JP3793329B2

JP3793329B2 - 撮影レンズ系

Info

Publication number: JP3793329B2
Application number: JP20191797A
Authority: JP
Inventors: 延孝峯藤
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1997-07-28
Filing date: 1997-07-28
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2017-07-28
Also published as: JPH1144843A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、主に電子スチルカメラに用いられる撮影レンズ系に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
近年、従来の銀塩フィルムを使用するカメラと比較して容易に撮影、鑑賞ができる電子スチルカメラが普及しつつある。また一般家庭に普及が進んできたパーソナルコンピュータ等で簡単に静止画像を入力する装置としても小型で高解像の電子スチルカメラが望まれている。
このような目的て利用される電子スチルカメラは、小型化と低コスト化の要求が非常に高い。
【０００３】
さらに、電子スチルカメラなどのように小型の撮像素子を用いるカメラでは、撮像素子の小型化に伴い１画素の大きさが小さくなり、非常に高解像度の撮影レンズ系が必要とされる。さらに、撮影レンズ系と撮像素子の間にフィルター等を配置するスペースが必要なため、長いバックフォーカスも要求される。
【０００４】
低コストの電子スチルカメラの場合、絞り機構を簡単な構成とするために、例えば、開放絞りとＦ８程度に絞った状態の２段程度の切り替え式にすることが多く、絞り開放の状態における周辺光量を十分に大きくすることも要求される。
【０００５】
また、カラー撮像素子を用いる撮影レンズ系は、色ムラ防止のためにレンズから射出した光が撮像素子にできるだけ垂直に入射する、いわゆるテレセントリック性が良好であることが要求される。
この種の撮影レンズ系として７枚程度のレンズで構成されるものとしては、特開平２−９６１０７号が知られている。このレンズ系は、大口径で広角化されてはいるが、周辺光量を十分にとった場合、周辺部における性能が十分であるとは言い難く、また全長が長いため十分なコンパクト化がなされておらず改善の余地がある。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、バックフォーカスが長く、Ｆ２程度の明るさを有し、半画角３０度程度まで包括可能な広角で、十分な周辺光量を確保しても高解像度が得られ、さらにテレセントリック性も良好な撮影レンズ系を提供することを目的とする。
【０００７】
【発明の概要】
本発明の撮影レンズ系は、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、及び正の屈折力を有する第３レンズ群から構成され、第１レンズ群は、物体側より順に、像側に凹面を有する負メニスカスの第１レンズ、及び像側に凸面を有する正の第２レンズの２群２枚のレンズより構成され、第２レンズ群は、物体側より順に、像側に凸面を有する正の第３レンズ、両凹の第４レンズ、及び像側に凸面を有する正メニスカスの第５レンズの３群３枚のレンズより構成され、第３レンズ群は、物体側より順に、正の第６レンズ、及び正の第７レンズの２群２枚のレンズで構成される全体として７群７枚の撮影レンズ系であって、条件式（１）、（２）及び（３）を満足することを特徴としている。
（１）０．４＜｜Ｆ₁ ／Ｆ₂ ｜＜１．５
（２）０. ０＜Ｆ₃ ／Ｆ₂ ＜０．５
（３）１．４＜Ｆ_2-3 ／Ｆ＜２．４
但し、
Ｆ：レンズ全系の焦点距離、
Ｆ₁ ：第１レンズ群の焦点距離、
Ｆ₂ ：第２レンズ群の焦点距離、
Ｆ₃ ：第３レンズ群の焦点距離、
Ｆ_2-3 ：第２、第３レンズ群の合成焦点距離、
である。
【０００８】
第２レンズ群中の正の第３レンズと両凹の第４レンズはそれぞれ、物体側の面より像側の面の曲率半径が小さい正レンズと、像側の面より物体側の面の曲率半径が小さい両凹の負レンズとで構成し、さらに条件式（４）を満足させることが好ましい。
（４）１．２＜ｒ₆ ／ｒ₇ ＜２．５
但し、
ｒ₆ ：第２レンズ群中の第３レンズの像側の面の曲率半径、
ｒ₇ ：第２レンズ群中の第４レンズの物体側の面の曲率半径、
である。
【０００９】
第３レンズ群中の正の第６レンズと第７レンズはそれぞれ、物体側の面より像側の面の曲率半径が小さい正レンズと、像側の面より物体側の面の曲率半径が小さい正レンズとで構成し、さらに条件式（５）を満足させることが好ましい。
（５）１．５＜ｒ₁₃／Ｆ＜３．０
但し、
ｒ₁₃：第３レンズ群中の第７レンズの物体側の面の曲率半径、
である。
開口絞りは、第３レンズと第４レンズの間に配置するのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の撮影レンズ系は、図１に示すように、物体側より順に、像側に凹面を有する負メニスカスの第１レンズＬ１、像側に凸面を有する正の第２レンズＬ２、像側に凸面を有する正の第３レンズＬ３、両凹レンズの第４レンズＬ４、像側に凸面を有する正メニスカスの第５レンズＬ５、正の第６レンズＬ６、及び正の第７レンズＬ７からなり、全体として７群７枚のレンズで構成する。第１レンズと第２レンズで負の第１レンズ群、第３レンズから第５レンズで正の第２レンズ群、第６レンズと第７レンズで正の第３レンズ群を構成している。
第７レンズＬ７の後方（像側）には、撮像素子の前方に位置するフィルターやカバーガラス類に相当する平行平面板Ｃが位置し、開口絞りＳは第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の間に配置されている。
【００１１】
次に、各条件式を詳しく説明する。
条件式（１）は、第１レンズ群と第２レンズ群の焦点距離の比に関する条件である。
条件式（１）の下限を超えると、第２レンズ群に対する第１レンズ群の負のパワーが強くなり、強い負の歪曲収差が発生するとともに、画面周辺部におけるコマフレアーを良好に補正することが困難になる。
逆に、条件式（１）の上限を超えて、第１レンズ群の負のパワーが弱まると、十分なバックフォーカスを確保することが困難になるとともに、像面湾曲が補正不足となり広角化も難しくなる。
【００１２】
条件式（２）は、第３レンズ群と第２レンズ群の焦点距離の比に関するものである。
条件式（２）の下限を超えて第３レンズ群のパワーが強くなりすぎると、テレセントリック性は良好になるが、負の歪曲収差が大きくなるとともに、ペッツバール和が増大し、像面湾曲、非点収差を良好に補正することが困難になる。また、バックフォーカスを長くすることが困難になる。
逆に、条件式（２）の上限を超えると、第３レンズ群の正のパワーが弱くなり、良好なテレセントリック特性を維持することが困難になる。条件式（２）の上限を超えたまま、良好なテレセントリック特性を得ようとした場合、第２レンズ群の像側の正レンズのパワーか増大し諸収差をバランスよく補正することが困難になる。
【００１３】
条件式（３）は、第２レンズ群と第３レンズ群の合成焦点距離と、レンズ全系の焦点距離の比に関するものである。
条件式（３）の下限を超えて、第２、第３レンズ群の合成パワーが強くなりすぎると、特に周辺光量を十分に入れたときに画面周辺部におけるコマフレアーを小さく押さえることが困難となり、大口径化が難しい。また、バックフォーカスを長くすることも困難になる。
逆に、条件式（３）の上限を超えて、第２、第３レンズ群の合成パワーが弱くなると、バックフォーカスを長くすることは可能になるが、それに従って、第１レンズ群の負のパワーも減少し、レンズの全長が長くなるとともに、第１レンズ群の径の増大につながり、コンパクト化が不可能になる。
【００１４】
条件式（４）は、第２レンズ群中の第３レンズの像側の面と第４レンズの物体側の面の曲率半径の比に関する条件、つまり、第３、第４レンズの形状に関する条件である。特に、開口絞りを第３レンズと第４レンズの問に配置したときには、絞りを挟む面の形状を条件式（４）の範囲内にすることにより、諸収差をバランスよく補正することが可能となる。
条件式（４）の下限を超えて、第３レンズの像側の面の曲率半径が小さくなると（曲率が強くなると）、特に球面収差がアンダーとなり中心部でのコントラストが低下するとともに、画面中心と周辺の像面の平坦性が悪化する。
逆に、条件式（４）の上限を超えて、第３レンズの像側の面の曲率半径が大きくなると（曲率が弱くなると）、画面中心部から周辺部にかけてコマ収差が悪化し、周辺光量を十分に確保したまま像のコントラストを向上させることが困難になる。
【００１５】
条件式（５）は、第３レンズ群中の第７レンズの物体側の面の曲率半径と、レンズ全系の焦点距離の比に関する条件であり、第１、第２レンズ群で良好に補正された諸収差を悪化させることなく、良好なテレセントリック特性を得るための条件である。
条件式（５）の下限を超えて、第７レンズの物体側の面の曲率半径が小さくなると、それに伴って第７レンズの像側の面が凹面になるため良好なテレセントリック特性を維持したまま平坦な像面を得ることが困難になる。
逆に、条件式（５）の上限を超えて、第７レンズの物体側の面の曲率半径が大きくなると、第７レンズの像側の面すなわち最終面の曲率が強くなりすぎ球面収差、像面湾曲をバランスよく補正することが困難になる。
【００１６】
次に、本発明の撮影レンズ系の具体的な実施例を示す。以下の各実施例の表および図面中、F_NO はF ナンバー、F は焦点距離、W は半画角、f_Bはバックフォーカス、Ｒはレンズ各面の曲率半径、Ｄはレンズ厚もしくはレンズ間隔、Ｎはｄ線の屈折率、νはｄ線のアッベ数を示す。また諸収差図中、ＳＡは球面収差、ＳＣは正弦条件、ｄ線、ｇ線、ｃ線は、それぞれの波長における、球面収差によって示される色収差、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナルを示している。
【００１７】
［実施例１］
図１は、実施例１のレンズ断面図、図２はその物体距離が無限遠のときの球面収差、軸上色収差、倍率色収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図、表１はレンズデータである。レンズ構成は、物体側より順に、像側に凹面を有する負メニスカスの第１レンズＬ１、像側に凸面を有する正の第２レンズＬ２、像側に凸面を有する正の第３レンズＬ３、両凹レンズの第４レンズＬ４、像側に凸面を有する正メニスカスの第５レンズＬ５、正の第６レンズＬ６、及び正の第７レンズＬ７からなっている。なお、電子スチルカメラのようなＣＣＤ撮像素子を用いるタイプのカメラでは、撮影レンズ系の最終面と撮像面との間に、ローパスフィルター、赤外カットフィルター、保護ガラス等が入るため、設計時には、レンズ最終面と像面の間に前記のフィルター類、カバーガラスを含むような厚い平行平面ガラスを介在させた状態で収差補正を行う。従って、実施例のレンズ構成、データ及び収差図は、いずれも撮影レンズ系の最終面と撮像面との間に平行平面ガラスＣが入った状態を示している。
【００１８】
【表１】

【００１９】
［実施例２］
図３は、実施例２のレンズ断面図、図４はその物体距離が無限遠のときの球面収差、軸上色収差、倍率色収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図、表２はレンズデータである。レンズ構成は、実施例１と同じである。
【表２】

【００２０】
［実施例３］
図５は、実施例３のレンズ断面図、図６はその物体距離が無限遠のときの球面収差、軸上色収差、倍率色収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図、表３はレンズデータである。レンズ構成は、実施例１と同じである。
【表３】

【００２１】
［実施例４］
図７は、実施例４のレンズ断面図、図８はその物体距離が無限遠のときの球面収差、軸上色収差、倍率色収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図、表４はレンズデータである。レンズ構成は、実施例１と同じである。
【表４】

【００２２】
［実施例５］
図９は、実施例５のレンズ断面図、図１０はその物体距離が無限遠のときの球面収差、軸上色収差、倍率色収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図、表５はレンズデータである。レンズ構成は、実施例１と同じである。
【表５】

【００２３】
［実施例６］
図１１は、実施例６のレンズ断面図、図１２はその物体距離が無限遠のときの球面収差、軸上色収差、倍率色収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図、表６はレンズデータである。レンズ構成は、実施例１と同じである。
【表６】

【００２４】
実施例１から６の各条件式（１）ないし（５）の値を表７に示す。
【表７】

【００２５】
表７から明かなように、実施例１ないし実施例６は、いずれも条件式（１）ないし（５）を満足している。各収差図に示す諸収差も比較的よく補正されている。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、電子スチルカメラ等に必要な十分長いバックフォーカスを有し、Ｆ２程度の明るさを有し、半画角３０度程度の広角であり、十分な周辺光量を確保しても高解像度で、さらにテレセントリック性も良好な撮影レンズ系を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による撮影レンズ系の第１の実施例を示すレンズ構成図である。
【図２】図１のレンズ系の諸収差図である。
【図３】本発明による撮影レンズ系の第２の実施例を示すレンズ構成図である。
【図４】図３のレンズ系の諸収差図である。
【図５】本発明による撮影レンズ系の第３の実施例を示すレンズ構成図である。
【図６】図５のレンズ系の諸収差図である。
【図７】本発明による撮影レンズ系の第４の実施例を示すレンズ構成図である。
【図８】図７のレンズ系の諸収差図である。
【図９】本発明による撮影レンズ系の第５の実施例を示すレンズ構成図である。
【図１０】図９のレンズ系の諸収差図である。
【図１１】本発明による撮影レンズ系の第６の実施例を示すレンズ構成図である。
【図１２】図１１のレンズ系の諸収差図である。

Claims

物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、及び正の屈折力を有する第３レンズ群から構成され、
前記第１レンズ群は、物体側より順に、像側に凹面を有する負メニスカスの第１レンズ、及び像側に凸面を有する正の第２レンズの２群２枚のレンズより構成され、
前記第２レンズ群は、物体側より順に、像側に凸面を有する正の第３レンズ、両凹の第４レンズ、及び像側に凸面を有する正メニスカスの第５レンズの３群３枚のレンズより構成され、
前記第３レンズ群は、物体側より順に、正の第６レンズ、及び正の第７レンズの２群２枚のレンズで構成され、
かつ、下記の条件式（１）、（２）及び（３）を満足する全体として７群７枚の撮影レンズ系。
（１）０．４＜｜Ｆ₁ ／Ｆ₂ ｜＜１．５
（２）０. ０＜Ｆ₃ ／Ｆ₂ ＜０．５
（３）１．４＜Ｆ_2-3 ／Ｆ＜２．４
但し、
Ｆ：レンズ全系の焦点距離、
Ｆ₁ ：第１レンズ群の焦点距離、
Ｆ₂ ：第２レンズ群の焦点距離、
Ｆ₃ ：第３レンズ群の焦点距離、
Ｆ_2-3 ：第２、第３レンズ群の合成焦点距離。
請求項１記載の撮影レンズ系において、前記第２レンズ群中の第３レンズは、物体側の面より像側の面の曲率半径が小さい正レンズであり、第４レンズは、像側の面より物体側の面の曲率半径が小さい両凹の負レンズで構成され、下記の条件式（４）を満足する撮影レンズ系。
（４）１．２＜ｒ₆ ／ｒ₇ ＜２．５
但し、
ｒ₆ ：第２レンズ群中の第３レンズの像側の面の曲率半径、
ｒ₇ ：第２レンズ群中の第４レンズの物体側の面の曲率半径。
請求項１記載の撮影レンズ系において、前記第３レンズ群中の第６レンズは、物体側の面より像側の面の曲率半径が小さい正レンズであり、第７レンズは、像側の面より物体側の面の曲率半径が小さい正レンズで構成され、下記の条件式（５）を満足する撮影レンズ系。
（５）１．５＜ｒ₁₃／Ｆ＜３．０
但し、
ｒ₁₃：第３レンズ群中の第７レンズの物体側の面の曲率半径。
請求項１ないし３のいずれか１項記載の撮影レンズ系において、前記第３レンズと第４レンズの間に、開口絞りが配置されている撮影レンズ系。