JPH0961712A - 読取り用光学系 - Google Patents
読取り用光学系Info
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- JPH0961712A JPH0961712A JP23793195A JP23793195A JPH0961712A JP H0961712 A JPH0961712 A JP H0961712A JP 23793195 A JP23793195 A JP 23793195A JP 23793195 A JP23793195 A JP 23793195A JP H0961712 A JPH0961712 A JP H0961712A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- optical system
- positive
- focal length
- line
- Prior art date
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/04—Reversed telephoto objectives
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 明るく且つ半画角が大きく、０℃の低温状態
から65℃の高温状態に亘って諸収差が良好に補正され、
高空間周波数領域において高いコントラストを有する読
取り用光学系を低コストで提供する。 【解決手段】 低コスト化を実現するため、３群６枚構
成の光学系中の第１、第２、第４、第５のレンズＬ1 ，
Ｌ2 ，Ｌ4 ，Ｌ5 にプラスチックレンズを用いる。この
プラスチックレンズを用いることに起因して生じる環境
温度の変化による焦点距離の変動を、正・負のレンズの
適切な組み合わせによりキャンセルさせるという方法を
用いて良好に補正する。さらに、第１〜第６レンズＬ1
〜Ｌ6 の形状・使用材料の屈折率およびアッベ数等に適
切な値を選択・設定することにより、画角周辺部まで10
0 ％近くの開口効率を保ちながらも、球面・非点・歪曲
・コマのおよび正弦条件を良好に補正し、しかも、軸上
と軸外の収差のバランスも良好なものとしている。
から65℃の高温状態に亘って諸収差が良好に補正され、
高空間周波数領域において高いコントラストを有する読
取り用光学系を低コストで提供する。 【解決手段】 低コスト化を実現するため、３群６枚構
成の光学系中の第１、第２、第４、第５のレンズＬ1 ，
Ｌ2 ，Ｌ4 ，Ｌ5 にプラスチックレンズを用いる。この
プラスチックレンズを用いることに起因して生じる環境
温度の変化による焦点距離の変動を、正・負のレンズの
適切な組み合わせによりキャンセルさせるという方法を
用いて良好に補正する。さらに、第１〜第６レンズＬ1
〜Ｌ6 の形状・使用材料の屈折率およびアッベ数等に適
切な値を選択・設定することにより、画角周辺部まで10
0 ％近くの開口効率を保ちながらも、球面・非点・歪曲
・コマのおよび正弦条件を良好に補正し、しかも、軸上
と軸外の収差のバランスも良好なものとしている。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチックレン
ズを利用した結像光学系の技術分野に属するもので、よ
り詳しくは、ファクシミリやデジタル複写機等の原稿読
取り部および各種のイメージスキャナ等に用いられる読
取り用光学系に関するものである。
ズを利用した結像光学系の技術分野に属するもので、よ
り詳しくは、ファクシミリやデジタル複写機等の原稿読
取り部および各種のイメージスキャナ等に用いられる読
取り用光学系に関するものである。
【従来の技術】ファクシミリやデジタル複写機等の原稿
読取り部に用いられる読取り用光学系や、各種のイメー
ジスキャナに使用される読取り用光学系は、読取るべき
画像情報を縮小した状態でＣＣＤのような固体撮像素子
上に結像させて目的とする画像情報を信号化する。この
ような光学系では、一般に、像面における高空間周波数
領域での高コントラスト性能を始めとして、画角周辺部
まで100 ％近くの開口効率や低コストで生産し得ること
が要求され、さらには、低温状態時〜常温（標準）状態
時〜高温状態時の範囲に亘って環境温度が変動しても、
これによる光学性能の劣化や収差補正上の変化が生じな
いようにも要求されるのが普通である。それは、ファク
シミリ、デジタル複写機、イメージスキャナ等の事務機
器分野では機器自体のコンパクト化が要望されるため
に、機器自体がより小型に設計され且つ製造されるのが
一般的であり、加えて、これらの機器では、原稿面を照
明するために明るい光源が使用されるために、光源から
の発熱に起因する機器内の温度変動が極めて大きなもの
になるという事情が存在するからである。この場合、環
境温度の変動幅は、機器を使用する地域が寒地であるか
暖地であるかの違いや季節の如何によって大きく変って
くるが、大体において、低温状態時には略０℃、常温状
態時には20℃、高温状態時には略65℃と考えてよい。と
ころで、光学系を低コストで提供するには、光学系を構
成するレンズの全部または一部を、プラスチック化する
のが有利であることは云うまでもない。しかも、プラス
チックレンズの場合には非球面化が容易であるため、収
差の補正がより容易になり高い光学性能を付与するのに
有利に働くことにもなる。しかしながら、光学プラスチ
ック材には、光学ガラス材に比べて環境温度による影響
を著しく受けるという大きな欠点があるので、読取り用
光学系を設計する場合に、温度に起因する種々の影響を
取り除くための適切な処置が必要になって来る。このよ
うな理由から、プラスチックレンズを使用する場合にお
ける温度補償についての技術が既に提案されている。例
えば特開昭６３−１４７１２２号公報により開示されて
いる技術がそれである。この従来技術は、環境温度の上
昇に伴ってプラスチック材の屈折率が小さくなり、且
つ、上昇時における熱膨張によりそのプラスチック化レ
ンズの曲率半径が大きくなるという現象を利用して温度
補償を行うという技術である。すなわち、正の屈折力を
有するレンズをプラスチック化すると、温度上昇につれ
てそのプラスチック化レンズの焦点距離が大きくなって
正の屈折力が弱まり、逆に、負の屈折力を有するレンズ
をプラスチック化すると、温度上昇につれてそのプラス
チック化レンズの焦点距離が小さくなって負の屈折力が
弱まるから、正のプラスチック化レンズと負のプラスチ
ック化レンズとを組み合わせて温度変動に伴う補償を行
うということを根幹とした技術である。
読取り部に用いられる読取り用光学系や、各種のイメー
ジスキャナに使用される読取り用光学系は、読取るべき
画像情報を縮小した状態でＣＣＤのような固体撮像素子
上に結像させて目的とする画像情報を信号化する。この
ような光学系では、一般に、像面における高空間周波数
領域での高コントラスト性能を始めとして、画角周辺部
まで100 ％近くの開口効率や低コストで生産し得ること
が要求され、さらには、低温状態時〜常温（標準）状態
時〜高温状態時の範囲に亘って環境温度が変動しても、
これによる光学性能の劣化や収差補正上の変化が生じな
いようにも要求されるのが普通である。それは、ファク
シミリ、デジタル複写機、イメージスキャナ等の事務機
器分野では機器自体のコンパクト化が要望されるため
に、機器自体がより小型に設計され且つ製造されるのが
一般的であり、加えて、これらの機器では、原稿面を照
明するために明るい光源が使用されるために、光源から
の発熱に起因する機器内の温度変動が極めて大きなもの
になるという事情が存在するからである。この場合、環
境温度の変動幅は、機器を使用する地域が寒地であるか
暖地であるかの違いや季節の如何によって大きく変って
くるが、大体において、低温状態時には略０℃、常温状
態時には20℃、高温状態時には略65℃と考えてよい。と
ころで、光学系を低コストで提供するには、光学系を構
成するレンズの全部または一部を、プラスチック化する
のが有利であることは云うまでもない。しかも、プラス
チックレンズの場合には非球面化が容易であるため、収
差の補正がより容易になり高い光学性能を付与するのに
有利に働くことにもなる。しかしながら、光学プラスチ
ック材には、光学ガラス材に比べて環境温度による影響
を著しく受けるという大きな欠点があるので、読取り用
光学系を設計する場合に、温度に起因する種々の影響を
取り除くための適切な処置が必要になって来る。このよ
うな理由から、プラスチックレンズを使用する場合にお
ける温度補償についての技術が既に提案されている。例
えば特開昭６３−１４７１２２号公報により開示されて
いる技術がそれである。この従来技術は、環境温度の上
昇に伴ってプラスチック材の屈折率が小さくなり、且
つ、上昇時における熱膨張によりそのプラスチック化レ
ンズの曲率半径が大きくなるという現象を利用して温度
補償を行うという技術である。すなわち、正の屈折力を
有するレンズをプラスチック化すると、温度上昇につれ
てそのプラスチック化レンズの焦点距離が大きくなって
正の屈折力が弱まり、逆に、負の屈折力を有するレンズ
をプラスチック化すると、温度上昇につれてそのプラス
チック化レンズの焦点距離が小さくなって負の屈折力が
弱まるから、正のプラスチック化レンズと負のプラスチ
ック化レンズとを組み合わせて温度変動に伴う補償を行
うということを根幹とした技術である。
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この特
開昭６３−１４７１２２号公報で開示された対物レンズ
系は、２群６枚構成中の４枚のレンズに光学プラスチッ
ク材を用いることにより、一応低コストのレンズ系を得
るという目的は達成しているが、実現された対物レンズ
系は、そのＦナンバ（Ｆ／No. ）がＦ6.3 と暗く、その
ため、原稿照明用の光源に明るい光源を使用しなければ
ならないという大きな問題を抱えている。このような問
題を抱えた場合には、往々にしてレンズ系の周辺機器に
予期せぬ負担を与えるため、前記特開昭６３−１４７１
２２号公報で開示された対物レンズ系では、たとえレン
ズそのものの低コスト化は達成し得たとしても、周辺の
機器を含めたレンズ系装置全体のコスト高を招く虞れが
生じ、これが公報に記載の対物レンズ系の大きな欠点と
なっている。本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、プラスチックレン
ズを用いて低コスト化を実現し、プラスチックレンズ使
用時における環境温度の変化に起因する焦点距離の変動
を低温状態から高温状態に亘って適切に補償し得ると共
に、この焦点距離の変動が原因で生起する諸収差の劣化
をも良好に補正し、従来のこの種の光学系に比べてＦ／
No. がＦ4 と明るく、しかも、画角周辺部まで100 ％近
くの開口効率を保ち、さらに、高空間周波数領域におい
て高いコントラストを実現し得る読取り用光学系を提供
することにある。
開昭６３−１４７１２２号公報で開示された対物レンズ
系は、２群６枚構成中の４枚のレンズに光学プラスチッ
ク材を用いることにより、一応低コストのレンズ系を得
るという目的は達成しているが、実現された対物レンズ
系は、そのＦナンバ（Ｆ／No. ）がＦ6.3 と暗く、その
ため、原稿照明用の光源に明るい光源を使用しなければ
ならないという大きな問題を抱えている。このような問
題を抱えた場合には、往々にしてレンズ系の周辺機器に
予期せぬ負担を与えるため、前記特開昭６３−１４７１
２２号公報で開示された対物レンズ系では、たとえレン
ズそのものの低コスト化は達成し得たとしても、周辺の
機器を含めたレンズ系装置全体のコスト高を招く虞れが
生じ、これが公報に記載の対物レンズ系の大きな欠点と
なっている。本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、プラスチックレン
ズを用いて低コスト化を実現し、プラスチックレンズ使
用時における環境温度の変化に起因する焦点距離の変動
を低温状態から高温状態に亘って適切に補償し得ると共
に、この焦点距離の変動が原因で生起する諸収差の劣化
をも良好に補正し、従来のこの種の光学系に比べてＦ／
No. がＦ4 と明るく、しかも、画角周辺部まで100 ％近
くの開口効率を保ち、さらに、高空間周波数領域におい
て高いコントラストを実現し得る読取り用光学系を提供
することにある。
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明は、物体側より像面側に向
って順に、負レンズである第１レンズと正レンズである
第２レンズとの２枚の単レンズから成り、全体として負
の屈折力を有する第１群と、正レンズである第３レンズ
と負レンズである第４レンズと正レンズである第５レン
ズとの３枚の単レンズから成り、全体として正の屈折力
を有する第２群と、正の単レンズである第６レンズのみ
から成る第３群より構成された３群６枚構成の光学系に
おいて、前記第１レンズおよび第２レンズと前記第４レ
ンズおよび第５レンズとをいずれもプラスチックレンズ
として形成し、さらに、負のプラスチックレンズである
第１レンズのｅ線に対する焦点距離をｆ1P- 、正のプラ
スチックレンズである第２レンズのｅ線に対する焦点距
離をｆ1P+ 、負のプラスチックレンズである第４レンズ
のｅ線に対する焦点距離をｆ2P- 、正のプラスチックレ
ンズである第５レンズのｅ線に対する焦点距離をｆ2P+
としたときに、 （１） - 0.73＜ ｆ1P- ／ｆ1P+ ＜ - 0.70 （２） - 0.42＜ ｆ2P- ／ｆ2P+ ＜ - 0.40 なる各条件式を満足するように構成したことを特徴とす
るものである。また、請求項２に記載の発明は、特に前
記第１レンズを両凹レンズとして、前記第２レンズを両
凸レンズとして、前記第３レンズを物体側に凸面を向け
た凸メニスカスレンズとして、前記第４レンズを両凹レ
ンズとして、前記第５レンズを物体側に凹面を向けた凸
メニスカスレンズとして前記第６レンズを両凸レンズと
して、それぞれ構成したことを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、さらに光学系全系のｅ
線に対する合成焦点距離をｆ、前記第１群のｅ線に対す
る焦点距離をｆ1g、前記第２群のｅ線に対する焦点距離
をｆ2gとし、負の屈折力を有する各単レンズのｅ線に対
する平均屈折率をｎ- 、負の屈折力を有する各単レンズ
に係る光学材料の平均アッベ数をν- とし、正の屈折力
を有する各単レンズのｅ線に対する平均屈折率をｎ+ 、
正の屈折力を有する各単レンズに係る光学材料の平均ア
ッベ数をν+ としたときに、 （３） - 12.9 ＜ ｆ1g／ｆ ＜ - 9.9 （４） 2.0 ＜ ｆ2g／ｆ ＜ 2.5 （５） 0.018 ＜ ｎ+ −ｎ- ＜ 0.025 （６） 23.4 ＜ ν+ −ν- ＜ 23.6 なる各条件式を満足するように構成したことを特徴とす
るものである。
めに、請求項１に記載の発明は、物体側より像面側に向
って順に、負レンズである第１レンズと正レンズである
第２レンズとの２枚の単レンズから成り、全体として負
の屈折力を有する第１群と、正レンズである第３レンズ
と負レンズである第４レンズと正レンズである第５レン
ズとの３枚の単レンズから成り、全体として正の屈折力
を有する第２群と、正の単レンズである第６レンズのみ
から成る第３群より構成された３群６枚構成の光学系に
おいて、前記第１レンズおよび第２レンズと前記第４レ
ンズおよび第５レンズとをいずれもプラスチックレンズ
として形成し、さらに、負のプラスチックレンズである
第１レンズのｅ線に対する焦点距離をｆ1P- 、正のプラ
スチックレンズである第２レンズのｅ線に対する焦点距
離をｆ1P+ 、負のプラスチックレンズである第４レンズ
のｅ線に対する焦点距離をｆ2P- 、正のプラスチックレ
ンズである第５レンズのｅ線に対する焦点距離をｆ2P+
としたときに、 （１） - 0.73＜ ｆ1P- ／ｆ1P+ ＜ - 0.70 （２） - 0.42＜ ｆ2P- ／ｆ2P+ ＜ - 0.40 なる各条件式を満足するように構成したことを特徴とす
るものである。また、請求項２に記載の発明は、特に前
記第１レンズを両凹レンズとして、前記第２レンズを両
凸レンズとして、前記第３レンズを物体側に凸面を向け
た凸メニスカスレンズとして、前記第４レンズを両凹レ
ンズとして、前記第５レンズを物体側に凹面を向けた凸
メニスカスレンズとして前記第６レンズを両凸レンズと
して、それぞれ構成したことを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、さらに光学系全系のｅ
線に対する合成焦点距離をｆ、前記第１群のｅ線に対す
る焦点距離をｆ1g、前記第２群のｅ線に対する焦点距離
をｆ2gとし、負の屈折力を有する各単レンズのｅ線に対
する平均屈折率をｎ- 、負の屈折力を有する各単レンズ
に係る光学材料の平均アッベ数をν- とし、正の屈折力
を有する各単レンズのｅ線に対する平均屈折率をｎ+ 、
正の屈折力を有する各単レンズに係る光学材料の平均ア
ッベ数をν+ としたときに、 （３） - 12.9 ＜ ｆ1g／ｆ ＜ - 9.9 （４） 2.0 ＜ ｆ2g／ｆ ＜ 2.5 （５） 0.018 ＜ ｎ+ −ｎ- ＜ 0.025 （６） 23.4 ＜ ν+ −ν- ＜ 23.6 なる各条件式を満足するように構成したことを特徴とす
るものである。
【作用】上記のように構成された読取り用光学系は、０
℃〜65℃と変化する環境温度の中で用いる読取り用光学
系であって、Ｆ／No. がＦ４と極めて明るく且つ半画角
ωが20°程度という広画角であるにも拘らず、諸収差お
よび正弦条件がいずれも良好に補正され、しかも、開口
効率が100 ％に近く、高空間周波数領域でのコントラス
トの高い読取り用光学系を低コストで実現することを意
図している。これを達成するために、先ず、３群６枚構
成の光学系中に４枚のプラスチックレンズを用いること
により低コスト化を達成している。そして、プラスチッ
クレンズを正・負各２枚のプラスチックレンズとして構
成し、プラスチックレンズ使用時における環境温度の変
化に起因する焦点距離の変動を、この正・負の組み合わ
せによりキャンセルさせるという方法を用いて適切に補
償すると共に、この焦点距離の変動が原因で生起する諸
収差の劣化をも良好に補正するようにしている。さら
に、光学系を構成する６枚の単レンズの形状・使用材料
の屈折率およびアッベ数等に適切な値を選択・設定する
ことにより、球面・非点・歪曲・コマの諸収差および正
弦条件を、低温状態から高温状態に亘っていずれも良好
に補正し且つ軸上と軸外の収差のバランスを良くするよ
うになして、大口径で且つ広画角の読取り用光学系を実
現している。
℃〜65℃と変化する環境温度の中で用いる読取り用光学
系であって、Ｆ／No. がＦ４と極めて明るく且つ半画角
ωが20°程度という広画角であるにも拘らず、諸収差お
よび正弦条件がいずれも良好に補正され、しかも、開口
効率が100 ％に近く、高空間周波数領域でのコントラス
トの高い読取り用光学系を低コストで実現することを意
図している。これを達成するために、先ず、３群６枚構
成の光学系中に４枚のプラスチックレンズを用いること
により低コスト化を達成している。そして、プラスチッ
クレンズを正・負各２枚のプラスチックレンズとして構
成し、プラスチックレンズ使用時における環境温度の変
化に起因する焦点距離の変動を、この正・負の組み合わ
せによりキャンセルさせるという方法を用いて適切に補
償すると共に、この焦点距離の変動が原因で生起する諸
収差の劣化をも良好に補正するようにしている。さら
に、光学系を構成する６枚の単レンズの形状・使用材料
の屈折率およびアッベ数等に適切な値を選択・設定する
ことにより、球面・非点・歪曲・コマの諸収差および正
弦条件を、低温状態から高温状態に亘っていずれも良好
に補正し且つ軸上と軸外の収差のバランスを良くするよ
うになして、大口径で且つ広画角の読取り用光学系を実
現している。
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載された読
取り用光学系は、図１に示すように、物体側より像面側
に向って順に、負レンズである第１レンズＬ1 と正レン
ズである第２レンズＬ2 との２枚の単レンズから成り、
全体として負の屈折力を有する第１群Ｉと、正レンズで
ある第３レンズＬ3 と負レンズである第４レンズＬ4 と
正レンズである第５レンズＬ5 との３枚の単レンズから
成り、全体として正の屈折力を有する第２群IIと、正の
単レンズである第６レンズＬ6 のみから成る第３群III
より構成された３群６枚構成の光学系である。前記第１
レンズＬ1 および第２レンズＬ2 と前記第４レンズＬ4
および第５レンズＬ5 とをいずれもプラスチックレンズ
として形成し、さらに、プラスチックレンズである第１
レンズＬ1 のｅ線に対する焦点距離をｆ1P- 、プラスチ
ックレンズである第２レンズＬ2 のｅ線に対する焦点距
離をｆ1P+ 、プラスチックレンズである第４レンズＬ4
のｅ線に対する焦点距離をｆ2P- 、プラスチックレンズ
である第５レンズＬ5 のｅ線に対する焦点距離をｆ2P+
としたときに、 （１） - 0.73＜ ｆ1P- ／ｆ1P+ ＜ - 0.70 （２） - 0.42＜ ｆ2P- ／ｆ2P+ ＜ - 0.40 なる各条件式を満足するように構成したことを特徴とす
るものである。また、請求項２に記載された読取り用光
学系は、これも図１に示すように、請求項１のように構
成された読取り用光学系において、前記第１レンズＬ1
を両凹レンズとして、前記第２レンズＬ2 を両凸レンズ
として、前記第３レンズＬ3 を物体側に凸面を向けた凸
メニスカスレンズとして、前記第４レンズＬ4 を両凹レ
ンズとして、前記第５レンズＬ5 を物体側に凹面を向け
た凸メニスカスレンズとして前記第６レンズＬ6 を両凸
レンズとしてそれぞれ構成したことを特徴とするもので
ある。なお、請求項１および請求項２の読取り用光学系
は、いずれも絞りＳを第３レンズＬ3 と第４レンズＬ4
との間に設けている。これらの読取り用光学系に用いら
れているプラスチックレンズは、環境温度の変化時に生
じる２枚の正のプラスチックレンズ（第２レンズＬ2 、
第５レンズＬ5）の焦点距離変動を、２枚の負のプラス
チックレンズ（第１レンズＬ1 、第４レンズＬ4 ）での
焦点距離変動により、それぞれキャンセルさせて、光学
系全系の焦点距離の変化（変動）を抑えるような状態に
構成されている。この場合、いずれの請求項に記載の読
取り用光学系でも、条件式（１）および条件式（２）
は、この４枚のプラスチックレンズＬ1 、Ｌ2 、Ｌ4 、
Ｌ5 の温度変化に起因する焦点距離の変動を良好に補正
ないし補償するための条件式であり、「ｆ1P- ／ｆ
1P+ 」、「ｆ2P- ／ｆ2P+ 」の値がそれぞれの条件式
（１）、（２）の上限を超えると、プラスチックレンズ
の焦点距離の変動を抑えきれず、例えば低温状態時に光
学系全系の焦点距離が正に大きく動くことになり、逆
に、「ｆ1P- ／ｆ1P+ 」、「ｆ2P- ／ｆ2P+ 」の値がそ
れぞれの条件式（１）、（２）の下限を超えると、例え
ば低温状態時に光学系全系の焦点距離が負に大きく動く
ことになる。そして、いずれの場合にも、条件式
（１）、（２）のそれぞれの限界を超えると、像面上で
の良好な結像性能が得られなくなるという結果を招く。
一方、本発明の請求項３に記載された読取り用光学系
は、請求項１または請求項２のように構成された読取り
用光学系において、さらに、光学系全系のｅ線に対する
合成焦点距離をｆ、前記第１群Ｉのｅ線に対する焦点距
離をｆ1g、前記第２群IIのｅ線に対する焦点距離をｆ2g
とし、負の屈折力を有する各単レンズのｅ線に対する平
均屈折率をｎ- 、負の屈折力を有する各単レンズに係る
光学材料の平均アッベ数をν- とし、正の屈折力を有す
る各単レンズのｅ線に対する平均屈折率をｎ+ 、正の屈
折力を有する各単レンズに係る光学材料の平均アッベ数
をν+ としたときに、 （３） - 12.9 ＜ｆ1g／ｆ ＜ - 9.9 （４） 2.0 ＜ｆ2g／ｆ ＜ 2.5 （５） 0.018 ＜ ｎ+ −ｎ- ＜ 0.025 （６） 23.4 ＜ ν+ −ν- ＜ 23.6 なる各条件式を満足するように構成したことを特徴とす
るものである。この場合、いずれの請求項に記載の読取
り用光学系でも、条件式（３）は、これらの読取り用光
学系の第１群Ｉのパワーを定めるためのものであり、
「ｆ1g／ｆ」の値が、条件式（３）の上限を超えると非
点収差が負で大きくなり、逆に下限を超えると非点収差
が正で大きくなってしまう。条件式（４）は、この読取
り用光学系における第２群IIの合成のパワー配置を定め
るためのものであり、「ｆ2g／ｆ」の値が条件式（４）
の上限を超えると、球面収差が負で大きくなり且つ非点
収差が正で大きくなってしまう。逆に条件式（４）の下
限を超えると、球面収差が正で大きくなり且つ非点収差
が負で大きくなってしまう。そして、いずれの場合に
も、条件式（４）の限界を超えると、軸上と軸外の収差
のバランスが大きく崩れると共にコマフレアも増大する
という結果を招くことになる。条件式（５）は、この読
取り用光学系に含まれる正レンズと負レンズの屈折率の
範囲を定めるためのものであり、「ｎ+ −ｎ- 」の値が
条件式（５）の上限を超えると、ペッツバール和が小さ
くなり過ぎて像面が正の方向に倒れ、像面湾曲が大きく
なってしまう。逆に、「ｎ+ −ｎ- 」の値が条件式
（５）の下限を超えると、逆にペッツバール和が大きく
なり過ぎて像面が負の方向に倒れ、非点隔差が大きくな
る。そして、いずれの場合にも、条件式（５）の限界を
超えると、全画面に亘って良好な結像性能が得られなく
なるという結果を招くことになる。条件式（６）は、軸
上の色収差を良好に補正するための条件式であり、「ν
+−ν- 」の値が条件式（６）の上限を超えると、軸上
の色収差が補正過剰となって、主波長（または基準波
長）に対して短波長側の軸上の色収差が正で大きくな
り、逆に、条件式（６）の下限を超えると、軸上の色収
差が補正不足となって、主波長に対して短波長側の軸上
の色収差が負で大きくなるという結果を招くことにな
る。
取り用光学系は、図１に示すように、物体側より像面側
に向って順に、負レンズである第１レンズＬ1 と正レン
ズである第２レンズＬ2 との２枚の単レンズから成り、
全体として負の屈折力を有する第１群Ｉと、正レンズで
ある第３レンズＬ3 と負レンズである第４レンズＬ4 と
正レンズである第５レンズＬ5 との３枚の単レンズから
成り、全体として正の屈折力を有する第２群IIと、正の
単レンズである第６レンズＬ6 のみから成る第３群III
より構成された３群６枚構成の光学系である。前記第１
レンズＬ1 および第２レンズＬ2 と前記第４レンズＬ4
および第５レンズＬ5 とをいずれもプラスチックレンズ
として形成し、さらに、プラスチックレンズである第１
レンズＬ1 のｅ線に対する焦点距離をｆ1P- 、プラスチ
ックレンズである第２レンズＬ2 のｅ線に対する焦点距
離をｆ1P+ 、プラスチックレンズである第４レンズＬ4
のｅ線に対する焦点距離をｆ2P- 、プラスチックレンズ
である第５レンズＬ5 のｅ線に対する焦点距離をｆ2P+
としたときに、 （１） - 0.73＜ ｆ1P- ／ｆ1P+ ＜ - 0.70 （２） - 0.42＜ ｆ2P- ／ｆ2P+ ＜ - 0.40 なる各条件式を満足するように構成したことを特徴とす
るものである。また、請求項２に記載された読取り用光
学系は、これも図１に示すように、請求項１のように構
成された読取り用光学系において、前記第１レンズＬ1
を両凹レンズとして、前記第２レンズＬ2 を両凸レンズ
として、前記第３レンズＬ3 を物体側に凸面を向けた凸
メニスカスレンズとして、前記第４レンズＬ4 を両凹レ
ンズとして、前記第５レンズＬ5 を物体側に凹面を向け
た凸メニスカスレンズとして前記第６レンズＬ6 を両凸
レンズとしてそれぞれ構成したことを特徴とするもので
ある。なお、請求項１および請求項２の読取り用光学系
は、いずれも絞りＳを第３レンズＬ3 と第４レンズＬ4
との間に設けている。これらの読取り用光学系に用いら
れているプラスチックレンズは、環境温度の変化時に生
じる２枚の正のプラスチックレンズ（第２レンズＬ2 、
第５レンズＬ5）の焦点距離変動を、２枚の負のプラス
チックレンズ（第１レンズＬ1 、第４レンズＬ4 ）での
焦点距離変動により、それぞれキャンセルさせて、光学
系全系の焦点距離の変化（変動）を抑えるような状態に
構成されている。この場合、いずれの請求項に記載の読
取り用光学系でも、条件式（１）および条件式（２）
は、この４枚のプラスチックレンズＬ1 、Ｌ2 、Ｌ4 、
Ｌ5 の温度変化に起因する焦点距離の変動を良好に補正
ないし補償するための条件式であり、「ｆ1P- ／ｆ
1P+ 」、「ｆ2P- ／ｆ2P+ 」の値がそれぞれの条件式
（１）、（２）の上限を超えると、プラスチックレンズ
の焦点距離の変動を抑えきれず、例えば低温状態時に光
学系全系の焦点距離が正に大きく動くことになり、逆
に、「ｆ1P- ／ｆ1P+ 」、「ｆ2P- ／ｆ2P+ 」の値がそ
れぞれの条件式（１）、（２）の下限を超えると、例え
ば低温状態時に光学系全系の焦点距離が負に大きく動く
ことになる。そして、いずれの場合にも、条件式
（１）、（２）のそれぞれの限界を超えると、像面上で
の良好な結像性能が得られなくなるという結果を招く。
一方、本発明の請求項３に記載された読取り用光学系
は、請求項１または請求項２のように構成された読取り
用光学系において、さらに、光学系全系のｅ線に対する
合成焦点距離をｆ、前記第１群Ｉのｅ線に対する焦点距
離をｆ1g、前記第２群IIのｅ線に対する焦点距離をｆ2g
とし、負の屈折力を有する各単レンズのｅ線に対する平
均屈折率をｎ- 、負の屈折力を有する各単レンズに係る
光学材料の平均アッベ数をν- とし、正の屈折力を有す
る各単レンズのｅ線に対する平均屈折率をｎ+ 、正の屈
折力を有する各単レンズに係る光学材料の平均アッベ数
をν+ としたときに、 （３） - 12.9 ＜ｆ1g／ｆ ＜ - 9.9 （４） 2.0 ＜ｆ2g／ｆ ＜ 2.5 （５） 0.018 ＜ ｎ+ −ｎ- ＜ 0.025 （６） 23.4 ＜ ν+ −ν- ＜ 23.6 なる各条件式を満足するように構成したことを特徴とす
るものである。この場合、いずれの請求項に記載の読取
り用光学系でも、条件式（３）は、これらの読取り用光
学系の第１群Ｉのパワーを定めるためのものであり、
「ｆ1g／ｆ」の値が、条件式（３）の上限を超えると非
点収差が負で大きくなり、逆に下限を超えると非点収差
が正で大きくなってしまう。条件式（４）は、この読取
り用光学系における第２群IIの合成のパワー配置を定め
るためのものであり、「ｆ2g／ｆ」の値が条件式（４）
の上限を超えると、球面収差が負で大きくなり且つ非点
収差が正で大きくなってしまう。逆に条件式（４）の下
限を超えると、球面収差が正で大きくなり且つ非点収差
が負で大きくなってしまう。そして、いずれの場合に
も、条件式（４）の限界を超えると、軸上と軸外の収差
のバランスが大きく崩れると共にコマフレアも増大する
という結果を招くことになる。条件式（５）は、この読
取り用光学系に含まれる正レンズと負レンズの屈折率の
範囲を定めるためのものであり、「ｎ+ −ｎ- 」の値が
条件式（５）の上限を超えると、ペッツバール和が小さ
くなり過ぎて像面が正の方向に倒れ、像面湾曲が大きく
なってしまう。逆に、「ｎ+ −ｎ- 」の値が条件式
（５）の下限を超えると、逆にペッツバール和が大きく
なり過ぎて像面が負の方向に倒れ、非点隔差が大きくな
る。そして、いずれの場合にも、条件式（５）の限界を
超えると、全画面に亘って良好な結像性能が得られなく
なるという結果を招くことになる。条件式（６）は、軸
上の色収差を良好に補正するための条件式であり、「ν
+−ν- 」の値が条件式（６）の上限を超えると、軸上
の色収差が補正過剰となって、主波長（または基準波
長）に対して短波長側の軸上の色収差が正で大きくな
り、逆に、条件式（６）の下限を超えると、軸上の色収
差が補正不足となって、主波長に対して短波長側の軸上
の色収差が負で大きくなるという結果を招くことにな
る。
【表１】
【表２】
【表３】 ［実施例２］
【表４】
【表５】
【表６】 ［実施例３］
【表７】
【表８】
【表９】 なお、各実施例の温度変化時における焦点距離の値、並
びに、各実施例の条件式パラメータは、次の通りであ
る。
びに、各実施例の条件式パラメータは、次の通りであ
る。
【表１０】
【表１１】 〓 この３つの実施例１〜３に係る読取り用光学系は、「各
実施例の温度変化時の焦点距離」の表に示すように、い
ずれも、その温度変化時（低温状態〜高温状態）におけ
る焦点距離の変動が極めて小さく、しかも、従来のこの
種の光学系に比べて、Ｆ／No. がＦ４と極めて明るく且
つ半画角ωが19.3°という広画角であるにも拘らず、い
ずれも諸収差および正弦条件が良好に補正されていて、
本発明に係る読取り用光学系が如何に優れた光学性能を
有する光学系であるかを充分に物語っている。すなわ
ち、３つの実施例１〜３に係る収差補正の状況は、実施
例１の場合には、図２〜図４の収差図に示すように、実
施例２の場合には、図５〜図７の収差図に示すように、
実施例３の場合には、図８〜図１０の収差図に示すよう
に、いずれも、低温状態〜高温状態に亘って球面・非点
・歪曲・コマの各収差および正弦条件が良好に補正され
ていて、本発明に係る読取り用光学系が収差的にも極め
て優れた光学系であることを示している。尚、上記収差
図中に用いられている記号の意味は、次の通りである。
SAは球面収差を、SCは正弦条件を、Ast は非点収差を、
Distは歪曲収差を、Comaはコマ収差をそれぞれ示す。ま
た、球面収差図においては、球面収差を実線で正弦条件
を破線で表し、非点収差図においては、サジタル光線を
実線でメリディオナル光線を破線で表す。そして、収差
図中におけるはｅ線（ 546.07 nm）、はｄ線（ 58
7.56 nm）、はＦ線（ 486.13 nm）の光線を表す。以
上、３つの実施例に基づいて説明したが、本発明は、こ
れに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲内において、種々に変形実施することができる。例え
ば、光学系中のプラスチックレンズの光学面を非球面化
して収差の補正をより容易化して、高い光学性能を付与
するように構成することも可能である。
実施例の温度変化時の焦点距離」の表に示すように、い
ずれも、その温度変化時（低温状態〜高温状態）におけ
る焦点距離の変動が極めて小さく、しかも、従来のこの
種の光学系に比べて、Ｆ／No. がＦ４と極めて明るく且
つ半画角ωが19.3°という広画角であるにも拘らず、い
ずれも諸収差および正弦条件が良好に補正されていて、
本発明に係る読取り用光学系が如何に優れた光学性能を
有する光学系であるかを充分に物語っている。すなわ
ち、３つの実施例１〜３に係る収差補正の状況は、実施
例１の場合には、図２〜図４の収差図に示すように、実
施例２の場合には、図５〜図７の収差図に示すように、
実施例３の場合には、図８〜図１０の収差図に示すよう
に、いずれも、低温状態〜高温状態に亘って球面・非点
・歪曲・コマの各収差および正弦条件が良好に補正され
ていて、本発明に係る読取り用光学系が収差的にも極め
て優れた光学系であることを示している。尚、上記収差
図中に用いられている記号の意味は、次の通りである。
SAは球面収差を、SCは正弦条件を、Ast は非点収差を、
Distは歪曲収差を、Comaはコマ収差をそれぞれ示す。ま
た、球面収差図においては、球面収差を実線で正弦条件
を破線で表し、非点収差図においては、サジタル光線を
実線でメリディオナル光線を破線で表す。そして、収差
図中におけるはｅ線（ 546.07 nm）、はｄ線（ 58
7.56 nm）、はＦ線（ 486.13 nm）の光線を表す。以
上、３つの実施例に基づいて説明したが、本発明は、こ
れに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲内において、種々に変形実施することができる。例え
ば、光学系中のプラスチックレンズの光学面を非球面化
して収差の補正をより容易化して、高い光学性能を付与
するように構成することも可能である。
【発明の効果】以上述べたように、本発明は、３群６枚
構成の光学系中においてプラスチックレンズを４枚使用
することにより低コスト化を達成し、プラスチックレン
ズを用いることに起因して生起される環境温度の変化に
よる焦点距離の変動を、正・負のレンズの適切な組み合
わせによって良好に補正すると共に、Ｆ／No. がＦ４と
極めて明るく且つ半画角ωが20°程度という広画角であ
るにも拘らず、球面・非点・歪曲・コマの諸収差および
正弦条件がいずれも良好に補正され、しかも、軸上と軸
外の収差のバランスがよく保たれ、さらに、開口効率が
100 ％に近く、高空間周波数領域でのコントラストも高
い読取り用光学系を実現することができるという優れた
効果を奏する。
構成の光学系中においてプラスチックレンズを４枚使用
することにより低コスト化を達成し、プラスチックレン
ズを用いることに起因して生起される環境温度の変化に
よる焦点距離の変動を、正・負のレンズの適切な組み合
わせによって良好に補正すると共に、Ｆ／No. がＦ４と
極めて明るく且つ半画角ωが20°程度という広画角であ
るにも拘らず、球面・非点・歪曲・コマの諸収差および
正弦条件がいずれも良好に補正され、しかも、軸上と軸
外の収差のバランスがよく保たれ、さらに、開口効率が
100 ％に近く、高空間周波数領域でのコントラストも高
い読取り用光学系を実現することができるという優れた
効果を奏する。
【図１】本発明に係る読取り用光学系の全系の構成を示
す光学構成図であり、ＣＣＤのような固体撮像素子のカ
バーガラスＣを像面側に配置したときの状態を示す。
す光学構成図であり、ＣＣＤのような固体撮像素子のカ
バーガラスＣを像面側に配置したときの状態を示す。
【図２】本発明の実施例１の読取り用光学系に係る常温
時（20℃）の収差図であり、収差図中に用いられている
記号の意味は、次の通りである。SAは球面収差を、SCは
正弦条件を、Ast は非点収差を、Distは歪曲収差を、Co
maはコマ収差をそれぞれ示す。また、球面収差図におい
ては、球面収差を実線で正弦条件を破線で表し、非点収
差図においては、サジタル光線を実線でメリディオナル
光線を破線で表す。なお、収差図中におけるはｅ線
（ 546.07 nm）、はｄ線（ 587.56 nm）、はＦ線
（ 486.13 nm）の光線を表す。
時（20℃）の収差図であり、収差図中に用いられている
記号の意味は、次の通りである。SAは球面収差を、SCは
正弦条件を、Ast は非点収差を、Distは歪曲収差を、Co
maはコマ収差をそれぞれ示す。また、球面収差図におい
ては、球面収差を実線で正弦条件を破線で表し、非点収
差図においては、サジタル光線を実線でメリディオナル
光線を破線で表す。なお、収差図中におけるはｅ線
（ 546.07 nm）、はｄ線（ 587.56 nm）、はＦ線
（ 486.13 nm）の光線を表す。
【図３】本発明の実施例１の読取り用光学系に係る低温
時（０℃）の収差図である。尚、本図以降の各収差図中
に用いられている記号の意味は図２と同じである。
時（０℃）の収差図である。尚、本図以降の各収差図中
に用いられている記号の意味は図２と同じである。
【図４】本発明の実施例１の読取り用光学系に係る高温
時（65℃）の収差図である。
時（65℃）の収差図である。
【図５】本発明の実施例２の読取り用光学系に係る常温
時（20℃）の収差図である。
時（20℃）の収差図である。
【図６】本発明の実施例２の読取り用光学系に係る低温
時（０℃）の収差図である。
時（０℃）の収差図である。
【図７】本発明の実施例２の読取り用光学系に係る高温
時（65℃）の収差図である。
時（65℃）の収差図である。
【図８】本発明の実施例３の読取り用光学系に係る常温
時（20℃）の収差図である。
時（20℃）の収差図である。
【図９】本発明の実施例３の読取り用光学系に係る低温
時（０℃）の収差図である。
時（０℃）の収差図である。
【図１０】本発明の実施例３の読取り用光学系に係る高
温時（65℃）の収差図である。
温時（65℃）の収差図である。
Ｉ 第１群 II 第２群 III 第３群 Ｌ1 第１レンズ Ｌ2 第２レンズ Ｌ3 第３レンズ Ｓ 絞り Ｌ4 第４レンズ Ｌ5 第５レンズ Ｌ6 第６レンズ Ｃ カバーガラス
Claims (3)
- 【請求項１】 物体側より像面側に向って順に、負レン
ズである第１レンズと正レンズである第２レンズとの２
枚の単レンズから成り、全体として負の屈折力を有する
第１群と、 正レンズである第３レンズと負レンズである第４レンズ
と正レンズである第５レンズとの３枚の単レンズから成
り、全体として正の屈折力を有する第２群と、正の単レ
ンズである第６レンズのみから成る第３群より構成され
た３群６枚構成の光学系において、 前記第１レンズおよび第２レンズと前記第４レンズおよ
び第５レンズとをいずれもプラスチックレンズとして形
成し、さらに、負のプラスチックレンズである第１レン
ズのｅ線に対する焦点距離をｆ1P- 、正のプラスチック
レンズである第２レンズのｅ線に対する焦点距離をｆ
1P+ 、負のプラスチックレンズである第４レンズのｅ線
に対する焦点距離をｆ2P- 、正のプラスチックレンズで
ある第５レンズのｅ線に対する焦点距離をｆ2P+ とした
ときに、 （１） - 0.73＜ ｆ1P- ／ｆ1P+ ＜ - 0.70 （２） - 0.42＜ ｆ2P- ／ｆ2P+ ＜ - 0.40 なる各条件式を満足するように構成したことを特徴とす
る読取り用光学系。 - 【請求項２】 前記第１レンズを両凹レンズとして、前
記第２レンズを両凸レンズとして、前記第３レンズを物
体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズとして、前記第
４レンズを両凹レンズとして、前記第５レンズを物体側
に凹面を向けた凸メニスカスレンズとして前記第６レン
ズを両凸レンズとして、それぞれ構成したことを特徴と
する請求項１に記載された読取り用光学系。 - 【請求項３】 光学系全系のｅ線に対する合成焦点距離
をｆ、前記第１群のｅ線に対する焦点距離をｆ1g、前記
第２群のｅ線に対する焦点距離をｆ2gとし、負の屈折力
を有する各単レンズのｅ線に対する平均屈折率をｎ- 、
負の屈折力を有する各単レンズに係る光学材料の平均ア
ッベ数をν- とし、正の屈折力を有する各単レンズのｅ
線に対する平均屈折率をｎ+ 、正の屈折力を有する各単
レンズに係る光学材料の平均アッベ数をν+ としたとき
に、 （３） - 12.9 ＜ ｆ1g／ｆ ＜ - 9.9 （４） 2.0 ＜ ｆ2g／ｆ ＜ 2.5 （５） 0.018 ＜ ｎ+ −ｎ- ＜ 0.025 （６） 23.4 ＜ ν+ −ν- ＜ 23.6 なる各条件式を満足するように構成したことを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載された読取り用光学
系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23793195A JPH0961712A (ja) | 1995-08-24 | 1995-08-24 | 読取り用光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23793195A JPH0961712A (ja) | 1995-08-24 | 1995-08-24 | 読取り用光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0961712A true JPH0961712A (ja) | 1997-03-07 |
Family
ID=17022581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23793195A Pending JPH0961712A (ja) | 1995-08-24 | 1995-08-24 | 読取り用光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0961712A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100406952C (zh) * | 2004-04-13 | 2008-07-30 | 日中龙光学有限公司 | 变焦光学系统及光学设备 |
-
1995
- 1995-08-24 JP JP23793195A patent/JPH0961712A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100406952C (zh) * | 2004-04-13 | 2008-07-30 | 日中龙光学有限公司 | 变焦光学系统及光学设备 |
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