JPH075358A - 読み取り光学系 - Google Patents
読み取り光学系Info
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- JPH075358A JPH075358A JP6016539A JP1653994A JPH075358A JP H075358 A JPH075358 A JP H075358A JP 6016539 A JP6016539 A JP 6016539A JP 1653994 A JP1653994 A JP 1653994A JP H075358 A JPH075358 A JP H075358A
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- JP
- Japan
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- optical system
- lens
- reading optical
- diaphragm
- meniscus lens
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 単レンズを用いて小型、軽量な読み取り光学
系を提供することを目的とする。 【構成】 絞りと、この絞り側に凹面を向けた正のメニ
スカスレンズとから構成され、絞りとレンズとの間隔と
レンズ厚との合計をd1+d2、焦点距離をf、メニスカ
スレンズの物体側面の曲率半径をr1として、以下の条
件を満たすことを特徴とする。 0.15<(d1+d2)/f<0.41 0.35<(d1+d2)/|R1|<0.85
系を提供することを目的とする。 【構成】 絞りと、この絞り側に凹面を向けた正のメニ
スカスレンズとから構成され、絞りとレンズとの間隔と
レンズ厚との合計をd1+d2、焦点距離をf、メニスカ
スレンズの物体側面の曲率半径をr1として、以下の条
件を満たすことを特徴とする。 0.15<(d1+d2)/f<0.41 0.35<(d1+d2)/|R1|<0.85
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、バーコード等のパタ
ーンを一次元のラインセンサ上に結像させて情報を読み
取る非走査式バーコードリーダー等の装置に用いられる
読み取り光学系に関する。
ーンを一次元のラインセンサ上に結像させて情報を読み
取る非走査式バーコードリーダー等の装置に用いられる
読み取り光学系に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の非走査式バーコードリー
ダーの読み取り光学系には、2枚組の結像レンズが用い
られている。従来は、CCD等のセンサの感度が比較的
低かったため、光源からの光量を効率よくセンサに導く
ために結像レンズのFナンバーを小さく設定する必要が
あった。したがって、球面収差等の収差をも補正する必
要があり、最低でも2枚のレンズが必要であった。
ダーの読み取り光学系には、2枚組の結像レンズが用い
られている。従来は、CCD等のセンサの感度が比較的
低かったため、光源からの光量を効率よくセンサに導く
ために結像レンズのFナンバーを小さく設定する必要が
あった。したがって、球面収差等の収差をも補正する必
要があり、最低でも2枚のレンズが必要であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の読み取り光学系は、レンズを複数枚用いるため
により以上の光学系の小型化、軽量化が困難であるとい
う問題を有している。
た従来の読み取り光学系は、レンズを複数枚用いるため
により以上の光学系の小型化、軽量化が困難であるとい
う問題を有している。
【0004】
【発明の目的】この発明は、上述した従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、単レンズを用いて小型、軽
量な読み取り光学系を提供することを目的とする。
鑑みてなされたものであり、単レンズを用いて小型、軽
量な読み取り光学系を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる読み取
り光学系は、上記の目的を達成させるため、絞りと、こ
の絞り側に凹面を向けた正のメニスカスレンズとから構
成され、絞りとレンズとの間隔とレンズ厚との合計をd
1+d2、焦点距離をf、メニスカスレンズの物体側面の
曲率半径をr1として、以下の条件を満たすことを特徴
とする。
り光学系は、上記の目的を達成させるため、絞りと、こ
の絞り側に凹面を向けた正のメニスカスレンズとから構
成され、絞りとレンズとの間隔とレンズ厚との合計をd
1+d2、焦点距離をf、メニスカスレンズの物体側面の
曲率半径をr1として、以下の条件を満たすことを特徴
とする。
【0006】
【数1】0.15<(d1+d2)/f<0.41 0.35<(d1+d2)/|R1|<0.85
【0007】
【実施例】以下、この読み取り光学系の実施例を説明す
る。まず、この発明の読み取り光学系が用いられるバー
コードリーダーの全体構成について説明する。
る。まず、この発明の読み取り光学系が用いられるバー
コードリーダーの全体構成について説明する。
【0008】図1に示されるように、照明光源としての
複数配列した発光ダイオード1からの光束は、投光レン
ズ2を介して長波長カットフィルターとしてのカバーガ
ラス3を透過し、読み取り対象であるバーコード(図示
せず)を照明する。バーコードからの反射光は、ミラー
4で反射され、短波長カットフィルター5、結像レンズ
6を介してCCDラインセンサ7上に結像する。
複数配列した発光ダイオード1からの光束は、投光レン
ズ2を介して長波長カットフィルターとしてのカバーガ
ラス3を透過し、読み取り対象であるバーコード(図示
せず)を照明する。バーコードからの反射光は、ミラー
4で反射され、短波長カットフィルター5、結像レンズ
6を介してCCDラインセンサ7上に結像する。
【0009】CCDラインセンサ7の出力信号は、図示
せぬデコーダにより解析され、バーコードパターンの情
報が読み取られる。
せぬデコーダにより解析され、バーコードパターンの情
報が読み取られる。
【0010】カバーガラス3とフィルター5とは、発光
ダイオード1のピーク波長の光束のみがCCDラインセ
ンサ7に達するようバンドパスフィルターとして機能
し、外光の乱入による結像レンズの色収差の発生を防止
している。
ダイオード1のピーク波長の光束のみがCCDラインセ
ンサ7に達するようバンドパスフィルターとして機能
し、外光の乱入による結像レンズの色収差の発生を防止
している。
【0011】次に、上述したバーコードリーダーに用い
られる結像レンズを含む読み取り光学系の具体的な構成
を説明する。以下説明する光学系は、例えば図2に示す
ように、絞りと、この絞りの側に凹面を向けた正のメニ
スカスレンズとから構成され、その配列の順序は、実施
例1、2では物体側からメニスカスレンズ、絞りの順で
あり、他の実施例では物体側から絞り、メニスカスレン
ズの順に配置されている。
られる結像レンズを含む読み取り光学系の具体的な構成
を説明する。以下説明する光学系は、例えば図2に示す
ように、絞りと、この絞りの側に凹面を向けた正のメニ
スカスレンズとから構成され、その配列の順序は、実施
例1、2では物体側からメニスカスレンズ、絞りの順で
あり、他の実施例では物体側から絞り、メニスカスレン
ズの順に配置されている。
【0012】図27に示すように、バーコードパターン
Aの像Bを一次元のラインセンサ7で読み取るために
は、結像レンズ6の性能については図中の矢印Mで示す
方向のメリディオナル像面についてのみ考慮すれば足
り、サジタル像面については考慮する必要がない。
Aの像Bを一次元のラインセンサ7で読み取るために
は、結像レンズ6の性能については図中の矢印Mで示す
方向のメリディオナル像面についてのみ考慮すれば足
り、サジタル像面については考慮する必要がない。
【0013】また、CCDラインセンサの感度が従来よ
り向上したため、読み取り光学系にもFナンバーの大き
い暗いレンズを用いることもできるようになった。この
ため、感度の高いCCDラインセンサを用いる場合に
は、絞りを絞ることによって小さくできる球面収差等の
収差を補正対象とする必要がない。
り向上したため、読み取り光学系にもFナンバーの大き
い暗いレンズを用いることもできるようになった。この
ため、感度の高いCCDラインセンサを用いる場合に
は、絞りを絞ることによって小さくできる球面収差等の
収差を補正対象とする必要がない。
【0014】さらに、単波長の光源を用いることによ
り、あるいは、フィルター等を用いてラインセンサに入
射する光束の波長幅を狭めることにより、色収差につて
いも補正の必要がなくなる。
り、あるいは、フィルター等を用いてラインセンサに入
射する光束の波長幅を狭めることにより、色収差につて
いも補正の必要がなくなる。
【0015】この発明の読み取り光学系は、メリディオ
ナル像面のみを平坦にし、球面収差、色収差を考慮しな
いことを前提として、バーコードリーダーの結像レンズ
として必要十分な性能を得るために、以下の条件(1)
(2)を満たす単レンズと絞りとの組合せを採用してい
る。
ナル像面のみを平坦にし、球面収差、色収差を考慮しな
いことを前提として、バーコードリーダーの結像レンズ
として必要十分な性能を得るために、以下の条件(1)
(2)を満たす単レンズと絞りとの組合せを採用してい
る。
【0016】
【数2】 0.15<(d1+d2)/f<0.41 …(1) 0.35<(d1+d2)/|R1|<0.85 …(2)
【0017】ただし、絞りとレンズとの間隔とレンズ厚
との合計をd1+d2、焦点距離をf、メニスカスレンズ
の物体側面の曲率半径をr1とする。
との合計をd1+d2、焦点距離をf、メニスカスレンズ
の物体側面の曲率半径をr1とする。
【0018】条件(1)は、メリディオナル像面を平坦
にするための条件である。条件(1)の下限を下回る場
合には、メリディオナル像面の湾曲がオーバーとなり過
ぎ、上限を越える場合にはアンダーとなり過ぎる。
にするための条件である。条件(1)の下限を下回る場
合には、メリディオナル像面の湾曲がオーバーとなり過
ぎ、上限を越える場合にはアンダーとなり過ぎる。
【0019】条件(2)は、コマ収差を補正するための
条件である。コマ収差が発生すると、メリディオナル方
向の解像力は低下するが、読み取り深度を深くすること
ができる。条件(2)を満たすことにより、解像度と深
度とをバランスよく保つことができる。
条件である。コマ収差が発生すると、メリディオナル方
向の解像力は低下するが、読み取り深度を深くすること
ができる。条件(2)を満たすことにより、解像度と深
度とをバランスよく保つことができる。
【0020】次に、上記の条件を満たす具体的な読み取
り光学系の実施例を8例説明する。以下の説明におい
て、fは焦点距離、FNOは絞りにより規定される無限遠
からの光についてのFナンバー、Mは倍率、r1、r2は
それぞれレンズの物体側、像面側の面の曲率半径、nは
レンズのd線(588nm)の屈折率、νはアッベ数である。
また、実施例1、2においてはd1がレンズ厚、d2がレ
ンズ像側面と絞りとの間隔、他の実施例ではd1が絞り
からレンズ物体側面までの距離、d2がレンズ厚であ
る。
り光学系の実施例を8例説明する。以下の説明におい
て、fは焦点距離、FNOは絞りにより規定される無限遠
からの光についてのFナンバー、Mは倍率、r1、r2は
それぞれレンズの物体側、像面側の面の曲率半径、nは
レンズのd線(588nm)の屈折率、νはアッベ数である。
また、実施例1、2においてはd1がレンズ厚、d2がレ
ンズ像側面と絞りとの間隔、他の実施例ではd1が絞り
からレンズ物体側面までの距離、d2がレンズ厚であ
る。
【0021】
【実施例1】図2は、実施例1にかかる読み取り光学系
のレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成は
表1に示されている。また、図3、図4は、それぞれこ
の実施例の非点収差(S:サジタル、M:メリディオナル)、
横収差を示す。
のレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成は
表1に示されている。また、図3、図4は、それぞれこ
の実施例の非点収差(S:サジタル、M:メリディオナル)、
横収差を示す。
【0022】
【表1】 f 17.21 FNO 16 M −0.381 r1 4.540 d1 1.50 n 1.77250 r2 5.924 d2 2.11 ν 49.6
【0023】
【実施例2】図5は、実施例2にかかる読み取り光学系
のレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成は
表2に示されている。また、図6、図7は、それぞれこ
の実施例の非点収差、横収差を示す。
のレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成は
表2に示されている。また、図6、図7は、それぞれこ
の実施例の非点収差、横収差を示す。
【0024】
【表2】 f 17.21 FNO 16 M −0.381 r1 3.790 d1 1.50 n 1.51633 r2 5.742 d2 1.63 ν 64.1
【0025】
【実施例3】図8は、実施例3にかかる読み取り光学系
のレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成は
表3に示されている。また、図9、図10は、それぞれ
この実施例の非点収差、横収差を示す。
のレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成は
表3に示されている。また、図9、図10は、それぞれ
この実施例の非点収差、横収差を示す。
【0026】
【表3】 f 17.20 FNO 16 M −0.446 r1 −9.170 d1 2.69 n 1.69680 r2 −5.529 d2 1.50 ν 55.5
【0027】
【実施例4】図11は、実施例4にかかる読み取り光学
系のレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成
は表4に示されている。また、図12、図13は、それ
ぞれこの実施例の非点収差、横収差を示す。
系のレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成
は表4に示されている。また、図12、図13は、それ
ぞれこの実施例の非点収差、横収差を示す。
【0028】
【表4】 f 17.20 FNO 16 M −0.444 r1 −9.280 d1 2.97 n 1.84666 r2 −6.055 d2 1.50 ν 23.9
【0029】
【実施例5】図14は、実施例5にかかる読み取り光学
系のレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成
は表5に示されている。また、図15、図16は、それ
ぞれこの実施例の非点収差、横収差を示す。
系のレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成
は表5に示されている。また、図15、図16は、それ
ぞれこの実施例の非点収差、横収差を示す。
【0030】
【表5】 f 17.20 FNO 16 M −0.445 r1 −10.700 d1 1.50 n 1.51633 r2 −5.300 d2 3.00 ν 64.1
【0031】
【実施例6】図17は、実施例6にかかる読み取り光学
系のレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成
は表6に示されている。また、図18、図19は、それ
ぞれこの実施例の非点収差、横収差を示す。
系のレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成
は表6に示されている。また、図18、図19は、それ
ぞれこの実施例の非点収差、横収差を示す。
【0032】
【表6】 f 17.20 FNO 16 M −0.451 r1 −6.640 d1 1.70 n 1.51633 r2 −4.082 d2 1.50 ν 64.1
【0033】
【実施例7】図20は、実施例7にかかる読み取り光学
系のレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成
は表7に示されている。また、図21、図22は、それ
ぞれこの実施例の非点収差、横収差を示す。
系のレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成
は表7に示されている。また、図21、図22は、それ
ぞれこの実施例の非点収差、横収差を示す。
【0034】
【表7】 f 17.20 FNO 16 M −0.448 r1 −6.620 d1 2.00 n 1.69680 r2 −4.650 d2 1.50 ν 55.5
【0035】
【実施例8】図23は、実施例8にかかる読み取り光学
系のレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成
は表8に示されている。また、図24、図25は、それ
ぞれこの実施例の非点収差、横収差を示す。
系のレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成
は表8に示されている。また、図24、図25は、それ
ぞれこの実施例の非点収差、横収差を示す。
【0036】
【表8】 f 17.20 FNO 16 M −0.437 r1 −17.900 d1 3.50 n 1.84666 r2 −8.582 d2 3.00 ν 23.9
【0037】表9は、上記の実施例と条件式(1)、
(2)との関係を示す。また、図26は、倍率、焦点距
離をほぼ一定とし、d1+d2をパラメータとして各実施
例のメリディオナル方向の像面湾曲を示したものであ
る。なお、図26中における像面湾曲量は、有効最大像
高の7割の点における値を示している。これは、像面の
湾曲形状が設計により異なるため、有効最大像高では像
面湾曲量のバラツキが大きく比較が困難となるためであ
る。
(2)との関係を示す。また、図26は、倍率、焦点距
離をほぼ一定とし、d1+d2をパラメータとして各実施
例のメリディオナル方向の像面湾曲を示したものであ
る。なお、図26中における像面湾曲量は、有効最大像
高の7割の点における値を示している。これは、像面の
湾曲形状が設計により異なるため、有効最大像高では像
面湾曲量のバラツキが大きく比較が困難となるためであ
る。
【0038】
【表9】
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、単一のレンズによりバーコードリーダーとして必要
十分な性能を有する読み取り光学系を提供することがで
き、装置をより小型化、軽量化すると共に、コストを下
げることができる。
ば、単一のレンズによりバーコードリーダーとして必要
十分な性能を有する読み取り光学系を提供することがで
き、装置をより小型化、軽量化すると共に、コストを下
げることができる。
【図1】 この発明の読み取り光学系が用いられるバー
コードリーダーの全体構成図である。
コードリーダーの全体構成図である。
【図2】 実施例1にかかる読み取り光学系のレンズ図
である。
である。
【図3】 実施例1にかかる読み取り光学系の非点収差
図である。
図である。
【図4】 実施例1にかかる読み取り光学系の横収差図
である。
である。
【図5】 実施例2にかかる読み取り光学系のレンズ図
である。
である。
【図6】 実施例2にかかる読み取り光学系の非点収差
図である。
図である。
【図7】 実施例2にかかる読み取り光学系の横収差図
である。
である。
【図8】 実施例3にかかる読み取り光学系のレンズ図
である。
である。
【図9】 実施例3にかかる読み取り光学系の非点収差
図である。
図である。
【図10】 実施例3にかかる読み取り光学系の横収差
図である。
図である。
【図11】 実施例4にかかる読み取り光学系のレンズ
図である。
図である。
【図12】 実施例4にかかる読み取り光学系の非点収
差図である。
差図である。
【図13】 実施例4にかかる読み取り光学系の横収差
図である。
図である。
【図14】 実施例5にかかる読み取り光学系のレンズ
図である。
図である。
【図15】 実施例5にかかる読み取り光学系の非点収
差図である。
差図である。
【図16】 実施例5にかかる読み取り光学系の横収差
図である。
図である。
【図17】 実施例6にかかる読み取り光学系のレンズ
図である。
図である。
【図18】 実施例6にかかる読み取り光学系の非点収
差図である。
差図である。
【図19】 実施例6にかかる読み取り光学系の横収差
図である。
図である。
【図20】 実施例7にかかる読み取り光学系のレンズ
図である。
図である。
【図21】 実施例7にかかる読み取り光学系の非点収
差図である。
差図である。
【図22】 実施例7にかかる読み取り光学系の横収差
図である。
図である。
【図23】 実施例8にかかる読み取り光学系のレンズ
図である。
図である。
【図24】 実施例8にかかる読み取り光学系の非点収
差図である。
差図である。
【図25】 実施例8にかかる読み取り光学系の横収差
図である。
図である。
【図26】 実施例1から8の読み取り光学系の像面湾
曲分布のグラフである。
曲分布のグラフである。
【図27】 結像レンズを介したバーコードパターンと
像との結像関係を示す説明図である。
像との結像関係を示す説明図である。
Claims (4)
- 【請求項1】絞りと、この絞り側に凹面を向けた正のメ
ニスカスレンズとから構成され、絞りとレンズとの間隔
とレンズ厚との合計をd1+d2、焦点距離をf、前記メ
ニスカスレンズの物体側面の曲率半径をr1として、以
下の条件を満たすことを特徴とする読み取り光学系。 0.15<(d1+d2)/f<0.41 0.35<(d1+d2)/|R1|<0.85 - 【請求項2】物体側から順に、前記絞りと前記メニスカ
スレンズとが配列したことを特徴とする請求項1に記載
の読み取り光学系。 - 【請求項3】物体側から順に、前記メニスカスレンズと
前記絞りとが配列したことを特徴とする請求項1に記載
の読み取り光学系。 - 【請求項4】読み取り対象物であるバーコードを照明す
る光源と、照明されたバーコードからの反射光を結像さ
せる読み取り光学系と、該読み取り光学系の結像位置に
設けられたラインセンサとを備え、前記読み取り光学系
は、絞りと、この絞り側に凹面を向けた正のメニスカス
レンズとから構成され、絞りとレンズとの間隔とレンズ
厚との合計をd1+d2、焦点距離をf、前記メニスカス
レンズの物体側面の曲率半径をr1として、以下の条件
を満たすことを特徴とするバーコードリーダーの光学
系。 0.15<(d1+d2)/f<0.41 0.35<(d1+d2)/|R1|<0.85
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6016539A JPH075358A (ja) | 1993-02-18 | 1994-02-10 | 読み取り光学系 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5-28761 | 1993-02-18 | ||
JP2876193 | 1993-02-18 | ||
JP6016539A JPH075358A (ja) | 1993-02-18 | 1994-02-10 | 読み取り光学系 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH075358A true JPH075358A (ja) | 1995-01-10 |
Family
ID=26352897
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6016539A Pending JPH075358A (ja) | 1993-02-18 | 1994-02-10 | 読み取り光学系 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH075358A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004010195A1 (ja) * | 2002-07-18 | 2004-01-29 | Seiko Precision Inc. | レンズ装置 |
WO2005001541A1 (ja) * | 2003-06-25 | 2005-01-06 | Toyotec Co., Ltd. | バーコード読取装置に用いられる読み取り用レンズ及びその読み取り用レンズ系 |
US7046350B2 (en) | 1997-09-24 | 2006-05-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Device for calculating diffraction efficiencies of a diffraction lens, lens with grating element, and optical system for reading |
JP2011081253A (ja) * | 2009-10-08 | 2011-04-21 | Sharp Corp | 撮像レンズ、撮像モジュール、撮像レンズの製造方法、および、撮像モジュールの製造方法 |
US8373936B2 (en) | 2010-04-12 | 2013-02-12 | Sharp Kabushiki Kaisha | Image sensing lens and image sensing module |
US8400718B2 (en) | 2009-07-14 | 2013-03-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | Image pickup lens and image pickup module |
US8422147B2 (en) | 2011-04-05 | 2013-04-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Image pickup lens and image pickup module |
US8462448B2 (en) | 2009-08-07 | 2013-06-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | Image sensing module, imaging lens and code reading method |
-
1994
- 1994-02-10 JP JP6016539A patent/JPH075358A/ja active Pending
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