JP2004012746A

JP2004012746A - 読み取り用レンズ

Info

Publication number: JP2004012746A
Application number: JP2002165229A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ono; 小野　理; Mikio Hanai; 花井　美喜雄; Takeshi Azuma; 我妻　健
Original assignee: TOYOTETSUKU KK
Current assignee: TOYOTETSUKU KK
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】２枚構成で十分な収差補正を可能とすると共に周辺部の光量を十分確保することができる読み取り用レンズを提供すること。
【解決手段】読み取り用レンズは、物体側より順に、正の前群レンズと絞と後群レンズとから構成され、前群レンズまたは後群レンズの少なくとも１面は、回転非対称非球面からなり且つ下記条件式（１）及び（２）を満足する。なお、（１）式は、周辺光量に関する条件式で、下限を超えると光量が低下し、上限を超えると歪曲収差が大きくなる。（２）式は、Ｆナンバーに関する条件式であり、この数値以外では球面収差やコマ収差や非点収差が大きくなり性能が著しく低下する。（１）式および（２）式を満足することにより、収差補正を良好にして且つ周辺部の光量を十分に確保することができる。
（１）−０．２５＜ｓｉｎω１−ｓｉｎω２＜０．１６
（２）２．１６＜Ｆナンバー＜９．０２
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バーコードスキャナーや、イメージスキャナー、ファクシミリ等の画像読み取り装置に用いられる読み取り用レンズに関し、特に、収差補正が良好な縮小結像レンズ系の読み取り用レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】縮小結像読み取り用レンズは３枚以上の構成のガラスレンズが主流であるが、価格が高いため、安価で高性能なレンズが必要とされている。そこで、最近では、特開平７−１８１３７９号や、特許２５９２０３３号に記載されるように、２枚構成で少なくとも１面に非球面レンズを備えた読み取り用レンズが提案されている。前者は、収差補正が良好な読み取り用レンズに関する発明であり、後者は、収差補正が良好で且つ読み取り性能の温度依存性を少なくした読み取り用レンズに関する発明である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レンズの構成枚数を減らして、読み取り用レンズを２枚で構成すると、光量が不足する。この光量不足は、コサイン４乗則により光軸より角度が大きくなるほど顕著に現れるので、周辺部の光量が不足し暗くなるという問題点がある。周辺部の光量不足を補うために、光源ランプの光量を大きくすることも考えられるが、かかる場合には、ランプ寿命を低下させたり、消費電力を増大させる等の問題点がある。
【０００４】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、２枚構成で十分な収差補正を可能とすると共に周辺部の光量を十分確保することができる読み取り用レンズを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために請求項１記載の読み取り用レンズは、物体側より順に、正の前群レンズと、絞と、後群レンズとから構成されるものであり、前記前群レンズまたは後群レンズの少なくとも１面は、回転非対称非球面からなり且つ下記条件式（１）及び（２）を満足することを特徴としている。
（１）−０．２５＜ｓｉｎω１−ｓｉｎω２＜０．１６
（２）２．１６＜Ｆナンバー＜９．０２
但し、ω１は、光軸に対する入射主光線角度の正弦（ｓｉｎ）であり、ω２は、光軸に対する出射光線角度の正弦（ｓｉｎ）である。
【０００６】
この請求項１記載の読み取り用レンズによれば、（１）式は、周辺光量に関する条件式で、下限を超えると光量が低下し、上限を超えると歪曲収差が大きくなる。（２）式は、Ｆナンバーに関する条件式であり、この数値以外では、球面収差やコマ収差や非点収差が大きくなり、性能が著しく低下する。かかる（１）式および（２）式を満足することにより、収差補正を良好にして且つ周辺部の光量を十分に確保することができる。
【０００７】
請求項２記載の読み取り用レンズは、請求項１記載の読み取り用レンズにおいて、前記回転非対称非球面を有するレンズは、１枚のガラスレンズまたはプラスチックレンズで構成されていることを特徴としている。
【０００８】
請求項３記載の読み取り用レンズは、請求項１記載の読み取り用レンズにおいて、前記回転非対称非球面は、ガラスレンズの表面に透明材料による回転非対称非球面層を接合して形成されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項４記載の読み取り用レンズは、請求項１から３のいずれかに記載の読み取り用レンズにおいて、前記回転非対称非球面は、前記後群レンズの１面に形成されていることを特徴としている。よって、回転非対称非球面の設計を容易に行うことができる。
【００１０】
請求項５記載の読み取り用レンズは、請求項１から４のいずれかに記載の読み取り用レンズにおいて、前記回転非対称非球面は、前記物体より最も離れた最終レンズ面に形成されていることを特徴としている。よって、回転非対称非球面の設計を容易に行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。ここで、ＥＦＬは焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、ω１，ω２は半画角（単位：度）である。また、物体（本実施例では、読み取り原稿面）側から数えて第ｉ番目の曲率半径（非球面においては軸上曲率半径）をＲＤＹ、面間隔をＴＩＨ、開口絞り面をＳＴＯ（ｉ＝３）、波長５８７ｎｍでの屈折率をＮ、アッベ数をνｄとする。
【００１２】
撮像素子のカバーガラスｃｇは、波長５８７ｎｍでの屈折率が１．５１６、アッベ数が６４．０、厚さが０．７ｍｍのものを使用している。
【００１３】
回転対称非球面ＡＳＰは、光軸上での頂点からの距離をＨ、そのＨの位置での非球面上での高さをＶ、光軸上での曲率半径をＲ、円錐係数をＫ、４次、６次、８次、１０次の非球面係数をそれぞれＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０とするとき、
【００１４】
【数１】

なる式で与えられる曲線を光軸の回りに回転して得られる曲面である。
【００１５】
回転非対称非球面ＸＹＰは、光軸上での頂点からの距離をＷ（Ｗは（ｘ^２＋ｙ^２）の平方根である。なお、ｘおよびｙは、ｘｙ座標の座標点である。）とし、ｘｙ座標位置での非球面上での高さをｚ、光軸上での曲率をＣ（Ｃ＝１／Ｒ，Ｒは曲率半径）、円錐係数をＫ、非球面係数をＸ４、Ｙ４、Ｘ６、Ｙ６、Ｙ８、Ｙ１０とするとき、
【００１６】
【数２】

なる式で与えられる面が非対称非球面である。
【００１７】
実施例１のレンズ系を表１に示すと共に、そのレンズ系を平面視した構成図を図１に、横収差を図２に、更に、その他の諸収差を図３に示す。
【００１８】
【表１】

実施例２のレンズ系を表２に示すと共に、そのレンズ系を平面視した構成図を図４に、横収差を図５に、更に、その他の諸収差を図６に示す。
【００１９】
【表２】

実施例３のレンズ系を表３に示すと共に、そのレンズ系を平面視した構成図を図７に、横収差を図８に、更に、その他の諸収差を図９に示す。
【００２０】
【表３】

実施例４のレンズ系を表４に示すと共に、そのレンズ系を平面視した構成図を図１０に、横収差を図１１に、更に、その他の諸収差を図１２に示す。
【００２１】
【表４】

実施例５のレンズ系を表５に示すと共に、そのレンズ系を平面視した構成図を図１３に、横収差を図１４に、更に、その他の諸収差を図１５に示す。
【００２２】
【表５】

実施例６のレンズ系を表６に示すと共に、そのレンズ系を平面視した構成図を図１６に、横収差を図１７に、更に、その他の諸収差を図１８に示す。
【００２３】
【表６】

実施例７のレンズ系を表７に示すと共に、そのレンズ系を平面視した構成図を図１９に、横収差を図２０に、更に、その他の諸収差を図２１に示す。
【００２４】
【表７】

以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。
【００２５】
【発明の効果】本発明の読み取り用レンズによれば、２枚構成で十分な収差補正を可能とすることができると共に、周辺部の光量を十分確保することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のレンズ系を平面視した構成図である。
【図２】実施例１のレンズ系の横収差を示した図である。
【図３】実施例１のレンズ系の諸収差を示した図である。
【図４】実施例２のレンズ系を平面視した構成図である。
【図５】実施例２のレンズ系の横収差を示した図である。
【図６】実施例２のレンズ系の諸収差を示した図である。
【図７】実施例３のレンズ系を平面視した構成図である。
【図８】実施例３のレンズ系の横収差を示した図である。
【図９】実施例３のレンズ系の諸収差を示した図である。
【図１０】実施例４のレンズ系を平面視した構成図である。
【図１１】実施例４のレンズ系の横収差を示した図である。
【図１２】実施例４のレンズ系の諸収差を示した図である。
【図１３】実施例５のレンズ系を平面視した構成図である。
【図１４】実施例５のレンズ系の横収差を示した図である。
【図１５】実施例５のレンズ系の諸収差を示した図である。
【図１６】実施例６のレンズ系を平面視した構成図である。
【図１７】実施例６のレンズ系の横収差を示した図である。
【図１８】実施例６のレンズ系の諸収差を示した図である。
【図１９】実施例７のレンズ系を平面視した構成図である。
【図２０】実施例７のレンズ系の横収差を示した図である。
【図２１】実施例７のレンズ系の諸収差を示した図である。
【符号の説明】
１　　　　　前群レンズ
２　　　　　後群レンズ
ＡＳＰ　　　回転対称非球面
ｃｇ　　　　カバーガラス
ＳＴＯ　　　開口絞り面
Ｓ　　　　　読み取り用センサ面
ＸＹＰ　　　回転非対称非球面

Claims

物体側より順に、正の前群レンズと、絞と、後群レンズとから構成される読み取り用レンズにおいて、前記前群レンズまたは後群レンズの少なくとも１面は、回転非対称非球面からなり且つ下記条件式（１）及び（２）を満足することを特徴とする読み取り用レンズ。
（１）−０．２５＜ｓｉｎω１−ｓｉｎω２＜０．１６
（２）２．１６＜Ｆナンバー＜９．０２
但し、ω１は、光軸に対する入射主光線角度の正弦（ｓｉｎ）であり、ω２は、光軸に対する出射光線角度の正弦（ｓｉｎ）である。
前記回転非対称非球面を有するレンズは、１枚のガラスレンズまたはプラスチックレンズで構成されていることを特徴とする請求項１記載の読み取り用レンズ。
前記回転非対称非球面は、ガラスレンズの表面に透明材料による回転非対称非球面層を接合して形成されていることを特徴とする請求項１記載の読み取り用レンズ。
前記回転非対称非球面は、前記後群レンズの１面に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の読み取り用レンズ。
前記回転非対称非球面は、前記物体より最も離れた最終レンズ面に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の読み取り用レンズ。