JP2004245893A - レトロフォーカス型広角レンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】小型，多画素化が進んだ撮像素子に対応できる優れた光学性能を備えると共に、十分なコンパクト化を達成できること。
【解決手段】物体側から順に、負の屈折力を備えた第１レンズ群１、負の屈折力を備えた第２レンズ群２、正の屈折力を備えた第３レンズ群３、正の屈折力を備えた第４レンズ群４、正の屈折力を備えた第５レンズ群５が配置されて構成される。第２レンズ群２と第３レンズ群３との間には、絞り６が備えられている。第５レンズ群５の後方にはローパスフィルタや色フィルタなどから構成されるフィルタユニット７が配置される。
【選択図】 図１
【解決手段】物体側から順に、負の屈折力を備えた第１レンズ群１、負の屈折力を備えた第２レンズ群２、正の屈折力を備えた第３レンズ群３、正の屈折力を備えた第４レンズ群４、正の屈折力を備えた第５レンズ群５が配置されて構成される。第２レンズ群２と第３レンズ群３との間には、絞り６が備えられている。第５レンズ群５の後方にはローパスフィルタや色フィルタなどから構成されるフィルタユニット７が配置される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高画質のデジタルカメラやビデオカメラなどに好適なレトロフォーカス型広角レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルカメラやビデオカメラの普及が著しい。デジタルカメラやビデオカメラには、レトロフォーカス型広角レンズが用いられることが多い。特に、最近のデジタルカメラやビデオカメラのコンパクト化は著しく、これに伴い撮像面のサイズが小さいＣＣＤなどの撮像素子が用いられることから、光学性能の優れたレトロフォーカス型広角レンズが必要になる。そこで、このようなデジタルカメラやビデオカメラに用いることが可能な種々のレトロフォーカス型広角レンズが提案されている（例えば、下記特許文献１，２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２９３２４６号公報
【特許文献２】
特開２００２−２２８９２５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１に記載されているレトロフォーカス型レンズは、テレセントリック特性を向上させた５枚のレンズからなるものである。しかし、十分な広角化が達成されたものとはいえず、デジタルカメラに用いるレンズとしては物足りない。また、一応のコンパクト化が図られてはいるものの、多画素の撮像素子が搭載されたデジタルカメラに用いる場合には、当該撮像素子の性能を引き出すための結像性能が得られない。
【０００５】
また、前記特許文献２に記載されているレトロフォーカス型広角レンズは、５枚のレンズ構成で十分な広角化を達成すると共に撮像面のサイズが小さい撮像素子にも対応できるように結像性能も向上させている。しかしながら、このレトロフォーカス型広角レンズでは、より一層多画素化された撮像素子が用いられる傾向にある最近のデジタルカメラに要求される結像性能は期待できない。
【０００６】
本発明は、上記のような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、小型、多画素化が進んだ撮像素子に対応可能な優れた光学性能を備えると共に、十分なコンパクト化を達成できるレトロフォーカス型広角レンズを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１にかかるレトロフォーカス型広角レンズは、物体側から順に、負の屈折力を備えた第１レンズ群、負の屈折力を備えた第２レンズ群、正の屈折力を備えた第３レンズ群、正の屈折力を備えた第４レンズ群、および正の屈折力を備えた第５レンズ群が配置されて構成され、以下に示す条件を満足することを特徴とする。
０．８＜ｄ２３／ｄ３４＜１．０
１．３＜ｂｆ／ｆ＜１．８
０．９＜ｂｆ／ｌｓ＜１．１
ただし、ｄ２３は前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の空気間隔、ｄ３４は前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間の空気間隔、ｂｆは前記第５レンズ群の最も像側面から像面までの空気換算での長さ、ｆは前記レトロフォーカス型広角レンズ全系の焦点距離、ｌｓは像面の面サイズの対角長を示す。
【０００８】
この請求項１に記載の発明によれば、十分なコンパクト化が達成されると共に、高い光学性能を備えたレトロフォーカス型広角レンズを提供することができる。このレトロフォーカス型広角レンズは、特に小型で画素数の多い撮像素子を搭載したコンパクトなデジタルカメラやビデオカメラに最適である。
【０００９】
また、請求項２にかかるレトロフォーカス型広角レンズは、請求項１に記載の発明において、前記第３レンズ群の最も物体側面の曲率半径をｒ３Ｆ、前記第３レンズ群の最も像側面の曲率半径をｒ３Ｂ、前記第５レンズ群の最も物体側面の曲率半径をｒ５Ｆ、前記第５レンズ群の最も像側面の曲率半径をｒ５Ｂとするとき、以下に示す条件を満足することを特徴とする。
０．２＜｜ｒ３Ｆ／ｒ３Ｂ｜＜０．３
０．１＜｜ｒ５Ｆ／ｒ５Ｂ｜＜０．３
【００１０】
この請求項２に記載の発明によれば、十分なコンパクト化が達成されると共に、より高い光学性能を備えたレトロフォーカス型広角レンズを提供することができる。このレトロフォーカス型広角レンズは、特に小型で画素数の多い撮像素子を搭載したコンパクトなデジタルカメラやビデオカメラに最適である。
【００１１】
また、請求項３にかかるレトロフォーカス型広角レンズは、請求項１または２に記載の発明において、前記第１レンズ群は物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズにより構成され、前記第２レンズ群は物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズにより構成され、前記第３レンズ群は両凸レンズにより構成され、前記第４レンズ群は物体側に凸面を向けた負の屈折力を備えた凹メニスカスレンズと正の屈折力を備えた両凸レンズとが接合されて構成され、前記第５レンズ群は両凸レンズにより構成されていることを特徴とする。
【００１２】
この請求項３に記載の発明によれば、５群６枚といった少ないレンズ構成でコンパクトなレトロフォーカス型広角レンズを提供することができる。
【００１３】
また、請求項４にかかるレトロフォーカス型広角レンズは、請求項１〜３のいずれか一つに記載の発明において、前記第１レンズ群は少なくとも１面の非球面を備えていることを特徴とする。
【００１４】
この請求項４に記載の発明によれば、歪曲収差を良好に補正することができる。
【００１５】
また、請求項５にかかるレトロフォーカス型広角レンズは、請求項１〜３のいずれか一つに記載の発明において、前記第１レンズ群の最も像側面には樹脂が張り付けられ、該樹脂の像側面に非球面が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
この請求項５に記載の発明によれば、歪曲収差を良好に補正することができる。特に、前記第１レンズ群を構成するレンズが加工しにくいガラス材などで形成されている場合、容易に所望の面に非球面を形成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のレトロフォーカス型広角レンズは、物体側から順に、負の屈折力を備えた第１レンズ群、負の屈折力を備えた第２レンズ群、正の屈折力を備えた第３レンズ群、正の屈折力を備えた第４レンズ群、および正の屈折力を備えた第５レンズ群が配置されて構成される。
【００１８】
第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズにより構成される。第２レンズ群は、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズにより構成される。第３レンズ群は、両凸レンズにより構成される。第４レンズ群は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を備えた凹メニスカスレンズと正の屈折力を備えた両凸レンズとが接合されて構成される。第５レンズ群は、両凸レンズにより構成される。
【００１９】
本発明は、コンパクトなデジタルカメラやビデオカメラなどに用いることができるレトロフォーカス型広角レンズを提供することを目的としている。このためには、レンズのコンパクト化はもとより、小型で画素数の多い撮像素子の性能に合った高い光学性能を備えることが必要になる。そこで、まず、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の空気間隔をｄ２３、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間の空気間隔をｄ３４とするとき、次の条件を満足することが好ましい。
【００２０】
０．８＜ｄ２３／ｄ３４＜１．０ ・・・（１）
【００２１】
この条件式（１）は前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の空気間隔と前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間の空気間隔の比を決定するための式である。ｄ２３／ｄ３４の値が０．８以下になると、レトロフォーカス型広角レンズのバックフォーカスの確保が不十分になる。この値で、無理に必要なバックフォーカスを確保しようとすると、前記第１レンズ群および前記第２レンズ群の屈折力を強くしなければならず、収差補正が困難になる。一方、ｄ２３／ｄ３４の値が１．０以上になると、前記第１レンズ群の物体側面のレンズ頂点から像面（撮像素子）までの長さが長くなり、レトロフォーカス型広角レンズのコンパクト化が達成できない。
【００２２】
さらに、前記第５レンズ群の最も像側面から像面までの空気換算での長さをｂｆ、本発明のレトロフォーカス型広角レンズ全系の焦点距離をｆとするとき、次の条件を満足することが好ましい。
【００２３】
１．３＜ｂｆ／ｆ＜１．８ ・・・（２）
【００２４】
この条件式（２）は、本発明のレトロフォーカス型広角レンズのバックフォーカスとレンズ全系の焦点距離との比を決定するための式である。ｂｆ／ｆの値が１．３以下になると、レトロフォーカス型広角レンズのバックフォーカスが短くなり、ローパスフィルタなどのフィルタ類を配置するスペースを確保することが困難になる。一方、ｂｆ／ｆの値が１．８以上になると、レトロフォーカス型広角レンズの全長が長くなり、十分なコンパクト化の達成ができない。加えて、第１レンズ群および第２レンズ群の屈折力を強くしなければならず、収差補正が困難になる。
【００２５】
さらに、像面の面サイズの対角長をｌｓとするとき、次の条件を満足することが好ましい。
【００２６】
０．９＜ｂｆ／ｌｓ＜１．１ ・・・（３）
【００２７】
この条件式（３）は、本発明のレトロフォーカス型広角レンズのバックフォーカスと像面の面サイズの対角長との比を決定するための式である。ｂｆ／ｌｓの値が０．９以下になると、レトロフォーカス型広角レンズにおける十分なバックフォーカスの確保が困難になるか、もしくは画角が大きくなりすぎて像面周辺部の性能確保が困難になる。一方、ｂｆ／ｌｓの値が１．１以上になると、レトロフォーカス型広角レンズのバックフォーカスが長くなり、十分なコンパクト化を達成できなくなる。
【００２８】
また、本発明のレトロフォーカス型広角レンズでは、前記第３レンズ群の最も物体側面の曲率半径をｒ３Ｆ、前記第３レンズ群の最も像側面の曲率半径をｒ３Ｂとするとき、次の条件を満足することが好ましい。
【００２９】
０．２＜｜ｒ３Ｆ／ｒ３Ｂ｜＜０．３ ・・・（４）
【００３０】
この条件式（４）は、前記第３レンズ群における最も物体側面の曲率半径と最も像側面の曲率半径との比を決定するための式である。｜ｒ３Ｆ／ｒ３Ｂ｜の値が０．２以下になると、前記第３レンズ群の最も物体側面の屈折効果が大きくなりすぎ、球面収差がアンダー補正になる。この結果、歪曲収差の負変位が大きく残存することになって好ましくない。一方、｜ｒ３Ｆ／ｒ３Ｂ｜の値が０．３以上になると、像面湾曲が負変位して補正が困難になる。
【００３１】
さらに、本発明のレトロフォーカス型広角レンズでは、前記第５レンズ群の最も物体側面の曲率半径をｒ５Ｆ、前記第５レンズ群の最も像側面の曲率半径をｒ５Ｂとするとき、次の条件を満足することが好ましい。
【００３２】
０．１＜｜ｒ５Ｆ／ｒ５Ｂ｜＜０．３ ・・・（５）
【００３３】
この条件式（５）は、前記第５レンズ群における最も物体側面の曲率半径と最も像側面の曲率半径との比を決定するための式である。｜ｒ５Ｆ／ｒ５Ｂ｜の値が０．１以下になると、レトロフォーカス型広角レンズにおける正の屈折力が物体側に移動するため、歪曲収差の負変位が大きくなる。加えて、レトロフォーカス型広角レンズの全長が長くなり、レンズのコンパクト化が達成できなくなる。一方、｜ｒ５Ｆ／ｒ５Ｂ｜の値が０．３以上になると、球面収差が負変位する一方で歪曲収差が正変位するため、好ましくない。
【００３４】
さらに、本発明のレトロフォーカス型広角レンズでは、前記第１レンズ群は少なくとも１面の非球面を備えている。このため、歪曲収差を良好に補正することができる。なお、前記第１レンズ群を構成するレンズが加工しにくいガラス材などで形成されている場合、当該レンズに樹脂を張り付け、この樹脂面に非球面を形成するとよい。
【００３５】
次に、本発明の各実施の形態を説明する。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１にかかるレトロフォーカス型広角レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。このレトロフォーカス型広角レンズは、図示しない物体側から順に、負の屈折力を備えた第１レンズ群１、負の屈折力を備えた第２レンズ群２、正の屈折力を備えた第３レンズ群３、正の屈折力を備えた第４レンズ群４、正の屈折力を備えた第５レンズ群５が配置されて構成される。第１レンズ群１は、前記物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズ１ａと、この凹メニスカスレンズ１ａの像側面に貼り付けられた樹脂１ｂにより構成される。樹脂１ｂの像側面には、非球面が形成されている。第２レンズ群２は、前記物体側に凸面を向けたメニスカスレンズにより構成される。第３レンズ群３は、両凸レンズにより構成される。第４レンズ群４は、前記物体側に凸面を向けた負の屈折力を備えた凹メニスカスレンズ４ａと正の屈折力を備えた両凸レンズ４ｂとが接合されて構成される。第５レンズ群５は、両凸レンズにより構成される。また、第３レンズ群３と第４レンズ群４との間には、絞り６が備えられている。第５レンズ群５の後方（図の右側）にはローパスフィルタや色フィルタなどのフィルタから構成されるフィルタユニット７が配置される。
【００３７】
以下、本実施の形態１のレトロフォーカス型広角レンズに関する各種数値データを示す。
【００３８】
本実施の形態１のレトロフォーカス型広角レンズ全系の焦点距離ｆ＝３．３
Ｆナンバー＝２．８
第１レンズ群１の焦点距離＝−２３．０
第２レンズ群２の焦点距離＝−６．４
第３レンズ群３の焦点距離＝７．９
第４レンズ群４の凹メニスカスレンズ４ａの焦点距離＝−４．２５
第４レンズ群４の両凸レンズ４ｂの焦点距離＝３．８
第５レンズ群５の焦点距離＝１１．９
第１レンズ群１〜第３レンズ群３からなる前群の合成焦点距離＝７．２
第４レンズ群４および第５レンズ群５からなる後群の合成焦点距離＝１１．９
【００３９】
【００４０】
【００４１】
また、図２は本実施の形態１のレトロフォーカス型広角レンズの収差図である。
【００４２】
（実施の形態２）
図３は、本実施の形態２にかかるレトロフォーカス型広角レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。このレトロフォーカス型広角レンズも実施の形態１に示したレンズと同様に、図示しない物体側から順に、負の屈折力を備えた第１レンズ群１、負の屈折力を備えた第２レンズ群２、正の屈折力を備えた第３レンズ群３、正の屈折力を備えた第４レンズ群４、正の屈折力を備えた第５レンズ群５が配置されて構成される。
【００４３】
第１レンズ群１は、前記物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズ１ａと、この凹メニスカスレンズ１ａの像側面に貼り付けられた樹脂１ｂにより構成される。樹脂１ｂの像側面には、非球面が形成されている。第２レンズ群２は、前記物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズにより構成される。第３レンズ群３は、両凸レンズにより構成される。第４レンズ群４は、前記物体側に凸面を向けた負の屈折力を備えた凹メニスカスレンズ４ａと正の屈折力を備えた両凸レンズ４ｂとが接合されて構成される。第５レンズ群５は、両凸レンズにより構成される。また、第３レンズ群３と第４レンズ群４との間には、絞り６が備えられている。第５レンズ群５の後方（図の右側）にはローパスフィルタや色フィルタなどのフィルタから構成されるフィルタユニット７が配置される。
【００４４】
以下、本実施の形態２のレトロフォーカス型広角レンズに関する各種数値データを示す。
【００４５】
本実施の形態２のレトロフォーカス型広角レンズ全系の焦点距離ｆ＝３．３
Ｆナンバー＝２．８
第１レンズ群１の焦点距離＝−２２．５
第２レンズ群２の焦点距離＝−６．１
第３レンズ群３の焦点距離＝７．９
第４レンズ群４の凹メニスカスレンズ４ａの焦点距離＝−４．６
第４レンズ群４の両凸レンズ４ｂの焦点距離＝３．８
第５レンズ群５の焦点距離＝１４．８
第１レンズ群１〜第３レンズ群３からなる前群の合成焦点距離＝６．１
第４レンズ群４および第５レンズ群５からなる後群の合成焦点距離＝１４．８
【００４６】
【００４７】
【００４８】
また、図４は本実施の形態２のレトロフォーカス型広角レンズの収差図である。
【００４９】
（実施の形態３）
図５は、本実施の形態３にかかるレトロフォーカス型広角レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。このレトロフォーカス型広角レンズも、実施の形態１に示したレンズと同様に、図示しない物体側から順に、負の屈折力を備えた第１レンズ群１、負の屈折力を備えた第２レンズ群２、正の屈折力を備えた第３レンズ群３、正の屈折力を備えた第４レンズ群４、正の屈折力を備えた第５レンズ群５が配置されて構成される。
【００５０】
第１レンズ群１は、前記物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズ１ａと、この凹メニスカスレンズ１ａの像側面に貼り付けられた樹脂１ｂにより構成される。樹脂１ｂの像側面には、非球面が形成されている。第２レンズ群２は、前記物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズにより構成される。第３レンズ群３は、両凸レンズにより構成される。第４レンズ群４は、前記物体側に凸面を向けた負の屈折力を備えた凹メニスカスレンズ４ａと正の屈折力を備えた両凸レンズ４ｂとが接合されて構成される。第５レンズ群５は、両凸レンズにより構成される。また、第３レンズ群３と第４レンズ群４との間には、絞り６が備えられている。第５レンズ群５の後方（図の右側）にはローパスフィルタや色フィルタなどから構成されるフィルタユニット７が配置される。
【００５１】
以下、本実施の形態３のレトロフォーカス型広角レンズに関する各種数値データを示す。
【００５２】
本実施の形態３のレトロフォーカス型広角レンズ全系の焦点距離ｆ＝３．３
Ｆナンバー＝２．８
第１レンズ群１の焦点距離＝−２０．７
第２レンズ群２の焦点距離＝−６．３
第３レンズ群３の焦点距離＝８．１
第４レンズ群４の凹メニスカスレンズ４ａの焦点距離＝−４．７
第４レンズ群４の両凸レンズ４ｂの焦点距離＝３．８
第５レンズ群５の焦点距離＝１６．０
第１レンズ群１〜第３レンズ群３からなる前群の合成焦点距離＝５．７
第４レンズ群４および第５レンズ群５からなる後群の合成焦点距離＝１６．０
【００５３】
【００５４】
【００５５】
また、図６は本実施の形態３のレトロフォーカス型広角レンズの収差図である。
【００５６】
なお、上記数値データにおいて、ｒ１，ｒ２，・・・・は各レンズ、絞りまたはフィルタ面の曲率半径、ｄ１，ｄ２，・・・・は各レンズ、絞りまたはフィルタの肉厚またはそれらの面間隔、ｎｄ１，ｎｄ２，・・・・は各レンズのｄ線の屈折率、νｄ１，νｄ２，・・・・は各レンズのアッベ数を示している。
【００５７】
また、上記各非球面形状は、光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＹ軸をとり、光の進行方向を正とするとき、以下に示す式により表される。
【００５８】
【数１】
【００５９】
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０はそれぞれ４次，６次，８次，１０次の非球面係数である。
【００６０】
以上説明したように、本発明のレトロフォーカス型広角レンズは、５群６枚という少ないレンズ構成により十分なコンパクト化が達成されると共に、諸収差の発生を抑制できるという優れた光学性能を備えている。特に、小型の撮像素子に対応できる十分な長さの射出瞳位置を確保できる。また、∞〜１０ｃｍの結像性能の最適化を図り、最短撮影距離１０ｃｍ（名刺サイズ）を実現した。したがって、本発明のレトロフォーカス型広角レンズは、小型で画素数の多い撮像素子にも十分対応可能であり、特に近年コンパクト化が著しいデジタルカメラやビデオカメラに最適である。
【００６１】
以上、本発明の一実施形態を図面に沿って説明した。しかしながら本発明はこの実施の形態に示した事項に限定されず、特許請求の範囲の記載に基づいてその変更、改良等が可能である。
【００６２】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、十分なコンパクト化が達成されると共に、高い光学性能を備えたレトロフォーカス型広角レンズを提供することができる。このレトロフォーカス型広角レンズは、特に小型で画素数の多い撮像素子を搭載したコンパクトなデジタルカメラやビデオカメラに最適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１のレトロフォーカス型広角レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図２】実施の形態１のレトロフォーカス型広角レンズの収差図である。
【図３】実施の形態２のレトロフォーカス型広角レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図４】実施の形態２のレトロフォーカス型広角レンズの収差図である。
【図５】実施の形態３のレトロフォーカス型広角レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図６】実施の形態３のレトロフォーカス型広角レンズの収差図である。
【符号の説明】
１ 第１レンズ群
１ａ，４ａ 凹メニスカスレンズ
１ｂ 樹脂
２ 第２レンズ群
３ 第３レンズ群
４ 第４レンズ群
４ｂ 両凸レンズ
５ 第５レンズ群
６ 絞り
７ フィルタユニット
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ｄＳ サジタル面でのｄ線に対する非点収差
ｄＴ メリジオナル面でのｄ線に対する非点収差
【発明の属する技術分野】
本発明は、高画質のデジタルカメラやビデオカメラなどに好適なレトロフォーカス型広角レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルカメラやビデオカメラの普及が著しい。デジタルカメラやビデオカメラには、レトロフォーカス型広角レンズが用いられることが多い。特に、最近のデジタルカメラやビデオカメラのコンパクト化は著しく、これに伴い撮像面のサイズが小さいＣＣＤなどの撮像素子が用いられることから、光学性能の優れたレトロフォーカス型広角レンズが必要になる。そこで、このようなデジタルカメラやビデオカメラに用いることが可能な種々のレトロフォーカス型広角レンズが提案されている（例えば、下記特許文献１，２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２９３２４６号公報
【特許文献２】
特開２００２−２２８９２５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１に記載されているレトロフォーカス型レンズは、テレセントリック特性を向上させた５枚のレンズからなるものである。しかし、十分な広角化が達成されたものとはいえず、デジタルカメラに用いるレンズとしては物足りない。また、一応のコンパクト化が図られてはいるものの、多画素の撮像素子が搭載されたデジタルカメラに用いる場合には、当該撮像素子の性能を引き出すための結像性能が得られない。
【０００５】
また、前記特許文献２に記載されているレトロフォーカス型広角レンズは、５枚のレンズ構成で十分な広角化を達成すると共に撮像面のサイズが小さい撮像素子にも対応できるように結像性能も向上させている。しかしながら、このレトロフォーカス型広角レンズでは、より一層多画素化された撮像素子が用いられる傾向にある最近のデジタルカメラに要求される結像性能は期待できない。
【０００６】
本発明は、上記のような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、小型、多画素化が進んだ撮像素子に対応可能な優れた光学性能を備えると共に、十分なコンパクト化を達成できるレトロフォーカス型広角レンズを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１にかかるレトロフォーカス型広角レンズは、物体側から順に、負の屈折力を備えた第１レンズ群、負の屈折力を備えた第２レンズ群、正の屈折力を備えた第３レンズ群、正の屈折力を備えた第４レンズ群、および正の屈折力を備えた第５レンズ群が配置されて構成され、以下に示す条件を満足することを特徴とする。
０．８＜ｄ２３／ｄ３４＜１．０
１．３＜ｂｆ／ｆ＜１．８
０．９＜ｂｆ／ｌｓ＜１．１
ただし、ｄ２３は前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の空気間隔、ｄ３４は前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間の空気間隔、ｂｆは前記第５レンズ群の最も像側面から像面までの空気換算での長さ、ｆは前記レトロフォーカス型広角レンズ全系の焦点距離、ｌｓは像面の面サイズの対角長を示す。
【０００８】
この請求項１に記載の発明によれば、十分なコンパクト化が達成されると共に、高い光学性能を備えたレトロフォーカス型広角レンズを提供することができる。このレトロフォーカス型広角レンズは、特に小型で画素数の多い撮像素子を搭載したコンパクトなデジタルカメラやビデオカメラに最適である。
【０００９】
また、請求項２にかかるレトロフォーカス型広角レンズは、請求項１に記載の発明において、前記第３レンズ群の最も物体側面の曲率半径をｒ３Ｆ、前記第３レンズ群の最も像側面の曲率半径をｒ３Ｂ、前記第５レンズ群の最も物体側面の曲率半径をｒ５Ｆ、前記第５レンズ群の最も像側面の曲率半径をｒ５Ｂとするとき、以下に示す条件を満足することを特徴とする。
０．２＜｜ｒ３Ｆ／ｒ３Ｂ｜＜０．３
０．１＜｜ｒ５Ｆ／ｒ５Ｂ｜＜０．３
【００１０】
この請求項２に記載の発明によれば、十分なコンパクト化が達成されると共に、より高い光学性能を備えたレトロフォーカス型広角レンズを提供することができる。このレトロフォーカス型広角レンズは、特に小型で画素数の多い撮像素子を搭載したコンパクトなデジタルカメラやビデオカメラに最適である。
【００１１】
また、請求項３にかかるレトロフォーカス型広角レンズは、請求項１または２に記載の発明において、前記第１レンズ群は物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズにより構成され、前記第２レンズ群は物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズにより構成され、前記第３レンズ群は両凸レンズにより構成され、前記第４レンズ群は物体側に凸面を向けた負の屈折力を備えた凹メニスカスレンズと正の屈折力を備えた両凸レンズとが接合されて構成され、前記第５レンズ群は両凸レンズにより構成されていることを特徴とする。
【００１２】
この請求項３に記載の発明によれば、５群６枚といった少ないレンズ構成でコンパクトなレトロフォーカス型広角レンズを提供することができる。
【００１３】
また、請求項４にかかるレトロフォーカス型広角レンズは、請求項１〜３のいずれか一つに記載の発明において、前記第１レンズ群は少なくとも１面の非球面を備えていることを特徴とする。
【００１４】
この請求項４に記載の発明によれば、歪曲収差を良好に補正することができる。
【００１５】
また、請求項５にかかるレトロフォーカス型広角レンズは、請求項１〜３のいずれか一つに記載の発明において、前記第１レンズ群の最も像側面には樹脂が張り付けられ、該樹脂の像側面に非球面が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
この請求項５に記載の発明によれば、歪曲収差を良好に補正することができる。特に、前記第１レンズ群を構成するレンズが加工しにくいガラス材などで形成されている場合、容易に所望の面に非球面を形成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のレトロフォーカス型広角レンズは、物体側から順に、負の屈折力を備えた第１レンズ群、負の屈折力を備えた第２レンズ群、正の屈折力を備えた第３レンズ群、正の屈折力を備えた第４レンズ群、および正の屈折力を備えた第５レンズ群が配置されて構成される。
【００１８】
第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズにより構成される。第２レンズ群は、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズにより構成される。第３レンズ群は、両凸レンズにより構成される。第４レンズ群は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を備えた凹メニスカスレンズと正の屈折力を備えた両凸レンズとが接合されて構成される。第５レンズ群は、両凸レンズにより構成される。
【００１９】
本発明は、コンパクトなデジタルカメラやビデオカメラなどに用いることができるレトロフォーカス型広角レンズを提供することを目的としている。このためには、レンズのコンパクト化はもとより、小型で画素数の多い撮像素子の性能に合った高い光学性能を備えることが必要になる。そこで、まず、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の空気間隔をｄ２３、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間の空気間隔をｄ３４とするとき、次の条件を満足することが好ましい。
【００２０】
０．８＜ｄ２３／ｄ３４＜１．０ ・・・（１）
【００２１】
この条件式（１）は前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の空気間隔と前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間の空気間隔の比を決定するための式である。ｄ２３／ｄ３４の値が０．８以下になると、レトロフォーカス型広角レンズのバックフォーカスの確保が不十分になる。この値で、無理に必要なバックフォーカスを確保しようとすると、前記第１レンズ群および前記第２レンズ群の屈折力を強くしなければならず、収差補正が困難になる。一方、ｄ２３／ｄ３４の値が１．０以上になると、前記第１レンズ群の物体側面のレンズ頂点から像面（撮像素子）までの長さが長くなり、レトロフォーカス型広角レンズのコンパクト化が達成できない。
【００２２】
さらに、前記第５レンズ群の最も像側面から像面までの空気換算での長さをｂｆ、本発明のレトロフォーカス型広角レンズ全系の焦点距離をｆとするとき、次の条件を満足することが好ましい。
【００２３】
１．３＜ｂｆ／ｆ＜１．８ ・・・（２）
【００２４】
この条件式（２）は、本発明のレトロフォーカス型広角レンズのバックフォーカスとレンズ全系の焦点距離との比を決定するための式である。ｂｆ／ｆの値が１．３以下になると、レトロフォーカス型広角レンズのバックフォーカスが短くなり、ローパスフィルタなどのフィルタ類を配置するスペースを確保することが困難になる。一方、ｂｆ／ｆの値が１．８以上になると、レトロフォーカス型広角レンズの全長が長くなり、十分なコンパクト化の達成ができない。加えて、第１レンズ群および第２レンズ群の屈折力を強くしなければならず、収差補正が困難になる。
【００２５】
さらに、像面の面サイズの対角長をｌｓとするとき、次の条件を満足することが好ましい。
【００２６】
０．９＜ｂｆ／ｌｓ＜１．１ ・・・（３）
【００２７】
この条件式（３）は、本発明のレトロフォーカス型広角レンズのバックフォーカスと像面の面サイズの対角長との比を決定するための式である。ｂｆ／ｌｓの値が０．９以下になると、レトロフォーカス型広角レンズにおける十分なバックフォーカスの確保が困難になるか、もしくは画角が大きくなりすぎて像面周辺部の性能確保が困難になる。一方、ｂｆ／ｌｓの値が１．１以上になると、レトロフォーカス型広角レンズのバックフォーカスが長くなり、十分なコンパクト化を達成できなくなる。
【００２８】
また、本発明のレトロフォーカス型広角レンズでは、前記第３レンズ群の最も物体側面の曲率半径をｒ３Ｆ、前記第３レンズ群の最も像側面の曲率半径をｒ３Ｂとするとき、次の条件を満足することが好ましい。
【００２９】
０．２＜｜ｒ３Ｆ／ｒ３Ｂ｜＜０．３ ・・・（４）
【００３０】
この条件式（４）は、前記第３レンズ群における最も物体側面の曲率半径と最も像側面の曲率半径との比を決定するための式である。｜ｒ３Ｆ／ｒ３Ｂ｜の値が０．２以下になると、前記第３レンズ群の最も物体側面の屈折効果が大きくなりすぎ、球面収差がアンダー補正になる。この結果、歪曲収差の負変位が大きく残存することになって好ましくない。一方、｜ｒ３Ｆ／ｒ３Ｂ｜の値が０．３以上になると、像面湾曲が負変位して補正が困難になる。
【００３１】
さらに、本発明のレトロフォーカス型広角レンズでは、前記第５レンズ群の最も物体側面の曲率半径をｒ５Ｆ、前記第５レンズ群の最も像側面の曲率半径をｒ５Ｂとするとき、次の条件を満足することが好ましい。
【００３２】
０．１＜｜ｒ５Ｆ／ｒ５Ｂ｜＜０．３ ・・・（５）
【００３３】
この条件式（５）は、前記第５レンズ群における最も物体側面の曲率半径と最も像側面の曲率半径との比を決定するための式である。｜ｒ５Ｆ／ｒ５Ｂ｜の値が０．１以下になると、レトロフォーカス型広角レンズにおける正の屈折力が物体側に移動するため、歪曲収差の負変位が大きくなる。加えて、レトロフォーカス型広角レンズの全長が長くなり、レンズのコンパクト化が達成できなくなる。一方、｜ｒ５Ｆ／ｒ５Ｂ｜の値が０．３以上になると、球面収差が負変位する一方で歪曲収差が正変位するため、好ましくない。
【００３４】
さらに、本発明のレトロフォーカス型広角レンズでは、前記第１レンズ群は少なくとも１面の非球面を備えている。このため、歪曲収差を良好に補正することができる。なお、前記第１レンズ群を構成するレンズが加工しにくいガラス材などで形成されている場合、当該レンズに樹脂を張り付け、この樹脂面に非球面を形成するとよい。
【００３５】
次に、本発明の各実施の形態を説明する。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１にかかるレトロフォーカス型広角レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。このレトロフォーカス型広角レンズは、図示しない物体側から順に、負の屈折力を備えた第１レンズ群１、負の屈折力を備えた第２レンズ群２、正の屈折力を備えた第３レンズ群３、正の屈折力を備えた第４レンズ群４、正の屈折力を備えた第５レンズ群５が配置されて構成される。第１レンズ群１は、前記物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズ１ａと、この凹メニスカスレンズ１ａの像側面に貼り付けられた樹脂１ｂにより構成される。樹脂１ｂの像側面には、非球面が形成されている。第２レンズ群２は、前記物体側に凸面を向けたメニスカスレンズにより構成される。第３レンズ群３は、両凸レンズにより構成される。第４レンズ群４は、前記物体側に凸面を向けた負の屈折力を備えた凹メニスカスレンズ４ａと正の屈折力を備えた両凸レンズ４ｂとが接合されて構成される。第５レンズ群５は、両凸レンズにより構成される。また、第３レンズ群３と第４レンズ群４との間には、絞り６が備えられている。第５レンズ群５の後方（図の右側）にはローパスフィルタや色フィルタなどのフィルタから構成されるフィルタユニット７が配置される。
【００３７】
以下、本実施の形態１のレトロフォーカス型広角レンズに関する各種数値データを示す。
【００３８】
本実施の形態１のレトロフォーカス型広角レンズ全系の焦点距離ｆ＝３．３
Ｆナンバー＝２．８
第１レンズ群１の焦点距離＝−２３．０
第２レンズ群２の焦点距離＝−６．４
第３レンズ群３の焦点距離＝７．９
第４レンズ群４の凹メニスカスレンズ４ａの焦点距離＝−４．２５
第４レンズ群４の両凸レンズ４ｂの焦点距離＝３．８
第５レンズ群５の焦点距離＝１１．９
第１レンズ群１〜第３レンズ群３からなる前群の合成焦点距離＝７．２
第４レンズ群４および第５レンズ群５からなる後群の合成焦点距離＝１１．９
【００３９】
また、図２は本実施の形態１のレトロフォーカス型広角レンズの収差図である。
【００４２】
（実施の形態２）
図３は、本実施の形態２にかかるレトロフォーカス型広角レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。このレトロフォーカス型広角レンズも実施の形態１に示したレンズと同様に、図示しない物体側から順に、負の屈折力を備えた第１レンズ群１、負の屈折力を備えた第２レンズ群２、正の屈折力を備えた第３レンズ群３、正の屈折力を備えた第４レンズ群４、正の屈折力を備えた第５レンズ群５が配置されて構成される。
【００４３】
第１レンズ群１は、前記物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズ１ａと、この凹メニスカスレンズ１ａの像側面に貼り付けられた樹脂１ｂにより構成される。樹脂１ｂの像側面には、非球面が形成されている。第２レンズ群２は、前記物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズにより構成される。第３レンズ群３は、両凸レンズにより構成される。第４レンズ群４は、前記物体側に凸面を向けた負の屈折力を備えた凹メニスカスレンズ４ａと正の屈折力を備えた両凸レンズ４ｂとが接合されて構成される。第５レンズ群５は、両凸レンズにより構成される。また、第３レンズ群３と第４レンズ群４との間には、絞り６が備えられている。第５レンズ群５の後方（図の右側）にはローパスフィルタや色フィルタなどのフィルタから構成されるフィルタユニット７が配置される。
【００４４】
以下、本実施の形態２のレトロフォーカス型広角レンズに関する各種数値データを示す。
【００４５】
本実施の形態２のレトロフォーカス型広角レンズ全系の焦点距離ｆ＝３．３
Ｆナンバー＝２．８
第１レンズ群１の焦点距離＝−２２．５
第２レンズ群２の焦点距離＝−６．１
第３レンズ群３の焦点距離＝７．９
第４レンズ群４の凹メニスカスレンズ４ａの焦点距離＝−４．６
第４レンズ群４の両凸レンズ４ｂの焦点距離＝３．８
第５レンズ群５の焦点距離＝１４．８
第１レンズ群１〜第３レンズ群３からなる前群の合成焦点距離＝６．１
第４レンズ群４および第５レンズ群５からなる後群の合成焦点距離＝１４．８
【００４６】
また、図４は本実施の形態２のレトロフォーカス型広角レンズの収差図である。
【００４９】
（実施の形態３）
図５は、本実施の形態３にかかるレトロフォーカス型広角レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。このレトロフォーカス型広角レンズも、実施の形態１に示したレンズと同様に、図示しない物体側から順に、負の屈折力を備えた第１レンズ群１、負の屈折力を備えた第２レンズ群２、正の屈折力を備えた第３レンズ群３、正の屈折力を備えた第４レンズ群４、正の屈折力を備えた第５レンズ群５が配置されて構成される。
【００５０】
第１レンズ群１は、前記物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズ１ａと、この凹メニスカスレンズ１ａの像側面に貼り付けられた樹脂１ｂにより構成される。樹脂１ｂの像側面には、非球面が形成されている。第２レンズ群２は、前記物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズにより構成される。第３レンズ群３は、両凸レンズにより構成される。第４レンズ群４は、前記物体側に凸面を向けた負の屈折力を備えた凹メニスカスレンズ４ａと正の屈折力を備えた両凸レンズ４ｂとが接合されて構成される。第５レンズ群５は、両凸レンズにより構成される。また、第３レンズ群３と第４レンズ群４との間には、絞り６が備えられている。第５レンズ群５の後方（図の右側）にはローパスフィルタや色フィルタなどから構成されるフィルタユニット７が配置される。
【００５１】
以下、本実施の形態３のレトロフォーカス型広角レンズに関する各種数値データを示す。
【００５２】
本実施の形態３のレトロフォーカス型広角レンズ全系の焦点距離ｆ＝３．３
Ｆナンバー＝２．８
第１レンズ群１の焦点距離＝−２０．７
第２レンズ群２の焦点距離＝−６．３
第３レンズ群３の焦点距離＝８．１
第４レンズ群４の凹メニスカスレンズ４ａの焦点距離＝−４．７
第４レンズ群４の両凸レンズ４ｂの焦点距離＝３．８
第５レンズ群５の焦点距離＝１６．０
第１レンズ群１〜第３レンズ群３からなる前群の合成焦点距離＝５．７
第４レンズ群４および第５レンズ群５からなる後群の合成焦点距離＝１６．０
【００５３】
また、図６は本実施の形態３のレトロフォーカス型広角レンズの収差図である。
【００５６】
なお、上記数値データにおいて、ｒ１，ｒ２，・・・・は各レンズ、絞りまたはフィルタ面の曲率半径、ｄ１，ｄ２，・・・・は各レンズ、絞りまたはフィルタの肉厚またはそれらの面間隔、ｎｄ１，ｎｄ２，・・・・は各レンズのｄ線の屈折率、νｄ１，νｄ２，・・・・は各レンズのアッベ数を示している。
【００５７】
また、上記各非球面形状は、光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＹ軸をとり、光の進行方向を正とするとき、以下に示す式により表される。
【００５８】
【数１】
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０はそれぞれ４次，６次，８次，１０次の非球面係数である。
【００６０】
以上説明したように、本発明のレトロフォーカス型広角レンズは、５群６枚という少ないレンズ構成により十分なコンパクト化が達成されると共に、諸収差の発生を抑制できるという優れた光学性能を備えている。特に、小型の撮像素子に対応できる十分な長さの射出瞳位置を確保できる。また、∞〜１０ｃｍの結像性能の最適化を図り、最短撮影距離１０ｃｍ（名刺サイズ）を実現した。したがって、本発明のレトロフォーカス型広角レンズは、小型で画素数の多い撮像素子にも十分対応可能であり、特に近年コンパクト化が著しいデジタルカメラやビデオカメラに最適である。
【００６１】
以上、本発明の一実施形態を図面に沿って説明した。しかしながら本発明はこの実施の形態に示した事項に限定されず、特許請求の範囲の記載に基づいてその変更、改良等が可能である。
【００６２】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、十分なコンパクト化が達成されると共に、高い光学性能を備えたレトロフォーカス型広角レンズを提供することができる。このレトロフォーカス型広角レンズは、特に小型で画素数の多い撮像素子を搭載したコンパクトなデジタルカメラやビデオカメラに最適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１のレトロフォーカス型広角レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図２】実施の形態１のレトロフォーカス型広角レンズの収差図である。
【図３】実施の形態２のレトロフォーカス型広角レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図４】実施の形態２のレトロフォーカス型広角レンズの収差図である。
【図５】実施の形態３のレトロフォーカス型広角レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図６】実施の形態３のレトロフォーカス型広角レンズの収差図である。
【符号の説明】
１ 第１レンズ群
１ａ，４ａ 凹メニスカスレンズ
１ｂ 樹脂
２ 第２レンズ群
３ 第３レンズ群
４ 第４レンズ群
４ｂ 両凸レンズ
５ 第５レンズ群
６ 絞り
７ フィルタユニット
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ｄＳ サジタル面でのｄ線に対する非点収差
ｄＴ メリジオナル面でのｄ線に対する非点収差
Claims (5)
- 物体側から順に、負の屈折力を備えた第１レンズ群、負の屈折力を備えた第２レンズ群、正の屈折力を備えた第３レンズ群、正の屈折力を備えた第４レンズ群、および正の屈折力を備えた第５レンズ群が配置されて構成され、以下に示す条件を満足することを特徴とするレトロフォーカス型広角レンズ。
０．８＜ｄ２３／ｄ３４＜１．０
１．３＜ｂｆ／ｆ＜１．８
０．９＜ｂｆ／ｌｓ＜１．１
ただし、ｄ２３は前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の空気間隔、ｄ３４は前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間の空気間隔、ｂｆは前記第５レンズ群の最も像側面から像面までの空気換算での長さ、ｆは前記レトロフォーカス型広角レンズ全系の焦点距離、ｌｓは像面の面サイズの対角長を示す。 - 前記第３レンズ群の最も物体側面の曲率半径をｒ３Ｆ、前記第３レンズ群の最も像側面の曲率半径をｒ３Ｂ、前記第５レンズ群の最も物体側面の曲率半径をｒ５Ｆ、前記第５レンズ群の最も像側面の曲率半径をｒ５Ｂとするとき、以下に示す条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のレトロフォーカス型広角レンズ。
０．２＜｜ｒ３Ｆ／ｒ３Ｂ｜＜０．３
０．１＜｜ｒ５Ｆ／ｒ５Ｂ｜＜０．３ - 前記第１レンズ群は物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズにより構成され、前記第２レンズ群は物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズにより構成され、前記第３レンズ群は両凸レンズにより構成され、前記第４レンズ群は物体側に凸面を向けた負の屈折力を備えた凹メニスカスレンズと正の屈折力を備えた両凸レンズとが接合されて構成され、前記第５レンズ群は両凸レンズにより構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のレトロフォーカス型広角レンズ。
- 前記第１レンズ群は少なくとも１面の非球面を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のレトロフォーカス型広角レンズ。
- 前記第１レンズ群の最も像側面には樹脂が張り付けられ、該樹脂の像側面に非球面が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のレトロフォーカス型広角レンズ。
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