JP6549477B2 - 広角レンズ及び撮像装置 - Google Patents

Description

本件発明は、広角レンズ及び撮像装置に関し、特に、大口径の広角レンズ及び当該広角レンズを備えた撮像装置に関する。

従来より、負レンズ群が先行するレトロフォーカス型（逆望遠型）と称される広角レンズが広く知られている。例えば、特許文献１には、撮像画角が１００°程度であり、Ｆナンバーが３．５のレトロフォーカス型の広角レンズが開示されている。このようなレトロフォーカス型の広角レンズは、レンズ系全体の焦点距離に比して大きいバックフォーカスを有する。このため、一眼レフカメラ等のレンズ交換式の撮像装置として好適に用いることができる。

一般に、レトロフォーカス型の広角レンズでは、前方（物体側）に負レンズ群を配置し、後方（像側）に正レンズ群を配置する。このように、レトロフォーカス型の広角レンズでは、系全体における屈折力配置が前後非対称であるため、球面収差、コマ収差、歪曲収差、非点収差等の諸収差が発生しやすい。大きなバックフォーカスを確保すべく、前方により大きな負の屈折力を配置すると、諸収差の発生量がより大きくなる。そのため、レトロフォーカス型の広角レンズにおいて、これらの諸収差をバランスよく補正することは非常に困難であった。

さらに、近年、広角レンズの大口径化及び小型化に対する市場からの要望が大きい。そこで、レトロフォーカス型の広角レンズにおいて、Ｆナンバーのより小さいレンズを得ようとした場合、軸上色収差及び倍率色収差の発生量が多くなる。そのため、上述した諸収差に加えて、軸上色収差及び倍率色収差についてもバランスよく補正する必要がある。

一方、レトロフォーカス型の広角レンズにおいて、１００°程度の撮像画角及び２．０以下のＦナンバーを維持しながら、前玉径の縮小化を図りつつ、レンズ系全体の小型化を図ろうとした場合、歪曲収差や非点収差等の発生量が大きくなる。従って、レトロフォーカス型の広角レンズにおいて、要求されるバックフォーカス、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は困難であった。

特許第４９４６４４５号公報

本発明の課題は、要求されるバックフォーカス、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。

上記課題を解決するために、本件発明の広角レンズは、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、前記第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、最も物体側に配置される負レンズを負レンズＬ１ｎとしたとき、当該負レンズＬ１ｎが以下の条件を満足することを特徴とする。

ＰｇＦ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄ１ｎ） ＞０．００６ ・・・（１）
νｄ１ｎ ＜ ４０ ・・・（２）
但し、
ＰｇＦは、前記負レンズＬ１ｎのｇ線とＦ線の部分分散比を表し、
νｄ１ｎは、前記負レンズＬ１ｎのｄ線に対するアッベ数を表す。

また、本件発明の撮像装置は、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、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。

本件発明によれば、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ができる。

本件発明の実施例１の広角レンズの無限遠合焦時におけるレンズ構成例を示す断面図である。 実施例１の広角レンズの無限遠合焦時における縦収差図である。但し、図面に向かって左から順に球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。縦収差図に関して、以下同じである。 実施例１の広角レンズの無限遠合焦時におけるコマ収差を表す横収差図である。 実施例１の広角レンズの撮像倍率１：４０撮像時における縦収差図である。 実施例１の広角レンズの撮像倍率１：４０撮像時におけるコマ収差を表す横収差図である。 本件発明の実施例２の広角レンズの無限遠合焦時におけるレンズ構成例を示す断面図である。 実施例２の広角レンズの無限遠合焦時における縦収差図である。 実施例２の広角レンズの無限遠合焦時におけるコマ収差を表す横収差図である。 実施例２の広角レンズの撮像倍率１：４０撮像時における縦収差図である。 実施例２の広角レンズの撮像倍率１：４０撮像時におけるコマ収差を表す横収差図である。 本件発明の実施例３の広角レンズの無限遠合焦時におけるレンズ構成例を示す断面図である。 実施例３の広角レンズの無限遠合焦時における縦収差図である。 実施利３の広角レンズの無限遠合焦時におけるコマ収差を表す横収差図である。 実施例３の広角レンズの撮像倍率１：４０撮像時における縦収差図である。 実施例３の広角レンズの撮像倍率１：４０撮像時におけるコマ収差を表す横収差図である。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

条件式（１）：ＰｇＦ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄ１ｎ）＞０．００６
条件式（２）：νｄ１ｎ ＜ ４０

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。

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。

νｄ ＝ （Ｎｄ−１） ／（ＮＦ−ＮＣ）
ＰｇＦ ＝ （Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）

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。

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。

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。

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。

条件式（１）’：ＰｇＦ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄ１ｎ）＞０．０１
条件式（１）’’：ＰｇＦ−(０．６４３８−０．００１６８２×νｄ１ｎ)＞０．０１３

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。

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。

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。

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。

条件式（２）’ ： νｄ１ｎ ＜ ３５
条件式（２）’’ ： νｄ１ｎ ＜ ３０

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。

条件式（３）： νｄ２ｎ ＞ ６５

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。

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。

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。

条件式（４）： Ｄ × Ｙ ／ ｆ^２ ＞ ０．４

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。

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。

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。

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。

条件式（４）’ ： Ｄ × Ｙ ／ ｆ^２ ＞ ０．４５
条件式（４）’’ ： Ｄ × Ｙ ／ ｆ^２ ＞ ０．５０

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。

条件式（５）： −ｆ１ ／ ｆ ＜ ７．０

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。

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。

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。

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。

条件式（５）’ ： −ｆ１ ／ ｆ ＜ ６．５
条件式（５）’’ ： −ｆ１ ／ ｆ ＜ ６．０

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。

条件式（６）： ３．０ ＞ ｆ１ａ ／ ｆ１ ＞ ０．１５
条件式（７）：１０．０ ＞ ｆ１ｂ ／ ｆ１ ＞ −１．０

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。

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。

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。

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。

条件式（６）’： ２．５ ＞ ｆ１ａ ／ ｆ１ ＞ ０．１７
条件式（７）’： ９．０ ＞ ｆ１ｂ ／ ｆ１ ＞ −０．８

条件式（６）’’： ２．０ ＞ ｆ１ａ ／ ｆ１ ＞ ０．１９
条件式（７）’’： ８．０ ＞ ｆ１ｂ ／ ｆ１ ＞ −０．６

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。

条件式（８）： Ｃｒ ／ ｆ ＞ −１．５

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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

（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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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

本件発明によれば、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ができる。

Ｇ１ ・・・第１レンズ群
Ｇ１Ａ ・・・第１Ａレンズ群
Ｇ１Ｂ ・・・第１Ｂレンズ群
Ｇ２ ・・・第２レンズ群
Ｓ ・・・開口絞り
ＩＰ ・・・像面

Claims (11)

1. 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、
   少なくとも前記第２レンズ群を移動させることでフォーカスを行い、
   前記第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Ｌｎ１としたとき、当該負レンズＬｎ１が以下の条件を満足し、
   前記第１レンズ群は、物体側から順に、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され、
   当該広角レンズにおいて、最も像側に配置されるレンズは凹面を有し、
   下記の条件を満足することを特徴とする広角レンズ。
   ＰｇＦ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄ１ｎ） ＞０．００６ ・・・（１）
   νｄ１ｎ ＜ ４０ ・・・（２）
   ３．０ ＞ ｆ１ａ ／ ｆ１ ＞ ０．１５ ・・・（６）
   １０．０ ＞ ｆ１ｂ ／ ｆ１ ＞ −１．０ ・・・（７）
   但し、
   ＰｇＦは、前記負レンズＬ１ｎのｇ線とＦ線の部分分散比を表し、
   νｄ１ｎは、前記負レンズＬ１ｎのｄ線に対するアッベ数を表し、
   ｆ１ａは、前記第１Ａレンズ群の焦点距離を表し、
   ｆｂ１は、前記第１Ｂレンズ群の焦点距離を表し、
   ｆ１は、前記第１レンズ群の焦点距離を表す。
2. 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。
3. 下記条件を満足する請求項１又は請求項２に記載の広角レンズ。
   Ｄ × Ｙ ／ ｆ^２ ＞ ０．４ ・・・（４）
   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。
4. 前記第１レンズ群が以下の条件を満足する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の広角レンズ。
   −ｆ１ ／ ｆ ＜ ６．０ ・・・（５）
   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。
5. 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１から請求項４のいずれか一項に記載の広角レンズ。
6. 前記第１Ｂレンズ群に含まれる負レンズ成分が下記の条件を満足する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の広角レンズ。
   Ｃｒ ／ ｆ ＞ −１．５ ・・・（８）
   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。
7. 前記第１Ｂレンズ群は１枚の負レンズ成分から構成される請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の広角レンズ。
8. 前記第１Ｂレンズ群は、物体側から順に、負レンズ成分と正レンズ成分とから構成される請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の広角レンズ。
9. 前記第１レンズ群は光軸方向に固定である請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の広角レンズ。
10. 前記第２レンズ群の像側に開口絞りを備える請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の広角レンズ。
11. 請求項１から請求項１０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。

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