JP2003287683A - 画像読み取り光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像読み取り光学系の軽量化、製造効率の向
上および低コスト化を図りながら、温度変化による性能
変動を抑える。 【解決手段】 樹脂材料の表面に形成されたパワーを有
する２面以上の反射面と、絞りと、１次元撮像素子とで
画像読み取り光学系を構成する。撮像素子に平行な方向
についての軸上光束の径端のサグ量の符号を全ての反射
面で同じにするときは、それらのサグ量の絶対値の最大
値を最小値の３倍以下として、サグ量の和を小さくし、
撮像素子に平行な方向における温度変化による像面移動
を抑える。また、サグ量の符号を反射面によって異なら
せるときは、多い方の符号の反射面を形成する樹脂材料
の線膨張係数を、少ない方の符号の反射面を形成する樹
脂材料の線膨張係数よりも小さくして、像面移動を相殺
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は原稿上の画像を読み
取る画像読み取り光学系に関し、複写機等で入力手段と
して利用される。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像読み取り光学系の大多数はガ
ラスレンズで構成されている。ガラスの線膨張係数は
７．５×１０^-6程度と小さく、これを材料とするレンズ
で構成した画像読み取り光学系の性能は、多少の温度変
化があっても安定している。ただし、ガラスは重く、ま
た、レンズとするために多くの工程が必要であり、重
量、製造効率および製造コストの観点からは、ガラスを
材料として用いることはあまり得策でないといえる。

【０００３】そこで、画像読み取り光学系を成す光学素
子を樹脂で作製することが提案されている。例えば、特
開平１０−１１１４５８号公報では、樹脂製の凹面ミラ
ーを光学系に含めるようにしている。樹脂はガラスに比
べて軽く、成形によって容易に光学素子とすることがで
きる。

【０００４】しかし、樹脂は一般に線膨張係数が大き
く、ポリカーボネート、アモルファスポリオレフィン、
ノボルネン等の代表的な光学材料樹脂であっても、線膨
張係数は７．０〜９．０×１０^-5であり、ガラスに比べ
て１０倍程度大きい。このため、樹脂で作製した光学素
子を含む画像読み取り光学系は、温度変化に伴って性能
が変動し易く、その対策を講じないと実用的な光学系と
ならない。上記公報では、樹脂製のミラーを１つのみと
し、ガラス製のミラーを併用して、温度変化による樹脂
ミラーの性能変動をガラスミラーによって補償するよう
にしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、樹脂ミラー
を１つのみとし、温度変化によるその性能変動を補償す
るためにガラスミラーを備えるのでは、軽量化、製造効
率の向上、コスト低減に限界があり、光学系に樹脂ミラ
ーを含めることの意味が半減する。

【０００６】本発明はこの点に鑑みてなされたもので、
画像読み取り光学系の一層の軽量化、製造効率の向上、
および低コスト化を図りながら、温度変化による性能変
動を抑えることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、所定位置に配置される原稿からの光を
撮像素子に結像させて、原稿上の画像を読み取る画像読
み取り光学系は、樹脂材料の表面に形成されたパワーを
有する２面以上の反射面と、光束径を規制する絞りを含
み、原稿の中心からの光束を軸上光束、軸上光束のうち
絞りの中心を通る光線を軸上主光線、軸上主光線がパワ
ーを有する反射面に最初に入射する方向をＸ方向、Ｘ方
向に垂直で互いに垂直な２方向をＹ方向とＺ方向、軸上
主光線とパワーを有する反射面の交点をパワーを有する
反射面の面頂点、パワーを有する反射面のサグ量の符号
を、入射する光に対して凸面となるときに正、凹面とな
るときに負、面頂点を含むＸＹ断面内での軸上光束の径
端のサグ量をパワーを有する反射面の軸上光束径端サグ
量と定めるとき、軸上光束径端サグ量の符号がパワーを
有する全ての反射面で同じであり、パワーを有する全て
の反射面の軸上光束径端サグ量の絶対値の最大値がそれ
ら絶対値の最小値の３倍以下である構成とする。

【０００８】この画像読み取り光学系は、パワーを有す
る２面以上の反射面、つまり２つ以上の曲面ミラーを有
し、それらは樹脂材料の表面に形成されている。樹脂ミ
ラーの性能が温度変化によって変動し易いのは上述のと
おりであるが、特に大きな問題となるのが像面移動、つ
まり原稿からの光が結像する結像面のその法線方向への
移動である。そして、像面移動はパワーを有する反射面
の軸上光束の径端におけるサグ量におおよそ比例する。

【０００９】この画像読み取り光学系では、面頂点を含
むＸＹ断面のサグ量の符号、したがってパワーの符号
が、全ての反射面について同じである。このように反射
面のパワーの符号が同じ場合、光学系全体として必要な
パワーは、いずれかの反射面に他の反射面よりも大きな
パワーをもたせることでも、全ての反射面のパワーを略
一様にすることでも得られる。ただし、全ての反射面の
サグ量の和は、各反射面のパワーをどのように設定する
かによって異なり、いずれかの反射面が他の反射面より
も大きなパワーを有する場合は、その反射面のサグ量が
特に大きくなって、全ての反射面が同程度のパワーを有
する場合よりも大きくなる。

【００１０】ここで、ＸＹ断面内の軸上光束の径端のサ
グ量（軸上光束径端サグ量）を、パワーを有する反射面
間で３倍以内として、特にサグ量の大きな反射面が存在
しないようにしたことにより、パワーを有する反射面の
サグ量の和は、少なくともＹ方向については、小さい。
したがって、少なくともこの方向においては、像面移動
を少なくすることができ、高い解像度で画像を読み取る
ことが可能である。温度変化による性能変動を補償する
ために、ガラス製の光学素子を備える必要もない。

【００１１】本発明ではまた、所定位置に配置される原
稿からの光を撮像素子に結像させて、原稿上の画像を読
み取る画像読み取り光学系は、樹脂材料の表面に形成さ
れたパワーを有する２面以上の反射面と、光束径を規制
する絞りを含み、原稿の中心からの光束を軸上光束、軸
上光束のうち絞りの中心を通る光線を軸上主光線、軸上
主光線がパワーを有する反射面に最初に入射する方向を
Ｘ方向、Ｘ方向に垂直で互いに垂直な２方向をＹ方向と
Ｚ方向、軸上主光線とパワーを有する反射面の交点をパ
ワーを有する反射面の面頂点、パワーを有する反射面の
サグ量の符号を、入射する光に対して凸面となるときに
正、凹面となるときに負、面頂点を含むＸＹ断面内での
軸上光束の径端のサグ量をパワーを有する反射面の軸上
光束径端サグ量と定めるとき、軸上光束径端サグ量の符
号がパワーを有する反射面によって異なり、軸上光束径
端サグ量が負のパワーを有する反射面が形成されている
樹脂材料の線膨張係数が、軸上光束径端サグ量が正のパ
ワーを有する反射面が形成されている樹脂材料の線膨張
係数よりも小さい構成とする。

【００１２】この画像読み取り光学系も、パワーを有す
る２面以上の反射面を有し、これらは樹脂材料の表面に
形成されている。面頂点を含むＸＹ断面のサグ量の符
号、したがってパワーの符号は、反射面によって異な
る。このように、パワーの符号が異なる場合、パワーを
有する全ての反射面のサグ量の和は、正のものと負のも
のが打ち消しあって比較的小さくなるが、光学系全体と
してのパワーを正とするために、サグ量が負となる反射
面が多くなる。

【００１３】ここで、軸上光束径端サグ量が負の反射面
を成す樹脂材料の線膨張係数を、軸上光束径端サグ量が
正の反射面を成す樹脂材料の線膨張係数よりも小さくし
て、より多い負のサグ量に起因する像面移動がより少な
い正のサグ量に起因する像面移動によって打ち消される
ようにしたことで、少なくともＹ方向については、像面
移動が少なくなり、高い解像度で画像を読み取ることが
可能である。温度変化による性能変動を補償するため
に、ガラス製の光学素子を備える必要もない。

【００１４】上記いずれの画像読み取り光学系も、撮像
素子がラインセンサであってＹ方向に平行に配置されて
おり、パワーを有する反射面のうちの少なくとも１面
が、Ｙ方向とＹ方向に垂直な方向とで異なるパワーを有
する構成とすることができる。Ｙ方向は画像読み取りの
主走査方向に相当し、これに垂直な方向は副走査方向に
相当する。パワーを有する反射面のうちの少なくとも１
面が、主走査方向と副走査方向とで異なるパワーを有す
るようにすることで、パワー設定の自由度が高まり、パ
ワーを有する反射面の数を少なく抑えつつ、読み取り範
囲の大きさが著しく相違する主走査方向と副走査方向の
いずれについても、高い解像度で画像を読み取ることが
できる。

【００１５】また、撮像素子がラインセンサであってＹ
方向に平行に配置されており、パワーを有する反射面の
うちの少なくとも１面が、軸上主光線に対してＹ方向に
垂直な方向に傾斜し、かつ、Ｙ方向に平行な対称面を有
さない構成とすることもできる。この構成では、パワー
を有する反射面の少なくとも１面に、光が副走査方向に
ついて斜めに入射することになり、その反射面について
は、入射光と反射光の光路を副走査方向に分離すること
ができる。このため、主走査方向で光路の分離をする必
要がなく、主走査方向のパワー設定の自由度が高まっ
て、主走査方向における像面移動を少なくすることが容
易になる。しかも、その反射面が副走査方向に非対称で
あるため、斜め入射に起因する副走査方向の収差の発生
も抑えることが可能である。パワーを有する全ての反射
面をこのような設定としてもよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の画像読み取り光学
系の実施形態について図面を参照しながら説明する。第
１の実施形態の画像読み取り光学系１の構成および光路
を図１および図２に示す。画像読み取り装置光学系１
は、パワーを有する３つのミラーＭ１、Ｍ２、Ｍ３およ
び撮像素子４より成り、所定位置に配置された原稿（不
図示）からの光を、ミラーＭ１〜Ｍ３で順に反射して撮
像素子４に結像させ、原稿が表す画像を撮像素子４によ
って読み取る。

【００１７】３つのミラーＭ１、Ｍ２、Ｍ３はいずれも
樹脂で作製されている。撮像素子４はＣＣＤ型のライン
センサ（画素が一次元に配列された一次元撮像素子）で
あり、原稿の画像を１ラインずつ読み取る。原稿は、撮
像素子４が一度に読み取るラインの方向である主走査方
向に対して垂直な方向である副走査方向に可動である。

【００１８】画像読み取り光学系１のコンストラクショ
ンデータを表１〜表４に示す。長さの単位はｍｍ、角度
の単位は度（゜）である。各表において、３つのミラー
Ｍ１〜Ｍ３の反射面は各ミラーと同じ符号で表してい
る。物面は原稿面であり、像面は撮像素子４の受光面が
配置される面である。反射面Ｍ２は光束径を規制する絞
りを兼ねる。

【００１９】座標系の定義を図７および図８に示す。コ
ンストラクションデータのうち、自由曲面係数以外は、
図７に示した光学系１全体の直交座標系で定義してお
り、自由曲面係数は、図８に示した反射面Ｍ１〜Ｍ３ご
との直交座標系で定義している。図７、図８において、
ＬＡは原稿の中心点からの光束である軸上光束、Ｌ０は
軸上光束ＬＡのうち、絞り（反射面Ｍ２）の中心を通る
軸上主光線である。

【００２０】図７に示すように、光学系１全体の座標系
（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は、原稿からの光が最初に入射する反射
面Ｍ１と軸上主光線Ｌ０の交点を原点、原稿からの光が
反射面Ｍ１に入射する方向をＸ方向、Ｘ方向に垂直で撮
像素子４（の画素の配列）に平行な方向をＹ方向、Ｘ方
向とＹ方向に垂直な方向をＺ方向と定めている。つま
り、Ｙ方向が画像読み取りの主走査方向、Ｙ方向に垂直
な方向が副走査方向である。また、軸上主光線Ｌ０と反
射面Ｍ１〜Ｍ３の交点を各反射面Ｍ１〜Ｍ３の面頂点と
している。図８に示すように、反射面Ｍ１〜Ｍ３ごとの
座標系（ｘ、ｙ、ｚ）は、軸上主光線Ｌ０と各反射面Ｍ
１〜Ｍ３の交点すなわち面頂点を原点、Ｙ方向に平行な
方向をｙ方向、ｙ方向に垂直な方向をｚ方向、ｙ方向と
ｚ方向に垂直な方向をｘ方向と定めている。

【００２１】表３の自由曲面は式１によって定義してい
る。ここで、ｘはサグ量を表す。なお、自由曲面係数Ａ
_ijのうち表３に記していないものの値は全て０である。

【数１】

【００２２】表３に示したように、反射面Ｍ１〜Ｍ３は
いずれも自由曲面であり、ｉの次数が奇数の係数Ａ_ijが
存在しないことから判るように、Ｙ方向すなわち主走査
方向については対称面を有し、また、ｊの次数が奇数の
係数Ａ_ijが存在することから判るように、Ｚ方向すなわ
ち副走査方向については対称面を有さない。また、表１
に示したように、反射面Ｍ１〜Ｍ３の面頂点のＹ座標は
いずれも０であり、したがって、画像読み取り装置１は
全体として主走査方向について面対称である。

【００２３】図１はＸＹ断面図、図２はＸＺ断面図であ
る。なお、図１においては、軸上光束ＬＡのほか、原稿
の周辺部の点からの光束である軸外光束ＬＢも示してい
る。ＸＹ断面内における軸上光束ＬＡの径端での反射面
Ｍ１〜Ｍ３のサグ量（軸上光束径端サグ量という）を表
４に示す。サグ量の符号は、各反射面Ｍ１〜Ｍ３が面頂
点において入射光に対して凸面となるときを正、凹面と
なるときを負としている。

【００２４】反射面Ｍ１〜Ｍ３はいずれも凹面であり、
サグ量の符号はいずれも負である。サグ量の絶対値は反
射面Ｍ１で最大値の０．０７９２１ｍｍ、反射面Ｍ３で
最小値の０．０３８３０ｍｍであり、最小値に対する最
大値の比は２．０７である。このように、パワーを有す
る反射面のサグ量が全て同符号の場合、サグ量の絶対値
の最大値と最小値の比を３以下とすることで、サグ量の
和が小さくなる。

【００２５】反射面Ｍ１〜Ｍ３は樹脂材料の表面に形成
されており、表１に示したように各樹脂材料の線膨張係
数は７．０×１０^-5であってガラスの１０倍程度大き
い。このため、反射面Ｍ１〜Ｍ３のサグ量の和が大きけ
れば、温度変化に起因する像面移動が多くなる。しか
し、上記の設定により像面移動が抑えられ、高い解像度
で画像を読み取ることが可能である。特に、撮像素子４
としてラインセンサを用いる画像読み取り光学系１で
は、画像を読み取る幅は主走査方向の方が副走査方向よ
りもはるかに大きいため、像面移動は主走査方向におい
て現れ易いが、ＸＹ断面内での軸上光束ＬＡの径端のサ
グ量を上記のように設定したことで、主走査方向におけ
る像面移動が良好に抑えられ、主走査方向についても高
い解像度が得られる。画像読み取り光学系１のＭＴＦス
ルーフォーカスグラフを図３に示す。

【００２６】画像読み取り光学系１は、現在の一般的な
画像読み取り装置の標準的な解像度である６ＬＰ（ライ
ンピッチ）／ｍｍ以上の解像度を有する。樹脂材料の表
面を反射面とし、全ての反射面のサグ量を同符号とする
場合に、サグ量の絶対値の最大値と最小値の比が３を超
えると、解像度は６ＬＰ／ｍｍ未満となってしまい、画
像読み取り光学系としての性能が不十分になる。

【００２７】図２より明らかなように、原稿からの光
は、いずれの反射面Ｍ１〜Ｍ３に対しても、副走査方向
について斜めに入射する（入射角が０゜でない）。これ
により、各反射面Ｍ１〜Ｍ３における入射光と反射光の
光路が副走査方向に分離し、主走査方向について反射面
Ｍ１〜Ｍ３を対称にすることができる。斜め入射に起因
する収差は反射面Ｍ１〜Ｍ３をそれぞれ副走査方向につ
いて非対称とすることで除去されており、画像読み取り
光学系１は、副走査方向についても６ＬＰ／ｍｍ以上の
解像度を有する。また、反射面Ｍ１〜Ｍ３に光が斜めに
入射するようにしたことで、画像読み取り装置１は、原
稿から撮像素子４までの光路長の割に占有する空間の小
さいコンパクトな構成となっている。

【００２８】第２の実施形態の画像読み取り光学系２の
構成および光路を図４および図５に示す。画像読み取り
装置光学系２も、パワーを有する３つのミラーＭ１、Ｍ
２、Ｍ３および撮像素子４より成り、所定位置に配置さ
れた原稿（不図示）からの光を、ミラーＭ１〜Ｍ３で順
に反射して撮像素子４に結像させ、原稿が表す画像を撮
像素子４によって読み取る。３つのミラーＭ１、Ｍ２、
Ｍ３はいずれも樹脂で作製されている。撮像素子４はＣ
ＣＤ型のラインセンサである。

【００２９】画像読み取り光学系２のコンストラクショ
ンデータを表５〜表８に示す。長さの単位はｍｍ、角度
の単位は度（゜）である。各表において、３つのミラー
Ｍ１〜Ｍ３の反射面は各ミラーと同じ符号で表してい
る。物面は原稿面であり、像面は撮像素子４の受光面が
配置される面である。反射面Ｍ２は光束径を規制する絞
りを兼ねる。

【００３０】座標系の定義は、第１の実施形態と同様で
ある。反射面Ｍ１〜Ｍ３の定義も前掲の式１に従ってい
る。

【００３１】自由曲面係数Ａ_ijのうち表７に記していな
いものの値は全て０である。表７に示したように、反射
面Ｍ１〜Ｍ３はいずれも自由曲面であり、Ｙ方向すなわ
ち主走査方向については対称面を有し、Ｚ方向すなわち
副走査方向については対称面を有さない。また、表１に
示したように、反射面Ｍ１〜Ｍ３の面頂点のＹ座標はい
ずれも０であり、したがって、画像読み取り装置２は全
体として主走査方向について面対称である。

【００３２】図４はＸＹ断面図、図５はＸＺ断面図であ
る。ＸＹ断面内における軸上光束ＬＡの径端での反射面
Ｍ１〜Ｍ３のサグ量（軸上光束径端サグ量）を表８に示
す。サグ量の符号は、前述のように、各反射面Ｍ１〜Ｍ
３が面頂点において入射光に対して凸面となるときを
正、凹面となるときを負としている。

【００３３】反射面Ｍ１、Ｍ３は凹面、反射面Ｍ２は凸
面であり、軸上光軸径端サグ量の符号は、反射面Ｍ１、
Ｍ３では負、反射面Ｍ２では正である。このように、パ
ワーを有する反射面のサグ量の符号が反射面によって異
なる場合、多い方の符号の反射面（ここでは反射面Ｍ
１、Ｍ３）の材料の線膨張係数を、少ない方の符号の反
射面（ここでは反射面Ｍ２）の材料の線膨張係数よりも
小さくすることで、温度変化による像面移動が、前者と
後者で打ち消し合って、少なくなる。

【００３４】表４に示したように、反射面Ｍ１、Ｍ３が
形成されている樹脂の線膨張係数は７．０×１０^-5、反
射面Ｍ２が形成されている樹脂の線膨張係数は９．０×
１０ ^-5であり、前者の方が小さい。これにより像面移動
が抑えられ、高い解像度で画像を読み取ることが可能で
ある。特に、撮像素子４としてラインセンサを用いる画
像読み取り光学系２では、画像を読み取る幅は主走査方
向の方が副走査方向よりもはるかに大きいため、像面移
動は主走査方向において現れ易いが、ＸＹ断面内での軸
上光束ＬＡの径端のサグ量の符号と樹脂材料の線膨張係
数の関係を上記のように設定したことで、主走査方向に
おける像面移動が良好に抑えられ、主走査方向について
も高い解像度が得られる。画像読み取り光学系２のＭＴ
Ｆスルーフォーカスグラフを図６に示す。

【００３５】画像読み取り光学系２も６ＬＰ／ｍｍ以上
の解像度を有する。符号が異なる反射面を線膨張係数の
等しい材料の表面に形成すると、このような解像度の実
現は難しく、画像読み取り光学系としての性能が不十分
になる。

【００３６】図５より明らかなように、画像読み取り光
学系２においても、原稿からの光は、いずれの反射面Ｍ
１〜Ｍ３に対しても、副走査方向について斜めに入射す
る。これにより、各反射面Ｍ１〜Ｍ３における入射光と
反射光の光路が副走査方向に分離し、主走査方向につい
て反射面Ｍ１〜Ｍ３を対称にすることができる。斜め入
射に起因する収差は反射面Ｍ１〜Ｍ３をそれぞれ副走査
方向について非対称とすることで除去されており、画像
読み取り光学系２は、副走査方向についても６ＬＰ／ｍ
ｍ以上の解像度を有する。また、反射面Ｍ１〜Ｍ３に光
が斜めに入射するようにしたことで、画像読み取り装置
２は、原稿から撮像素子４までの光路長の割に占有する
空間の小さいコンパクトな構成となっている。

【００３７】なお、軸上光束径端サグ量が全ての反射面
で同符号の場合に、その絶対値の最大値と最小値の比を
３以上にすること、および、軸上光束径端サグ量の符号
が反射面によって異なる場合に、符号の多い方の反射面
を符号の少ない方の反射面よりも線膨張係数の小さい材
料の表面に形成することは、画素が１列に配置された撮
像素子を備える例示の構成に限らず、画素が複数列（例
えば、赤色光、緑色光および青色光用の３列）に配置さ
れた撮像素子を備える場合にも有用である。また、多数
の画素が２次元に配置されたエリアセンサを備える構成
にも適用可能である。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】

【表３】

【００４１】

【表４】

【００４２】

【表５】

【００４３】

【表６】

【００４４】

【表７】

【００４５】

【表８】

【００４６】

【発明の効果】所定位置に配置される原稿からの光を撮
像素子に結像させて、原稿上の画像を読み取る画像読み
取り光学系において、本発明のように、樹脂材料の表面
に形成されたパワーを有する２面以上の反射面と、光束
径を規制する絞りを含み、原稿の中心からの光束を軸上
光束、軸上光束のうち絞りの中心を通る光線を軸上主光
線、軸上主光線がパワーを有する反射面に最初に入射す
る方向をＸ方向、Ｘ方向に垂直で互いに垂直な２方向を
Ｙ方向とＺ方向、軸上主光線とパワーを有する反射面の
交点をパワーを有する反射面の面頂点、パワーを有する
反射面のサグ量の符号を、入射する光に対して凸面とな
るときに正、凹面となるときに負、面頂点を含むＸＹ断
面内での軸上光束の径端のサグ量をパワーを有する反射
面の軸上光束径端サグ量と定めるとき、軸上光束径端サ
グ量の符号がパワーを有する全ての反射面で同じであ
り、パワーを有する全ての反射面の軸上光束径端サグ量
の絶対値の最大値がそれら絶対値の最小値の３倍以下で
ある構成とすると、少なくともＹ方向については、特に
サグ量の大きい反射面が存在しなくなって、パワーを有
する全ての反射面のサグ量の和が小さくなる。したがっ
て、少なくともこの方向においては、像面移動を少なく
することができ、高い解像度で画像を読み取ることが可
能である。温度変化による性能変動を補償するために、
ガラス製の光学素子を備える必要もなく、軽量で、製造
効率に優れ、低コストの画像読み取り光学系となる。

【００４７】所定位置に配置される原稿からの光を撮像
素子に結像させて、原稿上の画像を読み取る画像読み取
り光学系において、本発明のように、樹脂材料の表面に
形成されたパワーを有する２面以上の反射面と、光束径
を規制する絞りを含み、原稿の中心からの光束を軸上光
束、軸上光束のうち絞りの中心を通る光線を軸上主光
線、軸上主光線がパワーを有する反射面に最初に入射す
る方向をＸ方向、Ｘ方向に垂直で互いに垂直な２方向を
Ｙ方向とＺ方向、軸上主光線とパワーを有する反射面の
交点をパワーを有する反射面の面頂点、パワーを有する
反射面のサグ量の符号を、入射する光に対して凸面とな
るときに正、凹面となるときに負、面頂点を含むＸＹ断
面内での軸上光束の径端のサグ量をパワーを有する反射
面の軸上光束径端サグ量と定めるとき、軸上光束径端サ
グ量の符号がパワーを有する反射面によって異なり、軸
上光束径端サグ量が負のパワーを有する反射面が形成さ
れている樹脂材料の線膨張係数が、軸上光束径端サグ量
が正のパワーを有する反射面が形成されている樹脂材料
の線膨張係数よりも小さい構成とすると、少なくともＹ
方向については、より大きい負のサグ量に起因する像面
移動を、より小さい正のサグ量に起因する像面移動によ
って打ち消すことができる。したがって、少なくともこ
の方向においては、像面移動を少なくすることができ、
高い解像度で画像を読み取ることが可能である。温度変
化による性能変動を補償するために、ガラス製の光学素
子を備える必要もなく、軽量で、製造効率に優れ、低コ
ストの画像読み取り光学系となる。

【００４８】ここで、撮像素子がラインセンサであって
Ｙ方向に平行に配置されており、パワーを有する反射面
のうちの少なくとも１面が、Ｙ方向とＹ方向に垂直な方
向とで異なるパワーを有する構成とすると、パワー設定
の自由度が高まり、パワーを有する反射面の数を少なく
抑えつつ、読み取り範囲の大きさが著しく相違する主走
査方向と副走査方向のいずれについても、高い解像度で
画像を読み取ることが可能である。

【００４９】また、撮像素子がラインセンサであってＹ
方向に平行に配置されており、パワーを有する反射面の
うちの少なくとも１面が、軸上主光線に対してＹ方向に
垂直な方向に傾斜し、かつ、Ｙ方向に平行な対称面を有
さない構成とすると、少なくとも反射面の１面について
は、入射光と反射光の光路を副走査方向に分離すること
ができて、主走査方向についての像面移動を少なくする
ことが容易になる。しかも、その反射面が副走査方向に
非対称であるため、斜め入射に起因する副走査方向の収
差の発生も抑えることが可能である。また、占有空間の
小さいコンパクトな画像読み取り光学系となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施形態の画像読み取り光学系の構成
および光路を示すＸＹ断面図。

【図２】 第１の実施形態の画像読み取り光学系の構成
および光路を示すＸＺ断面図。

【図３】 第１の実施形態の画像読み取り光学系のＭＴ
Ｆスルーフォーカスグラフを示す図。

【図４】 第２の実施形態の画像読み取り光学系の構成
および光路を示すＸＹ断面図。

【図５】 第２の実施形態の画像読み取り光学系の構成
および光路を示すＸＺ断面図。

【図６】 第２の実施形態の画像読み取り光学系のＭＴ
Ｆスルーフォーカスグラフを示す図。

【図７】 第１、第２の実施形態の画像読み取り光学系
の反射面の位置関係を定める全体の座標系を示す図。

【図８】 第１、第２の実施形態の画像読み取り光学系
の自由曲面を定める反射面ごとの座標系を示す図。

【符号の説明】

１、２ 画像読み取り光学系 Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３ 反射面 ４ 撮像素子 Ｌ０ 軸上主光線 ＬＡ 軸上光束 ＬＢ 軸外光束

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定位置に配置される原稿からの光を撮
   像素子に結像させて、原稿上の画像を読み取る画像読み
   取り光学系において、 樹脂材料の表面に形成されたパワーを有する２面以上の
   反射面と、光束径を規制する絞りを含み、 原稿の中心からの光束を軸上光束、 軸上光束のうち絞りの中心を通る光線を軸上主光線、 軸上主光線がパワーを有する反射面に最初に入射する方
   向をＸ方向、 Ｘ方向に垂直で互いに垂直な２方向をＹ方向とＺ方向、 軸上主光線とパワーを有する反射面の交点をパワーを有
   する反射面の面頂点、 パワーを有する反射面のサグ量の符号を、入射する光に
   対して凸面となるときに正、凹面となるときに負、 面頂点を含むＸＹ断面内での軸上光束の径端のサグ量を
   パワーを有する反射面の軸上光束径端サグ量と定めると
   き、 軸上光束径端サグ量の符号がパワーを有する全ての反射
   面で同じであり、 パワーを有する全ての反射面の軸上光束径端サグ量の絶
   対値の最大値がそれら絶対値の最小値の３倍以下である
   ことを特徴とする画像読み取り光学系。
2. 【請求項２】 所定位置に配置される原稿からの光を撮
   像素子に結像させて、原稿上の画像を読み取る画像読み
   取り光学系において、 樹脂材料の表面に形成されたパワーを有する２面以上の
   反射面と、光束径を規制する絞りを含み、 原稿の中心からの光束を軸上光束、 軸上光束のうち絞りの中心を通る光線を軸上主光線、 軸上主光線がパワーを有する反射面に最初に入射する方
   向をＸ方向、 Ｘ方向に垂直で互いに垂直な２方向をＹ方向とＺ方向、 軸上主光線とパワーを有する反射面の交点をパワーを有
   する反射面の面頂点、 パワーを有する反射面のサグ量の符号を、入射する光に
   対して凸面となるときに正、凹面となるときに負、 面頂点を含むＸＹ断面内での軸上光束の径端のサグ量を
   パワーを有する反射面の軸上光束径端サグ量と定めると
   き、 軸上光束径端サグ量の符号がパワーを有する反射面によ
   って異なり、 軸上光束径端サグ量が負のパワーを有する反射面が形成
   されている樹脂材料の線膨張係数が、軸上光束径端サグ
   量が正のパワーを有する反射面が形成されている樹脂材
   料の線膨張係数よりも小さいことを特徴とする画像読み
   取り光学系。
3. 【請求項３】 撮像素子がラインセンサであってＹ方向
   に平行に配置されており、 パワーを有する反射面のうちの少なくとも１面が、Ｙ方
   向とＹ方向に垂直な方向とで異なるパワーを有すること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像読み
   取り光学系。
4. 【請求項４】 撮像素子がラインセンサであってＹ方向
   に平行に配置されており、 パワーを有する反射面のうちの少なくとも１面が、軸上
   主光線に対してＹ方向に垂直な方向に傾斜し、かつ、Ｙ
   方向に平行な対称面を有さないことを特徴とする請求項
   １または請求項２に記載の画像読み取り光学系。