(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、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レンズ群とが配列され、前記第１レンズ群は物体側より順に、負の屈折力を有する第１ａレンズ群と正の屈折力を有する第１ｂレンズ群とからなり、下記条件式（１）および（２）を満足し、
前記第１レンズ群は物体側より、物体側へ凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ、負レンズからなる第２レンズ、両凸レンズからなる第３レンズ、負レンズからなる第４レンズ、および正レンズからなる第５レンズがこの順に配列され、
前記第２レンズ群は物体側より、両凹レンズからなる第６レンズ、両凸レンズからなる第７レンズ、全体として正の屈折力を有する貼り合わせレンズを構成する第８レンズおよび第９レンズ、ならびに両凸レンズからなる第１０レンズがこの順に配列され、
さらに、下記条件式（５）および（６）を満足するように構成されてい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。
５．０  ＜  Ｂｆ  /  ｆ                    …………（１）
−０．０５  ＜  ｔａｎθ  ＜  ０．０５      …………（２）
０．１８  ＜  Ｎ８    ―  Ｎ９    ＜  ０．３８    …………（５）
８．０    ＜  Ｒ１３  ／  Ｄ１３  ＜  ３０．０    …………（６）
但し、
ｆ    ：  全系の焦点距離
Ｂｆ  ：  全系のバックフォーカス
θ    ：  画面隅部に向かう主光線が光軸となす角
Ｎｉ    ：  物体側よりｉ番目のレンズの屈折率
Ｒ１３  ：  第６レンズの像面側の曲率半径
Ｄ１３  ：  第６レンズと第７レンズとの軸上間隔
【請求項２】
下記条件式（３）および（４）を満足するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のバックフォーカスの長い広角レンズ。
−０．５０  ＜  ｆ／ｆＧ１    ＜  −０．１０    …………（３）
−０．４５  ＜  ｆ／ｆＧ１ａ  ＜  −０．２３    …………（４）
但し、
ｆＧ１  ：  第１レンズ群の合成焦点距離
ｆＧ１ａ：  第１ａレンズ群の合成焦点距離
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、監視用カメラなどに用いられる撮影画角が１００度程度の広角レンズに関し、特にレンズと像面との間に十分に長いバックフォーカスを有する広角レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ビデオカメラや監視用カメラなどに用いられる業務用のテレビカメラには、より広い範囲を見たり写したりするために、１００度程度の広画角で使用できるレンズが求められている。このような要望に対して、特開平９−８０３０３号公報や、特開平９−１２７４１３号公報記載の広角レンズが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これら特開平９−８０３０３号公報および特開平９−１２７４１３号公報記載の広角レンズは、バックフォーカスが焦点距離に対して３倍に満たない程度となっている。しかしながら、レンズと像面との間に３色分解光学系を設けるためにはより長いバックフォーカスが要望される。具体的には、焦点距離に対して５倍程度のバックフォーカスが、３色分解光学系を設けるために十分なバックフォーカスとして求められている。
【０００４】
また、広角レンズと像面との間に３色分解光学系を設ける場合には、カラーシェーディングの問題を考慮する必要がある。広角レンズから射出された光束は、３色分解光学系のダイクロイック膜に、画面隅部に向かう光束ほど角度を以って入射することになる。カラーシェーディングとは、このダイクロイック膜に入射する光線角度が異なると、薄膜中の光路長が異なり、分光特性が変わってくるために、画面上部と下部で色の出方が違ってくる現象である。
【０００５】
３色分解光学系を併設する広角レンズには、十分なバックフォーカスとともに、このようなカラーシェーディングの発生を抑えることや諸収差を良好に補正することが求められている。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、撮影画角１００度と広画角で、カラーシェーディングの発生を抑え、焦点距離に対して５倍というバックフォーカスの長い広角レンズを提供することを目的とするものである。
【０００７】
また、本発明は上述のバックフォーカスの長い広角レンズに関し、諸収差の良好な補正をも目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るバックフォーカスの長い広角レンズは、物体側より順に、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レンズ群とが配列され、前記第１レンズ群は物体側より順に、負の屈折力を有する第１ａレンズ群と正の屈折力を有する第１ｂレンズ群とからなり、下記条件式（１）および（２）を満足し、
前記第１レンズ群は物体側より、物体側へ凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ、負レンズからなる第２レンズ、両凸レンズからなる第３レンズ、負レンズからなる第４レンズ、および正レンズからなる第５レンズがこの順に配列され、
前記第２レンズ群は物体側より、両凹レンズからなる第６レンズ、両凸レンズからなる第７レンズ、全体として正の屈折力を有する貼り合わせレンズを構成する第８レンズおよび第９レンズ、ならびに両凸レンズからなる第１０レンズがこの順に配列され、
さらに、下記条件式（５）および（６）を満足するように構成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
５．０  ＜  Ｂｆ  /  ｆ                    …………（１）
−０．０５  ＜  ｔａｎθ  ＜  ０．０５      …………（２）
０．１８  ＜  Ｎ８    ―  Ｎ９    ＜  ０．３８    …………（５）
８．０    ＜  Ｒ１３  ／  Ｄ１３  ＜  ３０．０    …………（６）
但し、
ｆ    ：  全系の焦点距離
Ｂｆ  ：  全系のバックフォーカス
θ    ：  画面隅部に向かう主光線が光軸となす角
Ｎｉ    ：  物体側よりｉ番目のレンズの屈折率
Ｒ１３  ：  第６レンズの像面側の曲率半径
Ｄ１３  ：  第６レンズと第７レンズとの軸上間隔
【００１０】
また、以下の条件式（３）および（４）を満足するように構成されていることが望ましい。
−０．５０  ＜  ｆ／ｆＧ１    ＜  −０．１０    …………（３）
−０．４５  ＜  ｆ／ｆＧ１ａ  ＜  −０．２３    …………（４）
但し、
ｆＧ１  ：  第１レンズ群の合成焦点距離
ｆＧ１ａ：  第１ａレンズ群の合成焦点距離
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態を代表するもとのして実施例１に係るバックフォーカスの長い広角レンズの構成を示す図である。
【００１５】
図１に示すとおり、本発明の実施形態に係るバックフォーカスの長い広角レンズは、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、絞りＳ、および正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２が配列され、第１レンズ群Ｇ１は物体側より順に、負の屈折力を有する第１ａレンズ群Ｇ１ａと正の屈折力を有する第１ｂレンズ群Ｇ１ｂとから構成される。このバックフォーカスの長い広角レンズから射出された光束は、プリズム等からなる３色分解光学系１を介して結像面２に収束する。なお、図１中Ｘは光軸を示す。
【００１６】
ここで、物体側より順に、第１ａレンズ群Ｇ１ａは物体側へ凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズＬ１および負レンズからなる第２レンズＬ２から構成され、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂは両凸レンズからなる第３レンズＬ３、負レンズからなる第４レンズＬ４、および正レンズからなる第５レンズＬ５から構成され、第２レンズ群Ｇ２は両凹レンズからなる第６レンズＬ６、両凸レンズからなる第７レンズＬ７、全体として正の屈折力を有する貼り合わせレンズを形成する第８レンズＬ８および第９レンズＬ９、ならびに両凸レンズからなる第１０レンズＬ１０から構成される。
【００１７】
さらに、本実施形態のレンズは、以下の条件式（１）〜（６）を満足するように構成されている。
【００１８】
５．０  ＜  Ｂｆ   /  ｆ                   …………（１）
−０．０５  ＜  ｔａｎθ   ＜  ０．０５     …………（２）
−０．５０  ＜  ｆ／ｆＧ１    ＜  −０．１０     …………（３）
−０．４５  ＜  ｆ／ｆＧ１ａ  ＜  −０．２３     …………（４）
０．１８  ＜  Ｎ８    ―  Ｎ９    ＜  ０．３８    …………（５）
８．０    ＜  Ｒ１３  ／  Ｄ１３  ＜  ３０．０    …………（６）
但し、
ｆ    ：  全系の焦点距離
Ｂｆ  ：  全系のバックフォーカス
θ    ：  画面隅部に向かう主光線が光軸となす角
ｆＧ１  ：  第１レンズ群Ｇ１の合成焦点距離
ｆＧ１ａ：  第１ａレンズ群Ｇ１ａの合成焦点距離
Ｎｉ    ：  物体側よりｉ番目のレンズの屈折率
Ｒ１３  ：  第６レンズＬ６の像面側の曲率半径
Ｄ１３  ：  第６レンズＬ６と第７レンズＬ７との軸上間隔
【００１９】
ここで、条件式（１）〜（６）について以下に詳述する。
条件式（１）は、バックフォーカスの範囲について規定している。本実施形態に係るバックフォーカスの長い広角レンズにおいては、レンズと像面との間に３色分解光学系１を設けるために、この範囲のバックフォーカスを確保することが前提となる。この下限値を越えてバックフォーカスが短くなると、３色分解光学系１を設けることが困難となる。
【００２０】
条件式（２）は、画面隅部に向かう主光線が光軸となす角を規定している。この上限値および下限値を超えると、カラーシェーディングが発生しやすくなるという問題がある。
【００２１】
すなわち、前述のとおりカラーシェーディングとは、３色分解光学系１中のダイクロイック膜に入射する光線の角度が異なることにより発生するものである。このようなカラーシェーディングの発生を抑えるためには、３色分解光学系１のダイクロイック膜に入射する画面各部に対応する光線の角度の相違が小さくなるように、射出瞳位置を遠くする必要がある。
【００２２】
本実施形態において、絞りＳの中心位置を通過し画面隅部に向かう主光線が光軸Ｘとなす角は、条件式（２）に規定されるように非常に小さく、ほとんどテレセントリックといってもよい。したがって、この条件式（２）に規定される数値範囲により、射出瞳位置を結像面位置よりかなり遠くすることができ、それによりカラーシェーディング防止することができる。
【００２３】
条件式（３）は、第１レンズ群Ｇ１の合成のパワーに関するものである。一般に、広角レンズにおいてバックフォーカスを長くするための構成として、物体側から負、正の屈折力を有するレンズを配したレトロフォーカスタイプがあり、本実施形態もそれに分類されるものである。レトロフォーカスタイプにおいて、物体側のレンズの負のパワーが大きくなればバックフォーカスを長くとることができるが、パワーが大きすぎると収差上の問題が生じる。したがって、条件式（３）の上限値を越えパワーが小さくなりすぎるとバックフォーカスが小さくなり過ぎる。また、この下限値を越えパワーが大きくなりすぎると、非点収差の補正が困難になるとともに、ペッツバール和が負の方向に増大し像面湾曲の補正が困難となる。
【００２４】
条件式（４）は、第１ａレンズ群Ｇ１ａの合成のパワーに関する条件である。この上限値を越え負のパワーが小さくなりすぎると、十分なバックフォーカスが得られなくなる。また、この下限値を越え負のパワーが大きくなりすぎると、第１ａレンズ群Ｇ１ａの各レンズＬ１、Ｌ２において像面側の凹面の曲率半径が小さくなり、製造が困難になるとともに、歪曲収差が大きくなってしまう。
【００２５】
条件式（５）は、貼り合わせレンズを形成する第８レンズＬ８と第９レンズＬ９の屈折率に関するものである。この上限値を越えると、ペッツバール和が負の方向に大きくなり像面湾曲は正の方向へ増大する。また、この下限値を越えると、球面収差と像面湾曲が負の方向に増大するので好ましくない。
【００２６】
条件式（６）は、第６レンズＬ６の像面側の面の曲率半径Ｒ１３と、第６レンズＬ６と第７レンズＬ７の軸上間隔との比を規定するものである。この上限値を越えると非点収差の補正が困難となる。この下限値を越えると、球面収差が負の方向に増大し好ましくない。
【００２７】
【実施例】
本発明の実施形態について具体的な実施例を記述する。
【００２８】
＜実施例１＞
本実施例１に係るバックフォーカスの長い広角レンズの構成は図１に示すとおりである。
【００２９】
すなわち、本実施例１に係るバックフォーカスの長い広角レンズは物体側より順に、第１ａレンズ群Ｇ１ａは凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズＬ１および第２レンズＬ２から構成され、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂは曲率の大きい面を像面側に向けた両凸レンズからなる第３レンズＬ３、凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズからなる第４レンズＬ４、および曲率の大きい面を物体側に向けた両凸レンズからなる第５レンズＬ５から構成され、第２レンズ群Ｇ２は曲率の大きい面を像面側に向けた両凹レンズからなる第６レンズＬ６、曲率の大きい面を物体側に向けた両凸レンズからなる第７レンズＬ７、凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズからなる第８レンズＬ８、曲率の大きい面を物体側に向けた両凸レンズからなる第９レンズＬ９、および曲率の大きい面を像面側に向けた両凸レンズからなる第１０レンズＬ１０から構成される。なお、第８レンズＬ８および第９レンズＬ９は、全体として正の屈折力を有する貼り合わせレンズとなっている。
【００３０】
表１に、本実施例１の各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔（各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔）Ｄ（ｍｍ）、各レンズのＤ線における屈折率ＮＤおよびアッベ数νを示す。また、表１の下段には全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆ値、結像面位置から射出瞳位置までの間隔ＤＥＸＰ（ｍｍ）、条件式（１）〜（６）に対応する値を示す。なお、表１および以下の他の表において、各記号に対応させた数字は物体側から順次増加するようになっている。
【００３１】
【表１】
0004007468.tif 000002
【００３２】
表１に示すように、本実施例１は条件式（１）〜（６）を全て満足しており、バックフォーカスが長く射出瞳位置の遠い広角レンズであることが明らかである。
【００３３】
＜実施例２＞
本実施例２に係るバックフォーカスの長い広角レンズの構成を図２に示す。その構成は実施例１と略同様の構成となっているが、第２レンズＬ２と第５レンズＬ５の形状が異なっている。すなわち、第２レンズＬ２は曲率の大きい面を像面側に向けた両凹レンズからなり、第５レンズＬ５は凸面を像面側に向けた正メニスカスレンズからなる。
【００３４】
表２に、本実施例２の各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔（各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔）Ｄ（ｍｍ）、各レンズのＤ線における屈折率ＮＤおよびアッベ数νを示す。また、表２の下段には全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆ値、結像面位置から射出瞳位置までの間隔ＤＥＸＰ（ｍｍ）、条件式（１）〜（６）に対応する値を示す。
【００３５】
【表２】
0004007468.tif 000003
【００３６】
表２に示すように、本実施例２は条件式（１）〜（６）を全て満足しており、バックフォーカスが長く射出瞳位置の遠い広角レンズであることが明らかである。
【００３７】
＜実施例３＞
本実施例３に係るバックフォーカスの長い広角レンズの構成を図３に示す。その構成は実施例１と略同様の構成となっているが、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５と第７レンズＬ７の形状が異なっている。すなわち、第４レンズＬ４は曲率の大きい面を像面側に向けた両凹レンズからなり、第５レンズＬ５は凸面を物体側に向けた正メニスカスレンズからなり、第７レンズＬ７は曲率の大きい面を像面側に向けた両凸レンズからなる。
【００３８】
表３に、本実施例３の各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔（各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔）Ｄ（ｍｍ）、各レンズのＤ線における屈折率ＮＤおよびアッベ数νを示す。また、表３の下段には全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆ値、結像面位置から射出瞳位置までの間隔ＤＥＸＰ（ｍｍ）、条件式（１）〜（６）に対応する値を示す。
【００３９】
【表３】
0004007468.tif 000004
【００４０】
表３に示すように、本実施例３は条件式（１）〜（６）を全て満足しており、バックフォーカスが長く射出瞳位置の遠い広角レンズであることが明らかである。
【００４１】
図４〜６は、本実施例１〜３に係るバックフォーカスの長い広角レンズの諸収差（球面収差、非点収差、およびディストーション）を示す収差図である。なお、これらの収差図においてωは半画角を示す。図４〜６に示すように、本実施例１〜３に係るバックフォーカスの長い広角レンズは半画角が５３度と広画角で、各収差を良好に補正したバックフォーカスの長い広角レンズであることが明らかである。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るバックフォーカスの長い広角レンズによれば、半画角が５３度という広画角を達成しつつ、射出瞳位置を遠くしてカラーシェーディングの発生を抑え、３色分解光学系を配するに十分なバックフォーカスの長い広角レンズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に係るバックフォーカスの長い広角レンズの構成を示す図
【図２】実施例２に係るバックフォーカスの長い広角レンズの構成を示す図
【図３】実施例３に係るバックフォーカスの長い広角レンズの構成を示す図
【図４】実施例１に係るバックフォーカスの長い広角レンズの諸収差図
【図５】実施例２に係るバックフォーカスの長い広角レンズの諸収差図
【図６】実施例３に係るバックフォーカスの長い広角レンズの諸収差図
【符号の説明】
Ｌ１〜Ｌ１０    レンズ
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ１ａ、Ｇ１ｂ    レンズ群
Ｒ１〜Ｒ２０    曲率半径
Ｄ１〜Ｄ２２    軸上面間隔
Ｘ         光軸
Ｓ         絞り
１         ３色分解光学系
２         結像面
【図１】
0004007468.tif 000005
【図２】
0004007468.tif 000006
【図３】
0004007468.tif 000007
【図４】
0004007468.tif 000008
【図５】
0004007468.tif 000009
【図６】
0004007468.tif 000010