JP3723637B2

JP3723637B2 - 撮影レンズ

Info

Publication number: JP3723637B2
Application number: JP17352996A
Authority: JP
Inventors: 延孝峯藤
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1996-07-03
Filing date: 1996-07-03
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2016-07-03
Also published as: JPH1020188A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、主に電子スチルカメラのような小型の撮像機器に用いられる撮影レンズに関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
近年、従来の銀塩フィルムを使用するカメラと比較して撮影及び鑑賞が容易な電子スチルカメラが普及しつつある。また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対する簡単な静止画像入力装置としても小型で高解像の電子スチルカメラが望まれている。
【０００３】
このような目的で利用される電子スチルカメラは、高い性能が望まれるとともに、小型化と低コスト化の要求が非常に高い。さらに、撮像素子を用いる電子スチルカメラでは、撮像素子の小型化に伴い１画素の大きさが小さくなり、非常に高解像度の撮影光学系が必要とされる。また、この種の撮像素子においては、画素の前にＲＧＢ色分解フィルターを配置する場合が多く、画面中央と周辺とでは画素に入射する光線の角度が異なるので色ムラを発生する原因となり、画素に垂直に光線が入射するような、いわゆるテレセントリックな光学系が必要とされる。
【０００４】
この種の光学系としては、ビデオカメラ、監視用カメラ等で用いられている従来の光学系を使用することも可能であるが、これら従来の光学系は、動画を対象としている場合が多く、電子スチルカメラ等で利用するには、解像度が低く改善の余地がある。例えば、特開平１−２６５２１６号公報記載のレンズは、監視カメラ用ということもあり、明るく広画角であるが非常に歪曲収差が大きく電子スチルカメラとしては、好ましくない。また、特開平３−６３６１３号公報記載のレンズは、画角的には、本発明の撮影レンズとほぼ同等であるが、像面湾曲が比較的大きく高解像度であるとは言い難く、歪曲収差も大きく好ましくない。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、高解像で歪曲収差が小さく、バックフォーカスが長く、テレセントリック性も良好で、コンパクトで構成枚数の少ない撮影レンズを提供することを目的とする。
【０００６】
【発明の概要】
本発明の撮影レンズは、物体側から順に、像側に凹面を有する負レンズと、像側に凸面を有する正レンズの２枚のレンズからなる第１レンズ群と；開口絞りと；正の屈折力を有する第２レンズ群と；より構成され、第２レンズ群は、正レンズと負レンズを接合した接合レンズを少なくとも１組含み、第２レンズ群の最も物体側のレンズは像側に凸面を有するメニスカス単レンズからなり、さらに、次の条件式（１）ないし（６）を満足することを特徴としている。
（１）０．５＜｜ｆ_I-1 ／ｆ_I-2 ｜＜１．３
（２）０．８＜Ｆ_II／Ｆ＜１．６
（３）０．１５＜Ｄ／Ｆ＜０．７５
（４）０．４＜｜ｄ _II-1 ／ｒ _II-1 ｜＜１．０
（５）０．１＜Ｎ _n −Ｎ _P ＜０．３５
（６）０．７＜｜Ｒ／Ｆ｜＜１．５
但し、
ｆ_I-1 ：第１レンズ群の負レンズの焦点距離、
ｆ_I-2 ：第１レンズ群の正レンズの焦点距離、
Ｆ_II：第２レンズ群の焦点距離、
Ｆ：レンズ全系の焦点距離、
Ｄ：第１レンズ群中の負レンズと正レンズの空気間隔、
ｄ _II-1 ：第２レンズ群中の上記メニスカス単レンズのレンズ肉厚、
ｒ _II-1 ：第２レンズ群中の上記メニスカス単レンズの像側の面の曲率半径、
Ｎ _n ：第２レンズ群中の接合レンズの負レンズのｄ線の屈折率、
Ｎ _P ：第２レンズ群中の接合レンズの正レンズのｄ線の屈折率、
Ｒ：第２レンズ群中の接合レンズの接合面の曲率半径、
である。
【０００７】
第１レンズ群中の負レンズと正レンズはそれぞれ、好ましくは、像側に強い凹面を有するメニスカス負レンズと像側に凸面を有する正レンズとから構成し、次の条件式（７）を満足させることが好ましい。
（７）０．３＜｜ｒ₂ ／ｒ₄ ｜＜０．６
但し、
ｒ₂ ：第１レンズ群中の負レンズの像側の面の曲率半径、
ｒ₄ ：第１レンズ群中の正レンズの像側の面の曲率半径、
である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の撮影レンズは、物体側から順に、負レンズと正レンズの２枚のレンズからなる第１レンズ群と、空気間隔をあけて、正の屈折力を有する第２レンズ群を配置したレンズ構成からなり、第１レンズ群と第２レンズ群の間に絞りを配置したレンズ構成とする。また、第２レンズ群は、１組の正レンズと負レンズの接合レンズを含むレンズ構成とする。
【００１０】
条件式（１）は、第１レンズ群中の負レンズと正レンズのパワーに関するものである。第１レンズ群は全体として弱い正または負のパワーを有するが、条件式（１）の範囲内で、負レンズと正レンズのパワーと適切に配分することにより、第２レンズ群へ入射する光束を適度に補正して、良好な性能を得ることが可能になる。
条件式（１）の下限を越えて、第１レンズ群中の負レンズのパワーが強くなると、バックフォーカスを長くすることは可能となるが、歪曲収差、コマ収差が悪化するとともにレンズの全長を短くすることが困難になる。上限を越えて、第１レンズ群の正レンズのパワーが強くなりすぎると、ペッツバール和が増大し、良好な軸外性能を得ることが困難になるとともに、バックフォーカスを長くすることが困難になる。
【００１１】
条件式（２）は、第２レンズ群のパワーに関するもので、第２レンズ群に入射する光束を良好に収差補正して結像させるためのものである。
条件式（２）の下限を越えて、第２レンズ群のパワーが強くなると、バックフォーカスを長くすることが困難になるとともに、像面に結像する光束のテレセントリック性が悪化する。上限を越えて、第２レンズ群のパワーが弱くなると、特に像面湾曲、非点収差が劣化し軸外性能が悪くなるとともに、レンズ全長を短くすることが困難になる。
【００１２】
条件式（３）は、第１レンズ群中の負レンズと正レンズの空気間隔に関するものである。第１レンズ群と第２レンズ群をこの条件式（３）で規定する適切な空気間隔を開けて配置することにより、良好な収差補正が可能となる。
条件式（３）の下限を越えて、空気間隔が狭くなると、コマ収差、非点収差が増大し良好な像面を得ることが困難となる。上限を越えると、特に歪曲収差の補正が困難となるとともに、レンズ全長も長くなるため好ましくない。
【００１３】
条件式（４）は、第２レンズ群の最も物体側のレンズの形状に関するものである。条件式（４）の下限を越えて、像側の面の曲率半径が小さくなると、それに伴って物体側の面の曲率半径も小さくなるため、レンズの加工の容易さ、コストの点で好ましくない。上限を越えて、像側の面の曲率半径が大きくなると、軸上の球面収差と軸外の像面湾曲のバランスをとることが困難になる。
【００１４】
条件式（５）及び（６）は、第２レンズ群中の接合レンズの負レンズと正レンズの屈折率差、及び接合面の曲率半径に関する条件で、特に色収差を良好に補正するための条件である。
【００１５】
条件式（５）の下限を越えると、接合面の曲率半径を緩くすることが困難になり加工上好ましくない。上限を越えると、正レンズの屈折率が低くなり像面湾曲を小さくすることが困難になる。
【００１６】
条件式（６）の下限を越えると、接合面の曲率半径が小さくなりすぎ、加工コストの増加の原因となる。上限を越えると、軸上色収差、倍率色収差を良好に保ったまま像面湾曲、非点収差を小さく抑えることが困難となる。
【００１７】
条件式（７）は、第１レンズ群を構成する負レンズと正レンズの形状に関する条件であり、条件式（７）の範囲内で負レンズ、正レンズの形状を定めることにより良好に諸収差を補正することが可能となる。条件式（７）の下限を越えると、負レンズのパワーが強くなりすぎ、コマ収差の発生が大きくなるとともにコンパクトにできない。上限を越えると、正レンズのパワーが強くなりすぎ、ペッツバール和が大きくなるため、像面湾曲、非点収差を良好に補正できない。
【００１８】
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ないし８は、いずれも、物体側から順に、像側に凹面を有する負レンズ１ｎ、像側に凸面を有する正レンズ１ｐから構成される第１レンズ群１０、開口絞りＳ、メニスカス単レンズ２ｍと、正レンズ２ｐ及び負レンズ２ｎとの接合レンズとを有する第２レンズ群２０、及び撮像素子のカバーガラスである平行平面ガラスＧを基本構成とする。平行平面ガラスＧは、この種の撮影レンズ系では、水晶フィルタ、赤外線カットフィルタ、カバーガラスが用いられ、その像側の面が撮像面である。
【００１９】
第２レンズ群２０は、実施例１ないし３では、メニスカス単レンズ２ｍ、及び正レンズ２ｐと負レンズ２ｎの接合レンズだけから構成され、実施例４では、正レンズ２ｐと負レンズ２ｎの接合レンズの後方に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ２ｅがさらに配置され、実施例５ないし８では、メニスカス単レンズ２ｍと、正レンズ２ｐと負レンズ２ｎの接合レンズとの間に、正レンズ２ｆが配置されている。また、第２レンズ群２０の接合レンズは、実施例４を除き、物体側から正、負の順であり、実施例４は負、正の順である。
【００２０】
［実施例１］
図１及び図２は、本発明の撮影レンズの第１の実施例を示すもので、図１はそのレンズ構成図、図２はその諸収差図である。
このレンズの具体的数値データを表１に示す。諸収差図中、ｄ線、ｇ線、Ｃ線は、それぞれの波長における、球面収差によって示される色収差と倍率色収差、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナルを示している。
【００２１】
表および図面中、F_NO はＦナンバー、F はレンズ全系の焦点距離、W はレンズの半画角、f_Bはバックフォーカスを表す。Ｒは曲率半径、Ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、Ｎ_d はｄ線の屈折率、ν_d はｄ線のアッベ数を示す。バックフォーカスf_Bは、実施例１ないし３では第２レンズ群の最終面（ｒ９面）から平行平面ガラスＧの像側面（ｒ１１）迄の距離の空気換算距離（f_B=d₉+(d₁₀/N₁₀）、実施例４ないし８では、第２レンズ群の最終面（ｒ１１面）から平行平面ガラスＧの像側面（ｒ１３）迄の距離の空気換算距離（f_B=d₁₁+(d₁₂/N₁₂ ）である。
【００２２】
【表１】

【００２３】
［実施例２］
図３及び図４は、本発明の撮影レンズの第２の実施例を示すもので、図３はレンズ構成図、図４は諸収差図である。表２は具体的数値データである。
【００２４】
【表２】

【００２５】
［実施例３］
図５及び図６は、本発明の撮影レンズの第３の実施例を示すもので、図５はレンズ構成図、図６は諸収差図である。表３は具体的数値データである。
【００２６】
【表３】

【００２７】
［実施例４］
図７及び図８は、本発明の撮影レンズの第４の実施例を示すもので、図７はレンズ構成図、図８は諸収差図である。表４は具体的数値データである。
【００２８】
【表４】

【００２９】
［実施例５］
図９及び図１０は、本発明の撮影レンズの第５の実施例を示すもので、図９はレンズ構成図、図１０は諸収差図である。表５は具体的数値データである。
【００３０】
【表５】

【００３１】
［実施例６］
図１１及び図１２は、本発明の撮影レンズの第６の実施例を示すもので、図１１はレンズ構成図、図１２は諸収差図である。表６は具体的数値データである。
【００３２】
【表６】

【００３３】
［実施例７］
図１３及び図１４は、本発明の撮影レンズの第７の実施例を示すもので、図１３はレンズ構成図、図１４は諸収差図である。表７は具体的数値データである。
【００３４】
【表７】

【００３５】
［実施例８］
図１５及び図１６は、本発明の撮影レンズの第８の実施例を示すもので、図１５はレンズ構成図、図１６は諸収差図である。表８は具体的数値データである。
【００３６】
【表８】

【００３７】
次に、実施例１ないし８の各条件式に対する値を表９に示す。
【表９】

【００３８】
表９から明らかなように、実施例１ないし８の数値は、条件式（１）ないし（７）を満足している。また、収差図から明らかなように、各収差も良好に補正されている。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、十分なバックフォーカスを有し、高解像度で、かつコンパクトで構成枚数の少ない撮影レンズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による撮影レンズの第１の実施例のレンズ構成図である。
【図２】図１のレンズの諸収差図である。
【図３】本発明による撮影レンズの第２の実施例のレンズ構成図である。
【図４】図３のレンズの諸収差図である。
【図５】本発明による撮影レンズの第３の実施例のレンズ構成図である。
【図６】図５のレンズの諸収差図である。
【図７】本発明による撮影レンズの第４の実施例のレンズ構成図である。
【図８】図７のレンズの諸収差図である。
【図９】本発明による撮影レンズの第５の実施例のレンズ構成図である。
【図１０】図９のレンズの諸収差図である。
【図１１】本発明による撮影レンズの第６の実施例のレンズ構成図である。
【図１２】図１１のレンズの諸収差図である。
【図１３】本発明による撮影レンズの第７の実施例のレンズ構成図である。
【図１４】図１３のレンズの諸収差図である。
【図１５】本発明による撮影レンズの第８の実施例のレンズ構成図である。
【図１６】図１５のレンズの諸収差図である。
【符号の説明】
１０第１レンズ群
２０第２レンズ群
Ｓ絞り
Ｇ平行平面ガラス

Claims

物体側から順に、像側に凹面を有する負レンズと、像側に凸面を有する正レンズの２枚のレンズからなる第１レンズ群と；開口絞りと；正の屈折力を有する第２レンズ群と；より構成され、
第２レンズ群は、正レンズと負レンズを接合した接合レンズを少なくとも１組含み、第２レンズ群の最も物体側のレンズは像側に凸面を有するメニスカス単レンズからなり、
さらに、下記条件式（１）ないし（６）を満足する撮影レンズ。
（１）０．５＜｜ｆ_I-1 ／ｆ_I-2 ｜＜１．３
（２）０．８＜Ｆ_II／Ｆ＜１．６
（３）０．１５＜Ｄ／Ｆ＜０．７５
（４）０．４＜｜ｄ _II-1 ／ｒ _II-1 ｜＜１．０
（５）０．１＜Ｎ _n −Ｎ _P ＜０．３５
（６）０．７＜｜Ｒ／Ｆ｜＜１．５
但し、
ｆ_I-1 ：第１レンズ群の負レンズの焦点距離、
ｆ_I-2 ：第１レンズ群の正レンズの焦点距離、
Ｆ_II：第２レンズ群の焦点距離、
Ｆ：レンズ全系の焦点距離、
Ｄ：第１レンズ群中の負レンズと正レンズの空気間隔、
ｄ _II-1 ：第２レンズ群中の上記メニスカス単レンズのレンズ肉厚、
ｒ _II-1 ：第２レンズ群中の上記メニスカス単レンズの像側の面の曲率半径、
Ｎ _n ：第２レンズ群中の接合レンズの負レンズのｄ線の屈折率、
Ｎ _P ：第２レンズ群中の接合レンズの正レンズのｄ線の屈折率、
Ｒ：第２レンズ群中の接合レンズの接合面の曲率半径。
請求項１記載の撮影レンズにおいて、第１レンズ群中の負レンズは、像側に強い凹面を有するメニスカス負レンズであり、さらに下記条件式（７）を満足する撮影レンズ。
（７）０．３＜｜ｒ₂ ／ｒ₄ ｜＜０．６
但し、
ｒ₂ ：第１レンズ群中の負レンズの像側の面の曲率半径、
ｒ₄ ：第１レンズ群中の正レンズの像側の面の曲率半径。