JP5496809B2 - 撮像レンズおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像レンズおよび撮像装置に関し、より詳しくは、原稿画像を読み取るための読取レンズとして好適な撮像レンズ、および該撮像レンズを備えた撮像装置に関するものである。

従来、レンズを用いて原稿画像を読み取り、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像素子上に結像させ、画像情報を信号化する画像読取装置が知られている。このような画像読取装置は原稿画像の情報を忠実に読み取ることが要求されるため、読み取りに用いられる撮像レンズは、像面湾曲や歪曲収差等の諸収差が良好に補正されていることが必要である。また、近年では撮像素子の高密度化に伴って、より解像力が高い撮像レンズが望まれるようになっている。

さらに、上記のような画像読取装置では広角化に対する要望も高まっている。広角化が試みられた従来の画像読取レンズとしては、例えば下記特許文献１〜５に記載のものがある。特許文献１には、全画角が６０°あり、最も像側に正メニスカスレンズを配置した５枚構成の読取レンズが記載されている。特許文献２には、全画角が６０°あり、最も像側に正メニスカスレンズを配置した４枚構成の読取レンズが記載されている。特許文献３には、全画角が約６０°あり、光軸に対して回転非対称な屈折力を有する面を持つ５枚構成の結像レンズが記載されている。特許文献４には、全画角が３４°〜７０°程度であり、最も物体側に正メニスカスレンズを配置した４枚構成の読取レンズが記載されている。特許文献５には、全画角が８０°程度あり、物体側から順に、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズ、正レンズ、負レンズを配置した６枚構成の読取レンズが記載されている。

特開平４−２１６５１９号公報 特開平８−１６０２９７号公報 特開２０００−１７１７０５号公報 特開２００８−２７５７８３号公報 特開２００９−２０４９９７号公報

上述したように、画像読取装置用の撮像レンズには、諸収差が良好に補正されている上に、近年の高画素化・高精細化した撮像素子に対応可能な高い光学性能を有することが望まれている。さらに近年では、安価で、装置のより小型化が可能な撮像レンズが望まれるようになってきている。装置を小型化する１つの方法として、被写体から撮像素子の撮像面までの距離をできるだけ短くすることが考えられる。しかしこの場合、非常に広画角となるため、像面湾曲、色収差、歪曲収差等の諸収差を良好に補正することが困難となる。

上記の特許文献１〜４に記載のレンズ系は、いずれも全画角が６０°〜７０°程度であるため、近年要望されている程度にまで装置を十分に小型化できるほど広角化がなされているとは言い難い。上記の特許文献５に記載のレンズ系は、全画角が８０°程度あるが、光学系の全長がやや長く、非球面レンズを用いているため球面レンズのみで構成した光学系に比べるとコスト的に不利である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、低コスト化に有利で、高い光学性能を有し、十分な広角化が図られ、装置の小型化が可能な撮像レンズおよび該撮像レンズを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。

本発明の撮像レンズは、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズの第２レンズと、像側に凹面を向けた負レンズの第３レンズと、両凸レンズの第４レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第５レンズと、負レンズの第６レンズとからなり、下記条件式（５）、（８）、（９）を満足することを特徴とするものである。
０．７＜ｆ２／ｆ３４＜１．２ … （５）
１．６５＜Ｎ５ … （８）
１．０＜Ｒ５ｉｍ／Ｒ５ｏｂ＜３．０ … （９）
ただし、
ｆ２：前記第２レンズのｅ線における焦点距離
ｆ３４：前記第３レンズと前記第４レンズのｅ線における合成焦点距離
Ｎ５：前記第５レンズのｅ線における屈折率
Ｒ５ｏｂ：前記第５レンズの物体側の面の曲率半径
Ｒ５ｉｍ：前記第５レンズの像側の面の曲率半径

なお、上記のうち、第１レンズに関する「像側に凹面を向けた負メニスカスレンズ」、第２レンズに関する「物体側に凸面を向けた正レンズ」、第３レンズに関する「像側に凹面を向けた負レンズ」、第４レンズに関する「両凸レンズ」、第５レンズに関する「物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ」、第６レンズに関する「負レンズ」は、各レンズが非球面レンズの場合は近軸領域におけるものとする。

本発明の撮像レンズにおいては、下記条件式（１）〜（４）、（６）、（７）、（１０）、（１１）のいずれか１つ、あるいは任意の組合せを満足することが好ましい。
１．６５＜（Ｎ２＋Ｎ３＋Ｎ４）／３ … （１）
１．５０＜（Ｎ１＋Ｎ６）／２＜１．６６ … （２）
０．５＜ｆ１／ｆ５６＜１．５ … （３）
０．４５＜Ｄｐ／ｆ＜１．１０ … （４）
０．２０＜Ｄｎ／ｆ＜０．７０ … （６）
０＜ν４−ν３＜２５ … （７）
０．０≦ｆ／｜Ｒ２ｉｍ｜＜０．６７ … （１０）
０．０≦ｆ／｜Ｒ３ｏｂ｜＜０．６７ … （１１）
ただし、
Ｎ１：第１レンズのｅ線における屈折率
Ｎ２：第２レンズのｅ線における屈折率
Ｎ３：第３レンズのｅ線における屈折率
Ｎ４：第４レンズのｅ線における屈折率
Ｎ６：第６レンズのｅ線における屈折率
ν３：第３レンズのｄ線におけるアッベ数
ν４：第４レンズのｄ線におけるアッベ数
Ｄｐ：第２レンズの物体側の面から第４レンズの像側の面までの光軸上の距離
Ｄｎ：第４レンズの像側の面から第６レンズの像側の面までの光軸上の距離
Ｒ２ｉｍ：第２レンズの像側の面の曲率半径
Ｒ３ｏｂ：第３レンズの物体側の面の曲率半径
ｆ：ｅ線における全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズのｅ線における焦点距離
ｆ５６：第５レンズと第６レンズのｅ線における合成焦点距離

なお、曲率半径については、各レンズが非球面レンズの場合は近軸曲率半径を用いるものとする。また、条件式（９）で用いる曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負とすることにする。

本発明の撮像レンズにおいては、第３レンズおよび第４レンズが接合されて全体で正の屈折力を持つ接合レンズを構成しているようにしてもよい。

本発明の撮像レンズにおいては、第６レンズは像側に凸面を向けたメニスカスレンズとしてもよい。

本発明の撮像装置は、上記記載の本発明の撮像レンズを備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、最少６枚のレンズ系において、各レンズの形状やパワーを好適に設定しているため、低コスト化に有利で、十分な広角化が達成されて装置の小型化が可能であり、近年の高画素化・高精細化した撮像素子に対応可能な高い光学性能を有する撮像レンズおよび該撮像レンズを備えた撮像装置を提供することができる。

本発明の一実施形態にかかる撮像レンズの構成と光路を示す断面図 本発明の実施例１の撮像レンズの構成と光路を示す断面図 本発明の実施例２の撮像レンズの構成と光路を示す断面図 本発明の実施例３の撮像レンズの構成と光路を示す断面図 本発明の実施例４の撮像レンズの構成と光路を示す断面図 本発明の実施例５の撮像レンズの構成と光路を示す断面図 本発明の実施例６の撮像レンズの構成と光路を示す断面図 本発明の実施例７の撮像レンズの構成と光路を示す断面図 本発明の実施例８の撮像レンズの構成と光路を示す断面図 図１０（Ａ）〜図１０（Ｋ）は本発明の実施例１の撮像レンズの各収差図 図１１（Ａ）〜図１１（Ｋ）は本発明の実施例２の撮像レンズの各収差図 図１２（Ａ）〜図１２（Ｋ）は本発明の実施例３の撮像レンズの各収差図 図１３（Ａ）〜図１３（Ｋ）は本発明の実施例４の撮像レンズの各収差図 図１４（Ａ）〜図１４（Ｋ）は本発明の実施例５の撮像レンズの各収差図 図１５（Ａ）〜図１５（Ｋ）は本発明の実施例６の撮像レンズの各収差図 図１６（Ａ）〜図１６（Ｋ）は本発明の実施例７の撮像レンズの各収差図 図１７（Ａ）〜図１７（Ｋ）は本発明の実施例８の撮像レンズの各収差図 本発明の実施形態にかかるラインセンサ型の画像読取装置の概略構成図 本発明の実施形態にかかるエリアセンサ型の画像読取装置の概略構成図 本発明の実施形態にかかるエリアセンサ型の画像読取装置の概略構成図

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、図１を参照しながら、本発明の実施形態にかかる撮像レンズについて説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる撮像レンズ１の構成と光路を示す断面図であり、後述の実施例３の撮像レンズに対応している。図１においては、左側が物体側、右側が像側であり、所定の有限距離にある物体からの軸上光束２、最大画角の光束３も合わせて示してある。

撮像レンズ１は、図１に示すように、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズＬ１と、物体側に凸面を向けた正レンズの第２レンズＬ２と、像側に凹面を向けた負レンズの第３レンズＬ３と、両凸レンズの第４レンズＬ４と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第５レンズＬ５と、負レンズの第６レンズＬ６とを備える。

この撮像レンズ１は、原稿画像を読み取るための画像読取装置の読取レンズとして好適なものである。図１には、撮像レンズ１の物体側に透明な原稿載置部材を想定した平行平板状の光学部材Ｐ１を配置し、撮像レンズ１の像側にフィルタやカバーガラス等を想定した平行平板状の光学部材Ｐ２を配置した例を示す。

また、図１には、開口絞りＳｔが第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の間に配置されている例を示す。なお、図１に示す開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。

撮像レンズ１において、最も物体側の第１レンズＬ１と最も像側の２つのレンズ（第５レンズＬ５、第６レンズＬ６）を負レンズとすることで、広角化に対応可能となる。撮像レンズ１のような広角の光学系においては、第１レンズＬ１を像側に凹面を向けたメニスカスレンズとし、かつ最も像側の２つのレンズのうち少なくとも１つを物体側に凹面を向けたメニスカスレンズとすることが好ましい。

これにより、これらメニスカスレンズの面を通過する光線と該光線が通過する点における面の法線とのなす角度を小さくして、光線が面を通過する際の屈折角が大きくなるのを抑制することができる。このような広角の光学系では、最も物体側のレンズや最も像側の２つのレンズを通過する際の最大画角およびその近傍の周縁部の光線は、光軸Ｚと大きな角度を持つことになる。上記のようなメニスカスレンズを有する構成とすることで、光軸Ｚと大きな角度を持って面に入射する周縁部の光線で発生するコマ収差を抑制することができる。

また、第５レンズＬ５を物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとすることで、第４レンズＬ４から射出されて第５レンズＬ５に入射する光線が屈折する際に、第５レンズＬ５の物体側の面を凸面とした場合よりも、第５レンズＬ５の物体側の面に入射する光線と該光線が通過する点における面の法線とのなす角度が大きくならないため、収差の発生を抑制することができるとともに、負の屈折力をもつことにより広角化を実現することができる。

撮像レンズ１では広角化のためには強い負のパワーをもつレンズを持つことになるため、全系で球面収差や像面湾曲を良好に補正するには強い正のパワーを有する要素が必要となる。そこで、物体側に凸面を向けた正の第２レンズＬ２と両凸レンズの第４レンズＬ４を含むように構成し、第２レンズＬ２〜第４レンズＬ４（図１に示す例では第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４）で構成されるレンズ群に強い正のパワーを持たせるようにしている。このうち、第３レンズＬ３の像側の面は像側に凹面を向け、第４レンズＬ４の物体側の面は物体側に凸面を向けるように構成することで、画角が大きくなるにつれて発散の効果を大きくすることができ、第２レンズＬ２〜第４レンズＬ４で構成されるレンズ群で強い正のパワーを持っても、最大画角およびその近傍の画角で像面湾曲がアンダーになりすぎるのを抑制することができ、像面湾曲の良好な補正が可能となる。

上記構成を有する本撮像レンズ１によれば、広角化を達成しながら、諸収差が良好に補正された高解像の光学系を実現することが可能になる。また、本撮像レンズ１は、図１に示す例のように、非球面を全く用いない、全てのレンズ面を球面とした構成が可能であり、低コスト化を図ることができる。

第２レンズＬ２の像側の面は、平面もしくは曲率半径の絶対値の大きな凸面であることが好ましい。第３レンズＬ３の物体側の面は、平面もしくは曲率半径の絶対値の大きな凸面としてもよい。

第２レンズＬ２および第３レンズＬ３を上記形状とすることで、第２レンズＬ２の像側の面および第３レンズＬ３の物体側の面において、結像に寄与する光線が通過する領域の面形状をレンズの周辺部まで延長し、この延長部分にレンズを組み立てる際に用いられる間隔環を当てることができるので、レンズや間隔環の加工誤差による影響を極力抑制することができ、安定して性能を確保することができる。また、レンズの面を平面とした場合は安価に製作可能となる。

なお、光学系の光軸方向の小型化のためには、第２レンズＬ２の像側の面を平面とした場合には、第３レンズＬ３の物体側の面を平面とすることが好ましく、第２レンズＬ２の像側の面を凸面とした場合には、第３レンズＬ３の物体側の面を凹面とすることが好ましい。第３レンズＬ３の物体側の面を凹面とした場合には、第３レンズＬ３は両凹形状となり、諸収差の良好な補正に有利となる。

第３レンズＬ３と第４レンズＬ４は接合された構成、されていない構成のいずれも可能である。設計自由度を高めるという点では接合されていない方が有利であるが、色収差の良好な補正および光軸方向の小型化のためには、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４を接合した構成とすることが好ましい。また、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４を接合レンズとすることで、これら２つのレンズを保持する間隔環が不要となり、さらに、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の相対的な偏心が要因となる性能の劣化を防止できるため、組み立て性が向上し、性能のバラツキを抑制できるので、コスト面において有利となる。

第３レンズＬ３と第４レンズＬ４を接合する場合は、上述したように、第２レンズＬ２〜第４レンズＬ４で形成されるレンズ群に強い正のパワーを持たせることが好ましいことから、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４からなる接合レンズは全体で正の屈折力をもつことが好ましい。

第６レンズＬ６は、両凹レンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズのいずれの形状も可能である。特に、第６レンズＬ６を像側に凸面を向けた負メニスカスレンズとした場合には、軸上光束や各画角における軸外光束に含まれる各光線が、第６レンズＬ６に入射または第６レンズＬ６から射出する際に第６レンズＬ６の面を通過する位置での面の法線と各光線とのなす角度を小さくすることができるので、画像周縁部のコマフレアや倍率色収差の色ごとによるバラツキを抑制できる。また、第６レンズＬ６を像側に凸面を向けた負メニスカスレンズとした場合には、レンズを鏡枠に組み込む際に生じるレンズの倒れや軸ずれ等の製造誤差に起因する性能の劣化を比較的小さくすることができる。

開口絞りＳｔの位置は、必ずしも図１に示す例に限定されないが、光学系の径方向の小型化と対称性向上のためには、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４のいずれかの近傍に配置されていることが好ましく、具体的には第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の間、もしくは第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の間に配置されることが好ましく、さらに第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の間に配置されることがより好ましい。

本発明の撮像レンズは、光学系の小型化を重視する場合は、上記のような第１レンズＬ１〜第６レンズＬ６からなる６枚構成とすることが好ましいが、高性能化を重視する場合は、上記６枚のレンズ以外のレンズを追加した構成を採用してもよい。

また、本発明の撮像レンズは、図１に示す例のように、全てのレンズ面を球面とした構成が可能であるが、低コスト化がさほど重視されない場合は、本発明の撮像レンズは、非球面を有するように構成してもよく、その場合は設計自由度が高まるため、さらに高い光学性能を得ることが可能になる。

さらに本発明の実施形態にかかる撮像レンズ１が満たすことが好ましい条件式（１）〜（１１）とその作用効果について以下に述べる。なお、好ましい態様としては、条件式（１）〜（１１）のいずれか１つを満たすものでもよく、あるいは任意の組合せを満たすものでもよい。

１．６５＜（Ｎ２＋Ｎ３＋Ｎ４）／３ … （１）
１．５０＜（Ｎ１＋Ｎ６）／２＜１．６６ … （２）
０．５＜ｆ１／ｆ５６＜１．５ … （３）
０．４５＜Ｄｐ／ｆ＜１．１０ … （４）
０．７＜ｆ２／ｆ３４＜１．２ … （５）
０．２０＜Ｄｎ／ｆ＜０．７０ … （６）
０＜ν４−ν３＜２５ … （７）
１．６５＜Ｎ５ … （８）
１．０＜Ｒ５ｉｍ／Ｒ５ｏｂ＜３．０ … （９）
０．０≦ｆ／｜Ｒ２ｉｍ｜＜０．６７ … （１０）
０．０≦ｆ／｜Ｒ３ｏｂ｜＜０．６７ … （１１）
ただし、
Ｎ１：第１レンズＬ１のｅ線における屈折率
Ｎ２：第２レンズＬ２のｅ線における屈折率
Ｎ３：第３レンズＬ３のｅ線における屈折率
Ｎ４：第４レンズＬ４のｅ線における屈折率
Ｎ５：第５レンズＬ５のｅ線における屈折率
Ｎ６：第６レンズＬ６のｅ線における屈折率
ν３：第３レンズＬ３のｄ線におけるアッベ数
ν４：第４レンズＬ４のｄ線におけるアッベ数
Ｄｐ：第２レンズＬ２の物体側の面から第４レンズＬ４の像側の面までの光軸上の距離
Ｄｎ：第４レンズＬ４の像側の面から第６レンズＬ６の像側の面までの光軸上の距離
Ｒ２ｉｍ：第２レンズＬ２の像側の面の曲率半径
Ｒ３ｏｂ：第３レンズＬ３の物体側の面の曲率半径
Ｒ５ｏｂ：第５レンズＬ５の物体側の面の曲率半径
Ｒ５ｉｍ：第５レンズＬ５の像側の面の曲率半径
ｆ：ｅ線における全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズＬ１のｅ線における焦点距離
ｆ２：第２レンズＬ２のｅ線における焦点距離
ｆ３４：第３レンズＬ３と第４レンズＬ４のｅ線における合成焦点距離
ｆ５６：第５レンズＬ５と第６レンズＬ６のｅ線における合成焦点距離

条件式（１）は、像面湾曲とコマ収差を良好に補正するための条件式である。条件式（１）の下限を下回ると、第２レンズＬ２〜第４レンズＬ４により形成される正のレンズ群の最も物体側の面の曲率半径の絶対値や最も像側の面の曲率半径の絶対値が小さくなり、最大画角およびその近傍の光線における高次のコマ収差が発生する要因となる。条件式（１）を満たすように材料を選択することで、曲率半径の絶対値を比較的大きくすることができ、上記正のレンズ群における正のペッツバール値を小さくすることができるので、像面湾曲を抑制しながら良好に収差補正することが可能となる。

なお、一般に、プラスチック材料はガラス材料に比べ屈折率が低いため、第２レンズＬ２〜第４レンズＬ４の少なくとも１つはガラス材料で構成することが好ましく、さらには第２レンズＬ２〜第４レンズＬ４全てガラス材料で構成することがより好ましい。

条件式（２）は、コマ収差、歪曲収差、像面湾曲を良好に補正するための条件式である。条件式（２）の下限を下回ると、第１レンズＬ１および第６レンズＬ６の曲率半径の絶対値が小さくなりすぎてしまい、高次のコマ収差が発生する要因や正の歪曲収差が増大する要因となる。条件式（２）の上限を上回ると、第１レンズＬ１および第６レンズＬ６の曲率半径の絶対値が比較的大きくなり、この２枚の負レンズにおける負のペッツバール値の絶対値を大きくできなくなり、第２レンズＬ２〜第４レンズＬ４により形成される正のレンズ群で発生した正のペッツバール値を打ち消すように作用するには不十分となり、像面湾曲の良好な補正が困難になる。

条件式（２）を満たすような材料としては、例えばプラスチック材料を用いることができる。より高い性能を得るためにより良好な収差補正をするためには、各像高の光束が所定以上分離されている第１レンズＬ１、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６のレンズの少なくとも１つ以上を非球面レンズとすることが好ましく、非球面レンズを適用する場合は、その材料には成形容易性の観点からプラスチック材料を用いることが好ましい。

条件式（３）は、光学系の対称性を高めて軸外収差を良好に補正するための式である。条件式（３）を満たすように構成することで、レンズ系のパワー配置の対称性を高めることができる。特に、開口絞りＳｔが上述したような好ましい位置に配置されている場合には、条件式（３）を満たすように構成することで、開口絞りＳｔに対して略対称のパワー配置とすることができるので、倍率色収差や歪曲収差、像面湾曲等の収差の補正が比較的容易になる。条件式（３）の上限を上回っても下限を下回っても、これらの収差が大きくなり、高性能を確保することが困難になる。

条件式（４）は、第２レンズＬ２〜第４レンズＬ４により形成される正のレンズ群が適度なパワーを持って、像面湾曲とコマ収差を良好に補正しながらレンズ系をコンパクト化するための条件式である。条件式（４）の下限を下回ると、第２レンズＬ２〜第４レンズＬ４により形成される正のレンズ群の光軸方向の距離が小さくなり、像面Ｓｉｍに像を結像させるための強い収束作用をこの正のレンズ群がこの短い距離で持たなくてはならなくなるため、この正のレンズ群の最も物体側や最も像側の面の曲率半径の絶対値が小さくなり、最大画角およびその近傍の光線における高次のコマ収差が発生する要因となる。

条件式（４）の上限を上回ると、この正のレンズ群の最も物体側や最も像側の面の曲率半径の絶対値が大きくなり、この正のレンズ群より像側に後続する負のレンズ群の曲率半径の絶対値も大きくなる。このため、この負のレンズ群が必要とする発散作用を得るために、この負のレンズ群の全長も長くなるためコンパクト化に不利となる。

条件式（５）は、光学系の対称性を高めて軸外収差を良好に補正するための式である。条件式（５）を満たすように構成することで、レンズ系のパワー配置の対称性を高めることができる。上述したように開口絞りＳｔは第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の間に配置されることが好ましく、この位置に開口絞りＳｔを配置した場合には、条件式（５）を満たすように構成することで、開口絞りＳｔに対して略対称のパワー配置とすることができるので、倍率色収差や歪曲収差、像面湾曲等の収差の補正が比較的容易になる。条件式（５）の上限を上回っても下限を下回っても、これらの収差が大きくなり、高性能を確保することが困難になる。

条件式（６）は、第４レンズＬ４より像側の負レンズにより形成される負のレンズ群が適度なパワーを持って、像面湾曲とコマ収差を良好に補正しながらレンズ系をコンパクト化するための条件式である。条件式（６）の下限を下回ると、第４レンズＬ４より像側の負のレンズ群の光軸方向の距離が小さくなり、広角な光学系において像面Ｓｉｍに像を結像させるための強い発散作用をこの負のレンズ群がこの短い距離で持たなくてはならなくなるため、この負のレンズ群の最も物体側や最も像側の面の曲率半径の絶対値が小さくなり、最大画角およびその近傍の光線における高次のコマ収差が発生する要因となる。

条件式（６）の上限を上回ると、この負のレンズ群の曲率半径の絶対値が大きくなり、この負のレンズ群が必要とする発散作用を得るために、この負のレンズ群の全長も長くなるためコンパクト化に不利となる。

条件式（７）は、色収差を良好に補正するための条件式である。条件式（７）を満足するように、相隣る負レンズの第３レンズＬ３と正レンズの第４レンズＬ４の材料を選択することで良好な色収差の補正が可能となる。

条件式（８）は、像面湾曲を良好に補正するための条件式である。第５レンズＬ５では、第５レンズＬ５より物体側の第２レンズＬ２〜第４レンズＬ４からなる正のレンズ群で収束された光束を、広角化のために光軸Ｚから離れる方向に強く屈折させる必要がある。そのため、第５レンズＬ５の曲率半径の絶対値が小さくなり高次のコマ収差が増大しないように、条件式（８）を満足する材料を選択することが好ましい。

条件式（９）は、像面湾曲を良好に補正するための条件式である。第５レンズＬ５の物体側の面の曲率半径と像側の面の曲率半径の差を小さくすることで、ペッツバール値を小さくすることができる。

条件式（１０）は、最大画角およびその近傍の光線における高次のコマ収差が発生するのを抑制するための条件式である。条件式（１０）を満たすような形状とすることで、最大画角およびその近傍の各光線が第２レンズＬ２の像側の面を通過する位置での面の法線と各光線とのなす角度が大きくなるのを防ぐことができ、高次のコマ収差の発生を抑制することができる。

条件式（１１）は、最大画角およびその近傍の光線における高次のコマ収差が発生するのを抑制するための条件式である。条件式（１１）を満たすような形状とすることで、最大画角およびその近傍の各光線が第３レンズＬ３の物体側の面を通過する位置での面の法線と各光線とのなす角度が大きくなるのを防ぐことができ、高次のコマ収差の発生を抑制することができる。

撮像レンズ１はさらに、下記条件式（１−１）〜（９−１）のいずれか１つ、あるいは任意の組合せを満たすことがより好ましい。上述した条件式（１）〜（９）それぞれに代わり、条件式（１−１）〜（９−１）それぞれを満たすように構成することで、条件式（１）〜（９）それぞれにより得られる効果をさらに高めることができる。
１．６９＜（Ｎ２＋Ｎ３＋Ｎ４）／３ … （１−１）
１．５２＜（Ｎ１＋Ｎ６）／２＜１．６４ … （２−１）
０．８＜ｆ１／ｆ５６＜１．３ … （３−１）
０．５０＜Ｄｐ／ｆ＜０．９５ … （４−１）
０．９＜ｆ２／ｆ３４＜１．１ … （５−１）
０．３０＜Ｄｎ／ｆ＜０．６５ … （６−１）
７＜ν４−ν３＜２５ … （７−１）
１．６８＜Ｎ５ … （８−１）
１．４＜Ｒ５ｉｍ／Ｒ５ｏｂ＜２．６ … （９−１）

次に、本発明の撮像レンズの数値実施例について説明する。本発明の撮像レンズの実施例１〜実施例８のレンズ断面図をそれぞれ図２〜図９に示す。図２〜図９においては図１同様に、左側が物体側、右側が像側であり、所定の有限距離にある物体からの軸上光束２および最大画角の光束３、光学部材Ｐ１、光学部材Ｐ２も合わせて示しており、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。

実施例１〜実施例８の撮像レンズのレンズデータをそれぞれ表１〜表８に示す。各表には、実効Ｆ値、全系の焦点距離、全画角も示している。

各表のレンズデータにおいて、Ｓｉの欄には物体面から像面までの光学要素の面番号を、物体面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するように示している。なお、このレンズデータには、開口絞りＳｔおよび光学部材Ｐ１、Ｐ２も含めて示しており、開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号の後に（開口絞り）と記載している。

また、各表のＲｉの欄にはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示し、Ｎｅｊの欄には最も物体側のレンズを１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の光学要素のｅ線（波長５４６．０７ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊの欄にはｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数を示している。なお、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。

表９に、実施例１〜８の撮像レンズにおける条件式（１）〜（１１）に対応する値を示す。実施例１〜８全て、条件式（１）〜（１１）を満たしている。

なお、表１〜９では所定の桁でまるめた数値を示している。また、表１〜９において、表中の長さの単位として「ｍｍ」を用い、角度の単位として「度」を用いている。しかし、これは一例であり、光学系は比例拡大または比例縮小して使用することが可能なため、他の適当な単位を用いることもできる。

実施例１の撮像レンズの収差図を図１０（Ａ）〜図１０（Ｋ）に示す。図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）、図１０（Ｄ）はそれぞれ、球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差（倍率の色収差）を示すものであり、図１０（Ｅ）〜図１０（Ｋ）は各画角における横収差を示すものである。球面収差図のＦｎｏ．は実効Ｆ値を意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。球面収差図、倍率色収差図、横収差図では、ｅ線（５４６．０７ｎｍ）に関しては実線で、ｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）に関しては破線で、Ｃ線（波長６５６．２７ｎｍ）に関しては一点鎖線で示している。非点収差図および歪曲収差図はｅ線に関するものであり、非点収差図では、サジタル方向については実線で、タンジェンシャル方向については点線で示している。

横収差図では、図１０（Ｅ）〜図１０（Ｈ）にタンジェンシャル方向の横収差を示し、図１０（Ｉ）〜図１０（Ｋ）にサジタル方向の横収差を示し、同じ画角におけるタンジェンシャル方向の横収差とサジタル方向の横収差を図の左右方向に並べて示している。画角が０°の光軸上においてはタンジェンシャル方向の横収差とサジタル方向の横収差は同じであるので、光軸上のサジタル方向の横収差の図は省略してある。

同様に、実施例２〜８の撮像レンズの各収差図をそれぞれ、図１１（Ａ）〜図１１（Ｋ）、図１２（Ａ）〜図１２（Ｋ）、図１３（Ａ）〜図１３（Ｋ）、図１４（Ａ）〜図１４（Ｋ）、図１５（Ａ）〜図１５（Ｋ）、図１６（Ａ）〜図１６（Ｋ）、図１７（Ａ）〜図１７（Ｋ）に示す。

以上のデータからわかるように、実施例１〜８の撮像レンズは、全て球面レンズからなる低コスト化が図られた６枚構成の光学系において、非常にコンパクトでありながら、全画角が８５°程度の広角を達成し、各収差が良好に補正されて高い光学性能を有する。

次に、本発明の実施形態にかかる撮像装置について説明する。図１８に、本発明の一実施形態にかかる撮像装置としての画像読取装置１０の概略構成図を示す。図１８に示す画像読取装置１０は、原稿１２の画像を読み取るための反射原稿式のラインセンサ型の読取装置である。画像読取装置１０は、本発明の実施形態にかかる撮像レンズからなる読取レンズ１１と、読み取り対象となる原稿１２を保持する原稿載置台１３と、原稿１２に向けて照明光を発する光源１４と、原稿１２の画像を撮像する撮像素子１５と、撮像素子１５のカバーガラス１６とを備えている。なお、図１８に示す読取レンズ１１はレンズ系を一括して概略的に図示したものである。

撮像素子１５は、読取レンズ１１により形成される光学像を電気信号に変換するものであり、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等からなる画素がライン状に配列されたラインセンサである。なお、読取レンズ１１と撮像素子１５の間、または読取レンズ１１と原稿１２の間には、必要に応じフィルタ等の光学素子を配置することが好ましい。

画像読取装置１０は、読取レンズ１１を走査レンズとして用いるものであり、原稿１２を、読取レンズ１１の光軸および撮像素子１５の画素の配列の長軸方向と、互いに直交する矢印Ａ方向に移動させることにより、原稿１２上の画像を読み取るように構成されている。画像読取装置１０においては、光源１４から原稿１２に向けて照明光が照射され、原稿１２で反射した光は読取レンズ１１を透過して結像作用を受けることにより、原稿１２の画像が撮像素子１５上に結像され、撮像素子１５によって画像情報として取り込まれる。

なお、図１８に示す装置は、撮像素子１５としてラインセンサを用いた例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、撮像素子としてエリアセンサを用いた構成も可能である。図１９に、本発明の別の実施形態にかかる撮像装置として、エリアセンサ型の画像読取装置２０の概略構成図を示す。

図１９に示す画像読取装置２０は、原稿１２の画像を読み取るための反射原稿式の読取装置である。画像読取装置２０は、本発明の実施形態にかかる撮像レンズからなる読取レンズ１１と、読み取り対象となる原稿１２が載置される透明な原稿載置台２３と、原稿１２に向けて照明光を発する光源２４と、原稿１２の画像を撮像する撮像素子２５と、撮像素子２５のカバーガラス２６とを備えている。なお、図１９に示す読取レンズ１１はレンズ系を一括して概略的に図示したものである。

画像読取装置２０においても、画像読取装置１０と同様に、光源２４から原稿１２に向けて照明光が照射され、原稿１２で反射した光は読取レンズ１１を透過して結像作用を受けることにより、原稿１２の画像が撮像素子２５上に結像され、撮像素子２５によって画像情報として取り込まれる。

なお、本発明の撮像装置は種々の変形が可能であり、例えば、図２０に示す画像読取装置３０のように、画像読取装置２０の光路の途中に光路を折り曲げるためのミラー２７を追加した構成も可能である。光路を折り曲げるための部材はミラーに限定されず、同等の機能を有する別の部材を用いてもよい。かかる構成によれば、さらなる装置の小型化を図ることができる。このような光路を折り曲げる構成は、図１８に示す画像読取装置１０にも適用可能である。

また、図１８〜図２０には、反射原稿式の画像読取装置を示しているが、本発明の撮像装置はこれに限定されるものではなく、ネガフィルムやポジフィルム等の画像原稿を読み取る透過原稿式の画像読取装置にも適用可能である。透過原稿式の画像読取装置は例えば、図１８〜図２０に示す画像読取装置において、光源の位置を変更し、光源から投射されて原稿１２を透過した光が読取レンズ１１に入射し、読取レンズ１１によって原稿１２の画像を撮像素子上に結像させるように構成することにより実現可能である。

以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本発明の撮像レンズは、画像読取光学系用のレンズとしてのみではなく、他の光学系に適用することも可能である。本発明の撮像レンズは、有限距離の物体を扱う光学系に限らず、無限遠距離の物体を扱う光学系に適用してもよい。また、本発明の撮像レンズは、可視光用の光学系に限らず、赤外光を扱う光学系に適用してもよい。

具体的には例えば、本発明の撮像レンズを監視用カメラや車載カメラ、認証用カメラ等に適用してもよい。本発明の撮像レンズを監視用カメラ等に適用する場合には、設計仕様の画角を超えた角度から光線がレンズ系へ入射する場合もあるため、迷光を防止するためにレンズ系の物体側や各レンズ間等に余分な光線を遮光するための絞りを設けることが好ましい。

また、撮像レンズを適用する撮像装置に応じて、レンズ系の物体側や像側に、赤外線カットフィルタや可視光カットフィルタ、撥水コートや親水コートが施されたフィルタなどの各種フィルタを配置してもよい。あるいは、撮像レンズが有するいずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。

なお、本発明の撮像レンズは上記実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数等の値は、上記実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。

２ 軸上光束
３ 最大画角の光束
１０、２０、３０ 画像読取装置
１１ 読取レンズ
１２ 原稿
１３、２３ 原稿載置台
１４、２４ 光源
１５、２５ 撮像素子
１６、２６ カバーガラス
２７ ミラー
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
Ｌ５ 第５レンズ
Ｌ６ 第６レンズ
Ｐ１、Ｐ２ 光学部材
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸

Claims (12)

1. 物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズの第２レンズと、像側に凹面を向けた負レンズの第３レンズと、両凸レンズの第４レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第５レンズと、負レンズの第６レンズとからなり、
   下記条件式（５）、（８）、（９）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
   ０．７＜ｆ２／ｆ３４＜１．２ … （５）
   １．６５＜Ｎ５ … （８）
   １．０＜Ｒ５ｉｍ／Ｒ５ｏｂ＜３．０ … （９）
   ただし、
   ｆ２：前記第２レンズのｅ線における焦点距離
   ｆ３４：前記第３レンズと前記第４レンズのｅ線における合成焦点距離
   Ｎ５：前記第５レンズのｅ線における屈折率
   Ｒ５ｏｂ：前記第５レンズの物体側の面の曲率半径
   Ｒ５ｉｍ：前記第５レンズの像側の面の曲率半径
2. 下記条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
   １．６５＜（Ｎ２＋Ｎ３＋Ｎ４）／３ … （１）
   ただし、
   Ｎ２：前記第２レンズのｅ線における屈折率
   Ｎ３：前記第３レンズのｅ線における屈折率
   Ｎ４：前記第４レンズのｅ線における屈折率
3. 下記条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１または２記載の撮像レンズ。
   １．５０＜（Ｎ１＋Ｎ６）／２＜１．６６ … （２）
   ただし、
   Ｎ１：前記第１レンズのｅ線における屈折率
   Ｎ６：前記第６レンズのｅ線における屈折率
4. 下記条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の撮像レンズ。
   ０．５＜ｆ１／ｆ５６＜１．５ … （３）
   ただし、
   ｆ１：前記第１レンズのｅ線における焦点距離
   ｆ５６：前記第５レンズと前記第６レンズのｅ線における合成焦点距離
5. 下記条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の撮像レンズ。
   ０．４５＜Ｄｐ／ｆ＜１．１０ … （４）
   ただし、
   Ｄｐ：前記第２レンズの物体側の面から前記第４レンズの像側の面までの光軸上の距離
   ｆ：ｅ線における全系の焦点距離
6. 下記条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の撮像レンズ。
   ０．２０＜Ｄｎ／ｆ＜０．７０ … （６）
   ただし、
   Ｄｎ：前記第４レンズの像側の面から前記第６レンズの像側の面までの光軸上の距離
   ｆ：ｅ線における全系の焦点距離
7. 下記条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の撮像レンズ。
   ０＜ν４−ν３＜２５ … （７）
   ただし、
   ν３：前記第３レンズのｄ線におけるアッベ数
   ν４：前記第４レンズのｄ線におけるアッベ数
8. 前記第３レンズおよび前記第４レンズが接合されて全体で正の屈折力を持つ接合レンズを構成していることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の撮像レンズ。
9. 下記条件式（１０）を満足することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の撮像レンズ。
   ０．０≦ｆ／｜Ｒ２ｉｍ｜＜０．６７ … （１０）
   ただし、
   ｆ：ｅ線における全系の焦点距離
   Ｒ２ｉｍ：前記第２レンズの像側の面の曲率半径
10. 下記条件式（１１）を満足することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項記載の撮像レンズ。
    ０．０≦ｆ／｜Ｒ３ｏｂ｜＜０．６７ … （１１）
    ただし、
    ｆ：ｅ線における全系の焦点距離
    Ｒ３ｏｂ：前記第３レンズの物体側の面の曲率半径
11. 前記第６レンズが、像側に凸面を向けたメニスカスレンズであることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項記載の撮像レンズ。
12. 請求項１から１１のいずれか一項記載の撮像レンズを備えたことを特徴とする撮像装置。

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