JP3556823B2 - レンズ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズに係り、特にディジタル複写機、ファクシミリおよびイメージスキャナ等の原稿読取部に用いる光学系に好適なレンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ディジタル複写機、ファクシミリおよびイメージスキャナ等の原稿読取部においては、原稿画像を光学系によりラインセンサ等に結像させて原稿画像を読み取る。このような原稿画像を結像させるための光学系として読取用レンズが用いられる。
一般に読取用レンズとしては、3枚〜7枚構成の各種のレンズタイプのレンズが用いられている。中でも、読取密度が400dpi (dot per inch)以上、読取幅が300μm(約12inch)以上、半画角が20度前後、そしてFナンバーが4程度の、比較的高精度で且つ高性能の仕様の装置に対しては、4群6枚構成のガウスタイプ、またはその変形タイプが用いられることが多い。このような4群6枚構成のガウスタイプの読取用レンズについては、特許および商品にも多数存在している。
【0003】
従来、デジタル複写機、ファクシミリおよびイメージスキャナ等の原稿読取部の読取密度は、200dpi 〜400dpi が一般的であった。ところが、近年、高画質化の要求から、さらに高い読取密度が望まれてきている。その理由は、読取密度を高めることによって、解像力の向上や、モアレの減少等が期待されるからである。
現在、デジタル複写機、ファクシミリおよびイメージスキャナ等の原稿読取部にイメージセンサとして用いられるCCD(電荷結合素子)等の固体撮像素子の画素サイズは、市販されているものの中では7mmが最も小さい。この場合、読取用レンズには、像面空間周波数71.4本/mmという高周波数における解像度やコントラストが要求される。さらに、CCDの画素サイズを変更せずに読取密度を上げようとすると、結像倍率を大きくする必要が生じる。
【0004】
例えば、読取密度が400dpi の場合、結像倍率は0.11024であるが、読取密度が600dpi になると、結像倍率は0.16535となる。結像倍率が異なれば、読取用レンズの設計も自ずから変更する必要があるが、倍率が大きい方が収差補正的に不利である。
また、読取用レンズには、装置の小型化のために、共約長、すなわち物体−像面間距離を短くすることができるよう広画角であることが要求され、読取走査速度の高速化のために、大口径である、すなわちFナンバーが小さい(明るい)、ことが要求される。さらに、当然ながら、低コストであることも要求される。これらは、読取密度にかかわらず、全ての読取用レンズに共通の課題である。
【0005】
従来より知られている読取用レンズの大半は、読取密度400dpi 以下を狙いとして設計されたものであり、結像倍率を変更し、読取密度600dpi で用いた場合には、十分な結像性能を得ることができない。
例えば、特開平2−256013号公報には、典型的な4群6枚構成のガウスタイプの読取用レンズの一例が開示されており、特開平9−101452号公報には、4枚レンズ構成の読取用レンズの一例が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述した結像倍率0.16535付近で使用されるように設計された読取用レンズは、特開平2−256013号公報や、特開平9−101452号公報にも記載されている。
すなわち、特開平2−256013号公報には、結像倍率をおおむね適切な値である0.168とすることができる実施例(3)が記載されている。しかしながら、特開平2−256013号公報のこの実施例(3)に記載された読取用レンズのレンズ構成は、従来より一般的な4群6枚のガウスタイプであり、レンズ構成枚数も多く、低コスト化は達成できていない。
【0007】
一方、特開平9−101452号公報に開示された読取用レンズには、結像倍率をおおむね適切な値である0.165とすることができる実施例(4)が記載されている。しかしながら、特開平9−101452号公報のこの実施例に記載された読取用レンズは、Fナンバーが5.6と暗いため、読取走査の高速化のためには不十分である。
このように、従来の読取用レンズにおいては、より簡単な4枚以下のレンズ構成を採ることにより低コスト化を達成しつつ、所要の高精度で且つ高性能の仕様に対応するものはほとんどない。
【0008】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、高い読取密度を実現することができる結像倍率として十分な結像性能を得ることができ、しかもレンズ構成枚数が少なく低コストで、十分な画角および明るさを得ることが可能なレンズを提供することを目的としている。
特に、本発明の請求項1の目的は、結像倍率0.16535付近で用いた場合に、固体撮像素子の画素サイズが7 mm ならば600 dpi に匹敵する高い読取密度を実現することができるレンズを提供することにある。
【0009】
特に、本発明の請求項2〜3の目的は、高い結像性能を得ることが可能なレンズを提供することにある。
本発明の請求項4の目的は、上述した目的に加えて、歪曲収差の小さいレンズを提供することにある。
本発明の請求項5の目的は、さらに低コストのレンズを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載した本発明に係るレンズは、上述した目的を達成するために、物体側から像側へ向かって、順次、正の屈折力を有する第1群光学系、負の屈折力を有する第2群光学系、絞り、正の屈折力を有する第3群光学系および負の屈折力を有する第4群光学系を配設し、
前記第1群光学系を、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第1レンズ、前記第2群光学系を、両凹形状の第2レンズ、前記第3群光学系を、両凸形状の第3レンズ、そして前記第4群光学系を、像側に凸面を向けた負メニスカス形状の第4レンズで構成するとともに、
前記第1レンズの物体側面を非球面とし、
前記第1レンズの物体側面の曲率半径をR1、前記第3群光学系と第4群光学系との空気間隔をD7およびレンズ全系の焦点距離をfとするとき、これらが条件:
(1) 0.40<R1/f<0.60
(10) 0.30<D7/f<0.40
をそれぞれ満足することを特徴としている。
【0011】
請求項2に記載した本発明に係るレンズの第1レンズが、物体側面を、光軸から遠ざかるに従い正のパワーが弱くなる形状の非球面としたことを特徴としている。
【0012】
請求項3に記載した本発明に係るレンズは、前記第1レンズ、第2レンズ、第3レンズおよび第4レンズの屈折率を、それぞれn1、n2、n3およびn4とし、該第1レンズ、第2レンズ、第3レンズおよび第4レンズのアッべ数を、それぞれν1、ν2、ν3およびν4とするとき、これらが条件:
(2) n1>1.65
(3) ν1>40.0
(4) n2>1.65
(5) ν2<35.0
(6) n3>1.65
(7) ν3>40.0
(8) n4<1.65
(9) ν4<45.0
を満足することを特徴としている。
【0014】
請求項4に記載した本発明に係るレンズは、前記第1群光学系と前記第2群光学系の合成焦点距離をf12、前記第3群光学系と前記第4群光学系の合成焦点距離をf34とするとき、これらが条件:
(11) −3.5<f12/f34<−2.0
を満足することを特徴としている。
請求項5に記載した本発明に係るレンズは、前記第1レンズの物体側面を除く全てのレンズ面が、全て球面であることを特徴としている。
【0015】
【作用】
すなわち、本発明の請求項1によるレンズは、
物体側から像側に向かって、順次、正の屈折力を有する第1群光学系、負の屈折力を有する第2群光学系、絞り、正の屈折力を有する第3群光学系および負の屈折力を有する第4群光学系を配設し、
前記第1群光学系を、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第1レンズ、
前記第2群光学系を、両凹形状の第2レンズ、
前記第3群光学系を、両凸形状の第3レンズ、そして前記第4群光学系を、像側に凸面を向けた負メニスカス形状の第4レンズで構成するとともに、
前記第1レンズの物体側面を非球面とし、
前記第1レンズの物体側面の曲率半径をR1、前記第3群光学系と第4群光学系との空気間隔をD7およびレンズ全系の焦点距離をfとするとき、これらが条件:
(1) 0.40<R1/f<0.60
(10) 0.30<D7/f<0.40
をそれぞれ満足する構成とする。
【0016】
このような構成により、4群4枚からなる、いわゆるテレフォトタイプの構成に非球面を用いることにより、簡単な構成のまま、35度を超える十分な画角と、Fナンバー4という十分な明るさを確保しつつ、高い読取密度を達成する。絞りから適度に離れた第1レンズの物体側面を非球面として、球面収差のみでなく、コマ収差を初めとする諸収差をバランス良く補正し、条件式(1)により球面収差が補正過剰および補正不足を防止し、コマ収差の悪化および結像性能の低下を避けており、条件式(10)により、球面収差の補正不足によるコントラストの低下を防止し、像面湾曲の適切な補正によって、像面の平坦さを確保し、軸外性能の低下を防止している。したがって、高い読取密度を実現することができる結像倍率として十分な結像性能を得ることができ、しかもレンズ構成枚数が少なく低コストで、十分な画角および明るさを得ることが可能となり、特に、結像倍率0.16535付近として用いた場合に、固体撮像素子の画素サイズが7mmならば600dpi に匹敵する高い読取密度を実現することができる。
【0017】
本発明の請求項2によるレンズは、前記第1レンズの物体側面を、光軸から遠ざかるに従い正のパワーが弱くなる形状の非球面とする。
このような非球面形状を採ることにより、球面収差、コマ収差を初めとする諸収差を、より良好に補正することが可能となり、特に、高い結像性能を得ることが可能となる。
【0018】
本発明の請求項3によるレンズは、前記第1レンズ、第2レンズ、第3レンズおよび第4レンズの屈折率を、それぞれn1、n2、n3およびn4とし、該第1レンズ、第2レンズ、第3レンズおよび第4レンズのアッべ数を、それぞれν1、ν2、ν3およびν4とするとき、これらが条件:
(2) n1>1.65
(3) ν1>40.0
(4) n2>1.65
(5) ν2<35.0
(6) n3>1.65
(7) ν3>40.0
(8) n4<1.65
(9) ν4<45.0
を満足する構成とする。
このような構成により、ペッツバール和の減少と、軸上の色収差および倍率の色収差の補正を、十分に両立することができ、さらに良好な結像性能を得ることが可能となる。
【0020】
本発明の請求項4によるレンズは、前記第1群光学系と前記第2群光学系の合成焦点距離をf12、前記第3群光学系と前記第4群光学系の合成焦点距離をf34とするとき、これらが条件:
(11) −3.5<f12/f34<−2.0
を満足する構成とする。
このような構成によって、条件式(11)により、絞りよりも物体側に配置された群の屈折力と、絞りよりも像側に配置された群の屈折力を規制することにより、結像倍率0.165付近で用いる場合の歪曲収差を良好に補正する。したがって、歪曲収差を小さくすることができる。
【0021】
本発明の請求項5によるレンズは、前記第1レンズの物体側面を除く全てのレンズ面は、全て球面とする。
このような構成により、非強面は、第1レンズ物体側面のみとして、コストの上昇を抑えることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に基づき、図面を参照して本発明のレンズを詳細に説明する。
図1は、本発明の一つの実施の形態に係る読取用レンズの要部の構成を示している。
図1に示す読取用レンズは、物体側より像面側に向かって、順次、正の屈折力を持つ第1群光学系G1、負の屈折力を持つ第2群光学系G2、絞り5、正の屈折力を持つ第3群光学系G3および負の屈折力を持つ第4群光学系G4を配置して構成する。
【0023】
第1群光学系G1は、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第1レンズL1からなり、該第1レンズL1は、その物体側面1を非球面としている。第2群光学系G2は、両凹形状の第2レンズL2からなる。第3群光学系G3は、両凸形状の第3レンズL3からなる。そして、第4群光学系G4は、像側に凸面を向けた負メニスカス形状の第4レンズL4からなる。
さらに、図1の読取用レンズは、次のような特徴を持っている。
【0024】
(請求項1に記載の要件)
R1を第1レンズL1の物体側面1の曲率半径、fをレンズ全系の焦点距離とするとき、以下の条件式を満足する。
【0025】
(1) 0.40 < R1/f < 0.60
【0026】
(請求項2に記載の要件)
第1レンズL1の物体側面1が、光軸から遠ざかるほど正のパワー(屈折力)が弱くなる形状、すなわち負のパワーが強くなる形状、の非球面とする。
【0027】
(請求項3に記載の要件)
n1、n2、n3およびn4を、ぞれぞれ第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3および第4レンズL4の屈折率とし、ν1、ν2、ν3およびν4を、それぞれ第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3および第4レンズL4のアッベ数とするとき、次の条件式を満足する。
【0028】
(2) n1>1.65
(3) ν1>40.0
(4) n2>1.65
(5) ν2<35.0
(6) n3>1.65
(7) ν3>40.0
(8) n4<l.65
(9) ν4<45.0
【0029】
(請求項4に記載の要件)
D7を第3群光学系G3と第4群光学系G4との空気間隔とするとき、次の条件式を満足する。
(10) 0.30<D7/f<0.40
【0030】
(請求項4に記載の要件)
f12を第1群光学系G1と第2群光学系G2の合成焦点距離とし、f34を第3群光学系G3と第4群光学系G4の合成焦点距離とするとき、次の条件式を満足する。
【0031】
(11) 3.5 < f12/f34 < −2.0
【0032】
(請求項5に記載の要件)
上述した第1レンズL1の物体側面1を除く面2〜4および6〜9を、全て球面とする。
すなわち、上述した本発明の読取用レンズは、PNPN(正負正負)の4群4枚からなる、いわゆるテレフォトタイプの構成であるが、非球面レンズを用いることにより、簡単な構成のまま、35度を超える十分な画角と、Fナンバー4.0という十分な明るさを確保しつつ、高い読取密度を達成しようというものである。非球面の採用位置としては、球面収差の補正を考えた場合、軸上マージナル光線高の高い、第1レンズL1〜第3レンズL3のいずれかの面が適している。本発明では、絞りから適度に離れた第1レンズL1の物体側面を非球面とすることにより、球面収差のみでなく、コマ収差を初めとする諸収差をバランス良く補正することを可能としている。
【0033】
条件式(1)は、第1レンズL1の物体側面1の曲率半径を規定するものである。
例えば、第1レンズL1〜第3レンズL3が球面のみで構成される4群4枚のテレフォトタイプでは、収差補正上、第1レンズ物体側面1の曲率半径は、条件式(1)の下限を下回る値となる。なぜなら、曲率半径を小さくして比較的大きな収差を発生させ、発生した収差を後の面で補正することにより、全体としての収差バランスをとる必要性があるからである。
【0034】
しかしながら、本発明の読取用レンズの場合、非球面の効果が収差バランスの一翼を担うため、それ程までに曲率半径を小さくする必要はない。すなわち、本発明の読取用レンズにおいては、条件式(1)の下限を超えて第1レンズL1の物体側面1の曲率半径が小さくなると、球面収差が補正過剰となり、条件式(1)の上限を超えて第1レンズL1の物体側面1の曲率半径が大きくなると、球面収差が補正不足となる。さらに、どちらの場合もコマ収差が悪化し、結像性能の低下を招く。この第1レンズL1の物体側面の曲率半径は、本発明の読取用レンズを最も特徴付けるものである。
【0035】
さらに、本発明の読取用レンズにおいては、さらに高い結像性能を得るための条件を与えている。
第1レンズL1の物体側面1は、光軸から遠ざかるほど正のパワーが弱くなる形状、すなわち負のパワーが強くなる形状、の非球面であることが望ましい。このような非球面形状を採ることにより、球面収差およびコマ収差を初めとする諸収差を、より良好に補正することが可能となる。
【0036】
条件式(2)〜(9)は、各レンズの屈折率とアッべ数を規定するものである。
その組合せによれば、ペッツバール和の減少と、軸上の色収差および倍率の色収差の補正を、十分に両立することができ、さらに良好な結像性能を得ることが可能となる。
【0037】
条件式(10)は、第3群光学系G3と第4群光学系G4の空気間隔D7を規定するものである、条件式(10)の上限を超えると、球面収差が補正不足となり、コントラストの低下を招きやすくなる。下限を超えると、像面湾曲の補正が難しくなり、像面は平坦さを欠いて、軸外性能の低下を招きやすくなる。
条件式(11)は、絞り5よりも物体側に配置された群の屈折力と、絞り5よりも像側に配置された群の屈折力を規制するものである。本発明の読取用レンズを、結像倍率0.165付近で用いる場合に、歪曲収差を良好に補正するためには、この条件式を満足することが望ましい。条件式(11)の下限を超えると、負の歪曲収差が大きく発生し、上限を超えると、正の歪曲収差が大きく発生する。
【0038】
本発明の読取用レンズにおいて、第1レンズL1の物体側面1に加えて、他の面をも非球面とすることも考えられるが、発明の目的に対しては、非球面は第1レンズL1の物体側面1のみで十分である。非球面教の増加は、コストアップを招くため好ましくない。
本発明の読取用レンズは、倍率0.165程度で使用された場合に、その性能を最も発揮することができ、画素サイズ7mmのCCDとの組合せにより、幅304.8mmの原稿を600dpi の解像度で読み取ることが可能である。
【0039】
【実施例】
次に、この実施の形態における具体的な実施例について説明する。第1および第2の実施例においては、収差は十分に補正されており、これら各実施例により本発明による読取用レンズは高い結像性能を有することがわかる。
各実施例においては、以下のような符号を用いている。
【0040】
F/No. : Fナンバー
fe : 焦点距離
m : 結像倍率
Y : 最大物体高
ω : 半画角
R : 曲率半径
D : 面間隔
nd : 屈折率
νd : アッべ数
【0041】
また、ここで用いられる非球面は、周知の如く光軸をX座標軸、光軸に直交させてY座標軸をとるとき、近軸曲率半径の逆数をC、光軸からの高さをH、円錐定数をK、高次の非球面係数をA4,A6,A8およびA10とするとき、以下の式で定義される。
【0042】
【数1】
【0043】
〔第1の実施例〕
第1の実施例による読取用レンズにおけるFナンバーF/No.、焦点距離fe、結像倍率m、最大物体高Yおよび半画角ωは、それぞれ
F/No.=4.0
fe=63.8mm
m=0.16535
Y=152.4mm
ω=18.7
とする。光学系の曲率半径R、面間隔D、屈折率ndおよびアッべ数νdに関するレンズデータを表1に示す。
【0044】
【表1】
この場合、面番号にアスタリスク(*)を付した面番号1を非球面とし、その円錐定数K、非球面係数A4、A6、A8およびA10は、表2に示す通りである。
【0045】
【表2】
さらに、上述した各条件式(1)〜(11)にそれぞれ対応する条件式対応値は、次の通りである。
【0046】
(1):R1/f=0.527
(2):n1=1.743
(3):ν1=49.3
(4):n2=1.728
(5):ν2=28.3
(6):n3=1.720
(7):ν3=50.3
(8):n4=1.620
(9):ν4=36.3
(10):D7/f=0.350
(11):f12/f34=−2.723
図1は、この第1の実施例によるレンズ構成を示している。この第1の実施例による読取用レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差の収差曲線を示す収差図をそれぞれ図2、図3、図4および図5に示す。各収差図中のe、FおよびCは、それぞれe線(波長546.07nm)、F線(波長486.13nm)、C線(波長656.27nm)を表わし、図2の球面収差図中の実線は球面収差を表わし、破線は正弦条件を表わし、そして図3の非点収差図中の実線はサジタル光線、破線はメリディオナル光線を表わす。
図2〜図5に示すように、この第1の実施例によれば、収差は、十分に補正されており、高い結像性能を有していることがわかる。
【0047】
〔第2の実施例〕
本発明の実施の形態に係る第2の実施例の読取用レンズの構成を図6に示している。
図6に示す読取用レンズは、物体側より像面側に向かって、順次、正の屈折力を持つ第1群光学系G1′、負の屈折力を持つ第2群光学系G2′、絞り5、正の屈折力を持つ第3群光学系G3′および負の屈折力を持つ第4群光学系G4′を配置して構成する。
【0048】
第1群光学系G1′は、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第1レンズL1′からなり、該第1レンズL1′は、その物体側面を非球面としている。第2群光学系G2′は、両凹形状の第2レンズL2′からなる。第3群光学系G3′は、両凸形状の第3レンズL3′からなる。そして、第4群光学系G4′は、像側に凸面を向けた負メニスカス形状の第4レンズL4′からなる。
図6に示すこれら各群光学系G1′〜G4′および各レンズL1′〜L4′は、いずれも上述した図1における各群光学系G1〜G4および各レンズL1〜L4と同様の条件を満足するように構成されている。
【0049】
この第2の実施例による読取用レンズにおけるFナンバーF/No.、焦点距離fe、結像倍率m、最大物体高Yおよび半画角ωは、それぞれ第1の実施例と同様に
F/No.=4.0
fe=63.8mm
m=0.16535
Y=152.4mm
ω=18.7
とする。光学系の曲率半径R、面間隔D、屈折率ndおよびアッべ数νdに関するレンズデータを表3に示す。
【0050】
【表3】
【0051】
この場合も、面番号にアスタリスク(*)を付した面番号1を非球面とし、その円錐係数K、非球面係数A4、A6、A8およびA10は、表4に示す通りである。
【0052】
【表4】
さらに、上述した各条件式(1)〜(11)にそれぞれ対応する条件式対応値は、次の通りである。
【0053】
(1):R1/f=0.487
(2):n1=1.694
(3):ν1=53.3
(4):n2=1.699
(5):ν2=30.1
(6):n3=1.720
(7):ν3=50.3
(8):n4=1.620
(9):ν4=36.3
(10):D7/f=0.355
(11):f12/f34=−2.694
【0054】
この第2の実施例による読取用レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差の収差曲線を示す収差図をそれぞれ図7、図8、図9および図10に示す。この場合も、各収差図中のe、FおよびCは、それぞれe線(波長546.07nm)、F線(波長486.13nm)、C線(波長656.27nm)を表わし、図7の球面収差図中の実線は球面収差を表わし、破線は正弦条件を表わし、そして図8の非点収差図中の実線はサジタル光線、破線はメリディオナル光線を表わす。
【0055】
図7〜図10に示すように、この第2の実施例においても、収差は十分に補正されており、高い結像性能を有していることがわかる。
上述したように、本発明の実施の形態に係るレンズにおいては、請求項1に対応する要件により、結像倍率0.16535付近で用いた場合に、固体撮像素子の画素サイズが7mmならば600dpi 程度の高い読取密度を実現できるとともに、35度を超える十分な画角と、Fナンバー4という十分な明るさを有する読取用レンズを、4枚という少ない構成枚数により低コストで提供することができるため、これを読取用レンズとして用いることにより、高画質なデジタル複写機、ファクシミリおよびイメージスキャナ等の原稿読取部の低価格化に寄与することができる。
【0056】
さらに、請求項2〜請求項4に記載の要件に従えば、一層高い結像性能を有する読取用レンズを提供することができ、一層高画質なデジタル複写機およびファクシミリ等を実現することができる。
加えて、請求項5に記載の要件に従えば、さらに歪曲収差の小さい読取用レンズを提供することができ、さらに高画質なデジタル複写機、ファクシミリ等の倍率誤差の低減に寄与することができる。
【0057】
また、請求項6に記載の要件に従えば、さらに低コストな読取用レンズを提供することができ、高画質ながら、低価格なデジタル複写機、ファクシミリおよびイメージスキャナ等を実現することができる。
なお、本発明は、ディジタル複写機、ファクシミリおよびイメージスキャナ等の原稿読取部の読取用レンズに限らず、例えばマイクロリーダプリンタ等に用いる拡大レンズおよびカメラ用撮影レンズなどとして用いることができる。この他、本発明は、上述し且つ図面に示した実施の形態およびその実施例に限定されず、その要旨を変更しない範囲内において、種々変形して実施することができる。
【0058】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項1によれば、
物体側から像側に向かって、順次、正の屈折力を有する第1群光学系、負の屈折力を有する第2群光学系、絞り、正の屈折力を有する第3群光学系および負の屈折力を有する第4群光学系を配設し、
前記第1群光学系を、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第1レンズ、
前記第2群光学系を、両凹形状の第2レンズ、
前記第3群光学系を、両凸形状の第3レンズ、そして前記第4群光学系を、像側に凸面を向けた負メニスカス形状の第4レンズで構成するとともに、
前記第1レンズの物体側面を非球面とし、
前記第1レンズの物体側面の曲率半径をR1、前記第3群光学系と第4群光学系との空気間隔をD7およびレンズ全系の焦点距離をfとするとき、これらが条件:
(1) 0.40<R1/f<0.60
(10) 0.30<D7/f<0.40
をそれぞれ満足する構成とすることにより、4群4枚からなる、いわゆるテレフォトタイプの構成に非球面を用いることにより、簡単な構成のまま、35度を超える十分な画角と、Fナンバー4という十分な明るさを確保しつつ、高い読取密度を達成し、絞りから適度に離れた第1レンズの物体側面を非球面として、球面収差のみでなく、コマ収差を初めとする諸収差をバランス良く補正し、特に、条件式(1)により球面収差の補正過剰および補正不足を防止し、コマ収差の悪化および結像性能の低下を避け、また、特に条件式(10)により、球面収差の補正不足によるコントラストの低下を防止し、像面湾曲の適切な補正によって、像面の平坦さを確保し、軸外性能の低下を防止し、したがって、高い読取密度を実現することができる結像倍率として十分な結像性能を得ることができ、しかもレンズ構成枚数が少なく低コストで、十分な画角および明るさを得ることが可能で、特に請求項1の構成により、結像倍率0.16535付近で用いた場合に、固体撮像素子の画素サイズが7mmならば600dpi に匹敵する高い読取密度を実現することができるレンズを提供することができる。
【0059】
本発明の請求項2によるレンズによれば、前記第1レンズの物体側面を、光軸から遠ざかるに従い正のパワーが弱くなる形状の非球面とすることにより、球面収差、コマ収差を初めとする諸収差を、より良好に補正することが可能となり、特に、高い結像性能を得ることが可能となる。
【0060】
本発明の請求項3によるレンズによれば、前記第1レンズ、第2レンズ、第3レンズおよび第4レンズの屈折率を、それぞれn1、n2、n3およびn4とし、該第1レンズ、第2レンズ、第3レンズおよび第4レンズのアッべ数を、それぞれν1、ν2、ν3およびν4とするとき、これらが条件:
(2) n1>1.65
(3) ν1>40.0
(4) n2>1.65
(5) ν2<35.0
(6) n3>1.65
(7) ν3>40.0
(8) n4<1.65
(9) ν4<45.0
を満足する構成により、ペッツバール和の減少と、軸上の色収差および倍率の色収差の補正を、十分に両立することができ、さらに良好な結像性能を得ることが可能となる。
【0062】
本発明の請求項4によるレンズによれば、前記第1群光学系と前記第2群光学系の合成焦点距離をf12、前記第3群光学系と前記第4群光学系の合成焦点距離をf34とするとき、これらが条件:
(11) −3.5<f12/f34<−2.0
を満足する構成とすることによって、条件式(11)により、絞りよりも物体側に配置された群の屈折力と、絞りよりも像側に配置された群の屈折力を規制することにより、結像倍率0.165付近で用いる場合の歪曲収差を良好に補正する。
したがって、歪曲収差を小さくすることができる。
【0063】
本発明の請求項5によるレンズによれば、前記第1レンズの物体側面を除く全てのレンズ面は、全て球面とする構成により、非強面は第1レンズ物体側面のみとして、コストの上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一つの実施の形態に係る第1の実施例の読取用レンズの光学系の配置構成を模式的に示す光学系配置図である。
【図2】図1の読取用レンズの球面収差曲線を示す収差図である。
【図3】図1の読取用レンズの非点収差曲線を示す収差図である。
【図4】図1の読取用レンズの歪曲収差曲線を示す収差図である。
【図5】図1の読取用レンズのコマ収差曲線を示す収差図である。
【図6】本発明に係る第2の実施例の読取用レンズの光学系の配置構成を模式的に示す光学系配置図である。
【図7】図6の読取用レンズの球面収差曲線を示す収差図である。
【図8】図6の読取用レンズの非点収差曲線を示す収差図である。
【図9】図6の読取用レンズの歪曲収差曲線を示す収差図である。
【図10】図6の読取用レンズのコマ収差曲線を示す収差図である。
【符号の説明】
G1,G1′ 第1群光学系
G2,G2′ 第2群光学系
G3,G3′ 第3群光学系
G4,G4′ 第4群光学系
1〜4,6〜11 面
5 絞り
L1〜L4,L1′〜L4′ 第1〜第4レンズ
Claims (5)
- 物体側から像側へ向かって、順次、正の屈折力を有する第1群光学系、負の屈折力を有する第2群光学系、絞り、正の屈折力を有する第3群光学系および負の屈折力を有する第4群光学系を配設し、
前記第1群光学系を、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第1レンズ、前記第2群光学系を、両凹形状の第2レンズ、前記第3群光学系を、両凸形状の第3レンズ、そして前記第4群光学系を、像側に凸面を向けた負メニスカス形状の第4レンズで構成するとともに、
前記第1レンズの物体側面を非球面とし、
前記第1レンズの物体側面の曲率半径をR1、前記第3群光学系と第4群光学系との空気間隔をD7およびレンズ全系の焦点距離をfとするとき、これらが条件:
(1) 0.40<R1/f<0.60
(10) 0.30<D7/f<0.40
をそれぞれ満足することを特徴とするレンズ。 - 前記第1レンズは、物体側面を、光軸から遠ざかるに従い正のパワーが弱くなる形状の非球面としたことを特徴とする請求項1に記載のレンズ。
- 前記第1レンズ、第2レンズ、第3レンズおよび第4レンズの屈折率を、それぞれn1、n2、n3およびn4とし、該第1レンズ、第2レンズ、第3レンズおよび第4レンズのアッベ数を、それぞれν1、ν2、ν3およびν4とするとき、これらが条件:
(2) n1>1.65
(3) ν1>40.0
(4) n2>1.65
(5) ν2<35.0
(6) n3>1.65
(7) ν3>40.0
(8) n4<1.65
(9) ν4<45.0
を満足することを特徴とする請求項1または2に記載のレンズ。 - 前記第1群光学系と前記第2群光学系の合成焦点距離をf12、前記第3群光学系と前記第4群光学系の合成焦点距離をf34とするとき、これらが条件:
(11) −3.5<f12/f34<−2.0
を満足することを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載のレンズ。 - 前記第1レンズの物体側面を除く全てのレンズ面は、全て球面であることを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載のレンズ。
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