JP2000249916A - 結像レンズおよびこれを用いた画像読取装置 - Google Patents
結像レンズおよびこれを用いた画像読取装置Info
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- G02B9/62—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having six components only
Abstract
曲を小さくし、深度を大きくして、焦点調整の負担を軽
くするとともに、原稿の変動による解像度の劣化を小さ
なものとする。 【構成】 物体側から順に、物体側に凸の正レンズL
1 、像側に凹の負レンズL2 、物体側に凸の正メニス
カスレンズL3 、像側に凸の正メニスカスレンズL4
、物体側に凹の負レンズL5 、像側に凸の正レンズL
6 が配列され、レンズL1 とL2 、レンズL5 とL6 が
接合され、下記条件式を満足する。 0.01<d6 /f<0.17、 0.9 <f3 /f<1.8、 -
0.4 <f/f12 <0.4、 0.51<f34/f <0.72、
1.15<ν1/ν2 <1.65(f,f3:全系,L 3 の焦
点距離、f12,f34:L1 とL2 ,L3 とL4 の合成焦
点距離、d6:第6,7面の間隔、ν1,ν2:L1 ,
L2 の材料のアッベ数)
Description
メージスキャナ等の画像読取装置、およびその光学系に
用いられる画像読取用の結像レンズに関し、特に第1レ
ンズと第2レンズ、第5レンズと第6レンズとがそれぞ
れ互いに接合された4群6枚構成の結像レンズに関する
ものである。
画像読取装置では、結像部に配置する感光体としてCC
Dからなる固体イメージセンサが一般に用いられてい
る。近年、CCDにおける画素の高密度化が急速であ
り、これに伴い画像読取装置に用いる結像レンズとして
も高解像のものが必要となってきている。
して、特開平10-253881号公報に示された6枚構成の画
像読取用レンズが知られている。
の従来技術においては、結像レンズの解像度が高くなる
と深度を大きく取ることが難しくなり、画像読取装置に
おいて高度な焦点調整を行わなければならない。
解像度の劣化が生じてしまうおそれがあった。
ので、6枚構成の結像レンズにおいて、像面湾曲を小さ
くするとともに、深度を大きくすることにより、画像読
取装置の焦点調整の負担を軽くすることができる上、原
稿の平面性の変動や浮きによる解像度の劣化を小さくす
ることができる結像レンズおよび画像読取装置を提供す
ることを目的とするものである。
物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の第1レンズ
と、像側に凹面を向けた負の第2レンズと、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3レンズ
と、像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる
第4レンズと、物体側に凹面を向けた負の第5レンズ
と、像側に凸面を向けた正の第6レンズが配列され、前
記第1レンズと前記第2レンズ、前記第5レンズと前記
第6レンズがそれぞれ互いに接合されており、下記条件
式(1)〜(5)を満足するように構成されてなること
を特徴とするものである。
順に、物体側に凸面を向けた正の第1レンズと、像側に
凹面を向けた負の第2レンズと、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3レンズと、像側に凸
面を向けた正のメニスカスレンズからなる第4レンズ
と、物体側に凹面を向けた負の第5レンズと、像側に凸
面を向けた正の第6レンズが配列され、前記第1レンズ
と前記第2レンズ、前記第5レンズと前記第6レンズが
それぞれ互いに接合されており、前記第2レンズおよび
前記第5レンズが下記条件式(6)を満足するように構
成されてなることを特徴とするものである。
順に、物体側に凸面を向けた正の第1レンズと、像側に
凹面を向けた負の第2レンズと、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3レンズと、像側に凸
面を向けた正のメニスカスレンズからなる第4レンズ
と、物体側に凹面を向けた負の第5レンズと、像側に凸
面を向けた正の第6レンズが配列され、前記第1レンズ
と前記第2レンズ、前記第5レンズと前記第6レンズが
それぞれ互いに接合されており、前記第1レンズおよび
前記第6レンズが下記条件式(7)を満足するように構
成されてなることを特徴とするものである。
る本発明の結像レンズにおいて、第2レンズおよび第5
レンズに関する上記条件式(6)と、第1レンズおよび
第6レンズに関する上記条件式(7)の少なくとも一方
の条件式を満足するように構成することも可能である。
件式(8)を満足するように構成することも可能であ
る。 (8) 0.05≦|β|≦0.7 ただし、 β :全系の倍率
像レンズを用いたことを特徴とするものである。
結像レンズの実施形態を具体的な実施例を用いて説明す
る。
て、結像レンズは、イメージスキャナ等の画像読取装置
20の光学系に用いられる画像読取用レンズ10として
機能する。この画像読取装置20は、原稿3を載置する
ガラス板4と、CCDを1列乃至数列のライン状に配列
されたライン状CCD5のCCDカバーガラス6との間
に画像読取用レンズ10を配置しガラス板4の画像読取
用レンズ10側に照明装置7を配置してなる。
し、相対的にライン状CCD5の配列方向と直角な方向
Aに移動させることにより、原稿3上の画像を読み取
る。
すものである。図1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(画像読取用レンズ)は、6
枚のレンズL1 〜L6 により構成されたオルソメタタ
イプのものであって、第1レンズL1 と第2レンズL
2 、第5レンズL5 と第6レンズL6 がそれぞれ接
合された4群6枚構成のレンズ系からなり、絞り2が第
3レンズL3 と第4レンズL4 の間に配設されており、
物体側から光軸Xに沿って入射した光束は結像面1の結
像位置Pに結像される。
向けた正のメニスカスレンズ、第2レンズL2 は像側に
凹面を向けた負のメニスカスレンズ、第3レンズL3 は
物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ、第4レン
ズL4 は像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ、第
5レンズL5 は物体側に凹面を向けた負のメニスカスレ
ンズ、第6レンズL6 は像側に凸面を向けた正のメニ
スカスレンズである。
以下の条件式を満足する。 (1) 0.01<d6 /f<0.17 (2) 0.9 <f3 /f<1.8 (3) -0.4 <f/f12 <0.4 (4) 0.51<f34/f <0.72 (5) 1.15<ν1/ν2 <1.65 ただし、 f :全系の焦点距離 f3 :第3レンズの焦点距離 f12 :第1レンズと第2レンズの合成焦点距離 f34 :第3レンズと第4レンズの合成焦点距離 d6 :第6面と第7面との間隔 ν1 :第1レンズの硝材のアッベ数 ν2 :第2レンズの硝材のアッベ数
的意義について説明する。上記条件式(1)は第3レン
ズL3 の第6面と第4レンズL4 の第7面との間隔D
6 と、全系の焦点距離fとの比D6 /fを規定するこ
とにより、レンズ配置を適正なものとするとともに、非
点収差、球面収差、像面湾曲の補正を良好に行うための
条件式である。
値が下限を超えると、第3レンズL3 と第4レンズL4
が近接しすぎて適切なレンズ配置ができなくなるととも
に、非点収差が大きくなる。一方、D6 /fの値が上
限を超えると、非点収差、像面湾曲が大きくなるととも
に、球面収差が補正過剰となり、画面全域にわたって均
質な像が得られなくなる。また、レンズが大型化してし
まい、コストアップの要因となる。
距離f3 と全系の焦点距離fとの比f3 /fを規定す
ることにより、歪曲収差、倍率色収差の補正を良好に行
うための条件式である。この条件式(2)において、f
3 /fの値が下限あるいは上限を超えると、歪曲収差
や倍率色収差が大きくなり、結像レンズとしての実用範
囲を超えてしまう。
第1レンズL1 および第2レンズL 2 の合成焦点距離f
12との比を規定することにより、非点収差、球面収差、
像面湾曲を良好に補正するための条件式である。この条
件式(3)において、f3 /fの値が下限を超える
と、非点収差が大きくなるとともに、球面収差が補正過
剰となる。一方、f3 /fの値が上限を超えると、像
面湾曲が大きくなるとともに、非点収差を適正に保つこ
とが困難となる。
び第4レンズL4 の合成焦点距離f 34と全系の焦点距
離fとの比f34/fを規定することにより、非点収差、
像面湾曲の補正を良好に行うための条件式である。この
条件式(4)において、f34/fの値が下限を超える
と、像面湾曲が大きくなる。一方、f34/fの値が上限
を超えると、非点収差が大きくなり、画面全域にわたっ
て均質な像が得られなくなる。
ッベ数ν1と第2レンズの硝材のアッベ数ν2との比ν
1/ν2 を規定することにより、軸上色収差の補正を良
好に行うための条件式である。この条件式(5)におい
て、ν1/ν2 の値が下限を超えると、軸上色収差が補
正不足となり、一方、ν1/ν2 の値が上限を超える
と、軸上色収差が補正過剰となり、青、緑、赤三色の焦
点位置を実用範囲に一致させることが難しくなる。
レンズL5 において、各レンズの硝材の部分分散比θ
g,Fと各レンズの硝材のアッベ数νd との所定の加算値
θg,F+0.0019νd の範囲を規定することにより、軸上
色収差の補正を良好に行うための条件式である。この条
件式(6)において、θg,F+0.0019νd の値が規定の
範囲内にあると、軸上色収差が高度に補正可能となり、
青、緑、赤三色の焦点位置をきわめて近接させることが
できるので、高解像度のカラー画像読取りが可能とな
る。
レンズL6 において、各レンズの硝材のd線の屈折率N
d とアッベ数νd との所定の加算値Nd+0.015νd の
範囲を規定することにより、軸上色収差の補正を良好に
行うための条件式である。この条件式(7)において、
Nd+0.015νd の値が規定の範囲内にあると、軸上色
収差が高度に補正可能となり、青、緑、赤三色の焦点位
置をきわめて近接させることができるので、高解像度の
カラー画像読取りが可能となる。
を規定するための条件式である。なお、特に本発明に係
る画像読取用レンズをカラー画像読取用に使用する場合
には、第2レンズL2 と第5レンズL5 に上記条件式
(6)を満足する硝材を使用したり、第1レンズL1 と
第6レンズL6 に上記条件式(7)を満足する硝材を使
用することにより、上述した各収差の補正効果がより顕
著となる。
数値を用いて説明する。
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d線における屈
折率Nd および各レンズのアッベ数νd 、硝材名を下記
表1の上段に示す。
において、各記号R,D,Nd ,ν d 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。また、表
1の中段に、この実施例1におけるレンズ系全体の焦点
距離f、F数、半画角ωおよびレンズ系全体の倍率βの
値を示す。
ける上記条件式(1)〜(4)、(6)、(7)に対応
する数値を示す。
記条件式(1)〜(4)、(6)(7)が満足されてお
り、球面収差、像面湾曲、非点収差、歪曲収差、倍率色
収差、軸上色収差の補正が十分になされることにより、
高解像度の画像読取りが可能となる。
おいて、レンズ系全体の焦点距離を約42.7mmとす
ることにより、A4判短辺の被写体を読取ることができ
る。
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d線における屈
折率Nd および各レンズのアッベ数νd 、硝材名を下記
表2の上段に示す。
るレンズ系全体の焦点距離f、F数、半画角ωおよびレ
ンズ系全体の倍率βの値を示す。さらに、表2の下段
に、この実施例2における上記条件式(1)〜(7)に
対応する数値を示す。
記条件式(1)〜(7)が満足されており、球面収差、
像面湾曲、非点収差、歪曲収差、倍率色収差、軸上色収
差の補正が十分になされることにより、高解像度の画像
読取りが可能となる。
おいて、レンズ系全体の焦点距離を約80mmとするこ
とにより、A3判短辺の被写体を読取ることができる。
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d線における屈
折率Nd および各レンズのアッベ数νd 、硝材名を下記
表3の上段に示す。
るレンズ系全体の焦点距離f、F数、半画角ωおよびレ
ンズ系全体の倍率βの値を示す。さらに、表3の下段
に、この実施例3における上記条件式(1)〜(7)に
対応する数値を示す。
記条件式(1)〜(7)が満足されており、球面収差、
像面湾曲、非点収差、歪曲収差、倍率色収差、軸上色収
差の補正が十分になされることにより、高解像度の画像
読取りが可能となる。
おいて、レンズ系全体の焦点距離を約80mmとするこ
とにより、A3判短辺の被写体を読取ることができる。
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d線における屈
折率Nd および各レンズのアッベ数νd 、硝材名を下記
表4の上段に示す。
るレンズ系全体の焦点距離f、F数、半画角ωおよびレ
ンズ系全体の倍率βの値を示す。さらに、表4の下段
に、この実施例4における上記条件式(1)〜(7)に
対応する数値を示す。
記条件式(1)〜(7)が満足されており、球面収差、
像面湾曲、非点収差、歪曲収差、倍率色収差、軸上色収
差の補正が十分になされることにより、高解像度の画像
読取りが可能となる。
おいて、レンズ系全体の焦点距離を約80mmとするこ
とにより、A3判短辺の被写体を読取ることができる。
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d線における屈
折率Nd および各レンズのアッベ数νd 、硝材名を下記
表5の上段に示す。
るレンズ系全体の焦点距離f、F数、半画角ωおよびレ
ンズ系全体の倍率βの値を示す。さらに、表5の下段
に、この実施例5における上記条件式(1)〜(7)に
対応する数値を示す。
記条件式(1)〜(7)が満足されており、球面収差、
像面湾曲、非点収差、歪曲収差、倍率色収差、軸上色収
差の補正が十分になされることにより、高解像度の画像
読取りが可能となる。
おいて、レンズ系全体の焦点距離を約80mmとするこ
とにより、A3判短辺の被写体を読取ることができる。
は、第1レンズL1 〜第6レンズL 6 の各レンズの硝材
は鉛(Pb)を含んでいない。
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d線における屈
折率Nd および各レンズのアッベ数νd 、硝材名を下記
表6の上段に示す。
るレンズ系全体の焦点距離f、F数、半画角ωおよびレ
ンズ系全体の倍率βの値を示す。さらに、表6の下段
に、この実施例6における上記条件式(1)〜(6)に
対応する数値を示す。
記条件式(1)〜(6)が満足されており、球面収差、
像面湾曲、非点収差、歪曲収差、倍率色収差、軸上色収
差の補正が十分になされることにより、高解像度の画像
読取りが可能となる。
おいて、レンズ系全体の焦点距離を約80mmとするこ
とにより、A4判短辺の被写体を読取ることができる。
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d線における屈
折率Nd および各レンズのアッベ数νd 、硝材名を下記
表7の上段に示す。
るレンズ系全体の焦点距離f、F数、半画角ωおよびレ
ンズ系全体の倍率βの値を示す。さらに、表7の下段
に、この実施例7における上記条件式(1)〜(5)、
(7)に対応する数値を示す。
記条件式(1)〜(5)、(7)が満足されており、球
面収差、像面湾曲、非点収差、歪曲収差、倍率色収差、
軸上色収差の補正が十分になされることにより、高解像
度の画像読取りが可能となる。
おいて、レンズ系全体の焦点距離を約80mmとするこ
とにより、A4判短辺の被写体を読取ることができる。
また、この実施例7の画像読取用レンズでは、第1レン
ズL1 〜第6レンズL 6 の各レンズの硝材に鉛(Pb)
を含んでいない。
収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差、横収差)を各
々図2〜15に示す。なお、球面収差の各収差図にはe
線、g線、C線に対する収差が示されており、倍率色収
差の各収差図にはg線、C線に対する収差が示されてい
る。また、非点収差の各収差図には、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。
レンズとの間に厚さ1.281mmのガラス板を含み、レン
ズと像面との間に厚さ0.299mmのガラス板を含んだ状
態のものである。また、実施例2〜4,6,7の各収差
図は、被写体面とレンズとの間に厚さ2.4mmのガラス
板を含み、レンズと像面との間に厚さ0.64mmのガラス
板を含んだ状態のものである。また、実施例5の各収差
図は、被写体面とレンズとの間に厚さ2.43mmのガラス
板を含み、レンズと像面との間に厚さ0.648mmのガラ
ス板を含んだ状態のものである。
述した各実施例によれば、上述した各収差を全て良好な
ものとすることができる。
L1 と第2レンズL2 、第5レンズL5 と第6レンズL
6 が互いに接合されているが、第1レンズL1 と第2レ
ンズL2 、第5レンズL5 と第6レンズL6 が互いに接
合されておらず、独立であっても同様の性能を得ること
が可能である。
な数値を挙げているが、レンズ系全体の倍率βの絶対値
である|β|の値は上記実施例以外の値としてもよく、
特に、0.05≦|β|≦0.7の範囲で適宜設定することが
できる。例えば、|β|=0.7、|β|=0.6、|β|=
0.5、|β|=0.1、|β|=0.05等であってもよい。こ
の中で、一般的にこの種の結像レンズによく用いられる
範囲として0.09≦|β|≦0.4を挙げることができる。
は、上記実施形態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。
載したファクシミリやカラースキャナ等の種々の画像読
取装置は、原稿の画像読取に供せられるが、その際の読
取画像の画質は良好なものとなる。
用レンズによれば、全系を4群6枚構成とし、上述した
所定の条件式を満足するように構成しているので、諸収
差を良好に補正することができ、特に像面湾曲を小さし
て深度を大きくすることができる。
担を軽くすることができる上、原稿の平面性の変動や浮
きによる解像度の劣化が小さくなる。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、画像読
取りの際の画質を良好なものとすることができる。
示す概略図
非点収差、歪曲収差、倍率色収差)
非点収差、歪曲収差、倍率色収差)
非点収差、歪曲収差、倍率色収差)
非点収差、歪曲収差、倍率色収差)
差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差)
差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差)
差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差)
概略図
Claims (6)
- 【請求項1】 物体側から順に、物体側に凸面を向けた
正の第1レンズと、像側に凹面を向けた負の第2レンズ
と、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3レンズと、像側に凸面を向けた正のメニスカスレ
ンズからなる第4レンズと、物体側に凹面を向けた負の
第5レンズと、像側に凸面を向けた正の第6レンズが配
列され、前記第1レンズと前記第2レンズ、前記第5レ
ンズと前記第6レンズがそれぞれ互いに接合されてお
り、下記条件式(1)〜(5)を満足するように構成さ
れてなることを特徴とする結像レンズ。 (1) 0.01<d6 /f<0.17 (2) 0.9 <f3 /f<1.8 (3) -0.4 <f/f12 <0.4 (4) 0.51<f34/f <0.72 (5) 1.15<ν1/ν2 <1.65 ただし、 f :全系の焦点距離 f3 :第3レンズの焦点距離 f12 :第1レンズと第2レンズの合成焦点距離 f34 :第3レンズと第4レンズの合成焦点距離 d6 :第6面と第7面との間隔 ν1 :第1レンズの材料のアッベ数 ν2 :第2レンズの材料のアッベ数 - 【請求項2】 物体側から順に、物体側に凸面を向けた
正の第1レンズと、像側に凹面を向けた負の第2レンズ
と、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3レンズと、像側に凸面を向けた正のメニスカスレ
ンズからなる第4レンズと、物体側に凹面を向けた負の
第5レンズと、像側に凸面を向けた正の第6レンズが配
列され、前記第1レンズと前記第2レンズ、前記第5レ
ンズと前記第6レンズがそれぞれ互いに接合されてお
り、前記第2レンズおよび前記第5レンズが下記条件式
(6)を満足するように構成されてなることを特徴とす
る結像レンズ。 (6) θg,F+0.0019νd<0.650 ただし、 θg,F:レンズの材料の部分分散比で θg,F=(Ng−NF)/(NF−NC) νd :レンズの材料のアッベ数で νd=(Nd−1)/(NF−NC) Ng :波長435.8nmでのレンズの材料の屈折率 NF :波長486.1nmでのレンズの材料の屈折率 NC :波長656.3nmでのレンズの材料の屈折率 Nd :波長587.6nmでのレンズの材料の屈折率 - 【請求項3】 物体側から順に、物体側に凸面を向けた
正の第1レンズと、像側に凹面を向けた負の第2レンズ
と、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3レンズと、像側に凸面を向けた正のメニスカスレ
ンズからなる第4レンズと、物体側に凹面を向けた負の
第5レンズと、像側に凸面を向けた正の第6レンズが配
列され、前記第1レンズと前記第2レンズ、前記第5レ
ンズと前記第6レンズがそれぞれ互いに接合されてお
り、前記第1レンズおよび前記第6レンズが下記条件式
(7)を満足するように構成されてなることを特徴とす
る結像レンズ。 (7) Nd+0.015νd>2.58 ただし、 Nd :レンズの材料のd線の屈折率 νd :レンズの材料のアッベ数 - 【請求項4】 前記第2レンズおよび前記第5レンズに
関する下記条件式(6)と、前記第1レンズおよび前記
第6レンズに関する下記条件式(7)の少なくとも一方
の条件式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記載の結像レンズ。 (6) θg,F+0.0019νd<0.650 ただし、 θg,F:レンズの材料の部分分散比で θg,F=(Ng−NF)/(NF−NC) νd :レンズの材料のアッベ数で νd=(Nd−1)/(NF−NC) Ng :波長435.8nmでのレンズの材料の屈折率 NF :波長486.1nmでのレンズの材料の屈折率 NC :波長656.3nmでのレンズの材料の屈折率 Nd :波長587.6nmでのレンズの材料の屈折率 (7) Nd+0.015νd>2.58 ただし、 Nd :レンズの材料のd線の屈折率 νd :レンズの材料のアッベ数 - 【請求項5】 下記条件式(8)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1〜4のうちいずれ
か1項記載の結像レンズ。 (8) 0.05≦|β|≦0.7 ただし、 β :全系の倍率 - 【請求項6】 請求項1〜5のうちいずれか1項記載の
結像レンズを用いたことを特徴とする画像読取装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11056568A JP2000249916A (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | 結像レンズおよびこれを用いた画像読取装置 |
US09/510,148 US6310734B1 (en) | 1999-03-04 | 2000-02-22 | Imaging lens and image readout apparatus using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11056568A JP2000249916A (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | 結像レンズおよびこれを用いた画像読取装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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