JPH0545581A

JPH0545581A - 広角レンズ

Info

Publication number: JPH0545581A
Application number: JP3207704A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Ishiyama; 敏朗石山; Yutaka Suenaga; 豊末永; Yoshiyuki Shimizu; 義之清水
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1991-08-20
Filing date: 1991-08-20
Publication date: 1993-02-23

Abstract

(57)【要約】【目的】レンズ系の構成を単純化してレンズの容積を
小さくできるにも拘らず、諸収差を良好に抑制でき且つ
バックフォーカスを長く取ることができるようにする。【構成】絞りＳの前方に配された負のパワーを有する
第１のレンズ群Ｇ₁ と、この第１のレンズ群Ｇ₁ とその
絞りＳとの間に配された正のパワーを有する第２のレン
ズ群Ｇ₂ と、その絞りＳの後ろに配され複数のレンズか
らなり正のパワーを有する第３のレンズ群Ｇ₃ とを有す
る。その第１のレンズ群Ｇ₁ はその絞りＳ側の空気に接
する面が非球面の凹面に形成された負レンズＬ₁ を有
し、その凹面の曲率を光軸から離れるに従って単調に減
少するように設定する。また、レンズ系の中の最大有効
直径をφ、全系の焦点距離をｆ、半画角をθとしたと
き、φ＜４・ｆ・ｔａｎθが成立するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば焦点距離よりも
大きなバックフォーカスを有する逆望遠型の超広角の広
角レンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】逆望遠型の広角レンズにおいて、前方の
負のパワーは焦点距離よりも大きなバックフォーカスを
得るために必要であるが、同時にその前方の負のパワー
には、後方の正レンズ群に対する画角を減少させて像面
湾曲やペッツヴァール和を負の方向に向かわせる作用が
ある。ただし、バックフォーカスの焦点距離に対する割
合があまり大きくないレンズ系においては、その負のパ
ワーの作用はレンズ系の性能を向上させる要素となりう
る。

【０００３】しかし、相対的に長いバックフォーカスを
必要とする画角が８０゜、１００゜又はそれ以上必要な
超広角のレンズ系においては、その前方の負のパワーに
より歪曲収差及びペッツヴァール和が負となりすぎるこ
と並びにコマ収差の乱れ等の悪影響が顕著に現れる。ま
た、一般にその前方の負のパワーのレンズ群に含まれて
いる負メニスカスレンズから発生する負の歪曲収差を最
小限にとどめるためにも、更に像面を良好に保ち瞳の球
面収差を小さく抑えるためにも、主光線が負レンズ（負
メニスカスレンズ）を最小偏角付近で通過するようにレ
ンズのベンディングが行われなければならない。

【０００４】しかし、その際に負レンズの凹面が原因で
負のコマ収差が発生する。特に主光線の外側の光に対し
て大きな負のコマ収差が発生し、その補正はレンズ設計
上大きな負担となる。一方、ベンディングを変えて負の
コマ収差を軽減させると歪曲収差が増大するなどの不都
合がある。

【０００５】歪曲収差以外の収差的な困難はレンズ系、
特に前方の系を大きくすることで軽減されうる。これは
レンズを比例拡大することで相対的に主光線のより近傍
の光のみを使ってコマ収差の発生を小さくするものであ
る。しかし、この方法は原理的に歪曲収差を補正するこ
とはできない。なぜなら、歪曲収差は理想像点の高さと
実際の像点の高さとの割合で示される量であり、画角が
同じならばレンズを比例的に拡大しても主光線の光路が
変わらない限り歪曲収差は変わらないからである。即
ち、レンズの比例拡大はコマ収差や像面湾曲の補正には
有効であっても歪曲収差の補正には原理的には効果がな
い。このことは、広角コンヴァージョン系を想像すれば
理解は容易である。コンヴァージョン系を拡大しても、
倍率及び歪曲収差は変化しないが、球面収差及びコマ収
差は良好となるからである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
レンズ設計を行う上からはコマ収差や像面湾曲の補正の
容易さは歪曲収差の補正にも有利な条件であるから、そ
のようにレンズを比例拡大すると、これによりレンズが
大きくなりがちとなる不都合がある。また、歪曲収差を
補正するために負レンズ近くに正レンズを置くことが多
く、その作用でレンズ系の容積は更に増大する傾向があ
る。

【０００７】更に、歪曲収差の補正を目的として前方の
負メニスカスレンズの凸面を非球面とした系も知られて
いる。これは有効な手段であるが、球面のみで構成され
た系の補助的な意味しかもっていないのが現状である。
しかしながら、このような手段を用いても、画角が１０
０゜近い又はそれ以上のレンズ系の設計は容易ではな
く、レンズ系の構成が複雑となる不都合がある。また、
レンズ系の容積は光軸方向及び口径方向に共に大きくな
る傾向がある。

【０００８】本発明は斯かる点に鑑み、レンズ系の構成
を単純化してレンズの容積を小さくできるにも拘らず、
諸収差を良好に抑制でき且つバックフォーカスを長く取
ることができる広角レンズを提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による広角レンズ
は、例えば図１に示す如く、絞りＳの前方に配された負
のパワーを有する第１のレンズ群Ｇ₁ と、この第１のレ
ンズ群Ｇ₁ とその絞りＳとの間に配された正のパワーを
有する第２のレンズ群Ｇ₂ と、その絞りＳの後ろに配さ
れ複数のレンズからなり正のパワーを有する第３のレン
ズ群Ｇ₃ とを有する。そして、その第１のレンズ群Ｇ₁
はその絞りＳ側の空気に接する面が凹面に形成された負
レンズＬ₁ を有し、この負レンズＬ₁ の凹面の光軸上の
パワーの絶対値はこの負レンズＬ₁ の前面の光軸上のパ
ワーの絶対値よりも大きくなるようにし、且つ、曲面上
の光軸からの距離ｙにおけるその曲面の頂点から光軸方
向への距離をｘ、その曲面の頂点での曲率をＣとし、Ｃ
₄、Ｃ₆、‥‥を定数、κを円錐定数としたときに、その
負レンズＬ₁ の凹面の形状をｘ＝Ｃｙ²／｛１＋（１−κＣ²ｙ²）^1/2｝＋Ｃ₄ｙ⁴＋Ｃ₆ｙ⁶＋‥‥ と表現するとき、 −５＜κ＜０．５ (1) で表される範囲に設定する。更に、その負レンズＬ₁ の
凹面の曲率が光軸から離れるに従って単調に減少するよ
うに設定する。このためには、第１レンズ群の焦点距離
をｆ₁ とするとき、全系の焦点距離ｆに対して、０．４＜｜ｆ₁ ／ｆ｜＜２．０の条件を満たすことが好ましい。

【００１０】また、本発明は、全系の焦点距離をｆ、半
画角をθ、全レンズ系中の最も物体側のレンズの有効直
径をφとしたときに、 φ＜４・ｆ・ｔａｎθ (2) が成立するようにしたものである。

【００１１】

【作用】本発明の原理について図１を参照して説明す
る。先ず、上述の歪曲収差及びコマ収差の発生等の不都
合は球面の曲率が一定であることに起因する。また、本
発明では長いバックフォーカスを得るために前方に負の
パワーを持つ第１のレンズ群Ｇ₁ が配置されている。そ
こで、その第１レンズ群Ｇ₁ に含まれる負レンズの内の
最も物体側の負レンズＬ₁ の、像側すなわち絞りＳ側の
空気に接する凹面の曲率を光軸から離れるに従って単調
に減少するように設定することにより、そのような歪曲
収差及びコマ収差の発生は軽減される。

【００１２】これに関して従来は、大きなバックフォー
カスを得るための全系の前方の負レンズに起因する歪曲
収差を補正するため、この負レンズに近くに主として歪
曲収差の補正を目的とした正レンズを配置する必要があ
った。つまり正負のレンズの組合せにより歪曲収差が補
正され且つ負のパワーを有するレンズを得るようにして
いた。しかしながら、これは必要な負のパワーを正のパ
ワーで打ち消すことであるから本質的に不経済であり、
その結果としてより大きな口径のレンズが必要となる。
本発明の如き曲面を持った負レンズＬ₁ は負の歪曲収差
の発生を軽減するから、その負レンズＬ₁ の持つパワー
を正レンズで打ち消す必要性がより少ないので、より大
きなバックフォーカスを得易くなる。

【００１３】即ち、従来の系では正負のレンズを組み合
わせて初めて得られる作用を、本発明では１個の負レン
ズＬ₁ で発揮することとなる。また、前方の負のパワー
を持つレンズ群Ｇ₁ からの負のコマ収差の発生が球面系
に比して非常に少ない。

【００１４】次にその負レンズＬ₁ の凹面の形状が条件
式(1) で表されていることの作用効果について説明す
る。レンズは光軸に対して回転対称であるから、メリジ
オナル断面における２次元の曲線のみを規定するだけで
よい。また、その負レンズＬ₁の凹面は非球面である。
一般に二次曲線は２つの焦点を持ち、これら焦点が一致
したものが円であり、２つの焦点が曲線の同じ側に在る
ものが楕円であり、一方が無限遠に在るものが放物線で
あり、互いに曲線の反対側に在るものが双曲線である。

【００１５】これらの内、光軸からの距離に応じて曲率
が単調に減少するものは円を除いた３つであるが、楕円
の場合には長軸が光軸と一致していなければならない。
また、双曲線は直線の漸近線を持ち光軸から充分離れた
所では曲率の変化が少ない。極端に言えば、双曲面は凹
の円錐型であるから異なった傾きを持った主光線に対す
る偏角がほぼ同じになってしまう。これは好ましい現象
ではない。従って、大きな画角を必要とする広角レンズ
の絞りから遠く離れた面に導入するにはあまり適しては
いない。但し、漸近線にあまり近くない領域ならばこの
限りではない。従って、その負レンズＬ₁ の凹面に適し
た曲線は長軸が光軸と一致した楕円又は放物線であり、
更に双曲線の光軸に比較的近い限られた領域となる。

【００１６】非球面の形状を表す関数として光学設計に
おいては、一般にメリジオナル面内での形状を表す上述
の数式が用いられている。その数式の右辺において第１
項は二次曲線を表すもので、円錐定数κはその形状を決
定するパラメータである。具体的に、κが負ならば双曲
線、κが０ならば放物線、κが０と１との間ならば楕
円、κが１では円である。また、その数式の右辺にｙに
関する自乗の項が追加されていることもあるが、これは
第１項と重複している。従って、ｙに関する自乗の項が
省略されていても、ｙに関する項が在る場合と完全に同
じ曲線を表すことができる。

【００１７】上述のように、その負レンズＬ₁ の凹面に
適した曲線は長軸が光軸と一致した楕円又は放物線であ
り、更に双曲線の光軸に比較的近い限られた領域である
ため、本発明においては −∞＜κ＜１の領域の曲線が使用できる可能性を有することとなる。
しかし、κが１に近いと円に近くなり、従来技術との差
が少なく非球面とした効果が少ない。また、κが−∞で
は円錐に近い形状になってしまうので、レンズとしては
不適当である。そこで、本発明では円錐定数κの範囲と
して(1) 式の条件を課している。

【００１８】円錐定数κが(1) 式の下限より小さくなる
とレンズの有効径内で双曲線の直線と見なせる部分が多
くなる。従って、曲面は円錐に近い形状となり、レンズ
としては中心部と周辺部との曲率の差が多過ぎ且つ中間
部と周辺部との差も少なくその結果像面湾曲や歪曲収差
が大きくなり、その補正は困難である。また、κが１に
近いと上記した如く円に近くなり、収差補正上は従来よ
り有利であるが、非球面の効果が薄い。また、前記非球
面表現式の第２項以降の項が入ると二次曲線ではなくな
る。しかしながら、条件式(1) によるκの上限及び下限
から定まる２つの曲線の間に含まれ、且つ曲率が光軸か
らの距離ｙに対して単調に減少するという条件のもと
で、ｙに関する高次の項を加え、必要に応じて曲線を修
正するようにしてもよい。また、この非球面を持つレン
ズＬ₁ の物体側の面にｙに関する高次の項を加えてもよ
いことは勿論である。

【００１９】次に、絞りＳの前の正のパワーを有する第
２のレンズ群Ｇ₂について述べる。この第２のレンズ群
Ｇ₂ の軸上色収差は不足傾向を持つ。これは系前方の負
のパワーを持つ第１のレンズ群Ｇ₁ が発生しがちな倍率
色収差の補正を行う上で有利である。また、球面のみで
構成された従来の系では、前方の負のパワーを持つ第１
のレンズ群Ｇ₁ は、正の像面湾曲を持つことが多いが、
これは主光線の外側に入射する光線のコマ収差が負とな
ることにも原因がある。従って、このコマ収差を正の方
向に修正するための大きな作用を奏するのがこの第２の
レンズ群Ｇ₂ である。

【００２０】従来のレンズ系では前方の負レンズの有効
径を大きくする、正レンズのパワーを大きくする、ま
た、物体側にベンディングするなどの方策が採られてい
る。しかしながら、本発明によれば、負のパワーを持つ
第１のレンズ群Ｇ₁ からの負のコマ収差の発生は少な
く、特に主光線よりも外側に入射する光に対しては、球
面のみの場合とは逆に正のコマ収差が発生する場合も多
い。従って、絞りＳの前の第２のレンズ群Ｇ₂ は負のコ
マ収差を発生させ、その前群の正のコマ収差を補正する
構造であることが好ましい場合も多い。これは、負のパ
ワーを持つ貼り合わせ面等の従来周知の当業者が容易に
実施できる技術の範囲で実現可能である。また、この手
法は例えば負のパワーを持つ貼り合わせ面のようにペッ
ツヴァール和が正の方向に向かうように作用し、負のパ
ワーを持つ前群のペッツヴァール和が負に向かう傾向を
打ち消して全体の収差を良好に保つ作用を同時に奏する
ことが多い。また、球面系と較べて負となりがちな球面
収差の補正にも有効である。更に、絞り前にある負レン
ズと正レンズの分散率をν_n ，ν_p とすると、ν_n ＞ν
_p として、色収差を補正することが望ましい。

【００２１】次に絞りＳの後ろの第３のレンズ群Ｇ₃ に
ついて述べるに、この第３のレンズ群Ｇ₃ は、球面収差
及び色収差を補正し、更には主光線の内側に入射する光
のコマ収差を補正するため、正及び負で各１枚以上で少
なくとも２枚以上のレンズを含む必要がある。レンズの
全系がより明るくなればこのレンズ群Ｇ₃ はより多くの
部品レンズを必要とすることは勿論である。また、主光
線の内側に入射する光線が内方のコマ収差を引き起こし
易い性質を補正し、且つ像面を平坦にするために、空気
に接した像側に凹の面があることが望ましい。

【００２２】最後に、全レンズ系中の最も物体側のレン
ズの有効直径をφとした場合の上記の(2) 式の条件につ
いて説明する。一般に全レンズ系中の最も物体側のレン
ズの有効直径φは、全レンズ系中における最大有効直径
であるため、その有効直径φも全レンズ系中の最大有効
直径であると考えてよい。この場合、本発明では上述の
ように、第１のレンズ群Ｇ₁ 中の負レンズＬ₁ の凹面は
所定の非球面であり、主として歪曲収差の補正を目的と
して正レンズを付加する必要がない。そのため、レンズ
構成がより単純となり、その最大有効直径φを(2) 式の
範囲内に抑えることが可能となっている。これにより、
レンズ系の容積もより小さくできる。

【００２３】そして、このような小型な有効直径のレン
ズとするためには、第１レンズ群の屈折力配分を上記
(3) の条件範囲となるように構成することが望ましい。
この条件(3) は、上記の如く有効直径を小型にするため
に、画角と瞳位置との最適化を図ったものである。すな
わち、第１レンズ群の負屈折力をペッツヴァール和が許
容し得る範囲で強く構成することによって、所望の画角
の斜光線を大きく屈折させて入射瞳を極力レンズの物体
側に位置させつつ、第１レンズ群中の最も物体側の負レ
ンズの像側の凹面が放物面であるときに諸収差の発生が
最も小さくできることとのバランスを可能としている。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の数値実施例につき図面を参照
して説明しよう。本数値実施例は、焦点距離よりも大き
なバックフォーカスを有し、画角が１００゜以上の超広
角レンズに本発明を適用したものである。以下の数値実
施例においては、物体側から第ｉ面（ｉ＝１，２，３，
‥‥）の曲率半径をｒ_i 、第ｉ面と第（ｉ＋１）面との
光軸上の面間隔をｄ_i 、第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間
の媒質のｄ線の屈折率をｎ_di、第ｉ面と第（ｉ＋１）面
との間の媒質のアッベ数をν_di（ただし、空気のアッベ
数ν_diは空欄とする）として表す。この場合、最後の面
の面間隔ｄ_i がバックフォーカスであり、第１面のレン
ズの有効直径が全系の最大有効直径である。

【００２５】また、以下の数値実施例においては、非球
面を表す関数としては、曲面上の光軸からの距離ｙにお
けるその曲面の頂点から光軸方向への距離をｘ、その曲
面の頂点での曲率をＣとし、Ｃ₄、Ｃ₆、‥‥を定数、κ
を円錐定数として、次の式で定義される関数を用いてい
る。ｘ＝Ｃｙ²／｛１＋（１−κＣ²ｙ²）^1/2｝＋Ｃ₄ｙ⁴＋Ｃ₆ｙ⁶＋‥‥

【００２６】［第１実施例］図１はこの第１実施例のレ
ンズ構成図、図２はこの第１実施例の収差図であり、そ
の図１に示すように、物体側より順に、負のパワーの第
１のレンズ群Ｇ₁ 、正のパワーの第２のレンズ群Ｇ₂ 、
絞りＳ及び正のパワーの第３のレンズ群Ｇ₃を配置す
る。その第１のレンズ群Ｇ₁ は物体側に凸面を向けた負
メニスカスレンズＬ₁ のみより構成し、その第２のレン
ズ群Ｇ₂ は物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メ
ニスカスレンズＬ₂₁と同じく物体側に凸面を向けた正メ
ニスカスレンズＬ₂₂との接合からなる貼り合わせレンズ
Ｌ₂ と両凸の正レンズＬ₃ とを配置して構成する。

【００２７】また、第３のレンズ群Ｇ₃ は、物体側から
順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ₄₁と同
じく像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ₄₂との接
合からなる貼り合わせレンズＬ₄、像側に凸面を向けた
正メニスカスレンズＬ₅₁と両凹レンズＬ₅₂との接合より
なる貼り合わせレンズＬ₅ 、像側に凸面を向けた正メニ
スカスレンズＬ₆ 及び像側により強い曲率の曲面を有す
る両凸の正レンズＬ₇を配置して構成する。この図１の
実施例における曲率半径ｒ_i 、面間隔ｄ_i 、屈折率ｎ_di
及びアッベ数ν_diの値は次のように設定されている。

【００２８】

【００２９】この表において記号＊を付した第２面が非
球面であり、その曲率半径であるｒ ₂ の値は光軸上での
曲率半径を意味する。その第２面の非球面の形状は、上
記の式において、Ｃ＝１／ｒ₂ 、Ｃ₄ ＝Ｃ₆ ＝‥‥＝０
及びκ＝０（放物面）としたものである。

【００３０】また、第１実施例の全系の焦点距離ｆは１
００ｍｍ、バックフォーカスは２０５．９ｍｍ、Ｆナン
バーは２．８、画角は１００゜（半画角θは５０゜）で
ある。更に、最も物体側の負レンズＬ₁ の有効直径φ
を、その負レンズＬ₁ の物体側レンズ面頂点における接
平面上において周辺光量を軸上光束に対して１１０％と
するときの接平面上での口径とすると、その有効直径φ
は２７５ｍｍであり、４・ｆ・ｔａｎθは４７６ｍｍで
あるため、φ＜４・ｆ・ｔａｎθが余裕を以って成立し
ている。尚、ｆ₁ ＝−１５０［ｍｍ］＝−１．５ｆであ
る。

【００３１】［第２実施例］図３はこの第２実施例のレ
ンズ構成図、図４はこの第２実施例の収差図であり、そ
の図３に示すように、物体側より順に、負のパワーの第
１のレンズ群Ｇ₁ 、正のパワーの第２のレンズ群Ｇ₂ 、
絞りＳ及び正のパワーの第３のレンズ群Ｇ₃を配置す
る。その第１のレンズ群Ｇ₁ は物体側に凸面を向けた負
メニスカスレンズＬ₁ 、両凸レンズＬ₂₁と像側に凸面を
向けた負メニスカスレンズＬ₂₂との接合からなる貼り合
わせレンズＬ₂ 及び物体側に凸面を向けた負メニスカス
レンズＬ ₃ より構成し、第２のレンズ群Ｇ₂ は物体側か
ら順に、両凸レンズＬ₄₁と両凹レンズＬ₄₂との接合から
なる貼り合わせレンズＬ₄ 及び両凸レンズＬ₅ を配置し
て構成する。

【００３２】また、第３のレンズ群Ｇ₃ は、物体側から
順に、両凸の正レンズＬ₆₁と両凹の負レンズＬ₆₂との接
合からなる貼り合わせレンズＬ₆ 、両凹の負レンズＬ₇₁
と両凸の正レンズＬ₇₂との接合よりなる貼り合わせレン
ズＬ₇ 及び像側により強い曲率の曲面を有する両凸の正
レンズＬ₈ を配置して構成する。

【００３３】この図３例における曲率半径ｒ_i 、面間隔
ｄ_i 、屈折率ｎ_di及びアッベ数ν_diの値は次のように設
定されている。

【００３４】

【００３５】この表において記号＊を付した第２面が非
球面であり、その曲率半径であるｒ ₂ の値は光軸上での
曲率半径を意味する。その第２面の非球面の形状は、上
記の式において、Ｃ＝１／ｒ₂ 、Ｃ₄ ＝Ｃ₆ ＝‥‥＝０
及びκ＝０としたものである。

【００３６】また、第２実施例の全系の焦点距離ｆは１
００ｍｍ、バックフォーカスは２５１．０ｍｍ、Ｆナン
バーは３．５、画角は１１０゜（半画角θは５５゜）で
ある。更に、最も物体側の負レンズＬ₁ の有効直径φは
周辺光量を２６４％とするとき４１５ｍｍであり、４・
ｆ・ｔａｎθは５７１ｍｍであるため、φ＜４・ｆ・ｔ
ａｎθが余裕を以って成立している。尚、ｆ₁ ＝−１２
９．５２［ｍｍ］＝−１．３ｆである。

【００３７】［第３実施例］図５はこの第３実施例のレ
ンズ構成図、図６はこの第３実施例の収差図であり、そ
の図５に示すように、物体側より順に、負のパワーの第
１のレンズ群Ｇ₁ 、正のパワーの第２のレンズ群Ｇ₂ 、
絞りＳ及び正のパワーの第３のレンズ群Ｇ₃を配置す
る。その第１のレンズ群Ｇ₁ は物体側に凸面を向けた負
メニスカスレンズＬ₁ 、その物体側に凸面を向けた負メ
ニスカスレンズＬ₂₁と物体側に凸面を向けた正メニスカ
スレンズＬ₂₂との接合からなる貼り合わせレンズＬ₂ 及
び物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ₃より構
成し、第２のレンズ群Ｇ₂ は物体側から順に、物体側に
凸面を向けた負メニスカスレンズＬ₄₁と物体側に凸面を
向けた正メニスカスレンズＬ₄₂との接合からなる貼り合
わせレンズＬ₄ 及び物体側に凸面を向けた正メニスカス
レンズＬ₅ を配置して構成する。

【００３８】また、第３のレンズ群Ｇ₃ は、物体側から
順に、両凸の正レンズＬ₆₁と両凹の負レンズＬ₆₂との接
合からなる貼り合わせレンズＬ₆ 、両凹の負レンズＬ₇₁
と両凸の正レンズＬ₇₂との接合よりなる貼り合わせレン
ズＬ₇ 及び像側により強い曲率の曲面を有する両凸の正
レンズＬ₈ を配置して構成する。

【００３９】この図５例における曲率半径ｒ_i 、面間隔
ｄ_i 、屈折率ｎ_di及びアッベ数ν_diの値は次のように設
定されている。

【００４０】

【００４１】この表において記号＊を付した第２面が非
球面であり、その曲率半径であるｒ ₂ の値は光軸上での
曲率半径を意味する。その第２面の非球面の形状は、上
記の式において、Ｃ＝１／ｒ₂ 、Ｃ₄ ＝Ｃ₆ ＝‥‥＝０
及びκ＝０としたものである。

【００４２】また、第３実施例の全系の焦点距離ｆは１
００ｍｍ、バックフォーカスは２５８．６ｍｍ、Ｆナン
バーは３．５、画角は１１０゜（半画角θは５５゜）で
ある。更に、最も物体側の負レンズＬ₁ の有効直径φは
周辺光量を３００％とするとき５３４ｍｍであり、４・
ｆ・ｔａｎθは５７１ｍｍであるため、φ＜４・ｆ・ｔ
ａｎθが余裕を以って成立している。尚、ｆ₁ ＝−１５
９．８［ｍｍ］＝−１．６ｆである。

【００４３】［第４実施例］図７はこの第４実施例のレ
ンズ構成図、図８はこの第４実施例の収差図であり、そ
の図７に示すように、物体側より順に、負のパワーの第
１のレンズ群Ｇ₁ 、正のパワーの第２のレンズ群Ｇ₂ 、
絞りＳ及び正のパワーの第３のレンズ群Ｇ₃を配置す
る。その第１のレンズ群Ｇ₁ は物体側に凸面を向けた負
メニスカスレンズＬ₁ 、その物体側に凸面を向けた負メ
ニスカスレンズＬ₂₁と両凸の正レンズＬ ₂₂との接合から
なる貼り合わせレンズＬ₂及び物体側に凸面を向けた負
メニスカスレンズＬ₃ より構成し、第２のレンズ群Ｇ₂
は物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス
レンズＬ₄₁と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ ₄₂との接合からなる貼り合わせレンズＬ₄ 及び両凸の
正レンズＬ₅ を配置して構成する。

【００４４】また、第３のレンズ群Ｇ₃ は、物体側から
順に、両凸の正レンズＬ₆₁と両凹の負レンズＬ₆₂との接
合からなる貼り合わせレンズＬ₆ 、物体側に凸面を向け
た負メニスカスレンズＬ₇₁と両凸の正レンズＬ₇₂との接
合よりなる貼り合わせレンズＬ₇ 及び像側により強い曲
率の曲面を有する両凸の正レンズＬ₈を配置して構成す
る。

【００４５】この図５例における曲率半径ｒ_i 、面間隔
ｄ_i 、屈折率ｎ_di及びアッベ数ν_diの値は次のように設
定されている。

【００４６】

【００４７】この表において記号＊を付した第２面が非
球面であり、その曲率半径であるｒ ₂ の値は光軸上での
曲率半径を意味する。その第２面の非球面の形状は、上
記の式において、Ｃ＝１／ｒ₂ 、Ｃ₄ ＝Ｃ₆ ＝‥‥＝０
及びκ＝０としたものである。

【００４８】また、第４実施例の全系の焦点距離ｆは１
００ｍｍ、バックフォーカスは２４８．４ｍｍ、Ｆナン
バーは２．８、画角は１１０゜（半画角θは５５゜）で
ある。更に、最も物体側の負レンズＬ₁ の有効直径φは
４９２ｍｍであり、４・ｆ・ｔａｎθは５７１ｍｍであ
るため、φ＜４・ｆ・ｔａｎθが余裕を以って成立して
いる。尚、ｆ₁ ＝−１５４．６［ｍｍ］＝−１．５５ｆ
である。

【００４９】［第５実施例］図９はこの第５実施例のレ
ンズ構成図、図１０はこの第５実施例の収差図であり、
その図９に示すように、物体側より順に、負のパワーの
第１のレンズ群Ｇ₁、正のパワーの第２のレンズ群Ｇ
₂ 、絞りＳ及び正のパワーの第３のレンズ群Ｇ ₃ を配置
する。その第１のレンズ群Ｇ₁ は物体側に凸面を向け像
側が平面の正レンズＬ₁₁と像側が非球面の負レンズＬ₁₂
との接合からなる貼り合わせレンズＬ₁のみより構成
し、その第２のレンズ群Ｇ₂ は物体側から順に、物体側
に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ₂₁と同じく物体側
に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ₂₂との接合からな
る貼り合わせレンズＬ₂ と両凸の正レンズＬ₃ とを配置
して構成する。

【００５０】また、第３のレンズ群Ｇ₃ は、物体側から
順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ₄₁と同
じく像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ₄₂との接
合からなる貼り合わせレンズＬ₄、両凹の負レンズＬ
₅ 、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ₆ 及び像
側により強い曲率の曲面を有する両凸の正レンズＬ₇を
配置して構成する。この図９の実施例における曲率半径
ｒ_i 、面間隔ｄ_i 、屈折率ｎ_di及びアッベ数ν_diの値は
次のように設定されている。

【００５１】

【００５２】この表において記号＊を付した第３面が非
球面であり、その曲率半径であるｒ ₂ の値は光軸上での
曲率半径を意味する。その第３面の非球面の形状は、上
記の式において、Ｃ＝１／ｒ₂ 、Ｃ₄ ＝Ｃ₆ ＝‥‥＝０
及びκ＝０（放物面）としたものである。

【００５３】また、第５実施例の全系の焦点距離ｆは１
００ｍｍ、バックフォーカスは２０１．７ｍｍ、Ｆナン
バーは２．８、画角は１００゜（半画角θは５０゜）で
ある。更に、最も物体側の負レンズＬ₁ の有効直径φは
周辺光量１１０％で２７５ｍｍであり、４・ｆ・ｔａｎ
θは４７６ｍｍであるため、φ＜４・ｆ・ｔａｎθが余
裕を以って成立している。尚、ｆ₁ ＝−１４８［ｍｍ］
＝−１．４８ｆである。

【００５４】［第６実施例］図１１はこの第６実施例の
レンズ構成図、図１２はこの第６実施例の収差図であ
り、その図１１に示すように、物体側より順に、負のパ
ワーの第１のレンズ群Ｇ₁ 、正のパワーの第２のレンズ
群Ｇ₂ 、絞りＳ及び正のパワーの第３のレンズ群Ｇ₃ を
配置する。その第１のレンズ群Ｇ₁ は物体側に凸面を向
けた負メニスカスレンズＬ₁ のみより構成し、その第２
のレンズ群Ｇ₂ は物体側から順に、物体側に凸面を向け
た負メニスカスレンズＬ₂₁と両凸の正レンズＬ₂₂との接
合からなる貼り合わせレンズＬ₂ 及び両凸の正レンズＬ
₃₁と負メニスカスレンズＬ₃₂との接合からなる貼り合わ
せレンズＬ₃ とを配置して構成する。

【００５５】また、第３のレンズ群Ｇ₃ は、物体側から
順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ₄₁と両
凹の負レンズＬ₄₂との接合からなる貼り合わせレンズＬ
₄ 、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ₅ 及び像
側により強い曲率の曲面を有する両凸の正レンズＬ₆ を
配置して構成する。この図１１の実施例における曲率半
径ｒ_i 、面間隔ｄ_i 、屈折率ｎ_di及びアッベ数ν_diの値
は次のように設定されている。

【００５６】

【００５７】この表において記号＊を付した第２面が非
球面であり、その曲率半径であるｒ ₂ の値は光軸上での
曲率半径を意味する。その第２面の非球面の形状は、上
記の式において、Ｃ＝１／ｒ₂ 、Ｃ₄ ＝Ｃ₆ ＝‥‥＝０
及びκ＝０（放物面）としたものである。

【００５８】また、第６実施例の全系の焦点距離ｆは１
００ｍｍ、バックフォーカスは２０６．７ｍｍ、Ｆナン
バーは２．８、画角は１００゜（半画角θは５０゜）で
ある。更に、最も物体側の負レンズＬ₁ の有効直径φは
周辺光量１１０％で２７５ｍｍであり、４・ｆ・ｔａｎ
θは４７６ｍｍであるため、φ＜４・ｆ・ｔａｎθが余
裕を以って成立している。尚、ｆ₁ ＝−１４９［ｍｍ］
＝−１．４９ｆである。

【００５９】なお、上述の実施例においては、第１のレ
ンズ群Ｇ₁ は１枚の負レンズＬ₁ のみより構成されてい
るが、その負レンズＬ₁ に対して色収差補正用のレンズ
を接合させてもよい。この場合には、その後の第２のレ
ンズ群Ｇ₂ 及び第３のレンズ群Ｇ₃ における色収差の補
正が容易になる。このように、本発明は上述実施例に限
定されず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を
取り得る。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、第１のレンズ群Ｇ₁ 中
の負レンズＬ₁ の絞り側の凹面が、曲率が光軸から離れ
るに従って単調に減少するような非球面に形成されてい
るので、歪曲収差を補正するための正レンズを付加する
必要がなくなる。従って、レンズ系の構成が単純化され
レンズの容積がより小さくなる利点がある。

【００６１】更に、全系の最大有効直径φが、全系の焦
点距離ｆ及び半画角θのもとで、４・ｆ・ｔａｎθより
小さくなるように設定されているので、超広角の場合で
も最大有効直径を小さく抑えることができ、レンズの容
積をより小さくすることができる。また、それによりコ
マ収差の発生が軽減され、絞りの後方の正のパワーを有
する第３のレンズ群Ｇ₃ の収差補正の負担も軽減され、
そのレンズ構成もより単純化することができる。その
上、コマ収差が少ないので、広角レンズでしばしば不足
する画面周辺部での光量も充分にとることができる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による広角レンズの第１実施例のレンズ
構成図である。

【図２】第１実施例の収差図である。

【図３】本発明の第２実施例のレンズ構成図である。

【図４】第２実施例の収差図である。

【図５】本発明の第３実施例のレンズ構成図である。

【図６】第３実施例の収差図である。

【図７】本発明の第４実施例のレンズ構成図である。

【図８】第４実施例の収差図である。

【図９】本発明の第５実施例のレンズ構成図である。

【図１０】第５実施例の収差図である。

【図１１】本発明の第６実施例のレンズ構成図である。

【図１２】第６実施例の収差図である。

【符号の説明】

Ｇ₁ 第１のレンズ群Ｇ₂ 第２のレンズ群Ｇ₃ 第３のレンズ群Ｓ絞りＬ₁ 負メニスカスレンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絞りの前方に配された負のパワーを有す
る第１のレンズ群と、該第１のレンズ群と上記絞りとの
間に配された正のパワーを有する第２のレンズ群と、上
記絞りの後ろに配され複数のレンズからなり正のパワー
を有する第３のレンズ群とを有し、上記第１のレンズ群は上記絞り側の空気に接する面が凹
面に形成された負レンズを有し、該負レンズの凹面の光
軸上のパワーの絶対値は該負レンズの前面の光軸上のパ
ワーの絶対値よりも大きくなるようにし、且つ曲面上の光軸からの距離ｙにおける上記曲面の頂点
から光軸方向への距離をｘ、上記曲面の頂点での曲率を
Ｃとし、Ｃ₄、Ｃ₆、‥‥を定数、κを円錐定数としたと
きに、上記負レンズの凹面の形状をｘ＝Ｃｙ²／｛１＋（１−κＣ²ｙ²）^1/2｝＋Ｃ₄ｙ⁴＋Ｃ₆ｙ⁶＋‥‥ 且つ −５＜κ＜０．５で表される範囲に設定し、更に上記負レンズの凹面の曲
率が光軸から離れるに従って単調に減少するように設定
し、全系の焦点距離をｆ、半画角をθ、全レンズ系中の最も
物体側のレンズの有効直径をφとしたときに、 φ＜４・ｆ・ｔａｎθ が成立するようにした事を特徴とする広角レンズ。