(57)【要約】【課題】広角あるいは超広角モードと標準モードとを簡易に切り換えることができる光学読み取り装置を提供する。【解決手段】結像面５００に対して一定の位置関係に配置され、それ自体で物体の像を所定の第１の画角で上記結像面に結像させることができる基準レンズ群４００と、上記基準レンズ群４００よりも物体側において上記基準レンズ群４００と同一レンズ中心軸Ｌｃ上に位置する進出状態と、上記基準レンズ群４００を物体側に露出させる退避状態とを選択可能であり、上記進出状態をとるとき、上記基準レンズ群４００と協働して物体の像を上記第１の画角より大の第２の画角で上記結像面に結像させることができる画角拡大レンズ群２００と、を備えることを特徴とする。【選択図】  図１
2007235902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像面に対して一定の位置関係に配置され、それ自体で物体の像を所定の第１の画角で上記結像面に結像させることができる基準レンズ群と、
上記基準レンズ群よりも物体側において上記基準レンズ群と同一レンズ中心軸上に位置する進出状態と、上記基準レンズ群を物体側に露出させる退避状態とを選択可能であり、上記進出状態をとるとき、上記基準レンズ群と協働して物体の像を上記第１の画角より大の第２の画角で上記結像面に結像させることができる画角拡大レンズ群と、
を備えることを特徴とする、光学読み取り装置。
【請求項２】
上記基準レンズ群は、それ自体で上記結像面に像歪み少なく物体像を結像できるように構成されたものである、請求項１に記載の光学読み取り装置。
【請求項３】
上記画角拡大レンズ群は、１または複数の収束レンズと、この収束レンズよりも物体側に位置する物体側レンズ群とを備えており、
上記物体側レンズ群は、物体側に凸面状の入射面を有する凹レンズを１または複数枚組み合わせて構成されており、
上記凹レンズは、上記入射面が凸の非球面であり、出射面が凹球面である、請求項２に記載の光学読み取り装置。
【請求項４】
上記凹レンズの上記凸の非球面は、上記凹レンズの中心軸における曲率半径に対し、上記中心軸から半径方向に遠ざかるにつれて曲率半径が小さくなる傾向の非球面である、請求項３に記載の光学読み取り装置。
【請求項５】
上記物体側レンズ群は、上記凹レンズを１枚用いて構成されており、上記画角拡大レンズ群が上記進出位置をとるときの画角が６０〜１００°であり、像歪みが±３％以下である、請求項４に記載の光学読み取り装置。
【請求項６】
上記物体側レンズ群は、上記凹レンズを２枚用いて構成されており、上記画角拡大レンズ群が上記進出位置にあるときの画角が１００〜１３０°であり、像歪みが±３％以下である、請求項４に記載の光学読み取り装置。
【請求項７】
上記物体側レンズ群は、上記凹レンズを３枚用いて構成されており、上記画角拡大レンズ群が上記進出位置にあるときの画角が１３０〜１７０°であり、像歪みが±３％以下である、請求項４に記載の光学読み取り装置。
【請求項８】
上記結像面に受光面が位置するように配置された２次元エリアセンサを備える、請求項１ないし７のいずれかに記載の光学読み取り装置。
【請求項９】
上記基準レンズ群を構成するレンズは、取り付けベースに固定された第１のレンズホルダに保持されており、上記画角拡大レンズ群を構成するレンズは、上記画角拡大レンズ群が、上記進出位置と上記退避位置とをとることができるように、移動可能な第２のレンズホルダに保持されている、請求項１ないし８のいずれかに記載の光学読み取り装置。
【請求項１０】
透明な原稿載置面と、この原稿載置面の下方に配置された請求項８に記載の光学読み取り装置と、を備え、上記画角拡大レンズ群に進出位置をとらせることにより、上記原稿載置面上に載置された原稿全体の２次元画像を取得することができる一方、上記画角拡大レンズ群に退避位置をとらせることにより、上記原稿載置面上に配置された原稿の一部領域の２次元拡大画像を取得することができるように構成したことを特徴とする、画像読み取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、光学読み取り装置に関し、より詳しくは、画角１００°以上の（超）広角モードと、画角５０°程度までの標準モードとを切り換え可能とした光学読み取り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２次元画像を取得することができる光学読み取り装置の一例としてのカメラは、レンズを備え、このレンズは、物体の像を結像面に配置したフィルム、あるいは２次元エリアセンサ上に結像させる。このようなカメラに使用されるレンズには、画角が５０°程度までの標準レンズや画角６０°以上の広角レンズがある。また、画角１００°以上といった超広角レンズも存在する。
【０００３】
しかしながら、このようなカメラにおいては、広角撮像をする場合には、レンズ全体を広角レンズに取り替える。また、通常画角での撮像をする場合には、レンズ全体を標準レンズに取り替える。このように、広角モードあるいは超広角モードと標準モードとを簡単に切り換えることができるようにした光学読み取り装置は、これまで提案されていない。
【０００４】
たとえば、特許文献１には、超広角レンズが開示されている。この特許文献１に開示された超広角レンズは、物体側に凹レンズユニットを配置し、結像面側に収束レンズユニットが配置されて構成されている。凹レンズユニットは、複数の凹レンズを組み合わせた凹レンズ群からなり、一般には、この凹レンズ群を構成する凹レンズの数を多くするほど、広角レンズとしての画角を大きくすることができる。画角を大きくするためにはまた、この凹レンズ群を構成する凹レンズを、物体側からみて、入射面を凸面、出射面を凹面とした構成のものが一般に採用される。収束レンズユニットは、凹レンズズユニットによって発散させられて結像面に向けて進行する光線を収束させるとともに、結像面に像を結ばせる役割を果たす。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３４５５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような従来の広角レンズ、あるいは超広角レンズは、画角を大きくするため努力や、色収差をなくすための努力がなされてきたが、像歪みをなくすための努力はあまりなされていない。広角レンズは、魚眼レンズとも俗称されることがあるが、このような広角レンズによって得られた画像は、その周辺部ほど大きく歪んでしまうのが当たり前のように思われてきた。すなわち、たとえば、従来の広角レンズによって矩形の物体を画面いっぱいに撮影して得られた画像は、大きく樽型に歪んでしまうのが一般である。この場合、画像の周縁部の歪みは、２０％以上にも及ぶことがある。
【０００７】
ましてや、上記のような超広角レンズは、それ全体として、超広角での画像取得専用のレンズとして提案されているのであり、簡単な切り換えによって、標準モードとすることができるといった発想は、存在しない。
【０００８】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものである。本願発明は、広角あるいは超広角モードと標準モードとを簡易に切り換えることができる光学読み取り装置を提供することをその課題とする。本願発明はまた、広角あるいは超広角モードを選択した場合であっても、像歪みの少ない画像を取得することができる画像読み取り装置を提供することをもその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を採用している。
【００１０】
すなわち、本願発明の第１の側面によって提供される光学読み取り装置は、結像面に対して一定の位置関係に配置され、それ自体で物体の像を所定の第１の画角で上記結像面に結像させることができる基準レンズ群と、上記基準レンズ群よりも物体側において上記基準レンズ群と同一レンズ中心軸上に位置する進出状態と、上記基準レンズ群を物体側に露出させる退避状態とを選択可能であり、上記進出状態をとるとき、上記基準レンズ群と協働して物体の像を上記第１の画角より大の第２の画角で上記結像面に結像させることができる画角拡大レンズ群と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
好ましい実施の形態においては、上記基準レンズ群は、それ自体で上記結像面に像歪み少なく物体像を結像できるように構成されたものである。
【００１２】
このような構成の光学読み取り装置によれば、画角拡大レンズ群が進出状態をとるときには、上記基準レンズ群と上記画角拡大レンズ群とが協働して、全体として広角レンズとしての機能を果たす一方、画角拡大レンズ群が退避位置をとるときには、上記基準レンズ群のみが、画角の狭い標準レンズとしての機能を果たす。これにより、たとえば、標準画角による画像取得と、広角による画像取得とを、上記画角拡大レンズ群の位置を切り換えることにより、容易に行うことができる。
【００１３】
好ましい実施の形態においてはまた、上記画角拡大レンズ群は、１または複数の収束レンズと、この収束レンズよりも物体側に位置する物体側レンズ群とを備えており、上記物体側レンズ群は、物体側に凸面状の入射面を有する凹レンズを１または複数枚組み合わせて構成されており、上記凹レンズは、上記入射面が凸の非球面であり、出射面が凹球面である。
【００１４】
好ましい実施の形態においてはさらに、上記凹レンズの上記凸の非球面は、上記凹レンズの中心軸における曲率半径に対し、上記中心軸から半径方向に遠ざかるにつれて曲率半径が小さくなる傾向の非球面である。
【００１５】
このような構成の画角拡大レンズ群を用いる場合、上記凹レンズの入射面が、上記凹レンズの中心軸における曲率半径に対し、上記中心軸から半径方向に遠ざかるにつれて曲率半径が小さくなる傾向の凸の非球面となっているので、結像面における中心から所定距離離れた位置に結像させられる像は、上記入射面が凸球面である場合に比較し、上記レンズ中心軸からの距離が近位にある物体の像となる。これにより、結像面に形成される物体像の歪みを少なくすることができる。したがって、基準レンズ群それ自体が、標準画角において像歪み少なく物体像を取得することができることとあいまって、広角による画像取得においても、像歪み少ない像を取得することができる。
【００１６】
また、基準レンズ群として、すでにそれ自体で結像面に物体像を結像できるものが使用されることと、上記のように画角拡大レンズ群の凹レンズにおける出射面を凹球面としていることから、基準レンズ群との協働によって所定の広画角で歪み少ない像を取得できるように画角拡大レンズ群の仕様を決定するにあたり、その凹レンズにおける入射側の凸の非球面を決定すればよいので、レンズ仕様決定のための演算負担が軽減される。これにより、画角拡大レンズ群全体としての仕様をより簡便に決定することができる。
【００１７】
好ましい実施の形態においては、上記物体側レンズ群は、上記凹レンズを１枚用いて構成されており、上記画角拡大レンズ群が上記進出位置をとるときの画角が６０〜１００°であり、像歪みが±３％以下である。
【００１８】
他の好ましい実施の形態においては、上記物体側レンズ群は、上記凹レンズを２枚用いて構成されており、上記画角拡大レンズ群が上記進出位置にあるときの画角が１００〜１３０°であり、像歪みが±３％以下である。
【００１９】
さらに他の好ましい実施の形態においては、上記物体側レンズ群は、上記凹レンズを３枚用いて構成されており、上記画角拡大レンズ群が上記進出位置にあるときの画角が１３０〜１７０°であり、像歪みが±３％以下である。
【００２０】
好ましい実施の形態においては、上記結像面に受光面が位置するように配置された２次元エリアセンサを備える。
【００２１】
これにより、標準画角と広角とを選択しつつ、２次元デジタル画像を簡便に取得することができる。
【００２２】
好ましい実施の形態においてはまた、上記基準レンズ群を構成するレンズは、取り付けベースに固定された第１のレンズホルダに保持されており、上記画角拡大レンズ群を構成するレンズは、上記画角拡大レンズ群が、上記進出位置と上記退避位置とをとることができるように、移動可能な第２のレンズホルダに保持されている。
【００２３】
このように構成すれば、第２のレンズホルダを移動させることにより、上記画角拡大レンズ群に対し、上記進出位置と、上記退避位置とを容易にとらせることができる。
【００２４】
本願発明の第２の側面によって提供される画像読み取り装置は、透明な原稿載置面と、この原稿載置面の下方に配置された上記第１の側面に係る光学読み取り装置と、を備え、上記画角拡大レンズ群に進出位置をとらせることにより、上記原稿載置面上に載置された原稿全体の２次元画像を取得することができる一方、上記画角拡大レンズ群に退避位置をとらせることにより、上記原稿載置面上に配置された原稿の一部領域の２次元拡大画像を取得することができるように構成したことを特徴とする。
【００２５】
本願発明の第１の側面にかかる光学読み取り装置を用いれば、上記画角拡大レンズ群が進出位置をとる場合においても像歪みの少ない広角画像取得が可能であるので、２次元画像を正確に読み取る画像読み取り装置として成立する。しかも、ラインセンサをスキャンさせるといった機構が不要となるので、瞬時に２次元画像を読み取ることができる。そうして、上記画角拡大レンズ群が進出位置をとる場合における画角を１６０°程度とすることにより、この画像読み取り装置の上下寸法をよりコンパクト化することができる。さらに、この本願発明の第２の側面に係る画像読み取り装置においては、上記画角拡大レンズ群に退避位置をとらせることにより、基準レンズ群のみによる標準画角の画像取得も可能である。このようなことから、この画像読み取り装置は、たとえば、Ａ４サイズの原稿の２次元画像を瞬時に読み取ることができる一方、３５ｍｍフィルムを読み取ることができるフィルムスキャナとしての兼用が可能となる。この場合においても、３５ｍｍフィルムを２次元エリアセンサの受光領域全体を使って読み取るので、たとえば、デジタルズーム機能を使って画像を拡大する場合のように、画像の精細度が劣化するといったことはない。
【００２６】
本願発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本願発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００２８】
図１は、本願発明の第１の実施形態に係る光学読み取り装置１０Ａを模式的に示している。
【００２９】
この光学読み取り装置１０Ａは、複数のレンズ４１０，４２０を組み合わせてある基準レンズ群４００と、この基準レンズ群４００に対して物体側に配置された画角拡大レンズ群２００とを備えており、画角拡大レンズ群２００は、上記基準レンズ群４００と同一のレンズ中心軸Ｌｃ上に位置する進出位置（図１において実線で示す位置。「広角モード」）と、上記基準レンズ群４００を物体側に露出させることができる退避位置（図１において仮想線で示す位置。「標準モード」）とを選択できるようになっている。
【００３０】
上記基準レンズ群４００は、それ自体で結像面５００に対して物体像を歪み少なく結像させることができるものであり、レンズホルダ５５０Ａに保持された格好で、基板７００等の取り付けベースに対して固定的に取り付けられる。基板７００にはまた、ＣＣＤエリアセンサなどからなる２次元エリアセンサ６００が搭載されており、その受光面６１０は、上記結像面５００に一致させられている。上記レンズホルダ５５０Ａは、上記の複数のレンズ４１０，４２０間の位置関係と、各レンズ４１０，４２０と上記結像面５００との位置関係を規定するとともに、上記各レンズ４１０，４２０への入射光の径を所定の範囲に絞る遮光片５２０を備えている。なお、同図において、符号５１０は、赤外線フィルタを示している。
【００３１】
上記画角拡大レンズ群２００は、上記基準レンズ群４００の物体側に隣接して位置する収束レンズ３００と、この収束レンズ３００の物体側に位置する１つの凹レンズ２１０とを備える。これら、収束レンズ３００と凹レンズ２１０とは、同一のレンズ中心軸をもって、上記基準レンズ群４００のレンズホルダ５５０Ａとは別体のレンズホルダ５５０Ｂに保持されている。このレンズホルダ５５０Ｂは、図示しないスライド移動機構により、レンズ中心軸Ｌｃと直交するスライド経路Ｇに沿って、図１に実線で示す進出位置（広角モード）と、図１に仮想線で示す退避位置（標準モード）との間を切り換え移動可能である。このような切り換えは、手動によって行うようにしてもよいし、モータ等の駆動手段を用いて行うようにしてもよい。上記したように、このレンズホルダ５５０Ｂが進出位置をとるとき、画角拡大レンズ群２００を構成するレンズ２１０，３００、および上記基準レンズ群４００を構成するレンズ４１０，４２０は、同一のレンズ中心軸Ｌｃに沿って配列されるようにする。
【００３２】
上記画角拡大レンズ群２００における上記凹レンズ２１０は、物体側の入射面２１１と、結像面側の出射面２１２とを備えており、入射面２１１は、凸の非球面２１１ａとされており、出射面２１２は、凹球面とされた領域をもっている。この実施形態において、凹球面とされた領域は、その中心角が、ほぼ１８０°に及んでいる。入射面２１１の凸の非球面２１１ａは、そのレンズ中心軸付近の曲率半径に対し、レンズ中心軸から遠ざかるにつれて曲率半径が小さくなる傾向が与えられている。ただし、この物体側凹レンズ２１０は、全体として凹レンズであるので、入射面２１１の曲率半径は、いずれの位置においても、出射面２１２の曲率半径より大となる。なお、出射面２１２は、正確な凹球面であることが望ましいが、たとえば、色消しのための樹脂層をコーティングすることは何ら差し支えないし、また、各種収差の補正のために、わずかな変更を加えても差し支えない。この点は、図２以下に示す実施形態についても、同様である。
【００３３】
一方、基準レンズ群４００は、本実施形態の場合、非球面凸レンズ４１０と、非球面凹レンズ４２０との組み合わせからなる。上記したように、この基準レンズ群４００は、それ自体で、像歪み少なく物体像を結像面５００に結像できるものが採用される。図１から理解されるように、結像面５００における各点に到達するようにこの基準レンズ群４００に入射する光線群がそれぞれ平行光、ないしは略平行光となっているが、これは、この基準レンズ群４００それ自体で、結像面５００に物体像を結像させることができることを示している。すなわち、この光学読み取り装置１０Ａは、既存のレンズ群、あるいは、それ自体で標準的なレンズとして使用できるように設計されたレンズ群を、上記基準レンズ群４００として使用し、これに対し、上記凹レンズ２１０および上記収束レンズ３００からなる画角拡大レンズ群２００を追加して構成されている。なお、このような基準レンズ群４００としては、たとえば、すでに携帯電話等に搭載するべく製品化されているＣＣＤカメラモジュールのレンズ仕様を採用することができる。
【００３４】
上記収束レンズ３００は、上記画角拡大レンズ群２００における上記凹レンズ２１０の出射面２１２から発散しながら進行する光線を、平行光ないしは略平行光に修正して上記基準レンズ群４００に入射させる役割を果たす（図１参照）。したがって、この収束レンズ３００は、全体として、凸レンズとなる。
【００３５】
上記画角拡大レンズ群２００の上記凹レンズ２１０における入射面２１１は、上記したように、そのレンズ中心軸付近の曲率半径に対し、レンズ中心軸から遠ざかるにつれて曲率半径が小さくなる傾向が与えられている。したがって、仮にこの入射面２１１全体を、レンズ中心軸付近の曲率半径と同じ曲率半径の凸球面とした場合と比較すると、結像面５００の周縁部の点Ｐに、レンズ中心軸Ｌｃに対してより近位にある物体像を結像させることができるようになる。これは、結像面５００に結像される像の像歪みが少なくなっていることを意味する。
【００３６】
この実施形態では、上記画角拡大レンズ群２００が進出位置をとる場合において、物体側から１枚目の凹レンズ２１０の入射面２１１を上記のように凸の非球面２１１ａとしたことにより、広角モードにおいて歪みの少ない画像を取得できる光学読み取り装置１０Ａが実現されたのである。
【００３７】
図１に示す第１の実施形態の場合、上記画角拡大レンズ群２００の凹レンズとして１枚の凹レンズ２１０を使用していることにより、広角モードにおいて、画角９０°程度、像歪み、±３％以下を実現することができる。
【００３８】
ところで、この光学読み取り装置１０Ａの製造には、基準レンズ群４００および画角拡大レンズ群２００を構成する各レンズ２１０，３００，４１０，４２０の仕様を決定する必要がある。とりわけ、非球面は、公知の非球面式を使用してそのプロファイルを決定する。この実施形態の場合、レンズは合計４枚使用しており、そのすべての入射面と出射面が非球面であるとすると、８つの非球面プロファイルを、像歪みを一定以下とするように条件づけて決定するには、膨大な演算量が必要となり、到底実現性に乏しい。
【００３９】
しかしながら、この実施形態に係る光学読み取り装置１０Ａは、基準レンズ群４００を構成するレンズ４１０，４２０の非球面プロファイルはすでに決定済であり、また、画角拡大レンズ群２００の凹レンズ２１０の出射面２１２については、凹球面であるから非球面プロファイルを決定する必要がない。したがって、主として、上記凹レンズ２１０の入射面２１１の非球面プロファイルを決定し、追加的に収束レンズ３００の非球面プロファイルを決定すればよいので、レンズ仕様決定のための演算量負担は著しく軽減されるのである。
【００４０】
図２は、本願発明の第２の実施形態に係る光学読み取り装置１０Ｂを模式的に示している。
【００４１】
この第２の実施形態に係る光学読み取り装置１０Ｂにおいて、図１に示した第１の実施形態に係る光学読み取り装置１０Ａと比較して異なる点は、画角拡大レンズ群２００に設ける凹レンズとして、２枚の凹レンズ２１０，２２０を使用している点である。基準レンズ群４００がレンズホルダ５５０Ａに保持された格好で取り付けベースとしての基板７００に固定的に搭載されている点、画角拡大レンズ群２００には、上記凹レンズ２１０，２２０に加えて収束レンズ３００を備えている点、これら画角拡大レンズ群２００を構成するレンズ２１０，２２０，３００がレンズホルダ５５０Ｂに保持されている点、このレンズホルダ５５０Ｂは、図２に実線で示す進出位置（広角モード）と仮想線で示す退避位置（標準モード）との間を切り換え移動可能である点、基準レンズ群４００の結像面５００に、２次元エリアセンサ６００の受光面６１０を配している点は、図１に示した第１の実施形態と同様である。
【００４２】
ただし、この第２の実施形態に係る光学読み取り装置１０Ｂにおいては、画角拡大レンズ群２００を構成する２枚の凹レンズ２１０，２２０のうち、結像面側に位置する凹レンズ２１０は、図１に示した第１の実施形態における凹レンズ２１０と、全く同じ仕様のものを援用している。また、基準レンズ群４００についても、図１に示した第１の実施形態における基準レンズ群４００と全く同じ仕様のものを援用している。すなわち、この第２の実施形態に係る光学読み取り装置１０Ｂは、図１に示した光学読み取り装置１０Ａに対し、画角拡大レンズ群２００において、収束レンズ３００を変更するとともに、物体側に２枚目の凹レンズ２２０を追加する変更を加えることによって構成されている。
【００４３】
収束レンズ３００を変更する理由は、画角拡大レンズ群２００として２枚目の凹レンズ２２０が追加されたことにともない、１枚目の凹レンズ２１０を出射する光の発散度合いが第１の実施形態のものより大となるからである。この場合においても、収束レンズ３００は、発散光を平行光ないしは略平行光に修正して基準レンズ群４００に入射させる役割を果たす。
【００４４】
この場合においても、物体側に追加された凹レンズ２２０は、その入射面２２１が凸の非球面２２１ａであり、出射面２２２は凹球面とする。この実施形態においても、出射面２２２の凹球面は、その中心角が１８０°程度に及んでいる。また、入射面２２１の凸の非球面２２１ａは、そのレンズ中心軸付近の曲率半径に対し、レンズ中心軸から遠ざかるにつれて曲率半径が小さくなる傾向が与えられる。これにより、像歪みが修正されることは、図１に示した実施形態に係る光学読み取り装置１０Ａの凹レンズ２１０について上述したのと同様である。
【００４５】
この実施形態の場合、画角拡大レンズ群２００および基準レンズ群４００において、レンズ２１０，２２０，３００，４１０，４２０は合計５枚使用しており、その入射面と出射面のすべてを非球面としつつ、像歪みが所定以下となるとの条件づけをしながらすべての非球面プロファイルを決定することは、演算負担が膨大となり、実現性に乏しい。しかしながら、上述したように、基準レンズ群４００を構成するレンズ４１０，４２０の非球面プロファイルはすでに決定済であり、また、画角拡大レンズ群２００における２枚の凹レンズ２１０，２２０のうち、結像面側の凹レンズ２１０についてはすでにプロファイルが決定している。また、画角拡大レンズ群２００における２枚の凹レンズ２１０，２２０のうちの追加の凹レンズ２２０についても、その出射面２２２は凹球面であるから非球面プロファイルを決定する必要がない。したがって、この第２の実施形態の光学読み取り装置１０Ｂについても、全体を構成するにあたり、主として、追加の凹レンズ２２０の入射面２２１の非球面プロファイルを決定すればよいので、演算負担は著しく軽減されるのである。
【００４６】
図２に示す第２の実施形態の場合、画角拡大レンズ群２００として上記した２枚の凹レンズ２１０，２２０を使用していることにより、画角１１０°程度、像歪み±３％以下を実現することができる。
【００４７】
上記した第１の実施形態に係る光学読み取り装置１０Ａ、および第２の実施形態に係る光学読み取り装置１０Ｂは、たとえば、ビル等の監視カメラとして利用可能である。広角モードにおいて画像取得する場合においても、像歪みが少ないので、取得した画像が示す情況を正確に把握することができる。また、必要に応じて標準モードに切り換えることにより、詳細画像を取得することも可能となる。
【００４８】
図３は、本願発明の第３の実施形態に係る光学読み取り装置１０Ｃを模式的に示している。
【００４９】
この第３の実施形態に係る光学読み取り装置１０Ｃにおいて、図１に示した第１の実施形態に係る光学読み取り装置１０Ａと比較して異なる点は、画角拡大レンズ群２００の凹レンズとして、３枚の凹レンズ２１０，２２０，２３０を使用している点である。基準レンズ群４００がレンズホルダ５５０Ａに保持された格好で取り付けベースとしての基板７００に固定的に搭載されている点、画角拡大レンズ群２００には、上記凹レンズ２１０，２２０，２３０に加えて収束レンズ３００を備えている点、これら画角拡大レンズ群２００を構成するレンズ２１０，２２０，２３０，３００がレンズホルダ５５０Ｂに保持されている点、このレンズホルダ５５０Ｂは、図３に実線で示す進出位置（広角モード）と仮想線で示す退避位置（標準モード）との間を切り換え移動可能である点、基準レンズ群４００の結像面５００に、２次元エリアセンサ６００の受光面６１０を配している点は、図１に示した第１の実施形態と同様である。
【００５０】
ただし、この第３の実施形態に係る光学読み取り装置１０Ｃにおいては、画角拡大レンズ群２００における３枚の凹レンズ２１０，２２０，２３０のうち、結像面側に位置する２枚の凹レンズ２１０，２２０は、図２に示した第２の実施形態における２枚の凹レンズ２１０，２２０と、全く同じ仕様のものを援用している。また、基準レンズ群４００についても、図１に示した第１の実施形態および図２に示した第２の実施形態における基準レンズ群４００と全く同じ仕様のものを援用している。すなわち、この第３の実施形態に係る光学読み取り装置１０Ｃは、図２に示した光学読み取り装置１０Ｂに対し、画角拡大レンズ群２００において、収束レンズ３００を変更するとともに、物体側に３枚目の凹レンズ２３０を追加する変更を加えることによって構成されている。
【００５１】
収束レンズ３００を変更する理由は、画角拡大レンズ群２００の凹レンズとして、３枚目の凹レンズ２３０が追加されたことにともない、１枚目の凹レンズ２１０を出射する光の発散度合いが第１の実施形態のもの、あるいは第２の実施形態のものより大となるからである。この場合においても、収束レンズ３００は、発散光を平行光ないしは略平行光に修正して基準レンズ群４００に入射させる役割を果たす。
【００５２】
この場合においても、画角拡大レンズ群２００において物体側に追加された３枚目の凹レンズ２３０は、その入射面２３１が凸の非球面２３１ａであり、出射面２３２は凹球面とする。この実施形態においても、出射面２３２の凹球面は、その中心角が１８０°程度に及んでいる。また、入射面２３１の凸の非球面２３１ａは、そのレンズ中心軸付近の曲率半径に対し、レンズ中心軸から遠ざかるにつれて曲率半径が小さくなる傾向が与えられる。これにより、像歪みが修正されることは、図１および図２に示した実施形態について、すでに説明したとおりである。
【００５３】
この第３の実施形態の場合、画角拡大レンズ群２００および基準レンズ群４００において、レンズ２１０，２２０，２３０，３００，４１０，４２０は合計６枚使用しており、その入射面と出射面のすべてを非球面としつつ、像歪みが所定以下となるとの条件づけをしながらすべての非球面プロファイルを決定することは、演算負担が膨大となり、実現性に乏しい。しかしながら、上述したように、基準レンズ群４００を構成するレンズ４１０，４２０の非球面プロファイルはすでに決定済であり、また、画角拡大レンズ群２００の３枚の凹レンズ２１０，２２０，２３０のうち、結像面側の２枚の凹レンズ２１０，２２０についてはすでにプロファイルが決定している。また、画角拡大レンズ群２００の３枚の凹レンズ２１０，２２０，２３０のうちの追加の凹レンズ２３０についても、その出射面２３２は凹球面であるから非球面プロファイルを決定する必要がない。したがって、この第３の実施形態の光学読み取り装置１０Ｃについても、全体を構成するにあたり、主として、画角拡大レンズ群２００における追加の凹レンズ２３０の入射面２３１の非球面プロファイルを決定すればよいので、レンズ仕様決定のための演算負担は著しく軽減されるのである。
【００５４】
図３に示す第３の実施形態の場合、画角拡大レンズ群２００として上記した３枚の凹レンズ２１０，２２０，２３０を使用していることにより、画角１６０°程度、像歪み±３％以下を実現することができる。
【００５５】
このように、上記した光学読み取り装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、広角モードをとるとき、画角が大きい広角レンズあるいは超広角レンズとしての範疇でありながら、取得される画像の像歪みが少なくなる。また、レンズの構成を基準レンズ群４００と、画角拡大レンズ群２００とに分け、基準レンズ群４００としては、それ自体で結像面５００に物体像を結像できるものが使用される上に、画角拡大レンズ群２００を構成する凹レンズ２１０，２２０，２３０は、その出射面２１１，２２１，２３１を凸の非球面２１１ａ，２２１ａ，２３１ａとしているから、像歪みを低減するという条件を与えながら、非球面式によって凸の非球面プロファイルを決定する演算を容易に行うことができる。
【００５６】
また、基準レンズ群４００を固定し、画角拡大レンズ群２００を上記基準レンズ群４００と協働する広角モードと、基準レンズ群４００を露出させる標準モードとの間を切り換えるようにしているので、標準モードにおいても、広角モードにおいても、像歪みの少ない画像を取得することができるといった優れた利点を有する。
【００５７】
図４および図５は、上記第３の実施形態に係る光学読み取り装置１０Ｃを用いた光学装置の一種である、画像読み取り装置８００の概略構成を示している。
【００５８】
この画像読み取り装置８００は、ボックス状のケース８１０と、このケース８１０の上面に設置された透明ガラスなどからなる原稿載置台８２０と、ケース８１０の底板８３０上に設置された光学読み取り装置１０Ｃを基本的に備えて構成されている。光学読み取り装置１０Ｃとして、図３に示した、画角拡大レンズ群２００の凹レンズを３枚としたものを使用することが、この光学読み取り装置１０Ｃのもつ１６０°程度の高画角性能を利用し、ケース８１０の厚み寸法を低減してこの画像読み取り装置８００の厚み方向のコンパクト化を図る上で最も好ましいが、図１および図２に示した光学読み取り装置１０Ａ，１０Ｂを用いても差し支えない。
【００５９】
ケース８００の上面一端側には、原稿載置台８２０を覆うことができるカバー８４０の一端が、開閉可能に支持されている。光学読み取り装置１０Ｃの基板７００を延長し、その上面には、照明光源としてのＬＥＤ素子７３０が設置されているとともに、２次元エリアセンサ６００からの画像取得や、ＬＥＤ素子の発光制御や、画像データの転送処理等を行う制御半導体装置７１０，７２０が搭載されている。
【００６０】
この画像読み取り装置８００において、上記画角拡大レンズ群２００が図４に示す進出位置をとる超広角モードのとき、光学読み取り装置１０Ｃの広画角αによって規定される原稿載置台８２０上の領域の原稿画像Ｄｃ、たとえば、Ａ４サイズの原稿全体の２次元画像を、像歪み少なく、瞬時にして取得することができる。一方、上記画角拡大レンズ群２００が図５に示す退避位置をとる標準モードのとき、基準レンズ群４００のみの標準画角βによって規定される原稿載置台８２０上の領域の原稿画像を、像歪みなく、瞬時にして取得することができる。たとえば、標準モードでの画角βを、原稿載置台８２０に載置される３５ｍｍフィルムのサイズと対応した画角に設定することにより、この標準モードにおいて、３５ｍｍフィルムの画像を高精細度で取得することができる。これにより、ラインセンサを副走査方向に移動させて２次元画像を読み取るスキャナ装置に代えて、画像を瞬時にして取得することができるとともに、モードの切り換えにより、原稿載置台８２０上の原稿の拡大画像をも取得することができる新たな画像読み取り装置８００が実現されるのである。
【００６１】
もちろん、この発明の範囲は上述した各実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本願発明の範囲に含まれる。
【００６２】
実施形態では、画角拡大レンズ群２００における凹レンズを３枚までとする例について説明したが、４枚以上の凹レンズを有する画角拡大レンズ群を構成することができることは、明らかであろう。
【００６３】
また、実施形態では、画角拡大レンズ群２００における収束レンズ３００として、１枚の凸レンズが用いられているが、画角拡大レンズ群２００の凹レンズの枚数が増える場合には、この収束レンズを、複数のレンズにより構成することもできる。
【００６４】
本願発明に係る光学読み取り装置を用いた光学装置としては、上記したような画像読み取り装置のほか、車両の後方視界を２次元ビデオ画像として取得するように構成された車載用の後方監視カメラや、ビルや工事現場に設置する監視カメラ、あるいは、金融機関のＡＴＭ装置において、手のひらの静脈パターンによって個人認証を行う光学認証装置等として構成することが可能である。この場合においても、広角モードを選択して広画角において低歪みの画像を取得することができるとともに、標準モードを選択して、標準画角において高精細な拡大画像を取得することができるという、便利な使用方法をとることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本願発明の第１の実施形態に係る光学読み取り装置の模式的構成図である。
【図２】本願発明の第２の実施形態に係る光学読み取り装置の模式的構成図である。
【図３】本願発明の第３の実施形態に係る光学読み取り装置の模式的構成図である。
【図４】本願発明に係る光学読み取り装置を使用して構成した画像読み取り装置の断面図であり、広角モードをとっている状態を示す。
【図５】本願発明に係る光学読み取り装置を使用して構成した画像読み取り装置の断面図であり、標準モードをとっている状態を示す。
【符号の説明】
【００６６】
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  光学読み取り装置
２００    画角拡大レンズ群
２１０    凹レンズ
２１１    入射面（凹レンズ２１０の）
２１１ａ  凸の非球面
２１２    出射面（凹レンズ２１０の）
２２０    凹レンズ
２２１    入射面（凹レンズ２２０の）
２２１    凸の非球面
２２２    出射面（凹レンズ２２０の）
２３０    凹レンズ
２３１    入射面（凹レンズ２３０の）
２３１ａ  凸の非球面
２３２    出射面（凹レンズ２３０の）
３００    収束レンズ
４００    基準レンズ群
４１０    レンズ
４２０    レンズ
５００    結像面
５１０    赤外線フィルタ
５２０    遮光片
５５０Ａ  レンズホルダ（基準レンズ群のための）
５５０Ｂ  レンズホルダ（画角拡大レンズ群のための）
６００    ２次元エリアセンサ
６１０    受光面（２次元エリアセンサの）
７００    基板
７１０，７２０    制御用半導体装置
７３０    ＬＥＤ素子
８００    画像読み取り装置
８１０    ケース
８２０    原稿載置台
８３０    底板
８４０    カバー
Ｌｃ      レンズ中心軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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