JP4339430B2

JP4339430B2 - Wide-angle lens with long back focus

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Publication number: JP4339430B2
Application number: JP30105098A
Authority: JP
Inventors: 永田哲生; 武山哲英; 後藤敦夫
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1998-10-22
Filing date: 1998-10-22
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2018-10-22
Also published as: JP2000131606A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バックフォーカスが非常に長く、無限遠物点から至近に至るまで色収差、ディストーションが良好に補正され、特に近年の超高画素化した撮像素子を用いたビデオカメラやデジタルスチルカメラ等に適した広角レンズ、及び、そのフォーカシング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の固体撮像素子等を用いた撮影レンズは、撮影レンズと撮像素子との間に光学ローパスフィルタ、赤外カットフィルタ等を配置させるため、長いバックフォーカスを必要とする。さらに、ＲＧＢ等の色毎に撮像素子を用いたいわゆる多板式カメラは、撮像素子の前側にカラー色フィルタを用いたいわゆる単板式カメラと比較して、色分解プリズムを用いるため、より長いバックフォーカスが必要となる。そのため、撮影レンズの構成は負の前群と正の後群のレトロフォーカス型となるものが一般的であるが、開口絞りを挟んでレンズのパワー配置が非対称になるため、歪曲収差、非点収差やコマ収差等の軸外収差の発生量が大きい。特に広角レンズの場合、焦点距離の２倍以上の長いバックフォーカスが必要となるため、前後群のパワーをより強くしなければならなくなり、軸外収差等の補正が非常に困難となる。
【０００３】
また、色収差について近軸的に考えると、軸上色収差は開口絞りより物体側にある前群で正の色収差を、開口絞りより像側にある後群で負の色収差を発生させる。また、倍率色収差に関しては、前群で負の色収差を、後群においても負の色収差を発生させる。そのため、軸上色収差は前後群である程度補正することが可能であるが、倍率色収差の補正ができない。そこで、従来のレトロフォーカスタイプの撮影レンズは、それぞれの群を正負複数枚のレンズで構成し、各群内で軸上色収差と倍率色収差の発生量を小さく保ち、目標性能を達成しようとしている。
【０００４】
このような広角レンズは、例えば特開昭６３−８１３０９号や特開昭６３−８１３１０号、特開昭６３−８１３１１号、特開平７−１８１３７６号、特開平７−２７９７３号、特開平１０−５４９３４号等で提案されている。
【０００５】
また、広角レンズのフォーカシング方法に関して、一般的には全群繰り出しあるいは撮影レンズの一部を繰り出す方式がある。しかし、バックフォーカスが非常に長い広角レンズの場合、撮影距離が至近になる程収差変動が著しく発生してしまう。そのため、撮影レンズの中の一部を光軸方向に移動させるインナーフォーカス方式やリアフォーカス方式があり、収差変動の少ないレンズ群を適切に選ぶことにより、良好な結像性能を確保しつつ、より至近撮影を可能にすることができる。また、全群繰り出しと比較してフォーカス群を軽量化できるという利点がある。このようなフォーカス方法を用いた広角レンズは、例えば特開昭６３−１４９６１８号、特開平４−１１８６１２号等で提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年の製造技術の発展により、固体撮像素子は年々小型高精細化が進み、現状では１画素の大きさが数μｍ程度となっており、特にデジタルカメラ市場に用いられるＣＣＤ等の撮像素子はメガピクセルのものが主流となりつつある。今後さらに高密度化が進むため、より高性能のレンズが必要とされる。また、業務用途の市場においてもデジタルカメラが開発されている。その場合、銀塩カメラの画質と同等又はそれ以上の画質が強く望まれるため、撮像素子の１画素の大きさは従来のＣＣＤと同様にして撮像素子の有効面積をより大きくすることで画素数を増やし、さらなる高画素化を図るようになっている。当然、撮影レンズのイメージサークルはそれに伴って大きくなり、同等の結像性能が広範囲にわたり要求される。例えば特開昭６３−８１３０９号や特開昭６３−８１３１０号、特開昭６３−８１３１１号、特開平７−１８１３７６号、特開平７−２７９７３号等に記載されている広角レンズは、バックフォーカスが十分確保されているものの、諸収差の補正が十分ではなく、近年の高画素化した撮像素子を用いたカメラには用いることができない。
【０００７】
また、ＲＧＢの色分解プリズムを用いた３板式カメラは、通常の単板式カメラと比較しても非常に長いバックフォーカスが必要になるため、負の前群及び正の後群それぞれのパワーを大きくするか、あるいは、前後群の間隔を大きくする必要がある。前者の場合は軸外収差の悪化を招き、特にディストーションと倍率色収差の補正が非常に困難となる。業務用途の市場ではディストーションをかなり小さく抑えられることが望まれている。倍率色収差に関しても、３板式の場合は色ずれが顕著になるため、より小さく抑えることが望まれている。また、後者の場合はレンズ全長が大きくなってしまう欠点がある。特開平７−１８１３７６号に関しては、諸収差は良好に補正されているが、ディストーションが最周辺で５％あるいはそれ以上あり好ましくなく、さらには、バックフォーカスが十分確保できていない。また、特開平１０−５４９３４号に関しては、バックフォーカスを十分確保しているものの、倍率色収差が大きく、画質劣化の大きな原因となる。
【０００８】
また、フォーカシングの方法に関しては、上述したように、長いバックフォーカスの広角レンズの場合、リアフォーカス方式やインナーフォーカス方式が有効であるが、その場合、非点収差やコマ収差等の軸外収差の変動が大きくなる。例えば特開昭６３−１４９６１８号の広角レンズは、最も像側の１つ以上の正レンズをフォーカス群としたリアフォーカス方式をとっている。この広角レンズは、無限遠から至近にフォーカシングを行うと、前記フォーカス群に入射する軸外光線の光線高の変化が至近撮影になるに従い大きくなり、さらには、軸外光束の光線高が高いため、非点収差やコマ収差、ディストーションの変動が大きくなってしまう。そのため、フォーカシングによる性能劣化が著しく、近年の高画素化した撮像素子を用いたカメラには用いることができない。また、特開平４−１１８６１２号の広角レンズは、フォーカス群が２つ別々に移動する方法をとっている。この実施例は収差変動は小さいが、フォーカス群が大きく、鏡枠の機械的な強度を強くしなければならない。また、レンズ保持枠も大きくなり、結果的にフォーカシング群を移動させる駆動力が大きくなってしまう。そのため、自動焦点調節を行う場合には不利となる。これらのことを考慮すると、フォーカス群は小型軽量でかつ移動量が少ない方法が望まれる。
【０００９】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、バックフォーカスが焦点距離の２倍以上と非常に長く、画角６０°以上、Ｆナンバーが２．８程度と明るく、色収差、ディストーションが良好に補正された、特に近年の超高画素の撮像素子を用いたビデオカメラやデジタルスチルカメラ等に適した広角レンズを提供することである。
【００１０】
また、もう１つの目的は、無限遠物点から至近に至るまで収差変動を極力小さくし、レンズ鏡筒が簡単な構造で、かつ、フォーカス群の軽量化を行った広角レンズを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する本発明のバックフォーカスの長い広角レンズは、物体側から順に、全体として負のパワーを持つ第１レンズ群と、絞りと、全体として正のパワーを持つ第２レンズ群とからなり、前記第１レンズ群は、少なくとも１つの正レンズを含み全体として負のパワーを持つ第１−１レンズ群と、少なくとも１つの負レンズを含み全体として正のパワーを持つ第１−２レンズ群で構成され、以下の条件式を満足することを特徴とするものである。
（１）１．５＜Ｄ／ｆ＜５．０
（２） −１０．０＜ｆ₁₂／ｆ₁₁＜−２．８
ただし、Ｄ：無限遠物体にフォーカス時の第１レンズ群の最も像側の面と第２レンズ群の最も物体側の面との距離、ｆ：全系のｄ線の焦点距離、ｆ₁₁：第１−１レンズ群のｄ線の焦点距離、ｆ₁₂：第１−２レンズ群のｄ線の焦点距離、である。
【００１２】
また、本発明のもう１つのバックフォーカスの長い広角レンズは、物体側から順に、全体として負のパワーを持つ第１レンズ群と、絞りと、全体として正のパワーを持つ第２レンズ群とからなり、前記第１レンズ群は、少なくとも１つの正レンズを含み全体として負のパワーを持つ第１−１レンズ群と、少なくとも１つの負レンズを含み全体として正のパワーを持つ第１−２レンズ群で構成され、無限遠から近距離にフォーカスを行う際、前記第１−２レンズ群を物体側から像側へ光軸方向に移動させることによりフォーカシングを行うことを特徴とするものである。
【００１３】
以下に、上記の構成をとる理由と作用を説明する。
レトロフォーカスタイプの撮影レンズの場合、開口絞りを挟んで非対称なパワー配置となっているため、倍率色収差やディストーションの補正が非常に困難となる。そのため、前後群をそれぞれ正負複数枚のレンズ構成にすることで各群の収差の発生量を極力小さくすることが望ましい。特に第１群は、十分なバックフォーカスを確保しつつ、倍率色収差とディストーションを良好に補正することを目的として、負のパワーを持つ１−１群の像側に正のパワーを持つ１−２群を配している。さらに、１−１及び１−２群内で収差の発生量を極力小さく抑えるために、１−１群内には少なくとも１枚の正レンズを、１−２群内には少なくとも１枚の負レンズを配することが望ましい。
【００１４】
さらに、条件式（１）及び（２）は、このような構成の広角レンズの倍率色収差及びディストーションを極めて良好に補正するための条件式であり、第１群と第２群との間隔と、第１群の１−１群及び１−２群のパワー配分を規定したものである。条件式（１）の下限の１．５を越えると、前後群の間隔が狭くなるため、レンズ全長の短縮化は図られるが、長いバックフォーカスを確保するためには各群の、特に１−１群の負のパワーを強くしなければならなくなり、レトロフォーカスタイプの非対称性なパワー配置がより顕著となると同時に、軸外光線高が非常に高いため、非点収差、コマ収差等の軸外収差の補正が非常に困難となる。条件式（１）の上限の５．０を越えると、レンズ全長が非常に長くなるため好ましくない。また、条件式（２）の下限の−１０．０を越えると、１−２群のパワーが弱くなり、所望の倍率色収差及びディストーションの補正ができなくなる。条件式（２）の上限の−２．８を越えると、１−２群のパワーが強くなり、第１群の負のパワーが弱くなるため、バックフォーカスの確保ができなくなり好ましくない。
【００１５】
さらに、条件式（１）及び（２）は以下の範囲であることが望ましい。
（４）２．３＜Ｄ／ｆ＜４．０
（５） −９．０＜ｆ₁₂／ｆ₁₁＜−３．０
この範囲内であれば、さらに倍率色収差及びディストーションを良好に補正することが可能である。
【００１６】
また、本発明の広角レンズは、無限遠から近距離にフォーカスを行う際、第１−２レンズ群を物体側から像側へ光軸方向に移動させることによりフォーカシングを行うことを特徴とする広角レンズである。インナーフォーカス方式の場合、例えばフォーカシング群より物体側の群が略アフォーカル系であれば、フォーカシングの際、球面収差の変動が小さく抑えられる。しかし、軸外光束は光軸に対してある程度の角度を有しているため、フォーカシング群の移動により入射光線高が変化してしまい、像面湾曲、コマ収差の変動が大きくなってしまう。
【００１７】
本発明のフォーカシング方式は、前群を負パワーの１−１レンズ群と正パワーの１−２レンズ群で構成し、１−２群を像側へ移動させることで第１群のパワーを弱め、フォーカシングを行っている。その場合、全体繰り出しと比較してフォーカス群の移動量が小さくすることができ、また、前後群の間隔がある程度確保されているため、フォーカス群の移動スペースを十分確保することができる。さらに至近にフォーカシングを行う場合、負パワーの１−１レンズ群で軸外光束を光軸と略平行にでき、１−２群を光軸方向に移動させても軸外光線の光線高の変化を小さくすることができるため、像面湾曲、コマ収差等の軸外収差の変動を小さく抑えることが可能となる。
【００１８】
さらに、条件式（１）又は（２）の何れか又は両方の条件式を満足することが望ましい。理由に関しては上述したが、特に（２）の条件式に関しては、フォーカシングの際、条件式（２）の下限を越えると、１−２群のパワーが弱くなり、フォーカス群の移動距離が大きくなってしまう。そのため、結果的に収差変動が大きくなり、所望の結像性能が得られなくなってしまう。また、それに合わせて１−１群のパワーを弱くすると、軸外光束が光軸に対して略平行にできなくなり、フォーカシングの際、フォーカス群に入射する軸外光線高が大きく変化してしまい、軸外収差の変動を大きくしてしまう。また、条件式（２）の上限を越えると、１−２群のパワーが非常に強くなり、フォーカス群の移動量が極めて少なくなり、機械的な位置出し及びその制御ができなくなり好ましくない。
【００１９】
さらに、条件式（１）及び（２）は条件式（４）及び（５）の範囲であることが望ましい。その範囲内であればフォーカシングの際の収差変動を極めて小さくすることが可能となる。
【００２０】
また、本発明の以上の広角レンズは、以下の条件式を満足することが望ましい。
（３）３．０＜｛Σ（ν_di×Φ_i) ｝／Φ＜２０．０
ただし、ν_di：第１−２レンズ群のｉ番目にあるレンズのｄ線のアッベ数、Φ_i：第１−２レンズ群のｉ番目にあるレンズのｄ線のパワー、Φ：全系のｄ線のパワー、である。
【００２１】
条件式（３）は軸上色収差と倍率色収差を第１群で極力発生させないための条件式で、特にフォーカシング時の色収差の変動を極力抑えるための条件式であり、１−２群の正レンズ群の等価アッベ数と負レンズ群の等価アッベ数の差を表わしている。上述したように、レトロフォーカスタイプの広角レンズの色収差は、各群内で極力発生量を抑えることが望ましい。そのため、負パワーの第１群は一般的には低分散の負レンズと高分散の正レンズを組み合わせる。しかし、本発明の広角レンズの場合、１−２群内で色収差を極力小さく抑える必要がある。そのため、１−２群内の正レンズは負レンズよりも低い分散特性を持つ硝材が必要となる。そのため、条件式（３）の範囲内であることが望ましい。条件式（３）の上限の２０．０を越えると、１−２群内で発生する倍率色収差を補正することが困難となり、また、フォーカシングの際に倍率色収差が大きく変動してしまう。また、１−１群と１−２群で軸上色収差が補正過剰となり、結果的に後群で発生する軸上色収差も補正できなくなり好ましくない。また、条件式（３）の下限の３．０を越えると、１−２群内では色収差が小さくなるが、第１群内で倍率色収差を極力小さく抑えることができなくなり好ましくない。したがって、条件式（３）の範囲内であれば、色収差を良好に補正することが可能となる。
【００２２】
さらに、条件式（３）は以下の条件式（６）の範囲であることが望ましい。
【００２３】
（６）４．５＜｛Σ（ν_di×Φ_i) ｝／Φ＜１５．０
この範囲内であれば、さらに軸上色収差、倍率色収差をバランス良く補正することが可能である。
【００２４】
また、本発明の広角レンズの構成は、撮影レンズと撮像素子の間に色分解プリズム、光学ローパスフィルタ、赤外カットフィルタ等を配置するためのバックフォーカスを十分確保するために、以下の条件式の何れか又は両方を満足することが望ましい。
（７） −８．００＜ｆ₁／ｆ＜−２．００
（８）２．４０＜ｆ₂／ｆ＜３．３０
ただし、ｆ₁：第１群の焦点距離、ｆ₂：第２群の焦点距離、である。
【００２５】
条件式（７）、（８）は結像性能を良好に保ちながらも非常に長いバックフォーカスを確保するための条件式で、全系の焦点距離に対する前後群の焦点距離を規定するものである。条件式（７）は第１群の焦点距離を規定するもので、上限の−２．００を越えると、十分なバックフォーカスを確保することは可能であるが、非対称なパワー配分がより顕著となり、コマ収差、非点収差、ディストーション等の軸外収差が悪化し、補正が非常に困難となる。さらに、第１群で発生する倍率色収差の増加も招くことになる。また、下限の−８．００を越えると、第１群のパワーが非常に弱くなり、十分なバックフォーカスを確保できなくなり、本発明の属する技術分野の撮影レンズとしては好ましくない。条件式（８）は第２群の焦点距離を規定するもので、上限の３．３０を越えると、第２群のパワーが弱くなり、所望の仕様を得るためには、第１群のパワーも弱くしなければならなく、レンズ全長が非常に長くなってしまう。条件式（８）の下限の２．４０を越えると、第２群のパワーが大きくなり、球面収差が大きく補正不足になると同時に、コマ収差、像面湾曲の補正が困難となる。
【００２６】
したがって、条件式（７）、（８）を満足することで球面収差及び軸外収差を良好に保ちながら、十分なバックフォーカスを確保することが可能となる。
【００２７】
さらに、条件式（７）及び（８）は以下の条件式（９）及び（１０）の範囲内であることが望ましい。
（９） −６．００＜ｆ₁／ｆ＜−２．１５
（１０）２．４０＜ｆ₂／ｆ＜３．００
この範囲内であれば、さらに単色収差、色収差を良好に補正しながらバックフォーカスを十分確保することが可能である。
【００２８】
また、本発明の広角レンズは、以下の条件式の範囲内のバックフォーカスを有す得ることが望ましい。
（１１）２．０＜ｆ_B／ｆ＜４．０
ただし、ｆ_B：空気換算のバックフォーカス、である。
【００２９】
条件式（１１）は、本発明の撮影レンズの像側に配置される色分解プリズム、光学ローパスフィルタ、赤外カットフィルタ等を挿入するために必要なバックフォーカスを規定するための条件式である。条件式（１１）の上限の４．０を越えると、前後群のパワーをより強める必要があり、収差補正が非常に困難となる。また、撮像装置そのものが大きくなり好ましくない。また、条件式（１１）の下限の２．０を越えると、上述した光学部材が挿入できなくなり、やはり好ましくない。したがって、本発明の広角レンズは条件式（１１）の範囲内のバックフォーカスを有することが望ましい。
【００３０】
さらに、本発明の広角レンズは１−１群の最も物体側のレンズが正レンズであることが望ましい。最も物体側のレンズは、軸外光束が最も高いため、その正レンズと像側の負レンズとの空気レンズの作用により高次のディストーション及び倍率色収差を発生させることができ、全系として良好にディストーション及び倍率色収差を補正することが可能となる。
【００３１】
また、本発明の撮影レンズの構成は以下の条件式を満足することが望ましい。
（１２）０．６＜（Ｒ_2f＋Ｒ_2b）／（Ｒ_2f−Ｒ_2b）＜５．０
ただし、Ｒ_2f：１−２群の最も物体側にある面の曲率半径、Ｒ_2b：１−２群の最も像側にある面の曲率半径、である。
【００３２】
条件式（１２）はフォーカシングの際の収差変動を極力小さく抑えるための条件式で、１−２群の仮想シェープファクタを規定する条件式である。条件式（１２）の上限の５．０を越えると、その２つの曲率が非常に近くなり、１−２群のパワーが弱くなるためフォーカシングの移動量が大きくなってしまう。また、その２つの曲率半径を大にした場合、軸上マージナル光線の１−２群に入射する角度が大きくなり、フォーカシングの際、球面収差の変動が大きくなると共に、像側の面で補正しているディストーション、倍率色収差及びペッツバール和が補正不足となる。また、その２つの曲率半径を小にした場合、１−２群に入射する軸外光束の入射角が大きくなり、コマ収差が悪化し好ましくない。また、像側の面のパワーが非常に強くなるので、フォーカシングの際、メリディオナル面の変動が大きくなり好ましくない。条件式（１２）の下限の０．６を越えると、１−２群のパワーが強くなり、バックフォーカスの確保が非常に困難となり、また、軸外光束のフォーカス群への入射角が大きくなり軸外収差の変動が大きくなってしまう。
【００３３】
さらに、条件式（１２）は以下の条件式（１３）の範囲内であることが望ましい。
（１３）０．９＜（Ｒ_2f＋Ｒ_2b）／（Ｒ_2f−Ｒ_2b）＜３．５
また、本発明の撮像装置の構成は、以上の少なくとも何れかの広角レンズを用いた撮像装置である。以上で説明してきた広角レンズを用いることにより、近年の超高画素化した撮像素子を用いた撮像装置を提供することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるバックフォーカスの長い広角レンズの各実施例について説明する。
以下の実施例１から５の広角レンズの断面図をそれぞれ図１〜図５に示す。各図中、（ａ）は無限遠撮影時、（ｂ）は撮影倍率β＝１／３０、（ｃ）は撮影倍率β＝１／２０（実施例１、３）若しくは１／１０（実施例２、４）の時の断面図である。また、実施例１の無限遠撮影時の収差図を図６に、撮影倍率β＝１／３０の時の収差図を図７に、撮影倍率β＝１／２０の時の収差図を図８に示す。図６〜図８において、ＳＡは球面収差、ＡＳは非点収差、ＤＴは歪曲収差、ＣＣは倍率色収差、ＣＭはコマ収差を示す。図中、“ＦＩＹ”は像高を示す。他の実施例も実施例１と同等の収差上の性能であるため、図示は省いた。なお、実施例１の断面図（図１）の最も像側にある４枚の平行平板１１〜１４は、それぞれ色分解プリズム、赤外カットフィルタ、ローパスフィルタ等を想定したもので、以下全ての実施例においても同様である。
【００３５】
実施例１の広角レンズは、図１に示すように、物体側から順に、全体として負のパワーの第１−１群が、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側の凸面を向けた２枚の負メニスカスレンズ、両凹レンズの４枚構成、全体として正パワーの第１−２群が、両凹レンズと両凸レンズの２枚構成、全体として正パワーの第２群が、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズ、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズ、及び、両凸レンズの６群８枚構成で、レンズ全系で１２群１４枚構成となっている。フォーカス方式は、無限遠撮影から近距離撮影にかけて第１−２群を像側に繰り込むことによりフォーカシングを行っている。フォーカシング群の移動量は１．９ｍｍと非常に少なく、撮影距離が無限遠から至近約３００ｍｍまで略収差変動を極めて小さく抑えることが可能となっている。またフォーカシング群は負レンズと正レンズの２枚のみとなっているため、フォーカシング群の軽量化も図られ、結果的にレンズ保持枠の簡素化も可能となる。
【００３６】
実施例２の広角レンズは、図２に示すように、物体側から順に、全体として負のパワーの第１−１群が、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側の凸面を向けた２枚の負メニスカスレンズ、両凹レンズの４枚構成、全体として正パワーの第１−２群が、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズの１群２枚構成、全体として正パワーの第２群が、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズ、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズ、及び、両凸レンズの６群８枚構成で、レンズ全系で１１群１４枚構成となっている。フォーカス方式は、無限遠撮影から近距離撮影にかけて第１−２群を像側に繰り込むことによりフォーカシングを行っている。この実施例では、フォーカス群（第１−２群）は接合レンズになっており、この場合、フォーカシング群の偏心の効きが非常に弱くなるため、組み立ての際の利点となる。
【００３７】
実施例３の広角レンズは、レンズ系全長の短縮化を行った例であり、レンズ構成は実施例１と略同様で、最も像側の接合レンズが、像側の凸面を向けた正メニスカスレンズと像側に凸面を向けた負メニスカスレンズの接合レンズとなっている。すなわち、図３に示すように、物体側から順に、全体として負のパワーの第１−１群が、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側の凸面を向けた２枚の負メニスカスレンズ、両凹レンズの４枚構成、全体として正パワーの第１−２群が、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２枚構成、全体として正パワーの第２群が、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズ、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズ、像側の凸面を向けた正メニスカスレンズと像側に凸面を向けた負メニスカスレンズの接合レンズ、及び、両凸レンズの６群８枚構成で、レンズ全系で１２群１４枚構成となっている。この実施例のように、全長をある程度短縮化した場合でも、良好な結像性能が達成可能である。
【００３８】
実施例４の広角レンズは、図４に示すように、物体側から順に、全体として負のパワーの第１−１群が、凸平正レンズ、物体側の凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凹レンズの３枚構成、全体として正パワーの第１−２群が、両凹レンズと両凸レンズの２枚構成、全体として正パワーの第２群が、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズ、両凸レンズと像側に凸面を向けた負メニスカスレンズの接合レンズ、両凸レンズ、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の４群７枚構成で、レンズ全系で９群１２枚構成となっている。レンズ枚数を削減した場合でも、至近撮影距離が約１２２ｍｍまで良好な結像性能が達成できている。
【００３９】
実施例５の広角レンズも、実施例３同様、レンズ系全長の短縮化を行ったのものである。レンズ構成は実施例１と略同様であり、良好な結像性能を得られている。すなわち、図５に示すように、物体側から順に、全体として負のパワーの第１−１群が、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側の凸面を向けた３枚の負メニスカスレンズの４枚構成、全体として正パワーの第１−２群が、物体側の凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズの２枚構成、全体として正パワーの第２群が、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズ、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズ、及び、両凸レンズの６群８枚構成で、レンズ全系で１２群１４枚構成となっている。
【００４０】
以下に、上記実施例１〜５の数値データを示す。なお、表中、記号は上記の他、f は全系の焦点距離、Fno はＦナンバー、ωは半画角、fbは空気換算のバックフォーカス、IHは像高、Ndは各レンズのｄ線の屈折率、νd はｄ線のアッベ数、OBJ は物体距離、STO は開口絞りを表す。また、INF は無限大を表す。
【００４１】

【００４２】

【００４３】

【００４４】

【００４５】

【００４６】
以上の本発明のバックフォーカスの長い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、全体として負のパワーを持つ第１レンズ群と、絞りと、全体として正のパワーを持つ第２レンズ群とからなり、前記第１レンズ群は、少なくとも１つの正レンズを含み全体として負のパワーを持つ第１−１レンズ群と、少なくとも１つの負レンズを含み全体として正のパワーを持つ第１−２レンズ群で構成され、以下の条件式を満足することを特徴とするバックフォーカスの長い広角レンズ。
【００４７】
（１）１．５＜Ｄ／ｆ＜５．０
（２） −１０．０＜ｆ₁₂／ｆ₁₁＜−２．８
ただし、Ｄ：無限遠物体にフォーカス時の第１レンズ群の最も像側の面と第２レンズ群の最も物体側の面との距離、ｆ：全系のｄ線の焦点距離、ｆ₁₁：第１−１レンズ群のｄ線の焦点距離、ｆ₁₂：第１−２レンズ群のｄ線の焦点距離、である。
【００４８】
〔２〕物体側から順に、全体として負のパワーを持つ第１レンズ群と、絞りと、全体として正のパワーを持つ第２レンズ群とからなり、前記第１レンズ群は、少なくとも１つの正レンズを含み全体として負のパワーを持つ第１−１レンズ群と、少なくとも１つの負レンズを含み全体として正のパワーを持つ第１−２レンズ群で構成され、無限遠から近距離にフォーカスを行う際、前記第１−２レンズ群を物体側から像側へ光軸方向に移動させることによりフォーカシングを行うことを特徴とするバックフォーカスの長い広角レンズ。
【００４９】
〔３〕上記２において、以下の条件式を満足することを特徴とするバックフォーカスの長い広角レンズ。
【００５０】
（１）１．５＜Ｄ／ｆ＜５．０
（２） −１０．０＜ｆ₁₂／ｆ₁₁＜−２．８
ただし、Ｄ：無限遠物体にフォーカス時の第１レンズ群の最も像側の面と第２レンズ群の最も物体側の面との距離、ｆ：全系のｄ線の焦点距離、ｆ₁₁：第１−１レンズ群のｄ線の焦点距離、ｆ₁₂：第１−２レンズ群のｄ線の焦点距離、である。
【００５１】
〔４〕上記１から３の何れか１項において、以下の条件式を満足することを特徴とするバックフォーカスの長い広角レンズ。
【００５２】
（３）３．０＜｛Σ（ν_di×Φ_i) ｝／Φ＜２０．０
ただし、ν_di：第１−２レンズ群のｉ番目にあるレンズのｄ線のアッベ数、Φ_i：第１−２レンズ群のｉ番目にあるレンズのｄ線のパワー、Φ：全系のｄ線のパワー、である。
【００５３】
〔５〕上記１から４の何れか１項記載の広角レンズを用いたことを特徴とする撮像装置。
【００５４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかのように、本発明の広角レンズは、バックフォーカスが焦点距離の２倍以上と非常に長く、画角６０°以上、Ｆナンバーが２．８程度と明るく、色収差、ディストーションが良好に補正された、特に近年の超高画素の撮像素子を用いたビデオカメラやデジタルスチルカメラ等に適した広角レンズを提供することができる。また、無限遠物点から至近に至るまで収差変動を極力小さくし、レンズ鏡筒が簡単な構造で、かつ、フォーカス群の軽量化を行った広角レンズ及びその広角レンズを用いた撮像装置を提供することができる。
【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３の広角レンズの断面図である。
【図４】本発明の実施例４の広角レンズの断面図である。
【図５】本発明の実施例５の広角レンズの断面図である。
【図６】実施例１の無限遠撮影時の収差図である。
【図７】実施例１の撮影倍率β＝１／３０の収差図である。
【図８】実施例１の撮影倍率β＝１／２０の収差図である。
【符号の説明】
１１、１２、１３、１４…平行平板（色分解プリズム、赤外カットフィルタ、ローパスフィルタ等）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention has a very long back focus, and chromatic aberration and distortion are well corrected from the object point at infinity to the close. Especially for a video camera, a digital still camera, etc., using an image sensor with an ultra-high pixel in recent years. The present invention relates to a suitable wide-angle lens and a focusing method thereof.
[0002]
[Prior art]
A conventional photographic lens using a solid-state imaging device or the like requires a long back focus because an optical low-pass filter, an infrared cut filter, or the like is disposed between the photographic lens and the imaging device. Furthermore, a so-called multi-plate camera that uses an image sensor for each color such as RGB uses a color separation prism compared to a so-called single-plate camera that uses a color color filter on the front side of the image sensor, and therefore has a longer back focus. Is required. Therefore, the photographic lens configuration is generally a negative front group and a positive rear group retrofocus type, but the lens power arrangement is asymmetric across the aperture stop, which causes distortion and astigmatism. A large amount of off-axis aberrations such as aberration and coma are generated. In particular, in the case of a wide-angle lens, a long back focus that is at least twice the focal length is required, so the power of the front and rear groups must be made stronger, and correction of off-axis aberrations and the like becomes very difficult.
[0003]
Further, considering chromatic aberration paraxially, axial chromatic aberration causes positive chromatic aberration in the front group on the object side of the aperture stop, and negative chromatic aberration in the rear group on the image side of the aperture stop. As for the lateral chromatic aberration, negative chromatic aberration is generated in the front group, and negative chromatic aberration is also generated in the rear group. Therefore, axial chromatic aberration can be corrected to some extent in the front and rear groups, but lateral chromatic aberration cannot be corrected. Therefore, in a conventional retrofocus type photographing lens, each group is composed of a plurality of positive and negative lenses, and the amount of axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration generated in each group is kept small to achieve the target performance.
[0004]
Such wide-angle lenses include, for example, JP-A-63-81309, JP-A-63-81310, JP-A-63-81111, JP-A-7-181376, JP-A-7-27973, and JP-A-10-101. 54934 etc. are proposed.
[0005]
As for the focusing method of the wide-angle lens, there is generally a method of extending the entire group or a part of the photographing lens. However, in the case of a wide-angle lens with a very long back focus, the aberration fluctuations become more significant as the shooting distance is closer. Therefore, there are an inner focus method and a rear focus method that move a part of the photographic lens in the optical axis direction, and by appropriately selecting a lens group with less aberration fluctuation, while ensuring good imaging performance, more Close-up photography can be made possible. In addition, there is an advantage that the focus group can be reduced in weight compared with the all-group feeding. Wide-angle lenses using such a focusing method have been proposed in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 63-149618 and 4-118612.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Due to the development of manufacturing technology in recent years, solid-state image sensors are becoming smaller and higher definition year by year. At present, the size of one pixel is about several μm. Especially, image sensors such as CCDs used in the digital camera market are mega. Pixels are becoming mainstream. As the density increases further in the future, higher performance lenses are required. Digital cameras are also being developed in the business use market. In that case, an image quality equal to or higher than the image quality of a silver salt camera is strongly desired. Therefore, the size of one pixel of the image sensor is the same as that of a conventional CCD, and the number of pixels is increased by increasing the effective area of the image sensor. To increase the number of pixels. Naturally, the image circle of the photographic lens becomes larger along with it, and equivalent imaging performance is required over a wide range. For example, wide-angle lenses described in JP-A-63-81309, JP-A-63-81310, JP-A-63-81111, JP-A-7-181376, JP-A-7-27973, etc. Is sufficiently secured, however, correction of various aberrations is not sufficient, and it cannot be used for a camera using an image pickup device with a high pixel count in recent years.
[0007]
In addition, a three-plate camera using RGB color separation prisms requires a very long back focus compared to a normal single-plate camera, so the power of each of the negative front group and the positive rear group is increased. Or it is necessary to increase the interval between the front and rear groups. In the former case, off-axis aberrations are worsened, and it is particularly difficult to correct distortion and lateral chromatic aberration. In the business use market, it is desired that the distortion can be suppressed to a very small level. Regarding the lateral chromatic aberration, since the color shift becomes remarkable in the case of the three-plate type, it is desired to suppress the chromatic aberration more. In the latter case, there is a drawback that the total lens length becomes large. With respect to Japanese Patent Laid-Open No. 7-181376, various aberrations are corrected satisfactorily, but the distortion is not preferable because it is 5% or more at the outermost periphery, and the back focus is not sufficiently secured. Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-54934 has a sufficient back focus, but has a large lateral chromatic aberration, which is a major cause of image quality degradation.
[0008]
As for the focusing method, as described above, in the case of a wide-angle lens with a long back focus, the rear focus method and the inner focus method are effective. In this case, however, off-axis aberrations such as astigmatism and coma aberration are reduced. Fluctuation increases. For example, the wide-angle lens disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-149618 employs a rear focus method in which one or more positive lenses closest to the image side are used as a focus group. In this wide-angle lens, when focusing from infinity to close, the change in the height of off-axis light incident on the focus group becomes larger as close-up shooting is performed, and further, the height of the off-axis light beam is high. Astigmatism, coma, and distortion fluctuate. For this reason, the performance degradation due to focusing is remarkable, and it cannot be used for a camera using an imaging device with a high pixel count in recent years. The wide-angle lens disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-118612 uses a method in which two focus groups are moved separately. In this embodiment, the aberration variation is small, but the focus group is large, and the mechanical strength of the lens frame must be increased. In addition, the lens holding frame becomes large, and as a result, the driving force for moving the focusing group becomes large. Therefore, it is disadvantageous when performing automatic focus adjustment. Considering these points, it is desirable to use a method in which the focus group is small and light and has a small amount of movement.
[0009]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and the object thereof is as follows. The back focus is very long, at least twice the focal length, the angle of view is 60 ° or more, and the F number is 2.8. To provide a wide-angle lens suitable for a video camera, a digital still camera, and the like using an image sensor with ultra-high pixels in recent years, in which the brightness is moderately bright and chromatic aberration and distortion are well corrected.
[0010]
Another object is to provide a wide-angle lens that minimizes aberration fluctuations from the object point at infinity to the close, has a simple lens barrel, and has a light focus group. is there.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The wide-angle lens with a long back focus according to the present invention that achieves the above-described object includes, in order from the object side, a first lens group having a negative power as a whole, a stop, and a second lens group having a positive power as a whole. The first lens group includes a first lens group including at least one positive lens and having a negative power as a whole, and a first lens including a negative power as a whole including at least one negative lens. It consists of a group and satisfies the following conditional expression.
(1) 1.5 <D / f <5.0
(2) -10.0 <f ₁₂ / F ₁₁ <-2.8
Where D: distance between the most image-side surface of the first lens unit and the most object-side surface of the second lens unit at the time of focusing on an infinite object, f: focal length of d-line in the entire system, f ₁₁ : D-line focal length of the 1-1st lens group, f ₁₂ : The focal length of the d-line of the first-second lens group.
[0012]
In addition, another wide-angle lens with a long back focus according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a negative power as a whole, a stop, and a second lens group having a positive power as a whole. The first lens group includes a first lens group including at least one positive lens and having a negative power as a whole, and a first lens including a negative power as a whole including at least one negative lens. When the focusing is performed from infinity to a short distance, focusing is performed by moving the first-second lens group from the object side to the image side in the optical axis direction.
[0013]
Below, the reason and effect | action which take said structure are demonstrated.
In the case of a retro focus type photographing lens, since the power arrangement is asymmetric with respect to the aperture stop, it is very difficult to correct lateral chromatic aberration and distortion. For this reason, it is desirable to minimize the amount of aberration generated in each group by configuring the front and rear groups to have a plurality of positive and negative lenses. In particular, the first group has a positive power on the image side of the 1-1 group having a negative power for the purpose of satisfactorily correcting lateral chromatic aberration and distortion while ensuring a sufficient back focus. A group is arranged. Further, in order to minimize the amount of aberration generated in the 1-1 and 1-2 groups, at least one positive lens in the 1-1 group and at least one negative lens in the 1-2 group. It is desirable to arrange a lens.
[0014]
Furthermore, conditional expressions (1) and (2) are conditional expressions for correcting the lateral chromatic aberration and distortion of the wide-angle lens having such a configuration very well, and the distance between the first group and the second group, This defines the power distribution of the first group 1-1 and 1-2 groups. If the lower limit of 1.5 of conditional expression (1) is exceeded, the distance between the front and rear groups becomes narrow, so that the overall length of the lens can be shortened. The negative power of the group must be increased, and the asymmetrical power arrangement of the retrofocus type becomes more conspicuous. At the same time, the off-axis ray height is so high that off-axis such as astigmatism and coma is off-axis. Correction of aberrations becomes very difficult. Exceeding the upper limit of 5.0 to condition (1) is not preferable because the entire lens length becomes very long. If the lower limit of -10.0 of conditional expression (2) is exceeded, the power of the first-second lens group becomes weak, and it becomes impossible to correct desired lateral chromatic aberration and distortion. If the upper limit of -2.8 of the conditional expression (2) is exceeded, the power of the first-second lens group becomes stronger and the negative power of the first lens group becomes weaker.
[0015]
Furthermore, it is desirable that conditional expressions (1) and (2) are in the following ranges.
(4) 2.3 <D / f <4.0
(5) -9.0 <f ₁₂ / F ₁₁ <-3.0
Within this range, the lateral chromatic aberration and distortion can be corrected well.
[0016]
The wide-angle lens according to the present invention performs focusing by moving the first-second lens group from the object side to the image side in the optical axis direction when focusing from infinity to a short distance. It is. In the case of the inner focus method, for example, if the group closer to the object side than the focusing group is a substantially afocal system, the variation of spherical aberration can be suppressed during focusing. However, since the off-axis light beam has a certain angle with respect to the optical axis, the height of the incident light beam changes due to the movement of the focusing group, and the fluctuations in the field curvature and coma aberration become large.
[0017]
In the focusing method of the present invention, the front group is composed of a negative power 1-1 lens group and a positive power 1-2 lens group, and the first group is weakened by moving the 1-2 group to the image side. , Focusing. In this case, the amount of movement of the focus group can be reduced as compared with the entire extension, and the space between the front and rear groups is secured to some extent, so that a sufficient space for moving the focus group can be secured. Further, when focusing is performed in close proximity, the off-axis light beam can be made substantially parallel to the optical axis by the negative power 1-1 lens group, and the light beam height of the off-axis light beam can be changed even if the 1-2 group is moved in the optical axis direction. Therefore, fluctuations in off-axis aberrations such as field curvature and coma can be kept small.
[0018]
Furthermore, it is desirable to satisfy either or both of the conditional expressions (1) and (2). Although the reason has been described above, especially with regard to the conditional expression (2), when the lower limit of the conditional expression (2) is exceeded during focusing, the power of the 1-2 group becomes weak and the moving distance of the focus group increases. End up. As a result, aberration fluctuations increase, and desired imaging performance cannot be obtained. If the power of the 1-1 group is weakened accordingly, the off-axis light beam cannot be made substantially parallel to the optical axis, and the height of the off-axis ray incident on the focus group greatly changes during focusing. The fluctuation of off-axis aberration is increased. If the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the power of the first and second groups becomes very strong, the amount of movement of the focus group becomes extremely small, and mechanical positioning and control thereof cannot be performed.
[0019]
Furthermore, it is desirable that conditional expressions (1) and (2) are in the range of conditional expressions (4) and (5). Within this range, it is possible to extremely reduce aberration fluctuations during focusing.
[0020]
Moreover, it is desirable that the above wide-angle lens of the present invention satisfies the following conditional expression.
(3) 3.0 <{Σ (ν _di × Φ _i } / Φ <20.0
Where ν _di : Abbe number of d-line of the i-th lens in the 1-2 lens group, Φ _i : D-line power of the i-th lens in the first-1-2 lens group, and Φ: d-line power of the entire system.
[0021]
Conditional expression (3) is a conditional expression for preventing axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration from being generated as much as possible in the first group. In particular, it is a conditional expression for suppressing fluctuations in chromatic aberration during focusing as much as possible. It represents the difference between the equivalent Abbe number of the group and the equivalent Abbe number of the negative lens group. As described above, it is desirable to suppress the generation amount of the chromatic aberration of the retrofocus type wide-angle lens as much as possible within each group. Therefore, the first group of negative power is generally a combination of a low dispersion negative lens and a high dispersion positive lens. However, in the case of the wide-angle lens of the present invention, it is necessary to suppress chromatic aberration as small as possible within the first-second lens group. Therefore, the positive lens in the first-second lens group requires a glass material having lower dispersion characteristics than the negative lens. Therefore, it is desirable to be within the range of conditional expression (3). If the upper limit of 20.0 in conditional expression (3) is exceeded, it will be difficult to correct lateral chromatic aberration occurring in the first-second lens group, and lateral chromatic aberration will vary greatly during focusing. Further, the axial chromatic aberration is excessively corrected in the 1-1 group and the 1-2 group, and as a result, the axial chromatic aberration generated in the rear group cannot be corrected. If the lower limit of 3.0 of conditional expression (3) is exceeded, the chromatic aberration is reduced in the first-second lens group, but it is not preferable because the lateral chromatic aberration cannot be suppressed as small as possible in the first lens group. Therefore, chromatic aberration can be corrected well within the range of conditional expression (3).
[0022]
Furthermore, it is desirable that conditional expression (3) is in the range of conditional expression (6) below.
[0023]
(6) 4.5 <{Σ (ν _di × Φ _i } / Φ <15.0
Within this range, axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration can be corrected in a well-balanced manner.
[0024]
In addition, the configuration of the wide-angle lens of the present invention has the following conditional expression in order to ensure sufficient back focus for arranging a color separation prism, an optical low-pass filter, an infrared cut filter, and the like between the photographing lens and the image sensor. It is desirable to satisfy either or both of these.
(7) −8.00 <f ₁ /F<−2.00
(8) 2.40 <f ₂ /F<3.30
Where f ₁ : Focal length of first group, f ₂ : Focal length of the second group.
[0025]
Conditional expressions (7) and (8) are conditional expressions for ensuring a very long back focus while maintaining good imaging performance, and define the focal lengths of the front and rear groups with respect to the focal length of the entire system. . Conditional expression (7) defines the focal length of the first lens group. If the upper limit of −2.00 is exceeded, sufficient back focus can be secured, but asymmetric power distribution becomes more prominent. Further, off-axis aberrations such as coma, astigmatism and distortion become worse and correction becomes very difficult. Further, an increase in chromatic aberration of magnification that occurs in the first group is also caused. On the other hand, if the lower limit of −8.00 is exceeded, the power of the first lens group becomes very weak, and sufficient back focus cannot be secured, which is not preferable as a photographic lens in the technical field to which the present invention belongs. Conditional expression (8) defines the focal length of the second group. When the upper limit of 3.30 is exceeded, the power of the second group becomes weak. Must be weakened, and the total lens length becomes very long. If the lower limit of 2.40 in conditional expression (8) is exceeded, the power of the second lens group will be large, the spherical aberration will be large and insufficiently corrected, and at the same time it will be difficult to correct coma and field curvature.
[0026]
Therefore, by satisfying the conditional expressions (7) and (8), it is possible to ensure a sufficient back focus while maintaining good spherical aberration and off-axis aberration.
[0027]
Furthermore, it is desirable that conditional expressions (7) and (8) are within the following conditional expressions (9) and (10).
(9) -6.00 <f ₁ /F<-2.15
(10) 2.40 <f ₂ /F<3.00
Within this range, it is possible to sufficiently secure back focus while further correcting monochromatic aberration and chromatic aberration.
[0028]
Moreover, it is desirable that the wide-angle lens of the present invention can have a back focus within the range of the following conditional expression.
(11) 2.0 <f _B /F<4.0
Where f _B : Air equivalent back focus.
[0029]
Conditional expression (11) is a conditional expression for defining a back focus necessary for inserting a color separation prism, an optical low-pass filter, an infrared cut filter and the like arranged on the image side of the photographing lens of the present invention. . If the upper limit of 4.0 of conditional expression (11) is exceeded, it is necessary to increase the power of the front and rear groups, and aberration correction becomes very difficult. In addition, the imaging device itself is undesirably large. If the lower limit of 2.0 of conditional expression (11) is exceeded, the optical member described above cannot be inserted, which is also not preferable. Therefore, it is desirable that the wide-angle lens of the present invention has a back focus within the range of conditional expression (11).
[0030]
Further, in the wide-angle lens of the present invention, it is desirable that the lens closest to the object side in the 1-1 group is a positive lens. Since the lens on the most object side has the highest off-axis luminous flux, high-order distortion and lateral chromatic aberration can be generated by the action of the air lens between the positive lens and the negative lens on the image side, which is excellent as a whole system. Distortion and lateral chromatic aberration can be corrected.
[0031]
In addition, it is desirable that the configuration of the photographing lens of the present invention satisfies the following conditional expression.
(12) 0.6 <(R _2f + R _2b ) / (R _2f -R _2b <5.0
However, R _2f : Radius of curvature of the surface closest to the object of the 1-2 group, R _2b 1: The radius of curvature of the surface closest to the image side in the 1-2 group.
[0032]
Conditional expression (12) is a conditional expression for minimizing aberration fluctuations during focusing, and is a conditional expression that prescribes the 1-2 group virtual shape factor. When the upper limit of 5.0 of the conditional expression (12) is exceeded, the two curvatures are very close, and the power of the first-second lens group becomes weak, so that the amount of focusing movement increases. In addition, when the two radii of curvature are increased, the angle of incidence of the axial marginal ray on the first-second group increases, and during focusing, the variation in spherical aberration increases and correction is performed on the image side surface. Distortion, lateral chromatic aberration and Petzval sum are undercorrected. Further, when the two radii of curvature are made small, the incident angle of the off-axis light beam incident on the first-second lens group becomes large, and the coma aberration is deteriorated. Further, since the power of the image side surface becomes very strong, the fluctuation of the meridional surface becomes large during focusing, which is not preferable. Exceeding the lower limit of 0.6 to conditional expression (12), the power of the 1-2 group becomes strong, making it very difficult to ensure the back focus, and the incident angle of the off-axis light beam to the focus group becomes large. The fluctuation of off-axis aberration becomes large.
[0033]
Furthermore, it is desirable that conditional expression (12) is within the range of conditional expression (13) below.
(13) 0.9 <(R _2f + R _2b ) / (R _2f -R _2b <3.5
The configuration of the imaging apparatus of the present invention is an imaging apparatus using at least one of the above wide-angle lenses. By using the wide-angle lens described above, it is possible to provide an imaging apparatus using a recent ultra-high pixel imaging device.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a wide-angle lens with a long back focus according to the present invention will be described below.
Cross-sectional views of the wide-angle lenses of Examples 1 to 5 below are shown in FIGS. In each figure, (a) is at infinity shooting, (b) is shooting magnification β = 1/30, (c) is shooting magnification β = 1/20 (Examples 1 and 3) or 1/10 (Examples). It is sectional drawing at the time of 2, 4). FIG. 6 is an aberration diagram for Example 1 at infinity, FIG. 7 is an aberration diagram for imaging magnification β = 1/30, and FIG. 8 is an aberration diagram for imaging magnification β = 1/20. Shown in 6 to 8, SA represents spherical aberration, AS represents astigmatism, DT represents distortion, CC represents lateral chromatic aberration, and CM represents coma. In the figure, “FIY” indicates the image height. Other examples also have the same aberration performance as the first example, and are not shown. In addition, the four parallel flat plates 11 to 14 on the most image side in the cross-sectional view of the first embodiment (FIG. 1) are assumed to be a color separation prism, an infrared cut filter, a low-pass filter, and the like. The same applies to the embodiments.
[0035]
In the wide-angle lens of Example 1, as shown in FIG. 1, in order from the object side, the first group 1-1 having a negative power as a whole is a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side, and a convex surface on the object side. In addition, two negative meniscus lenses, a double-concave lens configuration, and a positive first lens group 1-2 as a whole, a double-concave lens and a biconvex lens configuration, a positive second lens unit as a whole is a biconvex lens. Bi-concave lens cemented lens, positive meniscus lens with convex surface facing image side, negative meniscus lens with convex surface facing image side, biconvex lens, cemented lens of bi-concave lens and biconvex lens, and bi-convex lens, 8 elements in 6 groups Thus, the entire lens system has 14 groups in 12 groups. In the focus method, focusing is performed by moving the first-second lens group to the image side from infinity shooting to short-distance shooting. The amount of movement of the focusing group is as very small as 1.9 mm, and it is possible to keep the aberration variation from being extremely small from an imaging distance of infinity to a distance of about 300 mm. In addition, since the focusing group includes only two lenses, a negative lens and a positive lens, the focusing group can be reduced in weight, and as a result, the lens holding frame can be simplified.
[0036]
In the wide-angle lens of Example 2, as shown in FIG. 2, in order from the object side, the first group 1-1 having a negative power as a whole is directed to a positive meniscus lens having a convex surface toward the object side, and a convex surface on the object side. In addition, two negative meniscus lenses, a bi-concave lens, and a first-second group of positive power as a whole, a first-second group of cemented lenses of a bi-concave lens and a bi-convex lens, a second group of positive power as a whole Is a cemented lens of a biconvex lens and a biconcave lens, a positive meniscus lens having a convex surface facing the image side, a negative meniscus lens having a convex surface facing the image side, a biconvex lens, a cemented lens of a biconcave lens and a biconvex lens, and a biconvex lens It consists of 8 elements in 6 groups and 14 elements in 11 groups in the entire lens system. In the focus method, focusing is performed by moving the first-second lens group to the image side from infinity shooting to short-distance shooting. In this embodiment, the focus group (first-second group) is a cemented lens. In this case, the decentering effect of the focusing group becomes very weak, which is an advantage during assembly.
[0037]
The wide-angle lens of Example 3 is an example in which the entire length of the lens system is shortened. The lens configuration is substantially the same as that of Example 1, and a positive meniscus lens in which the cemented lens on the most image side faces the convex surface on the image side. This is a cemented lens of a negative meniscus lens having a convex surface facing the image side. That is, as shown in FIG. 3, in order from the object side, the first group 1-1 having negative power as a whole is a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side, and two negative meniscuses having the convex surface on the object side. 4 lens configuration, biconcave lens, overall positive power first-second lens group, negative meniscus lens with convex surface facing object side and biconvex lens configuration, overall positive power second group is both Joint lens of convex lens and biconcave lens, positive meniscus lens with convex surface facing image side, negative meniscus lens with convex surface facing image side, biconvex lens, positive meniscus lens with convex surface facing image side and convex surface facing image side In addition, a negative meniscus lens cemented lens and a biconvex lens of 6 groups and 8 elements are configured, and the entire lens system has 14 groups and 14 elements. As in this embodiment, good imaging performance can be achieved even when the overall length is shortened to some extent.
[0038]
As shown in FIG. 4, the wide-angle lens of Example 4 includes, in order from the object side, the first negative power unit 1-1 as a whole, a convex positive lens, a negative meniscus lens having a convex surface on the object side, and a biconcave lens. The first-second group of positive power as a whole is a two-piece structure of a biconcave lens and a biconvex lens, and the second group of positive power as a whole is a cemented lens of a biconvex lens and a biconcave lens, a biconvex lens and an image. 4 groups 7 lenses composed of a negative meniscus lens having a convex surface facing the side, a biconvex lens, and a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side and a cemented lens of the biconvex lens. It has become. Even when the number of lenses is reduced, good imaging performance can be achieved up to the closest shooting distance of about 122 mm.
[0039]
The wide-angle lens of Example 5 is a lens obtained by shortening the entire length of the lens system as in Example 3. The lens configuration is substantially the same as in Example 1, and good imaging performance is obtained. That is, as shown in FIG. 5, in order from the object side, the first group 1-1 having negative power as a whole is a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side, and three negative meniscuses having the convex surface on the object side. The four-lens configuration, the first positive first group of positive power as a whole, the negative meniscus lens and the biconvex lens with the convex side facing the object side, the second positive lens group as a whole, the bi-convex lens and both Concave lens, positive meniscus lens with convex surface facing the image side, negative meniscus lens with convex surface facing the image side, biconvex lens, cemented lens with biconcave lens and biconvex lens, and biconvex lens in 8 groups The entire lens system has 14 groups in 12 groups.
[0040]
Below, the numerical data of the said Examples 1-5 are shown. In the table, symbols are the above, f is the focal length of the entire system, Fno is the F number, ω is the half angle of view, fb is the back focus in terms of air, IH is the image height, and Nd is the d-line of each lens. Νd is the Abbe number of the d-line, OBJ is the object distance, and STO is the aperture stop. INF represents infinity.
[0041]

[0042]

[0043]

[0044]

[0045]

[0046]
The wide-angle lens having a long back focus according to the present invention can be configured as follows, for example.
[1] In order from the object side, the first lens group includes a first lens group having a negative power as a whole, a stop, and a second lens group having a positive power as a whole, and the first lens group includes at least one positive power. It is composed of a 1-1 lens group that includes a lens and has negative power as a whole, and a 1-2 lens group that includes at least one negative lens and has positive power as a whole, and satisfies the following conditional expression: A wide-angle lens with a long back focus.
[0047]
(1) 1.5 <D / f <5.0
(2) -10.0 <f ₁₂ / F ₁₁ <-2.8
Where D: distance between the most image-side surface of the first lens unit and the most object-side surface of the second lens unit at the time of focusing on an infinite object, f: focal length of d-line in the entire system, f ₁₁ : D-line focal length of the 1-1st lens group, f ₁₂ : The focal length of the d-line of the first-second lens group.
[0048]
[2] In order from the object side, the first lens group includes a first lens group having a negative power as a whole, a diaphragm, and a second lens group having a positive power as a whole. The first lens group includes at least one positive power. The lens includes a first lens group that includes a lens and has a negative power as a whole, and a first and second lens group that includes at least one negative lens and has a positive power as a whole, and performs focusing from infinity to a short distance. In this case, the wide-angle lens with a long back focus is characterized in that focusing is performed by moving the first-second lens group in the optical axis direction from the object side to the image side.
[0049]
[3] A wide-angle lens with a long back focus satisfying the following conditional expression in 2 above.
[0050]
(1) 1.5 <D / f <5.0
(2) -10.0 <f ₁₂ / F ₁₁ <-2.8
Where D: distance between the most image-side surface of the first lens unit and the most object-side surface of the second lens unit at the time of focusing on an infinite object, f: focal length of d-line in the entire system, f ₁₁ : D-line focal length of the 1-1st lens group, f ₁₂ : The focal length of the d-line of the first-second lens group.
[0051]
[4] A wide-angle lens with a long back focus satisfying the following conditional expression in any one of the above items 1 to 3.
[0052]
(3) 3.0 <{Σ (ν _di × Φ _i } / Φ <20.0
Where ν _di : Abbe number of d-line of the i-th lens in the 1-2 lens group, Φ _i : D-line power of the i-th lens in the first-1-2 lens group, and Φ: d-line power of the entire system.
[0053]
[5] An image pickup apparatus using the wide-angle lens according to any one of 1 to 4 above.
[0054]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the wide-angle lens of the present invention has a very long back focus of at least twice the focal length, a bright angle of 60 ° or more, an F-number of about 2.8, chromatic aberration, and distortion. A wide-angle lens suitable for a video camera, a digital still camera, or the like using an image sensor having a particularly corrected ultra-high pixel, which has been corrected well, can be provided. We also provide a wide-angle lens that reduces aberration fluctuations from the object point at infinity to the nearest, has a simple lens barrel structure, and reduces the weight of the focus group, and an imaging device using the wide-angle lens. can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a wide-angle lens according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a wide-angle lens according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view of a wide angle lens according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a wide angle lens according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a wide-angle lens according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an aberration diagram for Example 1 at infinity shooting.
FIG. 7 is an aberration diagram for Example 1 with a shooting magnification β = 1/30.
FIG. 8 is an aberration diagram for Example 1 with a shooting magnification β = 1/20.
[Explanation of symbols]
11, 12, 13, 14 ... Parallel flat plate (color separation prism, infrared cut filter, low pass filter, etc.)

Claims

In order from the object side, the lens unit includes a first lens group having a negative power as a whole, a diaphragm, and a second lens group having a positive power as a whole. The first lens group includes at least one positive lens. The first lens group having a negative power as a whole and the first lens group having a positive power as a whole including at least one negative lens, and when focusing from infinity to a short distance, A wide-angle lens characterized in that the second lens group is fixed and the first-second lens group is moved in the optical axis direction from the object side to the image side to satisfy the following conditional expression: .
(1) 1.5 <D / f <5.0
(2) −10.0 <f ₁₂ / f ₁₁ <−2.8
Where D: distance between the most image-side surface of the first lens unit and the most object-side surface of the second lens unit at the time of focusing on an infinite object, f: focal length of d-line of the entire system, f _11: the focal length of the 1-1 lens group at d-line, f ₁₂ the focal length of the 1-2 lens group at d-line, a.

In order from the object side, the lens unit includes a first lens group having a negative power as a whole, a diaphragm, and a second lens group having a positive power as a whole. The first lens group includes at least one positive lens. The first lens group having a negative power as a whole and the first lens group having a positive power as a whole including at least one negative lens, and when focusing from infinity to a short distance, in the second lens group fixed and said first-second lens group have line focusing by moving in the optical axis direction to the image side from the object side, a wide-angle, characterized by satisfying the following condition lens.
(1) 1.5 <D / f <5.0
(2) −10.0 <f ₁₂ / f ₁₁ <−2.8
Where D: distance between the most image-side surface of the first lens unit and the most object-side surface of the second lens unit at the time of focusing on an infinite object, f: focal length of d-line of the entire system, f _11: the focal length of the 1-1 lens group at d-line, f ₁₂ the focal length of the 1-2 lens group at d-line, a.

Claim 1 or 2 wide-angle lens according to, characterized by satisfying the following conditional expression.
(12) 0.6 <(R _2f + R _2b ) / (R _2f −R _2b ) <5.0
Where R _2f is the radius of curvature of the surface closest to the object side of the 1-2 lens group, and R _2b is the radius of curvature of the surface closest to the image side of the 1-2 lens group.