JP3158071B2 - 画像入力装置用レンズ - Google Patents
画像入力装置用レンズInfo
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- JP3158071B2 JP3158071B2 JP10944897A JP10944897A JP3158071B2 JP 3158071 B2 JP3158071 B2 JP 3158071B2 JP 10944897 A JP10944897 A JP 10944897A JP 10944897 A JP10944897 A JP 10944897A JP 3158071 B2 JP3158071 B2 JP 3158071B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はカード等の媒体に描
かれた画像を光学的に読み取って入力する画像入力装置
に用いられるレンズに関する。
かれた画像を光学的に読み取って入力する画像入力装置
に用いられるレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】図３はカード１０等の媒体に描かれた画
像を光学的に読み取って入力する画像入力装置１１を原
理的に示す断面図であり，１２は画像読み取り枠，１３
はレンズ，１４はＣＣＤイメージセンサ，１５は信号処
理装置を各々示す。カード１０が矢示Ａ方向に搬送され
て画像読み取り枠１２にセットされるとカード１０に描
かれた画像はレンズ１３によってＣＣＤイメージセンサ
１４に結像され，ＣＣＤイメージセンサ１４は画像デー
タを電気信号に変換して信号処理装置１５に入力する。
像を光学的に読み取って入力する画像入力装置１１を原
理的に示す断面図であり，１２は画像読み取り枠，１３
はレンズ，１４はＣＣＤイメージセンサ，１５は信号処
理装置を各々示す。カード１０が矢示Ａ方向に搬送され
て画像読み取り枠１２にセットされるとカード１０に描
かれた画像はレンズ１３によってＣＣＤイメージセンサ
１４に結像され，ＣＣＤイメージセンサ１４は画像デー
タを電気信号に変換して信号処理装置１５に入力する。
【０００３】この種の画像入力装置は，小型軽量化や信
号処理速度の高速化や高認識精度等が強く要望されてお
り，画像入力装置に使用されるレンズも上記要望に応え
得るもので無ければならない。ＣＣＤイメージセンサ１
４としてはラインセンサを使用し，物体やカメラを走査
して画像を入力する方法と，エリアセンサを使用して２
次元画像を直接入力する方法が知られているが，入力速
度の点でエリアセンサが勝っており，本発明はＣＣＤイ
メージセンサ１４としてエリアセンサを使用する場合を
想定している。
号処理速度の高速化や高認識精度等が強く要望されてお
り，画像入力装置に使用されるレンズも上記要望に応え
得るもので無ければならない。ＣＣＤイメージセンサ１
４としてはラインセンサを使用し，物体やカメラを走査
して画像を入力する方法と，エリアセンサを使用して２
次元画像を直接入力する方法が知られているが，入力速
度の点でエリアセンサが勝っており，本発明はＣＣＤイ
メージセンサ１４としてエリアセンサを使用する場合を
想定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】さて，ＣＣＤイメージ
センサ（エリアセンサ）を使用して画像を入力する場
合，画像周辺部まで諸収差（特に，歪曲収差）が良好に
補正されていることが望まれ，この要望に応えるために
は長焦点レンズの使用が有効である。しかしながら，長
焦点レンズの使用はレンズ全長の増大を伴い，小型化要
求には相反することになる。又，装置の小型化を図るた
めには広角レンズの採用が有効であるが，広角レンズの
採用は特に画像周辺部で歪曲収差が発生しやすいという
問題が生じる。レンズ構成枚数を増加することにより上
記収差はかなり改善されるが，収差の光学補正のために
レンズ構成枚数を増加した場合には当然レンズコストが
上昇するともに小型化の要望にも反することになる。
又，光学的な歪曲収差補正を行わずに信号処理装置１５
側でのデータ処理において歪曲収差をキャンセルする様
にしたものも知られており，この様にした場合にはレン
ズの設計における自由度は上昇するが歪曲収差をデータ
処理においてキャンセルする様にした場合には当然デー
タ処理のために入力速度が低下するという問題が生じ
る。従って，画像入力装置用のレンズとしてはレンズ構
成枚数が少なく，広画角でありながら，周辺部まで各種
収差が良好に補正されたレンズが要望される。
センサ（エリアセンサ）を使用して画像を入力する場
合，画像周辺部まで諸収差（特に，歪曲収差）が良好に
補正されていることが望まれ，この要望に応えるために
は長焦点レンズの使用が有効である。しかしながら，長
焦点レンズの使用はレンズ全長の増大を伴い，小型化要
求には相反することになる。又，装置の小型化を図るた
めには広角レンズの採用が有効であるが，広角レンズの
採用は特に画像周辺部で歪曲収差が発生しやすいという
問題が生じる。レンズ構成枚数を増加することにより上
記収差はかなり改善されるが，収差の光学補正のために
レンズ構成枚数を増加した場合には当然レンズコストが
上昇するともに小型化の要望にも反することになる。
又，光学的な歪曲収差補正を行わずに信号処理装置１５
側でのデータ処理において歪曲収差をキャンセルする様
にしたものも知られており，この様にした場合にはレン
ズの設計における自由度は上昇するが歪曲収差をデータ
処理においてキャンセルする様にした場合には当然デー
タ処理のために入力速度が低下するという問題が生じ
る。従って，画像入力装置用のレンズとしてはレンズ構
成枚数が少なく，広画角でありながら，周辺部まで各種
収差が良好に補正されたレンズが要望される。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はこの様な要望に
応えるためになされたものであり，３群３枚という極め
て少ないレンズ構成で焦点距離の約１．８８倍のイメー
ジサークルを有する広画角でありながら，諸収差特に歪
曲収差が良好に補正された画像入力装置用レンズを提供
することを目的とする。
応えるためになされたものであり，３群３枚という極め
て少ないレンズ構成で焦点距離の約１．８８倍のイメー
ジサークルを有する広画角でありながら，諸収差特に歪
曲収差が良好に補正された画像入力装置用レンズを提供
することを目的とする。
【０００６】本発明の画像入力装置用レンズは，物体側
から順番に，凸面を物体側に向けたメニスカス形状の負
の屈折力を有する第１レンズと，物体側に凹面を向けた
メニスカス形状の正の屈折力を有する第２レンズと，正
の屈折力の第３レンズとを有し，少なくとも前記第１レ
ンズの物体側の面と前記第２レンズの像面側の面とが数
２（実質的に数１と等しい）に規定する非球面形状に形
成されるとともに，次の（１）から（５）に規定する条
件を満足することにより上記目的を達成するものであ
る。 （１）０．３５＜ｆ／｜ｆ１｜＜０．５５ （２）０．６０＜ｆ２／ｆ３＜１．２０ （３）１．４＜ｒ１／ｆ＜２０ （４）２．５＜ε１＜５．０ （５）０＜ε２＜０．５ 但し， ｆ：全系の合成焦点距離 ｆ１：第１レンズの焦点距離 ｆ２：第２レンズの焦点距離 ｆ３：第３レンズの焦点距離 ｒ１：第１レンズの物体側の面の曲率半径 ε１：第１レンズの円錐定数 ε２：第２レンズの円錐定数 Ｙ：光軸からの高さ Ｘ：光軸からの高さがＹの非球面頂点の接平面からの距
離 Ｃ：非球面頂点の曲率（＝１／ｒ） Ａ４，Ａ６，Ａ８：非球面係数
から順番に，凸面を物体側に向けたメニスカス形状の負
の屈折力を有する第１レンズと，物体側に凹面を向けた
メニスカス形状の正の屈折力を有する第２レンズと，正
の屈折力の第３レンズとを有し，少なくとも前記第１レ
ンズの物体側の面と前記第２レンズの像面側の面とが数
２（実質的に数１と等しい）に規定する非球面形状に形
成されるとともに，次の（１）から（５）に規定する条
件を満足することにより上記目的を達成するものであ
る。 （１）０．３５＜ｆ／｜ｆ１｜＜０．５５ （２）０．６０＜ｆ２／ｆ３＜１．２０ （３）１．４＜ｒ１／ｆ＜２０ （４）２．５＜ε１＜５．０ （５）０＜ε２＜０．５ 但し， ｆ：全系の合成焦点距離 ｆ１：第１レンズの焦点距離 ｆ２：第２レンズの焦点距離 ｆ３：第３レンズの焦点距離 ｒ１：第１レンズの物体側の面の曲率半径 ε１：第１レンズの円錐定数 ε２：第２レンズの円錐定数 Ｙ：光軸からの高さ Ｘ：光軸からの高さがＹの非球面頂点の接平面からの距
離 Ｃ：非球面頂点の曲率（＝１／ｒ） Ａ４，Ａ６，Ａ８：非球面係数
【０００７】
【数２】
【０００８】本発明は３群３枚という少ないレンズ構成
でありながら非球面を適正に配置するとともに上記の
（１）から（５）に規定する条件を満足することにより
焦点距離の約１．８８倍のイメージサイズを有しながら
球面レンズでは困難な歪曲収差の補正を可能としてい
る。
でありながら非球面を適正に配置するとともに上記の
（１）から（５）に規定する条件を満足することにより
焦点距離の約１．８８倍のイメージサイズを有しながら
球面レンズでは困難な歪曲収差の補正を可能としてい
る。
【０００９】（１）に規定する条件は第１レンズの焦点
距離を規定するものであり，像面湾曲や非点収差を良好
に補正するための条件となっている。（１）に規定する
条件の下限値を越えると非点収差の除去が困難になり，
又，（１）に規定する条件の上限値を越えるとペッツバ
ール和が負になって像面湾曲の補償が困難になる。
距離を規定するものであり，像面湾曲や非点収差を良好
に補正するための条件となっている。（１）に規定する
条件の下限値を越えると非点収差の除去が困難になり，
又，（１）に規定する条件の上限値を越えるとペッツバ
ール和が負になって像面湾曲の補償が困難になる。
【００１０】（２）に規定する条件は第２レンズの焦点
距離と第３レンズの焦点距離との比を規定しており，球
面収差や非点収差を良好に補正するための条件となって
いる。（２）に規定する条件の下限値を越えると球面収
差の除去が困難となり，（２）に規定する条件の上限値
を越えると著しい非点収差が発生する。
距離と第３レンズの焦点距離との比を規定しており，球
面収差や非点収差を良好に補正するための条件となって
いる。（２）に規定する条件の下限値を越えると球面収
差の除去が困難となり，（２）に規定する条件の上限値
を越えると著しい非点収差が発生する。
【００１１】（３）に規定する条件は第１レンズの物体
側の面の曲率を規定するものであり，歪曲収差と非点収
差を良好に補正するための条件となっている。（３）に
規定する条件の下限値を越えると非点収差の除去が困難
になり，又，（３）に規定する条件の上限値を越えると
糸巻き型の歪曲収差が著しく増大する。
側の面の曲率を規定するものであり，歪曲収差と非点収
差を良好に補正するための条件となっている。（３）に
規定する条件の下限値を越えると非点収差の除去が困難
になり，又，（３）に規定する条件の上限値を越えると
糸巻き型の歪曲収差が著しく増大する。
【００１２】（４）に規定する条件は非球面を形成する
第１レンズの物体側の面の円錐定数を規定するものであ
り，歪曲収差を良好に補正するための条件となってい
る。（４）に規定する条件の下限値を越えると著しい糸
巻き型の歪曲収差が発生し，更に，周辺部の像面がプラ
ス側に倒れてしまう。又，（４）に規定する条件の上限
値を越えると歪曲収差が補正過剰になり樽型歪曲が発生
し，更に，周辺部の画像がマイナス側に倒れてしまう。
第１レンズの物体側の面の円錐定数を規定するものであ
り，歪曲収差を良好に補正するための条件となってい
る。（４）に規定する条件の下限値を越えると著しい糸
巻き型の歪曲収差が発生し，更に，周辺部の像面がプラ
ス側に倒れてしまう。又，（４）に規定する条件の上限
値を越えると歪曲収差が補正過剰になり樽型歪曲が発生
し，更に，周辺部の画像がマイナス側に倒れてしまう。
【００１３】（５）に規定する条件は非球面を形成する
第２レンズの像面側の面の円錐定数を規定するものであ
り，球面収差や歪曲収差を良好に補正するための条件と
なっている。（５）に規定する条件の下限値を越える
と，周辺部の像面がプラス側に倒れてしまい，その補償
が困難となる。又，（５）に規定する条件の上限値を越
えると球面収差や非点収差の補正が困難となる。
第２レンズの像面側の面の円錐定数を規定するものであ
り，球面収差や歪曲収差を良好に補正するための条件と
なっている。（５）に規定する条件の下限値を越える
と，周辺部の像面がプラス側に倒れてしまい，その補償
が困難となる。又，（５）に規定する条件の上限値を越
えると球面収差や非点収差の補正が困難となる。
【００１４】更に，請求項２においては非球面を有する
第１レンズと第２レンズとを射出成形の容易な合成樹脂
で形成することにより非球面形状の形成を容易なものと
している。
第１レンズと第２レンズとを射出成形の容易な合成樹脂
で形成することにより非球面形状の形成を容易なものと
している。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態に係る画
像入力装置用レンズの光軸断面図であり，物体側から順
番に，凸面を物体側に向けたメニスカス形状の負の屈折
力を有する第１レンズ１と，物体側に凹面を向けたメニ
スカス形状の正の屈折力を有する第２レンズ２と，正の
屈折力の第３レンズ３とを有し，少なくとも前記第１レ
ンズの物体側の面ｒ１と前記第２レンズの像面側の面ｒ
４とが数２に規定する非球面形状に形成されるととも
に，上述の（１）から（５）に規定する条件を満足する
ものである。又，ＡＰは明るさ絞りである。
像入力装置用レンズの光軸断面図であり，物体側から順
番に，凸面を物体側に向けたメニスカス形状の負の屈折
力を有する第１レンズ１と，物体側に凹面を向けたメニ
スカス形状の正の屈折力を有する第２レンズ２と，正の
屈折力の第３レンズ３とを有し，少なくとも前記第１レ
ンズの物体側の面ｒ１と前記第２レンズの像面側の面ｒ
４とが数２に規定する非球面形状に形成されるととも
に，上述の（１）から（５）に規定する条件を満足する
ものである。又，ＡＰは明るさ絞りである。
【００１６】
【実施例】次に，表１に本発明の具体的な数値実施例を
示す。尚，表中においてｒ１は各レンズの物体側からｉ
番目の面の曲率半径，ｔｉは各レンズの物体からｉ番目
の面の軸上面間隔，Ｎｊは物体側からｊ番目のレンズの
屈折率を示す。又，この数値実施例において非球面を形
成するレンズ面ｒ１，ｒ２，ｒ３及びｒ４の非球面形状
は上述の数２によって規定されている。又，図２は表１
に示す実施例の収差線図を示しており，ＳＡは球面収
差，ＳＣはサインコンディション，ＤＳはサジタル方
向，ＤＴはメリディオナル方向を示している。
示す。尚，表中においてｒ１は各レンズの物体側からｉ
番目の面の曲率半径，ｔｉは各レンズの物体からｉ番目
の面の軸上面間隔，Ｎｊは物体側からｊ番目のレンズの
屈折率を示す。又，この数値実施例において非球面を形
成するレンズ面ｒ１，ｒ２，ｒ３及びｒ４の非球面形状
は上述の数２によって規定されている。又，図２は表１
に示す実施例の収差線図を示しており，ＳＡは球面収
差，ＳＣはサインコンディション，ＤＳはサジタル方
向，ＤＴはメリディオナル方向を示している。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【発明の効果】以上説明した実施例や収差線図に見られ
る様に，本発明によれば３群３枚という極めてシンプル
な構成でありながら，焦点距離の約１．８８倍のイメー
ジサイズを包括し得る広画角を持ち，しかも諸収差が良
好に補正されたレンズを得ることが出来，小型軽量で高
速読み取りが可能な画像入力装置用のレンズとして好適
なレンズを得ることが出来たものである。
る様に，本発明によれば３群３枚という極めてシンプル
な構成でありながら，焦点距離の約１．８８倍のイメー
ジサイズを包括し得る広画角を持ち，しかも諸収差が良
好に補正されたレンズを得ることが出来，小型軽量で高
速読み取りが可能な画像入力装置用のレンズとして好適
なレンズを得ることが出来たものである。
【図１】本発明の実施形態に係るレンズの光軸断面図。
【図２】図１に示すレンズの収差線図。
【図３】画像入力装置を原理的に示す断面図。
１ 第１レンズ ２ 第２レンズ ３ 第３レンズ １０ 媒体 １１ 画像入力装置 １２ 画像読み取り枠 １３ レンズ １４ ＣＣＤイメージセンサ １５ 信号処理装置
Claims (2)
- 【請求項１】 物体側から順番に，凸面を物体側に向け
たメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズと，
物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正の屈折力を有
する第２レンズと，正の屈折力の第３レンズとを有し，
少なくとも前記第１レンズの物体側の面と前記第２レン
ズの像面側の面とが数１に規定する非球面形状に形成さ
れるとともに，次の（１）から（５）に規定する条件を
満足することを特徴とする画像入力装置用レンズ。 【数１】 （１）０．３５＜ｆ／｜ｆ１｜＜０．５５ （２）０．６０＜ｆ２／ｆ３＜１．２０ （３）１．４＜ｒ１／ｆ＜２０ （４）２．５＜ε１＜５．０ （５）０＜ε２＜０．５ 但し， ｆ：全系の合成焦点距離 ｆ１：第１レンズの焦点距離 ｆ２：第２レンズの焦点距離 ｆ３：第３レンズの焦点距離 ｒ１：第１レンズの物体側の面の曲率半径 ε１：第１レンズの円錐定数 ε２：第２レンズの円錐定数 Ｙ：光軸からの高さ Ｘ：光軸からの高さがＹの非球面頂点の接平面からの距
離 Ｃ：非球面頂点の曲率（＝１／ｒ） Ａ４，Ａ６，Ａ８：非球面係数 - 【請求項２】請求項１記載の画像入力装置用レンズにお
いて，前記第１レンズと前記第２レンズとが合成樹脂で
形成されたことを特徴とする画像入力装置用レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10944897A JP3158071B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 画像入力装置用レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10944897A JP3158071B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 画像入力装置用レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10300907A JPH10300907A (ja) | 1998-11-13 |
| JP3158071B2 true JP3158071B2 (ja) | 2001-04-23 |
Family
ID=14510502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10944897A Expired - Fee Related JP3158071B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 画像入力装置用レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3158071B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6377366B1 (en) | 1996-11-15 | 2002-04-23 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Color reproduction data converting method |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001029613A1 (fr) * | 1999-10-22 | 2001-04-26 | Waseda University | Appareil photographique supergrandangulaire et objectif utilise dans cet appareil |
| JP4821121B2 (ja) | 2005-01-31 | 2011-11-24 | コニカミノルタオプト株式会社 | 広角レンズ系 |
| JP2010091620A (ja) * | 2008-10-03 | 2010-04-22 | Sony Corp | レンズユニット |
| JP4843121B2 (ja) | 2009-09-01 | 2011-12-21 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | 対物光学系 |
-
1997
- 1997-04-25 JP JP10944897A patent/JP3158071B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6377366B1 (en) | 1996-11-15 | 2002-04-23 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Color reproduction data converting method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10300907A (ja) | 1998-11-13 |
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Legal Events
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