JP2011150196A - 広角レンズ、撮像装置、広角レンズの製造方法 - Google Patents

広角レンズ、撮像装置、広角レンズの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】バックフォーカスを確保し、ゴースト、フレアをより低減させた高い結像性能を有する広角レンズと、これを有する撮像装置と、広角レンズの製造方法を提供すること。
【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とを有し、前記第1レンズ群は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを少なくとも1枚有し、前記第2レンズ群は、物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズとを有し、所定の条件を満足し、第1レンズ群G1および第2レンズ群G2における光学面のうち少なくとも1面に反射防止膜が設けられ、当該反射防止膜はウェットプロセスを用いて形成された層を少なくとも1層含むことを特徴とする広角レンズ。
【選択図】図1

Description

本発明は、撮影光学系に最適な広角レンズ、撮像装置、および広角レンズの製造方法に関する。
従来、カメラに使用される薄型広角レンズが提案されている(例えば、特許文献1)。また近年、このような薄型広角レンズに対しては、収差性能だけではなく、光学性能を損なう要因の一つであるゴーストやフレアに関する要求も厳しさを増している。そのためレンズ面に施される反射防止膜にもより高い性能が要求され、要求にこたえるべく多層膜設計技術や多層膜成膜技術も進歩を続けている(例えば、特許文献2参照)。
特開平3−288109号公報 特開2000−356704号公報
しかしながら、従来の薄型広角レンズは、さらにバックフォーカスを確保しようとすると高い結像性能を維持することが難しく、またこのような薄型広角レンズにおける光学面からは、ゴーストやフレアとなる反射光が発生しやすいと言う課題がある。
本発明は上記課題に鑑みて行われたものであり、バックフォーカスを確保し、ゴーストやフレアをより低減させ、高い結像性能を有する広角レンズと、これを有する撮像装置と、広角レンズの製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、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レンズ群とを有し、前記第1レンズ群は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを少なくとも1枚有し、前記第2レンズ群は、物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズとを有し、以下の条件を満足し、前記第1レンズ群および前記第2レンズ群における光学面の内の少なくとも1面に反射防止膜が設けられ、前記反射防止膜はウェットプロセスを用いて形成された層を少なくとも1層含むことを特徴とする広角レンズを提供する。
0.90 < Σd / Ymax < 2.00
1.30 < BF / f0 < 2.50
ただし、Σdは前記広角レンズの最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離、Ymaxは前記広角レンズが最大画角の時の像高、BFは前記広角レンズの最も像側のレンズ面の頂点から近軸像面までの距離、f0は無限遠合焦時における前記広角レンズの焦点距離である。
また、本発明は、前記広角レンズを備えたことを特徴とする撮像装置を提供する。
また、本発明は、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レンズ群とを有する広角レンズの製造方法であって、前記第1レンズ群に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを配置し、前記第2レンズ群に、物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズとを配置し、前記広角レンズが以下の条件を満足し、前記第1レンズ群および前記第2レンズ群における光学面の内の少なくとも1面に反射防止膜が設けられ、前記反射防止膜はウェットプロセスを用いて形成された層を少なくとも1層含むようにしたことを特徴とする広角レンズの製造方法を提供する。
0.90 < Σd / Ymax < 2.00
1.30 < BF / f0 < 2.50
ただし、Σdは前記広角レンズの最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離、Ymaxは前記広角レンズが最大画角の時の像高、BFは前記広角レンズの最も像側のレンズ面の頂点から近軸像面までの距離、f0は無限遠合焦時における前記広角レンズの焦点距離である。
本発明によれば、バックフォーカスを確保し、ゴースト、フレアをより低減させた高い結像性能を有する広角レンズと、これを有する撮像装置と、広角レンズの製造方法を提供することができる。
第1実施例に係る広角レンズの無限遠合焦状態におけるレンズ構成を示す断面図である。 第1実施例に係る広角レンズの無限遠合焦状態における諸収差図である。 第1実施例と同様の構成を有する広角レンズの構成を示す断面図であって、入射した光線が第1番目のゴースト発生面と第2番目のゴースト発生面で反射する様子の一例を説明する図である。 第2実施例に係る広角レンズの無限遠合焦状態におけるレンズ構成を示す断面図である。 第2実施例に係る広角レンズの無限遠合焦状態における諸収差図である。 第3実施例に係る広角レンズの無限遠合焦状態におけるレンズ構成を示す断面図である。 第3実施例に係る広角レンズの無限遠合焦状態における諸収差図である。 第4実施例に係る広角レンズの無限遠合焦状態におけるレンズ構成を示す断面図である。 第4実施例に係る広角レンズの無限遠合焦状態における諸収差図である。 第5実施例に係る広角レンズの無限遠合焦状態におけるレンズ構成を示す断面図である。 第5実施例に係る広角レンズの無限遠合焦状態における諸収差図である。 第6実施例に係る広角レンズの無限遠合焦状態におけるレンズ構成を示す断面図である。 第6実施例に係る広角レンズの無限遠合焦状態における諸収差図である。 第7実施例に係る広角レンズの無限遠合焦状態におけるレンズ構成を示す断面図である。 第7実施例に係る広角レンズの無限遠合焦状態における諸収差図である。 第1実施例に係る広角レンズを備えた撮像装置(カメラ)の構成を示す図である。 本実施形態に係る広角レンズの製造工程を示す図である。 反射防止膜の層構造の一例を示す説明図である。 反射防止膜の分光特性を示すグラフである。 変形例に係る反射防止膜の分光特性を示すグラフである。 変形例に係る反射防止膜の分光特性の入射角度依存性を示すグラフである。 従来技術で作成した反射防止膜の分光特性を示すグラフである。 従来技術で作成した反射防止膜の分光特性の入射角度依存性を示すグラフである。
以下、本発明の実施形態に係る広角レンズについて説明する。なお、以下の実施形態は、発明の理解を容易にするためのものに過ぎず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加・置換等を施すことを排除することは意図していない。
本実施形態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レンズ群とを有し、第1レンズ群は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを少なくとも1枚有し、第2レンズ群は物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズとを有し、以下の条件式(1)、(2)を満足する。
(1) 0.90 < Σd / Ymax < 2.00
(2) 1.30 < BF / f0 < 2.50
ただし、Σdは広角レンズの最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離(以後、全レンズ厚と記す)、Ymaxは広角レンズが最大画角の時の像高(以後、最大像高と記す)、BFは広角レンズの最も像側のレンズ面の頂点から近軸像面までの距離(所謂バックフォーカスである)、f0は無限遠合焦時の広角レンズの焦点距離を示す。
このような構成により、本願の広角レンズは、第2レンズ群中の正負正レンズ構成が薄肉化しても良好な球面収差を達成すると共に、ペッツバール和の最適化を図ることができる。
なお、第2レンズ群中の負レンズは、接合レンズの中に存在する負レンズ成分でも、空気中に独立して存在する負レンズ成分でも良い。また、レンズ成分とは、単レンズあるいは接合レンズからなるレンズを示す。
また、本願の広角レンズは、第1レンズ群中に物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを少なくとも1枚有することで、軸外収差、特に像面湾曲、非点収差、コマ収差の補正を良好に行うことができる。
上記の構成により、本願の広角レンズは、明るさを維持したまま、大画角化と同時に極端な薄肉化を行うことを可能にし、所謂薄型広角レンズを達成している。広角レンズの全レンズ厚を薄肉化すればするほど、軸上と軸外の収差補正を同じレンズ面で同時に行うことになり、また、構成レンズ枚数も薄肉化のために制限されるため、複雑な構成がとれない。したがって、特に軸外収差の補正が困難になり、大きなコマ収差の残存した光学系になりがちである。本願の広角レンズは、各レンズ群の最適なレンズ構成と屈折力配置により良好な収差特性を達成したところに特徴がある。
条件式(1)は、広角レンズの全レンズ厚と最大像高の比の最適な範囲を規定している。条件式(1)が小さい値を示す場合は、フォーマットサイズに比較して薄肉化された広角レンズになっていると言える。しかしながら、条件式(1)には、バックフォーカス確保や収差補正上の限界があるため最適値の規定が必要になる。条件式(1)を満足することにより、大画角で高い結像性能を有する広角レンズを達成することができる。
条件式(1)の上限値を上回る場合、ある一定の全レンズ厚を持った広角レンズでは、最大像高が小さくなる。その場合、周辺光束がけられ、イメージサークルが小さくなる。また、最大像高が一定の場合、全レンズ厚が厚くなり、本来の目的である広角レンズを達成できなくなる。また全レンズ厚の厚肉化はフィルターサイズの大径化も招く。その状態において小径化を図る場合、軸外光線の入射高を小さくする屈折力配置、レンズ配置が必要になり、結果的に像面湾曲、歪曲収差等が悪化する。
なお、条件式(1)の上限値を1.85にすることにより小型化を達成することができ、本発明の効果をより確実にすることができる。また、条件式(1)の上限値を1.80にすることによりさらに小型化を達成することができ、本発明の効果をさらに確実にすることができる。また、条件式(1)の上限値を1.75にすることにより、十分に小型化を達成することができ、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
また、条件式(1)の下限値を下回る場合、ある一定の全レンズ厚を持った広角レンズでは、最大像高が大きくなる。その場合、周辺結像性能は劣化し、特に像面湾曲、非点収差、コマ収差が悪化する。また、最大像高が一定の場合、全レンズ厚が著しく薄くなる。この場合、特に像面湾曲、非点収差、コマ収差が悪化する。
なお、条件式(1)の下限値を0.95にすることにより諸収差の補正をより良好に行うことができ、本発明の効果をより確実にすることができる。また、条件式(1)の下限値を0.98にすることにより諸収差の補正をさらに良好に行うことができ、本発明の効果をさらに確実にすることができる。また、条件式(1)の下限値を1.00にすることにより諸収差の補正を十分良好に行うことができ、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
また、条件式(2)は、広角レンズのバックフォーカスを広角レンズの焦点距離で規定した条件である。これは広角レンズを一眼レフカメラに用いる場合、重要な尺度になる。条件式(2)を満足することにより、バックフォーカスを確保し、高い結像性能を有する広角レンズを達成することができる。
条件式(2)の上限値を上回る場合、バックフォーカスが広角レンズの焦点距離に比較して長いことを意味する。この場合、レトロフォーカスの構成で、第1レンズ群の屈折力が著しく強くなり、結果的に像面湾曲、非点収差、コマ収差が悪化する。
なお、条件式(2)の上限値を2.30にすることにより諸収差の補正をより良好に行うことができ、本発明の効果をより確実にすることができる。また、条件式(2)の上限値を2.00にすることにより諸収差の補正をさらに良好に行うことができ、本発明の効果をさらに確実にすることができる。また、条件式(2)の上限値を1.80にすることにより諸収差の補正を十分良好に行うことができ、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
条件式(2)の下限値を下回る場合、十分なバックフォーカスが得られなくなる。その場合、広角レンズは一眼レフカメラに使用することが困難になる。また射出瞳が像面に近づくため、広角レンズはデジタルカメラに使用することが不利となる。したがって、条件式(2)の下限値を下回る場合、射出瞳を像面から遠ざける必要があり、結果的に軸外収差、特にコマ収差の補正が良好に行えなくなる。
なお、条件式(2)の下限値を1.40にすることにより諸収差の補正をより良好に行うことができ、本発明の効果をより確実にすることができる。また、条件式(2)の下限値を1.45にすることにより諸収差の補正をさらに良好に行うことができ、本発明の効果をさらに確実にすることができる。また条件式(2)の下限値を1.50にすることにより諸収差の補正を十分良好に行うことができ、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
また、本実施形態に係る広角レンズは、第1レンズ群および第2レンズ群における光学面のうち少なくとも1面に反射防止膜が設けられ、この反射膜防止膜はウェットプロセスを用いて形成された層を少なくとも1層含んで構成される。このように構成することで、本実施形態に係る広角レンズは、物体からの光が光学面で反射されて生じるゴーストやフレアをさらに低減することができ、高い結像性能を達成することができる。
また、本実施形態に係る広角レンズでは、前記反射防止膜は多層膜であり、前記ウェットプロセスで形成された層は、多層膜を構成する層のうち最も表面の層であることが望ましい。このようにすれば、空気との屈折率差を小さくすることができるため、光の反射をより少なくすることが可能になり、ゴーストやフレアをさらに低減することができる。
また、本実施形態に係る広角レンズでは、前記ウェットプロセスを用いて形成された層の屈折率は、1.30以下であることが望ましい。このようにすれば、空気との屈折率差を小さくすることができるため、光の反射をより少なくすることが可能になり、ゴーストやフレアをさらに低減させることができる。
また、本実施形態に係る広角レンズでは、光学面は、物体側に凸形状の物体側のレンズ面であることが望ましい。光学面が物体側に凸形状の物体側のレンズ面でゴーストが発生し易いため、この光学面に反射防止膜を形成することで、ゴーストやフレアを効果的に低減することができる。
また、本実施形態に係る広角レンズでは、物体側に凸形状の物体側のレンズ面は、第2レンズ群中のレンズ面であることが望ましい。光学面が物体側に凸形状の物体側のレンズ面でゴーストが発生し易いため、この光学面に反射防止膜を形成することで、ゴーストやフレアを効果的に低減することができる。
また、本実施形態に係る広角レンズでは、光学面は、像側に凹形状の像側のレンズ面であることが望ましい。光学面が像側に凹形状の像側のレンズ面でゴーストが発生し易いため、この光学面に反射防止膜を形成することで、ゴーストやフレアを効果的に低減することができる。
また、本実施形態に係る広角レンズでは、像側に凹形状の像側のレンズ面は、第1レンズ群中のレンズ面であることが望ましい。光学面が像側に凹形状の像側のレンズ面でゴーストが発生し易いため、この光学面に反射防止膜を形成することで、ゴーストやフレアを効果的に低減することができる。
なお、本実施形態に係る広角レンズでは、反射防止膜は、ウェットプロセスに限らず、ドライプロセス等により形成しても良い。この際、反射防止膜は屈折率が1.30以下となる層を少なくとも1層含むようにすることが好ましい。このように反射防止膜をドライプロセス等で形成しても、ウェットプロセスを用いた場合と同様の効果を得ることができる。なおこの時、屈折率が1.30以下になる層は、多層膜を構成する層のうち最も表面側の層であることが好ましい。
また、本実施形態に係る広角レンズは、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
(3) 0.10 < (−f1)/f0 < 2.00
ただし、f1は第1レンズ群の焦点距離、f0は無限遠合焦時の広角レンズの焦点距離を示す。
条件式(3)は、第1レンズ群の焦点距離を広角レンズの焦点距離で規定した条件式である。第1レンズ群の屈折力の大小は、広角レンズのサイズや軸外収差の補正を良好に行うために必要である。条件式(3)を満足することにより、高い結像性能を有する広角レンズを達成することができる。
条件式(3)の上限値を上回る場合、第1レンズ群の焦点距離の絶対値が大きくなり、すなわち、負の屈折力が弱くなることを意味する。負の屈折力が弱まることにより、第1レンズ群が大径化して広角レンズ径が大型化したり、バックフォーカスが短くなるため、条件式(1)および(2)を満たさなくなる。また、収差補正上では、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レンズ群との屈折力バランスが崩れるため、歪曲収差の補正を良好に行えなくなる。
なお、条件式(3)の上限値を1.60にすることにより諸収差の補正をより良好に行うことができ、本発明の効果をより確実にすることができる。また、条件式(3)の上限値を1.40にすることにより諸収差の補正をさらに良好に行うことができ、本発明の効果をさらに確実にすることができる。また、条件式(3)の上限値を1.17にすることにより諸収差の補正を十分良好に行うことができ、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
条件式(3)の下限値を下回る場合、第1レンズ群の焦点距離の絶対値が小さくなることを意味し、すなわち、第1レンズ群の負の屈折力が著しく強くなることを意味する。その場合、バックフォーカスが著しく長くなり広角レンズの小型化が困難になり、ひいては条件式(1)および(2)を満足できなくなる。収差補正上では、著しい負の屈折力は軸外収差を増大するため、特に像面湾曲、非点収差、コマ収差が悪化する。
なお、条件式(3)の下限値を0.20にすることにより諸収差の補正をより良好行うことができ、本発明の効果をより確実にすることができる。また、条件式(3)の下限値を0.40にすることにより諸収差の補正をさらに良好に行うことができ、本発明の効果をさらに確実にすることができる。また、条件式(3)の下限値を0.50にすることにより諸収差の補正を十分良好に行うことができ、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
また、本実施形態に係る広角レンズは、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
(4) 0.40 < f2/f0 < 1.50
ただし、f2は第2レンズ群の焦点距離、f0は無限遠合焦時の広角レンズの焦点距離を示す。
条件式(4)は、第2レンズ群の焦点距離の最適な値を規定する条件式である。正の屈折力を有する第2レンズ群の屈折力を最適化することは、球面収差、コマ収差の補正を良好に行うために必要である。条件式(4)を満足することにより、高い結像性能を有する広角レンズを達成することができる。
条件式(4)の上限値を上回る場合、第2レンズ群の焦点距離が長くなり、屈折力が弱くなることを意味し、球面収差が補正過剰になる。また、この場合にはコマ収差が悪化する。また、この場合には第2レンズ群の大型化ひいては広角レンズの大型化につながる。
なお、条件式(4)の上限値を1.30にすることにより諸収差の補正をより良好に行うことができ、本発明の効果をより確実にすることができる。また、条件式(4)の上限値を1.10にすることにより諸収差の補正をさらに良好に行うことができ、本発明の効果をさらに確実にすることができる。また、条件式(4)の上限値を1.00にすることにより諸収差の補正を十分良好に行うことができ、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
条件式(4)の下限値を下回る場合、第2レンズ群の焦点距離が短くなり、すなわち、正の屈折力が強くなることを意味し、球面収差が補正不足になる。また、この場合には、結果的にバックフォーカスが短くなる。
なお、条件式(4)の下限値を0.45にすることにより諸収差の補正をより良好に行うことができ、本発明の効果をより確実にすることができる。また、条件式(4)の下限値を0.55にすることにより諸収差の補正をさらに良好に行うことができ、本発明の効果をさらに確実にすることができる。また、条件式(4)の下限値を0.60にすることにより諸収差の補正を十分良好に行うことができ、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
また、本実施形態に係る広角レンズは、以下の条件式(5)を満足することが望ましい。
(5) 0.40 < f0/Σd < 1.60
ただし、f0は無限遠合焦時の広角レンズの焦点距離、Σdは広角レンズの最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離(全レンズ厚)を示す。
条件式(5)は、広角レンズの焦点距離を全レンズ厚で規格化した条件式である。条件式(5)を満足することにより、高い結像性能を有する広角レンズを達成することができる。
条件式(5)の上限値を上回る場合、全レンズ厚が著しく薄くなる。この場合、全レンズ厚を薄肉化すればするほど、軸上と軸外の収差補正を同じレンズ面で同時に行うことになり、また、構成レンズ枚数も薄肉化のために制限されるので複雑な構成がとれない。したがって、軸外収差の補正が困難になり、特に、像面湾曲、非点収差、コマ収差の補正が困難になる。
なお、条件式(5)の上限値を1.50にすることにより諸収差の補正をより良好に行うことができ、本発明の効果をより確実にすることができる。また、条件式(5)の上限値を1.40にすることにより諸収差の補正をさらに良好に行うことができ、本発明の効果をさらに確実にすることができる。また、条件式(5)の上限値を1.15にすることにより諸収差の補正を十分良好に行うことができ、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
条件式(5)の下限値を下回る場合、広角レンズの焦点距離が著しく短くなり、広角レンズとして超広角の領域に至る。この結果、本願の広角レンズのように薄肉化した場合には、軸外収差、特に像面湾曲、非点収差、コマ収差、歪曲収差の補正が困難になる。
なお、条件式(5)の下限値を0.50にすることにより諸収差の補正をより良好に行うことができ、本発明の効果をより確実にすることができる。また、条件式(5)の下限値を0.55にすることにより諸収差の補正をさらに良好に行うことができ、本発明の効果をさらに確実にすることができる。また、条件式(5)の下限値を0.60にすることにより諸収差の補正を十分良好に行うことができ、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
また、本実施形態に係る広角レンズは、以下の条件式(6)を満足することが望ましい。
(6) 45.0 < νd1 < 95.0
ただし、νd1は第1レンズ群中の負の屈折力を有するすべてのレンズのアッベ数の平均値を示す。
条件式(6)は、第1レンズ群中の負の屈折力を有するレンズのアッベ数の平均値を既定する条件式である。この条件式を満足することで倍率色収差を良好に補正することができる。
条件式(6)の上限値を上回る場合、著しく低屈折率ガラスを使用することになるためペッツバール和を良好に保てなくなり、結果的に像面湾曲、非点収差の補正が良好に行えなくなる。
なお、条件式(6)の上限値を90.0にすることにより諸収差の補正をより良好に行うことができ、本発明の効果をより確実にすることができる。また、条件式(6)の上限値を85.0にすることにより諸収差の補正をさらに良好に行うことができ、本発明の効果をさらに確実にすることができる。
条件式(6)の下限値を下回る場合、本願の広角レンズでは、倍率色収差の補正が困難になる。
なお、条件式(6)の下限値を48.0にすることで諸収差の補正をより良好に行うことができ、本発明の効果をより確実にすることができる。また、条件式(6)の下限値を50.0にすることにより諸収差の補正をさらに良好に行うことができ、本発明の効果をさらに確実にすることができる。また、条件式(6)の下限値を51.0にすることにより諸収差の補正を十分良好に行うことができ、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
また、本実施形態に係る広角レンズは、第2レンズ群が正レンズ成分を少なくとも3つ有することが望ましい。このような構成により球面収差を良好に補正できるため、大口径化を達成することができる。
また、本実施形態に係る広角レンズでは、開口絞りは、第2レンズ群の最も像側のレンズよりも物体側に配置することが望ましい。なお、開口絞りは広角レンズのFナンバーを決定する。本願の広角レンズは、開口絞りを第2レンズ群の最も像側のレンズよりも物体側に配置することで像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差の補正を良好に行うことができる。
また、本実施形態に係る広角レンズでは、第1レンズ群は、少なくとも1面の非球面を有することが望ましい。このような構成により、少ないレンズ枚数で広角レンズを構成することができるため小型化を達成することができる。また、この構成により軸外収差、特に像面湾曲、コマ収差、歪曲収差の補正を良好に行うことができる。
以下、本実施形態に係る広角レンズの各数値実施例について添付図面に基づいて説明する。
(第1実施例)
図1は、第1実施例に係る広角レンズのレンズ構成を示す断面図である。
第1実施例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G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2から構成されている。
第1レンズ群G1は、物体側から順に、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像側のレンズ面に非球面を設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から構成されている。
第2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と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22との接合よりなる接合正レンズと、Fナンバーを決定する開口絞りSと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL23と、両凹形状の負レンズL24と両凸形状の正レンズL25との接合よりなる接合正レンズと、非球面を像側のレンズ面に設けた両凸形状の正レンズL26から構成されている。
また、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL12の像側のレンズ面と、第2レンズ群G2の正メニスカスレンズL23の物体側のレンズ面に後述する構成の反射防止膜が形成される。
なお、第2レンズ群G2の負メニスカスレンズL21の物体側のレンズ面から頂点距離4mmの位置に切り欠きを設けて、有効径10.4mmφにて、下方光線の光線決定を行っている。
以下の表1に第1実施例に係る広角レンズの諸元値を示す。
表中の(面データ)において、面番号は物体側から数えたレンズ面の番号、rはレンズ面の曲率半径、dはレンズ面の面間隔、ndはd線(波長λ=587.6nm)に対する屈折率、νdはd線(波長λ=587.6nm)に対するアッベ数をそれぞれ示している。また、物面は物体面、(絞り)は開口絞りS、像面は像面Iをそれぞれ示している。なお、曲率半径r欄の「∞」は平面を示している。また、レンズ面が非球面である場合には面番号に*印を付して曲率半径の欄には近軸曲率半径を示している。
(非球面データ)には、(面データ)に示した非球面について、その形状を次式で表した場合の非球面係数を示す。
X(y)=(y/r)/[1+[1−κ(y/r)]1/2]
+A4×y+A6×y+A8×y+A10×y10
+A12×y12+A14×y14+A16×y16
ここで、光軸に垂直な方向の高さをy、高さyにおける光軸方向の変位量(サグ量)をX(y)、基準球面の曲率半径(近軸曲率半径)をr、円錐係数をκ、n次の非球面係数をAnとする。なお、「E-n」は「×10-n」を示し、例えば「1.234E-05」は「1.234×10-5」を示す。
(各種データ)において、fは焦点距離、FNOはFナンバー、ωは半画角(単:°)、Yは像高、TLはレンズ系の全長、Σdは広角レンズの最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離、BFはバックフォーカスをそれぞれ表している。
(条件式対応値)は、各条件式の対応値をそれぞれ示す。
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r、面間隔d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、これら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、これらの記号は、以降の他の実施例においても同様とし説明を省略する。
(表1)第1実施例
(面データ)
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1) 60.2367 3.7000 1.487490 70.45
2) 1253.2521 0.1000 1.000000
3) 23.0000 1.2000 1.497820 82.56
4)* 9.7255 3.0000 1.000000
5) 17.0653 1.0000 1.497820 82.56
6) 11.2587 3.0000 1.000000
7) 209.7383 6.0000 1.581440 40.75
8) 15.3142 4.0000 1.672700 32.11
9) 999.0000 1.0000 1.000000
10>(絞り) ∞ 0.7000 1.000000
11) 16.8962 1.6000 1.497820 82.56
12) 26.5870 2.9977 1.000000
13) -17.0825 1.0000 1.717360 29.52
14) 115.0466 3.9000 1.603000 65.47
15) -12.9513 0.1000 1.000000
16) 102.8313 3.0000 1.603000 65.47
17)* -33.5404 37.9998 1.000000
像面 ∞

(非球面データ)
第4面
κ= 0.5233
A4= 7.38600E-05
A6= 1.87510E-07
A8= 1.29680E-08
A10= 5.53830E-11
A12=-0.98108E-12
A14=-0.17874E-13
A16= 0.44513E-15
第17面
κ= 6.3253
A4= 4.20950E-05
A6= 7.78040E-08
A8= 1.36830E-09
A10= 7.36610E-13
A12= 0.00
A14= 0.00
A16= 0.00

(各種データ)
f= 24.698
FNO= 2.9
ω= 41.86°
Y= 21.6
TL= 74.298
Σd= 36.297
BF= 38.000

(レンズ群データ)
群 始面 焦点距離
G1 1 -28.546
G2 7 22.093

(条件式対応値)
(1):Σd/Ymax = 1.68
(2):BF/f0 = 1.54
(3):(−f1)/f0 = 1.16
(4):f2/f0 = 0.894
(5):f0/Σd = 0.680
(6):νd1 = 82.56
図2は、第1実施例に係る広角レンズの無限遠合焦時の諸収差を示す。
各収差図において、FNOはFナンバー、Yは像高、ωは半画角(単位:度)、dはd線(波長λ=587.6nm)、およびgはg線(波長λ=435.8nm)をそれぞれ示す。また非点収差において、実線はサジタル像面、点線はメリジオナル像面を示す。コマ収差における実線はメリジオナルコマ収差を示す。なお、以下に示す他の実施例の収差図においても、本実施例と同様の符号を用い以後の説明を省略する。
各諸収差図より、第1実施例に係る広角レンズは、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わかる。
図3は、第1実施例と同様の構成を有する広角レンズに光線が入射したとき、光線が光学面で反射してゴーストとなる様子を示す。
図3において、物体側からの光線BMが図示のようにレンズLに入射すると、第2レンズ群G2の正メニスカスレンズL23における物体側のレンズ面(第1番目のゴースト発生面でありその面番号は11)で反射し、その反射光は第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL12における像側のレンズ面(第2番目のゴースト発生面でありその面番号は4)で再度反射して像面Iに到達し、ゴーストを発生させてしまう。ここで、第1番目のゴースト発生面11は物体側に凸形状のレンズ面、第2番目のゴースト発生面4は像側に凹形状のレンズ面である。このような面に、より広い波長範囲で広い入射角に対応した反射防止膜を形成することで、ゴーストを効果的に低減させることができる。
本第1実施例に係る広角レンズは、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL12における像側のレンズ面(像側に凹形状のレンズ面)と第2レンズ群G2の正メニスカスレンズL23における物体側のレンズ面(物体側に凸形状のレンズ面)に後述する反射防止膜を形成することでゴーストやフレアの低減を達成している。なお、反射防止膜の作用、効果は、以降の他の実施例でも同様であり、個別の詳細な説明を省略する。
(第2実施例)
図4は、第2実施例に係る広角レンズのレンズ構成を示す断面図である。
第2実施例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G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2から構成されている。
第1レンズ群G1は、物体側から順に、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から構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL21と、両凸形状の正レンズL22と、Fナンバーを決定する開口絞りSと、両凹形状の負レンズL23と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL24と、両凸形状の正レンズL25から構成されている。
また、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL12の像側のレンズ面と、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL13の像側のレンズ面に後述する構成の反射防止膜が形成される。
以下の表2に第2実施例に係る広角レンズの諸元値を示す。
(表2)第2実施例
(面データ)
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1) 33.8751 2.8000 1.603000 65.47
2) 74.9380 0.1000 1.000000
3) 20.0930 1.0000 1.755000 52.29
4) 8.3114 3.8000 1.000000
5) 42.9059 1.0000 1.497820 82.56
6) 14.2223 4.0000 1.000000
7) 19.1522 3.0000 1.717360 29.52
8)-1286.6968 1.0000 1.000000
9) 43.0642 5.0000 1.497820 82.56
10) -15.7069 0.5000 1.000000
11> (絞り) ∞ 1.5000 1.000000
12) -13.6078 1.0000 1.903660 31.27
13) 41.2595 0.9000 1.000000
14) -25.4888 2.0000 1.593190 67.87
15) -11.7946 0.1000 1.000000
16) 485.1036 3.2000 1.603000 65.47
17) -14.7873 37.9983 1.000000
像面 ∞

(各種データ)
f= 24.400
FNO= 3.596
ω= 42.44°
Y= 21.6
TL= 68.898
Σd= 30.900
BF= 37.998

(レンズ群データ)
群 始面 焦点距離
G1 1 -15.318
G2 7 18.373

(条件式対応値)
(1):Σd/Ymax = 1.43
(2):BF/f0 = 1.56
(3):(−f1)/f0 = 0.628
(4):f2/f0 = 0.753
(5):f0/Σd = 0.790
(6):νd1 = 67.74
図5は、第2実施例に係る広角レンズの無限遠合焦時の諸収差を示す。各諸収差図より、第2実施例に係る広角レンズは、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わかる。
(第3実施例)
図6は、第3実施例に係る広角レンズのレンズ構成を示す断面図である。
第3実施例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G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2から構成されている。
第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凸面を向け像側のレンズ面に非球面を設けた負メニスカスレンズL11と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL12から構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL21と、Fナンバーを決定する開口絞りSと、両凸形状の正レンズL22と、両凹形状の負レンズL23と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL24と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL25から構成されている。
また、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL12の像側のレンズ面と、第2レンズ群G2の両凸形状の正レンズL22の物体側のレンズ面に後述する構成の反射防止膜が形成される。
以下の表3に第3実施例に係る広角レンズの諸元値を示す。
(表3)第3実施例
(面データ)
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1) 13.0000 1.0000 1.603000 65.47
2)* 6.5788 4.0000 1.000000
3) 16.3065 1.0000 1.497820 82.56
4) 9.3200 3.0000 1.000000
5) 35.6227 3.0000 1.672700 32.11
6) -45.2913 1.0000 1.000000
7>(絞り)∞ 1.0000 1.000000
8) 58.1986 5.0000 1.497820 82.56
9) -11.9480 1.6000 1.000000
10) -25.4154 1.5000 1.850260 32.35
11) 28.5178 1.2000 1.000000
12) -34.8646 2.5000 1.497820 82.56
13) -12.2372 0.1000 1.000000
14) -148.0797 2.5000 1.603000 65.47
15) -22.6787 38.0226 1.000000
像面 ∞

(非球面データ)
第2面
κ= 0.7798
A4= -1.89600E-05
A6= 6.76130E-06
A8= -5.07050E-07
A10= 2.17350E-08
A12= -0.45673E-09
A14= 0.37950E-11
A16= 0.10000E-17

(各種データ)
f= 24.401
FNO= 3.62
ω= 42.31°
Y= 21.6
TL= 66.423
Σd= 28.400
BF= 38.023

(レンズ群データ)
群 始面 焦点距離
G1 1 -14.488
G2 5 17.812

(条件式対応値)
(1):Σd/Ymax = 1.31
(2):BF/f0 = 1.56
(3):(−f1)/f0 = 0.594
(4):f2/f0 = 0.730
(5):f0/Σd = 0.859
(6):νd1 = 74.02
図7は、第3実施例に係る広角レンズの無限遠合焦時の諸収差を示す。各諸収差図より、第3実施例に係る広角レンズは、諸収差が良好に補正され優れた結像性能を有することがわかる。
(第4実施例)
図8は、第4実施例に係る広角レンズのレンズ構成を示す断面図である。
第4実施例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G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2から構成されている。
第1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L11と、物体側に凸面を向け像側のレンズ面に非球面を設けた負メニスカスレンズL12から構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL21と、両凸形状の正レンズL22と、Fナンバーを決定する開口絞りSと、両凹形状の負レンズL23と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL24と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL25から構成されている。
また、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL11の像側のレンズ面と、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL12の像側のレンズ面に後述する構成の反射防止膜が形成される。
以下の表4に第4実施例に係る広角レンズの諸元値を示す。
(表4)第4実施例
(面データ)
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1) 16.0478 1.0000 1.755000 52.29
2) 7.9274 3.0000 1.000000
3) 10.0991 1.0000 1.589130 61.18
4)* 6.8029 4.0000 1.000000
5) 32.0272 3.0000 1.717360 29.52
6) -43.9577 1.0000 1.000000
7) 32.6637 5.0000 1.487490 70.45
8) -11.6735 0.5000 1.000000
9>(絞り)∞ 1.5000 1.000000
10) -17.5914 1.5000 1.903660 31.27
11) 26.5782 1.0000 1.000000
12) -56.3638 2.5000 1.593190 67.87
13) -12.4855 0.1000 1.000000
14) -31.8451 2.0000 1.603000 65.47
15) -14.5224 37.9778 1.000000
像面 ∞

(非球面データ)
第4面
κ= 0.8089
A4= -3.23490E-05
A6= 7.06440E-08
A8= -1.25010E-07
A10= 3.45160E-09
A12= -0.60254E-10
A14= 0.00
A16= 0.00

(各種データ)
f= 24.401
FNO= 3.62
ω= 42.31°
Y= 21.6
TL= 65.078
Σd= 27.100
BF= 37.978

(レンズ群データ)
群 始面 焦点距離
G1 1 -13.163
G2 5 16.844

(条件式対応値)
(1):Σd/Ymax = 1.25
(2):BF/f0 = 1.56
(3):(−f1)/f0 = 0.539
(4):f2/f0 = 0.690
(5):f0/Σd = 0.900
(6):νd1 = 56.74
図9は、第4実施例に係る広角レンズの無限遠合焦時の諸収差を示す。各諸収差図より、第4実施例に係る広角レンズは、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わかる。
(第5実施例)
図10は、第5実施例に係る広角レンズのレンズ構成を示す断面図である。
第5実施例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G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2から構成されている。
第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向け像側のレンズ面に非球面を設けた負メニスカスレンズL11から構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL21と、両凸形状の正レンズL22と、Fナンバーを決定する開口絞りSと、両凹形状の負レンズL23と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL24と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL25から構成されている。
また、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL11の像側のレンズ面と、第2レンズ群G2の両凸形状の正レンズL21の物体側のレンズ面に後述する構成の反射防止膜が形成される。
以下の表5に第5実施例に係る広角レンズの諸元値を示す。
(表5)第5実施例
(面データ)
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1) 16.0478 1.0000 1.755000 52.29
2)* 6.7924 5.0000 1.000000
3) 23.7034 5.0000 1.755200 27.51
4) -103.0800 1.0000 1.000000
5) 491.5870 3.0000 1.603000 65.47
6) -31.7952 0.5000 1.000000
7> (絞り) ∞ 1.5000 1.000000
8) -27.9362 1.5000 1.805180 25.43
9) 32.4779 1.1599 1.000000
10) -47.5563 2.0000 1.593190 67.87
11) -13.1659 0.1000 1.000000
12) -33.7926 2.5000 1.603000 65.47
13) -12.9041 37.8784 1.000000
像面 ∞

(非球面データ)
第2面
κ= 0.9337
A4= -5.24830E-05
A6= -4.30110E-06
A8= 2.22250E-07
A10= -8.38110E-09
A12= 0.69851E-10
A14= 0.00
A16= 0.00

(各種データ)
f= 24.401
FNO= 3.60
ω= 42.47°
Y= 21.6
TL= 62.138
Σd= 24.260
Bf= 37.878

(レンズ群データ)
群 始面 焦点距離
G1 1 -16.359
G2 3 18.317

(条件式対応値)
(1):Σd/Ymax = 1.12
(2):BF/f0 = 1.55
(3):(−f1)/f0 = 0.670
(4):f2/f0 = 0.751
(5):f0/Σd = 1.01
(6):νd1 = 52.29
図11は、第5実施例に係る広角レンズの無限遠合焦時の諸収差を示す。各諸収差図より、第5実施例に係る広角レンズは、諸収差が良好に補正され優れた結像性能を有することがわかる。
(第6実施例)
図12は、第6実施例に係る広角レンズのレンズ構成を示す断面図である。
第6実施例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G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2から構成されている。
第1レンズ群G1は、物体側から順に、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像側のレンズ面に非球面を設けた負メニスカスレンズL12から構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸形状の正レンズL21と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22と、Fナンバーを決定する開口絞りSと、両凹形状の負レンズL23と、両凸形状の正レンズL24と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL25から構成されている。
また、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL12の像側のレンズ面と、第2レンズ群G2の両凸形状の正レンズL21の物体側のレンズ面に後述する構成の反射防止膜が形成される。
以下の表6に第6実施例に係る広角レンズの諸元値を示す。
(表6)第6実施例
(面データ)
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1) 33.8751 2.8000 1.603000 65.47
2) 74.9380 0.1000 1.000000
3) 20.0930 1.0000 1.603000 65.47
4)* 6.5597 6.0000 1.000000
5) 25.5540 3.0000 1.717360 29.52
6) -300.6963 1.0000 1.000000
7) -34.2497 5.0000 1.497820 82.56
8) -17.6995 0.5000 1.000000
9>(絞り) ∞ 1.5000 1.000000
10) -20.5645 1.0000 1.903660 31.27
11) 41.5823 0.5000 1.000000
12) 109.9269 3.0000 1.593190 67.87
13) -11.8678 0.1000 1.000000
14) -47.8393 2.3000 1.603000 65.47
15) -17.1597 37.9989 1.000000
像面 ∞

(非球面データ)
第4面
κ= 0.8318
A4= 4.76210E-05
A6= -3.01810E-06
A8= 9.91860E-08
A10= -1.21060E-09
A12= 0.00
A14= 0.00
A16= 0.00

(各種データ)
f= 24.401
FNO= 3.6
ω= 42.31°
Y= 21.6
TL= 65.799
Σd= 27.800
BF= 37.999

(レンズ群データ)
群 始面 焦点距離
G1 1 -20.971
G2 5 19.797

(条件式対応値)
(1):Σd/Ymax = 1.29
(2):BF/f0 = 1.56
(3):(−f1)/f0 = 0.859
(4):f2/f0 = 0.811
(5):f0/Σd = 0.878
(6):νd1 = 65.47
図13は、第6実施例に係る広角レンズの無限遠合焦時の諸収差を示す。各諸収差図より、第6実施例に係る広角レンズは、諸収差が良好に補正され優れた結像性能を有することがわかる。
(第7実施例)
図14は、第7実施例に係る広角レンズのレンズ構成を示す断面図である。
第7実施例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G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2から構成されている。
第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凸面を向け像側のレンズ面に非球面を設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から構成されている。
第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL21と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22と、Fナンバーを決定する開口絞りSと、両凹形状の負レンズL23と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL24と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL25から構成されている。
また、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL12の像側のレンズ面と、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL13の像側のレンズ面に後述する構成の反射防止膜が形成される。
以下の表7に第7実施例に係る広角レンズの諸元値を示す。
(表7)第7実施例
(面データ)
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1) 33.8751 2.8000 1.603000 65.47
2)* 74.9380 0.1000 1.000000
3) 20.0930 1.0000 1.603000 65.47
4) 7.9328 3.3000 1.000000
5) 16.9134 1.0000 1.497820 82.56
6) 9.2383 2.0000 1.000000
7) 17.1817 3.0000 1.717360 29.52
8) 53.0942 1.0000 1.000000
9) -920.7724 5.0000 1.497820 82.56
10) - 17.9112 0.5000 1.000000
11>(絞り) ∞ 1.5000 1.000000
12) -15.1601 1.0000 1.903660 31.27
13) 102.1453 0.6000 1.000000
14) -42.6459 2.2000 1.593190 67.87
15) -11.8420 0.1000 1.000000
16) -95.0161 3.0000 1.603000 65.47
17) -12.9317 37.9970 1.000000
像面 ∞

(非球面データ)
第2面
κ= 1.00
A4= -8.43520E-06
A6= 3.92740E-08
A8= -1.78160E-10
A10= 4.80600E-13
A12= 0.00
A14= 0.00
A16= 0.00

(各種データ)
f= 24.401
FNO= 3.64
ω= 42.32°
Y= 21.6
TL= 66.097
Σd= 28.100
BF= 37.997

(レンズ群データ)
群 始面 焦点距離
G1 1 -17.111
G2 7 18.270

(条件式対応値)
(1):Σd/Ymax = 1.30
(2):BF/f0 = 1.56
(3):(−f1)/f0 = 0.701
(4):f2/f0 = 0.749
(5):f0/Σd = 0.868
(6):νd1 = 74.02
図15は、第7実施例に係る広角レンズの無限遠合焦時の諸収差を示す。各諸収差図より、第7実施例に係る広角レンズは、諸収差が良好に補正され優れた結像性能を有することがわかる。
ここで、本願の広角レンズに用いられる反射防止膜(多層広帯域反射防止膜とも言う)について説明する。図18は、反射防止膜の膜構成を示す図である。この反射防止膜101は7層からなり、レンズ等の光学部材102の光学面に形成される。第1層101aは真空蒸着法で蒸着された酸化アルミニウムで形成されている。また、この第1層101aの上にさらに真空蒸着法で蒸着された酸化チタンと酸化ジルコニウムの混合物からなる第2層101bが形成される。さらに、この第2層101bの上に真空蒸着法で蒸着された酸化アルミニウムからなる第3層101cが形成され、この第3層101cの上に真空蒸着法で蒸着された酸化チタンと酸化ジルコニウムの混合物からなる第4層101dが形成される。またさらに、この第4層101dの上に真空蒸着法で蒸着された酸化アルミニウムからなる第5層101eが形成され、この第5層101eの上に真空蒸着法で蒸着された酸化チタンと酸化ジルコニウムの混合物からなる第6層101fが形成される。
このようにして形成された第6層101fの上に、ウェットプロセスによりシリカとフッ化マグネシウムの混合物からなる第7層101gが形成されて本実施形態の反射防止膜101が形成される。第7層101gの形成には、ウェットプロセスの一種であるゾル−ゲル法を用いている。
ゾル−ゲル法とは、光学部材の光学面上に光学薄膜材料ゾルを塗布し、ゲル膜を堆積させた後、液体に浸漬し、この液体の温度及び圧力を臨界状態以上にしてその液体を気化・乾燥させることにより膜を生成する製法である。なお、ウェットプロセスとして、ゾル−ゲル法に限らず、ゲル状態を経ないで固体膜を得る方法を用いるようにしてもよい。
このように、この反射防止膜101の第1層101a〜第6層101fまではドライプロセスである真空蒸着法(例えば、電子ビーム蒸着)により形成され、最上層である第7層101gは、フッ酸/酢酸マグネシウム法で調製したゾル液を用いるウェットプロセスにより以下の手順で形成されている。まず、予めレンズの反射防止膜101成膜面(上述の光学部材102の光学面)に真空蒸着法を用いて第1層101aとなる酸化アルミニウム層、第2層101bとなる酸化チタン−酸化ジルコニウム混合層、第3層101cとなる酸化アルミニウム層、第4層101dとなる酸化チタン−酸化ジルコニウム混合層、第5層101eとなる酸化アルミニウム層、第6層101fとなる酸化チタン−酸化ジルコニウム混合層を順に形成する。そして、真空蒸着装置より光学部材102を取り出した後、フッ酸/酢酸マグネシウム法により調製したゾル液をスピンコート法により塗布することにより第7層101gとなるシリカとフッ化マグネシウムの混合物からなる層を形成する。フッ酸/酢酸マグネシウム法によって調製される際の反応式を以下の式(7)に示す。
(7) 2HF+Mg(CH3COO)2→MgF2+2CH3COOH
第7層101gの成膜に用いたゾル液は、原料混合後、オートクレーブで140℃、24時間高温加圧熟成処理を施した後、成膜に用いられる。光学部材102は、第7層101gの成膜終了後、大気中で160℃、1時間加熱処理して完成される。このようなゾル−ゲル法を用いることにより、原子または分子が数個から数十個程度集まって、大きさが数nmから数十nmの粒子ができ、さらに、それらの粒子が数個集まって二次粒子が形成され、それら二次粒子が堆積することにより第7層101gが形成される。
このようにして形成された反射防止膜101を有する光学部材の光学的性能について図19に示す分光特性を用いて説明する。
本実施形態に係る反射防止膜を有する光学部材(レンズ)は、以下の表8に示す条件で形成されている。ここで表8は、基準波長をλとし、基板の屈折率(光学部材)が1.62、1.74及び1.85について反射防止膜101の各層101a(第1層)〜101g(第7層)の光学膜厚をそれぞれ求めたものである。なお、表8では、酸化アルミニウムをAl2O3、酸化チタンと酸化ジルコニウム混合物をZrO2+TiO2、シリカとフッ化マグネシウムの混合物をSiO2+MgF2とそれぞれ表している。
図19は、表8において基準波長λを550nmとして反射防止膜101の各層の光学膜厚を設計した光学部材に光線が垂直入射する時の分光特性を表している。
図19から、基準波長λを550nmで設計した反射防止膜101を有する光学部材は、光線の波長が420nm〜720nmの全域で反射率を0.2%以下に抑えられることが判る。なお、図19には、表8における基板の屈折率が1.62の場合の反射防止膜を有する光学部材の分光特性が図示されていないが、基板の屈折率が1.74、1,85の場合とほぼ同等の分光特性を有していることは言うまでもない。また、表8において基準波長λをd線(波長587.6nm)として各光学膜厚を設計した反射防止膜101を有する光学部材でも、その分光特性にはほとんど影響せず図19に示す基準波長λが550nmの場合とほぼ同等の分光特性を有する。
(表8)
物質 屈折率 光学膜厚 光学膜厚 光学膜厚
媒質 空気 1
第7層 SiO2+MgF2 1.26 0.268λ 0.271λ 0.269λ
第6層 ZrO2+TiO2 2.12 0.057λ 0.054λ 0.059λ
第5層 Al2O3 1.65 0.171λ 0.178λ 0.162λ
第4層 ZrO2+TiO2 2.12 0.127λ 0.13λ 0.158λ
第3層 Al2O3 1.65 0.122λ 0.107λ 0.08λ
第2層 ZrO2+TiO2 2.12 0.059λ 0.075λ 0.105λ
第1層 Al2O3 1.65 0.257λ 0.03λ 0.03λ
基板の屈折率 1.62 1.74 1.85
次に、本反射防止膜の変形例について説明する。この反射防止膜は5層からなり、表8と同様、以下の表9で示される条件で基準波長λに対する各層の光学膜厚が設計される。本変形例では、第5層の形成に前述のゾル−ゲル法を用いている。
図20は、表9において、基板の屈折率が1.52及び基準波長λを550nmとして各光学膜厚を設計した反射防止膜を有する光学部材に光線が垂直入射する時の分光特性を示している。図20から本変形例の反射防止膜は、光線の波長が420nm〜720nmの全域で反射率が0.2%以下に抑えられることがわかる。なお、表9において基準波長λをd線(波長587.6nm)として各光学膜厚を設計した反射防止膜を有する光学部材でも、その分光特性にはほとんど影響せず、図20に示す分光特性とほぼ同等の特性を有する。
図21は、図20に示す分光特性を有する光学部材への光線の入射角が30度、45度、60度の場合の分光特性をそれぞれ示す。なお、図20、図21には表9に示す基板の屈折率が1.46の反射防止膜を有する光学部材の分光特性が図示されていないが、基板の屈折率が1.52とほぼ同等の分光特性を有していることは言うまでもない。
(表9)
物質 屈折率 光学膜厚 光学膜厚
媒質 空気 1
第5層 SiO2+MgF2 1.26 0.275λ 0.269λ
第4層 ZrO2+TiO2 2.12 0.045λ 0.043λ
第3層 Al2O3 1.65 0.212λ 0.217λ
第2層 ZrO2+TiO2 2.12 0.077λ 0.066λ
第1層 Al2O3 1.65 0.288λ 0.290λ
基板の屈折率 1.46 1.52
また比較のため、図22に、従来の真空蒸着法などのドライプロセスのみで成膜した反射防止膜の一例を示す。図22は、表9と同じ基板の屈折率1.52に以下の表10で示される条件で構成される反射防止膜を設計した光学部材に光線が垂直入射する時の分光特性を示す。また、図23は、図22に示す分光特性を有する光学部材への光線の入射角が30度、45度、60度の場合の分光特性をそれぞれ示す。
(表10)
物質 屈折率 光学膜厚
媒質 空気 1
第7層 MgF2 1.39 0.243λ
第6層 ZrO2+TiO2 2.12 0.119λ
第5層 Al2O3 1.65 0.057λ
第4層 ZrO2+TiO2 2.12 0.220λ
第3層 Al2O3 1.65 0.064λ
第2層 ZrO2+TiO2 2.12 0.057λ
第1層 Al2O3 1.65 0.193λ
基板の屈折率 1.52
図19、図20および図21で示される本実施形態に係る反射防止膜を有する光学部材の分光特性を、図22および図23で示される従来例の分光特性と比較すると、本反射防止膜を有する光学部材の反射率の低さが良くわかる。
次に、本願の第1実施例から第7実施例に上記表8、表9に示す反射防止膜の適用例について説明する。
本第1実施例の広角レンズにおいて、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL12の屈折率は、表1に示すように、nd=1.497820であり、第2レンズ群G2の正メニスカスレンズL23の屈折率は、nd=1.497820であるため、負メニスカスレンズL12における像側のレンズ面に基板の屈折率が1.46に対応する反射防止膜101(表9参照)を用い、正メニスカスレンズL23の物体側の面に、基板の屈折率が1.46に対応する反射防止膜(表9参照)を用いることで各レンズ面からの反射光を少なくでき、ゴーストやフレアを低減することができる。
また、本第2実施例の広角レンズにおいて、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL12の屈折率は、表2に示すように、nd=1.755000であり、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL13の屈折率は、nd=1.497820であるため、負メニスカスレンズL12における像側のレンズ面に、基板の屈折率が1.74に対応する反射防止膜101(表8参照)を用い、負メニスカスレンズL13における像側のレンズ面に、基板の屈折率が1.46に対応する反射防止膜(表9参照)を用いることで各レンズ面からの反射光を少なくでき、ゴーストやフレアを低減することができる。
また、本第3実施例の広角レンズにおいて、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL12の屈折率は、表3に示すように、nd=1.497820であり、第2レンズ群G2の両凸形状の正レンズL22の屈折率は、nd=1.497820であるため、負メニスカスレンズL12における像側のレンズ面に、基板の屈折率が1.46に対応する反射防止膜(表9参照)を用い、両凸形状の正レンズL22における物体側のレンズ面に、基板の屈折率が1.46に対応する反射防止膜(表9参照)を用いることで各レンズ面からの反射光を少なくでき、ゴーストやフレアを低減することができる。
また、本第4実施例の広角レンズにおいて、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL11の屈折率は、表4に示すように、nd=1.755000であり、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL12の屈折率は、nd=1.589130であるため、負メニスカスレンズL11における像側のレンズ面に、基板の屈折率が1.74に対応する反射防止膜101(表8参照)を用い、負メニスカスレンズL12における像側のレンズ面に、基板の屈折率が1.62に対応する反射防止膜101(表8参照)を用いることで各レンズ面からの反射光を少なくでき、ゴーストやフレアを低減することができる。
また、本第5実施例の広角レンズにおいて、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL11の屈折率は、表5に示すように、nd=1.755000であり、第2レンズ群G2の両凸形状の正レンズL21の屈折率は、nd=1.755200であるため、負メニスカスレンズL11における像側のレンズ面に、基板の屈折率が1.74に対応する反射防止膜101(表8参照)を用い、両凸形状の正レンズL21における物体側のレンズ面に、基板の屈折率が1.74に対応する反射防止膜101(表8参照)を用いることで各レンズ面からの反射光を少なくでき、ゴーストやフレアを低減することができる。
また、本第6実施例の広角レンズにおいて、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL12の屈折率は、表6に示すように、nd=1.603000であり、第2レンズ群G2の両凸形状の正レンズL21の屈折率は、nd=1.717360であるため、負メニスカスレンズL12における像側のレンズ面に、基板の屈折率が1.62に対応する反射防止膜101(表8参照)を用い、正レンズL21における物体側のレンズ面に、基板の屈折率が1.74に対応する反射防止膜101(表8参照)を用いることで各レンズ面からの反射光を少なくでき、ゴーストやフレアを低減することができる。
また、本第7実施例の広角レンズにおいて、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL12の屈折率は、表7に示すように、nd=1.603000であり、第1レンズ群G1の負メニスカスレンズL13の屈折率は、nd=1.497820であるため、負メニスカスレンズL12における像側のレンズ面に、基板の屈折率が1.62に対応する反射防止膜101(表8参照)を用い、負メニスカスレンズL13における像側のレンズ面に、基板の屈折率が1.46に対応する反射防止膜(表9参照)を用いることで各レンズ面からの反射光を少なくでき、ゴーストやフレアを低減することができる。
なお、本反射防止膜は、平行平面板の光学面に設けて光学素子として利用することも可能であるし、曲面状に形成されたレンズの光学面に設けて利用することも可能である。
以上述べたように本実施形態に係る広角レンズによれば、包括角2ω=84°を越え、さらにF2.8からF3.6程度の口径を有し、ゴースト、フレアをより低減させた小型で薄型、球面収差、像面湾曲、非点収差、コマ収差が良好に補正された高性能な広角レンズが実現できる。
なお、以下の内容は、本願の広角レンズの光学性能を損なわない範囲で適宜採用することが可能である。
本願の広角レンズの数値実施例として2群構成のものを示したが、本願はこれに限られず、その他の群構成(例えば、3群等)の広角レンズを構成することもできる。具体的には、本願の広角レンズの最も物体側や最も像面側にレンズまたはレンズ群を追加した構成でも構わない。なお、レンズ群とは、空気間隔で分離された、少なくとも1枚のレンズを有する部分を示す。
また、本願の広角レンズは、無限遠物体から近距離物体への合焦を行うために、レンズ群の一部、1つのレンズ群全体、又は複数のレンズ群を合焦レンズ群として光軸方向へ移動させる構成としてもよい。特に、全体、または第2レンズ群の少なくとも一部または全体の中の少なくとも2つの部分をそれぞれを合焦レンズ群とすることが好ましい。また、斯かる合焦レンズ群は、オートフォーカスに適用することも可能であり、オートフォーカス用のモータ、例えば超音波モータ等による駆動にも適している。
また、本願の広角レンズにおいて、いずれかのレンズ群全体又はその一部を、防振レンズ群として光軸に垂直な成分を含むように移動させ、又は光軸を含む面内方向へ回転移動(揺動)させることで、手ブレによって生じる像ブレを補正する構成とすることもできる。特に、本願の広角レンズでは第2レンズ群の少なくとも一部を防振レンズ群とすることが好ましい。
また、本願の広角レンズを構成するレンズのレンズ面は、球面または平面としてもよく、あるいは非球面としてもよい。レンズ面が球面または平面の場合、レンズ加工および組立調整が容易になり、レンズ加工および組立調整の誤差による光学性能の劣化を防ぐことができるため好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないため好ましい。レンズ面が非球面の場合、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に成型したガラスモールド非球面、またはガラス表面に設けた樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれでもよい。また、レンズ面は回折面としてもよく、レンズを屈折率分布型レンズ(GRINレンズ)或いはプラスチックレンズとしてもよい。
また、本願の広角レンズにおいて開口絞りは第2レンズ群の内部または近傍に配置されることが好ましいが、開口絞りとして部材を設けずにレンズ枠でその役割を代用する構成としてもよい。
また、本願の広角レンズでは、第1レンズ群は負のレンズ成分を1つ有することが好ましい。また、第1レンズ群は、正レンズ成分を1つと、負レンズ成分を1つ有することが好ましい。また第1レンズ群は、物体側から順に、正負の順に各レンズ成分を空気間隔を介在させて配置することが好ましい。
また、本願の広角レンズでは、第2レンズ群は正のレンズ成分を2つと、負のレンズ成分を1つ有することが好ましい。また第2レンズ群は、物体側から順に、正負正の順に各レンズ成分を空気間隔を介在させて配置することが好ましい。
また、本願の広角レンズでは、第2レンズ群は正のレンズ成分を3つと、負のレンズ成分を1つ有することが好ましい。また第2レンズ群は、物体側から順に、正負正正の順で各レンズ成分を空気間隔を介在させて配置することが好ましい。
次に、本実施形態に係る広角レンズを備えた撮像装置について図面を参照しつつ説明する。図16は、第1実施例に係る広角レンズを備えた撮像装置(カメラ)の構成を示す図である。
本カメラ1は、図16に示すように撮影レンズ2として上記第1実施例に係る広角レンズを備えたデジタル一眼レフカメラである。
本カメラ1において、不図示の物体(被写体)からの光は、第1実施例に係る広角レンズである撮影レンズ2で集光されて、クイックリターンミラー3を介して焦点板4に結像される。そして焦点板4に結像されたこの光は、ペンタプリズム5中で複数回反射されて接眼レンズ6へ導かれる。これにより撮影者は、被写体像を接眼レンズ6を介して正立像として観察することができる。
また、撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、クイックリターンミラー3が光路外へ退避し、撮影レンズ2で集光された不図示の被写体からの光は撮像素子7上に被写体像を形成する。これにより被写体からの光は、当該撮像素子7により撮像され、被写体画像として不図示のメモリに記録される。このようにして、撮影者は本カメラ1による被写体の撮影を行うことができる。
ここで、本カメラ1に撮影レンズ2として搭載した上記第1実施例に係る広角レンズは、上記第1実施例において説明したように、その特徴的なレンズ構成によって、ゴースト、フレアをより低減させ、像面湾曲、非点収差、コマ収差の少ない高い結像性能を有する広角レンズを実現している。
また、本カメラ1は、本第1実施例に係る広角レンズを用いることにより、ゴースト、フレアをより低減させ、像面湾曲、非点収差、コマ収差の少ない広角撮影可能な薄型撮像装置を実現することができる。
なお、上記実施例では第1実施例に係る広角レンズを撮影レンズ2として搭載してカメラ1を構成した例を示したが、上記第1実施例以外の実施例に係る広角レンズを搭載しても上記カメラ1と同様の効果を奏することは言うまでもない。
以下、本願の広角レンズの製造方法の概略を図17に基づいて説明する。図17は、本願の広角レンズの製造方法を示す図である。
本願の広角レンズの製造方法は、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レンズ群を有し、第1レンズ群および第2レンズ群における光学面の少なくとも1面に反射防止膜が設けられ、この反射防止膜はウェットプロセスを用いて形成された層を少なくとも1層含む広角レンズの製造方法であって、図17に示す各ステップS1〜S3を含むものである。
ステップS1:
ステップS1は、第1レンズ群に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを含む光学部材を配置する。
ステップS2:
ステップS2は、第2レンズ群に、物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズとを含む光学部材を配置する。
ステップS3:
ステップS3は、広角レンズが、以下の条件式(1)、(2)を満足するように第1レンズ群、第2レンズ群を含む光学部材を円筒状の鏡筒内に物体側から配置する。ここで配置される第1レンズ群および第2レンズ群における光学面の内の少なくとも1面に反射防止膜が設けられており、この反射防止膜はウェットプロセスを用いて形成された層を少なくとも1層含んでいる。
(1) 0.90 < Σd/Ymax < 2.00
(2) 1.30 < BF/ f0 < 2.50
ただし、Σdは広角レンズの最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離、Ymaxは広角レンズが最大画角の時の像高、BFは広角レンズの最も像側のレンズ面の頂点から近軸像面までの距離、f0は無限遠合焦時の広角レンズの焦点距離を示す。
斯かる本願の広角レンズの製造方法によれば、ゴースト、フレアをより低減し、広画角と良好な光学性能を備えた広角レンズを製造することができる。
なお、上記各実施例は本発明の一具体例を示しているものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
S 開口絞り
I 像面
1 カメラ
2 撮影レンズ
3 クイックリターンミラー
4 焦点板
5 ペンタプリズム
6 接眼レンズ
7 撮像素子
101 反射防止膜
101a 第1層
101b 第2層
101c 第3層
101d 第4層
101e 第5層
101f 第6層
101g 第7層
102 光学部材

Claims (15)

  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レンズ群とを有し、
    前記第1レンズ群は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを少なくとも1枚有し、
    前記第2レンズ群は、物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズとを有し、
    以下の条件を満足し、
    前記第1レンズ群および前記第2レンズ群における光学面の内の少なくとも1面に反射防止膜が設けられ、
    前記反射防止膜はウェットプロセスを用いて形成された層を少なくとも1層含むことを特徴とする広角レンズ。
    0.90 < Σd / Ymax < 2.00
    1.30 < BF / f0 < 2.50
    ただし、
    Σd:前記広角レンズの最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離、
    Ymax:前記広角レンズが最大画角の時の像高、
    BF:前記広角レンズの最も像側のレンズ面の頂点から近軸像面までの距離、
    f0:無限遠合焦時の前記広角レンズの焦点距離を示す。
  2. 前記反射防止膜は多層膜であり、
    前記ウェットプロセスで形成された層は、前記多層膜を構成する層のうち最も表面側の層であることを特徴とする請求項1に記載の広角レンズ。
  3. 前記ウェットプロセスを用いて形成された層の屈折率は、1.30以下であることを特徴とする請求項1から2に記載の広角レンズ。
  4. 前記光学面は、物体側に凸形状の物体側のレンズ面であることを特徴とする請求項1から3に記載の広角レンズ。
  5. 前記物体側に凸形状の物体側のレンズ面は、前記第2レンズ群中のレンズ面であることを特徴とする請求項4に記載の広角レンズ。
  6. 前記光学面は、像側に凹形状の像側のレンズ面であることを特徴とする請求項1から5に記載の広角レンズ。
  7. 前記像側に凹形状の像側のレンズ面は、前記第1レンズ群中のレンズ面であることを特徴とする請求項6に記載の広角レンズ。
  8. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の広角レンズ。
    0.10 < (−f1)/f0 < 2.00
    ただし、
    f1:前記第1レンズ群の焦点距離、
    f0:無限遠合焦時における前記広角レンズの焦点距離。
  9. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の広角レンズ。
    0.40 < f2/f0 < 1.50
    ただし、
    f2:前記第2レンズ群の焦点距離、
    f0:無限遠合焦時における前記広角レンズの焦点距離。
  10. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の広角レンズ。
    0.40 < f0/Σd < 1.60
    ただし、
    f0:無限遠合焦時における前記広角レンズの焦点距離、
    Σd:前記広角レンズの最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上
    の距離。
  11. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の広角レンズ。
    45.0 < νd1 < 95.0
    ただし、
    νd1:前記第1レンズ群中の負の屈折力を有するすべてのレンズのアッベ数の平均値。
  12. 前記第2レンズ群の最も像側のレンズよりも物体側に開口絞りを有することを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載の広角レンズ。
  13. 前記第1レンズ群は少なくとも1面の非球面を含むことを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載の広角レンズ。
  14. 請求項1から13のいずれか一項に記載の広角レンズを備えたことを特徴とする撮像装置。
  15. 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レンズ群とを有する広角レンズの製造方法であって、
    前記第1レンズ群に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを配置し、
    前記第2レンズ群に、物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズとを配置し、
    以下の条件を満足し、
    前記第1レンズ群および前記第2レンズ群における光学面の内の少なくとも1面に反射防止膜が設けられ、
    前記反射防止膜はウェットプロセスを用いて形成された層を少なくとも1層含むようにしたことを特徴とする広角レンズの製造方法。
    0.90 < Σd / Ymax < 2.00
    1.30 < BF / f0 < 2.50
    ただし、
    Σd:前記広角レンズの最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離、
    Ymax:前記広角レンズが最大画角の時の像高、BFを前記広角レンズの最も像側のレンズ面の頂点から近軸像面までの距離、
    BF:広角レンズの最も像側のレンズ面の頂点から近軸像面までの距離、
    f0:無限遠合焦時における前記広角レンズの焦点距離。
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