JP4365924B2 - 画像読取用レンズ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像読取用レンズに関し、例えばイメージスキャナー、デジタル複写機、ファクシミリ等のカラー原稿の画像情報を電気信号に変換してコンピュータに取り込む画像読取装置に使用される焦点距離の短いレンズとして最適な画像読取用レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、イメージスキャナー、デジタル複写機、そしてファクシミリ等のＯＡ機器は、そのダウンサイジング傾向に伴って装置容積の大部分を占める光学系レイアウトのコンパクト化が必要とされ、そこで光学系レイアウトを決定する投影レンズ（画像読取用レンズ）は画角２０°以上の高画角が求められていた。また更に原稿読取速度の高速化に対応する為、Ｆ値（Ｆナンバー）が明るいレンズの要求も跡を絶たない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来、画角２３°以上にてＦ値が明るい投影レンズは３００ＤＰＩ（dot/inch）程度の仕様の画像読取装置に限られていた。この理由としては、
▲１▼高画角になった場合、投影レンズのサジタル方向の像面湾曲量が大きくなり、画像エリア全域で均一な解像度が得られなくなる。
【０００４】
▲２▼歪曲収差の発生により画像エリア内で倍率の差が発生する。
【０００５】
▲３▼倍率色収差の発生により色によって上記▲２▼と同様の現象が発生する。
【０００６】
▲４▼Ｆ値を明るくすることにより、ＭＴＦが全体に小さくなり、解像度が悪化する。
等の画像劣化の要因に対する補正が困難に成ってくるからである。
【０００７】
本発明は画像読取用レンズの各レンズ群のレンズ構成を適切に設定することにより、
▲１▼６００ＤＰＩの高解像仕様、
▲２▼レンズ枚数を少なくし、コストダウン、
▲３▼比較的コンパクトであること、
▲４▼半画角２３°以上の広画角をカバー、
▲５▼Ｆｎｏ／５．０以下の明るいレンズ、
▲６▼開口効率が最周辺部に措いても１００％を達成すること、
▲７▼サジタル方向の像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差等を適切に補正すること等を得ることのできる画像読取用レンズの提供を目的とする。
【０００８】
即ち、本発明はレンズ全長を比較的短く設定しながら屈折面間隔を適切に選択して諸収差を良好に補正し、前後の屈折面間隔の比率を適切に設定することにより、歪曲収差を良好に補正すると共に、開口効率の低下を防ぎ、十分な光量比が得られる画像読取用レンズの提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の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メニスカス状の正の第１レンズＧ１、両レンズ面が凹面の第２レンズＧ２、両レンズ面が凸面の第３レンズＧ３、物体側に凹面を向けたメニスカス状の負の第４レンズＧ４、そして物体側に凹面を向けたメニスカス状の負の第５レンズＧ５の５つのレンズから成る画像読取レンズにおいて、
全系の焦点距離をｆ、物体側から数えて第ｉ番目の曲率半径をｒi 、物体側から数えて第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔をｄi 、物体側から数えて第ｉレンズの材質の屈折率をｎi としたとき、
【数３】
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１０】
請求項２の発明は請求項１の発明において、
０．０１ｆ≦ｄ ６ ≦０．０２７９５ｆ
０．４３７３５ｆ≦ｒ ４ ≦０．４６ｆ
なる条件を満たすことを特徴としている。
【００１１】
請求項３の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メニスカス状の正の第１レンズＧ１、両レンズ面が凹面の第２レンズＧ２、両レンズ面が凸面の第３レンズＧ３、物体側に凹面を向けたメニスカス状の正の第４レンズＧ４、そして物体側に凹面を向けたメニスカス状の負の第５レンズＧ５の５つのレンズから成る画像読取レンズにおいて、
全系の焦点距離をｆ、物体側から数えて第ｉ番目の曲率半径をｒi 、物体側から数えて第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔をｄi 、物体側から数えて第ｉレンズの材質の屈折率をｎi としたとき、
【数３】
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１２】
請求項４の発明は請求項３の発明において、
０．０１ｆ≦ｄ ６ ≦０．０２７９５ｆ
０．４３７３５ｆ≦ｒ ４ ≦０．４６ｆ
なる条件を満たすことを特徴としている。
【００１３】
請求項５の発明の画像読取装置は、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像読取用レンズを備え、該画像読取用レンズを介してカラー原稿の画像情報を電気信号に変換してコンピュータに取り込むことを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の後述する数値実施例１のレンズ断面図、図９乃至図１４は数値実施例２乃至７のレンズ断面図である。図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８は各々後述する数値実施例１、２、３、４、５、６、７の結像倍率β＝−０．１８９、Ｆ値（Ｆナンバー）＝５．０、半画角ω＝２５°のときの諸収差図である。各数値実施例において焦点距離ｆは１．０に正規化されている。
【００１６】
レンズ断面図において物体側（読取り画像が設けられている側）から順にＧ１は物体側に凸面を向けたメニスカス状の正の第１レンズ、Ｇ２は両レンズ面が凹面の第２レンズ、Ｇ３は両レンズ面が凸面の第３レンズ、Ｇ４は物体側に凹面を向けたメニスカス状の負の第４レンズ、Ｇ５は物体側に凹面を向けたメニスカス状の負の第５レンズである。
【００１７】
尚、各数値実施例において第４レンズはメニスカス状の負のレンズより構成したが、これに限らずメニスカス状の正のレンズより構成しても良い。即ち、第４レンズがパワーの緩いフィールドフラットナーレンズのときにはバランスの上でメニスカス状の正のレンズの構成に成る。
【００１８】
本実施形態では画像読取用レンズを図１に示すように所定形状の５群５枚のテレタイプのレンズより構成すると共に全系の焦点距離、各レンズの曲率半径、各レンズのレンズ厚及び空気間隔、そして各レンズの材質の屈折率等を条件式（１）〜（４）の如く設定することにより、Ｆナンバー５．０、読取画角５０°程度において良好なる光学性能を有した画像読取用レンズを得ている。
【００１９】
次に各条件式（１）〜（４）の技術的意味について説明する。
【００２０】
条件式（１）はコマフレアーを除去する為の条件である。条件式（１）の上限値を超えると上記収差補正は容易であるが、レンズ全系のコンパクトさにかけるので良くない。条件式（１）の下限値を超えると広角部分でのコマフレアーが増大するので良くない。更に好ましくは条件式（１）の上限値を後述する数値実施例４の値から次の如く設定するのが良い。
０．０１ｆ≦ｄ ６ ≦０．０２７９５ｆ ‥‥‥（１ａ）
【００２１】
条件式（２）は屈折面間隔のバランスを適切に設定して、歪曲収差を良好に補正する為の条件である。条件式（２）の上限値を超えると歪曲収差が正に大きくなり、さらに開口効率が小さくなって光量比の低下を招くので良くない。条件式（２）の下限値を超えると歪曲収差が負に増大するので良くない。
【００２２】
条件式（３）は球面収差を良好に補正する為の条件である。条件式（３）の上限値を超えると球面収差がアンダーになり良くない。条件式（３）の下限値を超えると球面収差がオーバーに成る為、全画角でＭＴＦのバランスをとることが困難となってくるので良くない。更に好ましくは条件式（３）の下限値を後述する数値実施例４の値から次の如く設定するのが良い。
０．４３７３５ｆ≦ｒ ４ ≦０．４６ｆ ‥‥‥（３ａ）
【００２３】
条件式（４）は像面湾曲を小さく抑える為の条件である。条件式（４）の下限値を超えるとペッツバール和が大きくなり、像面を平坦にすることが困難に成ってくるので良くない。
【００２４】
次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてＲｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉは物体側より第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、ｎｄｉとνｄｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズのガラスの屈折率とアッベ数である。
【００２５】
また前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表−１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】
【表３】
【００２９】
【表４】
【００３０】
【表５】
【００３１】
【表６】
【００３２】
【表７】
【００３３】
【表８】
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く画像読取用レンズの各レンズ群のレンズ構成を適切に設定すると共に各条件式を満足させることにより、読取画角を５０°と比較的大きくし、Ｆナンバーを５．０と明るくし、しかも各収差も良好に抑え、かつ少ないレンズ枚数で高解像度なレンズを得ることによって鮮明なる画像を得ることができる画像読取用レンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の数値実施例１のレンズ断面図
【図２】 本発明の数値実施例１の諸収差図
【図３】 本発明の数値実施例２の諸収差図
【図４】 本発明の数値実施例３の諸収差図
【図５】 本発明の数値実施例４の諸収差図
【図６】 本発明の数値実施例５の諸収差図
【図７】 本発明の数値実施例６の諸収差図
【図８】 本発明の数値実施例７の諸収差図
【図９】 本発明の数値実施例２のレンズ断面図
【図１０】 本発明の数値実施例３のレンズ断面図
【図１１】 本発明の数値実施例４のレンズ断面図
【図１２】 本発明の数値実施例５のレンズ断面図
【図１３】 本発明の数値実施例６のレンズ断面図
【図１４】 本発明の数値実施例７のレンズ断面図
【符号の説明】
Ｇ１ 第１レンズ
Ｇ２ 第２レンズ
Ｇ３ 第３レンズ
Ｇ４ 第４レンズ
Ｇ５ 第５レンズ
【発明の属する技術分野】
本発明は画像読取用レンズに関し、例えばイメージスキャナー、デジタル複写機、ファクシミリ等のカラー原稿の画像情報を電気信号に変換してコンピュータに取り込む画像読取装置に使用される焦点距離の短いレンズとして最適な画像読取用レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、イメージスキャナー、デジタル複写機、そしてファクシミリ等のＯＡ機器は、そのダウンサイジング傾向に伴って装置容積の大部分を占める光学系レイアウトのコンパクト化が必要とされ、そこで光学系レイアウトを決定する投影レンズ（画像読取用レンズ）は画角２０°以上の高画角が求められていた。また更に原稿読取速度の高速化に対応する為、Ｆ値（Ｆナンバー）が明るいレンズの要求も跡を絶たない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来、画角２３°以上にてＦ値が明るい投影レンズは３００ＤＰＩ（dot/inch）程度の仕様の画像読取装置に限られていた。この理由としては、
▲１▼高画角になった場合、投影レンズのサジタル方向の像面湾曲量が大きくなり、画像エリア全域で均一な解像度が得られなくなる。
【０００４】
▲２▼歪曲収差の発生により画像エリア内で倍率の差が発生する。
【０００５】
▲３▼倍率色収差の発生により色によって上記▲２▼と同様の現象が発生する。
【０００６】
▲４▼Ｆ値を明るくすることにより、ＭＴＦが全体に小さくなり、解像度が悪化する。
等の画像劣化の要因に対する補正が困難に成ってくるからである。
【０００７】
本発明は画像読取用レンズの各レンズ群のレンズ構成を適切に設定することにより、
▲１▼６００ＤＰＩの高解像仕様、
▲２▼レンズ枚数を少なくし、コストダウン、
▲３▼比較的コンパクトであること、
▲４▼半画角２３°以上の広画角をカバー、
▲５▼Ｆｎｏ／５．０以下の明るいレンズ、
▲６▼開口効率が最周辺部に措いても１００％を達成すること、
▲７▼サジタル方向の像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差等を適切に補正すること等を得ることのできる画像読取用レンズの提供を目的とする。
【０００８】
即ち、本発明はレンズ全長を比較的短く設定しながら屈折面間隔を適切に選択して諸収差を良好に補正し、前後の屈折面間隔の比率を適切に設定することにより、歪曲収差を良好に補正すると共に、開口効率の低下を防ぎ、十分な光量比が得られる画像読取用レンズの提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の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メニスカス状の正の第１レンズＧ１、両レンズ面が凹面の第２レンズＧ２、両レンズ面が凸面の第３レンズＧ３、物体側に凹面を向けたメニスカス状の負の第４レンズＧ４、そして物体側に凹面を向けたメニスカス状の負の第５レンズＧ５の５つのレンズから成る画像読取レンズにおいて、
全系の焦点距離をｆ、物体側から数えて第ｉ番目の曲率半径をｒi 、物体側から数えて第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔をｄi 、物体側から数えて第ｉレンズの材質の屈折率をｎi としたとき、
【数３】
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１０】
請求項２の発明は請求項１の発明において、
０．０１ｆ≦ｄ ６ ≦０．０２７９５ｆ
０．４３７３５ｆ≦ｒ ４ ≦０．４６ｆ
なる条件を満たすことを特徴としている。
【００１１】
請求項３の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メニスカス状の正の第１レンズＧ１、両レンズ面が凹面の第２レンズＧ２、両レンズ面が凸面の第３レンズＧ３、物体側に凹面を向けたメニスカス状の正の第４レンズＧ４、そして物体側に凹面を向けたメニスカス状の負の第５レンズＧ５の５つのレンズから成る画像読取レンズにおいて、
全系の焦点距離をｆ、物体側から数えて第ｉ番目の曲率半径をｒi 、物体側から数えて第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔をｄi 、物体側から数えて第ｉレンズの材質の屈折率をｎi としたとき、
【数３】
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１２】
請求項４の発明は請求項３の発明において、
０．０１ｆ≦ｄ ６ ≦０．０２７９５ｆ
０．４３７３５ｆ≦ｒ ４ ≦０．４６ｆ
なる条件を満たすことを特徴としている。
【００１３】
請求項５の発明の画像読取装置は、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像読取用レンズを備え、該画像読取用レンズを介してカラー原稿の画像情報を電気信号に変換してコンピュータに取り込むことを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の後述する数値実施例１のレンズ断面図、図９乃至図１４は数値実施例２乃至７のレンズ断面図である。図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８は各々後述する数値実施例１、２、３、４、５、６、７の結像倍率β＝−０．１８９、Ｆ値（Ｆナンバー）＝５．０、半画角ω＝２５°のときの諸収差図である。各数値実施例において焦点距離ｆは１．０に正規化されている。
【００１６】
レンズ断面図において物体側（読取り画像が設けられている側）から順にＧ１は物体側に凸面を向けたメニスカス状の正の第１レンズ、Ｇ２は両レンズ面が凹面の第２レンズ、Ｇ３は両レンズ面が凸面の第３レンズ、Ｇ４は物体側に凹面を向けたメニスカス状の負の第４レンズ、Ｇ５は物体側に凹面を向けたメニスカス状の負の第５レンズである。
【００１７】
尚、各数値実施例において第４レンズはメニスカス状の負のレンズより構成したが、これに限らずメニスカス状の正のレンズより構成しても良い。即ち、第４レンズがパワーの緩いフィールドフラットナーレンズのときにはバランスの上でメニスカス状の正のレンズの構成に成る。
【００１８】
本実施形態では画像読取用レンズを図１に示すように所定形状の５群５枚のテレタイプのレンズより構成すると共に全系の焦点距離、各レンズの曲率半径、各レンズのレンズ厚及び空気間隔、そして各レンズの材質の屈折率等を条件式（１）〜（４）の如く設定することにより、Ｆナンバー５．０、読取画角５０°程度において良好なる光学性能を有した画像読取用レンズを得ている。
【００１９】
次に各条件式（１）〜（４）の技術的意味について説明する。
【００２０】
条件式（１）はコマフレアーを除去する為の条件である。条件式（１）の上限値を超えると上記収差補正は容易であるが、レンズ全系のコンパクトさにかけるので良くない。条件式（１）の下限値を超えると広角部分でのコマフレアーが増大するので良くない。更に好ましくは条件式（１）の上限値を後述する数値実施例４の値から次の如く設定するのが良い。
０．０１ｆ≦ｄ ６ ≦０．０２７９５ｆ ‥‥‥（１ａ）
【００２１】
条件式（２）は屈折面間隔のバランスを適切に設定して、歪曲収差を良好に補正する為の条件である。条件式（２）の上限値を超えると歪曲収差が正に大きくなり、さらに開口効率が小さくなって光量比の低下を招くので良くない。条件式（２）の下限値を超えると歪曲収差が負に増大するので良くない。
【００２２】
条件式（３）は球面収差を良好に補正する為の条件である。条件式（３）の上限値を超えると球面収差がアンダーになり良くない。条件式（３）の下限値を超えると球面収差がオーバーに成る為、全画角でＭＴＦのバランスをとることが困難となってくるので良くない。更に好ましくは条件式（３）の下限値を後述する数値実施例４の値から次の如く設定するのが良い。
０．４３７３５ｆ≦ｒ ４ ≦０．４６ｆ ‥‥‥（３ａ）
【００２３】
条件式（４）は像面湾曲を小さく抑える為の条件である。条件式（４）の下限値を超えるとペッツバール和が大きくなり、像面を平坦にすることが困難に成ってくるので良くない。
【００２４】
次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてＲｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉは物体側より第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、ｎｄｉとνｄｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズのガラスの屈折率とアッベ数である。
【００２５】
また前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表−１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】
【表３】
【００２９】
【表４】
【００３０】
【表５】
【００３１】
【表６】
【００３２】
【表７】
【００３３】
【表８】
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く画像読取用レンズの各レンズ群のレンズ構成を適切に設定すると共に各条件式を満足させることにより、読取画角を５０°と比較的大きくし、Ｆナンバーを５．０と明るくし、しかも各収差も良好に抑え、かつ少ないレンズ枚数で高解像度なレンズを得ることによって鮮明なる画像を得ることができる画像読取用レンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の数値実施例１のレンズ断面図
【図２】 本発明の数値実施例１の諸収差図
【図３】 本発明の数値実施例２の諸収差図
【図４】 本発明の数値実施例３の諸収差図
【図５】 本発明の数値実施例４の諸収差図
【図６】 本発明の数値実施例５の諸収差図
【図７】 本発明の数値実施例６の諸収差図
【図８】 本発明の数値実施例７の諸収差図
【図９】 本発明の数値実施例２のレンズ断面図
【図１０】 本発明の数値実施例３のレンズ断面図
【図１１】 本発明の数値実施例４のレンズ断面図
【図１２】 本発明の数値実施例５のレンズ断面図
【図１３】 本発明の数値実施例６のレンズ断面図
【図１４】 本発明の数値実施例７のレンズ断面図
【符号の説明】
Ｇ１ 第１レンズ
Ｇ２ 第２レンズ
Ｇ３ 第３レンズ
Ｇ４ 第４レンズ
Ｇ５ 第５レンズ
Claims (5)
- 物体側から順に物体側に凸面を向けたメニスカス状の正の第１レンズＧ１、両レンズ面が凹面の第２レンズＧ２、両レンズ面が凸面の第３レンズＧ３、物体側に凹面を向けたメニスカス状の負の第４レンズＧ４、そして物体側に凹面を向けたメニスカス状の負の第５レンズＧ５の５つのレンズから成る画像読取レンズにおいて、
全系の焦点距離をｆ、物体側から数えて第ｉ番目の曲率半径をｒi 、物体側から数えて第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔をｄi 、物体側から数えて第ｉレンズの材質の屈折率をｎi としたとき、
- ０．０１ｆ≦ｄ ６ ≦０．０２７９５ｆ
０．４３７３５ｆ≦ｒ ４ ≦０．４６ｆ
なる条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の画像読取用レンズ。 - 物体側から順に物体側に凸面を向けたメニスカス状の正の第１レンズＧ１、両レンズ面が凹面の第２レンズＧ２、両レンズ面が凸面の第３レンズＧ３、物体側に凹面を向けたメニスカス状の正の第４レンズＧ４、そして物体側に凹面を向けたメニスカス状の負の第５レンズＧ５の５つのレンズから成る画像読取レンズにおいて、
全系の焦点距離をｆ、物体側から数えて第ｉ番目の曲率半径をｒi 、物体側から数えて第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔をｄi 、物体側から数えて第ｉレンズの材質の屈折率をｎi としたとき、
- ０．０１ｆ≦ｄ ６ ≦０．０２７９５ｆ
０．４３７３５ｆ≦ｒ ４ ≦０．４６ｆ
なる条件を満たすことを特徴とする請求項３に記載の画像読取用レンズ。 - 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像読取用レンズを備え、該画像読取用レンズを介してカラー原稿の画像情報を電気信号に変換してコンピュータに取り込むことを特徴とする画像読取装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP04445499A JP4365924B2 (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 画像読取用レンズ |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP5283575B2 (ja) | 2009-06-25 | 2013-09-04 | 富士フイルム株式会社 | 画像読取レンズ及び画像読取装置 |
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-
1999
- 1999-02-23 JP JP04445499A patent/JP4365924B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JP2000241701A (ja) | 2000-09-08 |
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