(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から像側へ順に、第１レンズ群、絞り、第２レンズ群を有する光学系であって、前記第１レンズ群は最も物体側にメニスカス形状の負の屈折力の第１レンズを有し、前記第１レンズ群は前記第１レンズの像側に少なくとも１枚の負レンズＧｎを有し、前記第２レンズ群は少なくとも１枚の正レンズＧｐを有し、材料のアッベ数をνｄ、ｇ線とＦ線の部分分散比をθｇ，Ｆとするとき、前記負レンズＧｎと前記正レンズＧｐの各材料は、
θｇ，Ｆ−（−０．００１６８２・νｄ＋０．６４３８）≧０．０１
なる条件を満足し、任意の像高ｙに入射する軸外主光線が前記第１レンズの物体側のレンズ面に入射するときに前記光学系の光軸となす角度をθ、全系の焦点距離をｆとし（但し、光学系がズーム機能を有するときは広角端における全系の焦点距離をｆとする）、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第１レンズの物体側と像側の面の曲率半径をそれぞれｒ１、ｒ２とするとき、
１．８≦（ｙ／ｆｓｉｎ（θ／２））≦２．１
−４．５≦ｆ１／ｆ≦−１．８
０．５３５≦（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）≦１．０
なる条件を満足することを特徴とする光学系。
【請求項２】
前記負レンズＧｎの焦点距離をｆｅｘとするとき、
０．３≦ｆｅｘ／ｆ１≦２．１
なる条件を満足することを特徴とする請求項１の光学系。
【請求項３】
前記第１レンズの材料の屈折率をＮｄ１、アッベ数をνｄ１とするとき、
１．６３≦Ｎｄ１≦１．８９
４０≦νｄ１≦６１
なる条件を満足することを特徴とする請求項１または２の光学系。
【請求項４】
第１レンズ群の一部のレンズ群は、フォーカシングの際に光軸方向に移動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項の光学系。
【請求項５】
前記第１レンズ群は負レンズＧＣｎと正レンズＧＣｐとを接合した接合レンズを少なくとも１つ有し、前記負レンズＧＣｎの材料のアッベ数をνｄｎ、ｇ線とＦ線の部分分散比をθｇ，Ｆｎとするとき、
θｇ，Ｆｎ−（−０．００１６８２・νｄｎ＋０．６４３８）≧０．０１
なる条件を満足することを特徴する請求項１乃至４のいずれか１項の光学系。
【請求項６】
前記正レンズＧＣｐの材料のアッベ数をνｄｐ、ｇ線とＦ線の部分分散比をθｇ，Ｆｐとするとき、
θｇ，Ｆｐ≦−０．００１６８２・νｄｐ＋０．６４３８
なる条件を満足することを特徴とする請求項５の光学系。
【請求項７】
前記第２レンズ群の最も像側には、レンズ中心からレンズ周辺にいくに従って正の屈折力が強くなる非球面形状の面を含む正レンズが配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項の光学系。
【請求項８】
前記光学系は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が狭まるように前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が物体側へ移動するズームレンズであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項の光学系。
【請求項９】
広角端における全系の焦点距離をｆａ、任意の像高ｙに入射する軸外主光線が前記第１レンズの物体側のレンズ面に入射するときに前記光学系の光軸となす角度をθとするとき、ｙ≦１５００・ｆａ・ｓｉｎ（θ／２）／（７５０−２・ｆａ・ｓｉｎ（θ／２））
なる条件を満足することを特徴とする請求項８の光学系。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項の光学系を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学系及びそれを有する撮像装置に関し、例えばデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、ＴＶカメラ、銀塩フィルム用カメラ等に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
広画角で長いバックフォーカスを得ることが容易な光学系として、負の屈折力のレンズ群が先行する（最も物体側に位置する）所謂ネガティブリード型の光学系が知られている。ネガティブリード型の光学系のうち、特に広画角化を図ったものとして、魚眼レンズや魚眼ズームレンズ（以下「魚眼光学系」ともいう）が知られている。魚眼光学系は、歪曲収差を発生させた特殊な射影方式で定義される光学系であって、その特殊なデフォルメを活かした撮影や測定等に用いられている。魚眼光学系の代表的な射影方式として、被写体の作る立体角と像面上の面積が比例する等立体角射影方式、光線入射角と像高が比例する等距離射影方式、その他に正射影方式、立体射影方式などがある。従来より、一眼レフカメラ用の交換可能な魚眼光学系として、負の歪曲収差を大きく発生させ、対角画角が１８０度程度の超広画角の撮影レンズが知られている（特許文献１）。
【０００３】
一般に魚眼光学系は負の歪曲収差を発生させなくてはならないため、絞りより前方の負の屈折力のレンズ群（負レンズ群）又は絞りより後方の正の屈折力のレンズ群（正レンズ群）に強い屈折力が必要となる。特に、軸外光束の入射高が高い物体側の負レンズ群に強い屈折力が必要となる。魚眼光学系で最も物体側に負レンズが配置される場合が多い。このとき最も物体側に位置する負レンズでは軸外光束の入射高が高く、屈折力も強いために一般には色収差（特に倍率色収差）が多く発生してくる。最も物体側の負レンズにおいて倍率色収差の発生を抑えるには低分散材料を用いるのが一般的である。しかしながら、高屈折率低分散材のレンズを使用すると二次スペクトルの補正が困難となる。これに対して、低屈折率低分散材料を使用して倍率色収差を補正した魚眼レンズが知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２４００２３号公報
【特許文献２】特開２００８−３１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に負の屈折力のレンズ群が先行する広画角の光学系はレンズ構成が非対称となるため、諸収差の補正が難しく、画面全体にわたり高い光学性能を得るのが難しい。特に撮影画角が１８０度程度の超広画角の魚眼光学系になると光学系の非対称が強くなり、色収差が多く発生してきて良好なる光学性能を確保するのが大変難しくなってくる。特許文献１に開示されているズームレンズでは、絞りより後方のレンズ群に異常分散性の高い硝材より成るレンズを使用しているが、各移動レンズ群での色消しが充分でないためズーミングに伴う色収差の変動が大きい。
【０００６】
また、特許文献２では倍率色収差（特に二次スペクトル）の補正のために、最も物体側の負レンズに低屈折率低分散材料を使用して、色収差の発生を抑えている。しかしながらこの負レンズの形状は開角θが１８０度程度となり、レンズ加工が難しくなる傾向があった。ここで、開角θとはある面での曲率半径をｒ、有効径をｄとしたとき、
θ＝Ａｒｃｓｉｎ（ｄ／ｒ）
で表されるものである。超広画角の光学系において、色収差を良好に補正し、高い光学性能を得るには、絞り前後の各レンズ群のレンズ構成、レンズの材料等を適切に設定する必要がある。これらの各構成が不適切であると、加工精度の良いレンズを用いつつ超広画角（１８０度程度）で高い光学性能を得るのが難しくなってくる。
【０００７】
本発明は、各レンズ群の構成、特に絞り前後のレンズ群のレンズ構成を適切に構成することによって、レンズ加工が容易なレンズ形状のレンズを用いつつ、超広画角で、かつ高い光学性能が得られる光学系の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光学系は、物体側から像側へ順に、第１レンズ群、絞り、第２レンズ群を有する光学系であって、前記第１レンズ群は最も物体側にメニスカス形状の負の屈折力の第１レンズを有し、前記第１レンズ群は前記第１レンズの像側に少なくとも１枚の負レンズＧｎを有し、前記第２レンズ群は少なくとも１枚の正レンズＧｐを有し、材料のアッベ数をνｄ、ｇ線とＦ線の部分分散比をθｇ，Ｆとするとき、前記負レンズＧｎと前記正レンズＧｐの各材料は、
θｇ，Ｆ−（−０．００１６８２・νｄ＋０．６４３８）≧０．０１
なる条件を満足し、任意の像高ｙに入射する軸外主光線が前記第１レンズの物体側のレンズ面に入射するときに前記光学系の光軸となす角度をθ、全系の焦点距離をｆとし（但し、光学系がズーム機能を有するときは広角端における全系の焦点距離をｆとする）、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記第１レンズの物体側と像側の面の曲率半径をそれぞれｒ１、ｒ２とするとき、
１．８≦（ｙ／ｆｓｉｎ（θ／２））≦２．１
−４．５≦ｆ１／ｆ≦−１．８
０．５３５≦（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）≦１．０
なる条件を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、超広画角で、かつ高い光学性能が得られる光学系及びそれを有する撮像装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１の光学系のレンズ断面図
【図２】本発明の実施例１の光学系の物体距離無限遠時における収差図
【図３】本発明の実施例２の光学系のレンズ断面図
【図４】本発明の実施例２の光学系の物体距離無限遠時における収差図
【図５】本発明の実施例３の光学系のレンズ断面図
【図６】本発明の実施例３の光学系の物体距離無限遠時における収差図
【図７】本発明の実施例４の光学系のレンズ断面図
【図８】本発明の実施例４の光学系の物体距離無限遠時における収差図
【図９】本発明の実施例５の光学系の広角端におけるレンズ断面図
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）  本発明の実施例５の光学系の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図
【図１１】本発明の実施例５、６の光学系のズーミングにおける各レンズ群の移動軌跡の説明図
【図１２】本発明の光学機器の要部概略図
【図１３】本発明の実施例６の光学系の広角端におけるレンズ断面図
【図１４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）  本発明の実施例６の光学系の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の光学系及びそれを有する撮像装置の実施例について説明する。本発明の光学系は物体側から像側へ順に負の屈折力の第１レンズ群、絞り（開口絞り、Ｆナンバー決定絞り）、正の屈折力の第２レンズ群を有する単一焦点距離の広画角レンズ又はズーム機能を有するズームレンズである。
【００１２】
図１は本発明の実施例１の光学系のレンズ断面図である。図２は実施例１の物体距離無限遠のときの収差図である。図３は本発明の実施例２の光学系のレンズ断面図である。図４は実施例２の物体距離無限遠のときの収差図である。図５は本発明の実施例３の光学系のレンズ断面図である。図６は実施例３の物体距離無限遠のときの収差図である。図７は本発明の実施例４の光学系のレンズ断面図である。図８は実施例４の物体距離無限遠のときの収差図である。図９は本発明の実施例５の光学系がズームレンズのときの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例５のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における物体距離無限遠のときの収差図である。図１１は実施例５と実施例６の光学系のズーミングにおける各レンズ群の移動軌跡の説明図である。図１２は本発明の光学系を備えるデジタルカメラ（撮像装置）の要部概略図である。図１３は本発明の実施例６の光学系がズームレンズのときの広角端におけるレンズ断面図である。図１４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例６の光学系がズームレンズのときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【００１３】
各実施例の光学系は、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。レンズ断面図において、左方が拡大共役側（物体側）（前方）で右方が縮小共役側（後方）である。光学系をプロジェクターに用いるときは左方がスクリーン側、右方が被投射画像側となる。レンズ断面図においてＬＡは光学系である。
【００１４】
図１、図３、図５、図７の光学系は単一焦点距離の広角レンズ系（魚眼レンズ、魚眼光学系）である。図１、図３、図５、図７においてＬ１は負の屈折力の第１レンズ群、ＳＰは開口絞り、Ｌ２は正の屈折力の第２レンズ群である。図９、図１３の光学系は広画角のズームレンズ（魚眼ズームレンズ）である。図９、図１３のズームレンズＬＡにおいて、Ｌ１は負の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、ＳＰは開口絞り、ＳＳＰは副絞り、Ｌ２は正の屈折力の第２レンズ群である。
【００１５】
広角端から望遠端へのズーミングに際しては、図１１に示すように第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２は双方の間隔が狭くなるように物体側へ移動している。レンズ断面図においてＩＰは像面であり、ビデオカメラやおデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する。それぞれの収差図は、左から順に、球面収差（Ｓｐｈ）、非点収差（Ａｓ）、歪曲（Ｄｓｔ）、倍率色収差（Ｃｈｒｏ）を表している。
【００１６】
球面収差と倍率色収差を示す図において、実線はｄ線（５８７．６ｎｍ）、１点鎖線はＣ線（６５６．３ｎｍ）、粗い破線はＦ線（４８６．１ｎｍ）、細かい破線はｇ線（４３５．８ｎｍ）を表している。また、非点収差を示す図において、実線はｄ線のサジタル方向ΔＳ、破線はｄ線のメリディオナル方向ΔＭを表している。また、歪曲を示す図は、ｄ線における歪曲を表している。ｆｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。
【００１７】
本発明の光学系ＬＡでは、最も物体側に位置するメニスカス形状の負の屈折力の第１負レンズ（第１レンズ）の材料の屈折率、アッベ数、第１負レンズのレンズ形状、そして第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２内のレンズに用いる材料を適切に設定している。本発明の光学系ＬＡにおいて、軸上色収差、倍率色収差を良好に補正するには正レンズに異常分散性の強い材料を用いることが有効である。更に、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が強いと、第１レンズ群Ｌ１での軸上光束の入射高と軸外光束の入射高の差が大きくなるため、第１レンズ群Ｌ１中の負レンズに異常分散性の強い材料を用いることで倍率色収差を効果的に補正している。
【００１８】
通常の広画角レンズとは違い、魚眼光学系は負の歪曲収差を発生させる必要があるため最も物体側のレンズは強い負のパワー（屈折力）が必要になり、この結果、色収差が多く発生してくる。そのため、色収差の発生を軽減するために低分散材料より成るレンズを使用したいが、高屈折率低分散材は二次スペクトルの補正が難しいため、従来の光学系では低屈折率低分散材より成るレンズを使用することが多かった。これに対し、本発明では第１レンズ群Ｌ１中の負レンズに異常分散性の強い材料を用いることで倍率色収差の発生を軽減し、また最も物体側のレンズに高屈折率低分散材を使用することが出来るようにしてレンズ形状として加工性の良いものとしている。
【００１９】
各実施例では、第１レンズ群Ｌ１は最も物体側にメニスカス形状の負の屈折力の第１負レンズ（第１レンズ）Ｇ１を有している。第１レンズ群Ｌ１は第１負レンズＧ１より像側に少なくとも１枚の負の屈折力の第Ｇｎ負レンズ（負レンズＧｎ）を有している。第２レンズ群Ｌ２は少なくとも１枚の正の屈折力の第Ｇｐ正レンズ（正レンズＧｐ）を有している。材料のアッベ数をνｄ、ｇ線とＦ線の部分分散比をθｇ，Ｆとする。このとき、第Ｇｎ負レンズと第Ｇｐ正レンズの材料は、いずれも
θｇ，Ｆ−（−０．００１６８２・νｄ＋０．６４３８）≧０．０１ ‥‥（１）
なる条件を満足している。
【００２０】
更に任意の像高ｙに入射する軸外主光線が第１負レンズＧ１の物体側のレンズ面に入射する際の光軸とのなす角度をθ、全系の焦点距離をｆとする。但し、焦点距離ｆは光学系がズーム機能を有するときは広角端における焦点距離である。このとき、
１．８≦（ｙ／ｆｓｉｎ（θ／２））≦２．１ ‥‥‥（２）
なる条件を満足している。なお、アッベ数νｄ、部分分散比θｇＦはそれぞれ以下の式で定義される。
【００２１】
νｄ  ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
Ｎｇ：ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）に対する屈折率
Ｎｄ：ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率
ＮＦ：Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）に対する屈折率
ＮＣ：Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）に対する屈折率
条件式（１）は、絞りより前方の少なくとも１枚の負レンズと、絞りより後方の少なくとも１枚の正レンズの材料について規定する条件式である。条件式（１）の下限を超えると色収差（特に倍率色収差）の補正が困難となる。また、低分散低屈折率材を使用すると所定の屈折力を得るために、加工が困難なレンズ形状となる。
【００２２】
条件式（２）は、光学系を（ズームレンズのときは広角端）魚眼レンズ（魚眼光学系）として用いたときに必要な歪曲収差に関する条件式である。上限を超えると魚眼光学系としての画角を確保することが難しくなる。また、下限を超えると必要以上に歪曲を発生させているために、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強くなり諸収差（特に倍率色収差）の補正が難しくなる。また光学系がズームレンズのときは広角端又は望遠端における全系の焦点距離をｆａとするとき、
ｙ≦１５００・ｆａ・ｓｉｎ（θ／２）／（７５０−２・ｆａ・ｓｉｎ（θ／２））
‥‥‥(２ｘ）
なる条件を満足するのが良い。条件式（２ｘ）は魚眼光学系として必要な歪曲を効果的に得るためのものである。条件式（２ｘ）を外れると歪曲収差を発生しつつ、倍率色収差を良好に補正するのが難しくなる。尚、各実施例において、更に好ましくは条件式（１）、（２）の数値を次の如く設定するのが良い。
【００２３】
0.055≧θｇ，Ｆ−（−０．００１６８２・νｄ＋０．６４３８）≧0.015‥‥（１ａ）
1.95≦（ｙ／ｆｓｉｎ（θ／２））≦2.1‥‥‥（２ａ）
各実施例において、更に好ましくは次の条件のうちの１以上を満足するのが良い。第１負レンズＧ１の焦点距離をｆ１、全系の焦点距離をｆとする。但し、焦点距離ｆは光学系がズーム機能を有するときは広角端における焦点距離である。第Ｇｎ負レンズの焦点距離をｆｅｘ、第１負レンズＧ１の焦点距離をｆ１とする。第１負レンズＧ１の物体側の面の曲率半径をｒ１、像側の面の曲率半径をｒ２とする。
【００２４】
第１負レンズＧ１の材料の屈折率をＮｄ１、アッベ数をνｄ１とする。第１レンズ群Ｌ１は負の屈折力の第ＧＣｎ負レンズ（負レンズＧＣｎ）と正の屈折力の第ＧＣｐ正レンズ（正レンズＧＣｐ）とを接合した接合レンズを少なくとも１つ有している。第ＧＣｎ負レンズの材料のアッベ数をνｄｎ、ｇ線とＦ線の部分分散比をθｇ，Ｆｎとする。第ＧＣｐ正レンズの材料のアッベ数をνｄｐ、ｇ線とＦ線の部分分散比をθｇ，Ｆｐとする。このとき、
−４．５≦ｆ１／ｆ≦−１．８ ‥‥‥（３）
０．３≦ｆｅｘ／ｆ１≦２．１ ‥‥‥（４）
０．５３５≦（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）≦１．０‥‥‥（５）
１．６３≦Ｎｄ１≦１．８９ ‥‥‥（６）
４０≦νｄ１≦６１ ‥‥‥（７）
θｇ，Ｆｎ−（−０．００１６８２・νｄｎ＋０．６４３８）≧０．０１‥（８）
θｇ，Ｆｐ≦−０．００１６８２・νｄｐ＋０．６４３８ ‥‥‥（９）
なる条件のうち１以上を満足すると更に好ましい。
【００２５】
条件式（３）は、最も物体側に位置するメニスカス形状の負の屈折力の第１負レンズＧ１の屈折力を規定する条件式である。条件式（３）の上限を超えると第１負レンズＧ１の屈折力が大きくなりすぎて、倍率色収差・像面湾曲等の発生が多くなる。また、条件式（３）の下限を超えると魚眼光学系として必要な歪曲を得ることが難しくなる。
【００２６】
条件式（４）は、第１レンズ群Ｌ１内の条件式（１）を満たす第Ｇｎ負レンズの屈折力を規定するための条件式（４）である。条件式（４）の上限を超えると倍率色収差の補正が不十分となる。また、条件式（４）の下限を超えると第Ｇｎ負レンズの屈折力が強くなりすぎて像面湾曲・非点収差等の発生が多くなる。
【００２７】
条件式（５）は、第１レンズ群Ｌ１中の第１負レンズＧ１の形状因子（レンズ形状）に関する条件である。条件式（５）の上限を超えると、第１負レンズＧ１の物体側の面が物体側に凹面になるため、光軸に対して垂直な方向（半画角９０度相当）からの光が入射できず、魚眼光学系になるために必要な画角約１８０度を確保するのが難しくなる。また、条件式（５）の下限を超えると、像側の面の曲率がきつくなり、軸外の非点収差及び像面湾曲の発生が大きくなる。また、像側の面で曲率半径と有効径の関係が半球形状に近くなるためレンズの製造が困難となる。
【００２８】
条件式（６）は、第１負レンズＧ１の材料の屈折率に関する条件式である。条件式（６）の上限を超えると実在する材料の屈折率とアッベ数の関係から高分散材料となり倍率色収差の補正が困難になる。また、条件式（６）の下限を超えると歪曲を発生させるための屈折力を保つため、レンズ加工性の悪い形状となる。
【００２９】
条件式（７）は、第１負レンズＧ１の材料のアッベ数に関する条件式である。条件式（７）の上限を超えると実在する材料の屈折率とアッベ数の関係から低屈折率材となり歪曲を発生させるための屈折力を保つため、レンズ加工性の悪い形状となる。また、条件式（７）の下限を超えると高分散材料となり倍率色収差の補正が困難になる。
【００３０】
条件式（８）は、第１レンズ群Ｌ１内にある接合レンズを構成する第ＧＣｎ負レンズの材料に関する条件式である。条件式（８）の下限を超えると倍率色収差の補正が困難なるため、条件式（８）内に入っていることが好ましい。条件式（９）はその接合レンズを構成する第ＧＣｐ正レンズの材料のアッベ数と部分分散比に関する。条件式（９）の技術的意味は条件式（８）と同じである。更に好ましくは条件式（３）乃至（８）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００３１】
−４．０≦ｆ１／ｆ≦−２．０ ‥‥‥（３ａ）
０．５≦ｆｅｘ／ｆ１≦２．０ ‥‥‥（４ａ）
０．５３５≦（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）≦０．８‥‥‥（５ａ）
１．７０≦Ｎｄ１≦１．８９ ‥‥‥（６ａ）
４０≦νｄ１≦５０ ‥‥‥（７ａ）
θｇ，Ｆｎ−（−０．００１６８２・νｄｎ＋０．６４３８）≧0.015‥‥‥（８ａ）
フォーカシング方式として魚眼光学系の多くは、全体繰り出し方式、一群繰り出し方式が一般的である。速いオートフォーカスを行うには小型軽量のレンズ群をフォーカスレンズ群とするインナーフォーカス方式とすることが好ましい。また、魚眼光学系は被写体に近づいて撮影することが多いため、前玉を固定とする方式を用いることで汚れや傷が付くのを防ぐことができるためインナーフォーカス方式を採用することが好ましい。そこで各実施例においては第１レンズ群Ｌ１の第１負レンズ以外の一部のレンズ群でフォーカスを行うようにしている。
【００３２】
第２レンズ群Ｌ２の最も像側の正レンズを非球面形状として負の歪曲を発生させるのが良い。パワーが強すぎると球面収差や軸上色収差が悪化するためレンズ中心からレンズ周辺にいくに従って正のパワーが強くなる非球面形状とすることが、これらの収差の発生を少なくするのに好ましい。次に各実施例の構成について説明する。
【００３３】
［実施例１］
実施例１の光学系ＬＡは物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、開口絞りＳＰ、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２からなる。第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第１負レンズＧ１、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第２負レンズＧ２を有する。更に第３負レンズＧ３と第４正レンズＧ４とを接合した接合レンズＧＣ３４、第５負レンズＧ５と第６正レンズＧ６とを接合した接合レンズＧＣ５６からなる。第２レンズ群Ｌ２は、物体側から像側へ順に、第７正レンズＧ７、第８負レンズＧ８と第９正レンズＧ９とを接合した接合レンズＧＣ８９、第１０正レンズＧ１０と第１１負レンズＧ１１とを接合した接合レンズＧＣ１０１１からなる。本実施例においてフォーカシングは、第１レンズ群Ｌ１内の一部のレンズ群を光軸方向に動かして行っている。
【００３４】
本実施例は第３負レンズ（第Ｇｎ負レンズ）Ｇ３と第９正レンズ（第Ｇｐ正レンズ）Ｇ９，第１０正レンズ（第Ｇｐ正レンズ）Ｇ１０に異常分散性の強いガラスを使用し、倍率色収差・軸上色収差を抑制している。また、異常分散性の高いガラスを光路中の適切な位置に効果的に配置したことで、倍率色収差には不利となるが最も物体側のレンズに高屈折率低分散材を使用することができ、加工性の良いレンズ形状となっている。また、第３負レンズＧ３が第ＧＣｎ負レンズに相当し、第４正レンズＧ４が第ＧＣｐ正レンズに相当している。
【００３５】
［実施例２］
実施例２のレンズ構成は実施例１に比べてレンズに用いる材料は一部異なるがレンズの数、各レンズの配置や屈折力等は実施例１と同じである。
【００３６】
［実施例３］
実施例３の光学系ＬＡにおいて、第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第１負レンズＧ１、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第２負レンズＧ２を有する。更に第３負レンズＧ３と第４正レンズＧ４とを接合した接合レンズＧＣ３４、第５負レンズＧ５、第６正レンズＧ６からなる。第２レンズ群Ｌ２は、物体側から像側へ順に、第７負レンズＧ７と第８正レンズＧ８とを接合した接合レンズＧＣ７８、第９正レンズＧ９と第１０負レンズＧ１０とを接合した接合レンズＧＣ９１０、第１１正レンズＧ１１、第１１正レンズＧ１２からなる。本実施例においてフォーカシングは、第１レンズ群Ｌ１内の一部のレンズ群を光軸方向に動かして行っている。本実施例は第３負レンズ（第Ｇｎ負レンズ）Ｇ３と第９正レンズ（第Ｇｐ正レンズ）Ｇ９，第１１正レンズ（第Ｇｐ正レンズ）Ｇ１１に異常分散性の強いガラスを使用し、倍率色収差・軸上色収差を抑制している。また、異常分散性の高いガラスを光路中の適切なる位置に効果的に配置したことで、倍率色収差には不利となるが最も物体側のレンズに高屈折率低分散材を使用することができ、加工性の良いレンズ形状となっている。また、第３負レンズＧ３が第ＧＣ負レンズに相当し、第４正レンズＧ４が第ＧＣｐ正レンズに相当している。
【００３７】
［実施例４］
実施例４のレンズ構成は実施例３に比べてレンズに用いる材料は一部異なるが各レンズの配置や屈折力等は実施例３と同じである。
【００３８】
［実施例５］
実施例５の光学系ＬＡは負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２の２つのレンズ群より成るズーム機能を有するズームレンズである。第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第１負レンズＧ１、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第２負レンズＧ２を有する。更に第３負レンズＧ３と第４正レンズＧ４とを接合した接合レンズＧＣ３４、第５負レンズＧ５からなる。第２レンズ群Ｌ２は、物体側から像側へ順に、第６正レンズＧ６、第７負レンズＧ７と第８正レンズＧ８とを接合した接合レンズＧＣ７８、第９正レンズＧ９と第１０負レンズＧ１０とを接合した接合レンズＧＣ９１０を有する。更に第１１正レンズＧ１１、第１２正レンズＧ１２からなる。広角端から望遠端へのズーミングに際しては図１１に示すように、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔が狭まるように双方が物体側へ移動する。本実施例においてフォーカシングは、第１レンズ群Ｌ１内の一部のレンズ群を光軸方向に動かして行っている。本実施例は第３負レンズ（第ＧＣｎ負レンズ）Ｇ３と第９正レンズ（第ＧＣｐ正レンズ）Ｇ９，第１１正レンズ（第ＧＣｐ正レンズ）Ｇ１１に異常分散性の強いガラスを使用し各レンズ群内での倍率色収差・軸上色収差を抑制している。これによりズーミングに際して倍率色収差と軸上色収差の変動を抑えている。また、異常分散性の高いガラスを光路中の適切な位置に効果的に配置したことで、倍率色収差には不利となるが最も物体側のレンズに高屈折率低分散材を使用することができ、加工性の良いレンズ形状となっている。また、第３負レンズＧ３が第ＧＣ負レンズに相当し、第４正レンズＧ４が第ＧＣｐ正レンズに相当している。
【００３９】
［実施例６］
実施例６の光学系ＬＡは負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２の２つのレンズ群より成るズーム機能を有するズームレンズである。第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第１負レンズＧ１、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第２負レンズＧ２、第３負レンズＧ３、第４正レンズＧ４、第５負レンズＧ５からなる。第２レンズ群Ｌ２は、物体側から像側へ順に、副絞りSSP、第６正レンズＧ６、絞りＳＰ、第７負レンズＧ７と第８正レンズＧ８とを接合した接合レンズＧＣ７８、第９正レンズＧ９と第１０負レンズＧ１０とを接合した接合レンズＧＣ９１０を有する。更に第１１正レンズＧ１１、第１２正レンズＧ１２と第１３負レンズＧ１３とを接合した接合レンズＧＣ１２１３、第１４正レンズＧ１４らなる。広角端から望遠端へのズーミングに際しては図１１に示すように、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔が狭まるように双方が物体側へ移動する。本実施例においてフォーカシングは、第１レンズ群Ｌ１内の一部のレンズ群を光軸方向に動かして行っている。本実施例は第２負レンズ（第ＧＣｎ負レンズ）Ｇ２と第３負レンズ（第ＧＣｎ負レンズ）Ｇ３と第１３正レンズ（第ＧＣｐ正レンズ）Ｇ１３に異常分散性の強いガラスを使用し各レンズ群内での倍率色収差・軸上色収差を抑制している。これによりズーミングに際して倍率色収差と軸上色収差の変動を抑えている。また、異常分散性の高いガラスを光路中の適切な位置に効果的に配置したことで、倍率色収差には不利となるが最も物体側のレンズに高屈折率低分散材を使用することができ、加工性の良いレンズ形状となっている。図１１は、本発明の光学系がズームレンズのときのズーミングの際の各レンズ群の移動軌跡を示している。物体側から像側へ順に、広角端において空気間隔が最大のところで分けられる負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２とからなっている。広角端から望遠端へのズーミングに際しては、第１レンズ群Ｌ１を物体側に移動させると同時に、第２レンズ群Ｌ２を第１レンズ群Ｌ１との間隔が単調に減少するように物体側に移動させている。また、本実施例においては広角端又は望遠端で上記変倍動作を固定すれば単焦点距離の魚眼レンズとして用いることもできる。
【００４０】
次に各実施例に示した光学系を撮影光学系として用いたデジタルスチルカメラ（撮像装置）の実施例を図１２を用いて説明する。図１２において、２０はカメラ本体である。２１は実施例１〜５で説明したいずれかの光学系によって構成された撮影光学系である。２２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系２１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。２３は固体撮像素子２２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリである。２４は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子２２上に形成された被写体像を観察するためのファインダである。このように本発明の光学系をデジタルスチルカメラに適用することにより、小型で高い光学性能を有する光学機器が実現できる。尚、本発明の光学系は画像投射装置（プロジェクター）の投射レンズとしても適用することができる。
【００４１】
以下、実施例１〜５に対応する数値実施例１〜５の具体的な数値データを示す。各数値実施例において、ｉは物体側から数えた面の番号を示す。ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径である。ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の軸上間隔である。ｎｉとνｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数である。また、非球面形状はＸを光軸方向の面頂点からの変位量、ｈを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を各次数の非球面係数とするとき、
【００４２】
【数１】
0005495800.tif 000002
【００４３】
で表す。なお、各非球面係数における「ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味している。又、前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表１に示す。
【００４４】
(数値実施例１)
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd
1         64.500    2.70   1.80400    46.6           
2         18.500   10.03                             
3         38.354    2.30   1.48749    70.2           
4         12.731    6.06                             
5       -270.974    1.20   1.49700    81.5           
6         24.738    4.68   1.80610    33.3           
7        -39.277    0.50                             
8        -42.382    2.72   1.53667    48.8           
9        -14.485    3.03   1.83510    42.0           
10         72.840    6.97                             
11           ∞      0.33                             
12         30.793    7.10   1.63570    35.6           
13        -41.641    3.34                             
14       -250.083    1.20   1.83400    37.2           
15         26.924    4.37   1.49700    81.5           
16        -23.334    0.12                             
17         38.196    5.75   1.49700    81.5           
18        -15.351    2.10   1.80610    33.3           
19        -39.005                               
像面        ∞   
焦点距離      15.50  
Fナンバー      2.80  
画角         177.8°  
像高          21.30  
レンズ全長   106.60  
BF            42.12  
【００４５】
(数値実施例２)
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd
1         64.500    2.70   1.83481    42.7           
2         18.800   10.03                             
3         83.550    2.30   1.48749    70.2           
4         12.582    5.08                             
5        527.335    1.20   1.43875    95.0           
6         26.822    4.49   1.80610    33.3           
7        -35.181    0.50                             
8        -36.979    2.47   1.56219    44.5           
9        -15.301    3.36   1.83495    42.7           
10         76.940    6.97                             
11           ∞      0.33                             
12         30.748    7.12   1.62401    41.5           
13        -40.990    4.37                             
14        324.265    1.20   1.83400    37.2           
15         26.924    4.11   1.49700    81.5           
16        -25.385    0.11                             
17         43.156    5.75   1.43875    95.0           
18        -14.973    2.40   1.80610    33.3           
19        -33.655                               
像面        ∞   
焦点距離      15.50  
Fナンバー      2.80  
画角          174°  
像高          21.30  
レンズ全長   105.25  
BF            40.78  
【００４６】
(数値実施例３)
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd
1         62.000    2.60   1.88300    40.8           
2         18.800   14.93                             
3         35.322    1.80   1.80400    46.6           
4         16.287    5.48                             
5        -46.223    1.76   1.49700    81.5           
6         13.376    7.00   1.80610    33.3           
7        -47.309    2.20                             
8        -20.100    3.89   1.88300    40.8           
9         40.029    7.50                             
10         18.752    2.00   1.67270    32.1           
11        -59.051    2.14                             
12          ∞       2.09                             
13        -26.832    1.30   1.88300    40.8           
14         11.240    2.99   1.59270    35.3           
15        -29.783    0.81                             
16         27.363    4.60   1.49700    81.5           
17        -11.048    1.50   1.80610    33.3           
18       -167.229    0.26                             
19         83.923    5.22   1.45600    90.3           
20        -14.175    0.34                             
21*       117.390    2.60   1.58313    59.4           
22        -48.280                               
像面        ∞   
非球面データ
第21面
K = 0.00000e+000  A 4=-1.76963e-005  A 6= 3.26383e-008  A 8=-1.05539e-009  A10= 4.81924e-012  
焦点距離       8.60  
Fナンバー      4.05  
画角          178.4°  
像高          12.00  
レンズ全長   113.00  
BF            40.00  
【００４７】
(数値実施例４)
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd
1         62.000    2.60   1.88300    40.8           
2         18.800   15.34                             
3         34.655    1.80   1.80400    46.6           
4         16.780    5.59                             
5        -47.555    1.71   1.49700    81.5           
6         13.587    7.00   1.80610    33.3           
7        -49.423    2.42                             
8        -20.234    3.72   1.88300    40.8           
9         37.284    7.19                             
10         18.484    2.00   1.67270    32.1           
11        -60.380    2.03                             
12          ∞       2.31                             
13        -26.891    1.30   1.88300    40.8           
14         10.356    2.97   1.59270    35.3           
15        -29.143    0.81                             
16         27.120    4.60   1.49700    81.5           
17        -11.055    1.49   1.80610    33.3           
18       -248.175    0.22                             
19         84.255    4.97   1.49700    81.5           
20        -13.797    0.33                             
21*       108.923    2.60   1.58313    59.4           
22        -57.478                               
像面        ∞   
非球面データ
第21面
K = 0.00000e+000  A 4=-1.67951e-005  A 6= 4.16847e-008  A 8=-1.60921e-009  A10= 7.97209e-012  
焦点距離       8.60  
Fナンバー      4.05  
画角         178.4°  
像高          12.00  
レンズ全長   113.01  
BF            40.00  
【００４８】
(数値実施例５)
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd
1         62.000    2.60   1.80400    46.6           
2         18.100   15.87                             
3         44.270    1.80   1.80400    46.6           
4         15.510    5.29                             
5        -37.971    1.26   1.49700    81.5           
6         13.995    7.00   1.80610    33.3           
7        -39.484    1.63                             
8        -21.577    1.30   1.88300    40.8           
9       -953.223  (可変)                             
10          ∞       0.30                             
11         21.100    2.00   1.67270    32.1           
12       -139.710    0.99                             
13(絞り)    ∞       1.99                             
14        -32.692    0.84   1.88300    40.8           
15         13.413    3.31   1.59270    35.3           
16        -68.214    0.28                             
17         34.223    4.60   1.48749    70.2           
18        -10.556    1.12   1.80610    33.3           
19       -104.234    0.22                             
20        103.460    4.97   1.49700    81.5           
21        -15.066    0.33                             
22*       123.950    2.43   1.58313    59.4           
23        -42.350  (可変)                             
像面        ∞   
非球面データ
第22面
K = 0.00000e+000  A 4=-1.80715e-005  A 6=-1.97404e-008  A 8=-4.11291e-011  A10=-2.64822e-013  
各種データ
ズーム比      1.74 
広角     中間     望遠
焦点距離       8.60    11.44    15.01  
Fナンバー      4.05     4.05     4.05  
画角         175.6    168.6    180.4  
像高          12.00    15.98    21.64  
レンズ全長   113.40   114.04   118.37  
BF            39.99    47.17    56.22  
d 9           13.27     6.73     2.01  
d23           39.99    47.17    56.22  
【００４９】
(数値実施例6)
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd
1         59.840    2.50   1.80400    46.6           
2         17.282   14.64                             
3        129.723    1.61   1.59282    68.6           
4         21.610    6.44                             
5        -86.935    1.36   1.59282    68.6           
6         31.102    0.15                             
7         22.525    7.45   1.80518    25.4           
8       -110.226    5.82                             
9*       -31.089    1.20   1.85135    40.1           
10       -844.340  (可変)                             
11          ∞       1.46                             
12         43.413    1.62   1.88300    40.8           
13        -94.260    1.85                             
14(絞り)    ∞       1.70                             
15        -19.292    0.75   1.88300    40.8           
16         32.493    3.22   1.51823    58.9           
17        -20.261    0.20                             
18        194.716    4.25   1.48749    70.2           
19        -12.377    0.80   1.88300    40.8           
20        -27.182    0.20                             
21        712.893    3.28   1.59270    35.3           
22        -21.620    0.35                             
23     -60941.798    0.93   1.83400    37.2           
24         28.231    4.77   1.49700    81.5           
25        -34.279    0.20                             
26     -80910.795    1.68   1.48749    70.2           
27        -87.072  (可変)                             
像面        ∞   
非球面データ
第9面
K = 0.00000e+000  A 4=-6.64162e-006  A 6= 2.58871e-008  A 8=-8.99837e-010  A10= 1.12233e-011  A12=-5.07106e-014  
各種データ
ズーム比      1.88 
焦点距離       8.05    11.85    15.14 
Fナンバー      4.12     4.12     4.12  
画角           174     175      175 
像高          11.15    16.77    21.64 
レンズ全長   129.57   127.26   129.98 
BF            40.25    49.58    57.66     
d10           20.89     9.25     3.89    14.85  
d27           40.25    49.58    57.66    44.20  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1     -10.91  
2   11      26.80  
【００５０】
【表１】
0005495800.tif 000003
【符号の説明】
【００５１】
ＬＡ‥光学系、Ｌ１‥第１レンズ群、Ｌ２‥第２レンズ群、ＳＰ‥絞り、ＩＰ‥撮像面
【図１】
0005495800.tif 000004
【図２】
0005495800.tif 000005
【図３】
0005495800.tif 000006
【図４】
0005495800.tif 000007
【図５】
0005495800.tif 000008
【図６】
0005495800.tif 000009
【図７】
0005495800.tif 000010
【図８】
0005495800.tif 000011
【図９】
0005495800.tif 000012
【図１０】
0005495800.tif 000013
【図１１】
0005495800.tif 000014
【図１２】
0005495800.tif 000015
【図１３】
0005495800.tif 000016
【図１４】
0005495800.tif 000017