專利名稱：成像光學系統(tǒng)以及圖像讀取裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及成像光學系統(tǒng)以及使用了該成像光學系統(tǒng)的圖像讀取裝置，特別是適用于讀取黑白圖像或者彩色圖像時使用的、平衡良好地校正各種像差、且使用了包含具有高解像力的小型的多個離軸反射面的成像光學元件的圖像掃描儀或數字復印機或傳真機等的、使用了線列傳感器的裝置。
背景技術：
以往，作為讀取原稿面上的圖像信息的圖像讀取裝置(圖像掃描儀)，有如日本實用公開專利No.3-113961提出的平面讀取頭型的圖像掃描儀。
平面讀取頭型的圖像掃描儀通過固定成像透鏡和線列傳感器，并只使反射鏡移動，從而狹縫曝光掃描原稿紙面，讀取圖像信息。
近年來，為了謀求裝置構造的簡單化，大多的情況是采用一體化反射鏡、成像透鏡、線列傳感器等掃描原稿紙面的滑架一體型掃描方式。
圖9所示是以往的滑架一體型掃描方式的圖像讀取裝置的要部概略圖。圖9中，從照明光源1發(fā)射的光束直接照明載置在原稿臺2上的原稿8，順序地經由第1、第2、第3反射鏡3a、3b、3c在滑架6的內部折曲其光路，通過成像透鏡(成像光學系統(tǒng))4使來自原稿8的反射光成像在線列傳感器5的面上。進而，通過利用副掃描電機7使滑架6在圖9所示的箭頭A方向(副掃描方向)移動來讀取原稿8的圖像信息。圖9的線列傳感器5通過在一維方向(主掃描方向)上排列了多個感光元件的構成形成。
圖10是圖9的圖像讀取裝置的基本構成的說明圖。
圖中，4是成像光學元件，5R、5G、5B分別是線列傳感器5的讀取R(紅色)、G(綠色)、B(蘭色)各種顏色的線列傳感器，8R、8G、8B是對應線列傳感器5R、5G、5B的原稿紙面上的讀取范圍。在圖9所示的圖像讀取裝置中，給出的是滑架6掃描靜止的原稿紙面，滑架掃描與如圖10那樣線列傳感器5以及成像光學系統(tǒng)4靜止原稿紙面8移動是等價的。通過掃描原稿紙面，可以隔開某一時間間隔用不同的顏色讀取同一位置。在上述構成中，在成像透鏡4由通常的折射系統(tǒng)構成時，由于其產生軸上色差或倍率色差，故相對于作為基準的線列傳感器5G，在成像在線列傳感器5B、5R上的線列像上會產生散焦或者位置偏離。因而，在重合各種顏色圖像進行再現時會出現顏色洇滲或偏離醒目的圖像。即，在要求大孔徑、高解像度的性能時將無法對應于要求。
另一方面，最近，人們已經認識到通過在非共軸光學系統(tǒng)中也導入基準軸這樣的概念并將構成面做成非對稱非球面，可以構筑充分校正了像差的光學系統(tǒng)。例如，專利文獻2給出的其設計方法，專利文獻3、文獻4給出的其設計例。
這樣的非共軸光學系統(tǒng)被稱為離軸光學系統(tǒng)(在考慮沿著通過像面中心和瞳孔中心的光線的基準軸時，是作為包含與構成面的基準軸的交點的面法線不在基準軸上的曲面(離軸曲面)的光學系統(tǒng)進行定義的光學系統(tǒng)，此時，基準軸為折曲了的形狀)。該離軸光學系統(tǒng)其構成面一般為非共軸，由于即使是反射面也不產生蝕光，故易于進行使用了反射面的光學系統(tǒng)的構筑。此外，其還具有可以比較自由地進行光路的引導、易于利用整體成形構成面的手法制作一體型的光學系統(tǒng)這樣的特征。
專利文獻1特開平3-113961號公報專利文獻2特開平9-5650號公報專利文獻3

特開平8-292371號公報專利文獻4特開平8-292372號公報一方面，由于要求高解像度、高速性，故數字復印機等圖像讀取裝置還沒有達到利用一體型的光學系統(tǒng)進行構成。因為圖像讀取裝置所要求的成像透鏡要明亮且高解像度，故為了確保光學性能而很難加大視場角。如果視場角小，則其結果便是光路長度增長。
另一方面，在進行彩色圖像的讀取時，隨著向高解像度變化，其色差導致的每種顏色的成像位置差、畫面內的色偏差等色差將對光學性能產生不良影響。
隨著圖像的讀取的高速化，要求成像光學系統(tǒng)的亮度(Fno以及透過率)進一步變亮，但在因反射鏡的反射率與鍍膜了的折射系列的透鏡的透過率相比特別地不好，且為了折疊較長光路長度而使用了多個反射鏡時，不能高效地將來自被照明了的原稿的反射光導入線列傳感器。
另外，在利用通過玻璃或者塑料整體成型離軸構成面的手法構成一體型的光學系統(tǒng)時，為了防止由各個離軸構成面的制造誤差導致的性能劣化，必須非常嚴格地控制面的精度或面與面之間的間隔公差，這將是導致制造價格上升的原因。

發(fā)明內容
鑒于上述問題點，本發(fā)明將以提供即使是利用離軸反射面構成成像光學系統(tǒng)也很少產生非對稱像差、且光學性能不產生較大劣化的成像光學系統(tǒng)以及使用了該系統(tǒng)的圖像讀取裝置，特別是提供可以在要求高速性、高解像度的數字復印機或圖像掃描儀等圖像讀取裝置中容易實現滑架一體型的圖像讀取裝置作為目的。
為解決上述課題，作為本發(fā)明的一個實施形態(tài)的成像光學系統(tǒng)，使物體面的圖像信息成像在線列傳感器上，其特征在于當取包含位于從上述物體面到上述線列傳感器的光路中的上述多個離軸反射面的反射面的反射次數為N，在上述離軸反射面的反射次數為n時，其滿足條件式N≤100.3≤n/N≤1.0這里，在上述光學系統(tǒng)中，最好在最靠近物體側的反射面開始使用上述反射面的離軸反射面之外的平面反射面。
此外，在上述光學系統(tǒng)中，從上述物體面入射到最初的反射面的基準軸光線與從上述離軸反射面出射到線列傳感器的基準軸光線所成的角度最好為30度以上。
另外，在上述光學系統(tǒng)中，上述離軸反射面以外的平面反射面和上述離軸反射面最好形成在保持上述線列傳感器的框架上。
再有，本發(fā)明的成像光學系統(tǒng)使物體面的圖像信息成像在線列傳感器上，其特征在于位于從上述物體面到上述線列傳感器的光路中的多個反射面最好全部具有曲率，更好的則是上述的多個反射面由所有的離軸反射面構成。
或者，從上述物體面入射到最初的反射面的基準軸光線與從上述離軸反射面出射到線列傳感器的基準軸光線所成的角度最好為30度以上。
作為本發(fā)明的更進一步的實施形態(tài)，是一種以配備了上述成像光學系統(tǒng)、作為上述物體載置了原稿的原稿臺和線列傳感器為特征的圖像讀取裝置。
此外，為解決上述課題，作為本發(fā)明的另外的實施形態(tài)的圖像讀取裝置，利用由多個離軸反射面組成的成像光學元件而在線列傳感器上成像原稿紙面上的圖像信息并通過該線列傳感器讀取該圖像信息，其特征在于離軸反射面的至少一個面被可以轉動地安裝在鏡筒上。
這里，在上述裝置中，在以基準軸光線入射到面上時的點的面法線為Z軸、在垂直于面法線的平面與主掃描方向平行的方向為X軸、垂直于X軸的方向為Y軸時，上述可轉動的離軸反射面的轉動方向最好是向X、Y、Z方向平行移動以及以X、Y、Z軸為旋轉中心的旋轉移動這6個方向的至少一個方向。
此外，在上述裝置中，上述可轉動的離軸反射面最好是在光闌附近。
另外，在上述裝置中，最好是可以轉動地安裝上述線列傳感器。
再有，在上述裝置中，上述可轉動的離軸反射面最好是參照來自上述線列傳感器的輸出而進行利用轉動的調整，進而，最好在結束利用轉動的調整時固定上述可轉動的離軸反射面。


圖1所示是本發(fā)明的圖像讀取成像光學系統(tǒng)的實施形態(tài)1的要部斷面圖；圖2所示是本發(fā)明的圖像讀取成像光學系統(tǒng)的實施形態(tài)1的像差圖；圖3所示是本發(fā)明的圖像讀取成像光學系統(tǒng)的實施形態(tài)2的要部斷面圖；圖4所示是本發(fā)明的圖像讀取成像光學系統(tǒng)的實施形態(tài)2的像差圖；圖5所示是本發(fā)明的圖像讀取成像光學系統(tǒng)的實施形態(tài)3的要部斷面圖；圖6所示是本發(fā)明的圖像讀取成像光學系統(tǒng)的實施形態(tài)3的像差圖；圖7所示是本發(fā)明的圖像讀取成像光學系統(tǒng)的實施形態(tài)4的要部斷面圖；圖8所示是本發(fā)明的圖像讀取成像光學系統(tǒng)的實施形態(tài)4的像差圖；圖9所示是以往的滑架一體型掃描光學系統(tǒng)的配置例；圖10所示是說明以往的彩色圖像讀取裝置的要部概略圖；圖11所示是說明涉及本發(fā)明的離軸光學系統(tǒng)的定義的圖；圖12所示是本發(fā)明實施形態(tài)5的圖像讀取裝置的要部概略圖；
圖13所示是本發(fā)明實施形態(tài)5的成像光學元件和線列傳感器的斜視圖；圖14所示是本發(fā)明實施形態(tài)6的圖像讀取裝置的要部概略圖；圖15所示是本發(fā)明實施形態(tài)6的成像光學元件和線列傳感器的斜視圖。
具體實施例方式
圖1是本發(fā)明的圖像讀取裝置的實施形態(tài)1的要部概略圖。
圖中，1是光源，2是原稿臺玻璃，3a、3b是第1、第2反射鏡，4a是成像光學元件，5是由CCD等構成的線列傳感器，6是滑架(框架)。
經由反射鏡3a、3b，通過成像光學元件4a將載置在原稿臺玻璃2上的原稿8成像在線列傳感器5上，可以讀取原稿8的1行。為了緊湊地構成原稿讀取裝置，利用第1、第2反射鏡3a、3b折疊了光路。成像光學元件4a也對折疊光路做出了貢獻。通過使用成像光學元件4a，可以用由2片平面折返式反射鏡和成像光學元件組成的較少的部件構成滑架一體型光學系統(tǒng)的圖像讀取裝置，可以對應于小型化的要求且可以進行高速讀取。
進而，通過取所有的反射次數N為10次以下且使利用離軸反射面的反射次數n的比例為恒定值以上，可以有效地利用離軸反射面。
此外，整體的反射率為各個面的反射率的N次冪，故如果反射次數N過多則從原稿反射回來的光能量的損失增大。因此，通過取N為10次以下，可以限制由反射面造成的光能量的下降。
在本實施形態(tài)中，所有的反射次數N為9次，其中5次是利用離軸反射面進行的，故在取位于從原稿紙面到線列傳感器的光路中的反射面的反射次數為N、利用離軸反射面的反射次數n時，n/N＝0.56。
比較于上述情況也可以減少離軸反射面，增加平面折返式反射鏡，但如果n/N減小到小于0.3，則在超過折疊光路長度方面平面折返式反射鏡占有的位置增加，不能達到集約化，此外，因為每一面離軸反射面的光焦度分擔增大，故還會產生惡化性能的問題。
因而，在本發(fā)明中希望滿足0.3≤n/N。
進一步講，最好是0.5＜n/N。
如果滿足0.5＜n/N，則可以減小離軸反射面的每一面的光焦度分擔。
進而，通過在靠近于原稿側的反射面上使用平面折返式反射鏡，還可以較廉價地進行對原稿紙面附近的面的尺寸的大型化。
通過使滑架一體型光學系統(tǒng)在垂直于線列傳感器的行方向(X方向)、即副掃描方向(Y方向，A方向)相對地掃描原稿8和滑架6，可以二維地讀取原稿8的紙面。由于離軸光學系統(tǒng)可以比較自由地進行光路的引導，故可以比較自由地進行原稿紙面和線列傳感器的配置。但是，線列傳感器在其傳感器的后面具有各種各樣的用于調整安裝基座等電路或線列傳感器的部件。因此，在原稿紙面和線列傳感器的配置方面，最好使自原稿紙面開始的基準軸光線與自線列傳感器開始的基準軸光線離開超過恒定的角度(30度)，在本實施形態(tài)中為90度。
此外，為了使利用離軸反射面的反射次數n在線列傳感器上產生良好的像差，最好是n≥3。
圖2所示是有關實施形態(tài)1的線列傳感器的行方向的5點(像高)的像差圖。圖中的X表示原稿紙面上的高度。
在本實施形態(tài)中，良好地校正了諸像差。
圖3是本發(fā)明的圖像讀取裝置的實施形態(tài)2的要部概略圖。
在實施形態(tài)2中，與實施形態(tài)1同樣地在原稿側使用2面平面折返式反射鏡，只是較實施形態(tài)1減少了反射次數。由此，可以用由包含2片平面折返式反射鏡和多個離軸反射面的成像光學元件組成的較少的部件構成滑架一體型光學系統(tǒng)的圖像讀取裝置，可以對應于小型化，進而，還可以通過減少反射次數來減少光能量損失，實現高速讀取。
在本實施形態(tài)中，全部的反射次數N等于8次，由于其中6次是由離軸反射面進行的，故在取位于從原稿紙面到線列傳感器的光路中的反射面的反射次數為N、利用離軸反射面的反射次數n時，達到了n/N＝0.75。
因而，滿足0.3≤n/N≤1.0。
圖4所示是有關實施形態(tài)2的線列傳感器的行方向的5點的像差圖。
圖5所示是本發(fā)明的圖像讀取裝置的實施形態(tài)3的要部斷面圖；在實施形態(tài)3中，使用1面平面折返式反射鏡并將該平面折返式反射鏡用在了最靠近原稿側的反射面上。由此，可以用由包含1片平面折返式反射鏡和多個離軸反射面的成像光學元件組成的較少的部件構成滑架一體型光學系統(tǒng)的圖像讀取裝置，可以對應于小型化，進而，還可以通過減少反射次數來減少光能量損失，實現高速讀取。在本實施形態(tài)中，全部的反射次數N等于7次，由于其中6次是由離軸反射面進行的，故在取位于從原稿紙面到線列傳感器的光路中的反射面的反射次數為N、利用離軸反射面的反射次數n時，達到了n/N＝0.86。
因而，滿足0.3≤n/N≤1.0。
圖6所示是有關實施形態(tài)3的線列傳感器的行方向的5點的像差圖。
圖7所示是本發(fā)明的圖像讀取裝置的實施形態(tài)4的要部斷面圖。
在實施形態(tài)4中，沒有平面折返式反射鏡，只用作為成像光學元件的多個離軸反射面進行了構成。由此，可以進一步用更少的部件進行構成，可以對應于小型化，進而，還可以通過減少反射次數來減少光能量損失，實現高速讀取。
在本實施形態(tài)中，全部的反射次數N為6次，由于其中6次全部都是由離軸反射面進行的，故在取位于從原稿紙面到線列傳感器的光路中的反射面的反射次數為N、利用離軸反射面的反射次數n時，達到了n/N＝1.0。
因而，滿足0.3≤n/N≤1.0。
此外，如果在框架上形成這些面，則可以進一步減少部件個數。
圖8所示是有關實施形態(tài)4的線列傳感器的行方向的5點的像差圖。為了明確本發(fā)明的包含多個離軸反射面的成像光學元件的實施形態(tài)的構成以及數值的含意，對在本說明書中使用的離軸光學系統(tǒng)以及作為其骨架的基準軸進行了如下的定義。
基準軸的定義一般地，將構成從物體到達像面的基準的基準波長的光線的光路定義為該光學系統(tǒng)的基準軸。由于僅用此定義在構成基準的光線的選擇方面殘存著模糊性，故通常利用下面所示的2個原則之一來設定基準光線、即基準軸。
◎在光學系統(tǒng)部分地存在具有對稱性的軸、且可以良好對稱性地歸納像差時，將通過具有該對稱性的軸上的光線設定為基準光線。
◎在光學系統(tǒng)一般不存在對稱軸時，或者即使部分地存在對稱軸也可以對稱性良好地歸納像差時，將從物體面中心(被攝像、被觀察范圍的中心)出射的光線中按照光學系統(tǒng)指定的面的順序通過光學系統(tǒng)且通過在光學系統(tǒng)內定義的光闌中心的光線設定作為基準光線。
這樣定義的基準軸一般為折曲著的形狀。
離軸光學系統(tǒng)的定義在上述這樣定義了的基準軸與曲面相交的點處，將面法線與基準軸不一致的曲面定義為離軸曲面。將包含離軸曲面的光學系統(tǒng)定義為離軸光學系統(tǒng)。(這里，雖然在利用平面反射面單純地折曲了基準軸時其面法線也不與基準軸一致，但由于其平面反射面沒有損害到像差的對稱性，故將其從離軸光學系統(tǒng)的對象中排除。)在本發(fā)明的實施形態(tài)中，雖然如上述這樣設定了構成光學系統(tǒng)的基準的基準軸，但構成光學系統(tǒng)的基準的基準軸的確定方法，在光學設計上、像差的歸納上、或者表現構成光學系統(tǒng)的各個面形狀上可以采用情況較好的軸。
但是，一般地是將通過像面或者觀察面的中心和光闌或入瞳或出瞳或光學系統(tǒng)的第1面的中心或者最終面的中心的某一個的光線的經過通道設定為構成光學系統(tǒng)的基準的基準軸。各個面的順序設定為基準軸光線受到反射的順序。
因而，基準軸沿著所設定的各個面的順序按照反射定律不斷地改變其方向，最后到達像面的中心。
構成本發(fā)明的各個實施形態(tài)的光學系統(tǒng)的傾斜面基本上全部在同一面內傾斜。因此，可以如下面這樣的確定絕對坐標系的各個軸(參照圖11)。
Z軸通過原點朝向第2面的基準軸Y軸通過原點且在傾斜面內(圖11的紙面內)相對于Z軸在逆時針方向成90度的直線X軸通過原點且垂直于Z、Y各軸的直線(垂直于圖11的紙面的直線)此外，為了表達構成光學系統(tǒng)的第i面的面形狀，通過用絕對坐標系標出其面的形狀，設定以基準軸與第i面交叉的點作為原點的局部坐標系，由于用局部坐標系表示其面的面形狀的方法在認識形狀方面易于理解，故在本發(fā)明的表示構成數據的實施例中，用局部坐標系表示第i面的面形狀。
另外，相對于絕對坐標系的Z軸，第i面的YZ面內的傾斜角用以逆時針旋轉方向為正的角度θi(單位°)表示。因而，在本發(fā)明的各個實施形態(tài)中，各個面的局部坐標系的原點位于圖11中的YZ平面上。
再有，沒有在XZ以及XY面內的面的偏心。進而，第i面的局部坐標(x、y、z)的y、z軸相對于絕對坐標系(X、Y、Z)在YZ面內也傾斜角度θi，具體地如以下這樣進行設定。
z軸通過局部坐標系的原點且相對于絕對坐標系的Z軸方向在YZ面內在逆時針方向成θi角度的直線y軸通過局部坐標系的原點且相對于z方向在YZ面內在逆時針方向成角度90°的直線x軸通過局部坐標系的原點且相對于YZ面垂直的直線此外，本發(fā)明的實施例的成像光學元件具有非旋轉對稱的非球面，其形狀通過以下關系式給出。
z＝C02y2+C20x2+C03y3+C21x2y+C04y4+C22x2y2+C40x4+C05y5+C23x2y3+C41x4y+C06y6+C24x2y4+C42x4y2+C60x6這里，球面是可以用下面的關系式表達的形狀。
z＝((x2+y2)/ri)/(1+(1-(x2+y2)/ri)1/2)由于上述曲面關系式關于x只有偶數次的項，故利用上述曲面關系式規(guī)定的曲面是以yz面為對稱面的面對稱的形狀。進而，在可以滿足下面的條件時，相對于xz面表現為對稱的形狀。滿足C03＝C21＝0C02＝C20C04＝C40＝C22/2C05＝C23＝C41＝0C60＝C06＝C24/3＝C42/3時表現為旋轉對稱的形狀。在不滿足以上的條件時為非旋轉對稱的形狀。
此外，由于光學系統(tǒng)的實施形態(tài)并非全部是共軸光學系統(tǒng)，故要直接計算基于近軸理論的焦距是困難的。因此，使用利用了下面的定義的換算焦距feq。
Feq＝h1/tan(ak’)這里，從定義上講，在反射面是奇數個時，與通常的符號相反地表示焦距的符號。式中h1為在第1面平行于基準軸且無限地接近于基準軸入射的光線的入射高度；ak’為該光線從最終面出射時與基準軸所成的角度。
下面，在數值實施例中，沿著用從第1面R1前進到成像面的單點點劃線表示的基準軸，曲率半徑Ri的符號在曲率中心位于第1面R1側時取為負，位于成像面?zhèn)葧r取為正。
另外，Di是表示第i面和第(i+1)面間的局部坐標系的原點間的間隔的純數(標)量，Ndi是第i面和第(i+1)面間的介質的折射率。
有效尺寸(x×y)為在各個面的局部坐標系的x軸方向和y軸方向的有效尺寸。
下面，給出對應于在上面說明過的本發(fā)明的實施形態(tài)1～4的數值實施例1～4的數值數據。
數值1實施形態(tài)1的數值實施例1原稿讀取寬度222mm，成像倍率-0.189原稿側NA0.01，feq3.49i YiZiθiDiNdi有效尺寸(x×y)1 0.000 0.000 00.000- - 物體面(原稿紙面)2 0.000 0.000 03.0001.51825 - 透過面3 0.000 3.000 039.289 - - 透過面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 透過面(光闌)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 - 透過面15 -28.467 64.319 90 1.000- - 透過面16 -29.467 64.319 90 -- - 像面(傳感器面)數值2非球面形狀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數值3實施形態(tài)2的數值實施例2原稿讀取寬度222mm，成像倍率-0.220原稿側NA0.17，feq91.59iYiZiθiDiNdi有效尺寸(x×y)10.000 0.000 0 0.000 - - 物體面(原稿紙面)20.000 0.000 0 3.000 1.51825 - 透過面30.000 3.000 0 17.724- - 透過面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 透過面(光闌)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 - 透過面14 106.368 60.930 62.8 1.000 - - 透過面15 107.258 61.387 62.8 - - - 像面(傳感器面)數值4非球面形狀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數值5實施形態(tài)3的數值實施例3原稿讀取寬度222mm，成像倍率-0.220原稿側NA0.014，feq68.78iYiZiθiDiNdi有效尺寸(x×y)10.000 0.000 0 0.000 - - 物體面(原稿紙面)20.000 0.000 0 3.000 1.51825- 透過面30.000 3.000 0 68.024- - 透過面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透過面(光闌)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- 透過面13 26.759 21.024 90 1.000 - - 透過面14 25.759 21.024 90 - - - 像面(傳感器面)數值6非球面形狀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數值7實施形態(tài)4的數值實施例4原稿讀取寬度222mm，成像倍率-0.189原稿側NA0.0165，feq29.44iYiZiθiDiNdi有效尺寸(x×y)10.0000.0000 0.000 - -物體面(原稿紙面)20.0000.0000 3.000 1.51825 -透過面30.0003.0000 53.024- -透過面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 透過面(光闌)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 -透過面12 36.320 51.061 62.81.000 - -透過面13 37.210 51.518 62.8- - -像面(傳感器面)數值8非球面形狀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
圖12、圖13所示是本發(fā)明實施形態(tài)5。圖12所示是本實施形態(tài)的圖像讀取裝置的概略斷面圖。圖中，1是光源，2是原稿臺玻璃，3a、3b、3c是第1、第2、第3反射鏡，4a是成像光學元件，5是由CCD等構成的線列傳感器，6是滑架(框架)。
經由反射鏡3a、3b、3c，通過成像光學元件4a將載置在原稿臺玻璃2上的原稿8成像在線列傳感器5上，可以讀取原稿8的1行。為了緊湊地構成原稿讀取裝置，利用第1、第2、第3反射鏡3a、3b、3c折疊了光路。成像光學元件4a也對折疊光路做出了貢獻。通過使用成像光學元件4a，可以用由3片平面折返式反射鏡和成像光學元件組成的較少的部件構成滑架一體型光學系統(tǒng)的圖像讀取裝置，可以對應于小型化的要求且可以進行高速讀取。
通過使滑架一體型光學系統(tǒng)在垂直于線列傳感器的行方向(X方向)、即副掃描方向(Y方向，A方向)相對地掃描原稿8和滑架6，可以二維地讀取原稿8的紙面。
圖13所示是本實施形態(tài)的成像光學元件4a和線列傳感器5的斜視圖。在該圖13中，上下相反地給出了4a和5，但對本發(fā)明的主旨沒有影響。在此，在成像光學元件4a上輸入圖像信息并讀取來自線列傳感器5的輸出，在SX、SY、SZ、RX、RY、RZ方向調整離軸反射面Sa以達到預定的性能。被用于調整的離軸反射面Sa最好是光闌附近的面。這是因為光闌附近的面的一方對MTF性能變化的靈敏度比較高，可以利用微小的移動量進行調整，此外對畸變等不會產生不良影響。此時，在調整用的工具上作為成像光學元件單元相對于其他的離軸反射面調整離軸反射面Sa，并使用光硬化樹脂、ネジロック劑、環(huán)氧樹脂等進行粘著固定，此后，在滑架6上作為成像光學元件單元進行安裝即可。此外，也可以采用以安裝在滑架6的狀態(tài)、即包含了折返式反射鏡的狀態(tài)進行離軸反射面Sa的調整并進行粘著固定之類的方法。
圖14、圖15所示是本發(fā)明實施形態(tài)6。圖14是實施形態(tài)6的圖像讀取裝置的概略斷面圖。由于圖中的記號以及其作用與圖12相同，故省略其說明。與圖12不同的是折返式反射鏡3為2片，成像光學元件4的離軸反射面為5面。
圖15是實施形態(tài)6的成像光學元件4b和線列傳感器5的斜視圖。在本實施形態(tài)中，取用于調整的離軸反射面為2面(Sb1、Sb2)。由此，通過分別設定校正主掃描方向的MTF和副掃描方向的MTF的偏差的面和校正畸變的面，可容易地進行調整。進而，也可以轉動地安裝線列傳感器5以便用于調整。這樣，通過在調整方面使用線列傳感器，可以特別地進行主掃描方向的會聚點位置偏離、即單向模糊的校正。
根據本發(fā)明，通過用離軸反射面構成成像光學系統(tǒng)，可以提供小型且較少產生非對稱像差、光學性能不產生較大劣化的成像光學系統(tǒng)以及使用了該光學系統(tǒng)的圖像讀取裝置。
權利要求
1.一種成像光學系統(tǒng)，使物體面的圖像信息成像在線列傳感器上，其特征在于當取在下述反射面上的反射次數為N，即該反射面包含位于從上述物體面到上述線列傳感器的光路中的上述多個離軸反射面，在上述離軸反射面上的反射次數為n時，其滿足條件式N≤100.3≤n/N≤1.0。
2.根據權利要求1所述的成像光學系統(tǒng)，其特征在于從最靠近物體側的反射面開始使用上述反射面中離軸反射面之外的平面反射面。
3.根據權利要求1所述的成像光學系統(tǒng)，其特征在于從上述物體面入射到最初的反射面的基準軸光線與從上述離軸反射面出射到線列傳感器的基準軸光線所成的角度為30度以上。
4.根據權利要求1所述的成像光學系統(tǒng)，其特征在于上述離軸反射面以外的平面反射面和上述離軸反射面形成在保持上述線列傳感器的框架上。
5.一種成像光學系統(tǒng)，使物體面的圖像信息成像在線列傳感器上，其特征在于位于從上述物體面到上述線列傳感器的光路中的多個反射面全部具有曲率。
6.根據權利要求5所述的成像光學系統(tǒng)，其特征在于上述的多個反射面由所有的離軸反射面構成。
7.根據權利要求5所述的成像光學系統(tǒng)，其特征在于從上述物體面入射到最初的反射面的基準軸光線與從上述離軸反射面出射到線列傳感器的基準軸光線所成的角度為30度以上。
8.一種圖像讀取裝置，其特征在于具有權利要求1或者5所述的成像光學系統(tǒng)、作為上述物體載置了原稿的原稿臺和線列傳感器。
9.一種圖像讀取裝置，利用由多個離軸反射面組成的成像光學元件而在線列傳感器上成像原稿紙面上的圖像信息并通過該線列傳感器讀取該圖像信息，其特征在于離軸反射面的至少一個面可以轉動地被安裝在鏡筒上。
10.根據權利要求9所述的圖像讀取裝置，其特征在于在以基準軸光線入射到面上時的點的面法線為Z軸、在垂直于面法線的平面與主掃描方向平行的方向為X軸、垂直于X軸的方向為Y軸時，上述可轉動的離軸反射面的轉動方向是向X、Y、Z方向平行移動以及以X、Y、Z軸為旋轉中心的旋轉移動這6個方向中的至少一個方向。
11.根據權利要求9所述的圖像讀取裝置，其特征在于上述可轉動的離軸反射面在光闌的附近。
12.根據權利要求9所述的圖像讀取裝置，其特征在于可以轉動地安裝了上述線列傳感器。
13.根據權利要求9所述的圖像讀取裝置，其特征在于上述可轉動的離軸反射面參照來自上述線列傳感器的輸出而進行通過轉動進行的調整。
14.根據權利要求13所述的圖像讀取裝置，其特征在于在結束通過轉動進行的調整時固定上述可轉動的離軸反射面。
全文摘要
本發(fā)明提供通過用離軸反射面構成成像光學系統(tǒng)從而小型且較少產生非對稱像差、光學性能不產生較大劣化的成像光學系統(tǒng)以及使用了該系統(tǒng)的圖像讀取裝置。所述成像光學系統(tǒng)使物體面的圖像信息成像在線列傳感器上，其特征為位于從上述物體面到上述線列傳感器的光路中的多個反射面全部是離軸反射面。
文檔編號H04N1/10GK1463136SQ0313813
公開日2003年12月24日 申請日期2003年5月28日 優(yōu)先權日2002年5月30日
發(fā)明者栃木伸之, 今道和行 申請人:佳能株式會社