JP2003241081A - 全長の短い単焦点レンズ - Google Patents

全長の短い単焦点レンズ

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JP2003241081A JP2002043138A JP2002043138A JP2003241081A JP 2003241081 A JP2003241081 A JP 2003241081A JP 2002043138 A JP2002043138 A JP 2002043138A JP 2002043138 A JP2002043138 A JP 2002043138A JP 2003241081 A JP2003241081 A JP 2003241081A
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佐藤  賢一
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    • G02B9/34Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負の第2レンズの硝材を高屈折率、高分散な
ものとし、第4レンズをプラスチック非球面レンズと
し、コンパクト化、低廉化に適した4枚レンズ構成であ
りながら、光学性能を極めて良好とし得る、CCDカメ
ラ用の撮影レンズとして好適な全長の短い単焦点レンズ
を得る。 【構成】 物体側より順に、正の第1レンズL、絞り
2、負の第2レンズL、像面側に凸面を向けた正の第
3レンズL、および像面側に凹面を向け屈折力の弱い
メニスカス形状のプラスチック非球面レンズからなる第
4レンズLを配設し、条件式(1)1.8<Nd2
(2)25>νd2、(3)|f´/f´|<0.8
を満足する(Nd2、νd2は第2レンズLのd線に
おける屈折率およびアッベ数。f´、f´は全体およ
び第4レンズLの焦点距離)。また、第4レンズL
の非球面形状は、少なくとも1つの奇数次の係数を含む
非球面式により規定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、小型サイズの撮像
素子への撮影レンズとして好適な単焦点レンズに関し、
特に、高い光学性能を有する全長の短い単焦点レンズに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、電子スチルカメラ等の小型の
CCDカメラでは、CCD製造技術の発展によって、1
画素の大きさが小さくなるとともに画素数が増加され、
高密度なCCDが利用されるようになっている。これに
従い、CCDカメラ用の撮影レンズには、高解像度で高
性能なものが要望されている。このような要望に対応す
るものとしては、例えば、特開平5−157962号公報およ
び特開平11−125767号公報に記載された撮影レンズが知
られている。前者は、4群5枚構成で絞りが第1レンズ
群の物体側に配されたフロントシャッタタイプの撮影レ
ンズであり、後者は、2群6枚構成で絞りが第1レンズ
群と第2レンズ群との間に配された撮影レンズである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、CCD
カメラ用の撮影レンズには、高い光学性能が望まれると
同時に、小型化と低コスト化の要求も強い。近年では、
CCDカメラはデジタルカメラのみならず、さらに薄型
の機器、例えば時計や携帯電話や電子手帳等の携帯ツー
ルへの搭載も期待されている。このような薄型の機器に
対応するためには、撮影レンズも全長の短い薄型のもの
とすることが肝要となる。レンズ枚数をさらに低減し小
型化と低コスト化を図りながら、従来と同程度の高い光
学性能を有する撮影レンズが要望されている。
【0004】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
デジタルカメラ等の小型サイズの撮像素子用の撮影レン
ズにおいて、4枚レンズ構成により、収差を良好に補正
しつつ低コスト化を図り得る全長の短い単焦点レンズを
提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の全長の短い単焦
点レンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第1
レンズ、絞り、負の屈折力を有する第2レンズ、像面側
に凸面を向けた正の屈折力を有する第3レンズ、および
像面側に凹面を向け少なくとも1面が非球面とされた屈
折力の弱いメニスカス形状のプラスチックからなる第4
レンズを配列されてなることを特徴とするものである。
【0006】また、この全長の短い単焦点レンズは、以
下の条件式(1)〜(3)を満足することが好ましい。 1.8<Nd2 ……(1) 25>νd2 ……(2) |f´/f´|<0.8 ……(3) ただし、 Nd2:第2レンズのd線における屈折率 νd2:第2レンズのd線におけるアッベ数 f´:全体の焦点距離 f´:第4レンズの焦点距離
【0007】また、前記第4レンズの前記非球面の形状
を表す非球面式が、少なくとも1つの奇数次の非球面係
数を含んでいることがより好ましい。
【0008】ここで、上記「屈折力の弱い(中略)第4
レンズ」とは、この第4レンズがほとんど屈折力を有し
ておらず、いわば補正板としての機能を発揮するもので
あることを表している。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
について図面を参照しつつ説明する。図1に示す実施形
態(実施例1のものを代表させて示している)の全長の
短い単焦点レンズは、物体側より順に、正レンズからな
る第1レンズL、絞り2、負レンズからなる第2レン
ズL、像面側に凸面を向けた正レンズからなる第3レ
ンズL 、および像面側に凹面を向け少なくとも1面が
非球面とされた屈折力の弱いメニスカス形状のプラスチ
ックからなる第4レンズLを配設し、光軸Xに沿って
入射した光束を撮像素子のカバーガラス1上の結像位置
Pに効率良く集束させるようにした単焦点レンズであ
る。
【0010】本実施形態の単焦点レンズは、第4レンズ
として、プラスチック非球面レンズを配するととも
に上記のような構成とすることにより、4枚という簡易
でコンパクトかつ低廉なレンズ構成によっても、充分に
収差を良好なものとすることが可能となる。
【0011】また、この単焦点レンズは、以下の条件式
(1)〜(3)を満足する。 1.8<Nd2 ……(1) 25>νd2 ……(2) |f´/f´|<0.8 ……(3) ただし、 Nd2:第2レンズLのd線における屈折率 νd2:第2レンズLのd線におけるアッベ数 f´:全体の焦点距離 f´:第4レンズLの焦点距離
【0012】この単焦点レンズは、条件式(1)および
(2)に規定されるように、負レンズからなる第2レン
ズLを、硝材としては高屈折率、高分散な材料により
構成されている。これにより、第1レンズLの物体側
の面から結像位置Pまでの距離を従来と比較し短くする
ことができ、さらに全長の短い単焦点レンズとすること
ができる。すなわち、このような第2レンズLを配置
することにより、絞り2を挟んで、物体側の第1レンズ
(以下、前群と称する)と、像側の第2レンズL
から第4レンズLまで(以下、後群と称する)との間
隔を、従来と比較し短く構成しても、結像性能の劣化を
防止することができる。条件式(1)の下限値および条
件式(2)の上限値を超えると、像面湾曲、色収差の補
正が困難になる。
【0013】上述のように、絞り2を挟んで前群と後群
との間隔を短くする構成が可能となった背景には、CC
Dの技術開発がある。従来、この絞り2の位置にはシャ
ッタが配置され、そのためのメカ機構が必要とされてい
たので、上記間隔があまり短いとメカ構造が成り立たな
かった。近年では、CCDにシャッタ機能を持たせるこ
とが可能となり、この位置にシャッタが不要となったた
め、上記間隔を狭くすることができるようになってい
る。本実施形態は、このような背景に基づいて上記間隔
を短くする構成とし、これにより全長の短い単焦点レン
ズとすることが可能となっている。
【0014】また、本実施形態の第4レンズLは、上
述したとおり像面側に凹面を向け少なくとも1面が非球
面とされた屈折力の弱いメニスカス形状のレンズからな
り、収差補正機能を有するレンズである。この第4レン
ズLは、ほとんど屈折力を有しておらず、いわば補正
板としての機能を発揮するものであるため、収差はほと
んど発生せず、また、ほとんど屈折力を有していないた
め、非球面の設計を容易なものとすることができる。
【0015】この第4レンズLは、非球面を容易に形
成し得るようにプラスチック材が用いられている。第4
レンズLの上記非球面の形状は、以下の非球面式によ
り表される。この非球面式に示されるとおり、この非球
面の非球面係数は、少なくとも1つの奇数次の係数を含
んでいる。奇数次の係数を加えることにより、プラスチ
ックレンズの形状上の自由度、収差補正上の自由度が大
きくなり、製造性の向上と高性能化が可能となる。具体
的には、非球面を、有効径の範囲内で第1次の変曲点を
有さないような形状とすることができる。
【0016】
【数1】
【0017】上記条件式(3)は、プラスチックからな
るこの第4レンズLの屈折力に関するもので、この上
限を上回ると温度変化の影響が強くなり、使用可能な温
度範囲が狭くなってしまう。
【0018】
【実施例】<実施例1>実施例1にかかる全長の短い単
焦点レンズは実施形態として説明したとおりである。こ
の単焦点レンズは物体側より順に、両面が等しい曲率を
有する両凸レンズからなる第1レンズL、絞り2、物
体側に曲率の大きい面を向けた両凹レンズからなる第2
レンズL、像面側に曲率の大きい面を向けた両凸レン
ズからなる第3レンズL、および像面側に凹面を向け
両面が非球面とされた屈折力の弱いメニスカス形状のプ
ラスチックからなる第4レンズLを配設されてなる。
【0019】この全長の短い単焦点レンズの各レンズ面
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(以下、これらを総称して軸上面間隔と
いう)D(mm)、各レンズのd線における、屈折率N
およびアッベ数νの値を表1の上段に示す。なお、
表1および以下の表3において、表中の数字は物体側か
らの順番を表すものであり、面番号の左側に*が付され
た面は前述したように非球面とされている。また、表1
の下段に、この単焦点レンズの焦点距離f´、Fn
o.、画角2ω、および上記条件式(1)〜(3)に対
応する値を示す。本実施例は上記条件式(1)〜(3)
を全て満足する。
【0020】
【表1】
【0021】下記表2に、本実施例の各非球面に関する
各定数K、A、A、A、A、A、A
、A10の値を示す。
【0022】
【表2】
【0023】<実施例2>実施例2にかかる全長の短い
単焦点レンズは、実施例1のものと略同様の構成とされ
ているが、第2レンズLと第3レンズLとが接合レ
ンズとされている点が異なっている。この全長の短い単
焦点レンズの各レンズ面の曲率半径R(mm)、各レン
ズの軸上面間隔D(mm)、各レンズのd線における、
屈折率Nおよびアッベ数ν の値を表3の上段に示
す。また、表3の下段に、この単焦点レンズの焦点距離
f´、Fno.、画角2ω、および上記条件式(1)〜
(3)に対応する値を示す。本実施例は上記条件式
(1)〜(3)を全て満足する。
【0024】
【表3】
【0025】下記表4に、本実施例の各非球面に関する
各定数K、A、A、A、A、A、A
、A10の値を示す。
【0026】
【表4】
【0027】図3および図4は、上記実施例1および2
にかかる全長の短い単焦点レンズの諸収差(球面収差、
非点収差、ディストーションおよび倍率色収差)を示す
収差図である。なお、各球面収差図および倍率色収差図
には、C線、d線およびg線に対する収差が示されてい
る。また、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
の収差図から明らかなように、上述した各実施例の全長
の短い単焦点レンズによれば、良好な収差補正がなされ
ている。
【0028】なお、本発明の全長の短い単焦点レンズと
しては上記実施例のものに限られるものではなく、例え
ば各レンズの材料や形状、および非球面の形状は適宜選
択し得る。
【0029】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
全長の短い単焦点レンズによれば、第4レンズにプラス
チック非球面レンズを配した所定のレンズ構成により、
コンパクト化および低廉化を図り得る4枚レンズ構成に
よっても、光学性能を極めて良好なものとすることがで
きる。また、負レンズからなる第2レンズの硝材を高屈
折率、高分散なものとすることにより、さらにレンズ全
長の短い構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1による全長の短い単焦点レン
ズの構成を示す概略図
【図2】本発明の実施例2による全長の短い単焦点レン
ズの構成を示す概略図
【図3】実施例1の全長の短い単焦点レンズの諸収差
(球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色
収差)を示す収差図
【図4】実施例2の全長の短い単焦点レンズの諸収差
(球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色
収差)を示す収差図
【符号の説明】
〜L レンズ R〜R10 レンズ面(光学部材面)の曲率半径 D〜D 軸上面間隔 X 光軸 P 結像位置 1 カバーガラス 2 絞り

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物体側より順に、正の屈折力を有する第
    1レンズ、絞り、負の屈折力を有する第2レンズ、像面
    側に凸面を向けた正の屈折力を有する第3レンズ、およ
    び像面側に凹面を向け少なくとも1面が非球面とされた
    屈折力の弱いメニスカス形状のプラスチックからなる第
    4レンズを配列されてなることを特徴とする全長の短い
    単焦点レンズ。
  2. 【請求項2】 以下の条件式(1)〜(3)を満足する
    ことを特徴とする請求項1記載の全長の短い単焦点レン
    ズ。 1.8<Nd2 ……(1) 25>νd2 ……(2) |f´/f´|<0.8 ……(3) ただし、 Nd2:第2レンズのd線における屈折率 νd2:第2レンズのd線におけるアッベ数 f´:全体の焦点距離 f´:第4レンズの焦点距離
  3. 【請求項3】 前記第4レンズの前記非球面の形状を表
    す非球面式が、少なくとも1つの奇数次の非球面係数を
    含んでいることを特徴とする請求項1または2記載の全
    長の短い単焦点レンズ。
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