JPH1195102A - 撮像レンズ系 - Google Patents

撮像レンズ系

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JPH1195102A
JPH1195102A JP9259600A JP25960097A JPH1195102A JP H1195102 A JPH1195102 A JP H1195102A JP 9259600 A JP9259600 A JP 9259600A JP 25960097 A JP25960097 A JP 25960097A JP H1195102 A JPH1195102 A JP H1195102A
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JP
Japan
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lens
lens system
imaging lens
refractive power
focal length
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JP9259600A
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English (en)
Inventor
Masashi Sueyoshi
正史 末吉
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で、口径比が大きく、焦点距離(画角)
を変化させることができる撮像レンズ系を安価に得る。 【解決手段】 物体側から像面側へと順に、負の屈折
力を有する第1レンズL1と、正の屈折力を有する第2
レンズL2と、負の屈折力を有する第3レンズL3と、
少なくとも1つの面が非球面によって構成された正の屈
折力を有する第4レンズL4とによって構成し、第1レ
ンズと第2レンズとの間の間隔を変えることにより焦点
距離を変化させることができるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は小型撮像装置に最適
な撮像レンズ系、特に、小型で、焦点距離を変化させる
ことができる撮像レンズ系、所謂ズームレンズに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】近年、小型撮像装置、例えば、固体撮像
素子を用いたビデオカメラにあっては、小型で、且つ、
口径比が大きい(明るい)撮像レンズ系(以下、「レン
ズ系」という。)が求められている。
【0003】特に、様々な監視用等の用途に用いられる
小型撮像装置においては、より小型で広画角のレンズ系
が求められていると共に、各種撮影条件に応じて適切な
画角を有するレンズ系を使用することが必要となってい
る。
【0004】従って、上記監視用等の用途に用いられる
小型撮像装置においては、その撮影条件に応じて、画角
の異なる数種のレンズ系から選択的に取り替えて使用す
るか、または、画角を変化させる(焦点距離を変化させ
る)ことができるレンズ系、即ち、ズームレンズが使用
されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
に、ズームレンズは通常のレンズ系に比べて大型で高価
であるという問題がある。また、数種のレンズ系を選択
的に取り替えて使用する場合にも、手間が掛かると共に
全体としては高価なものとなってしまうという問題があ
った。
【0006】例えば、特開平9−166748号公報記
載のレンズ系においては、レンズ系単体として見ると、
F値2.0、半画角30度以上と性能面では良好で、小
型のレンズ系を得ている。しかし、上記レンズ系は、画
角(焦点距離)を変化させることはできないので、同様
の画角のみが異なったレンズ系を数種揃え、これを選択
的に交換して用いるようにするしかなく、前記と同様の
問題が発生してしまう。
【0007】そこで、本発明撮像レンズ系は、小型で、
口径比が大きく、焦点距離(画角)を変化させることが
できる撮像レンズ系を安価に得ることを課題とするもの
である。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明撮像レンズ系は、
上記課題を解決するために、物体側から像面側へと順
に、負の屈折力を有する第1レンズと、正の屈折力を有
する第2レンズと、負の屈折力を有する第3レンズと、
少なくとも1つの面が非球面によって構成された正の屈
折力を有する第4レンズとによって構成し、第1レンズ
と第2レンズとの間の間隔を変えることにより焦点距離
を変化させることができるようにしたものである。
【0009】従って、本発明撮像レンズ系においては、
小型で、口径比が大きく、且つ、焦点距離を変化させる
ことができる撮像レンズ系を安価に得ることが可能とな
る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に、本発明撮像レンズ系の実
施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、
図1乃至図11は第1の実施の形態を示し、図12乃至
図22は第2の実施の形態を示すものである。
【0011】まず始めに、各実施の形態における共通事
項について説明する。
【0012】尚、以下の説明において、「Si」は物体
側から数えてi番目の面、「ri」は上記面Siの曲率半
径、「di」は物体側からi番目の面とi+1番目の面
との間の光軸(x−x)上における面間隔、「ni」は
物体側からi番目の面のd線(波長587.6nm)に
対する屈折率、「νi」は物体側からi番目の面におけ
るd線に対するアッベ数をそれぞれ示すものとし、ま
た、「fw」及び「ft」はそれぞれワイド端及びテレ端
におけるレンズ全系でのe線(波長546.1nm)で
の焦点距離、「ωw」及び「ωt」はそれぞれワイド端及
びテレ端における半画角、「FW」はワイド端における
開放F値、「ZM」はテレ端とワイド端との焦点距離比
(ZM=ft/fw)、「SD」は撮像レンズ系を構成す
る各レンズの有効半径の中での最大値、「Y」は最大像
高、をそれぞれ示すものとする。
【0013】また、各実施の形態において用いられるレ
ンズには、レンズ面が非球面によって構成されるものが
含まれる。従って、以下に示す各表において、非球面に
よって構成されるレンズ面にはriの数値の右側に
「(ASP)」を付記する。
【0014】そして、非球面形状は、以下の式にて定義
されるものとする。
【0015】Z=C・H2/1+√[1−(1+K)・
2・H2]+Σ(A2i・H2i) ここで、「Z」は非球面頂点における接平面と球面と
の、光軸x−xからの高さ「H」(=√(X2+Y2))
の時における光軸方向の距離、「C」は非球面頂点の曲
率(1/r)、「K」は円錐定数、「A2i」は2i次の
非球面係数、をそれぞれ示すものとする。
【0016】各実施の形態における撮像レンズ系1及び
1Aは、物体側から像面側へと順に、負の屈折力を有す
る第1レンズL1と、像面側に凸面を向けた正の屈折力
を有する第2レンズL2と、負の屈折力を有する第3レ
ンズL3と、両凸面で第3レンズL3に接合された正の
屈折力を有する第4レンズL4の4枚のレンズと、第2
レンズL2と第3レンズL3との間に配置された絞りI
R及び第4レンズL4と像面IMとの間に配置されたロ
ーパスフィルターFLとによって構成される。
【0017】また、撮像レンズ系1及び1Aはそれぞ
れ、図1及び図2、図12及び図13に示すように、第
1レンズL1と第2レンズL2との間の間隔、即ち、レ
ンズ第2面S2と第3面S3との間の間隔d2と、第4レ
ンズL4とローパスフィルターFLとの間の間隔、即
ち、レンズ第8面S8とローパスフィルターFLの物体
側の面S9との間の間隔d8とを変化させること、即ち、
第1レンズL1によって構成されるレンズ前群GR1と
第2レンズL2、第3レンズL3及び第4レンズL4に
よって構成されるレンズ後群GR2のうち、レンズ後群
を光軸x−xに沿って物体側又は像面側に移動させるこ
とよってレンズ全系での焦点距離を変更することができ
るようにされている。
【0018】更に、撮像レンズ系1及び1Aは、像面側
の面S8が非球面とされた正の屈折力を有する第4レン
ズL4の作用によって、像面湾曲を像面側へと大きく補
正するようにされている。
【0019】第1レンズL1の像面側及び物体側の各面
1、S2のうち、少なくとも1つの面が非球面によって
構成される。このようにしたのは、レンズ前群GR1と
レンズ後群GR2それぞれにおいて、球面収差が大きく
なると許容される焦点距離の可変範囲が小さくなってし
まうため、特に、レンズ前群GR1における球面収差を
補正することによって、レンズ全系における球面収差を
小さくするためである。
【0020】更にまた、撮像レンズ系1及び1Aは、
1.0<FW/ZM(以下、「条件式(1)」とい
う。)及び1.0<SD/Y<1.6(以下、「条件式
(2)」という。)を満足するようにされている。
【0021】以下に、上記条件式(1)及び(2)につ
いて説明する。
【0022】ワイド端における開放F値FWとテレ端と
ワイド端との焦点距離比ZMとの関係を規定する条件式
(1)において、FW/ZMの値を1.0以上と規定し
たのは以下の理由によるものである。即ち、FW/ZM
の値がが1.0以下になると、撮像レンズ系1及び1A
は、レンズ前群GR1内での球面収差の補正が不十分と
なってしまうため、ズーミング動作による焦点距離の変
化によって生じる球面収差の変動が大きくなり、実用に
耐えなくなってしまうからである。
【0023】また、撮像レンズ系を構成する各レンズの
有効半径の中での最大値SDと最大像高Yとの関係を規
定する条件式(2)において、SD/Yの値をこのよう
な範囲内としたのは以下の理由によるものである。即
ち、SD/Yの値が1.6以上の場合には、撮像レンズ
系1及び1Aを構成する各レンズL1乃至L4の径が大
きくなりすぎて、撮像レンズ系の小型化という要求に反
することとなり、逆に、SD/Yの値が1.0以下の場
合には、撮像レンズ系1及び1Aを構成する各レンズL
1乃至L4の径が小さくなり、特に、第1レンズL1の
有効径が不足するため十分な画角が得られなくなって、
ズーミング動作による焦点距離の可変範囲が小さくなっ
てしまったり、各収差の補正が困難になってしまうから
である。
【0024】次に、撮像レンズ系1及び1Aそれぞれの
詳細について説明する。
【0025】まず、本発明撮像レンズ系の第1の実施の
形態1について表1乃至表3及び図1乃至図11を用い
て説明する。
【0026】表1に撮像レンズ系1の各値を示す。
【0027】
【表1】
【0028】上記表1に示すように、レンズ第1面
1、第2面S2、第3面S3及び第8面S8は非球面とさ
れている。従って、表2に上記各面の第4次、第6次、
第8次及び第10次の非球面係数A4、A6、A8及びA
10を示す。
【0029】
【表2】
【0030】尚、表2中の「E」は、10を底とする指
数表現を意味するものとする(後述する表5においても
同様。)。
【0031】表3に撮像レンズ系1のズーミング動作に
よって、第1レンズL1と第2レンズL2との間の間隔
2と第4レンズL4とローパスフィルターFLとの間
の間隔d8を前記表1に示した値内で変化させた場合に
おける焦点距離を示す。尚、表3中において、POS=
1はワイド端、POS=2はワイド端とテレ端との間の
中間位置、POS=3はテレ端を示すものとする(後述
する表6においても同様)。
【0032】
【表3】
【0033】図3乃至図11に撮像レンズ系1における
球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図を示す。尚、図
3乃至図5はワイド端、図6乃至図8はワイド端とテレ
端との間の中間位置、図9乃至図11はテレ端における
ものをそれぞれ示すものである。また、図3、図6及び
図9の球面収差図において、実線はe線、一点鎖線はg
線(波長435.8nm)、破線はC線(波長656.
3nm) における値を示し、図4、図7及び図10の
非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリ
ディオナル像面における値を示すものである。
【0034】次に、本発明撮像レンズ系の第2の実施の
形態1Aを表4乃至表6及び図12乃至図22を用いて
説明する。
【0035】表4に撮像レンズ系1Aの各値を示す。
【0036】
【表4】
【0037】上記表4に示すように、レンズ第2面
2、第4面S4及び第8面S8は非球面とされている。
従って、表5に上記各面の第4次、第6次、第8次及び
第10次の非球面係数A4、A6、A8及びA10を示す。
【0038】
【表5】
【0039】表6に撮像レンズ系1Aのズーミング動作
によって、第1レンズL1と第2レンズL2との間の間
隔d2と第4レンズL4とローパスフィルターFLとの
間の間隔d8を前記表1に示した値内で変化させた場合
における焦点距離を示す。
【0040】
【表6】
【0041】図14乃至図22に撮像レンズ系1におけ
る球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図を示す。尚、
図14乃至図16はワイド端、図17乃至図19はワイ
ド端とテレ端との間の中間位置、図20乃至図22はテ
レ端におけるものをそれぞれ示すものである。また、図
14、図17及び図20の球面収差図において、実線は
e線、一点鎖線はg線(波長435.8nm)、破線は
C線(波長656.3nm) における値を示し、図1
5、図18及び図21の非点収差図において、実線はサ
ジタル像面、破線はメリディオナル像面における値を示
すものである。
【0042】最後に、本発明撮像レンズ系の第1及び第
2の実施の形態1及び1Aにおけるfw、ft、ワイド端
とテレ端における半画角ωwとωt及びSDの各値につい
て表7に、FW、ZM、FW/ZM及びSD/Yの各値
について表8にそれぞれを示す。
【0043】
【表7】
【0044】
【表8】
【0045】本発明撮像レンズ系においては、僅か4枚
のレンズによって、ワイド端における開放F値も2.6
及び2.0と十分に明るく、ワイド端における半画角ω
wも35度以上あり、且つ、各種収差が良好に補正され
たビデオカメラ等の小型撮像装置に適した、小型で安価
な焦点距離可変型の撮像レンズ系を得ることが可能であ
る。
【0046】
【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に本発明撮像レンズ系は、レンズ全系の焦点距離よりも
バックフォーカスが長くされたレトロフォーカス型の撮
像レンズ系において、物体側から像面側へと順に、負の
屈折力を有する第1レンズと、正の屈折力を有する第2
レンズと、負の屈折力を有する第3レンズと、少なくと
も1つの面が非球面によって構成された正の屈折力を有
する第4レンズとによって構成され、第1レンズと第2
レンズとの間の間隔を変えることにより焦点距離を変化
させることができるようにしたので、十分な明るさ及び
画角を有し、各種収差が十分に補正された小型で安価な
焦点距離可変型の撮像レンズ系を得ることができる。
【0047】請求項2に記載した発明にあっては、第1
レンズの各面のうち、少なくとも1つの面を非球面によ
って構成したので、特に、第1レンズと第2レンズとに
よって構成されるレンズ前群内において発生する球面収
差を効果的に補正することができる。
【0048】また、請求項3に記載した発明にあって
は、ワイド端における開放F値をFW、テレ端とワイド
端との焦点距離比をZMとした時に、1.0<FW/Z
Mを満足するようにしたので、焦点距離の変化に伴う球
面収差の変動を抑えることができる。
【0049】更に、請求項4及び5に記載した発明にあ
っては、撮像レンズ系を構成する各レンズの有効半径の
中での最大値をSD、最大像高をYとした時に、1.0
<SD/Y<1.6を満足するようにしたので、小型
で、しかも、十分な画角及び焦点距離の可変範囲を有す
る各種収差が良好に補正された撮像レンズ系を得ること
ができる。
【0050】尚、前記各実施の形態において示した各部
の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施するに
当たっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、
これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈され
ることがあてはならないものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】図2乃至図11と共に本発明撮像レンズ系の第
1の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を
示す概略図である。
【図2】図1に示す状態より第1レンズと第2レンズと
の間の間隔及び第4レンズとローパスフィルターとの間
の間隔を変えた状態を示す概略図である。
【図3】ワイド端における球面収差を示す図である。
【図4】ワイド端における非点収差を示す図である。
【図5】ワイド端における歪曲収差を示す図である。
【図6】ワイド端とテレ端の中間の位置における球面収
差を示す図である。
【図7】ワイド端とテレ端の中間の位置における非点収
差を示す図である。
【図8】ワイド端とテレ端の中間の位置における歪曲収
差を示す図である。
【図9】テレ端における球面収差を示す図である。
【図10】テレ端における非点収差を示す図である。
【図11】テレ端における歪曲収差を示す図である。
【図12】図13乃至図22と共に本発明撮像レンズ系
の第2の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構
成を示す概略図である。
【図13】図12に示す状態より第1レンズと第2レン
ズとの間の間隔及び第4レンズとローパスフィルターと
の間の間隔を変えた状態を示す概略図である。
【図14】ワイド端における球面収差を示す図である。
【図15】ワイド端における非点収差を示す図である。
【図16】ワイド端における歪曲収差を示す図である。
【図17】ワイド端とテレ端の中間の位置における球面
収差を示す図である。
【図18】ワイド端とテレ端の中間の位置における非点
収差を示す図である。
【図19】ワイド端とテレ端の中間の位置における歪曲
収差を示す図である。
【図20】テレ端における球面収差を示す図である。
【図21】テレ端における非点収差を示す図である。
【図22】テレ端における歪曲収差を示す図である。
【符号の説明】
1…撮像レンズ系、1A…撮像レンズ系、L1…第1レ
ンズ、L2…第2レンズ、L3…第3レンズ、L4…第
4レンズ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レンズ全系の焦点距離よりもバックフォ
    ーカスが長くされたレトロフォーカス型の撮像レンズ系
    において、 物体側から像面側へと順に、負の屈折力を有する第1レ
    ンズと、 正の屈折力を有する第2レンズと、 負の屈折力を有する第3レンズと、 少なくとも1つの面が非球面によって構成された正の屈
    折力を有する第4レンズとによって構成され、 上記第1レンズと第2レンズとの間の間隔を変えること
    により焦点距離を変化させることができるようにされた
    ことを特徴とする撮像レンズ系。
  2. 【請求項2】 第1レンズの各面のうち、少なくとも1
    つの面が非球面によって構成されたことを特徴とする請
    求項1に記載の撮像レンズ系。
  3. 【請求項3】 以下の条件を満足することを特徴とする
    請求項2に記載の撮像レンズ系。 1.0<FW/ZM 但し、 FW:ワイド端における開放F値、 ZM:テレ端とワイド端との焦点距離比、 とする。
  4. 【請求項4】 以下の条件を満足することを特徴とする
    請求項2に記載の撮像レンズ系。 1.0<SD/Y<1.6 但し、 SD:撮像レンズ系を構成する各レンズの有効半径の中
    での最大値、 Y:最大像高、 とする。
  5. 【請求項5】 以下の条件を満足することを特徴とする
    請求項3に記載の撮像レンズ系。 1.0<SD/Y<1.6 但し、 SD:撮像レンズ系を構成する各レンズの有効半径の中
    での最大値、 Y:最大像高、 とする。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005134887A (ja) * 2003-10-08 2005-05-26 Fujinon Corp ズームレンズ
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US7872809B2 (en) 2004-08-26 2011-01-18 Olympus Imaging Corp. Optical system and imaging system incorporating it
KR101089326B1 (ko) 2009-10-20 2011-12-02 주식회사 나오텍 광각 카메라용 광학계

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