JP4416767B2 - 結像レンズ及びそれを用いた画像読取装置 - Google Patents
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Description
前記結像レンズは、原稿側から順に該原稿側に凸面を向けたメニスカス状の正の屈折力の第1レンズ、両レンズ面が凹面の第2レンズ、両レンズ面が凸面の第3レンズ、そして読取手段側に凸面を向けたメニスカス状の負の屈折力の第4レンズの4つのレンズからなり、
該結像レンズは、該結像レンズ内に絞りを有し、
該結像レンズを構成する複数のレンズ面のうち該絞りと対向しない少なくとも一面は光軸に対して回転非対称な屈折力を有し、
該回転非対称な屈折力を備えたレンズ面の該結像レンズの光軸との交点を原点とし、光軸方向の位置座標をx、該リニアイメージセンサーの読取方向の位置座標をy、該光軸方向と該読取方向とに直交する方向の位置座標をzとしたとき、
該回転非対称な屈折力を備えたレンズ面のxy断面上の該読取方向の位置座標yにおける曲率半径をR(y)、xy平面と直交し、該読取方向の位置座標yにおける該回転非対称な屈折力を備えたレンズ面のxy断面形状と垂直な方向の曲率半径をr(y)とすると、
該読取方向の位置座標yが0から最軸外主光線の通過位置y´までの範囲にあるとき、
fd :該結像レンズの全系のd線での焦点距離
Nd :該回転非対称な屈折力を備えたレンズの材料のd線についての屈折率
なる条件を満足し、且つ、
該読取方向yが0(軸上)から最軸外主光線38の通過位置y´までの範囲にあるとき、
fd :結像レンズ全系のd線での焦点距離
Nd :自由曲面の形成されるレンズの有するd線についての屈折率なる条件を満足している。
参考例1においては第5レンズ15の物体側の面R10に自由曲面を導入しているが片面R11は球面としている。この第5レンズ15はプレス成形やインジェクション成形などで成形してもよいが、片面が球面なので、研磨及び研削加工で成形することが比較的容易である。そのため少量生産の場合でも金型を必要とせず低コストで(簡易に)生産することが可能である。
参考例2における自由曲面32は参考例1で示した自由曲面31とは異なり、母線の曲率半径Rと子線の曲率半径rとが光軸からの距離に依存しないように形成されている。
参考例3において結像レンズのレンズ面R10に付加された回折光学素子33は母線と子線の近軸上での屈折力は一致しているが、光軸から離れたところでは子線方向の屈折力は母線方向の屈折力と異なる値を持っている。これにより参考例1の場合と同様に一般的な球面系だけで構成される結像レンズに比べて非点収差を大幅に改善させることができる。また回折光学素子の色補正効果により色収差についても良好に補正することができる。
参考例4においては第5レンズ15の両面R10,R11に自由曲面を導入している。この第5レンズ15は研磨および研削加工で成形してもよいが、プレス成形やインジェクション成形などの大量生産に好適な方法で成形してもよいため、低コストで量産することが可能である。
参考例5においては第5レンズ15の像(CCD)側の面R11に自由曲面を導入しているが片面R10は球面としている。この第5レンズ15はプレス成形やインジェクション成形などで成形してもよいが、片面が球面なので、研磨および研削加工で成形することが比較的容易である。そのため少量生産の場合でも金型を必要とせず低コストで生産することが可能である。
参考例6においては第4レンズ14の像(CCD)側の面R9に自由曲面を導入している。第4レンズ14は研磨および研削加工で成形してもよいが、特に他のレンズに比べ特に肉厚が一定に近いのでプレス成形やインジェクション成形に好適であり、精度の高い自由曲面形状が成形できる。
参考例7においては第2レンズ12の物体側の面R3に自由曲面を導入している。第2レンズ12は研磨および研削加工で成形してもよいが、他のレンズに比べ特に体積、外形ともに小さくインジェクション成形、モールド成形などでのタクト時間を短くすることが可能であり、量産性の極めて高いレンズが実現できる。
数値実施例1においては第4レンズ24の像(CCD)側の面R9に自由曲面、物体側の面R8に回転対称な非球面を導入している。この第4レンズ24は研磨および研削加工で成形してもよいが、プレス成形やインジェクション成形などの大量生産に好適な方法で成形してもよいため、低コストで量産することが可能である。
数値実施例2においては第3レンズ23の像(CCD)側の面R7と第4レンズ24の像(CCD)側の面R9に自由曲面を導入している。自由曲面を複数枚使用することで1枚だけ使用する場合に比べて効果的に像面彎曲及び非点収差を補正することが可能となる。
持が容易であるため、精度の高い自由曲面形状が実現できる。
数値実施例3においては第4レンズ24の物体側の面R8に自由曲面を導入しているが片面R9は球面としている。この第4レンズ24はプレス成形やインジェクション成形などで成形してもよいが、片面が球面なので、研磨及び研削加工で成形することが比較的容易である。そのため少量生産の場合でも金型を必要とせず低コストで生産することが可能である。
数値実施例4においては第3レンズ23の像(CCD)側の面R7に自由曲面を導入している。第3レンズ23は他のレンズに比べ特にコバ部が厚く研削加工時の保持が容易であるため、精度の高い自由曲面形状が実現できる。
数値実施例5においては第2レンズ22の物体側の面R3に自由曲面を導入している。第2レンズ22は他のレンズに比べ特に体積、外形ともに小さくインジェクション成形、モールド成形などでのタクト時間を短くすることが可能であり、量産性の極めて高いレンズが実現できる。
母線形状Xが、
ky ,B4 ,B6 ,B8,B10は自由曲面係数
なる式で表わされる。
r´=r0 (1+D2 y2 +D4 y4+D6y6+D8 y8 +D10y10)
但し、r0 は光軸上の子線曲率半径でR=r0
D2 ,D4 ,D6 ,D8,D10は自由曲面係数
なる式で表わされる。
r(y)=y´
で表わされる。
kZ ,D4 ,D6 は自由曲面係数
なる式で表わされる。
λは基準波長
zはレンズ光軸からの高さ
C1 ,C2 ,C3 ,D1,D2,D3 は位相係数
なる式で表わされる。
ky ,B4 ,B6 ,B8,B10は非球面係数
なる式で表わされる。
fe=30.59mm FNO=1:5.0 2 ω=60.0 ° m=-0.18898
R 1= 16.201 D 1=1.87 N 1=1.772 ν 1=49.6
R 2= 35.993 D 2=1.26
R 3=-46.836 D 3=2.30 N 2=1.640 ν 2=34.5
R 4= 22.827 D 4=3.14
R 5= (絞り) D 5=0
R 6= 18.418 D 6=6.27 N 3=1.772 ν 3=49.6
R 7=-19.587 D 7=0.35
R 8=-13.708 D 8=5.74 N 4=1.847 ν 4=23.8
R 9=-18.096 D 9=7.31
R10=-11.562 D10=1.00 N 5=1.699 ν 5=30.1
R11=-26.668
自由曲面の係数
R10=-11.562
ky= 3.680 ×10-1 B4=-4.154 ×10-6 B6= 5.351 ×10-8
B8=0.000×10-0 B10=0.000×10-0
D2=-2.630 ×10-3 D4= 2.820 ×10-5 D6=-2.267 ×10-7
D8=0.000×10-0 D10=0.000×10-0
A=0.029
(参考例2)
fe=30.60mm(メリディオナル),30.71mm (サジタル)
FNO=1:5.0 2 ω=60.0 ° m=-0.18898
R 1= 15.247 D 1=1.89 N 1=1.772 ν 1=49.6
R 2= 31.433 D 2=0.866
R 3=-51.163 D 3=3.00 N 2=1.640 ν 2=34.5
R 4= 19.643 D 4=1.33
R 5= (絞り) D 5=0
R 6= 16.826 D 6=6.27 N 3=1.772 ν 3=49.6
R 7=-19.058 D 7=0.39
R 8=-12.332 D 8=6.00 N 4=1.847 ν 4=23.8
R 9=-15.738 D 9=7.51
R10=- 9.264 D10=1.00 N 5=1.699 ν 5=30.1
R11=-19.041
*R10 はメリディオナル形状
自由曲面の係数
R10=-9.264
ky=-4.234 ×10-2 B4=-3.465 ×10-6 B6= 8.394 ×10-8
B8=0.000×10-0 B10=0.000 ×10-0
r10=-9.227
kz=-7.526 ×10-1 D4=-4.447 ×10-5 D6= 4.110 ×10-6
D8=0.000×10-0 D10=0.000 ×10-0
(参考例3)
fe=30.60mm FNO=1:5.0 2 ω=60.0 ° m=-0.18898
R 1= 15.123 D 1=1.59 N 1=1.772 ν 1=49.6
R 2= 25.112 D 2=1.79
R 3=-41.869 D 3=2.30 N 2=1.640 ν 2=34.5
R 4= 26.614 D 4=1.44
R 5= (絞り) D 5=0
R 6= 15.309 D 6=5.52 N 3=1.772 ν 3=49.6
R 7=-19.493 D 7=0.333
R 8=-12.431 D 8=6.00 N 4=1.847 ν 4=23.8
R 9=-16.018 D 9=6.99
R10= -8.595 D10=1.19 N 5=1.699 ν 5=30.1
R11=-17.365
R10面上に付加される回折光学素子の各位相差係数(基準波長λ=546mm)
R10=- 8.595
C1=-4.072 ×10-5 C2= 4.186 ×10-5 C3= 1.637 ×10-6
D1=-4.072 ×10-5 D2=-1.822 ×10-5 D3=-2.993 ×10-6
(参考例4)
fe=28.61m FNo=1:3.5 2 ω=57.7 ° m=-0.16535
R1=10.811 D1=2.47 N1=1.697 ν1=55.5
R2=15.585 D2=1.39
R3=-37.827 D3=2.34 N2=1.689 ν2=31.1
R4=52.488 D4=0.89
R5= (絞り) D5=0.33
R6=18.157 D6=6.96 N3=1.788 ν3=47.4
R7=-20.463 D7=0.71
R8=-11.608 D8=2.76 N4=1.847 ν4=23.8
R9=-16.636 D9=3.89
R10=-10.263 D10=2.13 N5=1.603 ν5=38.0
R11=-16.271
自由曲面の係数
R10=-10.263
ky=-1.076 ×10-2 B4=2.822 ×10-5 B6=-1.898 ×10-7
B8=-1.436 ×10-9 B10=0.000×10-0
D2=1.547×10-3 D4=-2.931×10-5 D6=-4.305 ×10-7
D8=2.903×10-8 D10=0.000×10-0
A=0.010
R11=-16.271
ky=-4.003 ×10-0 B4=-5.314×10-5 B6=6.442×10-7
B8=-4.289 ×10-9 B10=1.971×10-11
D2=7.122×10-3 D4=2.006 ×10-5 D6=-3.860 ×10-7
D8=-7.017 ×10-9 D10=4.436×10-10
A=0.131
(参考例5)
fe=31.51mm FNo=1:5.0 2ω=58.5 ° m=-0.18898
R1=11.557 D1=3.58 N1=1.652 ν1=58.6
R2=18.751 D2=0.72
R3=-27.236 D3=1.50 N2=1.720 ν2=34.7
R4=40.601 D4=0.19
R5= (絞り) D5=0.71
R6=23.600 D6=2.40 N3=1.755 ν3=52.3
R7=-17.223 D7=0.27
R8=-13.331 D8=2.97 N4=1.755 ν4=27.5
R9=-16.817 D9=5.68
R10=-8.033 D10=1.00 N5=1.648 ν5=33.8
R11=-10.513
自由曲面の係数
R11=-10.513
ky=-4.959 ×10-1 B4=-2.480×10-5 B6=-1.387 ×10-7
B8=3.712×10-10 B10=0.000×10-0
D2=2.498×10-3 D4=-4.550×10-6 D6=-2.798 ×10-7
D8=1.576×10-9 D10=0.000×10-0
A=0.002
(参考例6)
fe=31.00m FNo=1:5.0 2 ω=59.3 ° m=-0.18898
R1=11.079 D1=2.89 N1=1.729 ν1=54.7
R2=18.964 D2=0.77
R3=-54.855 D3=1.80 N2=1.785 ν2=26.3
R4=50.721 D4=1.10
R5= (絞り) D5=0.32
R6=23.565 D6=6.06 N3=1.788 ν3=47.4
R7=-28.169 D7=0.55
R8=-13.751 D8=3.62 N4=1.762 ν4=26.5
R9=-12.906 D9=2.76
R10=-8.564 D10=1.81 N5=1.689 ν5=31.1
R11=-18.688
自由曲面の係数
R9=-12.906
ky=-8.075 ×10-2 B4=1.393 ×10-5 B6=-1.810 ×10-7
B8=4.361×10-9 B10=-4.813 ×10-11
D2=2.875×10-3 D4=-3.622×10-5 D6=-1.274 ×10-6
D8=1.866×10-8 D10=4.040×10-11
A=0.006
(参考例7)
fe=30.34mm FNo=1:5.6 2ω=60.4 ° m=-0.18898
R1=11.551 D1=1.54 N1=1.729 ν1=54.7
R2=22.296 D2=0.81
R3=-35.874 D3=1.75 N2=1.689 ν2=31.1
R4=24.514 D4=1.71
R5= (絞り) D5=0.27
R6=18.113 D6=5.72 N3=1.772 ν3=49.6
R7=-18.293 D7=0.59
R8=-10.575 D8=3.46 N4=1.755 ν4=27.5
R9=-12.413 D9=6.10
R10=-8.350 D10=1.07 N5=1.603 ν5=38.0
R11=-24.380
自由曲面の係数
R3=-35.874
ky=3.625×10-0 B4=-6.438×10-6 B6=1.300×10-6
B8=-4.079 ×10-8 B10=8.179×10-11
D2=-6.969 ×10-3 D4=4.244 ×10-3 D6=-7.945 ×10-4
D8=6.332×10-5 D10=-1.803 ×10-6
A=0.003
(数値実施例1)
fe=28.94mm FNo=1:5.0 2ω=57.1 ° m=-0.16535
R1=9.798 D1=1.80 N1=1.772 ν1=49.6
R2=32.531 D2=1.43
R3=-83.772 D3=1.00 N2=1.722 ν2=29.2
R4=11.750 D4=0.66
R5= (絞り) D5=0.95
R6=24.462 D6=6.66 N3=1.772 ν3=49.6
R7=-33.061 D7=4.90
R8= 6.566 D8=1.14 N4=1.530 ν4=55.5
R9=-8.085
回転対称非球面の係数
R8=-6.566
ky=-2.160 ×10-1 B4=-9.555×10-5 B6=-1.765 ×10-6
B8=3.462×10-8 B10=-1.765 ×10-6
自由曲面の係数
R9=-8.085
ky=-1.379 ×10-1 B4=-2.592×10-5 B6=-1.313 ×10-7
B8=7.835×10-9 B10=1.952×10-10
D2=1.602×10-3 D4=-4.808×10-5 D6=2.895×10-6
D8=-6.418 ×10-8 D10=4.471×10-10
A=0.022
(数値実施例2)
fe=31.29mm FNo=1:4.5 2ω=58.8 ° m=-0.18898
R1=11.379 D1=1.94 N1=1.697 ν1=55.5
R2=29.171 D2=1.02
R3=-54.162 D3=2.56 N2=1.699 ν2=30.1
R4=18.311 D4=0.79
R5= (絞り)D5=0.77
R6=18.884 D6=8.13 N3=1.786 ν3=44.2
R7=-31.726 D7=3.98
R8=-9.155 D8=2.37 N4=1.699 ν4=30.1
R9=-14.823
自由曲面の係数
R7=-31.726
ky=-4.445 ×10-1 B4=2.456×10-6 B6=6.119×10-8
B8=0.000×10-0 B10=0.000 ×10-0
D2=-1.507 ×10-3 D4=9.764×10-5 D6=-3.676 ×10-6
D8=0.000×10-0 D10=0.000 ×10-0
A=0.019
R9=-14.823
ky=-5.160 ×10-2 B4=3.195×10-5 B6=8.106×10-8
B8=2.901×10-9 B10=-1.453×10-11
D2=4.487×10-3 D4=-1.035 ×10-4D6=6.323×10-6
D8=-1.565 ×10-7 D10=1.388 ×10-9
A=0.038
(数値実施例3)
fe=31.41mm FNo=1:5.0 2ω=58.6 ° m=-0.18898
R1=10.643 D1=2.97 N1=1.697 ν1=55.8
R2=27.483 D2=0.98
R3=-56.028 D3=1.02 N2=1.699 ν2=30.1
R4=16.202 D4=0.76
R5= (絞り)D5=0.64
R6=21.001 D6=7.98 N3=1.786 ν3=44.2
R7=-28.833 D7=3.53
R8=-8.800 D8=2.40 N4=1.689 ν4=31.1
R9=-13.655
自由曲面の係数
R8=-8.800
ky=3.384×10-2 B4=-4.253 ×10-5B6=-3.644 ×10-7
B8=-7.350 ×10-9 B10=-1.898×10-10
D2=-3.132 ×10-3 D4=3.611×10-5 D6=1.896×10-7
D8=1.458×10-8 D10=-4.639×10-10
A=0.028
(数値実施例4)
fe=31.50mm FNo=1:5.0 2ω=58.5 ° m=-0.18898
R1=9.567 D1=1.99 N1=1.697 ν1=55.5
R2=23.970 D2=1.55
R3=-66.875 D3=1.00 N2=1.699 ν2=30.1
R4=14.302 D4=0.76
R5= (絞り)D5=0.35
R6=18.337 D6=7.82 N3=1.786 ν3=44.2
R7=-37.678 D7=4.03
R8=-6.795 D8=2.41 N4=1.689 ν4=31.1
R9=-9.833
自由曲面の係数
R7=-37.678
ky=-3.513 B4=1.655×10-5 B6=-8.545 ×10-8
B8=6.197×10-9 B10=-2.420×10-10
D2=1.191×10-2 D4=-6.775 ×10-4D6=1.404×10-5
D8=2.111×10-7 D10=-1.027×10-8
A=0.052
(数値実施例5)
fe=30.97mm FNo=1:5.6 2ω=59.3 ° m=-0.18898
R1=11.348 D1=2.02 N1=1.729 ν1=54.7
R2=60.704 D2=0.66
R3=-50.304 D3=1.00 N2=1.689 ν2=31.1
R4=13.832 D4=2.46
R5= (絞り)D5=0.22
R6=24.031 D6=8.00 N3=1.786 ν3=44.2
R7=-31.822 D7=8.80
R8=-9.106 D8=2.63 N4=1.689 ν4=31.1
R9=-15.804
自由曲面の係数
R3=-50.304
ky=3.320 B4=-3.132 ×10-5 B6=3.390×10-6
B8=1.568×10-7 B10=2.879 ×10-9
D2=-2.491 ×10-2 D4=8.556×10-3 D6=-1.189 ×10-3
D5=7.284×10-5 D10=-1.603×10-6
A=0.031
数値実施例A(従来例)
fe=30.59mm FNO=1:5.0 2 ω=60.0 ° m=-0.18898
R 1= 13.355 D 1=1.78 N 1=1.772 ν 1=49.6
R 2= 38.957 D 2=0.64
R 3=-52.772 D 3=1.98 N 2=1.640 ν 2=34.5
R 4= 14.188 D 4=1.99
R 5= (絞り) D 5=0
R 6= 20.000 D 6=4.97 N 3=1.772 ν 3=49.6
R 7=-18.385 D 7=0.32
R 8=-13.512 D 8=5.80 N 4=1.847 ν 4=23.8
R 9=-17.011 D 9=9.33
R10=-10.367 D10=1.57 N 5=1.699 ν 5=30.1
R11=-23.401
2 原稿台ガラス
3a,3b,3c,3d 反射ミラー
4 結像レンズ
5 読取手段(CCD)
6 キャリッジ
7 副走査モーター
8 原稿
9 反射笠
11,21 第1レンズ
12,22 第2レンズ
13,23 第3レンズ
14,24 第4レンズ
15 第5レンズ
31,32 自由曲面
33 回折光学素子
34 非球面
42 絞り
Claims (2)
- 原稿の画像情報をリニアイメージセンサー上に結像させるための画像読取用の結像レンズにおいて、
前記結像レンズは、原稿側から順に該原稿側に凸面を向けたメニスカス状の正の屈折力の第1レンズ、両レンズ面が凹面の第2レンズ、両レンズ面が凸面の第3レンズ、そして読取手段側に凸面を向けたメニスカス状の負の屈折力の第4レンズの4つのレンズからなり、
該結像レンズは、該結像レンズ内に絞りを有し、
該結像レンズを構成する複数のレンズ面のうち該絞りと対向しない少なくとも一面は光軸に対して回転非対称な屈折力を有し、
該回転非対称な屈折力を備えたレンズ面の該結像レンズの光軸との交点を原点とし、光軸方向の位置座標をx、該リニアイメージセンサーの読取方向の位置座標をy、該光軸方向と該読取方向とに直交する方向の位置座標をzとしたとき、
該回転非対称な屈折力を備えたレンズ面のxy断面上の該読取方向の位置座標yにおける曲率半径をR(y)、xy平面と直交し、該読取方向の位置座標yにおける該回転非対称な屈折力を備えたレンズ面のxy断面形状と垂直な方向の曲率半径をr(y)とすると、
該読取方向の位置座標yが0から最軸外主光線の通過位置y´までの範囲にあるとき、
但し、
fd :該結像レンズの全系のd線での焦点距離
Nd :該回転非対称な屈折力を備えたレンズの材料のd線についての屈折率
なる条件を満足し、且つ、
なる条件を満足することを特徴とする結像レンズ。 - 請求項1記載の結像レンズと、前記原稿が載置される原稿台と、照明光源と、該照明光源からの光束で照明した原稿の画像情報が該結像レンズを介して結像されるリニアイメージセンサーと、を有することを特徴とする画像読取装置。
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