JP2014134563A - 結像レンズ、画像読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】結像レンズを構成する正の樹脂製レンズ及び負の樹脂製レンズの焦点距離の関係を規定することにより、温度変化によるそれぞれの伸長量を制御し、該結像レンズが用いられる装置内における温度変化の影響による結像性能の劣化を抑制し、温度環境が変化しても良好な結像性能が得られる結像レンズを提供する。
【解決手段】複数のガラス製レンズからなる正のパワーを有するレンズ群と、該レンズ群の入射面側及び射出面側のいずれか一方に正のパワーを有する樹脂製レンズ、他方に負のパワーを有する樹脂製レンズとをそれぞれ備え、
前記正のパワーを有する樹脂製レンズの焦点距離をｆ_ｐｐ、前記負のパワーを有する樹脂製レンズの焦点距離をｆ_ｐｍ、全系の結像倍率をβとしたとき、下記条件式
０＜−ｆ_ｐｍ／ｆ_ｐｐ・β^２＜０.０５
を満たすことを特徴とする結像レンズである。
【選択図】図１

Description

本発明は、結像レンズ、該結像レンズを備えた画像読取装置、及び該画像読取装置を備えた画像形成装置に関する。

ファクシミリやデジタル複写機等の画像読取装置においては、読み取るべき画像情報を結像レンズで縮小して、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）のような固体撮像素子上に結像させて画像情報を信号化する。原稿の画像情報をカラーで読み取るために、撮像素子として例えば赤、緑、青のフィルタを持った受光素子が１チップに３列に配列されている所謂３ラインＣＣＤを用い、この受光面に原稿像を結像させることにより３原色に色分解し、カラー画像情報を信号化する光学系がある。

画像読取装置に固定焦点の結像手段として用いられる結像レンズとしては、その光学特性が温度変化に影響され難い材料からなるレンズが望まれている。
画像読取装置では、一般に、閉じた筐体内に光源と撮像素子が一体として保持されるが、キセノンランプ等の光源は発光時の熱により、撮像素子は駆動時に熱を発生させ、周囲の温度を上昇させる。このため、結像レンズ付近では、２０℃から４０℃の温度上昇が生じる。このような画像読取装置においては、温度変化による影響の少ないガラス材料からなる結像レンズが用いられる。

一方、結像レンズとして樹脂材料からなるレンズを用いることにより、軽量化や低コスト化を実現できることが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
しかしながら、樹脂材料は、ガラス材料に比べ、線膨張係数と屈折率の温度係数が一桁以上大きいため、温度変化による影響は大きく、画像読取装置の結像手段として用いた場合、装置内の温度上昇によりレンズの焦点距離の変化を生じ、ピントずれの原因となることが問題である。これに対し、特許文献３には、温度変化による結像位置のばらつきを抑えることが記載されている。

実際には、温度上昇時には、原稿面から結像レンズの入射面までの距離及び結像レンズの射出面から撮像素子の受光面までの距離は、画像読取装置を構成するレンズ以外の部材（例えば、保持部材など）の線膨張係数によって変化する。

例えば、保持部材が鉄で構成された画像読取装置において、結像レンズを０．１５倍の倍率で用いる場合について説明する。鉄の線膨張係数は１．１７×１０^−５である。
原稿面からレンズ入射面までの距離を４００ｍｍ、レンズ射出面から撮像素子受光面までの距離は６０ｍｍであるため、例えば、温度が４０℃上昇することにより原稿面側（物体側）が約０．１８７ｍｍ、撮像素子側（像側）が約０．０２８ｍｍ伸長することになる。ここで、焦点距離の変動を０ｍｍとしてしまうと、撮像素子の受光面が結像レンズから遠ざかることによりピントずれが生じる。また、原稿面も結像レンズから遠くなることで結像倍率の変化と結像位置のずれが生じ、ピントずれが生じる。

そこで、実際の使用に際しては、レンズの焦点距離を伸長させないように調節するのではなく、原稿面からレンズ入射面までの入射面側（物体側）と、レンズ射出面から撮像素子受光面までの射出面側（像側）の伸長量と、レンズの結像性能の変化量とをあわせて調節する必要がある。
特許文献２には、正レンズと負レンズとの焦点距離を相殺することは記載されているが、樹脂材料の特性に基づき、例えば、正の樹脂製レンズ及び負の樹脂製レンズの焦点距離の関係を規定することによりそれぞれの伸長量の変化を制御することは記載が無い。

そこで、本発明は上記課題に鑑み、結像レンズを構成する正の樹脂製レンズ及び負の樹脂製レンズの焦点距離の関係を規定することにより、温度変化によるそれぞれの伸長量を制御し、該結像レンズが用いられる装置内における温度変化の影響による結像性能の劣化を抑制し、温度環境が変化しても良好な結像性能が得られる結像レンズを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る結像レンズは、ガラス製レンズからなる正のパワーを有するレンズ群と、前記レンズ群の入射面側及び射出面側のいずれか一方に１枚の正のパワーを有する樹脂製レンズ、他方に１枚の負のパワーを有する樹脂製レンズをそれぞれ備え、前記正のパワーを有する樹脂製レンズの焦点距離をｆ_ｐｐ、前記負のパワーを有する樹脂製レンズの焦点距離をｆ_ｐｍ、全系の結像倍率をβとしたとき、下記条件式
０＜−ｆ_ｐｍ／ｆ_ｐｐ・β^２＜０.０５
を満たすことを特徴とする結像レンズである。

本発明に係る結像レンズによれば、結像レンズを構成する正の樹脂製レンズ及び負の樹脂製レンズの焦点距離の関係を規定することにより、温度変化によるそれぞれの伸長量を制御し、該結像レンズが用いられる装置内における温度変化の影響による結像性能の劣化を抑制し、温度環境が変化しても良好な結像性能が得られる結像レンズを提供することができる。

結像レンズの構成の一例を示す概略断面図である。 第１の実施態様に係るレンズ構成を示す概略断面図である。 第１の実施態様のレンズ構成における球面収差、非点収差、歪曲収差、及びコマ収差を示す収差曲線図である。 第２の実施態様に係るレンズ構成を示す概略断面図である。 第２の実施態様のレンズ構成における球面収差、非点収差、歪曲収差、及びコマ収差を示す収差曲線図である。 第３の実施態様に係るレンズ構成を示す概略断面図である。 第３の実施態様のレンズ構成における球面収差、非点収差、歪曲収差、及びコマ収差を示す収差曲線図である。 第４の実施態様に係るレンズ構成を示す概略断面図である。 第４の実施態様のレンズ構成における球面収差、非点収差、歪曲収差、及びコマ収差を示す収差曲線図である。 画像読取装置の一実施形態の要部を示す概略構成図である。 画像読取装置の一実施形態の要部を示す概略構成図である。 画像形成装置の一実施形態を説明するための概略構成図である。

以下、本発明に係る結像レンズ、画像読取装置、及び画像形成装置について、図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

本発明に係る結像レンズの構成の一例を図１に示す。
前記結像レンズは、ガラス製レンズからなる正のパワーを有するレンズ群と、前記レンズ群の入射面側及び射出面側のいずれか一方に１枚の正のパワーを有する樹脂製レンズ、他方に１枚の負のパワーを有する樹脂製レンズをそれぞれ備える。前記レンズ群は１枚以上のガラス製レンズからなる。
例えば、前記レンズ群の拡大側に前記負のパワーを有する樹脂製レンズを配置し、縮小側に前記正のパワーを有する樹脂製レンズをそれぞれ配置することができる。

図１に示す結像レンズは、入射面側（以下、「物体側」ともいう）から射出面側（以下「像側」ともいう）へ向かって順に、負のパワーを有する樹脂製レンズ（以下、「負の樹脂製レンズ」という）Ｌ１からなる第１群（Ｇ１）、ガラス製レンズＬ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５からなり正のパワーを有するレンズ群である第２群（Ｇ２）、正のパワーを有する樹脂製レンズ（以下、「正の樹脂製レンズ」という）Ｌ６からなる第３群（Ｇ３）で構成され、Ｌ２とＬ３の間に絞りＳを有する。

なお、図１における符号の意味は下記の通りである。
ｒｉ（ｉ=１〜１３）：物体側から数えてｉ番目のレンズ面の曲率半径
ｄｉ（ｉ=１〜１２）：物体側から数えてｉ番目の面間隔
Ｎｊ（ｊ=１，３，５，８，１０，１２）：物体側から数えてｊ番目の面間隔のレンズ材料の屈折率
νｊ（ｊ=１，３，５，８，１０，１２）：物体側から数えてｊ番目の面間隔のレンズ材料のアッベ数
ｒｃ１：コンタクトガラスの物体側の曲率半径
ｒｃ２：コンタクトガラスの像側の曲率半径
ｒｃ３：ＣＣＤカバーガラスの物体側の曲率半径
ｒｃ４：ＣＣＤカバーガラスの像側の曲率半径
ｄｃ１：コンタクトガラスの肉厚
ｄｃ３：ＣＣＤカバーガラスの肉厚
Ｎｃ１：コンタクトガラスの屈折率
νｃ１：ＣＣＤカバーガラスのアッベ数
Ｎｃ３：コンタクトガラスの屈折率
νｃ３：ＣＣＤカバーガラスのアッベ数

前記結像レンズは、正の樹脂製レンズの焦点距離をｆ_ｐｐ、負の樹脂製レンズの焦点距離をｆ_ｐｍ、全系の結像倍率をβとしたとき、下記条件式（１）を満足する。
（１） ０＜−ｆ_ｐｍ／ｆ_ｐｐ・β^２＜０.０５

図１に示す配置の結像レンズにおいて、条件式（１）の上限値を超えると、温度変化時における正の樹脂製レンズの焦点距離ｆ_ｐｐの変化量に対する、負の樹脂製レンズの焦点距離ｆ_ｐｍの変化量が大きくなり、温度変化後も結像倍率βが等しい場合には物体側の距離の伸びに対する像側の距離の伸びが大きくなりすぎる。したがって、温度変化によるピントずれが発生し、良好な結像性能が得られなくなる。

一方、条件式（１）の下限値を超えると、負の樹脂製レンズの焦点距離ｆ_ｐｍの温度変化の比率が大きくなり、温度変化後も結像倍率βが等しい場合には物体側の距離の伸びに対し、像側の距離が短くなることを意味する。

したがって、結像レンズが条件式（１）を満たすことにより、使用する結像倍率βにおいて、いかなる温度環境下においても良好な結像性能が得られる。

また、前記結像レンズは、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（２）を満足する。
（２） ０．１＜ｆ_ｐｐ／ｆ＜０.６

条件式（２）は、正の樹脂製レンズの焦点距離の全系の焦点距離に対する比を規定したものであり、温度変化後の共役長に対する伸長量の比が表される。ここで、共役長とは、レンズの物体側と像側の共役点（物体側、像側それぞれ焦点の位置）の間隔を意味し、該共役長は、温度変化により正の樹脂製レンズの焦点距離ｆ_ｐｐが変化することに伴い変化する。

図１に示す態様において、条件式（２）の上限値を超えると、温度変化による共役長の伸長量が過大となる。具体的には、温度上昇後において、前記結像レンズを固定焦点光学系として備える画像読取装置の保持部材の熱膨張による物体面と撮像面との距離の伸長量に対し、正の樹脂製レンズを有する結像レンズの共役長の変化が大きくなりすぎることによるピントずれが生じる。すなわち、温度で変化した位置にある原稿面上の画像と当該画像を温度で焦点距離が変化したレンズで結像することによって生じる結像との距離と、当該画像と（物体面）と撮像素子の受光面（撮像面）との距離との差が過大となる。
ピントずれが発生しない場合でも、結像倍率の変化を生じるため、温度上昇前後において同一の結像性能が得られない。

一方、条件式（２）の下限値を超えると、温度上昇後の正の樹脂製レンズの焦点距離の変化による共役長の伸長量が、前記保持部材の熱膨張による物体面と撮像面との間の伸長量に対して小さすぎることによるピントずれが生じるため、温度上昇前後において同一の結像性能が得られない。

したがって、結像レンズが条件式（２）を満たすことにより、前記結像レンズを固定焦点光学系として備える画像読取装置の保持部材の熱膨張に応じた良好な結像性能が得られる。

前記結像レンズにおいて、前記正の樹脂製レンズを構成する樹脂の線膨張係数及び屈折率の温度係数と、前記負の樹脂製レンズを構成する樹脂の線膨張係数及び屈折率の温度係数とがそれぞれ略同一であることが好ましい。

前記正の樹脂製レンズ及び前記負の樹脂製レンズを構成する樹脂としては、ポリカーボネート系、アクリル系等の一般的に光学系に用いられる樹脂材料を選択することができる。これらの樹脂材料は、ガラスに対して線膨張係数は約８倍程度、屈折率の温度係数は数十倍程度大きいが、本実施形態の結像レンズにおいては、前記正の樹脂製レンズ及び前記負の樹脂製レンズを構成する樹脂のこれらの値が互いに略同一であればよい。
また、正の樹脂製レンズ及び負の樹脂製レンズが同一の樹脂材料からなることがより好ましい。
ここで、線膨張係数及び屈折率の温度係数ともに、誤差が１割から２割程度であれば略同一とすることができる。

以下、前記結像レンズの実施形態に係るレンズの諸収差及び具体的な数値データを示す。表１〜表８に示す各実施態様（実施例）における記号の意味は以下の通りである。
ｆ：全系のｅ線の合成焦点距離
ＦＮｏ：Ｆナンバー
ｍ：縮率
Ｙ：物体高
ω：半画角
ｊ：面番号
ｒ：レンズ面の曲率半径
ｄ：面間隔
ｎｅ：各レンズの材料のｅ線の屈折率
ｆ１：第１群（Ｇ１）のｅ線の焦点距離をｆ１

「ｊ」で示す面番号は、Ｃ１はコンタクトガラスの物体側の面、Ｃ２はコンタクトガラスの像側の面を表し、１〜１３の番号は、結像レンズの物体側から数えた各面（レンズ面および絞りの面）を表し、Ｃ３はＣＣＤカバーガラスの物体側の面、Ｃ４はＣＣＤカバーガラスの像側の面を表す。また、「＊」は非球面を表す。

非球面は下記式で表す。
Ｘ：光軸から高さＹにおける非球面の非球面頂点における接平面からの距離
Ｙ：光軸と直交する方向の光軸からの距離（光軸からの高さ）
ｋ：円錐係数
Ａｉ：次数ｉに対する非球面係数
である。

また、図２、図４、図６、図８に各実施例のレンズ構成（光路図）を示し、図３、図５、図７、図９に各実施例の収差図を示す。収差図において、「ｅ」はｅ線(５４６．０７ｎｍ)、「ｇ」はｇ線(４３６．８３ｎｍ)、「ｃ」はＣ線(６５６．２７ｎｍ)、「Ｆ」はＦ線(４８６．１３ｎｍ)を示す。
また、球面収差の図では、波線は正弦条件を示し、非点収差の図では、実線はサジタル光線、点線はメリディオナル光線を示す。

〔第１の実施形態（実施例１）〕
第１の実施形態のレンズ構成を図２に、収差図を図３に示す。
また、構成するレンズの具体的な数値データを表１に示す。

表２に、第１の実施形態の非球面の円錐定数ｋ及び非球面係数（Ａ４,Ａ６,Ａ８,Ａ１０）を示す。

〔第２の実施形態（実施例２）〕
第２の実施形態のレンズ構成を図４に、収差図を図５に示す。
また、構成するレンズの具体的な数値データを表３に示す。

表４に、第２の実施形態の非球面の円錐定数Ｋ及び非球面係数（Ａ４,Ａ６,Ａ８,Ａ１０）を示す。

〔第３の実施形態（実施例３）〕
第３の実施形態のレンズ構成を図６に、収差図を図７に示す。
また、構成するレンズの具体的な数値データを表５に示す。

表６に、第３の実施形態の非球面の円錐定数Ｋ及び非球面係数（Ａ４,Ａ６,Ａ８,Ａ１０）を示す。

〔第４の実施形態（実施例４）〕
第４の実施形態のレンズ構成を図８に、収差図を図９に示す。
また、構成するレンズの具体的な数値データを表７に示す。

表８に、第４の実施形態の非球面の円錐定数Ｋ及び非球面係数（Ａ４,Ａ６,Ａ８,Ａ１０）を示す。

表９に、各実施例におけるｆ_ｐｍ／ｆ_ｐｐ・β^２の値、及びｆ_ｐｐ／ｆの値の計算結果を示す。

表９に示すとおり、いずれの実施形態の結像レンズも条件式（１）及び条件式（２）を満足する。
（１）０＜−ｆ_ｐｍ／ｆ_ｐｐ・β^２＜０.０５
（２）０．１＜ｆ_ｐｐ／ｆ＜０.６

また、図３、図５、図７及び図９に示す各収差図から明らかなように、いずれの実施形態の結像レンズにおいても、Ｃ線（６５６．２７ｎｍ）からｇ線（４３５．８３ｎｍ）と広い範囲で軸上の色収差を良好に補正し、緒収差を良好に補正可能である。

〔結像性能の評価〕
上記実施形態における結像レンズの温度上昇による結像性能への影響を評価した。
温度上昇の前後における物体距離Ｓ_Ａと像距離Ｓ_Ｂを表１０及び表１１に示す。表１１は表１０の値の測定時よりも温度を５０℃上昇させた時の値である。

物体距離Ｓ_Ａと像距離Ｓ_Ｂは、樹脂製レンズＬ１及びＬ６の曲率半径、レンズ中心厚、屈折率を求め、近軸焦点距離、前側焦点及び後側焦点から導出した。ガラス製のレンズＬ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５の変化は小さいため、温度上昇前後の値は固定とした。また、樹脂製レンズの線膨張係数は６×１０^−５、屈折率の温度係数は−１×１０^−５とした。

表１０及び表１１の値から、温度上昇の影響による物体距離Ｓ_Ａと像距離Ｓ_Ｂの伸長量、物体側と像側の伸長率、及び物体側の伸長率に対する像側の伸長率の比を求めた。結果を表１２に示す。
なお、物体距離Ｓ_Ａの伸長量はＳ_Ａ２−Ｓ_Ａ１、像距離Ｓ_Ｂの伸長量はＳ_Ｂ２−Ｓ_Ｂ１、物体距離の伸長率は（Ｓ_Ａ２−Ｓ_Ａ１）／Ｓ_Ａ１、像距離の伸長率は（Ｓ_Ｂ２−Ｓ_Ｂ１）／Ｓ_Ｂ１、物体距離の伸長率に対する像距離の伸長率の比は〔（Ｓ_Ｂ２−Ｓ_Ｂ１）／Ｓ_Ｂ１〕／〔（Ｓ_Ａ２−Ｓ_Ａ１）／Ｓ_Ａ１〕の値である。

表１２に示した物体距離Ｓ_Ａの伸長率に対する像距離Ｓ_Ｂの伸長率の比（以下、単に「伸長率の比」という。）の大小は、表９に示した−ｆ_ｐｍ／ｆ_ｐｐ・β^２の値の大小に比例していることがわかる。

前記レンズ群の像側に前記正の樹脂製レンズが配置され、前記レンズ群の物体側に前記負の樹脂製レンズが配置された実施例１〜４の態様において、−ｆ_ｐｍ／ｆ_ｐｐ・β^２の値が増大するのに伴い、物体距離Ｓ_Ａに対して長さの短い像距離Ｓ_Ｂの伸長率が大きくなることを表している。

伸長率の比が１となる場合、物体距離Ｓ_Ａの伸長率と像距離Ｓ_Ｂの伸長率とが等しいことを示し、−ｆ_ｐｍ／ｆ_ｐｐ・β^２の値が条件式（１）を満足することにより、伸長率の比を０．１以上１．４以下とすることができ、物体側の伸長率と像側の伸長率のバランスをとることにより温度上昇時においても良好な結像性能が得ることができる。

表１２に示した物体距離Ｓ_Ａの伸長率の大小は、表９に示したｆ_ｐｐ／ｆの値の大小に反比例していることがわかる。ｆ_ｐｐ／ｆは、実施例１〜４の態様において像側に配置された正の樹脂製レンズの焦点距離の全系の焦点距離に対する比を表したものである。

ｆ_ｐｐ／ｆの値が条件式（２）の下限値０．１を超えると、温度上昇による物体距離Ｓ_Ａの伸長量が過大となり（例えば、５０℃の温度上昇により物体距離Ｓ_Ａが約０.５％伸長することになり）、レンズと異なる材料で構成された保持部材の伸長量を大きく上回ることになる。一方、ｆ_ｐｐ／ｆの値が条件式（２）の上限値０．６を超える場合は、温度上昇時に物体距離Ｓ_Ａがほとんど伸長しなくなるため、保持部材の伸長量とのバランスが崩れる。このため、いずれの場合にも良好な結像が得られなくなる。

条件式（２）の範囲内において、保持部材を構成する材料の線膨張係数が大きい場合にはｆ_ｐｐ／ｆの値を小さく、保持部材を構成する材料の線膨張係数が小さい場合にはｆ_ｐｐ／ｆの値を大きくとる事により、任意の保持部材に対し、良好な結像性能が得られるように設計することができる。

表１０、表１１及び表１２に示した値の計算において、ガラス製レンズ（Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５）の変化量は無視しているが、これらのレンズを構成するガラス材料が一般的なガラス材料であれば、温度上昇時に焦点距離が若干短くなる傾向はあるものの、樹脂製レンズ（Ｌ１、Ｌ６）を構成する樹脂材料の変化量に比べれば極めて小さいため問題はない。

なお、保持部材が特性の異なる材料の組合せからなる場合、例えば、物体側を構成する保持部材の線膨張係数が小さく、像側を構成する保持部材の線膨張係数が大きい場合は、−ｆ_ｐｍ／ｆ_ｐｐ・β^２の値を条件式（１）の範囲内で上限値に近い値に設定し、ｆ_ｐｐ／ｆの値を条件式（２）の範囲内で下限値に近い値に設定することにより、温度上昇時に生じるピント変動を抑制し、良好な結像性能を得ることができる。

〔画像読取装置〕
前記画像読取装置は、原稿を照明する照明系と、前記照明系で照明された前記原稿の画像情報を撮像素子に縮小結像させる固定焦点の結像手段とを備え、前記結像手段が前記結像レンズである。
また、反射光学系を有し、前記照明系と、前記結像レンズと、前記撮像素子と、前記反射光学系とが一体で保持されてなる画像読取ユニットを備え、該画像読取ユニットを走査させて前記原稿の画像情報を読取る構成とすることができる。

図１０は画像読取装置の第一の実施形態を説明するための図である。図１０において、符号３１は原稿載置ガラス、符号３３は第１走行体、符号３４は第２走行体、符号３５は結像レンズ、符号３６は撮像素子を示している。
原稿画像を読取られるべき原稿３２は、原稿載置ガラス３１の上面に平面的に定置される。第１走行体３３は、図面に直交する方向を長手方向とし、原稿載置ガラス３１の原稿載置面に対して鏡面を４５度傾けたミラー３３ｃを保持し、図１０において、符号３３で示す位置から符号３３’で示す位置まで一定速度：Ｖで移動する。

第１走行体３３はまた、照明手段として、図面に直交する方向に長い蛍光ランプ３３ａおよび反射鏡３３ｂを保持している。蛍光ランプ３３ａは、第１走行体３３が図１０の右方へ変位するときに発光し、原稿載置ガラス３１上の原稿３２を照明する。従って、第１走行体３３が符号３３’で示す位置まで変位する間に原稿３２は照明走査される。

蛍光ランプ３３ａとしては、ハロゲンランプや、キセノンランプ、冷陰極管等の管灯を用いても構わないし、ＬＥＤ等の点光源を用い一列に並べたもの、もしくは点光源を線光源に変換する導光体を用いた線状光源を用いることも可能であり、さらには有機ＥＬに代表される面発光光源を用いることも可能である。

第２走行体３４は、図面に直交する方向に長く、鏡面を互いに直交的に傾けた１対のミラー３４ａ、３４ｂを保持し、第１走行体３３の変位に同期して符号３４’で示す位置まで一定速度：Ｖ／２で変位する。
原稿３２が照明走査されるとき、原稿３２の被照明部からの反射光は第１走行体３３のミラー３３ｃにより反射され、第２走行体３４のミラー３４ａ、３４ｂで順次反射され、結像光束として結像レンズ３５に入射する。このとき、第１走行体３３と第２走行体３４の速度比が２：１となっているので、原稿被照明部から結像レンズ３５に至る光路長が一定に保たれる。

結像レンズ３５に入射した結像光束は、結像レンズ３５の結像作用により、撮像素子３６の受光面に原稿３２の縮小像を結像する。撮像素子３６はＣＣＤラインセンサであり、微小な光電変換部が図面に直交する方向へ密接して配列しており、原稿３２の照明走査に伴い、原稿画像を画素単位の電気信号として出力する。この電気信号はＡ／Ｄ変換等の信号処理を受けて画像信号となり、必要に応じてメモリ（図示されず）に記憶される。

なお、撮像素子３６は、結像画像を３色（赤、緑、青）に色分解して色情報を読取ることができ、各光電変換部で変換された電気信号を合成することでカラー原稿を読取ることができる。

図１１は、前記画像読取装置の第二の実施形態を説明するための図である。図１１において、符号４１は原稿載置ガラス、符号４３は画像読取ユニット、符号４４は結像レンズ、符号４５は撮像素子を示している。
原稿画像を読取られるべき原稿４２は、原稿載置ガラス４１の上面に平面的に定置される。画像読取ユニット４３は、図面に直交する方向を長手方向とし、原稿載置ガラス４１の原稿載置面に対して鏡面を傾けて配置されたミラー４３ｅ、４３ｆ、４３ｇを保持し、図１１において、符号４３で示す位置から符号４３’で示す位置まで一定速度：Ｖで移動する。

画像読取ユニット４３はまた、照明手段として、図面に直交する方向に長い蛍光ランプ４３ａ、４３ｃおよび反射鏡４３ｂ、４３ｄを保持している。蛍光ランプ４３ａ及び４３ｃは、画像読取ユニット４３が図１１の右方へ変位するときに発光し、原稿載置ガラス４１上の原稿４２を照明する。従って、画像読取ユニット４３が符号４３’で示す位置まで変位する間に原稿４２は照明走査される。

原稿４２が照明走査されるとき、原稿４２の被照明部からの反射光は、ミラー４３ｅ、４３ｆ、４３ｇで順次反射され、結像光束として結像レンズ４４に入射する。このときすべてのミラーは画像読取ユニット４３に一体で保持されているため、原稿４２の照明走査中において、原稿被照明部から結像レンズ４４に至る光路長は一定である。

結像レンズ４４に入射した結像光束は結像レンズの結像作用により、撮像素子４５の受光面に原稿４２の画像を縮小結像する。この後は、上述の図１０に示した画像読取装置と同様の方式により、電気信号に変換し原稿情報を読取ることが可能となる。

〔画像形成装置〕
画像形成装置の一実施形態の構成を図１２に示す。
この画像形成装置は、装置上部に位置する画像読取装置２００と、その下位に位置する画像形成部１００とを有する。画像読取装置２００の部分は、図１０に即して説明したのと同様のものであり、各部には図１０と同じ符号を付してある。

原稿読取装置２００における３ラインのＣＣＤラインセンサであるラインセンサ（撮像素子）３６から出力される画像信号は信号処理部１２０に送られ、信号処理部１２０において処理されて「書込み用の信号（イエロー・マゼンタ・シアン・黒の各色を書込むための信号）」に変換される。

画像形成部は、「潜像担持体」として円筒状に形成された光導電性の感光体１１０を有し、その周囲に、帯電手段としての帯電ローラ１１１、リボルバ式の現像装置１１３、転写ベルト１１４、クリーニング装置１１５が配設されている。帯電手段としては帯電ローラ１１１に代えて「コロナチャージャ」を用いることもできる。
信号処理部１２０から書込み用の信号を受けて光走査により感光体１１０に書込みを行う光走査装置１１７は、帯電ローラ１１１と現像装置１１３との間において感光体１１０の光走査を行うようになっている。

符号１１６は定着装置、符号１１８はカセット、符号１１９はレジストローラ対、符号１２２は給紙コロ、符号１２１はトレイ、符号Ｓは「記録媒体」としての転写紙を示している。
画像形成を行うときは、光導電性の感光体１１０が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ１１１により均一帯電され、光走査装置１１７のレーザビームの光書込による露光を受けて静電潜像が形成される。形成された静電潜像は所謂「ネガ潜像」であって画像部が露光されている。

「画像の書込み」は、感光体１１０の回転に従い、イエロー画像、マゼンタ画像、シアン画像、黒画像の順に行われ、形成された静電潜像はリボルバ式の現像装置１１３の各現像ユニットＹ（イエロートナーによる現像を行う）、Ｍ（マゼンタトナーによる現像を行う）、Ｃ（シアントナーによる現像を行う）、Ｋ（黒トナーによる現像を行う）により順次反転現像されてポジ画像として可視化され、得られた各色トナー画像は、転写ベルト１１４上に、転写電圧印加ローラ１１４Ａにより順次転写され、上記各色トナー画像が転写ベルト１１４上で重ね合わせられてカラー画像となる。

転写紙Ｓを収納したカセット１１８は、画像形成装置本体に脱着可能であり、図のごとく装着された状態において、収納された転写紙Ｓの最上位の１枚が給紙コロ１２２により給紙され、給紙された転写紙Ｓはその先端部をレジストローラ対１１９に捕えられる。
レジストローラ対１１９は、転写ベルト１１４上の「トナーによるカラー画像」が転写位置へ移動するのにタイミングを合わせて転写紙Ｓを転写部へ送り込む。送り込まれた転写紙Ｓは、転写部においてカラー画像と重ね合わせられ、転写ローラ１１４Ｂの作用によりカラー画像を静電転写される。転写ローラ１１４Ｂは、転写時に転写紙Ｓをカラー画像に押圧させる。

カラー画像を転写された転写紙Ｓは定着装置１１６へ送られ、定着装置１１６においてカラー画像を定着され、図示されないガイド手段による搬送路を通り、図示されない排紙ローラ対によりトレイ１２１上に排出される。各色トナー画像が転写されるたびに、感光体１１０の表面はクリーニング装置１１５によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。

なお、前記画像形成装置は、感光体を各色に対応して複数配置した、いわゆるタンデム式の画像形成装置であってもよい。勿論、画像形成装置を「モノクロームの画像形成を行うように構成」できることは言うまでもない。

前記画像読取装置は、前記結像レンズを備えることにより、焦点深度の狭い縮小光学系で用いる画像読取装置において、物体側の温度変化時の伸び量とレンズから撮像面までの距離の伸び量を抑える事により、温度変化時の良好な結像性能を維持することができる。また、前記照明系と、前記結像レンズと、前記撮像素子と、前記反射光学系とが一体で保持されてなる画像読取ユニットを備えることにより、前記結像レンズの近くに、熱源である照明系と撮像素子を有することになるが、照明の熱及び撮像素子の熱により前記画像読取ユニットの変形が大きくなったとしても、前記結像レンズを用いることにより、良好な結像性能を維持した画像読取装置を提供できる。
前記画像形成装置は、前記結像レンズを使用した前記画像読取装置を備えることにより、温度変化時の複写画像品質の劣化を抑えた良好な画像形成装置を得ることができる。

Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
Ｌ５ 第５レンズ
Ｌ６ 第６レンズ
ＣＮ コンタクトガラス
ＣＶ ＣＣＤカバーガラス
１１ 原稿台（コンタクトガラス）
１２ 原稿
１５ 結像レンズ
１６ ラインセンサ（ＣＣＤ）
１７ 画像読取ユニット
２００ 画像読取装置

特許第２８６７４１３号公報 特許第３１５２４４４号公報 特開２０００−１２１９３５号公報

Claims (7)

1. ガラス製レンズからなる正のパワーを有するレンズ群と、前記レンズ群の入射面側及び射出面側のいずれか一方に１枚の正のパワーを有する樹脂製レンズ、他方に１枚の負のパワーを有する樹脂製レンズをそれぞれ備え、
   前記正のパワーを有する樹脂製レンズの焦点距離をｆ_ｐｐ、前記負のパワーを有する樹脂製レンズの焦点距離をｆ_ｐｍ、全系の結像倍率をβとしたとき、下記条件式
   ０＜−ｆ_ｐｍ／ｆ_ｐｐ・β^２＜０.０５
   を満たすことを特徴とする結像レンズ。
2. 前記正のパワーを有する樹脂製レンズを構成する樹脂の線膨張係数及び屈折率の温度係数と、前記負のパワーを有する樹脂製レンズを構成する樹脂の線膨張係数及び屈折率の温度係数とが、それぞれ略同一であることを特徴とする請求項１に記載の結像レンズ。
3. 全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式
   ０．１＜ｆ_ｐｐ／ｆ＜０.６
   を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の結像レンズ。
4. 前記レンズ群の入射面側に前記負のパワーを有する樹脂製レンズが配置され、前記レンズ群の射出面側に前記正のパワーを有する樹脂製レンズが配置されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の結像レンズ。
5. 原稿を照明する照明系と、前記照明系で照明された前記原稿の画像情報を撮像素子に縮小結像させる固定焦点の結像手段とを備え、前記結像手段が請求項１から４のいずれかに記載の結像レンズであることを特徴とする画像読取装置。
6. 反射光学系を有し、前記照明系と、前記結像レンズと、前記撮像素子と、前記反射光学系とが一体で保持されてなる画像読取ユニットを備え、該画像読取ユニットを走査させて前記原稿の画像情報を読取ることを特徴とする請求項５に記載の画像読取装置。
7. 請求項５または６の画像読取装置を備えることを特徴とする画像形成装置。