JP2000307828A - 画像読取装置 - Google Patents

画像読取装置

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JP2000307828A
JP2000307828A JP11109985A JP10998599A JP2000307828A JP 2000307828 A JP2000307828 A JP 2000307828A JP 11109985 A JP11109985 A JP 11109985A JP 10998599 A JP10998599 A JP 10998599A JP 2000307828 A JP2000307828 A JP 2000307828A
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Japan
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lens
imaging lens
image
flat portion
axis
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Nobutada Fukuzawa
延正 福澤
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Canon Inc
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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
できる画像読取装置を得ること。 【解決手段】原稿8の画像情報を結像させる結像レンズ
4と、該結像レンズの結像位置に配置され、複数の受光
素子を一方向に配列した読取手段5と、を有する画像読
取装置において、該結像レンズは少なくとも一面の形状
が光軸に対して回転非対称で、対称軸を含むアナモフィ
ックレンズ15を有し、該結像レンズを、その対称軸が
該読取手段の複数の受光素子の配列方向に合致させるよ
うに位置合わせ手段を設けたこと。

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
ァクシミリ等の装置に好適なものである。
【0002】
【従来の技術】図5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8に示す矢印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】
【発明が解決しようとする課題】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】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。そのため結像レンズの所定
の方向と画像読取装置のリニアイメージセンサの方向と
を規制して合致させることが必要になる。
【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
像レンズを有する画像読取装置において、結像レンズの
主走査方向と読取手段の主走査方向とを合致させること
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の発明の画像読
取装置は、原稿の画像情報を結像させる結像レンズと、
該結像レンズの結像位置に配置され、複数の受光素子を
一方向に配列した読取手段と、を有する画像読取装置に
おいて、該結像レンズは少なくとも一面の形状が光軸に
対して回転非対称で、対称軸を含むアナモフィックレン
ズを有し、該結像レンズを、その対称軸が該読取手段の
複数の受光素子の配列方向に合致させるように位置合わ
せ手段を設けたことを特徴としている。
【0011】請求項2の発明は請求項1の発明におい
て、前記位置合わせ手段は前記結像レンズの鏡筒に取り
付けられた、平面部を含む取り付け部材を有し、該取り
付け部材の平面部が該結像レンズの対称軸に対し平行と
なるようにしていることを特徴としている。
【0012】請求項3の発明は請求項1の発明におい
て、前記取り付け部材の平面部に対応した平面部材が、
前記結像レンズ鏡筒の周囲に設けられており、該平面部
材の平面部と該取り付け部材の平面部とは平行であるこ
とを特徴としている。
【0013】請求項4の発明は請求項1の発明におい
て、前記位置合わせ手段は前記結像レンズの鏡筒の光軸
方向に設けられた溝部を有し、該溝部に対応して該結像
レンズの鏡筒の周囲であって、光軸に対して平行に突起
部が設けられており、該溝部と該突起部を嵌合させてい
ることを特徴としている。
【0014】請求項5の発明の画像読取装置は、原稿の
画像情報を結像させる結像レンズと、該結像レンズの結
像位置に配置された読取手段と、を有する画像読取装置
において、該結像レンズ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有
し、該結像レンズの主走査方向と該読取手段の主走査方
向とを合致させる位置合わせ手段を設けたことを特徴と
している。
【0015】請求項6の発明は請求項5の発明におい
て、前記位置合わせ手段は前記結像レンズの鏡筒に取り
付けられた、平面部を含む取り付け部材を有し、該取り
付け部材の平面部が該結像レンズの対称軸に対し平行と
なるようにし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5の発明におい
て、前記取り付け部材の平面部に対応した平面部材が、
前記結像レンズ鏡筒の周囲に設けられており、該平面部
材の平面部と該取り付け部材の平面部とは平行であるこ
とを特徴としている。
【0017】請求項8の発明は請求項5の発明におい
て、前記位置合わせ手段は前記結像レンズの鏡筒の光軸
方向に設けられた溝部を有し、該溝部に対応して該結像
レンズの鏡筒の周囲であって、光軸に対して平行に突起
部が設けられており、該溝部と該突起部を嵌合させてい
ることを特徴としている。
【0018】
【発明の実施の形態】図1は本発明の画像読取装置をイ
メージスキャナーや複写機等の画像形成装置に適用した
ときの実施形態1の要部概略図である。図2は図1に示
した結像レンズから読取手段までの主要部分の要部斜視
図である。
【0019】図中、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、少なくとも一面の形状が光軸に対して回転非対称
で、対称軸を含む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。
【0020】図2において41はウィング形状より成る
取り付け部材であり、結像レンズ4の鏡筒に取り付けら
れている。61は平面部材であり、取り付け部材41に
対応して設けられている。尚、取り付け部材41と平面
部材61の各要素は各々位置合わせ手段の一要素を構成
している。本実施形態ではこの位置合わせ手段により後
述するように結像レンズ4の対称軸(主走査方向)をリ
ニアイメージセンサー5の複数の受光素子の配列方向
(主走査方向)に合致させている。尚、アナモフィック
レンズの母線が主走査断面内に含まれるように結像レン
ズ4を構成している。
【0021】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。
【0022】図3は本実施形態に関わる結像レンズの後
述する数値実施例1のレンズ断面図、図4は本実施形態
に関わる後述する数値実施例1の諸収差図である。図3
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11、負の第2レンズ12、絞り、正の第3レ
ンズ13、負の第4レンズ14、そして負の第5レンズ
15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。
【0023】本実施形態では負の第5レンズ15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。
【0024】ここで数値実施例1においてアナモフィッ
クレンズ15の物体側のアナモフィックな面21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。
【0025】数値実施例1においてはアナモフィックな
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。
【0026】また数値実施例1での諸収差は図4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。
【0027】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。
【0028】そこで本実施形態では、例えば図2に示す
ように画像読取装置内のキャリッジ6に結像レンズ4が
搭載されるにあたり結像レンズ4の鏡筒から同図に示す
ようなウィング形状の取り付け部材41を出す構造にし
ておく。そしてこのウィング形状の取り付け部材41の
平面部41aと前記結像レンズ4の主走査方向に対応す
る方向を平行にしておく。そしてさらに同図に示すよう
にキャリッジ6内の結像レンズ4が搭載されるウィング
形状の取り付け部材41に対応して設けられた平面部材
61の平面部61aをリニアイメージセンサー5の主走
査方向に対し平行にしておく。
【0029】上記なような構造に結像レンズ4の鏡筒お
よびキャリッジ6の鏡筒が取り付く部分を設定しておく
ことにより、結像レンズ4の主走査方向とリニアイメー
ジセンサ5の主走査方向とを合わすことができる。これ
により結像レンズ4の主走査方向及び副走査方向に対応
した結像性能を十分に発揮させることができる。
【0030】尚、本実施形態では図2に示すように結像
レンズ4の鏡筒からウィング形状の取り付け部材41を
出す構造にしているが、それに限定されることはなく、
例えば位置合わせ手段として結像レンズ4の鏡筒の光軸
方向に溝部を付けておき、その溝部に対応してキャリッ
ジの鏡筒が取り付く部分に光軸に平行な突起部を設け
て、該溝部と該突起部とを嵌合させても良い。これによ
り前述の実施形態1と同様に結像レンズの主走査方向と
リニアイメージセンサの主走査方向とを合わすことがで
きる。
【0031】尚、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、本実施形態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】次に本発明に関わる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。
【0040】 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= (絞り) 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
【0041】
【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を有する画像読取装置にお
いて、該結像レンズの主走査方向と読取手段の主走査方
向とを合致させる位置合わせ手段を設けることにより、
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】 本発明の実施形態1の主要部分の要部斜視図
【図3】 本発明の実施形態1の結像レンズの数値実施
例1のレンズ断面図
【図4】 本発明の実施形態1の結像レンズの数値実施
例1の諸収差図
【図5】 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)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原稿の画像情報を結像させる結像レンズ
    と、該結像レンズの結像位置に配置され、複数の受光素
    子を一方向に配列した読取手段と、を有する画像読取装
    置において、 該結像レンズは少なくとも一面の形状が光軸に対して回
    転非対称で、対称軸を含むアナモフィックレンズを有
    し、該結像レンズを、その対称軸が該読取手段の複数の
    受光素子の配列方向に合致させるように位置合わせ手段
    を設けたことを特徴とする画像読取装置。
  2. 【請求項2】 前記位置合わせ手段は前記結像レンズの
    鏡筒に取り付けられた、平面部を含む取り付け部材を有
    し、該取り付け部材の平面部が該結像レンズの対称軸に
    対し平行となるようにしていることを特徴とする請求項
    1記載の画像読取装置。
  3. 【請求項3】 前記取り付け部材の平面部に対応した平
    面部材が、前記結像レンズ鏡筒の周囲に設けられてお
    り、該平面部材の平面部と該取り付け部材の平面部とは
    平行であることを特徴とする請求項1記載の画像読取装
    置。
  4. 【請求項4】 前記位置合わせ手段は前記結像レンズの
    鏡筒の光軸方向に設けられた溝部を有し、該溝部に対応
    して該結像レンズの鏡筒の周囲であって、光軸に対して
    平行に突起部が設けられており、該溝部と該突起部を嵌
    合させていることを特徴とする請求項1記載の画像読取
    装置。
  5. 【請求項5】 原稿の画像情報を結像させる結像レンズ
    と、該結像レンズの結像位置に配置された読取手段と、
    を有する画像読取装置において、 該結像レンズ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有し、該結像
    レンズの主走査方向と該読取手段の主走査方向とを合致
    させる位置合わせ手段を設けたことを特徴とする画像読
    取装置。
  6. 【請求項6】 前記位置合わせ手段は前記結像レンズの
    鏡筒に取り付けられた、平面部を含む取り付け部材を有
    し、該取り付け部材の平面部が該結像レンズの対称軸に
    対し平行となるようにしていることを特徴とする請求項
    5記載の画像読取装置。
  7. 【請求項7】 前記取り付け部材の平面部に対応した平
    面部材が、前記結像レンズ鏡筒の周囲に設けられてお
    り、該平面部材の平面部と該取り付け部材の平面部とは
    平行であることを特徴とする請求項5記載の画像読取装
    置。
  8. 【請求項8】 前記位置合わせ手段は前記結像レンズの
    鏡筒の光軸方向に設けられた溝部を有し、該溝部に対応
    して該結像レンズの鏡筒の周囲であって、光軸に対して
    平行に突起部が設けられており、該溝部と該突起部を嵌
    合させていることを特徴とする請求項5記載の画像読取
    装置。
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