JP3541983B2

JP3541983B2 - 広角レンズ

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Publication number: JP3541983B2
Application number: JP12163495A
Authority: JP
Inventors: 山梨隆則
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 2004-07-14
Anticipated expiration: 2019-07-14
Also published as: JPH08313803A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、広角レンズに関し、特に、写真レンズや電子映像機器用光学系に好適で、有限遠性能の改善及び操作性の向上を図った対称型の広角レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
画角が７２°程度以上の広角レンズにおいて、一眼レフレックスカメラ用の結像と異なり、従来のレンジファインダーを有するカメラ用のものはバックフォーカスの制限が緩い。そのため、収差補正上有利な、物体側より負、正、負の群配置からなる対称型の広角レンズが代表的に米国特許第２，７２１，４９９号や米国特許第２，７８１，６９５号等において提案された。
【０００３】
このレンズ系は多くのフォーマットの写真レンズに応用されたが、特定物体距離を基準として光学設計がなされる傾向にあり、有限遠物体へのフォーカシングには、光学系全体を移動する方式が一般的であった。
【０００４】
【発明の解決しようとする課題】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、写真レンズや電子映像器用光学系を対象とし、従来の対称型光広角レンズ、すなわち、開口絞りを有する収斂系の両側に負レンズ系を配置して、開口効率向上とサジタル像面のさらなる性能改善を行い得る広角レンズの有限遠性能の改善及び操作性の向上を図ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の広角レンズは、物体側から順に、負屈折力を有する第１レンズ群と、開口絞りを含み、正屈折力を有する第２レンズ群と、負屈折力を有する第３レンズ群との３つの基本レンズ群によって構成し、前記第２レンズ群は、開口絞りを挟んで正屈折力の前群（Ｇ₂₁）と後群（Ｇ₂₂）の２つのレンズ群にて構成し、
前記第１レンズ群は、１枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズのみにて構成し、
前記第２レンズ群の前群は、正レンズと負レンズを含む接合レンズを少なくとも一組有し、
前記第２レンズ群の後群は、正レンズと負レンズを含む接合レンズの少なくとも一組にて構成し、
かつ、前記第２レンズ群における前記接合レンズの一方は正レンズと負レンズを合計３枚接合してなる３枚接合レンズであり、
前記第３レンズ群は、１枚の像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズのみにて構成し、
無限遠から有限遠物体へのフォーカシングは、光学系全長を変えることなく、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が減少し、かつ、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が増加するように、前記第２レンズ群を基準位置より物体側に移動する内焦方式によって行うようにし、
以下の条件式を満足することを特徴とするものである。
０．２＜−ｆ₁／ｆ＜３・・・（１）
０．０３＜ｅ₁₂／ｆ＜１・・・（２）
０．２＜ｆ₂₁／ｆ₂₂＜２・・・（３）
０．１５＜ｆ₁／ｆ₃＜２．５・・・（４）
ただし、ｆ₁：第１レンズ群の焦点距離、
ｆ₃：第３レンズ群の焦点距離、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆ₂₁：第２レンズ群の前群（Ｇ₂₁）の焦点距離、
ｆ₂₂：第２レンズ群の後群（Ｇ₂₂）の焦点距離、
ｅ₁₂：第１レンズ群と第２レンズ群の前群との主点間隔、
である。
【０００８】
【作用】
以下、本発明において上記構成をとる理由と作用について説明する。
本発明で対象とする対称型広角レンズは、開口絞りを含む収斂系の前後に、ほぼコンセントリックに配置された負レンズ群を有する。この光学系は、前記の提案に見られるように、収差補正上から考えれば理想的な構成であり、広角系で顕著となるサジタルコマ収差の補正を容易にすると共に、画角の関数として羃級数展開される歪曲収差も対称性ゆえに、比較的に容易に補正し得ると考えられる。
【０００９】
しかしながら、写真レンズのように無限遠物体から近接撮影まで要求される光学系では、従来の全系移動によるフォーカシングであれば、中心最良像面と軸外最良像面の移動速度の比率が異なり、結果として軸外像面の画質低下に結び付いていた。
【００１０】
また、ラージフォーマットカメラにおいては、大型のレンズの駆動あるいは移動等、全長の変化により必ずしも俊敏なピント合わせが実現し得ない状況にあった。さらに、レンズ系の構成は、画角や口径比に応じて第１レンズ群や第３レンズ群の構成枚数が増加する傾向にあった。
【００１１】
このようなレンズ系における諸問題点は、以下の構成に基づいたフォーカシング方式により解決し得ることが明確になった。
ずなわち、物体側から順に、負屈折力を有する第１レンズ群と、開口絞りを含み、正屈折力を有する第２レンズ群と、負屈折力を有する第３レンズ群との３つの基本レンズ群によって構成し、第２レンズ群は、開口絞りを挟んで正屈折力の前群（Ｇ₂₁）と後群（Ｇ₂₂）の２つのレンズ群にて構成し、第１レンズ群は、少なくとも１枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを有し、第２レンズ群の前群は、正レンズと負レンズを含む接合レンズを少なくとも一組有し、第２レンズ群の後群は、正レンズと負レンズを含む接合レンズの少なくとも一組にて構成し、第３レンズ群は、少なくとも１枚の像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズにて構成し、無限遠から有限遠物体へのフォーカシングは、光学系全長を変えることなく、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が減少し、かつ、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が増加するように、第２レンズ群を基準位置より物体側に移動する内焦方式によって行うようにする。さらに、以下の条件式を満足するようにする。
０．２＜−ｆ₁／ｆ＜３・・・（１）
０．０３＜ｅ₁₂／ｆ＜１・・・（２）
０．２＜ｆ₂₁／ｆ₂₂＜２・・・（３）
０．１５＜ｆ₁／ｆ₃＜２．５・・・（４）
ただし、ｆ₁：第１レンズ群の焦点距離、
ｆ₃：第３レンズ群の焦点距離、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆ₂₁：第２レンズ群の前群（Ｇ₂₁）の焦点距離、
ｆ₂₂：第２レンズ群の後群（Ｇ₂₂）の焦点距離、
ｅ₁₂：第１レンズ群と第２レンズ群の前群との主点間隔、
である。
【００１２】
また、フォーカシング時の収差変動を補償するために、無限遠から有限遠物体へのフォーカシング時に、第２レンズ群を基準位置より物体に移動すると共に、第２レンズ群を構成する前群（Ｇ₂₁）と後群（Ｇ₂₂）の一部のレンズ間隔を変化させることにより、広い範囲で高い結像性能を得ることが可能となる。
【００１３】
次に、上記内容について具体的な作用と効果について説明する。
本レンズ系において、第２レンズ群の収斂系は、開口絞りを挟み、合成屈折力が正の前群と後群の２群にて構成される。すなわち、開口絞りの前後に対称に光学系を配置する。このレンズ系においては、大口径比の可能性は残すが、広角画角化するには絞りの前後にコンセントリックに負レンズを配置することで、対称性を持たせることができ、収斂系への入射角は緩みサジタルコマ収差の補正が容易になると言う特徴が現れる。
【００１４】
ここで、近軸的条件式について説明する。まず、前記の条件式（１）は、第１レンズ群の屈折力を規定する。この条件式の下限の０．２を越えると、小型化に有利であるが、収差補正上で多くのレンズ構成枚数を要することとなり、好ましくない。また、上限値３を越えると、収差補正上で非常に有利となるが、第１レンズ群が大型化し、かつ、第３レンズ群もこれに伴い大型化するので、望ましくない。
【００１５】
次に、条件式（２）は、第１レンズ群と第２レンズ群の主点間隔を規定する。下限値０．０３を越えるときに、小型化の方向であるが、第１レンズ群をはじめ屈折力が大きくなる傾向となり、収差補正上から無理が生ずる。また、上限値１を越えるときに、第１レンズ群と第２レンズ群の実間隔が大きくなることを意味し、第１レンズ群の必要以上の大型化を招き、望ましい状態とならない。
【００１６】
条件式（３）は、第２レンズ群に関する屈折力の中の前群（Ｇ₂₁）と後群（Ｇ₂₂）の比率を規定し、開口絞り前後の屈折力における対称性を意味する。下限値０．２を越えるとき、前群の相対的な屈折力が大きくなりすぎ、球面収差補正をはじめ対称性によって補償することの可能な収差補正に支障をきたす。また、上限値２を越えるとき、逆に、後群の相対的な屈折力が大きくなりすぎて、球面収差以外に非点隔差の増大やメリディオナルコマ収差の補正に難点を生ずる傾向が出るので、好ましくない。
【００１７】
条件式（４）は、第１レンズ群と第３レンズ群の屈折力の比率を示し、負レンズ群の対称性を規定するものである。下限値０．１５を越えるときに、第１レンズ群の相対的な屈折力が大きくなり、複数のレンズ群で構成する必要性が生じることに加えて、サジタルコマ収差の増大が顕著になり、第１レンズ群自体の大型化が強く要求される結果となる。また、対称性の欠如により全系の残存収差も増すので、結果として好ましくない。上限値２．５を越えるとき、第３レンズ群の屈折力が相対的に大きくなる結果対称性の欠如となり、像面平坦性や倍率色収差さらに歪曲収差の補正に支障をきたすことになり、好ましくない。
【００１８】
以上の近軸的屈折力の条件の下に、本発明により、第１フォーカシング方式について提案する。
【００１９】
上述のように、無限遠から有限遠物体へのフォーカシング時に、光学系全長を変えることなく、第１レンズ群と第２レンズ群間隔が減少し、かつ、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が増加するように、第２レンズ群を基準位置より物体側に移動する内焦方式によってフォーカシングを行うようにすることで、操作性向上と光学的には収差補正上の目的も達成し得た。これについて具体的に説明する。第２レンズ群には開口絞りが含まれることから、これも同時に駆動する機構を必要とする。
【００２０】
本方式の特徴は、具体的には、フォーカシング時には、第１レンズ群と第３レンズ群を固定として保持し、開口絞りを含む第２レンズ群のみを移動することにより有限遠物体に対する焦点合わせを実現することにある。したがって、本発明のレンズ系が、第２レンズ群を移動することによりフォーカシングに伴う収差変動を補正し得る特性を持つか否かの点については、構成される屈折力配置に基づいて各レンズ群の固有収差係数値の変化に注目する必要がある。
【００２１】
一方で、重要なのは、第２レンズ群を移動することにより変化するレンズ群間隔の作用である。すなわち、第２レンズ群の繰り出しによる実間隔変化によって引き起こされる収差の変動と、有限遠物体への焦点合わせ時に発生する入射角の変化によって引き起こされる収差の変動が、相互に打ち消し合う方向であることが必要である。このために、後記する実施例１に関して、上記の課題についての説明を加える。
【００２２】
まず、フォーカシングにより変化する実間隔が変化する際に主要な光線収差が補正され得るかを検証する。

【００２３】
上記の表１は、実施例１において、第２レンズ群をフォーカシングで移動するときに変化する実間隔により、収差の変動を見るものである。表１では、フォーカシングレンズ群を仮に０．１ｍｍ繰り出すことを想定したときに変化する諸量の数量であり、補償が可能であることを示している。
【００２４】
次に、３次収差係数について示す。

【００２５】
表２は、実施例１における無限遠物体合焦時の３次収差係数を各レンズ群について表示し、表３は、物体距離０．５ｍに合焦したときの３次収差係数を各レンズ群について表示している。これらを見れば分かるように、収差係数においても基本的な収差に関する収差変動を補正することが実現し得る。さらに、第２レンズ群による内焦方式によって残存する収差が高次収差等であるときにも、第２レンズ群内を部分系に分割しその間に可動間隔を設けることで、補償することが可能である。しかも、望ましいのは、残存収差以外の収差への寄与が少ない場合に極めて有効であることは言うまでもない。これについては、実施例で具体的に説明する。
【００２６】
次に、もう１つのフォーカシング方式について具体的に説明する。対象とするレンズ系の基本系は対称レンズ系であり、具体的には、以下の構成をとる。すなわち、このフォーカシング方式を適用するレンズ系は既に述べた通り、開口絞りを含む収斂系の前後に、ほぼコンセントリックに配置された負レンズ群を有するものである。そのため、前記のように、広角系で顕著となるサジタルコマ収差の補正を容易にすると共に、画角の関数として羃級数展開される歪曲収差も対称性ゆえに、比較的に容易に補正し得るものである。
【００２７】
しかしながら、写真レンズのように無限遠物体から近接撮影まで要求される光学系では、従来の全系移動によるフォーカシングであれば、中心最良像面と軸外最良像面の移動速度の比率が異なり、結果として軸外像面の画質低下に結び付いていた。
【００２８】
このようなレンズ系における諸問題点は、以下の構成に基づいたフォーカシング方式により解決し得ることが明確になった。すなわち、物体側から順に、負屈折力を有する第１レンズ群と、開口絞りを含み、正屈折力を有する第２レンズ群と、負屈折力を有する第３レンズ群との３つの基本レンズ群によって構成し、第２レンズ群は、開口絞りを挟んで正屈折力の前群（Ｇ₂₁）と後群（Ｇ₂₂）の２つのレンズ群にて構成し、第１レンズ群は、少なくとも１枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを有し、第２レンズ群の前群は、正レンズと負レンズを含む接合レンズを少なくとも一組有し、第２レンズ群の後群は、正レンズと負レンズを含む接合レンズの少なくとも一組にて構成し、第３レンズ群は、少なくとも１枚の像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズにて構成し、無限遠から有限遠物体へのフォーカシングは、全系を物体側に移動するのと同時に、レンズ群間隔又はレンズ群内の間隔を変えることにより収差変動を補正するようにして行う。さらに、以下の条件式を満足するようにする。
０．２＜ｆ₁₂／ｆ＜１６・・・（５）
−５＜ｆ₂₃／ｆ＜１２・・・（６）
−３＜ｅ’／ｆ＜１・・・（７）
ただし、ｆ₁₂：第１レンズ群と第２レンズ群の前群との合成焦点距離、
ｆ₂₃：第２レンズ群の後群と第３レンズ群との合成焦点距離、
ｆ：全系の焦点距離、
ｅ’：第１レンズ群と第２レンズ群の前群からなる系、及び、第２レンズ群の後群と第３レンズ群からなる系の主点間隔、
である。
【００２９】
上記の条件式について説明する。条件式（５）から（７）は何れもレンズ系の近軸構成を規定するものである。また、これら条件式は、全系を開口絞りについて物体側と像側とに分割した対称性に重点をおいて屈折力を規定している。
【００３０】
条件式（５）は、開口絞りより物体側の屈折力を規定する。下限値０．２を越えるとき、小型化には有利となるが、広角レンズ特有のサジタルコマ収差の発生や球面収差の補正に課題を残すため、望ましくない。上限値１６を越えるとき、収差補正上から非常に有利であるが、第１レンズ群が非常に大型化する結果となり、望ましくない。
【００３１】
条件式（６）は、開口絞りの像側に配置される後群の屈折力を規定する。下限値−５を越えるとき、全長短縮に有利であるが、像面湾曲収差や倍率色収差の残存に繋がり、望ましくない。また、上限値１２を越えるとき、収差補正上で有利となるが、広角化時にはバックフォーカスの不足をはじめ、全長の大型化を招き、望ましくない。
【００３２】
また、条件式（７）は開口絞り空間を規定する。この空間は、適切な値をとることが極めて重要であることは言うまでもない。すなわち、下限の−３を越えるときに、開口絞りを配置する実空間がなくなり、実現性が乏しくなる。上限値１を越えるときに、開口絞りの物体側に位置する光学系から射出される軸外光束の角度が大きいので、開口効率を高めるためには開口絞りより後群のレンズ系が大型化してしまうので、望ましくない。
【００３３】
次に、フォーカシング方式について説明する。
従来、ここで対象とするレンズ系は、写真レンズとして使用される場合には、ライカ判から中・大判のいわゆるラージフォーマットカメラにまで幅広く使用されている。したがって、フォーカシング機構と言っても全系を撮影意図に応じて移動する方式であり、厳密に収差変動を補償したり抑制すると言った試みは見られない。本発明では、基本的なフォーカシングは、一般的な全系移動をとり、収差変動を抑え有限撮影距離においても高い結像性能を得るため、軸上球面収差の変動をできるだけ抑え、この変動と軸外の最良像面が同じ方向になるようにするものである。具体的には、レンズ群間隔を可動として収差変動を補償する。これは基本光学系が同様であれば、ある程度レンズ構成が変わっても使用できる。さらには、レンズ群間隔のみを可動とするのでなく、レンズ群を意図的に部分系に分割して収差変動を補償することも当然可能である。
【００３４】
次に、具体的に後記する実施例６についての数値例で説明する。実施例６は、開口絞り前後に接合レンズを有し、また、この前後に１枚の負メニスカスレンズを配置したほぼ対称型のレンズ系であると言うことができる。ここで、３次収差係数を示して、フォーカシングにおける実際の効果を説明する。
【００３５】

【００３６】
表４は、実施例６における無限遠物体合焦時の３次収差係数を各レンズ群について表示し、表５は、全系移動による物体距離０．５ｍに合焦したときにおける３次収差係数である。
【００３７】

表６は、このフォーカシング方式により物体距離０．５ｍに合焦したときにおける３次収差係数を示す。
【００３８】
上記表４は、実施例６における無限遠物体における３次収差係数である。この状態では収差補正は十分になされているのであるが、全系移動により物体距離で０．５ｍに焦点合わせするときの変動は、特に軸外で大きいことが表５に示す収差係数で明らかである。特にコマ収差係数と歪曲収差係数の収差変動は、許容できる範囲を焦点深度内としても、これを越える状況にあると言える。次に、本方式による効果が表６に示されている。
【００３９】
すなわち、全系移動しながら第１レンズ群と第２レンズ群間隔を０．２０６ｍｍ増加し、かつ、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔を０．１９１ｍｍ増加することにより、０．５ｍに焦点合わせを行った場合である。これによってコマ収差、歪曲収差係数のフォーカシングによる変動が大幅に減少していることが明らかである。これは、上記のレンズ群間隔を可変とすることで軸上球面収差の変動に大きな影響を与えることなしに、軸外収差であるコマ収差や歪曲収差の変動を抑えることができる間隔を見出すことができたことになる。
【００４０】
次に、レンズ群間と共にレンズ群内の部分系の間隔を可動とすることにより得られる効果について例をあげて説明する。例えば、後記する実施例１０において、そのレンズ断面図を示す図８に示すように、第１レンズ群Ｇ１を負レンズ２枚と正レンズにて構成しており、部分系として物体側から２枚の負レンズによる負成分と後続する正レンズに分割し、有限遠物体へのフォーカシング時にフローティングすることを意図する。本実施例では、第１レンズ群Ｇ１内の可動間隔と第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２間の間隔の２箇所が収差変動の補償に使用されている。
【００４１】

【００４２】
表７は、実施例１０における無限遠物体合焦時の３次収差係数を各レンズ群について表示し、表８は、全系移動による物体距離０．５ｍに合焦したときにおける３次収差係数である。
【００４３】

表９は、本方式によるフローティング方法を使用したときの物体距離０．５ｍにおける３次収差補正係数である。
【００４４】
この例についても、無限遠物体合焦時の諸収差係数は、全系移動によれば表８のように特にコマ収差の変動と歪曲収差の変動が大きい。しかしながら、第１レンズ群及び第２レンズ群の間隔を変化させるフローティングを採用すれば、表９のように安定した性能を得ることができる。この例では、第１レンズ群内の間隔の変化量は０．１３７ｍｍの減少し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が０．２８２ｍｍ増加する。
【００４５】
【実施例】
以下、本発明の広角レンズの実施例１〜１０について説明する。ただし、実施例２、４、６、７、１０は本発明の参考例である。
実施例１は、焦点距離２８．２５ｍｍで、口径比が１：２．８５の広角レンズであり、レンズ断面図を図１に示す。構成は、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１枚から構成し、第２レンズ群Ｇ２の前群Ｇ₂₁は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズとからなり、開口絞りを隔てて、第２レンズ群Ｇ２の後群Ｇ₂₂は、両凹レンズ、両凸レンズ及び像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズによる３枚接合レンズとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１枚からなる。非球面は、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第３レンズ群Ｇ３を構成する負メニスカスレンズの凹面に使用されている。
【００４６】
有限遠物点へのフォーカシングは、図１に示すように、第２レンズ群Ｇ２を移動することにより行う。フォーカシング時には、レンズ系全長は一定であり、いわゆるインナーフォーカシングを実現している。
【００４７】
この実施例の無限遠物点にフォーカシングしたときの収差図を図９（ａ）〜（ｄ）に、レンズ第１面より０．５ｍの有限遠物点にフォーカシングしたときの収差図を図９（ｅ）〜（ｈ）に示す。これらの収差図において、（ａ）、（ｅ）は球面収差、（ｂ）、（ｆ）は非点収差、（ｃ）、（ｇ）は倍率色収差、（ｄ）、（ｈ）は歪曲収差を示す。以下同じ。この結果、本フォーカシング方式によって安定した性能を得ることができることが明らかである。
【００４８】
実施例２は、焦点距離が２８．２５ｍｍで、口径比が１：２．８３の広角レンズであり、仕様は実施例１に近いが、レンズ系の構成が異なり、第１レンズ群Ｇ１を２枚構成にし、第２レンズ群Ｇ２の後部に正の単体レンズが配置されている。レンズ断面図を図２に示す。構成は、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの２枚から構成し、第２レンズ群Ｇ２の前群Ｇ₂₁は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズの接合レンズからなり、開口絞りを隔てて、第２レンズ群Ｇ２の後群Ｇ₂₂は、両凹レンズ両凸レンズの接合レンズと、像側の面の曲率が強い両凸レンズから構成する。また、第３レンズ群Ｇ３は、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１枚からなる。非球面は、第１レンズ群Ｇ１の最終面、第３レンズ群Ｇ３の前面である凹面に使用されている。
【００４９】
この実施例の図９と同様の収差図を図１０に示す。この実施例でも、第２レンズ群Ｇ２を移動することによるインナーフォーカシングによってフォーカシングを実現し、収差変動の極めて小さい光学系を得ることができる。なお、この無限遠から有限遠物点にへのフォーカシングの際、第２レンズ群Ｇ２の後群Ｇ₂₂の接合レンズと正レンズの間隔を増加させてフローティングを行っている。
【００５０】
実施例３は、焦点距離２８．２５ｍｍで、口径比が１：２．８８の広角レンズであり、レンズ構成、非球面の使用は実施例１と同様であり、図示は省く。この実施例においては、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３が第２レンズ群Ｇ２に対して余裕がある配置をとっている。フォーカシングは第２レンズ群Ｇ２の移動によって行う。この実施例の図９と同様の収差図を図１１に示す。
【００５１】
実施例４は、焦点距離２８．２５ｍｍで、口径比が１：２．８２の広角レンズであり、レンズ構成、非球面の使用は実施例２と同様であり、図示は省く。フォーカシングは第２レンズ群Ｇ２の移動によって行う。この実施例の図９と同様の収差図を図１２に示す。
【００５２】
実施例５は、焦点距離２８．２５ｍｍで、口径比が１：２．８２の広角レンズであり、レンズ断面図を図３に示す。レンズ系の構成は、第２レンズ群Ｇ２が複雑である。構成は、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１枚から構成し、第２レンズ群Ｇ２の前群Ｇ₂₁は、物体側に凸面を向けた厚肉の正メニスカスレンズと、両凸レンズと曲率の強い両凹レンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの３枚接合レンズとからなり、開口絞りを隔てて、第２レンズ群Ｇ２の後群Ｇ₂₂は、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズと、屈折力の小さい両凹レンズと両凸レンズの接合レンズとから構成する。また、第３レンズ群Ｇ３は、像面側に凸面を向けた曲率の強い負メニスカスレンズ１枚からなる。非球面は、第１レンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズの後面、第２レンズ群Ｇ２の前群Ｇ₂₁の３枚接合レンズの最も物体側の面に使用されている。
【００５３】
この実施例のフッーカシングは第２レンズ群Ｇ２の移動によって行う。図９と同様の収差図を図１３に示す。無限遠に合焦した状態では、歪曲収差がほとんどないが、有限遠物点では、変化が見られる。この点に関しては、部分フローティング等の方法で解決し得る。すなわち、第２レンズ群Ｇ２内に補正間隔を設ける等をすることが有効である。
【００５４】
実施例６は、焦点距離が２８．２０ｍｍで、口径比が１：２．８８の広角レンズであり、レンズ断面図を図４に示す。図示のように、この実施例は簡単なレンズ構成である。すなわち、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１枚から構成し、第２レンズ群Ｇ２の前群Ｇ₂₁は、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズからなり、開口絞りを隔てて、第２レンズ群Ｇ２の後群Ｇ₂₂は、像側に曲率の強い凹面を向けた両凹レンズと両凸レンズの接合レンズからなる。また、第３レンズ群Ｇ３は、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１枚からなる。非球面は、第２レンズ群Ｇ２の後群Ｇ₂₂の最も像側面に使用されている。
【００５５】
この実施例の図９と同様の収差図を図１４に示す。このレンズ系は、無限遠から有限遠へのフォーカシングには、全系を繰り出しながら第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔及び第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔を変化させることでフォーカシングによる収差変動を抑制する。レンズ第１面から物点まで０．５ｍの有限物体に合焦する場合のフローティング量は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２間では＋０．２０６ｍｍ、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔は＋０．１９１ｍｍ増加することで、効果が得られる。
【００５６】
実施例７は、焦点距離が２１．１５ｍｍで、口径比が１：２．８５の大口径比を有する広角レンズであり、レンズ断面図を図５に示す。構成は、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１枚から構成し、第２レンズ群Ｇ２の前群Ｇ₂₁は、両凸レンズと像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズの接合レンズからなり、開口絞りを隔てて、第２レンズ群Ｇ２の後群Ｇ₂₂は、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズからなる。また、第３レンズ群Ｇ３は、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１枚からなる。非球面は、第１レンズ群Ｇ１の物体側面である第１面と、第２レンズ群Ｇ２の最終面と、第３レンズ群Ｇ３の像側面すなわち最終面に使用する。
【００５７】
この実施例の図９と同様の収差図を図１５に示す。このレンズ系は、無限遠から有限遠へのフォーカシングには、全系を繰り出しながら第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔及び第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔を変化させることでフォーカシングによる収差変動を抑制する。無限遠からレンズ第１面から物点まで０．５ｍの有限物体に合焦する場合のフローティング量は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２間では−０．０７７ｍｍ、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔は＋０．１５４ｍｍ増加するようにした。
【００５８】
実施例８は、焦点距離が２８．２５ｍｍで、口径比が１：２．０８の大口径比を有する広角レンズであり、レンズ断面図を図６に示す。構成は、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１枚から構成し、第２レンズ群Ｇ２の前群Ｇ₂₁は、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズからなり、開口絞りを隔てて、第２レンズ群Ｇ２の後群Ｇ₂₂は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズと像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズによる３枚接合レンズからなる。また、第３レンズ群Ｇ３は、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１枚からなる。非球面は、第１レンズ群Ｇ１の物体側面である第１面と、第３レンズ群Ｇ３の負メニスカスレンズの凹面に使用している。
【００５９】
この実施例の図９と同様の収差図を図１６に示す。このレンズ系は、無限遠から有限遠へのフォーカシングには、全系を繰り出しながら第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔及び第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔を変化させることでフォーカシングによる収差変動を抑制する。無限遠からレンズ第１面から物点まで０．５ｍの有限物体に合焦する場合のフローティング量は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２間では＋０．２８２ｍｍ、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔は−０．３０１ｍｍ増加するようにした。
【００６０】
実施例９は、焦点距離が２８．２５ｍｍで、口径比が１：２．０８の大口径比を有する広角レンズであり、レンズ断面図を図７に示す。構成は、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた厚肉の負メニスカスレンズ１枚から構成し、第２レンズ群Ｇ２の前群Ｇ₂₁は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズとからなり、開口絞りを隔てて、第２レンズ群Ｇ２の後群Ｇ₂₂は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズと像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズとの３枚接合レンズからなる。また、第３レンズ群Ｇ３は、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１枚からなる。非球面は、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の凸面、第３レンズ群Ｇ３の凹面に使用している。
【００６１】
この実施例の図９と同様の収差図を図１７に示す。これから、収差変動が極めて小さいことが示される。このレンズ系は、無限遠から有限遠へのフォーカシングには、全系を繰り出しながら第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔及び第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔を変化させることでフォーカシングによる収差変動を抑制する。無限遠からレンズ第１面から物点まで０．５ｍの有限物体に合焦する場合のフローティング量は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２間では＋１．２６１ｍｍ、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔は−０．７３３ｍｍ増加するようにした。
【００６２】
実施例１０は、焦点距離が２８．２４ｍｍで、口径比が１：２．０８の大口径比を有する広角レンズであり、レンズ断面図を図８に示す。構成は、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた２枚の負メニスカスレンズと、空気レンズを隔てて物体側に強い曲率を有する正メニスカスレンズとから構成し、第２レンズ群Ｇ２の前群Ｇ₂₁は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと正メニスカスレンズの接合レンズからなり、開口絞りを隔てて、第２レンズ群Ｇ２の後群Ｇ₂₂は、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズと、両凸レンズとからなる。また、第３レンズ群Ｇ３は、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１枚からなる。非球面は、第１レンズ群Ｇ１の第１メニスカスレンズの凹面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側、第３レンズ群Ｇ３の負メニスカスレンズの凹面に使用している。
【００６３】
この実施例の図９と同様の収差図を図１８に示す。これから、収差変動が極めて小さいことが示される。このレンズ系は、無限遠から有限遠へのフォーカシングには、全系を繰り出しながら、第１レンズ群Ｇ１中の２枚の負レンズと後続する正レンズとの間を分割し、その２枚の負レンズと後続する正レンズとの間隔、及び、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔を変化させることでフォーカシングによる収差変動を抑制する。無限遠からレンズ第１面から物点まで０．５ｍの有限物体に合焦する場合のフローティング量は、第１レンズ群Ｇ１中の２枚の負レンズと後続する正レンズとの間の間隔ででは−０．１３７ｍｍ、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は＋０．２８２ｍｍ増加するようにした。
【００６４】
以下に、上記各実施例の数値データを示すが、記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、Ｆ_NOはＦナンバー、ωは半画角、ｒ₁、ｒ₂…は各レンズ面の曲率半径、ｄ₁、ｄ₂…は各レンズ面間の間隔、ｎ_d1、ｎ_d2…は各レンズのｄ線の屈折率、ν_d1、ν_d2…は各レンズのアッベ数である。なお、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直行する方向にとると、下記の式にて表される。
ｘ＝（ｙ²／ｒ）／［１＋｛１−Ｐ（ｙ／ｒ）²｝^1/2］＋A₄ｙ⁴＋A₆ｙ⁶＋A₈ｙ⁸＋ A₁₀ｙ¹⁰
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｐ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。
【００６５】

【００６６】

【００６７】

【００６８】

【００６９】

【００７０】

【００７１】

【００７２】

【００７３】

【００７４】

【００７５】

【００７６】
次に、上記各実施例の前記条件（１）〜（７）に関する値、及び、半画角ω（°）、有効半画角（°）の値を次の表に示す。

【００７７】
以上の本発明の広角レンズは、例えば次のように構成することができる。
〔１〕物体側から順に、負屈折力を有する第１レンズ群と、開口絞りを含み、正屈折力を有する第２レンズ群と、負屈折力を有する第３レンズ群との３つの基本レンズ群によって構成し、前記第２レンズ群は、開口絞りを挟んで正屈折力の前群（Ｇ₂₁）と後群（Ｇ₂₂）の２つのレンズ群にて構成し、
前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを有し、
前記第２レンズ群の前群は、正レンズと負レンズを含む接合レンズを少なくとも一組有し、
前記第２レンズ群の後群は、正レンズと負レンズを含む接合レンズの少なくとも一組にて構成し、
前記第３レンズ群は、少なくとも１枚の像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズにて構成し、
無限遠から有限遠物体へのフォーカシングは、光学系全長を変えることなく、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が減少し、かつ、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が増加するように、前記第２レンズ群を基準位置より物体側に移動する内焦方式によって行うようにしたことを特徴とする広角レンズ。
【００７８】
〔２〕物体側から順に、負屈折力を有する第１レンズ群と、開口絞りを含み、正屈折力を有する第２レンズ群と、負屈折力を有する第３レンズ群との３つの基本レンズ群によって構成し、前記第２レンズ群は、開口絞りを挟んで正屈折力の前群（Ｇ₂₁）と後群（Ｇ₂₂）の２つのレンズ群にて構成し、
前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを有し、
前記第２レンズ群の前群は、正レンズと負レンズを含む接合レンズを少なくとも一組有し、
前記第２レンズ群の後群は、正レンズと負レンズを含む接合レンズの少なくとも一組にて構成し、
前記第３レンズ群は、少なくとも１枚の像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズにて構成し、
無限遠から有限遠物体へのフォーカシングは、光学系全長を変えることなく、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が減少し、かつ、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が増加するように、前記第２レンズ群を基準位置より物体側に移動する内焦方式によって行うようにし、
以下の条件式を満足することを特徴とする広角レンズ。
０．２＜−ｆ₁／ｆ＜３・・・（１）
０．０３＜ｅ₁₂／ｆ＜１・・・（２）
０．２＜ｆ₂₁／ｆ₂₂＜２・・・（３）
０．１５＜ｆ₁／ｆ₃＜２．５・・・（４）
ただし、ｆ₁：第１レンズ群の焦点距離、
ｆ₃：第３レンズ群の焦点距離、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆ₂₁：第２レンズ群の前群（Ｇ₂₁）の焦点距離、
ｆ₂₂：第２レンズ群の後群（Ｇ₂₂）の焦点距離、
ｅ₁₂：第１レンズ群と第２レンズ群の前群との主点間隔、
である。
【００７９】
〔３〕フォーカシング時の収差変動を補償するために、無限遠から有限遠物体へのフォーカシング時に、前記第２レンズ群を基準位置より物体に移動すると共に、前記第２レンズ群を構成する前記前群（Ｇ₂₁）と前記後群（Ｇ₂₂）の一部のレンズ間隔を変化させることを特徴とする上記〔１〕又は〔２〕記載の広角レンズ。
【００８０】
〔４〕物体側から順に、負屈折力を有する第１レンズ群と、開口絞りを含み、正屈折力を有する第２レンズ群と、負屈折力を有する第３レンズ群との３つの基本レンズ群によって構成し、前記第２レンズ群は、開口絞りを挟んで正屈折力の前群（Ｇ₂₁）と後群（Ｇ₂₂）の２つのレンズ群にて構成し、
前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを有し、
前記第２レンズ群の前群は、正レンズと負レンズを含む接合レンズを少なくとも一組有し、
前記第２レンズ群の後群は、正レンズと負レンズを含む接合レンズの少なくとも一組にて構成し、
前記第３レンズ群は、少なくとも１枚の像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズにて構成し、
無限遠から有限遠物体へのフォーカシングは、全系を物体側に移動するのと同時に、レンズ群間隔又はレンズ群内の間隔を変えることにより収差変動を補正するようにして行うことを特徴とする広角レンズ。
【００８１】
〔５〕物体側から順に、負屈折力を有する第１レンズ群と、開口絞りを含み、正屈折力を有する第２レンズ群と、負屈折力を有する第３レンズ群との３つの基本レンズ群によって構成し、前記第２レンズ群は、開口絞りを挟んで正屈折力の前群（Ｇ₂₁）と後群（Ｇ₂₂）の２つのレンズ群にて構成し、
前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを有し、
前記第２レンズ群の前群は、正レンズと負レンズを含む接合レンズを少なくとも一組有し、
前記第２レンズ群の後群は、正レンズと負レンズを含む接合レンズの少なくとも一組にて構成し、
前記第３レンズ群は、少なくとも１枚の像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズにて構成し、
無限遠から有限遠物体へのフォーカシングは、全系を物体側に移動するのと同時に、レンズ群間隔又はレンズ群内の間隔を変えることにより収差変動を補正するようにして行うと共に、
以下の条件式を満足することを特徴とする広角レンズ。
０．２＜ｆ₁₂／ｆ＜１６・・・（５）
−５＜ｅ₂₃／ｆ＜１２・・・（６）
−３＜ｅ’／ｆ＜１・・・（７）
ただし、ｆ₁₂：第１レンズ群と第２レンズ群の前群との合成焦点距離、
ｆ₂₃：第２レンズ群の後群と第３レンズ群との合成焦点距離、
ｆ：全系の焦点距離、
ｅ’：第１レンズ群と第２レンズ群の前群からなる系、及び、第２レンズ群の後群と第３レンズ群からなる系の主点間隔、
である。
【００８２】
〔６〕前記第１レンズ群を、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと正レンズにて構成し、無限遠から有限遠物体へのフォーカシングに際して、前記第１レンズ群を構成するレンズ間隔を変えることによって収差変動を補償することを特徴とする上記〔４〕又は〔５〕記載の広角レンズ。
【００８３】
〔７〕無限遠から有限遠物体へのフォーカシングに際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔を減少するように移動し、かつ、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔を変えることを特徴とする上記〔４〕又は〔５〕記載の広角レンズ。
【００８４】
〔８〕無限遠から有限遠物体へのフォーカシングに際して、前記第２レンズ群を構成する間隔を変えることを特徴とする上記〔８〕記載の広角レンズ。
【００８５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、負、正、負の３レンズ群からなる対称型の広角レンズにおいて、基本的に第２レンズ群をフォーカシングレンズ群として採用すると、可変レンズ群間隔が相互に収差変動を抑制することが可能であることを見出し、一方で、従来からの全系を移動するフォーカシング方法において、そのままでは球面収差と非点収差の変化が逆方向となる欠点を、レンズ群の間隔を変化させ、移動量も制御することで、収差変動が著しく改善することを実現し得た。これにより、本発明の広角レンズの潜在性能を、有限遠物体までフォーカシングしても、維持できることが可能となった。特に、大口径比化が望まれる現状においては、効果が大きいと言うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の広角レンズの断面図である。
【図２】本発明の実施例２の広角レンズの断面図である。
【図３】本発明の実施例５の広角レンズの断面図である。
【図４】本発明の実施例６の広角レンズの断面図である。
【図５】本発明の実施例７の広角レンズの断面図である。
【図６】本発明の実施例８の広角レンズの断面図である。
【図７】本発明の実施例９の広角レンズの断面図である。
【図８】本発明の実施例１０の広角レンズの断面図である。
【図９】実施例１の無限遠物点にフォーカシングしたときの収差図とレンズ第１面より０．５ｍの有限遠物点にフォーカシングしたときの収差図を対比して示す収差図である。
【図１０】実施例２の図９と同様の収差図である。
【図１１】実施例３の図９と同様の収差図である。
【図１２】実施例４の図９と同様の収差図である。
【図１３】実施例５の図９と同様の収差図である。
【図１４】実施例６の図９と同様の収差図である。
【図１５】実施例７の図９と同様の収差図である。
【図１６】実施例８の図９と同様の収差図である。
【図１７】実施例９の図９と同様の収差図である。
【図１８】実施例１０の図９と同様の収差図である。
【符号の説明】
Ｇ１…第１レンズ群
Ｇ２…第２レンズ群
Ｇ３…第３レンズ群
Ｇ₂₁…第２レンズ群の前群
Ｇ₂₂…第２レンズ群の後群

Claims

物体側から順に、負屈折力を有する第１レンズ群と、開口絞りを含み、正屈折力を有する第２レンズ群と、負屈折力を有する第３レンズ群との３つの基本レンズ群によって構成し、前記第２レンズ群は、開口絞りを挟んで正屈折力の前群（Ｇ₂₁）と後群（Ｇ₂₂）の２つのレンズ群にて構成し、
前記第１レンズ群は、１枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズのみにて構成し、
前記第２レンズ群の前群は、正レンズと負レンズを含む接合レンズを少なくとも一組有し、
前記第２レンズ群の後群は、正レンズと負レンズを含む接合レンズの少なくとも一組にて構成し、
かつ、前記第２レンズ群における前記接合レンズの一方は正レンズと負レンズを合計３枚接合してなる３枚接合レンズであり、
前記第３レンズ群は、１枚の像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズのみにて構成し、
無限遠から有限遠物体へのフォーカシングは、光学系全長を変えることなく、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が減少し、かつ、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が増加するように、前記第２レンズ群を基準位置より物体側に移動する内焦方式によって行うようにし、
以下の条件式を満足することを特徴とする広角レンズ。
０．２＜−ｆ₁／ｆ＜３・・・（１）
０．０３＜ｅ₁₂／ｆ＜１・・・（２）
０．２＜ｆ₂₁／ｆ₂₂＜２・・・（３）
０．１５＜ｆ₁／ｆ₃＜２．５・・・（４）
ただし、ｆ₁：第１レンズ群の焦点距離、
ｆ₃：第３レンズ群の焦点距離、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆ₂₁：第２レンズ群の前群（Ｇ₂₁）の焦点距離、
ｆ₂₂：第２レンズ群の後群（Ｇ₂₂）の焦点距離、
ｅ₁₂：第１レンズ群と第２レンズ群の前群との主点間隔、
である。
フォーカシング時の収差変動を補償するために、無限遠から有限遠物体へのフォーカシング時に、前記第２レンズ群を基準位置より物体側に移動すると共に、前記第２レンズ群を構成する前記前群（Ｇ₂₁）と前記後群（Ｇ₂₂）の一部のレンズ間隔を変化させることを特徴とする請求項１記載の広角レンズ。
前記第２レンズ群の後群は、両凹レンズ、両凸レンズ及び像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズによる３枚接合レンズからなることを特徴とする請求項１記載の広角レンズ。