JP3368138B2 - レトロフォーカス型レンズ - Google Patents

レトロフォーカス型レンズ

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JP3368138B2 JP04796996A JP4796996A JP3368138B2 JP 3368138 B2 JP3368138 B2 JP 3368138B2 JP 04796996 A JP04796996 A JP 04796996A JP 4796996 A JP4796996 A JP 4796996A JP 3368138 B2 JP3368138 B2 JP 3368138B2
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/04Reversed telephoto objectives

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はレトロフォーカス型
レンズに関し、例えばパソコン等の画像入力用のカメラ
等に好適な撮影画角が80°程度、Fナンバー2.8程
度のバックフォーカスが焦点距離よりも長いレトロフォ
ーカス型レンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、パソコンの普及に伴い、文章や絵
等の画像をデジタル信号に変換する為の画像入力装置と
してCCD等の撮像素子を用いた電子カメラが提案され
ている。このような電子カメラに用いる撮影レンズとし
ては装置全体の小型化を図る為に、広画角で明るいこと
が要望されている。
【0003】焦点距離に比べて長いバックフォーカスを
有する広画角の撮影レンズとしては負の屈折力のレンズ
群が先行する所謂レトロフォーカス型(逆望遠型)レン
ズがある。
【0004】例えば特開平5−264897号公報で
は、物体側から順に負レンズ,負レンズ,正レンズ,接
合正レンズ,そして正レンズより成るビデオカメラ用の
レトロフォーカス型レンズを提案している。
【0005】この他、特公昭60−34730号公報で
は撮影画角が75°〜85°程度、FナンバーがF2.
0程度のコンパクトなレンズ構成の明るい一般撮影用の
レトロフォーカス型レンズを提案している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一般にレトロフォーカ
ス型レンズは前方に負の屈折力のレンズ群、後方に正の
屈折力のレンズ群を配置した全体として非対称のレンズ
構成より成っている。この為、コマ収差、歪曲収差、そ
して非点収差等の軸外諸収差の発生量が多くなる傾向が
あった。又長いバックフォーカスを確保する為に前方の
レンズ群の負の屈折力の絶対値を大きくしなければなら
ない為、更に諸収差の発生量が多くなり、一般にこれら
の諸収差をバランス良く良好に補正するのが大変難しい
という問題点があった。
【0007】例えば先の特開平5−264897号公報
で提案されているレトロフォーカス型レンズは歪曲収差
が20%程度と大きく、又画面周辺部では非点収差やコ
マ収差が大きく解像力があまり良くなく、画像入力装置
用の撮影レンズとしては必ずしも十分なものではなかっ
た。
【0008】本発明は、負の屈折力の第1群と正の屈折
力の第2群の2つのレンズ群を有し、バックフォーカス
が焦点距離よりも長いレトロフォーカス型レンズにおい
て各レンズ群のレンズ構成を適切に設定することにより
特に画面周辺での歪曲収差を良好に補正した広画角でし
かも明るい画像入力装置用の撮影レンズとして好適なレ
トロフォーカス型レンズの提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明のレトロ
フォーカス型レンズは、物体側より順に最も広い空気
間隔を境にして負の屈折力の第1群と正の屈折力の第2
群の2つのレンズ群より成り、該第1群は、物体側より
順に、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、
像面側に強い負の屈折力を有した負レンズ、両レンズ面
が凸面の正レンズ、そして物体側に凸面を向けたメニス
カス状の負レンズ、又は正レンズと負レンズとを接合し
全体として物体側に凸面を向けたメニスカス状の貼合
わせレンズより成り、該第2群は、物体側より順に、
レンズと正レンズとを接合し全体として像面側に強い
正の屈折力を有した貼合わせレンズ、そして少なくとも
1つの正レンズより成り、該第1群と第2群の焦点距離
を各々f1,f2、全系の焦点距離をf、該第1群と第
2群の主点間隔をe、無限遠物体のときのバックフォー
カスをbf、該第1群中の正レンズと負レンズの材質の
アッベ数の平均値を各々ν1P,ν1N、該第1群の最
も物体側の負レンズと最も像面側の負レンズの材質のア
ッベ数を各々ν1fN,ν1rN、該第1群中の負レン
ズの材質の屈折率の平均値をN1Nとするとき、 2<bf/f −6<f1/f<−1.5 1.1<f2/f<4.5 3<e/f<15 −5<ν1N−ν1P<16 5<ν1rN−ν1fN<25 1.65<N1N なる条件を満足する ことを特徴としている。
【0010】請求項2の発明は請求項1の発明におい
て、 前記第1群中の最も物体側の正レンズの物体側と像
面側のレンズ面の曲率半径を各々R1f1,R1f2と
するとき、 −1.5<(R1f2+R1f1)/(R1f2−R1f1)<0.5 なる条件を満足することを特徴としている。 請求項3の
発明は請求項1又は2の発明において、 撮像素子上に像
を形成することを特徴としている。 請求項4の発明のカ
メラは、 請求項1,2又は3のレトロフォーカス型レン
ズと、該レトロフォーカス型レンズが形成する像を受け
る撮像素子とを有することを特徴としている。
【0011】
【発明の実施の形態】図1〜図3は後述する本発明の数
値実施例1〜3のレンズ断面図である。図4〜図6は本
発明の数値実施例1〜3の諸収差図である。
【0012】図中、L1は4枚又は5枚のレンズを有
し、全体として負の屈折力の第1群(前群)、L2は3
枚又は4枚のレンズを有し、全体として正の屈折力の第
2群(後群)、SPは絞り、IPは像面である。
【0013】Pはローパスフィルター、赤外カットフィ
ルター等のガラスブロックである。実施形態では図に
示すように負の屈折力の第1群を物体側に凸面を向けた
メニスカス状の負レンズ、像面側に強い負の屈折力を有
した負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズ、そして物
体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、又は正レ
ンズと負レンズとを接合し、全体として物体側に凸面を
向けたメニスカス状の貼合わせレンズより構成し、主に
歪曲収差と画面周辺のコマ収差を良好に補正している。
【0014】又正の屈折力の第2群を負レンズと正レン
ズとを接合し、全体として像面側に強い正の屈折力を有
した貼合わせレンズ、そして少なくとも1つの正レンズ
より構成している。特に図1,図2の数値実施例1,2
では貼合わせレンズと1つの正レンズより構成し、図3
の数値実施例3では貼合わせレンズと2つの正レンズよ
り構成し、主に球面収差、軸上色収差、そして倍率色収
差等を良好に補正している。
【0015】実施形態ではレンズ系全体を最も広い空
気間隔を境にして負の屈折力の第1群と正の屈折力の第
2群の2つのレンズ群より構成したとき、各レンズ群を
前述の条件式(1)〜()の如く設定し、これにより
主にレンズ系全体の小型化を図りつつ、所定のバックフ
ォーカスを確保し、諸収差を良好に補正している。
【0016】次に前述の条件式(1)〜()の技術的
意味について説明する。
【0017】条件式(1)はバックフォーカスと全系の
焦点距離の比について限定したものである。条件式
(1)の範囲外となるように近軸屈折力配置を設定する
と、CCD等の撮像素子に不可欠の水晶ローパスフィル
ターや赤外カットフィルターを入れるスペースがなくな
るので良くない。
【0018】条件式(2)は全系の焦点距離に対する第
1群の焦点距離の比について限定したものである。条件
式(2)の下限値を越えて第1群の負の屈折力が弱くな
る範囲では、即ち第1群の焦点距離が長くなると、レト
ロフォーカスの度合いが低くなるのでバックフォーカス
が大きくとれず良くない。又条件式(2)の上限値を越
えて第1群の負の屈折力が強くなる範囲では、第1群の
負の屈折力が強くなりすぎる為、歪曲収差がアンダー、
像面湾曲がオーバーとなる為良くない。
【0019】条件式(3)は全系の焦点距離に対する第
2群の焦点距離の比について限定したものである。条件
式(3)の上限値を越えて第2群の正の屈折力が弱くな
る範囲では、即ち第2群の焦点距離が長くなりすぎると
それに伴って第2群の共役長が大きくなりすぎる為光学
系の全長が長くなってきて大型化するので良くない。条
件式(3)の下限値を越えて第2群の正の屈折力が強く
なる範囲では、即ち第2群の焦点距離が短くなりすぎる
と、それに伴って第2群の共役長も短くなり、バックフ
ォーカスを大きくとれなくなるので良くない。
【0020】条件式(4)は全系の焦点距離に対する第
1群と第2群の主点間隔の比について限定したものであ
る。条件式(4)の下限値を越える範囲では、主点間隔
が小さすぎる為、レトロフォーカスの度合いが弱くな
り、バックフォーカスが十分大きくとれなくなるので良
くない。条件式(4)の上限値を越える範囲では光学系
の全長の長さが長くなりすぎるので良くない。
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】条件式(5)は第1群中の負レンズの材質
のアッベ数の平均値と第1群中の正レンズの材質のアッ
ベ数の平均値の差について限定したものである。条件式
(5)の下限値を越える範囲では倍率色収差がアンダー
となり良くない。条件式(5)の上限値を越える領域で
は第1群への光線の入射高の大きいところでの倍率色収
差の補正の度合いが増加し、高次の倍率色収差が増加す
るので良くない。
【0027】条件式(6)は第1群中の最も像側の負レ
ンズの材質のアッベ数と第1群の最も物体側の負レンズ
の材質のアッベ数の差について限定したものである。条
件式(6)の下限値を越える範囲では像側の負レンズの
材質のアッベ数が小さくなりすぎる為、倍率色収差の補
正がアンダーとなり良くない。条件式(6)の上限値を
越える領域では像側の負レンズの材質のアッベ数が大き
くなりすぎ、倍率色収差がオーバーになるので良くな
い。
【0028】条件式(7)は第1群中の負レンズの材質
の屈折率の平均値について限定したものである。条件式
(7)の範囲外では負レンズの材質の屈折率が低くなり
すぎ、歪曲収差がアンダーとなり、又像面湾曲がオーバ
ーとなり良くない。
【0029】各実施形態では以上のようにレンズ構成を
特定することにより、所定のバックフォーカスを確保し
つつ歪曲収差、コマ収差、そして非点収差等の諸収差を
良好に補正している。 特に軸外光束の各レンズ群への入
射高が低いところで軸上及び倍率の色消しを行ない、入
射高の高い第1群の主に物体側のレンズで歪曲収差や周
辺のコマ収差の補正を行うことにより、全系としてバラ
ンスのとれた解像度の高いレンズ系を得ている。 各実施
形態において更に好ましくは、前記第1群中の最も物体
側の正レンズの物体側と像面側のレンズ面の曲率半径を
各々R1f1,R1f2としたとき −1.5<(R1f2+R1f1)/(R1f2−R1f1)<0.5 ‥‥‥(8) なる条件を満足することである。
【0030】条件式(8)は第1群中の最も物体側の正
レンズのシェプファクターについて限定したものであ
る。条件式(8)の下限値を越える範囲では周辺コマ収
差が増加するので良くない。又条件式(8)の上限値を
越える範囲では歪曲収差がアンダーとなるので良くな
い。
【0031】第2群を物体側より順に負レンズと正レン
ズとの順で接合した貼合わせレンズを有するように構成
することである。これによれば高次の倍率色収差を良好
に補正することができる。
【0032】次に本発明の数値実施例を示す。数値実施
例においてriは物体側より順に第i番目のレンズ面の
曲率半径、diは物体側より順に第i番目のレンズ厚及
び空気間隔、niとνiは各々物体側より順に第i番目
のレンズのガラスの屈折率とアッベ数である。又、前述
の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表−
1に示す。数値実施例において最終の2つのレンズ面は
フェースプレートやフィルター等のガラスブロックであ
る。
【0033】
【外1】
【0034】
【表1】
【0035】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、負の屈折
力の第1群と正の屈折力の第2群の2つのレンズ群を有
し、バックフォーカスが焦点距離よりも長いレトロフォ
ーカス型レンズにおいて各レンズ群のレンズ構成を適切
に設定することにより特に画面周辺での歪曲収差を良好
に補正した広画角でしかも明るい画像入力装置用の撮影
レンズとして好適なレトロフォーカス型レンズを達成す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の数値実施例1のレンズ断面図
【図2】本発明の数値実施例2のレンズ断面図
【図3】本発明の数値実施例3のレンズ断面図
【図4】本発明の数値実施例1の収差図
【図5】本発明の数値実施例2の収差図
【図6】本発明の数値実施例3の収差図
【符号の説明】
L1 第1群 L2 第2群 SP 絞り IP 像面 d d線 g g線 S サジタル像面 M メリディオナル像面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−63989(JP,A) 特開 平6−308385(JP,A) 特開 平5−150157(JP,A) 特開 平4−68307(JP,A) 特開 平7−270680(JP,A) 特開 平7−311338(JP,A) 特開 平5−188287(JP,A) 特開 平2−208617(JP,A) 特開 平6−82689(JP,A) 特開 平7−72382(JP,A) 特開 昭64−61714(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 13/04

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物体側より順に最も広い空気間隔を境
    にして負の屈折力の第1群と正の屈折力の第2群の2つ
    のレンズ群より成り、該第1群は、物体側より順に、
    体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、像面側に
    強い負の屈折力を有した負レンズ、両レンズ面が凸面の
    正レンズ、そして物体側に凸面を向けたメニスカス状の
    負レンズ、又は正レンズと負レンズとを接合し全体と
    して物体側に凸面を向けたメニスカス状の貼合わせレン
    ズより成り、該第2群は、物体側より順に、負レンズと
    正レンズとを接合し全体として像面側に強い正の屈折
    力を有した貼合わせレンズ、そして少なくとも1つの正
    レンズより成り、該第1群と第2群の焦点距離を各々f
    1,f2、全系の焦点距離をf、該第1群と第2群の主
    点間隔をe、無限遠物体のときのバックフォーカスをb
    f、該第1群中の正レンズと負レンズの材質のアッベ数
    の平均値を各々ν1P,ν1N、該第1群の最も物体側
    の負レンズと最も像面側の負レンズの材質のアッベ数を
    各々ν1fN,ν1rN、該第1群中の負レンズの材質
    の屈折率の平均値をN1Nとするとき、 2<bf/f −6<f1/f<−1.5 1.1<f2/f<4.5 3<e/f<15 −5<ν1N−ν1P<16 5<ν1rN−ν1fN<25 1.65<N1N なる条件を満足する ことを特徴とするレトロフォーカス
    型レンズ。
  2. 【請求項2】 前記第1群中の最も物体側の正レンズの
    物体側と像面側のレンズ面の曲率半径を各々R1f1,
    R1f2とするとき、 −1.5<(R1f2+R1f1)/(R1f2−R1f1)<0.5 なる条件を満足することを特徴とする請求項1のレトロ
    フォーカス型レンズ。
  3. 【請求項3】 撮像素子上に像を形成することを特徴と
    する請求項1又は2レトロフォーカス型レンズ。
  4. 【請求項4】 請求項1,2又は3のレトロフォーカス
    型レンズと、該レトロフォーカス型レンズが形成する像
    を受ける撮像素子とを有するカメラ。
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