JP5423299B2 - 広角レンズおよび光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、広角レンズおよび光学機器に関する。

デジタルスチルカメラやビデオカメラ等に用いられる広角レンズでは、レンズ全系が小型でありながら、高いテレセントリック性や良好な結像性能が求められており、これらの要求を満たすための技術が種々提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００８−４００３３号公報

しかしながら、上記のような要求を満たす広角レンズを得ることは難しく、比較的良好な結像性能が得られたとしても、レンズの明るさが暗いものであった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、小型でありながら良好な結像性能を有した広角レンズおよび光学機器を提供することを目的とする。

このような目的達成のため、本発明に係る広角レンズは、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第１レンズと、正レンズである第２レンズと、負レンズである第３レンズと、正レンズである第４レンズと、正レンズである第５レンズとにより実質的に５枚のレンズからなる広角レンズであって、前記第１レンズの焦点距離をｆ１とし、前記第１レンズと前記第２レンズとの間の光軸上における空気間隔をｄ２としたとき、次式
０．５９＜ｄ２／（−ｆ１）＜０．８８
の条件を満足するとともに、
前記第２レンズにおける最も物体側のレンズ面から前記第４レンズにおける最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をΣＤとし、無限遠物点に合焦時の前記広角レンズの焦点距離をｆとしたとき、次式
０．６＜ΣＤ／ｆ＜０．８７
の条件を満足している。

なお、上述の広角レンズにおいて、前記第５レンズの焦点距離をｆ５としたとき、次式
３．７７＜ｆ５／ｆ＜８．０
の条件を満足することが好ましい。

また、上述の広角レンズにおいて、前記第２レンズの焦点距離をｆ２としたとき、次式
０．８８＜ｆ２／ｆ＜１．２
の条件を満足することが好ましい。

また、上述の広角レンズにおいて、前記第２レンズの焦点距離をｆ２としたとき、次式
０．８７＜（−ｆ１）／ｆ２＜１．１９
の条件を満足することが好ましい。

また、上述の広角レンズにおいて、前記第５レンズを光軸に沿って移動させることにより、無限遠物体から有限距離物体へのフォーカシングが行われることが好ましい。

また、上述の広角レンズにおいて、無限遠物点に合焦時の前記第４レンズと前記第５レンズとの間の光軸上の空気間隔をｄ８としたとき、次式
０．２＜ｄ８／ｆ＜０．６４
の条件を満足することが好ましい。

また、上述の広角レンズにおいて、前記第３レンズと前記第４レンズとが貼り合わせレンズであることが好ましい。

また、上述の広角レンズにおいて、前記第３レンズのｄ線に対する屈折率をｎ３とし、前記第４レンズのｄ線に対する屈折率をｎ４としたとき、次式
０．０１＜ｎ３−ｎ４
の条件を満足することが好ましい。

また、上述の広角レンズにおいて、前記第１レンズのｄ線に対するアッベ数をν１とし、前記第２レンズのｄ線に対するアッベ数をν２とし、前記第１レンズのｄ線に対する屈折率をｎ１としたとき、次式
−２．００＜０．０７（ν１−ν２）−ｎ１
の条件を満足することが好ましい。

また、上述の広角レンズにおいて、前記第１レンズが非球面を有することが好ましい。

また、上述の広角レンズにおいて、前記第４レンズにおける最も像側のレンズ面が非球面であることが好ましい。

また、本発明に係る光学機器は、物体の像を所定の面上に結像させる広角レンズを備えた光学機器であって、前記広角レンズが本発明に係る広角レンズであることを特徴とする。

本発明によれば、小型でありながら良好な結像性能を得ることができる。

第１実施例に係る広角レンズの無限遠合焦時の構成を示す図である。 （ａ）は第１実施例の広角レンズにおける無限遠合焦時の諸収差図であり、（ｂ）は第１実施例の広角レンズにおける撮影倍率が−１／３０倍のときの諸収差図であり、（ｃ）は第１実施例の広角レンズにおける撮影倍率が−１／１０倍のときの諸収差図である。 第２実施例に係る広角レンズの無限遠合焦時の構成を示す図である。 （ａ）は第２実施例の広角レンズにおける無限遠合焦時の諸収差図であり、（ｂ）は第２実施例の広角レンズにおける撮影倍率が−１／３０倍のときの諸収差図であり、（ｃ）は第２実施例の広角レンズにおける撮影倍率が−１／１０倍のときの諸収差図である。 第３実施例に係る広角レンズの無限遠合焦時の構成を示す図である。 （ａ）は第３実施例の広角レンズにおける無限遠合焦時の諸収差図であり、（ｂ）は第３実施例の広角レンズにおける撮影倍率が−１／３０倍のときの諸収差図であり、（ｃ）は第３実施例の広角レンズにおける撮影倍率が−１／１０倍のときの諸収差図である。 第４実施例に係る広角レンズの無限遠合焦時の構成を示す図である。 （ａ）は第４実施例の広角レンズにおける無限遠合焦時の諸収差図であり、（ｂ）は第４実施例の広角レンズにおける撮影倍率が−１／３０倍のときの諸収差図であり、（ｃ）は第４実施例の広角レンズにおける撮影倍率が−１／１０倍のときの諸収差図である。 第５実施例に係る広角レンズの無限遠合焦時の構成を示す図である。 （ａ）は第５実施例の広角レンズにおける無限遠合焦時の諸収差図であり、（ｂ）は第５実施例の広角レンズにおける撮影倍率が−１／３０倍のときの諸収差図であり、（ｃ）は第５実施例の広角レンズにおける撮影倍率が−１／１０倍のときの諸収差図である。 （ａ）はデジタルスチルカメラの正面図であり、（ｂ）デジタルスチルカメラの背面図であり、（ｃ）は図７（ａ）中の矢印Ａ−Ａ′に沿った断面図である。 広角レンズの製造方法を示すフローチャートである。

以下、本願の好ましい実施形態について図を参照しながら説明する。本願に係る広角レンズを備えたデジタルスチルカメラＣＡＭが図１１に示されている。なお図１１において、（ａ）はデジタルスチルカメラＣＡＭの正面図を、（ｂ）はデジタルスチルカメラＣＡＭの背面図を、（ｃ）は図１１（ａ）中の矢印Ａ−Ａ′に沿った断面図をそれぞれ示す。

図１１に示すデジタルスチルカメラＣＡＭは、不図示の電源釦を押すと、撮影レンズ（ＷＬ）の不図示のシャッタが開放されて、撮影レンズ（ＷＬ）で被写体（物体）からの光が集光され、像面Ｉに配置された撮像素子Ｃ（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等）に結像される。撮像素子Ｃに結像された被写体像は、デジタルスチルカメラＣＡＭの背後に配置された液晶モニターＭに表示される。撮影者は、液晶モニターＭを見ながら被写体像の構図を決めた後、レリーズ釦Ｂ１を押し下げて被写体像を撮像素子Ｃで撮影し、不図示のメモリーに記録保存する。

撮影レンズは、後述の実施形態に係る広角レンズＷＬで構成されている。また、デジタルスチルカメラＣＡＭには、被写体が暗い場合に補助光を発光する補助光発光部Ｄ、撮影レンズ（広角レンズＷＬ）のズーミング（フォーカシング）を行うためのワイド（Ｗ）−テレ（Ｔ）釦Ｂ２、およびデジタルスチルカメラＣＡＭの種々の条件設定等に使用するファンクション釦Ｂ３等が配置されている。

広角レンズＷＬは、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第１レンズＬ１と、正レンズである第２レンズＬ２と、負レンズである第３レンズＬ３と、正レンズである第４レンズＬ４と、正レンズである第５レンズＬ５とから構成される。なお、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間には、開口絞りＳが配設されている。

このような構成の広角レンズＷＬにおいて、第１レンズＬ１の焦点距離をｆ１とし、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間の光軸上における空気間隔をｄ２とし、第２レンズＬ２における最も物体側のレンズ面から第４レンズＬ４における最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をΣＤとし、無限遠物点に合焦時の広角レンズＷＬの焦点距離をｆとしたとき、次の条件式（１）および条件式（２）で表される条件を満足することが好ましい。このようにすれば、小型でありながら良好な結像性能を有した広角レンズＷＬおよび、これを備えた光学機器（デジタルスチルカメラＣＡＭ）を得ることが可能になる。具体的には、画角が７７度以上で、２．８程度のＦナンバーを有し、前玉レンズ径が小さくてレンズ系全体が小型であり、テレセントリック性が高く、良好な結像性能を有した広角レンズＷＬを得ることができる。

０．５９＜ｄ２／（−ｆ１）＜０．８８ …（１）
０．６＜ΣＤ／ｆ＜０．８７ …（２）

ここで、条件式（１）は、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間の光軸上における適切な空気間隔を規定する条件式である。条件式（１）の下限値を下回る条件である場合、ペッツバール和が大きくなり、非点収差と像面湾曲を同時に補正することが困難となり、好ましくない。一方、条件式（１）の上限値を上回る条件である場合、第２レンズＬ２への軸上の入射光束が大きくなるため、球面収差の波長ごとの補正が困難となるため好ましくない。また、光学系の全長が大きくなってしまうため好ましくない。

なお、本願の効果を確実にするために条件式（１）の下限値を０．６１にすることが望ましい。また、本願の効果をさらに確実にするために条件式（１）の下限値を０．６４にすることがさらに望ましい。また、本願の効果を確実にするために条件式（１）の上限値を０．８４にすることが望ましい。また、本願の効果をさらに確実にするために条件式（１）の上限値を０．７９にすることがさらに望ましい。

また、条件式（２）は、第２レンズＬ２における最も物体側のレンズ面から第４レンズＬ４における最も像側のレンズ面までの光軸上における適切な距離を規定するための条件式である。条件式（２）の下限値を下回る条件である場合、球面収差の波長ごとの補正が困難となるため、好ましくない。一方、条件式（２）の上限値を上回る条件である場合、コマ収差の補正が困難となり、また、光学系の全長が大きくなるため、好ましくない。

なお、本願の効果を確実にするために条件式（２）の下限値を０．６５にすることが望ましい。また、本願の効果をさらに確実にするために条件式（２）の下限値を０．７０にすることがさらに望ましい。また、本願の効果を確実にするために条件式（２）の上限値を０．８５にすることが望ましい。また、本願の効果をさらに確実にするために条件式（２）の上限値を０．８３にすることがさらに望ましい。

このように、条件式（１）および条件式（２）を満足することで、光学系の全長を小さくしながら、良好な収差補正を行うことができる。

また、このような広角レンズＷＬにおいて、第５レンズＬ５の焦点距離をｆ５としたとき、次の条件式（３）で表される条件を満足することが好ましい。

３．７７＜ｆ５／ｆ＜８．０ …（３）

条件式（３）は、第５レンズＬ５の屈折力を適切な範囲に規定するための条件式である。条件式（３）の下限値を下回る条件である場合、像面湾曲の補正が困難となり、好ましくない。一方、条件式（３）の上限値を上回る条件である場合、コマ収差が生じるため好ましくない。また、射出瞳位置が像側に移動してテレセントリック性が損なわれ、撮像素子での受光効率が低下して好ましくない。条件式（３）を満足することで、高いテレセントリック性を保ちながら、良好な収差補正を行うことができる。

なお、本願の効果を確実にするために条件式（３）の下限値を４．０にすることが望ましい。また、本願の効果をさらに確実にするために条件式（３）の下限値を４．４５にすることがさらに望ましい。また、本願の効果を確実にするために条件式（３）の上限値を７．５にすることが望ましい。また、本願の効果をさらに確実にするために条件式（３）の上限値を７．０にすることがさらに望ましい。

また、このような広角レンズＷＬにおいて、第２レンズＬ２の焦点距離をｆ２としたとき、次の条件式（４）で表される条件を満足することが好ましい。

０．８８＜ｆ２／ｆ＜１．２ …（４）

条件式（４）は、第２レンズＬ２の屈折力を適切な範囲に規定するための条件式である。条件式（４）の下限値を下回る条件である場合、正レンズである第２レンズＬ２の屈折力が大きくなり、球面収差の波長ごとの補正が困難となるため好ましくない。また、ペッツバール和が増大するため、像面湾曲と非点収差を同時に補正することが困難となり好ましくない。一方、条件式（４）の上限値を上回る条件である場合、球面収差の補正が困難となり好ましくない。また、光学系の全長が大きくなってしまうため好ましくない。条件式（４）を満足することで、光学系の全長を小さくしながら、良好な収差補正を行うことができる。

なお、本願の効果を確実にするために条件式（４）の下限値を０．９１にすることが望ましい。また、本願の効果をさらに確実にするために条件式（４）の下限値を０．９５にすることがさらに望ましい。また、本願の効果を確実にするために条件式（４）の上限値を１．１６にすることが望ましい。また、本願の効果をさらに確実にするために条件式（４）の上限値を１．１１にすることがさらに望ましい。

また、このような広角レンズＷＬにおいて、第２レンズＬ２の焦点距離をｆ２としたとき、次の条件式（５）で表される条件を満足することが好ましい。

０．８７＜（−ｆ１）／ｆ２＜１．１９ …（５）

条件式（５）は、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の屈折力の比に関して適切な範囲を規定するための式である。条件式（５）の下限値を下回る条件である場合、第２レンズＬ２に対する第１レンズＬ１の屈折力が大きくなり、球面収差の波長ごとの補正が困難となるため好ましくない。また光学系の全長が大きくなってしまうため好ましくない。一方、条件式（５）の上限値を上回る条件である場合、第２レンズＬ２に対する第１レンズＬ１の屈折力が小さくなり、ペッツバール和が増大し、像面湾曲と非点収差を同時に補正することが困難となるため好ましくない。また、前玉レンズ径が大きくなってしまうため好ましくない。条件式（５）を満足することで、前玉レンズ径、また、光学系の全長を小さくしながら、良好な収差補正を行うことができる。

なお、本願の効果を確実にするために条件式（５）の下限値を０．９０にすることが望ましい。また、本願の効果をさらに確実にするために条件式（５）の下限値を０．９４にすることがさらに望ましい。また、本願の効果を確実にするために条件式（５）の上限値を１．１６にすることが望ましい。また、本願の効果をさらに確実にするために条件式（５）の上限値を１．１２にすることがさらに望ましい。

また、このような広角レンズＷＬにおいて、第５レンズＬ５を光軸に沿って移動させることにより、無限遠物体から有限距離物体へのフォーカシングが行われることが好ましい。このようにすれば、無限遠物体から有限距離物体へのフォーカシング時に、球面収差の変動を少なくすることができる。また、第５レンズ単体でフォーカシングを行うことにより、フォーカシング時のレンズの重量が小さくなるため、迅速なフォーカシングを行うことができる。

また、このような広角レンズＷＬにおいて、無限遠物点に合焦時の第４レンズＬ４と第５レンズＬ５との間の光軸上の空気間隔をｄ８としたとき、次の条件式（６）で表される条件を満足することが好ましい。

０．２＜ｄ８／ｆ＜０．６４ …（６）

条件式（６）は、第４レンズＬ４の像側レンズ面から第５レンズＬ５の物体側レンズ面までの光軸上における適切な距離を規定する条件式である。条件式（６）の下限値を下回る条件である場合、コマ収差の補正が困難となるため好ましくない。また、射出瞳位置が像側に移動し、テレセントリック性が損なわれるため好ましくない。一方、条件式（６）の上限値を上回る条件である場合、歪曲収差の補正が困難となるため好ましくない。条件式（６）を満足することで、テレセントリック性を保ちながら、良好な収差補正を行うことができる。

なお、本願の効果を確実にするために条件式（６）の下限値を０．２２にすることが望ましい。また、本願の効果をより確実にするために条件式（６）の下限値を０．２５にすることがより望ましい。また、本願の効果をさらに確実にするために条件式（６）の下限値を０．３４にすることがさらに望ましい。また、本願の効果を確実にするために条件式（６）の上限値を０．５９にすることが望ましい。また、本願の効果をさらに確実にするために条件式（６）の上限値を０．４７にすることがさらに望ましい。

また、このような広角レンズＷＬにおいて、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４とが貼り合わせレンズであることが好ましい。この構成により、軸上色収差および倍率色収差を良好に補正することが可能となる。

また、このような広角レンズＷＬにおいて、第３レンズＬ３のｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率をｎ３とし、第４レンズＬ４のｄ線に対する屈折率をｎ４としたとき、次の条件式（７）で表される条件を満足することが好ましい。

０．０１＜ｎ３−ｎ４ …（７）

条件式（７）は、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４の屈折率差の適切な範囲を規定した条件式である。条件式（７）の下限値を下回る条件である場合、第３レンズＬ３の屈折力を強くしなければ球面収差および軸上色収差の補正が困難となるため好ましくない。

なお、本願の効果を確実にするために条件式（７）の下限値を０．０４にすることが望ましい。また、本願の効果をさらに確実にするために条件式（７）の下限値を０．０７５にすることがさらに望ましい。

また、このような広角レンズＷＬにおいて、第１レンズＬ１のｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数をν１とし、第２レンズＬ２のｄ線に対するアッベ数をν２とし、第１レンズＬ１のｄ線に対する屈折率をｎ１としたとき、次の条件式（８）で表される条件を満足することが好ましい。

−２．００＜０．０７（ν１−ν２）−ｎ１ …（８）

条件式（８）は、第１レンズＬ１のアッベ数の適切な範囲を規定した条件式である。条件式（８）の下限値を下回る条件である場合、軸上色収差および倍率色収差を補正することが困難となり好ましくない。条件式（８）を満足することで、良好な収差補正を行うことができる。

なお、本願の効果を確実にするために条件式（８）の下限値を−１．５０にすることが望ましい。また、本願の効果をさらに確実にするために条件式（８）の下限値を−１．００にすることがさらに望ましい。

また、このような広角レンズＷＬにおいて、第１レンズＬ１が非球面を有することが好ましい。これにより、歪曲収差と像面湾曲の補正が良好となる。さらに、負レンズの屈折力を弱めることが可能なため、口径比（Ｆナンバー）を明るくすることができる。

また、このような広角レンズＷＬにおいて、第４レンズＬ４における最も像側のレンズ面が非球面であることが好ましい。これにより、球面収差の補正が良好となる。

ここで、上述のような構成の広角レンズＷＬの製造方法について、図１２を参照しながら説明する。まず、円筒状の鏡筒内に、本実施形態の第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、および第５レンズＬ５を組み込む（ステップＳ１）。各レンズを鏡筒内に組み込む際、光軸に沿った順にレンズ群を１つずつ鏡筒内に組み込んでもよく、一部または全てのレンズ群を保持部材で一体保持してから鏡筒部材と組み立ててもよい。鏡筒内に各レンズ群を組み込んだ後、鏡筒内に各レンズ群が組み込まれた状態で物体の像が形成されるか、すなわち各レンズ群の中心が揃っているかを確認する（ステップＳ２）。そして、像が形成されるか確認した後、広角レンズＷＬの各種動作を確認する（ステップＳ３）。

各種動作の一例としては、遠距離物体から近距離物体への合焦を行うレンズ（本実施形態では、第５レンズＬ５）が光軸方向に沿って移動する合焦動作や、少なくとも一部のレンズが光軸と直交方向の成分を持つように移動する手ブレ補正動作などが挙げられる。なお、各種動作の確認順番は任意である。このような製造方法によれば、小型でありながら良好な結像性能を有した広角レンズＷＬを得ることができる。

（第１実施例）
以下、本願の各実施例を添付図面に基づいて説明する。まず、本願の第１実施例について図１〜図２および表１を用いて説明する。図１は、第１実施例に係る広角レンズの無限遠合焦時の構成を示す図である。第１実施例に係る広角レンズＷＬは、前述したように、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第１レンズＬ１と、正レンズである第２レンズＬ２と、負レンズである第３レンズＬ３と、正レンズである第４レンズＬ４と、正レンズである第５レンズＬ５とから構成される。なお、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間には、開口絞りＳが配設されている。また、第５レンズＬ５を光軸に沿って物体側へ移動させることにより、無限遠物体から有限距離物体へのフォーカシングが行われるように構成されている。また、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４とが貼り合わせレンズになっている。

第１実施例においては、第１レンズＬ１における像側のレンズ面が非球面となっている。また、第４レンズＬ４における像側のレンズ面が非球面となっている。

以下に、表１〜表５を示すが、これらは第１〜第５実施例に係る広角レンズの諸元の値をそれぞれ掲げた表である。各表の［全体諸元］において、ｆは無限遠合焦時の焦点距離を、ＦＮＯは無限遠合焦時のＦナンバーを、２ωは無限遠合焦時の画角を、Ｙは最大像高を、ＢＦは無限遠合焦時のバックフォーカスを、ＴＬは無限遠合焦時のレンズ全長を、ｆ１は第１レンズＬ１の焦点距離を、ｆ２は第２レンズＬ２の焦点距離を、ｆ５は第５レンズＬ５の焦点距離をそれぞれ示す。

また、[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を、ｒはレンズの曲率半径を、ｄはレンズ面の間隔を、ｎｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を、νｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数を、ｄ８は可変面間隔を、ＢＦはバックフォーカスをそれぞれ示す。さらに、[レンズデータ]中の非球面レンズは面番号の欄に米印（*）を付している。また、曲率半径「∞」は平面を示し、空気の屈折率「ｎｄ＝1.000000」はその記載を省略している。

また、［非球面データ］において示す非球面係数は、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、高さｙにおける光軸方向の変移量をＸ（ｙ）とし、基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）をＲとし、円錐定数をκとし、ｎ次（ｎ＝４，６，８，１０）の非球面係数をＡnとしたとき、次の条件式（１１）で表される。なお、各実施例において、２次の非球面係数Ａ2は０であり、記載を省略している。また、［非球面データ］において、「E-n」は「×１０^-n」を示す。

Ｘ（ｙ）＝（ｙ²／Ｒ）／［１＋｛１−κ×（ｙ²／Ｒ²）｝^1/2］
＋Ａ4×ｙ⁴＋Ａ6×ｙ⁶＋Ａ8×ｙ⁸＋Ａ10×ｙ¹⁰ …（９）

また、［可変間隔データ］において、ｆは無限遠合焦時の焦点距離を、βは撮影倍率をそれぞれ示す。また、ｄ８は各焦点距離および撮影倍率にそれぞれ対応する可変面間隔値を示す。また、[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、その他の長さの単位は一般に「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、これに限られるものではない。また、後述の第２〜第５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。

下の表１に、第１実施例における各諸元を示す。なお、表１における面番号１〜１０は、図１における面１〜１０と対応している。また、第１実施例において、第２面および第８面の各レンズ面は非球面形状に形成されている。

（表１）
［全体諸元］
ｆ＝18.68255
ＦＮＯ＝2.85
２ω＝77.8
Ｙ＝14.75
ＢＦ＝18.94212
ＴＬ＝58.1693
ｆ１＝-19.74578
ｆ２＝18.91566
ｆ５＝102.60038
［レンズデータ］
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
１ 32.7067 1.6000 1.58913 61.25
２* 8.4253 14.4960
３ 16.0573 3.2000 1.78800 47.38
４ -189.5564 3.9592
５ ∞ 2.7000 （開口絞りＳ）
６ -42.2574 1.0000 1.69895 30.13
７ 10.8055 3.5000 1.58913 61.25
８* -20.3635 ｄ８
９ 81.0967 1.9300 1.69680 55.53
１０ -597.7365 ＢＦ
［非球面データ］
第２面
κ＝-0.1694
Ａ4＝1.75200E-04
Ａ6＝7.97520E-07
Ａ8＝-2.35590E-09
Ａ10＝7.42560E-11
第８面
κ＝1.0000
Ａ4＝1.00670E-04
Ａ6＝8.24680E-07
Ａ8＝-1.29300E-08
Ａ10＝4.44560E-10
［可変間隔データ］
ｆまたはβ 18.68255 -1/30倍 -1/10倍
ｄ８ 6.84196 5.13322 2.03596
［条件式対応値］
条件式（１）ｄ２／（−ｆ１）＝0.73413
条件式（２）ΣＤ／ｆ＝0.76859
条件式（３）ｆ５／ｆ＝5.49178
条件式（４）ｆ２／ｆ＝1.01248
条件式（５）（−ｆ１）／ｆ２＝1.04389
条件式（６）ｄ８／ｆ＝0.36622
条件式（７）ｎ３−ｎ４＝0.10982
条件式（８）０．０７（ν１−ν２）−ｎ１＝-0.61823

このように本実施例では、上記条件式（１）〜（８）が全て満たされていることが分かる。

図２（ａ）〜（ｃ）は、第１実施例に係る広角レンズＷＬの諸収差図である。すなわち、図２（ａ）は広角レンズＷＬにおける無限遠合焦時の諸収差図であり、図２（ｂ）は広角レンズＷＬにおける撮影倍率が−１／３０倍のときの諸収差図であり、図２（ｃ）は広角レンズＷＬにおける撮影倍率が−１／１０倍のときの諸収差図である。各収差図において、ＦＮＯはＦナンバーを、ＮＡは開口数を、Ｙは像高をそれぞれ示す。なお、非点収差図および歪曲収差図においては、像高Ｙの最大値を示す。また、各収差図において、ｄおよびｇはそれぞれ、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）およびｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）の収差曲線を示している。非点収差図において、実線はサジタル像面、点線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。コマ収差図は、各像高におけるコマ収差をそれぞれ表している。なお、他の実施例においても同様の記号を使用し、以降の説明を省略する。

そして、各収差図より、第１実施例に係る広角レンズは、全物体距離範囲にわたって諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第１実施例の広角レンズＷＬを搭載することにより、デジタルスチルカメラＣＡＭにおいても、優れた光学性能を確保することができる。

（第２実施例）
以下、本願の第２実施例について図３〜図４および表２を用いて説明する。図３は、第２実施例に係る広角レンズの無限遠合焦時の構成を示す図である。なお、第２実施例の広角レンズは、第１実施例の広角レンズと同様の構成であり、各部に第１実施例の場合と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

下の表２に、第２実施例における各諸元を示す。なお、表２における面番号１〜１０は、図３における面１〜１０と対応している。また、第２実施例において、第２面および第８面の各レンズ面は非球面形状に形成されている。

（表２）
［全体諸元］
ｆ＝18.70551
ＦＮＯ＝2.82
２ω＝77.7
Ｙ＝14.75
ＢＦ＝19.09891
ＴＬ＝57.12891
ｆ１＝-20.20899
ｆ２＝18.24057
ｆ５＝90.00000
［レンズデータ］
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
１ 30.94749 1.6000 1.58913 61.25
２* 8.43321 14.49000
３ 14.04993 3.0000 1.71999 50.23
４ -183.25309 4.0000
５ ∞ 2.0000 （開口絞りＳ）
６ -30.30386 1.0000 1.67270 32.11
７ 10.31474 3.4000 1.58913 61.25
８* -20.40742 ｄ８
９ 85.30000 1.8000 1.69680 55.53
１０ -234.76968 ＢＦ
［非球面データ］
第２面
κ＝-0.3582
Ａ4＝2.14010E-04
Ａ6＝7.78360E-07
Ａ8＝-3.74070E-09
Ａ10＝9.22750E-11
第８面
κ＝1.0000
Ａ4＝1.32620E-04
Ａ6＝3.05310E-07
Ａ8＝1.94060E-08
Ａ10＝1.38120E-10
［可変間隔データ］
ｆまたはβ 18.70551 -1/30倍 -1/10倍
ｄ８ 6.74000 5.20535 2.39568
［条件式対応値］
条件式（１）ｄ２／（−ｆ１）＝0.71701
条件式（２）ΣＤ／ｆ＝0.71637
条件式（３）ｆ５／ｆ＝4.81142
条件式（４）ｆ２／ｆ＝0.97514
条件式（５）（−ｆ１）／ｆ２＝1.10791
条件式（６）ｄ８／ｆ＝0.36032
条件式（７）ｎ３−ｎ４＝0.08357
条件式（８）０．０７（ν１−ν２）−ｎ１＝-0.81773

このように本実施例では、上記条件式（１）〜（８）が全て満たされていることが分かる。

図４（ａ）〜（ｃ）は、第２実施例に係る広角レンズＷＬの諸収差図である。すなわち、図４（ａ）は広角レンズＷＬにおける無限遠合焦時の諸収差図であり、図４（ｂ）は広角レンズＷＬにおける撮影倍率が−１／３０倍のときの諸収差図であり、図４（ｃ）は広角レンズＷＬにおける撮影倍率が−１／１０倍のときの諸収差図である。そして、各収差図より、第２実施例に係る広角レンズは、全物体距離範囲にわたって諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第２実施例の広角レンズＷＬを搭載することにより、デジタルスチルカメラＣＡＭにおいても、優れた光学性能を確保することができる。

（第３実施例）
以下、本発明の第３実施例について図５〜図６および表３を用いて説明する。図５は、第３実施例に係る広角レンズの無限遠合焦時の構成を示す図である。なお、第３実施例の広角レンズは、第１実施例の広角レンズと同様の構成であり、各部に第１実施例の場合と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

下の表３に、第３実施例における各諸元を示す。なお、表３における面番号１〜１０は、図５における面１〜１０と対応している。また、第３実施例において、第２面および第８面の各レンズ面は非球面形状に形成されている。

（表３）
［全体諸元］
ｆ＝18.69969
ＦＮＯ＝2.84
２ω＝77.7
Ｙ＝14.75
ＢＦ＝18.07648
ＴＬ＝58.59526
ｆ１＝-18.21819
ｆ２＝18.04311
ｆ５＝100.27511
［レンズデータ］
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
１ 31.6949 1.6000 1.62263 58.16
２* 8.1918 14.1871
３ 15.6487 3.0000 1.80400 46.58
４ -181.7888 3.7938
５ ∞ 2.7000 （開口絞りＳ）
６ -37.5505 1.0000 1.68893 31.07
７ 9.5614 3.5000 1.58913 61.25
８* -20.1725 ｄ８
９ 81.0967 2.0000 1.71300 53.88
１０ -597.7365 ＢＦ
［非球面データ］
第２面
κ＝0.5584
Ａ4＝1.98880E-05
Ａ6＝3.89550E-07
Ａ8＝-3.98380E-09
Ａ10＝3.74510E-11
第８面
κ＝1.0000
Ａ4＝1.03600E-04
Ａ6＝1.12920E-06
Ａ8＝-6.34210E-09
Ａ10＝1.66280E-10
［可変間隔データ］
ｆまたはβ 18.69969 -1/30倍 -1/10倍
ｄ８ 8.73792 7.00135 3.87044
［条件式対応値］
条件式（１）ｄ２／（−ｆ１）＝0.77873
条件式（２）ΣＤ／ｆ＝0.74834
条件式（３）ｆ５／ｆ＝5.36239
条件式（４）ｆ２／ｆ＝0.96489
条件式（５）（−ｆ１）／ｆ２＝1.00970
条件式（６）ｄ８／ｆ＝0.46728
条件式（７）ｎ３−ｎ４＝0.09980
条件式（８）０．０７（ν１−ν２）−ｎ１＝-0.81203

このように本実施例では、上記条件式（１）〜（８）が全て満たされていることが分かる。

図６（ａ）〜（ｃ）は、第３実施例に係る広角レンズＷＬの諸収差図である。すなわち、図６（ａ）は広角レンズＷＬにおける無限遠合焦時の諸収差図であり、図６（ｂ）は広角レンズＷＬにおける撮影倍率が−１／３０倍のときの諸収差図であり、図６（ｃ）は広角レンズＷＬにおける撮影倍率が−１／１０倍のときの諸収差図である。そして、各収差図より、第３実施例に係る広角レンズは、全物体距離範囲にわたって諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第３実施例の広角レンズＷＬを搭載することにより、デジタルスチルカメラＣＡＭにおいても、優れた光学性能を確保することができる。

（第４実施例）
以下、本発明の第４実施例について図７〜図８および表４を用いて説明する。図７は、第４実施例に係る広角レンズの無限遠合焦時の構成を示す図である。なお、第４実施例の広角レンズは、第１実施例の広角レンズと同様の構成であり、各部に第１実施例の場合と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

下の表４に、第４実施例における各諸元を示す。なお、表４における面番号１〜１０は、図７における面１〜１０と対応している。また、第４実施例において、第２面および第８面の各レンズ面は非球面形状に形成されている。

（表４）
［全体諸元］
ｆ＝18.71011
ＦＮＯ＝2.82
２ω＝77.7
Ｙ＝14.75
ＢＦ＝17.36258
ＴＬ＝57.30382
ｆ１＝-21.39176
ｆ２＝19.39279
ｆ５＝96.48504
［レンズデータ］
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
１ 34.2621 1.6200 1.58313 59.46
２* 8.9855 13.9800
３ 16.8513 3.1500 1.80400 46.58
４ -191.2235 4.0499
５ ∞ 2.8000 （開口絞りＳ）
６ -42.0481 1.1000 1.67270 32.11
７ 9.9370 4.2000 1.59201 67.02
８* -20.6093 ｄ８
９ 90.0000 1.8800 1.74100 52.67
１０ -344.6378 ＢＦ
［非球面データ］
第２面
κ＝-0.3465
Ａ4＝1.88350E-04
Ａ6＝2.72290E-07
Ａ8＝1.85530E-09
Ａ10＝3.28230E-11
第８面
κ＝1.0000
Ａ4＝8.43110E-05
Ａ6＝1.25410E-06
Ａ8＝-4.57960E-08
Ａ10＝9.09060E-10
［可変間隔データ］
ｆまたはβ 18.71011 -1/30倍 -1/10倍
ｄ８ 7.16137 5.41319 2.27728
［条件式対応値］
条件式（１）ｄ２／（−ｆ１）＝0.65352
条件式（２）ΣＤ／ｆ＝0.81773
条件式（３）ｆ５／ｆ＝5.15684
条件式（４）ｆ２／ｆ＝1.03649
条件式（５）（−ｆ１）／ｆ２＝1.103078
条件式（６）ｄ８／ｆ＝0.38275
条件式（７）ｎ３−ｎ４＝0.08069
条件式（８）０．０７（ν１−ν２）−ｎ１＝-0.68153

このように本実施例では、上記条件式（１）〜（８）が全て満たされていることが分かる。

図８（ａ）〜（ｃ）は、第４実施例に係る広角レンズＷＬの諸収差図である。すなわち、図８（ａ）は広角レンズＷＬにおける無限遠合焦時の諸収差図であり、図８（ｂ）は広角レンズＷＬにおける撮影倍率が−１／３０倍のときの諸収差図であり、図８（ｃ）は広角レンズＷＬにおける撮影倍率が−１／１０倍のときの諸収差図である。そして、各収差図より、第４実施例に係る広角レンズは、全物体距離範囲にわたって諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第４実施例の広角レンズＷＬを搭載することにより、デジタルスチルカメラＣＡＭにおいても、優れた光学性能を確保することができる。

（第５実施例）
以下、本発明の第５実施例について図９〜図１０および表５を用いて説明する。図９は、第５実施例に係る広角レンズの無限遠合焦時の構成を示す図である。なお、第５実施例の広角レンズは、第１実施例の広角レンズと同様の構成であり、各部に第１実施例の場合と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

下の表５に、第５実施例における各諸元を示す。なお、表５における面番号１〜１０は、図９における面１〜１０と対応している。また、第５実施例において、第２面および第８面の各レンズ面は非球面形状に形成されている。

（表５）
［全体諸元］
ｆ＝18.71069
ＦＮＯ＝2.81
２ω＝77.7
Ｙ＝14.75
ＢＦ＝18.37007
ＴＬ＝57.37075
ｆ１＝-19.79184
ｆ２＝19.12211
ｆ５＝128.00523
［レンズデータ］
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
１ 32.0813 1.5000 1.59201 67.02
２* 8.4332 14.4000
３ 15.9332 3.5000 1.77250 49.61
４ -183.2536 4.0000
５ ∞ 2.7000 （開口絞りＳ）
６ -47.7904 1.0000 1.69895 30.13
７ 11.5000 3.0000 1.58913 61.25
８* -20.4074 ｄ８
９ 81.0967 1.8500 1.69680 55.53
１０ 884.9269 ＢＦ
［非球面データ］
第２面
κ＝-0.0722
Ａ4＝1.54350E-04
Ａ6＝1.03760E-06
Ａ8＝-5.43870E-09
Ａ10＝9.93280E-11
第８面
κ＝1.0000
Ａ4＝1.10380E-04
Ａ6＝8.39510E-07
Ａ8＝-1.46270E-08
Ａ10＝5.47810E-10
［可変間隔データ］
ｆまたはβ 18.71069 -1/30倍 -1/10倍
ｄ８ 7.05068 4.94606 1.22115
［条件式対応値］
条件式（１）ｄ２／（−ｆ１）＝0.72757
条件式（２）ΣＤ／ｆ＝0.75892
条件式（３）ｆ５／ｆ＝6.84129
条件式（４）ｆ２／ｆ＝1.02199
条件式（５）｜ｆ１｜／ｆ２＝1.03502
条件式（６）ｄ８／ｆ＝0.37683
条件式（７）ｎ３−ｎ４＝0.10982
条件式（８）０．０７（ν１−ν２）−ｎ１＝-0.37331

このように本実施例では、上記条件式（１）〜（８）が全て満たされていることが分かる。

図１０（ａ）〜（ｃ）は、第５実施例に係る広角レンズＷＬの諸収差図である。すなわち、図１０（ａ）は広角レンズＷＬにおける無限遠合焦時の諸収差図であり、図１０（ｂ）は広角レンズＷＬにおける撮影倍率が−１／３０倍のときの諸収差図であり、図１０（ｃ）は広角レンズＷＬにおける撮影倍率が−１／１０倍のときの諸収差図である。そして、各収差図より、第５実施例に係る広角レンズは、全物体距離範囲にわたって諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第５実施例の広角レンズＷＬを搭載することにより、デジタルスチルカメラＣＡＭにおいても、優れた光学性能を確保することができる。

以上、各実施例によれば、画角が７７度以上で、２．８程度のＦナンバーを有し、前玉レンズ径が小さくてレンズ系全体が小型であり、迅速なフォーカシングが可能で、テレセントリック性が高く、良好な結像性能を有した広角レンズおよび光学機器（デジタルスチルカメラ）を実現することができる。

なお、上述の実施形態に係る広角レンズは、ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等のフィルタを撮像素子の近傍に挿入してもよい。

また、上述の実施形態において、以下に記載の内容は、光学性能を損なわない範囲で適宜採用可能である。

上述の各実施例において、５枚構成の広角レンズを示したが、６枚構成等の他の枚数の構成にも適用可能である。また、最も物体側にレンズまたはレンズ群を追加した構成や、最も像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、変倍時に変化する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、単独または複数のレンズ群、または部分レンズ群を光軸方向に移動させて、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う合焦レンズ群としてもよい。この合焦レンズ群は、オートフォーカスにも適用することができ、オートフォーカス用の（超音波モーター等を用いた）モーター駆動にも適している。特に、第５レンズ単独または、第３〜第５レンズを合焦レンズ群とするのが好ましく、また、レンズ全系で合焦を行うようにしてもよい。

また、レンズ群または部分レンズ群を光軸に垂直な方向の成分を持つように移動させ、または、光軸を含む面内方向に回転移動（揺動）させて、手ブレによって生じる像ブレを補正する防振レンズ群としてもよい。特に、第３レンズおよび第４レンズを防振レンズ群とするのが好ましい。

また、レンズ面は、球面または平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。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、加工および組立調整の誤差による光学性能の劣化を防げるので好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれの非球面でも構わない。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）あるいはプラスチックレンズとしてもよい。

また、開口絞りは第２レンズ近傍に配置されるのが好ましいが、開口絞りとしての部材を設けずに、レンズの枠でその役割を代用してもよい。

また、各レンズ面には、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ために、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。

ＣＡＭ デジタルスチルカメラ（光学機器）
ＷＬ 広角レンズ
Ｌ１ 第１レンズ Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ Ｌ４ 第４レンズ
Ｌ５ 第５レンズ
Ｓ 開口絞り Ｉ 像面

Claims (12)

1. 光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第１レンズと、正レンズである第２レンズと、負レンズである第３レンズと、正レンズである第４レンズと、正レンズである第５レンズとにより実質的に５枚のレンズからなる広角レンズであって、
   前記第１レンズの焦点距離をｆ１とし、前記第１レンズと前記第２レンズとの間の光軸上における空気間隔をｄ２としたとき、次式
   ０．５９＜ｄ２／（−ｆ１）＜０．８８
   の条件を満足するとともに、
   前記第２レンズにおける最も物体側のレンズ面から前記第４レンズにおける最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をΣＤとし、無限遠物点に合焦時の前記広角レンズの焦点距離をｆとしたとき、次式
   ０．６＜ΣＤ／ｆ＜０．８７
   の条件を満足することを特徴とする広角レンズ。
2. 前記第５レンズの焦点距離をｆ５としたとき、次式
   ３．７７＜ｆ５／ｆ＜８．０
   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。
3. 前記第２レンズの焦点距離をｆ２としたとき、次式
   ０．８８＜ｆ２／ｆ＜１．２
   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。
4. 前記第２レンズの焦点距離をｆ２としたとき、次式
   ０．８７＜（−ｆ１）／ｆ２＜１．１９
   の条件を満足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。
5. 前記第５レンズを光軸に沿って移動させることにより、無限遠物体から有限距離物体へのフォーカシングが行われる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。
6. 無限遠物点に合焦時の前記第４レンズと前記第５レンズとの間の光軸上の空気間隔をｄ８としたとき、次式
   ０．２＜ｄ８／ｆ＜０．６４
   の条件を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の広角レンズ。
7. 前記第３レンズと前記第４レンズとが貼り合わせレンズであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の広角レンズ。
8. 前記第３レンズのｄ線に対する屈折率をｎ３とし、前記第４レンズのｄ線に対する屈折率をｎ４としたとき、次式
   ０．０１＜ｎ３−ｎ４
   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。
9. 前記第１レンズのｄ線に対するアッベ数をν１とし、前記第２レンズのｄ線に対するアッベ数をν２とし、前記第１レンズのｄ線に対する屈折率をｎ１としたとき、次式
   −２．００＜０．０７（ν１−ν２）−ｎ１
   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。
10. 前記第１レンズが非球面を有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。
11. 前記第４レンズにおける最も像側のレンズ面が非球面であ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。
12. 物体の像を所定の面上に結像させる広角レンズを備えた光学機器であって、
    前記広角レンズが請求項１から１１のいずれか一項に記載の広角レンズであることを特徴とする光学機器。

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