JP2010271669A - 結像レンズおよびカメラ装置および携帯情報端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半画角３８度以上、Ｆナンバ２．０程度以下、比較的小型の１０００万〜２０００万画素の撮像素子に対応した高性能の結像レンズ。
【解決手段】開口絞りＳを挟んで、物体側に第１レンズ群Ｇ１、像側に第２レンズ群Ｇ２から成り、第１レンズ群は、物体側から順に負の第１Ｆレンズ群Ｇ１Ｆと正の第１Ｒレンズ群Ｇ１Ｒを配し、第２レンズ群は、開口絞り側から順に正の第２Ｆレンズ群Ｇ２Ｆと第２Ｒレンズ群Ｇ２Ｒを配し、第１Ｆレンズ群は少なくとも２枚の負レンズを、第１Ｒレンズ群は少なくとも１枚の正レンズを有し、第２Ｆレンズ群は、開口絞り側から順に第１正レンズ、第１負レンズ、第２負レンズ、第２正レンズを配し、第２Ｒレンズ群は、少なくとも１枚の正または負のレンズを有し、第２Ｆレンズ群Ｇ２Ｆに含まれる負レンズの少なくとも１枚は、アッベ数νｄｎと異常分散性ΔθｇＦｎが、条件３０＜νｄｎ＜４１、ΔθｇＦｎ＜０を満足する。
【選択図】図１

Description

この発明は、結像レンズおよびカメラ装置および携帯情報端末装置に関する。

デジタルカメラ市場が拡大し、デジタルカメラにも種々のタイプのものが求められるようになってきている。
ズーム機能を有するデジタルカメラに対する人気も高いが、「高性能な単焦点距離の結像レンズを搭載した小型で高画質のコンパクトカメラ」を愛好するユーザも多い。

この種の高画質のコンパクトカメラを愛好するユーザには、搭載される単焦点距離の結像レンズが「高性能で、Ｆナンバが小さく大口径」であることに対し強い要望がある。

上記コンパクトカメラにおける「高性能」という面では、少なくとも１０００万画素〜２０００万画素の撮像素子に対応した解像力を有することに加え、「絞り開放からコマフレアが少なく、高コントラストで画角の周辺部まで点像の崩れがない」こと、「色収差が少なく輝度差の大きな部分にも不要な色付きを生じない」こと、「歪曲収差が少なく直線を直線として描写可能なこと」等が求められる。

「大口径」という面では、ズームレンズを搭載した一般のコンパクトカメラとの差別化の観点から、Ｆ２．０、あるいは「これ以下のＦナンバ」を望む声も少なくない。
「撮影レンズの画角」については、３５ｍｍ銀塩カメラである所謂ライカ版に換算した焦点距離で２８ｍｍに相当する半画角：３８度以上であることが好ましいとされている。

デジタルカメラ用の結像レンズには多くの種類が考えられるが、この発明の結像レンズのような「広角で単焦点距離の結像レンズ」の代表的な構成として、従来から、物体側に負の屈折力のレンズ群、像側に正の屈折力のレンズ群を配設した所謂「レトロフォーカスタイプ」を挙げることができる。
色フィルタやマイクロレンズを画素ごとに有するエリアセンサの特性上、射出瞳位置を像面から遠ざけ、周辺光束が「エリアセンサの受光面に対して垂直に近い角度で入射」するようにすることが好ましく、レトロフォーカスタイプが採用される主な理由となっている。
しかし、レトロフォーカスタイプは、その屈折力配置の非対称性が大きいため、コマ収差や歪曲収差、倍率色収差等の補正が不十分となりがちである。これらの収差の補正は、大口径化とともにより困難になる。
レトロフォーカスタイプの結像レンズで、比較的大口径で、半画角：３８度前後を達成したものとしては、特許文献１〜４等に記載のものが知られている。

特許文献１記載の結像レンズは、Ｆ１．４と大口径であるが、非点収差や像面湾曲が大きく、絞り開放付近では「周辺部まで十分な性能」が達成されていると言い難い。
特許文献２記載の結像レンズは、近来の要求水準からすると、Ｆ２．８と「口径の大きさの面」で不十分であり、非点収差や像面湾曲、倍率色収差も十分に補正されているとは言い難く、この結像レンズも「周辺部まで十分な性能」が達成されていると言い難い。
特許文献１、２記載の結像レンズは何れも、絶対値で２％を超える歪曲収差がある。

特許文献３に記載された結像レンズは、非点収差や像面湾曲、歪曲収差は良好に補正されている。しかし「大口径、且つ、小型」という面ではなお改良の余地がある。

特許文献４記載の結像レンズは、Ｆ２．９と「口径の大きさの面」で不十分であり、像面湾曲が大きく、「周辺部まで十分な性能」が達成されていると言い難い。また、使用レンズ枚数も多く、コンパクト化が容易でないという点も改良の余地がある。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、半画角：３８度以上の広画角、Ｆナンバ：２．０程度以下の大口径で、比較的小型であり、非点収差や像面湾曲、倍率色収差、コマ収差の色差、歪曲収差等が十分に低減されて１０００万〜２０００万画素の撮像素子に対応した解像力を有し、絞り開放から高コントラストで画角の周辺部まで点像の崩れがなく、輝度差の大きな部分にも不要な色付きを生じず、直線を直線として歪みなく描写可能な高性能の結像レンズの実現を可能ならしむることを課題とする。

この発明の結像レンズは「単焦点距離の結像レンズ」であり、以下の如き構成のものである（請求項１）。
即ち、結像レンズは、開口絞りを挟んで、物体側に位置する第１レンズ群と、像側に位置する第２レンズ群とから構成される。従って、第１レンズ群と第２レンズ群とは「開口絞り」により画定される。

「第１レンズ群」は、物体側に第１Ｆレンズ群を配し、開口絞り側に第１Ｒレンズ群を配して構成されるが、第１Ｆレンズ群と第１Ｒレンズ群とは、第１レンズ群中で最も広い空気間隔を隔する。
「第１Ｆレンズ群」は少なくとも２枚の負レンズを有し、「第１Ｒレンズ群」は少なくとも１枚の正レンズを有する。即ち、第１レンズ群は最小で「負レンズ２枚と正レンズ１枚の３枚」で構成できる。第１Ｆレンズ群は負の屈折力を、第１Ｒレンズ群は正の屈折力をそれぞれ有する。

「第２レンズ群」は、開口絞り側から順に、第２Ｆレンズ群と第２Ｒレンズ群を配して構成される。

「第２Ｆレンズ群」は正の屈折力を有し、開口絞り側から順に、第１正レンズ、第１負レンズ、第２負レンズ、第２正レンズを配してなる。即ち、第２Ｆレンズは、正・負・負・正の順に配置される「正レンズ２枚と負レンズ２枚の４枚のレンズ」で構成される。

「第２Ｒレンズ群」は、少なくとも１枚の正または負のレンズを有してなる。
請求項１記載の結像レンズは、上記の如き構成において、以下の如き特徴を有する。
即ち、第２Ｆレンズ群に含まれる２枚の負レンズ（第１負レンズ、第２負レンズ）の少なくとも一方は、その材質のアッベ数：νｄｎと異常分散性：ΔθｇＦｎが、条件：
（１） ３０ ＜ νｄｎ ＜ ４１
（２） ΔθｇＦｎ ＜ ０
を満足する。勿論、第２Ｆレンズ群に含まれる２枚の負レンズの材質が条件（１）、（２）を満足するようにしてもよい。

ここに、アッベ数：νｄｎは、負レンズの材質にかかるものであることを明らかにするため「ｎ」を付している。

異常分散性：ΔθｇＦｎにおける「ｎ」も負レンズの材質にかかるものであることを明確にするために付している。

異常分散性：ΔθｇＦは、以下の如く定義される。
周知の如く、部分分散比：θｇＦは、フラウンホーファ線の、ｇ線に対する屈折率：ｎｇ、Ｆ線に対する屈折率：ｎＦ、Ｃ線に対する屈折率：ｎＣにより、次式：
θｇＦ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
により定義される。

このように定義される部分分散比：θｇＦを縦軸とし、アッベ数：νｄを横軸として、直交２軸の２次元座標を想定する。
この２次元座標上で、基準硝種：Ｋ７の座標点（νｄ＝６０．４９，θｇＦ＝０．５４３６）と基準硝種：Ｆ２の座標点（νｄ＝３６．２６，θｇＦ＝０．５８２８）とを結んだ直線を「標準線」とする。
硝種の部分分散比：θｇＦの、２次元座標上における「標準線からの偏差」が異常分散性：ΔθｇＦである。

上記基準硝材：Ｋ７、Ｆ２は共に「株式会社オハラ製の硝材」であり、商品名はそれぞれ「ＮＳＬ７」「ＰＢＭ２」である。

「標準線からの偏差」は、上記２次元座標上に任意の座標（νｄ，θｇＦ）を考えたとき、この座標から「縦軸（部分分散比：θｇＦ）に平行に、標準線まで引いた直線」の長さであり、標準線から計って「縦軸の正方向の長さ」をプラス、「縦軸の負方向の長さ」をマイナスとする。

請求項１記載の結像レンズは、第２Ｆレンズ群内の正レンズについて、以下の条件を満足することが好ましい（請求項２）。
即ち、第２Ｆレンズ群の２枚の正レンズ（第１正レンズ、第２正レンズ）の少なくとも１枚は、その材質のアッベ数：νｄｐと異常分散性：ΔθｇＦｐが、条件：
（３） ７０ ＜ νｄｐ
（４） ０ ＜ ΔθｇＦｐ
を満足することが好ましい。

勿論、第２Ｆレンズ群に含まれる２枚の正レンズの材質が条件（３）、（４）を満足するようにしてもよい。アッベ数：νｄｐ、異常分散性：ΔθｇＦｐにおける「ｐ」は、正レンズの材質にかかるものであることを明らかにするために付したものである。

請求項１または２記載の結像レンズは、全系の焦点距離：ｆ、第２Ｆレンズ群の焦点距離：ｆ２が条件：
（５） ０．２ ＜ ｆ／ｆ２ ＜ ０．５
を満足することが好ましい（請求項３）。

請求項１〜３の任意の１に記載の撮像光学系は、全系の焦点距離：ｆ、第１レンズ群の焦点距離：ｆ１が、条件：
（６） ｜ｆ１｜／ｆ ＞ ８
を満足することが好ましい（請求項４）。

請求項１〜４の任意の１に記載の結像レンズはまた、第１Ｆレンズ群に含まれる少なくとも２枚の負レンズのうち「少なくとも１枚の材質」が、アッベ数：νｄｎ１、異常分散性：ΔθｇＦｎ１について、条件：
（７） ７０ ＜ νｄｎ１
（８） ０ ＜ ΔθｇＦｎ１
を満足することが好ましい（請求項５）。

勿論、第１Ｆレンズ群に含まれる負レンズの２枚以上について、その材質が条件（７）、（８）を満足するようにしてもよい。
アッベ数：νｄｎ１、異常分散性：ΔθｇＦｎ１における「ｎ１」は、「第１Ｆレンズ群における負レンズ」の材質にかかるものであることを明らかにするために付したものである。

請求項１〜５の任意の１に記載の結像レンズはまた、第２Ｆレンズ群の２枚の負レンズのうち、第２負レンズの材質が、条件：
（１） ３０ ＜ νｄｎ ＜ ４１
（２） ΔθｇＦｎ ＜ ０
を満足することが好ましい（請求項６）。

勿論、第２Ｆレンズ群の第１負レンズも、条件（１）、（２）を満足する材質で形成することができる。即ち、請求項６は、請求項１において、第２Ｆレンズ群に含まれる２枚の負レンズ（第１負レンズ、第２負レンズ）のうちで「条件（１）、（２）を満足する少なくとも一方」が第２負レンズであることが好ましいことを述べている。

請求項１〜６の任意の１に記載の結像レンズは、第２Ｆレンズ群内において「第２負レンズと第２正レンズが接合されている」ことが好ましい（請求項７）。
請求項１〜７の任意の１に記載の撮像光学系の、第２Ｆレンズ群内における第１負レンズは「像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」であることが好ましい（請求項８）。

請求項１〜８の任意の１に記載の結像レンズは「第２レンズ群の全体または一部を移動させて、無限遠から近距離へのフォーカシングを行う」ことができる（請求項９）。

この発明のカメラ装置は、請求項１〜９の任意の１に記載の結像レンズを撮影用光学系として有することを特徴とする（請求項１０）。

後述する実施例に示すように、この発明により、単焦点距離で高性能の結像レンズを実現できる。このような高性能の結像レンズは、銀塩カメラの撮影レンズとしても、あるいは光学センサに用いる光学レンズとしても良好に使用することができるが「撮影画像をデジタル情報とする機能を有するカメラ装置」即ち、デジタルカメラに好適に使用することができる（請求項１１）。

この請求項１１記載のカメラ装置は携帯情報端末装置の「カメラ機能部」として用いることができる（請求項１２）。
以下、説明を補足する。
前述のように、物体側に負の屈折力、像側に正の屈折力を配設したレトロフォーカスタイプの結像レンズは、屈折力配分の非対称性から歪曲収差や倍率色収差等が発生し易く、これら収差の低減が大きな課題となる。
また、大口径化に伴い「コマ収差やコマ収差の色差」の補正が困難となり課題が積み上がってしまう。
この発明の結像レンズは、上記の如き構成により上記収差補正上の課題を解決できることを見出してなされたものである。

この発明の結像レンズにおいて、第１レンズ群は「第２レンズ群に付加したワイドコンバータ」のような役割を果たしていると考えることができる。
第１レンズ群を、物体側に負の屈折力（第１Ｆレンズ群）、開口絞り側に正の屈折力（第１Ｒレンズ群）となるように構成し、正・負の屈折力の間隔（第１Ｆレンズ群と第１Ｒレンズ群の光軸上の間隔）を比較的大きく（即ち、第１レンズ群中で最大の間隔）取ることにより、十分な画角の確保と「球面収差を始めとする各種収差」の補正を両立させている。
第１Rレンズ群は、開口絞りを介して、第２レンズ群の第２Ｆレンズ群と対峙することになり、「これら双方が持つ正の屈折力」のバランスによってコマ収差をコントロールするという側面も持っている。
この発明の結像レンズを最も特徴付けているのは「第２Ｆレンズ群の役割と構成」である。
この発明の結像レンズにおける第２Ｆレンズ群は、結像レンズ中において「主要な結像作用」を担っており、収差補正上も「最も重要なレンズ群」である。
第２Ｆレンズ群は、その屈折力配置として、正・負・正の所謂トリプレットタイプを基本とし、中央の負の屈折力を２枚の負レンズに分割して「正・負・負・正の４枚構成」とした。
開口絞りが「第２Ｆレンズ群の物体側」に配置されることから、「第１正レンズと第１負レンズのペア」と「第２負レンズと第２正レンズのペア」とで軸外光線の高さが異なるので、このことを利用して、軸上色収差と倍率色収差の双方を有効に低減させることが可能となっている。
第２Ｆレンズ群を、通常の正・負・正のトリプレットタイプとする場合は、負レンズ前後の正のパワーバランスが、直接的に歪曲収差に影響しやすいが、この発明の結像レンズでは、開口絞りが「第２Ｆレンズ群の物体側」に配置されることから、第２Ｆレンズ群内において、第１負レンズ前後の正のパワーバランスが直接的に歪曲収差に影響しにくくなり、コマ収差の補正や偏心感度低減のための自由度が増大している。

条件（１）、（２）を満たすレンズ材料は「Ｃ線やｇ線を含む波長範囲において、波長による屈折率変化が比較的線形に近い硝種」であり、このような硝種を、結像レンズ系中で「主要な結像作用を担う第２Ｆレンズ群」内の負レンズの、少なくとも１つに採用することにより、２次スペクトルによる色収差の悪化を小さく抑えつつ「軸上色収差や倍率色収差の補正」を行うことが可能となる。
第２Ｆレンズ群内の負レンズに「条件（２）の上限を満足するもの」が含まれない場合には、２次スペクトルによる倍率色収差、例えば「Ｆ線とＣ線とで色消しを行ったときの、ｇ線の倍率色収差」を補正する能力が不十分となる恐れがある。
また、第２Ｆレンズ群内の負レンズとして、条件（１）の「下限を満足する材質による負レンズ」が含まれていない場合には、第２Ｆレンズ群の負レンズの分散が大きくなり、Ｆ線とＣ線の色収差補正と、球面収差やコマ収差、非点収差や像面湾曲と言った他の収差の補正とのバランスをとることが困難となる。

条件（１）の「上限を満足する材質による負レンズ」が、第２Ｆレンズ群の負レンズとして含まれない場合には、Ｆ線とＣ線の軸上色収差補正が不十分となって、結像画像全体の画質を低下させやすくなる。
軸上色収差の補正が不十分であると、結像画像全体に亘って「色フレアが生」じ、コントラストが減少しやすくなり、倍率色収差補正が不十分であると、結像画像周辺部で「パープルフリンジと呼ばれる青紫色の色付き」を生じたり、色フレアが発生したりして画質を低下させやすい。

第２レンズ群の第２Ｒレンズ群には「収差のバランス取りと、射出瞳距離のコントロール」の機能を持たせている。第２Ｒレンズ群に正の屈折力を持たせれば、射出瞳距離の確保に効果があることは言うまでもないが、射出瞳距離が短くても良い場合には「第２Ｒレンズ群に負の屈折力を持たせてレンズ全長の短縮に寄与させる」ことも可能である。
第２Ｒレンズ群は「少なくとも１枚の正または負のレンズを有した構成」とすることができる。

請求項１記載の構成によれば、上に説明したように、結像レンズの収差補正に大きな効果を得ることが可能となり、半画角：３８度程度の広画角、Ｆナンバ：２．０程度以下の大口径という厳しい条件を満足させつつ、非常に高い像性能の達成が可能となる。

上記よりもさらなる高性能を実現するには、請求項２記載のように、第２Ｆレンズ群内に「条件（３）、（４）を満足する材質による正レンズ」を、少なくとも１枚含めるのがよい。

条件（４）を満足する硝種は「およそC線からＦ線を含む波長範囲における、波長による屈折率変化が比較的小さい」ものであり、条件（３）を満足する硝種は「ｇ線近傍から屈折率変化が比較的大きくなる」ものである。
これら条件（３）、（４）を満たす材料による正レンズを少なくとも１枚、第２Ｆレンズ群中に採用することにより、色収差補正に対する影響を比較的小さく抑えつつ「２次スペクトルによる色収差」の補正を行うことが可能となる。
第２Ｆレンズ群内に「条件（４）の下限を満足する材質による正レンズ」が含まれない場合、第２Ｆレンズ群に含まれる２枚の正レンズの硝種は「異常分散性が負」のものとなり、２次スペクトルによる色収差、例えば「Ｆ線とＣ線とで色消しを行ったときのｇ線の色収差」を補正する能力が不十分となり易い。

第２Ｆレンズ群内に「条件（３）の下限を満足する材質による正レンズ」が含まれない場合、Ｆ線とＣ線の軸上色収差補正が不十分となって画面全体の画質を低下させやすくなる。

より好ましくは、第２Ｆレンズ群中に、以下の条件：
（３Ａ） ８０ ＜ νｄｐ
（４Ａ） ０．０２ ＜ ΔθｇＦｐ
を満足する正レンズを少なくとも１枚含めるのがよい。

勿論、第２Ｆレンズ群中の２枚の正レンズが、条件（３）と（４）、もしくは（３Ａ）と（４Ａ）を満足することは好ましい。

上記結像レンズは、請求項３記載のように、条件（５）を満足させることにより、性能をさらに高めることができる。

条件（５）の下限を超えると、全系に対する第２Ｆレンズ群の正のパワーが小さくなって「全系中における第２Ｆレンズ群の結像作用の影響」が相対的に小さくなり、「結像レンズが第２Ｆレンズ群を含む」ことによる効果が小さくなり、広角且つ大口径という厳しい条件を満足させつつ、高い性能を保つことが困難になる恐れがある。
条件（５）の上限を超えると、全系に対する第２Ｆレンズ群の正のパワーが大きくなって「全系中における第２Ｆレンズ群の結像作用の影響」が相対的に大きくなり、第２Ｆレンズ群内における「球面収差を始めとする諸収差のやり取り」が過大となり、レンズの偏心や空気間隔に対する要求精度が極端に高くなりやすい。

第１レンズ群が正の屈折力を持つ場合に、請求項４の条件（６）のパラメータが下限値を超えると、第１レンズ群の正の屈折力が大きくなり、第２Ｆレンズ群の結像作用が相対的に弱くなって、第２Ｆレンズ群が「光学系全体の中で担う収差補正の役割」が小さくなり、軸上色収差と倍率色収差の双方を有効に低減させることが困難となる恐れがある。
第１レンズ群が負の屈折力を持つ場合には、条件（６）のパラメータが下限値を超えると、第１レンズ群の負の屈折力が大きくなるため「第２Ｆレンズ群を通る軸上マージナル光」が高くなりすぎ、第２Ｆレンズ群の有効径が過大となり、結像レンズ系をコンパクトに構成することが困難となり、また、絞りの口径も大きくなりやすい。
さらに、第２レンズ群の正の屈折力を「相対的に強く」する必要が生じ、像面の曲がりが大きくなったり、負の歪曲収差が大きく発生しやすくなったりする。
第１レンズ群のパワーの正・負に拘わらず、条件（６）のパラメータが下限値を超えると、第１レンズ群内における「球面収差をはじめとする諸収差のやり取り」が過大となり、レンズ間の偏心や空気間隔に対する要求精度が高くなりすぎてしまう。

条件（６）のパラメータ「｜ｆ１｜／ｆ」における分子の「ｆ１」は、第１レンズ群の屈折力が正か負かに応じて正・負の値を採り得るが、第１レンズ群の屈折力が負である場合には、第２レンズ群の正の屈折力を相対的に強くする必要が生じ、上述の如く、像面の曲がりが大きくなったり、負の歪曲収差が大きく発生しやすくなったりする。

第２Ｆレンズ群内の各面においては、最終的な収差量を低減するために、各収差が大きくやり取りされているので、第１レンズ群の屈折力が負の場合には、第２Ｆレンズ群での製造誤差感度が高くなりがちである。

この観点からすると、第１レンズ群の屈折力は「正」であることが好ましく、その場合には条件（６）は、
（６Ａ） ｆ１／ｆ ＞ ８
となるが、この場合、パラメータ：ｆ１／ｆは、条件（６Ａ）に換えて、条件：
（６Ｂ） ｆ１／ｆ ＞ １０
を満足するのが良い。

さらなる高性能の実現のためには、請求項５記載のように、第１Fレンズ群内に「条件（７）と（８）とを満たす材料による負レンズ」を少なくとも１枚含めるようにするのが良い。

条件（７）と（８）とを満足する硝種は「Ｃ線からＦ線を含む範囲において、波長による屈折率変化が比較的小さく、ｇ線近傍から屈折率変化が比較的大きくなる」ものであり、このような硝種を、比較的屈折力の大きい第１Ｆレンズ群における「負レンズの少なくとも１枚」に採用することにより、第１Ｆレンズ群と第１Ｒレンズ群間の「広い空気間隔（第１レンズ群内での最大の間隔）」を使って、第１Rレンズ群と他のレンズ群の収差補正を行う際に、およそＣ線からＦ線を含む波長領域での色収差の増大を抑制しつつ、「２次スペクトルとしてのｇ線近傍の色収差」を、上述の第２Ｆレンズ群内の正レンズと負レンズとの組合せで補正することが可能となり、第１レンズ群内での「収差補正の能力の向上」が可能となる。
このような収差補正をより良好に行うには、第１Ｆレンズ群内に、条件（７）、（８）に換えて、条件：
（７Ａ） ８０ ＜ νｄｎ1
（８Ａ） ０．０２ ＜ ΔθｇＦｎ1
を条件（１）、（２）とともに満たす硝種による負レンズが「少なくとも第２Ｆレンズ群内の第２負レンズを含む」ようにするのがよい。

第２Ｆレンズ群内においては、開口絞りから遠い第２負レンズを通る軸外光線の方が、第１負レンズを通る軸外光線よりも高い位置にあり、第２負レンズが条件（１）と（３）とを満たすようにすることにより「第２負レンズと第２正レンズとペア」で倍率色収差の良好な補正が可能となる。

第２Ｆレンズ群内の各面においては、最終的な収差量を低減するために「各収差が大きくやり取り」されており、製造誤差感度が高くなりがちであるが、請求項７のように、第２Ｆレンズ群中の第２負レンズと第２正レンズとを接合することにより、製造誤差感度が実質的に低減され、安定した性能が得やすくなる。
また、レンズを保持する鏡筒の部品削減にもつながる。
「第１正レンズと第１負レンズ」とを接合することによっても、実質的な製造誤差感度を低減して安定した性能を得ることが容易になり、鏡筒のさらなる部品削減にもつながるが、後述する実施例の場合のように、第２負レンズと第２正レンズとを接合するとともに「第１正レンズと第１負レンズ」とを接合することによって実質的な製造誤差感度をさらに低減して安定した性能を得ることが容易になる。

請求項８のように、第２Ｆレンズ群内の第１負レンズを「像側に凸面を向けたメニスカスレンズ」にすると、第２Ｆレンズ群内で「第１負レンズの物体側面および像側面における、軸外主光線の入射角と射出角の変化量」を小さく抑えることができ、第２Ｆレンズ群内の「第１正レンズと第１負レンズのペアによる軸上色収差の補正の役割」をより高めることが可能となる。
また、倍率の色収差を「主に第２負レンズと第２正レンズのペア」で補正することにより「軸上色収差補正と倍率色収差補正の役割」を、上記２つのペアで分担して行うことが可能となり、収差補正に対する自由度が向上する。
請求項９記載のように、第２レンズ群の全体または一部を移動させて無限遠から近距離へのフォーカシングを行う構成とすることにより、「結像レンズ全体を移動させてフォーカシングする方式」に比べて移動部分の重量を小さくでき、フォーカシングの高速化や省電力化に有利である。
また、この発明の結像レンズを撮影用の光学系としてカメラ装置に組み込む際「不使用時に各レンズ群の間隔やバックフォーカス部分を短縮し、コンパクトに収納する機構」を有する構成とする場合、第２レンズ群の収納のための機構をフォーカシング機構と共通化できる利点がある。

請求項４のように、第１レンズ群の焦点距離が比較的長くすることにより、第１レンズ群と第２レンズ群間の空気間隔が変化しても、第2レンズ群の最も物体側の面を通る軸上マージナル光の高さ変化が少なく、性能の劣化が起こりにくい。

以上に説明したように、この発明によれば、新規な結像レンズ・カメラ装置・携帯情報端末装置を実現できる。
この発明の結像レンズは、後述する実施例に示すように、半画角：３８度以上の広画角、Ｆナンバ：２．０程度以下の大口径で、比較的小型、非点収差や像面湾曲、倍率色収差、コマ収差の色差、歪曲収差等が十分に低減されて１０００万〜２０００万画素の撮像素子に対応した解像力を有し、絞り開放から高コントラストで画角の周辺部まで点像の崩れがなく、輝度差の大きな部分にも不要な色付きを生じず、直線を直線として歪みなく描写可能な高性能を実現できる。
従って、カメラ装置や携帯情報端末装置の撮影用レンズとして、この発明の結像レンズを用いることにより、性能良好なカメラ装置や携帯情報端末装置を実現できる。

結像レンズの実施例１を示す図である。 結像レンズの実施例２を示す図である。 結像レンズの実施例３を示す図である。 結像レンズの実施例４を示す図である。 結像レンズの実施例５を示す図である。 結像レンズの実施例６を示す図である。 実施例１の結像レンズの無限遠物体における収差図である。 実施例２の結像レンズの無限遠物体における収差図である。 実施例３の結像レンズの無限遠物体における収差図である。 実施例４の結像レンズの無限遠物体における収差図である。 実施例５の結像レンズの無限遠物体における収差図である。 実施例６の結像レンズの無限遠物体における収差図である。 カメラ装置の実施の１形態を説明するための図である。 図１３のカメラ装置のシステム構造例を示すブロック図である。

以下、結像レンズと携帯情報端末装置に関する実施の形態を説明する。
図１〜図６に、結像レンズの実施の形態を６例示す。
繁雑を避けるため、これら図１〜図６において、共通的に対応する各部には共通の符号を付している。

図１は、後述の実施例１に関するものであり、図２〜図６は順次、実施例２〜６に関するものである。

これら図１〜図６に示す結像レンズは、開口絞りＳを挟んで、物体側（図の左方）に位置する第１レンズ群Ｇ１と、像側（図の右方）に位置する第２レンズ群Ｇ２とから構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、負の屈折力を持つ第１Ｆレンズ群Ｇ１Ｆを物体側に配し、第１レンズ群中で最も広い空気間隔を隔して、開口絞りＳ側に、正の屈折力を持つ第１Ｒレンズ群Ｇ１Ｒを配して構成されている。

第１Ｆレンズ群Ｇ１Ｆは２枚の負レンズを有し、第１Ｒレンズ群Ｇ１Ｒは１枚の正レンズを有する。

第２レンズ群Ｇ２は、開口絞り側から順に、第２Ｆレンズ群Ｇ２Ｆと第２Ｒレンズ群Ｇ２Ｒを配して構成されている。

第２Ｆレンズ群Ｇ２Ｆは正の屈折力を有し、開口絞りＳ側から順に、第１正レンズ、第１負レンズ、第２負レンズ、第２正レンズを配してなり、第２Ｒレンズ群Ｇ２Ｒは１枚の正または負のレンズを有してなる。
即ち、図１、図２、図６に示す例では、第２Ｒレンズ群Ｇ２Ｒを構成する１枚のレンズは「正レンズ」、図３、図４、図５に示す例では、第２Ｒレンズ群Ｇ２Ｒを構成する１枚のレンズは「負レンズ」である。

後述する実施例１〜６に示すように、これらの実施の形態の結像レンズは、請求項１〜９により特定される特徴の全てを有する。

なお、図１〜図６において、符号Ｆは、各種フィルタと受光素子のカバーガラスとの合成系を、これに等価な１枚の透明平行平板としたものを示す。

図１３は「携帯情報端末装置」の実施の１形態を説明するための図である。
図１３（Ａ）は正面側と上部面とを示し、図１３（Ｂ）は背面側を示す。
携帯情報端末装置は、撮影レンズ１として、上に説明した請求項１〜９の任意の１に記載の撮像光学系（具体的には後述の実施例１〜６の適宜のもの）が用いられる。

図１４は「携帯情報端末装置」のシステム構成を示す図である。
図１４に示すように、携帯情報端末装置は「結像レンズ」である撮影レンズ１と受光素子１３を有し、撮影レンズ１によって形成される「撮影対象物の像」を受光素子１３によって読取るように構成されている。
受光素子１３の出力は、中央演算装置１１の制御を受ける信号処理装置１４によって処理されてデジタル情報に変換される。即ち、携帯情報端末装置は「撮影画像をデジタル情報とする機能（請求項１１）」を有している。
デジタル情報化された撮影画像は、中央演算装置１１による制御により、液晶モニタ７に表示することができ、また、半導体メモリ１５に記憶させることができる。また、通信カード等１６を介して外部に送信することもできる。

「通信カード等１６による通信機能」を除いた部分は、携帯情報端末装置における撮影機能部である「カメラ装置」を構成する。

なお、請求項９記載のフォーカシング方式を「メニュー画面等から選択」できるように構成しても良い。

以下に結像レンズの具体的な実施例を６例示す。
各実施例における記号の意味は以下の通りである。
ｆ：全系の焦点距離
Ｆ：Ｆナンバ
ω：半画角
Ｙ’：最大像高
Ｒ：曲率半径
Ｄ：面間隔
Ｎｄ：屈折率
νｄ：アッベ数
Ｋ：非球面の円錐定数
Ａ４：４次の非球面係数
Ａ６：６次の非球面係数
Ａ８：８次の非球面係数
Ａ１０：１０次の非球面係数 。

「非球面」は、光軸方向のデプス：Ｘ、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）：Ｃ、光軸からの高さ：Ｈ、上記円錐定数：Ｋ、高次の非球面係数：Ａ４・・を用いて、以下の式で与えられる。
X =CH²/［1+√(1-(1+K)C²H²)］+ A4・H⁴ + A6・H⁶ + A8・H⁸ + A10・H¹⁰
以下のデータ中、長さの次元を持つものの単位は「ｍｍ」である。

また、硝種は、株式会社オハラの光学硝種名である。
「実施例1」
焦点距離：６．００ Ｆｎｏ：１．９６

実施例1に対する条件式計算

「実施例2」
焦点距離：６．００ Ｆｎｏ：１．９５

実施例2に対する条件式計算

「実施例3」
焦点距離：５．９５ Ｆｎｏ：１．９６

実施例3に対する条件式計算

「実施例4」
焦点距離：６．０１ Ｆｎｏ：１．９６

実施例4に対する条件式計算

「実施例5」
焦点距離：５．９５ Ｆｎｏ：1．９６

実施例5に対する条件式計算

「実施例6」
焦点距離：５．９５ Ｆｎｏ：１．９５

実施例6に対する条件式計算

上記非球面の表示において、例えば「-2.6614E-08」は、「-2.6614×10^-8」を意味する。

図７〜図１２に順次、実施例１〜６の結像レンズの無限遠物体における収差図を示す。

球面収差の図における破線は「正弦条件」を示し、非点収差の図における実線は「サジタル」、破線は「メリディオナル」を表す。また、「ｄ」はｄ線、「ｇ」はｇ線に対する収差であることを示す。

各実施例とも、収差は十分に補正されており、画角：７６°以上の広画角、Ｆ２．０程度以下の大口径でありながら十分に小型であり、非常に良好な像性能を実現している。

１ 撮影レンズ
２ ファインダ
３ フラッシュ
４ シャッタボタン
５ 筐体
６ 電源スイッチ
７ 液晶モニタ
８ 操作ボタン
９ メモリーカードスロット

特開平０６− ３０８３８５号公報 特開平０９− ２１８３５０号公報 特開２００６−３４９９２０号公報 特開２００８−１２９４０３号公報

Claims (12)

1. 開口絞りを挟んで、物体側に位置する第１レンズ群と、像側に位置する第２レンズ群とから構成され、
   第１レンズ群は、負の屈折力を持つ第１Ｆレンズ群を物体側に配し、第１レンズ群中で最も広い空気間隔を隔して、上記開口絞り側に、正の屈折力を持つ第１Ｒレンズ群を配して構成され、
   第２レンズ群は、上記開口絞り側から順に、第２Ｆレンズ群と第２Ｒレンズ群を配して構成され、
   上記第１Ｆレンズ群は少なくとも２枚の負レンズを有し、上記第１Ｒレンズ群は少なくとも１枚の正レンズを有し、
   上記第２Ｆレンズ群は正の屈折力を有し、上記開口絞り側から順に、第１正レンズ、第１負レンズ、第２負レンズ、第２正レンズを配してなり、
   上記第２Ｒレンズ群は、少なくとも１枚の正または負のレンズを有してなり、
   フラウンホーファ線の、ｇ線に対する屈折率：ｎｇ、Ｆ線に対する屈折率：ｎＦ、Ｃ線に対する屈折率：ｎＣにより、次式：
   θｇＦ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
   により定義される部分分散比：θｇＦを縦軸、アッベ数：νｄを横軸とする直交２軸の２次元座標上で、基準硝種：Ｋ７の座標点（νｄ＝６０．４９，θｇＦ＝０．５４３６）と基準硝種：Ｆ２の座標点（νｄ＝３６．２６，θｇＦ＝０．５８２８）とを結んだ直線を標準線とし、硝種の部分分散比：θｇＦの、上記２次元座標面上における上記標準線からの偏差を上記硝種の異常分散性：ΔθｇＦとするとき、
   第２Ｆレンズ群に含まれる負レンズの少なくとも１枚は、その材質のアッベ数：νｄｎと異常分散性：ΔθｇＦｎが、条件：
   （１） ３０ ＜ νｄｎ ＜ ４１
   （２） ΔθｇＦｎ ＜ ０
   を満足することを特徴とする単焦点距離の結像レンズ。
2. 請求項１記載の結像レンズにおいて、
   第２Ｆレンズ群内の正レンズの少なくとも１枚は、その材質のアッベ数：νｄｐと異常分散性：ΔθｇＦｐが、条件：
   （３） ７０ ＜ νｄｐ
   （４） ０ ＜ ΔθｇＦｐ
   を満足することを特徴とする結像レンズ。
3. 請求項１または２記載の結像レンズにおいて、
   全系の焦点距離：ｆ、第２Ｆレンズ群の焦点距離：ｆ２が条件：
   （５） ０．２ ＜ ｆ／ｆ２ ＜ ０．５
   を満足することを特徴とする結像レンズ。
4. 請求項１〜３の任意の１に記載の撮像光学系において、
   全系の焦点距離：ｆ、第１レンズ群の焦点距離：ｆ１が、条件：
   （６） ｜ｆ１｜／ｆ ＞ ８
   を満足することを特徴とする結像レンズ。
5. 請求項１〜４の任意の１に記載の結像レンズにおいて、
   第１Ｆレンズ群に含まれる負レンズの少なくとも１枚は、その材質のアッベ数：νｄｎ１、異常分散性：ΔθｇＦｎ１が、条件：
   （７） ７０ ＜ νｄｎ１
   （８） ０ ＜ ΔθｇＦｎ１
   を満足することを特徴とする結像レンズ。
6. 請求項１〜５の任意の１に記載の結像レンズにおいて、
   第２Ｆレンズ群の２枚の負レンズのうち、第２負レンズの材質が、条件：
   （１） ３０ ＜ νｄｎ ＜ ４１
   （２） ΔθｇＦｎ ＜ ０
   を満足することを特徴とする結像レンズ。
7. 請求項１〜６の任意の１に記載の結像レンズにおいて、
   第２Ｆレンズ群内において、第２負レンズと第２正レンズが接合されていることを特徴とする結像レンズ。
8. 請求項１〜７の任意の１に記載の撮像光学系において、
   第２Ｆレンズ群内における第１負レンズが、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズであることを特徴とする結像レンズ。
9. 請求項１〜８の任意の１に記載の結像レンズにおいて、
   第２レンズ群の全体または一部を移動させて、無限遠から近距離へのフォーカシングを行うことを特徴とする結像レンズ。
10. 請求項１〜９の任意の１に記載の結像レンズを撮影用光学系として有することを特徴とするカメラ装置。
11. 請求項１０記載のカメラ装置において、
    撮影画像をデジタル情報とする機能を有することを特徴とするカメラ装置。
12. 請求項１１記載のカメラ装置をカメラ機能部として有することを特徴とする携帯情報端末装置。

Images