JP4491811B2

JP4491811B2 - カメラの撮影レンズ

Info

Publication number: JP4491811B2
Application number: JP2001073254A
Authority: JP
Inventors: 博幸皆川; 克典江原
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2021-03-15
Also published as: JP2002277733A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子を備えるカメラの撮影レンズに関し、例えば、デジタルスチルカメラに適する撮影レンズに係わる。
【０００２】
【従来の技術】
広くから知られているように、デジタルスチルカメラは、撮影レンズを通った被写体像光を光電変換するＣＣＤやＣＭＯＳなどからなる固体撮像素子を備え、この固体撮像素子が出力する画像信号を信号処理して記録媒体にメモリする構成となっている。
【０００３】
また、この種のデジタルスチルカメラは、急進な発展によってコンパクト化が進むと共に、画素数を増大させた多画素の固体撮像素子を備え、画質の向上を計ったカメラが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
多画素の固体撮像素子は、光電変換部が微細化された画素群となっているため、動作効率を高めるためには、光電変換部に入射する入射光線の角度を小さくすること、つまり、テレセントリック性とする必要がある。
【０００５】
このことから、口径が大きく明るい高性能の撮影レンズが有利となるが、コンパクト化が難しいこと、歪曲収差等の補正が充分にできないことなどの理由から、デジタルスチルカメラには口径の大きい撮影レンズが使用されていない。
【０００６】
フイルム使用の一眼レフレックスカメラには大口径広角結像レンズを備えたものがあるが、この大口径広角結像レンズを縮小設計してもテレセントリック性を得ることができず、また、単にコンパクト化したのでは歪曲収差などの補正が困難となる。
【０００７】
本発明は上記した実情にかんがみ、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子を備えるカメラに有効であり、かつ、明るくＦＮｏ．を小さく、コンパクト化に適する高性能の撮影レンズを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明では第１の発明として、物体側に凸面を向けた正のメニスカス状の第１レンズ、物体側に凸面を向けた負のメニスカス状の第２、第３レンズを物体側から順に配設し、全体として発散系として形成した前群レンズと、正の両凸の第４レンズ、負の両凹の第５、第６レンズ、正の両凸の第７、第８レンズを物体側から順に配設し、全体として収斂系に形成した後群レンズと、前群レンズと後群レンズとの間の空気間隔内に設けた絞りとからなり、前群レンズの合成焦点距離Ｆ_１、後群レンズの合成焦点距離Ｆ_２、レンズ系全体の焦点距離Ｆ、レンズ系全長Ｌが、
１．５＜│Ｆ_１／Ｆ│＜２．０ …………（１）
０．９＜│Ｆ_２／Ｆ│＜１．１ …………（２）
Ｌ／Ｆ＜２．１ ……………（３）
を満たす構成としたことを特徴とするカメラの撮影レンズを提案する。
【０００９】
上記の条件式（１）は発散系に形成した前群レンズの焦点距離Ｆ_１を規制したものであり、球面収差と非点収差を補正する。
【００１０】
上記の条件式（２）は収斂系に形成した後群レンズの焦点距離Ｆ_２を規制したものであり、球面収差、非点収差、倍率色収差を補正する。
【００１１】
上記の条件式（３）は、撮影レンズをコンパクト化するための条件である。
また、この発明では絞りを前群レンズと後群レンズの間に設けたことからテレセントリック性に有利となる。
【００１２】
このように、上記の条件式（１）、（２）、（３）を満たす構成とした本発明によれば、各収差を充分に補正した大口径の広角レンズをコンパクト化した撮影レンズとして提供することができる。
したがって、固体撮像素子を備えるカメラに最適な撮影レンズとなる。
【００１３】
第２の発明は、上記した撮影レンズにおいて、第１レンズの屈折率Ｎ_１を少なくとも
Ｎ_１＞１．８ …………（４）
第７、第８レンズの屈折率の平均Ｎａを
Ｎａ＞１．７４ …………（５）
に定めたことを特徴とするカメラの撮影レンズを提案する。
【００１４】
上記した条件式（４）、（５）は、第１の発明の撮影レンズをさらに高性能化するものである。
すなわち、条件式（４）、（５）の下限値の数値以下となると、ペッバ−ルが大きくなり所定の性能を得ることが困難になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面に沿って説明する。
図１は第１実施形態として示した撮影レンズの光学系図で、１０は前群レンズ、２０は後群レンズ、３０は絞り、４０はロ−パスフィルタである。
なお、図面では省略してあるが、固体撮像素子であるＣＣＤがロ−パスフィルタ４０の像側（図中右側）に配設される。
【００１６】
前群レンズ１０は、物体側に凸面を向けた正の第１レンズ（メニスカスレンズ）１１、物体側に凸面を向けた負の第２、第３レンズ（メニスカスレンズ）１２、１３を物体側から順に配設したレンズ系としてある。
【００１７】
そして、この前群レンズ１０は、第１〜第３レンズのレンズ系全体で発散系を形成し、その合成焦点距離がＦ_１となるようにしてある。
【００１８】
後群レンズ２０は、正の両凸の第４レンズ２１、負の両凹の第５レンズ２２、負の両凹の第６レンズ２３、正の両凸の第７レンズ２４、正の両凸の第８レンズ２５を物体側から順に配設したレンズ系としてある。
【００１９】
そして、この後群レンズ２０は、第４〜第８レンズのレンズ系全体で収斂系を形成し、その合成焦点距離がＦ_２となるようにしてある。
【００２０】
また、絞り３０は、前群レンズ１０と後群レンズ２０との間の空気間隔内に配設し、ＣＣＤに入射する入射光線のテレセントリック性を向上させるようになっている。
【００２１】
さらに、この実施形態では、前群レンズ１０と後群レンズ２０のレンズ系全体の焦点距離をＦとし、
１．５＜│Ｆ_１／Ｆ│＜２．０ …………（１）
０．９＜│Ｆ_２／Ｆ│＜１．１ …………（２）
の条件式を満たすように構成し、さらに、レンズ系全長をＬとしたとき、
Ｌ／Ｆ＜２．１ ……………（３）
の条件式を満たす構成としてある。
【００２２】
上記した条件式（１）は、前群レンズ１０の焦点距離Ｆ_１を規制したものである。
すなわち、条件式（１）の下限の数値以下となると、球面収差、非点収差が共にアンダ−となり、また、上限の数値以上となっても球面収差、非点収差が共にアンダ−となり、所定のレンズ性能が得られなくなる。
【００２３】
上記した条件式（２）は、後群レンズ２０の焦点距離Ｆ_２を規制したものである。
すなわち、条件式（２）の下限の数値以下となると、球面収差、非点収差が共にアンダ−となり、また、倍率色収差において、Ｂ（青色）がよりアンダ−、Ｒ（赤色）がよりオ−バ−となる。
【００２４】
また、条件式（２）の上限の数値以上となると、球面収差がアンダ−、非点収差がオ−バ−となる。
したがって、条件式（２）を満たさない限り所定のレンズ性能を得ることができない。
【００２５】
上記した条件式（３）は、撮影レンズのコンパクト化を達成するための条件としてある。
【００２６】
さらに、本実施形態では、前群レンズ１０の第１レンズ１１の屈折率Ｎ_１を少なくとも、
Ｎ_１＞１．８ …………（４）
後群レンズ２０の第７レンズ２４、第８レンズ２５の屈折率の平均Ｎａを、
Ｎａ＞１．７４ …………（５）
として、ペッバ−ルが大きくなることを抑制する構成としてある。
【００２７】
上記のように構成することにより、大口径の広角像レンズの提供が可能になり、また、コンパクト化に適する撮影レンズとなる。
【００２８】
次に、各レンズの曲率半径、各レンズの肉厚（間隔）、空気間隔、屈折率、アッベ数を具体的に定めて実施した第１実施例について説明する。
なお、面０〜１９は物体側から順番としたレンズなどの各面を示す。
【００２９】

【００３０】
この第１実施例では、Ｆ_１＝−１５．８６８８８、Ｆ_２＝９．２６１５１、Ｆ＝９．５０１４２４、Ｌ＝１８．９０２１８となっており、上記式（１）、（２）、（３）に関しては、Ｆ_１／Ｆ＝｜１．６｜、Ｆ_２／Ｆ＝｜１．０｜、Ｌ／Ｆ＝２．０となり、これらの条件式を満たしている。
また、Ｎ_１＝１．８４６６６＞１．８、Ｎａ＝（１．６０３１１＋１．８８３００）／２＝１．７４でＮａ＞１．７４となり、上記式（４）、（５）を満たしている。
【００３１】
図２は上記した実施例１の撮影レンズによってえられる球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。
なお、この図において、ｄは５８７．６００ｎｍ、ｇは４３５．８００ｎｍ、ｃは６５６．３００ｎｍの各々の波長における特性を示し、非点収差の実線はメリデオナル像面、点線はサジタル像面、ω／ｇは半画角を各々示す。
【００３２】
図３は第２実施形態として示した撮影レンズの光学系図である。
この実施形態の撮影レンズは、第５レンズ２２と第６レンズ２３との間と、第６レンズ２３と第７レンズ２４との間とに空気間隔を設けたもので、その他は上記した第１実施形態の撮影レンズと同構成となっている。
【００３３】
このように後群レンズ２０に空気間隔を設けると、上記した条件式（２）において、上限の数値以上となることにより、球面収差がオ−バ−となり、非点収差がアンダ−となる。
【００３４】
次に、第２実施形態の撮影レンズについて各レンズの曲率半径、各レンズの肉厚（間隔）、空気間隔、屈折率、アツベ数を具体的に定めて実施した第２実施例について説明する。
なお、面０〜２０は物体側から順番としたレンズなどの各面を示す。
【００３５】

【００３６】
この第２実施例では、Ｆ_１＝−１７．４８５８５、Ｆ_２＝９．５２５２、Ｆ＝９．５０１３８、Ｌ＝１９．６８９５８となっており、上記式（１）、（２）、（３）に関しては、Ｆ_１／Ｆ＝｜１．８｜、Ｆ_２／Ｆ＝｜１．０｜、Ｌ／Ｆ＝２．０となり、これらの条件式を満たしている。
また、Ｎ_１＝１．８４６６６＞１．８、Ｎａ＝（１．６０３１１＋１．８８３００）／２＝１．７４でＮａ＞１．７４となり、上記式（４）、（５）を満たしている。
【００３７】
図４は上記した実施例２の撮影レンズによってえられる球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。
なお、この図において、ｄは５８７．６００ｎｍ、ｇは４３５．８００ｎｍ、ｃは６５６．３００ｎｍの各々の波長における特性を示し、非点収差の実線はメリデオナル像面、点線はサジタル像面、ω／ｇは半画角を各々示す。
【００３８】
【発明の効果】
上記した通り、本発明によれば、コンパクトな高性能の大口径広角結像レンズを提供することができる。
したがつて、固体撮像素子を備えるカメラに備え、テレセントリック性を保持して固体撮像素子を効果的に動作させることができる撮影レンズとして最適なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態として示した撮影レンズの光学系図である。
【図２】第１実施形態を実施した実施例１によって得られる各収差を示す特性図である。
【図３】第２実施形態として示した撮影レンズの光学系図である。
【図４】第２実施形態を実施した実施例２によって得られる各収差を示す特性図である。
【符号の説明】
１０前群レンズ
１１第１レンズ
１２第２レンズ
１３第３レンズ
２０後群レンズ
２１第４レンズ
２２第５レンズ
２３第６レンズ
２４第７レンズ
２５第８レンズ
３０絞り
４０ロ−パスフィルタ

Claims

物体側に凸面を向けた正のメニスカス状の第１レンズ、物体側に凸面を向けた負のメニスカス状の第２、第３レンズを物体側から順に配設し、全体として発散系として形成した前群レンズと、
正の両凸の第４レンズ、負の両凹の第５、第６レンズ、正の両凸の第７、第８レンズを物体側から順に配設し、全体として収斂系に形成した後群レンズと、
前群レンズと後群レンズとの間の空気間隔内に設けた絞りとからなり、
前群レンズの合成焦点距離Ｆ_１、後群レンズの合成焦点距離Ｆ_２、レンズ系全体の焦点距離Ｆ、レンズ系全長Ｌが、
１．５＜│Ｆ_１／Ｆ│＜２．０
０．９＜│Ｆ_２／Ｆ│＜１．１
Ｌ／Ｆ＜２．１
を満たす構成としたことを特徴とするカメラの撮影レンズ。
請求項１に記載したカメラの撮影レンズにおいて、
第１レンズの屈折率Ｎ_１を少なくとも
Ｎ_１＞１．８
第７、第８レンズの屈折率の平均Ｎａを
Ｎａ＞１．７４
に定めたことを特徴とするカメラの撮影レンズ。