JP4679097B2 - 望遠レンズ系 - Google Patents

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Description

本発明は、有限距離の被検物を高精細に検査し、画像処理を行うことを目的とした望遠レンズ系に関する。
従来の望遠レンズ系は殆どが写真レンズであり、高精細に撮影して画像処理し被検物を検査する目的に用いることはできない。例えば、特開平8−201687号公報は、4群4枚構成の望遠レンズ系を提案しているが、色収差補正が不十分で、高精細な画像処理用には不向きである。他に特開平5−27163号公報、特開平7−301749号公報、特開平8−234098号公報があるが、いずれも本発明が目的とする高精細、つまり画面全体において解像力がナイキスト周波数の約80本以上であるような高精細な画像処理用には用いることができない。また、画像処理用では、光源として可視光だけを用いる場合と可視光と近赤外光の混合光を用いる場合とがあり、このような可視光と混合光とで焦点移動が大きいという問題がある。
特開平8‐201687号公報 特開平5‐27163号公報 特開平7‐301749号公報 特開平8‐234098号公報
本発明は、有限距離の被検物を高精細に検査して画像処理を行うことができ、しかも光源の波長が可視光であるとき、及び可視光と近赤外光の混合光であるときとで、焦点移動の少ない安定した解像性能が得られる望遠レンズ系を得ることを目的とする。
本発明は、4群構成の望遠レンズ系において、第2レンズ群を正負の順番を問わず正負レンズの貼合せレンズとすると、高精細な画像処理用に適した望遠レンズ系が得られることを見出してなされたものである。
本発明は、物体側から順に、正のパワーの第1レンズ群、正または負のパワーの第2レンズ群、負のパワーの第3レンズ群及び正のパワーの第4レンズ群からなる4群構成の望遠レンズ系であって、全系で6枚以下のレンズからなり、第2レンズ群は、物体側から、物体側に曲率大なる凸面を向けた正レンズと負レンズの順の貼合せレンズからなり、次の条件式(1)ないし(3)を満足することを特徴としている。
(1)0.8<f2p/|f2n|<1.4
(2)70<ν2p
(3)20<ν2p-ν2n<60
但し、
f2p;第2レンズ群中の正レンズの焦点距離、
f2n;第2レンズ群中の負レンズの焦点距離、
ν2p;第2レンズ群中の正レンズのアッベ数、
ν2n;第2レンズ群中の負レンズのアッベ数、
である。
本発明の望遠レンズ系において、第1レンズ群、第3レンズ群及び第4レンズ群は最も簡単にはそれぞれ単レンズから構成することができる。
本発明の望遠レンズ系は、より好ましくは、次の条件式(2’)を満足するとよい。
(2’)80<ν2p
また、本発明の望遠レンズ系は、次の条件式(4)を満足することが好ましい。
(4)0.15<Dp/f<0.5
但し、
Dp;第1レンズ群厚と第2レンズ群厚の和、
f;全系の焦点距離、
である。


本発明の望遠レンズ系によれば、有限距離の被検物を高精細に検査して画像処理を行うことができ、しかも光源の波長が可視光であるとき、及び可視光と近赤外光の混合光であるときとで、焦点移動の少ない安定した解像性能を得ることができる。
本実施形態の望遠レンズ系は、図1(数値実施例1)、図3(数値実施例2)、図5(数値実施例3)、図7(数値実施例4)、図9(数値実施例5)、図11(数値実施例6)、図13(数値実施例7)及び図15(数値実施例8)の各実施例に示すように、いずれも物体側から順に、正のパワーの第1レンズ群10、正または負のパワーの第2レンズ群20、負のパワーの第3レンズ群30及び正のパワーの第4レンズ群40を有する4群構成であり、いずれの実施例でも、第2レンズ群は、物体側から順に、正負または負正の順の貼合せレンズからなっている。そして、数値実施例1から6は、第1レンズ群、第3レンズ群及び第4レンズ群がいずれも単レンズからなり(全系として4群5枚からなり)、数値実施例7と8は、第3レンズ群が物体側から順に負正の順の貼合せレンズからなっている(全系として4群6枚からなっている)。絞りSは、第3レンズ群30と第4レンズ群40の間に位置している。フォーカシングは全系の移動で行う。
第2レンズ群の貼合せレンズは、その一態様では、物体側から順に、物体側に曲率大なる凸面を向けた正レンズと負レンズから構成することができる。第2レンズ群の合成パワーは正負いずれでもよい。この構成では、負レンズが絞りに近いことから、条件式(1)を満足することが好ましい。条件式(1)の下限を超えると、色収差が補正不足となり、上限を超えると色収差が補正過剰となる。
第2レンズ群の貼合せレンズは、別の態様では、物体側から順に、物体側に曲率大なる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曲率大なる正レンズとの貼合せレンズから構成することができる。このように第2レンズ群の物体側に、物体側に曲率大なる凸面を有した負メニスカスレンズを配置すると、絞りに対しコンセントリックな形状となり歪曲収差の補正にも有利である。この態様では、負レンズが絞りから離れていること、その負レンズ形状が物体側に凸面を向けた曲率大なる面を向けた負メニスカスレンズであることから、負レンズと正レンズのパワーは、条件式(1’)を満足することが好ましい。条件式(1’)の下限を超えると、色収差の補正が不足し、上限を越えると色収差が補正過剰となるだけでなく、高次の球面収差、コマ収差が発生する。
一般的に、望遠レンズ系の物体側の正レンズに低分散ガラスを使用すれば色収差が低減できることは知られているが、本実施形態は、第2レンズ群を貼合せレンズとし、その正レンズを条件式(2)を満足する低分散ガラスから構成した点もまた特徴としている。条件式(2)を満足しない硝材では色収差を十分に補正することができない。色収差を十分補正するには、条件式(2’)を満足するのがより好ましい。
条件式(3)は、貼合せ第2レンズ群の正負レンズのアッベ数の差に関する条件である。条件式(3)の下限を越えると色収差の補正が不足し、上限を越えると色収差が補正過剰となり適切ではない。
条件式(4)は、ともに正のパワーの第1レンズ群と第2レンズ群の厚さに関する条件である。色収差の補正のためには、正のパワーのレンズ群のレンズ厚が大きいことが好ましい。条件式(2)、(3)を満足するような低分散の硝材と組み合わせれば、より好適に色収差を補正することができる。条件式(4)の下限を超えると、色収差が補正不足となり、上限を超えると色収差の補正には有利であるが、第1、第2レンズ群の厚みが大きくなることによって、第3レンズ群と第4レンズ群の間隔が小さくなり、コマ収差、非点収差の補正が困難になる。
次に具体的な数値実施例を示す。これらの数値実施例は、第1面の前方250(D0=250)の有限物体距離を基準として設計した例である。諸収差図中、球面収差で表される色収差(軸上色収差)図及び倍率色収差図中のd線、g線、C線、A線はそれぞれの波長に対する収差であり、Sはサジタル、Mはメリディオナルである。また、表及び図面中のFNO.は無限遠物体に対するFナンバー、fは全系の焦点距離、mは横倍率、yは像高、fB はバックフォーカス、rは曲率半径、dはレンズ厚またはレンズ間隔、Nd はd線の屈折率、νはアッベ数を示す。
[数値実施例1]
図1及び図2と表1は、本発明の望遠レンズ系の数値実施例1を示している。図1はそのレンズ構成図、図2はその諸収差図、表1はその数値データである。この望遠レンズ系は、物体側から順に、物体側に曲率大なる凸面を向けた両凸正レンズ(第1レンズ群)10、両凸正レンズ21と両凹負レンズ22の貼合せレンズ(第2レンズ群)20、両凹負レンズ(第3レンズ群)30、絞りS、両凸正レンズ(第4レンズ群)40からなっている。CG(面No. 10−11)は、カバーガラスである。絞りSは7面(第3レンズ群30)の後方(像側)8.640の位置にある。
(表1)
FNO. = 1:2.8(無限遠物体合焦時)
f = 72.78
m = -0.378
fB= 56.95
面No. r d Nd ν
1 21.649 11.00 1.51633 64.1
2 -744.711 3.91
3 23.588 7.46 1.49700 81.6
4 -27.832 0.90 1.83400 37.2
5 56.851 2.64
6 -29.920 0.90 1.66998 39.3
7 19.230 11.14
8 83.620 3.92 1.80400 46.6
9 -37.468 1.00
10 ∞ 0.75 1.51633 64.1
11 ∞ -
[数値実施例2]
図3及び図4と表2は、本発明の望遠レンズ系の数値実施例2を示している。図3はそのレンズ構成図、図4はその諸収差図、表2はその数値データである。この望遠レンズ系の基本的なレンズ構成は数値実施例1と同様である。絞りSは7面(第3レンズ群30)の後方(像側)8.640の位置にある。
(表2)
FNO. = 1: 2.8(無限遠物体合焦時)
f = 72.78
m = -0.377
fB= 57.41
面No. r d Nd ν
1 21.955 11.00 1.51633 64.1
2 -654.053 3.91
3 23.564 7.46 1.45600 90.3
4 -29.615 0.90 1.83400 37.2
5 71.533 2.64
6 -31.381 0.90 1.66998 39.3
7 19.583 11.18
8 84.238 3.92 1.80400 46.6
9 -38.174 1.00
10 ∞ 0.75 1.51633 64.1
11 ∞ -
[数値実施例3]
図5及び図6と表3は、本発明の望遠レンズ系の数値実施例3を示している。図5はそのレンズ構成図、図6はその諸収差図、表3はその数値データである。この望遠レンズ系の基本的なレンズ構成は数値実施例1と同様である。絞りSは7面(第3レンズ群30)の後方(像側)8.640の位置にある。
(表3)
FNO. = 1: 2.8(無限遠物体合焦時)
f = 72.78
m = -0.376
fB= 57.04
面No. r d Nd ν
1 21.667 11.00 1.51633 64.1
2 -928.005 3.91
3 22.936 7.46 1.43875 95.0
4 -28.851 0.90 1.83400 37.2
5 77.361 2.64
6 -31.578 0.90 1.66998 39.3
7 19.264 11.18
8 81.380 3.92 1.80400 46.6
9 -38.255 1.00
10 ∞ 0.75 1.51633 64.1
11 ∞ -
[数値実施例4]
図7及び図8と表4は、本発明の望遠レンズ系の数値実施例4を示している。図7はそのレンズ構成図、図8はその諸収差図、表4はその数値データである。この数値実施例では、第3レンズ群30が物体側から順に像側に凸の負メニスカスレンズ31と両凹負レンズ32の貼合せレンズからなっている。この他の構成は数値実施例1と同様である。CG(面No. 11−12)は、カバーガラスである。絞りSは8面(第3レンズ群30)の後方(像側)9.420の位置にある。
(表4)
FNO. = 1:2.8(無限遠物体合焦時)
f = 72.76
m = -0.382
fB= 51.81
面No. r d Nd ν
1 18.244 11.90 1.48749 70.2
2 232.689 3.53
3 22.249 5.20 1.49700 81.6
4 -24.627 0.91 1.74950 35.3
5 108.131 3.90
6 -19.940 0.90 1.80610 40.9
7 -416.223 2.58 1.51633 64.1
8 16.093 10.92
9 60.837 2.17 1.64850 53.0
10 -30.002 1.00
11 ∞ 0.75 1.51633 64.1
12 ∞ -
[数値実施例5]
図9及び図10と表5は、本発明の望遠レンズ系の数値実施例5を示している。図9はそのレンズ構成図、図10はその諸収差図、表5はその数値データである。この数値実施例の基本的レンズ構成は数値実施例4と同様である。絞りSは8面(第3レンズ群30)の後方(像側)7.960の位置にある。
(表5)
FNO. = 1:2.8(無限遠物体合焦時)
f = 72.83
m = -0.392
fB= 51.59
面No. r d Nd ν
1 17.945 8.60 1.48749 70.2
2 129.666 6.18
3 21.877 5.26 1.48749 70.2
4 -24.813 0.90 1.72151 29.2
5 107.743 3.60
6 -18.872 0.90 1.74320 49.3
7 -137.371 4.86 1.51633 64.1
8 16.315 9.46
9 46.967 2.24 1.65844 50.9
10 -36.144 1.00
11 ∞ 0.75 1.51633 64.1
12 ∞ -
各数値実施例の各条件式に対する値を表6に示す。
(表6)
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5
条件式(1) 1.210 1.023 1.214 0.915 0.888
条件式(1') - - - - -
条件式(2) 81.6 90.3 95.0 81.6 70.2
条件式(3) 44.4 53.1 57.8 46.3 41.0
条件式(4) 0.266 0.266 0.266 0.248 0.203
表6からも明らかなように、数値実施例1ないし数値実施例5の数値は、各条件式を満足しており、かつ諸収差もよく補正されている。特に球面収差で示される色収差図及び倍率色収差図に明らかなように、A線(近赤外光)の収差と、d線、g線、C線の収差との差が小さく、可視光と近赤外光との混合光による焦点移動が少ないことが分かる。
本発明による望遠レンズ系の数値実施例1のレンズ構成図である。 図1のレンズ構成の諸収差図である。 本発明による望遠レンズ系の数値実施例2のレンズ構成図である。 図3のレンズ構成の諸収差図である。 本発明による望遠レンズ系の数値実施例3のレンズ構成図である。 図5のレンズ構成の諸収差図である。 本発明による望遠レンズ系の数値実施例4のレンズ構成図である。 図7のレンズ構成の諸収差図である。 本発明による望遠レンズ系の数値実施例5のレンズ構成図である。 図9のレンズ構成の諸収差図である。

Claims (4)

  1. 物体側から順に、正のパワーの第1レンズ群、正または負のパワーの第2レンズ群、負のパワーの第3レンズ群及び正のパワーの第4レンズ群からなる4群構成の望遠レンズ系であって、
    全系で6枚以下のレンズからなり、
    第2レンズ群は、物体側から、物体側に曲率大なる凸面を向けた正レンズと負レンズの順の貼合せレンズからなり、
    次の条件式(1)を満足することを特徴とする望遠レンズ系。
    (1)0.8<f2p/|f2n|<1.4
    (2)70<ν2p
    (3)20<ν2p-ν2n<60
    但し、
    f2p;第2レンズ群中の正レンズの焦点距離、
    f2n;第2レンズ群中の負レンズの焦点距離、
    ν2p;第2レンズ群中の正レンズのアッベ数、
    ν2n;第2レンズ群中の負レンズのアッベ数。
  2. 請求項1記載の望遠レンズ系において、第1レンズ群、第3レンズ群及び第4レンズ群はそれぞれ単レンズからなっている望遠レンズ系。
  3. 請求項1または2記載の望遠レンズ系において、次の条件式(2')を満足する望遠レンズ系。
    (2')80<ν2p
  4. 請求項1ないし3のいずれか1項記載の望遠レンズ系において、次の条件式(4)を満足する望遠レンズ系。
    (4)0.15<Dp/f<0.5
    但し、
    Dp;第1レンズ群厚と第2レンズ群厚の和、
    f;全系の焦点距離。
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