(57)【要約】【課題】貨幣計数機等の撮像カメラに適用される読取用レンズの簡略化、低コスト化を図る。【解決手段】物体側から像面側に向けて順に、正の屈折力を有し物体側に凸面を向けたメニスカスレンズからなる第１レンズ１、所定の口径を有する開口絞り３、第１レンズ１と同一のメニスカスレンズを逆向きに倒置して物体側に凹面を向けた第２レンズ２を備え、次の条件式、１．８０＜Ｎｄ＜１．９０、νｄ＜３０、１．８＜Ｒ２／Ｒ１＜２．１、但し、Ｎｄ：両レンズのｄ線における屈折率、νｄ：両レンズのｄ線におけるアッベ数、Ｒ１及びＲ２：第１レンズの凸面及び凹面各々の曲率半径、を満足するように構成される。これにより、諸収差を良好に補正しつつ、安価な読取用レンズを得ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から像面側に向けて順に、正の屈折力を有し物体側に凸面を向けたメニスカスレンズからなる第１レンズと、所定の口径を有する開口絞りと、前記第１レンズと同一のメニスカスレンズを逆向きに倒置して物体側に凹面を向けた第２レンズと、を備え、下記条件式、
（１）１．８０＜Ｎｄ＜１．９０、
（２）νｄ＜３０、
（３）１．８＜Ｒ２／Ｒ１＜２．１、
但し、Ｎｄ：第１レンズ、第２レンズのｄ線における屈折率、
νｄ：第１レンズ、第２レンズのｄ線におけるアッベ数、
Ｒ１：第１レンズの凸面の曲率半径、
Ｒ２：第１レンズの凹面の曲率半径、
を満足する、ことを特徴とする読取用レンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貨幣計数機等に内蔵された撮像カメラにおいて、硬貨画像を撮像してその認識及び判別を行う際に用いられる読取用レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の貨幣計数機では、投入された硬貨の種類やその真偽を判別するために、読取用レンズ及びＣＣＤ等の撮像素子を含む撮像カメラを通して、貨幣画像を撮影し、この撮影情報をソフトウエアで処理する手法が用いられている。
この手法に用いられる読取用レンズにおいては、撮影画面全体に亘って必要十分な解像力を有し、鮮明で歪みの少ない画像が得られ、必要な明るさを有し周辺光量の低下が少ない等の性能が要求され、又、コスト的な観点から、できるだけレンズ枚数が少なく、製造及び組立等の工程が簡単であることが求められる。
【０００３】
そこで、３枚レンズ構成をなすトリプレット型レンズに比べてコストの低減を図るべく、非球面レンズを用いた２枚レンズ構成をなす読取用レンズが開発されている。（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１−２４５２１２号公報
【特許文献２】
特開平３−１１６１０９号公報
【特許文献３】
特開平６−２３０２７８号公報
【特許文献４】
特開平７−２８７１６４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非球面レンズを採用したレンズは、金型等の製作費用が高価であり、特に、一度に必要とする個数が数百個程度の小量生産の読取用レンズにおいては製品の高コスト化を招き、コスト的にみて製品化が困難である。そこで、できるだけコストを抑えつつ、上記の要求を満たす読取用レンズが求められている。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、非球面を採用することなく所定の光学性能を満足し、特に、共役長が約６０ｍｍ程度、画角が約３５度程度、明るさ（Ｆ値）が約４程度、歪曲収差が±０．１パーセント以内等の光学特性が得られる、安価で小型の読取用レンズを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の読取用レンズは、物体側から像面側に向けて順に、正の屈折力を有し物体側に凸面を向けたメニスカスレンズからなる第１レンズと、所定の口径を有する開口絞りと、第１レンズと同一のメニスカスレンズを逆向きに倒置して物体側に凹面を向けた第２レンズとを備え、下記条件式、
（１）１．８０＜Ｎｄ＜１．９０、
（２）νｄ＜３０、
（３）１．８＜Ｒ２／Ｒ１＜２．１、
但し、Ｎｄ：第１レンズ、第２レンズのｄ線における屈折率、νｄ：第１レンズ、第２レンズのｄ線におけるアッベ数、Ｒ１：第１レンズの凸面の曲率半径、Ｒ２：第１レンズの凹面の曲率半径、を満足する、ことを特徴としている。
【０００８】
この構成によれば、第１レンズと第２レンズとの２枚構成であって、しかも第２レンズが第１レンズと同一のメニスカスレンズを倒置したものであるため、レンズの種類としては一種類になり、構造が簡略であると同時に管理コスト等が低減されて、低コストの読取用レンズが提供される。
また、（１）式を満たすことで、兼価なガラス材料を用いても、球面収差等の諸収差を良好に補正することができ、これにより所望の光学性能を確保できる。また、（２）式を満たすことで、色収差が問題とならない単色光の発光ダイオードを照明光として用いる場合に、所望の光学性能を確保しつつ、兼価な読取用レンズを提供できる。さらに、（３）式を満たすことで、２つのレンズ間隔を適度な寸法に設定でき、特に下光線のコマ収差を良好に補正することができ、所望の解像力を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１及び図２は、本発明に係る読取用レンズの一実施形態を示す基本構成図及び光路図である。この実施形態に係る読取用レンズでは、図１に示すように、物体側から像面側に向けて、正の屈折力を有し物体側に凸面を向けたメニスカスレンズからなる第１レンズ１と、第１レンズ１と同一のメニスカスレンズを逆向きに倒置して物体側に凹面を向けた第２レンズ２とが、順次に配列されている。そして、第１レンズ１と第２レンズ２との間に、所定の口径を有する開口絞り３が配置されている。
【００１０】
尚、第１レンズ１、第２レンズ２、開口絞り３においては、図１に示すように、各々の面をＳｉ（ｉ＝１〜６）、それぞれの面Ｓｉの曲率半径をＲｉ（ｉ＝１〜６）、ｄ線に対する第１レンズ１及び第２レンズ２の屈折率をＮｄ及びアッベ数をνｄで表す。また、第１レンズ１から像面Ｓまでのそれぞれの光軸Ｌ方向における間隔（厚さ、空気間隔）を、図１に示すように、Ｄｉ（ｉ＝１〜６）で表す。
【００１１】
ここで、上記構成においては、第１レンズ１及び第２レンズ２が、下記（１），（２），（３）の条件式、
（１）１．８０＜Ｎｄ＜１．９０、
（２）νｄ＜３０、
（３）１．８＜Ｒ２／Ｒ１＜２．１、
（但し、Ｎｄ：第１レンズ１、第２レンズ２のｄ線における屈折率、νｄ：第１レンズ１、第２レンズ２のｄ線におけるアッベ数、Ｒ１：第１レンズ１の凸面Ｓ１の曲率半径、Ｒ２：第１レンズ１の凹面Ｓ２の曲率半径）を満足するように形成されている。
【００１２】
（１）式は、第１レンズ１及び第２レンズ２に使用されるガラス材料の屈折率に関する条件であり、Ｎｄの値が下限値よりも小さくなると、球面収差を始めとする諸収差を高次元で良好に補正することができず、必要とする解像力を得ることができない。一方、Ｎｄの値が上限値を超えて大きくなると、諸収差を高次元でバランス良く補正できるものの、ガラス材料が高価になるためコストを低減することができない。したがって、この条件を満たすことにより、低コストのガラス材料を用いて、諸収差をバランス良く良好に補正することができる。
【００１３】
（２）は、第１レンズ１及び第２レンズ２のアッベ数に関する条件であり、この条件から外れると、ガラス材料が高価になるためコストを低減することができない。尚、一般的にアッベ数が小さくなると、色分散が大きくなり色収差の補正には不利となるが、単色光の発光ダイオードを照明光として使用する場合には、アッベ数が小さくてもそれ程支障はない。したがって、この条件を満たすことにより、低コストのガラス材料を用いて、球面収差、非点収差、歪曲収差をバランス良く良好に補正することができる。
【００１４】
（３）式は、第１レンズ１（第２レンズ２が第１レンズ１と同一のものであるため、実質的に第２レンズ２も含む）の形状に関する条件であり、Ｒ２／Ｒ１の値が、この上限値を超えて大きくなると、下光線のコマ収差がオーバ傾向を示し、解像力の低下を招くと共に二つのレンズ間隔が必要以上に広くなり過ぎて、開口絞り３が過剰に厚くなり、開口絞り３の製造コストが高価になる。
一方、Ｒ２／Ｒ１の値が、この下限値よりも小さくなると、下光線のコマ収差がアンダー傾向を示し、解像力の低下を招くと共に二つのレンズ間隔が必要以上に狭くなり過ぎて、開口絞り３を配置する空間が確保できなくなる。したがって、この条件を満たすことにより、二つのレンズ間隔を適度な寸法に設定でき、コマ収差を良好に補正することができる。
【００１５】
上記構成からなる実施形態の具体的な数値による実施例を、実施例１として以下に示す。実施例１における主な仕様諸元は表１に、種々の数値データ（設定値）は表２にそれぞれ示される。また、実施例１における球面収差、非点収差、歪曲収差に関する収差線図は、図３に示されるような結果となる。尚、図３の非点収差において、Ｓはサジタル平面での収差、Ｔはメリジオナル平面での収差を示す。
【００１６】
【表１】
2004341377.tif 000003
【００１７】
【表２】
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【００１８】
以上の実施例１においては、共役長が約６０ｍｍ、画角（２ω）が３５度程度、明るさ（Ｆ値）が約４、歪曲収差が±０．１パーセント以内に抑えられた、安価な読取用レンズが得られる。
【００１９】
また、上記実施形態の具体的な数値による実施例を、実施例２として以下に示す。実施例２における主な仕様諸元は表３に、種々の数値データ（設定値）は表４にそれぞれ示される。また、実施例２における球面収差、非点収差、歪曲収差に関する収差線図は、図４に示されるような結果となる。尚、図４の非点収差において、Ｓはサジタル平面での収差、Ｔはメリジオナル平面での収差を示す。
【００２０】
【表３】
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【００２１】
【表４】
2004341377.tif 000006
【００２２】
以上の実施例２においては、前述実施例１と同様に、共役長が約６０ｍｍ、画角（２ω）が３５度程度、明るさ（Ｆ値）が約４、歪曲収差が±０．１パーセント以内に抑えられた、安価な読取用レンズが得られる。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の読取用レンズによれば、２枚レンズ構成により形成され、しかも第１レンズと第２レンズとがお互いに逆向きに配置された同一のメニスカスレンズであり、又、条件式（１）〜（３）を満たすことで、構造が簡略であると同時に管理コスト等が低減されて、兼価なガラス材料を用いても、球面収差等の諸収差を良好に補正することができ、これにより所望の光学性能を確保しつつ、兼価な読取用レンズを提供できる。
特に、共役長が約６０ｍｍ程度、画角が３５度程度、明るさ（Ｆ値）が約４程度、歪曲歪みが±０．１パーセント以内に抑えられた、安価で小型の読取用レンズを得ることができ、硬貨画像を撮像し認識及び判別する用途に限らず、歪曲収差を良好に補正する必要のある用途に好ましく適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る読取用レンズの一実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示す読取用レンズにおける光路図である。
【図３】実施例１に係る読取用レンズでの球面収差、非点収差、歪曲収差の各収差図である。
【図４】実施例２に係る読取用レンズでの球面収差、非点収差、歪曲収差の各収差図である。
【符号の説明】
１  第１レンズ
２  第２レンズ
３  開口絞り
Ｓ  像面
Ｌ  光軸
Ｄ１〜Ｄ６  光軸上の間隔
Ｒ１〜Ｒ６  曲率半径
Ｓ１〜Ｓ６  面
【図１】
2004341377.tif 000007
【図２】
2004341377.tif 000008
【図３】
2004341377.tif 000009
【図４】
2004341377.tif 000010