JP2004212804A

JP2004212804A - レンズ

Info

Publication number: JP2004212804A
Application number: JP2003001410A
Authority: JP
Inventors: Taro Kushida; 太郎櫛田
Original assignee: Kodak Digital Product Center Japan Ltd
Current assignee: Kodak Digital Product Center Japan Ltd
Priority date: 2003-01-07
Filing date: 2003-01-07
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2023-01-07
Also published as: JP4138498B2

Abstract

【課題】広画角にでき、全長を短くおよびＦナンバーを小さくし得るレンズを提供する。
【解決手段】物体側より順に、負レンズである第１レンズＬ１、正レンズである第２レンズＬ２、正レンズである第３レンズＬ３、負レンズである第４レンズＬ４、正レンズである第５レンズＬ５を備える。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に絞り１３を配置することにより、広画角になり、全長を短くおよびＦナンバーを小さくし得る。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、デジタルスチルカメラなどに用いられるレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デジタルスチルカメラに用いられる撮像素子は、小型化が進み、画素ピッチが２．５μｍ前後のＣＣＤ（電荷結合素子、ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）などが用いられており、このようなＣＣＤに組み合わせて用いられる撮像レンズには、高い結像性能および１画素あたりの光量を維持するため、テレセントリック性が良好であること、大口径であることが必要である。さらに、ＣＣＤなどの周期構造に起因する色モアレ現象を低減するための光学ローパスフィルタを配置するため、撮像レンズには、十分なバックフォーカスが必要になる。
【０００３】
一方、近年急速に普及してきた小型のデジタルスチルカメラにおいては、小型、安価、広画角であることが市場での優位性につながり、したがって、このようなデジタルスチルカメラなどに用いられる撮像レンズについては、広画角で（焦点距離が短く）、全長（第１レンズ−像面間距離）が短く、低コストの撮影レンズが要求されている。そして、このような撮像レンズを実現するためには、球面レンズと比較してコストの高い非球面レンズの枚数をできるだけ少なくすることが重要になる。
【０００４】
この点、レンズ枚数が５枚のレトロフォーカス型広角レンズが知られている（例えば、特許文献１参照）。そして、このレトロフォーカス型広角レンズでは、物体側から第１レンズとして負レンズ、第２レンズとして正レンズ、第３レンズとして正レンズ、第４レンズとして負レンズ、第５レンズとして正レンズを用いた５枚のレンズ構成で、第２レンズと第３レンズとの間に絞りが配置され、第１レンズおよび第３レンズの少なくとも１面が非球面であり、バックフォーカスが十分に長く、小型で、画角が６４°程度、Ｆナンバーが２．８となっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２７５５１４公報（第３頁ないし第４頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、撮像素子の高集積化が進み、画素間隔が短縮されたため、光学ローパスフィルタが薄型でも十分に機能するようになり、従前ほど長いバックフォーカスが必要ではなくなりつつある。
【０００７】
しかし、デジタルスチルカメラにおいては、より広画角で、全長が短く、Ｆナンバーが小さいレンズが求められている。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、広画角にでき、全長を短くおよびＦナンバーを小さくし得るレンズを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のレンズは、物体側より順に、負レンズである第１レンズと、正レンズである第２レンズと、正レンズである第３レンズと、負レンズである第４レンズと、正レンズである第５レンズとを備え、前記第１レンズと第２レンズとの間に絞りを配置したものである。
【００１０】
そして、この構成では、広画角になり、全長を短くおよびＦナンバーを小さくし得る。
【００１１】
請求項２記載のレンズは、請求項１記載のレンズにおいて、第５レンズは、少なくとも１つの面が、周辺にいくにしたがって正の屈折力が弱まる形状の非球面であるものである。
【００１２】
そして、この構成では、収差を補正し、良好な結像性能を得る。
【００１３】
請求項３記載のレンズは、請求項１または２記載のレンズにおいて、全系の焦点距離をｆ、第１レンズＬ１の焦点距離をｆ１、第４レンズＬ４の焦点距離をｆ４としたとき、
条件式（１） −１．５＜ｆ１／ｆ＜−１．０
条件式（２） −０．８＜ｆ４／ｆ＜−０．３５
を満たすレンズ系であるものである。
【００１４】
そして、この構成では、収差を補正して良好な結像性能を確保しつつ、十分な長さのバックフォーカスを得る。
【００１５】
すなわち、ｆ１／ｆについては、条件式（１）の下限値より大きくすることにより、第１レンズの負の屈折率を大きくして、十分なバックフォーカスが確保されるとともに、上限値より小さくすることにより、軸外収差が良好になり、補正が容易になる。
【００１６】
また、ｆ４／ｆについては、条件式（２）の下限値よりも大きくすることにより、負の屈折率が強くなりすぎるのを防止し、コマ収差の補正が容易になるとともに、上限値より小さくすることにより、逆に負の屈折率が弱くなりすぎるのを防止し、ペッツバール和が小さくなり、像面湾曲の補正が容易になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１において、１１はレトロフォーカス型レンズのレンズ系であり、このレンズ系１１は、逆望遠写真対物レンズとも呼ばれるいわゆるレトロフォーカス型広角レンズを構成し、例えば、像面となる撮像素子としての４００万画素（４メガピクセル）クラスのＣＣＤイメージセンサ１２を備えたデジタルスチルカメラに固定焦点の撮像レンズとして備えられている。
【００１９】
このレンズ系１１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である第１レンズＬ１と、正レンズである第２レンズＬ２と、正レンズである第３レンズＬ３と、両凹面の負レンズである第４レンズＬ４と、正レンズである第５レンズＬ５とから構成されている。
【００２０】
第５レンズＬ５は、少なくとも１つの面、より好ましくは像側の面が、周辺にいくにしたがって正の屈折率が弱まる形状の非球面となっている。
【００２１】
また、レンズ系１１では、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に絞り１３が配置され、すなわち、絞り１３を挟んで非対称なレンズ構成となっている。
【００２２】
また、レンズ系１１の第５レンズＬ５の像側には、光学ローパスフィルタや赤外線カットガラスなどの光学部材を想定したガラスブロックＬ６が配置されている。
【００２３】
そして、以下に示す表１は第１の実施の形態のレンズの諸数値を示し、図２はレンズの諸収差図を示している。
【００２４】
なお、以下、各表などにおいて、物体側より順に、ｒ１〜ｒ１２は、各レンズＬ１〜Ｌ５およびガラスブロックＬ６の各面の曲率半径を示し、ｄ１〜ｄ１１は、各レンズＬ１〜Ｌ５およびガラスブロックＬ６の肉厚すなわち軸上での厚さ寸法あるいは空気間隔すなわち軸上でのレンズ間距離を示し、ｎ１〜ｎ６は、各レンズＬ１〜Ｌ５およびガラスブロックＬ６の屈折率を示し、ν１〜ν６は、各レンズＬ１〜Ｌ５およびガラスブロックＬ６のアッベ数を示している。したがって、例えば、第１および第２レンズＬ１，Ｌ２の軸上レンズ間距離はｄ２、第２および第３レンズＬ２，Ｌ３の軸上レンズ間距離はｄ４、第２レンズＬ２の像側面の曲率半径はｒ４、第３レンズＬ３の物体側の曲率半径はｒ５となる。また、長さの単位は〔ｍｍ〕である。
【００２５】
さらに、ｆはレンズ系全系の焦点距離、ｆ１は第１レンズＬ１の焦点距離を示している。また、Ｆ／はＦナンバーを示し、２ωは画角を示している。また、＊は非球面を示し、ＩＮＦは無限大を示している。
【００２６】
また、第５レンズＬ５の非球面の形状は、光軸方向にＸ座標、このＸ座標と垂直な方向にＹ座標をとり、次の式で表される。
【００２７】
Ｘ＝（ｙ^２／ｒ）／［１＋｛１−（ｋ＋１）（ｙ／ｒ）^２｝^１／２］＋Ａｙ^４＋Ｂｙ^６＋Ｃｙ^８＋Ｄｙ^１０
但し、ｒは近軸曲率半径、ｋは円錐係数、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは非球面係数である。
【００２８】
また、諸収差図において、ｄはｄ線（５８７．６ｎｍ）、ＣはＣ線（６５６．３ｎｍ）、ＦはＦ線（４８６．１ｎｍ）、Ｓはサジタル、Ｔはメリジオナルである。
【００２９】

【００３０】
ここで、レンズ系１１には、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に絞り１３を配置している。
【００３１】
また、レンズ系１１の第５レンズＬ５の少なくとも１つの面を、周辺にいくにしたがって正の屈折力が弱まる形状の非球面としている。
【００３２】
さらに、レンズ系１１は、
条件式（１） −１．５＜ｆ１／ｆ＜−１．０
条件式（２） −０．８＜ｆ４／ｆ＜−０．３５
を満たしている。
【００３３】
そして、これら条件を満たすことにより、５枚のレンズ構成で、広画角にでき、全長を短くおよびＦナンバーを小さくでき、例えば、４００万画素クラスのＣＣＤを用いた固定焦点のデジタルスチルカメラ用のレンズとして諸条件と結像性能を満足できる。
【００３４】
すなわち、例えば第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間に絞り１３を配置するとした場合には画角が６０°程度であるのに対して、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に絞り１３を配置したことにより、画角が７２．８°で広画角にでき、また、焦点距離がｆ＝４．６で全長を短くできるとともに、ＦナンバーがＦ／２．８で小さくできる。しかも、諸収差を良好に補正でき、高解像度を得ることができる。
【００３５】
さらに、レンズ系１１の第５レンズＬ５の少なくとも１つの面を、周辺にいくにしたがって正の屈折力が弱まる形状の非球面としているため、負の歪曲収差、像面湾曲などの軸外収差を補正でき、良好な結像性能を得ることができる。
【００３６】
さらに、
条件式（１） −１．５＜ｆ１／ｆ＜−１．０
条件式（２） −０．８＜ｆ４／ｆ＜−０．３５
を満たすレンズ系１１としているため、収差を補正して良好な結像性能を確保しつつ、十分な長さのバックフォーカスを得ることができる。
【００３７】
条件式（１）は、第１レンズＬ１の焦点距離を規定したものである。すなわち、十分な長さのバックフォーカスを得るためには、第１レンズＬ１に適切な大きさの負のパワーを配置することが望しい。ｆ１／ｆが条件式（１）の下限値−１．５よりも小さくなると、第１レンズＬ１の負の屈折率が弱くなり、十分なバックフォーカスを確保することができなくなる。一方、レンズ系１１は絞り１３を挟んで非対称なレンズ構成であるため、第１レンズＬ１で、像面湾曲、歪曲収差などの軸外収差が発生しやすい。そのため、条件式（１）の上限値−１．０を超えると、軸外収差が悪化し、補正が困難になる。
【００３８】
条件式（２）は、この第４レンズＬ４の焦点距離を親定したものである。すなわち、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第５レンズＬ５で発生する正の屈折力に対し、軸外収差を良好に補正するためには、第４レンズＬ４に適当な大きさの負のパワーを配置することが望ましい。条件式（２）の下限値−０．８よりも小さくなると、負の屈折率が強くなりすぎ、コマ収差を補正することが困難になる。また、条件式（２）の上限値−０．３５を超えると、逆に負の屈折率が弱すぎ、ペッツバール和が大きくなり、像面湾曲の補正が困難になる。
【００３９】
次に、本発明の第２の実施の形態の構成を以下の表２に示す。また、この表２に示す構成の諸収差図を図３に示す。
【００４０】

【００４１】
次に、本発明の第３の実施の形態の構成を以下の表３に示す。また、この表３に示す構成の諸収差図を図４に示す。
【００４２】

【００４３】
上記各実施の形態のレンズによれば、画角が約７２°〜８５°程度と広画角で、Ｆナンバーが２．８程度と明るく、諸収差が良好に補正されるため、コンパクトで低コストなデジタルスチルカメラに好適なレンズを得ることができる。また、このレンズをデジタルスチルカメラに組み込んで用いることにより、コンパクトで広画角なデジタルスチルカメラを提供することができる。
【００４４】
さらに、レンズを広画角にできるため、像面対角長さに対する焦点距離を短くでき、フォーカス駆動機構を持たないパンフォーカスカメラに搭載するのに好都合であり、フォーカス駆動機溝を省略し、コストダウン、小型化にすることができる。
【００４５】
さらに、レンズの焦点距離を短くすることは、従来と同等の撮影最至近距離とした場合、Ｆナンバーをより小さくすることができる。すなわちＣＣＤの１画素に入射する光量を大きくすることができるので、ストロボ構成部品を小型化、コストダウンすることができ、さらにカメラ全体の小型化に寄与できる。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１記載のレンズによれば、物体側より順に、負レンズである第１レンズと、正レンズである第２レンズと、正レンズである第３レンズと、負レンズである第４レンズと、正レンズである第５レンズとを備え、第１レンズと第２レンズとの間に絞りを配置したため、広画角にでき、全長を短くおよびＦナンバーを小さくし得ることができる。
【００４７】
請求項２記載のレンズによれば、請求項１記載のレンズの効果に加えて、第５レンズの少なくとも１つの面を、周辺にいくにしたがって正の屈折力が弱まる形状の非球面としたため、収差を補正でき、良好な結像性能を得ることができる。
【００４８】
請求項３記載のレンズによれば、請求項１または２記載のレンズの効果に加えて、
条件式（１） −１．５＜ｆ１／ｆ＜−１．０
条件式（２） −０．８＜ｆ４／ｆ＜−０．３５
を満たすレンズ系としたため、収差を補正して良好な結像性能を確保しつつ、十分な長さのバックフォーカスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すレンズの構成図である。
【図２】同上レンズの諸収差図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示すレンズの諸収差図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示すレンズの諸収差図である。
【符号の説明】
１１レンズ系
１３絞り
Ｌ１第１レンズ
Ｌ２第２レンズ
Ｌ３第３レンズ
Ｌ４第４レンズ
Ｌ５第５レンズ

Claims

物体側より順に、負レンズである第１レンズと、正レンズである第２レンズと、正レンズである第３レンズと、負レンズである第４レンズと、正レンズである第５レンズとを備え、
前記第１レンズと第２レンズとの間に絞りを配置した
ことを特徴とするレンズ。
第５レンズは、少なくとも１つの面が、周辺にいくにしたがって正の屈折力が弱まる形状の非球面である
ことを特徴とする請求項１記載のレンズ。
全系の焦点距離をｆ、第１レンズＬ１の焦点距離をｆ１、第４レンズＬ４の焦点距離をｆ４としたとき、
条件式（１） −１．５＜ｆ１／ｆ＜−１．０
条件式（２） −０．８＜ｆ４／ｆ＜−０．３５
を満たすレンズ系である
ことを特徴とする請求項１または２記載のレンズ。