(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、両凸レンズからなる第１レンズ、両凹レンズからなる第２レンズ、両凸レンズからなる第３レンズの３枚のレンズから構成され、前記第３レンズの像側の面を非球面に形成するとともに、前記第１レンズの焦点距離をｆ1 、第２レンズの焦点距離をｆ2 、第３レンズの焦点距離をｆ3 、全レンズの合成焦点距離をｆ、第２レンズの屈折率をＮd2、第３レンズの非球面の４次の項の非球面係数をＡとしたときに、
０．２５＜ｆ1 ／ｆ3 ＜０．７５
０．２５＜｜ｆ2 ｜／ｆ＜０．３５
１．６５＜Ｎd2＜１．７２
−０．０００７＜Ａ＜−０．０００１５
なる各条件を満たすことを特徴とする結像レンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体像をＣＣＤ等の撮像素子に結像させるためのレンズとして好適な結像レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
搬送中の現像済み写真フイルムに光源からの照明光を照射し、写真フイルムを透過した画像光を光学系を介してＣＣＤ等の固体撮像素子に結像させ、得られた画像をＣＲＴやプリンタ等の映像機器に出力するフイルム画像入力装置が知られている。このフイルム画像入力装置では、投影光は等倍率で固体撮像素子に結像され、この結像用の光学系として、例えば特開平３−８１７１４号公報に記載されているトリプレットタイプのレンズが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
トリプレットレンズは、簡単な構成で諸収差のバランスを良好な状態に保つことができるという利点があるが、等倍率で用いるために画角を広げようとすると、これに伴って像面照度が暗くなるという欠点がある。そこで、像面照度が明るくなるように構成されたトリプレットタイプのレンズが特開平５−１８８２８４号公報により提案されている。ところが、このレンズを等倍率で用いると、像面湾曲が大きくなりすぎてこれを抑えきれなくなり、歪曲収差が増大してしまう。このように、結像レンズの広角化と高照度化とを両立させることは非常に困難で、従来のトリプレットタイプの結像レンズでは、そのＦナンバーは５程度が限度とされていた。
【０００４】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたもので、等倍率で用いても像面照度が高く、かつ諸収差の変動を抑えた結像レンズを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の結像レンズは、物体側から順に、両凸レンズからなる第１レンズ、両凹レンズからなる第２レンズ、両凸レンズからなる第３レンズの３枚のレンズにより構成し、第３レンズの像側の面を非球面に形成するとともに、第１レンズの焦点距離をｆ1 、第２レンズの焦点距離をｆ2 、第３レンズの焦点距離をｆ3 、全レンズの合成焦点距離をｆ、第２レンズの屈折率をＮd2、第３レンズの非球面の４次の項の非球面係数をＡとしたときに、
０．２５＜ｆ1 ／ｆ3 ＜０．７５
０．２５＜｜ｆ2 ｜／ｆ＜０．３５
１．６５＜Ｎd2＜１．７２
−０．０００７＜Ａ＜−０．０００１５
なる各条件を満たすようにするものである。
【０００６】
【作用】
本発明では、第２レンズの負の屈折力および屈折率を適切な値にすることによって、等倍率で用いた際に生じる球面収差を補正するとともに、像面湾曲の変化を抑えることができる。また、第３レンズの像側の面を非球面にすることで、第２レンズで抑えきれなかった像面湾曲を補正し、歪曲収差を抑えることができるようになる。
【０００７】
また、条件式
０．２５＜ｆ１  ／ｆ３  ＜０．７５
を満たすことにより、第１レンズで生じる球面収差および第３レンズのコマ収差の変動を抑えて諸収差のバランスを保ち、良好な光学性能を得ることができる。この条件式の下限を超えると、第１レンズの屈折力が大きくなりすぎ、第１レンズで生じる球面収差が増大して第２レンズで補正しきれなくなる。また上限を超えると、第３レンズの屈折力が大きくなりすぎ、第３レンズのコマ収差が増大して像面湾曲を抑えきれなくなる。
【０００８】
また、条件式
０．２５＜｜ｆ２  ｜／ｆ＜０．３５
１．６５＜Ｎｄ２＜１．７２
を満たすように第２レンズを構成することで、球面収差を補正することができるとともに、像面湾曲の変化を抑え、諸収差のバランスを良好な状態に保つことができる。上記条件式のうち少なくともいずれかが下限を超えると、第２レンズの負の屈折力が過大となって球面収差が増大し、これを抑えきれなくなる。また、いずれかが上限を超えると、像面湾曲が悪化して第３レンズで補正しきれなくなり、歪曲収差が増大する。
【０００９】
なお、第３レンズの非球面は、条件式
Ｘ＝ｃｈ２  ／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）ｃ２  ｈ２  ｝］＋Ａｈ４  ＋Ｂｈ６  ＋Ｃｈ８  ＋Ｄｈ１０
を満たすように形成される。式中、Ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは非球面係数を、ｃは曲率半径の逆数を、ｈは光軸からの光線の高さをそれぞれ表す。ここで、条件式
−０．０００７＜Ａ＜−０．０００１５
を満たすように非球面を構成することで、軸上、軸外の諸収差をバランス良く補正することができる。この条件式の上限および下限を超えると、像面湾曲と球面収差が過剰となり、補正しきれなくなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図５は、フイルム画像入力装置の構成を示すものである。フイルム画像入力装置１０は、光源用の蛍光灯１１と画像読取り部１２とモニタ１３とから構成されている。写真フイルム１４は、蛍光灯１１と画像読取り部１２との間を図中矢印方向に一定速度で搬送される。画像読取り部１２は、光路折り曲げ用のミラー１５，結像レンズ１６，ＣＣＤラインセンサ１７，及び画像処理部１８からなり、ＣＣＤラインセンサ１７と画像処理部１８とは、一枚のプリント基板１９上に形成されている。
【００１１】
蛍光灯１１から放たれた照明光は、写真フイルム１４を透過してフイルム画像を投影する。写真フイルム１４を透過した投影光は、ミラー１５によってフイルム搬送方向と平行な向きに反射され、結像レンズ１６を介してＣＣＤラインセンサ１７に結像される。ＣＣＤラインセンサ１７に結像された像の画像信号は画像処理部１８に送られ、ここでネガ・ポジ変換処理，階調補正，色補正等を施した後にモニタ１３に映し出される。
【００１２】
画像読取り部１２は、図６および図７に示す保持ユニット２０内に一体に組み込まれている。保持ユニット２０は、図７に示すように、ミラー１５を保持する本体部２１，結像レンズ１６を保持するレンズ枠２２，およびＣＣＤラインセンサ１７とプリント基板１９とを一体に保持する撮像素子枠２３と、押さえ板２４とから構成されている。本体部２１，レンズ枠２２，および撮像素子枠２３は、それぞれ遮光性を有する樹脂材により成形される。本体部２１には、暗箱２５が一体に設けられており、この内部にミラー１５が収納される。暗箱２５は背面２５ａが開口しており、上面２５ｂには写真フイルム１４を透過した投影光を暗箱２５内に入射させるための入射口２６が形成されている。また暗箱２５の両側面２５ｃ，２５ｄには、対向する位置に開口２７ａ，２７ｂが形成されている。
【００１３】
撮像素子枠２３の前面には、鏡筒２８が一体に設けられている。鏡筒２８は、撮像素子枠２３内に組み込まれるＣＣＤラインセンサ１７の光軸と同軸となるように設けられており、その上部にはリブ２９ａ，２９ｂと開口３０とが設けられている。この鏡筒２８には結像レンズ１６を保持したレンズ枠２２が嵌め込まれ、これによって結像レンズ１６とＣＣＤラインセンサ１７とが同軸上に位置決めされる。撮像素子枠２３は、前面に取り付けたレンズ枠２２の先端部が暗箱２５の開口した背面２５ａから暗箱２５内に入り込むように位置決めされた後、本体部２１上にネジ止めされる。
【００１４】
押さえ板２４は金属製の薄板からなり、暗箱２５の上面に被せられて本体部２１上にネジ止めされる。この押さえ板２４には、暗箱２５に形成された入射口２６と対向する位置に開口２４ａが形成されているとともに、一対のミラー保持片３１，３２，押圧片３３ａ，３３ｂ，および鉤状をした係止片３４が一体に設けられている。一対のミラー保持片３１，３２は、暗箱２５の両側面２５ｃ，２５ｄを挟むように設けられ、その先端部には、それぞれ内側に折り曲げられてなるミラー保持部３１ａ，３２ａが形成されている。ミラー保持部３１ａ，３２ａは、暗箱２５の両側面２５ｃ，２５ｄに形成された開口２７ａ，２７ｂから暗箱２５内に突出し、この上にミラー１５が載置される。
【００１５】
押圧片３３ａ，３３ｂおよび係止片３４は、鏡筒２８の上方に突出するように設けられている。図６に示すように、押圧片３３ａ，３３ｂは、鏡筒２８の上部に設けられたリブ２９ａ，２９ｂに当接して鏡筒２８を下方に押さえつけ、撮像素子枠２３の上下方向への移動を規制する。また係止片３４は、鏡筒２８に形成された開口３０内に入り込み、撮像素子枠２３の前後方向への移動を規制する。これらにより、押さえ板２４を暗箱２５上に被せた時点でレンズ枠２２と撮像素子枠２３とが一体に本体部２１上に仮止めされ、結像レンズ１６およびＣＣＤラインセンサ１７が位置決めされる。そして、撮像素子枠２３および押さえ板２４をネジ止めすれば、ミラー１５，結像レンズ１６，ＣＣＤラインセンサ１７の位置関係が適正な状態に維持され、保持ユニット２０内に固定される。なお、本体部２１上の撮像素子枠２３のネジ止め位置３５ａ，３５ｂ（図７参照）を、結像レンズ１６の光軸１６ａと平行な向きに長く形成しておけば、撮像素子枠２３が前後方向に移動可能となるので、結像レンズ１６の焦点位置を正確に調節することができる。
【００１６】
図１は、本発明の結像レンズのレンズ構成を示すものである。結像レンズ１６は、物体側から順に、第１レンズ４１，第２レンズ４２，第３レンズ４３の３枚のレンズにより構成され、絞りＤの像側に配置されている。第１レンズ４１および第３レンズ４３は両凸レンズからなり、また第２レンズ４２は両凹レンズからなる。第３レンズ４３の像側の面４３ａは、非球面状に形成されている。なお、絞りＤは、結像レンズ１６を保持するレンズ枠２２の物体側の開口部となる。
【００１７】
【実施例】
『第１実施例』
結像レンズ１６の仕様は次のとおりである。
ｆ＝  １３．４４
ｆ１  ＝    ５．０９
ｆ２  ＝  −３．７０
ｆ３  ＝  １０．１６
Ｆｎｏ＝    ３．５
ｍ＝    ０．９２
【００１８】
上記データ中、ｆは結像レンズ１６全体の合成焦点距離、ｆ１  は第１レンズ４１の焦点距離、ｆ２  は第２レンズ４２の焦点距離、ｆ３  は第３レンズ４３の焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ｍは倍率を示している。
【００１９】
結像レンズ１６のレンズデータを次の表１に示す。なお、面番号ｉは物体側から順に各レンズの面に付した番号で、面間隔ｄは次の面との間のレンズ厚みあるいは空気間隔を表している（単位はｍｍ）。
【００２０】
【表１】
0003588517.tif 000002
【００２１】
非球面は、条件式
Ｘ＝ｃｈ２  ／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）ｃ２  ｈ２  ｝］＋Ａｈ４  ＋Ｂｈ６  ＋Ｃｈ８  ＋Ｄｈ１０
を満たすように形成されている。なお、式中ｃは曲率半径の逆数（＝１／Ｒ）、ｈは光軸からの光線の高さを表す。また、非球面係数は以下のとおりである。
Ｋ＝    ０．００００００
Ａ＝  −０．４５２７２０Ｅ−０３
Ｂ＝  −０．４１５７１５Ｅ−０４
Ｃ＝    ０．３０８７７２Ｅ−０５
Ｄ＝  −０．５５２６９７Ｅ−０６
【００２２】
結像レンズ１６の特徴値である「ｆ１  ／ｆ３  」，「｜ｆ２  ｜／ｆ」，および「Ｎｄ２」の各値は、
ｆ１  ／ｆ３  ＝０．５００９８４２
｜ｆ２  ｜／ｆ＝０．２７５２９７６
Ｎｄ２＝１．６８９３１２
であり、条件式
０．２５＜ｆ１  ／ｆ３  ＜０．７５
０．２５＜｜ｆ２  ｜／ｆ＜０．３５
１．６５＜Ｎｄ２＜１．７２
を満たしている。
【００２３】
結像レンズ１６の収差図を図２に示す。なお、図中（Ａ）は球面収差を、（Ｂ）は非点収差を、（Ｃ）は歪曲収差を表している。また、図２（Ａ）の球面収差図における符号ｃ，ｄ，Ｆは、それぞれｃ線（６５６．３ｎｍ），ｄ線（５８７．６ｎｍ），Ｆ線（４８６．１ｎｍ）に対する収差を表す。さらに、図２（Ｂ）の非点収差図における符号Ｓ，Ｔは、それぞれ球欠的断面，子午的断面に対する収差を表す。
【００２４】
次に、結像レンズの構成の別の実施例について、それぞれの仕様およびレンズデータを示す。また、図３および図４に、各実施例による球面収差，非点収差，および歪曲収差の各収差図を示した。
【００２５】
『第２実施例』
ｆ＝  １３．１５
ｆ１  ＝    ４．９４
ｆ２  ＝  −３．６３
ｆ３  ＝  １０．１０
Ｆｎｏ＝    ３．５
ｍ＝    ０．９２
【００２６】
第２実施例の結像レンズのレンズデータを次の表２に示す。
【００２７】
【表２】
0003588517.tif 000003
【００２８】
非球面係数は次のとおりである。
Ｋ＝    ０．００００００
Ａ＝  −０．２８１５０１Ｅ−０３
Ｂ＝  −０．４７００９１Ｅ−０４
Ｃ＝    ０．３２２７１３Ｅ−０５
Ｄ＝  −０．３６５６９９Ｅ−０６
【００２９】
第２実施例の結像レンズの特徴値は、
ｆ１  ／ｆ３  ＝０．４８９１０８９
｜ｆ２  ｜／ｆ＝０．２７６０４５６
Ｎｄ２＝１．６９９３０５
であり、条件式
０．２５＜ｆ１  ／ｆ３  ＜０．７５
０．２５＜｜ｆ２  ｜／ｆ＜０．３５
１．６５＜Ｎｄ２＜１．７２
を満たしている。
【００３０】
『第３実施例』
ｆ＝  １３．５０
ｆ１  ＝    ５．３２
ｆ２  ＝  −３．８３
ｆ３  ＝  １０．２４
Ｆｎｏ＝    ３．５
ｍ＝    ０．９２
【００３１】
第３実施例の結像レンズのレンズデータを次の表３に示す。
【００３２】
【表３】
0003588517.tif 000004
【００３３】
非球面係数は次のとおりである。
Ｋ＝    ０．００００００
Ａ＝  −０．２５５７７０Ｅ−０３
Ｂ＝  −０．１５２１７１Ｅ−０４
Ｃ＝  −０．４６１１５０Ｅ−０６
Ｄ＝  −０．６５４２４３Ｅ−０７
【００３４】
第３実施例の結像レンズの特徴値は、
ｆ１  ／ｆ３  ＝０．５１９５３１２
｜ｆ２  ｜／ｆ＝０．２８３７０３７
Ｎｄ２＝１．６８９３１２
であり、条件式
０．２５＜ｆ１  ／ｆ３  ＜０．７５
０．２５＜｜ｆ２  ｜／ｆ＜０．３５
１．６５＜Ｎｄ２＜１．７２
を満たしている。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、結像レンズを両凸レンズ，両凹レンズ，両凸レンズの３枚のレンズにより構成し、両凹レンズの屈折力を調整することで等倍率で用いた際の球面収差を補正するとともに、像面湾曲の変化を抑えることができる。また、最も像側に位置するレンズの像側の面を非球面にすることで、両凹レンズで抑えきれなかった像面湾曲を補正し、歪曲収差を抑えることができるようになる。これらにより、像面照度が明るくなるように構成された結像レンズであっても、諸収差のバランスを良好な状態に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の結像レンズのレンズ構成図である。
【図２】図１に示した結像レンズの収差図であり、（Ａ）は球面収差を、（Ｂ）は非点収差を、（Ｃ）は歪曲収差をそれぞれ表している。
【図３】本発明の結像レンズの別のレンズ構成による収差図である。
【図４】本発明の結像レンズのさらに別のレンズ構成による収差図である。
【図５】画像入力装置の構成を示す概略図である。
【図６】図５に示した画像読取り部を収納する保持ユニットの外観図である。
【図７】図６に示した保持ユニットの分解図である。
【符号の説明】
１０  画像入力装置
１２  画像読取り部
１４  写真フイルム
１６  結像レンズ
１７  ＣＣＤラインセンサ
４１  第１レンズ
４２  第２レンズ
４３  第３レンズ
Ｄ  絞り
【図１】
0003588517.tif 000005
【図２】
0003588517.tif 000006
【図３】
0003588517.tif 000007
【図４】
0003588517.tif 000008
【図５】
0003588517.tif 000009
【図６】
0003588517.tif 000010
【図７】
0003588517.tif 000011