成像光学系统以及图像读取装置的制作方法

专利名称：成像光学系统以及图像读取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及成像光学系统以及使用了该成像光学系统的图像读取装置，特别是适用于读取黑白图像或者彩色图像时使用的、平衡良好地校正各种像差、且使用了包含具有高解像力的小型的多个离轴反射面的成像光学元件的图像扫描仪或数字复印机或传真机等的、使用了线列传感器的装置。
背景技术：
以往，作为读取原稿面上的图像信息的图像读取装置(图像扫描仪)，有如日本实用公开专利No.3-113961提出的平面读取头型的图像扫描仪。
平面读取头型的图像扫描仪通过固定成像透镜和线列传感器，并只使反射镜移动，从而狭缝曝光扫描原稿纸面，读取图像信息。
近年来，为了谋求装置构造的简单化，大多的情况是采用一体化反射镜、成像透镜、线列传感器等扫描原稿纸面的滑架一体型扫描方式。
图9所示是以往的滑架一体型扫描方式的图像读取装置的要部概略图。图9中，从照明光源1发射的光束直接照明载置在原稿台2上的原稿8，顺序地经由第1、第2、第3反射镜3a、3b、3c在滑架6的内部折曲其光路，通过成像透镜(成像光学系统)4使来自原稿8的反射光成像在线列传感器5的面上。进而，通过利用副扫描电机7使滑架6在图9所示的箭头A方向(副扫描方向)移动来读取原稿8的图像信息。图9的线列传感器5通过在一维方向(主扫描方向)上排列了多个感光元件的构成形成。
图10是图9的图像读取装置的基本构成的说明图。
图中，4是成像光学元件，5R、5G、5B分别是线列传感器5的读取R(红色)、G(绿色)、B(兰色)各种颜色的线列传感器，8R、8G、8B是对应线列传感器5R、5G、5B的原稿纸面上的读取范围。在图9所示的图像读取装置中，给出的是滑架6扫描静止的原稿纸面，滑架扫描与如图10那样线列传感器5以及成像光学系统4静止原稿纸面8移动是等价的。通过扫描原稿纸面，可以隔开某一时间间隔用不同的颜色读取同一位置。在上述构成中，在成像透镜4由通常的折射系统构成时，由于其产生轴上色差或倍率色差，故相对于作为基准的线列传感器5G，在成像在线列传感器5B、5R上的线列像上会产生散焦或者位置偏离。因而，在重合各种颜色图像进行再现时会出现颜色洇渗或偏离醒目的图像。即，在要求大孔径、高解像度的性能时将无法对应于要求。
另一方面，最近，人们已经认识到通过在非共轴光学系统中也导入基准轴这样的概念并将构成面做成非对称非球面，可以构筑充分校正了像差的光学系统。例如，专利文献2给出的其设计方法，专利文献3、文献4给出的其设计例。
这样的非共轴光学系统被称为离轴光学系统(在考虑沿着通过像面中心和瞳孔中心的光线的基准轴时，是作为包含与构成面的基准轴的交点的面法线不在基准轴上的曲面(离轴曲面)的光学系统进行定义的光学系统，此时，基准轴为折曲了的形状)。该离轴光学系统其构成面一般为非共轴，由于即使是反射面也不产生蚀光，故易于进行使用了反射面的光学系统的构筑。此外，其还具有可以比较自由地进行光路的引导、易于利用整体成形构成面的手法制作一体型的光学系统这样的特征。
专利文献1特开平3-113961号公报专利文献2特开平9-5650号公报专利文献3

特开平8-292371号公报专利文献4特开平8-292372号公报一方面，由于要求高解像度、高速性，故数字复印机等图像读取装置还没有达到利用一体型的光学系统进行构成。因为图像读取装置所要求的成像透镜要明亮且高解像度，故为了确保光学性能而很难加大视场角。如果视场角小，则其结果便是光路长度增长。
另一方面，在进行彩色图像的读取时，随着向高解像度变化，其色差导致的每种颜色的成像位置差、画面内的色偏差等色差将对光学性能产生不良影响。
随着图像的读取的高速化，要求成像光学系统的亮度(Fno以及透过率)进一步变亮，但在因反射镜的反射率与镀膜了的折射系列的透镜的透过率相比特别地不好，且为了折叠较长光路长度而使用了多个反射镜时，不能高效地将来自被照明了的原稿的反射光导入线列传感器。
另外，在利用通过玻璃或者塑料整体成型离轴构成面的手法构成一体型的光学系统时，为了防止由各个离轴构成面的制造误差导致的性能劣化，必须非常严格地控制面的精度或面与面之间的间隔公差，这将是导致制造价格上升的原因。

发明内容
鉴于上述问题点，本发明将以提供即使是利用离轴反射面构成成像光学系统也很少产生非对称像差、且光学性能不产生较大劣化的成像光学系统以及使用了该系统的图像读取装置，特别是提供可以在要求高速性、高解像度的数字复印机或图像扫描仪等图像读取装置中容易实现滑架一体型的图像读取装置作为目的。
为解决上述课题，作为本发明的一个实施形态的成像光学系统，使物体面的图像信息成像在线列传感器上，其特征在于当取包含位于从上述物体面到上述线列传感器的光路中的上述多个离轴反射面的反射面的反射次数为N，在上述离轴反射面的反射次数为n时，其满足条件式N≤100.3≤n/N≤1.0这里，在上述光学系统中，最好在最靠近物体侧的反射面开始使用上述反射面的离轴反射面之外的平面反射面。
此外，在上述光学系统中，从上述物体面入射到最初的反射面的基准轴光线与从上述离轴反射面出射到线列传感器的基准轴光线所成的角度最好为30度以上。
另外，在上述光学系统中，上述离轴反射面以外的平面反射面和上述离轴反射面最好形成在保持上述线列传感器的框架上。
再有，本发明的成像光学系统使物体面的图像信息成像在线列传感器上，其特征在于位于从上述物体面到上述线列传感器的光路中的多个反射面最好全部具有曲率，更好的则是上述的多个反射面由所有的离轴反射面构成。
或者，从上述物体面入射到最初的反射面的基准轴光线与从上述离轴反射面出射到线列传感器的基准轴光线所成的角度最好为30度以上。
作为本发明的更进一步的实施形态，是一种以配备了上述成像光学系统、作为上述物体载置了原稿的原稿台和线列传感器为特征的图像读取装置。
此外，为解决上述课题，作为本发明的另外的实施形态的图像读取装置，利用由多个离轴反射面组成的成像光学元件而在线列传感器上成像原稿纸面上的图像信息并通过该线列传感器读取该图像信息，其特征在于离轴反射面的至少一个面被可以转动地安装在镜筒上。
这里，在上述装置中，在以基准轴光线入射到面上时的点的面法线为Z轴、在垂直于面法线的平面与主扫描方向平行的方向为X轴、垂直于X轴的方向为Y轴时，上述可转动的离轴反射面的转动方向最好是向X、Y、Z方向平行移动以及以X、Y、Z轴为旋转中心的旋转移动这6个方向的至少一个方向。
此外，在上述装置中，上述可转动的离轴反射面最好是在光阑附近。
另外，在上述装置中，最好是可以转动地安装上述线列传感器。
再有，在上述装置中，上述可转动的离轴反射面最好是参照来自上述线列传感器的输出而进行利用转动的调整，进而，最好在结束利用转动的调整时固定上述可转动的离轴反射面。


图1所示是本发明的图像读取成像光学系统的实施形态1的要部断面图；图2所示是本发明的图像读取成像光学系统的实施形态1的像差图；图3所示是本发明的图像读取成像光学系统的实施形态2的要部断面图；图4所示是本发明的图像读取成像光学系统的实施形态2的像差图；图5所示是本发明的图像读取成像光学系统的实施形态3的要部断面图；图6所示是本发明的图像读取成像光学系统的实施形态3的像差图；图7所示是本发明的图像读取成像光学系统的实施形态4的要部断面图；图8所示是本发明的图像读取成像光学系统的实施形态4的像差图；图9所示是以往的滑架一体型扫描光学系统的配置例；图10所示是说明以往的彩色图像读取装置的要部概略图；图11所示是说明涉及本发明的离轴光学系统的定义的图；图12所示是本发明实施形态5的图像读取装置的要部概略图；
图13所示是本发明实施形态5的成像光学元件和线列传感器的斜视图；图14所示是本发明实施形态6的图像读取装置的要部概略图；图15所示是本发明实施形态6的成像光学元件和线列传感器的斜视图。
具体实施例方式
图1是本发明的图像读取装置的实施形态1的要部概略图。
图中，1是光源，2是原稿台玻璃，3a、3b是第1、第2反射镜，4a是成像光学元件，5是由CCD等构成的线列传感器，6是滑架(框架)。
经由反射镜3a、3b，通过成像光学元件4a将载置在原稿台玻璃2上的原稿8成像在线列传感器5上，可以读取原稿8的1行。为了紧凑地构成原稿读取装置，利用第1、第2反射镜3a、3b折叠了光路。成像光学元件4a也对折叠光路做出了贡献。通过使用成像光学元件4a，可以用由2片平面折返式反射镜和成像光学元件组成的较少的部件构成滑架一体型光学系统的图像读取装置，可以对应于小型化的要求且可以进行高速读取。
进而，通过取所有的反射次数N为10次以下且使利用离轴反射面的反射次数n的比例为恒定值以上，可以有效地利用离轴反射面。
此外，整体的反射率为各个面的反射率的N次幂，故如果反射次数N过多则从原稿反射回来的光能量的损失增大。因此，通过取N为10次以下，可以限制由反射面造成的光能量的下降。
在本实施形态中，所有的反射次数N为9次，其中5次是利用离轴反射面进行的，故在取位于从原稿纸面到线列传感器的光路中的反射面的反射次数为N、利用离轴反射面的反射次数n时，n/N＝0.56。
比较于上述情况也可以减少离轴反射面，增加平面折返式反射镜，但如果n/N减小到小于0.3，则在超过折叠光路长度方面平面折返式反射镜占有的位置增加，不能达到集约化，此外，因为每一面离轴反射面的光焦度分担增大，故还会产生恶化性能的问题。
因而，在本发明中希望满足0.3≤n/N。
进一步讲，最好是0.5＜n/N。
如果满足0.5＜n/N，则可以减小离轴反射面的每一面的光焦度分担。
进而，通过在靠近于原稿侧的反射面上使用平面折返式反射镜，还可以较廉价地进行对原稿纸面附近的面的尺寸的大型化。
通过使滑架一体型光学系统在垂直于线列传感器的行方向(X方向)、即副扫描方向(Y方向，A方向)相对地扫描原稿8和滑架6，可以二维地读取原稿8的纸面。由于离轴光学系统可以比较自由地进行光路的引导，故可以比较自由地进行原稿纸面和线列传感器的配置。但是，线列传感器在其传感器的后面具有各种各样的用于调整安装基座等电路或线列传感器的部件。因此，在原稿纸面和线列传感器的配置方面，最好使自原稿纸面开始的基准轴光线与自线列传感器开始的基准轴光线离开超过恒定的角度(30度)，在本实施形态中为90度。
此外，为了使利用离轴反射面的反射次数n在线列传感器上产生良好的像差，最好是n≥3。
图2所示是有关实施形态1的线列传感器的行方向的5点(像高)的像差图。图中的X表示原稿纸面上的高度。
在本实施形态中，良好地校正了诸像差。
图3是本发明的图像读取装置的实施形态2的要部概略图。
在实施形态2中，与实施形态1同样地在原稿侧使用2面平面折返式反射镜，只是较实施形态1减少了反射次数。由此，可以用由包含2片平面折返式反射镜和多个离轴反射面的成像光学元件组成的较少的部件构成滑架一体型光学系统的图像读取装置，可以对应于小型化，进而，还可以通过减少反射次数来减少光能量损失，实现高速读取。
在本实施形态中，全部的反射次数N等于8次，由于其中6次是由离轴反射面进行的，故在取位于从原稿纸面到线列传感器的光路中的反射面的反射次数为N、利用离轴反射面的反射次数n时，达到了n/N＝0.75。
因而，满足0.3≤n/N≤1.0。
图4所示是有关实施形态2的线列传感器的行方向的5点的像差图。
图5所示是本发明的图像读取装置的实施形态3的要部断面图；在实施形态3中，使用1面平面折返式反射镜并将该平面折返式反射镜用在了最靠近原稿侧的反射面上。由此，可以用由包含1片平面折返式反射镜和多个离轴反射面的成像光学元件组成的较少的部件构成滑架一体型光学系统的图像读取装置，可以对应于小型化，进而，还可以通过减少反射次数来减少光能量损失，实现高速读取。在本实施形态中，全部的反射次数N等于7次，由于其中6次是由离轴反射面进行的，故在取位于从原稿纸面到线列传感器的光路中的反射面的反射次数为N、利用离轴反射面的反射次数n时，达到了n/N＝0.86。
因而，满足0.3≤n/N≤1.0。
图6所示是有关实施形态3的线列传感器的行方向的5点的像差图。
图7所示是本发明的图像读取装置的实施形态4的要部断面图。
在实施形态4中，没有平面折返式反射镜，只用作为成像光学元件的多个离轴反射面进行了构成。由此，可以进一步用更少的部件进行构成，可以对应于小型化，进而，还可以通过减少反射次数来减少光能量损失，实现高速读取。
在本实施形态中，全部的反射次数N为6次，由于其中6次全部都是由离轴反射面进行的，故在取位于从原稿纸面到线列传感器的光路中的反射面的反射次数为N、利用离轴反射面的反射次数n时，达到了n/N＝1.0。
因而，满足0.3≤n/N≤1.0。
此外，如果在框架上形成这些面，则可以进一步减少部件个数。
图8所示是有关实施形态4的线列传感器的行方向的5点的像差图。为了明确本发明的包含多个离轴反射面的成像光学元件的实施形态的构成以及数值的含意，对在本说明书中使用的离轴光学系统以及作为其骨架的基准轴进行了如下的定义。
基准轴的定义一般地，将构成从物体到达像面的基准的基准波长的光线的光路定义为该光学系统的基准轴。由于仅用此定义在构成基准的光线的选择方面残存着模糊性，故通常利用下面所示的2个原则之一来设定基准光线、即基准轴。
◎在光学系统部分地存在具有对称性的轴、且可以良好对称性地归纳像差时，将通过具有该对称性的轴上的光线设定为基准光线。
◎在光学系统一般不存在对称轴时，或者即使部分地存在对称轴也可以对称性良好地归纳像差时，将从物体面中心(被摄像、被观察范围的中心)出射的光线中按照光学系统指定的面的顺序通过光学系统且通过在光学系统内定义的光阑中心的光线设定作为基准光线。
这样定义的基准轴一般为折曲着的形状。
离轴光学系统的定义在上述这样定义了的基准轴与曲面相交的点处，将面法线与基准轴不一致的曲面定义为离轴曲面。将包含离轴曲面的光学系统定义为离轴光学系统。(这里，虽然在利用平面反射面单纯地折曲了基准轴时其面法线也不与基准轴一致，但由于其平面反射面没有损害到像差的对称性，故将其从离轴光学系统的对象中排除。)在本发明的实施形态中，虽然如上述这样设定了构成光学系统的基准的基准轴，但构成光学系统的基准的基准轴的确定方法，在光学设计上、像差的归纳上、或者表现构成光学系统的各个面形状上可以采用情况较好的轴。
但是，一般地是将通过像面或者观察面的中心和光阑或入瞳或出瞳或光学系统的第1面的中心或者最终面的中心的某一个的光线的经过通道设定为构成光学系统的基准的基准轴。各个面的顺序设定为基准轴光线受到反射的顺序。
因而，基准轴沿着所设定的各个面的顺序按照反射定律不断地改变其方向，最后到达像面的中心。
构成本发明的各个实施形态的光学系统的倾斜面基本上全部在同一面内倾斜。因此，可以如下面这样的确定绝对坐标系的各个轴(参照图11)。
Z轴通过原点朝向第2面的基准轴Y轴通过原点且在倾斜面内(图11的纸面内)相对于Z轴在逆时针方向成90度的直线X轴通过原点且垂直于Z、Y各轴的直线(垂直于图11的纸面的直线)此外，为了表达构成光学系统的第i面的面形状，通过用绝对坐标系标出其面的形状，设定以基准轴与第i面交叉的点作为原点的局部坐标系，由于用局部坐标系表示其面的面形状的方法在认识形状方面易于理解，故在本发明的表示构成数据的实施例中，用局部坐标系表示第i面的面形状。
另外，相对于绝对坐标系的Z轴，第i面的YZ面内的倾斜角用以逆时针旋转方向为正的角度θi(单位°)表示。因而，在本发明的各个实施形态中，各个面的局部坐标系的原点位于图11中的YZ平面上。
再有，没有在XZ以及XY面内的面的偏心。进而，第i面的局部坐标(x、y、z)的y、z轴相对于绝对坐标系(X、Y、Z)在YZ面内也倾斜角度θi，具体地如以下这样进行设定。
z轴通过局部坐标系的原点且相对于绝对坐标系的Z轴方向在YZ面内在逆时针方向成θi角度的直线y轴通过局部坐标系的原点且相对于z方向在YZ面内在逆时针方向成角度90°的直线x轴通过局部坐标系的原点且相对于YZ面垂直的直线此外，本发明的实施例的成像光学元件具有非旋转对称的非球面，其形状通过以下关系式给出。
z＝C02y2+C20x2+C03y3+C21x2y+C04y4+C22x2y2+C40x4+C05y5+C23x2y3+C41x4y+C06y6+C24x2y4+C42x4y2+C60x6这里，球面是可以用下面的关系式表达的形状。
z＝((x2+y2)/ri)/(1+(1-(x2+y2)/ri)1/2)由于上述曲面关系式关于x只有偶数次的项，故利用上述曲面关系式规定的曲面是以yz面为对称面的面对称的形状。进而，在可以满足下面的条件时，相对于xz面表现为对称的形状。满足C03＝C21＝0C02＝C20C04＝C40＝C22/2C05＝C23＝C41＝0C60＝C06＝C24/3＝C42/3时表现为旋转对称的形状。在不满足以上的条件时为非旋转对称的形状。
此外，由于光学系统的实施形态并非全部是共轴光学系统，故要直接计算基于近轴理论的焦距是困难的。因此，使用利用了下面的定义的换算焦距feq。
Feq＝h1/tan(ak’)这里，从定义上讲，在反射面是奇数个时，与通常的符号相反地表示焦距的符号。式中h1为在第1面平行于基准轴且无限地接近于基准轴入射的光线的入射高度；ak’为该光线从最终面出射时与基准轴所成的角度。
下面，在数值实施例中，沿着用从第1面R1前进到成像面的单点点划线表示的基准轴，曲率半径Ri的符号在曲率中心位于第1面R1侧时取为负，位于成像面侧时取为正。
另外，Di是表示第i面和第(i+1)面间的局部坐标系的原点间的间隔的纯数(标)量，Ndi是第i面和第(i+1)面间的介质的折射率。
有效尺寸(x×y)为在各个面的局部坐标系的x轴方向和y轴方向的有效尺寸。
下面，给出对应于在上面说明过的本发明的实施形态1～4的数值实施例1～4的数值数据。
数值1实施形态1的数值实施例1原稿读取宽度222mm，成像倍率-0.189原稿侧NA0.01，feq3.49i YiZiθiDiNdi有效尺寸(x×y)1 0.000 0.000 00.000- - 物体面(原稿纸面)2 0.000 0.000 03.0001.51825 - 透过面3 0.000 3.000 039.289 - - 透过面4 0.000 42.289 -8 30.000 - 146.9*2.7 反射面5 8.269 13.451 -8 30.000 - 115.2*3.9 反射面6 8.269 43.451 -8 30.000 - 83.6*5.0反射面7 16.538 14.613 -8 50.000 - 33.9*2.8反射面8 16.538 64.612 45 8.800- 34.3*11.5 反射面9 7.738 64.612 45 7.500- 15.2*7.5反射面10 7.738 57.119 -45 4.500- 9.0*5.1 反射面11 3.238 57.119 04.500- 3.7*3.2 透过面(光阑)12 -1.262 57.119 -45 7.200- 10.3*5.9反射面13 -1.262 64.319 45 26.505 - 21.8*8.7反射面14 -27.767 64.319 90 0.7001.51825 - 透过面15 -28.467 64.319 90 1.000- - 透过面16 -29.467 64.319 90 -- - 像面(传感器面)数值2非球面形状R8面C02＝-4.2551e-3 C03＝-2.6801e-5 C04＝4.5963e-6C05＝-9.4257e-7 C06＝3.0492e-8 C20＝-3.6870e-3C21＝9.0217e-5 C22＝-2.2024e-6 C23＝-3.1421e-9C24＝1.7100e-8 C40＝3.9841e-7 C41＝1.8072e-8C42＝-4.1052e-9 C60＝5.3591e-10R9面C02＝-4.8683e-3 C03＝5.4101e-4 C04＝8.3634e-6C05＝-4.7366e-6 C06＝-1.5015e-7 C20＝-7.3874e-3C21＝4.4839e-4 C22＝-1.8846e-5 C23＝-1.8722e-6C24＝4.3512e-7 C40＝-1.8604e-5 C41＝-2.8743e-7C42＝1.4203e-7 C60＝3.6505e-9R10面C02＝-2.7908e-3 C03＝1.1244e-3 C04＝1.0752e-4C05＝9.8937e-6 C06＝7.5953e-7 C20＝-1.2629e-2C21＝2.1671e-4 C22＝1.1108e-5 C23＝3.0439e-6C24＝5.4380e-7 C40＝-1.1036e-5 C41＝-3.2040e-7C42＝-2.6552e-8 C60＝2.1946e-8R12面C02＝-2.9819e-3 C03＝4.7678e-4 C04＝3.1403e-5C05＝3.8537e-6 C06＝6.7770e-8 C20＝-6.8034e-3C21＝2.8174e-4 C22＝4.6009e-5 C23＝3.5470e-6C24＝4.2473e-7 C40＝8.3303e-6 C41＝5.6903e-7C42＝7.6729e-8 C60＝-1.4647e-7R13面C02＝-7.1950e-3 C03＝-1.7259e-4 C04＝7.2842e-6C05＝-9.4998e-7 C06＝4.1164e-8 C20＝-9.7983e-3C21＝1.5329e-4 C22＝7.3131e-7 C23＝3.4130e-7C24＝-3.0549e-8 C40＝8.2861e-6 C41＝7.8146e-7C42＝2.9716e-8 C60＝-2.7729e-9数值3实施形态2的数值实施例2原稿读取宽度222mm，成像倍率-0.220原稿侧NA0.17，feq91.59iYiZiθiDiNdi有效尺寸(x×y)10.000 0.000 0 0.000 - - 物体面(原稿纸面)20.000 0.000 0 3.000 1.51825 - 透过面30.000 3.000 0 17.724- - 透过面40.000 20.724 -45 62.714- 216.2*1.8 反射面562.714 20.724 -45 50.000- 197.5*7.6 反射面662.714 70.724 2557.652- 184.3*0.9 反射面718.550 33.666 7083.026- 159.1*8.3 反射面8101.576 33.666 6914.000- 55.0*11.7 反射面991.172 24.299 23.4 19.400- 35.5*11.8 反射面10 90.765 43.694 -1.2 16.940- 6.7*7.8 透过面(光阑)11 90.411 60.631 16.8 14.970- 30.7*6.6反射面12 81.867 48.338 48.8 26.847- 44.9*4.9反射面13 105.746 60.610 62.8 0.700 1.51825 - 透过面14 106.368 60.930 62.8 1.000 - - 透过面15 107.258 61.387 62.8 - - - 像面(传感器面)数值4非球面形状R6面C02＝-9.0729e-4 C03＝7.2140e-5 C04＝2.1563e-6C05＝2.4393e-7 C06＝-2.5737e-9 C20＝-2.2138e-4C21＝1.3928e-6 C22＝-1.4404e-7 C23＝-2.5485e-9C24＝-2.0109e-10C40＝-5.3588e-9 C41＝1.0077e-11C42＝-9.5449e-13C60＝2.3843e-14R7面C02＝-4.3198e-4 C03＝1.2065e-4 C04＝-8.1471e-7C05＝-1.5213e-7 C06＝-7.8886e-9 C20＝1.3103e-3C21＝7.8034e-6 C22＝-2.3493e-7 C23＝9.4836e-9C24＝4.4942e-10 C40＝-9.0386e-9 C41＝-5.2789e-11C42＝-1.1177e-11C60＝2.0529e-13R8面C02＝6.4922e-4 C03＝-2.4214e-4 C04＝3.2111e-6C05＝-1.2678e-7 C06＝-4.6726e-9 C20＝4.7642e-4C21＝9.1887e-5 C22＝8.7763e-7 C23＝1.3857e-8C24＝8.2357e-10 C40＝1.2828e-7 C41＝-3.9791e-9C42＝-1.7029e-10C60＝-1.6924e-11R9面C02＝3.0722e-3 C03＝-2.7334e-4 C04＝-5.9706e-6C05＝-1.1527e-8 C06＝4.0958e-9 C20＝1.6425e-3C21＝7.6946e-5 C22＝1.1494e-6 C23＝2.2376e-8C24＝-2.0547e-12C40＝-3.7732e-7 C41＝-1.0670e-8C42＝2.1895e-10 C60＝9.6423e-11R11面C02＝-1.5269e-3 C03＝-1.4109e-4 C04＝1.1580e-5C05＝1.5595e-7 C06＝-4.6152e-8 C20＝-1.9386e-3C21＝-1.3294e-5 C22＝-4.1008e-6 C23＝1.7330e-7C24＝-1.2633e-8 C40＝-2.4171e-7 C41＝1.6975e-8C42＝-3.3651e-10C60＝1.7496e-10R12面C02＝2.8967e-3 C03＝2.0681e-4 C04＝5.1766e-6C05＝1.7960e-6 C06＝-2.4240e-7 C20＝5.1504e-3C21＝-1.4446e-5 C22＝-1.6856e-6 C23＝3.5202e-7C24＝-2.8363e-8 C40＝-4.1361e-8 C41＝5.8611e-9C42＝-1.4990e-9 C60＝8.9041e-1数值5实施形态3的数值实施例3原稿读取宽度222mm，成像倍率-0.220原稿侧NA0.014，feq68.78iYiZiθiDiNdi有效尺寸(x×y)10.000 0.000 0 0.000 - - 物体面(原稿纸面)20.000 0.000 0 3.000 1.51825- 透过面30.000 3.000 0 68.024- - 透过面40.000 71.024 45 50.000- 143.6*5.3 反射面550.000 71.024 45 15.000- 92.5*10.7 反射面650.000 56.024 45 40.000- 67.6*10.6 反射面710.000 56.024 -4510.000- 18.6*7.0 反射面810.000 46.024 0 10.000- 4.7*4.2透过面(光阑)910.000 36.024 -4540.000- 19.0*5.3 反射面10 50.000 36.024 45 15.000- 63.5*13.0 反射面11 50.000 21.024 45 22.541- 64.5*14.2 反射面12 27.459 21.024 90 0.700 1.51825- 透过面13 26.759 21.024 90 1.000 - - 透过面14 25.759 21.024 90 - - - 像面(传感器面)数值6非球面形状R5面C02＝-2.3813e-3C03＝5.4599e-5 C04＝-1.2562e-6C05＝0.0000000 C06＝0.0000000 C20＝-4.7144e-4C21＝5.7540e-6 C22＝-6.2604e-8 C23＝0.0000000C24＝0.0000000 C40＝-3.2591e-8 C41＝0.0000000C42＝0.0000000 C60＝0.0000000R6面C02＝-3.3126e-3C03＝1.2466e-4 C04＝-8.8886e-7C05＝0.0000000 C06＝0.0000000 C20＝-1.8498e-4C21＝2.0493e-5 C22＝-3.2484e-8 C23＝0.0000000C24＝0.0000000 C40＝1.3394e-8 C41＝0.0000000C42＝0.0000000 C60＝0.0000000R7面C02＝-3.7566e-3C03＝-2.9812e-6 C04＝1.9166e-7C05＝0.0000000 C06＝0.0000000 C20＝-2.3826e-3C21＝-1.0041e-5C22＝-2.1738e-8 C23＝0.0000000C24＝0.0000000 C40＝1.5080e-7 C41＝0.0000000C42＝0.0000000 C60＝0.0000000R9面C02＝-3.9422e-3C03＝-1.6852e-5 C04＝-3.1826e-7C05＝0.0000000 C06＝0.0000000 C20＝2.4943e-4C21＝-7.2645e-5C22＝-2.4921e-6 C23＝0.0000000C24＝0.0000000 C40＝1.1699e-7 C41＝0.0000000C42＝0.0000000 C60＝0.0000000R10面C02＝-4.2231e-3C03＝1.4819e-5 C04＝-8.0097e-7C05＝0.0000000 C06＝0.0000000 C20＝-5.8345e-3C21＝-1.6707e-5C22＝-3.3393e-7 C23＝0.0000000C24＝0.0000000 C40＝-2.8141e-7 C41＝0.0000000C42＝0.0000000 C60＝0.0000000R11面C02＝2.5153e-3 C03＝5.4521e-5 C04＝-1.6620e-7C05＝0.0000000 C06＝0.0000000 C20＝5.4677e-3C21＝3.6392e-5 C22＝7.3705e-7 C23＝0.0000000C24＝0.0000000 C40＝4.4577e-8 C41＝0.0000000C42＝0.0000000 C60＝0.0000000数值7实施形态4的数值实施例4原稿读取宽度222mm，成像倍率-0.189原稿侧NA0.0165，feq29.44iYiZiθiDiNdi有效尺寸(x×y)10.0000.0000 0.000 - -物体面(原稿纸面)20.0000.0000 3.000 1.51825 -透过面30.0003.0000 53.024- -透过面40.00056.024 25 50.000- 188.6*7.8反射面5-38.302 23.885 70 70.000- 155.9*4.2反射面631.698 23.885 69 14.000- 53.8*11.3反射面721.294 14.517 23.419.400- 33.5*11.2反射面820.887 33.913 -1.216.940- 5.7*8.2 透过面(光阑)920.533 50.849 16.814.970- 30.0*6.9 反射面10 11.989 38.556 48.826.657- 42.9*5.2 反射面11 35.698 50.741 62.80.700 1.51825 -透过面12 36.320 51.061 62.81.000 - -透过面13 37.210 51.518 62.8- - -像面(传感器面)数值8非球面形状R4面C02＝2.5059e-4 C03＝2.5407e-4 C04＝7.1782e-6C05＝-1.6802e-6 C06＝3.2858e-8 C20＝1.3727e-4C21＝-2.3957e-6 C22＝-3.0832e-7 C23＝-1.3699e-8C24＝1.0492e-9 C40＝-5.4465e-9 C41＝8.6787e-11C42＝2.3843e-12 C60＝-7.1270e-13R5面C02＝-9.7397e-4 C03＝3.2772e-4 C04＝-2.0940e-5C05＝1.2067e-6 C06＝3.3670e-8 C20＝1.0361e-3C21＝8.2195e-6 C22＝-1.3680e-7 C23＝1.2879e-8C24＝-1.1989e-9 C40＝-2.2428e-9 C41＝-3.2182e-10C42＝1.1476e-11 C60＝1.1843e-12R6面C02＝5.2483e-4 C03＝-2.4407e-4 C04＝3.1834e-6C05＝-1.4264e-7 C06＝-5.8762e-10C20＝9.0949e-4C21＝1.0011e-4 C22＝1.0465e-6 C23＝1.7648e-9C24＝-4.9808e-11C40＝2.1117e-7 C41＝-9.2611e-9C42＝-4.1198e-10C60＝1.3140e-12R7面C02＝3.1642e-3 C03＝-2.8237e-4 C04＝-5.4827e-6C05＝6.0398e-8 C06＝8.5905e-9 C20＝1.5471e-3C21＝7.6158e-5 C22＝7.1783e-7 C23＝2.3036e-8C24＝-1.2074e-9 C40＝-5.8995e-7 C41＝-1.9430e-8C42＝5.8013e-10 C60＝1.2001e-10R9面C02＝-1.8528e-3 C03＝-9.7865e-5 C04＝1.5739e-5C05＝-2.3858e-7 C06＝3.5364e-8 C20＝-2.8328e-3C21＝-2.5712e-5 C22＝-3.5516e-8 C23＝3.1067e-7C24＝-2.1228e-9 C40＝-3.7884e-8 C41＝2.6025e-8C42＝1.3355e-9 C60＝2.0154e-10R10面C02＝3.9503e-3 C03＝2.8520e-4 C04＝2.6459e-6C05＝4.6931e-7 C06＝4.6106e-8 C20＝6.2496e-3C21＝-1.2595e-5 C22＝-1.7185e-6 C23＝6.1708e-7C24＝-4.1474e-8 C40＝2.9029e-7 C41＝7.8460e-9C42＝-3.6909e-10C60＝2.0032e-10
图12、图13所示是本发明实施形态5。图12所示是本实施形态的图像读取装置的概略断面图。图中，1是光源，2是原稿台玻璃，3a、3b、3c是第1、第2、第3反射镜，4a是成像光学元件，5是由CCD等构成的线列传感器，6是滑架(框架)。
经由反射镜3a、3b、3c，通过成像光学元件4a将载置在原稿台玻璃2上的原稿8成像在线列传感器5上，可以读取原稿8的1行。为了紧凑地构成原稿读取装置，利用第1、第2、第3反射镜3a、3b、3c折叠了光路。成像光学元件4a也对折叠光路做出了贡献。通过使用成像光学元件4a，可以用由3片平面折返式反射镜和成像光学元件组成的较少的部件构成滑架一体型光学系统的图像读取装置，可以对应于小型化的要求且可以进行高速读取。
通过使滑架一体型光学系统在垂直于线列传感器的行方向(X方向)、即副扫描方向(Y方向，A方向)相对地扫描原稿8和滑架6，可以二维地读取原稿8的纸面。
图13所示是本实施形态的成像光学元件4a和线列传感器5的斜视图。在该图13中，上下相反地给出了4a和5，但对本发明的主旨没有影响。在此，在成像光学元件4a上输入图像信息并读取来自线列传感器5的输出，在SX、SY、SZ、RX、RY、RZ方向调整离轴反射面Sa以达到预定的性能。被用于调整的离轴反射面Sa最好是光阑附近的面。这是因为光阑附近的面的一方对MTF性能变化的灵敏度比较高，可以利用微小的移动量进行调整，此外对畸变等不会产生不良影响。此时，在调整用的工具上作为成像光学元件单元相对于其他的离轴反射面调整离轴反射面Sa，并使用光硬化树脂、ネジロック剂、环氧树脂等进行粘着固定，此后，在滑架6上作为成像光学元件单元进行安装即可。此外，也可以采用以安装在滑架6的状态、即包含了折返式反射镜的状态进行离轴反射面Sa的调整并进行粘着固定之类的方法。
图14、图15所示是本发明实施形态6。图14是实施形态6的图像读取装置的概略断面图。由于图中的记号以及其作用与图12相同，故省略其说明。与图12不同的是折返式反射镜3为2片，成像光学元件4的离轴反射面为5面。
图15是实施形态6的成像光学元件4b和线列传感器5的斜视图。在本实施形态中，取用于调整的离轴反射面为2面(Sb1、Sb2)。由此，通过分别设定校正主扫描方向的MTF和副扫描方向的MTF的偏差的面和校正畸变的面，可容易地进行调整。进而，也可以转动地安装线列传感器5以便用于调整。这样，通过在调整方面使用线列传感器，可以特别地进行主扫描方向的会聚点位置偏离、即单向模糊的校正。
根据本发明，通过用离轴反射面构成成像光学系统，可以提供小型且较少产生非对称像差、光学性能不产生较大劣化的成像光学系统以及使用了该光学系统的图像读取装置。
权利要求
1.一种成像光学系统，使物体面的图像信息成像在线列传感器上，其特征在于当取在下述反射面上的反射次数为N，即该反射面包含位于从上述物体面到上述线列传感器的光路中的上述多个离轴反射面，在上述离轴反射面上的反射次数为n时，其满足条件式N≤100.3≤n/N≤1.0。
2.根据权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于从最靠近物体侧的反射面开始使用上述反射面中离轴反射面之外的平面反射面。
3.根据权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于从上述物体面入射到最初的反射面的基准轴光线与从上述离轴反射面出射到线列传感器的基准轴光线所成的角度为30度以上。
4.根据权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于上述离轴反射面以外的平面反射面和上述离轴反射面形成在保持上述线列传感器的框架上。
5.一种成像光学系统，使物体面的图像信息成像在线列传感器上，其特征在于位于从上述物体面到上述线列传感器的光路中的多个反射面全部具有曲率。
6.根据权利要求5所述的成像光学系统，其特征在于上述的多个反射面由所有的离轴反射面构成。
7.根据权利要求5所述的成像光学系统，其特征在于从上述物体面入射到最初的反射面的基准轴光线与从上述离轴反射面出射到线列传感器的基准轴光线所成的角度为30度以上。
8.一种图像读取装置，其特征在于具有权利要求1或者5所述的成像光学系统、作为上述物体载置了原稿的原稿台和线列传感器。
9.一种图像读取装置，利用由多个离轴反射面组成的成像光学元件而在线列传感器上成像原稿纸面上的图像信息并通过该线列传感器读取该图像信息，其特征在于离轴反射面的至少一个面可以转动地被安装在镜筒上。
10.根据权利要求9所述的图像读取装置，其特征在于在以基准轴光线入射到面上时的点的面法线为Z轴、在垂直于面法线的平面与主扫描方向平行的方向为X轴、垂直于X轴的方向为Y轴时，上述可转动的离轴反射面的转动方向是向X、Y、Z方向平行移动以及以X、Y、Z轴为旋转中心的旋转移动这6个方向中的至少一个方向。
11.根据权利要求9所述的图像读取装置，其特征在于上述可转动的离轴反射面在光阑的附近。
12.根据权利要求9所述的图像读取装置，其特征在于可以转动地安装了上述线列传感器。
13.根据权利要求9所述的图像读取装置，其特征在于上述可转动的离轴反射面参照来自上述线列传感器的输出而进行通过转动进行的调整。
14.根据权利要求13所述的图像读取装置，其特征在于在结束通过转动进行的调整时固定上述可转动的离轴反射面。
全文摘要
本发明提供通过用离轴反射面构成成像光学系统从而小型且较少产生非对称像差、光学性能不产生较大劣化的成像光学系统以及使用了该系统的图像读取装置。所述成像光学系统使物体面的图像信息成像在线列传感器上，其特征为位于从上述物体面到上述线列传感器的光路中的多个反射面全部是离轴反射面。
文档编号H04N1/10GK1463136SQ0313813
公开日2003年12月24日 申请日期2003年5月28日 优先权日2002年5月30日
发明者栃木伸之, 今道和行 申请人:佳能株式会社