(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像光学系において、物体側から順に、正の屈折力を有する前群と、開口絞りと、正の屈折力を有する後群とにより、実質的に２個のレンズ群とからなり、
前記前群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズと、正レンズと負レンズからなる少なくとも２枚以上のレンズの接合からなり、像側に凹面を向けたメニスカス形状で全体として負の屈折力を有する第２レンズとを有し、
前記後群は、物体側から順に、負レンズと正レンズからなる少なくとも２枚以上のレンズの接合からなり、物体側に凹面を向けたメニスカス形状で全体として負の屈折力を有する第３レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス形状で正の屈折力を有する第４レンズとを有し、以下の条件を満足し、
−０．０１＜ＲＳＡ／ｆ＜０．０１   …（１）
−０．００８５＜  ＬＡＭ／ｆ  ＜０．００８５  …（２）
前記結像光学系の絞りを挟んだ２つのレンズ群の内少なくとも１ヶ所に以下の条件の範囲で示される異常分散ガラス材料から成る正レンズを有し、以下の条件を満足し、
６５＜νｄ                  ・・・・（３）
１．４０＜ｎｄ＜１．６５    ・・・ （４）
前記結像光学系の絞りを挟んだ２つの前記レンズ群の前記正レンズの少なくとも１つは、異常分散ガラス材料から成り、
前記結像光学系の絞りを挟んだ２つのレンズ群の内少なくとも１ヶ所に以下の範囲で示されるガラス材料から成る負レンズを有し、以下の条件を満足し、
３５＜νｄ＜４５              …  （５）
１．６０＜ｎｄ＜１．７０      …  （６）
前記第２レンズが３枚のレンズで構成されている時、その物体側の単レンズのｅ線の焦点距離をｆ２ａとし、次の単レンズのｅ線の焦点距離をｆ２ｂとし、像側の単レンズのｅ線の焦点距離をｆ２ｃとし、結像光学系のｅ線の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件を満足することを特徴とする結像光学系。
０＜−ｆ２ｂ／ｆ＜ｆ２ａ／ｆ＜ｆ２ｃ／ｆ  …  （７）
但し、
ＲＳＡ：ｅ線の球面収差の最大値、
ＬＡＭ：前記結像光学系についてのｅ線を基準とした
４３５．８〜８５２．１ｎｍの光線の軸上色収差の最大値、
ｆ    ：前記結像光学系のｅ線の焦点距離、
νｄ：アッベ数、
ｎｄ：ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）の屈折率、
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有限距離に配置された物体の像を形成する結像光学系、例えばスキャナー用光学系等に関するものである
【０００２】
【従来の技術】
従来より、フィルム上の画像情報をコンピュータに画像情報として取り込むための光学系として、スキャナー光学系が知られている。
【０００３】
スキャナー光学系のように有限距離に配置された物体の像を形成する光学系においては、単色に対する球面収差などの各収差の補正に加えて、色収差として軸上及び倍率色収差も良好に補正されている。
【０００４】
軸上色収差の補正が不十分である場合、３波長域の最良像面位置（光軸上における光学性能が最も高くなる位置）が光軸方向にずれてしまう。このため、例えば青波長域の最良像面位置にＣＣＤを配置しても、緑波長域では十分な光学性能を得ることができない。
【０００５】
一方、倍率色収差の補正が不十分である場合、原稿像の到達する光軸からの高さが波長によって変化する。このため、各波長域で原稿像の大きさが異なって記録されてしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
フィルム上の画像情報は、スキャナー光学系を介して印画紙等に拡大転写された状態で観察される。したがって、フィルム上の画像情報を光電変換素子等を用いてコンピュータに取り込んで読み取る場合、スキャナー光学系には高い分解能が要求される。実際に、スキャナー光学系は高い分解能を有するが、この高い分解能によりフィルム上に付着した微小なゴミも画像情報として記録してしまうことになる。
【０００７】
このような場合、例えば近赤外光を用いることにより、フィルム上に付着した微小なゴミを検出することができる。こうして、検出されたゴミの像を電気的処理で画像情報から除去することにより、たとえフィルム上にゴミが付着していてもフィルム上の画像情報を良好に取り込むことが可能となる。
【０００８】
しかしながら、従来のスキャナー光学系では近赤外光に対する色収差が十分に補正されていないため、近赤外光を用いてフィルム上に付着したゴミを検出すると、光電変換素子で記録されるゴミの像はぼやけてしまう。その結果、赤波長域、緑波長域および青波長域で得られる画像情報からゴミの像を除去しても、ゴミ除去の効果を十分に奏することなく、画像情報を良好に読み取ることができないという不都合があった。
【０００９】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、可視域だけでなく近赤外域においても色収差が良好に補正されたスキャナー光学系を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明においては、
結像光学系において、物体側から順に、正の屈折力を有する前群と、開口絞りと、正の屈折力を有する後群とにより、実質的に２個のレンズ群とからなり、
前記前群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズと、正レンズと負レンズからなる少なくとも２枚以上のレンズの接合からなり、像側に凹面を向けたメニスカス形状で全体として負の屈折力を有する第２レンズとを有し、
前記後群は、物体側から順に、負レンズと正レンズからなる少なくとも２枚以上のレンズの接合からなり、物体側に凹面を向けたメニスカス形状で全体として負の屈折力を有する第３レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス形状で正の屈折力を有する第４レンズとを有し、以下の条件を満足し、
−０．０１＜ＲＳＡ／ｆ＜０．０１   …（１）
−０．００８５＜  ＬＡＭ／ｆ  ＜０．００８５  …（２）
前記結像光学系の絞りを挟んだ２つのレンズ群の内少なくとも１ヶ所に以下の条件の範囲で示される異常分散ガラス材料から成る正レンズを有し、以下の条件を満足し、
６５＜νｄ                  ・・・・（３）
１．４０＜ｎｄ＜１．６５    ・・・ （４）
前記結像光学系の絞りを挟んだ２つの前記レンズ群の前記正レンズの少なくとも１つは、異常分散ガラス材料から成り、
前記結像光学系の絞りを挟んだ２つのレンズ群の内少なくとも１ヶ所に以下の範囲で示されるガラス材料から成る負レンズを有し、以下の条件を満足し、
３５＜νｄ＜４５              …  （５）
１．６０＜ｎｄ＜１．７０      …  （６）
前記第２レンズが３枚のレンズで構成されている時、その物体側の単レンズのｅ線の焦点距離をｆ２ａとし、次の単レンズのｅ線の焦点距離をｆ２ｂとし、像側の単レンズのｅ線の焦点距離をｆ２ｃとし、結像光学系のｅ線の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件を満足することを特徴とする結像光学系。
０＜−ｆ２ｂ／ｆ＜ｆ２ａ／ｆ＜ｆ２ｃ／ｆ  …  （７）
但し、
ＲＳＡ：ｅ線の球面収差の最大値、
ＬＡＭ：前記結像光学系についてのｅ線を基準とした
４３５．８〜８５２．１ｎｍの光線の軸上色収差の最大値、
ｆ    ：前記結像光学系のｅ線の焦点距離、
νｄ：アッベ数、
ｎｄ：ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）の屈折率である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について図面に基づき説明する。
【００１５】
図１、図３、図５は、本発明のそれぞれ第１、第２、第３実施例の形態に係る結像光学系の構成を示す図である。
【００１６】
図に示すように、本発明の実施の形態に係る結像光学系は物体側から順に、正の屈折力を有する前群ＧＦと、開口絞りＳと、正の屈折力を有する後群ＧＲとを備え、前記前群ＧＦは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズＬ１と、正レンズと負レンズからなる少なくとも２枚以上のレンズの接合からなり、像側に凹面を向けたメニスカス形状で全体として負の屈折力を有する第２レンズＬ２とを有し、前記後群ＧＲは、物体側から順に、負レンズと正レンズからなる少なくとも２枚以上のレンズの接合からなり、物体側に凹面を向けたメニスカス形状で全体として負の屈折力を有する第３レンズＬ３と、物体側に凹面を向けたメニスカス形状で正の屈折力を有する第４レンズＬ４とを有しており、
−０．０１＜ＲＳＡ／ｆ＜０．０１           …（１）
−０．００８５＜ ＬＡＭ／ｆ ＜０．００８５  …（２）
なる条件を満足するように構成されている、
ここで、
ＲＳＡ：ｅ線の球面収差の最大値、
ＬＡＭ：前記結像光学系についてのｅ線を基準とした
４３５．８〜８５２．１ｎｍの光線の軸上色収差の最大値、
ｆ    ：前記結像光学系のｅ線の焦点距離、
である。
【００１７】
また、本発明では赤外域まで含めた色収差に対して十分な補正を行うために特に開口絞りＳを挟んだ２つのレンズ群ＧＦ、ＧＲのうち少なくとも１ケ所に、アッベ数νｄ、ｄ線の屈折率ｎｄが以下の範囲で示される異常分散性のガラス材料から成る正レンズを使用することが有効である。
【００１８】
６５＜νｄ                      …（３）
１．４０＜ｎｄ＜１．６５        …（４）
尚、１．５５＜ｎｄ＜１．６５にすると更に良い結果が得られる。
【００１９】
また、開口絞りＳを挟んだ２つのレンズ群ＧＦ，ＧＲがそれぞれ貼り合わせレンズで構成され、かつ貼り合わせレンズのうち異常分散性のガラス材料から成る正レンズを使用している場合には、開口絞りを挟んだ２つのレンズ群ＧＦ，ＧＲのうち少なくとも１ケ所に、アッベ数νｄ、屈折率ｎｄが以下の範囲で示されるガラス材料から成る負レンズを有する事が好ましい。
【００２０】
３５＜νｄ＜４５                …（５）
１．６０＜ｎｄ＜１．７０        …（６）
尚、条件（１）の下限を−０．００７５、上限を０．００７５とすると、更に良い結果が得られる。
【００２１】
また、優れた色収差補正を達成するためには、開口絞りＳを挟んだ２つのレンズ群ＧＦ，ＧＲをそれぞれ貼り合わせレンズで構成する事が望ましい。
【００２２】
画面全体にわたり良好な性能を確保するためには単色色収差を補正し、併せて軸上色収差を補正することに加えて、画面周辺の倍率色収差を良好に補正することが不可欠であるからである。これにより、貼り合わせレンズを光線が通過する際、色収差の発生を極力抑える事ができる。
【００２３】
特に前記第２レンズＬ２を３枚のレンズで構成するとき、最も物体側に配置した単レンズのｅ線の焦点距離をｆ２ａとし、中間に配置した単レンズのｅ線の焦点距離をｆ２ｂとし、最も像側に配置した単レンズのｅ線の焦点距離をｆ２ｃとし、結像光学系のｅ線の焦点距離をｆとしたとき、
０＜−ｆ２ｂ／ｆ＜ｆ２ａ／ｆ＜ｆ２ｃ／ｆ  …  （７）
の条件を満足すれば更に良好な色収差補正を達成することができる。
【００２４】
また、最も像側に配置した単レンズの形状をメニスカス形状とすると性能向上が見込まれる。
【００２５】
更に性能向上させるため、光学系の中で最も物体側のレンズ面ともっとも像側のレンズ面との間の光軸上の距離をＤＴとし、第２レンズＬ２の最も物体側のレンズ面ともっとも像側のレンズ面との間の光軸上の距離をＤＳとしたとき、以下の条件を満足することにより、諸収差を良好に補正することができる。
【００２６】
０．２５＜ＤＳ／ＤＴ ＜０．４        …（８）
この条件の下限を超えると、２次分散の値が大きくなり、色収差が悪くなる。上限を超えると第２レンズＬ２が厚くなりすぎ、製造上困難になる。
【００２７】
第２レンズＬ２が３枚のレンズの貼り合わせで構成されている時、第２レンズＬ２の中で最も物体側にある単レンズの光軸上の厚さをＤＡとし、中間の単レンズの光軸上の厚さをＤＢとした場合、以下の式を満たすようにすることにより、色収差補正を良好に行うことが可能となる。
【００２８】
０．５＜ＤＡ／ＤＳ＜０．８        …（９）
０．１＜ＤＢ／ＤＳ＜０．４        …（１０）
上記条件（９）、（１０）について、各々上限を超える場合、色収差補正には好ましいが他の収差補正に悪影響を与えることとなる。各々下限を超えると、色収差補正を良好に行うことができない。
【００２９】
以上述べたように、いわゆるガウス型の構成を採ることで、大口径、歪曲良好、色収差補正良好になる。特に色の球面収差補正が良好に行われる。
【００３０】
ここで条件（１）を満たすことにより、より鮮明な画像を得ることができるようになり、条件（２）を満たすことで、赤外領域の色収差補正を良好な状態にしている。条件（１）の範囲を外れると球面収差の量が大きくなりすぎ、コントラストの低い画像になってしまう。また条件（２）の範囲を外れると、色収差補正が良好でなくなるので、可視光領域の像面位置と赤外領域の像面位置が一致しなくなる。このため、本発明の目的そのものを満足しなくなる。条件（３）、（４）は色収差を良好に補正するための条件である。異常分散の性質をもつガラスを正レンズに使うことで、広い波長域での色収差補正を可能にしている。条件の範囲を外れると、異常分散性が失われるので、色収差の補正が良好に行えない。条件（５）、（６）も色収差を良好に補正するための条件である。特に条件（３）、（４）を補正する正レンズと隣あわせの負レンズに適用すると良い。条件（５）、（６）の範囲を外れると、異常分散性をもつガラスと合うガラスではなくなってしまうため、色収差が良好に補正されない。また条件、
０＜−ｆ２ｂ／ｆ＜ｆ２ａ／ｆ＜ｆ２ｃ／ｆ  …  （７）
を満たすことにより、各収差を良好に補正することができる。
【００３１】
次に本発明の実施の形態にかかる実施例について説明する。
【００３２】
表１，表２，表３に本発明の実施の形態にかかる結像光学系の第１、第２、第３実施例の諸元値をそれぞれ示し、図２，図４，図６には第1、第２、第３実施例の球面収差、非点収差、歪曲収差および倍率色収差を示す。
【００３３】
図１、図２、図３は、各々本発明の第１実施例、第２実施例、第３実施例に係る結像レンズのレンズ構成を示す図である。
物体側から像面Ｉ側へ順に、正屈折力の前群ＧＦ、開口絞りＳ、正屈折力の後群ＧＲ、で構成される。前記前群ＧＦは、正屈折力の第１レンズＬ１、負屈折力の第２レンズＬ２で構成され、前記後群ＧＲは、負屈折力の第３レンズＬ３、正屈折力の第４レンズＬ４で構成される。
前記第１レンズＬ１は、両凸形状の正レンズで構成される。前記第２レンズＬ２は物体側から順に、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズと物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとから成り、互いに接合され全体で負の屈折力を有する３枚接合レンズで構成される。前記第３レンズＬ３は物体側から順に、両凹形状の負レンズと両凸形状の正レンズとの接合レンズで構成される。前記第４レンズＬ４は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズで構成される。
（第１実施例）
表1は第1の実施例にかかる結像光学系の諸元値である。表中、面番号は物体側から数えたレンズ面の番号、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、νｄはアッベ数，ｎ（ｅ）はｅ線（λ＝５４６．１ｎｍ）の屈折率、ｎ（ｓ）はｓ線（λ＝８５２．１ｎｍ）の屈折率、ｎ（ｃ）はＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）の屈折率、ｎ（ｄ）はｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）の屈折率、ｎ（ｇ）はｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）の屈折率を示し、空気の屈折率１．０００００は省略してある。
【００３４】
また、ＲＳＡはｅ線の球面収差の最大値、ＬＡＭはｅ線を基準とした４３５．８ｎｍから８５２．１ｎｍまでの光線の軸上色収差の最大値、ｆはｅ線の焦点距離である。また、開口絞りより物体側の前記第２レンズ成分Ｌ２において、最も物体側の正レンズのガラス材料の屈折率、アッベ数をそれぞれｎｄ２、νｄ２、負レンズのガラス材料の屈折率、アッベ数をそれぞれｎｄ３、νｄ３で示す。また、開口絞りより像側の前記第３レンズ成分Ｌ３においても、正レンズのガラス材料の屈折率、アッベ数及び、負レンズのガラス材料の屈折率、アッベ数はそれぞれ前記ｎｄ２、νｄ２、ｎｄ３、νｄ３と同じ値を有す。その対応値を表１に示す。
【００３５】
更にまた、最も物体側のレンズ面と最も像側のレンズ面との間の光軸上の距離をＤＴ、第２レンズＬ２の最も物体側のレンズ面ともっとも像側のレンズ面との間の光軸上の距離をＤＳ、第２レンズＬ２は３枚のレンズの貼り合わせで構成されており、第２レンズＬ２の中で最も物体側にある単レンズの光軸上の厚さをＤＡ、中間の単レンズの光軸上の厚さをＤＢで示す。その対応値を表１に示す。
【００３６】
以上の第１実施例についての記載内容及び下記諸元表の符号は、以下全ての実施例においても同様である。
【００３７】
【表１】
0005028724.tif 000002
0005028724.tif 000003
図２は第１実施例にかかる結像光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差及び倍率色収差を示す。図中、ＮＡは開口数、Ｙは像高、ｇはｇ線（４３５．８ｎｍ）、ｅはｅ線（５４６．１ｎｍ）、ＣはＣ線（６５６．３ｎｍ）、ｓはｓ線（８５２．１ｎｍ）の収差曲線であることを表す。非点収差図において点線はメリジオナル像面を表し、実線はサジタル像面を表す。
【００３８】
図２について、球面収差を示す図において、中段の「ＳＡ  ｅ」の次の行に記載されている３行の数値は、ｅ線の球面収差の値を示し、１行目から順に、最大ＮＡ（ＮＡ＝０．０９）、最大ＮＡの７割（ＮＡ＝０．０６３）、最大ＮＡの５割（ＮＡ＝０．０４５）、での値すなわち、０．０１１９、−０．２１３７、−０．１５３７を示す。同様に下段の３行の数値は、軸上色収差の値を示し、１行目(上)から順に、Ｃ線、ｓ線、ｇ線、での値すなわち、０．０７３９、０．１５７４、０．１２９４を示す。
【００３９】
非点収差を示す図において、中段の「Ｍ」の次の行に記載されている３行の数値は、ｅ線のメリジオナル像面の値を示し、１行目から順に、最大像高（Ｙ＝１５．８０）、最大像高の７割（Ｙ＝１１．０６）、最大像高の５割（Ｙ＝７．９０）、での値すなわち、−０．１６５６、−０．０５９３、−０．０２６０を示す。同様に下段の「Ｓ」の次の行に記載されている３行の数値は、ｅ線のサジタル像面の値を示し、１行目から順に、最大像高（Ｙ＝１５．８０）、最大像高の７割（１１．０６）、最大像高の５割（Ｙ＝７．９０）、での値すなわち、−０．１３２４、−０．０８１５、−０．０４５７を示す。
【００４０】
歪曲収差を示す図において、下段の「ＤＩＳＴ」の次の行に記載されている３行の数値は、ｅ線の歪曲収差の値を示し、１行目から順に、最大像高（Ｙ＝１５．８０）、最大像高の７割（Ｙ＝１１．０６）、最大像高の５割（Ｙ＝７．９０）、での値すなわち、０．１４３１、０．０７６７、０．０４０６を示す。
【００４１】
倍率色収差を示す図において、右列の３行の数値は、横軸の最大位置すなわち最大像高（Ｙ＝１５．８０）での倍率色収差の値を示し、１行目から順に、Ｃ線、ｓ線、ｇ線、での値すなわち、０．０００４、０．００１８、０．００２７を示す。同様に左列の３行の数値は、最大像高の７割（Ｙ＝１１．０６）での倍率色収差の値を示し、１行目から順に、Ｃ線、ｓ線、ｇ線、での値すなわち、−０．０００１、０．０００５、０．００２７を示す。
【００４２】
以下、全ての実施例の収差図において第１実施例と同様である。
【００４３】
図２の収差図から明らかなように、ｇ線（可視域）からｓ線（近赤外域）までの波長範囲にわたって諸収差が良好に補正され、優れた結像特性を有することがわかる。
（第２実施例）
表２は第２の実施例にかかる結像光学系の諸元値である。
【００４４】
【表２】
0005028724.tif 000004
0005028724.tif 000005
図４は第２実施例にかかる結像光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差及び倍率色収差を示す。
【００４５】
図４の収差図から明らかなように、ｇ線（可視域）からｓ線（近赤外域）までの波長範囲にわたって諸収差が良好に補正され、優れた結像特性を有することがわかる。
（第３実施例）
表３は第３の実施例にかかる結像光学系の諸元値である。
【００４６】
【表３】
0005028724.tif 000006
0005028724.tif 000007
図６は第３実施例にかかる結像光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差及び倍率色収差を示す。
【００４７】
図６の収差図から明らかなように、ｇ線（可視域）からｓ線（近赤外域）までの波長範囲にわたって諸収差が良好に補正され、優れた結像特性を有することがわかる。
【００４８】
なお、諸元表中の焦点距離、曲率半径、面間隔その他の長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。
【００４９】
尚、本発明による結像光学系はスキャナー以外、例えば赤外フィルムを用いた撮影にも適用することが可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、可視域だけでなく近赤外域においても色収差が良好に補正され優れた結像性能を有する有限距離用の結像光学系を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1実施例にかかる結像光学系の構成を示す図である。
【図２】第１実施例の諸収差図である。
【図３】本発明の第２実施例にかかる結像光学系の構成を示す図である。
【図４】第２実施例の諸収差図である。
【図５】本発明の第３実施例にかかる結像光学系の構成を示す図である。
【図６】第３実施例の諸収差図である。
【符号の説明】
ＧＦ  …  前群（レンズ群）
ＧＲ  …  後群（レンズ群）
Ｌ１  …  第１レンズ  
Ｌ２  …  第２レンズ  
Ｌ３  …  第３レンズ  
Ｌ４  …  第４レンズ  
Ｓ    …  開口絞り
Ｉ    …  像面
【図１】
0005028724.tif 000008
【図２】
0005028724.tif 000009
【図３】
0005028724.tif 000010
【図４】
0005028724.tif 000011
【図５】
0005028724.tif 000012
【図６】
0005028724.tif 000013