JP2000002835A - Image-formation optical system - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【技術分野】本発明は、電子内視鏡、デジタルカメラ
等、固体撮像素子上に結像させる光学系として好適な結
像光学系（対物光学系）に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an imaging optical system (objective optical system) suitable as an optical system for forming an image on a solid-state imaging device such as an electronic endoscope and a digital camera.
【０００２】[0002]
【従来技術及びその問題点】例えば、カラーＣＣＤ上に
結像させる電子内視鏡用の対物光学系（結像光学系）
は、病変等の見落としの防止や作業性向上のため広い画
角が要求される。また、電子内視鏡に限らずカラーＣＣ
Ｄ用の結像光学系は、シェーディングや色ずれ防止の為
に、レンズ最終面からの射出光を撮像面にできるだけ垂
直に入射させる、いわゆるテレセントリック性の良いこ
とも求められる。2. Description of the Related Art For example, an objective optical system (imaging optical system) for an electronic endoscope for forming an image on a color CCD.
Requires a wide angle of view to prevent oversight of a lesion or the like and to improve workability. Color CC is not limited to electronic endoscopes.
The imaging optical system for D is also required to have good so-called telecentricity, in which light emitted from the final lens surface is made incident on the imaging surface as perpendicularly as possible in order to prevent shading and color shift.
【０００３】カラーカメラ用のＣＣＤは、面順次方式で
用いるモノクロカメラ用のＣＣＤに比べると、一般的に
１画面サイズが大きいので、結果としてレンズ系（結像
光学系）が大きくならざるを得ない。レンズ系の全長が
長くなると、内視鏡の場合には先端部の湾曲操作性が悪
化し、収差補正も難しくなる。また、画素ピッチも小さ
いので、結像光学系として高解像度が要求される。さら
に、画面形状が一般的に長方形であり、短辺方向の画角
が小さいので、短辺方向の画角を大きくするには負（樽
型）の歪曲収差（の絶対値）を小さくする必要がある。A CCD for a color camera generally has a larger screen size than a CCD for a monochrome camera used in a frame sequential system, and as a result, the lens system (imaging optical system) must be large. Absent. If the total length of the lens system is long, in the case of an endoscope, the operability of bending the distal end portion is deteriorated, and it becomes difficult to correct aberration. Further, since the pixel pitch is small, high resolution is required for the imaging optical system. Furthermore, since the screen shape is generally rectangular and the angle of view in the short side direction is small, it is necessary to reduce the negative (barrel-shaped) distortion (absolute value) to increase the angle of view in the short side direction. There is.
【０００４】内視鏡用の対物光学系としては、絞りを挟
んで前群に負の屈折力を有する発散レンズ系、後群に正
の屈折力を有する収斂レンズ系のパワー配置のレトロフ
ォーカス型が良く用いられる。しかし、このレンズタイ
プはパワー配置が非対称型であるため、広い画角にわた
って、像面湾曲や非点収差や倍率色収差他の諸収差を補
正するのが難しい。特に負の歪曲収差が大きくなるとい
う欠点がある。As an objective optical system for an endoscope, a retrofocus type power arrangement of a divergent lens system having a negative refractive power in a front group and a convergent lens system having a positive refractive power in a rear group with a diaphragm interposed therebetween. Is often used. However, since this lens type has an asymmetric power arrangement, it is difficult to correct field curvature, astigmatism, lateral chromatic aberration and other various aberrations over a wide angle of view. In particular, there is a disadvantage that negative distortion is increased.
【０００５】非球面を用いて、歪曲収差を小さくするこ
とは公知であるが、効果的な非球面位置は特定されてい
ない。従来例として、特開平５−１２７０８１号公報の
レンズ系は、テレセントリック性を重視した光学系であ
るが、歪曲収差は−５０％程度ある。逆に、特開平８−
１４６２９１号公報のレンズ系は、歪曲収差補正を重視
した光学系であるが、テレセントリック性が良くない。Although it is known to reduce distortion by using an aspherical surface, an effective aspherical position is not specified. As a conventional example, the lens system disclosed in JP-A-5-127081 is an optical system that emphasizes telecentricity, but has a distortion of about -50%. Conversely, JP-A-8-
The lens system disclosed in 146291 is an optical system that emphasizes distortion correction, but has poor telecentricity.
【０００６】[0006]
【発明の目的】本発明は、テレセントリック性の向上
と、歪曲収差の補正とを両立させた結像光学系を得るこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an imaging optical system that achieves both improvement of telecentricity and correction of distortion.
【０００７】[0007]
【発明の概要】本発明の結像光学系は、物体側から順
に、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レンズ群から構成され、最も像側のレンズ
は、正の単レンズであり、像側から２番目のレンズの像
側の面は、光軸から離れるに従い曲率の緩くなる非球面
からなることを特徴としている。SUMMARY OF THE INVENTION An imaging optical system according to the present invention comprises, in order from the object side, a first lens unit having a negative refractive power and a second lens unit having a positive refractive power. Is a positive single lens, and the image-side surface of the second lens from the image side is characterized by being formed of an aspherical surface whose curvature decreases as the distance from the optical axis increases.
【０００８】この像側から２番目のレンズの非球面は、
次の条件式（１）及び（２）を満足することが好まし
い。 （１）０．１＜ｆ／ｆL ＜０．４ （２）０．０５＜Ａ／ｆ＜０．４ 但し、 ｆ：レンズ全系の焦点距離、 ｆL ：最も像側の正レンズの焦点距離、 Ａ：像側から２番目のレンズの像側の面の非球面の非球
面量、 である。The aspherical surface of the second lens from the image side is
It is preferable to satisfy the following conditional expressions (1) and (2). (1) 0.1 <f / f L <0.4 (2) 0.05 <A / f <0.4 where f: focal length of the whole lens system, f L : positive lens closest to the image side Focal length, A: Aspherical amount of the aspherical surface on the image side of the second lens from the image side.
【０００９】本発明の結像光学系は、より具体的には、
その第１レンズ群を、物体側から順に、負の第１レンズ
と絞りで構成し、第２レンズ群を、物体側から順に、正
の第２レンズ、負の第３レンズ、正の第４レンズ及び正
の第５レンズで構成して、次の条件式（３）、（４）及
び（５）を満足させることが好ましい。 （３）０．８＜｜ｆ／ｆ1 ｜＜１．６、 ｆ1 ＜０ （４）０．７＜ｆ／ｆ2 ＜１．４ （５）０．２＜ｆ／ｆ34＜０．５ 但し、 ｆ：レンズ全系の焦点距離、 ｆi ：第ｉレンズの焦点距離、 ｆ34：第３レンズと第４レンズの合成焦点距離、 である。このレンズ構成では、負の第３レンズと正の第
４レンズは、製造誤差による性能劣化の感度の低減、及
びレンズ組立作業性の向上の為に、接合することが望ま
しい。[0009] More specifically, the imaging optical system of the present invention comprises:
The first lens group includes, in order from the object side, a negative first lens and a stop. The second lens group includes, in order from the object side, a positive second lens, a negative third lens, and a positive fourth lens. It is preferable that the zoom lens be constituted by a lens and a positive fifth lens so as to satisfy the following conditional expressions (3), (4) and (5). (3) 0.8 <| f / f 1 | <1.6, f 1 <0 (4) 0.7 <f / f 2 <1.4 (5) 0.2 <f / f 34 <0 .5 where f: focal length of the entire lens system, f i : focal length of the i-th lens, f 34 : composite focal length of the third and fourth lenses. In this lens configuration, it is desirable to join the third negative lens and the fourth positive lens in order to reduce the sensitivity of performance degradation due to manufacturing errors and to improve the workability of lens assembly.
【００１０】また、本発明の結像光学系は、上記の具体
的な４群５枚構成では、次の条件式（６）、（７）及び
（８）を満足することが好ましい。 （６）−０．４＜ｆ／ｒa ＜０ （７）０．６＜ｆ／ｒb ＜１．０ （８）−０．９＜ｆ／ｒc ＜−０．５ 但し、 ｒa ：第３レンズの物体側の面の曲率半径、 ｒb ：第３レンズと第４レンズの接合面の曲率半径、 ｒc ：第４レンズ像側面の曲率半径、 である。The imaging optical system according to the present invention preferably satisfies the following conditional expressions (6), (7) and (8) in the specific four-group, five-element configuration. (6) -0.4 <f / r a <0 (7) 0.6 <f / r b <1.0 (8) -0.9 <f / r c <-0.5 where, r a of curvature of the object-side surface of the third lens radius r b of curvature of the cemented surface of the third lens and the fourth lens radius, r c: curvature of the fourth lens image side surface radius, a.
【００１１】また、本発明の結像光学系は、上記の具体
的な５枚構成では、次の条件式（９）、（１０）及び
（１１）を満足することが好ましい。 （９）１．５＜（ｎ2 ＋ｎ4 ＋ｎ5 ）／３＜１．６５ （１０）５５＜（ν2 ＋ν4 ＋ν5 ）／３ （１１）０．１５＜ｎ3 −ｎ4 但し、 ｎi ：第ｉレンズのｄ線に対する屈折率、 νi ：第ｉレンズのアッベ数、 である。It is preferable that the imaging optical system of the present invention satisfies the following conditional expressions (9), (10) and (11) in the specific five-element configuration described above. (9) 1.5 <(n 2 + n 4 + n 5 ) / 3 <1.65 (10) 55 <(ν 2 + ν 4 + ν 5 ) / 3 (11) 0.15 <n 3 −n 4 n i : the refractive index of the i-th lens with respect to the d-line, and ν i : the Abbe number of the i-th lens.
【００１２】本発明の結像光学系は、内視鏡の対物光学
系として利用できる他、デジタルカメラの撮影レンズ系
としても使用できる。The image forming optical system of the present invention can be used not only as an objective optical system of an endoscope, but also as a photographing lens system of a digital camera.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下の各実施形態は、本発明の結
像光学系を内視鏡用の結像光学系（対物光学系）に適用
したものである。各実施形態の結像光学系は、図１、図
３、図５、図７及び図９の各実施例に示すように、物体
側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｉと、正の屈折
力の第２レンズ群IIとからなっている。第１レンズ群Ｉ
は、物体側から順に、負のパワーの第１レンズＬ１と絞
りＳからなり、第２レンズ群IIは、物体側から順に、正
のパワーの第２レンズＬ２、負のパワーの第３レンズＬ
３、正のパワーの第４レンズＬ４、及び正のパワーの第
５レンズＬ５からなっている。第５レンズＬ５の最終面
とＣＣＤの間には、ローパスフィルターや赤外線カット
フィルター、ＣＣＤカバーガラス他の平行平面板Ｐが配
置されている。図９の実施例以外の実施例では、第３レ
ンズと第４レンズが接合されている。また、各実施例と
も、最も像側の第５レンズは、正の単レンズであり、像
側から２番目の第４レンズＬ４の像側の面は光軸から離
れるに従い曲率が緩くなる非球面からなっている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following embodiments, the imaging optical system of the present invention is applied to an imaging optical system (objective optical system) for an endoscope. As shown in the examples of FIGS. 1, 3, 5, 7, and 9, the imaging optical system of each embodiment includes, in order from the object side, a first lens group I having a negative refractive power; The second lens group II has a positive refractive power. First lens group I
Comprises, in order from the object side, a first lens L1 having a negative power and a stop S. The second lens group II comprises, in order from the object side, a second lens L2 having a positive power and a third lens L having a negative power.
3, a fourth lens L4 having a positive power and a fifth lens L5 having a positive power. Between the final surface of the fifth lens L5 and the CCD, a low-pass filter, an infrared cut filter, a CCD cover glass, and other parallel flat plates P are arranged. In embodiments other than the embodiment of FIG. 9, the third lens and the fourth lens are cemented. In each embodiment, the fifth lens closest to the image side is a positive single lens, and the image-side surface of the fourth lens L4, which is the second lens from the image side, has an aspheric surface whose curvature decreases as the distance from the optical axis increases. Consists of
【００１４】このように、最も像側のレンズを正の単レ
ンズとし、像側から２番目のレンズの像側の面を光軸か
ら離れるに従い曲率が緩くなる非球面とすることによ
り、テレセントリック性と歪曲収差の補正を両立させる
ことができる。すなわち、テレセントリック性を良好に
するには、最終レンズを光束を収束させる正のパワーの
単レンズから構成することが好ましい。一方、歪曲収差
の補正は、できるだけ光線高の高い位置で行なうことが
望ましく、このため、歪曲収差を補正するための非球面
を像側の面から２番目のレンズの像側の面に用いてい
る。仮に、最終レンズ（第５レンズ）に非球面を用いる
と、歪曲収差は補正できるが、テレセントリック性が悪
化することになる。つまり、最終レンズで歪曲収差を補
正しようとすると、レンズ周辺部でパワーが少なくなっ
てしまうため、テレセントリック性を保持するのが困難
となる。As described above, the lens closest to the image side is a positive single lens, and the image-side surface of the second lens from the image side is an aspheric surface whose curvature becomes gentler as the distance from the optical axis increases, so that telecentricity is improved. And correction of distortion can be achieved at the same time. That is, in order to improve the telecentricity, it is preferable that the final lens is formed of a single lens having a positive power for converging a light beam. On the other hand, it is desirable to correct the distortion at a position where the ray height is as high as possible. Therefore, an aspheric surface for correcting the distortion is used for the image-side surface of the second lens from the image-side surface. I have. If an aspherical surface is used as the final lens (fifth lens), distortion can be corrected, but telecentricity will be deteriorated. In other words, when trying to correct the distortion with the final lens, the power is reduced at the peripheral portion of the lens, and it is difficult to maintain the telecentricity.
【００１５】条件式（１）ないし（１１）は、第１レン
ズ群を、負の第１レンズから構成し、第２レンズ群を、
物体側から順に、正の第２レンズ、負の第３レンズ、正
の第４レンズ及び正の第５レンズから構成したときの条
件である。Conditional expressions (1) to (11) indicate that the first lens unit is composed of a negative first lens and the second lens unit is
This is a condition when the lens is composed of a positive second lens, a negative third lens, a positive fourth lens, and a positive fifth lens in order from the object side.
【００１６】まず条件式（１）は、テレセントリック性
に重要な影響を与える正の第５レンズＬ５の屈折力の数
値範囲を表す条件である。条件式（１）の下限を超える
と、第５レンズＬ５の正の屈折力が弱くなる。そのた
め、テレセントリック性を維持するために第３レンズＬ
３と第４レンズＬ４から構成される接合レンズの正の屈
折力が大きくなり、歪曲収差や非点収差他が補正不足と
なる。条件式（１）の上限を超えると、第５レンズＬ５
の正の屈折力が強くなる。従って、絞りから離れた位置
で強いパワーを持つことになり、コマ収差や非点収差等
の収差補正が困難となる。First, conditional expression (1) is a condition representing a numerical range of the refractive power of the positive fifth lens L5, which has an important effect on the telecentricity. If the lower limit of conditional expression (1) is exceeded, the positive refractive power of the fifth lens L5 will be weak. Therefore, in order to maintain telecentricity, the third lens L
The positive refractive power of the cemented lens constituted by the third lens L4 and the fourth lens L4 becomes large, and the distortion, astigmatism and the like become insufficiently corrected. If the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, the fifth lens L5
Has a positive refractive power. Therefore, the lens has a strong power at a position away from the stop, and it becomes difficult to correct aberrations such as coma and astigmatism.
【００１７】条件式（２）は、像側の面から２番目の第
４レンズＬ４の像側の面の非球面量と全系の焦点距離の
比の数値範囲を表す条件である。条件式（２）の下限を
超えると、非球面量が小さくなり、歪曲収差が補正不足
となる。条件式（２）の上限を超えると、非球面量が大
きくなり、歪曲収差は補正できるが、テレセントリック
性を維持するのが困難となる。Conditional expression (2) is a condition representing the numerical range of the ratio between the aspherical amount of the image-side surface of the fourth lens L4 second from the image-side surface and the focal length of the entire system. If the lower limit of conditional expression (2) is exceeded, the amount of aspherical surface will decrease, and distortion will be undercorrected. If the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the amount of aspherical surface will increase and distortion can be corrected, but it will be difficult to maintain telecentricity.
【００１８】条件式（３）は、負の第１レンズＬ１の屈
折力の数値範囲を表す条件である。条件式（３）の下限
を超えると、広い画角が得られなくなる。条件式（３）
の上限を超えると、バックフォーカスが長くなりすぎ
て、全長（レンズ第１面から像面までの距離）が長くな
り、内視鏡先端部の湾曲操作性が低下する。Conditional expression (3) is a condition representing the numerical range of the refractive power of the negative first lens L1. If the lower limit of conditional expression (3) is exceeded, a wide angle of view cannot be obtained. Conditional expression (3)
Exceeds the upper limit, the back focus becomes too long, the overall length (the distance from the first lens surface to the image surface) becomes long, and the bending operability of the distal end portion of the endoscope decreases.
【００１９】条件式（４）は、構成レンズのうちで最も
強い屈折力を有する正の第２レンズＬ２の屈折力の数値
範囲を表す条件である。条件式（４）の下限を超えて第
２レンズＬ２の正の屈折力が弱くなると、負の第１群と
のバランスが崩れて、像面湾曲がオーバーとなる。条件
式（４）の上限を超えて第２レンズＬ２の正の屈折力が
強くなると、ペッツバール和が増大してしまい、像面湾
曲がアンダーとなる。Conditional expression (4) is a condition representing the numerical range of the refractive power of the positive second lens L2 having the strongest refractive power among the constituent lenses. If the positive refractive power of the second lens L2 is weakened below the lower limit of the conditional expression (4), the balance with the negative first lens unit is lost, and the curvature of field becomes excessive. When the positive refractive power of the second lens L2 is increased beyond the upper limit of the conditional expression (4), the Petzval sum increases, and the field curvature becomes under.
【００２０】条件式（５）は、第３レンズＬ３と第４レ
ンズＬ４を接合する場合の合成屈折力の数値範囲を表す
条件である。この接合レンズは、全体として正のパワー
をもつ。条件式（５）の下限を超えて第３レンズＬ３と
第４レンズＬ４の接合レンズの正の屈折力が弱くなる
と、テレセントリック性を維持するために第５レンズＬ
５の正の屈折力が大きくなり、非点収差等が補正不足と
なり、画面周辺部での結像性能が低下する。条件式
（５）の上限を超えて同接合レンズの正の屈折力が強く
なりすぎると、テレセントリック性は維持できるが、歪
曲収差が大きくなってしまう。Conditional expression (5) is a condition representing the numerical range of the combined refractive power when the third lens L3 and the fourth lens L4 are cemented. This cemented lens has a positive power as a whole. If the positive refractive power of the cemented lens of the third lens L3 and the fourth lens L4 is weakened below the lower limit of the conditional expression (5), the fifth lens L is required to maintain telecentricity.
The positive refractive power of No. 5 becomes large, astigmatism and the like become insufficiently corrected, and the imaging performance at the peripheral portion of the screen is reduced. If the positive refractive power of the cemented lens exceeds the upper limit of the conditional expression (5), the telecentricity can be maintained, but the distortion becomes large.
【００２１】条件式（６）は、第３レンズＬ３の物体側
の面の曲率（半径）の数値範囲を示す条件である。条件
式（６）の下限を超えると、第３レンズＬ３の物体側の
面の曲率がきつくなり過ぎてコマ収差が大きく発生して
しまい、レンズ全系で補正不足となる。条件式（６）の
上限を超えると、第３レンズＬ３の物体側の面が凸面に
なり、この面で軸外光束が光軸方向に曲げられてしまう
ので歪曲収差が大きく発生してしまう。この面は軸外光
束に対して、ほぼコンセントリックであることが望まし
い。Conditional expression (6) is a condition indicating the numerical range of the curvature (radius) of the object-side surface of the third lens L3. If the lower limit of conditional expression (6) is exceeded, the curvature of the object-side surface of the third lens L3 becomes too tight, causing large coma, and insufficient correction in the entire lens system. If the upper limit of conditional expression (6) is exceeded, the object-side surface of the third lens L3 becomes convex, and off-axis luminous flux is bent in the optical axis direction on this surface, causing large distortion. This surface is preferably substantially concentric with respect to the off-axis light beam.
【００２２】条件式（７）は、第３レンズＬ３と第４レ
ンズＬ４の接合レンズの接合面の曲率（半径）の数値範
囲を示す条件である。条件式（７）の下限を超えると、
接合面の曲率が緩くなり、倍率色収差他が補正不足にな
る。条件式（７）の上限を超えると、接合面の曲率がき
つくなり、倍率色収差他の収差補正には有利であるが、
接合レンズを構成する正レンズの周縁部の厚みが取れな
くなる。Conditional expression (7) is a condition indicating the numerical range of the curvature (radius) of the cemented surface of the cemented lens of the third lens L3 and the fourth lens L4. When the lower limit of conditional expression (7) is exceeded,
The curvature of the joint surface becomes loose, and chromatic aberration of magnification and the like become insufficiently corrected. When the value exceeds the upper limit of conditional expression (7), the curvature of the cemented surface becomes sharp, which is advantageous for correcting lateral chromatic aberration and other aberrations.
The peripheral edge of the positive lens constituting the cemented lens cannot have a sufficient thickness.
【００２３】条件式（８）は、第４レンズＬ４の像側の
面の曲率（半径）の数値範囲を示す条件である。条件式
（８）の下限を超えると、第４レンズＬ４の像側の面の
曲率がきつくなりずぎて、歪曲収差が大きくなる。条件
式（８）の上限を超えると、第４レンズＬ４の像側の面
の曲率が緩くなりずぎて、テレセントリック性が確保で
きなくなる。Conditional expression (8) is a condition indicating the numerical range of the curvature (radius) of the image-side surface of the fourth lens L4. If the lower limit of conditional expression (8) is exceeded, the curvature of the image-side surface of the fourth lens L4 will become too tight to increase the distortion. If the upper limit of conditional expression (8) is exceeded, the curvature of the image-side surface of the fourth lens L4 will become loose and telecentricity cannot be ensured.
【００２４】条件式（９）は、３枚の正レンズの屈折率
の平均値の数値範囲を示す条件であり、また条件式（１
０）は、３枚の正レンズのアッベ数の平均値の数値範囲
を示す条件である。各実施形態では、明るさ絞りより像
側に位置する３枚の正レンズに適切に屈折力を分配して
いるために、各正レンズの屈折率はｎ＝１．５〜１．６
と低いもので済んでいる。屈折率が低い硝材を使えると
いうことは、低分散の硝材が使えることになり、倍率色
収差の補正に有利である。条件式（９）の下限を超える
と、ペッツバ−ル和が大きくなり、像面湾曲がアンダー
となる。条件式（９）の上限を越えると、低分散の硝材
が使えなくなり、倍率色収差が補正不足となる。条件式
（１０）の下限を越えると、倍率色収差が補正不足とな
る。Conditional expression (9) is a condition indicating the numerical range of the average value of the refractive index of the three positive lenses, and conditional expression (1)
0) is a condition indicating a numerical range of an average value of Abbe numbers of three positive lenses. In each embodiment, since the refractive power is appropriately distributed to the three positive lenses located on the image side of the aperture stop, the refractive index of each positive lens is n = 1.5 to 1.6.
And it is low. The fact that a glass material having a low refractive index can be used means that a glass material having a low dispersion can be used, which is advantageous for correcting lateral chromatic aberration. If the lower limit of conditional expression (9) is exceeded, the Petzval sum becomes large and the field curvature becomes under. If the upper limit of conditional expression (9) is exceeded, a low-dispersion glass material cannot be used, and lateral chromatic aberration will be insufficiently corrected. If the lower limit of conditional expression (10) is exceeded, lateral chromatic aberration will be undercorrected.
【００２５】条件式（１１）は、接合レンズの屈折率の
差の数値範囲を示す条件である。接合面を軸外光束に対
して発散面とすることにより、色収差の補正の他に、コ
マ収差や非点収差の補正効果があるが、条件式（１１）
の下限を超えて、屈折率差が小さくなると、接合面の軸
外光束に対する発散作用が弱まるため、収差補正に不利
となる。Conditional expression (11) is a condition indicating the numerical range of the difference in the refractive index of the cemented lens. By making the joining surface a diverging surface for off-axis light beams, there is an effect of correcting coma and astigmatism in addition to correcting chromatic aberration.
When the difference in refractive index is smaller than the lower limit of the condition (1), the diverging effect of the joint surface on the off-axis light beam is weakened, which is disadvantageous for aberration correction.
【００２６】次に具体的な実施例を説明する。実施例の
諸収差図中、ｄ線、ｇ線、Ｃ線は球面収差により示され
る軸上色収差、倍率色収差であり、Ｓはサジタル、Ｍは
メリディオテルである。また、数値データを示す表中、
ＦNOはＦナンバー、ｆは全系の焦点距離、Ｍは横倍率、
Ｗは半画角、ｆB はバックフォーカス（レンズ最終面か
らＣＣＤ面までの空気換算距離）、Ｒは曲率半径、Ｄは
レンズ厚またはレンズ間隔、Ｎｄはｄ線の屈折率、νｄ
はアッベ数を示す。回転対称非球面は次式で定義され
る。 x=Ch2/[1+[1-(1+K)C2h2]1/2]+A4h4+A6h6+A8h8+・・・ （Ｃは曲率(1/r)、ｈは光軸からの高さ、Ｋは円錐係数、
Ａi はｉ次の非球面係数）Next, a specific embodiment will be described. In the various aberration diagrams of the examples, d-line, g-line, and C-line are axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration represented by spherical aberration, S is sagittal, and M is meridiotel. In the table showing numerical data,
F NO is the F number, f is the focal length of the entire system, M is the lateral magnification,
W is the half angle of view, f B is (air equivalent distance from the last lens surface to the CCD surface) back focus, R represents the radius of curvature, D is the lens thickness or distance between lens, Nd is the refractive index of the d line, [nu] d
Indicates Abbe number. A rotationally symmetric aspheric surface is defined by the following equation. x = Ch 2 / [1+ [ 1- (1 + K) C 2 h 2] 1/2] + A4h 4 + A6h 6 + A8h 8 + ··· (C is the curvature (1 / r), h is Height from optical axis, K is the conic coefficient,
Ai is the i-th order aspherical coefficient)
【００２７】［実施例１］図１は本発明の結像光学系の
実施例１のレンズ構成図、図２はその諸収差図、表１は
その数値データである。第１レンズ群Ｉを構成する第１
レンズＬ１は像側に凹の負メニスカスレンズであり、そ
の後方に絞りＳが位置している。第２レンズ群IIの第２
レンズＬ２は像側に凸の正レンズ、第３レンズＬ３は像
側に凹の負レンズ、第４レンズＬ４は両凸正レンズで、
第３レンズＬ３と第４レンズＬ４は接合しており、第５
レンズＬ５は、物体側に凸の正の単レンズである。第４
レンズの像側の面は回転対称非球面である。[Embodiment 1] FIG. 1 is a lens configuration diagram of Embodiment 1 of an image forming optical system according to the present invention, FIG. 2 is a diagram of various aberrations, and Table 1 is numerical data thereof. The first lens constituting the first lens group I
The lens L1 is a negative meniscus lens concave on the image side, and the stop S is located behind the lens. The second of the second lens group II
The lens L2 is a positive lens convex on the image side, the third lens L3 is a negative lens concave on the image side, the fourth lens L4 is a biconvex positive lens,
The third lens L3 and the fourth lens L4 are cemented, and the fifth
The lens L5 is a positive single lens that is convex on the object side. 4th
The image-side surface of the lens is a rotationally symmetric aspherical surface.
【００２８】[0028]
【表１】 FNO=1.8.1 f =1.48 M =-0.135 W =62.85° fB=0.91 (=d9+d10/1.52400+d11/1.51633) 面Ｎｏ． Ｒ Ｄ Ｎｄ νｄ 1 8.000 0.49 1.51633 64.1 2 0.585 0.62 - - 3 ∞ 0.76 1.51633 64.1 4 -0.807 1.03 - - 5 -85.743 0.38 1.84666 23.8 6 2.020 2.20 1.66910 55.4 7＊ -2.135 0.05 - - 8 5.969 0.78 1.51633 64.1 9 ∞ 0.26 - - 10 ∞ 0.50 1.52400 65.5 11 ∞ 0.50 1.51633 64.1 12 ∞ - - - ＊は回転対称非球面。 非球面データ（表示していない非球面係数は０である）； 面Ｎｏ． Ｋ Ａ４ Ａ６ Ａ８ ７ 0.00 0.2452 ×10-1 -0.2684×10-3 0.1160×10-2 TABLE 1 F NO = 1.8.1 f = 1.48 M = -0.135 W = 62.85 ° f B = 0.91 (= d9 + d10 / 1.52400 + d11 / 1.51633) plane No. RD Nd νd 1 8.000 0.49 1.51633 64.1 2 0.585 0.62--3 ∞ 0.76 1.51633 64.1 4 -0.807 1.03--5 -85.743 0.38 1.84666 23.8 6 2.020 2.20 1.66910 55.4 7 * -2.135 0.05--8 5.969 0.78 1.51633 64.1 9 ∞ 0.26--10 ∞ 0.50 1.52400 65.5 11 ∞ 0.50 1.51633 64.1 12 ∞---* is a rotationally symmetric aspherical surface. Aspherical surface data (the aspherical coefficient not shown is 0); K A4 A6 A8 7 0.00 0.2452 × 10 -1 -0.2684 × 10 -3 0.1160 × 10 -2
【００２９】［実施例２］図３は、本発明の結像光学系
の実施例２のレンズ構成図、図４はその諸収差図、表２
はその数値データである。基本的レンズ構成は実施例１
と同じである。[Embodiment 2] FIG. 3 is a lens configuration diagram of Embodiment 2 of the imaging optical system of the present invention, FIG.
Is the numerical data. Example 1 is a basic lens configuration.
Is the same as
【００３０】[0030]
【表２】 FNO=1.8.0 f =1.51 M =-0.139 W =60.45° fB=1.10 (=d9+d10/1.52400+d11/1.51633) 面Ｎｏ． Ｒ Ｄ Ｎｄ νｄ 1 8.000 0.49 1.51633 64.1 2 0.575 0.61 - - 3 ∞ 0.76 1.51633 64.1 4 -0.792 0.95 - - 5 -18.666 0.43 1.84666 23.8 6 2.020 2.20 1.66910 55.4 7＊ -2.135 0.05 - - 8 6.241 0.77 1.51633 64.1 9 ∞ 0.44 - - 10 ∞ 0.50 1.52400 65.5 11 ∞ 0.50 1.51633 64.1 12 ∞ - - - ＊は回転対称非球面。 非球面データ（表示していない非球面係数は０である）； 面Ｎｏ． Ｋ Ａ４ Ａ６ Ａ８ ７ 0.00 0.2452 ×10-1 -0.2684×10-3 0.1160×10-2 [Table 2] F NO = 1.8.0 f = 1.51 M = -0.139 W = 60.45 ° f B = 1.10 (= d9 + d10 / 1.52400 + d11 / 1.51633) RD Nd νd 1 8.000 0.49 1.51633 64.1 2 0.575 0.61--3 ∞ 0.76 1.51633 64.1 4 -0.792 0.95--5 -18.666 0.43 1.84666 23.8 6 2.020 2.20 1.66910 55.4 7 * -2.135 0.05--8 6.241 0.77 1.51633 64.1 9 ∞ 0.44--10 ∞ 0.50 1.52400 65.5 11 ∞ 0.50 1.51633 64.1 12 ∞---* is a rotationally symmetric aspherical surface. Aspherical surface data (the aspherical coefficient not shown is 0); K A4 A6 A8 7 0.00 0.2452 × 10 -1 -0.2684 × 10 -3 0.1160 × 10 -2
【００３１】［実施例３］図５は、本発明の撮影レンズ
系の実施例３のレンズ構成図、図６はその諸収差図、表
３はその数値データである。基本的レンズ構成は実施例
１と同じである。[Embodiment 3] FIG. 5 is a diagram showing a lens configuration of Embodiment 3 of the taking lens system of the present invention, FIG. 6 is a diagram showing various aberrations, and Table 3 is numerical data thereof. The basic lens configuration is the same as in the first embodiment.
【００３２】[0032]
【表３】 FNO=1.8.0 f =1.57 M =-0.145 W =60.06° fB=1.19 (=d9+d10/1.52400+d11/1.51633) 面Ｎｏ． Ｒ Ｄ Ｎｄ νｄ 1 7.998 0.49 1.88300 40.8 2 0.925 0.57 - - 3 ∞ 0.77 1.58913 61.2 4 -0.903 1.04 - - 5 -17.500 0.30 1.84666 23.8 6 2.020 2.20 1.66910 55.4 7＊ -2.135 0.05 - - 8 6.208 0.77 1.51633 64.1 9 ∞ 0.53 - - 10 ∞ 0.50 1.52400 65.5 11 ∞ 0.50 1.51633 64.1 12 ∞ - - - ＊は回転対称非球面。 非球面データ（表示していない非球面係数は０である）； 面Ｎｏ． Ｋ Ａ４ Ａ６ Ａ８ ７ 0.00 0.2452 ×10-1 -0.2684×10-3 0.1160×10-2 [Table 3] F NO = 1.8.0 f = 1.57 M = −0.145 W = 60.06 ° f B = 1.19 (= d9 + d10 / 1.52400 + d11 / 1.51633) RD Nd νd 1 7.998 0.49 1.88 300 40.8 2 0.925 0.57--3 ∞ 0.77 1.58913 61.2 4 -0.903 1.04--5 -17.500 0.30 1.84666 23.8 6 2.020 2.20 1.66910 55.4 7 * -2.135 0.05--8 6.208 0.77 1.51633 64.1 9 ∞ 0.53--10 ∞ 0.50 1.52400 65.5 11 ∞ 0.50 1.51633 64.1 12 ∞---* is a rotationally symmetric aspherical surface. Aspherical surface data (the aspherical coefficient not shown is 0); K A4 A6 A8 7 0.00 0.2452 × 10 -1 -0.2684 × 10 -3 0.1160 × 10 -2
【００３３】［実施例４］図７は、本発明の撮影レンズ
系の実施例４のレンズ構成図、図８はその諸収差図、表
４はその数値データである。基本的レンズ構成は実施例
１と同じである。[Embodiment 4] FIG. 7 is a diagram showing the lens arrangement of Embodiment 4 of the taking lens system of the present invention, FIG. 8 is a diagram showing various aberrations, and Table 4 is numerical data. The basic lens configuration is the same as in the first embodiment.
【００３４】[0034]
【表４】 FNO=1.8.2 f =1.56 M =-0.145 W =60.135 ° fB=1.07 (=d9+d10/1.52400+d11/1.51633) 面Ｎｏ． Ｒ Ｄ Ｎｄ νｄ 1 8.000 0.49 1.51633 64.1 2 0.603 0.50 - - 3 ∞ 0.79 1.51633 64.1 4 -0.717 0.50 - - 5 -5.608 0.51 1.84666 23.8 6 2.020 2.20 1.66910 55.4 7＊ -2.135 0.31 - - 8 5.479 0.87 1.51633 64.1 9 ∞ 0.41 - - 11 ∞ 0.50 1.51633 64.1 12 ∞ - - - ＊は回転対称非球面。 非球面データ（表示していない非球面係数は０である）； 面Ｎｏ． Ｋ Ａ４ Ａ６ Ａ８ ７ 0.00 0.2452 ×10-1 -0.2684×10-3 0.1160×10-2 TABLE 4 F NO = 1.8.2 f = 1.56 M = -0.145 W = 60.135 ° f B = 1.07 (= d9 + d10 / 1.52400 + d11 / 1.51633) plane No. RD Nd νd 1 8.000 0.49 1.51633 64.1 2 0.603 0.50--3 ∞ 0.79 1.51633 64.1 4 -0.717 0.50--5 -5.608 0.51 1.84666 23.8 6 2.020 2.20 1.66910 55.4 7 * -2.135 0.31--8 5.479 0.87 1.51633 64.1 9 ∞ 0.41--11 ∞ 0.50 1.51633 64.1 12 ∞---* indicates a rotationally symmetric aspherical surface. Aspherical surface data (the aspherical coefficient not shown is 0); K A4 A6 A8 7 0.00 0.2452 × 10 -1 -0.2684 × 10 -3 0.1160 × 10 -2
【００３５】［実施例５］図９は、本発明の撮影レンズ
系の第５の実施例のレンズ構成図、図１０はその諸収差
図、表５はその数値データである。基本的レンズ構成
は、第３レンズＬ３が物体側に凹の負のメニスカスレン
ズである点、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４が接合さ
れていない点を除いて、実施例１と同じである。[Embodiment 5] FIG. 9 is a lens configuration diagram of a fifth embodiment of the taking lens system according to the present invention, FIG. 10 is a diagram showing various aberrations, and Table 5 is numerical data thereof. The basic lens configuration is the same as that of the first embodiment, except that the third lens L3 is a negative meniscus lens concave to the object side, and the third lens L3 and the fourth lens L4 are not joined. .
【００３６】[0036]
【表５】 FNO=1.6.0 f =1.54 M =-0.142 W =65.06° fB=0.96 (=d9+d10/1.52400+d11/1.51633) 面Ｎｏ． Ｒ Ｄ Ｎｄ νｄ 1 ∞ 0.49 1.45854 68.0 2 0.723 0.34 - - 3 ∞ 0.80 1.58913 61.2 4 -0.745 0.70 - - 5 -2.030 0.30 1.84666 23.8 6 7.612 0.07 - - 7 4.251 1.60 1.66910 55.4 8＊ -1.810 0.05 - - 9 3.891 1.00 1.51633 64.1 10 -22.318 0.30 - - 11 ∞ 0.50 1.52400 65.5 12 ∞ 0.50 1.51633 64.1 13 ∞ - - - ＊は回転対称非球面。 非球面データ（表示していない非球面係数は０である）； 面Ｎｏ． Ｋ Ａ４ Ａ６ Ａ８ ８ 0.00 0.4310 ×10-1 -0.1796×10-2 0.4481×10-2 [Table 5] F NO = 1.6.0 f = 1.54 M = -0.142 W = 65.06 ° f B = 0.96 (= d9 + d10 / 1.52400 + d11 / 1.51633) RD Nd νd 1 ∞ 0.49 1.45854 68.0 2 0.723 0.34--3 ∞ 0.80 1.58913 61.2 4 -0.745 0.70--5 -2.030 0.30 1.84666 23.8 6 7.612 0.07--7 4.251 1.60 1.66910 55.4 8 * -1.810 0.05--9 3.891 1.00 1.51633 64.1 10 -22.318 0.30--11 ∞ 0.50 1.52400 65.5 12 ∞ 0.50 1.51633 64.1 13 ∞---* indicates a rotationally symmetric aspherical surface. Aspherical surface data (the aspherical coefficient not shown is 0); K A4 A6 A8 8 0.00 0.4310 × 10 -1 -0.1796 × 10 -2 0.4481 × 10 -2
【００３７】実施例１から５の各条件式に対する値を表
６に示す。Table 6 shows values for the respective conditional expressions in Examples 1 to 5.
【表６】 実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４ 実施例５ 条件式（１） 0.128 0.125 0.130 0.147 0.237 条件式（２） 0.117 0.140 0.102 0.103 0.252 条件式（３） 1.181 1.232 1.282 1.206 0.977 条件式（４） 0.945 0.986 1.024 1.122 1.218 条件式（５） 0.379 0.360 0.369 0.287 0.269 条件式（６） -0.017 -0.081 -0.090 -0.278 - 条件式（７） 0.731 0.749 0.777 0.771 - 条件式（８） -0.692 -0.708 -0.735 -0.730 - 条件式（９） 1.567 1.567 1.592 1.567 1.592 条件式（１０） 61.2 61.2 60.2 61.2 60.2 条件式（１１） 0.178 0.178 0.178 0.178 0.178[Table 6] Example 1 Example 2 Example 3 Example 4 Example 5 Conditional expression (1) 0.128 0.125 0.130 0.147 0.237 Conditional expression (2) 0.117 0.140 0.102 0.103 0.252 Conditional expression (3) 1.181 1.232 1.282 1.206 0.977 Condition Equation (4) 0.945 0.986 1.024 1.122 1.218 Conditional expression (5) 0.379 0.360 0.369 0.287 0.269 Conditional expression (6) -0.017 -0.081 -0.090 -0.278-Conditional expression (7) 0.731 0.749 0.777 0.771-Conditional expression (8) -0.692 -0.708 -0.735 -0.730-Conditional expression (9) 1.567 1.567 1.592 1.567 1.592 Conditional expression (10) 61.2 61.2 60.2 61.2 60.2 Conditional expression (11) 0.178 0.178 0.178 0.178 0.178
【００３８】表６から明かなように、各実施例は、接合
レンズを含まない実施例５の接合レンズに関する条件式
（７）を除いて、条件式（１）ないし（１１）を満足
し、各収差、特に歪曲収差がよく補正されている。As is clear from Table 6, each embodiment satisfies the conditional expressions (1) to (11) except for the conditional expression (7) relating to the cemented lens of Example 5 which does not include a cemented lens. Each aberration, particularly distortion, is well corrected.
【００３９】[0039]
【発明の効果】本発明によれば、テレセントリック性の
向上と、歪曲収差の補正とを両立させた結像光学系を得
ることができる。According to the present invention, it is possible to obtain an image forming optical system that achieves both improvement of telecentricity and correction of distortion.
【図１】本発明による結像光学系の第１の実施例のレン
ズ構成図である。FIG. 1 is a lens configuration diagram of a first embodiment of an imaging optical system according to the present invention.
【図２】図１のレンズ系の諸収差図である。FIG. 2 is a diagram illustrating various aberrations of the lens system in FIG. 1;
【図３】本発明による結像光学系の第２の実施例のレン
ズ構成図である。FIG. 3 is a lens configuration diagram of a second embodiment of the imaging optical system according to the present invention.
【図４】図３のレンズ系の諸収差図である。FIG. 4 is a diagram illustrating various aberrations of the lens system in FIG. 3;
【図５】本発明による結像光学系の第３の実施例のレン
ズ構成図である。FIG. 5 is a lens configuration diagram of a third embodiment of the imaging optical system according to the present invention.
【図６】図５のレンズ系の諸収差図である。FIG. 6 is a diagram illustrating various aberrations of the lens system in FIG. 5;
【図７】本発明による結像光学系の第４の実施例のレン
ズ構成図である。FIG. 7 is a lens configuration diagram of a fourth embodiment of the imaging optical system according to the present invention.
【図８】図７のレンズ系の諸収差図である。FIG. 8 is a diagram illustrating various aberrations of the lens system in FIG. 7;
【図９】本発明による結像光学系の第５の実施例のレン
ズ構成図である。FIG. 9 is a lens configuration diagram of a fifth embodiment of the imaging optical system according to the present invention.
【図１０】図９のレンズ系の諸収差図である。10 is a diagram illustrating various aberrations of the lens system in FIG. 9;
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA01 KA10 LA03 NA02 PA04 PA05 PA17 PA18 PB05 QA01 QA02 QA05 QA07 QA16 QA17 QA21 QA26 QA33 QA34 QA41 QA46 RA05 RA13 RA42 RA43 RA44 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H087 KA01 KA10 LA03 NA02 PA04 PA05 PA17 PA18 PB05 QA01 QA02 QA05 QA07 QA16 QA17 QA21 QA26 QA33 QA34 QA41 QA46 RA05 RA13 RA42 RA43 RA44
Claims (7)
る第２レンズ群とから構成され、 第２レンズ群の最も像側のレンズは、正の単レンズから
なり、 第２レンズ群の像側から２番目のレンズの像側の面は、
光軸から離れるに従い曲率の緩くなる非球面からなるこ
とを特徴とする結像光学系。A first lens group having a negative refractive power and a second lens group having a positive refractive power, wherein a lens closest to the image in the second lens group is a positive lens. The surface on the image side of the second lens from the image side of the second lens group is
An imaging optical system comprising an aspherical surface having a curvature gradually decreasing as the distance from the optical axis increases.
の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴とする
結像光学系。 （１）０．１＜ｆ／ｆL ＜０．４ （２）０．０５＜Ａ／ｆ＜０．４ 但し、 ｆ：レンズ全系の焦点距離、 ｆL ：最も像側の正の単レンズの焦点距離、 Ａ：像側から２番目のレンズの像側の面の非球面の非球
面量。2. An imaging optical system according to claim 1, wherein the following conditional expressions (1) and (2) are satisfied. (1) 0.1 <f / f L <0.4 (2) 0.05 <A / f <0.4, where f: focal length of the entire lens system, f L : positive unit closest to the image side Focal length of the lens, A: Aspherical amount of the aspherical surface on the image side of the second lens from the image side.
いて、第１レンズ群は、物体側から順に、負の第１レン
ズと絞りから構成され、第２レンズ群は、物体側から順
に、正の第２レンズ、負の第３レンズ、正の第４レンズ
及び正の第５レンズから構成されている結像光学系。3. The imaging optical system according to claim 1, wherein the first lens group includes a negative first lens and an aperture in order from the object side, and the second lens group includes an order from the object side. An imaging optical system including a second positive lens, a third negative lens, a fourth positive lens, and a fifth positive lens.
の条件式（３）、（４）及び（５）を満足する結像光学
系。 （３）０．８＜｜ｆ／ｆ1 ｜＜１．６、 ｆ1 ＜０ （４）０．７＜ｆ／ｆ2 ＜１．４ （５）０．２＜ｆ／ｆ34＜０．５ 但し、 ｆ：レンズ全系の焦点距離、 ｆi ：第ｉレンズの焦点距離、 ｆ34：第３レンズと第４レンズの合成焦点距離。4. An imaging optical system according to claim 3, wherein the following conditional expressions (3), (4) and (5) are satisfied. (3) 0.8 <| f / f 1 | <1.6, f 1 <0 (4) 0.7 <f / f 2 <1.4 (5) 0.2 <f / f 34 <0 .5 where f: focal length of the entire lens system, f i : focal length of the i-th lens, f 34 : composite focal length of the third and fourth lenses.
いて、負の第３レンズと正の第４レンズは、接合レンズ
である結像光学系。5. The imaging optical system according to claim 3, wherein the negative third lens and the positive fourth lens are cemented lenses.
の条件式（６）、（７）及び（８）を満足する結像光学
系。 （６）−０．４＜ｆ／ｒa ＜０ （７）０．６＜ｆ／ｒb ＜１．０ （８）−０．９＜ｆ／ｒc ＜−０．５ 但し、 ｒa ：第３レンズの物体側の面の曲率半径、 ｒb ：第３レンズと第４レンズの接合面の曲率半径、 ｒc ：第４レンズ像側面の曲率半径。6. The imaging optical system according to claim 5, wherein the following conditional expressions (6), (7) and (8) are satisfied. (6) -0.4 <f / r a <0 (7) 0.6 <f / r b <1.0 (8) -0.9 <f / r c <-0.5 where, r a of curvature of the object-side surface of the third lens radius, r b of curvature of the cemented surface of the third lens and the fourth lens radius, r c: curvature of the fourth lens image side surface radius.
結像光学系において、さらに次の条件式（９）、（１
０）及び（１１）を満足する結像光学系。 （９）１．５＜（ｎ2 ＋ｎ4 ＋ｎ5 ）／３＜１．６５ （１０）５５＜（ν2 ＋ν4 ＋ν5 ）／３ （１１）０．１５＜ｎ3 −ｎ4 但し、 ｎi ：第ｉレンズのｄ線に対する屈折率、 νi ：第ｉレンズのアッベ数。7. The imaging optical system according to claim 3, wherein the following conditional expressions (9) and (1) are further satisfied.
An imaging optical system satisfying (0) and (11). (9) 1.5 <(n 2 + n 4 + n 5 ) / 3 <1.65 (10) 55 <(ν 2 + ν 4 + ν 5 ) / 3 (11) 0.15 <n 3 −n 4 n i : refractive index of the i-th lens with respect to d-line, ν i : Abbe number of the i-th lens.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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