JP3925747B2

JP3925747B2 - 低照度撮影用大口径レンズ

Info

Publication number: JP3925747B2
Application number: JP09464697A
Authority: JP
Inventors: 有北原
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2017-03-27
Also published as: US5920436A; JPH10268188A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低照度撮影用大口径レンズに関し、特に、培養微生物等を観察する際の低照度撮影に使用されるＣＣＴＶ等の小型カメラに搭載される大口径レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、培養微生物等を観察する際には低照度で撮影することが要求されており、この場合に撮影に用いられるＣＣＴＶ等の小型カメラに搭載されるレンズとして種々の大口径レンズが知られている。
すなわち、このような大口径レンズは画角が４０度程度、Ｆナンバが０．８５程度であって、蛍光を良好に観察し得るように波長が４５０〜５５０nmの光の色収差を補正できるような機能を有するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、上述したような大口径レンズに対してコンパクトでバックフォーカスが長いことが要求されるようになってきている。
しかしながら、上述した従来技術はレンズ全長が焦点距離の４〜５倍程度と長いためコンパクト性に欠け、また、バックフォーカスも焦点距離の０．２〜０．３倍程度と短く、コンパクト化およびバックフォーカスの確保という要求を満たすためには非球面レンズを用いる必要があり、結局、製造コストの高いものとなっていた。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、非球面レンズを用いることなく、コンパクト化およびバックフォーカスの確保という要求を満たすことのできる低照度撮影用大口径レンズを提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の低照度撮影用大口径レンズは、少なくとも１枚のレンズからなる正の第１レンズ群、物体側に凸面を向けた１枚の正レンズからなる第２レンズ群、像側に凹面を向けた１枚の負レンズからなる第３レンズ群、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズと像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズの貼り合わせからなる第４レンズ群、物体側に強い凹面を向けた負レンズと像側に強い凸面を向けた正レンズの貼り合わせからなる第５レンズ群、少なくとも１枚のレンズからなる正の第６レンズ群、および物体側に凸面を向けた１枚の正のメニスカスレンズからなる第７レンズ群を物体側よりこの順に配設してなり、下記条件式（１）〜（５）を満たすとともに、非球面レンズを使用しない構成としてなることを特徴とするものである。
０．３５＜ｆ／｜ｆ_３｜＜０．５６ ……（１）
０．４０＜（ｄ _Ｇ４＋ｄ _Ｇ５）／ｆ＜０．５５ ……（２）
１．６＜ｆ／ｆ _{（５ｐ＋６）} ＜２．５ ……（３）
１．８＜《ｎ（ _{５ｐ，６，７} ）》 ……（４）
（ν _３＋ν _５ｎ）／２＜２７ ……（５）
ここで、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ_３：第３レンズ群の焦点距離
ｆ _{（５ｐ＋６）} ：第５レンズ群の正レンズと第６レンズ群の合成焦点距離
ｄ _Ｇ４、ｄ _Ｇ５：第４レンズ群と第５レンズ群の中心厚
《ｎ（ _{５ｐ，６，７} ）》：第５レンズ群の正レンズ、第６レンズ群および第７レンズ群の各レンズの屈折率の平均値
ν _３、ν _５ｎ：第３レンズ群と第５レンズ群の負レンズのアッベ数
【０００６】
上記構成では、第３レンズ群を負のレンズとすることで前群全体の屈折力を弱めバックフォーカスを確保している。
また、第４レンズ群の負レンズの屈折力の一部を第３レンズ群に分担させることでサジタルフレアを押さえ、さらに、第６レンズ群によってもこのサジタルフレアを補正するようにしている。
【０００７】
また、上記条件式（１）は、コマ収差を良好とし、バックフォーカスを確保し、かつペッツバール和を減少させるために規定されるものであり、この条件式の上限を上回るとコマ収差が悪化し、一方、この条件式の下限を下回るとバックフォーカスが減少し、かつペッツバール和が増加する。
【０００８】
また、上記低照度撮影用大口径レンズは、第１レンズ群が１枚の両凸レンズからなり、第６レンズ群が像側に強い屈折力の凸面を向けた両凸レンズからなる構成、または、第１レンズ群が両凹レンズと両凸レンズとからなり、第６レンズ群が２枚の両凸レンズからなる構成とすることができる。
【０００９】
また、上記条件式（２）は、球面収差および軸上、倍率色収差等の諸収差を良好とするために規定されるものであり、この条件式の上限を上回ると球面収差および軸上、倍率色収差が悪化し、一方、この条件式の下限を下回ると非点収差、コマ収差、歪曲収差および倍率色収差が悪化する。
また、上記条件式（３）は、球面収差、像面湾曲を良好とし、かつサジタルフレアを押さえるために規定されるものであり、この条件式の上限を上回ると球面収差、像面湾曲が悪化し、一方、この条件式の下限を下回るとサジタルフレアが増加する。
【００１０】
また、上記条件式（４）は、バックフォーカスを確保し、かつペッツバール和を減少させるために規定されるものであり、この条件式の下限を下回るとバックフォーカスが減少し、かつペッツバール和が増加する。
また、上記条件式（５）は、軸上、倍率色収差を良好とするために規定されるものであり、この条件式の上限を上回ると軸上、倍率色収差が悪化する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の低照度撮影用大口径レンズについて実施例１〜３を用い図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
【実施例】
＜実施例１＞
図１に示す実施例１の低照度撮影用大口径レンズは、１枚の両凸レンズＬ₁（第１レンズ群）、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズＬ₂（第２レンズ群）、像側に強い屈折力の凹面を向けた負レンズＬ₃（第３レンズ群）、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズＬ₄（第４レンズ群）、像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズＬ₅（第４レンズ群）、物体側に強い屈折力の凹面を向けた両凹レンズＬ₆（第５レンズ群）、像側に強い屈折力の凸面を向けた両凸レンズＬ₇（第５レンズ群）、Ｌ₈（第６レンズ群）、および物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズＬ₉（第７レンズ群）を、物体側よりこの順に配設してなる。
【００１３】
また、上記２つのレンズＬ₄、Ｌ₅および上記２つのレンズＬ₆、Ｌ₇は各々接合されており、レンズ全系をコンパクトとし得るガウスタイプのレンズ構成となっている。
なお、上記レンズＬ₉の後段にＣＣＤのカバーガラスＬ₁₀が配設されている。
【００１４】
次に、実施例１にかかる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およびアッベ数νの値を表１に示す。
なお、表中の数字は物体側からの順番を表すものである。
【００１５】
【表１】

【００１６】
また、上記表１の下段には実施例１の全レンズ系の焦点距離Ｆ、Ｆナンバ、画角２ω、共役長およびバックフォーカスの値が示されている。また、表４に示されるように、実施例１における、ｆ／｜ｆ₃｜、（ｄ_G4＋ｄ_G5）／ｆ、ｆ／ｆ_(5p+6)、《ｎ（_5p,6,7）》、（ν₃＋ν_5n）／２の値は、前述した条件式（１）〜（５）を満足している。
【００１７】
＜実施例２＞
図２に示す実施例２の低照度撮影用大口径レンズは、上記実施例１の低照度撮影用大口径レンズと略同様の構成とされている。
次に実施例２にかかる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およびアッベ数νの値を表２に示す。
なお、表中の数字は物体側からの順番を表すものである。
【００１８】
【表２】

【００１９】
また、上記表２の下段には実施例２のレンズの焦点距離Ｆ、Ｆナンバ、画角２ω、共役長およびバックフォーカスの値が示されている。また、表４に示されるように、実施例２における、ｆ／｜ｆ₃｜、（ｄ_G4＋ｄ_G5）／ｆ、ｆ／ｆ_(5p+6)、《ｎ（_5p,6,7）》、（ν₃＋ν_5n）／２の値は、前述した条件式（１）〜（５）を満足している。
【００２０】
＜実施例３＞
図３に示す実施例３の低照度撮影用大口径レンズは、両凹レンズＬ₁と両凸レンズＬ₂から第１レンズ群が構成され、２枚の両凸レンズＬ₉、Ｌ₁₀から第６レンズ群が構成されている点を除き、上記実施例１の低照度撮影用大口径レンズと略同様の構成となっている。
次に実施例３にかかる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およびアッベ数νの値を表３に示す。
なお、表中の数字は物体側からの順番を表すものである。
【００２１】
【表３】

【００２２】
また、上記表３の下段には実施例３のレンズの焦点距離Ｆ、Ｆナンバ、画角２ω、共役長およびバックフォーカスの値が示されている。また、表４に示されるように、実施例３における、ｆ／｜ｆ₃｜、（ｄ_G4＋ｄ_G5）／ｆ、ｆ／ｆ_(5p+6)、《ｎ（_5p,6,7）》、（ν₃＋ν_5n）／２の値は、前述した条件式（１）〜（５）を満足している。
【００２３】
【表４】

【００２４】
また、図４〜図６は各々上記実施例１〜３における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。なお、球面収差図中には正弦条件（ＳＣ）も示されている。また、各非点収差図には、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量が示されている。
【００２５】
このように、これらの収差図から明らかなように、各実施例の低照度撮影用大口径レンズによれば、簡単な構成でありながら各収差を良好なものとすることができる。
なお、本発明の大口径レンズとしては上記実施例のものに限られるものではなく、例えばレンズの形状は適宜選択し得る。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の低照度撮影用大口径レンズによれば、ガウスタイプのレンズ構成とすることによりレンズ全系をコンパクトなものとすることが可能であり、また、前側の接合レンズの前段に所定範囲の屈折力を有する負レンズを挿入することによりバックフォーカスを確保している。
しかも、非球面レンズを使用することなく、これらの要求を満たしつつ収差を良好とすることができるので、従来から低照度撮影用大口径レンズに要求されていた課題を一挙に解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るレンズ基本構成を示す概略図
【図２】本発明の実施例２に係るレンズ基本構成を示す概略図
【図３】本発明の実施例３に係るレンズ基本構成を示す概略図
【図４】実施例１に係る低照度撮影用大口径レンズにおける収差図
【図５】実施例２に係る低照度撮影用大口径レンズにおける収差図
【図６】実施例３に係る低照度撮影用大口径レンズにおける収差図
【符号の説明】
Ｌ₁ 〜Ｌ₁₂ レンズ（カバーガラスを含む）
ｒ₁ 〜ｒ₂₂ レンズ面の曲率半径
ｄ₁ 〜ｄ₂₁ レンズ面間隔（レンズ厚）
Ｘ光軸

Claims

少なくとも１枚のレンズからなる正の第１レンズ群、物体側に凸面を向けた１枚の正レンズからなる第２レンズ群、像側に凹面を向けた１枚の負レンズからなる第３レンズ群、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズと像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズの貼り合わせからなる第４レンズ群、物体側に強い凹面を向けた負レンズと像側に強い凸面を向けた正レンズの貼り合わせからなる第５レンズ群、少なくとも１枚のレンズからなる正の第６レンズ群、および物体側に凸面を向けた１枚の正のメニスカスレンズからなる第７レンズ群を物体側よりこの順に配設してなり、下記条件式（１）〜（５）を満たすとともに、非球面レンズを使用しない構成としてなることを特徴とする低照度撮影用大口径レンズ。
０．３５＜ｆ／｜ｆ_３｜＜０．５６ ……（１）
０．４０＜（ｄ _Ｇ４＋ｄ _Ｇ５）／ｆ＜０．５５ ……（２）
１．６＜ｆ／ｆ _{（５ｐ＋６）} ＜２．５ ……（３）
１．８＜《ｎ（ _{５ｐ，６，７} ）》 ……（４）
（ν _３＋ν _５ｎ）／２＜２７ ……（５）
ここで、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ_３：第３レンズ群の焦点距離
ｆ _{（５ｐ＋６）} ：第５レンズ群の正レンズと第６レンズ群の合成焦点距離
ｄ _Ｇ４、ｄ _Ｇ５：第４レンズ群と第５レンズ群の中心厚
《ｎ（ _{５ｐ，６，７} ）》：第５レンズ群の正レンズ、第６レンズ群および第７レンズ群の各レンズの屈折率の平均値
ν _３、ν _５ｎ：第３レンズ群と第５レンズ群の負レンズのアッベ数
前記第１レンズ群が１枚の両凸レンズからなり、前記第６レンズ群が像側に強い屈折力の凸面を向けた両凸レンズからなることを特徴とする請求項１記載の低照度撮影用大口径レンズ。
前記第１レンズ群が両凹レンズと両凸レンズとからなり、前記第６レンズ群が２枚の両凸レンズからなることを特徴とする請求項１記載の低照度撮影用大口径レンズ。