JP4628537B2 - 単焦点レンズ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子カメラの撮影レンズとして用いられる単焦点レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、銀塩フィルムに代わり、ＣＣＤ（電荷結合素子）のような固体撮像素子を用いて被写体を撮影するようにした電子カメラが普及してきている。電子カメラには、一般に、静止画の撮影を行うためのスチルカメラと動画の撮影を行うためのビデオカメラとがある。従来、このような電子カメラに使用される撮影レンズとしては、例えば特開平８−１５２５５５号公報および特開平９−９０２１３号公報などに記載されたものがある。特開平８−１５２５５５号公報には、ガラス製のレンズを６枚用いた構成の撮影レンズに関する発明が記載されている。一方、特開平９−９０２１３号公報には、ガラス製のレンズ４枚とプラスチック製のレンズ１枚とを用いた５枚構成の撮影レンズに関する発明が記載されている。特開平９−９０２１３号公報記載の撮影レンズでは、プラスチック製のレンズに非球面を用いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電子カメラには、銀塩フィルムを用いたカメラと同様、小型化への要求がある。このため、電子カメラに使用される撮影レンズについても、簡易な構成で、全長を短くして小型化が図られていることが望ましい。また、製造コストが低く抑えられていることが望ましい。しかしながら、従来の撮影レンズは、このような条件を充分に満足していないという問題があった。例えば特開平８−１５２５５５号公報記載の撮影レンズは、レンズの枚数が６枚と比較的枚数の多いレンズ構成であるとともに、すべてのレンズにガラス材料を使用しているため、特に、製造コストが高くなってしまうという問題がある。また、例えば特開平９−９０２１３号公報記載の撮影レンズは、レンズの枚数を５枚にするとともに、５枚のうち１枚にプラスチックレンズを用いて低コスト化を図っているものの、特に、全長が長くコンパクト性に欠けるという問題がある。
【０００４】
なお、撮影レンズにおいて、レンズ枚数を少なく、かつ全長を短くするためには、複数のレンズ面に積極的に非球面を用いた構成にすることが考えられる。このとき、非球面を用いるレンズには、そのレンズ材料として、ガラスより光学樹脂（プラスチック）を用いることがコストおよび製造性の点で望ましい。一方で、プラスチックレンズは、ガラスレンズと比較して、温度および湿度などの環境の変化に対する光学性能の変化が大きいので、この光学性能の変化を小さくするために、パワーを小さくした方が良いと考えられる。以上のことを考慮すると、撮影レンズにおいて複数の非球面を用いる場合には、プラスチックレンズを用いるとともに、そのプラスチックレンズについて環境の変化を考慮した適切なパワー配分を行うことが望ましいと考えられる。
【０００５】
そこで、本出願人は、低コスト、かつ簡易な構成で全長を短くしつつ、良好な光学性能を得ることを可能にした単焦点レンズを、特願2000-062991号において提案している。この提案による単焦点レンズは、合計５つのレンズ要素から構成され、そのうち２つのレンズ要素にプラスチック材料からなる非球面レンズを用いることを特徴の一つとしている。しかしながら、この提案による単焦点レンズでは、一部のレンズ要素について、製造上の観点から改善の余地がある。例えば実施例として記載されている単焦点レンズについて、特に、ガラス材料からなる第４のレンズＬ４の形状がやや厚めである一方、曲率半径が比較的小さくなっているので、球面加工の点で比較的高い加工技術が必要とされる。
【０００６】
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、全長が短く、主として撮影レンズに最適な光学性能を得ることを可能にするとともに、高い製造技術を必要としない単焦点レンズを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による単焦点レンズは、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第１のレンズと、少なくとも１つの面が非球面で構成されたメニスカス形状の第２のレンズと、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第３のレンズと、像面側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４のレンズと、像面側に凸面を向けた正の屈折力を有する第５のレンズと、像面側に凹面を向け、少なくとも１つの面が非球面で構成されたメニスカス形状の第６のレンズとが配設されてなるものである。
【０００８】
ここで、本発明による単焦点レンズは、主として非球面の製造性の点から、第２のレンズおよび第６のレンズが、光学樹脂で構成されていることが望ましい。
【０００９】
また、本発明による単焦点レンズは、光学樹脂を用いた第２のレンズおよび第６のレンズについて、屈折力を制限し、主として環境の変化に対する光学性能の劣化を少なくするために、以下の条件式（１）および（２）を満足することが望ましい。
−０．２＜ｆ／ｆ2＜０．２ ……（１）
−０．２＜ｆ／ｆ6＜０．２ ……（２）
ただし、
ｆ2：第２のレンズの焦点距離
ｆ6：第６のレンズの焦点距離
【００１０】
さらに、本発明による単焦点レンズは、主として色収差を補正するために、以下の条件式（３）〜（６）を満足することが望ましい。
１．７０＜Ｎd1 ……（３）
３５＞νd1 ……（４）
３５＞νd3 ……（５）
３５＜νd4 ……（６）
ただし、
Ｎd1：第１のレンズのｄ線に対する屈折率
νd1：第１のレンズのｄ線に対するアッベ数
νd3：第３のレンズのｄ線に対するアッベ数
νd4：第４のレンズのｄ線に対するアッベ数
【００１１】
本発明による単焦点レンズでは、複数のレンズ面に非球面を使用しているので、全長を短くしつつ、比較的少ないレンズ枚数で良好な光学性能を得ることが容易となる。また、第６のレンズよりも物体側に、互いに類似した形状の２つのレンズ（第４のレンズと第５のレンズ）を配置しているので、正の屈折力を２つのレンズに分散させやすくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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。
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態に係る単焦点レンズの構成を示すものであり、光軸Ｚ0を含む単一の平面内における各レンズ要素の断面構造を示している。なお、図１において、符号ＺOBJで示す側が物体側、すなわち、例えば撮影用の被写体が存在する側である。また、図１において、符号ＺIMGで示す側が結像側（像面側）、すなわち、物体側の被写体像が結像される側である。図１において、符号Ｒｉは、最も物体側のレンズ面を第１番目として、像面側に向かうに従い順次増加する第ｉ番目のレンズ面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、第ｉ番目のレンズ面と第ｉ＋１番目のレンズ面との光軸上の面間隔を示す。図１において、符号Ｓｔで示した部分は、レンズ系の絞りを表している。本実施の形態に係る単焦点レンズ１は、例えば電子カメラの撮影レンズとして用いられるものであり、結像面には、例えばＣＣＤなどの撮像素子の撮像面が配置される。
【００１４】
図１に示したように、本実施の形態に係る単焦点レンズ１は、物体側に凹面を向けた正の屈折力（パワー）を有するメニスカス形状の第１のレンズＬ１と、少なくとも１つの面が非球面で構成されたメニスカス形状の第２のレンズＬ２と、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第３のレンズＬ３とを備えている。この単焦点レンズ１は、さらに、像面側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４のレンズＬ４と、像面側に凸面を向けた正の屈折力を有する第５のレンズＬ５と、像面側に凹面を向け、少なくとも１つの面が非球面で構成されたメニスカス形状の第６のレンズＬ６とを備えている。第１のレンズＬ１〜第６のレンズＬ６は、この順番で物体側から順次配置されている。絞りＳｔは、第２のレンズＬ２と第３のレンズＬ３との間に位置している。
【００１５】
単焦点レンズ１は、さらに、第６のレンズＬ６の結像側に配置されたカバーガラスＬａを備えている。カバーガラスＬａは、ＣＣＤなどの撮像素子の撮像面を保護するためのものである。カバーガラスＬａの像面側の面は、例えば結像面と一致するように配置されている。カバーガラスＬａの像面側の面を結像面に一致させた場合には、カバーガラスＬａの像面側の面に撮像素子の撮像面が当接される。
【００１６】
ここで、図１に示した構成では、第３のレンズＬ３と第４のレンズＬ４とが分離された構成となっているが、後述の実施例３に係る単焦点レンズ１Ｂ（図７）のように、第３のレンズＬ３と第４のレンズＬ４とが互いに接合された接合レンズの構成であっても良い。また、図１に示した構成では、第４のレンズＬ４の物体側のレンズ面の光軸付近の形状が物体側に凹面を向けたものとなっているが、この部分の形状が、後述の実施例２に係る単焦点レンズ１Ａ（図４）のように、物体側に凸面を向けた形状となっていても良い。また、図１に示した構成では、第５のレンズＬ５の物体側のレンズ面の光軸付近の形状が物体側に凸面を向けたものとなっているが、この部分の形状が、後述の実施例２に係る単焦点レンズ１Ａのように、物体側に凹面を向けた形状となっていても良い。
【００１７】
単焦点レンズ１において、第２のレンズＬ２および第６のレンズＬ６は、主として非球面加工の製造性を考慮して、光学樹脂からなるプラスチックレンズで構成されていることが望ましい。ここで、プラスチックレンズとして使用可能な光学樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂およびポリカーボネートなどがある。ただし、プラスチックレンズとして用いる光学樹脂は、複屈折性が小さい方が解像度が高い光学性能を得ることができると考えられるので、第２のレンズＬ２および第６のレンズＬ６には複屈折性の比較的小さいアクリル樹脂を使用することが望ましい。
【００１８】
また、単焦点レンズ１は、レンズ全系の焦点距離をｆ、第２のレンズＬ２の焦点距離をｆ2、第６のレンズＬ６の焦点距離をｆ6としたときに、以下の条件式（１），（２）を満足するように構成されていることが望ましい。
【００１９】
−０．２＜ｆ／ｆ2＜０．２ ……（１）
−０．２＜ｆ／ｆ6＜０．２ ……（２）
【００２０】
単焦点レンズ１は、さらに、第１のレンズＬ１のｄ線（波長λd＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率をＮd1、第１のレンズＬ１のｄ線に対するアッベ数をνd1、第３のレンズＬ３のｄ線に対するアッベ数をνd3、第４のレンズＬ４のｄ線に対するアッベ数をνd4とするときに、以下の条件式（３）〜（６）を満足するように構成されていることが望ましい。
【００２１】
１．７０＜Ｎd1 ……（３）
３５＞νd1 ……（４）
３５＞νd3 ……（５）
３５＜νd4 ……（６）
【００２２】
次に、以上のような構成の単焦点レンズ１によってもたらされる光学的な作用および効果について説明する。
【００２３】
本実施の形態に係る単焦点レンズ１では、第１のレンズＬ１が、物体側に凹面を向けたメニスカス形状となっているので、第１のレンズＬ１の屈折力が弱くなり、これにより、特に、ディストーションおよび像面湾曲の補正が有利に行われる。また、第２のレンズＬ２が非球面を有していることにより、主として球面収差およびコマ収差の補正が有利に行われる。また、ガラス材料の第１のレンズＬ１の後ろ側に、第２のレンズＬ２を配置することにより、第２のレンズＬ２を光学樹脂で構成したとしても、そのレンズ面の傷つきを防ぐことができる。
【００２４】
さらに、この単焦点レンズ１では、第３のレンズＬ３として、例えばアッベ数が小さく屈折率の高い負の屈折力のレンズを配置するとともに、第４のレンズＬ４および第５のレンズＬ５として、例えばアッベ数が大きく屈折率の低い正の屈折力のレンズを配置することで、主として色収差と像面湾曲の補正を良好に行うことができる。また、この単焦点レンズ１では、像面に近い位置に配置された第６のレンズＬ６が非球面を有しているとともに、像面側に凹面を向けたメニスカス形状となっているので、特に、ディストーションおよび像面湾曲の補正が有利に行われる。
【００２５】
上述の条件式（１）および条件式（２）は、それぞれ第２のレンズＬ２および第６のレンズＬ６の屈折力を制限するものである。一般に、光学樹脂を用いたレンズは、温度および湿度などの環境の変化によって焦点距離などの光学性能が変化しやすい。この光学性能の変化は、レンズの屈折力が強いほど顕著になる。従って、第２のレンズＬ２および第６のレンズＬ６に光学樹脂を使用した場合には、条件式（１）および条件式（２）の範囲を満足するようにレンズの屈折力を制限することで、環境の変化に対する光学性能の劣化を低く抑えることができる。条件式（１）および条件式（２）の範囲を超えると、第２のレンズＬ２および第６のレンズＬ６の屈折力が強くなり、温度および湿度などの影響を強く受け、環境の変化に対する光学性能の劣化が大きくなるおそれがある。
【００２６】
条件式（３）〜（６）は、光学樹脂を用いていないレンズ（第１のレンズＬ１、第３のレンズＬ３、第４のレンズＬ４および第５のレンズＬ５）におけるレンズ材（ガラス）の光学的な特性を制限するためのものであり、主として色収差の補正に寄与している。条件式（３）〜（６）の範囲を超えるガラスレンズを使用すると、主として色収差の補正が困難になる。
【００２７】
次に、本実施の形態に係る単焦点レンズ１と特願2000-062991号で提案されている単焦点レンズとの違いについて考察する。
【００２８】
図１１は、特願2000-062991号で提案されている単焦点レンズの構成を示している。図１１の単焦点レンズ１０に付されているＲやＤなどの各符号の意味は図１と同様である。この提案に係る単焦点レンズ１０は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１のレンズＬ１０と、少なくとも１つの面が非球面で構成されたメニスカス形状の第２のレンズＬ２０と、両凹形状の第３のレンズＬ３０と、両凸形状の第４のレンズＬ４０と、少なくとも１つの面が非球面で構成されていると共に、像側に凹面を向けたメニスカス形状の第５のレンズＬ５０とが、物体側から順に配設されて構成されている。
【００２９】
本実施の形態に係る単焦点レンズ１と図１１に示した単焦点レンズ１０とでは、構成上、特に、第４のレンズＬ４０の部分が大きく異なっている。図１１に示した単焦点レンズ１０では、第４のレンズＬ４０の厚みが大きく、かつ曲率半径が比較的小さい構成となっている。このため、単焦点レンズ１０では、球面加工の点で比較的高い加工技術が必要とされる。単焦点レンズ１０における第４のレンズＬ４０は、本実施の形態に係る単焦点レンズ１における第４のレンズＬ４および第５のレンズＬ５に相当する。また、第４のレンズＬ４および第５のレンズＬ５は、双方とも正の屈折力を有し、形状も比較的類似したものとなっている。すなわち、単焦点レンズ１における第４のレンズＬ４および第５のレンズＬ５は、図１１に示した単焦点レンズ１０における第４のレンズＬ４０のパワーを２つに分配、分散した構成であるともいえる。このように本実施の形態では、図１１に示した第４のレンズＬ４０を２つに分割した構成となっているので、第４のレンズＬ４および第５のレンズＬ５のそれぞれのパワーを第４のレンズＬ４０に比べて小さくすることができる。従って、単焦点レンズ１０における第４のレンズＬ４０と比較して、レンズ厚が小さく、かつ曲率半径を比較的大きい構成にすることができる。これにより、単焦点レンズ１では、図１１に示した単焦点レンズ１０と比較して、第４のレンズと第５のレンズについていえば、高い加工技術が要求されず製造が容易となる。
【００３０】
また、単焦点レンズ１は、図１１に示した単焦点レンズ１０と比較してレンズ枚数が１枚多い構成となっているものの、レンズ系全体のパワー配分を単焦点レンズ１０と類似した構成にすることで、単焦点レンズ１０と同様に全長を短くすることができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施の形態の単焦点レンズ１によれば、複数のレンズ面に非球面を使用しているので、全長を短くしつつ、比較的少ないレンズ枚数で良好な光学性能を得ることが可能となる。また、非球面レンズ（第２のレンズＬ２および第６のレンズＬ６）に光学樹脂を使用しているので、非球面加工がしやすくなり、所望の光学性能を得ることが容易となる。また、非球面加工の点で低コスト化を図ることができる。さらに、本実施の形態によれば、非球面レンズについて、環境の変化を考慮した適切なパワー配分を行うようにしたので、例えば温度変化に伴い非球面レンズの形状や屈折率などが変化したとしても、レンズ系全体の焦点距離の変化などを小さくすることができる。すなわち、環境変化に対する光学性能の悪化の度合いを小さくすることができる。
【００３２】
また、本実施の形態の単焦点レンズ１によれば、特に、第４のレンズと第５のレンズについて、例えば曲率半径が必要以上に小さくなるのを回避できるので、高い製造技術が必要とされず製造が容易となる。このように、本実施の形態の単焦点レンズ１によれば、上述の構成と条件式を満足することにより，全長が短く、例えば電子カメラ用の撮影レンズに最適な光学性能を低コストで得ることが可能となるとともに、製造が容易となる。従って、本実施の形態の単焦点レンズ１によれば、特に、量産品としての適正に優れている。
【００３３】
［実施例］
次に、本実施の形態の単焦点レンズの具体的な数値実施例について説明する。
【００３４】
＜実施例１＞
本実施例の単焦点レンズ1-1の断面構造は、図１に示した単焦点レンズ１と同様となっている。
【００３５】
図２（Ａ），（Ｂ）は、本実施例に係る単焦点レンズ1-1の具体的な数値実施例を示している。図２（Ａ），（Ｂ）における面番号Ｓｉは、最も物体側のレンズ面を第１番目として、像面側に向かうに従い順次増加するレンズ面の番号を示している。屈折率Ｎｄｉおよびアッベ数νｄｉは、それぞれｄ線に対する値を示している。曲率半径Ｒｉは、図１に示した符号Ｒｉと同様に、物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径を示している。面間隔Ｄｉについても、図１に示した符号Ｄｉと同様であり、物体側から第ｉ番目のレンズ面Ｓｉと第ｉ＋１番目のレンズ面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔を示す。曲率半径Ｒｉおよび面間隔Ｄｉの値の単位はミリメートル（ｍｍ）である。なお、図中、曲率半径Ｒｉの値が０（ゼロ）のレンズ面は、面形状が平面であることを示す。また、図２（Ａ）には、この単焦点レンズ1-1における全系の焦点距離ｆ（＝１．００ｍｍ）、Ｆナンバー（Ｆｎｏ．＝４．８）および画角２ω（＝６０．６°）の値についても示す。
【００３６】
図２（Ａ）において、面番号の左側に付された記号「＊」は、そのレンズ面が非球面であることを示す。本実施例では、第２のレンズＬ２のレンズ面Ｓ３，Ｓ４および第６のレンズＬ６のレンズ面Ｓ１２，Ｓ１３が非球面形状となっている。この非球面を有する第２のレンズＬ２および第６のレンズＬ６には、レンズ材として、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を使用している。図２（Ａ）では、これらの非球面の曲率半径として、光軸近傍の曲率半径の数値を示している。
【００３７】
図２（Ｂ）は、レンズ面Ｓ３，Ｓ４およびレンズ面Ｓ１２，Ｓ１３の非球面形状を表すための非球面係数Ｋ，Ａ4，Ａ6，Ａ8，Ａ10の値を示している。これらの非球面係数は、以下の式（Ａ）によって表される非球面多項式における係数である。式（Ａ）の非球面多項式は、光軸Ｚ0に直交する方向にｈ軸を取って非球面の形状を表したものである。式（Ａ）の非球面多項式において、ｈは、光軸Ｚ0からレンズ面までの距離（高さ）（単位：ｍｍ）を表す。Ｚ（ｈ）は、高さｈにおけるレンズ面のサグ（ｓａｇ）量を表している。より詳しくは、Ｚ（ｈ）は、光軸Ｚ0から高さｈの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（単位：ｍｍ）を示す。Ｃは、光軸近傍におけるレンズ面の近軸曲率半径Ｒの逆数（１／Ｒ）である。また、Ｋは、離心率を表し、Ａ4，Ａ6，Ａ8，Ａ10は、それぞれ４次，６次，８次，１０次の非球面係数を表す。なお、図２（Ｂ）に示した非球面係数を表す数値において、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした指数であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０２」は、「１．０×１０-2」であることを示す。
【００３８】
Ｚ（ｈ）＝Ｃｈ2／｛１＋（１−Ｋ・Ｃ2・ｈ2）1/2｝
＋Ａ4ｈ4 ＋Ａ6ｈ6 ＋Ａ8ｈ8 ＋Ａ10ｈ10 ……（Ａ）
【００３９】
図１０は、本実施例と後述の実施例２，３のそれぞれについて、上述の条件式（１）〜（６）に対応する値をまとめて示したものである。本実施例の単焦点レンズ1-1では、「ｆ／ｆ2」の値が「−０．００３」であり、「ｆ／ｆ6」の値が「０．００６」であるから、条件式（１），（２）の条件を満たしている。また、第１のレンズＬ１のｄ線に対する屈折率Ｎd1が、「１．８４６６６」であるから、条件式（３）の条件を満たしている。また、第１のレンズＬ１のｄ線に対するアッベ数νd1が「２３．８」、第３のレンズＬ３のｄ線に対するアッベ数νd3が「２０．９」、第４のレンズＬ４のｄ線に対するアッベ数νd4が「５２．３」であるから、条件式（４）〜（６）の条件を満たしている。
【００４０】
図３（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施例に係る単焦点レンズ1-1の諸収差を示している。より詳しくは、図３（Ａ）は球面収差を示し、図３（Ｂ）は非点収差を示し、図３（Ｃ）はディストーション（歪曲収差）を示し、図３（Ｄ）は倍率色収差を示している。これらの図において、各収差はｅ線を基準としたものを示している。各収差図において、符号ｇ，ｅ，Ｃを付した曲線は、それぞれｇ線、ｅ線、Ｃ線についての収差を示している。ｇ線、ｅ線、Ｃ線の波長は、それぞれ、435.8nm，546.1nm，656.3nmである。図３（Ｂ）において、実線はサジタル像面に対する収差を示し、点線はタンジェンシャル（メリジオナル）像面に対する収差を示している。なお、各収差図において、ωは半画角を示している。
【００４１】
＜実施例２＞
次に、本実施の形態に係る単焦点レンズ１の第２の実施例について説明する。
【００４２】
図５（Ａ），（Ｂ）は、本実施例に係る単焦点レンズ１Ａの具体的な数値実施例を示している。図４は、単焦点レンズ１Ａの断面構造を図５に示した数値実施例に対応させて描いたものである。図５（Ａ），（Ｂ）に示した各数値の示す意味は、実施例１（図２（Ａ），（Ｂ））の場合と同様である。
【００４３】
本実施例においても、実施例１と同様に、第２のレンズＬ２のレンズ面Ｓ３，Ｓ４および第６のレンズＬ６のレンズ面Ｓ１２，Ｓ１３が非球面形状となっている。第２のレンズＬ２および第６のレンズＬ６には、レンズ材として、ＰＭＭＡを使用している。
【００４４】
本実施例に係る単焦点レンズ１Ａが、実施例１におけるレンズ構成と大きく異なるのは、主として第４のレンズＬ４と第５のレンズＬ５の部分である。第４のレンズＬ４は、実施例１においては、物体側のレンズ面Ｓ８の光軸付近の形状が物体側に凹面を向けたものとなっていたが、本実施例においては、この部分の形状が、物体側に凸面を向けた形状となっている。また、第５のレンズＬ５は、実施例１においては、物体側のレンズ面Ｓ１０の光軸付近の形状が物体側に凸面を向けたものとなっていたが、本実施例においては、この部分の形状が、物体側に凹面を向けた形状となっている。
【００４５】
本実施例においても、図１０に示したように、「ｆ／ｆ2」の値が「−０．００３」であり、「ｆ／ｆ6」の値が「０．０３」であるから、条件式（１），（２）の条件を満たしている。また、第１のレンズＬ１のｄ線に対する屈折率Ｎd1が、「１．９２２８６」であるから、条件式（３）の条件を満たしている。また、第１のレンズＬ１のｄ線に対するアッベ数νd1が「２０．９」、第３のレンズＬ３のｄ線に対するアッベ数νd3が「２０．９」、第４のレンズＬ４のｄ線に対するアッベ数νd4が「５２．３」であるから、条件式（４）〜（６）の条件を満たしている。
【００４６】
図６（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施例に係る単焦点レンズ１Ａの諸収差を示している。より詳しくは、図６（Ａ）は球面収差を示し、図６（Ｂ）は非点収差を示し、図６（Ｃ）はディストーションを示し、図６（Ｄ）は倍率色収差を示している。図６（Ｂ）において、実線はサジタル像面に対する収差を示し、点線はタンジェンシャル像面に対する収差を示している。これらの収差図に付した各符号の意味は、実施例１（図３（Ａ）〜（Ｄ））の場合と同様である。
【００４７】
＜実施例３＞
次に、本実施の形態に係る単焦点レンズ１の第３の実施例について説明する。
【００４８】
図８（Ａ），（Ｂ）は、本実施例に係る単焦点レンズ１Ｂの具体的な数値実施例を示している。図７は、本実施例の単焦点レンズ１Ｂの断面構造を図８に示した数値実施例に対応させて描いたものである。図８（Ａ），（Ｂ）に示した各数値の示す意味は、実施例１（図２（Ａ），（Ｂ））の場合と同様である。
【００４９】
本実施例においては、第２のレンズＬ２のレンズ面Ｓ３，Ｓ４および第６のレンズＬ６のレンズ面Ｓ１１，Ｓ１２が非球面形状となっている。第２のレンズＬ２および第６のレンズＬ６には、レンズ材として、ＰＭＭＡを使用している。
【００５０】
本実施例に係る単焦点レンズ１Ｂが、上述の実施例１におけるレンズ構成と大きく異なるのは、主として第３のレンズＬ３と第４のレンズＬ４の部分である。第３のレンズＬ３と第４のレンズＬ４は、実施例１においては、分離された構成となっていたが、本実施例においては、この２つのレンズが互いに接合された接合レンズの構成となっている。
【００５１】
本実施例においても、図１０に示したように、「ｆ／ｆ2」の値が「−０．００３」であり、「ｆ／ｆ6」の値が「０．００３」であるから、条件式（１），（２）の条件を満たしている。また、第１のレンズＬ１のｄ線に対する屈折率Ｎd1が、「１．８４６６６」であるから、条件式（３）の条件を満たしている。また、第１のレンズＬ１のｄ線に対するアッベ数νd1が「２３．８」、第３のレンズＬ３のｄ線に対するアッベ数νd3が「２０．９」、第４のレンズＬ４のｄ線に対するアッベ数νd4が「５２．３」であるから、条件式（４）〜（６）の条件を満たしている。
【００５２】
図９（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施例に係る単焦点レンズ１Ｂの諸収差を示している。より詳しくは、図９（Ａ）は球面収差を示し、図９（Ｂ）は非点収差を示し、図９（Ｃ）はディストーションを示し、図９（Ｄ）は倍率色収差を示している。図９（Ｂ）において、実線はサジタル像面に対する収差を示し、点線はタンジェンシャル像面に対する収差を示している。これらの収差図に付した各符号の意味は、実施例１（図３（Ａ）〜（Ｄ））の場合と同様である。
【００５３】
以上で説明したように、すべての実施例の単焦点レンズについて、上述の各条件式を満足した状態で諸収差が良好に補正されており、例えば電子カメラ用の撮影レンズに最適な光学性能となっていることが分かる。
【００５４】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径Ｒ、面間隔Ｄ、屈折率Ｎおよびアッベ数νの値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値を取り得る。
【００５５】
また、本発明は、電子カメラ用の撮影レンズに限らず、いわゆる銀塩フィルムを用いたカメラ用の撮影レンズなどにも適用することが可能である。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の単焦点レンズによれば、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第１のレンズと、少なくとも１つの面が非球面で構成されたメニスカス形状の第２のレンズと、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第３のレンズと、像面側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４のレンズと、像面側に凸面を向けた正の屈折力を有する第５のレンズと、像面側に凹面を向け、少なくとも１つの面が非球面で構成されたメニスカス形状の第６のレンズとを配設した構成にしたので、全長が短く、主として撮影レンズに最適な光学性能を得ることが可能になるとともに、高い製造技術が必要とされず製造が容易となる。
【００５７】
特に、請求項２記載の単焦点レンズによれば、請求項１記載の単焦点レンズにおいて、非球面を有する第２のレンズおよび第６のレンズを光学樹脂で構成するようにしたので、非球面加工がしやすくなり、低コストで所望の光学性能を得ることが容易となる。
【００５８】
また特に、請求項３記載の単焦点レンズによれば、光学樹脂を用いた第２のレンズおよび第６のレンズについて、「−０．２＜ｆ／ｆ2＜０．２」と「−０．２＜ｆ／ｆ6＜０．２」とで表される条件式（１），（２）を満足するようにしたので、第２のレンズおよび第６のレンズの屈折力が低めに制限され、温度および湿度などの環境の変化に対する光学性能の劣化を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る単焦点レンズの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る単焦点レンズの第１の具体的な数値実施例（実施例１）を示す説明図である。
【図３】図２に示した実施例１の単焦点レンズにおける球面収差、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。
【図４】本発明の一実施の形態に係る単焦点レンズの第２の具体的な数値実施例（実施例２）の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る単焦点レンズの第２の具体的な数値実施例を示す説明図である。
【図６】図５に示した実施例２の単焦点レンズにおける球面収差、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。
【図７】本発明の一実施の形態に係る単焦点レンズの第３の具体的な数値実施例（実施例３）の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る単焦点レンズの第３の具体的な数値実施例を示す説明図である。
【図９】図７に示した実施例３の単焦点レンズにおける球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差
【図１０】各実施例の単焦点レンズが満たす条件値について示す説明図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係る単焦点レンズに対する比較例となる単焦点レンズの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｌａ…カバーガラス、Ｌ１…第１のレンズ、Ｌ２…第２のレンズ、Ｌ３…第３のレンズ、Ｌ４…第４のレンズ、Ｌ５…第５のレンズ、Ｌ６…第６のレンズ、Ｚ0…光軸、Ｓｔ…絞り、１，１Ａ，１Ｂ…単焦点レンズ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子カメラの撮影レンズとして用いられる単焦点レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、銀塩フィルムに代わり、ＣＣＤ（電荷結合素子）のような固体撮像素子を用いて被写体を撮影するようにした電子カメラが普及してきている。電子カメラには、一般に、静止画の撮影を行うためのスチルカメラと動画の撮影を行うためのビデオカメラとがある。従来、このような電子カメラに使用される撮影レンズとしては、例えば特開平８−１５２５５５号公報および特開平９−９０２１３号公報などに記載されたものがある。特開平８−１５２５５５号公報には、ガラス製のレンズを６枚用いた構成の撮影レンズに関する発明が記載されている。一方、特開平９−９０２１３号公報には、ガラス製のレンズ４枚とプラスチック製のレンズ１枚とを用いた５枚構成の撮影レンズに関する発明が記載されている。特開平９−９０２１３号公報記載の撮影レンズでは、プラスチック製のレンズに非球面を用いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電子カメラには、銀塩フィルムを用いたカメラと同様、小型化への要求がある。このため、電子カメラに使用される撮影レンズについても、簡易な構成で、全長を短くして小型化が図られていることが望ましい。また、製造コストが低く抑えられていることが望ましい。しかしながら、従来の撮影レンズは、このような条件を充分に満足していないという問題があった。例えば特開平８−１５２５５５号公報記載の撮影レンズは、レンズの枚数が６枚と比較的枚数の多いレンズ構成であるとともに、すべてのレンズにガラス材料を使用しているため、特に、製造コストが高くなってしまうという問題がある。また、例えば特開平９−９０２１３号公報記載の撮影レンズは、レンズの枚数を５枚にするとともに、５枚のうち１枚にプラスチックレンズを用いて低コスト化を図っているものの、特に、全長が長くコンパクト性に欠けるという問題がある。
【０００４】
なお、撮影レンズにおいて、レンズ枚数を少なく、かつ全長を短くするためには、複数のレンズ面に積極的に非球面を用いた構成にすることが考えられる。このとき、非球面を用いるレンズには、そのレンズ材料として、ガラスより光学樹脂（プラスチック）を用いることがコストおよび製造性の点で望ましい。一方で、プラスチックレンズは、ガラスレンズと比較して、温度および湿度などの環境の変化に対する光学性能の変化が大きいので、この光学性能の変化を小さくするために、パワーを小さくした方が良いと考えられる。以上のことを考慮すると、撮影レンズにおいて複数の非球面を用いる場合には、プラスチックレンズを用いるとともに、そのプラスチックレンズについて環境の変化を考慮した適切なパワー配分を行うことが望ましいと考えられる。
【０００５】
そこで、本出願人は、低コスト、かつ簡易な構成で全長を短くしつつ、良好な光学性能を得ることを可能にした単焦点レンズを、特願2000-062991号において提案している。この提案による単焦点レンズは、合計５つのレンズ要素から構成され、そのうち２つのレンズ要素にプラスチック材料からなる非球面レンズを用いることを特徴の一つとしている。しかしながら、この提案による単焦点レンズでは、一部のレンズ要素について、製造上の観点から改善の余地がある。例えば実施例として記載されている単焦点レンズについて、特に、ガラス材料からなる第４のレンズＬ４の形状がやや厚めである一方、曲率半径が比較的小さくなっているので、球面加工の点で比較的高い加工技術が必要とされる。
【０００６】
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、全長が短く、主として撮影レンズに最適な光学性能を得ることを可能にするとともに、高い製造技術を必要としない単焦点レンズを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による単焦点レンズは、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第１のレンズと、少なくとも１つの面が非球面で構成されたメニスカス形状の第２のレンズと、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第３のレンズと、像面側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４のレンズと、像面側に凸面を向けた正の屈折力を有する第５のレンズと、像面側に凹面を向け、少なくとも１つの面が非球面で構成されたメニスカス形状の第６のレンズとが配設されてなるものである。
【０００８】
ここで、本発明による単焦点レンズは、主として非球面の製造性の点から、第２のレンズおよび第６のレンズが、光学樹脂で構成されていることが望ましい。
【０００９】
また、本発明による単焦点レンズは、光学樹脂を用いた第２のレンズおよび第６のレンズについて、屈折力を制限し、主として環境の変化に対する光学性能の劣化を少なくするために、以下の条件式（１）および（２）を満足することが望ましい。
−０．２＜ｆ／ｆ2＜０．２ ……（１）
−０．２＜ｆ／ｆ6＜０．２ ……（２）
ただし、
ｆ2：第２のレンズの焦点距離
ｆ6：第６のレンズの焦点距離
【００１０】
さらに、本発明による単焦点レンズは、主として色収差を補正するために、以下の条件式（３）〜（６）を満足することが望ましい。
１．７０＜Ｎd1 ……（３）
３５＞νd1 ……（４）
３５＞νd3 ……（５）
３５＜νd4 ……（６）
ただし、
Ｎd1：第１のレンズのｄ線に対する屈折率
νd1：第１のレンズのｄ線に対するアッベ数
νd3：第３のレンズのｄ線に対するアッベ数
νd4：第４のレンズのｄ線に対するアッベ数
【００１１】
本発明による単焦点レンズでは、複数のレンズ面に非球面を使用しているので、全長を短くしつつ、比較的少ないレンズ枚数で良好な光学性能を得ることが容易となる。また、第６のレンズよりも物体側に、互いに類似した形状の２つのレンズ（第４のレンズと第５のレンズ）を配置しているので、正の屈折力を２つのレンズに分散させやすくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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。
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態に係る単焦点レンズの構成を示すものであり、光軸Ｚ0を含む単一の平面内における各レンズ要素の断面構造を示している。なお、図１において、符号ＺOBJで示す側が物体側、すなわち、例えば撮影用の被写体が存在する側である。また、図１において、符号ＺIMGで示す側が結像側（像面側）、すなわち、物体側の被写体像が結像される側である。図１において、符号Ｒｉは、最も物体側のレンズ面を第１番目として、像面側に向かうに従い順次増加する第ｉ番目のレンズ面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、第ｉ番目のレンズ面と第ｉ＋１番目のレンズ面との光軸上の面間隔を示す。図１において、符号Ｓｔで示した部分は、レンズ系の絞りを表している。本実施の形態に係る単焦点レンズ１は、例えば電子カメラの撮影レンズとして用いられるものであり、結像面には、例えばＣＣＤなどの撮像素子の撮像面が配置される。
【００１４】
図１に示したように、本実施の形態に係る単焦点レンズ１は、物体側に凹面を向けた正の屈折力（パワー）を有するメニスカス形状の第１のレンズＬ１と、少なくとも１つの面が非球面で構成されたメニスカス形状の第２のレンズＬ２と、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第３のレンズＬ３とを備えている。この単焦点レンズ１は、さらに、像面側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４のレンズＬ４と、像面側に凸面を向けた正の屈折力を有する第５のレンズＬ５と、像面側に凹面を向け、少なくとも１つの面が非球面で構成されたメニスカス形状の第６のレンズＬ６とを備えている。第１のレンズＬ１〜第６のレンズＬ６は、この順番で物体側から順次配置されている。絞りＳｔは、第２のレンズＬ２と第３のレンズＬ３との間に位置している。
【００１５】
単焦点レンズ１は、さらに、第６のレンズＬ６の結像側に配置されたカバーガラスＬａを備えている。カバーガラスＬａは、ＣＣＤなどの撮像素子の撮像面を保護するためのものである。カバーガラスＬａの像面側の面は、例えば結像面と一致するように配置されている。カバーガラスＬａの像面側の面を結像面に一致させた場合には、カバーガラスＬａの像面側の面に撮像素子の撮像面が当接される。
【００１６】
ここで、図１に示した構成では、第３のレンズＬ３と第４のレンズＬ４とが分離された構成となっているが、後述の実施例３に係る単焦点レンズ１Ｂ（図７）のように、第３のレンズＬ３と第４のレンズＬ４とが互いに接合された接合レンズの構成であっても良い。また、図１に示した構成では、第４のレンズＬ４の物体側のレンズ面の光軸付近の形状が物体側に凹面を向けたものとなっているが、この部分の形状が、後述の実施例２に係る単焦点レンズ１Ａ（図４）のように、物体側に凸面を向けた形状となっていても良い。また、図１に示した構成では、第５のレンズＬ５の物体側のレンズ面の光軸付近の形状が物体側に凸面を向けたものとなっているが、この部分の形状が、後述の実施例２に係る単焦点レンズ１Ａのように、物体側に凹面を向けた形状となっていても良い。
【００１７】
単焦点レンズ１において、第２のレンズＬ２および第６のレンズＬ６は、主として非球面加工の製造性を考慮して、光学樹脂からなるプラスチックレンズで構成されていることが望ましい。ここで、プラスチックレンズとして使用可能な光学樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂およびポリカーボネートなどがある。ただし、プラスチックレンズとして用いる光学樹脂は、複屈折性が小さい方が解像度が高い光学性能を得ることができると考えられるので、第２のレンズＬ２および第６のレンズＬ６には複屈折性の比較的小さいアクリル樹脂を使用することが望ましい。
【００１８】
また、単焦点レンズ１は、レンズ全系の焦点距離をｆ、第２のレンズＬ２の焦点距離をｆ2、第６のレンズＬ６の焦点距離をｆ6としたときに、以下の条件式（１），（２）を満足するように構成されていることが望ましい。
【００１９】
−０．２＜ｆ／ｆ2＜０．２ ……（１）
−０．２＜ｆ／ｆ6＜０．２ ……（２）
【００２０】
単焦点レンズ１は、さらに、第１のレンズＬ１のｄ線（波長λd＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率をＮd1、第１のレンズＬ１のｄ線に対するアッベ数をνd1、第３のレンズＬ３のｄ線に対するアッベ数をνd3、第４のレンズＬ４のｄ線に対するアッベ数をνd4とするときに、以下の条件式（３）〜（６）を満足するように構成されていることが望ましい。
【００２１】
１．７０＜Ｎd1 ……（３）
３５＞νd1 ……（４）
３５＞νd3 ……（５）
３５＜νd4 ……（６）
【００２２】
次に、以上のような構成の単焦点レンズ１によってもたらされる光学的な作用および効果について説明する。
【００２３】
本実施の形態に係る単焦点レンズ１では、第１のレンズＬ１が、物体側に凹面を向けたメニスカス形状となっているので、第１のレンズＬ１の屈折力が弱くなり、これにより、特に、ディストーションおよび像面湾曲の補正が有利に行われる。また、第２のレンズＬ２が非球面を有していることにより、主として球面収差およびコマ収差の補正が有利に行われる。また、ガラス材料の第１のレンズＬ１の後ろ側に、第２のレンズＬ２を配置することにより、第２のレンズＬ２を光学樹脂で構成したとしても、そのレンズ面の傷つきを防ぐことができる。
【００２４】
さらに、この単焦点レンズ１では、第３のレンズＬ３として、例えばアッベ数が小さく屈折率の高い負の屈折力のレンズを配置するとともに、第４のレンズＬ４および第５のレンズＬ５として、例えばアッベ数が大きく屈折率の低い正の屈折力のレンズを配置することで、主として色収差と像面湾曲の補正を良好に行うことができる。また、この単焦点レンズ１では、像面に近い位置に配置された第６のレンズＬ６が非球面を有しているとともに、像面側に凹面を向けたメニスカス形状となっているので、特に、ディストーションおよび像面湾曲の補正が有利に行われる。
【００２５】
上述の条件式（１）および条件式（２）は、それぞれ第２のレンズＬ２および第６のレンズＬ６の屈折力を制限するものである。一般に、光学樹脂を用いたレンズは、温度および湿度などの環境の変化によって焦点距離などの光学性能が変化しやすい。この光学性能の変化は、レンズの屈折力が強いほど顕著になる。従って、第２のレンズＬ２および第６のレンズＬ６に光学樹脂を使用した場合には、条件式（１）および条件式（２）の範囲を満足するようにレンズの屈折力を制限することで、環境の変化に対する光学性能の劣化を低く抑えることができる。条件式（１）および条件式（２）の範囲を超えると、第２のレンズＬ２および第６のレンズＬ６の屈折力が強くなり、温度および湿度などの影響を強く受け、環境の変化に対する光学性能の劣化が大きくなるおそれがある。
【００２６】
条件式（３）〜（６）は、光学樹脂を用いていないレンズ（第１のレンズＬ１、第３のレンズＬ３、第４のレンズＬ４および第５のレンズＬ５）におけるレンズ材（ガラス）の光学的な特性を制限するためのものであり、主として色収差の補正に寄与している。条件式（３）〜（６）の範囲を超えるガラスレンズを使用すると、主として色収差の補正が困難になる。
【００２７】
次に、本実施の形態に係る単焦点レンズ１と特願2000-062991号で提案されている単焦点レンズとの違いについて考察する。
【００２８】
図１１は、特願2000-062991号で提案されている単焦点レンズの構成を示している。図１１の単焦点レンズ１０に付されているＲやＤなどの各符号の意味は図１と同様である。この提案に係る単焦点レンズ１０は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第１のレンズＬ１０と、少なくとも１つの面が非球面で構成されたメニスカス形状の第２のレンズＬ２０と、両凹形状の第３のレンズＬ３０と、両凸形状の第４のレンズＬ４０と、少なくとも１つの面が非球面で構成されていると共に、像側に凹面を向けたメニスカス形状の第５のレンズＬ５０とが、物体側から順に配設されて構成されている。
【００２９】
本実施の形態に係る単焦点レンズ１と図１１に示した単焦点レンズ１０とでは、構成上、特に、第４のレンズＬ４０の部分が大きく異なっている。図１１に示した単焦点レンズ１０では、第４のレンズＬ４０の厚みが大きく、かつ曲率半径が比較的小さい構成となっている。このため、単焦点レンズ１０では、球面加工の点で比較的高い加工技術が必要とされる。単焦点レンズ１０における第４のレンズＬ４０は、本実施の形態に係る単焦点レンズ１における第４のレンズＬ４および第５のレンズＬ５に相当する。また、第４のレンズＬ４および第５のレンズＬ５は、双方とも正の屈折力を有し、形状も比較的類似したものとなっている。すなわち、単焦点レンズ１における第４のレンズＬ４および第５のレンズＬ５は、図１１に示した単焦点レンズ１０における第４のレンズＬ４０のパワーを２つに分配、分散した構成であるともいえる。このように本実施の形態では、図１１に示した第４のレンズＬ４０を２つに分割した構成となっているので、第４のレンズＬ４および第５のレンズＬ５のそれぞれのパワーを第４のレンズＬ４０に比べて小さくすることができる。従って、単焦点レンズ１０における第４のレンズＬ４０と比較して、レンズ厚が小さく、かつ曲率半径を比較的大きい構成にすることができる。これにより、単焦点レンズ１では、図１１に示した単焦点レンズ１０と比較して、第４のレンズと第５のレンズについていえば、高い加工技術が要求されず製造が容易となる。
【００３０】
また、単焦点レンズ１は、図１１に示した単焦点レンズ１０と比較してレンズ枚数が１枚多い構成となっているものの、レンズ系全体のパワー配分を単焦点レンズ１０と類似した構成にすることで、単焦点レンズ１０と同様に全長を短くすることができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施の形態の単焦点レンズ１によれば、複数のレンズ面に非球面を使用しているので、全長を短くしつつ、比較的少ないレンズ枚数で良好な光学性能を得ることが可能となる。また、非球面レンズ（第２のレンズＬ２および第６のレンズＬ６）に光学樹脂を使用しているので、非球面加工がしやすくなり、所望の光学性能を得ることが容易となる。また、非球面加工の点で低コスト化を図ることができる。さらに、本実施の形態によれば、非球面レンズについて、環境の変化を考慮した適切なパワー配分を行うようにしたので、例えば温度変化に伴い非球面レンズの形状や屈折率などが変化したとしても、レンズ系全体の焦点距離の変化などを小さくすることができる。すなわち、環境変化に対する光学性能の悪化の度合いを小さくすることができる。
【００３２】
また、本実施の形態の単焦点レンズ１によれば、特に、第４のレンズと第５のレンズについて、例えば曲率半径が必要以上に小さくなるのを回避できるので、高い製造技術が必要とされず製造が容易となる。このように、本実施の形態の単焦点レンズ１によれば、上述の構成と条件式を満足することにより，全長が短く、例えば電子カメラ用の撮影レンズに最適な光学性能を低コストで得ることが可能となるとともに、製造が容易となる。従って、本実施の形態の単焦点レンズ１によれば、特に、量産品としての適正に優れている。
【００３３】
［実施例］
次に、本実施の形態の単焦点レンズの具体的な数値実施例について説明する。
【００３４】
＜実施例１＞
本実施例の単焦点レンズ1-1の断面構造は、図１に示した単焦点レンズ１と同様となっている。
【００３５】
図２（Ａ），（Ｂ）は、本実施例に係る単焦点レンズ1-1の具体的な数値実施例を示している。図２（Ａ），（Ｂ）における面番号Ｓｉは、最も物体側のレンズ面を第１番目として、像面側に向かうに従い順次増加するレンズ面の番号を示している。屈折率Ｎｄｉおよびアッベ数νｄｉは、それぞれｄ線に対する値を示している。曲率半径Ｒｉは、図１に示した符号Ｒｉと同様に、物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径を示している。面間隔Ｄｉについても、図１に示した符号Ｄｉと同様であり、物体側から第ｉ番目のレンズ面Ｓｉと第ｉ＋１番目のレンズ面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔を示す。曲率半径Ｒｉおよび面間隔Ｄｉの値の単位はミリメートル（ｍｍ）である。なお、図中、曲率半径Ｒｉの値が０（ゼロ）のレンズ面は、面形状が平面であることを示す。また、図２（Ａ）には、この単焦点レンズ1-1における全系の焦点距離ｆ（＝１．００ｍｍ）、Ｆナンバー（Ｆｎｏ．＝４．８）および画角２ω（＝６０．６°）の値についても示す。
【００３６】
図２（Ａ）において、面番号の左側に付された記号「＊」は、そのレンズ面が非球面であることを示す。本実施例では、第２のレンズＬ２のレンズ面Ｓ３，Ｓ４および第６のレンズＬ６のレンズ面Ｓ１２，Ｓ１３が非球面形状となっている。この非球面を有する第２のレンズＬ２および第６のレンズＬ６には、レンズ材として、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を使用している。図２（Ａ）では、これらの非球面の曲率半径として、光軸近傍の曲率半径の数値を示している。
【００３７】
図２（Ｂ）は、レンズ面Ｓ３，Ｓ４およびレンズ面Ｓ１２，Ｓ１３の非球面形状を表すための非球面係数Ｋ，Ａ4，Ａ6，Ａ8，Ａ10の値を示している。これらの非球面係数は、以下の式（Ａ）によって表される非球面多項式における係数である。式（Ａ）の非球面多項式は、光軸Ｚ0に直交する方向にｈ軸を取って非球面の形状を表したものである。式（Ａ）の非球面多項式において、ｈは、光軸Ｚ0からレンズ面までの距離（高さ）（単位：ｍｍ）を表す。Ｚ（ｈ）は、高さｈにおけるレンズ面のサグ（ｓａｇ）量を表している。より詳しくは、Ｚ（ｈ）は、光軸Ｚ0から高さｈの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（単位：ｍｍ）を示す。Ｃは、光軸近傍におけるレンズ面の近軸曲率半径Ｒの逆数（１／Ｒ）である。また、Ｋは、離心率を表し、Ａ4，Ａ6，Ａ8，Ａ10は、それぞれ４次，６次，８次，１０次の非球面係数を表す。なお、図２（Ｂ）に示した非球面係数を表す数値において、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした指数であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０２」は、「１．０×１０-2」であることを示す。
【００３８】
Ｚ（ｈ）＝Ｃｈ2／｛１＋（１−Ｋ・Ｃ2・ｈ2）1/2｝
＋Ａ4ｈ4 ＋Ａ6ｈ6 ＋Ａ8ｈ8 ＋Ａ10ｈ10 ……（Ａ）
【００３９】
図１０は、本実施例と後述の実施例２，３のそれぞれについて、上述の条件式（１）〜（６）に対応する値をまとめて示したものである。本実施例の単焦点レンズ1-1では、「ｆ／ｆ2」の値が「−０．００３」であり、「ｆ／ｆ6」の値が「０．００６」であるから、条件式（１），（２）の条件を満たしている。また、第１のレンズＬ１のｄ線に対する屈折率Ｎd1が、「１．８４６６６」であるから、条件式（３）の条件を満たしている。また、第１のレンズＬ１のｄ線に対するアッベ数νd1が「２３．８」、第３のレンズＬ３のｄ線に対するアッベ数νd3が「２０．９」、第４のレンズＬ４のｄ線に対するアッベ数νd4が「５２．３」であるから、条件式（４）〜（６）の条件を満たしている。
【００４０】
図３（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施例に係る単焦点レンズ1-1の諸収差を示している。より詳しくは、図３（Ａ）は球面収差を示し、図３（Ｂ）は非点収差を示し、図３（Ｃ）はディストーション（歪曲収差）を示し、図３（Ｄ）は倍率色収差を示している。これらの図において、各収差はｅ線を基準としたものを示している。各収差図において、符号ｇ，ｅ，Ｃを付した曲線は、それぞれｇ線、ｅ線、Ｃ線についての収差を示している。ｇ線、ｅ線、Ｃ線の波長は、それぞれ、435.8nm，546.1nm，656.3nmである。図３（Ｂ）において、実線はサジタル像面に対する収差を示し、点線はタンジェンシャル（メリジオナル）像面に対する収差を示している。なお、各収差図において、ωは半画角を示している。
【００４１】
＜実施例２＞
次に、本実施の形態に係る単焦点レンズ１の第２の実施例について説明する。
【００４２】
図５（Ａ），（Ｂ）は、本実施例に係る単焦点レンズ１Ａの具体的な数値実施例を示している。図４は、単焦点レンズ１Ａの断面構造を図５に示した数値実施例に対応させて描いたものである。図５（Ａ），（Ｂ）に示した各数値の示す意味は、実施例１（図２（Ａ），（Ｂ））の場合と同様である。
【００４３】
本実施例においても、実施例１と同様に、第２のレンズＬ２のレンズ面Ｓ３，Ｓ４および第６のレンズＬ６のレンズ面Ｓ１２，Ｓ１３が非球面形状となっている。第２のレンズＬ２および第６のレンズＬ６には、レンズ材として、ＰＭＭＡを使用している。
【００４４】
本実施例に係る単焦点レンズ１Ａが、実施例１におけるレンズ構成と大きく異なるのは、主として第４のレンズＬ４と第５のレンズＬ５の部分である。第４のレンズＬ４は、実施例１においては、物体側のレンズ面Ｓ８の光軸付近の形状が物体側に凹面を向けたものとなっていたが、本実施例においては、この部分の形状が、物体側に凸面を向けた形状となっている。また、第５のレンズＬ５は、実施例１においては、物体側のレンズ面Ｓ１０の光軸付近の形状が物体側に凸面を向けたものとなっていたが、本実施例においては、この部分の形状が、物体側に凹面を向けた形状となっている。
【００４５】
本実施例においても、図１０に示したように、「ｆ／ｆ2」の値が「−０．００３」であり、「ｆ／ｆ6」の値が「０．０３」であるから、条件式（１），（２）の条件を満たしている。また、第１のレンズＬ１のｄ線に対する屈折率Ｎd1が、「１．９２２８６」であるから、条件式（３）の条件を満たしている。また、第１のレンズＬ１のｄ線に対するアッベ数νd1が「２０．９」、第３のレンズＬ３のｄ線に対するアッベ数νd3が「２０．９」、第４のレンズＬ４のｄ線に対するアッベ数νd4が「５２．３」であるから、条件式（４）〜（６）の条件を満たしている。
【００４６】
図６（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施例に係る単焦点レンズ１Ａの諸収差を示している。より詳しくは、図６（Ａ）は球面収差を示し、図６（Ｂ）は非点収差を示し、図６（Ｃ）はディストーションを示し、図６（Ｄ）は倍率色収差を示している。図６（Ｂ）において、実線はサジタル像面に対する収差を示し、点線はタンジェンシャル像面に対する収差を示している。これらの収差図に付した各符号の意味は、実施例１（図３（Ａ）〜（Ｄ））の場合と同様である。
【００４７】
＜実施例３＞
次に、本実施の形態に係る単焦点レンズ１の第３の実施例について説明する。
【００４８】
図８（Ａ），（Ｂ）は、本実施例に係る単焦点レンズ１Ｂの具体的な数値実施例を示している。図７は、本実施例の単焦点レンズ１Ｂの断面構造を図８に示した数値実施例に対応させて描いたものである。図８（Ａ），（Ｂ）に示した各数値の示す意味は、実施例１（図２（Ａ），（Ｂ））の場合と同様である。
【００４９】
本実施例においては、第２のレンズＬ２のレンズ面Ｓ３，Ｓ４および第６のレンズＬ６のレンズ面Ｓ１１，Ｓ１２が非球面形状となっている。第２のレンズＬ２および第６のレンズＬ６には、レンズ材として、ＰＭＭＡを使用している。
【００５０】
本実施例に係る単焦点レンズ１Ｂが、上述の実施例１におけるレンズ構成と大きく異なるのは、主として第３のレンズＬ３と第４のレンズＬ４の部分である。第３のレンズＬ３と第４のレンズＬ４は、実施例１においては、分離された構成となっていたが、本実施例においては、この２つのレンズが互いに接合された接合レンズの構成となっている。
【００５１】
本実施例においても、図１０に示したように、「ｆ／ｆ2」の値が「−０．００３」であり、「ｆ／ｆ6」の値が「０．００３」であるから、条件式（１），（２）の条件を満たしている。また、第１のレンズＬ１のｄ線に対する屈折率Ｎd1が、「１．８４６６６」であるから、条件式（３）の条件を満たしている。また、第１のレンズＬ１のｄ線に対するアッベ数νd1が「２３．８」、第３のレンズＬ３のｄ線に対するアッベ数νd3が「２０．９」、第４のレンズＬ４のｄ線に対するアッベ数νd4が「５２．３」であるから、条件式（４）〜（６）の条件を満たしている。
【００５２】
図９（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施例に係る単焦点レンズ１Ｂの諸収差を示している。より詳しくは、図９（Ａ）は球面収差を示し、図９（Ｂ）は非点収差を示し、図９（Ｃ）はディストーションを示し、図９（Ｄ）は倍率色収差を示している。図９（Ｂ）において、実線はサジタル像面に対する収差を示し、点線はタンジェンシャル像面に対する収差を示している。これらの収差図に付した各符号の意味は、実施例１（図３（Ａ）〜（Ｄ））の場合と同様である。
【００５３】
以上で説明したように、すべての実施例の単焦点レンズについて、上述の各条件式を満足した状態で諸収差が良好に補正されており、例えば電子カメラ用の撮影レンズに最適な光学性能となっていることが分かる。
【００５４】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径Ｒ、面間隔Ｄ、屈折率Ｎおよびアッベ数νの値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値を取り得る。
【００５５】
また、本発明は、電子カメラ用の撮影レンズに限らず、いわゆる銀塩フィルムを用いたカメラ用の撮影レンズなどにも適用することが可能である。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の単焦点レンズによれば、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第１のレンズと、少なくとも１つの面が非球面で構成されたメニスカス形状の第２のレンズと、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第３のレンズと、像面側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４のレンズと、像面側に凸面を向けた正の屈折力を有する第５のレンズと、像面側に凹面を向け、少なくとも１つの面が非球面で構成されたメニスカス形状の第６のレンズとを配設した構成にしたので、全長が短く、主として撮影レンズに最適な光学性能を得ることが可能になるとともに、高い製造技術が必要とされず製造が容易となる。
【００５７】
特に、請求項２記載の単焦点レンズによれば、請求項１記載の単焦点レンズにおいて、非球面を有する第２のレンズおよび第６のレンズを光学樹脂で構成するようにしたので、非球面加工がしやすくなり、低コストで所望の光学性能を得ることが容易となる。
【００５８】
また特に、請求項３記載の単焦点レンズによれば、光学樹脂を用いた第２のレンズおよび第６のレンズについて、「−０．２＜ｆ／ｆ2＜０．２」と「−０．２＜ｆ／ｆ6＜０．２」とで表される条件式（１），（２）を満足するようにしたので、第２のレンズおよび第６のレンズの屈折力が低めに制限され、温度および湿度などの環境の変化に対する光学性能の劣化を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る単焦点レンズの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る単焦点レンズの第１の具体的な数値実施例（実施例１）を示す説明図である。
【図３】図２に示した実施例１の単焦点レンズにおける球面収差、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。
【図４】本発明の一実施の形態に係る単焦点レンズの第２の具体的な数値実施例（実施例２）の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る単焦点レンズの第２の具体的な数値実施例を示す説明図である。
【図６】図５に示した実施例２の単焦点レンズにおける球面収差、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。
【図７】本発明の一実施の形態に係る単焦点レンズの第３の具体的な数値実施例（実施例３）の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る単焦点レンズの第３の具体的な数値実施例を示す説明図である。
【図９】図７に示した実施例３の単焦点レンズにおける球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差
【図１０】各実施例の単焦点レンズが満たす条件値について示す説明図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係る単焦点レンズに対する比較例となる単焦点レンズの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｌａ…カバーガラス、Ｌ１…第１のレンズ、Ｌ２…第２のレンズ、Ｌ３…第３のレンズ、Ｌ４…第４のレンズ、Ｌ５…第５のレンズ、Ｌ６…第６のレンズ、Ｚ0…光軸、Ｓｔ…絞り、１，１Ａ，１Ｂ…単焦点レンズ。
Claims (3)
- 物体側から順に、
物体側に凹面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第１のレンズと、
少なくとも１つの面が非球面で構成されたメニスカス形状の第２のレンズと、
物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第３のレンズと、
像面側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４のレンズと、
像面側に凸面を向けた正の屈折力を有する第５のレンズと、
像面側に凹面を向け、少なくとも１つの面が非球面で構成されたメニスカス形状の第６のレンズとが配設されてなる単焦点レンズであって、
前記第２のレンズおよび前記第６のレンズは、光学樹脂で構成されたものであり、
さらに、以下の条件式（１）および（２）を満足するように構成されていることを特徴とする単焦点レンズ。
−０．２＜ｆ／ｆ 2 ＜０．２ ……（１）
−０．２＜ｆ／ｆ 6 ＜０．２ ……（２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ 2 ：第２のレンズの焦点距離
ｆ 6 ：第６のレンズの焦点距離 - 物体側から順に、
物体側に凹面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第１のレンズと、
少なくとも１つの面が非球面で構成されたメニスカス形状の第２のレンズと、
物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第３のレンズと、
像面側に凸面を向けた正の屈折力を有する第４のレンズと、
像面側に凸面を向けた正の屈折力を有する第５のレンズと、
像面側に凹面を向け、少なくとも１つの面が非球面で構成されたメニスカス形状の第６のレンズとが配設されてなる単焦点レンズであって、
さらに、以下の条件式（３）〜（６）を満足するように構成されていることを特徴とする単焦点レンズ。
１．７０＜Ｎd1 ……（３）
３５＞νd1 ……（４）
３５＞νd3 ……（５）
３５＜νd4 ……（６）
ただし、
Ｎd1：第１のレンズのｄ線に対する屈折率
νd1：第１のレンズのｄ線に対するアッベ数
νd3：第３のレンズのｄ線に対するアッベ数
νd4：第４のレンズのｄ線に対するアッベ数 - 前記第２のレンズおよび前記第６のレンズは、光学樹脂で構成されていることを特徴とする請求項２記載の単焦点レンズ。
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