JP5607264B2

JP5607264B2 - 撮像レンズおよび撮像装置

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Publication number: JP5607264B2
Application number: JP2013551237A
Authority: JP
Inventors: 大樹河村
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2014-10-15
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Description

本発明は撮像レンズ、特に電子カメラ等の撮像装置に好適な小型のレンズに関するものである。また本発明は、そのような撮像レンズを備えた撮像装置に関するものである。

近年、例えばＡＰＳフォーマットやフォーサーズフォーマット等に準拠する大型の撮像素子を搭載したデジタルカメラが市場に多く供給されている。最近では、デジタル一眼レフカメラに限らず、上記の大型の撮像素子を用いつつ、レフレックスファインダーを持たないレンズ交換式のデジタルカメラや、コンパクトカメラも提供されている。これらのカメラの利点は、高画質でありながら、システム全体が小型で携帯性に優れている点にある。そして、カメラの小型化に伴って、レンズ系の小型化かつ薄型化の要求が非常に高まっている。

このような大型の撮像素子に対応しつつも、レンズ枚数が少なくかつ小型の撮像レンズとして、例えば、特許文献１〜４に記載されたものが提案されている。特許文献１〜４に記載された撮像レンズにおいては、共通して最も物体側に負レンズが配置されており、いわゆるレトロフォーカスタイプ、あるいはこれに準ずるようなパワー配置を有するレンズ構成となっている。

特開２００９−２３７５４２号公報特開２００９−２５８１５７号公報特開２０１０−１８６０１１号公報特開２０１１−５９２８８号公報

カメラ、特に一眼レフカメラの交換レンズとして用いられる撮像レンズにおいては、レンズ系と撮像素子との間に各種光学素子を挿入するため、あるいはレフレックスファインダー用の光路長を確保するために、長いバックフォーカスが必要な場合がある。このような場合、レトロフォーカスタイプのパワー配置が適している。

一方、上述したＡＰＳフォーマット等の大型の撮像素子を用いた撮像装置においても、レフレックスファインダーを持たないレンズ交換式のカメラ、あるいはレンズ一体型のコンパクトカメラ等、その構成によっては、一眼レフカメラ用の交換レンズほどの長いバックフォーカスを必要としない場合がある。

ここで、特許文献１〜４に記載の撮像レンズは、共通して、最も物体側に負レンズが配置され、絞りから像面側には、負レンズ、正レンズおよび正レンズが配置された構成となっている。このようなタイプの撮像レンズにおいては、長いバックフォーカスおよび光学性能の双方を確保するために、光学全長が必然的に長くなってしまう。

特許文献１〜４に記載された撮像レンズを、上述したＡＰＳフォーマット等の大型の撮像素子を用いた撮像装置に対して適用した場合、高い光学性能を確保することができる。しかしながら、システム全体が小型で携帯性に優れた撮像装置に応じて、撮像レンズも小型化することが望まれている。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、大型の撮像素子に対応できる光学性能を確保しつつ、撮像素子への入射角を抑え、さらには小型に形成可能な薄型かつ低コストの撮像レンズ、およびこの撮像レンズを適用した撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の撮像レンズは、物体側から順に、第１レンズ群、絞り、および第２レンズ群から構成され、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する第１−１レンズ、および正の屈折力を有し、物体側レンズ面が物体側に凸形状である第１−２レンズから構成され、
前記第２レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有し、像側に凸面を向けたメニスカス形状を有する第２−１レンズ、負の屈折力を有し、物体側レンズ面が物体側に凹形状であるとともに、物体側レンズ面の曲率半径の絶対値が像側レンズ面の曲率半径の絶対値よりも小さい形状を有する第２−２レンズ、および正の屈折力を有し、物体側レンズ面が物体側に凸形状である第２−３レンズから構成されることを特徴とするものである。

なお、本発明の撮像レンズは、第１レンズ群と第２レンズ群とからなるものであるが、２つのレンズ群以外に，実質的にパワーを持たないレンズ、絞りやカバーガラス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持つものも含むものであってもよい。

また、本発明においては、凸面、凹面、平面、両凹、メニスカス、両凸、平凸および平凹等といったレンズの面形状、正および負といったレンズの屈折力の符号は、非球面が含まれているものについては特に断りのない限り近軸領域で考えるものとする。また、本発明においては、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することにする。

なお、本発明の撮像レンズにおいては、前記第２レンズ群を構成する３枚のレンズは、それぞれ空気間隔を隔てて配置されていることが好ましい。

また、本発明による撮像レンズにおいては、前記第２レンズ群を構成する３枚のレンズのうちのいずれか１枚が、少なくとも１面が非球面の非球面レンズであることが好ましい。特に、第２レンズ群を構成する３枚のレンズのうち、第２−１レンズが非球面レンズであることが好ましい。

この場合、全系における前記非球面レンズ以外のレンズは、球面レンズであることが好ましい。

また、本発明による撮像レンズにおいては、下記条件式（１）を満足することが好ましい。

１．２＜ｆ／｜ｆ４｜＜２．９ … （１）
ただし、
ｆ４：前記第２−２レンズの焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
この場合、下記条件式（１−１）を満足することがより好ましい。

１．３＜ｆ／｜ｆ４｜＜２．８ … （１−１）
また、本発明による撮像レンズにおいては、下記条件式（２）を満足することが好ましい。

０．５＜ｆ／ｆ３＜１．５ … （２）
ただし、
ｆ３：前記第２−１レンズの焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
この場合、下記条件式（２−１）を満足することがより好ましい。

０．６＜ｆ／ｆ３＜１．４ … （２−１）
また、本発明による撮像レンズにおいては、下記条件式（３）を満足することが好ましい。

０．５＜ｆ／ｆ５＜１．５ … （３）
ただし、
ｆ５：前記第２−３レンズの焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
この場合、下記条件式（３−１）を満足することがより好ましい。

０．６＜ｆ／ｆ５＜１．４ … （３−１）
また、本発明による撮像レンズにおいては、下記条件式（４）を満足することが好ましい。

０．６＜ｆ／ｆＧ１＜１．５ … （４）
ただし、
ｆＧ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
この場合、下記条件式（４−１）を満足することがより好ましい。

０．７＜ｆ／ｆＧ１＜１．４ … （４−１）
また、本発明による撮像レンズにおいては、下記条件式（５）を満足することが好ましい。

Ｎｄｐ＞１．７５ … （５）
ただし、
Ｎｄｐ：前記第１−２レンズ、前記第２−１レンズおよび前記第２−３レンズのｄ線に対する屈折率の平均値
この場合、下記条件式（５−１）を満足することがより好ましい。

Ｎｄｐ＞１．７８ … （５−１）
また、本発明による撮像レンズにおいては、下記条件式（６）を満足することが好ましい。

０．３＜ｆ１２３／ｆ＜０．９ … （６）
ただし、
ｆ１２３：前記第１−１レンズ、前記第１−２レンズおよび前記第２−１レンズの合成焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
この場合、下記条件式（６−１）を満足することがより好ましい。

０．４＜ｆ１２３／ｆ＜０．８ … （６−１）
また、本発明による撮像レンズにおいては、下記条件式（７）を満足することが好ましい。

８°＜｜α｜＜２０°… （７）
ただし、
α：無限遠物体合焦点時に最大像高に至る主光線が光軸となす角度
この場合、下記条件式（７−１）を満足することがより好ましい。

９°＜｜α｜＜１９°… （７−１）
また、本発明による撮像レンズにおいては、下記条件式（８）を満足することが好ましい。

０．３５＜Ｙ／ｆ＜０．７０ …（８）
ただし、
Ｙ：最大像高、
ｆ：全系の焦点距離
この場合、下記条件式（８−１）を満足することがより好ましい。

０．４０＜Ｙ／ｆ＜０．６５ … （８−１）
また、本発明による撮像レンズにおいては、下記条件式（９）を満足することが好ましい。

０．７０＜ＳＴ／ＴＬ＜０．９５ … （９）
ただし、
ＳＴ：前記絞りから像面までの光軸上の距離
ＴＬ：全系の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離（バックフォーカス分は空気換算長）
この場合、下記条件式（９−１）を満足することがより好ましい。

０．７５＜ＳＴ／ＴＬ＜０．９５ … （９−１）
本発明による撮像装置は、上述した本発明による撮像レンズを備えたことを特徴とするものである。

本発明の撮像レンズは、第１レンズ群を、負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する第１−１レンズ、および正の屈折力を有し、物体側レンズ面が物体側に凸形状である第１−２レンズから構成することにより、第１レンズ群で発生する球面収差、像面湾曲、および色収差等の諸収差をバランスよく補正することができる。

また、第２レンズ群を３枚のレンズで構成することにより、薄型化、軽量化および低コスト化を実現することができる。

また、第２レンズ群を構成する第２−１レンズを、正の屈折力を有し、像側に凸面を向けたメニスカス形状を有するものとすることにより、必要なバックフォーカスを確保しつつ、全長を小型化したときに、球面収差を良好に補正することができる。

また、第２レンズ群を構成する第２−２レンズを、負の屈折力を有し、物体側レンズ面が物体側に凹形状であるとともに、物体側レンズ面の曲率半径の絶対値が像側レンズ面の曲率半径の絶対値よりも小さい形状を有するものとすることにより、コマ収差および歪曲収差を抑えることができる。

また、第２レンズ群を構成する第２−３レンズを、正の屈折力を有し、物体側レンズ面が物体側に凸形状であるものとすることにより、バックフォーカスを大きくし過ぎることなく、周辺光線の射出角度を抑えることができる。

本発明による撮像装置は、本発明の撮像レンズを備えているため、小型で安価に構成でき、諸収差が補正された解像度の高い良好な像を得ることができる。

本発明の実施例１に係る撮像レンズのレンズ構成を示す断面図本発明の実施例２に係る撮像レンズのレンズ構成を示す断面図本発明の実施例３に係る撮像レンズのレンズ構成を示す断面図本発明の実施例４に係る撮像レンズのレンズ構成を示す断面図本発明の実施例５に係る撮像レンズのレンズ構成を示す断面図本発明の実施例６に係る撮像レンズのレンズ構成を示す断面図本発明の実施例７に係る撮像レンズのレンズ構成を示す断面図図１に示す実施例１の撮像レンズにおける、無限遠物体合焦点時に最大像高に至る光束を示す図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の実施例１に係る撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の実施例２に係る撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の実施例３に係る撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の実施例４に係る撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の実施例５に係る撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の実施例６に係る撮像レンズの各収差図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の実施例７に係る撮像レンズの各収差図本発明の一実施形態に係る撮像装置の概略構成図本発明の別の実施形態に係る撮像装置の概略構成図本発明の別の実施形態に係る撮像装置の概略構成図

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る撮像レンズの構成例を示す断面図であり、後述する実施例１の撮像レンズに対応している。また図２〜図７は、本発明の実施形態に係る別の構成例を示す断面図であり、それぞれ後述する実施例２〜７の撮像レンズに対応している。図１〜図７に示す例の基本的な構成は互いに略同様であり、図示方法も同様であるので、ここでは主に図１を参照しながら、本発明の実施形態に係る撮像レンズについて説明する。

図１では左側を物体側、右側を像側として、無限遠合焦状態での光学系配置を示している。これは、後述する図２〜図７においても同様である。

本実施形態の撮像レンズは、レンズ群として物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とから構成されている。なお、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間には、開口絞りＳｔが配置されている。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、第１−１レンズおよび第１−１レンズに接合された第１−２レンズから構成されている。本実施形態では、第１レンズ群Ｇ１は、負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する第１−１レンズＬ１１、および第１−１レンズＬ１１に接合された、正の屈折力を有し、物体側レンズ面が物体側に凸形状である第１−２レンズＬ１２から構成されている。

なお、後述する実施例２〜７においても、第１レンズ群Ｇ１は同様の構成とされる。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、第２−１レンズ、第２−２レンズおよび第２−３レンズの３枚のレンズから構成されている。本実施形態においては、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正の屈折力を有し、像側に凸面を向けたメニスカス形状を有する、物体側および像側の面が非球面とされた第２−１レンズＬ２１、負の屈折力を有し、物体側レンズ面が物体側に凹形状であるとともに、物体側レンズ面の曲率半径の絶対値が像側レンズ面の曲率半径の絶対値よりも小さい形状を有する第２−２レンズＬ２２、および正の屈折力を有し、物体側レンズ面が物体側に凸形状である第２−３レンズＬ２３から構成されている。また、第２−１レンズＬ２１、第２−２レンズＬ２２および第２−３レンズＬ２３は、空気間隔を隔てて配置されている。

なお、後述する実施例２〜７においても、第２レンズ群Ｇ２は同様の構成とされる。また、実施例２，４，５，６，７においても、第２−１レンズＬ２１の物体側および像側の面が非球面とされている。実施例３においては、第２−１レンズＬ２１の物体側の面が非球面とされている。

また、図１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。またここに示すＳｉｍは結像面であり、後述するようにこの位置に、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等からなる撮像素子が配置される。

また、図１には、第２レンズ群Ｇ２と結像面Ｓｉｍとの間に、平行平板状の光学部材ＰＰが配置された例を示している。撮像レンズを撮像装置に適用する際には、レンズを装着する撮像装置側の構成に応じて、光学系と結像面Ｓｉｍの間にカバーガラス、赤外線カットフィルタやローパスフィルタ等の各種フィルタ等を配置することが多い。上記光学部材ＰＰは、それらを想定したものである。

なお、本実施形態の撮像レンズにおいて、フォーカシングは、光学系全体を光軸Ｚに沿って移動させることにより行われる。

本実施形態の撮像レンズは、第１レンズ群Ｇ１を、負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する第１−１レンズＬ１１、および正の屈折力を有し、物体側レンズ面が物体側に凸形状である第１−２レンズＬ１２から構成しているため、第１レンズ群Ｇ１で発生する球面収差、像面湾曲および色収差等の諸収差をバランスよく補正することができる。また、接合レンズを最適に配置することにより、良好な色消しを実現することができる。

また、第２レンズ群Ｇ２を３枚のレンズＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３から構成しているため、薄型化、軽量化および低コスト化を実現することができる。

また、第２−１レンズＬ２１を、正の屈折力を有し、像側に凸面を向けたメニスカス形状を有するものとしているため、必要なバックフォーカスを確保しつつ、全長を小型化したときに、球面収差を良好に補正することができる。

また、第２−２レンズＬ２２を、負の屈折力を有し、物体側レンズ面が物体側に対して凹形状であるとともに、物体側レンズ面の曲率半径の絶対値が像側レンズ面の曲率半径の絶対値よりも小さい形状を有するものとしているため、コマ収差および歪曲収差を抑えることができる。

また、第２−３レンズＬ２３を、正の屈折力を有し、物体側レンズ面が物体側に凸形状であるものとしているため、バックフォーカスを大きくし過ぎることなく、周辺光線の射出角度を抑えることができる。

また、本実施形態の撮像レンズにおいては、第２レンズ群Ｇ２を構成する３枚のレンズＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３は、空気間隔を隔てて配置された構成となっている。このため、レンズの設計自由度が上がり、収差補正に有利であるとともに、両面に非球面を自由に設定することができるという利点がある。

また、本実施形態の撮像レンズにおいては、第２レンズ群Ｇ２を構成する３枚のレンズＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３のうちのいずれか１枚が、少なくとも１面が非球面の非球面レンズとなっている。より好ましくは、第２−１レンズＬ２１が非球面レンズとなっている。このように、第２レンズ群Ｇ２中に非球面レンズを設けることにより、軸上および軸外の収差のバランスを良好に保つことができ、像面湾曲を良好に補正することができる。

なお、より像面側に配置されるレンズに非球面を設けた方が、レンズ面を通過するそれぞれの像高に向かう光線同士が分離されているため、非球面の効果を利用し易い。しかしながら、本実施形態の撮像レンズと同タイプの撮像レンズでは、像面側に向かうにつれてレンズ径が急に大きくなるため、コストが高くなってしまうという問題がある。特に本実施形態の撮像レンズは、大型の撮像素子を想定したものであり、最終レンズの外径が非常に大きくなってしまう。本実施形態の撮像レンズは薄型化を優先しており、広画角や大口径等、収差補正が特別に難しい状態でなければ、絞りＳｔに近い位置であっても、ある程度の収差補正能力を有しつつ、低コスト化も実現できる。このため、最終レンズである第２−３レンズＬ２３よりも手前のレンズ、特に第２−１レンズＬ２１に非球面を設ける方が好ましい。

また、本実施形態の撮像レンズにおいては、第２レンズ群Ｇ２を構成する３枚のレンズＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３のうちのいずれか１枚のみを非球面レンズとし、他のレンズを球面レンズとすることにより、低コスト化を図ることができる。

また、本実施形態の撮像レンズは、上記構成を有するとともに、下記条件式（１）を満足している。

１．２＜ｆ／｜ｆ４｜＜２．９ … （１）
ただし、
ｆ４：第２−２レンズＬ２２の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
また、条件式（１）が規定する範囲内で、特に下記条件式（１−１）を満足している。

１．３＜ｆ／｜ｆ４｜＜２．８ … （１−１）
ここで、条件式（１）が規定する条件、つまり文字式の部分の具体的な値については、表１５において実施例毎にまとめて記載してある。これは後述する条件式（２）〜（９）に関しても同様である。

以上のように条件式（１）を満足することにより、本実施形態の撮像レンズは以下の効果を奏する。すなわち、条件式（１）は、全系の焦点距離と第２−２レンズＬ２２の焦点距離の関係を規定しており、上限値を上回ると、非点収差および倍率色収差の補正が困難となり、好ましくない。逆に、下限値を下回ると、像面湾曲の補正が困難となり、好ましくない。

そして本実施形態の撮像レンズにおいては、条件式（１）が規定する範囲内で特に条件式（１−１）も満足することで、上述の効果がより顕著なものとなる。

また、本実施形態の撮像レンズは、下記条件式（２）を満足しており、さらには、条件式（２）が規定する範囲内で特に下記条件式（２−１）を満足している。

０．５＜ｆ／ｆ３＜１．５ … （２）
０．６＜ｆ／ｆ３＜１．４ … （２−１）
ただし、
ｆ３：第２−１レンズＬ２１の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
条件式（２）は、全系の焦点距離と第２−１レンズＬ２１の焦点距離との関係を規定しており、上限値を上回ると、諸収差、特に像面湾曲および歪曲収差の補正が困難となり、好ましくない。逆に、下限値を下回ると、収差補正上は有利になるが、バックフォーカスが長くなり、小型化することが困難となるため、好ましくない。

そして本実施形態の撮像レンズにおいては、条件式（２）が規定する範囲内で特に条件式（２−１）も満足することで、上述の効果がより顕著なものとなる。

また、本実施形態の撮像レンズは、下記条件式（３）を満足しており、さらには、条件式（３）が規定する範囲内で特に下記条件式（３−１）を満足している。

０．５＜ｆ／ｆ５＜１．５ … （３）
０．６＜ｆ／ｆ５＜１．４ … （３−１）
ただし、
ｆ５：第２−３レンズの焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
条件式（３）は、全系の焦点距離と第２−３レンズＬ２３の焦点距離との関係を規定しており、上限値を上回ると、像面湾曲および歪曲収差の補正が困難となり、好ましくない。逆に、下限値を下回ると、コマ収差の補正が困難となり、さらには、射出瞳を像面から十分に離すことができなくなるため、好ましくない。

そして本実施形態の撮像レンズにおいては、条件式（３）が規定する範囲内で特に条件式（３−１）も満足することで、上述の効果がより顕著なものとなる。

また、本実施形態の撮像レンズは、下記条件式（４）を満足しており、さらには、条件式（４）が規定する範囲内で特に下記条件式（４−１）を満足している。

０．６＜ｆ／ｆＧ１＜１．５ … （４）
０．７＜ｆ／ｆＧ１＜１．４ … （４−１）
ただし、
ｆＧ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
条件式（４）は、全系の焦点距離と第１レンズ群Ｇ１の焦点距離との関係を規定しており、上限値を上回ると、第１レンズ群Ｇ１で発生する球面収差および歪曲収差の補正が困難となり、好ましくない。逆に、下限値を下回ると、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離が長くなって光学全長が大きくなり、これを防ぐために、第２レンズ群Ｇ２の正の屈折力を強くすると、球面収差やコマ収差をバランスよく補正することが困難となり、好ましくない。

そして本実施形態の撮像レンズにおいては、条件式（４）が規定する範囲内で特に条件式（４−１）も満足することで、上述の効果がより顕著なものとなる。

また、本実施形態の撮像レンズは、下記条件式（５）を満足しており、さらには、条件式（５）が規定する範囲内で特に下記条件式（５−１）を満足している。

Ｎｄｐ＞１．７５ … （５）
Ｎｄｐ＞１．７８ … （５−１）
ただし、
Ｎｄｐ：第１−２レンズＬ１２、第２−１レンズＬ２１および第２−３レンズＬ２３のｄ線に対する屈折率の平均値
条件式（５）は、第１−２レンズＬ１２、第２−１レンズＬ２１および第２−３レンズＬ２３のｄ線に対する屈折率の平均値を規定しており、条件式（５）の下限値を下回ると、ペッツバール和のコントロールが難しくなり、像面湾曲を良好に補正するためには、光学全長を大きくする必要があり、小型化が困難となるため、好ましくない。

そして本実施形態の撮像レンズにおいては、条件式（５）が規定する範囲内で特に条件式（５−１）も満足することで、上述の効果がより顕著なものとなる。

また、本実施形態の撮像レンズは、下記条件式（６）を満足しており、さらには、条件式（６）が規定する範囲内で特に下記条件式（６−１）を満足している。

０．３＜ｆ１２３／ｆ＜０．９ … （６）
０．４＜ｆ１２３／ｆ＜０．８ … （６−１）
ただし、
ｆ１２３：第１−１レンズＬ１１、第１−２レンズＬ１２および第２−１レンズＬ２１の合成焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
条件式（６）は、第１−１レンズＬ１１、第１−２レンズＬ１２および第２−１レンズＬ２１の合成焦点距離を規定しており、上限値を上回ると、レンズ全長が大きくなり、好ましくない。逆に、下限値を下回ると、波長毎の球面収差の補正が困難となる。また、ペッツバール和のコントロールが困難となり、像面湾曲および非点収差を同時にバランスよく補正することが困難となるため、好ましくない。

そして本実施形態の撮像レンズにおいては、条件式（６）が規定する範囲内で特に条件式（６−１）も満足することで、上述の効果がより顕著なものとなる。

また、本実施形態の撮像レンズは、下記条件式（７）を満足しており、さらには、条件式（７）が規定する範囲内で特に下記条件式（７−１）を満足している。

８°＜｜α｜＜２０°… （７）
９°＜｜α｜＜１９°… （７−１）
ただし、
α：無限遠物体合焦点時に最大像高に至る主光線の光軸となす角度
条件式（７）は、無限遠物体合焦点時に最大像高に至る主光線の光軸となす角度の範囲を規定している。図８に、図１に示す実施例１の撮像レンズにおける、無限遠物体合焦点時に最大像高に至る光束を示す。図８には、最大像高に至る光束２、および光束２において、開口絞りＳｔの中心を通る光線である主光線４を示している。また、結像面Ｓｉｍから右側に、主光線４と結像面Ｓｉｍとの交点を通り光軸Ｚと平行な仮想線と、主光線４から延びる仮想線とがなす角度は、最大像高に至る主光線が光軸となす角度と同一であることから、これら２つの仮想線がなす角度を条件式（７）に示す角度αとして示している。

そして、条件式（７）の上限値を上回ると、撮像素子に光が取り込まれにくくなり、好ましくない。逆に、下限値を下回ると、光学性能を確保しようとすれば、バックフォーカスを長くするか、開口絞りＳｔより像側に配置されたレンズのパワーを弱くして、各レンズを通過する光線の角度の変化を緩やかにする必要があるため、各レンズの径が大きくなり、その結果、レンズ系が大型化してしまうため、好ましくない。

そして本実施形態の撮像レンズにおいては、条件式（７）が規定する範囲内で特に条件式（７−１）も満足することで、上述の効果がより顕著なものとなる。

また、本実施形態の撮像レンズは、下記条件式（８）を満足しており、さらには、条件式（８）が規定する範囲内で特に下記条件式（８−１）を満足している。

０．３５＜Ｙ／ｆ＜０．７０ …（８）
０．４０＜Ｙ／ｆ＜０．６５ … （８−１）
ただし、
Ｙ：最大像高、
ｆ：全系の焦点距離
なお、最大像高Ｙは、レンズの設計仕様、および搭載される装置の仕様等によって決めることができる。

条件式（８）は、最大像高と全系の焦点距離との関係を規定しており、上限値を上回ると、焦点距離が短くなるため、像面湾曲および倍率色収差の補正が困難となり、好ましくない。逆に、下限値を下回ると、焦点距離が長くなり、薄型化することが困難となるため、好ましくない。

そして本実施形態の撮像レンズにおいては、条件式（８）が規定する範囲内で特に条件式（８−１）も満足することで、上述の効果がより顕著なものとなる。

また、本実施形態の撮像レンズは、下記条件式（９）を満足しており、さらには、条件式（９）が規定する範囲内で特に下記条件式（９−１）を満足している。

０．７０＜ＳＴ／ＴＬ＜０．９５ … （９）
０．７５＜ＳＴ／ＴＬ＜０．９５ … （９−１）
ただし、
ＳＴ：絞りから像面までの光軸上の距離
ＴＬ：全系の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離（バックフォーカス分は空気換算長）
条件式（９）は、光学全長と、絞り位置から結像面までの距離との比を規定しており、上限値を上回ると、絞りよりも物体側に配置されたレンズのスペースが小さくなるため、レンズ枚数を減らす必要があったり、レンズの曲率を無理に小さくする必要が生じたりするため、諸収差の補正が困難となり、好ましくない。逆に、下限値を下回ると、絞り位置が撮像素子に近づくため、撮像素子への光線の入射光が大きくなり、好ましくない。

そして本実施形態の撮像レンズにおいては、条件式（９）が規定する範囲内で特に条件式（９−１）も満足することで、上述の効果がより顕著なものとなる。

次に、本発明の撮像レンズの実施例について、特に数値実施例を主に詳しく説明する。

＜実施例１＞
実施例１の撮像レンズのレンズ群の配置を図１に示す。なお、図１の構成におけるレンズ群および各レンズの詳細な説明は上述した通りであるので、以下では特に必要のない限り重複した説明は省略する。

表１に、実施例１の撮像レンズの基本レンズデータを示す。ここでは、光学部材ＰＰも含めて示している。表１において、Ｓｉの欄には最も物体側にある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ように構成要素に面番号を付したときのｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示す。Ｒｉの欄にはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示している。また、Ｎｄｊの欄に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、…）の構成要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊの欄にはｊ番目の構成要素のｄ線に対するアッベ数を示している。また、この基本レンズデータには、開口絞りＳｔも含めて示しており、開口絞りＳｔに相当する面の曲率半径の欄には、∞（絞り）と記載している。

表１の曲率半径Ｒおよび面間隔Ｄの値の単位はｍｍである。また表１中では、所定の桁でまるめた数値を記載している。そして曲率半径の符号は、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。

また表１のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。そして表１の下には、レンズ系全体の焦点距離ｆ、およびＦＮｏ．を併せて示してある。

以上述べた表１の記載の仕方は、後述する表３，５，７，９，１１，１３においても同様である。

また表２に、実施例１の撮像レンズの非球面データを示す。ここでは、非球面の面番号と、その非球面に関する非球面係数を示す。ここで非球面係数の数値の「Ｅ−ｎ」（ｎ：整数）は、「×１０^-n」を意味する。なお非球面係数は、下記非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３、４、５、…１０）の値である。

Ｚｄ＝Ｃ・ｈ²／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ²・ｈ²）^1/2｝＋ΣＡｍ・ｈ^m
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：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３、４、５、…１０）
以上述べた表２の記載の仕方は、後述する表４，６，８，１０，１２，１４においても同様である。

以下に記載する表では全て、上述したように長さの単位としてｍｍを用い、角度の単位として度（°）を用いているが、光学系は比例拡大または比例縮小して使用することが可能であるため、他の適当な単位を用いることもできる。

ここで、実施例１の撮像レンズの無限遠合焦状態における球面収差、非点収差、歪曲収差（ディストーション）、倍率色収差を、それぞれ図９の（Ａ）〜（Ｄ）に示す。各収差はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準としたものであるが、球面収差図では波長４６０．０ｎｍおよび６１５．０ｎｍに関する収差も示し、特に倍率色収差図では波長４６０．０ｎｍおよび６１５．０ｎｍに関する収差を示す。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。球面収差図のＦＮｏ．はＦ値を意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。以上述べた収差の表示方法は、後述する図１０〜図１５においても同様である。

＜実施例２＞
図２に、実施例２の撮像レンズにおけるレンズ群の配置を示す。表３に実施例２の撮像レンズの基本レンズデータを示す。表４に、実施例２の撮像レンズの非球面データを示す。図１０の（Ａ）〜（Ｄ）に、実施例２の撮像レンズの各収差図を示す。

＜実施例３＞
図３に、実施例３の撮像レンズにおけるレンズ群の配置を示す。表５に実施例３の撮像レンズの基本レンズデータを示す。表６に、実施例３の撮像レンズの非球面データを示す。図１１の（Ａ）〜（Ｄ）に、実施例３の撮像レンズの各収差図を示す。

＜実施例４＞
図４に、実施例４の撮像レンズにおけるレンズ群の配置を示す。表７に実施例４の撮像レンズの基本レンズデータを示す。表８に、実施例４の撮像レンズの非球面データを示す。図１２の（Ａ）〜（Ｄ）に、実施例４の撮像レンズの各収差図を示す。

＜実施例５＞
図５に、実施例５の撮像レンズにおけるレンズ群の配置を示す。表９に実施例５の撮像レンズの基本レンズデータを示す。表１０に、実施例５の撮像レンズの非球面データを示す。図１３の（Ａ）〜（Ｄ）に、実施例５の撮像レンズの各収差図を示す。

＜実施例６＞
図６に、実施例６の撮像レンズにおけるレンズ群の配置を示す。表１１に実施例６の撮像レンズの基本レンズデータを示す。表１２に、実施例６の撮像レンズの非球面データを示す。図１４の（Ａ）〜（Ｄ）に、実施例６の撮像レンズの各収差図を示す。

＜実施例７＞
図７に、実施例７の撮像レンズにおけるレンズ群の配置を示す。表１３に実施例７の撮像レンズの基本レンズデータを示す。表１４に、実施例７の撮像レンズの非球面データを示す。図１５の（Ａ）〜（Ｄ）に、実施例７の撮像レンズの各収差図を示す。

また表１５に、上述した条件式（１）〜（９）が規定する条件、すなわち文字式の部分の値を、実施例１〜７の各々について示す。この表１５の値はｄ線に関するものである。表１５に示すように、実施例１〜７の撮像レンズはいずれも条件式（１）〜（９）の全てを満たし、さらにはそれらの条件式が規定する範囲内のより好ましい範囲を示す条件式（１−１）〜（９−１）も全て満たしている。これによって得られる効果は、先に詳しく説明した通りである。

なお、図１には、レンズ系と結像面Ｓｉｍとの間に光学部材ＰＰを配置した例を示したが、ローパスフィルタや特定の波長域をカットするような各種フィルタ等を配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよく、あるいは、いずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。

次に、本発明による撮像装置について説明する。図１６に、本発明の一実施形態によるカメラの斜視形状を示す。ここに示すカメラ１０は、コンパクトデジタルカメラであり、カメラボディ１１の正面および内部には本発明の実施形態に係る小型の撮像レンズ１２が設けられ、カメラボディ１１の正面には被写体に閃光を発光するための閃光発光装置１３が設けられ、カメラボディ１１の上面にはシャッターボタン１５と、電源ボタン１６とが設けられ、カメラボディ１１の内部には撮像素子１７が設けられている。撮像素子１７は、小型の撮像レンズ１２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やＣＭＯＳ等により構成される。

上述したように、本発明の実施形態に係る撮像レンズ１２は十分な小型化が実現されているため、カメラ１０は、沈胴式を採用しなくても携帯時と撮影時の両方においてコンパクトなカメラとすることができる。あるいは、沈胴式を採用した場合には、従来の沈胴式のカメラよりもさらに小型で携帯性の高いカメラとすることができる。また、本発明による撮像レンズ１２が適用されたこのカメラ１０は、高画質で撮影可能なものとなる。

次に、本発明による撮像装置の別の実施形態について、図１７を参照して説明する。ここ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スチルカメラであり、図１７Ａはこのカメラ３０を前側から見た外観を示し、図１７Ｂ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および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、本発明による撮像レンズ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（図示せず）、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。

このようなミラーレス一眼カメラ３０に用いられる交換レンズ２０に、本発明による撮像レンズを適用することにより、このカメラ３０はレンズ装着状態において十分小型で、また高画質で撮影可能なものとなる。

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るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、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。

Claims

物体側から順に、第１レンズ群、絞り、および第２レンズ群から構成され、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有し、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する第１−１レンズ、および正の屈折力を有し、物体側レンズ面が物体側に凸形状である第１−２レンズから構成され、
前記第２レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有し、像側に凸面を向けたメニスカス形状を有する第２−１レンズ、負の屈折力を有し、物体側レンズ面が物体側に凹形状であるとともに、物体側レンズ面の曲率半径の絶対値が像側レンズ面の曲率半径の絶対値よりも小さい形状を有する第２−２レンズ、および正の屈折力を有し、物体側レンズ面が物体側に凸形状である第２−３レンズから構成され、
下記条件式（５）を満足することを特徴とする撮像レンズ。
Ｎｄｐ＞１．７５ … （５）
ただし、
Ｎｄｐ：前記第１−２レンズ、前記第２−１レンズおよび前記第２−３レンズのｄ線に対する屈折率の平均値
前記第２レンズ群を構成する３枚のレンズは、それぞれ空気間隔を隔てて配置されていることを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ。
前記第２レンズ群を構成する３枚のレンズのうちのいずれか１枚が、少なくとも１面が非球面の非球面レンズであることを特徴とする請求項１または２記載の撮像レンズ。
全系における前記非球面レンズ以外のレンズは、球面レンズであることを特徴とする請求項３記載の撮像レンズ。
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４のいずれか１項記載の撮像レンズ。
１．２＜ｆ／｜ｆ４｜＜２．９ … （１）
ただし、
ｆ４：前記第２−２レンズの焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
下記条件式（１−１）を満足することを特徴とする請求項５記載の撮像レンズ。
１．３＜ｆ／｜ｆ４｜＜２．８ … （１−１）
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６のいずれか１項記載の撮像レンズ。
０．５＜ｆ／ｆ３＜１．５ … （２）
ただし、
ｆ３：前記第２−１レンズの焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
下記条件式（２−１）を満足することを特徴とする請求項７記載の撮像レンズ。
０．６＜ｆ／ｆ３＜１．４ … （２−１）
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項記載の撮像レンズ。
０．５＜ｆ／ｆ５＜１．５ … （３）
ただし、
ｆ５：前記第２−３レンズの焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
下記条件式（３−１）を満足することを特徴とする請求項９記載の撮像レンズ。
０．６＜ｆ／ｆ５＜１．４ … （３−１）
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１０のいずれか１項記載の撮像レンズ。
０．６＜ｆ／ｆＧ１＜１．５ … （４）
ただし、
ｆＧ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
下記条件式（４−１）を満足することを特徴とする請求項１１記載の撮像レンズ。
０．７＜ｆ／ｆＧ１＜１．４ … （４−１）
下記条件式（５−１）を満足することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載の撮像レンズ。
Ｎｄｐ＞１．７８ … （５−１）
下記条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項記載の撮像レンズ。
０．３＜ｆ１２３／ｆ＜０．９ … （６）
ただし、
ｆ１２３：前記第１−１レンズ、前記第１−２レンズおよび前記第２−１レンズの合成焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
下記条件式（６−１）を満足することを特徴とする請求項１４記載の撮像レンズ。
０．４＜ｆ１２３／ｆ＜０．８ … （６−１）
下記条件式（７）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項記載の撮像レンズ。
８°＜｜α｜＜２０°… （７）
ただし、
α：無限遠物体合焦点時に最大像高に至る主光線が光軸となす角度
下記条件式（７−１）を満足することを特徴とする請求項１６記載の撮像レンズ。
９°＜｜α｜＜１９°… （７−１）
下記条件式（８）を満足することを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項記載の撮像レンズ。
０．３５＜Ｙ／ｆ＜０．７０ …（８）
ただし、
Ｙ：最大像高
ｆ：全系の焦点距離
下記条件式（８−１）を満足することを特徴とする請求項１８記載の撮像レンズ。
０．４０＜Ｙ／ｆ＜０．６５ … （８−１）
下記条件式（９）を満足することを特徴とする請求項１から１９のいずれか１項記載の撮像レンズ。
０．７０＜ＳＴ／ＴＬ＜０．９５ … （９）
ただし、
ＳＴ：前記絞りから像面までの光軸上の距離
ＴＬ：全系の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離（バックフォーカス分は空気換算長）
下記条件式（９−１）を満足することを特徴とする請求項２０記載の撮像レンズ。
０．７５＜ＳＴ／ＴＬ＜０．９５ … （９−１）
請求項１から２１のいずれか１項記載の撮像レンズを備えたことを特徴とする撮像装置。