JP2002031753A - 4枚画像読取レンズおよびこれを用いた画像読取装置 - Google Patents

4枚画像読取レンズおよびこれを用いた画像読取装置

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JP2002031753A
JP2002031753A JP2000216232A JP2000216232A JP2002031753A JP 2002031753 A JP2002031753 A JP 2002031753A JP 2000216232 A JP2000216232 A JP 2000216232A JP 2000216232 A JP2000216232 A JP 2000216232A JP 2002031753 A JP2002031753 A JP 2002031753A
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Takayuki Noda
隆行 野田
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Fujinon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 4群4枚構成で所定の条件式を満足すること
で、比較的明るく、コンパクトかつ広角で収差を良好に
補正し得るカラー画像読取レンズを得る。 【構成】 物体側から順に、第1レンズ群は物体側に凸
面を向けた正レンズLからなり、第2レンズ群は物体
側に凹面を向けた負レンズLからなり、第3レンズ群
は物体側に凸面を向けた正レンズLからなり、第4レ
ンズ群は物体側に凹面を向けた負レンズLからなる。
第3レンズ群の中心厚DR、第4レンズ群の焦点距離
およびアッベ数ν、さらに、第3レンズ群と第4
レンズ群の間隔DR3―4およびレンズの全長ΣDはそ
れぞれ所定の条件を満足するように設定されている。こ
れにより、比較的明るく、コンパクトかつ広角で諸収差
を良好に補正し得るカラー画像読取レンズを実現するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ファクシミリある
いはイメージスキャナのように、画像読取装置に搭載さ
れた光学系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4枚画像読取レンズおよび画像読取装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、ファクシミリ、スキャナ等の
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。このような要
求に対応し得る結像レンズとして、特開平07-294812号
公報あるいは特開平09-101452号公報に示された画像読
取用レンズが知られている。また、本願出願人の出願に
係る特開平11-190820号公報にも上記要求に対応し得る
画像読取用レンズが開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報記載
の従来技術においては、コンパクト化という点で不充分
であり、またさらなる広画角化が要求されている。本発
明はこのような事情に鑑みなされたもので、コンパクト
化および広画角化を充分に達成しつつ、特に色収差等の
諸収差を良好とし得る4枚画像読取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。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
4枚画像読取レンズは、物体側から順に、物体側に凸面
を向けた正レンズからなる第1レンズ群、物体側に凹面
を向けた負レンズからなる第2レンズ群、物体側に凸面
を向けた正レンズからなる第3レンズ群および物体側に
凹面を向けた負レンズからなる第4レンズ群を配列して
なり、下記条件式(1)〜(5)を満足することを特徴
とするものである。 0.09 ≦ DR/f ≦0.20 (1) 0.40 ≦ |f/f| ≦ 1.30 (2) 36.0 ≦ ν (3) 0.31 ≦ ΣD/f ≦ 0.53 (4) DR3―4/f ≦ 0.10 (5) 但し、 f;レンズ系全体の合成焦点距離 f;第iレンズ群の焦点距離 DR;第iレンズ群の中心厚 ΣD;レンズ系の全長 ν;第iレンズ群のアッベ数 DR3―4;第3レンズ群と第4レンズ群の間隔
【0005】また、本発明の請求項2に係る4枚画像読
取レンズは、上記請求項1に係る4枚画像読取レンズで
あって、下記条件式(6)を満足することを特徴とする
ものである。 0.18 ≦ R/f ≦ 0.40 (6) 但し、 R;物体側から第i番目(i=1〜8の自然数)のレ
ンズ面の曲率半径(但し、物体側に凸のとき正、凹のと
き負とする。)
【0006】また、本発明の請求項3に係る4枚画像読
取レンズは、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レンズ群、両凹レンズ
からなる第2レンズ群、両凸レンズからなる第3レンズ
群および物体側に凹面を向けたメニスカスレンズからな
る第4レンズ群を配列してなり、下記条件式(7)〜
(9)を満足することを特徴とするものである。 0.005 ≦ DR3―4/f ≦ 0.02 (7) ΣD/f ≦ 0.45 (8) 36.0 ≦ ν (9) 但し、 f ;レンズ系全体の合成焦点距離 DR3―4;第3レンズ群と第4レンズ群の間隔 ΣD;レンズ系の全長 ν;第iレンズ群(i=1〜4)のアッベ数 また、本発明の画像読取装置は、上記4枚画像読取レン
ズのいずれかを用いたことを特徴とするものである。
【0007】なお、請求項1あるいは請求項2記載の4
枚画像読取レンズは、さらに以下の条件式(10)〜
(13)のうちの1つもしくは複数を満足することが好
ましい。 25.0 ≦ ν ≦ 36.0 (10) 0.45 ≦ f /f ≦ 0.90 (11) 0.07 ≦ DR3―4/f (12) DR1―2 /f ≦ 0.02 (13) ここで、DR1―2 は第1レンズ群と第2レンズ群の
間隔である。
【0008】また、上述した4枚画像読取レンズは、上
記条件式(10)〜(13)に代えて、あるいは上記条
件式(10)〜(13)に加えて下記要件を満足するこ
とが好ましい。すなわち、絞りは第2レンズ群と第3レ
ンズ群の間にあることが好ましい。
【0009】さらに、第1レンズ群は、物体側に凸面を
向けた正のメニスカスレンズからなることが好ましく、
その際第3レンズ群は両凸レンズからなることが好まし
い。さらに、請求項3記載の4枚画像読取レンズは、以
下の条件式(14)を満足することが好ましい。 54.0 ≦ ν (14)
【0010】
【作用】以下、上述した各条件式(1)〜(14)の技
術的意義を説明する。まず、上記条件式(1)〜(6)
について説明する。条件式(1)は、第3レンズ群の中
心厚に関するもので、その上限を上回ると、子午像面湾
曲が大きくなってしまい、一方、その下限を下回ると、
子午像面湾曲が小さくなってしまい、いずれにおいても
光軸近傍と周辺での結像位置がずれてしまい、補正が困
難となる。
【0011】条件式(2)は、第4レンズ群の焦点距離
を規定し、球面収差、コマ収差の補正を良好にするため
の条件であり、その上限を上回ると、第4レンズ群の正
の軸上収差が大きくなり過ぎ球面収差の補正が困難とな
り、一方、その下限を下回ると第4レンズ群の焦点距離
が小さくなり過ぎ負の球面収差の絶対値が大きくなり過
ぎる。
【0012】条件式(3)は、第4レンズ群のアッベ数
を定めたものであって、色収差の補正を良好にするため
の条件であり、その下限を下回ると、緑色を中心に長波
長側・短波長側のいずれにずれた場合にもそのずれ量に
応じて軸上色収差が大きくなる。
【0013】条件式(4)は、レンズ系の全長に関する
ものであって、像面の特性を良好に保ち、かつレンズ系
を小型にまとめるための条件であり、その上限を上回る
と、レンズ系が大型化するため、好ましくなく、一方、
その下限を下回ると像面湾曲が大きくなり、これを補正
しようとするとコマ収差が大きくなる。
【0014】条件式(5)は、第3レンズ群と第4レン
ズ群の間隔に関するもので、その上限を上回ると、像面
湾曲が極めて大きくなることで、光軸近傍と周辺での結
像位置が大きくずれてしまい、良好な補正ができなくな
る。
【0015】条件式(6)は、第1レンズ群の物体側の
面の曲率半径に関するものであって、レンズ系の小型化
と、球面収差および子午像面湾曲の良好な収差補正を得
るための条件に関するものである。その上限を上回る
と、全長を小さくすることが困難となり、これを無理に
小さくすると第1レンズ群のレンズは平凸形状に近づき
著しい正の歪曲と子午像面湾曲が発生する。一方、その
下限を下回ると、高次の負の球面収差を補正することが
困難となる。
【0016】次に、条件式(7)〜(9)について説明
する。条件式(7)は、第3レンズ群と第4レンズ群の
間隔に関するもので、その上限を上回ると、像面湾曲が
大きくなることで、光軸近傍と周辺での結像位置がずれ
てしまい、充分な補正ができなくなる。一方、その下限
を下回り、両者を近づけすぎると、像面湾曲が小さくな
ってしまい、球面収差とのバランスが悪くなる。
【0017】条件式(8)は、上記条件式(4)と同様
に、レンズの全長に関するものであって、像面の特性を
良好に保ち、かつレンズ系を小型にまとめるための条件
であり、その上限を上回ると、レンズ系の小型化が図れ
なくなるため好ましくない。
【0018】条件式(9)は、第4レンズ群のアッベ数
を定めたものであって、色収差の補正を良好にするため
の条件であり、この条件をはずれると、上記条件式
(8)、(9)を維持しつつ、軸上の色収差と軸外の色
収差(倍率色収差および色のコマ収差)のバランスを良
好とすることが、困難となってしまう。
【0019】次に、条件式(10)〜(14)について
説明する。条件式(10)は、第2レンズ群のアッベ数
を定めたものであって、色収差の補正を良好にするため
の条件であり、この条件をはずれると軸上の色収差と軸
外の色収差(倍率色収差および色のコマ収差)のバラン
スをより良好とすることが困難となってしまう。
【0020】条件式(11)は、第1レンズ群の焦点距
離を規定し、球面収差、コマ収差、歪曲収差の補正を良
好にするための条件である。その上限を上回ると、第1
レンズ群の焦点距離が大きくなり過ぎ負の球面収差の発
生量が大きくなり過ぎる。一方、その下限を下回ると、
第1レンズ群における正の軸上収差の発生量が大きくな
り過ぎ、球面収差の補正が困難になる。
【0021】条件式(12)は、条件式(5)と同様に
第3レンズ群と第4レンズ群の間隔に関するものであ
り、その下限を下回ると、像面湾曲が小さくなり過ぎ、
光軸近辺と周辺での結像位置がずれてしまい、充分な補
正が困難となる。
【0022】条件式(13)は、第1レンズ群と第2レ
ンズ群の間隔に関するもので、その上限を越えると、歪
曲収差が正に過大となるので好ましくない。
【0023】条件式(14)は、第1レンズ群のアッベ
数を定めたものであって、色収差の補正を良好にするた
めの条件であり、この条件をはずれると軸上の色収差と
軸外の色収差(倍率色収差および色のコマ収差)のバラ
ンスをより良好とすることが困難となってしまう。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
4枚画像読取レンズの実施形態を具体的な実施例を用い
て説明する。
【0025】図6に示すように、本実施形態にかかる4
枚画像読取レンズは、例えば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
との間に画像読取レンズ10を配置しガラス板4の画像
読取レンズ10側に照明装置7を配置してなる。そし
て、原稿3を、結像レンズの光軸に対し、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。
【0026】図1は実施例1〜4のレンズ基本構成を示
すものである。図1に示すように、これらの実施例に係
る4枚画像読取レンズは、4枚のレンズL〜L
より構成された4群4枚構成のレンズ系からなり、絞り
1が第2レンズL と第3レンズL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図示
されない結像面上の結像位置に結像される。
【0027】ここで、第1レンズL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L は像側
に強い曲率の面を向けた両凹レンズ、第3レンズL
両凸レンズ、第4レンズL は物体側に凹面を向けた
負のメニスカスレンズ(実施例4のみ平凹レンズ)であ
る。
【0028】また、各実施例に係る画像読取レンズは上
述した条件式(1)〜(14)のうち所定の条件式を満
足するように構成されている。以下、実施例1〜4につ
いて図面および数値を用いて説明する。なお、以下の各
実施例においては焦点距離を100mmに換算してお
り、実際には原稿サイズと解像度により最適な条件で使
用される。
【0029】<実施例1>実施例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d線における屈折
率Nd および各レンズのアッベ数νを下記表1および後
述する表2〜4の中段に示す。ただし、この表1および
後述する表2〜4において、各記号R、D、Nd 、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。
【0030】また、表1および後述する表2〜4の上段
に、各実施例におけるレンズ系全体の焦点距離f、F
数、基準波長λ、レンズ系全体の倍率βおよび画角2ω
の値を示す。さらに表1および後述する表2〜4の下段
に各実施例についての、条件式(1)〜(14)に対応
する数値を示す。但し、焦点距離などの近軸計算は基準
波長(d線)を用いて行われている。
【0031】
【表1】
【0032】表1から明らかなように、実施例1では上
記条件式(1)〜(6)、(8)〜(11)、(13)
および(14)が満足されており、諸収差の補正が十分
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。
【0033】<実施例2>
【0034】
【表2】
【0035】表2から明らかなように、実施例2では上
記条件式(1)〜(11)および(13)が満足されて
おり、諸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。
【0036】<実施例3>
【0037】
【表3】
【0038】表3から明らかなように、実施例3では上
記条件式(1)〜(11)、(13)および(14)が
満足されており、諸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。
【0039】<実施例4>
【0040】
【表4】
【0041】表4から明らかなように、実施例4では上
記条件式(1)〜(11)、(13)および(14)が
満足されており、諸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。
【0042】実施例1〜4に対応させた各収差図(球面
収差、非点収差、ディストーション)を各々図2〜5に
示す。なお、各収差図にはe線、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。これら図2〜5から明らか
なように、上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。
【0043】また、本発明の4枚画像読取レンズとして
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。
【0044】また、本実施形態の4枚画像読取レンズを
搭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。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の4枚画像
読取レンズによれば、全系を4群4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、特に色収差を良好に補正することができ、全系の
コンパクト化および広画角化を達成することができる。
【0046】また、本発明の4枚画像読取レンズを用い
た画像読取装置によれば、コンパクト化を図り得るとと
もに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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1〜4に係るレンズ基本構成を
示す概略図
【図2】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3】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4】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5】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6】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】
〜L レンズ R〜R レンズ面の曲率半径 D〜D レンズ面間隔(レンズ厚) X 光軸 1 絞り 3 原稿 4 ガラス板 5 ライン状CCD 6 CCDカバーガラス 7 照明装置 10 画像読取レンズ 20 画像読取装置

Claims (4)

    【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
    正レンズからなる第1レンズ群、物体側に凹面を向けた
    負レンズからなる第2レンズ群、物体側に凸面を向けた
    正レンズからなる第3レンズ群および物体側に凹面を向
    けた負レンズからなる第4レンズ群を配列してなり、下
    記条件式(1)〜(5)を満足することを特徴とする4
    枚画像読取レンズ。 0.09 ≦ DR/f ≦ 0.20 (1) 0.40 ≦ |f/f| ≦ 1.30 (2) 36.0 ≦ ν (3) 0.31 ≦ ΣD/f ≦ 0.53 (4) DR3―4/f ≦ 0.10 (5) 但し、 f;レンズ系全体の合成焦点距離 f;第iレンズ群の焦点距離 DR;第iレンズ群の中心厚 ΣD;レンズ系の全長 ν;第iレンズ群のアッベ数 DR3―4;第3レンズ群と第4レンズ群の間隔
  2. 【請求項2】 下記条件式(6)を満足することを特徴
    とする請求項1記載の4枚画像読取レンズ。 0.18 ≦ R/f ≦ 0.40 (6) 但し、 R;物体側から第i番目(i=1〜8の自然数)のレ
    ンズ面の曲率半径(但し、物体側に凸のとき正、凹のと
    き負とする。)
  3. 【請求項3】 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レンズ群、両凹レン
    ズからなる第2レンズ群、両凸レンズからなる第3レン
    ズ群および物体側に凹面を向けたメニスカスレンズから
    なる第4レンズ群を配列してなり、下記条件式(7)〜
    (9)を満足することを特徴とする4枚画像読取レン
    ズ。 0.005 ≦ DR3―4/f ≦ 0.02 (7) ΣD/f ≦ 0.45 (8) 36.0 ≦ ν (9) 但し、 f ;レンズ系全体の合成焦点距離 DR3―4;第3レンズ群と第4レンズ群の間隔 ΣD;レンズ系の全長 ν;第iレンズ群のアッベ数
  4. 【請求項4】 請求項1から3のうちいずれか1項記載
    の4枚画像読取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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