JP2004245967A - レトロフォーカス型レンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】リアフォーカス方式を採用した小型で簡単な構成で、優れた結像性能を有し、迅速なフォーカシングを可能にしたレトロフォーカス型レンズを提供すること。
【解決手段】物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とからなり、前記第１レンズ群Ｇ１は最も物体側に正レンズＬ１１を有し、無限遠物体から近距離物体に対してフォーカシングする際に、前記第１レンズ群Ｇ１は像面に対して固定され、前記第２レンズ群Ｇ２を光軸方向に移動し、所定の条件を満足すること。
【選択図】 図１
【解決手段】物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とからなり、前記第１レンズ群Ｇ１は最も物体側に正レンズＬ１１を有し、無限遠物体から近距離物体に対してフォーカシングする際に、前記第１レンズ群Ｇ１は像面に対して固定され、前記第２レンズ群Ｇ２を光軸方向に移動し、所定の条件を満足すること。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレトロフォーカス型レンズに関し、特にリアフォーカス方式のレトロフォーカス型レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像素子の高精細化に伴い、撮像レンズには像側にテレセントリックで明るくコンパクトで広画角でありながらバックフォーカスの長い高性能なレンズが望まれている。その要求に応えるために多くのレトロフォーカス型レンズが提案されている。
【０００３】
一般に、レトロフォーカス型レンズのフォーカシング方式は、全体繰り出しが採用されている。しかし、レトロフォーカス型は、結像性能の近距離変動が比較的多くあり、その補正にリアフォーカス方式やフローティング方式を採用したレンズが提案されている。例えば、リアフォーカス方式のレトロフォーカス型レンズの開示例として、特許文献１、特許文献２、特許文献３、および特許文献４がある。また、フローティング方式のレトロフォーカス型レンズの開示例として、特許文献５がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１４７３７３号公報（例えば、第５実施例）
【特許文献２】
特開平２−１６７５１５号公報
【特許文献３】
特開昭６３−１４９６１８号公報（例えば、第２実施例）
【特許文献４】
特開昭６２−２４９１１９号公報
【特許文献５】
特開昭６２−２９１６１３号公報（例えば、第１実施例）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されているレトロフォーカス型レンズでは、Ｆナンバーが２．８と暗く、回折光学素子を用いているためレンズの加工も困難となり加工にかかるコストが高いという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２に開示されているレトロフォーカス型レンズでは、無限遠物体から近距離物体までの合焦時における各収差の近距離変動の補正が不十分である。さらに、フォーカシングに際して移動するレンズ構成枚数も多くフォーカス部を移動させる駆動装置に負担がかかり迅速なフォーカシングが出来ないという問題がある。
【０００７】
また、特許文献３に開示されているレトロフォーカス型レンズでは、各撮影距離における収差補正が不十分であるという問題がある。
【０００８】
また、特許文献４に開示されているレトロフォー型レンズでは、Ｆナンバーが２．８と暗く、さらに、各撮影距離における収差補正が不十分であり近年の撮像レンズの要求に十分に応えられていないという問題がある。
【０００９】
また、特許文献５に開示されているレトロフォーカス型レンズでは、歪曲収差が大きく、また、フォーカシングに際して移動するレンズ構成枚数も多くフォーカス部を移動させる駆動装置に負担がかかり迅速なフォーカシングが出来ないという問題がある。さらに、フローティング方式を採用しているため、レンズ鏡筒の機構も複雑になり加工にかかるコストが高いという問題がある。
【００１０】
本発明は上記問題にかんがみてなされたものであり、リアフォーカス方式を採用した小型で簡単な構成で、優れた結像性能を有し、迅速なフォーカシングを可能にしたレトロフォーカス型レンズを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のレンズは、物体側から順に、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レンズ群とからなり、前記第１レンズ群は最も物体側に正レンズを有し、無限遠物体から近距離物体に対してフォーカシングする際に、前記第１レンズ群は像面に対して固定され、前記第２レンズ群を光軸方向に移動し、以下の条件式を満足することを特徴としている。
【００１２】
−５．０＜ｆ１／ｆ＜−１．５ （ｆ１＜０）
１．４＜ｆ２／ｆ＜４．０
ここで、
ｆ ：前記レトロフォーカス型レンズ全系の焦点距離、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
本発明に係るレトロフォーカス型レンズは、物体側から順に、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レンズ群とからなり、第１レンズ群は最も物体側に正レンズを有し、無限遠物体から近距離物体に対してフォーカシングする際に、第１レンズ群は像面に対して固定で、第２レンズ群を光軸方向に移動するように構成されている。
【００１５】
そして、レトロフォーカス型レンズ全系の焦点距離をｆ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第２レンズ群の焦点距離をｆ２としたとき、以下の条件式（１）および（２）を満足している。
【００１６】
（１） −５．０＜ｆ１／ｆ＜−１．５ （ｆ１＜０）
（２） １．４＜ｆ２／ｆ＜４．０
条件式（１）は、第１レンズ群の焦点距離ｆ１とレトロフォーカス型レンズ全系の焦点距離ｆとの比について適切な範囲を規定している。
【００１７】
条件式（１）の下限値を下回ると、レトロフォーカス型レンズ全系の屈折力に比べ第１レンズ群が弱い屈折力を有することになってしまう。その結果、第２レンズ群の担う結像倍率を小さくしなければならず、所望のバックフォーカスの確保が困難となり、ＣＣＤ等の撮像素子に必要なローパスフィルタや赤外カットフィルタ等を第２レンズ群と像面との間に入れるスペースが無くなるので好ましくない。
【００１８】
条件式（１）の上限値を上回ると、レトロフォーカス型レンズ全系の屈折力に比べ第１レンズ群が著しく強い屈折力を有することになってしまう。その結果、歪曲収差をはじめ、像面湾曲などの軸外収差の補正が困難となるので好ましくない。
【００１９】
条件式（２）は、第２レンズ群の焦点距離ｆ２とレトロフォーカス型レンズ全系の焦点距離ｆとの比について適切な範囲を規定している。
【００２０】
条件式（２）の下限値を下回ると、レトロフォーカス型レンズ全系の屈折力に比べ第２レンズ群が強い屈折力を有することになってしまう。その結果、所望のバックフォーカスの確保が困難となり、ＣＣＤ等の撮像素子に必要なローパスフィルタや赤外カットフィルタ等を第２レンズ群と像面との間に入れるスペースが無くなるので好ましくない。
【００２１】
条件式（２）の上限値を上回ると、レトロフォーカス型レンズ全系の屈折力に比べ第２レンズ群が弱い屈折力を有することになってしまう。その結果、フォーカシング時にフォーカシング群の移動量が増大し、フォーカシング群の第２レンズ群と固定群の第１レンズ群とが干渉してしまい近距離物体への合焦が困難になってしまう。また、フォーカシングのスペースを確保しようとするとレトロフォーカス型レンズ全系の大型化に繋がるので好ましくない。
【００２２】
また、本発明のレトロフォーカス型レンズは、以下の条件式（３）を満足している。
【００２３】
（３） ０．３＜ｄ１／ｆ＜２．０
ここで、
ｆ ：レトロフォーカス型レンズ全系の焦点距離、
ｄ１：無限遠物体合焦時における第１レンズ群と第２レンズ群の光軸上の距離である。
【００２４】
条件式（３）は、無限遠物体合焦時における第１レンズ群と第２レンズ群の光軸上の距離ｄ１とレトロフォーカス型レンズ全系の焦点距離ｆとの比について適切な範囲を規定している。
【００２５】
条件式（３）の下限値を下回ると、レトロフォーカス型レンズ全系の屈折力に対して第１レンズ群と第２レンズ群の光軸上の距離が短くなってしまう。その結果、フォーカシング時に第２レンズ群の移動スペースを十分確保できなくなるので好ましくない。
【００２６】
条件式（３）の上限値を上回ると、レトロフォーカス型レンズ全系の屈折力に対して第１レンズ群と第２レンズ群の光軸上の距離が長くなってしまう。その結果、レトロフォーカス型レンズの前玉径の大型化に繋がり、さらに、レトロフォーカス型レンズ全長が大きくなり過ぎ好ましくない。
【００２７】
また、本発明のレトロフォーカス型レンズでは、第２レンズ群は最も物体側から順に正レンズと負レンズとの貼り合わせ正レンズを有している。開口絞り近傍に貼り合わせレンズを配置すると軸上色収差の補正に有効である。
【００２８】
以上の条件式を満足することにより、リアフォーカス方式を採用した小型で簡単な構成でありＦナンバーが小さく、広画角でありながら歪曲収差を良好に補正し、無限遠物体から近距離物体までのフォーカシング時における収差変動を抑え優れた結像性能を有し、フォーカシング群の重量、大きさ、移動量を小さくすることによりフォーカス部を移動させる駆動装置の負荷を軽減させ、迅速なフォーカシングを可能にするレトロフォーカス型レンズが提供できる。
【００２９】
「実施例」
以下、本発明の各実施例を添付図面に基づいて説明する。以下のすべての実施例は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とからなり、第１レンズ群Ｇ１は最も物体側に正レンズを有し、無限遠物体から近距離物体に対してフォーカシングする際に、第１レンズ群Ｇ１は像面Ｉに対して固定され、第２レンズ群Ｇ２を光軸方向に移動する構成としている。
【００３０】
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのレンズ構成を示す図である。
【００３１】
本第１実施例のレトロフォーカス型レンズでは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１４と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１５とから構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２との貼り合わせ正レンズと、両凸形状の正レンズＬ２３と、両凸形状の正レンズＬ２４と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２５と、両凸形状の正レンズＬ２６とから構成されている。そして、第２レンズ群Ｇ２と像面Ｉとの間に平行平面板からなるフィルターＦが設けられている。
【００３２】
表１に本第１実施例の諸元値を掲げる。表１において、ｆは焦点距離を、ＦＮＯはＦナンバーを、２ωは画角を、Ｂｆはバックフォーカスを、βは撮影倍率を、ｄ０は物体からレンズ第１面までの距離をそれぞれ表している。さらに、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からレンズ面の順序を、屈折率およびアッベ数はそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する値を示している。なお、空気の屈折率１．００００００は記載を省略している。
【００３３】
なお、以下の全ての諸元値において、掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径、面間隔その他の長さ等は、特記の無い場合一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、単位は「ｍｍ」に限定されること無く他の適当な単位を用いることもできる。さらに、これらの記号の説明は、以降の他の実施例においても同様とする。
【００３４】
【表１】
（条件対式応値）
（１） ｆ１／ｆ ＝ −２．８６
（２） ｆ２／ｆ ＝ １．５３
（３） ｄ１／ｆ ＝ ０．７４
図２から図４は、本第１実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）およびｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）に対する諸収差図である。図２は無限遠物体に対する諸収差図を、図３はβ＝−０．０３３３に対する諸収差図を、図４はβ＝−０．０６０９に対する諸収差図をそれぞれ示している。各収差図において、ＦＮＯはＦナンバーを、ＮＡは開口数を、Ｙは像高を、ｄはｄ線を、ｇはｇ線をそれぞれ示している。また、非点収差図において実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。球面収差図では、最大口径に対応するＦナンバー値またはＮＡの最大値を示し、非点収差図、歪曲収差図では像高Ｙの最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では各像高の値を示す。なお、以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様であり、以後の説明を省略する。
【００３５】
各収差図から、本第１実施例のレトロフォーカス型レンズは、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【００３６】
（第２実施例）
図５は、本発明の第２実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのレンズ構成を示す図である。
【００３７】
本第２実施例のレトロフォーカス型レンズでは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３と、両凸形状の正レンズＬ１４とから構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２との貼り合わせ正レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２３と、両凸形状の正レンズＬ２４と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２５と、両凸形状の正レンズＬ２６とから構成されている。そして、第２レンズ群Ｇ２と像面Ｉとの間に平行平面板からなるフィルターＦが設けられている。
【００３８】
表２に本第２実施例の諸元値を掲げる。
【００３９】
【表２】
（条件式対応値）
（１） ｆ１／ｆ ＝ −２．２２
（２） ｆ２／ｆ ＝ １．４４
（３） ｄ１／ｆ ＝ ０．８６
図６から図８は、本第２実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）およびｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）に対する諸収差図である。図６は無限遠物体に対する諸収差図を、図７はβ＝−０．０３３３に対する諸収差図を、図８はβ＝−０．０５９７に対する諸収差図をそれぞれ示している。
【００４０】
各収差図から、本第２実施例のレトロフォーカス型レンズは、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【００４１】
（第３実施例）
図９は、本発明の第３実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのレンズ構成を示す図である。
【００４２】
本第３実施例のレトロフォーカス型レンズでは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３と、両凸形状の正レンズＬ１４と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１５とから構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２との貼り合わせ正レンズと、両凸形状の正レンズＬ２３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２４と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２５と、両凸形状の正レンズＬ２６とから構成されている。そして、第２レンズ群Ｇ２と像面Ｉとの間に平行平面板からなるフィルターＦが設けられている。
【００４３】
表３に本第３実施例の諸元値を掲げる。
【００４４】
【表３】
（条件式対応値）
（１） ｆ１／ｆ ＝ −２．７８
（２） ｆ２／ｆ ＝ １．５０
（３） ｄ１／ｆ ＝ ０．７９
図１０から図１２は、本第３実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）およびｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）に対する実施例３の諸収差図である。図１０は無限遠物体に対する諸収差図を、図１１はβ＝−０．０３３３に対する諸収差図を、図１２はβ＝−０．０６０４に対する諸収差図をそれぞれ示している。
【００４５】
各収差図から、本第３実施例のレトロフォーカス型レンズは、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【００４６】
（第４実施例）
図１３は、本発明の第４実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのレンズ構成を示す図である。
【００４７】
本第４実施例のレトロフォーカス型レンズでは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１４と、両凸形状の正レンズＬ１５とから構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、両凸形状の正レンズＬ２１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２との貼り合わせ正レンズと、両凸形状の正レンズＬ２３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２４と、両凸形状の正レンズＬ２５と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２６とから構成されている。そして、第２レンズ群Ｇ２と像面Ｉとの間に平行平面板からなるフィルターＦが設けられている。
【００４８】
表４に本第４実施例の諸元値を掲げる。
【００４９】
【表４】
（条件式対応値）
（１） ｆ１／ｆ ＝ −３．００
（２） ｆ２／ｆ ＝ １．８２
（３） ｄ１／ｆ ＝ ０．８５
図１４から図１６は、本第４実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）およびｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）に対する実施例４の諸収差図である。図１４は無限遠物体に対する諸収差図を、図１５はβ＝−０．０３３６に対する諸収差図を、図１６はβ＝−０．０６３６に対する諸収差図をそれぞれ示している。
【００５０】
各収差図から、本第４実施例のレトロフォーカス型レンズは、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【００５１】
（第５実施例）
図１７は、本発明の第５実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのレンズ構成を示す図である。
【００５２】
本第５実施例のレトロフォーカス型レンズでは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、両凸形状の正レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１４と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１５とから構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、両凸形状の正レンズＬ２１と両凹形状の負レンズＬ２２との貼り合わせ正レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２３と、両凸形状の正レンズＬ２４と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２５と、両凸形状の正レンズＬ２６とから構成されている。そして、第２レンズ群Ｇ２と像面Ｉとの間に平行平面板からなるフィルターＦが設けられている。
【００５３】
表５に本実施例５の諸元値を掲げる。
【００５４】
【表５】
（条件式対応値）
（１） ｆ１／ｆ ＝ −３．８９
（２） ｆ２／ｆ ＝ ２．７８
（３） ｄ１／ｆ＝ １．７２
図１８から図２０は、本第５実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）およびｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）に対する実施例５の諸収差図である。図１８は無限遠物体に対する諸収差図を、図１９はβ＝−０．０３３３に対する諸収差図を、図２０はβ＝−０．０６００に対する諸収差図をそれぞれ示している。
【００５５】
各収差図から、本第５実施例のレトロフォーカス型レンズは、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、リアフォーカス方式を採用した小型で簡単な構成で、優れた結像性能を有し、迅速なフォーカシングを可能にしたレトロフォーカス型レンズが実現でき、広範な利用目的に適うレトロフォーカス型レンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのレンズ構成図。
【図２】第１実施例の無限遠物体に対する諸収差図。
【図３】第１実施例のβ＝−０．０３３３に対する諸収差図。
【図４】第１実施例のβ＝−０．０６０９に対する諸収差図。
【図５】本発明の第２実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのレンズ構成図。
【図６】第２実施例の無限遠物体に対する諸収差図。
【図７】第２実施例のβ＝−０．０３３３に対する諸収差図。
【図８】第２実施例のβ＝−０．０５９７に対する諸収差図。
【図９】本発明の第３実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのレンズ構成図。
【図１０】第３実施例の無限遠物体に対する諸収差図。
【図１１】第３実施例のβ＝−０．０３３３に対する諸収差図。
【図１２】第３実施例のβ＝−０．０６０４に対する諸収差図。
【図１３】本発明の第４実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのレンズ構成図。
【図１４】第４実施例の無限遠物体に対する諸収差図。
【図１５】第４実施例のβ＝−０．０３３６に対する諸収差図。
【図１６】第４実施例のβ＝−０．０６３６に対する諸収差図。
【図１７】本発明の第５実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのレンズ構成図。
【図１８】第５実施例の無限遠物体に対する諸収差図。
【図１９】第５実施例のβ＝−０．０３３３に対する諸収差図。
【図２０】第５実施例のβ＝−０．０６００に対する諸収差図。
【符号の説明】
Ｇ１ ：第１レンズ群
Ｇ２ ：第２レンズ群
Ｆ ：フィルタ
Ｓ ：開口絞り
Ｉ ：像面
【発明の属する技術分野】
本発明はレトロフォーカス型レンズに関し、特にリアフォーカス方式のレトロフォーカス型レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像素子の高精細化に伴い、撮像レンズには像側にテレセントリックで明るくコンパクトで広画角でありながらバックフォーカスの長い高性能なレンズが望まれている。その要求に応えるために多くのレトロフォーカス型レンズが提案されている。
【０００３】
一般に、レトロフォーカス型レンズのフォーカシング方式は、全体繰り出しが採用されている。しかし、レトロフォーカス型は、結像性能の近距離変動が比較的多くあり、その補正にリアフォーカス方式やフローティング方式を採用したレンズが提案されている。例えば、リアフォーカス方式のレトロフォーカス型レンズの開示例として、特許文献１、特許文献２、特許文献３、および特許文献４がある。また、フローティング方式のレトロフォーカス型レンズの開示例として、特許文献５がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１４７３７３号公報（例えば、第５実施例）
【特許文献２】
特開平２−１６７５１５号公報
【特許文献３】
特開昭６３−１４９６１８号公報（例えば、第２実施例）
【特許文献４】
特開昭６２−２４９１１９号公報
【特許文献５】
特開昭６２−２９１６１３号公報（例えば、第１実施例）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されているレトロフォーカス型レンズでは、Ｆナンバーが２．８と暗く、回折光学素子を用いているためレンズの加工も困難となり加工にかかるコストが高いという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２に開示されているレトロフォーカス型レンズでは、無限遠物体から近距離物体までの合焦時における各収差の近距離変動の補正が不十分である。さらに、フォーカシングに際して移動するレンズ構成枚数も多くフォーカス部を移動させる駆動装置に負担がかかり迅速なフォーカシングが出来ないという問題がある。
【０００７】
また、特許文献３に開示されているレトロフォーカス型レンズでは、各撮影距離における収差補正が不十分であるという問題がある。
【０００８】
また、特許文献４に開示されているレトロフォー型レンズでは、Ｆナンバーが２．８と暗く、さらに、各撮影距離における収差補正が不十分であり近年の撮像レンズの要求に十分に応えられていないという問題がある。
【０００９】
また、特許文献５に開示されているレトロフォーカス型レンズでは、歪曲収差が大きく、また、フォーカシングに際して移動するレンズ構成枚数も多くフォーカス部を移動させる駆動装置に負担がかかり迅速なフォーカシングが出来ないという問題がある。さらに、フローティング方式を採用しているため、レンズ鏡筒の機構も複雑になり加工にかかるコストが高いという問題がある。
【００１０】
本発明は上記問題にかんがみてなされたものであり、リアフォーカス方式を採用した小型で簡単な構成で、優れた結像性能を有し、迅速なフォーカシングを可能にしたレトロフォーカス型レンズを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のレンズは、物体側から順に、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レンズ群とからなり、前記第１レンズ群は最も物体側に正レンズを有し、無限遠物体から近距離物体に対してフォーカシングする際に、前記第１レンズ群は像面に対して固定され、前記第２レンズ群を光軸方向に移動し、以下の条件式を満足することを特徴としている。
【００１２】
−５．０＜ｆ１／ｆ＜−１．５ （ｆ１＜０）
１．４＜ｆ２／ｆ＜４．０
ここで、
ｆ ：前記レトロフォーカス型レンズ全系の焦点距離、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
本発明に係るレトロフォーカス型レンズは、物体側から順に、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レンズ群とからなり、第１レンズ群は最も物体側に正レンズを有し、無限遠物体から近距離物体に対してフォーカシングする際に、第１レンズ群は像面に対して固定で、第２レンズ群を光軸方向に移動するように構成されている。
【００１５】
そして、レトロフォーカス型レンズ全系の焦点距離をｆ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第２レンズ群の焦点距離をｆ２としたとき、以下の条件式（１）および（２）を満足している。
【００１６】
（１） −５．０＜ｆ１／ｆ＜−１．５ （ｆ１＜０）
（２） １．４＜ｆ２／ｆ＜４．０
条件式（１）は、第１レンズ群の焦点距離ｆ１とレトロフォーカス型レンズ全系の焦点距離ｆとの比について適切な範囲を規定している。
【００１７】
条件式（１）の下限値を下回ると、レトロフォーカス型レンズ全系の屈折力に比べ第１レンズ群が弱い屈折力を有することになってしまう。その結果、第２レンズ群の担う結像倍率を小さくしなければならず、所望のバックフォーカスの確保が困難となり、ＣＣＤ等の撮像素子に必要なローパスフィルタや赤外カットフィルタ等を第２レンズ群と像面との間に入れるスペースが無くなるので好ましくない。
【００１８】
条件式（１）の上限値を上回ると、レトロフォーカス型レンズ全系の屈折力に比べ第１レンズ群が著しく強い屈折力を有することになってしまう。その結果、歪曲収差をはじめ、像面湾曲などの軸外収差の補正が困難となるので好ましくない。
【００１９】
条件式（２）は、第２レンズ群の焦点距離ｆ２とレトロフォーカス型レンズ全系の焦点距離ｆとの比について適切な範囲を規定している。
【００２０】
条件式（２）の下限値を下回ると、レトロフォーカス型レンズ全系の屈折力に比べ第２レンズ群が強い屈折力を有することになってしまう。その結果、所望のバックフォーカスの確保が困難となり、ＣＣＤ等の撮像素子に必要なローパスフィルタや赤外カットフィルタ等を第２レンズ群と像面との間に入れるスペースが無くなるので好ましくない。
【００２１】
条件式（２）の上限値を上回ると、レトロフォーカス型レンズ全系の屈折力に比べ第２レンズ群が弱い屈折力を有することになってしまう。その結果、フォーカシング時にフォーカシング群の移動量が増大し、フォーカシング群の第２レンズ群と固定群の第１レンズ群とが干渉してしまい近距離物体への合焦が困難になってしまう。また、フォーカシングのスペースを確保しようとするとレトロフォーカス型レンズ全系の大型化に繋がるので好ましくない。
【００２２】
また、本発明のレトロフォーカス型レンズは、以下の条件式（３）を満足している。
【００２３】
（３） ０．３＜ｄ１／ｆ＜２．０
ここで、
ｆ ：レトロフォーカス型レンズ全系の焦点距離、
ｄ１：無限遠物体合焦時における第１レンズ群と第２レンズ群の光軸上の距離である。
【００２４】
条件式（３）は、無限遠物体合焦時における第１レンズ群と第２レンズ群の光軸上の距離ｄ１とレトロフォーカス型レンズ全系の焦点距離ｆとの比について適切な範囲を規定している。
【００２５】
条件式（３）の下限値を下回ると、レトロフォーカス型レンズ全系の屈折力に対して第１レンズ群と第２レンズ群の光軸上の距離が短くなってしまう。その結果、フォーカシング時に第２レンズ群の移動スペースを十分確保できなくなるので好ましくない。
【００２６】
条件式（３）の上限値を上回ると、レトロフォーカス型レンズ全系の屈折力に対して第１レンズ群と第２レンズ群の光軸上の距離が長くなってしまう。その結果、レトロフォーカス型レンズの前玉径の大型化に繋がり、さらに、レトロフォーカス型レンズ全長が大きくなり過ぎ好ましくない。
【００２７】
また、本発明のレトロフォーカス型レンズでは、第２レンズ群は最も物体側から順に正レンズと負レンズとの貼り合わせ正レンズを有している。開口絞り近傍に貼り合わせレンズを配置すると軸上色収差の補正に有効である。
【００２８】
以上の条件式を満足することにより、リアフォーカス方式を採用した小型で簡単な構成でありＦナンバーが小さく、広画角でありながら歪曲収差を良好に補正し、無限遠物体から近距離物体までのフォーカシング時における収差変動を抑え優れた結像性能を有し、フォーカシング群の重量、大きさ、移動量を小さくすることによりフォーカス部を移動させる駆動装置の負荷を軽減させ、迅速なフォーカシングを可能にするレトロフォーカス型レンズが提供できる。
【００２９】
「実施例」
以下、本発明の各実施例を添付図面に基づいて説明する。以下のすべての実施例は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とからなり、第１レンズ群Ｇ１は最も物体側に正レンズを有し、無限遠物体から近距離物体に対してフォーカシングする際に、第１レンズ群Ｇ１は像面Ｉに対して固定され、第２レンズ群Ｇ２を光軸方向に移動する構成としている。
【００３０】
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのレンズ構成を示す図である。
【００３１】
本第１実施例のレトロフォーカス型レンズでは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１４と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１５とから構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２との貼り合わせ正レンズと、両凸形状の正レンズＬ２３と、両凸形状の正レンズＬ２４と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２５と、両凸形状の正レンズＬ２６とから構成されている。そして、第２レンズ群Ｇ２と像面Ｉとの間に平行平面板からなるフィルターＦが設けられている。
【００３２】
表１に本第１実施例の諸元値を掲げる。表１において、ｆは焦点距離を、ＦＮＯはＦナンバーを、２ωは画角を、Ｂｆはバックフォーカスを、βは撮影倍率を、ｄ０は物体からレンズ第１面までの距離をそれぞれ表している。さらに、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からレンズ面の順序を、屈折率およびアッベ数はそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する値を示している。なお、空気の屈折率１．００００００は記載を省略している。
【００３３】
なお、以下の全ての諸元値において、掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径、面間隔その他の長さ等は、特記の無い場合一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、単位は「ｍｍ」に限定されること無く他の適当な単位を用いることもできる。さらに、これらの記号の説明は、以降の他の実施例においても同様とする。
【００３４】
【表１】
（１） ｆ１／ｆ ＝ −２．８６
（２） ｆ２／ｆ ＝ １．５３
（３） ｄ１／ｆ ＝ ０．７４
図２から図４は、本第１実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）およびｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）に対する諸収差図である。図２は無限遠物体に対する諸収差図を、図３はβ＝−０．０３３３に対する諸収差図を、図４はβ＝−０．０６０９に対する諸収差図をそれぞれ示している。各収差図において、ＦＮＯはＦナンバーを、ＮＡは開口数を、Ｙは像高を、ｄはｄ線を、ｇはｇ線をそれぞれ示している。また、非点収差図において実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。球面収差図では、最大口径に対応するＦナンバー値またはＮＡの最大値を示し、非点収差図、歪曲収差図では像高Ｙの最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では各像高の値を示す。なお、以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様であり、以後の説明を省略する。
【００３５】
各収差図から、本第１実施例のレトロフォーカス型レンズは、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【００３６】
（第２実施例）
図５は、本発明の第２実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのレンズ構成を示す図である。
【００３７】
本第２実施例のレトロフォーカス型レンズでは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３と、両凸形状の正レンズＬ１４とから構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２との貼り合わせ正レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２３と、両凸形状の正レンズＬ２４と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２５と、両凸形状の正レンズＬ２６とから構成されている。そして、第２レンズ群Ｇ２と像面Ｉとの間に平行平面板からなるフィルターＦが設けられている。
【００３８】
表２に本第２実施例の諸元値を掲げる。
【００３９】
【表２】
（１） ｆ１／ｆ ＝ −２．２２
（２） ｆ２／ｆ ＝ １．４４
（３） ｄ１／ｆ ＝ ０．８６
図６から図８は、本第２実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）およびｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）に対する諸収差図である。図６は無限遠物体に対する諸収差図を、図７はβ＝−０．０３３３に対する諸収差図を、図８はβ＝−０．０５９７に対する諸収差図をそれぞれ示している。
【００４０】
各収差図から、本第２実施例のレトロフォーカス型レンズは、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【００４１】
（第３実施例）
図９は、本発明の第３実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのレンズ構成を示す図である。
【００４２】
本第３実施例のレトロフォーカス型レンズでは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３と、両凸形状の正レンズＬ１４と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１５とから構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２との貼り合わせ正レンズと、両凸形状の正レンズＬ２３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２４と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２５と、両凸形状の正レンズＬ２６とから構成されている。そして、第２レンズ群Ｇ２と像面Ｉとの間に平行平面板からなるフィルターＦが設けられている。
【００４３】
表３に本第３実施例の諸元値を掲げる。
【００４４】
【表３】
（１） ｆ１／ｆ ＝ −２．７８
（２） ｆ２／ｆ ＝ １．５０
（３） ｄ１／ｆ ＝ ０．７９
図１０から図１２は、本第３実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）およびｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）に対する実施例３の諸収差図である。図１０は無限遠物体に対する諸収差図を、図１１はβ＝−０．０３３３に対する諸収差図を、図１２はβ＝−０．０６０４に対する諸収差図をそれぞれ示している。
【００４５】
各収差図から、本第３実施例のレトロフォーカス型レンズは、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【００４６】
（第４実施例）
図１３は、本発明の第４実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのレンズ構成を示す図である。
【００４７】
本第４実施例のレトロフォーカス型レンズでは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１４と、両凸形状の正レンズＬ１５とから構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、両凸形状の正レンズＬ２１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２との貼り合わせ正レンズと、両凸形状の正レンズＬ２３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２４と、両凸形状の正レンズＬ２５と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２６とから構成されている。そして、第２レンズ群Ｇ２と像面Ｉとの間に平行平面板からなるフィルターＦが設けられている。
【００４８】
表４に本第４実施例の諸元値を掲げる。
【００４９】
【表４】
（１） ｆ１／ｆ ＝ −３．００
（２） ｆ２／ｆ ＝ １．８２
（３） ｄ１／ｆ ＝ ０．８５
図１４から図１６は、本第４実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）およびｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）に対する実施例４の諸収差図である。図１４は無限遠物体に対する諸収差図を、図１５はβ＝−０．０３３６に対する諸収差図を、図１６はβ＝−０．０６３６に対する諸収差図をそれぞれ示している。
【００５０】
各収差図から、本第４実施例のレトロフォーカス型レンズは、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【００５１】
（第５実施例）
図１７は、本発明の第５実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのレンズ構成を示す図である。
【００５２】
本第５実施例のレトロフォーカス型レンズでは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、両凸形状の正レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１４と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１５とから構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、両凸形状の正レンズＬ２１と両凹形状の負レンズＬ２２との貼り合わせ正レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２３と、両凸形状の正レンズＬ２４と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２５と、両凸形状の正レンズＬ２６とから構成されている。そして、第２レンズ群Ｇ２と像面Ｉとの間に平行平面板からなるフィルターＦが設けられている。
【００５３】
表５に本実施例５の諸元値を掲げる。
【００５４】
【表５】
（１） ｆ１／ｆ ＝ −３．８９
（２） ｆ２／ｆ ＝ ２．７８
（３） ｄ１／ｆ＝ １．７２
図１８から図２０は、本第５実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）およびｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）に対する実施例５の諸収差図である。図１８は無限遠物体に対する諸収差図を、図１９はβ＝−０．０３３３に対する諸収差図を、図２０はβ＝−０．０６００に対する諸収差図をそれぞれ示している。
【００５５】
各収差図から、本第５実施例のレトロフォーカス型レンズは、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、リアフォーカス方式を採用した小型で簡単な構成で、優れた結像性能を有し、迅速なフォーカシングを可能にしたレトロフォーカス型レンズが実現でき、広範な利用目的に適うレトロフォーカス型レンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのレンズ構成図。
【図２】第１実施例の無限遠物体に対する諸収差図。
【図３】第１実施例のβ＝−０．０３３３に対する諸収差図。
【図４】第１実施例のβ＝−０．０６０９に対する諸収差図。
【図５】本発明の第２実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのレンズ構成図。
【図６】第２実施例の無限遠物体に対する諸収差図。
【図７】第２実施例のβ＝−０．０３３３に対する諸収差図。
【図８】第２実施例のβ＝−０．０５９７に対する諸収差図。
【図９】本発明の第３実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのレンズ構成図。
【図１０】第３実施例の無限遠物体に対する諸収差図。
【図１１】第３実施例のβ＝−０．０３３３に対する諸収差図。
【図１２】第３実施例のβ＝−０．０６０４に対する諸収差図。
【図１３】本発明の第４実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのレンズ構成図。
【図１４】第４実施例の無限遠物体に対する諸収差図。
【図１５】第４実施例のβ＝−０．０３３６に対する諸収差図。
【図１６】第４実施例のβ＝−０．０６３６に対する諸収差図。
【図１７】本発明の第５実施例にかかるレトロフォーカス型レンズのレンズ構成図。
【図１８】第５実施例の無限遠物体に対する諸収差図。
【図１９】第５実施例のβ＝−０．０３３３に対する諸収差図。
【図２０】第５実施例のβ＝−０．０６００に対する諸収差図。
【符号の説明】
Ｇ１ ：第１レンズ群
Ｇ２ ：第２レンズ群
Ｆ ：フィルタ
Ｓ ：開口絞り
Ｉ ：像面
Claims (2)
- 物体側から順に、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レンズ群とからなり、
前記第１レンズ群は最も物体側に正レンズを有し、
無限遠物体から近距離物体に対してフォーカシングする際に、前記第１レンズ群は像面に対して固定され、前記第２レンズ群を光軸方向に移動し、
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、レンズ全系の焦点距離をｆ、としたとき、
−５．０＜ｆ１／ｆ＜−１．５
１．４＜ｆ２／ｆ＜４．０
の条件を満足することを特徴とするレトロフォーカス型レンズ。 - 無限遠物体合焦時における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の光軸上の距離をｄ１、としたとき、
０．３＜ｄ１／ｆ＜２．０
の条件を満足する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。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2003
- 2003-02-12 JP JP2003034144A patent/JP2004245967A/ja active Pending
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