JP3430935B2

JP3430935B2 - 画像読取装置及びレンズ

Info

Publication number: JP3430935B2
Application number: JP25661598A
Authority: JP
Inventors: 理夫菊地; 善弥伊本
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2003-07-28
Anticipated expiration: 2018-09-10
Also published as: US6163414A; JPH11191830A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原稿画像を光学的
に読み取る画像読取装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、デジタル式の画像読取装置に
は、高速、高解像度、高画質、広幅（Ａ３サイズ）読み
取りなどが求められ、また複写機等では、二つ折りに綴
じられた冊子や厚みのある本などが原稿になる関係上、
原稿浮きへの対応が要求される。これらを物理的、光学
的にとらえると、高いナイキスト周波数、高いＭＴＦ(M
odulation Transfer Function)特性、センサの高感度、
広い画角、深い焦点深度が求められることになる。この
うち、センサ特性、共役長を決定した後、結像光学系の
スペックに関わるものとしては、ＭＴＦの高さと焦点深
度が挙げられる。

【０００３】さらに、カラー複写機やカラースキャナー
等の場合は、上記の条件に加えて、レンズの色収差が問
題となる。色収差には、一つの色から他の色への光軸上
の像点位置の差を表す軸上色収差と、画像サイズの差を
表す倍率色収差があり、結像光学系の評価上、それぞれ
異なる影響を及ぼす。具体的に言うと、軸上色収差は、
結像光学系における各色ＭＴＦのピークをデフォーカス
方向にずらし、そのバランスをとる必要性から、結果的
にＭＴＦを劣化させ、画質の悪化を引き起こす。これに
対して倍率色収差は、各色の結像位置をＣＣＤ(Charge
Coupled Device) センサの長手方向にずらすため、結果
的に色ずれを発生させる。

【０００４】ＭＴＦ特性については、色収差以外にも、
単色での収差がこれを劣化させるので、そのメカニズム
は非常に複雑である。また、ＭＴＦに関しての評価項目
としては、ＣＣＤセンサ面でのＭＴＦの高さ、原稿が浮
いた場合の許容範囲（焦点深度）、各画角におけるカラ
ーバランス（ΔＭＴＦ）がある。このうち、ΔＭＴＦの
増大と倍率色収差の増大は、物理的（光学的）挙動が異
なるものの、ＣＣＤセンサからの出力という観点から見
ると似通った結果をもたらす。すなわち、センサ長手方
向の同じ位置の３色の画素から出力されるべき信号値が
変化してしまい、その結果、それらを合成した色情報も
本来の値から変化してしまうという現象が起こる。色情
報が変化するということは、カラー複写機において出力
画像の原稿に対する色再現性を悪化させるということで
ある。カラー複写機の場合、Ｂ（ブルー），Ｇ（グリー
ン），Ｒ（レッド）で読み込んだ情報を、トナーの原色
であるＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シア
ン）、Ｋ（ブラック）に変換するというステップがある
が、読み込んだ大元のデータが不特定量ずれていると補
正は困難である。

【０００５】また、倍率色収差固有の不具合として、同
一色領域のエッジの色付きがある。写真のような輪郭が
はっきりしない事の多いイメージ画像を複写出力する場
合、多少の色ずれは気にならないことが多い。しかしな
がら、ビジネス文書等のように文字や図形の組み合わせ
で構成された原稿の場合、倍率色収差によって文字や図
形の主走査方向のエッジ部分だけが異なる色になると非
常に目立ち、見た目の印象が悪くなる。これに対してＭ
ＴＦの場合は、全体的に色の違いが出るものの、エッジ
部分だけが異なる色になることはない。この点において
は、ΔＭＴＦよりも倍率色収差の方が始末が悪い。

【０００６】さらに、デジタルカラー複写機の場合、原
稿がテキストであるのか、写真のようなイメージである
のかによって、画像処理が異なる場合が一般的である。
原稿がテキストの場合は、テキストとバックグラウンド
でコントラストがはっきりしている方が読みやすいもの
となる。そのため、テキスト原稿の場合は、テキストの
エッジ部分を強調させるような画像処理を行う。一方、
イメージ原稿の場合は、上記テキスト原稿と対照的に、
色の変化がなだらかである方が見た目の印象が良くな
る。このように原稿がテキストかイメージかによって画
像処理の仕方を変えるため、複写機の画像処理部の多く
には、Ｔ／Ｉ（テキスト／イメージ）分離処理機能が組
み込まれている。

【０００７】また、読み込んだ色が黒又は灰色であった
場合、Ｙ，Ｍ，Ｃのトナーを重ねて表現するよりも、Ｋ
のトナーで表現する方が美しい出力が得られる。そのた
め、カラー複写機には、上記Ｔ／Ｉ分離処理機能に加え
て、黒色判定処理機能を有したものも多い。その際、特
に黒文字をイメージ情報から分離させる場合に、上記収
差によってＣＣＤセンサからの出力が黒からずれている
と、大きな問題が発生する。Ｔ／Ｉ分離処理エラーと黒
色判定エラーが同時に起こると、原稿の黒文字部分が色
付いて、なおかつぼけて出力されてしまい、原稿とかけ
離れた出力である印象をユーザに与えてしまう。

【０００８】特に近年では、パーソナルコンピュータ及
びプレゼンテーション資料作成ツールの発達と普及によ
り、高精細な文字情報を含むフルカラー原稿が溢れはじ
めており、こうした原稿のコピーをとる頻度も高くなっ
ている。そのため、上記色収差やΔＭＴＦに起因する不
具合が頻発しているものと推測される。

【０００９】また、広幅（Ａ３サイズ）の原稿を高速で
読み取る画像読取装置で、読取センサのサンプリングピ
ッチ、つまり読取解像度を４００ｄｐｉから６００ｄｐ
ｉに上げるには、センサの画素サイズを小さくする必要
があるため、センサ感度が半分以下に低下する。これに
対しては、近年のＣＣＤセンサのＳ／Ｎ比の改善によっ
て感度アップが図られているものの、上述のように読取
解像度を４００ｄｐｉから６００ｄｐｉに上げて、なお
かつ４００ｄｐｉの場合と同等の読取速度を維持するた
めには、原稿に光を照射する照明の電力を固定したとし
て、結像用レンズとしてはＦ３．５〜Ｆ４．５程度の明
るさを確保する必要がある。

【００１０】一方、サイズの大きい原稿を読み取るに
は、結像用レンズの画角を大きくしなければならない。
例えば、Ａ３サイズの原稿を読み取るには、半画角で１
８°〜２０°程度の読取範囲をカバーするレンズ設計が
求められる。こうした要求に加えて、カラーの画像読取
装置では、カラー画像処理のための倍率色収差を小さく
する必要がある。ところが、これを厳密に合わせ込もう
とすると、像面湾曲などの他の収差が大きくなる傾向に
あるため、レンズ設計がより困難なものとなる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、通常のコス
ト条件の下で、上述の諸条件、即ちレンズのＦ値を小さ
くし、画角を大きくし、倍率色収差を小さくするような
設計を行った場合、レンズの動径方向の解像度が低下す
る。この解像度の低下は、レンズの光軸から離れた光、
つまり原稿の端部からの反射光ほど顕著になる。動径方
向の解像度は、読取センサの副走査方向の読み取り性能
に影響を与えるため、上記の条件では画像周辺部の解像
度が低下することになる。また、最良像面が湾曲する
と、レンズの軸上色収差と相まって、レッド（Ｒ）・グ
リーン（Ｇ）・ブルー（Ｂ）の３色のモジュレーション
のずれ（ＭＴＦの差）が生じ、例えば黒文字を読み取っ
た際にその黒文字の線が色づいてしまい、画像処理部で
は黒文字と認識できずに文字品質が悪化するという問題
が生じる。

【００１２】そこで、こうした問題に対する解決策とし
て、従来ではレンズを暗くして、収差を改善するという
手段が採られている。ところが、レンズ設計によって倍
率色収差を補正しようとすると、像面湾曲によりＭＴＦ
特性が悪化する傾向にある。そのため、色収差対策に有
効な異常分散ガラスを使用したとしても、レンズ単体で
の特性改善には自ずと限界がある。また、異常分散ガラ
スは、通常の硝材に比べて３倍から５倍ほどコストが高
いため、その使用には大幅なコストアップも伴う。

【００１３】また一般に、レンズの設計段階で収差を小
さくする場合には、口径を小さくするか、画角を小さく
する手法が採られる。ただし、画角に関しては、原稿サ
イズや複写機のスペースからの制約条件があるため、あ
まり大きく変えられない。そこで多くの場合は、口径を
小さくして（レンズを暗くして）収差を低減させる手法
が採られているが、センサのＳ／Ｎの関係上、高速・高
解像度を維持しつつレンズを暗くすると、必要な光量を
確保するためにランプ（光源）の光量をアップさせる必
要があり、消費電力の増大を招く結果となる。また、前
述したように高速、高解像度および高画質を実現するた
めには、センサ面上の露光量を落とすことはできない。
そのため、必要な露光量を確保するには、原稿に光を照
射する照明の光量をアップさせる必要がある。しかし、
照明光量のアップはそのまま消費電力の増大につながる
ため、以下に述べる理由により得策ではない。

【００１４】即ち、カラーの画像読取装置では、読取色
再現性に優れかつ光量が多くとれるという理由からリニ
アハロゲンランプが多用されているが、このランプが電
力を光に変換する効率に劣るために、どうしても消費電
力が大きくなる。これに対して、通常のオフィス環境で
電源コンセントからとれる１電源系統あたりの使用電力
は１．５ｋＶＡであるが、電子写真式の複写機の場合
は、トナーの定着に熱を用いる関係で、その熱を発生さ
せるヒータ部分に非常に大きな電力を必要とする。ま
た、現状４００ｄｐｉの読み取りにおいても、複写機で
の消費電力は１．５ｋＶＡをわずかに下回る、ぎりぎり
の数値となっている。そのため、原稿読み取り部で消費
される電力は極力減らす必要がある。

【００１５】さらに、ラインセンサで画像を１ラインご
とに読み取り走査する場合には、ハロゲンランプを商用
周波数で交流点灯させたときのフリッカ（ちらつき）の
影響も無視できない。特に、カラーで高い階調の読み取
りを行う場合は、フリッカが比較的少ないハロゲンラン
プのような熱光源であっても、読み取った画質にフリッ
カの影響を受けてしまう。そのため、良好な読み取りを
行うには、電力を交流から直流に変換して、ハロゲンラ
ンプを直流点灯させる必要が生じる。ところが、この交
流／直流変換を行うと電力損失が生じるため、照明用に
消費される電力はますます大きくなる。

【００１６】また、読み取りの解像度を上げようとした
場合には、画像処理部のビデオレートのアップによる消
費電力の増加もあるため、照明光量のアップにさける電
力の余裕は殆どないに等しい。そのため、前述のように
照明の光量をアップさせて露光量を確保することは、こ
れに伴う複写システム全体のデメリット（例えば、ウォ
ームアップによる待ち時間の増加や処理速度の低下な
ど）を考えると得策ではない。

【００１７】これに対しては、近年メモリの価格が下が
ってきたことにより、安価なメモリを利用して、読み込
んだ情報を一時記憶し、複写出力側（プリンタ側）と非
同期にすることにより、読み込みスピードを遅くする、
あるいはフルカラーの読み込みも１回の走査で読み込む
ことにより、１回の読み込みスピードを遅くするなどの
手法が考えられている。しかしながら、この手法を用い
ると、カラー複写機における白黒コピーの時間が遅くな
る傾向にあり、カラーコピーとのバランスをとる必要が
ある。ただし、あくまでも理想は、白黒，カラーにかぎ
らず、読み込みスピードを速くすることにある。

【００１８】また、レンズを出来るだけ明るく設計した
い理由は他にもある。それは、白黒複写機の最近の傾向
として、これまで原稿照明用ランプにハロゲンランプの
代わりに、消費電力の低いキセノンランプが用いられる
ようになってきており、当然にフルカラー複写機でも、
省エネルギーの観点からキセノンランプを採用する動き
が予想されるからである。ところが現状では、光量の出
力能力でキセノンランプがハロゲンランプに及ばないこ
とから、暗いレンズではＳ／Ｎ比の悪いデータしか読み
込めなくなる。

【００１９】さらに、倍率色収差対策として、ＣＣＤセ
ンサの出力を電気的に重心補正する技術も公知である
が、これに関しては、電気信号としてのＭＴＦの劣化を
招くことになり、文字再現に悪影響を与えてしまう。そ
のため、せっかく解像度を上げても、それが単にカタロ
グスペック上での事実にとどまり、実際に出力結果を見
た限りでは画質の向上が認められないという状況が発生
する懸念もある。また、レンズでカバーしきれない結像
特性を、電気回路や他の光学素子で補正する場合におい
ては、それに関連する付帯費用を考えると、確実にコス
トアップにつながる。

【００２０】こうした背景から、問題の生じる副走査方
向の解像度を向上させる手段として、レンズ開口を副走
査方向（レンズのサジタル方向）に絞るサジタルストッ
パ（遮光板）が用いられている。しかしながら従来にお
いては、主走査方向における原稿の全域にわたって一定
レベル以上の解像度を得るために、結像用レンズを出来
るだけバランス良く設計したうえで、それでも要求され
るスペックを満たせなかった場合の補助的な手段として
のみサジタルストッパを利用していたため、結像光学系
全体の特性としては必ずしもベストの状態で設定されて
いるとは言えなかった。

【００２１】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、サジタルストッパを
より有効に利用することで、原稿からの反射光の光量ロ
スを必要最小限に抑えつつ、結像光学系全体の解像度特
性を向上させることにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像読取装
置では、原稿に光を照射する照射手段と、この照射手段
によって光が照射された原稿からの反射光を結像させる
もので、原稿端近傍の画角における画像読取波長域の副
走査方向の解像度が、前記原稿端近傍より内側の画角に
おける画像読取波長域の副走査方向の最低解像度、及び
原稿の画角における画像読取波長域の主走査方向の最低
解像度よりも、最良像面において低い解像度特性を有す
るレンズと、前記照射手段によって光が照射された原稿
端近傍からの反射光における副走査方向の瞳径が小さく
なるように前記反射光の一部を遮光することにより、前
記原稿端近傍の画角における画像読取波長域の副走査方
向の解像度をアップさせる遮光手段と、この遮光手段で
一部が遮光され、かつ前記レンズで結像された前記反射
光を電気信号に変換する光電変換手段とを備えた構成を
採用している。

【００２３】上記構成からなる画像読取装置において
は、原稿端近傍の画角における画像読取波長域の副走査
方向の解像度が、原稿端近傍より内側の画角における画
像読取波長域の副走査方向の最低解像度、及び原稿の画
角における画像読取波長域の主走査方向の最低解像度よ
りも、最良像面において低い解像度特性を有するレンズ
を採用することで、レンズパラメータ設計の自由度が増
加するため、原稿端近傍より内側の画角における軸上色
収差や倍率色収差、像面湾曲、非点収差、歪曲収差等を
従来よりも低く抑えることができる。また、上記解像度
特性を有するレンズを採用すると、原稿端近傍の副走査
方向の解像度が低下することになるが、この解像度の低
下分については、原稿端近傍からの反射光がレンズに入
射する際の副走査方向の入射瞳径が小さくなるように反
射光の一部を遮光手段で遮光することにより、必要解像
度まで持ち上げるようにしているため、結果として結像
光学系全体としての収差の低減が達成される。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明に係
る画像読取装置の構成を示す概略図である。図１におい
て、符号１は筐体構造をなすキャビネットであり、この
キャビネット１の上部開口に、原稿を載置するためのプ
ラテンガラス２が取り付けられている。このプラテンガ
ラス２に対しては、読み取るべき画像を下向きにして原
稿（不図示）がセットされる。キャビネット１の上部に
は、プラテンカバー３が開閉自在に取り付けられてい
る。このプラテンカバー３は、原稿の画像を読み取る際
にプラテンガラス２の上にかぶせられ、原稿をプラテン
ガラス２に密着させる働きをする。

【００２５】また、キャビネット１の内部には、プラテ
ンガラス２上にセットされた原稿に光を照射するランプ
（照射手段）４と、このランプ４から発せられた光を効
率良く原稿面に集光する働きをするリフレクタ５と、原
稿からの反射光を側方に反射させる第１のミラー６と、
この第１のミラー６からの反射光を下方に反射させる第
２のミラー７と、この第２のミラー７からの反射光を側
方に反射させる第３のミラー８が設けられている。

【００２６】このうち、ランプ４、リフレクタ５及び第
１のミラー６は、図示せぬフルレートキャリッジに搭載
され、図中矢印方向に速度ｖで移動するようになってい
る。また、第２，第３のミラー７，８は、図示せぬハー
フレートキャリッジに搭載され、図中矢印方向に速度１
／２・ｖで移動するようになっている。

【００２７】さらに、キャビネット１の内部には、遮光
手段としてのサジタルストッパ９と、原稿からの反射光
を結像させるレンズ１０と、このレンズ１０によって結
像された光を電気信号に変換するＣＣＤイメージセンサ
等のラインイメージセンサ（光電変換手段）１１が設け
られている。ちなみに、結像用のレンズ１０としては、
ダブルガウスタイプのレンズを採用している。

【００２８】実際に原稿の画像を読み取る場合は、ラン
プ４から発せられかつリフレクタ５によって集光された
光が原稿に照射され、これによって得られた原稿からの
反射光が第１，第２，第３のミラー６，７，８によって
順次反射される。そして、第３のミラー８からの反射光
は、サジタルストッパ９を通してレンズ１０に入射し、
このレンズ１０を透過した後、ラインイメージセンサ１
１上で結像される。このとき、ラインイメージセンサ１
１は、各々の画素ごとに入射光の強さに応じて光電変換
を行い、これによって原稿画像に対応した画像信号（Ｒ
ＧＢ信号）が得られる。

【００２９】次に、本実施形態で採用しているレンズ１
０の基本的な特性について、図２を参照しつつ説明す
る。先ず、レンズ１０で光軸ａｘから離れた位置、つま
り原稿端近傍の画像を結像する際、光軸ａｘを中心とす
る同心円の接線方向（タンジェンシャル方向）のライン
ペア情報と、同心円の動径方向（ラジアル方向）のライ
ンペア情報とでは、レンズの解像度を表すＭＴＦ(Modul
ation Transfer Function)特性が異なったものとなる。
ラインイメージセンサ１１を使用した画像読取装置に、
このようなレンズ１０を用いる場合、接線方向の解像度
（ＭＴＦ）がラインイメージセンサ１１の主走査方向
（センサ長手方向）の解像度に対応し、動径方向の解像
度がラインイメージセンサ１１の副走査方向（センサ短
手方向）の解像度に対応する。結像レンズの特性上、動
径方向の解像度は、接線方向の解像度に比べて低くなり
がちである。したがって、ラインイメージセンサ１１に
おいては、光軸ａｘから離れた位置の画像の、副走査方
向の解像度が低くなることが多い。

【００３０】ところで、光軸外の物点から発した光がレ
ンズ１０に入射する場合、その入射瞳のメリジオナル面
を通過した光線は、レンズ１０の軸対称性により、レン
ズ１０を出射した後もメリジオナル面から外れることは
ない。そのため、メリジオナル面を通過する光線に関し
ては副走査方向の解像度を低下させることはない。

【００３１】このことから、レンズ１０に入射する光線
を、その前段部分でメリジオナル面に直交するサジタル
方向に絞っていくと、それにつれて幾何学的な収差は減
少し結像状態が良くなる。また、それとともにサジタル
方向の結像光束の広がりを制限することで、ラジアル方
向の結像状態の焦点深度も改善される。そこで本実施形
態では、原稿端近傍からの反射光がレンズ１０に入射す
る際の副走査方向の入射瞳径が小さくなるように反射光
の一部を遮光するものとして、副走査方向に対応するレ
ンズのサジタル方向に光束を絞るサジタルストッパ９が
設けられている。なお、図１においては、原稿からの反
射光の光路中において、レンズ１０の手前にサジタルス
トッパ９を配置しているが、これ以外にも、レンズ１０
とラインイメージセンサ（光電変換手段）１１との間に
サジタルストッパ９を配置するようにしてもよい。

【００３２】図３（Ａ），（Ｂ）は、本実施形態で採用
したサジタルストッパの構造と機能を説明する図であ
る。図示したサジタルストッパ９は、矩形の薄板であっ
て、その中央にはやはり矩形の開口部９ａが形成されて
いる。このサジタルストッパ９は、開口部９ａの中心が
原稿からの反射光の光軸ａｘに合致し、開口部９ａの長
辺が主走査方向、短辺が副走査方向に合致するように配
置される。即ち、開口部９ａの長辺は、レンズ１０に対
する原稿からの反射光のメリジオナル面と平行になさ
れ、短辺は、サジタル面に平行になされる。メリジオナ
ル面は、光学系において、軸外の物点と光軸とを結ぶ平
面であり、サジタル面はメリジオナル面に垂直な平面で
ある。

【００３３】サジタルストッパ９の開口部９ａの短辺
は、レンズ１０自体の入射瞳で制限される入射光束Ｅの
範囲よりも小さく設定され、これによってレンズ１０に
おける原稿端近傍の副走査方向の入射瞳径がサジタルス
トッパ９で小さくされる構成となっている。即ち、ある
物点ＯＰ₁から開口部９ａよりも上または下に向かった
光線は、サジタルストッパ９で遮られ、レンズ１０には
入射しない。これにより、レンズ１０の入射瞳径は、サ
ジタル方向においてのみサジタルストッパ９で絞られ
る。このサジタルストッパ９による遮光作用は、開口部
９ａが矩形をなしていることから、その長手方向（主走
査方向）の全体にわたって一様である。つまり、光軸ａ
ｘ上の物点ＯＰ₂からの光はサジタルストッパ９により
部分的に遮られ、開口部９ａを通過した光だけが像点Ｉ
Ｐ₂に結像し、光軸ａｘから離れた物点ＯＰ₁からの光
もサジタルストッパ９で部分的に遮られ、開口部９ａを
通過した光だけが像点ＩＰ₁に結像する。なお、図３
（Ａ）において、斜線を付した部分は、サジタルストッ
パ９の上下の部分によりカットされる光束の部分を示し
ている。

【００３４】このようにサジタルストッパ９は、副走査
方向の解像度に影響を与える、メリジオナル面から離れ
た光線をカットするので、主走査方向端部（原稿端近
傍）での副走査方向の解像度を良好にしてレンズの結像
性能を改善する。しかも、光量のカットが一方向（サジ
タル方向）のみであるため、レンズの結像性能を改善す
るための光量ロスが少なくて済む。

【００３５】ちなみに、この場合は、主走査方向の全域
で副走査方向の光束が一様に絞られるため、光量も一定
の比率で減少する。その際、端の画角のＭＴＦを改善す
るにあたり、サジタルストッパ９が最も効果を発揮する
のは、副走査方向の光量を２５％程度カットするときで
あり、これに対応してサジタルストッパ９の開口径も設
定されている。このとき、２５％程度の光量減少分を考
慮して、Ｆ３．５程度の明るさを、照明電力をアップさ
せずに結像光学系全体で確保するためには、レンズ単体
としてＦ３程度で設計する必要がある。これは、必要光
量がＦ値の比の二乗に比例することによるもので、現状
の照明電力を仮に１００ＷとしてＦ３程度の明るさのレ
ンズを採用すると、１００Ｗ×（３／３．５）²÷０．
７５≒９８Ｗとなり、照明電力をアップさせずに済むた
めである。

【００３６】こうしたサジタルストッパ９による副走査
方向の解像度（ＭＴＦ）の改善に関しては、主走査方向
での画角が大きくなればなるほど、その効果も大きくな
ることが分かっている。これは、一般にレンズの入射瞳
が原稿端近傍の画角ではレンズの端寄りになることで、
特にサジタル方向に広がった光束が副走査方向の収差を
増大させることに起因する。一方、レンズの設計段階に
おいて従来では、原稿端近傍より内側の画角での解像度
（ＭＴＦ）を犠牲にして、原稿端近傍の画角での解像度
を持ち上げることにより、全体のバランスをとるように
している。

【００３７】これに対して本実施形態の場合は、従来の
ようにレンズ単体でバランス良く解像度をコントロール
するのではなく、レンズの特性を決めるパラメータ設計
の段階で、端の画角での副走査方向の解像度を意図的に
低くなるように設計する。レンズ設計に関しては、関連
メーカー各社から光学シミュレーションソフトが市販さ
れているので、その光学シミュレーションソフトの自動
設計プログラムで、ラジアル方向の端の画角での重み、
つまり原稿端近傍の画角における画像読取波長域の解像
度を故意に低く設定することにより、原稿端近傍の画角
における画像読取波長域の副走査方向の解像度が、原稿
端近傍より内側の画角における画像読取波長域の最低解
像度よりも低い解像度特性を有するレンズ１０を採用す
る。

【００３８】さらに詳述すると、一般に可視光域にあた
る青、緑、赤の各波長域では、空間周波数（本／ｍｍ）
に対するＭＴＦの特性が、それぞれの波長域に異なった
ものとなる。特に、文字認識を良好に行ううえでは、５
本／ｍｍ付近の空間周波数でのＭＴＦの良否が重要なフ
ァクターとなる。これに対して本実施形態では、原稿端
近傍の画角における５本／ｍｍ付近の空間周波数での画
像読取波長域の副走査方向ＭＴＦが、最良像面において
原稿端近傍より内側の画角における画像読取波長域の最
低ＭＴＦよりも低い解像度特性をもつレンズ１０をあえ
て採用している。これにより、レンズパラメータ設計の
自由度が高まるため、軸上色収差や倍率色収差、さらに
は像面湾曲や非点収差、歪曲収差等を従来よりも低く抑
えることができる。

【００３９】ただし、このようなレンズ１０を用いて画
像読取装置の光学系を構成すると、当然のことながら、
主走査方向の原稿端近傍において副走査方向のＭＴＦが
悪化する。しかしながら、上述したサジタルストッパ９
による解像度（副走査方向のＭＴＦ）のアップ分を予め
見込んだうえで、原稿端近傍の画角における画像読取波
長域の副走査方向解像度を意図的に低く設定しておけ
ば、上述のようなパラメータ設計による解像度の低下を
解消することができる。つまり、本発明に係る画像読取
装置は、従来のように結像レンズを出来るだけバランス
良く設計したうえで、遮光板（サジタルストッパ）を補
助的に利用するのではなく、画像読取装置の光学系を構
成するうえでサジタルストッパ９を必須な要素と位置づ
け、これを利用することを前提にレンズ１０の特性を決
めることにより、結像光学系全体の特性を最適化するも
のである。

【００４０】これにより、従来のようにレンズ単体でＭ
ＴＦバランスをとる場合に比較して、レンズ設計の自由
度が増加する分、端の画角以外、つまり原稿端近傍より
も内側の画角におけるＭＴＦの特性を向上させることが
できる。ここで、可視光域での副走査方向のＭＴＦ周波
数特性の一例を図４（Ａ），（Ｂ）のグラフで示す。な
お、グラフの実線カーブは端の画角でのＭＴＦ特性、破
線カーブはそれよりも内側の画角でのＭＴＦ特性を示
し、今回行ったシミュレーションでは、青、緑、赤の各
波長域について、いずれも図示のような特性カーブを示
した。

【００４１】即ち、図４（Ａ）に示すサジタルストッパ
無しでのレンズのＭＴＦ周波数特性では、概ね５〜１５
本／ｍｍの空間周波数で端の画角でのＭＴＦが、それよ
りも内側の画角でのＭＴＦよりも低い特性を示してい
る。これに対して、図４（Ｂ）に示すサジタルストッパ
有りでのレンズのＭＴＦ周波数特性では、上述した５〜
１５本／ｍｍの空間周波数でのＭＴＦがサジタルストッ
パ９の遮光効果により持ち上げられ、双方の画角で一様
に良好なＭＴＦ特性が得られている。

【００４２】この場合、原稿端近傍よりも内側の画角に
おけるＭＴＦの特性は、レンズ設計段階でこれを犠牲に
することなく、従来よりも高いレベルに設定されてい
る。そして、原稿端近傍の画角におけるＭＴＦについて
は、サジタルストッパ９の遮光作用により、内側の画角
におけるＭＴＦと同等レベルまで持ち上げている。した
がって、結像光学系全体の特性としては、従来よりも収
差が低減されてベストの状態が達成される。

【００４３】また、レンズ１０の特性を設定するにあた
り、原稿端近傍の画角における副走査方向の解像度とそ
れよりも内側の画角における最低解像度との差分を、サ
ジタルストッパ９による解像度のアップ分相当に設定し
ておけば、図４（Ａ）に示すサジタルストッパ無し状態
での所定周波数のＭＴＦの差、例えば文字情報を読み取
る際の解像度に大きく影響を与える５本／ｍｍ付近のＭ
ＴＦの差（ΔＭＴＦ）が、図４（Ｂ）に示すサジタルス
トッパ有り状態でほぼ０（ゼロ）になる。これにより、
原稿に記された文字情報を好適に読み取ることができる
とともに、結像光学系全体のＭＴＦのバラツキも抑えら
れるため、これに起因した読取画質の低下を未然に防止
することができる。

【００４４】なお、画像読取波長域としては、青、緑、
赤の可視光波長域だけに限らず、それよりも広い紫外、
赤外光を加えた５つの波長域を含むものであってもよ
い。そして、原稿端近傍の画角における画像読取波長域
の副走査方向の解像度が、原稿端近傍より内側の画角に
おける画像読取波長域の最低解像度よりも低い、という
条件を満たすレンズ１０の特性としては、紫外、赤、
緑、青、赤外の各波長域のうち、少なくともいずれか２
つ以上の波長域で上記条件を満たすものであればよい。

【００４５】また、上記実施形態においては、矩形の開
口部９ａを有するサジタルストッパ９を採用したこと
で、前述のようにレンズ単体としてはＦ３程度で設計す
る必要が生じたが、さらにレンズ設計条件を緩和するた
めには、図５に示すようなサジタルストッパ１９を採用
するとよい。

【００４６】図５に示すサジタルストッパ１９は、上記
同様に矩形の薄板であるが、その中央に形成された開口
部２０の形状が大きく異なっている。即ち、この場合の
開口部２０は、サジタルストッパ１９の長手方向に沿っ
た長尺状をなし、その長手方向の両端部が中央部よりも
幅狭に形成されている。

【００４７】開口部２０の両端部にある幅狭部２０ａ，
２０ｃは、互いに同じ幅（ここでいう幅とは図の上下方
向の長さに相当）であって、中央の幅広部２０ｂはこれ
らよりも広い幅を有する。このうち、幅狭部２０ａ，２
０ｃの幅はレンズ１０の入射瞳で制限される入射光束Ｅ
の直径よりも小さく、幅広部２０ｂの幅はレンズ１０の
入射瞳で制限される入射光束Ｅの直径と等しく設定され
ている。ただし、幅広部２０ｂの幅は入射光束Ｅの直径
よりも大きく設定されていてもよい。また、幅広部２０
ｂと幅狭部２０ａの間の部分は、幅狭部２０ａに向けて
徐々に幅が狭くなり、幅広部２０ｂと幅狭部２０ｃの間
の部分は、幅狭部２０ｃに向かって徐々に幅が狭くなっ
ている。

【００４８】このような形状のサジタルストッパ１９を
用いた場合は、開口部２０における幅狭部２０ａ，２０
ｃの幅が、レンズ１０への入射瞳で制限される入射光束
Ｅの直径よりも小さいため、原稿端近傍からの反射光は
サジタルストッパ１９によってサジタル方向に絞られ
る。即ち、図６（Ａ）に示すように、光軸ａｘから離れ
たある物点ＯＰ₁から開口部２０よりも上または下に向
かった光は、サジタルストッパ１９で遮光されてレンズ
１０に入射せず、開口部１０を通過した光だけがレンズ
１０を透過して像点ＩＰ₁に結像する。

【００４９】一方、開口部２０における幅広部２０ｂの
幅は、レンズ１０の入射瞳で制限される入射光束Ｅの直
径と等しく設定されているため、原稿端中央からの反射
光はサジタルストッパ１９によって絞られることはな
い。即ち、図６（Ｂ）に示すように、光軸ａｘ上の物点
ＯＰ₂からサジタルストッパ１９に向かった光は、その
全体が幅広部２０ｂを通過してレンズ１０に入射し、こ
のレンズ１０の透過して像点ＩＰ₂に結像する。このこ
とは、光軸ａｘ付近の物点からの光についても同様であ
る。

【００５０】このサジタルストッパ１９においては、原
稿端近傍からの反射光のみをサジタル方向で遮光し、原
稿中央からの反射光については全く遮光しないため、原
稿端近傍での副走査方向の解像度を改善するにあたっ
て、サジタルストッパ１９による光量ダウンを必要最小
限に抑えることができる。具体的には、例えば開口部１
９ａの両端（最端の画角）から１０％の部分の光量を上
記同様に２５％ずつカットしたとすると、全体での光量
ダウンは５％で済むことになる。

【００５１】ただし、この場合は、主走査方向の全域で
副走査方向の光量が一様にカットされないため、それに
対応した光量補正が別途必要になる。そこで、こうした
主走査方向での光量の不均一性を補正するためには、次
のような手段を採用すればよい。例えば、照射手段とし
てリニアハロゲンランプを採用した場合は、これに組み
込まれるフィラメントの配置密度を変える。つまり、ラ
ンプ両端部におけるフィラメントの配置密度を、ランプ
中央部のそれよりも高くするのである。これにより、原
稿端での照射光量をアップさせることができるため、サ
ジタルストッパ１９による端の画角での光量ダウンを相
殺でき、主走査方向の全域にわたって光量を均一にでき
る。

【００５２】さらに、上記のサジタルストッパ１９を採
用した場合は、レンズ１０の中央付近でサジタルストッ
パ１９が入射瞳径を絞らないため、サジタルストッパ１
９による光量減少分を考慮する必要がなくなる。したが
って、レンズ単体としてはＦ３．５で設計することがで
きるため、先述の実施形態よりも更に高いレンズ特性
（ＭＴＦ特性）をもって結像光学系を構成することが可
能となる。

【００５３】なお、上述した５％の光量ダウンはどこか
で補充することになるが、例えばデジタル複写機などの
システムを考えた場合、この程度の僅かな電力アップは
システム全体での許容範囲内に含まれ、特に問題にはな
らないと考えられる。また、仮に５％の光量ダウンに伴
う電力アップが問題となる場合は、ランプの電源の力率
を改善する手段が種々提供されているため、その中か
ら、目標値およびコストに応じて所望の手段を選択すれ
ばよい。ちなみに、５％程度の電力（ＶＡ）を削減する
のであれば、ランプ電源の前段にチョークコイルを挿入
するだけで十分に対応できる。

【００５４】参考までに、標準品のチョークコイルを用
いてランプ電源の力率を改善した場合、これによって削
減できる電力（ＶＡ）の限界は、２５％から最大でも３
０％程度である。そのため、図３に示すサジタルストッ
パ９を用いて、レンズ１０の明るさをＦ３．５で設計し
た場合は、チョークコイルによる力率改善での電力削減
の限界レベルとなるが、図５に示すサジタルストッパ１
９を採用した場合は、僅か５％程度の電力削減で済むた
め余裕でカバーできることになる。

【００５５】なお、上記図５に示すサジタルストッパ１
９においては、開口部２０の幅広部２０ｂにて原稿中央
からの反射光を全く遮蔽しない構成になっていることか
ら、例えば図７に示すように、サジタルストッパ２１を
主走査方向で二分割して、それら二つのストッパセグメ
ント２１ａ，２１ｂを同一平面で向かい合わせに配置
し、各々のストッパセグメント２１ａ，２１ｂの切り欠
き部２２ａ，２２ｂにて原稿端近傍からの反射光をサジ
タル方向で遮光するようにしても、サジタルストッパ１
９と同様の作用効果が得られる。

【００５６】また、サジタルストッパ１９（又は２１）
を用いた場合の光量の不均一性についても、例えば照射
手段に導波管（不図示）を採用した場合などでは、その
管内部に導かれた光を外部に漏出させるスリット孔の幅
を、導波管の端部と中央部とで適宜調整することにより
容易に補正することができる。

【００５７】ところで、従来技術のなかには、複写機、
スキャナー等に用いられる様々な特性のレンズが提示さ
れている。また、特に結像特性の高いことを特徴とした
レンズとして、例えば特開平９−１１３８０２号公報に
は、４群６枚構成のガウスタイプで、Ｆ値(No.) が４．
５の読取レンズが開示されている。しかしながら、この
公報に開示された読取レンズは、耐水性、耐青ヤケ性、
耐潜傷性等の点で非常に扱いにくく、レンズ単体として
のコストも高いという難点がある。

【００５８】これに対して、上記実施形態で述べたサジ
タルストッパの有効活用により、倍率色収差とＭＴＦ特
性を同時に改善するものについて、例えばＦ４．５程度
の明るさを確保しようとすると、サジタルストッパによ
る遮光分を補うために、レンズ径を大きくしてレンズ単
体でのＦ値を小さく（明るく）する必要がある。そうす
ると、レンズ径が大きくなることでのサイズアップやコ
ストアップが懸念される。ただし、サジタルストッパと
の組み合わせでレンズ構成を考えた場合、光学系として
の明るさをＦ４．５相当に確保したうえで、上述のレン
ズ取り扱い上の難点や、レンズ径の拡大に伴うサイズア
ップ、コストアップを回避できるケースがある。以下
に、具体的な例を挙げて説明する。

【００５９】先ず、本実施形態に係るレンズの全体的な
構成を図８に示す。図示のように、レンズ全体では、物
体側から像側（図８において左側から右側）に向かって
順に、第１群、第２群、第３群、第４群のレンズ群が配
置されている。第１群を構成する第１レンズ１０１は、
物体側（図の左側）に凸面を向けた正メニスカスレンズ
である。第２群は、第２レンズ１０２と第３レンズ１０
３を貼り合わせた接合レンズで構成されている。このう
ち、第２レンズ１０２は、物体側に凸面を向けた正メニ
スカスレンズであり、第３レンズ１０３は、物体側に凸
面を向けた負メニスカスレンズである。

【００６０】第３群は、第４レンズ１０４と第５レンズ
１０５を貼り合わせた接合レンズで構成されている。こ
のうち、第４レンズ１０４は物体側に凹面を向けた負メ
ニスカスレンズであり、第５レンズ１０５は、物体側に
凹面を向けた正メニスカスレンズである。第４群を構成
する第６レンズ１０６は、物体側に凹面を向けた正メニ
スカスレンズである。また、第３レンズ１０３（第２
群）と第４レンズ１０４（第３群）との間には絞り１０
７が配置され、この絞り１０７を挟んで、第１，第２群
が前段のレンズ群、第３，第４群が後段のレンズ群を構
成している。これにより、レンズ全体としては、４群６
枚構成のガウスタイプレンズとなっている。

【００６１】ここで、本実施形態で採用したレンズ（４
群６枚構成のガウスタイプ）の具体的な特性値について
述べる。先ず、ｒｉを第ｉ面の曲率半径、ｄｉを第ｉ面
と（ｉ＋１）面の間隔、ｎｉを第ｉレンズのｄ線におけ
る屈折率、νｉを第ｉレンズのｄ線におけるアッベ数と
すると、以下の表３に示す数値条件を満足するレンズを
採用している。

【００６２】

【表３】

【００６３】また、このレンズと組み合わせるサジタル
ストッパとしては、レンズの第１面上に、例えば副走査
方向に１２．２ｍｍの開口を持つ矩形型のものを採用し
ている。このサジタルストッパは、原稿とラインセンサ
間のどこに配置しても良いが、サジタルストッパの開口
幅は、レンズ瞳に対する遮光の比から適宜再計算する必
要がある。

【００６４】ちなみに、ここで採用したサジタルストッ
パの形状とレンズ瞳に対する遮光状態は図３（Ｂ）のよ
うになる。ここで、どの程度光量が減るかについては、
瞳の中の光量分布が均一であると仮定して、サジタルス
トッパで遮光される面積と瞳全体の面積の比から求め、
その求めた結果から、光学系全体としての明るさをＦ
４．５相当に確保している。例えば、レンズのＦ値を
４．０とするならば、サジタルストッパの遮光による光
量減少分がＦ０．５相当となるように開口幅を設定する
ことで、光学系全体の明るさをＦ４．５相当とする。

【００６５】次に、レンズ径について図９を用いて説明
する。図９において、光軸と被写体面の交点を原点
（０，０）とし、被写体像高をＹob、レンズ第１面の曲
率半径をｒ、被写体とレンズ第１面の距離をＺ１、被写
体からレンズに入射する最大光線高さでの、レンズ第１
面との交点座標をｐ（ｚ２，ｈ）、レンズ鏡筒の肉厚を
ｘ、レンズ鏡筒がレンズ第１面よりも被写体側に突出す
る長さをｍ、レンズ径をφとすると、ｚ２＝ｒ−√（ｒ²−ｈ²）＋Ｚ１ｔａｎθ＝（Ｙob−ｈ）／ｚ２ｘ＝φ／２−ｈ−（ｚ２−Ｚ１＋ｍ）ｔａｎθ で表されるため、 φ／２＝ｘ＋ｈ＋（ｚ２−Ｚ１＋ｍ）ｔａｎθ ＝ｘ＋Ｙob−（Ｚ１−ｍ）（Ｙob−ｈ）／ｚ２となる。

【００６６】ここで、Ｙobはｘに対して十分に大きく、
Ｚ１もｍに対して十分大きいので、ｘ＝ｍ＝０，Ｚ１／
ｚ２＝ｋとすると、 φ／２＝Ｙob（１−ｋ）＋ｋ・ｈとなり、簡単な比の計算になる。このことから、φを小
さくするためには、ｋ→１で、かつｈ→０、つまりレン
ズ第１面の曲率半径を大きくし、レンズ長を短くすれば
よいことになる。

【００６７】この点を考慮すると、前群の焦点距離が長
い、即ち第１面の曲率を緩くしやすい４群以上の構成の
ガウスタイプレンズを用いてレンズの小径化を行うこと
が、本発明の効果をより一層高めることにつながる。そ
して、サジタルストッパとの組み合わせで特性とコスト
のバランスが最良のものとして、４群６枚構成のガウス
タイプレンズが挙げられる。

【００６８】通常、４群６枚構成のガウスタイプレンズ
は、絞りを挟んで両側に小さい曲率半径の凹面が存在
し、これによってペッツバール(Petzval) 和を補正（小
さく）している。そのため、これまでは大きな画角での
サジタル方向の収差補正が困難とされ、高屈折率の硝材
を使用することで収差補正がしやすくなると言われてき
た。実際、レンズ自動設計において、レンズ素材となる
光学ガラスの屈折率範囲を高いところまで許容し、変数
として使用すると、特に第１、第５、第６レンズの屈折
率は高い方に変化していく傾向にある。

【００６９】しかしながら、この傾向は、レンズ単体で
主走査方向（メリジオナル方向、副走査方向（サジタル
方向）の収差を同時に改善して、いわゆるエラーファン
クションを下げていくというレンズ自動設計のアルゴリ
ズムに起因するもので、エリア画像を同時に読み込む必
要のあるカメラレンズに適した設計手法である。これに
対して、カラー画像読取装置のようにラインセンサでＲ
ＧＢの情報を別々にかつ１次元で読み取る構成のものに
上記設計手段を適用しても、結像光学系の性能向上が必
ずしも実現されない。

【００７０】即ち、ラインセンサを用いたカラー画像読
取装置では、白色光を結像させたときのエラーファンク
ションの低さ、あるいはＭＴＦの高さよりはむしろ、同
強度のＲＧＢの光を別々に結像させたときのＭＴＦの均
一性や倍率色収差、そして各画角に対する均一性の方
が、後工程で色情報を合成する必要性から重要となる。
また、あまりナイキストでのＭＴＦが高すぎると、モア
レの要因にもなる。

【００７１】そこで本実施形態では、サジタルストッパ
を導入することにより、レンズ単体でのサジタルフレア
補正の負担を軽減している。このサジタルストッパは、
ガウスタイプレンズの設計において、その短所を補うと
同時に、その長所を最大限に引き出し得る最適な手段と
なる。

【００７２】また一般的に、硝材の屈折率が高くなると
分散も大きくなるため、結像系の色補正を考慮すると、
第１、第２、第５、第６レンズには、それぞれｄ線にお
ける屈折率が１．６０〜１．６８、アッベ数が４７以上
である光学ガラスを用いることが、本実施形態に係る結
像光学系において、色補正とＭＴＦ特性のバランス、さ
らにはコスト的にも好適であると言える。

【００７３】ここで、図１０乃至図１２に、上記表３に
示した数値構成のレンズ単体（サジタルストッパ無し）
のＲ（レッド），Ｇ（グリーン），Ｂ（ブルー）のＭＴ
Ｆ対周波数特性シミュレーション結果を示す。なお、図
１０はＲのＭＴＦ対周波数特性、図１１はＧのＭＴＦ対
周波数特性、図１２はＢのＭＴＦ対周波数特性をそれぞ
れ示している。また、各々の特性図において、のライ
ンは光軸上での主走査方向の特性カーブ、のラインは
同副走査方向の特性カーブ、のラインは画角−１３．
６７°での主走査方向の特性カーブ、のラインは同副
走査方向の特性カーブ、のラインは画角−１９．０７
°での主走査方向の特性カーブ、のラインは同副走査
方向の特性カーブをそれぞれ示している。

【００７４】図１０乃至図１２においては、特にＲ，Ｂ
のＭＴＦ対周波数特性で、原稿端近傍の画角（−１９．
０７°）における副走査方向のＭＴＦが低くなっている
ことが分かる。この部分の特性を意図的に低く抑えるこ
とで、レンズ設計におけるパラメータの自由度を増大さ
せ、主走査方向のＭＴＦと倍率色収差の特性向上に注力
している。ここで、本実施形態のＣＣＤセンサは、長手
方向の一辺が９．３３μｍの画素を使用している。

【００７５】次に、図１３乃至図１５に、上記表３に示
した数値構成のレンズとサジタルストッパを組み合わせ
た状態（サジタルストッパ有り）での、ＭＴＦ対周波数
特性シミュレーション結果を示す。図から明らかなよう
に、先の図１０乃至図１２で見られた、レンズ単体での
副走査方向のＭＴＦの低さは、サジタルストッパによる
解像度の改善効果によって完全に補正されていることが
分かる。

【００７６】次に、原稿面上での空間周波数７．８７ラ
インペア／ｍｍにおけるＭＴＦの対画角特性を図１６に
示す。なお、図１６においては、画角の決定因子となる
物体高を横軸にとり、縦軸にＭＴＦをとっている。図示
のように、Ｂ，Ｇ，Ｒの３色に関しては、物体高の変化
（画角の大小）にかかわらず、それぞれのＭＴＦが非常
に良く揃っていることが分かる。この場合、反射光の副
走査方向における最高解像度と最低解像度との差、すな
わちΔＭＴＦが２０％以内に収まっている。これによ
り、読取解像度のムラが減少し、高画質化が達成でき
る。このΔＭＴＦは、２５％以内に収めれば十分な高画
質化が達成できる。

【００７７】さらに、倍率色収差の対画角特性を図１７
に示す。この図１７では、本実施形態に係るレンズの対
画角特性を実線で示し、従来レンズの対画角特性を破線
で示している。図示のように、従来レンズでは倍率色収
差が０．９３３μｍを超えているが、本実施形態に係る
レンズでは倍率色収差が０．９３３μｍ以内に収まって
いることが分かる。すなわちこれは、Ｇ色の波長におけ
る結像の重心と、他の読取色の波長における結像の重心
とのずれが画素の１０％以下となるようレンズが設計さ
れていることを示している。これにより、ＣＣＤセンサ
で読み取った画像データから無彩色判定を行うときのエ
ラーが低減する。

【００７８】以上のことから、本実施形態に係る特性の
レンズとサジタルストッパとの組み合わせにより、倍率
色収差を１μｍ以内で、なおかつＭＴＦの差（ΔＭＴ
Ｆ）が少ない結像光学系が実現されたことになる。これ
により、ＣＣＤセンサ出力を用いた画像処理において、
黒文字判定スレッシュレベル（ＣＩＥＬ^*ａ^*ｂ^*色
空間でのｃ^*）を従来の２／３以下の値にし、色再現可
能範囲を広げて、なおかつ、黒文字誤判定の発生率を低
減することが可能となる。また、カラー複写機の読取光
学系に省エネタイプのキセノンランプを用いる場合で
も、メモリを使用することにより、ハロゲンランプを用
いる場合と同等のプロセススピードを維持することが可
能となる。

【００７９】また上記レンズ構成において、第１、第
２、第５、第６レンズに、それぞれｄ線における屈折率
が１．６０〜１．６８で、アッベ数が４７以上の光学ガ
ラスを用いることにより、コストにも、取り扱い上もき
わめて有利になる。

【００８０】さらに、第１、第６レンズの曲率半径（ｒ
１，ｒ６）を±３０ｍｍ以上としてその曲率を緩くし、
これに伴う収差の悪化分をサジタルストッパで改善して
光学系全体の結像性能を高めているため、特性の向上と
レンズ径の縮小を同時に実現することができる。したが
って、このレンズ径の縮小分と、レンズ単体でのＦ値を
小さくする（Ｆ４．５→Ｆ４．０）ときのレンズ径の拡
大分との相殺により、実質的にサイズアップを回避する
ことができる。

【００８１】これに加えて、第１、第２、第５、第６レ
ンズに、それぞれ同一の素材（硝材）の光学ガラスを用
いることにより、硝材の共通化によるコストダウンも期
待できる。

【００８２】また、レンズの更なる小型化を図るうえで
は、以下の表４に示す数値構成を満足する４群６枚構成
のガウスタイプレンズを採用すると良い。

【００８３】

【表４】

【００８４】この表４に示すレンズ構成では、先の表３
に示したレンズ構成と比較して、第１レンズと第６レン
ズの屈折率（ｄ線に対する）を高くし（１．６５以
上）、その分だけ第１面と最終面の曲率を緩くしてい
る。さらに、光学系全体としてのＦ値を４．５相当に確
保したうえで、レンズ単体でのＦ値を暗くし、その分の
光量低下を、サジタルストッパの開口幅を０．６ｍｍ
（１２．２ｍｍ→１２．８ｍｍ）広げて補うことによ
り、レンズの小型化を達成している。

【００８５】図１８は原稿面上での空間周波数７．８７
ラインペア／ｍｍにおけるＭＴＦの対画角特性を示すも
ので、この図では、画角の決定因子となる物体高を横軸
にとり、縦軸にＭＴＦをとっている。図示のように、
Ｂ，Ｇ，Ｒの３色に関しては、物体高の変化（画角の大
小）にかかわらず、それぞれのＭＴＦが非常に良く揃っ
ていることが分かる（ΔＭＴＦが２０％以内）。

【００８６】また、倍率色収差の対画角特性に関して
も、図１９に示すように、倍率色収差が１μｍ以内に収
まっていることが分かる。このことから、表４に示す特
性のレンズとサジタルストッパとの組み合わせによって
も、倍率色収差を１μｍ以内で、なおかつＭＴＦの差
（ΔＭＴＦ）が少ない結像光学系が実現されたことにな
る。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の画像読取装
置によれば、原稿からの反射光の光量ロスを最小限に抑
えつつ、結像光学系全体の解像度特性を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像読取装置の構成を示す概略
図である。

【図２】レンズの基本的な特性を説明するための図で
ある。

【図３】サジタルストッパの構造と機能を説明する図
である。

【図４】サジタルストッパが無しの場合と有りの場合
のレンズのＭＴＦ周波数特性を示す図である。

【図５】サジタルストッパの他の例を示す図である。

【図６】図５に示すサジタルストッパの機能を説明す
る図である。

【図７】図５に示すサジタルストッパの変形例を示す
図である。

【図８】レンズの全体構成を示す図である。

【図９】レンズ径を小さくするためのパラメータを説
明する図である。

【図１０】レンズ単体でのＲ（レッド）のＭＴＦ対周
波数特性を示す図である。

【図１１】レンズ単体でのＧ（グリーン）のＭＴＦ対
周波数特性を示す図である。

【図１２】レンズ単体でのＢ（ブルー）のＭＴＦ対周
波数特性を示す図である。

【図１３】レンズとサジタルストッパを組み合わせた
状態での、Ｒ（レッド）のＭＴＦ対周波数特性を示す図
である。

【図１４】レンズとサジタルストッパを組み合わせた
状態での、Ｇ（グリーン）のＭＴＦ対周波数特性を示す
図である。

【図１５】レンズとサジタルストッパを組み合わせた
状態での、Ｂ（ブルー）のＭＴＦ対周波数特性を示す図
である。

【図１６】原稿面上での周波数が７．８７ラインペア
／ｍｍにおける、ＭＴＦの対画角特性を示す図である。

【図１７】倍率色収差の対画角特性を示す図である。

【図１８】他の数値構成のレンズにおいて、原稿面上
での周波数が７．８７ラインペア／ｍｍにおける、ＭＴ
Ｆの対画角特性を示す図である。

【図１９】他の数値構成のレンズにおいて、倍率色収
差の対画角特性を示す図である。

【符号の説明】

４…ランプ（照射手段）、９，１９，２１…サジタルス
トッパ（遮光手段）、１０…レンズ、１１…ラインイメ
ージセンサ（光電変換手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平８−214112（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−63274（ＪＰ，Ａ) 特開平３−113961（ＪＰ，Ａ) 「光学技術ハンドブック増補版」（昭50−７−20）朝倉書店ｐ．499 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/04 G06T 1/00 H04N 1/19

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】原稿に光を照射する照射手段と、前記照射手段によって光が照射された原稿からの反射光
を結像させるもので、原稿端近傍の画角における画像読
取波長域の副走査方向の解像度が、前記原稿端近傍より
内側の画角における画像読取波長域の副走査方向の最低
解像度、及び原稿の画角における画像読取波長域の主走
査方向の最低解像度よりも、最良像面において低い解像
度特性を有するレンズと、前記照射手段によって光が照射された原稿端近傍からの
反射光における副走査方向の瞳径が小さくなるように前
記反射光の一部を遮光することにより、前記原稿端近傍
の画角における画像読取波長域の副走査方向の解像度を
アップさせる遮光手段と、前記遮光手段で一部が遮光され、かつ前記レンズで結像
された前記反射光を電気信号に変換する光電変換手段と
を備えることを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】前記レンズは、原稿面上での空間周波数
が略５本／ｍｍにおいて前記解像度特性を有することを
特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
【請求項３】前記画像読取波長域は、紫外、青、緑、
赤、赤外の各波長域のうち、少なくともいずれか二つ以
上の波長域を含むことを特徴とする請求項１記載の画像
読取装置。
【請求項４】前記原稿端近傍の画角における画像読取
波長域の副走査方向の解像度と前記原稿端近傍より内側
の画角における画像読取波長域の最低解像度との差分
を、前記遮光手段による前記原稿端近傍の画角における
画像読取波長域の解像度のアップ分に略等しくなるよう
に、前記レンズの解像度特性を設定してなることを特徴
とする請求項１記載の画像読取装置。
【請求項５】前記レンズにより結像された反射光の副
走査方向における最高解像度と最低解像度との差が、原
稿の全画角内で２５％以下であることを特徴とする請求
項１記載の画像読取装置。
【請求項６】前記レンズは、Ｇ色の波長における結像
の重心と、他の読取色の波長における結像の重心とのず
れが画素の１０％以下となるように設計されていること
を特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
【請求項７】前記レンズは、物体側より順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスの第１レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスの第２レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスの第３レンズと、絞りと、物体側に凹面を向けた負メニスカスの第４レンズと、第５レンズと、第６レンズとから構成され、前記第２レンズと前記第３レンズを貼り合わせるととも
に、前記第４レンズと前記第５レンズを貼り合わせてなる４
群６枚構成のガウスタイプレンズであることを特徴とす
る請求項１記載の画像読取装置。
【請求項８】前記第１，第６レンズの屈折率が１．６
５〜１．６８であることを特徴とする請求項７記載の画
像読取装置。
【請求項９】前記第１，第２，第５，第６レンズに、
それぞれ同一の素材の光学ガラスを用いてなることを特
徴とする請求項７記載の画像読取装置。
【請求項１０】前記レンズは、ｒｉを第ｉ面の曲率半
径、ｄｉを第ｉ面と（ｉ＋１）面の間隔、ｎｉを第ｉレ
ンズのｄ線における屈折率、νｉを第ｉレンズのｄ線に
おけるアッベ数として、【表１】を満足することを特徴とする請求項７記載の画像読取装
置。
【請求項１１】前記レンズは、ｒｉを第ｉ面の曲率半
径、ｄｉを第ｉ面と（ｉ＋１）面の間隔、ｎｉを第ｉレ
ンズのｄ線における屈折率、νｉを第ｉレンズのｄ線に
おけるアッベ数として、【表２】を満足することを特徴とする請求項７記載の画像読取装
置。
【請求項１２】原稿に光を照射する照射手段と、前記
照射手段によって光が照射された原稿端近傍からの反射
光における副走査方向の瞳径が小さくなるように前記反
射光の一部を遮光することにより、前記原稿端近傍の画
角における画像読取波長域の副走査方向の解像度をアッ
プさせる遮光手段と、前記遮光手段で一部が遮光された
前記反射光を電気信号に変換する光電変換手段とを備え
る画像読取装置に用いられ、前記照射手段によって光が
照射された原稿からの反射光を結像させるレンズであっ
て、原稿端近傍の画角における画像読取波長域の副走査方向
の解像度が、前記原稿端近傍より内側の画角における画
像読取波長域の副走査方向の最低解像度、及び原稿の画
角における画像読取波長域の主走査方向の最低解像度よ
りも、最良像面において低い解像度特性を有することを
特徴とするレンズ。