JP2004294925A - 画像読取用レンズおよびこれを用いた画像読取装置 - Google Patents
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Abstract
【構成】レンズL1〜L4よりなる4群4枚構成のレンズ系からなる。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は像側に強い曲率の面を向けた両凹レンズ、第3レンズL3は両凸レンズ、第4レンズL4は物体側に強い曲率の凹面を向けた負のメニスカスレンズまたは両凹レンズである。また、第1レンズL1はθgd>−2.083×10−3×νd+1.366を、第2レンズL2および/または第4レンズL4はθgd<−2.083×10−3×νd+1.364を各々満足する。但し、θgd=(Ng−Nd)/(NF−NC)、Nd,Ng,NF,NCはd線,g線,F線,C線でのレンズ屈折率、νdはd線でのアッベ数である。
【選択図】 図1
Description
【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およびその画像読取装置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群4枚構成の画像読取用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、ファクシミリやイメージスキャナ等に用いられる画像読取用レンズとして、種々のタイプのものが知られている。例えば、下記特許文献1、2および3に開示されたものが知られている。
これらの公報記載の画像読取用レンズは4群4枚構成とされ、CCDにおける画素の高密度化に対応して高解像のものとされている。
【0003】
【特許文献1】特開平11−190820号公報
【特許文献2】特開2000−249913号公報
【特許文献3】特開2002−31753号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、今日においては、カラー画像の画像読取においても急速に高精細なものが求められるようになってきている。
しかしながら、上述した各特許文献記載のレンズは、いずれも色収差量の点で問題があり、今日の高精細なカラー画像読取用レンズとしては、必ずしも性能的に満足なものとはされていなかった。
【0005】
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、色収差の補正を良好として高精細なカラー画像原稿の読取りを可能とした4群4枚構成の画像読取用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。
【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屈折力を有する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、物体側に凹面を向けた負レンズからなる第4レンズとを配列されてなり、
前記第1レンズを形成する材料が条件式(1)を満足し、前記第2レンズおよび前記第4レンズのうち少なくとも一方のレンズを形成する材料が条件式(2)を満足することを特徴とする画像読取用レンズ。
(1) θgd> −2.083 × 10−3×νd+1.366
(2) θgd< −2.083 × 10−3×νd+1.364
但し、
θgd=(Ng−Nd)/(NF−NC)
Ng :g線における屈折率
Nd :d線における屈折率
NF :F線における屈折率
NC :C線における屈折率
νd :d線におけるアッベ数
【0007】
また、上記画像読取用レンズにおいて、前記第4レンズが両凹レンズとされる場合には、前記第2レンズを形成する材料が前記条件式(2)を満足するように構成されていることが好ましい。
【0008】
さらに、以下の条件式(3)〜(5)を満足してなることが好ましい。
(3) 0.45< f1 /f<0.98
(4) 0.34<|f2|/f<0.40
(5) 0.31<|f4|/f<0.56
但し、
f : レンズ全系の焦点距離
f1 : 第1レンズの焦点距離
f2 : 第2レンズの焦点距離
f4 : 第4レンズの焦点距離
【0009】
さらに、前記第4レンズが両凹レンズとされている場合には、前記条件式(3)〜(5)に替えて、以下の条件式(6)〜(8)を満足することが、より好ましい。
(6) 0.45< f1 /f<0.66
(7) 0.36<|f2|/f<0.40
(8) 0.31<|f4|/f<0.52
但し、
f : レンズ全系の焦点距離
f1 : 第1レンズの焦点距離
f2 : 第2レンズの焦点距離
f4 : 第4レンズの焦点距離
【0010】
また、本発明の画像読取装置は、上述したいずれかの画像読取用レンズを搭載してなることを特徴とするものである。
【0011】
【作用】
本発明の画像読取用レンズは、上述したように、4群4枚の各レンズが所定形状とされているが、この所定形状と以下の各条件式が相俟って所定の優れた作用効果を奏するものである。
また、上述したように、最も像側に位置する第4レンズを両凹レンズとすれば、コマ収差および像面湾曲をともに良好に補正することができる。
【0012】
以下、上述した各条件式(1)〜(8)の技術的意義について説明する。
まず、条件式(1)は、第1レンズを形成する材質の異常分散性に関して規定するもので、その下限を下回ると軸上色収差を良好に補正することができなくなる。
【0013】
また、条件式(2)は、第2レンズおよび第4レンズのうち少なくとも一方のレンズを形成する材質の異常分散性に関して規定するもので、その上限を上回ると倍率色収差を良好に補正することができなくなる。なお、第4レンズが両凹レンズとされている場合には、条件式(2)は、第2レンズを形成する材質の異常分散性に関して満足するものとなっていることが好ましい。
【0014】
また、条件式(3)は第1レンズの焦点距離に関して規定するもので、その上限を上回ると、軸上色収差を良好に補正することができなくなり、一方、その下限を下回ると倍率色収差を良好に補正することができなくなる。また、条件式(6)は、上記条件式(3)と同様の趣旨で上限値および下限値を規定されたものであり、特に、上記第4レンズが両凹レンズとされている場合には、この条件式(6)を満足することにより、軸上色収差および倍率色収差を良好に補正することが可能となる。
【0015】
また、条件式(4)は第2レンズの焦点距離の絶対値に関して規定するもので、その上限を上回ると倍率色収差を良好に補正することができなくなり、一方、その下限を下回るとコマ収差を良好に補正することができなくなる。また、条件式(7)は、上記条件式(4)と同様の趣旨で上限値および下限値を規定されたものであり、特に、上記第4レンズが両凹レンズとされている場合には、この条件式(7)を満足することにより、倍率色収差およびコマ収差を良好に補正することが可能となる。
【0016】
条件式(5)は第4レンズの焦点距離の絶対値に関して規定するもので、その上限を上回ると、像面湾曲が大きくなりすぎ、一方、その下限を下回ると球面収差を良好に補正することができなくなる。また、条件式(8)は、上記条件式(5)と同様の趣旨で上限値および下限値を規定されたものであり、特に、上記第4レンズが両凹レンズとされている場合には、この条件式(8)を満足することにより、像面湾曲および球面収差を良好に補正することが可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る画像読取用レンズおよびその画像読取用レンズを備えた画像読取装置について説明する。
【0018】
本実施形態に係る画像読取用レンズ5は、図6に示すように、例えばイメージスキャナ等の画像読取装置1の画像読取用光学系として用いられる。この画像読取装置1は、原稿2を載置するガラス板3と、CCD素子を1列乃至数列のライン状に配列してなるライン状CCD6のカバーガラス9との間に上記画像読取用レンズ5を配置してなり、さらに、ガラス板3の画像読取用レンズ5側に照明装置4を配置してなる。そして、原稿2を、画像読取用レンズ5の光軸およびライン状CCD5の配列方向と、互いに直交する矢印A方向に移動させることにより、原稿2上の画像を読み取る。
【0019】
図1は、本実施形態に係る画像読取用レンズ5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画像読取用レンズは、4枚のレンズL1〜L4により構成された4群4枚構成のレンズ系からなり、絞り10が第2レンズL2と第3レンズL3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上記CCD素子の撮像面上の結像位置に結像される。
【0020】
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は像側に強い曲率の面を向けた両凹レンズ、第3レンズL3は両凸レンズ、第4レンズL4は物体側に強い曲率の凹面を向けた負のメニスカスレンズ(実施例4のみ両凹レンズ)である。
【0021】
また、本実施形態に係る画像読取用レンズ5は上述した条件式(1)、(2)を満足し、さらに条件式(3)〜(8)のうち所定の条件式を満足するように構成されている。
【0022】
なお、第4レンズL4が負のメニスカスレンズである場合には、上述した各条件式(3)〜(5)に替えて下記各条件式(3´)〜(5´)を満足することにより、上述した各条件式(3)〜(5)の作用効果をさらに良好なものとすることができる。
(3´) 0.66< f1 /f<0.98
(4´) 0.34<|f2|/f<0.38
(5´) 0.45<|f4|/f<0.56
但し、
f : レンズ全系の焦点距離
f1 : 第1レンズの焦点距離
f2 : 第2レンズの焦点距離
f4 : 第4レンズの焦点距離
【0023】
以下、実施例1〜4について各表を用いて説明する。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。
【0024】
<実施例1>
本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,g線,F線,C線における屈折率Nd,Ng,NF,NCおよび各レンズのアッベ数νdと材質を下記表1の下段に示す(後述する表2〜4において同じ)。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,Ng,NF,NC、νdおよび材質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。
【0025】
また、表1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(後述する表2〜4において同じ)。
【0026】
【表1】
【0027】
本実施例では、第1レンズL1に条件式(1)を満足する材質を使用し、第2レンズL2に条件式(2)を満足する材質を使用している。また、本実施例では、下記表5に示すように、条件式(3)、(4)、(5)の全てを満足している。
【0028】
図2は、本実施例に係る画像読取用レンズの諸収差を示す収差図(球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差)である。なお、この収差図は、焦点距離が100mmのときであって、その物体側の光路中に配置した厚さ7.10mmのガラス板、およびその像面側の光路中に配置した厚さ1.77mmのガラス板を各々含んだ状態のものである。この収差図から明らかなように、本実施例によれば、視野周辺まで良好な結像性能を有する画像読取用レンズを得ることができる。
【0029】
<実施例2>
【表2】
【0030】
本実施例では、第1レンズL1に条件式(1)を満足する材質を使用し、第4レンズL4に条件式(2)を満足する材質を使用している。また、本実施例では、下記表5に示すように、条件式(3)、(4)、(5)の全てを満足している。
【0031】
図3は、本実施例に係る画像読取用レンズの諸収差を示す収差図(球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差)である。なお、この収差図は、焦点距離が100mmのときであって、その物体側の光路中に配置した厚さ7.10mmのガラス板、およびその像面側の光路中に配置した厚さ1.77mmのガラス板を各々含んだ状態のものである。この収差図から明らかなように、本実施例によれば、視野周辺まで良好な結像性能を有する画像読取用レンズを得ることができる。
【0032】
<実施例3>
【表3】
【0033】
本実施例では、第1レンズL1に条件式(1)を満足する材質を使用し、第4レンズL4に条件式(2)を満足する材質を使用している。また、本実施例では、下記表5に示すように、条件式(3)、(4)、(5)の全てを満足している。
【0034】
図4は、本実施例に係る画像読取用レンズの諸収差を示す収差図(球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差)である。なお、この収差図は、焦点距離が100mmのときであって、その物体側の光路中に配置した厚さ7.10mmのガラス板、およびその像面側の光路中に配置した厚さ1.77mmのガラス板を各々含んだ状態のものである。この収差図から明らかなように、本実施例によれば、視野周辺まで良好な結像性能を有する画像読取用レンズを得ることができる。
【0035】
<実施例4>
【表4】
【0036】
本実施例では、上述した他の実施例と異なり、第4レンズL4が両凹レンズとされており、第1レンズL1に条件式(1)を満足する材質を使用し、第2レンズL2に条件式(2)を満足する材質を使用している。また、本実施例では、下記表5に示すように、条件式(6)、(7)、(8)の全てを満足している。
【0037】
図5は、本実施例に係る画像読取用レンズの諸収差を示す収差図(球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差)である。なお、この収差図は、焦点距離が100mmのときであって、その物体側の光路中に配置した厚さ7.10mmのガラス板、およびその像面側の光路中に配置した厚さ1.77mmのガラス板を各々含んだ状態のものである。この収差図から明らかなように、本実施例によれば、視野周辺まで良好な結像性能を有する画像読取用レンズを得ることができる。
【0038】
なお、上記各実施例における、条件式に対応する値(条件式(1)のθgd(νd)、条件式(2)のθgd(νd)、条件式(3)または条件式(6)のf1/f、条件式(4)または条件式(7)の|f2|/f、条件式(5)または条件式(8)の|f4|/f)を下記表5に示す。
【0039】
【表5】
【0040】
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や軸上面間隔Dを適宜変更することが可能である。
【0041】
【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およびこれを用いた画像読取装置によれば、そのレンズ構成を所定の4群4枚構成とするとともに、第1レンズを形成する材質の異常分散性を規定する(1)式、ならびに第2レンズおよび第4レンズのうち少なくとも一方のレンズを形成する材質の異常分散性を規定する(2)式を各々満足することにより、色収差の補正を良好として高精細なカラー原稿の読取りを可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る画像読取用レンズの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、倍率色収差)
【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、倍率色収差)
【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、倍率色収差)
【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、倍率色収差)
【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】
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
1 画像読取装置
2 原稿
3 ガラス板
4 照明装置
5 画像読取用レンズ
6 ライン状CCD
9 CCDカバーガラス
10 絞り
Claims (5)
- 物体側から順に、
物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する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、物体側に凹面を向けた負レンズからなる第4レンズとを配列されてなり、
前記第1レンズを形成する材料が条件式(1)を満足し、
前記第2レンズおよび前記第4レンズのうち少なくとも一方のレンズを形成する材料が条件式(2)を満足することを特徴とする画像読取用レンズ。
(1) θgd> −2.083 × 10−3×νd+1.366
(2) θgd< −2.083 × 10−3×νd+1.364
但し、
θgd=(Ng−Nd)/(NF−NC)
Ng :g線における屈折率
Nd :d線における屈折率
NF :F線における屈折率
NC :C線における屈折率
νd :d線におけるアッベ数 - 前記第4レンズが両凹レンズとされ、前記第2レンズを形成する材料が前記条件式(2)を満足するように構成されていることを特徴とする請求項1記載の画像読取用レンズ。
- 以下の条件式(3)〜(5)を満足し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。
(3) 0.45< f1 /f<0.98
(4) 0.34<|f2|/f<0.40
(5) 0.31<|f4|/f<0.56
但し、
f : レンズ全系の焦点距離
f1 : 第1レンズの焦点距離
f2 : 第2レンズの焦点距離
f4 : 第4レンズの焦点距離 - 以下の条件式(6)〜(8)を満足してなることを特徴とする請求項2記載の画像読取用レンズ。
(6) 0.45< f1 /f<0.66
(7) 0.36<|f2|/f<0.40
(8) 0.31<|f4|/f<0.52
但し、
f : レンズ全系の焦点距離
f1 : 第1レンズの焦点距離
f2 : 第2レンズの焦点距離
f4 : 第4レンズの焦点距離 - 請求項1〜4のうちいずれか1項記載の画像読取用レンズを搭載してなることを特徴とする画像読取装置。
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