JPH11183796A - 撮像光学系 - Google Patents
撮像光学系Info
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- JPH11183796A JPH11183796A JP9363740A JP36374097A JPH11183796A JP H11183796 A JPH11183796 A JP H11183796A JP 9363740 A JP9363740 A JP 9363740A JP 36374097 A JP36374097 A JP 36374097A JP H11183796 A JPH11183796 A JP H11183796A
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Abstract
を良好に補正しかつ撮影距離に対する収差変動を小さく
なし得るようにする。 【解決手段】 正メニスカスの第1群、負レンズの第
2群、負レンズと正レンズの接合レンズの第3群、負メ
ニスカスの第4群よりなり、絞りを第3群の物体側に配
置し、第3群の接合面が次の条件(1)を満足するよう
にした。 (1) 1.2<R3/ΔN3・f<3.0
Description
ッターカメラ用大口径写真レンズに関するものである。
に凸面を像側に向けた負のメニスカスレンズを付加した
テレフォトタイプと呼ばれる4群4枚構成のレンズ系の
従来例として、特開平3−265809号公報に記載さ
れたレンズ系がある。
プレット部の第3レンズを接合レンズとした4群5枚構
成のレンズ系、つまりテッサータイプのレンズ系の像側
に凸面を向けた負のメニスカスレンズを配置した4群5
枚構成のレンズ系の従来例として特開昭59−1775
14号、特開平9−211320号公報に記載されたレ
ンズ系が知られている。
77514号、特開平3−265809号公報に記載さ
れたレンズ系は、明るさがF/2.8で口径比が大であ
るが画角が63°程度留まりで広角レンズとしては十分
な広い画角とはいえない。
載されているレンズ系は、4群5枚構成と簡単な構成
で、F/2.8で、画角が72°クラスであって、大口
径、広角レンズである。
間に配置され、絞りに対して強い非対称なパワー配置で
あるため正の方向の歪曲収差が発生しやすい。これに加
えて、撮影距離の変化に対する像面湾曲の変動が大き
く、近距離撮影時に良好な像を得るためには、レンズの
一部を他のレンズと異なる繰り出し量でフォーカシング
を行なういわゆるフローティングが必要になる。そのた
めメカ機構が複雑になる。また第1レンズから絞りまで
の距離が長いために第1レンズを透過する軸外光束が光
軸から離れ、周辺光量の確保が難しくなる。
も前のレンズに夫々1面以上の非球面の最低2面の非球
面が用いられており、レンズ面の加工の点で不利であ
る。
角が72°クラスで、非球面の数の少ない簡単な構成で
ありながら周辺光量を十分確保しつつ収差が良好に補正
されかつ撮影距離に対する収差変動の小さい撮像光学系
を提供するものである。
物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を持
つメニスカスレンズからなる第1群と、負レンズからな
る第2群と、負レンズと正レンズの接合レンズからなる
第3群と、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズか
らなる第4群とよりなり、第3群の接合レンズは凸面を
物体側に向けた負のメニスカスレンズと両凸レンズとよ
りなり、絞りが第3群の物体側に配置されていて、下記
条件(1)を満足することを特徴とする。 (1) 1.2<R3 /ΔN3 ・f<3.0 ただし、R3 は第3群の接合面の曲率半径、ΔN3 は第
3群の正レンズのd線に対する屈折率Np と負レンズの
d線に対する屈折率Nn との差(Np −Nn)、fは全
系の焦点距離である。
射角が大きく光束が太くなるため、レンズ有効径による
光線のけられが大になるので、周辺光束の確保が重要に
なる。又周辺光束を確保することは光束が広がることに
なり高次のコマ収差の発生が大になる。
置することにより、軸外光束を各群に効率よく透過させ
ることができ、周辺光量を確保できる。
足するように第3群の接合レンズの接合面の曲率と屈折
率差を与えることにより、この接合面により像面湾曲量
を制御すると共に高次のコマ収差を補正する役割を持た
せることができる。
群の接合面での収差補正の効果が十分得られず、メリデ
ィオナル像面が補正オーバーの方向に大きく傾き、外向
コマが発生する。条件(1)の下限の1.2を超えると
逆に接合面での収差補正作用が強すぎて像面がアンダー
側に大きく偏ってしまう。そのため球面収差とのバラン
スが難しくなり又高次のコマ収差も著しく崩れる。又R
3 が小さくなると第3群の正レンズの縁肉厚が薄くな
り、レンズの加工が困難になり好ましくない。
て、第1、第2、第3群は、いずれも球面にて構成する
ことが望ましい。
レンズである第3群の前に配置されており、絞りを挟ん
でパワー配置の偏りが小さい構成になっている。そのた
め収差のバランスをとりやすい構成になっている。した
がって、第1、第2、第3群を球面のみにて構成し、安
価で生産性がよく、かつ必要とする画質の光学系を得る
ことができる。又、最低1面の非球面を第4群に導入す
ることにより、像面湾曲などの軸外性能を効率よく(少
ない数の非球面にて)向上させることができる。
保持した上で、つまり物体側より順に物体側に凸面を向
けた正のメニスカスレンズよりなる第1群と、負レンズ
からなる第2群と、負レンズと正レンズの接合レンズで
ある第3群と、像側に凸面を向けた負のメニスカスレン
ズの第4群とよりなる構成であって、下記条件(2)を
満足することが望ましい。 (2) 0.1<ΔN3 <0.25
群の接合面が、収差補正上又レンズ製作上より有利にな
る。
ツバール和が増加し、像面湾曲の補正効果が少なくなり
好ましくない。またこの下限を超えると条件(1)を満
足するためには接合面の曲率半径R3 を小さくしなけれ
ばならず、前述のように第3群の正レンズの縁肉厚が不
足し、加工性悪化の原因になる。
3レンズ成分の接合面の曲率半径が大きくなりすぎて、
接合面での収差の発生量が少なくなり補正効果が弱くな
る。また屈折率差の大きな硝材の選択は材料の性質上限
界があり色収差を良好に補正するための硝材の選択が困
難になる。
凸面を向けた正の屈折力のメニスカスレンズからなる第
1群と、負レンズからなる第2群と、負レンズと正レン
ズの接合レンズの第3群と、像側に凸面を向けた負のメ
ニスカスレンズからなる第4群とよりなり、下記条件
(3)を満足することを特徴とする。 (3) −2.0<f4/f<−1.2 ただし、fは全系の焦点距離、f4は第4群の焦点距離
である。
ズ系の性質として、本発明の第4群である最も像側の負
のメニスカスレンズによる像面湾曲の補正作用のほか
に、後側主点を前方に出す作用を有しており、これによ
り全長を短くする働きを有している。
(3)を満足するように定めることにより全長を短くし
しかも歪曲収差、至近距離撮影時の収差変動が少なくな
るようにした。
(3)の上限の−1.2を超えると、第4群のパワーの
増大にあわせて第1群から第3群までの正の合成のパワ
ーも強くするか、あるいは第4群を第3群から離して像
面に近いところに配置する必要がある。第1群から第3
群の合成のパワーが強くなると、これら群の各レンズで
発生する収差量が増大してこの収差を補正することが困
難である。又、第4群を第3群から離して配置した場
合、光学系のパワー配置の非対称性が大になり、歪曲収
差が増大し、撮影距離の変化による収差変動が大にな
る。更に第4群の有効径が大になり好ましくない。又第
4群のパワーが弱くなり、条件(3)の下限の−2.0
を超えると第4群のフィルード・フラットナーとしての
役割が弱くなり、像面の平坦性を確保するのが困難にな
り、更に全長が増大する。
側より順に、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレン
ズからなる第1群と、負レンズからなる第2群と、負レ
ンズと正レンズの接合レンズからなる第3群と、像側に
凸面を向けた負のメニスカスレンズの第4群とよりな
り、絞りを第3群の物体側に配置した光学系で、下記条
件(4)を満足することを特徴とする。 (4) −0.5<f/f12<0.1 ただし、f12は第1群と第2群の合成焦点距離である。
りより前に配置されたレンズにて構成される前群が強い
負のパワーをもち絞りより前で発生した軸上色収差を倍
率の色収差とのバランスを保ちながら絞りより後方のレ
ンズよりなる後群で補正することが困難である。また後
群の正のパワーを強くする必要があり、収差発生量が増
大する。逆に条件(4)の上限の0.1を超えて第2群
と第3群の合成の系が正のパワーをもつと絞りを挟んで
前後のパワー配置のバランスが悪くなり、歪曲収差が正
の方向に大きくなる。また倍率の色収差が大になり補正
が困難になる。
て、下記条件(5)を満足することが望ましい。 (5) n1 >n2 ただし、n1 ,n2 は夫々第1群、第2群のd線に対す
る屈折率である。
球面収差の補正作用が十分でなく、他の収差とのバラン
スがとりにくい。
条件(6)を満足することが望ましい。 (6) 1.3<f/r2 −f/r3 <3.0 ただし、r2 は第1群の像側の面の曲率半径、r3 は第
2群の物体側の面の曲率半径である。
と第1群と第2群の間の空気レンズの有効径が減少し、
光束の確保が困難になり、周辺光量が低下する。これを
さけるためには、第1群と第2群間の空気間隔を増加さ
せなければならず、そのため球面収差の高次収差の発生
が大になる。又下限の1.3を超えるとコマ収差、歪曲
収差が悪化する。
側より順に、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレン
ズからなる第1群と、負レンズからなる第2群と、負レ
ンズと正レンズの接合レンズからなる第3群と、像側に
凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第4群とに
て構成され、下記条件(7)を満足する。 (7) 0.2<D3 /f<0.3 ただし、D3 は第3群の物体側の面から像側の面までの
間隔である。
光束が第3群に入射し又は第3群より出射する光線が高
くなり、周辺光束を十分に確保することができなくな
る。条件(7)の下限の0.2を超えると第2群の入射
面で発生した非点隔差を補正する作用が弱くなり、中間
像高での非点隔差を十分に補正できない。
側より順に、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレン
ズからなる第1群と、負レンズからなる第2群と、負レ
ンズと正レンズの接合レンズからなる第3群と、像側に
凸面を向けた負のメニスカスレンズの第4群とにて構成
され、第3群の物体側に絞りが配置され、下記条件
(8)を満足する。 (8) 0.4<ΣDS-4 /f<0.5 ただし、ΣDS-4 は絞りから第4群の物体側の面頂まで
の間隔である。
りから第4群までの距離が大になるため、絞りを中心に
したパワー配置の非対称性が大になり、正の歪曲収差が
大になる。又、主光線が第4群に入射する光線の高さの
撮影距離による変化量が大になり、第4群による像面の
補正作用の大きさが異なる。そのため近距離物体にフォ
ーカシングした時に像面がアンダー側に大きく傾く。又
条件(8)の下限の0.4を超えると、第4群に入射す
る軸外光束の高さが低くなり、第4群のもつ像面湾曲を
補正する作用が弱くなり、像面の平坦性を確保すること
が困難になる。また後側主点を前に出す効果が減少し、
全長が増大し好ましくない。
側から順に、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレン
ズからなる第1群と、負レンズからなる第2群と、負レ
ンズと正レンズの接合レンズからなる第3群と、像側に
凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第4群とに
て構成され、第3群である接合レンズが全体として両凸
形状であり、物体側より順に、負のメニスカスレンズと
正レンズとを接合したことを特徴とする。
が小さく光束が大きいため、高次の球面収差の発生量が
大きい。そのために、第3群の入射面を凸面にすること
によって、正の屈折力を第1群の入射面と第3群の入射
面と接合面と出射面とに分担させて球面収差の発生自体
を抑えるようにした。
条件(9)を満足することが望ましい。 (9) −0.5<φ3n/φ3p<−0.25 ただし、φ3nは第3群の接合レンズの負レンズのパワ
ー、φ3pは第3群の接合レンズの正レンズのパワーであ
る。
第3群の接合レンズの入射面の曲率が大になり、軸外光
の入射角がきつくなりコマ収差が崩れる。又、ペッツバ
ール和が増大して像面湾曲量が大きくなり好ましくな
い。条件(9)の下限の−0.5を超えると第3群の接
合レンズの入射面での収斂作用が小さくなり、他の面で
の正の屈折力の負担が大になり球面収差が増大する。な
お、下記条件(9’)を満足することがより望ましい。 (9’) −0.45<φ3n/φ3p<−0.25
いずれか一つの光学系で、第4群の少なくとも1面が周
辺部にいくほど発散性が弱くなる形状の非球面であるこ
とが望ましい。
から距離があるためにこの群では絞りを射出した光束の
収束が進み光束が細くなり、光軸上の物点、光軸以外の
各物点より発した各光束が互いに離れていくため、各像
高ごとの光線の分離が良く、この第4群の少なくとも1
面を周辺部にいくほど発散性が弱くなる形状の非球面に
することにより像面湾曲を良好に補正できる。
成することが望ましい。
ンズの材料として光学樹脂を用いて射出成形により形成
すれば非球面の加工が容易である。その場合、この第4
群に前記条件(3)の下限を超えないようなパワーを与
えることにより、樹脂を使用したことによる周囲の環境
の変化のための変形による影響を少なくし得る。
6の構成において、絞りは第3群の物体側に配置するこ
とが望ましい。
り、第1群に入射する光束および第4群に入射する光束
を適切な高さに設定することができる。これにより第1
群と第2群の間の空気間隔を適切な高さで光束が横切る
ので、高次のコマ収差を良好に補正し、前記の空気間隔
の縁部による光束のけられを抑えて周辺光量を確保でき
る。また、絞りと第4群との距離も適切に離れるために
像高の高い光束が第4群の周辺部を通るので、像面の補
正にとって有利である。
ワー配置のバランスに関しては、第3群の像面側に絞り
を配置した場合は、絞りより物体側に正の屈折力が、絞
りより像面側に負の屈折力が夫々絞りから間隔をおいて
配置される。このためパワーの偏りが大きくなり、バラ
ンスが大きく崩れ正の歪曲収差が発生しやすい。
した場合、絞りより物体側は正の第1群と負の第2群よ
りなり、第1群と第2群のパワーが打ち消し合って小さ
くなる。一方、絞りより像側は、第3群が強い正のパワ
ーを持つが絞りに近いためにその影響は小さい。更に弱
い負のパワーの第4群が絞りから離れて配置され、第3
群の影響を打ち消す作用を有するため全体としてのパワ
ーへの寄与は小さくなる。
りを第3群の物体側に配置し、これにより、絞りを第3
群の像側に配置した場合に比べて、絞りを中心としての
パワー配置のバランスがよくなり、歪曲収差の発生を抑
えることができる。
施例をもとに述べる。 実施例1 f=100mm ,F/2.8 r1 =37.166 d1 =9.30 n1 =1.73400 ν1 =51.47 r2 =90.483 d2 =3.09 r3 =-285.022 d3 =3.02 n2 =1.64769 ν2 =33.79 r4 =44.949 d4 =5.04 r5 =絞り d5 =1.73 r6 =72.512 d6 =8.15 n3 =1.57501 ν3 =41.50 r7 =27.670 d7 =20.96 n4 =1.74100 ν4 =52.64 r8 =-135.542 d8 =13.65 r9 =-27.688 d9 =6.26 n5 =1.52542 ν5 =55.78 r10=-45.269 (非球面) 非球面係数 K=-0.082,A4 =1.80099 ×10-6,A6 =1.27491 ×10-9 A8 =5.51425 ×10-13 ,A10=1.08826 ×10-15 R3/ΔN3・f=1.67, ΔN3=0.17,f4 =-155.00 ,f/f12=−0.149 f/r2−f/r3=1.46,f12=-671.00 ,D3 =29.11 ,ΣDs-4 =44.49 φ3n=-0.0120 ,φ3p=0.0305,φ3n/φ3p=-0.39
1 ,d2 ,・・・ は各レンズの肉厚および空気間隔、n
1 ,n2 ,・・・ は各レンズの屈折率、ν1 ,ν2,・・・
は各レンズのアッベ数である。
通りの構成で、いずれも物体側に凸の正のメニスカスレ
ンズの第1群と、両凹レンズの第2群と、開口絞りと、
物体側に凸の負のメニスカスレンズと両凸レンズとを接
合した接合ダブレットの第3群と、像側に凸の負のメニ
スカスレンズの第4群とよりなる。
1、2、3に示す構成のレンズ系で、いずれも非球面を
第4群の像側の面に導入した例で、他の面は球面であ
る。又、非球面レンズの第4群は樹脂製である。
面を第4群の像側の面の他に第3群の像側の面にも導入
した例である。尚この実施例4の第4群はガラスレンズ
よりなる。
第4群のほかに第3群の像側の面にも導入した。又第4
群は、樹脂製である。
であり他の面はすべて球面である。
り、他の面はすべて球面である。又、第4群は樹脂製の
レンズである。
の像側の面が非球面であり、他はすべて球面である。
(接合レンズ中の両凸レンズの像側の面)と第4群の像
側の面が非球面で、他は球面である。
状況は図12〜図25に示す通りである。これら図のう
ち図12、図13は夫々実施例1の物点が無限遠および
撮影倍率が−0.1倍の時の収差図、図14、図15は
夫々実施例2の物点が無限遠および撮影倍率が−0.1
倍の時の収差図、図16、図17は実施例3の物点が無
限遠および撮影倍率が−0.1の時の収差図、図18乃
至図25は夫々実施例4乃至実施例11の物点が無限遠
の収差図である。
の撮像光学系は、良好な光学性能を有する。又、図12
と図13、図14と図15、図16と図17を比較すれ
ば、フォーカシングによる収差変動が少ないことが明ら
かである。
球面の形状は、次の式にて表わされる。 x=(y2 /r)/[1+{1−(K+1)(y/r)
2 }1/2 ]+A4 y4 +A6 y6 +A8 y8 +・・・ ただし、光軸方向をx軸、光軸に直角方向をy軸とし、
rは基準球面の曲率半径、K、A4 、A6 、A8 ・・・
は非球面を表わす係数である。
次の各項に記載する光学系も本発明の目的を達成し得
る。
3に記載する光学系で少なくとも第1群、第2群、第3
群は球面のみからなることを特徴とする撮像光学系。
3あるいは前記の(1)の項に記載する光学系で下記条
件(2)を満足することを特徴とする撮像光学系。 (2) 0.1<ΔN3 <0.25 ただしΔN3 は第3群の正レンズと負レンズの屈折率差
である。
3あるいは前記の(1)又は(2)の項に記載する光学
系で、下記条件(3)を満足することを特徴とする撮像
光学系。 (3) −2.0<f4/f<−1.2 ただし、f4は第4群の焦点距離である。
3あるいは前記の(1)、(2)又は(3)の項に記載
する光学系で、下記条件(5)を満足することを特徴と
する撮像光学系。 (5) n1 >n2 ただしn1 ,n2 は夫々第1群および第2群の屈折率で
ある。
3あるいは前記の(1)、(2、(3))又は(4)の
項に記載する光学系で、下記条件(6)を満足すること
を特徴とする撮像光学系。 (6) 1.3<f/r2 −f/r3 <3.0 ただし、r2 ,r3 は夫々第1群の像側の面および第2
群の物体側の面の曲率半径、fは全系の焦点距離であ
る。
3あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)又は
(5)の項に記載する光学系で、下記条件(7)を満足
することを特徴とする撮像光学系。 (7) 0.2<D3 /f<0.3 ただし、D3 は第3群の物体側の面から像側の面までの
距離、fは全系の焦点距離である。
るいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)、(5)
又は(6)の項に記載する光学系で、下記条件(8)を
満足することを特徴とする撮像光学系。 (8) 0.4<ΣDs-4 /f<0.5 ただし、ΣDs-4 は絞りから第4群の物体側の面までの
距離、fは全系の焦点距離である。
3あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)、
(5)、(6)又は(7)の項に記載する光学系で、下
記条件(9)を満足する撮像光学系。 (9) −0.5<φ3n/φ3p<−0.25 ただし、φ3p,φ3nは夫々第3群の正レンズおよび負レ
ンズのパワーである。
する光学系で、下記条件(3)を満足することを特徴と
する撮像光学系。 (3) −2.0<f4/f<−1.2 ただし、fは全系の焦点距離、f4は第4群の焦点距離
である。
載する光学系で、下記条件(7)を満足することを特徴
とする撮像光学系。 (7) 0.2<D3/f<0.3 ただし、D3は第3群の物体側の面から像側の面までの
距離、fは全系の焦点距離である。
載する光学系で、下記条件(9)を満足することを特徴
とする撮像光学系。 (9) −0.5<φ3n/φ3p<−0.25 ただし、φ3p,φ3nは夫々第3群の正レンズおよび
負レンズのパワーである。
いは前記の(9)、(10)又は(11)に記載する光
学系で、前記第3群の物体側に絞りを配置したことを特
徴とする撮像光学系。
は3あるいは前記の(1)、(2)、(3)、(4)、
(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)、
(11)又は(12)の項に記載する光学系で、第4群
に少なくとも1面が非球面であることを特徴とする撮像
光学系。
学系で、第4群が樹脂材料にて形成されたことを特徴と
する撮像光学系。
光学系で、下記条件(9’)を満足することを特徴とす
る撮像光学系。 (9’) −0.45<φ3n/φ3p<−0.25
あり、又少ない非球面数で少ない構成枚数にも拘らず収
差が良好に補正されている。又、フォーカシングの際の
収差変動の極めて少ない光学系である。
曲線図
する収差曲線図
曲線図
する収差曲線図
曲線図
する収差曲線図
曲線図
曲線図
曲線図
曲線図
曲線図
曲線図
差曲線図
差曲線図
Claims (3)
- 【請求項1】物体側より順に、物体側に凸面を向けた正
の屈折力をもつメニスカスレンズからなる第1群と、負
レンズからなる第2群と、凸面を物体側に向けた負のメ
ニスカスレンズと両凸レンズとの接合レンズからなる第
3群と、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズから
なる第4群とよりなり、絞りが前記第3群の物体側に配
置された光学系で、下記条件(1)を満足する撮像光学
系。 (1) 1.2<R3 /ΔN3 ・f<3.0 ただしR3 は第3群の接合面の曲率半径、ΔN3 は第3
群の正レンズのd線に対する屈折率と負レンズのd線に
対する屈折率との差、fは全系の焦点距離である。 - 【請求項2】物体側から順に、物体側に凸面を向けた正
の屈折力を持つメニスカスレンズよりなる第1群と、負
レンズからなる第2群と、負レンズと正レンズの接合レ
ンズからなる第3群と、像側に凸面を向けた負のメニス
カスレンズからなる第4群とよりなり、絞りが前記第3
群の物体側に配置された光学系で、下記条件(3)を満
足する撮像光学系。 (3) −0.5<f/f12<0.1 ただし、f12は第1群と第2群の合成焦点距離、fは全
系の焦点距離である。 - 【請求項3】物体側より順に、物体側に凸面を向けた正
のメニスカスレンズからなる第1群と、負レンズからな
る第2群と、負レンズと正レンズの接合レンズからなる
第3群と、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズか
らなる第4群とよりなり、前記第3群が全体が両凸形状
であって物体側より順に負のメニスカスレンズと正レン
ズとの接合レンズよりなることを特徴とする撮像光学
系。
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