JP2005316398A - 超広角レンズ、該超広角レンズを備えた撮影装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 デジタルカメラの撮像範囲において包括角（画角）２ω＝１００゜以上の大画角と、Ｆ２．８の大口径とを有する超広角レンズ、該超広角レンズを備える撮影装置を提供する。
【解決手段】 １００°以上の画角を有し、物体側から順に、負の屈折力を有するレンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、正の屈折力を有するレンズ群Ｇ２とを有し、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
（１） −５．０＜ｆ１／ｆ＜−０．５
ｆ ：超広角レンズ全体の焦点距離
ｆ１：負レンズ群Ｇ２の焦点距離
【選択図】 図１
【解決手段】 １００°以上の画角を有し、物体側から順に、負の屈折力を有するレンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、正の屈折力を有するレンズ群Ｇ２とを有し、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
（１） −５．０＜ｆ１／ｆ＜−０．５
ｆ ：超広角レンズ全体の焦点距離
ｆ１：負レンズ群Ｇ２の焦点距離
【選択図】 図１
Description
本発明は、大画角を有する大口径の超広角レンズ、該超広角レンズを備えた撮影装置に関する。
従来、通常の射影方式（ｙ＝ｆ・ｔａｎθ）で包括角（画角）２ω＝１００°以上の超広角レンズの提案は少なく、さらにＦ２．８程度の大口径の超広角レンズの提案は極めて少ない。このような超広角レンズは、例えば本願出願人などによって提案されている（特許文献１，２を参照）。
特開平５−３４５９２号公報
特開２００１−１５９７３２号公報
しかしながら、上記各特許文献に開示されている超広角レンズは、全て銀塩カメラの撮像範囲に対応した超広角レンズであり、デジタルカメラの撮像範囲に対応するものではない。このため、デジタルカメラの撮像範囲において包括角２ω＝１００°以上を満足する超広角レンズを構成しようとすれば、焦点距離がより短くなるためにバックフォーカスを確保することが困難となってしまうという問題がある。
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、デジタルカメラの撮像範囲において包括角（画角）２ω＝１００゜以上の大画角と、Ｆ２．８の大口径とを有する超広角レンズ、該超広角レンズを備えた撮影装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明は、
１００°以上の画角を有し、物体側から順に、負の屈折力を有するレンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有するレンズ群とを有し、
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする超広角レンズを提供する。
（１） −５．０＜ｆ１／ｆ＜−０．５
ｆ ：前記超広角レンズ全体の焦点距離、
ｆ１：前記負レンズ群の焦点距離。
１００°以上の画角を有し、物体側から順に、負の屈折力を有するレンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有するレンズ群とを有し、
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする超広角レンズを提供する。
（１） −５．０＜ｆ１／ｆ＜−０．５
ｆ ：前記超広角レンズ全体の焦点距離、
ｆ１：前記負レンズ群の焦点距離。
また、本発明の超広角レンズでは、
前記正レンズ群は、物体側から順に、前群と、後群とを有し、
以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
（２） ０．２＜ｆ２／ｆｒ≦１．０
ｆ２：前記正レンズ群の焦点距離、
ｆｒ：前記後群の焦点距離。
前記正レンズ群は、物体側から順に、前群と、後群とを有し、
以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
（２） ０．２＜ｆ２／ｆｒ≦１．０
ｆ２：前記正レンズ群の焦点距離、
ｆｒ：前記後群の焦点距離。
また本発明の超広角レンズは、
以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３） ０．０４＜ｆ／ＴＬ＜０．１２
ｆ ：前記超広角レンズ全体の焦点距離、
ＴＬ：前記超広角レンズにおける最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離。
以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３） ０．０４＜ｆ／ＴＬ＜０．１２
ｆ ：前記超広角レンズ全体の焦点距離、
ＴＬ：前記超広角レンズにおける最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離。
また本発明の超広角レンズでは、
前記負レンズ群は、負の屈折力を有する非球面レンズを少なくとも１枚有することが望ましい。
前記負レンズ群は、負の屈折力を有する非球面レンズを少なくとも１枚有することが望ましい。
また本発明の超広角レンズでは、前記非球面レンズは、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４） ０．０＜［（ｄｍ−ｄ０）／ｈｍ］／［（ｄ３０−ｄ０）／ｈ３０］＜３．０
ｄ０ ：前記非球面レンズの光軸上の厚さ（中心厚）、
ｄｍ ：前記非球面レンズの像側のレンズ面の最大有効径の位置における光軸と平行な厚さ、
ｄ３０：前記非球面レンズの像側のレンズ面の全有効径の３割位置における光軸と平行な厚さ、
ｈｍ ：前記非球面レンズの像側のレンズ面の最大有効半径、
ｈ３０：前記非球面レンズの像側のレンズ面の全有効径の３割位置における有効半径。
（４） ０．０＜［（ｄｍ−ｄ０）／ｈｍ］／［（ｄ３０−ｄ０）／ｈ３０］＜３．０
ｄ０ ：前記非球面レンズの光軸上の厚さ（中心厚）、
ｄｍ ：前記非球面レンズの像側のレンズ面の最大有効径の位置における光軸と平行な厚さ、
ｄ３０：前記非球面レンズの像側のレンズ面の全有効径の３割位置における光軸と平行な厚さ、
ｈｍ ：前記非球面レンズの像側のレンズ面の最大有効半径、
ｈ３０：前記非球面レンズの像側のレンズ面の全有効径の３割位置における有効半径。
また本発明の超広角レンズでは、物体側から順に、負の屈折力を有するレンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有するレンズ群とを有し、
前記負レンズ群は、負の屈折力を有する非球面レンズを少なくとも１枚有し、
以下の条件式（１）、（４）を満足することを特徴とする超広角レンズを提供する。
（１） −５．０＜ｆ１／ｆ＜−０．５
（４） ０．０＜［（ｄｍ−ｄ０）／ｈｍ］／［（ｄ３０−ｄ０）／ｈ３０］＜３．０
ｆ ：前記超広角レンズ全体の焦点距離、
ｆ１：前記負レンズ群の焦点距離、
ｄ０ ：前記非球面レンズの光軸上の厚さ（中心厚）、
ｄｍ ：前記非球面レンズの像側のレンズ面の最大有効径の位置における光軸と平行な厚さ、
ｄ３０：前記非球面レンズの像側のレンズ面の全有効径の３割位置における光軸と平行な厚さ、
ｈｍ ：前記非球面レンズの像側のレンズ面の最大有効半径、
ｈ３０：前記非球面レンズの像側のレンズ面の全有効径の３割位置における有効半径。
前記負レンズ群は、負の屈折力を有する非球面レンズを少なくとも１枚有し、
以下の条件式（１）、（４）を満足することを特徴とする超広角レンズを提供する。
（１） −５．０＜ｆ１／ｆ＜−０．５
（４） ０．０＜［（ｄｍ−ｄ０）／ｈｍ］／［（ｄ３０−ｄ０）／ｈ３０］＜３．０
ｆ ：前記超広角レンズ全体の焦点距離、
ｆ１：前記負レンズ群の焦点距離、
ｄ０ ：前記非球面レンズの光軸上の厚さ（中心厚）、
ｄｍ ：前記非球面レンズの像側のレンズ面の最大有効径の位置における光軸と平行な厚さ、
ｄ３０：前記非球面レンズの像側のレンズ面の全有効径の３割位置における光軸と平行な厚さ、
ｈｍ ：前記非球面レンズの像側のレンズ面の最大有効半径、
ｈ３０：前記非球面レンズの像側のレンズ面の全有効径の３割位置における有効半径。
また本超広角レンズでは、前記負レンズ群は、物体側から順に、第１負レンズ、第２負レンズ、第３負レンズを有することが望ましい。
また本発明は、上記超広角レンズが用いられていることを特徴とする撮影装置を提供する。
本発明によれば、デジタルカメラの撮像範囲において包括角（画角）２ω＝１００゜以上の大画角と、Ｆ２．８の大口径とを有する超広角レンズ、該超広角レンズを備えた撮影装置を提供することができる。
写真レンズを含む対物光学系の設計において最も困難なことは、著しい大画角化と同時に大口径化を図ることである。このことは、ザイデル収差を余すところ無く補正することに他ならない。このような設計における困難性のため、銀塩カメラの撮像範囲において通常の射影方式では限界に近い包括角２ω＝１００゜以上で、口径Ｆ２．８に達するレンズの発明提案は少ない。
本発明は、デジタルカメラの撮像範囲において限界に近い包括角と大口径とを有する今までに無い仕様の超広角レンズを実現するものである。そしてさらに本発明は、常用可能なほど小型で、十分な周辺光量を確保し、かつ高い光学性能を有し、現代の量産技術で十分に製造可能な非球面レンズを用いて構成することができる超広角レンズを実現するものである。特に、非球面レンズは、その製造方法を考慮すれば量産性の低い精研削方式ではなく、量産性の高いガラスモールド方式で製造可能であることが望ましい。これにより、著しいコストダウンを図ることができるため、ユーザーメリットも大きくなる。
まず、本発明の超広角レンズについて基本的な構造から説明する。本発明の超広角レンズは、基本的に負の屈折力を有する発散性レンズ群と正の屈折力を有する収斂性レンズ群とで構成された、いわゆるレトロフォーカスタイプのレンズである。
発散性レンズ群は、物体側から順に、負メニスカスレンズと、数枚の負レンズと正レンズとによって構成されている。また、発散性レンズ群は、軸上収差と軸外収差を共に良好に補正するために、厚肉の接合レンズを有することが望ましい。また、以下の条件式の説明において述べるように、特徴的な非球面レンズによって軸外収差を中心に良好な収差補正を行うことができる。
また、収斂性レンズ群は、光学系全体のマスターレンズとしての機能を持ち、基本的に凹凸凹（負・正・負群構成）のパワー配置を含むレンズ群を有している。近距離物点への合焦は、この収斂性レンズ群全体または該レンズ群の一部を移動させることによって行われる。さらに、合焦のために移動するレンズ群は、少なくとも凸凹凸（正・負・正群構成）のパワー配置を含むレンズ群を有していることが望ましい。また、収斂性レンズ群は、ペッツバール和の適切な設定と、球面収差および倍率色収差の良好な補正とを行うために、複数の接合レンズを有することが望ましい。
上述した今までに無い仕様の本発明の大口径の超広角レンズは、製造が容易で適切な補正効果を有する非球面レンズの開発によって実現が可能となっている。本発明の超広角レンズにおいて、非球面は、軸外収差の補正の効果が大きいより物体側のレンズ面に導入されている。したがって、各像高に対応する軸外光線の光軸からの高さｈbarが十分に分離独立し、各光束幅が少ない。このため、高次項のみを著しくコントロールすることによって、各像高に対する光束毎に比較的独立した収差補正を行うことができる。
以上のように、非球面係数の高次項を有効に使用することによって、従来良好に補正することができなかった周辺光束に対する収差を良好に補正すること可能となる。したがって、高次項の適切な設定は、周辺性能の改善に効果があり、ごく周辺の歪曲収差、下方コマ収差、および非点収差を良好に保つことができる。
したがって、光軸からの高さｈ、およびｈbarを考慮した非球面の最適な設定位置と、上記非球面係数とをコントロールすることによって良好な収差補正が可能となる。また、レンズ設計においては設計可能であっても製造困難な設計解に到達してしまうことも多いが、本発明の超広角レンズは特に適切な非球面レンズの配置と非球面係数とを巧みにコントロールした形状制御が行われている。このため、今まで精研削方式やガラスモールド方式で製造することが困難であった凹面非球面レンズを、ガラスモールド方式によって製造可能な形状とし、かつ光学性能を向上させ、発散性レンズ群中におけるレンズ枚数の削減特に凸レンズ枚数の削減による小型化を達成することができる。
次に、本発明の超広角レンズについての各条件式を説明する。
上記条件式（１）は、光学系全体の最適なパワー配置を規定するための条件式である。条件式（１）の下限値を下回ると、バックフォーカスが不足し、必要なワーキングディスタンスを確保することができなくなってしまう。一方、条件式（１）の上限値を上回ると、特に像面湾曲収差および非点収差が発生して光学性能を劣化させることとなってしまうため好ましくない。
なお、本発明の効果を確実にするために、条件式（１）の下限値を−３．３にすることが望ましい。また、本発明の効果を確実にするために、条件式（１）の上限値を−０．６にすることが望ましい。
上記条件式（２）は、正レンズ群における後群によって、最適なリアフォーカスを行うための条件式である。条件式（２）の下限値を下回ると、合焦群のパワーが小さくなるため、該合焦群の移動量が増加し、至近距離を短くすることが困難となってしまう。一方、条件式（２）の上限値を上回ると、合焦群のパワーが著しく大きくなり、近距離収差変動が増加してしまうため好ましくない。
なお、本発明の効果を確実にするために、条件式（２）の上限値を０．８にすることが望ましい。また、本発明の効果を確実にするために、条件式（２）の下限値を０．４にすることが望ましい。
上記条件式（３）は、光学系の大きさを決定するための条件式である。条件式（３）の上限値を上回ると、諸収差が増大し光学性能が劣化してしまう。一方、下限値を下回ると、光学系のコンパクト化を図ることができなくなってしまう。
なお、本発明の効果を確実にするために、条件式（３）の上限値を０．１０にすることが望ましい。また、本発明の効果を確実にするために、条件式（３）の下限値を０．０５にすることが望ましい。
上記条件式（４）は、負レンズ群中の負の屈折力を有する非球面レンズの面形状を適切に設定するための条件式であり、非球面係数の数々のパラメータを駆使し、性能の向上と生産性の向上を共に図るための条件式である。この条件式（４）は、非球面レンズにおける軸外光線の通る最大の高さ位置の厚みと有効径の３割の高さ位置の厚みとの比により、中心部と周辺部との非球面の擬似的な傾きとレンズ部品としての厚さの変化を表している。非球面レンズにおける軸外光線の通る最大の高さ位置では、主に非球面の高次項と円錐係数κのコントロールが支配的であるため、有効径の３割の高さ位置近傍では円錐係数κと低次項のコントロールが重要な意味を有する。前述のように、収差補正上は有効径の３割の高さ位置近傍では球面収差、低画角の下方コマ収差、および歪曲収差を良好に補正し、最大有効径の高さ位置近傍では周辺部付近の歪曲収差、下方コマ収差、および非点収差を良好に補正することができる。
また、ガラスモールド方式によってメニスカス形状で厚肉差が数十倍のレンズを製造する場合、量産の難易度が極端に上昇し、凹面側の接線角が４０゜を越えると、高精度な面形状を成形することができなくなり、さらに接線角が増加し曲面が半球に近づけばモールドそのものが不可能となってしまうという現在の製造上の問題がある。
したがって、条件式（４）の上限値を上回ると、前記非球面レンズの周辺部が著しく厚くなり製造することが困難になってしまう。また、収差補正上は、非球面の極小的な補正のバランスが崩れ、前述のように歪曲収差、非点収差、および球面収差などの補正状態が悪化してしまう。一方、条件式（４）の下限値を下回ると、非球面レンズの周辺部の曲率が著しく小さくなり、逆転してしまう。このため、非球面レンズの周辺部における収差の変化も極端に大きくなり、性能劣化を招くこととなってしまう。そして遂には、周辺光束が結像されなくなってしまう。
なお、本発明の効果を確実にするために、条件式（４）の下限値を０．３にすることが望ましい。また、本発明の効果を確実にするために、条件式（４）の上限値を２．５にすることが望ましい。
尚、本条件式に関わる非球面レンズが接合レンズの場合は、接合レンズを構成する各レンズが別々に製造されるため、単体の厚み（上記ｄ０、ｄｍ、ｄ３０等）によって条件式を計算する。
また、本条件式に関わる非球面レンズがガラスと樹脂の複合型非球面レンズの場合、該非球面レンズが一体的に製造されるため、ガラスと樹脂の合計の厚さ（上記ｄ０、ｄｍ、ｄ３０等）によって条件式を計算する。
また、上記負レンズ群中に複数枚の非球面レンズが存在している場合、その中で少なくとも１つの非球面レンズが本条件式を満たしていれば良い。また、この条件式を満たす非球面レンズは、複数枚存在する非球面レンズ中で最も物体側に配置することが、小型化と上述の収差補正のために望ましい。また、本条件式を満たす非球面レンズはさらに、非球面製造上の理由、小型化、および上述の収差補正上の理由から、レンズ系において物体側から２枚目以降に配置することが望ましく、この配置により本発明の効果を最大限に発揮することが可能となる。また、本発明の効果を最大限に発揮するために、少なくとも当該非球面の他にもう一つの非球面を設定し、軸外収差、特に下方コマ収差と球面収差の補正を補うことが、高性能化を実現することとなり望ましい。また、その非球面レンズは、生産性を考慮すれば、ガラスモールド方式による非球面レンズ、または樹脂とガラスの複合からなる複合型非球面レンズであることが望ましい。
以下、添付図面に基づいて本発明の各実施例に係る超広角レンズについて説明する。
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例に係る超広角レンズの構成、および各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例に係る超広角レンズの構成、および各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
本実施例に係る超広角レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する発散性レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する収斂性レンズ群Ｇ２との負・正２つのレンズ群から構成されている。
発散性レンズ群Ｇ１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像側のレンズ面が非球面である負メニスカス非球面レンズＬ２と、両凹形状の負レンズＬ３と、両凹形状の負レンズＬ４と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と厚肉の両凸形状の正レンズＬ６との接合からなる接合正レンズと、両凹形状の負レンズＬ７と両凸形状の正レンズＬ８との接合からなる接合負レンズとから構成されている。ここで、前記両凹形状の負レンズＬ４は、樹脂とガラスの複合からなる複合型レンズであり、物体側のレンズ面に樹脂が配置されており、この樹脂の物体側の面が非球面である。
収斂性レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、前群Ｇｆと、後群Ｇｒとから構成されている。前群Ｇｆは、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ９と両凹形状の負レンズＬ１０との接合からなる接合負レンズと、両凸形状の正レンズＬ１１とからなる。また、後群Ｇｒは、合焦のために移動する合焦群であり、物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ１２と両凸形状の正レンズＬ１３との接合からなる接合正レンズと、両凸形状の正レンズＬ１４と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１５との接合からなる接合正レンズとからなる。
本実施例に係る超広角レンズにおいて、近距離合焦は合焦群のみを物体側へ向かって移動させることによって行われ、撮影距離（物体から像面Ｉまでの距離）Ｒ＝０．１５ｍ（撮影倍率β＝−０．２倍）まで合焦することが可能である。
本実施例に係る超広角レンズは、上述のように開口絞りＳ以降のレンズ群によって合焦が可能であるため、いわゆるレンズ内モーターによる合焦方式に適している。また、合焦群は１つの光学系として機能しているため、該合焦群をいわゆる防振レンズ群として使用することもできる。また、合焦群のみを光軸外しする構成とすることにより、合焦群をいわゆるシフトレンズ光学系として使用することもできる。
以下の表１に、本発明の第１実施例に係る超広角レンズの諸元の値を掲げる。
（全体諸元）において、ｆは焦点距離、２ωは画角（包括角）の最大値、ＦＮＯはＦナンバーをそれぞれ示す。
（レンズデータ）において、面番号は物体側から数えたレンズ面の順番、ｒiは物体側からｉ番目のレンズ面Ｒiの曲率半径、ｄiはレンズ面Ｒiとレンズ面Ｒi+1との光軸上の面間隔、ｎi，νiはレンズ面Ｒiとレンズ面Ｒi+1との間の媒質のｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率，アッベ数をそれぞれ示す。さらに、レンズデータ中の非球面には、面番号に星印（★）を付して曲率半径ｒの欄には近軸曲率半径を示し、κおよび各非球面係数は（非球面データ）の欄に記載する。（可変間隔データ）には、焦点距離ｆ、撮影倍率β、物体から第１レンズ面までの距離D0、可変間隔の値、バックフォーカスBfをそれぞれ示す。（条件式対応値）は各条件式の値を示す。なお、空気の屈折率１．０００００は記載を省略している。
（非球面データ）において、「E-n」は「×１０−ｎ」を示す。諸元表に示す非球面は、光軸から垂直方向の高さｙにおける各非球面の頂点の接平面から光軸方向に沿った距離（サグ量）をｘ、基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）をｒ、円錐係数をκ、４，６，８，１０次の非球面係数をそれぞれＣ4，Ｃ6，Ｃ8，Ｃ10とするとき、以下の非球面式で表される。尚、０（ゼロ）となる非球面係数はその記載を省略している。
ｘ＝（ｙ２／ｒ）／［１＋（１−κ（ｙ２／ｒ２））１／２］
＋Ｃ4ｙ４＋Ｃ6ｙ６＋Ｃ8ｙ８＋Ｃ10ｙ１０
ここで、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ｒ、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われる。しかし光学系は、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ため、これに限られるものではない。
ｘ＝（ｙ２／ｒ）／［１＋（１−κ（ｙ２／ｒ２））１／２］
＋Ｃ4ｙ４＋Ｃ6ｙ６＋Ｃ8ｙ８＋Ｃ10ｙ１０
ここで、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ｒ、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われる。しかし光学系は、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ため、これに限られるものではない。
尚、以下の全実施例の諸元値においても、本実施例と同様の符号を用いる。
（表１）
（全体諸元）
ｆ ＝ 9.60mm
２ω ＝114.55゜
ＦＮＯ＝ 2.88
（レンズデータ）
面番号 ｒ ｄ ν ｎ
1) 45.3945 3.00 42.72 1.83481
2) 29.0000 6.53
3) 32.0000 2.50 49.52 1.74443
4)★ 14.3577 10.62
5) -245.2229 2.00 65.44 1.60300
6) 26.8354 8.05
7)★ 54.5332 0.45 38.09 1.55389
8) -214.7108 1.80 49.60 1.77250
9) 22.0000 9.18
10) 21.1820 1.80 42.72 1.83481
11) 11.9237 3.95 34.47 1.63980
12) -35.9392 1.00
13) -67.7507 1.31 42.72 1.83481
14) 12.1685 3.35 34.47 1.63980
15) -56.0634 2.50
16> 開口絞りＳ 2.50
17) 127.1981 3.18 41.50 1.57501
18) -15.5718 1.00 42.72 1.83481
19) 51.6444 0.50
20) 20.1245 3.97 64.19 1.51680
21) -30.4005 D21
22) -280.1131 1.00 42.72 1.83481
23) 24.0089 4.73 82.52 1.49782
24) -17.9838 0.20
25) 303.0263 5.87 82.52 1.49782
26) -10.7978 1.00 37.16 1.83400
27) -21.6002 Bf
（非球面データ（κおよび各非球面係数））
面番号 κ Ｃ4 Ｃ6 Ｃ8 Ｃ10
4) -0.9714 2.34470E-05 -4.84890E-08 -2.28780E-10 4.00550E-13
7) -44.8014 -5.18780E-05 -7.53620E-08 -2.49430E-09 1.87240E-11
（可変間隔データ）
ｆ又はβ 9.60 -0.025 -0.2（R=0.15m）
D0 ∞ 362.267 25.560
D21 2.952 2.707 0.969
Bf 39.580 39.842 41.481
（条件式対応値）
（１）ｆ１／ｆ＝-2.15
（２）ｆ２／ｆｒ＝0.65
（３）ｆ／ＴＬ＝0.08
（４）［（ｄｍ−ｄ０）／ｈｍ］／［（ｄ３０−ｄ０）／ｈ３０］＝1.57
（表１）
（全体諸元）
ｆ ＝ 9.60mm
２ω ＝114.55゜
ＦＮＯ＝ 2.88
（レンズデータ）
面番号 ｒ ｄ ν ｎ
1) 45.3945 3.00 42.72 1.83481
2) 29.0000 6.53
3) 32.0000 2.50 49.52 1.74443
4)★ 14.3577 10.62
5) -245.2229 2.00 65.44 1.60300
6) 26.8354 8.05
7)★ 54.5332 0.45 38.09 1.55389
8) -214.7108 1.80 49.60 1.77250
9) 22.0000 9.18
10) 21.1820 1.80 42.72 1.83481
11) 11.9237 3.95 34.47 1.63980
12) -35.9392 1.00
13) -67.7507 1.31 42.72 1.83481
14) 12.1685 3.35 34.47 1.63980
15) -56.0634 2.50
16> 開口絞りＳ 2.50
17) 127.1981 3.18 41.50 1.57501
18) -15.5718 1.00 42.72 1.83481
19) 51.6444 0.50
20) 20.1245 3.97 64.19 1.51680
21) -30.4005 D21
22) -280.1131 1.00 42.72 1.83481
23) 24.0089 4.73 82.52 1.49782
24) -17.9838 0.20
25) 303.0263 5.87 82.52 1.49782
26) -10.7978 1.00 37.16 1.83400
27) -21.6002 Bf
（非球面データ（κおよび各非球面係数））
面番号 κ Ｃ4 Ｃ6 Ｃ8 Ｃ10
4) -0.9714 2.34470E-05 -4.84890E-08 -2.28780E-10 4.00550E-13
7) -44.8014 -5.18780E-05 -7.53620E-08 -2.49430E-09 1.87240E-11
（可変間隔データ）
ｆ又はβ 9.60 -0.025 -0.2（R=0.15m）
D0 ∞ 362.267 25.560
D21 2.952 2.707 0.969
Bf 39.580 39.842 41.481
（条件式対応値）
（１）ｆ１／ｆ＝-2.15
（２）ｆ２／ｆｒ＝0.65
（３）ｆ／ＴＬ＝0.08
（４）［（ｄｍ−ｄ０）／ｈｍ］／［（ｄ３０−ｄ０）／ｈ３０］＝1.57
図２（ａ），（ｂ）はそれぞれ、本発明の第１実施例に係る超広角レンズの無限遠合焦時，撮影倍率−１／４０倍時の諸収差図である。
各収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、ＮＡは開口数、Ｙは像高をそれぞれ示す。尚、非点収差図および歪曲収差図においては、像高の最大値を示す。また、球面収差図では最大口径に対応するＦナンバーの値、または開口数の最大値を示す。また、ｄ，ｇはそれぞれ、ｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ），ｇ線（λ＝４３５．８４ｎｍ）の収差曲線を示す。さらに、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリジオナル像面をそれぞれ示す。
尚、以下に示す全実施例の諸収差図において、本実施例と同様の符号を用いる。
各収差図より本実施例に係る超広角レンズは、無限遠合焦時において諸収差を良好に補正し、撮影倍率−１／４０倍時において近距離収差変動を良好に補正していることがわかる。
（第２実施例）
図３は、本発明の第２実施例に係る超広角レンズの構成、および各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
（第２実施例）
図３は、本発明の第２実施例に係る超広角レンズの構成、および各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
本実施例に係る超広角レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する発散性レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する収斂性レンズ群Ｇ２との負・正２つのレンズ群から構成されている。
発散性レンズ群Ｇ１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像側のレンズ面が非球面である負メニスカス非球面レンズＬ２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３と、負メニスカスレンズＬ４と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と厚肉の両凸形状の正レンズＬ６との接合からなる接合正レンズと、両凹形状の負レンズＬ７と両凸形状の正レンズＬ８との接合からなる接合負レンズとから構成されている。ここで、前記負メニスカスレンズＬ４は、樹脂とガラスの複合からなる複合型レンズであり、物体側のレンズ面に樹脂が配置されており、この樹脂の物体側の面が非球面である。
収斂性レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、前群Ｇｆと、後群Ｇｒとから構成されている。前群Ｇｆは、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ９と両凹形状の負レンズＬ１０との接合からなる接合負レンズと、両凸形状の正レンズＬ１１とからなる。また、後群Ｇｒは、合焦のために移動する合焦群であり、物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ１２と両凸形状の正レンズＬ１３との接合からなる接合負レンズと、両凸形状の正レンズＬ１４と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１５との接合からなる接合正レンズとからなる。
本実施例に係る超広角レンズにおいて、近距離合焦は合焦群のみを物体側へ向かって移動させることによって行われ、撮影距離Ｒ＝０．１４ｍ（撮影倍率β＝−０．２９倍）まで合焦することが可能である。
本実施例に係る超広角レンズは、上述のように開口絞りＳ以降のレンズ群によって合焦が可能であるため、いわゆるレンズ内モーターによる合焦方式に適している。また、合焦群は１つの光学系として機能しているため、該合焦群をいわゆる防振レンズ群として使用することもできる。また、合焦群のみを光軸外しする構成とすることにより、合焦群をいわゆるシフトレンズ光学系として使用することもできる。
以下の表２に、本発明の第２実施例に係る超広角レンズの諸元の値を掲げる。
（表２）
（全体諸元）
ｆ ＝ 9.61mm
２ω ＝114.14゜
ＦＮＯ＝ 2.88
（レンズデータ）
面番号 ｒ ｄ ν ｎ
1) 46.0209 3.00 42.72 1.83481
2) 29.8742 6.55
3) 33.4995 2.50 49.52 1.74443
4)★ 13.7722 8.50
5) 163.1457 2.00 65.47 1.60300
6) 23.1139 4.87
7)★ 37.1136 0.50 38.09 1.55389
8) 181.7413 1.80 49.61 1.77250
9) 22.7507 6.91
10) 25.4702 1.80 42.72 1.83481
11) 11.7615 9.47 34.47 1.63980
12) -33.1129 2.05
13) -71.1891 1.31 42.72 1.83481
14) 10.6009 4.79 34.47 1.63980
15) -62.1288 2.50
16> 開口絞りＳ 2.50
17) 54.8944 4.07 41.42 1.57501
18) -13.6904 2.00 42.72 1.83481
19) 37.4980 0.53
20) 34.5873 4.28 64.10 1.51680
21) -14.2889 D21
22) -58.2123 0.80 42.72 1.83481
23) 29.3607 4.99 82.52 1.49782
24) -24.8031 0.10
25) 52.2185 7.00 82.52 1.49782
26) -16.1773 1.00 37.16 1.83400
27) -25.2494 Bf
（非球面データ（κおよび各非球面係数））
面番号 κ Ｃ4 Ｃ6 Ｃ8 Ｃ10
4) -0.5636 7.84270E-06 -5.71790E-08 -1.74450E-10 4.13950E-13
7) -2.4604 -6.08040E-05 -3.80430E-08 -8.53170E-10 6.47390E-12
（可変間隔データ）
ｆ又はβ 9.61 -0.025 -0.29（R=0.14m）
D0 ∞ 362.521 11.090
D21 3.500 3.238 0.484
Bf 39.580 39.842 39.580
（条件式対応値）
（１）ｆ１／ｆ＝-1.63
（２）ｆ２／ｆｒ＝0.54
（３）ｆ／ＴＬ＝0.07
（４）［（ｄｍ−ｄ０）／ｈｍ］／［（ｄ３０−ｄ０）／ｈ３０］＝1.40
（表２）
（全体諸元）
ｆ ＝ 9.61mm
２ω ＝114.14゜
ＦＮＯ＝ 2.88
（レンズデータ）
面番号 ｒ ｄ ν ｎ
1) 46.0209 3.00 42.72 1.83481
2) 29.8742 6.55
3) 33.4995 2.50 49.52 1.74443
4)★ 13.7722 8.50
5) 163.1457 2.00 65.47 1.60300
6) 23.1139 4.87
7)★ 37.1136 0.50 38.09 1.55389
8) 181.7413 1.80 49.61 1.77250
9) 22.7507 6.91
10) 25.4702 1.80 42.72 1.83481
11) 11.7615 9.47 34.47 1.63980
12) -33.1129 2.05
13) -71.1891 1.31 42.72 1.83481
14) 10.6009 4.79 34.47 1.63980
15) -62.1288 2.50
16> 開口絞りＳ 2.50
17) 54.8944 4.07 41.42 1.57501
18) -13.6904 2.00 42.72 1.83481
19) 37.4980 0.53
20) 34.5873 4.28 64.10 1.51680
21) -14.2889 D21
22) -58.2123 0.80 42.72 1.83481
23) 29.3607 4.99 82.52 1.49782
24) -24.8031 0.10
25) 52.2185 7.00 82.52 1.49782
26) -16.1773 1.00 37.16 1.83400
27) -25.2494 Bf
（非球面データ（κおよび各非球面係数））
面番号 κ Ｃ4 Ｃ6 Ｃ8 Ｃ10
4) -0.5636 7.84270E-06 -5.71790E-08 -1.74450E-10 4.13950E-13
7) -2.4604 -6.08040E-05 -3.80430E-08 -8.53170E-10 6.47390E-12
（可変間隔データ）
ｆ又はβ 9.61 -0.025 -0.29（R=0.14m）
D0 ∞ 362.521 11.090
D21 3.500 3.238 0.484
Bf 39.580 39.842 39.580
（条件式対応値）
（１）ｆ１／ｆ＝-1.63
（２）ｆ２／ｆｒ＝0.54
（３）ｆ／ＴＬ＝0.07
（４）［（ｄｍ−ｄ０）／ｈｍ］／［（ｄ３０−ｄ０）／ｈ３０］＝1.40
図４（ａ），（ｂ）はそれぞれ、本発明の第２実施例に係る超広角レンズの無限遠合焦時，撮影倍率−１／４０倍時の諸収差図である。
各収差図より本実施例に係る超広角レンズは、無限遠合焦時において諸収差を良好に補正し、撮影倍率−１／４０倍時において近距離収差変動を良好に補正していることがわかる。
（第３実施例）
図５は、本発明の第３実施例に係る超広角レンズの構成、および各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
（第３実施例）
図５は、本発明の第３実施例に係る超広角レンズの構成、および各レンズ群の移動軌跡を示す図である。
本実施例に係る超広角レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する発散性レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、正の屈折力を有する収斂性レンズ群Ｇ２との負・正２つのレンズ群から構成されている。
発散性レンズ群Ｇ１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像側のレンズ面が非球面である負メニスカス非球面レンズＬ２と、両凹形状の負レンズＬ３と、負メニスカスレンズＬ４と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と厚肉の両凸形状の正レンズＬ６との接合からなる接合正レンズと、両凹形状の負レンズＬ７と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ８とのとの接合からなる接合負レンズとから構成されている。ここで、前記負メニスカスレンズＬ４は、樹脂とガラスの複合からなる複合型レンズであり、物体側のレンズ面に樹脂が配置されており、この樹脂の物体側の面が非球面である。
収斂性レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、前群Ｇｆと、後群Ｇｒとから構成されている。前群Ｇｆは、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ９と両凹形状の負レンズＬ１０との接合からなる接合正レンズと、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１とからなる。また、後群Ｇｒは、合焦のために移動する合焦群であり、物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ１２と両凸形状の正レンズＬ１３との接合からなる接合負レンズと、両凸形状の正レンズＬ１４と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１５との接合からなる接合正レンズとからなる。
本実施例に係る超広角レンズにおいて、近距離合焦は合焦群のみを物体側へ向かって移動させることによって行われ、撮影距離Ｒ＝０．１４ｍ（撮影倍率β＝−０．２８倍）まで合焦することが可能である。
本実施例に係る超広角レンズは、上述のように開口絞りＳ以降のレンズ群によって合焦が可能であるため、いわゆるレンズ内モーターによる合焦方式に適している。また、合焦群は１つの光学系として機能しているため、該合焦群をいわゆる防振レンズ群として使用することもできる。また、合焦群のみを光軸外しする構成とすることにより、合焦群をいわゆるシフトレンズ光学系として使用することもできる。
以下の表３に、本発明の第３実施例に係る超広角レンズの諸元の値を掲げる。
（表３）
（全体諸元）
ｆ ＝ 9.65mm
２ω ＝114.52゜
ＦＮＯ＝ 2.88
（レンズデータ）
面番号 ｒ ｄ ν ｎ
1) 60.4896 3.00 42.72 1.83481
2) 26.2008 6.55
3) 32.2995 2.50 49.52 1.74443
4)★ 13.5923 8.50
5) -225.9333 2.00 65.47 1.60300
6) 90.8040 4.55
7)★ 24.1865 0.50 38.09 1.55389
8) 40.0000 1.80 49.61 1.77250
9) 19.4914 6.91
10) 21.1335 1.80 42.72 1.83481
11) 9.9257 9.47 34.47 1.63980
12) -25.2857 2.05
13) -31.9557 1.31 42.72 1.83481
14) 8.1116 4.79 34.47 1.63980
15) 107.5828 2.36
16> 開口絞りＳ 1.70
17) 20.5509 4.91 41.42 1.57501
18) -13.6110 0.75 42.72 1.83481
19) 223.7084 1.11
20) -29.8654 2.52 64.10 1.51680
21) -11.9625 D21
22) -53.5813 0.80 42.72 1.83481
23) 21.2995 4.00 82.52 1.49782
24) -20.7604 0.10
25) 26.6951 7.00 82.52 1.49782
26) -15.7178 1.00 37.17 1.83400
27) -26.4813 Bf
（非球面データ（κおよび各非球面係数））
面番号 κ Ｃ4 Ｃ6 Ｃ8 Ｃ10
4) -0.5636 -1.67550E-05 -9.14610E-09 -1.31720E-11 2.34160E-14
7) -2.4604 -3.77460E-05 2.32070E-08 9.10260E-11 -4.65940E-13
（可変間隔データ）
ｆ又はβ 9.65 -0.025 -0.28（R=0.14m）
D0 ∞ 366.938 15.176
D21 3.476 3.234 0.747
Bf 38.997 39.239 41.723
（条件式対応値）
（１）ｆ１／ｆ＝-0.86
（２）ｆ２／ｆｒ＝0.54
（３）ｆ／ＴＬ＝0.08
（４）［（ｄｍ−ｄ０）／ｈｍ］／［（ｄ３０−ｄ０）／ｈ３０］＝1.30
（表３）
（全体諸元）
ｆ ＝ 9.65mm
２ω ＝114.52゜
ＦＮＯ＝ 2.88
（レンズデータ）
面番号 ｒ ｄ ν ｎ
1) 60.4896 3.00 42.72 1.83481
2) 26.2008 6.55
3) 32.2995 2.50 49.52 1.74443
4)★ 13.5923 8.50
5) -225.9333 2.00 65.47 1.60300
6) 90.8040 4.55
7)★ 24.1865 0.50 38.09 1.55389
8) 40.0000 1.80 49.61 1.77250
9) 19.4914 6.91
10) 21.1335 1.80 42.72 1.83481
11) 9.9257 9.47 34.47 1.63980
12) -25.2857 2.05
13) -31.9557 1.31 42.72 1.83481
14) 8.1116 4.79 34.47 1.63980
15) 107.5828 2.36
16> 開口絞りＳ 1.70
17) 20.5509 4.91 41.42 1.57501
18) -13.6110 0.75 42.72 1.83481
19) 223.7084 1.11
20) -29.8654 2.52 64.10 1.51680
21) -11.9625 D21
22) -53.5813 0.80 42.72 1.83481
23) 21.2995 4.00 82.52 1.49782
24) -20.7604 0.10
25) 26.6951 7.00 82.52 1.49782
26) -15.7178 1.00 37.17 1.83400
27) -26.4813 Bf
（非球面データ（κおよび各非球面係数））
面番号 κ Ｃ4 Ｃ6 Ｃ8 Ｃ10
4) -0.5636 -1.67550E-05 -9.14610E-09 -1.31720E-11 2.34160E-14
7) -2.4604 -3.77460E-05 2.32070E-08 9.10260E-11 -4.65940E-13
（可変間隔データ）
ｆ又はβ 9.65 -0.025 -0.28（R=0.14m）
D0 ∞ 366.938 15.176
D21 3.476 3.234 0.747
Bf 38.997 39.239 41.723
（条件式対応値）
（１）ｆ１／ｆ＝-0.86
（２）ｆ２／ｆｒ＝0.54
（３）ｆ／ＴＬ＝0.08
（４）［（ｄｍ−ｄ０）／ｈｍ］／［（ｄ３０−ｄ０）／ｈ３０］＝1.30
図６（ａ），（ｂ）はそれぞれ、本発明の第３実施例に係る超広角レンズの無限遠合焦時，撮影倍率−１／４０倍時の諸収差図である。
各収差図より本実施例に係る超広角レンズは、無限遠合焦時において諸収差を良好に補正し、撮影倍率−１／４０倍時において近距離収差変動を良好に補正していることがわかる。
次に、上記第１〜第３実施例に係る超広角レンズを備えた一眼レフカメラについて説明する。図７は、本発明の第１〜第３実施例に係る超広角レンズを備えた一眼レフカメラの構成を示す図である。
上記第１〜第３実施例に係る超広角レンズを備えた一眼レフカメラは、図７に示すように上記第１〜第３実施例に係る超広角レンズを撮影光学系１としてカメラ本体２に備えている。そしてカメラ本体２内には被写体（不図示）側から順に、撮影光学系１を介し、ミラー３と、焦点板４と、プリズム５と接眼レンズ６とがファインダー光学系として配置されており、また、ミラー３の背後には撮像素子７が配置されている。
斯かる構成の下、ファインダー観察時には、被写体光は、撮影レンズ１、ミラー３、焦点板４、プリズム５、接眼レンズ６を介して観察者の眼に導かれ肉眼観察される。そして撮影時には、ミラー３が光路外へ退避し、被写体光は撮像素子７へ導かれて被写体の撮影がなされる。
以上、上記各実施例によれば、デジタルカメラの撮像範囲において包括角（画角）２ω＝１００゜以上の大画角と、Ｆ２．８の大口径とを有し、小型かつ高性能で近距離収差変動の少ない超広角レンズ、該超広角レンズを備える撮影装置を提供することができる。
Ｇ１ 発散性レンズ群（負レンズ群）
Ｇ２ 収斂性レンズ群（正レンズ群）
Ｇｆ 前群
Ｇｒ 後群（合焦群）
Ｓ 開口絞り
Ｉ 像面
Ｇ２ 収斂性レンズ群（正レンズ群）
Ｇｆ 前群
Ｇｒ 後群（合焦群）
Ｓ 開口絞り
Ｉ 像面
Claims (10)
- １００°以上の画角を有し、物体側から順に、負の屈折力を有するレンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有するレンズ群とを有し、
以下の条件式を満足することを特徴とする超広角レンズ。
−５．０＜ｆ１／ｆ＜−０．５
ｆ ：前記超広角レンズ全体の焦点距離
ｆ１：前記負レンズ群の焦点距離 - 前記正レンズ群は、物体側から順に、前群と、後群とを有し、
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の超広角レンズ。
０．２＜ｆ２／ｆｒ≦１．０
ｆ２：前記正レンズ群の焦点距離
ｆｒ：前記後群の焦点距離 - 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の超広角レンズ。
０．０４＜ｆ／ＴＬ＜０．１２
ｆ ：前記超広角レンズ全体の焦点距離
ＴＬ：前記超広角レンズにおける最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離 - 前記負レンズ群は、負の屈折力を有する非球面レンズを少なくとも１枚有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の超広角レンズ。
- 前記非球面レンズは、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項４に記載の超広角レンズ。
０．０＜［（ｄｍ−ｄ０）／ｈｍ］／［（ｄ３０−ｄ０）／ｈ３０］＜３．０
ｄ０ ：前記非球面レンズの光軸上の厚さ（中心厚）
ｄｍ ：前記非球面レンズの像側のレンズ面の最大有効径の位置における光軸と平行な厚さ
ｄ３０：前記非球面レンズの像側のレンズ面の全有効径の３割位置における光軸と平行な厚さ
ｈｍ ：前記非球面レンズの像側のレンズ面の最大有効半径
ｈ３０：前記非球面レンズの像側のレンズ面の全有効径の３割位置における有効半径 - 物体側から順に、負の屈折力を有するレンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有するレンズ群とを有し、
前記負レンズ群は、負の屈折力を有する非球面レンズを少なくとも１枚有し、
以下の条件を満足することを特徴とする超広角レンズ。
−５．０＜ｆ１／ｆ＜−０．５
０．０＜［（ｄｍ−ｄ０）／ｈｍ］／［（ｄ３０−ｄ０）／ｈ３０］＜３．０
ｆ ：前記超広角レンズ全体の焦点距離
ｆ１：前記負レンズ群の焦点距離
ｄ０ ：前記非球面レンズの光軸上の厚さ（中心厚）
ｄｍ ：前記非球面レンズの像側のレンズ面の最大有効径の位置における光軸と平行な厚さ
ｄ３０：前記非球面レンズの像側のレンズ面の全有効径の３割位置における光軸と平行な厚さ
ｈｍ ：前記非球面レンズの像側のレンズ面の最大有効半径
ｈ３０：前記非球面レンズの像側のレンズ面の全有効径の３割位置における有効半径 - 前記正レンズ群は、物体側から順に、前群と、後群とを有し、
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項６に記載の超広角レンズ。
０．２＜ｆ２／ｆｒ≦１．０
ｆ２：前記正レンズ群の焦点距離
ｆｒ：前記後群の焦点距離 - 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項６または７に記載の超広角レンズ。
０．０４＜ｆ／ＴＬ＜０．１２
ｆ ：前記超広角レンズ全体の焦点距離
ＴＬ：前記超広角レンズにおける最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離 - 前記負レンズ群は、物体側から順に、第１負レンズ、第２負レンズ、第３負レンズを有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の超広角レンズ。
- 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の超広角レンズを用いたことを特徴とする撮影装置。
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