JPH02222911A - ビハインド絞りを有するトリプレットレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、画角が６０度〜６５度、Ｆナンノ＜−が３．
５〜４程度のビハインド絞りのトリブレ・ソトレンズに
関する。

（従来の技術） 少ないレンズ枚数で諸収差を補正し得ることから、小型
カメラの撮影レンズとしてテツサータイプやトリプレッ
トタイプがよく用いられている。

特に合焦時に絞りを固定し、レンズのみを繰り出す方式
が機構上有利であるので、ピノ１インド絞りのレンズ構
成を採ることが多い。この種のトリプレットレンズとし
て例えば本発明と同一出願人による特開昭６０−１７７
３１３号公報等が公知であり、また数多くの提案がなさ
れているが、いずれもテツサータイプと比較して様々な
問題点を抱えており、未だ満足すべきものではなかった
。

（発明の解決しようとする問題点） その問題点とは、トリブレットタイプはテツサータイプ
と比べてペッツバール和の補正が困難であって、サジッ
タル像面が負に残存しがちであった。この改善には各レ
ンズのパワー（屈折力）を強くすることが望ましいが、
高次の球面収差と非点収差の発生が避けられない。それ
ゆえ、中間画角での非点収差を補正できても、最大画角
ではメリジオナル像面は負に、サジッタル像面は正に曲
がる大きな非点収差が残存するため、広い画角にわたる
良好な結像性能を維持することができなかった。

そこで、近年高屈折率ガラスの多用によってこの問題を
解決しようとする提案がなされているが、この種のガラ
ス材料は総じて高価であって、コストの点で依然問題が
残る。

また、トリブレットタイプに限らずビハインド絞りのレ
ンズでは、絞りが光学系の中心付近にないために周辺光
量不足を起こし易い。とりわけトリブレットタイプは諸
収差の補正上、テツサータイプに比べて各レンズの中心
厚やパワーが大きくなる傾向にあって、周辺光量を確保
することが困難である。

すなわち、これは、各レンズの中心厚が増加すると、周
辺での光束がケラれ、また各レンズのパワーの配分が不
適切であると、周辺での入射瞳形状が大きく縮小変形す
るためである。

そこで本発明は以上のような問題点を全て解決し、コン
パクトな形状を維持しながら、十分な周辺光量を確保し
、諸収差、特に非点収差の良好に補正されたビハインド
絞りを有するトリプレットレンズを安価に掻供すること
を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明はこのような問題点を解決するために、第１図に
示す如く、物体側より順に、物体側に凸面を向けた正メ
ニスカスレンズの第１レンズＬ１と、両凹レンズの第２
レンズＬ、と、両凸レンズの第３゜レンズＬ、と、絞り
Ｓとからなるビハインド絞りを有するトリプレットレン
ズであって、さらに以下の条件を満足するようにしたも
のである。

（１）　　０．９ｆ＜　　ｆｌ＜１．２ｆ（２）　　０
．３ｆ＜−ｆ２＜０．４ｆ（３）　　０．３ｆ＜　　ｆ
３＜０．４ｆ（４）０．２４ｆ＜　　Σｄ＜０．２９ｆ
（５）０．０７ｆ＜　　ｄｉ　＜０１Ｉｆ（８）　　　
１．８＜ｄ２／ｄ４＜３ 但し、 ｆ　コ全系の焦点距離 ｆｌ　：第１レンズＬ１の焦点距離 ｆ２：第２レンズＬ、の焦点距離 ｆ３　；第３レンズＬｓの焦点距離 Σｄ：第１レンズＬ、の物体側面の頂点から第３レンズ
Ｌ３の像側面の頂点までの光軸に沿った距離。

ｄｌ　：第２レンズＬＩの軸上厚 ｄ２：第１レンズし、と第２レンズＬ、の軸上空気間隔
。

ｄ４　；第２レンズＬｔと第３レンズＬ、の軸上空気間
隔。

（作　用） 一般に、トリプレットレンズはレンズ構成枚数が少ない
ために、諸収差を補正するための自由度は少ない。それ
ゆえ、レンズの全厚及びパワー（屈折力）配置の最適化
を図らなければ、諸収差の補正上は非常に困難となる。

そこで、まず第１レンズＬ１と第３レンズＬ、に対する
正のパワー配分を変えながら検討を重ねた結果、以下の
事を見い出した。

（ａ）第３レンズし、へのパワー配分が大きく、第２レ
ンズＬ、へのパワー配分が小さいほど画角による像面の
曲がり、非点隔差を小さくすることができる。

（ｂ）各レンズのパワーの絶対値が大きいほど、画角に
よる像面の曲がりが増加する。

（Ｃ）第１レンズＬ１のパワーが小さいほど入射瞳形状
の変形が少ない。

これにより、本発明においては、上記に示した如く条件
式（１）〜（３）で各レンズの適切なパワー配分を規定
し、非点収差の良好なる補正と周辺光量の確保とを両立
させることを実現している。

まず、条件式（１）によって、第２レンズＬｔのパワー
を可能な限り弱め、入射瞳形状の変形を抑えることによ
り、十分な周辺光量の確保を図っている。ところが、こ
の下限を越えると、第１レンズＬ１の屈折力が過大とな
り、入射瞳形状が縮小変形して周辺光量不足を招くため
好ましくない。

逆に上限を越えると、第１レンズＬ、の屈折力が小さく
なるために、第２レンズし、におけるランド光線（光軸
に平行な無限遠からの光線）の入射高が増し、高次の球
面収差が著しく発生する。

また、条件式（２）、（３）は、ペッツバール和と像面
の曲がりをバランス良く補正するためのものである。条
件式（２）、（３）の下限を越えるとペッツバール和を
より小さな値にすることができて、−見像面湾曲の補正
に育利のように見えるが、高次の像面の曲がりによって
かえって像面湾曲が増加する。逆に条件式（２）、（３
）上限を越えるとペッツバール和が過大となり、サジツ
タル像面が負に残存してしまう。尚、条件（２）におけ
る上限が０．３７ｆ、下限が０．３２ｆであることがよ
り望ましく、さらに条件（３）における下限が０．３３
Ｆであることが望ましい。

ところで、収差補正上はレンズの全厚がある程度大きい
方が望ましいが、同時に周辺光量を確保しようとすると
第１レンズＬ１の有効径が過大となって、本発明の目的
であるコンパクト化に反することになる。すなわち、良
好なる収差補正及び周辺光量の確保は、レンズ系のコン
パクト化に対してともに相反する。

そこで、本発明においては、良好なる収差補正を図りな
がら周辺光量の確保するとともに、コンパクト化を達成
するために、条件式（４）にて最適なレンズ系の全長と
、条件式（５）にて第１レンズＬ、の最適な中心厚とを
規定している。条件式（４）及び（５）の上限を越える
とコンパクト化が困難であり、逆に下限を越えるとコマ
収差と球面収差の補正が困難となるばかりか、Ｆナンバ
ー３．５〜４程度の明るさを確保することが困難となる
。

また、条件式（６）は、各レンズ間で形成される各空気
間隔の適切な比率を規定して、歪曲収差を良好に補正し
ようとするものである。この条件の上限及び下限を越え
ると、歪曲収差が甚大に発生するため好ましくない。

さらに、良好な像面の補正と低コスト化とを同時にしか
も確実に達成するには、以下の条件を満足することが望
ましい。

（７）　　１．８０＜　　ｎｌ　＜ｌ、７８（８）　　
１．５９＜　　ｎ２＜１．８９（９）　　１．７５＜　
　ｎ３＜１．８５ここで、ｎ　Ｌ　ｎ　２、ｎ３はそれ
ぞれ順に第２レンズＬｌ、第２レンズＬ！、第３レンズ
Ｌ、の屈折率である。

ペッツバール和の補正上においては、正レンズの屈折率
をなるべく高くすることが望ましいが、高屈折率のガラ
ス材料は高価で、あって、それの使用はコストアップを
招く問題が生ずる。

そこで、本発明においては、正の屈折力分担の大きい第
３レンズＬ、の屈折率を高め、負の屈折力を有する第２
レンズＬ、の屈折率を低くすることによって第１レンズ
Ｌ１の屈折率を比較的小さな値に抑え、全体としてコス
トの低減を図っている。尚、第１レンズＬ１の屈折率を
第３レンズＬ３の屈折率に比べ、より小さくすることが
望ましい。

しかしながら、条件（７）及び（９）の下限を越えると
ペッツバール和の補正が困難であり、逆に条件（７）及
び（９）の上限を越えると高価なガラス材料を用いねば
ならず、コストアップを招く。

また、条件式（８）の下限を越えると高次の球面収差が
著しく、逆に上限を越えるとペッツバール和の補正が困
難である。

さらに、本発明において十分な収差補正を果たすには、
以下の条件を満足することが望ましい。

（１０）　　　１７＜シｌ−シ２く２５（１１）　　４
９＜ν１ （１２）　　　　２＜シ１−シ３く１４（１３）０．２
８ｆ＜　　ｒｌ　＜０．３３ｆ（１４）Ｏ１５ｆ　　＜
−ｒ３＜０．８ｆ（１５）０．　９＜−ｒ５／ｒ６＜１
．　１但し νｌ　：第１レンズＬ、のアツベ数。

シ２：第２レンズＬ！のアツベ数。

ν３　：第３レンズＬ３のアツベ数。

ｒｌ　：第１レンズＬ、の物体側面の曲率半径。

ｒ３　：第２レンズＬ、の物体側面の曲率半径。

ｒ５二第３レンズＬ３の物体側面の曲率半径。

ｒ６　：第３レンズＬ、の像側面の曲率半径。

ｆ　：全系の焦点距離。

である。

条件式（１０）は軸上の色収差の補正に関するものであ
る。この条件式の上限を越えると、第２レンズＬ１の分
散が相対的に小さくなり軸上の色収差は補正過剰となる
。逆に下限を越えると、第１レンズＬ、の分散が相対的
に大きくなり軸上の色収差は補正不足となる。

また、条件式（１１）、（１２）は軸外の色収差の補正
に関するものである。

一般に、ビハインド絞りを有するレンズにおいては軸外
の収差の補正が困難であって、色収差についてもその例
外ではない。このため、特に画角による倍率の色収差の
曲がりは、画角が大きくなるほど顕著となって、広角化
を困難にしている。

これは、画角を大きくした際の斜光線に対する第２レン
ズＬ、の寄与が第３レンズＬ、と比較して急激に増加す
るためである。このため、上述の如き条件式（６）によ
って第２レンズＬ、と第３レンズＬ。

の間隔を縮め、斜光線に対する第２レンズＬ、と第３レ
ンズＬ３との寄与の差を抑えている本発明の場合、倍率
の色収差の曲がりを小さく抑えることができる。しかし
なから、条件式（１１）の範囲を越えて第１レンズＬ、
を高分散ガラスで構成することは、倍率の色収差を根本
から増やしてしまうことになるため好ましくない。

また、トリプレットレンズの収差構造（色収差を含む）
は、第１レンズＬ、と第２レンズＬ、とにより過剰補正
となっており、第３レンズＩ５．でその過剰分を相殺す
る収差構造となっている。それ故、ビハインド絞りを有
するレンズの場合、第３レンズＬ、が第１レンズし、に
比べ低分散ガラスで構成されると、斜光線に対する色収
差が軸上に比べ補正過剰となって、所謂、色のコマ収差
が発生し、軸外での性能が劣下してしまう。そこで、こ
の色のコマ収差をバランス良く補正できる限界の値とし
て条件式（１２）の下限を設定している。また、逆に第
３レンズＬ、が第２レンズＬｌに対して過剰に高分散ガ
ラスで構成されると、斜光線に対する色収差が軸上に比
べ補正不足となり、やはり第３レンズし、によって発生
する色のコマ収差が増えてしまうため、色のコマ収差の
補正が困難となる。そこで、この色のコマ収差をバラン
ス良く補正できる限界の値として条件式（１２）の上限
を設定している。

条件式（１３）は球面収差の補正に関する。この上限を
越えると球面収差が補正過剰となって、サジッタル像面
とのバランスがとれなくなり、逆に下限を越えた場合、
球面収差が補正不足となる。

条件式（１４）は非点収差の補正に関する。この上限を
越えるとメリジオナル像面が負方向に、逆に下限を越え
るとメリジオナル像面が正方向にそれぞれ強く湾曲する
ため、非点収差の補正が困難となる。

条件式（１５）はコマ収差の補正に関する。この上限を
越えると外方性コマが、下限を越えると内方性コマが各
々甚大に発生するため、軸外性能を悪化させてしまう。

尚、本発明は、条件式（１５）の値が略１であることが
好ましく、具体的には、第３レンズＬ、の物体側面と像
側面との曲率半径をそれぞれｒ５、ｒ６とするとき、 （１θ）　　　　ｒ５ｗ−ｒ６ を略満足することが望ましい。

条件式（１６）の如く、第３レンズＬ３の両面の曲率半
径を路間−に構成すれば、第３レンズＬ、の両面を同一
の工程で加工でき、さらに、組み立て時にレンズの表裏
を確認する必要がないなどの製造工程において大きな利
点があり、コストの低減に大きな効果がある。

さらに、上記の条件式（１Ｂ）を満足するように本発明
が構成される際には、コマ収差の補正上、第３レンズＬ
、の軸上厚ｄ５が以下の条件を満足することが望ましい
。

（１７）　　０．０７ｆ＜ｄ５＜Ｏ，ｉｆ条件式（１７
）は第３レンズＬ、の最適な軸上厚を規定するものであ
る。条件式（１７）の上限及び下限を越えると、コマ収
差の補正が困難となる。

また、前述の如き条件式（４）、（５）にてそれぞれレ
ンズ系の全厚と第２レンズＬ！の軸上厚ｄ１とを規定し
ているため、条件式（１７）を満足するように第３レン
ズＬ、の軸上厚ｄ５をやや厚めに構成すれば、第１レン
ズし、と第２レンズＬ！との空気間隔ｄ２と、第２レン
ズし、と第３レンズＬ、との空気間隔ｄ４とを同時に狭
めることができる。

このため、従来必要であった第２レンズと第３レンズの
間に配置される間隔環を廃止でき、全レンズをｒ付き当
てる」構成を採ることが可能になる。これによって製造
精度の向上及び大幅なコストダウンを確実に実現するこ
とができる。

（実施例） 以下の表１〜表４にて、本発明の第１〜第４実施例の諸
元の値を褐げる。以下の表中、【は全系の焦点距離、Ｂ
ｆはバックフォーカス、ＦＮはＦナンバー、２ωは画角
、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、νはアツベ数、ｎはｄ線
（λｗ５８７．６ｎｍ　）における屈折率を表している
。

２ω−６３，０４゜ −５６，５３６ ２，９２３６，３ １，８２００４ −５５，０９９（Ｂ　ｆ　） ｆ　＝ｌＯＯ，Ｏ，Ｂ　ｆ　＝８７．６０．　　Ｆ　Ｎ
＝４００２ω＝　６２．９０’ ｆ−１００，０、Ｂ　ｆ　＝８４．３１、ＦＮ＝３．８
５２ω−６５，４０゜ ３１．７４７ ４８．７５２ −７２．５５８ ３５．５３４ ８０．２０５ −８０．２０５ ９．６９ ４．４１ ２．９４ １．７５ ９．１０ （Ｂｆ） ν ４９．７ ３２．２ ４６．５ １．７７２５０ １．６７２７０ １．８０４２０ −５４．９６８　　（Ｂ　ｆ） 以下の表５にて、 本発明の実施例の条件対応数 値表を掲げる。

一 第１実施例 ｆｌ／ｆ　　　　１．０７５ ｆ２／ｆ　　　−０，３３５ ｆ３／ｆ　　　　Ｏ，３５３ Σｄ／ｆ　　　　Ｏ，２５３ ｄｌ／ｆ　　　　Ｑ、０８６ ｄ２／ｄ４　　２．７５０ ｎｌ　　　　　１６７０ ｎ２　　　　１６２０ ｎ　３　　　　１．８０４ シ１−シ２　　２１．３ ν１５７．６ シｌ−ν３　　１１．２ ｒ　１　／　ｆ　　　　Ｏ，２８８ 第２実施例 １、００４ １、６２３ ６４Ｂ １．７９７ ２３．２ ５７．０ １１、Ｂ Ｏ，２７８ ｄ５／ｆ ０、０７５ ０、０７２ 第２図、第４図、第６図、第８図はそれぞれ順に第１〜
第４実施例の収差図を示しており、非点収差図において
、破線はメリジオナル像面、実線はサジッタル像面を示
している。

各収差図の比較から、諸収差が極めて良好に補正されて
おり優れた結像性能を有して一鳥ること力く分かる。こ
とに、非点収差においては、周辺での非点隔差を極めて
小さく抑えられてノくランス良く補正され、また色コマ
収差においてもノくランス良く補正されていることが分
かる。

（発明の効果） 以上の如く本発明によれば、コンパクトでありながら十
分な周辺光量を確保し、かつ諸収差、特に最大画角にお
ける非点収差および斜光線に対する色収差の補正が良好
なビハインド絞りを有するトリプレットレンズを安価で
達成することができる。

また、本発明によるトリプレットレンズはレンズの全厚
が比較的薄いために、その像側にリアコンバーターレン
ズを装着した場合、その主点間隔を小とし得るため、リ
アコンバーターレンズのパワーに比し、より高倍率が得
られる。それゆえ本発明によるレンズは、所謂、多焦点
カメラのマスターレンズとしても好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図、第５図、第７図はそれぞれ順に第１〜
第４実施例のレンズ断面構成図であり、第２図、第４図
、第６図、第８図はそれぞれ順に第１〜第４実施例の収
差図である。 （主要部分の説明） Ｌｌ・・・・・−第１レンズ Ｌｒ−−一第２レンズ Ｌｒ−ｍ−・第３レンズ Ｓ・−−−−・・絞り

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 物体側より順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレ
   ンズの第１レンズＬ＿１と、両凹レンズの第２レンズＬ
   ＿２と、両凸レンズの第３レンズＬ＿３と、絞りＳとか
   らなり、以下の条件を満足することを特徴とするビハイ
   ンド絞りを有するトリプレットレンズ。 （１）０．９ｆ＜ｆ１＜１．２ｆ （２）０．３ｆ＜−ｆ２＜０．４ｆ （３）０．３ｆ＜ｆ３＜０．４ｆ （４）０．２４ｆ＜Σｄ＜０．２９ｆ （５）０．０７ｆ＜ｄ１＜０．１ｆ （６）１．８＜ｄ２／ｄ４＜３ 但し、 ｆ：全系の焦点距離。 ｆ１：第１レンズＬ＿１の焦点距離。 ｆ２：第２レンズＬ＿２の焦点距離。 ｆ３：第３レンズＬ＿３の焦点距離。 Σｄ：第１レンズＬ＿１の物体側面の頂点から第３レン
   ズＬ＿３の像側面の頂点までの光軸に沿った距離。 ｄ１：第１レンズＬ＿１の軸上厚。 ｄ２：第１レンズＬ＿１と第２レンズＬ＿２の軸上空気
   間隔。 ｄ４：第２レンズＬ＿２と第３レンズＬ＿３の軸上空気
   間隔。