JP4262320B2 - 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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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ファクシミリやイメージスキャナ等の画像読取装置の光学系に用いられる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り、特に画像縮小もしくは画像拡大に用いられるカラー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。
【０００２】
【従来の技術】
原稿画像をＣＣＤ等の撮像素子に縮小もしくは拡大して結像させるタイプの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は、使用される結像倍率において高い解像力を持っていること、周辺光量が多いこと、歪曲収差は小さいことが基本的に要求されている。
これらの要求を満足し、さらに、レンズ系ひいては光学装置全体を軽量にし、製造コストを安価にするものとして、例えば、本出願人が既に開示している特開平７−１０４１８５号公報に示された、レンズ枚数を４枚に減らした結像レンズが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特開平７−１０４１８５号公報記載による４枚構成の結像レンズは、像面湾曲、歪曲収差は共に良好に補正されているものの、カラー画像読取用レンズとしては色収差の補正が不足している。
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、レンズ形状や構成とともにレンズ硝材を規定することにより特に色収差補正を良好にし、形成画像が高品質でカラー画像読取用として良好に使用しうる画像読取用レンズおよびこれを用いた画像読取装置を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【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、物体側から順に配列された、物体側に凸である正メニスカスレンズからなる第１レンズと、像側の面が像側に凹であり負の屈折力を有する第２レンズと、物体側に凸である負メニスカスレンズからなる第３レンズと、両凸レンズからなる第４レンズとにより構成され、以下の条件式（２）、（３）および（４）を満足するとともに、前記第２レンズまたは前記第３レンズの少なくとも一方のレンズの硝材が以下の条件式（１）を満足するように構成されてなることを特徴とするものである。
（１） θｇ・Ｆ＋０．００１９νｄ＜０．６５０
ただし、
θｇ・Ｆ ：θｇ・Ｆ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）により規定される
レンズ硝材の部分分散比
νｄ ：νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）により規定される
レンズ硝材のアッベ数
ただし、
Ｎｇ ：波長４３５．８ｎｍに対するレンズ硝材の屈折率
ＮＦ ：波長４８６．１ｎｍに対するレンズ硝材の屈折率
ＮＣ ：波長６５６．３ｎｍに対するレンズ硝材の屈折率
Ｎｄ ：波長５８７．６ｎｍに対するレンズ硝材の屈折率
（２） ０．３５＜ｆ１／ｆ＜ ０．５８
（３）−０．６６＜ｆ３／ｆ＜−０．４０
（４）−０．７９＜ｆ２３／ｆ４＜−０．５１
ただし、
ｆ ：レンズ全系の合成焦点距離
ｆ１ ：第１レンズの焦点距離
ｆ３ ：第３レンズの焦点距離
ｆ４ ：第４レンズの焦点距離
ｆ２３ ：第２レンズと第３レンズの合成焦点距離
【０００６】
また、本発明の画像読取装置は、上記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。
なお、本発明の画像読取用レンズは上述したとおり物体側から第１，２，３，４レンズをこの順に配設すれば画像縮小用レンズとして使用し得るが、このレンズ系全体をそのままの状態で方向を逆にし、結像面側から第１，２，３，４レンズをこの順に配設すれば画像拡大用レンズとして使用し得る。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
ここで、図１は本発明の実施形態を代表させるものとして実施例１および実施例２のレンズ基本構成を示し、図２は本発明に係る画像読取用レンズを用いた画像読取装置の概略構成を示すものである。
図２に示すように、本発明に係る画像読取用レンズ１は、ファクシミリやイメージスキャナ等の画像読取装置２の光学系に用いられる結像レンズである。この画像読取装置２は、原稿３を載置するガラス板４と、ライン状ＣＣＤ５のＣＣＤカバーガラス６との間に画像読取用レンズ１を配置し、ガラス板４の画像読取用レンズ１側に照明装置７を配置してなる。
【０００８】
この画像読取装置２では、照明装置７から原稿３に向かって光を当てると、原稿３により反射された光束が画像読取用レンズ１により結像し、ライン状ＣＣＤ５により読み取られる。
図１に示すように、実施例１および実施例２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、絞りｉを第２レンズＬ2と第３レンズＬ3との間に配設されてなるもので、物体側から光軸Ｘに沿って入射した光束は結像位置Ｐに結像される。
この画像読取用レンズは、物体側から順に、第１レンズＬ1は物体側に凸である正メニスカスレンズからなり、第２レンズＬ2および第３レンズＬ3は像側の面が像側に凹である負レンズからなり、第４レンズＬ4は両凸レンズからなる。
【０００９】
また、第２レンズＬ2または第３レンズＬ3の少なくとも一方のレンズの硝材が以下の条件式（１）を満足するように構成されている。
（１） θg・F＋０．００１９νd＜０．６５０
ただし、
θg・F ：θg・F＝（Ｎg−ＮF）／（ＮF−ＮC）により規定されるレンズ硝材の部分分散比
νd ：νd＝（Ｎd−１）／（ＮF−ＮC）により規定されるレンズ硝材のアッベ数
ただし、
Ｎg ：波長４３５．８ｎｍに対するレンズ硝材の屈折率
ＮF ：波長４８６．１ｎｍに対するレンズ硝材の屈折率
ＮC ：波長６５６．３ｎｍに対するレンズ硝材の屈折率
Ｎd ：波長５８７．６ｎｍに対するレンズ硝材の屈折率
【００１０】
さらに、この画像読取用レンズは、以下の条件式（２）、（３）および（４）を満足するように構成されている。
（２） ０．３５＜ｆ1／ｆ＜ ０．５８
（３）−０．６６＜ｆ3／ｆ＜−０．４０
（４）−０．７９＜ｆ23／ｆ4＜−０．５１
ただし、
ｆ ：レンズ全系の合成焦点距離
ｆ1 ：第１レンズＬ1の焦点距離
ｆ3 ：第３レンズＬ3の焦点距離
ｆ4 ：第４レンズＬ4の焦点距離
ｆ23 ：第２レンズＬ2と第３レンズＬ3の合成焦点距離
【００１１】
第２レンズＬ2または第３レンズＬ3の少なくとも一方のレンズの硝材が条件式（１）を満足することにより、色収差を良好に補正することができ、カラー画像の原稿読取りに好適なレンズとすることができる。この上限値を超えると、軸上色収差が良好に補正できなくなり、光軸方向に色毎の焦点位置のずれが大きくなってしまい、カラー画像読取りに必要な焦点深度が得られなくなる。
条件式（１）を満足しうる部分分散比θg・F、アッベ数νdを有するレンズ硝材として、例えば異常分散性を有する硝材を用いることができる。
【００１２】
さらに、条件式（２）〜（４）を満足することにより、より高性能なカラー画像読取用レンズとすることができる。
条件式（２）の上限値を超えると、非点収差が大きくなるとともに歪曲収差を良好に補正することができなくなり、この下限値を超えると、像面湾曲が大きくなって、画面全域にわたる均質な結像性能を得ることができなくなる。
条件式（３）の上限値を超えると、コマ収差が良好に補正できなくなり、この下限値を超えると、球面収差と像面湾曲を適正に補正することができなくなって、やはり画面全域にわたる均質な結像性能を得ることができなくなる。
【００１３】
条件式（４）は、第２レンズＬ2と第３レンズＬ3の合成焦点距離と、第４レンズＬ4の焦点距離の比を規定している。この上限値を超えると、像面湾曲を良好に補正できなくなり、この下限値を超えると、非点収差が大きくなるとともに歪曲収差が大きくなってしまい、結像画質が低下する。
以下、実施例１〜５について具体的数値を用いて説明する。
なお、実施例１〜５に係る画像読取用レンズは、焦点距離１００ｍｍで規格化してあり、読み取る原稿の寸法に合わせて、各実施例を適宜比例縮小または比例拡大し、原稿寸法毎に焦点距離を決定して使用することができる。
【００１４】
＜実施例１＞
本実施例１に係る画像読取用レンズは、図１に示すとおり物体側から順に、第１レンズＬ1は物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、第２レンズＬ2は曲率の大きい面を像側に向けた両凹レンズ、第３レンズＬ3は凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズ、第４レンズＬ4は曲率の大きい面を物体側に向けた両凸レンズにより構成され、第３レンズＬ3と第４レンズＬ4は接合レンズとされている。
【００１５】
この実施例１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（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率Ｎd、各レンズのアッベ数νdおよび硝材商品名を下記表１に示す。
ただし、この表１および後述する表４、表６、表８、表１０において、各記号Ｒ、Ｄ、Ｎd、νd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。
【００１６】
【表１】
【００１７】
なお、表１および後述する表４、表６、表８、表１０において、硝材商品名の左側に＊が付されたレンズは条件式（１）を満足する硝材により形成されている。
表２に、この実施例１において条件式（１）を満足する第３レンズＬ3の硝材の、波長４３５．８ｎｍ、４８６．１ｎｍ、６５６．３ｎｍ各々に対する屈折率Ｎg、ＮF、ＮC、および部分分散比θg・Fを示す。
【００１８】
【表２】
【００１９】
なお、表３に、この実施例１の画像読取用レンズにおけるレンズ系全体の合成焦点距離ｆ、Ｆナンバ、結像倍率β、半画角ωの値、およびこの実施例１の上記条件式(１)〜（４）に対応する数値を示す。
【００２０】
【表３】
【００２１】
上記表３から明らかなように、実施例１では条件式（１）〜（４）が満足されている。
つぎに、実施例１に係る画像読取用レンズの各収差図（球面収差、非点収差、および歪曲収差の収差図）を図３に示し、コマ収差を表す収差図を図４に示す。これらの収差図においてωは半画角を示す。また、球面収差図においてはｅ線、ｇ線、およびＣ線に対する収差が示されている。さらに、非点収差図には、サジタル（Ｓ）像面およびタンジェンシャル（Ｔ）像面に対する収差が示されている（以下の収差図、すなわち図５、６、８、９、１１〜１４においても同様である）。
【００２２】
また、図３および図４に示す実施例１に係る画像読取用レンズの各収差図は、光路中の物体側に厚さ６．４８ｍｍ、像側に厚さ１．５１ｍｍのガラス板（屈折率１．５２）を含んだ状態のものである。
これら図３および図４から明らかなように、上述した実施例１によれば、前述した各収差を全て良好なものとすることができる。また、図３の球面収差図におけるｅ線、ｇ線、およびＣ線の各波長による収差曲線間でばらつきが少ないことから、色収差も良好に補正されることが明らかである。
なお、本実施例１をＡ４判短辺読取用として比例縮小して使用する場合の焦点距離は、４６．３ｍｍとなる。
【００２３】
＜実施例２＞
本実施例２に係る画像読取用レンズの構成は実施例１と略同様とされている。
この実施例２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線における屈折率Ｎd、各レンズのアッベ数νdおよび硝材商品名を下記表４に示す。
【００２４】
【表４】
【００２５】
上記表４に示すとおり、この実施例２において第３レンズＬ3は条件式（１）を満足する硝材により形成されている。第３レンズＬ3の硝材は実施例１と同様である。
なお、表５に、この実施例２の画像読取用レンズにおけるレンズ系全体の合成焦点距離ｆ、Ｆナンバ、結像倍率β、半画角ωの値、およびこの実施例２の上記条件式(１)〜（４）に対応する数値を示す。
【００２６】
【表５】
【００２７】
上記表５から明らかなように、実施例２では条件式（１）〜（４）が満足されている。
つぎに、実施例２に係る画像読取用レンズの各収差図（球面収差、非点収差、および歪曲収差の収差図）を図５に示し、コマ収差を表す収差図を図６に示す。図５および図６に示す実施例２に係る画像読取用レンズの各収差図は、光路中の物体側に厚さ６．４９ｍｍ、像側に厚さ１．５２ｍｍのガラス板（屈折率１．５２）を含んだ状態のものである。
【００２８】
これら図５および図６から明らかなように、上述した実施例２によれば、実施例１と同様に色収差を始め前述した各収差を全て良好なものとすることができる。
なお、本実施例２をＡ４判短辺読取用として比例縮小して使用する場合の焦点距離は、４６．２ｍｍとなる。
【００２９】
＜実施例３＞
本実施例３に係る画像読取用レンズは、図７に示すとおり物体側から順に、第１レンズＬ1は物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、第２レンズＬ2は曲率の大きい面を像側に向けた両凹レンズ、第３レンズＬ3は凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズ、第４レンズＬ4は曲率の大きい面を物体側に向けた両凸レンズから構成されている。
この実施例３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線における屈折率Ｎd、各レンズのアッベ数νdおよび硝材商品名を下記表６に示す。
【００３０】
【表６】
【００３１】
上記表６に示すとおり、この実施例３において第２レンズＬ2は条件式（１）を満足する硝材により形成されている。第２レンズＬ2の硝材は実施例１の第３レンズＬ3と同様である。
なお、表７に、この実施例３の画像読取用レンズにおけるレンズ系全体の合成焦点距離ｆ、Ｆナンバ、結像倍率β、半画角ωの値、およびこの実施例３の上記条件式(１)〜（４）に対応する数値を示す。
【００３２】
【表７】
【００３３】
上記表７から明らかなように、実施例３では条件式（１）〜（４）が満足されている。
つぎに、実施例３に係る画像読取用レンズの各収差図（球面収差、非点収差、および歪曲収差の収差図）を図８に示し、コマ収差を表す収差図を図９に示す。図８および図９に示す実施例３に係る画像読取用レンズの各収差図は、光路中の物体側に厚さ６．４７ｍｍ、像側に厚さ１．５１ｍｍのガラス板（屈折率１．５２）を含んだ状態のものである。
【００３４】
これら図８および図９から明らかなように、上述した実施例３によれば、実施例１と同様に色収差を始め前述した各収差を全て良好なものとすることができる。
なお、本実施例３をＡ４判短辺読取用として比例縮小して使用する場合の焦点距離は、４６．４ｍｍとなる。
【００３５】
＜実施例４＞
本実施例４に係る画像読取用レンズは図１０に示すとおりであり、その構成は実施例３と略同様とされているが、絞りｉの配設位置が第３レンズＬ3と第４レンズＬ4との間である点が異なっている。
この実施例４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線における屈折率Ｎd、各レンズのアッベ数νdおよび硝材商品名を下記表８に示す。
【００３６】
【表８】
【００３７】
上記表８に示すとおり、この実施例４において第２レンズＬ2は条件式（１）を満足する硝材により形成されている。第２レンズＬ2の硝材は実施例１の第３レンズＬ3と同様である。
なお、表９に、この実施例４の画像読取用レンズにおけるレンズ系全体の合成焦点距離ｆ、Ｆナンバ、結像倍率β、半画角ωの値、およびこの実施例４の上記条件式(１)〜（４）に対応する数値を示す。
【００３８】
【表９】
【００３９】
上記表９から明らかなように、実施例４では条件式（１）〜（４）が満足されている。
つぎに、実施例４に係る画像読取用レンズの各収差図（球面収差、非点収差、および歪曲収差の収差図）を図１１に示し、コマ収差を表す収差図を図１２に示す。また、図１１および図１２に示す実施例４に係る画像読取用レンズの各収差図は、光路中の物体側に厚さ６．４７ｍｍ、像側に厚さ１．５１ｍｍのガラス板（屈折率１．５２）を含んだ状態のものである。
【００４０】
これら図１１および図１２から明らかなように、上述した実施例４によれば、実施例１と同様に色収差を始め前述した各収差を全て良好なものとすることができる。
なお、本実施例４をＡ４判短辺読取用として比例縮小して使用する場合の焦点距離は、４６．４ｍｍとなる。
【００４１】
＜実施例５＞
本実施例５に係る画像読取用レンズは図１０に示すとおりであり、その構成は実施例４と略同様とされている。
この実施例５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線における屈折率Ｎd、各レンズのアッベ数νdおよび硝材商品名を下記表１０に示す。
【００４２】
【表１０】
【００４３】
上記表１０に示すとおり、この実施例５において第２レンズＬ2は条件式（１）を満足する硝材により形成されている。
表１１に、この実施例５において条件式（１）を満足する第２レンズＬ2の硝材の、波長４３５．８ｎｍ、４８６．１ｎｍ、６５６．３ｎｍ各々に対する屈折率Ｎg、ＮF、ＮC、および部分分散比θg・Fを示す。
【００４４】
【表１１】
【００４５】
なお、表１２に、この実施例５の画像読取用レンズにおけるレンズ系全体の合成焦点距離ｆ、Ｆナンバ、結像倍率β、半画角ωの値、およびこの実施例５の上記条件式(１)〜（４）に対応する数値を示す。
【００４６】
【表１２】
【００４７】
上記表１２から明らかなように、実施例５では条件式（１）〜（４）が満足されている。
つぎに、実施例５に係る画像読取用レンズの各収差図（球面収差、非点収差、および歪曲収差の収差図）を図１３に示し、コマ収差を表す収差図を図１４に示す。また、図１３および図１４に示す実施例５に係る画像読取用レンズの各収差図は、光路中の物体側に厚さ６．４７ｍｍ、像側に厚さ１．５１ｍｍのガラス板（屈折率１．５２）を含んだ状態のものである。
【００４８】
これら図１３および図１４から明らかなように、上述した実施例５によれば、実施例１と同様に色収差を始め前述した各収差を全て良好なものとすることができる。
なお、本実施例５をＡ４判短辺読取用として比例縮小して使用する場合の焦点距離は、４６．４ｍｍとなる。
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半径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。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る画像読取用レンズによれば、像側の面が像側に凹である負レンズからなる第２レンズＬ2および第３レンズＬ3のうち、少なくとも一方のレンズの硝材をその部分分散比とアッベ数に基づいて規定することにより、カラー画像読取用レンズとしても十分に良好な光学性能を達成することができる。
なお、本発明に係る画像読取用レンズは、縮小用としては特に１／５倍から１／２０倍程度の範囲で良好な結像性能を有し、Ａ３判短辺の２９７ｍｍ、Ｂ４判短辺の２５７ｍｍ、Ａ４判あるいはレターサイズ短辺の２１６ｍｍ程度の原稿の画像読取用レンズとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１および２に係る画像読取用レンズの基本構成を示す概略図
【図２】本発明に係る画像読取用レンズを用いた画像読取装置を示す概略構成図
【図３】実施例１に係る画像読取用レンズの各収差図（球面収差、非点収差、および歪曲収差）
【図４】実施例１に係る画像読取用レンズの各収差図（コマ収差）
【図５】実施例２に係る画像読取用レンズの各収差図（球面収差、非点収差、および歪曲収差）
【図６】実施例２に係る画像読取用レンズの各収差図（コマ収差）
【図７】本発明の実施例３に係る画像読取用レンズの基本構成を示す概略図
【図８】実施例３に係る画像読取用レンズの各収差図（球面収差、非点収差、および歪曲収差）
【図９】実施例３に係る画像読取用レンズの各収差図（コマ収差）
【図１０】本発明の実施例４および５に係る画像読取用レンズの基本構成を示す概略図
【図１１】実施例４に係る画像読取用レンズの各収差図（球面収差、非点収差、および歪曲収差）
【図１２】実施例４に係る画像読取用レンズの各収差図（コマ収差）
【図１３】実施例５に係る画像読取用レンズの各収差図（球面収差、非点収差、および歪曲収差）
【図１４】実施例５に係る画像読取用レンズの各収差図（コマ収差）
【符号の説明】
Ｌ1 〜Ｌ4 レンズ
Ｒ1 〜Ｒ8 レンズ面の曲率半径
Ｄ1 〜Ｄ7 レンズ面間隔（レンズ厚）
Ｘ 光軸
Ｐ 結像位置
ｉ 絞り
１ 画像読取用レンズ
２ 画像読取装置
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
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ファクシミリやイメージスキャナ等の画像読取装置の光学系に用いられる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り、特に画像縮小もしくは画像拡大に用いられるカラー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。
【０００２】
【従来の技術】
原稿画像をＣＣＤ等の撮像素子に縮小もしくは拡大して結像させるタイプの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は、使用される結像倍率において高い解像力を持っていること、周辺光量が多いこと、歪曲収差は小さいことが基本的に要求されている。
これらの要求を満足し、さらに、レンズ系ひいては光学装置全体を軽量にし、製造コストを安価にするものとして、例えば、本出願人が既に開示している特開平７−１０４１８５号公報に示された、レンズ枚数を４枚に減らした結像レンズが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特開平７−１０４１８５号公報記載による４枚構成の結像レンズは、像面湾曲、歪曲収差は共に良好に補正されているものの、カラー画像読取用レンズとしては色収差の補正が不足している。
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、レンズ形状や構成とともにレンズ硝材を規定することにより特に色収差補正を良好にし、形成画像が高品質でカラー画像読取用として良好に使用しうる画像読取用レンズおよびこれを用いた画像読取装置を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【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、物体側から順に配列された、物体側に凸である正メニスカスレンズからなる第１レンズと、像側の面が像側に凹であり負の屈折力を有する第２レンズと、物体側に凸である負メニスカスレンズからなる第３レンズと、両凸レンズからなる第４レンズとにより構成され、以下の条件式（２）、（３）および（４）を満足するとともに、前記第２レンズまたは前記第３レンズの少なくとも一方のレンズの硝材が以下の条件式（１）を満足するように構成されてなることを特徴とするものである。
（１） θｇ・Ｆ＋０．００１９νｄ＜０．６５０
ただし、
θｇ・Ｆ ：θｇ・Ｆ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）により規定される
レンズ硝材の部分分散比
νｄ ：νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）により規定される
レンズ硝材のアッベ数
ただし、
Ｎｇ ：波長４３５．８ｎｍに対するレンズ硝材の屈折率
ＮＦ ：波長４８６．１ｎｍに対するレンズ硝材の屈折率
ＮＣ ：波長６５６．３ｎｍに対するレンズ硝材の屈折率
Ｎｄ ：波長５８７．６ｎｍに対するレンズ硝材の屈折率
（２） ０．３５＜ｆ１／ｆ＜ ０．５８
（３）−０．６６＜ｆ３／ｆ＜−０．４０
（４）−０．７９＜ｆ２３／ｆ４＜−０．５１
ただし、
ｆ ：レンズ全系の合成焦点距離
ｆ１ ：第１レンズの焦点距離
ｆ３ ：第３レンズの焦点距離
ｆ４ ：第４レンズの焦点距離
ｆ２３ ：第２レンズと第３レンズの合成焦点距離
【０００６】
また、本発明の画像読取装置は、上記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。
なお、本発明の画像読取用レンズは上述したとおり物体側から第１，２，３，４レンズをこの順に配設すれば画像縮小用レンズとして使用し得るが、このレンズ系全体をそのままの状態で方向を逆にし、結像面側から第１，２，３，４レンズをこの順に配設すれば画像拡大用レンズとして使用し得る。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
ここで、図１は本発明の実施形態を代表させるものとして実施例１および実施例２のレンズ基本構成を示し、図２は本発明に係る画像読取用レンズを用いた画像読取装置の概略構成を示すものである。
図２に示すように、本発明に係る画像読取用レンズ１は、ファクシミリやイメージスキャナ等の画像読取装置２の光学系に用いられる結像レンズである。この画像読取装置２は、原稿３を載置するガラス板４と、ライン状ＣＣＤ５のＣＣＤカバーガラス６との間に画像読取用レンズ１を配置し、ガラス板４の画像読取用レンズ１側に照明装置７を配置してなる。
【０００８】
この画像読取装置２では、照明装置７から原稿３に向かって光を当てると、原稿３により反射された光束が画像読取用レンズ１により結像し、ライン状ＣＣＤ５により読み取られる。
図１に示すように、実施例１および実施例２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、絞りｉを第２レンズＬ2と第３レンズＬ3との間に配設されてなるもので、物体側から光軸Ｘに沿って入射した光束は結像位置Ｐに結像される。
この画像読取用レンズは、物体側から順に、第１レンズＬ1は物体側に凸である正メニスカスレンズからなり、第２レンズＬ2および第３レンズＬ3は像側の面が像側に凹である負レンズからなり、第４レンズＬ4は両凸レンズからなる。
【０００９】
また、第２レンズＬ2または第３レンズＬ3の少なくとも一方のレンズの硝材が以下の条件式（１）を満足するように構成されている。
（１） θg・F＋０．００１９νd＜０．６５０
ただし、
θg・F ：θg・F＝（Ｎg−ＮF）／（ＮF−ＮC）により規定されるレンズ硝材の部分分散比
νd ：νd＝（Ｎd−１）／（ＮF−ＮC）により規定されるレンズ硝材のアッベ数
ただし、
Ｎg ：波長４３５．８ｎｍに対するレンズ硝材の屈折率
ＮF ：波長４８６．１ｎｍに対するレンズ硝材の屈折率
ＮC ：波長６５６．３ｎｍに対するレンズ硝材の屈折率
Ｎd ：波長５８７．６ｎｍに対するレンズ硝材の屈折率
【００１０】
さらに、この画像読取用レンズは、以下の条件式（２）、（３）および（４）を満足するように構成されている。
（２） ０．３５＜ｆ1／ｆ＜ ０．５８
（３）−０．６６＜ｆ3／ｆ＜−０．４０
（４）−０．７９＜ｆ23／ｆ4＜−０．５１
ただし、
ｆ ：レンズ全系の合成焦点距離
ｆ1 ：第１レンズＬ1の焦点距離
ｆ3 ：第３レンズＬ3の焦点距離
ｆ4 ：第４レンズＬ4の焦点距離
ｆ23 ：第２レンズＬ2と第３レンズＬ3の合成焦点距離
【００１１】
第２レンズＬ2または第３レンズＬ3の少なくとも一方のレンズの硝材が条件式（１）を満足することにより、色収差を良好に補正することができ、カラー画像の原稿読取りに好適なレンズとすることができる。この上限値を超えると、軸上色収差が良好に補正できなくなり、光軸方向に色毎の焦点位置のずれが大きくなってしまい、カラー画像読取りに必要な焦点深度が得られなくなる。
条件式（１）を満足しうる部分分散比θg・F、アッベ数νdを有するレンズ硝材として、例えば異常分散性を有する硝材を用いることができる。
【００１２】
さらに、条件式（２）〜（４）を満足することにより、より高性能なカラー画像読取用レンズとすることができる。
条件式（２）の上限値を超えると、非点収差が大きくなるとともに歪曲収差を良好に補正することができなくなり、この下限値を超えると、像面湾曲が大きくなって、画面全域にわたる均質な結像性能を得ることができなくなる。
条件式（３）の上限値を超えると、コマ収差が良好に補正できなくなり、この下限値を超えると、球面収差と像面湾曲を適正に補正することができなくなって、やはり画面全域にわたる均質な結像性能を得ることができなくなる。
【００１３】
条件式（４）は、第２レンズＬ2と第３レンズＬ3の合成焦点距離と、第４レンズＬ4の焦点距離の比を規定している。この上限値を超えると、像面湾曲を良好に補正できなくなり、この下限値を超えると、非点収差が大きくなるとともに歪曲収差が大きくなってしまい、結像画質が低下する。
以下、実施例１〜５について具体的数値を用いて説明する。
なお、実施例１〜５に係る画像読取用レンズは、焦点距離１００ｍｍで規格化してあり、読み取る原稿の寸法に合わせて、各実施例を適宜比例縮小または比例拡大し、原稿寸法毎に焦点距離を決定して使用することができる。
【００１４】
＜実施例１＞
本実施例１に係る画像読取用レンズは、図１に示すとおり物体側から順に、第１レンズＬ1は物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、第２レンズＬ2は曲率の大きい面を像側に向けた両凹レンズ、第３レンズＬ3は凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズ、第４レンズＬ4は曲率の大きい面を物体側に向けた両凸レンズにより構成され、第３レンズＬ3と第４レンズＬ4は接合レンズとされている。
【００１５】
この実施例１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（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率Ｎd、各レンズのアッベ数νdおよび硝材商品名を下記表１に示す。
ただし、この表１および後述する表４、表６、表８、表１０において、各記号Ｒ、Ｄ、Ｎd、νd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。
【００１６】
【表１】
なお、表１および後述する表４、表６、表８、表１０において、硝材商品名の左側に＊が付されたレンズは条件式（１）を満足する硝材により形成されている。
表２に、この実施例１において条件式（１）を満足する第３レンズＬ3の硝材の、波長４３５．８ｎｍ、４８６．１ｎｍ、６５６．３ｎｍ各々に対する屈折率Ｎg、ＮF、ＮC、および部分分散比θg・Fを示す。
【００１８】
【表２】
なお、表３に、この実施例１の画像読取用レンズにおけるレンズ系全体の合成焦点距離ｆ、Ｆナンバ、結像倍率β、半画角ωの値、およびこの実施例１の上記条件式(１)〜（４）に対応する数値を示す。
【００２０】
【表３】
上記表３から明らかなように、実施例１では条件式（１）〜（４）が満足されている。
つぎに、実施例１に係る画像読取用レンズの各収差図（球面収差、非点収差、および歪曲収差の収差図）を図３に示し、コマ収差を表す収差図を図４に示す。これらの収差図においてωは半画角を示す。また、球面収差図においてはｅ線、ｇ線、およびＣ線に対する収差が示されている。さらに、非点収差図には、サジタル（Ｓ）像面およびタンジェンシャル（Ｔ）像面に対する収差が示されている（以下の収差図、すなわち図５、６、８、９、１１〜１４においても同様である）。
【００２２】
また、図３および図４に示す実施例１に係る画像読取用レンズの各収差図は、光路中の物体側に厚さ６．４８ｍｍ、像側に厚さ１．５１ｍｍのガラス板（屈折率１．５２）を含んだ状態のものである。
これら図３および図４から明らかなように、上述した実施例１によれば、前述した各収差を全て良好なものとすることができる。また、図３の球面収差図におけるｅ線、ｇ線、およびＣ線の各波長による収差曲線間でばらつきが少ないことから、色収差も良好に補正されることが明らかである。
なお、本実施例１をＡ４判短辺読取用として比例縮小して使用する場合の焦点距離は、４６．３ｍｍとなる。
【００２３】
＜実施例２＞
本実施例２に係る画像読取用レンズの構成は実施例１と略同様とされている。
この実施例２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線における屈折率Ｎd、各レンズのアッベ数νdおよび硝材商品名を下記表４に示す。
【００２４】
【表４】
上記表４に示すとおり、この実施例２において第３レンズＬ3は条件式（１）を満足する硝材により形成されている。第３レンズＬ3の硝材は実施例１と同様である。
なお、表５に、この実施例２の画像読取用レンズにおけるレンズ系全体の合成焦点距離ｆ、Ｆナンバ、結像倍率β、半画角ωの値、およびこの実施例２の上記条件式(１)〜（４）に対応する数値を示す。
【００２６】
【表５】
上記表５から明らかなように、実施例２では条件式（１）〜（４）が満足されている。
つぎに、実施例２に係る画像読取用レンズの各収差図（球面収差、非点収差、および歪曲収差の収差図）を図５に示し、コマ収差を表す収差図を図６に示す。図５および図６に示す実施例２に係る画像読取用レンズの各収差図は、光路中の物体側に厚さ６．４９ｍｍ、像側に厚さ１．５２ｍｍのガラス板（屈折率１．５２）を含んだ状態のものである。
【００２８】
これら図５および図６から明らかなように、上述した実施例２によれば、実施例１と同様に色収差を始め前述した各収差を全て良好なものとすることができる。
なお、本実施例２をＡ４判短辺読取用として比例縮小して使用する場合の焦点距離は、４６．２ｍｍとなる。
【００２９】
＜実施例３＞
本実施例３に係る画像読取用レンズは、図７に示すとおり物体側から順に、第１レンズＬ1は物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、第２レンズＬ2は曲率の大きい面を像側に向けた両凹レンズ、第３レンズＬ3は凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズ、第４レンズＬ4は曲率の大きい面を物体側に向けた両凸レンズから構成されている。
この実施例３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線における屈折率Ｎd、各レンズのアッベ数νdおよび硝材商品名を下記表６に示す。
【００３０】
【表６】
上記表６に示すとおり、この実施例３において第２レンズＬ2は条件式（１）を満足する硝材により形成されている。第２レンズＬ2の硝材は実施例１の第３レンズＬ3と同様である。
なお、表７に、この実施例３の画像読取用レンズにおけるレンズ系全体の合成焦点距離ｆ、Ｆナンバ、結像倍率β、半画角ωの値、およびこの実施例３の上記条件式(１)〜（４）に対応する数値を示す。
【００３２】
【表７】
上記表７から明らかなように、実施例３では条件式（１）〜（４）が満足されている。
つぎに、実施例３に係る画像読取用レンズの各収差図（球面収差、非点収差、および歪曲収差の収差図）を図８に示し、コマ収差を表す収差図を図９に示す。図８および図９に示す実施例３に係る画像読取用レンズの各収差図は、光路中の物体側に厚さ６．４７ｍｍ、像側に厚さ１．５１ｍｍのガラス板（屈折率１．５２）を含んだ状態のものである。
【００３４】
これら図８および図９から明らかなように、上述した実施例３によれば、実施例１と同様に色収差を始め前述した各収差を全て良好なものとすることができる。
なお、本実施例３をＡ４判短辺読取用として比例縮小して使用する場合の焦点距離は、４６．４ｍｍとなる。
【００３５】
＜実施例４＞
本実施例４に係る画像読取用レンズは図１０に示すとおりであり、その構成は実施例３と略同様とされているが、絞りｉの配設位置が第３レンズＬ3と第４レンズＬ4との間である点が異なっている。
この実施例４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線における屈折率Ｎd、各レンズのアッベ数νdおよび硝材商品名を下記表８に示す。
【００３６】
【表８】
上記表８に示すとおり、この実施例４において第２レンズＬ2は条件式（１）を満足する硝材により形成されている。第２レンズＬ2の硝材は実施例１の第３レンズＬ3と同様である。
なお、表９に、この実施例４の画像読取用レンズにおけるレンズ系全体の合成焦点距離ｆ、Ｆナンバ、結像倍率β、半画角ωの値、およびこの実施例４の上記条件式(１)〜（４）に対応する数値を示す。
【００３８】
【表９】
上記表９から明らかなように、実施例４では条件式（１）〜（４）が満足されている。
つぎに、実施例４に係る画像読取用レンズの各収差図（球面収差、非点収差、および歪曲収差の収差図）を図１１に示し、コマ収差を表す収差図を図１２に示す。また、図１１および図１２に示す実施例４に係る画像読取用レンズの各収差図は、光路中の物体側に厚さ６．４７ｍｍ、像側に厚さ１．５１ｍｍのガラス板（屈折率１．５２）を含んだ状態のものである。
【００４０】
これら図１１および図１２から明らかなように、上述した実施例４によれば、実施例１と同様に色収差を始め前述した各収差を全て良好なものとすることができる。
なお、本実施例４をＡ４判短辺読取用として比例縮小して使用する場合の焦点距離は、４６．４ｍｍとなる。
【００４１】
＜実施例５＞
本実施例５に係る画像読取用レンズは図１０に示すとおりであり、その構成は実施例４と略同様とされている。
この実施例５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線における屈折率Ｎd、各レンズのアッベ数νdおよび硝材商品名を下記表１０に示す。
【００４２】
【表１０】
上記表１０に示すとおり、この実施例５において第２レンズＬ2は条件式（１）を満足する硝材により形成されている。
表１１に、この実施例５において条件式（１）を満足する第２レンズＬ2の硝材の、波長４３５．８ｎｍ、４８６．１ｎｍ、６５６．３ｎｍ各々に対する屈折率Ｎg、ＮF、ＮC、および部分分散比θg・Fを示す。
【００４４】
【表１１】
なお、表１２に、この実施例５の画像読取用レンズにおけるレンズ系全体の合成焦点距離ｆ、Ｆナンバ、結像倍率β、半画角ωの値、およびこの実施例５の上記条件式(１)〜（４）に対応する数値を示す。
【００４６】
【表１２】
上記表１２から明らかなように、実施例５では条件式（１）〜（４）が満足されている。
つぎに、実施例５に係る画像読取用レンズの各収差図（球面収差、非点収差、および歪曲収差の収差図）を図１３に示し、コマ収差を表す収差図を図１４に示す。また、図１３および図１４に示す実施例５に係る画像読取用レンズの各収差図は、光路中の物体側に厚さ６．４７ｍｍ、像側に厚さ１．５１ｍｍのガラス板（屈折率１．５２）を含んだ状態のものである。
【００４８】
これら図１３および図１４から明らかなように、上述した実施例５によれば、実施例１と同様に色収差を始め前述した各収差を全て良好なものとすることができる。
なお、本実施例５をＡ４判短辺読取用として比例縮小して使用する場合の焦点距離は、４６．４ｍｍとなる。
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半径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。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る画像読取用レンズによれば、像側の面が像側に凹である負レンズからなる第２レンズＬ2および第３レンズＬ3のうち、少なくとも一方のレンズの硝材をその部分分散比とアッベ数に基づいて規定することにより、カラー画像読取用レンズとしても十分に良好な光学性能を達成することができる。
なお、本発明に係る画像読取用レンズは、縮小用としては特に１／５倍から１／２０倍程度の範囲で良好な結像性能を有し、Ａ３判短辺の２９７ｍｍ、Ｂ４判短辺の２５７ｍｍ、Ａ４判あるいはレターサイズ短辺の２１６ｍｍ程度の原稿の画像読取用レンズとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１および２に係る画像読取用レンズの基本構成を示す概略図
【図２】本発明に係る画像読取用レンズを用いた画像読取装置を示す概略構成図
【図３】実施例１に係る画像読取用レンズの各収差図（球面収差、非点収差、および歪曲収差）
【図４】実施例１に係る画像読取用レンズの各収差図（コマ収差）
【図５】実施例２に係る画像読取用レンズの各収差図（球面収差、非点収差、および歪曲収差）
【図６】実施例２に係る画像読取用レンズの各収差図（コマ収差）
【図７】本発明の実施例３に係る画像読取用レンズの基本構成を示す概略図
【図８】実施例３に係る画像読取用レンズの各収差図（球面収差、非点収差、および歪曲収差）
【図９】実施例３に係る画像読取用レンズの各収差図（コマ収差）
【図１０】本発明の実施例４および５に係る画像読取用レンズの基本構成を示す概略図
【図１１】実施例４に係る画像読取用レンズの各収差図（球面収差、非点収差、および歪曲収差）
【図１２】実施例４に係る画像読取用レンズの各収差図（コマ収差）
【図１３】実施例５に係る画像読取用レンズの各収差図（球面収差、非点収差、および歪曲収差）
【図１４】実施例５に係る画像読取用レンズの各収差図（コマ収差）
【符号の説明】
Ｌ1 〜Ｌ4 レンズ
Ｒ1 〜Ｒ8 レンズ面の曲率半径
Ｄ1 〜Ｄ7 レンズ面間隔（レンズ厚）
Ｘ 光軸
Ｐ 結像位置
ｉ 絞り
１ 画像読取用レンズ
２ 画像読取装置
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
Claims (2)
- 物体側から順に配列された、物体側に凸である正メニスカスレンズからなる第１レンズと、像側の面が像側に凹であり負の屈折力を有する第２レンズと、物体側に凸である負メニスカスレンズからなる第３レンズと、両凸レンズからなる第４レンズとにより構成され、以下の条件式（２）、（３）および（４）を満足するとともに、前記第２レンズまたは前記第３レンズの少なくとも一方のレンズの硝材が以下の条件式（１）を満足するように構成されてなることを特徴とする画像読取用レンズ。
（１） θｇ・Ｆ＋０．００１９νｄ＜０．６５０
ただし、
θｇ・Ｆ ：θｇ・Ｆ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）により規定される
レンズ硝材の部分分散比
νｄ ：νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）により規定される
レンズ硝材のアッベ数
ただし、
Ｎｇ ：波長４３５．８ｎｍに対するレンズ硝材の屈折率
ＮＦ ：波長４８６．１ｎｍに対するレンズ硝材の屈折率
ＮＣ ：波長６５６．３ｎｍに対するレンズ硝材の屈折率
Ｎｄ ：波長５８７．６ｎｍに対するレンズ硝材の屈折率
（２） ０．３５＜ｆ１／ｆ＜ ０．５８
（３）−０．６６＜ｆ３／ｆ＜−０．４０
（４）−０．７９＜ｆ２３／ｆ４＜−０．５１
ただし、
ｆ ：レンズ全系の合成焦点距離
ｆ１ ：第１レンズの焦点距離
ｆ３ ：第３レンズの焦点距離
ｆ４ ：第４レンズの焦点距離
ｆ２３ ：第２レンズと第３レンズの合成焦点距離 - 前記請求項１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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