JP2002236328A - Document reader - Google Patents

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JP2002236328A
JP2002236328A JP2001033735A JP2001033735A JP2002236328A JP 2002236328 A JP2002236328 A JP 2002236328A JP 2001033735 A JP2001033735 A JP 2001033735A JP 2001033735 A JP2001033735 A JP 2001033735A JP 2002236328 A JP2002236328 A JP 2002236328A
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JP
Japan
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lens
document
imaging lens
light
image
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001033735A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Michio Kikuchi
理夫 菊地
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP2001033735A priority Critical patent/JP2002236328A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a document reader which can avoid the increase of cost and assembling man-hours due to adoption of a sagittal stopper and realize further improvement of the read image quality. SOLUTION: The document reader is provided with: an irradiation means which irradiates the document with light; an imaging lens which forms an image of light reflected from the document and which is designed so that the resolution of the subscanning direction within the document reading wavelength band in the viewing angle in the vicinity of the document edge is lower than the resolution which shows the minimum value within document reading wavelength bands and with the viewing angle inside the vicinity of the document edge; a light shielding means which shields part of the reflected light images so that the pupil diameter of the subscanning direction in the reflected light image from the vicinity of the document edge becomes smaller; and a photoelectric conversion means which converts into an electric signal the light which is partly shielded with the light shielding means and is imaged with the lens. The light shielding means is disposed outside the imaging lens and is constituted so that it is movable while maintaining a fixed distance from the imaging lens.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、原稿の画像を光
学的に読み取る原稿読取装置に関し、特に、カラーの原
稿読取装置や当該カラーの原稿読取装置を備えたカラー
複写機等に好適な原稿読取装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a document reading apparatus for optically reading a document image, and more particularly to a document reading apparatus suitable for a color document reading apparatus and a color copier equipped with the color document reading apparatus. It concerns the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の原稿読取装置としては、
次に示すように構成したものが一般に用いられている。
この原稿読取装置は、図23に示すように、プラテンガ
ラス101上に載置された図示しない原稿の画像を、光
源102及び反射板103によって照明し、当該原稿か
らの反射光像を、フルレートミラー104及びハーフレ
ートミラー105、106を介して、結像レンズ107
によって、CCD(Charge Coupled Device) センサ等か
らなる画像読取素子108上に縮小結像し、この画像読
取素子としてのCCDセンサ108によって原稿の画像
を読み取るように構成されている。上記原稿読取装置の
光学系は、フルレートミラー104、及びハーフレート
ミラー105,106によって折り返される光路を、光
軸に沿って直線状に表わせば、図24に示すように、物
体空間にある原稿109の画像を、結像レンズ107に
よって、像空間にあるCCDセンサ108上に結像する
縮小光学系として、表現することができる。なお、図2
3中、110は原稿を抑えるプラテンカバーを示すもの
である。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a document reading apparatus of this type,
The one configured as shown below is generally used.
As shown in FIG. 23, this document reading device illuminates an image of a document (not shown) placed on a platen glass 101 with a light source 102 and a reflector 103, and reflects a reflected light image from the document on a full-rate mirror. An imaging lens 107 via the 104 and the half-rate mirrors 105 and 106
Thus, a reduced image is formed on an image reading element 108 composed of a CCD (Charge Coupled Device) sensor or the like, and an image of a document is read by the CCD sensor 108 serving as the image reading element. The optical system of the document reading apparatus described above, if the optical path folded by the full-rate mirror 104 and the half-rate mirrors 105 and 106 is linearly represented along the optical axis, as shown in FIG. Can be expressed as a reduction optical system that forms an image on the CCD sensor 108 in the image space by the imaging lens 107. Note that FIG.
Reference numeral 110 in FIG. 3 denotes a platen cover for holding down a document.

【0003】ところで、近年、かかる原稿読取装置に
は、オフィス等で扱われるドキュメントの多様化等に伴
い、高解像度化や高画質化などが要求されてきている。
また、複写機に用いられる原稿読取装置には、それらに
加えて、高速読取、広幅(A3サイズ対応)、本の綴じ
代部における原稿浮きへの対応が要求されてきている。
これらの原稿読取装置に求められる諸要求を物理的、光
学的にとらえると、高いナイキスト周波数(量子化の限
界周波数)、高いMTF(Modulation TransferFuncti
on)特性、センサの高感度、広い画角、深い焦点深度が
求められることになる。これらの諸要求を満足する原稿
読取装置を設計するためには、センサの特性、及び原稿
読取装置の共役長を決定した後、結像光学系のスペック
に関わるものとしては、MTFの高さと焦点深度が挙げ
られる。
[0003] In recent years, with the diversification of documents handled in offices and the like, such document reading apparatuses have been required to have higher resolution and higher image quality.
In addition, in addition to the above, a document reading device used in a copying machine is required to be capable of high-speed reading, wide width (for A3 size), and handling of document floating at a binding margin of a book.
Capturing various requirements of these document reading devices physically and optically, high Nyquist frequency (quantization limit frequency) and high MTF (Modulation Transfer Function)
on) Characteristics, high sensitivity of the sensor, wide angle of view, and deep depth of focus are required. In order to design a manuscript reading device that satisfies these requirements, after determining the characteristics of the sensor and the conjugate length of the manuscript reading device, the specifications of the imaging optical system include the MTF height and focus. Depth.

【0004】ここで、MTFとは、当業者に良く知られ
ているように、物体(被写体)の強度分布の空間周波数
スペクトルをO(μ,ν)、像の強度分布の空間周波数
スペクトルをI(μ,ν)とすれば、I(μ,ν)=O
(μ,ν)H(μ,ν)の関係が成り立ち、H(μ,
ν)は一般に複素数で、その絶対値がMTF(Modulati
on Transfer Function)であり、位相がPTF(Phas
e Transfer Function )である(理化学辞典参
照)。したがって、MTFの値が高いということは、取
りも直さず、物体(被写体)である原稿の画像を、広い
空間周波数にわたって、高い伝達率で、像として受光す
るCCDセンサ108上に結像することができることを
意味する。
Here, as is well known to those skilled in the art, the MTF is a spatial frequency spectrum of the intensity distribution of an object (subject) O (μ, ν) and a spatial frequency spectrum of the intensity distribution of an image is I (Μ, ν), I (μ, ν) = O
The relationship of (μ, ν) H (μ, ν) holds, and H (μ, ν)
ν) is generally a complex number whose absolute value is MTF (Modulati
on Transfer Function) and the phase is PTF (Phas
e Transfer Function) (see RIKEN). Therefore, a high value of the MTF means that an image of a document as an object (subject) is formed on the CCD sensor 108 which receives light as an image at a high transmission rate over a wide spatial frequency without retrieving. Means you can do it.

【0005】さらに、カラー複写機やカラースキャナー
等の場合は、上記の条件に加えて、結像レンズの色収差
も問題となる。色収差には、光軸方向のずれである軸上
色収差と、CCDセンサの長手方向へのずれである倍率
色収差があり、結像光学系の評価上、それぞれ異なる悪
影響を及ぼす。具体的に説明すると、単レンズの場合、
図25に示すように、結像光学系におけるB(ブル
ー),G(グリーン),R(レッド)の各色の焦点を、
G(グリーン)の光を基準とした場合、波長の短いB
(ブルー)の光は手前に、波長の長いR(レッド)の光
は遠方に、デフォーカス方向にずらす。複数枚レンズを
組み合わせて補正をしても、軸上色収差はわずかに残存
し、図26に示すように、B(ブルー),G(グリー
ン),R(レッド)の各色MTFのピークがデフォーカ
ス方向にずれるため、各色のバランスをとる必要性か
ら、結果的にMTFの値を相対的に低い色に合わせざる
を得ず、MTFを劣化させて、画質の悪化を引き起こ
す。これに対して、倍率色収差は、各色の結像位置をC
CDセンサの長手方向にずらすため、図27に示すよう
に、原稿に対応するCCDセンサの画素で受光する光
が、色によって受光量に差が生じ、結果的にCCDセン
サの出力が色によって異なり、色ずれを発生させる。
Further, in the case of a color copying machine, a color scanner, or the like, in addition to the above-mentioned conditions, chromatic aberration of the imaging lens also becomes a problem. The chromatic aberration includes axial chromatic aberration, which is a shift in the optical axis direction, and chromatic aberration of magnification, which is a shift in the longitudinal direction of the CCD sensor, and has different adverse effects on the evaluation of the imaging optical system. Specifically, in the case of a single lens,
As shown in FIG. 25, the focus of each color of B (blue), G (green), and R (red) in the imaging optical system is
When G (green) light is used as a reference, B having a short wavelength
The light of (blue) is shifted to the near side, and the light of long wavelength (R) is shifted to the far side in the defocus direction. Even if correction is performed by combining a plurality of lenses, the axial chromatic aberration slightly remains, and as shown in FIG. 26, the peaks of the MTFs of B (blue), G (green), and R (red) are defocused. Since the color shifts in the direction, it is necessary to balance each color, and as a result, the MTF value must be adjusted to a relatively low color. As a result, the MTF is degraded and the image quality is degraded. On the other hand, the chromatic aberration of magnification indicates that the imaging position of each color is C
As shown in FIG. 27, the light received by the pixels of the CCD sensor corresponding to the document causes a difference in the amount of received light depending on the color, and as a result, the output of the CCD sensor differs depending on the color. Causes color misregistration.

【0006】上述したMTF特性については、色収差以
外にも、単色での収差がこれを劣化させるので、そのメ
カニズムは非常に複雑である。また、MTFに関しての
評価項目としては、CCDセンサ面でのMTFの高さ、
原稿が浮いた場合の許容範囲(焦点深度)、各画角にお
けるカラーバランス(ΔMTF)がある。ここで、各画
角におけるカラーバランス(ΔMTF)とは、各画角に
おいて、BGRのうち、MTFの値が最大の色と最小の
色とのMTF値の差である。
The mechanism of the above-mentioned MTF characteristic is very complicated because, in addition to chromatic aberration, monochromatic aberrations degrade the chromatic aberration. The evaluation items for the MTF include the height of the MTF on the CCD sensor surface,
There is an allowable range (depth of focus) when the document floats, and a color balance (ΔMTF) at each angle of view. Here, the color balance (ΔMTF) at each angle of view is the difference between the MTF value of the color with the largest MTF value and the minimum color of the MTF value among the BGRs at each angle of view.

【0007】上記MTFの評価項目のうち、ΔMTFの
増大と倍率色収差の増大は、物理的(光学的)挙動が異
なるものの、CCDセンサからの出力という観点から見
ると似通った結果をもたらす。すなわち、CCDセンサ
の長手方向に沿った同じ位置に位置する3色の画素から
出力されるべき信号値が、色によって変化してしまい、
その結果、それらを合成した色情報も本来の値から変化
してしまうという現象が起こる。色情報が変化するとい
うことは、カラー複写機の出力画像の原稿に対する色再
現性を悪化させるということである。カラー複写機の場
合には、原稿読取装置によって、B(ブルー),G(グ
リーン),R(レッド)の3色で読み込んだ原稿の情報
を、トナーの原色であるY(イエロー),M(マゼン
タ),C(サイアン),K(ブラック)に変換するとい
うステップがあるが、読み込んだ大元のBGRの画像デ
ータが不特定量だけずれていると、YMCKに変換する
際に色ずれを補正することは困難である。
[0007] Among the evaluation items of the MTF, an increase in ΔMTF and an increase in chromatic aberration of magnification have different physical (optical) behaviors, but have similar results from the viewpoint of output from the CCD sensor. That is, the signal values to be output from the three color pixels located at the same position along the longitudinal direction of the CCD sensor change depending on the color,
As a result, there occurs a phenomenon that the color information obtained by combining them changes from the original value. The change in the color information means that the color reproducibility of the output image of the color copying machine with respect to the original is deteriorated. In the case of a color copying machine, information of a document read in three colors of B (blue), G (green), and R (red) by a document reading device is converted into Y (yellow), M ( There is a step of converting to magenta), C (sian), and K (black). If the read original BGR image data is shifted by an unspecified amount, the color shift is corrected when converting to YMCK. It is difficult to do.

【0008】また、倍率色収差固有の不具合として、同
一色領域のエッジの色付きがある。写真のように輪郭が
はっきりしない事の多いイメージ画像を複写して出力す
る場合、多少の色ずれは気にならないことが多い。しか
しながら、ビジネス文書等のように文字や図形の組み合
わせで構成された原稿の場合には、倍率色収差によって
文字や図形の主走査方向のエッジ部分だけが異なる色に
なると非常に目立ち、ユーザーに悪い印象を与えること
になる。倍率色収差がある場合には、図27に示すよう
に、例えば、K(ブラック)の画像のエッジ部分を、C
CDセンサの注目画素で読み取ると、本来、原稿の色は
K(ブラック)であるから、B(ブルー),G(グリー
ン),R(レッド)の出力値は、すべて等しく、しかも
略ゼロに近い値となるはずであるが、CCDセンサの注
目画素の出力は、倍率色収差によって、B(ブルー)の
出力値が最も高く、次にG(グリーン)の出力値が中間
的な値で、R(レッド)の出力値が最も低くなる。その
ため、上記CCDセンサの注目画素で読み取られたK
(ブラック)の画像のエッジ部分は、例えば、グリーン
が混じったブルーのような色として、読み取られてしま
うことになる。
[0008] Another drawback inherent to magnification chromatic aberration is the coloring of edges in the same color area. When copying and outputting an image image whose contour is often unclear, such as a photograph, slight color shift is often not bothersome. However, in the case of a document composed of a combination of characters and figures such as a business document, it is very conspicuous that only the edges of the characters and figures in the main scanning direction have different colors due to chromatic aberration of magnification, which gives a bad impression to the user. Will be given. When there is magnification chromatic aberration, for example, as shown in FIG.
When the original is read by the pixel of interest of the CD sensor, the original color of the original is K (black), so that the output values of B (blue), G (green), and R (red) are all equal and almost close to zero. Although the output value of the target pixel of the CCD sensor should be a value, the output value of B (blue) is the highest due to chromatic aberration of magnification, and the output value of G (green) is an intermediate value. Red) has the lowest output value. Therefore, the K value read by the target pixel of the CCD sensor is
The edge portion of the (black) image is read as a color such as blue mixed with green, for example.

【0009】これに対して各画角におけるカラーバラン
ス(ΔMTF)の場合は、各画角におけるMTFの値が
最大の色と最小の色とのMTF値の差であるため、全体
的に色の違いが出るものの、エッジ部分だけが異なる色
になることはない。この点においては、ΔMTFよりも
倍率色収差の方が、原稿読取装置で読み取られる原稿の
画質に及ぼす悪影響は大きいといえる。
On the other hand, in the case of the color balance (ΔMTF) at each angle of view, the MTF value at each angle of view is the difference between the MTF values of the maximum color and the minimum color. Despite the differences, only the edges are not different colors. In this respect, it can be said that the chromatic aberration of magnification has a greater adverse effect on the image quality of the original read by the original reading apparatus than the ΔMTF.

【0010】さらに、デジタルカラー複写機の場合に
は、原稿がテキストであるのか、写真のようなイメージ
であるのかによって、画像処理を異ならせるのが一般的
である。原稿がテキストの場合は、テキストとバックグ
ラウンドでコントラストがはっきりしていた方が読みや
すい。そのため、テキスト原稿の場合は、テキストのエ
ッジ部分を強調させるような画像処理が行なわれる。一
方、イメージ原稿の場合は、上記テキスト原稿と対照的
に、色の変化がなだらかである方が見た目の印象が良く
なる。そのため、イメージ原稿の場合は、色が徐々に変
化していくような画像処理が行なわれる。このように原
稿がテキストかイメージかによって画像処理の仕方を変
えるため、複写機の画像処理部には、T/I(テキスト
/イメージ)分離処理機能が組み込まれていることが多
い。
Furthermore, in the case of a digital color copying machine, image processing is generally made different depending on whether the original is a text or an image such as a photograph. If the original is text, it is easier to read if the contrast between the text and the background is clear. Therefore, in the case of a text original, image processing for emphasizing the edge portion of the text is performed. On the other hand, in the case of an image document, in contrast to the above-described text document, a smooth color change gives a better visual impression. Therefore, in the case of an image original, image processing is performed such that the color gradually changes. As described above, in order to change the manner of image processing depending on whether the original is a text or an image, a T / I (text / image) separation processing function is often incorporated in an image processing unit of a copying machine.

【0011】また、読み込んだ色が黒又は灰色であった
場合には、Y,M,Cのトナーを重ねて黒や灰色を表現
するよりも、K(ブラック)1色のトナーで表現する方
が美しい出力が得られる。そのため、カラー複写機に
は、上記T/I分離処理機能に加えて、黒色判定処理機
能を有したものも多い。その際、特に黒文字をイメージ
情報から分離させる場合に、上記収差によってCCDセ
ンサからの出力が黒からずれていると、大きな問題が発
生する。T/I分離処理エラーと黒色判定エラーが同時
に起こると、原稿の黒文字部分が色付いて、なおかつぼ
けて出力されてしまい、原稿とかけ離れた出力である印
象をユーザに与えてしまう。
When the read color is black or gray, it is better to express the image with one K (black) toner than to express black or gray by superposing Y, M and C toners. Gives a beautiful output. Therefore, many color copiers have a black determination function in addition to the T / I separation function. At this time, when the black character is separated from the image information, if the output from the CCD sensor deviates from black due to the aberration, a serious problem occurs. When the T / I separation processing error and the black determination error occur simultaneously, the black character portion of the document is colored and output with blur, giving the user an impression that the output is far from the document.

【0012】そこで、従来の原稿読取装置と組み合わせ
て使用される画像処理装置では、CIE表色系におい
て、L* * * の色空間で、K(ブラック)と判定さ
れる色味c* (=√(a*2+b*2))のスレッショール
ドレベルを、比較的高い値に設定することにより、L*
* * の色空間において若干広い領域の色を黒と判定
するようにしているのが実情である。そのため、CIE
表色系において、本来黒以外の色であるにも関わらず、
本来の色として再現される領域が狭くなっており、カラ
ーの再現性が低下せざるを得なかった。
Therefore, in an image processing apparatus used in combination with a conventional document reading apparatus, a color c * determined to be K (black) in the L * a * b * color space in the CIE color system . By setting the threshold level of (= √ (a * 2 + b * 2 )) to a relatively high value, L *
The fact is that the color of a slightly wide area in the color space of a * b * is determined to be black. Therefore, CIE
In the color system, despite being originally a color other than black,
The area reproduced as the original color has become narrow, and color reproducibility has to be reduced.

【0013】特に近年では、パーソナルコンピュータや
プレゼンテーション資料作成ツールの発達・普及によ
り、高精細な文字情報を含むフルカラー原稿が溢れはじ
めており、こうした原稿のコピーをとる頻度も高くなっ
ている。そのため、上記従来の原稿読取装置では、結像
光学系における色収差やΔMTFに起因する不具合が頻
発しているものと推測される。
In particular, in recent years, with the development and spread of personal computers and presentation material creation tools, full-color originals including high-definition character information have begun to overflow, and the frequency of copying such originals has been increasing. Therefore, in the above-described conventional document reading apparatus, it is presumed that problems caused by chromatic aberration and ΔMTF in the imaging optical system frequently occur.

【0014】そこで、上述した種々の不具合を解消する
ための対策としては、画像処理以外に、原稿読取装置の
結像レンズの設計において、収差がなるべく小さくなる
ように、レンズの材質やレンズパラメータを決定し、特
性のバランスを取るのが一般的である。本発明者らの検
討によれば、上述したT/I分離処理と黒色判定処理を
良好に行うためには、倍率色収差による画素の色ずれ
を、0.1画素以内に抑え、かつ、ΔMTFを約20%
以内におさえることが必要であるとのシミュレーション
結果が出ている。しかし、レンズ設計を行うとき、倍率
色収差を補正しようとすると、BGRの各色において結
像倍率を合わせるために、像面湾曲がかえって大きくな
り、MTFが悪化することになる。そのため、色収差対
策に有効な異常分散ガラスを使用したとしても、レンズ
単体での特性改善には、限界がある。また、異常分散ガ
ラスを使用した場合には、通常の硝材に比べて、3倍か
ら5倍のコスト高になるばかりか、複数の波長の屈折率
やアッベ数を調節するために、有害物質として削減の対
称となっている鉛や砒素を使用せざるを得ず、安全上の
点からも好ましくない。
Therefore, as a measure for solving the above-mentioned various problems, in addition to image processing, in designing the imaging lens of the original reading apparatus, the material and lens parameters of the lens are set so as to minimize the aberration. It is common to make decisions and balance properties. According to the study of the present inventors, in order to perform the above-described T / I separation processing and black determination processing satisfactorily, color shift of pixels due to chromatic aberration of magnification is suppressed to within 0.1 pixel, and ΔMTF is reduced. About 20%
Simulation results indicate that it is necessary to keep within. However, when attempting to correct chromatic aberration of magnification when designing a lens, the curvature of field becomes rather large in order to match the imaging magnification for each color of BGR, and the MTF deteriorates. For this reason, even if anomalous dispersion glass effective for measures against chromatic aberration is used, there is a limit in improving the characteristics of a single lens. In addition, when anomalous dispersion glass is used, not only is the cost three to five times higher than ordinary glass materials, but also as a harmful substance, because the refractive index and Abbe number of a plurality of wavelengths are adjusted. Lead and arsenic, which are symmetrical in reduction, must be used, which is not preferable from the viewpoint of safety.

【0015】また、一般的に、レンズの設計段階におい
て、収差を小さくしようとするときは、口径を小さくす
るか、画角を小さくするのだが、画角に関しては、原稿
サイズと、複写機のスペースからの制約条件で、あまり
変えることができない。そこで、結像レンズの口径を小
さくして(レンズを暗くして)収差を低減させるという
方法がよく採られる。しかし、CCDセンサのS/Nの
関係上、高速かつ高解像度の読み取りを維持しつつ、レ
ンズを暗くすると、必要な光量を確保するために、原稿
を照明するランプの光量を上げなくてはならず、消費電
力の増大を招く結果となる。
In general, when trying to reduce aberrations at the stage of designing a lens, the aperture is reduced or the angle of view is reduced. Due to space constraints, it cannot be changed much. Therefore, a method of reducing aberration by reducing the aperture of the imaging lens (darkening the lens) is often adopted. However, due to the S / N ratio of the CCD sensor, if the lens is darkened while maintaining high-speed and high-resolution reading, the amount of light from the lamp that illuminates the original must be increased in order to secure the required amount of light. Instead, power consumption is increased.

【0016】通常、オフィスのコンセントから取ること
ができる電力は、1.5kVAであるが、電子写真複写
機の場合には、トナー像の定着に熱を用いる関係上、こ
の熱を発生させるヒーター部分が非常に大きな電力を必
要とする。現状400dpiの読取においても、カラー
電子写真複写機の電力は1.5kVAぎりぎりの値であ
る。このため、原稿読取部分に充てられる電力は極力減
らすことが望ましい。
Normally, the electric power that can be taken from an office outlet is 1.5 kVA. However, in the case of an electrophotographic copying machine, since heat is used for fixing a toner image, a heater portion that generates this heat is used. Requires very large power. Even in the current 400 dpi reading, the power of the color electrophotographic copying machine is a value of just 1.5 kVA. For this reason, it is desirable to reduce the electric power allocated to the document reading portion as much as possible.

【0017】さらにここで、複写スピードを維持しつつ
600dpiへ高解像度化を行うと、センサ一画素の面
積が約2/3(400/600)に減り、相対的なセン
サ受光量は、半分以下(22 /32 =4/9)となる。
また、データ量が増える関係上、CCDセンサの画素出
力を転送するビデオレートも上がり、これによっても電
力は増える傾向にいくため、このうえレンズを暗くし
て、ランプの電力を増やすことは現状不可能である。む
しろ、半分以下となった受光量を補うために、レンズ
は、従来のものよりも、明るくしなくてはならない。
Further, when the resolution is increased to 600 dpi while maintaining the copying speed, the area of one sensor pixel is reduced to about 2/3 (400/600), and the relative sensor light receiving amount is less than half. become (2 2/3 2 = 4/9).
In addition, since the amount of data increases, the video rate at which the pixel output of the CCD sensor is transferred also increases, and the power also tends to increase. Therefore, it is not currently possible to darken the lens and increase the power of the lamp. It is possible. Rather, the lens must be brighter than in the prior art to compensate for less than half the amount of light received.

【0018】これに対し、近年メモリのコストが下がっ
てきたことにより、メモリを使用して、読み込んだ情報
を一時記憶し、複写出力側(いわゆるプリンター側)と
非同期にする事により、読み込みスピードを遅くする
か、あるいはフルカラーの読み込みも1回のスキャンで
行うことで、1回の読み込みスピードを遅くするなどの
手法が考えられている。
On the other hand, since the cost of the memory has recently decreased, the read information is temporarily stored using the memory, and is asynchronous with the copy output side (so-called printer side), so that the read speed is reduced. A method has been considered in which the reading speed is slowed down, or full-color reading is performed in one scan, thereby reducing the speed of one reading.

【0019】しかしながら、メモリを使用して、読み込
んだ情報を一時記憶し、複写出力側(いわゆるプリンタ
ー側)と非同期にする事により、読み込みスピードを遅
くしたりすると、カラー複写機において白黒のコピーを
取る時間も、カラーと同様のシーケンスを採用する関係
上、遅くなる傾向になるが、カラー複写機において白黒
のコピーを取る場合でも、白黒専用機と同程度のコピー
速度を達成する必要がある。そのため、あくまでも理想
としては、原稿読取装置の読み込みスピードは速くした
い。
However, if the read speed is reduced by temporarily storing the read information using a memory and making the read information asynchronous with the copy output side (so-called printer side), a black-and-white copy is performed in a color copying machine. The time taken tends to be slow because of the adoption of the same sequence as for color, but even when making a black and white copy in a color copier, it is necessary to achieve a copy speed comparable to that of a black and white dedicated machine. Therefore, ideally, it is desired that the reading speed of the document reading device be high.

【0020】また、レンズをなるべく明るく設計したい
理由は、他にもある。白黒複写機において、最近の傾向
では、従来、原稿照明用ランプとして採用されていたハ
ロゲンランプに代わって、消費電力の低いキセノンラン
プを、用いるようになってきている。当然、フルカラー
複写機においても、省エネルギーの観点から今後追従す
るため、キセノンランプ使用を考慮した設計にする必要
がある。ところが現状、キセノンランプが出力可能な光
量には上限があるため、暗いレンズではSN比の悪いデ
ータしか読み込めない。
There are other reasons for designing the lens as bright as possible. In a black-and-white copying machine, recently, a xenon lamp with low power consumption has been used instead of a halogen lamp conventionally used as a lamp for illuminating a document. Naturally, a full-color copying machine must be designed in consideration of the use of a xenon lamp in order to follow up from the viewpoint of energy saving. However, at present, there is an upper limit to the amount of light that can be output from a xenon lamp, so that a dark lens can only read data with a poor SN ratio.

【0021】また、倍率色収差対策としては、CCDセ
ンサの出力を電気的に重心補正する技術も公知である
が、これに関しては、電気信号としてのMTFの劣化を
招くことになり、文字再現に影響を与えてしまう。これ
ではせっかく解像度を上げても、画質は向上せず、カタ
ログスペックでは400dpiから600dpiに上が
って高画質になったように見えて、実は何も高画質では
ない状況が発生する可能性が十分ある。
As a countermeasure against the chromatic aberration of magnification, a technique of electrically correcting the center of gravity of the output of the CCD sensor is also known. However, this causes deterioration of the MTF as an electric signal, which affects the character reproduction. Will be given. In this case, even if the resolution is increased, the image quality will not be improved, and the catalog specification will increase from 400 dpi to 600 dpi, so that it looks as if the image quality is high. .

【0022】さらに、レンズでカバーしきれない結像特
性を、電気回路や他の光学素子で補正することは、これ
らを用いることでレンズのコストが下がらない限り、確
実にコストアップにつながる。
Further, correcting an image forming characteristic that cannot be covered by a lens with an electric circuit or another optical element surely leads to an increase in cost unless the cost of the lens is reduced by using these elements.

【0023】そこで、原稿を照明するランプの光量アッ
プ等に伴う消費電力の増大を招くことなく、原稿読取装
置の光学系を改良する技術としては、結像特性が高いこ
とを特徴としたレンズの特許が数多く出願されており、
また、そのうちのいくつかは、すでに権利化されてい
る。例えば、特許第2729039号公報には、4群6
枚のダブルガウスタイプレンズで、Fナンバーが4.5
の読取レンズが開示されている。
Therefore, as a technique for improving the optical system of the document reading apparatus without increasing power consumption due to an increase in the light amount of a lamp for illuminating the document, a lens characterized by high imaging characteristics is used. Many patents have been filed,
Some of them are already licensed. For example, Japanese Patent No. 2729039 discloses that 4 groups 6
Double Gaussian type lens with F number 4.5
Is disclosed.

【0024】しかしながら、通常の設計方法では、F
4.5の明るさを確保しつつ、倍率色収差による画素の
色ずれを0.1画素以内に抑え、かつ、ΔMTFを20
%以内に抑えることは、もはや設計限界に来ており、上
記特許第2729039号公報に開示された技術でも、
これを達成することはできない。
However, in a normal design method, F
While ensuring the brightness of 4.5, the color shift of the pixel due to the chromatic aberration of magnification is suppressed to within 0.1 pixel, and the ΔMTF is 20 or less.
% Has already reached the design limit, and the technology disclosed in Japanese Patent No. 2729039 also disclose
This cannot be achieved.

【0025】そこで、この問題を解決するために、本発
明者は、特開平11−191830号公報において、倍
率色収差を従来の半分以下に設計し、これに伴って増加
する収差については、主に原稿端の副走査方向のMTF
に影響する部分にこれを集中させ、これにより劣化した
副走査方向のMTFについては、副走査方向にレンズ瞳
を絞る遮光部材(サジタルストッパー)を用いて改善す
る、という技術を既に開示している。
In order to solve this problem, the present inventor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-191830 designed the chromatic aberration of magnification to be less than half that of the conventional art. MTF in the sub-scanning direction of the document edge
A technique has been disclosed in which the MTF in the sub-scanning direction, which is degraded due to this concentration, is improved by using a light blocking member (sagittal stopper) that narrows the lens pupil in the sub-scanning direction. .

【0026】[0026]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の場合には、次のような問題点を有している。す
なわち、上記特開平11−191830号公報に開示さ
れた技術の場合には、副走査方向にレンズ瞳を絞る遮光
部材(サジタルストッパー)を用いているが、この遮光
部材としてのサジタルストッパーは、レンズよりも原稿
側に別部材として配設されている。そのため、上記原稿
読取装置は、組み立て時に光学系を調整する際、レンズ
とCCDセンサの位置調整以外に、別途、サジタルスト
ッパーの位置調整(明るさ調整)も必要となり、原稿読
取位置の組み立て時間が増大するという問題点を有して
いた。また、上記原稿読取装置の場合には、別部材とし
てのサジタルストッパーを設けることによるコスト増大
も無視できない。
However, the prior art described above has the following problems. That is, in the case of the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-191830, a light-blocking member (sagittal stopper) that narrows the lens pupil in the sub-scanning direction is used. It is disposed as a separate member on the document side. Therefore, when adjusting the optical system at the time of assembling, in addition to adjusting the position of the lens and the CCD sensor, it is also necessary to separately adjust the position of the sagittal stopper (brightness adjustment). There was a problem that it increased. Further, in the case of the above-mentioned document reading apparatus, the increase in cost due to the provision of the sagittal stopper as a separate member cannot be ignored.

【0027】更には、上記特開平11−191830号
公報に開示された技術の場合には、請求項6及び請求項
7に記載されているように、レンズパラメータを特定の
値に設定することにより、非常に読取画質を向上させて
いるが、高解像度化を実現するために、解像度を400
dpiから600dpiに向上させると、レンズとして
は、若干諸収差が補正しきれておらず、この点からも光
学調整に時間がかかるという問題点も有していた。
Further, in the case of the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-191830, the lens parameters are set to specific values as described in claims 6 and 7. Although the reading image quality is greatly improved, the resolution is increased to 400 to realize a higher resolution.
When the resolution is increased from dpi to 600 dpi, the lens does not completely correct various aberrations, and from this point, there is a problem that it takes time for optical adjustment.

【0028】そこで、この発明は、上記従来技術の問題
点を解決するためになされたものであり、その目的とす
るところは、サジタルストッパーを用いることによる組
み立て工数の増加やコスト増加を回避することができ、
しかも、読取り画質を更に改善することを可能とした原
稿読取装置を提供することにある。
Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to avoid an increase in the number of assembling steps and an increase in cost by using a sagittal stopper. Can be
It is another object of the present invention to provide a document reading apparatus capable of further improving the read image quality.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項1に記
載の発明は、原稿に光を照射する照射手段と、前記原稿
からの反射光像を結像させる部材であって、原稿端近傍
の画角における原稿読取波長域の副走査方向の解像度
が、前記原稿端近傍より内側の画角で原稿読取波長域の
うち最低値を示す解像度よりも低い解像度特性を有する
ように設計された結像レンズと、前記原稿端近傍からの
反射光像における副走査方向の瞳径が小さくなるように
前記反射光像の一部を遮光する遮光手段と、前記遮光手
段で一部が遮光されかつ前記レンズで結像された光を電
気信号に変換する光電変換手段とを備えた原稿読取装置
において、前記遮光手段は、前記結像レンズの外部に配
置され、かつ前記結像レンズと一定の距離を保ったまま
移動可能となるように構成したことを特徴とする原稿読
取装置である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an irradiating means for irradiating a document with light, and a member for forming a reflected light image from the document, wherein the member is provided near an edge of the document. An imaging designed such that the resolution in the sub-scanning direction of the document reading wavelength range at the angle of view has a lower resolution characteristic than the resolution indicating the lowest value of the document reading wavelength range at the angle of view inside the vicinity of the document edge. A lens, a light-shielding unit that shields a part of the reflected light image so that a pupil diameter in the sub-scanning direction in the reflected light image from the vicinity of the document end is reduced, and a part of which is shielded by the light-shielding unit and the lens And a photoelectric conversion unit for converting the light imaged in the step (c) into an electric signal, wherein the light shielding unit is disposed outside the imaging lens and maintains a constant distance from the imaging lens. So that it can be moved A document reading apparatus characterized by constituting the.

【0030】また、請求項2に記載の発明は、原稿に光
を照射する照射手段と、前記原稿からの反射光像を結像
させる部材であって、原稿端近傍の画角における原稿読
取波長域の副走査方向の解像度が、前記原稿端近傍より
内側の画角で原稿読取波長域のうち最低値を示す解像度
よりも低い解像度特性を有するように設計された結像レ
ンズと、前記原稿端近傍からの反射光像における副走査
方向の瞳径が小さくなるように前記反射光像の一部を遮
光する遮光部材と、前記遮光手段で一部が遮光されかつ
前記レンズで結像された光を電気信号に変換する光電変
換手段とを備えた原稿読取装置において、前記結像レン
ズを保持する保持部材を備え、前記遮光部材は、当該保
持部材と一体的に構成されたことを特徴とする原稿読取
装置である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an irradiation means for irradiating an original with light, and a member for forming a reflected light image from the original, the original reading wavelength at an angle of view near an end of the original. An imaging lens designed so that the resolution in the sub-scanning direction of the area is lower than the resolution indicating the lowest value of the original reading wavelength range at an angle of view inside the vicinity of the original end; A light-shielding member that shields a part of the reflected light image so that a pupil diameter in the sub-scanning direction in the reflected light image from the vicinity is reduced, and light that is partially shielded by the light-shielding unit and imaged by the lens. And a photoelectric conversion unit for converting the light into an electric signal, comprising a holding member for holding the imaging lens, wherein the light shielding member is integrally formed with the holding member. It is a document reading device.

【0031】さらに、請求項3に記載の発明は、前記遮
光部材が、結像レンズの射出側の外部に設けられている
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の原稿読取
装置である。
Further, according to a third aspect of the present invention, in the document reading apparatus according to the first or second aspect, the light shielding member is provided outside the exit side of the imaging lens. is there.

【0032】また更に、請求項4に記載の発明は、前記
遮光部材と結像レンズとの距離が、可能な限り短く設定
されていることを特徴とする請求項1又は請求項3記載
の原稿読取装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, the distance between the light blocking member and the imaging lens is set as short as possible. It is a reading device.

【0033】さらに、請求項5に記載された発明は、前
記結像レンズが、光軸に対して回転対称系を構成するこ
とを特徴とする請求項乃至請求項4のいずれかに記載の
原稿読取装置である。
According to a fifth aspect of the present invention, the image forming lens has a rotationally symmetric system with respect to the optical axis. It is a reading device.

【0034】また更に、請求項6に記載された発明は、
原稿に光を照射する照射手段と、前記原稿からの反射光
像を結像させる部材であって、原稿端近傍の画角におけ
る原稿読取波長域の副走査方向の解像度が、前記原稿端
近傍より内側の画角で原稿読取波長域のうち最低値を示
す解像度よりも低い解像度特性を有するように設計され
た結像レンズと、前記原稿端近傍からの反射光像におけ
る副走査方向の瞳径が小さくなるように前記反射光像の
一部を遮光する遮光部材と、前記遮光手段で一部が遮光
されかつ前記レンズで結像された光を電気信号に変換す
る光電変換手段とを備えた原稿読取装置において、前記
結像レンズは、4群以上のレンズを組合せたガウスタイ
プのレンズからなり、d線における屈折率及び分散が、
以下の3種類の特性を有する材料を含むことを特徴とす
る原稿読取装置である。 1.屈折率 1.658 分散 50.9 2.屈折率 1.639 分散 55.5 3.屈折率 1.648 分散 33.8
Still further, the invention described in claim 6 is as follows.
Irradiating means for irradiating the original with light, and a member for forming a reflected light image from the original, wherein the resolution in the sub-scanning direction of the original reading wavelength band at an angle of view near the original end is greater than that near the original end. An imaging lens designed to have a resolution characteristic lower than the resolution indicating the lowest value of the original reading wavelength range at the inner angle of view, and a pupil diameter in a sub-scanning direction in a reflected light image from near the original end. A document comprising: a light-shielding member that shields a part of the reflected light image so as to reduce the size; and a photoelectric conversion unit that partially converts the light imaged by the lens into an electric signal, the light being partially shielded by the light-shielding unit. In the reading device, the imaging lens is a Gauss-type lens obtained by combining four or more lenses, and has a refractive index and dispersion at d-line,
An original reading apparatus includes a material having the following three characteristics. 1. Refractive index 1.658 Dispersion 50.9 2. Refractive index 1.639 Dispersion 55.5 3. Refractive index 1.648 Dispersion 33.8

【0035】さらに、請求項7に記載された発明は、前
記結像レンズが、4群6枚のレンズを組合せたガウスタ
イプのレンズからなり、物体側から順にレンズに番号を
付した場合に、第1の特性である屈折率 1.658 分散
50.9なる特性を有するレンズを、第1レンズ及び第6
レンズとし、第2の特性である屈折率 1.639 分散5
5.5なる特性を有するレンズを、第2レンズ及び第5レ
ンズとし、第3の特性である屈折率1.648 分散 33.8
なる特性を有するレンズを、第3レンズとして用いたこ
とを特徴とする請求項6記載の原稿読取装置である。
Further, according to a seventh aspect of the present invention, in the case where the imaging lens is a Gaussian type lens in which six lenses in four groups are combined, and the lenses are numbered sequentially from the object side, The first characteristic, refractive index 1.658 dispersion
The lens having the characteristic of 50.9 is replaced with the first lens and the sixth lens.
The lens has a second characteristic, a refractive index of 1.639 and a dispersion of 5.
The lenses having the characteristic of 5.5 are referred to as a second lens and a fifth lens, and the third characteristic, the refractive index of 1.648 and the dispersion of 33.8
7. The document reading apparatus according to claim 6, wherein a lens having the following characteristics is used as the third lens.

【0036】また、請求項8に記載された発明は、前記
結像レンズが、riを第i面の曲率半径、diを第i面
と(i+1)面の間隔、niを第iレンズのd線におけ
る屈折率、νiを第iレンズのd線におけるアッベ数と
して、 r1 32.40 d1 5.82 n1 1.658 ν1 50.9 r2 80.80 d2 0.15 r3 25.11 d3 5.55 n2 1.639 ν2 55.5 r4 70.70 d4 2.85 n3 1.648 ν3 33.8 r5 16.96 d5 21.77 r6 -16.27 d6 0.90 n4 1.603 ν4 38.0 r7 -220.00 d7 6.72 n5 1.639 ν5 55.5 r8 -22.87 d8 0.51 r9 -172.4 d9 4.92 n6 1.658 ν6 50.9 r10 -38.80 を満足することを特徴とする請求項6又は7記載の原稿
読取装置である。
According to the invention described in claim 8, in the imaging lens, ri is a radius of curvature of the i-th surface, di is a distance between the i-th surface and the (i + 1) surface, and ni is d of the i-th lens. The refractive index at the line, νi, is the Abbe number at the d-line of the i-th lens. r6 -16.27 d6 0.90 n4 1.603 ν4 38.0 r7 -220.00 d7 6.72 n5 1.639 ν5 55.5 r8 -22.87 d8 0.51 r9 -172.4 d9 4.92 n6 1.658 ν6 50.9 r10 -38.80 It is a document reading device.

【0037】[0037]

【作用】サジタルストッパー(遮光部材)は、基本的に
は主走査方向のMTF特性と、倍率色収差にはほとんど
影響を与えることなく、副走査方向のMTF特性を改善
する効果がある。また、サジタルストッパーは、副走査
方向のみ光束の広がりを制限するので、通常の円形の絞
りと比較して光量のロスが少ないというメリットもあ
る。
The sagittal stopper (light shielding member) basically has the effect of improving the MTF characteristics in the main scanning direction and the MTF characteristics in the sub-scanning direction with almost no effect on the chromatic aberration of magnification. Further, since the sagittal stopper limits the spread of the light beam only in the sub-scanning direction, there is a merit that the loss of the light amount is smaller than that of a normal circular stop.

【0038】また、レンズ単体の特性値でスペックを満
足できる場合でも、この手法を用いるとレンズに使用す
る硝材のコストダウンができ、トータルコストを下げる
ことができる。
Even if the specifications can be satisfied by the characteristic value of the lens alone, this method can reduce the cost of the glass material used for the lens and reduce the total cost.

【0039】さらに、サジタルストッパー(遮光部材)
を、結像レンズの射出側の外部に設けることにより、当
該結像レンズによって縮小結像される光束を、サジタル
ストッパーによって副走査方向に絞るため、サジタルス
トッパー自体も小型化することが可能となる。
Further, a sagittal stopper (light shielding member)
Is provided outside the exit side of the imaging lens, the light flux reduced and imaged by the imaging lens is focused in the sub-scanning direction by the sagittal stopper, so that the sagittal stopper itself can be downsized. .

【0040】また更に、サジタルストッパーと結像レン
ズとの距離を、可能な限り短く設定する、できればサジ
タルストッパーと結像レンズを支持するレンズ鏡筒との
間に隙間を設けないように構成することにより、結像レ
ンズとサジタルストッパーとの隙間から入射した迷光
が、結像レンズの射出側の表面で反射され、光学系に悪
影響を及ぼすのを確実に防止することができる。
Further, the distance between the sagittal stopper and the imaging lens is set as short as possible. Preferably, no space is provided between the sagittal stopper and the lens barrel supporting the imaging lens. Accordingly, it is possible to reliably prevent stray light that has entered from the gap between the imaging lens and the sagittal stopper from being reflected on the exit side surface of the imaging lens and adversely affecting the optical system.

【0041】さらに、レンズを光軸に対して回転させ
て、偏心や面倒れ等の公差の影響がMTF他の性能に出
難い状態でアセンブリすることを可能とする。
Further, by rotating the lens with respect to the optical axis, it is possible to assemble the lens in such a manner that the influence of tolerance such as eccentricity or surface inclination hardly appears on MTF and other performances.

【0042】[0042]

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0043】実施の形態1 図1はこの発明の実施の形態1に係る原稿読取装置を示
す概略図である。
Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic diagram showing an original reading apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

【0044】この原稿読取装置は、図1に示すように、
上面が開口した原稿読取装置本体1を備えており、当該
原稿読取装置本体1の上面開口部には、図示しない原稿
を載置するためのプラテンガラス2が取り付けられてい
る。このプラテンガラス2上には、読み取るべき画像を
下向きにした状態で、所定の位置に原稿(図示せず)が
載置される。上記原稿読取装置本体1の上部には、原稿
をプラテンガラス2上に押圧するためのプラテンカバー
3が、開閉自在に設けられている。
As shown in FIG. 1, the original reading apparatus
An original reading apparatus main body 1 having an open upper surface is provided, and a platen glass 2 for mounting an original (not shown) is attached to an upper opening of the original reading apparatus main body 1. A document (not shown) is placed on the platen glass 2 at a predetermined position with an image to be read facing downward. A platen cover 3 for pressing a document onto a platen glass 2 is provided at an upper portion of the document reading device main body 1 so as to be freely opened and closed.

【0045】また、上記原稿読取装置本体1の内部に
は、プラテンガラス2上に載置された図示しない原稿の
画像を、照明する照射手段としてのランプ4と、ランプ
4から照射された光を効率よく原稿面に集光するリフレ
クタ5と、原稿からの反射光像を水平方向に反射するフ
ルレートミラー6と、このフルレートミラー6からの反
射光像を折り返すように反射する2枚のハーフレートミ
ラー7、8と、これら2枚のハーフレートミラー7、8
からの反射光像を縮小結像する結像レンズ9と、遮光手
段としてのサジタルストッパー11と、結像レンズ9に
よって結像された光像を電気信号に変換するCCD(Cha
rge Coupled Device) イメージセンサ等からなる光電変
換手段としてのラインイメージセンサ12とが設けられ
ている。上記結像レンズ9としては、例えば、ダブルガ
ウスタイプのレンズが用いられる。また、上記CCDイ
メージセンサ12として、カラー画像を読み取るために
は、カラー画像をB(ブルー),G(グリーン),R
(レッド)の3色で読み取るカラーCCDイメージセン
サが用いられる。
A lamp 4 as an illuminating means for illuminating an image of an original (not shown) placed on the platen glass 2 and a light radiated from the lamp 4 are provided inside the original reading apparatus main body 1. A reflector 5 for efficiently condensing the document surface, a full-rate mirror 6 for horizontally reflecting the reflected light image from the document, and two half-rate mirrors for reflecting the reflected light image from the full-rate mirror 6 in a folded manner. 7, 8 and these two half-rate mirrors 7, 8
Imaging lens 9 for reducing and imaging the reflected light image from the camera, a sagittal stopper 11 as a light shielding means, and a CCD (Cha) for converting the light image formed by the imaging lens 9 into an electric signal.
rge Coupled Device) A line image sensor 12 as a photoelectric conversion unit including an image sensor and the like is provided. As the imaging lens 9, for example, a double Gauss type lens is used. In order to read a color image as the CCD image sensor 12, the color image is converted into B (blue), G (green),
A color CCD image sensor that reads three colors (red) is used.

【0046】上記ランプ4及びリフレクタ5と、フルレ
ートミラー6とは、図示しないフルレートキャリッジに
搭載されており、このフルレートキャリッジは、副走査
方向に沿って所定の速度Vで移動するように構成されて
いる。また、上記2枚のハーフレートミラー7、8は、
図示しないハーフレートキャリッジに搭載されており、
このハーフレートキャリッジは、同じく副走査方向に沿
って、フルレートキャリッジの半分の速度1/2・Vで
移動するように構成されている。その結果、上記プラテ
ンガラス2上に載置された原稿は、所定の速度で移動す
るランプ4、リフレクタ5及びフルレートミラー6と、
2枚のハーフレートミラー7、8によって、光路長を変
化させずに、結像レンズ9を介してCCDイメージセン
サ12上に、その全面の画像が走査露光されるようにな
っている。
The lamp 4 and the reflector 5 and the full-rate mirror 6 are mounted on a full-rate carriage (not shown), and the full-rate carriage is configured to move at a predetermined speed V along the sub-scanning direction. I have. The two half-rate mirrors 7 and 8 are
It is mounted on a half-rate carriage (not shown),
The half-rate carriage is also configured to move at half the speed of the full-rate carriage 1/2 V in the sub-scanning direction. As a result, the original placed on the platen glass 2 has a lamp 4, a reflector 5 and a full rate mirror 6 moving at a predetermined speed,
By using the two half-rate mirrors 7 and 8, the entire image is scanned and exposed on the CCD image sensor 12 via the imaging lens 9 without changing the optical path length.

【0047】そして、上記原稿読取装置では、図1に示
すように、プラテンガラス2上に載置された原稿の画像
が、ランプ4から照射されかつリフレクタ5によって集
光された光によって照明され、当該原稿からの反射光像
は、フルレートミラー6とハーフレートミラー7、8を
介して、結像レンズ9によって、CCDイメージセンサ
12上に縮小結像される。その際、上記結像レンズ9に
よってCCDイメージセンサ12上に縮小結像される原
稿からの反射光像は、その一部がサジタルストッパー1
1で遮光される。このとき、CCDイメージセンサ12
は、各々の画素ごとに入射光の強さに応じて光電変換を
行い、これによって原稿画像に対応した画像信号(RG
B信号)が得られる。
In the document reading apparatus, as shown in FIG. 1, an image of a document placed on the platen glass 2 is illuminated by light emitted from a lamp 4 and collected by a reflector 5, The reflected light image from the original is reduced and formed on the CCD image sensor 12 by the imaging lens 9 via the full rate mirror 6 and the half rate mirrors 7 and 8. At this time, a part of the reflected light image from the document, which is reduced and formed on the CCD image sensor 12 by the image forming lens 9,
1 is shaded. At this time, the CCD image sensor 12
Performs photoelectric conversion in accordance with the intensity of incident light for each pixel, thereby obtaining an image signal (RG
B signal).

【0048】上記原稿読取装置の光学系は、フルレート
ミラー6、及びハーフレートミラー7、8によって折り
返される光路を、光軸axに沿って直線状に表わせば、
図2に示すように、物体空間にある原稿13の画像を、
結像レンズ9によって、像空間にあるCCDイメージセ
ンサ12上に結像する縮小光学系として、表現すること
ができる。
The optical system of the above-described document reading apparatus can be configured such that the optical path turned back by the full-rate mirror 6 and the half-rate mirrors 7 and 8 is linearly represented along the optical axis ax.
As shown in FIG. 2, the image of the document 13 in the object space is
The imaging lens 9 can be expressed as a reduction optical system that forms an image on the CCD image sensor 12 in the image space.

【0049】ところで、上記の如く構成される原稿読取
装置には、高解像度化や高画質化などの要求に加えて、
高速読取、広幅(A3サイズ対応)、本の綴じ代部にお
ける原稿浮きへの対応が要求されているが、これらの要
求を物理的、光学的にとらえると、高いナイキスト周波
数(量子化の限界周波数)、高いMTF(ModulationTr
ansfer Function)特性、センサの高感度、広い画角、
深い焦点深度が求められることになる。そこで、これら
の諸要求を満足する原稿読取装置を設計するためには、
CCDイメージセンサ12の特性、及び原稿読取装置の
共役長を決定した後、結像光学系のスペックに関わるも
のとしては、MTFの高さと焦点深度が挙げられる。
By the way, in addition to demands for higher resolution and higher image quality, the original reading apparatus configured as described above has
High-speed reading, wide width (A3 size compatible), and handling of document floating at the binding margin of the book are required. However, if these requirements are physically and optically captured, a high Nyquist frequency (a limit frequency of quantization) ), High MTF (ModulationTr
ansfer Function) characteristics, high sensitivity of sensor, wide angle of view,
A deep depth of focus will be required. Therefore, in order to design a document reading device that satisfies these requirements,
After determining the characteristics of the CCD image sensor 12 and the conjugate length of the document reading device, the specifications of the imaging optical system include the height of the MTF and the depth of focus.

【0050】次に、上記結像光学系のMTFと焦点深度
とを決定する主たる構成要素である結像レンズ9の基本
的な特性について、図3を参照しつつ説明する。
Next, basic characteristics of the imaging lens 9 which is a main component for determining the MTF and the depth of focus of the above-mentioned imaging optical system will be described with reference to FIG.

【0051】先ず、結像レンズ9では、光軸axから離
れた位置、つまり原稿端近傍の画像を結像する際に、光
軸axを中心とする同心円の接線方向(タンジェンシャ
ル方向)のラインペア情報と、同心円の動径方向(ラジ
アル方向)のラインペア情報とでは、レンズの解像度を
表すMTF(Modulation Transfer Function)特性が異な
ったものとなる。ラインイメージセンサ12を使用した
原稿読取装置に、このようなレンズ9を用いる場合、接
線方向の解像度(MTF)がラインイメージセンサ12
の主走査方向(センサ長手方向)の解像度に対応し、動
径方向の解像度がラインイメージセンサ12の副走査方
向(センサ短手方向)の解像度に対応する。結像レンズ
9の特性上、動径方向の解像度は、接線方向の解像度に
比べて低くなりがちである。したがって、ラインイメー
ジセンサ12においては、光軸axから離れた位置の画
像の、副走査方向の解像度が低くなることが多い。
First, in the image forming lens 9, when forming an image at a position distant from the optical axis ax, that is, in the vicinity of the document edge, a line in the tangential direction (tangential direction) of a concentric circle centered on the optical axis ax. The pair information and the line pair information in the radial direction of the concentric circle (radial direction) have different MTF (Modulation Transfer Function) characteristics indicating the resolution of the lens. When such a lens 9 is used in a document reading apparatus using the line image sensor 12, the resolution (MTF) in the tangential direction (MTF) is reduced.
And the resolution in the radial direction corresponds to the resolution of the line image sensor 12 in the sub-scanning direction (transverse direction of the sensor). Due to the characteristics of the imaging lens 9, the resolution in the radial direction tends to be lower than the resolution in the tangential direction. Therefore, in the line image sensor 12, the resolution in the sub-scanning direction of the image at a position distant from the optical axis ax often decreases.

【0052】光軸外の物点から発した光が結像レンズ9
に入射する場合、その入射瞳のメリジオナル面を通過し
た光線は、結像レンズ9の軸対称性により、レンズ9を
出射した後もメリジオナル面から外れることはない。そ
のため、メリジオナル面を通過する光線に関しては、副
走査方向の解像度を低下させることはない。
Light emitted from an object point off the optical axis is transmitted to the imaging lens 9.
, The light beam that has passed through the meridional surface of the entrance pupil does not deviate from the meridional surface even after exiting the lens 9 due to the axial symmetry of the imaging lens 9. Therefore, the resolution of the light passing through the meridional surface in the sub-scanning direction does not decrease.

【0053】このことから、結像レンズ9から出射され
る光線を、メリジオナル面に直交するサジタル方向に絞
っていくと、それにつれて幾何学的な収差は減少し結像
状態が良くなる。また、それとともにサジタル方向の結
像光束の広がりを制限することで、像空間における光束
が細くなるので、理想像面から外れた位置での点像の広
がりが小さくなり、ラジアル方向の結像状態の焦点深度
を増すことができる。
From this, when the light beam emitted from the imaging lens 9 is narrowed down in the sagittal direction orthogonal to the meridional surface, the geometrical aberration is reduced and the imaging state is improved. In addition, by limiting the spread of the imaging light beam in the sagittal direction, the light beam in the image space becomes narrower, so that the spread of the point image at a position deviating from the ideal image plane becomes smaller, and the image formation state in the radial direction Of focus can be increased.

【0054】そこで、この実施の形態1では、図1に示
すように、原稿端近傍からの反射光が結像レンズ9を出
射した後の副走査方向の射出瞳径が小さくなるように反
射光の一部を遮光するものとして、副走査方向に対応す
る結像レンズ9のサジタル方向に光束を絞るサジタルス
トッパー11が設けられている。
Therefore, in the first embodiment, as shown in FIG. 1, the reflected light from the vicinity of the end of the original is reduced so that the exit pupil diameter in the sub-scanning direction after exiting the imaging lens 9 is reduced. Is provided with a sagittal stopper 11 for blocking a light beam in the sagittal direction of the imaging lens 9 corresponding to the sub-scanning direction.

【0055】しかも、この実施の形態1に係る原稿読取
装置では、遮光手段としてのサジタルストッパー11
が、前記結像レンズ9の外部に配置され、かつ当該結像
レンズ9と一定の距離を保ったまま移動可能であるよう
に構成されている。なお、図1においては、原稿からの
反射光の光路中において、結像レンズ9とセンサ(光電
変換手段)12との間にサジタルストッパー11を配置
しているが、これ以外にも、結像レンズ9の手前にサジ
タルストッパー11を配置するように構成してもよい。
Further, in the document reading apparatus according to the first embodiment, the sagittal stopper 11 as a light shielding means is provided.
Is arranged outside the imaging lens 9 and is configured to be movable while maintaining a certain distance from the imaging lens 9. In FIG. 1, the sagittal stopper 11 is arranged between the imaging lens 9 and the sensor (photoelectric conversion means) 12 in the optical path of the reflected light from the document. The sagittal stopper 11 may be arranged before the lens 9.

【0056】更に説明すると、この実施の形態1に係る
原稿読取装置では、図1に示すように、結像レンズ9の
射出側の外部、つまり、当該結像レンズ9とCCDイメ
ージセンサ12との間に、遮光手段としてのサジタルス
トッパー11が配設されている。上記サジタルストッパ
ー11は、図4乃至図6に示すように、金属等からなる
黒色の矩形状の薄板であって、その中央には、やはり矩
形状の開口部11aが形成されている。このサジタルス
トッパー11は、開口部11aの中心が原稿からの反射
光の光軸axに合致し、開口部11aの長辺が主走査方
向、短辺が副走査方向に合致するように配置されてい
る。即ち、上記開口部11aの長辺は、結像レンズ9に
対する原稿からの反射光のメリジオナル面と平行に配置
され、短辺は、サジタル面と平行に配置されている。メ
リジオナル面は、光学系において、軸外の物点と光軸と
を結ぶ平面であり、サジタル面はメリジオナル面に垂直
な平面である。なお、図7は、従来の遮光板を採用した
場合に、レンズ正面からセンサを覗き込んだ時のレンズ
瞳の形状を示したものである。
More specifically, in the document reading apparatus according to the first embodiment, as shown in FIG. 1, the outside of the exit side of the imaging lens 9, that is, the connection between the imaging lens 9 and the CCD image sensor 12. In between, a sagittal stopper 11 as a light shielding means is provided. As shown in FIGS. 4 to 6, the sagittal stopper 11 is a black rectangular thin plate made of metal or the like, and a rectangular opening 11a is formed at the center thereof. The sagittal stopper 11 is arranged such that the center of the opening 11a coincides with the optical axis ax of the reflected light from the document, the long side of the opening 11a coincides with the main scanning direction, and the short side coincides with the sub-scanning direction. I have. That is, the long side of the opening 11a is arranged in parallel with the meridional surface of the reflected light from the original to the imaging lens 9, and the short side is arranged in parallel with the sagittal surface. The meridional plane is a plane that connects an off-axis object point and the optical axis in the optical system, and the sagittal plane is a plane perpendicular to the meridional plane. FIG. 7 shows the shape of the lens pupil when the sensor is viewed from the front of the lens when a conventional light shielding plate is employed.

【0057】また、上記サジタルストッパー11は、図
8に示すように、結像レンズ9が取り付けられたレンズ
プレート10に、当該結像レンズ9と一定の距離を隔て
て、ネジ止め等の手段によって取り付けられている。上
記レンズプレート10は、原稿読取装置本体1の図示し
ないガイドレール等に、複数のネジ穴15a〜15cを
介して、光軸方向及び光軸方向と直交する方向、並びに
光軸方向に対する傾斜角度が調整可能に取り付けられて
いる。したがって、上記サジタルストッパー11は、結
像レンズ9が取り付けられたレンズプレート10に取り
付けられているため、原稿読取装置の調整時に、当該結
像レンズ9の位置を調整するため、レンズプレート10
を移動させると、前記結像レンズ9と一定の距離を保っ
たまま移動可能となるように構成されている。
As shown in FIG. 8, the sagittal stopper 11 is fixed to the lens plate 10 on which the imaging lens 9 is mounted at a predetermined distance from the imaging lens 9 by means of screws or the like. Installed. The lens plate 10 has an optical axis direction, a direction orthogonal to the optical axis direction, and an inclination angle with respect to the optical axis direction on a guide rail or the like (not shown) of the document reading apparatus main body 1 via a plurality of screw holes 15a to 15c. Adjustably mounted. Therefore, since the sagittal stopper 11 is attached to the lens plate 10 to which the imaging lens 9 is attached, the lens plate 10 is used to adjust the position of the imaging lens 9 when adjusting the original reading device.
Is moved so as to be able to move while maintaining a certain distance from the imaging lens 9.

【0058】サジタルストッパー11の開口部11aの
短辺は、図6に示すように、結像レンズ9自体の射出瞳
で制限される出射光束Eの範囲よりも小さく設定され、
これによって結像レンズ9における原稿端近傍の副走査
方向の射出瞳径がサジタルストッパー11で小さくされ
る構成となっている。即ち、ある物点OP1 から結像レ
ンズ9を介して開口部11aよりも上または下に向かっ
た光線は、サジタルストッパ−11で遮られ、CCDイ
メージセンサ12には入射しない。これにより、結像レ
ンズ9の射出瞳径は、サジタル方向においてのみサジタ
ルストッパ−11で絞られる。このサジタルストッパー
11による遮光作用は、開口部11aが矩形をなしてい
ることから、その長手方向(主走査方向)の全体にわた
って一様である。つまり、光軸ax上の物点OP2 から
の光はサジタルストッパー11により部分的に遮られ、
開口部11aを通過した光だけが像点IP2 に結像し、
光軸axから離れた物点OP1 からの光もサジタルスト
ッパー11で部分的に遮られ、開口部11aを通過した
光だけが像点IP1 に結像する。なお、図6(a)にお
いて、斜線を付した部分は、サジタルストッパー11の
上下の部分によりカットされる光束の部分を示してい
る。
As shown in FIG. 6, the short side of the opening 11a of the sagittal stopper 11 is set smaller than the range of the emitted light beam E limited by the exit pupil of the imaging lens 9 itself.
Thus, the exit pupil diameter of the imaging lens 9 in the sub-scanning direction near the document end is reduced by the sagittal stopper 11. That is, a light beam from an object point OP1 via the imaging lens 9 to a position above or below the opening 11a is blocked by the sagittal stopper 11 and does not enter the CCD image sensor 12. As a result, the exit pupil diameter of the imaging lens 9 is reduced by the sagittal stopper 11 only in the sagittal direction. The light blocking effect of the sagittal stopper 11 is uniform throughout the longitudinal direction (main scanning direction) because the opening 11a has a rectangular shape. That is, the light from the object point OP2 on the optical axis ax is partially blocked by the sagittal stopper 11,
Only the light that has passed through the opening 11a forms an image at the image point IP2,
Light from the object point OP1 distant from the optical axis ax is also partially blocked by the sagittal stopper 11, and only light that has passed through the opening 11a forms an image at the image point IP1. In FIG. 6A, the hatched portions indicate the portions of the light beam cut by the upper and lower portions of the sagittal stopper 11.

【0059】このようにサジタルストッパー11は、副
走査方向の解像度に影響を与える、メリジオナル面から
離れた光線をカットするので、主走査方向端部(原稿端
近傍)での副走査方向の解像度を良好にしてレンズ9の
結像性能を改善する。しかも、光量のカットが一方向
(サジタル方向)のみであるため、レンズ9の結像性能
を改善するための光量ロスが少なくて済む。
As described above, the sagittal stopper 11 cuts a light beam that is far from the meridional surface and affects the resolution in the sub-scanning direction. Therefore, the resolution in the sub-scanning direction at the end in the main scanning direction (near the document end) is reduced. The image quality is improved to improve the imaging performance of the lens 9. In addition, since the light amount is cut only in one direction (sagittal direction), a light amount loss for improving the imaging performance of the lens 9 can be reduced.

【0060】ちなみに、この場合は、主走査方向の全域
で副走査方向の光束が一様に絞られるため、光量も一定
の比率で減少する。その際、端の画角のMTFを改善す
るにあたり、サジタルストッパー11が最も効果を発揮
するのは、副走査方向の光量を20〜25%程度、特に
25%程度カットするときであり、これに対応してサジ
タルストッパー11の開口部11aの開口幅も設定され
ている。つまり、サジタルストッパー11は、メリジオ
ナル面から離れたサジタル方向の光線をカットすること
により、副走査方向の解像度を向上させるものである
が、このサジタルストッパー11によってあまりサジタ
ル方向の光線をカットし過ぎると、光学系が暗くなり、
CCDイメージセンサ12に入射する光量が減少するこ
とになる。このCCDイメージセンサ12の入射光量の
減少を抑えるためには、レンズ内の絞り径を、その分広
く設定することも考えられるが、レンズ内の絞り径を広
く設定すると、主走査方向の収差の影響が大きくなり、
好ましくない。そこで、サジタルストッパ−11を用い
ることによる副走査方向の解像度の向上と、主走査方向
の収差の低下との両者を考慮すると、サジタルストッパ
−11が最も効果を発揮するのは、経験的に、副走査方
向の光量を20〜25%程度、特に25%程度カットす
る場合であることがわかっている。
Incidentally, in this case, since the light beam in the sub-scanning direction is uniformly converged in the entire area in the main scanning direction, the light amount also decreases at a constant rate. At this time, the sagittal stopper 11 is most effective in improving the MTF of the angle of view at the end when the light amount in the sub-scanning direction is cut by about 20 to 25%, particularly about 25%. Correspondingly, the opening width of the opening 11a of the sagittal stopper 11 is also set. In other words, the sagittal stopper 11 improves the resolution in the sub-scanning direction by cutting light rays in the sagittal direction away from the meridional surface, but if the sagittal stopper 11 cuts light rays in the sagittal direction too much. , The optics darken,
The amount of light incident on the CCD image sensor 12 decreases. In order to suppress the decrease in the amount of incident light of the CCD image sensor 12, it is conceivable to set the aperture diameter in the lens wider by that amount. However, if the aperture diameter in the lens is set wider, aberration in the main scanning direction is reduced. The impact is greater,
Not preferred. Therefore, considering both the improvement of the resolution in the sub-scanning direction by using the sagittal stopper 11 and the reduction of the aberration in the main scanning direction, it is empirically that the sagittal stopper 11 exhibits the most effect. It is known that the amount of light in the sub-scanning direction is cut by about 20 to 25%, particularly about 25%.

【0061】そのため、サジタルストッパ−11を用い
ることによって、副走査方向の光量が25%程度減少す
ることを考慮して、F4.5程度の明るさを、照明電力
をアップさせずに結像光学系全体で確保するためには、
レンズ単体としてF4程度で設計する必要がある。これ
は、必要光量がF値の比の二乗に比例することによるも
ので、現状の照明電力を仮に100WとしてF4程度の
明るさのレンズを採用すると、100W×(4/4.
5)2 ÷0.75≒105Wとなり、照明電力の増加は
極わずかで済むためである。
For this reason, in consideration of the fact that the amount of light in the sub-scanning direction is reduced by about 25% by using the sagittal stopper 11, the brightness of about F4.5 can be obtained without increasing the illumination power and the imaging optical system. To secure the entire system,
It is necessary to design the lens as a single unit at about F4. This is because the required light quantity is proportional to the square of the F value ratio. If the current illumination power is assumed to be 100 W and a lens having a brightness of about F4 is adopted, 100 W × (4/4.
5) 2 ÷ 0.75 ≒ 105 W, and the increase in illumination power is very small.

【0062】こうしたサジタルストッパー11による副
走査方向の解像度(MTF)の改善に関しては、主走査
方向での画角が大きくなればなるほど、その効果も大き
くなることが分かっている。これは、一般に結像レンズ
9の入射瞳が原稿端近傍の画角ではレンズの端寄りにな
ることで、特にサジタル方向に広がった光束が副走査方
向の収差を増大させることに起因する。一方、結像レン
ズ9の設計段階において従来では、原稿端近傍より内側
の画角での解像度(MTF)を犠牲にして、原稿端近傍
の画角での解像度を持ち上げることにより、全体のバラ
ンスをとるようにしている。
Regarding the improvement of the resolution (MTF) in the sub-scanning direction by the sagittal stopper 11, it is known that the effect increases as the angle of view in the main scanning direction increases. This is due to the fact that the entrance pupil of the imaging lens 9 is generally near the edge of the lens at the angle of view near the document edge, and the light beam spread in the sagittal direction increases aberration in the sub-scanning direction. On the other hand, in the design stage of the imaging lens 9, conventionally, the resolution at the angle of view near the document edge is increased at the expense of the resolution (MTF) at the angle of view inside the vicinity of the document edge, thereby improving the overall balance. I am taking it.

【0063】これに対して、この実施の形態の場合は、
従来のように結像レンズ単体でバランス良く解像度をコ
ントロールするのではなく、結像レンズ9の特性を決め
るパラメータ設計の段階で、端の画角での副走査方向の
解像度を意図的に低くなるように設計する。レンズ設計
に関しては、関連メーカー各社から光学シミュレーショ
ンソフトが市販されているので、その光学シミュレーシ
ョンソフトの自動設計プログラムで、ラジアル方向の端
の画角での重み、つまり原稿端近傍の画角における原稿
読取波長域の解像度を故意に低く設定することにより、
原稿端近傍の画角における原稿読取波長域の副走査方向
の解像度が、原稿端近傍より内側の画角における原稿読
取波長域の最低解像度よりも低い解像度特性を有する結
像レンズ9を採用する。
On the other hand, in the case of this embodiment,
Rather than controlling the resolution in a well-balanced manner with the imaging lens alone as in the prior art, the resolution in the sub-scanning direction at the angle of view at the end is intentionally reduced at the stage of parameter design that determines the characteristics of the imaging lens 9. To be designed. Regarding lens design, since optical simulation software is commercially available from related manufacturers, the weight of the angle of view at the end in the radial direction, that is, the original reading at the angle of view near the original end, is calculated by the automatic design program of the optical simulation software. By intentionally setting the resolution of the wavelength range low,
An image forming lens 9 having a resolution characteristic in the sub-scanning direction of the original reading wavelength range at an angle of view near the original end lower than the lowest resolution of the original reading wavelength range at an angle of view inside the vicinity of the original end is adopted.

【0064】さらに詳述すると、一般に可視光域にあた
る青、緑、赤の各波長域では、空間周波数(本/mm)
に対するMTFの特性が、それぞれの波長域で異なった
ものとなる。特に、文字認識を良好に行ううえでは、5
本/mm付近の空間周波数でのMTFの良否が重要なフ
ァクターとなる。これに対して、この実施の形態では、
原稿端近傍の画角における5本/mm付近の空間周波数
での原稿読取波長域の副走査方向MTFが、最良像面に
おいて原稿端近傍より内側の画角における原稿読取波長
域の最低MTFよりも低い解像度特性をもつ結像レンズ
9をあえて採用している。これにより、レンズパラメー
タ設計の自由度が高まるため、軸上色収差や倍率色収
差、さらには像面湾曲や非点収差、歪曲収差等を従来よ
りも低く抑えることができる。
More specifically, in each of the wavelength ranges of blue, green and red, which are generally in the visible light range, the spatial frequency (lines / mm)
Is different in each wavelength range. In particular, for good character recognition, 5
An important factor is the quality of the MTF at a spatial frequency in the vicinity of this / mm. On the other hand, in this embodiment,
The sub-scanning direction MTF of the original reading wavelength band at a spatial frequency near 5 lines / mm at the angle of view near the original end is smaller than the lowest MTF of the original reading wavelength region at the angle of view inside the vicinity of the original end on the best image plane. An imaging lens 9 having a low resolution characteristic is employed. As a result, the degree of freedom in lens parameter design is increased, so that axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration, as well as field curvature, astigmatism, distortion, and the like can be suppressed as compared with those in the related art.

【0065】ただし、このような結像レンズ9を用いて
原稿読取装置の光学系を構成すると、当然のことなが
ら、主走査方向の原稿端近傍において副走査方向のMT
Fが悪化する。しかしながら、上述したサジタルストッ
パー11による解像度(副走査方向のMTF)のアップ
分を予め見込んだうえで、原稿端近傍の画角における原
稿読取波長域の副走査方向解像度を意図的に低く設定し
ておけば、上述のようなパラメータ設計による解像度の
低下を相殺することができる。つまり、この発明に係る
原稿読取装置は、従来のように結像レンズ9を出来るだ
けバランス良く設計したうえで、遮光板(サジタルスト
ッパー)を補助的に利用するのではなく、原稿読取装置
の光学系を構成するうえでサジタルストッパー11を必
須な要素と位置づけ、これを利用することを前提に結像
レンズ9の特性を決めることにより、結像光学系全体の
特性を最適化するものである。
However, if the optical system of the original reading apparatus is constituted by using such an imaging lens 9, the MT in the sub-scanning direction in the vicinity of the end of the original in the main scanning direction is naturally understood.
F deteriorates. However, the resolution in the sub-scanning direction in the document reading wavelength range at the angle of view near the document end is intentionally set low by taking into account in advance the increase in the resolution (MTF in the sub-scanning direction) by the sagittal stopper 11 described above. By doing so, it is possible to offset the reduction in resolution due to the parameter design as described above. That is, in the document reading apparatus according to the present invention, the imaging lens 9 is designed in a well-balanced manner as in the related art, and the light shielding plate (sagittal stopper) is not used in an auxiliary manner. The sagittal stopper 11 is positioned as an essential element in constructing the system, and the characteristics of the imaging lens 9 are determined on the assumption that the sagittal stopper 11 is used, thereby optimizing the characteristics of the entire imaging optical system.

【0066】これにより、従来のように結像レンズ単体
でMTFバランスをとる場合に比較して、レンズ設計の
自由度が増加する分、端の画角以外、つまり原稿端近傍
よりも内側の画角におけるMTFの特性を向上させるこ
とができる。ここで、可視光域での副走査方向のMTF
周波数特性の一例を図9(a)、(b)のグラフに示
す。なお、グラフの実線カーブは端の画角でのMTF特
性、破線カーブはそれよりも内側の画角でのMTF特性
を示し、今回行ったシミュレーションでは、青、緑、赤
の各波長域について、いずれも図示のような特性カーブ
を示した。
As compared with the conventional case where the MTF is balanced by a single imaging lens as in the related art, the degree of freedom in lens design is increased. The properties of the MTF at the corner can be improved. Here, the MTF in the sub-scanning direction in the visible light region
An example of the frequency characteristics is shown in the graphs of FIGS. The solid line curve in the graph shows the MTF characteristic at the end angle of view, and the broken line curve shows the MTF characteristic at the inner angle of view. In the simulation performed this time, for each of the blue, green, and red wavelength ranges, In each case, a characteristic curve as shown in the figure was shown.

【0067】即ち、図9(a)に示すサジタルストッパ
ー無しでのレンズのMTF周波数特性では、概ね5〜1
5本/mmの空間周波数で端の画角でのMTFが、それ
よりも内側の画角でのMTFよりも低い特性を示してい
る。これに対して、図9(b)に示すサジタルストッパ
ー有りでのレンズのMTF周波数特性では、上述した5
〜15本/mmの空間周波数でのMTFがサジタルスト
ッパー11の遮光効果により持ち上げられ、双方の画角
で一様に良好なMTF特性が得られている。
That is, the MTF frequency characteristic of the lens without the sagittal stopper shown in FIG.
At a spatial frequency of 5 lines / mm, the MTF at the end angle of view has lower characteristics than the MTF at the inner angle of view. In contrast, the MTF frequency characteristic of the lens with the sagittal stopper shown in FIG.
The MTF at a spatial frequency of up to 15 lines / mm is lifted by the light-shielding effect of the sagittal stopper 11, and good MTF characteristics are uniformly obtained at both angles of view.

【0068】この場合、原稿端近傍よりも内側の画角に
おけるMTFの特性は、レンズ設計段階でこれを犠牲に
することなく、従来よりも高いレベルに設定されてい
る。そして、原稿端近傍の画角におけるMTFについて
は、サジタルストッパー11の遮光作用により、内側の
画角におけるMTFと同等レベルまで持ち上げている。
したがって、結像光学系全体の特性としては、従来より
も収差が低減されてベストの状態が達成される。
In this case, the MTF characteristic at the angle of view inside the vicinity of the document edge is set to a higher level than before without sacrificing it at the lens design stage. The MTF at the angle of view near the document edge is raised to the same level as the MTF at the inner angle of view by the light blocking effect of the sagittal stopper 11.
Therefore, as the characteristics of the entire image forming optical system, the best state is achieved by reducing the aberration as compared with the conventional case.

【0069】また、結像レンズ9の特性を設定するにあ
たり、原稿端近傍の画角における副走査方向の解像度と
それよりも内側の画角における最低解像度との差分を、
サジタルストッパー11による解像度のアップ分相当に
設定しておけば、図9(a)に示すサジタルストッパー
無し状態での所定周波数のMTFの差、例えば文字情報
を読み取る際の解像度に大きく影響を与える5本/mm
付近のMTFの差(ΔMTF)が、図9(b)に示すサ
ジタルストッパー有り状態でほぼ0(ゼロ)になる。こ
れにより、原稿に記された文字情報を好適に読み取るこ
とができるとともに、結像光学系全体のMTFのバラツ
キも抑えられるため、これに起因した読取画質の低下を
未然に防止することができる。
In setting the characteristics of the imaging lens 9, the difference between the resolution in the sub-scanning direction at the angle of view near the document edge and the lowest resolution at the angle of view inside the angle of view is calculated as follows.
If it is set to correspond to the increase in the resolution by the sagittal stopper 11, the MTF difference at a predetermined frequency without the sagittal stopper shown in FIG. Book / mm
The difference between the nearby MTFs (ΔMTF) becomes almost 0 (zero) in the state with the sagittal stopper shown in FIG. 9B. As a result, the character information written on the document can be suitably read, and the variation in the MTF of the entire image forming optical system can be suppressed, so that the deterioration of the read image quality due to this can be prevented.

【0070】なお、画像読取波長域としては、青、緑、
赤の可視光波長域だけに限らず、それよりも広い紫外、
赤外光を加えた5つの波長域を含むものであってもよ
い。そして、原稿端近傍の画角における画像読取波長域
の副走査方向の解像度が、原稿端近傍より内側の画角に
おける画像読取波長域の最低解像度よりも低い、という
条件を満たす結像レンズ9の特性としては、紫外、赤、
緑、青、赤外の各波長域のうち、少なくともいずれか2
つ以上の波長域で上記条件を満たすものであればよい。
The image reading wavelength ranges are blue, green,
Not only in the red visible light wavelength range, but also in the wider ultraviolet,
It may include five wavelength ranges to which infrared light is added. Then, the resolution of the imaging lens 9 satisfying the condition that the resolution in the sub-scanning direction of the image reading wavelength range at the angle of view near the document edge is lower than the minimum resolution of the image reading wavelength range at the angle of view inside the vicinity of the document edge. Characteristics include ultraviolet, red,
At least one of each of the green, blue, and infrared wavelength ranges
What satisfies the above conditions in one or more wavelength ranges may be used.

【0071】以上の構成において、この実施の形態に係
る原稿読取装置では、次のようにして、サジタルストッ
パーを用いることによる組み立て工数の増加やコスト増
加を回避することができ、しかも、読取り画質を更に改
善することが可能となっている。
With the above configuration, the original reading apparatus according to this embodiment can avoid an increase in the number of assembling steps and an increase in cost due to the use of the sagittal stopper as described below, and can also improve the image quality of reading. It is possible to further improve.

【0072】すなわち、この実施の形態に係る原稿読取
装置では、図1に示すように、プラテンガラス2上に載
置された原稿の画像を、ランプ4及びリフレクタ5によ
って照明しつつ、当該原稿からの反射光像を、フルレー
トミラー6及びハーフレートミラー7、8を介して、結
像レンズ9によってCCDイメージセンサ12上に縮小
結像しつつ、当該フルレートミラー6及びハーフレート
ミラー7、8を副走査方向に移動させることにより、原
稿の全面の画像をCCDイメージセンサ12上に走査露
光し、当該CCDイメージセンサ12で原稿の画像を電
気信号に変換して、読み取るようになっている。
That is, in the document reading apparatus according to this embodiment, as shown in FIG. 1, the image of the document placed on the platen glass 2 is illuminated by the lamp 4 and the reflector 5 while the document is read from the document. Is reflected on the CCD image sensor 12 via the full-rate mirror 6 and the half-rate mirrors 7 and 8 by the imaging lens 9 while the full-rate mirror 6 and the half-rate mirrors 7 and 8 are By moving the original in the scanning direction, the entire image of the original is scanned and exposed on the CCD image sensor 12, and the original image is converted into an electric signal by the CCD image sensor 12 and read.

【0073】その際、上記原稿の画像は、図2に示すよ
うに、結像レンズ9によってCCDイメージセンサ12
上に縮小結像されるのであるが、結像レンズ9のCCD
イメージセンサ12側には、サジタルストッパー11が
配設されているので、当該CCDイメージセンサ12上
への結像特性は、結像レンズ9の種々の収差及びサジタ
ルストッパーの遮光特性によって決定される。
At this time, as shown in FIG. 2, the image of the original is converted by the imaging lens 9 into the CCD image sensor 12.
Although the image is reduced and formed on the top, the CCD of the imaging lens 9
Since the sagittal stopper 11 is provided on the image sensor 12 side, the image forming characteristics on the CCD image sensor 12 are determined by various aberrations of the image forming lens 9 and the light blocking characteristics of the sagittal stopper.

【0074】ところで、この実施の形態では、原稿端近
傍の画角における原稿読取波長域の副走査方向MTF
が、最良像面において原稿端近傍より内側の画角におけ
る原稿読取波長域の最低MTFよりも低い解像度特性を
もつ結像レンズ9をあえて採用するように構成されてい
る。これにより、レンズパラメータ設計の自由度が高ま
るため、軸上色収差や倍率色収差、さらには像面湾曲や
非点収差、歪曲収差等を従来よりも低く抑えることがで
きる。その結果、原稿端近傍よりも内側の画角における
MTFの特性は、レンズ設計段階でこれを犠牲にするこ
となく、従来よりも高いレベルに設定することができ
る。
By the way, in this embodiment, the MTF in the sub-scanning direction in the original reading wavelength range at the angle of view near the original end is described.
However, the imaging lens 9 having a resolution characteristic lower than the lowest MTF in the document reading wavelength range at the angle of view inside the vicinity of the document edge on the best image plane is intentionally adopted. As a result, the degree of freedom in lens parameter design is increased, so that axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration, as well as field curvature, astigmatism, distortion, and the like can be suppressed as compared with those in the related art. As a result, the MTF characteristics at the angle of view inside the vicinity of the document edge can be set to a higher level than before without sacrificing the characteristics at the lens design stage.

【0075】そして、原稿端近傍の画角におけるMTF
については、サジタルストッパー11の遮光作用によ
り、内側の画角におけるMTFと同等レベルまで持ち上
げることができる。したがって、結像光学系全体の特性
としては、従来よりも収差が低減されてベストの状態が
達成でき、読取り画質を大幅に向上させることが可能と
なる。
The MTF at the angle of view near the document edge
Can be raised to the same level as the MTF at the inner angle of view due to the light blocking effect of the sagittal stopper 11. Therefore, as the characteristics of the entire image forming optical system, the aberration is reduced as compared with the related art, the best state can be achieved, and the read image quality can be greatly improved.

【0076】また、この実施の形態では、サジタルスト
ッパー11が、図8に示すように、結像レンズ9が取り
付けられたレンズプレート10に、当該結像レンズ9と
一定の距離を隔てて、ネジ止め等の手段によって取り付
けられている。そのため、原稿読取装置の調整時に、結
像レンズ9の位置を調整してピント等を合わせる際、レ
ンズプレート10を移動させると、サジタルストッパー
11を前記結像レンズ9と一定の距離を保ったまま移動
することができる。したがって、原稿読取装置の調整時
に、結像レンズ9とサジタルストッパー11を別個に移
動させ、位置を調整する必要がないので、サジタルスト
ッパーを用いることによる組み立て工数の増加や、組み
立て工数の増加に伴う製造コストの増加を回避すること
ができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 8, the sagittal stopper 11 is mounted on the lens plate 10 on which the imaging lens 9 is mounted, at a predetermined distance from the imaging lens 9, and It is attached by means such as a stop. Therefore, when adjusting the position of the imaging lens 9 and adjusting the focus when adjusting the original reading apparatus, when the lens plate 10 is moved, the sagittal stopper 11 is kept at a fixed distance from the imaging lens 9. You can move. Therefore, it is not necessary to move the imaging lens 9 and the sagittal stopper 11 separately and adjust the positions when adjusting the document reading apparatus. Therefore, the use of the sagittal stopper increases the number of assembling steps and the number of assembling steps. An increase in manufacturing cost can be avoided.

【0077】さらに、この実施の形態では、サジタルス
トッパー11が、結像レンズ9の射出側の外部に設ける
ことにより、当該結像レンズ9によって縮小結像される
光束を、サジタルストッパー11によって副走査方向に
絞るため、サジタルストッパー11自体も小型化するこ
とが可能となる。
Further, in this embodiment, the sagittal stopper 11 is provided outside the exit side of the imaging lens 9 so that the light beam reduced and imaged by the imaging lens 9 is sub-scanned by the sagittal stopper 11. Since the stop is performed in the direction, the sagittal stopper 11 itself can be reduced in size.

【0078】実施の形態2 図10はこの発明の実施の形態2を示すものであり、前
記実施の形態1と同一の部分には同一の符号を付して説
明すると、この実施の形態2では、結像レンズを保持す
る保持部材を備え、遮光部材は、当該保持部材と一体的
に構成されたものである。
Second Embodiment FIG. 10 shows a second embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and described. And a holding member for holding the imaging lens, and the light blocking member is formed integrally with the holding member.

【0079】また、この実施の形態2では、前記遮光部
材と結像レンズとの距離が、可能な限り短く設定されて
いる。
In the second embodiment, the distance between the light blocking member and the imaging lens is set as short as possible.

【0080】図10(a)は、この実施の形態2のレン
ズアッセイ20(レンズ9とレンズ保持部材10)を上
から見た状態を示し、図10(b)は横から見た状態を
示す。さらに、レンズ保持部材10を上から見た状態を
図11(a)に示し、レンズ保持部材10を光軸方向に
見た状態を図11(b)に示す。
FIG. 10A shows the lens assay 20 (lens 9 and lens holding member 10) of the second embodiment viewed from above, and FIG. 10B shows the state viewed from the side. . Further, FIG. 11A shows a state in which the lens holding member 10 is viewed from above, and FIG. 11B shows a state in which the lens holding member 10 is viewed in the optical axis direction.

【0081】レンズ保持部材としてのレンズプレート1
0をL字型に形成して、当該レンズプレート10の垂直
板部10aがサジタルストッパー11としての機能を果
たし、この垂直板部10aに開口部11aを設け、サジ
タルストッパー11に押し当てた状態で結像レンズ9を
固定する方が望ましい。その結果、上記サジタルストッ
パー11と結像レンズ9との距離が、可能な限り短く設
定されている。
Lens plate 1 as lens holding member
0 is formed in an L-shape, and the vertical plate portion 10a of the lens plate 10 functions as a sagittal stopper 11, and the vertical plate portion 10a is provided with an opening 11a and pressed against the sagittal stopper 11. It is desirable to fix the imaging lens 9. As a result, the distance between the sagittal stopper 11 and the imaging lens 9 is set as short as possible.

【0082】このように、サジタルストッパー11と結
像レンズ9との距離を、可能な限り短く設定する、でき
ればサジタルストッパーと結像レンズを支持するレンズ
鏡筒との間に隙間を設けないように構成することによ
り、結像レンズとサジタルストッパーとの隙間から入射
した迷光が、結像レンズの射出側の表面で反射され、光
学系に悪影響を及ぼすのを確実に防止することができ
る。
As described above, the distance between the sagittal stopper 11 and the imaging lens 9 is set as short as possible, and if possible, no gap is provided between the sagittal stopper and the lens barrel supporting the imaging lens. With this configuration, it is possible to reliably prevent stray light incident from the gap between the imaging lens and the sagittal stopper from being reflected on the exit side surface of the imaging lens and adversely affecting the optical system.

【0083】その他の構成及び作用は、前記実施の形態
1と同様であるので、その説明を省略する。
The other configuration and operation are the same as those of the first embodiment, and the description is omitted.

【0084】実施の形態3 図12はこの発明の実施の形態3を示すものであり、前
記実施の形態1と同一の部分には同一の符号を付して説
明すると、この実施の形態3では、結像レンズが、4群
以上のレンズを組合せたガウスタイプのレンズからな
り、d線における屈折率及び分散が、以下の3種類の特
性を有する材料を含むように構成したものである。 1.屈折率 1.658 分散 50.9 2.屈折率 1.639 分散 55.5 3.屈折率 1.648 分散 33.8
Third Embodiment FIG. 12 shows a third embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and will be described. The imaging lens is formed of a Gaussian type lens in which four or more groups of lenses are combined, and the refractive index and dispersion at d-line include a material having the following three characteristics. 1. Refractive index 1.658 Dispersion 50.9 2. Refractive index 1.639 Dispersion 55.5 3. Refractive index 1.648 Dispersion 33.8

【0085】また、この実施の形態3では、前記結像レ
ンズが、riを第i面の曲率半径、diを第i面と(i
+1)面の間隔、niを第iレンズのd線における屈折
率、νiを第iレンズのd線におけるアッベ数として、 r1 32.40 d1 5.82 n1 1.658 ν1 50.9 r2 80.80 d2 0.15 r3 25.11 d3 5.55 n2 1.639 ν2 55.5 r4 70.70 d4 2.85 n3 1.648 ν3 33.8 r5 16.96 d5 21.77 r6 -16.27 d6 0.90 n4 1.603 ν4 38.0 r7 -220.00 d7 6.72 n5 1.639 ν5 55.5 r8 -22.87 d8 0.51 r9 -172.4 d9 4.92 n6 1.658 ν6 50.9 r10 -38.80 を満足するように構成したものである。
Further, in the third embodiment, the imaging lens is configured such that ri is the radius of curvature of the i-th surface and di is the i-th surface.
+1) The spacing between planes, ni is the refractive index of the i-th lens at the d-line, and νi is the Abbe number of the i-th lens at the d-line. 55.5 r4 70.70 d4 2.85 n3 1.648 ν3 33.8 r5 16.96 d5 21.77 r6 -16.27 d6 0.90 n4 1.603 ν4 38.0 r7 -220.00 d7 6.72 n5 1.639 ν5 55.5 r8 -22.87 d8 0.51 r9 -172.4 d9 4.92 n6 1.658 ν6 50.9 r10 -38 It is configured so that

【0086】ところで、図1に示す原稿読取装置におい
て、光学系の構成部材の中で最も重要な構成要素は、結
像レンズ9である。この結像レンズ9を設計する際に
は、前記実施の形態1で述べたように、原稿端近傍の画
角における原稿読取波長域の副走査方向MTFが、最良
像面において原稿端近傍より内側の画角における原稿読
取波長域の最低MTFよりも低い解像度特性をもつ結像
レンズ9をあえて採用するように構成することにより、
レンズパラメータ設計の自由度が高まるため、軸上色収
差や倍率色収差、さらには像面湾曲や非点収差、歪曲収
差等を従来よりも低く抑えることができる。
In the document reading apparatus shown in FIG. 1, the most important component among the components of the optical system is the imaging lens 9. When designing the imaging lens 9, as described in the first embodiment, the sub-scanning direction MTF of the original reading wavelength band at the angle of view near the original end is set to be more inward than the original end near the original image plane. By intentionally adopting an imaging lens 9 having a resolution characteristic lower than the lowest MTF in the document reading wavelength range at the angle of view,
Since the degree of freedom in lens parameter design is increased, axial chromatic aberration and chromatic aberration of magnification, as well as field curvature, astigmatism, distortion, and the like can be suppressed as compared with the related art.

【0087】しかし、これに加えて、上記結像レンズ9
を設計する際に、当該結像レンズ9の直径をあまり大き
くせずに、明るさを確保することも重要な要素となる。
However, in addition to this, the imaging lens 9
It is also an important factor in designing that to secure the brightness without making the diameter of the imaging lens 9 too large.

【0088】この点、従来技術のなかには、複写機、ス
キャナー等に用いられる様々な特性のレンズが提示され
ている。また、特に結像特性の高いことを特徴としたレ
ンズとして、例えば特開平9−113802号公報に
は、4群6枚構成のガウスタイプで、F値(No.) が4.
5の読取レンズが開示されている。しかしながら、この
公報に開示された読取レンズは、耐水性、耐青ヤケ性、
耐潜傷性等の点で非常に扱いにくく、レンズ単体として
のコストも高いという難点がある。
In this regard, the prior art discloses lenses having various characteristics used for copiers, scanners and the like. Further, as a lens characterized by particularly high imaging characteristics, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-113802 discloses a Gauss type having four groups and six elements, and an F value (No.) of 4.
Five reading lenses are disclosed. However, the reading lens disclosed in this publication has water resistance, blue burn resistance,
There are drawbacks in that it is very difficult to handle in terms of latent scratch resistance and the like, and the cost of the lens alone is high.

【0089】これに対して、上記実施の形態1で述べた
サジタルストッパーの有効活用により、倍率色収差とM
TF特性を同時に改善するものについて、例えばF4.
5程度の明るさを確保しようとすると、サジタルストッ
パーによる遮光分を補うために、レンズ径を大きくして
レンズ単体でのF値を小さく(明るく)する必要があ
る。そうすると、レンズ径が大きくなることでのサイズ
アップやコストアップが懸念される。ただし、サジタル
ストッパーとの組み合わせでレンズ構成を考えた場合、
光学系としての明るさをF4.5相当に確保したうえ
で、上述のレンズ取り扱い上の難点や、レンズ径の拡大
に伴うサイズアップ、コストアップを回避できるケース
がある。以下に、具体的な例を挙げて説明する。
On the other hand, by effectively utilizing the sagittal stopper described in the first embodiment, chromatic aberration of magnification and M
Regarding those that simultaneously improve the TF characteristics, for example, F4.
In order to secure a brightness of about 5, it is necessary to increase the lens diameter and decrease the F value of the lens alone (brighter) in order to compensate for the amount of light blocked by the sagittal stopper. Then, there is a concern about an increase in size and cost due to an increase in the lens diameter. However, when considering the lens configuration in combination with the sagittal stopper,
In some cases, it is possible to avoid the above-mentioned difficulties in handling the lens, and increase in size and cost due to enlargement of the lens diameter while securing the brightness of the optical system to F4.5. Hereinafter, a specific example will be described.

【0090】先ず、この実施の形態3に係る結像レンズ
の全体的な構成を図12に示す。図示のように、レンズ
全体では、物体側から像側(図12において左側から右
側)に向かって順に、第1群、第2群、第3群、第4群
のレンズ群が配置されている。第1群を構成する第1レ
ンズ31は、物体側(図の左側)に凸面を向けた正メニ
スカスレンズである。第2群は、第2レンズ32と第3
レンズ33を貼り合わせた接合レンズで構成されてい
る。このうち、第2レンズ32は、物体側に凸面を向け
た正メニスカスレンズであり、第3レンズ33は、物体
側に凸面を向けた負メニスカスレンズである。
First, FIG. 12 shows the overall configuration of the imaging lens according to the third embodiment. As shown in the figure, the first lens unit, the second lens unit, the third lens unit, and the fourth lens unit are arranged in order from the object side to the image side (from left to right in FIG. 12). . The first lens 31 forming the first group is a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side (left side in the figure). The second group includes a second lens 32 and a third lens.
It is composed of a cemented lens in which a lens 33 is bonded. Among them, the second lens 32 is a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side, and the third lens 33 is a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side.

【0091】第3群は、第4レンズ34と第5レンズ3
5を貼り合わせた接合レンズで構成されている。このう
ち、第4レンズ34は物体側に凹面を向けた負メニスカ
スレンズであり、第5レンズ35は、物体側に凹面を向
けた正メニスカスレンズである。第4群を構成する第6
レンズ36は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレン
ズである。また、第3レンズ33(第2群)と第4レン
ズ34(第3群)との間には絞り37が配置され、この
絞り37を挟んで、第1,第2群が前段のレンズ群、第
3,第4群が後段のレンズ群を構成している。これによ
り、レンズ全体としては、4群6枚構成のガウスタイプ
レンズとなっている。
The third group includes the fourth lens 34 and the fifth lens 3
5 is formed of a cemented lens. The fourth lens 34 is a negative meniscus lens having a concave surface facing the object side, and the fifth lens 35 is a positive meniscus lens having a concave surface facing the object side. The sixth that constitutes the fourth group
The lens 36 is a positive meniscus lens having a concave surface facing the object side. A stop 37 is disposed between the third lens 33 (second group) and the fourth lens 34 (third group), and the first and second groups are located in front of the stop 37. , And the third and fourth groups constitute the subsequent lens group. As a result, the entire lens is a Gaussian type lens having four groups and six elements.

【0092】ここで、この実施の形態3で採用したレン
ズ(4群6枚構成のガウスタイプ)の具体的な特性値に
ついて述べる。先ず、riを第i面の曲率半径、diを
第i面と(i+1)面の間隔、niを第iレンズのd線
における屈折率、νiを第iレンズのd線におけるアッ
ベ数とすると、以下に示す数値条件を満足するレンズを
採用している。
Here, specific characteristic values of the lens (Gauss type having four groups and six elements) employed in the third embodiment will be described. First, ri is the radius of curvature of the i-th surface, di is the distance between the i-th surface and the (i + 1) surface, ni is the refractive index of the i-th lens at the d-line, and νi is the Abbe number of the i-th lens at the d-line. A lens that satisfies the following numerical conditions is employed.

【0093】 r1 32.40 d1 5.82 n1 1.658 ν1 50.9 r2 80.80 d2 0.15 r3 25.11 d3 5.55 n2 1.639 ν2 55.5 r4 70.70 d4 2.85 n3 1.648 ν3 33.8 r5 16.96 d5 21.77 r6 -16.27 d6 0.90 n4 1.603 ν4 38.0 r7 -220.00 d7 6.72 n5 1.639 ν5 55.5 r8 -22.87 d8 0.51 r9 -172.4 d9 4.92 n6 1.658 ν6 50.9 r10 -38.80R1 32.40 d1 5.82 n1 1.658 ν1 50.9 r2 80.80 d2 0.15 r3 25.11 d3 5.55 n2 1.639 ν2 55.5 r4 70.70 d4 2.85 n3 1.648 ν3 33.8 r5 16.96 d5 21.77 r6 -16.27 d6 0.90 n4 1.72 ν4 38.0 r7. 1.639 ν5 55.5 r8 -22.87 d8 0.51 r9 -172.4 d9 4.92 n6 1.658 ν6 50.9 r10 -38.80

【0094】また、この結像レンズ9と組み合わせるサ
ジタルストッパー11としては、第6レンズ36の第1
0面上に、例えば副走査方向に9.6mmの開口部11
aを持つ矩形型のものを採用している。このサジタルス
トッパ−11は、原稿とラインセンサ12間のどこに配
置しても良いが、サジタルストッパ−11の開口幅は、
レンズ瞳に対する遮光の比から適宜再計算する必要があ
る。
The sagittal stopper 11 combined with the imaging lens 9 includes the first lens of the sixth lens 36.
On the surface 0, for example, an opening 11 of 9.6 mm in the sub-scanning direction
A rectangular type having a is adopted. The sagittal stopper 11 may be arranged anywhere between the original and the line sensor 12, but the opening width of the sagittal stopper 11 is
It is necessary to recalculate appropriately from the ratio of the light shielding to the lens pupil.

【0095】ちなみに、ここで採用したサジタルストッ
パー11の形状とレンズ瞳に対する遮光状態は図6
(b)のようになる。ここで、どの程度光量が減るかに
ついては、瞳の中の光量分布が均一であると仮定して、
サジタルストッパー11で遮光される面積と瞳全体の面
積の比から求め、その求めた結果から、光学系全体とし
ての明るさをF4.5相当に確保している。例えば、レ
ンズのF値を4.0とするならば、サジタルストッパー
11の遮光による光量減少分がF0.5相当となるよう
に開口幅を設定することで、光学系全体の明るさをF
4.5相当とする。
Incidentally, the shape of the sagittal stopper 11 employed here and the light shielding state with respect to the lens pupil are shown in FIG.
(B). Here, as to how much light quantity decreases, assuming that the light quantity distribution in the pupil is uniform,
From the ratio of the area shielded by the sagittal stopper 11 to the area of the entire pupil, the brightness of the entire optical system is ensured to be equivalent to F4.5 from the obtained result. For example, if the F-number of the lens is set to 4.0, the brightness of the entire optical system is set to F0.5 by setting the aperture width so that the amount of decrease in the amount of light due to light blocking of the sagittal stopper 11 becomes equivalent to F0.5.
It is assumed to be 4.5.

【0096】次に、レンズ径について図13を用いて説
明する。図13において、光軸と被写体面の交点を原点
(0,0)とし、被写体像高をYob、レンズ第1面の曲
率半径をr、被写体とレンズ第1面の距離をZ1、被写
体からレンズに入射する最大光線高さでの、レンズ第1
面との交点座標をp(z2,h)、レンズ鏡筒の肉厚を
x、レンズ鏡筒がレンズ第1面よりも被写体側に突出
する長さをm、レンズ径をφとすると、z2=r−√
(r2 −h2 )+Z1tanθ=(Yob−h)/z2x
=φ/2−h−(z2−Z1+m)tanθで表される
ため、φ/2=x+h+(z2−Z1+m)tanθ=
x+Yob−(Z1−m)(Yob−h)/z2となる。
Next, the lens diameter will be described with reference to FIG. In FIG. 13, the intersection of the optical axis and the object plane is the origin (0, 0), the object image height is Yob, the radius of curvature of the first lens surface is r, the distance between the object and the first lens surface is Z1, the distance from the object to the lens is Z1. At the maximum ray height incident on the lens
If the coordinates of the intersection with the surface are p (z2, h), the thickness of the lens barrel is x, the length of the lens barrel protruding from the first surface of the lens toward the subject is m, and the lens diameter is φ, z2 = R-√
(R 2 −h 2 ) + Z1 tan θ = (Yob−h) / z2x
= Φ / 2−h− (z2−Z1 + m) tan θ, φ / 2 = x + h + (z2−Z1 + m) tanθ =
x + Yob- (Z1-m) (Yob-h) / z2.

【0097】ここで、Yobはxに対して十分に大きく、
Z1もmに対して十分大きいので、x=m=0,Z1/
z2=kとすると、φ/2=Yob(1−k)+k・hと
なり、簡単な比の計算になる。このことから、φを小さ
くするためには、k→1で、かつh→0、つまりレンズ
第1面の曲率半径を大きくし、レンズ長を短くすればよ
いことになる。
Here, Yob is sufficiently large with respect to x,
Since Z1 is also sufficiently large with respect to m, x = m = 0, Z1 /
Assuming that z2 = k, φ / 2 = Yob (1-k) + kh, which is a simple ratio calculation. From this, in order to reduce φ, k → 1 and h → 0, that is, the radius of curvature of the first surface of the lens should be increased and the lens length should be reduced.

【0098】この点を考慮すると、前群の焦点距離が長
い、即ち第1面の曲率を緩くしやすい4群以上の構成の
ガウスタイプレンズを用いてレンズの小径化を行うこと
が、本発明の効果をより一層高めることにつながる。そ
して、サジタルストッパー11との組み合わせで特性と
コストのバランスが最良のものとして、4群6枚構成の
ガウスタイプレンズが挙げられる。
In consideration of this point, it is possible to reduce the diameter of the lens using a Gauss-type lens having a long focal length of the front group, that is, a configuration of four or more groups in which the curvature of the first surface is easily reduced. Will lead to a further increase in the effect of The combination of the sagittal stopper 11 and the one having the best balance between characteristics and cost is a Gauss type lens having four groups and six elements.

【0099】通常、4群6枚構成のガウスタイプレンズ
は、絞りを挟んで両側に小さい曲率半径の凹面が存在
し、これによってペッツバール(Petzval) 和を補正(小
さく)している。ここで、ペッツバール(Petzval) 和と
は、共軸球面光学系で、像面のまがりを補正するための
必要条件を与えるパラメータの和をいい、この和の値が
0(ゼロ)に等しければ、像面のまがりを補正すること
が可能となるものである。そのため、これまでは大きな
画角でのサジタル方向の収差補正が困難とされ、高屈折
率の硝材を使用することで収差補正がしやすくなると言
われてきた。実際、レンズ自動設計において、レンズ素
材となる光学ガラスの屈折率範囲を高いところまで許容
し、変数として使用すると、特に第1、第5、第6レン
ズの屈折率は高い方に変化していく傾向にある。
Normally, a Gauss type lens having four groups and six elements has a concave surface with a small radius of curvature on both sides of the stop, thereby correcting (small) the Petzval sum. Here, the Petzval sum is a sum of parameters that provide necessary conditions for correcting the curvature of the image plane in a coaxial spherical optical system. If the sum is equal to 0 (zero), This makes it possible to correct the curvature of the image plane. Therefore, it has been difficult to correct the aberration in the sagittal direction at a large angle of view, and it has been said that the use of a glass material having a high refractive index facilitates the correction of the aberration. In fact, in the automatic lens design, if the refractive index range of the optical glass used as the lens material is allowed to be high and used as a variable, the refractive indices of the first, fifth, and sixth lenses particularly change to higher ones. There is a tendency.

【0100】しかしながら、この傾向は、レンズ単体で
主走査方向(メリジオナル方向)、副走査方向(サジタ
ル方向)の収差を同時に改善して、いわゆるエラーファ
ンクションを下げていくというレンズ自動設計のアルゴ
リズムに起因するもので、エリア画像を同時に読み込む
必要のあるカメラレンズに適した設計手法である。これ
に対して、カラー画像読取装置のようにラインセンサで
RGBの情報を別々にかつ1次元で読み取る構成のもの
に上記設計手段を適用しても、結像光学系の性能向上が
必ずしも実現されない。
However, this tendency is attributable to the lens automatic design algorithm that simultaneously improves aberrations in the main scanning direction (meridional direction) and the sub-scanning direction (sagittal direction) with a single lens and reduces the so-called error function. This is a design method suitable for a camera lens that needs to read an area image at the same time. On the other hand, even when the above-described design means is applied to a configuration in which RGB information is read separately and one-dimensionally by a line sensor, such as a color image reading apparatus, the performance of the imaging optical system is not necessarily improved. .

【0101】即ち、ラインセンサを用いたカラー画像読
取装置では、白色光を結像させたときのエラーファンク
ションの低さ、あるいはMTFの高さよりはむしろ、同
強度のRGBの光を別々に結像させたときのMTFの均
一性や倍率色収差、そして各画角に対する均一性の方
が、後工程で色情報を合成する必要性から重要となる。
また、あまりナイキスト周波数でのMTFが高すぎる
と、モアレの要因にもなる。
That is, in a color image reading apparatus using a line sensor, RGB light having the same intensity is separately formed rather than having a low error function when forming white light or having a high MTF. The uniformity of the MTF, the chromatic aberration of magnification, and the uniformity with respect to each angle of view when performed are more important because of the necessity of synthesizing color information in a later process.
If the MTF at the Nyquist frequency is too high, it also causes moire.

【0102】そこで、この実施の形態3では、サジタル
ストッパー11を導入することにより、レンズ単体での
サジタルフレア補正の負担を軽減している。このサジタ
ルストッパー11は、ガウスタイプレンズの設計におい
て、その短所を補うと同時に、その長所を最大限に引き
出し得る最適な手段となる。
Therefore, in the third embodiment, the sagittal flare correction load on the lens alone is reduced by introducing the sagittal stopper 11. The sagittal stopper 11 is an optimal means for compensating for the disadvantages of the design of the Gaussian type lens and at the same time maximizing the advantages thereof.

【0103】また一般的に、硝材の屈折率が高くなると
分散も大きくなるため、結像系の色補正を考慮すると、
第1、第2、第5、第6レンズには、それぞれd線にお
ける屈折率が1.603〜1.658、アッベ数が50
以上である光学ガラスを用いることが、この実施の形態
3に係る結像光学系において、色補正とMTF特性のバ
ランス、さらにはコスト的にも好適であると言える。つ
まり、この実施の形態3に係る結像光学系においては、
レンズの屈折率が最も高いものでも、1.658程度で
あり、アッベ数も50以上であるので、レンズを構成す
る光学ガラスのコストを下げることができる。
In general, as the refractive index of the glass material increases, the dispersion also increases. Therefore, considering the color correction of the imaging system,
Each of the first, second, fifth, and sixth lenses has a refractive index of 1.603 to 1.658 and an Abbe number of 50 at d-line.
It can be said that the use of the optical glass described above is preferable in the image forming optical system according to the third embodiment in terms of the balance between the color correction and the MTF characteristics, and furthermore, the cost. That is, in the imaging optical system according to the third embodiment,
Even if the lens has the highest refractive index, it is about 1.658 and the Abbe number is 50 or more, so that the cost of the optical glass constituting the lens can be reduced.

【0104】図14はこの実施の形態3に係る結像レン
ズとサジタルストッパーを組み合わせたときの各種収差
図を示すものである。
FIG. 14 is a diagram showing various aberrations when the imaging lens according to the third embodiment and a sagittal stopper are combined.

【0105】この図14(a)は球面収差を、図14
(b)は非点収差を、図14(c)は歪曲収差を、それ
ぞれ示しているが、これらの図から明らかように、各種
収差が大変小さな値に抑えられており、主走査方向及び
副走査方向ともに、倍率色収差や軸上色収差等が小さ
く、読取り画質が大幅に向上していることがわかる。
FIG. 14A shows the spherical aberration, and FIG.
14B shows astigmatism, and FIG. 14C shows distortion, respectively. As can be seen from these figures, various aberrations are suppressed to very small values, and the main scanning direction and the sub-scanning direction are suppressed. It can be seen that magnification chromatic aberration and axial chromatic aberration are small in the scanning direction, and the read image quality is greatly improved.

【0106】また、図15乃至図17に、上述した数値
構成のレンズ単体(サジタルストッパー無し)のR(レ
ッド),G(グリーン),B(ブルー)のMTF対周波
数特性シミュレーション結果を示す。なお、図15はR
のMTF対周波数特性、図16はGのMTF対周波数特
性、図17はBのMTF対周波数特性をそれぞれ示して
いる。また、各々の特性図において、のラインは光軸
上での主走査方向の特性カーブ、のラインは同副走査
方向の特性カーブ、のラインは画角−13.67°で
の主走査方向の特性カーブ、のラインは同副走査方向
の特性カーブ、のラインは画角−19.07°での主
走査方向の特性カーブ、のラインは同副走査方向の特
性カーブをそれぞれ示している。
15 to 17 show simulation results of MTF versus frequency characteristics of R (red), G (green), and B (blue) of the lens having the above-mentioned numerical configuration (without sagittal stopper). Note that FIG.
16 shows the MTF versus frequency characteristic of G, and FIG. 17 shows the MTF versus frequency characteristic of B. In each of the characteristic diagrams, a line is a characteristic curve in the main scanning direction on the optical axis, a line is a characteristic curve in the sub-scanning direction, and a line is a characteristic curve in the main scanning direction at an angle of view of -13.67 °. The characteristic curve line indicates the characteristic curve in the sub-scanning direction, the line indicates the characteristic curve in the main scanning direction at an angle of view of -19.07 °, and the line indicates the characteristic curve in the sub-scanning direction.

【0107】図15乃至図17においては、特にR,B
のMTF対周波数特性で、原稿端近傍の画角(−19.
07°)における副走査方向のMTFが低くなっている
ことが分かる。この部分の特性を意図的に低く抑えるこ
とで、レンズ設計におけるパラメータの自由度を増大さ
せ、主走査方向のMTFと倍率色収差の特性向上に注力
している。ここで、本実施形態のCCDセンサは、長手
方向の一辺が9.33μmの画素を使用している。
In FIGS. 15 to 17, especially R, B
In the MTF vs. frequency characteristics of FIG.
07 °) in the sub-scanning direction is low. By intentionally keeping the characteristics of this portion low, the degree of freedom of the parameters in the lens design is increased, and efforts are being made to improve the characteristics of MTF and chromatic aberration of magnification in the main scanning direction. Here, the CCD sensor of this embodiment uses pixels whose one side in the longitudinal direction is 9.33 μm.

【0108】次に、図18乃至図20に、上述した数値
構成のレンズとサジタルストッパーを組み合わせた状態
(サジタルストッパー有り)での、MTF対周波数特性
シミュレーション結果を示す。図から明らかなように、
先の図15乃至図17で見られた、レンズ単体での副走
査方向のMTFの低さは、サジタルストッパーによる解
像度の改善効果によって完全に補正されていることが分
かる。
18 to 20 show simulation results of MTF versus frequency characteristics in a state where the lens having the above-described numerical configuration and the sagittal stopper are combined (with the sagittal stopper). As is clear from the figure,
It can be seen that the low MTF in the sub-scanning direction of the lens alone, as seen in FIGS. 15 to 17, has been completely corrected by the resolution improving effect of the sagittal stopper.

【0109】次に、原稿面上での空間周波数7.87ラ
インペア/mmにおけるMTFの対画角特性を図21に
示す。なお、図21においては、画角の決定因子となる
物体高を横軸にとり、縦軸にMTFをとっている。図示
のように、B,G,Rの3色に関しては、物体高の変化
(画角の大小)にかかわらず、それぞれのMTFが非常
に良く揃っていることが分かる。この場合、反射光の副
走査方向における最高解像度と最低解像度との差、すな
わちΔMTFが20%以内に収まっている。これによ
り、読取解像度のムラが減少し、高画質化が達成でき
る。このΔMTFは、20%以内に収めれば十分な高画
質化が達成できる。
FIG. 21 shows the angle-of-view characteristics of the MTF at a spatial frequency of 7.87 line pairs / mm on the document surface. In FIG. 21, the horizontal axis represents the object height, which is a determinant of the angle of view, and the vertical axis represents the MTF. As shown in the figure, for the three colors of B, G, and R, the MTFs are very well aligned regardless of the change in the object height (the size of the angle of view). In this case, the difference between the highest resolution and the lowest resolution of the reflected light in the sub-scanning direction, that is, ΔMTF is within 20%. As a result, unevenness in the reading resolution is reduced, and high image quality can be achieved. If the ΔMTF is within 20%, a sufficiently high image quality can be achieved.

【0110】さらに、倍率色収差の対画角特性を図22
に示す。この図22では、本実施形態3に係るレンズの
対画角特性を実線で示し、従来レンズの対画角特性を破
線で示している。図示のように、従来レンズでは倍率色
収差が0.933μmを超えているが、本実施形態3に
係るレンズでは倍率色収差が0.933μm以内に収ま
っていることが分かる。すなわちこれは、G色の波長に
おける結像の重心と、他の読取色の波長における結像の
重心とのずれが画素の10%以下となるようレンズが設
計されていることを示している。これにより、CCDセ
ンサで読み取った画像データから無彩色判定を行うとき
のエラーが低減する。
FIG. 22 shows the chromatic aberration of magnification versus angle of view characteristics.
Shown in In FIG. 22, the angle-of-view characteristic of the lens according to the third embodiment is indicated by a solid line, and the angle-of-view characteristic of the conventional lens is indicated by a broken line. As shown in the drawing, the chromatic aberration of magnification exceeds 0.933 μm in the conventional lens, but the chromatic aberration of magnification falls within 0.933 μm in the lens according to the third embodiment. That is, this indicates that the lens is designed so that the difference between the center of gravity of the image at the wavelength of G color and the center of gravity of the image at the wavelength of another reading color is 10% or less of the pixel. This reduces errors when performing achromatic determination based on image data read by the CCD sensor.

【0111】以上のことから、本実施形態に係る特性の
レンズとサジタルストッパーとの組み合わせにより、倍
率色収差を1μm以内で、なおかつMTFの差(ΔMT
F)が少ない結像光学系が実現されたことになる。これ
により、CCDセンサ出力を用いた画像処理において、
黒文字判定スレッシュレベル(CIEL* * * 色空
間でのc* )を従来の2/3以下の値にし、色再現可能
範囲を広げて、なおかつ、黒文字誤判定の発生率を低減
することが可能となる。また、カラー複写機の読取光学
系に省エネタイプのキセノンランプを用いる場合でも、
メモリを使用することにより、ハロゲンランプを用いる
場合と同等のプロセススピードを維持することが可能と
なる。
As described above, the combination of the lens having the characteristics according to the present embodiment and the sagittal stopper allows the chromatic aberration of magnification to be within 1 μm and the MTF difference (ΔMT
This means that an imaging optical system with less F) is realized. Thereby, in the image processing using the CCD sensor output,
It is possible to increase the black character determination threshold level (c * in the CIEL * a * b * color space) to 2/3 or less of the conventional value, expand the color reproducible range, and reduce the occurrence rate of black character erroneous determination. It becomes possible. Also, even when an energy-saving xenon lamp is used for the reading optical system of a color copier,
By using the memory, it is possible to maintain the same process speed as when using a halogen lamp.

【0112】また上記レンズ構成において、第1、第
2、第5、第6レンズに、それぞれd線における屈折率
が1.603〜1.658で、アッベ数が50以上の光
学ガラスを用いることにより、コストにも、取り扱い上
もきわめて有利になる。
In the above lens structure, the first, second, fifth, and sixth lenses each use optical glass having a refractive index of 1.603 to 1.658 at d-line and an Abbe number of 50 or more. This is extremely advantageous both in cost and handling.

【0113】さらに、第1、第6レンズの曲率半径(r
1,r10)を±30mm以上としてその曲率を緩く
し、これに伴う収差の悪化分をサジタルストッパーで改
善して光学系全体の結像性能を高めているため、特性の
向上とレンズ径の縮小を同時に実現することができる。
したがって、このレンズ径の縮小分と、レンズ単体での
F値を小さくする(F4.5→F4.0)ときのレンズ
径の拡大分との相殺により、実質的にサイズアップを回
避することができる。
Further, the radii of curvature of the first and sixth lenses (r
(1, r10) is set to ± 30 mm or more to reduce the curvature, and the sagittal stopper is used to improve the deterioration of the aberration with the sagittal stopper, thereby improving the imaging performance of the entire optical system, thereby improving the characteristics and reducing the lens diameter. Can be simultaneously realized.
Therefore, it is possible to substantially avoid an increase in size by canceling out the reduction in the lens diameter and the expansion in the lens diameter when the F value of the lens alone is reduced (F4.5 → F4.0). it can.

【0114】これに加えて、第1、第2、第5、第6レ
ンズに、それぞれ同一の素材(硝材)の光学ガラスを用
いることにより、硝材の共通化によるコストダウンも期
待できる。
In addition, by using optical glass of the same material (glass material) for each of the first, second, fifth, and sixth lenses, cost reduction can be expected due to the common use of the glass material.

【0115】その他の構成及び作用は、前記実施の形態
1と同様であるので、その説明を省略する。
The other configuration and operation are the same as those of the first embodiment, and the description is omitted.

【0116】このように、上記実施の形態1乃至3によ
れば、カラー原稿読取光学系において、F4.5相当の
明るさを確保し、倍率色収差を補正し、各色での画素ず
れを10%(0.93μm)以内に抑え、また、それに
加えて、サジタルストッパー導入とそれにあったパラメ
ータ設計を行うことにより、原稿面上で7.81lp/
mm周波数でのΔMTFを20%以内に抑えることがで
きた。
As described above, according to the first to third embodiments, in the color original reading optical system, brightness equivalent to F4.5 is ensured, chromatic aberration of magnification is corrected, and pixel shift in each color is reduced by 10%. (0.93 μm) and, in addition, by introducing a sagittal stopper and designing parameters corresponding to it, 7.81 lp / m
ΔMTF at a frequency of mm could be suppressed to within 20%.

【0117】これにより、CCDセンサ後段の画像処理
における、黒文字判定スレッシュレベル(CIEL*
* * 色空間でのc* )を従来の2/3以下の値にし、
色再現可能領域を広げて、なおかつ、黒文字誤判定が発
生しなくなった。
As a result, the black character determination threshold level (CIEL * a) in the image processing after the CCD sensor is performed.
c * ) in the * b * color space to a value of 2/3 or less of the conventional value,
The color reproducible area is expanded, and erroneous black character determination does not occur.

【0118】また、カラー複写機の読取光学系にキセノ
ンランプを用いてもメモリを使用すれば、プロセススピ
ードを従来と同じレベルにすることが可能になる。
Further, if a memory is used even if a xenon lamp is used for the reading optical system of a color copying machine, the process speed can be made the same as the conventional one.

【0119】さらに、収差の改善作用をレンズ、サジタ
ルストッパーに分散させることにより、結像光学系全体
としての設計が楽になる。このため、使用できる硝材の
選択幅も広がり、有害物質として削減の対称となってい
る鉛・砒素を含有せず、かつ低コストで扱いやすい硝材
を使用することが可能になるとともに、新規光学系の設
計に要する工数も削減することができた。
Further, by dispersing the effect of improving aberration to the lens and the sagittal stopper, the design of the entire image forming optical system becomes easy. As a result, the range of choices of usable glass materials is expanded, and it is possible to use low-cost, easy-to-handle glass materials that do not contain lead and arsenic, which are symmetrical for reduction as harmful substances, and that new optical systems can be used. The number of man-hours required for the design was also reduced.

【0120】[0120]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、サジタルストッパーを用いることによる組み立て工
数の増加やコスト増加を回避することができ、しかも、
読取り画質を更に改善することを可能とした原稿読取装
置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, an increase in the number of assembling steps and an increase in cost due to the use of the sagittal stopper can be avoided.
A document reading apparatus capable of further improving the read image quality can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 図1はこの発明の実施の形態1に係る原稿読
取装置を示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a document reading apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 図2はこの発明の実施の形態1に係る原稿読
取装置の光学系を示す展開説明図である。
FIG. 2 is a development explanatory view showing an optical system of the document reading apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 図3はこの発明の実施の形態1に係る原稿読
取装置の結像光学系を示す斜視説明図である。
FIG. 3 is an explanatory perspective view showing an image forming optical system of the original reading apparatus according to the first embodiment of the present invention;

【図4】 図4はこの発明の実施の形態1に係る原稿読
取装置の結像光学系の要部を示す斜視説明図である。
FIG. 4 is an explanatory perspective view showing a main part of an image forming optical system of the document reading apparatus according to the first embodiment of the present invention;

【図5】 図5は結像レンズとサジタルストッパーとの
関係を示す正面図である。
FIG. 5 is a front view showing a relationship between an imaging lens and a sagittal stopper.

【図6】 図6はこの発明の実施の形態1に係る原稿読
取装置の結像光学系を示す斜視説明図である。
FIG. 6 is an explanatory perspective view showing an imaging optical system of the original reading apparatus according to the first embodiment of the present invention;

【図7】 図7は従来の結像レンズとサジタルストッパ
ーとの関係を示す正面図である。
FIG. 7 is a front view showing a relationship between a conventional imaging lens and a sagittal stopper.

【図8】 図8(a)(b)は結像レンズとサジタルス
トッパーとの関係を示す平面図及び側面図である。
FIGS. 8A and 8B are a plan view and a side view showing a relationship between an imaging lens and a sagittal stopper.

【図9】 図9(a)(b)はサジタルストッパーを用
いない場合と、サジタルストッパーを用いた場合におけ
る空間周波数とMTFとの関係をそれぞれ示すグラフで
ある。
FIGS. 9A and 9B are graphs respectively showing a relationship between a spatial frequency and an MTF when a sagittal stopper is not used and when a sagittal stopper is used.

【図10】 図10(a)(b)はこの発明の実施の形
態2に係る原稿読取装置における結像レンズとサジタル
ストッパーとの関係を示す平面図及び側面図である。
FIGS. 10A and 10B are a plan view and a side view showing a relationship between an imaging lens and a sagittal stopper in a document reading apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.

【図11】 図11(a)(b)はこの発明の実施の形
態2に係る原稿読取装置におけるレンズ保持部材を示す
平面図及び側面図である。
FIGS. 11A and 11B are a plan view and a side view showing a lens holding member in a document reading apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.

【図12】 図12はこの発明の実施の形態3に係る原
稿読取装置における結像レンズを示す断面構成図であ
る。
FIG. 12 is a sectional configuration diagram showing an imaging lens in a document reading apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.

【図13】 図13は結像レンズの口径を示す説明図で
ある。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing the aperture of the imaging lens.

【図14】 図14はこの発明の実施の形態3に係る原
稿読取装置の光学系の諸収差を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing various aberrations of the optical system of the document reading apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.

【図15】 図15はレンズ単体でのR(レッド)のM
TF対周波数特性を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing M of R (red) in a lens alone;
It is a figure showing TF vs. frequency characteristics.

【図16】 図16はレンズ単体でのG(グリーン)の
MTF対周波数特性を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing MTF (Green) MTF versus frequency characteristics of a single lens.

【図17】 図17はレンズ単体でのB(ブルー)のM
TF対周波数特性を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing the M of B (blue) with a single lens.
It is a figure showing TF vs. frequency characteristics.

【図18】 図18はレンズとサジタルストッパーを組
み合わせた状態での、R(レッド)のMTF対周波数特
性を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing MTF versus frequency characteristics of R (red) in a state where a lens and a sagittal stopper are combined.

【図19】 図19はレンズとサジタルストッパーを組
み合わせた状態での、G(グリーン)のMTF対周波数
特性を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a G (green) MTF versus frequency characteristic in a state where a lens and a sagittal stopper are combined.

【図20】 図20はレンズとサジタルストッパーを組
み合わせた状態での、B(ブルー)のMTF対周波数特
性を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing MTF versus frequency characteristics of B (blue) in a state where a lens and a sagittal stopper are combined.

【図21】 図21は原稿面上の周波数が7.87ライ
ンペア/mmにおける、MTFの対画角特性を示す図で
ある。
FIG. 21 is a diagram illustrating MTF versus view angle characteristics when the frequency on the document surface is 7.87 line pairs / mm.

【図22】 図22は倍率色収差の対画角特性を示す図
である。
FIG. 22 is a diagram showing the angle-of-view characteristic of chromatic aberration of magnification.

【図23】 図23は従来の原稿読取装置を示す概略構
成図である。
FIG. 23 is a schematic configuration diagram showing a conventional document reading apparatus.

【図24】 図24は従来の原稿読取装置の光学系を示
す展開説明図である。
FIG. 24 is a development explanatory view showing an optical system of a conventional document reading apparatus.

【図25】 図25は軸上色収差を示す説明図である。FIG. 25 is an explanatory diagram showing axial chromatic aberration.

【図26】 図26は軸上色収差を示す説明図である。FIG. 26 is an explanatory diagram showing axial chromatic aberration.

【図27】 図27は倍率色収差を示す説明図である。FIG. 27 is an explanatory diagram showing chromatic aberration of magnification.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:原稿読取装置本体、2:プラテンガラス、3:プラ
テンカバー、4:ランプ(照射手段)、5:リフレク
タ、6:フルレートミラー、7、8:ハーフレートミラ
ー、9:結像レンズ、10:レンズ保持部材、11:サ
ジタルストッパー(遮光部材)、12:CCDイメージ
センサ(光電変換手段)。
1: Document reading apparatus main body, 2: Platen glass, 3: Platen cover, 4: Lamp (irradiation means), 5: Reflector, 6: Full rate mirror, 7, 8: Half rate mirror, 9: Imaging lens, 10: Lens holding member, 11: sagittal stopper (light shielding member), 12: CCD image sensor (photoelectric conversion means).

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原稿に光を照射する照射手段と、 前記原稿からの反射光像を結像させる部材であって、原
稿端近傍の画角における原稿読取波長域の副走査方向の
解像度が、前記原稿端近傍より内側の画角で原稿読取波
長域のうち最低値を示す解像度よりも低い解像度特性を
有するように設計された結像レンズと、 前記原稿端近傍からの反射光像における副走査方向の瞳
径が小さくなるように前記反射光像の一部を遮光する遮
光手段と、 前記遮光手段で一部が遮光されかつ前記レンズで結像さ
れた光を電気信号に変換する光電変換手段とを備えた原
稿読取装置において、 前記遮光手段は、前記結像レンズの外部に配置され、か
つ前記結像レンズと一定の距離を保ったまま移動可能と
なるように構成したことを特徴とする原稿読取装置。
An irradiating means for irradiating an original with light; and a member for forming a reflected light image from the original, wherein a resolution in a sub-scanning direction of an original reading wavelength range at an angle of view near an end of the original is: An imaging lens designed to have a resolution characteristic lower than the resolution indicating the lowest value in the document reading wavelength range at an angle of view inside the vicinity of the document edge, and a sub-scan in a reflected light image from near the document edge Light blocking means for blocking a part of the reflected light image so as to reduce the pupil diameter in the direction, and photoelectric conversion means for converting light partially blocked by the light blocking means and imaged by the lens into an electric signal. Wherein the light-shielding means is arranged outside the imaging lens and is configured to be movable while maintaining a certain distance from the imaging lens. Document reading device.
【請求項2】 原稿に光を照射する照射手段と、 前記原稿からの反射光像を結像させる部材であって、原
稿端近傍の画角における原稿読取波長域の副走査方向の
解像度が、前記原稿端近傍より内側の画角で原稿読取波
長域のうち最低値を示す解像度よりも低い解像度特性を
有するように設計された結像レンズと、 前記原稿端近傍からの反射光像における副走査方向の瞳
径が小さくなるように前記反射光像の一部を遮光する遮
光部材と、 前記遮光手段で一部が遮光されかつ前記レンズで結像さ
れた光を電気信号に変換する光電変換手段とを備えた原
稿読取装置において、 前記結像レンズを保持する保持部材を備え、前記遮光部
材は、当該保持部材と一体的に構成されたことを特徴と
する原稿読取装置。
2. An irradiating means for irradiating a document with light, and a member for forming a reflected light image from the document, wherein a resolution in a sub-scanning direction of a document reading wavelength range at an angle of view near a document edge is: An imaging lens designed to have a resolution characteristic lower than the resolution indicating the lowest value in the original reading wavelength range at an angle of view inside the vicinity of the original end, and sub-scanning in a reflected light image from the vicinity of the original end A light-shielding member that shields a part of the reflected light image so that a pupil diameter in the direction becomes small; And a holding member for holding the imaging lens, wherein the light blocking member is formed integrally with the holding member.
【請求項3】 前記遮光部材は、結像レンズの射出側の
外部に設けられていることを特徴とする請求項1又は請
求項2記載の原稿読取装置。
3. The document reading apparatus according to claim 1, wherein the light blocking member is provided outside the emission side of the imaging lens.
【請求項4】 前記遮光部材と結像レンズとの距離は、
可能な限り短く設定されていることを特徴とする請求項
1又は請求項3記載の原稿読取装置。
4. The distance between the light blocking member and the imaging lens is
4. The document reading apparatus according to claim 1, wherein the document reading apparatus is set as short as possible.
【請求項5】 前記結像レンズは、光軸に対して回転対
称系を構成することを特徴とする請求項1乃至請求項4
のいずれかに記載の原稿読取装置。
5. The imaging lens according to claim 1, wherein the imaging lens forms a rotationally symmetric system with respect to an optical axis.
The document reading device according to any one of the above.
【請求項6】 原稿に光を照射する照射手段と、 前記原稿からの反射光像を結像させる部材であって、原
稿端近傍の画角における原稿読取波長域の副走査方向の
解像度が、前記原稿端近傍より内側の画角で原稿読取波
長域のうち最低値を示す解像度よりも低い解像度特性を
有するように設計された結像レンズと、 前記原稿端近傍からの反射光像における副走査方向の瞳
径が小さくなるように前記反射光像の一部を遮光する遮
光部材と、 前記遮光手段で一部が遮光されかつ前記レンズで結像さ
れた光を電気信号に変換する光電変換手段とを備えた原
稿読取装置において、 前記結像レンズは、4群以上のレンズを組合せたガウス
タイプのレンズからなり、d線における屈折率及び分散
が、以下の3種類の特性を有する材料を含むことを特徴
とする原稿読取装置。 1.屈折率 1.658 分散 50.9 2.屈折率 1.639 分散 55.5 3.屈折率 1.648 分散 33.8
6. An irradiation means for irradiating a document with light, and a member for forming a reflected light image from the document, wherein a resolution in a document scanning wavelength range in a sub-scanning direction at an angle of view near a document edge is: An imaging lens designed to have a resolution characteristic lower than the resolution indicating the lowest value in the document reading wavelength range at an angle of view inside the vicinity of the document edge, and a sub-scan in a reflected light image from near the document edge A light-shielding member that shields a part of the reflected light image so that a pupil diameter in the direction becomes small; Wherein the imaging lens comprises a Gaussian type lens in which four or more lenses are combined, and the refractive index and dispersion at d-line include a material having the following three characteristics. Characterized by Document reading device. 1. Refractive index 1.658 Dispersion 50.9 2. Refractive index 1.639 Dispersion 55.5 3. Refractive index 1.648 Dispersion 33.8
【請求項7】 前記結像レンズは、4群6枚のレンズを
組合せたガウスタイプのレンズからなり、物体側から順
にレンズに番号を付した場合に、第1の特性である屈折
率 1.658 分散 50.9なる特性を有するレンズを、第
1レンズ及び第6レンズとし、第2の特性である屈折率
1.639 分散 55.5なる特性を有するレンズを、第2
レンズ及び第5レンズとし、第3の特性である屈折率1.
648分散 33.8なる特性を有するレンズを、第3レンズ
として用いたことを特徴とする請求項6記載の原稿読取
装置。
7. The imaging lens is a Gaussian type lens in which six lenses in four groups are combined, and when the lenses are numbered in order from the object side, the first characteristic is a refractive index of 1.658 dispersion. The lenses having the characteristic of 50.9 are referred to as a first lens and a sixth lens, and the second characteristic, the refractive index
1.639 Dispersion 55.5
The third characteristic is a refractive index of 1.
7. The document reading apparatus according to claim 6, wherein a lens having a characteristic of 648 dispersion and 33.8 is used as the third lens.
【請求項8】 前記結像レンズは、riを第i面の曲率
半径、diを第i面と(i+1)面の間隔、niを第i
レンズのd線における屈折率、νiを第iレンズのd線
におけるアッベ数として、 r1 32.40 d1 5.82 n1 1.658 ν1 50.9 r2 80.80 d2 0.15 r3 25.11 d3 5.55 n2 1.639 ν2 55.5 r4 70.70 d4 2.85 n3 1.648 ν3 33.8 r5 16.96 d5 21.77 r6 -16.27 d6 0.90 n4 1.603 ν4 38.0 r7 -220.00 d7 6.72 n5 1.639 ν5 55.5 r8 -22.87 d8 0.51 r9 -172.4 d9 4.92 n6 1.658 ν6 50.9 r10 -38.80 を満足することを特徴とする請求項6又は7記載の原稿
読取装置。
8. The imaging lens, wherein ri is the radius of curvature of the ith surface, di is the distance between the ith surface and the (i + 1) surface, and ni is the ith surface.
The refractive index at the d-line of the lens, νi, is defined as the Abbe number at the d-line of the ith lens. 16.96 d5 21.77 r6 -16.27 d6 0.90 n4 1.603 ν4 38.0 r7 -220.00 d7 6.72 n5 1.639 ν5 55.5 r8 -22.87 d8 0.51 r9 -172.4 d9 4.92 n6 1.658 ν6 50.9 r10 -38.80 7. The document reading device according to 7.
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