JP2000307823A - 結像レンズ及びそれを用いた画像読取装置 - Google Patents

結像レンズ及びそれを用いた画像読取装置

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JP2000307823A
JP2000307823A JP11110780A JP11078099A JP2000307823A JP 2000307823 A JP2000307823 A JP 2000307823A JP 11110780 A JP11110780 A JP 11110780A JP 11078099 A JP11078099 A JP 11078099A JP 2000307823 A JP2000307823 A JP 2000307823A
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信一 有田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】結像レンズ内にアナモフィックレンズが含まれ
ているときでも、該結像レンズの主走査方向及び副走査
方向に対応した光学性能を簡便にして良好に得ることが
できる結像レンズ及びそれを用いた画像読取装置を得る
こと。 【解決手段】画像情報を所定面上に結像させる結像レン
ズにおいて、該結像レンズはアナモフィックレンズ15
を有し、該アナモフィックレンズはコバ部20に突起部
21を有し、該突起部を鏡筒22の内径部に形成された
溝部23に対して嵌合させて該鏡筒に保持して、該アナ
モフィックレンズの光軸周りの回転方向を規制している
こと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は結像レンズ及びそれ
を用いた画像読取装置に関し、特にアナモフィックなレ
ンズを有する結像レンズの主走査方向及び副走査方向に
対応した光学性能を十分に発揮して高精度な画像読取り
が行なえるようにした、例えばイメージスキャナー、デ
ィジタル複写機、そしてファクシミリ等の画像読取装置
に好適なものである。
【0002】
【従来の技術】図6は従来の画像読取用の結像レンズを
フラットベッドイメージスキャナーに用いたときの要部
概略図である。
【0003】同図において照明光源701から放射され
た光束は直接あるいは反射笠709を介して原稿708
を照明し、該原稿708からの反射光束を第1、第2、
第3、第4反射ミラー703a,703b,703c,
703dを介してキャリッジ706内部でその光束の光
路を折り曲げ、結像レンズ704によりCCD(Cha
rge Coupled Device)等のリニアイ
メージセンサ705(以下「CCD」と称す。)面上に
結像させている。そしてキャリッジ706を副走査モー
ター707により図6中の矢印A方向(副走査方向)に
移動させることにより原稿708の画像情報を読み取っ
ている。同図におけるCCD705は複数の受光素子を
一次元方向(主走査方向)に配列した構成より成ってい
る。
【0004】上記構成においてイメージスキャナーを小
型化するにはキャリッジ706の小型化が必要である。
キャリッジ706を小型化するには、例えば反射ミラー
の枚数を増やしたり、あるいは一枚の反射ミラーで複数
回反射させて光路長を確保する方法がある。
【0005】しかしながら、これらの方法ではキャリッ
ジ706内部の構造が複雑になることから組み立て精度
が厳しくなりコストが大幅に上昇するという問題点があ
る。また反射ミラーの面精度と反射回数に比例して結像
性能が悪化してしまい読取画像にも影響するという問題
点もある。
【0006】一方で結像レンズ(結像系)704を広画
角化して物像間距離を縮めることも考えられる。現実的
なレンズ枚数で、かつ球面形状で実現される広画角の結
像レンズとしては、従来より様々なタイプが提案されて
きた。しかしながら、それらはいずれも半画角にして2
5度程度が上限であり、それよりも広画角にすると像面
彎曲や非点収差が大きくなり十分な光学性能を発揮する
ことができないという問題点があった。
【0007】そこで本出願人は先に提案した特願平10-2
76053 号の画像読取装置において、結像レンズ内に少な
くとも一面が光軸に対して回転非対称な形状より成るア
ナモフィックレンズを導入することによって、上記の問
題点を解決している。
【0008】
【発明が解決しようとしている課題】一般にアナモフィ
ックな面を有するレンズを結像レンズ内に組み込むと、
アナモフィックな面の効果そのものにより結像レンズの
結像性能は光軸に対して回転非対称になってしまう。そ
のためアナモフィックレンズと鏡筒との回転位相を規定
する必要が生じてくる。
【0009】本発明は少なくとも一面が光軸に対して回
転非対称な形状より成るアナモフィックレンズを含む結
像レンズにおいて、アナモフィックレンズと鏡筒との回
転位相を規定することにより、結像レンズの主走査方向
及び副走査方向に対応した光学性能を十分に発揮して高
精度な画像読取りを行なうことができる結像レンズ及び
それを用いた画像読取装置の提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明の結像レ
ンズは、画像情報を所定面上に結像させる結像レンズに
おいて、該結像レンズはアナモフィックレンズを有し、
該アナモフィックレンズはコバ部に突起部を有し、該突
起部を鏡筒の内径部に形成された溝部に対して嵌合させ
て該鏡筒に保持して、該アナモフィックレンズの光軸周
りの回転方向を規制していることを特徴としている。
【0011】請求項2の発明の結像レンズは、画像情報
を所定面上に結像させる結像レンズにおいて、該結像レ
ンズはアナモフィックレンズを有し、該アナモフィック
レンズはコバ部に溝部を有し、該溝部を鏡筒の内径部に
形成された突起部に対して嵌合させて該鏡筒に保持し
て、該アナモフィックレンズの光軸周りの回転方向を規
制していることを特徴としている。
【0012】請求項3の発明の結像レンズは、画像情報
を所定面上に結像させる結像レンズにおいて、該結像レ
ンズはアナモフィックレンズと、該アナモフィックレン
ズを鏡筒内に保持するときの光軸周りの回転方向を規制
する嵌合手段を有していることを特徴としている。
【0013】請求項4の発明は請求項3の発明におい
て、前記嵌合手段は前記アナモフィックレンズのコバ部
に設けた突起部と、前記鏡筒の内径部に形成した、該突
起部を嵌合させる溝部とを有していることを特徴として
いる。
【0014】請求項5の発明は請求項3の発明におい
て、前記嵌合手段は前記アナモフィックレンズのコバ部
に設けた溝部と、前記鏡筒の内径部に形成した、該溝部
を嵌合させる突起部とを有していることを特徴としてい
る。
【0015】請求項6の発明の画像読取装置は、請求項
1乃至5のいずれか1項記載の結像レンズを用いて、照
明光源からの光束で照明した原稿の画像情報を読取手段
面上に結像させて、該画像情報を読み取っていることを
特徴としている。
【0016】請求項7の発明は請求項6の発明におい
て、前記読取手段はリニアイメージセンサーを有し、前
記原稿と前記読取手段とを相対的に走査させて読取るこ
とを特徴としている。
【0017】
【発明の実施の形態】図1は本発明の結像レンズをイメ
ージスキャナーや複写機等の画像読取装置に適用したと
きの実施形態1の要部概略図である。
【0018】図1、図2において2は原稿台ガラスであ
り、その面上に原稿8が載置されている。6はキャリッ
ジであり、後述する照明光源、反射笠、複数の反射ミラ
ー、結像レンズ、そして読取手段等を一体的に収納して
おり、副走査モータ等の駆動装置により副走査方向(図
1においては矢印A方向)へ走査し、原稿8の画像情報
を読み取っている。1は照明光源であり、例えば蛍光灯
やハロゲンランプ等より成っている。9は反射笠であ
り、照明光源1からの光束を反射させ、効率よく原稿8
を照明している。3a,3b,3c,3dは各々順に第
1、第2、第3、第4反射ミラーであり、原稿8からの
光束の光路をキャリッジ6内部で折り曲げている。4は
結像レンズであり、少なくとも一面が光軸に対して回転
非対称な形状より成るアナモフィックレンズを含み、原
稿8の画像情報に基づく光束を読取手段5面上に結像さ
せている。5は読取手段としてのリニアイメージセンサ
ー(CCD)であり、複数の受光素子を一次元方向(主
走査方向)に配列した構成より成っている。
【0019】本実施形態において照明光源1から放射さ
れた光束は直接あるいは反射笠9を介して原稿8を照明
し、該原稿8からの反射光束を第1、第2、第3、第4
反射ミラー3a,3b,3c,3dを介してキャリッジ
6内部でその光束の光路を折り曲げ結像レンズ4により
CCD5面上に結像させている。そしてキャリッジ6を
副走査モーター7により矢印A方向(副走査方向)に移
動させることにより、原稿8の画像情報を読取ってい
る。
【0020】図2は本実施形態の結像レンズの後述する
数値実施例1のレンズ断面図、図3は本実施形態の結像
レンズの後述する数値実施例1の諸収差図である。図2
における結像レンズは物体(原稿面)側より順に正の第
1レンズL1、負の第2レンズL2、絞り、正の第3レ
ンズL3、負の第4レンズL4、そして負の第5レンズ
L5の5枚のレンズを有したテレフォトタイプより構成
されている。
【0021】本実施形態では負の第5レンズL5を少な
くとも一面(物体側のレンズ面R10)が光軸に対して
回転非対称な形状より成るアナモフィックレンズより構
成している。尚、光軸に対して回転非対称な面を以下
「アナモフィックな面」とも称す。
【0022】ここで数値実施例1においてアナモフィッ
クレンズL5の物体側のアナモフィックな面31の形状
(母線形状X及び子線形状S)は後述する(1),
(2)式によって表わされる。
【0023】数値実施例1においてはアナモフィックな
面31の母線の曲率半径Rと子線の曲率半径rとを光軸
上で一致させており、光軸を離れるに従って子線方向の
曲率半径rを母線方向の曲率半径Rとは異なる値に変化
させている。このような面形状にすることによりサジタ
ル像面とメリディオナル像面とを独立に設定することが
でき、これにより非点収差を全画角について解消するこ
とができる。
【0024】また数値実施例1での諸収差は図3に示す
ようにサジタル像面がメリディオナル像面にまとわりつ
くように発生しており、これにより非点収差が解消され
ている。更に像面彎曲及び非点収差以外の諸収差量も実
用上、十分な範囲に抑えることができる。
【0025】上記のように本実施形態の画像読取装置に
用いられる結像レンズは少なくとも1面が光軸に対して
回転非対称な形状であるアナモフィックレンズのため結
像レンズの結像性能もアナモフィック面の方向に対応し
て異なることになる。
【0026】そこで本実施形態では、例えば図4(A)
に示すようにアナモフィックレンズ15のレンズ外形の
コバ部20に対し、レンズ母線方向(又は子線方向)か
ら所定の光軸回転位相を有する突起部21を設けてお
く。またこれに対して図4(B)に示すようにアナモフ
ィックレンズが嵌合する鏡筒22の内径部には溝部23
を鏡筒の光軸回転位相の基準方向24(画像読取装置に
対する鏡筒の光軸回転位相の基準方向)に対して所定の
位相で形成しておき、図4(C)に示すように該突起部
21と該溝部23との両者を嵌合させる。これによって
アナモフィックレンズの鏡筒に対する光軸周りの回転方
向を規制することが可能となり、結像レンズの主走査方
向及び副走査方向に対応した光学性能を十分に発揮させ
ることができる。上記の突起部21と溝部23の各要素
は嵌合手段の一要素を構成している。
【0027】尚、本実施形態においては突起部の断面を
三角形状より形成したが、特にこの形状に限定されるこ
とはなく、該突起部と溝部とが嵌合できるなら、どのよ
うな形状であっても良い。例えば突起部が凸形状であれ
ば溝部は凹形状より形成すれば良い。
【0028】図5(A),(B),(C)は各々本発明
の実施形態2のアナモフィックレンズの光軸周りの回転
方向を規制する手段を示した説明図でる。同図において
図4に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【0029】本実施形態においては同図(A),
(B),(C)に示すように前述の実施形態1に対応す
るアナモフィックレンズ15のレンズ外形のコバ部20
に溝部26を形成し、また鏡筒22の内径部に対して突
起部28を形成し、該溝部26と該突起部28との両者
を嵌合させることにより、実施形態1と同様な効果を得
ている。
【0030】尚、前述の実施形態1と同様、溝部及び突
起部の形状は特に限定されることはなく、両者が嵌合で
きるなら、どのような形状であっても良い。
【0031】また数値実施例1では光軸上でアナモフィ
ックな面21の母線の曲率半径Rと子線の曲率半径rと
を一致させているが、必ずしもその必要はない。
【0032】アナモフィックな面の形状は結像レンズの
レンズ面と光軸との交点を原点とし、光軸方向をx軸、
主走査断面内において光軸と直交する軸をy軸、副走査
断面内において光軸と直交する軸をz軸としたとき、主
走査方向と対応する母線形状Xが、
【0033】
【数1】
【0034】但し、Rは曲率半径 ky ,B4 ,B6 は非球面係数 なる式で表わされる。
【0035】副走査方向と対応する子線形状Sは、
【0036】
【数2】
【0037】ここで、 r´=r0 (1+D22 +D44 +D66 ) 但し、r0 は光軸上の子線曲率半径 D2 ,D4 ,D6 は非球面係数 なる式で表わされる。
【0038】尚、本発明において母線はその面の相対座
標系のx−y平面と曲面の切断面であり、子線はそれに
直交する方向の平面と曲面の切断面である。
【0039】また本発明においてはリニアイメージセン
サーを読取手段として用いたが、これに限らず、例えば
エリアセンサーを読取手段として用いた画像読取装置に
おいても適用することができる。またアナモフィックレ
ンズを有した、例えば撮像面にフィルムやCCD等を用
いたカメラにおいても本発明は前述の実施例と同様に適
用することができる。
【0040】次に本発明の結像レンズの数値実施例1を
示す。数値実施例1においてRiは物体側より順に第i
番目のレンズ面の曲率半径、Diは物体側より第i番目
のレンズ厚及び空気間隔、Niとνiは各々物体側より
順に第i番目のレンズのガラスの屈折率とアッベ数であ
る。アナモフィックな面はアナモフィック面の係数を示
す。
【0041】 数値実施例1 fe=30.59mm FNO=1:5.0 2 ω=60.0 ° m=-0.189 R 1= 16.201 D 1=1.87 N 1=1.772 ν 1=49.6 R 2= 35.993 D 2=1.26 R 3=-46.836 D 3=2.30 N 2=1.640 ν 2=34.5 R 4= 22.827 D 4=3.14 R 5= (絞リ) D 5=0 R 6= 18.418 D 6=6.27 N 3=1.772 ν 3=49.6 R 7=-19.587 D 7=0.35 R 8=-13.708 D 8=5.74 N 4=1.847 ν 4=23.8 R 9=-18.096 D 9=7.31 R10=-11.562 D10=1.00 N 5=1.699 ν 5=30.1 R11=-26.668 アナモフィック面の係数 R10=-11.562 ky= 3.680 ×10-1 B4=-4.154 ×10-6 B6= 5.351 ×10-8 D2=-2.630 ×10-3 D4= 2.820 ×10-5 D6=-2.267 ×10-7
【0042】
【発明の効果】本発明によれば前述の如く少なくとも一
面が光軸に対して回転非対称な形状より成るアナモフィ
ックレンズを含む結像レンズにおいて、アナモフィック
レンズと鏡筒との回転位相を前述した手段によって精度
良く規定することにより、結像レンズの主走査方向及び
副走査方向に対応した光学性能を十分に発揮して高精度
な画像読取りを行なうことができる結像レンズ及びそれ
を用いた画像読取装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態1の要部概略図
【図2】 本発明に実施形態1の結像レンズの数値実施
例1のレンズ断面図
【図3】 本発明に実施形態1の結像レンズの数値実施
例1の諸収差図
【図4】 本発明の実施形態1のアナモフィックレンズ
の光軸周りの回転方向を規制する手段を示した説明図
【図5】 本発明の実施形態2のアナモフィックレンズ
の光軸周りの回転方向を規制する手段を示した説明図
【図6】 従来の画像読取装置の要部概略図
【符号の説明】
1 照明光源 2 原稿台ガラス 3a,3b,3c,3d 反射ミラー 4 結像レンズ 5 読取手段(CCD) 6 キャリッジ 7 副走査モーター 8 原稿 9 反射笠 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(アナモフィックレンズ) 20 コバ部 21,28 突起部 23,26 溝部 22 鏡筒 24 母線方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H044 AA20 AB13 2H087 KA08 LA28 PA05 PB05 QA02 QA17 QA22 QA25 QA32 RA32 TA02 2H108 AA02 5C072 AA01 BA02 DA02 DA04 DA21 DA23 EA05 LA02 MA01 MA04 XA01 9A001 BB04 KK15 KK16 KK37 KK42 LL02

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像情報を所定面上に結像させる結像レ
    ンズにおいて、 該結像レンズはアナモフィックレンズを有し、該アナモ
    フィックレンズはコバ部に突起部を有し、該突起部を鏡
    筒の内径部に形成された溝部に対して嵌合させて該鏡筒
    に保持して、該アナモフィックレンズの光軸周りの回転
    方向を規制していることを特徴とする結像レンズ。
  2. 【請求項2】 画像情報を所定面上に結像させる結像レ
    ンズにおいて、 該結像レンズはアナモフィックレンズを有し、該アナモ
    フィックレンズはコバ部に溝部を有し、該溝部を鏡筒の
    内径部に形成された突起部に対して嵌合させて該鏡筒に
    保持して、該アナモフィックレンズの光軸周りの回転方
    向を規制していることを特徴とする結像レンズ。
  3. 【請求項3】 画像情報を所定面上に結像させる結像レ
    ンズにおいて、 該結像レンズはアナモフィックレンズと、該アナモフィ
    ックレンズを鏡筒内に保持するときの光軸周りの回転方
    向を規制する嵌合手段を有していることを特徴とする結
    像レンズ。
  4. 【請求項4】 前記嵌合手段は前記アナモフィックレン
    ズのコバ部に設けた突起部と、前記鏡筒の内径部に形成
    した、該突起部を嵌合させる溝部とを有していることを
    特徴とする請求項3記載の結像レンズ。
  5. 【請求項5】 前記嵌合手段は前記アナモフィックレン
    ズのコバ部に設けた溝部と、前記鏡筒の内径部に形成し
    た、該溝部を嵌合させる突起部とを有していることを特
    徴とする請求項3記載の結像レンズ。
  6. 【請求項6】 前記請求項1乃至5のいずれか1項記載
    の結像レンズを用いて、照明光源からの光束で照明した
    原稿の画像情報を読取手段面上に結像させて、該画像情
    報を読み取っていることを特徴とする画像読取装置。
  7. 【請求項7】 前記読取手段はリニアイメージセンサー
    を有し、前記原稿と前記読取手段とを相対的に走査させ
    て読取ることを特徴とする請求項6の画像読取装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6801375B2 (en) 2002-05-07 2004-10-05 Canon Kabushiki Kaisha Image formation optical system and image reading apparatus using the same

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