズは、フルカラー読取のみに限定されるものではなく、モノクロ読取用レンズとして使用しても、良好な読み取り性能を有している。
【００４３】
請求項２記載の発明は、第１群および第２群と第３群の合成焦点距離を条件式（４）（５）の範囲内にすることで、レンズが長大化することなく、像面湾曲を非常に小さく抑えることが可能となり、かつ、コマフレアも小さくすることができるため、読取範囲全域に渡って、主走査方向と副走査方向共に均一で、高いコントラストの読取レンズを得ることができる。
【００４４】
請求項３および４記載の発明は、全てのレンズをメニスカス形状とすることで、第２群と第３群の間に配置した絞りに対し、出来る限り光線がコンセントリックに入射するようにすると共に、絞りに対しての対称性を保つことができるため、球面収差や歪曲収差、および倍率の色収差を小さく抑えることが可能となり、歪みや色にじみがなく、読み取り範囲全体に亘って、均一で良好な性能を得ることができる。
【００４５】
請求項５記載の発明は、全てのレンズを鉛や砒素など有害物質を含まないガラス材料とすることで、リサイクルが容易で、加工時の廃液による水質汚染などを発生させない、地球環境の保全に貢献できる。
【００４６】
請求項６記載の発明は、全てのレンズを球面で構成することにより、特別な加工設備も必要なく、また、レンズ外径の制約なしに加工することが可能となる。さらに、現在量産されている中で比較的安価で、加工性にも優れたな硝材を使用することで、材料費、加工費共に安価な読取レンズを得ることができる。
【００４７】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載された読取レンズを用いることで、後で説明する各実施例の収差図からも明らかなように、４群６枚構成のガウスタイプとすることにより、安価な硝材を使用しているにもかかわらず、Ｆナンバが４．５〜５．０程度と比較的大口径比でありながら、開口効率も１００％近く有しており、０．１１１０２の縮率で、色収差を良好に補正することができる画像読取レンズユニットを得ることができる。さらに、軸上と軸外の収差のバランスもよく、コマ収差曲線から明らかなように、高空間周波数領域で高いコントラストを有していることがわかる。本レンズを使用することにより、原稿情報をモノクロで読み取ることは言うに及ばず、フルカラー読取として、赤、緑、青の各色のＳＮ比のばらつきが小さい良好な読取を行うことができる画像読取レンズユニットを得ることができる。
請求項８〜１１記載の発明によれば、コンパクトで低コストの上記読取レンズを具備することにより、原稿情報を良好に読み取ることが可能な、低コスト、コンパクトな画像読取装置を得ることができる。
【００４８】
請求項１２〜１５の発明によれば、上記読取レンズを具備した画像読取装置とすることにより、高画質の画像形成装置を低コストで得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下に、本発明にかかる読取レンズ、画像読取レンズユニット、画像読取装置および画像形成装置の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００５０】
まず、本発明にかかる読取レンズの実施例について説明する。図１は本発明にかかる読取レンズの構成例を示すもので、図１に付した記号、及び、各実施例に付した記号の意味は下記の通りである。
ｆ                ：全系のｅ線の合成焦点距離
Ｆ                ：Ｆナンバ
ｍ                ：縮率
ω                ：半画角(度)
Ｙ                ：物体高
ｒｉ(ｉ＝１〜１１)：物体側から数えてｉ番目のレンズ面の曲率半径
ｄｉ(ｉ＝１〜１０)：物体側から数えてｉ番目の面間隔
ｎｊ(ｊ＝１〜６)  ：物体側から数えてｊ番目のレンズの材料の屈折率
ｖｊ(ｊ＝１〜６)  ：物体側から数えてｊ番目のレンズの材料のアッベ数
ｒｃ１            ：コンタクトガラスの物体側の曲率半径
ｒｃ２            ：コンタクトガラスの像側の曲率半径
ｒｃ３            ：ＣＣＤカバーガラスの物体側の曲率半径
ｒｃ４            ：ＣＣＤカバーガラスの像側の曲率半径
ｄｃ１            ：コンタクトガラスの肉厚
ｄｃ３            ：ＣＣＤカバーガラスの肉厚
ｎｃ１            ：ＣＣＤカバーガラスの屈折率
ｎｃ３            ：コンタクトガラスの屈折率
ｖｃ１            ：コンタクトガラスのアッベ数
ｖｃ３            ：ＣＣＤカバーガラスのアッベ数
ｎｄ              ：ｄ線（５８７．５６ｎｍ）の屈折率
ｎｅ              ：ｅ線（５４６．０７ｎｍ）の屈折率
ｎｇ              ：ｇ線（４３５．８３ｎｍ）の屈折率
ｎＦ              ：Ｆ線（４８６．１３ｎｍ）の屈折率
ｎＣ              ：Ｃ線（６５６．２７ｎｍ）の屈折率
δθｇｄｊ（ｊ＝１〜６）：物体側から数えてｊ番目のレンズの材料の部分分散偏差
δθｇｄ（凸）    ：正の屈折力を有するレンズの部分分散偏差の平均
δθｇｄ（凹）    ：負の屈折力を有するレンズの部分分散偏差の平均
【００５１】
また、収差図において、ｅ線は５４６．０７ｎｍ、ｇ線は４３６．８３ｎｍ、ｃ線は６５６．２７ｎｍ、Ｆ線は４８６．１３ｎｍを示す。また、球面収差の図で、波線は正弦条件を、非点収差の図で、実線はサジタル光線、点線はメリディオナル光線を示す。
【００５２】
図１に示す読取レンズは、物体側（図１の左側）から順に、正の第１レンズ１１からなる第１群、正の第２レンズ１２と負の第３レンズ１３が接合された負の屈折力を有する第２群、負の第４レンズ１４と正の第５レンズ１５が接合された負の屈折力を有する第３群、正の第６レンズ１６からなる第４群で構成されている。上記第２群と第３群の間に絞り１７が配置されている。符号１は、複写機などの画像形成装置において、原稿を載置するコンタクトガラスを示している。符号１９は、撮像素子であるＣＣＤのカバーガラスを示している。
【００５３】
第２レンズ１２と第３レンズ１３の接合後の第２群は、物体側に凸面を向けて配置されたメニスカス形状である。第４レンズ１４と第５レンズ１５の接合後の第３群は、像面に凸面を向けて配置されたメニスカス形状である。第１レンズ１１は物体側に凸面を向けて配置されたメニスカス形状であり、第６レンズ１６は、像面に凸面を向けて配置されたメニスカス形状である。このように、読取レンズ全体としてガウスタイプのレンズ系を構成している。
【００５４】
６枚のレンズは全てガラスレンズであり、全てのレンズが、鉛、砒素などの有害物質を含有していないガラス材料からなる。また、読取レンズを構成する６枚のレンズが全て球面により構成されている。上記６枚のレンズで構成される読取レンズ系は、鏡筒に組付けられ一体化されることにより、画像読取レンズユニットを構成している。
【００５５】
以下、本発明にかかる読取レンズの数値実施例を示す。
【実施例１】
【００５６】
2007101827.tif 000003
図２は、実施例１にかかる読取レンズの収差図である。
【実施例２】
【００５７】
2007101827.tif 000004
図３は、実施例２にかかる読取レンズの収差図である。
【実施例３】
【００５８】
2007101827.tif 000005
図４は、実施例３にかかる読取レンズの収差図である。
【実施例４】
【００５９】
2007101827.tif 000006
図５は、実施例４にかかる読取レンズの収差図である。
【実施例５】
【００６０】
2007101827.tif 000007
図６は、実施例５にかかる読取レンズの収差図である。
【実施例６】
【００６１】
2007101827.tif 000008
図７は、実施例６にかかる読取レンズの収差図である。
【００６２】
以下に示す表は、各実施例において、前記条件式（１）〜（５）に使用するパラメータの値を示す。
2007101827.tif 000009
【００６３】
以下に示す表は、各実施例における前記条件式（１）〜（５）の値を示す。
2007101827.tif 000010
【００６４】
図８は、本発明にかかる読取レンズを使用した画像読取装置の具体例を示す。図８において、読取られるべき原稿２は、原稿支持手段としてのコンタクトガラス１上に平面的に定置され、コンタクトガラス１の下部に配置された図示されない照明光学系により「図面に直交する方向に長いスリット状部分」が照明される。上記照明光学系は、次に説明する第１走行体３に設けられている。原稿１の、照明された部分からの反射光は、第１走行体３に設けられた第１ミラー３Ａにより反射された後、第２走行体４に設けられた第２ミラー４Ａ、第２ミラー４Ｂにより順次反射され、原稿読取レンズユニット５の鏡筒に組付けられた原稿読取レンズを透過し、撮像手段としてのラインセンセ６の受光部上に原稿の縮小像として結像する。「原稿読取レンズ」としては、これまで説明してきた読取レンズ、具体的には、前記実施例１〜６の何れかの原稿読取レンズが使用される。
【００６５】
第１走行体３、第２走行体４は、図示されない駆動手段により、それぞれ矢印方向（図の右方）へ走行させられる。第１走行体３の走行速度は「Ｖ」、第２走行体４の走行速度は「Ｖ／２」である。この走行により、第１走行体３、第２走行体４は、それぞれ破線で示す位置まで変位する。図示されない照明光学系は第１走行体３と一体的に移動し、コンタクトガラス１上の原稿２の全体を「照明走査」する。第１、第２走行体の移動速度比は「Ｖ：Ｖ／２」であるので、照明走査される原稿部分から原稿読取レンズに至る光路長は不変に保たれる。
【００６６】
ラインセンサ６は「色分解手段として赤、緑、青のフィルタを持った受光素子を、１チップに３列に配列させた所謂３ラインＣＣＤ（３ラインのラインセンサ）」であり、原稿２の照明走査に伴い、原稿画像を画像信号化する。このようにして原稿２の読取が実行され、原稿２のカラー画像は、赤、緑、青の３原色に色分解して読取られる。すなわち、図８に示す原稿読取装置は、原稿上のカラー画像をフルカラーで読取る装置であって、原稿２の支持手段であるコンタクトガラス１と、このコンタクトガラス１に支持された原稿２を照明する照明手段（図示されない照明光学系と、第１、第２走行体３、４と、これら走行体に保持された第１〜第３ミラー３Ａ、４Ａ、４Ｂと、上記走行体を走行させる図示されない駆動手段により構成される。）と、照明された原稿２の像を結像させる原稿読取レンズ（原稿読取レンズユニット５の鏡筒に組付けられている。）と、原稿読取レンズユニット５の結像光路中に設けられた「色分解手段（前記３ラインＣＣＤに設けられた赤、緑、青のフィルタ）」と、上記原稿読取レンズにより結像された原稿の像を受光して電気信号に変換する撮像手段６とを有し、原稿読取レンズとして、前記各実施例にかかる読取レンズのうちいずれか一つを用いたものである。
【００６７】
また、「原稿支持手段」が、原稿２を平面的に定置するコンタクトガラス１であり、照明手段が、コンタクトガラス１に載置された原稿２をスリット状に照明し、スリット状の照明部に交わる方向へ原稿を走査する手段を有し、「撮像手段」がラインセンサ６で構成されている。
【００６８】
原稿読取装置の他の形態として「コンタクトガラス上の原稿をスリット状に照明する照明手段と、ラインセンサと、原稿の非照明部からラインセンサに至る結像光路を形成する複数のミラーと、上記結像光路上に配置される原稿読取レンズと」を相互に一体化した読取ユニットを、駆動手段により原稿に相対的に走行させることにより原稿を読取走査するようにした形態のものとすることもできる。また、原稿読取レンズは、原稿送り装置（所謂ＡＤＦ）内に配置して、原稿の両面読取時の「原稿裏面読取用」としても使用可能である。
【００６９】
「色分解」は、上に説明した構成とは別に、原稿読取レンズとラインセンサ（ＣＣＤ）との間に色分解プリズムやフィルタを選択的に挿入し、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に色分解する方法、あるいは、「Ｒ、Ｇ、Ｂの光源を順次点灯させ原稿を照明する方法」を用いることができる。
【００７０】
次に、上記原稿読取装置を具備した画像形成装置の例について、図９を参照しながら説明する。図９に示す画像形成装置は、装置上部に位置する原稿読取装置２００と、その下位に位置する「画像形成部」とを有する。原稿読取装置２００の部分は、図８に示すものと同様のものであり、同じ構成部分には同じ符号を付してある。図９において、画像読取装置２００における３ラインのラインセンサ（撮像手段）６から出力される画像信号は信号処理部１２０に送られ、信号処理部１２０において処理されて「書込み用の信号（イエロー・マゼンタ・シアン・黒の各色を書込むための信号）」に変換される。
【００７１】
画像形成部は、「潜像担持体」として円筒状に形成された光導電性の感光体１１０を有し、その周囲に、帯電手段としての帯電ローラ１１１、現像装置１１３、転写ベルト１１４、クリーニング装置１１５が配設されている。帯電手段としては帯電ローラ１１１に代えて「コロナチャージャ」を用いることもできる。信号処理部１２０から書込み用の信号を受けて光走査により感光体１１０に書込みを行う光走査装置１１７は、帯電ローラ１１１と現像装置１１３との間において感光体１１０の光走査を行うようになっている。符号１１６は定着装置、符号１１８は給紙カセット、符号１１９はレジストローラ対、符号１２０は給紙コロ、符号１２１は排紙通路、符号１２２は排紙ローラ対、符号１２３は排紙トレイをそれぞれ示している。
【００７２】
画像形成を行うときは、光導電性の感光体１１０が時計回りに等速回転駆動され、その表面が帯電ローラ１１１により均一に帯電され、光走査装置１１７によりレーザビームで光書き込みが行なわれることによって露光を受け、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は所謂「ネガ潜像」であって画像部が露光されている。「ネガ潜像」は現像装置１１３によってトナーで反転現像されてポジ画像として可視化され、得られたトナー像を、転写加圧ローラ１１４により、給紙トレイ１１８から１枚ずつ供給される転写紙に転写する。転写紙は定着ローラ対を備えた定着装置１１６で定着され、排紙ローラ対１２２から排紙トレイ１２３に排紙される。転写後の感光体１１０の表面は、クリーニング装置１１５によって除電されかつクリーニングされ、再度の画像形成に備える。
【００７３】
図９に示す例はモノクロ画像の形成装置の例であるが、現像装置を周知のリボルバ式にし、また、中間転写ベルトを設けるなどすることによって、フルカラーの画像形成装置とすることができる。以下、その例を説明する。感光体１１０の回転に従い、イエロー画像、マゼンタ画像、シアン画像、黒画像の順に「画像の書込み」を行ない、書き込まれたそれぞれの画像に対応した静電潜像を、リボルバ式の現像装置１１３の各現像ユニットＹ（イエロートナーによる現像を行う）、Ｍ（マゼンタトナーによる現像を行う）、Ｃ（シアントナーによる現像を行う）、Ｋ（黒トナーによる現像を行う）により順次反転現像してポジ画像として可視化し、得られた各色トナー画像を、転写電圧印カローラ１１４により転写ベルト上に順次重ねて転写する。上記各色トナー画像が転写ベルト上で重ね合わせられることによりフルカラーの画像となる。
【００７４】
転写紙を収納したカセット１１８は、画像形成装置本体に脱着可能であり、図のごとく装着された状態において、収納された転写紙の最上位の１枚が給紙コロ１２０により引き出されて給紙される。給紙された転写紙はその先端部をレジストローラ対１１９に捕えられる。レジストローラ対１１９は、上記転写ベルト上のトナーによるカラー画像が転写位置へ移動するのにタイミングを合わせて転写紙を転写部へ送り込む。送り込まれた転写紙には、転写部においてカラー画像と重ね合わせられ、転写ローラの作用によりカラー画像を静電転写される。カラー画像が転写された転写紙は定着装置１１６へ送られ、定着装置１１６においてカラー画像が転写紙に定着され、図示されないガイド手段による搬送路１２１を通り、排紙ローラ対１２２によりトレイ１２３上に排出される。各色トナー画像が転写されるたびに、感光体１１０の表面はクリーニング装置１１５によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。
【００７５】
すなわち、図９に示す画像形成装置の実施例は、画像信号に対応する画像を書込んで画像を形成する画像形成装置であって、前記各実施例にかかる読取レンズのうちの一つで構成される画像読取レンズユニットを有する。また、画像信号に対応する画像の書込みを光書込みにより行い、光書込みにより、光導電性の感光体１１０に、形成すべき画像に対応する静電潜像を形成する。
【００７６】
フルカラー画像形成装置として、リボルバ式について説明したが、本発明にかかる画像形成装置は、感光体を各色に対応して複数配置した、いわゆるタンデム式の画像形成装置であってもよい。タンデム式の画像形成装置は周知であるから図示は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明にかかる読取レンズの例を示す光学配置図である。
【図２】本発明にかかる読取レンズの実施例１の収差曲線図である。
【図３】本発明にかかる読取レンズの実施例２の収差曲線図である。
【図４】本発明にかかる読取レンズの実施例３の収差曲線図である。
【図５】本発明にかかる読取レンズの実施例４の収差曲線図である。
【図６】本発明にかかる読取レンズの実施例５の収差曲線図である。
【図７】本発明にかかる読取レンズの実施例６の収差曲線図である。
【図８】本発明にかかる画像読み取り装置の実施例を示す光学配置図である。
【図９】本発明にかかる画像形成装置の実施例を示す光学配置図である。
【符号の説明】
【００７８】
１    コンタクトガラス
５    読み取りレンズ
１１    第１レンズ
１２    第２レンズ
１３    第３レンズ
１４    第４レンズ
１５    第５レンズ
１６    第６レンズ
１１０    感光体
【図１】
2007101827.tif 000011
【図２】
2007101827.tif 000012
【図３】
2007101827.tif 000013
【図４】
2007101827.tif 000014
【図５】
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【図６】
2007101827.tif 000016
【図７】
2007101827.tif 000017
【図８】
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【図９】
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