JP4052493B2 - 結像レンズ - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は結像レンズに関し、特にデジタルスチルカメラ用の撮影レンズとして、さらにはTV電話用、ドアホーン用、監視用等のビデオカメラやスチルビデオカメラ等の撮影レンズとして好適な結像レンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、各種ビデオカメラやスチルビデオカメラの結像面に固体撮像素子を配するものが多い。この固体撮像素子は技術の進歩により年々小型化しており、それに伴ない撮像レンズには小型で広画角なものが用いられている。
【0003】
また、最近デジタルスチルカメラの普及がめざましく、このデジタルスチルカメラにより種々のデータを撮影記録することが一般に行われるようになってきている。このようなデータの撮影記録において撮影対象データが、例えば名刺の文字であったり表中の数字である場合には、そのとき一緒に撮影されるものが名刺の外形や表の格子のように矩型状をなす画像となるため、撮影レンズのディストーションによる影響が目立ちやすい。したがって、このようなカメラに使用される撮影レンズのディストーションを小さく押さえることが強く要望されている。
【0004】
ところで、広画角を実現するためには、レトロフォーカスタイプの結像レンズを用いることが有用であるが、レトロフォーカスタイプの結像レンズでは、物体側に配置された大口径の負のレンズにより発生する諸収差を補正することが必要となる。
このため、レトロフォーカスタイプの結像レンズでは、物体側にパワーの小さな凸レンズを配置し、特にディストーションを補正することが考えられる。このような結像レンズとしては、例えば特開平9-80302号公報に開示されたもののように、物体側に両凸レンズを配置した結像レンズが知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平9-80302号公報に記載された結像レンズは、Fnoが2.8と明るさの点で不十分であり、また、画角の広さ、およびディストーションの補正の点でも必ずしも良好とは言えなかった。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、ディストーションを良好に補正することができるとともに解像力があり、広画角化を達成し得る小型で明るい結像レンズを提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の結像レンズは、物体側から順に、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レンズ群とを配設してなり、
前記第1レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズと、負の屈折力を有する第2レンズと、正の屈折力を有する第3レンズとを配設してなり、
前記第2レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第4レンズと、正の屈折力を有する第5レンズと、正の屈折力を有する第6レンズとを配設してなり、
前記第1レンズが、少なくとも一つの非球面を有する。
【0007】
さらに、下記条件式(1)、(2)が満足されるように構成されてなる。
/F<0.45 ・・・(1)
/D<0.1 ・・・(2)
ただし、
:第1レンズと第2レンズとの面間隔
:第2レンズと第3レンズとの面間隔
F :全系の合成焦点距離
:レンズ全長
また、上記結像レンズにおいて、前記第1レンズをガラスで形成し、該第1レンズを平凸形状もしくは両凸形状とするように構成することが好ましい。
さらに、前記第4レンズと前記第5レンズは接合されてなることが好ましい。
【0008】
【作用および発明の効果】
本発明の結像レンズは上記した構成からなり、レトロフォーカスタイプとすることにより、十分なバックフォーカスを確保することができるとともに、広画角化を図ることができる。
また、周辺光が高い位置で入射する第1レンズを、パワーの小さな正のレンズとするとともに、第1レンズの少なくとも一面を非球面とすることにより、ディストーションを良好に補正することができる。
また、本発明に係る結像レンズは上記した条件式(1)、(2)を満足する。
【0009】
上記条件式(1)は、全系の合成焦点距離に対する、第1レンズ と第2レンズ の間隔を規定するもので、この条件式(1)を満足することにより、倍率色収差を良好に補正することができ、十分な光学性能が得られる。すなわち、条件式(1)の値が上限を超えると、倍率色収差が著しく劣化してしまう。
【0010】
また、上記条件式(2)は、レンズ全長に対する第2レンズと第3レンズの間隔を規定するもので、この条件式(2)を満足することにより、コンパクト化を図りつつ広画角を確保することができる。すなわち、条件式(2)の値が上限を超えると、レンズ系の全長が長くなり、コンパクト化を図ることができない。
さらに、第1レンズをガラスにより形成し、その形状を平凸もしくは両凸とすることにより、レンズの成形を容易なものとすることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について実施例1〜6を用いて具体的に説明する。
【0012】
<実施例1>
図1は、実施例1に係る結像レンズの基本構成を示すものである。
図1に示すように、実施例1に係る結像レンズは、物体側から、負の第1レンズ群G1、正の第2レンズ群G2をこの順で配置してなる。
上記第1レンズ群G1は、物体側の光軸X付近が平面である、近軸付近が平凸レンズからなる第1レンズL1 、両凹レンズからなる第2レンズL2、両凸レンズからなる第3レンズL3を物体側からこの順に配置してなる。なお、第1レンズL1は、ガラスにより形成されている。
【0013】
また、上記第2レンズ群G2は、両凹レンズからなる第4レンズL4、両凸レンズからなる第5レンズL5、両凸レンズからなる第6レンズL6を物体側からこの順に配置してなる。なお、第4レンズL4と第5レンズL5は、接合レンズとなっている。
【0014】
また、第3レンズL3と第4レンズL4との間には、絞り1が配設されており、第6レンズL6と固体撮像素子の受光面2との間にはローパスフィルタ3が配設されている。
上記した結像レンズでは、物体側から光軸Xに沿って入射した光束は固体撮像素子の受光面2の結像位置Pに結像される。
【0015】
以下、この実施例1における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D(mm)、各レンズの屈折率Nおよび各レンズのアッベ数νを下記表1に示す。
ただし、この表1および後述する表3,5,7,9,11において、各記号R,D,N,νに対応させた数字は物体側から順次増加するようになっている。
また、表1中の第1面R1および第2面R2は、下記式で表される非球面形状となっている(実施例2〜6において同じ)。
【0016】
【数1】
Figure 0004052493
【0017】
ただし、X:光軸からの高さhの非球面上の点より、非球面頂点の接平面
(光軸に垂直な平面)に下ろした垂線の長さ(mm)
C:非球面の近軸曲率
h:光軸からの高さ(mm)
K:離心率
4〜A10:第4,6,8,10次の非球面係数
また、表2の上段に、上式に示される非球面の各定数K,A4 〜A10 の値を示す。
【0018】
【表1】
Figure 0004052493
【0019】
【表2】
Figure 0004052493
【0020】
なお、この実施例1においては、表2の下段に示されるように、レンズ系全体の焦点距離Fが4.52mmであり、バックフォーカスが6.81mm、Fnoが2.0、半画角ωが34.6度である。
【0021】
また、D2/Fの値は0.04、D4/DTの値は0.06となっており、以下の条件式(1)、(2)を満足している。
2/F<0.45 ・・・(1)
4/DT<0.1 ・・・(2)
ただし、
2 :第1レンズと第2レンズとの面間隔
4 :第2レンズと第3レンズとの面間隔
F :全系の合成焦点距離
T :レンズ全長
【0022】
<実施例2>
図2は、実施例2に係る結像レンズの基本構成を示すものである。
実施例2に係る結像レンズは、図2に示すように、上記した実施例1に係る結像レンズと略同様の構成とされているが、第1レンズL1と第2レンズL2との間隔D2が、実施例1の結像レンズと比較して大きくなっている点で相違している。
【0023】
以下、この実施例2における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D(mm)、各レンズの屈折率Nおよび各レンズのアッベ数νを下記表3に示す。
また、表3中の第1面R1および第2面R2は非球面とされており、表4の上段に、非球面の各定数K,A4 〜A10 の値を示す。
【0024】
【表3】
Figure 0004052493
【0025】
【表4】
Figure 0004052493
【0026】
なお、この実施例2においては、表4の下段に示されるように、レンズ系全体の焦点距離Fが4.52mmであり、バックフォーカスが6.33mm、Fnoが2.0、半画角ωが34.6度である。また、D2/Fの値は0.27、D4/DTの値は0.05となっており、上記条件式(1)、(2)を満足している。
【0027】
<実施例3>
実施例3に係る結像レンズは、図2に示すように、実施例2に係る結像レンズと略同様の構成とされている。
以下、この実施例3における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D(mm)、各レンズの屈折率Nおよび各レンズのアッベ数νを下記表5に示す。
また、表5中の第1面R1および第2面R2は非球面とされており、表6の上段に、非球面の各定数K,A4 〜A10 の値を示す。
【0028】
【表5】
Figure 0004052493
【0029】
【表6】
Figure 0004052493
【0030】
なお、この実施例3においては、表6の下段に示されるように、レンズ系全体の焦点距離Fが4.53mmであり、バックフォーカスが6.35mm、Fnoが2.4、半画角ωが34.4度である。また、D2/Fの値は0.38、D4/DTの値は0.05となっており、上記条件式(1)、(2)を満足している。
【0031】
<実施例4>
図3は、実施例4に係る結像レンズの基本構成を示すものである。
実施例4に係る結像レンズは、図3に示すように、上記した実施例1に係る結像レンズと略同様の構成とされているが、第2レンズL2が物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる点で相違している。
【0032】
以下、この実施例4における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D(mm)、各レンズの屈折率Nおよび各レンズのアッベ数νを下記表7に示す。
また、表7中の第1面R1および第2面R2は非球面とされており、表8の上段に、非球面の各定数K,A4 〜A10 の値を示す。
【0033】
【表7】
Figure 0004052493
【0034】
【表8】
Figure 0004052493
【0035】
なお、この実施例4においては、表8の下段に示されるように、レンズ系全体の焦点距離Fが4.52mmであり、バックフォーカスが6.22mm、Fnoが2.4、半画角ωが34.4度である。また、D2/Fの値は0.04、D4/DTの値は0.07となっており、上記条件式(1)、(2)を満足している。
【0036】
<実施例5>
実施例5に係る結像レンズは、図1に示すように、実施例1に係る結像レンズと略同様の構成とされているが、実施例1に係る結像レンズと比較して、第1レンズL1が、両凸のプラスチックレンズからなる点が相違する。
このように第1レンズL1をプラスチックレンズとすることにより、さらにコストダウンを図ることができる。
【0037】
以下、この実施例5における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D(mm)、各レンズの屈折率Nおよび各レンズのアッベ数νを下記表9に示す。
また、表9中の第1面R1および第2面R2は非球面とされており、表10の上段に、非球面の各定数K,A4 〜A10 の値を示す。
【0038】
【表9】
Figure 0004052493
【0039】
【表10】
Figure 0004052493
【0040】
なお、この実施例5においては、表10の下段に示されるように、レンズ系全体の焦点距離Fが4.52mmであり、バックフォーカスが6.47mm、Fnoが2.4、半画角ωが34.4度である。また、D2/Fの値は0.04、D4/DTの値は0.06となっており、上記条件式(1)、(2)を満足している。
【0041】
<実施例6>
実施例6に係る結像レンズは、図1に示すように、実施例1に係る結像レンズと略同様の構成とされているが、実施例1に係る結像レンズと比較して、第1レンズL1が、両凸レンズからなる点が相違する。
【0042】
以下、この実施例6における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D(mm)、各レンズの屈折率Nおよび各レンズのアッベ数νを下記表11に示す。
また、表11中の第1面R1および第2面R2は非球面とされており、表12の上段に、非球面の各定数K,A4 〜A10 の値を示す。
【0043】
【表11】
Figure 0004052493
【0044】
【表12】
Figure 0004052493
【0045】
なお、この実施例6においては、表12の下段に示されるように、レンズ系全体の焦点距離Fが4.35mmであり、バックフォーカスが6.22mm、Fnoが2.4、半画角ωが35.7度である。また、D2/Fの値は0.05、D4/DTの値は0.09となっており、上記条件式(1)、(2)を満足している。
【0046】
次に、上記実施例1〜6の各収差(球面収差、非点収差、ディストーション)を各々図4、6、8、10、12、14に示し、また、実施例1〜6のコマ収差を各々図5、7、9、11、13、15に示す。なお、これらの収差図においてωは半画角を示す。図4〜15から明らかなように、上述した各実施例によれば、これら各収差を良好なものとすることができる。
なお、この結像レンズと固体撮像素子の受光面2との間において、ローパスフィルタ3に代えて、あるいはローパスフィルタ3とともに赤外光遮光フィルタやカバーガラスを挿入することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係るレンズ基本構成を示す概略図
【図2】本発明の実施例2に係るレンズ基本構成を示す概略図
【図3】本発明の実施例4に係るレンズ基本構成を示す概略図
【図4】実施例1に係るレンズの各収差図(球面収差、非点収差、ディストーション)
【図5】実施例1に係るレンズの収差図(コマ収差)
【図6】実施例2に係るレンズの各収差図(球面収差、非点収差、ディストーション)
【図7】実施例2に係るレンズの収差図(コマ収差)
【図8】実施例3に係るレンズの各収差図(球面収差、非点収差、ディストーション)
【図9】実施例3に係るレンズの収差図(コマ収差)
【図10】実施例4に係るレンズの各収差図(球面収差、非点収差、ディストーション)
【図11】実施例4に係るレンズの収差図(コマ収差)
【図12】実施例5に係るレンズの各収差図(球面収差、非点収差、ディストーション)
【図13】実施例5に係るレンズの収差図(コマ収差)
【図14】実施例6に係るレンズの各収差図(球面収差、非点収差、ディストーション)
【図15】実施例6に係るレンズの収差図(コマ収差)
【符号の説明】
1 〜L6 レンズ
1 〜R13 レンズ面の曲率半径
1 〜D12 レンズ面間隔(レンズ厚)
X 光軸
P 結像位置
1 絞り
2 固体撮像素子の受光面
3 ローパスフィルタ

Claims (3)

  1. 物体側から順に、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レンズ群とを配設してなり、
    前記第1レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズと、負の屈折力を有する第2レンズと、正の屈折力を有する第3レンズとを配設してなり、
    前記第2レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第4レンズと、正の屈折力を有する第5レンズと、正の屈折力を有する第6レンズとを配設してなり、
    前記第1レンズが、少なくとも一つの非球面を有し、
    かつ、下記条件式(1)、(2)が満足されるように構成されてなることを特徴とする結像レンズ。
    /F<0.45 ・・・(1)
    /D<0.1 ・・・(2)
    ただし、
    :第1レンズと第2レンズとの面間隔
    :第2レンズと第3レンズとの面間隔
    F :全系の合成焦点距離
    :レンズ全長
  2. 前記第1レンズをガラスで形成し、該第1レンズを平凸形状もしくは両凸形状としたことを特徴とする請求項1記載の結像レンズ。
  3. 前記第4レンズと前記第5レンズは接合されてなることを特徴とする請求項1または2記載の結像レンズ。
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