JP5338345B2 - 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 PDFInfo
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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）。
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いと言う課題がある。
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レンズ群とにより実質的に２個のレンズ群からなり、前記第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた少なくとも１つの負メニスカスレンズ成分から成り、前記第２レンズ群は、物体側から順に、二つの正レンズ成分と、負レンズ成分と、二つの正レンズ成分とからなり、前記負レンズ成分は負レンズを有し、以下の条件を満足することを特徴とする広角レンズを提供する。
｜ＲＮＲ｜−｜ＲＮＦ｜＞０ （単位：ｍｍ）
１．３０ ＜ ＢＦ ／ ｆ０ ＜ ２．５０
０．９０ ＜ Σｄ ／ Ｙｍａｘ ＜ １．５０
｜ＲＮＲ｜−｜ＲＮＦ｜＞０ （単位：ｍｍ）
１．３０ ＜ ＢＦ ／ ｆ０ ＜ ２．５０
０．９０ ＜ Σｄ ／ Ｙｍａｘ ＜ １．５０
ただし、ＲＮＦは前記第２レンズ群の負レンズ成分の負レンズの物体側のレンズ面の曲率半径、ＲＮＲは前記第２レンズ群の負レンズ成分の負レンズの像側のレンズ面の曲率半径、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、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レンズ群とにより実質的に２個のレンズ群からな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成分を配置し、前記第２レンズ群に、物体側から順に、二つの正レンズ成分と、負レンズ成分と、二つの正レンズ成分とを配置し、前記負レンズ成分に負レンズを配置し、前記広角レンズが以下の条件を満足する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。
｜ＲＮＲ｜−｜ＲＮＦ｜＞０ （単位：ｍｍ）
１．３０ ＜ ＢＦ ／ ｆ０ ＜ ２．５０
０．９０ ＜ Σｄ ／ Ｙｍａｘ ＜１．５０
｜ＲＮＲ｜−｜ＲＮＦ｜＞０ （単位：ｍｍ）
１．３０ ＜ ＢＦ ／ ｆ０ ＜ ２．５０
０．９０ ＜ Σｄ ／ Ｙｍａｘ ＜１．５０
ただし、ＲＮＦは前記第２レンズ群の負レンズ成分の負レンズの物体側のレンズ面の曲率半径、ＲＮＲは前記第２レンズ群の負レンズ成分の負レンズの像側のレンズ面の曲率半径、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、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である。
本発明によれば、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。
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、前記第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた少なくとも１つの負メニスカスレンズ成分から成り、前記第２レンズ群は、物体側から順に、二つの正レンズ成分と、負レンズ成分と、二つの正レンズ成分とを有し、前記負レンズ成分は負レンズを有し、以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする。
（１） ｜ＲＮＲ｜−｜ＲＮＦ｜＞０ （単位：ｍｍ）
（２） １．３０ ＜ ＢＦ ／ ｆ０ ＜ ２．５０
（１） ｜ＲＮＲ｜−｜ＲＮＦ｜＞０ （単位：ｍｍ）
（２） １．３０ ＜ ＢＦ ／ ｆ０ ＜ ２．５０
ただし、ＲＮＦは前記第２レンズ群の負レンズ成分の負レンズの物体側のレンズ面の曲率半径、ＲＮＲは前記第２レンズ群の負レンズ成分の負レンズの像側のレンズ面の曲率半径、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（所謂バックフォーカス）、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。
このような構成にすることで、本広角レンズは、所望のバックフォーカスを確保しつつ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。
また、本広角レンズでは、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成分を少なくとも１つ有することで、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。
また、本広角レンズでは、第２レンズ群は、物体側から順に、二つの正レンズ成分と、負レンズ成分と、二つの正レンズ成分とを有し、負レンズ成分は負レンズを有することで、第２レンズ群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レンズ群の負レンズは、接合レンズの中に存在するレンズ成分でも、空気中に独立して存在する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。
上記の構成により、本広角レンズは、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、第２レンズ群の前記負レンズのレンズ面形状に関する条件式である。本広角レンズは、条件式（１）を満足することにより、球面収差、コマ収差を良好に保ちつつ、最適なバックフォーカスを得ることができる。条件式（１）を満足しない場合、バックフォーカスが短くなり一眼レフカメラ用交換レンズとして使用できなくなる。無理にバックフォーカスを確保すれば、収差補正上、特に上方コマ収差が悪化する。
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良好に行うことができる。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より良好に行うことができる。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さらに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のが不利となる。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、像面から遠ざけようとすると、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良好に行うことができる。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より良好に行うことができる。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さらにより良く行うことができる。また条件式（２）の下限値を１．５２にすることにより諸収差の補正を十分に行うことができ、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） ０．９０ ＜ Σｄ ／ Ｙｍａｘ ＜ ２．００
（３） ０．９０ ＜ Σｄ ／ Ｙｍａｘ ＜ ２．００
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）である。
条件式（３）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する。（Σｄ／Ｙｍａｘ）の値が小さい値を示す場合、フォーマットサイズに比較して、薄型広角レンズになっていることが言える。しかしながら、所望のバックフォーカスの確保や収差補正上の限界があるため、条件式（３）の規定が必要になる。条件式（３）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(３)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（３）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る。また、条件式（３）の上限値を１．８０にすることにより小型化を達成することができる。また、条件式（３）の上限値を１．７０にすることによりさらに小型化を達成することができる。また、条件式（３）の上限値を１．５０にすることによりさらに小型化を達成することができ、本発明の効果を確実にすることができる。また、条件式（３）の上限値を１．３８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（３）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（３）の下限値を０．９５にすることにより諸収差の補正を良好に行うことができる。また、条件式（３）の下限値を０．９８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る。また、条件式（３）の下限値を１．００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、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
また、本広角レンズは、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４） ０．１０ ＜ （−ｆ１）／ｆ０ ＜ ２．００
（４） 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（４）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（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（４）の上限値を１．６０にすることにより本発明の効果を確実にすることができる。また、条件式（４）の上限値を１．４０にすることにより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１．００にすることにより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０．９３にすることにより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）を満たさなくなる。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（４）の下限値を０．２０にすることにより諸収差の補正を良好に行うことができる。また、条件式（４）の下限値を０．４０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る。また、条件式（４）の下限値を０．５０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、本発明の効果を最大限に発揮することができる。
また、本広角レンズは、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５） ０．４０ ＜ ｆ２／ｆ０ ＜ １．５０
（５） 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（５）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（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、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（５）の上限値を１．３０にすることにより諸収差の補正を良好に行うことができる。また、条件式（５）の上限値を１．１０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る。また、条件式（５）の上限値を１．００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る。また、条件式（５）の上限値を０．９０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、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（５）の下限値を０．４５にすることにより諸収差の補正を良好に行うことができる。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より良好に行うことができる。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さらに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。
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。
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）＝（ｙ２／ｒ）／[１＋[１−κ（ｙ２／ｒ２）]１／２]
＋Ａ４×ｙ４＋Ａ６×ｙ６＋Ａ８×ｙ８＋Ａ１０×ｙ１０
＋Ａ１２×ｙ１２＋Ａ１４×ｙ１４＋Ａ１６×ｙ１６
Ｘ（ｙ）＝（ｙ２／ｒ）／[１＋[１−κ（ｙ２／ｒ２）]１／２]
＋Ａ４×ｙ４＋Ａ６×ｙ６＋Ａ８×ｙ８＋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（単位：°）、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) 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）：｜ＲＮＲ｜−｜ＲＮＦ｜＝ ４．１０
（２）：ＢＦ／ｆ０ ＝ １．５６
（３）：Σｄ／Ｙｍａｘ ＝ １．３１
（４）：（−ｆ１）／ｆ０ ＝ ０．５９４
（５）：ｆ２／ｆ０ ＝ ０．７３０
（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）：｜ＲＮＲ｜−｜ＲＮＦ｜＝ ４．１０
（２）：ＢＦ／ｆ０ ＝ １．５６
（３）：Σｄ／Ｙｍａｘ ＝ １．３１
（４）：（−ｆ１）／ｆ０ ＝ ０．５９４
（５）：ｆ２／ｆ０ ＝ ０．７３０
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。
（第２実施例）
図３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。
図３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。
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) 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）：｜ＲＮＲ｜−｜ＲＮＦ｜＝ ８．９９
（２）：ＢＦ／ｆ０ ＝ １．５６
（３）：Σｄ／Ｙｍａｘ ＝ １．２５
（４）：（−ｆ１）／ｆ０ ＝ ０．５３９
（５）：ｆ２／ｆ０ ＝ ０．６９０
（表２）第２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）：｜ＲＮＲ｜−｜ＲＮＦ｜＝ ８．９９
（２）：ＢＦ／ｆ０ ＝ １．５６
（３）：Σｄ／Ｙｍａｘ ＝ １．２５
（４）：（−ｆ１）／ｆ０ ＝ ０．５３９
（５）：ｆ２／ｆ０ ＝ ０．６９０
図４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５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。
図５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。
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) 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）：｜ＲＮＲ｜−｜ＲＮＦ｜＝ ４．５４
（２）：ＢＦ／ｆ０ ＝ １．５５
（３）：Σｄ／Ｙｍａｘ ＝ １．１２
（４）：（−ｆ１）／ｆ０ ＝ ０．６７０
（５）：ｆ２／ｆ０ ＝ ０．７５１
（表３）第３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）：｜ＲＮＲ｜−｜ＲＮＦ｜＝ ４．５４
（２）：ＢＦ／ｆ０ ＝ １．５５
（３）：Σｄ／Ｙｍａｘ ＝ １．１２
（４）：（−ｆ１）／ｆ０ ＝ ０．６７０
（５）：ｆ２／ｆ０ ＝ ０．７５１
図６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。
以上の各実施例によれば、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、小型で薄型、高性能で球面収差、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又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又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、球面又は平面としてもよく、或いは非球面としてもよい。レンズ面が球面又は平面の場合、レンズ加工及び組立調整が容易になり、レンズ加工及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、又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レンズ群の内部又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、本願の広角レンズを構成するレンズのレンズ面に、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施してもよい。これにより、フレアやゴーストを軽減し、高コントラストの高い光学性能を達成することができる。
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、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２つ有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４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、正正負正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。
次に、本願の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７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７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、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、像面湾曲、非点収差、コマ収差の少ない広角レンズを実現している。これにより本カメラ１は、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８に基づいて説明する。図８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レンズ群を有する広角レンズの製造方法であって、図８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、少なくとも１つの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Ｓ１は、第１レンズ群に、少なくとも１つの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、二つの正レンズ成分と、負レンズを含む負レンズ成分と、二つの正レンズ成分を含む光学部材を配置する。
ステップＳ２は、第２レンズ群に、物体側から順に、二つの正レンズ成分と、負レンズを含む負レンズ成分と、二つの正レンズ成分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。
（１） ｜ＲＮＲ｜−｜ＲＮＦ｜＞０ （単位：ｍｍ）
（２） １．３０ ＜ ＢＦ ／ ｆ０ ＜ ２．５０
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。
（１） ｜ＲＮＲ｜−｜ＲＮＦ｜＞０ （単位：ｍｍ）
（２） １．３０ ＜ ＢＦ ／ ｆ０ ＜ ２．５０
ただし、ＲＮＦは第２レンズ群の負レンズの物体側のレンズ面の曲率半径、ＲＮＲは第２レンズ群の負レンズ成分の負レンズの像側のレンズ面の曲率半径、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）、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。
斯かる本願の広角レンズの製造方法によれば、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
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
Claims (7)
- 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レンズ群とにより実質的に２個のレンズ群からなり、
前記第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた少なくとも１つの負メニスカスレンズ成分から成り、
前記第２レンズ群は、物体側から順に、二つの正レンズ成分と、負レンズ成分と、二つの正レンズ成分とからなり、
前記負レンズ成分は負レンズを有し、
以下の条件を満足することを特徴とする広角レンズ。
｜ＲＮＲ｜−｜ＲＮＦ｜＞０ （単位：ｍｍ）
１．３０ ＜ ＢＦ ／ ｆ０ ＜ ２．５０
０．９０ ＜ Σｄ ／ Ｙｍａｘ ＜ １．５０
ただし、
ＲＮＦ：前記第２レンズ群の負レンズ成分の負レンズの物体側のレンズ面の曲率半径
ＲＮＲ：前記第２レンズ群の負レンズ成分の負レンズの像側のレンズ面の曲率半径
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
Ｙｍａｘ：前記広角レンズが最大画角の時の像高 - 以下の条件を満足することを特徴とする請求項１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 - 以下の条件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 - 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３のいずれか一項に記載の広角レンズ。
- 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４のいずれか一項に記載の広角レンズ。
- 請求項１から５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。
- 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レンズ群とにより実質的に２個のレンズ群からな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成分を配置し、
前記第２レンズ群に、物体側から順に、二つの正レンズ成分と、負レンズ成分と、二つの正レンズ成分とを配置し、前記負レンズ成分に負レンズを配置し、
前記広角レンズが以下の条件を満足するようにしたことを特徴とする広角レンズの製造方法。
｜ＲＮＲ｜−｜ＲＮＦ｜＞０ （単位：ｍｍ）
１．３０ ＜ ＢＦ ／ ｆ０ ＜ ２．５０
０．９０ ＜ Σｄ ／ Ｙｍａｘ ＜ １．５０
ただし、
ＲＮＦ：前記第２レンズ群の負レンズ成分の負レンズの物体側のレンズ面の曲率半径
ＲＮＲ：前記第２レンズ群の負レンズ成分の負レンズの像側のレンズ面の曲率半径
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
Ｙｍａｘ：前記広角レンズが最大画角の時の像高
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