JP2000039554A - 結像レンズ - Google Patents
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Abstract
化を少なくし、小型、軽量、低コストであって結像性能
が良好なレンズ系を得る。 【解決手段】 正の第1群と負の第2群とよりなり第
1群と第2群の間隔を変化させて変倍を行なうレンズ系
で、第1群が屈折力の小さいプラスチックレンズと負の
ガラスレンズと正のガラスレンズ、第2群が屈折力の小
さいプラスチックレンズと負のプラスチックレンズにて
構成した。
Description
ストで高性能なレンズ系で、特にレンズシャッターカメ
ラのレンズ系に適した撮像レンズに関するものである。
の撮像レンズとしては、物体側から順に、正の屈折力を
有する第1群と負の屈折力を有する第2群とからなる2
群ズームレンズが知られている。
ズ)の従来例として特開平2−18511号、特開平5
−224122号、特開平6−331899号、特開平
7−253540号、特開平8−334693号の各公
報に記載されたレンズ系が知られている。
りなり、第2群が2枚のレンズよりなり、全体で5枚の
レンズにて構成されている。そして、5枚のレンズのう
ち4枚あるいは5枚のレンズにプラスチックレンズを採
用して低コスト化をはかっている。
537号の公報に記載されているレンズ系が知られてい
る。この従来例も同様に5枚のレンズにて構成されてお
り、第1群中に屈折力の比較的小さいプラスチックレン
ズを1枚、第2群にもプラスチックレンズを1枚用いた
もので、用いるプラスチックレンズの焦点距離などを規
制することにより温度や湿度等の環境の変化による結像
性能の変化を考慮しつつ低コスト化をはかっている。
511号、特開平5−224122号、特開平6−33
1889号、特開平7−253540号、特開平8−3
34693号のレンズ系のように、十分な屈折力を持つ
プラスチックレンズを多用した場合、温度や湿度等の環
境の変化により、結像性能が変化するという欠点があ
る。特に湿度の変化による結像性能の変化は、性能が安
定するまで長時間を要し、そのため環境が変化した時の
結像性能例えば結像位置の変化を予測することが困難で
あり、レンズの位置を移動させて結像位置の変化を補償
することが難しい。このように十分な屈折力を有するプ
ラスチックレンズを多用すると、結像性能が大幅に劣化
する。
ンズ系のように、5枚のレンズのうちの2枚のレンズの
みがプラスチックレンズのレンズ系では、十分に低コス
トになし得ない。
載されているレンズ系は、第1群に接合のプラスチック
レンズを用いているが、このように接合レンズにプラス
チックレンズを用いた場合、プラスチックレンズは膨張
率が大きいため、種類の異なる2枚のプラスチックレン
ズを接合させた場合、安定した接合状態を保つことが困
難である。
能の変化が少なく、小型、軽量、低コストで結像性能が
良好な結像レンズを提供するものである。
物体側から順に、正の屈折力を有する第1群と、負の屈
折力を有する第2群とを有し、第1群と第2群の間隔を
変化させて変倍を行なうレンズ系で、前記第1群が物体
側から順に、屈折力の小さいプラスチックレンズと負の
屈折力のガラスレンズと正の屈折力のガラスレンズとか
らなり、前記第2群が、物体側より順に、屈折力の小さ
いプラスチックレンズと負の屈折力のプラスチックレン
ズからなることを特徴とする。
力の第2群にて構成すると、レンズ系の全長つまりレン
ズ系の最も物体側のレンズ面から像面までの距離を短く
することができる。又、前記本発明のレンズ系は、プラ
スチックレンズを3枚用いているため低コストになし得
る。
ームレンズ)は、第2群の最も像側のレンズの口径が大
になる。
ンズをプラスチックレンズにすることによりコストを低
くすることが可能になった。同時にレンズ系の軽量化の
効果も大である。特に変倍系の場合、変倍のためにレン
ズを駆動するモーターの消費電力の低減にもつながる。
チックレンズを用いた場合、温度や湿度の変化による結
像性能の変化が、第2群により拡大される。同様に第2
群の物体側に十分な屈折力を有するプラスチックレンズ
を用いると温度と湿度の変化による結像性能の変化が第
2群の像側のレンズにより拡大される。
分な屈折力を有する負のプラスチックレンズに変倍作用
を持たせている。この十分な屈折力を有する負のプラス
チックレンズは、最も像面に近い位置に配置され温度や
湿度の変化による結像性能の変化を小さくし得る。又、
第1群に負のガラスレンズと正のガラスレンズを用いる
ことにより収差補正を効果的に行なっている。又、この
ようにしても第1群で補正しきれない収差を第1群と第
2群に屈折力の小さいプラスチックレンズで補正するよ
うにした。これらプラスチックレンズは、屈折力が小で
あるために温度や湿度の変化による結像性能の変化は少
ない。
群とにて構成されるレンズ系のほか第1群の物体側や第
2群の像側に他のレンズ群を付加することも可能であ
り、このようにレンズ群を付加しても本発明の目的、作
用効果を有するレンズ系を実現し得るが、前記のような
第1群と第2群にて構成すれば、レンズ系の構成を簡単
にし得るので最も望ましい。
ガラスレンズが像側の面が物体側の面より曲率半径の絶
対値が小さいレンズであることが第1群の正のガラスレ
ンズにて発生する球面収差やコマ収差を補正できるので
望ましい。
の小さいプラスチックレンズを物体側に凸のレンズでか
つ非球面を有していると第1群のガラスレンズにて発生
する球面収差、コマ収差、非点収差を補正することがで
き、又、第2群の負のプラスチックレンズで発生する正
の歪曲収差を減少させることができるため好ましい。ま
た、上記非球面は、光軸から離れるにしたがって正の屈
折力が弱くなるような形状であることが望ましい。
て、第1群の負のガラスレンズに正のガラスレンズを接
合させて接合レンズとすれば、レンズ系の軸上色収差を
十分に補正する上で好ましい。またこの接合レンズによ
って球面収差やコマ収差の高次収差の発生を少なくする
ことができる。また上記のように接合することにより、
レンズの偏芯による性能の劣化を防止できる。
いプラスチックレンズ、負のガラスレンズと、正のガラ
スレンズよりなる第1群の正のガラスレンズの像側に明
るさ絞りを配置することが好ましい。
側に明るさ絞りを配置すれば、この正のガラスレンズの
物体側に明るさ絞りを配置した場合に比べて射出瞳から
像面までの距離を短くすることができるため、第2群の
負のプラスチックレンズの口径を小さくできこのプラス
チックレンズを成形で作る場合、レンズの成形性が向上
し、性能の安定化をはかることができる。また、このよ
うに明るさ絞りを第1群の像側に配置すればカメラから
物体までの距離に応じてレンズの一部又は全部を光軸に
沿って移動させてフォーカシングを行なう場合のメカ的
構造等の簡単化にとって好ましい。つまり上記のように
第1群の像側に明るさ絞りを配置し第1群と絞りとの間
隔を固定して第1群と絞りとを一体にしてフォーカシン
グを行なうことができるために前記のようにメカ的構造
および電気配線を簡単にできる。このようにしてメカ的
な構造や電気配線を簡単化すればカメラを一層小型にな
し得る。
用いられる負のプラスチックレンズの材料をポリオレフ
ィン系の樹脂にすることが好ましい。
レンズに用いられるポリカーボネイト系樹脂やポリメチ
ルメタクリレートアクリル系樹脂(PMMA)に比べて
湿度変化による結像性能の変化を小さくできる。
プラスチックレンズにもポリオレフィン系の樹脂を用い
ることが望ましい。
クレンズは、レンズ系の最も物体側に設置されるために
傷がつくおそれがある。そのため硬度の高い樹脂を用い
ることが望ましく、ポリメチルメタクリレートアクリル
系樹脂が望ましい。又は、第1群の物体側にカバーガラ
スを設けてもよく、それによって、第1群の屈折力の小
さいプラスチックレンズは、特に硬い材料を用いる必要
はなくなる。
プラスチックレンズの外形を撮像面の長辺方向の長さが
長く、短辺方向の長さが短い長方形状にすることが好ま
しい。
るため撮像面に届く有効な光束は、絞りから離れて配置
されているレンズを通る領域は円形ではなく矩形に近い
形状である。そのためこの有効な光束が通過する領域以
外のレンズ部分は、削除しても支障がない。したがって
図29に示すようにレンズの上下をカットすることが可
能であり、このカットした部分にレンズ以外の部品を配
置でき、これによりカメラの小型化が可能になる。同時
にレンズ系の小型、軽量化にもなる。また、このような
形状のレンズをガラスにて形成する場合は、外形の丸い
レンズを研磨加工した後に不要部分を切削する必要があ
るが、プラスチックレンズの場合、例えば図29に示す
ような形状のものを成形するための金型を製作しておけ
ば、成形加工のみで切削工程なしにレンズを形成するこ
とができ、低コスト化が可能である。
(1)を満足することが望ましい。 (1) 0.5<f1 /fW <0.9 ただし、f1 は第1群の焦点距離、fW は広角端におけ
る全系の焦点距離である。
にするための条件で、下限の0.5を超えると変倍時の
レンズ群の移動量が大になり、レンズ系の小型化が困難
になる。又上限の0.9を超えると第1群の屈折力が強
くなりすぎて収差の発生量が大になり補正が困難にな
る。
1)を満足すればより望ましい。 (1−1) 0.65<f1 /fW <0.75
(2)を満足することが望ましい。 (2) −0.9<f2 /fW <−0.5 ただし、f2 は第2群の焦点距離である。
な値にするためのもので、上限の−0.5を超えると変
倍時のレンズ群の移動が大になり、レンズ系の全長が長
くなるため好ましくない。又下限の−0.9を超えると
第2群の屈折力が強くなりすぎて、収差補正が困難にな
る。
1)を満足することがより好ましい。 (2−1) −0.75<f2 /fW <−0.65
(3)を満足することが望ましい。 (3) 0.15<d4 /fW <0.45 ただし、d4 は第1群の正のガラスレンズの肉厚であ
る。
の肉厚を規定するもので、条件(3)の上限の0.45
を超えると又は下限の0.15を超えると、いずれもレ
ンズ系の球面収差と非点収差のバランスをとることが困
難になる。
1)を満足すれば一層望ましい。 (3−1) 0.25<d4 /fW <0.35
すと下記の通りである。
少なくとも異なる硝材のレンズからなる一組の接合レン
ズと少なくとも一つの単レンズとよりなり、接合レンズ
は、いずれの接合レンズもすべてガラスにて構成され、
又単レンズは、いずれの単レンズもプラスチックにて構
成されていることを特徴とする。
構成にて実現するためには、異なる硝材よりなるレンズ
を貼り合わせた接合レンズを用いるのが効果的である。
即ち、主としてアッベ数の異なる二つの硝材の光学特性
の差を利用することにより色収差を補正できる。又、互
いに分離した2枚のレンズの間の空気レンズで発生しが
ちな高次の収差は、接合レンズにすることによってその
発生を抑えることができる。又、互いに分離したレンズ
間の間隔の誤差等の製造時の性能劣化の要因を減少させ
ることも可能である。
光学性能の差を利用することにより、収差補正上有効で
ある少量の高次の収差を発生させ、この高次の収差によ
り光学系全体の結像性能を向上させることが可能であ
る。
あるという利点も有している。
化のためには、レンズをプラスチックにて構成すること
が有利である。しかし、異なる種類よりなるプラスチッ
クレンズを互いに接合させたり、プラスチックレンズと
ガラスレンズとを接合させた場合、温度や湿度による膨
張率の差が大きいために安定した接合状態を保つことが
困難である。
ンズはガラスレンズのみにて構成し、又単レンズはプラ
スチックレンズにて構成したことを特徴とし、これによ
り結像性能とコストとをバランスさせたレンズ系を実現
するようにしたものである。
補正を各レンズ群毎に行なうことが要求される。そのた
め、前記の本発明の通りの構成にすることは一層有効で
ある。又、物体側から撮像面に向かってみたとき、最終
レンズ群にて収差が拡大されるズームレンズにおいて
は、ガラスにて構成される接合レンズを最終レンズ群よ
りも物体側のレンズ群にて用いるようにすることが望ま
しい。
レンズとして下記のレンズ系とすることが望ましい。
る第1群と、負の屈折率を有する第2群とを有し、第1
群と第2群の間隔を変化させて変倍を行なうレンズ系
で、第1群が1枚のプラスチック単レンズと、2枚のガ
ラスレンズを接合させた接合レンズとからなり、第2群
が2枚のプラスチック単レンズからなることを特徴とし
ている。
1群が正の屈折力で、第2群が負の屈折力であるレンズ
系は、全長を短くすることができる。又、プラスチック
の単レンズを3枚用いることにより低コストになし得
る。
の最も像側のレンズの口径が大になる。この大口径のレ
ンズがプラスチックレンズであるため、レンズ系のコス
ト低減にとっては有効であると共に、レンズ系の軽量化
にとっても有効であり、変倍時にレンズを移動させるた
めのモーターの消費電力の低減にも役立つ。
レンズを配置してあるので諸収差を良好に補正する上で
も好ましい。この接合レンズは、コスト低減のためにプ
ラスチックレンズにて構成することが望ましいが前述の
ようにプラスチックレンズは、膨張率が高く安定した接
合状態を保つことが困難である。
ガラスレンズにて構成したため上記の通りの欠点がなく
又硝材の選択の幅が大であって収差補正上有利である。
る屈折力の小さいレンズとしては、下記条件(4)を満
足する範囲の屈折力であることが望ましい。 (4) |fS /fW |>5 ただし、fS は前記屈折力が小であるレンズの焦点距離
である。
1)を満足すればより望ましい。 (4−1) |fS /fW |>12.5
力の小さいレンズが下記条件(5)を満足すれば望まし
い。 (5) |fS (1)/f1 |>6.5 ただし、fS (1)は第1群中の屈折力の小さいレンズ
の焦点距離である。
を満足すればより望ましい。 (5−1) |fS (1)/f1 |>16.5
に下記条件(5−2)を満足することが一層望ましい。 (5−2) |fS (1)/f1 |>22.5
条件(6)を満足すれば望ましい。 (6) |fS (2)/f2 |>6.5 ただし、fS (2)は第2群の屈折力の小さいレンズの
焦点距離である。
1)を満足すればより望ましい。 (6−1) |fS (2)/f2 |>16.5
りに下記条件(6−2)を満足すれば一層望ましい。 (6−2) |fS (2)/f2 |>22.5
が下記条件(7)を満足すれば望ましい。 (7) 0.21<d4 /f1 <0.63
収差と非点収差のバランスをとるとが困難になる。
1)を満足すればより望ましい。 (7−1) 0.38<d4 /f1 <0.50
に記載のように、物体側から順に正の屈折力を有する第
1群と、負の屈折力を有する第2群とを有する変倍レン
ズ系を基本とする。そのため、コンパクト化の面を優先
させると2群構成が望ましい。しかし、高変倍を実現し
ようとすると、各群のパワーが大きくなるため、第1群
と第2群との間で発生する収差変動を抑えるのが難しく
なる。そこで、高変倍と収差性能の面を優先させると、
この第1群又は第2群の一方に変倍のための群のように
パワーが大きくなく、パワーレスレンズに近い屈折力の
小さなサブユニットを設け、このサブユニットを変倍時
に移動させて収差補正を行なうように構成しても良い。
形態を下記実施例にもとづき述べる。 実施例1 f=39.188〜56.886〜73.621 ,Fナンバー=4.66〜6.76〜8.75 r1 =30.899 d1 =1.59 n1 =1.49241 ν1 =57.66 r2 =32.414(非球面) d2 =1.33 r3 =298.073 d3 =1.09 n2 =1.58144 ν2 =40.75 r4 =9.773 d4 =12.16 n3 =1.51823 ν3 =58.90 r5 =-12.945 d5 =0.62 r6 =∞(絞り) d6 =D1 (可変) r7 =-56.016 (非球面)d7 =2.46 n4 =1.52542 ν4 =55.78 r8 =-48.938 d8 =6.96 r9 =-9.995 d9 =1.92 n5 =1.52542 ν5 =55.78 r10=-39.286 非球面係数 (第2面)K=14.976 ,A4 =6.36154 ×10-5 ,A6 =-3.23522×10-7 A8 =3.00462 ×10-8 ,A10=-3.06289×10-10 (第7面)K=42.031 ,A4 =9.08647 ×10-5 ,A6 =1.20246 ×10-7 A8 =1.76842 ×10-8 ,A10=-1.21194×10-10 f 39.188 56.886 73.621 D1 10.49 4.68 1.75 f1 /fW=0.692 ,f2 /fW=-0.690,d4 /fW =0.310 |fS /fW |=25.445(第1群),|fS /fW |=16.794(第2群) |fS(1)/f1 |=36.791,|fS(2)/f2 |=24.344,d4 /f1 =0.499
7に示す通りの構成で、物体側から順に、正の屈折力を
有する第1群と、負の屈折力を有する第2群とからな
り、ズーミングの際に広角端から望遠端にかけて第1群
と第2群の間隔を縮小させながら移動させて変倍を行な
うレンズ系である。
の小さいプラスチックレンズと、負のガラスレンズと正
のガラスレンズを接合させた接合レンズとよりなり、第
2群は屈折力の小さいプラスチックレンズと負のプラス
チックレンズとよりなるズームレンズである。第1群の
負のガラスレンズはメニスカス形状である。又第1群の
プラスチックレンズはポリメチルメタクリレートアクリ
ル系樹脂(PMMA)にて形成され、又第2群の物体側
の屈折力の小さいプラスチックレンズおよび像側の負の
プラスチックレンズは共にポリオレフィン系樹脂であ
る。
ラスレンズがメニスカス形状である。そして第2群の物
体側の屈折力の小さいプラスチックレンズの材料がポリ
メチルメタクリレートアクリル系樹脂(PMMA)であ
る点とが実施例1と相違する。
平凹レンズである点で実施例1と相違するが他は実施例
1と同じ構成である。
群の負のガラスレンズは両凹レンズである。
る。
小さいプラスチックレンズが物体側に凸でかつ像側の面
が非球面であり、第2群の屈折力の小さいプラスチック
レンズの物体側の面も非球面である。又第1群の後につ
まり第1群を構成する接合レンズの正のガラスレンズの
像側に明るさ絞りが配置されている。
光軸方向をx、光軸に直交する方向をyとしたとき下記
の式にて表わされる。 x=(y2 /r)/[1+{1−(1+k)(y/r)
2 }1/2 ]+A4 y4 +A6 y6 +A8 y8 +A10y10 ただし、rは光軸近傍の曲率半径、kは円すい係数、A
4 ,A6 ,A8 ,A10は非球面係数である。
ズであるが、ズームレンズに限らず小型な撮像レンズに
も本発明を適用し得る。又前記実施例のようにすべての
単レンズをプラスチックレンズとし、又接合レンズをガ
ラスレンズとすることによって小型軽量であって光学性
能が良好であり、プラスチックレンズを比較的多く使用
しても、環境の変化による光学性能の変化の極めて小さ
い撮像レンズを実現し得る。
ンズを用いて小型、軽量、低コストにしたにもかかわら
ず、湿度や温度の変化による結像性能の変化が極めて少
ない。
曲線図
図
図
差曲線図
図
図
差曲線図
図
図
差曲線図
図
図
差曲線図
図
図
差曲線図
図
図
差曲線図
図
ズ外形を示す図
Claims (3)
- 【請求項1】物体側から順に、正の屈折力を有する第1
群と、負の屈折力を有する第2群とを有し、第1群と第
2群の間隔を変化させて変倍を行なうレンズ系で、前記
第1群が物体側から順に、屈折力の小さいプラスチック
レンズと負の屈折力のガラスレンズと正の屈折力のガラ
スレンズとからなり、前記第2群が、物体側より順に、
屈折力の小さいプラスチックレンズと負の屈折力のプラ
スチックレンズからなることを特徴とする撮像レンズ。 - 【請求項2】前記第1群の負の屈折力のガラスレンズが
像側の面が物体側の面よりも曲率半径の絶対値が小であ
ることを特徴とする請求項1の撮像レンズ。 - 【請求項3】少なくとも異なる硝材からなる一組の接合
レンズと、少なくとも1枚の単レンズとよりなり、接合
レンズはガラスにて構成され、単レンズはプラスチック
にて構成されることを特徴とする撮像レンズ。
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