CN1750581A - 成像光学系统以及使用它的图像读取装置 - Google Patents

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Abstract

得到较少产生非对称像差，并能够既能维持良好的成像性能又能用非常简单的构成实现图像读取的成像光学系统。它是用于使原稿面上的图像信息在线路传感器上成像，并改变该原稿面和线路传感器的相对的位置，从而用该线路传感器读取该图像信息的成像光学系统；如果将使基准轴光线向顺时针方向偏转离轴反射面定义为负偏转面，将使基准轴光线向逆顺时针方向偏转的离轴反射面定义为正偏转面，则该成像光学系统由2个离轴反射面构成，该2个离轴反射面，从原稿面侧按照正偏转面、负偏转面或负偏转面、正偏转面的顺序构成。

Description

成像光学系统以及使用它的图像读取装置
技术领域
本发明涉及成像光学系统以及使用它的图像读取装置，特别是在均高平衡地修正各种像差，并可实现高析像能力的图像读取的图像扫描器和数码复印机等中，在用线路传感器读取单色图像或彩色图像之际较适合的装置。
背景技术
一直以来，提出了各种如下述那样的图像读取装置，即，作为读取原稿面上的图像信息的图像读取装置，采用在主扫描方向上排列有多个感光元件的线路传感器，使该图像信息在线路传感器(CCD)面上成像，使原稿和线路传感器的相对的位置在副扫描方向上变位，然后利用从该线路传感器得到的输出信号，读取该原稿等的图像信息的图像读取装置。
图13是以往的滑架一体型扫描方式的图像读取装置的概略图。在该同图中，从照明光源1发放射的光束直接照明载置在原稿台玻璃2上的原稿7，将来自于该原稿7的反射光束按顺序经由第1、第2、第3折返反射镜3a、3b、3c在滑架6内部将其光路转折，通过成像透镜(成像光学系统)4使其在线路传感器5面上成像。
然后，通过由副扫描马达8使滑架6沿着图13所示的箭头A方向(副扫描方向)移动来读取原稿7的图像信息。同图中的线路传感器5由将多个感光元件沿着1维方向(主扫描方向)排列的构成而组成。
图14是图13的图像读取光学系统的基本构成的说明图。
图中，144是成像光学系统，145R、145G、145B分别是构成线路传感器145的、读取有关R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)各色的图像信息的R、G、B用的线路传感器，147R、147G、147B是与线路传感器145R、145G、145B相对应的原稿面147上的读取范围。
通过扫描原稿面147，可以每隔一定时间而对同一部位以不同的颜色进行读取。在所述构成中，在成像光学系统144是由通常的折射系统构成的情况下，由于发生轴上色差和倍率色差，因此相对于基准的线路传感器145G，在成像于线路传感器145B、145R上的线像上发生散焦或位置偏移。因而，在将各色图像重合而再现时，便成为在颜色上斑污点和偏移很显眼的图像。即在要求高孔径、高析像度的情况下，便不能满足要求。
另一方面，最近提出了如下的方案，即在非共轴光学系统中，通过导入基准轴这样的概念，将构成面制成非对称非球面，可以建立充分修正像差的光学系统(特开平9-5650号公报、USP5825560号公报、USP5847887号公报)。在特开平9-5650号公报中展示了其设计方法，在USP5825560号公报、USP5847887号公报中展示了其设计例。
这样的非共轴光学系统被称为离轴光学系统(是作为包括如下的曲面(离轴曲面)的光学系统而被定义的光学系统，所述的曲面是在考虑沿着通过像中心和光瞳中心的光线的基准轴时，构成面的与基准轴的交点处的面法线不在基准轴上的曲面；这时，基准轴是弯曲的形状)。
该离轴光学系统，构成面一般为非共轴，在反射面上也不发生遮光，因此使用反射面的光学系统的建立较容易。另外，具有能够比较自由地进行光路的迂回，用将构成面一体成型的方法很容易地制作一体型的光学系统这样的特征。
将这样的技术使用在图像读取用的成像光学系统中的装置已经被公开(USAA2003038228号公报、USAA2003076606号公报)。根据其中公开的技术，完成了在图像读取装置中由没有色差的、充分修正了像差的5面、6面的反射面构成的离轴光学系统。
在USAA2003038228号公报中，由于同时把光学系统的小型化的达成也作为目标，因此在各实施例中都是适于滑架一体型的光学系统。另外，在作为USAA2003076606号公报的图像读取用的成像光学系统而被公开的实施例中，展示了由3面反射面构成的离轴光学系统，其光路充分长，适于2∶1反射镜扫描型的扫描器。
在反射型的离轴光学系统中，很难在用球面构成所有的反射面的同时良好地保持光学性能。因此，通过至少在1面上导入旋转非对称的非球面(自由曲面)，达成良好的光学性能。
可是众所周知，一般用反射面构成的光学系统，因偏心误差而导致的光学性能的下降较大。在将具有旋转非对称的非球面(自由曲面)的反射型的光学元件组装到离轴光学系统上时，与通常的球面反射面相比，保持它的部件的配置要求非常高的精度。
特别是在面数是在3面或其以上时，必须提高各面的各个相对的位置精度，相反为了达成高精度，便出现保持部件的构成复杂化、大型化，并且组装性也恶化，从而制造变得困难的问题。
另外，当离轴反射面是自由曲面反射面时，如果要用通常的玻璃制造，制造工序就复杂化。
于是，可以考虑用聚碳酸酯或丙烯、聚烯类等塑料制造，但当面数较多时，便出现与面数相对应的模具费用这样的制造成本升高的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供即便用离轴反射面构成，非对称像差的产生也较少，且能够既能维持良好的成像性能又能用非常简单的构成实现图像读取的成像光学系统，以及使用它的图像读取装置。
其目的还在于提供特别适于简单地实现数码复印机和图像扫描器等图像读取系统的成像光学系统。
使原稿面上的图像信息在沿着主扫描方向延伸的线路传感器上成像，并使该原稿面和线路传感器的相对的位置沿着副扫描方向变化，从而用该线路传感器读取该图像信息的图像读取用的成像光学系统；
由2个离轴反射面构成，该2个离轴反射面，从所述原稿面侧按照正偏转面、负偏转面或负偏转面、正偏转面的顺序配置在该成像光学系统的光路中。将使基准轴光线向顺时针方向偏转的离轴反射面定义为负偏转面；将使基准轴光线向逆顺时针方向偏转的离轴反射面定义为正偏转面。
在成像光学系统中，在所述2个离轴反射面之间的光路中具有光圈。
在成像光学系统中，不使所述原稿面上的图像信息中间成像，而使其在所述线路传感器上成像。
在成像光学系统中，所述2个离轴反射面由相对于基准轴在主扫描方向上对称且在副扫描方向上非对称的自由曲面反射面构成。
在成像光学系统中，在所述成像光学系统的2个离轴反射面中，如果将入射到配置在所述原稿面侧的光路中的第1离轴反射面上的基准轴光线，和从配置在所述线路传感器侧的光路中的第2离轴反射面射出的基准轴光线所成的角度设为θ，则满足
-30°＜θ＜30°
的条件。
一种图像读取装置，具有所述发明中的成像光学系统、载置所述原稿的原稿台、该原稿面上的图像信息成像的线路传感器、和使该原稿和该线路传感器相对地移动的移动装置。
根据本发明，在图像扫描器和数码复印机等采用了线路传感器的图像读取装置中，能够得到色差较少，离轴反射面只有2面，结构非常简单，且高性能的图像读取用的成像光学系统。
附图说明
图1是本发明的图像读取装置的实施例1的主要部分概略图。
图2是本发明的图像读取用的成像光学系统的数值实施例1的剖面图。
图3是本发明的图像读取用的成像光学系统的数值实施例1的像差图。
图4是本发明的图像读取用的成像光学系统的数值实施例2的剖面图。
图5是本发明的图像读取用的成像光学系统的数值实施例2的像差图。
图6是本发明的图像读取用的成像光学系统的数值实施例3的剖面图。
图7是本发明的图像读取用的成像光学系统的数值实施例3的像差图。
图8是本发明的图像读取装置的实施例2的主要部分概略图。
图9是本发明的图像读取用的成像光学系统的数值实施例4的剖面图。
图10是本发明的图像读取用的成像光学系统的数值实施例4的像差图。
图11是本发明的图像读取用的成像光学系统的数值实施例5的剖面图。
图12是本发明的图像读取用的成像光学系统的数值实施例5的像差图。
图13是以往的图像读取装置的主要部分概略图。
图14是以往的彩色图像读取装置的基本构成图。
图15是说明离轴光学系统的定义的概略图。
具体实施方式
在进入各实施例的说明之前，对在各实施例中使用的成像光学系统(光学系统)的构成各元件的表示方法以及实施例整体的共通事项进行说明。
图15是定义本发明的成像光学系统的构成数据的坐标系的说明图。在实施例中，沿着从物体侧进入到像面的1条光线(是用图15中的点划线表示的线，称为基准轴光线)La1，将第i个面设为第i面。
在图15中，第1面R1是光圈，第2面R2是和第1面共轴的折射面，第3面R3是相对于第2面R2倾斜的反射面，第4面R4、第5面R5是相对于各自的前面被移位、倾斜的反射面，第6面R6是相对于第5面R5被移位、倾斜的折射面。从第2面R2到第6面R6的各个面构成在用玻璃、塑料等透明的介质构成的一个光学元件上。
因而，在图15的构成中，从图未示的物体面到第2面R2的介质由空气构成，从第2面R2到第6面R6由某种共通的介质构成，从第6面到图未示的第7面(例如像面)R7的介质由空气构成。
由于本发明的成像光学系统是离轴光学系统，因此构成成像光学系统的各面没有共通的光轴。
于是，在实施例中，首先设定以第1面的光线有效直径的中心为原点的绝对坐标系。而且，在实施例中，在以第1面的光线有效直径的中心点为原点的同时，将通过原点和最终成像面的中心的光线(基准轴光线)的路径定义为成像光学系统的基准轴。进而，实施例中的基准轴具有方向(朝向)。其方向是基准轴光线成像之际行进的方向。
在本发明的实施例中，虽然将成为成像光学系统的基准的基准轴如上述那样设定，但成为成像光学系统的基准的轴的决定方法，只要采用在光学设计上、像差的归拢上、或者在表现构成成像光学系统的各面形状上合适的轴即可。但是，一般将通过像面的中心，和光圈或入射光瞳或射出光瞳或光学系统的第1面的中心又或者最终面的中心的任意一个的光线的路径设定为成为光学系统的基准的基准轴。
即，在本发明的实施例中，将通过第1面即光圈面的光线有效直径的中心点、到达最终成像面的中心的光线(基准轴光线)通过各折射面以及反射面折射·反射的路径设定为基准轴。各面的顺序设定为基准轴光线受到折射·反射的顺序。
因而，基准轴沿着设定的各面的顺序并遵循折射或反射的定律使其方向变化，并最终到达像面的中心。
构成本发明的各实施例的成像光学系统的倾斜面基本上都在同一面内倾斜。于是，将绝对坐标系的各轴按以下的方式设定。
Z轴：通过原点并朝向第2面R2的基准轴
Y轴：通过原点并在倾斜面内(图15的纸面内)相对于Z轴逆时针旋转成90°的直线
X轴：通过原点并垂直于Z、Y各轴的直线(垂直于图15的纸面的直线)
另外，在表示构成成像光学系统的第i面的面形状时，与用绝对坐标系表示其面的形状相比，设定以基准轴和第i面交叉的点为原点的局部坐标系，然后用局部坐标系表示该面的面形状的方法，在认识形状上便于理解，因此在表示有关本发明的成像光学系统的构成数据的实施例中，用局部坐标系表示第i面的面形状。
另外，在第i面的YZ面内的倾斜角，用相对于绝对坐标系的Z轴以逆时针方向为正的角度θi(单位°)表示。因而，在本发明的实施例中，各面的局部坐标的原点在图15中的YZ平面上。另外，没有在XZ以及XY面内的面的偏心。进而，第i面的局部坐标(x，y，z)的y，z轴相对于绝对坐标系(X，Y，Z)在YZ面内倾斜角度θi，具体按以下的方式设定。
z轴：通过局部坐标的原点，相对于绝对坐标系的Z方向在YZ面内顺着逆时针方向成角度θi的直线
y轴：通过局部坐标的原点，相对于z方向在YZ面内顺着逆时针方向成90°的直线
x：通过局部坐标的原点，相对于YZ面垂直的直线
另外，Di是表示第i面和第(i+1)面的局部坐标的原点间的间隔的标量，Ndi、vdi是第i面和第(i+1)面之间的介质的折射率和阿贝数。另外，在本发明的实施例中，展示了光学系统的剖面图以及数值数据。
球面是用以下的式子表示的形状：
(式1)
z＝((x2+y2)/ri)/(1+(1-(x2+y2)/ri 2)1/2
另外，本发明的实施例中的成像光学系统具有旋转非对称的非球面，其形状用以下的式子表示。
(式2)
z＝C02y2+C20x2+C00y3+C21x2y+C04y4+C22x2y2+C40x4+C05y5+C23x2y3
+C41x4y+C06y6+C24x2y4+C42x4y2+C60x6+………
由于上述曲面式子关于x只是偶数次方的项，因此由上述曲面式子规定的曲面是以yz面为对称面的面对称的形状。
另外，由于成像光学系统的实施例全都不是共轴光学系统，因此很难直接计算基于以近轴理论的焦点距离。于是，采用由以下的定义得到的换算焦点距离feq。
(式3)
feq＝h1/tan(ak’)
再者，在定义上，当反射面是奇数个时，焦点距离的符号表现为与通常的符号相反。
在此，
h1是在第1面中平行于基准轴并且无限接近基准轴地入射的光线的入射高度
ak’是该光线从最终面射出时与基准轴所成的角度。
实施例1
图1是将本发明的成像光学系统适用于图像读取装置时的实施例1的副扫描剖面内的主要部分概略图。图2是将图1的成像光学系统4a抽出时的副扫描剖面内的概略图。
图中，1是光源(光源装置)，是荧光灯或氙灯。2是原稿台玻璃，3a、3b、3c依次是第1、第2、第3反射镜。4a是图像读取用的成像光学系统，具有由反射面构成的2个离轴光学元件R2、R4。5是由CCD等构成的线路传感器(感光装置)，配置在与像面相对应的位置。6是滑架(筐体)，收纳各部件1、3a、3b、3c、4a、5等。
在此，线路传感器5的像素的排列方向(和纸面垂直的方向)是主扫描方向(主扫描剖面内)，与其正交的方向(纸面内方向)是副扫描方向(副扫描剖面内)。
在本实施例中，如所述图15所示，如果将使基准轴光线向顺时针方向偏转的离轴反射面定义为负偏转面，将使基准轴光线向逆顺时针方向偏转的离轴反射面定义为正偏转面，则该成像光学系统4a具有由2个反射面构成的离轴光学元件R2、R4。并且，2个离轴光学元件R2、R4以从原稿面7侧依次成为正偏转面、负偏转面或负偏转面、正偏转面的方式构成。由此，得到良好的光学性能。
离轴光学元件R2是使基准轴光线向逆顺时针方向偏转的正偏转面，离轴光学元件R4是使基准轴光线向顺时针方向偏转的负偏转面。
本实施例的图像读取用的成像光学系统4a没有具有曲光率的折射面，而由2个离轴光学元件R2、R4构成。如果采用像棱镜那样在入射面和出射面上具有折射作用的构成，虽然由偏心导致的问题减少了，但会发生因棱镜的玻璃材料的特性而导致的色差，以及在读取图像上发生色偏移的问题，而本实施例则可以防止上述问题。
用来自于光源1的光束照明载置在原稿台玻璃2的上面的原稿7(物体)，将来自于原稿7的光经由反射镜3a、3b、3c通过成像光学系统4a在线路传感器5上成像。这时，使原稿7和滑架6的相对的位置沿着副扫描方向(箭头A方向)变化，然后2维地读取原稿7。
为了将原稿读取装置紧凑地构成，通过第1、第2、第3反射镜3a、3b、3c将光路折叠。成像光学系统4a也有助于折叠光路。通过在成像光学系统4a将光路折叠成大致Z的形状，易于抵消在彼此的离轴反射面产生的偏心像差，虽然是2面这样较少的构成，但得到了良好的成像性能。
即，由于以2个离轴光学元件R2、R4从原稿面7侧依次成为正偏转面、负偏转面或负偏转面、正偏转面的方式使符号不同的偏转面依次排列，因此得到了可以抵消在彼此的离轴反射面上产生的偏心像差的效果。
假设，如果以从原稿面7侧依次成为正偏转面、正偏转面或负偏转面、负偏转面的方式使符号相同的偏转面依次排列，则出现在彼此的离轴反射面产生的偏心像差增加的问题。
进而，为了得到良好的成像性能，通过用相对于基准轴在主扫描方向上用对称、在副扫描方向上非对称的自由曲面构成离轴反射面，良好地修正在副扫描方向上因弯折光路而导致的偏心像差。
另外，通过在离轴反射面R2、R4之间设置光圈SP，有助于离轴反射面的小型化。另外，虽然要想将反射面小型化而只要构成中间成像面即可，但由于具有中继系统，故光路长变长，或各反射面的曲光率增强而偏心误差减弱，因此不进行中间成像。
在本实施例中，由于原稿7的副扫描方向的长度较短，因此即便不构成中间成像面，反射面的大小也不会太大，可以较小地构成面间隔。
在本实施例中，通过采用这样的成像光学系统4a，可以用3片平面折返反射镜和2片离轴光学元件这样较少的部件构成滑架一体型光学系统的图像读取装置，制造变得非常容易，也可以实现小型化，进而例如，还可实现高速读取。
以下，对于与以上说明的本发明的实施例1相对应的图像读取用的成像光学系统4a的数值实施例1表示数值数据。另外，对于与同样的实施例相对应的图像读取用的成像光学系统4a的数值实施例2、3也表示数值数据。
在图4、图6中展示了与数值实施例2、3相对应的图像读取用的成像光学系统的副扫描剖面图。在图3、图5、图7中展示了对于数值实施例1、2、3的线路传感器的线方向的5点(像高)的像差图。图中的X表示原稿面上的高度(像高)。
在本实施例中，如图2所示，在将入射到成像光学系统4a的第1离轴光学元件R2上的基准轴光线，和从第2离轴光学元件R4射出的基准轴光线所成的角度设为θi时，使其满足
-30°＜θi＜30°……(1)
的条件。
说明该条件式(1)的技术上的意义。
条件式(1)是规定入射到成像光学系统上的光线和从成像光学系统射出的光线所成的角度的，更具体的说，是规定离轴反射面2面的配置角度的相对关系的。在离轴光学系统上产生偏心像差，必须修正它，但由于只用2面构成离轴反射面，因此只用面形状上的修正很难得到良好的光学性能。于是，通过将基准轴光线折叠成Z的形状，便很容易地抵消在彼此的离轴反射面上产生的偏心像差，但通过设在条件式(1)的范围内，便更容易地抵消偏心像差。如果超出条件式的上下限而相对配置离轴反射面，则出现一方的面上的偏心像差的产生量增大，只用2面离轴反射面很难抵消的问题。
更理想的是如下那样设定上述条件式(1)。
-15°＜θi＜15°
数值实施例1
原稿读取宽度   220mm       成像倍率       -0.189
原稿侧NA       0.016       feq 29.680
表1
  i   Yi   Zi   θi   Di   Ndi   编号
  1   0   0   0   166.8934   1   物体面(原稿面)   7
  2   0   166.8934   11.63   13.0914   1   反射面   R2
  3   -5.1695   154.8658   23.26   11.2478   1   透过面(光圈)   SP
  4   -9.6119   144.5325   13.93   21.8662   1   反射面   R4
  5   -7.8571   166.3281   4.60   像面   5
非球面形状
R2面
C02＝-4.5460E-03 C03＝1.8570E-05 C04＝-1.9333E-05
C05＝1.2781E-06 C06＝1.5282E-06 C07＝-2.6256E-07
C08＝4.0099E-08 C20＝-4.7534E-03 C21＝6.3040E-05
C22＝-4.0753E-06 C23＝-5.3171E-08 C24＝5.5317E-07
C25＝2.3713E-08 C26＝-4.2652E-08 C40＝2.5124E-06
C41＝-6.5956E-08 C42＝-2.5347E-09 C43＝-8.2587E-10
C44＝-8.2235E-10 C60＝-3.3116E-09 C61＝2.3522E-11
C62＝6.4321E-11 C80＝3.3081E-12
R4面
C02＝6.8081E-03 C03＝6.1342E-05 C04＝-8.7196E-05
C05＝-4.3217E-05 C06＝1.5179E-05 C07＝1.0360E-05
C08＝6.6517E-07 C20＝6.9865E-03 C21＝8.4961E-05
C22＝8.3621E-06 C23＝5.2533E-07 C24＝3.4662E-06
C25＝-1.4766E-07 C26＝-5.7376E-07 C40＝-6.0197E-06
C41＝-1.6224E-07 C42＝2.0695E-08 C43＝7.9461E-10
C44＝-6.8943E-09 C60＝1.5482E-08 C61＝3.6681E-10
C62＝-1.4023E-10 C80＝-3.0158E-11
数值实施例2
原稿读取宽度    220mm     成像倍率    -0.165
原稿侧NA        0.014     feq 28.927
表2
  i   Yi   Zi   θi   Di   Ndi   编号
  1   0   0   0   164.7074   1   物体面(原稿面)   7
  2   0   164.7074   9.88   18.8342   1   反射面   R2
  3   -6.3655   146.9815   19.75   13.9012   1   透过面(光圈)   SP
  4   -11.0637   133.8983   13.19   15.0900   1   反射面   R4
  5   -9.3200   148.8869   6.64   像面   5
非球面形状
R2面
C02＝-4.8409E-03 C03＝1.2949E-05 C04＝1.4067E-06
C05＝3.5016E-07 C06＝-1.3856E-07 C20＝-4.9915E-03
C21＝3.6762E-05 C22＝-3.3290E-06 C23＝-1.9140E-08
C24＝1.9491E-08 C40＝7.0626E-07 C41＝-9.2190E-09
C42＝2.3060E-09 C60＝-2.2285E-10
R4面
C02＝1.0388E-02 C03＝1.8869E-05 C04＝-5.8565E-05
C05＝-5.3466E-06 C06＝1.1605E-05 C20＝1.0488E-02
C21＝6.3485E-05 C22＝1.5856E-05 C23＝1.9689E-07
C24＝6.9101E-07 C40＝-2.0168E-06 C41＝7.2103E-09
C42＝1.14145E-08 C60＝2.2083E-09
数值实施例3
原稿读取宽度   220mm    成像倍率    -0.255
原稿侧NA       0.023    feq 49.819
表3
  i   Yi   Zi   θi   Di   Ndi   编号
  1   0   0   0   188.7652   1   物体面(原稿面)   7
  2   0   188.7652   9.18   32.7240   1   反射面   R2
  3   -10.3068   157.7066   18.36   19.1352   1   透过面(光圈)   SP
  4   -16.3337   139.5454   9.16   28.0560   1   反射面   R4
  5   -16.3539   167.6014   -0.04   像面   5
非球面形状
R2面
C02＝-3.2910E-03 C03＝2.8869E-06 C04＝4.4281E-07
C05＝6.6841E-08 C06＝-3.4875E-08 C07＝-1.0234E-09
C08＝7.2439E-10 C20＝-3.3779E-03 C21＝1.3092E-05
C22＝-2.7252E-07 C23＝1.4027E-09 C24＝1.9624E-10
C25＝-3.9379E-11 C26＝-5.2793E-12 C40＝2.5615E-07
C41＝-2.5287E-09 C42＝-8.2932E-11 C43＝-9.6523E-13
C44＝2.2800E-13 C60＝-6.3385E-11 C61＝6.1354E-13
C62＝8.2234E-14 C80＝1.2858E-14
R4面
C02＝5.3904E-03 C03＝-7.1792E-06 C04＝-1.8231E-06
C05＝1.9647E-07 C06＝4.9083E-07 C07＝5.2920E-09
C08＝-2.9427E-08 C20＝5.5433E-03 C21＝3.5404E-05
C22＝5.2311E-06 C23＝2.3961E-08 C24＝1.0051E-08
C25＝-1.5006E-09 C26＝-3.9259E-10 C40＝-5.9770E-07
C41＝3.3155E-10 C42＝3.5756E-10 C43＝9.4700E-12
C44＝8.5528E-12 C60＝5.2122E-10 C61＝1.5001E-12
C62＝-2.3248E-12 C80＝-2.2990E-13
(实施例2)
图8是将本发明的成像光学系统适用于图像读取装置时的实施例2的主要部分概略图。
图9是抽出图8的成像光学系统4b时的副扫描方向的概略图。
图中，1是光源(光源装置)，是荧光灯或氙灯等。2是原稿台玻璃，3a、3b、3c依次是第1、第2、第3反射镜。4b是图像读取用的成像光学系统，具有2个离轴光学元件R2、R4。5是由CCD等构成的线路传感器(感光装置)。
本实施例的该图像读取用的成像光学系统4b，用由2个反射面R2、R4构成的离轴光学元件4b构成，如果将使基准轴光线向顺时针方向偏转的离轴反射面定义为负偏转面，将使基准轴光线向逆顺时针方向偏转的离轴反射面定义为正偏转面，则以从原稿面7侧依次是正偏转面、负偏转面或负偏转面、正偏转面的方式构成。
在图8中，照射原稿7的光束在该原稿7被反射后朝向载置在第1镜台M1上的第1反射镜3a。该反射光包括原稿7的图像信息，为了将该光束导向作为读取装置的感光装置5，配置了第2反射镜3b、第3反射镜3c。该第2反射镜3b和第3反射镜3c也是一体的结构(八字镜)，载置在第2镜台M2上。
图像读取装置，是在扫描(读取)原稿之际，当第1镜台M1开始通过图未示的马达扫描该原稿7时，第2镜台M2用其1/2的速度跟随的结构，以此来维持扫描中的原稿7和成像光学系统4b(读取系统)的光学距离。这样一来，来自于原稿7的光束通过成像光学系统4b在配置成共轭关系的线路传感器5面上成像。
该感光装置5和实施例1同样，由在主扫描方向上排列了多个元件的1维线路传感器(CCD)等构成，并以沿着原稿面7上的主扫描方向的方式限制位置。通过由此先读入载置在原稿装载台2上的原稿7的主扫描方向，之后各第1、第2镜台M1、M2依次开始扫描，来读入原稿7的副扫描方向。
在实施例2中，与实施例1不同的，是图像读取装置的构成从滑架一体型扫描方式变为2∶1反射镜扫描方式，以及图像读取用的成像光学系统4b与2∶1反射镜扫描方式相对应，从原稿面到原稿侧的离轴反射面的光路长变长这两点。
通过采用这样的图像读取用的成像光学系统4b，可以用3片平面折返反射镜和2片离轴光学元件R2、R4这样较少的部件构成2∶1反射镜扫描型的图像读取装置，制造变得非常容易。
进而，由于只用反射面构成，因此不产生色差，也没有彩色读取中的色偏移，故可以将与之相随的、用软件等进行的处理简单化，作为图像读取装置，也可以更容易制造。
以下，对于与以上说明的本发明的实施例2相对应的图像读取用的成像光学系统的数值实施例4表示数值数据。另外，对于与同样的实施例相对应的图像读取用的成像光学系统的数值实施例5也表示数值数据。
在图11中展示了与数值实施例5相对应的图像读取用的成像光学系统的副扫描剖面图。在图10、图12中展示了有关数值实施例4、5的线路传感器的线方向的5点(像高)的像差图。图中的X表示原稿面上的高度。
数值实施例4
原稿读取宽度      304.8mm    成像倍率    -0.111
原稿侧NA          0.009      feq 45.093
表4
i Yi Zi θi Di Ndi 编号
  1   0   0   0   421.0883   1   物体面(原稿面)   7
  2   0   421.0883   12.0   19.2305   1   反射面   R2
  3   -7.8217   403.5204   24.0   17.6963   1   透过面(光圈)   SP
  4   -15.0195   387.3540   11.33   29.6240   1   反射面   R4
  5   -15.7114   416.9699   -1.34   像面   5
非球面形状
R2面
C02＝-3.0020E-03 C03＝4.7838E-06 C04＝2.3504E-07
C05＝9.9324E-08 C06＝-2.8659E-09 C20＝-3.1491E-03
C21＝2.5084E-05 C22＝-5.4761E-07 C23＝-1.0084E-08
C24＝-6.8492E-10 C40＝7.8808E-07 C41＝-1.6587E-08
C42＝1.2190E-09 C60＝-5.1022E-10
R4面
C02＝-4.4171E-03 C03＝-1.4059E-05 C04＝4.6758E-07
C05＝8.9070E-07 C06＝4.8105E-08 C20＝4.6431E-03
C21＝6.1598E-05 C22＝5.6242E-06 C23＝1.6523E-09
C24＝3.4457E-09 C40＝-1.5530E-06 C41＝-3.2913E-08
C42＝-8.0017E-09 C60＝9.5119E-10
数值实施例5
原稿读取宽度      304.8mm       成像倍率    -0.220
原稿侧NA          0.017         feq 80.432
表5
  i   Yi   Zi   θi   Di   Ndi   编号
  1   0   0   0   420.0000   1   物体面(原稿面)   7
  2   0   420.0000   12.0   20.0000   1   反射面   R2
  3   -8.1347   401.7291   24.0   20.0000   1   透过面(光圈)   SP
  4   -16.2695   383.4582   12.0   76.9248   1   反射面   R4
  5   -16.2695   460.3830   像面   5
非球面形状
R2面
C02＝-1.6082E-03 C03＝3.9135E-06 C04＝7.1800E-08
C05＝2.6687E-08 C06＝-1.1885E-09 C20＝-1.6933E-08
C21＝1.4997E-05 C22＝-3.1463E-07 C23＝-6.9537E-09
C24＝-9.9100E-11 C40＝5.1882E-07 C41＝-1.2070E-08
C42＝1.0832E-09 C60＝-3.2503E-10
R4面
C02＝1.9433E-03 C03＝2.6548E-06 C04＝6.9000E-08
C05＝6.2702E-08 C06＝4.8170E-09 C20＝2.0246E-03
C21＝2.1504E-05 C22＝9.6888E-07 C23＝-5.0452E-09
C24＝-2.2503E-10 C40＝-6.6966E-07 C41＝-1.5781E-08
C42＝-2.2432E-09 C60＝3.9269E-10
在各实施例中，通过如上述那样构成成像光学系统4a、4b，可以实现没有色差、且离轴反射面只有2面、结构非常简单，且高性能的图像读取用的成像光学系统以及使用它的图像读取装置。

Claims (6)

1.一种用于读取图像的成像光学系统，使原稿面上的图像信息在沿着主扫描方向延伸的线路传感器上成像，并将该原稿面和线路传感器的相对位置沿着副扫描方向变化，从而用该线路传感器读取该图像信息，其特征在于：
如果将使基准轴光线向顺时针方向偏转的离轴反射面定义为负偏转面、
将使基准轴光线向逆顺时针方向偏转的离轴反射面定义为正偏转面，
则该成像光学系统由2个离轴反射面构成，该2个离轴反射面，从所述原稿面侧起按照该正偏转面、该负偏转面或者该负偏转面、该正偏转面的顺序配置在该成像光学系统的光路中。
2.如权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，所述成像光学系统在所述2个离轴反射面之间的光路中具有光圈。
3.如权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，所述成像光学系统不使所述原稿面上的图像信息中间成像，而使其在所述线路传感器上成像。
4.如权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，所述2个离轴反射面由相对于基准轴在主扫描方向上对称且在副扫描方向上非对称的自由曲面反射面构成。
5.如权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，在所述成像光学系统的2个离轴反射面中，如果将入射到配置在所述原稿面侧的光路中的第1离轴反射面上的基准轴光线，和从配置在所述线路传感器侧的光路中的第2离轴反射面射出的基准轴光线所成的角度设为θ，则满足
-30°＜θ＜30°
的条件。
6.一种图像读取装置，其特征在于，具有权利要求1的成像光学系统、载置所述原稿的原稿台、该原稿面上的图像信息成像的线路传感器、和使该原稿和该线路传感器相对地移动的移动装置。
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