JPH11337819A - フロント絞りの撮影光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バックフォーカスの長いフロント絞り光学
系で、観察光学系の接眼部に配置して観察光学系の視野
を観察記録するのに適した構成にした。 【解決手段】 正レンズの第１レンズ群と物体側面が
強い凹面の負レンズの第２レンズ群と物体側面が強い凹
面のメニスカスレンズの第３群レンズ群と、像側が強い
凸面の正レンズの第４レンズ群と、正の接合レンズの第
５レンズ群にて構成し、次の条件を満足するようにし
た。 （１） ０．７ｆ＜ｆ_Ｂ＜１．１ｆ

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオカメラや電
子スチルカメラに使用されるレンズ系の前方に絞りを設
けた撮影光学系に関するものである。又本発明は、前記
撮影光学系を備えた撮影装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、撮影光学系は、絞りがその内部に
配置されており、入射瞳、射出瞳共に光学系の内部に位
置するように構成されている。しかし、撮影装置によっ
ては、機構上あるいは装置を廉価にするために、絞りや
シャッター等を光学系の前に配置する必要性が生ずる。
特に双眼鏡や、スチルカメラやビデオカメラに備えられ
たファインダーのような観察光学系の接眼部に配置して
撮影を行なう撮影装置の場合、観察光学系の接眼レンズ
の射出瞳が絞り位置になるため、撮影装置に用いられる
撮影光学系は、例えば特開昭４９−５３４２３号公報に
記載されているような前置絞りの光学系が一般的であ
る。

【０００３】また、ビデオカメラや電子スチルカメラ
は、撮影光学系により結像された被写体像を固体撮像素
子を用いて撮像するように構成されている。この固体撮
像素子は、その撮像面上に微小レンズを形成し、それに
より受光量を増大させるようにしている。そのため、固
体撮像素子の撮像面に入射する光束は、その入射角が小
になるようにすることが好ましく、言い換えれば、撮影
光学系の射出瞳が撮像面から十分遠くに位置するように
することが望ましい。

【０００４】また撮影光学系と固体撮像素子との間に
は、モアレを防ぐためのローパスフィルターや赤外光を
カットするための赤外カットフィルター等を配置する必
要があり、撮影光学系のバックフォーカスを十分長くす
る必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】絞りを光学系の前に配
置すると、光学系が絞りに対して対称性の悪い構成にな
り、歪曲収差が発生し、また軸上収差と軸外収差のバラ
ンスがとりにくく、周辺におけるコマ収差の発生が大に
なり結像性能が劣化する。

【０００６】又、双眼鏡や、カメラ等に備えられたファ
インダーのような観察光学系の接眼部に撮影光学系を取
り付けて撮影を行なう場合、観察光学系の射出瞳径と撮
影光学系の入射瞳径とを等しくするか、またはそれより
大きくすることが望まれる。この場合、周知のようにフ
ロント絞りタイプの光学系は、入射瞳径が絞り径に相当
する。また観察光学系は、射出瞳径が人間が観察するこ
とを考慮して設計されている。そのために、撮影装置に
用いられる撮影光学系の入射瞳径は、撮影光学系の光学
的仕様にかかわらず、人間の眼の瞳径に相当する３ｍｍ
〜８ｍｍ程度が望まれる。

【０００７】このような要求に対して、３枚構成のトリ
プレットタイプや４枚構成のテッサータイプ等の少ない
枚数のレンズにて構成された低コストのフロント絞り光
学系が提案されている。しかし、近年、ビデオカメラや
電子スチルカメラの小型化や高画質化への要求により、
固体撮像素子も小型化、高画質化が図られている。それ
に伴って、撮影光学系は、第１に固体撮像素子の高画素
化による高周波性能の向上、第２に固体撮像素子の小型
化による短焦点距離化が求められ、又入射瞳を人間の瞳
の瞳径に対応させるために縮小し得ないことから、大口
径比が求められ、そのために、前記タイプの光学系では
前述の要求を満たすことは困難である。

【０００８】そのため、撮影光学系のレンズ枚数を増や
すことにより、前述の要求を満足するようにした光学系
として、特開昭５２−３２３２３号公報や特開平８−２
７８４４３号公報等に記載された光学系が知られてい
る。

【０００９】これら従来例のうち、特開昭５２−３２３
２３号公報に記載された光学系は、５群７枚構成のフロ
ント絞りで、入射瞳径が７ｍｍ程度、Ｆナンバーが約
１．２の明るい撮影光学系である。しかし、バックフォ
ーカスが短く、ローパスフィルターや赤外カットフィル
ター等の光学フィルターを配置するスペースがなくこれ
らフィルターを配置できないためにモアレが発生した
り、赤外光によるフレアーによりコントラストが低下す
る欠点がある。

【００１０】又、特開平８−２７８４４３号公報に記載
された光学系は、４群５枚構成のフロント絞りの小型な
撮影光学系であるが、Ｆナンバーが３．４程度で暗く、
絞り径が２．２ｍｍ程度であって小さい。そのために、
この光学系を観察光学系の接眼部に配置して使用する場
合、観察光学系の射出瞳径を撮影光学系の絞りによって
人間の眼の瞳径よりも小さく絞ることになり、撮影光学
系により形成される像は、人間が観察する状態に対し暗
くなり、又観察視野がけられやすく、被写界深度が深く
なる等の相違が生じ、用途として好ましくない。

【００１１】本発明は、ビデオカメラや電子スチルカメ
ラの使用に適した、バックフォーカスが十分に確保され
たフロント絞りの光学系で、観察光学系の接眼部に配置
して観察光学系の視野を観察記録するために好適なをフ
ロント絞りの撮影光学系を提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のフロント絞りの
撮影光学系は、物体側から順に、正レンズよりなる第１
レンズ群と物体側に強い凹面を向けた負レンズよりなる
第２レンズ群と物体側に強い凹面を向けたメニスカスレ
ンズの第３レンズ群と像側に強い凸面を向けた正レンズ
の第４レンズ群と正の屈折力の接合レンズよりなる第５
レンズ群よりなり、下記条件（１）を満足することを特
徴とする。 （１） ０．７ｆ＜ｆ_B＜１．１ｆ ただしｆは撮影光学系全系の焦点距離、ｆ_Bは撮影光学
系のバックフォーカスである。

【００１３】本発明の撮影光学系は、５群６枚構成で、
第１レンズ群から第４レンズ群まででほぼレトロフォー
カスタイプのレンズ構成にして光学系のバックフォーカ
スを確保するようにしてある。又第５レンズ群を接合レ
ンズにして色収差特に倍率の色収差を補正するようにし
ている。

【００１４】周知のようにレトロフォーカスタイプの光
学系は、物体側に負の屈折力を有する光学要素と、像側
に正の屈折力を有する光学要素とを配置した構成であ
る。

【００１５】本発明の光学系の第１レンズ群から第４レ
ンズ群においてこのような構成にするために、第２レン
ズ群を物体側に強い負のパワーを有する負レンズに又第
３レンズ群を物体側に強い負のパワーを有するメニスカ
スレンズにし、又第４レンズ群を像側に強い正のパワー
を有する正レンズにした。このようにして第３レンズ群
の物体側の面までを負の屈折力を有する光学要素とし又
第３レンズ群の像側の面以降を正の屈折力を有する光学
要素としてほぼレトロフィーカスタイプに構成した。ま
た、第１レンズ群に正レンズを配置して光学系の球面収
差とコマ収差を補正するようにしている。第３レンズ群
をメニスカスレンズにして第３レンズ群の物体側の面と
像側の面で互いにペッツバール和を打ち消すようにし、
これにより、各レンズ面のパワーが比較的強いにも拘ら
ず第３レンズ群の偏芯による性能の変化を少なくでき
る。

【００１６】また、第５レンズ群を正のパワーにするこ
とにより、撮影光学系の射出瞳位置が像面から遠くなる
ようにし、光学系をテレセントリックに近い状態にして
フォーカシングによる像の大きさが変化しないか変化が
少ない光学系にしている。これにより、観察光学系の接
眼部に配置して撮影を行なう撮影装置の光学系として使
用するのに有効である。

【００１７】又、本発明の撮影光学系は、前記条件
（１）を満足するようにしている。この条件（１）にお
いて、下限の０．７ｆを下回るとローパスフィルターや
赤外カットフィルター等の光学フィルターを撮影光学系
と撮像面との間に配置することができなくなり、用途が
限定されるため好ましくない。また条件（１）において
上限の１．１ｆを超えると後群（像側のレンズ群）の径
が大になるとともに軸外収差の発生が著しくなる。また
光学系の全長を短くしようとすると第２レンズ群のパワ
ーが強くなりそれに伴い収差の発生量が大になり特に球
面収差とペッツバール和の補正が困難になる。

【００１８】本発明の撮影光学系において、下記条件
（２）を満足すれば望ましい。 （２） −０．３＜Ｒ_2F／Ｒ_2R＜０．３ ただし、Ｒ_2F、Ｒ_2Rは夫々第２レンズ群の物体側の面お
よび像側の面の曲率半径である。

【００１９】条件（２）は、第２レンズ群のベンディン
グに関する条件である。物体側に強い凹面を向けた負レ
ンズである第２レンズ群が、上記条件（２）において上
限の０．３を上回るとこのレンズ群の屈折力が弱くなり
光学系をレトロフィーカスタイプの構成になし得なくな
りバックフォーカスを確保できなくなるか夫々の面の屈
折力が極端に強くなり収差の発生量が大になり補正が困
難になる。又下限の−０．３を下回ると第２レンズ群の
夫々の面でコマ収差が発生し、偏芯した時の周辺性能の
劣化が大になる。

【００２０】又、本発明の撮影光学系において、下記条
件（３）を満足することができる。 （３） １０＜ν₁−ν₂＜２５ ただし、ν₁，ν₂は夫々第１レンズ群および第２レンズ
群のアッベ数である。

【００２１】この条件（３）は、第１レンズ群と第２レ
ンズ群とのアッベ数を規定するもので、これによって光
学系の軸上色収差を良好に補正し得る。

【００２２】この条件（３）において、下限の１０を下
回ると軸上色収差が補正不足になり、上限の２５を上回
ると軸上色収差が補正過剰に成る。

【００２３】本発明の撮影光学系において、下記条件
（４）を満足すれば望ましい。 （４） １．５７＜ｎ_d2＜１．７５ ただし、ｎ_d2は第２レンズ群の屈折力である。

【００２４】条件（４）は、第２レンズ群の屈折力を規
定するもので、この条件（４）において上限の１．７５
を上回るとベッツバール和が補正不足に成り、下限の
１．５７を下回ると第２レンズ群の面の曲率半径を小さ
くせざるを得なくなり、球面収差が発生し収差補正が困
難になる。

【００２５】前記の条件（２）乃至条件（４）はいずれ
か一つを満足すればよいが、そのすべてを満足すれば特
に好ましい。又、条件（２）乃至条件（４）のうちのい
ずれか二つの条件を満足するようにしてもよい。

【００２６】又、本発明の撮影光学系は、前記条件
（１）乃至条件（４）の代りに下記条件（１−１）、
（２−１）、（３−１）、（４−１）を満足すればより
望ましい。 （１−１） ０．８ｆ＜ｆ_B＜１．０ｆ （２−１） −０．３＜Ｒ_2F／Ｒ_2R＜−０．１ （３−１） １５＜ν₁−ν₂＜２５ （４−１） １．６０＜ｎ_d2＜１．７０

【００２７】これら条件は、その一つ又は一部を満足す
るようにしてもよい。

【００２８】又、条件（３）又は条件（３−１）の代わ
りに下記条件（３−２）を満足すればより望ましい。 （３−２） １８＜ν₁−ν₂＜２３

【００２９】

【発明の実施の形態】次に本発明の撮影光学系の実施の
形態を下記実施例をもとに述べる。

【００３０】 実施例１ ｆ＝11.588，Ｆ／2.318 ｒ₁＝∞（絞り） ｄ₁＝1.000 ｒ₂＝-18.987 ｄ₂＝1.616 ｎ₁＝1.640 ν₁＝60.07 ｒ₃＝ -8.320 ｄ₃＝2.643 ｒ₄＝ -4.312 ｄ₄＝0.936 ｎ₂＝1.581 ν₂＝40.75 ｒ₅＝-15.234 ｄ₅＝1.419 ｒ₆＝ -7.241 ｄ₆＝3.945 ｎ₃＝1.816 ν₃＝46.62 ｒ₇＝ -7.171 ｄ₇＝0.200 ｒ₈＝-97.887 ｄ₈＝2.154 ｎ₄＝1.816 ν₄＝46.62 ｒ₉＝-18.640 ｄ₉＝0.200 ｒ₁₀＝ 24.836 ｄ₁₀＝4.641 ｎ₅＝1.741 ν₅＝52.64 ｒ₁₁＝ -9.897 ｄ₁₁＝0.988 ｎ₆＝1.847 ν₆＝23.78 ｒ₁₂＝-88.212 ｄ₁₂＝7.210 ｒ₁₃＝∞ ｄ₁₃＝4.500 ｎ₇＝1.516 ν₇＝64.14 ｒ₁₄＝∞ ｄ₁₄＝2.375 ｆ_B／ｆ＝1.083，ｒ_2F／ｒ_2R＝0.283，ν₁−ν₂＝19.32 ｎ_d2＝1.581

【００３１】 実施例２ ｆ＝11.596，Ｆ／1.611 ｒ₁＝∞（絞り） ｄ₁＝1.000 ｒ₂＝ 23.067 ｄ₂＝2.319 ｎ₁＝1.755 ν₁＝52.32 ｒ₃＝-15.169 ｄ₃＝1.882 ｒ₄＝ -6.600 ｄ₄＝0.842 ｎ₂＝1.689 ν₂＝31.07 ｒ₅＝ 22.490 ｄ₅＝2.156 ｒ₆＝ -6.380 ｄ₆＝3.443 ｎ₃＝1.834 ν₃＝37.16 ｒ₇＝ -7.551 ｄ₇＝0.200 ｒ₈＝ 45.820 ｄ₈＝3.511 ｎ₄＝1.816 ν₄＝46.62 ｒ₉＝-14.726 ｄ₉＝0.200 ｒ₁₀＝13.804 ｄ₁₀＝4.736 ｎ₅＝1.603 ν₅＝65.44 ｒ₁₁＝-12.411 ｄ₁₁＝0.986 ｎ₆＝1.847 ν₆＝23.78 ｒ₁₂＝44.835 ｄ₁₂＝3.060 ｒ₁₃＝∞ ｄ₁₃＝4.500 ｎ₇＝1.516 ν₇＝64.14 ｒ₁₄＝∞ ｄ₁₄＝2.375 ｆ_B／ｆ＝0.725，ｒ_2F／ｒ_2R＝−0.293，ν₁−ν₂＝21.25 ｎ_d2＝1.689

【００３２】 実施例３ ｆ＝11.593，Ｆ／2.321 ｒ₁＝∞（絞り） ｄ₁＝1.000 ｒ₂＝105.876 ｄ₂＝2.200 ｎ₁＝1.757 ν₁＝47.82 ｒ₃＝ -9.777 ｄ₃＝1.500 ｒ₄＝ -5.005 ｄ₄＝1.000 ｎ₂＝1.620 ν₂＝36.26 ｒ₅＝ 47.216 ｄ₅＝1.700 ｒ₆＝ -6.680 ｄ₆＝3.067 ｎ₃＝1.834 ν₃＝37.16 ｒ₇＝ -7.270 ｄ₇＝0.200 ｒ₈＝-412.744 ｄ₈＝3.021 ｎ₄＝1.772 ν₄＝49.60 ｒ₉＝-11.261 ｄ₉＝0.200 ｒ₁₀＝16.022 ｄ₁₀＝3.879 ｎ₅＝1.603 ν₅＝65.44 ｒ₁₁＝-12.229 ｄ₁₁＝1.000 ｎ₆＝1.847 ν₆＝23.78 ｒ₁₂＝103.295 ｄ₁₂＝4.980 ｒ₁₃＝∞ ｄ₁₃＝4.500 ｎ₇＝1.516 ν₇＝64.14 ｒ₁₄＝∞ ｄ₁₄＝2.375 ｆ_B／ｆ＝0.890，ｒ_2F／ｒ_2R＝−0.106，ν₁−ν₂＝11.56 ｎ_d2＝1.620 ただし、ｒ₁，ｒ₂，・・・は各レンズ面の曲率半径、ｄ
₁，ｄ₂，・・・は各レンズの肉厚および空気間隔、
ｎ₁，ｎ₂，・・・は各レンズのｄ線に対する屈折率、ν
₁，ν₂，・・・は各レンズのアッベ数である。

【００３３】実施例１は、図１に示す通りの構成で、物
体側より順に、絞りＳと、正のメニスカスレンズの第１
レンズ群Ｌ１と、物体側に強い凹面を向けた負のメニス
カスレンズの第２レンズ群Ｌ２と、物体側に強い凹面を
向けた正のメニスカスレンズの第３レンズ群Ｌ３と、像
側に強い凸面を向けた正のメニスカスレンズの第４レン
ズ群Ｌ４と、両凸レンズと負のメニスカスレンズとを接
合した正の屈折力の接合レンズの第５レンズ群Ｌ５より
なり、その像側にローパスフィルター又は赤外カットフ
ィルターの光学素子Ｌ６を配置している。

【００３４】実施例２は、図２に示す構成の光学系で、
物体側より順に、絞りＳと、両凸レンズの第１レンズ群
Ｌ１と、物体側に強い凹面を向けた両凹レンズの第２レ
ンズ群Ｌ２と、物体側に強い凹面を向けた正のメニスカ
スレンズの第３レンズ群Ｌ３と、像側に強い凸面を向け
た両凸レンズの第４レンズ群Ｌ４と、両凸レンズと両凹
レンズとを接合した正の屈折力の接合レンズの第５レン
ズ群Ｌ５よりなり、第５レンズ群Ｌ５と像面との間に光
学素子Ｌ６を配置している。

【００３５】実施例３は、図３の通りの構成で、絞りＳ
と、両凸レンズの第１レンズ群Ｌ１と、物体側に強い凹
面を向けた両凹レンズの第２レンズ群Ｌ２と、物体側に
強い凹面を向けた正のメニスカスレンズの第３レンズ群
Ｌ３と、像側に強い凸面を向けた正のメニスカスレンズ
の第４レンズ群Ｌ４と、両凸レンズと両凹レンズとを接
合した正の屈折力を有する接合レンズの第５レンズ群Ｌ
５よりなり、第５レンズ群Ｌ５と像面との間に光学素子
Ｌ６を配置した構成である。

【００３６】実施例１，２，３の収差状況は、夫々図
４，５，６に示す通りで、図中ＩＨは像高である。

【００３７】以上述べた撮影光学系において、特許請求
の範囲に記載する光学系のほかに次の各項に記載する構
成の光学系も本発明の目的を達成し得るものである。

【００３８】（１） 特許請求の範囲の請求項１、２又
は３に記載する光学系で、下記条件（４）を満足するこ
とを特徴とする撮影光学系。 （４） １．５７＜ｎ_d2＜１．７５

【００３９】（２） 特許請求の範囲の請求項１、２又
は３あるいは前記の（１）の項に記載する光学系で、条
件（１）の代りに下記条件（１−１）を満足することを
特徴とする撮影光学系。 （１−１） ０．８ｆ＜ｆ_B＜１．０ｆ

【００４０】（３） 特許請求の範囲の請求項２又は３
あるいは前記の（１）又は（２）の項に記載する光学系
で、条件（２）の代りに下記条件（２−１）を満足する
ことを特徴とする撮影光学系。 （２−１） −０．３＜Ｒ_2F／Ｒ_2R＜−０．１

【００４１】（４） 特許請求の範囲の請求項３あるい
は前記の（１）、（２）又は（３）の項に記載する光学
系で、条件（３）の代りに下記条件（３−１）を満足す
ることを特徴とする撮影光学系。 （３−１） １５＜ν₁−ν₂＜２５

【００４２】（５） 前記の（４）の項に記載する光学
系で、条件（３−１）の代りに下記条件（３−２）を満
足することを特徴とする撮影光学系。 （３−２） １８＜ν₁−ν₂＜２３

【００４３】（６） 前記の（１）、（２）、（３）、
（４）又は（５）の項に記載する光学系で、条件（４）
の代りに下記条件（４−１）を満足することを特徴とす
る撮影光学系。 （４） １．６０＜ｎ_d2＜１．７０

【００４４】（７） 特許請求の範囲の請求項１、２又
は３あるいは前記の（１）、（２）、（３）、（４）、
（５）又は（６）の項に記載する光学系を備えた撮影装
置で、前記光学系を他の光学系である射出瞳が最終レン
ズ面よりも後方にあるアフォーカル光学系に装着して観
察又は撮影するようにしたことを特徴とする撮影装置。

【００４５】

【発明の効果】本発明のフロント絞り撮影光学系は、バ
ックフォーカスが長くビデオカメラや電子スチルカメラ
に適しており又観察光学装置の接眼部に取り付けての観
察や撮影に適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の断面図

【図２】 本発明の実施例２の断面図

【図３】 本発明の実施例３の断面図

【図４】 本発明の実施例１の収差曲線図

【図５】 本発明の実施例２の収差曲線図

【図６】 本発明の実施例３の収差曲線図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側から順に、正レンズよりなる第
   １レンズ群と物体側に強い凹面を向けた負レンズよりな
   る第２レンズ群と物体側に強い凹面を向けたメニスカス
   レンズの第３レンズ群と像側に強い凸面を向けた正レン
   ズの第４レンズ群と正の屈折力の接合レンズよりなる第
   ５レンズ群よりなり、下記条件（１）を満足するフロン
   ト絞りの撮影光学系。 （１） ０．７ｆ＜ｆ_B＜１．１ｆ ただしｆは撮影光学系全系の焦点距離、ｆ_Bは撮影光学
   系のバックフォーカスである。
2. 【請求項２】 下記条件（２）を満足する請求項１の
   撮影光学系。 （２） −０．３＜Ｒ_2F／Ｒ_2R＜０．３ ただし、Ｒ_2F、Ｒ_2Rは夫々第２レンズ群の物体側および
   像側の面の曲率半径である。
3. 【請求項３】 下記条件（３）を満足する請求項１又
   は請求項２の撮影光学系。 （３） １０＜ν₁−ν₂＜２５ ただし、ν₁，ν₂は夫々第１レンズ群および第２レンズ
   群のアッベ数である。