JPH05210032A - 縮小型結像レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は縮小型結像レンズに関し、プラスチ
ックレンズの吸湿又は温度変化による焦点距離の変化を
補償して結像位置を一定に保つようにした縮小型結像レ
ンズを実現することを目的とする。 【構成】 プラスチックレンズ１０と、レンズホルダー
１１と、該レンズホルダー１１に収容された前記プラス
チックレンズ１０を固定するレンズ押え部材１２とを少
なくとも具備して成る縮小型結像レンズにおいて、上記
プラスチックレンズ１０はフランジ部１５を有する単レ
ンズであり、該プラスチックレンズ１０のフランジ部１
５とレンズ押え部材１２との間には弾発部材１４が配設
され、プラスチックレンズ１０の像側の面１０ａとレン
ズホルダー１１の像側底部１７との間には吸湿（または
温度変化）により寸法が変化する位置決め部材１３が配
設され、プラスチックレンズ１０が吸湿又は放湿（又は
温度変化）して焦点距離を変化しても、位置決め部材１
３の吸湿又は放湿（又は温度変化）による寸法変化によ
りレンズ１０を移動して結像位置を一定に保つように構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は縮小型結像レンズに関す
る。詳しくは、イメージスキャナー、ファクシミリ装置
等の原稿読取装置に用いられるプラスチック製レンズの
吸湿又は温度変化による焦点距離の変化を補償する構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のプラスチックタイプの縮小型結像
レンズとして、２〜６枚組のレンズが提案されている。
図７は２枚組みの１例である。これは直径１０〜１５mm
の２枚の凸レンズ１，２よりなり、該レンズ１，２は、
その材料として、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポ
リスチレン等の透明なプラスチックが用いられている。
そして原稿３を縮小して結像面４に像５を結像するよう
になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のプラスチッ
クタイプの縮小型結像レンズでは高価格であり、且つ吸
湿又は温度変化によるレンズの寸法変化及び屈折率の変
化により焦点距離が変り、性能が低下するという問題が
ある。

【０００４】本発明は、プラスチックレンズの吸湿又は
温度変化による焦点距離の変化を補償して結像位置を一
定に保つようにした縮小型結像レンズを実現しようとす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の縮小型結像レン
ズに於いては、プラスチックレンズ１０と、レンズホル
ダー１１と、該レンズホルダー１１に収容された前記プ
ラスチックレンズ１０を固定するレンズ押え部材１２と
を少なくとも具備して成る縮小型結像レンズにおいて、
上記プラスチックレンズ１０は、フランジ部１５を有す
る単レンズであり、該プラスチックレンズ１０のフラン
ジ部１５とレンズ押え部材１２との間には弾発部材１４
が配設され、プラスチックレンズ１０の像側の面１０ａ
とレンズホルダー１１の像側底部１７との間には吸湿に
より寸法が変化する位置決め部材１３が配設され、プラ
スチックレンズ１０が吸湿又は放湿して焦点距離を変化
しても、位置決め部材１３の吸湿又は放湿による寸法変
化によりレンズ１０を移動して結像位置を一定に保つよ
うに構成したことを特徴とする。

【０００６】また、本発明の縮小型結像レンズに於いて
は、プラスチックレンズ（１０）と、レンズホルダー１
１と、該レンズホルダー１１に収容された前記プラスチ
ックレンズ１０を固定するレンズ押え部材１２とを少な
くとも具備して成る縮小型結像レンズにおいて、上記プ
ラスチックレンズ１０はフランジ部１５を有する単レン
ズであり、該プラスチックレンズ１０の像側の面１０ａ
とレンズホルダー１１の像側底部１７との間には弾発部
材１４が配設され、該プラスチックレンズ１０のフラン
ジ部１５とレンズ押え部材１２との間には吸水率により
寸法が変化する位置決め部材１３が配設され、プラスチ
ックレンズ１０が吸湿又は放湿して焦点距離を変化して
も、位置決め部材１３の吸湿又は放湿による寸法変化に
よりレンズ１０を移動して結像位置を一定に保つように
構成したことを特徴とする。

【０００７】また、本発明の縮小型結像レンズに於いて
は、プラスチックレンズ１０と、レンズホルダー１１
と、該レンズホルダー１１に収容された前記プラスチッ
クレンズ１０を固定するレンズ押え部材１２とを少なく
とも具備して成る縮小型結像レンズにおいて、上記プラ
スチックレンズ１０はフランジ部１５を有する単レンズ
であり、該プラスチックレンズ１０のフランジ部１５と
レンズ押え部材１２との間には弾発部材１４が配設さ
れ、プラスチックレンズ１０の像側の面１０ａとレンズ
ホルダー１１の像側底部１７との間には温度変化により
寸法が変化する位置決め部材１３が配設され、プラスチ
ックレンズ１０が温度変化により焦点距離を変化して
も、位置決め部材１３の温度変化による寸法変化により
レンズ１０を移動して結像位置を一定に保つように構成
したことを特徴とする。

【０００８】また、それに加えて、上記位置決め部材１
３は中心に開口部１９を有した円形部材からなり、該開
口部１９によりレンズの光量ムラを小さくする機能を有
することを特徴とする。この構成を採ることにより、吸
湿又は温度変化による焦点距離の変化を補償して結像位
置を一定に保つようにした縮小型結像レンズが得られ
る。

【０００９】

【作用】プラスチックレンズ１０とレンズホルダー１１
との間に吸湿又は温度変化により寸法が変化する位置決
め部材１３をレンズの像側又はその反対側に配設し、そ
の材質、寸法を適当に選定しておくことにより、プラス
チックレンズ１０が吸湿又は温度変化により焦点距離が
変化するのを、前記位置決め部材１３が吸湿又は温度変
化による寸法変化によりレンズを移動させ、焦点距離の
変化を補正して結像位置を一定に保つようにすることが
できる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例を示す図であ
る。同図において、１０はプラスチックレンズ、１１は
レンズホルダー、１２はレンズ押え部材、１３は位置決
め部材、１４は弾発部材を示している。プラスチックレ
ンズ１０は、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネ
ート、ポリスチレン等の透明なプラスチックを用いて形
成されたメニスカス形状の単レンズであり、且つその外
周にフランジ部１５が設けられている。レンズホルダー
１１は、開口部１６が形成された底１７を有する円筒形
で、レンズ１０を収容できるようになっている。

【００１１】また、位置決め部材１３は、吸湿すると膨
張する材料で開口を有する円板状に形成され、図の如く
プラスチックレンズ１０と共にレンズホルダー１１に収
容され、レンズホルダー１１の底部１７とプラスチック
レンズ１０のフランジ部１５との間に配置されている。
弾発部材１４は、コイルバネあるいはリング状に形成さ
れたゴム等の弾性を有するもので、レンズホルダー１１
に収容されたプラスチックレンズ１０のフランジ部１５
を押圧できるように配置され、レンズホルダー１１に螺
合するレンズ押え部材１２により押圧されている。

【００１２】このように構成された本実施例の作用を次
に説明する。一般にプラスチックレンズは図２の特性図
に示すように、ある程度までの吸湿では、屈折率が低く
なり、焦点距離が長くなる（特性曲線のａ−ｂ間）。ま
たある程度以上の吸湿では逆に焦点距離は短かくなる
（特性曲線のｂ−ｃ間）。このため、図１において、位
置決め部材１３が仮に吸湿しても寸法変化がないものと
すると、湿度が高くなってプラスチックレンズ１０が吸
湿すると、その屈折率は低下し、かつ膨張することか
ら、焦点距離は大きくなり、結像位置は正規の位置Ａよ
り右側（図において）Ｂ点にシフトする。

【００１３】しかし、位置決め部材１３は、吸湿すると
膨張するのでプラスチックレンズ１０を左側に移動さ
せ、相対的に結像位置を一定に保つことができる。逆
に、湿度が低くなって除湿されると、プラスチックレン
ズの屈折率が吸湿時に比べ大きくなり、かつ収縮するこ
とから焦点距離は小さくなり、結像位置は左側にシスト
する。しかし位置決め部材１３も収縮するため、プラス
チックレンズ１０は弾発部材１４に押圧されて右側に移
動し相対的に結像位置は一定に保たれる。なお本実施例
は、プラスチックレンズの吸湿度が図２における特性曲
線のａ−ｂ間の場合にのみ適用できるものである。

【００１４】図３は本発明の第２の実施例を示す図であ
る。同図において、図１と同一部材は同一符号を付して
示した。本実施例は、プラスチックレンズの吸湿度が図
２における特性曲線のｂ−ｃ間の場合のような高湿環境
の場合に適用できるものであり、プラスチックレンズ１
０、レンズホルダー１１、レンズ押え部材１２は前実施
例と同様なものである。位置決め部材１３は吸湿により
膨張する材料で開口を有する円板状に形成され、プラス
チックレンズ１０のフランジ部１５とレンズ押え部材１
２の間に配置されている。また弾発部材１４はコイルバ
ネ又はリング状に形成されたゴム等の弾性を有するもの
でも良く、レンズホルダー１１の底部１７とレンズ１０
との間に配置され、レンズ１０を位置決め部材１３と共
にレンズ押え部材１２の方向に押圧するように付勢して
いる。

【００１５】このように構成された本実施例は、プラス
チックレンズ１０が吸湿すると、該プラスチックレンズ
１０は膨張し、レンズ厚は増え、焦点距離は負の方向に
変化し結像位置が正規位置Ａより左側のＢ位置に移動す
る。これと同時に位置決め部材１３も吸湿して膨張する
ため、プラスチックレンズ１０は右側に移動し、結像位
置も右側に移動する。これにより結果的に結像位置は一
定に保たれる。このとき、位置決め部材の厚さの変化率
は、レンズの焦点距離の変化率と同じになるように位置
決め部材１３の材料および厚さが決められる。また、プ
ラスチックの吸水率が負の方向に変化したときは、プラ
スチックレンズ１０は収縮し、レンズ厚は減小し、焦点
距離が正の方向に変化し、結像位置が右側に移動する。
これと同時に位置決め部材１３も収縮するため、プラス
チックレンズ１０は左側に移動し、結果的に結像位置は
変化しない。これによりプラスチックレンズの結像面に
おけるＭＴＦは一定に保たれる。

【００１６】図４は本発明の第３の実施例を示す図であ
る。本実施例は、本質的には第２の実施例と同様であ
り、異なるところは、弾発部材１４をなくして、プラス
チックレンズ１０とレンズ押え部材１２を位置決め部材
１３を介して接着剤１８で固定したものであり、その効
果は第２の実施例と同様である。

【００１７】上述の第１乃至第３の実施例において、位
置決め部材１３の長さＬ₀ は、次式により決定すること
ができる。

【００１８】

【数１】

【００１９】図５は本発明の第４の実施例を示す図であ
る。同図において、図１と同一部材は同一符号を付して
示した。本実施例は、プラスチックレンズ１０、レンズ
ホルダー１１、レンズ押え部材１２、及び弾発部材１４
は第１の実施例と同様なものである。また、位置決め部
材１３は、その形状は第１の実施例と同様であるが、そ
の材料は温度の上昇により膨張するものが用いられてい
る。

【００２０】このように構成された本実施例の作用を次
に説明する。一般にプラスチックレンズは、温度の上昇
により屈折率は低下し、かつ膨張することから焦点距離
は長くなる。このため図５において、仮に位置決め部材
１３が温度により寸法変化しないものとすると、温度の
上昇によりプラスチックレンズ１０の焦点距離は大きく
なり、結像位置は正規の位置Ａから右側の位置Ｂにシフ
トする。しかし位置決め部材１３は実際には温度の上昇
により膨張するので、プラスチックレンズ１０を左側に
移動させ、相対的に結像位置を一定に保つことができ
る。

【００２１】逆に、温度が低くなると、プラスチックレ
ンズ１０の屈折率は高くなり、且つ収縮することから、
焦点距離は小さくなり結像位置は左側にシフトする。同
時に位置決め部材１３は収縮し、それによってプラスチ
ックレンズ１０は右側に移動し、相対的に結像位置は一
定に保たれる。本実施例における位置決め部材１３の長
さＬ′₀ は、次式により決定することができる。

【００２２】

【数２】

【００２３】以上の第１又は第４の実施例において、位
置決め部材１３を図６（ａ）に示すように、その開口部
１９を略つづみ状にすることにより、同図（ｂ）に示す
ように、従来のプラスチックレンズでは曲線Ａ（点線）
で示す不均一な光量分布が本実施例では曲線Ｂ（実線）
の如く平均化させることができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明に依れば、位置決め部材の吸・放
湿又は温度変化による寸法変化によりレンズを移動させ
ることにより、プラスチックレンズの吸・放湿又は温度
変化による寸法変化及び屈折率変化による焦点距離の変
化を補償して結像位置を一定に保つことができる。その
結果、結像位置におけるＭＴＦの低下が低く抑えられ、
高性能なレンズが得られ、イメージスキャナー、ファク
シミリ装置等の原稿読取装置の品質向上に寄与すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。

【図２】プラスチックの特性を示す図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図４】本発明の第３の実施例を示す図である。

【図５】本発明の第４の実施例を示す図である。

【図６】本発明に用いる位置決め部材を示す図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）はその特性図である。

【図７】従来のプラスチックタイプの縮小型結像レンズ
を示す図である。

【符号の説明】

１０…プラスチックレンズ １１…レンズホルダー １２…レンズ押え部材 １３…位置決め部材 １４…弾発部材 １５…フランジ部 １６，１９…開口部 １７…底部 １８…接着剤

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチックレンズ（１０）と、レンズ
   ホルダー（１１）と、該レンズホルダー（１１）に収容
   された前記プラスチックレンズ（１０）を固定するレン
   ズ押え部材（１２）とを少なくとも具備して成る縮小型
   結像レンズにおいて、 上記プラスチックレンズ（１０）はフランジ部（１５）
   を有する単レンズであり、該プラスチックレンズ（１
   ０）のフランジ部（１５）とレンズ押え部材（１２）と
   の間には弾発部材（１４）が配設され、プラスチックレ
   ンズ（１０）の像側の面（１０ａ）とレンズホルダー
   （１１）の像側底部（１７）との間には吸湿により寸法
   が変化する位置決め部材（１３）が配設され、プラスチ
   ックレンズ（１０）が吸湿又は放湿して焦点距離を変化
   しても、位置決め部材（１３）の吸湿又は放湿による寸
   法変化によりレンズ（１０）を移動して結像位置を一定
   に保つように構成したことを特徴とする縮小型結像レン
   ズ。
2. 【請求項２】 プラスチックレンズ（１０）と、レンズ
   ホルダー（１１）と、該レンズホルダー（１１）に収容
   された前記プラスチックレンズ（１０）を固定するレン
   ズ押え部材（１２）とを少なくとも具備して成る縮小型
   結像レンズにおいて、 上記プラスチックレンズ（１０）はフランジ部（１５）
   を有する単レンズであり、該プラスチックレンズ（１
   ０）の像側の面（１０ａ）と、レンズホルダー（１１）
   の像側底部（１７）との間には弾発部材（１４）が配設
   され、該プラスチックレンズ（１０）のフランジ部（１
   ５）とレンズ押え部材（１２）との間には吸水率により
   寸法が変化する位置決め部材（１３）が配設され、プラ
   スチックレンズ（１０）が吸湿又は放湿して焦点距離を
   変化しても、位置決め部材（１３）の吸湿又は放湿によ
   る寸法変化によりレンズ（１０）を移動して結像位置を
   一定に保つように構成したことを特徴とする縮小型結像
   レンズ。
3. 【請求項３】 プラスチックレンズ（１０）と、レンズ
   ホルダー（１１）と、該レンズホルダー（１１）に収容
   された前記プラスチックレンズ（１０）を固定するレン
   ズ押え部材（１２）とを少なくとも具備して成る縮小型
   結像レンズにおいて、 上記プラスチックレンズ（１０）はフランジ部（１５）
   を有する単レンズであり、該プラスチックレンズ（１
   ０）のフランジ部（１５）とレンズ押え部材（１２）と
   の間には弾発部材（１４）が配設され、プラスチックレ
   ンズ（１０）の像側の面（１０ａ）とレンズホルダー
   （１１）の像側底部（１７）との間には温度変化により
   寸法が変化する位置決め部材（１３）が配設され、プラ
   スチックレンズ（１０）が温度変化により焦点距離を変
   化しても、位置決め部材（１３）の温度変化による寸法
   変化によりレンズ（１０）を移動して結像位置を一定に
   保つように構成したことを特徴とする縮小型結像レン
   ズ。
4. 【請求項４】 上記位置決め部材（１３）は中心に開口
   部（１９）を有した円形部材からなり、該開口部（１
   ９）によりレンズの光量ムラを小さくする機能を有する
   ことを特徴とする請求項１又は３の縮小型結像レンズ。