JP2007052237A - Imaging lens for near ultraviolet ray - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）や撮像管等の撮像素子を用いたデジタルカメラや、銀塩フィルムなどを用いたカメラに好適な固定焦点の結像レンズに係り、特に、近紫外線領域において使用される近紫外線用結像レンズに関する。 The present invention relates to a fixed-focus imaging lens suitable for a digital camera using an imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) or an imaging tube, or a camera using a silver salt film, particularly in the near ultraviolet region. The present invention relates to a near-ultraviolet imaging lens to be used.
従来より、紫外線領域に対応した光学系が様々な用途に用いられている。例えば、可視光に比べて物体表面での拡散が大きいという紫外線の特性を利用し、工業製品等の表面の傷検査が行われている。この場合、紫外線照明を物体表面に照射したのち結像レンズを介して反射光を検出することで、その物体表面の微細な傷や欠陥の有無を検査するようにしている。 Conventionally, optical systems corresponding to the ultraviolet region have been used for various purposes. For example, the surface of an industrial product or the like is inspected for scratches by utilizing the property of ultraviolet rays that the diffusion on the surface of an object is larger than that of visible light. In this case, after irradiating the object surface with ultraviolet light, the reflected light is detected through the imaging lens, thereby inspecting for the presence or absence of fine scratches or defects on the object surface.
このような紫外線領域で使用し得る結像レンズのレンズ材料としては、紫外線の透過率を考慮すると、事実上、蛍石（ＣａＦ2）および石英（ＳｉＯ2）の２種類のみに限られてしまう。なお、ここでいう石英とは、合成石英および溶融石英を意味する。ところが、これら蛍石や石英のみをレンズ材料として用いた場合には、それら相互間の色分散の差が比較的小さいことから色収差を低減することが難しく、しかも屈折率が比較的低いことからペッツバール和が大きくなる（像面湾曲の十分な補正が困難となる）傾向にある。このため、紫外線領域で使用される結像レンズは、例えば顕微鏡用対物レンズのような画角の狭い結像レンズとして使用されることが多かった。 The lens material of the imaging lens that can be used in such an ultraviolet region is practically limited to only two types of fluorite (CaF 2 ) and quartz (SiO 2 ) in consideration of the transmittance of ultraviolet rays. . In addition, quartz here means synthetic quartz and fused quartz. However, when only fluorite or quartz is used as a lens material, it is difficult to reduce chromatic aberration due to the relatively small difference in chromatic dispersion between them, and the refractive index is relatively low, so Petzval. The sum tends to be large (it is difficult to sufficiently correct the curvature of field). For this reason, an imaging lens used in the ultraviolet region is often used as an imaging lens with a narrow angle of view, such as a microscope objective lens.
このような背景から、本出願人は、良好な収差性能を確保しつつ広画角化を図るようにした結像レンズを開発し、特許文献１に開示している。
ところが、紫外線用の結像レンズは、上記した傷検査以外にも自然観察など種々の用途での需要がある。こうした種々の用途に適用するにあたって、より長い（例えば、焦点距離程度の）バックフォーカスが要求されるようになってきている。また、蛍石などの結晶性光学材料や石英（合成石英および溶融石英）は、それ以外の光学材料に比べて一般に非常に高価である。また、蛍石については他の硝材と比べると加工性に劣るので、曲率半径の小さな面を高精度に形成したり研磨によって凹面を形成することが困難である。このため、結晶性光学材料や石英（合成石英および溶融石英）を用いることなく容易に形成可能な結像レンズが望まれている。 However, the imaging lens for ultraviolet rays has a demand for various uses such as natural observation in addition to the above-described scratch inspection. In application to such various uses, a longer back focus (for example, about a focal length) has been required. In addition, crystalline optical materials such as fluorite and quartz (synthetic quartz and fused quartz) are generally very expensive compared to other optical materials. Further, since fluorite is inferior in workability compared to other glass materials, it is difficult to form a surface with a small curvature radius with high accuracy or to form a concave surface by polishing. Therefore, an imaging lens that can be easily formed without using a crystalline optical material or quartz (synthetic quartz or fused silica) is desired.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、コンパクトでありながら画角およびバックフォーカスが十分に確保され、近紫外線領域において良好な収差性能を発揮し、かつ、容易に形成可能な近紫外線用結像レンズを提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to ensure a sufficient angle of view and back focus while being compact, to exhibit good aberration performance in the near-ultraviolet region, and to be easily formed. The object is to provide a near-ultraviolet imaging lens.
本発明の近紫外線用結像レンズは、負の屈折力を有すると共に少なくとも１つの非球面を有する前群と、正の屈折力を有すると共に少なくとも１つの非球面を有する後群とを物体側から順に備えるようにしたものである。前群は、負レンズを少なくとも２枚有し、後群は、アッベ数が７０以上である硝材からなる正レンズを少なくとも３枚有すると共に最も像側に負レンズを有している。ここでいうアッベ数とは、ｄ線に対する屈折率Ｎｄから１をひいたもの（Ｎｄ−１）を、Ｆ線に対する屈折率ＮＦとＣ線に対する屈折率ＮＣとの差分（ＮＦ−ＮＣ）によって割った値（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）である。 The near-ultraviolet imaging lens of the present invention includes a front group having negative refractive power and at least one aspheric surface, and a rear group having positive refractive power and at least one aspheric surface from the object side. They are prepared in order. The front group has at least two negative lenses, and the rear group has at least three positive lenses made of a glass material having an Abbe number of 70 or more and has a negative lens closest to the image side. The Abbe number here is obtained by subtracting 1 from the refractive index Nd for the d-line (Nd-1) by the difference between the refractive index NF for the F-line and the refractive index NC for the C-line (NF-NC). (Nd-1) / (NF-NC).
本発明の近紫外線用結像レンズは、さらに、以下の条件式（１）から（３）を全て満足するように構成されている。但し、ｆＦＲは前群の焦点距離、ｆは全系の焦点距離、ｆＲＥは後群の焦点距離、Ｂｆは全系のバックフォーカスである。 The near-ultraviolet imaging lens of the present invention is further configured to satisfy all of the following conditional expressions (1) to (3). However, fFR is the focal length of the front group, f is the focal length of the entire system, fRE is the focal length of the rear group, and Bf is the back focus of the entire system.
−３．０＜ｆＦＲ／ｆ＜−１．５ ……（１）
１．７＜ｆＲＥ／ｆ＜２．５ ……（２）
１．１＜Ｂｆ／ｆ＜１．８ ……（３）
−3.0 <fFR / f <−1.5 (1)
1.7 <fRE / f <2.5 (2)
1.1 <Bf / f <1.8 (3)
本発明の近紫外線用結像レンズでは、負の屈折力を有する前群と正の屈折力を有する後群とを物体側から順に備えるようにしたので、比較的大きな画角が得られる。前群が少なくとも１つの非球面を有することにより歪曲収差が補正され、後群が少なくとも１つの非球面を有することにより球面収差が補正される。最も像側に配置された負レンズにより、像面湾曲が補正される。後群では、少なくとも３枚の正レンズを有するので球面収差の発生が抑制されるうえ、それら３枚の正レンズが７０以上のアッベ数である硝材からなるので、分散が低減される。さらに、条件式（１）から（３）を満足するようにしたので、コンパクトな構成でありながら画角およびバックフォーカスが十分に確保される。このため、例えば３５０ｎｍ〜４００ｎｍ程度の近紫外線領域においても良好な収差性能が発揮される。 In the near-ultraviolet imaging lens of the present invention, the front group having a negative refractive power and the rear group having a positive refractive power are sequentially provided from the object side, so that a relatively large angle of view can be obtained. Distortion is corrected when the front group has at least one aspheric surface, and spherical aberration is corrected when the rear group has at least one aspheric surface. The curvature of field is corrected by the negative lens arranged closest to the image side. In the rear group, since at least three positive lenses are provided, the occurrence of spherical aberration is suppressed, and the three positive lenses are made of a glass material having an Abbe number of 70 or more, thereby reducing dispersion. Furthermore, since the conditional expressions (1) to (3) are satisfied, the angle of view and the back focus are sufficiently ensured while having a compact configuration. For this reason, good aberration performance is exhibited even in the near ultraviolet region of about 350 nm to 400 nm, for example.
本発明の近紫外線用結像レンズでは、前群における少なくとも１枚の負レンズが、６０以上のアッベ数を示す硝材により構成されることが望ましい。また、後群における最も像側の負レンズが、３８以下のアッベ数である硝材からなることが望ましい。さらに、後群における最も像側の負レンズを構成する材料が、３５０ｎｍの波長の光に対して、１０ｍｍの厚みで８０％以上の透過率を示すものであるとよい。 In the near-ultraviolet imaging lens of the present invention, it is desirable that at least one negative lens in the front group is made of a glass material having an Abbe number of 60 or more. Further, it is desirable that the most image-side negative lens in the rear group is made of a glass material having an Abbe number of 38 or less. Further, the material constituting the most image-side negative lens in the rear group preferably has a transmittance of 80% or more at a thickness of 10 mm with respect to light having a wavelength of 350 nm.
本発明の近紫外線用結像レンズによれば、負の屈折力を有すると共に少なくとも１つの非球面を有する前群と、正の屈折力を有すると共に少なくとも１つの非球面を有する後群とを物体側から順に設け、負レンズを少なくとも２枚有するように前群を構成し、アッベ数が７０以上である硝材からなる正レンズを少なくとも３枚有すると共に最も像側に負レンズを有するように後群を構成し、さらに、以下の条件式（１）から（３）を全て満足するように構成したので、結晶性材料、合成石英および溶融石英の全てを除く硝材を用いた場合であっても、コンパクトな構成を維持しつつ、画角およびバックフォーカスを十分に確保し、近紫外線領域において良好な収差性能を発揮することができる。 According to the near-ultraviolet imaging lens of the present invention, a front group having negative refracting power and having at least one aspherical surface, and a rear group having positive refracting power and having at least one aspherical surface are defined as objects. The front group is formed in order from the side so as to have at least two negative lenses, and the rear group has at least three positive lenses made of a glass material having an Abbe number of 70 or more and has a negative lens closest to the image side. And further satisfying all of the following conditional expressions (1) to (3), even when a glass material excluding all of crystalline material, synthetic quartz and fused quartz is used, While maintaining a compact configuration, a sufficient angle of view and back focus can be secured, and good aberration performance can be exhibited in the near ultraviolet region.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本発明における一実施の形態としての近紫外線用結像レンズ（以下、単に結像レンズという。）の第１の構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例（図４，図７）のレンズ構成に対応している。また、図２および図３は、それぞれ本実施の形態における第２および第３の構成例を示している。これら第２および第３の構成例は、それぞれ後述の第２の数値実施例（図５，図８）および第３の数値実施例（図６，図９）のレンズ構成に対応している。図１〜図３において、符号Ｓｉは、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面を示す。符号Ｒｉは、面Ｓｉの曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。なお、各構成例共に基本的な構成は同じなので、以下では、図１に示した結像レンズの構成を基本にして説明する。 FIG. 1 shows a first configuration example of a near-ultraviolet imaging lens (hereinafter simply referred to as an imaging lens) as an embodiment of the present invention. This configuration example corresponds to the lens configuration of a first numerical example (FIGS. 4 and 7) described later. 2 and 3 show second and third configuration examples in the present embodiment, respectively. These second and third configuration examples correspond to lens configurations of a second numerical example (FIGS. 5 and 8) and a third numerical example (FIGS. 6 and 9), which will be described later, respectively. In FIG. 1 to FIG. 3, the symbol Si indicates the i-th surface that is numbered so as to increase sequentially toward the image side (imaging side), with the surface of the component closest to the object side being the first. . The symbol Ri indicates the radius of curvature of the surface Si. A symbol Di indicates a surface interval on the optical axis Z1 between the i-th surface Si and the i + 1-th surface Si + 1. Since the basic configuration is the same in each configuration example, the following description is based on the configuration of the imaging lens shown in FIG.
本実施の形態の結像レンズは、撮像素子を用いたデジタルカメラや、銀塩フィルムなどを用いたカメラに搭載され、例えば、傷検査等の各種の用途に使用される固定焦点レンズである。この結像レンズは、光軸Ｚ１に沿って、負の屈折力を有する前群ＦＲと、正の屈折力を有する後群ＲＥとを物体側から順に備えている。この結像レンズの結像面ＳimgにはＣＣＤ等の撮像素子（図示せず）が配置されている。 The imaging lens of the present embodiment is a fixed focus lens that is mounted on a digital camera using an image sensor or a camera using a silver salt film, and is used for various purposes such as a flaw inspection. This imaging lens includes, in order from the object side, a front group FR having a negative refractive power and a rear group RE having a positive refractive power along the optical axis Z1. An imaging element (not shown) such as a CCD is disposed on the imaging surface Simg of the imaging lens.
前群ＦＲは、少なくとも２枚の負レンズを有している。例えば図１では、物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状をなすレンズＬ１１と、両凹形状をなすレンズＬ１２とを物体側から順に配設することにより前群ＦＲを構成している。または、図２に示した第２の構成例のように、いずれも物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状をなすレンズＬ１１およびレンズＬ１２を物体側から順に配設するようにしてもよい。あるいは、図３に示した第３の構成例のように、両凹形状をなすレンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状をなすレンズＬ１２とを物体側から順に配設した構成としてもよい。これら２枚の負のレンズＬ１１，Ｌ１２は、少なくとも一方が６０以上のアッベ数νｄを有する硝材によって構成されている。例えば、図１の構成例では、レンズＬ１２のアッベ数νｄが６０以上（９４．９）となっている（図４参照）。これに対し、図２，図３の構成例では、いずれも、レンズＬ１１，Ｌ１２の双方が６０以上のアッベ数νｄを有する硝材によって構成されている（図５，図６参照）。なお、アッベ数νｄは、以下の式（４）によって規定されるものである。 The front group FR has at least two negative lenses. For example, in FIG. 1, the front group FR is configured by sequentially arranging a lens L11 having a negative meniscus shape with a convex surface facing the object side and a lens L12 having a biconcave shape from the object side. Alternatively, as in the second configuration example illustrated in FIG. 2, a lens L11 and a lens L12 each having a negative meniscus shape with a convex surface facing the object side may be sequentially arranged from the object side. Alternatively, as in the third configuration example shown in FIG. 3, a lens L11 having a biconcave shape and a lens L12 having a negative meniscus shape with a convex surface facing the object side are sequentially arranged from the object side. It is good. At least one of these two negative lenses L11 and L12 is made of a glass material having an Abbe number νd of 60 or more. For example, in the configuration example of FIG. 1, the Abbe number νd of the lens L12 is 60 or more (94.9) (see FIG. 4). On the other hand, in the configuration examples of FIGS. 2 and 3, both the lenses L11 and L12 are made of a glass material having an Abbe number νd of 60 or more (see FIGS. 5 and 6). The Abbe number νd is defined by the following equation (4).
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ） ……（４）
但し、Ｎｄはｄ線に対する屈折率を表し、ＮＦはＦ線に対する屈折率を表し、ＮＣはＣ線に対する屈折率を表す。
νd = (Nd−1) / (NF-NC) (4)
Here, Nd represents the refractive index for the d-line, NF represents the refractive index for the F-line, and NC represents the refractive index for the C-line.
後群ＲＥは、少なくとも３枚の正レンズを有すると共に、最も像側に負レンズを有している。具体的には、例えば図１の第１の実施例では、両凸形状のレンズＬ２１〜Ｌ２３と、両凹形状のレンズＬ３１とを物体側から順に配置することにより後群ＲＥを構成している。また、図２の第２の実施例では、両凸形状のレンズＬ２１〜Ｌ２３と、像側に凹面を向けた負のメニスカス形状のレンズＬ３１とを物体側から順に配置するようにしている。さらに、図３の第３の実施例では、像側に凸面を向けた正のメニスカス形状のレンズＬ２１と、物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状のレンズＬ２２と、両凸形状のレンズＬ２３，Ｌ２４と、両凹形状のレンズＬ３１とを物体側から順に配置するようにしている。ここで、正のレンズＬ２１〜Ｌ２４は、いずれも、式（４）によって規定されるアッベ数νｄが７０以上の硝材によって構成されている。一方の負のレンズＬ３１は、式（４）によって規定されるアッベ数νｄが３８以下の硝材によって構成されている。このレンズＬ３１を構成する硝材は、近紫外線領域である３５０ｎｍの波長を有する光に対して、１０ｍｍの厚みで８０％以上の透過率を示すものである。 The rear group RE has at least three positive lenses and a negative lens closest to the image side. Specifically, for example, in the first embodiment of FIG. 1, the rear group RE is configured by sequentially arranging biconvex lenses L21 to L23 and a biconcave lens L31 from the object side. . In the second embodiment of FIG. 2, biconvex lenses L21 to L23 and a negative meniscus lens L31 having a concave surface facing the image side are arranged in order from the object side. Further, in the third embodiment of FIG. 3, a positive meniscus lens L21 having a convex surface facing the image side, a positive meniscus lens L22 having a convex surface facing the object side, and a biconvex lens L23. , L24 and a biconcave lens L31 are arranged in order from the object side. Here, each of the positive lenses L21 to L24 is made of a glass material having an Abbe number νd defined by the equation (4) of 70 or more. One negative lens L31 is made of a glass material having an Abbe number νd defined by equation (4) of 38 or less. The glass material constituting the lens L31 exhibits a transmittance of 80% or more at a thickness of 10 mm with respect to light having a wavelength of 350 nm which is a near ultraviolet region.
本実施の形態の結像レンズにおける前群ＦＲおよび後群ＲＥでは、それぞれ少なくとも１つの面が以下の式（５）で表される非球面形状をなしている。特に、非球面係数Ａｉとして奇数次の項を有効に用いた非球面形状となっていることが望ましい。図１，図２に示した実施例１，２においては、レンズＬ１１の物体側の面Ｓ１、レンズＬ２１の物体側の面Ｓ５およびレンズＬ３１の像側の面Ｓ１２が非球面係数Ａｉとして奇数次の項を有効に用いた非球面形状となっている。また、図３の実施例３では、レンズＬ１１の物体側の面Ｓ１およびレンズＬ２４の像側の面Ｓ１２が非球面形状となっている。なお、「奇数次の項を有効に用いた」とは、奇数次の非球面係数（Ａ3やＡ5など）の値として０（零）以外の数値を用いることを意味する。 In the front group FR and the rear group RE in the imaging lens of the present embodiment, at least one surface has an aspherical shape represented by the following formula (5). In particular, it is desirable that the aspherical shape effectively uses odd-order terms as the aspherical coefficient Ai. In the first and second embodiments shown in FIGS. 1 and 2, the object-side surface S1 of the lens L11, the object-side surface S5 of the lens L21, and the image-side surface S12 of the lens L31 are odd-order coefficients Ai. It is an aspherical shape that effectively uses this term. In Example 3 of FIG. 3, the object-side surface S1 of the lens L11 and the image-side surface S12 of the lens L24 are aspherical. “Efficient use of odd-order terms” means that a value other than 0 (zero) is used as the value of odd-order aspheric coefficients (A 3 , A 5, etc.).
Ｚ＝Ｃ・ｙ2／｛１＋（１−Ｋ・Ｃ2・ｙ2）1/2｝＋ΣＡi・ｙi ……（５）
但し、Ｚは非球面の深さ、ｙは光軸からレンズ面までの距離（高さ）、Ｋは離心率、Ｃ（＝１／Ｒ)は近軸曲率、Ａiは第ｉ次（ｉ＝３以上の整数）の非球面係数を示す。
Z = C · y 2 / {1+ (1−K · C 2 · y 2 ) 1/2 } + ΣA i · y i (5)
Where Z is the depth of the aspheric surface, y is the distance (height) from the optical axis to the lens surface, K is the eccentricity, C (= 1 / R) is the paraxial curvature, and A i is the i-th order (i = An integer of 3 or more).
さらに、この結像レンズは、以下の条件式（１）から（３）を全て満足するように構成されている。但し、ｆＦＲは前群ＦＲの焦点距離、ｆは全系の焦点距離、ｆＲＥは後群ＲＥの焦点距離、Ｂｆは全系のバックフォーカスである。
−３．０＜ｆＦＲ／ｆ＜−１．５ ……（１）
１．７＜ｆＲＥ／ｆ＜２．５ ……（２）
１．１＜Ｂｆ／ｆ＜１．８ ……（３）
Further, this imaging lens is configured to satisfy all of the following conditional expressions (1) to (3). However, fFR is the focal length of the front group FR, f is the focal length of the entire system, fRE is the focal length of the rear group RE, and Bf is the back focus of the entire system.
−3.0 <fFR / f <−1.5 (1)
1.7 <fRE / f <2.5 (2)
1.1 <Bf / f <1.8 (3)
また、前群ＦＲおよび後群ＲＥにおける各レンズは、結晶性材料（例えば蛍石（ＣａＦ2））、合成石英および溶融石英の全てを除く硝材によって構成されている。 Each lens in the front group FR and the rear group RE is composed of a glass material excluding all of crystalline material (for example, fluorite (CaF 2 )), synthetic quartz, and fused quartz.
次に、以上のように構成された本実施の形態の結像レンズの作用および効果を説明する。 Next, operations and effects of the imaging lens of the present embodiment configured as described above will be described.
この結像レンズでは、負の屈折力を有する前群ＦＲと正の屈折力を有する後群ＲＥとを物体側から順に備えるようにしたので、比較的大きな画角が得られる。前群ＦＲが少なくとも１つの非球面を有することにより歪曲収差が補正される。後群ＲＥに少なくとも１つの非球面が存在することで、比較的少ないレンズ枚数であっても球面収差が補正され、高い透過率が維持される。また、最も像側に配置された負のレンズＬ３１により、像面湾曲が補正される。後群ＲＥでは、正のレンズＬ２１〜Ｌ２３（またはＬ２１〜Ｌ２４）の存在により球面収差の発生が抑制されるうえ、これら正のレンズＬ２１〜Ｌ２３（またはＬ２１〜Ｌ２４）が７０以上のアッベ数νｄである硝材からなるので、分散が低減される。分散の低減により、比較的少ないレンズ枚数により色収差が補正可能となり、透過率の低下が抑制される。 In this imaging lens, the front group FR having a negative refractive power and the rear group RE having a positive refractive power are sequentially provided from the object side, so that a relatively large angle of view can be obtained. The front group FR has at least one aspheric surface, so that distortion is corrected. The presence of at least one aspheric surface in the rear group RE corrects spherical aberration and maintains a high transmittance even with a relatively small number of lenses. Further, the curvature of field is corrected by the negative lens L31 arranged on the most image side. In the rear group RE, the occurrence of spherical aberration is suppressed by the presence of the positive lenses L21 to L23 (or L21 to L24), and the Abbe number νd is 70 or more for these positive lenses L21 to L23 (or L21 to L24). Dispersion is reduced because it is made of a glass material. Due to the reduced dispersion, chromatic aberration can be corrected with a relatively small number of lenses, and a reduction in transmittance is suppressed.
前群ＦＲにおけるレンズＬ１１，Ｌ１２のうちの少なくとも一方が６０以上のアッベ数νｄを示す硝材によって構成されており、最も像側のレンズＬ３１が、３８以下のアッベ数νｄを示す硝材によって構成されているので、倍率色収差および軸上色収差がバランス良く補正される。 At least one of the lenses L11 and L12 in the front group FR is made of a glass material having an Abbe number νd of 60 or more, and the most image side lens L31 is made of a glass material showing an Abbe number νd of 38 or less. Therefore, the lateral chromatic aberration and the axial chromatic aberration are corrected with a good balance.
さらに、条件式（１）から（３）を満足するようにしたので、コンパクトな構成でありながら画角およびバックフォーカスが十分に確保される。このため、例えば３２０ｎｍ〜４００ｎｍ程度の近紫外線領域においても良好な収差性能が発揮される。以下、上記した条件式（１）〜（３）の意義について説明する。 Furthermore, since the conditional expressions (1) to (3) are satisfied, the angle of view and the back focus are sufficiently ensured while having a compact configuration. For this reason, good aberration performance is exhibited even in the near ultraviolet region of, for example, about 320 nm to 400 nm. Hereinafter, the significance of the conditional expressions (1) to (3) will be described.
条件式（１）は、全系の屈折力（１／ｆ）に対する前群ＦＲの屈折力（１／ｆＦＲ）の大きさを表す量（ｆＦＲ／ｆ）の適正な範囲を表す式である。前群ＦＲの屈折力配分を適正化することにより、諸収差の補正と、十分なバックフォーカスの確保とをバランス良く実施することができる。ここで、条件式（１）の下限を下回って前群ＦＲの負の屈折力が小さくなりすぎると、画角およびバックフォーカスが十分に得られなくなる。一方、条件式（１）の上限を超えて前群ＦＲの負の屈折力が強くなりすぎると、歪曲収差を行う非球面に多大な負担が生じてコマ収差が発生するうえ、色収差が不十分となる。 Conditional expression (1) is an expression representing an appropriate range of an amount (fFR / f) representing the magnitude of the refractive power (1 / fFR) of the front group FR with respect to the refractive power (1 / f) of the entire system. By optimizing the refractive power distribution of the front group FR, correction of various aberrations and securing of sufficient back focus can be performed in a balanced manner. Here, if the negative refractive power of the front group FR becomes too small below the lower limit of the conditional expression (1), the angle of view and the back focus cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the negative refractive power of the front group FR becomes too strong beyond the upper limit of the conditional expression (1), a large burden is generated on the aspherical surface that performs distortion, coma occurs, and chromatic aberration is insufficient. It becomes.
条件式（２）は、全系の屈折力（１／ｆ）に対する後群ＲＥの屈折力（１／ｆＲＥ）の大きさを表す量（ｆＲＥ／ｆ）の適正な範囲を表す式である。後群ＲＥの屈折力配分を適正化することにより、諸収差の補正と、十分なバックフォーカスの確保とをバランス良く実施することができる。ここで、条件式（２）の下限を下回って後群ＲＥの正の屈折力が強くなりすぎると、バックフォーカスが不足し、像面湾曲を十分に補正しきれなくなる。一方、条件式（２）の上限を超えて後群ＲＥの正の屈折力が弱まってしまうと、前群ＦＲにおいて生じた球面収差を十分に補正できなくなってしまう。また、全長が長くなってしまい、コンパクト化が困難となる。 Conditional expression (2) is an expression representing an appropriate range of an amount (fRE / f) representing the magnitude of the refractive power (1 / fRE) of the rear group RE with respect to the refractive power (1 / f) of the entire system. By optimizing the refractive power distribution of the rear group RE, various aberrations can be corrected and sufficient back focus can be ensured. Here, if the positive refractive power of the rear group RE becomes too strong below the lower limit of the conditional expression (2), the back focus is insufficient and the curvature of field cannot be sufficiently corrected. On the other hand, if the positive refractive power of the rear group RE is weakened beyond the upper limit of the conditional expression (2), the spherical aberration generated in the front group FR cannot be sufficiently corrected. In addition, the overall length becomes long and it becomes difficult to make it compact.
また、条件式（３）によって、全系の焦点距離ｆに対する全系のバックフォーカスＢｆの大きさが規定される。ここで、下限を下回ると、後群ＲＥと結像面Ｓimgとの距離が短くなりすぎてしまい、フィルタやマウントなどの光学部材の配置が困難となる。一方、上限を超えると後群ＲＥのパワーが不足することとなり、像面湾曲、歪曲収差および倍率色収差をバランス良く補正することが困難となってしまう。また、全長が長くなってしまい、コンパクト化が困難となる。 Conditional expression (3) defines the size of the back focus Bf of the entire system with respect to the focal length f of the entire system. Here, below the lower limit, the distance between the rear group RE and the imaging plane Simg becomes too short, and it becomes difficult to dispose optical members such as filters and mounts. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the power of the rear group RE will be insufficient, and it will be difficult to correct field curvature, distortion and lateral chromatic aberration in a well-balanced manner. In addition, the overall length becomes long and it becomes difficult to make it compact.
このように、本実施の形態に係る結像レンズによれば、前群ＦＲおよび後群ＲＥを上記のように構成し、さらに上記各条件式（１）〜（３）を満足することにより、結晶性材料、合成石英および溶融石英の全てを除く硝材を用いた場合であっても、比較的少ないレンズ枚数からなるコンパクトな構成を維持しつつ、十分なバックフォーカスおよび広画角を確保することができるうえ、近紫外線領域においても極めて良好な収差性能を得ることができる。 Thus, according to the imaging lens according to the present embodiment, the front group FR and the rear group RE are configured as described above, and further, by satisfying the conditional expressions (1) to (3), Ensuring sufficient back focus and wide angle of view while maintaining a compact configuration with a relatively small number of lenses, even when glass materials other than crystalline materials, synthetic quartz and fused silica are used. In addition, extremely good aberration performance can be obtained even in the near ultraviolet region.
次に、本実施の形態に係る結像レンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、第１〜第３の数値実施例（実施例１〜３）をまとめて説明する。 Next, specific numerical examples of the imaging lens according to the present embodiment will be described. Below, the 1st-3rd numerical example (Examples 1-3) is demonstrated collectively.
図１〜図３に示した結像レンズの構成にそれぞれ対応する具体的な基本的なレンズデータを図４〜図６に示す。さらに、図７〜図９には、それぞれ図１〜図３に示した結像レンズの構成にそれぞれ対応する非球面形状に関するデータを示す。 Specific basic lens data respectively corresponding to the configuration of the imaging lens shown in FIGS. 1 to 3 is shown in FIGS. Further, FIGS. 7 to 9 show data related to the aspheric shape corresponding to the configuration of the imaging lens shown in FIGS. 1 to 3, respectively.
図４〜図６におけるＳｉ（面番号）の欄には、各実施例の結像レンズについて、図１〜図３にそれぞれ示した符号Ｓｉに対応させて、最も物体側の構成要素の面を１番目として、平行平面板ＧＣを含めて像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１〜１２または１〜１４）の面の番号を示す。Ｒｉ（曲率半径）の欄には、図１〜図３で示した符号Ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目の面Ｓｉの曲率半径の値を示す。曲率半径Ｒｉの値が∞の部分は、平面であることを示す。同様に、Ｄｉ（面間隔）の欄には、図１〜図３に示した符号Ｄｉに対応させて、物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔を示す。ここで、曲率半径Ｒｉおよび面間隔Ｄｉの単位はミリメートル（ｍｍ）である。さらに、Ｎｄｊ（屈折率）およびνｄｊ（アッベ数）の欄には、物体側からｊ番目（ｊ＝１〜６または１〜７）のレンズ要素の波長３６０ｎｍの光線に対する屈折率およびアッベ数の値を示す。さらに、硝種の欄には、各レンズを構成する硝材名を示す。 In the column of Si (surface number) in FIGS. 4 to 6, the surface of the component closest to the object side is associated with the reference symbol Si shown in FIGS. First, the number of the i-th (i = 1 to 12 or 1 to 14) surface that sequentially increases toward the image side including the plane parallel plate GC is shown. In the column of Ri (curvature radius), the value of the radius of curvature of the i-th surface Si from the object side is shown in correspondence with the symbol Ri shown in FIGS. The portion where the value of the curvature radius Ri is ∞ indicates that it is a plane. Similarly, in the column of Di (surface distance), the distance on the optical axis between the i-th surface Si and the i + 1-th surface Si + 1 from the object side is associated with the symbol Di shown in FIGS. Show. Here, the unit of curvature radius Ri and surface interval Di is millimeter (mm). Further, in the columns of Ndj (refractive index) and νdj (Abbe number), values of the refractive index and the Abbe number with respect to a light beam having a wavelength of 360 nm of the j-th lens element (j = 1 to 6 or 1 to 7) from the object side. Indicates. Further, the glass type column shows the names of glass materials constituting each lens.
さらに、実施例１〜３の結像レンズにおける全系の焦点距離ｆ、バックフォーカスＢｆ、前群の焦点距離ｆＦＲおよび後群の焦点距離ｆＲＥの各々の値（いずれも単位はミリメートル［ｍｍ］）を、図１０にまとめて示す。 Further, the values of the focal length f of the entire system, the back focus Bf, the focal length fFR of the front group, and the focal length fRE of the rear group in the imaging lenses of Examples 1 to 3 (all in millimeters [mm]). Are collectively shown in FIG.
さらに、実施例１〜３の結像レンズにおける各条件式（１）〜（３）に対応する数値を図１１にまとめて示す。図１１に示したデータから明らかなように、実施例１〜３の結像レンズは、いずれも条件式（１）〜（３）を全て満足している。 Further, numerical values corresponding to the conditional expressions (1) to (3) in the imaging lenses of Examples 1 to 3 are collectively shown in FIG. As is apparent from the data shown in FIG. 11, the imaging lenses of Examples 1 to 3 all satisfy the conditional expressions (1) to (3).
図１２（Ａ）〜（Ｄ）には、実施例１の結像レンズにおける球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）および倍率色収差を示す。球面収差を示す図１２（Ａ）においては、３４０ｎｍ，３６０ｎｍ，３８０ｎｍの波長の各光線についての値を示す。非点収差を示す図１２（Ｂ）においては、実線がサジタル方向の収差を示し、破線がタンジェンシャル（メリジオナル）方向の収差を示す。また、FNO.はＦナンバーを示し、ωは半画角を示す。同様に、実施例２についての諸収差を図１３（Ａ）〜（Ｄ）に示すと共に、実施例３についての諸収差を図１４（Ａ）〜（Ｄ）に示す。 12A to 12D show spherical aberration, astigmatism, distortion (distortion aberration), and lateral chromatic aberration in the imaging lens of Example 1. FIG. In FIG. 12A showing the spherical aberration, the values for the respective light beams having wavelengths of 340 nm, 360 nm, and 380 nm are shown. In FIG. 12B showing astigmatism, the solid line indicates the sagittal aberration, and the broken line indicates the tangential (meridional) aberration. FNO. Represents an F number, and ω represents a half angle of view. Similarly, various aberrations for Example 2 are shown in FIGS. 13A to 13D, and various aberrations for Example 3 are shown in FIGS. 14A to 14D.
さらに、図１５〜図１７には、実施例１〜３の各結像レンズにおける分光透過率を示す。図１５〜図１７では、横軸が波長（ｎｍ）を示し、縦軸が透過率（％）を示す。 Furthermore, in FIGS. 15-17, the spectral transmittance in each imaging lens of Examples 1-3 is shown. 15 to 17, the horizontal axis indicates the wavelength (nm) and the vertical axis indicates the transmittance (%).
以上、各数値データおよび各収差図から明らかなように、各実施例において、３８°を超える画角と、全系の焦点距離ｆを超える十分な長さのバックフォーカスＢｆとを確保しつつ、極めて良好な収差性能を得ることができた。さらに、図１５〜図１７の特性図から明らかなように、３５０ｎｍ〜７００ｎｍの波長域において８０％を超える透過率を確保することができた。 As is apparent from each numerical data and each aberration diagram, in each example, while ensuring an angle of view exceeding 38 ° and a back focus Bf having a sufficient length exceeding the focal length f of the entire system, Very good aberration performance was obtained. Further, as is apparent from the characteristic diagrams of FIGS. 15 to 17, it was possible to secure a transmittance exceeding 80% in the wavelength region of 350 nm to 700 nm.
以上、いくつかの実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。また、各レンズの硝種についても上記各実施例に示したものに限定されず、他の硝材を用いることも可能である。 The present invention has been described above with reference to some embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the above embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, the values of the radius of curvature, the surface interval, and the refractive index of each lens component are not limited to the values shown in the above numerical examples, but can take other values. Further, the glass type of each lens is not limited to that shown in the above embodiments, and other glass materials can be used.
ＦＲ…前群、ＲＥ…後群、Ｓｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面、Ｒｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉ…物体側から第ｉ番目と第（ｉ＋１）番目のレンズ面との面間隔、Ｓimg…結像面（撮像面）、Ｚ１…光軸。
FR: front group, RE: rear group, Si: i-th lens surface from the object side, Ri: curvature radius of the i-th lens surface from the object side, Di: i-th and (i + 1) th from the object side The distance from the second lens surface, Simg ... imaging surface (imaging surface), Z1 ... optical axis.
Claims (5)
前記前群は、負レンズを少なくとも２枚有し、
前記後群は、アッベ数が７０以上である硝材からなる正レンズを少なくとも３枚有すると共に、最も像側に負レンズを有し、
さらに、以下の条件式（１）から（３）を全て満足するように構成されている
ことを特徴とする近紫外線用結像レンズ。
−３．０＜ｆＦＲ／ｆ＜−１．５ ……（１）
１．７＜ｆＲＥ／ｆ＜２．５ ……（２）
１．１＜Ｂｆ／ｆ＜１．８ ……（３）
但し、
ｆＦＲ：前群の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
ｆＲＥ：後群の焦点距離
Ｂｆ：全系のバックフォーカス A front group having negative refractive power and having at least one aspherical surface, and a rear group having positive refractive power and having at least one aspherical surface in order from the object side,
The front group has at least two negative lenses,
The rear group has at least three positive lenses made of a glass material having an Abbe number of 70 or more, and has a negative lens closest to the image side,
Further, the near-ultraviolet imaging lens is configured to satisfy all of the following conditional expressions (1) to (3).
−3.0 <fFR / f <−1.5 (1)
1.7 <fRE / f <2.5 (2)
1.1 <Bf / f <1.8 (3)
However,
fFR: focal length of the front group f: focal length of the entire system fRE: focal length of the rear group Bf: back focus of the entire system
ことを特徴とする請求項１に記載の近紫外線用結像レンズ。 The near-ultraviolet imaging lens according to claim 1, wherein at least one negative lens in the front group is made of a glass material having an Abbe number of 60 or more.
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の近紫外線用結像レンズ。 3. The near-ultraviolet imaging lens according to claim 1, wherein the most image-side negative lens in the rear group is made of a glass material having an Abbe number of 38 or less.
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の近紫外線用結像レンズ。 The material constituting the most image side negative lens in the rear group exhibits a transmittance of 80% or more at a thickness of 10 mm with respect to light having a wavelength of 350 nm. The imaging lens for near ultraviolet rays of any one of these.
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の近紫外線用結像レンズ。
5. The lens according to claim 1, wherein all lenses in the front group and the rear group are made of a glass material excluding all of crystalline optical material, synthetic quartz, and fused silica. The imaging lens for near ultraviolet rays of description.
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