JPH02230208A - 広角結像レンズ - Google Patents

広角結像レンズ

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JPH02230208A
JPH02230208A JP5133989A JP5133989A JPH02230208A JP H02230208 A JPH02230208 A JP H02230208A JP 5133989 A JP5133989 A JP 5133989A JP 5133989 A JP5133989 A JP 5133989A JP H02230208 A JPH02230208 A JP H02230208A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 本発明は、ファクシミリ装置やイメージスキャナ装置な
どに使用する広角結像レンズに関する。
く従来の技術〉 ファクシミリ装置やイメージスキャナ装置用のレンズは
開口効率が100%近く必要で全画面良好な性能を要す
るためにガウスタイブ(6枚構成)や、クセノタータイ
プ(5枚構成)においても明るさはF5,画角は50゜
止まりであった。
く発明が解決しようとする課題〉 広画角をカバーするレンズ系としては、負レンズの先行
するレトロフォーカスタイプが開口効率を100%以上
にできる点からもファクシミリ装置やイメージスキャナ
装置用として有利である。
しかし、レトロフォーカスタイプには次のような欠点が
ある。
すなわち、負の歪曲収差が発生し原稿の忠実な再現が困
難なこと,および先行する負レンズによる発散収差を補
正することが困難になるためファクシミリ装置やイメー
ジスキャナ装置用のレンズに必要な高いコントラストを
得にくい等である。
レトロフォーカスタイプの長所である「開口効率100
%以上」を生かし、「負の歪曲収差と発散収差を除去」
した広角結像レンズとして本件発明者は特開昭6 4−
1 1 2 1 6号を先に提案した。
前記提案による発明は、第1群に物体側に向かって凸の
負メニスカスレンズ、第2群に正,負,正の3枚構成の
正レンズ系、第3群に像側に向かって凸の負メニスカス
レンズを配することにより、略対称型の構成とし、歪曲
収差も極めて良好で開口効率も100%以上を確保し、
口径比も1:4.5,画角も60゛を満足している。
本発明の目的は、前記提案によるレンズが5枚構成レン
ズのためコストダウンには限度もあるのでさらに構成枚
数を減少し、しかも良好な光学特性のレンズを提供する
ことにある。
く課題を解決するための手段および作用〉前記目的を達
成するために本発明による広角結像レンズは、第1図.
第3図,第5図.第7図に示すレンズ構成図のように物
体側より順に、第1群,第2群,第3群の3群をもって
構成し、第1群は物体側に凸面を向けた負メニスカス単
レンズ、第2群は曲率大なる凸面を物体側に向けた前方
正レンズと曲率大なる凸面を像側に向けた後方正単レン
ズよりなり、第3群は像側に凸面を向けた負メニスカス
レンズであり、第2群の前方正レンズの物体側の空気に
接触する凸面と第3群の物体側の空気に接触する凹面を
ともに非球面で構成されていることを特徴としている。
なお、本レンズ構成図全てに結像レンズの像側にカバー
ガラスを図示してある。
第1群の物体側に向かって凸の負メニスカス単レンズは
、開口効率を100%にして像面の平坦性を良好にする
ためのものである。
第2群は強い正の屈折率を有する集光レンズ系であり、
曲率大なる凸面を物体側に向けた前方正レンズと曲率大
なる凸面を像側に向けた後方正単レンズの間には間隔環
または絞りを設けることができ、この間隔の大小および
間隔通または絞りの位置と形状を選択することにより周
辺光量を調節することもできる。
第3群は第1群と対称に近い形状と位置に配置すること
により、像面の平坦性と歪曲収差を極めて良好とするこ
とができる。
本発明によるレンズの第2群には負レンズが含まれてお
らず、しかも強い正の屈折力を有するため第1群と第3
群の負レンズのみでは球面収差とコマ収差を補正するこ
とはできないち 第2群の前方正レンズの物体側の凸面に入射する光束は
幅も大きく、この面を非球面化するときは球面収差とコ
マ収差(特に前玉の周縁部分を通る光線の)の補正を良
好とすることができ、効果も顕著である。
第3群の負メニスカスレンズにおいて物体側に向かう凹
面は、第2群の前方正レンズの物体側の凸面と軸外光線
に関し対称な配置となっている。
この凹面を非球面化するときはコマ収差(特に後玉の周
縁部分を通る光線の)と像面湾曲を良好とするのに効果
がある。
本発明によるレンズの前述した非球面は第9図,第11
図.第13図,第15図に示すレンズ構成図のように球
面ガラスレンズの表面に透明材料による非球面層を接合
することにより構成することも可能である。
この場合.前記球面ガラスレンズの曲率半径とこれに接
合される非球面層の頂点曲率半径は、同一または若干異
なってもよく、非球面層の軸上厚みも全系の焦点距離の
1%以下なら実施・可能である。
本発明は以上の構成と諸条件を満足することにより、球
面収差,コマ収差,歪曲収差右よび像面の平坦性の良好
な広角結像レンズを得ることができる。
本発明による広角結像レンズにおいて、さらに次の諸条
件を付加することにより、より性能の良好なレンズとす
ることができる。
(a)     53<(ν2+ν3)/2ら)   
      ν2≦ν, (c)          ν1〉ν4ただし ν1は第1群の負メニスカス単レンズの材質のアッベ数 ν2は第2群の前方正レンズ(物体側凸球面に透明材料
よりなる非球面層を接合するものにあってはその透明材
料を含まず)の材質のアッベ数 ν,は第2群の後方正単レンズの材質のアッベ数ν,は
第3群の負メニスカスレンズ(物体側凹球面に透明材料
による非球面層を接合するものにあってはその透明材料
を含ず)の材質のアッベ数 本発明による広角結像レンズの第2群は、強い正の屈折
力を有するにも拘わらず、色収差補正に効果のある負レ
ンズが含まれていない。
条件(a)は軸上の色収差を良好とするためのものであ
り、この条件を外れると軸上の色収差が補正不足で大と
なる。第2群の前方正レンズの物体側に向かった凸面は
球面ガラスレンズの表面に透明材料による非球面層を接
合することにより構成される場合においても、その非球
面層の屈折力が第2群の屈折力に比べ、僅少のため軸上
色収差への影響は少ない。
第2群の前方正レンズの材質の屈折率を大きくすると、
サジタルコマの補正に顕著な効果があるが屈折率の上昇
にともない分散も多くなるので色収差は補正困難となる
条件ら)は第2群の前方正レンズと後方正単レンズの材
質のアッベ数の関係を定めるもので第2群の前方正レン
ズの材質の屈折率を高くすることによりサジタルコマも
良好にでき、しかも軸上の色収差および倍率の色収差を
ともに良好とするためのものである。第2群の前方正レ
ンズの物体側に向かった凸面が球面ガラスレンズの表面
に透明材料による非球面層を接合することにより構成さ
れる場合においても、その非球面層の屈折力は僅少のた
め色収差への影響も少ない。
条件(6)を外れるときは第2群後方正レンズの補正不
足の色収差が増大し、第3群の材質を選択しても補正困
難となる。
条件(C)は倍率の色収差を良好とするためのものであ
る。この条件を外れるときは基準波長より短い波長に対
する結像倍率が小さくなる傾向が著しくなる。第3群の
物体側に向かう凹面を球面ガラスレンズの表面に透明材
料による非球面層を接合することにより構成される場合
においても、その非球面層の屈折力が第3群の屈折力に
比べ僅少のため倍率の色収差への影響は少ない。
なお、下記の条件を満足させることが、より好ましい。
(d)   0.9f<nd<1.2f(e)   0
. 4 f <ΣdII<0.6fただし、 f:全系の合成焦点距離 Ed:全系の軸上厚み Σd■:第2群の軸上厚み 条件(6)はレンズ系の大きさに関するものである。
この範囲より全長が短くなるとレンズ系は小型にはなる
がペッパール和が増大し、開口効率を増加させる効果も
減少する。
この範囲より全長が長くなるとレンズ系が大型となり、
鏡筒も大型化する。
条件(e)は第2群の大きさに関するものである。
第2群はこの範囲より短くなると、レンズ系は小型にな
るが像面の平坦性が悪くなる。
また,第2群がこの範囲より長くなるとレンズ系が大型
になる。
く実施例〉 以下、本発明の広角結像レンズの実施例1から実施例8
までについて詳しく説明する。
この説明に用いる記号等の意味は次の通りである。
f:全系の合成焦点距離 m:結像倍率 rL :順次に球面の曲率半径または非球面の頂点曲率
半径 ri,:球面ガラスレンズのr.面の物体側に透明材料
による非球面層を接合するときの非球面の頂点曲率半径 d,:順次にレンズの軸上厚み,または空気間隔d t
p :球面ガラスレンズの軸上厚みdiの物体側に透明
材料による非球面層を接合するときの非球面層の軸上享
み n1 :順次にレンズ材質のd線に対する屈折率n i
p :球面ガラスレンズ(屈折率nt)の物体側に透明
材料による非球面層を接合するときの非球面層の材質の
d線に対する屈折率νi :順次にレンズ材質のアッベ
数 ν.p: 球面ガラスレンズ(アッベ数ν1)の物体側
に透明材料による非球面層を接合するときの非球面層の
材質のアッベ数 dc :像側カバーガラスの軸上厚み nc :像側カバーガラスの材質のd線に対する屈折率 Σd:全系の軸上厚み Σd■:第2群の軸上厚み 画角は像高を12.1に統一したときのもので多少の拡
大も可能である。
次に非球面の形状の式は X:非球面上の点のレンズ面頂点における接平面からの
距離 h:光軸からの高さ C:非球面頂点の曲率(C=1/r) K:円錐定数 A21:非球面係数 とするとき、 X=Ch’/ (1+−f’l−(1+K)C2h’ 
) + Z A2th”で表される。
第1図,第3図,第5図,第7図,第9図,第11図,
第13図および第15図は本発明による広角結像レンズ
の第1ないし第8の実施例の構成断面図である。
各実施例の数値を表1ないし8に示す。
(以下余白) 表1 0実施例1 (第1図参照) F4,5  f=18.85  m=−0.112  
物体高108  画角60”di=4. 76 ds”4. 3 像側カバーガラスdc=0.7  nc=1.5 2Σ
d=1.081f Σdn=o.495f 表2 0実施例2 (第3図参照) F4.5  f=18.82  m=−0.112物体
高108 画角60.1° 表3 0実施例3(第5図参照) F4,5  f=18.9  m=−0.112物体高
107. 8画角59.8゜ d2=4.76 d麿=4.77 d.=4. 28 ds”4. 3 像側カバーガラスde=o.7 me 非球面係数 =1.52 像側カバーガラスdc=0.7nc 非球面係数 =1.52 Ed=1.081 f ndIT=0.496 f Σd=1.066f Σdll=0.481 f 表4 0実施例4 (第7図参照) P4.5  f=18.9  m=−0.112物体高
1.01.9両角59.8゜ 表5 0実施例5 (第9図参照) P4,5  f=18.85  m=−Q.IL2物体
高107. 9画角60゜ ds=4.76 d.:4. 79 d.=4. 33 d@=4. 3 像側カバーガラスde:o.?  nc非球面係数 =1.52 像側カバーガラスda=O.?  nc非球面係数 =1.52 Σd=1.024 f Σdn=0.437 f nd=1.08Of Edn=0.495f 表6 0実施例6 (第11図参照) F4.5  f=18.82  m=−0.112  
物体高108. 1画角60.1゜表7 0実施例7(第13図参照) P4.5  f=18.9  m=−0.112  物
体高107. 9画角59.8゜d*=4. 76 di=4. 77 dg=4. 28 ds=4. 3 像側カバーガラスdc=0.7  n. =1.5 2
非球面係数 像側カバーガラスd. =0.7  nc =1.5 
2非球面係数 Σd=1.089f ndn=0.484f Σd=1.087f ΣdI[=o.501f 表8 0実施例8(第15図参照) F4.5  f=18.9  m=−0.112物体高
107. 9画角59. 8’ d!=4. 79 da=4J 像側カバーガラスdc=0.?  ne=L.5 2非
球面係数 εd=1.022f !,dn=0.437f 第2図,第4図,第6図.第8図,第10図,第12図
,第14図および第16図は本発明による広角結像レン
ズの第1ないし第8の実施例の収差曲線図である。
本発明による前記広角結像レンズの実施例はいずれも結
像倍率mを−0. 1 1 2にしたものである。
これは写真レンズの実施例において物体無限遠に対する
ものを開示したものでも有限距離物体に対して適応可能
なように、結像倍率がm=−0.112に限定されるも
のではない。
勿論、結像倍率の変更に対し最適化するのがより好まし
いが、第1群と第2群,第2群と第3群の群間隔を微小
変化しても収差バランスを良好とすることができること
も本発明の利点である。この場合も条件(イ)および(
e)の範囲内であることは勿論である。
く発明の効果〉 以上述べたように本発明による広角結像レンズは、物体
側に向かって凸面を向けた負メニスカスレンズの第1群
,物体側に向かって強い凸面を向けた正レンズと後続の
像側に向かって強い凸面を向けた正レンズよりなる.2
群,像側に向かって凸面を向けた負メニスカスレンズの
第3群と基本的には4枚と極めて少ないレンズ枚数で対
称型に近く構成されている。
これにより球面収差とコマ収差を光束の幅が一番大きく
入射する第2群の最前面を非球面化することにより除去
し、さらに第3群の物体側の凹面を非球面化することに
より、第2群ではとりきれなかった残存コマ収差を除去
し像面の平坦性も良好とすることができた。
また、第2群の正レンズ系で発生する補正不足の色収差
を第1群と第3群の負メニスカスレンズで匡正し、その
アッベ数の大小関係で倍率の色収差も除去することがで
き画角60’の広画角において開口効率も100%で良
好な性能を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
第1図.第3図,第5図,第71!l,第9図,第11
図,第13図および第15図は本発明による広角結像レ
ンズの第1ないし第8の実施例の構成断面図である。 第2図,第4図,第6図,第8図,第10図,第12図
,第14図および第16図は本発明による広角結像レン
ズの第1ないし第8の実施例の収差曲線図である。 r,・・・順次に球面の曲率半径または非球面の頂点曲
率半径 ri,・・・球面ガラスレンズのri面の物体側に透明
材料による非球面層を接合するときの非球面の頂点曲率
半径 d,・・・順次にレンズの軸上厚み,または空気間隔d
i2・・・球面ガラスレンズの軸上厚みdiの物体側に
透明材料による非球面層を接合するときの非球面層の軸
上厚み ni・・・順次にレンズ材質のd線に対する屈折率ni
,・・・球面ガラスレンズ(屈折率nt)の物体側に透
明材料による非球面層を接合するときの非球面層の材質
のd線に対する屈折率dc・・・像側カバーガラスの軸
上厚みnc・・・像側カバーガラスの材質のd線に対す
る屈折率 Σd・・・全系の軸上厚み ΣdII・・・第2群の軸上厚み 特許出願人  株式会社 マ ー ク

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)物体側より順に第1群、第2群、第3群の3群よ
    りなり、第1群は物体側に凸面を向けた負メニスカス単
    レンズ、第2群は曲率大なる凸面を物体側に向けた前方
    正レンズと曲率大なる凸面を像側に向けた後方正単レン
    ズよりなり、第3群は像側に凸面を向けた負メニスカス
    レンズであり、第2群の前方正レンズの物体側の空気に
    接触する凸面と第3群の物体側の空気に接触する凹面を
    ともに非球面であることを特徴とした広角結像レンズ。
  2. (2)請求項1記載の広角結像レンズにおいて、第2群
    の前方正レンズの物体側の空気に接触する凸の非球面と
    第3群の物体側の空気に接触する凹の非球面の少なくと
    も一方は球面ガラスレンズの物体側表面に透明材料によ
    る非球面層を接合することにより構成されることを特徴
    とする広角結像レンズ。
  3. (3)請求項1および2記載の広角結像レンズにおいて
    下記の条件を満足することを特徴とする広角結像レンズ
    。 (a)53<(ν_2+ν_3)/2 (b)ν_2≦ν_3 (c)ν_1>ν_4 ただし ν_1は第1群の負メニスカス単レンズの材質のアッベ
    数 ν_2は第2群の前方正レンズ(物体側凸球面に透明材
    料よりなる非球面層を接合するものにあってはその透明
    材料を含まず)の材質のアッベ数 ν_3は第2群の後方正単レンズの材質のアッベ数ν_
    4は第3群の負メニスカスレンズ(物体側凹球面に透明
    材料による非球面を接合するものにあってはその透明材
    料を含ず)の材質のアッベ数
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