JPH11183794A - 光学レンズ - Google Patents
光学レンズInfo
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- JPH11183794A JPH11183794A JP35115697A JP35115697A JPH11183794A JP H11183794 A JPH11183794 A JP H11183794A JP 35115697 A JP35115697 A JP 35115697A JP 35115697 A JP35115697 A JP 35115697A JP H11183794 A JPH11183794 A JP H11183794A
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- JP
- Japan
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- lens
- optical lens
- optical
- diffraction
- aspherical
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、単レンズであっても色収差を補正す
る。 【解決手段】両面２、３に非球面を形成するとともに、
このうちの片面に回折面４を形成した光学レンズ１であ
る。
る。 【解決手段】両面２、３に非球面を形成するとともに、
このうちの片面に回折面４を形成した光学レンズ１であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば小型カメラ
等の撮像機器の撮像用に用いられる光学レンズに関す
る。
等の撮像機器の撮像用に用いられる光学レンズに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】このような撮像用に用いられる光学レン
ズ系は、収差を補正するために複数枚のレンズを組み合
わせて用いている。又、効率よく収差を補正するために
レンズは、非球面に形成し、レンズの組み合わせの枚数
を減らしている。
ズ系は、収差を補正するために複数枚のレンズを組み合
わせて用いている。又、効率よく収差を補正するために
レンズは、非球面に形成し、レンズの組み合わせの枚数
を減らしている。
【０００３】このように撮像用の光学レンズ系は、コン
パクトに構成し、小型の撮像機器に収めることが多く行
われている。例えば、特公平８−２０５９５号公報に記
載されている。
パクトに構成し、小型の撮像機器に収めることが多く行
われている。例えば、特公平８−２０５９５号公報に記
載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように複数枚のレ
ンズを組み合わせる必要があるのは、屈折レンズの単体
では、理論的に色収差が補正できないからであり、この
ために小型の撮像機器等においてレンズの実装スペース
が狭い場合に不利である。そこで本発明は、少なくとも
単レンズであっても色収差を補正できる省スペースで短
焦点の光学レンズを提供することを目的とする。
ンズを組み合わせる必要があるのは、屈折レンズの単体
では、理論的に色収差が補正できないからであり、この
ために小型の撮像機器等においてレンズの実装スペース
が狭い場合に不利である。そこで本発明は、少なくとも
単レンズであっても色収差を補正できる省スペースで短
焦点の光学レンズを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１によれば、両面
に非球面を形成するとともに片面に回折面を形成した光
学レンズである。請求項２によれば、両面に非球面を形
成したレンズと、片面に回折面が形成され、かつこの回
折面をレンズの片面に接した配置された平板と、を備え
た光学レンズである。
に非球面を形成するとともに片面に回折面を形成した光
学レンズである。請求項２によれば、両面に非球面を形
成したレンズと、片面に回折面が形成され、かつこの回
折面をレンズの片面に接した配置された平板と、を備え
た光学レンズである。
【０００６】請求項３によれば、請求項１又は２記載の
光学レンズにおいて、非球面の形状は、光軸をｘ軸と
し、この光軸に垂直でレンズ面頂点を通る軸をｙ軸とす
ると、ｙ座標ｒに対するｘ座標の値ｘが、基準球面の曲
率をＣo 、コーニック定数をｋ、非球面係数をＡとした
とき、
光学レンズにおいて、非球面の形状は、光軸をｘ軸と
し、この光軸に垂直でレンズ面頂点を通る軸をｙ軸とす
ると、ｙ座標ｒに対するｘ座標の値ｘが、基準球面の曲
率をＣo 、コーニック定数をｋ、非球面係数をＡとした
とき、
【０００７】
【数２】 により表される。
【０００８】請求項４によれば、請求項１又は２記載の
光学レンズにおいて、回折面のパワーをφ1 、非球面の
パワーをφ2 、φ3 、全系のパワーをφ、レンズ厚をｄ
とすると、 ０．０７５≦φ1 ／φ≦０．０９５ ０．４≦φ2 ／φ≦０．５ ０．５５≦φ3 ／φ≦０．７２ ６．４≦φｄ≦９．６ の条件を満足する。
光学レンズにおいて、回折面のパワーをφ1 、非球面の
パワーをφ2 、φ3 、全系のパワーをφ、レンズ厚をｄ
とすると、 ０．０７５≦φ1 ／φ≦０．０９５ ０．４≦φ2 ／φ≦０．５ ０．５５≦φ3 ／φ≦０．７２ ６．４≦φｄ≦９．６ の条件を満足する。
【０００９】請求項５によれば、請求項１又は２記載の
光学レンズにおいて、回折面をブレーズの形状に形成
し、かつレンズ材の屈折率をｎ、主要波長をλo 、自然
数をｍとすると、ブレーズの深さは、 ｍλo ／（ｎ−１） により表される。
光学レンズにおいて、回折面をブレーズの形状に形成
し、かつレンズ材の屈折率をｎ、主要波長をλo 、自然
数をｍとすると、ブレーズの深さは、 ｍλo ／（ｎ−１） により表される。
【００１０】
【発明の実施の形態】(1) 以下、本発明の第１の実施の
形態について図面を参照して説明する。図１は単体の光
学レンズの構成図である。この光学レンズ１は、両面
２、３が非球面に形成されるとともに、このうちの片面
が回折面４に形成されている。なお、両面２、３は、そ
れぞれ屈折面として作用する。
形態について図面を参照して説明する。図１は単体の光
学レンズの構成図である。この光学レンズ１は、両面
２、３が非球面に形成されるとともに、このうちの片面
が回折面４に形成されている。なお、両面２、３は、そ
れぞれ屈折面として作用する。
【００１１】なお、同図は光学レンズ１が例えば小型カ
メラに用いられた場合の絞り５から光学レンズ１を経て
ＣＣＤイメージセンサ６に至る光路が示されている。こ
の非球面レンズの非球面２、３の形状は、光軸をｘ軸と
し、この光軸に垂直でレンズ面頂点を通る軸をｙ軸とす
ると、ｙ座標ｒに対するｘ座標の値ｘが、基準球面の曲
率をＣo 、コーニック定数をｋ、非球面係数をＡとした
とき、
メラに用いられた場合の絞り５から光学レンズ１を経て
ＣＣＤイメージセンサ６に至る光路が示されている。こ
の非球面レンズの非球面２、３の形状は、光軸をｘ軸と
し、この光軸に垂直でレンズ面頂点を通る軸をｙ軸とす
ると、ｙ座標ｒに対するｘ座標の値ｘが、基準球面の曲
率をＣo 、コーニック定数をｋ、非球面係数をＡとした
とき、
【００１２】
【数３】 により表される。
【００１３】又、この単体の光学レンズ１の諸元を図２
及び図３に示す。そして、全系のＦナンバーは４、焦点
距離ｆは５ｍｍ、画角２ωは４８deg としている。しか
るに、この光学レンズ１において、回折面のパワーをφ
1 、非球面のパワーをφ2 、φ3 、全系のパワーをφ、
レンズ厚をｄとし、これら回折面のパワーφ1 、非球面
のパワーφ2 、φ3 、全系のパワーφを求めると、そも
そも焦点距離の逆数をパワーと呼ぶことから、回折面の
パワーφ1 は、 φ1 ＝０．０１７３７ …(2) となり、非球面のパワーφ2 は非球面２のみの凸平レン
ズをモデルとして、 φ2 ＝{(1.49115-1)/1｝×{(1/5.43899)−(1/ ∞)} …(3) となる。
及び図３に示す。そして、全系のＦナンバーは４、焦点
距離ｆは５ｍｍ、画角２ωは４８deg としている。しか
るに、この光学レンズ１において、回折面のパワーをφ
1 、非球面のパワーをφ2 、φ3 、全系のパワーをφ、
レンズ厚をｄとし、これら回折面のパワーφ1 、非球面
のパワーφ2 、φ3 、全系のパワーφを求めると、そも
そも焦点距離の逆数をパワーと呼ぶことから、回折面の
パワーφ1 は、 φ1 ＝０．０１７３７ …(2) となり、非球面のパワーφ2 は非球面２のみの凸平レン
ズをモデルとして、 φ2 ＝{(1.49115-1)/1｝×{(1/5.43899)−(1/ ∞)} …(3) となる。
【００１４】非球面のパワーφ3 は非球面３のみの平凸
レンズをモデルとして、 φ3 ＝{(1.49115-1)/1｝×{(1/∞) −(1/3.78315)} …（４）
となる。
レンズをモデルとして、 φ3 ＝{(1.49115-1)/1｝×{(1/∞) −(1/3.78315)} …（４）
となる。
【００１５】そして、全系のパワーφは、 φ＝１／ｆ ＝１／５＝０．２ …（５）
となる。
となる。
【００１６】そして、この単体の光学レンズ１は、 ０．０７５≦φ1 ／φ≦０．０９５ ０．４≦φ2 ／φ≦０．５ ０．５５≦φ3 ／φ≦０．７２ ６．４≦φｄ≦９．６ …(6) の条件を満足するものとなっている。
【００１７】一方、光学レンズ１の片面に形成されてい
る回折面４は、図４に示すように輪帯の回折溝すなわち
ブレーズの形状に形成されている。輪帯数ＮＯは、次式
により決定される。ここで、開口径をＤ、主要波長をλ
o、ブレーズのみに起因する焦点距離をｆb とすると、 ＮＯ＝Ｄ2 ／８λo ｆb …(7) により表される。
る回折面４は、図４に示すように輪帯の回折溝すなわち
ブレーズの形状に形成されている。輪帯数ＮＯは、次式
により決定される。ここで、開口径をＤ、主要波長をλ
o、ブレーズのみに起因する焦点距離をｆb とすると、 ＮＯ＝Ｄ2 ／８λo ｆb …(7) により表される。
【００１８】本実施の形態の単体の光学レンズ１に関し
ては、Ｄ＝５．４ｍｍ、λo ＝５００ｎｍ、ｆb ＝５
７．５７ｍｍであるので、輪帯数ＮＯは１２６となる。
又、図４に示すようにブレーズとその中心からの距離と
の関係は、次式により表される。Ｎは輪帯の数である。
ては、Ｄ＝５．４ｍｍ、λo ＝５００ｎｍ、ｆb ＝５
７．５７ｍｍであるので、輪帯数ＮＯは１２６となる。
又、図４に示すようにブレーズとその中心からの距離と
の関係は、次式により表される。Ｎは輪帯の数である。
【００１９】
【数４】
【００２０】又、本実施の形態の単体の光学レンズ１の
場合、ｒ1 ＝０．２４０ｕｍとなる。そして、ブレーズ
の深さｄmax は、 ｄmax ＝λo ／（ｎ−１） …(10) により表される。ここで、ｎは硝材の屈折率である。
場合、ｒ1 ＝０．２４０ｕｍとなる。そして、ブレーズ
の深さｄmax は、 ｄmax ＝λo ／（ｎ−１） …(10) により表される。ここで、ｎは硝材の屈折率である。
【００２１】本実施の形態の場合、ｎ＝１．４９１１５
であるからｄmax は０．００１０２となる。このような
単体の光学レンズ１であれば、両面２、３に非球面を形
成するとともに、このうちの片面に回折面４を形成した
ので、歪曲収差をはじめとする諸収差を補正でき、屈折
単レンズでは不可能であった像位置の色収差を補正でき
る。これにより、小型カメラ等の焦点距離が極めて短い
光学系からなる撮像機器に撮像用の光学レンズ１として
用いることができる。
であるからｄmax は０．００１０２となる。このような
単体の光学レンズ１であれば、両面２、３に非球面を形
成するとともに、このうちの片面に回折面４を形成した
ので、歪曲収差をはじめとする諸収差を補正でき、屈折
単レンズでは不可能であった像位置の色収差を補正でき
る。これにより、小型カメラ等の焦点距離が極めて短い
光学系からなる撮像機器に撮像用の光学レンズ１として
用いることができる。
【００２２】図５はバックフォーカスの波長依存を示
す。この図から分かるように波長４００〜６５０ｎｍに
おいてバックフォーカスの変動は、０．０２ｍｍ以内に
納まっている。
す。この図から分かるように波長４００〜６５０ｎｍに
おいてバックフォーカスの変動は、０．０２ｍｍ以内に
納まっている。
【００２３】又、このときの回折面４による回折効率ε
は、波長をλ、ブレーズの設計波長をλo とすると、 ε＝sin ｃ2 ［π（λo ／λ−１）］ …(11) により表される。
は、波長をλ、ブレーズの設計波長をλo とすると、 ε＝sin ｃ2 ［π（λo ／λ−１）］ …(11) により表される。
【００２４】図６は回折効率εの波長依存を示す。この
図から分かるように波長４００〜６５０ｎｍの全域にお
いて０．８１以上の良好な回折効率εを得ている。さら
に、回折面４を設計する以前に、２つの非球面２、３を
調整することにより、球面収差、非点収差、歪曲収差、
コマ収差などを低減することができる。図７は球面収
差、図８は非点収差、図９は歪曲収差をそれぞれ示す。
図から分かるように波長４００〜６５０ｎｍの全域にお
いて０．８１以上の良好な回折効率εを得ている。さら
に、回折面４を設計する以前に、２つの非球面２、３を
調整することにより、球面収差、非点収差、歪曲収差、
コマ収差などを低減することができる。図７は球面収
差、図８は非点収差、図９は歪曲収差をそれぞれ示す。
【００２５】以上のように光学レンズ１は、単レンズで
ありながら像位置の色収差を補正し、他の諸収差を低減
でき、このレンズ単独で小型カメラ等に用い、可視光線
の領域の像を撮像することができる。 (2) 次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参
照して説明する。
ありながら像位置の色収差を補正し、他の諸収差を低減
でき、このレンズ単独で小型カメラ等に用い、可視光線
の領域の像を撮像することができる。 (2) 次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参
照して説明する。
【００２６】この第２の実施の形態は、上記図１に示す
ように両面２、３に非球面を形成するとともに、このう
ちの片面に回折面４を形成した光学レンズ１であって、
上記第１の実施の形態と相違するところは、ブレーズの
深さｄmax を次式により表すように形成したところであ
る。
ように両面２、３に非球面を形成するとともに、このう
ちの片面に回折面４を形成した光学レンズ１であって、
上記第１の実施の形態と相違するところは、ブレーズの
深さｄmax を次式により表すように形成したところであ
る。
【００２７】 ｄmax ＝ｍλo ／（ｎ−１） …(12) ここで、ｍは自然数である。このようなブレーズによる
回折効率εは、 ε＝sin ｃ2 ［π｛ｍ（λo ／λ）−ｋ｝］ …(13) により表される。ここで、ｋは回折次数である。
回折効率εは、 ε＝sin ｃ2 ［π｛ｍ（λo ／λ）−ｋ｝］ …(13) により表される。ここで、ｋは回折次数である。
【００２８】図１０はかかる回折面４による回折効率ε
を示す。但し、自然数ｍは１５としている。 (3) 次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参
照して説明する。
を示す。但し、自然数ｍは１５としている。 (3) 次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参
照して説明する。
【００２９】図１１は光学レンズの構成図である。この
光学レンズ１０は、両面１１、１２を非球面に形成した
非球面単レンズ１３と、片面に回折面１４が形成された
平板１５とから構成されている。なお、両面１１、１２
は、それぞれ屈折面として作用する。
光学レンズ１０は、両面１１、１２を非球面に形成した
非球面単レンズ１３と、片面に回折面１４が形成された
平板１５とから構成されている。なお、両面１１、１２
は、それぞれ屈折面として作用する。
【００３０】平板１５は、回折面１４を非球面単レンズ
１３側に向け、この回折面１４を非球面単レンズ１３の
片面１１に接して配置されている。非球面単レンズ１３
の全系のＦナンバー、焦点距離ｆ、画角２ω、その他の
諸元は上記第１の実施の形態と同一である。
１３側に向け、この回折面１４を非球面単レンズ１３の
片面１１に接して配置されている。非球面単レンズ１３
の全系のＦナンバー、焦点距離ｆ、画角２ω、その他の
諸元は上記第１の実施の形態と同一である。
【００３１】又、回折面１４は、輪帯の回折溝のブレー
ズ形状に形成されている。そして、ブレーズとその中心
からの距離との関係は、上記式(8)(9)と同様に表され、
かつブレーズの深さｄmax も上記式(10)と同様に表され
る。
ズ形状に形成されている。そして、ブレーズとその中心
からの距離との関係は、上記式(8)(9)と同様に表され、
かつブレーズの深さｄmax も上記式(10)と同様に表され
る。
【００３２】従って、光学レンズ１０は、上記式(6) と
同様に、 ０．０７５≦φ1 ／φ≦０．０９５ ０．４≦φ2 ／φ≦０．５ ０．５５≦φ3 ／φ≦０．７２ ６．４≦φｄ≦９．６ …(14) の条件を満足するものとなる。
同様に、 ０．０７５≦φ1 ／φ≦０．０９５ ０．４≦φ2 ／φ≦０．５ ０．５５≦φ3 ／φ≦０．７２ ６．４≦φｄ≦９．６ …(14) の条件を満足するものとなる。
【００３３】このように光学レンズ１０であれば、両面
１１、１２を非球面に形成した非球面単レンズ１３と、
片面に回折面１４が形成された平板１５とから構成した
ので、上記第１の実施の形態と同様に、歪曲収差をはじ
めとする諸収差を補正でき、屈折単レンズでは不可能で
あった像位置の色収差を補正できる。これにより、小型
カメラ等の撮像機器に撮像用の光学レンズ１０として用
いて撮像ができる。
１１、１２を非球面に形成した非球面単レンズ１３と、
片面に回折面１４が形成された平板１５とから構成した
ので、上記第１の実施の形態と同様に、歪曲収差をはじ
めとする諸収差を補正でき、屈折単レンズでは不可能で
あった像位置の色収差を補正できる。これにより、小型
カメラ等の撮像機器に撮像用の光学レンズ１０として用
いて撮像ができる。
【００３４】又、回折面１４を形成した平板１５を用い
るので、例えば非球面単レンズ１３に回折面を形成する
ことが困難である場合に有用である。さらに、回折面１
４を形成した平板１５は、例えば光学レンズ１０に対す
るカバーガラスとしての役割を持たせることもできる。
るので、例えば非球面単レンズ１３に回折面を形成する
ことが困難である場合に有用である。さらに、回折面１
４を形成した平板１５は、例えば光学レンズ１０に対す
るカバーガラスとしての役割を持たせることもできる。
【００３５】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、少
なくとも単レンズであっても色収差を補正できる省スペ
ースで短焦点の光学レンズを提供できる。
なくとも単レンズであっても色収差を補正できる省スペ
ースで短焦点の光学レンズを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる単体の光学レンズの第１の実施
の形態を示す構成図。
の形態を示す構成図。
【図２】同単体の光学レンズの諸元を示す図。
【図３】同単体の光学レンズの諸元を示す図。
【図４】同単体の光学レンズにおける回折面のブレーズ
形状を示す図。
形状を示す図。
【図５】バックフォーカスの波長依存を示す図。
【図６】回折効率の波長依存を示す図。
【図７】球面収差を示す図。
【図８】非点収差を示す図。
【図９】歪曲収差を示す図。
【図１０】本発明に係わる光学レンズの第２の実施の形
態の回折効率を示す図。
態の回折効率を示す図。
【図１１】本発明に係わる光学レンズの第３の実施の形
態を示す構成図。
態を示す構成図。
１…光学レンズ、 ２，３…両面（屈折面）、 ４…回折面、 １０…光学レンズ、 １１，１２…両面（屈折面）、 １３…非球面単レンズ、 １４…回折面、 １５…平板。
Claims (5)
- 【請求項１】 両面に非球面を形成するとともに片面に
回折面を形成したことを特徴とする光学レンズ。 - 【請求項２】 両面に非球面を形成したレンズと、 片面に回折面が形成され、かつこの回折面を前記レンズ
の片面に接した配置された平板と、を具備したことを特
徴とする光学レンズ。 - 【請求項３】 前記非球面の形状は、光軸をｘ軸とし、
この光軸に垂直でレンズ面頂点を通る軸をｙ軸とする
と、ｙ座標ｒに対するｘ座標の値ｘが、基準球面の曲率
をＣo 、コーニック定数をｋ、非球面係数をＡとしたと
き、 【数１】 により表されることを特徴とする請求項１又は２記載の
光学レンズ。 - 【請求項４】 前記回折面のパワーをφ1 、前記非球面
のパワーをφ2 、φ3 、全系のパワーをφ、レンズ厚を
ｄとすると、 ０．０７５≦φ1 ／φ≦０．０９５ ０．４≦φ2 ／φ≦０．５ ０．５５≦φ3 ／φ≦０．７２ ６．４≦φｄ≦９．６ の条件を満足することを特徴とする請求項１又は２記載
の光学レンズ。 - 【請求項５】 前記回折面をブレーズの形状に形成し、
かつレンズ材の屈折率をｎ、主要波長をλo 、自然数を
ｍとすると、ブレーズの深さは、 ｍλo ／（ｎ−１） により表されることを特徴とする請求項１又は２記載の
光学レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35115697A JPH11183794A (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 光学レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35115697A JPH11183794A (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 光学レンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11183794A true JPH11183794A (ja) | 1999-07-09 |
Family
ID=18415433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35115697A Pending JPH11183794A (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 光学レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11183794A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100468855B1 (ko) * | 2002-11-11 | 2005-01-29 | 삼성전자주식회사 | 고 개구수를 가지는 하이브리드 렌즈 |
| US6888687B2 (en) | 2002-05-10 | 2005-05-03 | Seiko Epson Corporation | Photographic lens and camera module |
| JP2006047343A (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 赤外線レンズ |
| US7102826B2 (en) * | 2002-03-01 | 2006-09-05 | Avago Technologies Sensor Ip Pte. Ltd. | Telecentric singlet having a small height requirement |
| JP2008026440A (ja) * | 2006-07-19 | 2008-02-07 | Nikon Corp | プロジェクタ光学系 |
| JP2008051941A (ja) * | 2006-08-23 | 2008-03-06 | Hitachi Maxell Ltd | 回折型光学素子を有するレンズ系 |
-
1997
- 1997-12-19 JP JP35115697A patent/JPH11183794A/ja active Pending
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