JPH07104183A

JPH07104183A - 明るいトリプレットレンズ

Info

Publication number: JPH07104183A
Application number: JP5253062A
Authority: JP
Inventors: Hideyasu Takato; 高頭英泰
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-10-08
Filing date: 1993-10-08
Publication date: 1995-04-21
Also published as: US5615051A

Abstract

(57)【要約】【目的】高性能で、望遠比１．０５程度の、広画角で
明るい小型のトリプレットレンズ。【構成】物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有
し、正のガラス単レンズからなる第１レンズＬ１と、第
１レンズＬ１と空気間隔を空けて設けられ、負のガラス
単レンズからなる第２レンズＬ２と、第２レンズＬ２と
空気間隔を空けて設けられ、両凸レンズ形状を有する正
のガラス単レンズからなる第３レンズＬ３と、第３レン
ズＬ３の像側に設けられた明るさ絞りＳとで構成され、
第１レンズＬ１から第３レンズＬ３の中に少なくとも２
面非球面を有し、ｎ₁、ｎ₃をそれぞれ第１レンズＬ
１、第３レンズＬ３の屈折率とするとき、ｎ₁＞１．
６，ｎ₃＞１．６の条件を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、明るいトリプレットレ
ンズに関し、特に、広画角で明るく写真カメラに好適な
ビハインド絞りのトリプレットレンズに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、トリプレットレンズは、レン
ズ枚数が少なく比較的良好な光学性能を得ることがで
き、さらに、小型化が容易なため、多くのレンズシャッ
ター式カメラに用いられている。このトリプレットレン
ズの中、レンズ系の後方に絞りを配置した後絞り型のも
のが、鏡筒構造が簡単であり繰り出しや露出制御にも有
利なため、数多く提案されている。

【０００３】しかし、トリプレットレンズのように少な
いレンズ枚数では、その自由度が少ないため、球面形状
のレンズのみの構成によって広角で明るく小型で、しか
も、高い性能を持った撮影レンズを実現するとなると、
自ずから限界があった。そこで、このような撮影レンズ
を実現するために、非球面形状を有したトリプレットレ
ンズが多数提案されている。この中で、プラスチックを
用いて、非球面レンズを２枚以上使用したトリプレット
レンズが、特開平４−９７１１１号、特開平４−７６５
１０号、特開平１−２６１６１３号、特開平１−１３４
４１２号、特開平１−１３３０１６号、特開昭６２−１
８３４２０号に開示されている。しかし、これらの特許
公報で提案されているものは、プラスチックレンズを使
用しているため、良好な光学性能を持つレンズとは言い
難い。特に、Ｆナンバーは３．５〜５程度のものがほと
んどで、明るいレンズは実現されていない。この中、特
開昭６２−１８３４２０号のものでは、Ｆナンバーが
２．８程度の明るいレンズも提案されている。しかし、
コマ収差は補正されておらず、色収差も出ているため、
収差補正はまだまだ不十分である。このように、プラス
チックレンズを用いた場合、明るく高性能なトリプレッ
トレンズは実現されない。

【０００４】そこで、ガラスを硝材とし、非球面を有す
るトリプレットレンズが、特開昭５９−３４５１０号、
特開昭５９−１６０１１９号、特開昭５９−１６０１２
０号、特開昭６３−９６６２０号で提案されている。上
記公報で提案されている撮影レンズは、ガラスを硝材と
し、非球面レンズを使用することによって、比較的明る
く広画角でコンパクトな構成のまま、良好な光学性能を
維持している。

【０００５】また、特開昭５９−３４５１０号、特開昭
５９−１６０１１９号、特開昭５９−１６０１２０号で
は、より良い光学性能を得るために、両レンズ面が非球
面形状をした撮影レンズが提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようよする課題】しかし、これらの撮影
レンズは、Ｆナンバーが３．５程度と明るいながらも、
本発明が実現しようとしている明るさを持ったレンズ系
には到っていない。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、高性能で、望遠比１．０５程度
の、広画角で明るい小型のトリプレットレンズを提供す
ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明による明るいトリプレットレンズは、物体側より順
に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有し、正の
ガラス単レンズからなる第１レンズと、前記第１レンズ
と空気間隔を空けて設けられ、負のガラス単レンズから
なる第２レンズと、前記第２レンズと空気間隔を空けて
設けられ、両凸レンズ形状を有する正のガラス単レンズ
からなる第３レンズと、前記第３レンズの像側に設けら
れた明るさ絞りとで構成され、前記第１レンズから第３
レンズの中に少なくとも２枚のレンズに非球面を設けた
ことを特徴とするものである。

【０００９】もう１つの本発明による明るいトリプレッ
トレンズは、物体側より順に、物体側に凸面を向けたメ
ニスカス形状を有し、正のガラス単レンズからなる第１
レンズと、前記第１レンズと空気間隔を空けて設けら
れ、負のガラス単レンズからなる第２レンズと、前記第
２レンズと空気間隔を空けて設けられ、両凸レンズ形状
を有する正のガラス単レンズからなる第３レンズと、前
記第３レンズの像側に設けられた明るさ絞りとで構成さ
れ、前記第１レンズから第３レンズの中に少なくとも２
枚のレンズに非球面を設け、下記の条件を満足すること
を特徴とするものである。ｎ₁＞１．６，ｎ₃＞１．６・・・（７）ただし、ｎ₁、ｎ₃はそれぞれ前記第１レンズ、第３レ
ンズの屈折率である。

【００１０】

【作用】以下、本発明において、上記構成を採用する理
由と作用について説明する。

【００１１】一般に、トリプレットレンズでＦナンバー
を２．８程度に明るくすると、軸上マージナル光線高が
大きくなるので、レンズ外周付近を通る光線は強く曲げ
られ、球面収差が多く発生する。これに加えて、レンズ
全長を抑えて小型化を図ると、各レンズの屈折力が強く
なるため、ペッツバール和が大きい値をとり、非点収差
の悪化を招くと同時にコマ収差が発生し、画面周辺での
性能が著しく劣化する。

【００１２】非球面レンズはレンズの周辺部で大きな作
用を持つので、光線高の大きい軸上マージナル光線や軸
外光線の補正に有効に働く。しかしながら、非球面でも
収差補正能力には限界があるので、非球面レンズを１枚
のみしか使わない場合、軸上マージナル光線、軸外光線
の全てを良好に結像させるのは難しい。そこで、本発明
では非球面レンズを２枚以上使うことによって、収差補
正能力を飛躍的にアップさせ、先に述べたような問題を
解決し、画面の中心から周辺までほぼフラットな性能の
レンズ系を実現した。

【００１３】また、本発明において、非球面を２枚以上
のレンズの片面に振り分ける構成としてもよい。従来
は、１枚のレンズの両面を非球面としているので、その
両面では同じような補正能力を持つため、補正効率が余
り良くなかったのであるが、２枚以上のレンズの片面に
振り分けることにより、コマ収差と球面収差を効果的に
補正することが可能となる。さらに、片面だけに非球面
を有するレンズの場合、芯出しが容易で製作上大きな利
点を持つ。

【００１４】さらに、本発明においては、このときの全
ての非球面の非球面量は、有効最大径での非球面形状と
球面形状との差をｘとしたとき、以下の条件を満足して
いることが望ましい。１×１０^-4＜｜ｘ／ｆ｜＜１×１０^-2 ・・・（１）ただし、ｆは全系の焦点距離である。

【００１５】各面の非球面量が上式（１）の範囲内であ
れば、非球面の効果を最大限に発揮でき、この条件式に
よって球面収差とコマ収差が補正される。特にコマ収差
に関しては、Ｆ２．８程度の明るさを実現しようとする
と、球面のみのレンズではどうしても補正しきれないた
め、この条件式が有効である。そのため、この条件式の
範囲を越えると、コマ収差を良好に補正するのは難し
く、条件式（１）の下限の１×１０^-4を越えると補正不
足に、上限の１×１０^-2を越えると、今度は高次収差が
発生してしまう。また、その下限を越えた場合には、球
面収差がアンダーに補正不足となる。

【００１６】また、以下に述べる条件式の何れかを満足
することによって、諸収差をより良くすることができ
る。以下の条件式（２）〜（４）は各レンズの屈折力を
決めている。これらの条件式を満足することによって、
各レンズの屈折力を適切に配置し、ペッツバール和を小
さく抑え、像面性を良好に保つことができる。

【００１７】０．４＜ｆ₁／ｆ＜０．７・・・（２）ただし、ｆ₁は第１レンズの焦点距離である。条件式
（２）は、球面収差の補正に効いており、条件式（２）
の下限の０．４を越えるとオーバー側に、上限の０．７
を越えるとアンダー側にそれぞれ補正不足となる。

【００１８】 −０．５＜ｆ₂／ｆ＜−０．３・・・（３）ただし、ｆ₂は第２レンズの焦点距離である。条件式
（３）は、軸上色収差と倍率色収差の補正のバランスを
とっている。条件式（３）の下限の−０．５を越える
と、軸上色収差が補正不足となり、倍率色収差が補正過
剰となる。上限の−０．３を越えると、逆に倍率色収差
が不足し、軸上色収差が補正過剰となる。

【００１９】０．４＜ｆ₃／ｆ＜０．８５・・・（４）ただし、ｆ₃は第３レンズの焦点距離である。条件式
（４）は、非点収差とコマ収差をうまく補正するための
条件式である。条件式（４）の上限の０．８５を越える
と、コマ収差の曲がりが大きくなり、下限の０．４を越
えると、非点隔差が大きくなる。

【００２０】０．６＜ｒ₅／ｆ＜４・・・（５）ただし、ｒ₅は第３レンズの入射側の曲率半径である。
条件式（５）は、第３レンズの物体側の面の曲率半径で
ある。この条件式はレンズ系を小型化するためのもので
ある。条件式（５）の上限の４を越えない範囲では、第
３レンズにある程度の屈折力を持たせることができるた
め、バックフォーカスが短く済み、レンズ系を短くする
ことができる。また、その下限の０．６を越えると、こ
の面で光線が強く曲げられるため、球面収差及びコマ収
差が発生する。

【００２１】０．０３＜ｄ₄／ｆ＜０．０８・・・（６）ただし、ｄ₄は第２レンズと第３レンズの空気間隔であ
る。条件式（６）は、第２レンズと第３レンズの空気間
隔に関するものである。この条件式を越えない範囲で
は、歪曲収差が適正な値に保たれ、下限の０．０３を越
えるとオーバーに補正不足となる。また、上限の０．０
８を越えると、前述の条件式（４）と同様、非点収差、
コマ収差が悪化する。

【００２２】また、本発明においては、第１レンズと第
３レンズの屈折率は、以下の条件式（７）、好ましくは
以下の条件式（８）を満足するのが望ましい。ｎ₁＞１．６，ｎ₃＞１．６・・・（７）ｎ₁＞１．７，ｎ₃＞１．７・・・（８）ただし、ｎ₁、ｎ₃はそれぞれ第１レンズ、第３レンズ
の屈折率である。

【００２３】さらに、上記条件式（７）又は（８）を満
足することにより、ペッツバール和を小さくすることが
でき、像面を良好に保つことができる。特に、明るさが
求められるレンズでは、レンズ外周部を通る光線をうま
く結像させるために、レンズ面の曲率が大きくなってし
まう。そのため、諸収差が発生しやすくなるのである
が、これらの条件式に当てはまる硝材を選ぶことによ
り、レンズの曲率を小さくしてもなおかつ各レンズの屈
折力を適当な値に保つことが可能となり、明るくかつ性
能の良いトリプレットレンズが実現できる。

【００２４】

【実施例】以下に、本発明のトリプレットレンズの実施
例１〜５について説明する。図１に実施例１のレンズ系
の断面図を示す。実施例２〜５の断面もこれとほぼ同様
であるので、図示は省く。物体側から順に、第１レンズ
Ｌ１は、何れの実施例も物体側に凸面を向けた正のメニ
スカスレンズからなり、第２レンズＬ２は、実施例１、
３、４においては、両凹レンズ、実施例２、５において
は、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからな
り、第３レンズＬ３は、何れの実施例も両凸レンズから
なり、その像側に絞りＳが配置されて構成されている。

【００２５】非球面については、実施例１は第１レンズ
Ｌ１の物体側の面、第２レンズＬ２の像側の面の２面
に、実施例２は第１レンズＬ１の像側の面、第３レンズ
Ｌ３の物体側の面の２面に、実施例３は第１レンズＬ１
の物体側の面、第３レンズＬ３の像側の面の２面に、実
施例４は第２レンズＬ２の像側の面、第３レンズＬ３の
像側の面の２面に、実施例５は第１レンズＬ１の物体側
の面、第２レンズＬ２の像側の面、第３レンズＬ３の像
側の面の３面に用いている。

【００２６】以下に各実施例のレンズデータを示す。記
号は、上記の他、ｆは全系の焦点距離、ＦはＦナンバ
ー、２ωは画角、ｆ_Bはバックフォーカス、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る。なお、非球面
形状は、光軸の光の進行方向をＸ、光軸に直交する方向
をＹとしたとき、次の式で表される。Ｘ＝（Ｙ²／ｒ）／［１＋｛１−（Ｙ／ｒ）²｝^1/2］
＋A₄Ｙ⁴＋A₆Ｙ⁶ ＋A₈Ｙ⁸ ＋ A₁₀Ｙ¹⁰ ただし、ｒは近軸曲率半径、A₄、A₆、A₈、A₁₀は非球面
係数である。

【００２７】実施例１ｆ＝100, Ｆ＝2.75, 2ω＝64.1°, ｆ_B＝75.681 ｒ₁= 32.095 （非球面）ｄ₁=11.18 ｎ_d1 =1.734 ν_d1 =51.49 ｒ₂= 101.134 ｄ₂= 3.97 ｒ₃= -104.475 ｄ₃= 2.34 ｎ_d2 =1.689 ν_d2 =31.08 ｒ₄= 29.779 （非球面）ｄ₄= 4.03 ｒ₅= 80.680 ｄ₅= 8.31 ｎ_d3 =1.799 ν_d3 =42.24 ｒ₆= -74.724 ｄ₆= 3.19 ｒ₇= ∞（絞り）非球面係数第１面 A₄ =-0.36605×10^-6 A₆ = 0.83626×10^-9 A₈ =-0.47666×10^-11 A₁₀= 0.98514×10^-14 ｜ｘ／ｆ｜＝2.57×10^-4 第４面 A₄ =-0.22066×10^-5 A₆ =-0.3244 ×10^-8 A₈ = 0.4598 ×10^-11 A₁₀= 0 ｜ｘ／ｆ｜＝1.18×10^-3
。

【００２８】実施例２ｆ＝100, Ｆ＝2.9, 2ω＝61.2°, ｆ_B＝70.738 ｒ₁= 29.673 ｄ₁=10.80 ｎ_d1 =1.729 ν_d1 =54.68 ｒ₂= 137.069 （非球面）ｄ₂= 3.37 ｒ₃= 539.632 ｄ₃= 2.26 ｎ_d2 =1.688 ν_d2 =31.08 ｒ₄= 24.365 ｄ₄= 7.47 ｒ₅= 156.184 （非球面）ｄ₅= 6.71 ｎ_d3 =1.806 ν_d3 =40.95 ｒ₆= -94.716 ｄ₆= 3.08 ｒ₇= ∞（絞り）非球面係数第２面 A₄ = 0.37324×10^-5 A₆ =-0.41589×10^-8 A₈ = 0.76349×10^-11 A₁₀=-0.47762×10^-14 ｜ｘ／ｆ｜＝3.57×10^-3 第５面 A₄ = 0.34557×10^-5 A₆ =-0.4088 ×10^-8 A₈ = 0.27779×10^-10 A₁₀=-0.55337×10^-13 ｜ｘ／ｆ｜＝9.71×10^-4
。

【００２９】実施例３ｆ＝100, Ｆ＝2.8, 2ω＝63.6°, ｆ_B＝74.245 ｒ₁= 31.174 （非球面）ｄ₁=10.92 ｎ_d1 =1.729 ν_d1 =54.68 ｒ₂= 94.957 ｄ₂= 4.13 ｒ₃= -149.133 ｄ₃= 2.34 ｎ_d2 =1.688 ν_d2 =31.08 r₄= 28.430 ｄ₄= 3.72 ｒ₅= 90.539 ｄ₅= 9.24 ｎ_d3 =1.835 ν_d3 =42.72 ｒ₆= -80.165 （非球面）ｄ₆= 3.19 ｒ₇= ∞（絞り）非球面係数第１面 A₄ =-0.44774×10^-6 A₆ = 0.83567×10^-10 A₈ =-0.70375×10^-12 A₁₀= 0 ｜ｘ／ｆ｜＝9.23×10^-4 第６面 A₄ =-0.1887 ×10^-5 A₆ = 0.1435 ×10^-8 A₈ =-0.93183×10^-11 A₁₀= 0 ｜ｘ／ｆ｜＝7.34×10^-4
。

【００３０】実施例４ｆ＝100, Ｆ＝2.85, 2ω＝62.4°, ｆ_B＝70.508 ｒ₁= 29.380 ｄ₁=10.46 ｎ_d1 =1.729 ν_d1 =54.68 ｒ₂= 107.213 ｄ₂= 3.82 ｒ₃= -934.888 ｄ₃= 2.29 ｎ_d2 =1.688 ν_d2 =31.08 ｒ₄= 27.593 （非球面）ｄ₄= 6.83 ｒ₅= 154.353 ｄ₅= 8.74 ｎ_d3 =1.834 ν_d3 =42.72 ｒ₆= -98.617 （非球面）ｄ₆= 3.12 ｒ₇= ∞（絞り）非球面係数第４面 A₄ = 0.41536×10^-5 A₆ = 0.5614 ×10^-8 A₈ =-0.48807×10^-11 A₁₀= 0 ｜ｘ／ｆ｜＝1.6 ×10^-3 第６面 A₄ =-0.19779×10^-5 A₆ = 0.98637×10^-9 A₈ = 0.54615×10^-12 A₁₀= 0 ｜ｘ／ｆ｜＝5.79×10^-4
。

【００３１】実施例５ｆ＝100, Ｆ＝2.85, 2ω＝62.8°, ｆ_B＝71.451 ｒ₁= 27.616 （非球面）ｄ₁=12.11 ｎ_d =1.729 ν_d =54.68 ｒ₂= 69.08 ｄ₂= 2.19 ｒ₃= 1675.485 ｄ₃= 2.3 ｎ_d =1.688 ν_d =31.08 ｒ₄= 28.218 （非球面）ｄ₄= 5.3 ｒ₅= 389.194 ｄ₅= 9 ｎ_d =1.834 ν_d =42.72 ｒ₆= -72.298 （非球面）ｄ₆= 3.13 ｒ₇= ∞（絞り）非球面係数第１面 A₄ = 0.55185×10^-6 A₆ = 0.36336×10^-8 A₈ =-0.54247×10^-11 A₁₀= 0.15291×10^-13 ｜ｘ／ｆ｜＝5.24×10^-3 第４面 A₄ = 0.91622×10^-5 A₆ = 0.44869×10^-7 A₈ =-0.12925×10^-9 A₁₀= 0.51103×10^-12 ｜ｘ／ｆ｜＝5.22×10^-3 第６面 A₄ =-0.27618×10^-5 A₆ =-0.91445×10^-8 A₈ = 0.18166×10^-10 A₁₀=-0.10975×10^-12 ｜ｘ／ｆ｜＝1.54×10^-3
。

【００３２】上記実施例１〜５の球面収差、非点収差、
歪曲収差、倍率色収差を表す収差図をそれぞれ図２〜図
６に示す。また、各実施例の上記条件式（２）〜（６）
の値を次の表に示す。条件式実施例１実施例２実施例３実施例４実施例５（２）ｆ₁／ｆ 0.599 0.498 0.594 0.525 0.562 （３）ｆ₂／ｆ -0.334 -0.371 -0.345 -0.389 -0.417 （４）ｆ₃／ｆ 0.497 0.74 0.522 0.732 0.737 （５）ｒ₅／ｆ 0.806 1.561 0.905 1.543 3.892 （６）ｄ₄／ｆ 0.04 0.074 0.037 0.068 0.053 。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によるトリプレットレンズは、全てのレンズをガラスレ
ンズとし、非球面を２枚以上使うことによって、明る
く、高性能なレンズ系となっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の明るいトリプレットレンズの実施例１
の断面図である。

【図２】本発明の実施例１の球面収差、非点収差、歪曲
収差、倍率色収差を表す収差図である。

【図３】本発明の実施例２の図２と同様な収差図であ
る。

【図４】本発明の実施例３の図２と同様な収差図であ
る。

【図５】本発明の実施例４の図２と同様な収差図であ
る。

【図６】本発明の実施例５の図２と同様な収差図であ
る。

【符号の説明】

Ｌ１…第１レンズＬ２…第２レンズＬ３…第３レンズＳ …絞り

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
メニスカス形状を有し、正のガラス単レンズからなる第
１レンズと、前記第１レンズと空気間隔を空けて設けら
れ、負のガラス単レンズからなる第２レンズと、前記第
２レンズと空気間隔を空けて設けられ、両凸レンズ形状
を有する正のガラス単レンズからなる第３レンズと、前
記第３レンズの像側に設けられた明るさ絞りとで構成さ
れ、前記第１レンズから第３レンズの中に少なくとも２
枚のレンズに非球面を設けたことを特徴とする明るいト
リプレットレンズ。
【請求項２】物体側より順に、物体側に凸面を向けた
メニスカス形状を有し、正のガラス単レンズからなる第
１レンズと、前記第１レンズと空気間隔を空けて設けら
れ、負のガラス単レンズからなる第２レンズと、前記第
２レンズと空気間隔を空けて設けられ、両凸レンズ形状
を有する正のガラス単レンズからなる第３レンズと、前
記第３レンズの像側に設けられた明るさ絞りとで構成さ
れ、前記第１レンズから第３レンズの中に少なくとも２
枚のレンズに非球面を設け、下記の条件を満足すること
を特徴とする明るいトリプレットレンズ。ｎ₁＞１．６，ｎ₃＞１．６・・・（７）ただし、ｎ₁、ｎ₃はそれぞれ前記第１レンズ、第３レ
ンズの屈折率である。