JP2015060005A - 画像読取レンズ、画像読取装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 半画角が広いにも拘わらず、ＭＴＦの深度を確保しつつ、簡便な調整で、ラインセンサの全像高にわたって、良好な結像性能が得られ且つ小型な画像読取レンズを提供する。
【解決手段】 画像読取レンズは、回動可能な複数のレンズで構成される前群レンズ系ＦＧと回転不能なレンズで構成される後群レンズ系ＲＧとからなる。前群レンズ系ＦＧは、回転対称の開口絞りＡＤを有している。後群レンズ系ＲＧの前方（物体側）に、ラインセンサの直交方向の光線を遮光する矩形状の開口部ＯＰを配置している。前群レンズ系ＦＧは、物体側から順次、正の屈折力を有する第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、負の屈折力を有する第３レンズＬ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｌ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｌ５を配置している。後群レンズ系ＲＧは、負メニカスレンズからなる第６レンズＬ６を１枚有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、イメージスキャナ等の画像読取装置、ファクシミリおよびディジタル複写機等の画像形成装置における原稿画像の取り込みに好適な、画像読取り用の画像読取レンズに係り、そのような画像読取レンズを用いた画像読取装置、並びにそのような画像読取装置を用いた画像形成装置に関するものである。

イメージスキャナ、ファクシミリ、あるいはディジタル複写機等における原稿画像の読み取りに用いられる画像読取装置は、読み取るべき原稿の画像を、読取り用の画像読取レンズによって縮小して結像させ、この縮小光学像をＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサのような固体撮像素子によって撮像し画像情報を電子的画像データに信号化する。また、原稿情報をカラーで読み取るために、それぞれ例えば赤、緑および青のフィルタを持った受光素子が３列に配列された、いわゆる３ラインＣＣＤイメージセンサ等を用いて固体撮像素子を構成し、その受光面に原稿の縮小光学像を結像させることにより３原色に色分解して、カラー画像情報を信号化する光学系がある。
上述した画像読取レンズにおいては、一般に、像面である撮像素子上において高空間周波数領域での高いコントラストが要求されると共に、画角周辺部まで１００％近くの開口効率がが要求されている。さらに、カラー原稿を良好に読み取るためには、像面である受光面上で赤、緑および青の各色の結像位置を光軸方向に合致させる必要があり、各色の色収差を極めて良好に補正しなければならない。

従来、このような画像読取レンズとして広く用いられていた、いわゆるガウス型の画像読取レンズは、比較的大口径で高解像度を実現することができる。しかしながら、このようなガウス型の構成で近年求められている高性能を実現しようとすると、４群６枚構成や５群８枚構成等、６枚以上の多くのレンズ枚数が必要となる。
近年は、結像性能に加え画像読取装置の小型化の要求に対し、画像読取レンズとしても小型化、広画角化が望まれている。
画像読取レンズの小型化のため、結像倍率は０．１倍程度で、Ｆナンバは５から７程度とすることが一般的である。しかしながら、そのような性能の場合、広画角化の傾向のため、画角が広がることを受けて、メリディオナル像面のカットオフ周波数が、サジタル像面のカットオフ周波数よりも加速的に低くなり、十分なメリディオナルの解像力を得ることが難しくなってきている。半画角が３０度のレンズにおいては、メリディオナルのカットオフ周波数は、サジタルのカットオフ周波数に比べ周辺像高で約3/4低くなってしまう。

メリディオナルの解像力が低下する原因は、画像読取レンズの広画角化によるものである。メリディオナルの解像力は、画角の余弦の３乗に反比例して解像限界が低下し、また、サジタルの解像力は、画角の余弦に反比例して解像力が低下するため、一般的にメリディオナルの方がＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：変調伝達関数の略）の低下が低くなってしまうのである。
それに対し、レンズを非回転対称の面形状とすることでメリディオナルの光束径とサジタルの光束径の幅をコントロールするという手法が提案されている。解像力は、光束径の幅に比例することから、メリディオナルの光束径の方をサジタルよりも広くすることで、メリディオナルとサジタルのＭＴＦのバランスを取るというものである。
しかしながら、上述のように非回転対称とすると、非回転対称レンズの製造ばらつきの補正、調整方法が制限されてしまうことによる調整が難しくなること、コストアップが大きいことなどの不都合が生ずる。
それに対し、本出願人は、特許文献１（特開２０１２−１４１５０７号公報）において、非円弧形状の絞りを用いることでメリディオナルのＭＴＦの低下を抑えつつ、サジタルの光束径を狭めて深度を拡大する方法を先に提案した。

しかしながら、上記特許文献１に記載の方法では、絞りそのものを矩形形状とするために、絞りを回転させることが出来ないか、また、回転できるようにしたとしても、絞りを含むレンズ全体を回転させた後に、再度絞りを正しい位置に戻す必要があり、調整が複雑になるという不都合がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、半画角の広い画像読取レンズであっても、ＭＴＦの深度を確保しつつ、簡便な調整で、ラインセンサの全像高にわたって、良好な結像性能が得られ且つ小型な画像読取レンズを提供することにある。

本発明に係る画像読取レンズは、上述した目的を達成させるために、
一方向に分解能を有するラインセンサ上に原稿画像を結像させる画像読取レンズであって、
前記画像読取レンズにおいて半画角が３０度以上で回動可能な複数枚のレンズで構成される前群レンズ系と、回転不能なレンズで構成される後群レンズ系とからなり、
前記前群レンズ系は回転対称の開口絞りを有し、前記後群レンズ系の前方または後方にラインセンサの直交方向の光線を遮光する矩形状の開口窓を有することを特徴としている。

本発明によれば、一方向に分解能を有するラインセンサ上に原稿画像を結像させる画像読取レンズであって、
前記画像読取レンズにおいて半画角が３０度以上で回動可能な複数枚のレンズで構成される前群レンズ系と、回転不能なレンズで構成される後群レンズ系とからなり、
前記前群レンズ系は回転対称の開口絞りを有し、前記後群レンズ系の前方または後方にラインセンサの直交方向の光線を遮光する矩形状の開口窓を有することにより、半画角が３０度以上との広い画像読取レンズであっても、ＭＴＦの深度を確保しつつ、部品の加工、調整が簡便で、ラインセンサの全像高にわたって、良好な結像性能が得られ、且つ小型な画像読取レンズを提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る画像読み取りレンズの要部の構成を示す光学配置図である。 本発明の第１の実施の形態に係る画像読取レンズに備えられている矩形状をなす開口窓の第１の例を示すと共に前群レンズ系と後群レンズ系との配置関係を分解して示す分解斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る画像読取レンズに備えられている開口窓の第２の例を示す正面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る画像読取レンズに備えられている開口窓の第３の例を示すと共に、前群レンズ系と後群レンズ系との配置関係を示す斜視図である。 本発明の第４の実施の形態に係る画像読取レンズに備えられている開口窓の第４の例を示すと共に、前群レンズ系と後群レンズ系との配置関係を示す斜視図である。 本発明の第５の実施の形態に係る画像読取装置の要部の概念的構成を示す断面図である。 本発明の第６の実施の形態に係る画像読取装置の要部の概念的構成を示す断面図である。 本発明の第７の実施の形態に係る画像形成装置の要部の概念的構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係る画像読取レンズ、画像読取装置および画像形成装置を詳細に説明する。
本発明の第１の実施の形態〜第４の実施の形態に係る原稿画像を結像させる画像読取レンズは、前記画像読取レンズにおいて半画角が３０度以上で回動可能な複数枚のレンズで構成される前群レンズ系と、回転不能なレンズで構成される後群レンズ系とからなり、
前記前群レンズ系は回転対称の開口絞りを有し、前記後群レンズ系の前方または後方にラインセンサの直交方向の光線を遮光する矩形状の開口窓を有する構成を基本としている（請求項１に対応する）。
このような構成とすることにより、半画角の広い画像読取レンズであっても、部品の加工、調整を簡便とし、ラインセンサの全像高にわたって良好な結像性能が得られる小型な画像読取レンズを提供することができる。
また、前記後群レンズ系を構成するレンズは、負レンズであることが望ましい（請求項２に対応する）。

このような構成とすることにより、半画角の広い画像読取レンズであって、さらに像側の距離を短くした画像形成装置の小型化に寄与する小型な画像読取レンズを構成することができる。また、全像高にわたって良好な結像性能が得られる画像読取レンズを提供することができる。
また、後群の負レンズのラインセンサのセンサ配列方向と直交する方向を小さくすることにより、画像形成装置における一体型の読取ユニット内の光線の折りたたみとの干渉を低減し、さらに画像読取装置の小型化に寄与できる画像読取レンズを実現することができる（請求項３に対応する）。
さらに、前記矩形状の開口窓は、光軸近傍におけるラインセンサの長手方向に直交する方向の開口幅が周辺像高における直交方向の開口幅よりも狭いことが望ましい（請求項４に対応する）。
このような構成をすることにより、画角の影響を受けない光軸近傍のサジタルのMTFを低減することで、全像高にわたる結像性能のばらつきを低減することができるとともに、画角の余弦の４乗に比例する光量低下による光量のばらつきも低減できる画像読取レンズを提供することができる。

さらにまた、矩形状の開口窓は、光軸方向に湾曲していることが望ましい（請求項５に相当する）。
この場合、開口窓の湾曲方法は、２つあり、その第１として、円弧が像面側に突出（膨出）するように形成した場合には、後群レンズ系の物体側の凹面の曲率と一致するように形成することにより、後群レンズとの一体化が図られ、部品点数低減の効果が得られる。
また、その第２は、矩形状の開口窓の湾曲が物体側に突出（膨出）するように形成して、中心部を物体側に近付けて、周辺像高側を物体から遠ざけることで、平面状を呈する矩形の開口窓と同様の効果が得られる。
さらに、本発明に係る画像読取装置においては、
原稿を照明する照明系と、
前記照明系により照明された原稿の反射光を縮小結像させる結像レンズと、
前記結像レンズにより結像された原稿像を光電変換する撮像素子と、
を有する画像読取装置であって、
前記結像レンズは、請求項１〜請求項５のいずれか１項の画像読レンズを用いて構成することが望ましい（請求項６に対応する）。

これにより、ライセンサの全像高にわたって良好な結像性能が得られる小型の画像読取装置とすることができる。
さらに、結像レンズに上述した画像読取レンズを備える画像読取装置を用いて、画像形成装置を構成することにより、小型で半画角が広いにもかかわらず、ラインセンサの全像高にわたって良好な結像性能が得られる画像形成装置とすることが可能となる（請求項７に対応する）。

〔第１の実施の形態〕
次に、本発明の複数の実施の形態につき図面を参照しつつ順次詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像読取レンズの要部の構成を示す光学配置図である。図２は、図１に示す画像読取レンズに備えられている矩形状をなす開口窓の第１の例を示すと共に、前群レンズ系と後群レンズ系との配置関係を分解して示す分解斜視図である。
第１の実施の形態に係る画像読取レンズは、一方向に分解能を有するラインセンサ上に原稿画像を結像させる画像読取レンズであって、半画角が３０度以上で、図１に示すように、物体側に配置した前群レンズ系ＦＧと像側に配置した後群レンズ系ＲＧとに分かれた２群（２体）構造である。前群レンズ系ＦＧは、回動可能に構成され、且つ回転対称の円形の開口絞りＡＤを有して構成されている。
そして、前群レンズ系ＦＧは、物体側から像側に向かって、光軸に沿って順次、正の屈折力を有する正レンズからなる第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する負レンズからなる第２レンズＬ２と、負の屈折力を有する負レンズからなる第３レンズＬ３と、正の屈折力を有する正レンズからなる第４レンズＬ４と、負の屈折力を有する負レンズからなる第５レンズＬ５とを配置している。第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間に開口絞りＡＤが配設され、全体として正の屈折力を有している。

上記第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
後群レンズ系ＲＧは、負メニスカスレンズからなる第６レンズＬ６が配置され、負の屈折力を有し、バックフォーカスの短い光学系となっている。後群レンズ系ＲＧの前方に、サジタル方向の光束のみを遮光（カット）する矩形状の開口窓ＯＰが配置されている（請求項１に対応する）。
前群レンズ系ＦＧ〜後群レンズ系ＲＧは、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等（図示せず）によって支持される。
また開口窓ＯＰは、厳密な矩形、即ち、長方形を呈することは要求されず、矩形に近い形状であればよい。
また、前群レンズ系ＦＧと後群レンズ系ＲＧの間の間隔を調整して、像面の倒れの調整、ないしはピントの調整をすることが可能である。その場合、矩形の開口窓が前群レンズ系ＦＧないしは後群レンズ系ＲＧと一緒に動く構造でも構わないし、後群レンズ系ＲＧと固定して、前群レンズ系ＦＧのみを移動させて間隔を調整する方法も可能である。前群レンズ系ＲＧと一緒に移動することが、サジタルの光束を切る高さの変動を抑えられるためより望ましい。

後群レンズ系ＲＧを１枚の負レンズ（負メニスカスレンズ）とすることで、主点の位置をレンズの中央よりもさらに前方に配置することが可能となり、後群レンズ系ＲＧからラインセンサ（図示せず）までの距離を非常に短くすることができる（請求項２に対応する）。
それに対して物体側の距離を比較的長く取ることができるので、物体側でミラーの折り返し等の空間を十分に活用することが可能となり、光路をコンパクトに折りたためる効果が得られる。これにより画像読取装置の小型化が達成できる。
また後群レンズ系ＲＧを構成する負メニスカスレンズ（負レンズ）からなる第６レンズＬ６は、前群レンズ系ＦＧに対して、大きくなりやすいが、一方向（主走査方向）のみが長いラインセンサと組み合わせることで、開口窓ＯＰと合わせて後群レンズ系ＲＧの第６レンズＬ６を非円弧形状とすることができ、高さが制限され画像読取装置の小型化に効果がある。
図２に示すように非円弧形状とすることで、第６レンズＬ６は、回転不能なレンズとなるが、レンズの偏心による左右像高の結像性能のばらつきの補正は、前群レンズ系ＦＧを回転することで十分達成することができる。
それに対し、前群レンズ系ＦＧは、後群レンズ系ＲＧに対して非常に小さくできるので、レンズを円筒形の形状としても画像読取レンズの大きさには寄与しない。そのため、例えば円筒形のセル１０に入れるなどして回転可動な構造とすることができる。

さらに、開口絞りＡＤの絞り形状が円形であるため、レンズ組み立て時に発生するレンズの光軸からのシフトずれ、回転ズレと云った偏心による結像性能のばらつきを、前群レンズ系ＦＧの回転によりラインセンサの長手方向におけるバランスをとったときに、回転による絞り形状の変化がなく、前群レンズ系ＦＧの回転後、開口絞りＡＤをさらに回す必要がなく、調整が容易である。
さらに、本発明に係る画像読取レンズは、後群レンズ系ＦＧの近傍に、ラインセンサの長手方向に沿うように長手となる矩形の開口窓ＯＰを有し、この矩形の開口窓ＯＰによって、ラインセンサの長手と直交方向の光線の一部を遮光することを特徴とする。
ラインセンサの長手方向に直交する方向の光線を遮光することによって、ラインセンサ上に結像する光線の幅がラインセンサの長手方向が広く、ラインセンサの短手方向に対応する方向が狭い、略長方形の光束径を形成することが可能となる。
このことによって、ランセンサの長手方向の解像限界が短手方向の解像限界よりも光束径の比だけ高く設定することが可能となる。

先にも述べたが、ラインセンサの長手方向（メリディオナル）の解像限界は、半画角の余弦の３乗に反比例し、ラインセンサの直交方向（サジタル）の解像限界は、半画角の余弦に反比例することから、周辺画角に向かうに従って、メリディオナルの解像度の方がサジタルの解像度よりも解像限界が低周波数側に寄ってしまうが、上記の様に光束径の比を与えることによって、周辺像高のメリディオナルの解像力を上げることが可能となる。
解像力が上がると、一般的に像面深度は狭くなる。そのため、軸上と周辺像高でＭＴＦを一定に保つことが難しくなる。そこで、矩形の開口窓ＯＰによってサジタルの光束径を切っている。周辺像高における解像度の劣化は、メリディオナルよりもサジタルの方が小さいため、サジタルの開口を狭くすることによるサジタルの解像力の影響はメリディオナルよりも小さい。
そのため、サジタルにおいては周辺像高でも解像力を下げることなく像面深度を広く保つことができる。
これらのことにより、画角が広くなることによるメリディオナルのＭＴＦの劣化を抑えつつ、サジタル、メリディオナルのＭＴＦの深度を広く保つことが可能となる。
像面深度を広く保つことにより、結像位置の調整を簡便にすることが可能となる。
矩形の開口窓ＯＰは、後群レンズ系ＲＧの物体側または像側のどちら側に配置しても構わないが、光線幅の広い物体側の方が回折の影響を受けにくく結像性能への影響が小さいことから、前群レンズ系ＦＧと後群レンズ系ＲＧの間に配置することが望ましい。

また、前群レンズ系ＦＧと後群レンズ系ＲＧの間の間隔を調整して、像面の倒れの調整、ないしはピントの調整をすることが可能である。その場合、矩形の開口窓ＯＰが前群レンズ系ＦＧないしは後群レンズ系ＲＧと一緒に動く構造でも構わないし、後群レンズ系ＲＧと固定して、前群レンズ系ＦＧのみを移動させて間隔を調整する方法も可能である。また、前群レンズ系ＦＧと一緒に移動することが、サジタルの光束を切る高さの変動を抑えられるためより望ましい。

〔第２の実施の形態〕
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る画像読取レンズに備えられている矩形の開口窓の第２の例を示す正面図である。
この第２の例としての開口窓ＯＰ２は、光軸近傍におけるラインセンサの直交方向の開口幅が、周辺像高におけるラインセンサの直交方向の開口幅よりも狭いことに特徴がある。
先にも述べたようにサジタルのＭＴＦは、画角の余弦の逆数に反比例するため、軸上のＭＴＦの方が軸外のＭＴＦよりも高くなる。そのため、軸上付近（中央近傍）において，ラインセンサの直交方向の開口幅を周辺像高よりも狭くすることにより、解像力が低下し、周辺像高の解像力に近づけることが可能となる。
さらに、明るさについても画角の４乗に比例して周辺光量が低下していくことからも、軸上の開口幅を狭くすることは明るさをより均一にする効果も有する。

〔第３の実施の形態〕
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る画像読取レンズに備えられている矩形の開口窓の第３の例を示す斜視図である。
矩形の開口窓ＯＰは、光軸方向に対して湾曲するように形成してもよい（請求項５に対応する）。図４に示すように後群レンズ系ＲＧの第１面のレンズ有効面以外を黒塗りして光線を遮光する窓としてもかまわない。第６レンズＬ６の曲率半径と開口窓ＯＰの曲率半径を同じくして、レンズと一体化することで、部品点数の低減の効果が得られる。

〔第４の実施の形態〕
図５は、本発明の第４の実施の形態に係る画像読取レンズに備えられている矩形の開口窓の第４の例を示すと共に、前群レンズ系と後群レンズ系との関係を示す斜視図である。
この第５の例に係る矩形の開口窓ＯＰ４は、物体側に突出（膨出）するように、換言すれば、光軸中心部を物体側に近付けるような円弧状に形成されている。
即ち、中心部を物体側に近付けて、周辺像高側を物体側から遠ざけることで、矩形の開口窓ＯＰ４でも、第１の実施の形態や第２の実施の形態に係る開口窓ＯＰ１、ＯＰ２等と、同様の効果が得られる。

〔第５の実施の形態〕
次に、上述した本発明の第１の実施の形態〜第４の実施の形態に係る画像読取レンズを画像読取用の結像レンズとして採用して構成した本発明の第５の実施の形態に係る画像読取装置について説明する。
第５の実施の形態および第６の実施の形態は、本発明の第１の実施の形態〜第４の実施の形態に係る画像読取レンズを画像読取用の結像レンズとして採用して構成したものである。図６は、本発明の第５の実施の形態に係る画像読取装置を説明するためのものであり、そして図７は、本発明の第６の実施の形態に係る画像読取装置を説明するためのものである。
図６は、本発明の第５の実施の形態に係る画像読取装置の縦断面の概念的な構成を模式的に示している。この第５の実施の形態に係る画像読取装置においては、上述した画像読取レンズを画像読取用の結像レンズとして用いる。
図６に示す画像読取装置１００は、コンタクトガラス１０１、第１走行体１０３、第２走行体１０４、画像読取レンズ１０５およびラインセンサ１０６を具備している。第１走行体１０３は、照明光源１０３ａ、光源ミラー１０３ｂおよび第１ミラー１０３ｃを備え、第２走行体１０４は、第２ミラー１０４ａおよび第３ミラー１０４ｂを備えており、ラインセンサ１０６は、色分解手段として赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のフィルタを有し、１チップに３列にライン状に配列して３ラインＣＣＤセンサを構成する光電変換素子１０６ａ、１０６ｂおよび１０６ｃを備えている。画像読取レンズ１０５は、上述した第１〜第４の実施の形態に係る画像読取レンズを用いて構成する。

図６において、読み取るべき画像が記載されている読み取り対象としての原稿ＴＤは、原稿台としての平坦な原稿載置ガラスであるコンタクトガラス１０１上に読み取り面を伏せて平面的に載置される。コンタクトガラス１０１の下方に配置した第１走行体１０３は、いずれも図６の図面に直交する方向に長い照明光源１０３ａ、光源ミラー１０３ｂおよび第１ミラー１０３ｃを保持しており、図１１に第１走行体１０３として示される位置から第１走行体１０３′として示される位置まで一定の走行速度Ｖで移動する。
照明光源１０３ａは、図６の図面に直交する方向を長手方向とする細長い光源である。この照明光源１０３ａとしては、ハロゲンランプ、Ｘｅ（いわゆるキセノン）ランプ、または冷陰極管等の蛍光ランプのような管灯を用いても良い。また、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の点光源を一列に並べたものや、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ても良く、あるいは有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）に代表される面発光光源を細長い形状として用いることも可能である。照明光源１０３ａは、第１走行体１０３が図６の右方向へ移動変位するときに発光するように制御される。この照明光源１０３ａの発光は、やはり図６の図面に直交する方向に長い半筒状の光源ミラー１０３ｂによって導光して、コンタクトガラス１０１上に載置された原稿ＴＤにおける図６の図面に直交する主走査方向に長いスリット状部分を照明する。

第１ミラー１０３ｃは、コンタクトガラス１０１の原稿載置面に対して鏡面を４５度傾けた状態で第１走行体１０３に保持されている。
第２走行体１０４は、図６の図面に直交する方向に長く、鏡面を互いに直交的に傾けて対をなす第２ミラー１０４ａおよび第３ミラー１０４ｂを保持している。この第２走行体１０４は、第１走行体１０３の変位に同期して第２走行体１０４′として示される位置まで一定の走行速度Ｖ／２（すなわち第１走行体１０３の半分の速度）で変位する。
原稿ＴＤの照明された部分からの反射光（画像による反射光）は、第１走行体１０３に設けられた第１ミラー１０３ｃにより反射された後、第２走行体１０４に設けられた第２ミラー１０４ａ、さらには第３ミラー１０４ｂによって順次反射され、画像読取レンズ１０５に入射し、この画像読取レンズ１０５によって、撮像素子としてのラインセンサ１０６のカバーガラスを介してラインセンサ１０６の撮像面（入力面）上に原稿画像の縮小光学像を結像させる。
すなわち、第１ミラー１０３ｃ、第２ミラー１０４ａおよび第３ミラー１０４ｂは、反射光学系を構成している。第１走行体１０３および第２走行体１０４は、図示されていない駆動手段によって、それぞれ矢印方向（図示右方）へ走行させられる。このときの第１走行体１０３の走行速度をＶとすると、第２走行体１０４の走行速度はＶ／２であり、第１走行体１０３が所定量走行する間に第２走行体１０４は、第１走行体１０３の移動量の半分だけ移動する。

この走行によって、第１走行体１０３および第２走行体１０４は、それぞれ図示破線の位置まで変位する。照明光源１０３ａ、光源ミラー１０３ｂおよび第１ミラー１０３ｃは、第１走行体１０３と一体的に移動し、コンタクトガラス１０１上の原稿ＴＤの全体を照明走査する。既に述べたように第１走行体１０３と第２走行体１０４の移動速度比は、Ｖ：Ｖ／２＝２：１であるので、照明走査される原稿部分から画像読取レンズ１０５に至る光路長はほぼ不変に保たれる。
撮像素子であるラインセンサ１０６は、それぞれ色分解手段として赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のフィルタを持ったライン状の光電変換素子１０６ａ、１０６ｂおよび１０６ｃを、１チップに３列配列させた３ラインＣＣＤセンサであり、原稿ＴＤの照明走査に伴い、原稿画像を画像信号化する。このようにして、原稿ＴＤの読取りが実行され、原稿ＴＤのカラー画像は、赤、緑および青の３原色に色分解して読取られる。
このような画像読取装置１００は、画像をフルカラーで読取る装置であって、ラインセンサ１１６に設けられた赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のフィルタからなる色分解手段を画像読取レンズ１０５の結像光路中に有している。

上述したように、画像読取レンズ１０５に入射した結像光束は、画像読取レンズ１０５の結像作用により、撮像素子であるラインセンサ１０６の受光面に原稿ＴＤの縮小像を結像する。この場合、ラインセンサ１０６は、ＣＣＤラインセンサであり、微小な光電変換部が図６の図面に直交する方向に密接して配列されていて、原稿ＴＤ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。既に述べたように、ラインセンサ１０６は、結像画像を３色（赤、緑および青）に色分解して色情報を読み取り、各色の光電変換部で変換された電気信号を合成することによってカラー原稿を読み取ることができる。この電気信号は、Ａ／Ｄ（アナログ−ディジタル）変換等の信号処理を経て画像信号に変換され、必要に応じてメモリ（図示されていない）に記憶される。
このように、図６に示した画像読取レンズ１０５に本発明に係る画像読取レンズを用いることによって、画像読取装置の小型化が可能となる．
また、色分解する手法としては、上述した構成に限らず、画像読取レンズとラインセンサとの間に色分解プリズムやフィルタを選択的に挿入して、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）に色分解する構成、または赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の光源を順次点灯させて原稿を照明する構成を用いることができる．
すなわち、本発明の第５の実施の形態に係る画像読取装置は、上述した第１の実施の形態〜第４の実施の形態の画像読取レンズを結像レンズとして使用した画像読取装置である。そして、この画像読取装置は、結像レンズによる結像光路内に色分解機能を設けて、原稿情報をフルカラーで読み取るようにしても良い。

〔第６の実施の形態〕
なお、画像読取装置としては、コンタクトガラス上の原稿をスリット状に照明する照明手段と、ラインセンサと、原稿の被照明部からラインセンサに至る結像光路を形成する複数のミラーと、結像光路上に配置される画像読取レンズとを一体化して画像読取ユニットを構成し、この画像読取ユニットを駆動手段により原稿に相対的に走行させることにより原稿を読み取り走査するようにした形態の画像読取装置とすることもできる。これが上述した本発明の第６の実施の形態に係る画像読取装置の構成である。
すなわち、上述した本発明の第１〜第４の実施の形態に係る画像読取レンズを画像読取用の結像レンズとして採用して構成した本発明の第６の実施の形態に係る画像読取装置について図７を参照して説明する。
図７は、本発明の第６の実施の形態に係る画像読取装置の縦断面の概念的な構成を模式的に示している。この第６の実施の形態に係る画像読取装置においても、上述した第１の実施の形態〜第４の実施の形態に係る画像読取レンズを画像読取用の結像レンズとして用いる。
図７に示す画像読取装置１１０は、コンタクトガラス１０１、画像読取ユニット１１３、画像読取レンズ１１４およびラインセンサ１１５を具備している。

画像読取ユニット１１３は、第１の照明光源１１３ａ、第１の光源ミラー１１３ｂ、第２の照明光源１１３ｃ、第２の光源ミラー１１３ｄ、第１ミラー１１３ｅ、第２ミラー１１３ｆおよび第３ミラー１１３ｇを備えている。ラインセンサ１１５は、色分解手段として赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のフィルタを有し、１チップに３列にライン状に配列して３ラインＣＣＤセンサを構成する光電変換素子１１５ａ、１１５ｂおよび１１５ｃを備えている。画像読取レンズ１１４は、上述した第１の実施の形態に係る読取レンズを用いて構成する。
図７において、読み取るべき画像が記載されている読み取り対象としての原稿ＴＤは、原稿台としての平坦な原稿載置ガラスであるコンタクトガラス１０１上に読み取り面を伏せて平面的に載置される。コンタクトガラス１０１の下方に配置した画像読取ユニット１１３は、いずれも図７の図面に直交する方向に長い第１の照明光源１１３ａ、第１の光源ミラー１１３ｂ、第２の照明光源１１３ｃ、第２の光源ミラー１１３ｄ、第１ミラー１１３ｅ、第２ミラー１１３ｆおよび第３ミラー１１３ｇを保持しており、画像読取レンズ１１４およびラインセンサ１１５も、この画像読取ユニット１１３と一体的に設けられる。

第１の照明光源１１３ａおよび第２の照明光源１１３ｃは、それぞれ図７の図面に直交する方向を長手方向とする細長い光源である。これらの第１の照明光源１１３ａおよび第２の照明光源１１３ｃは、図６における照明光源１０３ａと同様に、ハロゲンランプ、Ｘｅ（いわゆるキセノン）ランプ、または冷陰極管等の蛍光ランプのような管灯を用いても良い。また、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の点光源を一列に並べたものや、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ても良く、あるいは有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）に代表される面発光光源を細長い形状として用いることも可能である。これら第１および第２の照明光源１１３ａおよび１１３ｃも、画像読取ユニット１１３が図１２の右方向へ移動変位するときに発光するように制御される。これら第１および第２の照明光源１１３ａおよび１１３ｃの発光は、やはり図７の図面に直交する方向に長い半筒状の第１の光源ミラー１１３ｂおよび第２の光源ミラー１１３ｄによって導光して、コンタクトガラス１０１上に載置された原稿ＴＤにおける図７の図面に直交する主走査方向に長いスリット状部分を照明する。

第１ミラー１１３ｅ、第２ミラー１１３ｆおよび第３ミラー１１３ｇは、いずれも図７の図面に直交する方向に長く、コンタクトガラス１０１の原稿載置面に対して鏡面を４５度傾け、且つ鏡面を互いに直交的に傾けた状態として画像読取ユニット１１３に保持されている。
画像読取ユニット１１３が図７に示す画像読取ユニット１１３の位置から画像読取ユニット１１３′として示される位置まで一定速度で移動する間に、原稿ＴＤの照明された部分からの反射光（画像による反射光）は、画像読取ユニット１１３に設けられた第１ミラー１１３ｅ、画像読取ユニット１１３に設けられた第２ミラー１１３ｆ、さらには画像読取ユニット１１３に設けられた第３ミラー１１３ｇによって順次反射され、画像読取レンズ１１４に入射し、この画像読取レンズ１１４によって、撮像素子としてのラインセンサ１１５のカバーガラスを介してラインセンサ１１５の撮像面（入力面）上に原稿画像の縮小光学像を結像させる。
すなわち、第１ミラー１１３ｅ、第２ミラー１１３ｆおよび第３ミラー１１３ｇは、反射光学系を構成している。画像読取ユニット１１３は、図示されていない駆動手段によって、図７における図示右方へ走行させられる。

したがって、画像読取ユニット１１３が、画像読取ユニット１１３′として示される位置まで変位する間に原稿ＴＤが照明走査される。原稿ＴＤが照明走査されるとき、照明光の原稿ＴＤからの反射光は、第１ミラー１１３ｅ、第２ミラー１１３ｆ、そして第３ミラー１１３ｇによって順次反射され、結像光束として画像読取レンズ１１４に入射する。
このとき、第１ミラー１１３ｅ、第２ミラー１１３ｆ、そして第３ミラー１１３ｇの全てが、画像読取ユニット１１３に一体的に保持されているため、原稿ＴＤの照明走査中における原稿ＴＤの被照明部位から画像読取レンズ１１４に至る光路長は一定である。
画像読取レンズ１１４に入射した結像光束は、画像読取レンズ１１４の結像作用により、撮像素子であるラインセンサ１１５の受光面に原稿ＴＤの画像を縮小結像する。ラインセンサ１１５の受光面に結像された画像は、図６において、先に述べた画像読取装置の第５の実施の形態の場合と同様にして電気信号に変換され、原稿情報が読み取られる。

〔第７の実施の形態〕
本発明の第７の実施の形態においては、上述した本発明の第５の実施の形態および第６の実施の形態等に示す画像読取装置を用いて、画像形成装置を構成する。このような本発明の第８の実施の形態の画像形成装置について説明する。
図８は、本発明の第７の実施の形態に係る画像形成装置を説明するためのものである。
図８は、本発明の第７の実施の形態に係る画像形成装置の縦断面の概念的な構成を模式的に示している。この画像形成装置においては、上述した第５の実施の形態に係る図６に示した画像読取装置を画像読み取りに用いている。
図８に示す画像形成装置は、画像読取装置１００と、画像形成部２００とを有している。画像読取装置１００は、図６と同様の構成を有しており、図６と同様の部分には同符号を付して示し、その詳細な説明は省略する。すなわち、画像読取装置１００は、コンタクトガラス１０１、第１走行体１０３、第２走行体１０４、画像読取レンズ１０５およびラインセンサ１０６を具備している。第１走行体１０３は、照明光源１０３ａ、光源ミラー１０３ｂおよび第１ミラー１０３ｃを備え、第２走行体１０４は、第２ミラー１０４ａおよび第３ミラー１０４ｂを備えており、ラインセンサ１０６は、色分解手段として赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のフィルタを有し、１チップに３列にライン状に配列して３ラインＣＣＤセンサを構成する光電変換素子１０６ａ、１０６ｂおよび１０６ｃを備えている。画像読取レンズ１０５は、上述した第１の実施の形態〜第４の実施の形態に係る画像読取レンズを用いて構成する。

なお、画像読取装置として、コンタクトガラス上の原稿をスリット状に照明する照明手段と、ラインセンサと、原稿の被照明部からラインセンサに至る結像光路を形成する複数のミラーと、結像光路上に配置される画像読取レンズとを一体化して画像読取ユニットを構成し、この画像読取ユニットを駆動手段により原稿に相対的に走行させることにより原稿を読み取り走査するようにした形態の画像読取装置を用いることもできる。すなわち、第５の実施の形態に係る図６に示した画像読取装置に代えて、本発明の第６の実施の形態に係る図７に示した画像読取装置を用いて、画像形成装置を構成しても良い。
また、画像形成部２００は、画像読取装置１００の下方に位置しており、感光体２１０、帯電ローラ２１１、現像装置２１３、転写ベルト部２１４、クリーニング装置２１５、定着装置２１６、光走査装置２１７、カセット２１８、レジストローラ対２１９、信号処理部２２０、トレイ２２１および給紙コロ２２２を具備している。転写ベルト部２１４は、転写電圧印加ローラ２１４ａおよび転写ローラ２１４ｂを有している。

図８において、画像読取装置１００の３ラインのラインセンサ１０６から出力される画像信号は、画像形成部２００の信号処理部２２０に送られ、信号処理部２２０において処理されて書込み用の信号、すなわちイエロー（Ｙ）、マジェンタ（マゼンタ）（Ｍ）、シアン（Ｃ）および黒（Ｋ）の各色を書込むための信号に変換される。
画像形成部２００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２１０を有し、その周囲に、帯電手段としての帯電ローラ２１１、ターレット式の現像装置２１３、転写ベルト部２１４およびクリーニング装置２１５を配設している。帯電手段としては帯電ローラ２１１に代えてコロナチャージャを用いることもできる。
光走査装置２１７は、信号処理部２２０から書込み用の信号を受けて光走査により感光体２１０に書込みを行う。また、光走査装置２１７は、帯電ローラ２１１と現像装置２１３との間において感光体２１０の光走査を行うようになっている。
画像形成を行うときは、光導電性の感光体２１０が図示時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ２１１により均一に帯電され、光走査装置２１７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、いわゆるネガ潜像であって、画像部が露光されている。

画像の書込みは、感光体２１０の回転に従って、イエロー（Ｙ）画像、マジェンタ（Ｍ）画像、シアン（Ｃ）画像、そして黒画像（Ｋ）の順に、逐次行われて、形成された静電潜像はターレット式の現像装置２１３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（マジェ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）、そして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２１４上に、転写電圧印加ローラ２１４ａにより順次転写される。上述した各色トナー画像が転写ベルト２１４上で重ね合わせられてカラー画像となる。
記録媒体としての転写紙Ｓを収納したカセット２１８は、画像形成装置本体に脱着可能である。図示のように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２２２により取り出されて給紙され、給紙された転写紙Ｓはその先端部がレジストローラ対２１９に捕えられる。
レジストローラ対２１９は、転写ベルト部２１４上のトナーによるカラー画像が転写位置に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２１４ｂの作用によりカラー画像が静電転写される。転写ローラ２１４ｂは、転写時に転写紙Ｓにカラー画像を押圧転写させる。

カラー画像が転写された転写紙Ｓは、定着装置２１６へ送られ、定着装置２１６においてカラー画像が定着され、図示されていないガイド手段による搬送路を通り、図示されていない排紙ローラ対によりトレイ２２１上に排出される。各色トナーによる画像が転写されるたびに、感光体２１０の表面はクリーニング装置２１５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。
すなわち、本発明の第７の実施の形態に係る画像形成装置は、上述した第５の実施の形態または第６の実施の形態のような画像読取装置、つまり第１〜４の実施の形態に係る画像読取レンズを結像レンズとして使用した画像読取装置を用いて構成した画像形成装置である。
もちろん、本発明に係る画像形成装置は、カラー画像を形成する構成に限らず、モノクロームの画像形成を行うように構成することもできることはいうまでもない。
また、紙出力が画像読取装置と画像形成部との間に形成されている胴内排紙型の省スペースな画像形成装置において、上述した本発明に係る画像読取レンズを用いた画像読取装置を用いることにより、画像読取装置を小型化することができ、小型で全像高にわたって良好な結像性能が得られる画像情報装置を提供することができる。
また、上記の画像情報読取装置を用いた画像形成装置を提供することができる。

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
ＦＧ 前群レンズ系
ＲＧ 後群レンズ系
ＯＰ、ＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰ３、ＯＰ４ 開口窓
ＡＤ 開口絞り
１０ セル
１００，１１０ 画像読取装置
１０１ コンタクトガラス
１０３ 第１走行体
１０４ 第２走行体
１０５ 画像読取レンズ
１０６ ラインセンサ
１０３ａ 照明光源
１０３ｂ 光源ミラー
１０３ｃ，１１３ｅ 第１ミラー
１０４ａ，１１３ｆ 第２ミラー
１０４ｂ，１１３ｇ 第３ミラー
１０６，１１５ ラインセンサ
１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ 光電変換素子
１１３ 画像読取ユニット
１１４ 画像読取レンズ
１１５ ラインセンサ
１１３ａ 第１の照明光源
１１３ｂ 第１の光源ミラー
１１３ｃ 第２の照明光源
１１３ｄ 第２の光源ミラー
１１３ｅ 第１ミラー
１１３ｆ 第２ミラー
１１３ｇ 第３ミラー
２００ 画像形成部
２１０ 感光体
２１１ 帯電ローラ
２１３ 現像装置
２１４ 転写ベルト部
２１５ クリーニング装置
２１６ 定着装置
２１７ 光走査装置
２１８ カセット
２１９ レジストローラ対
２２０ 信号処理部
２２１ トレイ
２２２ 給紙コロ
２１４ａ 転写電圧印加ローラ
２１４ｂ 転写ローラ

特開２０１２−１４１５０７号公報

Claims (7)

1. 一方向に分解能を有するラインセンサ上に原稿画像を結像させる画像読取レンズであって、
   前記画像読取レンズにおいて半画角が３０度以上で回動可能な複数枚のレンズで構成される前群レンズ系と、回転不能なレンズで構成される後群レンズ系とからなり、
   前記前群レンズ系は回転対称の開口絞りを有し、前記後群レンズ系の前方または後方にラインセンサの直交方向の光線を遮光する矩形状の開口窓を有することを特徴とする画像読取レンズ。
2. 前記後群レンズ系を構成するレンズは、負レンズであることを特徴とする請求項１に記載の画像読取レンズ。
3. 前記後群レンズ系を構成するレンズは、前記ラインセンサの長手方向に沿うように長手に形成されてなるレンズ面を有することを特徴とする請求項２に記載の画像読取レンズ。
4. 前記矩形状の開口窓は、光軸近傍における前記ラインセンサの長手方向に直交する方向の開口幅が周辺像高における直行方向の開口幅よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載の画像読取レンズ。
5. 前記略矩形状の開口窓は、光軸方向に湾曲していることを特徴とする請求項１に記載の画像読取レンズ。
6. 原稿を照明する照明系と、
   前記照明系により照明された原稿の反射光を縮小結像させる結像レンズと、
   前記結像レンズにより結像された原稿像を光電変換する撮像素子と、
   を有する画像読取装置であって、
   前記結像レンズは、請求項１〜請求項５のいずれか１項の画像読取レンズを用いて構成したことを特徴とする画像読取装置。
7. 請求項６に記載の画像読取装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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