JP2001159732A

JP2001159732A - 超広角レンズ及び該レンズを備える撮影装置

Info

Publication number: JP2001159732A
Application number: JP34369499A
Authority: JP
Inventors: Haruo Sato; 治夫佐藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2001-06-12
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: US20020057505A1; JP3799913B2; US6621645B2

Abstract

(57)【要約】【課題】通常の射影方式（ｙ＝ｆ・ｔａｎθ）で包括
角２ω＝１１５°を越え、更にＦ２．８程度の口径を有
し、小型で高性能で、近距離収差変動の少ない大口径超
広角レンズを提供すること。【解決手段】物体側から負の屈折力を有する発散性レ
ンズ群Ｇｎと全体で正の屈折力を有す収斂性Ｇｐレンズ
群を有し、前記発散性レンズ群Ｇｐには少なくとも１枚
の非球面凹レンズを有し、その非球面レンズは所定の条
件を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は広角レンズ、特に大
画角を有する大口径超広角レンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、通常の射影方式では、像高をｙ、
レンズの焦点距離をｆ、光軸から測った物体を見込む角
度をθとそれぞれしたとき、ｙ＝ｆ・ｔａｎθが成立す
る。そして、この方式で包括角（画角）２ω＝１１０°
を越える超広角レンズの提案は少なく、更にＦ３．５を
上回る大口径超広角レンズの提案は極少数であるが、例
えば、本出願と同一出願人による特開平９−１１３７９
８号公報、又は特開平９−１１３８００号公報に開示さ
れたレンズが知られている。

【０００３】また、同様にｙ＝ｆ・ｔａｎθが成立する
通常の射影方式で包括角２ω＝１１５°を越え、更にＦ
３．５を上回る大口径超広角レンズは殆ど提案されてい
ないが、例えば、本出願と同一出願人による特開平１０
−３２５９２３号公報に、包括角２ω＝１１５°を越
え、Ｆ３．５を上回る大口径超広角ズームレンズが開示
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ｙ＝ｆ
・ｔａｎθが成立する通常の射影方式で包括角２ω＝１
１５°を越え、更にＦ２．８程度の口径を有し、小型で
高性能で、近距離収差変動の少ない大口径超広角レンズ
は現在までに殆ど提案されておらず、また、商品化もさ
れていない状況である。かかる状況において、本願発明
者は、鋭意研究・開発の後、従来存在しない包括角（画
角）２ω＝１１８゜以上という通常の射影方式では限界
に近い大画角を有し、かつＦ２．８の大口径を有する光
学系を得ることができた。

【０００５】かかる光学系を開発する上での主な課題
は、常用可能な程度の小型化、高い光学性能、周辺光量
の確保、非球面の量産性である。特に、使用する非球面
レンズが現代の量産技術を用いて十分生産できる事が重
要となる。製造方法を考慮すると、生産性の悪い精研削
非球面ではなく、量産性の高いガラスモールドで製造可
能であることがコストダウンにつながり、かつユーザー
メリットも大きい。このような観点から考察した場合、
前記特開平９−１１３７９８号公報又は特開平９−１１
３８００号公報では、画角２ω＝１０５．６゜、口径Ｆ
２．８７を有する光学系を提案したが、これらの光学系
においては、非球面レンズの製造が精研削方式とガラス
モールド方式との何れの方式でも困難であり、量産性が
低かった。しかも、画角が１０５゜程度であり、充分な
ものではなかった。そして、このまま大画角化すれば、
非球面レンズはさらに製作困難になってしまう。

【０００６】また、特開平１０−３２５９２３号公報に
おいては画角２ω＝１１８°、口径Ｆ２．９の大口径超
広角ズームレンズを提案した。しかし、このレンズ系の
物体側の非球面レンズは、上述のレンズ系よりも更に非
球面レンズの製造が困難であり、量産性が低かった。ま
た、性能的に見ても十分とは言えず、合焦方式にも不都
合があり、大きさも大型であった。

【０００７】本発明は上記問題にかんがみてなされたも
のであり、ｙ＝ｆ・ｔａｎθが成立する通常の射影方式
で包括角２ω＝１１５°を越え、更にＦ２．８程度の口
径を有し、小型で高性能で、近距離収差変動の少ない大
口径超広角レンズを提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、物体側から順に、負の屈折力を有する発
散性レンズ群と、正の屈折力を有する収斂性レンズ群と
を有し、前記発散性レンズ群は少なくとも１枚の非球面
凹レンズを有し、該非球面レンズは以下の条件を満足す
ることを特徴とする超広角レンズを提供する。

【０００９】（２） −１５＜ｆ_asp／ｆ₀＜−１．７ここで、ｄ₀：前記非球面レンズの光軸上の厚さ（中心
厚），ｄ_φmax：前記非球面レンズの像側の面における最大有
効径位置における光軸と平行な厚さ，ｄ₃₀ ：前記非球面レンズの像側の面の全有効径を１０
割としたときの３割位置における光軸と平行な厚さ，ｈ_max ：前記非球面レンズの像側の面における最大有
効半径，ｈ₃₀ ：前記非球面レンズの像側の面の全有効径を１０
割としたときの３割位置における有効半径， f_asp：前記非球面レンズの近軸焦点距離，ｆ₀ ：前記超広角レンズの全系の焦点距離，をそれぞれ示している。

【００１０】また、本発明では、前記発散性レンズ群に
は少なくとも２面の非球面を有し、該非球面のうち最も
物体側に位置し、かつ凹面に設けられた非球面を下記非
球面（Ａ）で表現した場合、以下の条件式（３）を満足
する３次項を有することが望ましい。

【数２】（Ａ）Ｘ（ｙ）＝（ｙ²／ｒ）／〔１＋（１
−κ・ｙ²／ｒ²）^1/2〕＋Ｃ２・ｙ²＋Ｃ3・｜ｙ｜³＋Ｃ
4・ｙ⁴＋Ｃ6・ｙ⁶＋Ｃ8・ｙ⁸＋Ｃ10・ｙ¹⁰＋Ｃ12・ｙ¹²
＋Ｃ14・ｙ¹⁴＋Ｃ16・ｙ¹⁶ （３）１×１０^-6 ＜｜Ｃ3｜＜１×１０^-2 ここで、Ｘ（ｙ）：光軸から垂直方向の高さｙにおける各非球面
の頂点の接平面から光軸方向に沿った距離（サグ量），ｒ：基準の曲率半径， κ ：円錐係数，Ｃｎ：ｎ次の非球面係数，をそれぞれ示している。

【００１１】また、本発明は、全系の包括角２ω＝１１
０度を越える超広角レンズにおいて、物体側から順に、
負の屈折力を有する発散性レンズ群と、正の屈折力を有
する収斂性レンズ群とを有し、前記発散性レンズ群は、
物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレ
ンズと、光軸中心から周辺部分へいくに応じて曲率が緩
くなる形状を有する非球面を少なくとも像面側に設けた
非球面凹レンズを有し、前記非球面レンズは上記条件式
（１）を満足する超広角レンズを提供する。

【００１２】また、本発明は、前記正の屈折力を有する
収斂性レンズ群中に近距離合焦時に移動する合焦群を少
なくとも１群有し、以下の条件を満足することが望まし
い。（４）３＜ｆ_x ／ｆ₀ ＜１２ここで、ｆ_x：前記合焦群の焦点距離。ただし、複数群存在する
場合、最も焦点距離の短い群の焦点距離，ｆ₀ ：前記超広角レンズ全系の焦点距離である。

【００１３】また、本発明は、請求項１乃至４の何れか
一項に記載の超広角レンズを備えることを特徴とする撮
影装置を提供する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。写真レンズを含む、対物光学系の設計で最
も困難なことは、著しい大画角化と同時に大口径化を行
うことである。これはすなわちザイデル収差を余すとこ
ろ無く補正することに他ならない。このような光学設計
の難易度が非常に高いが故に、通常の射影方式では限界
に近い包括角（画角）２ω＝１１８゜を越えて口径Ｆ
２．８に達するレンズ系の発明提案殆どはなく、商品化
も達成されていない。

【００１５】本発明は、上述したように、今までにない
仕様のレンズ系であって、常用可能なほどの小型化で、
十分な周辺光量を確保し、かつ高い光学性能を有し、現
代の量産技術で十分生産できる非球面レンズを備える光
学系を開発したものである。

【００１６】特に非球面においては、製造方法を考慮す
ると、生産性の悪い精研削非球面ではなく、量産性の高
いガラスモールドで製造可能である事が望ましく、著し
いコストダウンにつながりユーザーメリットも大きい。

【００１７】まず、本発明の基本的な構造から説明す
る。本発明は、基本的に発散性の凹（負）レンズ群と、
収斂性の凸（正）レンズ群とで構成した所謂レトロフォ
ーカスタイプである。発散性の凹（負）レンズ群は負メ
ニスカスレンズを先頭に、数枚の負レンズと正レンズと
によって構成されている。また、軸上、軸外収差共に良
好な補正を行うために、厚肉の接合レンズを含むことが
望ましい。さらに、後述する条件式の説明で述べるよう
に、特徴的な非球面レンズによって軸外収差を中心とし
た良好な収差補正が行われている。

【００１８】また、収斂性の凸（正）レンズ群は、光学
系全体のマスターレンズ的性格を持ち、基本的に凸・凹
・凸（正・負・正）のパワー配置を含むレンズ群を有し
ている。また、近距離合焦は、この収斂性の凸（正）レ
ンズ群全体、または１部を移動することによって行う。
さらに、合焦のために移動するレンズ群は、少なくとも
凸（正）レンズ群・凹（負）レンズ群・凸（正）レンズ
群を有している事が望ましい。加えて、収斂性の凸群中
には、ペッツバールサムの適切な設定と球面収差、倍率
色収差の良好な補正を行うために、複数の接合レンズを
有することが望ましい。

【００１９】本発明において、上述の通り今までに無い
仕様の大口径超広角レンズの光学設計の解を得られたの
は、製造が容易で適切な補正効果を有する非球面レンズ
が開発されたからである。非球面の特徴的な設計技術と
して挙げることができるのは、非球面形状を前記した非
球面式で表現した時、非球面係数における奇数次項（特
に３次項）、高次項（１２次項、１４次項、１６次
項）、及び円錐係数κの緻密な使い方によるきめ細かな
収差補正技術である。

【００２０】ここで、非球面、特に奇数次項の非球面係
数と収差補正との関係を簡単に説明する。一般に、非球
面は光学系が光軸を中心とした回転対称なので、偶数次
項の級数の和で表現されている。しかしながら、本発明
ではこの級数に奇数次項を導入することで、収差補正を
行う際に、より有効的に活用したのである。非球面をメ
リジオナル面内で考えると、奇数次項では像高Ｙの符号
によってサグ量Ｘの値が異なり対称性が成立しないよう
に思える。しかし、光軸をＸ軸とする直交座標系（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）では、ρ＝（Ｙ²＋Ｚ²）^1/2で考えれば符号が
一致して対称性が成立する。３次収差は球面系において
も、偶数次項の非球面係数を有する非球面においても、
屈折面が以下のようにρの偶数次項であることがゆえに
発生するので、屈折面が奇数次項を含むということは、
今までに存在しない２次収差、４次収差等の偶数次の収
差が発生する事になる。また、単一曲面であり、かつ非
球面の場合を想定すると、球面収差はまさに非球面係数
に対応する。したがって、奇数次項の非球面係数を導入
することにより、球面系では得られない収差補正効果を
得ることができる。（Ｂ）Ｘ＝Ｃ2・ρ²＋Ｃ4・ρ⁴＋Ｃ6・ρ⁶＋… また、一般的には、（Ｃ）Ｘ＝ρ²・１／２ｒ＋Ｃ4・ρ⁴＋Ｃ6・ρ⁶＋
… となり、これに３次項Ｃ３と５次項Ｃ５とを加えると、（Ｄ）Ｘ＝ρ²・１／２ｒ＋Ｃ3・ρ³＋Ｃ4・ρ⁴＋
Ｃ5・ρ⁵＋Ｃ6・ρ⁶＋… となる。

【００２１】例えば２次の球面収差を導出すると、以下
のようになる

【００２２】ここで、ｎは屈折率、ｕは光軸とのなす
角、Ｃ3iは各面における非球面係数の３次項、ｈは入射
高、Ｒは入射瞳半径をそれぞれ示している。したがっ
て、３次の球面収差が入射高の４乗に比例し、瞳半径の
３乗に比例するところ、２次の球面収差は入射高の３乗
に比例し、瞳半径の２乗に比例する。したがって、従
来、補正しきれなかった低次の収差を、非球係数の３次
項を導入することにより補正することができる。そのた
め、さらなるスペックアップと高性能化が可能になる。
このことは、歪曲収差やコマ収差等の他の収差について
も同様である。特に、本発明のような大口径超広角レン
ズにおいて、発散性レンズ群中の比較的物体側に非球面
を導入した場合、低次部分の歪曲収差の補正能力が高
い。

【００２３】また、従来では歪曲収差の像高に対する傾
き（微分値）が大きく、所謂陣笠形状をしていたが、３
次項を導入することにより当該収差を格段に改善するこ
とができる。また、コマ収差と球面収差も同様に、低次
の収差をより補正できるため、例えば口径を大きくする
ことによって生じる入射高の比較的低い部分の負の収差
を補正し、最小錯乱円を小さくする事が可能になる。ま
た、本発明では大口径化を有利にする意味において、軸
上平行光線（軸上無限遠物点から射出された最も開口数
の大きい光線）に対する偏角αが大きい面に導入するほ
ど効果が大きいため、像面側に凹面を向けた面に上述の
ような非球面を導入することが望ましい。

【００２４】また、高次項と円錐係数κとを適切に使用
することにも大きな意味がある。まず、円錐係数κを説
明する。

【００２５】前記前記非球面式の第１項をべき級数展開
し、κに関係する非球面項のみを示すと以下の様にな
る。

【００２６】したがって、円錐係数κは４次以降の非球
面係数に影響を与える事が分かる。また、κを積極的に
収差補正に使用することにより、κ単独の項で低次項か
ら非常に高次項の非球面係数まで使用することにほぼ等
しい収差補正効果が得られる。特に、本発明のように、
低次部分（比較的光軸近傍部分に相当）の曲率（＝パワ
ー）を強め、高次部分（光軸から離れ、最大有効径近傍
部分に相当）の曲率（＝パワー）を著しく弱めたい場
合、κ＝−１から＋１未満までの間の値、すなわち、楕
円面から双曲面までを基準にした非球面とすることが望
ましい。この円錐係数κを適切に設定することで、歪曲
収差、下方コマ収差、非点収差の良好な補正を補うこと
ができる。

【００２７】また、１２次以降の高次項は本発明の様に
著しい大画角を有する光学系を実現する場合に重要な効
果をもたらす。本発明の場合、軸外収差の補正効果の高
いより物体側の面に非球面を導入している。

【００２８】このため、従来は良好に補正できなかった
周辺光束に対する収差を、非球面係数の高次項を有効に
使用して良好に補正することが可能となる。特に、高次
項の適切な設定は周辺性能改善に効果があり、ごく周辺
の歪曲収差、下方コマ収差、非点収差を良好に保つこと
が出来る。

【００２９】また、一般に、設計的に可能であっても実
際の製造が困難な設計解になることが多い。本発明で
は、非球面レンズを適切に配置し、かつ円錐係数κと高
次項とをコントロールすることで、製造容易な形状制御
を行っている。このため、今まで精研削方式、又はガラ
スモールド方式で製造困難であった凹面非球面レンズ
を、ガラスモールド方式によって製造可能な形状にし、
かつ光学性能を向上させ、枚数軽減および発散群中の凸
レンズ使用の軽減による小型化を達成できている。

【００３０】以下に、本発明の各条件式について説明す
る。条件式（１）は前記負の屈折力を有する発散性レン
ズ群中の非球面凹レンズの面形状を適切に設定する条件
を規定している。上述したように、条件式（１）は、非
球面係数の種々のパラメーターを駆使し、性能向上と生
産性との両者の向上を共存させたものである。条件式
（１）は、非球面レンズの軸外光線が通る最大の高さ部
分の厚みと、有効径（最大値を１０割とする）の３割の
高さにおける厚みとの比によって、中心部分と周辺部分
との非球面の擬似的な傾きとレンズ部品としての厚さの
変化を表している。

【００３１】非球面レンズの軸外光線が通る最大の高さ
では主に非球面高次項と円錐係数κのコントロールが支
配的であり、有効径の３割近傍ではκ、３次項、４次項
をコントロールすることが重要である。上述したよう
に、収差補正上では有効径の３割近傍では球面収差、低
画角の下方コマ収差、歪曲収差を良好に補正し、最大有
効径近傍では周辺部分の歪曲収差、下方コマ収差、非点
収差を良好に補正できる。

【００３２】また、現在におけるレンズ製造上の問題と
して、ガラスモールド方式の場合にメニスカス形状で厚
肉差が数十倍のとき、レンズ量産の難易度が極端に高く
なる。そして、凹面側の接線角が４０゜を越えると高精
度な面形状を成形できなくなり、さらに接線角が増加
し、曲面が半球に近づくとモールド自体が不可能にな
る。

【００３３】条件式（１）の上限を上回る場合、該非球
面レンズが周辺で著しく厚くなり、製造困難になる。収
差補正上は非球面の極小的な補正バランスが崩れ、上述
のように、歪曲収差、非点収差、球面収差等の補正が悪
化してしまう。なお、条件式（１）の上限値を２．８に
設定すると、より製造上の難易度が緩和されるので望ま
しい。さらに好ましくは、条件式（１）の上限値を２．
６に設定すると本発明の効果を最大限に発揮できる。

【００３４】逆に、条件式（１）の下限を下回る場合、
非球面レンズ周辺部分の曲率が著しく弱くなり、逆転し
てしまう。したがって、周辺部分における収差の変化も
極端に大きくなり、かえって性能劣化を招くこととな
る。また、遂には周辺光束が結像しなくなってしまう。
なお、条件式１の下限値を０．３に設定するとより良い
収差補正が設定できるので望ましい。さらに好ましく
は、条件式（１）の下限値を０．８以上に設定するとよ
り本発明の効果を最大限に発揮できる。

【００３５】ここで、該当する非球面レンズが接合レン
ズの場合は、製造時には各レンズがそれぞれ分離して製
造されるため、単体の厚み（ｄ₀、ｄ_φmax、ｄ₃₀
等）によって条件式を計算する。さらに、ガラスと樹脂
との複合型非球面の場合、各レンズ成分が独立して製造
されないため、ガラスと樹脂合成との厚さ（ｄ₀、ｄ_φ
_max、ｄ₃₀ 等）によって条件式の計算をするものとす
る。

【００３６】また、前記発散性凹レンズ群中に複数枚の
非球面レンズが存在している場合、その中で少なくとも
１つの非球面レンズが条件式（１）を満たしていれば良
い。そして、条件式（１）を満たす非球面レンズは、複
数枚存在する非球面の中で最も物体側に設けられている
ことが、小型化と収差補正上からみて望ましい。さらに
好ましくは、該非球面レンズは、非球面製造上の理由
と、小型化と前記収差補正上の理由から、物体側から２
枚目以降に導入することが望ましく、かかる配置により
本発明の効果を最大限に発揮できる。

【００３７】さらに、本発明の効果を最大限に発揮し、
かつ高性能化を図るためには、少なくとも該非球面に加
えてさらに他の１面の非球面を設定し、軸外収差、特に
下方コマ収差、球面収差の補正を補うことが望ましい。
そして、その非球面レンズは、生産性を考慮するとガラ
スモールド方式又は樹脂とガラスとの複合からなる複合
型方式の非球面レンズであることが望ましい。

【００３８】条件式（２）は、前記非球面レンズの近軸
パワーに関する条件を規定している。前記非球面式で表
現された非球面の場合、焦点距離等の近軸量は数式
（５）の第１項に示すように近軸曲率半径のみではな
く、２次の非球面項も含まれている。条件式（２）の上
限を上回る場合、該非球面レンズの負の近軸パワーが極
端に大きくなり、条件式（１）の範囲で決定する形状を
維持するためには非球面曲線の極小的な変化量が大きく
なり過ぎ、上述した各収差が悪化し好ましくない。

【００３９】なお、条件式（２）の上限値を−１．８５
にするとより良い収差補正ができるので望ましい。さら
に好ましくは、条件式（２）の上限値を−２に設定する
と本発明の効果最大限に発揮できる。

【００４０】逆に、条件式（２）の下限を下回る場合、
本発明のような大口径超広角レンズの場合、条件式
（１）の範囲にある非球面形状においても、非球面変位
量自身が極端に少なくなるので、非球面の補正効果が薄
れてしまい、良好な収差補正が出来なくなる。また、本
発明の様な大口径超広角レンズの場合、バックフォーカ
スを十分確保する必要からも、構成する各凹レンズエレ
メントには十分な負のパワーが必要なのである。

【００４１】なお、条件式（２）の下限値を−１０に設
定するとより良い収差補正ができるので望ましい。さら
に好ましくは、条件式（２）の下限値を−８以上に設定
するとより本発明の効果を最大限に発揮できる。

【００４２】また、条件式（３）は、前記発散性レンズ
群に導入したの非球面のうち、最も物体側に位置し、か
つ凹面に設けられた非球面の３次項の非球面係数の適切
な範囲を規定している。本発明で用いている非球面が上
記非球面式で表現されたとき、上述したように、該非球
面の３次項の適切な条件設定は歪曲収差とコマ収差、球
面収差の補正を良好に行なうために必要である。

【００４３】条件式（３）の上限を上回る場合、非球面
係数の３次項が非常に大きくなることを意味し、特に２
次の球面収差の影響で入射高の比較的低い位置の球面収
差、歪曲収差が大きく正の方向に変位する。この結果、
球面収差の傾き（微分値）が大きくなり、所謂うねりが
顕著になり性能が低下してしまい好ましくない。また、
上述のようにコマ収差、歪曲収差等の諸収差も補正過多
となり、逆に悪化する結果になる。

【００４４】なお、条件式（３）の上限値を５×10^-3以
下に設定するとより良い収差補正を設定できるので望ま
しい。さらに好ましくは、条件式（３）の上限値を１×
10^-3以下に設定すると本発明の効果最大限に発揮でき
る。

【００４５】逆に、条件式（３）の下限を下回る場合、
前記のような各収差の補正効果が薄れ、本発明の効果を
十分に生かすことができない。なお、条件式（３）の下
限値を５×10^-6以上に設定するとより良い収差補正が設
定できるので望ましい。さらに好ましくは、条件式
（３）の下限値を１×10^-5以上に設定すると、より本発
明の効果を最大限に発揮できる。

【００４６】また、本発明にかかる光学系は、非常に強
いレトロ比を有しているにもかかわらず、近距離収差変
動が非常に少ない合焦方式を採用している。合焦群、又
は合焦のために移動する群全体の何れかは、少なくとも
正・負・正のトリプレット及びガウスタイプの基本的構
造を有している。これは近距離収差変動を極力抑えるた
めに、合焦群内部で十分な収差補正を行い、かつマスタ
ーレンズ的な構造を持たせるためである。ここで、合焦
群のパワーが重要なファクターとなる。

【００４７】条件式（４）の上限を上回る場合、合焦群
のパワーが小さくなるため、合焦群の移動量が増加し、
至近距離を短くすることが困難になる。なお、条件式
（４）の上限値を８に設定するとより短い至近距離を設
定できるので望ましい。さらに好ましくは、条件式
（３）の上限値を５に設定すると本発明の効果最大限に
発揮できる。

【００４８】逆に、条件式（４）の下限を下回る場合、
合焦群のパワーが著しく大きくなり、近距離収差変動が
増加するので、好ましくない。特に像面湾曲及び非点収
差の変動が顕著になり好ましくない。なお、条件式
（４）の下限値を３．１に設定するとより良い収差補正
が設定できるので望ましい。さらに好ましくは、条件式
（４）の下限値を３．２に設定するとより本発明の効果
を最大限に発揮できる。

【００４９】また、合焦群が複数群存在しても良く、所
謂フローティング効果も利用しても良い。但しこの場
合、主に合焦機能としてはよりパワーの強い群の効果が
大きいため、条件式（４）のｆ_xは最も焦点距離の短い
群で計算するものとする。

【００５０】また、本発明は、以下の条件式（５）を満
足することが望ましい。（５）１．９＜ BF_∞／ｆ₀ ＜４ここで、 BF_∞：無限遠合焦時のバックフォーカス，ｆ₀：全系の焦点距離をそれぞれ示している。

【００５１】上記条件式（５）は所謂レトロ比の適切な
範囲を規定した条件である。条件式（５）を満足する最
適なレトロ比により、全系の大きさ、軸外収差の良好な
補正、ミラー等に対する機械的な干渉等の問題を解決す
ることができる。

【００５２】条件式（５）の上限を上回る場合、レトロ
比が著しく大きくなるために、本発明の様な超広角レン
ズにおいては、光学系全体が巨大化するばかりか、軸外
収差の補正、サジタル方向のコマ・フレアー等の補正が
悪化し好ましくない。

【００５３】また、条件式（５）の下限を下回る場合、
レトロ比が著しく小さくなるために、本発明の様な超広
角レンズにおいては、ミラー等に対する機械的な干渉を
生じてしまい、１眼レフカメラに使用できない不都合が
生じる。

【００５４】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明にかかる超
広角レンズの数値実施例を説明する。（第１実施例）図１は、第１実施例にかかる超広角レン
ズのレンズ構成を示す図である。物体側から順に、負の
屈折力を有する発散性レンズ群Ｇｎと、正の屈折力を有
する収斂性レンズ群Ｇｐとの負・正２つの群から構成さ
れている。発散性レンズ群Ｇｎは、物体側から順に、物
体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側
に凸面を向け像側の面に非球面を有する負メニスカス非
球面レンズＬ２と、物体側に凸面を向けた正メニスカス
レンズＬ３と、像側の面に樹脂面に非球面を有する樹脂
とガラスの複合からなる複合型非球面両凹レンズＬ４
と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と厚
肉両凸レンズＬ６との接合からなる接合正レンズとから
構成されている。

【００５５】また、収斂性レンズ群Ｇｐは、物体側から
順に、２枚の厚肉両凸レンズＬ７，Ｌ８と、両凸レンズ
Ｌ９と両凹レンズＬ１０の接合よりなる接合負レンズ
と、開口絞りＳと、合焦のために移動する合焦群Ｇｆに
よって構成される。合焦群Ｇｆは物体側に凹面を向けた
正メニスカスレンズＬ１１と、物体側に凹面を向けた負
メニスカスレンズ１２の接合よりなる接合正レンズ、両
凹レンズＬ１３と両凸レンズＬ１４との接合よりなる接
合負レンズ、両凸レンズＬ１５と物体側に凹面を向けた
負メニスカスレンズＬ１６との接合よりなる接合正レン
ズとから構成されている。

【００５６】近距離合焦は合焦群Ｇｆのみを物体方向に
移動することによって行い、撮影距離０．２ｍ（撮影倍
率−０．１７３倍）まで合焦が可能である。開口絞りＳ
以降で合焦が可能なため、所謂レンズ内モーターによる
合焦方式に適している。また、合焦群Ｇｆは１つの光学
系として機能しているので、所謂防振レンズ群として使
用できる他、合焦群Ｇｆのみを光軸外しすることで、所
謂シフトレンズ光学系として使用可能である。

【００５７】以下の表１に本実施例の諸元値を掲げる。
表において、左端の数字は物体側から数えたレンズ面の
順番、ｒiはｉ番目のレンズ面Ｒｉの曲率半径、ｄi+1は
レンズ面Ｒiとレンズ面Ｒi+1との光軸上の面間隔、νi
はレンズ面Ｒiとレンズ面Ｒi+1との間のアッベ数、ｎi
はレンズ面Ｒiとレンズ面Ｒi+1との間のｄ線（λ＝５８
７．５６ｎｍ）の屈折率をそれぞれ示している。また、
非球面には星印を付し、曲率半径の欄には近軸曲率半径
を掲載し、κ及び各係数は非球面データ欄に掲げる。

【００５８】また、全体諸元において、ｆは焦点距離、
βは撮影倍率、ＦＮＯはＦナンバー、２ωは画角（包括
角）をそれぞれ示す。なお、長さ、曲率半径などの単位
はｍｍである。

【００５９】

【表１】（全体諸元）ｆ＝１３．３８ｍｍ２ω＝１１８．３゜Ｆｎｏ＝２．８９（レンズデータ） r d ν ｎ 1) 49.1686 3.2000 49.61 1.772500 2) 29.0414 10.4500 1.000000 3) 36.9310 3.1500 49.52 1.744429 ★ 4) 16.5607 8.2000 1.000000 （最大有効半径ｈ_max＝20.79） 5) 49.1426 5.4500 64.10 1.516800 6) 109.6301 2.2000 1.000000 7)-1351.7476 2.4500 45.30 1.794997 8) 18.0000 0.1000 38.70 1.552230 ★ 9) 18.5889 11.5500 1.000000 10) 84.9665 1.8000 42.72 1.834810 11) 15.6386 15.8500 33.80 1.647690 12) -36.5124 1.2000 1.000000 13) 77.0703 6.0000 48.87 1.531720 14) -180.4056 1.5500 1.000000 15) 59.6966 9.3000 48.87 1.531720 16) -26.7247 0.4500 1.000000 17) 126.8401 3.8500 52.42 1.517420 18) -17.4698 1.3000 37.35 1.834000 19) 48.0387 2.0000 1.000000 20> 開口絞り d20 1.000000 21) -772.3579 4.0000 70.24 1.487490 22) -13.7605 1.3000 49.61 1.772500 23) -17.5351 0.1000 1.000000 24) -341.9896 1.3000 45.30 1.794997 25) 19.3148 3.7000 82.52 1.497820 26) -62.8479 0.3000 1.000000 27) 69.1177 4.0000 82.52 1.497820 28) -17.6971 1.0000 46.58 1.804000 29) -42.0166 BF 1.000000 非球面データ（κ及び各非球面係数）面 κ C 2 C 4 C 6 C 8 4 0.0612 0.00000 -2.78510×10^-6 2.22620×10^-8 -2.63440×10^-10 C10 6.84880×10^-13 C ３ C 12 C 14 C 16 -0.97966×10^-4 0.66684×10^-16 -0.28207×10^-17 0.33266×10^-20 面 κ C 2 C 4 C 6 C 8 9 0.8560 0.00000 3.29240×10^-5 -8.58180×10^-9 -1.79840×10^-11 C10 -5.78320×10^-14 C ３ C 12 C 14 C 16 0.77972×10^-4 -0.40429×10^-13 0.18565×10^-15 -0.24524×10^-18 ( 可変レンズ間隔データ) 1-POS 2-POS 3-POS 4-POS F＆β 13.38000 -0.02500 -0.10000 -0.17292 D0 ∞ 509.9354 108.7109 52.3863 ｄ20: 3.77748 3.44122 2.43480 1.45963 BF : 38.08638 38.42264 39.42906 40.40423 （各条件対応値）

【００６０】図２は、本実施例の無限遠合焦時の諸収差
図である。良好に収差補正が成されていることがわか
る。また、図３は、本実施例の撮影倍率−１／４０倍時
の諸収差図である。図から明らかなように、近距離収差
変動が良好に補正が成されていることがわかる。なお、
諸収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、Ｙは像高、
ｄ，ｇはそれぞれｄ線，ｇ線の収差曲線であることを示
している。また非点収差において、実線はサジタル像
面、点線はメリジオナル像面を示している。以下全ての
実施例の諸収差図において本実施例と同様の符号を用い
る。（第２実施例）図４は、第２実施例にかかる超広角レン
ズのレンズ構成を示す図である。物体側から順に、負の
屈折力を有する発散性レンズ群Ｇｎと、正の屈折力を有
する収斂性レンズ群Ｇｐとの負・正２つの群から構成さ
れている。発散性レンズ群Ｇｎは、物体側から順に、物
体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側
に凸面を向け物体側と像側との両面に非球面を有する負
メニスカス非球面レンズＬ２と、物体側に凸面を向けた
負メニスカスレンズＬ３と、厚肉両凸レンズＬ４と両凹
レンズＬ５と厚肉両凸レンズＬ６との３枚のレンズの接
合からなる接合正レンズと、両凸レンズＬ７とから構成
されている。また、収斂性レンズ群Ｇｐは、物体側から
順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンンズＬ８
と、両凸レンズＬ９と厚肉両凹レンズＬ１０との接合よ
りなる接合正レンズと、開口絞りＳと、物体側に凸面を
向けた厚肉凹メニスカスレンズＬ１１と両凸レンズＬ１
２との接合よりなる接合正レンズと、両凸レンズＬ１３
と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１４との
接合よりなる接合正レンズとから構成されている。

【００６１】合焦動作は収斂性レンズ群Ｇｐ全体の移動
により行われ、開口絞りＳを境に物体側のレンズ群Ｇｃ
（レンズＬ８〜Ｌ１０）が補正群、開口絞りＳを含んで
像側の群Ｇｆ（レンズＬ１１〜Ｌ１４）が合焦群を構成
している。合焦の際は合焦群Ｇｆと補正群Ｇｃのみを物
体方向に移動することによって行い、補正群Ｇｃよりも
合焦群Ｇｆの移動量が多く、撮影距離に対してノンリニ
アに移動する。撮影距離は０．１８ｍ（撮影倍率−０．
２３２倍）まで合焦が可能である。合焦群Ｇｆと補正群
Ｇｃは合わせて１つの光学系として機能しているので、
所謂防振レンズ群として使用できる他、合焦群Ｇｆと補
正群Ｇｃとを合わせて１つの群とし、光軸外しを行っ
て、所謂シフトレンズ光学系として使用可能である。

【００６２】表２に第２実施例の諸元値を掲げる。表に
おける符号、非球面式等は上記第１実施例と同様であ
る。

【００６３】

【表２】（全体諸元）ｆ＝１３．４０ｍｍ２ω＝１１８．９゜Ｆｎｏ＝２．８９（レンズデータ） r d ν ｎ 1) 80.5145 2.0000 49.45 1.772789 2) 21.2709 8.6441 1.000000 ★ 3) 26.8136 2.4000 45.37 1.796681 ★ 4) 12.4522 9.2092 1.000000（最大有効半径ｈ_max＝17.78） 5) 36.2138 2.5000 49.45 1.772789 6) 25.4097 3.0282 1.000000 7) 38.3479 12.0010 40.76 1.581440 8) -16.9894 1.8500 49.61 1.772500 9) 18.3548 8.0000 32.17 1.672700 10)-1535.8467 0.1000 1.000000 11) 38.7424 4.0000 38.02 1.603420 12) -148.7969 ｄ１２ 1.000000 13) -42.3829 2.7000 70.41 1.487490 14) -24.5665 0.1000 1.000000 15) 21.7191 6.0000 82.52 1.497820 16) -18.0871 5.0000 43.35 1.840421 17) 214.6171 ｄ１７ 1.000000 18> 開口絞り 1.0000 1.000000 19) 468.2634 8.0000 52.30 1.748099 20) 23.6125 5.5000 70.41 1.487490 21) -16.2338 0.1000 1.000000 22) 78.8775 5.4206 82.52 1.497820 23) -13.6227 1.0000 45.37 1.796681 24) -50.3950 BF 1.000000 （非球面データ）面 κ C 2 C 4 C 6 C 8 3 0.9785 0.00000 3.27740×10^-7 -1.69520×10^-9 -2.36410×10^-12 C10 -1.54710×10^-16 C 3 C12 C14 C16 -0.13556×10^-4 -0.25927×10^-17 0.58654×10^-20 0.00000 面 κ C 2 C 4 C 6 C 8 4 -0.2302 0.00000 -1.01430×10^-5 1.13160×10^-7 -8.58730×10^-10 C10 2.38760×10^-12 C３ C12 C14 C16 0.10414×10^-4 -0.41649×10^-14 0.31478×10^-17 0.00000 （可変レンズ間隔データ） 1-POS 2-POS 3-POS 4-POS F ＆β 13.39818 -0.03333 -0.10000 -0.23152 D0 ∞ 387.5292 118.8044 42.7863 ｄ12: 6.97454 6.72518 6.69378 6.43616 ｄ17: 3.66079 3.41143 2.53774 0.96888 ＢＦ: 38.02528 38.52400 39.42909 41.25557 （条件式対応値）

【００６４】図５は、第２実施例の無限遠合焦時の諸収
差図である。良好に収差補正が成されていることがわか
る。また、図６は、第２実施例の撮影倍率−１／３０倍
時の諸収差図である。近距離収差変動が良好に補正が成
されていることがわかる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、通
常の射影方式（ｙ＝ｆ・ｔａｎθ）で包括角２ω＝１１
８°を越え、更にＦ２．８程度の口径を有し、小型で高
性能で、近距離収差変動の少ない大口径超広角レンズ及
び該レンズを備える撮影装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のレンズ構成を示した図である。

【図２】第１実施例の無限遠合焦時の諸収差図である。

【図３】第１実施例の近距離合焦時の諸収差図である。

【図４】第２実施例のレンズ構成を示した図である。

【図５】第２実施例の無限遠合焦時の諸収差図である。

【図６】第２実施例の近距離合焦時の諸収差図である。

【符号の説明】

Ｇｎ発散性レンズ群Ｇｐ収斂性レンズ群Ｇｆ合焦群Ｇｃ補正群Ｓ開口絞りＬ１〜Ｌ１９各レンズ成分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側から順に、負の屈折力を有する発
散性レンズ群と、正の屈折力を有する収斂性レンズ群と
を有し、前記発散性レンズ群は少なくとも１枚の非球面
凹レンズを有し、当該非球面凹レンズは以下の条件を満
足することを特徴とする超広角レンズ。（２） −１５＜ｆ_asp／ｆ₀＜−１．７ここで、ｄ₀：前記非球面レンズの光軸上の厚さ（中心
厚），ｄ_φmax：前記非球面レンズの像側の面の最大有効径位
置における光軸と平行な厚さ，ｄ₃₀ ：前記非球面レンズの像側の面の全有効径を１０
割としたときの３割の位置における光軸と平行な厚さ，ｈ_max ：前記非球面レンズの像側の面における最大有
効半径，ｈ₃₀ ：前記非球面レンズの像側の面の全有効径を１０
割としたときの３割の位置における有効半径， f_asp：前記非球面レンズの近軸焦点距離，ｆ₀ ：前記広角レンズ全系の焦点距離である。
【請求項２】前記発散性レンズ群は少なくとも２面の
非球面を有し、該２面の非球面のうち最も物体側に位置し、かつ凹面に
設けられた非球面は、以下の非球面式（Ａ）で表現した
場合に３次項を有し、さらに以下の条件式（３）を満足
することを特徴とする請求項１記載の超広角レンズ。【数１】（Ａ）Ｘ（ｙ）＝（ｙ²／ｒ）／〔１＋（１
−κ・ｙ²／ｒ²）^1/2〕＋Ｃ２・ｙ²＋Ｃ3・｜ｙ｜³＋Ｃ
4・ｙ⁴＋Ｃ6・ｙ⁶＋Ｃ8・ｙ⁸＋Ｃ10・ｙ¹⁰＋Ｃ12・ｙ¹²
＋Ｃ14・ｙ¹⁴＋Ｃ16・ｙ¹⁶ ここで、Ｘ（ｙ）：光軸から垂直方向の高さｙにおける各非球面
の頂点の接平面から光軸方向に沿った距離（サグ量），ｒ：基準の曲率半径， κ ：円錐係数，Ｃｎ：ｎ次の非球面係数，（３）１×１０^-6 ＜｜Ｃ3｜＜１×１０^-6 ここで、Ｃ３は、前記非球面を前記非球面式（Ａ）で表
現した場合の３次係数である。
【請求項３】全系の包括角２ω＝１１０度を越える超
広角レンズにおいて、物体側から順に、負の屈折力を有
する発散性レンズ群と、正の屈折力を有する収斂性レン
ズ群とを有し、前記発散性レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面
を向けた負メニスカスレンズと、光軸中心から周辺部分
へいくに応じて曲率が緩くなる形状を有する非球面を少
なくとも像面側に設けた非球面凹レンズを有し、前記非
球面レンズは以下の条件を満足する超広角レンズ。ここで、ｄ₀：前記非球面レンズの光軸上の厚さ（中心
厚），ｄ_φmax：前記非球面レンズの像側の面における最大有
効径位置における光軸と平行な厚さ，ｄ₃₀ ：前記非球面レンズの像側の面の全有効径を１０
割としたときの３割位置における光軸と平行な厚さ，ｈ_max ：前記非球面レンズの像側の面における最大有
効半径，ｈ₃₀ ：前記非球面レンズの像側の面の全有効径を１０
割としたときの３割位置における有効半径である。
【請求項４】前記正の屈折力を有する収斂性レンズ群
中に近距離合焦時に移動する合焦群を少なくとも１群有
し、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１乃
至３の何れか一項に記載の超広角レンズ。（４）３＜ｆ_x ／ｆ₀ ＜１２ここで、ｆ_x：前記合焦群の焦点距離。ただし、複数群存在する
場合、最も焦点距離の短い群の焦点距離，ｆ₀ ：前記超広角レンズ全系の焦点距離である。
【請求項５】請求項１乃至４の何れか一項に記載の超
広角レンズを備えることを特徴とする撮影装置。