JP2005234068A - 画像読取用レンズおよび画像読取装置 - Google Patents
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Abstract
【目的】レンズ構成を所定の4群5枚構成とすることにより、広画角を達成しつつ色収差を良好なものとし、さらに小型化および低廉化を達成しつつカラー画像の読取りを行うのに適した光学性能を得る。
【構成】4群5枚構成のレンズ系であって、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズL1と、像側に凹面を向けた負レンズL2と、絞り1と、負レンズL3と、両凸レンズL4と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL5からなり、L3とL4は互いに接合されている。また、r1/f、|f2|/f、f/r6、d8/f、θgd(f:全系の焦点距離、r1:L1の物体側の面の曲率半径、f2:L2の焦点距離、r6:L3の物体側の面の曲率半径、d8:L4とL5の空気間隔、L1の構成材料の異常分散θgd=(Ng−Nd)/(NF−NC))の各値を規定する5つの条件式を満足する。
【選択図】 図1
【構成】4群5枚構成のレンズ系であって、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズL1と、像側に凹面を向けた負レンズL2と、絞り1と、負レンズL3と、両凸レンズL4と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL5からなり、L3とL4は互いに接合されている。また、r1/f、|f2|/f、f/r6、d8/f、θgd(f:全系の焦点距離、r1:L1の物体側の面の曲率半径、f2:L2の焦点距離、r6:L3の物体側の面の曲率半径、d8:L4とL5の空気間隔、L1の構成材料の異常分散θgd=(Ng−Nd)/(NF−NC))の各値を規定する5つの条件式を満足する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、例えば、ファクシミリやイメージスキャナのように、原稿上の画像を読み取るための画像読取用レンズおよび画像読取装置に関し、特にカラー画像の読取りに適した4群5枚のレンズ構成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関するものである。
従来より、原稿上の画像を光学系を介してCCDなどの受光素子に結像させ、その画像情報を読み取るようにした画像読取装置が知られている。近年、このような画像読取装置、特に、イメージスキャナ等では、小型化および低廉化などが要求されており、それに伴い、これらの装置に用いられる画像読取用のレンズにも小型化および低価格化などが求められている。
従来より、画像読取用レンズのタイプとして種々のものが知られているが、4群5枚のレンズで構成されたものとして、例えば下記特許文献1および2に記載されたものが知られており、いずれのものも小型化および低廉化を図り得る構成とされている。
ところで、近年、ファクシミリやイメージスキャナ等の画像読取装置においては高解像化への対応が急務であり、CCD等の受光素子の画素数は大幅に増大する傾向にある。画素数が増大すると受光素子全体のサイズが大型化するため、結像倍率が縮小側から等倍へと近づくことになるが、上述したように装置の小型化という命題があることから、画像読取用レンズを広画角とすることが必須となっている。
しかしながら、これら従来の画像読取用レンズのうち、上記特許文献1記載のものは、半画角が18〜20度と狭く、上記広画角という要請に応えたものとはなっていない。
一方、上記特許文献2記載のものは、半画角が23.5度と比較的広画角となっているものの、モノクロ画像の読取りを対象としているため倍率色収差補正の点で必ずしも充分なものとはなっていない。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、広画角を達成しつつ色収差を良好なものとすることができ、さらに小型化および低廉化を達成しつつカラー画像の読取りを行うのに適した光学性能を得ることができる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。
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第1レンズと、像側に凹面を向けた負の第2レンズと、絞りと、負の第3レンズと、両凸レンズよりなる第4レンズと、物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第5レンズからなり、前記第3レンズと前記第4レンズは互いに接合されていることを特徴とするものである。
また、下記条件式(1)〜(4)を満足することが好ましい。
0.22< r1/f <0.31 ・・・(1)
0.23< |f2|/f <0.85 ・・・(2)
−0.58< f/r6 <0.83 ・・・(3)
0.004< d8/f <0.023 ・・・(4)
ただし、
f : レンズ全系の焦点距離
r1 : 第1レンズの物体側の面の曲率半径
f2 : 第2レンズの焦点距離
r6 : 第3レンズの物体側の面の曲率半径
d8 : 第4レンズと第5レンズの空気間隔
0.22< r1/f <0.31 ・・・(1)
0.23< |f2|/f <0.85 ・・・(2)
−0.58< f/r6 <0.83 ・・・(3)
0.004< d8/f <0.023 ・・・(4)
ただし、
f : レンズ全系の焦点距離
r1 : 第1レンズの物体側の面の曲率半径
f2 : 第2レンズの焦点距離
r6 : 第3レンズの物体側の面の曲率半径
d8 : 第4レンズと第5レンズの空気間隔
さらに、前記第1レンズを形成する材料が下記条件式(5)を満足することが好ましい。
θgd>−2.083×10−3 ×νd+1.366 ・・・(5)
ただし、
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
θgd>−2.083×10−3 ×νd+1.366 ・・・(5)
ただし、
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
さらに、本発明の画像読取装置は、上述した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。
本発明の画像読取レンズおよびこれを用いた画像読取装置によれば、4群5枚構成の各レンズを所定の形状とすることで、広画角を達成しつつ色収差を良好なものとすることができ、さらに小型化および低廉化を達成しつつカラー画像の読取りを行うのに適した光学性能を得ることができる。
さらに、所定の条件式を満足することにより、上記効果をより良好なものとすることができる。
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。
本実施形態に係る画像読取用レンズ10は、図7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20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20は、原稿3を載置するガラス板4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CCD5のカバーガラス6との間に上記画像読取用レンズ10を配置してなり、さらに、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。そして、原稿3を、画像読取用レンズ10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3上の画像を読み取る。
図1は実施例1のレンズ基本構成を示すものであるが、ここでは図1に示す構成を代表例として本実施形態のレンズ構成について説明する。
本実施形態の画像読取用レンズは、5枚のレンズL1〜L5により構成された4群5枚構成のレンズ系からなり、絞り1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結像面2上の結像位置に結像される。
ここで、上記5枚のレンズL1〜L5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第1レンズL1と、像側に凹面を向けた負の第2レンズL2と、負の第3レンズL3と、両凸レンズよりなる第4レンズL4と、物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第5レンズL5からなり、上記第3レンズL3と上記第4レンズL4は接合レンズを構成している。
このように構成された本実施形態の画像読取用レンズは、広画角を達成しつつ色収差を良好なものとすることができ、さらに小型化および低廉化を達成しつつカラー画像の読取りを行うのに適した光学性能を得ることができる。
また、本実施形態に係る画像読取用レンズは下記条件式(1)〜(5)を満足するように構成されている。
0.22< r1/f <0.31 ・・・(1)
0.23< |f2|/f <0.85 ・・・(2)
−0.58< f/r6 <0.83 ・・・(3)
0.004< d8/f <0.023 ・・・(4)
θgd>−2.083×10−3×νd+1.366 ・・・(5)
ただし、
f : レンズ全系の焦点距離
r1 : 第1レンズの物体側の面の曲率半径
f2 : 第2レンズの焦点距離
r6 : 第3レンズの物体側の面の曲率半径
d8 : 第4レンズと第5レンズの空気間隔
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
0.22< r1/f <0.31 ・・・(1)
0.23< |f2|/f <0.85 ・・・(2)
−0.58< f/r6 <0.83 ・・・(3)
0.004< d8/f <0.023 ・・・(4)
θgd>−2.083×10−3×νd+1.366 ・・・(5)
ただし、
f : レンズ全系の焦点距離
r1 : 第1レンズの物体側の面の曲率半径
f2 : 第2レンズの焦点距離
r6 : 第3レンズの物体側の面の曲率半径
d8 : 第4レンズと第5レンズの空気間隔
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
以下、上述した各条件式(1)〜(5)の技術的意義を説明する。
上記条件式(1)は、第1レンズL1の物体側の面の曲率半径に関するもので、この条件式を満足することでレンズの小型化および像面湾曲補正の向上を図ることができる。
上記条件式(1)は、第1レンズL1の物体側の面の曲率半径に関するもので、この条件式を満足することでレンズの小型化および像面湾曲補正の向上を図ることができる。
すなわち、本条件式において、その上限を上回るとレンズが大型化し、その下限を下回ると像面湾曲を良好に補正することができなくなる。
また、上記条件式(2)は、第2レンズL2の焦点距離に関するもので、この条件式を満足することで歪曲収差の補正の向上を図ることができる。
すなわち、本条件式において、その上限を上回ると糸巻き型の歪曲収差が大きく発生し、その下限を下回ると樽型の歪曲収差が大きく発生し、いずれも歪曲収差を良好に補正することができなくなる。
また、上記条件式(3)は、第3レンズL3の物体側の面の曲率半径に関するもので、この条件式を満足することでコマ収差の補正の向上を図ることができる。
すなわち、本条件式において、その上限、下限を越えると、ともにコマ収差を良好に補正することができなくなる。
また、上記条件式(4)は、第4レンズL4と第5レンズL5の空気間隔に関するもので、この条件式を満足することで球面収差、コマ収差および歪曲収差の各補正の向上を図ることができる。
すなわち、本条件式において、その上限を上回ると球面収差を良好に補正することができず、その下限を下回るとコマ収差、歪曲収差を良好に補正することができなくなる。
さらに、上記条件式(5)は、第1レンズL1を形成する材質の異常分散性に関するもので、この条件式を満足する材質を第1レンズL1のレンズ硝材として用いることで、軸上色収差および倍率色収差を良好に補正することができる。
以下、実施例1〜4を用い、本実施形態の画像読取用レンズについて図面および数値を用いてさらに具体的に説明する。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。
<実施例1>
本実施例の画像読取用レンズは、図1に示すように、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よりなる第1レンズL1と、像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第2レンズL2と、絞り1と、物体側に強い曲率の面を向けた両凹レンズよりなる第3レンズL3と、像側に強い曲率の面を向けた両凸レンズよりなる第4レンズL4と、物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第5レンズL5からなり、上記第3レンズL3と上記第4レンズL4は接合レンズを構成している。
本実施例の画像読取用レンズは、図1に示すように、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よりなる第1レンズL1と、像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第2レンズL2と、絞り1と、物体側に強い曲率の面を向けた両凹レンズよりなる第3レンズL3と、像側に強い曲率の面を向けた両凸レンズよりなる第4レンズL4と、物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第5レンズL5からなり、上記第3レンズL3と上記第4レンズL4は接合レンズを構成している。
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。ただし、この表1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(後述する表2〜4において同じ)。
また、表1の上段に、本実施例における(後述する表2〜4の上段については、各々対応する実施例における)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の値が示されている。
本実施例では、下記表5に示すように、条件式(1)〜(4)を全て満足している。さらに、下記表5に示すように第1レンズL1に条件式(5)を満足する材質を使用している。
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100mmで、その光路中の物体側に厚さ5.81mm、像面側に1.45mmのガラス板を含んだ状態のものである。この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。
<実施例2>
本実施例の画像読取用レンズは、図1に示す上記実施例1のものと略同様に構成されている。ただし、上記実施例1のものとは、第1レンズL1が、物体側に強い曲率の面を向けた両凸レンズとされている点において異なっている。
本実施例の画像読取用レンズは、図1に示す上記実施例1のものと略同様に構成されている。ただし、上記実施例1のものとは、第1レンズL1が、物体側に強い曲率の面を向けた両凸レンズとされている点において異なっている。
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2の下段に示す
本実施例では、下記表5に示すように、条件式(1)〜(4)を全て満足している。さらに、下記表5に示すように第1レンズL1に条件式(5)を満足する材質を使用している。
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100mmで、その光路中の物体側に厚さ5.81mm、像面側に1.45mmのガラス板を含んだ状態のものである。この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。
<実施例3>
本実施例の画像読取用レンズは、図2に示すように、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よりなる第1レンズL1と、像側に強い曲率の面を向けた両凹レンズよりなる第2レンズL2と、絞り1と、像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第3レンズL3と、両凸レンズよりなる第4レンズL4と、物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第5レンズL5からなり、上記第3レンズL3と上記第4レンズL4は接合レンズを構成している。
本実施例の画像読取用レンズは、図2に示すように、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よりなる第1レンズL1と、像側に強い曲率の面を向けた両凹レンズよりなる第2レンズL2と、絞り1と、像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第3レンズL3と、両凸レンズよりなる第4レンズL4と、物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第5レンズL5からなり、上記第3レンズL3と上記第4レンズL4は接合レンズを構成している。
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3の下段に示す。
本実施例では、下記表5に示すように、条件式(1)〜(4)を全て満足している。さらに、下記表5に示すように第1レンズL1に条件式(5)を満足する材質を使用している。
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100mmで、その光路中の物体側に厚さ5.89mm、像面側に1.47mmのガラス板を含んだ状態のものである。この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。
<実施例4>
本実施例の画像読取用レンズは、上記実施例3のものと略同様に構成されている。
本実施例の画像読取用レンズは、上記実施例3のものと略同様に構成されている。
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4の下段に示す
本実施例では、下記表5に示すように、条件式(1)〜(4)を全て満足している。さらに、下記表5に示すように第1レンズL1に条件式(5)を満足する材質を使用している。
図6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100mmで、その光路中の物体側に厚さ5.89mm、像面側に1.47mmのガラス板を含んだ状態のものである。この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。
ここで、上記各実施例における、条件式に対応する、r1/f、|f2|/f、f/r6、d8/f、θgdの各値を下記表5に示す。
なお、本発明の画像読取用レンズおよび画像読取装置としては、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。
L1〜L5 レンズ
R1〜R10 レンズ面の曲率半径
D1〜D9 レンズ面間隔(レンズ厚)
X 光軸
1 絞り
2 結像面
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 画像読取用レンズ
20 画像読取装置
R1〜R10 レンズ面の曲率半径
D1〜D9 レンズ面間隔(レンズ厚)
X 光軸
1 絞り
2 結像面
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 画像読取用レンズ
20 画像読取装置
Claims (4)
- 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第1レンズと、像側に凹面を向けた負の第2レンズと、絞りと、負の第3レンズと、両凸レンズよりなる第4レンズと、物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第5レンズからなり、前記第3レンズと前記第4レンズは互いに接合されていることを特徴とする画像読取用レンズ。
- 下記条件式(1)〜(4)を満足することを特徴とする請求項1記載の画像読取用レンズ。
0.22< r1/f <0.31 ・・・(1)
0.23< |f2|/f <0.85 ・・・(2)
−0.58< f/r6 <0.83 ・・・(3)
0.004< d8/f <0.023 ・・・(4)
ただし、
f : レンズ全系の焦点距離
r1 : 第1レンズの物体側の面の曲率半径
f2 : 第2レンズの焦点距離
r6 : 第3レンズの物体側の面の曲率半径
d8 : 第4レンズと第5レンズの空気間隔
- 前記第1レンズを形成する材料が下記条件式(5)を満足することを特徴とする請求項1または2記載の画像読取用レンズ。
θgd>−2.083×10−3 ×νd+1.366 ・・・(5)
ただし、
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
- 請求項1〜3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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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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