JP3642465B2

JP3642465B2 - 電子スチルカメラ用撮影レンズ

Info

Publication number: JP3642465B2
Application number: JP08294099A
Authority: JP
Inventors: 哲也小里
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2019-03-26
Also published as: US6285516B1; JP2000275514A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子スチルカメラ等に搭載される撮影レンズに関し、詳しくは、全長が極めて短く広画角で明るさを確保できるとともに高解像度であり、高画素数のＣＣＤを搭載した電子スチルカメラに適した撮影レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータの一般家庭等への普及に伴い、撮影した風景や人物像等の画像情報をパーソナルコンピュータに入力することができる電子スチルカメラが普及しつつある。
【０００３】
このような電子スチルカメラに搭載される撮影レンズは、レンズ系全長を極めて短くすることができること、十分な画角を有すること等の条件を備えていることが必要となる。
【０００４】
従来より、このような電子スチルカメラに搭載されたＣＣＤは、ＶＧＡ規格で３５万画素、ＸＧＡ規格で８０万画素程度のものであり、１画素のサイズが大きく、全体としてのサイズも小さいため、少ないレンズ枚数で非球面を用いていない比較的単純な構成のレンズ系であっても、要求される画角、明るさおよび解像度を十分得ることができた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、最近ではＵＸＧＡ規格で２００万画素以上の高画素数のＣＣＤを搭載した電子スチルカメラが登場してきた。このような電子スチルカメラに搭載される高画素数のＣＣＤは、従来のＣＣＤと比較して１画素のサイズが小さく、かつＣＣＤ全体としてのサイズは大きい。
【０００６】
したがって、高画素数のＣＣＤを搭載した電子スチルカメラの撮影レンズには、１画素のサイズが小さいために高い解像度が要求され、１画素当たりの受光量を維持するために大きな開口数が要求され、さらにＣＣＤ全体のサイズが大きくなっても光学系全長の長さを短く維持するために広い画角が要求される。
【０００７】
しかしながら、上述した従来の電子スチルカメラ用撮影レンズのように、少ないレンズ枚数で構成された比較的単純な構成のレンズ系では、広画角で大きな開口数を有し、かつ高い解像度を満足することは困難である。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、レンズ系の全長が短く広画角で大きな開口数を有するとともに、諸収差を良好に補正し得る高解像度の電子スチルカメラ用撮影レンズを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電子スチルカメラ用撮影レンズは、物体側から順に、少なくとも１面を非球面とした負の第１レンズ、像側に凸面を向けた正の第２レンズ、少なくとも１面を非球面とし像側に凸面を向けた正の第３レンズ、物体側に凹面を向けた負の第４レンズ、像側に凸面を向けた正の第５レンズを配設し、前記第２レンズと前記第３レンズの間に絞りを配設し、以下の条件式（１）〜（３）を満足することを特徴とするものである。
【００１０】
（１）０．４＜ｆ／ｆ₃₄₅ ＜０．７
（２）０．６＜ｆ／ｆ₃ ＜０．９
（３）１．８＜ｆ／｜ｆ₄｜＜２．２
【００１１】
ただし、上記条件式（１）〜（３）において各記号は以下の意味を有する。
ｆ：全系の焦点距離
ｆ₃₄₅ ：第３レンズ〜第５レンズの合成焦点距離
ｆ₃ ：第３レンズの焦点距離
ｆ₄ ：第４レンズの焦点距離
【００１２】
また、前記電子スチルカメラ用撮影レンズにおいて、前記第１レンズは両凹レンズからなり、前記第２レンズは両凸レンズからなり、前記第３レンズは像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズからなり、前記第４レンズは両凹レンズからなり、前記第５レンズは両凸レンズからなることが好ましい。
【００１３】
上記構成に示すように、本発明においては、物体側から順に、少なくとも１面を非球面とした負の第１レンズ、像側に凸面を向けた正の第２レンズ、少なくとも１面を非球面とし像側に凸面を向けた正の第３レンズ、物体側に凹面を向けた負の第４レンズ、像側に凸面を向けた正の第５レンズを配設し、前記第２レンズと前記第３レンズの間に絞りを配置しているので、レンズ系の全長が短く広画角で大きな開口数を有するとともに、諸収差を良好に補正した高解像度の撮影レンズとすることが可能である。
【００１４】
また、第２レンズを両凸レンズとすることにより、第２レンズのパワーを大きくして諸収差の発生を小さく抑えることができる。
【００１５】
また、上記条件式（１）〜（３）を満足するように構成することが好ましいのは、以下の理由によるものである。
【００１６】
すなわち、条件式（１）は、像側の３枚のレンズ（第３レンズ〜第５レンズ）の合成焦点距離に関する式であって、ｆ／ｆ₃₄₅ の値が下限を超えると、像側の３枚のレンズの合成焦点距離が長くなって像面への光線の入射角が大きくなり、画面隅の光線による受光量が減るのでＣＣＤにて画像を記録することが難しくなる。一方、ｆ／ｆ₃₄₅ の値が上限を超えると、像側の３枚のレンズの合成焦点距離が短くなり、光学系の全長を短くすることが難しくなる。
【００１７】
また、条件式（２）は第３レンズの焦点距離に関する式であって、ｆ／ｆ₃ の値が下限を超えると、ペッツバール和が増大して像面湾曲の補正が難しくなる。一方、ｆ／ｆ₃ の値が上限を超えると、バックフォーカス長が長くなるので光学系の全長を短くすることが難しくなる。
【００１８】
また、条件式（３）は第４レンズの焦点距離に関する式であって、ｆ／｜ｆ₄ ｜の値が下限を超えると、バックフォーカス長が長くなるので光学系の全長を短くすることが難しくなる。一方、ｆ／｜ｆ₄ ｜の値が上限を超えると、画面隅での歪曲を抑えることが難しくなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る電子スチルカメラ用撮影レンズを具体的な実施例に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施例１〜４に係る電子スチルカメラ用撮影レンズのレンズ構成図である。
【００２１】
図１に示すように、本発明の実施例に係る電子スチルカメラ用撮影レンズは、物体側から光軸Ｘに沿って入射した被写体画像情報を担持した光束をＣＣＤ結像面上の位置Ｐに集束させる。高画素数のＣＣＤを搭載した電子スチルカメラ用撮影レンズとしては、レンズ系の全長が短く広画角で大きな開口数を有しながら、諸収差を良好に補正することが要求されるが、本発明の実施例に係る撮影レンズにおいては図示するようなレンズ構成により、これらの要求を満足するようにしている。
【００２２】
すなわち、上記撮影レンズは、少なくとも１面を非球面とした負の第１レンズ（両面を非球面とした両凹レンズ）Ｌ₁ 、像側に凸面を向けた正の第２レンズ（両凸レンズ）Ｌ₂ 、少なくとも１面を非球面とし像側に凸面を向けた正の第３レンズ（両面を非球面とした正のメニスカスレンズ）Ｌ₃ 、物体側に凹面を向けた負の第４レンズ（両凹レンズ）Ｌ₄ 、像側に凸面を向けた正の第５レンズ（両凸レンズ）Ｌ₅ を配設し、前記第２レンズＬ₂ と前記第３レンズＬ₃ の間に絞り１を配設してなる。
【００２３】
なお、第５レンズＬ₅ とＣＣＤ結像面の間には、カバーガラス２が配設されている。
【００２４】
さらに、上記撮影レンズは、以下の条件式（１）〜（３）を満足するように構成されている。
【００２５】
（１）０．４＜ｆ／ｆ₃₄₅ ＜０．７
（２）０．６＜ｆ／ｆ₃ ＜０．９
（３）１．８＜ｆ／｜ｆ₄ ｜＜２．２
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ₃₄₅ ：第３レンズ〜第５レンズの合成焦点距離
ｆ₃ ：第３レンズの焦点距離
ｆ₄ ：第４レンズの焦点距離
【００２６】
次に、本発明に係る電子スチルカメラ用撮影レンズの実施例１および２〜４について説明する。
【００２７】
＜実施例１＞
下記表１の上段に、本実施例に係る電子スチルカメラ用撮影レンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔（以下、これらを総称して軸上面間隔という）Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_d およびアッベ数ν_d を示す。なお、表１および以下の表２〜８中の数字は、物体側からの順番を表すものである。
【００２８】
また、下記表１の中段に、本実施例に係る電子スチルカメラ用撮影レンズの全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆ値、画角２ωの値を示す。
【００２９】
さらに、下記表１の下段に、本実施例に係る電子スチルカメラ用撮影レンズの上記各条件式（１）〜（３）におけるｆ／ｆ₃₄₅ 、ｆ／ｆ₃ 、ｆ／｜ｆ₄ ｜の具体的な値を示す。
【００３０】
なお、表１において面番号の左側に＊を付した面は非球面を表しており、各非球面は下記数１に示す非球面式により表される。
【００３１】
【数１】

【００３２】
ただし、Ｚ：光軸からの高さＹの非球面上の点より、非球面頂点の接平面
（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）
Ｒ：近軸曲率半径
Ｙ：光軸からの高さ（ｍｍ）
Ｋ：離心率
Ａ₄ 、Ａ₆ 、Ａ₈ 、Ａ₁₀：第４，６，８，１０次の非球面係数
【００３３】
また、下記表２に、上記非球面に関する離心率および非球面係数を示す。
【００３４】
【表１】

【００３５】
【表２】

【００３６】
表１から明らかなように、本実施例に係る電子スチルカメラ用撮影レンズは、上記条件式（１）〜（３）を全て満足しており、全長が短く、Ｆ値が２．８と明るく、画角が６４度と広画角になっている。
【００３７】
図２および図３は、本実施例に係る電子スチルカメラ用撮影レンズの諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差、コマ収差）を示す収差図である。なお、球面収差の各収差図には６１５．０ｎｍ、４６０．０ｎｍ、５８７．６ｎｍに対する収差が示されており、倍率色収差の各収差図には６１５．０ｎｍ、４６０．０ｎｍに対する収差が示されている。また、非点収差およびコマ収差の各収差図には、サジタル像面およびタンジェンシャル像面に対する収差が示されている（図４〜９において同じ）。
【００３８】
図２および図３から明らかなように、本実施例によれば、視野周辺まで良好な結像性能を有する電子スチルカメラ用撮影レンズを得ることができる。
【００３９】
＜実施例２＞
下記表３の上段に、本実施例に係る電子スチルカメラ用撮影レンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、軸上面間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_d およびアッベ数ν_d を示す。
【００４０】
また、下記表３の中段に、本実施例に係る電子スチルカメラ用撮影レンズの全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆ値、画角２ωの値を示す。
【００４１】
さらに、下記表３の下段に、本実施例に係る電子スチルカメラ用撮影レンズの上記各条件式（１）〜（３）におけるｆ／ｆ₃₄₅ 、ｆ／ｆ₃ 、ｆ／｜ｆ₄ ｜の具体的な値を示す。
【００４２】
なお、表３において面番号の左側に＊を付した面は非球面を表しており、各非球面は上記非球面式により表される。
【００４３】
下記表４に、上記非球面に関する離心率および非球面係数を示す。
【００４４】
【表３】

【００４５】
【表４】

【００４６】
表３から明らかなように、本実施例に係る電子スチルカメラ用撮影レンズは、上記条件式（１）〜（３）を全て満足しており、全長が短く、Ｆ値が２．８と明るく、画角が６４度と広画角になっている。
【００４７】
図４および図５は、本実施例に係る電子スチルカメラ用撮影レンズの諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差、コマ収差）を示す収差図である。
【００４８】
図４および図５から明らかなように、本実施例によれば、視野周辺まで良好な結像性能を有する電子スチルカメラ用撮影レンズを得ることができる。
【００４９】
＜実施例３＞
下記表５の上段に、本実施例に係る電子スチルカメラ用撮影レンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、軸上面間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_d およびアッベ数ν_d を示す。
【００５０】
また、下記表５の中段に、本実施例に係る電子スチルカメラ用撮影レンズの全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆ値、画角２ωの値を示す。
【００５１】
さらに、下記表５の下段に、本実施例に係る電子スチルカメラ用撮影レンズの上記各条件式（１）〜（３）におけるｆ／ｆ₃₄₅ 、ｆ／ｆ₃ 、ｆ／｜ｆ₄ ｜の具体的な値を示す。
【００５２】
なお、表５において面番号の左側に＊を付した面は非球面を表しており、各非球面は上記非球面式により表される。
【００５３】
下記表６に、上記非球面に関する離心率および非球面係数を示す。
【００５４】
【表５】

【００５５】
【表６】

【００５６】
表５から明らかなように、本実施例に係る電子スチルカメラ用撮影レンズは、上記条件式（１）〜（３）を全て満足しており、全長が短く、Ｆ値が２．８と明るく、画角が６４度と広画角になっている。
【００５７】
図６および図７は、本実施例に係る電子スチルカメラ用撮影レンズの諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差、コマ収差）を示す収差図である。
【００５８】
図６および図７から明らかなように、本実施例によれば、視野周辺まで良好な結像性能を有する電子スチルカメラ用撮影レンズを得ることができる。
【００５９】
＜実施例４＞
下記表７の上段に、本実施例に係る電子スチルカメラ用撮影レンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、軸上面間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_d およびアッベ数ν_d を示す。
【００６０】
また、下記表７の中段に、本実施例に係る電子スチルカメラ用撮影レンズの全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆ値、画角２ωの値を示す。
【００６１】
さらに、下記表７の下段に、本実施例に係る電子スチルカメラ用撮影レンズの上記各条件式（１）〜（３）におけるｆ／ｆ₃₄₅ 、ｆ／ｆ₃ 、ｆ／｜ｆ₄ ｜の具体的な値を示す。
【００６２】
なお、表７において面番号の左側に＊を付した面は非球面を表しており、各非球面は上記非球面式により表される。
【００６３】
下記表８に、上記非球面に関する離心率および非球面係数を示す。
【００６４】
【表７】

【００６５】
【表８】

【００６６】
表７から明らかなように、本実施例に係る電子スチルカメラ用撮影レンズは、上記条件式（１）〜（３）を全て満足しており、全長が短く、Ｆ値が２．８と明るく、画角が６４度と広画角になっている。
【００６７】
図８および図９は、本実施例に係る電子スチルカメラ用撮影レンズの諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差、コマ収差）を示す収差図である。
【００６８】
図８および図９から明らかなように、本実施例によれば、視野周辺まで良好な結像性能を有する電子スチルカメラ用撮影レンズを得ることができる。
【００６９】
なお、本発明の電子スチルカメラ用撮影レンズとしては上記実施形態のものに限られるものではなく、レンズの形状等についての種々の態様の変更が可能であり、例えば上記第１および/または第３レンズの一方の面のみを非球面とすることも可能である。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電子スチルカメラ用撮影レンズによれば、レンズ系の全長が短く広画角で大きな開口数を有するとともに諸収差を良好に補正することが可能である。また、この電子スチルカメラ用撮影レンズを電子スチルカメラに組み込んで用いることにより、コンパクトかつ広画角な電子スチルカメラを達成でき、しかも画像周辺まで歪みのない高画質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る電子スチルカメラ用撮影レンズを示すレンズ構成図
【図２】本発明の実施例１に係る電子スチルカメラ用撮影レンズの諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）を示す収差図
【図３】本発明の実施例１に係る電子スチルカメラ用撮影レンズのコマ収差を示す収差図
【図４】本発明の実施例２に係る電子スチルカメラ用撮影レンズの諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）を示す収差図
【図５】本発明の実施例２に係る電子スチルカメラ用撮影レンズのコマ収差を示す収差図
【図６】本発明の実施例３に係る電子スチルカメラ用撮影レンズの諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）を示す収差図
【図７】本発明の実施例３に係る電子スチルカメラ用撮影レンズのコマ収差を示す収差図
【図８】本発明の実施例４に係る電子スチルカメラ用撮影レンズの諸収差（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）を示す収差図
【図９】本発明の実施例４に係る電子スチルカメラ用撮影レンズのコマ収差を示す収差図
【符号の説明】
１絞り
２カバーガラス
Ｌ₁ 〜Ｌ₅ レンズ
Ｒ₁ 〜Ｒ₁₃ 曲率半径
Ｄ₁ 〜Ｄ₁₂ 軸上面間隔
Ｘ光軸

Claims

物体側から順に、少なくとも１面を非球面とした負の第１レンズ、像側に凸面を向けた正の第２レンズ、少なくとも１面を非球面とし像側に凸面を向けた正の第３レンズ、物体側に凹面を向けた負の第４レンズ、像側に凸面を向けた正の第５レンズを配設し、前記第２レンズと前記第３レンズの間に絞りを配設し、以下の条件式（１）〜（３）を満足することを特徴とする電子スチルカメラ用撮影レンズ。
（１）０．４＜ｆ／ｆ₃₄₅ ＜０．７
（２）０．６＜ｆ／ｆ₃ ＜０．９
（３）１．８＜ｆ／｜ｆ₄｜＜２．２
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ₃₄₅ ：第３レンズ〜第５レンズの合成焦点距離
ｆ₃ ：第３レンズの焦点距離
ｆ₄ ：第４レンズの焦点距離
前記第１レンズは両凹レンズからなり、前記第２レンズは両凸レンズからなり、前記第３レンズは像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズからなり、前記第４レンズは両凹レンズからなり、前記第５レンズは両凸レンズからなることを特徴とする請求項１記載の電子スチルカメラ用撮影レンズ。