JP3346625B2 - 読取用レンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は読取用レンズに関するも
のであり、特にファクシミリやラスタインプットスキャ
ナ等において原稿からの図形や文字等の情報をＣＣＤや
ラインセンサ上に縮小もしくは拡大投影する読取用レン
ズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光学装置のレンズとして有限
共役のレンズ系が種々開発されている。

【０００３】このようなレンズ系においては、装置全体
のコンパクト化および低コスト化の要請に伴ない２枚構
成のレンズ系の開発が望まれており、例えば特開平1-27
4109号公報には２枚構成の有限共役のレンズ系が開示さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た公報に記載されたレンズ系は歪曲収差が大きく投影画
像が特に周辺部において歪んでしまい、例えばファクシ
ミリ等の読取用レンズとして使用することは難しい。

【０００５】本願発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、レンズ２枚構成の有限共役のレンズ系にお
いて、ファクシミリ等の読取用レンズとして十分に使用
し得る程度に歪曲収差を低減することのできる読取用レ
ンズを提供することを目的とするものである。

【０００６】また、製造コストを低減し、レンズ製作を
容易とするためにはレンズをプラスチック製とするのが
望ましい。特に両面が非球面とされた上記第２のレンズ
をプラスチック製とすることにより製造コストを低減で
き、レンズ製作を容易なものとすることができるが、一
方プラスチックは温度変化により変形しやすくレンズ系
全体のピント位置が変化しやすいという欠点を有する。

【０００７】そこで本願発明はこのような事情にも鑑み
なされたものであり、像面側のレンズをプラスチック製
とした場合に温度変化に対するピント移動を小さくする
ことができる読取用レンズを提供することを目的とする
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明の第１の読取用
レンズは、物体側に凸面を向けたガラス製の正のメニス
カスレンズからなる第１のレンズ、絞り、および像面側
に凸面を向けたガラスまたはプラスチック製の、両面が
下記式（Ａ）で表わされる非球面とされたメニスカスレ
ンズからなる第２のレンズをこの順に物体側から配列
し、下記条件式(1) を満足してなることを特徴とするも
のである。

【０００９】

【数２】

【００１０】 0.8 ≦Ｂ₃ ／Ｂ₄ ≦1.2 …(1) ただし、 Ｂ₃ ：１−ｋ₃ ｃ₃ ² ｙ₃ ² Ｂ₄ ：１−ｋ₄ ｃ₄ ² ｙ₄ ² ｋ_i ：物体側から第ｉ面の円錐係数をｋ_i −１ ｃ_i ：物体側から第ｉ面の非球面頂点での曲率 ｙ_i ：物体側から第ｉ面の光軸からの高さ （ただし、Ｂ₃ ，Ｂ₄ を求めるときはその面の有効半径
とする。） Ａ_j ：第２ｊ次（ｊ＝２〜５）の非球面係数 また、本願発明の第２の読取用レンズは、前記第１の読
取用レンズであって、前記第２のレンズをプラスチック
製とし、下記条件式(2) を満足することを特徴とするも
のである。

【００１１】 ｜ｆ₁／ｆ₂｜≦0.18 …(2) ただし、 ｆ₁ ：第１のレンズの焦点距離 ｆ₂ ：第２のレンズの焦点距離

【００１２】

【作用】上記第１の読取用レンズは、絞りを間におき、
その左右に外側に凸面を向けたメニスカスレンズを配置
した線対称形状に近いレンズ構成とされている。しかも
歪曲収差を小さくし得る条件式(1) を満足する構成とさ
れているのでレンズ系の歪曲収差を大幅に低減すること
が可能となる。

【００１３】なお、条件式(1) の上限よりも大きいと糸
巻き型の歪曲収差が大きくなり、その下限よりも小さい
と樽型の歪曲収差が大きくなる。

【００１４】また、上記第２の読取用レンズによれば、
物体側の第１のレンズの焦点距離ｆ₁ に対する像面側の
第２のレンズの焦点距離ｆ₂ の比の絶対値を0.18以下と
する条件式(2) を満足するようにし、第１のレンズの屈
折力に比べて第２のレンズの屈折力を大幅に小さくし
て、プラスチック製の第２のレンズによるピント移動の
影響力を小さなものとしている。したがって温度変化が
生じてもピント位置の移動を小さく押えることができ
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００１６】ここで、図１は実施例１〜３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
例に係る読取用レンズは、２枚のレンズＬ₁，Ｌ₂により
構成され、絞り２をこれら２つのレンズＬ₁，Ｌ₂の間に
配設されてなるもので、物体側（原稿側）から光軸Ｚに
沿って入射した原稿１の画像情報を担持してなる光束は
ＣＣＤの保護ガラス３を介して受光面Ｐに結像される。

【００１７】ここで第１のレンズＬ₁は物体側に凸面を
向けた正のガラス製メニスカスレンズ、第２のレンズＬ
₂は像面側に凸面を向けたメニスカスレンズである。

【００１８】また、これらのレンズは以下の３つの条件
式を満足する。

【００１９】 0.8 ≦Ｂ₃ ／Ｂ₄ ≦1.2 …(1) ただし、 Ｂ₃ ：１−ｋ₃ ｃ₃ ² ｙ₃ ² Ｂ₄ ：１−ｋ₄ ｃ₄ ² ｙ₄ ² ｋ_i ：物体側から第ｉ面の円錐係数をｋ_i −１ ｃ_i ：物体側から第ｉ面の非球面頂点での曲率 ｙ_i ：物体側から第ｉ面の光軸からの高さ （ただし、Ｂ₃ ，Ｂ₄ を求めるときはその面の有効半径
とする。） ｜ｆ₁ ／ｆ₂ ｜≦0.18 …(2) ただし、 ｆ₁ ：第１のレンズの焦点距離 ｆ₂ ：第２のレンズの焦点距離 ｜（ｐ₁ ／ｐ₂ ）−１｜≦3.5 …(3) ただし、 ｐ₁ ：（１／ｒ₁ −１／ｒ₂ ）ｆ／ｎ₁ ｐ₂ ：（１／ｒ₃ −１／ｒ₄ ）ｆ／ｎ₂ ｒ_i ：物体側から第ｉ面の曲率半径 ｆ ：レンズ系全体の焦点距離 ｎ₁ ：第１のレンズの基準波長（ｅ線）に対する屈折率 ｎ₂ ：第２のレンズの基準波長（ｅ線）に対する屈折率 条件式(1) を満足することにより歪曲収差を小さくする
ことができる。また、条件式(2) を満足することによ
り、プラスチックレンズである第２のレンズＬ₂の屈折
力を小さくして温度変化に対するピント位置の移動を小
さくすることができる。さらに、条件式(3) を満足する
ことにより像面湾曲および非点隔差を小さく押さえるこ
とができる。像面湾曲を小さく押さえることによってフ
ァクシミリ等の読取レンズとして使用した場合にも画質
を良好なものとすることができる。

【００２０】以下、実施例１〜３の各々について具体的
数値を用いて説明する。

【００２１】これら実施例１〜３における各レンズ面の
曲率半径ｒ、 各レンズの中心厚および各レンズ間の空
気間隔ｄおよび各レンズのｅ線（波長546.1nm)における
屈折率ｎを各々下記表１〜３に示す。

【００２２】ただし、これらの表１〜３において、各記
号ｒ，ｄ，ｎ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。

【００２３】また、＊は非球面を表わし、その形状は次
式で表わされる。

【００２４】

【数３】

【００２５】ここで、 Ｚ_i ：物体側から第ｉ面の光軸から高さｙの非球面上の
点より非球面頂点の接平面におろした垂線の長さ ｙ_i ：物体側から第ｉ面の光軸からの高さ ｃ_i ：物体側から第ｉ面の非球面頂点近傍での曲率（ｃ
_i＝１／ｒ_i） ｋ_i −１：物体側から第ｉ面の円錐係数 Ａ_j ：第２ｊ次（ｊ＝２〜５）の非球面係数 とする。

【００２６】＜実施例１＞ 表１ ｒ ｄ ｎ １ 0.24344 0.11880 1.80645 ２ 0.28531 0.17520 1.00000 ３ -0.26287^* 0.112 1.49953 ４ -0.28967^* 1.0 ５ ∞ 0.02800 1.51825 ６ ∞ なお、第３面と第４面の非球面係数は以下の如く設定さ
れている。

【００２７】 第３面 第４面 Ａ₂ -2.093197618×10 -1.058502925×10 Ａ₃ -1.153022439×10³ -1.282518274×10² Ａ₄ -6.086014780×10³ -9.575521918×10³ Ａ₅ -1.701132267×10⁴ -6.604802402×10⁴ ｋ 4.318857135 2.007500952 また、第３面と第４面の有効半径は以下の如く設定され
ている。

【００２８】第３面 0.07972 第４面 0.13016 また、レンズ系全体の焦点距離ｆは0.99930 である。

【００２９】さらに、上記Ｂ₃／Ｂ₄の値は1.01365であ
り、上記｜ｆ₁／ｆ₂｜の値は0.06256であり、上記｜
（ｐ₁／ｐ₂）−１｜の値は2.42202 であって、条件式
(1)，(2)，(3) を満足する。

【００３０】なお、レンズ系全体のＦＮ_Oは8.0であり、
倍率は-0.112となっている。

【００３１】＜実施例２＞ 表２ ｒ ｄ ｎ １ 0.24918 0.12596 1.80645 ２ 0.29690 0.17473 1.00000 ３ -0.25943^* 0.10514 1.49953 ４ -0.29334^* 1.00000 ５ ∞ 0.02800 1.51825 ６ ∞ なお、第３面と第４面の非球面係数は以下の如く設定さ
れている。

【００３２】 第３面 第４面 Ａ₂ -2.093197618×10 -1.058502925×10 Ａ₃ -1.153022439×10³ -1.282518274×10² Ａ₄ -6.086014780×10³ -9.575521918×10³ Ａ₅ -1.701132267×10⁴ -6.604802402×10⁴ ｋ 4.122090672 2.146958552 また、第３面と第４面の有効半径は以下の如く設定され
ている。

【００３３】第３面 0.07864 第４面 0.12692 また、レンズ系全体の焦点距離ｆは0.99790 である。

【００３４】さらに、上記Ｂ₃／Ｂ₄の値は1.03873 であ
り、上記｜ｆ₁／ｆ₂｜の値は0.00645であり、上記｜
（ｐ₁／ｐ₂）−１｜の値は2.20163 であって、条件式
(1)，(2)，(3) を満足する。

【００３５】なお、レンズ系全体のＦＮ_Oは8.0であり、
倍率は-0.112となっている。

【００３６】＜実施例３＞ 表３ ｒ ｄ ｎ １ 0.23550 0.10977 1.80645 ２ 0.27099 0.17534 1.00000 ３ -0.26503^* 0.11915 1.49953 ４ -0.28462^* 1.00000 ５ ∞ 0.02800 1.51825 ６ ∞ なお、第３面と第４面の非球面係数は以下の如く設定さ
れている。

【００３７】 第３面 第４面 Ａ₂ -2.093197618×10 -1.058502925×10 Ａ₃ -1.153022439×10³ -1.282518274×10² Ａ₄ -6.086014780×10³ -9.575521918×10³ Ａ₅ -1.701132267×10⁴ -6.604802402×10⁴ ｋ 4.485403013 1.85245171 また、第３面と第４面の有効半径は以下の如く設定され
ている。

【００３８】第３面 0.07944 第４面 0.13200 また、レンズ系全体の焦点距離ｆは1.00075 である。

【００３９】さらに、上記Ｂ₃／Ｂ₄の値は0.99242であ
り、上記｜ｆ₁／ｆ₂｜の値は0.12466であり、上記｜
（ｐ₁／ｐ₂）−１｜の値は2.77698 であって、条件式
(1)，(2)，(3) を満足する。

【００４０】なお、レンズ系全体のＦＮ_O は8.0 であ
り、倍率は-0.112となっている。

【００４１】なお、実施例１〜３の各収差を各々図２〜
４に示す。

【００４２】これら図２〜４から明らかなように、本実
施例によれば、各収差を良好なものとすることができ
る。特に歪曲収差を１％以内に押さえることができ、フ
ァクシミリの読取用レンズとして好適である。

【００４３】なお、本発明の結像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、上記実施例では第２のレンズを正の
プラスチック製レンズとしているがこの第２のレンズを
ガラス製としたり、負のレンズとすることも可能であ
る。

【００４５】さらに、本発明の読取用レンズはファクシ
ミリ用に限られず種々の読取用レンズ等に適用可能であ
る。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の読取レン
ズによれば、２枚構成の有限共役レンズにおいて諸収
差、特に歪曲収差を小さく押さえる構成としているの
で、コンパクト化およびコストの低減を図りつつ画質を
良好なものとすることができ、ファクシミリ用等の読取
用レンズとして好適なレンズを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１〜３に係るレンズ基本構成を
示す概略図

【図２】実施例１においてレンズ焦点距離を25mmとした
ときのレンズの各収差図

【図３】実施例２においてレンズ焦点距離を25mmとした
ときのレンズの各収差図

【図４】実施例３においてレンズ焦点距離を25mmとした
ときのレンズの各収差図

【符号の説明】

Ｌ₁ 〜Ｌ₂ レンズ ｒ₁ 〜ｒ₄ レンズ面の曲率半径 ｄ₁ 〜ｄ₃ レンズ面間隔（レンズ厚） Ｚ 光軸 Ｐ 結像位置 １ 原稿 ２ 絞り ３ ＣＣＤの保護ガラス

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側に凸面を向けたガラス製の正のメ
   ニスカスレンズからなる第１のレンズ、絞り、および像
   面側に凸面を向けたガラスまたはプラスチック製の、両
   面が下記式（Ａ）で表わされる非球面とされたメニスカ
   スレンズからなる第２のレンズをこの順に物体側から配
   列し、下記条件式(1) を満足してなることを特徴とする
   読取用レンズ。 【数１】 0.8 ≦Ｂ₃ ／Ｂ₄ ≦1.2 …(1) ただし、 Ｂ₃ ：１−ｋ₃ ｃ₃ ² ｙ₃ ² Ｂ₄ ：１−ｋ₄ ｃ₄ ² ｙ₄ ² ｋ_i ：物体側から第ｉ面の円錐係数をｋ_i −１ ｃ_i ：物体側から第ｉ面の非球面頂点での曲率 ｙ_i ：物体側から第ｉ面の光軸からの高さ （ただし、Ｂ₃ ，Ｂ₄ を求めるときはその面の有効半径
   とする。） Ａ_j ：第２ｊ次（ｊ＝２〜５）の非球面係数
2. 【請求項２】 前記第２のレンズをプラスチック製と
   し、下記条件式(2) を満足することを特徴とする請求項
   １記載の読取用レンズ。 ｜ｆ₁／ｆ₂｜≦0.18 …(2) ただし、 ｆ₁ ：第１のレンズの焦点距離 ｆ₂ ：第２のレンズの焦点距離