JP2000292693A - アナモフィックレンズの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡便にして良好なる結像性能を得ることができ
るアナモフィックレンズの製造方法を得ること。 【解決手段】少なくとも一面が光軸に対して回転非対称
な形状より成るアナモフィックレンズを型を用いて成形
するアナモフィックレンズの製造方法において、該アナ
モフィックレンズの光軸方向の幅が最も厚いコバ部、も
しくはその近傍に設けたゲートからインジェクション材
料を注入することによって成形すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアナモフィックレン
ズの製造方法に関し、特にＣＣＤ等の撮像素子を用いて
画像情報を線順次読取方式で読取る際、インジェクショ
ン成形で製造されたアナモフィックなレンズを結像レン
ズ内に導入することにより、高精度な画像読取りが行な
えるようにした、例えばイメージスキャナー、ディジタ
ル複写機、そしてファクシミリ等の装置に好適なもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来の画像読取用の結像レンズを
フラットベッドイメージスキャナーに用いたときの要部
概略図である。

【０００３】同図において照明光源７０１から放射され
た光束は直接あるいは反射笠７０９を介して原稿７０８
を照明し、該原稿７０８からの反射光束を第１、第２、
第３、第４反射ミラー７０３ａ，７０３ｂ，７０３ｃ，
７０３ｄを介してキャリッジ７０６内部でその光束の光
路を折り曲げ、結像レンズ７０４によりＣＣＤ（Ｃｈａ
ｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等のリニアイ
メージセンサ７０５（以下「ＣＣＤ」と称す。）面上に
結像させている。そしてキャリッジ７０６を副走査モー
ター７０７により図８に示す矢印Ａ方向（副走査方向）
に移動させることにより原稿７０８の画像情報を読み取
っている。同図におけるＣＣＤ７０５は複数の受光素子
を一次元方向（主走査方向）に配列した構成より成って
いる。

【０００４】上記構成においてイメージスキャナーを小
型化するにはキャリッジ７０６の小型化が必要である。
キャリッジ７０６を小型化するには、例えば反射ミラー
の枚数を増やしたり、あるいは一枚の反射ミラーで複数
回反射させて光路長を確保する方法がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法ではキャリッジ７０６内部の構造が複雑になるこ
とから組み立て精度が厳しくなりコストが大幅に上昇す
るという問題点がある。また反射ミラーの面精度と反射
回数に比例して結像性能が悪化してしまい読取画像にも
影響するという問題点もある。

【０００６】一方で結像レンズ（結像系）７０４を広画
角化して物像間距離を縮めることも考えられる。現実的
なレンズ枚数で、かつ球面形状で実現される広画角の結
像レンズとしては、従来より様々なタイプが提案されて
きた。しかしながら、それらはいずれも半画角にして２
５度程度が上限であり、それよりも広画角にすると像面
彎曲や非点収差が大きくなり十分な光学性能を発揮する
ことができないという問題点があった。

【０００７】そこで本出願人は先に提案した特願平10-2
76053 号の画像読取装置において、結像レンズ内に少な
くとも一面が光軸に対して回転非対称な形状より成るア
ナモフィックレンズを導入することによって、上記の問
題点を解決している。

【０００８】一般にアナモフィックな面を有するレンズ
をガラス材料で研削並びに研磨して製造することは非常
にコスト高である。またプラスチック材料を使用して成
形により製造する場合にはレンズ内部の屈折率の不均一
性や複屈折の発生の防止等、解決するべき課題が多いの
が現状である。

【０００９】本発明は画像読取装置の結像レンズ（結像
系）内に用いられるアナモフィックレンズを型を用いて
成形する際、該アナモフィックレンズの光軸方向の幅が
最も厚いコバ部、もしくはその近傍に設けたゲートから
インジェクション材料を注入して成形することにより、
レンズの材質の屈折率の不均一性を抑え、簡便にして良
好なる結像性能を得ることができるアナモフィックレン
ズの製造方法の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明のアナモ
フィックレンズの製造方法は、少なくとも一面が光軸に
対して回転非対称な形状より成るアナモフィックレンズ
を型を用いて成形するアナモフィックレンズの製造方法
において、該アナモフィックレンズの光軸方向の幅が最
も厚いコバ部、もしくはその近傍に設けたゲートからイ
ンジェクション材料を注入することによって成形するこ
とを特徴としている。

【００１１】請求項２の発明の結像レンズは、原稿の画
像情報を読取手段に結像させるための画像読取用の結像
レンズにおいて、該結像レンズは少なくとも一面が光軸
に対して回転非対称な形状より成るアナモフィックレン
ズを有し、該アナモフィックレンズは型を用いて光軸方
向の幅が最も厚いコバ部、もしくはその近傍に設けたゲ
ートからインジェクション材料を注入することによって
成形されていることを特徴としている。

【００１２】請求項３の発明の画像読取装置は、原稿を
照明する光源手段、該光源手段により照明された原稿の
画像情報を結像させる結像レンズ、そして結像レンズの
結像位置に配置された読取手段を有する画像読取装置に
おいて、該結像レンズは少なくとも一面が光軸に対して
回転非対称な形状より成るアナモフィックレンズを有
し、該アナモフィックレンズは型を用いて光軸方向の幅
が最も厚いコバ部、もしくはその近傍に設けたゲートか
らインジェクション材料を注入することによって成形さ
れていることを特徴としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１、図４は各々本発明の結像レ
ンズの後述する数値実施例１，２のレンズ断面図、図
２、図５は各々本発明の後述する数値実施例１，２の諸
収差図である。図１、図４における結像レンズは物体
（原稿面）側より順に正の第１レンズ１１、負の第２レ
ンズ１２、絞り、正の第３レンズ１３、負の第４レンズ
１４、そして負の第５レンズ１５の５枚のレンズを有し
たテレフォトタイプより構成されている。

【００１４】本発明では負の第５レンズ１５を少なくと
も一面（物体側のレンズ面）が光軸に対して回転非対称
な形状より成るアナモフィックレンズより構成してい
る。このアナモフィックレンズ１５は型を用いて光軸方
向の幅が最も厚いコバ部（レンズ外周の面：コバ面）、
もしくはその近傍に設けたゲートからインジェクション
材料（例えばプラスチックを高熱、または圧力等により
流動体にしたもの）を注入することによって成形されて
いる。尚、光軸に対して回転非対称な面を以下「アナモ
フィックな面」とも称す。

【００１５】ここで数値実施例１においてアナモフィッ
クレンズ１５の物体側のアナモフィックな面２１の形状
（母線形状Ｘ及び子線形状Ｓ）は後述する（１），
（２）式によって表わされる。数値実施例２においてア
ナモフィックレンズ１５の物体側のアナモフィックな面
２２の形状（母線形状Ｘ及び子線形状Ｓ）は後述する
（１），（３）式によって表わされる。

【００１６】（数値実施例１）数値実施例１においては
アナモフィックな面２１の母線の曲率半径Ｒと子線の曲
率半径ｒとを光軸上で一致させており、光軸を離れるに
従って子線方向の曲率半径ｒを母線方向の曲率半径Ｒと
は異なる値に変化させている。このような面形状にする
ことによりサジタル像面とメリディオナル像面とを独立
に設定することができ、これにより非点収差を全画角に
ついて解消することができる。

【００１７】また数値実施例１での諸収差は図２に示す
ようにサジタル像面がメリディオナル像面にまとわりつ
くように発生しており、これにより非点収差が解消され
ている。更に像面彎曲及び非点収差以外の諸収差量も実
用上、十分な範囲に抑えることができる。

【００１８】数値実施例１における結像レンズにおいて
アナモフィックレンズ１５のＲ１０面側の光線有効径は
略φ１５である。従ってアナモフィックレンズ１５のＲ
１０面をφ１６の円形として製造する。このとき後述す
る（１），（２）式に従えばｙ＝８においてＸ＝−３．
５であり、Ｓ＝−３．２である。Ｒ１１面は球面である
から光軸と母線を含む面内でのコバ部の厚さは光軸と子
線を含む面内でのコバ部の厚さよりも０．３厚いことが
理解できる。

【００１９】本発明においてはアナモフィックレンズ１
５を型を用いてレンズ材料をインジェクション成形する
ことにより製造することを考えるものである。レンズを
インジェクション成形で製造する場合には型の内部での
材料の流動性がレンズの材質の屈折率の不均一性（局所
的な変動や複屈折の発生）を抑えるうえで重要な要因と
なる。成形機から型に材料を注入するにあたりゲートを
コバ部に取り付けることは結像に寄与する面（Ｒ１０，
Ｒ１１）に取り付けるよりも、レンズ外径をいたずらに
大きくする必要がないので好ましい。

【００２０】従来から使用されている回転対称な非球面
レンズの場合には光軸を中心とする円形状にレンズを仕
上げる場合にはコバ部の厚みは一定であるので、ゲート
をコバ部のどの位置に取り付けるかは任意である。

【００２１】しかしながら本発明に示されるアナモフィ
ックレンズにおいては、その外形を光軸を中心とする円
形状に仕上げる場合、コバ部の厚みは不均一である。従
って成形されたレンズが安定した光学特性であることを
確保する上でゲートを厚みの違うコバ部のどの位置に取
り付けることが好ましいかという新しい課題が発生する
わけである。

【００２２】そこで本発明者は試作品の光学特性を比較
検討して考慮した結果、上記のアナモフィックレンズ１
５においては相対的にコバ部の厚みが厚い光軸と母線を
含む平面内にゲートを取り付けることが望ましいことを
見出した。これにより相対的に成形圧力を高く設定する
ことができ、また成形型の内部での材料の流動性が好適
に確保され、上記の屈折率の不均一性を防ぐことができ
る。更に成形型の内部での材料の充填性を一様に維持す
ることができ好ましい。成形機のインジェクション注入
のための注入口の太さは成形条件により固定されるもの
であるから一定の太さであると考えると、上記の成形方
法によればゲートを取り付けない方向のコバ部の厚みは
相対的に薄くできることになる。従って相対的に薄いレ
ンズを製作することができ、設計上の観点からは自由度
が増し好ましい。また成形時間も短縮化でき、かつコス
トの低減にも寄与することができる。

【００２３】図３（Ａ），（Ｂ）は各々本発明に関わる
アナモフィックレンズ１５を成形するときの成形機
（型）の要部断面図である。同図（Ａ）はアナモフィッ
クレンズ１５の光軸と母線を含む平面（ｘｙ面）内で表
わした要部断面図、同図（Ｂ）はアナモフィックレンズ
１５の光軸と子線を含む平面（ｘｚ面）内で表わした要
部断面図である。数値実施例１においては同図（Ａ）に
示すようにコバ部１０２に破線で示すゲート１０１を設
定し、そこからインジェクション材料を注入することに
よって成形を行なっている。

【００２４】このように数値実施例１においては上述の
如く結像レンズ内に導入された少なくとも一面が光軸に
対して回転非対称な形状より成るアナモフィックレンズ
１５を型を用いて成形する際、該アナモフィックレンズ
１５の光軸方向の幅が最も厚いコバ部、もしくはその近
傍に設けたゲートからインジェクション材料を注入して
成形することによって上記の屈折率の不均一性を防ぐこ
とができ、これにより簡便にして良好なる結像性能を得
ている。

【００２５】尚、数値実施例１では光軸上でアナモフィ
ックな面２１の母線の曲率半径Ｒと子線の曲率半径ｒと
を一致させているが、必ずしもその必要はない。

【００２６】（数値実施例２）数値実施例２におけるア
ナモフィックな面２２は前記数値実施例１で示したアナ
モフィックな面２１とは異なり、母線の曲率半径Ｒと子
線の曲率半径ｒとが光軸からの距離に依存しないように
形成されている。

【００２７】数値実施例２では光軸上でアナモフィック
な面２２の母線の曲率半径Ｒと子線の曲率半径ｒとを異
ならせて設定しているため、光軸上で非点収差が僅かに
発生しているが実用上問題の無い程度であり、他方画角
の大きい像高での非点収差は良好に補正されている。

【００２８】また数値実施例２では図５に示すように球
面収差の発生が小さいため、全画角において結像性能の
バランスが良好にとれ、好ましい結像レンズの光学特性
を得ることができる。

【００２９】数値実施例２においても前述の数値実施例
１と同様、アナモフィックレンズ１５のＲ１０面側の光
線有効径は略φ１５である。従ってアナモフィックレン
ズ１５のＲ１０面をφ１６の円形として製造する。この
とき後述する（１），（３）式に従えばＲ１０面におい
てはｙ＝８においてＸ＝−４．５であり、Ｓ＝−２．８
である。Ｒ１１面は球面であるから光軸と母線を含む面
内でのコバ部の厚さは光軸と子線を含む面内でのコバ部
の厚さよりも１．７厚いことが理解できる。

【００３０】従って数値実施例２におけるアナモフィッ
クレンズ１５を成形する際には成形機から型に材料を注
入するにあたり前述の数値実施例１と同様、相対的にコ
バ部の厚みが厚い光軸と母線を含む平面内にゲートを設
定することが望ましい。これにより成形型の内部での材
料の流動性が好適に確保され、上記の屈折率の不均一性
を防ぐことができる。

【００３１】図６（Ａ），（Ｂ）は各々本発明に関わる
アナモフィックレンズ１５を成形するときの成形機
（型）の要部断面図である。同図（Ａ）はアナモフィッ
クレンズ１５の光軸と母線を含む平面（ｘｙ面）内で表
わした要部断面図、同図（Ｂ）はアナモフィックレンズ
１５の光軸と子線を含む平面（ｘｚ面）内で表わした要
部断面図である。数値実施例２においては同図（Ａ）に
示すようにコバ部１０２に破線で示すゲート１０１を設
定し、そこからインジェクション材料を注入することに
よって成形を行なっている。

【００３２】アナモフィックな面の形状は結像レンズの
レンズ面と光軸との交点を原点とし、光軸方向をｘ軸、
主走査断面内において光軸と直交する軸をｙ軸、副走査
断面内において光軸と直交する軸をｚ軸としたとき、主
走査方向と対応する母線形状Ｘが、

【００３３】

【数１】

【００３４】但し、Ｒは曲率半径 ｋ_y ，Ｂ₄ ，Ｂ₆ は非球面係数なる式で表わされる。

【００３５】副走査方向と対応する子線形状Ｓは、

【００３６】

【数２】

【００３７】ここで、 ｒ´＝ｒ₀ （１＋Ｄ₂ ｙ² ＋Ｄ₄ ｙ⁴ ＋Ｄ₆ ｙ⁶ ） 但し、ｒ₀ は光軸上の子線曲率半径 Ｄ₂ ，Ｄ₄ ，Ｄ₆ は非球面係数

【００３８】

【数３】

【００３９】但し、ｒは子線曲率半径 ｋ_z ，Ｄ₄ ，Ｄ₆ は非球面係数なる式で表わされる。

【００４０】尚、本発明において母線はその面の相対座
標系のｘ−ｙ平面と曲面の切断面であり、子線はそれに
直交する方向の平面と曲面の切断面である。

【００４１】図７は本発明の結像レンズをイメージスキ
ャナーや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。

【００４２】同図において２は原稿台ガラスであり、そ
の面上に原稿８が載置されている。６はキャリッジであ
り、後述する照明光源、反射笠、複数の反射ミラー、結
像レンズ、そして読取手段等を一体的に収納しており、
副走査モータ等の駆動装置により副走査方向（図７にお
いては矢印Ａ方向）へ走査し、原稿８の画像情報を読み
取っている。１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。９は反射笠であり、照明
光源１からの光束を反射させ、効率よく原稿８を照明し
ている。３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは各々順に第１、第
２、第３、第４反射ミラーであり、原稿８からの光束の
光路をキャリッジ６内部で折り曲げている。４は本発明
に関わる結像レンズであり、前述したレンズ構成より成
っており、前述した製法で成形されたアナモフィックレ
ンズを含み、原稿８の画像情報に基づく光束を読取手段
５面上に結像させている。５は読取手段としてのリニア
イメージセンサー（ＣＣＤ）である。

【００４３】本実施例において照明光源１から放射され
た光束は直接あるいは反射笠９を介して原稿８を照明
し、該原稿８からの反射光束を第１、第２、第３、第４
反射ミラー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを介してキャリッジ
６内部でその光束の光路を折り曲げ結像レンズ４により
ＣＣＤ５面上に結像させている。そしてキャリッジ６を
副走査モーター７により矢印Ａ方向（副走査方向）に移
動させることにより、原稿８の画像情報を読取ってい
る。

【００４４】尚、本発明においては上述の如くアナモフ
ィックレンズの製法について説明したが、これに限定さ
れることはなく、例えば少なくとも一面が光軸に対して
回転非対称な形状より成るレンズ（例えばシリンドリカ
ルレンズ等）であれば、全てに適用することができる。

【００４５】次に本発明の数値実施例１〜２を示す。数
値実施例１〜２においてＲｉは物体側より順に第ｉ番目
のレンズ面の曲率半径、Ｄｉは物体側より第ｉ番目のレ
ンズ厚及び空気間隔、Ｎｉとνｉは各々物体側より順に
第ｉ番目のレンズのガラスの屈折率とアッベ数である。
アナモフィックな面はアナモフィック面の係数を示す。

【００４６】 数値実施例１ fe=30.59mm FNO=1:5.0 2 ω=60.0 ° m=-0.189 R 1= 16.201 D 1=1.87 N 1=1.772 ν 1=49.6 R 2= 35.993 D 2=1.26 R 3=-46.836 D 3=2.30 N 2=1.640 ν 2=34.5 R 4= 22.827 D 4=3.14 R 5= (絞り) D 5=0 R 6= 18.418 D 6=6.27 N 3=1.772 ν 3=49.6 R 7=-19.587 D 7=0.35 R 8=-13.708 D 8=5.74 N 4=1.847 ν 4=23.8 R 9=-18.096 D 9=7.31 R10=-11.562 D10=1.00 N 5=1.699 ν 5=30.1 R11=-26.668 アナモフィック面の係数 R10=-11.562 ky= 3.680 ×10^-1 B4=-4.154 ×10^-6 B6= 5.351 ×10^-8 D2=-2.630 ×10^-3 D4= 2.820 ×10^-5 D6=-2.267 ×10^-7 数値実施例２ fe=30.60mm（メリディオナル），30.71mm （サジタル） FNO=1:5.0 2 ω=60.0 ° m=-0.189 R 1= 15.247 D 1=1.89 N 1=1.772 ν 1=49.6 R 2= 31.433 D 2=0.866 R 3=-51.163 D 3=3.00 N 2=1.640 ν 2=34.5 R 4= 19.643 D 4=1.33 R 5= (絞り) D 5=0 R 6= 16.826 D 6=6.27 N 3=1.772 ν 3=49.6 R 7=-19.058 D 7=0.39 R 8=-12.332 D 8=6.00 N 4=1.847 ν 4=23.8 R 9=-15.738 D 9=7.51 R10=- 9.264 D10=1.00 N 5=1.699 ν 5=30.1 R11=-19.041 ＊R10 はメリディオナル形状 アナモフィック面の係数 R10=-9.264 ky=-4.234 ×10^-2 B4=-3.465 ×10^-6 B6= 8.394 ×10^-8 r10=-9.227 kz=-7.526 ×10^-1 D4=-4.447 ×10^-5 D6= 4.110 ×10^-6

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く画像読取装置
の結像レンズ（結像系）内に用いられるアナモフィック
レンズを型を用いて成形する際、該アナモフィックレン
ズの光軸方向の幅が最も厚いコバ部、もしくはその近傍
に設けたゲートからインジェクション材料を注入して成
形することにより、レンズの材質の屈折率の不均一性を
抑え、簡便にして良好なる結像性能を得ることができる
アナモフィックレンズの製造方法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１のアナモフィックレン
ズの要部断面図

【図４】 本発明の数値実施例２のレンズ断面図

【図５】 本発明の数値実施例２の諸収差図

【図６】 本発明の数値実施例２のアナモフィックレン
ズの要部断面図

【図７】 本発明の結像レンズを画像読取装置に適用し
たときの要部概略図

【図８】 従来の画像読取装置の要部概略図

【符号の説明】

１ 照明光源 ２ 原稿台ガラス ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 反射ミラー ４ 結像レンズ ５ 読取手段（ＣＣＤ） ６ キャリッジ ７ 副走査モーター ８ 原稿 ９ 反射笠 １１ 第１レンズ １２ 第２レンズ １３ 第３レンズ １４ 第４レンズ １５ 第５レンズ（アナモフィックレンズ） １０１ コバ部 １０２ ゲート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 1/107 Ｆターム(参考） 2H087 KA08 LA02 LA28 PA04 PA17 PB04 QA02 QA07 QA12 QA22 QA25 QA37 QA42 QA45 RA05 RA13 5B047 BA02 BB02 BC05 BC11 5C051 AA01 BA03 DB22 DC07 DD00 FA01 5C072 AA01 BA02 DA02 EA05 XA01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一面が光軸に対して回転非対
   称な形状より成るアナモフィックレンズを型を用いて成
   形するアナモフィックレンズの製造方法において、 該アナモフィックレンズの光軸方向の幅が最も厚いコバ
   部、もしくはその近傍に設けたゲートからインジェクシ
   ョン材料を注入することによって成形することを特徴と
   するアナモフィックレンズの製造方法。
2. 【請求項２】 原稿の画像情報を読取手段に結像させる
   ための画像読取用の結像レンズにおいて、 該結像レンズは少なくとも一面が光軸に対して回転非対
   称な形状より成るアナモフィックレンズを有し、該アナ
   モフィックレンズは型を用いて光軸方向の幅が最も厚い
   コバ部、もしくはその近傍に設けたゲートからインジェ
   クション材料を注入することによって成形されているこ
   とを特徴とする結像レンズ。
3. 【請求項３】 原稿を照明する光源手段、該光源手段に
   より照明された原稿の画像情報を結像させる結像レン
   ズ、そして結像レンズの結像位置に配置された読取手段
   を有する画像読取装置において、 該結像レンズは少なくとも一面が光軸に対して回転非対
   称な形状より成るアナモフィックレンズを有し、該アナ
   モフィックレンズは型を用いて光軸方向の幅が最も厚い
   コバ部、もしくはその近傍に設けたゲートからインジェ
   クション材料を注入することによって成形されているこ
   とを特徴とする画像読取装置。