JPH10206726A - 単焦点レンズ系 - Google Patents
単焦点レンズ系Info
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- JPH10206726A JPH10206726A JP944997A JP944997A JPH10206726A JP H10206726 A JPH10206726 A JP H10206726A JP 944997 A JP944997 A JP 944997A JP 944997 A JP944997 A JP 944997A JP H10206726 A JPH10206726 A JP H10206726A
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- lens
- optical element
- diffractive optical
- lenses
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 少ないレンズ枚数で収差が良好に補正された
単焦点レンズ系を提供する。 【解決手段】 物体側より順に第１，第２レンズＧ１，
Ｇ２から成り、第２レンズＧ２は正の屈折力を有する。
面[DOE]には回折光学素子が設けられており、全系の合
成パワーと回折光学素子のパワーとの比、第１レンズの
焦点距離と第２レンズの焦点距離との比、を適正に設定
する。
単焦点レンズ系を提供する。 【解決手段】 物体側より順に第１，第２レンズＧ１，
Ｇ２から成り、第２レンズＧ２は正の屈折力を有する。
面[DOE]には回折光学素子が設けられており、全系の合
成パワーと回折光学素子のパワーとの比、第１レンズの
焦点距離と第２レンズの焦点距離との比、を適正に設定
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単焦点レンズ系に
関するものであり、例えば固体撮像素子を備えたビデオ
カメラやテレビカメラに好適な、レンズ枚数の少ない単
焦点レンズ系に関するものである。
関するものであり、例えば固体撮像素子を備えたビデオ
カメラやテレビカメラに好適な、レンズ枚数の少ない単
焦点レンズ系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ビデオカメラやテレビカメラの小
型化・低コスト化が要望されている。そのため、それに
用いる撮影レンズ系にも小型化・低コスト化が要望され
ている。撮影レンズ系の小型化・低コスト化を達成する
ためには、構成レンズ枚数を削減することが最も効果的
であり、構成レンズ枚数の少ない撮影レンズ系が従来よ
り種々提案されている。例えば、特開平１−３０７７１
２号公報，特開平２−７３２１０号公報，特開平４−３
４９４１８号公報等に、構成レンズ枚数の削減により小
型化・低コスト化された単焦点撮影レンズ系が提案され
ている。
型化・低コスト化が要望されている。そのため、それに
用いる撮影レンズ系にも小型化・低コスト化が要望され
ている。撮影レンズ系の小型化・低コスト化を達成する
ためには、構成レンズ枚数を削減することが最も効果的
であり、構成レンズ枚数の少ない撮影レンズ系が従来よ
り種々提案されている。例えば、特開平１−３０７７１
２号公報，特開平２−７３２１０号公報，特開平４−３
４９４１８号公報等に、構成レンズ枚数の削減により小
型化・低コスト化された単焦点撮影レンズ系が提案され
ている。
【０００３】一方、回折光学素子と屈折光学素子とを組
み合わせると、色収差，球面収差等を良好に補正できる
ことが近年注目を集めており、これを応用した様々な光
学系が提案されている。例えば、特開平６−３２４２６
２号公報では撮影レンズ系への応用が開示されており、
特開平６−２４２３７３号公報では光ディスク用の対物
レンズ等への応用が開示されている。
み合わせると、色収差，球面収差等を良好に補正できる
ことが近年注目を集めており、これを応用した様々な光
学系が提案されている。例えば、特開平６−３２４２６
２号公報では撮影レンズ系への応用が開示されており、
特開平６−２４２３７３号公報では光ディスク用の対物
レンズ等への応用が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】特開平１−３０７７１
２号公報等で提案されている単焦点撮影レンズ系は、収
差補正、特に色収差の補正という点で充分な性能が達成
されていない。特開平６−３２４２６２号公報で提案さ
れている撮影レンズ系は、構成レンズ枚数が５枚以上と
多く、特開平６−２４２３７３号公報で提案されている
レンズは、固体撮像素子{例えば、ＣＣＤ(Charge Coupl
ed Device)}を備えたカメラに使用する撮影レンズ系と
しては充分な性能が達成されていない。
２号公報等で提案されている単焦点撮影レンズ系は、収
差補正、特に色収差の補正という点で充分な性能が達成
されていない。特開平６−３２４２６２号公報で提案さ
れている撮影レンズ系は、構成レンズ枚数が５枚以上と
多く、特開平６−２４２３７３号公報で提案されている
レンズは、固体撮像素子{例えば、ＣＣＤ(Charge Coupl
ed Device)}を備えたカメラに使用する撮影レンズ系と
しては充分な性能が達成されていない。
【０００５】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、固体撮像素子を備えたカ
メラ用の撮影レンズ系として充分な高い光学性能を有
し、かつ、構成レンズ枚数の少ない単焦点レンズ系を提
供することにある。
たものであって、その目的は、固体撮像素子を備えたカ
メラ用の撮影レンズ系として充分な高い光学性能を有
し、かつ、構成レンズ枚数の少ない単焦点レンズ系を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の単焦点レンズ系は、物体側から順に第１レ
ンズと第２レンズとを備えた単焦点レンズ系であって、
前記第２レンズが正の屈折力を有し、前記第１レンズ及
び第２レンズ中の少なくとも１つのレンズ面が次の条件
式(1)を満足する回折光学素子を有し、前記第１レンズ
及び第２レンズが次の条件式(2)を満足することを特徴
とする。 0.01＜｜φｒ／φＡ｜＜0.45 …(1) ｜ｆ２／ｆ１｜＜0.6 …(2) ただし、 φＡ：全系の合成パワー、 φｒ：回折光学素子のパワー、 ｆ１：第１レンズの焦点距離、 ｆ２：第２レンズの焦点距離 である。
め、本発明の単焦点レンズ系は、物体側から順に第１レ
ンズと第２レンズとを備えた単焦点レンズ系であって、
前記第２レンズが正の屈折力を有し、前記第１レンズ及
び第２レンズ中の少なくとも１つのレンズ面が次の条件
式(1)を満足する回折光学素子を有し、前記第１レンズ
及び第２レンズが次の条件式(2)を満足することを特徴
とする。 0.01＜｜φｒ／φＡ｜＜0.45 …(1) ｜ｆ２／ｆ１｜＜0.6 …(2) ただし、 φＡ：全系の合成パワー、 φｒ：回折光学素子のパワー、 ｆ１：第１レンズの焦点距離、 ｆ２：第２レンズの焦点距離 である。
【０００７】前記回折光学素子を有するレンズ面を、プ
ラスチックから成る屈折光学素子の表面に回折光学素子
を設けることによって形成することが望ましい。
ラスチックから成る屈折光学素子の表面に回折光学素子
を設けることによって形成することが望ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施した単焦点レ
ンズ系を、図面を参照しつつ説明する。図１〜図４は、
第１〜第４の実施の形態の単焦点レンズ系にそれぞれ対
応するレンズ構成図である。レンズ構成図中、ri(i=1,
2,3,...)が付された面は物体側から数えてi番目の面で
あり、di(i=1,2,3,...)が付された軸上面間隔は物体側
から数えてi番目の軸上面間隔である。また、riに*印が
付された面は非球面であり、riに[DOE]印が付された面
は回折光学面である。
ンズ系を、図面を参照しつつ説明する。図１〜図４は、
第１〜第４の実施の形態の単焦点レンズ系にそれぞれ対
応するレンズ構成図である。レンズ構成図中、ri(i=1,
2,3,...)が付された面は物体側から数えてi番目の面で
あり、di(i=1,2,3,...)が付された軸上面間隔は物体側
から数えてi番目の軸上面間隔である。また、riに*印が
付された面は非球面であり、riに[DOE]印が付された面
は回折光学面である。
【０００９】第１〜第４の実施の形態は、いずれも、物
体側から順に、絞りＡと，比較的弱い屈折力を有する第
１レンズＧ１と，正の屈折力を有する第２レンズＧ２
と，で構成されたレンズ２枚構成の単焦点レンズ系であ
る。そして、第１，第２レンズＧ１，Ｇ２のうちの少な
くとも一方が、屈折光学素子の表面に回折光学素子を設
けて成る回折−屈折ハイブリッド型レンズである。
体側から順に、絞りＡと，比較的弱い屈折力を有する第
１レンズＧ１と，正の屈折力を有する第２レンズＧ２
と，で構成されたレンズ２枚構成の単焦点レンズ系であ
る。そして、第１，第２レンズＧ１，Ｇ２のうちの少な
くとも一方が、屈折光学素子の表面に回折光学素子を設
けて成る回折−屈折ハイブリッド型レンズである。
【００１０】第１の実施の形態(図１)において、第１レ
ンズＧ１は像側に凸面を向けた正メニスカスレンズから
成り、第２レンズＧ２は物体側に凸面を向け回折光学素
子を含めて正のパワーを有するメニスカスレンズから成
っている。第２の実施の形態(図２)において、第１レン
ズＧ１は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズから
成り、第２レンズＧ２は像側に凸面を向け回折光学素子
を含めて正のパワーを有するメニスカスレンズから成っ
ている。第３の実施の形態(図３)において、第１レンズ
Ｇ１は物体側に凸面を向け回折光学素子を含めて正のパ
ワーを有するメニスカスレンズから成り、第２レンズＧ
２は物体側に凸面を向け回折光学素子を含めて正のパワ
ーを有するメニスカスレンズから成っている。第４の実
施の形態(図４)において、第１レンズＧ１は物体側に凸
面を向け回折光学素子を含めて正のパワーを有するメニ
スカスレンズから成り、第２レンズＧ２は像側に凸面を
向けた正メニスカスレンズから成っている。
ンズＧ１は像側に凸面を向けた正メニスカスレンズから
成り、第２レンズＧ２は物体側に凸面を向け回折光学素
子を含めて正のパワーを有するメニスカスレンズから成
っている。第２の実施の形態(図２)において、第１レン
ズＧ１は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズから
成り、第２レンズＧ２は像側に凸面を向け回折光学素子
を含めて正のパワーを有するメニスカスレンズから成っ
ている。第３の実施の形態(図３)において、第１レンズ
Ｇ１は物体側に凸面を向け回折光学素子を含めて正のパ
ワーを有するメニスカスレンズから成り、第２レンズＧ
２は物体側に凸面を向け回折光学素子を含めて正のパワ
ーを有するメニスカスレンズから成っている。第４の実
施の形態(図４)において、第１レンズＧ１は物体側に凸
面を向け回折光学素子を含めて正のパワーを有するメニ
スカスレンズから成り、第２レンズＧ２は像側に凸面を
向けた正メニスカスレンズから成っている。
【００１１】ところで、軸上色収差は、薄肉系で取り扱
った場合、次の式(A)で与えられる。 Ｌ＝φｒ／νｒ＋φｄ／νｄ …(A) ただし、 Ｌ：軸上色収差、 φｒ：屈折光学素子の屈折力、 νｒ：屈折光学素子の分散値(すなわち、アッベ数。)、 φｄ：回折光学素子のパワー、 νｄ：回折光学素子の分散値(アッベ数に相当する。) であり、νｒ，νｄは以下の式(B)，(C)で表される。 νｒ＝(Ｎｄ−１)／(Ｎｆ−Ｎｃ) …(B) νｄ＝λｄ／(λｆ−λｃ)＝-3.45 …(C) ただし、 Ｎｄ：ｄ線に対する屈折光学素子のレンズ光軸上での屈
折率、 Ｎｆ：ｆ線に対する屈折光学素子のレンズ光軸上での屈
折率、 Ｎｃ：ｃ線に対する屈折光学素子のレンズ光軸上での屈
折率、 λｄ：ｄ線の波長(＝587.56nm)、 λｆ：ｆ線の波長(＝486.13nm)、 λｃ：ｃ線の波長(＝656.28nm) である。
った場合、次の式(A)で与えられる。 Ｌ＝φｒ／νｒ＋φｄ／νｄ …(A) ただし、 Ｌ：軸上色収差、 φｒ：屈折光学素子の屈折力、 νｒ：屈折光学素子の分散値(すなわち、アッベ数。)、 φｄ：回折光学素子のパワー、 νｄ：回折光学素子の分散値(アッベ数に相当する。) であり、νｒ，νｄは以下の式(B)，(C)で表される。 νｒ＝(Ｎｄ−１)／(Ｎｆ−Ｎｃ) …(B) νｄ＝λｄ／(λｆ−λｃ)＝-3.45 …(C) ただし、 Ｎｄ：ｄ線に対する屈折光学素子のレンズ光軸上での屈
折率、 Ｎｆ：ｆ線に対する屈折光学素子のレンズ光軸上での屈
折率、 Ｎｃ：ｃ線に対する屈折光学素子のレンズ光軸上での屈
折率、 λｄ：ｄ線の波長(＝587.56nm)、 λｆ：ｆ線の波長(＝486.13nm)、 λｃ：ｃ線の波長(＝656.28nm) である。
【００１２】上式(C)から分かるように、回折光学素子
は負の大きな分散値(−３．４５)を有している。屈折光
学素子に回折光学素子を組み合わせて用いれば、正のφ
ｒ／νｒを負のφｄ／νｄで打ち消すことができる。し
たがって、屈折光学素子で発生した色収差を回折光学素
子で補正することが可能である。
は負の大きな分散値(−３．４５)を有している。屈折光
学素子に回折光学素子を組み合わせて用いれば、正のφ
ｒ／νｒを負のφｄ／νｄで打ち消すことができる。し
たがって、屈折光学素子で発生した色収差を回折光学素
子で補正することが可能である。
【００１３】第１〜第４の実施の形態のようにレンズ枚
数を２枚にまで削減すると、屈折光学素子で生じる色収
差が増大するため、屈折光学素子のみでは色収差の補正
が困難になる。しかし、第１〜第４の実施の形態では、
第１レンズＧ１及び第２レンズＧ２中の少なくとも１つ
のレンズ面が回折光学素子を有しているため、上述の回
折光学素子の特性を利用した色収差補正のパワーを回折
光学素子に持たせることができる。したがって、屈折光
学素子で発生した色収差を回折光学素子で良好に補正す
ることができる。例えば、第１レンズＧ１の少なくとも
１面に回折光学素子を設けることによって、主に軸上色
収差を補正することができ、また、第２レンズＧ２の少
なくとも１面に回折光学素子を設けることによって、主
に倍率色収差を補正することができる。
数を２枚にまで削減すると、屈折光学素子で生じる色収
差が増大するため、屈折光学素子のみでは色収差の補正
が困難になる。しかし、第１〜第４の実施の形態では、
第１レンズＧ１及び第２レンズＧ２中の少なくとも１つ
のレンズ面が回折光学素子を有しているため、上述の回
折光学素子の特性を利用した色収差補正のパワーを回折
光学素子に持たせることができる。したがって、屈折光
学素子で発生した色収差を回折光学素子で良好に補正す
ることができる。例えば、第１レンズＧ１の少なくとも
１面に回折光学素子を設けることによって、主に軸上色
収差を補正することができ、また、第２レンズＧ２の少
なくとも１面に回折光学素子を設けることによって、主
に倍率色収差を補正することができる。
【００１４】第１〜第４の実施の形態に用いられている
回折光学素子は次の条件式(1)を満足しており、また、
第１レンズＧ１及び第２レンズＧ２は次の条件式(2)を
満足している。 0.01＜｜φｒ／φＡ｜＜0.45 …(1) ｜ｆ２／ｆ１｜＜0.6 …(2) ただし、 φＡ：全系の合成パワー、 φｒ：回折光学素子のパワー、 ｆ１：第１レンズＧ１の焦点距離、 ｆ２：第２レンズＧ２の焦点距離 である。
回折光学素子は次の条件式(1)を満足しており、また、
第１レンズＧ１及び第２レンズＧ２は次の条件式(2)を
満足している。 0.01＜｜φｒ／φＡ｜＜0.45 …(1) ｜ｆ２／ｆ１｜＜0.6 …(2) ただし、 φＡ：全系の合成パワー、 φｒ：回折光学素子のパワー、 ｆ１：第１レンズＧ１の焦点距離、 ｆ２：第２レンズＧ２の焦点距離 である。
【００１５】条件式(1)は、全系の合成パワーφＡに対
する回折光学素子のパワーφｒを規定する式であり、回
折光学素子の収差補正量、特に色収差の補正をコントロ
ールする式である。条件式(1)の下限を超えると、回折
光学素子のパワーが弱くなりすぎるため、軸上色収差，
倍率色収差の補正不足が著しくなる。条件式(1)の上限
を超えると、回折光学素子のパワーが強くなりすぎるた
め、軸上色収差，倍率色収差の補正過剰が著しくなる。
する回折光学素子のパワーφｒを規定する式であり、回
折光学素子の収差補正量、特に色収差の補正をコントロ
ールする式である。条件式(1)の下限を超えると、回折
光学素子のパワーが弱くなりすぎるため、軸上色収差，
倍率色収差の補正不足が著しくなる。条件式(1)の上限
を超えると、回折光学素子のパワーが強くなりすぎるた
め、軸上色収差，倍率色収差の補正過剰が著しくなる。
【００１６】条件式(2)は、第２レンズＧ２の焦点距離
ｆ２に対する第１レンズＧ１の焦点距離ｆ１を規定する
式であり、第１レンズＧ１が第２レンズＧ２に対して弱
いパワーを持つことを意味している。前述したように、
回折光学素子は第１，第２レンズＧ１，Ｇ２のうちの少
なくとも一方に設けられている。したがって、各レンズ
Ｇ１，Ｇ２の焦点距離ｆ１，ｆ２は、回折光学素子を有
しない場合には屈折光学素子による屈折力の逆数となる
が、回折光学素子を有する場合には屈折光学素子による
屈折力と回折光学素子によって光を回折させるパワーと
の和の逆数となる。
ｆ２に対する第１レンズＧ１の焦点距離ｆ１を規定する
式であり、第１レンズＧ１が第２レンズＧ２に対して弱
いパワーを持つことを意味している。前述したように、
回折光学素子は第１，第２レンズＧ１，Ｇ２のうちの少
なくとも一方に設けられている。したがって、各レンズ
Ｇ１，Ｇ２の焦点距離ｆ１，ｆ２は、回折光学素子を有
しない場合には屈折光学素子による屈折力の逆数となる
が、回折光学素子を有する場合には屈折光学素子による
屈折力と回折光学素子によって光を回折させるパワーと
の和の逆数となる。
【００１７】第１レンズＧ１の焦点距離ｆ１が負の場合
に条件式(2)の上限を超えると、レトロフォーカス度合
いが強くなるため、必要以上にバックフォーカスが長く
なって大型化するとともに、マイナスの歪曲収差が著し
くなる。第１レンズＧ１の焦点距離ｆ１が正の場合に条
件式(2)の上限を超えると、像面のアンダー側の倒れが
目立ってくる。
に条件式(2)の上限を超えると、レトロフォーカス度合
いが強くなるため、必要以上にバックフォーカスが長く
なって大型化するとともに、マイナスの歪曲収差が著し
くなる。第１レンズＧ１の焦点距離ｆ１が正の場合に条
件式(2)の上限を超えると、像面のアンダー側の倒れが
目立ってくる。
【００１８】ところで、一般に、固体撮像素子を備えた
カメラ(ビデオカメラ等)には、各受光素子の受光効率を
上げるために、各受光素子の入射面側に集光性のマイク
ロレンズが設けられている。このマイクロレンズによる
集光性を上げるためには、マイクロレンズに入射する光
束がマイクロレンズの光軸に対して平行であること（す
なわち、各受光素子の入射面に対して垂直に軸外光束が
マイクロレンズに入射すること）が望ましい。射出瞳を
略無限遠に位置させて撮影レンズ系を像側に略テレセン
トリックにすれば、各受光素子の入射面に対して略垂直
な方向から軸外光束がマイクロレンズに入射することに
なるため、マイクロレンズによる集光性が向上すること
になる。逆に、撮影レンズ系の射出瞳が像面に近づく
と、固体撮像素子で撮影される画像の周辺部に位置する
マイクロレンズには、受光素子の入射面に対して斜め方
向から軸外光束が入射することになり、その結果、マイ
クロレンズによる集光性が画像の周辺部で低下してしま
う。画像の周辺部で上記集光性が低下すると、画像の中
心部と周辺部とで画像の明るさに違いが生じることにな
る。
カメラ(ビデオカメラ等)には、各受光素子の受光効率を
上げるために、各受光素子の入射面側に集光性のマイク
ロレンズが設けられている。このマイクロレンズによる
集光性を上げるためには、マイクロレンズに入射する光
束がマイクロレンズの光軸に対して平行であること（す
なわち、各受光素子の入射面に対して垂直に軸外光束が
マイクロレンズに入射すること）が望ましい。射出瞳を
略無限遠に位置させて撮影レンズ系を像側に略テレセン
トリックにすれば、各受光素子の入射面に対して略垂直
な方向から軸外光束がマイクロレンズに入射することに
なるため、マイクロレンズによる集光性が向上すること
になる。逆に、撮影レンズ系の射出瞳が像面に近づく
と、固体撮像素子で撮影される画像の周辺部に位置する
マイクロレンズには、受光素子の入射面に対して斜め方
向から軸外光束が入射することになり、その結果、マイ
クロレンズによる集光性が画像の周辺部で低下してしま
う。画像の周辺部で上記集光性が低下すると、画像の中
心部と周辺部とで画像の明るさに違いが生じることにな
る。
【００１９】上記略テレセントリックを小型で低コスト
の単焦点レンズ系に適用する場合、レトロフォーカスタ
イプが有利である。レトロフォーカスタイプの構成をと
ると、バックフォーカスが比較的長くなって射出瞳を遠
くに位置させる上で有利になるからである。レトロフォ
ーカスタイプの最少レンズ枚数は負・正の２枚である
が、レンズ２枚でレトロフォーカスタイプを構成する
と、色収差(特に倍率色収差)の補正が非常に困難にな
る。本発明の構成によれば、第１〜第４の実施の形態の
ように構成レンズ枚数が２枚と少ないにもかかわらず、
前述したように色収差等の諸収差が良好に補正されるた
め、固体撮像素子を備えたカメラ用の撮影レンズ系とし
て充分な高い光学性能が達成されるのである。
の単焦点レンズ系に適用する場合、レトロフォーカスタ
イプが有利である。レトロフォーカスタイプの構成をと
ると、バックフォーカスが比較的長くなって射出瞳を遠
くに位置させる上で有利になるからである。レトロフォ
ーカスタイプの最少レンズ枚数は負・正の２枚である
が、レンズ２枚でレトロフォーカスタイプを構成する
と、色収差(特に倍率色収差)の補正が非常に困難にな
る。本発明の構成によれば、第１〜第４の実施の形態の
ように構成レンズ枚数が２枚と少ないにもかかわらず、
前述したように色収差等の諸収差が良好に補正されるた
め、固体撮像素子を備えたカメラ用の撮影レンズ系とし
て充分な高い光学性能が達成されるのである。
【００２０】上記回折光学素子によって構成される回折
光学面は、ブレーズド化(鋸状)されたものであることが
望ましい。回折光学面をブレーズド化することによっ
て、回折効率を向上させることができる。回折光学面を
ブレーズド化する方法としては、半導体製造技術等を用
いて鋸形状をステップ形状で近似する方法(バイナリー
オプティクス)，精密な切削加工により製作された金型
でガラス又はプラスチック材料を成型する方法，ガラス
レンズ上に形成された樹脂層に対して回折光学面の成型
を行う方法等が挙げられる。
光学面は、ブレーズド化(鋸状)されたものであることが
望ましい。回折光学面をブレーズド化することによっ
て、回折効率を向上させることができる。回折光学面を
ブレーズド化する方法としては、半導体製造技術等を用
いて鋸形状をステップ形状で近似する方法(バイナリー
オプティクス)，精密な切削加工により製作された金型
でガラス又はプラスチック材料を成型する方法，ガラス
レンズ上に形成された樹脂層に対して回折光学面の成型
を行う方法等が挙げられる。
【００２１】第１〜第４の実施の形態では、回折光学素
子を有するレンズがプラスチックから成っている。この
ように、プラスチックから成る屈折光学素子(すなわ
ち、プラスチックレンズ)の表面に回折光学素子を設け
ることによって、回折光学素子を有するレンズ面を形成
することが望ましい。プラスチックレンズ上に回折光学
面を形成する場合には、例えば、射出成形等の一体製造
が可能である。したがって、プラスチックレンズ表面に
回折光学面を形成する方が、ガラスレンズ表面に回折光
学面を形成するよりも安価に回折光学素子を得ることが
でき、レンズ系の低コスト化を図る上で非常に有効であ
る。
子を有するレンズがプラスチックから成っている。この
ように、プラスチックから成る屈折光学素子(すなわ
ち、プラスチックレンズ)の表面に回折光学素子を設け
ることによって、回折光学素子を有するレンズ面を形成
することが望ましい。プラスチックレンズ上に回折光学
面を形成する場合には、例えば、射出成形等の一体製造
が可能である。したがって、プラスチックレンズ表面に
回折光学面を形成する方が、ガラスレンズ表面に回折光
学面を形成するよりも安価に回折光学素子を得ることが
でき、レンズ系の低コスト化を図る上で非常に有効であ
る。
【００２２】第１〜第３の実施の形態のように、非球面
形状を有する屈折光学素子の表面に回折光学素子を設け
ることが望ましい。回折光学素子のベース面が非球面で
あれば、レンズの低枚数化に起因する球面収差やコマ収
差を非球面で良好に補正することができるだけでなく、
レンズを製造する上でのメリットも得られる。例えば、
機械加工で回折光学面を形成する場合に、非球面形状と
回折光学面形状とを同時に加工することができ、製造工
程の短縮化及び加工の高精度化が可能になる。
形状を有する屈折光学素子の表面に回折光学素子を設け
ることが望ましい。回折光学素子のベース面が非球面で
あれば、レンズの低枚数化に起因する球面収差やコマ収
差を非球面で良好に補正することができるだけでなく、
レンズを製造する上でのメリットも得られる。例えば、
機械加工で回折光学面を形成する場合に、非球面形状と
回折光学面形状とを同時に加工することができ、製造工
程の短縮化及び加工の高精度化が可能になる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明を実施した単焦点レンズ系を、
コンストラクションデータ，収差図等を挙げて更に具体
的に説明する。ここで例として挙げる実施例１〜４は、
前述した第１〜第４の実施の形態にそれぞれ対応する実
施例であり、第１〜第４の実施の形態を表す図１〜図４
は、実施例１〜４のレンズ構成をそれぞれ示している。
コンストラクションデータ，収差図等を挙げて更に具体
的に説明する。ここで例として挙げる実施例１〜４は、
前述した第１〜第４の実施の形態にそれぞれ対応する実
施例であり、第１〜第４の実施の形態を表す図１〜図４
は、実施例１〜４のレンズ構成をそれぞれ示している。
【００２４】各実施例のコンストラクションデータにお
いて、ri(i=1,2,3,...)は物体側から数えてi番目の面の
曲率半径を示しており、di(i=1,2,3,...)は物体側から
数えてi番目の軸上面間隔を示している。また、Ni(i=1,
2)，νi(i=1,2)は、物体側から数えてi番目のレンズの
ｄ線に対する屈折率，アッベ数を示している。なお、全
系の焦点距離ｆ及びＦナンバーFNOをコンストラクショ
ンデータと併せて示し、また、各実施例における条件式
(1),(2)に対応する値を表１に示す。
いて、ri(i=1,2,3,...)は物体側から数えてi番目の面の
曲率半径を示しており、di(i=1,2,3,...)は物体側から
数えてi番目の軸上面間隔を示している。また、Ni(i=1,
2)，νi(i=1,2)は、物体側から数えてi番目のレンズの
ｄ線に対する屈折率，アッベ数を示している。なお、全
系の焦点距離ｆ及びＦナンバーFNOをコンストラクショ
ンデータと併せて示し、また、各実施例における条件式
(1),(2)に対応する値を表１に示す。
【００２５】曲率半径riに*印が付された面は、非球面
で構成された面であることを示し、非球面の面形状を表
わす次の式(AS)で定義されるものとする。
で構成された面であることを示し、非球面の面形状を表
わす次の式(AS)で定義されるものとする。
【００２６】
【数１】
【００２７】ただし、式(AS)中、 Y ：光軸方向の基準面からの変位量、 X ：光軸に対して垂直な方向の高さ、 C ：近軸曲率、 ε：２次曲面パラメータ、 Ai：i次式の非球面係数 である。
【００２８】曲率半径riに[DOE]印が付された面は、屈
折光学素子の表面に回折光学素子が形成された面である
ことを示し、回折光学面のピッチを決める位相形状を表
す次の式(DS)で定義されるものとする。
折光学素子の表面に回折光学素子が形成された面である
ことを示し、回折光学面のピッチを決める位相形状を表
す次の式(DS)で定義されるものとする。
【００２９】
【数２】
【００３０】ただし、式(DS)中、 φ(X)：回折光学面の位相関数、 Ri ：回折光学面のi次の位相関数係数、 X ：光軸に対して垂直な方向の高さ、 λ ：設計波長{=587.56nm(ｄ線)} である。
【００３１】《実施例１》
【００３２】
【００３３】
【００３４】《実施例２》
【００３５】
【００３６】
【００３７】《実施例３》
【００３８】
【００３９】
【００４０】《実施例４》 r5*= -2.447
【００４１】
【００４２】
【００４３】
【表１】
【００４４】図５〜図８は、実施例１〜実施例４にそれ
ぞれ対応する縦収差図であり、図９〜図１２は、実施例
１〜実施例４にそれぞれ対応する横収差図である。な
お、図５〜図１２に示す諸収差の評価は、１次の回折光
を用いて行ったものである。
ぞれ対応する縦収差図であり、図９〜図１２は、実施例
１〜実施例４にそれぞれ対応する横収差図である。な
お、図５〜図１２に示す諸収差の評価は、１次の回折光
を用いて行ったものである。
【００４５】図５〜図８の球面収差図において、実線は
ｄ線に対する球面収差、一点鎖線はｇ線に対する球面収
差、破線はｃ線に対する球面収差を表している。また、
非点収差図において、実線Ｘはサジタル光束での非点収
差を表しており、実線Ｙはメリディオナル光束での非点
収差を表わしている。なお、球面収差（横軸，mm)の縦
軸は、入射高さhをその最大高さh0で規格化したh/h0を
表しており、非点収差(横軸，mm)及び歪曲収差(横軸，
％)の縦軸は半画角ω(°)を表している。
ｄ線に対する球面収差、一点鎖線はｇ線に対する球面収
差、破線はｃ線に対する球面収差を表している。また、
非点収差図において、実線Ｘはサジタル光束での非点収
差を表しており、実線Ｙはメリディオナル光束での非点
収差を表わしている。なお、球面収差（横軸，mm)の縦
軸は、入射高さhをその最大高さh0で規格化したh/h0を
表しており、非点収差(横軸，mm)及び歪曲収差(横軸，
％)の縦軸は半画角ω(°)を表している。
【００４６】図９〜図１２の横収差図において、Ｘ−Ｆ
ＡＮはサジタル光束での横収差図であり、Ｙ−ＦＡＮは
メリディオナル光束での横収差図である。実線はｄ線に
対する横収差、一点鎖線はｇ線に対する横収差、破線は
ｃ線に対する横収差を表している。各横収差図は、各図
中に「y'/y0' RELATIVE FIELD HEIGHT (ω°)」で表さ
れている像高比y'/y0'(半画角ω°)での横収差を示して
いる。例えば図９では、上から順に、像高比y'/y0'=1.0
0,0.78,0.56,0.28,0.00(半画角ω=25.97,19.94,14.11,
7.003,0.000°)である。なお、像高比y'/y0'は、像高y'
を最大像高y0'で規格化した(つまり、最大像高y0'を１
としたときの)相対的像高である。
ＡＮはサジタル光束での横収差図であり、Ｙ−ＦＡＮは
メリディオナル光束での横収差図である。実線はｄ線に
対する横収差、一点鎖線はｇ線に対する横収差、破線は
ｃ線に対する横収差を表している。各横収差図は、各図
中に「y'/y0' RELATIVE FIELD HEIGHT (ω°)」で表さ
れている像高比y'/y0'(半画角ω°)での横収差を示して
いる。例えば図９では、上から順に、像高比y'/y0'=1.0
0,0.78,0.56,0.28,0.00(半画角ω=25.97,19.94,14.11,
7.003,0.000°)である。なお、像高比y'/y0'は、像高y'
を最大像高y0'で規格化した(つまり、最大像高y0'を１
としたときの)相対的像高である。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、構
成レンズ枚数が少ないにもかかわらず、固体撮像素子を
備えたカメラ用の撮影レンズ系として充分な高い光学性
能を有する単焦点レンズ系を実現することができる。そ
して、構成レンズ枚数の削減により小型化・低コスト化
された単焦点レンズ系を用いることによって、カメラの
小型化・低コスト化を達成することができる。さらに、
回折光学素子をプラスチックから成る屈折光学素子の表
面に設けることによって、製造を低コストかつ容易に行
うことが可能となる。
成レンズ枚数が少ないにもかかわらず、固体撮像素子を
備えたカメラ用の撮影レンズ系として充分な高い光学性
能を有する単焦点レンズ系を実現することができる。そ
して、構成レンズ枚数の削減により小型化・低コスト化
された単焦点レンズ系を用いることによって、カメラの
小型化・低コスト化を達成することができる。さらに、
回折光学素子をプラスチックから成る屈折光学素子の表
面に設けることによって、製造を低コストかつ容易に行
うことが可能となる。
【図１】第１の実施の形態(実施例１)のレンズ構成図。
【図２】第２の実施の形態(実施例２)のレンズ構成図。
【図３】第３の実施の形態(実施例３)のレンズ構成図。
【図４】第４の実施の形態(実施例４)のレンズ構成図。
【図５】実施例１の縦収差図。
【図６】実施例２の縦収差図。
【図７】実施例３の縦収差図。
【図８】実施例４の縦収差図。
【図９】実施例１の横収差図。
【図１０】実施例２の横収差図。
【図１１】実施例３の横収差図。
【図１２】実施例４の横収差図。
Ｇ１ …第１レンズ Ｇ２ …第２レンズ Ａ …絞り
Claims (2)
- 【請求項１】 物体側から順に第１レンズと第２レンズ
とを備えた単焦点レンズ系であって、 前記第２レンズが正の屈折力を有し、前記第１レンズ及
び第２レンズ中の少なくとも１つのレンズ面が次の条件
式(1)を満足する回折光学素子を有し、前記第１レンズ
及び第２レンズが次の条件式(2)を満足することを特徴
とする単焦点レンズ系； 0.01＜｜φｒ／φＡ｜＜0.45 …(1) ｜ｆ２／ｆ１｜＜0.6 …(2) ただし、 φＡ：全系の合成パワー、 φｒ：回折光学素子のパワー、 ｆ１：第１レンズの焦点距離、 ｆ２：第２レンズの焦点距離 である。 - 【請求項２】 前記回折光学素子を有するレンズ面が、
プラスチックから成る屈折光学素子の表面に回折光学素
子を設けることによって形成された面であることを特徴
とする請求項１に記載の単焦点レンズ系。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP944997A JPH10206726A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | 単焦点レンズ系 |
| US09/006,342 US5999334A (en) | 1997-01-14 | 1998-01-13 | Fixed focal length lens system |
| US09/419,031 US6515809B2 (en) | 1997-01-14 | 1999-10-15 | Fixed focal length lens system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP944997A JPH10206726A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | 単焦点レンズ系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10206726A true JPH10206726A (ja) | 1998-08-07 |
Family
ID=11720609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP944997A Pending JPH10206726A (ja) | 1997-01-14 | 1997-01-22 | 単焦点レンズ系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10206726A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6809890B2 (en) | 2001-10-12 | 2004-10-26 | Milestone Co., Ltd. | Method for manufacturing silicon wafer and silicon wafer |
| KR100454879B1 (ko) * | 2001-10-12 | 2004-11-03 | 마일스톤 가부시키가이샤 | 이미징 렌즈 |
| US6833968B2 (en) | 2002-07-31 | 2004-12-21 | Milestone Co., Ltd. | Image pickup lens |
| JP2006350276A (ja) * | 2004-10-19 | 2006-12-28 | Enplas Corp | 撮像レンズ |
| JP2007047309A (ja) * | 2004-10-19 | 2007-02-22 | Enplas Corp | 撮像レンズ |
| JP2008026440A (ja) * | 2006-07-19 | 2008-02-07 | Nikon Corp | プロジェクタ光学系 |
-
1997
- 1997-01-22 JP JP944997A patent/JPH10206726A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6809890B2 (en) | 2001-10-12 | 2004-10-26 | Milestone Co., Ltd. | Method for manufacturing silicon wafer and silicon wafer |
| KR100454879B1 (ko) * | 2001-10-12 | 2004-11-03 | 마일스톤 가부시키가이샤 | 이미징 렌즈 |
| US6833968B2 (en) | 2002-07-31 | 2004-12-21 | Milestone Co., Ltd. | Image pickup lens |
| JP2006350276A (ja) * | 2004-10-19 | 2006-12-28 | Enplas Corp | 撮像レンズ |
| JP2007047309A (ja) * | 2004-10-19 | 2007-02-22 | Enplas Corp | 撮像レンズ |
| JP2008026440A (ja) * | 2006-07-19 | 2008-02-07 | Nikon Corp | プロジェクタ光学系 |
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