(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、正パワーを有する第１群と、負パワーを有する第２群と、正パワーを有する第３群と、から構成され、フォーカシング時に第２群のみが光軸上を移動する広角レンズであって、
以下の条件式（１），（２）及び（７）を満足することを特徴とする広角レンズ；
０．３＜ＢＨ１／Ｔ１＜０．７  …（１）
０．９＜ｆ３／ｆ＜１．８  …（２）
（１−β２2）β３2＜−０．５  …（７）
ただし、
ＢＨ１：第１群の最終面から第１群の後ろ側主点位置までの距離（物体側から像面に向かう方向を正とする。）、
Ｔ１：第１群の最も物体側に位置するレンズ面から最も像側に位置するレンズ面までの光軸上の距離、
ｆ３：第３群の焦点距離、
ｆ：全系の焦点距離、
β２：無限遠合焦時における第２群の近軸横倍率、
β３：無限遠合焦時における第３群の近軸横倍率、
である。
【請求項２】
以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１記載の広角レンズ；
−２．４＜ｆ２／ｆ＜−０．５  …（３）
ただし、
ｆ２：第２群の焦点距離、
ｆ：全系の焦点距離、
である。
【請求項３】
以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１又は２記載の広角レンズ；
０．７＜ｆ１／ｆ＜１．６  …（４）
ただし、
ｆ１：第１群の焦点距離、
ｆ：全系の焦点距離、
である。
【請求項４】
以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の広角レンズ；
−１．０＜ＢＨ３／Ｔ３＜−０．５  …（５）
ただし、
ＢＨ３：第３群の最終面から第３群の後ろ側主点位置までの距離（物体側から像面に向かう方向を正とする。）、
Ｔ３：第３群の最も物体側に位置するレンズ面から最も像側に位置するレンズ面までの光軸上の距離、
である。
【請求項５】
以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の広角レンズ；
２＜｜β２｜  …（６）
ただし、
β２：無限遠合焦時における第２群の近軸横倍率、
である。
【請求項６】
前記第１群と前記第２群との間の空気間隔に絞りが配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の広角レンズ。
【請求項７】
前記第２群が負レンズ１枚で構成されており、以下の条件式（８）を満足することを特徴とする請求項６記載の広角レンズ；
０．２＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜１．５  …（８）
ただし、
ｒ１：負レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ２：負レンズの像側面の曲率半径、
である。
【請求項８】
前記第２群が負レンズと正レンズから成る接合レンズ１枚で構成されており、以下の条件式（９）を満足することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の広角レンズ；
νｐ−νｎ＞２０  …（９）
ただし、
νｐ：接合レンズを構成する正レンズのアッベ数、
νｎ：接合レンズを構成する負レンズのアッベ数、
である。
【請求項９】
前記第３群に、周辺部に行くに従って正のパワーが減少する非球面を備えた両凸正レンズが配置されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の広角レンズ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の広角レンズと、受光面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮像素子の受光面上に被写体の光学像が形成されるように前記広角レンズが設けられていることを特徴とする撮像光学装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の撮像光学装置を備えることにより、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方の機能が付加されたことを特徴とするデジタル機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は広角レンズ，撮像光学装置及びデジタル機器に関するものである。例えば、被写体の映像を撮像素子で取り込むレンズ交換式デジタルカメラに適したコンパクトで大口径の広角レンズと、その広角レンズ及び撮像素子で取り込んだ被写体の映像を電気的な信号として出力する撮像光学装置と、その撮像光学装置を搭載したデジタルカメラ等の画像入力機能付きデジタル機器と、に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一眼レフカメラ用の交換レンズとして用いられる従来の大口径広角レンズでは、例えば特許文献１に記載されているような全体繰り出し方式や特許文献２に記載されているようなリアフォーカス方式が、フォーカシング方式の主流となっている。また近年、一眼レフカメラから跳ね上げミラーを取り除いたミラーレスレンズ交換式カメラのコンパクト性がユーザーに受け入れられて、その市場が拡大しつつある。そのようなミラーレスレンズ交換式カメラでは、従来の一眼レフカメラにおいて主流であった位相差ＡＦ(autofocus)を用いることができないものも存在する。そのようなカメラでは、フォーカシングレンズ群を走査してコントラストが最大になる場所を探すことで合焦を行う、いわゆるコントラストＡＦを用いることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０３７６４０号公報
【特許文献２】特開２０１０−０３９３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コントラストＡＦを用いる場合に問題となるのが、フォーカシングレンズ群の重量である。位相差ＡＦの場合、ＡＦセンサーからの情報を用い、合焦させるのに必要なフォーカシングレンズ群の移動量を算出できるため、その量にしたがってフォーカシングレンズ群を移動させることができる。一方、コントラストＡＦの場合、ＡＦセンサーから得られる情報はその瞬間のコントラスト値のみであり、フォーカシングレンズ群を移動させて、その時々のコントラストの変化を読み取りながら、コントラストが最大となる場所を探すことで合焦動作を行うことになる。したがって、合焦までに移動するフォーカシングレンズ群の移動量をコントラストＡＦと位相差ＡＦとで比較した場合、前者の場合が圧倒的に大きくなる。以上の点から、コントラストＡＦに対応しようとする光学系においては、フォーカシングレンズ群の軽量化が大きなポイントとなる。その点に関し、上記の特許文献１，２ではフォーカシングレンズ群が十分に軽量とは言えず、新たな光学解の創出が求められている。
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、大口径であってフォーカシングレンズ群が軽量化された小型で高性能な広角レンズ，それを備えた撮像光学装置及びデジタル機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、第１の発明の広角レンズは、物体側から順に、正パワーを有する第１群と、負パワーを有する第２群と、正パワーを有する第３群と、から構成され、フォーカシング時に第２群のみが光軸上を移動する広角レンズであって、以下の条件式（１），（２）及び（７）を満足することを特徴とする。
０．３＜ＢＨ１／Ｔ１＜０．７  …（１）
０．９＜ｆ３／ｆ＜１．８  …（２）
（１−β２2）β３2＜−０．５  …（７）
ただし、
ＢＨ１：第１群の最終面から第１群の後ろ側主点位置までの距離（物体側から像面に向かう方向を正とする。）、
Ｔ１：第１群の最も物体側に位置するレンズ面から最も像側に位置するレンズ面までの光軸上の距離、
ｆ３：第３群の焦点距離、
ｆ：全系の焦点距離、
β２：無限遠合焦時における第２群の近軸横倍率、
β３：無限遠合焦時における第３群の近軸横倍率、
である。
【０００７】
第２の発明の広角レンズは、上記第１の発明において、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする。
−２．４＜ｆ２／ｆ＜−０．５  …（３）
ただし、
ｆ２：第２群の焦点距離、
ｆ：全系の焦点距離、
である。
【０００８】
第３の発明の広角レンズは、上記第１又は第２の発明において、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする。
０．７＜ｆ１／ｆ＜１．６  …（４）
ただし、
ｆ１：第１群の焦点距離、
ｆ：全系の焦点距離、
である。
【０００９】
第４の発明の広角レンズは、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、以下の条件式（５）を満足することを特徴とする。
−１．０＜ＢＨ３／Ｔ３＜−０．５  …（５）
ただし、
ＢＨ３：第３群の最終面から第３群の後ろ側主点位置までの距離（物体側から像面に向かう方向を正とする。）、
Ｔ３：第３群の最も物体側に位置するレンズ面から最も像側に位置するレンズ面までの光軸上の距離、
である。
【００１０】
第５の発明の広角レンズは、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、以下の条件式（６）を満足することを特徴とする。
２＜｜β２｜  …（６）
ただし、
β２：無限遠合焦時における第２群の近軸横倍率、
である。
【００１２】
第６の発明の広角レンズは、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、前記第１群と前記第２群との間の空気間隔に絞りが配置されていることを特徴とする。
【００１３】
第７の発明の広角レンズは、上記第６の発明において、前記第２群が負レンズ１枚で構成されており、以下の条件式（８）を満足することを特徴とする。
０．２＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜１．５  …（８）
ただし、
ｒ１：負レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ２：負レンズの像側面の曲率半径、
である。
【００１４】
第８の発明の広角レンズは、上記第１〜第６のいずれか１つの発明において、前記第２群が負レンズと正レンズから成る接合レンズ１枚で構成されており、以下の条件式（９）を満足することを特徴とする。
νｐ−νｎ＞２０  …（９）
ただし、
νｐ：接合レンズを構成する正レンズのアッベ数、
νｎ：接合レンズを構成する負レンズのアッベ数、
である。
【００１５】
第９の発明の広角レンズは、上記第６〜第８のいずれか１つの発明において、前記第３群に、周辺部に行くに従って正のパワーが減少する非球面を備えた両凸正レンズが配置されていることを特徴とする。
【００１６】
第１０の発明の撮像光学装置は、上記第１〜第９のいずれか１つの発明に係る広角レンズと、受光面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮像素子の受光面上に被写体の光学像が形成されるように前記広角レンズが設けられていることを特徴とする。
【００１７】
第１１の発明のデジタル機器は、上記第１０の発明に係る撮像光学装置を備えることにより、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方の機能が付加されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、フォーカシングレンズ群を軽量化するための条件が適切に設定された構成になっているため、大口径であってフォーカシングレンズ群が軽量化されているにもかかわらず、小型で高性能な広角レンズ及び撮像光学装置を実現することができる。その大口径で軽量・小型化された広角レンズ又は撮像光学装置をデジタル機器（例えばデジタルカメラ）に用いることによって、デジタル機器に対して高性能の画像入力機能をコンパクトに付加することが可能となる。例えば、フォーカシングレンズ群の軽量化により、高い精度のコントラストＡＦを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施の形態（実施例１）の光学構成図。
【図２】第２の実施の形態（実施例２）の光学構成図。
【図３】第３の実施の形態（実施例３）の光学構成図。
【図４】第４の実施の形態（実施例４）の光学構成図。
【図５】第５の実施の形態（実施例５）の光学構成図。
【図６】実施例１の収差図。
【図７】実施例２の収差図。
【図８】実施例３の収差図。
【図９】実施例４の収差図。
【図１０】実施例５の収差図。
【図１１】広角レンズを搭載したデジタル機器の概略構成例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る広角レンズ，撮像光学装置及びデジタル機器を説明する。本発明に係る広角レンズは、物体側から順に、正パワーを有する第１群と、負パワーを有する第２群と、正パワーを有する第３群と、から構成され（パワー：焦点距離の逆数で定義される量）、フォーカシング時に第２群のみが光軸上を移動する構成になっている。つまり、正パワーの第１群と第３群はフォーカシング時に固定であり、負パワーの第２群はフォーカシング時に光軸に沿って移動する。
【００２１】
そして、以下の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴としている。
０．３＜ＢＨ１／Ｔ１＜０．７  …（１）
０．９＜ｆ３／ｆ＜１．８  …（２）
ただし、
ＢＨ１：第１群の最終面から第１群の後ろ側主点位置までの距離（物体側から像面に向かう方向を正とする。）、
Ｔ１：第１群の最も物体側に位置するレンズ面から最も像側に位置するレンズ面までの光軸上の距離、
ｆ３：第３群の焦点距離、
ｆ：全系の焦点距離、
である。
【００２２】
大口径レンズでは、球面収差やコマ収差を良好に補正するために、軸上光線高さの高い場所に可能な限り多くの補正自由度を配置することが重要である。本光学系の場合、第３群に入射する光束の軸上光線高さをできるだけ高く保つ構成になっているため、第１群から第３群までのすべてのレンズ面の自由度を余すことなく球面収差やコマ収差の補正に活用することができる。
【００２３】
このとき、条件式（１）の下限を下回ると、第１群による結像面が第２群に近づきすぎるため、第３群に入射する光束の軸上光線高さを維持しようとすると、第２群の負のパワーを強くする必要が生じる。その結果、フォーカシング時の第２群の移動による収差変動を抑えることが困難となる。逆に、条件式（１）の上限を上回ると、第２群に入射する光束の軸上光線高さが高くなりすぎて、第２群の径を大きくする必要が生じる。その結果、フォーカシングレンズ群の重量が増大してしまうため望ましくない。
【００２４】
また、条件式（２）は、第３群の正パワーに関する好ましい条件範囲を規定している。条件式（２）の上限を上回ると、第３群のパワーが不十分となり、光学系が大型化して望ましくない。逆に、条件式（２）の下限を下回ると、第３群のパワーが強くなりすぎて、光学系は小型化するが、第３群内で発生する球面収差やコマ収差の補正が困難となって望ましくない。
【００２５】
上記特徴的構成によると、フォーカシングレンズ群を軽量化するための条件が適切に設定された構成になっているため、大口径であってフォーカシングレンズ群が軽量化されているにもかかわらず、小型で高性能な広角レンズ及び撮像光学装置を実現することができる。その大口径で軽量・小型化された広角レンズ又は撮像光学装置をデジタルカメラ等のデジタル機器に用いれば、デジタル機器に対して高性能の画像入力機能を軽量・コンパクトに付加することが可能となり、デジタル機器のコンパクト化，低コスト化，高性能化，高機能化等に寄与することができる。例えば、フォーカシングレンズ群の軽量化により、高い精度のコントラストＡＦを達成することができる。また、本発明に係る広角レンズは、ミラーレスタイプのレンズ交換式デジタルカメラ用の交換レンズとして好適であるため、持ち運びに便利な軽量・小型の交換レンズを実現することができる。こういった効果をバランス良く得るとともに、更に高い光学性能，小型化等を達成するための条件等を以下に説明する。
【００２６】
本発明に係る広角レンズは、以下の条件式（１ａ）を満足することが更に望ましい。
０．４＜ＢＨ１／Ｔ１＜０．６  …（１ａ）
この条件式（１ａ）は、前記条件式（１）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（１ａ）を満たせば、上述の作用がより確実なものとなって、上記効果をより一層大きくすることができる。
【００２７】
本発明に係る広角レンズは、以下の条件式（２ａ）を満足することが更に望ましい。
１．０＜ｆ３／ｆ＜１．５  …（２ａ）
この条件式（２ａ）は、前記条件式（２）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（２ａ）を満たせば、上述の作用がより確実なものとなって、上記効果をより一層大きくすることができる。
【００２８】
本発明に係る広角レンズは、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
−２．４＜ｆ２／ｆ＜−０．５  …（３）
ただし、
ｆ２：第２群の焦点距離、
ｆ：全系の焦点距離、
である。
【００２９】
条件式（３）は、第２群の負パワーに関する好ましい条件範囲を規定している。条件式（３）の下限を下回ると、第２群の負のパワーが弱くなり過ぎて、フォーカシング時の移動量が増大してしまうため望ましくない。逆に、条件式（３）の上限を上回ると、第２群の負のパワーが強くなり過ぎて、フォーカシングに伴う球面収差やコマ収差の変動を抑えることが困難となる。
【００３０】
本発明に係る広角レンズは、以下の条件式（３ａ）を満足することが更に望ましい。
−２．０＜ｆ２／ｆ＜−０．９  …（３ａ）
この条件式（３ａ）は、前記条件式（３）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（３ａ）を満たせば、上述の作用がより確実なものとなって、上記効果をより一層大きくすることができる。
【００３１】
本発明に係る広角レンズは、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
０．７＜ｆ１／ｆ＜１．６  …（４）
ただし、
ｆ１：第１群の焦点距離、
ｆ：全系の焦点距離、
である。
【００３２】
条件式（４）は、第１群の正パワーに関する好ましい条件範囲を規定している。条件式（４）の下限を下回ると、第１群のパワーが強くなりすぎて、第１群内で発生する球面収差やコマ収差の補正が困難となる。逆に、条件式（４）の上限を上回ると、第１群のパワーが弱くなり過ぎて、光学系が大型化してしまうため望ましくない。光学系の大型化を避けるためには第３群のパワーを強くする必要が生じ、第３群内で発生する球面収差やコマ収差の補正が困難となる。
【００３３】
本発明に係る広角レンズは、以下の条件式（４ａ）を満足することが更に望ましい。
０．９＜ｆ１／ｆ＜１．４  …（４ａ）
この条件式（４ａ）は、前記条件式（４）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（４ａ）を満たせば、上述の作用がより確実なものとなって、上記効果をより一層大きくすることができる。
【００３４】
本発明に係る広角レンズは、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
−１．０＜ＢＨ３／Ｔ３＜−０．５  …（５）
ただし、
ＢＨ３：第３群の最終面から第３群の後ろ側主点位置までの距離（物体側から像面に向かう方向を正とする。）、
Ｔ３：第３群の最も物体側に位置するレンズ面から最も像側に位置するレンズ面までの光軸上の距離、
である。
【００３５】
条件式（５）の下限を下回ると、第３群の後ろ側主点位置が物体側に位置し過ぎるため、軸外光束のセンサーへの入射角度が大きくなってしまって望ましくない。逆に、条件式（５）の上限を上回ると、第３群を通過する軸外光線高さが高くなり過ぎて、非点収差や歪曲収差の補正が困難となる。
【００３６】
本発明に係る広角レンズは、以下の条件式（５ａ）を満足することが更に望ましい。
−０．９＜ＢＨ３／Ｔ３＜−０．６  …（５ａ）
この条件式（５ａ）は、前記条件式（５）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（５ａ）を満たせば、上述の作用がより確実なものとなって、上記効果をより一層大きくすることができる。
【００３７】
本発明に係る広角レンズは、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
２＜｜β２｜  …（６）
ただし、
β２：無限遠合焦時における第２群の近軸横倍率、
である。
【００３８】
フォーカシングに伴う収差変動を抑えるためには、フォーカシングに伴って移動する第２群からの射出光束をアフォーカルに近づけて、第３群に入射する軸上光線高さの変動を減らすことが有効である。条件式（６）の下限を下回ると、第２群から射出する光束が収束又は発散し過ぎてしまうため、上述の作用が望めない。
【００３９】
本発明に係る広角レンズは、以下の条件式（６ａ）を満足することが更に望ましい。
３＜｜β２｜  …（６ａ）
この条件式（６ａ）は、前記条件式（６）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（６ａ）を満たせば、上述の作用がより確実なものとなって、上記効果をより一層大きくすることができる。
【００４０】
本発明に係る広角レンズは、以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
（１−β２2）β３2＜−０．５  …（７）
ただし、
β２：無限遠合焦時における第２群の近軸横倍率、
β３：無限遠合焦時における第３群の近軸横倍率、
である。
【００４１】
条件式（７）の上限を上回ると、第２群のフォーカシング敏感度が低くなりすぎて、フォーカシング時の第２群の移動量が増大してしまうため望ましくない。
【００４２】
本発明に係る広角レンズは、以下の条件式（７ａ）を満足することが更に望ましい。
（１−β２2）β３2＜−０．６  …（７ａ）
この条件式（７ａ）は、前記条件式（７）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（７ａ）を満たせば、上述の作用がより確実なものとなって、上記効果をより一層大きくすることができる。
【００４３】
本発明に係る広角レンズは、前記第１群と前記第２群との間の空気間隔に絞りが配置されていることが望ましい。フォーカシングレンズ群を絞りに隣接するように配置することによって、フォーカシングレンズ群の移動によって発生する倍率色収差の変動を抑えることが可能となる。
【００４４】
本発明に係る広角レンズは、前記第２群が負レンズ１枚で構成されており、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
０．２＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜１．５  …（８）
ただし、
ｒ１：負レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ２：負レンズの像側面の曲率半径、
である。
【００４５】
第２群を負レンズ１枚で構成することにより、フォーカシングレンズ群を軽量化することができる。この際、第２群の物体側に絞りを配置した上で条件式（８）を満たすことにより、該負レンズにおいて正の非点収差を発生させ、光学系全体の負の非点収差とバランスさせることが可能となる。
【００４６】
本発明に係る広角レンズは、以下の条件式（８ａ）を満足することが更に望ましい。
０．４＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜１．３  …（８ａ）
この条件式（８ａ）は、前記条件式（８）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（８ａ）を満たせば、上述の作用がより確実なものとなって、上記効果をより一層大きくすることができる。
【００４７】
本発明に係る広角レンズは、前記第２群が負レンズと正レンズから成る接合レンズ１枚で構成されており、以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
νｐ−νｎ＞２０  …（９）
ただし、
νｐ：接合レンズを構成する正レンズのアッベ数、
νｎ：接合レンズを構成する負レンズのアッベ数、
である。
【００４８】
第２群を負の接合レンズ１枚で構成することにより、フォーカシングレンズ群を軽量化することができる。この際、条件式（９）を満たすことにより、第２群で発生する色収差を抑えて、フォーカシングに伴う色収差の変動を抑えることが可能となる。
【００４９】
本発明に係る広角レンズは、以下の条件式（９ａ）を満足することが更に望ましい。
νｐ−νｎ＞３０  …（９ａ）
この条件式（９ａ）は、前記条件式（９）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（９ａ）を満たせば、上述の作用がより確実なものとなって、上記効果をより一層大きくすることができる。
【００５０】
本発明に係る広角レンズは、前記第３群に、周辺部に行くに従って正のパワーが減少する非球面を備えた両凸正レンズが配置されていることが望ましい。第１群と第２群との間に絞りを配置していることから、第３群における軸外光線高さはある程度高くなっており、ここに非球面を配置することは非点収差やコマ収差の補正に有効である。この際、パワーの強い両凸レンズに周辺に行くほど正のパワーが弱くなる非球面を配置することで、上述の効果に加え、球面収差の発生を抑えつつ第３群全体で必要なパワーを十分に確保することが可能となる。
【００５１】
本発明に係る広角レンズは、画像入力機能付きデジタル機器（例えば、デジタルカメラ）用の撮像レンズとしての使用に適しており、これを撮像素子等と組み合わせることにより、被写体の映像を光学的に取り込んで電気的な信号として出力する撮像光学装置を構成することができる。撮像光学装置は、被写体の静止画撮影や動画撮影に用いられるカメラの主たる構成要素を成す光学装置であり、例えば、物体（すなわち被写体）側から順に、物体の光学像を形成する広角レンズと、その広角レンズにより形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えることにより構成される。そして、撮像素子の受光面（すなわち撮像面）上に被写体の光学像が形成されるように、前述した特徴的構成を有する広角レンズが配置されることにより、小型・低コストで高い性能を有する撮像光学装置やそれを備えたデジタル機器を実現することができる。
【００５２】
画像入力機能付きデジタル機器の例としては、デジタルカメラ，ビデオカメラ，監視カメラ，車載カメラ，テレビ電話用カメラ等のカメラが挙げられる。また、パーソナルコンピュータ，携帯用デジタル機器（例えば、携帯電話，スマートフォン，モバイルコンピュータ等），これらの周辺機器（スキャナー，プリンター等），その他のデジタル機器等に内蔵又は外付けによりカメラ機能が搭載されたものが挙げられる。これらの例から分かるように、撮像光学装置を用いることによりカメラを構成することができるだけでなく、各種機器に撮像光学装置を搭載することによりカメラ機能を付加することが可能である。例えば、カメラ付き携帯電話等の画像入力機能付きデジタル機器を構成することが可能である。
【００５３】
図１１に、画像入力機能付きデジタル機器の一例として、デジタル機器ＤＵの概略構成例を模式的断面で示す。図１１に示すデジタル機器ＤＵに搭載されている撮像光学装置ＬＵは、物体（すなわち被写体）側から順に、物体の光学像（像面）ＩＭを形成する広角レンズＬＮ（ＡＸ：光軸）と、平行平面板ＰＴ（撮像素子ＳＲのカバーガラス；必要に応じて配置される光学的ローパスフィルター，赤外カットフィルター等の光学フィルター等に相当する。）と、広角レンズＬＮにより受光面（撮像面）ＳＳ上に形成された光学像ＩＭを電気的な信号に変換する撮像素子ＳＲと、を備えている。この撮像光学装置ＬＵで画像入力機能付きデジタル機器ＤＵを構成する場合、通常そのボディ内部に撮像光学装置ＬＵを配置することになるが、カメラ機能を実現する際には必要に応じた形態を採用することが可能である。例えば、ユニット化した撮像光学装置ＬＵをデジタル機器ＤＵの本体に対して着脱自在又は回動自在に構成することが可能である。
【００５４】
撮像素子ＳＲとしては、例えば複数の画素を有するＣＣＤ(Charge Coupled Device)型イメージセンサー，ＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型イメージセンサー等の固体撮像素子が用いられる。広角レンズＬＮは、撮像素子ＳＲの光電変換部である受光面ＳＳ上に被写体の光学像ＩＭが形成されるように設けられているので、広角レンズＬＮによって形成された光学像ＩＭは、撮像素子ＳＲによって電気的な信号に変換される。
【００５５】
デジタル機器ＤＵは、撮像光学装置ＬＵの他に、信号処理部１，制御部２，メモリ３，操作部４，表示部５等を備えている。撮像素子ＳＲで生成した信号は、信号処理部１で所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が必要に応じて施され、デジタル映像信号としてメモリ３（半導体メモリ，光ディスク等）に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号等に変換されたりして他の機器に伝送される（例えば携帯電話の通信機能）。制御部２はマイクロコンピュータから成っており、撮影機能（静止画撮影機能，動画撮影機能等），画像再生機能等の機能の制御；フォーカシング，手ぶれ補正等のためのレンズ移動機構の制御等を集中的に行う。例えば、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方を行うように、制御部２により撮像光学装置ＬＵに対する制御が行われる。表示部５は液晶モニター等のディスプレイを含む部分であり、撮像素子ＳＲによって変換された画像信号あるいはメモリ３に記録されている画像情報を用いて画像表示を行う。操作部４は、操作ボタン（例えばレリーズボタン），操作ダイヤル（例えば撮影モードダイヤル）等の操作部材を含む部分であり、操作者が操作入力した情報を制御部２に伝達する。
【００５６】
広角レンズＬＮは、正負正の３群構成になっており、第１群及び第３群の位置を像面ＩＭに対して固定した状態で、第２群を光軸ＡＸに沿って像側に移動させることにより近距離物体へのフォーカシングを行い、撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上に光学像ＩＭを形成する構成になっている。
【００５７】
ここで、第１〜第５の実施の形態を挙げて、広角レンズＬＮの具体的な光学構成を更に詳しく説明する。図１〜図５は、第１〜第５の実施の形態を構成する広角レンズＬＮにそれぞれ対応する光学構成図であり、被写体無限遠状態でのレンズ配置を光学断面で示している。広角レンズＬＮは、物体側から順に、正パワーを有する第１群Ｇｒ１と、負パワーを有する第２群Ｇｒ２と、正パワーを有する第３群Ｇｒ３と、から成っている。フォーカシング時には、第２群Ｇｒ２のみが光軸ＡＸ上を移動する。つまり、フォーカシングレンズ群である第２群Ｇｒ２が、矢印ｍＦで示すように、近距離物体へのフォーカシングにおいて像側へ移動する。第１〜第４の実施の形態では第２群Ｇｒ２が負レンズ１枚で構成されており、第５の実施の形態では第２群Ｇｒ２が負レンズと正レンズから成る接合レンズ１枚で構成されている。第２群Ｇｒ２は、負レンズ１枚のみ又は接合レンズ１枚のみから成ることにより軽量化されているため、フォーカシングに有利である。
【００５８】
第１の実施の形態の広角レンズＬＮ（図１）は、正負正の３群構成になっており、各群は以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズと、物体側に凹の負メニスカスレンズと、両凸の正レンズ及び物体側に凹の負メニスカスレンズから成る接合レンズと、から成っている。第２群Ｇｒ２（フォーカシングレンズ群）は、両凹の負レンズ１枚から成っており、第１群Ｇｒ１と第２群Ｇｒ２との間には開口絞りＳＴが配置されている。第３群Ｇｒ３は、物体側から順に、両面非球面（周辺部に行くに従って正のパワーが減少する非球面）から成る両凸の正レンズと、像側に凹の負メニスカスレンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズから成る接合レンズと、から成っている。広角レンズＬＮの像側に配置されている平行平面板ＰＴは、撮像素子ＳＲのカバーガラスとモアレ防止用のローパスフィルターとのトータルの光学厚みに等価なガラス平板である。
【００５９】
第２の実施の形態の広角レンズＬＮ（図２）は、正負正の３群構成になっており、各群は以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズと、物体側に凹の負メニスカスレンズと、像側に凹の負メニスカスレンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、から成っている。第２群Ｇｒ２（フォーカシングレンズ群）は、両凹の負レンズ１枚から成っており、第１群Ｇｒ１と第２群Ｇｒ２との間には開口絞りＳＴが配置されている。第３群Ｇｒ３は、物体側から順に、両面非球面（周辺部に行くに従って正のパワーが減少する非球面）から成る両凸の正レンズと、像側に凹の負メニスカスレンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズから成る接合レンズと、から成っている。広角レンズＬＮの像側に配置されている平行平面板ＰＴは、撮像素子ＳＲのカバーガラスとモアレ防止用のローパスフィルターとのトータルの光学厚みに等価なガラス平板である。
【００６０】
第３の実施の形態の広角レンズＬＮ（図３）は、正負正の３群構成になっており、各群は以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズと、物体側に凹の負メニスカスレンズと、両凸の正レンズ及び物体側に凹の負メニスカスレンズから成る接合レンズと、から成っている。第２群Ｇｒ２（フォーカシングレンズ群）は、両凹の負レンズ１枚から成っており、第１群Ｇｒ１と第２群Ｇｒ２との間には開口絞りＳＴが配置されている。第３群Ｇｒ３は、物体側から順に、両面非球面（周辺部に行くに従って正のパワーが減少する非球面）から成る両凸の正レンズと、像側に凹の負メニスカスレンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズから成る接合レンズと、から成っている。広角レンズＬＮの像側に配置されている平行平面板ＰＴは、撮像素子ＳＲのカバーガラスとモアレ防止用のローパスフィルターとのトータルの光学厚みに等価なガラス平板である。
【００６１】
第４の実施の形態の広角レンズＬＮ（図４）は、正負正の３群構成になっており、各群は以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズと、物体側に凹の負メニスカスレンズと、両凸の正レンズ及び物体側に凹の負メニスカスレンズから成る接合レンズと、から成っている。第２群Ｇｒ２（フォーカシングレンズ群）は、像側に凹の負メニスカスレンズ１枚から成っており、第１群Ｇｒ１と第２群Ｇｒ２との間には開口絞りＳＴが配置されている。第３群Ｇｒ３は、物体側から順に、両面非球面（周辺部に行くに従って正のパワーが減少する非球面）から成る両凸の正レンズと、両凹の負レンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズから成る接合レンズと、から成っている。広角レンズＬＮの像側に配置されている平行平面板ＰＴは、撮像素子ＳＲのカバーガラスとモアレ防止用のローパスフィルターとのトータルの光学厚みに等価なガラス平板である。
【００６２】
第５の実施の形態の広角レンズＬＮ（図５）は、正負正の３群構成になっており、各群は以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズと、物体側に凹の負メニスカスレンズと、像側に凹の負メニスカスレンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、から成っている。第２群Ｇｒ２（フォーカシングレンズ群）は、両凹の負レンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズから成る接合レンズ１枚から成っており、第１群Ｇｒ１と第２群Ｇｒ２との間には開口絞りＳＴが配置されている。第３群Ｇｒ３は、物体側から順に、両面非球面（周辺部に行くに従って正のパワーが減少する非球面）から成る両凸の正レンズと、像側に凹の負メニスカスレンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズから成る接合レンズと、から成っている。広角レンズＬＮの像側に配置されている平行平面板ＰＴは、撮像素子ＳＲのカバーガラスとモアレ防止用のローパスフィルターとのトータルの光学厚みに等価なガラス平板である。
【実施例】
【００６３】
以下、本発明を実施した広角レンズの構成等を、実施例のコンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１〜５（ＥＸ１〜５）は、前述した第１〜第５の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１〜第５の実施の形態を表す光学構成図（図１〜図５）は、対応する実施例１〜５のレンズ構成，光路等をそれぞれ示している。
【００６４】
各実施例のコンストラクションデータでは、面データとして、左側の欄から順に、面番号，曲率半径ｒ（ｍｍ），軸上面間隔ｄ（ｍｍ），ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に関する屈折率ｎｄ，ｄ線に関するアッベ数ｖｄを示す。面番号に＊が付された面は非球面であり、その面形状は面頂点を原点とするローカルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を用いた以下の式（ＡＳ）で定義される。非球面データとして、非球面係数等を示す。なお、各実施例の非球面データにおいて表記の無い項の係数は０であり、すべてのデータに関してＥ−ｎ＝×１０-nである。
ｚ＝（ｃ・ｈ2）／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）・ｃ2・ｈ2｝］＋Σ（Ａｊ・ｈj）  …（ＡＳ）
ただし、
ｈ：ｚ軸（光軸ＡＸ）に対して垂直な方向の高さ（ｈ2＝ｘ2＋ｙ2）、
ｚ：高さｈの位置での光軸ＡＸ方向のサグ量（面頂点基準）、
ｃ：面頂点での曲率（曲率半径ｒの逆数）、
Ｋ：円錐定数、
Ａｊ：ｊ次の非球面係数、
である。
【００６５】
各種データとして、全系の焦点距離（ｆ，ｍｍ），Ｆナンバー（ＦＮＯ），全画角（２ω，°），像高（Ｙ’，ｍｍ）を示し、さらに、全系の倍率（β），可変間隔データ（ｄｉ：フォーカシングにより変化する軸上面間隔，ｉ：面番号，ｄ０：被写体距離），レンズ全長（ＴＬ，ｍｍ），バックフォーカス（ＢＦ，ｍｍ），有効Ｆナンバー（有効ＦＮＯ）を、各フォーカスポジション（被写体無限遠状態，β＝−０．０２５倍状態，被写体最至近状態）について示し、レンズ群データとして各レンズ群の焦点距離（ｆ１，ｆ２，ｆ３；ｍｍ）を示す。ただし、ここで使っているバックフォーカスＢＦは平行平面板ＰＴの像側面から像面ＩＭまでの距離であり、レンズ全長ＴＬはレンズ最前面から像面ＩＭまでの距離である。また、表１に条件式の関連データを各実施例について示し、表２に条件式対応値を各実施例について示す。
【００６６】
図６〜図１０は、実施例１〜実施例５（ＥＸ１〜ＥＸ５）にそれぞれ対応する収差図であり、各フォーカスポジション（被写体無限遠状態，β＝−０．０２５倍状態，被写体最至近状態）における諸収差（左から順に、球面収差等，非点収差，歪曲収差である。）を示している。図６〜図１０中、ＦＮＯはＦナンバー、Ｙ’（ｍｍ）は撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上での最大像高（光軸ＡＸからの距離に相当し、受光面ＳＳの対角長の半分に相当する。）である。球面収差図において、実線ｄ，一点鎖線ｇ，二点鎖線ｃはｄ線，ｇ線，ｃ線に対する球面収差（ｍｍ）をそれぞれ表しており、破線ＳＣは正弦条件不満足量（ｍｍ）を表している。非点収差図において、破線ＤＭはメリディオナル像面、実線ＤＳはサジタル像面であり、ｄ線に対する各非点収差（ｍｍ）を表している。また、歪曲収差図において実線はｄ線に対する歪曲（％）を表している。
【００６７】
実施例１
単位：mm
面データ
面番号        r          d          nd           vd
物面          ∞        d0
1          15.846      1.500     1.48749     70.45
2          10.374     10.169
3         -13.584      6.420     1.91082     35.25
4         -18.037      0.200
5          33.781      4.667     1.77250     49.65
6         -20.395      0.800     1.84666     23.78
7         -44.804      0.800
8(絞り)      ∞         可変
9        -111.572      0.800     1.49700     81.61
10         19.908       可変
11*        17.511      5.608     1.58313     59.38
12*       -22.234      0.200
13        219.229      0.800     1.60342     38.00
14         10.314      4.362     1.49700     81.61
15         24.004     17.041
16           ∞        3.000     1.51680     64.20
17           ∞           BF
像面         ∞
【００６８】
非球面データ
第11面
K= 0.00000
A4=-2.66952E-05
A6= 4.68752E-08
【００６９】
第12面
K= 0.00000
A4= 4.54598E-05
A6=-1.74512E-09
A8= 3.07624E-10
【００７０】
各種データ
f              23.000
FNO             2.030
2ω            31.691
Y'             14.200
β             無限遠       -0.025       -0.101
d0                 ∞     -926.712     -234.000
d8              2.804        3.661        6.269
d10             5.830        4.972        2.364
TL             66.000       66.000       66.000
BF              1.000        1.000        1.000
有効FNO                      2.077        2.208
【００７１】
レンズ群データ
群      始面         焦点距離
1        1            28.092
2        9           -33.922
3       11            27.969
【００７２】
実施例２
単位：mm
面データ
面番号        r          d          nd           vd
物面          ∞        d0
1          18.596      1.500     1.48749     70.45
2          10.150     10.010
3         -12.751      4.433     1.83481     42.72
4         -16.744      0.200
5          40.069      1.200     1.84666     23.78
6          17.945      4.813     1.80420     46.49
7         -32.648      0.800
8(絞り)      ∞         可変
9         -61.346      0.800     1.49700     81.61
10         21.542       可変
11*        17.871      5.619     1.58313     59.38
12*       -23.948      0.200
13         28.992      0.800     1.75520     27.52
14         12.380      2.389     1.49700     81.61
15         16.954     20.038
16           ∞        3.000     1.51680     64.20
17           ∞           BF
像面         ∞
【００７３】
非球面データ
第11面
K= 0.00000
A4=-3.46388E-05
A6= 2.55063E-09
【００７４】
第12面
K= 0.00000
A4= 3.20873E-05
A6=-3.04654E-08
A8= 3.07720E-10
【００７５】
各種データ
f              23.000
FNO             2.030
2ω            31.691
Y'             14.200
β             無限遠       -0.025       -0.103
d0                 ∞     -931.633     -234.000
d8              3.085        4.018        6.890
d10             6.113        5.180        2.308
TL             66.000       66.000       66.000
BF              1.000        1.000        1.000
有効FNO                      2.085        2.250
【００７６】
レンズ群データ
群      始面         焦点距離
1        1            29.011
2        9           -31.976
3       11            26.572
【００７７】
実施例３
単位：mm
面データ
面番号        r          d          nd           vd
物面          ∞        d0
1          17.320      1.500     1.48749     70.45
2          10.412     10.088
3         -13.114      5.869     1.83481     42.72
4         -16.747      0.200
5          30.498      4.839     1.80420     46.49
6         -20.871      0.800     1.84666     23.78
7         -49.280      0.800
8(絞り)      ∞         可変
9         -66.253      0.800     1.69680     55.48
10         21.950       可変
11*        17.603      5.412     1.58313     59.38
12*       -21.633      0.200
13         33.186      0.800     1.64769     33.84
14         10.836      3.449     1.49700     81.61
15         18.319     19.017
16           ∞        3.000     1.51680     64.20
17           ∞           BF
像面         ∞
【００７８】
非球面データ
第11面
K= 0.00000
A4=-4.10110E-05
A6= 2.70047E-08
【００７９】
第12面
K= 0.00000
A4= 3.20724E-05
A6= 1.97597E-09
A8= 3.58643E-10
【００８０】
各種データ
f              23.000
FNO             2.030
2ω            31.691
Y'             14.200
β             無限遠       -0.025       -0.104
d0                 ∞     -932.490     -234.000
d8              3.001        3.731        5.943
d10             5.225        4.495        2.283
TL             66.000       66.000       66.000
BF              1.000        1.000        1.000
有効FNO                      2.091        2.262
【００８１】
レンズ群データ
群      始面         焦点距離
1        1            24.952
2        9           -23.574
3       11            22.950
【００８２】
実施例４
単位：mm
面データ
面番号        r          d          nd           vd
物面          ∞        d0
1          15.647      1.500     1.48749     70.45
2          10.469     11.337
3         -12.550      6.387     1.91082     35.25
4         -16.225      0.200
5          35.186      4.759     1.80420     46.49
6         -19.830      0.800     1.84666     23.78
7         -61.072      0.800
8            ∞         可変
9         203.712      0.800     1.49700     81.61
10         19.626       可変
11*        15.946      6.031     1.58313     59.38
12*       -22.815      0.200
13       -643.993      0.800     1.70154     41.15
14         10.616      4.146     1.49700     81.61
15         29.573     15.833
16           ∞        3.000     1.51680     64.20
17           ∞           BF
像面         ∞
【００８３】
非球面データ
第11面
K= 0.00000
A4=-2.40340E-05
A6= 3.30155E-08
【００８４】
第12面
K= 0.00000
A4= 5.59929E-05
A6=-3.22955E-08
A8= 4.40878E-10
【００８５】
各種データ
f              23.000
FNO             2.030
2ω            31.691
Y'             14.200
β             無限遠       -0.025       -0.099
d0                 ∞     -921.989     -234.000
d8              2.500        3.423        6.201
d10             5.908        4.985        2.207
TL             66.000       66.000       66.000
BF              1.000        1.000        1.000
有効FNO                      2.066        2.166
【００８６】
レンズ群データ
群      始面         焦点距離
1        1            28.614
2        9           -43.762
3       11            33.397
【００８７】
実施例５
単位：mm
面データ
面番号        r          d          nd           vd
物面          ∞        d0
1          19.239      1.500     1.48749     70.45
2          10.408      9.874
3         -12.658      5.279     1.83481     42.72
4         -15.861      0.200
5          32.372      0.800     1.84666     23.78
6          17.568      4.615     1.83481     42.72
7         -61.400      0.800
8(絞り)      ∞         可変
9        -291.851      0.800     1.74330     49.23
10         14.173      3.043     1.49700     81.61
11         95.544       可変
12*        23.372      4.586     1.58313     59.38
13*       -20.098      0.200
14         79.060      0.800     1.69895     30.05
15         12.877      2.229     1.91082     35.25
16         17.245     19.578
17           ∞        3.000     1.51680     64.20
18           ∞           BF
像面         ∞
【００８８】
非球面データ
第12面
K= 0.00000
A4=-2.44408E-05
A6=-3.33996E-08
【００８９】
第13面
K= 0.00000
A4= 4.37817E-05
A6=-1.40417E-07
A8= 3.65864E-10
【００９０】
各種データ
f              23.000
FNO             2.030
2ω            31.691
Y'             14.200
β             無限遠       -0.025       -0.101
d0                 ∞     -925.301     -234.000
d8              2.623        3.506        6.196
d11             5.073        4.190        1.500
TL             66.000       66.000       66.000
BF              1.000        1.000        1.000
有効FNO                      2.073        2.190
【００９１】
レンズ群データ
群      始面         焦点距離
1        1            28.344
2        9           -39.426
3       12            31.016
【００９２】
【表１】
0005811043.tif 000002
【００９３】
【表２】
0005811043.tif 000003
【符号の説明】
【００９４】
ＤＵ    デジタル機器
ＬＵ    撮像光学装置
ＬＮ    広角レンズ
Ｇｒ１    第１群
Ｇｒ２    第２群
Ｇｒ３    第３群
ＳＴ    開口絞り（絞り）
ＳＲ    撮像素子
ＳＳ    受光面（撮像面）
ＩＭ    像面（光学像）
ＡＸ    光軸
１    信号処理部
２    制御部
３    メモリ
４    操作部
５    表示部
【図１】
0005811043.tif 000004
【図２】
0005811043.tif 000005
【図３】
0005811043.tif 000006
【図４】
0005811043.tif 000007
【図５】
0005811043.tif 000008
【図６】
0005811043.tif 000009
【図７】
0005811043.tif 000010
【図８】
0005811043.tif 000011
【図９】
0005811043.tif 000012
【図１０】
0005811043.tif 000013
【図１１】
0005811043.tif 000014