JP2000249914A - 画像読取用レンズおよび画像読取装置 - Google Patents

画像読取用レンズおよび画像読取装置

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JP2000249914A JP11054035A JP5403599A JP2000249914A JP 2000249914 A JP2000249914 A JP 2000249914A JP 11054035 A JP11054035 A JP 11054035A JP 5403599 A JP5403599 A JP 5403599A JP 2000249914 A JP2000249914 A JP 2000249914A
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 凸、凹、凸、凹の４枚レンズ構成で、第１レ
ンズおよび第３レンズの少なくとも一方に非球面を有
し、絞り位置を規定することにより、諸収差を良好に補
正しつつ広画角化を図るとともに明るい画像読取用のレ
ンズ系を得る。 【構成】 物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の
メニスカスレンズからなる第１レンズＬ1 と、両凹レン
ズからなる第２レンズＬ2 と、両凸レンズからなる第３
レンズＬ3 と、結像面側に凸面を向けた負のメニスカス
レンズからなる第４レンズＬ4 を配列されてなり、第１
レンズＬ1 あるいは第３レンズＬ3 の何れか一面以上を
非球面とし、第２レンズと第３レンズとの間に絞りを配
されてなる。

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、ファクシ
ミリやイメージスキャナ等の画像読取装置、およびその
光学系として用いられる画像読取用レンズに関するもの
であり、特に画像縮小用もしくは画像拡大用の画像読取
用レンズおよびそれを用いた画像読取装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】原稿画像をＣＣＤ等の撮像素子に縮小も
しくは拡大して結像させるタイプのファクシミリやイメ
ージスキャナ等に用いられる画像読取用の結像レンズ
は、使用される結像倍率において高い解像力を持ってい
ること、周辺光量が多いこと、歪曲収差は小さいことが
基本的に要求されているが、その他に、近年の光学装置
全体のコンパクト化および低コスト化の要求に伴い、そ
のサイズをコンパクトなものとし、製造コストを安価な
ものとすることも求められている。
【０００３】このような要求に対応し得る結像レンズと
して、特開平9-101452号公報に示された４枚構成の結像
レンズが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この公報記載の４枚構
成の結像レンズは、広い角度にわたって読取画像の品質
を良好とし得るが、複写機用のラインセンサ等に使用す
る場合は読取スピードの高速化の要請から、より明るい
画像読取用レンズが望まれていた。
【０００５】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
ので、レンズ枚数が４枚で構成され、広画角とすること
ができる上、安価で読取画像の品質が良好な明るい画像
読取用レンズおよびこれを用いた画像読取装置を提供す
ることを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の画像読取用レン
ズは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正のメニ
スカスレンズからなる第１レンズと、両凹レンズからな
る第２レンズと、両凸レンズからなる第３レンズと、結
像面側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第
４レンズを配列されてなり、前記第１レンズおよび前記
第３レンズの少なくとも一方の１面以が非球面とされ、
前記第２レンズと前記第３レンズとの間に絞りが配され
てなることを特徴とするものである。
【０００７】また、本発明の画像読取用レンズは、以下
の条件を満足するように構成することが好ましい。
【０００８】 (1) 1.38 ＜ ｆ ( 1／Ｒ9 −1／Ｒ8 ) ＜ 2.38 (2) 0.28 ＜ Ｒ1 ／ｆ ＜ 0.58 (3) 0.23 ＜ Ｄ7 ／ｆ ＜ 0.46 (4) 0.71 ＜｜Ｄ4 ×ｆ2 ｜／ｆ＜ 1.98 (5) 1.14 ＜｜Ｎ4 ×ｆ4 ｜／ｆ＜ 1.90 但し、ｆ ：レンズ全系の合成焦点距離 ｆ2 ：第２レンズの焦点距離 ｆ4 ：第４レンズの焦点距離 Ｒi ：第i面の曲率半径 Ｄi ：第i面と第i+1面の間隔 Ｎ4 ：第４レンズのｅ線に対する屈折率
【０００９】また、本発明の画像読取装置は、上記画像
読取用レンズを用いたことを特徴とするものである。
【００１０】なお、本発明の画像読取用レンズは、上述
した如く物体側から第１，２，３，４レンズをこの順に
配設すれば画像縮小用レンズとして使用し得るが、この
レンズ系全体をそのままの状態で方向を逆にし、結像面
側から第１，２，３，４レンズをこの順に配設すれば画
像拡大用レンズとして使用し得る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を用いて説明する。
【００１２】図１１に示すように、本発明に係る画像読
取用の結像レンズ（画像読取用レンズ）１は、ファクシ
ミリやイメージスキャナ等の画像読取装置２の光学系に
用いられるものである。この画像読取装置２は、原稿３
を載置するガラス板４と、ライン状ＣＣＤ５のカバーガ
ラス６との間に結像レンズ１を配置し、ガラス板４の結
像レンズ側に照明装置７を配置してなる。
【００１３】この画像読取装置２では、照明装置７から
原稿３に向かって光を当てると、原稿３により反射され
た光束が結像レンズ１により結像し、ライン状ＣＣＤ５
により読み取られる。
【００１４】ここで、図１は実施例１，２のレンズ基本
構成を示すものであり、図２は実施例３，４のレンズ基
本構成を示すものである。
【００１５】図１，２に示すように、これらの実施例に
係る画像読取用の結像レンズ（読取用レンズ）は、４枚
のレンズＬ1 〜Ｌ4 により構成され、絞りｉが第２レン
ズＬ 2と第３レンズＬ3 との間に配設されてなるもの
で、物体側から光軸Ｘに沿って入射した光束は結像位置
Ｐに結像される。
【００１６】ここで第１レンズＬ1 は物体側に凸面を向
けた正のメニスカスレンズ、第２レンズＬ2 は強い曲率
の面を結像面側に向けた両凹レンズ、第３レンズＬ3 は
両凸レンズ、第４レンズＬ4 は結像面側に凸面を向けた
負のメニスカスレンズである。
【００１７】また、これらのレンズは以下の条件式を満
足する。
【００１８】 (1) 1.38 ＜ ｆ ( 1／Ｒ9 −1／Ｒ8 ) ＜ 2.38 (2) 0.28 ＜ Ｒ1 ／ｆ ＜ 0.58 (3) 0.23 ＜ Ｄ7 ／ｆ ＜ 0.46 (4) 0.71 ＜｜Ｄ4 ×ｆ2 ｜／ｆ＜ 1.98 (5) 1.14 ＜｜Ｎ4 ×ｆ4 ｜／ｆ＜ 1.90 但し、ｆ ：レンズ全系の合成焦点距離 ｆ2 ：第２レンズの焦点距離 ｆ4 ：第４レンズの焦点距離 Ｒi ：第i面の曲率半径 Ｄi ：第i面と第i+1面の間隔 Ｎ4 ：第４レンズのｅ線に対する屈折率
【００１９】上記画像読取用レンズによれば、物体側か
ら順に正の第１レンズＬ1 、負の第２レンズＬ2 、正の
第３レンズＬ3 および負の第４レンズＬ4 を配設してお
り、第１と第２のレンズのペアと第３と第４のレンズの
ペアが各々正負のペアで形成されているため、前側のレ
ンズで発生した収差が大きくならないうちに、後側のレ
ンズで補正されるので収差の補正を効率よく行なうこと
ができる。
【００２０】さらに、第１レンズＬ1 および第３レンズ
Ｌ3 の少なくとも一方の１面以上を非球面とすることで
球面収差を良好に補正し、明るいレンズとすることがで
きる。
【００２１】次に、上記条件式（１）〜（５）の技術的
意義について説明する。
【００２２】上記条件式（１）はレンズ全系の合成焦点
距離ｆに対する、第４レンズＬ4 の両面の曲率の差 １
／Ｒ9 − １／Ｒ8 を規定する条件式である。
【００２３】この条件式（１）において、１／Ｒ9 −
１／Ｒ8 の値が下限を超えると歪曲収差が増大する。ま
た、１／Ｒ9 − １／Ｒ8 の値が上限および下限を超え
るとコマ収差を良好に補正することが困難となる。
【００２４】したがって、この条件式（１）を満足する
ことで歪曲収差およびコマ収差を良好とすることができ
る。
【００２５】上記条件式（２）は、レンズ全系の合成焦
点距離ｆに対する第１レンズＬ1の第１面の曲率半径Ｒ1
の比Ｒ1 ／ｆを規定する、第１レンズＬ1 のパワーに
関する条件式である。
【００２６】また、上記条件式（３）はレンズ全系の合
成焦点距離ｆに対する、第３レンズＬ3 と第４レンズＬ
4 の間隔Ｄ7 の比Ｄ7 ／ｆを規定する条件式である。
【００２７】この条件式（２），（３）において、Ｒ1
／ｆの値あるいはＤ7 ／ｆの値が上限を超えると収差補
正上は有利であるが、レンズ全長が大きくなり、レンズ
系のコンパクト化という要請に反する。一方、Ｒ1 ／ｆ
の値あるいはＤ7 ／ｆの値が下限を超えると像面のレン
ズ側への倒れが大きくなり、非点収差が増大する。
【００２８】したがって、この条件式（２）および
（３）を満足することで非点収差を良好なものとしつ
つ、レンズ系をコンパクトなものとすることができる。
【００２９】条件式（４）はレンズ全系の合成焦点距離
ｆに対する、第２レンズＬ2 の絞りｉまでの距離Ｄ4 と
焦点距離ｆ2 の積の比｜Ｄ4 ×ｆ2 ｜／ｆを規定する
ものである。
【００３０】この条件式（４）において、｜Ｄ4 ×ｆ2
｜／ｆの値が上限を超えるとコマ収差の補正が困難と
なる。一方、｜Ｄ4 ×ｆ2 ｜／ｆの値が下限を越える
と収差補正には有利であるが、絞りｉが第２レンズＬ
2 に近付きすぎてしまい、実際上絞りｉを設けること
ができなくなる。
【００３１】したがって、この条件式（４）を満足する
ことでコマ収差の補正を良好とすることができる。
【００３２】条件式（５）はレンズ全系の合成焦点距離
ｆに対する、第４レンズＬ4 の屈折率Ｎ4 と焦点距離ｆ
4 の積の比｜Ｎ4 ×ｆ4 ｜／ｆを規定するものであ
る。
【００３３】この条件式（５）において、｜Ｎ4 ×ｆ4
｜／ｆの値が上限を超えると歪曲収差が大きくなる。
また、｜Ｎ4 ×ｆ4 ｜／ｆの値が上限および下限を超
えるとコマ収差の補正が困難となる。
【００３４】したがって、この条件式（５）を満足する
ことで歪曲収差およびコマ収差の補正を良好とすること
ができる。
【００３５】以下、実施例１〜４の各々について具体的
数値を用いて説明する。
【００３６】＜実施例１＞この実施例１における各レン
ズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各
レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｅ線におけ
る屈折率Ｎ および各レンズのアッベ数ν を下記表１の
上段に示す。
【００３７】ただし、この表１および後述する表２〜８
において、記号Ｒ，Ｄ，Ｎ ，ν に対応させた数字は物
体側から順次増加するようになっている。
【００３８】なお、表１の中段に、この実施例１の画像
読取用レンズにおける、レンズ系全体の焦点距離ｆ、Ｆ
数、半画角ωおよび結像倍率ｍの値を示す。
【００３９】さらに、表１の下段に、この実施例１の上
記条件式（１）〜（５）に対応する数値を示す。
【００４０】また、表１中の面ナンバーの左側に＊が付
された面は非球面とされており、下記式（Ａ）で表され
る非球面形状となっている。
【００４１】
【数１】 ただし、Ｘ：光軸からの高さｈの非球面上の点より、非
球面頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線
の長さ（ｍｍ） Ｃ：非球面の近軸曲率（１／Ｒ） ｈ：光軸からの高さ（ｍｍ） Ｋ：離心率 ａ4 、ａ6 、ａ8 、ａ10：第４，６，８，１０次の非球
面係数
【００４２】下記表２に、上記式（Ａ）に示される非球
面の各定数Ｋ、ａ4 、ａ6 、ａ8 、ａ10の値を示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】
【表２】
【００４５】表１から明らかなように、実施例１では各
条件式（１）〜（５）が全て満足されている。また、画
角の広さおよび明るさも画像読取用レンズとして十分な
ものとされている。
【００４６】＜実施例２＞この実施例２における各レン
ズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各
レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｅ線におけ
る屈折率Ｎおよび各レンズのアッベ数νを下記表３の上
段に示す。
【００４７】なお、表３の中段に、この実施例２の画像
読取用レンズにおける、レンズ系全体の焦点距離ｆ、Ｆ
数、半画角ωおよび結像倍率ｍの値を示す。
【００４８】さらに、表３の下段に、この実施例２の上
記条件式（１）〜（５）に対応する数値を示す。
【００４９】また、表３中の面ナンバーの左側に＊が付
された面は非球面とされており、上記式（Ａ）で表され
る非球面形状となっている。
【００５０】下記表４に、上記式（Ａ）に示される非球
面の各定数Ｋ、ａ4 、ａ6 、ａ8 、ａ10 の値を示す。
【００５１】
【表３】
【００５２】
【表４】
【００５３】表３から明らかなように、実施例２では各
条件式（１）〜（５）が全て満足されている。また、画
角の広さおよび明るさも画像読取用レンズとして十分な
ものとされている。
【００５４】＜実施例３＞この実施例３における各レン
ズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各
レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｅ線におけ
る屈折率Ｎおよび各レンズのアッベ数νを下記表５の上
段に示す。
【００５５】なお、表５の中段に、この実施例３の画像
読取用レンズにおける、レンズ系全体の焦点距離ｆ、Ｆ
数、半画角ωおよび結像倍率ｍの値を示す。
【００５６】さらに、表５の下段に、この実施例３の上
記条件式（１）〜（５）に対応する数値を示す。
【００５７】また、表５中の面ナンバーの左側に＊が付
された面は非球面とされており、上記式（Ａ）で表され
る非球面形状となっている。
【００５８】下記表６に、上記式（Ａ）に示される非球
面の各定数Ｋ、ａ4 、ａ6 、ａ8 、ａ10 の値を示す。
【００５９】
【表５】
【００６０】
【表６】
【００６１】表５から明らかなように、実施例３では各
条件式（１）〜（５）が全て満足されている。また、画
角の広さおよび明るさも画像読取用レンズとして十分な
ものとされている。
【００６２】＜実施例４＞この実施例４における各レン
ズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各
レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｅ線におけ
る屈折率Ｎおよび各レンズのアッベ数νを下記表７の上
段に示す。
【００６３】なお、表７の中段に、この実施例４の画像
読取用レンズにおける、レンズ系全体の焦点距離ｆ、Ｆ
数、半画角ωおよび結像倍率ｍの値を示す。
【００６４】さらに、表７の下段に、この実施例４の上
記条件式（１）〜（５）に対応する数値を示す。
【００６５】また、表７中の面ナンバーの左側に＊が付
された面は非球面とされており、上記式（Ａ）で表され
る非球面形状となっている。
【００６６】下記表８に、上記式（Ａ）に示される非球
面の各定数Ｋ、ａ4 、ａ6 、ａ8 、ａ10 の値を示す。
【００６７】
【表７】
【００６８】
【表８】
【００６９】表７から明らかなように、実施例４では各
条件式（１）〜（５）が全て満足されている。また、画
角の広さおよび明るさも画像読取用レンズとして十分な
ものとされている。
【００７０】また、実施例１〜４に対応させてその各収
差図（球面収差、非点収差、ディストーションの収差
図）を各々図 ３，５，７，９に示す。なお、この収差
図においてωは半画角を示す。また、上記実施例１〜４
に対応させてそのコマ収差を表す収差図を各々図４，
６，８，１０に示す。
【００７１】これら図３〜１０から明らかなように、上
述した各実施例によれば、前述した各収差を全て良好な
ものとすることができる。
【００７２】また、各球面収差図においてはｅ線、ｇ線
およびＣ線に対する収差が示されている。さらに、各非
点収差図には、サジタル（Ｓ）像面およびタンジェンシ
ャル（Ｔ）像面に対する収差が示されている。
【００７３】なお、本発明の画像読取用レンズとして
は、上記実施例のものに限られるものではなく種々の態
様の変更が可能であり、例えば各レンズの曲率半径Ｒお
よびレンズ間隔（もしくはレンズ厚）Ｄを適宜変更する
ことが可能である。
【００７４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像読取
用レンズによれば、諸収差が劣化しないように配慮しな
がら、広画角となるような構成としているので、諸収差
を良好に補正しつつ広画角化を図ることができる。ま
た、この画像読取用レンズでは、明るいレンズ系とする
ことも可能となる。
【００７５】また、本発明の画像読取用レンズを用いた
画像読取装置によれば、広い角度にわたって読取画像の
品質を良好とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１，２に係るレンズ基本構成を
示す概略図
【図２】本発明の実施例３，４に係るレンズ基本構成を
示す概略図
【図３】実施例１に係るレンズの各収差図（球面収差、
非点収差、ディストーション）
【図４】実施例１に係るレンズの収差図（コマ収差）
【図５】実施例２に係るレンズの各収差図（球面収差、
非点収差、ディストーション）
【図６】実施例２に係るレンズの収差図（コマ収差）
【図７】実施例３に係るレンズの各収差図（球面収差、
非点収差、ディストーション）
【図８】実施例３に係るレンズの収差図（コマ収差）
【図９】実施例４に係るレンズの各収差図（球面収差、
非点収差、ディストーション）
【図１０】実施例４に係るレンズの収差図（コマ収差）
【図１１】本発明の実施形態に係る画像読取装置を示す
概略図
【符号の説明】
Ｌ1 〜Ｌ4 レンズ Ｒ1 〜Ｒ9 レンズ面の曲率半径 Ｄ1 〜Ｄ8 レンズ面間隔（レンズ厚） Ｘ 光軸 Ｐ 結像位置 ｉ 絞り １ 結像レンズ（画像読取用レンズ） ２ 画像読取装置 ３ 原稿 ４ ガラス板 ５ ライン状ＣＣＤ ７ 照明装置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年４月２７日（１９９９．４．２
７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の画像読取用レン
ズは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正のメニ
スカスレンズからなる第１レンズと、両凹レンズからな
る第２レンズと、両凸レンズからなる第３レンズと、結
像面側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第
４レンズを配列されてなり、前記第１レンズおよび前記
第３レンズの少なくとも一方の１面以上が非球面とさ
れ、前記第２レンズと前記第３レンズとの間に絞りが配
されてなることを特徴とするものである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物体側から順に、物体側に凸面を向けた
    正のメニスカスレンズからなる第１レンズと、両凹レン
    ズからなる第２レンズと、両凸レンズからなる第３レン
    ズと、結像面側に凸面を向けた負のメニスカスレンズか
    らなる第４レンズを配列されてなり、前記第１レンズお
    よび前記第３レンズの少なくとも一方の１面以上が非球
    面とされ、前記第２レンズと前記第３レンズとの間に絞
    りが配されてなることを特徴とする画像読取用レンズ。
  2. 【請求項２】 以下の条件を満足するように構成されて
    なることを特徴とする請求項１記載の画像読取用レン
    ズ。 (1) 1.38 ＜ ｆ ( 1／Ｒ9 −1／Ｒ8 ) ＜ 2.38 (2) 0.28 ＜ Ｒ1 ／ｆ ＜ 0.58 (3) 0.23 ＜ Ｄ7 ／ｆ ＜ 0.46 (4) 0.71 ＜｜Ｄ4 ×ｆ2 ｜／ｆ＜ 1.98 (5) 1.14 ＜｜Ｎ4 ×ｆ4 ｜／ｆ＜ 1.90 但し、ｆ ：レンズ全系の合成焦点距離 ｆ2 ：第２レンズの焦点距離 ｆ4 ：第４レンズの焦点距離 Ｒi ：第i面の曲率半径 Ｄi ：第i面と第i+1面の間隔 Ｎ4 ：第４レンズのｅ線に対する屈折率
  3. 【請求項３】 請求項１または２のうちいずれか１項記
    載の画像読取用レンズを用いたことを特徴とする画像読
    取装置。
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