JP2002098887A - 撮影レンズ - Google Patents
撮影レンズInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高解像でかつ歪曲収差が小さく、バックフォ
ーカスが長く、またテレセントリック性も良好なコンパ
クトで構成枚数の少ない撮影レンズを得る。 【解決手段】 物体側より順に、第１レンズ群、第２レ
ンズ群からなり、第１レンズ群は負の屈折力を有し、第
２レンズ群は正の屈折力を有する。第１レンズ群は、物
体側に凸形状の負の屈折力を有するメニスカスレンズで
ある第１レンズで構成され、第２レンズ群は物体側に開
口絞りを有し、物体側より順に正の屈折力を有する（以
下正レンズ）第２レンズ、負の屈折力を有する（以下負
レンズ）第３レンズ、正レンズである第４レンズ、正レ
ンズである第５レンズを配して構成される。
ーカスが長く、またテレセントリック性も良好なコンパ
クトで構成枚数の少ない撮影レンズを得る。 【解決手段】 物体側より順に、第１レンズ群、第２レ
ンズ群からなり、第１レンズ群は負の屈折力を有し、第
２レンズ群は正の屈折力を有する。第１レンズ群は、物
体側に凸形状の負の屈折力を有するメニスカスレンズで
ある第１レンズで構成され、第２レンズ群は物体側に開
口絞りを有し、物体側より順に正の屈折力を有する（以
下正レンズ）第２レンズ、負の屈折力を有する（以下負
レンズ）第３レンズ、正レンズである第４レンズ、正レ
ンズである第５レンズを配して構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主にデジタルスチ
ルカメラのようなＣＣＤ（charged coupled device）等
の撮像素子を使用した小型の撮像装置に用いられる高性
能な撮影レンズに関する。
ルカメラのようなＣＣＤ（charged coupled device）等
の撮像素子を使用した小型の撮像装置に用いられる高性
能な撮影レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、従来の銀塩フィルムを使用するカ
メラ、例えば３５ｍｍ判カメラ等に加え、新しいジャン
ルの撮像装置としてデジタルスチルカメラが急速に普及
してきた。デジタルスチルカメラは、付属する液晶モニ
ターをファインダーとして使用することで容易に撮影で
き、またその場で撮影した画像を再生して楽しむ事も可
能である。加えて一般家庭に普及が進んできたパーソナ
ルコンピュータ等に静止画像を入力するツールとして、
また、カラープリンタ等の高解像度化に伴って従来のカ
メラ同様プリント目的にも活用されるようになってき
た。デジタルスチルカメラは、構造的には、撮影レンズ
によって結像された静止画像をＣＣＤ他の撮像素子（以
下ＣＣＤ）により電気的に取り込み、内蔵メモリやメモ
リカードなどに記録する撮像装置であるが、普及当初
は、液晶モニターを撮影の際のファインダーとして、ま
た撮影した画像の再生用モニターとして使用出来るた
め、銀塩カメラに較べて即時性、利便性をアピールして
普及してきたが、一方では銀塩カメラに較べて撮影画像
の解像度が低く、欠点と指摘されてきた。しかし、最近
では、急速な普及と共にＣＣＤの画素数が多いものが安
価に供給されるなどしてデジタルスチルカメラは、解像
力の点でも普及判のプリントサイズなどの制限の範囲で
は銀塩カメラの解像力に迫る勢いで改良され製品化され
ている。
メラ、例えば３５ｍｍ判カメラ等に加え、新しいジャン
ルの撮像装置としてデジタルスチルカメラが急速に普及
してきた。デジタルスチルカメラは、付属する液晶モニ
ターをファインダーとして使用することで容易に撮影で
き、またその場で撮影した画像を再生して楽しむ事も可
能である。加えて一般家庭に普及が進んできたパーソナ
ルコンピュータ等に静止画像を入力するツールとして、
また、カラープリンタ等の高解像度化に伴って従来のカ
メラ同様プリント目的にも活用されるようになってき
た。デジタルスチルカメラは、構造的には、撮影レンズ
によって結像された静止画像をＣＣＤ他の撮像素子（以
下ＣＣＤ）により電気的に取り込み、内蔵メモリやメモ
リカードなどに記録する撮像装置であるが、普及当初
は、液晶モニターを撮影の際のファインダーとして、ま
た撮影した画像の再生用モニターとして使用出来るた
め、銀塩カメラに較べて即時性、利便性をアピールして
普及してきたが、一方では銀塩カメラに較べて撮影画像
の解像度が低く、欠点と指摘されてきた。しかし、最近
では、急速な普及と共にＣＣＤの画素数が多いものが安
価に供給されるなどしてデジタルスチルカメラは、解像
力の点でも普及判のプリントサイズなどの制限の範囲で
は銀塩カメラの解像力に迫る勢いで改良され製品化され
ている。
【０００３】ＣＣＤの画素数を上げるには画素ピッチを
そのままに、画面寸法を大きくする方法と、画面寸法を
そのままに画素ピッチを小さくする方法とが考えられる
が、画面寸法を大きくする方法では、単位ウエハあたり
の取り数が小さくなりコストアップに繋がるため、一般
的には、画面寸法をそのままに画素ピッチを小さくする
方法で画素数を上げる方法が優先される。例えば、デジ
タルスチルカメラ用として最近発表されている、有効画
素数が３００万画素クラスのＣＣＤでは画素ピッチは
３．５μｍ程度となっている。従って、最小錯乱円径を
画素ピッチの２倍と仮定しても７．０μｍであり、３５
ｍｍ判銀塩カメラの最小錯乱円径が約３３μｍと考えら
れるので、デジタルスチルカメラの撮影レンズに要求さ
れる解像力は銀塩カメラの約５倍ということが言える。
またこのことは、各画素の光を取り込む為の面積が低下
することであって、結果としてセンサーの出力感度の低
下をまねく。対策として各画素の直前にマイクロレンズ
アレーを配置することによって改善の試みはされている
が、画素ピッチ３μｍ台では実効的に見てフィルム感度
のＩＳＯ１００よりも低くなり、撮影レンズの開放Ｆ値
を小さくして明るいレンズとしないと使いにくいものと
なってしまう。
そのままに、画面寸法を大きくする方法と、画面寸法を
そのままに画素ピッチを小さくする方法とが考えられる
が、画面寸法を大きくする方法では、単位ウエハあたり
の取り数が小さくなりコストアップに繋がるため、一般
的には、画面寸法をそのままに画素ピッチを小さくする
方法で画素数を上げる方法が優先される。例えば、デジ
タルスチルカメラ用として最近発表されている、有効画
素数が３００万画素クラスのＣＣＤでは画素ピッチは
３．５μｍ程度となっている。従って、最小錯乱円径を
画素ピッチの２倍と仮定しても７．０μｍであり、３５
ｍｍ判銀塩カメラの最小錯乱円径が約３３μｍと考えら
れるので、デジタルスチルカメラの撮影レンズに要求さ
れる解像力は銀塩カメラの約５倍ということが言える。
またこのことは、各画素の光を取り込む為の面積が低下
することであって、結果としてセンサーの出力感度の低
下をまねく。対策として各画素の直前にマイクロレンズ
アレーを配置することによって改善の試みはされている
が、画素ピッチ３μｍ台では実効的に見てフィルム感度
のＩＳＯ１００よりも低くなり、撮影レンズの開放Ｆ値
を小さくして明るいレンズとしないと使いにくいものと
なってしまう。
【０００４】一方、ＣＣＤを使用した光学系としてＶＴ
Ｒカメラの撮影レンズがあって、デジタルスチルカメラ
とＶＴＲカメラの撮影レンズの特徴を比較して見ると、
イメージサークルの大きさの程度がほぼ等しいと考えて
よく、また詳しくは後述するように像側のテレセントリ
ック性を要求されるなどの点で、これらの必要がない銀
塩カメラよりもＶＴＲカメラ用の撮影レンズのほうがデ
ジタルスチルカメラの撮影レンズに類似している。従っ
て、ＶＴＲカメラ用の撮影レンズをデジタルスチルカメ
ラに利用することは、普及の当初では行われていた。Ｖ
ＴＲカメラも開発が進められ最近ではデジタル処理をし
て高画質を特徴とするものも製品化されているが、再生
画像をテレビジョンあるいはモニターで見るという性質
上要求される解像度についてはデジタルスチルカメラで
使用されるＣＣＤより１桁小さい３５万画素クラスで十
分とされている。このクラスのＣＣＤの画素ピッチは約
５．６μｍ程度である。従って、このようなＶＴＲカメ
ラ用の撮影レンズを１００万画素を越えるＣＣＤさらに
は３００万画素クラスのＣＣＤを使用しているデジタル
スチルカメラに利用するには解像力不足が決定的とな
り、使用に耐えない。また撮影レンズに対しての歪曲収
差の量についても動画と静止画の違いから要求されるレ
ベルが異なり、デジタルスチルカメラでは歪曲収差を含
めて、さらに厳しい収差補正の必要が生じてくる。
Ｒカメラの撮影レンズがあって、デジタルスチルカメラ
とＶＴＲカメラの撮影レンズの特徴を比較して見ると、
イメージサークルの大きさの程度がほぼ等しいと考えて
よく、また詳しくは後述するように像側のテレセントリ
ック性を要求されるなどの点で、これらの必要がない銀
塩カメラよりもＶＴＲカメラ用の撮影レンズのほうがデ
ジタルスチルカメラの撮影レンズに類似している。従っ
て、ＶＴＲカメラ用の撮影レンズをデジタルスチルカメ
ラに利用することは、普及の当初では行われていた。Ｖ
ＴＲカメラも開発が進められ最近ではデジタル処理をし
て高画質を特徴とするものも製品化されているが、再生
画像をテレビジョンあるいはモニターで見るという性質
上要求される解像度についてはデジタルスチルカメラで
使用されるＣＣＤより１桁小さい３５万画素クラスで十
分とされている。このクラスのＣＣＤの画素ピッチは約
５．６μｍ程度である。従って、このようなＶＴＲカメ
ラ用の撮影レンズを１００万画素を越えるＣＣＤさらに
は３００万画素クラスのＣＣＤを使用しているデジタル
スチルカメラに利用するには解像力不足が決定的とな
り、使用に耐えない。また撮影レンズに対しての歪曲収
差の量についても動画と静止画の違いから要求されるレ
ベルが異なり、デジタルスチルカメラでは歪曲収差を含
めて、さらに厳しい収差補正の必要が生じてくる。
【０００５】前述のように、ＣＣＤ等のイメージセンサ
を用いた光学系では像側のテレセントリック性を良好に
設計しなければならない。像側のテレセントリック性と
は、各像点に対する光線束の主光線が、光学系の最終面
を射出した後、光軸とほぼ平行になる、すなわち、像面
とはほぼ垂直に交わることを言う。言い換えると、光学
系の射出瞳位置が像面から十分離れることが要求される
のである。これは、ＣＣＤ上の色フィルターが撮像面か
らやや離れた位置にあるために、光線が、斜めから入射
した場合、実質的な開口効率が減少する（シェーディン
グという）ためであり、特に最近の高感度型のＣＣＤで
は、撮像面の直前にマイクロレンズアレーを配している
ものが多いが、この場合も同様に、射出瞳が十分離れて
いないと、周辺で開口効率がで低下してしまう。また、
ＣＣＤの周期構造に起因して発生するモアレ現象等を防
止するために光学系とＣＣＤの間に挿入される水晶光学
フィルター（オプチカルローパスフィルター）やＣＣＤ
の赤外波長域での感度を低下させて人の目の比視感度に
近づける目的で、やはり光学系とＣＣＤの間に挿入され
る赤外吸収フィルターの実効厚さが、光軸上と周辺であ
まり変動しないことが求められ、この点でもデジタルス
チルカメラ用の撮影レンズにおいては像側のテレセント
リック性を良好に設計する必要が生じてくる。
を用いた光学系では像側のテレセントリック性を良好に
設計しなければならない。像側のテレセントリック性と
は、各像点に対する光線束の主光線が、光学系の最終面
を射出した後、光軸とほぼ平行になる、すなわち、像面
とはほぼ垂直に交わることを言う。言い換えると、光学
系の射出瞳位置が像面から十分離れることが要求される
のである。これは、ＣＣＤ上の色フィルターが撮像面か
らやや離れた位置にあるために、光線が、斜めから入射
した場合、実質的な開口効率が減少する（シェーディン
グという）ためであり、特に最近の高感度型のＣＣＤで
は、撮像面の直前にマイクロレンズアレーを配している
ものが多いが、この場合も同様に、射出瞳が十分離れて
いないと、周辺で開口効率がで低下してしまう。また、
ＣＣＤの周期構造に起因して発生するモアレ現象等を防
止するために光学系とＣＣＤの間に挿入される水晶光学
フィルター（オプチカルローパスフィルター）やＣＣＤ
の赤外波長域での感度を低下させて人の目の比視感度に
近づける目的で、やはり光学系とＣＣＤの間に挿入され
る赤外吸収フィルターの実効厚さが、光軸上と周辺であ
まり変動しないことが求められ、この点でもデジタルス
チルカメラ用の撮影レンズにおいては像側のテレセント
リック性を良好に設計する必要が生じてくる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、デジタル
スチルカメラ用の撮影レンズは、銀塩カメラの約５倍の
解像力が求められていると同時に像側のテレセントッリ
ック性を良好にし、光学系と像面の間に水晶光学フィル
ターや赤外吸収フィルター等を挿入しなければならず、
十分なバックフォーカスを得ることを要求される。ま
た、ＣＣＤの感度低下などの状況から要求される開放Ｆ
値も小さく、さらなるコンパクト化も要求されるため、
これらの要求を満たす撮影レンズを供給するためには非
球面レンズの効果的な導入など、高度な光学設計技術を
必要としている。また、民生品である以上、製作コスト
を無視する事は出来ず、可能な限り樹脂素材によるレン
ズの導入も必要となって来ている。
スチルカメラ用の撮影レンズは、銀塩カメラの約５倍の
解像力が求められていると同時に像側のテレセントッリ
ック性を良好にし、光学系と像面の間に水晶光学フィル
ターや赤外吸収フィルター等を挿入しなければならず、
十分なバックフォーカスを得ることを要求される。ま
た、ＣＣＤの感度低下などの状況から要求される開放Ｆ
値も小さく、さらなるコンパクト化も要求されるため、
これらの要求を満たす撮影レンズを供給するためには非
球面レンズの効果的な導入など、高度な光学設計技術を
必要としている。また、民生品である以上、製作コスト
を無視する事は出来ず、可能な限り樹脂素材によるレン
ズの導入も必要となって来ている。
【０００７】本発明は、前述した事情に鑑み高解像でか
つ歪曲収差が小さく、バックフォーカスが長く、また像
側のテレセントリック性も良好な性能を満足しつつ、コ
ンパクトでレンズエレメントの構成枚数が少なく、全画
角が６２°程度の使いやすい撮影レンズを提供する。
つ歪曲収差が小さく、バックフォーカスが長く、また像
側のテレセントリック性も良好な性能を満足しつつ、コ
ンパクトでレンズエレメントの構成枚数が少なく、全画
角が６２°程度の使いやすい撮影レンズを提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の撮影レンズは、
物体側より順に、第１レンズ群、第２レンズ群からな
り、第１レンズ群は負の屈折力を有し、第２レンズ群は
正の屈折力を有する。第１レンズ群は、物体側に凸形状
の負の屈折力を有するメニスカスレンズである第１レン
ズで構成され、第２レンズ群は物体側に開口絞りを有
し、物体側より順に正の屈折力を有する（以下正レン
ズ）第２レンズ、負の屈折力を有する（以下負レンズ）
第３レンズ、正レンズである第４レンズ、正レンズであ
る第５レンズを配して構成される撮影レンズにおいて、
光学系の全長に関して下記条件式（１）を満足してお
り、バックフォーカスに関して下記条件式（２）を満足
していることを特徴とする。（請求項１） （１） ＴＬ／ｆ＜３．５ （２） ０．７＜ｂｆ／ｆ ただし、 ＴＬ：第１レンズ物体側面から像面までの距離 （ただし、平行平面ガラス部分は空気換算距離） ｂｆ：無限遠物点のときのバックフォーカス （ただし、平行平面ガラス部分は空気換算距離） ｆ ：レンズ全系の合成焦点距離
物体側より順に、第１レンズ群、第２レンズ群からな
り、第１レンズ群は負の屈折力を有し、第２レンズ群は
正の屈折力を有する。第１レンズ群は、物体側に凸形状
の負の屈折力を有するメニスカスレンズである第１レン
ズで構成され、第２レンズ群は物体側に開口絞りを有
し、物体側より順に正の屈折力を有する（以下正レン
ズ）第２レンズ、負の屈折力を有する（以下負レンズ）
第３レンズ、正レンズである第４レンズ、正レンズであ
る第５レンズを配して構成される撮影レンズにおいて、
光学系の全長に関して下記条件式（１）を満足してお
り、バックフォーカスに関して下記条件式（２）を満足
していることを特徴とする。（請求項１） （１） ＴＬ／ｆ＜３．５ （２） ０．７＜ｂｆ／ｆ ただし、 ＴＬ：第１レンズ物体側面から像面までの距離 （ただし、平行平面ガラス部分は空気換算距離） ｂｆ：無限遠物点のときのバックフォーカス （ただし、平行平面ガラス部分は空気換算距離） ｆ ：レンズ全系の合成焦点距離
【０００９】条件式（１）は、全長に関する条件であ
る。上限を越えると、光学系が大型化することとなりコ
ンパクトなデジタルスチルカメラの用途に適さない。条
件式（２）は、バックフォーカスに関する条件である。
前述のようにデジタルスチルカメラの光学系では水晶フ
ィルターや赤外吸収フィルター等を挿入しなければなら
ないが、条件式（２）の下限値を越えると水晶フィルタ
ーや赤外吸収フィルター等を挿入することが困難とな
る。
る。上限を越えると、光学系が大型化することとなりコ
ンパクトなデジタルスチルカメラの用途に適さない。条
件式（２）は、バックフォーカスに関する条件である。
前述のようにデジタルスチルカメラの光学系では水晶フ
ィルターや赤外吸収フィルター等を挿入しなければなら
ないが、条件式（２）の下限値を越えると水晶フィルタ
ーや赤外吸収フィルター等を挿入することが困難とな
る。
【００１０】さらに、前記第１レンズの焦点距離に関し
て下記条件式（３）を満足しており、また前記第３レン
ズの焦点距離に関して下記条件式（４）を満足してお
り、前記第１レンズの像側の曲率半径に関して下記条件
式（５）を満足しており、前記第４レンズと前記第５レ
ンズのパワー配分に関して下記条件式（６）を満足して
おり、前記第４レンズの像側の曲率半径に関して下記条
件式（７）を満足しており、前記第２レンズと前記第３
レンズのｄ線に対する屈折力に関して下記条件式（８）
を満足しており、さらに前記第３レンズと前記第４レン
ズと前記第５レンズのアッベ数に関して下記条件式
（９）を満足していることが好ましい。（請求項２） （３） １．２＜｜ｆ１｜／ｆ＜３．０
（絶対値はｆ１＜０のため） （４） ０．７＜｜ｆ３｜／ｆ＜１．２
（絶対値はｆ３＜０のため） （５） ０．６＜ｒ２／ｆ＜１．２ （６） １．０＜ｆ５／ｆ４＜３．５ （７） ０．６＜｜ｒ８｜／ｆ＜０．９
（絶対値はｒ８＜０のため） （８） １．７５＜（ｎ２＋ｎ３）／２ （９） ２０＜（ν４＋ν５）／２−ν３ ただし、 ｆ１：第１レンズの焦点距離 ｆ３：第３レンズの焦点距離 ｆ４：第４レンズの焦点距離 ｆ５：第５レンズの焦点距離 ｒ２：第１レンズの像側の曲率半径 ｒ８：第４レンズの像側の曲率半径 ｎ２：第２レンズのｄ線に対する屈折率 ｎ３：第３レンズのｄ線に対する屈折率 ν４：第４レンズのアッベ数 ν５：第５レンズのアッベ数 ν３：第３レンズのアッベ数
て下記条件式（３）を満足しており、また前記第３レン
ズの焦点距離に関して下記条件式（４）を満足してお
り、前記第１レンズの像側の曲率半径に関して下記条件
式（５）を満足しており、前記第４レンズと前記第５レ
ンズのパワー配分に関して下記条件式（６）を満足して
おり、前記第４レンズの像側の曲率半径に関して下記条
件式（７）を満足しており、前記第２レンズと前記第３
レンズのｄ線に対する屈折力に関して下記条件式（８）
を満足しており、さらに前記第３レンズと前記第４レン
ズと前記第５レンズのアッベ数に関して下記条件式
（９）を満足していることが好ましい。（請求項２） （３） １．２＜｜ｆ１｜／ｆ＜３．０
（絶対値はｆ１＜０のため） （４） ０．７＜｜ｆ３｜／ｆ＜１．２
（絶対値はｆ３＜０のため） （５） ０．６＜ｒ２／ｆ＜１．２ （６） １．０＜ｆ５／ｆ４＜３．５ （７） ０．６＜｜ｒ８｜／ｆ＜０．９
（絶対値はｒ８＜０のため） （８） １．７５＜（ｎ２＋ｎ３）／２ （９） ２０＜（ν４＋ν５）／２−ν３ ただし、 ｆ１：第１レンズの焦点距離 ｆ３：第３レンズの焦点距離 ｆ４：第４レンズの焦点距離 ｆ５：第５レンズの焦点距離 ｒ２：第１レンズの像側の曲率半径 ｒ８：第４レンズの像側の曲率半径 ｎ２：第２レンズのｄ線に対する屈折率 ｎ３：第３レンズのｄ線に対する屈折率 ν４：第４レンズのアッベ数 ν５：第５レンズのアッベ数 ν３：第３レンズのアッベ数
【００１１】条件式（３）は、前記第１レンズ、すなわ
ち前記第１レンズ群のパワーに関するものである。条件
式（３）の下限を越えると、対応するように前記第２レ
ンズのパワーが大きくなり、バックフォーカスが小さく
なる。逆に上限を越えると、前記第２レンズのパワーが
小さくなり、これにより前記第２レンズ群の正レンズの
パワーが大きくなり、色収差や像面のバランスが悪化し
てしまう。また、製作コストを考慮すると、前記第１レ
ンズを樹脂素材によるレンズで製作することとも可能で
ある。しかし樹脂素材は温度や湿度の変化による素材の
屈折率の変化等の問題もあるため、樹脂素材で製作され
るレンズでは、パワーは少ない程良い。従ってこの意味
からも条件式（３）の下限を越えてはいけない。
ち前記第１レンズ群のパワーに関するものである。条件
式（３）の下限を越えると、対応するように前記第２レ
ンズのパワーが大きくなり、バックフォーカスが小さく
なる。逆に上限を越えると、前記第２レンズのパワーが
小さくなり、これにより前記第２レンズ群の正レンズの
パワーが大きくなり、色収差や像面のバランスが悪化し
てしまう。また、製作コストを考慮すると、前記第１レ
ンズを樹脂素材によるレンズで製作することとも可能で
ある。しかし樹脂素材は温度や湿度の変化による素材の
屈折率の変化等の問題もあるため、樹脂素材で製作され
るレンズでは、パワーは少ない程良い。従ってこの意味
からも条件式（３）の下限を越えてはいけない。
【００１２】条件式（４）は、前記第３レンズのパワー
に関するものである。ペッツバール和すなわち像面湾曲
及び色収差に対して重要な意味を持っている。下限を越
えると、すなわち前記第３レンズのパワーが大きいと像
面湾曲及び色収差に対しては有利な条件となるが、球面
収差及びコマ収差に対しては不利な条件となる。逆に上
限をこえると、すなわち前記第３レンズのパワーが小さ
いと球面収差やコマ収差に対しては有利となるが、像面
湾曲及び色収差に対しては不利な条件となる。条件式
（５）は、前記第１レンズの像側の面の形状に関する条
件である。前記第１レンズの形状の特徴は、像側の面の
曲率半径が小さく、強い凹面をもった負のメニスカス形
状をしている。この像側の面の曲率半径は加工コストを
考慮しなければ、例えば実施例に示している値より小さ
い方が諸収差の補正には有利となるが、デジタルスチル
カメラのような工業生産物では、加工コストを考えた範
囲で決定される事が多い。従って、条件式（５）の範囲
内でレンズ形状を定めることにより加工コストも考慮し
て諸収差を良好に補正することが可能となる。条件式
（５）の下限を越えると加工が困難あるいは加工できた
としてもコストがかかり過ぎてしまうこととなり、上限
を越えると前記第１レンズの物体側の面での歪曲収差の
発生が大きくなりすぎてしまい、これを良好に補正する
ことが困難となる。
に関するものである。ペッツバール和すなわち像面湾曲
及び色収差に対して重要な意味を持っている。下限を越
えると、すなわち前記第３レンズのパワーが大きいと像
面湾曲及び色収差に対しては有利な条件となるが、球面
収差及びコマ収差に対しては不利な条件となる。逆に上
限をこえると、すなわち前記第３レンズのパワーが小さ
いと球面収差やコマ収差に対しては有利となるが、像面
湾曲及び色収差に対しては不利な条件となる。条件式
（５）は、前記第１レンズの像側の面の形状に関する条
件である。前記第１レンズの形状の特徴は、像側の面の
曲率半径が小さく、強い凹面をもった負のメニスカス形
状をしている。この像側の面の曲率半径は加工コストを
考慮しなければ、例えば実施例に示している値より小さ
い方が諸収差の補正には有利となるが、デジタルスチル
カメラのような工業生産物では、加工コストを考えた範
囲で決定される事が多い。従って、条件式（５）の範囲
内でレンズ形状を定めることにより加工コストも考慮し
て諸収差を良好に補正することが可能となる。条件式
（５）の下限を越えると加工が困難あるいは加工できた
としてもコストがかかり過ぎてしまうこととなり、上限
を越えると前記第１レンズの物体側の面での歪曲収差の
発生が大きくなりすぎてしまい、これを良好に補正する
ことが困難となる。
【００１３】条件式（６）は、前記第４レンズと前記第
５レンズの前記第２レンズ群の像側に配置される２枚の
正レンズに与えられる正のパワー配分に関しての条件で
あるが、この条件式で示される適切なパワーを与えるこ
とによって球面収差、コマ収差及び歪曲収差を良好に補
正する事ができる。条件式（６）の場合上限を越えて
も、逆に下限を越えても歪曲収差を良好に補正すると、
球面収差やコマ収差を良好に補正することは困難とな
る。条件式（７）は、前記第４レンズの像側の面の形状
に関するものである。軸上光束、軸外光束の両方に影響
する位置にある屈折面で、開口絞りにややコンセントリ
ックになるように配置されている。このように配置され
ることによって、球面収差、コマ収差及び歪曲収差に関
して、他のレンズ面で発生する各収差とのバランスが保
たれており、条件式（７）の上限、下限のどちらを越え
ても球面収差やコマ収差を良好に補正しようとすると歪
曲収差を良好に維持することが困難となってしまう。
５レンズの前記第２レンズ群の像側に配置される２枚の
正レンズに与えられる正のパワー配分に関しての条件で
あるが、この条件式で示される適切なパワーを与えるこ
とによって球面収差、コマ収差及び歪曲収差を良好に補
正する事ができる。条件式（６）の場合上限を越えて
も、逆に下限を越えても歪曲収差を良好に補正すると、
球面収差やコマ収差を良好に補正することは困難とな
る。条件式（７）は、前記第４レンズの像側の面の形状
に関するものである。軸上光束、軸外光束の両方に影響
する位置にある屈折面で、開口絞りにややコンセントリ
ックになるように配置されている。このように配置され
ることによって、球面収差、コマ収差及び歪曲収差に関
して、他のレンズ面で発生する各収差とのバランスが保
たれており、条件式（７）の上限、下限のどちらを越え
ても球面収差やコマ収差を良好に補正しようとすると歪
曲収差を良好に維持することが困難となってしまう。
【００１４】条件式（８）は、前記第２レンズ群を構成
するレンズで、最も物体側に配置されていて正レンズで
ある前記第２レンズと負レンズである前記第３レンズの
屈折率に関しての条件である。前記第２レンズ及び前記
第３レンズは絞りの直後に位置されているため、選択さ
れた屈折率はペッツバール和の大きさに深く影響を及ぼ
し、像面湾曲、非点収差を良好に補正するための条件と
なる。すなわち下限を越えた場合には、ペッツバール和
の値が大きくなってしまい、像面湾曲の補正が困難とな
る。条件式（９）は、前記第２レンズ群に配置される負
レンズである前記第３レンズと、前記第２レンズ群の中
で像側に配置されている正レンズである前記第４レンズ
及び前記第５レンズのアッベ数に関する条件である。集
光を担うこれらのレンズにおいて条件式（９）の下限を
越えることは、すなわち２枚の正レンズのアッベ数が小
さい場合で、色収差の補正のため各レンズのパワーが大
きくなり、球面収差およびコマ収差の補正に不利とな
る。
するレンズで、最も物体側に配置されていて正レンズで
ある前記第２レンズと負レンズである前記第３レンズの
屈折率に関しての条件である。前記第２レンズ及び前記
第３レンズは絞りの直後に位置されているため、選択さ
れた屈折率はペッツバール和の大きさに深く影響を及ぼ
し、像面湾曲、非点収差を良好に補正するための条件と
なる。すなわち下限を越えた場合には、ペッツバール和
の値が大きくなってしまい、像面湾曲の補正が困難とな
る。条件式（９）は、前記第２レンズ群に配置される負
レンズである前記第３レンズと、前記第２レンズ群の中
で像側に配置されている正レンズである前記第４レンズ
及び前記第５レンズのアッベ数に関する条件である。集
光を担うこれらのレンズにおいて条件式（９）の下限を
越えることは、すなわち２枚の正レンズのアッベ数が小
さい場合で、色収差の補正のため各レンズのパワーが大
きくなり、球面収差およびコマ収差の補正に不利とな
る。
【００１５】加えて、前記第４レンズの像側の面を非球
面形状とすることが好ましく（請求項３）、さらに、製
作コストなどの要求が厳しい場合には前記第１レンズを
樹脂素材によるレンズで製作し、かつ前記第１レンズの
屈折面の１面以上を非球面形状とすることが好ましい。
（請求項４）
面形状とすることが好ましく（請求項３）、さらに、製
作コストなどの要求が厳しい場合には前記第１レンズを
樹脂素材によるレンズで製作し、かつ前記第１レンズの
屈折面の１面以上を非球面形状とすることが好ましい。
（請求項４）
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、具体的な数値実施例につい
て、本発明を説明する。以下の実施例１から実施例４で
は、いずれも物体側より順に、第１レンズ群ＬＧ１及び
第２レンズ群ＬＧ２から構成され、前記第１レンズ群Ｌ
Ｇ１は物体側に凸形状の負の屈折力を有するメニスカス
レンズである第１レンズＬ１で構成されている。第２レ
ンズ群ＬＧ２は物体側に開口絞りＳを有し、物体側より
順に正レンズである第２レンズＬ２、負レンズである第
３レンズＬ３、正レンズである第４レンズＬ４、正レン
ズである第５レンズＬ５を配して構成されており、前記
第２レンズ群と像面との間には空気間隔をおいて平行平
面ガラスＬＰが配されている。前記平行平面ガラスＬＰ
は、実際にはＣＣＤのカバーガラス、水晶光学フィルタ
ー、及び赤外吸収フィルターから構成されるのである
が、本発明の光学的説明には何ら問題はないのでこれら
の総厚に等しい１枚の平行平面ガラスで表現している。
て、本発明を説明する。以下の実施例１から実施例４で
は、いずれも物体側より順に、第１レンズ群ＬＧ１及び
第２レンズ群ＬＧ２から構成され、前記第１レンズ群Ｌ
Ｇ１は物体側に凸形状の負の屈折力を有するメニスカス
レンズである第１レンズＬ１で構成されている。第２レ
ンズ群ＬＧ２は物体側に開口絞りＳを有し、物体側より
順に正レンズである第２レンズＬ２、負レンズである第
３レンズＬ３、正レンズである第４レンズＬ４、正レン
ズである第５レンズＬ５を配して構成されており、前記
第２レンズ群と像面との間には空気間隔をおいて平行平
面ガラスＬＰが配されている。前記平行平面ガラスＬＰ
は、実際にはＣＣＤのカバーガラス、水晶光学フィルタ
ー、及び赤外吸収フィルターから構成されるのである
が、本発明の光学的説明には何ら問題はないのでこれら
の総厚に等しい１枚の平行平面ガラスで表現している。
【００１７】各実施例において使用している非球面につ
いては、周知のごとく、光軸方向にＺ軸、光軸と直交す
る方向にＹ軸をとるとき、非球面式： Ｚ＝（Ｙ２／ｒ）〔１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／ｒ）
２｝〕＋Ａ・Ｙ４＋Ｂ・Ｙ６＋Ｃ・Ｙ８＋Ｄ・Ｙ１６＋
‥‥ で与えられる曲線を光軸の回りに回転して得られる曲面
で、近軸曲率半径：ｒ、円錐定数：Ｋ、高次の非球面係
数：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを与えて形状を定義する。尚表中の
円錐定数及び高次の非球面係数の表記において「Ｅとそ
れに続く数字」は「１０の累乗」を表している。例え
ば、「Ｅ−４」は１０−４を意味し、この数値が直前の
数値に掛かるのある。
いては、周知のごとく、光軸方向にＺ軸、光軸と直交す
る方向にＹ軸をとるとき、非球面式： Ｚ＝（Ｙ２／ｒ）〔１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／ｒ）
２｝〕＋Ａ・Ｙ４＋Ｂ・Ｙ６＋Ｃ・Ｙ８＋Ｄ・Ｙ１６＋
‥‥ で与えられる曲線を光軸の回りに回転して得られる曲面
で、近軸曲率半径：ｒ、円錐定数：Ｋ、高次の非球面係
数：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを与えて形状を定義する。尚表中の
円錐定数及び高次の非球面係数の表記において「Ｅとそ
れに続く数字」は「１０の累乗」を表している。例え
ば、「Ｅ−４」は１０−４を意味し、この数値が直前の
数値に掛かるのある。
【００１８】［実施例１］ 本発明の撮影レンズの第１
実施例について数値例を表１に示す。また図１は、その
レンズ構成図、図２はその諸収差図である。表及び図面
中、ｆはレンズ全系の焦点距離、ＦnoはＦナンバー、２
ωはレンズの全画角、ｂｆはバックフォーカスを表す。
バックフォーカスｂｆは第５レンズ像側面（１０面）か
ら像面までの空気換算距離である。また、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ｄ線のアッベ数を示し、面No.の中でSとして
いるのは開口絞りの位置を示している。球面収差図にお
けるｄ、ｇ、Ｃはそれぞれの波長における収差曲線であ
り、Ｓ．Ｃ．は正弦条件である。また非点収差図におけ
るＳはサジタル、Ｍはメリディオナルを示している。
実施例について数値例を表１に示す。また図１は、その
レンズ構成図、図２はその諸収差図である。表及び図面
中、ｆはレンズ全系の焦点距離、ＦnoはＦナンバー、２
ωはレンズの全画角、ｂｆはバックフォーカスを表す。
バックフォーカスｂｆは第５レンズ像側面（１０面）か
ら像面までの空気換算距離である。また、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ｄ線のアッベ数を示し、面No.の中でSとして
いるのは開口絞りの位置を示している。球面収差図にお
けるｄ、ｇ、Ｃはそれぞれの波長における収差曲線であ
り、Ｓ．Ｃ．は正弦条件である。また非点収差図におけ
るＳはサジタル、Ｍはメリディオナルを示している。
【００１９】
【表 １】
【００２０】［実施例２］ 第２実施例について数値例
を表２に示す。また、図３はそのレンズ構成図、図４は
その諸収差図である。
を表２に示す。また、図３はそのレンズ構成図、図４は
その諸収差図である。
【表 ２】
【００２１】［実施例３］ 第３実施例について数値例
を表３に示す。また、図５はそのレンズ構成図、図６は
その諸収差図である。
を表３に示す。また、図５はそのレンズ構成図、図６は
その諸収差図である。
【表 ３】
【００２２】［実施例４］ 第４実施例について数値例
を表４に示す。また、図７はそのレンズ構成図、図８は
その諸収差図である。
を表４に示す。また、図７はそのレンズ構成図、図８は
その諸収差図である。
【表 ４】
【００２３】次に実施例１、実施例２、実施例３及び実
施例４に関して条件式（１）から条件式（９）に対応す
る値をまとめて表５に示す。
施例４に関して条件式（１）から条件式（９）に対応す
る値をまとめて表５に示す。
【表 ５】
【００２４】表５から明らかなように、実施例１から実
施例４の各実施例に関する数値は条件式（１）から
（９）を満足しているとともに、各実施例における収差
図からも明らかなように、各収差とも良好に補正されて
いる。
施例４の各実施例に関する数値は条件式（１）から
（９）を満足しているとともに、各実施例における収差
図からも明らかなように、各収差とも良好に補正されて
いる。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、高解像でかつ歪曲収差
が小さく、バックフォーカスが長く、また像側のテレセ
ントリック性も良好な性能を満足しつつ、コンパクトで
レンズエレメントの構成枚数が少なく、全画角が６２°
程度の使いやすい撮影レンズを提供する事ができる。
が小さく、バックフォーカスが長く、また像側のテレセ
ントリック性も良好な性能を満足しつつ、コンパクトで
レンズエレメントの構成枚数が少なく、全画角が６２°
程度の使いやすい撮影レンズを提供する事ができる。
【図１】本発明による撮影レンズの第１実施例のレンズ
構成図
構成図
【図２】第１実施例の撮影レンズの諸収差図
【図３】本発明による撮影レンズの第２実施例のレンズ
構成図
構成図
【図４】第２実施例の撮影レンズの諸収差図
【図５】本発明による撮影レンズの第３実施例のレンズ
構成図
構成図
【図６】第３実施例の撮影レンズの諸収差図
【図７】本発明による撮影レンズの第4実施例のレンズ
構成図
構成図
【図８】第4実施例の撮影レンズの諸収差図
Claims (4)
- 【請求項１】 物体側より順に、第１レンズ群、第２レ
ンズ群からなり、第１レンズ群は負の屈折力を有し、第
２レンズ群は正の屈折力を有する。第１レンズ群は、物
体側に凸形状の負の屈折力を有するメニスカスレンズで
ある第１レンズで構成され、第２レンズ群は物体側に開
口絞りを有し、物体側より順に正の屈折力を有する（以
下正レンズ）第２レンズ、負の屈折力を有する（以下負
レンズ）第３レンズ、正レンズである第４レンズ、正レ
ンズである第５レンズを配して構成される撮影レンズに
おいて、光学系の全長に関して下記条件式（１）を満足
しており、バックフォーカスに関して下記条件式（２）
を満足していることを特徴とした撮影レンズ。 （１） ＴＬ／ｆ＜３．５ （２） ０．７＜ｂｆ／ｆ ただし、 ＴＬ：第１レンズ物体側面から像面までの距離 （ただし、平行平面ガラス部分は空気換算距離） ｂｆ：無限遠物点のときのバックフォーカス （ただし、平行平面ガラス部分は空気換算距離） ｆ ：レンズ全系の合成焦点距離 - 【請求項２】 請求項１記載の撮影レンズにおいてさら
に、前記第１レンズの焦点距離に関して下記条件式
（３）を満足しており、また前記第３レンズの焦点距離
に関して下記条件式（４）を満足しており、前記第１レ
ンズの像側の曲率半径に関して下記条件式（５）を満足
しており、前記第４レンズと前記第５レンズのパワー配
分に関して下記条件式（６）を満足しており、前記第４
レンズの像側の曲率半径に関して下記条件式（７）を満
足しており、前記第２レンズと前記第３レンズのｄ線に
対する屈折力に関して下記条件式（８）を満足してお
り、さらに前記第３レンズと前記第４レンズと前記第５
レンズのアッベ数に関して下記条件式（９）を満足して
いる前記請求項１記載の撮影レンズ。 （３） １．２＜｜ｆ１｜／ｆ＜３．０
（絶対値はｆ１＜０のため） （４） ０．７＜｜ｆ３｜／ｆ＜１．２
（絶対値はｆ３＜０のため） （５） ０．６＜ｒ２／ｆ＜１．２ （６） １．０＜ｆ５／ｆ４＜３．５ （７） ０．６＜｜ｒ８｜／ｆ＜０．９
（絶対値はｒ８＜０のため） （８） １．７５＜（ｎ２＋ｎ３）／２ （９） ２０＜（ν４＋ν５）／２−ν３ ただし、 ｆ１：第１レンズの焦点距離 ｆ３：第３レンズの焦点距離 ｆ４：第４レンズの焦点距離 ｆ５：第５レンズの焦点距離 ｒ２：第１レンズの像側の曲率半径 ｒ８：第４レンズの像側の曲率半径 ｎ２：第２レンズのｄ線に対する屈折率 ｎ３：第３レンズのｄ線に対する屈折率 ν４：第４レンズのアッベ数 ν５：第５レンズのアッベ数 ν３：第３レンズのアッベ数 - 【請求項３】 請求項１及び請求項２記載の撮影レンズ
においてさらに、前記第４レンズの像側の面を非球面形
状としたことを特徴とする撮影レンズ。 - 【請求項４】 請求項１及び請求項２記載の撮影レンズ
においてさらに、前記第１レンズが樹脂素材によるレン
ズで製作されており、かつ前記第１レンズの屈折面の１
面以上を非球面形状としたことを特徴とする撮影レン
ズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000290080A JP2002098887A (ja) | 2000-09-25 | 2000-09-25 | 撮影レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000290080A JP2002098887A (ja) | 2000-09-25 | 2000-09-25 | 撮影レンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002098887A true JP2002098887A (ja) | 2002-04-05 |
Family
ID=18773366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000290080A Abandoned JP2002098887A (ja) | 2000-09-25 | 2000-09-25 | 撮影レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002098887A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002277734A (ja) * | 2001-03-21 | 2002-09-25 | Olympus Optical Co Ltd | 撮影光学系 |
| US6940662B2 (en) | 2001-08-24 | 2005-09-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Lens system and camera having the same |
| US7041958B2 (en) | 2003-02-05 | 2006-05-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Lens system and image-taking apparatus having the same |
| KR100935316B1 (ko) * | 2007-11-23 | 2010-01-06 | 삼성전기주식회사 | 촬상 렌즈 유닛 |
| JP2011076022A (ja) * | 2009-10-02 | 2011-04-14 | Nikon Corp | 広角レンズ、光学機器、および広角レンズの製造方法 |
| WO2013142070A1 (en) * | 2012-03-20 | 2013-09-26 | Microsoft Corporation | Wide-angle depth imaging lens construction |
| CN109407287A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-03-01 | 中山联合光电科技股份有限公司 | 一种无紫边红外共焦镜头 |
-
2000
- 2000-09-25 JP JP2000290080A patent/JP2002098887A/ja not_active Abandoned
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002277734A (ja) * | 2001-03-21 | 2002-09-25 | Olympus Optical Co Ltd | 撮影光学系 |
| JP4511069B2 (ja) * | 2001-03-21 | 2010-07-28 | オリンパス株式会社 | 撮影光学系および撮影光学系を備えたカメラ |
| US6940662B2 (en) | 2001-08-24 | 2005-09-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Lens system and camera having the same |
| US7041958B2 (en) | 2003-02-05 | 2006-05-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Lens system and image-taking apparatus having the same |
| US7161132B2 (en) | 2003-02-05 | 2007-01-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Lens system and image-taking apparatus having the same |
| KR100935316B1 (ko) * | 2007-11-23 | 2010-01-06 | 삼성전기주식회사 | 촬상 렌즈 유닛 |
| JP2011076022A (ja) * | 2009-10-02 | 2011-04-14 | Nikon Corp | 広角レンズ、光学機器、および広角レンズの製造方法 |
| WO2013142070A1 (en) * | 2012-03-20 | 2013-09-26 | Microsoft Corporation | Wide-angle depth imaging lens construction |
| US9459430B2 (en) | 2012-03-20 | 2016-10-04 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Wide-angle depth imaging lens construction |
| CN109407287A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-03-01 | 中山联合光电科技股份有限公司 | 一种无紫边红外共焦镜头 |
| CN109407287B (zh) * | 2018-12-17 | 2023-07-21 | 中山联合光电科技股份有限公司 | 一种无紫边红外共焦镜头 |
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