JP4560558B2

JP4560558B2 - 画像読取装置、及び画像形成装置

Info

Publication number: JP4560558B2
Application number: JP2008043299A
Authority: JP
Inventors: 直樹宮武
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2008-02-25
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2022-05-24
Also published as: US20030011830A1; JP2008191677A; US20070103738A1; US7180642B2; US7884979B2

Description

本発明は、ラインセンサ（例えばＣＣＤ）などの固体撮像素子を用いて原稿などの媒体上に形成された画像の収差を補正する技術に関するものである。

ファクシミリやデジタル複写機などの読取部として、或いはイメージスキャナなどとして製品化された画像読取装置の殆どは、原稿からの反射光を読取レンズで縮小してＣＣＤのような固体撮像素子上に結像させることにより、その原稿上に形成された画像を光学的に読み取り、その情報を光電変換して信号化させる構成である。

図１１は、前記デジタル複写機などに搭載された従来の画像読取装置の概略構成を示す図である。この図は原稿の読み取り部分を抜粋して示したものである。画像読取装置は、原稿台２００上に置かれた原稿（図示せず）を走査して読み取るものである。光源２０１ａによって原稿を照明しながら第１走行体２０１を副走査方向に移動し、その原稿からの反射光を第１ミラー２０１ｂによって第１走行体２０１の半分の速度で副走査方向を走査する第２走行体２０２の第２ミラー２０２ａに反射させ、その第２ミラー２０２ａからの反射光を、第３ミラー２０２ｂ、及び読取レンズ２０３を介してＣＣＤ２０４に結像させることにより、その原稿画像を読み取り光電変換して信号化するようになっている。そのＣＣＤ２０４は、例えば受光素子が主走査方向上に１列以上配置されたラインセンサである。
また、カラー機においてはＲ、Ｇ、Ｂのフィルタの３ラインＣＣＤを用いてカラー原稿画像をＲ、Ｇ、Ｂの３原色に分解し読み取る。このような３ラインＣＣＤでカラーの原稿画像を読み取る場合、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の結像位置を一致させる必要がある。図１３は、従来例の読取レンズにおける結像の欠点を示す図である。ここで、読取レンズに軸上の色収差がある場合の一例として、緑（Ｇ）を基準波長として、赤（Ｒ）がプラス、青（Ｂ）がマイナスの色収差を有しているとする。この場合、像面位置を図１３の３０、３１、３２のどの位置に合わせても、各色全て良好なＭＴＦを得ることは出来ない。例えば、像面を３０の青（Ｂ）に合わせた場合のＭＴＦを図１４に示す。これから明らかなように、青（Ｂ）のＭＴＦは高くなるが、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）と低くなってしまう。

前記図１１の画像読取装置に用いられる従来の読取レンズ２０３は、各像高で、或るスレッシュレベル以上の解像度を備えている。しかし、像高毎、特にＣＣＤ２０４のような固体撮像素子における主走査方向と、それに直交する副走査方向の結像位置の違いにより、像高間での解像力のレベルは異なっているのが通常である。このため、固体撮像素子の各受光素子から出力される信号のレベルは、同一濃度の原稿情報を読み取った場合でも異なるレベルとなり、それによって信号の２値化が適切に行えないという問題があった。その結果、例えば画像読取装置を搭載したデジタル複写機では、形成される画像の高画質化が阻害される問題が発生していた。
また、前記画像読取装置のピント調整は、主走査方向に直交し、等間隔に配列された白黒のラインのパターンが形成された調整用の紙（テストパターン）を、原稿台２００に置いて読み取り、その結果に基づいて読取レンズ２０３およびＣＣＤ２０４（固体撮像素子）の位置関係を変化させ、縮率と固体撮像素子の出力が良好になるようカットアンドトライで行われている。
しかし、そのような従来の方法では、ピント調整時にＣＣＤ２０４における主走査方向の出力のみしか一度に確認できないため、例えば、図１２に示すようにＭＴＦ（変調伝達関数）値が算出されるような状況では、例えば位置Ａが適切であるとして読取レンズ２０３とＣＣＤ２０４の位置関係が調整される恐れがある。その位置Ａでは、図１２の「軸上」との交点Ｐと「主走査（方向）」との交点Ｑの解像力はスペックを実現させるためのスレッシュの上にあり、規格を満足するが、「副走査（方向）」との交点Ｒは、スペックを実現させるためのスレッシュより下となり規格を満足できず、副走査方向の解像力不良などの不具合を生じてしまう。従って、再度ピント調整が必要となる。これらのことから、極めて煩雑なピント調整作業を行わなければならないため、例えば画像読取装置を搭載したデジタル複写機では、画像を必ずしも高画質に形成することができないといった問題があった。

なお、解像力を高いレベルに設定するピント調整方法として、特開平８−２１４１１２号公報に開示された技術がある。しかし、この公報による技術では、副走査方向のＭＴＦ出力を見てピント調整を実施するのではなく、あらかじめ判明している読取レンズの性能を基に調整を行うようになっている。このため、読取レンズを構成する部品が公差内でばらついた結果、その性能に差が生じた場合、主走査、副走査方向共に良好な解像力を有する位置にピントを調整することが困難である。
また、カラー機における前記図１３、１４で説明した問題点を改善するためには、読取レンズの色収差を、広い波長域で良好に補正する必要があるが、完全に色収差を補正することは困難であり、色収差を小さく抑えるためには、読取レンズに高価な硝材を使う必要が生じ、読取レンズのコストが高くなってしまう不具合がある。

また、各色の結像位置を一致させる方法としては、読取レンズとＣＣＤの光路中に多重ダイクロイックミラーを配置する技術が、特開平６−３２６８３３号公報に開示されている。しかし、この方法では、多重ダイクロイックミラーという新規な部品を追加する必要があり、それに伴う保持機構などから部品点数も大幅に増加し、コストアップ要因となる。また、読取レンズとＣＣＤの間に配置することで、多重ダイクロイックミラーの面精度を非常に高くする必要がある。更に、この方式は読取レンズとＣＣＤ間の光路長を変化させる方法であるため、調整の精度は高くする必要があり、多重ダイクロイックミラーの角度や厚みの精度も非常に高くする必要があり、部品単価は上がり、長い調整時間も必要となる。さらに、光路長を変化させることにより、各色の倍率が異なってしまう不具合があった。
また、アナモフィックな面を有する画像読取装置としては、特開２０００−３０７８２８公報の発明が開示されている。しかし、同発明では、読取レンズのレンズ面をアナモフィック面としており、像面が傾くことによるピント位置ずれ、つまり、読取レンズの組み付け時の偏心による左右像高でのＭＴＦのバランスの崩れを、読取レンズの光軸を回転軸として回転させることによりＭＴＦのバランスを良好に補正する（主走査方向への像面の傾きを副走査方向に変化させる）ことができない。

本発明は、かかる課題に鑑み、主走査方向、副走査方向共に、固体撮像素子の各像高での解像力を均一にできる読取レンズを提供することを目的とする。
また、他の目的は、主走査方向、副走査方向共に、各色毎に固体撮像素子の各像高での解像力を均一にできるミラーを提供することを目的とする。
また、他の目的は、良好な状態へのピント調整を容易に行える画像読取装置を提供することである。
また、他の目的は、常に高画質で画像の形成が行える画像形成装置を提供することである。

本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、媒体からの反射光を副走査方向に走査する第１走行体ミラーと前記第１走行体ミラーの半分の速度で副走査方向に走査する第２走行体ミラーとを介して固体撮像素子上に結像させることにより、該媒体上の画像を前記固体撮像素子により読み取る画像読取装置であって、前記第１走行体ミラーは、媒体からの反射光から特定の波長のみを透過して他の波長を反射する反射面と、前記特定の波長に対して最適な面を形成するアナモフィック面を有するミラーが２層構造に形成されている波長ミラーを複数備え、前記複数の波長ミラーの各反射面は、夫々カラー３原色の各波長のみを透過するように構成され、且つ、前記各反射面と対応する面に設けられたアナモフィック面を有するミラーは、前記カラー３原色の各色毎に最適な面に形成されていることを特徴とする。
像高毎の主走査方向、副走査方向の結像位置を一致させ、同時にカラー画像読取時において、Ｒ、Ｇ、Ｂの結像位置を一致させることによって、固体撮像素子からの出力信号をＲ、Ｇ、Ｂ各色、各像高共に均一にすることが可能となる。その方法として、表面はＲ、Ｇ、Ｂの各色を個別に透過する反射ミラーとなっており、その反射ミラーと組合わせて各色に最適なアナモフィック面を有するミラーを組合わせて１枚の波長ミラーとし、その波長ミラーをＲ、Ｇ、Ｂ３枚組合わせればカラー画像読取時において、Ｒ、Ｇ、Ｂの結像位置を一致させた第１走行体ミラーを構成することができる。
かかる発明によれば、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色で最適なアナモフィック面を持つことにより、色収差による結像位置のずれを補正することが可能となる。

請求項２は、前記複数の波長ミラーは、前記複数の波長ミラーと前記原稿面までの光路長が一定であり、かつ前記複数の波長ミラーと前記読取レンズまでの光路長が一定となるように移動することを特徴とする。
ミラーの副走査方向への移動と共に、光束の通る位置が大きく変化するとアナモフィック面の効果が崩れてしまう。従って、アナモフィック面を有するミラーの位置は、原稿面との距離が一定でその距離が副走査により変化しない第１走行体のミラーである必要がある。
かかる発明によれば、アナモフィック面を有するミラーを第１走行体に設置するので、原稿面及び読取レンズに対して不変となり、アナモフィック面の効果を有効に発揮することができる。
請求項３は、前記アナモフィック面の光軸近傍は、主走査方向及び副走査方向で同じ屈折力を持つことを特徴とする。
アナモフィックな面の光軸近傍は、主走査方向、副走査方向共に屈折力を同じにしておくことが好ましい。その理由は、結像レンズの性能において、光軸近傍、つまり軸上光束における主走査方向、副走査方向の結像位置は一致することは周知のこと実である。このため、主走査方向、または副走査方向の屈折力が異なると、一致していた結像位置が離れてしまい、結像位置が一致している光軸近傍において屈折力が異なると逆効果となってしまうためである。
かかる発明によれば、主走査方向、副走査方向共に屈折力を同じにしておくので、主走査方向、副走査方向の結像位置が変化するのを防ぐことができる。

請求項４は、前記アナモフィック面の光軸近傍は、主走査方向及び副走査方向の何れの方向にも屈折力を持たないことを特徴とする。
アナモフィックな面の光軸近傍は、主走査方向、副走査方向共に屈折力を持たない形状としておくことが好ましい。その理由は、前記の通り、軸上光束における主走査方向、副走査方向の結像位置は一致することは周知のこと実であるため、主走査方向、または副走査方向に屈折力を持たせると、一致していた結像位置が離れてしまい、結像位置が一致している光軸近傍においては屈折力を持たせると逆効果となってしまうためである。
かかる発明によれば、主走査方向、副走査方向共に屈折力を持たないので、主走査方向、副走査方向の結像位置が変化するのを防ぐことができる。
請求項５は、請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像読取装置を備え、該画像読取装置が読み取った画像を記録媒体上に形成することを特徴とする。
かかる発明によれば、本発明による請求項１乃至４の画像読取装置を使用することにより、カラー画像の主走査方向、副走査方向共に、各像高での固体撮像素子からの出力信号を均一にすることができ、その信号に基づいて記録媒体上に画像を形成するので、高画質な画像形成装置を提供することができる。

以上のごとく請求項１では、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色で最適なアナモフィック面を持つことにより、色収差による結像位置のずれを補正することが可能となる。
また請求項２では、アナモフィック面を有するミラーを第１走行体に設置するので、原稿面及び読取レンズに対して不変となり、アナモフィック面の効果を有効に発揮することができる。
また請求項３では、主走査方向、副走査方向共に屈折力を同じにしておくので、主走査方向、副走査方向の結像位置が変化するのを防ぐことができる。
また請求項４では、主走査方向、副走査方向共に屈折力を持たないので、主走査方向、副走査方向の結像位置が変化するのを防ぐことができる。
また請求項５では、本発明による請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像読取装置を使用することにより、カラー画像の主走査方向、副走査方向共に、各像高での固体撮像素子からの出力信号を均一にすることができ、その信号に基づいて記録媒体上に画像を形成するので、高画質な画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
なお、各実施形態における記号の意味は下記の通りである。
ｆ：波長が略５４６ｎｍにおける全系の合成焦点距離、
Ｆ／Ｎｏ．：Ｆナンバー、
ω：半画角（度）、
Ｙ：物体高、
ｒｉ：物体側から数えてｉ番目の面の曲率半径、
ｄｉ：物体側から数えてｉ番目の面間隔、
ｎｊ：物体側から数えてｊ番目のレンズの材料の屈折率、
ｖｊ：物体側から数えてｊ番目のレンズの材料のアッベ数、
ｒａ：コンタクトガラスの物体側の曲率半径、
ｒｂ：コンタクトガラスの像側の曲率半径、
ｄａ：コンタクトガラスの肉厚、
ｎａ：コンタクトガラスの屈折率、
ｖａ：コンタクトガラスのアッベ数

図１は、本発明の第１の実施形態による読取レンズの構成図である。図１に示すように、第１の実施形態による読取レンズは、物体側から像側に向かって、第１群レンズ１から第４群レンズ４が配置され、第２群レンズ２と第３群レンズ３の間には絞り５が配置されている。第１群レンズ１は、物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズである第１レンズ１１を有している。第２群レンズ２は正の屈折力を持つ第２レンズ１２、及び負の屈折力を持ち、その第２レンズ１２と接合する接合レンズである第３レンズ１３を有し、第３群レンズ３は負の屈折力を持つ第４レンズ１４、及び正の屈折力を持ち、その第４レンズ１４と接合する接合レンズである第５レンズ１５を有し、第４群レンズ４は正の屈折力を持つ第６レンズ１６を有している。それにより、読取レンズは、４群レンズ６枚構成となっている。
前記各レンズ１１〜１６は、それぞれ以下の表１に示す特性を備えている。それにより、読取レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、及びコマ収差は、図２に示すようになっている。その図２において、非点収差は波長５４６．０７ｎｍ（以下、ｅ線と記す）で実線はサジタル光線、波線はメリディオナル光線を示している。他の収差については、実線はｅ線、波線は波長４８６．１３ｎｍ（以下、ｆ線と記す）をそれぞれ示している。これは、図３〜図６においても同様である。

（表１）
ｆ＝５０Ｆ／Ｎｏ．＝４．０ ω＝１６．９Ｙ＝１５２．４

次に、第２の実施形態による読取レンズの構成は、前記第１の実施形態と基本的に同じであるので、第１の実施形態で付した符号をそのまま用いて異なる部分のみ説明する。
第２の実施形態では、各レンズ１１〜１６は、それぞれ以下の表２に示す特性を備え、読取レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、及びコマ収差は、図３に示すようになっている。

（表２）
ｆ＝５１Ｆ／Ｎｏ．＝４．０ ω＝１６．９Ｙ＝１５２．４

また、第３の実施形態による読取レンズの構成も、前記第１の実施形態と基本的に同じであるので、第１の実施形態で付した符号をそのまま用いて異なる部分のみ説明する。
第３の実施形態では、各レンズ１１〜１６は、それぞれ以下の表３に示す特性を備え、読取レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、及びコマ収差は、図４に示すようになっている。

（表３）
ｆ＝５０Ｆ／Ｎｏ．＝４．０ ω＝１６．９Ｙ＝１５２．４

また、第４の実施形態による読取レンズの構成も、前記第１の実施形態と基本的に同じであるので、第１の実施形態で付した符号をそのまま用いて異なる部分のみ説明する。
第４の実施形態では、各レンズ１１〜１６は、それぞれ以下の表４に示す特性を備え、読取レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、及びコマ収差は、図５に示すようになっている。

（表４）
ｆ＝５０Ｆ／Ｎｏ．＝４．０ ω＝１６．９Ｙ＝１５２．４

また、第５の実施形態による読取レンズの構成も、前記第１の実施形態と基本的に同じであるので、第１の実施形態で付した符号をそのまま用いて異なる部分のみ説明する。
第５の実施形態では、各レンズ１１〜１６は、それぞれ以下の表５に示す特性を備え、読取レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、及びコマ収差は、図６に示すようになっている。

（表５）
ｆ＝５１Ｆ／Ｎｏ．＝４．０ ω＝１６．９Ｙ＝１５２．４

前記第１から第５の実施形態による読取レンズは、それぞれ、以下の条件式を満たすように構成されている。各実施形態におけるそれら条件式中の値は表６のようになっている。ここで、条件式中のＤは第１レンズ１１と第２レンズ１２の間隔ｄ２と第５レンズ１５と第６レンズ１６の間隔ｄ９の和を示し、ｆは全系のｅ線での焦点距離、ｆ１は第１レンズ１１の焦点距離、ｆ２５は第２レンズ１２〜第５レンズ１５の合成焦点距離をそれぞれ示している。
０．１０＜Ｄ／ｆ＜０．１９・・・条件式（１）
０．６＜ｆ１／ｆ＜０．９・・・条件式（２）
−０．９＜ｆ２５／ｆ＜−０．６・・・条件式（３）
（表６）

ここで、前記条件式（１）は、主走査方向、副走査方向の結像位置を一致させるために、第１レンズ１１と第２レンズ１２の空気間隔、第５レンズ１５と第６レンズ１６の空気間隔が満たすべき関係を定めたものである。ここでは、図１に示す読取レンズを、正の屈折力の第１レンズ１１、合成で負の屈折力となる第２〜５レンズ１２〜１５、正の屈折力の第６レンズ１６からなる正負正の３群として考えている。

主走査方向と副走査方向の結像位置を一致させる場合、ペッツバール和を小さくする必要がある。このためには、正群の入射高を高く設定し、負群の入射高を低く設定することが有効である。このことに着目し、第１レンズ１１と第２レンズ１２、第５レンズ１５と第６レンズ１６のそれぞれの空気間隔を規定し、正群の入射高を高く設定し、負群の入射高を低く設定するようにする。
また、Ｄ／ｆの値が条件式（１）の下限である０．１を下回ると、ペッツバール和が大きくなり、主走査方向、副走査方向の結像位置はずれてしまう。その値が上限である０．１９を越えると、第１レンズ１１、第６レンズ１６が大きくなり、コストアップの要因となる。また、ペッツバール和を小さくするために、正レンズは高屈折率、負レンズは低屈折率とすることが望まれるが、正レンズの高屈折率ガラスは高価であり、そのようなレンズをさらに大型化すればコストアップはより大きくなる。このようなことから、条件式（１）を満たすことで、コストを抑えつつ、主走査方向、副走査方向の結像位置を一致させることができる。
条件式（２）は第１群１のパワー（屈折力）を定めるものである。ｆ１／ｆの値が条件式（２）の上限である０．９を超えると、第１群１のパワーが弱くなり過ぎ、それに伴って歪曲収差が負の側に大きくなって調整や補正が非常に困難になる。また、その値が下限である０．６を下回ると第１群１のパワーが強くなり過ぎ、それに伴って球面収差が負の側に大きくなり、コマ収差も増大してしまう。このようなことから、条件式（２）を満たすことで、高空間周波数領域の画像も高いコントラストで読み取れる読取レンズを実現させることができる。
条件式（３）は、第２レンズ１２から第５レンズ１５までの合成のパワーを定めるものである。ｆ２５／ｆの値が条件式（３）の上限である−０．６を超えるとパワーが強くなり過ぎ、物体を負方向にとった場合に上光線でのコマフレアが増大してしまう。また、その値が下限である−０．９を下回るとパワーが弱くなり過ぎ物体を負方向にとった場合に下光線でのコマフレアが増大してしまう。このようなことから、条件式（３）を満たすことで、高空間周波数領域の画像も高いコントラストで読み取れる読取レンズを実現させることができる。特に条件式（２）及び（３）を共に満足させた際には、諸収差を良好に補正できることから、高周波数領域においてもより高いコントラストをもつ読取レンズを実現できるようになる。

ところで、前記実施形態と同等の画角で使用する場合、縮率を小さくすると、評価周波数が上がるため、より全体の収差量を小さくする必要がある。このためには、高価な硝材を使う必要が生じ、コストアップの要因となる。また、縮率を大きくしすぎると、焦点距離を長くする必要が生じ、読取レンズが大型化しコストアップの要因となる。このことから、前記実施例（表１〜表５）の縮率は、０．１１１であり、縮率が０．１、或いはその近傍の値であったときに、前記条件式（１）〜（３）の少なくとも１つを満足させることで更に良好な性能の読取レンズを実現させることができる。
このような読取レンズを画像読取装置に採用、例えば図１１の読取レンズ２０３として採用した場合には、主走査方向、副走査方向共に、各像高での固体撮像素子の各受光素子からの出力信号レベルを均一にすることができ、高空間周波数領域においても高いコントラストで画像を読み取ることができるようになる。このようなことから、本発明は、画像を高画質で読み取る画像読取装置の実現に非常に有効である。そのような画像読取装置は、図１１の読取レンズ２０３を前記実施形態による読取レンズと交換することでも実現できることから、詳細な明は省略する。

図７は、本発明の第６の実施形態による画像読取装置の概略構成を示す図である。この画像読取装置は、例えば、図示しない原稿台に置かれた原稿の画像を走査して読み取るものであり、図７に示すように、原稿からの反射光を第１〜第３ミラー７１〜７３により順次、反射させ、第３ミラー７３からの反射光を、読取レンズ７４、及び少なくとも１面にアナモフィック面を有する部材７５を介してＣＣＤ７６に結像させる構成となっている。第１ミラー７１は、特に図示しない光源と第１走行体を構成し、第２及び第３ミラー７２、７３は、第１走行体の半分の速度で移動する第２走行体を構成している。ＣＣＤ７６には、例えば受光素子が主走査方向に１列以上配置されているラインイメージセンサである。
アナモフィック面を有する部材７５は、主走査方向、副走査方向共に、各像高でのＣＣＤ７６の各受光素子からの出力信号レベルを均一にするために配置されたものであり、主走査方向に長い形状となっている。アナモフィック面の主走査方向の形状は、光軸方向の座標をＸ、光軸と直交する方向の座標をＹ、近軸の曲率半径をＲ、円錐定数をＫ、高次の係数をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ・・・とすると、
Ｘ＝Ｙ²／［Ｒ＋Ｒ（１−（１＋Ｋ）（Ｙ／Ｒ）²）^1/2］＋Ａ・Ｙ⁴＋Ｂ・Ｙ⁶＋Ｃ・Ｙ⁸＋Ｄ・Ｙ¹⁰＋・・・（１）
なる式に上記Ｒ、Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ・・・の各値を与えて特定される。ただし、主走査方向は、屈折力を持たない、即ち平面形状でも良い。
また、アナモフィック面の副走査方向の形状については、光軸と直交する方向の座標Ｙ（主走査方向の高さ）における曲率半径ｒｓｉ（Ｙ）（ｉ＝１、２・・・）は、
ｒｓｉ（Ｙ）＝ａ＋ｂＹ²＋ｃＹ⁴＋ｄＹ⁶＋ｅＹ⁸＋ｆＹ¹⁰＋・・（２）
なる式における係数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、・・・を与えて特定される。
そのようなアナモフィック面を有する部材７５の使用により、像高毎に副走査方向に異なる屈折力を持たせることができる。この結果、像面上で像高毎の副走査方向の結像位置を変化させ、読取レンズの像面湾曲により発生する副走査方向の結像位置のずれを補正（調整）することができる。
さらに、主走査方向の形状を非円弧形状とすることで、ＣＣＤ７６の長手方向（主走査方向）上の「そり」を補正し、各像高での主走査方向の結像位置をＣＣＤ７６の対応する像高の受光素子に一致させることができるようになる。この結果、アナモフィック面を有する部材７５の使用により、主走査方向、副走査方向とも、各像高における結像位置を一致させることができ、ＣＣＤ７６の各受光素子からの出力信号レベルを均一にすることができる。

また、読取レンズ７４は、組み付け時の偏心などの影響により、左右像高にてＭＴＦのバランスが崩れることがある。この対策として、読取レンズ７４を光軸を軸として回転させることにより、偏心方向を変化させ、左右像高でのＭＴＦのバランス取り（左右像高のＭＴＦピーク位置を一致させる）方法が多く採られている。上記アナモフィック面を有する部材７５の形状は、主走査方向と副走査方向で異なるため、配置においても方向性を持っている。それにより、従来のように読取レンズ７４中にアナモフィックな形状のレンズが存在している場合、読取レンズ７４の回転によって左右像高のＭＴＦのバランス取りができなかった。そこで、読取レンズ７４とアナモフィックな面を持つ部材７５を別体とすることで、左右像高のＭＴＦのバランス取りを実施することができるようになる。
また、アナモフィックな面を持つ部材７５は、主走査方向に長い形状をしている。この部材７５は、上述したように、主走査方向と副走査方向で形状が異なるため、配置においても方向性を持つ。この配置に関しては、プリンタ等の書き込み光学系に用いられるｆθレンズのように、機構的に位置決めを行い配置する。ラインＣＣＤ等の固体撮像素子にて情報を読み取る画像読取装置においては、主走査方向のラインにて情報を読み取るため、丸物形状である必要はなく、長尺形状にすることで、低コスト化を図ることができる。

なお、倍率、ピント調整を読取レンズ７４の位置を変更するのみで実施する場合、読取レンズ７４とアナモフィックな面を持つ部材７５の距離が変動するため、光束のアナモフィック面への入射高さが変化して、像高毎の結像位置は一致せず崩れてしまう。そこで、高精度に像高毎の結像位置を一致させるために、図８に示すように、読取レンズ７４とアナモフィックな面を持つ部材７５の位置関係を崩さずに、倍率、ピント調整を実施できるようにしても良い。ここでは、読取レンズ７４とアナモフィックな面を持つ部材７５を同一の支持部材８１に支持させて、読取レンズ７４とアナモフィックな面を持つ部材７５の一体的な移動を行えるようにすることにより、倍率、ピント調整を良好に、且つ容易に実施できるようにさせている。そのためには、アナモフィックな面を持つ部材７５は、読取レンズ７４とＣＣＤ７６の間に配置することが好ましい。
また、画像の読み取りは通常、縮小して行われ、その倍率は０．１〜０．３程度である。このため、読取レンズ７４の物体側に比べ、像面側の方がアナモフィックな面を持つ部材７５の小型化に向いている。このことから、アナモフィックな面を持つ部材の低コスト化にはそれを読取レンズ７４とＣＣＤ７６の間に配置することが望ましい。
また、アナモフィックな形状を持つ部材７５の作成方法として、３次元切削法等も可能であるが、プラスチックによる成形加工は容易で且つ確実であり、低コストで製作することができる。しかし、プラスチックを使用した場合は、線膨張係数の違いからガラスに比べ温度変動に弱く、面形状の崩れにより結像性能が劣化する傾向がある。このことから、プラスチックなどでアナモフィックな面を持つ部材７５を製作した場合には、それを像面に近づけて倍率を小さくすることにより、温度変動時の形状変化による結像性能への影響を低減させることが望ましい。

更に、アナモフィックな面は、光軸、及びその近傍は、主走査方向、副走査方向共に屈折力を持たない形状としておく必要がある。読取レンズ７４の性能において、光軸近傍、つまり軸上光束における、主走査方向、副走査方向の結像位置は一致することは周知である。このため、主走査方向、または副走査方向に屈折力を持たせると、一致していた結像位置が離れてしまう。つまり、上述したように、読取レンズ７４の収差の影響により軸外光束においては、主走査方向、副走査方向にて結像位置が異なるため、アナモフィックな面での補正は有効であるが、主走査方向と副走査方向の結像位置が一致している光軸近傍においては、逆効果となり、結像位置は離れてしまう。
具体的には、前述した（１）式のＲ及びＡを無限大とし、他の係数を最適に設定することにより、光軸上から軸外に亘り、結像位置を一致させることができるようになる。それにより、各像高でのＣＣＤ７６（固体撮像素子）の受光素子からの出力信号レベルを均一にすることができる。この時、アナモフィック面を有する部材７５は、軸上光束と軸外光束の結像位置を良好に補正するために、軸上と軸外の光束が充分分離されている位置、つまり、読取レンズ７４から遠く配置することが望ましい。
そのような配置を、部品点数を増やすことなく実現する方法として、原稿からの反射光を最初に反射する第１ミラー７１の形状をアナモフィック面とするものがある。その第１ミラー７１にアナモフィックな面を設けるのであれば、例えば、図７、或いは図１１に示すようなミラースキャン方式の画像読取装置の場合、ミラーの副走査方向への移動と共に、光束の通る位置が大きく変化し、アナモフィック面による効果が崩れてしまう。このため、アナモフィックな面形状を有するミラーは、原稿面から第一番目に位置する第１ミラー７１に限定される。その第１ミラー７１をアナモフィックな面にしたときにも上述したような効果を得ることができる。

図９は、本発明の第７の実施形態の読取装置の第１走行体のミラー構造を示す図である。この第１走行体のミラーは、例えば、３枚のミラー４０、４１、４２の第２面はアナモフィック面である。ミラー４０の第１面４０ａは、緑（Ｇ）のみを透過する反射面となっており、同様にミラー４１の第１面４１ａは赤（Ｒ）のみを透過し、ミラー４２の第１面４２ａは青（Ｂ）のみを透過する反射面となるように表面コートされている。このため、アナモフィック面の形状は各色毎に最適なように設定可能となる。つまり、光源４５により照射された原稿面４６の反射光４４は、ミラー４０の第１面４０ａに入射し、その光束のうち緑（Ｇ）のみが透過して第２面４０ｂにより緑（Ｇ）の波長に最適に補正されて反射光４７となり、併せて第１面４０ａから赤（Ｒ）、青（Ｂ）の波長が反射されて反射光４８となりミラー４１に入射する。ミラー４１の第１面４１ａに入射した光束のうち赤（Ｒ）のみが透過して第２面４１ｂにより赤（Ｒ）の波長に最適に補正されて反射光５１となり、併せて第１面４１ａから青（Ｂ）５０、緑（Ｇ）４９の波長が反射されてミラー４２に入射する。ミラー４２の第１面４２ａに入射した光束のうち青（Ｂ）５０のみが透過して第２面４２ｂにより青（Ｂ）の波長に最適に補正されて反射光５３となり、併せて第１面４２ａから緑（Ｇ）の波長が反射されて反射光５２となり図示しない第２走行体のミラーに入射する。

これにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色で異なるアナモフィック面の効果を持たせることが可能であるため、色収差による結像位置のずれを補正することが可能となる。尚、図９の各色の光路は、原稿面上の同じ位置を読取っているが、３ラインＣＣＤ使用時は、Ｒ、Ｇ、Ｂの読取位置は副走査方向にずれることは周知の通りである。また、別の手段として各ミラーの厚みを変化させ、各色で物体距離を変化させることにより色収差による結像位置のずれを打ち消すこともできる。物体距離を長くすることで、結像位置は結像レンズ側に移動し、物体距離を短くすることで、結像位置が結像レンズより遠くなることは周知である。このとき、物体距離の変化に伴い、各色で倍率が異なってしまうが、アナモフィック面で各色の倍率を一致させることが可能である。尚、前記説明では、ミラーを３枚用いたが、結像レンズの色収差により枚数を変えることも可能である。
この構成により、カラー原稿にも対応でき、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の結像位置を一致させ、主走査方向、副走査方向共に、各像高での固体撮像素子からの出力信号を均一にした画像読取装置を提供することができる。

図１０は、本発明の実施形態に係るレーザプリンタの構成図である。レーザプリンタ１００は、画像読取装置として、例えば図７に示す画像読取装置と接続してそこからの読取画像をプリントしたり、或いは図７中の読取レンズ７４及びアナモフィック面を有する部材７５を図８に示すように変更した画像読取装置と接続してそこからの読取画像をプリントしたり、或いは図１に示す読取レンズを図１１の読取レンズ２０３として採用した画像読取装置と接続してそこからの読取画像をプリントしたり、或いは図１１の第１走行体２０１を図９の構成にした画像読取装置と接続してそこからの読取画像をプリントするものである。
本レーザプリンタ１００は、図１０に示すように、潜像担持体１１１として「円筒状に形成された光導電性の感光体」を有している。潜像担持体１１１の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ１１２の他に、現像装置１１３、転写ローラ１１４、クリーニング装置１１５が配備されている。帯電手段としては「コロナチャージャ」を用いることもできる。更に、レーザビームＬＢにより光走査を行う光走査装置１１７が設けられ、帯電ローラ１１２と現像装置１１３との間で「光書込による露光」を行うようになっている。図において、１１６は定着装置、１１８はカセット、１１９はレジストローラ対、１２０は給紙コロ、１２１は搬送路、１２２は排紙ローラ対、１２３はトレイ、Ｐは記録媒体としての転写紙をそれぞれ示している。

画像形成を行うときは、光導電性の感光体である像担持体１１１が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ１１２により均一帯電され、光走査装置１１７のレーザビームＬＢ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。この静電潜像は現像装置１１３により反転現像され、像担持体１１１上にトナー画像が形成される。転写紙Ｐを収納したカセット１１８は、レーザプリンタ１００本体に脱着可能であり、図１０に示すごとく装着された状態において、収納された転写紙Ｐの最上位の１枚が給紙コロ１２０により給紙され、給紙された転写紙Ｐは、その先端部をレジストローラ対１１９に捕らえられる。レジストローラ対１１９は、像担持体１１１上のトナ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Ｐを転写部へ送り込む。送り込まれた転写紙Ｐは、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ転写ローラ１１４の作用によりトナー画像を静電転写される。トナー画像を転写された転写紙Ｐは定着装置１１６へ送られ、定着装置１１６においてトナー画像を定着され、搬送路１２１を通り、排紙ローラ対１２２によりトレイ１２３上に排出される。トナー画像が転写された後の像担持体１１１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。
潜像担持体１１１に光走査により潜像を形成し、上記潜像を可視化して所望の記録画像を得るレーザプリンタ１００において、潜像担持体１１１を光走査する光走査装置１１７は、搭載、或いは接続された画像読取装置が画像を読み取った場合に、それが出力する画像データを用いて潜像担持体１１１に対する露光を行う。それにより、高画質の画像を転写紙Ｐ上に形成させる。

本発明の第１の実施形態による読取レンズの構成図である。本発明の第１の実施形態による読取レンズの収差図である。本発明の第２の実施形態による読取レンズの収差図である。本発明の第３の実施形態による読取レンズの収差図である。本発明の第４の実施形態による読取レンズの収差図である。本発明の第５の実施形態による読取レンズの収差図である。本発明の第６の実施形態による画像読取装置の構成を示す図である。本発明の第６の実施形態による画像読取装置の変形例を説明する図である。本発明の第７の実施形態の読取装置の第１走行体のミラー構造を示す図である。本発明の読取装置を備えたレーザプリンタの構成を示す図である。従来の画像読取装置の概略構成を示す図である。ピント調整時に算出されるＭＴＦ値の例を示す図である。従来例の読取レンズにおける結像の欠点を示す図である。像面を青（Ｂ）に合わせた場合の波長とＭＴＦの関係を示す図である。

符号の説明

７１第１ミラー、７２第２ミラー、７３第３ミラー、７４読取レンズ、７５アナモフィック面を有する部材、７６ＣＣＤ

Claims

媒体からの反射光を副走査方向に走査する第１走行体ミラーと前記第１走行体ミラーの半分の速度で副走査方向に走査する第２走行体ミラーとを介して固体撮像素子上に結像させることにより、該媒体上の画像を前記固体撮像素子により読み取る画像読取装置であって、前記第１走行体ミラーは、媒体からの反射光から特定の波長のみを透過して他の波長を反射する反射面と、前記特定の波長に対して最適な面を形成するアナモフィック面を有するミラーが２層構造に形成されている波長ミラーを複数備え、前記複数の波長ミラーの各反射面は、夫々カラー３原色の各波長のみを透過するように構成され、且つ、前記各反射面と対応する面に設けられたアナモフィック面を有するミラーは、前記カラー３原色の各色毎に最適な面に形成されていることを特徴とする画像読取装置。
前記複数の波長ミラーは、前記複数の波長ミラーと前記原稿面までの光路長が一定であり、かつ前記複数の波長ミラーと前記読取レンズまでの光路長が一定となるように移動することを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
前記アナモフィック面の光軸近傍は、主走査方向及び副走査方向で同じ屈折力を持つことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像読取装置。
前記アナモフィック面の光軸近傍は、主走査方向及び副走査方向の何れの方向にも屈折力を持たないことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像読取装置。
請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像読取装置を備え、該画像読取装置が読み取った画像を記録媒体上に形成することを特徴とする画像形成装置。