(57)【要約】【課題】  コンパクトな構成でありながら、紫外線領域においても色収差およびその他の収差が良好に補正された結像レンズを提供する。【解決手段】  この結像レンズは、負の第１レンズ群Ｇ１と絞りＳｔと正の第２レンズ群Ｇ２と負の第３レンズ群Ｇ３とを物体側から順に備える。ここで、第１レンズ群Ｇ１が物体側から順に正のレンズＬ１１と負のレンズＬ１２とを含み、第２レンズ群Ｇ２がレンズＬ２１，Ｌ２２を含み、第３レンズ群Ｇ３が物体側から順に負のレンズＬ３１と正のレンズＬ３２と負のレンズＬ３３と正のレンズＬ３４とを含む。さらに、所定の式（２）および式（３）を共に満足するように構成されている。よって、可視領域から紫外線領域に亘って良好な収差性能を発揮することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の式（１）で定義される紫外線領域でのアッベ数νUVの相互の差が７未満である２種以上のレンズ材料からなる結像レンズであって、
負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群とを物体側から順に備え、
前記第１レンズ群は、物体側から順に正レンズと負レンズとを含み、
前記第２レンズ群は、複数の正レンズを含み、
前記第３レンズ群は、物体側から順に負レンズと正レンズと負レンズと正レンズとを含み、
さらに、以下の式（２）および式（３）を共に満足するように構成されている
ことを特徴とする結像レンズ。
νUV＝（Ｎ365−１）／（Ｎ270−Ｎ400）  ……（１）
−１．５＜ｆ１／ｆ＜−０．６  ……（２）
０．３５＜ｆ２／ｆ＜０．５  ……（３）
但し、
Ｎ365：波長３６５ｎｍでの屈折率
Ｎ270：波長２７０ｎｍでの屈折率
Ｎ400：波長４００ｎｍでの屈折率
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
【請求項２】
さらに、以下の式（４）および式（５）を共に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に記載の結像レンズ。
（Ｒ１１＋Ｒ１２）／（Ｒ１１−Ｒ１２）＞５  ……  （４）
Ｒ１１＞Ｒ１２  ……  （５）
但し、
Ｒ１１：第３レンズ群の最も物体側の負レンズにおける像側の面の曲率半径
Ｒ１２：第３レンズ群の最も物体側の正レンズにおける物体側の面の曲率半径
【請求項３】
前記２種以上のレンズ材料は、蛍石（ＣａＦ2）および石英（ＳｉＯ2）であり、
全ての正レンズが蛍石で構成されており、かつ全ての負レンズが石英で構成されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の結像レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）や撮像管等の撮像素子を用いたデジタルカメラや、銀塩フィルムなどを用いたカメラに好適な固定焦点の結像レンズに係り、特に、紫外線領域においても使用可能な結像レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、紫外線領域に対応した光学系が様々な用途に用いられている。例えば、可視光に比べて物体表面での拡散が大きいという紫外線の特性を利用し、工業製品等の表面の傷検査が行われている。この場合、紫外線照明を物体表面に照射したのち結像レンズを介して反射光を検出することで、その物体表面の微細な傷や欠陥の有無を検査するようにしている。このような紫外線領域で使用し得る結像レンズのレンズ材料としては、紫外線の透過率特性を考慮すると事実上、蛍石（ＣａＦ2）および石英（ＳｉＯ2）の２種類に限定されている。ところが、これら蛍石や石英の結晶のみをレンズ材料として用いた場合には、それら相互間の色分散の差が比較的小さいことから色収差を低減することが難しく、しかも屈折率が比較的低いことからペッツバール和が大きくなる（したがって像面湾曲の十分な補正が困難となる）傾向にある。
【０００３】
そこで本出願人は、特許文献１に記載された結像レンズを開発し、上記の問題点の解決を図っている。この結像レンズは比較的明るく（Ｆ２．５）、かつ、比較的大きな画角（３５°程度）を確保し、紫外線領域から可視領域に至るまでの広範囲に亘り良好な収差補正がなされたものである。
【特許文献１】特許第３５５９６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが最近、撮像素子の高画素化によって１画素あたりの寸法が極めて微小化しており、より結像性能（特に収差性能）の高いレンズが必要とされてきている。しかしながら上記特許文献１の結像レンズでは、今後のさらなる高画素化に対して十分な対応が困難となることも予想される。また、上記特許文献１の結像レンズは３５°程度の画角であるうえ、全系の焦点距離が比較的短いので、例えば画角が９°程度の望遠レンズとして適用するには全体構成が大型化してしまい、あまり適切ではない。
【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、コンパクトな構成でありながら、紫外線領域においても色収差およびその他の収差が良好に補正された結像レンズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の結像レンズは、以下の式（１）で定義される紫外線領域でのアッベ数νUVの相互の差が７未満である２種以上のレンズ材料からなる結像レンズであって、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群とを物体側から順に備えるようにしたものである。ここで、第１レンズ群は物体側から順に正レンズと負レンズとを含み、第２レンズ群は複数の正レンズを含み、第３レンズ群は物体側から順に負レンズと正レンズと負レンズと正レンズとを含んでいる。さらに、本発明の結像レンズは以下の式（２）および式（３）を共に満足するように構成されている。但し、Ｎ365は波長３６５ｎｍでの屈折率、Ｎ270は波長２７０ｎｍでの屈折率、Ｎ400は波長４００ｎｍでの屈折率、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆは全系の焦点距離、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離である。
【０００７】
νUV＝（Ｎ365−１）／（Ｎ270−Ｎ400）  ……（１）
−１．５＜ｆ１／ｆ＜−０．６  ……（２）
０．３５＜ｆ２／ｆ＜０．５  ……（３）
【０００８】
本発明の結像レンズでは、上記の構成とすることでコンパクト化が達成されるうえ、低屈折率であると共に紫外線領域でのアッベ数νUVの相互の差が小さな２種以上のレンズ材料を用いながらも、可視領域に限らず、少なくとも３５０ｎｍ〜４００ｎｍ程度の近紫外線領域においても諸収差の補正が良好になされる。具体的には、第１レンズ群において、物体側から順に正レンズと負レンズとが配置されているので、像面湾曲および軸上色収差が良好に補正される。特に式（２）を満足しているので、第１レンズ群における像面湾曲および軸上色収差がバランス良く補正される。さらに式（３）を満足しているので、球面収差やコマ収差が良好に補正される。
【０００９】
本発明の結像レンズでは、さらに以下の式（４）および式（５）を共に満足するように構成されていることが望ましい。但し、Ｒ１１は第３レンズ群の最も物体側の負レンズにおける像側の面の曲率半径であり、Ｒ１２は第３レンズ群の最も物体側の正レンズにおける物体側の面の曲率半径である。これらの式（４）および式（５）を満足することにより、軸上色収差および倍率色収差がバランス良く補正される。
【００１０】
（Ｒ１１＋Ｒ１２）／（Ｒ１１−Ｒ１２）＞５  ……  （４）
Ｒ１１＞Ｒ１２  ……  （５）
【００１１】
本発明の結像レンズでは、２種以上のレンズ材料としては、蛍石（ＣａＦ2）および石英（ＳｉＯ2）を用いることができる。その場合、全ての正レンズが蛍石で構成され、かつ全ての負レンズが石英で構成されるようにするとよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の結像レンズによれば、負の第１レンズ群と正の第２レンズ群と負の第３レンズ群とを物体側から順に備え、物体側から順に正レンズと負レンズとを含むように第１レンズ群を構成し、複数の正レンズを含むように第２レンズ群を構成し、物体側から順に負レンズと正レンズと負レンズと正レンズとを含むように第３レンズ群を構成し、さらに、所定の式（２）および式（３）を共に満足するようにしたので、低屈折率であると共に式（１）で定義される紫外線領域でのアッベ数νUVの相互の差が小さな２種以上のレンズ材料を用いながらも、コンパクト化を実現しつつ、可視領域から近紫外線領域に亘って良好な収差性能を発揮することができる。
【００１３】
特に、２種以上のレンズ材料として蛍石（ＣａＦ2）および石英（ＳｉＯ2）を用い、全ての正レンズを蛍石で構成すると共に全ての負レンズを石英で構成するようにした場合には、例えば２３０ｎｍ〜３８０ｎｍ程度の紫外線領域においても良好な収差性能を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図１は、本発明における一実施の形態としての結像レンズの第１の構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例（図５）のレンズ構成に対応している。また、図２から図４は、それぞれ本実施の形態における第２〜第４の構成例を示している。これら第２〜第４の構成例は、それぞれ後述の第２〜第４の数値実施例（図６〜図８）のレンズ構成に対応している。図１〜図４において、符号Ｓｉは、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面を示す。符号Ｒｉは、面Ｓｉの曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。なお、各構成例共に基本的な構成は同じなので、以下では、図１に示した結像レンズの構成例を基本にして説明し、必要に応じて図２〜図４の構成例についても説明する。
【００１６】
本実施の形態の結像レンズは、撮像素子を用いたデジタルカメラや、銀塩フィルムなどを用いたカメラに搭載され、例えば自然観察等の各種の用途に使用される固定焦点レンズである。この結像レンズは、光軸Ｚ１に沿って、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、絞りＳｔと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とを物体側から順に備えている。この撮像レンズの結像面（撮像面）ＳimgにはＣＣＤ等の撮像素子（図示せず）が配置される。
【００１７】
第１レンズ群Ｇ１は、両凸形状をなすレンズＬ１１と両凹形状をなすレンズＬ１２とが物体側から順に配置されたものである。
【００１８】
第２レンズ群Ｇ２は、いずれも両凸形状をなすレンズＬ２１およびレンズＬ２２によって構成されている。
【００１９】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に負のレンズＬ３１と、正のレンズＬ３２と、負のレンズＬ３３と、正のレンズＬ３４とを含んでいる。より詳細には、例えば第１の構成例（図１）では、レンズＬ３１，Ｌ３２，Ｌ３４が物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなし、レンズＬ３３が両凹形状をなしている。また、第２の構成例（図２）では、レンズＬ３１，Ｌ３４が物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなし、レンズＬ３２が両凸形状をなし、レンズＬ３３が両凹形状をなしている。また、第３の構成例（図３）では、レンズＬ３１，Ｌ３３が両凹形状をなし、レンズＬ３２が両凸形状をなし、レンズＬ３４が物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなしている。第４の構成例（図４）では、レンズＬ３１，Ｌ３２，Ｌ３４が物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなし、レンズＬ３３が両凹形状をなしている。
【００２０】
また、この結像レンズは、以下の式（１）で定義される紫外線領域でのアッベ数νUVの相互の差が７未満である２種以上のレンズ材料により構成されている。具体的には、紫外線領域での透過率が高い硝材である蛍石（ＣａＦ2）および石英（ＳｉＯ2）を用いている。本実施の形態では、正の屈折力を有する各レンズが蛍石で構成され、負の屈折力を有する各レンズが石英で構成されている。
【００２１】
νUV＝（Ｎ365−１）／（Ｎ270−Ｎ400）  ……（１）
但し、Ｎ365は波長３６５ｎｍでの屈折率、Ｎ270は波長２７０ｎｍでの屈折率、Ｎ400は波長４００ｎｍでの屈折率である。
【００２２】
さらに、この結像レンズは、以下の式（２）および式（３）を共に満足するように構成されている。但し、ｆ１は第１レンズ群Ｇ１の焦点距離、ｆは全系の焦点距離、ｆ２は第２レンズ群Ｇ２の焦点距離である。
【００２３】
−１．５＜ｆ１／ｆ＜−０．６  ……（２）
０．３５＜ｆ２／ｆ＜０．５  ……（３）
【００２４】
さらに、以下の式（４）および式（５）を共に満足するように構成されていることが望ましい。但し、Ｒ１１は第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の負レンズであるレンズＬ３１における像側の面Ｓ１１の曲率半径であり、Ｒ１２は第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の正レンズであるレンズＬ３２における物体側の面Ｓ１２の曲率半径である。
【００２５】
（Ｒ１１＋Ｒ１２）／（Ｒ１１−Ｒ１２）＞５  ……  （４）
Ｒ１１＞Ｒ１２  ……  （５）
【００２６】
次に、以上のように構成された本実施の形態の結像レンズの作用および効果を説明する。
【００２７】
この結像レンズでは、低屈折率であると共に式（１）で定義される紫外線領域でのアッベ数νUVの相互の差が小さな蛍石（ＣａＦ2）および石英（ＳｉＯ2）をレンズ材料として用いながらも、可視領域に限らず（例えば２３０ｎｍ〜３８０ｎｍ程度の）紫外線領域においても良好な収差性能が発揮される。同時に、全体としてコンパクト化が達成されている。例えば第１レンズ群Ｇ１が物体側から順に正のレンズＬ１１と負のレンズＬ１２とを有し、かつ式（２）を満足するように構成されているので、第１レンズ群Ｇ１における像面湾曲および軸上色収差がバランス良く補正される。さらに、第３レンズ群Ｇ３において負レンズと正レンズとが交互に配置されていることから、特に軸上色収差および倍率色収差が良好に補正される。
【００２８】
式（２）は、全系の屈折力（１／ｆ）に対する第１レンズ群Ｇ１の屈折力（１／ｆ１）の大きさを表す量（ｆ１／ｆ）の適正範囲を表す式である。第１レンズ群Ｇ１の屈折力配分を適正化することにより、像面湾曲および軸上色収差の良好な補正を行うようにしている。
【００２９】
式（３）は、全系の屈折力（１／ｆ）に対する第２レンズ群Ｇ２の屈折力（１／ｆ２）の大きさを表す量（ｆ２／ｆ）の適正範囲を表す式である。第２レンズ群Ｇ２の屈折力配分を適正化することにより、特に球面収差およびコマ収差の良好な補正を行うようにしている。ここで、式（３）の下限を下回って第２レンズ群Ｇ２の正の屈折力が強くなりすぎると球面収差およびコマ収差が増大し、補正しきれなくなる。一方、式（３）の上限を超えて第２レンズ群Ｇ２の正の屈折力が弱くなりすぎると、他のレンズ群（第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３）における正レンズの屈折力が相対的に大きくなりすぎてしまうので、球面収差およびコマ収差をバランス良く補正することが困難となる。
【００３０】
式（４）および式（５）は、レンズＬ３１における曲率半径Ｒ１１とレンズＬ３２の曲率半径Ｒ１２の適正な範囲を規定する式である。曲率半径Ｒ１１，Ｒ１２が式（４）および式（５）の範囲から外れ、相互の差が広がりすぎると、軸上色収差および倍率色収差をバランス良く補正することが困難となる。
【００３１】
このように、本実施の形態の結像レンズによれば、第１〜第３レンズ群Ｇ１〜Ｇ３を上記のように構成し、さらに各式（２）〜（４）を全て満足するようにしたので、コンパクトな全体構成でありながら、紫外線領域においても極めて良好な収差性能を得ることができる。
【実施例】
【００３２】
次に、本実施の形態に係る結像レンズの具体的な数値実施例について説明する。
【００３３】
以下では、第１〜第４の数値実施例（実施例１〜４）をまとめて説明する。ここで、図５〜図８は、それぞれ図１〜図４に示した結像レンズの第１〜第４の構成例にそれぞれ対応する基本レンズデータを示している。
【００３４】
図５〜図８におけるＳｉ（面番号）の欄には、各実施例の結像レンズについて、図１〜図４にそれぞれ示した符号Ｓｉに対応させて、最も物体側の構成要素の面を１番目として、絞りＳｔをも含めて像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１〜１７）の面の番号を示す。Ｒｉ（曲率半径）の欄には、図１〜図４で示した符号Ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目の面Ｓｉの曲率半径の値を示す。曲率半径Ｒｉの値が∞の部分は、平面であることを示す。同様に、Ｄｉ（面間隔）の欄には、図１〜図４に示した符号Ｄｉに対応させて、物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸Ｚ１上の間隔を示す。ここで、曲率半径Ｒｉおよび面間隔Ｄｉの単位はミリメートル（ｍｍ）である。さらに、Ｎｊ（屈折率）の欄には、物体側からｊ番目（ｊ＝１〜８）のレンズ要素のｉ線（波長；３６５．０ｎｍ）に対する屈折率の値を示す。さらに、硝種の欄には、各レンズを構成する硝種を示す。
【００３５】
図９には、蛍石および石英における３６５ｎｍ、２７０ｎｍ、４００ｎｍの波長光に対する屈折率をそれぞれ示す。さらに、図１０には、図９に示した数値を式（１）に当てはめることにより算出した紫外線領域での蛍石および石英のアッベ数νUVと、それらの差分とを示す。図１０に示したように、アッベ数νUVの差分は７未満（６．３）となっている。
【００３６】
さらに、実施例１〜４の結像レンズにおける各式（２）〜（４）に対応する数値を図１１にまとめて示す。図１１に示したデータから明らかなように、実施例１〜４の結像レンズは、いずれも式（２）〜（４）を全て満足している。さらに、式（５）についても、図５〜図８のレンズデータから明らかに満足している。
【００３７】
図１２（Ａ）〜（Ｃ）には、実施例１の結像レンズにおける球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）および倍率色収差を示す。球面収差を示す図１２（Ａ）においては、２７０ｎｍ，３６５ｎｍ，４００ｎｍの波長の各光線に対応した曲線を示す。非点収差を示す図１２（Ｂ）においては、実線がサジタル方向の収差を示し、破線がタンジェンシャル（メリジオナル）方向の収差を示す。さらに、倍率色収差を示す図１２（Ｄ）においては２７０ｎｍおよび４００ｎｍの波長の各光線に対応した曲線を示す。また、FNO.はFナンバーを示し、ωは半画角を示す。
【００３８】
同様に、実施例２についての諸収差を図１３（Ａ）〜（Ｄ）に示し、実施例３についての諸収差を図１４（Ａ）〜（Ｄ）に示し、実施例４についての諸収差を図１５（Ａ）〜（Ｄ）に示す。
【００３９】
以上、各数値データおよび各収差図から明らかなように、本実施例の結像レンズでは、コンパクトな構成でありながら紫外線領域から可視領域に亘って極めて良好な収差性能が発揮されている。
【００４０】
以上、いくつかの実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。また、レンズ材料として蛍石および石英を用いるようにしたが、これに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態としての結像レンズにおける第１の構成例を示すものであり、実施例１に対応する断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態としての結像レンズにおける第２の構成例を示すものであり、実施例２に対応する断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態としての結像レンズにおける第３の構成例を示すものであり、実施例３に対応する断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態としての結像レンズにおける第４の構成例を示すものであり、実施例４に対応する断面図である。
【図５】実施例１の結像レンズにおける基本レンズデータを示す説明図である。
【図６】実施例２の結像レンズにおける基本レンズデータを示す説明図である。
【図７】実施例３の結像レンズにおける基本レンズデータを示す説明図である。
【図８】実施例４の結像レンズにおける基本レンズデータを示す説明図である。
【図９】実施例１〜４の各結像レンズに使用される硝材の屈折率を示す説明図である。
【図１０】実施例１〜４の各結像レンズに使用される硝材の紫外線領域でのアッベ数を示す説明図である。
【図１１】実施例１〜４の各結像レンズにおける式（２）〜（４）に対応する数値を示す説明図である。
【図１２】実施例１の結像レンズにおける球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差を示す収差図である。
【図１３】実施例２の結像レンズにおける球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差を示す収差図である。
【図１４】実施例３の結像レンズにおける球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差を示す収差図である。
【図１５】実施例４の結像レンズにおける球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差を示す収差図である。
【符号の説明】
【００４２】
Ｇ１〜Ｇ３…第１〜第３レンズ群、Ｓimg…結像面（撮像面）、Ｓｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面、Ｒｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉ…物体側から第ｉ番目と第（ｉ＋１）番目のレンズ面との面間隔、Ｚ１…光軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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