(57)【要約】【課題】負レンズ先行タイプであって、有限距離の被検物を高精細に検査する画像処理に好適な、バックフォーカスが大きくＦナンバーが１．４程度の大口径標準レンズ系を得る。【解決手段】物体側から順に、正の前群レンズ、絞り、及び正の後群レンズからなり、前群レンズは、物体側から順に、負の第１ａレンズ群と正の第１ｂレンズ群からなり、第１ａレンズ群は、物体側から順に、第１負レンズ、第２正レンズ、及び第３負レンズの３枚から構成され、次の条件式（１）ないし（３）を満足することを特徴とする大口径標準レンズ系。（１）０．５＜ｆ／｜ｆ1a｜＜０．７５（２）１．０＜｜ｆ1a｜／ｆ1b＜１．４（３）０．３＜ｄ1a-3／ｆ＜１．０但し、ｆ；全系の焦点距離、ｆ1a；第１ａレンズ群の焦点距離（ｆ1a＜０）、ｆ1b；第１ｂレンズ群の焦点距離（ｆ1b＞０）、ｄ1a-3；第１ａレンズ群の第３負レンズのレンズ厚。【選択図】図１
2006251080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、正の前群レンズ、絞り、及び正の後群レンズからなり、
前群レンズは、物体側から順に、負の第１ａレンズ群と正の第１ｂレンズ群からなり、
第１ａレンズ群は、物体側から順に、第１負レンズ、第２正レンズ、及び第３負レンズの３枚から構成され、
次の条件式（１）ないし（３）を満足することを特徴とする大口径標準レンズ系。
（１）０．５＜ｆ／｜ｆ1a｜＜０．７５
（２）１．０＜｜ｆ1a｜／ｆ1b＜１．４
（３）０．３＜ｄ1a-3／ｆ＜１．０
但し、
ｆ；全系の焦点距離、
ｆ1a；第１ａレンズ群の焦点距離（ｆ1a＜０）、
ｆ1b；第１ｂレンズ群の焦点距離（ｆ1b＞０）、
ｄ1a-3；第１ａレンズ群の第３負レンズのレンズ厚。
【請求項２】
請求項１記載の大口径標準レンズ系において、第１ｂレンズ群は、正単レンズからなり、次の条件式（４）を満足する大口径標準レンズ系。
（４）０．３５＜ｆ／ｆ1bi＜０．７
但し、
ｆ1bi；正単レンズの像側の面の焦点距離、
（ｆ1bi＝ｒ1bi／（１−Ｎ1bi））
ｒ1bi；正単レンズの像側の面の曲率半径、
Ｎ1bi；正単レンズのｄ線に対する屈折率。
【請求項３】
請求項１または２記載の大口径標準レンズ系において、第１ａレンズ群の第２正レンズと第３負レンズは、次の条件式（５）及び（６）を満足する大口径標準レンズ系。
（５）ν1a-2＜３０
（６）ν1a-3＜３０
但し、
ν1a-2；第１ａレンズ群中の第２正レンズのアッベ数、
ν1a-3；第１ａレンズ群中の第３負レンズのアッベ数。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有限距離の被検物を高精細に検査し、画像処理を行うことを目的とした大口径標準レンズ系に関する。
【背景技術】
【０００２】
標準レンズ系は、焦点距離が撮影画面の対角長にほぼ等しいレンズ系として定義されている。大口径標準レンズ系は、従来はライカ版や比較的大型の固体撮像素子に対応させているため、第１レンズ（最も物体側のレンズ）が正レンズである正レンズ先行タイプであって、絞りに対して、ほぼ対称的な変形ガウスタイプを採用することが一般的であった。しかし、変形ガウスタイプは、焦点距離に比べてバックフォーカスが小さいという問題点があるので、近年の小型の固体撮像素子に対して、そのままでは対応させられなかった。
【０００３】
また、第１レンズが負レンズである負レンズ先行タイプの大口径標準レンズ系としては、例えば、特開平９−６１７０８号公報、特開平６−１３０２９１号公報が知られている。しかし、前者は、後群が望遠タイプで構成されていて、やはりバックフォーカスが小さく、大きなバックフォーカスを必要とするカメラ用交換レンズには適していない。後者は、Ｆナンバーが２強で暗く、高精細の十分な光学性能を有していない。
【特許文献１】特開平９−６１７０８号公報
【特許文献２】特開平６−１３０２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、負レンズ先行タイプであって、有限距離の被検物を高精細に検査する画像処理に好適な、バックフォーカスが大きくＦナンバーが１．４程度の大口径標準レンズ系を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の大口径標準レンズ系は、物体側から順に、正の前群レンズ、絞り、及び正の後群レンズからなり、前群レンズは、物体側から順に負の第１ａレンズ群と正の第１ｂレンズ群からなり、第１ａレンズ群は、物体側から順に、第１負レンズ、第２正レンズ、及び第３負レンズの３枚から構成され、次の条件式（１）ないし（３）を満足することを特徴としている。
（１）０．５＜ｆ／｜ｆ1a｜＜０．７５
（２）１．０＜｜ｆ1a｜／ｆ1b＜１．４
（３）０．３＜ｄ1a-3／ｆ＜１．０
但し、
ｆ；全系の焦点距離、
ｆ1a；第１ａレンズ群の焦点距離（ｆ1a＜０）、
ｆ1b；第１ｂレンズ群の焦点距離（ｆ1b＞０）、
ｄ1a-3；第１ａレンズ群の第３負レンズのレンズ厚、
である。
【０００６】
第１ｂレンズ群を正単レンズから構成する場合には、次の条件式（４）を満足させることが好ましい。
（４）０．３５＜ｆ／ｆ1bi＜０．７
但し、
ｆ1bi；正単レンズの像側の面の焦点距離、
（ｆ1bi＝ｒ1bi／（１−Ｎ1bi））
ｒ1bi；正単レンズの像側の面の曲率半径、
Ｎ1bi；正単レンズのｄ線に対する屈折率、
である。
【０００７】
第１ａレンズ群の第２正レンズと第３負レンズは、次の条件式（５）及び（６）を満足することが好ましい。
（５）ν1a-2＜３０
（６）ν1a-3＜３０
但し、
ν1a-2；第１ａレンズ群中の第２正レンズのアッベ数、
ν1a-3；第１ａレンズ群中の第３負レンズのアッベ数、
である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、Ｆナンバーが１．４程度の大口径でバックフォーカスが大きく、有限距離の被検物を高精細に検査し、画像処理に使用できる標準レンズ系を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本実施形態の大口径標準レンズ系は、図１、図３、図５、図７及び図９の各実施例のレンズ構成図に示すように、物体側から順に、正の前群レンズ１０、絞りＳ、及び正の後群レンズ２０からなっている。前群レンズ１０は、物体側から順に、負の第１ａレンズ群１１と正の第１ｂレンズ群１２からなり、第１ａレンズ群１１は、物体側から順に、第１負レンズ、第２正レンズ、及び第３負レンズの３枚のレンズからなっている。第１ｂレンズ群１２は、正単レンズ１６からなっている。第１ｂレンズ群１２は、正負レンズの貼合せレンズから構成することもできる。正負レンズの順番は問わない。物体距離に応じたフォーカシングは全系を撮像面に対して移動して行う。
【００１０】
条件式（１）は、前群レンズ１０の物体側の第１ａレンズ群１１のパワーに関する条件である。条件式（１）の上限を超えると、第１ａレンズ群の負のパワーが大きくなりすぎて、高次のコマ収差が発生し、高精細の性能を得られない。条件式（１）の下限を超えると、第１ａレンズ群の負のパワーが小さくなりすぎるため、正の後群レンズの物体側に強い負のパワーのレンズを配置し、像側にその負のパワーを打ち消す強い正のパワーのレンズを配置することが必要となる。そうすると、後群レンズ内で発生する球面収差、コマ収差が補正できず、高精細の性能を得ることが困難になる。
【００１１】
条件式（２）は、負の第１ａレンズ群と正の第１ｂレンズ群のパワーの比に関する条件である。条件式（２）の上限を超えると、第１ａレンズ群の負のパワーに対し第１ｂレンズ群の正のパワーが大きくなりすぎる。そのため、周辺の開口効率を大きくすると、第１ｂレンズ群で発生する高次のコマ収差が補正できなくなる。条件式（２）の下限を超えると、第１ｂレンズ群の正のパワーが小さくなり過ぎて、第１ｂレンズ群による歪曲収差の補正が不足する。
【００１２】
条件式（３）は、第１ａレンズ群の第３負レンズの厚みに関する条件である。条件式（３）の上限を越えると、第２正レンズの厚みが薄くなり、コマ収差が劣化する。条件式（３）の下限を越えると、バックフォーカスを大きくすることが困難になり、倍率色収差の補正が困難になる。
【００１３】
条件式（４）は、第１ｂレンズ群を正単レンズから構成したときの像側の面の面パワーに関する条件である。この条件式（４）で規定するように、第１ｂレンズ群を構成する正単レンズの像側の面は、像側に凸の曲率の大きい面を有している。条件式（４）の上限を越えると、同正単レンズの像側の面のパワーが大きくなり過ぎて、高次のコマ収差、高次の歪曲収差が増大して補正が困難になる。そのため、高精細の光学性能を得ることができなくなる。条件式（４）の下限を越えると、歪曲収差の補正が困難になる。
【００１４】
条件式（５）及び（６）は、倍率色収差の補正に関する条件である。この条件式（５）と（６）のように、第１ａレンズ群の第２正レンズ及び第３負レンズは、共に分散の大きい（アッベ数の小さい）レンズを用いることが好ましい。第２正レンズと第３負レンズは、第２正レンズで発生した倍率色収差を第３負レンズで補正するという関係にあり、分散の大きいレンズを組み合わせると、倍率色収差を高度に補正することができる。条件式（５）及び（６）の上限を越えると、倍率色収差の補正が困難になる。
【００１５】
次に具体的な実施例を示す。諸収差図及び表中、ＳＡは球面収差、ＳＣは正弦条件、球面収差で表される色収差（軸上色収差）図及び倍率色収差図中のｄ線、ｇ線、Ｃ線はそれぞれの波長に対する収差、ｙは像高、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナル、ＦはＦナンバー、fは全系の焦点距離、mは全系の横倍率、fBはバックフォーカス、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はアッベ数を示す。
【実施例１】
【００１６】
図１及び図２と表１は本発明による大口径標準レンズ系の実施例１を示している。図１はレンズ構成図、図２はその諸収差図、表１はその数値データである。なお、全ての実施例は物体距離D0=250のときのデータである。
正の前群レンズ１０は、物体側から順に、負の第１ａレンズ群１１と正の第１ｂレンズ群１２からなる。第１ａレンズ群１１は、物体側から順に、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第１負レンズ）１３、正レンズ（第２正レンズ）１４、及び物体側に凸の負メニスカスレンズ（第３負レンズ）１５からなり、第１ｂレンズ群１２は、正単レンズ１６からなる。正の後群レンズ２０は、物体側から順に、物体側に凹の負レンズ２１、正レンズ２２、負レンズと正レンズの貼り合せレンズ２３、及び正レンズ２４からなっている。後群レンズ２０の後方には、ＣＣＤ（撮像素子）の前方に位置するカバーガラス（フィルタ類）Ｃが位置している。絞りＳは、第８面（第１ｂレンズ群１２）の極から後方5.51にある。
（表１）
F    =  1:  1.4
f    =  12.30
m    =  -0.046
fB   =  11.54
面NO.      ｒ         ｄ        Ｎd          ν
1       43.095      1.50     1.83481       42.7                         
2       15.579      4.88        -            -                          
3      -80.861      8.78     1.80518       25.4                         
4      -35.397      0.10        -            -                          
5       22.027      9.19     1.84666       23.8                         
6       11.698      7.40        -            -                          
7       25.356      4.46     1.61800       63.4                         
8      -18.042      9.64        -            -                          
9       -9.424      1.50     1.66755       41.9                         
10   20245.980      0.95       -            -                           
11     -20.757      6.18     1.80400       46.6                         
12     -12.141      0.50       -            -                           
13      46.993      1.50     1.84666       23.8                         
14      15.665      4.36     1.61800       63.4                         
15     -47.766      0.10       -            -                           
16      18.000      6.50     1.71300       53.9                         
17      63.962      1.00       -            -                           
18        ∞        0.75     1.49782       66.8                         
19        ∞         -         -            -
【実施例２】
【００１７】
図３及び図４と表２は本発明による大口径標準レンズ系の実施例２を示している。図３はレンズ構成図、図４はその諸収差図、表２はその数値データである。基本的なレンズ構成は実施例１と同様である。絞りＳは、第８面（第１ｂレンズ群１２）の極から後方5.31にある。
（表２）
F    =  1:  1.4
f    =   12.30
m    =   -0.046                                                         
fB   =   11.51
面NO.     ｒ         ｄ        Ｎd          ν
1       43.704      1.50     1.83481      42.7                          
2       15.406      8.09        -          -                            
3     -167.749      8.78     1.80518      25.4                          
4      -37.609      0.10        -          -                            
5       25.372      8.90     1.84666      23.8                          
6       12.477      6.11        -          -                            
7       22.971      4.57     1.61800      63.4                          
8      -18.812      9.44        -          -                            
9       -9.585      1.50     1.66755      41.9                          
10     328.488      0.95        -          -                            
11     -20.812      6.42     1.80400      46.6                          
12     -12.174      0.50        -          -                            
13      50.920      1.50     1.84666      23.8                          
14      15.824      4.36     1.61800      63.4                          
15     -46.787      0.10        -          -                            
16      18.000      6.50     1.71300      53.9                          
17      61.202      1.00        -          -                            
18        ∞        0.75     1.49782      66.8                          
19        ∞          -         -          -
【実施例３】
【００１８】
図５及び図６と表３は本発明による大口径標準レンズ系の実施例３を示している。図５はレンズ構成図、図６はその諸収差図、表３はその数値データである。基本的なレンズ構成は実施例１と同様である。絞りＳは、第８面（第１ｂレンズ群１２）の極から後方4.78にある。
（表３）
F    =  1:  1.4
f    =   12.30
m    =   -0.046                                                         
fB   =   11.21
面NO.     ｒ        ｄ         Ｎd        ν
1      45.238      1.50      1.83481     42.7                             
2      15.586      4.51         -          -                              
3    -215.332     10.76      1.80518     25.4                             
4     -39.224      0.10         -          -                              
5      27.000     10.08      1.84666     23.8                             
6      12.292      5.76         -          -                              
7      22.796      4.57      1.63854     55.4                             
8     -18.193      8.91         -          -                              
9      -9.776      1.50      1.66446     35.8                             
10    174.786      0.95         -          -                              
11    -22.407      6.88      1.80400     46.6                            
12    -12.646      0.50         -          -                             
13     43.385      1.50      1.84666     23.8                            
14     16.306      4.22      1.61800     63.4                            
15    -50.327      0.10         -          -                             
16     18.000      6.50      1.73400     51.5                            
17     49.382      1.00         -          -                              
18       ∞        0.75      1.49782     66.8                            
19       ∞          -          -          -
【実施例４】
【００１９】
図７及び図８と表４は本発明による大口径標準レンズ系の実施例４を示している。図７はレンズ構成図、図８はその諸収差図、表４はその数値データである。基本的なレンズ構成は実施例１と同様である。絞りＳは、第８面（第１ｂレンズ群１２）の極から後方5.49にある。
（表４）
F    =  1:  1.4
f    =  12.30                                                           
m    =  -0.046                                                          
fB   =  11.35
面NO.     ｒ         ｄ        Ｎd         ν
1       44.855      1.50     1.83481      42.7                     
2       15.719      4.56         -          -                      
3     -154.716     15.97     1.80518      25.4                     
4      -38.472      0.10         -          -                      
5       23.841      8.87     1.84666      23.8                     
6       12.068      6.61         -          -                      
7       22.497      4.67     1.59240      68.3                     
8      -18.737      9.61         -          -                      
9       -9.714      1.50     1.66755      41.9                     
10     247.496      0.95         -          -                      
11     -22.436      6.48     1.80400      46.6                     
12     -12.449      0.50         -          -                      
13      47.318      1.50     1.84666      23.8                     
14      16.481      4.32     1.61800      63.4                     
15     -45.302      0.10         -          -                      
16      18.000      6.50     1.71300      53.9                     
17      45.624      1.00         -          -                      
18        ∞        0.75     1.49782      66.8                     
19        ∞         -           -          -
【実施例５】
【００２０】
図９及び図１０と表５は本発明による大口径標準レンズ系の実施例５を示している。図９はレンズ構成図、図１０はその諸収差図、表５はその数値データである。基本的なレンズ構成は、実施例１と同様である。絞りＳは、第８面（第１ｂレンズ群１２）の極から後方3.36にある。
（表５）
F    =  1:  1.4
f    =   12.30
m    =   -0.046
fB   =   12.06
面NO.     ｒ        ｄ         Ｎd          ν
1       50.271      1.50     1.83481      42.7                          
2       15.185      5.34        -           -                           
3     -288.252      3.50     1.84666      23.8                          
4      -36.387      0.10        -           -                           
5       24.770      7.62     1.75520      27.5                          
6       11.868      6.12        -           -                           
7       23.355      4.61     1.61800      63.4                          
8      -17.104      7.49        -           -                           
9       -9.996      1.50     1.66755      41.9                          
10     219.291      0.95        -           -                           
11     -19.553      7.08     1.80400      46.6                          
12     -12.702      0.50        -           -                           
13      49.322      1.50     1.84666      23.8                          
14      15.989      4.58     1.61800      63.4                          
15     -39.723      0.10        -           -                           
16      18.000      6.50     1.71300      53.9                          
17      52.117      1.00        -           -                           
18        ∞        0.75     1.49782      66.8                          
19        ∞         -          -           -
【００２１】
各実施例の各条件式に対する値を表６に示す。
（表６）
実施例１  実施例２  実施例３  実施例４  実施例５
条件式（１）  0.568     0.571     0.611     0.555     0.568
条件式（２）  1.220     1.233     1.216     1.231     1.296
条件式（３）  0.747     0.724     0.820     0.721     0.620
条件式（４）  0.421     0.404     0.432     0.587     0.444
条件式（５） 25.4      25.4      25.4      25.4      23.8
条件式（６） 23.8      23.8      23.8      23.8      27.5
【００２２】
表６から明らかなように、実施例１ないし５は条件式（１）〜（６）を満足しており、また諸収差図から明らかなように諸収差も比較的よく補正されていて、有限距離被検物の高精細な画像処理用に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による大口径標準レンズ系の実施例１のレンズ構成図である。
【図２】図１のレンズ構成における諸収差図である。
【図３】本発明による大口径標準レンズ系の実施例２のレンズ構成図である。
【図４】図３のレンズ構成における諸収差図である。
【図５】本発明による大口径標準レンズ系の実施例３のレンズ構成図である。
【図６】図５のレンズ構成における諸収差図である。
【図７】本発明による大口径標準レンズ系の実施例４のレンズ構成図である。
【図８】図７のレンズ構成における諸収差図である。
【図９】本発明による大口径標準レンズ系の実施例５のレンズ構成図である。
【図１０】図９のレンズ構成における諸収差図である。
【図１】
2006251080.tif 000003
【図２】
2006251080.tif 000004
【図３】
2006251080.tif 000005
【図４】
2006251080.tif 000006
【図５】
2006251080.tif 000007
【図６】
2006251080.tif 000008
【図７】
2006251080.tif 000009
【図８】
2006251080.tif 000010
【図９】
2006251080.tif 000011
【図１０】
2006251080.tif 000012