(57)【要約】      （修正有）【課題】高価なガラスを用いずに４枚の球面レンズによる簡素な構成で、緒収差を良好に補正し、小型・軽量な読取装置を実現する広画角を有する低コストの画像読取レンズを提供する。【解決手段】物体側より結像側へ向かって順に、凸面側を物体側へ向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズＬ１と、正の屈折力を有する両凸の第２レンズＬ２と、絞りと、負の屈折力を有する両凹の第３レンズＬ３と、凸面側を結像側へ向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第４レンズＬ４とから構成され、第１レンズの中心厚Ｄ１と、第１レンズと第２レンズの空気間隔Ｄ２と、第２レンズの中心厚Ｄ３と、第３レンズと第４レンズの空気間隔Ｄ７が、全系の焦点距離ｆに対してそれぞれ特定の条件を満たし、それぞれのレンズを構成する素材の屈折率とアッベ数が、それぞれ特定の条件を満たす画像読取レンズとする。【選択図】図１
2007219133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より結像側へ向かって順に、凸面側を物体側へ向けた負の屈折力を有するメニス
カス形状の第１レンズと、正の屈折力を有する両凸の第２レンズと、絞りと、負の屈折力
を有する両凹の第３レンズと、凸面側を結像側へ向けた正の屈折力を有するメニスカス形
状の第４レンズとから構成され、
前記第１レンズの中心厚と、前記第１レンズと前記第２レンズの空気間隔と、前記第２
レンズの中心厚と、前記第３レンズと前記第４レンズの空気間隔が、下記（１）ないし（
４）の条件を満たし、さらにそれぞれのレンズを構成する素材が、下記（５）ないし（１
２）の条件を満たすことを特徴とする画像読取レンズ。
（１）０．１２    ＜  Ｄ１／ｆ  ＜    ０．２８
（２）０．００５  ＜  Ｄ２／ｆ  ＜    ０．１２
（３）０．０３    ＜  Ｄ３／ｆ  ＜    ０．１４
（４）０．０３    ＜  Ｄ７／ｆ  ＜    ０．１８
（５）    １．５  ＜  Ｎ１  ＜  １．９
（６）    １．７  ＜  Ｎ２  ＜  １．８
（７）    １．７  ＜  Ｎ３  ＜  １．９
（８）    １．５  ＜  Ｎ４  ＜  １．８
（９）      ２０  ＜  Ｖ１  ＜  ５０
（１０）    ４０  ＜  Ｖ２  ＜  ５０
（１１）    ２０  ＜  Ｖ３  ＜  ４０
（１２）    ４０  ＜  Ｖ４  ＜  ７０
但し、ｆはレンズ全系の焦点距離、Ｄ１は第１レンズの中心厚、Ｄ２は第１レンズと第
２レンズの空気間隔、Ｄ３は第２レンズの中心厚、Ｄ７は第３レンズと第４レンズの空気
間隔であり、Ｎ１ないしＮ４は、それぞれ第１レンズないし第４レンズのｄ線（波長５８
７．５６ｎｍ）における屈折率、Ｖ１ないしＶ４は、それぞれ第１レンズないし第４レン
ズのｄ線におけるアッベ数である。
【請求項２】
請求項１記載の画像読取レンズにおいて、
第１レンズないし第４レンズの焦点距離が、それぞれ下記（１３）〜（１６）の条件を
満たすことを特徴とする画像読取レンズ。
（１３）−２．０  ＜  ｆ／ｆ１  ＜  −０．５
（１４）  ２．０  ＜  ｆ／ｆ２  ＜    ３．２
（１５）−２．８  ＜  ｆ／ｆ３  ＜  −１．５
（１６）  １．３  ＜  ｆ／ｆ４  ＜    ２．５
但し、ｆはレンズ全系の焦点距離、ｆ１は第１レンズの焦点距離、ｆ２は第２レンズの
焦点距離、ｆ３は第３レンズの焦点距離、ｆ４は第４レンズの焦点距離である。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の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
。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像読取レンズに関するものであり、特にＣＣＤなどの固体撮像素子による
ラインセンサを備えた画像読取装置に好適な画像読取レンズ及びそのレンズを用いた画像
読取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原稿の画像情報を固体撮像素子上に縮小投影して読み取る、イメージスキャナやデジタ
ル複写機等の画像読み取りレンズは、開口効率が１００％で、歪曲収差・倍率色収差等の
緒収差が十分に補正されていなければならない。加えて、画像読取装置を小型化する為に
、画像読取用レンズを広角化し、物像間距離を短縮することが望まれている。また、コス
トの面から、レンズがなるべく小さいこと、コスト高となる非球面レンズを使用せず、球
面レンズのみで構成すること、特殊な硝材を使用しないことなどが要求される。
【０００３】
従来から、広角の読取レンズに適したレンズタイプとして、レトロフォーカスタイプが
知られている。レトロフォーカスタイプとは、読取レンズの物体側に、負のレンズを付加
したレンズタイプで、この負レンズが、レンズの広角化と物像間距離の短縮に役立ってい
る。特許文献１〜３は、いずれもレトロフォーカスタイプの読取レンズで、球面レンズ４
枚から構成されている。
【特許文献１】特開昭６３−６５４１６公報
【特許文献２】特開平６−８２６９５公報
【特許文献３】特開平９−１１３８０３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１〜３に示されている従来の画像読取レンズでは、広画角、明
るさ、収差の補正ではある程度要求を満たしているが、屈折率が１．８以上で、かつアッ
ベ数が４０以上の高屈折率低分散の高価な硝材を使用しており、コストアップの要因とな
り、コスト面での要望に応えるものではなかった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、広画角と諸収差の補正を満足しつつ低コ
ストとすることができる画像読取レンズを提供することを目的とする。
また、本発明はかかる画像読取レンズを用いた画像読取装置を提供することを目的とす
る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の画像読取レンズは、物体側より結像側へ向かって順に、凸面側を物体側へ向け
た負の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズと、正の屈折力を有する両凸の第２レ
ンズと、絞りと、負の屈折力を有する両凹の第３レンズと、凸面側を結像側へ向けた正の
屈折力を有するメニスカス形状の第４レンズとから構成される。
【０００７】
この構成は、基本的に前記特許文献１〜３に開示されている画像読取レンズと同じ球面
レンズ４枚構成のレトロフォーカスタイプであるが、本発明の画像読取レンズは、上記目
的を達成するため、レンズの厚さ及びその空気間隔に特徴を有する。即ち、第１レンズ厚
さが厚いこと、第１レンズと第２レンズの空気間隔が狭いこと、第２レンズの厚さが薄い
こと、第３レンズと第４レンズの空気間隔が広いことが特徴である。
【０００８】
具体的には、第１レンズの中心厚Ｄ１と、第１レンズと第２レンズの空気間隔Ｄ２と、
第２レンズの中心厚Ｄ３と、第３レンズと第４レンズの空気間隔Ｄ７とが、レンズ全系の
焦点距離ｆに関して、下記（１）〜（４）の条件を満たすことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の画像読取レンズは、それぞれのレンズを構成する素材が、下記（５）〜
（１２）の条件を満たすことを特徴としており、その範囲に含まれる硝材の中から、比較
的価格の安い硝材を選定することが可能で、従来例の様に高屈折率低分散の硝材を使用す
る必要が無いため、レンズのコストを下げることが出来る。
【００１０】
下記条件の中で、Ｎ１〜Ｎ４は、それぞれ第１レンズ〜第４レンズのｄ線（波長５８７
．５６ｎｍ）における屈折率、Ｖ１〜Ｖ４は、それぞれ第１レンズ〜第４レンズのｄ線に
おけるアッベ数である。レンズの硝材がこの範囲に無い場合、色収差の補正が出来ず、倍
率色収差が生じてしまい、波長によって像の大きさが異なってしまう。
（１）０．１２    ＜  Ｄ１／ｆ  ＜    ０．２８
（２）０．００５  ＜  Ｄ２／ｆ  ＜    ０．１２
（３）０．０３    ＜  Ｄ３／ｆ  ＜    ０．１４
（４）０．０３    ＜  Ｄ７／ｆ  ＜    ０．１８
（５）    １．５  ＜  Ｎ１  ＜  １．９
（６）    １．７  ＜  Ｎ２  ＜  １．８
（７）    １．７  ＜  Ｎ３  ＜  １．９
（８）    １．５  ＜  Ｎ４  ＜  １．８
（９）      ２０  ＜  Ｖ１  ＜  ５０
（１０）    ４０  ＜  Ｖ２  ＜  ５０
（１１）    ２０  ＜  Ｖ３  ＜  ４０
（１２）    ４０  ＜  Ｖ４  ＜  ７０
【００１１】
本発明の画像読取レンズにおいては、これらの条件は有機的に結合しており、その結果
、高屈折率で低分散の高価な硝材を使わずに広画角と諸収差の良好な補正が可能になって
いると考えられる。
【００１２】
さらに、本発明のレンズは、第１〜第４レンズの焦点距離ｆ１〜ｆ４とレンズ全系の焦
点距離ｆの間に、それぞれ下記（１３）〜（１６）の条件を満たすことが好ましい。
（１３）−２．０  ＜  ｆ／ｆ１  ＜  −０．５
（１４）  ２．０  ＜  ｆ／ｆ２  ＜    ３．２
（１５）−２．８  ＜  ｆ／ｆ３  ＜  −１．５
（１６）  １．３  ＜  ｆ／ｆ４  ＜    ２．５
【００１３】
これらの条件は、各レンズの焦点距離に対し、上記条件との関係も合わせてバランスを
取って適切に設定し、収差を良好に補正するために好ましい条件である。これらの条件を
逸脱すると、歪曲収差・像面湾曲収差・非点収差などに悪影響が生じ、解像力が悪化する
場合がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の画像読取レンズ及び画像読取装置の実施の形態について説明するが、本
発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００１５】
図１は、本発明の画像読取レンズの典型的な構成を示す概略構成図であり、後述する第
１実施例の実施形態を示している。図２は、本発明の画像読取レンズの収差図であり、第
１実施例のレンズの収差を示している。同様に、図３、図５、図７、図９は、本発明の画
像読取レンズの構成を示す概略構成図であり、それぞれ後述する第２，第３，第４、第５
実施例を示している。また、図４、図６、図８、図１０は、それぞれ後述する第２，第３
，第４、第５実施例の画像読取レンズの収差図である。
【００１６】
図１〜図９の構成図におけるＬｉ（ｉは１からの整数）で示される符号は、物体側から
結像側に向かって順にレンズ番号を示し、Ｒｉ（ｉは１からの整数）で示される符号は、
物体側から結像側に向かって順にレンズ面番号を示し、Ｄｉ（ｉは１からの整数）で示さ
れる符号は、物体側から結像側に向かって順に主光線軸におけるレンズの中心厚及びレン
ズ間の空気間隔を示す。
【００１７】
図２〜図１０の収差図の中で、左のグラフはｄ線（５８７．５６ｎｍ）、ｇ線（４３５
．８３ｎｍ）、Ｃ線（６５６．２７ｎｍ）の波長における球面収差を示している。中央の
グラフは像面湾曲と非点収差を示し、符合Ｓは球欠的像面、符合Ｔは子午的像面を表して
いる。右のグラフは歪曲収差を示している。なお、歪曲収差量を示す横軸の単位はパーセ
ント（％）、他の収差量を示す横軸の単位はｍｍである。
【００１８】
本発明の画像読取レンズは、物体側より結像側へ向かって順に、凸面側を物体側へ向け
た負の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズＬ１と、正の屈折力を有する両面が凸
面のレンズである第２レンズＬ２と、絞りと、負の屈折力を有する両面が凹面のレンズの
第３レンズＬ３と、凸面側を結像側へ向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第４レ
ンズＬ４とから構成される。前群を構成する凹レンズの第１レンズとその結像側に配置さ
れた後群の第２〜第４レンズとから構成されるレトロフォーカスタイプである。また、第
１レンズと第２レンズとが負正のペアで形成され、第３レンズと第４レンズとが負正のペ
アで形成されており、収差補正に有利な構成となっている。
【００１９】
図１に示すように、本発明の画像読取レンズは、第１レンズの中心厚Ｄ１が厚いこと、
第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との空気間隔Ｄ２が短いこと、第２レンズの中心厚Ｄ３
が薄いこと、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との空気間隔Ｄ７が広いことが特徴である
。具体的には、レンズ全系の焦点距離ｆに対して下記式（１）〜（４）の条件式を満足す
る必要がある。
（１）０．１２    ＜  Ｄ１／ｆ  ＜    ０．２８
（２）０．００５  ＜  Ｄ２／ｆ  ＜    ０．１２
（３）０．０３    ＜  Ｄ３／ｆ  ＜    ０．１４
（４）０．０３    ＜  Ｄ７／ｆ  ＜    ０．１８
【００２０】
特に、従来例との関係では（４）式の条件が特徴的であるといえる。従来の４枚構成の
レトロフォーカスタイプの画像読取レンズでは、後群の３枚のレンズが密集している構造
である。このような条件式（１）〜（４）の条件の全てを満たすことによって、高屈折率
で低分散の高価な硝材を使わずに広画角と諸収差の良好な補正が可能になっている。
【００２１】
更に、上記（１）〜（４）の条件に加えて第１レンズ〜第４レンズのそれぞれのｄ線に
おける屈折率Ｎ１〜Ｎ４及びｄ線におけるアッベ数Ｖ１〜Ｖ４が、下記式（５）〜（１２
）の条件式を満足する必要がある。各レンズの硝材の屈折率とアッベ数がこれらの範囲に
無い場合、色収差の補正が出来ず、倍率色収差が生じてしまい、波長によって像の大きさ
が異なってしまう。
（５）    １．５  ＜  Ｎ１    ＜  １．９
（６）    １．７  ＜  Ｎ２  ＜  １．８
（７）    １．７  ＜  Ｎ３  ＜  １．９
（８）    １．５  ＜  Ｎ４  ＜  １．８
（９）      ２０  ＜  Ｖ１  ＜  ５０
（１０）    ４０  ＜  Ｖ２  ＜  ５０
（１１）    ２０  ＜  Ｖ３  ＜  ４０
（１２）    ４０  ＜  Ｖ４  ＜  ７０
【００２２】
これらの条件式（５）〜（１２）の範囲に含まれる硝材の中から、比較的価格の安い硝
材を選定することが可能で、従来例の様に高屈折率低分散の硝材を使用する必要が無いた
め、レンズのコストを下げることが出来る。
【００２３】
また、上記（１）〜（１２）の条件に加えて、第１レンズＬ１〜第４レンズＬ４の焦点
距離ｆ１〜ｆ４が、それぞれ下記（１３）〜（１６）の条件を満たすことが好ましい。こ
れらの条件を満足しないと、歪曲収差、像面湾曲収差、非点収差などに悪影響が生じ、解
像力が悪化し、収差の補正が困難になる場合がある。
（１３）−２．０  ＜  ｆ／ｆ１  ＜  −０．５
（１４）  ２．０  ＜  ｆ／ｆ２  ＜    ３．２
（１５）−２．８  ＜  ｆ／ｆ３  ＜  −１．５
（１６）  １．３  ＜  ｆ／ｆ４  ＜    ２．５
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の画像読取レンズ及び画像読取装置の実施例を示す。
（実施例１）
図１は実施例１の画像読取レンズの概略構成図である。図２は実施例１の諸収差を示す
収差図である。表１に実施例１の設計データを示す。表１には、面Ｒｉの曲率半径ｒｉ（
ｍｍ）、物体側より結像側へ向かって第ｉ番目の各レンズの光軸上の中心厚及び各レンズ
間の光軸上の空気間隔Ｄｉ（ｍｍ）、物体側より結像側へ順にｉ番目の光学材料のｄ線に
対する屈折率Ｎｄとアッベ数Ｖｄが示されている。なお、表１には、図１に示されていな
い固体撮像素子の前面に配置されているカバーガラスも光学系の一部として記載されてい
る。
【００２５】
【表１】
2007219133.tif 000003
【００２６】
（実施例２）
図３は実施例２の画像読取レンズの概略構成図である。図４は実施例２の諸収差を示す
収差図である。表２に実施例２の設計データを示す。表２には、面Ｒｉの曲率半径ｒｉ（
ｍｍ）、物体側より結像側へ向かって第ｉ番目の各レンズの光軸上の中心厚及び各レンズ
間の光軸上の空気間隔Ｄｉ（ｍｍ）、物体側より結像側へ順にｉ番目の光学材料のｄ線に
対する屈折率Ｎｄとアッベ数Ｖｄが示されている。なお、表２には、図３に示されていな
い固体撮像素子の前面に配置されているカバーガラスも光学系の一部として記載されてい
る。
【００２７】
【表２】
2007219133.tif 000004
【００２８】
（実施例３）
図５は実施例３の画像読取レンズの概略構成図である。図６は実施例３の諸収差を示す
収差図である。表３に実施例３の設計データを示す。表３には、面Ｒｉの曲率半径ｒｉ（
ｍｍ）、物体側より結像側へ向かって第ｉ番目の各レンズの光軸上の中心厚及び各レンズ
間の光軸上の空気間隔Ｄｉ（ｍｍ）、物体側より結像側へ順にｉ番目の光学材料のｄ線に
対する屈折率Ｎｄとアッベ数Ｖｄが示されている。なお、表３には、図５に示されていな
い固体撮像素子の前面に配置されているカバーガラスも光学系の一部として記載されてい
る。
【００２９】
【表３】
2007219133.tif 000005
【００３０】
（実施例４）
図７は実施例４の画像読取レンズの概略構成図である。図８は実施例４の諸収差を示す
収差図である。表４に実施例４の設計データを示す。表４には、面Ｒｉの曲率半径ｒｉ（
ｍｍ）、物体側より結像側へ向かって第ｉ番目の各レンズの光軸上の中心厚及び各レンズ
間の光軸上の空気間隔Ｄｉ（ｍｍ）、物体側より結像側へ順にｉ番目の光学材料のｄ線に
対する屈折率Ｎｄとアッベ数Ｖｄが示されている。なお、表４には、図７に示されていな
い固体撮像素子の前面に配置されているカバーガラスも光学系の一部として記載されてい
る。
【００３１】
【表４】
2007219133.tif 000006
【００３２】
（実施例５）
図９は実施例５の画像読取レンズの概略構成図である。図１０は実施例５の諸収差を示
す収差図である。表５に実施例５の設計データを示す。表５には、面Ｒｉの曲率半径ｒｉ
（ｍｍ）、物体側より結像側へ向かって第ｉ番目の各レンズの光軸上の中心厚及び各レン
ズ間の光軸上の空気間隔Ｄｉ（ｍｍ）、物体側より結像側へ順にｉ番目の光学材料のｄ線
に対する屈折率Ｎｄとアッベ数Ｖｄが示されている。なお、表５には、図９に示されてい
ない固体撮像素子の前面に配置されているカバーガラスも光学系の一部として記載されて
いる。
【００３３】
【表５】
2007219133.tif 000007
【００３４】
表６に、実施例１〜実施例５の設計仕様値を示す。
【表６】
2007219133.tif 000008
【００３５】
表６から、本発明の画像読取レンズの実施例は、屈折率が１．８０以上でアッベ数が４
０以上の高屈折低分散の高価な硝材を使用していないにもかかわらず、画角はいずれも５
７度を超えて、広画角が実現されている一方、諸収差はよく補正されている。実施例１〜
５の画像読取レンズは上記式（１）〜（１６）の条件を満足している。
【００３６】
（実施例６）
図１１に、画像読取装置としてのフラットベッド型のスキャナを例示し、装置内の光学
ヘッドの概略構造を示す。原稿台ガラス１上に原稿が供給され、その原稿の像を光学ヘッ
ド２により読み取り、原稿の像を電気信号に変換するものである。自動給紙装置が装着さ
れているスキャナでは原稿が移動し、自動給紙装置がないスキャナでは光学ヘッド２が移
動して原稿の像を読み取る。光学ヘッド２は、光源３により原稿台ガラス１上の原稿を照
明し、原稿からの反射光はミラー４により折り返され、画像読取レンズ５により一次元イ
メージセンサ６に結像する。光学ヘッド２又は原稿が図の左右方向に移動しながら原稿を
読むことで、原稿の二次元像を得ることができる。
【００３７】
本発明の画像読取レンズは、広画角で小型であるため、このようなスキャナの光学ヘッ
ド、特に光学ヘッドが移動するタイプのスキャナに好適に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の画像読取レンズは、イメージスキャナやデジタル複写機等のラインセンサを用
いた画像読取装置の光学ヘッドに利用することができる。
また、本発明の画像読取装置は、イメージスキャナやデジタル複写機等として利用する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の画像読取レンズの実施例１の概略構成図である。
【図２】実施例１の諸収差図である。
【図３】本発明の画像読取レンズの実施例２の概略構成図である。
【図４】実施例２の諸収差図である。
【図５】本発明の画像読取レンズの実施例３の概略構成図である。
【図６】実施例３の諸収差図である。
【図７】本発明の画像読取レンズの実施例４の概略構成図である。
【図８】実施例４の諸収差図である。
【図９】本発明の画像読取レンズの実施例５の概略構成図である。
【図１０】実施例５の諸収差図である。
【図１１】画像読取装置の一例の概略構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
１：原稿台ガラス、２：光学ヘッド、３：光源、４：ミラー、５：画像読取レンズ、６
：一次元イメージセンサ
【図１】
2007219133.tif 000009
【図２】
2007219133.tif 000010
【図３】
2007219133.tif 000011
【図４】
2007219133.tif 000012
【図５】
2007219133.tif 000013
【図６】
2007219133.tif 000014
【図７】
2007219133.tif 000015
【図８】
2007219133.tif 000016
【図９】
2007219133.tif 000017
【図１０】
2007219133.tif 000018
【図１１】
2007219133.tif 000019