JPH08220429A

JPH08220429A - 広角レンズ

Info

Publication number: JPH08220429A
Application number: JP7052010A
Authority: JP
Inventors: Masahito Kikuchi; 雅仁菊地
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1995-02-17
Filing date: 1995-02-17
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】プラスチックレンズを用して低価格化を図る
とともに、温度や湿度などの使用環境が変化しても十分
な性能を確保でき、かつ物体側の第１レンズが傷付きに
くく耐久性に優れたものを得る。【構成】ガラス製のメニスカス凹レンズ１とガラス製
の凸レンズ４との間にプラスチックレンズ３を１枚配置
することで、３枚構成という少ないレンズ枚数でレンズ
系を構成でき、これによりレンズ系の低価格化を図り、
またプラスチックレンズ３がパワーのないメニスカスレ
ンズであるから、温度や湿度などの使用環境の変化によ
って性能が変化することがなく、使用環境が変化しても
十分な性能を確保でき、かつプラスチックレンズ３の物
体側面が非球面であることから、収差補正が有利で、収
差特性の良いものが得られ、さらに物体側の第１レンズ
がガラス製のメニスカス凹レンズ１であるから、表面に
傷などが付きにくい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子カメラなどの撮
影装置に用いられる広角レンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子カメラに用いられる広角レンズにお
いては、ガラス製のレンズを用いた５枚構成のものが広
く知られている。このような広角レンズでは、ガラス製
のレンズを５枚用いているので、高性能ではあるが、非
常に高価なものであるという問題があった。そこで、従
来では、低価格な広角レンズとして、プラスチック製の
レンズを用いた２枚構成のものが開発されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラス
チック製のレンズを用いた従来の広角レンズでは、レン
ズが温度や湿度などの使用環境によってピントが変動す
るため、ガラス製のレンズに比べて、常温常湿下では差
ほど性能は変わらないが、使用環境の変化によりかなり
性能が低下するという欠点があり、また物体側の第１レ
ンズがプラスチックレンズであると、表面に傷が付きや
すいという欠点もあった。この発明の課題は、プラスチ
ックレンズを用して低価格化を図るとともに、温度や湿
度などの使用環境が変化しても十分な性能を確保でき、
かつ物体側の第１レンズが傷付きにくく耐久性に優れた
ものを得ることができるようにすることである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するために、物体側より順に、物体側に凸面を向け
たガラス製のメニスカス凹レンズ、プラスチックレン
ズ、ガラス製の凸レンズを配置した３枚構成とし、プラ
スチックレンズをパワーのないメニスカスレンズで構成
するとともに、このプラスチックレンズの少なくとも一
面を非球面に形成し、プラスチックレンズと凸レンズと
の間に空気レンズを構成したことを特徴とするものであ
る。この場合、請求項２に記載の如く、ｎ番目の面の曲
率半径をＲｎ、ｎ番目の面のアッベ数をνｎ、全系の焦
点距離をｆとしたとき、（１）7.68＜Ｒ１＜11.53、 3.88＜Ｒ₂＜5.82 （２）ｆ×1.5＞Ｒ４＞Ｒ５＞ｆ×0.8 （３）5.24＜Ｒ６＜7.86、 2.47＜Ｒ５＜3.72 （４）45＜ν₁＜75 の各条件を満足することが望ましい。

【０００５】

【作用】この発明によれば、ガラス製のメニスカス凹レ
ンズとガラス製の凸レンズとの間にプラスチックレンズ
を１枚配置することで、３枚構成という少ないレンズ枚
数でレンズ系を構成することができ、これによりレンズ
系の低価格化を図ることができ、またプラスチックレン
ズがパワーのないレンズであることから、温度や湿度な
どの使用環境の変化によって性能が変化することがな
く、使用環境が変化しても十分な性能を確保することが
できるとともに、プラスチックレンズの少なくとも一面
が非球面であることから、収差補正が有利になり、さら
に物体側の第１レンズがガラス製のメニスカス凹レンズ
であることから、画角の広角化が可能で、表面に傷など
が付きにくく、耐久性に優れたものを得ることができ
る。この場合、請求項２に記載の（１）の条件を満足し
ていれば、物体側に凸面を向けたメニスカス凹レンズと
なり、その画角の広角化およびレトロフォーカス化が可
能になり、（２）の条件を満足していれば、収差補正が
有利なり、（３）の条件を満足していれば、空気レンズ
による球面収差の補正が有利になり、（４）の条件を満
足していれば、倍率色収差の補正が有利になる。

【０００６】

【実施例】以下、図１〜図４を参照して、この発明の広
角レンズの一実施例について説明する。この広角レンズ
は、図１に示すように、物体側より順に、物体側に凸面
を向けたガラス製のメニスカス凹レンズ１、絞り２、プ
ラスチックレンズ３、ガラス製の凸レンズ４を配置した
レンズ３枚構成となっている。ガラス製のメニスカス凹
レンズ１は、画角の広角化およびレトロフォーカス化を
図るものである。プラスチックレンズ３は、物体側に凸
面を向けたパワーのないメニスカスレンズで、収差補正
を図るために物体側面が非球面に形成されている。ガラ
ス製の凸レンズ４は、一般的な凸レンズで、結像作用と
焦点距離を決定する役割をもっている。この広角レンズ
では、メニスカス凹レンズ１から入射した光を絞り２で
絞り、プラスチックレンズ３およびガラス製の凸レンズ
４を介して、カバーガラス５で保護されたＣＣＤなどの
撮像素子の像面６に結像させている。

【０００７】また、この広角レンズは、ｎ番目の面の曲
率半径をＲｎ、ｎ番目の面のアッベ数をνｎ、全系の焦
点距離をｆとしたとき、（１）7.68＜Ｒ１＜11.53、 3.88＜Ｒ₂＜5.82 （２）ｆ×1.5＞Ｒ４＞Ｒ５＞ｆ×0.8 （３）5.24＜Ｒ６＜7.86、 2.47＜Ｒ５＜3.72 （４）45＜ν₁＜75 の各条件を満足している。

【０００８】以下、（１）〜（４）の各条件について説
明する。（１）の条件はガラス製のメニスカス凹レンズ
１に関し、この条件を満足していれば、物体側に凸面を
向けたメニスカス凹レンズとなり、画角の広角化および
レトロフォーカス化が可能になる。（２）の条件はプラ
スチックレンズ３に関し、この条件を満足していれば、
プラスチックレンズ３のノンパワー化を図り、収差補正
が有利なる。（３）の条件はプラスチックレンズ３とガ
ラス製の凸レンズ４との間の空気レンズに関し、この条
件を満足していれば、空気レンズによる球面収差の補正
が有利になる。（４）の条件はメニスカス凹レンズ１の
アッベ数に関し、この条件を満足していれば、倍率色収
差の補正が有利になる。

【０００９】このように、この広角レンズでは、ガラス
製のメニスカス凹レンズ１とガラス製の凸レンズ４との
間にプラスチックレンズ３を１枚配置することで、３枚
構成という少ないレンズ枚数でレンズ系を構成すること
ができ、これによりレンズ系の低価格化を図ることがで
きる。また、プラスチックレンズ３がパワーのないレン
ズであるから、温度や湿度などの使用環境の変化によっ
て性能が変化することがなく、使用環境が変化しても十
分な性能を確保することができるとともに、プラスチッ
クレンズ３の物体側面が非球面であることから、収差補
正が有利になり、収差特性の良いものを得ることができ
る。さらに、物体側の第１レンズがガラス製のメニスカ
ス凹レンズ１であるから、画角の広角化およびレトロフ
ォーカス化が可能になるばかりか、表面に傷などが付き
にくく、耐久性に優れたものを得ることができる。

【００１０】次に、この広角レンズの具体例を表１に示
す。この表１では、焦点距離ｆが3.05ｍｍで、Ｆ_NOが2.
0で、イメージサークルが3.1ｍｍである。

【表１】ただし、Ｄはレンズおよびフィルタなどの中心厚および
空気空間である。

【００１１】また、非球面係数は表２の通りである。

【表２】なお、非球面は以下の式で表される。Ｚ＝Ｃρ²／［１＋√｛１−（Ａ₀＋１）Ｃ²ρ²｝］＋Ａ₄ρ⁴＋Ａ₆ρ⁶＋Ａ₈ρ⁸＋Ａ₁₀ρ¹⁰ ただし、Ｚはレンズ面での光軸からの高さの変位量、Ｃ
は近軸曲率、ρは光軸からの距離、Ａは非球面係数であ
る。

【００１２】このような広角レンズの具体例では、球面
収差が図２（ａ）に示す収差曲線となり、非点収差が図
２（ｂ）に示す収差曲線となり、歪曲収差（ディストー
ション）が図２（ｃ）に示す収差曲線となり、メリジオ
ナル・コマ収差が図３（ａ）に示す収差曲線で、サジタ
ル・コマ収差が図３（ｂ）に示す収差曲線となり、これ
らの図から収差特性が良く、性能が良いことがわかる。
また、この具体例では、図４（ａ）および図４（ｂ）に
示すＭＴＦ(Modulation Transfer Function)特性が得ら
れる。すなわち、このＭＴＦの条件は、8、24、40（本
／ｍｍ）の空間周波数で、デフォーカスが±0.05ｍｍで
あり、図４（ａ）は２０℃でのベストフォーカス面の特
性を示し、図４（ｂ）は４０℃の環境における２０℃で
のベストフォーカス面の位置での特性を示している。こ
れらの図から明らかなように、２０℃の環境でも４０℃
の環境でもほとんどＭＴＦ特性は変化していないことが
わかり、この具体例では温度の変化によって性能が変化
しないことがわかる。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ガラス製のメニスカス凹レンズとガラス製の凸レン
ズとの間にプラスチックレンズを１枚配置することで、
３枚構成という少ないレンズ枚数でレンズ系を構成する
ことができ、これによりレンズ系の低価格化を図ること
ができ、またプラスチックレンズがパワーのないレンズ
であることから、温度や湿度などの使用環境の変化によ
って性能が変化することがなく、使用環境が変化しても
十分な性能を確保することができるとともに、プラスチ
ックレンズの少なくとも一面が非球面であることから、
収差補正が有利になり、収差特性の良いものを得ること
ができ、さらに物体側の第１レンズがガラス製のメニス
カス凹レンズであることから、画角の広角化およびレト
ロフォーカス化が可能になるとともに、表面に傷などが
付きにくく、耐久性に優れたものを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の広角レンズの一実施例を示す構成
図。

【図２】図１の具体例の収差を示し、（ａ）は球面収差
を示す図、（ｂ）は非点収差を示す図、（ｃ）は歪曲収
差を示す図。

【図３】図１の具体例のコマ収差を示し、（ａ）はメリ
ジオナル・コマ収差を示す図、（ｂ）はサジタル・コマ
収差を示す図。

【図４】図１の具体例のＭＴＦ特性を示し、（ａ）は使
用環境が２０℃でのベストフォーカス面の特性を示す
図、（ｂ）は使用環境が４０℃における２０℃でのベス
トフォーカス面位置での特性を示す図。

【符号の説明】

１ガラス製のメニスカス凹レンズ２プラスチックレンズ３ガラス製の凸レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側より順に、物体側に凸面を向けた
ガラス製のメニスカス凹レンズ、プラスチックレンズ、
ガラス製の凸レンズを配置した３枚構成とし、前記プラ
スチックレンズをパワーのないメニスカスレンズで構成
するとともに、前記プラスチックレンズの少なくとも一
面を非球面に形成し、前記プラスチックレンズと前記凸
レンズとの間に空気レンズを構成したことを特徴とする
広角レンズ。
【請求項２】請求項１において、ｎ番目の面の曲率半
径をＲｎ、ｎ番目の面のアッベ数をνｎ、全系の焦点距
離をｆとしたとき、（１）7.68＜Ｒ１＜11.53、 3.88＜Ｒ₂＜5.82 （２）ｆ×1.5＞Ｒ４＞Ｒ５＞ｆ×0.8 （３）5.24＜Ｒ６＜7.86、 2.47＜Ｒ５＜3.72 （４）45＜ν₁＜75 の各条件を満足することを特徴とする広角レンズ。