JPH09258100A

JPH09258100A - 撮影レンズ系

Info

Publication number: JPH09258100A
Application number: JP8063516A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Yamagata; 正和山県
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1996-03-19
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 1997-10-03
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: JP3569379B2

Abstract

(57)【要約】【目的】半画角２０゜程度で、口径比１：２．０程度
と明るく、しかも収差補正が良好で、レンズ加工が簡単
で安価にできる、固体撮像素子を利用したカメラに適し
た撮影レンズ系を得る。【構成】物体側より順に、両凸の第１レンズと、物体
側に強い凹面を向けた両凹の第２レンズと、像側に強い
凸面を向けた正の第３レンズと、物体側に強い凸面を向
けた第４レンズとの単レンズ４枚からなる撮影レンズ
系。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、固体撮像素子で撮影するＩＴＶ
カメラ、ビデオカメラ、電子スチルカメラ等に適した撮
影レンズ系に関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】近年、固体撮像素子（ＣＣ
Ｄ等）で撮影画像を記録するいわゆる電子スチルカメラ
等の要望が高まっている。このような電気的画像素子を
使用するカメラの撮影レンズ系は、フィルムを使用する
写真レンズに比べて、次のような特性が要求される。

【０００３】電気的画像素子は一般的にフィルムより
ラチチュードが狭いため、周辺光量を充分にとるべく開
口効率をほぼ１００％にする。上記を満足しても、電気的画像素子の構造上、周辺
光量の低下や色ズレが発生するため、主光線を全画面に
対して垂直に近い角度で入射させる。レンズと結像面の間に、モアレ除去のための光学的ロ
ーパスフィルター、分光感度を補正するための赤外カッ
トフィルター、あるいは結像面の保護と防塵のための光
学部材等の配置スペースを確保する必要があり、長いバ
ックフォーカスを要する。

【０００４】このような目的で既に、特開昭４９−５
３０３６号公報、特開昭５７−１６４７０８号公報、
特公平７−９５１４１号公報等の撮影レンズ系が提案
されている。しかし、は半画角が１６．５°と狭く、
は口径比が１：４．３程度で暗く、は半画角１９．
５°で口径比１：２．８であり、しかも、〜のいず
れも、最小の屈折面の曲率半径は焦点距離の半分程度ま
たはそれ以下と小さいため、画面サイズが小さくなる程
レンズ加工が困難になり製造コストが高くなるという問
題点がある。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、半画角２０゜程度で、口径比
１：２．０程度と明るく、しかも収差補正が良好で、レ
ンズ加工が簡単で安価にできる、固体撮像素子を利用し
たカメラに適した撮影レンズ系を得ることを目的とす
る。特に、各レンズの曲率半径が比較的大きく、画面サ
イズが小さくなっても、レンズ加工が容易な撮影レンズ
系を得ることを目的とする。

【０００６】

【発明の概要】本発明の撮像レンズ系は、物体側より順
に、両凸の第１レンズと、物体側に強い凹面を向けた両
凹の第２レンズと、像側に強い凸面を向けた正の第３レ
ンズと、物体側に強い凸面を向けた第４レンズとの４枚
の単レンズからなることを特徴としている。

【０００７】本発明の撮影レンズ系は、その第４レンズ
のシェイピングファクターが、条件式（１）を満足する
ことが好ましい。（１）０．４＜（ｒ₈ ＋ｒ₇ ）／（ｒ₈ −ｒ₇ ）＜１．０但し、ｒ₇ ：第４レンズの物体側の面の曲率半径、ｒ₈ ：第４レンズの像側の面の曲率半径、である。

【０００８】さらに、第２レンズと第３レンズの互いに
対向する面のパワーの和が、条件式（２）を満足するこ
とが好ましい。（２）−１．１＜φ_r4＋φ_r5＜−０．１但し、 φ_r4：第２レンズの像側の面の面パワー、 φ_r5：第３レンズの物体側の面の面パワー、である。

【０００９】また、第１レンズの像側の面ｒ₂ より、第
４レンズレンズの像側の面ｒ₇ までの軸上寸法が、条件
式（３）を満足することが好ましい。（３）１．１＜Σｄ_i ＜１．７（ｉ＝２〜７）但し、ｄ_i ：物体側から数えて第ｉ面と第（ｉ＋１）面の軸上
間隔、である。

【００１０】第２レンズの両面の曲率半径は、条件式
（４）を満足することが好ましい。（４）０．４＜｜ｒ₃ ／ｒ₄ ｜＜１．２但し、ｒ₃ ：第２レンズの物体側の面の曲率半径、ｒ₄ ：第２レンズの像側の面の曲率半径、である。絞は、第１レンズと第２レンズの間に配置す
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の撮影レンズ系は、物体側
より順に、両凸の第１レンズと、物体側に強い凹面を向
けた両凹の第２レンズと、像側に強い凸面を向けた正の
第３レンズと、物体側に強い凸面を向けた第４レンズと
の４枚の単レンズから構成し、比較的各レンズの曲率半
径を大きくして、画面サイズが小さくなってもレンズ加
工が簡単で安価にでき、かつ口径比１：２．０程度と明
るく収差補正が良好で、しかも固定撮像素子を利用した
カメラに適した撮影レンズ系を得たものである。

【００１２】条件式（１）は、最も像側の第４レンズの
シェイピングファクターに関するもので、５°程度以下
のテレセントリックにするために必要な条件である。条
件式（１）の下限を越えると、テレセントリック角（結
像面に入射する軸外主光線の入射角）がマイナス（内側
に傾く）になり過ぎる。上限を越えると、テレセントリ
ック角が５°以上となり本発明の目的が達成できなくな
る。

【００１３】条件式（２）は、第２レンズと第３レンズ
の対向面間によって構成される空気レンズの面のパワー
の和の範囲を表し、コマフレアーの発生を抑え、像面の
バランスをとるための条件である。下限を越えて負のパ
ワーが強くなると、下光線によるコマフレアーが外側に
大きく発生し、像面湾曲が補正過剰となる。上限を越え
て負のパワー弱くなると、下光線によるコマフレアーが
内側に大きく発生し、像面湾曲が補正不足となるので、
結像性能が保てなくなる。

【００１４】条件式（３）は、開放絞が配置される第１
レンズと第２レンズの間隔と第２レンズから第４レンズ
までの軸上寸法の合計の範囲を規定するもので、軸外主
光線を結像面（撮像面）に対して５°程度以下で入射さ
せるために必要な条件である。したがって条件式（４）
の下限を越えて軸上寸法が短くなると、結像面に入射す
る軸外主光線の入射角を５°程度以下に抑えることがで
きなくなり、同時に第３レンズ及び第４レンズのコバ厚
が薄くなるので、特に画面サイズが小さい場合に、レン
ズの加工、組立が困難になる。上限を越えて、この軸上
寸法が長くなると、バックフォーカスが短くなり、ロー
パスフィルターや赤外カットフィルター等の光学部材の
配置が困難になる。

【００１５】条件式（４）は、レンズ全系中、唯一の負
レンズである第２レンズの両側の面の曲率半径の比の範
囲に関し、球面収差とコマ収差を良好に補正するための
条件である。第２レンズの物体側の屈折面ｒ₃ の曲率半
径が小さくなるか、または像側の屈折面ｒ₄ の曲率半径
が大きくなって条件式の下限を越えると、過剰の球面収
差の補正ができなくなり、内方コマが大きく発生する。
逆にｒ₃ が大きくなるか、ｒ₄ が小さくなって条件式の
上限を越えると、球面収差が補正不足となり、外方コマ
が発生し良好な結像性能が得られなくなる。

【００１６】以下、具体的な数値実施例について、本発
明を説明する。以下の実施例１ないし６は、いずれも、
物体側から順に、両凸の第１レンズ１０、絞Ｓ、両凹の
第２レンズ２０、正の第３レンズ３０及び両凸の第４レ
ンズ４０からなっている。第３レンズは、メニスカスレ
ンズからなる実施例２を除いて両凸レンズからなり、い
ずれも、像側に強い凸面を備えている。第４レンズの後
方には、実施例１ないし実施例４では、ローパスフィル
ター及び撮像素子のカバーガラスＣＧが配置され、実施
例５及び実施例６では、撮像素子のカバーガラスＣＧの
みが配置されている。カバーガラスＣＧの像側の面は撮
像面である。

【００１７】［実施例１］図１及び図２は、本発明の撮
影レンズ系の第１の実施例を示すもので、図１はそのレ
ンズ構成図、図２はその諸収差図である。このレンズ系
の具体的数値データを表１に示す。諸収差図中、ＳＡは
球面収差、ＳＣは正弦条件、ｄ線、ｇ線、Ｃ線、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。

【００１８】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を表す。
Ｒは曲率半径、Ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、Ｎ_d は
ｄ線の屈折率、νはｄ線のアッベ数を示す。バックフォ
ーカスf_Bは、第４レンズ最終面（r₈面）からカバーガラ
スＣＧの像側面（撮像面、r₁₁ ）迄の距離の空気換算距
離である（f_B=d₈+(d₉/N₉)+(d₁₀/N₁₀))。

【００１９】

【表１】Ｆ_ＮＯ＝１：２．１Ｆ＝５．２４Ｗ＝２０．１ｆ_Ｂ＝３．４４面Ｎｏ． R D N_d ν_d 1 10.330 1.83 1.84666 23.9 2 -10.330 0.12 - - 絞 ∞ 0.62 - - 3 -3.894 0.91 1.92286 21.3 4 7.056 0.17 - - 5 12.268 2.76 1.72916 54.7 6 -4.000 0.15 - - 7 8.372 3.13 1.72916 54.7 8 -29.058 1.42 - - 9 ∞ 0.99 1.45854 68.0 10 ∞ 2.00 1.49176 57.4 11 ∞ - - -

【００２０】［実施例２］図３及び図４は、本発明の撮
影レンズ系の第２の実施例を示すもので、図３はレンズ
構成図、図４は諸収差図、表２は具体的数値データであ
る。

【００２１】

【表２】 F_NO=1:2.0 F=5.24 W=19.6 f_B=2.46 面 No. R D N_d ν_d 1 5.577 2.04 1.83400 37.2 2 -20.675 0.14 - - 絞 ∞ 0.89 - - 3 -4.744 0.80 1.92286 21.3 4 6.230 0.59 - - 5 -19.000 1.93 1.74100 52.7 6 -3.673 0.20 - - 7 5.310 2.14 1.74100 52.7 8 -31.021 0.44 - - 9 ∞ 0.99 1.45854 68.0 10 ∞ 2.00 1.49176 57.4 11 ∞ - - -

【００２２】［実施例３］図５及び図６は、本発明の撮
影レンズ系の第３の実施例を示すもので、図５はレンズ
構成図、図６は諸収差図、表３は具体的数値データであ
る。

【００２３】

【表３】 F_NO=1:2.0 F=5.24 W=20.3 f_B=3.02 面 No. R D N_d ν_d 1 11.539 4.30 1.80518 25.4 2 -14.624 0.19 - - 絞 ∞ 0.64 - - 3 -4.541 0.80 1.75084 27.7 4 4.685 0.11 - - 5 6.341 2.53 1.56873 63.1 6 -3.483 0.15 - - 7 5.403 2.40 1.56873 63.1 8 -14.813 1.00 - - 9 ∞ 0.99 1.45854 68.0 10 ∞ 2.00 1.49176 57.4 11 ∞ - - -

【００２４】［実施例４］図７及び図８は、本発明の撮
影レンズ系の第４の実施例を示すもので、図７はレンズ
構成図、図８は諸収差図、表４は具体的数値データであ
る。

【００２５】

【表４】 F_NO=1:2.0 F=5.24 W=20.1 f_B=3.07 面 No. R D N_d ν_d 1 10.549 4.05 1.80518 25.4 2 -18.466 0.44 - - 絞 ∞ 0.69 - - 3 -4.004 0.80 1.92286 20.9 4 6.993 0.12 - - 5 10.673 2.44 1.80400 46.6 6 -3.945 0.15 - - 7 5.672 2.32 1.69349 50.8 8 -319.677 1.05 - - 9 ∞ 0.99 1.45854 68.0 10 ∞ 2.00 1.49176 57.4 11 ∞ - - -

【００２６】［実施例５］図９及び図１０は、本発明の
撮影レンズ系の第５の実施例を示すもので、図９はレン
ズ構成図、図１０は諸収差図、表５は具体的数値データ
である。

【００２７】

【表５】 F_NO=1:2.0 F=5.24 W=20.1 f_B=1.35 面 No. R D N_d ν_d 1 8.869 4.18 1.80740 35.4 2 -15.222 0.18 - - 絞 ∞ 0.63 - - 3 -4.228 0.80 1.78470 26.2 4 4.895 0.12 - - 5 6.635 2.36 1.64000 60.1 6 -3.531 0.15 - - 7 5.147 4.07 1.64000 60.1 8 -100.000 0.69 - - 9 ∞ 1.00 1.51633 64.1 10 ∞ - - -

【００２８】［実施例６］図１１及び図１２は、本発明
の撮影レンズ系の第６の実施例を示すもので、図１１は
レンズ構成図、図１２は諸収差図、表６は具体的数値デ
ータである。

【００２９】

【表６】 F_NO=1:2.0 F=5.24 W=20.1 f_B=2.55 面 No. R D N_d ν_d 1 11.095 4.21 1.83400 37.2 2 -20.772 0.59 - - 絞 ∞ 0.53 - - 3 -4.069 0.80 1.69895 30.1 4 4.452 0.07 - - 5 5.537 2.44 1.61800 63.4 6 -3.671 0.15 - - 7 5.496 2.64 1.61800 63.4 8 -19.386 1.89 - - 9 ∞ 1.00 1.51633 64.1 10 ∞ - - -

【００３０】次に、実施例１ないし６の各条件式に対す
る値を表７に示す。

【表７】

【００３１】表７から明らかなように、実施例１ないし
実施例６の数値は、条件式（１）ないし（４）を満足し
ている。また、収差図から明らかなように、各収差も良
好に補正されている。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、半画角２０゜程度で、
口径比１：２．０程度と明るく、しかも収差補正が良好
で、レンズ加工が簡単で安価にできる、固体撮像素子を
利用したカメラに適した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の実施例のレ
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の実施例のレ
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の実施例のレ
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の実施例のレ
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の実施例のレ
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の実施例の
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。

【符号の説明】

１０第１レンズ２０第２レンズ３０第３レンズ４０第４レンズＳ絞ＬＦローパスフィルターＣＧカバーガラス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側より順に、両凸の第１レンズと、
物体側に強い凹面を向けた両凹の第２レンズと、像側に
強い凸面を向けた正の第３レンズと、物体側に強い凸面
を向けた第４レンズとの４枚の単レンズからなることを
特徴とする撮影レンズ系。
【請求項２】請求項１において、第４レンズのシェイ
ピングファクターが下記条件式（１）を満足する撮影レ
ンズ系。（１）０．４＜（ｒ₈ ＋ｒ₇ ）／（ｒ₈ −ｒ₇ ）＜１．０但し、ｒ₇ ：第４レンズの物体側の面の曲率半径、ｒ₈ ：第４レンズの像側の面の曲率半径。
【請求項３】請求項１または２において、第２レンズ
と第３レンズの互いに対向する面のパワーの和が下記条
件式（２）を満足する撮影レンズ系。（２）−１．１＜φ_r4＋φ_r5＜−０．１但し、 φ_r4：第２レンズの像側の面の面パワー、 φ_r5：第３レンズの物体側の面の面パワー。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれか１項におい
て、第１レンズの像側の面ｒ₂ より、第４レンズレンズ
の像側の面ｒ₇ までの軸上寸法が、下記条件式（３）を
満足する撮影レンズ系。（３）１．１＜Σｄ_i ＜１．７（ｉ＝２〜７）但し、ｄ_i ：物体側から数えて第ｉ面と第（ｉ＋１）面の軸上
間隔。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれか１項におい
て、第２レンズの両面の曲率半径の比が、下記条件式
（４）を満足する撮影レンズ系。（４）０．４＜｜ｒ₃ ／ｒ₄ ｜＜１．２但し、ｒ₃ ：第２レンズの物体側の面の曲率半径、ｒ₄ ：第２レンズの像側の面の曲率半径。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれか１項におい
て、第１レンズと第２レンズの間には、絞が配置されて
いる撮影レンズ系。