JP4253479B2

JP4253479B2 - レトロフォーカス型超広角レンズ

Info

Publication number: JP4253479B2
Application number: JP2002266395A
Authority: JP
Inventors: 久太郎島田
Original assignee: マミヤ・デジタル・イメージング株式会社
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2022-09-12
Also published as: JP2004102100A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、中判一眼レフカメラ用交換レンズに関し、特にバックフォーカスが長く、諸収差が良好に補正されたレトロフォーカス型超広角レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、一眼レフカメラ用広角レンズでは、バックフォーカスを十分に確保する必要があるため、物体側から負・正の屈折力配置の所謂レトロフォーカス型が採用されてきた。この種の広角レンズの中には、画角１００度以上の銀塩カメラ用レトロフォーカス型超広角レンズも従来から開示されている。
一方、近年電荷係合素子（ＣＣＤ）などの撮像素子を用いたデジタルスチルカメラが流行し、フィルムバックが交換可能な中判一眼レフカメラにおいては、フィルムバックに銀塩フィルムに代えてＣＣＤを搭載した所謂デジタルバックが用いられ、既存の銀塩カメラシステムをそのままデジタルスチルカメラに兼用し得るという利点がある。
【０００３】
ところが、このような撮像素子の撮像面の大きさは、現在のところ特に中判カメラにあっては、銀塩フィルムのフォーマットサイズより小さいものが殆どであって、銀塩カメラ用のレンズをデジタルバック用に兼用した場合には撮影画角が狭くなるため、ＣＣＤサイズを考慮したさらに超広角のレンズが要求されている。
しかしながら、レトロフォーカスレンズにおいて、広画角と長いバックフォーカスを確保することは、より強い非対称性を持つことになり、負の歪曲収差、倍率色収差など諸収差の補正が困難となる。
また、レトロフォーカス型レンズでは、近距離へのフォーカシング時にレンズ全体を繰り出すと共に絞り間隔を変化させる、所謂フローティングを行って像面の正方向への変化を補正することが通常行われているが、これは同時に歪曲収差の負変位や上方コマ収差が過大に発生するという問題点があった。
【０００４】
従来、銀塩カメラ用のレトロフォーカス型広角レンズとしては、画角１００゜程度、バックフォーカスが焦点距離の２倍程度で小型化を図ったものが多い（例えば、特許文献１参照。）。
上記特許文献１の第２頁左下欄第５〜１５行には、負の屈折力を有する第１群と正の屈折力を有する第２群との焦点距離の比を規定する条件式（１）と、バックフォーカスと焦点距離の比を規定する条件式（２）が記載されている。また、第３頁左上欄第１８行〜右上欄第２行には、第１群中の少なくとも１つの負レンズの物体側の凸レンズ面に非球面を施した構成が記載されており、同頁右上欄第３〜１７行及び第１図にはその詳細なレンズ構成が、同頁右下欄には実施例１のパラメータが、第５図にはその撮影距離∞及び０．３ｍの収差図がそれぞれ記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−５０９１０号公報（第２〜３頁、第１図、第５図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のレトロフォーカス型超広角レンズの第１群と第２群の屈折力配置ではバックフォーカスが焦点距離のせいぜい２．１倍程度であった。また、第１群中の２枚の負レンズのうち１枚の負レンズの物体側の凸レンズ面に非球面を施して画面周辺への歪曲収差を補正するようにしているが、歪曲収差の補正は不十分である（第５図参照）。
さらに、従来のレンズ構成では諸収差を十分に補正することは難かしく（第１図参照）、第３頁右下欄の数値実施例１に記載されている硝材を用いても色収差の補正は十分ではなかった。
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、画角１０６゜程度、バックフォーカスが焦点距離の２．４倍以上確保され、諸収差が良好に補正されたレトロフォーカス型超広角レンズを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の目的を達成するため、物体側より負の屈折力を有する第１レンズ群と正の屈折力を有する第２レンズ群とからなり、上記第１レンズ群は、物体側から順に、いずれか１枚のレンズの凹面に非球面を施した３枚の負メニスカスレンズ、この３枚の負メニスカスレンズの間、あるいはその後部に配置される正の屈折力を有する１枚の単レンズ又は接合レンズ、像面側に凸面を向けた正レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとが接合された負の屈折力の接合面を有する正の屈折力の少なくとも１枚の接合レンズで構成され、上記第２レンズ群は、物体側から順に、像面側に凸面を向けた正レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとが接合された負の屈折力の接合面を有し正の屈折力を有する１枚の接合レンズ、絞りを挟み、１枚の正レンズ、負レンズと正レンズとからなる１枚の接合レンズ、正の屈折力を有する少なくとも１枚のレンズで構成され、フォーカシングに際しては、上記第１レンズ群は固定とし、上記第２レンズ群を物体側へ移動させるようにし、且つ、以下の条件式を満足するレトロフォーカス型超広角レンズを提供するものである。
（１）１．８＜｜Ｆｇｒ１｜／Ｆ＜５．４
（２）１．８＜Ｆｇｒ２／Ｆ＜２．９
但し、Ｆ：全系の焦点距離
Ｆｇｒ１：第１レンズ群の焦点距離
Ｆｇｒ２：第２レンズ群の焦点距離
【０００８】
そして、上記のレトロフォーカス型超広角レンズにおいて、上記第１レンズ群の３枚の負メニスカスレンズのいずれか１枚に両面非球面を施すようにするのが好ましく、また、以下の条件式を満足するとさらによい。
（３）Ｖｐ＞６２
（４）Ｖｎ＞６２
但し、Ｖｐ：絞りより像面側に位置する正レンズのいずれかに用いる硝材のｄ線アッベ数
Ｖｎ：第１レンズ群内の３枚の負メニスカスレンズのうちの１枚に用いる硝材のｄ線アッベ数
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態及び各実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
この発明によるレトロフォーカス型超広角レンズは、Ｆナンバ４．５程度、画角１０６゜、バックフォーカスが焦点距離の２．４倍以上であり、そのレンズ構成は、図１，図４，図７に実施例１，２，３として示すとおりである。
すなわち、図１，図４，図７に示すように、物体側より負の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と正の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２とからなる。第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から順に、いずれか１枚のレンズの凹面、例えばＲ６（図７）乃至両面、例えばＲ５，Ｒ６（図１，４）に非球面を施した３枚の負メニスカスレンズ、その３枚の負メニスカスレンズの間（図１，４）あるいはその後部（図７）に配置される正の屈折力を有する１枚の単レンズ（図１，４）又は接合レンズ（図７）、像面側に凸面を向けた正レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとが接合された負の屈折力の接合面Ｒ１０（図１，４）又はＲ１１（図７）を有する正の屈折力の少なくとも１枚の接合レンズで構成されている。
【００１０】
また、第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に、像面側に凸面を向けた正レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとが接合された負の屈折力の接合面Ｒ１３（図１），Ｒ１６（図４）又はＲ１４（図７）を有し正の屈折力を有する１枚の接合レンズ、絞りを挟み、１枚の正レンズ、負レンズと正レンズとからなる１枚の接合レンズ、正の屈折力を有する少なくとも１枚（図１,図４では３枚、図７では２枚）のレンズで構成されている。そして、フォーカシングに際しては、第１レンズ群ＧＲ１は固定とし、第２レンズ群ＧＲ２を物体側へ移動させるようにしている。
なお、実施例１,２においては、第１レンズ群の３枚の負メニスカスレンズのいずれか１枚に両面非球面を施すようにしている。
【００１１】
このようなレンズ構成において、Ｆを全系の焦点距離、Ｆｇｒ１を第１レンズ群ＧＲ１の焦点距離、Ｆｇｒ２を第２レンズ群ＧＲ２の焦点距離、Ｖｐを絞りより像面側に位置する正レンズのいずれかに使用する硝材のｄ線アッベ数、Ｖｎを第１レンズ群ＧＲ１内の３枚の負メニスカスレンズのうちの１枚に使用する硝材のｄ線アッベ数としたとき、以下の条件式を満足するようにした。
（１）１．８＜｜Ｆｇｒ１｜／Ｆ＜５．４
（２）１．８＜Ｆｇｒ２／Ｆ＜２．９
（３）Ｖｐ＞６２
（４）Ｖｎ＞６２
【００１２】
以下、この発明によるレンズ構成について詳細に説明する。
第１レンズ群ＧＲ１は負の屈折力を有して物体側に３枚の負レンズを有している。そして、その各負レンズを物体側に凸面を向けたメニスカス形状とすることにより、入射光線に対して最小偏角となるようにして屈折面で発生する収差を押さえている。
また、一般に超広角で長いバックフォーカスを得るためには強い発散性を有する必要性から、歪曲収差などの画角が大きく影響する収差の発生が大きくなるため、３枚の負レンズで屈折力を分担してその収差の発生を小さくすると共に、負レンズで発生する収差を補正するため、負レンズ３枚の間かその直後に正レンズを配置するようにした。
さらに、上記の負メニスカスレンズの凹面に、光軸から周辺に向かって曲率半径が大きくなるような形状の非球面を施すことにより、負の歪曲収差を補正することができ、同時に面頂の曲率半径を小さくすることが可能になってバックフォーカスを長くする効果も得られる。
なお、負メニスカスレンズの凹面だけでなく凸面も非球面とした両面非球面として、その凸面非球面の形状を、周辺に向かい曲率収差が小さくなるようにすることにより、歪曲収差補正の効果を向上させることが可能になる。
【００１３】
特に本発明のように超広角を得ようとする場合には、横収差の画角毎に変動するフレアが発生するため、非球面は凹面側だけでなく凸面側にも施し、凹面の非球面は、上述のように光軸から周辺に向かって曲率半径が大きくなるような形状とし、凸面の非球面は、光軸から周辺に向かい一旦曲率半径が大きくなり、そこから最周辺に向かい曲率半径が小さくなるような形状とすることにより、リアフォーカス化に伴う撮影距離での画角の変化、すなわち、第１レンズ群ＧＲ１を通過する光線高の変化に起因する横収差の変動をよりよく補正することができる。
非球面を施すレンズは、各画角の光束が細くその光軸からの高さが交わることなく十分に分離している第１レンズ群ＧＲ１で物体側に位置する負メニスカスレンズを選ぶことにより、収差の画角変動の補正効果を高めることができる。この発明の各実施例では非球面成形の難易度を考慮して、若干径が小さくなる２枚目又は３枚目の負メニスカスレンズを非球面としている。
【００１４】
また、片面乃至両面非球面のレンズを１枚だけ用いるようにすれば、複数のレンズに非球面を用いる場合より組立上の負荷が少なく、その非球面は量産性の高いモールド成形で生産することができ、生産コストが減少して安価に供給することができる。
さらに、絞りより物体側に負の屈折力を有する接合面を有し、その向きが物体側に凹面を有する接合レンズを２つ以上配置することにより、画角が影響する倍率色収差やコマ収差（下光線フレア）の補正を可能にしている。なお、第１レンズ群ＧＲ１の前方に位置する３枚の負メニスカスレンズ中の１枚を物体側に凹面を向けて配置することによっても同様の効果を得ている。
【００１５】
フォーカシングに関しては、第１レンズ群ＧＲ１を固定し、第２レンズ群ＧＲ２を物体側へ移動することにより収差が生じるが、上述のように第１レンズ群ＧＲ１で収差を補正し、第２レンズ群ＧＲ２の構成を屈折力正の群で絞りを挟む配置とすることにより、この群の倍率変動による収差変動を少なくし、全系としてフォーカシング時の収差変動を低減することが可能となる。
この発明の各実施例では、第２レンズ群ＧＲ２を、物体側から順に屈折力正の接合レンズ１枚、絞り、正レンズ１枚、負レンズと正レンズの接合レンズ１枚、少なくとも１枚の屈折力正のレンズで構成し、諸収差を良好に補正することができた。
【００１６】
次に、この発明の各条件式について説明する。
条件式（１）は、第１レンズ群ＧＲ１の屈折力を規定するものである。この値が下限値を下回ると発散作用が強くなって長いバックフォーカスは確保できるが、各面の屈折作用が強くなるため、負の歪曲収差の発生が過大となり、非球面化が困難になると共に後続のレンズ群での補正ができなくなる。さらに、負レンズの凹面が半球を超えるような深い面となったり、非球面にした凹面が最周辺で凸面状の曲率半径になるという変曲点を持つ面となったりして製造上の問題を引き起こす結果となる。また、この値が上限値を上回ると、発散作用が弱くなって収差補正には有利であるが、長いバックフォーカスの確保が困難になり、前玉径が大きくなるという問題が生じる。
【００１７】
条件式（２）は、第２レンズ群ＧＲ２の屈折力を規定するものである。この値が下限値を下回ると、バックフォーカスの確保が困難となるばかりでなく、収差補正が困難となってレンズ枚数の増加につながり、ゴーストなどが発生しやすくなる。また、フォーカス位置に対し敏感度が高くなって手動でのフォーカシング操作がやりにくくなる。この値が上限値を上回ると、バックフォーカスの確保は容易になるが、レンズ全長が長くなってレンズ径の増大につながる。
条件式（３），（４）は、絞りより像面側の正レンズと絞りより物体側の負レンズに用いる硝材を規定するものであり、このような部分分散の高い硝材を用いることにより、短波長光線（青色）の下方への偏角が増加し、倍率色収差を効率よく補正することができる。
【００１８】
【実施例】
ここで、この発明によるレトロフォーカス型超広角レンズの望ましい各実施例を示す。
図１，図４，図７はそれぞれこの発明の実施例１，２，３のレンズ構成図、図２，図５，図８はそれぞれ実施例１，２，３の撮影距離∞の収差図、図３，図６，図９はそれぞれ実施例１，２，３の撮影距離０．３５ｍの収差図、表１，表２，表３はそれぞれ実施例１，２，３のパラメータを示している。
なお、表１，２，３において
Ｉ：面番号
Ｒ（Ｉ）：第Ｉ面の曲率半径
Ｄ（Ｉ）：第Ｉ面後の面間隔
Ｎ（Ｉ）：第Ｉ面後の屈折率（ｄ線）
Ｖ（Ｉ）：第Ｉ面後のアッベ数
Ｆ：焦点距離
Ｆｎｏ：Ｆナンバ
２ｗ：全画角
ＦＢ：バックフォーカス
をそれぞれ表すものとする。
また、光軸からの高さＹとそのときのサグ量Ｘの関係を示す非球面関数は数１によって表す。
【００１９】
【数１】

【００２０】
【表１】

【００２１】
【表２】

【００２２】
【表３】

【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によればＦナンバ４．５程度、画角１０６°、バックフォーカスが焦点距離の２．４倍以上であり、諸収差が良好に補正されたレトロフォーカス型超広角レンズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１のレンズ構成図である。
【図２】同じくその撮影距離∞の収差図である。
【図３】同じくその撮影距離０．３５ｍの収差図である。
【図４】この発明の実施例２のレンズ構成図である。
【図５】同じくその撮影距離∞の収差図である。
【図６】同じくその撮影距離０．３５ｍの収差図である。
【図７】この発明の実施例3のレンズ構成図である。
【図８】同じくその撮影距離∞のレンズ構成図である。
【図９】同じくその撮影距離０．３５ｍの収差図である。
【符号の説明】
Ｒ（Ｉ）：第Ｉ面の曲率半径
Ｄ（Ｉ）：第Ｉ面後の面間隔
ＧＲ１：第１レンズ群ＧＲ２：第２レンズ群
ＳＡ：球面収差ＳＣ：正弦条件
ＤＩＳＴ：球面収差（％）ＡＳ：非点収差
Ｓ：サジタルＭ：メリディオナル
Δｙ：像高比０割（軸上）７割の横収差
ｄ：ｄ線ｇ：ｇ線

Claims

物体側より負の屈折力を有する第１レンズ群と正の屈折力を有する第２レンズ群とからなり、
上記第１レンズ群は、物体側から順に、いずれか１枚のレンズの凹面に非球面を施した３枚の負のメニスカスレンズ、該３枚の負メニスカスレンズの間、あるいはその後部に配置される正の屈折力を有する１枚の単レンズ又は接合レンズ、像面側に凸面を向けた正レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとが接合された負の屈折力の接合面を有する正の屈折力の少なくとも１枚の接合レンズで構成され、
上記第２レンズ群は、物体側から順に、像面側に凸面を向けた正レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとが接合された負の屈折力の接合面を有し正の屈折力を有する１枚の接合レンズ、絞りを挟み、１枚の正レンズ、負レンズと正レンズとからなる１枚の接合レンズ、正の屈折力を有する少なくとも１枚のレンズで構成され、
フォーカシングに際しては、上記第１レンズ群は固定とし、上記第２レンズ群を物体側へ移動させるようにし、且つ、以下の条件式を満足することを特徴とするレトロフォーカス型超広角レンズ。
（１）１．８＜｜Ｆｇｒ１｜／Ｆ＜５．４
（２）１．８＜Ｆｇｒ２／Ｆ＜２．９
但し、Ｆ：全系の焦点距離
Ｆｇｒ１：第１レンズ群の焦点距離
Ｆｇｒ２：第２レンズ群の焦点距離
上記第１レンズ群の３枚の負メニスカスレンズのいずれか１枚に両面非球面を施した請求項１記載のレトロフォーカス型超広角レンズ。
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２記載のレトロフォーカス型超広角レンズ。
（３）Ｖｐ＞６２
但し、Ｖｐ：絞りより像面側に位置する正レンズのいずれかに用いる硝材のｄ線アッベ数
以下の条件式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項に記載のレトロフォーカス型超広角レンズ。
（４）Ｖｎ＞６２
但し、Ｖｎ：第１レンズ群内の３枚の負メニスカスレンズのうちの１枚に用いる硝材のｄ線アッベ数