JP2871021B2 - 後置絞りのトリプレットレンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、小型レンズシャッターカメラ用の撮影レン
ズとして利用可能な正、負、正の３群３枚構成のトリプ
レットレンズに関し、特に、全てのレンズを合成樹脂で
構成して、小型で諸収差が良好に補正された後置絞りの
トリプレットレンズに関する。

〔従来の技術〕

小型レンズシャッターカメラにおいては、近年の激し
い競争の中で、その小型化とコストダウンが強く要求さ
れている。そこで、撮影レンズの小型化に対しては、望
遠比を小さく抑えることと広角にすることが手段の１つ
として考えられる。また、コストダウンに対しては、レ
ンズの枚数を減らすと共に、材料として、光学ガラスで
はなく、成型が容易で安価な合成樹脂を用いること、さ
らに、絞りをレンズ系の後方に配置することにより、鏡
枠の構成を簡易にしてレンズ組み立てを容易にすると共
に、繰り出し及び露出制御機構を簡易にする方法が考え
られる。

これらの条件を満たすレンズ系の１つとして、従来よ
り、全てのレンズを合成樹脂で構成したトリプレットが
考えられていて、米国特許第3,194,116号、米国特許第
3,784,287号、特開昭61−272710号等が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、現在のところ、射出成形で容易に生産
ができる光学用合成樹脂は、屈折率、アッベ数に限りが
あり、そのために、単色の収差と色収差とを同時に補正
することは困難であった。上記米国特許第3,194,116号
では、色収差は補正されているが、望遠比が1.1以上で
あり、小型なレンズになっていない。また、米国特許第
3,784,287号では、望遠比は小さいが、画角が狭く、結
果として小型になっていない。また、特開昭61−272710
号では、色収差の補正が不十分であり、非点隔差も大き
い。

本発明は上記のような状況に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、上記従来技術の問題点を解決して、全
てのレンズを合成樹脂で構成し、望遠比１程度、半画角
30゜前後、Ｆナンバー5.6付近で、単色収差と共に色収
差も良く補正された後置絞りのトリプレットレンズを提
供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の後置絞りのトリプレットレンズは、物体側か
ら順に、物体側に凸面に向けたメニスカス形状で正の屈
折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レ
ンズと、正の屈折力を有する第３レンズと、明るさ絞り
とから構成され、前記レンズが合成樹脂からなると共
に、前記レンズ面の内少なくとも１つの面に非球面を設
け、さらに、以下の条件（１）を満足することを特徴と
するものである。

−3.2＜φ₂/φ＜−1.5 ……（１） ただし、φは第１レンズから第３レンズまでの合成の
屈折力を表し、φ_２は第２レンズの屈折力を表す。

さらに、より良好な収差補正をするためには、上記条
件に加えて、下記の条件を満たすことが望ましい。

１＜φ₁/φ＜2.5 ……（２） −1.5＜φ₁₂/φ＜０ ……（３） 0.5＜f/r₂＜５ ……（４） −0.3＜f/r₃＜2.5 ……（５） −７×10^-2＜（４φ_１）／（ν_１φ） ＋（２φ_２）／（ν_２φ） ＋φ₃/（ν_３φ）＜３×10^-2 ……（６） ただし、ｆ ：全系の焦点距離、 φ₁ :第１レンズの屈折力、 φ₁₂:第１レンズと第２レンズの合成屈折力、 φ₃ :第３レンズの屈折力、 r₂ :物体側より２番目の面の曲率半径、 r₃ :物体側より３番目の面の曲率半径、 ν₁ :第１レンズのアッベ数、 ν₂ :第２レンズのアッベ数、 ν₃ :第３レンズのアッベ数、 である。

〔作用〕

以下、本発明の作用と各条件について説明する。

本発明のレンズ系のように、小型の後置絞りのトリプ
レットの全てのレンズを光学用合成樹脂で構成すると、
合成樹脂のアッベ数の範囲が限られているため、色収差
の補正は従来より困難であった。そこで、本発明におい
ては、条件（１）の範囲に負の第２レンズの屈折力を決
めることによって、色収差の補正、特に軸上色収差の補
正を実現する。条件（１）の上限を越えると、色収差の
補正不足となり、下限を越えると補正過剰となり、他の
条件を加えても、軸上色収差の補正が困難となる。

また、小型にするために望遠比を小さくする手段とし
ては、レンズ系全体の主点位置をできるだけレンズ系に
対して物体側に位置させることであり、そのためには、
正の第１レンズの主点位置をできるだけ第１レンズに対
して物体側に位置させる必要があり、このために、第１
レンズを物体側に凸面を向けた正メニスカス形状にする
ことが必要である。

さらに、条件（６）は、上記条件（１）内において、
倍率の色収差をより良好に補正するためのものである。
これは、一般に倍率の色収差係数Ｔが下記（ａ）に示さ
れることから得られるもので、位置絞りのトリプレット
場合、第１図に示すように、h₁＝h₂＝h₃、_２＝₁/
2、_３＝₂/2と近似した場合のものである。

Ｔ＝Σh_{k ｋ}φ_k/ν_ｋ ……（ａ） ただし、h_kは、第１図に示すように、薄肉第ｋレンズを
切るマージナル光線の高さ、_ｋは第１図に示すよう
に、薄膜第ｋレンズを切り主光線の高さである。条件
（６）の上限を越えると、ｇ線がプラス側に過剰とな
り、下限を越えるとマイナス側に過剰となり、補正が困
難となる。

さらに、上記状態で収差をより良好に補正するために
は、条件（２）、（３）、（４）、（５）を満たすこと
が望ましい。

条件（２）は、その下限を越えると、第１正レンズの
屈折力が弱くなり、レンズ系を十分に小型にすることが
できない。上限を越えると、屈折力が強過ぎ、諸収差の
補正が困難なものとなる。

条件（３）、下限を越えると、バックフォーカスが長
くなり過ぎ、レンズ系を小型化できず、上限を越える
と、軸上色収差の補正が困難となる。

条件（４）は、下限を越えると、第１正レンズの主点
が十分に物体側に出ないため、レンズ系を小型化でき
ず、上限を越えると、第２番目の面の曲率が強くなり過
ぎ、レンズコバ厚が十分に取れなくなる。

条件（５）は、小型にするために広角化したことによ
る非点隔差をより小さくするための条件であり、下限を
越えると、非点隔差が大きくなり過ぎ、上限を越える
と、第２レンズ像側の面の曲率がきつくなり過ぎ、コマ
収差に悪影響をもたらす。

また、上記小型化のために、望遠比を小さくし、広角
にすると、単色の収差が悪化するが、これを非球面を用
いることにより改善する。非球面を第１正レンズ、第２
負レンズに用いた場合には、軸外の収差であるコマ収
差、非点隔差の補正に効果があり、第３正レンズに用い
た場合には、球面収差の補正に効果がある。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を示す。記号は、上記の外、
F_NO.はＦメンバー、Ｗは半画角、r₁、r₂…は各レンズ面
の曲率半径、d₁、d₂…は各レンズ面間の間隔、n_d1、n_d2
…は各レンズのｄ線の屈折率、ν_d1、ν_d2…は各レンズ
のアッベ数であり、また、非球面形状は、光軸方向を
ｘ、光軸に直交する方向をｙとした時、次の式で表され
る。

ｘ＝（y²/r）／｛１＋（１−Ｐ（y²/r²）_1/2｝ ＋Ey⁴＋Fy⁶＋Gy⁸＋Hy¹⁰ ＋Iy¹²＋Jy14 ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｐは円錐係数、Ｅ、Ｆ、
Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊは非球面係数である。

実施例１ ｆ＝100、Ｗ＝31.1゜、Ｆ_NO.＝5.75 r₁＝20.0879（非球面） d₁＝12.5618 n_d1＝1.50050 ν_d1＝56.68 r₂＝46.5368 d₂＝2.2346 r₃＝119.8008 d₃＝3.0726 n_d2＝1.58362 ν_d2＝30.37 r₄＝18.1999（非球面） d₄＝4.8436 r₅＝3214.9490 d₅＝6.9023 n_d3＝1.50050 ν_d3＝56.68 r₆＝−29.1219（非球面） d₆＝2.2346 r₇＝∞（絞り） 非球面１面 Ｐ＝１、Ｅ＝0.11547×10^-5、 Ｆ＝0.78897×10^-8、Ｇ＝−0.37244×10^-10、 Ｈ＝0.15005×10^-12 非球面４面 Ｐ＝１、Ｅ＝0.48393×10^-4、 Ｆ＝0.27730×10^-6、Ｇ＝0.99241×10^-10、 Ｈ＝0.38893×10^-10 非球面６面 Ｐ＝１、Ｅ＝−0.33358×10^-4、 Ｆ＝0.72692×10^-8、Ｇ＝0.13169×10^-9、 Ｈ＝−0.28884×10^-10 （望遠比）＝1.039 φ₁/φ＝1.64 φ₂/φ＝−2.69 φ₁₂/φ＝−0.287 r₂/f＝0.465 r₃/f＝1.20 （４φ_１）／（ν_１φ） ＋（２φ_２）／（ν_２φ）＋φ₃/（ν_３φ） ＝−3.1×10^-2 本実施例は第２図に示すレンズ構成で、第１レンズは
物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ、第２レン
ズは物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ、第３
レンズは両凸形状の正レンズである。このレンズ構成に
よる収差図を第５図に示す。望遠比1.039、半画角31.1
゜、Ｆメンバー5.75にもかかわらず、球面収差、軸上、
軸外の色収差が小さく、非点隔差も小さい。像面湾曲が
やや大きいが、これは、フィルム面を適切な曲率で短辺
方向に湾曲させることで改善できる。

実施例２ ｆ＝100、Ｗ＝31.4゜、Ｆ_NO.＝5.75 r₁＝19.6476（非球面） d₁＝12.6316 n_d1＝1.50050 ν_d1＝56.68 r₂＝55.3318 d₂＝1.3559 r₃＝84.9619 d₃＝2.9830 n_d2＝1.58362 ν_d2＝30.37 r₄＝16.7438（非球面） d₄＝6.5330 r₅＝−217.8325 d₅＝4.8813 n_d3＝1.50050 ν_d3＝56.68 r₆＝−28.2188（非球面） d₆＝2.1694 r₇＝∞（絞り） 非球面１面 Ｐ＝１、Ｅ＝0.20249×10^-5、 Ｆ＝−0.29506×10^-8、Ｇ＝−0.15436×10^-10、 Ｈ＝0.52192×10^-13 非球面４面 Ｐ＝１、Ｅ＝0.45844×10^-4、 Ｆ＝0.37455×10^-6、Ｇ＝−0.11132×10^-8、 Ｈ＝0.54702×10^-10 非球面６面 Ｐ＝１、Ｅ＝−0.27338×10^-4、 Ｆ＝−0.15070×10^-6、Ｇ＝0.11032×10^-8、 Ｈ＝−0.28408×10^-10 （望遠比）＝1.019 φ₁/φ＝1.84 φ₂/φ＝−2.75 φ₁₂/φ＝−0.137 r₂/f＝0.553 r₃/f＝0.850 （４φ_１）／（ν_１φ） ＋（２φ_２）／（ν_２φ）＋φ₃/（ν_３φ） ＝−2.4×10^-2 本実施例は第３図に示すレンズ構成で、第１レンズは
物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ、第２レン
ズは物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ、第３
レンズは像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズであ
る。このレンズ構成による収差図を第６図に示す。望遠
比1.019、半画角30.4゜、Ｆメンバー5.75にもかかわら
ず、球面収差、軸上、軸外の色収差、及び、非点隔差も
小さい。像面湾曲がやや大きいが、これは、フィルム面
を適切な曲率で短辺方向に湾曲させることで改善でき
る。

実施例３ ｆ＝100、Ｗ＝30.4゜、Ｆ_NO.＝5.75 r₁＝21.1307（非球面） d₁＝12.3664 n_d1＝1.50050 ν_d1＝56.68 r₂＝35.3023 d₂＝1.3587 r₃＝54.1023 d₃＝2.9892 n_d2＝1.58362 ν_d2＝30.37 r₄＝19.5329（非球面） d₄＝6.3697 r₅＝−108.3488 d₅＝4.6039 n_d3＝1.50050 ν_d3＝56.68 r₆＝−25.6708（非球面） d₆＝2.1740 r₇＝∞（絞り） 非球面１面 Ｐ＝１、Ｅ＝0.17914×10^-5、 Ｆ＝0.45664×10^-8、Ｇ＝−0.40448×10^-11、 Ｈ＝0.84507×10^-13 非球面４面 Ｐ＝１、Ｅ＝0.44599×10^-4、 Ｆ＝0.34346×10^-6、Ｇ＝−0.11164×10^-8、 Ｈ＝0.49698×10^-10 非球面６面 Ｐ＝１、Ｅ＝−0.26599×10^-4、 Ｆ＝−0.32155×10^-6、Ｇ＝0.92139×10^-8、 Ｈ＝−0.11722×10^-9 （望遠比）＝1.052 φ₁/φ＝1.23 φ₂/φ＝−1.85 φ₁₂/φ＝−0.160 r₂/f＝0.353 r₃/f＝0.541 （４φ_１）／（ν_１φ） ＋（２φ_２）／（ν_２φ）＋φ₃/（ν_３φ） ＝−8.2×10^-3 本実施例は第２実施例同様第３図に示すレンズ構成
で、第１レンズは物体側に凸面を向けた正のメニスカス
レンズ、第２レンズは物体側に凸面を向けた負のメニス
カスレンズ、第３レンズは像側に凸面を向けた正のメニ
スカスレンズである。このレンズ構成による収差図を第
７図に示す。望遠比1.052、半画角30.4゜、Ｆメンバー
5.75にもかかわらず、球面収差、軸上、軸外の色収差、
及び、非点隔差も小さい。像面湾曲がやや大きいが、こ
れは、フィルム面を適切な曲率で短辺方向に湾曲させる
ことで改善できる。

実施例４ ｆ＝100、Ｗ＝30.0゜、Ｆ_NO.＝5.75 r₁＝20.1922（非球面） d₁＝12.5222 n_d1＝1.50050 ν_d1＝56.68 r₂＝50.6270 d₂＝2.6721 r₃＝−891.2617 d₃＝2.9393 n_d2＝1.58362 ν_d2＝30.37 r₄＝20.1510（非球面） d₄＝4.8098 r₅＝32.0528 d₅＝7.0252 n_d3＝1.50050 ν_d3＝56.68 r₆＝−126.1766 d₆＝2.1377 r₇＝∞（絞り） 非球面１面 Ｐ＝1.0148、Ｅ＝0.28276×10^-6、 Ｆ＝−0.97736×10^-8、Ｇ＝−0.66746×10^-10、 Ｈ＝−0.10418×10^-12、Ｉ＝−0.55548×10^-15、 Ｊ＝0.20911×10^-17 非球面４面 Ｐ＝0.426、Ｅ＝0.17048×10^-4、 Ｆ＝0.25036×10^-6、Ｇ＝−0.47221×10^-8、 Ｈ＝0.61553×10^-10、Ｉ＝−0.32211×10^-12、 Ｊ＝0.43624×10^-15 （望遠比）＝1.004 φ₁/φ＝1.69 φ₂/φ＝−2.97 φ₁₂/φ＝−0.432 r₂/f＝0.506 r₃/f＝−8.91 （４φ_１）／（ν_１φ） ＋（２φ_２）／（ν_２φ）＋φ₃/（ν_３φ） ＝−4.2×10^-2 本実施例は第４図に示すレンズ構成で、第１レンズは
物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ、第２レン
ズは両凸形状の負レンズ、第３レンズは両凸形状の正レ
ンズである。このレンズ構成による収差図を第８図に示
す。望遠比1.004、半画角30.0゜、Ｆメンバー5.75にも
かかわらず、球面収差、軸上、軸外の色収差、及び、非
点隔差が小さい。像面湾曲がやや大きいが、これは、フ
ィルム面を適切な曲率で短辺方向に湾曲させることで改
善できる。

実施例５ ｆ＝100、Ｗ＝29.6゜、Ｆ_NO.＝5.75 r₁＝17.9871（非球面） d₁＝11.1986 n_d1＝1.50050 ν_d1＝56.68 r₂＝61.9155 d₂＝1.1012 r₃＝101.5577 d₃＝2.8968 n_d2＝1.58362 ν_d2＝30.37 r₄＝16.0263（非球面） d₄＝5.7587 r₅＝484.0766 d₅＝6.6224 n_d3＝1.58362 ν_d3＝30.37 r₆＝−44.0753（非球面） d₆＝2.1068 r₇＝∞（絞り） 非球面１面 Ｐ＝１、Ｅ＝0.18174×10^-5、 Ｆ＝−0.46721×10^-8、Ｇ＝0.46006×10^-11、 Ｈ＝0.11624×10^-12 非球面４面 Ｐ＝１、Ｅ＝0.45194×10^-4、 Ｆ＝0.45729×10^-7、Ｇ＝0.40498×10^-8、 Ｈ＝0.21792×10^-11 非球面６面 Ｐ＝１、Ｅ＝−0.25135×10^-4、 Ｆ＝0.23358×10^-6、Ｇ＝−0.6838×10^-8、 Ｈ＝0.48691×10^-10 （望遠比）＝0.998 φ₁/φ＝2.14 φ₂/φ＝−3.03 φ₁₂/φ＝−0.044 r₂/f＝0.619 r₃/f＝1.02 （４φ_１）／（ν_１φ） ＋（２φ_２）／（ν_２φ）＋φ₃/（ν_３φ） ＝−1.1×10^-3 本実施例は第１実施例同様第２図に示すレンズ構成
で、第１レンズは物体側に凸面を向けた正のメニスカス
レンズ、第２レンズは物体側に凸面を向けた負のメニス
カスレンズ、第３レンズは両凸形状の正レンズである。
このレンズ構成による収差図を第９図に示す。望遠比0.
998、半画角29.6゜、Ｆメンバー5.75にもかかわらず、
球面収差、軸上、軸外の色収差、非点隔差、及び、像面
湾曲が小さい。

〔発明の効果〕

この発明による後置絞りのトリプレットレンズにおい
ては、安価に製造することができるにもかかわらず、望
遠比を１程度と小さく抑え、半画角30゜前後と広角にし
て、レンズ系を小型にできると共に、Ｆメンバー5.6付
近と比較的明るくて、各収差、とりわけ、球面収差、非
点隔差、色収差を良好に補正できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の後置絞りのトリプレットレンズを３枚
の薄肉レンズで表した時のマージナル光線と主光線の光
路と高さを示す図、第２図は実施例１、５のレンズ断面
図、第３図は実施例２、３のレンズ断面図、第４図は実
施例４のレンズ断面図、第５図から第９図は実施例１か
ら５の収差図である。 １……第１正レンズ、２……第２負レンズ、３……第３
正レンズ、４……絞り

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物体側から順に、物体側に凸面に向けたメ
   ニスカス形状で正の屈折力を有する第１レンズと、負の
   屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３
   レンズと、明るさ絞りとから構成され、前記レンズが合
   成樹脂からなると共に、前記レンズ面の内少なくとも１
   つの面に非球面を設け、さらに、以下の条件を満足する
   ことを特徴とする後置絞りのトリプレットレンズ： −3.1＜φ₂/φ＜−1.5 ただし、φは第１レンズから第３レンズまでの合成の屈
   折力を表し、φ_２は第２レンズ屈折力を表す。