JP2006308667A - 読取光学系及びそれを用いた画像読取装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 原稿Oの画像情報を主走査方向に配列されたラインセンサーLS上に結像させる読取光学系4であって、該読取光学系は基準軸に対して該主走査方向に対称である自由曲面反射面から成る3つのオフアキシャル光学素子4a、4b、4cから成り、該読取光学系の焦点距離をf、該3つのオフアキシャル光学素子のうち最も原稿側に近いオフアキシャル光学素子の副走査方向の基準軸上におけるパワーをφ1、該主走査方向の原稿の最大読取高をXとするとき、各条件式を満足すること。
【選択図】 図1
Description
照明手段Lから放射された光束は直接原稿台ガラスCGに載置した原稿Oを照明し、該原稿Oからの反射光束を順に第1、第2、第3折り返しミラーM1、M2、M3を介してキャリッジC内部でその光路を折り曲げ、結像レンズ(読取光学系)104によりラインセンサーLS面上に結像させている。そしてキャリッジCを副走査モーターPにより図10に示す矢印A方向(副走査方向)に移動させることにより原稿Oの画像情報を読み取っている。同図におけるラインセンサーLSは複数の受光素子を1次元方向(主走査方向)に配列した構成により成り立っている。
原稿の画像情報を主走査方向に配列されたラインセンサー上に結像させる読取光学系であって、
該読取光学系は基準軸に対して該主走査方向に対称である自由曲面反射面から成る3つのオフアキシャル光学素子から成り、
該読取光学系の焦点距離をf、該3つのオフアキシャル光学素子のうち最も原稿側に近いオフアキシャル光学素子の副走査方向の基準軸上におけるパワーをφ1、該主走査方向の原稿の最大読取高をXとするとき、
0.2<φ1×f<0.9
0.6×10−4(1/mm2)<φ1/X<2.4×10−4(1/mm2)
なる条件を満足することを特徴としている。
原稿の画像情報を主走査方向に配列されたラインセンサー上に結像させる読取光学系であって、
該読取光学系は基準軸に対して該主走査方向に対称である自由曲面反射面から成る3つのオフアキシャル光学素子から成り、
該3つのオフアキシャル光学素子のうち最も原稿側に近いオフアキシャル光学素子は、基準軸上の軸上光束と、主走査方向における原稿の最大読取高の半値の位置からの軸外光束が反射するときの重なる面積が各々の占める光束の面積の30%以下であることを特徴としている。
前記読取光学系は前記原稿からの画像情報に基づく光束が中間結像せずに前記読取素子上に結像することを特徴としている。
前記3つのオフアキシャル光学素子の光路中に絞りを有することを特徴としている。
光学的に前記原稿側から数えて2番目のオフアキシャル光学素子の面上又はその近傍に絞りを有することを特徴としている。
前記3つのオフアキシャル光学素子は、副走査方向で非対称な形状より成ることを特徴としている。
照明手段と、請求項1乃至6の何れか1項に記載の読取光学系とを用いて、原稿を載置する原稿台面上の画像情報を複数のセンサーを1次元方向に配列した読取素子上に結像させ、該原稿と該読取素子を相対的に移動することで、該読取素子で画像情報を読取ることを特徴としている。
前記照明手段と、前記読取光学系と、前記読取素子は移動可能な1つの筐体内に収納されていることを特徴としている。
Y軸:原点を通りチルト面内でZ軸に対して半時計周りに90°をなす直線
X軸:原点を通りZ,Y各軸に垂直な直線
また、光学系を構成する第i面の面形状を表すには、絶対座標系にてその面の形状を表記するより、基準軸と第i面が交差する点を原点とするローカル座標系を設定して、ローカル座標系でその面の面形状を表した方が形状を認識する上で理解し易いため、本発明の構成データを表示する実施例では第i面の面形状をローカル座標系で表す。
y軸:ローカル座標の原点を通り、z軸方向に対してYZ面内において半時計方向に90°をなす直線
x軸:ローカル座標系の原点を通り、YZ面に対し垂直な直線
また、本発明の実施例における結像光学素子は回転非対称の非球面を有し、その形状は以下の式により示す。
ここにh1:第1面において基準軸に平行で基準軸に無限に近く入射する光線の入射高さak’:該光線が最終面から射出時に基準軸となす角度である。また、数値実施例においてDiは第i面と第(i+1)面間のローカル座標の原点間の間隔を表すスカラー量、Ndiは第i面と第(i+1)面間の媒質の屈折率である。
(A1)読取光学系4の焦点距離をf、光学的に最も原稿O側に近いオフアキシャル光学素子4aの該複数のセンサーの並び方向(主走査方向)の基準軸上におけるパワーをφ1、該複数のセンサーの並び方向の原稿の最大読取高をXとするとき、
0.2<φ1×f<0.9‥‥‥(1)
0.6×10−4(1/mm2)<φ1/X<2.4×10−4(1/mm2)‥‥‥(2)
なる条件を満足すること、
又は/及び
(B1)光学的に最も原稿O側に近いオフアキシャル光学素子4aは、基準軸上の軸上光束と、該複数のセンサーの並び方向における原稿Oの最大読取高の半値の位置からの軸外光束が反射するときの重なる面積が各々の占める光束の面積の30%以下であること、
により、光路長が短く広角でコンパクトで、かつ良好なる光学性能を有するバランスのとれた読取光学系を達成している。
f=34.911
φ1=1.5938×10−2
X=110
である。よって
φ1×f=0.56 φ1/X=1.45×10−4
となり、条件式(1)、(2)を満たしている。
1.0×10−4(1/mm2)<φ1/X<1.8×10−4(1/mm2)‥‥‥(2a)
次に上記(B1)の構成の効果について以下に説明する。
原稿読み取り巾 220.0 結像倍率 -0.18898
原稿側NA 0.015949、feq 34.911
R2面
C02= -9.1139E-03 C03= 9.2563E-05 C04= -1.2039E-06
C05= 1.3229E-07 C06= -6.8611E-08 C07= -8.4741E-09
C08= 2.3924E-09 C20= -3.9845E-03 C21= 7.6198E-06
C22= 1.5025E-06 C23= -1.2917E-07 C24= 1.6074E-08
C25= -1.1503E-09 C26= 1.0382E-10 C40= 2.4673E-06
C41= -7.6688E-08 C42= 6.4424E-09 C43= -2.4129E-10
C44= -1.9033E-11 C60= -4.2656E-09 C61= 3.2612E-11
C62= -7.4009E-12 C80= 5.9856E-12
R3面
C02= -1.1184E-02 C03= -1.1363E-04 C04= -1.5247E-06
C05= -1.2283E-06 C06= 2.6444E-08 C20= 2.5925E-03
C21= 2.7975E-05 C22= 5.1077E-06 C23= -1.7159E-07
C24= 5.7505E-08 C40= 2.7173E-06 C41= 1.8550E-07
C42= 3.7119E-07 C60= -3.7353E-08
R4面
C02= -1.3770E-02 C03= -1.4368E-04 C04= 2.4233E-07
C05= -1.9052E-06 C06= 1.9513E-07 C07= 5.0384E-08
C08= -1.2598E-08 C20= -6.2871E-03 C21= 1.2508E-05
C22= 5.1139E-08 C23= -8.0417E-08 C24= -2.1567E-07
C25= 1.2678E-08 C26= 7.8258E-09 C40= 3.9899E-06
C41= 1.2967E-07 C42= -2.2156E-08 C43= 2.2309E-09
C44= 1.1173E-09 C60= -4.0475E-09 C61= -1.4371E-11
C62= 1.2801E-10 C80= 8.0986E-12
f=34.909
φ1=1.2000×10−2
X=110
である。よって
φ1×f=0.42 φ1/X=1.09×10−4
となり、条件式(1)、(2)を満たしている。
原稿読み取り巾 220.0 結像倍率 -0.18898
原稿側NA 0.015949、feq 34.909
R2面
C02= -2.8966E-03 C03= -3.6270E-04 C04= 3.9555E-05
C05= -4.0302E-06 C06= 2.8828E-07 C07= 1.3811E-08
C08= -1.6464E-09 C20= -3.0000E-03 C21= 5.3562E-05
C22= -2.6854E-06 C23= 3.3376E-07 C24= -4.2212E-08
C25= 3.3420E-09 C26= -8.2878E-11 C40= 1.1008E-06
C41= -2.9521E-08 C42= 2.4843E-09 C43= -2.2004E-10
C44= 2.7017E-11 C60= -5.6835E-10 C61= 2.3447E-11
C62= -2.6714E-12 C80= 3.8913E-13
R3面
C02= 3.3068E-03 C03= -9.2129E-04 C04= 2.7488E-05
C05= 4.9476E-06 C06= -9.1013E-08 C20= 3.8193E-03
C21= 3.1887E-05 C22= -9.8366E-07 C23= -5.5840E-07
C24= 5.9452E-08 C40= 5.6593E-07 C41= -1.0387E-07
C42= 5.1460E-09 C60= -7.8017E-09
R4面
C02= -4.7426E-03 C03= -1.7779E-03 C04= 4.4338E-04
C05= -7.1245E-05 C06= 4.4867E-06 C07= -4.6813E-06
C08= 1.5383E-06 C20= -4.7547E-03 C21= -1.0635E-04
C22= -1.4033E-06 C23= -1.5177E-06 C24= 1.1947E-07
C25= 6.9433E-08 C26= -1.5376E-08 C40= 2.9322E-06
C41= 3.6634E-08 C42= 1.5629E-09 C43= -7.0189E-10
C44= -5.0603E-11 C60= -1.3641E-09 C61= -4.7487E-11
C62= 3.0200E-11 C80= 1.3840E-12
f=37.293
φ1=2.1138×10−2
X=110
である。よって
φ1×f=0.74 φ1/X=1.92×10−4
となり、条件式(1)、(2)を満たしている。
原稿読み取り巾 220.0 結像倍率 -0.18898
原稿側NA 0.015949、feq 37.293
R2面
C02= -9.1443E-03 C03= 1.4858E-04 C04= -4.1424E-06
C05= -4.7398E-08 C06= -2.1961E-07 C07= 2.9419E-10
C08= 6.6745E-09 C20= -5.2845E-03 C21= 4.1572E-05
C22= -1.9892E-07 C23= 6.0259E-09 C24= 1.4174E-09
C25= -6.2953E-10 C26= 2.0193E-10 C40= 1.4813E-06
C41= -2.2440E-08 C42= -1.2453E-09 C43= -3.6176E-11
C44= -1.2671E-12 C60= -1.2745E-09 C61= 1.4006E-11
C62= 2.8307E-12 C80= 7.0443E-13
R3面
C02= -1.4942E-02 C03= 4.3055E-04 C04= -5.5720E-05
C05= -2.4277E-06 C06= 1.0601E-07 C20= -7.3219E-04
C21= 5.7874E-05 C22= -1.4124E-05 C23= -7.1056E-07
C24= 5.0424E-07 C40= 9.5570E-07 C41= -5.5293E-07
C42= 1.4624E-06 C60= -4.3104E-08
R4面
C02= -1.7523E-02 C03= 1.0496E-04 C04= -2.4043E-05
C05= -5.3309E-06 C06= -2.3097E-06 C07= 1.9264E-07
C08= 2.5196E-07 C20= -8.3756E-03 C21= -7.1704E-05
C22= -8.3271E-06 C23= -3.3073E-07 C24= -1.4386E-07
C25= 3.0800E-08 C26= 1.0671E-08 C40= 3.0566E-06
C41= 5.5664E-09 C42= -2.3473E-08 C43= 1.3565E-09
C44= 5.4870E-10 C60= -6.4061E-09 C61= 3.1245E-11
C62= 1.0212E-10 C80= 9.6271E-12
尚、各実施例では一体型(フラットベッド型)の画像読取装置に本発明の読取光学系を適用したが、これに限らず、例えば1:2走査光学系を有する画像読取装置に適用しても本発明は上述の実施例と同様に適用することができる。
CG 原稿台ガラス
M1、M2、M3 反射ミラー
4,44,74 読取光学系
4a、4b、4c オフアキシャル光学素子
44a、44b、44c オフアキシャル光学素子
74a、74b、74c オフアキシャル光学素子
R1、R2、R3 オフアキシャル反射面
LS 読取手段(ラインセンサー)
O 原稿
Claims (8)
- 原稿の画像情報を主走査方向に配列されたラインセンサー上に結像させる読取光学系であって、
該読取光学系は基準軸に対して該主走査方向に対称である自由曲面反射面から成る3つのオフアキシャル光学素子から成り、
該読取光学系の焦点距離をf、該3つのオフアキシャル光学素子のうち最も原稿側に近いオフアキシャル光学素子の副走査方向の基準軸上におけるパワーをφ1、該主走査方向の原稿の最大読取高をXとするとき、
0.2<φ1×f<0.9
0.6×10−4(1/mm2)<φ1/X<2.4×10−4(1/mm2)
なる条件を満足することを特徴とする読取光学系。 - 原稿の画像情報を主走査方向に配列されたラインセンサー上に結像させる読取光学系であって、
該読取光学系は基準軸に対して該主走査方向に対称である自由曲面反射面から成る3つのオフアキシャル光学素子から成り、
該3つのオフアキシャル光学素子のうち最も原稿側に近いオフアキシャル光学素子は、基準軸上の軸上光束と、主走査方向における原稿の最大読取高の半値の位置からの軸外光束が反射するときの重なる面積が各々の占める光束の面積の30%以下であることを特徴とする読取光学系。 - 前記読取光学系は前記原稿からの画像情報に基づく光束が中間結像せずに前記読取素子上に結像することを特徴とする請求項1又は2に記載の読取光学系。
- 前記3つのオフアキシャル光学素子の光路中に絞りを有することを特徴とする請求項1、2又は3に記載の読取光学系。
- 光学的に前記原稿側から数えて2番目のオフアキシャル光学素子の面上又はその近傍に絞りを有することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の読取光学系。
- 前記3つのオフアキシャル光学素子は、副走査方向で非対称な形状より成ることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の読取光学系。
- 照明手段と、請求項1乃至6の何れか1項に記載の読取光学系とを用いて、原稿を載置する原稿台面上の画像情報を複数のセンサーを1次元方向に配列した読取素子上に結像させ、該原稿と該読取素子を相対的に移動することで、該読取素子で画像情報を読取ることを特徴とする画像読取装置。
- 前記照明手段と、前記読取光学系と、前記読取素子は移動可能な1つの筐体内に収納されていることを特徴とする請求項7に記載の画像読取装置。
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