JP3741788B2

JP3741788B2 - 結像レンズ

Info

Publication number: JP3741788B2
Application number: JP21306596A
Authority: JP
Inventors: 宏山田; 暁子永原
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1996-07-23
Filing date: 1996-07-23
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2016-07-23
Also published as: US6043941A; JPH1039207A

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、このようなビデオカメラやスチルビデオカメラ等においては、撮影レンズと固体撮像素子との間に、モアレ防止用のローパスフィルタ、固体撮像素子の分光感度を補正するための赤外光遮断フィルタあるいは撮像面保護のためのカバーガラス等を配設することも多く、このような場合にはこのスペースを確保するため撮影レンズのバックフォーカスをある程度大きくする必要がある。
【０００４】
このような結像レンズとしては、例えば特開平5-264895号公報に開示された４枚玉による結像レンズが知られているが、この公報記載のレンズ構成によれば、系の全長がどうしても長くなり小型化を図ることが難しい。
そこで、上述したような各問題をある程度解消したレンズとして特開平8-5908号公報に記載された４枚玉による結像レンズが知られている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特開平8-5908号公報に記載された４枚玉による結像レンズは、像側に位置する２つのレンズが接合されており、特に上述したような小型の結像レンズにおいてはレンズの接合によりコストが大幅に上昇するという問題があった。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、コストを大幅に低減することができるとともに、小型でバックフォーカスを十分に長くとることができ、広画角化を達成し得る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、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第１レンズ、像側に強い曲率の面を向けた両凸レンズ、または像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ、または像側に凸面を向けた平凸レンズからなる第２レンズ、像側に強い曲率の面を向けた両凸レンズからなる第３レンズ、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第４レンズをこの順で配置した、接合レンズを用いない４枚レンズ構成とされるとともに、下記条件式を満足するように構成されてなることを特徴とする。
また、本発明の結像レンズは、物体側から、像側に強い曲率の面を向けた両凹レンズ、または像側に凹面を向けた平凹レンズからなる第１レンズ、像側に凸面を向けた平凸レンズからなる第２レンズ、像側に強い曲率の面を向けた両凸レンズからなる第３レンズ、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第４レンズをこの順で配置した、接合レンズを用いない４枚レンズ構成とされるとともに、下記条件式を満足するように構成されてなることを特徴とする。
【０００７】
０．３≦（ｄ₂＋ｄ₃）／ｆ≦１．５
ただし、
ｄ₂：第１レンズと第２レンズとの面間隔
ｄ₃：第２レンズのレンズ厚
ｆ：全系の合成焦点距離
【０００８】
また、上記結像レンズにおいて、前記第２レンズと前記第３レンズとの間に配設された絞りの位置から前記第４レンズの物体側の面までの距離をｄ_Ｓ、全系の焦点距離をｆとするとき下記条件式を満足するように構成するのが好ましい。
ｄ_Ｓ／ｆ≦１．０
【０００９】
【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。
【００１０】
＜実施例１＞
図１は実施例１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、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第１レンズＬ_１、像側に強い曲率の面を向けた両凸レンズからなる第２および第３レンズＬ_２，Ｌ_３、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第４レンズＬ_４の４枚のレンズを物体側からこの順に配列し、かつ絞りｉを第２レンズＬ_２と第３レンズＬ_３との間に配設してなるもので、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。実施例１（実施例２〜６においても同じ）のレンズ構成によれば、図１に示す如くレトロフォーカス型とされており、これによりバックフォーカスを長くとることができるとともに広画角なものとすることもできる。
【００１１】
なお、実施例１（実施例２〜６においても同じ）のものでは第２レンズＬ₂において、物体側の面の曲率半径Ｒ₃の絶対値よりも像側の面の曲率半径Ｒ₄の絶対値が小となるようにしており、これにより歪曲収差や非点収差の補正を良好なものとすることができ、さらに、バックフォーカスを十分な長さのものとすることができる。
【００１２】
また、実施例１（実施例２〜６においても同じ）のレンズは以下の条件式を満足する。
０．３≦（ｄ₂＋ｄ₃）／ｆ≦１．５
ただし、
ｄ₂：第１レンズと第２レンズとの面間隔
ｄ₃：第２レンズのレンズ厚
ｆ：全系の合成焦点距離
【００１３】
上記条件式は、第１レンズＬ₁ と第２レンズＬ₂ の間隔ｄ₂と第２レンズＬ₂ のレンズ厚ｄ₃の和を、全系の合成焦点距離ｆで割った値の範囲を規定するもので、この条件式を満足することにより、コマ収差や色収差が良好に補正され、さらに、レンズ全長を短いものとすることができ、十分な性能が得られる。すなわち、上記（ｄ₂＋ｄ₃）／ｆがこの上限を上回ると、レンズ系全体が長くなり、小型化が難しくなる。一方、上記下限を下回ると、コマ収差、色収差が良好に補正できなくなり、明るいレンズを得るのが困難になる。また、歪曲が小さくなりすぎて画角が十分に得られなくなり、バックフォーカスも短くなってしまう。
【００１４】
また、実施例１（実施例２〜６においても同じ）の結像レンズにおいては、絞り位置から上記第４レンズＬ₄の物体側の面までの距離をｄ_S、全系の焦点距離をｆとするときｄ_S／ｆ≦１．０なる条件式を満足するように構成されており、これにより上記第４レンズＬ₄の物体側の面に対する光の入射角度が調整され、この面における光の全反射が防止される。
【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２〜６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。
【００１６】
【表１】

【００１７】
なお、この実施例１においては、表１の下段に示されるように、レンズ系全体の焦点距離ｆが５．１１ｍｍであり、バックフォーカスが５．３３ｍｍ、Ｆnoが２．８６、半画角ωが３２．９度である。また、（ｄ₂＋ｄ₃）／ｆの値は０．４６、ｄ_S／ｆの値は０．９６となっており、上記各条件式を満足している。
【００１８】
＜実施例２＞
この実施例２の結像レンズは上記実施例１の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 が像側に強い曲率の面を向けた両凹レンズとされ、第２レンズＬ₂が像側に凸面を向けた平凸レンズとされている点で相違している。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２に示す。
【００１９】
【表２】

【００２０】
なお、この実施例２においては、表２の下段に示されているように、レンズ系全体の焦点距離ｆが６．０５ｍｍ、バックフォーカスが９．４１ｍｍ、Ｆno が２．８、半画角ωが３０．２度である。また、（ｄ₂＋ｄ₃）／ｆの値は０．３８、ｄ_S／ｆの値は０．７１となっており、上記各条件式を満足している。
【００２１】
＜実施例３＞
この実施例３の結像レンズは上記実施例１の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が像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる点で相違している。
【００２２】
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３に示す。
【００２３】
【表３】

【００２４】
なお、この実施例３においては、表３の下段に示されるように、レンズ系全体の焦点距離ｆが６．２０ｍｍ、バックフォーカスが８．４５ｍｍ、Ｆno が２．７９、半画角ωが２９．３度である。また、（ｄ₂＋ｄ₃）／ｆの値は０．７５、ｄ_S／ｆの値は０．５５となっており、上記各条件式を満足している。
【００２５】
＜実施例４＞
この実施例４の結像レンズは上記実施例１の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が像側に凸面を向けた平凸レンズからなる点で相違している。
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４に示す。
【００２６】
【表４】

【００２７】
なお、この実施例４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は５．８１ｍｍ、バックフォーカスは８．５２ｍｍ、Ｆno は２．８１、半画角ωは３０．８度である。また、（ｄ₂＋ｄ₃）／ｆの値は１．２０、ｄ_S／ｆの値は０．９１となっており、上記各条件式を満足している。
【００２８】
＜実施例５＞
この実施例５の結像レンズは上記実施例１の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 が像側に凹面を向けた平凹レンズとされ、第２レンズＬ₂が像側に凸面を向けた平凸レンズとされている点で相違している。
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５に示す。
【００２９】
【表５】

【００３０】
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５．９９ｍｍ、バックフォーカスは８．７１ｍｍ、Ｆno は２．９０、半画角ωは２９．８度である。また、（ｄ₂＋ｄ₃）／ｆの値は０．５６、ｄ_S／ｆの値は０．７５となっており、上記各条件式を満足している。
【００３１】
＜実施例６＞
この実施例６の結像レンズは上記実施例１の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が像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる点で相違している。
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６に示す。
【００３２】
【表６】

【００３３】
なお、この実施例６においては、表６の下段に示すように、レンズ系全体の焦点距離ｆが６．１０ｍｍ、バックフォーカスが９．００ｍｍ、Ｆno が２．７９、半画角ωが２９．３度である。また、（ｄ₂＋ｄ₃）／ｆの値は０．９１、ｄ_S／ｆの値は０．７２となっており、上記各条件式を満足している。
【００３４】
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２、４、６、８、１０、１２に示し、また、実施例１〜６のコマ収差を各々図３、５、７、９、１１、１３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２〜１３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。
【００３５】
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、ローパスフィルタに代えて、あるいはローパスフィルタ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。
【００３６】
【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、接合を用いない４枚レンズ構成としつつ、第１レンズの像側の面から第２レンズの像側の面までの距離を所定範囲のものとすることにより、Ｆnoを２．８程度と明るく、半画角も３０度程度と広く、全レンズ系の小型化を図りつつ製造コストを大幅に低減することが可能となる。さらに、バックフォーカスを長くとることができ、しかも解像力に優れているから、各種のビデオカメラやスチルビデオカメラの撮影レンズとして好適である。
【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】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）
【図１２】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１３】実施例６に係るレンズの収差図（コマ収差）
【図１４】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１５】本発明の実施例３に係るレンズ基本構成を示す概略図
【図１６】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１７】本発明の実施例５に係るレンズ基本構成を示す概略図
【図１８】本発明の実施例６に係るレンズ基本構成を示す概略図

Claims

物体側から、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第１レンズ、像側に強い曲率の面を向けた両凸レンズ、または像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ、または像側に凸面を向けた平凸レンズからなる第２レンズ、像側に強い曲率の面を向けた両凸レンズからなる第３レンズ、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第４レンズをこの順で配置した、接合レンズを用いない４枚レンズ構成とされるとともに、下記条件式を満足するように構成されてなることを特徴とする結像レンズ。
０．３≦（ｄ₂＋ｄ₃）／ｆ≦１．５
ただし、
ｄ₂：第１レンズと第２レンズとの面間隔
ｄ₃：第２レンズのレンズ厚
ｆ：全系の合成焦点距離
物体側から、像側に強い曲率の面を向けた両凹レンズ、または像側に凹面を向けた平凹レンズからなる第１レンズ、像側に凸面を向けた平凸レンズからなる第２レンズ、像側に強い曲率の面を向けた両凸レンズからなる第３レンズ、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第４レンズをこの順で配置した、接合レンズを用いない４枚レンズ構成とされるとともに、下記条件式を満足するように構成されてなることを特徴とする結像レンズ。
０．３≦（ｄ₂＋ｄ₃）／ｆ≦１．５
ただし、
ｄ₂：第１レンズと第２レンズとの面間隔
ｄ₃：第２レンズのレンズ厚
ｆ：全系の合成焦点距離
前記第２レンズと前記第３レンズとの間に配設された絞りの位置から前記第４レンズの物体側の面までの距離をｄ_S、全系の焦点距離をｆとするとき下記条件式が満足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。
ｄ_S／ｆ≦１．０