JP2002296496A

JP2002296496A - 単焦点レンズ

Info

Publication number: JP2002296496A
Application number: JP2001095180A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Sato; 佐藤　　賢一
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易な構成で、かつ、全長をきわめて短くす
ることができる単焦点レンズを提供をする。【解決手段】物体側から順に、第１のレンズＧ１と、
第２のレンズＧ２とを配設する。第１のレンズＧ１は、
少なくとも１つの面が非球面で構成され、正の屈折力を
有している。第２のレンズＧ２は、少なくとも１つの面
が非球面で構成され、物体側に凸面を向けた正の屈折力
を有するレンズで構成されている。第１のレンズＧ１
は、光学樹脂で構成されていることが望ましい。第１の
レンズＧ１は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状に
限らず、物体側に凸面を向けたメニスカス形状で構成さ
れていても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子カメラ
（デジタルカメラ）に用いられる撮影用レンズに関し、
特に、携帯性の高い小型の電子カメラの撮影用レンズと
して好適な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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近では、
ＣＣＤの小型化に伴い、その撮影用レンズにも小型化が
要求されてきている。撮影用レンズの小型化を図るため
には、一般に、レンズ枚数が少ない方が良い。レンズ枚
数の少ない撮影用レンズとしては、従来より、例えば３
群３枚構成のトリプレット型のものがある。しかしなが
ら、トリプレット型では、構成の簡易さ、コンパクト性
およびコストの点で不十分である。これらの点をさらに
解決するためには、レンズ構成を２群２枚構成にするこ
とが考えられる。

【０００４】特公平７−０５０２４６号公報には、２群
２枚構成の撮影用レンズに関する技術が開示されてい
る。この公報記載の撮影用レンズは、物体側から順に、
負のパワーを有する凹メニスカスレンズと、正のパワー
を有する両凸レンズとが配設され、１面以上のレンズ面
が非球面で構成されている。しかしながら、この公報記
載の撮影用レンズでは、特に、近年の小型の電子カメラ
用の撮影用レンズとしては、特にコンパクト性の点でま
だ不十分な点がある。例えば直径２mm程度のＣＣＤを搭
載した電子カメラでは、その撮影用レンズとして、第１
レンズ面から結像面までの距離が３〜４mm程度以下であ
ることが要求される場合がある。上述の公報記載の撮影
用レンズでは、このような要求に応えるだけの性能を有
していない。

【０００５】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、簡易な構成で、かつ、全長をきわめ
て短くすることができる単焦点レンズを提供することに
ある。

【０００６】

【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、物体側より順に、少なくとも１つの面が非球面で
構成された正の屈折力を有する第１のレンズと、少なく
とも１つの面が非球面で構成され、物体側に凸面を向け
た正の屈折力を有する第２のレンズとが配設されてな
り、さらに、以下の条件式（１）を満足するように構成
されている。５０＜νd2 ……（１）ただし、 νd2：第２のレンズのｄ線に対するアッベ数

【０００７】本発明による単焦点レンズでは、各レンズ
について、少なくとも１つの面が非球面で構成され、か
つ、正の屈折力を有しているので、２群２枚という簡易
な構成でありながら、諸収差を補正しつつ、かつ、全長
をきわめて短くすることが容易とされる。また、条件式
（１）を満足していることにより、色収差の補正が容易
に行われる。

【０００８】本発明による単焦点レンズは、さらに、第
１のレンズが、光学樹脂で構成され、かつ物体側に凸面
を向けたメニスカス形状で構成され、以下の条件式
（２）を満足するように構成されていることが望まし
い。｜ｆ／ｆ₁｜＜０．６５ ……（２）ただし、ｆ：全体の焦点距離ｆ₁：第１のレンズの焦点距離

【０００９】第１のレンズが光学樹脂で構成されている
ことにより、低価格化を図ることが容易とされ、また、
非球面加工をし易くなるので、製造性の点で有利とな
る。また、条件式（２）を満たすことで、第１のレンズ
の屈折力が制限され、光学樹脂を用いたことによる環境
変化に対する光学性能の劣化が防止される。

【００１０】

【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。

【００１１】図１は、本発明の一実施の形態に係る単焦
点レンズ１の構成を示している。なお、図１において、
符号Ｚ_OBJ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Ｚ_IMG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１番目として、像面
側に向かうに従い順次増加するｉ番目のレンズ面の曲率
半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目のレンズ面とｉ＋１番
目のレンズ面との光軸上の面間隔を示す。

【００１２】本実施の形態に係る単焦点レンズ１は、例
えば小型の電子カメラの撮影用レンズとして用いられる
ものであり、その結像面３には、例えばＣＣＤなどの撮
像素子の撮像面が配置される。

【００１３】この単焦点レンズ１は、図１に示したよう
に、光軸Ｚ₀に沿って物体側から順に、第１のレンズＧ
１と、第２のレンズＧ２とが配設されて構成されてい
る。第１のレンズＧ１は、少なくとも１つの面が非球面
で構成され、正の屈折力を有している。第２のレンズＧ
２は、少なくとも１つの面が非球面で構成され、物体側
に凸面を向けた正の屈折力を有するレンズで構成されて
いる。

【００１４】本単焦点レンズ１は、以下の条件式（１）
を満足するように構成されている。ただし、式中、νd2
は、第２のレンズＧ２のｄ線に対するアッベ数を表す。５０＜νd2 ……（１）

【００１５】本単焦点レンズ１において、第１のレンズ
Ｇ１は、光学樹脂（いわゆるプラスチックレンズ）で構
成され、以下の条件式（２）を満足するように構成され
ていることが望ましい。ただし、式中、ｆは、レンズ系
全体の焦点距離を示し、ｆ₁は、第１のレンズＧ１の焦
点距離を示す。｜ｆ／ｆ₁｜＜０．６５ ……（２）

【００１６】第１のレンズＧ１は、図１では、物体側に
凹面を向けたメニスカス形状で構成されているが、図４
に示す単焦点レンズ１Ａのように、物体側に凸面を向け
たメニスカス形状で構成されていても良い。

【００１７】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。

【００１８】本単焦点レンズ１では、第１のレンズＧ１
および第２のレンズＧ２のそれぞれについて、少なくと
も１つの面が非球面で構成され、かつ、正の屈折力を有
しているので、２群２枚という簡易な構成でありなが
ら、諸収差を補正しつつ、かつ、全長をきわめて短くす
ることができる。このため、例えば直径２mm程度のＣＣ
Ｄを搭載した電子カメラに使用したときに、第１レンズ
面から結像面までの距離を容易に３〜４mm程度以下にす
ることができる。

【００１９】また、本単焦点レンズ１では、第１のレン
ズＧ１を光学樹脂で構成することにより、非球面を採用
しているにもかかわらず、低価格化を図ることができ
る。また、非球面加工をし易くなるので、製造性の点で
有利となる。

【００２０】条件式（１）は、第２のレンズＧ２におけ
るレンズ材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
（１）の範囲を超えるレンズ材を使用すると、特に色収
差の補正が困難になる。

【００２１】条件式（２）は、第１のレンズＧ１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１のレンズＧ１に光学樹脂を使用した場合には、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（２）の範囲を超えると、
第１のレンズＧ１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。

【００２２】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、上述の構成と各条件式を適宜満足
することにより、簡易な構成で、かつ、全長をきわめて
短くすることができ、きわめてコストパフォーマンスの
高い光学系を実現できる。これにより、本単焦点レンズ
１と小型のＣＣＤとを組み合わせることにより、携帯性
の高い小型の電子カメラを実現できる。

【００２３】［実施例］次に、本実施の形態の単焦点レ
ンズ１の具体的な数値実施例について説明する。

【００２４】＜実施例１＞まず、本実施の形態に係る単
焦点レンズ１の第１の数値実施例について説明する。本
実施例の単焦点レンズ（以下、単焦点レンズ1-1と記
す。）の断面構造は、図１に示した構成と同様となって
いる。

【００２５】図２（Ａ），（Ｂ）は、本単焦点レンズ1-
1の構成に関する具体的な数値データを示している。よ
り詳しくは、図２（Ａ）は、基本的なレンズデータを示
し、図２（Ｂ）は、非球面についてのデータを示す。図
２（Ａ），（Ｂ）における面番号Ｓｉの欄には、本単焦
点レンズ1-1について、最も物体側のレンズ面を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。曲率半径Ｒｉの欄には、図１に示し
た符号Ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目のレンズ面
の曲率半径の値を示している。面間隔Ｄｉの欄について
も、図１に示した符号Ｄｉに対応させて、物体側からｉ
番目のレンズ面Ｓｉと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。Ｎdjおよびν
djの欄には、それぞれ、物体側からj番目(J=1,2)のレン
ズのｄ線（波長λ_d＝587.6nm）に対する屈折率およびア
ッベ数の値を示す。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（＝１．００m
m）、Ｆナンバー（Ｆ_NO．＝２．８）および画角２ω
（＝６８．１°）の値についても示す。

【００２６】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、すべてのレンズ面が非球面形状と
なっている。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。

【００２７】図２（Ｂ）には、非球面データとして、非
球面形状を表す５つの非球面係数Ｋ，Ａ₄，Ａ₆，Ａ₈，
Ａ₁₀の値を示す。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。非
球面は、式（Ａ）で表される曲線を光軸Ｚ₀の周りに回
転して得られる曲面である。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（または円錐定数）
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“べき指
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、「１．０×１
０^-2」であることを示す。

【００２８】Ｚ（ｈ）＝Ｃｈ²／｛１＋（１−Ｋ・Ｃ²・ｈ²）^1/2｝＋Ａ₄ｈ⁴＋Ａ₆ｈ⁶＋Ａ₈ｈ⁸＋Ａ₁₀ｈ¹⁰ ……（Ａ）

【００２９】図７は、本実施例と後述の実施例２のそれ
ぞれについて、上述の各条件式（１），（２）の条件に
対応する値をまとめて示したものである。この図から分
かるように、本実施例では、各条件に対応する値が、す
べて各条件式の範囲内となっている。

【００３０】図３（Ａ）〜（Ｃ）は、本単焦点レンズ1-
1について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
ている。これらの図において、各収差はd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，d，
Ｃを付した曲線は、それぞれｇ線、d線、Ｃ線について
の収差を示している。ｇ線、d線、Ｃ線の波長は、それ
ぞれ、435.8nm，587.6nm，656.3nmである。図３（Ｂ）
において、実線はサジタル像面Ｓに対する収差を示し、
破線はタンジェンシャル（メリジオナル）像面Ｔに対す
る収差を示している。なお、各収差図において、Ｆ_N0．
は、Ｆナンバーを示し、ωは半画角を示している。

【００３１】＜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の数値実施例について説明する。

【００３２】図５（Ａ），（Ｂ）は、本実施例の単焦点
レンズ（以下、単焦点レンズ1-2と記す。）の構成に関
する具体的な数値データを示している。より詳しくは、
図５（Ａ）は、基本的なレンズデータを示し、図５
（Ｂ）は、非球面についてのデータを示す。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。本実施例
においても、実施例１と同様に、すべてのレンズ面が非
球面形状となっている。

【００３３】本単焦点レンズ1-2の断面構造は、図４に
示した単焦点レンズ１Ａと同様となっている。すなわ
ち、本実施例では、第１のレンズＧ１が、物体側に凸面
を向けたメニスカス形状で構成されている。

【００３４】本単焦点レンズ1-2においても、図７に示
したように、条件式（１），（２）の各条件をすべて満
たしている。

【００３５】図６（Ａ）〜（Ｄ）は、本単焦点レンズ1-
2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ている。図６（Ｂ）に
おいて、実線はサジタル像面Ｓに対する収差を示し、破
線はタンジェンシャル（メリジオナル）像面Ｔ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）〜（Ｃ））の場合と同様で
ある。

【００３６】以上で説明したように、各実施例の単焦点
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、全長もきわめて短くなっている。

【００３７】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。

【００３８】また、本発明は、電子カメラに限らず、銀
塩フィルムを使用するいわゆるレンズシャッターカメラ
の撮影用レンズとしても適用可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１または２
記載の単焦点レンズによれば、少なくとも１つの面が非
球面で構成された正の屈折力を有する第１のレンズと、
少なくとも１つの面が非球面で構成され、物体側に凸面
を向けた正の屈折力を有する第２のレンズとを、物体側
から順に配設し、第２のレンズにおけるレンズ材の光学
的な特性を制限するための所定の条件式（１）を満足す
るように構成したので、２群２枚という簡易な構成であ
りながら、諸収差を補正しつつ、かつ、全長をきわめて
短くすることができる。

【００４０】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、第１のレン
ズを、光学樹脂で構成すると共に、物体側に凸面を向け
たメニスカス形状で構成し、かつ、第１のレンズの屈折
力を制限するための所定の条件式（２）を満足するよう
にしたので、第１のレンズの屈折力が制限され、光学樹
脂を用いたことによる環境変化に対する光学性能の劣化
を防止することができる。

【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一
構成例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の数値実施例（実施例１）を示す説明図であり、
（Ａ）は、基本的なレンズデータを示し、（Ｂ）は、非
球面についてのデータを示している。

【図３】実施例１の単焦点レンズにおける球面収差、非
点収差およびディストーションを示す収差図である。

【図４】本発明の一実施の形態に係る単焦点レンズの他
の構成例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の数値実施例（実施例２）を示す説明図であり、
（Ａ）は、基本的なレンズデータを示し、（Ｂ）は、非
球面についてのデータを示している。

【図６】実施例１の単焦点レンズにおける球面収差、非
点収差およびディストーションを示す収差図である。

【図７】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。

【符号の説明】

Ｇ１…第１のレンズ、Ｇ２…第２のレンズ、Ｚ₀…光
軸、１，１Ａ…単焦点レンズ、３…結像面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H087 KA03 LA01 PA02 PA17 PB02 QA02 QA03 QA07 QA12 QA21 QA34 QA41 RA05 RA12 RA13 UA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側より順に、少なくとも１つの面が非球面で構成された正の屈折力を
有する第１のレンズと、少なくとも１つの面が非球面で構成され、物体側に凸面
を向けた正の屈折力を有する第２のレンズとが配設され
てなり、さらに、以下の条件式（１）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。５０＜νd2 ……（１）ただし、 νd2：前記第２のレンズのｄ線に対するアッベ数
【請求項２】前記第１のレンズは、その材質が光学樹
脂であり、かつ物体側に凸面を向けたメニスカス形状で
構成され、さらに、以下の条件式（２）を満足するように構成され
ていることを特徴とする請求項１記載の単焦点レンズ。｜ｆ／ｆ₁｜＜０．６５ ……（２）ただし、ｆ：全体の焦点距離ｆ₁：前記第１のレンズの焦点距離