JP3397447B2 - 大口径超広角レンズ系 - Google Patents
大口径超広角レンズ系Info
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Description
カメラに適用できる大口径超広角レンズに関する。
大きさが小さい、小型で解像度の高い撮像素子が一般的
に利用されており、このため、Fナンバーの小さい大口
径の撮影レンズが要求されるが、従来はF1.0〜1.
2程度であった。
口径でかつ半画角約60°という超広角レンズ系を得る
ことを目的とする。
側より順に、負のパワーの前群レンズと、絞りと、正の
パワーの後群レンズとを備え、次の条件式を満足するこ
とを特徴としている。 (1)−0.5<f/fF<−0.2 (2)7.0<ΣdF+S/f<12.0 (3)5.0<ΣdR/f<10.0 但し、 f:全系の焦点距離、 fF:前群レンズの焦点距離、 ΣdF+S:前群レンズの厚みと前後群レンズ間隔の和、 ΣdR:後群レンズの厚み、 である。
満足する非球面を設けることが好ましい。 (4)−10.0<△IASP <−1.0 (5)|ISP/△IASP |<0.2 但し、 ΔIASP :非球面レンズの3次の球面収差係数(焦点距
離を1.0に換算した時の収差係数)の非球面項の収差
係数、 ISP:非球面レンズの3次の球面収差係数の球面項の収
差係数、 である。
り順に、像面側に凸の曲率大なる面を有する正レンズ
と、像面側に凹の曲率大なる貼り合わせ面を有する負レ
ンズと正レンズの貼合せレンズと、両凸の正レンズとか
ら構成し、かつ次の条件式(6)ないし(9)を満足さ
せることが好ましい。 (6)0.3<fR/fR-0<0.6 (7)0.4<fR/fR-i<0.9 (8)2.0<d0-i/f<5.0 (9)2.0<rRC/f<5.0 但し、 fR:後群レンズの焦点距離、 fR-0:後群レンズの物体側正レンズの焦点距離、 fR-i:後群レンズの像面側正レンズの焦点距離、 d0-i:後群レンズの物体側正レンズの後面から像面側正
レンズの前面までの距離、 rRC:後群レンズの貼り合わせレンズの貼り合わせ面の
曲率半径、 である。
体側に凸面を向けた2枚の負メニスカスレンズと、物体
側に凸面を向けた貼り合わせ面を有する負レンズと正レ
ンズの貼り合わせレンズから構成し、かつ次の条件式を
満足させることが好ましい。 (10)1.7<(N1+N2+N3)/3 (11)1.7<NP (12)10<νN −νP (13)1.5<rFC/f<5.0 但し、 N1:前群レンズの第1負レンズの屈折率、 N2:前群レンズの第2負レンズの屈折率、 N3:前群レンズの第3負レンズの屈折率、 NP :前群レンズの貼り合わせレンズの正レンズの屈折
率、 νN :前群レンズの貼り合わせレンズの負レンズのアッ
ベ数、 νP :前群レンズの貼り合わせレンズの正レンズのアッ
ベ数、 rFC:前群レンズの貼り合わせレンズの貼り合わせ面の
曲率半径、 である。
施例を説明する。本発明の大口径超広角レンズ系は、物
体側より順に、負の前群レンズと、正の後群レンズから
なる、いわゆるレトロフォーカスタイプの超広角レンズ
系である。
するように分割される前後群レンズの間に設けるのが、
機構的に容易で、かつ前群レンズ、後群レンズのレンズ
径をバランス良く小さくすることができるという利点が
ある。また前群レンズあるいは後群レンズ内に絞りを設
ける場合と比べると、絞りで分割されるレンズ群間の偏
心等の製作誤差に対する性能劣化を小さくすることがで
きる。
にNDフィルターを入れることがあるが、条件式(1)
とも関連して、NDフィルターと撮像素子の表面の反射
によるゴーストの低減のためにも、絞りはこの位置が良
い。
するもので、上限を越えるとバックフォーカスが小さく
なり、カメラへの装着に支障をきたす。下限を越えると
レンズ全長が増大するとともに、後群レンズの径が増大
し、また各群のパワーが増大して高次の収差が発生す
る。
前後群レンズの間隔の和に関するもので、バックフォー
カスを大きくすること、及び大口径化のための条件であ
る。上限を越えるとレンズ全長が増大するだけでなく、
前群レンズの径が大きくなり、下限を越えるとバックフ
ォーカスを大きくすること、あるいは収差の補正が困難
となる。
関するもので、大口径化のための条件である。上限を越
えるレンズ全長及び後群レンズの径が増大し、下限を越
えると、バックフォーカスの大きい超広角の大口径レン
ズを得ることはできない。
ものである。非球面は、軸上光束径の大きい後群レンズ
に設けることが好ましく、かつこれを発散性の非球面と
することにより、球面収差、コマ収差をより良好に補正
することができる。
の曲率が小さく(曲率半径が大きく)なる非球面形状を
言い(実施例1)、 中心部が凸面で周縁部が凹面に変化するような非球面
形状を言い(実施例2)、あるいは、 凹面を非球面とするときには、周縁になるに従って凹
の曲率が大きく(曲率半径が小さく)なる非球面形状を
言う(実施例3、4)。
面の効果が小さく、下限を越えると補正過剰となる。条
件式(5)は非球面の場所に関するもので、球面収差係
数の球面項の値が、この条件式の上限より小さな面に非
球面を設けるのが、非球面の製作誤差に対する性能劣化
が小さいので好ましい。
は、後群レンズに関する条件式である。後群レンズの物
体側と像側の両方に、条件式(6)、(7)を満足する
ような後群レンズの約半分のパワーを有する正レンズを
配置し、その間の間隔を条件式(8)を満足するように
十分大きく広げ、その中に、条件式(9)を満足するよ
うな貼り合わせレンズを設けるのがよい。
ズの物体側正レンズのパワーが大きくなりすぎて高次の
収差が発生し、また、像側正レンズとのバランスでコマ
収差の補正も困難となる。下限を越えると、前群レンズ
で発生した収差の補正が困難となる。
ズの像面側正レンズのパワーが大きくなりすぎて高次の
収差が発生し、下限を越えると、物体側正レンズとのバ
ランスが崩れ、コマ収差の補正が困難となる。条件式
(8)の上限を越えると、後群レンズが大型化し、下限
を越えると非点収差の補正が困難となる。
正レンズの間にある貼り合わせレンズに関するもので、
上限を越えると、後群レンズ内での色収差、球面収差、
コマ収差の補正が不足し、下限を越えると補正過剰とな
る。
する条件である。条件(10)は、前群の3枚の負レンズ
の屈折率に関するもので、3枚のレンズは、その屈折率
の平均値がこの条件式の下限以上の高屈折率ガラスから
構成するのがよい。下限を越えると、非点収差の補正が
困難になる。
ンズ中の貼り合わせレンズに関するもので、貼り合わせ
レンズ中の正レンズも、条件式(11)のように高屈折率
ガラスを使用することによって、像面湾曲を小さくする
のに有利である。条件式(11)の下限を越えると、像面
湾曲の補正が困難になる。
ベ数に関する条件で、下限を越えると、前群レンズ内で
の色収差の補正が困難になる。
に関するもので、この上限を越えると、前群レンズ内で
の色収差の補正が困難になり、下限を越えると、負レン
ズと正レンズの貼り合わせレンズの屈折率差によって球
面収差、コマ収差の高次収差が発生し、さらに正レンズ
の周縁厚(コバ厚)を確保するために貼り合わせレンズ
のレンズ厚が増大し、前玉径が増大してしまう。
係を示す。 1.非球面形状を次式で定義する。 x=cy2/{1+[1-(1+K)c2y2]1/2}+A4y4+A6y6+A8y8 +A10y10+
・・・ 2.この式において、収差係数を求めるため、K=0 に変
換する(K=0 のときは、Bi=Ai)ため、 B4=A4+KC3/8 , B6=A6+(K2+2K)C5/16, B8=A8+5(K3+3K3+3K)C7/128 B10=A10+7(K4+4K3+6K2+4K)C9/256 とすると、 x=cy2/{1+[1-c2y2]1/2}+B4y4+B6y6+B8y8 +B10y10+・・・ となる。 3.さらに、f=1.0 に変換するため、 X=x/f, Y=y/f, C=fc,α4=f3B4, α6=f5B6, α8=f7B8,
α10=f9B10 とすると、 X=CY2/{1+[c2y2]1/2}+α4Y4+α6Y6+α8Y8+α10Y10
+・・・ となる。 4.Φ=8(N’−N)α4 で定義し、3次の収差係数
を、 I : 球面収差係数、 II: コマ収差係数、 III:非点収差係数、 VI: 球欠像面湾曲係数、 V:歪曲収差係数、 とすると、各収差係数の4次の非球面係数(α4)の影
響は、 ΔI=h4Φ ΔII=h3kΦ ΔIII=h2k2Φ ΔIV=h2k2 Φ ΔV=hk3 Φ (但し、h:近軸軸上光線の通る高さ、k:瞳の中心を
通る近軸軸外光線の高さ)で与えられる。
角レンズ系の実施例1のレンズ構成図である。絞Sの前
の第I レンズ群は、第1ないし第4レンズからなり、絞
Sの後の第IIレンズ群は、第5ないし第8レンズからな
っている。第3レンズと第4レンズ、及び第6レンズと
第7レンズは接合レンズである。第8レンズの後部に
は、平行平面板が位置している。
示し、諸収差をそれぞれ図2に示す。諸収差図中、SA
は球面収差、SCは正弦条件、d線、g線、C線は、そ
れぞれの波長における、球面収差によって示される色収
差と倍率色収差、Sはサジタル、Mはメリディオナルを
示している。
焦点距離、ωは半画角、FBはバックフォカス、ri はレ
ンズ各面の曲率半径、di はレンズ厚もしくはレンズ間
隔、Nは屈折率、νはアッベ数を示す。
-8,A8=-0.23530×10-8,A10=0.20854 ×10−10,
A12=0.0
角レンズ系の実施例2のレンズ構成図である。このレン
ズ系の具体的数値データを表2に示し、その諸収差を図
4に示す。
8=-0.11285 ×10-8, A10=0.0, A12=0.0
角レンズ系の実施例3のレンズ構成図である。このレン
ズ系の具体的数値データを表3に示し、その諸収差を図
6に示す。
0-6, A8=0.23902×10-8,A10=-0.45358×10-10, A12=0.0
角レンズ系の実施例4のレンズ構成図である。このレン
ズ系の具体的数値データを表4に示し、その諸収差を図
8に示す。
A8=-0.65098 ×10-11,A10=-0.10199×10-10, A12=0.0
する値を表5に示す。
4の数値は、いずれも条件式(1)ないし(13)を満足
している。また、本発明の大口径超広角レンズ系は、F
0.8前後と明るく大口径で、半画角が60°前後と大
きく、しかも諸収差図に示すように諸収差がよく補正さ
れている。
ば、前群レンズ、絞、後群レンズという構成のレンズ系
において、請求範囲に記載の条件式を満足することによ
って、F0.8前後の大口径の超広角レンズが得られ
る。
施例を示すレンズ構成図である。
施例を示すレンズ構成図である。
施例を示すレンズ構成図である。
施例を示すレンズ構成図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 物体側より順に、負のパワーの前群レン
ズと、絞りと、正のパワーの後群レンズとを備え、下記
条件式を満足する大口径超広角レンズ系。 (1)−0.5<f/fF<−0.2 (2)7.0<ΣdF+S/f<12.0 (3)5.0<ΣdR/f<10.0 但し、 f:全系の焦点距離、 fF:前群レンズの焦点距離、 ΣdF+S:前群レンズの厚みと前後群レンズ間隔の和、 ΣdR:後群レンズの厚み。 - 【請求項2】 請求項1において、後群レンズ中には、
下記条件式を満足する非球面が設けられている大口径超
広角レンズ系。 (4)−10.0<△IASP <−1.0 (5)|ISP/△IASP |<0.2 但し、 ΔIASP :非球面レンズの3次の球面収差係数(焦点距
離を1.0に換算した時の収差係数)の非球面項の収差
係数、 ISP:非球面レンズの3次の球面収差係数の球面項の収
差係数。 - 【請求項3】 請求項1において、後群レンズは、物体
側より順に、像面側に凸の曲率大なる面を有する正レン
ズと、像面側に凹の曲率大なる貼り合わせ面を有する負
レンズと正レンズの貼合せレンズと、両凸の正レンズと
から構成されており、下記条件式(6)ないし(9)を
満足する大口径超広角レンズ系。 (6)0.3<fR/fR-0<0.6 (7)0.4<fR/fR-i<0.9 (8)2.0<d0-i/f<5.0 (9)2.0<rRC/f<5.0 但し、 fR:後群レンズの焦点距離、 fR-0:後群レンズの物体側正レンズの焦点距離、 fR-i:後群レンズの像面側正レンズの焦点距離、 d0-i:後群レンズの物体側正レンズの後面から像面側正
レンズの前面までの距離、 rRC:後群レンズの貼り合わせレンズの貼り合わせ面の
曲率半径。 - 【請求項4】 請求項1において、前群レンズは、物体
側より順に、物体側に凸面を向けた2枚の負メニスカス
レンズと、物体側に凸面を向けた貼り合わせ面を有する
負レンズと正レンズの貼り合わせレンズからなり、下記
の条件式を満足する大口径超広角レンズ系。 (10)1.7<(N1+N2+N3)/3 (11)1.7<NP (12)10<νN −νP (13)1.5<rFC/f<5.0 但し、 N1:前群レンズの第1負レンズの屈折率、 N2:前群レンズの第2負レンズの屈折率、 N3:前群レンズの第3負レンズの屈折率、 NP :前群レンズの貼り合わせレンズの正レンズの屈折
率、 νN :前群レンズの貼り合わせレンズの負レンズのアッ
ベ数、 νP :前群レンズの貼り合わせレンズの正レンズのアッ
ベ数、 rFC:前群レンズの貼り合わせレンズの貼り合わせ面の
曲率半径。
Priority Applications (1)
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JP14782993 | 1993-06-18 | ||
JP13328394A JP3397447B2 (ja) | 1993-06-18 | 1994-06-15 | 大口径超広角レンズ系 |
Publications (2)
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---|---|---|---|
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US5724195A (en) * | 1995-08-25 | 1998-03-03 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Fast super wide-angle lens system |
JP3752025B2 (ja) * | 1995-08-25 | 2006-03-08 | ペンタックス株式会社 | 大口径超広角レンズ系 |
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WO2014030334A1 (ja) | 2012-08-24 | 2014-02-27 | 富士フイルム株式会社 | 撮像レンズおよびこれを備えた撮像装置 |
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1994
- 1994-06-15 JP JP13328394A patent/JP3397447B2/ja not_active Expired - Fee Related
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