JP4057140B2

JP4057140B2 - 結像レンズ

Info

Publication number: JP4057140B2
Application number: JP12008198A
Authority: JP
Inventors: 暁子永原
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1998-04-14
Filing date: 1998-04-14
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2018-04-14
Also published as: JPH11295592A; US6104553A

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、それに伴ない結像レンズには小型で広画角なものが用いられている。
また、明るく、低コストであることも強く望まれている。
このような結像レンズとしては、本出願人が既に開示している２枚玉による結像レンズが知られている（特願平９−２５９００号明細書）。この開示技術においては物体側のレンズの物体側の面（以下第１面と称する）を凹面としている。
【０００３】
一方、上述した固体撮像素子は年々画素数の多いものが用いられるようになってきており、それに伴い、より解像力に優れた撮影レンズが求められている。さらに、これらのカメラは、ディストーションによる影響が極めて大きい文字等の記録に使用されることも多くなってきているため、広画角で、かつディストーションをきわめて微少量に押さえることが重要となってきている。
しかし、上記２枚玉のものでは、ディストーションが必ずしも小さくなく、これらの要求を満足するものとはなっていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、結像レンズを２枚玉で構成した場合に、ディストーションをきわめて微少量に押さえる手法として、第１面を、上記開示技術とは逆に凸面とすることが有効であると考えられる。
このような、第１面を凸面とした２枚玉の結像レンズとしては特公平７−５０２４６号公報あるいは特開平６−６７０８９号公報に記載されたものが知られている。
【０００５】
しかしながら、上述した公報のうち前者に記載されたものはディストーションが大きくなっており、一方、後者に記載されたものはディストーションは小さく補正されているものの画角が狭いものとなっており、いずれも上述した用途に用いるのには不十分であった。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、小型化および製造コストの低廉化が図れる２枚玉により構成したものでありながら、明るく広画角でディストーションを良好に補正しうる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、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズおよび両凸レンズを配列してなり、さらに下記条件式（１）および（２）を満足することを特徴とするものである。
-1.34≦Ｆ_１／Ｆ≦-1.10 ……（１）
0.55 ≦Ｄ _１／Ｆ≦ 1.2 ……（２）
Ｆ_１：前記負のメニスカスレンズの焦点距離
Ｆ：レンズ全系の焦点距離
Ｄ _１：前記負のメニスカスレンズの中心厚
【０００７】
また、前記負のメニスカスレンズおよび前記両凸レンズの各々の両面は、いずれも非球面とされていることが好ましい。
【０００８】
【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１〜４を用いて具体的に説明する。
図１は実施例１〜４のレンズ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、２枚のレンズＬ_１、Ｌ_２により構成され、絞り（図示せず）を第２レンズＬ_２の結像面側の直後に配してなり、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結像面１の結像位置Ｐに結像される。なお、第２レンズＬ_２と結像面１との間にはローパスフィルタおよび赤外線カットフィルタ等を含むフィルタ部２が配されている。なお、各レンズＬ_１、Ｌ_２はプラスチックにより形成されており、製造コストを安価なものとすることが可能である。
【０００９】
ここで第１レンズＬ₁ は物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズであり、第２レンズＬ₂は互いにほぼ同様の曲率を有する両凸レンズである。
このように、第１レンズＬ₁ の物体側の面を凸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可能となる。
また、上記第１レンズＬ₁および第２レンズＬ₂の各々の両面、すなわち第１面〜第４面は非球面とされている。
【００１０】
本実施形態のレンズ構成によれば、レトロフォーカスタイプとされており、これにより必要なバックフォーカスが確保され、広画角なものとすることができる。また、上述したように第１面〜第４面を非球面とすることにより、レンズ枚数をできるだけ少ないものとしつつディストーション、球面収差、非点収差およびコマ収差等の諸収差を良好なものとすることができる。
【００１１】
また、本実施形態の結像レンズでは下記条件式（１）および（２）が満足されている。
-2.0≦Ｆ₁／Ｆ≦-1.0 ……（１）
0.55≦Ｄ₁／Ｆ≦1.2 ……（２）
Ｆ₁：前記メニスカスレンズの焦点距離
Ｆ：レンズ全系の焦点距離
Ｄ₁：前記負のメニスカスレンズの中心厚
上記条件式（１）および（２）は、ともにバックフォーカスを十分に確保しつつ諸収差、特にディストーションを良好に補正するためのものである。
【００１２】
すなわち、条件式（１）の下限を下回るとバックフォーカスを十分に確保できなくなり、一方、上限を上回ると、ディストーションを良好なものとしつつコマ収差を補正することが困難となる。
また、条件式（２）の下限を下回るとディストーションを良好なものとしつつコマ収差を補正することが困難となる。また、球面収差も悪化し、明るいレンズとすることが困難となる。一方、上限を上回ると、バックフォーカスを十分に確保できなくなる。
以下、各実施例について具体的なデータを用いつつ説明する。
【００１３】
＜実施例１＞
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ｅ線における屈折率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、表５、表７および表９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。＊の面は非球面を表し、それら各非球面は下記数１に示す非球面式により表される。
【００１４】
【表１】

【００１５】
【数１】

上記非球面に関する非球面係数を下記表２に示す。
【００１６】
【表２】

なお、この実施例１において、レンズ系全体の焦点距離ｆは４．１７ｍｍであり、バックフォーカスＢｆは７．０３ｍｍ、Ｆnoは２．５、画角２ωは６２．８度である。
また、Ｆ₁／Ｆの値は−１．１０、Ｄ₁／Ｆの値は０．７２であり上述した条件式（１）、（２）をともに満足している。
【００１７】
＜実施例２＞
この実施例２の結像レンズは、実施例１のものと略同様の構成とされている。
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ｅ線における屈折率Ｎおよび各レンズのアッベ数νを下記表３に示す。＊の面は非球面を表し、それら各非球面は上記数１に示す非球面式により表される。
【００１８】
【表３】

上記非球面に関する非球面係数を下記表４に示す。
【００１９】
【表４】

なお、この実施例２において、レンズ系全体の焦点距離ｆは４．１６ｍｍ、バックフォーカスＢｆは６．５８ｍｍ、Ｆno は３．０、画角２ωは６３．４度である。
また、Ｆ₁／Ｆの値は−１．１０、Ｄ₁／Ｆの値は１．０２であり上述した条件式（１）、（２）をともに満足している。
【００２０】
＜実施例３＞
この実施例３の結像レンズは、実施例１のものと略同様の構成とされている。
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ｅ線における屈折率Ｎおよび各レンズのアッベ数νを下記表５に示す。＊の面は非球面を表し、それら各非球面は上記数１に示す非球面式により表される。
【００２１】
【表５】

上記非球面に関する非球面係数を下記表６に示す。
【００２２】
【表６】

なお、この実施例３において、レンズ系全体の焦点距離ｆは４．１８ｍｍ、バックフォーカスＢｆは６．９７ｍｍ、Ｆno は２．０、画角２ωは６２．２度である。
また、Ｆ₁／Ｆの値は−１．２７、Ｄ₁／Ｆの値は０．９６であり上述した条件式（１）、（２）をともに満足している。
【００２３】
＜実施例４＞
この実施例４の結像レンズは、実施例１のものと略同様の構成とされている。
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ｅ線における屈折率Ｎおよび各レンズのアッベ数νを下記表７に示す。＊の面は非球面を表し、それら各非球面は上記数１に示す非球面式により表される。
【００２４】
【表７】

上記非球面に関する非球面係数を下記表８に示す。
【００２５】
【表８】

なお、この実施例４において、レンズ系全体の焦点距離ｆは４．０４ｍｍ、バックフォーカスＢｆは６．０１ｍｍ、Ｆno は２．５６、画角２ωは６３．４度である。
また、Ｆ₁／Ｆの値は−１．３４、Ｄ₁／Ｆの値は０．５７であり上述した条件式（１）、（２）をともに満足している。
【００２６】
＜実施例５＞
この実施例５（以下「参考例」と読み替える。添付図面においても同じ）の結像レンズは、実施例１のものと略同様の構成とされている。
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ｅ線における屈折率Ｎおよび各レンズのアッベ数νを下記表９に示す。＊の面は非球面を表し、それら各非球面は上記数１に示す非球面式により表される。
【００２７】
【表９】

上記非球面に関する非球面係数を下記表１０に示す。
【００２８】
【表１０】

なお、この実施例５において、レンズ系全体の焦点距離ｆは４．０５ｍｍ、バックフォーカスＢｆは６．０２ｍｍ、Ｆno は２．５５、画角２ωは６４．０度である。
また、Ｆ₁／Ｆの値は−１．５５、Ｄ₁／Ｆの値は０．５７であり上述した条件式（１）、（２）をともに満足している。
【００２９】
また、実施例１〜５の各収差（球面収差、非点収差、ディストーション）を各々図２、４、６、８、１０に示し、また、実施例１〜５のコマ収差を各々図３、５、７、９、１１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２〜１１から明らかなように、本実施例によれば、各収差を良好なものとすることができる。
【００３０】
なお、この結像レンズと固体撮像素子の受光面との間において、フィルタ部１に代えて、または、フィルタ部１とともにカバーガラスを挿入することも可能である。
さらに、上述した非球面を有するレンズをガラスによって形成することも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の結像レンズによれば、物体側のレンズの物体側の面を凸面のレトロフォーカスタイプとし、かつ２つの所定の条件式を満足することにより、コンパクトかつ低廉な２枚玉のレンズ構成でありながら必要なバックフォーカスを確保しつつ、ディストーションの良化および広画角化を図ることができる。また、上述したように、上記２つの両凸レンズの少なくとも一面を非球面とすることにより、レンズ枚数をできるだけ少ないものとしつつ諸収差を良好なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るレンズ基本構成を示す概略図
【図２】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３】実施例１に係るレンズの収差図（コマ収差）
【図４】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５】実施例２に係るレンズの収差図（コマ収差）
【図６】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７】実施例３に係るレンズの収差図（コマ収差）
【図８】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９】実施例４に係るレンズの収差図（コマ収差）
【図１０】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１１】実施例５に係るレンズの収差図（コマ収差）
【符号の説明】
Ｌ₁ ，Ｌ₂ レンズ
Ｒ₁〜Ｒ₆ レンズ面等の曲率半径
Ｄ₁ 〜Ｄ₅ レンズ面間隔（レンズ厚）
Ｘ光軸
Ｐ結像位置
１結像面
２フィルタ部

Claims

物体側から順に、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズおよび両凸レンズを配列してなり、さらに下記条件式（１）および（２）を満足することを特徴とする結像レンズ。
-1.34≦Ｆ_１／Ｆ≦-1.10 ……（１）
0.55 ≦Ｄ _１／Ｆ≦ 1.2 ……（２）
Ｆ_１：前記負のメニスカスレンズの焦点距離
Ｆ：レンズ全系の焦点距離
Ｄ _１：前記負のメニスカスレンズの中心厚
前記負のメニスカスレンズおよび前記両凸レンズの各々の両面は、いずれも非球面とされていることを特徴とする請求項１記載の結像レンズ。