WO2014038146A1 - 広角レンズおよび撮像装置 - Google Patents

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WO2014038146A1
WO2014038146A1 PCT/JP2013/004896 JP2013004896W WO2014038146A1 WO 2014038146 A1 WO2014038146 A1 WO 2014038146A1 JP 2013004896 W JP2013004896 W JP 2013004896W WO 2014038146 A1 WO2014038146 A1 WO 2014038146A1
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WO
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lens
wide
lens group
angle
cemented
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PCT/JP2013/004896
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English (en)
French (fr)
Inventor
鈴木　隆
佐藤　賢一
大雅 野田
Original Assignee
富士フイルム株式会社
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Publication date
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Priority to JP2014534168A priority patent/JP5974101B2/ja
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    • 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
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/0045—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having five or more lenses
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    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • 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 wide-angle lens and an imaging device, and more particularly to a wide-angle lens that can be suitably used for a digital camera and the like, and an imaging device including the wide-angle lens.
  • a retrofocus type lens system has a negative lens group and a positive lens group in order from the object side, has an asymmetric configuration with respect to the stop, and generally has a long back focus.
  • so-called mirrorless cameras in which no mirror is arranged between the imaging lens and its image plane, have gained popularity due to the advantages of small size and light weight. Development of lens systems for cameras is in progress.
  • a wide-angle lens for a mirrorless camera does not require a long back focus, but in order to obtain a good image, it is necessary to make the angle of light incident on the image surface relatively small.
  • the type is often adopted. Examples of conventionally known negative leading lens systems include those described in Patent Documents 1 and 2 below.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a wide-angle lens that is suitable for a small imaging device and has excellent optical performance with excellent lateral chromatic aberration correction, and the wide-angle lens. Another object of the present invention is to provide an imaging device.
  • the wide-angle lens of the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, a diaphragm, and a third lens group having a positive refractive power.
  • the first lens group includes two negative meniscus lenses having convex surfaces facing the object side
  • the second lens group includes a pair of cemented lenses
  • the third lens group includes 2 It includes a pair of cemented lenses and at least one aspherical surface.
  • the third lens group of the wide-angle lens of the present invention includes, in order from the object side, a pair of cemented lenses, an aspheric lens, and a pair of cemented lenses, and the most image side cemented lens in the third lens group.
  • a negative lens having a concave surface facing the image side and a biconvex positive lens are preferably joined in this order from the object side.
  • the first lens group of the wide-angle lens of the present invention preferably includes at least one aspheric surface.
  • the first lens group includes only two or three negative meniscus lenses having a convex surface facing the object side.
  • the second lens group of the wide-angle lens of the present invention may be configured by only a pair of cemented lenses in which a biconvex positive lens and a negative lens having a concave surface facing the object side are cemented.
  • conditional expression (1) In the wide-angle lens of the present invention, it is preferable that the following conditional expression (1) is satisfied, and it is more preferable that the following conditional expression (1 ′) is satisfied.
  • conditional expression (1 ′) 1.3 ⁇ f3 / f ⁇ 2 (1) 1.5 ⁇ f3 / f ⁇ 1.8 (1 ′)
  • f3 focal length of the third lens unit
  • f focal length of the entire system.
  • BF Back focus at air equivalent distance
  • f The focal length of the entire system. For example, when a member having no refractive power, such as a filter or a cover glass, is inserted between the lens closest to the image side and the image plane, the thickness of this member is converted to air to calculate BF. .
  • the most image side cemented lens in the third lens group includes a positive lens and satisfies the following conditional expression (4). 75 ⁇ 3p (4) However, ⁇ 3p: An Abbe number with respect to the d-line of the most image side positive lens included in the most image side cemented lens in the third lens unit.
  • the third lens group of the wide-angle lens of the present invention includes, in order from the object side, a cemented lens, a positive lens, an aspheric lens, a negative lens with a concave surface facing the image side, and a biconvex positive lens from the object side.
  • a cemented lens that is cemented in this order is preferable.
  • the aspheric lens of the third lens group is a positive lens.
  • focusing from an object at infinity to an object at a close distance is performed by moving only the third lens group to the object side.
  • f focal length of the entire system
  • f12 combined focal length of the first lens group and the second lens group.
  • the total angle of view is 80 degrees or more.
  • the image pickup apparatus includes the wide-angle lens according to the present invention.
  • substantially in the above “substantially composed of” means a lens having substantially no power other than the above-described components, and lenses other than lenses such as a diaphragm, a cover glass, and a filter. It is intended that an optical element, a lens flange, a lens barrel, an image pickup device, a mechanism portion such as a camera shake correction mechanism, and the like may be included.
  • the maximum image height according to the conditional expression (2) can be obtained, for example, according to the specifications of a wide-angle lens and the specifications of an imaging device in which the wide-angle lens is mounted.
  • the configuration of the first lens group is preferably set, and a pair of cemented lenses is provided for each of the second lens group on the object side and the third lens group on the image side of the stop. And two sets of cemented lenses are arranged, and the third lens group is configured to include an aspherical lens, so that it can be suitably used for a small imaging device, and excellent optical performance with excellent correction of lateral chromatic aberration.
  • a wide-angle lens having performance and an imaging apparatus including the wide-angle lens can be provided.
  • FIGS. 5A to 5D are diagrams showing aberrations of the wide-angle lens according to the first embodiment of the present invention.
  • 6 (A) to 6 (D) are diagrams showing aberrations of the wide-angle lens according to the second embodiment of the present invention.
  • 7A to 7D are graphs showing aberrations of the wide-angle lens according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A to 8D are diagrams showing aberrations of the wide-angle lens according to the fourth embodiment of the present invention.
  • 1 is a perspective view of a front side of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 to 4 are cross-sectional views showing the configuration of a wide-angle lens according to an embodiment of the present invention, and correspond to Examples 1 to 4 described later, respectively.
  • the left side is the object side
  • the right side is the image side
  • the axial light beam 2 and the maximum image height light beam 3 from the object at an infinite distance are also shown. Since the basic configuration and the illustration method of the examples shown in FIGS. 1 to 4 are the same, the following description will be mainly given with reference to the configuration example shown in FIG.
  • the wide-angle lens according to the embodiment of the present invention includes, in order from the object side, a first lens group G1 having negative refractive power, a second lens group G2 having positive refractive power, an aperture stop St, and positive refraction. And a third lens group G3 having power.
  • the aperture stop St shown in FIGS. 1 to 4 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 plate-like optical member PP that assumes these is arranged between the lens surface closest to the image side and the image plane Sim.
  • the position of the optical member PP is not limited to that shown in FIG. 1, and a configuration in which the optical member PP is omitted is also possible.
  • FIG. 1 also illustrates the image pickup device 5 arranged on the image plane Sim of the wide-angle lens in consideration of the case where the wide-angle lens is applied to the image pickup apparatus.
  • the image pickup device 5 is illustrated in a simplified manner, but actually, the image pickup surface of the image pickup device 5 is disposed so as to coincide with the position of the image plane Sim.
  • the image sensor 5 captures an optical image formed by a wide-angle lens and converts it into an electrical signal.
  • a CCD Charge-Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor
  • the configuration of the lenses constituting each lens group in the example shown in FIG. 1 is as follows. That is, the first lens group G1 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens L11 having a convex surface facing the object side, and a negative meniscus lens L12 having a convex surface facing the object side in the paraxial region.
  • the second lens group G2 includes, in order from the object side, a biconvex lens L21 and a negative lens L22 with a concave surface facing the object side.
  • the third lens group G3 includes a negative lens L31 having a concave surface directed toward the image side, a positive lens L32 having a convex surface directed toward the object side, a biconvex L33, and an image in a paraxial region. It comprises a positive meniscus lens L34 having a convex surface on the side, a biconcave lens L35, and a biconvex lens L36.
  • the lens L21 and the lens L22 are cemented, the lens L31 and the lens L32 are cemented, and the lens L35 and the lens L36 are cemented.
  • Each of the lens L12 and the lens L34 has an aspheric surface.
  • the wide-angle lens according to the embodiment of the present invention corrects the lateral chromatic aberration well while maintaining a wide angle and good optical performance, and shortens the back focus compared to the conventional wide-angle lens for a single-lens reflex camera. It was designed as shown.
  • the first lens group G1 includes two negative meniscus lenses having convex surfaces facing the object side
  • the second lens group G2 includes a pair of cemented lenses
  • the third lens group G3. Is configured to include two sets of cemented lenses and at least one aspherical surface.
  • the one set of cemented lenses included in the second lens group G2 and the two sets of cemented lenses included in the third lens group G3 each have a configuration in which a positive lens and a negative lens are cemented.
  • the first lens group G1 includes two negative meniscus lenses having convex surfaces facing the object side, which is advantageous for widening the angle. Further, since the third lens group G3 has at least one aspheric surface, it is advantageous for good correction of field curvature.
  • the third lens group G3 includes two sets of cemented lenses, one of the cemented lenses is arranged at a position far from the aperture stop St, which is advantageous for correcting chromatic aberration of magnification, and the other cemented lens is used as the aperture stop St. It can be arranged in the vicinity to be advantageous for correcting axial chromatic aberration.
  • the wide-angle lens according to the present embodiment adopts a negative leading lens type and a conventional retrofocus type lens system for a single-lens reflex camera.
  • An optical system with improved symmetry is configured. That is, since the third lens group G3 includes two sets of cemented lenses, it becomes possible to dispose one set of the cemented lenses near the aperture stop St.
  • the cemented lens of the third lens group G3, The cemented lens of the second lens group G2 can enhance the symmetry on the object side and the image side with respect to the aperture stop St, and can contribute to shortening the back focus.
  • each lens group of the wide-angle lens according to the present embodiment further has a configuration described below.
  • the first lens group G1 preferably has at least one aspheric surface, and in this case, distortion can be corrected well.
  • all the lenses constituting the first lens group G1 are negative lenses, and this is advantageous for widening the angle.
  • the first lens group G1 is preferably composed of only two or three negative meniscus lenses having a convex surface facing the object side, as in the examples shown in FIGS. 1 and 4. In this case, distortion and astigmatism can be favorably corrected while downsizing.
  • the first lens group G1 is composed of only a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, it is difficult to satisfactorily suppress distortion and astigmatism.
  • the first lens group G1 is composed of four or more lenses, the lens system becomes large.
  • the lens component closest to the object side of the second lens group G2 has a positive refractive power.
  • the lens component travels from the object side and passes through the negative first lens group G1 and tends to diverge.
  • a converging action can be given to a certain light beam by the positive lens component closest to the object side of the second lens group G2, and the light ray height can be suppressed, so that the amount of aberration generated can be suppressed.
  • the “lens component” is a lens having only two air contact surfaces on the optical axis, that is, an object side surface and an image side surface, and one lens component is one single lens or one set. It means a cemented lens. That is, it is preferable that a single lens having a positive refractive power or a cemented lens having a positive refractive power is disposed on the most object side of the second lens group G2.
  • a cemented lens in which a positive lens and a negative lens are cemented is arranged on the most object side of the second lens group G2.
  • the arrangement order of the lenses constituting the cemented lens arranged closest to the object side of the second lens group G2 may be a positive lens and a negative lens in order from the object side, or the order of the positive and negative may be reversed. Good.
  • the second lens group G2 includes only a pair of cemented lenses in which a biconvex positive lens and a negative lens having a concave surface facing the object side are cemented. In this case, it is easy to satisfactorily correct the lateral chromatic aberration while suppressing the increase in the size of the lens system by suppressing the number of lenses as much as possible.
  • the third lens group G3 includes, in order from the object side, a set of cemented lenses, an aspheric lens, and a set of cemented lenses, and the most image-side cemented lens in the third lens group G3 is the image side. It is preferable that a negative lens having a concave surface and a biconvex positive lens are cemented in this order from the object side. In the third lens group G3, by arranging a cemented lens on each of the object side and the image side of the aspherical lens, the lateral chromatic aberration and the axial chromatic aberration can be favorably corrected.
  • the lateral chromatic aberration can be favorably corrected. Further, by making the cemented surface of the cemented lens with the concave surface facing the image side, the refractive power of the positive lens constituting the cemented lens can be increased, and the lateral chromatic aberration can be corrected more favorably. .
  • the lens L31 and the lens L32 are cemented to form a cemented lens
  • the lens L33 is a positive lens
  • the lens L34 is an aspheric lens
  • the lens L35 and the lens L36 are cemented to form a cemented lens.
  • the third lens group G3 includes, in order from the object side, a cemented lens, a positive lens, an aspheric lens, a negative lens with a concave surface facing the image side, and a biconvex positive lens. It is preferable from the situation described below that the lens is composed of a cemented lens cemented in this order from the side.
  • a cemented lens including a negative lens L35 and a positive lens L36 on the most image side of the third lens group G3. Since the lens L34, which is an aspheric lens, is more effective in correcting off-axis aberrations as it is arranged at a position farther from the aperture stop St and closer to the image side, it is the second lens from the image side in the third lens group G3. It is preferable to arrange. Astigmatism and curvature of field can be satisfactorily corrected by this aspheric lens.
  • the lens L33 In order to satisfactorily correct the longitudinal chromatic aberration, it is preferable to dispose a cemented lens including a negative lens L31 and a positive lens L32 on the most object side of the third lens group G3.
  • the positive lens L33 shares positive refractive power with the positive lens L32 constituting the cemented lens on the object side in the third lens group G3, and can correct spherical aberration satisfactorily.
  • the lens L33 is preferably a biconvex lens.
  • the aspherical lens included in the third lens group G3 has a positive refractive power at least in the paraxial region.
  • the cemented lens is disposed closest to the image side in the third lens group G3 of the present embodiment shown in FIG. Then, when this cemented lens is viewed as one lens component, the positive refractive power of the lens component arranged closest to the image side of the entire system can be weakened, or the negative refractive power of the entire system closest to the image side can be reduced.
  • the lens component can be arranged, and the symmetry of the lens system can be enhanced as compared with a conventional retrofocus type wide-angle lens for a single-lens reflex camera, which can contribute to shortening the back focus.
  • the lens component including the lens L35 and the lens L36 arranged closest to the image side of the third lens group G3 has a meniscus shape.
  • the lens L35 is preferably a biconcave lens.
  • the lens L34 located on the object side of the lens L35 is preferably a meniscus lens having a convex surface facing the image side in the paraxial region.
  • the wide-angle lens of this embodiment satisfies the following conditional expression (1).
  • f3 focal length of the third lens unit
  • f focal length of the entire system.
  • the load on the third lens group G3 increases, the load on the optical system that combines the first lens group G1 and the second lens group G2, decreases, and the third lens group G3 Since the angle formed between the incident light beam and the optical axis Z is increased, it is difficult to correct aberrations in the third lens group G3, and in particular, lateral chromatic aberration is deteriorated.
  • the load on the optical system that combines the first lens group G1 and the second lens group G2 increases, and aberration correction in the first lens group G1 and the second lens group G2 is performed. It becomes difficult, and in particular, field curvature is worsened.
  • conditional expression (1) when the upper limit of conditional expression (1) is not satisfied, the back focus becomes long and the entire length of the lens system (distance on the optical axis from the most object side surface to the image plane Sim) becomes long.
  • conditional expression (1) the back focus can be shortened, and the field curvature and lateral chromatic aberration can be favorably corrected.
  • the wide angle lens of this embodiment satisfies the following conditional expression (2). 0.4 ⁇ Y / f3 ⁇ 0.9 (2)
  • Y Maximum image height
  • f3 The focal length of the third lens unit.
  • conditional expression (2) If the lower limit of conditional expression (2) is not satisfied, the total length of the lens system becomes long. When the upper limit of conditional expression (2) is not satisfied, the angle of the light ray incident on the image plane Sim becomes large. By satisfying conditional expression (2), it becomes easy to shorten the overall length of the lens system and to suppress the angle of light rays incident on the image plane Sim.
  • the wide angle lens of this embodiment satisfies the following conditional expression (3). 0.8 ⁇ BF / f ⁇ 1.3 (3)
  • BF Back focus (air equivalent distance)
  • f The focal length of the entire system.
  • conditional expression (3) When the lower limit of conditional expression (3) is not satisfied, there is a possibility that the lens system interferes with a member arranged in the vicinity of the image plane when the wide-angle lens is mounted on the imaging apparatus.
  • the upper limit of the conditional expression (3) When the upper limit of the conditional expression (3) is not satisfied, the asymmetry between the object side and the image side of the aperture stop St is increased, and it is difficult to correct lateral chromatic aberration.
  • conditional expression (3) it is possible to satisfactorily correct lateral chromatic aberration while securing a necessary space for member arrangement.
  • the wide-angle lens of the present embodiment is configured such that the most image-side cemented lens in the third lens group G3 includes a positive lens, and satisfies the following conditional expression (4). 75 ⁇ 3p (4) However, ⁇ 3p: An Abbe number with respect to the d-line of the most image side positive lens included in the most image side cemented lens in the third lens unit.
  • conditional expression (4) When the conditional expression (4) is not satisfied, it is difficult to correct lateral chromatic aberration, particularly high-order lateral chromatic aberration. By satisfying conditional expression (4), it is possible to correct lateral chromatic aberration with a good balance.
  • focusing from an infinite object to a close object is preferably performed by moving only the third lens group G3 to the object side. It is possible to suppress the tilting of the image plane when focusing on.
  • conditional expression (5) When focusing is performed by the third lens group G3 as described above, it is preferable that the following conditional expression (5) is satisfied.
  • conditional expression (5) it becomes easy to suppress the variation of spherical aberration during focusing.
  • f focal length of the entire system
  • f12 combined focal length of the first lens group and the second lens group.
  • the wide angle lens of the present embodiment preferably has a full angle of view of 80 degrees or more in order to realize a wide angle.
  • the preferred configurations described above can be arbitrarily combined and are preferably selectively adopted as appropriate according to the specifications required for the wide-angle lens.
  • By appropriately adopting a preferable configuration it is possible to realize an optical system that can cope with better optical performance and higher specifications.
  • Example 1 A lens cross-sectional view of the wide-angle lens of Example 1 is shown in FIG. Since the method of illustration is as described above, duplicate explanation is omitted here.
  • the schematic configuration of the wide-angle lens of Example 1 is as follows. That is, in order from the object side, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, an aperture stop St, and a third lens group G3 having a positive refractive power Consists of.
  • the first lens group G1 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens L11 having a convex surface facing the object side, and a negative meniscus lens L12 having a convex surface facing the object side in the paraxial region.
  • the second lens group G2 includes, in order from the object side, a biconvex lens L21 and a biconcave lens L22.
  • the third lens group G3 includes, in order from the object, a biconcave lens L31, a positive meniscus lens L32 having a convex surface directed toward the object, a biconvex L33, and a convex surface on the image side in the paraxial region.
  • the lens L21 and the lens L22 are joined, the lens L31 and the lens L32 are joined, the lens L35 and the lens L36 are joined, and the other lenses are single lenses that are not joined.
  • Each of the lens L12 and the lens L34 has an aspheric surface.
  • Table 1 shows basic lens data and Table 2 shows aspherical coefficients as the detailed configuration of the wide-angle lens of Example 1.
  • F shown in the frame of Table 1 is the focal length of the entire system, BF is the back focus (air conversion distance), 2 ⁇ is the total angle of view, FNo. Is the F number, both of which relate to the d line.
  • the column of i indicates the radius of curvature of the i-th surface
  • the column of Di indicates the surface interval on the optical axis Z between the i-th surface and the i + 1-th surface.
  • 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 d-line (wavelength: 587.56 nm) of the j-th (j 1, 2, 3,%) Optical element that sequentially increases toward the image side with the most object-side component as the first.
  • the column of ⁇ dj indicates the Abbe number for the d-line of the jth optical element.
  • Table 1 also shows the aperture stop St and the optical member PP, and the surface number and the phrase (St) are described in the surface number column of the surface corresponding to the aperture stop St.
  • the surface numbered with * in Table 1 is an aspheric surface, and the column of curvature radius of the aspheric surface in Table 1 shows the numerical value of the paraxial curvature radius.
  • Table 2 shows the aspheric coefficients of these aspheric surfaces.
  • the column of Si in Table 2 indicates the surface number of the aspheric surface.
  • the numerical value “En” (n: integer) of the aspheric coefficient in Table 2 means “ ⁇ 10 ⁇ n ”.
  • Zd C ⁇ h 2 / ⁇ 1+ (1-K ⁇ C 2 ⁇ h 2 ) 1/2 ⁇ + ⁇ Am ⁇ h m
  • Zd Depth of aspheric surface (length of a perpendicular line drawn from a point on the aspherical surface at height h to a plane perpendicular to the optical axis where the aspherical vertex contacts)
  • h Height (distance from the optical axis to the lens surface)
  • C Paraxial curvature K
  • FIGS. 5A to 5D show aberration diagrams of the spherical aberration, astigmatism, distortion (distortion aberration), and lateral chromatic aberration (chromatic aberration of magnification) of the wide-angle lens of Example 1, respectively.
  • Each aberration diagram shows aberrations with the d-line (587.56 nm) as the reference wavelength, but the spherical aberration diagram also shows aberrations for the C-line (wavelength 656.27 nm) and g-line (wavelength 435.84 nm).
  • FIGS. 5A to 5D are those when the object distance is infinity.
  • Example 2 A lens cross-sectional view of the wide-angle lens of Example 2 is shown in FIG.
  • the schematic configuration of the wide-angle lens of Example 2 is the same as that of Example 1 except that the lens L31 has a negative meniscus shape with a concave surface facing the image side.
  • Tables 3 and 4 show basic lens data and aspherical coefficients of the wide-angle lens of Example 2, respectively.
  • 6A to 6D show aberration diagrams of the wide-angle lens of Example 2.
  • Example 3 A lens cross-sectional view of the wide-angle lens of Example 3 is shown in FIG.
  • the schematic configuration of the wide-angle lens of Example 3 is the same as that of Example 1 except that the lens L22 has a negative meniscus shape with the concave surface facing the object side and the lens L32 has a biconvex shape.
  • Tables 5 and 6 show basic lens data and aspherical coefficients of the wide-angle lens of Example 3, respectively.
  • 7A to 7D show aberration diagrams of the wide-angle lens of Example 3.
  • Example 4 A lens cross-sectional view of the wide-angle lens of Example 4 is shown in FIG.
  • the schematic configuration of the wide-angle lens of Example 4 is a three-lens first lens group G1, and a negative meniscus lens L13 having a convex surface facing the object side is disposed closest to the image side of the first lens group G1. This is the same as that of the first embodiment except that the lens L31 has a negative meniscus shape with the concave surface facing the image side.
  • Tables 7 and 8 show basic lens data and aspheric coefficients of the wide-angle lens of Example 4.
  • FIGS. 8A to 8D show aberration diagrams of the wide-angle lens of Example 4.
  • Table 9 shows values corresponding to the conditional expressions (1) to (5) of the wide-angle lenses of Examples 1 to 4 and values related to the conditional expressions.
  • Y is the maximum image height
  • f3 is the focal length of the third lens group G3
  • f12 is the combined focal length of the first lens group G1 and the second lens group G2.
  • the values shown in Table 9 relate to the d line.
  • the wide-angle lenses of Examples 1 to 4 are composed of 10 to 11 lenses in a small size, are configured in a small size, have an F-number of 2.88, and have a total angle of view of about 85 °. While achieving a wide angle of view of up to 99 °, various aberrations including lateral chromatic aberration are well corrected and high optical performance is achieved.
  • the wide-angle lenses of Examples 1 to 4 have a configuration in which the back focus is shortened and the total length of the lens system is shorter than that of a conventional retro-focus wide-angle lens for a single-lens reflex camera. For example, a mirrorless camera Can be suitably used.
  • FIGS. 9A and 9B show an embodiment of an imaging apparatus according to the present invention.
  • the camera 30 whose perspective shape is shown in FIGS. 9A and 9B is a so-called mirrorless single-lens digital camera to which the interchangeable lens 20 is detachably attached.
  • FIG. 9A shows an appearance of the camera 30 as viewed from the front side.
  • FIG. 9B shows the external appearance of the camera 30 as viewed from the back side.
  • the camera 30 includes a camera body 31 on which a shutter button 32 and a power button 33 are provided.
  • operation units 34 and 35 and a display unit 36 are provided on the back surface of the camera body 31.
  • the display unit 36 is for displaying a captured image or an image within an angle of view before being captured.
  • a photographing opening through which light from a photographing object enters is provided at the center of the front surface of the camera body 31, and a mount 37 is provided at a position corresponding to the photographing opening, and the interchangeable lens 20 is connected to the camera body via the mount 37. 31 is attached.
  • the interchangeable lens 20 is obtained by housing the wide-angle lens 1 according to the embodiment of the present invention in a lens barrel.
  • the camera body 31 receives an object image formed by the interchangeable lens 20 and outputs an imaging signal corresponding to the subject image, and processes an imaging signal output from the imaging element.
  • a signal processing circuit for generating an image and a recording medium for recording the generated image are provided.
  • a still image for one frame is shot by pressing the shutter button 32, and image data obtained by this shooting is recorded on the recording medium.
  • 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 interval, the refractive index, the Abbe number, the aspherical coefficient, etc. of each lens are not limited to the values shown in the above numerical examples, and can take other values.
  • a mirrorless single-lens digital camera has been described with reference to the drawings.
  • the present invention is not limited to this application.
  • a single-lens reflex camera It can also be applied to film cameras, video cameras, and the like.

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Abstract

広角レンズにおいて、小型の撮像装置に好適で、倍率色収差が良好に補正されて優れた光学性能を有する。 広角レンズは、物体側から順に、負の第１レンズ群（Ｇ１）、正の第２レンズ群（Ｇ２）、絞り、正の第３レンズ群（Ｇ３）からなる。第１レンズ群（Ｇ１）は２枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを含む。第２レンズ群（Ｇ２）は１組の接合レンズを含む。第３レンズ群（Ｇ３）は２組の接合レンズと少なくとも１面の非球面を含む。

Description

広角レンズおよび撮像装置
　本発明は、広角レンズおよび撮像装置に関し、より詳しくは、デジタルカメラ等に好適に使用可能な広角レンズ、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。
　従来、一眼レフカメラ用の広角レンズでは、バックフォーカスを十分に確保する必要があるため、レトロフォーカス型のレンズ系が多用されていた。レトロフォーカス型のレンズ系は、物体側から順に、負のレンズ群、正のレンズ群を配置し、絞りに対して非対称な構成を有し、一般にバックフォーカスが長い。一方、近年では撮像レンズとその像面との間にミラーが配置されていない、いわゆるミラーレスカメラが小型・軽量という長所から人気を博すようになっており、これに伴い、このような小型のカメラ用のレンズ系の開発が進められている。ミラーレスカメラ用の広角レンズでは、長いバックフォーカスは必要とされないが、良好な像を得るために像面へ入射する光線の角度を比較的小さくすることが必要とされるため、負先行のレンズタイプが採用されることが多い。従来知られている負先行のレンズ系としては、例えば下記特許文献１、２に記載のものを挙げることができる。
特開２００４－２１９６１０号公報 特開２０１１－２０９３７７号公報
　近年要望されている、カメラの小型化、特に光軸方向の厚みの薄型化に対応するためにはレンズ系の全長を短縮することが望まれる。また、近年広く普及しているデジタルカメラに対応するためには良好な倍率色収差の補正が要求され、最近では撮像素子の高画素化とともにその要求レベルが高いものとなってきている。しかしながら、従来の一眼レフカメラ用のレトロフォーカス型の広角レンズ系は、バックフォーカスが長いためレンズ系が大型化しやすく、絞りに対する対称性が低いため倍率色収差を良好に補正することが困難であった。特許文献１に記載されたレンズ系は、バックフォーカスが長いためレンズ系が大型化しやすい。また、特許文献２に記載されたレンズ系は、倍率色収差の補正が十分とは言えない。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型の撮像装置に好適で、倍率色収差が良好に補正されて優れた光学性能を有する広角レンズ、および該広角レンズを備えた撮像装置を提供することにある。
　本発明の広角レンズは、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、絞りと、正の屈折力を有する第３レンズ群とから実質的に構成され、第１レンズ群が、２枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを含み、第２レンズ群が、１組の接合レンズを含み、第３レンズ群が、２組の接合レンズと少なくとも１面の非球面を含むことを特徴とするものである。
　本発明の広角レンズの第３レンズ群は、物体側から順に、１組の接合レンズと、非球面レンズと、１組の接合レンズとを含み、第３レンズ群内の最も像側の接合レンズは、像側に凹面を向けた負レンズおよび両凸形状の正レンズを物体側からこの順に接合したものであることが好ましい。
　本発明の広角レンズの第１レンズ群は、少なくとも１面の非球面を含むことが好ましい。また、本発明の広角レンズにおいては、第１レンズ群を構成するレンズが、全て負レンズであることが好ましい。さらに、本発明の広角レンズにおいては、第１レンズ群が、２枚または３枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズのみから構成されていることが好ましい。
　本発明の広角レンズの第２レンズ群は、両凸形状の正レンズおよび物体側に凹面を向けた負レンズを接合した１組の接合レンズのみから構成されるようにしてもよい。
　本発明の広角レンズにおいては、下記条件式（１）を満足することが好ましく、下記条件式（１’）を満足することがより好ましい。
　　　１．３＜ｆ３／ｆ＜２　…　（１）
　　　１．５＜ｆ３／ｆ＜１．８　…　（１’）
ただし、
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
とする。
　本発明の広角レンズにおいては、下記条件式（２）を満足することが好ましく、下記条件式（２’）を満足することがより好ましい。
　　　０．４＜Ｙ／ｆ３＜０．９　…　（２）
　　　０．５＜Ｙ／ｆ３＜０．８　…　（２’）
ただし、
Ｙ：最大像高
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
とする。
　本発明の広角レンズにおいては、下記条件式（３）を満足することが好ましい。
　　　０．８＜ＢＦ／ｆ＜１．３　…　（３）
ただし、
ＢＦ：空気換算距離でのバックフォーカス
ｆ：全系の焦点距離
とする。例えば、最も像側のレンズと像面との間にフィルタやカバーガラス等の屈折力を持たない部材が挿入されているときは、この部材の厚みを空気換算してＢＦを算出するものとする。
　本発明の広角レンズにおいては、第３レンズ群内の最も像側の接合レンズが正レンズを含み、下記条件式（４）を満足することが好ましい。
　　　７５＜ν３ｐ　…　（４）
ただし、
ν３ｐ：第３レンズ群内の最も像側の接合レンズに含まれる最も像側の正レンズのｄ線に対するアッベ数
とする。
　本発明の広角レンズの第３レンズ群は、物体側から順に、接合レンズと、正レンズと、非球面レンズと、像側に凹面を向けた負レンズおよび両凸形状の正レンズを物体側からこの順に接合した接合レンズとから構成されることが好ましい。第３レンズ群をこのように構成した場合は、第３レンズ群の上記非球面レンズが正レンズであることが好ましい。
　本発明の広角レンズにおいては、無限遠物体から至近距離物体へのフォーカスは、第３レンズ群のみを物体側に移動させて行うように構成されていることが好ましい。フォーカスをこのように行う場合は、下記条件式（５）を満足することが好ましい。
　　　－０．３＜ｆ／ｆ１２＜０．５　…　（５）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ１２：第１レンズ群と第２レンズ群の合成焦点距離
とする。
　本発明の広角レンズにおいては、全画角が８０度以上であることが好ましい。
　本発明の撮像装置は、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。
　なお、上記の「～とから実質的に構成され」の「実質的に」とは、挙げた構成要素以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやカバーガラスやフィルタ等のレンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手ぶれ補正機構等の機構部分、等を含んでもよいことを意図するものである。
　なお、上記の本発明の広角レンズにおける屈折力の符号、レンズの面形状は、非球面が含まれているものについては近軸領域で考えることとする。
　なお、条件式（２）に係る最大像高は、例えば、広角レンズの仕様や、広角レンズが搭載される撮像装置の仕様により求めることができる。
　本発明によれば、負先行のレンズタイプにおいて、第１レンズ群が有する構成を好適に設定し、絞りの物体側の第２レンズ群と像側の第３レンズ群にそれぞれ１組の接合レンズと２組の接合レンズを配置し、第３レンズ群が非球面レンズを含むように構成しているため、小型の撮像装置に好適に使用可能で、倍率色収差が良好に補正されて優れた光学性能を有する広角レンズ、および該広角レンズを備えた撮像装置を提供することができる。
本発明の実施例１の広角レンズの構成を示す断面図 本発明の実施例２の広角レンズの構成を示す断面図 本発明の実施例３の広角レンズの構成を示す断面図 本発明の実施例４の広角レンズの構成を示す断面図 図５（Ａ）～図５（Ｄ）は本発明の実施例１の広角レンズの各収差図 図６（Ａ）～図６（Ｄ）は本発明の実施例２の広角レンズの各収差図 図７（Ａ）～図７（Ｄ）は本発明の実施例３の広角レンズの各収差図 図８（Ａ）～図８（Ｄ）は本発明の実施例４の広角レンズの各収差図 本発明の実施形態にかかる撮像装置の前側の斜視図 本発明の実施形態にかかる撮像装置の背面側の斜視図
　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～図４は、本発明の実施形態にかかる広角レンズの構成を示す断面図であり、それぞれ後述の実施例１～４に対応している。図１～図４においては、左側が物体側、右側が像側であり、無限遠の距離にある物体からの軸上光束２、最大像高の光束３も合わせて示している。図１～図４に示す例の基本構成や図示方法は同じため、以下では主に、図１に示す構成例を代表的に参照しながら説明する。
　本発明の実施形態にかかる広角レンズは、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と、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから実質的に構成される。なお、図１～図４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。
　この広角レンズが撮像装置に搭載される際には、撮像素子を保護するためのカバーガラスや、撮像装置の仕様に応じたローパスフィルタや赤外線カットフィルタ等の各種フィルタを適宜備えるように撮像装置を構成することが考えられるため、図１ではこれらを想定した平行平板状の光学部材ＰＰを最も像側のレンズ面と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。しかし、光学部材ＰＰの位置は図１に示すものに限定されないし、光学部材ＰＰを省略した構成も可能である。
　また、図１では、広角レンズが撮像装置に適用される場合を考慮して、広角レンズの像面Ｓｉｍに配置された撮像素子５も図示している。なお、図１では、撮像素子５を簡略的に示しているが、実際には撮像素子５の撮像面が像面Ｓｉｍの位置に一致するように配置される。撮像素子５は、広角レンズにより形成される光学像を撮像して電気信号に変換するものであり、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を用いることができる。
　図１に示す例の各レンズ群を構成するレンズの構成は以下のようになっている。すなわち、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形状のレンズＬ１１と、近軸領域で物体側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ１２とからなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸形状のレンズＬ２１と、物体側に凹面を向けた負のレンズＬ２２とからなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負のレンズＬ３１と、物体側に凸面を向けた正のレンズＬ３２と、両凸形状のＬ３３と、近軸領域で像側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ３４と、両凹形状のレンズＬ３５と、両凸形状のレンズＬ３６とからなる。レンズＬ２１とレンズＬ２２は接合され、レンズＬ３１とレンズＬ３２は接合され、レンズＬ３５とレンズＬ３６は接合されている。レンズＬ１２とレンズＬ３４はそれぞれ両面が非球面である。
　本発明の実施形態にかかる広角レンズは、広角と良好な光学性能を維持しながら、倍率色収差を良好に補正し、従来の一眼レフカメラ用のレトロフォーカスタイプの広角レンズよりもバックフォーカスの短縮を図るように考案されたものである。
　本実施形態にかかる広角レンズは、第１レンズ群Ｇ１が２枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを含み、第２レンズ群Ｇ２が１組の接合レンズを含み、第３レンズ群Ｇ３が２組の接合レンズと少なくとも１面の非球面を含むように構成されている。なお、ここでいう第２レンズ群Ｇ２が含む１組の接合レンズおよび第３レンズ群Ｇ３が含む２組の接合レンズはそれぞれ、正レンズと負レンズが接合された構成を有するものである。
　第１レンズ群Ｇ１が２枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを含むことで広角化に有利となる。また、第３レンズ群Ｇ３が少なくとも１面の非球面を有することで、像面湾曲の良好な補正に有利となる。
　倍率色収差の良好な補正のためには、できるだけ開口絞りＳｔから遠く像面Ｓｉｍに近い位置に正レンズと負レンズを含む接合レンズを配置することが有効である。また、良好な光学性能を実現するためには、倍率色収差だけでなく軸上色収差も良好に補正する必要がある。第３レンズ群Ｇ３が２組の接合レンズを含むことで、一方の接合レンズを開口絞りＳｔから遠い位置に配置して倍率色収差の補正に有利なものとし、他方の接合レンズを開口絞りＳｔの近傍に配置して軸上色収差の補正に有利なものとすることができる。
　また、開口絞りＳｔより物体側の第２レンズ群Ｇ２の接合レンズと、開口絞りＳｔより像側の第３レンズ群Ｇ３の２組の接合レンズとの計３組の接合レンズを有することで、倍率色収差と軸上色収差のバランスを良好に保持することができる。
　さらにまた、広角を維持しつつ、バックフォーカスの短縮を図るために、本実施形態にかかる広角レンズでは、負先行のレンズタイプを採用しながら、従来の一眼レフカメラ用のレトロフォーカスタイプのレンズ系よりも対称性を向上させた光学系を構成するようにしている。すなわち、第３レンズ群Ｇ３が２組の接合レンズを含むことで、そのうちの１組の接合レンズを開口絞りＳｔの近くに配置することが可能となり、この第３レンズ群Ｇ３の接合レンズと、第２レンズ群Ｇ２の接合レンズとで、開口絞りＳｔに対して物体側と像側に関する対称性を高めることができ、バックフォーカスの短縮に貢献することができる。
　本実施形態にかかる広角レンズの各レンズ群はさらに以下に述べる構成を有することが好ましい。第１レンズ群Ｇ１は少なくとも１面の非球面を有することが好ましく、このようにした場合は、ディストーションを良好に補正することができる。
　第１レンズ群Ｇ１を構成するレンズは全て負レンズであることが好ましく、このようにした場合は、広角化に有利となる。
　第１レンズ群Ｇ１は、図１や図４に示す例のように、２枚または３枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズのみから構成されることが好ましく、このようにした場合は、小型化を図りながらディストーションや非点収差を良好に補正することができる。第１レンズ群Ｇ１を１枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズのみで構成した場合は、ディストーションや非点収差を良好に抑えることが困難になる。第１レンズ群Ｇ１を４枚以上のレンズで構成した場合は、レンズ系が大型化してしまう。
　第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズ成分は正の屈折力を有することが好ましく、このようにした場合は、物体側から進行して負の第１レンズ群Ｇ１を透過して発散傾向にある光束に対して、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の正のレンズ成分により収束作用を与えることができ、光線高を抑制することができるので収差の発生量を抑制することができる。なお、「レンズ成分」とは、光軸上での空気接触面が物体側の面と像側の面の２つのみのレンズであり、１つのレンズ成分とは１つの単レンズあるいは１組の接合レンズを意味する。すなわち、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側には正の屈折力を有する単レンズか、正の屈折力を有する接合レンズが配置されることが好ましい。
　図１に示す例では、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に、正レンズと負レンズを接合した接合レンズが配置されている。第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置される接合レンズを構成するレンズの配列順は、物体側から順に、正レンズ、負レンズとしてもよく、あるいは、その正負の順番を逆にしたものでもよい。
　図１に示す例では、第２レンズ群Ｇ２は、両凸形状の正レンズおよび物体側に凹面を向けた負レンズを接合した１組の接合レンズのみから構成されている。このようにした場合は、レンズ枚数を極力抑えてレンズ系の大型化を抑制しながら、倍率色収差を良好に補正することが容易になる。
　第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、１組の接合レンズと、非球面レンズと、１組の接合レンズとを含み、第３レンズ群Ｇ３内の最も像側の接合レンズが、像側に凹面を向けた負レンズおよび両凸形状の正レンズを物体側からこの順に接合したものとすることが好ましい。第３レンズ群Ｇ３において、非球面レンズの物体側と像側それぞれに接合レンズを配置することで、倍率色収差と軸上色収差を良好に補正することができる。第３レンズ群Ｇ３内の最も像側の接合レンズを負レンズおよび正レンズを物体側からこの順に接合したものとすることで、倍率色収差を良好に補正することができる。またこの接合レンズの接合面を像側に凹面を向けた形状とすることで、この接合レンズを構成する正レンズの屈折力を強くすることができ、倍率色収差をより良好に補正することができる。
　図１に示す例の第３レンズ群Ｇ３では、レンズＬ３１、レンズＬ３２が接合されて接合レンズを構成し、レンズＬ３３が正レンズであり、レンズＬ３４が非球面レンズであり、レンズＬ３５とレンズＬ３６が接合されて接合レンズを構成している。図１に示すように、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、接合レンズと、正レンズと、非球面レンズと、像側に凹面を向けた負レンズおよび両凸形状の正レンズを物体側からこの順に接合した接合レンズとから構成されることが以下に述べる事情から好ましい。
　倍率色収差を良好に補正するためには第３レンズ群Ｇ３の最も像側に負のレンズＬ３５と正のレンズＬ３６からなる接合レンズを配置することが好ましい。非球面レンズであるレンズＬ３４は、開口絞りＳｔからより離れた位置、より像側に配置するほど軸外収差の補正に有効であるので、第３レンズ群Ｇ３の中で像側から２番目に配置することが好ましい。この非球面レンズにより非点収差、像面湾曲を良好に補正することができる。軸上色収差を良好に補正するためには第３レンズ群Ｇ３の最も物体側に負のレンズＬ３１と正のレンズＬ３２からなる接合レンズを配置することが好ましい。正のレンズＬ３３は、第３レンズ群Ｇ３内の物体側の接合レンズを構成する正のレンズＬ３２と正の屈折力を分担し、球面収差を良好に補正することができる。正の屈折力を分担するためには、レンズＬ３３は両凸レンズであることが好ましい。
　第３レンズ群Ｇ３が上記構成の６枚のレンズからなる場合、第３レンズ群Ｇ３が有する非球面レンズは少なくとも近軸領域で正の屈折力を有することが好ましい。第３レンズ群Ｇ３のこの非球面レンズを正レンズとすることで、非点収差、像面湾曲をより良好に補正することができる。
　なお、従来の一眼レフカメラ用のレトロフォーカスタイプの広角レンズでは、全系の最も像側に正の単レンズが配置された構成が多く、そのような構成では物体側のレンズ群に倍率色収差の補正の負担が大きくかかることになる。これに対して、図１に示す本実施形態の第３レンズ群Ｇ３の最も像側に接合レンズを配置した構成では、物体側のレンズ群の負担を大きくすることなく倍率色収差の良好な補正が可能となる。
　また、上記の従来の全系の最も像側に正の単レンズが配置された構成に比べて、図１に示す本実施形態の第３レンズ群Ｇ３の最も像側に接合レンズを配置した構成では、この接合レンズを１つのレンズ成分としてみたとき、全系の最も像側に配置されるレンズ成分の正の屈折力を弱めることができ、あるいは全系の最も像側に負の屈折力を有するレンズ成分を配置することが可能となり、従来の一眼レフカメラ用のレトロフォーカスタイプの広角レンズに比べてレンズ系の対称性を高めることができるので、バックフォーカスの短縮に寄与することができる。
　上記事情から、第３レンズ群Ｇ３の最も像側に配置されるレンズＬ３５、レンズＬ３６からなるレンズ成分は、メニスカス形状であることが好ましい。以上の事情から、レンズＬ３５は両凹レンズであることが好ましい。そして、小型化のためには、レンズＬ３５の物体側に位置するレンズＬ３４は近軸領域で像側に凸面を向けたメニスカスレンズであることが好ましい。
　さらに、本実施形態の広角レンズは、下記条件式（１）を満足することが好ましい。
　　　１．３＜ｆ３／ｆ＜２　…　（１）
ただし、
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
とする。
　条件式（１）の下限を満足しない場合、第３レンズ群Ｇ３の負荷が大きくなり第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２を合成した光学系の負荷が小さくなり、第３レンズ群Ｇ３に入射する光線と光軸Ｚとのなす角度が大きくなるため、第３レンズ群Ｇ３での収差補正が困難となり、特に倍率色収差が悪化する。条件式（１）の上限を満足しない場合、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２を合成した光学系の負荷が大きくなり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２での収差補正が困難となり、特に像面湾曲が悪化する。また、条件式（１）の上限を満足しない場合、バックフォーカスが長くなりレンズ系の全長（最も物体側の面から像面Ｓｉｍまでの光軸上の距離）が長くなる。条件式（１）を満足することで、バックフォーカスを短縮し、像面湾曲と倍率色収差を良好に補正することができる。
　上記事情から、バックフォーカスの短縮、像面湾曲と倍率色収差のより良好な補正のためには下記条件式（１’）を満足することがより好ましい。
　　　１．５＜ｆ３／ｆ＜１．８　…　（１’）
　また、本実施形態の広角レンズは、下記条件式（２）を満足することが好ましい。
　　　０．４＜Ｙ／ｆ３＜０．９　…　（２）
ただし、
Ｙ：最大像高
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
とする。
　条件式（２）の下限を満足しない場合、レンズ系の全長が長くなる。条件式（２）の上限を満足しない場合、像面Ｓｉｍに入射する光線の角度が大きくなる。条件式（２）を満足することで、レンズ系の全長の短縮と、像面Ｓｉｍに入射する光線の角度の抑制が容易になる。
　上記事情から、レンズ系の全長の短縮と、像面Ｓｉｍに入射する光線の角度の抑制をより容易にするためには下記条件式（２’）を満足することがより好ましい。
　　　０．５＜Ｙ／ｆ３＜０．８　…　（２’）
　また、本実施形態の広角レンズは、下記条件式（３）を満足することが好ましい。
　　　０．８＜ＢＦ／ｆ＜１．３　…　（３）
ただし、
ＢＦ：バックフォーカス（空気換算距離）
ｆ：全系の焦点距離
とする。
　条件式（３）の下限を満足しない場合、広角レンズを撮像装置に搭載する際に像面近傍に配置される部材とレンズ系が干渉する虞がある。条件式（３）の上限を満足しない場合、開口絞りＳｔの物体側と像側の非対称性が大きくなり、倍率色収差の補正が困難となる。条件式（３）を満足することで、部材配置の必要なスペースを確保しつつ、倍率色収差を良好に補正することができる。
　また、本実施形態の広角レンズは、第３レンズ群Ｇ３内の最も像側の接合レンズが正レンズを含むように構成し、下記条件式（４）を満足することが好ましい。
　　　７５＜ν３ｐ　…　（４）
ただし、
ν３ｐ：第３レンズ群内の最も像側の接合レンズに含まれる最も像側の正レンズのｄ線に対するアッベ数
とする。
　条件式（４）を満足しない場合、倍率色収差の補正、特に高次の倍率色収差の補正が困難となる。条件式（４）を満足することで、倍率色収差をバランス良く補正することができる。
　また、本実施形態の広角レンズは、無限遠物体から至近距離物体へのフォーカスは、第３レンズ群Ｇ３のみを物体側に移動させて行うことが好ましく、このようにした場合は、近距離物体にフォーカスするときの像面の倒れを抑制することができる。
　上記のように第３レンズ群Ｇ３でフォーカスを行う場合、下記条件式（５）を満足することが好ましい。条件式（５）を満足することで、フォーカス時の球面収差の変動を抑制することが容易になる。
　　　－０．３＜ｆ／ｆ１２＜０．５　…　（５）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ１２：第１レンズ群と第２レンズ群の合成焦点距離
とする。
　また、本実施形態の広角レンズは、広角化を実現するために全画角が８０度以上であることが好ましい。
　上述した好ましい構成は、任意の組合せが可能であり、広角レンズに要求される仕様に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。好ましい構成を適宜採用することで、より良好な光学性能やより高い仕様に対応可能な光学系を実現することができる。
　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。
［実施例１］
　実施例１の広角レンズのレンズ断面図は図１に示したものである。その図示方法については上述したとおりであるので、ここでは重複説明を省略する。
　実施例１の広角レンズの概略構成は以下のようになっている。すなわち、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、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とからなる。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形状のレンズＬ１１と、近軸領域で物体側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ１２とからなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸形状のレンズＬ２１と、両凹形状のレンズＬ２２とからなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凹形状のレンズＬ３１と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ３２と、両凸形状のＬ３３と、近軸領域で像側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ３４と、両凹形状のレンズＬ３５と、両凸形状のレンズＬ３６とからなる。レンズＬ２１とレンズＬ２２は接合され、レンズＬ３１とレンズＬ３２は接合され、レンズＬ３５とレンズＬ３６は接合されており、その他のレンズは接合されていない単レンズである。レンズＬ１２とレンズＬ３４はそれぞれ両面が非球面である。
　実施例１の広角レンズの詳細構成として、表１に基本レンズデータ、表２に非球面係数を示す。表１の枠上に記載されているｆは全系の焦点距離、ＢＦはバックフォーカス（空気換算距離）、２ωは全画角、ＦＮｏ．はＦナンバーであり、いずれもｄ線に関するものである。
　表１のＳｉの欄は最も物体側の構成要素の物体側の面を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の欄はｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄は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。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。
　表１のＮｄｊの欄は最も物体側の構成要素を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（波長５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊの欄はｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数を示している。なお、表１には開口絞りＳｔと光学部材ＰＰも含めて示しており、開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号と（Ｓｔ）という語句を記載している。
　表１の面番号に＊印が付いた面は非球面であり、表１の非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を示している。表２にこれら非球面の非球面係数を示す。表２のＳｉの欄は非球面の面番号を示している。表２の非球面係数の数値の「Ｅ－ｎ」（ｎ：整数）は「×１０－ｎ」を意味する。非球面係数は、下式で表される非球面式における各係数Ｋ、Ａｍ（ｍ＝３、４、５、…２０）の値である。
　Ｚｄ＝Ｃ・ｈ２／｛１＋（１－Ｋ・Ｃ２・ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ・ｈｍ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率
Ｋ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３、４、５、…２０）
　以下に示す各表では、角度の単位には度を用い、長さの単位にはｍｍを用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることも可能である。また、以下に示す各表では所定の桁でまるめた数値を記載している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　図５（Ａ）～図５（Ｄ）にそれぞれ、実施例１の広角レンズの球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差（倍率の色収差）の各収差図を示す。球面収差の図のＦＮｏ．はＦナンバーを意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。各収差図には、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）を基準波長とした収差を示すが、球面収差図には、Ｃ線（波長６５６．２７ｎｍ）、ｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）についての収差も示し、倍率色収差図ではＣ線、ｇ線についての収差を示している。非点収差図ではサジタル方向については実線で、タンジェンシャル方向については点線で示している。図５（Ａ）～図５（Ｄ）は物体距離が無限遠のときのものである。
　上記の実施例１のものに関する図示方法、各表中の記号、意味、記載方法は、特に断りがない限り以下の実施例のものについても同様であるため、以下では重複説明を省略する。
［実施例２］
　実施例２の広角レンズのレンズ断面図は図２に示したものである。実施例２の広角レンズの概略構成は、レンズＬ３１が像側に凹面を向けた負メニスカス形状である点以外は、実施例１のものと同様である。表３、表４にそれぞれ実施例２の広角レンズの基本レンズデータ、非球面係数を示す。図６（Ａ）～図６（Ｄ）に実施例２の広角レンズの各収差図を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
［実施例３］
　実施例３の広角レンズのレンズ断面図は図３に示したものである。実施例３の広角レンズの概略構成は、レンズＬ２２が物体側に凹面を向けた負メニスカス形状である点、レンズＬ３２が両凸形状である点以外は、実施例１のものと同様である。表５、表６にそれぞれ実施例３の広角レンズの基本レンズデータ、非球面係数を示す。図７（Ａ）～図７（Ｄ）に実施例３の広角レンズの各収差図を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
［実施例４］
　実施例４の広角レンズのレンズ断面図は図４に示したものである。実施例４の広角レンズの概略構成は、第１レンズ群Ｇ１が３枚構成であり、第１レンズ群Ｇ１の最も像側に物体側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ１３が配設されている点、レンズＬ３１が像側に凹面を向けた負メニスカス形状である点以外は、実施例１のものと同様である。表７、表８に実施例４の広角レンズの基本レンズデータ、非球面係数を示す。図８（Ａ）～図８（Ｄ）に実施例４の広角レンズの各収差図を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　表９に上記実施例１～４の広角レンズの条件式（１）～（５）の対応値と、条件式に関連する値を示す。表９のＹは最大像高、ｆ３は第３レンズ群Ｇ３の焦点距離、ｆ１２は第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離である。表９に示す値はｄ線に関するものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　以上のデータからわかるように、実施例１～４の広角レンズは、全系が１０～１１枚のレンズからなり小型に構成され、Ｆナンバーが２．８８であり、全画角が約８５°～９９°と広い画角を達成しつつ、倍率色収差を含めた諸収差が良好に補正されて高い光学性能を有する。実施例１～４の広角レンズは、従来多用されている一眼レフカメラ用のレトロフォーカス型の広角レンズよりもバックフォーカスが短縮されてレンズ系の全長が短い構成となっており、例えばミラーレスカメラに好適に使用可能である。
　次に、図９Ａ、図９Ｂを参照しながら本発明にかかる撮像装置の一実施形態について説明する。図９Ａ、図９Ｂに斜視形状を示すカメラ３０は、交換レンズ２０が取り外し自在に装着される、いわゆるミラーレス一眼形式のデジタルカメラであり、図９Ａはこのカメラ３０を前側から見た外観を示し、図９Ｂはこのカメラ３０を背面側から見た外観を示している。
　このカメラ３０はカメラボディ３１を備え、その上面にはシャッターボタン３２と電源ボタン３３とが設けられている。またカメラボディ３１の背面には、操作部３４、３５と表示部３６とが設けられている。表示部３６は、撮像された画像や、撮像される前の画角内にある画像を表示するためのものである。
　　カメラボディ３１の前面中央部には、撮影対象からの光が入射する撮影開口が設けられ、その撮影開口に対応する位置にマウント３７が設けられ、このマウント３７を介して交換レンズ２０がカメラボディ３１に装着されるようになっている。交換レンズ２０は、本発明の実施形態にかかる広角レンズ１を鏡筒内に収納したものである。
　そしてカメラボディ３１内には、交換レンズ２０によって形成された被写体像を受け、それに応じた撮像信号を出力するＣＣＤ等の撮像素子（不図示）、その撮像素子から出力された撮像信号を処理して画像を生成する信号処理回路、およびその生成された画像を記録するための記録媒体等が設けられている。このカメラ３０では、シャッターボタン３２を押すことにより１フレーム分の静止画の撮影がなされ、この撮影で得られた画像データが上記記録媒体に記録される。
　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、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、非球面係数等の値は、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。
　また、撮像装置の実施形態では、ミラーレス一眼形式のデジタルカメラに適用した例について図を示して説明したが、本発明はこの用途に限定されるものではなく、例えば、一眼レフ形式のカメラや、フィルムカメラ、ビデオカメラ等に適用することも可能である。

Claims (18)

  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、絞りと、正の屈折力を有する第３レンズ群とから実質的に構成され、
    　前記第１レンズ群が、２枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを含み、
    　前記第２レンズ群が、１組の接合レンズを含み、
    　前記第３レンズ群が、２組の接合レンズと少なくとも１面の非球面を含むことを特徴とする広角レンズ。
  2. 　前記第３レンズ群が、物体側から順に、１組の接合レンズと、非球面レンズと、１組の接合レンズとを含み、
    　前記第３レンズ群内の最も像側の接合レンズが、像側に凹面を向けた負レンズおよび両凸形状の正レンズを物体側からこの順に接合したものであ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１レンズ群が、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または２記載の広角レンズ。
  4. 　前記第１レンズ群を構成するレンズが、全て負レンズであ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。
  5. 　前記第１レンズ群が、２枚または３枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズのみから構成されてい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２レンズ群が、両凸形状の正レンズおよび物体側に凹面を向けた負レンズを接合した１組の接合レンズのみから構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の広角レンズ。
  7. 　下記条件式（１）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。
    　　　１．３＜ｆ３／ｆ＜２　…　（１）
    ただし、
    ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
    ｆ：全系の焦点距離
    とする。
  8. 　下記条件式（２）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１項記載の広角レンズ。
    　　　０．４＜Ｙ／ｆ３＜０．９　…　（２）
    ただし、
    Ｙ：最大像高
    ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
    とする。
  9. 　下記条件式（３）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１項記載の広角レンズ。
    　　　０．８＜ＢＦ／ｆ＜１．３　…　（３）
    ただし、
    ＢＦ：空気換算距離でのバックフォーカス
    ｆ：全系の焦点距離
    とする。
  10. 　前記第３レンズ群内の最も像側の接合レンズが正レンズを含み、下記条件式（４）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１項記載の広角レンズ。
    　　　７５＜ν３ｐ　…　（４）
    ただし、
    ν３ｐ：前記第３レンズ群内の最も像側の接合レンズに含まれる最も像側の正レンズのｄ線に対するアッベ数
    とする。
  11. 　前記第３レンズ群が、物体側から順に、接合レンズと、正レンズと、非球面レンズと、像側に凹面を向けた負レンズおよび両凸形状の正レンズを物体側からこの順に接合した接合レンズとから構成されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の広角レンズ。
  12. 　前記第３レンズ群の前記非球面レンズが正レンズであることを特徴とする請求項１１記載の広角レンズ。
  13. 　無限遠物体から至近距離物体へのフォーカスは、前記第３レンズ群のみを物体側に移動させて行うように構成されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載の広角レンズ。
  14. 　下記条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１３記載の広角レンズ。
    　　　－０．３＜ｆ／ｆ１２＜０．５　…　（５）
    ただし、
    ｆ：全系の焦点距離
    ｆ１２：前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離
    とする。
  15. 　全画角が８０度以上であることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項記載の広角レンズ。
  16. 　下記条件式（１’）を満足することを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項記載の広角レンズ。
    　　　１．５＜ｆ３／ｆ＜１．８　…　（１’）
    ただし、
    ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
    ｆ：全系の焦点距離
    とする。
  17. 　下記条件式（２’）を満足することを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項記載の広角レンズ。
    　　　０．５＜Ｙ／ｆ３＜０．８　…　（２’）
    ただし、
    Ｙ：最大像高
    ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
    とする。
  18. 　請求項１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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