JP2002098886A - 単焦点レンズ及びそれに用いるガラス接合レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像入力用カメラや監視用カメラなどに搭載
される小型軽量で安価な単焦点レンズを提供する。 【解決手段】 物体側から像面４側に向かって、負の屈
折力を有する第１ａレンズ群１ａ、正の屈折力を有する
第２ａレンズ群２ａ、第２ａレンズ群２ａと像面４との
間に位置したローパスフィルター等相当の厚みを有する
ダミーガラス３を順に配置し、これにより単焦点レンズ
を構成する。第１ａレンズ群１ａの負のレンズと第２ａ
レンズ群２ａの正のレンズをプラスチック非球面レンズ
によって構成し、第２ａレンズ群２ａのガラス接合レン
ズを他の同様な構成の単焦点レンズに含まれるガラス接
合レンズと共用した構成にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像入力用カメラ
や監視用カメラなどに好適な小型で安価な単焦点レンズ
及びそれに用いるガラス接合レンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラやパソコン入力用カ
メラの普及に伴って、ＣＣＤやその周辺のＩＣ等の小型
軽量化が進み、これに適応すべく、撮像レンズにおいて
も小型軽量で安価なレンズが強く要望されている。

【０００３】以下、図面を参照しながら、従来の単焦点
レンズの一例について説明する。従来、単焦点レンズと
しては、例えば、特開平９−１１３７９９号公報等に開
示されたものが知られている。図７に、従来の単焦点レ
ンズの構成を示す。

【０００４】図７に示すように、この単焦点レンズは、
物体側（図７では、左側）から像面１４側（図７では、
右側）に向かって順に配置された、像面１４側に凹面を
有する負レンズ１１と、接合レンズを含む２群３枚で構
成された正レンズ群１２と、正レンズ群１２と結像面１
４との間のローパスフィルター等相当の厚さを有するダ
ミーガラス１３とにより構成されている。

【０００５】焦点距離相当の長いバックフォーカスを得
るために、前群は負レンズ群によって構成され、後群は
正レンズ群によって構成されており、負レンズ１１によ
って主に歪曲収差と非点収差を、正レンズ群１２によっ
て主に球面収差と横収差と色収差を補正し、像面１４に
おける収差性能を良好に保つようにされている。尚、レ
ンズＭＴＦ性能は、空間周波数６２.３本／ｍｍ（３５
０ＴＶ本相当）でコントラストが軸上８０％、サジタル
方向とメリデオナル方向を含めて周辺像高７.５割が４
０％程度である。この性能を満足させるために、従来の
単焦点レンズは全てガラスレンズによって構成され、複
数の非球面レンズと接合レンズとが用いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のような
ガラスの非球面レンズや接合レンズを用いた構成では、
レンズを多量に生産し、安価にする点で不十分であると
いう問題がある。

【０００７】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するためになされたものであり、ガラス非球面レンズ
に比べて安価に生産することが可能なプラスチック非球
面レンズを用い、さらに、接合レンズを他の同様な構成
の単焦点レンズに含まれる接合レンズと共用することに
より、軽量で安価な単焦点レンズを提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る単焦点レンズの第１の構成は、物体側
から像面側に向かって順に配置された、負の屈折力を有
する第１ａレンズ群と、正の屈折力を有する第２ａレン
ズ群とを備えた単焦点レンズであって、前記第１ａレン
ズ群は、物体側から順に配置された、像面側に強い曲率
の凹面を有する負の第１ａプラスチックレンズと、像面
側に凹面を有する負の第２ａプラスチックレンズと、正
の第３ａガラスレンズとからなると共に、前記第１ａプ
ラスチックレンズの物体側の面と前記第２ａプラスチッ
クレンズの像面側の面は非球面形状を有し、前記第２ａ
レンズ群は、物体側から順に配置された、正の第４ａプ
ラスチックレンズと、正の第５ａガラスレンズと負の第
６ａガラスレンズとのガラス接合レンズとからなると共
に、前記第４ａプラスチックレンズの像面側の面は非球
面形状を有することを特徴とする。

【０００９】また、本発明に係る単焦点レンズの第２の
構成は、物体側から像面側に向かって順に配置された、
像面側に凹面を有する負の第１ｂプラスチックレンズ
と、正の屈折力を有する第２ｂレンズ群とを備えた単焦
点レンズであって、前記第１ｂプラスチックレンズは、
両面とも非球面形状を有し、前記第２ｂレンズ群は、物
体側から順に配置された、正の第２ｂプラスチックレン
ズと、正の第３ｂガラスレンズと負の第４ｂガラスレン
ズとのガラス接合レンズとからなると共に、前記第２ｂ
プラスチックレンズの像面側の面は非球面形状を有する
ことを特徴とする。

【００１０】すなわち、本発明に係る単焦点レンズの構
成は、物体側から像面側に向かって順に配置された、負
の屈折力を有する第１レンズ群と正の屈折力を有する第
２レンズ群とを備え、前記第１レンズ群の負のレンズと
前記第２レンズ群の正のレンズがプラスチック非球面レ
ンズからなる構成となっている。

【００１１】本発明の単焦点レンズの構成によれば、ガ
ラス非球面レンズに比べて安価に生産することが可能な
プラスチック非球面レンズを用いることにより、軽量で
安価な単焦点レンズを実現することができ、しかも、プ
ラスチックレンズ特有の温度変化による焦点移動を、ガ
ラスレンズと同等に抑えることができる。また、適切な
非球面形状やガラス接合レンズを用いることにより、収
差性能を良好に保つことができる。そして、この場合、
ガラス接合レンズを、他の同様な構成の単焦点レンズ
（第１の構成の単焦点レンズに対しては、第２の構成の
単焦点レンズを意味し、第２の構成の単焦点レンズに対
しては、第１の構成の単焦点レンズを意味する）に含ま
れるガラス接合レンズと共用した構成とすることによ
り、さらに安価な単焦点レンズを実現することができ
る。

【００１２】また、本発明に係るガラス接合レンズの構
成は、前記本発明の単焦点レンズの第１の構成と前記本
発明の単焦点レンズの第２の構成に共用できるガラス接
合レンズであって、前記本発明の単焦点レンズの第１の
構成における第５ａガラスレンズの物体側の曲率半径を
Ｒ15a 、像面側の曲率半径をＲ25a 、中心肉厚をｄ5a、
ｄ線の屈折率をｎ5a、アッベ数をｖ5a、前記本発明の単
焦点レンズの第１の構成における第６ａガラスレンズの
物体側の曲率半径をＲ16a 、像面側の曲率半径をＲ26a
、中心肉厚をｄ6aとしたとき、前記本発明の単焦点レ
ンズの第２の構成における第３ｂガラスレンズの物体側
の曲率半径Ｒ13b 、像面側の曲率半径Ｒ23b 、中心肉厚
ｄ3b、ｄ線の屈折率ｎ3b、アッベ数ｖ3b、前記本発明の
単焦点レンズの第２の構成における第４ｂガラスレンズ
の物体側の曲率半径Ｒ14b 、像面側の曲率半径Ｒ24b 、
中心肉厚ｄ4bとの間に下記の条件式（３）〜（10）が満
たされることを特徴とする。

【００１３】Ｒ15a ＝Ｒ13b ・・・（３） Ｒ25a ＝Ｒ23b ・・・（４） ｄ5a＝ｄ3b ・・・（５） ｎ5a＝ｎ3b ・・・（６） ｖ5a＝ｖ3b ・・・（７） Ｒ16a ＝Ｒ14b ・・・（８） Ｒ26a ＝Ｒ24b ・・・（９） ｄ6a＝ｄ4b ・・・（10）

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を用いて、本発
明をさらに具体的に説明する。

【００１５】〈第１の実施の形態〉図１は本発明の第１
の実施の形態における単焦点レンズの構成を示す配置図
である。

【００１６】図１に示すように、物体側（図１では、左
側）から像面４側（図１では、右側）に向かって第１ａ
レンズ群１ａ、第２ａレンズ群２ａ、第２ａレンズ群２
ａと像面４との間に位置したローパスフィルター等相当
の厚みを有するダミーガラス３が順に配置されており、
これにより単焦点レンズが構成されている。

【００１７】第１ａレンズ群１ａは、物体側から順に配
置された、像面４側に強い曲率の凹面を有する負の第１
ａプラスチックレンズと、像面４側に凹面を有する負の
第２ａプラスチックレンズと、正の第３ａガラスレンズ
とからなり、全体として負の屈折力を有している。ここ
で、第１ａプラスチックレンズの物体側の面と前記第２
ａプラスチックレンズの像面４側の面は非球面形状を有
している。このように第１ａプラスチックレンズに非球
面を設けることにより、歪曲収差を抑えることができ
る。また、第１ａプラスチックレンズの負の強い凹面に
より、サジタル像面湾曲を補正することができる。さら
に、第２ａプラスチックレンズの非球面と第３ａガラス
レンズにより、それぞれ主に非点収差と倍率色収差を補
正することができる。

【００１８】第２ａレンズ群２ａは、物体側から順に配
置された、正の第４ａプラスチックレンズと、正の第５
ａガラスレンズと負の第６ａガラスレンズとのガラス接
合レンズとからなり、全体として正の屈折力を有してい
る。ここで、第４ａプラスチックレンズの像面４側の面
は非球面形状を有している。このように第４ａプラスチ
ックレンズに非球面を設けることにより、主に球面収差
と横収差を補正することができる。また、第５ａガラス
レンズと第６ａガラスレンズとのガラス接合レンズによ
り、主に軸上色収差と倍率色収差を補正することができ
る。

【００１９】以上のようにガラス非球面レンズに比べて
安価に生産することが可能なプラスチック非球面レンズ
を用いることにより、軽量で安価な単焦点レンズを実現
することができ、しかも、プラスチックレンズ特有の温
度変化による焦点移動を、ガラスレンズと同等に抑える
ことができる。

【００２０】第１ａレンズ群１ａの第１ａプラスチック
レンズと第２ａプラスチックレンズの合成焦点距離をｆ
12a 、第２ａレンズ群２ａの第４ａプラスチックレンズ
の焦点距離をｆ4aとしたとき、下記条件式（１）を満足
するのが望ましい。

【００２１】 −５．９２＜ｆ4a／ｆ12a ＜−５．７９・・・（１） ｆ4a／ｆ12a が−５．９２以下の場合、及び−５．７９
以上の場合には、温度変化による焦点移動が、それぞれ
像面４側、物体側の方向へ上記構成の単焦点レンズの焦
点深度を超えて起こってしまう。

【００２２】下記（表１）に、上記のような構成を有す
る単焦点レンズの具体的数値例を示す。

【００２３】

【表1】

【００２４】上記（表１）において、ｒ１、ｒ２、・・
・［ｍｍ］は物体側から順に数えたレンズ各面に対応す
る球面の曲率半径又は非球面形状を表す基準球面の曲率
半径、ｄ１、ｄ２、・・・［ｍｍ］は各レンズ面間の中
心厚又は空気間隔、ｎ１、ｎ２、・・・は各レンズのｄ
線に対する屈折率、ｖ１、ｖ２、・・・は各レンズのｄ
線に対するアッベ数、ｅ１、ｅ２、・・・・は各レンズ
面の非球面形状を表す円錐定数、Ａ１、Ａ２、・・・は
各レンズ面の４次の非球面係数、Ｂ１、Ｂ２、・・・は
各レンズ面の６次の非球面係数、Ｃ１、Ｃ２、・・・は
各レンズ面の８次の非球面係数、Ｄ１、Ｄ２、・・・は
各レンズ面の１０次の非球面係数を示している。以上の
ｒ１等の説明は、下記（表２）についても同じである。

【００２５】以下、上記のような構成を有し、かつ、上
記（表1）のような数値を有する単焦点レンズについ
て、図３、図５を参照しながら説明する。図３は上記
（表１）の数値を有する単焦点レンズの各収差性能、図
５は当該単焦点レンズのＭＴＦ性能を示す図である。図
３に示すように、本実施の形態の単焦点レンズは、非球
面とガラス接合レンズの最適な組合せにより、良好な像
性能を有していることが分かる。また、図５に示すよう
に、本実施の形態の単焦点レンズは、空間周波数６２.
３本／ｍｍでのＭＴＦ性能が軸上ベスト位置において周
辺まで４０％あり、高い解像性能を有していることが分
かる。さらに、プラスチックレンズの温度補償条件とし
て、上記（表１）の数値を有する単焦点レンズは上記条
件式（１）を満足している。

【００２６】〈第２の実施の形態〉図２は本発明の第２
の実施の形態における単焦点レンズの構成を示す配置図
である。

【００２７】図２に示すように、物体側（図２では、左
側）から像面４側（図２では、右側）に向かって、像面
４側に凹面を有する負の第１ｂプラスチックレンズ１
ｂ、第２ｂレンズ群２ｂ、第２ｂレンズ群２ｂと像面４
との間に位置したローパスフィルター等相当の厚みを有
するダミーガラス３が順に配置されており、これにより
単焦点レンズが構成されている。

【００２８】第１ｂプラスチックレンズ１ｂは、両面と
も非球面形状を有している。このように第１ｂプラスチ
ックレンズ１ｂの両面に非球面を設けることにより、主
に非点収差と横収差を補正することができる。

【００２９】第２ｂレンズ群２ｂは、物体側から順に配
置された、正の第２ｂプラスチックレンズと、正の第３
ｂガラスレンズと負の第４ｂガラスレンズとのガラス接
合レンズとからなり、全体として正の屈折力を有してい
る。ここで、第２ｂプラスチックレンズの像面４側の面
は非球面形状を有している。このように第２ｂプラスチ
ックレンズに非球面を設けることにより、主に球面収差
と横収差を補正することができる。また、第３ｂガラス
レンズと第４ｂガラスレンズとのガラス接合レンズによ
り、主に軸上色収差と倍率色収差を補正することができ
る。

【００３０】第１ｂプラスチックレンズ１ｂの焦点距離
をｆ1b、第２ｂレンズ群２ｂの第２ｂプラスチックレン
ズの焦点距離をｆ2bとしたとき、下記条件式（２）を満
足するのが望ましい。

【００３１】 −１．５９＜ｆ２ｂ／ｆ１ｂ＜−１．５５・・・（２） ｆ２ｂ／ｆ１ｂが−１．５９の場合、及び−１．５５以
上の場合には、温度変化による焦点移動が、それぞれ像
面４側、物体側の方向へ上記構成の単焦点レンズの焦点
深度を超えて起こってしまう。

【００３２】下記（表２）に、上記のような構成を有す
る単焦点レンズの具体的数値例を示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】以下、上記のような構成を有し、かつ、上
記（表２）のような数値を有する単焦点レンズについ
て、図４、図６を参照しながら説明する。図４は上記
（表２）の数値を有する単焦点レンズの各収差性能、図
６は当該単焦点レンズのＭＴＦ性能を示す図である。図
４に示すように、本実施の形態の単焦点レンズは、非球
面とガラス接合レンズの最適な組合せにより、良好な像
性能を有していることが分かる。また、図６に示すよう
に、本実施の形態の単焦点レンズは、空間周波数６２.
３本／ｍｍでのＭＴＦ性能が軸上ベスト位置において周
辺まで４０％あり、高い解像性能を有していることが分
かる。さらに、プラスチックレンズの温度補償条件とし
て、上記（表１）の数値を有する単焦点レンズは上記条
件式（２）を満足している。

【００３５】また、図１に示す第２ａレンズ群２ａの第
５ａガラスレンズの物体側の曲率半径をＲ15a 、図２に
示す第２ｂレンズ群２ｂの第３ｂガラスレンズの物体側
の曲率半径をＲ13b 、第５ａガラスレンズの像面４側の
曲率半径をＲ25a 、第３ｂガラスレンズの像面４側の曲
率半径をＲ23b 、第５ａガラスレンズの中心肉厚をｄ5
a、第３ｂガラスレンズの中心肉厚をｄ3b、第５ａガラ
スレンズのｄ線の屈折率をｎ5a、第３ｂガラスレンズの
ｄ線の屈折率をｎ3b、第５ａガラスレンズのアッベ数を
ｖ5a、第３ｂガラスレンズのアッベ数をｖ3b、図１に示
す第２ａレンズ群２ａの第６ａガラスレンズの物体側の
曲率半径をＲ16a 、図２に示す第２ｂレンズ群２ｂの第
４ｂガラスレンズの物体側の曲率半径をＲ14b 、第６ａ
ガラスレンズの像面４側の曲率半径をＲ26a 、第４ｂガ
ラスレンズの像面４側の曲率半径をＲ24b 、第６ａガラ
スレンズの中心肉厚をｄ6a、第４ｂガラスレンズの中心
肉厚をｄ4bとしたとき、下記条件式（３）〜（10）を満
足するのが望ましい。

【００３６】Ｒ15a ＝Ｒ13b ・・・（３） Ｒ25a ＝Ｒ23b ・・・（４） ｄ5a＝ｄ3b ・・・（５） ｎ5a＝ｎ3b ・・・（６） ｖ5a＝ｖ3b ・・・（７） Ｒ16a ＝Ｒ14b ・・・（８） Ｒ26a ＝Ｒ24b ・・・（９） ｄ6a＝ｄ4b ・・・（10） 上記条件式（３）〜（10）は、図１に示す第２ａレンズ
群２ａの第５ａガラスレンズと図２に示す第２ｂレンズ
群２ｂの第３ｂガラスレンズの形状及び材質を同一に
し、図１に示す第２ａレンズ群２ａの第６ａガラスレン
ズと図２に示す第２ｂレンズ群２ｂの第４ｂガラスレン
ズの形状を同一にするための条件であり、これらの条件
式を満足させることにより、図１に示す単焦点レンズと
図２に示す単焦点レンズに含まれるガラス接合レンズを
共用することができる。そして、このようにガラス接合
レンズを共用するようにすれば、さらに安価な単焦点レ
ンズを実現することができる。

【００３７】尚、上記（表１）の数値を有する単焦点レ
ンズと上記（表２）の数値を有する単焦点レンズに含ま
れるガラス接合レンズは、上記条件式（３）〜（10）を
満足している。

【００３８】本実施の形態によれば、上記条件式（１）
及び（２）を満足する負と正のプラスチックレンズと、
上記条件式（３）〜（10）を満足するガラス接合レンズ
を設けることにより、温度変化による焦点移動がなく、
良好な収差性能と高いＭＴＦ性能を有する安価な単焦点
レンズを実現することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
物体側から像面側に向かって順に配置された、負の屈折
力を有する第１レンズ群と正の屈折力を有する第２レン
ズ群とを備えた単焦点レンズにおいて、第１レンズ群に
負のプラスチックレンズを、第２レンズ群に正のプラス
チックレンズを設け、さらに第２レンズ群のガラス接合
レンズを他の同様な構成の単焦点レンズに含まれるガラ
ス接合レンズと共用することにより、温度変化による焦
点移動がなく、安価な単焦点レンズを実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における単焦点レン
ズの構成を示す配置図

【図２】本発明の第２の実施の形態における単焦点レン
ズの構成を示す配置図

【図３】本発明の第１の実施の形態における単焦点レン
ズの各収差性能を示す図

【図４】本発明の第２の実施の形態における単焦点レン
ズの各収差性能を示す図

【図５】本発明の第１の実施の形態における単焦点レン
ズのＭＴＦ性能を示す図

【図６】本発明の第２の実施の形態における単焦点レン
ズのＭＴＦ性能を示す図

【図７】従来の単焦点レンズの構成を示す配置図

【符号の説明】

１ａ 第１ａレンズ群 ２ａ 第２ａレンズ群 １ｂ 第１ｂプラスチックレンズ ２ｂ 第２ｂレンズ群 ３ ダミーガラス ４ 像面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA03 NA08 PA03 PA05 PA18 PB04 PB06 QA02 QA07 QA17 QA21 QA22 QA25 QA37 QA41 QA45 RA05 RA12 RA13 RA32 RA43 UA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側から像面側に向かって順に配置さ
   れた、負の屈折力を有する第１ａレンズ群と、正の屈折
   力を有する第２ａレンズ群とを備えた単焦点レンズであ
   って、前記第１ａレンズ群は、物体側から順に配置され
   た、像面側に強い曲率の凹面を有する負の第１ａプラス
   チックレンズと、像面側に凹面を有する負の第２ａプラ
   スチックレンズと、正の第３ａガラスレンズとからなる
   と共に、前記第１ａプラスチックレンズの物体側の面と
   前記第２ａプラスチックレンズの像面側の面は非球面形
   状を有し、前記第２ａレンズ群は、物体側から順に配置
   された、正の第４ａプラスチックレンズと、正の第５ａ
   ガラスレンズと負の第６ａガラスレンズとのガラス接合
   レンズとからなると共に、前記第４ａプラスチックレン
   ズの像面側の面は非球面形状を有することを特徴とする
   単焦点レンズ。
2. 【請求項２】 第１ａレンズ群の第１ａプラスチックレ
   ンズと第２ａプラスチックレンズの合成焦点距離をｆ12
   a 、第２ａレンズ群の第４ａプラスチックレンズの焦点
   距離をｆ4aとしたとき、下記条件式（１）を満足する請
   求項１に記載の単焦点レンズ。 −５．９２＜ｆ4a／ｆ12a ＜−５．７９・・・（１）
3. 【請求項３】 物体側から像面側に向かって順に配置さ
   れた、像面側に凹面を有する負の第１ｂプラスチックレ
   ンズと、正の屈折力を有する第２ｂレンズ群とを備えた
   単焦点レンズであって、前記第１ｂプラスチックレンズ
   は、両面とも非球面形状を有し、前記第２ｂレンズ群
   は、物体側から順に配置された、正の第２ｂプラスチッ
   クレンズと、正の第３ｂガラスレンズと負の第４ｂガラ
   スレンズとのガラス接合レンズとからなると共に、前記
   第２ｂプラスチックレンズの像面側の面は非球面形状を
   有することを特徴とする単焦点レンズ。
4. 【請求項４】 第１ｂプラスチックレンズの焦点距離を
   ｆ1b、第２ｂレンズ群の第２ｂプラスチックレンズの焦
   点距離をｆ2bとしたとき、下記条件式（２）を満足する
   請求項３に記載の単焦点レンズ。 −１．５９＜ｆ２ｂ／ｆ１ｂ＜−１．５５・・・（２）
5. 【請求項５】 請求項１に記載の単焦点レンズと請求項
   ３に記載の単焦点レンズに共用できるガラス接合レンズ
   であって、請求項１に記載の第５ａガラスレンズの物体
   側の曲率半径をＲ15a 、像面側の曲率半径をＲ25a 、中
   心肉厚をｄ5a、ｄ線の屈折率をｎ5a、アッベ数をｖ5a、
   請求項１に記載の第６ａガラスレンズの物体側の曲率半
   径をＲ16a 、像面側の曲率半径をＲ26a 、中心肉厚をｄ
   6aとしたとき、請求項３に記載の第３ｂガラスレンズの
   物体側の曲率半径Ｒ13b 、像面側の曲率半径Ｒ23b 、中
   心肉厚ｄ3b、ｄ線の屈折率ｎ3b、アッベ数ｖ3b、請求項
   ３に記載の第４ｂガラスレンズの物体側の曲率半径Ｒ14
   b 、像面側の曲率半径Ｒ24b 、中心肉厚ｄ4bとの間に下
   記の条件式（３）〜（10）が満たされることを特徴とす
   るガラス接合レンズ。 Ｒ15a ＝Ｒ13b ・・・（３） Ｒ25a ＝Ｒ23b ・・・（４） ｄ5a＝ｄ3b ・・・（５） ｎ5a＝ｎ3b ・・・（６） ｖ5a＝ｖ3b ・・・（７） Ｒ16a ＝Ｒ14b ・・・（８） Ｒ26a ＝Ｒ24b ・・・（９） ｄ6a＝ｄ4b ・・・（10）