JP2003315932A - イメージスキャナの光学レンズ装置 - Google Patents

イメージスキャナの光学レンズ装置

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JP2003315932A JP2002321417A JP2002321417A JP2003315932A JP 2003315932 A JP2003315932 A JP 2003315932A JP 2002321417 A JP2002321417 A JP 2002321417A JP 2002321417 A JP2002321417 A JP 2002321417A JP 2003315932 A JP2003315932 A JP 2003315932A
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Shi-Hua Hunag
旭華 黄
Po-Hua Fang
伯華 方
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 イメージスキャナの光学レンズ装置の提供。 【解決手段】 絞りと複数のレンズを具え、該複数のレ
ンズは絞りと画像検出素子と線形配列を呈して光経路を
原稿と画像検出素子の間に画定する。該複数のレンズ
中、最も原稿に接近するのは第１レンズとされ、最も画
像検出素子に接近するのは最末端レンズとされ、且つ最
末端レンズと画像検出素子の間の距離はＢＦＬと称さ
れ、画像検出素子の長さは像高と称され、原稿と画像検
出素子の間の総光行程長はＴＴと称され、光学レンズ装
置の有効焦点距離はＥＦＬと称される。光学レンズ装置
は以下の条件に符合し、即ち、末端レンズ直径／第１レ
ンズ直径＞１，ＥＦＬ／像高＜０．９，並びにＢＦＬ／
ＴＴ＜０．０５である。これにより相対的にＴＴとＢＦ
Ｌ値が減少し、これによりイメージスキャナの全体体積
を縮小できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一種のイメージスキ
ャナの光学レンズ装置に係り、特に、イメージスキャナ
に適用され且つ比較的短い総光行程長（ＴＴ）と後焦点
長（ＢＦＬ）を有し、これによりイメージスキャナの全
体体積を縮小できる光学レンズ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光学レンズセット（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌ
ｅｎｓ Ｓｅｔ）の運用領域は一般に複数のタイプに分
けられ、そのうちの一種は、無限に遠い像までの距離と
有限距離（或いは短距離）の物品までの距離を有し、例
えば、幻灯機、プロジェクタ或いは映画放映機のレンズ
セットとされる。もう一種類は有限距離（或いは短距
離）の像までの距離及び無限に遠い物品までの距離を有
し、例えば、カメラ、ビデオカメラ、及び望遠鏡のレン
ズセットとされる。像までの距離と物品までの距離に対
してはいずれも有限距離のレンズセットとされ、すなわ
ち二種類の応用モードを有し、そのうち一種類は像まで
の距離が比較的長いが物品までの距離は比較的短いもの
で、例えば顕微鏡のレンズセットとされ、もう一種類は
比較的長い物品までの距離と像までの距離が比較的短い
ものとされ、ＣＣＤのイメージスキャナはこのタイプの
光学レンズセットの応用タイプの一つである。上述の各
種の異なる光学レンズセットの応用タイプは、レンズセ
ット中の各レンズの設計と組合せ運用に対してそれぞれ
異なる特色と制限を有する。本発明の主要な目的は、比
較的長い物品までの距離を有するが像までの距離が比較
的短いイメージスキャナの光学レンズセットの改良を行
うことにある。
【０００３】図１は現在市場で目にすることのできる典
型的なフラットベッド光学スキャナ１の実施例である。
それはスキャナ１のケース１１の上側表面に原稿ウイン
ドウガラス１２（Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｗｉｎｄｏｗ Ｇ
ｌａｓｓ）が設けられて走査する原稿（図示せず）を載
置し、駆動装置１３により光学シャシ１４（Ｏｐｔｉｃ
ａｌ Ｃｈａｓｓｉｓ）が駆動されて中空のケース１１
内でガイドロッド１５の方向に沿って線形運動を行い、
これによりガラス１２上の原稿の画像走査作業を行う。
【０００４】図２は図１の周知のイメージスキャナ１の
光学シャシ１４のＡ−Ａ断面図であり、光学シャシ１４
は、中空ケース１４１、ケース１４１の上側面の適当な
位置に位置ぎめされた光源１４２、レンズセット１４
４、及びＣＣＤ１４５を具えている。光源１４２の発射
した光はガラス１２上の原稿（図示せず）に投射され、
その原稿画像の反射光が光学シャシ１４のケース１４１
内に進入っしたのち、導光装置の複数の反射鏡１４３に
より反射されて転向し光学距離（ＯｐｔｉｃａｌＬｅｎ
ｇｔｈ）が適当な長さに増長されたのち、レンズセット
１４４の集束によりＣＣＤ１４５上に結像し並びに走査
で得られた光画像データがコンピュータで判読できる電
気信号に変換される。
【０００５】図１及び図２に示される周知の光学シャシ
１４は、その反射鏡１４３が薄板状のガラス板に銀めっ
きして形成され、余分のバネ１４６、クランプ機構或い
はネジ止めの方式を組み合わせることによりケース１４
１の内側の所定の位置に固定される必要がある。並びに
各反射鏡１４３はいずれもただ一つの反射面のみ有する
ため、僅かに光に対して一回の反射しか行えない。ゆえ
に、レンズセット１４４の集束により明晰な像を結ぶの
に必要な総光行程長（Ｔｏｔａｌ Ｔｒａｃ；略称ＴＴ
値；図２中に示されるＹ１＋Ｙ２＋・・・＋Ｙ５の総
計）を達成するために、各反射鏡１４３の間の距離及び
その対応角度は適当に調整される必要がある。
【０００６】図３は典型的なイメージスキャナ１の原稿
１６画像を反射鏡１４３の屈折とレンズセット１４４の
集束を透過し最後にＣＣＤ１４５上に結像させる平面展
開表示図である。図３には、イメージスキャナ１が画像
走査する時、その原稿１６と各光学部品の間の距離の相
対関係が示されている。そのうち、原稿１６とＣＣＤ１
４５の間の距離は総光行程長（ＴＴ）とされ、原稿１６
の幅はＷ、ＣＣＤ１４５の有効画素範囲（Ｐｉｘｅｌ
Ｒａｎｇｅ）長はＬ、レンズセット１４４の有効焦点距
離はＥＦＬ（Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｆｏｃｕｓ Ｌｅｎ
ｇｔｈ）、レンズセット１４４の最も末端の一つのレン
ズ（最もＣＣＤに接近するレンズ）とＣＣＤ１４５の間
の距離はＢＦＬ（Ｂａｃｋ Ｆｏｃｕ Ｌｅｎｇｔｈ）
とされる。上述の各値はレンズセット１４４の光学設計
パラメータにより決定される。
【０００７】現在周知の全てのイメージスキャナ１に関
しては、そのＴＴ値とＢＦＬ値の大きさは光学シャシ１
４サイズに影響を与える最も重要な因子の一つである。
光学シャシ１４のサイズとスキャナ移動時に占拠する空
間は、また伝統的なフラットベッドイメージスキャナ１
の全体体積の８０％以上を占拠する。現在、電子情報製
品の設計理念は更なる小型化、更なる軽薄化、更に良好
な携帯性の方向に向かっており、いかに光学シャシ１４
のサイズを縮小するかが、イメージスキャナ１全体体積
を更に一歩縮小できるか否かの重要な鍵となっている。
しかし、現在市販されている全てのフラットベッドイメ
ージスキャナ１製品は、そのＴＴ値とＢＦＬ値が比較的
長く、例えば、伝統的な周知のＡ４規格（２１０ｍｍ×
２９７ｍｍ）を走査可能な最大原稿サイズとし、且つ６
００ｄｐｉ解析度を有し且つ画素ピッチが４μｍのＣＣ
Ｄに関しては、現在用いられている光学レンズセットは
僅かにＴＴ値≧２４０ｍｍ、ＢＦＬ≧１８ｍｍの長度値
しか達成できない。同様にＡ４規格原稿を走査でき、且
つ比較的高い解析度１２００ｄｐｉを有し、且つ画素ピ
ッチが４μｍのＣＣＤに関しては、そのＴＴ値は３５０
ｍｍ以上である。Ａ４規格原稿を走査でき、且つ比較的
低い解析度３００ｄｐｉを有し、且つ画素ピッチが７μ
ｍのＣＣＤに関しては、そのＴＴ値は２４０ｍｍ以上と
する必要がある。事実上、上述の各周知の技術のＴＴ値
はいずれも更に減少される空間を有しており、この点が
光学シャシ及びイメージスキャナの全体体積を縮小しに
くくしており、更なる改善が求められている。
【０００８】また、光学レンズセットの内部レンズ構造
設計と配置に関する発明も提供されているが（例えばと
特許文献１〜５参照。）、これらの周知の技術は本発明
と同じ技術特徴と達成する機能を記載していない。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６２０８４７４号明細書
【特許文献２】米国特許第６０１４２６２号明細書
【特許文献３】米国特許第６２０８４７４Ｂ１号明細書
【特許文献４】米国特許第５３８６３１２号明細書
【特許文献５】米国特許第６１４７８１１号明細書
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、一種のイメージスキャナの光学レンズ装置を提供す
ることにあり、それは比較的短い総光行程長（ＴＴ）を
具え、光学シャシ及びイメージスキャナの体積を更に縮
小できる構造を有するものとする。
【００１１】本発明の第２の目的は、一種のイメージス
キャナの光学レンズ装置を提供することにあり、それ
は、そのレンズセットの最末端の一片のレンズとＣＣＤ
の間の距離（ＢＦＬ値）が短く、光学シャシの体積を更
に縮小できる構造を有するものとする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、イメ
ージスキャナの光学レンズ装置において、該光学レンズ
装置は原稿に反射された光画像を受け取り並びに該光画
像を集束して画像検出素子上に結像し、該光学レンズ装
置は、絞りと、複数のレンズとされ、該複数のレンズは
絞り及び画像検出素子と線形配列を呈して光経路を原稿
と画像検出素子の間に画定し、該レンズと絞りの間の位
置の違いにより、複数のレンズが二つのグループ、即
ち、絞りと原稿の間の前グループレンズと、絞りと画像
検出素子の間の後ろグループレンズとに区分される、上
記複数のレンズとを具え、該複数のレンズ中、最も原稿
に接近するものが第１レンズと称され、最も画像検出素
子に接近するのは最末端レンズと称され、且つ最末端レ
ンズと画像検出素子の間の距離はＢＦＬと称され、画像
検出素子の画像検出に供される長さは像高と称され、原
稿と画像検出素子の間の距離はＴＴと称され、光学レン
ズ装置の有効焦点距離はＥＦＬと称され、該光学レンズ
装置の最末端レンズ直径と第１レンズ直径の比の値が１
より大きく、即ち最末端レンズ直径／第１レンズ直径＞
１であることを特徴とする、イメージスキャナの光学レ
ンズ装置としている。請求項２の発明は、イメージスキ
ャナの光学レンズ装置において、該光学レンズ装置は原
稿に反射された光画像を受け取り並びに該光画像を集束
して画像検出素子上に結像し、該光学レンズ装置は、絞
りと、複数のレンズとされ、該複数のレンズは絞り及び
画像検出素子と線形配列を呈して光経路を原稿と画像検
出素子の間に画定し、該レンズと絞りの間の位置の違い
により、複数のレンズが二つのグループ、即ち、絞りと
原稿の間の前グループレンズと、絞りと画像検出素子の
間の後ろグループレンズとに区分される、上記複数のレ
ンズとを具え、該複数のレンズ中、最も原稿に接近する
ものが第１レンズと称され、最も画像検出素子に接近す
るのは最末端レンズと称され、且つ最末端レンズと画像
検出素子の間の距離はＢＦＬと称され、画像検出素子の
画像検出に供される長さは像高と称され、原稿と画像検
出素子の間の距離はＴＴと称され、光学レンズ装置の有
効焦点距離はＥＦＬと称され、該光学レンズ装置が少な
くとも以下の条件、即ち、最末端レンズ直径／第１レン
ズ直径＞１で、ＥＦＬ／像高＜０．９に符合し、画像検
出素子が画素ピッチ４μｍの解析度１２００ｄｐｉのＣ
ＣＤとされ、且つ走査可能最大原稿サイズがＡ４サイズ
である時、ＴＴ値は２８０ｍｍより小さく、且つＢＦＬ
＜２５ｍｍで、且つＢＦＬ／ＴＴ＜０．１であることを
特徴とする、イメージスキャナの光学レンズ装置として
いる。請求項３の発明は、光学レンズ装置を具えたイメ
ージスキャナにおいて、走査する原稿を載置するのに供
される走査領域と、少なくとも一つの反射鏡を具えて、
光画像を少なくとも一回反射した後に光画像を所定の方
向に案内する導光装置と、該導光装置から送られた光画
像を受け取り並びに集束結像する光学レンズ装置と、該
光画像の集束結像する位置に位置し、結像した光画像信
号をコンピュータの判読できる電気信号に変換する画像
検出素子と、を具え、そのうち、該光学レンズ装置が、
絞りと複数のレンズを少なくとも具え、該複数のレンズ
が、絞り及び画像検出素子と線形配列を呈して光経路を
原稿と画像検出素子の間に画定し、該複数のレンズ中、
最も原稿に接近するものが第１レンズと称され、最も画
像検出素子に接近するのは最末端レンズと称され、且つ
最末端レンズと画像検出素子の間の距離はＢＦＬと称さ
れ、画像検出素子の画像検出に供される長さは像高と称
され、原稿と画像検出素子の間の距離はＴＴと称され、
光学レンズ装置の有効焦点距離はＥＦＬと称され、該光
学レンズ装置の最末端レンズ直径と第１レンズ直径の比
の値が１より大きく、即ち最末端レンズ直径／第１レン
ズ直径＞１であることを特徴とする、光学レンズ装置を
具えたイメージスキャナとしている。
【００１３】
【発明の実施の形態】上述の目的を達成するため、本発
明のイメージスキャナの光学レンズ装置の好ましい実施
例によると、該光学レンズ装置は原稿に反射された光画
像を受け取り並びに該光画像を集束して画像検出素子上
に結像し、且つ該光学レンズ装置が少なくも、絞り及び
複数のレンズを具え、該複数のレンズは絞り及び画像検
出素子と線形配列を呈して光経路を原稿と画像検出素子
の間に画定する。該レンズと絞りの間の位置の違いによ
り、複数のレンズが二つのグループ、即ち、絞りと原稿
の間の前グループレンズと、絞りと画像検出素子の間の
後ろグループレンズとに区分される。そのうち、複数の
レンズ中、最も原稿に接近するものが第１レンズと称さ
れ、最も画像検出素子に接近するのは最末端レンズと称
され、且つ最末端レンズと画像検出素子の間の距離はＢ
ＦＬと称され、画像検出素子の画像検出に供される長さ
は像高と称され、原稿と画像検出素子の間の距離はＴＴ
と称され、光学レンズ装置の有効焦点距離はＥＦＬと称
される。その特徴は、光学レンズ装置が少なくとも以下
の条件に符合することであり、即ち、最末端レンズ直径
／第１レンズ直径＞１，ＥＦＬ／像高＜０．９，且つ、
ＢＦＬ／ＴＴ＜０．０５である。
【００１４】好ましい実施例では、該画像検出素子が、
画素ピッチ４μｍの解析度６００ｄｐｉのＣＣＤとさ
れ、且つ走査可能原稿の最大寸法がＡ４サイズの時、該
ＴＴ値は２００ｍｍより小さいものとされる。
【００１５】好ましい実施例では、該画像検出素子が、
画素ピッチ５．２５μｍの解析度３００ｄｐｉのＣＣＤ
とされ、且つ走査可能原稿の最大寸法がＡ４サイズの
時、該ＴＴ値は２００ｍｍより小さいものとされる。
【００１６】好ましい実施例では、該画像検出素子が、
画素ピッチ４μｍの解析度６００ｄｐｉのＣＣＤとさ
れ、且つ走査可能原稿の最大寸法がＡ３サイズの時、該
ＴＴ値は２８０ｍｍより小さいものとされる。
【００１７】好ましい実施例では、該画像検出素子が、
画素ピッチ４μｍの解析度１２００ｄｐｉのＣＣＤとさ
れ、且つ走査可能原稿の最大寸法がＡ４サイズの時、該
ＴＴ値は２８０ｍｍより小さく、且つ、ＢＦＬ＜２５ｍ
ｍ、かつＢＦＬ／ＴＴ＜０．１とされる。
【００１８】
【実施例】本発明のイメージスキャナの光学レンズ装置
は、イメージスキャナの光学シャシ中の光学レンズ装置
の設計を改良し、光学レンズ装置中の複数のレンズと絞
りを適当に設計し、組み合わせた後、以下の光学特性を
得られるようにしたものであり、即ち、最末端レンズの
直径／第１レンズ直径＞１，有効焦点距離（ＥＦＬ）／
像高＜０．９である。このような設計により、本発明の
イメージスキャナの光学レンズ装置は、比較的短い総光
行程長（ＴＴ）、比較的短い最末端レンズとＣＣＤ間の
距離（ＢＦＬ）を獲得し、これにより光学シャシ及びイ
メージスキャナの体積を更に一歩縮小することができ
る。
【００１９】図４は本発明のイメージスキャナの光学レ
ンズ装置３０の第１実施例表示図である。該イメージス
キャナの光学レンズ装置３０以外の部品は基本的に周知
の技術と類似し、同様に、走査領域２１、光源２２、導
光装置２３、及び画像検出素子２５を具えている。
【００２０】走査領域２１は、通常透明ガラス或いはア
クリル材質で形成され、走査する原稿２４の載置に供さ
れる。光源２２は走査領域２１に対して光を発射し並び
に原稿２４の光画像を発生させる。本実施例では、該光
源２２は導光装置２３の上に取り付けられた細長管状灯
管とされ、原稿２４に向けて光を発射し、原稿２４に反
射光画像を発生させる。もう一つの実施例では、光源
は、原稿２４の別側（即ち原稿の導光装置から離れた一
側）に取り付けられる共に発射光に原稿２４を透過させ
て投射光画像を発生させ、且つこの実施例の光源は面光
源を提供するバックライトモジュール或いは線形光源を
提供する細長管状灯管とされる。
【００２１】導光装置２３は少なくとも一つの反射鏡
（図示せず）を具え、原稿２４より送られた光画像を所
定の方向に案内し射出する。本発明の光学レンズ装置３
０は導光装置２３より送られた光画像を集束し画像検出
素子２５に結像する。該画像検出素子２５は受け取った
光画像信号をコンピュータ（図示せず）が判読と処理で
きる電気信号に変換する。本実施例では、該画像検出素
子２５はＣＣＤとされ、それはちょうど光画像が集束さ
れ且つ明晰な像を結ぶ位置に位置する。ここで記載した
走査領域２１、光源２２、導光装置２３、原稿２４及び
画像検出素子２５中、本発明は導光装置２３の独特の設
計により周知の技術よりも少ない反射鏡数量を使用し、
或いは体積寸法を縮小しているが、そのほかの部品構成
はほぼ周知の技術と同じであり、且つ本発明の主要な技
術特徴でないため、詳細な説明を省略する。
【００２２】本発明中、該光学レンズ装置３０は、少な
くとも、一つの絞り３８と複数のレンズ３１、３２、３
３、３４を具え、該複数のレンズ３１、３２、３３、３
４は絞り３８及び画像検出素子２５と線形配列を呈して
一つの光行程経路を原稿２４と画像検出素子２５の間に
定義し、そのうち、複数のレンズ３１、３２、３３、３
４中、最も原稿２４に接近するものが第１レンズ３１と
称され、最も画像検出素子２５に接近するのは最末端レ
ンズ３４と称され、且つ最末端レンズ３４と画像検出素
子２５の間の距離はＢＦＬと称され、画像検出素子２５
の画像検出に供される長さは像高と称され、原稿２４と
画像検出素子２５の間の距離はＴＴ（総光行程長）と称
され、光学レンズ装置３０の有効焦点距離はＥＦＬと称
される。並びに、レンズと絞り３８の間の位置の違いに
より、該複数のレンズ３１、３２、３３、３４が二つの
グループ、即ち絞り３８と原稿２４の間の前グループレ
ンズ３１、３２と、絞り３８と画像検出素子２５の間の
後ろグループレンズ３３、３４に分けられる。
【００２３】第１実施例中、該光学レンズ装置３０のレ
ンズの数量は四個とされ、それぞれ第１レンズ３１、第
２レンズ３２、第３レンズ３３、及び最末端レンズ３４
とされる。第２、第３レンズ３２、３３の間に絞り３８
が設けられ、複数のレンズが前グループレンズ（第１、
第２レンズ３１、３２）と後ろグループレンズ（第３、
第４レンズ３３、３４）に分けられ、且つ第１レンズ３
１の前（即ち比較的原稿２４に接近する側）の適当な位
置に、光の曲率が零の平面鏡３９が設けられている。各
レンズはその曲率により、第１レンズ３１より、凸凹
（第１レンズ３１）、凹凹（第２レンズ３２）、凸凸
（第３レンズ３３）、凹凸（最末端レンズ３４）とされ
る。
【００２４】第１実施例中、光学レンズ装置３０は以下
の光学設計上の条件に符合するものとされる。即ち、 （１）走査可能な原稿２４の最大寸法がＡ４サイズ（２
１０ｍｍ×２９７ｍｍ）。 （２）画像検出素子２５が、画素ピッチが４μｍの解析
度６００ｄｐｉのＣＣＤとされ、且つ画像検出素子２５
の有効検出長度（即ち像高）が２０．４ｍｍとされる。 （３）最末端レンズ３４の直径を第１レンズ３１の直径
で割った値が２．０１で、即ち、最末端レンズ直径／第
１レンズ直径＝２．０１である。この時、最末端レンズ
直径／第１レンズ直径＞１である。 （４）光学レンズ装置３０の前グループ焦点距離（前グ
ループレンズの焦点距離）と後ろグループ焦点距離（後
ろグループレンズの焦点距離）がそれぞれ２３７８．３
７ｍｍと１１．６８ｍｍとされ、光学レンズ装置３０の
有効焦点距離（ＥＦＬ）は１３．８ｍｍで、且つ最末端
レンズ３４と画像検出素子２５の間の距離（ＢＦＬ）が
４．８４ｍｍとされる。
【００２５】前述の設計条件下で、我々は図４に示され
る本発明の第１実施例のＴＴ値を２００ｍｍより小さ
い、１８３．７７ｍｍという比較的短い距離とすること
ができる。像高をＴＴ値で割った値（像高／ＴＴ）は
０．１１１１で、ＥＦＬを像高で割った値（ＥＦＬ／像
高）は０．６７６である。即ち、ＴＴ値は２００ｍｍよ
り小さく、ＢＦＬ＜１０ｍｍで、ＥＦＬ／像高＜０．９
で、ＢＦＬ／ＴＴ＜０．０５である。
【００２６】本明細書の従来の技術の欄で記載した周知
の、走査可能な最大原稿寸法がＡ４サイズで、且つ６０
０ｄｐｉの解析度で画素ピッチが４μｍのＣＣＤに関し
ては、従来の光学レンズセットのＴＴ値は少なくとも２
４０ｍｍ以上とする必要があり、ＢＦＬは少なくとも１
８ｍｍ以上とする必要がある。このことから、本発明の
光学レンズ装置の設計は、同じ設計条件（Ａ４規格原
稿、６００ｄｐｉ且つ４μｍのＣＣＤ）下で、ＴＴ値を
２０％以上も大幅に短縮し、且つＢＦＬ値も７０％以上
縮減している。ゆえに、本発明の光学レンズ装置３０の
独特の設計は従来の技術と較べ、有効にＴＴとＢＦＬ値
を縮小し、光学シャシ（導光装置２３）の反射鏡数量を
減少するか、或いは光学シャシ（導光装置２３）の体積
寸法を縮小し、寸法の減少だけでなく、導光装置２３の
空間配置或いは設計難度を減らし、且つ反射鏡の数量を
減少する場合はまた生産コストを減らせ、且つそれによ
りイメージスキャナの全体体積を縮小し、製品のストッ
クと運輸コストを減らし、且つ製品価値と市場での競争
力を製品の小型軽薄化により高めることができる。
【００２７】以下に記載するその他の実施例中、一部の
部品は前述の実施例と同じか類似するため、同じ或いは
類似の部品には同じ名称と符号を使用し、且つその説明
は省略する。
【００２８】図５は、本発明のイメージスキャナの光学
レンズ装置４０の第２実施例である。該イメージスキャ
ナは、光学レンズ装置４０のほかのその他の部品が基本
的に前述の実施例に類似し、同様に、走査領域２１、光
源２２、導光装置２３、及び画像検出素子２５を具えて
いる。
【００２９】この第２実施例中、該光学レンズ装置４０
は少なくとも、一つの絞り４８と複数のレンズ４１、４
２、４３、４４、４５を具え、該複数のレンズの数量は
５個とされ、それぞれ、第１レンズ４１、第２レンズ４
２、第３レンズ４３、第４レンズ４４及び最末端レンズ
４５とされる。第２レンズ４２と第３レンズ４３の間に
絞り４８が設けられ、この複数のレンズ４１、４２、４
３、４４、４５が二つのグループ、即ち、前グループレ
ンズ（第１、第２レンズ４１、４２）と、後ろグループ
レンズ（第３、第４及び最末端レンズ４３、４４、４
５）に分けられ、且つ第１レンズ４１の前（比較的原稿
２４に接近する側）の適当な位置に、光曲率が零の平面
鏡４９が設けられている。各レンズ４１、４２、４３、
４４、４５はその曲率により、順に、凸凹（第１レンズ
４１）、凹凹（第２レンズ４２）、凸凸（第３レンズ４
３）、凹凸（第４レンズ４４）、凹凸（最末端レンズ４
５）とされる。
【００３０】本発明の第２実施例中、光学レンズ装置４
０は以下の光学設計上の条件に符合する。即ち、 （１）走査可能な原稿２４の最大寸法がＡ４サイズ（２
１０ｍｍ×２９７ｍｍ）。 （２）画像検出素子２５が、画素ピッチが４μｍの解析
度１２００ｄｐｉのＣＣＤとされ、且つ画像検出素子２
５の有効検出長度（即ち像高）が４０．８ｍｍとされ
る。 （３）最末端レンズ直径／第１レンズ直径＝１．７であ
る。この時、最末端レンズ直径／第１レンズ直径＞１で
ある。 （４）光学レンズ装置４０の前グループ焦点距離（前グ
ループレンズの焦点距離）と後ろグループ焦点距離（後
ろグループレンズの焦点距離）がそれぞれ７４．９４ｍ
ｍと１９．１２ｍｍとされ、光学レンズ装置４０の有効
焦点距離（ＥＦＬ）は３２．１８ｍｍで、且つ最末端レ
ンズ４５と画像検出素子２５の間の距離（ＢＦＬ）が２
３．３６ｍｍとされる。
【００３１】前述の設計条件下で、図５に示される本発
明の第２実施例は、そのＴＴ値が２５０ｍｍ、像高／Ｔ
Ｔ値は０．１６３２で、ＥＦＬ／像高値は０．７８９、
ＢＦＬ／ＴＴ値は０．０９３とされる。すなわち、その
ＴＴ値は２８０ｍｍより小さく、且つＢＦＬ＜２５ｍｍ
で、且つＢＦＬ／ＴＴ＜０．１、ＥＦＬ／像高＜０．９
である。
【００３２】本明細書の従来の技術の欄で記載した周知
の、走査可能な最大原稿寸法がＡ４サイズで、且つ１２
００ｄｐｉの解析度で画素ピッチが４μｍのＣＣＤに関
しては、従来の光学レンズセットのＴＴ値は３５０ｍｍ
以上である。これら、本発明の光学レンズ装置４０は、
同じ設計条件（Ａ４規格原稿、１２００ｄｐｉ且つ４μ
ｍのＣＣＤ）下で、ただ２５０ｍｍのＴＴ値があれば原
稿２４の明晰な画像信号を取得でき、本発明は確実にＴ
Ｔ値を２０％以上も大幅に短縮する。
【００３３】図６は本発明のイメージスキャナの光学レ
ンズ装置５０の第３実施例である。該イメージスキャナ
は、光学レンズ装置５０のほかのその他の部品が基本的
に前述の実施例に類似し、同様に、走査領域２１、光源
２２、導光装置２３、及び画像検出素子２５を具えてい
る。
【００３４】この第３実施例中、該光学レンズ装置５０
は少なくとも、一つの絞り５８と複数のレンズ５１、５
２、５３を具え、該複数のレンズの数量は３個とされ、
それぞれ、第１レンズ５１、第２レンズ５２、及び最末
端レンズ５３とされる。第１レンズ５１と第２レンズ５
２の間に絞り５８が設けられ、この複数のレンズ５１、
５２、５３が二つのグループ、即ち、前グループレンズ
（第１レンズ５１）と、後ろグループレンズ（第２レン
ズ及び最末端レンズ５２、５３）に分けられ、且つ第１
レンズ５１の前（比較的原稿２４に接近する側）の適当
な位置に、光曲率が零の平面鏡５９が設けられている。
各レンズ５１、５２、５３はその曲率により、順に、凸
凹（第１レンズ５１）、凸凸（第２レンズ５２）、凹凸
（最末端レンズ５３）とされる。
【００３５】本発明の第３実施例中、光学レンズ装置５
０は以下の光学設計上の条件に符合する。即ち、 （１）走査可能な原稿２４の最大寸法がＡ４サイズ（２
１０ｍｍ×２９７ｍｍ）。 （２）画像検出素子２５が、画素ピッチが５．２５μｍ
の解析度３００ｄｐｉのＣＣＤとされ、且つ画像検出素
子２５の有効検出長度（即ち像高）が１３．３８７５ｍ
ｍとされる。 （３）最末端レンズ直径／第１レンズ直径＝２．４８で
ある。 （４）光学レンズ装置５０の前グループ焦点距離（前グ
ループレンズの焦点距離）と後ろグループ焦点距離（後
ろグループレンズの焦点距離）がそれぞれ１５．８２ｍ
ｍと５．８８ｍｍとされ、光学レンズ装置５０の有効焦
点距離（ＥＦＬ）は９．７９ｍｍで、且つ最末端レンズ
と画像検出素子間の距離（ＢＦＬ）が５．０４ｍｍとさ
れる。
【００３６】前述の設計条件下で、図６に示される本発
明の第３実施例は、そのＴＴ値が１８３．８ｍｍ、像高
／ＴＴ値は０．０７２８で、ＥＦＬ／像高値は０．７３
１、ＢＦＬ／ＴＴ値は０．０２７とされる。すなわち、
そのＴＴ値は２００ｍｍより小さい。
【００３７】本明細書の従来の技術の欄で記載した周知
の、走査可能な最大原稿寸法がＡ４サイズで、且つ３０
０ｄｐｉの解析度で画素ピッチが７μｍのＣＣＤに関し
ては、従来の光学レンズセットのＴＴ値は２４０ｍｍ以
上である。これら、本発明の光学レンズ装置５０は、類
似設計条件（Ａ４規格原稿、３００ｄｐｉのＣＣＤ）下
で、ただ１８３．８ｍｍのＴＴ値があれば原稿２４の明
晰な画像信号を取得でき、本発明は確実にＴＴ値を２０
％以上も大幅に短縮する。
【００３８】図７は本発明のイメージスキャナの光学レ
ンズ装置６０の第４実施例である。該イメージスキャナ
は、同様に、走査領域２１、光源２２、導光装置２３、
及び画像検出素子２５を具えている。
【００３９】この第４実施例中、該光学レンズ装置６０
は少なくとも、一つの絞り６８と複数のレンズ６１、６
２、６３、６４を具え、該複数のレンズの数量は４個と
され、それぞれ、第１レンズ６１、第２レンズ６２、第
３レンズ６３及び最末端レンズ６４とされる。第１レン
ズ６１の前（原稿２４に比較的接近した側）に絞り６８
が設けられ、このため僅かに後ろグループレンズ（第１
レンズから最末端レンズ６１、６２、６３、６４）のみ
有し、且つ絞り６８の前に光曲率が零の平面鏡６９が設
けられている。各レンズ６１、６２、６３、６４はその
曲率により、順に、凸凸（第１レンズ６１）、凹凹（第
２レンズ６２）、凸凸（第３レンズ６３）、凹凸（最末
端レンズ５３）とされる。
【００４０】本発明の第４実施例中、光学レンズ装置６
０は以下の光学設計上の条件に符合する。即ち、 （１）走査可能な原稿２４の最大寸法がＡ４サイズ（２
１０ｍｍ×２９７ｍｍ）。 （２）画像検出素子２５が、画素ピッチが５．２５μｍ
の解析度３００ｄｐｉのＣＣＤとされ、且つ画像検出素
子２５の有効検出長度（即ち像高）が１３．３８７５ｍ
ｍとされる。 （３）最末端レンズ直径／第１レンズ直径＝４．４７で
ある。 （４）光学レンズ装置６０の前グループ焦点距離（前グ
ループレンズの焦点距離）と後ろグループ焦点距離（後
ろグループレンズの焦点距離）がそれぞれ０ｍｍと９．
３３ｍｍとされ、有効焦点距離（ＥＦＬ）が９．９３ｍ
ｍ、且つ最末端レンズと画像検出素子間の距離（ＢＦ
Ｌ）が５．３３ｍｍとされる。
【００４１】前述の設計条件下で、図７に示される本発
明の第４実施例は、そのＴＴ値が１８３．８ｍｍ、像高
／ＴＴ値は０．０７２８で、ＥＦＬ／像高値は０．７４
２、ＢＦＬ／ＴＴ値は０．０２９とされる。すなわち、
そのＴＴ値は２００ｍｍより小さい。
【００４２】図８は本発明のイメージスキャナの光学レ
ンズ装置７０の第５実施例である。該イメージスキャナ
は、同様に、走査領域２１、光源２２、導光装置２３、
及び画像検出素子２５を具えている。
【００４３】この第５実施例中、該光学レンズ装置７０
は少なくとも、一つの絞り７８と複数のレンズ７１、７
２、７３、７４、７５を具え、該複数のレンズの数量は
５個とされ、それぞれ、第１レンズ７１、第２レンズ７
２、第３レンズ７３、第４レンズ７４及び最末端レンズ
７５とされる。第２、第３レンズ７２、７３の間に該絞
り７８が設けられ、複数のレンズ７１、７２、７３、７
４、７５が、前グループレンズ（第１、２レンズ７１、
７２）と後ろグループレンズ（第３、４及び最末端レン
ズ７３、７４、７５）に分けられ、且つ第１レンズ７１
の前（即ち原稿２４に接近する側）の適当な位置に光曲
率が零の平面鏡７９が設けられている。各レンズ７１、
７２、７３、７４、７５はその光曲率により、順に、凸
凹（第１レンズ７１）、凹凹（第２レンズ７２）、凸凸
（第３レンズ７３）、凹凸（第４レンズ７４）、凹凸
（最末端レンズ７５）とされる。
【００４４】本発明の第５実施例中、光学レンズ装置７
０は以下の光学設計上の条件に符合する。即ち、 （１）走査可能な原稿２４の最大寸法がＡ３サイズとさ
れる。 （２）画像検出素子２５が、画素ピッチが４μｍの解析
度６００ｄｐｉのＣＣＤとされ、且つ画像検出素子２５
の有効検出長度（即ち像高）が２８．０８ｍｍとされ
る。 （３）最末端レンズ直径／第１レンズ直径＝５．８９で
ある。 （４）光学レンズ装置７０の前グループ焦点距離（前グ
ループレンズの焦点距離）と後ろグループ焦点距離（後
ろグループレンズの焦点距離）がそれぞれ４６．８２ｍ
ｍと３６．８８ｍｍとされ、有効焦点距離（ＥＦＬ）が
１９．３ｍｍ、且つ最末端レンズと画像検出素子間の距
離（ＢＦＬ）が７ｍｍとされる。
【００４５】前述の設計条件下で、図８に示される本発
明の第５実施例は、そのＴＴ値が２５０ｍｍ、像高／Ｔ
Ｔ値は０．１１２３で、ＥＦＬ／像高値は０．６８７、
ＢＦＬ／ＴＴ値は０．０２８とされる。すなわち、その
ＴＴ値は２８０ｍｍより小さい。
【００４６】図９は本発明の光学レンズ装置の設計条件
と達成機能の、周知の技術との差異を明確にするため、
前述の各実施例のパラメータを周知の技術の実施例のパ
ラメータと比較整理して表としたものである。図９には
前述の本発明の５個の実施例と４個の周知の技術（即ち
周知１から周知４）の実施例の光学レンズ装置の設計パ
ラメータが列記されている。そのうち、先に説明してお
かねばならないことは、図９に示される表中、「レンズ
名称」の欄の各値の意義は以下のとおりである。即ち、
ａ４は走査可能な最大原稿サイズがＡ４規格であること
を代表し、４ｕはＣＣＤ画素ピッチが４μｍであること
を代表し、６００ｄｐｉはＣＣＤの解析度を代表し、４
Ｇはレンズ数量が４個であることを代表し、以下は類推
されるとおりである。並びに「レンズ配列」の欄のｓは
絞りがどの二つのレンズの間に位置するかを代表する。
この値のほかの各長度（或いは距離）欄の単位はｍｍで
ある。
【００４７】図９の表に列記されたデータから分かるよ
うに、もし相似の設計条件、例えば同じ原稿規格と同じ
解析度のＣＣＤをとって比較すると、本発明の実施例は
周知の技術に較べてＴＴが大幅に下げられる効果を有し
ている。本発明は導光装置の反射鏡数量を減少でき或い
は導光装置の体積寸法を縮小でき、且つこれにより光学
イメージスキャナの全体体積を縮小することができる。
【００４８】図１０及び図１１は、本発明者が本発明の
図５に示される光学レンズ装置４０の第２実施例に対し
て縦向像差（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ Ａｂｅｒｒａ
ｔｉｏｎ）及び変形曲率（Ｆｉｅｌｄ Ｃｕｒｖａｔｕ
ｒｅ／Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）特性曲線図である。これ
らの特性曲線から、本発明の光学レンズ装置４０が良好
な光学特性を表現し、且つイメージスキャナの必要とす
る解析度と画像品質の要求に符合することが分かる。
【００４９】以上の実施例は本発明を説明するために例
示されたものであり、本発明の実施範囲を限定するもの
ではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改
変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【００５０】
【発明の効果】本発明は一種のイメージスキャナの光学
レンズ装置を提供し、それは、絞りと複数のレンズを具
え、該複数のレンズは絞りと画像検出素子と線形配列を
呈して光経路を原稿と画像検出素子の間に画定する。該
複数のレンズ中、最も原稿に接近するのは第１レンズと
され、最も画像検出素子に接近するのは最末端レンズと
され、且つ最末端レンズと画像検出素子の間の距離はＢ
ＦＬと称され、画像検出素子の長さは像高と称され、原
稿と画像検出素子の間の総光行程長はＴＴと称され、光
学レンズ装置の有効焦点距離はＥＦＬと称される。光学
レンズ装置は以下の条件に符合し、即ち、末端レンズ直
径／第１レンズ直径＞１，ＥＦＬ／像高＜０．９，並び
にＢＦＬ／ＴＴ＜０．０５である。これにより相対的に
ＴＴとＢＦＬ値が減少し、これによりイメージスキャナ
の全体体積を縮小できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】周知のイメージスキャナ表示図である。
【図２】周知のイメージスキャナの光学シャシ表示図で
ある。
【図３】典型的なイメージスキャナの原稿が反射鏡の屈
折とレンズセットの集束を透過し、最後にＣＣＤ上に結
像される平面展開表示図である。
【図４】本発明のイメージスキャナの光学レンズ装置の
第１実施例表示図である。
【図５】本発明のイメージスキャナの光学レンズ装置の
第２実施例表示図である。
【図６】本発明のイメージスキャナの光学レンズ装置の
第３実施例表示図である。
【図７】本発明のイメージスキャナの光学レンズ装置の
第４実施例表示図である。
【図８】本発明のイメージスキャナの光学レンズ装置の
第５実施例表示図である。
【図９】本発明の第１から第５実施例（図４から図８に
示される実施例）と四つの周知のイメージスキャナの技
術実施例の光学レンズ装置のパラメータ表である。
【図１０】図５の光学レンズ装置の縦向像差（Ｌｏｎｇ
ｉｔｕｄｉｎａｌ Ａｂｅｒａｔｉｏｎ）特性曲線図で
ある。
【図１１】図５の光学レンズ装置の変形曲率（Ｆｉｅｌ
ｄ Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ／Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）特性
曲線図である。
【符号の説明】
２１ 走査領域 ２２ 光源 ２３ 導光装置 ２４ 原稿 ２５ 画像検出素子 ３０ 光学レンズ装置 ３１、３２、３３、３４ レンズ ３８ 絞り ４０ 光学レンズ装置 ４１、４２、４３、４４、４５ レンズ ４８ 絞り ５０ 光学レンズ装置 ５１、５２、５３ レンズ ５８ 絞り ６０ 光学レンズ装置 ６１、６２、６３、６４ レンズ ６８ 絞り ７０ 光学レンズ装置 ７１、７２、７３、７４、７５ レンズ ７８ 絞り
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA08 KA18 LA01 PA03 PA04 PA05 PA17 PB03 PB04 PB05 QA02 QA07 QA12 QA14 QA21 QA22 QA25 QA26 QA32 QA37 QA41 QA42 QA45 QA46 RA32 RA42 RA44 TA03 UA01 2H108 AA01 GA04 HA03 5C072 AA01 BA01 DA02 DA04 DA15 DA21 EA05

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 イメージスキャナの光学レンズ装置にお
    いて、該光学レンズ装置は原稿に反射された光画像を受
    け取り並びに該光画像を集束して画像検出素子上に結像
    し、該光学レンズ装置は、 絞りと、 複数のレンズとされ、該複数のレンズは絞り及び画像検
    出素子と線形配列を呈して光経路を原稿と画像検出素子
    の間に画定し、該レンズと絞りの間の位置の違いによ
    り、複数のレンズが二つのグループ、即ち、絞りと原稿
    の間の前グループレンズと、絞りと画像検出素子の間の
    後ろグループレンズとに区分される、上記複数のレンズ
    とを具え、 該複数のレンズ中、最も原稿に接近するものが第１レン
    ズと称され、最も画像検出素子に接近するのは最末端レ
    ンズと称され、且つ最末端レンズと画像検出素子の間の
    距離はＢＦＬと称され、画像検出素子の画像検出に供さ
    れる長さは像高と称され、原稿と画像検出素子の間の距
    離はＴＴと称され、光学レンズ装置の有効焦点距離はＥ
    ＦＬと称され、 該光学レンズ装置の最末端レンズ直径と第１レンズ直径
    の比の値が１より大きく、即ち最末端レンズ直径／第１
    レンズ直径＞１であることを特徴とする、イメージスキ
    ャナの光学レンズ装置。
  2. 【請求項２】 イメージスキャナの光学レンズ装置にお
    いて、該光学レンズ装置は原稿に反射された光画像を受
    け取り並びに該光画像を集束して画像検出素子上に結像
    し、該光学レンズ装置は、 絞りと、 複数のレンズとされ、該複数のレンズは絞り及び画像検
    出素子と線形配列を呈して光経路を原稿と画像検出素子
    の間に画定し、該レンズと絞りの間の位置の違いによ
    り、複数のレンズが二つのグループ、即ち、絞りと原稿
    の間の前グループレンズと、絞りと画像検出素子の間の
    後ろグループレンズとに区分される、上記複数のレンズ
    とを具え、 該複数のレンズ中、最も原稿に接近するものが第１レン
    ズと称され、最も画像検出素子に接近するのは最末端レ
    ンズと称され、且つ最末端レンズと画像検出素子の間の
    距離はＢＦＬと称され、画像検出素子の画像検出に供さ
    れる長さは像高と称され、原稿と画像検出素子の間の距
    離はＴＴと称され、光学レンズ装置の有効焦点距離はＥ
    ＦＬと称され、 該光学レンズ装置が少なくとも以下の条件、即ち、 最末端レンズ直径／第１レンズ直径＞１で、 ＥＦＬ／像高＜０．９に符合し、 画像検出素子が画素ピッチ４μｍの解析度１２００ｄｐ
    ｉのＣＣＤとされ、且つ走査可能最大原稿サイズがＡ４
    サイズである時、ＴＴ値は２８０ｍｍより小さく、且つ
    ＢＦＬ＜２５ｍｍで、且つＢＦＬ／ＴＴ＜０．１である
    ことを特徴とする、イメージスキャナの光学レンズ装
    置。
  3. 【請求項３】 光学レンズ装置を具えたイメージスキャ
    ナにおいて、 走査する原稿を載置するのに供される走査領域と、 少なくとも一つの反射鏡を具えて、光画像を少なくとも
    一回反射した後に光画像を所定の方向に案内する導光装
    置と、 該導光装置から送られた光画像を受け取り並びに集束結
    像する光学レンズ装置と、 該光画像の集束結像する位置に位置し、結像した光画像
    信号をコンピュータの判読できる電気信号に変換する画
    像検出素子と、 を具え、そのうち、該光学レンズ装置が、絞りと複数の
    レンズを少なくとも具え、該複数のレンズが、絞り及び
    画像検出素子と線形配列を呈して光経路を原稿と画像検
    出素子の間に画定し、該複数のレンズ中、最も原稿に接
    近するものが第１レンズと称され、最も画像検出素子に
    接近するのは最末端レンズと称され、且つ最末端レンズ
    と画像検出素子の間の距離はＢＦＬと称され、画像検出
    素子の画像検出に供される長さは像高と称され、原稿と
    画像検出素子の間の距離はＴＴと称され、光学レンズ装
    置の有効焦点距離はＥＦＬと称され、 該光学レンズ装置の最末端レンズ直径と第１レンズ直径
    の比の値が１より大きく、即ち最末端レンズ直径／第１
    レンズ直径＞１であることを特徴とする、光学レンズ装
    置を具えたイメージスキャナ。
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