JP3594236B2

JP3594236B2 - 撮影レンズ系

Info

Publication number: JP3594236B2
Application number: JP2000349079A
Authority: JP
Inventors: 哲生河野; 尚士岡田
Original assignee: コニカミノルタフォトイメージング株式会社
Priority date: 2000-11-16
Filing date: 2000-11-16
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2016-03-27
Also published as: JP2001194589A

Description

【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、物体側より順に、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と、その受光素子に対応するマイクロレンズとを備えた固体撮像素子と、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し、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と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの２枚のレンズで構成された第１群と、正の屈折力を有する第２群と、正の屈折力を有するコンデンサーレンズ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、前記コンデンサーレンズを固定させ、第１群と第２群を移動させることによって変倍を行う変倍を行うとともに、以下の条件式を満足することを特徴とする。
-6.0<φ1/φ3<-1.2
1.2<φ2/φ3<6.0
ここで、
φ1：第１群の屈折力、
φ2：第２群の屈折力、
φ3：コンデンサーレンズの屈折力、である。
【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の比を規定する式である。条件式（１）の下限を下回って第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）の上限を上回って第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近づくため、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

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と、その受光素子に対応するマイクロレンズとを備えた固体撮像素子と、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し、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と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの２枚のレンズで構成された第１群と、
正の屈折力を有する第２群と、
正の屈折力を有するコンデンサーレンズ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、前記コンデンサーレンズを固定させ、第１群と第２群を移動させることによって変倍を行うとともに、
以下の条件式を満足することを特徴とする撮影レンズ装置：
-6.0<φ1/φ3<-1.2
1.2<φ2/φ3<6.0
ここで、
φ1：第１群の屈折力、
φ2：第２群の屈折力、
φ3：コンデンサーレンズの屈折力、である。
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。
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。
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３のいずれかに記載の撮影レンズ装置。
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４のいずれかに記載の撮影レンズ装置。
前記請求項１ないし５のいずれかに記載の撮影レンズ装置を備えたカメラ。