(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正の第１レンズ、両レンズ面が凹面の第２レンズ、両レンズ面が凸面の第３レンズ、物体側に凹面を向けたメニスカス状の第４レンズ、物体側に凹面を向けたメニスカス状の負の第５レンズ、そして物体側に凹面を向けたメニスカス状の負の第６レンズの６枚のレンズのみをレンズとして有し、
物体側から数えて第ｉ番目のレンズの焦点距離をｆｉ、第４レンズのレンズ厚をｄ８、第２レンズの像面側のレンズ面の曲率半径をｒ４、第５レンズと第６レンズの合成の焦点距離をｆｎ、全系の焦点距離をｆとしたとき
０．９１＜ｆ５／ｆ６＜  ２．７８
−０．２７＜ｄ８／ｆｎ＜−０．１６
２．４８＜ｒ４／ｆ  ＜１０．７５
なる条件を満足することを特徴とする画像読取用レンズ。
【請求項２】
前記第２レンズと前記第３レンズとの間に絞りを有していることを特徴とする１項記載の画像読取用レンズ。
【請求項３】
前記第１レンズから前記第４レンズまでの合成の焦点距離をｆｐ、第６レンズの物体側と像面側のレンズ面の曲率半径を各々ｒ１２，ｒ１３としたとき
−０．９５＜ｆｐ／ｆｎ＜−０．７１
−４．８０＜（ｒ１２＋ｒ１３）／（ｒ１２−ｒ１３）＜−２．７５
２．２６＜ｆ／ｆ３＜２．８８
なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像読取用レンズ。
【請求項４】
前記請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像読取用レンズを用いて画像の画像情報を読取手段面上に形成している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】
本発明は画像読取用レンズ及びそれを用いた画像読取装置に関し、特に画像の画像情報をラインセンサー（CCD）等の読取素子で読み取るイメージスキャナー、フィルムスキャナー、そしてデジタル複写機等のデジタル画像読取装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より紙画像やフィルム上の画像情報をコンピュータにデジタル画像情報として読み取るための装置としてイメージスキャナーやフィルムスキャナー等が知られている。
【０００３】
このようなスキャナー装置に用いられる画像読取用レンズに対しては歪曲収差や色収差が良好に補正されていること、ビネッティングによる周辺光量の低下が少ないこと等が望まれている。また画像の画像情報を読み取るという用途ゆえに通常は横倍率が−０．１程度から−１．２（等倍程度）の相対的に低倍率範囲で設定されていることが望まれている。
【０００４】
さらに近年はダウンサイジングの傾向が進み光学系レイアウトのコンパクト化が必要とされ、そこで光学系レイアウトを決定する投影レンズ（画像読取用レンズ）には広角化が求められていた。
【０００５】
この種の画像読取用レンズが、例えば特開平11-190820号、特開2000−241７01号、特開2000-249912号公報等で種々と提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記特開平11-190820号公報では４枚の構成からなる画像読取用レンズが提案されているが、４枚という構成枚数の少なさゆえ非点隔差を押さえると像面湾曲が大きくなり、これに合わせて球面収差を倒して軸上から軸外までのバランスをとるようにしているため、高解像度の画像読取装置には性能として不十分であるという問題点があった。
【０００７】
特開2000−241７01号公報で提案されている画像読取用レンズは構成枚数を５枚構成として構成枚数を増すことで像面湾曲を比較的小さく押さえている。
【０００８】
特開2000-249912号公報で提案されている画像読取用レンズは６枚構成のオルソメタタイプを使うことで、像面湾曲を小さくし、焦点深度を大きくしている。しかしながらサジタル像面とメリディオナル像面湾曲の変化が中間画角で反対方向に変化して非点隔差が大きく発生し、高解像度の画像読取装置には性能として不十分であるという問題点があった。また画角も前述の公報にくらべ狭くなっており、コンパクト化を達成するには不十分であるという問題点もあった。
【０００９】
近年は高画質化を争う為の更なる高解像度化も求められるようになっている。
【００１０】
本発明は画像読取用レンズの各レンズのレンズ構成を適切に設定することにより、高解像度に対応しつつも、焦点深度が深く、広画角で、明るい画像読取用レンズ及びそれを用いた画像読取装置の提供を目的とする。
【００１１】
この他、本発明は半画角２３°以上の広画角で、Ｆナンバー（Fno）５程度の明るい６群６枚構成の画像読取用レンズ及びそれを用いた画像読取装置の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の画像読取用レンズは、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正の第１レンズ、両レンズ面が凹面の第２レンズ、両レンズ面が凸面の第３レンズ、物体側に凹面を向けたメニスカス状の第４レンズ、物体側に凹面を向けたメニスカス状の負の第５レンズ、そして物体側に凹面を向けたメニスカス状の負の第６レンズの６枚のレンズのみをレンズとして有し、
物体側から数えて第ｉ番目のレンズの焦点距離をｆｉ、第４レンズのレンズ厚をｄ８、第２レンズの像面側のレンズ面の曲率半径をｒ４、第５レンズと第６レンズの合成の焦点距離をｆｎ、全系の焦点距離をｆとしたとき
０．９１＜ｆ５／ｆ６＜  ２．７８
−０．２７＜ｄ８／ｆｎ＜−０．１６
２．４８＜ｒ４／ｆ  ＜１０．７５
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１３】
請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記第２レンズと前記第３レンズとの間に絞りを有していることを特徴としている。
【００１４】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、
前記第１レンズから前記第４レンズまでの合成の焦点距離をｆｐ、第６レンズの物体側と像面側のレンズ面の曲率半径を各々ｒ１２，ｒ１３としたとき
−０．９５＜ｆｐ／ｆｎ＜−０．７１
−４．８０＜（ｒ１２＋ｒ１３）／（ｒ１２−ｒ１３）＜−２．７５
２．２６＜ｆ／ｆ３＜２．８８
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１５】
請求項４の発明の画像読取装置は、
前記請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像読取用レンズを用いて画像の画像情報を読取手段面上に形成していることを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の後述する数値実施例１の画像読取用レンズのレンズ断面図、図２、図３、図４、図５、図６は、各々本発明の後述する数値実施例１〜５の画像読取用レンズの諸収差図である。図８、図９、図１０、図１１は各々、本発明の後述する数値実施例２〜５の画像読取用レンズのレンズ断面図である。
【００１７】
レンズ断面図において、図面上、左側が拡大側（共役点が長い方）で原稿（物体）面Ｐ側（読取画像が設けられている側）であり、右側が縮小側（共役点が短い方）で像面Ｑ側（例えば光電変換素子としてのＣＣＤが設けられている側）である。ＣはＣＣＤのカバーガラス、Ｈは保護ガラスであり、これらは画像読取用レンズと像面との間に挿入されている。
【００１８】
ここで図１の数値実施例１における画像読取用レンズは物体（原稿）側より順に物体側に凸面を向けたメニスカス状の正の第１レンズＧ１、両レンズ面が凹面の第２レンズＧ２、両レンズ面が凸面の第３レンズＧ３、物体側に凹面を向けたメニスカス状の第４レンズＧ４、物体側に凹面を向けたメニスカス状の負の第５レンズＧ５、そして物体側に凹面を向けたメニスカス状の負の第６レンズＧ６の６枚のレンズから成っている。尚、ＳＰは絞りであり、第２レンズＧ２と第３レンズＧ３との間に設けられている。
【００１９】
各数値実施例２〜５における画像読取用レンズのレンズ構成は図８〜図１１に示すように上記数値実施例１と同様であり、物体（原稿）側より順に物体側に凸面を向けたメニスカス状の正の第１レンズＧ１、両レンズ面が凹面の第２レンズＧ２、両レンズ面が凸面の第３レンズＧ３、物体側に凹面を向けたメニスカス状の第４レンズＧ４、物体側に凹面を向けたメニスカス状の負の第５レンズＧ５、そして物体側に凹面を向けたメニスカス状の負の第６レンズＧ６の６枚のレンズから成っている。
【００２０】
このように本発明では画像読取用レンズを所定形状の６群６枚構成のテレタイプの構成とするとともに以下の各条件式（１）〜（３）を満足するように各要素を設定している。即ち、物体側から数えて第ｉ番目のレンズの焦点距離をｆｉ、第４レンズのレンズ厚をｄ８、第２レンズの像面側のレンズ面の曲率半径をｒ４、第５レンズと第６レンズの合成の焦点距離をｆｎ、全系の焦点距離をｆとしたとき
０．９１＜ｆ５／ｆ６＜  ２．７８        ・・・・・・（１）
−０．２７＜ｄ８／ｆｎ＜−０．１６        ・・・・・・（２）
２．４８＜ｒ４／ｆ  ＜１０．７５        ・・・・・・（３）
なる条件を満足するように各要素を設定している。
【００２１】
次に上記の各条件式（１）〜（３）の技術的意味について説明する。
【００２２】
条件式（１）は第５、第６レンズの焦点距離の比に関し、像面湾曲とコマ収差をバランスをとりつつ良好にするためのものである。条件式（１）の上限値を越えて第６レンズの焦点距離が短くなると、像面湾曲が悪化し、サジタル像面の中間画角で像面湾曲が大きくなり、最大画角近傍では像面湾曲が小さくなる。またメリディオナル像面ではその逆で中間画角で像面湾曲が小さくなり、最大画角近傍では像面湾曲が大きくなる。このため、全画角にわたってサジタル像面とメリディオナル像面とが共に良いところがなくなり、焦点深度が浅くなったり、高解像度が得られなくなったりするので良くない。条件式（１）の下限値を越えて第５レンズの焦点距離が短くなると、コマ収差が悪化し、高解像度が得られなくなってくるので良くない。
【００２３】
条件式（２）は第４レンズのレンズ厚と第５、第６レンズの合成の焦点距離との比に関し、歪曲収差の補正と物体面から像面までの距離を短くしコンパクト化を図るためのものである。条件式（２）の上限値を越えてレンズ厚が広くなり、第５、第６レンズの合成のパワーが強くなると、テレ比の度合いが強くなるため、コンパクト化にはなるが歪曲収差が悪化してしまうので良くない。さらに大きくレンズ間隔が広くなるとレンズの大型化を招いてしまうので良くない。条件式（２）の下限値を越えて第５、第６レンズのパワーが緩くなるとテレ比の度合いが弱くなるため、コンパクトにならなくなるので良くない。
【００２４】
条件式（３）は第２レンズの出射面側の曲率半径と全系の焦点距離との比に関し、球面収差を良好に補正するためのものである。条件式（３）の上限値及び下限値を越えて曲率半径が設定されると球面収差が悪化し、全画角を通してのピント位置のバランスをとることが困難になってくるので良くない。
【００２５】
また本発明において更に解像度の高いレンズに対応させるには以下の各条件式（４）〜（６）のうち少なくとも１つを満足させることが望ましい。
【００２６】
−０．９５＜ｆｐ／ｆｎ＜−０．７１                  ・・・・・・（４）
−４．８０＜（ｒ１２＋ｒ１３）／（ｒ１２−ｒ１３）＜−２．７５・（５）
２．２６＜ｆ／ｆ３＜２．８８                      ・・・・・・（６）
但し、ｆｐは第１レンズから第４レンズまでの合成の焦点距離
１２，ｒ１３は各々第６レンズの物体側と像面側のレンズ面の曲率半径である。
【００２７】
次に上記の各条件式（４）〜（６）の技術的意味について説明する。
【００２８】
条件式（４）は第１レンズから第４レンズまでの合成の焦点距離ｆｐと、第５レンズと第６レンズの合成の焦点距離ｆｎとの比に関し、主に広画角化とコマ収差、歪曲収差を良好に補正するためのものである。条件式（４）の上限値及び下限値を越えてどちらか一方のレンズの合成の焦点距離が強まると、互いに収差をキャンセルできなくなりコマ収差や歪曲収差が悪化し、画角が狭いところしか良好なる光学性能が得られなくなってくるので良くない。
【００２９】
条件式（５）は第６レンズのレンズ形状に関するものである。条件式（５）の上限値を越えると第６レンズの屈折力が増加し、第６レンズの物体面のレンズでの屈折力の分担が大きくなり諸収差が悪化するので良くない。条件式（５）の下限値を越えると第６レンズの両レンズ面の曲率が近づき製造が困難になるので良くない。
【００３０】
条件式（６）は全系に対する第３レンズの屈折力の分担に関するものである。条件式（６）の上限値を越えて第３レンズの屈折力が強くなると、球面収差が悪化するので良くない。条件式（６）の下限値を越えて第３レンズの屈折力が弱くなると、テレ比が弱くなり、コンパクト化と広画角化が困難になるので良くない。
【００３１】
尚、本発明において更に好ましくは上記の各条件式（１）〜（６）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００３２】
１．００＜ｆ５／ｆ６＜  ２．６０        ・・・・・・（１ａ）
−０．２５＜ｄ８／ｆｎ＜−０．１６        ・・・・・・（２ａ）
２．７０＜ｒ４／ｆ  ＜１０．００        ・・・・・・（３ａ）
−０．９０＜ｆｐ／ｆｎ＜−０．７５                  ・・・・・（４ａ）
−４．５０＜（ｒ１２＋ｒ１３）／（ｒ１２−ｒ１３）＜−３．００（５ａ）
２．５０＜ｆ／ｆ３＜２．７０                      ・・・・・（６ａ）
尚、本発明においては上記の各条件式（１）〜（３）のうち少なくとも１つを満足させても所定の効果が得られる。
【００３３】
次に本発明の数値実施例１〜５を示す。数値実施例１〜５においてｒｉは物体側より順にｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは物体側より順にｉ番目の面と（ｉ＋１）番目の面との間隔、ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズの材質の屈折率とアッベ数である。
【００３４】
非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、ｒを近軸曲率半径、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを各々非球面係数としたとき
【００３５】
【数１】
0003740370.tif 000002
【００３６】
なる式で表している。
【００３７】
尚、画像台ガラス（原稿面）と第１レンズとの空気間隔については記載を省略する。ｆは全系の焦点距離、Ｆｎｏは画像距離無限時のＦナンバー、βは結像倍率（画像読取倍率）、ｒ１４〜ｒ１７はＣＣＤのカバーガラスＣや保護ガラスＨの表面を表わしている。また前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表−１に示す。
【００３８】
【外１】
0003740370.tif 000003
【００３９】
【外２】
0003740370.tif 000004
【００４０】
【外３】
0003740370.tif 000005
【００４１】
【外４】
0003740370.tif 000006
【００４２】
【外５】
0003740370.tif 000007
【００４３】
【表１】
0003740370.tif 000008
【００４４】
［画像読取装置］
図７は数値実施例１〜５のいずれかの画像読取用レンズをデジタル複写機等の画像読取装置に適用したときの要部概略図である。
【００４５】
同図において７２は画像台ガラスであり、その面上に画像（原稿）７１が載置されている。８１はキャリッジであり、後述する照明光源７４、反射笠７３、複数の反射ミラー７５，７６，７７，７８、画像読取用レンズ７９、そして読取手段（ラインセンサー）８０等を一体的に収納しており、副走査モータ等の駆動装置（不図示）により副走査方向（図７において矢印Ａ方向）へ走査し、画像７１の画像情報を読取っている。７４は照明光源であり、例えば蛍光灯やハロゲンランプ等より成っている。７３は反射笠であり、照明光源７４からの光束を反射させ、効率良く画像を照明している。７５，７６，７７，７８は各々順の第１、第２、第３、第４の反射ミラーであり、画像７１からの光束の光路をキャリッジ８１内部で折り曲げている。７９は上記数値実施例１〜５に示したいずれかの画像読取用レンズであり、画像７１の画像情報に基づく光束を読取手段８０面上に結像させている。８０は読取手段としてのラインセンサー（ＣＣＤ）である。８２は本体、８３は圧板である。
【００４６】
同図において照明光源７４から放射された光束は直接あるいは反射笠７３を介して画像７１を照明し、該画像７１からの反射光を第１、第２、第３、第４の反射ミラー７５，７６，７７，７８を介してキャリッジ８１内部でその光束の光路を折り曲げ画像読取用レンズ７９によりＣＣＤ８０面上に結像させている。そしてキャリッジ８１を副走査モータにより矢印Ｃ方向（副走査方向）に移動させることにより、画像７１の画像情報を読取っている。
【００４７】
尚、本実施例ではデジタル複写機の画像読取装置に本発明の画像読取用レンズを適用したが、これに限らず、例えばイメージスキャナーやフィルムスキャナー等の種々の画像読取装置にも適用できることは言うまでもない。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば前述のごとく画像読取用レンズの各レンズのレンズ構成を適切に設定するとともに各条件式を満足させることにより、極めて高解像度に読み取りを行えるコンパクトで、明るい画像読取用レンズ及び画像読取装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の数値実施例１のレンズ断面図
【図２】  本発明の数値実施例１の諸収差図
【図３】  本発明の数値実施例２の諸収差図
【図４】  本発明の数値実施例３の諸収差図
【図５】  本発明の数値実施例４の諸収差図
【図６】  本発明の数値実施例５の諸収差図
【図７】  本発明の画像読取用レンズをデジタル複写機の画像読取装置に適用したときの要部概略図
【図８】  本発明の数値実施例２のレンズ断面図
【図９】  本発明の数値実施例３のレンズ断面図
【図１０】  本発明の数値実施例４のレンズ断面図
【図１１】  本発明の数値実施例５のレンズ断面図
【図１】
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【図２】
0003740370.tif 000010
【図３】
0003740370.tif 000011
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0003740370.tif 000019