JP2001147370A - 撮影レンズ系 - Google Patents

撮影レンズ系

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JP2001147370A
JP2001147370A JP2000349080A JP2000349080A JP2001147370A JP 2001147370 A JP2001147370 A JP 2001147370A JP 2000349080 A JP2000349080 A JP 2000349080A JP 2000349080 A JP2000349080 A JP 2000349080A JP 2001147370 A JP2001147370 A JP 2001147370A
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photographing lens
lens
refractive power
group
lens system
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Tetsuo Kono
哲生 河野
Naoshi Okada
尚士 岡田
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Minolta Co Ltd
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Minolta Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 射出瞳が略無限遠に位置すると共に、全長が
短い撮影レンズ系を備えた撮影レンズ装置を提供する。 【解決手段】 物体側から順に、撮影レンズ系と、撮影
レンズ系から射出された画像光を受光する複数の受光素
子が配列された固体撮像素子と、を備えた撮影レンズ装
置であって、前記撮影レンズ系は、物体側より順に、全
体として負の屈折力を有する第1群と、絞りと、正の屈
折力を有する第2群と、正の屈折力を有する1枚のレン
ズからなる第3群とから構成されており、前記撮影レン
ズ系はズームレンズ系であって、前記第3群を固定さ
せ、第1群と第2群及び絞りを移動させることによって
変倍を行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、撮影レンズ装置に
関するものである。更に詳しくは、固体撮像素子を用い
たカメラに好適な、コンパクトな撮影レンズ装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】撮影レンズ系を射出した画像光を複数の
受光素子が配列された固体撮像素子で受光することによ
り被写体を撮影する、ビデオカメラやテレビカメラ等の
カメラにおいては、各受光素子の受光効率を上げるた
め、各受光素子の入射面側に集光性のマイクロレンズが
設けられている。マイクロレンズによる集光性を上げる
ためには、マイクロレンズに入射する光束がマイクロレ
ンズの光軸に平行であることが望ましい。そのために
は、撮影レンズ系の射出瞳が略無限遠に位置する、即ち
撮影レンズ系が略テレセントリックであることが必要に
なる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、カメラの小型化
を図るため、撮影レンズ系のの全長を短くすることが求
められている。ところが、撮影レンズ系を短縮するとそ
の射出瞳が像面に近付いてしまう。撮影レンズ系の射出
瞳が像面に近付くと軸外光束はマイクロレンズにたいし
て斜めに入射するようになる。その結果、マイクロレン
ズの集光性が低下し、固体撮像素子に撮影される画像の
中心部と周辺部とで画像の明るさが変化してしまう。
【0004】本発明はこの様な状況に鑑みてなされたも
のであって、射出瞳が略無限遠に位置すると共に、全長
が短い撮影レンズ系を備えた撮影レンズ装置を提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、物体側から順に、撮影レンズ系と、撮影レン
ズ系から射出された画像光を受光する複数の受光素子が
配列された固体撮像素子と、を備えた撮影レンズ装置で
あって、前記撮影レンズ系は、物体側より順に、全体と
して負の屈折力を有する第1群と、絞りと、正の屈折力
を有する第2群と、正の屈折力を有する1枚のレンズか
らなる第3群とから構成されており、前記撮影レンズ系
はズームレンズ系であって、前記第3群を固定させ、第
1群と第2群及び絞りを移動させることによって変倍を
行うことを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】図1〜3は、本発明を実施したズ
ームレンズの第1乃至第3実施形態の、無限遠合焦状態
でのレンズ配置を示している。各図において矢印m1〜
m2は、広角端から望遠端へのズーミングにおける各レ
ンズ群Gr1〜2の移動を模式的に示している。
【0007】第1乃至第3実施例はいずれも、物体側か
ら順に、負の屈折力を有する第1レンズ群Gr1、絞り
A、正の屈折力を有する第2レンズ群Gr2からなる主
光学系と、ローパスフィルターLPと、正の屈折力を有
するコンデンサーレンズLCとから構成されている。
【0008】広角端から望遠端へのズーミングにおい
て、第1レンズ群Gr1は、広角端から中間焦点距離状
態にかけては像側へ移動し、中間焦点距離状態から望遠
端にかけては物体側に移動する。また、絞りA及び第2
レンズ群Gr2は、広角端から望遠端にかけて、一貫し
て物体側へ移動する。
【0009】第1実施形態の第1レンズ群Gr1は物体
側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
L1と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL2
と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL3とか
らなる。
【0010】第1実施形態の第2レンズ群Gr2は物体
側から順に、両凸レンズL4と、物体側に凸面を向けた
正メニスカスレンズL5と、両凹レンズL6と、両凸レ
ンズL7とからなる。
【0011】第1実施形態のコンデンサーレンズLC
は、凸平形状である。
【0012】第2実施形態の第1レンズ群Gr1は物体
側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
L1と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL2
とからなる。
【0013】第2実施形態の第2レンズ群Gr2は物体
側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
L3と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL4
とからなる。
【0014】第2実施形態のコンデンサーレンズLC
は、平凸形状である。
【0015】第3実施形態の第1レンズ群Gr1は物体
側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
L1と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL2
とからなる。
【0016】第3実施形態の第2レンズ群Gr2は物体
側から順に、物体側に凸面を向けた両凸レンズL3と、
物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL4とからな
る。
【0017】第3実施形態のコンデンサーレンズLC
は、平凸形状である。
【0018】本発明では、主光学系と像面との間にコン
デンサーレンズを配置することにより、コンデンサーレ
ンズが配置されていない場合よりも、撮影光学系の射出
瞳を像面から遠ざけることができる。コンデンサーレン
ズの屈折力は主光学系の射出瞳位置に合わせて適宜設定
すればよい。主光学系の射出瞳位置が像面に近いほど、
コンデンサーレンズの屈折力を強くすることにより、コ
ンデンサーレンズが撮影光学系の射出瞳位置を像面から
遠ざける作用を強くすればよい。また、上記各実施形態
の如く撮影レンズ系がズームレンズである場合、ズーミ
ングに伴って射出瞳が光軸方向に移動するので、広角端
での射出瞳位置と望遠端での射出瞳位置とをバランスさ
せる必要がある。
【0019】また、コンデンサーレンズの少なくとも1
面は非球面とするのが望ましい。コンデンサーレンズの
少なくとも1面は非球面とすると、諸収差、特に歪曲収
差と像面湾曲とを良好に補正することができる。
【0020】次に、本発明に係る撮影レンズ系が満足す
るのが望ましい条件式を説明する。
【0021】負の屈折力を有する第1群、正の屈折力を
有する第2群で構成された主光学系と、該主光学系と像
面との間に設けられた正の屈折力を有するコンデンサー
レンズとを備えた撮影レンズ系は次の条件式(1)及び
/又は(2)を満足するのが望ましい。
【0022】 −6.0 < φ1/φC < −1.2 ・・・(1) 1.2 < φ2/φC < 6.0 ・・・(2) ここで、φ1:第1群の屈折力、φ2:第2群の屈折
力、φC:コンデンサーレンズの屈折力、である。
【0023】条件式(1)は、主光学系の射出瞳位置に
大きく関与する第1群の屈折力とコンデンサーレンズの
屈折力との比を規定する式である。条件式(1)の上限
を上回って第1群の屈折力が強くなると、射出瞳は像面
から遠く離れるが、主光学系の諸収差、特に負の歪曲収
差及び球面収差の補正が困難になる。逆に、条件式
(1)の下限を下回って第1群の屈折力が弱くなると、
主光学系の射出瞳位置が像面に近付くため、コンデンサ
ーレンズの屈折力を強くする必要が生じる。しかしなが
ら、コンデンサーレンズの屈折力を強くするとコンデン
サーレンズでは発生する諸収差、特に負の歪曲収差と像
面の正方向への倒れを主光学系で補正することが困難に
なる。
【0024】また、条件式(2)は、第1群の屈折力と
相俟って主光学系の射出瞳位置を決定する第2群の屈折
力と、コンデンサーレンズの屈折力との比を規定する式
である。条件式(2)の上限を上回って第2群の屈折力
が強くなると、主光学系の射出瞳位置が像面に近付くた
め、コンデンサーレンズの屈折力を強くする必要が生じ
る。しかしながら、コンデンサーレンズの屈折力を強く
するとコンデンサーレンズでは発生する諸収差、特に負
の歪曲収差と像面の正方向への倒れを主光学系で補正す
ることが困難になる。逆に、条件式(2)の下限を下回
って第2群の屈折力が弱くなると、射出瞳は像面から遠
く離れるが、主光学系が大型化し、コンパクト化が達成
できなくなる。
【0025】さらに、次の条件式(3)を満足するのが
望ましい。
【0026】Y’ < LBW ・・・(3) ここで、LBW:広角端での主光学系最終面から像面ま
での距離、Y’:最大像高、である。
【0027】主光学系最終面から像面までの距離が条件
式(3)の範囲を外れて短くなると、主光学系最終面と
像面との間にローパスフィルターとの素子を配置するの
が困難になる。
【0028】さらに、次の条件式(4)を満足するのが
望ましい。
【0029】 1.8 < bw/aw < 12 ・・・(4) ここで、bw:コンデンサーレンズが配置された状態に
おける広角端での像面から射出瞳までの距離、aw:コ
ンデンサーレンズが配置されていない状態における広角
端での像面から射出瞳までの距離、である。
【0030】条件式(4)はコンデンサーレンズによる
射出瞳位置の変化の度合いを規定している。条件式
(4)の下限を下回ると、コンデンサーレンズが配置さ
れていない状態でも射出瞳が像面から比較的離れている
ので、コンデンサーレンズを設けることの効果が少な
い。コンデンサーレンズが配置されていない状態でも射
出瞳が像面から比較的離れているということは、全長が
長いということでもあるので、撮影光学系の小型化が達
成されていない。逆に、条件式(4)の上限を上回る
と、コンデンサーレンズが射出瞳を像面から遠ざける作
用が強くなり過ぎる。コンデンサーレンズが射出瞳を像
面から遠ざける作用が強くなると、コンデンサーレンズ
で発生する諸収差、特に負の歪曲収差と像面の正方向へ
の倒れが大きくなり、これらを主光学系で補正するのが
困難になる。
【0031】更に、次の条件式(5)及び/又は(6)
を満足するのが望ましい。
【0032】 0.5 < |φ1/φT| < 5.0 ・・・(5) 0.5 < |φ2/φT| < 5.0 ・・・(6) ここで、φT:主光学系の望遠端での屈折力、である。
【0033】条件式(5)(6)は、主光学系を小型化
するための条件を規定している。コンデンサーレンズを
設けない従来の撮影レンズ系では、各群の屈折力を弱
め、バックフォーカスを長くすることにより、射出瞳を
像面から遠ざけていた。このため、従来の撮影レンズ系
は大きなものになっていた。これに対し本発明では、コ
ンデンサーレンズを設けることによって射出瞳を像面か
ら遠ざけることができるので、主光学系各群の屈折力を
従来より強くすることができ、その結果、撮影レンズ系
を小型化できる。条件式(5)(6)の上限を上回り第
1群,第2群の屈折力が強くなると、撮影レンズ系を小
型化することはできるが、第1群,第2群で発生する諸
収差が大きくなり過ぎる。特に、第1群の屈折力が強く
なり過ぎると、負の歪曲収差が過大になると共に、球面
収差がオーバー側に倒れ、これらを他のレンズで補正す
ることが困難になる。また、第2群の屈折力が強くなり
過ぎると、負の歪曲収差が過大になると共に、球面収差
がアンダー側に倒れ、これらを他のレンズで補正するこ
とが困難になる。
【0034】
【実施例】以下、本発明に係わる撮影レンズの実施例1
〜3を示す。但し、各実施例において、fは全系の焦点
距離、FNO.はFナンバー、ri(i=1,2,3,...)は物体側か
ら数えてi番目の面の曲率半径、di(i=1,2,3,...)は物
体側から数えてi番目の軸上面間隔を示し、Ni(i=1,2,
3,...),νi(i=1,2,3,...)は物体側から数えてi番目の
レンズのd線に対する屈折率,アッベ数を示す。
【0035】尚、各実施例中、曲率半径に*印を付した
面は非球面で構成された面であることを示し、非球面の
面形状を表す以下の式で定義するものとする。
【0036】
【数1】
【0037】ここで、X:光軸と垂直な方向の高さ、
Y:光軸方向の基準面からの変位量、C:近軸曲率、
ε:2次曲面パラメータ、Ai:i次の非球面係数、で
ある。
【0038】
【表1】
【0039】
【表2】
【0040】
【表3】
【0041】図4〜6は、それぞれ前記実施例1〜3の
収差を示している。なお、各図においては、上段から順
に、広角端,中間焦点距離状態,望遠端での収差を示し
ている。また、実線(d)はd線に対する球面収差を表
し、破線(SC)は正弦条件を表す。更に破線(DM)
と実線(DS)はメリディオナル面とサジタル面での非
点収差をそれぞれ表している。
【0042】また、表4は、実施例1〜実施例3におけ
る前記条件式(1)〜(6)に対応する値を示す。
【0043】
【表4】
【0044】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、射
出瞳が像面から遠く離れるので、固体撮像素子を用いた
カメラに適用した場合でも、固体撮像素子に撮影される
画像の中心部と周辺部とでの画像の明るさのバラツキを
抑えることができる。また、各群の屈折力を強くするこ
とができるので、撮影レンズ系全体を短くし、小型化す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のレンズ構成図。
【図2】本発明の第2実施形態のレンズ構成図。
【図3】本発明の第3実施形態のレンズ構成図。
【図4】本発明の実施例1の収差図。
【図5】本発明の実施例2の収差図。
【図6】本発明の実施例3の収差図。
【符号の説明】
Gr1・・・第1群 Gr2・・・第2群 LC・・・コンデンサーレンズ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物体側から順に、撮影レンズ系と、撮影
    レンズ系から射出された画像光を受光する複数の受光素
    子が配列された固体撮像素子と、を備えた撮影レンズ装
    置であって、 前記撮影レンズ系は、物体側より順に、 全体として負の屈折力を有する第1群と、 絞りと、 正の屈折力を有する第2群と、 正の屈折力を有する1枚のレンズからなる第3群とから
    構成されており、 前記撮影レンズ系はズームレンズ系であって、前記第3
    群を固定させ、第1群と第2群及び絞りを移動させるこ
    とによって変倍を行うことを特徴とする撮影レンズ装
    置。
  2. 【請求項2】 以下の条件式を満足する請求項1記載の
    撮影レンズ装置: -6.0<φ1/φ3<-1.2 ここで、 φ1:第1群の屈折力、 φ3:第3群の屈折力、 である。
  3. 【請求項3】 以下の条件式を満足する請求項1記載の
    撮影レンズ装置: 1.2<φ2/φ3<6.0 ここで、 φ2:第2群の屈折力、 φ3:第3群の屈折力、 である。
  4. 【請求項4】 以下の条件式を満足する請求項1記載の
    撮影レンズ装置: 0.5<|φ1/φT|<5.0 ここで、 φT:第1,2群の望遠端での屈折力、 である。
  5. 【請求項5】 以下の条件式を満足する請求項1記載の
    撮影レンズ装置: 0.5<|φ2/φT|<5.0 ここで、 φT:第1,2群の望遠端での屈折力、 である。
  6. 【請求項6】 前記固体撮像素子の各受光素子に対応し
    て入射面側に集光性のマイクロレンズが設けられている
    ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の
    撮影レンズ装置。
  7. 【請求項7】 前記光路上にローパスフィルタを有する
    ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の
    撮影レンズ装置。
  8. 【請求項8】 前記請求項1ないし7のいずれかに記載
    の撮影レンズ装置を備えたカメラ。
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