【課題】本発明の課題は、所定のバックフォーカス、画角及びFナンバーを維持しつつ、高い光学性能を実現することのできる小型の広角レンズ及び当該広角レンズを備える撮像装置を提供することにある。
【解決手段】上記課題を解決するため、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とを少なくとも備え、少なくとも第2レンズ群G2を移動させることでフォーカスを行い、第1レンズ群G1は、少なくとも3枚の負レンズと、1枚の正レンズとを含み、当該第1レンズ群G1に含まれる負レンズのうちいずれか一の負レンズを負レンズL1nとしたとき、当該負レンズL1nが所定の条件を満足する広角レンズとする。
前記第1レンズ群において、前記負レンズL1nより像側に少なくとも一枚の負レンズが配置され、前記負レンズL1nよりも像側に配置されたいずれか一の負レンズを当該負レンズL2nとしたとき、当該負レンズL2nが以下の条件を満足する請求項1に記載の広角レンズ。
νd2n > 65 ・・・(3)
但し、
νd2nは、前記負レンズL2nのd線に対するアッベ数を表す。
前記第1レンズ群に含まれる物体側に凹面を向けた負レンズ成分の中で、前記第1Bレンズ群に含まれる負レンズ成分の物体側の面の曲率が最も大きい請求項5に記載の広角レンズ。
請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載の広角レンズと、当該学系の像面側に、当該広角レンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本件発明に係る広角レンズ及び撮像装置の実施の形態を説明する。
【0014】
1.広角レンズ
1−1.広角レンズの構成
本件発明に係る広角レンズは、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レンズ群とを少なくとも備え、少なくとも第2レンズ群を移動させることでフォーカスを行い、第1レンズ群は、少なくとも3枚の負レンズと、1枚の正レンズとを含み、当該第1レンズ群に含まれる負レンズのうちいずれか一の負レンズを負レンズL1nとしたとき、当該負レンズLn1が後述する所定の条件を満足することを特徴とする。まず、本件発明に係る広角レンズの構成について説明した後で、条件式に関する事項を説明する。
【0015】
本件発明では、物体側に負の屈折力を有する第1レンズ群を配置し、その像側に正の屈折力を有する第2レンズ群を配置することで、いわゆるレトロフォーカス型のレンズ構成となる。そのため、当該広角レンズの広角化を図ったときも、十分なバックフォーカスを確保することが容易であり、一眼レフカメラ等の撮像装置の交換レンズ等に要求される所定のバックフォーカスを確保することができる。
【0016】
また、一般に、広角レンズでは、大きな入射角で入射した軸外光束を第1レンズ群により収斂させる。そのため、広角レンズでは、第1レンズ群において物体側に配置されるレンズのレンズ面に対する軸外光束の入射角は大きく、収差が発生しやすく、その収差量も大きくなりやすい。そこで、本件発明では、第1レンズ群を少なくとも3枚の負レンズと1枚の正レンズとを含む構成とすることにより、収差の発生を抑制し、高い光学性能を実現することができる。このように軸外光束についても良好に補正することができるため、画面全体において高い光学性能を実現することができる。
【0017】
さらに、本件発明では上記レンズ群構成を採用すると共に、少なくとも第2レンズ群を移動させてフォーカスを行うことにより、無限遠から近距離に至るまでフォーカスによる収差変動を小さくすることができる。そのため、物体距離によらず、フォーカス全域において良好な光学性能を実現することができる。以下、各レンズ群の好ましい構成例について説明する。
【0018】
(1)第1レンズ群
第1レンズ群は負の屈折力を有し、上述した構成を有する限り、その具体的な構成は特に限定されるものではない。しかしながら、以下の構成を採用することがより好ましい。
【0019】
本件発明に係る広角レンズにおいて、第1レンズ群は、物体側から順に、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レンズ群とから構成され、第1Aレンズ群は、2枚以上の負レンズ成分を含み、第1Bレンズ群は、物体側に凹面を向けた負レンズ成分とを含むことが好ましい。当該構成を採用することにより、レトロフォーカス型のレンズ構成を強調することができる。そのため、当該広角レンズの広角化を図ったときも、当該広角レンズに要求される所定のバックフォーカスを確保することがより容易になる。
【0020】
但し、本件発明において、レンズ成分とは、単レンズ、レンズの片面又は両面に非球面形状の樹脂を成形した複合レンズ等が含まれる。また、レンズ成分には、二以上のレンズを接合した接合レンズも含まれる。但し、接合レンズの場合、接合レンズ全体をレンズ成分と称し、上記負レンズ成分とは接合レンズ全体でみたときに負の屈折力を有するものとする。このとき、接合レンズを指してレンズ成分と称するとき、その物体側面とは、接合レンズにおいて最も物体側に配置される面を意味し、像側面とは、接合レンズにおいて最も像側に配置される面を意味するものとする。
【0021】
i)第1Aレンズ群
第1Aレンズ群において、その最も物体側に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズを配置することが好ましい。第1Aレンズ群の最も物体側に、このようなメニスカス形状の負レンズを配置することで、このメニスカス形状の負レンズに大きな入射角で軸外光線が入射しても、上記諸収差の発生を抑制することができ、より高い光学性能を実現することが容易になる。なお、第1レンズ群の具体的構成によらず、すなわち、第1レンズ群が上記第1Aレンズ群及び第1Bレンズ群とから構成されない場合も、当該第1レンズ群の最も物体側に配置されるレンズを、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとすることにより、上記と同様の効果を得ることができる。
【0022】
また、第1Aレンズ群において、最も像側に配置されるレンズ面は像側に凹形状であることが好ましい。第1Aレンズ群の最も像側に、像側に凹形状のレンズ面を配置することにより、第1Aレンズ群の物体側に配置された負レンズの収差負担を軽減することができるため、より一層の広角化及び大口径化を図ることが容易になる。
【0023】
さらに、第1Aレンズ群は、3枚の負レンズ成分から構成することがより好ましい。当該構成を採用することにより、レトロフォーカス型のレンズ構成をより強調することができると共に、より一層の広角化及び大口径化を図ることが容易になる。
【0024】
ii)第1Bレンズ群
第1Bレンズ群を物体側に凹面を向けた負レンズ成分、すなわちその物体側面が凹面である負レンズ成分を含む構成とすることにより、レトロフォーカス型のレンズ構成をより強調することができ、当該広角レンズの広角化を図ったときも、十分なバックフォーカスを確保することがより容易になる。
【0025】
当該効果を得る上で、当該負レンズ成分は、第1Bレンズ群の最も物体側に配置されることが好ましい。また、当該負レンズ成分の像側面が像側に凹面を向けた形状である場合、当該負レンズ成分の物体側面の曲率は、その像側面の曲率よりも大きいことが好ましい。さらに、当該負レンズ成分の物体側面の曲率は、第1レンズ群に含まれる物体側面が凹形状のレンズの中で最も大きいことが好ましい。第1レンズ群を上述したように第1Aレンズ群と第1Bレンズ群とから構成すると共に、第1Bレンズ群において最も物体側に、物体側面が強い曲率を有する凹面である負レンズ成分を配置することにより、次に説明する効果が得られる。一般に、レンズの凹面形状が強くなると負の屈折力が強くなるため、球面収差と非点収差はどちらもオーバー側に作用する。しかしながら、上記構成を採用した場合、第1Bレンズ群において、最も物体側に配置される凹面は、面の屈折力に対する球面収差と非点収差の変動は逆方向に作用する。すなわち、当該凹面の凹面形状が強くなると非点収差がオーバー側に作用するのに対して、球面収差は逆方向のアンダー側に作用する。従って、上記構成を採用すると共に、第1レンズ群において最も物体側にこのように曲率の強い凹面を有する負レンズ成分を配置することで、球面収差と非点収差を良好に補正することが可能となる。
【0026】
また、第1レンズ群を上記構成とし、且つ、第1Bレンズ群において最も物体側に、物体側面が強い曲率を有する凹面である負レンズ成分を配置することにより、第1Aレンズ群と第1Bレンズ群とにおける屈折力バランスを適切に設定することが容易になる。その結果、上述した球面収差、非点収差の補正に加えて、歪曲収差の補正も容易になり、諸収差をバランスよく補正することができ、より高い光学性能を実現することが容易になる。
【0027】
さらに、第1Bレンズ群において、最も像側に配置されるレンズの像側面、すなわち最も像側に配置されるレンズ面は、像側に凸形状であることが好ましい。第1Bレンズ群の最も像側に、像側に凸形状のレンズ面を配置することで、第1Aレンズ群に配置される負レンズで発生する歪曲収差を良好に補正することができ、より高い光学性能を実現することが容易になる。なお、第1レンズ群の具体的構成によらず、当該第1レンズ群の最も物体側に配置されるレンズ面を像側に凸形状とすることで、上記と同様の効果を得ることができる。
【0028】
(2)第2レンズ群
第2レンズ群は、全体でみたときに正の屈折力を有する限り、その具体的なレンズ構成は特に限定されるものではない。例えば、当該第2レンズ群は少なくとも1枚の負レンズを含むことが好ましい。正の屈折力を有する第2レンズ群に、少なくとも1枚の負レンズを配置することにより、フォーカスの際の収差変動を抑制することができ、フォーカス全域において良好な収差補正を行うことが可能になる。
【0029】
(3)開口絞り
本件発明に係る広角レンズにおいて、開口絞りの配置は特に限定されるものではない。しかしながら、本件発明の目的を達成する上で、開口絞りは、第2レンズ群内、若しくは第2レンズ群の像側に配置されることが好ましい。第2レンズ群に入射する軸上光束の光束径は、第2レンズ群、又は、開口絞りよりも物体側の第2群前群により収斂される。そのため、第2レンズ群内又は第2レンズ群の像側に開口絞りを配置すれば、開口絞りの小型化を図ることができる。その結果、開口絞りを駆動するための駆動機構の小型化及び軽量化を図ることができる。そのため、当該広角レンズの小型化、軽量化を図ることが容易になる。
【0030】
1−2.レンズ群構成
当該広角レンズは、上述した第1レンズ群及び第2レンズ群を備えていればよく、第2レンズ群の像側に後続レンズ群を備えていてもよい。例えば、第2レンズ群の像側に、正又は負の屈折力を有する第3レンズ群等を配置することができる。このとき、後続レンズ群の具体的なレンズ構成等は特に限定されるものではない。
【0031】
1−3.フォーカス時の動作
本件発明に係る広角レンズにおいて、第2レンズ群を光軸に沿って移動させることにより、フォーカスを行う限り、フォーカスの際の他のレンズ群の固定/移動の別は特に限定されるものでない。しかしながら、フォーカス群の軽量化等の観点から、第1レンズ群はフォーカスの際に光軸方向に固定されることが好ましい。また、第2レンズ群の像側にレンズ群を備える場合、そのうち正の屈折力を有するレンズ群をフォーカスの際に移動させて、フォーカスを行っても良い。このとき、第2レンズ群と同じ移動量で移動させてもよいし、異なる移動量で移動させてもよい。しかしながら、第1レンズ群の場合と同様に、フォーカス群の軽量化を図るという観点から、後続レンズ群はフォーカスの際に固定されることが好ましい。
【0032】
例えば、第2レンズ群の像側に、開口絞りを介して、正の屈折力を有する第3レンズ群を配置し、第2レンズ群のみをフォーカス群とすることは好ましい。当該構成を採用すれば、第2レンズ群を少ない枚数で構成することができ、フォーカス群の小型化、軽量化を図ることができる。そのため、迅速なフォーカス動作が可能になる。
【0033】
1−4.条件式
次に、本件発明に係る広角レンズが満足すべき条件、又は、満足することが好ましい条件について説明する。
【0034】
本件発明に係る広角レンズにおいて、第1レンズ群に含まれる負レンズのうち、いずれか一の負レンズL1nとしたとき、この負レンズL1nが以下の条件式(1)及び条件式(2)で表される条件を満足するものとする。
【0035】
条件式(1):PgF−(0.6438−0.001682×νd1n)>0.006
条件式(2):νd1n < 40
【0036】
但し、
PgFは、負レンズL1nのg線とF線の部分分散比を表し、
νd1nは、負レンズL1nのd線に対するアッベ数を表す。
【0037】
ここで、g線(435.8nm)、F線(486.1nm)、d線(587.6nm)、C線(656.3nm)に対するガラスの屈折率をそれぞれNg、NF、Nd、NCとすると、アッベ数(νd)、部分分散比(PgF)は次のように表すことができる。
【0038】
νd = (Nd−1) /(NF−NC)
PgF = (Ng−NF)/(NF−NC)
【0039】
なお、上記部分分散比(PgF)は、C7(硝材)(部分分散比0.5393、νd:60.49)及びF2(硝材)(部分分散比0.5829、νd:36.30)の部分分散比とνdの座標を通る直線を基準線としたときの、部分分散比の基準線からの偏差を意味する。
【0040】
1−4−1.条件式(1)
まず、上記条件式(1)について説明する。条件式(1)は、第1レンズ群に含まれる少なくとも3枚の負レンズのうち、いずれか一の負レンズL1nのいわゆる異常分散性を規定する式である。当該条件式(1)を満足させることにより、例えば、100°程度の画角を維持しつつ、大口径化を図ろうとしたときも倍率色収差の2次スペクトルを良好に補正することができ、光学性能の高い小型の広角レンズを実現することができる。
【0041】
一方、条件式(1)の数値が下限値以下になると、倍率色収差の2次スペクトルを良好に補正することが困難となる。そのため、所定のバックフォーカス、画角及びFナンバーを維持しつつ、高い光学性能を実現することが困難になる。また、良好な光学性能を実現するには、収差補正のためのレンズ枚数が増加し、当該広角レンズの小型化を図ることが困難になる。
【0042】
当該広角レンズにおいて、負レンズL1nは、下記の条件式(1)’で表される条件を満足することが好ましく、条件式(1)’’で表される条件を満足することがより好ましい。これらの条件を満足することにより、本発明の効果をより発揮することができる。
【0043】
条件式(1)’:PgF−(0.6438−0.001682×νd1n)>0.01
条件式(1)’’:PgF−(0.6438−0.001682×νd1n)>0.013
【0044】
さらに、第1レンズ群に含まれる負レンズのうち、当該負レンズL1nは、第1レンズ群において最も物体側に配置される負レンズであることが、上記効果を得る上でより好ましい。
【0045】
1−4−2.条件式(2)
条件式(2)は、上記負レンズL1nのd線に対するアッベ数を規定する式である。当該条件式(2)を満足させることにより、例えば、100°程度の画角を維持しつつ、大口径化を図ろうとしたときも倍率色収差を良好に補正することができ、光学性能の高い小型の広角レンズを実現することができる。
【0046】
一方、条件式(2)の数値が上限値以上になると、倍率色収差を良好に補正することが困難となる。そのため、条件式(1)の場合と同様に、所定のバックフォーカス、画角及びFナンバーを維持しつつ、高い光学性能を実現することが困難になる。また、良好な光学性能を実現するには、収差補正のためのレンズ枚数が増加し、当該広角レンズの小型化を図ることが困難になる。
【0047】
当該広角レンズにおいて、負レンズL1nは、下記の条件式(2)’で表される条件を満足することが好ましく、条件式(2)’’で表される条件を満足することがより好ましい。これらの条件を満足することにより、本発明の効果をより発揮することができる。
【0048】
条件式(2)’ : νd1n < 35
条件式(2)’’ : νd1n < 30
【0049】
1−4−3.条件式(3)
本件発明に係る広角レンズにおいて、第1レンズ群において、上記負レンズL1nより像側に少なくとも一枚の負レンズが配置され、この負レンズL1nよりも像側に配置されたいずれか一の負レンズを負レンズL2nとしたとき、当該負レンズL2nが以下の条件式(3)で表される条件を満足することが好ましい。
【0051】
但し、
νd2nは、上記負レンズL2nのd線に対するアッベ数を表す。
【0052】
条件式(3)は、上記負レンズL2nのd線に対するアッベ数を規定する式である。当該条件式(3)を満足する負レンズL2nを用いて第1レンズ群を構成することにより、倍率色収差、特にF線とC線の幅を小さくすることが容易になり、より高い光学性能を実現することが容易になる。一方、条件式(3)の数値が下限値以下になると、倍率色収差、特に、F線とC線の幅を小さくすることが困難になるため、好ましくない。但し、当該負レンズL2nは、第1レンズ群に含まれる負レンズのうち、最も物体側に配置される負レンズL1n以外であれば、どの負レンズであってもよい。
【0053】
1−4−4.条件式(4)
本件発明に係る広角レンズは以下の条件式(4)で表される条件を満足することが好ましい。
【0054】
条件式(4): D × Y / f
2 > 0.4
【0055】
但し、
Dは、入射瞳径を表し、
Yは、最大像高を表し、
fは、当該広角レンズ全系の焦点距離を表す。
【0056】
条件式(4)は、当該広角レンズ全系の焦点距離に対する入射瞳径の範囲を規定する式である。条件式(4)を満足する場合、条件式(1)を満足する負レンズにより、軸上色収差及び倍率色収差の補正を効果的に行うことができる。但し、条件式(4)において、当該広角レンズ全系の焦点距離は、無限遠合焦時における値をいう。後述する条件式(5)等において示す第1レンズ群等の焦点距離はいずれも無限遠合焦時における値をいうものとする。
【0057】
一方、条件式(4)の数値が下限値以下になると、倍率色収差の補正が過剰になる。そのため、高い光学性能を実現するには、当該広角レンズを構成するレンズ枚数を増加させる必要があり、当該広角レンズの小型化を図ることが困難になる。
【0058】
当該広角レンズにおいて、下記の条件式(4)’で表される条件を満足することが好ましく、条件式(4)’’で表される条件を満足することがより好ましい。これらの条件を満足することにより、本発明の効果をより発揮することができる。
【0059】
条件式(4)’ : D × Y / f
2 > 0.45
条件式(4)’’ : D × Y / f
2 > 0.50
【0060】
1−4−5.条件式(5)
本件発明に係る広角レンズにおいて、第1レンズ群が以下の条件を満足することが好ましい。
【0061】
条件式(5): −f1 / f < 7.0
【0062】
但し、
f1は、前記第1レンズ群の焦点距離を表し、
fは、当該広角レンズ全系の焦点距離を表す。
【0063】
条件式(5)は、第1レンズ群の焦点距離と当該広角レンズ全系の焦点距離との比を規定する式である。当該条件式(5)を満足させることにより、第1レンズ群の焦点距離が適正な範囲内となり、諸収差の補正を良好に行うことが可能になる。また、当該条件式(5)を満足させることにより、第1レンズ群よりも像側に配置される正の屈折力を有するレンズ群の焦点距離が適正な範囲内となり、フォーカスを行う際の諸収差の変動を抑制することができ、フォーカス全域において高い光学性能を得ることができる。
【0064】
一方、条件式(5)の数値が上限値以上になると、射出瞳位置が像側へ移動し、レトロフォーカス型のレンズ構成とすることが困難になる。そのため、要求される所定のバックフォーカスを確保することが困難になる。また、この場合、第1レンズ群よりも像側に配置される正の屈折力を有するレンズ群の焦点距離が長くなり、フォーカスの際の収差変動、を抑制することが困難になる。特に、歪曲収差がアンダーとなり、補正が困難になる。
【0065】
当該広角レンズにおいて、下記の条件式(5)’で表される条件を満足することが好ましく、条件式(5)’’で表される条件を満足することがより好ましい。これらの条件を満足することにより、本発明の効果をより発揮することができる。
【0066】
条件式(5)’ : −f1 / f < 6.5
条件式(5)’’ : −f1 / f < 6.0
【0067】
1−4−6.条件式(6)及び条件式(7)
本件発明に係る広角レンズにおいて、第1レンズ群を物体から順に、2枚の負レンズ成分を含む第1Aレンズ群と、物体側に凹面を向けた負レンズ成分を含む第1Bレンズ群とから構成すると共に、第1Aレンズ群が以下の条件式(6)で表される条件を満足し、且つ、第1Bレンズ群が以下の条件式(7)で表される条件を満足することが好ましい。
【0068】
条件式(6): 3.0 > f1a / f1 > 0.15
条件式(7):10.0 > f1b / f1 > −1.0
【0069】
但し、
f1aは、第1Aレンズ群の焦点距離を表し、
fb1は、第1Bレンズ群の焦点距離を表し、
f1は、第1レンズ群の焦点距離を表す。
【0070】
条件式(6)及び条件式(7)は、第1レンズ群を上述した第1Aレンズ群と第1Bレンズ群とから構成するときに、満足することが好ましい条件である。条件式(6)及び条件式(7)はそれぞれ第1レンズ群の焦点距離に対する各レンズ群の合成焦点距離を規定する式である。第1Aレンズ群及び第1Bレンズ群がそれぞれ条件式(6)及び条件式(7)を満足することにより、前群である第1レンズ群内における屈折力配置が適正になり、レトロフォーカス型のレンズ構成をより強調することができると共に、諸収差の補正を良好に行うことができる。
【0071】
一方、条件式(6)及び条件式(7)の数値が上限値以上になると、第1レンズ群よりも像側に配置されるレンズ群の屈折力が相対的に小さくなりすぎ、球面収差やコマ収差が悪化するため、これらの補正が困難になる。これに対して、条件式(6)及び条件式(7)の数値が下限値以下になると、第1レンズ群よりも像側に配置されるレンズ群の屈折力が相対的に大きくなりすぎ、歪曲収差や非点収差等の軸外収差が悪化するため、これらの補正が困難になる。
【0072】
当該広角レンズにおいて、下記の条件式(6)’及び条件式(7)’で表される条件を満足することが好ましく、条件式(6)’’及び条件式(7)’’で表される条件を満足することがより好ましい。これらの条件を満足することにより、本発明の効果をより発揮することができる。
【0073】
条件式(6)’: 2.5 > f1a / f1 > 0.17
条件式(7)’: 9.0 > f1b / f1 > −0.8
【0074】
条件式(6)’’: 2.0 > f1a / f1 > 0.19
条件式(7)’’: 8.0 > f1b / f1 > −0.6
【0075】
1−4−7.条件式(8)
本件発明に係る広角レンズにおいて、第1レンズ群が上記第1Aレンズ群と、上記第1Bレンズ群とから構成されるとき、当該第1Bレンズ群に含まれる負レンズ成分が下記の条件式(8)で表される条件を満足することが好ましい。
【0076】
条件式(8): Cr / f > −1.5
【0077】
但し、
Crは、前記第1Bレンズ群に含まれる負レンズ成分の物体側面の曲率を表し、
fは、当該広角レンズ全系の焦点距離を表す。
【0078】
第1Bレンズ群に含まれる上記負レンズ成分が条件式(8)を満足するとき、次に説明する効果が得られる。一般に、レンズの凹面形状が強くなると負の屈折力が強くなるため、球面収差と非点収差はどちらもオーバー側に作用する。しかしながら、上記構成を採用した場合、第1Bレンズ群において、最も物体側に配置される凹面は、面の屈折力に対する球面収差と非点収差の変動は逆方向に作用する。すなわち、当該凹面の凹面形状が強くなると非点収差がオーバー側に作用するのに対して、球面収差は逆方向のアンダー側に作用する。従って、上記構成を採用すると共に、第1レンズ群において最も物体側にこのように曲率の強い凹面を有する負レンズ成分を配置することで、球面収差と非点収差を良好に補正することが可能となる。
【0079】
上記構成の広角レンズによれば、100°程度の画角及び2.0以下のFナンバーを維持しながら、高い光学性能を実現し、且つ、前玉径の縮小化を図りつつ、レンズ系全体の小型化を図ることができる。
【0080】
2.撮像装置
次に、本件発明に係る撮像装置について説明する。本件発明に係る撮像装置は、上記本件発明に係る広角レンズと、当該広角レンズの像面側に設けられた、当該広角レンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする。ここで、撮像素子等に特に限定はなく、CCDセンサやCMOSセンサなどの固体撮像素子等も用いることができる。本件発明に係る撮像装置は、デジタルカメラやビデオカメラ等のこれらの固体撮像素子を用いた撮像装置に好適である。また、当該撮像装置は、レンズが筐体に固定されたレンズ固定式の撮像装置であってもよい。本件発明に係る広角レンズは、一眼レフカメラ、ミラーレス一眼カメラ等のレンズ交換式の撮像装置に要求されるバックフォーカスを確保することができるから、これらのレンズ交換式の撮像装置の交換レンズとして好適である。
【0081】
次に、実施例および比較例を示して本件発明を具体的に説明する。但し、本件発明は以下の実施例に限定されるものではない。以下に挙げる各実施例の広角レンズは、デジタルカメラ、ビデオカメラ、銀塩フィルムカメラ等の撮像装置(光学装置)に用いられる撮像広角レンズである。また、各レンズ断面図において、図面に向かって左方が物体側、右方が像面側である。
【実施例1】
【0082】
(1)広角レンズの構成
図1は、本件発明に係る実施例1の広角レンズの無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該広角レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成されている。無限遠物体から近距離物体への合焦の際、第1レンズ群G1及び第3レンズ群G3が光軸方向に固定された状態で、第2レンズ群G2が光軸に沿って物体側に移動する。開口絞りSは第3レンズ群G3の物体側に配置されている。
【0083】
第1レンズ群G1は、物体側から順に、負の屈折力の第1Aレンズ群G1Aと、負の屈折力の第1Bレンズ群G1Bとから構成されている。
【0084】
第1Aレンズ群G1A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L1と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL2と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL3とから構成されている。負メニスカスレンズL2は、その両面を非球面形状としたガラスモールド型非球面レンズ、又は研削加工による非球面レンズである。
【0085】
第1Bレンズ群G1Bは、物体側から順に、両凹形状の負レンズL4と、像側に凸面を向けた正レンズL5とを接合した接合レンズから構成されている。当該接合レンズが、物体側により強い曲率の凹面を有する上記負レンズ成分である。
【0086】
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L6と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL7及び正レンズL8を接合した接合レンズとから構成されている。正メニスカスレンズL6は、その両面を非球面形状としたガラスモールド型非球面レンズ、又は研削加工による非球面レンズである。
【0087】
第3レンズ群L3は、物体側から順に、開口絞りSと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL9、正レンズL10及び物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL11を接合した接合レンズと、負レンズL12と、正レンズL13と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL14とから構成されている。負メニスカスレンズL14はその両面を非球面形状としたガラスモールド型非球面レンズ、又は研削加工による非球面レンズである。
【0088】
但し、当該実施例1の広角レンズにおいて、第2レンズ群と共に第3レンズ群を光軸に沿って移動させてフォーカスを行ってもよい。その場合でも、本件発明の効果を得ることができる。
【0089】
なお、
図1において、「IP」は像面であり、具体的には、CCDセンサやCMOSセンサなどの固体撮像素子の撮像面、或いは、銀塩フィルムのフィルム面等を示す。また、IPの物体側にはカバーガラス(符号略)を備える。この点は、実施例2及び実施例3で示す各レンズ断面図においても同様である。
【0090】
(2)数値実施例
次に、当該広角レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表1に当該広角レンズのレンズデータを示す。表1において、「NS」は物体側から数えたレンズ面の順番(面番号)、「R」はレンズ面の曲率半径、「D」はレンズ面の光軸上の間隔、「Nd」はd線(波長λ=587.6nm)に対する屈折率、「ABV」はd線に対するアッベ数をそれぞれ示している。また、面番号の次の欄に表示する「ASPH」は当該レンズ面が非球面であることを表し、「STOP」は開口絞りを表している。
【0091】
表2に、レンズ面が非球面である場合の非球面データ及び可変間隔を示す。
非球面データは、当該非球面形状を下記式で定義した場合の非球面係数を示す。但し、表において、「E−a」は「×10
−a」を示す。また、下記式において、「x」は光軸方向の基準面からの変位量、「r」は近軸曲率半径、「H」は光軸に垂直な方向の光軸からの高さ、「k」は円錐係数、「An」はn次の非球面係数とする。
【0092】
【数1】
【0093】
可変間隔は、無限遠合焦時、撮像倍率1:40倍撮像時(40倍)、最至近物体距離撮像時(MOD)における各レンズ面間の間隔を示している。
【0094】
また、各条件式(1)〜条件式(7)の数値及びこれらを求める際に必要な数値を表7に示す。表7において、「Fno」はFナンバーであり、「f1」は第1レンズ群の焦点距離、「f1a」及び「f1b」はそれぞれ上記第1Aレンズ群及び第1Bレンズ群の焦点距離、「Y」は最大像高、「D」は入射瞳径、「Cr」は第1Bレンズ群に含まれる負レンズ成分の物体側面の曲率を表す。なお、各表中の長さの単位は全て「mm」であり、画角の単位は全て「°」である。これらの表に関する事項は実施例2〜実施例5で示す各表においても同様であるため、以下では説明を省略する。
【0095】
図2及び
図3に当該広角レンズの無限遠合焦時における縦収差図及び横収差図を示す。また、
図4及び
図5に当該広角レンズの撮像倍率1:40倍で撮像した時における縦収差図及び横収差図を示す。
【0096】
各縦収差図において、図面に向かって左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差を表している。球面収差を表す図では、縦軸は開放F値との割合、横軸にデフォーカスをとり、実線がd線(波長λ=587.6nm)、点線がg線(波長λ=435.8nm)における球面収差を示す。非点収差を表す図では、縦軸は像高、横軸にデフォーカスをとり、実線がd線に対するサジタル像面(ds)、点線がd線に対するメリジオナル像面(dm)を示す。歪曲収差を表す図では、縦軸は像高、横軸に%をとり、歪曲収差を表す。
【0097】
各横収差図において、上段から順に最大像高の100%の像点(1.0ω)、90%の像点(0.9ω)、70%の像点(0.7ω)、50%の像点(0.5ω)、軸上点(0.0ω)における横収差を示している。各横収差図において、横軸は瞳面上での主光線からの距離を表し、実線がd線、点線がg線におけるコマ収差を示している。
【0098】
これらの各図に関する事項は実施例2及び実施例3で示す縦収差図及び横収差図においても同様であるため、以下では説明を省略する。
【0099】
また、当該広角レンズの無限遠合焦時におけるバックフォーカス「BF」は以下のとおりである。但し、以下の値は、厚さ2mmのカバーガラスを含まない値であり、他の実施例に示すバックフォーカスも同様である。
BF=38.31867
【0100】
【表1】
【0101】
【表2】
【実施例2】
【0102】
(1)広角レンズの構成
図6は、本件発明に係る実施例2の広角レンズの無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該広角レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成されている。無限遠物体から近距離物体への合焦の際、第1レンズ群G1及び第3レンズ群G3が光軸方向に固定された状態で、第2レンズ群G2が光軸に沿って物体側に移動する。開口絞りSは第3レンズ群G3の物体側に配置されている。
【0103】
第1レンズ群G1は、物体側から順に、負の屈折力の第1Aレンズ群G1Aと、負の屈折力の第1Bレンズ群G1Bとから構成されている。
【0104】
第1Aレンズ群G1A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L1と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL2と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL3とから構成されている。負メニスカスレンズL2は、その両面を非球面形状としたガラスモールド型非球面レンズ、又は研削加工による非球面レンズである。
【0105】
第1Bレンズ群G1Bは、物体側から順に、両凹形状の負レンズL4と、像側に凸面を向けた正レンズL5とを接合した接合レンズから構成されている。当該接合レンズが、物体側により強い曲率の凹面を有する上記負レンズ成分である。
【0106】
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L6と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL7及び正レンズL8を接合した接合レンズとから構成されている。正メニスカスレンズL6は、その両面を非球面形状としたガラスモールド型非球面レンズ、又は研削加工による非球面レンズである。
【0107】
第3レンズ群L3は、物体側から順に、開口絞りSと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL9、正レンズL10及び物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL11を接合した接合レンズと、正レンズL12と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL13とから構成されている。負メニスカスレンズL13はその両面を非球面形状としたガラスモールド型非球面レンズ、又は研削加工による非球面レンズである。
【0108】
但し、当該実施例2の広角レンズにおいて、第2レンズ群と共に第3レンズ群を光軸に沿って移動させてフォーカスを行ってもよい。その場合でも、本件発明の効果を得ることができる。
【0109】
(2)数値実施例
次に、当該広角レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表3は、当該光学系のレンズデータであり、表4は非球面データ及び光軸上の可変間隔である。また、表7に条件式(1)〜条件式(7)の数値を示す。さらに、
図7〜
図10は、当該広角レンズの無限遠合焦時及び撮像倍率1:40で撮像した時における縦収差図及び横収差図である。
【0110】
また、当該広角レンズの無限遠合焦時におけるバックフォーカスは以下のとおりである。
BF=38.31987
【0111】
【表3】
【0112】
【表4】
【実施例3】
【0113】
(1)光学系の構成
図11は、本件発明に係る実施例3の広角レンズの無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該広角レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2とから構成されている。無限遠物体から近距離物体への合焦の際、第1レンズ群G1が光軸方向に固定された状態で、第2レンズ群G2が光軸に沿って物体側に移動する。開口絞りSは第2レンズ群G2内に配置されている。
【0114】
第1レンズ群G1は、物体側から順に、負の屈折力の第1Aレンズ群G1Aと、負の屈折力の第1Bレンズ群G1Bとから構成されている。
【0115】
第1Aレンズ群G1A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L1と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL2と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL3とから構成されている。負メニスカスレンズL2は、その両面を非球面形状としたガラスモールド型非球面レンズ、又は研削加工による非球面レンズである。
【0116】
第1Bレンズ群G1Bは、物体側から順に、両凹形状の負レンズL4及び像側に凸面を向けた正レンズL5とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズL6とから構成されている。負レンズL4及び正レンズL15からなる接合レンズが、物体側により強い曲率の凹面を有する上記負レンズ成分である。
【0117】
第2レンズ群G2は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL7及び正レンズL8を接合した接合レンズと、開口絞りSと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL9、正レンズL10及び物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL11を接合した接合レンズと、両凹形状の負レンズL12と、両凸形状の正レンズL13と、負レンズL14とから構成されている。負レンズL14はその両面を非球面形状としたガラスモールド型非球面レンズ、又は研削加工による非球面レンズである。
【0118】
(2)数値実施例
次に、当該広角レンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表5は、当該光学系のレンズデータであり、表3〔3b〕は非球面データであり、表6は光軸上の可変間隔である。また、表7に条件式(1)〜条件式(7)の数値を示す。さらに、
図12〜
図15は、当該広角レンズの無限遠合焦時及び撮像倍率1:40で撮像した時における縦収差図及び横収差図である。
【0119】
また、当該広角レンズの無限遠合焦時におけるバックフォーカスは以下のとおりである。
BF=38.75137
【0120】
【表5】
【0121】
【表6】
【0122】
【表7】