JP4821058B2 - テッサー型レンズ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、写真用レンズに最適なテッサー型レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
テッサー型レンズは、３群４枚という単純なレンズ構成でありながら、像面湾曲の補正が良好で、広い画角にわたって良好な収差補正を図ることができる。このためテッサー型レンズは、写真用レンズとして広く用いられており、例えば、特開昭５８−１０２９１４号公報や特公平６１−２５１２４号公報等に開示のものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらテッサー型レンズは、球面収差の良好な補正と、像面の平坦化とを両立することが困難であるという問題がある。このため、テッサー型レンズの大口径化を図る場合に、シャープな画像を得ることが困難である。
【０００４】
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、５０度程度の画角とＦナンバー２．８程度の明るさを保ちつつ、レンズの開放状態においても良好な結像性能を有する小型のテッサー型レンズを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、
物体側より順に、
物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する単レンズからなる第１レンズ群と、
両凹形状で負の屈折力を有する単レンズからなる第２レンズ群と、
正レンズと負レンズとの接合レンズ、又は負レンズと正レンズとの接合レンズからなる全体で正の屈折力を有する第３レンズ群と、
からなる３群４枚構成のテッサー型レンズであって、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に開口絞りを有し、以下の条件式を満足することを特徴とし、球面収差の良好な補正と像面の平坦化とを両立したテッサー型レンズを提供する。
0.48 ＜r1/f＜0.56
0.45 ＜r4/f＜0.57
0.072＜d1/f＜0.09
0.045＜d4/f＜0.078
但し、
f :前記テッサー型レンズ全系の焦点距離，
r1:前記第１レンズ群中の正の屈折力を有する前記単レンズの物体側レンズ面の曲率半径，
r4:前記第２レンズ群中の負の屈折力を有する前記単レンズの像側レンズ面の曲率半径，
d1:前記第１レンズ群中の正の屈折力を有する前記単レンズの中心厚，
d4:前記第２レンズ群中の負の屈折力を有する前記単レンズと前記第３レンズ群中の前記接合レンズとの間の軸上空気間隔．
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明のテッサー型レンズは上述のように、物体側より順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する単レンズからなる第１レンズ群と、両凹形状で負の屈折力を有する単レンズからなる第２レンズ群と、正レンズと負レンズとの接合レンズ又は負レンズと正レンズとの接合レンズからなる全体で正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、第１レンズ群と第２レンズ群との間に開口絞りを有し、以下の条件式（１）乃至（４）を満足することによって、良好な収差を得るものである。
(1) 0.48 ＜r1/f＜0.56
(2) 0.45 ＜r4/f＜0.57
(3) 0.072＜d1/f＜0.09
(4) 0.045＜d4/f＜0.078
但し、
f :テッサー型レンズ全系の焦点距離，
r1:第１レンズ群中の正の屈折力を有する単レンズの物体側レンズ面の曲率半径，
r4:第２レンズ群中の負の屈折力を有する単レンズの像側レンズ面の曲率半径，
d1:第１レンズ群中の正の屈折力を有する単レンズの中心厚，
d4:第２レンズ群中の負の屈折力を有する単レンズと第３レンズ群中の接合レンズとの間の軸上空気間隔．
【０００７】
以下、各条件式について説明する。
条件式（１）は、最も物体側にある第１レンズ群中の正の屈折力を有する単レンズの物体側レンズ面の曲率半径を規定したものである。テッサー型レンズにおいて、このレンズ面で発生する負の球面収差が大きい。このため、該レンズの大口径化を図った場合に良好な球面収差の補正をすることが困難である。従って条件式（１）によって、像面の平坦性を保つことができる範囲内で、レンズ面の曲率半径を極力大きく規定している。
【０００８】
条件式（１）の上限値を上回ると、テッサー型レンズ全系の球面収差の良好な補正に有利である。しかし、５０度の画角の全域で像面の平坦性を保つことが困難となってしまう。逆に条件式（１）の下限値を下回ると、像面の平坦性を保つために有利である。しかし、良好な球面収差の補正ができなくなってしまう。
【０００９】
条件式（２）は、条件式（１）を満足した上で、良好な非点収差の補正のために、第２レンズ群中の負の屈折力を有する単レンズの像側レンズ面の曲率半径を規定したものである。条件式（２）の上限値又は下限値を超えると、最大画角における非点収差の補正が困難となってしまうため好ましくない。
【００１０】
条件式（３）は、歪曲収差の補正のための条件式である。
本発明のように第１レンズ群と第２レンズ群との間に開口絞りを有するテッサー型レンズの場合、この開口絞りに対するレンズの配置が非対称になる。このため、第１レンズ群中の正の屈折力を有する単レンズの中心厚が重要となる。条件式（３）の下限値を下回ると、開口絞りよりも像側で発生する負の歪曲収差の補正が困難となる。逆に条件式（３）の上限値を上回ると、開口絞りに対するレンズの配置の対称性が高まる。しかし、テッサー型レンズ全系の大型化を招いてしまうため好ましくない。
【００１１】
条件式（４）は、主にバックフォーカスの確保と良好なコマ収差の補正のための条件式である。条件式（４）の上限値を上回ると、周辺部のコマ収差の補正に有利である。しかし、開口絞りに対するレンズの配置の非対称性が増すために、負の歪曲収差の補正が困難となり、かつ一眼レフ用レンズにおいて問題となるバックフォーカスの確保が困難となってしまう。逆に、条件式（４）の下限値を下回ると、バックフォーカスが必要以上に長くなる。このため、テッサー型レンズ全系の大型化を招いてしまうばかりでなく、良好なコマ収差の補正と正の歪曲収差の補正とが困難となってしまう。
本発明では、上記条件式（１）乃至（４）を満足することによって良好な収差の補正が可能となる。
【００１２】
また本発明の好ましい態様によれば、以下の条件式（５）乃至（７）を満足することが望ましい。
(5) 1.8 ＜n1
(6) 1.67＜n2＜1.74
(7) 1.86＜np
但し、
n1:第１レンズ群中の正の屈折力を有する単レンズのｄ線(λ=587.6nm)における屈折率，
n2:第２レンズ群中の負の屈折力を有する単レンズのｄ線(λ=587.6nm)における屈折率，
np:第３レンズ群中の正レンズのｄ線(λ=587.6nm)における屈折率．
【００１３】
条件式（５）乃至（７）の下限値を下回ると、良好な球面収差の補正が困難となってしまう。また、条件式（６）の上限値を上回ると、ペッツバール和の補正に支障を来たすこととなる。
【００１４】
また本発明の好ましい態様によれば、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
(8) -1.4＜(nn-1)×[(1/ra)-(1/rb)]×f＜-1
但し、
nn:第３レンズ群中の負レンズのｄ線(λ=587.6nm)における屈折率，
ra:第３レンズ群中の負レンズの物体側レンズ面の曲率半径，
rb:第３レンズ群中の負レンズの像側レンズ面の曲率半径．
【００１５】
条件式（８）は、第３レンズ群中の負レンズの屈折力を規定するものである。条件式（８）の下限値を下回ると、負レンズの屈折力が弱すぎるため、良好な像面の補正に不利となってしまう。逆に、条件式（８）の上限値を上回ると、負レンズの屈折力が過大であるため、良好な球面収差の補正に不利となってしまう。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例に係るテッサー型レンズを添付図面に基づいて説明する。図１，図３，図５，図７，図９及び図１１はそれぞれ、本発明の第１，第２，第３，第４，第５及び第６実施例に係るテッサー型レンズの断面図である。
各実施例に係るテッサー型レンズは、物体側より順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する単レンズからなる第１レンズ群１と、両凹形状で負の屈折力を有する単レンズからなる第２レンズ群２と、全体で正の屈折力を有する第３レンズ群５とからなり、３群４枚のレンズ構成である。ここで、第１，第２及び第３実施例における第３レンズ群５は、物体側より順に、正レンズ３と負レンズ４との接合レンズである。また、第４，第５及び第６実施例における第３レンズ群５は、物体側より順に、負レンズ３と正レンズ４との接合レンズである。
また、第１レンズ群１と第２レンズ群２との間に開口絞りＡＳを有する。
【００１７】
以下の表１乃至表６に、本発明の第１乃至第６実施例に係るテッサー型レンズの諸元の値を掲げる。
各諸元表において、ｆはテッサー型レンズ全系の焦点距離、Ｂｆはバックフォーカス、ＦＮＯはＦナンバー、２ωは画角（単位「度」）、Ｙは像高をそれぞれ示している。また各レンズデータにおいて、面番号は物体側から数えたレンズ面の番号、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、νｄはアッベ数、ｎｄはｄ線(λ＝587.6nm)における屈折率をそれぞれ示している。第３面のr=0.0000は開口絞り面（平面）を示す。
ここで、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄ、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われる。しかし、光学系は比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるため、これに限られるものではない。
【００１８】
【表１】

【００１９】
【表２】

【００２０】
【表３】

【００２１】
【表４】

【００２２】
【表５】

【００２３】
【表６】

【００２４】
以下の表７に、本発明に係る第１乃至第６実施例に係るテッサー型レンズの条件式対応値を掲げる。
【００２５】
【表７】

【００２６】
図２，４，６，８，１０，１２はそれぞれ、第１乃至第６実施例に係るテッサー型レンズの諸収差図である。
各諸収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、ωは半画角、Ｙは像高をそれぞれ示す。ｄ，ｇ，Ｃ，Ｆはそれぞれ、ｄ線(λ＝587.6nm)，ｇ線(λ＝435.6nm)，Ｃ線(λ＝656.3nm)，Ｆ線(λ＝486.1nm)の収差曲線を示す。また、球面収差図において、点線はサインコンディションを示す。非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリジオナル像面をそれぞれ示す。
【００２７】
各収差図より、本実施例において諸収差が良好に補正されていることがわかる。
尚、本発明のテッサー型レンズの用途は、写真用に限られるものではない。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、５０度程度の画角とＦナンバー２．８程度の明るさを保ちつつ、レンズの開放状態においても良好な結像性能を有する小型のテッサー型レンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係るテッサー型レンズの断面図である。
【図２】第１実施例に係るテッサー型レンズの諸収差図である。
【図３】第２実施例に係るテッサー型レンズの断面図である。
【図４】第２実施例に係るテッサー型レンズの諸収差図である。
【図５】第３実施例に係るテッサー型レンズの断面図である。
【図６】第３実施例に係るテッサー型レンズの諸収差図である。
【図７】第４実施例に係るテッサー型レンズの断面図である。
【図８】第４実施例に係るテッサー型レンズの諸収差図である。
【図９】第５実施例に係るテッサー型レンズの断面図である。
【図１０】第５実施例に係るテッサー型レンズの諸収差図である。
【図１１】第６実施例に係るテッサー型レンズの断面図である。
【図１２】第６実施例に係るテッサー型レンズの諸収差図である。
【符号の説明】
１ 第１レンズ群
２ 第２レンズ群
５ 第３レンズ群
ＡＳ 開口絞り

Claims (3)

1. 物体側より順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する単レンズからなる第１レンズ群と、両凹形状で負の屈折力を有する単レンズからなる第２レンズ群と、正レンズと負レンズとの接合レンズ、又は負レンズと正レンズとの接合レンズからなる全体で正の屈折力を有する第３レンズ群と、からなる３群４枚構成のテッサー型レンズであって、
   前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に開口絞りを有し、以下の条件式を満足することを特徴とするテッサー型レンズ。
   0.48 ＜r1/f＜0.56
   0.45 ＜r4/f＜0.57
   0.072＜d1/f＜0.09
   0.045＜d4/f＜0.078
   但し、
   f :前記テッサー型レンズ全系の焦点距離，
   r1:前記第１レンズ群中の正の屈折力を有する前記単レンズの物体側レンズ面の曲率半径，
   r4:前記第２レンズ群中の負の屈折力を有する前記単レンズの像側レンズ面の曲率半径，
   d1:前記第１レンズ群中の正の屈折力を有する前記単レンズの中心厚，
   d4:前記第２レンズ群中の負の屈折力を有する前記単レンズと前記第３レンズ群中の前記接合レンズとの間の軸上空気間隔．
2. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のテッサー型レンズ。
   1.8 ＜n1
   1.67＜n2＜1.74
   1.86＜np
   但し、
   n1:前記第１レンズ群中の正の屈折力を有する前記単レンズのｄ線(λ=587.6nm)における屈折率，
   n2:前記第２レンズ群中の負の屈折力を有する前記単レンズのｄ線(λ=587.6nm)における屈折率，
   np:前記第３レンズ群中の前記正レンズのｄ線(λ=587.6nm)における屈折率．
3. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載のテッサー型レンズ。
   -1.4＜(nn-1)×[(1/ra)-(1/rb)]×f＜-1
   但し、
   nn:前記第３レンズ群中の前記負レンズのｄ線(λ=587.6nm)における屈折率，
   ra:前記第３レンズ群中の前記負レンズの物体側レンズ面の曲率半径，
   rb:前記第３レンズ群中の前記負レンズの像側レンズ面の曲率半径．

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