WO2014006842A1 - 広角レンズおよび撮像装置 - Google Patents

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小泉　昇
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富士フイルム株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/04—Reversed telephoto objectives
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/06—Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/64—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having more than six components

Definitions

  • the present invention relates to a retrofocus-type wide-angle lens and an image pickup apparatus, and more particularly, to a wide-angle lens used in an electronic camera such as a digital camera, a broadcast camera, a surveillance camera, and a movie camera, and the wide-angle lens.
  • the present invention relates to an imaging device.
  • an imaging device such as a video camera or an electronic still camera using an imaging element such as a CCD (Charge-Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) as a recording medium
  • CCD Charge-Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal-Oxide-Semiconductor
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a bright retrofocus-type wide-angle lens and an imaging device including the lens, in which various aberrations are well corrected. .
  • the retrofocus-type wide-angle lens of the present invention has, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power as a whole, a second lens group having a positive refractive power as a whole, and a positive refractive power as a whole.
  • the first lens group includes, in order from the object side, a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side, and three negative meniscus lenses having a convex surface facing the object side.
  • the lens group includes at least one pair of cemented lenses, and at least one material of the three negative meniscus lenses in the first lens group satisfies the following conditional expression (1), and at least one other material Satisfies the following conditional expressions (2) and (3).
  • ⁇ da is the d-line reference Abbe number of the lens
  • ⁇ db is the d-line reference Abbe number of the lens
  • ⁇ gFb is the anomalous dispersion of the lens.
  • the third lens group is composed of a 3a lens group composed of a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side in order from the object side, and a 3b lens group having a positive refractive power as a whole.
  • the second lens group includes two sets of cemented lenses, one set is composed of positive and negative joints in order from the object side, and the other set is composed of negative and positive joints in order from the object side, and satisfies the following conditional expression: It is preferable to do.
  • nd (c1n) d-line refractive index of the negative lens of the positive and negative cemented lens in order from the object side
  • ⁇ d (c1p) D-line standard Abbe number of positive lens of positive and negative cemented lenses in order from the object side
  • the third lens group includes two sets of cemented lenses including a convex lens, and the convex lenses of the cemented lens both satisfy the following conditional expression.
  • An image pickup apparatus includes the above-described wide-angle lens according to the present invention.
  • the retrofocus-type wide-angle lens of the present invention has, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power as a whole, a second lens group having a positive refractive power as a whole, and a positive refractive power as a whole.
  • the first lens group includes, in order from the object side, a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side, and three negative meniscus lenses having a convex surface facing the object side.
  • the lens group includes at least one pair of cemented lenses, and at least one material of the three negative meniscus lenses in the first lens group satisfies the following conditional expression (1), and at least one other material Satisfies the following conditional expressions (2) and (3), so that the chromatic aberration of magnification can be corrected well while using a wide-angle lens with an F value as bright as about 1.9 and an angle of view of about 85 degrees. It becomes possible.
  • the imaging apparatus of the present invention includes the wide-angle lens of the present invention, a bright and high-quality image can be obtained.
  • Sectional drawing which shows the lens structure of the wide angle lens (common to Example 1) concerning one Embodiment of this invention.
  • the figure which shows the optical path of the above-mentioned wide angle lens Sectional drawing which shows the lens structure of the wide angle lens of Example 2 of this invention
  • Sectional drawing which shows the lens structure of the wide angle lens of Example 3 of this invention
  • Sectional drawing which shows the lens structure of the wide angle lens of Example 4 of this invention
  • Sectional drawing which shows the lens structure of the wide angle lens of Example 5 of this invention.
  • Aberration diagrams (AD) of the wide-angle lens of Example 1 of the present invention Aberration diagrams (A to D) of the wide-angle lens of Example 2 of the present invention
  • Aberration diagrams (A to D) of the wide-angle lens of Example 5 of the present invention 1 is a schematic configuration diagram of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a lens configuration of a wide-angle lens (common with Example 1) according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram showing an optical path of the wide-angle lens.
  • the configuration example shown in FIGS. 1 and 2 is common to the configuration of the wide-angle lens of Example 1 described later. 1 and 2, the left side is the object side, and the right side is the image side.
  • an axial light beam LF1 from an object point at an infinite distance and an off-axis light beam LF2 at an angle of view ⁇ are also shown.
  • the wide-angle lens includes, in order from the object side along the optical axis Z, a first lens group G1 having a negative refractive power as a whole, a second lens group G2 having a positive refractive power as a whole, and an aperture stop St. And a third lens group G3 having a positive refractive power as a whole.
  • the aperture stop St shown in FIGS. 1 and 2 does not necessarily indicate the size or shape, but indicates the position on the optical axis Z.
  • FIG. 1 shows an example in which a parallel plane plate-like optical member PP that assumes these is arranged between the third lens group G3 and the image plane Sim.
  • the first lens group G1 includes, in order from the object side, a positive meniscus lens L11 having a convex surface facing the object side, and three negative meniscus lenses L12, L13, and L14 having a convex surface facing the object side. At least one material of the meniscus lenses L12, L13, and L14 satisfies the following conditional expression (1), and the other at least one material is configured to satisfy the following conditional expressions (2) and (3). Yes.
  • ⁇ da is the d-line reference Abbe number of the lens
  • ⁇ db is the d-line reference Abbe number of the lens
  • ⁇ gFb is the anomalous dispersion of the lens.
  • conditional expression (1) the absolute amount of lateral chromatic aberration can be reduced.
  • conditional expressions (2) and (3) the secondary chromatic aberration of magnification can be reduced.
  • conditional expression (3a) the following conditional expression is satisfied, better characteristics can be obtained.
  • the second lens group G2 includes at least one pair of cemented lenses.
  • the retrofocus type wide-angle lens can be downsized by using the first lens from the object side as a positive meniscus lens and the second lens as a negative meniscus lens. The size is reduced by adopting the configuration.
  • the third lens group G3 includes, in order from the object side, a third a lens group G3a including a positive meniscus lens L31 having a convex surface facing the object side, and a third b lens group G3b having a positive refractive power as a whole. Is preferred.
  • the retrofocus type wide-angle lens generally has a large divergence effect, so that the spherical aberration tends to be over. In particular, this tendency increases for a bright lens having a small F value.
  • a bright lens having a small F value has a large divergence effect of the negative lens for correcting axial chromatic aberration, so that the spherical aberration tends to be over. Therefore, as described above, the positive meniscus lens L31 having a convex surface facing the object side is disposed on the most object side of the third lens group G3, thereby generating spherical aberration on the under side and spherical aberration of the entire system. Can be corrected satisfactorily.
  • the second lens group G2 includes two cemented lenses, one of which is composed of positive and negative joints in order from the object side, and the other set is composed of negative and positive joints in order from the object side. It is preferable to satisfy 4) to (7).
  • conditional expression (4) axial chromatic aberration can be reduced.
  • conditional expression (5) when the conditional expression (5) is satisfied, the lateral chromatic aberration can be reduced.
  • conditional expressions (6) and (7) it is possible to reduce the longitudinal chromatic aberration while keeping the spherical aberration good. Accordingly, axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration can be satisfactorily corrected in a retrofocus type wide-angle lens having a small F value.
  • nd (c1n) d-line refractive index of the negative lens of the positive and negative cemented lens in order from the object side
  • ⁇ d (c1p) D-line standard Abbe number of positive lens of positive and negative cemented lenses in order from the object side
  • the third lens group G3 preferably includes two sets of cemented lenses including a convex lens, and both convex lenses of the cemented lens preferably satisfy the following conditional expression (8).
  • a material having a d-line reference Abbe number greater than 81 has a property that the refractive index decreases as the temperature rises. Therefore, when such a material is used for a convex lens, the focus position extends as the use environment temperature increases. Although the focus position becomes shorter as the use environment temperature becomes lower, the wide-angle lens of the present invention uses a material having a d-line reference Abbe number greater than 81 for at least one negative meniscus lens in the first lens group G1. Therefore, not only the correction of chromatic aberration but also the relief of the focus movement of the convex lens in the third lens group G3 due to the temperature change.
  • the aperture stop St is provided between the second lens group G2 and the third lens group G3, the effective diameters of the most object side lens and the most image side lens can be balanced. It becomes possible to reduce the size.
  • the focus adjustment in this wide-angle lens can be performed by a rear focus type.
  • the third lens group G3 is divided into a third a lens group G3a including a positive meniscus lens L31 on the aperture stop St side and a third b lens group G3b on the image side, with the third lens group G3 having the largest interval as a boundary.
  • the focus adjustment can be performed by moving only the third lens group G3b on the optical axis.
  • the material disposed closest to the object side specifically, glass is preferably used, or transparent ceramics may be used.
  • a protective multilayer coating when the wide-angle lens is used in a harsh environment, it is preferable to apply a protective multilayer coating. Further, in addition to the protective coat, an antireflection coat for reducing ghost light during use may be applied.
  • FIG. 1 A cross-sectional view showing the lens configuration of the wide-angle lens of Example 1 is shown in FIG.
  • the optical member PP is also shown.
  • the left side is the object side
  • the right side is the image side
  • St does not necessarily indicate the size or shape, but indicates the position on the optical axis Z.
  • the wide-angle lens of Example 1 has, in order from the object side, a first lens group G1 having a negative refractive power as a whole, a second lens group G2 having a positive refractive power as a whole, and a positive refractive power as a whole. And a third lens group G3.
  • the first lens group G1 includes, in order from the object side, a positive meniscus lens L11 having a convex surface facing the object side, and three negative meniscus lenses L12, L13, and L14 having a convex surface facing the object side.
  • the second lens group G2 is composed of a biconvex lens L21 and a negative meniscus lens L22 in order from the object side, a cemented lens having a cemented surface with a convex surface facing the image side, a biconvex lens L23, a biconcave lens L24, and a biconvex lens L25. Consists of a cemented lens with a convex surface facing the object side.
  • the third lens group G3 is arranged closest to the object side and includes a third a lens group G3a including a positive meniscus lens L31 having a convex surface facing the object side, and a negative meniscus lens L32 and a biconvex lens L33 in order from the object side.
  • a third lens group G3b is arranged closest to the object side and includes a third a lens group G3a including a positive meniscus lens L31 having a convex surface facing the object side, and a negative meniscus lens L32 and a biconvex lens L33 in order from the object side.
  • Table 1 shows basic lens data of the wide-angle lens of Example 1, and Table 2 shows data related to specifications.
  • the Ri column shows the radius of curvature of the i-th surface
  • the Di column shows the surface spacing on the optical axis Z between the i-th surface and the i + 1-th surface.
  • the Ndi column shows the refractive index for the d-line (wavelength 587.6 nm) of the medium between the i-th surface and the (i + 1) -th surface, and the most object side optical element is the first in the ⁇ dj column.
  • the sign of the radius of curvature is positive when the surface shape is convex on the object side and negative when the surface shape is convex on the image side.
  • the basic lens data includes the aperture stop St and the optical member PP. In the surface number column of the surface corresponding to the aperture stop St, the phrase (aperture) is written together with the surface number.
  • the data on the specifications in Table 2 include focal length f ′, back focus Bf ′, F value Fno. And the value of the total angle of view 2 ⁇ .
  • FIGS. 7A to 7D show aberration diagrams of the wide-angle lens of Example 1.
  • FIG. FIGS. 7A to 7D show spherical aberration, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration, respectively.
  • the meaning of each aberration diagram will be described by taking the example of Example 1 as an example, but the same applies to Examples 2 to 5.
  • Each aberration diagram representing spherical aberration, astigmatism, and distortion shows aberrations with the d-line (wavelength 587.6 nm) as the reference wavelength.
  • aberrations for the d-line (wavelength 587.6 nm), the C-line (wavelength 656.3 nm), the F-line (wavelength 486.1 nm), and the g-line (wavelength 435.8 nm) are shown as a solid line, a long broken line, Shown with short dashed lines and dotted lines.
  • the sagittal and tangential aberrations are indicated by a solid line and a broken line, respectively.
  • aberrations for the C line (wavelength 656.3 nm), the F line (wavelength 486.1 nm), and the g line (wavelength 435.8 nm) are indicated by a long broken line, a short broken line, and a dotted line, respectively.
  • Means F value, and ⁇ in other aberration diagrams means half angle of view.
  • Example 2 A sectional view showing the lens configuration of the wide-angle lens of Example 2 is shown in FIG.
  • the lens configuration of this example is the same as that of Example 1.
  • Example 3 A sectional view showing the lens configuration of the wide-angle lens of Example 3 is shown in FIG.
  • the lens configuration of this example is the same as that of Example 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the lens configuration of the wide-angle lens of Example 4.
  • the wide-angle lens of Example 4 has the same configuration as that of Example 1 except that the third lens group G3 does not have a negative meniscus lens having a concave surface facing the image side (negative meniscus lens L34 in Example 1). .
  • the absolute value of the radius of curvature of each cemented surface of the two cemented lenses in the third lens group G3 is reduced.
  • FIG. 5 A sectional view showing the lens configuration of the wide-angle lens of Example 5 is shown in FIG.
  • the wide-angle lens of Example 5 is the same as that of Example 4 except that the lens having the positive refractive power (the biconvex lens L23 in Example 1) is not provided between the two cemented lenses in the second lens group G2. It is a configuration.
  • the absolute value of the radius of curvature of the cemented surface of the cemented lens on the image side in the second lens group G2 is reduced.
  • Table 11 shows values corresponding to the conditional expressions (1) to (8) of the wide-angle lenses of Examples 1 to 5.
  • the d-line is used as the reference wavelength, and the values shown in Table 11 below are at this reference wavelength.
  • FIG. 12 shows a schematic configuration diagram of an imaging apparatus using the wide-angle lens of the embodiment of the present invention as an example of the imaging apparatus of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 schematically shows each lens group.
  • the imaging apparatus include a video camera and an electronic still camera that use a solid-state imaging device such as a CCD or CMOS as a recording medium.
  • the video camera 10 includes a wide-angle lens 1, a filter 6 having a function such as a low-pass filter disposed on the image side of the wide-angle lens 1, and an image capturing disposed on the image side of the filter 6.
  • An element 7 and a signal processing circuit 8 are provided.
  • the image sensor 7 converts an optical image formed by the wide-angle lens 1 into an electrical signal.
  • a CCD Charge-Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor
  • the image sensor 7 is arranged such that its image plane coincides with the image plane of the wide-angle lens 1.
  • An image picked up by the wide-angle lens 1 is formed on the image pickup surface of the image pickup device 7, and an output signal from the image pickup device 7 relating to the image is arithmetically processed by the signal processing circuit 8, and the image is displayed on the display device 9.
  • the present invention has been described with reference to the embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made.
  • the values of the radius of curvature, the surface spacing, the refractive index, the Abbe number, etc. of each lens component are not limited to the values shown in the above numerical examples, but can take other values.

Abstract

レトロフォーカス型広角レンズにおいて、明るいレンズとしながら、諸収差を良好に補正する。物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群（Ｇ１）と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群（Ｇ２）と、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群（Ｇ３）とからなり、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３枚の負メニスカスレンズ（Ｌ１２），（Ｌ１３），（Ｌ１４）からなり、第２レンズ群（Ｇ２）は、少なくとも１組の接合レンズを含み、第１レンズ群（Ｇ１）の３枚の負メニスカスレンズ（Ｌ１２），（Ｌ１３），（Ｌ１４）のうちの少なくとも１枚の材料は下記条件式（１）を満足し、別の少なくとも１枚の材料は下記条件式（２）および（３）を満足するものとする。 νｄａ＞８１ …（１）νｄｂ＜２５ …（２）ΔθｇＦｂ＞０．０１５ …（３）

Description

広角レンズおよび撮像装置
　本発明は、レトロフォーカス型の広角レンズおよび撮像装置に関し、より詳しくは、デジタルカメラ、放送用カメラ、監視用カメラ、映画撮影用カメラ等の電子カメラに用いられる広角レンズおよび該広角レンズを備えた撮像装置に関するものである。
　ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を記録媒体とするビデオカメラや電子スチルカメラ等の撮像装置に用いられる広角レンズとして、例えば特許文献１，２のように、レトロフォーカス型のものが各種提案されている。
特開平８－０９４９２６号公報 特開２００４－２１９６１０号公報
　しかしながら、特許文献１，２で提案されているレンズはいずれもＦ値が３．６程度と暗いという欠点があった。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、諸収差が良好に補正されているとともに、明るいレトロフォーカス型広角レンズおよび該レンズを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。
　本発明のレトロフォーカス型広角レンズは、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、第１レンズ群は、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と、物体側に凸面を向けた３枚の負メニスカスレンズからなり、第２レンズ群は、少なくとも１組の接合レンズを含み、第１レンズ群の３枚の負メニスカスレンズのうちの少なくとも１枚の材料は下記条件式（１）を満足し、別の少なくとも１枚の材料は下記条件式（２）および（３）を満足することを特徴とする。
　νｄａ＞８１　…（１）
　νｄｂ＜２５　…（２）
　ΔθｇＦｂ＞０．０１５　…（３）
　ただし、νｄａ：該当レンズのｄ線基準アッベ数、νｄｂ：該当レンズのｄ線基準アッベ数、ΔθｇＦｂ：該当レンズの異常分散性とする。
　また、第３レンズ群は、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からなる第３ａレンズ群と、全体として正の屈折力を有する第３ｂレンズ群からなることが好ましい。
　また、第２レンズ群は、接合レンズを２組含み、１組は物体側から順に正負の接合、別の１組は物体側から順に負正の接合で構成されており、下記条件式を満足することが好ましい。
　ｎｄ（ｃ１ｐ）＞ｎｄ（ｃ１ｎ）　…（４）
　νｄ（ｃ１ｐ）＞νｄ（ｃ１ｎ）　…（５）
　ｎｄ（ｃ２ｎ）＜ｎｄ（ｃ２ｐ）　…（６）
　νｄ（ｃ２ｎ）＞νｄ（ｃ２ｐ）　…（７）
　ただし、ｎｄ（ｃ１ｐ）：物体側から順に正負の接合レンズの正レンズのｄ線屈折率、ｎｄ（ｃ１ｎ）：物体側から順に正負の接合レンズの負レンズのｄ線屈折率、νｄ（ｃ１ｐ）：物体側から順に正負の接合レンズの正レンズのｄ線基準アッベ数、νｄ（ｃ１ｎ）：物体側から順に正負の接合レンズの負レンズのｄ線基準アッベ数、ｎｄ（ｃ２ｐ）：物体側から順に負正の接合レンズの正レンズのｄ線屈折率、ｎｄ（ｃ２ｎ）：物体側から順に負正の接合レンズの負レンズのｄ線屈折率、νｄ（ｃ２ｐ）：物体側から順に負正の接合レンズの正レンズのｄ線基準アッベ数、νｄ（ｃ２ｎ）：物体側から順に負正の接合レンズの負レンズのｄ線基準アッベ数とする。
　また、第３レンズ群は、凸レンズを含む接合レンズを２組含み、接合レンズの凸レンズはいずれも下記条件式を満足することが好ましい。
　νｄｃ＞８１　…（８）
　ただし、νｄｃ：該当レンズのｄ線基準アッベ数とする。
　また、第２レンズ群と第３レンズ群との間に絞りを有することが好ましい。
　また、第３ｂレンズ群を光軸方向に移動してフォーカシングを行うことが好ましい。
　また、下記条件式を満足することが好ましい。
　ΔθｇＦｂ＞０．０２５　…（３ａ）
　本発明の撮像装置は、上記記載の本発明の広角レンズを備えたことを特徴とするものである。
　本発明のレトロフォーカス型広角レンズは、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、第１レンズ群は、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と、物体側に凸面を向けた３枚の負メニスカスレンズからなり、第２レンズ群は、少なくとも１組の接合レンズを含み、第１レンズ群の３枚の負メニスカスレンズのうちの少なくとも１枚の材料は下記条件式（１）を満足し、別の少なくとも１枚の材料は下記条件式（２）および（３）を満足するものとしたので、Ｆ値が１．９程度と明るく、また画角８５度程度の広角レンズとしながら、倍率色収差を良好に補正することが可能となる。
　νｄａ＞８１　…（１）
　νｄｂ＜２５　…（２）
　ΔθｇＦｂ＞０．０１５　…（３）
　また、本発明の撮像装置は、本発明の広角レンズを備えているため、明るく高画質の映像を得ることができる。
本発明の一実施形態にかかる広角レンズ（実施例１と共通）のレンズ構成を示す断面図 上記広角レンズの光路を示す図 本発明の実施例２の広角レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例３の広角レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例４の広角レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例５の広角レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例１の広角レンズの各収差図（Ａ～Ｄ） 本発明の実施例２の広角レンズの各収差図（Ａ～Ｄ） 本発明の実施例３の広角レンズの各収差図（Ａ～Ｄ） 本発明の実施例４の広角レンズの各収差図（Ａ～Ｄ） 本発明の実施例５の広角レンズの各収差図（Ａ～Ｄ） 本発明の実施形態にかかる撮像装置の概略構成図
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる広角レンズ（実施例１と共通）のレンズ構成を示す断面図、図２は上記広角レンズの光路を示す図である。図１および図２に示す構成例は、後述の実施例１の広角レンズの構成と共通である。図１および図２においては、左側が物体側、右側が像側である。また、図２においては、無限遠の距離にある物点からの軸上光束ＬＦ１、画角ωでの軸外光束ＬＦ２も併せて示してある。
　この広角レンズは、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳｔと、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成されている。なお、図１および図２に示す開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。
　この広角レンズを撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、光学系と像面Ｓｉｍの間にカバーガラス、プリズム、赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの各種フィルタを配置することが好ましいため、図１では、これらを想定した平行平面板状の光学部材ＰＰを第３レンズ群Ｇ３と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。
　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３枚の負メニスカスレンズＬ１２，Ｌ１３，Ｌ１４からなり、３枚の負メニスカスレンズＬ１２，Ｌ１３，Ｌ１４の少なくとも１枚の材料は下記条件式（１）を満足し、別の少なくとも１枚の材料は下記条件式（２）および（３）を満足するように構成されている。
　νｄａ＞８１　…（１）
　νｄｂ＜２５　…（２）
　ΔθｇＦｂ＞０．０１５　…（３）
　ただし、νｄａ：該当レンズのｄ線基準アッベ数、νｄｂ：該当レンズのｄ線基準アッベ数、ΔθｇＦｂ：該当レンズの異常分散性とする。
　なお、ΔθｇＦについて詳細に説明すると、ｇ線とＦ線の部分分散比を式（Ａ）、同じ屈折率ｎでアッベ数νｄでの正常ガラスの部分分散比を式（Ｂ）とした場合に、ΔθｇＦは式（Ｃ）の通り表される。
　θｇＦ＝（ｎｇ－ｎＦ）／（ｎＦ－ｎＣ）　…（Ａ）
　θｇＦ（ｎ）＝－０．００１６・νｄ＋０．６４１５　…（Ｂ）
　ΔθｇＦ＝θｇＦ－θｇＦ（ｎ）　…（Ｃ）
　ここで、条件式（１）を満足することで、倍率色収差の絶対量を小さくすることができる。
　また、条件式（２）および（３）を満足することで、二次の倍率色収差を小さくすることができる。ここで、下記条件式（３ａ）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
　ΔθｇＦｂ＞０．０２５　…（３ａ）
　第１レンズ群Ｇ１を上記の構成とすることで、レンズ全系と組み合わせたときにレンズ全系の倍率色収差を良好に補正することが可能となる。
　また、第２レンズ群Ｇ２は、少なくとも１組の接合レンズを含む。
　レトロフォーカス型広角レンズは、物体側から１番目のレンズを正メニスカスレンズ、２番目のレンズを負メニスカスレンズとすることで小型化を図ることができるため、本発明の広角レンズは、このような構成とすることで小型化を実現している。
　上記の構成とすることで、Ｆ値が１．９程度と明るく、また画角８５度程度の広角レンズとしながら、倍率色収差を良好に補正することが可能となる。
　また、第３レンズ群Ｇ３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Ｌ３１からなる第３ａレンズ群Ｇ３ａと、全体として正の屈折力を有する第３ｂレンズ群Ｇ３ｂからなることが好ましい。
　第１レンズ群はレトロフォーカス型広角レンズでは一般的に発散作用が大きくなるため、球面収差がオーバー傾向になる。特にＦ値が小さく明るいレンズはこの傾向が大きくなる。また、第３レンズ群においてもＦ値が小さく明るいレンズでは軸上色収差補正のための負レンズの発散作用が大きくなるため、球面収差がオーバー傾向になる。従って、上記の様に、第３レンズ群Ｇ３の最も物体側に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１を配することで、アンダー側の球面収差を発生させて、全系の球面収差を良好に補正することができる。
　また、第２レンズ群Ｇ２は、接合レンズを２組含み、そのうち１組は物体側から順に正負の接合、別の１組は物体側から順に負正の接合で構成するとともに、下記条件式（４）～（７）を満足することが好ましい。条件式（４）を満足することで、軸上色収差を小さくすることができる。また、条件式（５）を満足することで、倍率色収差を小さくすることができる。また、条件式（６），（７）を満足することで、球面収差を良好に保ちつつ軸上色収差を小さくすることができる。従って、Ｆ値が小さいレトロフォーカス型広角レンズにおいて、軸上色収差と倍率色収差を良好に補正することができる。
　ｎｄ（ｃ１ｐ）＞ｎｄ（ｃ１ｎ）　…（４）
　νｄ（ｃ１ｐ）＞νｄ（ｃ１ｎ）　…（５）
　ｎｄ（ｃ２ｎ）＜ｎｄ（ｃ２ｐ）　…（６）
　νｄ（ｃ２ｎ）＞νｄ（ｃ２ｐ）　…（７）
　ただし、ｎｄ（ｃ１ｐ）：物体側から順に正負の接合レンズの正レンズのｄ線屈折率、ｎｄ（ｃ１ｎ）：物体側から順に正負の接合レンズの負レンズのｄ線屈折率、νｄ（ｃ１ｐ）：物体側から順に正負の接合レンズの正レンズのｄ線基準アッベ数、νｄ（ｃ１ｎ）：物体側から順に正負の接合レンズの負レンズのｄ線基準アッベ数、ｎｄ（ｃ２ｐ）：物体側から順に負正の接合レンズの正レンズのｄ線屈折率、ｎｄ（ｃ２ｎ）：物体側から順に負正の接合レンズの負レンズのｄ線屈折率、νｄ（ｃ２ｐ）：物体側から順に負正の接合レンズの正レンズのｄ線基準アッベ数、νｄ（ｃ２ｎ）：物体側から順に負正の接合レンズの負レンズのｄ線基準アッベ数とする。
　また、第３レンズ群Ｇ３は、凸レンズを含む接合レンズを２組含み、接合レンズの凸レンズはいずれも下記条件式（８）を満足することが好ましい。これにより、軸上色収差と倍率色収差を良好に補正することができる。なお、ｄ線基準アッベ数が８１よりも大きい材料は温度が上昇するにつれて屈折率が低くなる性質をもっているため、このような材料を凸レンズに用いた場合、使用環境温度が高くなるとピント位置が延び、使用環境温度が低くなるとピント位置が短くなるが、本発明の広角レンズでは第１レンズ群Ｇ１中の少なくとも１枚の負メニスカスレンズにｄ線基準アッベ数が８１よりも大きい材料を使用しているため、色収差補正だけでなく、温度変化による第３レンズ群Ｇ３中の凸レンズのピント移動を緩和することにも寄与している。
　νｄｃ＞８１　…（８）
　ただし、νｄｃ：該当レンズのｄ線基準アッベ数とする。
　また、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に開口絞りＳｔを有することで、最も物体側のレンズと最も像側のレンズの有効径のバランスを取ることができるので、全体を小型化することが可能となる。
　また、この広角レンズにおけるフォーカス調整はリアフォーカス式で行うことができる。具体的には第３レンズ群Ｇ３の最も間隔が大きいところを境として、開口絞りＳｔ側にある正メニスカスレンズＬ３１からなる第３ａレンズ群Ｇ３ａと、像側にある第３ｂレンズ群Ｇ３ｂとに分け、第３ｂレンズ群Ｇ３ｂのみを光軸上で移動させることでフォーカス調整を行うことができる。このような構成とすることで、第３レンズ群Ｇ３全体を移動させる場合と比較してフォーカシング移動群を軽量化できるので、フォーカシングによる収差変動を押さえることが可能となる。
　本広角レンズにおいて、最も物体側に配置される材料としては、具体的にはガラスを用いることが好ましく、あるいは透明なセラミックスを用いてもよい。
　また、本広角レンズが厳しい環境において使用される場合には、保護用の多層膜コートが施されることが好ましい。さらに、保護用コート以外にも、使用時のゴースト光低減等のための反射防止コートを施すようにしてもよい。
　また、図１および図２に示す例では、レンズ系と像面Ｓｉｍとの間に光学部材ＰＰを配置した例を示したが、ローパスフィルタや特定の波長域をカットするような各種フィルタ等を配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよく、あるいは、いずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。
　次に、本発明の広角レンズの数値実施例について説明する。なお、以下の表１～１１に示す数値および図７～１１の収差図は、無限遠物体に合焦時の全系の焦点距離が１．０となるように規格化されたものである。
　まず、実施例１の広角レンズについて説明する。実施例１の広角レンズのレンズ構成を示す断面図を図１に示す。なお、図１および後述の実施例２～５に対応した図３～６においては、光学部材ＰＰも合わせて示しており、左側が物体側、右側が像側であり、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。
　実施例１の広角レンズは、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成される。
　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３枚の負メニスカスレンズＬ１２，Ｌ１３，Ｌ１４からなる。
　第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸レンズＬ２１と負メニスカスレンズＬ２２からなり接合面が像側に凸面を向けた接合レンズ、両凸レンズＬ２３、両凹レンズＬ２４と両凸レンズＬ２５からなり接合面が物体側に凸面を向けた接合レンズからなる。
　第３レンズ群Ｇ３は、最も物体側に配置され、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１からなる第３ａレンズ群Ｇ３ａと、物体側から順に、負メニスカスレンズＬ３２と両凸レンズＬ３３からなり接合面が物体側に凸面を向けた接合レンズ、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３４、両凸レンズＬ３５と負メニスカスレンズＬ３６からなり接合面が像側に凸面を向けた接合レンズ、両凸レンズＬ３７からなる第３ｂレンズ群Ｇ３ｂとから構成される。
　実施例１の広角レンズの基本レンズデータを表１に、諸元に関するデータを表２に示す。
　以下では、表中の記号の意味について、実施例１のものを例にとり説明するが、実施例２～５についても基本的に同様である。
　表１のレンズデータにおいて、Ｓｉの欄には最も物体側の構成要素の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉの欄にはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示している。また、Ｎｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の媒質のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊの欄には最も物体側の光学要素を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の光学要素のｄ線に対するアッベ数を示し、ΔθｇＦｊの欄には最も物体側の光学要素を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の光学要素の異常分散性を示している。
　なお、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。基本レンズデータには、開口絞りＳｔ、光学部材ＰＰも含めて示している。開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号とともに（絞り）という語句を記載している。
　表２の諸元に関するデータに、焦点距離ｆ´、バックフォーカスＢｆ´、Ｆ値Ｆｎｏ．および全画角２ωの値を示す。
　基本レンズデータおよび諸元に関するデータにおいて、角度の単位としては度を用いているが、その他については規格化をしているため単位はない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　実施例１の広角レンズの各収差図を図７（Ａ）～（Ｄ）に示す。図７（Ａ）～（Ｄ）はそれぞれ球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。以下では、各収差図の意味について、実施例１のものを例にとり説明するが、実施例２～５についても基本的に同様である。
　球面収差、非点収差、歪曲収差を表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図にはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、Ｃ線(波長６５６．３ｎｍ)、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）についての収差をそれぞれ実線、長破線、短破線、点線で示す。非点収差図にはサジタル方向、タンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線と破線で示す。倍率色収差図にはＣ線(波長６５６．３ｎｍ)、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）についての収差をそれぞれ長破線、短破線、点線で示す。なお、球面収差図のＦｎｏ．はＦ値、その他の収差図のωは半画角を意味する。
　次に、実施例２の広角レンズについて説明する。実施例２の広角レンズのレンズ構成を示す断面図を図３に示す。なお、本実施例のレンズ構成は実施例１と同様である。
　また、実施例２の広角レンズの基本レンズデータを表３に、諸元に関するデータを表４に、各収差図を図８（Ａ）～（Ｄ）に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　次に、実施例３の広角レンズについて説明する。実施例３の広角レンズのレンズ構成を示す断面図を図４に示す。なお、本実施例のレンズ構成は実施例１と同様である。
　また、実施例３の広角レンズの基本レンズデータを表５に、諸元に関するデータを表６に、各収差図を図９（Ａ）～（Ｄ）に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　次に、実施例４の広角レンズについて説明する。実施例４の広角レンズのレンズ構成を示す断面図を図５に示す。
　実施例４の広角レンズは、第３レンズ群Ｇ３に像側に凹面を向けた負メニスカスレンズ（実施例１における負メニスカスレンズＬ３４）を有しない点を除いて実施例１と同様の構成である。上記負メニスカスレンズの効果を補うために、第３レンズ群Ｇ３中の２つの接合レンズの各接合面の曲率半径の絶対値を小さくしている。
　また、実施例４の広角レンズの基本レンズデータを表７に、諸元に関するデータを表８に、各収差図を図１０（Ａ）～（Ｄ）に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　次に、実施例５の広角レンズについて説明する。実施例５の広角レンズのレンズ構成を示す断面図を図６に示す。
　実施例５の広角レンズは、第２レンズ群Ｇ２の２つの接合レンズの間に正の屈折力を有するレンズ（実施例１における両凸レンズＬ２３）を有しない点を除いて実施例４と同様の構成である。上記正の屈折力のレンズの効果、特に倍率色収差の補正効果を補うために、第２レンズ群Ｇ２中の像側の接合レンズの接合面の曲率半径の絶対値を小さくしている。
　また、実施例５の広角レンズの基本レンズデータを表９に、諸元に関するデータを表１０に、各収差図を図１１（Ａ）～（Ｄ）に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　実施例１～５の広角レンズの条件式（１）～（８）に対応する値を表１１に示す。なお、全実施例ともｄ線を基準波長としており、下記の表１１に示す値はこの基準波長におけるものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
　以上のデータから、実施例１～５の広角レンズは全て、条件式（１）～（８）を満たしており、Ｆ値が１．９程度と明るく、また画角８５度程度の広角レンズとしながら、諸収差が良好に補正された広角レンズであることが分かる。
　次に、本発明の実施形態にかかる撮像装置について説明する。図１２に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態の広角レンズを用いた撮像装置の概略構成図を示す。なお、図１２では各レンズ群を概略的に示している。この撮像装置としては、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を記録媒体とするビデオカメラや電子スチルカメラ等を挙げることができる。
　図１２に示す撮像装置１０は、ビデオカメラ１０は、広角レンズ１と、広角レンズ１の像側に配置されたローパスフィルタ等の機能を有するフィルタ６と、フィルタ６の像側に配置された撮像素子７と、信号処理回路８とを備えている。撮像素子７は広角レンズ１により形成される光学像を電気信号に変換するものであり、例えば、撮像素子７としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を用いることができる。撮像素子７は、その撮像面が広角レンズ１の像面に一致するように配置される。
　広角レンズ１により撮像された像は撮像素子７の撮像面上に結像し、その像に関する撮像素子７からの出力信号が信号処理回路８にて演算処理され、表示装置９に像が表示される。
　以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数等の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。

Claims (8)

  1. 　物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、
    　前記第１レンズ群は、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と、物体側に凸面を向けた３枚の負メニスカスレンズからなり、
    　前記第２レンズ群は、少なくとも１組の接合レンズを含み、
    　前記第１レンズ群の３枚の負メニスカスレンズのうちの少なくとも１枚の材料は下記条件式（１）を満足し、別の少なくとも１枚の材料は下記条件式（２）および（３）を満足する
    　ことを特徴とする広角レンズ。
    　νｄａ＞８１　…（１）
    　νｄｂ＜２５　…（２）
    　ΔθｇＦｂ＞０．０１５　…（３）
    ただし、
    　νｄａ：該当レンズのｄ線基準アッベ数
    　νｄｂ：該当レンズのｄ線基準アッベ数
    　ΔθｇＦｂ：該当レンズの異常分散性
    とする。
  2. 　前記第３レンズ群は、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からなる第３ａレンズ群と、全体として正の屈折力を有する第３ｂレンズ群からなる
    　ことを特徴とする請求項１記載の広角レンズ。
  3. 　前記第２レンズ群は、接合レンズを２組含み、１組は物体側から順に正負の接合、別の１組は物体側から順に負正の接合で構成されており、
    　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１または２記載の広角レンズ。
    　ｎｄ（ｃ１ｐ）＞ｎｄ（ｃ１ｎ）　…（４）
    　νｄ（ｃ１ｐ）＞νｄ（ｃ１ｎ）　…（５）
    　ｎｄ（ｃ２ｎ）＜ｎｄ（ｃ２ｐ）　…（６）
    　νｄ（ｃ２ｎ）＞νｄ（ｃ２ｐ）　…（７）
    ただし、
    　ｎｄ（ｃ１ｐ）：物体側から順に正負の接合レンズの正レンズのｄ線屈折率
    　ｎｄ（ｃ１ｎ）：物体側から順に正負の接合レンズの負レンズのｄ線屈折率
    　νｄ（ｃ１ｐ）：物体側から順に正負の接合レンズの正レンズのｄ線基準アッベ数
    　νｄ（ｃ１ｎ）：物体側から順に正負の接合レンズの負レンズのｄ線基準アッベ数
    　ｎｄ（ｃ２ｐ）：物体側から順に負正の接合レンズの正レンズのｄ線屈折率
    　ｎｄ（ｃ２ｎ）：物体側から順に負正の接合レンズの負レンズのｄ線屈折率
    　νｄ（ｃ２ｐ）：物体側から順に負正の接合レンズの正レンズのｄ線基準アッベ数
    　νｄ（ｃ２ｎ）：物体側から順に負正の接合レンズの負レンズのｄ線基準アッベ数
    とする。
  4. 　前記第３レンズ群は、凸レンズを含む接合レンズを２組含み、接合レンズの凸レンズはいずれも下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の広角レンズ。
    　νｄｃ＞８１　…（８）
    ただし、
    　νｄｃ：該当レンズのｄ線基準アッベ数
    とする。
  5. 　前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に絞りを有する
    　ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の広角レンズ。
  6. 　前記第３ｂレンズ群を光軸方向に移動してフォーカシングを行う
    　ことを特徴とする請求項２記載の広角レンズ。
  7. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の広角レンズ。
    　ΔθｇＦｂ＞０．０２５　…（３ａ）
  8. 　請求項１から７のいずれか１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。
     
     
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