(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも正レンズと負レンズとを有する３枚のレンズからなる正屈折力の第１レンズ群と、単レンズからなる正屈折力の第２レンズ群と、単レンズからなる負屈折力の第３レンズ群とからなる結像レンズにおいて、
前記結像レンズ全体の焦点距離をｆ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との空気間隔をｄ１２、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との空気間隔をｄ２３、前記第１レンズ群中に存在する全ての前記正レンズのアッベ数をν１ｐ、前記第１レンズ群中に存在する全ての前記負レンズのアッベ数をν１ｎ、前記第２レンズ群の前記単レンズのアッベ数をν２、前記第１レンズ群中に存在する全てのレンズのアッベ数をν１とそれぞれしたとき、
｜ｆ３｜＜ｆ          （１）
ｆ／１０＜ｄ１２      （２）
２・ｄ１２＜ｄ２３    （３）
ν１ｎ＜ν１ｐ        （４）
ν２＜ν１            （５）
の条件を満足することを特徴とする結像レンズ。
【請求項２】
前記第１レンズ群中の全ての前記正レンズのｇ線（波長λ＝４３５．８３４ｎｍ）に対する屈折率をｎｇ、前記第１レンズ群中の全ての前記正レンズのＦ線（波長λ＝４８６．１３３ｎｍ）に対する屈折率をｎＦ、前記第１レンズ群中の全ての前記正レンズのｄ線（波長λ＝５８７．５６２ｎｍ）に対する屈折率をｎｄ、前記第１レンズ群中の全ての前記正レンズのＣ線（波長λ＝６５６．２７３ｎｍ）に対する屈折率をｎＣ、部分分散比（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）をＰ、アッベ数（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）をνとそれぞれしたとき、
Ｐ＜０．５５
ν＞６５
の条件を満足することを特徴とする請求項１記載の結像レンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結像レンズ、特に口径比がＦ／１０以下で平坦な像面が必要な望遠鏡の対物レンズ系や望遠撮像レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、屈折式天体望遠鏡等のように物体距離はほぼ一定であるが、比較的大口径で厳しく収差補正が要求される光学系はダブレット型のタイプが多い。一般にダブレット型では、光軸近傍のみの領域を使用し、口径比はＦ／１０以上である。また、色収差と球面収差をさらに補正するために、例えば特公昭６３−６７１７３号公報に開示されている３枚のレンズ素子を用いた光学系も提案されている。かかる光学系のレンズ構成図を図１１に、その球面収差と軸上色収差図を図１２にそれぞれ示す。
【０００３】
また、口径比がＦ／１０より明るく、比較的広視野の写真撮影を行うために、さらにレンズ枚数を増やした光学系として、例えば特公平６−６４２３２号公報に開示された光学系が提案されている。かかる光学系のレンズ構成を図１３に、その球面収差と軸上色収差図を図１４にそれぞれ示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の特公昭６３−６７１７３号公報に開示された従来光学系は、単純なダブレット型に比較して、球面収差及び色収差が格段に補正されており、かつ口径比も従来より明るい。しかし、平坦な像範囲が狭く、光軸近傍の領域しか使用できないという問題がある。
【０００５】
また、特公平６−６４２３２号公報に開示された従来光学系では、口径比が明るく、またダブレット型では困難な広角化を可能としている。しかし、色収差については従来のダブレット型と同じ程度であるので、口径を大きくするに従って色収差による像のにじみ、又はぼけが次第に増加するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、色収差が良好に補正され、軸上のみならず広い領域を使用でき、写真撮影等の広い用途に対応可能であり、像面が平坦で諸収差が良好に補正された結像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】
本発明は、上記課題を解決する為のものであり、以下に、実施形態に示した各図面を用いてその内容を説明する。請求項１記載の発明では、少なくとも正レンズと負レンズとを有する３枚のレンズからなる正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、単レンズからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、単レンズからなる負屈折力の第３レンズ群Ｇ３とからなる結像レンズにおいて、前記結像レンズ全体の焦点距離をｆ、前記第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３、前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２との空気間隔をｄ１２、前記第２レンズ群Ｇ２と前記第３レンズ群Ｇ３との空気間隔をｄ２３、前記第１レンズ群Ｇ１中に存在する全ての前記正レンズのアッベ数をν１ｐ、前記第１レンズ群Ｇ１中に存在する全ての前記負レンズのアッベ数をν１ｎ、前記第２レンズ群Ｇ２の前記単レンズのアッベ数をν２、前記第１レンズ群Ｇ１中に存在する全てのレンズのアッベ数をν１とそれぞれしたとき、
｜ｆ３｜＜ｆ         （１）
ｆ／１０＜ｄ１２     （２）
２・ｄ１２＜ｄ２３   （３）
ν１ｎ＜ν１ｐ       （４）
ν２＜ν１           （５）
の条件を満足することを特徴とする。
【０００８】
本発明では、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とが球面収差の補正に大きく寄与している。また、第１レンズ群Ｇ１ではあまり大きなコマ収差は発生しないが、第２レンズ群Ｇ２で発生したコマ収差を第３レンズ群Ｇ３で補償する構成である。
【０００９】
また、本発明では、以下の条件式（１）、
｜Ｆ３｜＜ｆ      （１）
を満足することが望ましい。ここで、ｆは結像レンズ全体の焦点距離、ｆ３は第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をそれぞれ表している。
【００１０】
条件式（１）は像面を平坦にするための条件を規定している。ペッツバール和については、第１レンズ群Ｇ１で発生する成分を第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇとが一体となって補償している。第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とはいずれも正の焦点距離を有しており、両者のペッツバール和の合計は一般的には負の値になる。そして、第３レンズ群Ｇ３は、絶対値が全系の焦点距離より小さい値の負の焦点距離を有しているため、前記２群のペッツバール和を打ち消して、全系でほぼ０にすることができる。第３レンズ群Ｇ３の焦点距離が条件式（１）を満足しない場合は、像面を平坦にする効果が少なくなりなり、像面湾曲が大きくなってしまう。
【００１１】
また、本発明では、以下の条件式（２）、
ｆ／１０＜ｄ１２      （２）
を満足することが望ましい。ここで、ｄ１２は第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とのレンズ間隔を表している。
【００１２】
条件式（２）は、像面の平坦性を確保し、色収差を良好に補正するための条件を規定している。条件式（２）を満足しないと、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とが近づきすぎるので、像面湾曲を充分に補正することができない。また、第１レンズ群Ｇ１で発生した色収差を第２レンズ群で補正することができない。
【００１３】
また、本発明では、以下の条件式（３）、
２・ｄ１２＜ｄ２３      （３）
を満足することが望ましい。ここで、ｄ２３は第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とのレンズ間隔を表している。条件式（３）は、像面湾曲を他の収差と独立して補正するための条件を規定している。第３レンズ群Ｇ３と第２レンズ群とのレンズ間隔ｄ２３は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とのレンズ間隔ｄ１２に比較して２倍以上離れているので、第３レンズ群Ｇ３は像面と相対的に近接することとなる。したがって、第３レンズ群Ｇ３は非点収差、球欠像面湾曲を、球面収差及び色収差と独立して補正することができる。条件式（３）を満足しないときは、像面湾曲を他の収差と独立して補正することが困難となる。また、第３レンズ群Ｇ３が全系の色収差への寄与する割合は小さいが、色収差への寄与という観点からは、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２と一体で第１レンズ群Ｇ１の色収差を補正する構成である。
【００１４】
また、本発明では、以下の条件式（４）、
ν１ｎ＜ν１ｐ      （４）
を満足することが望ましい。ここで、ν１ｐは第１レンズ群Ｇ１中に存在する全ての正レンズのアッベ数、ν１ｎは第１レンズ群Ｇ１中に存在する全ての負レンズのアッベ数をそれぞれ表している。条件式（４）は色消しのための条件を規定している。条件式（４）を満足しないときは、充分な色消しを行うことができない。
【００１５】
また、本発明では、以下の条件式（５）、
ν２＜ν１      （５）
を満足することが望ましい。ここで、ν１は第１レンズ群Ｇ１中に存在する全てのレンズのアッベ数、ν２は第２レンズ群Ｇ２の単レンズのアッベ数をそれぞれ表している。
【００１６】
条件式（５）は、色収差を良好に補正するための条件を規定している。第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズ群Ｇ１の後、第１レンズ群Ｇ１からレンズ全系の焦点距離の１／１０倍より大きい間隔で離した収斂光束中に設置されている。このため、第２レンズ群Ｇ２の全系の色収差への寄与する割合は第１群レンズＧ１よりは小さくなる。かかる条件の下では第２レンズ群Ｇ２は基本的に第１レンズ群Ｇ１で発生している色収差を打ち消す作用が必要とされる。ここで、第１レンズ群Ｇ１は設計波長範囲の中で短波長側に向かって単調に焦点距離が長くなる構成が望ましい。かかる構成は、正の焦点距離を有するレンズ素子に比較してアッベ数の小さい硝材を負焦点距離のレンズ素子に用いており、かつ全体としては正の焦点距離を有するレンズ系では容易に実現できる。そして、第２レンズ群Ｇ２が長波長側に向かって焦点距離が長くなるような特性であれば、第１レンズ群Ｇ１の色収差を打ち消すことができる。第２群レンズＧ２は単レンズ１枚のみで構成され、正の焦点距離を有しているので通常の光学材料を使用すればかかる特性を得ることができる。さらに好ましくは、第２レンズ群Ｇ２のレンズのアッベ数νが、第１レンズ群Ｇ１で使用されている全てのレンズ材料のアッベ数よりも小さいことが望ましい。上述のように第２群レンズＧ２の全系の色収差へ寄与する割合は第１レンズ群Ｇ１に比較して小さい。しかし、アッベ数を条件式（５）を満足するように選択することで、第２レンズ群Ｇ２の波長による焦点距離の変化量を大きくし、第１レンズ群Ｇ１の色収差を打ち消す効果を大きくさせることができる。そして、全系として２次スペクトルまで極めて良好に補正することができる。また、第１群レンズＧ１と第２レンズ群Ｇ２との距離（レンズ間隔）、又は第２レンズ群Ｇ２の焦点距離の設計における自由度の制約が緩くなるので、他の収差補正も容易に行うことができる。
【００１７】
また、第１レンズ群Ｇ１を３枚以上のレンズで構成すると、球面収差を補正する能力が増大するので、レンズ設計の自由度が大きくなり良好な収差補正を行うことができる。
【００１８】
また、請求項２記載の発明では、前記第１レンズ群Ｇ１中の全ての前記正レンズのｇ線（波長λ＝４３５．８３４ｎｍ）に対する屈折率をｎｇ、前記第１レンズ群Ｇ１中の全ての前記正レンズのＦ線（波長λ＝４８６．１３３ｎｍ）に対する屈折率をｎＦ、前記第１レンズ群Ｇ１中の全ての前記正レンズのｄ線（波長λ＝５８７．５６２ｎｍ）に対する屈折率をｎｄ、前記第１レンズ群Ｇ１中の全ての前記正レンズのＣ線（波長λ＝６５６．２７３ｎｍ）に対する屈折率をｎＣ、部分分散比（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）をＰ、アッベ数（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）をνとそれぞれしたとき、
Ｐ＜０．５５
ν＞６５
の条件を満足することを特徴とする。かかる条件を満足することで、第１レンズ群Ｇ１の２次スペクトル成分が小さくなるため、色消し能力が大きくなり、超アポクロマートなレンズ設計を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態にかかる結像レンズを説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態にかかる結像レンズの構成を示す図である。少なくとも正レンズと負レンズとを有する正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、単レンズを有する正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、単レンズを有する負屈折力の第３レンズ群Ｇ３とからなる。
【００２０】
表１に本実施形態の結像レンズの諸元値を掲げる。表において、面番号は物体側から数えたレンズ面の番号、Ｒは曲率半径、ｄはレンズ面間隔、ｎｄはｄ線（λ＝５８７．５６）に対する屈折率、νはアッベ数をそれぞれ表している。また、物点は無限遠である。なお、以下、全ての実施形態において本実施形態の諸元値と同様の符号を用いる。
【００２１】
図２は、本実施形態の結像レンズの諸収差を示す図である。収差図において、点線は波長λ＝７００ｎｍ、一点破線は波長λ＝６００．０ｎｍ、実線は波長λ＝５５０．０ｎｍ、破線は波長λ＝５００．０ｎｍ、２点破線は波長λ＝４５０．０ｎｍ、長い破線は波長λ＝４００．０ｎｍに対する収差をそれぞれ表している。また、非点収差、歪曲収差は基準波長λ＝５５０．０ｎｍに対するものを示している。なお、以下、全ての実施形態において本実施形態の諸収差図と同様の符号を用いる。図からも明らかなように、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００２２】
【表１】
0004207248.tif 000002
0004207248.tif 000003
【００２３】
（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態にかかる結像レンズの構成を示す図である。少なくとも正レンズと負レンズとを有する正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、単レンズを有する正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、単レンズを有する負屈折力の第３レンズ群Ｇ３とからなる。
【００２４】
表２に本実施形態の結像レンズの諸元値を掲げる。また、図４は、本実施形態の結像レンズの諸収差を示す図である。図からも明らかなように、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００２５】
【表２】
0004207248.tif 000004
0004207248.tif 000005
【００２６】
（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態にかかる結像レンズの構成を示す図である。少なくとも正レンズと負レンズとを有する正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、単レンズを有する正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、単レンズを有する負屈折力の第３レンズ群Ｇ３とからなる。
【００２７】
表３に本実施形態の結像レンズの諸元値を掲げる。また、図６は、本実施形態の結像レンズの諸収差を示す図である。図からも明らかなように、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００２８】
【表３】
0004207248.tif 000006
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【００２９】
（第４実施形態）
図７は、本発明の第４実施形態にかかる結像レンズの構成を示す図である。少なくとも正レンズと負レンズとを有する正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、単レンズを有する正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、単レンズを有する負屈折力の第３レンズ群Ｇ３とからなる。
【００３０】
表４に本実施形態の結像レンズの諸元値を掲げる。また、図８は、本実施形態の結像レンズの諸収差を示す図である。図からも明らかなように、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００３１】
【表４】
0004207248.tif 000008
0004207248.tif 000009
【００３２】
（第５実施形態）
図９は、本発明の第５実施形態にかかる結像レンズの構成を示す図である。少なくとも正レンズと負レンズとを有する正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、単レンズを有する正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、単レンズを有する負屈折力の第３レンズ群Ｇ３とからなる。
【００３３】
表４に本実施形態の結像レンズの諸元値を掲げる。また、図１０は、本実施形態の結像レンズの諸収差を示す図である。図からも明らかなように、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００３４】
【表５】
0004207248.tif 000010
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【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、極めて良好に色収差が補正され、かつ超アポクロマート級の性能を有する結像レンズを得ることができる。また、像面が平坦であり、いわゆるザイデル収差も良好に補正されているため写真撮影等の用途に好適なレンズを提供できる。このため、撮影用をも兼ねる屈折型天体望遠鏡の理想的な対物レンズを実現することも容易である。さらに、天体用に限らず一般用途の超アポクロマート望遠撮像レンズにも適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の結像レンズのレンズ構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態の結像レンズの諸収差を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態の結像レンズのレンズ構成を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態の結像レンズの諸収差を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態の結像レンズのレンズ構成を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態の結像レンズの諸収差を示す図である。
【図７】本発明の第４実施形態の結像レンズのレンズ構成を示す図である。
【図８】本発明の第４実施形態の結像レンズの諸収差を示す図である。
【図９】本発明の第５実施形態の結像レンズのレンズ構成を示す図である。
【図１０】本発明の第５実施形態の結像レンズの諸収差を示す図である。
【図１１】従来技術の光学系を示す図である。
【図１２】従来技術の光学系の収差を示す図である。
【図１３】他の従来技術の光学系を示す図である。
【図１４】他の従来技術の光学系の収差を示す図である。
【符号の説明】
Ｇ１    第１レンズ群
Ｇ２    第２レンズ群
Ｇ３    第３レンズ群
【図１】
0004207248.tif 000012
【図２】
0004207248.tif 000013
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004207248.tif 000017
【図７】
0004207248.tif 000018
【図８】
0004207248.tif 000019
【図９】
0004207248.tif 000020
【図１０】
0004207248.tif 000021
【図１１】
0004207248.tif 000022
【図１２】
0004207248.tif 000023
【図１３】
0004207248.tif 000024
【図１４】
0004207248.tif 000025