JPH1096856A - 原稿読取光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 性能を維持しながら、低コストな結像レンズ
を得る。 【解決手段】 原稿を照明する照明系３、原稿の反射光
が縮小結像される結像レンズ９、原稿像を光電変換する
ラインセンサ８を備えた原稿読取光学系。結像レンズ９
がレンズ内部に反射面を有する。反射面は球面でもよい
し、非球面でもよい。インミラーレンズのミラーをプラ
スチックとしてもよい。反射面を特定波長を吸収するよ
うにしてもよい。ラインセンサ８は副走査方向に複数の
ラインを有するセンサであってよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば複写機、ス
キャナ装置等に適用可能な原稿読取光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば複写機、あるいは、スキャナ装置
等に使用される原稿読取光学系の例を図４に示す。図４
において、原稿読取光学系は、上面に原稿３１が載置さ
れるコンタクトガラス３２、原稿３１を照らす原稿照明
系３３、原稿３１からの反射光が導かれるラインセンサ
３８、照明光をラインセンサ３８に導くミラー３４、３
５、３６、ラインセンサ３８に像を結像する結像レンズ
３７等から構成されている。

【０００３】ミラー３４、３５、３６はコンタクトガラ
ス３２の下側に設けられている。ミラー３４は４５゜に
斜設されており、コンタクトガラス３２上に載置された
原稿３１からの垂直方向の反射光を水平方向に変える役
割を有している。また、ミラー３４に隣接した位置（図
において右上）にはコンタクトガラス３２上に載置され
た原稿３１を照らすための原稿照明系３３が設けられて
いる。原稿３１からの垂直方向の反射光はミラー３４に
よって水平方向に向きが変えられる。ミラー３４によっ
て水平方向に向きが変えられた反射光の進む方向にはミ
ラー３５が設けられている。ミラー３５は、ミラー３４
と同じ高さで反射面がミラー３４の反射面と向かい合っ
ており、かつ、４５゜に斜設されてミラー３４と平行と
なっている。水平方向の反射光はミラー３５により再び
垂直方向へと変えられる。さらに、ミラー３５の下方に
はミラー３６が設けられている。ミラー３６は、鏡面が
ミラー３５の鏡面と向かい合い、しかも、両鏡面のなす
角が９０゜となるような形態で取り付けられている。こ
のようなミラー３６の鏡面により、ミラー３５からの反
射光の向きが垂直方向から水平方向に変えられる。向き
が水平方向に変えられた反射光は結像レンズ３７に投入
され、結像レンズ３７によって原稿の像が例えばＣＣＤ
等からなるラインセンサ３８に結像される。

【０００４】ミラー３５、３６は折り返しミラーを構成
しており、一体となって水平方向に移動可能となってい
る。また、ミラー３４と照明光学系３３も一体となって
水平方向に移動可能となっている。折り返しミラーを構
成するミラー３５、３６と、ミラー３４と照明光学系３
３の移動速度は互いに異なっており、ミラー３４と照明
光学系３３の移動速度に対し、ミラー３５、３６は１／
２の速度で移動するようになっている。このため、ミラ
ー３４と照明光学系３３が移動してコンタクトガラス３
２の最も端の部分（符号Ａの位置）に到達した場合、ミ
ラー３５、３６の位置はコンタクトガラス３２の中央部
（符号Ｂの位置）となる。

【０００５】上記原稿読取光学系に使用される結像レン
ズ３７として、一般に、図５に示すような４群６枚構成
のガウスタイプが用いられる。詳細に説明すると結像レ
ンズ３７は、レンズ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、
３７ｅ、３７ｆの６枚のレンズから構成されている。レ
ンズ３７ａ、３７ｂ、３７ｅ、３７ｆは何れも凸レンズ
であり、レンズ３７ｃ、レンズ３７ｄは凹レンズとなっ
ている。このうち、レンズ３７ａとレンズ３７ｆ、レン
ズ３７ｂとレンズ３７ｅ、レンズ３７ｃとレンズ３７ｄ
は、それぞれ同じ形状となっている。

【０００６】同形状のレンズ３７ａとレンズ３７ｆは、
曲面部分が互いに相反するように両サイドに離間して配
置されている。レンズ３７ａの平面側の部分にはレンズ
３７ｂが、レンズ３７ｆの平面側の部分にはレンズ３７
ｅが、それぞれ曲面の部分が平面の部分と向かい合うよ
うな形態で配置されている。レンズ３７ｂとレンズ３７
ｃが接合され、レンズ３７ｅとレンズ３７ｄが接合され
ている。レンズ３７ｃ、３７ｄは、窪んだ曲面部分が互
いに向き合った形態となっている。このような位置関係
に配列された６枚のレンズ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３
７ｄ、３７ｅ、３７ｆのうち、レンズ３７ａが第１群の
レンズ、接合されたレンズ３７ｂ、３７ｃが第２群のレ
ンズ、接合されたレンズ３７ｄ、３７ｅが第３群のレン
ズ、レンズ３７が第４群のレンズを構成している。ま
た、レンズ３７ａ、３７ｂ、３７ｃが第１のグループ、
レンズ３７ｄ、３７ｅ、３７ｆが第２のグループを構成
しており、第１のグループと第２のグループは互いに線
対称な位置関係となっている。

【０００７】上記ガウスタイプのの結像レンズ３７は、
半画角２０゜前後まで読み取ることができるし、明るさ
もＦ／４程度まで大口径にすることができるため、高い
精度で原稿を読み取ることが可能となっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ガ
ウスタイプに代表されるようなスルータイプの結像レン
ズは、諸収差を良好に補正するために凸レンズに高屈折
率の単価の高いガラス材を使用しなければならないし、
また、レンズの枚数も多くなり、外径も大きくなるた
め、非常に高価となってしまい、読取光学系の高さが高
くなる難点がある。

【０００９】本考案は以上のような従来技術の問題点を
解消するためになされたもので、性能を維持しながら、
低コストで小型化が可能な原稿読取光学系を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
原稿を照明する照明系、該照明系で照明された原稿の反
射光が縮小結像される結像レンズ、結像レンズで結像さ
れた原稿像を光電変換するラインセンサを備えた原稿読
取光学系であって、結像レンズが、レンズ内部に反射面
を有するインミラーレンズであることを特徴とする。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１におい
て、インミラーレンズの反射面が球面であることを特徴
とする。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１におい
て、インミラーレンズの反射面が非球面であることを特
徴とする。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１、２又は
３において、インミラーレンズのミラーをプラスチック
としたことを特徴とする。

【００１４】請求項５記載の発明は、請求項１、２、３
又は４において、インミラーレンズの反射面が特定波長
を吸収する特性を有していることを特徴とする。

【００１５】請求項６記載の発明は、請求項１、２、
３、４又は５において、ラインセンサが副走査方向に複
数のラインを有するセンサであることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる原稿読取光
学系の実施の形態について図面を参照しながら説明す
る。図１において、原稿読取光学系は、上面に原稿１が
載置されるコンタクトガラス２、原稿１を照らす原稿照
明系３、原稿１からの反射光が導かれるラインセンサ
８、反射光をラインセンサ８に導くミラー４、５、６、
ラインセンサ３８に像を結像する結像レンズ９等から構
成されている。

【００１７】ミラー４、５、６はコンタクトガラス２の
下側に設けられている。ミラー４は４５゜に斜設されて
おり、コンタクトガラス２上に載置された原稿１からの
垂直方向の反射光を水平方向に変える役割を有してい
る。また、ミラー４に隣接した位置にはコンタクトガラ
ス２上に載置された原稿１を照らすための原稿照明系３
が設けられている。原稿１からの垂直方向の反射光はミ
ラー４によって水平方向に向きが変えられる。ミラー４
によって水平方向に向きが変えられた反射光の進む方向
にはミラー５が設けられている。ミラー５は、ミラー４
と同じ高さで反射面がミラー４の反射面と向かい合って
おり、かつ、４５゜に斜設され、ミラー４と平行となっ
ている。水平方向の反射光は、ミラー５によって再び垂
直方向へと変えられる。さらに、ミラー５の下方にはミ
ラー６が設けられている。ミラー６は、鏡面がミラー５
の鏡面と向かい合い、しかも、両鏡面のなす角が９０゜
となるような形態で取り付けられている。このようなミ
ラー６の鏡面により、ミラー５からの反射光の向きが垂
直方向から水平方向に変えられる。向きが水平方向に変
えられた反射光はインミラーレンズである結像レンズ９
に投入されると共に、結像レンズ９に設けられているミ
ラーによって反射され、結像レンズ９を逆向きに通って
原稿１の像が例えばＣＣＤ等からなるラインセンサ８に
結像される。

【００１８】ミラー５、６は折り返しミラーを構成して
おり、一体となって水平方向に移動可能となっている。
また、ミラー４と照明光学系３も一体となって水平方向
に移動可能となっている。折り返しミラーを構成するミ
ラー５、６と、ミラー４と照明光学系３の移動速度は互
いに異なっており、ミラー４と照明光学系３の移動速度
に対し、ミラー５、６は１／２の速度で移動するように
なっている。このため、ミラー４と照明光学系３が移動
してコンタクトガラス２の最も端の部分（符号Ａの位
置）に到達した場合、ミラー５、６の位置はコンタクト
ガラス２の中央部（符号Ｂの位置）となる。

【００１９】次にインミラーレンズである結像レンズ９
について説明する。図２において、結像レンズ９は、３
枚のレンズ９ａ、９ｂ、９ｃと、ミラー９ｄとから構成
されている。レンズ９ａ、９ｂは凸レンズ、レンズ９ｃ
は凹レンズとなっており、図において最も左側、即ち、
反射光が投入される側にレンズ９ａが配置されている。
レンズ９ａは、反射光が投入される側が突出した曲面と
なっており、この曲面の部分の反対側が平面部となって
いる。レンズ９ａの平面部側には間隙をおいてレンズ９
ｂが配置されている。レンズ９ｂは、レンズ９ａの平面
部側の部分が突出した曲面状となっており、この突出し
た曲面と反対側の部分が平面状となっている。レンズ９
ｃは、窪んだ曲面部と、この曲面部と反対側に平面部を
有しており、レンズ９ｃの平面部とレンズ９ｂの平面部
同志が接合されている。さらに、レンズ９ｃの窪んだ曲
面部側には一定の間隙をおいてミラー９ｄが配置されて
いる。ミラー９ｄの反射面はレンズ９ｃの窪んだ曲面と
一定の間隙をおいて向かい合っている。

【００２０】以上のような構成のインミラーレンズであ
る結像レンズ９は、３枚のレンズからなり、レンズ９ａ
からなる第１群と、レンズ９ｂ、９ｃからなる第２群と
から構成されている。したがって、従来のガウスタイプ
のものに比べて、レンズ枚数及び群構成が半分となって
いるが、レンズ９ａ、９ｂ、９ｃに投入された反射光は
ミラー９ｄによって反射されて、レンズ９ｃ、９ｂ、９
ａという経路をたどってラインセンサ８に導かれるた
め、結果的に前述した従来例のような４群６枚構成のガ
ウスタイプの結像レンズで反射光を導いた場合と同じ様
な効果が得られる。これに加えて、構成される高価なレ
ンズの数を半分に低減することができるため、この分、
コストの低減に寄与することができる。また、レンズの
枚数が減少した分、構成もシンプルなものになるため、
これによっても、コストの低減や装置の小型化に貢献す
ることができる。

【００２１】次に、結像レンズの別の実施の形態につい
て説明する。図３において、インミラーレンズである結
像レンズ１１は２群２枚構成となっており、第１群を構
成する１枚のレンズ１１ａと、第２群を構成する１枚の
レンズ１１ｂとからなる。レンズ１１ａは両凸レンズと
なっている。また、レンズ１１ａの一方には一定の間隙
をおいて第２のレンズ１１ｂが設けられている。レンズ
１１ｂは、レンズ１１ａ側が窪んだ曲面部となってお
り、この曲面部の反対側の部分は平面状のミラー面１１
ｃとなっている。レンズ１１ａ側から投入された反射光
は、レンズ１１ａ、１１ｂを通ってミラー面１１ｃによ
って反射され、再度レンズ１１ａ、１１ｂを通って図示
しないラインセンサ８に導かれ、原稿の像が結像され
る。

【００２２】以上のような構成の結像レンズ１１によれ
ば、レンズの構成が２群２枚となるため、コストをさら
に低減することができるし、構成がシンプルになる分、
装置の小型化にさらに貢献することができる。

【００２３】なお、説明した上記２つの実施の形態にお
いて２種類のレンズタイプを示したが、使用されるレン
ズの枚数には特に制約がない。レンズの仕様に応じた構
成枚数とすることにより同様な効果が得られるのは言う
までもない。

【００２４】さらに、原稿読取光学系では、原稿情報を
正確に読み取るため、歪曲収差を小さく抑える必要があ
るが、図２に示すように、結像レンズ９に使用されるミ
ラー９ｄが平面ミラーである場合、ミラー９ｄの光軸位
置を中心とした対称型となってしまう。通常、原稿読取
光学系では原稿１の像を１／５から１／１０程度の倍率
で結像させているため、対称型の結像レンズ９では歪曲
収差の補正が困難となっている。そこで、図２おいて、
レンズ９ｃの窪んだ曲面部側に配設されるミラー９ｄの
反射面を曲率半径を有する球面となるようにする。こう
することにより、ミラー９ｄで反射される反射光の向き
を変更することができ、歪曲収差を良好に補正すること
ができる。なお、曲率半径の向きはレンズの構成により
自由に設定可能である。たとえば、突出形状としてよい
し、窪んだ形状としてもよい。

【００２５】さらに、図３に示す結像レンズ１１におい
ても、ミラー面１１ｃに曲率半径をもたせ、かつ、レン
ズの構成に応じて突出、あるいは、窪んだ球面とするこ
とにより、歪曲収差を良好に補正することが可能とな
る。

【００２６】さらに、反射光を反射させる反射面は、曲
率半径を有する球面に限られたものではなく、非球面
状、即ち、レンズの構成に応じて湾曲した形状としても
よい。こうすることにより、設計の自由度が増し、良好
な結像性を有する結像レンズを得ることができる。

【００２７】さらに、図２の結像レンズ９において、レ
ンズ９ａ、９ｂ、９ｃから離間して配置されるミラー９
ｄをガラスではなくプラスチックとすることにより、よ
りコストの低減を図ることが可能となる。なお、プラス
チックはガラスと比較して内部が不均一で復屈折があ
る。このため、プラスチックを、光が内部を透過するよ
うなレンズ等の部材に用いると、結像性能に悪影響を及
ぼしてしまう。しかし、プラスチックをミラーとして用
いた場合、光はミラー内部を透過せず表面で反射される
のみであるため、良好な結像性を得ることができる。

【００２８】さらに、上記原稿読取光学系において例え
ば原稿照明系３にハロゲンランプなどを使用する場合、
赤外線による発熱によってラインセンサ８が劣化するの
を防止するために、反射光の光路上に赤外線をカットす
るフィルタが配置されるが、図２に示すミラー９ｄの反
射面や図３に示すミラー面１１ｃを赤外線を吸収する特
性を持たせることにより、別部材として赤外線をカット
するフィルタを設ける必要がなくなり、この分、コスト
の低減に寄与することができる。

【００２９】さらに、近年、複写機やスキャナー等は、
フルカラー化が進み、原稿読取光学系のラインセンサ８
も色分解が可能な３ラインＣＣＤが使用されるようにな
ってきている。３ラインＣＣＤを使用した原稿読取光学
系に用いられる結像レンズは、モノクロ用と比較して色
収差を極めて小さく抑えなければならない。このため、
レンズの構成枚数が多くなったり、異常分散ガラスや、
低分散ガラスを多用する必要があり、コストの高い光学
系となってしまう。しかし、このようなフルカラーの原
稿読取光学系にも、前述した実施の形態のようなインミ
ラーレンズである結像レンズを用いることにより、高価
な異常分散ガラスや、低分散ガラスの枚数を低減するこ
とができるため、性能を劣化させることなく、コストの
低減に寄与することができる。

【００３０】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、結像レンズが、
レンズ内部に反射面を有するインミラーレンズであるた
め、結像レンズの構成枚数を大幅に低減することがで
き、コンパクトでなおかつ低コストな原稿読取光学系を
得ることが可能となる。

【００３１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、インミラーレンズの反射面を曲率半径をも
たせて球面としたため、歪曲収差が良好に補正されたコ
ンパクトで低コストな原稿読取光学系を得ることが可能
となる。

【００３２】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、インミラーレンズの反射面を非球面とした
ため、諸収差が良好に補正された原稿読取光学系を得る
ことが可能となる。

【００３３】請求項４記載の発明は、請求項１、２又は
３記載の発明において、インミラーレンズのミラーをプ
ラスチックとしたため、低コストな原稿読取光学系を得
ることが可能となる。

【００３４】請求項５記載の発明は、請求項１、２、３
又は４記載の発明において、インミラーレンズの反射面
が特定波長を吸収する特性を有しているため、結像レン
ズ以外の光学部品を低減でき、非常に低コストな読取光
学系を得ることが可能となる。

【００３５】請求項６記載の発明は、請求項１、２、
３、４又は５記載の発明において、ラインセンサが副走
査方向に複数のラインを有するセンサであるため、低コ
ストな原稿読取光学系を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる原稿読取光学系の実施の形態を
示す略図。

【図２】同上原稿読取光学系に用いられるインミラーレ
ンズの実施の形態を示す側面図。

【図３】同上原稿読取光学系に用いられるインミラーレ
ンズの別の実施の形態を示す側面図。

【図４】従来の原稿読取光学系の例を示す略図。

【図５】同上原稿読取光学系に用いられるスルータイプ
レンズの例を示す略図。

【符号の説明】

３ 照明系 ８ ラインセンサ ９ 結像レンズ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿を照明する照明系、該照明系で照明
   された原稿の反射光が縮小結像される結像レンズ、該結
   像レンズで結像された原稿像を光電変換するラインセン
   サを備えた原稿読取光学系であって、 上記結像レンズが、レンズ内部に反射面を有するインミ
   ラーレンズであることを特徴とする原稿読取光学系。
2. 【請求項２】 上記インミラーレンズの反射面が球面で
   あることを特徴とする請求項１記載の原稿読取光学系。
3. 【請求項３】 上記インミラーレンズの反射面が非球面
   であることを特徴とする請求項１記載の原稿読取光学
   系。
4. 【請求項４】 上記インミラーレンズのミラーをプラス
   チックとしたことを特徴とする請求項１、２又は３記載
   の原稿読取光学系。
5. 【請求項５】 上記インミラーレンズの反射面が特定波
   長を吸収する特性を有していることを特徴とする請求項
   １、２、３又は４記載の原稿読取光学系。
6. 【請求項６】 上記ラインセンサが副走査方向に複数の
   ラインを有するセンサであることを特徴とする請求項
   １、２、３、４又は５記載の原稿読取光学系。