JP2011102871A - 広角レンズ、撮像装置、広角レンズの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大画角でありながら高い結像性能を有する広角レンズを提供する。
【解決手段】物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とを有し、前記第２レンズ群Ｇ２を像面側へ、前記第３レンズ群Ｇ３を物体側へ移動させることにより無限遠物点から近距離物点への合焦を行い、所定の条件を満足することを特徴とする広角レンズ。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮影光学系に最適な広角レンズ、撮像装置、および広角レンズの製造方法に関する。

従来、カメラに使用されるリアフォーカス方式のレトロフォーカス型広角レンズ（以後、本明細書中では単に「広角レンズ」と記す。）が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開平９−１１３７９８号公報

しかしながら、従来のリアフォーカス方式の広角レンズは、さらに大画角化を実現しようとすると、高い結像性能を維持することが難しいという問題があった。

上記課題を解決するため、本発明は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とを有し、
前記第２レンズ群を像面側へ、前記第３レンズ群を物体側へ移動させることにより無限遠物点から近距離物点への合焦を行い、
以下の条件を満足することを特徴とする広角レンズを提供する。
０．０１ ＜ （−Ｘ３） ／ Ｘ２ ＜ ０．９０
ただし、Ｘ３は無限遠物点から近距離物点への合焦時における前記第３レンズ群の移動量、Ｘ２は無限遠物点から近距離物点への合焦時における前記第２レンズ群の移動量をそれぞれ示す。ただし、移動量は像方向に移動する場合を正とする。

また、本発明は、前記広角レンズを備えたことを特徴とする撮像装置を提供する。

また、本発明は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とを有する広角レンズの製造方法において、前記第２レンズ群を像面側へ、前記第３レンズ群を物体側へ移動させることにより無限遠物点から近距離物点への合焦を行うように、物体側から順に、前記第１レンズ群と、前記第２レンズ群と、前記第３レンズ群とを配置し、以下の条件を満足するようにしたことを特徴とする広角レンズの製造方法を提供する。
０．０１ ＜ （−Ｘ３） ／ Ｘ２ ＜ ０．９０
ただし、Ｘ３は無限遠物点から近距離物点への合焦時における前記第３レンズ群の移動量、Ｘ２は無限遠物点から近距離物点への合焦時における前記第２レンズ群の移動量をそれぞれ示す。ただし、移動量は像方向に移動する場合を正とする。

本発明によれば、大画角でありながら高い結像性能を有するリアフォーカス方式の広角レンズと、これを有する撮像装置と、広角レンズの製造方法を提供することができる。

第１実施例に係る広角レンズの無限遠合焦状態におけるレンズ構成を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ、第１実施例に係る広角レンズの無限遠合焦状態、近距離合焦状態における諸収差を示す図である。 第２実施例に係る広角レンズの無限遠合焦状態におけるレンズ構成を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ、第２実施例に係る広角レンズの無限遠合焦状態、近距離合焦状態における諸収差を示す図である。 第３実施例に係る広角レンズの無限遠合焦状態におけるレンズ構成を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ、第３実施例に係る広角レンズの無限遠合焦状態、近距離合焦状態における諸収差を示す図である。 第１実施例に係る広角レンズを備えた撮像装置（カメラ）の構成を示す図である。 実施の形態に係る広角レンズの製造工程を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係るリアフォーカス方式の広角レンズについて説明する。なお、以下の実施形態は、発明の理解を容易にするためのものに過ぎず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加・置換等を施すことを排除することは意図していない。

本実施形態に係る広角レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とを有し、第２レンズ群を像面側へ、第３レンズ群を物体側へ移動させることにより無限遠物点から近距離物点への合焦を行い、以下の条件式（１）を満足する。
（１） ０．０１ ＜ （−Ｘ３） ／ Ｘ２ ＜ ０．９０
ただし、Ｘ３は無限遠物点から近距離物点への合焦時における第３レンズ群の移動量、Ｘ２は無限遠物点から近距離物点への合焦時における第２レンズ群の移動量をそれぞれ示す。ただし、移動量は像方向に移動する場合を正とする。

このような構成により、本広角レンズは、大画角化を実現しつつ、無限遠物点から近距離物点への合焦時における諸収差変動、特に像面湾曲、コマ収差の収差変動を少なくすることができる。

条件式（１）は、合焦時における第２レンズ群と第３レンズ群との移動量の比の適切な範囲を規定する条件式である。条件式（１）を満足することにより、無限遠物点から近距離物点への合焦時において高い結像性能を有する広角レンズを達成することができる。

条件式（１）の上限値を上回る場合、合焦時における第２レンズ群と第３レンズ群の移動量の絶対値が同量に近づく。第２レンズ群と第３レンズ群とは逆方向に移動するため、この場合、第２レンズ群と第３レンズ群との間の空気間隔が減少し、レンズ群同士が干渉する。また、近距離物点に近づくにつれて、像面湾曲が正の大きな値となり、結像性能が悪化する。

なお、条件式（１）の上限値を０．８０にすることにより、諸収差の補正を良好に行うことができる。また、条件式（１）の上限値を０．７０にすることにより、諸収差の補正をより良好に行うことができる。また、条件式（１）の上限値を０．６０にすることにより、諸収差の補正をさらに良好に行うことができ、本発明の効果を最大限に発揮することができる。

条件式（１）の下限値を下回る場合、第２レンズ群と比較して、合焦時における第３レンズ群の移動量が著しく小さくなる。この場合、いわゆるフローティングによる収差補正の効果が薄れ、近距離物点に近づくにつれて、像面湾曲が負の大きな値となり、結像性能が悪化する。

なお、条件式（１）の下限値を０．０３にすることにより、諸収差の補正を良好に行うことができる。また、条件式（１）の下限値を０．０５にすることにより、諸収差の補正をより良好に行うことができる。また、条件式（１）の下限値を０．０８にすることにより、諸収差の補正をさらに良好に行うことができ、本発明の効果を最大限に発揮することができる。

また、本広角レンズは、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
（２） ０．１０ ＜ Ｆ３ ／ Ｆ２ ＜ ０．９０
ただし、Ｆ３は無限遠合焦時における第３レンズ群の焦点距離、Ｆ２は無限遠合焦時における第２レンズ群の焦点距離をそれぞれ示す。

条件式（２）は、合焦群である第２レンズ群と第３レンズ群の焦点距離の比（屈折力の比）の適切な範囲を規定する条件式である。条件式（２）を満足することにより、小型で高い結像性能を有する広角レンズを達成することができる。

条件式（２）の上限値を上回る場合、第３レンズ群の焦点距離よりも第２レンズ群の焦点距離が短くなり、第２レンズ群の屈折力が大きくなる。その結果、無限遠物点から近距離物点への合焦時における諸収差変動、特に像面湾曲、非点収差、コマ収差の収差変動が大きくなる。

なお、条件式（２）の上限値を０．８０にすることにより、像面湾曲、非点収差、コマ収差の補正を良好に行うことができる。また、条件式（２）の上限値を０．７０にすることにより、これらの補正をより良好に行うことができる。また、条件式（２）の上限値を０．６０にすることにより、これらの補正をさらに良好に行うことができ、本発明の効果を最大限に発揮することができる。

条件式（２）の下限値を下回る場合、第３レンズ群の焦点距離よりも第２レンズ群の焦点距離が長くなり、第２レンズ群の屈折力が小さくなる。その結果、合焦時における第２レンズ群と第３レンズ群の移動量が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群が移動するための大きなスペースの確保が必要となるため、広角レンズが大型化する。また、無限遠物点から近距離物点への合焦時における諸収差変動、特に像面湾曲、球面収差、コマ収差の収差変動が大きくなる。

なお、条件式（２）の下限値を０．２０にすることにより、コマ収差等の諸収差の補正を良好に行うことができる。また、条件式（２）の下限値を０．２５にすることにより、コマ収差等の諸収差の補正をより良好に行うことができる。また、条件式（２）の下限値を０．３０にすることにより、コマ収差等の諸収差の補正をさらに良好に行うことができ、本発明の効果を最大限に発揮することができる。

また、本広角レンズは、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３） １．０５ ＜ Ｍ２ ＜ ５．００
ただし、Ｍ２は無限遠合焦時における第２レンズ群の横倍率を示す。

条件式（３）は、合焦群である第２レンズ群の無限遠合焦時における横倍率の適切な範囲を規定する条件式である。条件式（３）を満足することにより、小型で高い結像性能を有する広角レンズを達成することができる。合焦群である第２レンズ群の無限遠合焦時における横倍率を適切な範囲にすることは、第２レンズ群の移動量を適切にし、収差変動を少なくするために重要である。

条件式（３）の上限値を上回る場合、合焦群である第２レンズ群の横倍率が高くなり、その結果第２レンズ群の屈折力を大きくしなければならず、無限遠物点から近距離物点への合焦時における諸収差変動、特に像面湾曲、非点収差、コマ収差の収差変動が大きくなる。

なお、条件式（３）の上限値を４．５０にすることにより、像面湾曲、非点収差、コマ収差の補正を良好に行うことができる。また、条件式（３）の上限値を４．００にすることにより、これらの補正をより良好に行うことができる。また、条件式（３）の上限値を３．８０にすることにより、これらの補正をさらに良好に行うことができる。また、条件式（３）の上限値を３．５０にすることにより、これらの補正をさらに良好に行うことができ、本発明の効果を最大限に発揮することができる。

条件式（３）の下限値を下回る場合、合焦群である第２レンズ群の横倍率が低くなり、第２レンズ群の屈折力が小さくなる。このため合焦時における第２レンズ群の移動量が大きくなり、第２レンズ群が移動するための大きなスペースの確保が必要となるため、広角レンズが大型化する。また、無限遠物点から近距離物点への合焦時における諸収差変動、特に像面湾曲、球面収差、コマ収差の収差変動が大きくなる。

なお、条件式（３）の下限値を１．３０にすることにより、コマ収差等の諸収差の補正を良好に行うことができる。また、条件式（３）の下限値を１．５０にすることにより、コマ収差等の諸収差の補正をより良好に行うことができる。また、条件式（３）を下限値を１．６０にすることにより、コマ収差等の諸収差の補正をさらに良好に行うことができる。また、条件式（３）の下限値を２．００にすることにより、コマ収差等の諸収差の補正をさらに良好に行うことができ、本発明の効果を最大限に発揮することができる。

また、本広角レンズは、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４） ０．２０ ＜ （−Ｆ１） ／ Ｆ０ ＜ ３．００
ただし、Ｆ１は無限遠合焦時における第１レンズ群の焦点距離、Ｆ０は無限遠合焦時における広角レンズの焦点距離をそれぞれ示す。

条件式（４）は、第１レンズ群の焦点距離（屈折力）の適切な範囲を規定する条件式である。条件式（４）を満足することにより、バックフォーカスを確保しつつ、小型で高い結像性能を有する広角レンズを達成することができる。

条件式（４）の上限値を上回る場合、第１レンズ群の焦点距離が長くなり、第１レンズ群の屈折力が小さくなる。その結果、レトロ比が小さくなり、バックフォーカスの確保が困難になる。ここで、「レトロ比」とは、バックフォーカスＢＦに対する全系の焦点距離Ｆ０の比率すなわちＦ０／ＢＦを示す。また、前玉径が大径化し、広角レンズが大型化する。この状態で無理にバックフォーカスの確保や小型化を行うと、コマ収差等の軸外収差が悪化する。

なお、条件式（４）の上限値を２．５０にすることにより、諸収差の補正を良好に行うことができる。また、条件式（４）の上限値を２．００にすることにより、諸収差の補正をより良好に行うことができる。また、条件式（４）の上限値を１．８０にすることにより、諸収差の補正をさらに良好に行うことができ、本発明の効果を最大限に発揮することができる。

条件式（４）の下限値を下回る場合、第１レンズ群の焦点距離が短くなり、第１レンズ群の屈折力が大きくなる。第１レンズ群が著しく大きい屈折力を有すると、歪曲収差、像面湾曲、コマ収差が悪化する。

なお、条件式（４）の下限値を０．５０にすることにより、諸収差の補正を良好に行うことができる。また、条件式（４）の下限値を０．６０にすることにより、諸収差の補正をより良好に行うことができる。また、条件式（４）の下限値を０．８０にすることにより、諸収差の補正をさらに良好に行うことができ、本発明の効果を最大限に発揮することができる。

また、本広角レンズは、無限遠物点から近距離物点への合焦時に、第１レンズ群が固定されていることが望ましい。このような構成により、全てのレンズ群を移動させる場合に比べてレンズ群の移動機構を簡素化することができる。また、径が大きく重い第１レンズ群で合焦する場合に比べて合焦群を軽くすることができ、合焦を素早く行うことができる。

また、本広角レンズは、第１レンズ群が少なくとも１枚の非球面負メニスカスレンズを有し、当該非球面負メニスカスレンズは、レンズ中心部から周辺部に向かうにつれて負の屈折力が小さくなる形状を有することが望ましい。

第１レンズ群が非球面負メニスカスレンズを少なくとも１枚有し、この非球面負メニスカスレンズは、レンズ中心部から周辺部に向かうにつれて負の屈折力が小さくなる形状を有することで、大画角化を達成するとともに、像面湾曲、歪曲収差、コマ収差の補正を良好に行うことができる。

また、本広角レンズは、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５） ０．３０ ＜ ｜Ｒａｓｐ｜ ／ ｈａｓｐ ＜ ０．９０
ただし、Ｒａｓｐはレンズ中心部から周辺部に向かうにつれて負の屈折力が小さくなる形状を有する非球面負メニスカスレンズの非球面の近軸曲率半径、ｈａｓｐはレンズ中心部から周辺部に向かうにつれて負の屈折力が小さくなる形状を有する非球面負メニスカスレンズの有効径の１／２（最大有効半径）をそれぞれ示す。

条件式（５）は、レンズ中心部から周辺部に向かうにつれて負の屈折力が小さくなる形状を有する非球面負メニスカスレンズの非球面量の大小に関する条件式である。条件式（５）を満足することにより、小型で大画角を有しつつ高い結像性能を有する広角レンズを達成することができる。なお、「非球面量」とは、非球面の球面からの変位量を示す。

非球面の近軸曲率半径（｜Ｒａｓｐ｜）を、非球面負メニスカスレンズの有効径の１／２の値（ｈａｓｐ）で割った値が１．００を下回る場合、球面は半球を超えることとなるが、非球面レンズの場合、この値が小さいほど、非球面量が大きくなることを示す。

本広角レンズでは、第１レンズ群に、非球面量の非常に大きな非球面負メニスカスレンズを少なくとも１枚有し、この非球面負メニスカスレンズによって諸収差の補正を行うことで、大画角化と小型化を達成するとともに、諸収差の補正、特に非点収差、像面湾曲、コマ収差、歪曲収差の補正を良好に行う構成としている。したがって、非球面の近軸曲率半径（｜Ｒａｓｐ｜）を、非球面負メニスカスレンズの有効径の１／２の値（ｈａｓｐ）で割った値の適切な範囲を規定することは、小型で大画角を有する広角レンズを実現するために重要である。

条件式（５）の上限値を上回る場合、球面では半球を超えない形状となり、非球面量が小さくなる。その結果、本広角レンズの場合、収差補正に必要な非球面量に満たないことになり、諸収差の補正、特に像面湾曲、非点収差、コマ収差の補正が困難になる。

なお、条件式（５）の上限値を０．８０にすることにより、諸収差の補正を良好に行うことができる。また、条件式（５）の上限値を０．７３にすることにより、諸収差の補正をより良好に行うことができる。また、条件式（５）の上限値を０．７０にすることにより諸収差の補正をさらに良好に行うことができ、本発明の効果を最大限に発揮することができる。

条件式（５）の下限値を下回る場合、非球面負メニスカスレンズの非球面量が著しく大きくなり、非球面の製造が困難になる。また、歪曲収差の曲がりが著しく大きくなる。なお、「曲がり」とは、像高の違いによる収差値の差を示す。

なお、条件式（５）の下限値を０．３５にすることにより、歪曲収差の曲がりを良好に抑制でき、非球面の製造困難性を招来することもない。また、条件式（５）の下限値を０．４０にすることにより、本発明の効果を発揮することができる。また、条件式（５）の下限値を０．５０にすることにより、本発明の効果を最大限に発揮することができる。

また、本広角レンズは、第１レンズ群が前記非球面負メニスカスレンズとは別に非球面レンズを有することが望ましい。このような構成により、軸外収差の補正、特に歪曲収差、像面湾曲、コマ収差の補正を良好に行うことができる。

また、本広角レンズでは、前記非球面レンズは、レンズ中心部よりも周辺部において負の屈折力が大きいことが望ましい。このような非球面レンズと、前述の非球面負メニスカスレンズ（レンズ中心部から周辺部に向かうにつれて負の屈折力が小さくなる非球面負メニスカスレンズ）は逆の非球面効果を有するため、これらを組み合わせることで、本広角レンズは、大画角を有しつつも像面湾曲、非点収差、コマ収差の補正を良好に行うことができる。なお、レンズ中心部よりも負の屈折力が大きくなるのは最周辺部であることがより望ましい。

また、本広角レンズは、第１レンズ群が負レンズのみからなることが望ましい。このような構成により、前玉径を小径化することができる。また、歪曲収差の曲がりを抑制することができる。

また、本広角レンズは、無限遠物点から近距離物点への合焦の際、第２レンズ群と第３レンズ群とは同時に移動することが望ましい。このような構成により、移動機構を簡素化することができる。

以下、本実施形態に係る広角レンズの各数値実施例について添付図面に基づいて説明する。

（第１実施例）
図１は、第１実施例に係る広角レンズのレンズ構成を示す断面図である。

第１実施例に係る広角レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成され、無限遠物点から近距離物点への合焦の際、第２レンズ群Ｇ２を像側に、第３レンズ群Ｇ３を物体側に同時に移動する構成である。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と、物体側に凸面を向け像側の面に非球面量が大きい非球面を設けた負メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向け像側の面に非球面を設けた負メニスカスレンズＬ１３とから構成されている。また、負メニスカスレンズＬ１３は、ガラスレンズと樹脂との複合よりなる複合型非球面レンズで構成されている。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ２１と両凹形状の負レンズＬ２２と両凸形状の正レンズＬ２３との接合よりなる接合負レンズと、両凸形状の正レンズＬ２４と両凹形状の負レンズＬ２５との接合よりなる接合負レンズと、両凸形状の正レンズＬ２６と、開口絞りＳと、両凸形状の正レンズＬ２７と両凹形状の負レンズＬ２８との接合よりなる接合負レンズとから構成されている。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凹形状の負レンズＬ３２と両凸形状の正レンズＬ３３との接合よりなる接合負レンズと、両凸形状の正レンズＬ３４と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３５との接合よりなる接合正レンズとから構成されている。

以下の表１に第１実施例に係る広角レンズの諸元値を示す。

表中の（面データ）において、物面は物体面、面番号は物体側から数えたレンズ面の番号、ｒはレンズ面の曲率半径、ｄはレンズ面間隔、ｎｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、νｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数、（可変）は合焦における可変面間隔、（絞り）は開口絞りＳ、像面は像面Ｉをそれぞれ表している。なお、空気の屈折率をｎｄ＝１．００００００と記載している。また、曲率半径ｒ欄の「∞」は平面を示している。また、レンズ面が非球面である場合には面番号に＊印を付して曲率半径の欄には近軸曲率半径を示している。

（非球面データ）には、（面データ）に示した非球面について、その形状を次式で表した場合の非球面係数を示す。
Ｘ（ｙ）＝（ｙ^２／ｒ）／[１＋[１−κ（ｙ^２／ｒ^２）]^１／２]
＋Ａ４×ｙ^４＋Ａ６×ｙ^６＋Ａ８×ｙ^８＋Ａ１０×ｙ^１０
＋Ａ１２×ｙ^１２＋Ａ１４×ｙ^１４＋Ａ１６×ｙ^１６＋Ａ１８×ｙ¹⁸

ここで、光軸に垂直な方向の高さをｙ、高さｙにおける光軸方向の変位量（サグ量）をＸ（ｙ）、基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）をｒ、円錐係数をκ、ｎ次の非球面係数をＡｎとする。なお、「E-n」は「×10^-n」を示し、例えば「1.234E-05」は「1.234×10^-5」を示す。

（各種データ）において、Ｆ０は焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、ωは半画角（単位：°）、Ｙは像高、ＴＬはレンズ系の全長、ＢＦはバックフォーカス、ｈａｓｐはレンズ中心部から周辺部に向かうにつれて負の屈折力が小さくなる形状を有する非球面負メニスカスレンズの有効径の１／２をそれぞれ表している。

（可変面間隔データ）は、各合焦位置における撮影倍率、物面までの距離、可変面間隔をそれぞれ示す。ｄｉは面番号ｉでの可変面間隔値をそれぞれ表している。

（レンズ群データ）は、各レンズ群の始面番号と、各レンズ群の焦点距離をそれぞれ示す。

（条件式対応値）は、各条件式の対応値をそれぞれ示す。

なお、以下の全ての諸元値において、掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄその他の長さ等は、特記の無い場合一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これらに限られるものではない。また、単位は「ｍｍ」に限定されること無く他の適当な単位を用いることもできる。さらに、これらの記号は、以降の他の実施例においても同様とし説明を省略する。

（表１）第１実施例
（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1) 43.3283 4.0000 1.816000 46.63
2) 24.0441 6.3000 1.000000
3) 28.4320 3.5000 1.729030 54.04
4)* 9.8843 14.3852 1.000000
5) 203.7704 2.0000 1.497820 82.56
6) 40.0000 0.5000 1.553890 38.09
7)* 53.2395 (可変) 1.000000
8) 103.6242 9.9182 1.717360 29.52
9) -18.7399 1.5000 1.816000 46.63
10) 9.5569 10.7268 1.620040 36.30
11) -40.5784 0.8000 1.000000
12) 219.4076 2.5000 1.516800 64.12
13) -10.3951 1.0000 1.755000 52.29
14) 304.2368 0.1000 1.000000
15) 25.0985 4.1670 1.517420 52.32
16) -15.1651 0.5000 1.000000
17> (絞り) ∞ 1.5000 1.000000
18) 108.6101 2.5000 1.516800 64.12
19) -11.1953 0.8000 1.772500 49.61
20) 150.0647 (可変) 1.000000
21) 368.0403 3.0000 1.516800 64.12
22) -20.0562 0.1000 1.000000
23) -86.4414 1.0000 1.834810 42.72
24) 22.2385 5.5000 1.497820 82.52
25) -23.9030 0.1000 1.000000
26) 86.6834 7.5000 1.497820 82.52
27) -14.7423 1.0000 1.772500 49.61
28) -38.2138 (可変) 1.000000
像面 ∞

（非球面データ）
第４面
κ＝ 0.1808
A4＝ -5.83460E-06
A6＝ 4.61020E-08
A8＝ -9.21750E-11
A10＝ -2.39720E-13
A12＝ -0.19598E-15
A14＝ 0.12623E-18
A16＝ -0.16852E-19
A18＝ -0.21704E-22

第７面
κ＝ -12.4060
A4＝ 2.63310E-05
A6＝ -4.69130E-08
A8＝ 1.69210E-11
A10＝ 5.79640E-13
A12＝ 0.27098E-14
A14＝ -0.21332E-16
A16＝ -0.19412E-19
A18＝ 0.32926E-21

（各種データ）
F0＝ 10.30
FNO＝ 4.10
ω＝ 64.87°
Y＝ 21.60
TL＝ 132.66
BF＝ 38.10
hasp＝ 16.54

（可変面間隔データ）
無限遠 近距離１ 近距離２
倍率 0.00000 -0.02500 -0.1000
物面 ∞ 389.8539 80.8156
d7: 6.16247 6.49070 7.46118
d20: 3.50000 3.07330 1.81167
d28: 38.09947 38.19794 38.48909

（レンズ群データ）
群 始面 焦点距離
G1 1 -13.25993
G2 8 85.07702
G3 21 33.73429

（条件式対応値）
（１）： （−Ｘ３）／Ｘ２ ＝ 0.300
（２）： Ｆ３／Ｆ２ ＝ 0.397
（３）： Ｍ２ ＝ 2.538
（４）： （−Ｆ１）／Ｆ０ ＝ 1.287
（５）：｜Ｒａｓｐ｜／ｈａｓｐ ＝ 0.598

図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、第１実施例に係る広角レンズの無限遠合焦時の諸収差図、第１実施例に係る広角レンズの近距離合焦撮影時（β＝−０．０２５倍）の諸収差図を示す。

各諸収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、ＮＡは開口数、Ｙは像高、ｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）、およびｇはｇ線（波長λ＝４３５．８ｎｍ）をそれぞれ示す。また非点収差において、実線はサジタル像面、点線はメリジオナル像面を示す。コマ収差における実線はメリジオナルコマ収差を示す。なお、以下に示す他の実施例の収差図においても、本実施例と同様の符号を用い以後の説明を省略する。

各諸収差図より、第１実施例に係る広角レンズは諸収差が良好に補正され優れた結像性能を有していることがわかる。

（第２実施例）
図３は、第２実施例に係る広角レンズのレンズ構成を示す断面図である。

第２実施例に係る広角レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成され、無限遠物点から近距離物点への合焦の際、第２レンズ群Ｇ２を像側に、第３レンズ群Ｇ３を物体側に同時に移動する構成である。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と、物体側に凸面を向け像側の面に非球面量が大きい非球面を設けた負メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向け像側の面に非球面を設けた負メニスカスレンズＬ１３とから構成されている。また、負メニスカスレンズＬ１３は、ガラスレンズと樹脂との複合よりなる複合型非球面レンズで構成されている。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ２１と両凹形状の負レンズＬ２２と両凸形状の正レンズＬ２３との接合よりなる接合正レンズと、両凸形状の正レンズＬ２４と両凹形状の負レンズＬ２５との接合よりなる接合負レンズと、両凸形状の正レンズＬ２６と、開口絞りＳと、両凸形状の正レンズＬ２７と両凹形状の負レンズＬ２８との接合よりなる接合負レンズとから構成されている。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凹形状の負レンズＬ３２と両凸形状の正レンズＬ３３との接合よりなる接合負レンズと、両凸形状の正レンズＬ３４と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３５との接合よりなる接合正レンズとから構成されている。

以下の表２に第２実施例に係る広角レンズの諸元値を示す。

（表２）
（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1) 42.3831 4.0000 1.816000 46.63
2) 23.2938 6.3000 1.000000
3) 27.5491 3.5000 1.729030 54.04
4)* 9.7702 14.2885 1.000000
5) 273.4999 2.0000 1.755000 52.29
6) 40.0000 0.5000 1.553890 38.09
7)* 55.6948 (可変) 1.000000
8) 49.1830 7.0000 1.672700 32.11
9) -16.1713 1.5000 1.816000 46.63
10) 9.7963 10.7268 1.620040 36.30
11) -36.6819 0.1000 1.000000
12) 533.9192 5.0000 1.516800 64.12
13) -10.9681 1.0000 1.755000 52.29
14) 233.8827 0.1000 1.000000
15) 26.0608 4.0000 1.517420 52.32
16) -15.6077 1.0000 1.000000
17> (絞り) ∞ 1.0000 1.000000
18) 103.7491 3.8000 1.516800 64.12
19) -11.1953 1.0000 1.772500 49.61
20) 171.1107 (可変) 1.000000
21) 204.9527 3.0000 1.516800 64.12
22) -20.2930 0.1000 1.000000
23) -82.6214 1.0000 1.834810 42.72
24) 22.2173 5.5000 1.497820 82.52
25) -24.2790 0.1000 1.000000
26) 84.6349 7.5000 1.497820 82.52
27) -15.1083 1.0000 1.772500 49.61
28) -38.2138 (可変) 1.000000
像面 ∞

（非球面データ）
第４面
κ＝ 0.1747
A4＝ -5.40210E-06
A6＝ 3.09140E-08
A8＝ -1.36590E-10
A10＝ -3.34770E-13
A12＝ -0.37424E-15
A14＝ -0.19508E-18
A16＝ -0.17694E-19
A18＝ -0.21704E-22

第７面
κ＝ -13.1668
A4＝ 2.72000E-05
A6＝ -5.96150E-08
A8＝ -2.51320E-11
A10＝ 4.73940E-13
A12＝ 0.20073E-14
A14＝ -0.18435E-16
A16＝ 0.60550E-20
A18＝ 0.37962E-21

（各種データ）
F0＝ 10.30
FNO＝ 4.17
ω＝ 64.84°
Y＝ 21.60
TL＝ 132.78
BF＝ 38.10
hasp＝ 16.06

（可変面間隔データ）
無限遠 近距離１ 近距離２
倍率 0.00000 -0.02500 -0.1000
物面 ∞ 389.4939 80.4779
d7: 6.16247 6.48714 7.44994
d20: 3.50000 3.14287 2.08379
d28: 38.09977 38.13223 38.22851

（レンズ群データ）
群 始面 焦点距離
G1 1 -11.45313
G2 8 65.78006
G3 21 33.23661

（条件式対応値）
（１）： （−Ｘ３）／Ｘ２ ＝ 0.100
（２）： Ｆ３／Ｆ２ ＝ 0.505
（３）： Ｍ２ ＝ 2.746
（４）： （−Ｆ１）／Ｆ０ ＝ 1.112
（５）：｜Ｒａｓｐ｜／ｈａｓｐ ＝ 0.608

図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、第２実施例に係る広角レンズの無限遠合焦時の諸収差図、第２実施例に係る広角レンズの近距離合焦撮影時（β＝−０．０２５倍）の諸収差図を示す。

各諸収差図より、第２実施例に係る広角レンズは、諸収差が良好に補正され優れた結像性能を有していることがわかる。

（第３実施例）
図５は、第３実施例に係る広角レンズのレンズ構成を示す断面図である。

第３実施例に係る広角レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成され、無限遠物点から近距離物点への合焦の際、第２レンズ群Ｇ２を像側に、第３レンズ群Ｇ３を物体側に同時に移動する構成である。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と、物体側に凸面を向け像側の面に非球面量が大きい非球面を設けた負メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向け像側の面に非球面を設けた負メニスカスレンズＬ１３とから構成されている。また、負メニスカスレンズＬ１３は、ガラスレンズと樹脂との複合よりなる複合型非球面レンズで構成されている。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ２１と両凹形状の負レンズＬ２２と両凸形状の正レンズＬ２３との接合よりなる接合負レンズと、両凸形状の正レンズＬ２４と両凹形状の負レンズＬ２５との接合よりなる接合負レンズと、両凸形状の正レンズＬ２６と、開口絞りＳと、両凸形状の正レンズＬ２７と両凹形状の負レンズＬ２８との接合よりなる接合負レンズとから構成されている。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凹形状の負レンズＬ３２と両凸形状の正レンズＬ３３との接合よりなる接合負レンズと、両凸形状の正レンズＬ３４と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３５との接合よりなる接合正レンズとから構成されている。

以下の表３に第３実施例に係る広角レンズの諸元値を示す。

（表３）第３実施例
（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1) 44.7672 4.0000 1.816000 46.63
2) 24.5770 6.3000 1.000000
3) 28.7072 3.5000 1.729030 54.04
4)* 9.8772 15.4198 1.000000
5) 227.4516 2.0000 1.497820 82.56
6) 40.0000 0.5000 1.553890 38.09
7)* 60.5653 (可変) 1.000000
8) 100.2184 10.5567 1.717360 29.52
9) -18.3051 1.5000 1.816000 46.63
10) 9.8841 10.7268 1.620040 36.30
11) -40.9234 0.8000 1.000000
12) 209.2887 2.5000 1.516800 64.12
13) -10.4796 1.0000 1.755000 52.29
14) 293.3894 0.1000 1.000000
15) 26.0919 3.9432 1.517420 52.32
16) -15.0216 0.5000 1.000000
17> (絞り) ∞ 1.5000 1.000000
18) 102.8124 2.5000 1.516800 64.12
19) -11.1953 0.8000 1.772500 49.61
20) 151.9214 (可変) 1.000000
21) 360.5447 3.0000 1.516800 64.12
22) -20.1968 0.1000 1.000000
23) -82.8925 1.0000 1.834810 42.72
24) 22.5220 5.5000 1.497820 82.52
25) -23.9026 0.1000 1.000000
26) 99.3551 7.5000 1.497820 82.52
27) -15.0235 1.0000 1.772500 49.61
28) -38.2138 (可変) 1.000000
像面 ∞

（非球面データ）
第４面
κ＝ 0.1806
A4＝ -6.66750E-06
A6＝ 4.71250E-08
A8＝ -8.12750E-11
A10＝ -2.00840E-13
A12＝ -0.86484E-16
A14＝ 0.40631E-18
A16＝ -0.16090E-19
A18＝ -0.21704E-22

第７面
κ＝ -13.5207
A4＝ 2.63080E-05
A6＝ -4.19140E-08
A8＝ 3.00130E-11
A10＝ 5.91010E-13
A12＝ 0.23634E-14
A14＝ -0.22355E-16
A16＝ -0.17331E-19
A18＝ 0.40068E-21

（各種データ）
F0＝ 10.30
FNO＝ 4.12
ω＝ 64.90°
Y＝ 21.60
TL＝ 134.12
BF＝ 38.10
hasp＝ 16.35

（可変面間隔データ）
無限遠 近距離１ 近距離２
倍率 0.00000 -0.02500 -0.1000
物面 ∞ 390.2937 81.2892
d7: 6.16246 6.42633 7.20786
d20: 3.50000 3.10420 1.93191
d28: 38.09954 38.23147 38.62224

（レンズ群データ）
群 始面 焦点距離
G1 1 -13.49375
G2 8 81.46648
G3 21 34.59158

（条件式対応値）
（１）： （−Ｘ３）／Ｘ２ ＝ 0.500
（２）： Ｆ３／Ｆ２ ＝ 0.425
（３）： Ｍ２ ＝ 2.820
（４）： （−Ｆ１）／Ｆ０ ＝ 1.310
（５）：｜Ｒａｓｐ｜／ｈａｓｐ ＝ 0.604

図６（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、第３実施例に係る広角レンズの無限遠合焦時の諸収差図、第３実施例に係る広角レンズの近距離合焦撮影時（β＝−０．０２５倍）の諸収差図を示す。

各諸収差図より、第３実施例に係る広角レンズは諸収差が良好に補正され優れた結像性能を有していることがわかる。

以上の各実施例によれば、包括角２ω＝１２９．７°を超え、さらにＦ４程度の口径を有し、小型で前玉径が小さく、球面収差、像面湾曲、非点収差、コマ収差が良好に補正され、無限遠物点から近距離物点への合焦時における諸収差変動が少ない高性能な広角レンズが実現できる。

なお、以下の内容は、本願の広角レンズの光学性能を損なわない範囲で適宜採用することが可能である。

本願の広角レンズの数値実施例として３群構成のものを示したが、本願はこれに限られず、その他の群構成（例えば、４群等）の広角レンズを構成することもできる。具体的には、本願の広角レンズの最も物体側や最も像面側にレンズ又はレンズ群を追加した構成でも構わない。なお、レンズ群とは、空気間隔で分離された、少なくとも１枚のレンズを有する部分を示す。

また、本願の広角レンズは、無限遠物点から近距離物点への合焦を行うために、レンズ群の一部、１つのレンズ群全体、又は複数のレンズ群を合焦レンズ群として光軸方向へ移動させる構成としてもよい。また、かかる合焦レンズ群は、オートフォーカスに適用することも可能であり、オートフォーカス用のモータ、例えば超音波モータ等による駆動にも適している。特に、本願の広角レンズでは第２レンズ群と第３レンズ群を合焦レンズ群とすることが好ましい。

また、本願の広角レンズにおいて、いずれかのレンズ群全体又はその一部を、防振レンズ群として光軸に垂直な成分を含むように移動させ、又は光軸を含む面内方向へ回転移動（揺動）させることで、手ブレによって生じる像ブレを補正する構成とすることもできる。特に、本願の広角レンズでは第３レンズ群の少なくとも一部を防振レンズ群とすることが好ましい。

また、本願の広角レンズを構成するレンズのレンズ面は、球面又は平面としてもよく、或いは非球面としてもよい。レンズ面が球面又は平面の場合、レンズ加工及び組立調整が容易になり、レンズ加工及び組立調整の誤差による光学性能の劣化を防ぐことができるため好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないため好ましい。レンズ面が非球面の場合、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に成型したガラスモールド非球面、又はガラス表面に設けた樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれでもよい。また、レンズ面は回折面としてもよく、レンズを屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）或いはプラスチックレンズとしてもよい。

また、本願の広角レンズにおいて開口絞りは第２レンズ群中に配置されることが好ましいが、開口絞りとして部材を設けずにレンズ枠でその役割を代用する構成としてもよい。

また、本願の広角レンズを構成するレンズのレンズ面に、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜が施してもよい。これにより、フレアやゴーストを軽減し、高コントラストの高い光学性能を達成することができる。

次に、本願の広角レンズを備えた撮像装置について図面を参照しつつ説明する。図７は、第１実施例に係る広角レンズを備えた撮像装置（カメラ）の構成を示す図である。

本カメラ１は、図７に示すように撮影レンズ２として上記第１実施例に係る広角レンズを備えたデジタル一眼レフカメラである。

本カメラ１において、不図示の物体（被写体）からの光は、撮影レンズ２で集光されて、クイックリターンミラー３を介して焦点板４に結像される。そして焦点板４に結像されたこの光は、ペンタプリズム５中で複数回反射されて接眼レンズ６へ導かれる。これにより撮影者は、被写体像を接眼レンズ６を介して正立像として観察することができる。

また、撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、クイックリターンミラー３が光路外へ退避し、撮影レンズ２で集光された不図示の被写体からの光は撮像素子７上に被写体像を形成する。これにより被写体からの光は、当該撮像素子７により撮像され、被写体画像として不図示のメモリに記録される。このようにして、撮影者は本カメラ１による被写体の撮影を行うことができる。

ここで、本カメラ１に撮影レンズ２として搭載した上記第１実施例に係る広角レンズは、上記第１実施例において説明したように、その特徴的なレンズ構成によって、像面湾曲、非点収差、コマ収差が少なく、大画角を有する広角レンズを実現している。これにより本カメラ１は、像面湾曲、非点収差、コマ収差が少なく、大画角を有し広角撮影可能な薄型撮像装置を実現することができる。

なお、上記実施例では第１実施例に係る広角レンズを撮影レンズ２として搭載してカメラ１を構成した例を示したが、上記第１実施例以外の実施例に係る広角レンズを搭載しても上記カメラ１と同様の効果を奏することは言うまでもない。

以下、本願の広角レンズの製造方法の概略を図８に基づいて説明する。図８は、本願の広角レンズの製造方法を示す図である。

本願の広角レンズの製造方法は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とを有する広角レンズの製造方法であって、図８に示す各ステップＳ１，２を含むものである。

ステップＳ１：
ステップＳ１は、広角レンズが、以下の条件式（１）を満足するように、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、正の屈折力を有する第３レンズ群とを含む光学部材を円筒状の鏡筒内に配置する。
（１） ０．０１ ＜ （−Ｘ３） ／ Ｘ２ ＜ ０．９０
ただし、Ｘ３は無限遠物点から近距離物点への合焦時における前記第３レンズ群の移動量、Ｘ２は無限遠物点から近距離物点への合焦時における前記第２レンズ群の移動量をそれぞれ示す。ただし、移動量は像方向に移動する場合を正とする。

ステップＳ２：
ステップＳ２は、無限遠物点から近距離物点への合焦を行う際に、前記第２レンズ群を像面側に、前記第３レンズ群を物体側に移動させる機構を配置する。

かかる本願の広角レンズの製造方法によれば、大画角を有し良好な光学性能を備えた広角レンズを製造することができる。

なお、上記各実施例は本発明の一具体例を示しているものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。

Ｇ１： 第１レンズ群
Ｇ２： 第２レンズ群
Ｇ３： 第３レンズ群
Ｓ： 開口絞り
Ｉ： 像面
１： カメラ
２： 撮影レンズ
３： クイックリターンミラー
４： 焦点板
５： ペンタプリズム
６： 接眼レンズ
７： 撮像素子

Claims (12)

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、正の屈折力を有する第３レンズ群とを有し、
   前記第２レンズ群を像面側へ、前記第３レンズ群を物体側へ移動させることにより無限遠物点から近距離物点への合焦を行い、
   以下の条件を満足することを特徴とする広角レンズ。
   ０．０１ ＜ （−Ｘ３） ／ Ｘ２ ＜ ０．９０
   ただし、
   Ｘ３：無限遠物点から近距離物点への合焦時における前記第３レンズ群の移動量
   Ｘ２：無限遠物点から近距離物点への合焦時における前記第２レンズ群の移動量
   ただし、移動量は像方向に移動する場合を正とする。
2. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の広角レンズ。
   ０．１０ ＜ Ｆ３ ／ Ｆ２ ＜ ０．９０
   ただし、
   Ｆ３：無限遠合焦時における前記第３レンズ群の焦点距離
   Ｆ２：無限遠合焦時における前記第２レンズ群の焦点距離
3. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の広角レンズ。
   １．０５ ＜ Ｍ２ ＜ ５．００
   ただし、
   Ｍ２：無限遠合焦時における前記第２レンズ群の横倍率
4. 以下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。
   ０．２０ ＜ （−Ｆ１） ／ Ｆ０ ＜ ３．００
   ただし、
   Ｆ１：無限遠合焦時における前記第１レンズ群の焦点距離
   Ｆ０：無限遠合焦時における前記広角レンズの焦点距離
5. 無限遠物点から近距離物点への合焦時に、前記第１レンズ群は固定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の広角レンズ。
6. 前記第１レンズ群は少なくとも１枚の非球面負メニスカスレンズを有し、当該非球面負メニスカスレンズは、レンズ中心部から周辺部に向かうにつれて負の屈折力が小さくなる形状を有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. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項６に記載の広角レンズ。
   ０．３０ ＜ ｜Ｒａｓｐ｜ ／ ｈａｓｐ ＜ ０．９０
   ただし、
   Ｒａｓｐ：前記形状を有する前記非球面負メニスカスレンズの非球面の近軸曲率半径
   ｈａｓｐ：前記形状を有する前記非球面負メニスカスレンズの有効径の１／２（最大有効半径）
8. 前記第１レンズ群は、前記非球面負メニスカスレンズとは別に非球面レンズを有することを特徴とする請求項６または７に記載の広角レンズ。
9. 前記非球面レンズは、レンズ中心部よりも周辺部において負の屈折力が大きいことを特徴とする請求項８に記載の広角レンズ。
10. 前記第１レンズ群は負レンズのみからな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. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の広角レンズを備えたことを特徴とする撮像装置。
12. 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、正の屈折力を有する第３レンズ群とを有する広角レンズの製造方法において、
    前記第２レンズ群を像面側へ、前記第３レンズ群を物体側へ移動させることにより無限遠物点から近距離物点への合焦を行うように、物体側から順に、前記第１レンズ群と、前記第２レンズ群と、前記第３レンズ群とを配置し、
    以下の条件を満足するようにしたことを特徴とする広角レンズの製造方法を提供する。
    ０．０１ ＜ （−Ｘ３） ／ Ｘ２ ＜ ０．９０
    ただし、
    Ｘ３：無限遠物点から近距離物点への合焦時における前記第３レンズ群の移動量
    Ｘ２：無限遠物点から近距離物点への合焦時における前記第２レンズ群の移動量
    ただし、移動量は像方向に移動する場合を正とする。

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