(57)【要約】【課題】コンパクトかつ広画角にもかかわらず、収差の良く補正された高性能のレトロフォーカス型レンズを提供する。【解決手段】物体側から順に、複数枚のレンズからなり全体として負の屈折力を有する前群Ｇ１と、複数枚のレンズからなり全体として正の屈折力を有する後群Ｇ２と、後群Ｇ２の内部に配設された開口絞りＳｔとを備えている。後群Ｇ２の第２レンズＬ２２および第３レンズＬ２３は接合レンズであり、絞りＳｔに対し像側に隣接している。後群Ｇ２の最も物体側にある第１レンズＬ２１は、ｄ線の屈折率をｎｄＧ２_１、ｄ線を基準とするアッベ数をνｄＧ２_１としたとき、以下の条件式を満足する。  ２．１５≦ｎｄＧ２_１≦２．３５  ……（１）  １５．０≦νｄＧ２_１≦１９．０  ……（２）【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚のレンズからなり全体として負の屈折力を有する前群と、複数枚のレンズからなり全体として正の屈折力を有する後群と、前記後群内部に配設された絞りとで構成され、
前記後群は、前記絞りの像側に隣接する接合レンズを有し、
かつ、前記後群の最も物体側のレンズのｄ線の屈折率をｎｄＧ２_１、ｄ線を基準とするアッベ数をνｄＧ２_１としたとき、以下の条件式を満足する
２．１５≦ｎｄＧ２_１≦２．３５  ……（１）
１５．０≦νｄＧ２_１≦１９．０  ……（２）
ことを特徴とするレトロフォーカス型レンズ。
【請求項２】
前記前群と前記後群との間隔をＤＤＧ１−Ｇ２、光学系全系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式を満足する
０．１５≦｜ＤＤＧ１−Ｇ２／ｆ｜≦１．８０  ……（３）
ことを特徴とする請求項１に記載のレトロフォーカス型レンズ。
【請求項３】
光学系全系の焦点距離をｆ、前記前群の焦点距離をｆＧ１としたとき、以下の条件式を満足する
０．８０≦｜ｆＧ１／ｆ｜≦２．６０  ……（４）
ことを特徴とする請求項１または２に記載のレトロフォーカス型レンズ。
【請求項４】
光学系全系の焦点距離をｆ、前記後群の焦点距離をｆＧ２としたとき、以下の条件式を満足する
０．９５≦｜ｆＧ２／ｆ｜≦３．６５  ……（５）
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレトロフォーカス型レンズ。
【請求項５】
前記前群は、３枚のレンズで構成され、
前記後群は、前記絞りに対し物体側に配設された１枚のレンズと前記絞りに対し像側に配設された４枚のレンズとの５枚のレンズで構成されている
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のレトロフォーカス型レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンパクトで広角化の図られたレトロフォーカス型レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
レトロフォーカス型レンズは、前群を負の屈折力、後群を正の屈折力とすることで全体の焦点距離に比べてバックフォーカスを長くしたレンズ系であり、一般に撮像用の広角レンズに広く使用されている。特許文献１ないし３には、絞りの前側に４枚のレンズ、後側に３枚のレンズを用いたレトロフォーカス型レンズが記載されている。
【特許文献１】特開昭５９−１５５８１７号公報
【特許文献２】特開平９−２１１３２１号公報
【特許文献３】特開２００１−３５６２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に撮像用の広角レンズでは、画角が大きいために歪曲収差と倍率色収差とが大きくなる傾向にある。したがって広角レンズで高性能が要求される場合、特に歪曲収差と倍率色収差を小さく抑えなければならない。しかしながら、従来の一般的なレンズ材料だけではそれらの収差を小さく抑え、同時にコンパクトにするのは難しかった。上記各特許文献にはコンパクトで広画角なレトロフォーカス型レンズについての記載があるが、特許文献２はコンパクトではあるけれども歪曲収差が十分に補正されているとはいえない。また特許文献１と特許文献３に記載のレトロフォーカス型レンズも、歪曲収差が十分に補正されていない。そのためいずれも高性能な広角レンズと呼ぶには不十分である。
【０００４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、コンパクトかつ広画角にもかかわらず、収差の良く補正された高性能のレトロフォーカス型レンズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるレトロフォーカス型レンズは、複数枚のレンズからなり全体として負の屈折力を有する前群と、複数枚のレンズからなり全体として正の屈折力を有する後群と、後群内部に配設された絞りとで構成されいるものである。特に後群が、絞りの像側に隣接する接合レンズを有し、かつ、後群の最も物体側のレンズのｄ線の屈折率をｎｄＧ２_１、ｄ線を基準とするアッベ数をνｄＧ２_１としたとき、以下の条件式を満足するものである。
２．１５≦ｎｄＧ２_１≦２．３５  ……（１）
１５．０≦νｄＧ２_１≦１９．０  ……（２）
このレトロフォーカス型レンズにおいて、前群は３枚のレンズで構成され、後群は前記絞りに対し物体側に配設された１枚のレンズと絞りに対し像側に配設された４枚のレンズとの５枚のレンズで構成されていても良い。
【０００６】
本発明によるレトロフォーカス型レンズでは、後群の最も物体側のレンズに、条件式（１），（２）を満足する高屈折率、高分散（低アッベ数）のレンズ材料を用いることで、光学系の全長が短くても倍率色収差と軸上色収差とが小さく抑えられた高い光学性能を持つ光学系が得られる。そして後述の条件式（３）〜（５）をみたすことで、歪曲収差も十分補正された光学系が得られる。
【０００７】
本発明によるレトロフォーカス型レンズはさらに、要求される仕様等に応じて次の好ましい条件を適宜採用して満足することで、コンパクト性と収差性能とをより良好なものとすることができる。
【０００８】
本発明によるレトロフォーカス型レンズにおいて、前群と後群との間隔をＤＤＧ１−Ｇ２、光学系全系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．１５≦｜ＤＤＧ１−Ｇ２／ｆ｜≦１．８０  ……（３）
【０００９】
本発明によるレトロフォーカス型レンズはまた、光学系全系の焦点距離をｆ、前群の焦点距離をｆＧ１としたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．８０≦｜ｆＧ１／ｆ｜≦２．６０  ……（４）
【００１０】
本発明によるレトロフォーカス型レンズはまた、光学系全系の焦点距離をｆ、後群の焦点距離をｆＧ２としたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．９５≦｜ｆＧ２／ｆ｜≦３．６５  ……（５）
【発明の効果】
【００１１】
本発明のレトロフォーカス型レンズによれば、条件式（１），（２）を満足する高屈折率、高分散のレンズ材料を適切に用いるようにしたので、コンパクトかつ広画角にもかかわらず、収差の良く補正された高性能のレンズ系を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係るレトロフォーカス型レンズの一構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例（図２）のレンズ構成に対応している。図１において、符号Ｒｉは、このレトロフォーカス型レンズの最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。
【００１３】
このレトロフォーカス型レンズは、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を用いた各種カメラ、例えばプロジェクタ用の書画カメラに用いて好適なものである。このレトロフォーカス型レンズは、光軸Ｚ１に沿って物体側から順に、複数枚のレンズからなり全体として負の焦点距離（負の屈折力）を有する前群Ｇ１と、複数枚のレンズからなり全体として正の焦点距離（正の屈折力）を有する後群Ｇ２とを備えている。後群Ｇ２の内部には開口絞りＳｔが配設されている。このレトロフォーカス型レンズの結像面（撮像面）Ｓｉｍｇには、例えば図示しない撮像素子が配置される。後群Ｇ２と撮像面との間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部材ＧＣが配置されていても良い。例えば撮像面保護用のカバーガラスや各種光学フィルタなどの光学部材ＧＣが配置されていても良い。
【００１４】
前群Ｇ１は、より具体的には３枚のレンズＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３で構成されている。前群Ｇ１の第１レンズＬ１１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとなっている。前群Ｇ１の第２レンズＬ１２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとなっている。前群Ｇ１の第３レンズＬ１３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ（後述の実施例１，３，４）、または両凹レンズ（後述の実施例２，５）となっている。
【００１５】
後群Ｇ２は、より具体的には絞りＳｔに対し物体側に配設された１枚のレンズＬ２１と絞りＳｔに対し像側に配設された４枚のレンズＬ２２，Ｌ２３，Ｌ２４，Ｌ２５との５枚のレンズで構成されている。後群Ｇ２の最も物体側にある第１レンズＬ２１は、両凸レンズ（後述の実施例１，２，５）または像側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（後述の実施例３，４）となっている。後群Ｇ２の第１レンズＬ２１は、ｄ線の屈折率をｎｄＧ２_１、ｄ線を基準とするアッベ数をνｄＧ２_１としたとき、以下の条件式を満足している。
２．１５≦ｎｄＧ２_１≦２．３５  ……（１）
１５．０≦νｄＧ２_１≦１９．０  ……（２）
【００１６】
後群Ｇ２の第２レンズＬ２２および第３レンズＬ２３は接合レンズであり、絞りＳｔに対し像側に隣接している。後群Ｇ２の第２レンズＬ２２は両凸レンズ、第３レンズＬ２３は両凹レンズとなっている。後群Ｇ２の第４レンズＬ２４は両凸レンズ、後群Ｇ２の第５レンズＬ２５は、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズとなっている。
【００１７】
このレトロフォーカス型レンズは、前群Ｇ１と後群Ｇ２との間隔をＤＤＧ１−Ｇ２、光学系全系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．１５≦｜ＤＤＧ１−Ｇ２／ｆ｜≦１．８０  ……（３）
【００１８】
また、光学系全系の焦点距離をｆ、前群Ｇ１の焦点距離をｆＧ１、後群Ｇ２の焦点距離をｆＧ２としたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．８０≦｜ｆＧ１／ｆ｜≦２．６０  ……（４）
０．９５≦｜ｆＧ２／ｆ｜≦３．６５  ……（５）
【００１９】
次に、以上のように構成されたレトロフォーカス型レンズの作用および効果を説明する。
このレトロフォーカス型レンズでは、後群Ｇ２の最も物体側にある第１レンズＬ２１に条件式（１），（２）を満足する高屈折率、高分散のレンズ材料を使用することで、光学系の全長を短くしても、倍率色収差と軸上色収差とが小さく抑えられた高い結像性能を持つ光学系を実現している。そして条件式（３）〜（５）を満足することで、歪曲収差をはじめとする収差を補正した、より高性能な光学系を実現できる。条件式（４）、（５）にはバックフォーカスを適切な長さにして全長を短くする効果もある。各条件式の作用は以下のとおりである。
【００２０】
条件式（１）および条件式（２）は、後群Ｇ２における最も物体側のレンズＬ２１の適切なレンズ材料を規定するものであり、倍率色収差と軸上色収差を始めとする収差のバランスを良くするための条件である。条件式（１）および条件式（２）の下限値および上限値を外れると、倍率色収差および軸上色収差の劣化をはじめとして全体的に収差のバランスが崩れるので好ましくない。
【００２１】
条件式（３）は、前群Ｇ１と後群Ｇ２との間隔ＤＤＧ１−Ｇ２と光学系全系の焦点距離ｆとの適切な関係を規定している。条件式（３）が下限値を下回ると軸上色収差および歪曲収差が劣化し、上限値を上回るとコマ収差・歪曲収差が劣化するので好ましくない。
【００２２】
条件式（４）は、前群Ｇ１の焦点距離ｆＧ１と光学系全系の焦点距離ｆとの適切な関係を規定している。条件式（４）の下限値を下回ると、軸上色収差および歪曲収差が劣化する。そして同時に前群Ｇ１のパワーが相対的に強くなるのでバックフォーカスが長くなり過ぎて全長が長くなってしまい好ましくない。上限値を上回ると倍率色収差および歪曲収差が劣化する。そして同時に前群Ｇ１のパワーが相対的に弱くなるので必要なバックフォーカスが得られず好ましくない。
【００２３】
条件式（５）は、後群Ｇ２の焦点距離ｆＧ２と光学系全系の焦点距離ｆとの適切な関係を規定している。条件式（５）の下限値を下回ると、軸上色収差および歪曲収差が劣化する。そして同時に後群Ｇ２のパワーが相対的に強くなり、必要なバックフォーカスが得られず好ましくない。上限値を上回ると倍率色収差および歪曲収差が劣化する。そして同時に後群Ｇ２のパワーが相対的に弱くなるのでバックフォーカスが長くなりすぎ、全長が長くなってしまい好ましくない。
【実施例】
【００２４】
次に、本実施の形態に係るレトロフォーカス型レンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、５つの数値実施例をまとめて説明する。
【００２５】
図２は、図１に示したレトロフォーカス型レンズの構成に対応する具体的なレンズデータ（実施例１）を示している。なお、カバーガラス等の光学部材ＧＣに関するデータは数値データでは省略している。
【００２６】
図２に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目（ｉ＝１〜１６）の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には、図１において付した符号Ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目の面の曲率半径の値を示す。面間隔Ｄｉの欄についても、同様に物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔を示す。曲率半径Ｒｉおよび面間隔Ｄｉの値の単位はミリメートル（ｍｍ）である。ｎｄｊ，νｄｊの欄には、それぞれ、物体側からｊ番目（ｊ＝１〜８）のレンズ要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率およびアッベ数の値を示す。
【００２７】
以上の実施例１に係るレトロフォーカス型レンズと同様にして、実施例２〜実施例５に係るレトロフォーカス型レンズのレンズデータを図３、図４、図５、および図６に示す。なお、実施例２〜実施例５に係るレトロフォーカス型レンズの基本的な構成は、実施例１に係るレトロフォーカス型レンズと略同様である。ただし、実施例２および実施例５に係るレトロフォーカス型レンズは、前群Ｇ１の第３レンズＬ１３が両凹レンズとなっている。また、実施例３および実施例４に係るレトロフォーカス型レンズは、後群Ｇ２の第１レンズＬ２１が像側に凸面を向けた正メニスカスレンズとなっている。
【００２８】
図７には、上述の各条件式に関する値を、各実施例に係るレトロフォーカス型レンズについてまとめたものを示す。図７から分かるように、各実施例の値が、各条件式の数値範囲内となっている。
【００２９】
図８（Ａ）〜図８（Ｄ）はそれぞれ、実施例１に係るレトロフォーカス型レンズの球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、および倍率色収差を示している。これらの収差図には、物体距離を３００ｍｍとしたときの収差を示す。各収差図には、ｄ線を基準波長とした収差を示すが、球面収差図および倍率色収差図には、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ），Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。ＦＮＯ．はＦ値、ωは半画角を示す。
【００３０】
同様に、実施例２に係るレトロフォーカス型レンズの物体距離３００ｍｍでの諸収差を図９（Ａ）〜図９（Ｄ）に、実施例３に係るレトロフォーカス型レンズの物体距離３００ｍｍでの諸収差を図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）に、実施例４に係るレトロフォーカス型レンズの物体距離３００ｍｍでの諸収差を図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）に、実施例５に係るレトロフォーカス型レンズの物体距離３００ｍｍでの諸収差を図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）に示す。
【００３１】
一般的な撮像用の広角レンズでは、歪曲収差と倍率色収差とが大きくなる傾向にあり、また一般的に全長を短くすると諸収差が悪化するが、本実施例では、全長が短いコンパクトな光学系でありながら、収差図から分かるように、歪曲収差が±１％以下、倍率色収差が±５μｍ以下と良好に補正された高い結像性能が得られている。
【００３２】
なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施の形態に係るレトロフォーカス型レンズの一構成例を示すものであり、実施例１に対応するレンズ断面図である。
【図２】実施例１に係るレトロフォーカス型レンズのレンズデータを示す図である。
【図３】実施例２に係るレトロフォーカス型レンズのレンズデータを示す図である。
【図４】実施例３に係るレトロフォーカス型レンズのレンズデータを示す図である。
【図５】実施例４に係るレトロフォーカス型レンズのレンズデータを示す図である。
【図６】実施例５に係るレトロフォーカス型レンズのレンズデータを示す図である。
【図７】条件式に関する値を各実施例についてまとめて示した図である。
【図８】実施例１に係るレトロフォーカス型レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【図９】実施例２に係るレトロフォーカス型レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【図１０】実施例３に係るレトロフォーカス型レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【図１１】実施例４に係るレトロフォーカス型レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【図１２】実施例５に係るレトロフォーカス型レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【符号の説明】
【００３４】
Ｇ１…前群、Ｇ２…後群、ＧＣ…光学部材、Ｒｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉ…物体側から第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面との面間隔、Ｚ１…光軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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