JPH09211322A - 画像読取用結像レンズ - Google Patents

画像読取用結像レンズ

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JPH09211322A
JPH09211322A JP8040481A JP4048196A JPH09211322A JP H09211322 A JPH09211322 A JP H09211322A JP 8040481 A JP8040481 A JP 8040481A JP 4048196 A JP4048196 A JP 4048196A JP H09211322 A JPH09211322 A JP H09211322A
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JP
Japan
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lens
image forming
image
light receiving
temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP8040481A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Ori
哲也 小里
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Fujinon Corp
Original Assignee
Fuji Photo Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Photo Optical Co Ltd filed Critical Fuji Photo Optical Co Ltd
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Priority to US08/775,204 priority patent/US5768021A/en
Priority to DE19703050A priority patent/DE19703050C2/de
Publication of JPH09211322A publication Critical patent/JPH09211322A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/028Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 結像レンズを構成する各レンズの屈折率温度
係数をコントロールし、このレンズの温度変化に伴う結
像位置の変化量が、レンズ以外の各部材の温度変化に伴
う結像位置と受光面との位置ズレ量を緩和するようにし
て、読取精度の劣化を防止する。 【構成】 温度変化によるレンズ屈折率の変化に基づく
結像位置の変化量を調整して、光源、レンズおよび受光
素子を一体的に保持する部材の熱膨張に伴う結像位置と
受光面の位置ズレ量を緩和する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像読取用結像レ
ンズに関し、特に、コピー機やファクシミリ機等の画像
読取機において用いられる画像読取用の結像レンズに関
するものである。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】ファ
クシミリ機等の画像読取装置においては、結像レンズに
よる結像位置のズレにより画質が劣化するため結像レン
ズと結像されるべき位置との相対位置関係は互いに固定
とすることが望ましい。したがって、結像のための各種
部材、例えば光源、結像レンズ、さらには受光素子等を
互いに所定の間隔をおいて保持台上に一体的に保持せし
める場合も多い。 しかしながら、このような画像読取
装置においては、起動時から装置内が定常温度状態とな
るまで徐々に環境温度が上昇する。この温度上昇に伴っ
て上記保持台が熱膨張を起こし、光源と結像レンズの間
隔や結像レンズと受光素子の間隔が変化してしまう。
【0003】したがって、常温状態で各部材の最適な位
置をセッティングしても温度上昇により結像位置が受光
素子の受光面上からズレてしまい画像読み取り精度が劣
化してしまう。このような現象は、拡大系の光学系を用
いた場合においてさらに問題となる。本発明はこのよう
な事情に鑑みなされたもので、環境の温度変化に応じ
た、結像レンズ回りの部材の熱膨張に基づく結像位置と
受光面との位置ズレを簡易に補償し得る画像読取用結像
レンズを提供することを目的とするものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の画像読取用結
像レンズは、装置環境の温度変化に応じた、結像レンズ
回りの部材の熱膨張に基づく結像位置と受光面との位置
ズレ量が、前記結像レンズの温度変化に基づく結像位置
の変化によって減少するように、該結像レンズを構成す
るレンズの屈折率温度係数が調整されてなることを特徴
とするものである。また、前記結像レンズが凸の第1レ
ンズと凹の第2レンズを含み、該第1レンズは該第2レ
ンズに比して屈折率温度係数が小となるように構成する
ことが好ましい。なお、上記結像レンズ回りの部材と
は、結像レンズ以外の部材で、温度上昇に伴い結像位置
と受光面との位置ズレを生じさせ得る各種部材をいうも
のとする。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を用いて説明する。ここで、図1は実施例1および
実施例2のレンズ基本構成を示すものである。図1に示
すように、これらの実施例に係る温度補正機能を有する
画像読取用の結像レンズ(以下結像レンズと称する)
は、6枚のレンズL1 〜L6 により構成され、第2レン
ズL2と第3レンズL3、および第4レンズL4と第5レ
ンズL5が互いに接合された、4群6枚構成のガウス型
のレンズ系であって、絞り2が第3レンズL3 と第4レ
ンズL4 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面1上の結像位置Pに入
射する。
【0006】ここで第1レンズL1 は物体側に強い曲率
の面を向けた両凸レンズ、第2レンズL2 は物体側に凸
面を向けた正のメニスカスレンズ、第3レンズL3 は物
体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ、第4レンズ
4 は物体側に強い曲率の面を向けた両凹レンズ、第5
レンズL5 は結像面側に強い曲率の面を向けた両凸レン
ズ、第6レンズL6 は結像面側に強い曲率の面を向けた
両凸レンズである。
【0007】ところで、上述した結像レンズは、光源か
らの光を受光素子上に結像するためのもので、この3者
の関係を模式的に描くと図2のようになる。すなわち、
温度変化後の光源と結像レンズの間隔をlo′、結像レ
ンズと受光素子の間隔をli′とすれば各々下記(1)
式、(2)式のようになる。 lo′=lo×(l+α1・ΔT) ……(1) li′=li×(l+α2・ΔT) ……(2) α1 ;光源とレンズ間の材質の熱膨張係数 α2 ;レンズと光学素子間の材質の熱膨張係数 ΔT ;温度変化(℃) lo ;温度変化前の光源と結像レンズの間隔 li ;温度変化前の結像レンズと受光素子の間隔 ここで、光学倍率(横倍率)をβとすると温度変化後の
結像位置と受光素子の間隔Δは下記(3)式のようにな
る。 Δ=lo・α1・ΔT・β2+li・α2・ΔT ……(3)
【0008】ここで、上記光源、レンズおよび受光素子
を一体的に保持している部材の材質が鉄製の場合とプラ
スチック製の場合について上記間隔Δの具体的数値を求
めてみる。 例1.鉄製の場合 α1 =α2 =11.8×10-6/κ lo =112.4 li =218.6 ΔT =30 β =−1.84 とすると、上記(3)式よりΔ=212μm(受光素子
のレンズ側)となる。
【0009】例2.プラスチックの場合 α1 =α2 =42.0×10-6/κ lo =112.8 li =214.2 ΔT =30 β =−1.84 とすると、Δ=751μm(受光素子のレンズ側)とな
る。
【0010】このように、保持部材等の温度変化に伴う
熱膨張により結像位置と受光面とがズレを生じ、これに
より読取精度の劣化、ひいては画質の劣化等の問題を引
き起こす。そこで、本発明の結像レンズではこの結像レ
ンズ自体に上記温度変化に基づく結像位置と受光面との
位置ズレを補償する機能をもたせている。すなわち、結
像レンズの温度変化に伴う結像位置の変化量が、上記保
持部材等による結像位置と受光面との位置ズレ量を緩和
するように各構成レンズの屈折率温度係数が調整されて
いる。
【0011】以下、2つの実施例を用いてさらに詳細に
説明する。 <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
および各レンズのアッベ数ν を下記表1に示す。
【0012】ただし、この表1および後述する表3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。なお、表1の下
段に、この実施例1の読取用レンズにおける、レンズ系
全体のF数、焦点距離f′、横倍率βおよび半画角ωの
値を示す。さらに、表2に、この実施例1の各レンズ毎
の屈折率温度係数ΔN(×10-6/κ(at20℃))
および線膨張係数α(×10-7/κ)の各数値を示す。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】上記表2に示すように本実施例において、
接合レンズを構成するレンズのうち凸レンズL2、L5
凹レンズL3、L4に比して屈折率温度係数が小さくなる
ように設定されており、これにより上述した温度補正機
能が生じる。このように構成された実施例1の結像レン
ズによれば、温度Tが20℃から50℃に変化した(Δ
T =30)とすると、焦点距離f′は100.00m
mから100.039mmに変化し(+39μm)、物
点距離を112.4mmと固定したときの結像位置Img
は218.648mmから218.836mmに変化す
る(+188μm)。
【0016】したがって、保持部材が上述した鉄製の場
合、結像位置と受光面のズレ量Δは、保持部材によるズ
レ量Δが212μmであるから、188μm補正されて
24μmとなる。
【0017】<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および各レンズのアッベ数νを下記表3に示
す。なお、表3の下段に、この実施例2の読取用レンズ
における、レンズ系全体のF数、焦点距離f、横倍率β
および半画角ωの値を示す。さらに、表4に、この実施
例2の各レンズ毎の屈折率温度係数ΔN(×10-6/κ
(at20℃))および線膨張係数α(×10-7/κ)
の各数値を示す。
【00018】
【表3】
【00019】
【表4】
【00020】上記表4に示すように、本実施例におい
て、接合レンズを構成するレンズのうち凸レンズL2
5は凹レンズL3、L4に比して屈折率温度係数が小さ
くなるように設定されており、これにより上述した温度
補正機能が生じる。このように構成された実施例2の結
像レンズによれば、温度Tが20℃から50℃に変化し
た(ΔT =30)とすると、焦点距離f′は100.
00mmから100.103mmに変化し(+103μ
m)、物点距離を112.8mmと固定したときの結像
位置Imgは214.154mmから214.970mm
に変化する(+816μm)。
【0021】したがって、保持部材が上述したプラスチ
ック製の場合、結像位置と受光面のズレ量△は、保持部
材によるズレ量△が751μmであるから、816μm
補正されて65μmとなる。なお、上記2つの実施例で
は接合レンズを構成する2つのレンズ群のうち、凸レン
ズL2、L5の分散が小、凹レンズL3、L4の分散が大と
なっており、これにより色消し機能を有し、広い波長域
に亘って使用可能となっている。
【0022】なお、上記実施例1、2の各々に対応させ
てその各収差図を図3〜6に示す。すなわち、図3に実
施例1の球面収差、非点収差およびディストーションの
各収差図を、図4に実施例1のコマ収差の収差図を、図
5に実施例2の球面収差、非点収差およびディストーシ
ョンの各収差図を、図6に実施例2のコマ収差の収差図
を示す。また、各球面収差図においては波長が587.
6nm、460nmおよび615nmの光に対する収差が示さ
れている。さらに、各非点収差図には、サジタル像面お
よびタンジェンシャル像面に対する収差が示されてい
る。これら図3〜6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。
【0023】なお、本発明の結像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、レンズ間
隔(もしくはレンズ厚)D、屈折率Nおよびアッベ数
ν、さらには屈折率温度係数△Nおよび線膨張係数αを
適宜変更することが可能である。また、上記実施例で
は、少ないレンズ枚数で良好な効果が得られる4群6枚
のガウス型により構成されているが、それ以外の多数枚
のレンズ構成とすることも勿論可能である。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像読取
用結像レンズによれば、各構成レンズの屈折率温度係数
を適宜選択し、温度変化に伴って発生する結像位置の移
動量を所定の値に設定して、光源、結像レンズ、受光素
子等を一体的に保持する保持部材等の熱膨張に基づく結
像位置のズレ量を減少させるようにしているから、温度
変化によっても結像位置と受光面の位置が大幅にズレる
ことを防止でき、読取精度の劣化、さらには読取画質の
劣化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1および実施例2に係るレンズ
基本構成を示す概略図
【図2】図1に示すレンズを含むシステムの基本配置を
概念的に示す図
【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、ディストーション)
【図4】実施例1に係るレンズのコマ収差を示す収差図
【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、ディストーション)
【図6】実施例2に係るレンズのコマ収差を示す収差図
【符号の説明】
1 〜L6 レンズ R1 〜R11 レンズ面の曲率半径 D1 〜D10 レンズ面間隔(レンズ厚) X 光軸 P 結像位置 l 結像面 2 絞り

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 装置環境の温度変化に応じた、結像レン
    ズ回りの部材の熱膨張に基づく結像位置と受光面との位
    置ズレ量が、前記結像レンズの温度変化に基づく結像位
    置の変化によって減少するように、該結像レンズを構成
    するレンズの屈折率温度係数が調整されてなることを特
    徴とする画像読取用結像レンズ。
  2. 【請求項2】 前記結像レンズが凸の第1レンズと凹の
    第2レンズを含み、該第1レンズは該第2レンズに比し
    て屈折率温度係数が小となるように構成されてなること
    を特徴とする請求項1記載の画像読取用結像レンズ。
JP8040481A 1996-02-01 1996-02-01 画像読取用結像レンズ Pending JPH09211322A (ja)

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JP8040481A JPH09211322A (ja) 1996-02-01 1996-02-01 画像読取用結像レンズ
US08/775,204 US5768021A (en) 1996-02-01 1996-12-30 Imaging lens for reading out image
DE19703050A DE19703050C2 (de) 1996-02-01 1997-01-28 Objektiv für eine Bildauslesevorrichtung

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