CN1482517A

CN1482517A - 成像光学系统和用它的图像读取装置

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Publication number: CN1482517A
Application number: CNA031453775A
Authority: CN
Inventors: 须永敏弘
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2003-07-08
Publication date: 2004-03-17
Anticipated expiration: 2023-07-08
Also published as: DE60314335T2; JP4371634B2; DE60314335D1; EP1381214B1; JP2004045693A; KR100533144B1; US7385733B2; KR20040007326A; EP1381214A1; US20040105132A1; CN1279407C

Abstract

本发明的目的是得到在要求高速性、高图像分辨率的数字复印机等的原稿读取系统中，能够容易地实现托架一体型扫描方式的原稿读取成像光学系统和用它的图像读取装置。如果根据本发明，则可以通过在反射光学系统中使光程交叉而达成紧凑并对于偏心误差很强的成像光学系统，又通过使光程在比光阑更靠近物体一侧中交叉，达成更紧凑的成像光学系统。因此，可以提供托架一体型扫描方式的原稿读取成像光学系统和用它的图像读取装置。

Description

成像光学系统和用它的图像读取装置

技术领域

本发明涉及成像光学系统和用它的图像读取装置，特别是当用能够很好平衡地校正各种像差，使用具有高图像分辨率的小型的成像光学元件的图像扫描仪、数字复印机和传真机等的行传感器读取单色图像和彩色图像等的图像信息时本发明是非常适合的。

背景技术

至今，作为读取原稿上的图像信息的图像读取装置(图像扫描仪)，平头型图像扫描仪是众所周知的。

已有的平头型图像扫描仪通过固定成像透镜和行传感器，只移动反射镜对原稿面进行缝隙曝光扫描，读取图像信息。

与此相对，近年来，采用为了达到装置构造的简略化，使镜子、成像透镜和行传感器等一体化，扫描原稿面的托架一体型扫描方式的情形正在增多。

图15是已有的托架一体型扫描方式的图像读取装置的主要部分的概略图。在图15中，从照明光源L发射的光束直接照明载置在原稿台CG上的原稿O，来自该原稿O的反射光束顺次地通过第1、第2、第3反射镜M1、M2、M3在托架C内部使它的光程发生曲折，由成像透镜(成像光学系统)4成像在行传感器LS面上。而且，通过由副扫描马达B使托架C沿图15所示的箭头A方向(副扫描方向)移动，读取原稿O的图像信息。图15中的行传感器LS是通过将多个受光元件配列在1维方向(主扫描方向)上构成的。

图16是图15的图像读取光学系统的基本构成的说明图。

在图16中，4是成像光学系统，IR、IG、IB分别是读取R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)各色的图像信息的行传感器，OR、OG、OB是与行传感器IR、IG、IB对应的原稿面上的读取范围。在图15所示的图像读取装置中，托架C扫描静止的原稿面。图15所示的托架C的扫描与如图16那样原稿面O相对于静止的行传感器LS和成像透镜4移动等价。通过扫描原稿面O能够在某个时间间隔以不同的颜色读取同一个地方。这时，如图15所示，当成像透镜4由通常的折射系统构成时，因为发生轴上色差和放大倍数色差，所以对于基准的行传感器IG在行传感器IB、IR上成像的行图像中发生散焦或位置偏离。所以当通过重合各色图像再现被扫描物体时形成颜色融合和偏离显著的图像。即，产生不能满足高孔径、高图像分辨率性能要求的问题。

另一方面最近，我们看到在非共轴光学系统中，通过导入所谓的基准轴的概念使构成面为非对称非球面，可以构筑充分校正像差的光学系统。例如，在特开平9-5650号公报中揭示了这种光学系统的设计方法，在特开平8-292371号公报、特开平8-292372号公报中揭示了这种光学系统的设计例，而在USP6522475、USP5999311、USP6313942、USP6459530中揭示了用这种光学系统的变焦的光学系统。

图14是特开平8-292371号公报中揭示的反射光学系统的一部分主要部件的截面图。在图14中，来自物体的光束通过光阑，入射到反射光学元件B1。在反射光学元件B1内，光束被面R1折射，在面R2、面R3、面R4、面R5、面R6上反射后，被面R7折射后射出反射光学元件B1。在这个光程中，光束1次成像在第2面附近的中间成像面上，在第5面附近形成光瞳。而且，射出反射光学元件B1的光束最终成像在摄像面(CCD等的摄像媒体的摄像面)上。

在图14的构成中，用一体地形成多个曲面和平面的反射面的光学元件，一面能够达到使镜光学系统整体小型化的目的，一面尽管是镜光学系统但是能够高精度地配置反射镜。

又，通过将光阑配置在光学系统的最靠近物体一侧，并且在该光学系统中至少使物体像成像1次的构成，一面形成宽视场角的反射型光学元件，一面达到使光学元件的有效直径缩小化的目的。而且通过给予构成该光学元件的多个反射面以适当的光焦度，偏心地配置构成各光学元件的反射面，使光学系统内的光程曲折成所要的形状，达到使该光学系统的预定方向的全长缩短化的目的。

这种非共轴光学系统称为离轴光学系统。在离轴光学系统中，当将沿通过像中心和光瞳中心的基准光线的轴作为基准轴时，在该基准轴和构成光程的光学面的交点上的该光学面的的面法线包含作为不在基准轴上的曲面的离轴曲面。在离轴光学系统中，基准轴形成在各离轴曲面上曲折的形状。这种离轴光学系统，因为构成面一般是非共轴的，即便在反射面上也不产生クラレ，所以容易构筑使用反射面的光学系统。

另一方面，当用反射面构成光学系统时，因为一般容易产生偏心误差，所以当用表面反射面构成光学系统时必须高精度地保持各反射面。进一步产生当反射面的曲率半径小而曲率大时容易产生偏心误差，又反射后的面间隔越长由面的倾斜误差引起的光线的位置偏离就越大那样的问题。

因为数字复印机等的原稿读取系统要求高的图像分辨率、高速性，所以用一体型光学系统进行构成是困难的。又，因为读取系统要求的成像透镜需要是明亮并且高图像分辨率的，所以为了确保光学性能使视场角增大是困难的。又当视场角狭小时结果产生光程长变长等问题。

进一步，因为当进行彩色图像读取时需要抑制随着图像分辨率提高，由色差引起的每种颜色的成像位置差、画面内的色偏离等给予光学性能恶劣影响，所以需要抑制发生色差的光学系统。

发明内容

本发明的目的是提供在要求高速性、高图像分辨率的数字复印机等的原稿读取系统中，能够容易地实现托架一体型扫描方式的原稿读取成像光学系统和用它的图像读取装置。

又，本发明的目的是提供在读取数字彩色图像中，能够通过用由表面反射面构成的反射光学系统容易地实现没有色差并且托架一体型扫描方式的原稿读取成像光学系统和用它的图像读取装置。

进一步本发明的目的是提供通过将各面的曲率和面间隔设定在所要的值上，对于偏心误差和位置偏离很强的反射光学系统。

如果根据本发明，则可以通过在反射光学系统中使光程交叉而达成紧凑且对于偏心误差很强的成像光学系统，又通过使光程在比光阑更靠近物体一侧中交叉，达成更紧凑的成像光学系统。因此，可以提供托架一体型扫描方式的原稿读取成像光学系统和用它的图像读取装置。

又如果根据本发明，则可以达成在图像读取中，能够用由表面反射面构成的反射光学系统容易地实现没有色差并且托架一体型扫描方式的原稿读取成像光学系统和用它的图像读取装置。

进一步，通过将各面的曲率和面间隔设定在所要的值，可以达成难以产生偏心误差和位置偏离的反射光学系统。

附图说明

图1是表示本发明的实施形态1的在YZ面内的整体构成的主要部分截面图。

图2是本发明的实施形态1的图像读取装置的主要部分概略图。

图3是本发明的实施形态1的光学系统的横向像差图。

图4是本发明的实施形态1的光学系统的畸变。

图5是表示本发明的实施形态2的在YZ面内的整体构成的主要部分截面图。

图6是本发明的实施形态2的图像读取装置的主要部分概略图。

图7是本发明的实施形态2的光学系统的横向像差图。

图8是本发明的实施形态2的光学系统的畸变。

图9是表示本发明的实施形态3的在YZ面内的整体构成的主要部分截面图。

图10是本发明的实施形态3的图像读取装置的主要部分概略图。

图11是本发明的实施形态3的光学系统的横向像差图。

图12是本发明的实施形态3的光学系统的畸变。

图13是本发明的各实施形态中的坐标系的说明图。

图14是现有的反射光学系统的在YZ面内的光学截面图。

图15是表示现有的托架一体型扫描光学系统的配置例的概略图。

图16是说明现有的彩色图像读取装置的主要部分概略图。

具体实施方式

我们说明在各实施形态中使用的光学系统的诸构成单元的表示方法和实施形态整体的共同事项。图13是定义本发明的光学系统的构成数据的坐标系的说明图。在实施形态中沿从物体一侧进行到像面的1条光线(图13中的一点虚线所示的光线称为基准轴光线)La1，将第i个面作为第i面。在图13中第1面R1是光阑，第2面R2是与第1面共轴的折射面，第3面R3是对于第2面R2倾斜的反射面，第4面R4、第5面R5是对于各个前面的面位移、倾斜的反射面，第6面R6是对于第5面R5位移、倾斜的折射面。从第2面R2到第6面R6的各个面是在由玻璃、塑料等的透明媒质构成的一个光学元件上构成的。

从而，在图13的构成中，具有从图中未画出的物体面到第2面R2的媒质是空气，从第2面R2到第6面R6的媒质是某种共同的媒质，从第6面R6到图中未画出的第7面(例如像面)R7的媒质是空气的构成。

因为本发明的光学系统是Off-Axial(离轴)光学系统所以构成光学系统的各面不具有共同的光轴。因此，在实施形态中设定将第1面的光线有效直径的中心作为原点的绝对坐标系。在实施形态中，定义通过该原点和最终成像面中心的光线为基准轴光线，并定义基准轴光线的路径为光学系统的基准轴。进一步，在实施形态中，定义当基准轴光线成像时行进的方向为基准轴的方向(朝向)。又以基准轴光线受到折射·反射的顺序设定各面的顺序。

又，如下决定绝对坐标系的各轴。又，构成本发明的各实施形态的光学系统的倾斜面基本上完全在同一个面内进行倾斜。

Z轴：通过原点向着第2面R2的基准轴

Y轴：通过原点在倾斜面内(图13的纸面内)对于Z轴反时钟旋转形成90°的直线

X轴：通过原点与Z、Y各轴垂直的直线(图13的垂直纸面的直线)

在本发明的实施形态中，如上所述地设定成为光学系统基准的基准轴和绝对坐标系的各轴，但是当决定成为光学系统基准的轴时能够采用在光学设计上、在解决像差上或者在表现构成光学系统的各面形状上情况良好的轴。

又，为了表示构成光学系统的第i面的面形状，通过用绝对坐标系表记该面的形状，设定将基准轴与第i面交叉的点作为原点的局部坐标系，在局部坐标系中表示该面的面形状在认识形状上是容易理解的。

因此，在本发明的实施例中，在下面定义的局部坐标系中表示第i面的面形状。如前面说明的那样，构成本发明的实施形态的光学系统的倾斜面基本上完全在同一个面内进行倾斜。因此，在本发明的实施形态中，各面的局部坐标系的原点都在图13中的YZ平面上。

在第i面的YZ面内的倾斜角由对于绝对坐标系的Z轴反时钟旋转的方向为正的角度θi(单位°)表示。又，在本发明的实施例中不使用在XZ和XY面内偏心的面。根据以上的说明，如下定义第i面的局部坐标(x，y，z)的各轴。

z轴：通过局部坐标的原点，对于绝对坐标系的z方向在YZ面内反时钟方向地形成角度θi的直线

y轴：通过局部坐标的原点，对于z方向在YZ面内反时钟方向地形成90°的直线

x轴：通过局部坐标的原点，对于YZ面垂直的直线

又，Di是表示第i面和第(i+1)面的局部坐标的原点之间的间隔的标量，Ndi、vdi是第i面和第(i+1)面之间的媒体的折射率和阿贝数。在本发明的实施形态中根据上述定义表示光学系统的截面图和数值数据。

球面的形状由下列公式表示。

[公式1]

z = \frac{(x^{2} + y^{2}) / Ri}{1 + {1 - (x^{2} + y^{2}) / {Ri}^{2}}^{1 / 2}}

z = \frac{(x^{2} + y^{2}) / Ri}{1 + {1 - (x^{2} + y^{2}) / {Ri}^{2}}^{1 / 2}}

又，本发明的光学系统的各实施形态至少具有1个面以上的旋转非对称的非球面，典型地具有3个面以上。各非球面的形状由下列公式表示。

z＝C02y2+C20x2+C03y3+C21x2y+C04y4+C22x2y2+C40x4

+C05y5+C23x2y3+C41x⁴y+C06y⁶+C24x²y⁴+C42x⁴y²+C60x⁶

因为上述曲面公式只包含与x有关的偶次项，所以由上述曲面公式规定的曲面具有将yz面作为对称面的面对称形状。进一步当满足下面的条件时，表示为对于xz面对称的形状。

当满足

C03＝C21＝t＝0

进一步，C02＝C20，C04＝C40＝C22/2，C06＝C60＝C24/3＝C42/3

时，表示旋转对称的形状。当不满足以上的条件时，具有非旋转对称的形状。此外，将光程内的光阑的直径作为光阑的直径进行表示。它与光学系统的亮度有关。又，表示实施形态的横向像差图。当在物体面上将画面的中心作为原点，令垂直方向(Y方向)的物体面大小为VS、水平方向(X方向)的物体面大小为HS时，表示在(0，VS/2)，(0，0)，(0，-VS/2)，(HS/2，VS/2)，(HS/2，0)，(HS/2，-VS/2)的位置上的视场角1～6的光束的横向像差。在横向像差图中，横轴表示到光瞳的入射高度，纵轴表示像差量，表示在入射光瞳面上的y截面和x截面的2个像差。因为在各实施形态中基本上使各面具有将yz面作为对称面的面对称形状，即便在横向像差图中水平方向的正、负方向也成为相同的，所以为了使图简略化，我们省略负方向的横向像差图。

(实施形态1)

图1是本发明的实施形态1的主要部分截面图，表示用反射光学系统作为成像光学系统的情形。反射光学系统1在作为读取原稿面O上的图像信息的读取装置的行传感器LS上成像。行传感器LS将成像的图像信息变换成电信号。

行传感器LS在纸面(YZ面)和垂直方向(X方向、主扫描方向)上具有多个像素。

YZ面是副扫描截面，XZ面是主扫描截面。在图1中反射光学系统1以来自原稿面O的光线的通过顺序，由反射面R1、反射面R2、光阑R3、反射面R4、反射面R5等4个反射面构成，具有使原稿面O上的图像成像在行传感器LS上的功能。又，行传感器LS的主扫描方向长度为66.08mm。反射光学系统1，当令原稿面O上的图像信息内的长边方向(X方向)的长度为A、短边方向(Y方向)的长度为B时，在满足10＜A/B的范围内在行传感器LS上成像。在本实施形态中，令在主扫描方向(X方向)中A＝300mm，在副扫描方向(Y方向)中B＝±0.5mm.

各离轴反射面R1、R2、R4、R5是为了在与配列上述行传感器LS的传感器的方向(X方向)的行垂直的方向(Y方向)的截面即副扫描截面(YZ截面)内使光程曲折而构成的。通过这种构成能够缩短各反射面的间隔，得到紧凑的并且对偏心误差强的光学系统。

又，如果形成中间成像面则能够使反射面的有效直径成为小直径，但是因为需要中继系统所以使光程长变长。又，为了缩短光程长，要增强各反射面的光焦度和容易产生偏心误差。因此在本实施形态中通过减小物体面O的短边方向的长度，使反射面的有效直径成为小直径，即便不形成中间成像面也能够构成小的面间隔。

在本实施形态中当令比光阑更靠近物体面一侧的表面反射面的数目为X，比上述光阑更靠近成像面一侧的表面反射面的数目为Y时，为了满足下列条件式而设定表面反射面的数目。

0.65＜X/Y＜1.6

通过这种设定能够达到使光学系统整体小型化的目的。又，在本实施形态中X，Y分别是2个。

下面示出在本实施形态中使用的反射光学系统的构成数据1。

(构成数据1)光阑直径7mm 从原稿0到第一反射面R1的距离215mm

i Yi Zi Si Di

1 0.00 0.00 0.00 14.00 反射面

2 5.02 -13.07 -45.80 18.82 反射面

3 -12.73 -6.82 -70.61 16.75 光阑

4 -28.53 -1.26 -52.61 15.00 反射面

5 -20.02 -13.61 -19.99 20.10 反射面

6 -21.90 6.41 -5.37 像面非球面形状R1 C02＝-1.25334e-003 C20＝-1.98983e-003

C03＝-4.39691e-006 C21＝3.17010e-005

C04＝-5.01914e-006 C22＝1.76226e-006 C40＝3.23561e-007

C05＝-4.89294e-007 C23＝2.68543e-008 C41＝1.53626e-008

C08＝1.33601e-008 C24＝-5.17634e-009 C42＝6.99521e-010

C60＝-2.01886e-011R2 C02＝2.04739e-003 C20＝1.68391e-003

C03＝-3.30589e-005 C21＝4.02265e-005

C04＝-5.56592e-006 C22＝1.29287e-006 C40＝1.06023e-007

C05＝-5.32706e-007 C23＝-7.60191e-010 C41＝5.26814e-009

C06＝6.66227e-009 C24＝-4.49951e-009 C42＝3.19119e-010

C60＝-5.23085e-011R4 C02＝-2.30632e-003 C20＝-2.66051e-003

C03＝-1.40655e-004 C21＝6.48334e-005

C04＝2.90983e-006 C22＝-2.94701e-006 C40＝-4.92370e-008

C05＝-4.70846e-007 C23＝7.09367e-008 C41＝3.84821e-008

C06＝1.25599e-008 C24＝2.69396e-008 C42＝6.58982e-010

C60＝1.18370e-010R5 C02＝2.59282e-003 C20＝3.56214e-003

C03＝-2.28368e-004 C21＝9.44606e-005

C04＝2.09096e-005 C22＝-8.90811e-007 C40＝-9.55955e-007

C05＝1.46285e-006 C23＝-2.84382e-007 C41＝5.66988e-008

C06＝5.47681e-008 C24＝5.57862e-009 C42＝-1.80141e-010

C60＝3.16988e-011

如图1所示，从原稿面O到反射面R1的光程与从反射面R2到光阑R3的光程交叉，进一步，从光阑R3到反射面R4的光程与从反射面R5到行传感器1的光程交叉。这样，通过光程在多个位置交叉，能够一面抑制光程中的光线越出预定的面，一面减小反射面的法线和基准轴所成的角度。反射面的法线和基准轴所成的角度小容易抑制像差，能够减少需要的反射面数目。

在图1中，在光阑的前面一侧和后面一侧各产生1次光程的交叉，但是交叉的次数不限定于此，也可以分别产生多次交叉。

在如本发明所示的宽视场角的光学系统的情形中，因为容易使从光阑到物体面一侧的光学系统变大，所以通过减少从该光阑到物体面一侧的反射面数目，能够有效地使光学系统整体变得很紧凑。因此，最好通过使光程在光阑的前侧交叉，消减它的反射面数目。

另一方面，为了使光程交叉，需要将面间隔取得大。当反射面间的间隔大时，由面的倾斜误差引起的光线的位置偏离量变大。

又，具有倾斜误差的面的光焦度越大，使发生的位置偏离量越大。因此，将各面的光焦度和到下一个面的间隔的乘积作为指标，通过使该值在预定值以下，能够抑制发生由面的倾斜误差引起的光线的位置偏离。具体地说，当令在与主扫描方向垂直的面内(副扫描截面内)的表面反射面的光焦度为P(mm^-1)，从该表面反射面沿与下一个光学面的基准轴的间隔为S(mm)时，希望它们的乘积|P|S在0.5以下。当|P|S在0.5以上时，因为由于微小的面倾斜误差发生大的光线的位置偏离使性能很大地降低，所以产生高精度地保持表面反射面的必要性。在本实施形态中，在各面上的|P|S如下所示。

R1|P|S＝0.00537004×14＝0.075181

R2|P|S＝0.00902189×35.5697＝0.320906

R4|P|S＝0.00970005×14.9985＝0.145486

(因为不存在下一个光学面所以面R5不符合条件。)

图2是构成用图1的实施形态1的反射光学系统1读取彩色图像或单色图像的原稿读取装置的实施形态的主要部分截面图。当本实施形态的图像读取装置作为图像信息将彩色图像作为对象时用图16所示的传感器LS。在图2中，L是光源，CG是原稿台玻璃，M1～M3是第1～第3反射镜，1是反射光学系统，LS是由CCD等构成的行传感器，C是托架(筐体)。通过镜M1～M3由反射光学系统1使载置在原稿台玻璃CG上的原稿O成像在行传感器LS上，能够读取原稿O上的1行的图像信息。

为了紧凑地构成原稿读取装置由第1～第3反射镜M1～M3折叠光程。因为反射光学系统1主要由反射面构成，所以发生的色差很小，因为能够提高光光焦度所以可以实现宽视场角化。又，光学系统整体变得很紧凑，能够用由3个平面镜和反射光学系统构成的少量的光学部件构成托架一体型光学系统的原稿读取装置。这个托架一体型光学系统通过在与行传感器LS的行方向(X方向)垂直的方向即副扫描方向(Z方向)相对地扫描原稿O和托架C，2维地读取原稿O的面。

分别地，图3表示行传感器LS上的横向像差，图4表示畸变。但是，关于图4因为副扫描方向图的像极端地狭，所以对于主扫描方向的缩尺放大50倍进行显示。如图3和图4所示，尽管达到宽视场角化还是能够确保充分的性能。

在本实施形态中各旋转非对称反射面具有对于YZ平面对称的形状，但是本发明不限定于此。又，反射光学系统的面数和配置等也不限定于本实施形态。

(实施形态2)

图5是表示本发明的实施形态2的主要部分截面图。本实施形态表示由反射光学系统2使原稿面O上的图像信息成像在行传感器LS上的情形。在图5中反射光学系统2以来自原稿面O的光线的通过顺序，由反射面R1、反射面R2、光阑R3、反射面R4、反射面R5等4个反射面构成，具有使原稿面O上的图像成像在行传感器LS上的功能。

行传感器LS的主扫描方向长度为66.08mm。读取的图像大小幅度在主扫描方向为300mm，在副扫描方向为±0.5mm。各离轴反射面R1、R2、R4、R5是为了在与配列上述行传感器LS的传感器的方向(X方向)的行垂直的方向(Y方向)的截面即副扫描截面(YZ截面)内使光程曲折而构成的。通过这种构成，能够缩短各反射面的间隔，得到紧凑的并且对偏心误差强的光学系统。

又，如果形成中间成像面，则能够使反射面的有效直径成为小直径，但是因为需要中继系统所以使光程长变长。又，为了缩短光程长要使各反射面的光焦度增强和容易产生偏心误差。因此在本实施形态中通过减小物体面O的短边方向的长度，使反射面的有效直径成为小直径，即便不形成中间成像面，也能够构成小的面间隔。

下面，表示本实施形态中使用的反射光学系统的构成数据2。

(构成数据2)光阑直径7mm 从原稿0到第一反射面R1的距离215mm

i Yi Zi Si Di

1 0.00 0.00 0.00 14.00 反射面

2 5.02 -13.07 -45.80 18.82 反射面

3 -12.73 -6.82 -70.61 16.75 光阑

4 -28.53 -1.26 -89.39 15.00 反射面

5 -14.50 4.02 -87.39 20.80 反射面

6 -34.55 9.54 -74.61 像面非球面形状R1 C02＝-1.18222e-003 C20＝-2.12177e-003

C03＝-1.84831e-005 C21＝3.66380e-005

C04＝-3.16841e-006 C22＝1.75714e-006 C40＝3.04588e-007

C05＝-6.32615e-007 C23＝2.05370e-008 C41＝1.56058e-008

C06＝1.24040e-008 C24＝-6.08244e-009 C42＝6.97817e-010

C60＝-2.60879e-011R2 C02＝2.12606e-003 C20＝1.27350e-003

C03＝-3.92792e-005 C21＝7.05616e-005

C04＝-7.19073e-007 C22＝6.42330e-007 C40＝1.01407e-007

C05＝-7.25877e-007 C23＝9.55640e-009 C41＝7.91095e-009

C06＝-4.25452e-009 C24＝-7.19989e-009 C42＝1.82292e-010

C60＝-5.79126e-011R4 C02＝-1.95847e-003 C20＝-3.29395e-003

C03＝-1.24925e-004 C21＝6.52364e-005

C04＝2.72284e-005 C22＝-4.03301e-006 C40＝-7.06163e-008

C05＝-1.10588e-006 C23＝5.46330e-008 C41＝4.92119e-008

C06＝-6.15869e-008 C24＝2.80469e-008 C42＝-2.92200e-009

C60＝8.66988e-011R5 C02＝2.88767e-003 C20＝2.99552e-003

C03＝-1.43964e-004 C21＝-2.44523e-005

C04＝7.99954e-005 C22＝-4.22371e-007 C40＝-8.77293e-007

C05＝4.34388e-006 C23＝1.29905e-007 C41＝3.72629e-008

C06＝-1.13398e-006 C24＝8.19662e-009 C42＝-1.99231e-009

C60＝1.99340e-010

如图5所示，从原稿面O到反射面R1的光程与从反射面R2到光阑R3的光程交叉。这样，通过光程在多个位置交叉，能够一面抑制光程中的光线越出预定的面，一面减小反射面的法线和基准轴所成的角度，反射面的法线和基准轴所成的角度小容易抑制像差，能够减少需要的反射面的数目。在本发明那样的宽视场角的光学系统的情形中，因为容易使从光阑到物体面一侧的光学系统变大，所以通过减少比光阑更靠近物体面一侧的反射面数目能够有效地使光学系统整体紧凑化。因此，最好通过使光程在光阑的前侧交叉，削减它的反射面数目。

为了使光程交叉，需要将面间隔取得大。当反射面的间隔大时，由面的倾斜误差引起的光线的位置偏离变大。又，具有倾斜误差的面的光焦度越大，使发生的位置偏离量越大。因此，将各面的光焦度和到下一个面的间隔的乘积作为指标，通过使该值在预定值以下，能够抑制发生由面的倾斜误差引起的光线的位置偏离。

具体地说，当令在与主扫描方向垂直的面内(副扫描截面内)的表面反射面的光焦度为P(mm^-1)，从该表面反射面沿与下一个光学面的基准轴的间隔为S(mm)时，希望它们的乘积|P|S在0.5以下。当|P|S在0.5以上时，因为由于微小的面倾斜误差发生大的光线的位置偏离使性能很大地降低，所以产生高精度地保持表面反射面的必要性。在本实施形态中，在各面上的|P|S如下所示。

R1|P|S＝0.00506534×14＝0.070915

R2|P|S＝0.00936854×35.5697＝0.333236

R4|P|S＝0.00833666×14.9985＝0.125037

(因为不存在下一个光学面所以面R5不符合条件。)

图6是构成用图5的实施形态2的反射光学系统2读取彩色图像或单色图像的原稿读取装置的实施形态的主要部分截面图。当本实施形态的图像读取装置作为图像信息将彩色图像作为对象时用图16所示的传感器LS。在图6中，L是光源，CG是原稿台玻璃，M1～M3是第1～第3反射镜，2是反射光学系统，LS是由CCD等构成的行传感器，C是托架(筐体)。通过镜M1～M3由反射光学系统2使载置在原稿台玻璃CG上的原稿O成像在行传感器LS上，能够读取原稿O上的1行的图像信息。

为了紧凑地构成原稿读取装置由第1～第3反射镜M1～M3折叠光程。因为反射光学系统2主要由反射面构成，所以发生的色差很小，因为能够提高光光焦度所以可以实现宽视场角化。又，光学系统整体变得很紧凑，能够用由3个平面镜和反射光学系统构成的少量的光学部件构成托架一体型光学系统的原稿读取装置。这个托架一体型光学系统通过在与行传感器LS的行方向(X方向)垂直的方向即副扫描方向相对地扫描原稿O和托架C，2维地读取原稿O的面。

分别地，图7表示行传感器LS上的横向像差，图8表示畸变。但是，关于图8因为副扫描方向图的像极端地狭，所以对于主扫描方向的缩尺放大50倍进行显示。如图7和图8所示，尽管达到宽视场角化还是能够确保充分的性能。

(实施形态3)

图9是表示本发明的反射光学系统的实施形态3的主要部分截面图。本实施形态表示由反射光学系统3使原稿面O上的图像信息成像在行传感器LS上的情形。在图9中反射光学系统3以来自原稿面O的光线的通过顺序，由反射面R1、反射面R2、反射面R3、光阑R4、反射面R5、反射面R6等5个反射面构成，具有使原稿面O上的图像成像在行传感器LS上的功能。

行传感器LS的长度为66.08mm。读取的图像大小幅度在主扫描方向为300mm，在副扫描方向为±0.5mm。

各离轴反射面R1、R2、R3、R5、R6是为了在与配列上述行传感器LS的传感器的方向(X方向)的行垂直的方向(Y方向)的截面即副扫描截面(YZ截面)内使光程曲折而构成的。通过这种构成，能够缩短各反射面的间隔，得到紧凑的并且对偏心误差强的光学系统。

下面，表示本实施形态中使用的反射光学系统的构成数据3。

(构成数据3)光阑直径 6.8mm从原稿0到第一反射面R1的距离215mm

i Yi Zi Si Di

1 0.00 0.00 0.00 12.00 反射面

2 4.10 -11.28 -46.00 15.00 反射面

3 -10.16 -6.64 -86.00 18.00 反射面

4 7.56 -3.52 -80.00 12.00 光阑

5 19.38 -1.43 -60.00 13.00 反射面

6 11.03 -11.39 -25.38 20.91 反射面

7 14.93 9.16 -10.76 像面非球面形状R1 C02＝-1.88417e-003 C20＝-8.64736e-004

C03＝-1.68970e-004 C21＝3.64497e-005

C04＝-2.85213e-006 C22＝3.58457e-008 C40＝2.49501e-007

C05＝3.77754e-007 C23＝-3.39305e-008 C41＝1.44115e-009

C06＝-1.79367e-008 C24＝-1.97853e-009 C42＝2.04104e-010

C60＝-1.69261e-011R2 C02＝1.12854e-003 C20＝1.53984e-003

C03＝-4.05868e-004 C21＝5.58777e-005

C04＝-6.15360e-006 C22＝-2.42979e-006 C40＝-3.29671e-008

C05＝1.02726e-007 C23＝-1.59033e-008 C41＝-7.24116e-009

C06＝-5.52127e-009 C24＝-8.42802e-009 C42＝1.23605e-009

C60＝9.99068e-012R3 C02＝-9.95180e-004 C20＝-1.44591e-003

C03＝-4.81939e-004 C21＝2.73366e-005

C04＝1.40151e-005 C22＝-4.88407e-006 C40＝9.22973e-008

C05＝-1.36714e-006 C23＝1.48292e-007 C41＝-6.73044e-009

C06＝3.60964e-008 C24＝-9.73048e-009 C42＝3.85337e-009

C60＝2.99220e-011R5 C02＝-3.88273e-003 C20＝3.08128e-003

C03＝-4.35467e-004 C21＝-7.97993e-006

C04＝3.44123e-005 C22＝4.45742e-007 C40＝-2.98434e-007

C05＝-1.93773e-005 C23＝4.13135e-007 C41＝2.41491e-009

C06＝-1.83147e-006 C24＝2.96403e-008 C42＝8.10757e-009

C60＝1.34348e-010R6 C02＝-9.62236e-003 C20＝-2.24882e-003

C03＝-1.78289e-004 C21＝-3.91825e-005

C04＝5.22975e-005 C22＝1.31639e-006 C40＝9.41754e-007

C05＝-1.93745e-005 C23＝-4.63244e-007 C41＝-1.27567e-008

C06＝2.47750e-007 C24＝8.85850e-008 C42＝2.56188e-009

C60＝-1.67003e-010

如图9所示，从原稿面O到反射面R1的光程与从反射面R2到反射面R3的光程、从原稿面O到反射面R1的光程与从反射面R3到光阑R4的光程、从反射面R1到反射面R2的光程与从反射面R3到光阑R4的光程在以上3个地方交叉。这样，通过光程在多个位置上交叉，能够一面抑制光程中的光线越出预定的面，一面减小反射面的法线与基准轴所成的角度，反射面的法线与基准轴所成的角度小容易抑制像差，能够减少需要的反射面的数目。在本发明那样的宽视场角的光学系统的情形中，因为容易使从光阑到物体面一侧的光学系统变大，所以通过减少从光阑到物体面一侧的反射面数目能够有效地使光学系统整体紧凑化。因此，最好通过使光程在光阑的前侧交叉，削减它的反射面数目。

R1|P|S＝0.00802038×12＝0.0962445

R2|P|S＝0.00502248×15＝0.0753372

R3|P|S＝0.00410259×30＝0.123078

R5|P|S＝0.0165277×13＝0.21486

(因为不存在下一个光学面所以面R6不符合条件。)

图10是构成用图9的实施形态3的反射光学系统3读取彩色图像或单色图像的原稿读取装置的实施形态的主要部分截面图。当本实施形态的图像读取装置作为图像信息将彩色图像作为对象时用图16所示的传感器LS。在图10中，L是光源，CG是原稿台玻璃，M1～M3是第1～第3反射镜，2是反射光学系统，LS是由CCD等构成的行传感器，C是托架(筐体)。通过镜M1～M3由反射光学系统3使载置在原稿台玻璃CG上的原稿O成像在行传感器LS上，能够读取原稿O上的1行的图像信息。

为了紧凑地构成原稿读取装置由第1～第3反射镜M1～M3折叠光程。因为反射光学系统3主要由反射面构成，所以发生的色差很小，因为能够提高光光焦度所以可以实现宽视场角化。又，光学系统整体变得很紧凑，能够用由3个平面镜和反射光学系统构成的少量的光学部件构成托架一体型光学系统的原稿读取装置。这个托架一体型光学系统通过在与行传感器LS的行方向(X方向)垂直的方向即副扫描方向相对地扫描原稿O和托架C，2维地读取原稿O的面。

分别地，图11表示行传感器LS上的横向像差，图12表示畸变。但是，关于图12因为副扫描方向图的像极端地狭，所以对于主扫描方向的缩尺放大50倍进行显示。如图11和图12所示，尽管达到宽视场角化还是能够确保充分的性能。

此外，本发明反射光学系统可以应用于彩色复印机、单色复印机、图像扫描仪等。

如果根据以上的各实施形态，则在由行传感器和反射光学系统(成像光学系统)读取彩色和单色的图像信息的图像读取装置中通过用由具有多个曲率的离轴反射面构成的成像光学元件构成上述反射光学系统，能够没有色偏离地高精细地图像读取彩色图像，同时通过紧凑的构成实现托架一体型光学系统。

Claims

1.一种成像光学系统，使长边方向的长度A和短边方向的长度B具有A/B＞10的关系的区域的信息在预定面上成像，其特征在于具有下列部分：

光阑；

位于比上述光阑更靠近物体面一侧的第1个具有曲率的表面反射面组；以及

位于比上述光阑更靠近成像面一侧的第2个具有曲率的表面反射面组，

通过上述光阑的中心和上述成像后的图像的中心的光线的光程借助于上述反射面而在与上述区域的长边大致垂直的面内偏转方向，从而至少交叉1次。

2.根据权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，

上述光程的交叉发生在比上述光阑更靠近物体面一侧。

3.根据权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，

当令与长边方向垂直的面内的光焦度为P(mm^-1)，沿从该表面反射面到下一个光学面的基准轴的间隔为S(mm)时，所有的反射面满足条件

|P|S＜0.5。

4.根据权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，

在上述第1个具有曲率的表面反射面组中所包含的表面反射面的数目(X)与在上述第2个具有曲率的表面反射面组中所包含的表面反射面组的数目(Y)满足下列关系：

0.65＜X/Y＜1.6。

5.根据权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，

上述光程的交叉分别发生在上述光阑的物体面一侧和成像面一侧。

6.根据权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，

对于上述成像区域的长边方向成像光学系统所给予的光焦度全部是正的。

7.根据权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，

在光程中不生成中间像。

8.一种图像读取装置，其特征在于具有下列部分：

权利要求1～7中任何一项所述的成像光学系统，

行传感器，被配置在上述成像光学系统的大致成像面位置，并将成像后的图像变换成电信号。