JPH0968649A - 読取り用光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｆナンバーが明るく且つ半画角ωが広画角
で、０℃の低温状態から65℃の高温状態に亘って諸収差
が良好に補正され、高空間周波数領域において高いコン
トラストを有する読取り用光学系を低コストで提供す
る。 【解決手段】 低コスト化を実現するため、３群６枚構
成の光学系中の第１レンズＬ₁ と第２レンズＬ₂ にプラ
スチックレンズを用いると共に、プラスチックレンズを
用いることに起因して生じる環境温度の変化による焦点
距離の変動を、正・負のレンズの適切な組み合わせによ
りキャンセルさせるという方法を用いて良好に補正す
る。さらに、６枚の単レンズＬ₁ 〜Ｌ₆ の形状・使用材
料の屈折率およびアッベ数等に適切な値を選択・設定す
ることにより、画角周辺部まで100 ％近くの開口効率を
保ちながらも、球面・非点・歪曲・コマのおよび正弦条
件を良好に補正し、しかも、軸上と軸外の収差のバラン
スをも良くした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチックレン
ズを利用した結像光学系の技術分野に属するもので、よ
り詳しくは、ファクシミリやデジタル複写機等の原稿読
取り部および各種のイメージスキャナ等に用いられる読
取り用光学系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ファクシミリやデジタル複写機等の原稿
読取り部に用いられる読取り用光学系や、各種のイメー
ジスキャナに使用される読取り用光学系は、読取るべき
画像情報を縮小した状態でＣＣＤのような固体撮像素子
上に結像させて目的とする画像情報を信号化する。

【０００３】このような光学系では、一般に、像面にお
ける高空間周波数領域での高コントラスト性能を始めと
して、画角周辺部まで100 ％近くの開口効率や低コスト
で生産し得ることが要求され、さらには、低温状態時〜
常温（標準）状態時〜高温状態時の範囲に亘って環境温
度が変動しても、これによる光学性能の劣化や収差補正
上の変化が生じないようにも要求されるのが普通であ
る。

【０００４】それは、ファクシミリ、デジタル複写機、
イメージスキャナ等の事務機器分野では機器自体のコン
パクト化が要望されるために、機器自体がより小型に設
計され且つ製造されるのが一般的であり、加えて、これ
らの機器では、原稿面を照明するために明るい光源が使
用されるために、光源からの発熱に起因する機器内の温
度変動が極めて大きなものになるという事情が存在する
からである。この場合、環境温度の変動幅は、機器を使
用する地域が寒地であるか暖地であるかの違いや季節の
如何によって大きく変ってくるが、大体において、低温
状態時には略０℃、常温状態時には20℃、高温状態時に
は略65℃と考えてよい。

【０００５】ところで、光学系を低コストで提供するに
は、光学系を構成するレンズの全部または一部をプラス
チック化するのが有利であることは云うまでもない。し
かも、プラスチックレンズの場合には、非球面化が容易
であるため、高い光学性能を付与するのにも有利とな
る。しかしながら、光学プラスチック材には、光学ガラ
ス材に比べて環境温度による影響を著しく受けるという
大きな欠点があるので、読取り用光学系を設計する場合
に、温度に起因する種々の影響を取り除くための適切な
処置が必要になって来る。

【０００６】このような理由から、プラスチックレンズ
を使用する場合における温度補償についての技術が既に
提案されている。例えば特開昭６３−１４７１２２号公
報により開示されている技術がそれである。この従来技
術は、環境温度の上昇に伴ってプラスチック材の屈折率
が小さくなり、且つ、上昇時における熱膨張によりその
プラスチック化レンズの曲率半径が大きくなるという現
象を利用して温度補償を行うという技術である。

【０００７】すなわち、正の屈折力を有するレンズをプ
ラスチック化すると、温度上昇につれてそのプラスチッ
クレンズの焦点距離が大きくなって正の屈折力が弱ま
り、逆に、負の屈折力を有するレンズをプラスチック化
すると、温度上昇につれてそのプラスチックレンズの焦
点距離が小さくなって負の屈折力が弱まるから、正のプ
ラスチックレンズと負のプラスチックレンズとを組み合
わせて温度変動に伴う補償を行うということを根幹とし
た技術である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭６３−１４７１２２号公報で開示された対物レンズ
系は、２群６枚構成中の４枚のレンズに光学プラスチッ
ク材を用いることにより、一応低コストのレンズ系を得
るという目的は達成しているが、実現された対物レンズ
系は、そのＦナンバ（Ｆ／No. ）がＦ6.3 と暗く、その
ため、原稿照明用の光源に明るい光源を使用しなければ
ならないという大きな問題を抱えている。

【０００９】このような問題を抱えた場合には、往々に
してレンズ系の周辺機器に予期せぬ負担を与えるため、
前記公開公報で開示された対物レンズ系では、たとえレ
ンズそのものの低コスト化は達成し得たとしても、周辺
の機器を含めたレンズ系装置全体のコスト高を招く虞れ
が生じ、これがこの上記公開公報に記載の対物レンズ系
の大きな欠点となっている。

【００１０】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、プラスチックレン
ズを用いて低コスト化を図ると共に、プラスチックレン
ズ使用時における環境温度の変化に起因する焦点距離の
変動を低温状態から高温状態に亘って適切に補償すると
共に、この焦点距離の変動が原因で生起する諸収差の劣
化をも良好に補正するようにして、従来のこの種の光学
系に比べてＦ／No. がＦ4 と明るく、しかも、画角周辺
部まで100 ％近くの開口効率を保ち、さらに、高空間周
波数領域において高いコントラストを実現し得る読取り
用光学系を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明は、物体側より像面側に向
って順に、負レンズである第１レンズと正レンズである
第２レンズとの２枚の単レンズから成り、全体として負
の屈折力を有する第１群と、正レンズである第３レンズ
と負レンズである第４レンズと正レンズである第５レン
ズとの３枚の単レンズから成り、全体として正の屈折力
を有する第２群と、正の単レンズである第６レンズのみ
から成る第３群より構成された６枚構成の光学系におい
て、光学系中の１枚の負レンズと１枚の正レンズとをい
ずれもプラスチックレンズとして形成し、さらに、負の
プラスチックレンズのｅ線に対する焦点距離をｆ_P-、正
のプラスチックレンズのｅ線に対する焦点距離をｆ_P+と
したときに、 （１） - 0.52 ＜ ｆ_P-／ｆ_P+ ＜ - 0.51 なる条件式を満足するように構成したことを特徴とする
ものである。

【００１２】また、請求項２に記載の発明は、上記請求
項１に記載の条件式に加えて、光学系全系のｅ線に対す
る合成焦点距離をｆ、前記第１群のｅ線に対する焦点距
離をｆ_1g、前記第２群のｅ線に対する焦点距離をｆ_2gと
し、負の屈折力を有する各単レンズのｅ線に対する平均
屈折率をｎ_- 、負の屈折力を有する各単レンズの光学材
料に係る平均アッベ数をν_- とし、正の屈折力を有する
各単レンズのｅ線に対する平均屈折率をｎ₊ 、正の屈折
力を有する各単レンズの光学材料に係る平均アッベ数を
ν₊ としたときに、 （２） - 2.6 ＜ ｆ_1g／ｆ ＜ - 2.2 （３） 1.4 ＜ ｆ_2g／ｆ ＜ 1.7 （４） 0.003 ＜ ｎ₊ −ｎ_- ＜ 0.045 （５） 18.0 ＜ ν₊ −ν_- ＜ 23.0 なる各条件式を満足するように構成したことを特徴とす
るものである。

【００１３】また、請求項３に記載の発明は、物体側よ
り像面側に向って順に、両凹レンズである第１レンズと
物体側に凹面を向けた凸メニスカスレンズである第２レ
ンズとの２枚の単レンズから成り、全体として負の屈折
力を有する第１群と、両凸レンズである第３レンズと両
凹レンズである第４レンズと物体側に凹面を向けた凸メ
ニスカスレンズである第５レンズとの３枚の単レンズか
ら成り、全体として正の屈折力を有する第２群と、物体
側に凹面を向けた凸メニスカスレンズである第６レンズ
のみから成る正の屈折力を有する第３群より構成された
６枚構成の光学系において、前記第１レンズと前記第２
レンズとをいずれもプラスチックレンズとして形成し、
さらに、プラスチックレンズである第１レンズのｅ線に
対する焦点距離をｆ_P-、プラスチックレンズである第２
レンズのｅ線に対する焦点距離をｆ_P+としたとき、 （１′） - 0.52＜ ｆ_P-／ｆ_P+ ＜ - 0.51 なる条件式を満足するように構成したことを特徴とする
ものである。

【００１４】また、請求項４に記載の発明は、上記請求
項３に記載の条件式に加えて、光学系全系のｅ線に対す
る合成焦点距離をｆ、前記第１群のｅ線に対する焦点距
離をｆ_1g、前記第２群のｅ線に対する焦点距離をｆ_2gと
し、負の屈折力を有する各単レンズのｅ線に対する平均
屈折率をｎ_- 、負の屈折力を有する各単レンズの光学材
料に係る平均アッベ数をν_- とし、正の屈折力を有する
各単レンズのｅ線に対する平均屈折率をｎ₊ 、正の屈折
力を有する各単レンズの光学材料に係る平均アッベ数を
ν₊ としたときに、 （２′） - 2.6 ＜ ｆ_1g／ｆ ＜ - 2.2 （３′） 1.6 ＜ ｆ_2g／ｆ ＜ 1.7 （４′） 0.005 ＜ ｎ₊ −ｎ_- ＜ 0.045 （５′） 18.0 ＜ ν₊ −ν_- ＜ 21.0 なる各条件式を満足するように構成したことを特徴とす
るものである。

【００１５】また、請求項５に記載の発明は、物体側よ
り像面側に向って順に、両凹レンズである第１レンズと
物体側に凹面を向けた凸メニスカスレンズである第２レ
ンズとの２枚の単レンズから成り、全体として負の屈折
力を有する第１群と、両凸レンズである第３レンズと両
凹レンズである第４レンズと物体側に凹面を向けた凸メ
ニスカスレンズである第５レンズとの３枚の単レンズか
ら成り、全体として正の屈折力を有する第２群と、両凸
レンズである第６レンズのみから成る正の屈折力を有す
る第３群より構成された６枚構成の光学系において、前
記第１レンズと前記第２レンズとをいずれもプラスチッ
クレンズとして形成し、さらに、プラスチックレンズで
ある第１レンズのｅ線に対する焦点距離をｆ_P-、プラス
チックレンズである第２レンズのｅ線に対する焦点距離
をｆ_P+としたとき、 （１″） - 0.52＜ ｆ_P-／ｆ_P+ ＜ - 0.51 なる条件式を満足するように構成したことを特徴とする
ものである。

【００１６】また、請求項６に記載の発明は、上記請求
項５に記載の条件式に加えて、光学系全系のｅ線に対す
る合成焦点距離をｆ、前記第１群のｅ線に対する焦点距
離をｆ_1g、前記第２群のｅ線に対する焦点距離をｆ_2gと
し、負の屈折力を有する各単レンズのｅ線に対する平均
屈折率をｎ_- 、負の屈折力を有する各単レンズの光学材
料に係る平均アッベ数をν_- とし、正の屈折力を有する
各単レンズのｅ線に対する平均屈折率をｎ₊ 、正の屈折
力を有する各単レンズの光学材料に係る平均アッベ数を
ν₊ としたときに、 （２″） - 2.6 ＜ ｆ_1g／ｆ ＜ - 2.4 （３″） 1.4 ＜ ｆ_2g／ｆ ＜ 1.6 （４″） 0.003 ＜ ｎ₊ −ｎ_- ＜ 0.045 （５″） 21.0 ＜ ν₊ −ν_- ＜ 23.0 なる各条件式を満足するように構成したことを特徴とす
るものである。

【００１７】

【作用】上記のように構成された本発明では、０℃〜20
℃〜65℃と変化する環境温度の中で用いることが可能で
あって、Ｆ／No. がＦ４と極めて明るく且つ半画角ωが
20°程度と広画角であるにも拘らず、諸収差および正弦
条件がいずれも良好に補正され、しかも、開口効率が10
0 ％に近く、高空間周波数領域でのコントラストの高い
読取り用光学系を低コストで実現することを解決すべき
課題としている。この課題を達成するために、先ず、６
枚構成の光学系中に２枚のプラスチックレンズを用いる
ことにより低コスト化を達成すると共に、この２枚のプ
ラスチックレンズを正・負各１枚のプラスチックレンズ
として構成した。

【００１８】そして、プラスチックレンズ使用時におけ
る環境温度の変化に起因する焦点距離の変動を、この正
・負の組み合わせによりキャンセルさせるという方法を
用いて適切に補償すると共に、この焦点距離の変動が原
因で生起する諸収差の劣化をも良好に補正するようにな
した。さらに、光学系を構成する６枚の単レンズの形状
・使用材料の屈折率およびアッベ数等に適切な値を選択
・設定することにより、球面・非点・歪曲・コマの諸収
差および正弦条件を、低温状態から高温状態に亘ってい
ずれも良好に補正し且つ軸上と軸外の収差のバランスを
良くするようになして、大口径で且つ広画角の読取り用
光学系を実現してている。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載された読
取り用光学系は、図１および図２に示すように、物体側
より像面側に向って順に、負レンズである第１レンズＬ
₁ と正レンズである第２レンズＬ₂ との２枚の単レンズ
から成り、全体として負の屈折力を有する第１群Ｉと、
正レンズである第３レンズＬ₃ と負レンズである第４レ
ンズＬ₄ と正レンズである第５レンズＬ₅ との３枚の単
レンズから成り、全体として正の屈折力を有する第２群
IIと、正の単レンズＬ₆ のみから成る第３群III より構
成された６枚構成の光学系である。

【００２０】この光学系中の１枚の負レンズと１枚の正
レンズとをいずれもプラスチックレンズとして形成し、
さらに、プラスチックレンズである負レンズのｅ線に対
する焦点距離をｆ_P-、プラスチックレンズである正レン
ズのｅ線に対する焦点距離をｆ_P+としたときに、 （１） - 0.52 ＜ ｆ_P-／ｆ_P+ ＜ - 0.51 なる条件式を満足するように構成したことを特徴とする
ものである。

【００２１】なお、絞りＳは、第３レンズＬ₃ と第４レ
ンズＬ₄ との間に設けられている。この読取り用光学系
は、環境温度が低温状態から高温状態まで変化する際に
生じる１枚の正のプラスチックレンズの焦点距離の変動
を、１枚の負のプラスチックレンズの焦点距離の変動に
よりキャンセルさせて、光学系全系の焦点距離ｆの変化
（変動）を抑えるような状態に構成されている。

【００２２】この場合、条件式（１）は、２枚のプラス
チックレンズの温度変化に伴う焦点距離の変動を良好に
補正するためのものであり、ｆ_P-／ｆ_P+の値が条件式
（１）の上限を超えると、プラスチックレンズの焦点距
離の変動を抑えることができず、例えば低温状態時に光
学系全系の焦点距離ｆが正に大きく動き、逆に、ｆ_P-／
ｆ_P+の値が条件式（１）の下限を超えると、例えば低温
状態時に光学系全系の焦点距離ｆが負に大きく動いてし
まう。いずれの場合にも、条件式（１）の限界を超える
と像面上での良好な結像性能が得られないという結果を
招くことになる。

【００２３】一方、請求項２に記載された読取り用光学
系は、請求項１のように構成された読取り用光学系にお
いて、光学系全系のｅ線に対する合成焦点距離をｆ、前
記第１群Ｉのｅ線に対する焦点距離をｆ_1g、前記第２群
IIのｅ線に対する焦点距離をｆ_2gとし、負の屈折力を有
する各単レンズＬ₁ 、Ｌ₄ のｅ線に対する平均屈折率を
ｎ_- 、負の屈折力を有する各単レンズＬ₁ 、Ｌ₄ の光学
材料に係る平均アッベ数をν_- とし、正の屈折力を有す
る各単レンズＬ₂ 、Ｌ₃ 、Ｌ₅ 、Ｌ₆ のｅ線に対する平
均屈折率をｎ₊ 、正の屈折力を有する各単レンズＬ₂ 、
Ｌ₃ 、Ｌ₅ 、Ｌ₆ の光学材料に係る平均アッベ数をν₊
としたときに、 （２） - 2.6 ＜ ｆ_1g／ｆ ＜ - 2.2 （３） 1.4 ＜ ｆ_2g／ｆ ＜ 1.7 （４） 0.003 ＜ ｎ₊ −ｎ_- ＜ 0.045 （５） 18.0 ＜ ν₊ −ν_- ＜ 23.0 なる各条件式を満足するように構成したことを特徴とす
るものである。

【００２４】この場合、条件式（２）は、読取り用光学
系の第１群Ｉの合成パワーを定めるものであり、ｆ_1g／
ｆの値が条件式（２）の上限を超えると非点収差が負で
大きくなり、逆に、条件式（２）の下限を超えると非点
収差が正で大きくなるという結果を招く。

【００２５】また、条件式（３）は、読取り用光学系の
第２群IIの合成のパワー配置を定めるものであり、ｆ_2g
／ｆの値が条件式（３）の上限を超えると、球面収差が
負で大きくなると共に非点収差が正で大きくなり、逆
に、条件式（３）の下限を超えると、逆に球面収差が正
で大きくなると共に非点収差が負で大きくなる。いずれ
の場合にも、条件式（３）の限界を超えると、軸上と軸
外の収差のバランスが大きく崩れ且つコマフレアも増大
してしまうという結果を招くことになる。

【００２６】また、条件式（４）は、光学系中の正レン
ズと負レンズの屈折率の範囲を定めるためのものであ
り、ｎ₊ −ｎ_- の値が条件式（４）の上限を超えると、
ペッツバール和が小さくなり過ぎて像面が正の方向に倒
れ、像面湾曲が大きくなる。逆に、ｎ₊ −ｎ_- の値が条
件式（４）の下限を超えると、ペッツバール和が大きく
なり過ぎて像面が負の方向に倒れ、非点隔差が大きくな
る。いずれの場合にも、条件式（４）の限界を超えると
全画面に亘って良好な結像性能が得られなくなるという
結果を招くことになる。

【００２７】また、条件式（５）は、軸上の色収差を良
好に補正するためのものであり、ν₊ −ν_- の値が条件
式（５）の上限を超えると、軸上の色収差が補正過剰に
なって主波長（基準波長）に対して短波長側の軸上の色
収差が正で大きくなってしまい、逆に、ν₊ −ν_- の値
が条件式（５）の下限を超えると、主波長に対して短波
長側の軸上の色収差が負で大きくなるという結果を招く
ことになる。

【００２８】次に、請求項３に記載された読取り用光学
系について説明するが、この読取り用光学系は、請求項
１の読取り用光学系に含まれる１つの変形例である。こ
の読取り用光学系は、図１に示すように、物体側より像
面側に向って順に、両凹レンズである第１レンズＬ₁ と
物体側に凹面を向けた凸メニスカスレンズである第２レ
ンズＬ₂ との２枚の単レンズから成り、全体として負の
屈折力を有する第１群Ｉと、両凸レンズである第３レン
ズＬ₃ と両凹レンズである第４レンズＬ₄ と物体側に凹
面を向けた凸メニスカスレンズである第５レンズＬ₅ と
の３枚の単レンズから成り、全体として正の屈折力を有
する第２群IIと、物体側に凹面を向けた凸メニスカスレ
ンズである第６レンズＬ₆ のみから成る正の屈折力を有
する第３群III より構成された６枚構成の光学系におい
て、前記第１レンズＬ₁ と前記第２レンズＬ₂ とをいず
れもプラスチックレンズとして形成し、さらに、プラス
チックレンズである第１レンズＬ₁ のｅ線に対する焦点
距離をｆ_P-、プラスチックレンズである第２レンズＬ₂
のｅ線に対する焦点距離をｆ_P+としたとき、 （１′） - 0.52＜ ｆ_P-／ｆ_P+ ＜ - 0.51 なる条件式を満足するように構成したことを特徴とする
ものである。

【００２９】この場合、プラスチックレンズの使用によ
る焦点距離の変動を、正・負各１枚のプラスチックレン
ズの焦点距離変動によりキャンセルさせて光学系全系の
焦点距離ｆの変動を抑えるという構成は、請求項１の読
取り用光学系における場合と同様であり、また、ｆ_P-／
ｆ_P+に係る条件式（１′）の設定理由および限界範囲決
定の意味も、請求項１の読取り用光学系における条件式
（１）の場合と同様である。従って、重複を避ける意味
で詳細な記述を省略する。

【００３０】一方、請求項４に記載された読取り用光学
系は、請求項３のように構成された読取り用光学系にお
いて、さらに、光学系全系のｅ線に対する合成焦点距離
をｆ、前記第１群Ｉのｅ線に対する焦点距離をｆ_1g、前
記第２群IIのｅ線に対する焦点距離をｆ_2gとし、負の屈
折力を有する各単レンズＬ₁ 、Ｌ₄ のｅ線に対する平均
屈折率をｎ_- 、負の屈折力を有する各単レンズＬ₁ 、Ｌ
₄ の光学材料に係る平均アッベ数をν_- とし、正の屈折
力を有する各単レンズＬ₂ 、Ｌ₃ 、Ｌ₅ 、Ｌ₆のｅ線に
対する平均屈折率をｎ₊ 、正の屈折力を有する各単レン
ズＬ₂ 、Ｌ₃ 、Ｌ₅ 、Ｌ₆ の光学材料に係る平均アッベ
数をν₊ としたときに、 （２′） - 2.6 ＜ ｆ_1g／ｆ ＜ - 2.2 （３′） 1.6 ＜ ｆ_2g／ｆ ＜ 1.7 （４′） 0.005 ＜ ｎ₊ −ｎ_- ＜ 0.045 （５′） 18.0 ＜ ν₊ −ν_- ＜ 21.0 なる各条件式を満足するように構成したことを特徴とす
るものである。

【００３１】この場合、ｆ_1g／ｆに係る条件式（２′）
の設定理由および限界範囲決定の意味は、請求項２の読
取り用光学系における条件式（２）の場合と同様である
ので、重複を避ける意味で詳細な記述を省略する。ま
た、ｆ_2g／ｆに係る条件式（３′）の設定理由および限
界範囲決定の意味も、請求項２の読取り用光学系におけ
る条件式（３）の場合と同様であるので、詳細な記述を
省略する。また、ｎ₊ −ｎ_- に係る条件式（４′）の設
定理由および限界範囲決定の意味、並びに、ν₊ −ν_-
に係る条件式（５′）の設定理由および限界範囲決定の
意味も、それぞれ請求項２の読取り用光学系における条
件式（４）並びに条件式（５）の場合と同様であるの
で、それぞれの詳細な記述を省略する。

【００３２】次に、請求項５に記載された読取り用光学
系について説明するが、この読取り用光学系は、請求項
１の読取り用光学系に含まれる他の１つの変形例であ
る。この読取り用光学系は、図２に示すように、物体側
より像面側に向って順に、両凹レンズである第１レンズ
Ｌ₁ と物体側に凹面を向けた凸メニスカスレンズである
第２レンズＬ₂ との２枚の単レンズから成り、全体とし
て負の屈折力を有する第１群Ｉと、両凸レンズである第
３レンズＬ₃ と両凹レンズである第４レンズＬ₄ と物体
側に凹面を向けた凸メニスカスレンズである第５レンズ
Ｌ₅ との３枚の単レンズから成り、全体として正の屈折
力を有する第２群IIと、両凸レンズである第６レンズＬ
₆ のみから成り、全体として正の屈折力を有する第３群
III より構成された６枚構成の光学系において、前記第
１レンズＬ₁ と前記第２レンズＬ₂ とをいずれもプラス
チックレンズとして形成し、さらに、プラスチックレン
ズである第１レンズＬ₁ のｅ線に対する焦点距離を
ｆ_P-、プラスチックレンズである第２レンズＬ₂ のｅ線
に対する焦点距離をｆ_P+としたとき、 （１″） - 0.52＜ ｆ_P-／ｆ_P+ ＜ - 0.51 なる条件式を満足するように構成したしたことを特徴と
するものである。

【００３３】この場合、プラスチックレンズの使用によ
る焦点距離の変動を、正・負各１枚のプラスチックレン
ズの焦点距離変動によりキャンセルさせて光学系全系の
焦点距離ｆの変動を抑えるという構成は、請求項１およ
び３の読取り用光学系における場合と同様であり、ま
た、ｆ_P-／ｆ_P+に係る条件式（１″）の設定理由および
限界範囲決定の意味も、請求項１および３の読取り用光
学系における条件式（１）、（１′）の場合と同様であ
る。従って、請求項３の場合と同様に詳細な記述を省略
する。

【００３４】一方、請求項６に記載された読取り用光学
系は、請求項５のように構成された読取り用光学系にお
いて、さらに、光学系全系のｅ線に対する合成焦点距離
をｆ、前記第１群Ｉのｅ線に対する焦点距離をｆ_1g、前
記第２群IIのｅ線に対する焦点距離をｆ_2gとし、負の屈
折力を有する各単レンズＬ₁ 、Ｌ₄ のｅ線に対する平均
屈折率をｎ_- 、負の屈折力を有する各単レンズＬ₁ 、Ｌ
₄ の光学材料に係る平均アッベ数をν_- とし、正の屈折
力を有する各単レンズＬ₂ 、Ｌ₃ 、Ｌ₅ 、Ｌ₆のｅ線に
対する平均屈折率をｎ₊ 、正の屈折力を有する各単レン
ズＬ₂ 、Ｌ₃ 、Ｌ₅ 、Ｌ₆ の光学材料に係る平均アッベ
数をν₊ としたときに、 （２″） - 2.6 ＜ ｆ_1g／ｆ ＜ - 2.4 （３″） 1.4 ＜ ｆ_2g／ｆ ＜ 1.6 （４″） 0.003 ＜ ｎ₊ −ｎ_- ＜ 0.045 （５″） 21.0 ＜ ν₊ −ν_- ＜ 23.0 なる各条件式を満足するように構成したことを特徴とす
るものである。

【００３５】この場合、ｆ_1g／ｆに係る条件式（２″）
の設定理由および限界範囲決定の意味は、請求項４の場
合と同じく、請求項２の読取り用光学系における条件式
（２）の場合と同様であるので詳細な記述を省略する。
また、ｆ_2g／ｆに係る条件式（３″）の設定理由および
限界範囲決定の意味も、請求項４の場合と同じく、請求
項２の読取り用光学系における条件式（３）の場合と同
様であるので、詳細な記述を省略する。また、ｎ₊ −ｎ
_- に係る条件式（４″）の設定理由および限界範囲決定
の意味、並びに、ν₊ −ν_- に係る条件式（５″）の設
定理由および限界範囲決定の意味も、それぞれ請求項２
の読取り用光学系における条件式（４）並びに条件式
（５）の場合と同様であるので、それぞれの詳細な記述
を省略する。

【００３６】

【実施例】以下、５つの実施例のそれぞれの詳細データ
と、各実施例に係る温度変化時における焦点距離の表
と、各実施例の条件式パラメータを掲げるが、各々の詳
細データは、ＣＣＤのような固体撮像素子のカバーガラ
スＣ（図１、図２）を像面側に配置した状態における標
準状態・低温状態・高温状態の各データを記載してあ
る。

【００３７】なお、各々の実施例中における記号の意味
は、下記の通りである。 ｆ ：光学系全系のｅ線に対する合成焦点距離 ｆ_1g ：第１群Ｉのｅ線に対する焦点距離 ｆ_2g ：第２群IIのｅ線に対する焦点距離 ｆ_P- ：負のプラスチックレンズのｅ線に対する焦点
距離、または、プラスチックレンズである第１レンズＬ
₁ のｅ線に対する焦点距離 ｆ_P+ ：正のプラスチックレンズのｅ線に対する焦点
距離、または、プラスチックレンズである第２レンズＬ
₂ のｅ線に対する焦点距離

【００３８】Ｆ／No. ：Ｆナンバー ｍ ：倍 率 ω ：半画角 Ｙ ：物体高 ｒ_i （ｉ＝ 1〜12）：物体側から数えてｉ番目のレンズ
面の曲率半径 ｄ_i （ｉ＝ 1〜12）：物体側から数えてｉ番目の軸上距
離（面間隔） ｎ_i （ｉ＝ 1〜6 ）：物体側から数えてｉ番目の単レン
ズの光学材料のｅ線に対する屈折率 ν_i （ｉ＝ 1〜6 ）：物体側から数えてｉ番目の単レン
ズの光学材料に係るアッベ数 ｎ₊ ：正の屈折力を有する各単レンズ（凸レンズ）
のｅ線に対する平均屈折率 ｎ_- ：負の屈折力を有する各単レンズ（凹レンズ）
のｅ線に対する平均屈折率 ν₊ ：正の屈折力を有する各単レンズの光学材料に
係る平均アッベ数 ν_- ：負の屈折力を有する各単レンズの光学材料に
係る平均アッベ数

【００３９】ｒ_ci（ｉ＝ 1，2 ）：物体側から数えてｉ
番目の固体撮像素子（ＣＣＤ）のカバーガラスの曲率半
径 ｄ_c ：固体撮像素子（ＣＣＤ）のカバーガラスの面
間隔 ｎ_c ：固体撮像素子（ＣＣＤ）のカバーガラスの光
学材料のｅ線に対する屈折率 ν_c ：固体撮像素子（ＣＣＤ）のカバーガラスの光
学材料に係るアッベ数 先ず、実施例１〜実施例３についてであるが、これらの
実施例は、図１の光学系構成を採用した実施例であって
請求項１〜４に対応するものである。これらの実施例に
ついての詳細データは、次の通りである。 〔実施例１〕

【００４０】

【表１】

【００４１】

【表２】

【００４２】

【表３】 〔実施例２〕

【００４３】

【表４】

【００４４】

【表５】

【００４５】

【表６】 〔実施例３〕

【００４６】

【表７】

【００４７】

【表８】

【００４８】

【表９】 なお、各実施例の温度変化時における焦点距離の値、並
びに、各実施例の条件式パラメータは、次の通りであ
る。

【００４９】

【表１０】

【００５０】

【表１１】 この３つの実施例１〜３に係る読取り用光学系は、「各
実施例の温度変化時の焦点距離」の表に示すように、そ
れぞれの温度変化時（低温状態〜高温状態、以下同じ）
における焦点距離の変動が極めて小さく、しかも、従来
のこの種の光学系に比べて、Ｆ／No. がＦ４と極めて明
るく且つ半画角ωが19.3°という広画角であるにも拘ら
ず、諸収差および正弦条件がいずれも良好に補正されて
いて、本発明に係る読取り用光学系が如何に優れた光学
性能を有する光学系であるかを充分に物語っている。

【００５１】すなわち、これらの実施例１〜３に係る収
差補正の状況は、実施例１の場合には図３〜図５の収差
図に示すように、実施例２の場合には図６〜図８の収差
図に示すように、実施例３の場合には図９〜図１１の収
差図に示すように、いずれも、低温状態〜高温状態に亘
って球面・非点・歪曲・コマの各収差および正弦条件が
良好に補正されていて、実施例１〜３に係る読取り用光
学系が収差的にも極めて優れた光学系であることを示し
ている。

【００５２】次に掲げる２つの実施例４、５は、図２の
光学系構成を採用した実施例であって請求項１、２およ
び請求項５、６にそれぞれ対応する実施例である。それ
ぞれの実施例の詳細データは、次の通りである。 ［実施例４］ 〔実施例４〕

【００５３】

【表１２】

【００５４】

【表１３】

【００５５】

【表１４】 〔実施例５〕

【００５６】

【表１５】

【００５７】

【表１６】

【００５８】

【表１７】 この２つの実施例４、５に係る読取り用光学系も、前記
した「各実施例の温度変化時の焦点距離の表」に示すよ
うに、それぞれの温度変化時における焦点距離の変動が
極めて小さく、しかも、従来のこの種の光学系に比べ
て、Ｆ／No. がＦ４と極めて明るく且つ半画角ωが19.3
°という広画角であるにも拘らず、いずれも、諸収差お
よび正弦条件が良好に補正されていて、本発明に係る読
取り用光学系が如何に優れた光学性能を有する光学系で
あるかを物語っている。

【００５９】すなわち、これらの実施例４、５に係る収
差補正の状況は、実施例４の場合には図１２〜図１４の
収差図に示すように、実施例５の場合には図１５〜図１
７の収差図に示すように、いずれも、低温状態〜高温状
態に亘って球面・非点・歪曲・コマの各収差および正弦
条件が良好に良好に補正されていて、実施例４、５に係
る読取り用光学系が収差的にも優れた光学系であること
を示している。

【００６０】以上、５つの実施例に基づいて説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨
を逸脱しない範囲内において、種々に変形実施すること
ができる。例えば、光学系中のプラスチックレンズの光
学面を非球面化することにより収差の補正をより容易化
して、高い光学性能を付与するように構成することも可
能である。

【００６１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、６枚構成
の光学系中においてプラスチックレンズを２枚使用する
ことにより低コスト化を達成し、プラスチックレンズを
用いることに起因して生起される環境温度の変化による
焦点距離の変動を、正・負のレンズの適切な組み合わせ
によって良好に補正すると共に、Ｆ／No. がＦ４と極め
て明るく且つ半画角ωが20°程度とという広画角である
にも拘らず、球面・非点・歪曲・コマの諸収差および正
弦条件がいずれも良好に補正され、しかも、軸上と軸外
の収差のバランスがよく保たれ、さらに、開口効率が10
0 ％に近く、高空間周波数領域でのコントラストも高い
読取り用光学系を実現することができるという優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る読取り用光学系の全系構成の１つ
の例を示す光学構成図であり、ＣＣＤのような固体撮像
素子のカバーガラスＣを像面側に配置したときの状態を
示す。

【図２】本発明に係る読取り用光学系の全系構成の他の
１つの例を示す光学構成図であり、ＣＣＤのような固体
撮像素子のカバーガラスＣを像面側に配置したときの状
態を示す。

【図３】本発明の実施例１の読取り用光学系に係る常温
時（20℃）の収差図であり、収差図中に用いられている
記号の意味は、次の通りである。SAは球面収差を、SCは
正弦条件を、Ast は非点収差を、Distは歪曲収差を、Co
maはコマ収差をそれぞれ示す。また、球面収差図におい
ては、球面収差を実線で正弦条件を破線で表し、非点収
差図においては、サジタル光線を実線でメリディオナル
光線を破線で表す。なお、収差図中におけるはｅ線
（ 546.07 nm）、はｄ線（ 587.56 nm）、はＦ線
（ 486.13 nm）の光線を表す。

【図４】本発明の実施例１の読取り用光学系に係る低温
時（０℃）の収差図であり、収差図中に用いられている
記号の意味は、図３と同じである。

【図５】本発明の実施例１の読取り用光学系に係る高温
時（65℃）の収差図であり、収差図中に用いられている
記号の意味は、図３と同じである。

【図６】本発明の実施例２の読取り用光学系に係る常温
時（20℃）の収差図であり、収差図中に用いられている
記号の意味は、図３と同じである。

【図７】本発明の実施例２の読取り用光学系に係る低温
時（０℃）の収差図であり、収差図中に用いられている
記号の意味は、図３と同じである。

【図８】本発明の実施例２の読取り用光学系に係る高温
時（65℃）の収差図であり、収差図中に用いられている
記号の意味は、図３と同じである。

【図９】本発明の実施例３の読取り用光学系に係る常温
時（20℃）の収差図であり、収差図中に用いられている
記号の意味は、図３と同じである。

【図１０】本発明の実施例３の読取り用光学系に係る低
温時（０℃）の収差図であり、収差図中に用いられてい
る記号の意味は、図３と同じである。

【図１１】本発明の実施例３の読取り用光学系に係る高
温時（65℃）の収差図であり、収差図中に用いられてい
る記号の意味は、図３と同じである。

【図１２】本発明の実施例４の読取り用光学系に係る常
温時（20℃）の収差図であり、収差図中に用いられてい
る記号の意味は、図３と同じである。

【図１３】本発明の実施例４の読取り用光学系に係る低
温時（０℃）の収差図であり、収差図中に用いられてい
る記号の意味は、図３と同じである。

【図１４】本発明の実施例４の読取り用光学系に係る高
温時（65℃）の収差図であり、収差図中に用いられてい
る記号の意味は、図３と同じである。

【図１５】本発明の実施例５の読取り用光学系に係る常
温時（20℃）の収差図であり、収差図中に用いられてい
る記号の意味は、図３と同じである。

【図１６】本発明の実施例５の読取り用光学系に係る低
温時（０℃）の収差図であり、収差図中に用いられてい
る記号の意味は、図３と同じである。

【図１７】本発明の実施例５の読取り用光学系に係る高
温時（65℃）の収差図であり、収差図中に用いられてい
る記号の意味は、図３と同じである。

【符号の説明】

Ｉ 第１群 II 第２群 III 第３群 Ｌ₁ 第１レンズ Ｌ₂ 第２レンズ Ｌ₃ 第３レンズ Ｓ 絞り Ｌ₄ 第４レンズ Ｌ₅ 第５レンズ Ｌ₆ 第６レンズ Ｃ カバーガラス ｒ₁ 〜ｒ₆ 第１レンズＬ₁ 〜第６レンズＬ₆ の曲率半
径 ｄ₁ 〜ｄ₁₂ 第１レンズＬ₁ 〜第６レンズＬ₆ の面間隔 ｒ_c1，ｒ_c2 カバーガラスＣの曲率半径 ｄ_c カバーガラスＣの面間隔

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側より像面側に向って順に、負レン
   ズである第１レンズと正レンズである第２レンズとの２
   枚の単レンズから成り、全体として負の屈折力を有する
   第１群と、 正レンズである第３レンズと負レンズである第４レンズ
   と正レンズである第５レンズとの３枚の単レンズから成
   り、全体として正の屈折力を有する第２群と、 正の単レンズである第６レンズのみから成る第３群より
   構成された６枚構成の光学系において、 光学系中の１枚の負レンズと１枚の正レンズとをいずれ
   もプラスチックレンズとして形成し、さらに、負のプラ
   スチックレンズのｅ線に対する焦点距離をｆ_P-、正のプ
   ラスチックレンズのｅ線に対する焦点距離をｆ_P+とした
   ときに、 （１） - 0.52 ＜ ｆ_P-／ｆ_P+ ＜ - 0.51 なる条件式を満足するように構成したことを特徴とする
   読取り用光学系。
2. 【請求項２】 光学系全系のｅ線に対する合成焦点距離
   をｆ、前記第１群のｅ線に対する焦点距離をｆ_1g、前記
   第２群のｅ線に対する焦点距離をｆ_2gとし、負の屈折力
   を有する各単レンズのｅ線に対する平均屈折率をｎ_- 、
   負の屈折力を有する各単レンズの光学材料に係る平均ア
   ッベ数をν_- とし、正の屈折力を有する各単レンズのｅ
   線に対する平均屈折率をｎ₊ 、正の屈折力を有する各単
   レンズの光学材料に係る平均アッベ数をν₊ としたとき
   に、 （２） - 2.6 ＜ ｆ_1g／ｆ ＜ - 2.2 （３） 1.4 ＜ ｆ_2g／ｆ ＜ 1.7 （４） 0.003 ＜ ｎ₊ −ｎ_- ＜ 0.045 （５） 18.0 ＜ ν₊ −ν_- ＜ 23.0 なる各条件式を満足するように構成したことを特徴とす
   る請求項１に記載された読取り用光学系。
3. 【請求項３】 物体側より像面側に向って順に、両凹レ
   ンズである第１レンズと物体側に凹面を向けた凸メニス
   カスレンズである第２レンズとの２枚の単レンズから成
   り、全体として負の屈折力を有する第１群と、 両凸レンズである第３レンズと両凹レンズである第４レ
   ンズと物体側に凹面を向けた凸メニスカスレンズである
   第５レンズとの３枚の単レンズから成り、全体として正
   の屈折力を有する第２群と、 物体側に凹面を向けた凸メニスカスレンズである第６レ
   ンズのみから成る正の屈折力を有する第３群より構成さ
   れた６枚構成の光学系において、 前記第１レンズと前記第２レンズとをいずれもプラスチ
   ックレンズとして形成し、さらに、プラスチックレンズ
   である第１レンズのｅ線に対する焦点距離をｆ_P-、プラ
   スチックレンズである第２レンズのｅ線に対する焦点距
   離をｆ_P+としたとき、 （１′） - 0.52＜ ｆ_P-／ｆ_P+ ＜ - 0.51 なる条件式を満足するように構成したことを特徴とする
   読取り用光学系。
4. 【請求項４】 光学系全系のｅ線に対する合成焦点距離
   をｆ、前記第１群のｅ線に対する焦点距離をｆ_1g、前記
   第２群のｅ線に対する焦点距離をｆ_2gとし、負の屈折力
   を有する各単レンズのｅ線に対する平均屈折率をｎ_- 、
   負の屈折力を有する各単レンズの光学材料に係る平均ア
   ッベ数をν_- とし、正の屈折力を有する各単レンズのｅ
   線に対する平均屈折率をｎ₊ 、正の屈折力を有する各単
   レンズの光学材料に係る平均アッベ数をν₊ としたとき
   に、 （２′） - 2.6 ＜ ｆ_1g／ｆ ＜ - 2.2 （３′） 1.6 ＜ ｆ_2g／ｆ ＜ 1.7 （４′） 0.005 ＜ ｎ₊ −ｎ_- ＜ 0.045 （５′） 18.0 ＜ ν₊ −ν_- ＜ 21.0 なる各条件式を満足するように構成したことを特徴とす
   る請求項３に記載された読取り用光学系。
5. 【請求項５】 物体側より像面側に向って順に、両凹レ
   ンズである第１レンズと物体側に凹面を向けた凸メニス
   カスレンズである第２レンズとの２枚の単レンズから成
   り、全体として負の屈折力を有する第１群と、 両凸レンズである第３レンズと両凹レンズである第４レ
   ンズと物体側に凹面を向けた凸メニスカスレンズである
   第５レンズとの３枚の単レンズから成り、全体として正
   の屈折力を有する第２群と、 両凸レンズである第６レンズのみから成る正の屈折力を
   有する第３群より構成された６枚構成の光学系におい
   て、 前記第１レンズと前記第２レンズとをいずれもプラスチ
   ックレンズとして形成し、さらに、プラスチックレンズ
   である第１レンズのｅ線に対する焦点距離をｆ_P-、プラ
   スチックレンズである第２レンズのｅ線に対する焦点距
   離をｆ_P+としたとき、 （１″） - 0.52＜ ｆ_P-／ｆ_P+ ＜ - 0.51 なる条件式を満足するように構成したことを特徴とする
   読取り用光学系。
6. 【請求項６】 光学系全系のｅ線に対する合成焦点距離
   をｆ、前記第１群のｅ線に対する焦点距離をｆ_1g、前記
   第２群のｅ線に対する焦点距離をｆ_2gとし、負の屈折力
   を有する各単レンズのｅ線に対する平均屈折率をｎ_- 、
   負の屈折力を有する各単レンズの光学材料に係る平均ア
   ッベ数をν_- とし、正の屈折力を有する各単レンズのｅ
   線に対する平均屈折率をｎ₊ 、正の屈折力を有する各単
   レンズの光学材料に係る平均アッベ数をν₊ としたとき
   に、 （２″） - 2.6 ＜ ｆ_1g／ｆ ＜ - 2.4 （３″） 1.4 ＜ ｆ_2g／ｆ ＜ 1.6 （４″） 0.003 ＜ ｎ₊ −ｎ_- ＜ 0.045 （５″） 21.0 ＜ ν₊ −ν_- ＜ 23.0 なる各条件式を満足するように構成したことを特徴とす
   る請求項５に記載された読取り用光学系。