JPH0990214A - 広角結像レンズ - Google Patents
広角結像レンズInfo
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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-
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Abstract
負、正の第2レンズ群と、2枚以上のレンズからなる第
3レンズ群とを物体側からこの順に配設し、これらのレ
ンズを、分散の差が0.0055より小となる2種以上の硝材
で形成し、所定の条件式を満足することにより、明るく
て画角が広く諸収差、特に色収差や像面の補正を良好と
しうる結像レンズを得る。 【構成】物体側から順に、負の第1レンズL1、正の第
2レンズL2、負の第3レンズL3よりなる第1レンズ群
と、物体側から順に、正の第4レンズL4、負の第5レ
ンズL5、正の第6レンズL6よりなる第2レンズ群と、
物体側から順に、正の第7レンズL7、負の第8レンズ
L8よりなる第3レンズ群が配列されてなり、レンズを
形成する材料の分散の差が0.0055より小、かつ下
記条件式を満足してなる。 -0.8<F/F1<0.2 、0.2<F23/F
2<1.0、0.3<F/fa<1.0、0.6<|F/fb|<1.5 、0.2<F/fc<1.0
Description
を用いたビデオカメラや銀塩フィルム上に被写体画像を
形成するカメラ等の各種カメラに使用される広画角の結
像レンズに関し、特に紫外線領域において使用する場合
に好適な広角結像レンズに関する。
ンズでは、光透過率を良好なものとしようとすると、硝
材が極めて限定され、結局蛍石や石英の結晶からなる硝
材を用いる場合が大半であった。
は、レンズ形成材料の分散の差を大とすることが難しい
ことから色収差を低減することが難しく、また上記結晶
の屈折率の低さからペッツバール和が大きくなる傾向に
あるため、顕微鏡対物レンズのような画角の狭いレンズ
として使用されることが多く、カメラ用のレンズとして
は必ずしも適切とはいえなかった。さらに結晶構造によ
っては曲率半径の小さな面を精度良く形成することが難
しく、また凸面しか研磨できないという問題もあり、収
差補正をさらに難しくしていた。これらの問題を改善す
るために、特開昭48−34531号公報に記載の結像
レンズが知られている。
報記載の結像レンズでは画角が29度と従来のものに比
べて広くなってはいるものの、必ずしも十分とはいえ
ず、明るさの面でも不十分であり、さらに像面の補正も
不十分である。また、色収差補正の面でも不十分であ
り、特に紫外線領域で補正不足となっている。
ので、レンズ形成材料として、屈折率が低く、使用波長
帯における分散の差が小さい複数の硝材を使用する場合
において、画角が広く明るいレンズであって、色収差補
正を良好なものとすることができるとともに、像面補正
を十分になすことのできる広角結像レンズを提供するこ
とを目的とするものである。
に本発明の第1の広角結像レンズは、物体側から、3枚
以上のレンズよりなる第1レンズ群と、正、負、正の屈
折力を有する3枚のレンズよりなる、これら3枚のレン
ズのすべてが単体、もしくは2枚以上のレンズを接合し
てなる正の屈折力を有する第2レンズ群と、2枚以上の
レンズからなる第3レンズ群とをこの順に配列してな
り、全ての前記レンズが、分散の差が0.0055より
小さい2種類以上のレンズ材料により構成され、かつ、
以下の条件式(1)〜(5)を満足するように構成され
てなることを特徴とするものである。 −0.8<F/F1<0.2 …(1) 0.2<F23/F2<1.0 …(2) 0.3<F/fa<1.0 …(3) 0.6<|F/fb|<1.5 …(4) 0.2<F/fc<1.0 …(5) F :レンズ系全体の焦点距離 F1 :第1レンズ群の焦点距離 F2 :第2レンズ群の焦点距離 F23 :第2レンズ群と第3レンズ群の合成焦点距離 fa :第2レンズ群の物体側正レンズの焦点距離 fb :第2レンズ群の負レンズの焦点距離 fc :第2レンズ群の像側正レンズの焦点距離
は、各レンズを形成する材料の、波長300〜800n
mの光に対する光透過率が、該材料の厚さを10mmと
したときに、50%以上となるように設定するのが望ま
しい。特に、上記各レンズを形成する材料を蛍石および
石英とし、上記第2レンズ群を構成するレンズのうち、
前記2つの正レンズは蛍石から、前記負レンズは石英か
ら形成するのが望ましい。
成する材料の分散とは、以下のように表される。 レンズ材料の分散=NF−NC ただし、NF:F線(波長486.13nm)に対するレンズ材
料の屈折率 NC:C線(波長656.27nm)に対するレンズ材料の屈折
率
面を用いて説明する。なお、以下に9つの実施例につい
て具体的に説明するが、各実施例に各々対応する図面の
説明において同一の要素については同一の符号を付し、
重複する説明については省略する。
ズは、図1に示すように、物体側から、負の第1レンズ
L1 、正の第2レンズL2 および負の第3レンズL3 を
この順に配列してなる第1レンズ群と、物体側から、正
の第4レンズL4 、負の第5レンズL5 および正の第6
レンズL6をこの順に配列してなる第2レンズ群と、物
体側から、正の第7レンズL7 および負の第8レンズL
8 をこの順に配列してなる第3レンズ群が物体側からこ
の順に配列されてなり、各レンズを形成する材料の分散
の差が0.0055より小さくなるように、かつ下記条
件式を満足するように構成されてなる。 −0.8<F/F1<0.2 …(1) 0.2<F23/F2<1.0 …(2) 0.3<F/fa<1.0 …(3) 0.6<|F/fb|<1.5 …(4) 0.2<F/fc<1.0 …(5) F :レンズ系全体の焦点距離 F1 :第1レンズ群の焦点距離 F2 :第2レンズ群の焦点距離 F23 :第2レンズ群と第3レンズ群の合成焦点距離 fa :第2レンズ群の物体側正レンズの焦点距離 fb :第2レンズ群の負レンズの焦点距離 fc :第2レンズ群の像側正レンズの焦点距離
光束は結像面1上の結像位置Pに結像される。また、レ
ンズ系の結像面側には固体撮像素子のカバ−ガラス2が
配されている。ここで、第1レンズL1 は物体側に凸面
を向けた負のメニスカスレンズ、第2レンズL2 は物体
側に凹面を向けた正のメニスカスレンズ、第3レンズL
3 および第8レンズL8は物体側に凹面を向けた負のメ
ニスカスレンズ、第4レンズL4 、第6レンズL6 およ
び第7レンズL7 は結像面側に強い曲率の面を向けた両
凸レンズ、第5レンズL5 は物体側に強い曲率の面を向
けた両凹レンズである。
説明する。上記条件式(1)において、F/F1 が下限
を下回ると、第1レンズ群の負のパワーが強まるので、
第2レンズ群および第3レンズ群における収差補正にレ
ンズ枚数を要する。一方、F/F1 が上限を上回ると、
第1レンズ群の正のパワーが強まり、第2レンズ群およ
び第3レンズ群の色収差補正が困難となり、またバック
フォーカスも短くなる。そこで、本実施例においては、
このF/F1 の値を表10に示すように−0.44に設
定することで条件式(1)を満足させ、収差補正、特に
色収差補正を良好とし、レンズ枚数の削減およびレンズ
の面精度の確保を可能としている。
上光線高の低い第3レンズ群でペッツバール和の補正を
行っているが、上記条件式(2)において、F23/F2
が下限を下回り、第2レンズ群の正のパワーが弱まる
と、ペッツバール和が大きくなるので像面補正が難しく
なり、また、第2レンズ群での色収差補正が不足する。
一方、上限を上回り、第2レンズ群の正のパワーが強ま
ると、バックフォーカスが短くなり、また面精度を出す
ことが難しくなる。そこで、本実施例においては、この
F23/F2 の値を表10に示すように0.56に設定す
ることで条件式(2)を満足させ、収差補正、特に像面
および色収差の補正を良好とし、さらに所定のバックフ
ォ−カス長を確保している。
収差を補正しているが、条件式(3),(4),(5)
の上限を上回るとそのレンズのパワーが強くなり過ぎ、
レンズ面の曲率半径が小さくなり過ぎるため、球面収差
補正の良好性や面精度を確保することが難しくなる。一
方、上記各条件式の下限を下回るとそのレンズのパワー
が弱くなり過ぎるため、色収差の補正が不足する。そこ
で、本実施例においては、このF/fa 、|F/fb |
および|F/fc |の値を表10に示すように、各々
0.75、1.20および0.70に設定することで条
件式(3),(4),(5)を満足させ、収差補正、特
に球面収差や色収差の補正を良好とし、さらにレンズの
面精度の確保を可能としている。
あるいは石英等の結晶をレンズ形成材料として用いるこ
とができるが、これらのような分散の差が小さいレンズ
形成材料から各レンズを形成した場合であっても、諸収
差を良好なものとすることができる。また、各レンズを
形成する材料として、波長300〜800nmの光に対
する光透過率が、該材料の厚さを10mmとしたとき
に、50%以上となるようなものを選択しており、紫外
線領域から可視光領域に亘り好適に使用可能なレンズと
なっている。
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d(mm)、各レンズのi線における屈折
率Nを下記表1に示す。ただし、この表1および後述す
る表2〜9において、各記号r,d,Nに対応させた数
字は物体側から順次増加するようになっている。また、
この実施例1における広角結像レンズのFナンバおよび
画角2ωは各々2.57 および81.0°である。
ついて図2を用いて説明する。この実施例2の広角結像
レンズは、上記実施例1の広角結像レンズとほぼ同様の
8枚レンズ構成とされているが、主として、第1レンズ
L1 が両凹レンズとされ、第2レンズL2 が両凸レンズ
とされ、第8レンズL8 が両凹レンズとされている点で
上記実施例1のものとは異なっている。なお、前述した
条件式(1)〜(5)は全て満足されており、各々の値
は表10に示す如く設定されている。
ズのFナンバおよび画角2ωは各々2.54 および80.8°
である。この実施例2における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d(mm )および各レンズのi 線における屈折率N
を下記表2に示す。
ついて図3を用いて説明する。この実施例3の広角結像
レンズは、上記実施例2の広角結像レンズとほぼ同様の
レンズ構成とされているが、主として、第1レンズ群が
4枚のレンズL1 〜L4 で構成されている点で上記実施
例2のものとは異なっている。なお、前述した条件式
(1)〜(5)は全て満足されており、各々の値は表1
0に示す如く設定されている。
ズのFナンバおよび画角2ωは各々2.42および83.6°で
ある。この実施例3における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d(mm )および各レンズのi 線における屈折率N
を下記表3に示す。
ついて図4を用いて説明する。この実施例4の広角結像
レンズは、上記実施例2の広角結像レンズとほぼ同様の
構成とされているが、主として、第1レンズ群が5枚の
レンズ L1 〜L5 から構成され、合計で10枚のレン
ズとされている点で上記実施例2のものとは異なってい
る。なお、前述した条件式(1)〜(5)は全て満足さ
れており、各々の値は表10に示す如く設定されてい
る。
ズのFナンバおよび画角2ωは各々2.05および82.6°で
ある。この実施例4における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d(mm )および各レンズのi 線における屈折率N
を下記表4に示す。
ついて図5を用いて説明する。この実施例5の広角結像
レンズは、上記実施例2の広角結像レンズとほぼ同様の
構成とされているが、主として、第1レンズ群が5枚の
レンズL1 〜L5 とバンドパスフィルタ3から構成され
ている点で上記実施例2のものとは異なっている。な
お、前述した条件式(1)〜(5)は全て満足されてお
り、各々の値は表10に示す如く設定されている。
ズのFナンバおよび画角2ωは各々2.07および92.8°で
ある。この実施例5における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d(mm )および各レンズのi 線における屈折率N
を下記表5に示す。
ついて図6を用いて説明する。この実施例6の広角結像
レンズは、上記実施例5の広角結像レンズとほぼ同様の
構成とされているが、主として、第4レンズL4 と第5
レンズL5 の形状が上記実施例5のものとは異なってい
る。なお、前述した条件式(1)〜(5)は全て満足さ
れており、各々の値は表10に示す如く設定されてい
る。
ズのFナンバおよび画角2ωは各々2.03および85.0°で
ある。この実施例6における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d(mm )および各レンズのi 線における屈折率N
を下記表6に示す。
ついて図7を用いて説明する。この実施例7の広角結像
レンズは、上記実施例5の広角結像レンズとほぼ同様の
レンズ構成とされている。なお、前述した条件式(1)
〜(5)は全て満足されており、各々の値は表10に示
す如く設定されている。
ズのFナンバおよび画角2ωは各々2.50および83.8°で
ある。この実施例7における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d(mm )および各レンズのi 線における屈折率N
を下記表7に示す。
ついて図8を用いて説明する。この実施例8の広角結像
レンズは、上記実施例4の広角結像レンズとほぼ同様の
構成とされている。なお、前述した条件式(1)〜
(5)は全て満足されており、各々の値は表10に示す
如く設定されている。
ズのFナンバおよび画角2ωは各々2.05および83.4°で
ある。この実施例8における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d(mm )および各レンズのi 線における屈折率N
を下記表8に示す。
ついて図9を用いて説明する。この実施例9の広角結像
レンズは、上記実施例8の広角結像レンズとほぼ同様の
レンズ構成とされているが、主として、第3レンズL3
が凸面を結像面側に向けた正のメニスカスレンズとされ
ている点で上記実施例8のものとは異なっている。な
お、前述した条件式(1)〜(5)は全て満足されてお
り、各々の値は表10に示す如く設定されている。
ズのFナンバおよび画角2ωは各々2.05および79.0°で
ある。この実施例9における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d(mm )および各レンズのi 線における屈折率N
を下記表9に示す。
差図(球面収差、非点収差、歪曲収差および倍率色収差
の収差図)を各々図10〜18に示す。なお、この収差
図においてωは半画角を示す。これら図10〜18から
明らかなように、上述した各実施例によれば、前述した
各収差を全て良好なものとすることができる。また、各
球面収差図および各倍率色収差図においてはi線、g
線、d線およびC線に対する収差が示されている。さら
に、各非点収差図には、サジタル(S)像面およびタン
ジェンシャル(T)像面に対する収差が示されている。
なお、球面収差、非点収差および倍率色収差におけるグ
ラフ各線の説明を各図の所定位置に示す。
を示すグラフである。本図には、該材料の他に、一般的
なレンズ硝材であるBK−7とF−2も示されている。
本実施例で用いた蛍石や石英は、ともに紫外線領域にお
ける透過率が良好で、波長300〜400nmにおいて
厚さを10mmとしたときに、透過率が80%以上とさ
れる。また、図19には示されていないが、波長400
〜800nmの光に対しても80%以上の透過率を有し
ている。実際には、波長300〜800nmにおいて5
0%以上の透過率を有していれば、紫外線領域から可視
光領域まで好適に使用可能なレンズを構成することがで
きる。
レンズ材料の分散の差が小さいほど色収差の補正は困難
となる。レンズ材料として最も一般的なBK−7とF−
2の分散の差は0.0090程度であるが、分散の差が
0.0055より小さくなると色収差の補正は非常に難
しくなる。本実施例で用いた蛍石(分散=0.0045
67)と石英(分散=0.006760)にあっても、
その分散の差は約0.0022と極めて小さい。しか
し、本実施例の広角結像レンズは、このような色収差補
正が困難な条件下においても、十分良好に色収差を補正
することができ、なおかつ、他の諸収差も良好に補正す
ることができ、優れた特性を示している。
上記実施例のものに限られるものではなく種々の態様の
変更が可能であり、例えば各レンズの曲率rおよびレン
ズ間隔(もしくはレンズ厚)dを適宜変更することが可
能である。また、必要に応じてレンズ系内に明るさ絞り
を配することも勿論可能であり、例えば、第2レンズ群
の直前に配するようにする。なお、本発明の広角結像レ
ンズに使用できるレンズ材料は蛍石や石英に限られるも
のではなく、他のレンズ材料であっても、条件式(1)
〜(5)を満足するとともに、分散の差が0.0055
より小さい複数種類のレンズ材料を用いて良好に諸収差
を補正することができる。
広角結像レンズによれば、分散の差が小さいレンズ材料
を用いながらも、明るく、広い画角を有するものとする
ことができる。また、色収差補正を良好とすることがで
き、さらにペッツバール和も十分低く抑えて像面の補正
を良好とすることができるので、諸収差が良好に補正さ
れたものとすることができる。これにより、紫外線領域
における透過率が良好ではあるが、分散の差が小さいレ
ンズ材料、例えば、石英と蛍石を用いても、良好な特性
を示す広角結像レンズを形成することができる。
概略図
概略図
概略図
概略図
概略図
概略図
概略図
概略図
概略図
カバ−ガラス面の曲率半径 d1 〜d23 レンズ面間隔(レンズ厚) X 光軸 P 結像位置 1 結像面 2 カバ−ガラス 3 バンドパスフィルタ
Claims (3)
- 【請求項1】 物体側から、3枚以上のレンズよりなる
第1レンズ群と、正、負、正の屈折力を有する3枚のレ
ンズよりなる、これら3枚のレンズのすべてが単体、も
しくは2枚以上のレンズを接合してなる正の屈折力を有
する第2レンズ群と、2枚以上のレンズからなる第3レ
ンズ群とをこの順に配列してなり、 全ての前記レンズが、分散の差が0.0055より小さ
い2種類以上のレンズ材料により構成され、 かつ、以下の条件式(1)〜(5)を満足するように構
成されてなることを特徴とする広角結像レンズ。 −0.8<F/F1<0.2 …(1) 0.2<F23/F2<1.0 …(2) 0.3<F/fa<1.0 …(3) 0.6<|F/fb|<1.5 …(4) 0.2<F/fc<1.0 …(5) F :レンズ系全体の焦点距離 F1 :第1レンズ群の焦点距離 F2 :第2レンズ群の焦点距離 F23 :第2レンズ群と第3レンズ群の合成焦点距離 fa :第2レンズ群の物体側正レンズの焦点距離 fb :第2レンズ群の負レンズの焦点距離 fc :第2レンズ群の像側正レンズの焦点距離 - 【請求項2】 前記各レンズを形成する材料の、波長3
00〜800nmの光に対する光透過率が、該材料の厚
さを10mmとしたときに、50%以上であることを特
徴とする請求項1記載の広角結像レンズ。 - 【請求項3】 前記各レンズを形成する材料が蛍石およ
び石英からなり、前記第2レンズ群を構成するレンズの
うち、前記2つの正レンズは蛍石から、前記負レンズは
石英から各々形成されてなることを特徴とする請求項2
記載の広角結像レンズ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26622695A JP3547103B2 (ja) | 1995-09-19 | 1995-09-19 | 広角結像レンズ |
US08/668,183 US5754345A (en) | 1995-09-19 | 1996-06-21 | Wide angle imaging lens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26622695A JP3547103B2 (ja) | 1995-09-19 | 1995-09-19 | 広角結像レンズ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0990214A true JPH0990214A (ja) | 1997-04-04 |
JP3547103B2 JP3547103B2 (ja) | 2004-07-28 |
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JP26622695A Expired - Fee Related JP3547103B2 (ja) | 1995-09-19 | 1995-09-19 | 広角結像レンズ |
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US (1) | US5754345A (ja) |
JP (1) | JP3547103B2 (ja) |
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