JP3569379B2 - 撮影レンズ系 - Google Patents
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Description
【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（ＣＣＤ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】
▲１▼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。
▲２▼上記▲１▼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。
▲３▼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、▲１▼特開昭４９−５３０３６号公報、▲２▼特開昭５７−１６４７０８号公報、▲３▼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、▲１▼は半画角が１６．５°と狭く、▲２▼は口径比が１：４．３程度で暗く、▲３▼は半画角１９．５°で口径比１：２．８であり、しかも、▲１▼〜▲３▼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、物体側から順に、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り、第４レンズのシェイピングファクターが下記条件式（１）を満足し、第２レンズの両面の曲率半径の比が、下記条件式（２）を満足することを特徴としている。
（１）０．５５２７≦（ｒ8 ＋ｒ7 ）／（ｒ8 -ｒ7 ）≦０．９０２１
（２）０．４＜｜ｒ3 ／ｒ4 ｜＜１．２
但し、
ｒ 7 ：第４レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ 8 ：第４レンズの像側の面の曲率半径、
ｒ 3 ：第２レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ 4 ：第２レンズの像側の面の曲率半径、
である。
【０００８】
本発明の撮影レンズ系は、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（３）を満足することが好ましい。
（３）-１．１＜φr4＋φr5＜-０．１
但し、
φr4：第２レンズの像側の面の面パワー、
φr5：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レンズの像側の面ｒ7 までの軸上寸法が、条件式（４）を満足することが好ましい。
（４）１．１＜Σｄi ＜１．７ （ｉ＝２〜７）
但し、
ｄi ：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】
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、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。
【００１４】
条件式（３）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が弱くなると、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。
【００１５】
条件式（４）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。
【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４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、ＦＮＯ はＦナンバー、Ｆ は焦点距離、Ｗ は半画角、ｆＢ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、Ｎｄ 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ｆＢ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（ｆＢ＝ｄ８＋（ｄ９／Ｎ９）＋（ｄ１０／Ｎ１０））。
【００１９】
【表１】
【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】
【００２６】
［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。
【００２７】
【表３】
【００２８】
［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。
【００２９】
【表４】
【００３０】
次に、実施例１ないし４の各条件式に対する値を表５に示す。
【表５】
【００３１】
表５から明らかなように、実施例１ないし実施例４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。
【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（ＣＣＤ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】
▲１▼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。
▲２▼上記▲１▼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。
▲３▼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、▲１▼特開昭４９−５３０３６号公報、▲２▼特開昭５７−１６４７０８号公報、▲３▼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、▲１▼は半画角が１６．５°と狭く、▲２▼は口径比が１：４．３程度で暗く、▲３▼は半画角１９．５°で口径比１：２．８であり、しかも、▲１▼〜▲３▼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、物体側から順に、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り、第４レンズのシェイピングファクターが下記条件式（１）を満足し、第２レンズの両面の曲率半径の比が、下記条件式（２）を満足することを特徴としている。
（１）０．５５２７≦（ｒ8 ＋ｒ7 ）／（ｒ8 -ｒ7 ）≦０．９０２１
（２）０．４＜｜ｒ3 ／ｒ4 ｜＜１．２
但し、
ｒ 7 ：第４レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ 8 ：第４レンズの像側の面の曲率半径、
ｒ 3 ：第２レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ 4 ：第２レンズの像側の面の曲率半径、
である。
【０００８】
本発明の撮影レンズ系は、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（３）を満足することが好ましい。
（３）-１．１＜φr4＋φr5＜-０．１
但し、
φr4：第２レンズの像側の面の面パワー、
φr5：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レンズの像側の面ｒ7 までの軸上寸法が、条件式（４）を満足することが好ましい。
（４）１．１＜Σｄi ＜１．７ （ｉ＝２〜７）
但し、
ｄi ：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】
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、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。
【００１４】
条件式（３）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が弱くなると、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。
【００１５】
条件式（４）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。
【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４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、ＦＮＯ はＦナンバー、Ｆ は焦点距離、Ｗ は半画角、ｆＢ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、Ｎｄ 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ｆＢ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（ｆＢ＝ｄ８＋（ｄ９／Ｎ９）＋（ｄ１０／Ｎ１０））。
【００１９】
【表１】
［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】
［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。
【００２７】
【表３】
［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。
【００２９】
【表４】
次に、実施例１ないし４の各条件式に対する値を表５に示す。
【表５】
表５から明らかなように、実施例１ないし実施例４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。
Claims (4)
- 物体側から順に、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り、
第４レンズのシェイピングファクターが下記条件式（１）を満足し、
第２レンズの両面の曲率半径の比が、下記条件式（２）を満足することを特徴とする撮影レンズ系。
（１）０．５５２７≦（ｒ8 ＋ｒ7 ）／（ｒ8 -ｒ7 ）≦０．９０２１
（２）０．４＜｜ｒ3 ／ｒ4 ｜＜１．２
但し、
ｒ 7 ：第４レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ 8 ：第４レンズの像側の面の曲率半径、
ｒ 3 ：第２レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ 4 ：第２レンズの像側の面の曲率半径。 - 請求項１記載の撮影レンズ系において、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（３）を満足する撮影レンズ系。
（３）-１．１＜φr4＋φr5＜-０．１
但し、
φr4：第２レンズの像側の面の面パワー、
φr5：第３レンズの物体側の面の面パワー。 - 請求項１または２記載の撮影レンズ系において、第１レンズの像側の面ｒ2 より、第４レンズの像側の面ｒ7 までの軸上寸法が、下記条件式（４）を満足する撮影レンズ系。
（４）１．１＜Σｄi ＜１．７ （ｉ＝２〜７）
但し、
ｄi ：物体側から数えて第ｉ面と第（ｉ＋１）面の軸上間隔。 - 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、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。
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|---|---|---|---|
| JP06351696A JP3569379B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 撮影レンズ系 |
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| JPH09258100A JPH09258100A (ja) | 1997-10-03 |
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-
1996
- 1996-03-19 JP JP06351696A patent/JP3569379B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH09258100A (ja) | 1997-10-03 |
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