JP4571279B2 - ４枚画像読取レンズおよびこれを用いた画像読取装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファクシミリあるいはイメージスキャナのように、画像読取装置に搭載された光学系に関するものであり、特に画像縮小用もしくは画像拡大用の４枚画像読取レンズおよび画像読取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ファクシミリ、スキャナ等の画像読取装置では、結像部に配置する感光体としてＣＣＤからなる固体イメージセンサが一般に用いられている。近年、ＣＣＤにおける画素の高密度化が急速であり、これに伴い画像読取装置に用いる結像レンズとしても高解像のものが必要となってきている。
【０００３】
このような要求に対応し得る結像レンズとして、特開平07-294812号公報あるいは特開平09-101452号公報に示された画像読取用レンズが知られている。
また、本願出願人の出願に係る特開平11-190820号公報にも上記要求に対応し得る画像読取用レンズが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報記載の従来技術においては、コンパクト化という点で不充分であり、またさらなる広画角化が要求されている。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、コンパクト化および広画角化を充分に達成しつつ、特に色収差等の諸収差を良好とし得る４枚画像読取レンズおよびこれを用いた画像読取装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に係る４枚画像読取レンズは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第１レンズ群、両凹レンズからなる第２レンズ群、両凸レンズからなる第３レンズ群および物体側に凹面を向けたメニスカスレンズからなる第４レンズ群を配列してなり、下記条件式（６）〜（８）を満足することを特徴とするものである。
【０００９】
０．００８≦ＤＲ_３−４／ｆ≦０．０２ （６）
ΣＤ／ｆ≦０．４５ （７）
３６．０≦ν_４ （８）
但し、
ｆ；レンズ系全体の合成焦点距離
ＤＲ_３−４；第３レンズ群と第４レンズ群の間隔
ΣＤ；レンズ系の全長
ν_ｉ；第ｉレンズ群のアッベ数
また、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に絞りを有することが好ましい。
また、下記条件式（１１）を満足することが好ましい。
ＤＲ _１−２ ／ｆ ≦ ０．０２ （１１）
但し、
ＤＲ _１−２ は第１レンズ群と第２レンズ群の間隔である。
さらに、下記条件式（１２）を満足することが好ましい。
５４．０ ≦ ν _１ （１２）
【００１０】
また、本発明の画像読取装置は、上記４枚画像読取レンズのいずれかを用いたことを特徴とするものである。
【００１１】
なお、請求項１記載の４枚画像読取レンズは、さらに以下の条件式（９）および（１０）のうちの１つもしくは複数を満足することが好ましい。
２５．０ ≦ ν_２ ≦ ３６．０ （９）
０．４５ ≦ ｆ_１／ｆ ≦ ０．９０ （１０）
但し、
ｆ_１；第１レンズ群の焦点距離
【００１２】
また、上述した４枚画像読取レンズは、上記条件式（９）、（１０）に代えて、あるいは上記条件式（９）、（１０）に加えて下記要件を満足することが好ましい。
すなわち、第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなることが好ましく、その際第３レンズ群は両凸レンズからなることが好ましい。
【００１４】
【作用】
以下、上述した各条件式（６）〜（１２）および後述する各条件式（１）〜（５）の技術的意義を説明する。
まず、後述する条件式（１）〜（５）について説明する。
【００１５】
条件式（１）は、第３レンズ群の中心厚に関するもので、その上限を上回ると、子午像面湾曲が大きくなってしまい、一方、その下限を下回ると、子午像面湾曲が小さくなってしまい、いずれにおいても光軸近傍と周辺での結像位置がずれてしまい、補正が困難となる。
【００１６】
条件式（２）は、第４レンズ群の焦点距離を規定し、球面収差、コマ収差の補正を良好にするための条件であり、その上限を上回ると、第４レンズ群の正の軸上収差が大きくなり過ぎ球面収差の補正が困難となり、一方、その下限を下回ると第４レンズ群の焦点距離が小さくなり過ぎ負の球面収差の絶対値が大きくなり過ぎる。
【００１７】
条件式（３）は、第４レンズ群のアッベ数を定めたものであって、色収差の補正を良好にするための条件であり、その下限を下回ると、緑色を中心に長波長側・短波長側のいずれにずれた場合にもそのずれ量に応じて軸上色収差が大きくなる。
【００１８】
条件式（４）は、レンズ系の全長に関するものであって、像面の特性を良好に保ち、かつレンズ系を小型にまとめるための条件であり、その上限を上回ると、レンズ系が大型化するため、好ましくなく、一方、その下限を下回ると像面湾曲が大きくなり、これを補正しようとするとコマ収差が大きくなる。
【００１９】
条件式（５）は、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔に関するもので、その上限を上回ると、像面湾曲が極めて大きくなることで、光軸近傍と周辺での結像位置が大きくずれてしまい、良好な補正ができなくなる。
【００２０】
次に、条件式（６）〜（８）について説明する。
条件式（６）は、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔に関するもので、その上限を上回ると、像面湾曲が大きくなることで、光軸近傍と周辺での結像位置がずれてしまい、充分な補正ができなくなる。
一方、その下限を下回り、両者を近づけすぎると、像面湾曲が小さくなってしまい、球面収差とのバランスが悪くなる。
【００２１】
条件式（７）は、上記条件式（４）と同様に、レンズの全長に関するものであって、像面の特性を良好に保ち、かつレンズ系を小型にまとめるための条件であり、その上限を上回ると、レンズ系の小型化が図れなくなるため好ましくない。
【００２２】
条件式（８）は、第４レンズ群のアッベ数を定めたものであって、色収差の補正を良好にするための条件であり、この条件をはずれると、上記条件式（７）、（８）を維持しつつ、軸上の色収差と軸外の色収差（倍率色収差および色のコマ収差）のバランスを良好とすることが、困難となってしまう。
【００２３】
次に、条件式（９）〜（１２）について説明する。
条件式（９）は、第２レンズ群のアッベ数を定めたものであって、色収差の補正を良好にするための条件であり、この条件をはずれると軸上の色収差と軸外の色収差（倍率色収差および色のコマ収差）のバランスをより良好とすることが困難となってしまう。
【００２４】
条件式（１０）は、第１レンズ群の焦点距離を規定し、球面収差、コマ収差、歪曲収差の補正を良好にするための条件である。その上限を上回ると、第１レンズ群の焦点距離が大きくなり過ぎ負の球面収差の発生量が大きくなり過ぎる。一方、その下限を下回ると、第１レンズ群における正の軸上収差の発生量が大きくなり過ぎ、球面収差の補正が困難になる。
【００２５】
条件式（１１）は、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔に関するもので、その上限を越えると、歪曲収差が正に過大となるので好ましくない。
【００２６】
条件式（１２）は、第１レンズ群のアッベ数を定めたものであって、色収差の補正を良好にするための条件であり、この条件をはずれると軸上の色収差と軸外の色収差（倍率色収差および色のコマ収差）のバランスをより良好とすることが困難となってしまう。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の４枚画像読取レンズの実施形態を具体的な実施例を用いて説明する。
【００２８】
図６に示すように、本実施形態にかかる４枚画像読取レンズは、例えばイメージスキャナ等の画像読取装置２０の光学系に用いられる画像読取レンズ１０として機能する。この画像読取装置２０は、原稿３を載置するガラス板４と、ＣＣＤを１列乃至数列のライン状に配列されたライン状ＣＣＤ５のＣＣＤカバーガラス６との間に画像読取レンズ１０を配置しガラス板４の画像読取レンズ１０側に照明装置７を配置してなる。
【００２９】
そして、原稿３を、結像レンズの光軸に対し、相対的にライン状ＣＣＤ５の配列方向と直角な方向Ａに移動させることにより、原稿３上の画像を読み取る。
【００３０】
図１は参考例１および実施例２〜４に係る代表的なレンズ基本構成を示すものである。図１に示すように、参考例１および実施例２〜４に係る４枚画像読取レンズは、４枚のレンズＬ_１
〜Ｌ_４ により構成された４群４枚構成のレンズ系からなり、絞り１が第２レンズＬ_２ と第３レンズＬ_３
の間に配設されており、物体側から光軸Ｘに沿って入射した光束は図示されない結像面上の結像位置に結像される。
【００３１】
ここで、第１レンズＬ_１ は物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ、第２レンズＬ_２
は像側に強い曲率の面を向けた両凹レンズ、第３レンズＬ_３ は両凸レンズ、第４レンズＬ_４ は物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズ（実施例４のみ平凹レンズ）である。
また、参考例１および実施例２〜４に係る画像読取レンズは上述した条件式（６）〜（１２）および下記条件式（１）〜（５）のうち所定の条件式を満足するように構成されている。
０．０９≦ＤＲ _３ ／ｆ≦０．２０ （１）
０．４０≦｜ｆ _４ ／ｆ｜≦１．３０ （２）
３６．０≦ν _４ （３）
０．３１≦ΣＤ／ｆ≦０．４８ （４）
ＤＲ _３−４ ／ｆ≦０．０７ （５）
但し、
ｆ；レンズ系全体の合成焦点距離
ｆ _ｉ ；第ｉレンズ群の焦点距離
ＤＲ _ｉ ；第ｉレンズ群の中心厚
ΣＤ；レンズ系の全長
ν _ｉ ；第ｉレンズ群のアッベ数
ＤＲ _３−４ ；第３レンズ群と第４レンズ群の間隔
【００３２】
以下、参考例１および実施例２〜４について図面および数値を用いて説明する。
なお、以下の参考例１および各実施例においては焦点距離を１００ｍｍに換算しており、実際には原稿サイズと解像度により最適な条件で使用される。
【００３３】
＜参考例１＞
参考例１における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_d および各レンズのアッベ数νを下記表１および後述する表２〜４の中段に示す。
ただし、この表１および後述する表２〜４において、各記号Ｒ、Ｄ、Ｎ_d 、ν に対応させた数字は物体側から順次増加するようになっている。
【００３４】
また、表１および後述する表２〜４の上段に、参考例１および各実施例におけるレンズ系全体の焦点距離ｆ、Ｆ数、基準波長λ、レンズ系全体の倍率βおよび画角２ωの値を示す。
さらに表１および後述する表２〜４の下段に参考例１および各実施例についての、条件式（１）〜（１２）に対応する数値を示す。但し、焦点距離などの近軸計算は基準波長（ｄ線）を用いて行われている。
【００３５】
【表１】

【００３６】
表１から明らかなように、参考例１では上記条件式（１）〜（５）および（８）〜（１２）が満足されており、諸収差の補正が十分になされることにより、高解像度の画像読取りが可能となる。
【００３７】
＜実施例２＞
【００３８】
【表２】

【００３９】
図７は実施例２に係るレンズ構成を示す概略図である。
また、表２から明らかなように、実施例２では上記条件式（１）〜（１１）が満足されており、諸収差の補正が十分になされることにより、高解像度の画像読取りが可能となる。
【００４０】
＜実施例３＞
【００４１】
【表３】

【００４２】
図８は実施例３に係るレンズ構成を示す概略図である。
また、表３から明らかなように、実施例３では上記条件式（１）〜（１２）が満足されており、諸収差の補正が十分になされることにより、高解像度の画像読取りが可能となる。
【００４３】
＜実施例４＞
【００４４】
【表４】

【００４５】
図９は実施例４に係るレンズ構成を示す概略図である。
また、表４から明らかなように、実施例４では上記条件式（１）〜（１２）が満足されており、諸収差の補正が十分になされることにより、高解像度の画像読取りが可能となる。
【００４６】
参考例１および実施例２〜４に対応させた各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション）を各々図２および図３〜５に示す。なお、各収差図にはｅ線、ｇ線、Ｃ線に対する収差が示されている。また、非点収差の各収差図には、サジタル（Ｓ）像面およびタンジェンシャル（Ｔ）像面に対する収差が示されている。
【００４７】
これら図３〜５から明らかなように、上述した各実施例によれば、上述した各収差を全て良好なものとすることができる。
また、本発明の４枚画像読取レンズとしては、上記実施形態のものに限られるものではなく種々の態様の変更が可能であり、例えば各レンズの曲率半径Ｒおよびレンズ間隔（もしくはレンズ厚）Ｄを適宜変更することが可能である。
【００４８】
また、本実施形態の４枚画像読取レンズを搭載したファクシミリやカラースキャナ等の種々の画像読取装置は、原稿の画像読取に供せられるが、その際の読取画像の画質は良好なものとなる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の４枚画像読取レンズによれば、全系を４群４枚構成とし、上述した所定の条件式を満足するように構成しているので、諸収差、特に色収差を良好に補正することができ、全系のコンパクト化および広画角化を達成することができる。
【００５０】
また、本発明の４枚画像読取レンズを用いた画像読取装置によれば、コンパクト化を図り得るとともに画像読取りの際の画質を良好なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例１および実施例２〜４に係る代表的なレンズ基本構成を示す概略図
【図２】 参考例１に係るレンズの各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション）
【図３】 実施例２に係るレンズの各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション）
【図４】 実施例３に係るレンズの各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション）
【図５】 実施例４に係るレンズの各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション）
【図６】 本発明の実施形態に係る画像読取装置を示す概略図
【図７】 本発明の実施例２に係るレンズ構成を示す概略図
【図８】 本発明の実施例３に係るレンズ構成を示す概略図
【図９】 本発明の実施例４に係るレンズ構成を示す概略図
【符号の説明】
Ｌ_１〜Ｌ_４ レンズ
Ｒ_１〜Ｒ_９ レンズ面の曲率半径
Ｄ_１〜Ｄ_８ レンズ面間隔（レンズ厚）
Ｘ 光軸
１ 絞り
３ 原稿
４ ガラス板
５ ライン状ＣＣＤ
６ ＣＣＤカバーガラス
７ 照明装置
１０ 画像読取レンズ
２０ 画像読取装置

Claims (5)

1. 物体側から順に、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第１レンズ群、両凹レンズからなる第２レンズ群、両凸レンズからなる第３レンズ群および物体側に凹面を向けたメニスカスレンズからなる第４レンズ群を配列してなり、下記条件式（６）〜（８）を満足することを特徴とする４枚画像読取レンズ。
   ０．００８≦ＤＲ_３−４／ｆ≦０．０２ （６）
   ΣＤ／ｆ≦０．４５ （７）
   ３６．０≦ν_４ （８）
   但し、
   ｆ；レンズ系全体の合成焦点距離
   ＤＲ_３−４；第３レンズ群と第４レンズ群の間隔
   ΣＤ；レンズ系の全長
   ν_ｉ；第ｉレンズ群のアッベ数
2. 前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に絞りを有することを特徴とする請求項１記載の４枚画像読取レンズ。
3. 下記条件式（１１）を満足することを特徴とする請求項１または２記載の４枚画像読取レンズ。
   ＤＲ _１−２ ／ｆ ≦ ０．０２ （１１）
   但し、
   ＤＲ _１−２ は第１レンズ群と第２レンズ群の間隔である。
4. 下記条件式（１２）を満足することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の４枚画像読取レンズ。
   ５４．０ ≦ ν _１ （１２）
5. 請求項１〜４のうちいずれか１項記載の４枚画像読取レンズを用いたことを特徴とする画像読取装置。

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