JP2011141364A5 - - Google Patents

Description

本発明の光学系は、物体側から像側へ順に、第１レンズ群、絞り、第２レンズ群を有する光学系であって、前記第１レンズ群は最も物体側にメニスカス形状の負の屈折力の第１レンズを有し、前記第１レンズ群は前記第１レンズの像側に少なくとも１枚の負レンズＧｎを有し、前記第２レンズ群は少なくとも１枚の正レンズＧｐを有し、材料のアッベ数をνｄ、ｇ線とＦ線の部分分散比をθｇ，Ｆとするとき、前記負レンズＧｎと前記正レンズＧｐの各材料は、
θｇ，Ｆ−（−０．００１６８２・νｄ＋０．６４３８）≧０．０１
なる条件を満足し、任意の像高ｙに入射する軸外主光線が前記第１レンズの物体側のレンズ面に入射するときに前記光学系の光軸となす角度をθ、全系の焦点距離をｆとするとき（但し、光学系がズーム機能を有するときは広角端における全系の焦点距離をｆとする）、
１．８≦（ｙ／ｆｓｉｎ（θ／２））≦２．１
なる条件を満足することを特徴としている。

図１、図３、図５、図７の光学系は単一焦点距離の広角レンズ系（魚眼レンズ、魚眼光学系）である。図１、図３、図５、図７においてＬ１は負の屈折力の第１レンズ群、ＳＰは開口絞り、Ｌ２は正の屈折力の第２レンズ群である。図９、図１３の光学系は広画角のズームレンズ（魚眼ズームレンズ）である。図９、図１３のズームレンズＬＡにおいて、Ｌ１は負の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、ＳＰは開口絞り、ＳＳＰは副絞り、Ｌ２は正の屈折力の第２レンズ群である。

本発明の光学系ＬＡでは、最も物体側に位置するメニスカス形状の負の屈折力の第１負レンズ（第１レンズ）の材料の屈折率、アッベ数、第１負レンズのレンズ形状、そして第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２内のレンズに用いる材料を適切に設定している。本発明の光学系ＬＡにおいて、軸上色収差、倍率色収差を良好に補正するには正レンズに異常分散性の強い材料を用いることが有効である。更に、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が強いと、第１レンズ群Ｌ１での軸上光束の入射高と軸外光束の入射高の差が大きくなるため、第１レンズ群Ｌ１中の負レンズに異常分散性の強い材料を用いることで倍率色収差を効果的に補正している。

各実施例では、第１レンズ群Ｌ１は最も物体側にメニスカス形状の負の屈折力の第１負レンズ（第１レンズ）Ｇ１を有している。第１レンズ群Ｌ１は第１負レンズＧ１より像側に少なくとも１枚の負の屈折力の第Ｇｎ負レンズ（負レンズＧｎ）を有している。第２レンズ群Ｌ２は少なくとも１枚の正の屈折力の第Ｇｐ正レンズ（正レンズＧｐ）を有している。材料のアッベ数をνｄ、ｇ線とＦ線の部分分散比をθｇ，Ｆとする。このとき、第Ｇｎ負レンズと第Ｇｐ正レンズの材料は、いずれも
θｇ，Ｆ−（−０．００１６８２・νｄ＋０．６４３８）≧０．０１ ‥‥（１）
なる条件を満足している。

更に任意の像高ｙに入射する軸外主光線が第１負レンズＧ１の物体側のレンズ面に入射する際の光軸とのなす角度をθ、全系の焦点距離をｆとする。但し、焦点距離ｆは光学系がズーム機能を有するときは広角端における焦点距離である。このとき、
１．８≦（ｙ／ｆｓｉｎ（θ／２））≦２．１ ‥‥‥（２）
なる条件を満足している。なお、アッベ数νｄ、部分分散比θｇＦはそれぞれ以下の式で定義される。

条件式（２）は、光学系を（ズームレンズのときは広角端）魚眼レンズ（魚眼光学系）として用いたときに必要な歪曲収差に関する条件式である。上限を超えると魚眼光学系としての画角を確保することが難しくなる。また、下限を超えると必要以上に歪曲を発生させているために、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強くなり諸収差（特に倍率色収差）の補正が難しくなる。また光学系がズームレンズのときは広角端又は望遠端における全系の焦点距離をｆａとするとき、
ｙ≦１５００・ｆａ・ｓｉｎ（θ／２）／（７５０−２・ｆａ・ｓｉｎ（θ／２））
‥‥‥(２ｘ）
なる条件を満足するのが良い。条件式（２ｘ）は魚眼光学系として必要な歪曲を効果的に得るためのものである。条件式（２ｘ）を外れると歪曲収差を発生しつつ、倍率色収差を良好に補正するのが難しくなる。尚、各実施例において、更に好ましくは条件式（１）、（２）の数値を次の如く設定するのが良い。

0.055≧θｇ，Ｆ−（−０．００１６８２・νｄ＋０．６４３８）≧0.015
‥‥‥（１ａ）
1.95≦（ｙ／ｆｓｉｎ（θ／２））≦2.1 ‥‥‥（２ａ）
各実施例において、更に好ましくは次の条件のうちの１以上を満足するのが良い。第１負レンズＧ１の焦点距離をｆ１、全系の焦点距離をｆとする。但し、焦点距離ｆは光学系がズーム機能を有するときは広角端における焦点距離である。第Ｇｎ負レンズの焦点距離をｆｅｘ、第１負レンズＧ１の焦点距離をｆ１とする。第１負レンズＧ１の物体側の面の曲率半径をｒ１、像側の面の曲率半径をｒ２とし、形状因子ＳＨ１を
ＳＨ１＝（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）
とおく。

第１負レンズＧ１の材料の屈折率をＮｄ１、アッベ数をνｄ１とする。第１レンズ群Ｌ１は負の屈折力の第ＧＣｎ負レンズ（負レンズＧＣｎ）と正の屈折力の第ＧＣｐ正レンズ（正レンズＧＣｐ）とを接合した接合レンズを少なくとも１つ有している。第ＧＣｎ負レンズの材料のアッベ数をνｄｎ、ｇ線とＦ線の部分分散比をθｇ，Ｆｎとする。第ＧＣｐ正レンズの材料のアッベ数をνｄｐ、ｇ線とＦ線の部分分散比をθｇ，Ｆｐとする。このとき、
−４．５≦ｆ１／ｆ≦−１．８ ‥‥‥（３）
０．３≦ｆｅｘ／ｆ１≦２．１ ‥‥‥（４）
０．４≦ＳＨ１≦１．０ ‥‥‥（５）
１．６３≦Ｎｄ１≦１．８９ ‥‥‥（６）
４０≦νｄ１≦６１ ‥‥‥（７）
θｇ，Ｆｎ−（−０．００１６８２・νｄｎ＋０．６４３８）≧０．０１‥（８）
θｇ，Ｆｐ≦−０．００１６８２・νｄｐ＋０．６４３８ ‥‥‥（９）
なる条件のうち１以上を満足すると更に好ましい。

−４．０≦ｆ１／ｆ≦−２．０ ‥‥‥（３ａ）
０．５≦ｆｅｘ／ｆ１≦２．０ ‥‥‥（４ａ）
０．４５≦ＳＨ１≦０．８０ ‥‥‥（５ａ）
１．７０≦Ｎｄ１≦１．８９ ‥‥‥（６ａ）
４０≦νｄ１≦５０ ‥‥‥（７ａ）
θｇ，Ｆｎ−（−０．００１６８２・νｄｎ＋０．６４３８）≧0.015
‥‥‥（８ａ）
フォーカシング方式として魚眼光学系の多くは、全体繰り出し方式、一群繰り出し方式が一般的である。速いオートフォーカスを行うには小型軽量のレンズ群をフォーカスレンズ群とするインナーフォーカス方式とすることが好ましい。また、魚眼光学系は被写体に近づいて撮影することが多いため、前玉を固定とする方式を用いることで汚れや傷が付くのを防ぐことができるためインナーフォーカス方式を採用することが好ましい。そこで各実施例においては第１レンズ群Ｌ１の第１負レンズ以外の一部のレンズ群でフォーカスを行うようにしている。

［実施例１］
実施例１の光学系ＬＡは物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、開口絞りＳＰ、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２からなる。第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第１負レンズＧ１、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第２負レンズＧ２を有する。更に第３負レンズＧ３と第４正レンズＧ４とを接合した接合レンズＧＣ３４、第５負レンズＧ５と第６正レンズＧ６とを接合した接合レンズＧＣ５６からなる。第２レンズ群Ｌ２は、物体側から像側へ順に、第７正レンズＧ７、第８負レンズＧ８と第９正レンズＧ９とを接合した接合レンズＧＣ８９、第１０正レンズＧ１０と第１１負レンズＧ１１とを接合した接合レンズＧＣ１０１１からなる。本実施例においてフォーカシングは、第１レンズ群Ｌ１内の一部のレンズ群を光軸方向に動かして行っている。

(数値実施例１)
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 64.500 2.70 1.80400 46.6
2 18.500 10.03
3 38.354 2.30 1.48749 70.2
4 12.731 6.06
5 -270.974 1.20 1.49700 81.5
6 24.738 4.68 1.80610 33.3
7 -39.277 0.50
8 -42.382 2.72 1.53667 48.8
9 -14.485 3.03 1.83510 42.0
10 72.840 6.97
11 ∞ 0.33
12 30.793 7.10 1.63570 35.6
13 -41.641 3.34
14 -250.083 1.20 1.83400 37.2
15 26.924 4.37 1.49700 81.5
16 -23.334 0.12
17 38.196 5.75 1.49700 81.5
18 -15.351 2.10 1.80610 33.3
19 -39.005
像面 ∞


焦点距離 15.50
Fナンバー 2.80
画角 177.8°
像高 21.30
レンズ全長 106.60
BF 42.12

(数値実施例２)
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 64.500 2.70 1.83481 42.7
2 18.800 10.03
3 83.550 2.30 1.48749 70.2
4 12.582 5.08
5 527.335 1.20 1.43875 95.0
6 26.822 4.49 1.80610 33.3
7 -35.181 0.50
8 -36.979 2.47 1.56219 44.5
9 -15.301 3.36 1.83495 42.7
10 76.940 6.97
11 ∞ 0.33
12 30.748 7.12 1.62401 41.5
13 -40.990 4.37
14 324.265 1.20 1.83400 37.2
15 26.924 4.11 1.49700 81.5
16 -25.385 0.11
17 43.156 5.75 1.43875 95.0
18 -14.973 2.40 1.80610 33.3
19 -33.655
像面 ∞


焦点距離 15.50
Fナンバー 2.80
画角 174°
像高 21.30
レンズ全長 105.25
BF 40.78

Claims (12)

1. 物体側から像側へ順に、第１レンズ群、絞り、第２レンズ群を有する光学系であって、前記第１レンズ群は最も物体側にメニスカス形状の負の屈折力の第１レンズを有し、前記第１レンズ群は前記第１レンズの像側に少なくとも１枚の負レンズＧｎを有し、前記第２レンズ群は少なくとも１枚の正レンズＧｐを有し、材料のアッベ数をνｄ、ｇ線とＦ線の部分分散比をθｇ，Ｆとするとき、前記負レンズＧｎと前記正レンズＧｐの各材料は、
   θｇ，Ｆ−（−０．００１６８２・νｄ＋０．６４３８）≧０．０１
   なる条件を満足し、任意の像高ｙに入射する軸外主光線が前記第１レンズの物体側のレンズ面に入射するときに前記光学系の光軸となす角度をθ、全系の焦点距離をｆとするとき（但し、光学系がズーム機能を有するときは広角端における全系の焦点距離をｆとする）、
   １．８≦（ｙ／ｆｓｉｎ（θ／２））≦２．１
   なる条件を満足することを特徴とする光学系。
2. 前記第１レンズの焦点距離をｆ１、全系の焦点距離をｆとするとき、
   −４．５≦ｆ１／ｆ≦−１．８
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１の光学系。
3. 前記負レンズＧｎの焦点距離をｆｅｘ、前記第１レンズの焦点距離をｆ１とするとき、
   ０．３≦ｆｅｘ／ｆ１≦２．１
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２の光学系。
4. 前記第１レンズの物体側の面の曲率半径をｒ１、像側の面の曲率半径をｒ２とし、形状因子ＳＨ１を
   ＳＨ１＝（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）
   とおくとき、
   ０．４≦ＳＨ１≦１．０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項の光学系。
5. 前記第１レンズの材料の屈折率をＮｄ１、アッベ数をνｄ１とするとき、
   １．６３≦Ｎｄ１≦１．８９
   ４０≦νｄ１≦６１
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項の光学系。
6. 第１レンズ群の一部のレンズ群は、フォーカシングの際に光軸方向に移動することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項の光学系。
7. 前記第１レンズ群は負レンズＧＣｎと正レンズＧＣｐとを接合した接合レンズを少なくとも１つ有し、前記負レンズＧＣｎの材料のアッベ数をνｄｎ、ｇ線とＦ線の部分分散比をθｇ，Ｆｎとするとき、
   θｇ，Ｆｎ−（−０．００１６８２・νｄｎ＋０．６４３８）≧０．０１
   なる条件を満足することを特徴する請求項１乃至６のいずれか１項の光学系。
8. 前記正レンズＧＣｐの材料のアッベ数をνｄｐ、ｇ線とＦ線の部分分散比をθｇ，Ｆｐとするとき、
   θｇ，Ｆｐ≦−０．００１６８２・νｄｐ＋０．６４３８
   なる条件を満足することを特徴とする請求項７の光学系。
9. 前記第２レンズ群の最も像側には、レンズ中心からレンズ周辺にいくに従って正の屈折力が強くなる非球面形状の面を含む正レンズが配置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項の光学系。
10. 前記光学系は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が狭まるように前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が物体側へ移動するズームレンズであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項の光学系。
11. 広角端における全系の焦点距離をｆａ、任意の像高ｙに入射する軸外主光線が前記第１レンズの物体側のレンズ面に入射するときに前記光学系の光軸となす角度をθとするとき、
    ｙ≦１５００・ｆａ・ｓｉｎ（θ／２）／（７５０−２・ｆａ・ｓｉｎ（θ／２））
    なる条件を満足することを特徴とする請求項１０の光学系。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項の光学系を有することを特徴とする撮像装置。