(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、いずれも単レンズからなる、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第１レンズと、両凹レンズからなる第２レンズと、両凸レンズからなる第３レンズと、結像面側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第４レンズを配列されてなり、
（１）  −５．５  ＜ｆ１２／ｆ ＜−２．８
（２）    ０．３６＜ｆ３／ｆ ＜０．４６
（３）  −１．１４＜ｆ２／ｆ３＜−０．８
（４）  −８．８  ＜ｆ４／Ｄ６＜−６．０
（５）    ０．２３＜Ｒ１／ｆ ＜０．３４
但し、ｆ   ：レンズ全系の焦点距離
ｆ１２  ：第１レンズと第２レンズの合成焦点距離
ｆ２    ：第２レンズの焦点距離
ｆ３    ：第３レンズの焦点距離
ｆ４    ：第４レンズの焦点距離
Ｒ１    ：第１面の曲率半径
Ｄ６    ：第６面から第７面までの距離
なる条件式を満足するように構成されてなることを特徴とする画像読取用レンズ。
【請求項２】
前記請求項１記載の画像読取用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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ファクシミリやイメージスキャナ等の画像読取装置の光学系に用いられる画像読取用の結像レンズおよびこれを用いた画像読取装置に関するものであり、特に画像縮小用もしくは画像拡大用の画像読取用レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原稿画像をＣＣＤ等の撮像素子に縮小もしくは拡大して結像させるタイプのファクシミリやイメージスキャナ等に用いられる画像読取用の結像レンズは、使用される結像倍率において高い解像力を持っていること、周辺光量が多いこと、歪曲収差は小さいことが基本的に要求されているが、その他に、近年の光学装置全体のコンパクト化および低コスト化の要求に伴い、そのサイズをコンパクトなものとし、製造コストを安価なものとすることも求められている。
このような要求に対応し得る結像レンズとして、特開平1-183614号公報、特開平9-101452号公報に示されたコンパクトな４枚構成の結像レンズが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特開平1-183614号公報記載の結像レンズは、４枚というレンズ構成により６枚構成の結像レンズに相当する性能を達成するために、屈折率が大きく高価な硝材を使用していた。
また、上記特開平9-101452号公報記載の結像レンズでは、比較的安価な硝材を使用している実施例もあるが、このような実施例では明るさがＦ／５〜５．６、半画角ωが１９〜２０゜程度となっており、一方、Ｆ／３．５〜４の実施例は半画角ωが１７〜１８゜程度で硝材も高価であるため、さらに性能的に優れた安価な結像レンズが望まれていた。
【０００４】
このような画像読取用レンズでは、画角を大きくすることにより被写体と像面間の距離を短くして、装置の小型化を図ることができるため、高性能を維持しつつ、より広画角の画像読取用レンズが望まれていた。
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、レンズ枚数が４枚で構成され、広画角とすることができる上、安価で読取画像の品質が良好な明るい画像読取用レンズおよびこれを用いた画像読取装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像読取用レンズは、物体側から順に、いずれも単レンズからなる、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第１レンズと、両凹レンズからなる第２レンズと、両凸レンズからなる第３レンズと、結像面側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第４レンズを配列されてなり、
（１）  −５．５  ＜ｆ１２／ｆ ＜−２．８
（２）    ０．３６＜ｆ３／ｆ ＜０．４６
（３）  −１．１４＜ｆ２／ｆ３＜−０．８
（４）  −８．８  ＜ｆ４／Ｄ６＜−６．０
（５）    ０．２３＜Ｒ１／ｆ ＜０．３４
但し、ｆ   ：レンズ全系の焦点距離
ｆ１２  ：第１レンズと第２レンズの合成焦点距離
ｆ２    ：第２レンズの焦点距離
ｆ３    ：第３レンズの焦点距離
ｆ４    ：第４レンズの焦点距離
Ｒ１    ：第１面の曲率半径
Ｄ６    ：第６面から第７面までの距離
なる条件式を満足するように構成されてなることを特徴とするものである。
【０００６】
また、画像読取装置に上記画像読取用レンズを用いたことを特徴とするものである。
なお、本発明の画像読取用レンズは上述した如く物体側から第１，２，３，４レンズをこの順に配設すれば画像縮小用レンズとして使用し得るが、このレンズ系全体をそのままの状態で方向を逆にし、結像面側から第１，２，３，４レンズをこの順に配設すれば画像拡大用レンズとして使用し得る。
【０００７】
【作用および発明の効果】
本発明の画像読取用レンズによれば、４枚構成というコンパクトなレンズ構成でありながら、上記条件式（１）、（２）、（３）、（４）および（５）を満足することにより、Ａ４判〜Ａ３判短辺の画像を読み取るのに最適な画像読取用レンズとすることができる。
【０００８】
条件式（１）は、レンズ全系の焦点距離ｆに対する第１レンズと第２レンズの合成焦点距離ｆ12の比ｆ12／ｆを規定する条件式である。この条件式（１）において、ｆ12／ｆの値が上限および下限を超えると、像面湾曲と球面収差を良好に補正することができなくなる。また、ｆ12／ｆの値が下限を超えると、第１レンズに、より屈折率の高い高価な硝材を使用しなくてはならず、製造コストが上昇してしまう。
【０００９】
条件式（２）は、レンズ全系の焦点距離ｆに対する第３レンズの焦点距離ｆ3の比を規定する条件式である。この条件式（２）において、ｆ3／ｆの値が上限および下限を超えると、像面湾曲と球面収差を良好に補正することができなくなる。また、ｆ3／ｆの値が下限を超えると、第３レンズに、より屈折率の高い高価な硝材を使用しなくてはならず、製造コストが上昇してしまう。
【００１０】
条件式（３）は、第３レンズの焦点距離ｆ3に対する第２レンズの焦点距離ｆ2の比を規定する条件式である。この条件式（３）において、ｆ2／ｆ3の値が上限を超えると、球面収差が補正過剰となる。また、ｆ2／ｆ3の値が下限を超えると、球面収差が補正不足となり、良好な結像性能を得ることができない。
【００１１】
条件式（４）は、第６面から第７面までの距離Ｄ6に対する第４レンズの焦点距離ｆ4の比を規定した条件式である。この条件式（４）において、ｆ4／Ｄ6の値が上限を超えると、像面湾曲および歪曲収差が良好に補正できなくなるとともに、レンズの外径および全長がともに大型化してしまう。また、ｆ4／Ｄ6の値が下限を超えると、歪曲収差が正に過大になるとともに、第４レンズに倍率の色収差を良好に補正するための材料を選ぶことができなくなってしまう。すなわち、条件式（４）において、ｆ4／Ｄ6の値を所定の範囲内とすることにより、装置のコンパクト化を図ることができるとともに、像面湾曲および諸収差が良好に補正され、高品質な読取画像を得ることができる。
【００１２】
条件式（５）は、レンズ全系の焦点距離ｆに対する第１面の曲率半径Ｒ1の比を規定した条件式である。この条件式（５）において、Ｒ1／ｆの値が上限を超えると、コマ収差が補正不足となり、良好な結像性能を得ることができない。また、Ｒ1／ｆの値が下限を超えると、コマ収差が補正過剰となり、良好な結像性能を得ることができない。なお、条件式（５）において、Ｒ1／ｆの値が所定の範囲を逸脱した場合であっても、第１レンズに屈折率の高い材料を用いることにより、良好な結像性能を得ることが可能となる場合もあるが、そのような屈折率の高い材料は高価であり、製造コストが上昇するため、本発明の目的に反してしまい採用することが困難である。
【００１３】
上述したように、上記条件式（１）、（２）、（３）、（４）および（５）を満足することにより、明るさがＦ／４．５程度と比較的明るく、半画角ωが２４゜程度と広角で、比較的安価な硝材を使用した高性能な画像読取用レンズを提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について実施例１〜５を用いて説明する。
ここで、図１は実施例１のレンズ基本構成、図１３は実施例２のレンズ基本構成、図１４は実施例３のレンズ基本構成、図１５は実施例４のレンズ基本構成、図１６は実施例５のレンズ基本構成、図２は本発明の一実施形態に係る画像読取装置の概略構成を示すものである。
【００１５】
図２に示すように、本発明に係る画像読取用の結像レンズ（画像読取用レンズ）１は、ファクシミリやイメージスキャナ等の画像読取装置２の光学系に用いられるものである。この画像読取装置２は、原稿３を載置するガラス板４と、ライン状ＣＣＤ５のカバーガラス６との間に結像レンズ１を配置し、ガラス板４の結像レンズ側に照明装置７を配置してなる。
この画像読取装置２では、照明装置７から原稿３に向かって光を当てると、原稿３により反射された光束が結像レンズ１により結像し、ライン状ＣＣＤ５により読み取られる。
【００１６】
図１に示すように、実施例１〜５に係る画像読取用レンズ１は、４枚のレンズＬ1 〜Ｌ4 により構成され、絞りｉを第２レンズＬ2と第３レンズＬ3との間に配設されてなるもので、物体側から光軸Ｘに沿って入射した光束は結像位置Ｐに結像される。
【００１７】
ここで第１レンズＬ1 は物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ、第２レンズＬ2 は強い曲率の面を結像面側に向けた両凹レンズ、第３レンズＬ3 は両面の曲率が等しい両凸レンズ、第４レンズＬ4 は結像面側に凸面を向けた負のメニスカスレンズである。
【００１８】
また、これらのレンズは以下の条件式を満足する。
（１）  −５．５  ＜ｆ12／ｆ ＜−２．８
（２）    ０．３６＜ｆ3／ｆ ＜０．４６
（３）  −１．１４＜ｆ2／ｆ3＜−０．８
（４）  −８．８  ＜ｆ4／Ｄ6＜−６．０
（５）    ０．２３＜Ｒ1／ｆ ＜０．３４
但し、ｆ  ：レンズ全系の焦点距離
ｆ12 ：第１レンズと第２レンズの合成焦点距離
ｆ2  ：第２レンズの焦点距離
ｆ3  ：第３レンズの焦点距離
ｆ4  ：第４レンズの焦点距離
Ｒ1  ：第１面の曲率半径
Ｄ6  ：第６面から第７面までの距離
【００１９】
上記画像読取用レンズによれば、物体側から順に正の第１レンズＬ1、負の第２レンズＬ2、正の第３レンズＬ3および負の第４レンズＬ4を配設しており、第１と第２のレンズのペアと第３と第４のレンズのペアが各々正負のペアで形成されているため、前側のレンズで発生した収差が大きくならないうちに、後側のレンズで補正されるので収差の補正を効率よく行なうことができる。
【００２０】
以下、実施例１〜５の各々について具体的数値を用いて説明する。
なお、実施例１〜５に係る画像読取用レンズは、焦点距離１００ｍｍで規格化してあり、読み取る原稿の寸法に合わせて、各実施例を比例縮小または比例拡大し、原稿寸法毎に焦点距離を決定して使用するが、特に、Ａ３判短辺の２９７ｍｍ、Ｂ４判短辺の２５７ｍｍ、Ａ４判あるいはレターサイズ短辺の２１６ｍｍの原稿の読取用として適している。
【００２１】
＜実施例１＞
この実施例１における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎとアッベ数ν および硝材名を下記表１に示す。
ただし、この表１および後述する表２〜５において、各記号Ｒ，Ｄ，Ｎ，νに対応させた数字は物体側から順次増加するようになっている。
【００２２】
なお、表１の中段に、この実施例１の画像読取用レンズにおける、Ｆナンバ、レンズ系全体の焦点距離ｆ、結像倍率βおよび半画角ωの値を示す。
さらに、表１の下段に、この実施例１の上記条件式(１)〜(５)に対応する数値を示す。
また、実施例１に係る画像読取用レンズをＡ４判短辺読取用として使用する場合の焦点距離は、２７．７ｍｍとなる。
【００２３】
【表１】
0003856258.tif 000002
【００２４】
上表から明らかなように、実施例１では各条件式（１）〜（５）が全て満足されている。また、画角の広さおよび明るさも画像読取用レンズとして十分なものとされている。
【００２５】
＜実施例２＞
この実施例２における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎとアッベ数νおよび硝材名を下記表２に示す。
なお、表２の中段に、この実施例２の画像読取用レンズにおける、Ｆナンバ、レンズ系全体の焦点距離ｆ、結像倍率βおよび半画角ωの値を示す。
【００２６】
さらに、表２の下段に、この実施例２の上記条件式(１)〜(５)に対応する数値を示す。
また、実施例２の画像読取用レンズをＡ４判短辺読み取り用として使用する場合の焦点距離は、２７．７ｍｍとなる。
【００２７】
【表２】
0003856258.tif 000003
【００２８】
上表から明らかなように、実施例２では各条件式（１）〜（５）が全て満足されている。また、画角の広さおよび明るさも画像読取用レンズとして十分なものとされている。
また、実施例２の画像読取用レンズは、鉛（Ｐｂ）、砒素（Ａｓ）を含まない材質からなっており、軽量化を達成しているとともに、環境汚染を伴わずに廃棄し易い構成となっている。
【００２９】
＜実施例３＞
この実施例３における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎとアッベ数νおよび硝材名を下記表３に示す。
【００３０】
なお、表３の中段に、この実施例３の画像読取用レンズにおける、Ｆナンバ、レンズ系全体の焦点距離ｆ、結像倍率βおよび半画角ωの値を示す。
さらに、表３の下段に、この実施例３の上記条件式(１)〜(５)に対応する数値を示す。
また、実施例３の画像読取用レンズをＡ４判短辺読取用として使用する場合の焦点距離は、２７．７ｍｍとなる。
【００３１】
【表３】
0003856258.tif 000004
【００３２】
上表から明らかなように、実施例３では各条件式（１）〜（５）が全て満足されている。また、画角の広さおよび明るさも画像読取用レンズとして十分なものとされている。
【００３３】
＜実施例４＞
この実施例４における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎとアッベ数νおよび硝材名を下記表４に示す。
【００３４】
なお、表４の中段に、この実施例４の画像読取用レンズにおける、Ｆナンバ、レンズ系全体の焦点距離ｆ、結像倍率βおよび半画角ωの値を示す。
さらに、表４の下段に、この実施例４の上記条件式(１)〜(５)に対応する数値を示す。
また、実施例４の画像読取用レンズをＡ４判短辺読取用として使用する場合の焦点距離は、２７．７ｍｍとなる。
【００３５】
【表４】
0003856258.tif 000005
【００３６】
上表から明らかなように、実施例４では各条件式（１）〜（５）が全て満足されている。また、画角の広さおよび明るさも画像読取用レンズとして十分なものとされている。
【００３７】
＜実施例５＞
この実施例５における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎとアッベ数νおよび硝材名を下記表５に示す。
【００３８】
なお、表５の中段に、この実施例５の画像読取用レンズにおける、Ｆナンバ、レンズ系全体の焦点距離ｆ、結像倍率βおよび半画角ωの値を示す。
さらに、表５の下段に、この実施例５の上記条件式(１)〜(５)に対応する数値を示す。
また、実施例５の画像読取用レンズをＡ４判短辺読取用として使用する場合の焦点距離は、３９．１ｍｍとなる。
【００３９】
【表５】
0003856258.tif 000006
【００４０】
上表から明らかなように、実施例５では各条件式（１）〜（５）が全て満足されている。また、画角の広さおよび明るさも画像読取用レンズとして十分なものとされている。
なお、実施例１〜５に対応させてその各収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差の収差図）を各々図 ３,５,７,９,１１に示す。なお、この収差図においてωは半画角を示す。また、上記実施例１〜５に対応させてそのコマ収差を表す収差図を各々図４,６,８,１０,１２に示す。
【００４１】
また、図３〜１０に示す実施例１〜４に係る画像読取用レンズの収差図は、光路中の物体側に厚さ１１．６ｍｍ、像側に厚さ２．５３ｍｍのガラス板（屈折率１．５２）を含んだ状態のものであり、図１１，１２に示す実施例５に係る画像読取用レンズの収差図は、光路中の物体側に厚さ７．７ｍｍ、像側に厚さ１．７９ｍｍのガラス板（屈折率１．５２）を含んだ状態のものである。
これら図３〜１２から明らかなように、上述した各実施例によれば、前述した各収差を全て良好なものとすることができる。
【００４２】
また、各球面収差図においてはｄ線、ｇ線およびＣ線に対する収差が示されている。さらに、各非点収差図には、サジタル（Ｓ）像面およびタンジェンシャル（Ｔ）像面に対する収差が示されている。
なお、本発明の画像読取用レンズとしては、上記実施例のものに限られるものではなく種々の態様の変更が可能であり、例えば各レンズの曲率半径Ｒおよびレンズ間隔（もしくはレンズ厚）Ｄを適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１に係るレンズ基本構成を示す概略図
【図２】  本発明の一実施形態に係る画像読取装置を示す概略構成図
【図３】  実施例１に係るレンズの各収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）
【図４】  実施例１に係るレンズの各収差図（コマ収差）
【図５】  実施例２に係るレンズの各収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）
【図６】  実施例２に係るレンズの各収差図（コマ収差）
【図７】  実施例３に係るレンズの各収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）
【図８】  実施例３に係るレンズの各収差図（コマ収差）
【図９】  実施例４に係るレンズの各収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）
【図１０】  実施例４に係るレンズの各収差図（コマ収差）
【図１１】  実施例５に係るレンズの各収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）
【図１２】  実施例５に係るレンズの各収差図（コマ収差）
【図１３】 本発明の実施例２に係るレンズ基本構成を示す概略図
【図１４】 本発明の実施例３に係るレンズ基本構成を示す概略図
【図１５】 本発明の実施例４に係るレンズ基本構成を示す概略図
【図１６】 本発明の実施例５に係るレンズ基本構成を示す概略図
【図１】
0003856258.tif 000007
【図２】
0003856258.tif 000008
【図３】
0003856258.tif 000009
【図４】
0003856258.tif 000010
【図５】
0003856258.tif 000011
【図６】
0003856258.tif 000012
【図７】
0003856258.tif 000013
【図８】
0003856258.tif 000014
【図９】
0003856258.tif 000015
【図１０】
0003856258.tif 000016
【図１１】
0003856258.tif 000017
【図１２】
0003856258.tif 000018
【図１３】
0003856258.tif 000019
【図１４】
0003856258.tif 000020
【図１５】
0003856258.tif 000021
【図１６】
0003856258.tif 000022