JP2004226723A

JP2004226723A - 広角レンズ系

Info

Publication number: JP2004226723A
Application number: JP2003014896A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Koori; 雅和小織
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2023-01-23
Also published as: US20040150894A1; JP4199550B2; US6924947B2

Abstract

【目的】Ｆナンバーが２．８程度で、短焦点距離端での３０゜以上の半画角に対して良好な性能を示し、しかも焦点距離よりもバックフォーカスが十分に長い電子スチルカメラに適した広角レンズ系を得る。
【構成】空気間隔最大の位置を境に、負のパワーを持つ物体側の第１レンズ群と、正のパワーを持つ像側の第２レンズ群とからなる、レトロフォーカスタイプの光学系において、条件式（１）ないし（４）を満足する広角レンズ系。
（１）２．０＜ｆ_Ｂ／ｆ＜２．５
（２）４．５＜｜ｆ_１／ｆ｜＜６．２
（３）１．８＜ｆ_２／ｆ＜２．０
（４）１．０＜ｄ／ｆ＜１．５
但し、
ｆ_Ｂ：バックフォーカス、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆ_１：第１レンズ群の焦点距離、
ｆ_２：第２レンズ群の焦点距離、
ｄ：第１レンズ群と第２レンズ群の軸上空気間隔。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、電子スチルカメラに好適なバックフォーカスの長い広角レンズ系に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
【０００３】
ＣＣＤなどの固体撮像素子を用いる電子スチルカメラでは、撮像素子の小型化高精細化が進行し、これに伴いより焦点距離の短い広角レンズ系が要求されている。また、電子スチルカメラでは、撮影レンズ系と撮像素子の間にローパスフィルター、赤外カットフィルター、ビームスプリッタといった光学素子を配置するために、長いバックフォーカスが要求される。広角レンズ系において、長いバックフォーカスと好ましい光学性能とを両立させることは困難であった。
【０００４】
【特許文献】
特開平７−１８１３７６号公報
特開平１０−５４９３４号公報
特開平１０−１４２４９５号公報
特開２０００−３９５５３号公報
特開２０００−１３１６０６号公報
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、Ｆナンバーが２．８程度で、短焦点距離端における３０゜以上の半画角に対して良好な性能を示し、しかも焦点距離よりもバックフォーカスが十分に長い広角レンズ系を得ることを目的とする。
【０００６】
【発明の概要】
本発明は、空気間隔最大の位置を境に、負のパワーを持つ物体側の第１レンズ群と、正のパワーを持つ像側の第２レンズ群とからなる、レトロフォーカスタイプの光学系において、以下の条件式（１）ないし（４）を満足することを特徴としている。
（１）２．０＜ｆ_Ｂ／ｆ＜２．５
（２）４．５＜｜ｆ_１／ｆ｜＜６．２
（３）１．８＜ｆ_２／ｆ＜２．０
（４）１．０＜ｄ／ｆ＜１．５
但し、
ｆ_Ｂ：バックフォーカス（第２レンズ群の最も像側のレンズ面から結像面までの空気換算距離）、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆ_１：第１レンズ群の焦点距離、
ｆ_２：第２レンズ群の焦点距離、
ｄ：第１レンズ群と第２レンズ群の軸上空気間隔、
である。
【０００７】
第１レンズ群中には３枚の負レンズを含ませることが好ましい。そしてその３枚の負レンズのパワーを、物体側から順に、φ_ｎ−１、φ_ｎ−２、φ_ｎ−３、アッベ数を、物体側から順に、ν_ｎ−１、ν_ｎ−２、ν_ｎ−３としたとき、以下の条件式（５）ないし（７）を満足することが好ましい。
（５）｜φ_ｎ−３｜＜｜φ_ｎ−１｜＜｜φ_ｎ−２｜
（６）ν_ｎ−３＜ν_ｎ−１＜ν_ｎ−２
（７）３１．０＜（ν_ｎ−１＋ν_ｎ−３）／２＜３８．０
【０００８】
本発明の広角レンズ系は、次の条件式（８）ないし（１０）を満足することが望ましい。
（８）０．７＜ｆ１／ｒ１２＜１．２
（９）０．７＜ｆ１／ｒ２１＜１．２
（１０）｜（ｒ１２−ｒ２１）／（ｒ１２＋ｒ２１）｜＜０．１
但し、
ｒ１２；第１レンズ群の最も像側のレンズ面の曲率半径、
ｒ２１；第２レンズ群の最も物体側のレンズ面の曲率半径、
である。
【０００９】
第１レンズ群は、例えば、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、両凸正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹の負レンズと、両凸の正レンズとから構成することができる。
第２レンズ群は、例えば、物体側から順に、負レンズと正レンズの貼合せレンズと、正レンズとから構成することができる。
【００１０】
本発明の広角レンズ系において、機械構成を簡単にするには、絞りを第２レンズ群の後方に配置したビハインド絞りとするのがよい。一方、より高い光学性能と十分な周辺光量を確保するには、絞りを、第１レンズ群と第２レンズ群の間に配置するのがよい。ビハインド絞りの場合、絞りはカメラボディ側に設けることが可能である。
【００１１】
【発明の実施形態】
図１、図３、図５及び図７の各実施例に示すように、本発明の広角レンズ系は、物体側から順に、空気間隔最大の位置を境にして、負のパワー（屈折力）を持つ第１レンズ群（前群）１０と、正のパワー（屈折力）を持つ第２レンズ群（後群）２０とからなっている。実施例１ないし３（図１、図３、図５）は、絞りＳが第２レンズ群２０の後方（全レンズ群の後方）位置するビハインド絞りであり、実施例４（図７）では、絞りＳが第１レンズ群１０と第２レンズ群２０の間に位置している。全ての実施例において、第２レンズ群２０の後方にフィルタ類（又は光路分岐素子）３０が位置している。
【００１２】
条件式（１）は、焦点距離とバックフォーカスに関する条件式である。条件式（１）の下限を越えると、第２レンズ群の後方に、ローパスフィルター・ビームスプリッタといった光学素子を挿入することが困難になる。
また、上限を越えると、バックフォーカスが長くなりすぎ、絞径及びレンズ全体の径（特に第２レンズ群の径）が大きくなり、小型化が困難になる。特にビハインド絞りの場合には、バックフォーカスと絞径は比例関係にある。
【００１３】
条件式（２）、（３）は、第１レンズ群、第２レンズ群、及びレンズ全系のパワーに関する条件式である。条件式（２）の下限を越えると、第１レンズ群の負のパワーが大きくなりすぎ、焦点距離に対して長いバックフォーカスを確保するには有利だが第１レンズ群で発生する諸収差が補正できなくなる。上限を越えると十分なバックフォーカスが確保できなくなる。条件式（３）の下限を越えると、第２レンズ群の正のパワーが大きくなりすぎ、第２レンズ群で発生する諸収差が補正できなくなると共に十分なバックフォーカスを確保することが困難になる。上限を越えるとレンズ全長が長くなり小型化が達成できない。
【００１４】
条件式（４）は、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔に関する条件式である。条件式（４）の下限を越えると、バックフォーカスが十分に取れなくなると共に、収差を良好に補正できない。上限を越えるとレンズ全系が長くなり小型化が困難になる。
【００１５】
また、第１レンズ群中に３枚の負レンズを含ませる場合にそのアッベ数を最適に選ぶことで、倍率色収差の発生を抑えている。また、高次の収差の発生を抑えるために、第１レンズ群と第２レンズ群の向かい合うレンズの曲率半径を最適に選んでいる。
【００１６】
条件式（５）、（６）、（７）は、第１レンズ群中に３枚の負レンズを含ませた場合のその負レンズに関する条件式である。３枚の負レンズのうち、最も物体側の負レンズのパワーが強くなると、歪曲収差の戻り量が大きくなり、いわゆる陣笠タイプの歪曲収差が発生するため、好ましくない。また、最も像側の負レンズは、倍率色収差の補正に働いており、パワーが強すぎるとコマ収差、非点収差が大きく発生する。また、倍率色収差を良好に補正するためには、最もパワーの強い負レンズのアッベ数が大きく、パワーの小さい負レンズのアッベ数が小さいことが望ましく、さらに、周辺部での倍率色収差の発生を抑えるためには、条件式（７）を満足することが好ましい。
【００１７】
条件式（８）、（９）、（１０）は、第１レンズ群と第２レンズ群の向かい合った面の曲率に関する条件式で、負の第１レンズ群の最終面と、正の第２レンズ群の第１面の曲率が、いずれも、その曲率中心を物体側に持つことを特徴とする。これにより、過度な収差補正、特に高次の球面収差の発生を抑えることができる。条件式（８）、（９）の上限を越えると、曲率中心が像側になるため、高次の収差が発生しやすくなる。下限を越えると、収差が補正不足となる。また、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が十分に大きいため、高次の球面収差、コマ収差の発生を抑えるためには、条件式（１０）を満たすことが望ましい。
【００１８】
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であり、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナル、Ｆ_ＮＯはＦナンバー、ｆは全系の焦点距離、Ｗは半画角（゜）、ｆ_Ｂはバックフォーカス（第２レンズ群の最も像側の面から結像面までの空気換算距離）、ｒは曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、Ｎ_ｄはｄ線の屈折率、ν_ｄはアッベ数を示す。
【００１９】
［実施例１］
図１は本発明の広角レンズ系の実施例１のレンズ構成を示し、図２はその諸収差を示している。第１レンズ群１０（面Ｎｏ．１〜１０）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１１と、両凸正レンズ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１３と、両凹の負レンズ１４と、両凸の正レンズ１５とから構成されており、第２レンズ群２０（面Ｎｏ．１１〜１５）は、負レンズ２１と正レンズ２２の貼合せレンズと、正レンズ２３とから構成されている。撮像面の前には平行平面板（フィルタ類）３０が位置している。表１はその数値データであり、平行平面板３０を含んでいる。絞りＳは第２レンズ群２０（第１５面）の後方（像側）１．００ｍｍの位置にあるビハインド絞りである。ビハインド絞りとすれば、機械構成を簡潔にでき、なおかつ、十分高い性能を保持することができる。また、レンズ交換式カメラでは、カメラボディ側に絞りを固定的に配置する（レンズ側に絞りを持たない）ことが可能となる。
【００２０】
【表１】

【００２１】
［実施例２］
図３は本発明の広角レンズ系の実施例２のレンズ構成を示し、図４はその諸収差を示している。表２はその数値データである。絞りＳは第２レンズ群２０（第１５面）の後方（像側）１．００ｍｍの位置にある。基本的なレンズ構成は実施例１と同様である。
【００２２】
【表２】

【００２３】
［実施例３］
図５は本発明の広角レンズ系の実施例３のレンズ構成を示し、図６はその諸収差を示している。表３はその数値データである。絞りＳは第２レンズ群２０（第１５面）の後方（像側）１．００ｍｍの位置にある。基本的なレンズ構成は実施例１と同様である。
【００２４】
【表３】

【００２５】
［実施例４］
図７は本発明の広角レンズ系の実施例４のレンズ構成を示し、図８はその諸収差を示している。表４はその数値データである。この実施例４では、絞りＳは第１レンズ群１０（第１０面）の後方（像側）３．４２３ｍｍの位置にある。基本的なレンズ構成は実施例１と同様である。絞りを第１レンズ群と第２レンズ群の間に配置することにより、高い性能を保ちつつ、周辺光量を容易に得ることができる。
【００２６】
【表４】

【００２７】
各実施例の各条件式に対する値を表５に示す。
【表５】

各実施例は各条件式を満足しており、諸収差も比較的よく補正されている。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｆナンバーが２．８程度で、短焦点距離端での３０゜以上の半画角に対して良好な性能を示し、しかも焦点距離よりもバックフォーカスが十分に長い広角レンズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による広角レンズ系の実施例１のレンズ構成図である。
【図２】図１のレンズ構成の諸収差図である。
【図３】本発明による広角レンズ系の実施例２のレンズ構成図である。
【図４】図３のレンズ構成の諸収差図である。
【図５】本発明による広角レンズ系の実施例３のレンズ構成図である。
【図６】図５のレンズ構成の諸収差図である。
【図７】本発明による広角レンズ系の実施例４のレンズ構成図である。
【図８】図７のレンズ構成の諸収差図である。

Claims

空気間隔最大の位置を境に、負のパワーを持つ物体側の第１レンズ群と、正のパワーを持つ像側の第２レンズ群とからなる、レトロフォーカスタイプの光学系において、以下の条件式（１）ないし（４）を満足することを特徴とする広角レンズ系。
（１）２．０＜ｆ_Ｂ／ｆ＜２．５
（２）４．５＜｜ｆ_１／ｆ｜＜６．２
（３）１．８＜ｆ_２／ｆ＜２．０
（４）１．０＜ｄ／ｆ＜１．５
但し、
ｆ_Ｂ：バックフォーカス（第２レンズ群の最も像側のレンズ面から結像面までの空気換算距離）、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆ_１：第１レンズ群の焦点距離、
ｆ_２：第２レンズ群の焦点距離、
ｄ：第１レンズ群と第２レンズ群の軸上空気間隔。
請求項１記載の広角レンズ系において、第１レンズ群は３枚の負レンズを含み、その３枚の負レンズのパワーを、物体側から順に、φ_ｎ−１、φ_ｎ−２、φ_ｎ−３、アッベ数を、物体側から順に、ν_ｎ−１、ν_ｎ−２、ν_ｎ−３としたとき、以下の条件式（５）ないし（７）を満足する広角レンズ系。
（５）｜φ_ｎ−３｜＜｜φ_ｎ−１｜＜｜φ_ｎ−２｜
（６）ν_ｎ−３＜ν_ｎ−１＜ν_ｎ−２
（７）３１．０＜（ν_ｎ−１＋ν_ｎ−３）／２＜３８．０
請求項１または２記載の広角レンズ系において、以下の条件式（８）ないし（１０）を満足する広角レンズ系。
（８）０．７＜ｆ１／ｒ１２＜１．２
（９）０．７＜ｆ１／ｒ２１＜１．２
（１０）｜（ｒ１２−ｒ２１）／（ｒ１２＋ｒ２１）｜＜０．１
但し、
ｒ１２；第１レンズ群の最も像側のレンズ面の曲率半径、
ｒ２１；第２レンズ群の最も物体側のレンズ面の曲率半径。
請求項１ないし３のいずれか１項記載の広角レンズ系において、第１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、両凸正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹の負レンズと、両凸の正レンズとから構成されている広角レンズ系。
請求項１ないし４のいずれか１項記載の広角レンズ系において、第２レンズ群は、物体側から順に、負レンズと正レンズの貼合せレンズと、正レンズとから構成されている広角レンズ系。
請求項１ないし５のいずれか１項記載の広角レンズ系において、絞りは、第２レンズ群の後方に配置されたビハインド絞りである広角レンズ系。
請求項１ないし５のいずれか１項記載の広角レンズ系において、絞りは、第１レンズ群と第２レンズ群の間に配置されている広角レンズ系。