JP4481714B2 - 超広角レンズ系 - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/06—Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces
Description
本発明は、カメラ、ＳＬＲ（一眼レフ）タイプの電子スティルカメラ（デジタルＳＬＲカメラ）に用いられる超広角レンズ系に関する。
現在、デジタルＳＬＲカメラは、撮像素子の大型化が困難であることから、銀塩（フィルム）ＳＬＲカメラより小さな画面サイズの撮像素子を使うのが普通である。一方、既に多くの種類が市場に揃った銀塩ＳＬＲカメラ用交換レンズも流用できるようにするため、そのレンズマウントは、従来の銀塩ＳＬＲカメラと共通とすることがある。
特開平６-１６０７０６号公報
特開２００３-２９１４１号公報
撮影画面の小さいデジタルＳＬＲカメラに、撮影画面の大きい銀塩ＳＬＲ用に用意された交換レンズを用いると、トリミングと同じなので画角が狭くなってしまう。このため、デジタルＳＬＲカメラ専用レンズとして、より広画角の交換レンズが望まれている。この専用レンズは、銀塩ＳＬＲ用に設計されるものと比べ、同じマウントを使うので同じだけのバックフォーカスが必要であり、広い画角が要求される。つまり、短い焦点距離でありながら、長いバックフォーカスが要求される。具体的には、ライカ版（３５ミリ版）の銀塩フィルムを用いるＳＬＲ用の場合、バックフォーカスはイメージサークル半径の１．６倍程度でよかったのに対し、デジタルＳＬＲ用では例えば２３．５ｍｍ×１５．７ｍｍのＣＣＤを用いる場合、２.５倍程度必要である。
本発明は、半画角４５度以上でバックフォーカスが長い超広角レンズ系を得ることを目的とする。
本発明の超広角レンズ系は、物体側から順に、負のパワーの第１レンズ群と、負のパワーの第２レンズ群と、絞を含む正のパワーの第３レンズ群とで構成され、第１レンズ群は、物体側に凸の少なくとも２枚の負メニスカスレンズと、この２枚の負メニスカスレンズの像側に位置する正レンズとを有し、第２レンズ群は、物体側から順に、接合レンズと物体側に凸の負メニスカスレンズからなり、次の条件式（１）ないし（３）を満足することを特徴としている。
（１）ｆ2-3/ｆ＞１．６
（２）ｆ3/ｆ＞１．５
（３）（ｆ2-3/ｆ）/（ｆ3/ｆ）＞１．０
但し、
ｆ2-3；第２レンズ群と第３レンズ群の合成焦点距離、
ｆ；全系の焦点距離、
ｆ3；第３レンズ群の焦点距離、
である。
（１）ｆ2-3/ｆ＞１．６
（２）ｆ3/ｆ＞１．５
（３）（ｆ2-3/ｆ）/（ｆ3/ｆ）＞１．０
但し、
ｆ2-3；第２レンズ群と第３レンズ群の合成焦点距離、
ｆ；全系の焦点距離、
ｆ3；第３レンズ群の焦点距離、
である。
本発明の超広角レンズ系は、次の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）ｎｐ１＞１．７５かつνｐ１＜３０
但し、
ｎｐ１；第１レンズ群中の２枚の負メニスカスレンズの像側に位置する正レンズの屈折率、
νｐ１；第１レンズ群中の２枚の負メニスカスレンズの像側に位置する正レンズのアッベ数、
である。
（４）ｎｐ１＞１．７５かつνｐ１＜３０
但し、
ｎｐ１；第１レンズ群中の２枚の負メニスカスレンズの像側に位置する正レンズの屈折率、
νｐ１；第１レンズ群中の２枚の負メニスカスレンズの像側に位置する正レンズのアッベ数、
である。
第３レンズ群は、最も像側に２枚の正レンズを配置することが好ましい。この２枚の正レンズは次の条件式（５）を満足するのがよい。
（５）ＡＶＥ（νｐＬ）＞７０
但し、
ＡＶＥ（νｐＬ）；最も像側にある２枚の正レンズのアッベ数の平均値、
である。
（５）ＡＶＥ（νｐＬ）＞７０
但し、
ＡＶＥ（νｐＬ）；最も像側にある２枚の正レンズのアッベ数の平均値、
である。
フォーカシングは、全体繰出か、第２レンズ群と第３レンズ群の一体移動で行うことができる。第２-３レンズ群一体移動のときには、次の条件式（６）を満足することが好ましい。
（６）｜ｆ1/ｆ｜＞３（ｆ１＜０）
但し、
ｆ1；第１レンズ群の焦点距離、
である。
（６）｜ｆ1/ｆ｜＞３（ｆ１＜０）
但し、
ｆ1；第１レンズ群の焦点距離、
である。
本発明の超広角レンズ系は、第１レンズ群中の２枚の負メニスカスレンズの物体側に１枚の正レンズを位置することができる。
本発明によれば、半画角が４５゜を超える広角でありながらバックフォーカスが長い超広角レンズ系を得ることができる。
本発明による超広角レンズ系は、図１、図４、図７及び図１０の実施形態にそれぞれ示すように、物体側から順に、負のパワーの第１レンズ群１０と、負のパワーの第２レンズ群２０と、絞を含む正のパワーの第３レンズ群３０とで構成されている。フォーカシングは、第２レンズ群２０と第３レンズ群３０を一体に移動させて行う。全体繰出フォーカシングに比べ、可動群の重量を減らすことができ、また最も物体側の群を移動させず、後の２つの群を移動させることで、ＡＦ化が容易である。
第１レンズ群１０は、図１０の実施形態を除き、物体側から順に、物体側に凸の２枚の負メニスカスレンズと、この２枚の負メニスカスレンズの像側に位置する正レンズとからなっている。第１レンズ群１０の最も像側のレンズはこの正レンズである。「物体側に凸の２枚の負メニスカスレンズ」によると、非点隔差、コマ収差を発生させずに強い負のパワーを発生させることができる。図１０の実施形態では、２枚の負メニスカスレンズの物体側に１枚の正レンズが位置している。物体側に凸の負メニスカスレンズは、３枚以上としてもよい。より高い光学性能を求める場合や、より長いバックフォーカスを求める場合、第１レンズ群の強い負のパワーを３枚以上の負レンズで分担する方が有利であることは勿論である。
第２レンズ群は、いずれの実施形態も、物体側から順に、接合レンズと物体側に凸の負メニスカスレンズからなっている。第２レンズ群２０の最も像側のレンズはこの物体側に凸の負メニスカスレンズである。
第３レンズ群３０は、物体側から順に、両凸の正レンズ、像側に凸の正メニスカスレンズ、絞Ｓ、両凹負レンズ、２枚の正レンズからなっている。この２枚の正レンズも、パワーを３枚以上で分担した方が収差補正上有利であるのは言うまでもない
条件式（１）、（２）、（３）は、バックフォーカスを稼ぎ、広角化を図るための条件である。より具体的には条件式（１）は、第１レンズ群と第２-３レンズ群とでレトロフォーカスタイプを構成するための条件であり、条件式（２）は、第１レンズ群と第２レンズ群の合成パワーを負とし、この第１-２レンズ群と第３レンズ群とでレトロフォーカスを構成する条件である。条件式（３）は、第１レンズ群と第２-３レンズ群、第１-２レンズ群と第３レンズ群とで二重にレトロフォーカスを構成する条件である。
条件式（４）は、第１レンズ群中の２枚の負メニスカスレンズの像側に位置する正レンズの材料を規定している。この正レンズは第１レンズ群中の少なくとも２枚の負メニスカスレンズで発散させられた光束を収束するレンズであり、複数の負レンズで発生した収差を数少ない正レンズで補正するため、高屈折率高分散の硝材を使っている。条件式（４）を満足しない屈折率の低い硝材を使うと非点隔差の補正が不充分となり、同条件式（４）を満足しない分散の小さな硝材を使うと倍率色収差の補正が困難となる。
条件式（５）は、第３レンズ群の最も像側（つまり、全系の最も像側）に２枚の正レンズを配置する場合に、その正レンズが満足すべき硝材についての条件である。全系の最も像側の２枚の正レンズにアッベ数の大きい硝材を使用するのは、主に倍率色収差を補正するためであり、この条件を下回って分散の大きい硝材を使うと、倍率色収差の補正が困難となる。
条件式（６）は、第２-３レンズ群の合成焦点距離に比して、第１レンズ群の焦点距離の絶対値を大きくすることで、第２-３レンズ群によるフォーカスを可能とする条件である。この条件式（６）を満足する程度に第１レンズ群の焦点距離の絶対値が大きければ、第１レンズ群を固定して第２-３レンズ群でリアフォーカス操作が可能となる。条件式より第１レンズ群の焦点距離の絶対値が小さい（パワーが大きい）と、第２-３レンズ群でフォーカスする際、球面収差の変動が大きく出る。なお、フォーカシングを全体繰出で行う場合には、本条件式（６）を満たす必要はない。
次に具体的な実施例を示す。諸収差図及び表中、ＳＡは球面収差、ＳＣは正弦条件、球面収差で表される色収差（軸上色収差）図及び倍率色収差図中のｄ線、ｇ線、Ｃ線はそれぞれの波長に対する収差、Ｓはサジタル像面位置、Ｍはメリディオナル像面位置、Ｙは像高、Ｗ半画角（゜）、FNO.はＦナンバー、ｍは横倍率、ｆは全系の焦点距離、fBはバックフォーカス、ｒは曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、Ｎd はｄ線の屈折率、νはアッベ数を示す。
図１ないし図３は本発明の超広角レンズ系の第１実施例を示している。図１はレンズ構成図、図２は無限遠撮影時の諸収差図、図３は最短撮影時の諸収差図、表１はその数値データである。全体として負のパワーの第１レンズ群１０は、物体側から順に、物体側に凸の２枚の負メニスカスレンズと正レンズとからなり、全体として負のパワーの第２レンズ群２０は、物体側から順に、物体側から順に位置する物体側に凸の負メニスカスレンズと両凸レンズの貼合せレンズ、及び物体側に凸の負メニスカスレンズからなり、全体として正のパワーの第３レンズ群３０は、物体側から順に、両凸の正レンズ、像側に凸の負メニスカスレンズ、絞Ｓ、両凹負レンズ、２枚の両凸正レンズからなっている。フォーカシングは、第２レンズ群２０と第３レンズ群３０を一体に移動させて行う。表１では、無限遠撮影位置と最短撮影位置のデータを示している。絞Ｓは１５面の後方0.6の距離にある。
（表１）
FNO.= 1: 3.6-3.6
f = 14.16 -14.50
m = 0.000 - -0.134
fB= 35.79 -37.91
面No. ｒ ｄ Nd ν
1 48.474 2.00 1.77250 49.6
2 19.996 7.47
3 77.210 1.70 1.80400 46.6
4 23.705 5.48
5 491.000 5.21 1.78470 26.3
6 -46.399 5.30 -3.17
7 52.927 2.50 1.71300 53.9
8 27.191 9.00 1.51633 64.1
9 -27.191 0.11
10 18.545 1.00 1.80400 46.6
11 8.809 4.63
12 30.668 4.00 1.78470 26.3
13 239.940 1.52
14 -20.520 6.00 1.48749 70.2
15 -14.793 3.79
16 -33.008 5.00 1.78470 26.3
17 41.504 1.51
18 5653.938 3.70 1.49700 81.6
19 -14.882 0.10
20 113.933 3.22 1.48749 70.2
21 -23.021 -
FNO.= 1: 3.6-3.6
f = 14.16 -14.50
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fB= 35.79 -37.91
面No. ｒ ｄ Nd ν
1 48.474 2.00 1.77250 49.6
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19 -14.882 0.10
20 113.933 3.22 1.48749 70.2
21 -23.021 -
図４ないし図６は本発明の超広角レンズ系の第２実施例を示している。図４はレンズ構成図、図５は無限遠撮影時の諸収差図、図６は最短撮影時の諸収差図、表２はその数値データである。全体のレンズ構成は実施例１と同様である。絞Ｓは１５面の後方1.2の距離にある。
（表２）
FNO. = 1: 3.6-3.6
f = 14.41-14.78
m = 0.000 - -0.136
fB = 36.62-38.84
面No. ｒ ｄ Nd ν
1 48.346 1.90 1.77250 49.6
2 20.283 6.86
3 59.945 1.70 1.80610 40.9
4 22.235 6.11
5 ∞ 4.93 1.80518 25.4
6 -47.013 5.18 -2.96
7 43.104 2.50 1.71300 53.9
8 28.388 8.06 1.51633 64.1
9 -28.388 0.11
10 26.684 1.00 1.80400 46.6
11 9.415 5.21
12 32.876 4.00 1.80518 25.4
13 -1071.845 1.52
14 -19.878 6.00 1.48749 70.2
15 -16.625 5.03
16 -43.187 5.00 1.80518 25.4
17 43.187 0.38
18 195.287 3.52 1.49700 81.6
19 -15.517 0.10
20 132.793 2.97 1.48749 70.2
21 -22.934 -
FNO. = 1: 3.6-3.6
f = 14.41-14.78
m = 0.000 - -0.136
fB = 36.62-38.84
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19 -15.517 0.10
20 132.793 2.97 1.48749 70.2
21 -22.934 -
図７ないし図９は本発明の超広角レンズ系の第３実施例を示している。図７はレンズ構成図、図８は無限遠撮影時の諸収差図、図９は最短撮影時の諸収差図、表３はその数値データである。全体のレンズ構成は実施例１と同様である。絞Ｓは１５面の後方0.6の距離にある。
（表３）
FNO. = 1: 2.9-3.0
f = 14.40-14.66
m = 0.000- -0.132
fB = 36.15-38.17
面No. ｒ ｄ Nd ν
1 48.486 2.20 1.77250 49.6
2 22.701 8.05
3 69.096 1.70 1.77250 49.6
4 27.862 5.65
5 239.414 5.30 1.78470 26.3
6 -64.560 7.99 -5.96
7 55.641 1.44 1.71300 53.9
8 22.697 6.64 1.51633 64.1
9 -33.213 0.11
10 25.920 1.00 1.80400 46.6
11 9.065 2.57
12 29.862 4.00 1.78470 26.3
13 -121.220 1.62
14 -14.490 6.00 1.48749 70.2
15 -13.318 4.84
16 -32.744 5.00 1.78470 26.3
17 40.203 0.97
18 139.711 4.11 1.49700 81.6
19 -15.419 0.10
20 103.826 3.88 1.48749 70.2
21 -20.796 -
FNO. = 1: 2.9-3.0
f = 14.40-14.66
m = 0.000- -0.132
fB = 36.15-38.17
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4 27.862 5.65
5 239.414 5.30 1.78470 26.3
6 -64.560 7.99 -5.96
7 55.641 1.44 1.71300 53.9
8 22.697 6.64 1.51633 64.1
9 -33.213 0.11
10 25.920 1.00 1.80400 46.6
11 9.065 2.57
12 29.862 4.00 1.78470 26.3
13 -121.220 1.62
14 -14.490 6.00 1.48749 70.2
15 -13.318 4.84
16 -32.744 5.00 1.78470 26.3
17 40.203 0.97
18 139.711 4.11 1.49700 81.6
19 -15.419 0.10
20 103.826 3.88 1.48749 70.2
21 -20.796 -
図１０ないし図１２は本発明の超広角レンズ系の第４実施例を示している。図１０はレンズ構成図、図１１は無限遠撮影時の諸収差図、図１２は最短撮影時の諸収差図、表４はその数値データである。この実施例では、第１レンズ群１０は、最も物体側に（２枚の負メニスカスレンズの物体側に）１枚の正レンズを有している。この他のレンズ構成は実施例１と同様である。絞Ｓは１７面の後方2.0の距離にある。
（表４）
FNO. = 1: 2.9-3.0
f = 14.38-14.80
m = 0.000- -0.137
fB = 36.98-39.25
面No. ｒ ｄ Nd ν
1 275.000 3.62 1.69680 55.5
2 3128.800 0.10
3 52.647 2.00 1.72916 54.7
4 21.250 5.67
5 42.904 1.70 1.78590 44.2
6 18.000 7.90
7 -213.954 4.25 1.84666 23.8
8 -46.738 4.43 -2.16
9 42.227 8.11 1.48749 70.2
10 -18.800 2.00 1.69100 54.8
11 -24.846 0.11
12 36.085 1.00 1.80400 46.6
13 9.896 2.57
14 27.972 4.00 1.80518 25.4
15 2221.231 1.52
16 -15.350 5.97 1.48749 70.2
17 -14.780 6.35
18 -42.300 5.00 1.78472 25.7
19 48.651 0.32
20 96.900 4.62 1.49700 81.6
21 -15.180 0.10
22 83.620 3.59 1.48749 70.2
23 -30.134 -
FNO. = 1: 2.9-3.0
f = 14.38-14.80
m = 0.000- -0.137
fB = 36.98-39.25
面No. ｒ ｄ Nd ν
1 275.000 3.62 1.69680 55.5
2 3128.800 0.10
3 52.647 2.00 1.72916 54.7
4 21.250 5.67
5 42.904 1.70 1.78590 44.2
6 18.000 7.90
7 -213.954 4.25 1.84666 23.8
8 -46.738 4.43 -2.16
9 42.227 8.11 1.48749 70.2
10 -18.800 2.00 1.69100 54.8
11 -24.846 0.11
12 36.085 1.00 1.80400 46.6
13 9.896 2.57
14 27.972 4.00 1.80518 25.4
15 2221.231 1.52
16 -15.350 5.97 1.48749 70.2
17 -14.780 6.35
18 -42.300 5.00 1.78472 25.7
19 48.651 0.32
20 96.900 4.62 1.49700 81.6
21 -15.180 0.10
22 83.620 3.59 1.48749 70.2
23 -30.134 -
各実施例の各条件式に対する値を表５に示す。
（表５）
各実施例は各条件式を満足し、諸収差も比較的よく補正されている。
（表５）
Claims (6)
- 物体側から順に、負のパワーの第１レンズ群と、負のパワーの第２レンズ群と、絞を含む正のパワーの第３レンズ群とで構成され、
第１レンズ群は、物体側に凸の少なくとも２枚の負メニスカスレンズと、この２枚の負メニスカスレンズの像側に位置する正レンズとを有し、
第２レンズ群は、物体側から順に、接合レンズと物体側に凸の負メニスカスレンズからなり、
次の条件式（１）ないし（３）を満足することを特徴とする超広角レンズ系。
（１）ｆ2-3/ｆ＞１．６
（２）ｆ3/ｆ＞１．５
（３）（ｆ2-3/ｆ）/（ｆ3/ｆ）＞１．０
但し、
ｆ2-3；第２レンズ群と第３レンズ群の合成焦点距離、
ｆ；全系の焦点距離、
ｆ3；第３レンズ群の焦点距離。 - 請求項１記載の超広角レンズ系において、次の条件式（４）を満足する超広角レンズ系。
（４）ｎｐ１＞１．７５かつνｐ１＜３０
但し、
ｎｐ１；第１レンズ群中の２枚の負メニスカスレンズの像側に位置する正レンズの屈折率、
νｐ１；第１レンズ群中の２枚の負メニスカスレンズの像側に位置する正レンズのアッベ数。 - 請求項１または２記載の超広角レンズ系において、第３レンズ群は最も像側に２枚の正レンズを有する超広角レンズ系。
- 請求項３記載の超広角レンズ系において、次の条件式（５）を満足する超広角レンズ系。
（５）ＡＶＥ（νｐＬ）＞７０
但し、
ＡＶＥ（νｐＬ）；最も像側にある２枚の正レンズのアッベ数の平均値。 - 請求項１ないし４のいずれか１項記載の超広角レンズ系において、第２レンズ群と第３レンズ群は一体に移動するフォーカシング群であり、次の条件式（６）を満足する超広角レンズ系。
（６）｜ｆ1/ｆ｜＞３（ｆ１＜０）
但し、
ｆ1；第１レンズ群の焦点距離。 - 請求項１ないし５のいずれか１項記載の超広角レンズ系において、第１レンズ群は、２枚の負メニスカスレンズの物体側に１枚の正レンズを有する超広角レンズ系。
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