JP3714663B2

JP3714663B2 - 単焦点レンズ

Info

Publication number: JP3714663B2
Application number: JP2001156653A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　　賢一
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2005-11-09
Anticipated expiration: 2021-05-25
Also published as: JP2002350720A; US6775072B2; US20030058546A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３枚構成よりなるコンパクトな単焦点レンズに関し、特に、デジタルカメラに好適な単焦点レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パソコンの普及に伴い、撮影した画像情報の加工を容易に行い得るデジタルカメラも急速に普及しつつある。
【０００３】
このようなデジタルカメラにおいては、よりコンパクトで低廉なものが求められるようになってきており、このため特に、その撮影レンズについてのコンパクト化および低廉化の達成が急務である。
このような要求に対応したものとして、特開平9-258100、さらには特開2000-180719等に記載された撮影レンズが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した公報記載の撮影レンズは、少なくとも４枚のレンズを使用しており、さらなるコンパクト化および低廉化が要求されている。
【０００５】
なお、デジタルカメラは小型サイズの電気的撮像素子を使用しており、銀塩フィルムを用いた従来のコンパクトカメラと比べ、主光線を全画面に対して略垂直に入射させる必要があり、また高い開口効率や長いバックフォーカスが要求されること等から、その撮影レンズの設計思想は基本的に大きく相違する。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、コンパクトなカメラ、特にデジタルカメラに搭載される撮影レンズにおいて、３枚レンズ構成により、収差を良好に補正しつつ、コンパクト化および低廉化を達成し得る単焦点レンズを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の単焦点レンズは、物体の像を撮像する３枚レンズ構成の単焦点レンズであって、物体側より順に、物体側に凹面を向けたメニスカス形状とされ、少なくとも一面を非球面とされた弱いパワーの第１レンズと、像面側を凸面形状とされた正の屈折力を有する第２レンズと、少なくとも一面を非球面とされた弱いパワーの第３レンズを配列してなり、
前記第１レンズと前記第２レンズの間には絞りが配設され、
前記第１レンズおよび前記第３レンズはプラスチック材よりなり、
以下の条件式（１）〜（５）を満足することを特徴とするものである。
｜ｆ´／ｆ´_１｜＜0.5 ……… （１）
0.5＜ｆ´／ｆ´_２＜2.0 ……… （２）
｜ｆ´／ｆ´_３｜＜0.5 ……… （３）
1.65＞Ｎ_ｄ２ ……… （４）
50＜ν_ｄ２ ……… （５）
ただし、
ｆ´ ：レンズ系全体の焦点距離
ｆ´_１：第１レンズの焦点距離
ｆ´_２：第２レンズの焦点距離
ｆ´_３：第３レンズの焦点距離
Ｎ_ｄ２：第２レンズのｄ線における屈折率
ν_ｄ２：第２レンズのｄ線におけるアッベ数
【００１３】
【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。
【００１４】
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）の単焦点レンズは、物体側より順に、物体側に凹面を向けた、ほとんどパワーを有さない第１レンズＬ_１、絞り２、正の屈折力の第２レンズＬ_２、光軸近傍において像面側に凸面を向けた、ほとんどパワーを有さない第３レンズＬ_３を配設し、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。ここで、上記第２レンズＬ_２は結像機能を有し、上記第１レンズＬ_１および第３レンズＬ_３は収差補正機能を有するレンズである。すなわち、このレンズ系に入射した光束は、上記第１レンズＬ_１によって収差が補正され、上記第２レンズＬ_２によって収束され、上記第３レンズＬ_３によって再度収差が補正されるという構成とされている。このように結像機能を有する第２レンズＬ_２の前後において収差を補正する機能を持たせているため、コンパクトかつ低廉な３枚の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。
【００１５】
ここで、上記第２レンズＬ_２は、像面側に強い曲率の面を有する、アッベ数の大きいガラス製の両凸レンズである。また、上記第１レンズＬ_１および上記第３レンズＬ_３の両面はいずれも下記非球面式で表される非球面とされ、諸収差を良好に補正し得るように構成されている。さらに、これら第１レンズＬ_１および第３レンズＬ_３には、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。
【００１６】
なお、これら第１レンズＬ_１および第３レンズＬ_３は上述したように、ほとんどパワーを有しておらず、いわば補正板としての機能しか有しておらず、したがって収差はほとんど発生せず、さらに絞り２を挟むように配置することにより上記第２レンズＬ_２で発生する諸収差を効率よく補正することができるようになっている。また、これら第１レンズＬ_１および第３レンズＬ_３はほとんどパワー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可能である。
【００１７】
また、上記第１レンズＬ_１は物体側に凹面を向けているが、これは収差補正をより良好とするものである。
また、上記第２レンズＬ_２の物体側の面を平面に近い形状としたのは、この第２レンズＬ_２としてのパワーを維持しつつ大きな収差発生を防止するためである。
【００１８】
【数１】

【００１９】
なお、上記第１レンズＬ_１および上記第３レンズＬ_３は、各々の両面が非球面とされているが、非球面は上記第１レンズＬ_１および上記第３レンズＬ_３の各々の少なくとも一方の面に設けてあれば略良好な収差補正とすることができる。
【００２０】
さらに、本実施形態の単焦点レンズは以下の条件式（１）〜（５）を満足するように設定されている。
｜ｆ´／ｆ´_１｜＜0.5 ……… （１）
0.5＜ｆ´／ｆ´_２＜2.0 ……… （２）
｜ｆ´／ｆ´_３｜＜0.5 ……… （３）
1.65＞Ｎ_ｄ２ ……… （４）
50＜ν_ｄ２ ……… （５）
ただし、
ｆ´ ：レンズ系全体の焦点距離
ｆ´_１：第１レンズの焦点距離
ｆ´_２：第２レンズの焦点距離
ｆ´_３：第３レンズの焦点距離
Ｎ_ｄ２：第２レンズのｄ線における屈折率
ν_ｄ２：第２レンズのｄ線におけるアッベ数
【００２１】
ここで、上記条件式（１）〜（３）は各レンズのパワーを規定するものであり、このうち条件式（１）、（３）はプラスチック材よりなる第１レンズＬ_１、第３レンズＬ_３のパワーを規定するもので、この数値範囲を越えると、温度、湿度等の環境変化による光学特性への影響が強くなり好ましくない。一方、条件式（２）は、強いパワーを有する第２レンズＬ_２のパワーを規定するもので、この数値範囲を越えると第１レンズＬ_１、第３レンズＬ_３のプラスチックレンズによるパワーを増大させることとなるため収差補正上好ましくない。
【００２２】
さらに、上記条件式（４）、（５）は第２レンズＬ_２の硝材の特性を規定するもので、これらの数値範囲を越えると色収差の補正が困難となり好ましくない。
【００２３】
【実施例】
以下、具体的な数値に基づき各実施例について説明する。
【００２４】
＜実施例１＞
実施例１にかかる単焦点レンズは実施形態において説明したとおりである。
【００２５】
この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に示す。なお表中の数字は物体側からの順番を表すものである。また、表１中の面番号の左側に＊が付された面は前述したように非球面とされている。
【００２６】
また、表２には、上記非球面式に示される非球面の各定数Ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０の値を示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【表２】

【００２９】
また、本実施例における、全レンズ系の焦点距離ｆ´、Ｆｎｏおよび画角２ωは表１の下段に示す如く設定されている。
なお、実施例１の単焦点レンズは、表１の下段に示すように条件式（１）〜（５）を全て満足するように構成されている。
【００３０】
＜実施例２＞
図２に示すように、実施例２にかかる単焦点レンズは上記実施例１のものと略同様に構成されているが、第２レンズＬ_２の物体側の面が平面に近い凹面とされている点において異なっている。
【００３１】
この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３に示す。なお表中の数字は物体側からの順番を表すものである。また、表３中の面番号の左側に＊が付された面は前述したように非球面とされている。
【００３２】
また、表４には、上記非球面式に示される非球面の各定数Ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０の値を示す。
【００３３】
【表３】

【００３４】
【表４】

【００３５】
また、本実施例における、全レンズ系の焦点距離ｆ´、Ｆｎｏおよび画角２ωは表３の下段に示す如く設定されている。
なお、実施例２の単焦点レンズは、表３の下段に示すように条件式（１）〜（５）を全て満足するように構成されている。
【００３６】
図３、４は上記各実施例の単焦点レンズの諸収差（球面収差、非点収差およびディストーション）を示す収差図である。なお、各非点収差図には、サジタル（Ｓ）像面およびタンジェンシャル（Ｔ）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単焦点レンズによれば、各収差を良好に補正することができる。
【００３７】
なお、本発明の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、例えば各レンズの形状および非球面の形状は適宜選択し得る。また、絞りの配設位置としても第２レンズと第３レンズの間とすることが可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明の単焦点レンズによれば、上述した如き非球面を形成された、ほとんどパワーを有さない第１レンズおよび第３レンズによって結像機能を有する第２レンズおよび絞りを挟む構成としているので、コンパクト化および低廉化という要求を図り得る３枚レンズ構成によっても光学性能を良好なものとすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１による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による単焦点レンズの構成を示す概略図
【図３】実施例１の単焦点レンズの諸収差（球面収差、非点収差およびディストーション）を示す収差図
【図４】実施例２の単焦点レンズの諸収差（球面収差、非点収差およびディストーション）を示す収差図
【符号の説明】
Ｌ_１〜Ｌ_３レンズ
Ｒ_１〜Ｒ_８レンズ面（光学部材面）の曲率半径
Ｄ_１〜Ｄ_７軸上面間隔
Ｘ光軸
Ｐ結像位置
１カバーガラス
２絞り

Claims

物体の像を撮像する３枚レンズ構成の単焦点レンズであって、物体側より順に、物体側に凹面を向けたメニスカス形状とされ、少なくとも一面を非球面とされた弱いパワーの第１レンズと、像面側を凸面形状とされた正の屈折力を有する第２レンズと、少なくとも一面を非球面とされた弱いパワーの第３レンズを配列してなり、
前記第１レンズと前記第２レンズの間には絞りが配設され、
前記第１レンズおよび前記第３レンズはプラスチック材よりなり、
以下の条件式（１）〜（５）を満足することを特徴とする単焦点レンズ。
｜ｆ´／ｆ´_１｜＜0.5 ……… （１）
0.5＜ｆ´／ｆ´_２＜2.0 ……… （２）
｜ｆ´／ｆ´_３｜＜0.5 ……… （３）
1.65＞Ｎ_ｄ２ ……… （４）
50＜ν_ｄ２ ……… （５）
ただし、
ｆ´ ：レンズ系全体の焦点距離
ｆ´_１：第１レンズの焦点距離
ｆ´_２：第２レンズの焦点距離
ｆ´_３：第３レンズの焦点距離
Ｎ_ｄ２：第２レンズのｄ線における屈折率
ν_ｄ２：第２レンズのｄ線におけるアッベ数